JP4109157B2 - 車両用シート - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、シートに加わる荷重を検出し、乗員および乗員の着座状態を判別する車両用シートに関する。
【0002】
【従来の技術】
従来、自動車におけるエアバッグの制御やシートベルトの巻き取り制御を適切に行うために、シートに着座した乗員の荷重の検出を行うようにしたものがある。
【0003】
そのため、乗員の荷重を受ける平面ばねなどの荷重受け部材が、座部のフレームに複数のばねおよび変位センサなどを介して取り付けられ、平面ばねに荷重が負荷されることにより、変位センサが荷重を検出するものが知られている(例えば、特許文献1参照。)。
【0004】
また、上記荷重を検出するための変位センサとして、プーリとワイヤを用いたものが知られている。このワイヤの一端は荷重受け部材に接続されており、前記ばねの伸び量に対応してワイヤがプーリから繰り出される方向にプーリが回転し、その回転を変位センサが電気信号で検出するようになっている。
【0005】
【特許文献1】
特開2001−180353号公報(第1図)
【0006】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、シートに着座荷重が加わったときにワイヤがプーリから繰り出される構造であると、所定値を越える荷重が加わったときにワイヤが伸びきってしまい、それ以上大きな荷重が加わるとワイヤが切れるおそれがある。このため荷重受け部材の上下方向のストロークが制限され荷重の検出範囲が狭くなる可能性がある。
【0007】
従って、本発明では、プーリに用いられるワイヤに負担をかけずに荷重を検出し、乗員を判別することができる車両用シートを提供することにある。
【0008】
【課題を解決するための手段】
請求項1に記載した車両用シートでは、着座部のフレームと前記フレームに上下方向に移動可能に設けられ着座者の荷重を受ける荷重受け部材と、前記フレームと、前記荷重受け部材との間に設けられ前記荷重受け部材を支持するばねと、前記フレームに回転自在に設けられその回転中心が前記荷重受け部材よりも低い位置にあるプーリと、前記プーリの回転量に対応した電気信号を出力する変位センサと、前記プーリに巻き付けられた引っ張り部材とを具備し、前記引っ張り部材が前記プーリの下面側から上方に引き出されて前記荷重受け部材に接続され、前記荷重受け部材に着座者の荷重が加わっていない状態から下方に移動するに従い、前記引っ張り部材が前記プーリに巻き付く方向に該プーリが回転したのち前記プーリから前記引っ張り部材が繰り出される方向に該プーリが回転するようにした。
【0009】
この発明の好ましい形態では、前記荷重受け部材は、ワイヤからなる枠線とばね要素などからなる平面ばねなどのばね構体が採用される。
【0010】
【発明の実施の形態】
以下に本発明の一実施の形態について図1ないし図10を参照して説明する。図1に示す車両用シート10は、例えば自動車の前側シートに用いられる。この車両用シート10が取り付けられる車両には、例えばエアバッグ(図示せず)が装備される。
【0011】
車両用シート10は、図1に示すようにシートバック11と着座部12とを具備している。着座部12は、例えばウレタンフォームで形成されるパッド(図示せず)と、パッドの下方に位置しかつパッドによって覆われる座部ユニット13と、パッドの外面を覆うカバー部材などにより構成される。
【0012】
座部ユニット13は、着座部12の骨格をなす座部フレーム14と、乗員の着座時の荷重が加わる荷重受け部材としての平面ばね15と、荷重を検出する変位検出センサ20a〜20dなどによって構成されている。この明細書で言う乗員とは、大人、子供、チャイルドシート、荷物などを含む概念である。
【0013】
図2に示すように、平面ばね15は座部フレーム14の略中央に配置されている。なお、図2中のFは車両のフロント方向を示す。荷重受け部材としての平面ばね15は、ワイヤ23を用いて略矩形に構成された枠部材24と、枠部材24の内側に車幅方向に張り渡された線状のばね要素25などを備えている。
【0014】
平面ばね15はその周方向複数箇所と、座部フレーム14の側面部30a,30bとの間に、それぞれ支持ばね32a〜32fを介して弾発的に吊られて支持されている。これにより、平面ばね15に乗員の着座荷重が加わると、平面ばね15が下方に移動し、着座荷重が減少あるいは無くなると、平面ばね15が上方に移動する。
【0015】
また、座部フレーム14の側面部30a,30bのそれぞれ前後には、平面ばね15に加わる荷重を検出する変位センサ20a〜20dが取り付けられている。これら変位センサ20a〜20dについて、図3に示す変位センサ20aを代表して説明する。この変位センサ20aのセンサ本体33にプーリ34が回転自在に支持されている。変位センサ20aは、プーリ34の回転中心が平面ばね15よりも下方に位置するように座部フレーム14に取り付けられている。
【0016】
このプーリ34には、引っ張り部材の一例として、例えばワイヤロープ35が巻き付けられている。ワイヤロープ35の一端はプーリ34の溝部に固定され、他端はプーリ34の下面側から斜め上方に引き出されて枠部材24に接続されている。また、プーリ34にはリターンスプリング(図示せず)が内蔵され、ワイヤロープ35を巻き付ける方向に付勢されている。すなわちこのプーリ34は、ワイヤロープ35が巻き付く方向に回転するようになっており、ワイヤロープ35に常時テンション(張力)与えるようになっている。
【0017】
このように構成される変位センサ20aは、図4に示すように平面ばね15に荷重が加わっていない状態では、ワイヤロープ35の繰り出し長さが最大になる。次に図5に示すように平面ばね15に荷重が加わり、平面ばね15が下方に移動すると、平面ばね15の移動量に対応して、支持ばね32aが伸びる。この支持ばね32aの伸び状態に対応して、ワイヤロープ35がプーリ34に巻き付く量が変化するとともにプーリ34が回転するため、支持ばね32aの伸び量がプーリ34の回転変位に変換される。
【0018】
荷重が所定値になり、図5に示すように平面ばね15の移動量がL1となると、プーリ34に巻き取られるワイヤロープ35の長さが最大となる。さらに、荷重が所定値よりも大きくなると、図6に示すように、プーリ34は平面ばね15の移動量L2に対応する支持ばね32aの伸び量に対応して、ワイヤロープ35が繰り出される方向に回転する。変位センサ20aには、例えば可変抵抗が組み込まれており、センサ本体33に対するプーリ34の回転角度に応じた電圧が出力されるようになっている。
【0019】
図1に示すように着座部12の着座状態を判別する手段として、乗員判別用ECU40が設けられている。乗員判別用ECU40は、図7示すように、例えば変位センサ20a〜20dが接続されるセンサ入力回路41を有する。センサ入力回路41はアナログ信号をデジタル信号に変換するA/D変換回路42に接続される。
【0020】
また、制御を実行するマイクロコンピュータ43と後述するエアバッグ用ECU44との間の信号の授受を行うための車両通信用回路45を有する。さらに、着座部12の未着座データなどを記憶しておくメモリ50と電源部51を有する。
【0021】
以上の構成を有する乗員判別用ECU40は、先に述べた変位センサ20a〜20dで出力された平面ばね15の前後左右それぞれの荷重に対応する電圧値に基いて、乗員および乗員の着座状態を判別する機能を有する。さらに、エアバック用ECU44を有しており、乗員判別用ECU40による乗員の判別結果に基いてエアバックの展開制御を行う機能を有する。
【0022】
図8は、平面ばね15の移動量に対する変位センサ20aの出力電圧値の一例を示している。平面ばね15に荷重が加わっていない状態では電圧値が最大となり、平面ばね15が下方に移動するにつれて電圧値が減少する。
【0023】
所定値の荷重が加わり、移動量がL1になると電圧値は最小になる。そして所定値よりも大きな荷重が加わると、プーリ34からワイヤロープ35が繰り出される方向にプーリ34が逆回転するため、出力電圧値が増加する。この場合、乗員判別用ECU40は、プーリ34が逆回転することにより増加する出力電圧値を補正し、プーリ34の回転位置と平面ばね15の移動量とを対応させる機能を有している。
【0024】
上記の変位センサ20aの構成要素であるセンサ本体33、プーリ34、ワイヤロープ35は、他の変位センサ20b〜20dも同様に備えている。すなわち各変位センサ20a〜20dが、それぞれ支持ばね32a,32c,32d,32fに加わる荷重に対応する電圧を出力することで、平面ばね15の前後左右それぞれの荷重状態を出力することができる構成となっている。
【0025】
次に、このように構成される車両用シート10の作用を説明する。
乗員が着座部12に着座していない状態において、支持ばね32aの初期状態が変位センサ20aによって検出される。例えば検出された電圧に応じた検出値V1が出力される。この検出値V1は、例えば出荷時または始動時にドアを開けたときにメモリ50に記憶される。
【0026】
乗員が着座し、平面ばね15に荷重が加わると、支持ばね32aが伸びるため、検出値V2が出力される。上記検出値V1およびV2は、A/D変換回路42において変換され、マイクロコンピュータ43が支持ばね32aに加わる荷重に対応する変位電圧ΔVaを求める。
【0027】
上記の変位センサ20aと乗員判別用ECU40の作用は、他の変位センサ20b〜20dについても同様であり、それぞれ変位電圧ΔVb〜ΔVdが検出される。
【0028】
次に、得られた変位電圧ΔVa〜ΔVdをもとに、乗員判別用ECU40が図9のフローに示す制御を行う。先ずステップST1でセンサデータの読み込みを行い、ステップST2では各変位電圧ΔVa〜ΔVdの合計値S(=ΔVa+ΔVb+ΔVc+ΔVd)が求められる。なお、制御プログラムでは電圧値をそのまま用いることができるが、以下の説明では特に断らない限り変位電圧ΔVa〜ΔVdを荷重として表現する。
【0029】
ステップST3では、合計値Sが大人を判別するしきい値a以上であるか否かを判別する。合計値Sがしきい値a以上あると判別された場合にはステップST4に進み、そこで大人が着座したとして、その情報をエアバッグ用ECU44に伝送し、本ルーチンを終了する。また、合計値Sがしきい値aより小さいと判別された場合にはステップST5に進む。
【0030】
ステップST5では、合計値Sが小柄な大人および子供を判別するしきい値b以上であるか否かを判別し、合計値Sがしきい値bより小さいと判別された場合にはステップST6に進む。ステップST6では、さらに合計値Sが荷物などを判別するしきい値c以上であるか否かを判別する。なお、各しきい値a,b,cの大小関係はa>b>cである。
【0031】
ステップST6で合計値Sがしきい値c以上であると判別された場合にはステップST7に進み、そこで荷物などが載っていると判別して、その情報をエアバッグ用ECU44に伝送し、本ルーチンを終了する。合計値Sがしきい値cより小さいと判別された場合にはステップST8に進み、そこでは着座部12には何も載っていないのと等しい未着座と判別して、その情報をエアバッグ用ECU44に伝送し、本ルーチンを終了する。
【0032】
ステップST5で合計値Sがしきい値b以上であると判別された場合には図10に示されるステップST9に進む。ステップST9では、左側荷重LH(=ΔVc+ΔVd)と右側荷重RH(=ΔVa+ΔVb)の差の絶対値(|LH−RH|)が求められる。さらにその左右差の絶対値(|LH−RH|)が上限値d以上であるか否かが判別される。
【0033】
なお、検出値(|LH−RH|)が上限値d以上である場合とは、左右の荷重分布の差が大きすぎる場合であり、例えば乗員が左右どちらかに偏って着座していることが考えられる。このような場合には、エアバッグの展開において設計通りの効果が得られなくなる虞があるため、ステップST10に進む。そこで着座異常であると判断し、その情報を例えばエアバッグ用ECU44に伝送して、本ルーチンを終了する。この場合、エアバッグ用ECU44により着座異常の表示や警報が行われる。
【0034】
ステップST9で左右差(|LH−RH|)が上限値dを越えていないと判別された場合にはステップST11に進む。このステップST11に進んだ場合には荷重分布の左右差に偏りがない場合である。ステップST11では、例えば右側荷重RHとしきい値eとを比較して、先ず子供であるか否かが判別される。すなわち、ステップST11で右側荷重RHがしきい値eを超えていないと判別された場合にはステップST12に進み、そこで乗員が子供であると判断され、その情報をエアバッグ用ECU44に伝送し、本ルーチンを終了する。この場合、エアバッグ用ECU44では、エアバッグの展開時に子供を対象とした柔らかな展開、または非展開とする制御が行われる。
【0035】
ステップST11で右側荷重RHがしきい値e以上であると判別された場合にはステップST13に進む。ステップST13では、後側荷重B(=ΔVb+ΔVd)、前側荷重F(=ΔVa+ΔVc)の差の絶対値(|F−B|)が求められる。さらに前後差の絶対値(|F−B|)がしきい値h未満である場合にはステップST14に進む。
【0036】
ステップST14に進んだ場合には、例えば乗員が深く着座した場合が考えられ、そのような場合に荷重をより正確に判断するために、後側荷重Bと子供を判別するしきい値fとが比較される。後側荷重Bがしきい値f以上であると判別された場合にはステップST15に進み、そこで着座異常または判別不能と判断され、その情報をエアバッグ用ECU44に伝送し、本ルーチンを終了する。この場合、エアバッグ用ECU44により着座異常などの表示や警報が行われる。なお、ステップST15に進んだ場合とは、荷重の左右分布の偏りが小さいが後側荷重Bが大きい場合であり、例えば子供が立っている場合が考えられる。
【0037】
ステップST14で後側荷重Bがしきい値fよりも小さいと判別された場合にはステップST16に進む。この場合には、合計値Sが小さくかつ左右の偏りも小さく、そしてシートの後側荷重Bが子供を判別するしきい値fよりも小さい場合であることから、例えば子供が浅く着座している場合が考えられる。したがって、ステップST16で乗員は子供であると判断され、その情報をエアバッグ用ECU44に伝送し、本ルーチンを終了する。この場合、エアバッグ用ECU44では、エアバッグの展開時には子供を対象とした柔らかな展開、または非展開とする制御が行われる。
【0038】
ステップST13で前後荷重の差の絶対値(|F−B|)がしきい値h以上であると判別された場合にはステップST17に進む。ステップST17では、例えば浅く着座した場合が考えられ、そのような場合の荷重をより正確に判断するために、後側荷重Bと小柄な大人を判別するしきい値gとを比較する。ステップST17で後側荷重Bがしきい値gを超えていないと判別された場合には、子供が浅く着座していることが考えられ、ステップST16に進む。
【0039】
ステップST17で後側荷重Bがしきい値g以上であると判別された場合にはステップST18に進む。この場合には、合計値Sが小さくかつ左右の偏りも小さく、そして後側荷重Bが小柄な大人を判別するしきい値g以上の場合であることから、ステップST18で乗員は小柄な大人であると判断される。その情報をエアバッグ用ECU44に伝送し、本ルーチンを終了する。この場合、エアバッグ用ECU44では、小柄な大人を対象とした展開制御が行われる。
【0040】
前述したように、平面ばね15に荷重が加わると、平面ばね15の移動量に対応する支持ばね32a,32c,32d,32fの伸び量に対応してそれぞれ変位センサ20a〜20dのワイヤロープ35が巻き取られる構成となっている。このため、急激に荷重が加わっても、ワイヤロープ35は巻き取られるのでワイヤロープ35に負担がかからず、かつ伸びきることが抑えられるので切れることが抑えられる。さらに、所定値より大きな荷重が加わるとワイヤロープ35が引き出される方向にプーリ34が回転する。
【0041】
このため、ワイヤロープ35の長さを長くすることなく平面ばね15の可動領域すなわち上下方向の移動ストロークを広くとることができる。また、乗員の座り心地が向上するとともに、荷重の検出範囲も広くなり高荷重も検出することができるようになる。
【0042】
なお、本実施の形態では平面ばね15および変位センサ20a〜20dは座部フレーム14に直接取り付けられているが、サブフレームを介して取り付けられてもよい。また、本実施の形態では変位センサは4個設けたが、それ以上あっても良く、変位センサの数は4個に限られない。本発明を実施するに当たって、本発明を構成する要素は、発明の要旨を逸脱しない範囲で適宜に変換して実施できることは言うまでもない。
【0043】
【発明の効果】
請求項1に記載の発明によると、ワイヤが伸びきることを抑えることができるので、ワイヤが切れない範囲で平面ばねなどの荷重受け部材の上下方向の移動ストロークを大きくとることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明の一実施形態に係る車両用シートを一部分解して示す斜視図。
【図2】 フレームと平面ばねと変位センサなど示す平面図。
【図3】 変位センサの斜視図。
【図4】 荷重が加わっていない状態の図2中のA−A線に沿う断面図。
【図5】 荷重が加わった状態の図2中のA−A線に沿う断面図。
【図6】 荷重が加わった状態の図2中のA−A線に沿う断面図。
【図7】 乗員判別用ECUのブロック図。
【図8】 平面ばねの移動量と変位センサの電圧出力の関係を示す図。
【図9】 乗員判別の制御フローを示す図。
【図10】 乗員判別の制御フローを示す図。
【符号の説明】
14…座部のフレーム、15…平面ばね(荷重受け部材)、20a〜20d…変位センサ、32a〜32f…支持ばね(ばね)、34…プーリ、35…ワイヤロープ(引っ張り部材)、40…乗員判別手段(判別手段)。
Claims (1)
- 座部のフレームと、
前記フレームに上下方向に移動可能に設けられ、着座者の荷重を受ける荷重受け部材と、
前記フレームと前記荷重受け部材との間に設けられ、前記荷重受け部材を支持するばねと、
前記フレームに回転自在に設けられ、その回転中心が前記荷重受け部材よりも低い位置にあるプーリと、
前記プーリの回転量に対応した電気信号を出力する変位センサと、
前記プーリに巻き付けられた引っ張り部材とを具備し、
前記引っ張り部材が前記プーリの下面側から上方に引き出されて前記荷重受け部材に接続され、前記荷重受け部材に着座者の荷重が加わっていない状態から下方に移動するに従い、前記引っ張り部材が前記プーリに巻き付く方向に該プーリが回転したのち前記プーリから前記引っ張り部材が繰り出される方向に該プーリが回転することを特徴とする車両用シート。
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