JP5162986B2 - 車両用パワーシートの姿勢操作機構と姿勢操作方法 - Google Patents

Description

本発明は、自動車などの車両に搭載され、スイッチ操作により電動でリクライニング角度や前後位置などの各種着座姿勢を操作できる車両用パワーシートの姿勢操作機構と姿勢操作方法に関し、詳しくは、パワーシートの操作速度を変更可能な車両用パワーシートの姿勢操作機構等に関する。

この種のパワーシートとして、特許文献１ないし特許文献３がある。特許文献１では、シーソー式スイッチの操作方向と操作量によってモータの回転方向と回転速度を任意に調整可能となっている。具体的には、スイッチの操作方向によってモータの回転方向を切り替え、スイッチの操作量によってモータの回転速度を変更可能としている。特許文献２では、シーソー式スイッチの操作方向によってモータの回転方向を切り替え可能であり、かつモータの起動時には低速で回転するよう制御している。特許文献３では、スイッチを通電操作した直後はモータが低速回転し、その後徐々にモータの回転速度を上昇させている。一方、スイッチを遮電操作するとモータが徐々に減速しながら停止することで、スイッチの遮電操作直後でも一定時間はモータの回転が維持されるようになっている。

特開平２−２８３５３４号公報 特開平６−８６５７７号公報 特開平７−１０７７６５号公報

特許文献１ないし特許文献３では、各操作部位に対応したスイッチを操作することによって、パワーシートの操作方向のみならず操作速度も変更できる機構となっているが、いずれも各操作部位を操作する駆動手段としては１つのモータを使用しており、モータとスイッチとを電気的に接続する通電回路を種々改良することでパワーシートの操作性を向上している。したがって、通電回路には特殊回路や制御装置など種々の回路や機器を配設する必要があり、通電回路が複雑になることを避けらない。具体的には、特許文献１の通電回路は可変抵抗器、ドライブ回路、および電圧可変電源回路などが配設された、一部デジタル回路となっている。特許文献２の通電回路中には、時定数出力回路、比較器、抵抗切換手段などが配設されている。特許文献３の通電回路は、タイムディレクトリ手段、コンデンサを含む制御電圧波形発生回路、リレードライブ回路、電圧抑制回路、および電圧制御回路と電圧比較回路とを含むフィードバック制御回路などが配設された一部デジタル回路となっている。

これでは、制御装置などを含むうえに通電回路が複雑となるのでコストが嵩む。種々の回路や機器などを介してモータへ通電するので、電源からモータへ至るまでの電気エネルギーの損失が大きい。回路が破損などの不具合が生じても、その場所の特定と補修が煩雑である。などの問題を有する。そこで、本発明者は上記のような問題を生じることなくパワーシートの操作方向と操作速度を容易に切り替えることができないかと鋭意検討の結果、１つのモータのみを使用して通電回路を複雑に改変するのではなく、モータとギアとの物理的機構を改良するという従来とは異なる発想によって上記のような問題を解消できることを知見し、本発明を完成するに至った。

すなわち本発明の目的は、制御装置などを含む複雑な回路を使用せずとも簡単なアナログ回路によってパワーシートの操作方向および操作速度を変更できる車両用パワーシートの姿勢操作機構と姿勢操作方法を提供することにある。

上記課題を解決するために、本発明の車両用パワーシートの姿勢操作機構は、車両用パワーシートの姿勢を変形させる作動機構に出力を伝達する出力ギアと、前記出力ギアに回転出力を伝達する第１のモータと、前記出力ギアに前記第１のモータよりも大きな減速比で回転出力を伝達する第２のモータと、前記第１・第２のモータへ通電操作するスイッチとを有する。前記スイッチは、２つの方向へ操作可能で、かつそれぞれの方向において２段階の操作量で操作可能である。前記スイッチの操作量に応じて前記第１のモータと前記第２のモータとの通電対象が切り替えられ、前記スイッチの操作方向に応じて前記第１・第２のモータの回転方向が切り替えられる。前記第１・第２のモータと前記スイッチとは、前記第１・第２のモータへダイレクトに通電可能なアナログ回路によって接続されている。

すなわち、本発明の車両用パワーシートの姿勢操作機構では、１つのスイッチによって２つのモータを選択駆動させている点が注目される。出力ギアは、パワーシートの姿勢を変形させる作動機構に直接組み込まれていてもよいし、他のギアなどを介して間接的に出力を伝達させてもよい。第２のモータは、第１のモータよりも大きな減速比で出力ギアに回転出力を伝達するので、第１のモータを駆動させればパワーシートは高速で姿勢操作され、第２のモータを駆動させれば、パワーシートは低速で姿勢操作されることになる。なお、ここでの高速とは、第２のモータを駆動させたときの操作速度と比べて速度が高いことを意味し、速度自体が極めて高いことを意味するものではない。また、スイッチを介して第１・第２のモータへダイレクトに通電されるとは、制御装置や特殊回路などを介すことなく１本の単純な配線のみによって直接的に通電されることを意味する。

第２のモータから第１のモータよりも大きな減速比で出力ギアに回転出力を伝達する手段としては、第２のモータと出力ギアとの間には、第１のモータと出力ギアとの間よりも多くの減速ギアを配すことができる。このとき、第１のモータと出力ギアとの間には減速ギアが配されているか否かは問わない。

中でも、第１のモータと出力ギアとの間に第１の減速ギアを配し、第２のモータと第１の減速ギアとの間に第２の減速ギアを配すことで、第１のモータの回転出力は第１の減速ギアを介して、第２のモータの回転出力は第１・第２の減速ギアを介して、それぞれ出力ギアに伝達することが好ましい。

この場合、第１・第２のモータ同士は、第１・第２の減速ギアを介して互いに回転出力が伝達される構成となっている。したがって、第１・第２のモータのうち、一方のモータに通電して駆動させると、当該一方のモータから回転出力を受けて他方のモータも回転し、他方のモータに逆起電流が発生することになる。そこで、他方のモータに生じる逆起電流をアース可能としておくことが好ましい。

また、スイッチとモータとを繋ぐアナログ回路には、第１・第２のモータの接続をアース側とスイッチ側とに切り替えるリレーを配したうえで、当該アナログ回路へは、車両内の電源からモータ駆動用の大電流とリレー操作用の小電流とを供給することが好ましい。

車両用パワーシートの姿勢操作方法としては、２つの方向へ操作可能で、かつそれぞれの方向において２段階の操作量で操作可能なスイッチによって、車両用パワーシートの姿勢を変形させる作動機構に出力を伝達する出力ギアに回転出力を伝達する第１のモータと、出力ギアに第１のモータよりも大きな減速比で回転出力を伝達する第２のモータとにアナログ回路を介してダイレクトに通電し、スイッチの操作量に応じて第１のモータと第２のモータのどちらか一方へ通電して駆動させ、スイッチの操作方向に応じて第１・第２のモータの回転方向を切り替えることができる。

第１のモータの回転出力は、該第１のモータと出力ギアとの間に配された第１の減速ギアを介して出力ギアに伝達し、第２のモータの回転出力は、第１の減速ギアと、該第１のギアと第２のモータとの間に配された第２の減速ギアとを介して出力ギアに伝達すればよい。

このとき、第１・第２のモータをリレーによってアース側とスイッチ側とに切り替え接続し、モータ駆動用として大電流を、リレー操作用として小電流をそれぞれ使用し、第１・第２のモータのうち、一方のモータを駆動させたときに他方のモータに生じる逆起電流は、アースを介して放電することが好ましい。

本発明によれば、パワーシートの高速姿勢操作と低速姿勢操作との切り替えを２つのモータで分担させているので、１つのモータで姿勢速度を切り替えるときのような複雑な回路を必要としない。すなわち、通電回路を簡素化してコスト削減を達成できる。これにより、第１のモータと第２のモータへの電源供給を別個独立したそれぞれの回路によってダイレクトに行うことができる。したがって、制御装置や特殊回路などを介在させる必要がないので、電源から各モータへ電流が供給される際の電気エネルギー損失が低減され、エネルギー効率を向上できる。また、単純なアナログ回路によって接続されているだけなので、回路に不具合が生じた場合でもその場所の特定と修復が容易である。

第２のモータから第１のモータよりも大きな減速比で出力ギアに回転出力を伝達するために、第２のモータと出力ギアとの間に、第１のモータと出力ギアとの間よりも多くの減速ギアを配しているだけであれば、操作機構がやたら複雑になることを避けられる。

中でも、第２のモータの回転出力を、第１のモータの回転出力を伝達する第１の減速ギアも介して出力ギアに伝達させれば、第１の減速ギアを第１・第２のモータで兼用でき、操作機構の効率化と簡素化を図ることができる。

第１・第２のモータのうち、一方のモータを駆動させたときに他方のモータに生じる逆起電流をアース可能としていれば、他方のモータの早期劣化や破損を防ぐことができる。

モータを駆動させるには、大きな電流が必要である。一方、リレーを作動させるには小さな電流で足りる。そこで、モータ駆動用には大電流を使用し、リレー操作用には小電流を使用していれば、電気エネルギーの無駄を避けた的確な操作が可能となる。

以下に、図面を参照しながら本発明に係る車両用パワーシートの姿勢操作機構と姿勢操作方法の実施の形態を説明するが、これに限定されることはなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の変更が可能である。本発明の姿勢操作機構は、自動車などの車両に搭載され、電動で着座姿勢を操作できる車両用パワーシートに適用される。その操作可能な着座姿勢としては、例えば図１に示すごとく、パワーシート１の前後スライド操作５、上下昇降操作６、シートクッション２の前端部上下角度操作７、シートバック３のリクライニング角度操作８、ランバーサポート操作９、およびサイドサポート操作１０などがある。これらの各部位を操作するスイッチ４は、代表的にはシートクッション２のアウトサイド配設される。他に、ドア内壁のアームレストやコンソールボックス部などに配設されることもある。そして、スイッチ４を操作することで、車両内に搭載された電源であるバッテリーから駆動手段たるモータへ通電することで、パワーシート１の着座姿勢を種々変形操作できるようになっている。スイッチ４は操作部位の数に応じて配設されており、１つのスイッチ４で１つの操作部位の着座姿勢を操作できるよう構成されている。なお、図１ではスイッチ４の数を省略して図示している。また、各操作部位には、それぞれの着座姿勢を別個独立して変形可能とするため個々の機構が構築されている。すなわち、各操作部位には、それぞれ着座姿勢を変形する作動機構（図示せず）と、当該作動機構をモータの回転出力により作動させる姿勢操作機構とが構築されている。

図２に、その姿勢操作機構２０のニュートラル状態（非通電状態）を示す。図２において姿勢操作機構２０は、パワーシート１の姿勢を変形させる作動機構に出力を伝達する平歯車からなる出力ギア２１と、出力ギア２１に回転出力を伝達する第１・第２のモータ２２・２３と、出力ギア２１へ第１・第２のモータ２２・２３の回転出力を減速して伝える第１・第２の減速ギア２４・２５と、スイッチ４と第１・第２のモータ２２・２３とを電気的に接続する通電回路２６とを有する。第１の減速ギア２４は、ウォームホイール３０と該ウォームホイール３０よりも小径な（歯数の少ない）平歯車３１とが上下に一体形成された二段ギアであり、ウォームホイール３０が第１のモータ２２の回転シャフト３２の先端部に固定されたウォームギア３３に噛合い、平歯車３１が出力ギア２１と噛合っている。これにより、第１のモータ２２の回転出力が、第１の減速ギア２４を介した所定の減速比にて出力ギア２１へ伝達される。第２の減速ギア２５も、ウォームホイール３５と該ウォームホイール３５よりも小径な（歯数の少ない）平歯車３６とが上下に一体形成された二段ギアであり、ウォームホイール３５が第２のモータ２３の回転シャフト３７の先端部に固定されたウォームギア３８に噛合い、平歯車３６が第１の減速ギア２４のウォームホイール３０と噛合っている。これにより、第２のモータ２３の回転出力は、第１の減速ギア２４に加えて第２の減速ギア２５をも介されることで、第１のモータ２２よりも大きな減速比にて出力ギア２１へ伝達される。したがって、第１のモータ２２を駆動させれば、出力ギア２１延いてはパワーシート１が高速で作動し、第２のモータ２３を駆動させれば低速で作動することになる。

第１・第２のモータ２２・２３への通電の選択と、両モータ２２・２３の正転逆転は１つのスイッチ操作によって切り替え可能となっている。すなわち、スイッチ４は２つの方向へ操作可能で、かつそれぞれの方向において２段階の操作量で操作可能な構成となっており、詳細は後述するが、スイッチ４の操作量に応じて第１のモータ２２と第２のモータ２３との通電対象が切り替えられ、スイッチ４の操作方向４ａ・４ｂに応じて第１・第２のモータ２２・２３の正回転と逆回転とが切り替えられる。このようなスイッチとしては、上記のような操作が可能なものであれば特に限定されることはないが、例えば２段階で押込量を選択できるシーソー式スイッチ、２段階で傾斜量を選択できる上下または左右揺動式スイッチ、２段階でスライド量を選択できる上下または左右スライド式スイッチなどを使用できる。

図２によく示されるように、通電回路２６は、導線と、アース（接地）Ｇと、モータの接続をスイッチ４側とアースＧ側とへ切り替えるリレーＲとのみからなる単純なアナログ回路となっている。通電回路２６には、モータ駆動用の大電流とリレー作動用の小電流とが、車両内のバッテリーから別個供給され、大電流用の端子Ａ・ａと小電流用の端子Ｂ・ｂとが設けられている。スイッチ４の操作量が大きいときは強端子Ａ・Ｂに接続され、スイッチ４の操作量が小さいときは弱端子ａ・ｂに接続される。また、スイッチ４にも大電流用の端子Ｔと小電流用の端子ｔとが設けられているが、スイッチ４を操作すると大電流用の端子Ｔと小電流用の端子ｔとは同期して動き、大電流と小電流とは常に同じ方向へ切り替えられる。このような各端子が、スイッチ４の一方側を操作した場合の正回転側４ａと、スイッチ４の他方側を操作した場合の逆回転側４ｂとに、設けられている。なお、リレーＲの非作動時は、第１・第２のモータ２２・２３はアース側へ接続されている。

次に、スイッチ４としてシーソー式スイッチを使用し、姿勢操作機構２０をパワーシート１のリクライニング角度操作８用として適用した場合を例に挙げて、図３〜図６を参照しながら、本実施例に係る姿勢操作機構の各作用を説明する。先ず、スイッチ４の一方側４ａを強く押し込んだ（大きく操作した）場合は、図３に示すごとく、スイッチ４の大電流端子Ｔ１および小電流端子ｔ１が、それぞれ通電回路２６の大電流用強端子Ａ１および小電流用強端子Ｂ１に繋がる。すると、小電流用の強端子Ｂ１から小電流が通電されてリレーＲ１が作動することで、大電流用の強端子Ａ１から第１のモータ２２の正極へ電流がダイレクトに供給される。これにより、第１のモータ２２が正回転して、その回転出力が第１の減速ギア２４を介して所定量減速されながら出力ギア２１へ伝達され、出力ギア２１が高速（相対的な速度である）で正回転し、リクライニング角度を短時間で前方側に操作できる。このとき、第１のモータ２２の回転出力は、第１の減速ギア２４と噛合う第２の減速ギア２５を介して第２のモータ２３にも伝達されることで、第２のモータ２３に逆起電流が発生するが、当該逆起電流はアースＧ３から放電される。また、第１のモータ２２の負極側もアースＧ２に繋がっている。

スイッチ４の一方側４ａを弱く押し込んだ（小さく操作した）場合は、図４に示すごとく、スイッチ４の大電流端子Ｔ１および小電流端子ｔ１が、それぞれ通電回路２６の大電流用弱端子ａ１および小電流用弱端子ｂ１に繋がる。すると、小電流用の弱端子ｂ１から小電流が通電されてリレーＲ３が作動することで、大電流用の弱端子ａ１から第２のモータ２３の正極へ電流がダイレクトに供給される。これにより、第２のモータ２３が正回転し、その回転出力が第１の減速ギア２４および第２の減速ギア２５を介して大きく減速されながら出力ギア２１へ伝達され、出力ギア２１が低速（相対的な速度である）で正回転し、リクライニング角度をゆっくり前方側に操作できる。このとき、第２のモータ２３の回転出力は、第１の減速ギア２４を介して第１のモータ２２にも伝達されることで、第１のモータ２２に逆起電流が発生するが、当該逆起電流はアースＧ１から放電される。また、第２のモータ２３の負極側もアースＧ４に繋がっている。

スイッチ４の他方側４ｂを強く押し込んだ場合は、図５に示すごとく、スイッチ４の大電流端子Ｔ２および小電流端子ｔ２が、それぞれ通電回路２６の大電流用強端子Ａ２および小電流用強端子Ｂ２に繋がる。すると、小電流用の強端子Ｂ２から小電流が通電されてリレーＲ２が作動することで、大電流用の強端子Ａ２から第１のモータ２２の負極へ電流がダイレクトに供給される。これにより、第１のモータ２２が逆回転して、その回転出力が第１の減速ギア２４を介して所定量減速されながら出力ギア２１へ伝達され、出力ギア２１が高速で逆回転し、リクライニング角度を短時間で後方側に操作できる。このとき、第２のモータ２３に生じた逆起電流はアースＧ４から放電される。また、第１のモータ２２の正極側もアースＧ１に繋がっている。

スイッチ４の他方側４ｂを弱く押し込んだ場合は、図６に示すごとく、スイッチ４の大電流端子Ｔ２および小電流端子ｔ２が、それぞれ通電回路２６の大電流用弱端子ａ２および小電流用弱端子ｂ２に繋がる。すると、小電流用の弱端子ｂ２から小電流が通電されてリレーＲ４が作動することで、大電流用の弱端子ａ２から第２のモータ２３の負極へ電流がダイレクトに供給される。これにより、第２のモータ２３が逆回転し、その回転出力が第１の減速ギア２４および第２の減速ギア２５を介して大きく減速されながら出力ギア２１へ伝達され、出力ギア２１が低速で逆回転し、リクライニング角度をゆっくり後方側に操作できる。このとき、第１のモータ２２に生じた逆起電流はアースＧ２から放電される。また、第２のモータ２３の正極側もアースＧ３に繋がっている。

このように本実施例によれば、１つのスイッチの操作方向と操作量に応じてパワーシートの操作方向と操作速度を調整できるが、このとき駆動手段として２つのモータを使用していることで、通電回路を飛躍的に簡素化できる。しかも、２つのモータの回転出力を効率よく出力ギアに伝達できる機構としているので、装置の大型化を避けられる。

なお、上記実施例では１つの作動機構（操作部位）を１つのスイッチで操作しているが、モード変換機能を有するスイッチとして、１つのスイッチで複数の作動機構（操作部位）を操作することもできる。高速操作用の第１のモータは、出力ギアに直接噛合わせることもできる。すなわち、第１の減速ギアを廃してもよい。逆に、第３の減速ギアを介在させてもよい。

パワーシートの斜視図である。 ニュートラル状態にある姿勢操作機構の平面図である。 出力ギアを高速で正回転させる場合の平面図である。 出力ギアを低速で正回転させる場合の平面図である。 出力ギアを高速で逆回転させる場合の平面図である。 出力ギアを低速で逆回転させる場合の平面図である。

符号の説明

１ パワーシート
２ シートクッション
３ シートバック
４ スイッチ
４ａ 正回転側
４ｂ 逆回転側
５ 前後スライド操作
６ 上下昇降操作
７ 前端部上下角度操作
８ リクライニング角度操作
９ ランバーサポート操作
１０ サイドサポート操作
２０ 姿勢操作機構
２１ 出力ギア
２２ 第１のモータ
２３ 第２のモータ
２４ 第１の減速ギア
２５ 第２の減速ギア
２６ 通電回路
Ａ１ 正回転側大電流用の強端子
ａ１ 正回転側大電流用の弱端子
Ａ２ 逆回転側大電流用の強端子
ａ２ 逆回転側大電流用の弱端子
Ｂ１ 正回転側小電流用の強端子
ｂ１ 正回転側小電流用の弱端子
Ｂ２ 逆回転側小電流用の強端子
ｂ２ 逆回転側小電流用の弱端子
Ｇ アース
Ｒ リレー
Ｔ スイッチの大電流用端子
ｔ スイッチの小電流用端子

Claims (5)

1. 車両用パワーシートの姿勢を変形させる作動機構に出力を伝達する出力ギアと、前記出力ギアに回転出力を伝達する第１のモータと、前記出力ギアに前記第１のモータよりも大きな減速比で回転出力を伝達する第２のモータと、前記第１・第２のモータへ通電操作するスイッチとを有し、
   前記スイッチは、２つの方向へ操作可能で、かつそれぞれの方向において２段階の操作量で操作可能であって、前記スイッチの操作量に応じて前記第１のモータと前記第２のモータとの通電対象が切り替えられ、前記スイッチの操作方向に応じて前記第１・第２のモータの回転方向が切り替えられ、
   前記第１・第２のモータと前記スイッチとは、前記第１・第２のモータへダイレクトに通電可能なアナログ回路によって接続されており、
   前記第１のモータと前記出力ギアとの間には第１の減速ギアが配され、前記第２のモータと前記第１の減速ギアとの間には第２の減速ギアが配されており、
   前記第１・第２の減速ギアは、それぞれウォームホイールと該ウォームホイールよりも小径な平歯車とが上下に一体形成された二段ギアであり、
   前記第１の減速ギアと第２の減速ギアとは、互いに上下反転した状態で同一平面にて噛み合うよう配置され、
   前記第１の減速ギアの平歯車は前記出力ギアと噛合う一方、前記第２の減速ギアの平歯車は前記第１の減速ギアのウォームホイールと噛合っていることで、
   前記第１のモータの回転出力は前記第１の減速ギアを介して、前記第２のモータの回転出力は前記第１・第２の減速ギアを介して、それぞれ前記出力ギアに伝達される、車両用パワーシートの姿勢操作機構。
2. 前記第１・第２のモータのうち、一方のモータに通電して駆動させたときに他方のモータに生じる逆起電流をアース可能な、請求項１に記載の車両用パワーシートの姿勢操作機構。
3. 前記アナログ回路には、前記第１・第２のモータの接続をアース側とスイッチ側とに切り替えるリレーが配されており、
   前記アナログ回路へは、車両内の電源からモータ駆動用の大電流とリレー操作用の小電流とが供給される、請求項１または請求項２に記載の車両用パワーシートの姿勢操作機構。
4. ２つの方向へ操作可能で、かつそれぞれの方向において２段階の操作量で操作可能なスイッチによって、車両用パワーシートの姿勢を変形させる作動機構に出力を伝達する出力ギアに回転出力を伝達する第１のモータと、前記出力ギアに前記第１のモータよりも大きな減速比で回転出力を伝達する第２のモータとにアナログ回路を介してダイレクトに通電し、
   前記第１のモータの回転出力は、該第１のモータと前記出力ギアとの間に配された前記第１の減速ギアを介して前記出力ギアに伝達する一方、前記第２のモータの回転出力は、前記第１の減速ギアと、該第１のギアと前記第２のモータとの間に配された第２の減速ギアとを介して前記出力ギアに伝達し、
   前記第１・第２の減速ギアは、それぞれウォームホイールと該ウォームホイールよりも小径な平歯車とが上下に一体形成された二段ギアであり、
   前記第１の減速ギアと第２の減速ギアとを互いに上下反転した状態で同一平面にて噛み合うよう配置したうえで、前記第１の減速ギアの平歯車を前記出力ギアと噛合わせる一方、前記第２の減速ギアの平歯車は前記第１の減速ギアのウォームホイールと噛合わせ、
   前記スイッチの操作量に応じて前記第１のモータと前記第２のモータのどちらか一方へ通電して駆動させ、前記スイッチの操作方向に応じて前記第１・第２のモータの回転方向を切り替える、車両用パワーシートの姿勢操作方法。
5. 前記第１・第２のモータをリレーによってアース側とスイッチ側とに切り替え接続し、
   モータ駆動用として大電流を、リレー操作用として小電流をそれぞれ使用し、
   前記第１・第２のモータのうち、一方のモータを駆動させたときに他方のモータに生じる逆起電流はアースを介して放電する、請求項４に記載の車両用パワーシートの姿勢操作方法。

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