JP5962485B2 - 車両用シート - Google Patents
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Description
上記特許文献には、腰痛の発生を防止するために使用することが記載されており、骨盤の起立角度を調整することで、快適な姿勢とすることが記載されている。また、シートクッション及びシートバックに設けた圧力センサで最大圧力位置を検出することで骨盤の起立角度を調整可能とすることが記載されている。
背凭れの支持面形状が適切なものであれば、着座者の着座姿勢を適切なものにすることができ、更に、着座者の背面を支持しているので、着座者にかかる負担を抑制することが可能となる。
ところで、着座者の背中を適切に支持しようとすると、着座者の背中は万人が同様ではないことに気づく。例えば、背中がやわらかい人や硬い人、猫背の人や背中が真っ直ぐな人など、背中についても色々な違いがある。このような違いから背中を快適に動かすことができる範囲にも個人差が生じる。
一方、着座者を適切に支持するということは、着座者の体勢を半ば強制的に変更させるということにもなりうる。半ば強制的に変更させようとする体勢が、着座者にとって快適に動かせる範囲内のものでなければ、結局のところ、着座者にとっては受け入れがたい姿勢を強いられているのと同様である。そこで、着座者にとって負担感の少ない着座姿勢にしようとするには、着座者が快適に動かすことができる範囲を考慮して着座者の姿勢を正すように体勢を変更させることが望ましい。
先ず、第1の発明は、着座者の背凭れ支持面形状を変形可能とされたシートバックと、該シートバックの支持面部位の裏面側に配設され、空気の出し入れにより前記支持面形状を変化させる複数個の空気袋と、該複数個の空気袋への空気の出し入れを制御する制御手段とを有する車両用シートであって、前記制御手段は、着座前状態において前記複数個の各空気袋に空気が導入されて各空気袋を予め定められた所定の空気袋状態に設定可能であり、該状態において着座した際の空気袋内の空気の変化状態に応じて各空気袋への空気の出し入れを行うことで当該着座者固有の着座姿勢状態に対応した背凭れ支持面形状とするように制御することを特徴とする。
図1は本発明が適用される実施形態の車両用シート1を示す。車両用シート1は、着座者が着座するシートクッション2と、着座者の背凭れとなるシートバック3と、着座者の頭部を支持するヘッドレスト5とから成っている。
本実施の形態においては、図1に示すように、シートフレームに掛け渡された支持バネ6とシートパッド4との間において、上下方向に並列するように三つの空気袋7を配置している。
より具体的には、空気袋7が配置されている高さ方向の位置は平均的な体形の着座者にとって概ね骨盤に当たる位置と、概ね腰椎に当たる位置と、概ね胸郭に当たる位置である。また、当該高さ位置で左右に延びるように空気袋7が配置されている。
各々の空気袋7には空気の出入り口があり、互いに独立して空気が出入りできるようになっている。
空気袋7に導入される空気は圧縮空気であり、空気袋7は当該圧縮空気が通る空気経路8と接続されている。空気経路8はアクチュエータ21と接続されており、アクチュエータ21よりも上流側に設けられているコンプレッサ23とも接続されている。アクチュエータ21はコンプレッサ23で発生した圧縮空気について、下流側(空気袋7側)に送り込むか否かを選択可能な電磁弁を有しており、また、下流側(空気袋7側)に送る圧縮空気の圧力を特定の圧力まで減ずる機能も有する構造である。
アクチュエータ21は制御手段22と接続されており、当該制御手段22によりアクチュエータ21の動きをコントロールすることが可能である。
また、各々の空気袋7には、その内部圧力について検知可能な圧力センサ9をそれぞれ配置している。圧力センサ9が検知した検知結果は、制御手段22に伝達され、制御手段22は当該検知結果を基に制御内容を定めることができるようにプログラムされている。
図3に示すように、まず、各着座者がシート1にもたらす情報A1を獲得する(S1)。獲得した情報A1は制御手段22であるCPUに入力する。様々な着座者がシート1にもたらす情報Aと、各着座者の体格や体の硬さなどの体の特性について予め統計を取っておき、当該情報A1を当該統計結果と照らし合わせ、情報A1をもたらした着座者にとって、最も負担を感じにくい姿勢をとれるような背凭れ支持面形状を定める(S2)。定めた背凭れ支持面形状となるようにシート1を調整する(S3)。それにより、着座者が負担を感じにくい状態にする。
図3で示した内容を実現させる際の、シート1の状態変化の推移を図2に示す。図2(a)に示した状態が、シート1に対して何もしていない初期状態である。当該初期状態から、背凭れ支持面部位の裏側に配設された複数の空気袋7を膨らませる(図2(b))。当該空気袋7を膨らませたシート1に対して使用者が着座する(図2(c))。着座することで各空気袋7の状態が変化する。各空気袋7の状態の変化を情報A1として取り込み、当該情報A1を用いて背凭れ支持面形状を定め、定められた支持面形状となるように、シート1の各機構を動かす。図2(d)に示した状態が、定められた背凭れの支持面形状によって、着座者を支持している状態である。
なお、本実施の形態においては、運転席などがあるフロントシートの着座者の骨盤部付近と胸郭部付近についてシートバック3が適切な位置で支持できるようにすることにより、着座者にとって負担感の少ない姿勢となることを目標としている。
この際、三つの空気袋7全てに比較的低圧力の一次圧力をかけるよう、制御手段22がアクチュエータ21に指示を出す。本実施の形態においては車両に設けられたドアが開くタイミングで、空気袋7に一次圧力をかけるように指示を出す。
指示を出されたアクチュエータ21は指示された圧力の圧縮空気を空気袋7に導入できるように、コンプレッサ23で加圧された圧縮空気の圧力を減ずるとともに、電磁弁を開くことで、特定の圧力を有する圧縮空気を空気袋7に導入する。当該空気袋7の内部圧力を測定可能な圧力センサ9が特定の指示値を示す状態となったら、制御手段22からアクチュエータ21に対して電磁弁を閉じるように指示をする。電磁弁を閉じることでアクチュエータ21と空気袋7との間における空気の出入りが無くなる。
当該状態となったシート1に対して着座者が着座する。着座すると、空気袋7に対して外方から加圧する力が働くことになるため、空気袋7の内部圧力が増加する。
当該判別は着座者の身長(または、身長から推測される体重)とスライドレール11の調節位置との関係について集積しておいたデータと比較することで行う。
スライドレール11の調整位置についての情報若しくは判別結果の情報は制御方法を選択するための一要素として使用するため制御手段22に取り込まれる。
上記したように、空気袋7に一次圧力がかけられた状態のシート1に着座する結果、空気袋7の内部圧力が変化することになる。三つの空気袋7は各々独立した状態であり、三つの空気袋7の各々に対して外方からどのような力が加えられるのかは、着座姿勢に影響される。着座姿勢は、体の硬さなどに左右されるため、空気袋7の内部圧力の差を制御内容に反映させることで、体の硬さなどの個人差を加味したシート形状を選択することが可能となる。
この点、空気袋7について単体の内部圧力を見るだけでは、着座時の姿勢の個人差を加味することができない。体の硬さなどの個人差を加味ができるようにしたことが、本発明の最も特徴的な部分である。
着座者がとりやすい姿勢の中から、着座者に負担のかからない姿勢を力学的に解析しておき、当該解析結果を基に着座者にとって負担がかからないような状態となるようシート形状を選定する。このようにすることで、着座者にとって負担感の少ないシート形状を選択することが可能となる。
なお、本実施の形態の力学的な解析においては、頭の重心を支える際に首に最も負担がかからないような姿勢となるように解析を行っている。
着座者が、どのような姿勢をとりやすい者であるのかを判別するために、本実施の形態では各々の空気袋7の内部圧力、特に着座者の骨盤、腰椎及び胸郭の裏側に位置する空気袋7の内部圧力に着目する。
まず、各々の空気袋7に一次圧力をかけた場合の内部圧力と着座後の内部圧力との差である内部圧力差を求める。そして、その内部圧力差を空気袋7同士で比較する。例えば、下記する式1で示したように、三つの空気袋7のうち真ん中に位置している空気袋7(平均的な体型の着座者の腰椎付近に位置している空気袋7、以後、腰椎裏空気袋7bという。)に生じた内部圧力差と、三つの空気袋7のうち一番下に位置している空気袋7(平均的な体型の着座者の骨盤付近に位置している空気袋7、以後、骨盤裏空気袋7aという。)に生じた内部圧力差とを比較する。
ここで、
PP:骨盤裏空気袋7aの着座後の内部圧力
PP0:骨盤裏空気袋7aの一次圧力負荷後の内部圧力
PL:腰椎裏空気袋7bの着座後の内部圧力
PL0:腰椎裏空気袋7bの一次圧力負荷後の内部圧力
とする。
自由状態の空気袋7に対して特定の内部圧力をかければ、特定の厚みに膨らむことが判っているので、特定の厚みに膨らませようとすれば、特定の内部圧力をかけてやればよい。そこで、本実施の形態においては、空気袋7の厚みが特定の値となるように空気袋7の内部圧力を定める。
上記式1によって得られたデータを集積しておいたデータと照らし合わせることをしやすくするため、集積しておいたデータを基に計算式(例えば式2)を確立しておく。当該式2に対して上記式1によって得られた数値を当てはめることで、空気袋7の内部圧力の設定値を定める。着座者から加えられる圧力も加味して空気袋7の内部圧力を設定することが好ましいため、体格の情報も加味した計算式にしておくことが好ましい。なお、空気袋7をどの程度膨らますのかは後述するリクライナーを調節する角度とも関連するため、前記計算式は、リクライナーを調節する角度についても考慮した計算式とする。
ここで、
PPOUTPUT:骨盤裏空気袋7aにかける内部圧力(ただし、右辺の値が特定の上限値以上の場合は上限値であり、特定の下限値以下の場合は下限値である)
a:体格によって定められる定数
J:式1によって得られた値
b:体格によって定められる定数
とする。
ここで、
PCH:胸郭裏空気袋7cの着座後の内部圧力
PCH0:胸郭裏空気袋7cの一次圧力負荷後の内部圧力
PL:腰椎裏空気袋7bの着座後の内部圧力
PL0:腰椎裏空気袋7bの一次圧力負荷後の内部圧力
とする。
PCHOUTPUT:胸郭裏空気袋7cにかける内部圧力(ただし、右辺の値が特定の上限値以上の場合は上限値であり、特定の下限値以下の場合は下限値である)
c:体格によって定められる定数
K:式3によって得られた値
d:体格によって定められる定数
とする。
着座者の姿勢を特定の状態に導くために、本実施の形態においてはリクライナーの角度についても変更させる。
リクライナーの角度は、集積しておいたデータを基に空気袋7を膨らませる厚みとの兼ね合いで定める量であり、例えば下記する式5のように上記式1及び式3によって得られた数値を変数の値とした式として確立する。
本実施の形態とは異なり、リクライナーの角度を変えずに空気袋7の膨らみ状態を変えることのみで着座者の体の傾きを変えることも可能である。しかし、空気袋7だけで調整しようとすると、大きく膨張することが可能な空気袋7を使用しなければならなくなる。一方、空気袋7を膨張させることとリクライナーの角度を変えることを併用すれば、比較的大きく膨らませられない空気袋7を用いても着座者の体の傾きを適切に変えることが可能となる。また、空気袋7に過大な圧力をかけることを回避することも可能となりえる。
ここで、
θR:リクライナー角度の出力値
θT:初期状態のリクライナー角度
e:体格によって定められる定数
J:式1によって得られた値
f:体格によって定められる定数
K:式3によって得られた値
g:体格によって定められる定数
とする。
例えば、体格の検知情報にあわせて、更にクッション長を変えることや、サイドサポートを動かすようにすることも可能である。
また、体格の判別はシートのスライド位置を利用して判別するのではなく、クッションの下に設けた歪みセンサなどを用いて体重検知することで行うことも可能である。また、シートバックに静電センサを配置し、着座時に着座者の背面がシートバックと相対することになる面を検知することで、体格の判別を行うことも可能である。更には、それらを複合的にあわせて体格の判別を行うことも可能である。
また、空気袋は、三つである必要性は無く、更に多くても良いし、二つにすることも可能である。四つ以上にした場合、体格にあわせて、どの部分の空気袋が、骨盤や腰椎や胸郭にあたるのかを判断し、当該判断を基に空気袋の調整を行うようにすれば、更に精度良くシートを調整することが可能となる。
また、空気袋は各々別体で設けなくとも、複数の空気袋を一枚のシートに付設させるようなものでも良い。その際も欠く空気袋への空気の出し入れは単独で行えることが必要である。
また、空気袋を膨らませるタイミングよりもリクライナーを調節するタイミングを早くしても良いし、空気袋を膨らませるタイミングとリクライナーを調節するタイミングを同じタイミングとすることも可能である。
また、体格に関する情報は着座者が入力することも可能である。入力はボタンを介して入力することは勿論、音声入力とすることも可能である。
また、空気袋に一次圧力をかけるのは、車両に設けられたドアが開かれる時に限らず、車の鍵を持った人が近づいてきたことが検知された時や、ドアノブに触ったことが検知された時など、着座前に生じる何らかの条件が整った時に行うようにすることが可能である。
また、シートを制御する制御手段は、シート専用に設けても良いし、車両に設けられた制御手段を用いてシートを制御するようにしてもよい。
また、出力値を計算するための式は上記したような一次式でなくても良く、事前に集積しておいたデータを要素として適切なシートの形状を選定するという目的を達することができるような計算式であればよい。さらには、計算式を用いて出力値を導き出す必要性は無く、入力値が特定の数値範囲であれば、特定の出力をするように定めるなど、入力条件を詳細に場合わけすることで、背凭れ支持面形状を定められるようにすることも可能である。
また、空気袋の内部圧力をコントロールすることで空気袋の厚みを管理することに代えて、空気袋の厚みがわかるように位置検出器を使用して、空気袋の厚みを管理しても良い。内部圧力をコントロールすることで空気袋の厚みを管理すると、圧力センサ以外に位置検出器のような機器を付設する必要が無い分、機器点数を少なくすることができるという利点がある。
2 シートクッション
3 シートバック
4 シートパッド
5 ヘッドレスト
6 支持バネ
7 空気袋
7a 骨盤裏空気袋
7b 腰椎裏空気袋
7c 胸郭裏空気袋
8 空気経路
9 圧力センサ
11 スライドレール
21 アクチュエータ
22 制御手段(CPU)
23 コンプレッサ
Claims (3)
- 着座者の背凭れ支持面形状を変形可能とされたシートバックと、該シートバックの支持面部位の裏面側に配設され、空気の出し入れにより前記支持面形状を変化させる複数個の空気袋と、該複数個の空気袋への空気の出し入れを制御する制御手段とを有する車両用シートであって、
前記制御手段は、着座前状態において前記複数個の各空気袋に空気が導入されて各空気袋を予め定められた所定の内部圧力状態に設定可能であり、該状態において着座した際の空気袋間での内部圧力差の比に応じて各空気袋への空気の出し入れを行うことで当該着座者固有の着座姿勢状態に対応した背凭れ支持面形状とするように制御することを特徴とする車両用シート。 - 請求項1に記載の車両用シートであって、
前記空気袋は3個以上の空気袋が前記シートバックの支持面部位の裏面側で少なくとも着座者の胸郭、腰椎、骨盤に対応する高さ位置に区分されて配設されていることを特徴とする車両用シート。 - 請求項1又は請求項2に記載の車両用シートであって、
前記シートバックはリクライニング可能に構成されており、
前記制御手段により各空気袋への空気の出し入れ制御を行うと共にリクライニング角度も併せて調整して当該着座者固有の着座姿勢状態に対応した背凭れ支持面形状とすることを特徴とする車両用シート。
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