JP6464943B2 - 乗物用シート - Google Patents

Description

本発明は、乗物用シートに関する。

着座者によってシートバックに加えられる圧力を圧力センサで検知して、その信号に応じてランバーサポートを作動させて良好な座り心地を得ることができる乗物用シートが知られている。特許文献１に開示された発明では、圧力センサとして加えられる圧力に応じて接点の接触抵抗が変化するフィルムタイプのものが用いられ、ランバーサポートとして上下方向の定位置において前後に移動することによって腰部を支持する力を調整するタイプのものが用いられている。

特開平６−２２７２９７号公報

特許文献１に開示された発明においては、シートバックに加えられる圧力が所定値より低い場合にはランバーサポートを前方に移動させ、シートバックに加えられる圧力が所定値より高い場合にはランバーサポートを後方に移動させて腰部を支持する力を調整する。したがって、腰椎の曲がり具合を考慮した細かい調整は困難であり、体格の異なる着座者ごとに適合した良好な座り心地を達成することが困難であった。

このような問題に鑑み、本発明の課題は、センサからの信号によりランバーサポートの支持力を調整する機構を備えている乗物用シートにおいて、着座者の腰椎の形状を検出してそれを理想的な状態に近づけるべく作動するランバーサポートを備えた乗物用シートを提供することである。

本発明の第１発明は、乗物用シートであって、シートバックのクッション材であるバックパッドの着座者側の面において着座者の腰椎に沿って上下方向に延びて配設され腰椎に沿って変形可能な柔軟な帯状の基材部に対してひずみゲージが貼着された構造を有する形状センサと、前記バックパッドの着座者と反対側の面に当接して着座者の腰部を支持する支持位置を上下前後に移動可能に構成されたランバーサポートと、着座者が着座した時の前記ひずみゲージの抵抗値である着座抵抗値を検知して、該着座抵抗値を着座者の座り心地上前記基材部の理想的な湾曲状態における前記ひずみゲージの抵抗値である初期抵抗値に近づけるべく前記ランバーサポートの支持位置を上下前後に調整する制御手段と、を備えていることを特徴とする。

第１発明によると、本発明にかかる乗物用シートは、着座者が着座した時の腰椎の湾曲状態を検知してそれを座り心地上理想的な腰椎の湾曲状態に近づけるようにランバーサポートの支持位置を上下前後に調整する。これによって、単に腰部に加えられた圧力を局部的に検知して、その値に基づいてランバーサポートの前後位置を調整するものに比べてきめ細かい調整が可能となり、体格の異なる着座者ごとに適合した良好な座り心地を達成することができる。

本発明の第２発明は、第１発明において、前記ひずみゲージは前記基材部に対して着座者の腰椎の各椎骨に対応した位置にそれぞれ配設されていることを特徴とする。

第２発明によれば、複数のひずみゲージが着座者の腰椎の各椎骨に対応して基材部に配設されているので、腰椎の湾曲状態をより正確に検知することができる。すなわち、腰椎の各椎骨に対応する位置は、着座者の腰部から基材部に印加される押圧力が最も大きくなる部分であるので基材部が湾曲されやすいとともに、ひずみゲージを複数配設することで検知洩れも少なくなるからである。

本発明の第３発明は、第１発明又は第２発明において、前記バックパッドの着座者側には、表皮材であるバックカバーが前記形状センサを覆って配設されており、前記基材部の上下方向の一端部が、前記バックカバーに対して固着されており、前記基材部の上下方向の端末部の他端部が、前記バックパッド及び前記バックカバーに対する上下方向への移動が自在な状態で保持されていることを特徴とする。

第３発明によれば、形状センサの一端部がバックカバーに対して相対移動可能に取付けられた状態でバックパッドに被せつけられて対して配設される。これによって、基材部の湾曲変形を阻害しない状態で形状センサをバックパッドの着座者側の面に沿って容易に配設することができる。

本発明の一実施形態である自動車用シートの斜視図である。 上記実施形態に係るシートバックの正面図である。 図２のＩＩＩ−ＩＩＩ矢視線断面図である。 図２のＩＶ−ＩＶ矢視線断面図である。 上記実施形態に係る自動車用シートの形状センサの正面図である。 上記実施形態に係る自動車用シートのランバーサポートの制御例を示すフローチャートである。

図１〜図６は、本発明の一実施形態を示す。本実施形態は、自動車用シートのシートバックに本発明を適用した例を示す。各図中、矢印により自動車用シートを自動車に取付けたときの自動車の各方向を示している。以下の説明において、方向に関する記述は、この方向を基準として行うものとする。

図１に示すように、自動車用シート１は、着座部であるシートクッション２と、背凭れ部であるシートバック１０と、頭凭れ部であるヘッドレスト３と、を備えている。シートクッション２及びヘッドレスト３は周知の構成であるので説明を省略し、シートバック１０について説明していく。

図１〜図４に示すように、シートバック１０は、骨格部材である金属製のバックフレーム（図示しない）の上に、クッション材であるバックパッド２０を載置して、その上から表皮材であるバックカバー３０で覆った構造をしている。

バックパッド２０は、シートバック１０の左右方向中央部の上側に位置するメイン上部２１と、メイン上部２１の下部に位置するメイン下部２２と、メイン上部２１及びメイン下部２２の左右両側に配設される２つのサイド部２３と、を備えている。メイン上部２１とサイド部２３との境界部分、及び、メイン下部２２とサイド部２３との境界部分には、縦溝部２６が設けられている。また、メイン上部２１とメイン下部２２との境界部分には、左右方向に延びる横溝部２７が設けられている。

図４に示すように、バックパッド２０のメイン下部２２の上下方向中央部分の後面には、ランバーサポート２８が配設されている。ランバーサポート２８は、バックパッド２０のメイン下部２２の裏面（着座面と反対側の面）に平行に上下方向に延びるスクリュー２８ａと、スクリュー２８ａに対して垂直に前後方向に延びるスクリュー２８ｂと、複合ナット２８ｃと、垂直断面が前方に凸のＲ形状をした樹脂製の面状部材２８ｄと、を備える。スクリュー２８ａは、バックフレームに対して回動可能に支持されている。複合ナット２８ｃは、スクリュー２８ａに螺合するとともにスクリュー２８ｂとも螺合している。面状部材２８ｄは、スクリュー２８ｂの前端部に上下方向に回動可能に取付けられている。バックフレームに取付けられた上下モータ（図示しない）によってスクリュー２８ａが回転させられると複合ナット２８ｃが上下に移動する。複合ナット２８ｃに取付けられた前後モータ（図示しない）によってスクリュー２８ｂが回転させられるとスクリュー２８ｂが前後に移動する。これによって、スクリュー２８ｂの前端部に取付けられた面状部材２８ｄが上下前後に移動し、バックパッド２０のメイン下部２２の裏面を押圧したり押圧を解除したりしてランバーサポートとしての機能を果たす。上下モータと前後モータとは、後述する制御手段６０に対して電気的に接続されている。ランバーサポート２８は、特開２０００−６２５０６号公報に開示された発明と同等なものである。ランバーサポート２８の面状部材２８ｄは、標準体型の着座者の腰椎Ｌの第１椎骨Ｌ１よりもやや上方から第５椎骨Ｌ５よりもやや下方までの間において前後に移動してランバーサポート機能を発揮できるように形成されている。

図１〜図４に示すように、バックカバー３０はファブリック、本革等のピースを縫い合わせて立体形状に形成したものであり、バックパッド２０の上に被せられた状態で、その周囲やバックパッド２０の縦溝部２６や横溝部２７に対応する部分をバックパッド２０に固定して取付けられている。即ち、バックカバー３０は、バックパッド２０のメイン上部２１を覆うメイン上部カバー３１と、バックパッド２０のメイン下部２２を覆うメイン下部カバー３２と、バックパッド２０のサイド部２３を覆うサイド部カバー３３と、を備えている。図５に示すように、メイン下部カバー３２において後述する形状センサ４０の基材部４１の下端末部４１Ｄよりも若干上側に対応する部分には、左右方向に延びる帯状部材３５の左右方向の両端末部が縫着されている。

図５に示すように、形状センサ４０は、基材部４１の片面に複数のひずみゲージ４２を貼り付けた形態をしている。基材部４１は、撓み易くかつ弾性復元力に富んだ厚さ１ミリメートル程度の矩形状の樹脂製シート材であり、その上下方向の長さが約１５０ミリメートルであり、左右方向の長さが約１０ミリメートルである。ひずみゲージ４２は、絶縁性フィルムに金属箔が貼着された一般的なもので、被測定物に貼り付けることにより被測定物の伸縮によって金属箔が伸縮される。これによって、金属箔の電気抵抗が変化しそれを検知することでひずみを測定するものである。基材部４１の片面には、標準体型の人間の
第１椎骨Ｌ１から第５椎骨Ｌ５までの５つの椎骨に対応する間隔でひずみゲージ４２が取付けられている。形状センサ４０は、ひずみゲージ４２が取付けられた面をバックカバー３０の裏面に対向させて、基材部４１の上端末部４１Ｕがバックカバー３０のメイン下部カバー３２に対して縫着されるとともに、その下端末部４１Ｄのやや上側がメイン下部カバー３２に対して帯状部材３５で押えられることで保持されている。これによって、基材部４１の下端末部４１Ｄは、バックカバー３０に対して上下方向への移動が自由な状態にあり、バックカバー３０に沿ってスムーズに湾曲変形することができるようになっている。図２及び図４に示すように、形状センサ４０は、バックカバー３０をバックパッド２０に被せつけた際に、バックパッド２０のメイン下部２２の左右方向中央部で上下方向に延びるように配置される。自動車用シート１に標準体型の着座者が着座した際に、形状センサ４０の基材部４１の上端末部４１Ｕが着座者の腰椎Ｌの第１椎骨Ｌ１よりも上方に位置しており、基材部４１の下端末部４１Ｄが腰椎Ｌの第５椎骨Ｌ５よりも下方に位置するように配置される。すなわち、基材部４１上において、第１ひずみゲージ４２Ａ１は腰椎Ｌの第１椎骨Ｌ１に対応する位置に、第２ひずみゲージ４２Ａ２は第２椎骨Ｌ２に対応するする位置に、第３ひずみゲージ４２Ａ３は第３椎骨Ｌ３に対応する位置に、第４ひずみゲージ４２Ａ４は第４椎骨Ｌ４に対応する位置に、第５ひずみゲージ４２Ａ５は第５椎骨Ｌ５に対応する位置に、配設されている。各ひずみゲージ４２は、それぞれ、後述する制御手段６０に対して電気的に接続されている。基材部４１の上端末部４１Ｕが特許請求の範囲の「一端部」に相当し、下端末部４１Ｄが特許請求の範囲の「他端部」に相当する。

図４に示すように、制御手段６０は、ハードウェアのみで構成されてもよいし、ハードウェアとソフトウェアとによって構成されてもよい。好適には、ＣＰＵ、メモリ（ＲＯＭ、ＲＡＭ）、入出力回路等を備えるマイクロコンピュータ及び周辺回路によって構成することができる。制御手段６０は、各ひずみゲージ４２Ａ１〜４２Ａ５と電気的に連結され
各ひずみゲージ４２Ａ１〜４２Ａ５の電気抵抗が個別に検知できるようになっている。また、制御手段６０には、形状センサ４０が取付けられた自動車用シート１に標準体型の着座者が着座した際に着座者の腰椎の湾曲状態が理想的なものとなった場合の各ひずみゲージ４２Ａ１〜４２Ａ５の抵抗値である初期抵抗値が記憶されている。初期抵抗値は、自動車用シート１に標準体型の着座者が着座した際に形状センサ４０が湾曲することによって伸縮される各ひずみゲージ４２Ａ１〜４２Ａ５の電気抵抗であるが、大柄な体型の着座者であっても小柄な体型の着座者であっても大きく異なることはない。これは、体型が異なっても腰椎の理想的な湾曲状態はほぼ同一であるからである。これによって、後述するランバーサポート２８の支持位置調整において着座者の体型によらず同一の初期抵抗値が使用される。さらに、制御手段６０は、ランバーサポート２８の上下モータ及び前後モータと電気的に連結され電流供給のＯＮ、ＯＦＦができるようになっている。

以下、自動車用シート１のランバーサポート２８の制御方法の一例を示す。図６は、自動車用シート１のランバーサポート２８の制御方法を示すフローチャートである。通常は、着座者が自動車用シート１に着座した状態で、ランバーサポート２８の自動調整スイッチ（図示しない）はＯＦＦ状態にあり、そのときランバーサポート２８の手動調整が可能である。手動調整スイッチ（図示しない）によって上下モータに正方向もしくは逆方向に電流を流すことによりスクリュー２８ａを正方向もしくは逆方向に回転させて複合ナット２８ｃを上下動させ面状部材２８ｄの上下位置を調整する。また、手動調整スイッチによって前後モータに正方向もしくは逆方向に電流を流すことによりスクリュー２８ｂを正方向もしくは逆方向に回転させて複合ナット２８ｃを前後動させ面状部材２８ｄの前後位置を調整する。これによって、手動操作によってランバーサポート２８による着座者の腰部の支持位置が調整できる。ステップＳ１で、着座者が自動車用シート１に着座した状態で、ランバーサポート自動調整スイッチがＯＮ状態に操作されると、ステップＳ２に移行して制御手段６０は、形状センサ４０の各ひずみゲージ４２Ａ１〜４２Ａ５の電気抵抗を計測して着座抵抗値とする。

次に、ステップＳ３において、制御手段６０は、記憶されている各ひずみゲージ４２Ａ１〜４２Ａ５の初期抵抗値と各ひずみゲージ４２Ａ１〜４２Ａ５の着座抵抗値との差を各ひずみゲージ４２Ａ１〜４２Ａ５ごとに算出して最も差の絶対値が大きいひずみゲージを特定する。ステップＳ４に移行して、ステップＳ３で特定したひずみゲージの位置する自動車用シート１の上下位置にランバーサポート２８の面状部材２８ｄを移動させる。具体的には、制御手段６０は、上下モータに正方向もしくは逆方向に電流を流すことによりスクリュー２８ａを正方向もしくは逆方向に回転させて面状部材２８ｄの上下位置をステップＳ３で特定したひずみゲージの位置に一致させる。この状態で、制御手段６０は、ステップＳ３で特定したひずみゲージにおいて、着座抵抗値を再度計測して再計測着座抵抗値を得る。

次に、ステップＳ５において、ステップＳ３で特定したひずみゲージにおいて、初期抵抗値と再計測着座抵抗値とを比較する。初期抵抗値と再計測着座抵抗値が等しい場合には、ステップＳ６に進んで、制御手段６０は、前後モータへの電流供給を行わず処理を終了する。初期抵抗値の方が再計測着座抵抗値より大きい場合、すなわち腰椎の理想的な湾曲状態における形状センサ４０の前方への凸の湾曲がステップＳ５における湾曲より大きい場合は、ステップＳ７に進む。ステップＳ７において、制御手段６０は、前後モータに対して正方向に電流を供給してスクリュー２８ｂを正方向に回転させ面状部材２８ｄを前進させてバックパッド２０のメイン下部２２を押し出しながら再計測着座抵抗値を計測し続ける。そして、初期抵抗値と再計測着座抵抗値とが一致した時電流供給を停止して面状部材２８ｄの位置決めをして処理を終了する。初期抵抗値の方が再計測着座抵抗値より小さい場合、すなわち腰椎の理想的な湾曲状態における形状センサ４０の前方への凸の湾曲がステップＳ６における湾曲より小さい場合は、ステップＳ８に進む。ステップＳ８において、制御手段６０は、前後モータに対して逆方向に電流を供給してスクリュー２８ｂを逆方向に回転させ面状部材２８ｄを後退させてバックパッド２０のメイン下部２２を押し出しを弱めながら再計測着座抵抗値を計測し続ける。そして、初期抵抗値と再計測着座抵抗値とが一致した時電流供給を停止して面状部材２８ｄの位置決めをして処理を終了する。なお、初期抵抗値と再計測着座抵抗値との一致は完全に等しくなることとしてもよいし、初期抵抗値に所定の幅をもたせてその範囲内に再計測着座抵抗値が入ったときに一致しているとしてもよい。

以上のように構成される本実施形態は、次のような作用効果を奏する。自動車用シート１は、着座者が着座した時の腰椎の湾曲状態を形状センサ４０によって検知してそれを座り心地上理想的な状態に近づけるようにランバーサポート２８の面状部材２８ｄによる支持位置を上下前後に調整する。これによって、単に腰部に加えられた圧力を局部的に検知して、その値に基づいてランバーサポートの前後位置を調整するものに比べてきめ細かい調整が可能となり、体格の異なる着座者ごとに適合した良好な座り心地を達成することができる。また、形状センサ４０には複数のひずみゲージ４２Ａ１〜４２Ａ５が着座者の腰椎の各椎骨に対応して基材部４１に配設されているので、腰椎の湾曲状態をより正確に検知することができる。さらに、形状センサ４０がバックカバー３０に対して相対移動可能に取付けられた状態でバックパッド２０に被せつけられて対して配設されているので、形状センサ４０がバックカバー３０に阻害されることなく湾曲変形できる。

以上、特定の実施形態について説明したが、本発明は、それらの外観、構成に限定されず、本発明の要旨を変更しない範囲で種々の変更、追加、削除が可能である。

例えば、本実施形態においては、基材部４１の前面に対してのみひずみゲージ４２Ａ１〜４２Ａ５が貼着されている構造とした。しかし、これに限定されず、例えば、基材部４１の後面に対してのみひずみゲージが貼着されている構造であってもよいし、基材部４１の前後方向の両面に対してひずみゲージが貼着されている構造であってもよい。

また、本実施形態においては、形状センサ４０の基材部４１に、標準体型の人間の第１椎骨Ｌ１から第５椎骨Ｌ５までの５つの椎骨に対応する間隔でひずみゲージ４２が取付けられている。しかし、これに限定されず、いずれかのひずみゲージ４２を省略して４つのひずみゲージ４２としてもよいし、第２椎骨Ｌ２と第４椎骨Ｌ４に対応する位置のひずみゲージ４２Ａ２とひずみゲージ４２Ａ４を無くして３つのひずみゲージ４２としてもよい。さらには、精度の低下を許容できればひずみゲージ４２の数を２つとすることもできる。

また、本実施形態においては、ランバーサポート２８の制御方法として、各ひずみゲージ４２Ａ１〜４２Ａ５について、初期抵抗値と着座抵抗値との差を算出して最も差の絶対値が大きいひずみゲージを特定して、そのひずみゲージの着座抵抗値を初期抵抗値に一致させる制御方法を採用した。しかし、これに限らず、ステップＳ５において、ランバーサポート２８の面状部材２８ｄを前後に移動させながら各ひずみゲージ４２Ａ１〜４２Ａ５における初期抵抗値と着座抵抗値との差を計測し、その差を足した値が最小となる前後位置で面状部材２８ｄを停止させる方法を採ってもよい。

また、本実施形態においては、本発明を自動車のシートに適用したが、飛行機、船、電車等に搭載されるシートに適用してもよい。

１ 自動車用シート（乗物用シート）
１０ シートバック
２０ バックパッド
２８ ランバーサポート
２８ｄ 面状部材
３０ バックカバー
４０ 形状センサ
４１ 基材部
４１Ｕ 上端末部（一端部）
４１Ｄ 下端末部（他端部）
４２ ひずみゲージ
６０ 制御手段

Claims (2)

1. 乗物用シートであって、
   シートバックのクッション材であるバックパッドの着座者側の面において着座者の腰椎に沿って上下方向に延びて配設され腰椎に沿って変形可能な柔軟な帯状の基材部に対してひずみゲージが貼着された構造を有する形状センサと、
   前記バックパッドの着座者と反対側の面に当接して着座者の腰部を支持する支持位置を上下前後に移動可能に構成されたランバーサポートと、
   着座者が着座した時の前記ひずみゲージの抵抗値である着座抵抗値を検知して、該着座抵抗値を着座者の座り心地上前記基材部の理想的な湾曲状態における前記ひずみゲージの抵抗値である初期抵抗値に近づけるべく前記ランバーサポートの支持位置を上下前後に調整する制御手段と、を備えており、
   前記バックパッドの着座者側には、表皮材であるバックカバーが前記形状センサを覆って配設されており、前記基材部の上下方向の一端部が、前記バックカバーに対して固着されており、前記基材部の上下方向の端末部の他端部が、前記バックパッド及び前記バックカバーに対する上下方向への移動が自在な状態で保持されている乗物用シート。
2. 請求項１において、
   前記ひずみゲージは前記基材部に対して着座者の腰椎の各椎骨に対応した位置にそれぞれ配設されている乗物用シート。
   
   
   
   
   
   

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