JP4066918B2 - 車両用シート装置 - Google Patents

Description

本発明は、運転者の体格に応じてシートバックのリクライニング角度やステアリング装置のステアリング位置を自動調整するようにした車両用シート装置に関する。

従来の車両用シート装置としては、シートバックを上下に分割して、分割したシートバックの上部をコンフォート軸を介して下部に相対回動可能に枢着し、シートバックの上部を下部に対して後傾させることにより着座乗員にくつろいだ姿勢を与えることができるようにしたものが知られている（例えば、特許文献１参照。）。
特開平６−２７７１２６号公報（第２頁、第１図）

しかしながら、かかる従来のシートバックが上，下部で分割された車両用シート装置では、シートバックの上部がコンフォート軸を介して下部に連結されているため、上部の傾斜が可変であるにもかかわらず、その傾斜角度は下部のリクライニング角度に依存し、かつ、前記コンフォート軸で決定される中折れ点が下部に付随して固定状態となっている。

このため、シートバックの下部と上部の相対傾斜角度が所定範囲であるため、個々の着座乗員の体格差に応じて負荷の少ない適正な姿勢を得ることが難しくなってしまう。

そこで、本発明は上下に分割したシートバックの下部と上部の角度調節を独立させて調整範囲を拡大し、かつ、シート各部に作用する荷重を検出して乗員の体格に依ることなく、より最適な着座姿勢を設定できるようにした車両用シート装置を提供するものである。

本発明は、シートバックを、シートバック下部およびシートバック上部とに上下に分割してそれぞれのリクライニング角度を独立して傾斜可能とし、
着座した乗員のシートクッション、シートバック下部およびシートバック上部にそれぞれ作用する荷重を検出する荷重検出手段と、
シートバック下部およびシートバック上部の荷重を面直荷重として検出し、その面直荷重をシートバック下部・上部の絶対角度から鉛直荷重成分に換算し、この鉛直荷重を用いて、乗員の腰椎形状が略直線となるようにシートバック下部およびシートバック上部のリクライニング角度を調節するシートバック調節手段と、
シートのスライド位置から乗員の身長を計算し、予め定めた身長と上肢寸法との関係からステアリング装置のチルト機構およびテレスコ機構を適切なステアリング位置となるように駆動するステアリング調節手段と、を設けたことを最も主要な特徴とする。

本発明の車両用シート装置は、シートバックを上下に分割したシートバック下部およびシートバック上部のリクライニング角度を独立して傾斜可能としてあるので、乗員背面を支持するシートバックの形状変化形態の自由度を拡大することができ、荷重検出手段で検出したシートクッション、シートバック下部およびシートバック上部の各部に作用する荷重に基づいて、シートバック調節手段でシートバック下部およびシートバック上部のリクライニング角度を、乗員の腰椎形状が略直線となるように調節するようにしたので、乗員の体格差にかかわらず腰椎形状の直線性を高い精度で調整して脊柱負荷を低減することができる。

また、ステアリング調節手段によりステアリング装置のチルト機構およびテレスコ機構を駆動して適切なステアリング位置に調整できるため、前記シートバック調節手段による着座姿勢の調整と併せて、長時間運転にあっても疲労の少ない運転姿勢をとることができるという利点がある。

以下、本発明の一実施形態を図面と共に詳述する。

図１〜図７は本発明の車両用シート装置の第１実施形態を示し、図１は車両用シート装置のシート構成を示す側面図、図２はシートバックの作動概念を（ａ），（ｂ）によって示す側面図、図３は車両用シート装置の制御装置を示すブロック図、図４は車両用シート装置と運転者との関係を示す説明図、図５は人体モデルに対して（ａ）にシートのスライド位置と身長の関係，（ｂ）に体格別の手先位置の関係，（ｃ）に身体各節の節長に対する重心位置比率をそれぞれ示す各種マップ、図６は車両用シート装置を駆動する制御手順を示すフローチャート、図７は車両用シート装置の駆動部を制御するためのフローチャートである。

この第１実施形態の車両用シート装置１は、図１に示すシート１０とステアリング装置３０とを備え、前者のシート１０は、シートスライド機構１１に搭載したシートクッション１２と、このシートクッション１２の後端部に傾動可能に枢着したシートバック１３と、を備えている。

後者のステアリング装置３０は、ステアリングホイール３１の上下傾斜角を可変とするチルト機構３２と、ステアリングコラムを前後伸縮可能とするテレスコ機構３３と、を備えている。

前記シートスライド機構１１は、車体フロアＦに固定したレールユニットにシート１０全体を搭載した構成としてあり、シートスライド駆動手段１４を駆動することにより、シート１０を前後移動するようになっている。

尚、この実施形態ではシートスライド機構１１はリフタ機構を備えて、シートクッション１２を車体上下方向に移動する機能を備えているが、この実施形態では少くとも前後方向のスライド移動機能が備わっておればよい。

前記シートバック１３は、シートバック下部１５とシートバック上部１６とに上下に分割してあり、シートバック下部１５は下部フレーム１７に支持されて、この下部フレーム１７の下端部をシートクッション１２にシートバック下部駆動手段１８を介して前後傾動可能に取り付けてある。

また、シートバック上部１６は上部フレーム１９に支持されて、この上部フレーム１９の上下方向略中央部をシートバック上部支持アーム２０の上端部に回動自在に取り付けるとともに、このシートバック上部支持アーム２０の下端部をシートクッション１２にシートバック上部駆動手段２１を介して前後傾斜可能に取り付けてある。

このとき、前記シートバック下部駆動手段１８と前記シートバック上部駆動手段２１とは同軸配置してあり、また、上部フレーム１９はシートバック上部支持アーム２０にシートバック上部支持面駆動手段２２を介して前後傾動可能に取り付けてある。

前記シート１０では、シートバック下部駆動手段１８，シートバック上部駆動手段２１およびシートバック上部支持面駆動手段２２をそれぞれ独立に傾斜駆動することにより、シートバック下部１５とシートバック上部１６のリクライニング角度が独立して傾斜可能となっており、シートバック上部１６とシートクッション１２の相対角度を維持した状態で、シートバック上部１６は前後方向に移動可能となる。

例えば、図２（ａ）に示すように、シートバック下部１５とシートバック上部１６の相対関係を状態Ｃ１からＣ２に変化させたとき、図２（ｂ）に示すように、下部フレーム１５の延長線に対する上部フレーム１９の延長線の交点で決定される仮想中折れ点ＰはＰ１からＰ２へと移動することになる。

前記仮想中折れ点Ｐの移動は、下部フレーム１５をシートバック上部支持アーム２０に対して移動した場合も同様となり、シートバック下部１５とシートバック上部１６の相対移動により、可動範囲内において任意の位置に仮想中折れ点Ｐを設定することができる。

ここで、この実施形態では図３に示すように、着座した乗員としての運転者のシートクッション１２、シートバック下部１５およびシートバック上部１６にそれぞれ作用する荷重を検出する荷重検出手段５０と、検出した各荷重が予め定めた運転者の腰椎形状が略直線となるようにシートバック下部１５およびシートバック上部１６のリクライニング角度を調節するシートバック調節手段５１と、シート１０のスライド位置から運転者の身長を計算し、予め定めた身長と上肢寸法との関係からチルト機構３２およびテレスコ機構３３を適切なステアリング位置、つまりステアリングホイール３１位置となるように駆動するステアリング調節手段５２と、を設けてある。

このとき、前記シートバック調節手段５１は、シートバック下部１５およびシートバック上部１６の荷重を面直荷重として検出し、その面直荷重をシートバック下部・上部１５，１６の絶対角度から鉛直荷重成分に換算し、この鉛直荷重を用いて運転者の腰椎形状が略直線となるようにシートバック下部１５およびシートバック上部１６のリクライニング角度を調節するようになっている。

即ち、前記シート１０のシートバック下部駆動手段１８，シートバック上部駆動手段２１，シートバック上部支持面駆動手段２２および前記ステアリング装置３０のチルト機構３２およびテレスコ機構３３は、図３に示すシート装置制御装置１００によって駆動制御される。

シート装置制御装置１００は、相互に情報をやり取りするシート駆動演算部１０１とシート駆動判断部１０２を備え、このシート駆動判断部１０２にはシートスライド駆動制御部１０３、シートバック下部駆動制御部１０４、シートバック上部駆動制御部１０５、シートバック上部支持面駆動制御部１０６およびチルト・テレスコ駆動制御部１０７との間でそれぞれの情報をやり取りするようになっている。

前記シートスライド駆動制御部１０３は、シートスライド機構１１（図１参照）のスライド位置をシートスライド状態検出手段１１０によって検出するとともに、このシートスライド機構１１を前後移動するシートスライド駆動手段１４（図１参照）に駆動信号を出力して、シートスライド機構１１をスライド駆動するとともに、そのスライド位置をフィードバックするようになっている。

前記シートバック下部駆動制御部１０４は、シートバック下部荷重検出手段１１１で検出した荷重と、シートバック下部角度検出手段１１２で検出したシートバック下部１５のリクライニング角度と、を入力するとともに、シートシートバック下部駆動手段１８に駆動信号を出力して、シートバック下部１５を傾斜駆動するとともに、その傾斜位置をフィードバックするようになっている。

前記シートバック上部駆動制御部１０５は、シートバック上部角度検出手段１１３で検出したシートバック上部支持アーム２０の角度を入力するとともに、このシートバック上部支持アーム２０を傾斜駆動するシートバック上部駆動手段２１に駆動信号を出力して、シートバック上部支持アーム２０を傾斜駆動するとともに、その傾斜位置をフィードバックするようになっている。

前記シートバック上部支持面駆動制御部１０６は、シートバック上部支持面荷重検出手段１１４で検出した荷重と、シートバック上部支持面角度検出手段１１５で検出したシートバック上部１６のリクライニング角度と、を入力するとともに、シートシートバック上部支持面駆動手段２２に駆動信号を出力して、シートバック上部１６を傾斜駆動するとともに、その傾斜位置をフィードバックするようになっている。

また、シートクッション１２には、これに作用する荷重を検出するシートクッション荷重検出手段１１６を設け、この荷重検出手段１１６で検出した荷重を前記シート駆動判断部１０２に出力するようになっており、このシートクッション荷重検出手段１１６と、前記シートバック下部荷重検出手段１１１と、前記シートバック上部支持面荷重検出手段１１４と、によって前記荷重検出手段５０を構成している。

更に、前記シートバック下部駆動手段１８と、前記シートバック上部駆動手段２１と、前記シートバック上部支持面駆動手段２２と、によって前記シートバック調節手段５１を構成している。

また、前記チルト・テレスコ駆動制御部１０７は、チルト・テレスコ状態検出手段１１７で検出したステアリングホイール３１のチルト（上下傾斜）位置およびテレスコ（前後移動）位置を入力するとともに、チルト・テレスコ駆動手段３２・３３に駆動信号を出力してステアリングホイール３１をチルト駆動およびテレスコ駆動するとともに、そのチルト位置およびテレスコ位置をフィードバックするようになっており、このチルト・テレスコ駆動手段３２・３３によって前記ステアリング調節手段５２を構成してある。

即ち、この第１実施形態の車両用シート装置１は、着座しようとする運転者がシートスライド機構１１を作動してシート１０を位置設定した後、このスライド位置とシート１０各部に作用する荷重を検出しつつ、予め設定した荷重配分となるようにシートバック下部１５およびシートバック上部１６の位置を調整することにより、運転者の脊柱形状を直線に近づけて脊柱負荷の少ない着座姿勢を提供するものである。

図４は運転者Ｄがシート１０に着座した状態を示し、この着座状態ではシートバック下部１５により骨盤Ｄ１が支持されるとともに、シートバック上部１６により胸郭Ｄ２が支持されることになり、これによって骨盤Ｄ１と胸郭Ｄ２との間の腰椎Ｄ３は、剛体と見なせる骨盤Ｄ１と胸郭Ｄ２の位置と角度に追従して決定されることになる。

従って、人体の自重分布比率は概算的に一定と見なせるので、脊柱形状が同一形状になる場合の鉛直荷重配分比率（Ｆ１，Ｆ２，Ｆ３）を一定であると見なせることができ、前記骨盤Ｄ１と胸郭Ｄ２の位置と角度、つまり、シートバック下部１５とシートバック上部１６の相対位置を鉛直荷重比率に応じて制御することにより、着座時の腰椎Ｄ３の形状を決定することができる。

尚、Ｆ１はシートクッション１２に作用する鉛直荷重、Ｆ２はシートバック下部１５に作用する鉛直荷重、Ｆ３はシートバック上部１６に作用する鉛直荷重で、Ｆ１はシートクッション１２に加わる荷重Ｆ１′と等しく、Ｆ２，Ｆ３はシートバック下部１５およびシートバック上部１６に加わる面直方向の荷重Ｆ２′，Ｆ３′を、これらのリクライニング角度に応じた鉛直成分で求めた値となる。

ところで、人間工学上与えられる人体の各部の寸法は、その平均値から予め定めることができ、これによって[1]シート１０のスライド位置と運転者Ｄの身長との関係、[2]手先位置とステアリング稼働量との関係、[3]身長各節の節長に対する重心位置の比率、[4]体格と節ごとの自重等を決定することができる。

例えば、[1]のスライド位置と身長との関係は、基本的にはクッション角とスライド位置の関数として体格別にスライド位置を求める方法があり、これはＮＥＭ・ＫＤ２−５２５３１人間工学車両基準設定方法などにより所定の計算式を用いて求めることができ、具体的にはクッションアングル、スライド角、Ｒ／Ｍ−ＨＰ座標と、身長から換算した下肢寸法を入力として、体格別ＨＰ（ヒューマンパフォーマンス）座標が決定され、この式を適用することにより図５（ａ）に示すように、そのシート１０のスライド位置と身長との関係を算出することができる。

この場合、身長毎の下肢寸法は以下の（１）〜（３）の手順を踏んで求めることになる。

（１）身長が与えられる。

（２）身長統計値（平均と標準偏差）を用いて、身長に対応したパーセンタイル値（計測値の分布を小さい方から並べてパーセントで見た数字）を統計的に求める。

（３）パーセンタイル値から下肢長統計値（平均と標準偏差）を用いて下肢長を求める。

この場合、身長や下肢長の統計値は一般的に公開され、またはＳＡＥ（Society of Automotive Engineers）等によって規定されており、例えば、日本人の男性の場合は平均１６７．８cm、標準偏差５５．２であり、女性の場合は平均１５５．６cm、標準偏差５３．２となる（１９９４年、（社）人間生活工学研究センターの日本人の人体計測データによる）（参考：http://www.hql.or.jp/gpd/jpn/www/hum/indexdb.html）。

次に、[2]の手先位置とステアリング稼働量との関係は、次の（１）〜（４）に示す特徴がある。

（１）前記スライド位置と身長の関係と同様に上肢寸法（前腕・上腕）や体幹部寸法も決定することができる。

（２）上述のようにＨＰを算出する。

（３）姿勢の関節角度から骨盤節、腰部節、胸郭節の３節を角度を付けて積み上げて肩座標（ショルダポイント）を算出する。

（４）上肢寸法を関節角度に合わせて手先位置を計算する。

これにより図５（ｂ）に示す体格別の手先位置のマップを作成することができる。

また、[3]の身長各節の節長に対する重心位置の比率は、図５（ｃ）に示すように一般的な解剖学的データとして与えられており、この場合、重心位置＝寸法×重心比（mm）で、重心比は、例えば大腿部では０．４０１となる（文献：Cahndler, R.f. etal. Investigation of inertial properties of the human body. Wright-Patterson Aero force Medical Research Laboratory. AMRL-TR-74-137,1974）。

更に、[4]の体格と節ごとの自重を求める場合は、次の（１），（２）がある。

（１）一般的には身長と体重は比例関係にあることが知られており、統計データから回帰式を作成し、若しくは、上述のようにパーセンタイル値を介在させ、体重の平均と標準偏差から求める。

（２）一般的な解剖学的データとして、身体各節の自重は体重に対する比率が知られており、この節ごとの自重を求める方法があり、次の（１）式が用いられる。

節重量＝ａ×体重＋ｂ …（１）
この場合、ａ，ｂは、例えば骨盤部であればａ：０．２７９、ｂ：−４．３５７であり、大腿部であればａ：０．１２６、ｂ：−１．５９９で与えられる（文献：Cahndler, R.f. etal. Investigation of inertial properties of the human body. Wright-Patterson Aero force Medical Research Laboratory. AMRL-TR-74-137,1974）。

従って、前記[1]〜[4]で予め換算しておけば、身長に対する重心位置と自重のテーブルを持つことが可能となる。

図６はシート装置制御装置１００による制御を実行するためのフローチャートを示し、シートクッション１２，シートバック上部１５，シートバック下部１６の荷重から鉛直成分を算出して、シート１０およびステアリング装置３０を駆動制御するようになっている。

このフローチャートでは、まず、ステップＳ２０によってシートスライド（リフタを含む）を調整してシートクッション１２の状態を決定し、次に、ステップＳ２１によって現在のシートクッション１２の状態をシートスライド状態検出手段１１０により検出し、予め設定された体格とスライド位置の関係（図５（ａ）参照）を用いて運転者の体格を計算する。

次に、ステップＳ２２によりシートバック下部角度検出手段１１２，シートバック上部角度検出手段１１３，シートバック上部支持面角度検出手段１１５によりシートバック１３各部の角度の相対関係を検出するとともに、ステップＳ２３によりシートクッション荷重検出手段１１６，シートバック下部荷重検出手段１１１，シートバック上部支持面荷重検出手段１１４によりシート１０各部に作用する荷重Ｆ１′，Ｆ２′，Ｆ３′（図４参照）を検出する。

そして、ステップＳ２４では、前記ステップＳ２２で検出したシートバック１３各部の角度から、ステップＳ２３で検出した荷重の鉛直方向の荷重成分Ｆ１，Ｆ２，Ｆ３を計算する。

次に、ステップＳ２５では、予め運転者の背骨が直線に近づく状態において定めたシート各部の鉛直荷重配分比率と、検出・換算した現在の鉛直荷重と、から現在の角度を起点としたシートバック各部駆動手段１８，２１，２２の駆動量を算出する。

そして、ステップＳ２６によりステップＳ２５で求めた各駆動量を、シートバック１３の各部のシートバック下部駆動制御部１０４，シートバック上部駆動制御部１０５，シートバック上部支持面駆動制御部１０６に送り、各駆動量に応じた量だけシートバック下部駆動手段１８，シートバック上部駆動手段２１，シートバック上部支持面駆動手段２２を駆動する。

そして、ステップＳ２７ではシート１０の各部の鉛直荷重配分が目標値になったかどうかを判定し、目標値を達成するまでステップＳ２２〜Ｓ２７を繰り返し、目標値に達することにより運転者の背骨が直線に近づく負荷の少ない姿勢が得られることになる。

また、ステップＳ２８では、計算した運転者の体格と検出したシート１０の状態を考慮し、この体格と、ステアリングホイール３１の位置および角度と、シートバック下部，上部１５，１６の状態と、から予めそれぞれの車両に応じて定められた関係式に基づき、体格から求めた人体リンク寸法を用いて適正な操作を行うことができる手首，肘，肩の各関節角度を計算し、それら関節角度を保持できるようにステアリングホイール３１のチルト・テレスコ駆動量を算出してチルト・テレスコ駆動制御部１０７に駆動信号を送る。

そして、ステップＳ２９によりチルト・テレスコ状態検出手段１１７で現在の状態を検出しつつ、チルト・テレスコ駆動手段３２・３３でステアリングホイール３１を最適状態にチルト・テレスコ駆動する。

このとき、シートスライド，シートバック下部，シートバック上部，シートバック上部支持面，チルト・テレスコの各駆動制御部１０３，１０４，１０５，１０６，１０７から送った信号により、それぞれの駆動手段１４，１８，２１，２２，３２・３３を駆動するが、これらの駆動量はシートスライド状態検出手段１１０，シートバック下部角度検出手段１１２，シートバック上部角度検出手段１１３，シートバック上部支持面荷重検出手段１１５，チルト・テレスコ状態検出手段１１７の信号を受けてフィードバック制御するようになっており、その制御を図７のフローチャートにまとめて示す。

このフローチャートは、ステップＳ３０により駆動後の状態である可動量目標値を、各駆動制御部１０３，１０４，１０５，１０６，１０７で設定して駆動信号を送り、そして、ステップＳ３１により各駆動手段１４，１８，２１，２２，３２・３３が作動した後、検出手段１１０，１１１，１１２，１１３，１１４による状態検出値をステップＳ３２において常にモニターしつつ目標値に達するまで駆動する。

以上の構成により本実施形態の車両用シート装置１によれば、シートバック１３を上下に分割したシートバック下部１５およびシートバック上部１６のリクライニング角度を独立して傾斜可能としてあるので、乗員Ｍの背面を支持するシートバック１３の形状変化形態の自由度を拡大することができ、荷重検出手段５０で検出したシートクッション１２、シートバック下部１５およびシートバック上部１６の各部に作用する荷重に基づいて、シートバック調節手段５１でシートバック下部１５およびシートバック上部１６のリクライニング角度を、乗員Ｍの腰椎形状が略直線となるように調節するようにしたので、乗員Ｍの体格差にかかわらず腰椎形状の直線性を高い精度で調整して脊柱負荷を低減することができる。

また、ステアリング調節手段５２によりステアリング装置３０のチルト機構３２およびテレスコ機構３３を駆動して適切なステアリングホイール３１位置に調整できるため、前記シートバック調節手段５１による着座姿勢の調整と併せて、長時間運転にあっても疲労の少ない運転姿勢をとることができる。

また、この実施形態は前記作用効果に加えて、前記シートバック調節手段５１を、シートバック下部１５およびシートバック上部１６の荷重を面直荷重として検出し、その面直荷重をシートバック下部・上部１５，１６の絶対角度から鉛直荷重成分に換算し、この鉛直荷重を用いて運転者Ｄの腰椎形状が略直線となるようにシートバック下部１５およびシートバック上部１６のリクライニング角度を調節するようにしたので、運転者Ｄの体格に依ることなくシートバック１３の各部に作用する荷重に基づいて腰椎形状を略直線とすることができるため、運転者Ｄの体格の相違にかかわらず、より精度良く腰椎形状の直線性を設定することができる。

図８，図９は本発明の第２実施形態を示し、前記第１実施形態と同一構成部分に同一符号を付して重複する説明を省略して述べるものとし、図８は車両用シート装置と運転者との関係を示す説明図、図９は車両用シート装置を駆動する制御手順を示すフローチャートである。

この第２実施形態の車両用シート装置１ａは、第１実施形態と同様にシート１０とステアリング装置３０とを備え、シートバック１３は、シートバック下部１５とシートバック上部１６とに上下に分割してあり、シート１０は、シートバック下部駆動手段１８，シートバック上部駆動手段２１およびシートバック上部支持面駆動手段２２をそれぞれ独立に傾斜駆動することにより、シートバック下部１５とシートバック上部１６はリクライニング角度が独立して傾斜可能となっており、また、図３に示したシート装置制御装置１００は同様の構成となり、この第２実施形態にあっても図３を用いて説明するものとする。

そして、この実施形態では第１実施形態の図３に示したシート駆動演算部１０１の目標設定のアルゴリズムに人体モデルを適用し、着座時の人体股関節廻りの骨盤後転方向のモーメントを考慮するようになっている。

即ち、この第２実施形態の車両用シート装置１ａでは、着座した運転者Ｄのシートクッション１２、シートバック下部１５およびシートバック上部１６にそれぞれ作用する荷重を検出する荷重検出手段５０と、シートのスライド位置から運転者Ｄの身長を計算し、シート各部に作用する荷重と身長から予め定めた人体モデルに基づいて運転者Ｄの大腿部自重と上体自重とを計算する各部自重検出手段６０と、シート１０のスライド位置およびシート特性から求めた股関節相当位置を原点として、荷重検出手段５０で求めた各部荷重Ｆ１′，Ｆ２′，Ｆ３′（図８参照）と、各部反力相対座標ベクトルと、各部自重Ｗ１，Ｗ２，Ｗ３（図８参照）と、身体各部重心相対位置ベクトルと、から骨盤後転モーメントＭ（図８参照）を求める骨盤後転モーメント検出手段６１と、この骨盤後転モーメント検出手段６１により求められた骨盤後転モーメントＭが最小となるようにシートバック下部１５およびシートバック上部１６のリクライニング角度を調節するシートバック調節手段５１と、予め定めた身長と上肢寸法との関係から適切なステアリング位置となるようにチルト機構およびテレスコ機構を駆動するステアリング調節手段５２と、を設けてある。

この第２実施形態では、前記各部自重検出手段６０および骨盤後転モーメント検出手段６１は、図３に示したシート装置制御装置１００のシート駆動演算部１０１に内蔵される。

図８にこの実施形態の股関節廻りの骨盤後転モーメントを求める概念を示しており、図３を参照しつつ説明すると、シートクッション１２の荷重検出手段１１６およびシートバック下部，上部１５，１６の荷重検出手段１１１，１１４で検出したシートの荷重Ｆ１′，Ｆ２′，Ｆ３′は、作用反作用の法則により運転者Ｄの人体に対しては反力Ｆ１″，Ｆ２″，Ｆ３″として作用している。

また、シート各部１２，１５，１６の荷重検出手段１１６，１１１，１１４の位置は既知であるため、反力Ｆ１″，Ｆ２″，Ｆ３″の作用位置も既知となる一方、シートスライド状態検出手段１１０で検出したシートスライド位置から算出した体格に基づき、解剖学的に定めた人体各部の自重比率から大腿部Ｄ４の自重Ｗ１，体幹下部の自重Ｗ２，体幹上部の自重Ｗ３およびそれぞれの重心位置を求めることができる。

更に、シートスライド位置とシート特性から予めシート１０に応じて股関節相当の位置を定めることは可能であり、従って、以上のデータから人体各部の自重とシート反力の力ベクトルの大きさと作用位置は既知となる。

従って、股関節相当位置廻りの骨盤後転モーメントＭは、股関節相当位置を原点として各力の作用位置を相対座標ベクトルとすると、次の（２）式より求めることができる。

Ｍ＝Σ（Ｆｉ×Ａｉ）−Σ（Ｗｉ×Ｂｉ） …（２）
ここで、Ｆｉ：各部反力（Ｆ１″，Ｆ２″，Ｆ３″）、Ａｉ：各部反力相対座標ベクトル、Ｗｉ：各部自重（Ｆ１′，Ｆ２′，Ｆ３′）、Ｂｉ：身体各部重心相対位置ベクトルである。

つまり、この第２実施形態では運転者Ｄがシートスライド位置を設定した後、スライド位置とシート各部１２，１５，１６に作用する荷重Ｆ１′，Ｆ２′，Ｆ３′を検出しつつ、シートスライド位置に基づく体格により生成した人体モデルの股関節廻りの骨盤後転モーメントＭを計算し、このモーメントＭが最小となるようにシートバック各部１５，１６，２０の位置を調整することにより、運転者Ｃの脊柱形状を直線に近づけ、脊柱負荷の少ない着座姿勢を提供するものであり、その制御を実行するためのフローチャートを図９に示す。

尚、このフローチャートを説明するにあたってステップＳ４０〜Ｓ４３およびステップＳ４７〜Ｓ５０は、第１実施形態の図６に示したフローチャートのステップＳ２０〜Ｓ２３およびステップＳ２６〜Ｓ２９と同様の処理を実行し、これら同様の処理部分の詳細な説明は省略する。

即ち、図９のフローチャートは、ステップＳ４０で調整したシートスライド位置からステップＳ４１で運転者Ｄの体格を計算し、次に、ステップＳ４２によりシートバック１３各部の角度を検出するとともに、ステップＳ４３によりシート１０各部に作用する荷重Ｆ１′，Ｆ２′，Ｆ３′（図８参照）を検出する（荷重検出手段）。

そして、次のステップＳ４４〜Ｓ４６の処理が第１実施形態と主に異なり、ステップＳ４４では、運転者Ｄの体格から頭頸部を含む胸郭Ｄ２からの上方の体幹上部の自重Ｗ３と、腰部Ｄ３および骨盤部Ｄ１の体幹下部の自重Ｗ２と、臀部および大腿部Ｄ４の自重Ｗ１と、それぞれの重心位置を、予め設定した人体モデルにおける重心位置と自重の関係より算出する（各部自重検出手段６０）。

次に、ステップＳ４５では、運転者Ｄの体格とシート特性に応じて予め定めた股関節相当位置を算出し、図８に示したように、検出した各部の荷重Ｗ１，Ｗ２，Ｗ３と、モデルから求めた自重による骨盤後転モーメントＭを算出する（骨盤後転モーメント検出手段６１）。

このとき、ステップＳ４６により骨盤後転モーメントＭが小さくなる方向にシートバック１３各部の駆動方向を定め、ステップＳ４７によってそれぞれを駆動し、後は第１実施形態と同様にステップＳ４８でシート１０の各部の鉛直荷重配分が目標値になったかどうかを判定し、目標値を達成するまでステップＳ４２〜Ｓ４８を繰り返し、ステップＳ４９では体格から求めた人体リンク寸法を用いてステアリングホイール３１のチルト・テレスコ駆動量を算出し、ステップＳ５０によりステアリングホイール３１を最適状態にチルト・テレスコ駆動する（ステアリング調節手段５２）。

従って、この第２実施形態の車両用シート装置１ａによれば、第１実施形態と同様の作用効果を奏するのは勿論のこと、更には、シートスライド位置に基づく体格により生成した人体モデルの股関節廻りの骨盤後転モーメントＭを計算し、このモーメントＭが最小となるようにシートバック各部１５，１６，２０の位置を調整するようにしたので、骨盤が脊柱を後湾させる方向の脊柱負荷をより効果的に低減し、運転者Ｃの脊柱形状をより精度良く直線に近づけることができるため、脊柱負荷を効率良く低減した着座姿勢を提供することができる。

ところで、本発明の車両用シート装置１，１ａは前記第１，第２実施形態に例をとって説明したが、これら実施形態に限ることなく本発明の要旨を逸脱しない範囲で他の各種実施形態をとることができる。

本発明の第１実施形態における車両用シート装置のシート構成を示す側面図である。 本発明の第１実施形態におけるシートバックの作動概念を（ａ），（ｂ）によって示す側面図である。 本発明の第１実施形態における車両用シート装置の制御装置を示すブロック図である。 本発明の第１実施形態における車両用シート装置と運転者との関係を示す説明図である。 本発明の第１実施形態における人体モデルに対して（ａ）にシートのスライド位置と身長の関係，（ｂ）に体格別の手先位置の関係，（ｃ）に身体各節の節長に対する重心位置比率をそれぞれ示す各種マップである。 本発明の第１実施形態における車両用シート装置を駆動する制御手順を示すフローチャートの説明図である。 本発明の第１実施形態における車両用シート装置の駆動部を制御するためのフローチャートの説明図である。 本発明の第２実施形態における車両用シート装置と運転者との関係を示す説明図である。 本発明の第２実施形態における車両用シート装置を駆動する制御手順を示すフローチャートの説明図である。

符号の説明

１，１ａ 車両用シート装置
１０ シート
１１ シートスライド機構
１２ シートクッション
１３ シートバック
１４ シートスライド駆動手段
１５ シートバック下部
１６ シートバック上部
１８ シートバック下部駆動手段
２１ シートバック上部駆動手段
２２ シートバック上部支持面駆動手段
３０ ステアリング装置
３１ ステアリングホイール
３２ チルト機構
３３ テレスコ機構
５０ 荷重検出手段
５１ シートバック調節手段
５２ ステアリング調節手段
６０ 各部自重検出手段
６１ 骨盤後転モーメント検出手段
１００ シート装置制御装置
Ｄ 運転者

Claims (1)

1. シートを車両前後方向に移動させるシートスライド機構と、
   上下に分割されて駆動手段によりそれぞれのリクライニング角度が独立して傾斜可能となったシートバック下部およびシートバック上部を有するシートバックと、
   チルト機構およびテレスコ機構を有するステアリング装置と、
   着座した乗員のシートクッション、シートバック下部およびシートバック上部にそれぞれ作用する荷重を検出する荷重検出手段と、
   シートバック下部およびシートバック上部の荷重を面直荷重として検出し、その面直荷重をシートバック下部・上部の絶対角度から鉛直荷重成分に換算し、この鉛直荷重を用いて、乗員の腰椎形状が略直線となるようにシートバック下部およびシートバック上部のリクライニング角度を調節するシートバック調節手段と、
   シートのスライド位置から乗員の身長を計算し、予め定めた身長と上肢寸法との関係からチルト機構およびテレスコ機構を適切なステアリング位置となるように駆動するステアリング調節手段と、を備えたことを特徴とする車両用シート装置。

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