JP5255294B2 - シート装置 - Google Patents
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Description
請求項1に記載の発明によれば、第1の部材に対して第2の部材が相対的に移動すると、剛体が第2の部材にめり込み、その部分で第2部材が塑性変形する。この剛体による第2の部材の塑性変形に要する力が、衝撃吸収装置が発生する反力となる。上記の相対的な移動が引き続いて行われると、剛体による第2の部材の塑性変形がさらに起こり、引き続いてこの塑性変形に必要な力の反作用として衝撃吸収装置が反力を発生する。
なお、剛体というのは、塑性変形を起こさせる相手部材(この場合は、第2の部材)に塑性変形を起こさせる程度の剛性を有することをいう。剛体としては、例えば鋼材、ジルコニウム、バナジウム合金等を利用することができる。剛体の形状は、第2の部材の塑性変形を支障なく安定して行える形状であればよい。
また、請求項2に記載の発明は、座部と、背もたれ部と、前記背もたれ部に加わった衝撃に応じた反力を発生して該衝撃を吸収する衝撃吸収装置と、衝撃発生時に発生する反力の値を前記座部の位置または前記背もたれ部のリクライニング角度に基づいて調整する調整手段とを備え、前記衝撃吸収装置は、同軸状に配置され、相対的なスライドが可能な第1の筒状構造体および第2の筒状構造体と、前記第1の筒状構造体から突出した状態で前記第1の筒状構造体に拘束され、且つ、前記第2の筒状構造体に接触可能な剛体とを備え、前記剛体の前記第1の筒状構造体からの突出量は、複数の段階からの選択が可能であり、前記複数の段階からの選択が前記調整手段により行われることを特徴とするシート装置である。
請求項2に記載の発明によれば、同軸状に相対的にスライド可能な状態で配置された2つの筒状構造体において、一方の筒状構造体に拘束された剛体が他方の筒状構造体に接触し、両構造体が相対的に動いた際に、剛体が他方の構造体をその接触部分において塑性変形させる。この塑性変形により、衝撃吸収装置から反力が発生する。また、剛体の第1の筒状構造体からの突出量を調整することで、剛体の第2の筒状構造体への食い込み量(食い込む深さ)が調整される。これにより、第2の筒状構造体に塑性変形を発生させた際に発生する反作用に起因する衝撃吸収装置からの反力の大きさを調整することができる。なお、筒状構造体の形状としては、円筒や断面が多角形状の角筒を挙げることができる。
また、請求項4に記載の発明は、座部と、背もたれ部と、前記背もたれ部に加わった衝撃加わった衝撃に応じた反力を発生して該衝撃を吸収する衝撃吸収装置と、着席する者の体格または重量を検出する検出手段と、衝撃発生時に発生する反力の値を調整する調整手段とを備え、前記衝撃吸収装置は、前記衝撃吸収装置は、同軸状に配置され、相対的なスライドが可能で、スライドする部分が変位部を構成する第1の筒状構造体および第2の筒状構造体と、前記第1の筒状構造体から突出した状態で前記第1の筒状構造体に拘束され、且つ、前記第2の筒状構造体に接触可能な剛体とを備え、前記剛体の前記第1の筒状構造体からの突出量は、複数の段階からの選択が可能であり、前記複数の段階からの選択が前記調整手段により行われることを特徴とするシート装置である。
(実施形態の概略)
図1は、発明が適用されるシート装置の基本構造を簡略化して示したイメージ図である。図1に示すように、発明が適用されるシート装置10は、座部101、背もたれ部102、ヘッドレスト116、前後スライド機構104a、リクライニング機構109aを備えている。シート装置10は、前後スライド機構109aによって前後にスライドさせることが可能な状態で、車体の骨格構造(シャーシ)301に固定されている。前後スライド機構104aの可動部(符号108の部分)は、サイドブラケット115aに固定され、このサイドブラケット115aに座部101が固定されている。また、サイドブラケット115aには、リクライニング動作が可能な状態で背もたれ部102がリクライニング機構109aを介して固定されている。また、背もたれ部102の上部には、ヘッドレスト116が取り付けられている。
(スライド機構)
図2において、座部101は、両サイドの下部が前後スライド機構104aおよび104bによって支えられている。スライド機構104aおよび104bは、基本的に同じ構造であるので、以下、前後スライド機構104aについて説明する。
座部101の後部左側のサイドには、サイドブラケット115aおよびリクライニング機構109aを介して、背もたれ部102がリクライニング動作可能な状態で固定されている。なお、座部101の後部右側のサイドも同様の構造とされている。
背もたれ部102は、衝撃吸収装置103aおよび103bを介して、取り付けられた荷重受け板100を備えている。後突を受け、着席者の背中が背もたれ部102に押し付けられると、ある段階から荷重受け板100で荷重が受け止められ、衝撃吸収装置103aおよび103bに後述する塑性変形を従った伸び(変位)および反力が生じる。この際、発生する反力×変位で示される仕事により衝撃のエネルギーが吸収される。
以下、図2に示す衝撃吸収装置103aおよび103bの構造を詳細に説明する。103aおよび103bは、同じ構造を有しているので、ここでは、103aの詳細を説明する。図3は、衝撃吸収装置の一例を示す断面図であり、(A)は、衝撃吸収機能が発現していない定常状態(つまり衝撃を受ける前の状態)を示し、(B)は、衝撃を受け、衝撃吸収機能が発現している状態(あるいは衝撃吸収機能が発現した後の状態)を示す。
以下、衝撃発生時に衝撃吸収装置103aおよび103bが示す衝撃吸収性能の調整を、座部の前後位置に基づいて行う一例を具体的に説明する。図4は、衝撃吸収性能を調整する機構の一部を示す概念図である。図4(A)は、上方(図2のZ軸方向)から見た状態を示し、図4(B)は、前方(図2のX軸方向)から見た状態を示す。
以下、衝撃吸収装置103aおよび103bが示す衝撃吸収機能について説明する。いま、図2のシート装置10に人が座った状態で後突が発生した場合を考える。この際、シート装置10が車体と共に前方に押し出され、着席者は、その体重に比例した力で背もたれ部102に押し付けられる。この力の反作用として、衝撃が着席者に加わる。この力があるレベルより弱い場合、その衝撃は、図示省略した背もたれ部102の前面に配置されたクッション材等によって吸収される。これは、後突が極弱い場合に相当する。
図5は、着席者の背面の背もたれ部に対する変位(X軸負方向への変位)を横軸とし、着席者が背もたれ部から受ける反力を縦軸としたグラフである。なお、このグラフの横軸と縦軸の単位は相対値である。ここで反力は、後突時に着席者が背もたれ部を押す力の反作用として、背もたれ部から着席者が受ける力のことである。
衝撃吸収装置103aおよび103bは、図5に示す反力の値が、着席者の体重に応じて調整される。以下、この仕組みについて説明する。
本実施形態では、着席者の体重を座部101(図2参照)の前後位置に基づいて、推し量り、図4に示す機械的な制御により、特にそのための操作を行うことなしに体重に応じた衝撃吸収性能の調整が行われる。このため、煩雑な操作を行うことなしに、着席者の体重による衝撃吸収性能の違いが是正される構成が得られる。また、ユーザが衝撃吸収性能の調整を意識して行う必要がないので、調整し忘れ、面倒であるから利用されない傾向がある、といった問題が生じない。
以下、第1の実施形態において、図4に示すのとは異なる仕組みで図3のコントロールリング203の位置制御を行う構成の一例を説明する。図6は、衝撃吸収性能を調整する機構の一部を示す概念図である。図6(A)は、上方(図2のZ軸方向)から見た状態を示し、図6(B)は、前方(図2のX軸方向)から見た状態を示す。また、図6において、図4と同じ符号の部分は、図4に関して説明したのと同じである。また、図4の場合と同様に、図6に示す機構は、座部101の下部に収納されている。
第1の実施形態において、座部101の前後位置を電子的に検出し、その検出結果に基づいて制御ワイヤ207を動かすモータを回転させ、それにより、第1の実施形態と同様な機構を実現することもできる。この場合、図4に示すピニオン304の軸305にロータリエンコーダやポテンションメータの回転軸を接続し、それらから得た電気信号に基づいて制御ワイヤ207をX軸正方向に引くモータの動作を制御する構成とすればよい。
第1の実施形態において、着席者の体重を体重検出手段によって直接検出し、この検出結果に基づいて図3のコントロールリング203の位置を調整する構成とすることもできる。以下、この構成の一例を説明する。
以下、図7に示す制御系の動作の一例を説明する。座部101に着席者が座ると、圧力センサ601の出力が変化し、それがセンサ信号検出回路602によって検出される。センサ回路検出回路602の出力は、演算部603に取り込まれ、演算部603は、メモリ604に格納されたデータを参照して、検出した着席者の体重に応じた場所にコントロールリング203が位置するように、制御信号を生成し、それをモータ駆動回路605に送る。この制御信号を受けてモータ駆動回路605は、制御ワイヤ駆動用モータ606の回転を制御し、それにより、図3に示す制御ワイヤ207の端部の位置が図3の右または左方向に移動する。この際、制御ワイヤ駆動モータ606による制御ワイヤ207の巻き取りが行われれば、コントロールリング203が図3のX軸負方向に動き、制御ワイヤ駆動モータ606が制御ワイヤ207を巻き出す方向に回転すると、図3のコイルバネ209の作用により、コントロールリング203が図3のX軸正方向に動く。これにより、衝撃力吸収作用が働く際における剛球204の内側筒状構造体201からの突出量の調整が行われ、図5に示す反力の値の設定が着席者の体重に応じて調整される。
第1の実施形態において、着席者を撮像して得た画像に基づいて着席者の体重を算出し、それに基づいて図3のコントロールリング203の位置を調整する構成とすることもできる。以下、この構成の一例を説明する。
以下、図7に示す制御系の動作の一例を説明する。座部101に着席者が座ると、撮像装置611が着席者を撮像し、その画像データが画像処理回路612に送られる。画像処理回路612は、画像データに基づいて画像処理を行い着席者の体格を抽出する。例えばこの処理は、人間の体格を複数の類型に分け、その類型に撮像した画像中の人を割り当てる処理を実行することで行われる。
第1の実施形態において、背もたれ部のリクライニングの角度に基づいて、剛球204の内側筒状構造体201からの突出量の調整が行われ、図5に示す反力の値の設定が調整される構成とすることもできる。以下、この構成の一例を説明する。なお、ここで、リクライニングの角度は、背もたれ部102の表面と鉛直線との間のなす角度が基準となる所定の値からどれだけ後方に傾いているかで定義される。
図10は、リクライニングの角度とコントロールリングの前後位置との相関関係、換言すると、リクライニングの角度と図5の反力の値との相関関係を説明するための概念図である。図10(A)には、相対的にリクライニング角が小さい場合が示され、図10(B)には、相対的にリクライニング角が大きい場合が示されている。具体的にいうと、図10(A)は、背もたれ部102の表面と鉛直線との間のなす角度(トルソ角)が21度の状態を標準着座状態とした場合の一例である。図10(B)は、背もたれ部102の表面と鉛直線との間のなす角度(トルソ角)が50度であり、リクライニング角を50度−21度=29度とした場合の状態である。
(全体の構成)
図2に示す第1の実施形態では、衝撃吸収装置103aおよび103bを背もたれ部102に配置し、荷重受け板100に加わる衝撃荷重を緩和する構成の例を説明した。ここでは、座部と背もたれ部が一体となった部位が、後突時に後退し、その際、衝撃吸収装置によってその後退時の運動エネルギーを吸収する構成の一例を説明する。なお、特に言及がない場合、図2と符号が同じ部分は、図2に関連して説明した内容と同じである。
以下、衝撃吸収装置650aおよび650bの構造について説明する。衝撃吸収装置650aおよび650bは同じ構造であるので、ここでは、衝撃吸収装置650aについて説明する。図13は、衝撃吸収装置の一例を示す概念図である。図13には、衝撃吸収装置650aが示されている。衝撃吸収装置650aは、共に断面が円形形状の内側筒状構造体651と外側筒状構造体652を備えている。内側筒状構造体651は、外側筒状構造体652が部分的に塑性変形することで、外側筒状構造体652に対して相対的に変位することが可能な構造とされている。この変位する部分が、本発明の変位部の一例となる。
以下、図13に示す衝撃吸収装置650aの衝撃吸収機能について説明する。図13に示す構成において、外側筒状構造体652内に内側筒状構造体651を相対的に押し込めようとする力が働くと、剛球655がテーパ部652aに接触する。この際、その力があるレベルより大きいと、剛球655がテーパ部652aに食い込み、外側筒状構造体652が、図3(B)の符号202cの部分で示すのと同様に塑性変形し、その塑性変形した部分がX軸の方向に進行する。この際、外側筒状構造体652内に内側筒状構造体651を相対的に押し込めようとする力による仕事が行われ、エネルギーが消費される。この原理は、図3に示す構造の場合と基本的に同じである。
図13に示す衝撃吸収装置650aは、図3に示す衝撃吸収装置103aと同じ原理の仕組みにより、衝撃吸収性能の調整を行うことができる。図13に示す構成において、制御ワイヤ656をX軸正方向に引くと、コントロールリング653がコイルバネ652の反発力に抗してX軸正方向に動き、剛球655は、コントロールリング653のより外径の小さい外周面の部分で内側筒状構造体651の内側から支えられる状態となる。
以下、シートの左側の部分を例に挙げ説明するが、シート右側においても同様な構造および機能とされている。図11に示すように、衝撃吸収装置650aの外側筒状構造体652(図13参照)の外側ケース652bは、その端面がブラケット(支持部材)661に固定されている。ブラケット661は、図面では隠れているが、前方に延在しており、その部分がアッパースライドレール108(図2参照)に固定されている。つまり、衝撃吸収装置650aの外側筒状構造体652は、ブラケット661を介して、前後スライド機構104aのアッパースライドレール108(図2参照)に固定されている。
図11および図12に示す例では、背もたれ部102における衝撃吸収機能は、図示省略したクッション材等で負担することになるが、その機能は限定的である。このため、後突が生じた際には、背もたれ部102の骨格構造が着席者からの衝撃荷重を受け、この衝撃荷重は、座部101を介して、衝撃吸収装置650aおよび650bによって吸収される。以下、この衝撃吸収の仕組みを説明する。
図3に示す衝撃吸収装置103aと同様な衝撃吸収機能および調整機能を有する衝撃吸収装置の一例を説明する。図14は、衝撃吸収装置の他の一例を示す概念図である。図14(A)は、断面構造を示し、(B)および(C)は、一部の部品を正面から見た状態を示す。
制御ワイヤの剛性を高め、引くだけでなく、押しての制御が行えるようにしてもよい。また制御ワイヤを動力制御する場合、モータの代わりに電磁ソレノイドや適当なアクチュエータを利用することもできる。また第1の実施形態において、図示しない制御パネルから着席者の体重や登録情報を入力し、その入力情報に基づいて、図3の、コントロールリング203の位置を調整する構成とすることもできる。この体重データの入力は、キーボード入力やICカードを利用して行うことができる。
Claims (12)
- 座部と、
背もたれ部と、
前記背もたれ部に加わった衝撃に応じた反力を発生して該衝撃を吸収する衝撃吸収装置と、
衝撃発生時に発生する反力の値を前記座部の位置または前記背もたれ部のリクライニング角度に基づいて調整する調整手段と
を備え、
前記衝撃吸収装置は、
第1の部材と、
前記第1の部材に拘束され、且つ、前記第1の部材から突出する剛体と、
前記第1の部材に対して相対的に移動可能であり、前記剛体と接触可能で、前記第1の部材に対して相対的に移動する部分が変位部を構成する第2の部材と
を備え、
前記第1の部材に対する前記第2の部材の相対的な移動に際して、前記剛体が前記第2の部材に接触し、この接触の部分において前記第2の部材が塑性変形することで前記反力が発生し、
前記剛体の前記第1の部材から突出する寸法が変更されることで、前記反力の値の調整が行われることを特徴とするシート装置。 - 座部と、
背もたれ部と、
前記背もたれ部に加わった衝撃に応じた反力を発生して該衝撃を吸収する衝撃吸収装置と、
衝撃発生時に発生する反力の値を前記座部の位置または前記背もたれ部のリクライニング角度に基づいて調整する調整手段と
を備え、
前記衝撃吸収装置は、
同軸状に配置され、相対的なスライドが可能で、スライドする部分が変位部を構成する第1の筒状構造体および第2の筒状構造体と、
前記第1の筒状構造体から突出した状態で前記第1の筒状構造体に拘束され、且つ、前記第2の筒状構造体に接触可能な剛体と
を備え、
前記剛体の前記第1の筒状構造体からの突出量は、複数の段階からの選択が可能であり、
前記複数の段階からの選択が前記調整手段により行われることを特徴とするシート装置。 - 座部と、
背もたれ部と、
前記背もたれ部に加わった衝撃に応じた反力を発生して該衝撃を吸収する衝撃吸収装置と、
着席する者の体格または重量を検出する検出手段と、
衝撃発生時に発生する反力の値を調整する調整手段と
を備え、
前記衝撃吸収装置は、
第1の部材と、
前記第1の部材に拘束され、且つ、前記第1の部材から突出する剛体と、
前記第1の部材に対して相対的に移動可能であり、前記剛体と接触可能で、前記第1の部材に対して相対的に移動する部分が変位部を構成する第2の部材と
を備え、
前記第1の部材に対する前記第2の部材の相対的な移動に際して、前記剛体が前記第2の部材に接触し、この接触の部分において前記第2の部材が塑性変形することで前記反力が発生し、
前記剛体の前記第1の部材から突出する寸法が変更されることで、前記反力の値の調整が行われることを特徴とするシート装置。 - 座部と、
背もたれ部と、
前記背もたれ部に加わった衝撃に応じた反力を発生して該衝撃を吸収する衝撃吸収装置と、
着席する者の体格または重量を検出する検出手段と、
衝撃発生時に発生する反力の値を調整する調整手段と
を備え、
前記衝撃吸収装置は、
同軸状に配置され、相対的なスライドが可能で、スライドする部分が変位部を構成する第1の筒状構造体および第2の筒状構造体と、
前記第1の筒状構造体から突出した状態で前記第1の筒状構造体に拘束され、且つ、前記第2の筒状構造体に接触可能な剛体と
を備え、
前記剛体の前記第1の筒状構造体からの突出量は、複数の段階からの選択が可能であり、
前記複数の段階からの選択が前記調整手段により行われることを特徴とするシート装置。 - 前記調整手段は、座部の前後方向における位置に基づいて前記所定の力の値を調整することを特徴とする請求項1〜4のいずれか一項に記載のシート装置。
- 前記検出手段は、撮像した画像に基づいて前記体格を演算によって求める演算手段、または重量を検出する重量センサであることを特徴とする請求項3または4に記載のシート装置。
- 前記第1の筒状構造体が相対的に内側に位置し、
前記第2の筒状構造体が相対的に外側に位置し、
前記第2の筒状構造体は、内径が軸方向で変化するテーパ部を有し、
前記剛体は、剛球であり、且つ、前記テーパ部に接触可能であり、
前記第1の筒状構造体の内側には、段階的に異なる外径が設定された複数の円周面を有し、且つ、この複数の円周面の一つで前記剛球を前記第1の筒状構造体の内側から支持する剛球支持部材が配置され、
前記調整手段による前記複数の段階からの選択は、前記第1の筒状構造体の内部において、前記剛球支持部材を軸方向に移動させて前記剛球の前記第1の筒状構造体からの突出量を変更することで行われることを特徴とする請求項2または4に記載のシート装置。 - 前記座部を車両の前後方向に移動させるシート前後移動手段と、
前記シート前後移動手段による前記座部の前後の移動に連動させて、前記剛球支持部材の前記軸方向における移動を行う剛球支持部材移動手段と
を備えることを特徴とする請求項7に記載のシート装置。 - 前記剛球支持部材移動手段は、
前記座部に固定されたラックと、
前記ラックに噛み合ったピニオンと、
前記ピニオンの回転により回動する回動部材と、
一端が前記回動部材の回動部に係合し、他端が前記剛球支持部材に係合したワイヤと
を備えていることを特徴とする請求項8に記載のシート装置。 - 前記剛球支持部材移動手段は、
前記座部に固定されたテーパ部材と、
一端が前記テーパ部材に係合した回動部材と、
一端が前記回動部材の他端側に係合し、他端が前記剛球支持部材に係合したワイヤと
を備えていることを特徴とする請求項8に記載のシート装置。 - 前記背もたれ部の一部は、衝撃発生時に前記背もたれ部に対して相対的に移動が可能であり、
前記一部は、前記衝撃吸収装置を介して前記背もたれ部に支持されていることを特徴とする請求項1〜10のいずれか一項に記載のシート装置。 - 前記背もたれ部は、前記座部にリクライニング可能な状態で固定され、
前記座部は、前記衝撃吸収装置を介して車両の骨格構造に固定されていることを特徴とする請求項1〜10のいずれか一項に記載のシート装置。
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