JP5401048B2 - 車両用シートの制御装置 - Google Patents

Description

本発明は、ベクトルセンサを利用することで、車両用シートの制御を行う発明に関する。

車のシートの前後位置やリクライニング位置をモータ等の動力で制御する構成が知られている。例えば特許文献１には、シートの前後位置の制御を行うスイッチと、リクライニングの位置を制御するスイッチとを設け、利用者がそれらを適宜操作することで、所望の制御が行われる技術が記載されている。

特開平０２−０４５２３０号公報（第１図）

ところで、特許文献１に記載の発明では、シート（座席）の前後位置の制御とリクライニング位置の制御とを別に操作しなくてはならず、操作が不便であるという問題がある。また、ＯＮ／ＯＦＦ制御のため、動作の速度制御を行うことが出来ず、速い制御とゆっくりとした制御とを両立することができないという問題もある。本発明は、これらの問題を解決し、車両用シートの動作制御において、２つの動作制御を同時に行うことが容易で、且つ、大まかな調整に適した速い動作の制御と、細かい調整に適したゆっくりとした動作の制御とを行うことができる構成を提供することを目的とする。

請求項１に記載の発明は、加えられた力の直交する第１の成分および第２の成分を検出するベクトルセンサと、独立した第１の動作および第２の動作を行う車両用シートと、前記ベクトルセンサにより前記第１の成分が検出された場合に当該第１の成分の大きさに比例した速さで前記第１の動作を前記車両用シートに行わせる制御および前記ベクトルセンサにより前記第２の成分が検出された場合に当該第２の成分の大きさに比例した速さで前記第２の動作を前記車両用シートに行わせる制御を行う制御手段とを備えることを特徴とする車両用シートの制御装置である。

請求項１に記載の発明によれば、加えられた力の直交する２方向の成分を検出するベクトルセンサの性質を利用して、車両用シートの独立した２つの動作を同時に制御することができる。またベクトルセンサは、各成分の大きさを検出することができるので、押す力を加減することで、動作の速度を調整することもできる。また、ベクトルセンサは、各成分の比率を検出することができるので、一つの操作によって各動作に分配される速度制御の比重を変えることができる。

請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の発明において、２つの動作が、車両用シートのリクライニング動作、シートクッションの角度を調整する動作、シートクッションの前後移動動作、シートクッションの上下移動動作から選ばれた２つの動作であることを特徴とする。請求項２に記載の発明によれば、車両用シートにおける２つの異なる動作の制御を一つの操作によって行うことができる。

請求項３に記載の発明は、請求項１または２に記載の発明において、ベクトルセンサが、複数の歪みゲージを用いたベクトルセンサであることを特徴とする。歪みゲージを用いたベクトルセンサは、操作部が変位せず（操作感覚としては変位しない）、また加える力の加減で動作の速度制御を行えるので、操作性を高くすることができる。また、操作部が変位しないので、高い耐久性を得ることができる。

請求項４に記載の発明は、請求項１〜３のいずれか一項に記載の発明において、ベクトルセンサは操作部を備え、２つの動作の少なくとも一つにおいて、車両用シートの動作の方向と、操作部の操作の方向とが略一致していることを特徴とする。請求項４に記載の発明によれば、ベクトルセンサに加える力の方向と、シートの動作する部分の動く方向とが一致あるいは類似するので、直感的に操作を行うことができ、高い操作性を得ることができる。

請求項５に記載の発明は、請求項１〜４のいずれか一項に記載の発明において、車両用シートの動作する部分に関する情報を表示する画像表示装置を備えることを特徴とする。請求項５に記載の発明によれば、ベクトルセンサを操作しての車両用シートの動作制御において、操作対象となっている設備を画像表示装置によって視覚的に容易に把握することができ、高い操作性を得ることができる。

本発明によれば、車両用シートの動作制御において、２つの動作制御を同時に行うことが容易で、且つ、大まかな調整に適した速い動作の制御と、細かい調整に適したゆっくりとした動作の制御とを行うことができる構成が提供される。

（１）第１の実施形態
（ベクトルセンサの原理）
まず、本発明に利用されるベクトルセンサの一例を説明する。このベクトルセンサは、操作部に加わる力を直交する３方向のベクトル出力に分解し、各ベクトル成分を検出する。すなわち、操作部に加えられた力の直交する３成分（ＸＹＺ成分）の方向と大きさを独立して検出する。

図１は、ベクトルセンサの外観を示す斜視図である。図１には、ベクトルセンサ１０１が示されている。ベクトルセンサ１０１は、円環形状の筐体１０２に板状の部材である円盤形状の起歪体１０３が固定され、起歪体１０３の中央には、円柱形状の操作部１０４が固定されている。起歪体１０３の裏面側には、図１では図示省略されている歪みゲージが貼り付けられている。歪みゲージは、貼り付けられた部材が歪んだ際に、その歪みに従って伸び縮みし、その際に生じる電気抵抗の変化を利用して、歪みの程度を計測するセンサ素子である。

図２は、ベクトルセンサの出力を処理し、ベクトル情報を得るための電気的な構成の概略を示す回路ブロック図である。図３は、起歪体１０３に固定された歪みゲージの配置の状態の一例を示す模式図である。図４は、Ｘ−Ｙ平面内のベクトル成分を検出する原理を示す原理図である。図５は、Ｚ方向のベクトル成分を検出する原理を示す原理図である。

図２には、ベクトルセンサ１０１と、その出力を処理するセンサ回路１２１が示されている。ベクトルセンサ１０１の起歪体１０３には、８個の歪みゲージＸ１、Ｘ２、Ｙ１、Ｙ２、Ｚ１〜Ｚ４が貼り付けられている。

図３は、図１に示す構造をＺ軸方向に向かって（図の上方から）透かして見た状態が示されている。図３に示すように、歪みゲージＸ１とＸ２は、起歪体１０３の中心を通るＸ軸の線上において、起歪体１０３の中心から等距離の位置に配置されている。歪みゲージＹ１とＹ２は、起歪体１０３の中心を通るＹ軸の線上において、起歪体１０３の中心から等距離の位置に配置されている。歪みゲージＺ１〜Ｚ４は、Ｙ軸と３０度程の角度を有した方向に延長し、起歪体１０３の中心を通る線上に配置されている。ここで、歪みゲージＺ２とＺ３は、起歪体１０３の中心から相対的に近い等距離の位置に配置され、歪みゲージＺ１とＺ４は、起歪体１０３の中心から相対的に遠い等距離の位置に配置されている。

図３において、歪みゲージＸ１とＸ２は、図２に示すようにブリッジ回路の半分を構成し、その３本の出力配線は、端子群Ａに引き出されている。歪みゲージＹ１とＹ２は、図２に示すようにブリッジ回路の半分を構成し、その３本の出力配線は、端子群Ｂに引き出されている。歪みゲージＺ１〜Ｚ４は、図２に示すようにブリッジ回路の半分を構成し、その３本の出力配線は、端子群Ｃに引き出されている。端子群Ａ〜Ｃには、樹脂フィルムを利用したプリントパターン（図示省略）が接触し、このプリントパターンの延長した部分が、引き出し配線６として、外部に引き出されている。この引き出し配線６が、図２に示すセンサ回路１２１に接続されている。

各歪みゲージは、同じ構造を有している。具体的にいうと、ここで用いる歪ゲージは、絶縁体で構成される基板に細い金属細線パターンが、複数回折り返した形状で配置され、この金属細線パターンの両端から引き出し配線が引き出された構造を有している。この歪みゲージは、金属細線パターンの長手方向に引っ張ると、金属細線パターンが僅かに伸び、且つ、僅かに細くなるので、金属細線パターンの電気抵抗が上昇する。また、金属細線パターンの長手方向に圧縮すると、金属細線パターンが僅かに短くなり、且つ、僅かに太くなるので、金属細線パターンの電気抵抗が減少する。また、金属細線パターンの長手方向に直交する方向に引っ張ると、金属細線パターンが僅かに太くなるので、金属細線パターンの電気抵抗が減少し、金属細線パターンの長手方向に直交する方向に圧縮すると、金属細線パターンが僅かに細くなるので、金属細線パターンの電気抵抗が上昇する。本実施形態で用いる歪みゲージは、この電気抵抗の変化により、歪みゲージが受けた歪みを検出する。

図２に示すように、歪みゲージＸ１、Ｘ２と抵抗Ｘ３、Ｘ４は、ブリッジ回路を構成する。このブリッジ回路には、電源部１２６から電圧が加えられる。このブリッジ回路の等価回路が図４（Ａ）に示されている。歪みゲージＸ１、Ｘ２の電気抵抗が変化し、ブリッジ回路のバランスが崩れると、図４（Ａ）のａ―ｃ間の電圧Ｅａｃが変化し、それが図２のアンプ１２２によって増幅される。

同様に図２に示すように、歪みゲージＹ１、Ｙ２と抵抗Ｙ３、Ｙ４は、ブリッジ回路を構成する。このブリッジ回路には、電源部１２６から電圧が加えられる。このブリッジ回路の等価回路は、図４（Ａ）のＸ１、Ｘ２をＹ１、Ｙ２に変更し、さらにＸ３、Ｘ４をＹ３、Ｙ４に変更したものと同じである。この場合も歪みゲージＹ１、Ｙ２の電気抵抗が変化し、ブリッジ回路のバランスが崩れると、それを反映した電圧がアンプ１２３により増幅される。

また図２に示すように、歪みゲージＺ１〜Ｚ４と抵抗Ｚ５、Ｚ６は、ブリッジ回路を構成する。このブリッジ回路には、電源部１２６から電圧が加えられる。このブリッジ回路の等価回路が図５（Ａ）に示されている。歪みゲージＺ１〜Ｚ４の電気抵抗が変化し、ブリッジ回路のバランスが崩れると、図５（Ａ）のａ―ｃ間の電圧Ｅａｃが変化し、それが図１のアンプ１２４によって増幅される。

アンプ１２２〜１２４の出力は、信号処理部１２５に入力される。信号処理部１２５は、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、入力インターフェース回路および出力インターフェース回路を備えている。ＣＰＵは、アンプ１２２〜１２４の出力、ＲＯＭに格納された動作プログラムおよび諸データに基づいた演算を行い、操作部１０４に加えられた力のＸＹＺ方向のベクトル成分を算出する。ＲＯＭは、動作プログラムと演算に必要な諸データが格納されている。ＲＡＭは、ＣＰＵの演算に必要なプログラムやデータを一時的に記憶し、またＣＰＵの演算時におけるワーキングエリアとして利用される。

信号処理部１２５からは、制御信号と表示信号が出力される。この例において、制御信号には、Ｘ軸方向に加えられた力の極性およびその大きさに関する出力（Ｘ軸出力）と、Ｙ軸方向に加えられた力の極性およびその大きさに関する出力（Ｙ軸出力）と、Ｚ軸方向に加えられた力の極性およびその大きさに関する出力（Ｚ軸出力）の３出力が含まれる。表示信号には、これら３信号のどれが制御信号として出力されているかに関する情報と、各成分の極性に関する情報が含まれる。

（ベクトル成分の検出原理）
以下、操作部１０４に加えられた力のＸ成分、Ｙ成分、Ｚ成分を検出する仕組みについて図３〜図５を参照して説明する。図４および図５には、操作部１０４に力が加えられた際における起歪体１０３の変形の状態が誇張して示されている。まず、歪みを受けていない状態でＥａｃ＝０Ｖとなるように各歪みゲージの抵抗値と、Ｘ３、Ｘ４、Ｙ３、Ｙ４、Ｚ５およびＺ６の抵抗の値が設定されているものとする。

（Ｘ方向の検出）
この場合、図４（Ａ）に示すホィートストンブリッジが形成され、ホィートストンブリッジの性質から、抵抗値で考えて「数１」が成立する。

ここで、操作部１０４をＸ方向に倒そうとする（あるいは押そうとする）力が加わった場合を考える。この状況が図４（Ｂ）に概念的に示されている。この場合、起歪体１０３は、図４（Ｂ）に誇張して示すように変形する。この変形により、歪みゲージＸ１は、引っ張りの歪み（＋Δε）を受け、歪みゲージＸ２は、圧縮の歪み（−Δε）を受ける。図３に示すように、歪みゲージＸ１とＸ２は、金属細線パターンの長手方向がＸ軸方向に一致する向きで配置されているから、Ｘ軸方向における引っ張りの歪みを受けると、電気抵抗が増加し、圧縮の歪みを受けると、電気抵抗が低下する。したがって、上述した図４（Ｂ）の状態において、歪みゲージＸ１は電気抵抗が増加し、歪みゲージＸ２は電気抵抗が低下する。この結果、上記「数１」が成立しなくなり、電圧Ｅａｃが発生する。この電圧の正負は、図４（Ｂ）のＦｘが＋Ｘ方向であるか、−Ｘ方向であるかに対応し、この電圧の絶対値は、Ｆｘの大きさに対応する。したがって、図２のアンプ１２２の出力に基づいた演算を信号処理部１２５において行うことで、図１の操作部１０３に加わった力のＸ軸方向のベクトル成分を得ることができる。

すなわち、信号処理部１２５のメモリには、予め調べておいたアンプ１２２の出力電圧の正負と操作部１０４に加わる力のＸ方向における正負との関係を示すテーブルデータ、およびアンプ１２２の出力電圧の絶対値と操作部１０４に加わる力のＸ方向における大きさとの関係を示すテーブルデータが格納されている。そして、信号処理部１２５内のＣＰＵは、アンプ１２２の出力とこのテーブルデータに基づいて、図１の操作部１０３に加わった力のＸ軸方向のベクトル成分を算出する。この点は、ＹおよびＺ方向においても同様である。

なお、図４（Ｃ）に示すように、操作部１０４にＺ軸方向の力が加わった場合、歪みゲージＸ１とＸ２には、共に引っ張りの歪みを受け、同じ抵抗変化を示す。このため、「数１」の関係が維持され、電圧Ｅａｃは発生しない。また、図４（Ｃ）と逆の方向（−Ｚ方向）の力が、操作部１０４に加わった場合、歪みゲージＸ１とＸ２には、共に圧縮の歪みを受け、同じ抵抗変化を示す。このため、「数１」の関係が維持され、電圧Ｅａｃは発生しない。つまり、歪みゲージＸ１、Ｘ２を含むブリッジ回路は、操作部１０４に働くＺ軸方向の力を検出しない。

また、操作部１０３にＹ軸方向の力が加わった場合、起歪体１０３の中心を通るＸ軸線上に配置された歪みゲージＸ１とＸ２は、電気抵抗の変化を示さない、あるいは示したとしても同じ変化を示す。このため、歪みゲージＸ１、Ｘ２を含むブリッジ回路は、操作部１０４に働くＹ軸方向の力を検出しない。

（Ｙ方向の検出）
操作部１０４に働くＹ軸方向の力の検出は、Ｘ方向の場合と同様の原理に基づき、歪みゲージＹ１とＹ２、さらに抵抗Ｙ３とＹ４とで構成されるブリッジ回路のバランス電圧（図３の電圧Ｅａｃに相当する電圧）を検出することで行われる。この場合、図３に示すように、歪みゲージＹ１とＹ２は、金属細線パターンの長手方向がＹ軸方向に直交する向きで配置されているから、Ｙ軸方向における引っ張りの歪みを受けると、電気抵抗が低下し、圧縮の歪みを受けると、電気抵抗が増加する。したがって、操作部１０４にＹ方向の力が加わると、上述した図４（Ｂ）の場合と同様な原理により、歪みゲージＹ１とＹ２が歪む。そして、この歪みに起因して、歪みゲージＹ１とＹ２に上述した電気抵抗の変化が発生し、それが歪みゲージＹ１とＹ２、さらに抵抗Ｙ３とＹ４とで構成されるブリッジ回路のバランス電圧（図４の電圧Ｅａｃに相当する電圧）の変化として現れる。この電圧の正負は、Ｆｙが＋Ｙ方向であるか、−Ｙ方向であるかに対応し、この電圧の絶対値は、Ｆｙの大きさに対応する。したがって、図２のアンプ１２３の出力に基づいた演算を信号処理部１２５において行うことで、図１の操作部１０３に加わった力のＹ軸方向のベクトル成分を得ることができる。

（Ｚ方向の検出）
図５（Ａ）には、歪みゲージＺ１〜Ｚ４と抵抗Ｚ５、Ｚ６によるブリッジ回路が示されている。なお、歪みゲージＺ１〜Ｚ４が歪みを受けていない状態において、Ｅａｃ＝０Ｖとなるように設定されている。この場合、ホィートストンブリッジの性質から、抵抗値で考えて「数２」が成立する。

図５（Ｂ）には、操作部１０４に対してＺ軸方向に力が加わった状態が概念的に誇張して示されている。この場合、円板形状の起歪体１０３の外周縁部分が筐体１０２に拘束された状態で、起歪体１０３の中央が押される。この際、起歪体１０３は、図示した状態で変形するが、歪みゲージＺ２とＺ３が配置されている部分は、力が加わる点に近く、拘束部分（起歪体１０３の外周縁部分）から遠いので、その部分の起歪体１０３は、引っ張られて伸びる。このため、歪みゲージＺ２とＺ３は、歪みゲージＺ１〜Ｚ４が配置された線上に沿って伸びる。一方、歪みゲージＺ１とＺ４が配置されている部分は、力が加わる点から遠く、拘束部分（起歪体１０３の外周縁部分）に近いので、その部分の起歪体１０３は、面に平行な方向に圧縮されて縮む。このため、歪みゲージＺ１とＺ４は、歪みゲージＺ１〜Ｚ４が配置された線上に沿って縮む。

すなわち、歪みゲージＺ２とＺ３は、歪みゲージＺ１〜Ｚ４が配置された線上に沿った引っ張り歪みを受け、歪みゲージＺ１とＺ４は、歪みゲージＺ１〜Ｚ４が配置された線上に沿った圧縮歪みを受ける。図３に示すように、歪みゲージＺ１〜Ｚ４は、金属細線パターンの長手方向が歪みゲージＺ１〜Ｚ４が配置された線上の方向に直交している。このため、引っ張り歪みを受ける歪みゲージＺ２とＺ３は、電気抵抗が減少し、圧縮歪みを受ける歪みゲージＺ１とＺ４は、電気抵抗が増加する。この結果、図５（Ａ）に示すブリッジ回路において、上記「数２」の等式が成立しなくなり、図５（Ａ）のＥａｃに電圧が発生する。この電圧に基づき、ＸまたはＹ方向の場合と同様の演算により、操作部１０４に働くＺ軸方向の力の向きおよび大きさを知ることができる。

なお、Ｚ軸に直交する方向（ＸまたはＹ方向）の力が操作部１０４に加わった場合、図４（Ａ）に示すブリッジ回路は、その影響を検出しない。以下、この理由を説明する。この場合、図４（Ｃ）に示すように、歪みゲージＺ１とＺ２は、引っ張りの歪みを受け、歪みゲージＺ３とＺ４は、圧縮の歪みを受ける。このため、歪みゲージＺ１とＺ２は、抵抗値が減少し、歪みゲージＺ３とＺ４は、抵抗値が増加する。この電気抵抗の減少分と増加分とは、相殺されるので、「数２」の成立条件は崩れず、図５（Ａ）におけるＥａｃ＝０Ｖの条件が維持される。したがって、操作部１０４に働くＺ軸に直交する方向（ＸまたはＹ方向）の力は、図５（Ａ）に示すブリッジ回路では検出されない。

（ベクトル成分の検出）
操作部１０４に加わる力が、Ｘ成分とＹ成分を有する場合、各成分の力の大きさが上述した原理により検出される。この際、各成分は独立して出力されるので、操作部１０４に加えられた力のベクトルを構成する各成分の比率を検出することができる。

（シート装置の概要）
図６は、本発明が適用される車両用シートの一例を示す概念図である。図６には、車両用のシート装置２００が示されている。シート装置２００は、シートクッション２０１とシートバック２０３を備えている。シートクッション２０１は、サイドブラケット２０２に後述するＦｒチルト動作が可能な状態で固定されている。シートバック２０３は、サイドブラケット２０３にリクライニング動作が可能な状態で固定されている。また、シートバック２０３の上部には、ヘッドレスト２０５が取り付けられている。

図６では記載が省略されているが、サイドブラケット２０２は、矢印２１により示されるように、前後にスライド可能であり、これによりシート装置２００は、前後位置の調整が可能とされている。また、シート装置２００は、矢印２２により示されるように、シートクッション２０１を含めた全体を上下に移動可能であり、これにより座面の上下位置の調整を行うリフタ動作が可能とされている。また、シート装置２００は、シートクッション２０１の膝裏や膝に近い部分を矢印２３に示すように動かすことで、シートクッションの角度を調整するＦｒチルト動作が可能とされている。また、シート装置２００は、矢印２４により示されるように、シートバック２０３を倒す（あるいは起こす）リクライニング動作が可能とされている。これら各種の動作の機構については後に詳述する。

（操作手段）
図６に示すように、サイドブラケット２０２の左側の側面には、図１に示すベクトルセンサ１０１と同じ構成を有する２つのベクトルセンサ１０１Ａと１０１Ｂとが配置されている。ここで、ベクトルセンサ１０１Ａは、リクライニング動作とＦｒチルト動作を操作するための操作手段であり、ベクトルセンサ１０１Ｂは、座面の上下動作と座面の前後動作を操作するための操作手段である。なお、図１および図３〜５に記載された座標軸と、図６に記載された座標軸とは対応している。

（リフタ機構）
図７（Ａ）は、図６のシート装置２００の座面を上下に移動させるリフタ機構の概略を示す概念図である。図７（Ａ）は、図６に示すシート装置２００を、Ｚ軸正方向からの視点で見た状態（図６のシート装置２００右側の状態）が示されている。

図７（Ａ）には、シートクッション２０１が示されている。なお、シートバック２０３の記載は省略されている。シートクッション２０１は、サイドフレーム３０９に後述するＦｒチルト動作が可能な状態で固定されている。サイドフレーム３０９は、図６のサイドブラケット２０２の内側に固定された部材である。サイドフレーム３０９には、リンクリフタ支持部材３１０に回動自在に固定されたリンクリフタ３１１が、リンク軸３１２において回動自在な状態で係合している。また、サイドフレーム３０９には、リンクリフタ支持部材３１３に回動自在に固定されたリンクリフタ３１４が、リンク軸３１５において回動自在な状態で係合している。

リンク軸３１２と３１５には、リンク部材３１６の両端が回動自在な状態で係合し、リンク部材３１６の中間部分には、リンク部材駆動アーム３１７の一端が回動自在な状態で係合している。リンク部材駆動アーム３１７の他端は、ネジロッド３２６の一端に固定された係合部材３２２に回動自在な状態で係合している。ネジロッド３２６は、図示省略したスライド機構により、シート装置支持部材３１９にＸ軸方向にスライド可能で相対的に回転できない状態で支持されている。

ネジロッド３２６のネジ部には、ネジロッド駆動部材３２７の雌ネジ構造部分が噛み合っている。すなわち、ネジロッド駆動部材３２７は、内側にネジロッド３２６に噛み合う雌ネジ構造を備えた円筒部材が、ベアリングにより内側に支持された構造を有し、その外側の構造体がシート装置支持部材３１９に固定されている。

シート装置支持部材３１９には、座面上下移動用モータ２２５が固定され、その駆動軸３２４は、ギアユニット３２５に接続されている。ギアユニット３２５は、ネジロッド駆動部材３２７の内側円筒部材を回転させる。

リンクリフタ支持部材３１０および３１３は、シート装置支持部材３１９に固定されている。シート装置支持部材３１９は、後述するシート前後スライド機構３２０を介して、シート固定用フレーム３２１に前後移動が可能な状態で固定されている。シート固定用フレーム３２１は、図示省略した車両の骨格構造に固定されている。

（リフタ動作）
座面上下移動用モータ２２５を回転させると、ネジロッド駆動部材３２７の内側円筒部材が回転し、滑りネジの原理により、ネジロッド３２６が図のＸ軸正方向または負方向に移動する。例えば、座面上下移動用モータ２２５の回転により、ネジロッド３２６が図のＸ軸正方向に移動すると、係合部材３２２が図のＸ軸正方向に動き、リンク部材駆動アーム３１７のリンク部材３１６に係合した側が、Ｘ軸正方向に移動する。これによりリンク部材３１６が矢印３２３の方向に弧を描くように平行移動する。この際、リンク軸３１２および３１５も同様に矢印３２３の方向に移動し、それによりシートクッション２０１も同様の動きを示す。こうして、シートクッション２０１の座面の位置を上昇させるリフタ動作が行われる。また逆に、座面上下移動用モータ２２５を回転させ、係合部材３２２を図のＸ軸負方向に動かすと、上記と逆の動作となり、シートクッション２０１の座面の位置が下降する。以上が、座面上下移動用モータ２２５を駆動源としてのシートクッション２０１の上下位置調整の動作原理である。

（前後スライド機構）
図７（Ｂ）は、前後スライド機構の概略を示す概念図である。図７（Ｂ）には、座面前後移動用モータ２１８が示されている。座面前後移動用モータ２１８は、図示省略した車体の骨格構造に固定され、駆動シャフト３３２を駆動する。駆動シャフト３３２は、減速および軸方向を変換するギアボックス３３３に接続されている。ギアボックス３３３は、図示省略した車体の骨格構造に固定され、そこからは、出力軸となる駆動シャフト３３４が出ている。

駆動シャフト３３４は、雄ネジが形成されたネジロッドであり、スライダ３３５に接続されている。スライダ３３５には、雌ネジ構造のネジ穴が形成されており、そこに駆動シャフト３３４の雄ネジ構造部分が噛み合っている。スライダ３３５は、図７（Ａ）に示すシート装置支持部材３１９に固定されている。スライダ３３５は、略凹型を有する長手形状を有するレール３３６の凹部内側に、Ｘ軸方向での摺動が可能な状態で収容されている。スライダ３３５とレール３３６とにより、図７（Ａ）に示すスライド機構３２０が構成されている。なお、以上の構造は、シート装置の左右に一対配置されている。

（前後スライド動作）
座面前後移動用モータ２１８を回転させると、駆動シャフト３３２および３３４が回転し、滑りネジの原理により、スライダ３３５がレール３３６に対して、図のＸ軸方向に移動する。スライダ３３５は、図７（Ａ）に示すシート装置支持部材３１９に固定されているので、これにより、シートクッション２０１がシート装置支持部材３１９と一緒に前後に移動する。つまり、座面前後移動用モータ２１８を回転させることで、シートクッション２０１が前後に移動する。

（リクライニング機構）
図８（Ａ）は、リクライニング機構の概要を示す概念図である。図８（Ａ）には、シートクッション側のサイドフレーム３０９に対して、シートバック側のサイドフレーム３４２が矢印３４３で示すリクライニング動作を行う構成が概念的に示されている。サイドフレーム３０９は、図６に示すサイドブラケット２０２に固定されたフレームである。サイドフレーム３０９には、支持部材３４４を介してリクライニング用モータ２１６が固定されている。支持部材３４４は、上方向に延在し、その延在部分３４６にギアボックス３４７が固定されている。

リクライニング用モータ２１６の駆動軸３４５は、ギアボックス３４７に接続されている。リクライニング用モータ２１６の駆動力は、ギアボックス３４７において減速され、且つ、回転方向が変換されて、駆動軸３４８を回転させる。駆動軸３４８は、取り付け部３４９において、サイドフレーム３４２に固定されている。また、図示省略した駆動軸３４８の他方の端部は、シートバック２０３（図６参照）の左側の図示省略したサイドフレームに固定されている。

（リクライニング動作）
リクライニング用モータ２１６を回転させると、駆動軸３４５および３４８が回転し、サイドフレーム３０９に対して、サイドフレーム３４２が符号３４３の方向に回動する。これにより、図６に示すシートバック２０３をシートクッション２０１に対して後に傾けるリクライニング動作、あるいはシートバックを後に傾けた状態から引き起こす動作が行われる。

（Ｆｒチルト機構）
図８（Ｂ）は、Ｆｒチルト機構の概要を示す概念図である。図８（Ｂ）には、Ｆｒチルト機構の動力源となるＦｒチルト用モータ２０７が示されている。Ｆｒチルト用モータ２０７は、図７（Ａ）に示すシート装置支持部材３１９に固定され。その駆動軸３６２は、ギアユニット３６３に接続されている。ギアユニット３６３は、図７（Ａ）のシート装置支持部材３１９に固定され、減速機構および駆動軸を９０度曲げるギア系を内蔵している。

ギアユニット３６３の出力軸は、ギアユニット３６４に接続されている。ギアユニット３６４は、図７（Ａ）のシート装置支持部材３１９に固定されている。ギアユニット３６４は、ネジロッド３６１のネジ部に噛み合った雌ネジ構造を備えたネジロッド駆動部材３６５に接続されている。すなわち、ネジロッド駆動部材３６５は、内側にネジロッド３６１に噛み合う雌ネジ構造を備えた円筒部材が、ベアリングにより内側に支持された構造を有し、その外側構造体がシート装置支持部材３１９（図７（Ａ）参照）に固定され、その円筒部材がギアユニット３６４からの駆動力を受けて回転する構造とされている。

ネジロッド３６１は、図示省略したスライド機構により、シート装置支持部材３１９（図７（Ａ）参照）にＸ軸方向にスライド可能で相対的に回転できない状態で支持されている。ネジロッド３６１の他端は、リンク部材３６６の一端側におけるリンク軸３６９に回動自在に係合している。このリンク軸３６９は、シート装置支持部材３１９（図７（Ａ）参照）に固定された支持部材３６７の動作用スリット３６８にスライド可能な状態で係合している。リンク部材３６６の他端は、サイドフレーム３７１にリンク軸３７０において回動自在に係合している。またサイドフレーム３７１は、軸３７２を軸として、矢印３７３の方向に回動可能な構造とされている。

（Ｆｒチルト動作）
Ｆｒチルトモータ２０７を回転させると、その回転力が駆動軸３６２、ギアユニット３６３および３６４を介して、ネジロッド駆動部材３６５内側の円筒部材に伝わり、この円筒部材が回転する。これにより、ネジロッド３６１が図のＸ軸正または負の方向に移動する。例えば、ネジロッド３６１がＸ軸正の方向に移動すると、リンク軸３６９が動作用スリット３６８の内部をＸ軸正の方向に移動し、リンク軸３７０の部分が上方（Ｙ軸正方向）に持ち上がる。これにより、サイドフレーム３７１が、軸３７２を回動中心として、矢印３７３に示す方向に動く。こうして、図６の符号２３で示すＦｒチルト動作が行われる。

（電気的な構成）
以下、制御系の構成について説明する。図９は、制御系の構成の概略を示す回路ブロック図である。まず、リクライニング動作の制御系とＦｒチルト動作の制御系とについて説明する。図９に示すベクトルセンサ１０１Ａは、図６に示すようにサイドブラケット２０２の左側側面に配置されている。ベクトルセンサ１０１Ａは、図１に示すベクトルセンサ１０１と同じ構造を有し、リクライニング動作とＦｒチルト動作の制御に用いられる。ベクトルセンサ１０１Ａの出力は、センサ回路１２１Ａに入力される。センサ回路１２１Ａは、図２に示すセンサ回路１２１と同じ構成を有する。すなわち、ベクトルセンサ１０１Ａとセンサ回路１２１Ａとの関係は、図２に関して説明したのと同じである。

センサ回路１２１Ａからの制御信号が、制御部２２７に入力される。この制御信号には、ベクトルセンサ１０１Ａの操作部（図１の符号１０４に相当）に加わった力のＸＹＺ軸方向（直交する３軸方向）の成分に関する情報が含まれる。この例では、図６におけるＸ軸方向の成分の力に起因する起歪体（図１の符号１０３に相当）の歪みを、図２の歪みゲージＸ１およびＸ２に相当する歪みゲージが検出し、図６におけるＹ軸方向の成分の力に起因する起歪体の歪みを、図２の歪みゲージＹ１およびＹ２に相当する歪みゲージが検出するようにベクトルセンサ１０１Ａの向きが設定されている。

制御部２２７は、制御信号生成回路２２８、リクライニング用モータ制御回路２２９およびＦｒチルト用モータ制御回路２３０を備えている。制御信号生成回路２２８から、リクライニング用モータ制御回路２２９およびＦｒチルト用モータ制御回路２３０に、リクライニング用モータ２１６およびＦｒチルト用モータ２０７を駆動するのに必要な信号が送られる。この信号に基づいて、リクライニング用モータ制御回路２２９は、リクライニング用モータ２１６に流す駆動電流を調整し、その回転方向および回転速度を制御する。また、Ｆｒチルト用モータ制御回路２３０は、Ｆｒチルト用モータ２０７に流す駆動電流を調整し、その回転方向および回転速度を制御する。

すなわち、制御信号生成回路２２８は、センサ回路１２１Ａから送られてくる制御信号に含まれるベクトルセンサ１０１Ａの操作部に加わった力のＹ軸方向の成分に関する情報に基づき、Ｆｒチルト用モータ制御回路２３０に、Ｆｒチルト用モータ２０７の回転方向および回転速度を決める信号を出力する。具体的には、ベクトルセンサ１０１Ａの操作部１０４Ａに加わる力の図６のＹ軸方向の成分の正負の向きに応じて、Ｆｒチルト用モータ２０７の回転方向を決め、且つ、その押し具合（押す力の大きさ）に比例した回転速度でＦｒチルト用モータ２０７を回転させる制御を指示する信号が、制御信号生成回路２２８において生成され、それがＦｒチルト用モータ制御回路２３０に送られる。

この信号に基づき、Ｆｒチルト用モータ制御回路２３０は、Ｆｒチルト用モータ２０７に駆動電流を流し、当該内容の動作を行わせる。例えば、Ｆｒチルト用モータ２０７が、ＤＣモータであれば、そこに供給するＤＣ電流の極性と電圧が調整される。また、Ｆｒチルト用モータ２０７が、パルスモータであれば、駆動するためのスイッチング電流のタイミング関係等が調整される。この制御の原理は、他のモータの制御においても同じである。

この例では、ベクトルセンサ１０１Ａの操作部１０４Ａが図６のＹ軸正方向に押された場合に、その押し具合（押す力の大きさ）に比例した回転速度でＦｒチルト用モータ２０７を、シートクッション２０１の前部が持ち上がるように回転させる制御が行われる。また逆に、ベクトルセンサ１０１Ａの操作部が図６のＹ軸負方向に押された場合に、その押し具合（押す力の大きさ）に比例した回転速度でＦｒチルト用モータ２０７を、シートクッション２０１の前部が下降するように回転させる制御が行われる。

また制御信号生成回路２２８は、センサ回路１２１Ａから送られてくる制御信号に含まれるベクトルセンサ１０１Ａの操作部１０４Ａに加わった力のＸ軸方向の成分に関する情報に基づき、リクライニング用モータ制御回路２２９に、リクライニング用モータ２１６の回転方向および回転速度を決める信号を出力する。この例では、ベクトルセンサ１０１Ａの操作部１０４Ａが図６のＸ軸負方向に押された場合に、シートバック２０３が後ろ方向（図６のＸ軸負方向）に倒れ、且つ、その押し具合（押す力の大きさ）に比例した回転速度でリクライニング用モータ２１６が回転する制御が行われる。また図６のシートバック２０３を後ろに倒した状態において、ベクトルセンサ１０１Ａの操作部が図６のＸ軸正方向に押された場合に、上記と逆の動作を行うための制御が行われる。

また、座面前後移動用モータ２１８および座面上下移動用モータ２２５の動作は、制御部２３１によって制御される。以下、この制御系の構成について説明する。まず、図６のサイドブラケット２０２の左側面には、ベクトルセンサ１０１Ａと並んでベクトルセンサ１０１Ｂが配置されている。ベクトルセンサ１０１Ｂは、図１に示すベクトルセンサ１０１と同じ構造を有し、シート装置２００の前後移動操作と上下移動操作を行うための操作手段として機能する。図９に示すように、ベクトルセンサ１０１Ｂの出力は、センサ回路１２１Ｂに入力される。センサ回路１２１Ｂは、図２に示すセンサ回路１２１と同じ構成を有する。すなわち、ベクトルセンサ１０１Ｂとセンサ回路１２１Ｂとの関係は、図２に関して説明したのと同じである。

センサ回路１２１Ｂからの制御信号が、制御部２３１に入力される。この制御信号には、ベクトルセンサ１０１Ｂの操作部１０４Ｂに加わった力のＸＹＺ軸方向（直交する３軸方向）の成分に関する情報が含まれる。

この例では、図６におけるＸ軸方向の成分の力に起因する起歪体（図１の符号１０３に相当）の歪みを、図２の歪みゲージＸ１およびＸ２に相当する歪みゲージが検出し、図６におけるＹ軸方向の成分の力に起因する起歪体の歪みを、図２の歪みゲージＹ１およびＹ２に相当する歪みゲージが検出するようにベクトルセンサ１０１Ｂの向きが設定されている。

図９に戻り、制御部２３１は、制御信号生成回路２３２、座面上下移動用モータ制御回路２３３および座面前後移動用モータ制御回路２３４を備えている。制御信号生成回路２３２から、座面上下移動用モータ制御回路２３３および座面前後移動用モータ制御回路２３４に、座面上下移動用モータ２２５および座面前後移動用モータ２１８を駆動するのに必要な信号が送られる。この信号に基づいて、座面上下移動用モータ制御回路２３３は、座面上下移動用モータ２２５の回転を制御し、座面前後移動用モータ制御回路２３４は、座面前後移動用モータ２１８の回転を制御する。

この例では、ベクトルセンサ１０１Ｂの操作部１０４Ｂが図６のＸ軸正方向に押された場合に、その押し具合（押す力の大きさ）に比例した回転速度で、且つ、シートクッション２０１を図のＸ軸正方向（シート装置２００の前方向）に動かす向きで座面前後移動用モータ２１８を回転させる制御が行われる。また逆にベクトルセンサ１０１Ｂの操作部が図６のＸ軸負方向に押された場合に、その押し具合（押す力の大きさ）に比例した回転速度で、且つ、シートクッション２０１を図のＸ軸負方向（シート装置２００の後方向）に動かす向きで座面前後移動用モータ２１８を回転させる制御が行われる。

またこの例では、ベクトルセンサ１０１Ｂの操作部１０４Ｂが図６のＹ軸正方向に押された場合に、その押し具合（押す力の大きさ）に比例した回転速度で座面上下移動用モータ２２５を、シートクッション２０１が上方向（図６のＹ軸正方向）に動く方向に回転させる制御が行われる。またベクトルセンサ１０１Ｂの操作部１０４Ｂが図６のＹ軸負方向に押された場合に、その押し具合（押す力の大きさ）に比例した回転速度で座面上下移動用モータ２２５を、シートクッション２０１が下方向（図６のＹ軸負方向）に動く方向に回転させる制御が行われる。

（マンマシンインターフェース系の構成）
図９に示す構成では、操作者が操作対象を直感的に把握できるように視覚情報を用いたマンマシンインターフェースが採用されている。この構成では、センサ回路１２１Ａおよびセンサ回路１２１Ｂから出力された表示信号が、画像インターフェース装置２３５に送られる。この表示信号には、各ベクトルセンサが検出した各成分の出力に関する情報が含まれている。画像インターフェース装置２３５は、この情報に基づき、操作の対象となる部分を特定し、その箇所を視覚的に認識し易い画像を表示するための画像制御データを生成する。この画像制御データに基づき、画像表示装置２３６に操作対象となっている部分を認識させるための内容が表示される。

画像表示装置２３６としては、液晶ディスプレイやブロック表示が行われるディスプレイが採用される。また、画像表示装置２３６は、当該シート装置に着席した着席者が見やすい車内の位置に配置される。表示の具体的な内容としては、例えば、画面にシート装置２００の概略の側面形状が表示され、その上で移動の対象となる部分が、点滅あるいはその輝度や色彩が他部と異なった表示とされ、さらに移動の向きを示す矢印を点灯させる例を挙げることができる。

（操作形態の一例）
以下、図６に示すシート装置２００における操作形態の一例を説明する。ここでは、利用者がシート装置２００に座った状態において、リクライニング操作、Ｆｒチルトの動作調整、着座面の上下位置調整、着座面の前後位置の調整を行う場合の一例を説明する。

（リクライニング操作の例）
利用者が図６のシート装置２００に座った状態で、ベクトルセンサ１０１Ａの操作部１０４Ａ（図９参照）に触れ、指で操作部を後方向（Ｘ軸負方向）に押した場合を考える。この力は、図２の歪みゲージＸ１およびＸ２を含むブリッジ回路において検出され、Ｆｘ信号として信号処理部１２５で処理される。そしてセンサ回路１２１Ａから、制御部２２７に対して図のＸ軸負方向に所定の力が加わった旨の信号が送られる。この信号を受けて、制御部２２７は、シートバック２０３が後方（Ｙ軸負方向）に倒れる向きにリクライニング用モータ２１６を回転させる。また、制御部２２７は、押された力に応じた回転速度でリクライニング用モータ２１６を回転させる制御を行う。こうして、ベクトルセンサ１０１Ａの操作部を指で後方に押すことで、シートバック２０３を電動で後方に倒すことができる。またこの操作の際、画像表示装置２３６にシートバック２０３が操作対象となっている旨の表示、およびシートバック２０３が後方に倒れる方向に動かされている旨の表示が行われる。なお、ベクトルセンサ１０１Ａの操作部を指で前方に押すことで、これとは逆にシートバック２０３を電動で起こすことができる。

さらに上記の操作の際、ベクトルセンサ１０１Ａの操作部１０４Ａを押す力を強めると、リクライニング用モータ２１６の回転が速くなり、シートバック２０３の動きを速くすることができる。また、ベクトルセンサ１０１Ａの制御部を押す力を弱めると、リクライニング用モータ２１６の回転が遅くなり、シートバック２０３の動きを遅くすることができる。すなわち、ベクトルセンサ１０１Ａの制御部に加える力を加減することで、シートバック２０３の動きの速さを調整することができる。

（Ｆｒチルト操作）
利用者がシート装置２００に座った状態で、ベクトルセンサ１０１Ａの操作部１０４Ａに触れ、指で操作部を上方向（Ｙ軸正方向）に押した場合を考える。この力は、図２の歪みゲージＹ１およびＹ２を含むブリッジ回路において検出され、Ｆｙ信号として信号処理部１２５で処理される。この場合、センサ回路１２１Ａから、制御部２２７に対して図のＹ軸正方向に所定の力が加わった旨の信号が送られる。この信号を受けて、制御部２２７は、シートクッション２０１の前縁が上方向に動くように、Ｆｒチルト用モータ２０７を回転させる。また、制御部２２７は、押された力に応じた回転速度でＦｒチルト用モータ２０７を回転させる制御を行う。こうして、ベクトルセンサ１０１Ａの操作部１０４Ａを指で上方に押すことで、シートクッション２０１の前縁を持ち上げることができる。またこの操作の際、画像表示装置２３６にＦｒチルト動作が操作対象となっている旨の表示、およびＦｒチルト動作の方向に関する情報の表示が行われる。なお、ベクトルセンサ１０１Ａの操作部を指で下方に押すことで、これとは逆にシートクッション２０１の前縁を電動で下方に下げることができる。

さらに上記の操作の際、ベクトルセンサ１０１Ａの操作部を押す力を強めると、Ｆｒチルト用モータ２０７の回転が速くなり、Ｆｒチルト動作の動きを速くすることができる。また、ベクトルセンサ１０１Ａの操作部を押す力を弱めると、Ｆｒチルト用モータ２０７の回転が遅くなり、Ｆｒチルト動作の動きを遅くすることができる。すなわち、ベクトルセンサ１０１Ａの操作部に加える力を加減することで、Ｆｒチルト動作の動きの速さを調整することができる。

（リクライニング操作とＦｒチルト操作の複合操作）
上記の２つの操作例は、リクライニング操作とＦｒチルト操作とを個別に行う場合の例であるが、２つの操作を１操作で行うことができる。以下、シートバック２０３を後に倒しながら、同時にシートクッション２０１の前縁を持ち上げる操作を行う場合の例を説明する。

この場合、利用者は、ベクトルセンサ１０１Ａの操作部１０４Ａを斜め後上方（図６における−Ｘ方向と＋Ｙ方向とのベクトル合成した方向）に力を加える。この力のＸ成分は、図２の歪みゲージＸ１およびＸ２を含むブリッジ回路において検出され、Ｙ成分は、歪みゲージＹ１およびＹ２を含むブリッジ回路において検出される。そして、各成分の大きさに応じたＦｘ信号およびＦｙ信号が信号処理部１２５に入力される。センサ回路１２１Ａからは、各成分の強さおよび極性（正負）に関する情報を含む信号が制御部２２７に送られる。制御部２２７は、各成分の極性（正負）に応じた向き、および各成分の大きさに応じた回転速度でＦｒチルト用モータ２０７およびリクライニング用モータ２１６を回転させる制御を行う。

すなわち、制御部２２７は、ベクトルセンサ１０１Ａの操作部の−Ｘ方向（図６参照）に加わる力成分に起因して、リクライニング用モータ２１６を、シートバック２０３が後に倒れる回転方向で、且つ、上記−Ｘ方向に加わる力成分の大きさに比例した回転速度で回転させる制御を行う。また、制御部２２７は、＋Ｙ方向に加わる力成分に起因して、Ｆｒチルト用モータ２０６を、シートクッション２０１の前縁が持ち上がる回転方向で、且つ、上記＋Ｙ方向に加わる力成分の大きさに比例した回転速度で回転させる制御を行う。

この結果、シートバック２０３が後方に倒れつつ、同時にシートクッション２０１の前縁が持ち上がる動作が行われる。この際、各動作は、ベクトルセンサ１０１Ａに加えられる当該軸方向の力の大きさに比例した速さで動くので、ベクトルセンサ１０１Ａに加える力の向きと大きさを加減することで、シートバック２０３の倒れ具合とシートクッション２０１の前縁が持ち上がり加減のバランスおよび移動速度のバランスを調整することができる。すなわち、指先から加える力の方向と力加減を調整することで、例えばシートバック２０３を素早く倒しつつ、シートクッション２０１の前縁をゆっくりと持ち上げるといった操作を、一操作によって行うことができる。

なお、この操作の際、センサ回路１２１Ａから画像インターフェース回路２３５にシートバック２０３とヘッドレスト２０６とが操作の対象となっている旨を知らせる情報、および力が加えられた方向に関する情報を含む表示信号が送られる。これにより、画像表示装置２３６には、シートバック２０３とヘッドレスト２０６が操作の対象である旨、さらに操作により指示される当該部分の移動方向に関する視覚情報が表示される。

（座面の前後移動操作）
この場合、利用者は、ベクトルセンサ１０１Ｂの操作部１０４Ｂに触れ、操作部に前方向（図６のＸ軸正方向）または後方向（図６のＸ軸負方向）への力を加える。この力は、図２の歪みゲージＸ１およびＸ２を含むブリッジ回路において検出され、Ｆｘ信号として信号処理部１２５で処理される。図９のセンサ回路１２１Ｂは、ベクトルセンサ１０１Ｂの出力に基づき、制御部２３１に制御信号を送る。この制御信号を受けて、制御部２３１は、座面前後移動用モータ２１８を制御する。

以下、ベクトルセンサ１０１Ｂの操作部１０４Ｂに後ろ方向の力が加えられた場合の例を説明する。この場合、シートクッション２０１が後方（Ｘ軸負方向）に動くように座面前後移動用モータ２１８を回転させ、さらにその回転速度が、ベクトルセンサに加わった力に応じた値となる制御が制御部２３１において行われる。

なお、ベクトルセンサ１０１Ｂの操作部に前方向の力が加えられた場合は、シートクッション２０１が前方（Ｘ軸正方向）に動くように座面前後移動用モータ２１８を回転させ、さらにその回転速度が、ベクトルセンサに加わった力に応じた値となる制御が制御部２３１において行われる。

（座面の上下移動操作）
この場合、利用者は、ベクトルセンサ１０１Ｂの操作部１０４Ｂに触れ、操作部１０４Ｂに上方向（図６のＹ軸正方向）または下方向（図６のＹ軸負方向）への力を加える。この力は、図２の歪みゲージＹ１およびＹ２を含むブリッジ回路において検出され、Ｆｙ信号として信号処理部１２５で処理される。

以下、ベクトルセンサ１０１Ｂの操作部に上方向の力が加えられた場合の例を説明する。この場合、シートクッション２０１が上方（Ｙ軸正方向）に動くように座面上下移動用モータ２２５を回転させ、さらにその回転速度が、ベクトルセンサに加わった力に応じた値となる制御が制御部２３１において行われる。

なお、ベクトルセンサ１０１Ｂの操作部１０４Ｂに下方向（Ｙ軸負の方向）の力が加えられた場合は、シートクッション２０１が下方（Ｙ軸負方向）に動くように座面上下移動用モータ２２５を回転させ、さらにその回転速度が、ベクトルセンサに加わった力に応じた値となる制御が制御部２３１において行われる。

（座面の前後移動と上下移動の複合操作）
この場合、利用者は、ベクトルセンサ１０１Ｂの操作部１０４Ｂに触れ、操作部１０４Ｂを図６のＸ軸およびＹ軸の各軸方向の成分を含む方向（例えば斜め前方向）に押す。この押した力の各成分は、図２の歪みゲージＸ１およびＸ２を含むブリッジ回路、および歪みゲージＹ１およびＹ２を含むブリッジ回路においてそれぞれ検出され、ＦｘおよびＦｙ信号として信号処理部１２５で処理される。各成分の向きと大きさに関する情報を含んだ制御信号は、図９のセンサ回路１２１Ｂから制御回路２３１に送られる。制御回路２３１は、ベクトルセンサに加わった力のＸ成分の極性とその大きさに基づいて、座面前後移動用モータ２１８の回転方向と回転速度を制御し、またベクトルセンサに加わった力のＹ成分の極性とその大きさに基づいて、座面上下移動用モータ２２５の回転方向と回転速度を制御する。

以下、具体的な例を説明する。ここでは、シートクッション２０１を斜め上前方に動かす場合を説明する。この場合、図６において、利用者は、ベクトルセンサ１０１Ｂの操作部１０４Ｂを斜め上前方に押す。この操作が行われることで、座面上下移動用モータ２２５が、この押した力のＹ成分の大きさに応じた速さで、且つ、シートクッション２０１を持ち上げる方向で回転し、シートクッション２０１を上方に移動させる。同時に、座面前後移動用モータ２１８が、この押した力のＸ成分の大きさに応じた速さで、且つ、シートクッション２０１を前方に移動させる方向で回転し、シートクッション２０１を前方に移動させる。この結果、シートクッション２０１は、上昇しつつ前進する。この上昇と前進の割合は、ベクトルセンサ１０１Ｂの操作部１０４Ｂを押す方向で調整することができる。また、上昇のスピードおよび前進のスピードは、ベクトルセンサ１０１Ｂの操作部１０４Ｂに加える力を加減することで調整することができる。

（実施形態の優位性）
本実施形態によれば、背もたれのリクライニング操作とＦｒチルト動作の操作といった２つの異なるシート装置に係る操作を、１操作によって行うことができる。また、操作対象の移動速度をベクトルセンサに加える力加減で調整することができる。また、２つの操作の重み付けをベクトルセンサに加える力の方向で調整することができる。また、ベクトルセンサに加える力の方向と、その結果生じる操作対象の移動方向とが概略一致しているので、直感的な操作を行い易い。また、操作対象および操作内容が、画像表示装置に視覚的に表示されるので、操作が行い易い。

（２）他の実施形態
以上の例では、歪みを検出するセンサ素子として、歪みを電気抵抗の変化として検出する歪みゲージを用いる場合を説明したが、他のデバイスを用いてベクトルセンサを構成することもできる。

（膜抵抗体素子を利用する場合）
第１の実施形態で説明した歪みゲージの代わりに厚膜抵抗素子を用いることができる。厚膜抵抗素子とは、適当な絶縁基板上に半導体材料や導電材料を堆積させて膜状抵抗体を形成した構造を有する。この厚膜抵抗素子を折り曲げようとすると、膜状抵抗体に圧縮歪みまたは引っ張り歪みが発生し、膜の抵抗値が変化する。以下、この原理を説明する。

図１０は、厚膜抵抗素子の基本構造および動作原理を示す概念図である。図１０（Ａ）には、何ら力が加わっていない状態が示されている。図１０（Ａ）には、厚膜抵抗素子３００が示されている。厚膜抵抗素子３００は、可撓性を有する絶縁基板３０１上に半導体膜３０２が形成された構造を有している。半導体膜３０２は、例えばＮ型シリコン膜であり、Ｎ型不純物の濃度を調整することで適当なシート抵抗値に調整されている。

厚膜抵抗素子３００を図１０（Ｂ）に示すように変形させると、半導体膜３０２に引っ張り歪みが発生する。この際、半導体膜３０２は、僅かであるが伸びようとするので、（ａ）―（ｂ）間の距離が僅かに長くなり、また膜厚が僅かに薄くなり、（ａ）―（ｂ）間の抵抗値は増大する。

逆に、厚膜抵抗素子３００を図１０（Ｃ）に示すように変形させると、半導体膜３０２に圧縮歪みが発生する。この際、半導体膜３０２は、僅かであるが縮まり、また圧縮歪みを受けた部分の膜厚が僅かに厚くなるので、（ａ）―（ｂ）間の抵抗値は減少する。

この抵抗値の変化は、歪みゲージの金属細線パターンの延長方向に沿って、引っ張り歪みを与えると、金属細線パターンが僅かに伸び、それにより抵抗値が増加し、逆に圧縮歪みを与えると、金属細線パターンが僅かに短くなり、抵抗値が減少する性質に対応する。つまり、厚膜抵抗素子は、図３の歪みゲージＸ１およびＸ２と同じ性質を示す。したがって、図２および図３に示す構成において、歪みゲージの代わりに膜抵抗素子を用いることができる。

（静電容量素子を利用する場合）
第１の実施形態で説明した歪みゲージの代わりに静電容量素子を用いることができる。この場合、素子の動作原理が異なるので、図２の回路は、後述する回路に変更する必要がある。

まず、静電容量素子について説明する。図１１（Ａ）には、容量検出回路４１０が接続された静電容量素子４００が示されている。静電容量素子４００は、絶縁基板４０１上に導電膜４０２、絶縁膜４０３および導電膜４０４と積層された構造を有している。導電膜４０２と４０４は、一体の電極を構成している。

静電容量素子４００が引っ張り歪みまたは圧縮歪みを受けると、導電膜４０２と４０４との間に形成される静電容量が変化し、それが容量検出回路４１０によって検出される。すなわち、静電容量素子４００を図１１（Ｂ）に示すように変形させると、電極間の容量を構成する有効面積が僅かに増加し、また電極間の間隔が僅かに減少するので、容量が増加する。つまり、静電容量素子４００に引っ張り歪みを与えると、容量が増加する。

一方、静電容量素子４００を図１１（Ｃ）に示すように変形させると、電極間の容量を構成する有効面積が僅かに減少し、また電極間の間隔が僅かに増加するので、容量が減少する。つまり、静電容量素子４００に圧縮歪みを与えると、容量が減少する。

図１２は、図２に対応する構成であり、上記静電容量素子を用いたベクトルセンサ５００とセンサ回路５０１の構成の一例を示すブロック図である。ベクトルセンサ５００の外観は、図１に示すベクトルセンサ１０１と同じであり、その構成は、図３に示す歪みゲージを静電容量素子に変更した構成を有する。

図１２において、符号Ｘ１、Ｘ２、Ｙ１、Ｙ２、Ｚ１〜Ｚ４は、上述した基本構造を有する静電容量素子であり、その配置デザインや引き出し配線の引き回しは、図３に示す場合と同じである。この場合、ブリッジ回路は採用されず、各静電容量素子の容量が容量検出回路５０１〜５０７によって検出される。容量検出回路５０２〜５０７の出力は、それぞれＡ／Ｄコンバータ５０８〜５１３によってデジタル信号に変換される。

Ｘ成分検出用の静電容量素子Ｘ１およびＸ２の出力は、Ａ／Ｄ変換後に比較回路５１４で比較され、図１の操作部１０４に加わったＸ方向の力が検出される。Ｙ成分検出用の静電容量素子Ｙ１およびＹ２の出力は、Ａ／Ｄ変換後に比較回路５１５で比較され、図１の操作部１０４に加わったＹ方向の力が検出される。Ｚ成分検出用の静電容量素子Ｚ１〜Ｚ４の出力は、Ａ／Ｄ変換後に比較回路５１６で比較され、図１の操作部１０４に加わったＺ方向の力が検出される。

比較回路５１４〜５１６は、それぞれが受け持つ静電容量素子の値の組み合わせと、検出する軸に加わる力の値との関係を予め調べておいたテーブルデータを記憶し、このテーブルデータに基づいて、検出する軸に加わった力の向きと大きさを算出する。例えば、図４（Ｂ）に示す力が操作部１０４に加えられた場合を考える。この場合、静電容量素子Ｘ１には、引っ張り応力が働き、静電容量素子Ｘ１の容量は増加する。他方で、静電容量素子Ｘ２には、圧縮応力が働き、静電両用素子Ｘ２の容量は減少する。操作部１０４に加わる力が逆向き（Ｘ軸負の方向）であれば、容量変化の関係は逆となる。また、図４（Ｃ）に示す力が操作部１０４に加えられた場合は、静電容量素子Ｘ１とＸ２は共に引っ張り応力が働き、両素子の容量が増加する。

したがって、２つの静電容量素子Ｘ１、Ｘ２の容量の値の組み合わせと、予め調べておいたテーブルデータとに基づいて、比較回路５１４は、操作部１０４に加わったＸ軸方向の力の向きと大きさを算出することができる。同様に、２つの静電容量素子Ｙ１、Ｙ２の容量の値の組み合わせと、予め調べておいたテーブルデータとに基づいて、比較回路５１５は、操作部１０４に加わったＹ軸方向の力の向きと大きさを算出することができる。さらに４つの圧電素子Ｚ１〜Ｚ４の容量の値の組み合わせと、予め調べておいたテーブルデータとに基づいて、比較回路５１６は、操作部１０４に加わったＺ軸方向の力の向きと大きさを算出することができる。各比較回路からの信号は、信号処理部５１７に入力される。信号処理部５１７は、図２の信号処理部１２５と同様の制御信号および表示信号を出力する。

（圧電素子を利用する場合）
第１の実施形態で説明した歪みゲージの代わりに圧電素子（ピエゾ素子）を用いることができる。この場合、素子の動作原理が異なるので、図２の回路は、図１３に示す回路に変更する必要がある。

圧電素子も図１１に示す静電容量素子と同様な基本構造を備えている。ただし、一対の電極間に挟まれている材料が、圧電材料である点が図１１に示す静電容量素子の場合と異なっている。また、圧電素子の場合、ＡＣまたはＤＣのバイアス電圧を加え、圧縮および引っ張りの両歪みを効果的に発生電圧の変化として検出できるようにする。

図１３は、図１に示すベクトルセンサ１０１に圧電素子を利用した場合のセンサ回路の構成の一例を示すブロック図である。ベクトルセンサ６００の外観は、図１に示すベクトルセンサ１０１と同じであり、その構成は、図３に示す構成において、歪みゲージを圧電素子に変更したものである。

図１３において、符号Ｘ１、Ｘ２、Ｙ１、Ｙ２、Ｚ１〜Ｚ４は、上述した構造を有する圧電素子であり、その配置デザインや引き出し配線の引き回しは、図３に示す場合と同じである。なおこの場合、各圧電素子には、バイアス電源６１２からＤＣまたはＡＣのバイアス電圧が印可される。各圧電素子における発生電圧は、Ａ／Ｄコンバータ６０２〜６０７によってＡ／Ｄ変換される。Ｘ成分検出用の圧電素子Ｘ１およびＸ２の出力は、Ａ／Ｄ変換後に比較回路６０８で比較され、図１の操作部１０４に加わったＸ方向の力が検出される。Ｙ成分検出用の圧電素子Ｙ１およびＹ２の出力は、Ａ／Ｄ変換後に比較回路６０９で比較され、図１の操作部１０４に加わったＹ方向の力が検出される。Ｚ成分検出用の圧電素子Ｚ１〜Ｚ４の出力は、Ａ／Ｄ変換後に比較回路６１０で比較され、図１の操作部１０４に加わったＺ方向の力が検出される。

比較回路６０８〜６１０は、それぞれが受け持つ圧電素子の値の組み合わせと、検出する軸に加わる力の値との関係を予め調べておいたテーブルデータを記憶し、このテーブルデータに基づいて、検出する軸に加わった力の向きと大きさを算出する。例えば、図４（Ｂ）に示す力が操作部１０４に加えられた場合を考える。この場合、圧電素子Ｘ１には、引っ張り応力が働き、圧電材料が厚さ方向に潰されて発生電圧の絶対値は増加する。他方で、圧電素子Ｘ２には、圧縮応力が働き、圧電材料が厚さ方向で膨らむので発生電圧の絶対値は低下する。操作部１０４に加わる力が逆向き（Ｘ軸負の方向）であれば、発生電圧の関係は逆となる。また、図４（Ｃ）に示す力が操作部１０４に加えられた場合は、圧電素子Ｘ１とＸ２には、共に引っ張り応力が働き、両素子の発生電圧は、共に増加する。

したがって、２つの圧電素子Ｘ１、Ｘ２の発生電圧の値の組み合わせと、予め調べておいたテーブルデータとに基づいて、比較回路６０８は、操作部１０４に加わったＸ軸方向の力の向きと大きさを算出することができる。同様に、２つの圧電素子Ｙ１、Ｙ２の発生電圧の値の組み合わせと、予め調べておいたテーブルデータとに基づいて、比較回路６０９は、操作部１０４に加わったＹ軸方向の力の向きと大きさを算出することができる。さらに４つの圧電素子Ｚ１〜Ｚ４の容量の値の組み合わせと、予め調べておいたテーブルデータとに基づいて、比較回路６１０は、操作部１０４に加わったＺ軸方向の力の向きと大きさを算出することができる。各比較回路からの信号は、信号処理部６１１に入力され、信号処理部６１１は、図２の信号処理部１２５と同様の制御信号および表示信号を出力する。

本発明は、車両用シートの動作制御に利用することができる。

ベクトルセンサの一例の概観を示す斜視図である。 ベクトルセンサとセンサ回路の電気的な構成の一例を示す回路ブロック図である。 ベクトルセンサにおける歪みゲージの配置の状態の一例を示す模式図である。 ベクトルセンサの計測原理を説明する回路図（Ａ）、原理図（Ｂ）および（Ｃ）である。 ベクトルセンサの計測原理を説明する回路図（Ａ）、原理図（Ｂ）および（Ｃ）である。 シートの概要の一例を説明する概念図である。 シート装置を上下させる機構の一例を示す概念図（Ａ）とシート装置を前後にスライドさせる機構の一例を示す概念図（Ｂ）である。 リクライニング機構の一例を示す概念図（Ａ）とＦｒチルト機構の一例を示す概念図（Ｂ）である。 制御系の一例を示す回路ブロック図である。 厚膜抵抗素子の基本構造および動作原理の一例を示す概念図である。 静電容量素子の基本構造および動作原理の一例を示す概念図である。 静電容量素子を用いたベクトルセンサとセンサ回路の電気的な構成の一例を示す回路ブロック図である。 圧電素子を用いたベクトルセンサとセンサ回路の電気的な構成の一例を示す回路ブロック図である。

符号の説明

１０１…ベクトルセンサ、１０２…筐体、１０３…起歪体、１０４…操作部、１２１…センサ回路、１２２…アンプ、１２３…アンプ、１２４…アンプ、１２５…信号処理部、１２６…電源部、２００…シート装置、２０１…シートクッション、２０２…サイドブラケット、２０３…シートバック、２０４…リクライニング機構、２０５…ヘッドレスト、２０６…Ｆｒチルト用モータ、２１６…リクライニング用モータ、２１８…座面前後移動用モータ、２２５…座面上下移動用モータ。

Claims (5)

1. 加えられた力の直交する第１の成分および第２の成分を検出するベクトルセンサと、
   独立した第１の動作および第２の動作を行う車両用シートと、
   前記ベクトルセンサにより前記第１の成分が検出された場合に当該第１の成分の大きさに比例した速さで前記第１の動作を前記車両用シートに行わせる制御および前記ベクトルセンサにより前記第２の成分が検出された場合に当該第２の成分の大きさに比例した速さで前記第２の動作を前記車両用シートに行わせる制御を行う制御手段と
   を備えることを特徴とする車両用シートの制御装置。
2. 前記２つの動作が、前記車両用シートのリクライニング動作、シートクッションの角度を調整する動作、シートクッションの前後移動動作、シートクッションの上下移動動作から選ばれた２つの動作であることを特徴とする請求項１に記載の車両用シートの制御装置。
3. 前記ベクトルセンサが、複数の歪みゲージを用いたベクトルセンサであることを特徴とする請求項１または２に記載の車両用シートの制御装置。
4. 前記ベクトルセンサは操作部を備え、
   前記２つの動作の少なくとも一つにおいて、前記車両用シートの動作の方向と、前記操作部の操作の方向とが略一致していることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の車両用シートの制御装置。
5. 前記車両用シートの動作する部分に関する情報を表示する画像表示装置を備え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車両用シートの制御装置。

Images