JP7107864B2

JP7107864B2 - 座席装置

Info

Publication number: JP7107864B2
Application number: JP2019015246A
Authority: JP
Inventors: 純一宗近; 典恵梅原; 誠雄関; 量介水野; 雄輝藤井; 朋子神原
Original assignee: Aisin Seiki Co Ltd; Toyota Boshoku Corp; Toyota Motor Corp; Aisin Corp
Current assignee: Toyota Boshoku Corp; Toyota Motor Corp; Aisin Corp
Priority date: 2019-01-31
Filing date: 2019-01-31
Publication date: 2022-07-27
Anticipated expiration: 2039-01-31
Also published as: DE102020102017A1; JP2020121658A; US20200245770A1; DE102020102017B4; CN111497709A; CN111497709B; US11076698B2

Description

本明細書では、着座者が着座するシートクッションと、着座者の上体を支えるシートバックと、を有する座席装置を開示する。

従来から、着座者が着座するシートクッションと、着座者の上体を支えるシートバックと、を有した座席装置が広く知られている。かかる座席装置の中には、着座者の体格に追従したり、着座者に適度な刺激を与えたりするために、シートバックの表面形状が変形可能なものがある。

例えば、特許文献１には、車両に搭載される座席装置であって、シートバックのうち着座者の腰部を支持する箇所に、膨縮可能な空気袋を配置した座席装置が開示されている。この特許文献１では、シートバックの表面を局所的に前方に突出させるために、空気袋にガスを流入させている。そして、ガスの流入に伴い空気袋が膨張することで、シートバックの表面が局所的に前方に押し出される。かかる特許文献１に記載の技術によれば、シートバックの表面形状をある程度、自由に変形させることができる。

特開２０１７－０１３７６３号公報

しかし、特許文献１の技術では、複数の空気袋を、その厚み方向に重なることなく、分散して配置している。この場合、シートバックの前方押し出しストロークは、各空気袋を膨張させた際の空気袋の厚みに依存する。そのため、当然ながら、大きなストロークを確保するためには、大きな空気袋を用いる必要がある。しかし、空気袋のサイズを大きくした場合、完全膨張させるまでに要する空気注入時間、ひいては、シートバックの変形に要する時間が長くなるという問題があった。また、大きな空気袋を用いた場合、当該空気袋の設置のために大きなスペースが必要となる。

そこで、本明細書では、十分な変形ストロークを確保しつつも、設置スペースや空気注入時間を低減できる座席装置を開示する。

本明細書で開示する座席装置は、着座者が着座するシートクッションと、着座者の上体を支えるシートバックと、を有する座席装置であって、前記シートバックは、シートバックフレームと、前記シートバックフレームの前面に配置されるシートバックパッドと、前記シートバックパッドの表面を覆うシートバックカバーと、を備え、前記シートバックのうち前記着座者の腰部に対応する位置に設けられ、膨張することで前記シートバックの表面を着座者に近づく方向に押し出す複数のストレッチ用空気袋を備え、前記複数のストレッチ用空気袋は、前記シートバックパッドを挟んで、前記シートバックの厚み方向に重なって配置されており、さらに、前記腰部に対応する位置に設けられ、前記ストレッチ用空気袋よりも小さい１以上のリフレッシュ用空気袋を備え、前記複数のストレッチ用空気袋の少なくとも一つは、前記１以上のリフレッシュ用空気袋よりも前面側に配されている、ことを特徴とする。

複数のストレッチ用空気袋を厚み方向に重なって配置することで、一つ一つのストレッチ用空気袋が小さくても十分な変形ストロークを確保できる。そして、各ストレッチ用空気袋のサイズが小さいことで、空気注入時間や設置スペースを低減できる。結果として、十分な変形ストロークを確保しつつも、設置スペースや空気注入時間を低減できる。

また、前記複数のストレッチ用空気袋は、前記着座者の肩部に対応する位置にさらに設けられていてもよい。

かかる構成とすることで、腰部だけでなく、肩部の筋肉も伸ばすことができ、着座者の快適性をより向上できる。

また、前記腰部に対応する位置には、さらに、前記ストレッチ用空気袋よりも小さいリフレッシュ用空気袋が１以上設けられており、前記複数のストレッチ用空気袋の少なくとも一つは、前記リフレッシュ用空気袋よりも、前面側に配されていてもよい。

前記リフレッシュ用空気袋は、前記シートバックパッドと前記カバーパッドとの間に配されており、前記シートバックパッドの表面には、前記リフレッシュ用空気袋を収容する凹部が形成されていてもよい。

本明細書で開示する座席装置によれば、十分な変形ストロークを確保しつつも、設置スペースや空気注入時間を低減できる。また、厚み方向に重なるストレッチ用空気袋の間に、シートバックパッドが介在するため、ストレッチ用空気袋同士の擦れが防止できる。

座席装置に設けられるシートの斜視図である。シートの断面図である。ストレッチ用空気袋を膨張させた状態でのシートの断面図である。図３のＡ－Ａ断面図である。空気袋の膨縮制御に関するブロック図である。押圧位置ごとの頭部移動量を示すグラフである。押圧位置ごとの肩部移動量を示すグラフである。膨張した空気袋の概略断面図である。図８の空気袋の寸法を説明する図である。

以下、図面を参照して座席装置１０の構成について説明する。図１は、座席装置１０に設けられるシート１２の斜視図である。また、図２は、シート１２の断面図であり、図３は、後述するストレッチ用空気袋３０ｆ，３０ｂを膨張させた際の断面図である。さらに、図４は、図３のＡ－Ａ断面図である。

この座席装置１０は、車室の前部に搭載される運転席や助手席として用いられる１人用の座席装置である。座席装置１０のシート１２には、着座者が着座するシートクッション１４と、着座者の上体を支えるシートバック１６と、着座者の頭部を支えるヘッドレスト１７と、が設けられている。シートクッション１４は、略水平に設置されたクッションフレーム（図示せず）に、クッションパッド２２を載置し、さらに、このクッションパッド２２の表面をクッションカバー１８で覆うことで構成される。また、クッションパッド２２とクッションカバー１８との間には、ウレタン発泡スラブ等からなるカバーパッド２０が配されている。クッションカバー１８は、薄いシート状素材、例えば、布や合皮、天然皮革などからなる。クッションカバー１８の表面には、いくつかの溝が形成されており、これは、クッションカバー１８をクッションパッド２２側から吊る（引っ張る）ことで形成される。クッションパッド２２は、適度な弾性を有した材料、例えば、軟質ポリウレタン発泡体等からなる。

クッションフレームの下には、前後方向に延びるスライドレール（図示せず）が固着されており、クッションフレームは、このスライドレールに対してスライド可能に取り付けられている。そして、クッションフレームがスライドすることでシート１２全体が前後方向にスライドできる。

シートバック１６は、シートクッション１４の後端から立ち上がるバックフレーム（図示せず）と、バックフレームの前面に配置されるシートバックパッド２８と、シートバックパッド２８の表面を覆うシートバックカバー２４と、を有している。また、シートバックパッド２８とシートバックカバー２４との間には、ウレタン発泡体などからなり、薄いシート状のカバーパッド２６も設けられている。シートバックパッド２８は、後述する空気袋の膨縮に伴い変形できる程度の弾性を有した材料、例えば、軟質ポリウレタン発泡体等からなる。シートバックカバー２４は、クッションカバー１８と同様に薄いシート状素材、例えば、布や合皮、天然皮革などからなる。また、シートバックカバー２４の表面にも、いくつかの溝が形成されており、これは、シートバックカバー２４をシートバックパッド２８側から吊る（引っ張る）ことで形成される。

バックフレームの下端は、幅方向に延びる揺動軸２９に連結されている。バックフレームを含むシートバック１６は、この揺動軸２９を中心として前後方向に揺動（リクライニング）できるようになっている。シートバック１６の上端には、着座者の頭部を支えるヘッドレスト１７が接続されている。このヘッドレスト１７の構成は、従来のものを採用できるため、ここでの詳説は省略する。

シートバック１６のうち、着座者の腰部に対応する箇所、具体的には、シートバック１６の中間高さよりもやや下側位置には、複数の空気袋が設けられている。空気袋は、比較的小さめのリフレッシュ用空気袋３２と、ストレッチ用空気袋３０ｆ，３０ｂと、を含む。これら空気袋３２，３０ｆ，３０ｂは、いずれもその内部に空気を充填させることで膨張し、これによりシートバック１６の表面を局所的に着座者に近づく方向に突出させる。

リフレッシュ用空気袋３２は、着座者をリフレッシュさせるために膨張するもので、本例では、六つのリフレッシュ用空気袋３２を三行二列の配列で配置している。各リフレッシュ用空気袋３２は、図４に示すように、シートバックパッド２８とカバーパッド２６との間に配されている。このリフレッシュ用空気袋３２が、所定の周期で膨縮を繰り返し、シートバック１６の表面が所定の周期で局所的に進退すると、着座者の深呼吸が誘発され、着座者がリフレッシュされる。

ストレッチ用空気袋３０ｆ，３０ｂは、着座者に背筋を伸ばすストレッチをさせる。本例では、ストレッチ用空気袋として、前側ストレッチ用空気袋３０ｆと、後側ストレッチ用空気袋３０ｂと、を設けている。なお、以下では、前側と後側を区別しない場合には、添え字アルファベットを省略して「ストレッチ用空気袋３０」と呼ぶ。前側ストレッチ用空気袋３０ｆは、図４から明らかな通り、シートバックカバー２４と、カバーパッド２６との間に配されており、幅方向に長尺な略長方形となっている。後側ストレッチ用空気袋３０ｂは、シートバックパッド２８の背後であって、前側ストレッチ用空気袋３０ｆと厚み方向に重なる位置に配されている。別の見方をすると、ストレッチ用空気袋３０は、シートバックパッド２８の厚み方向両側に一つずつ設けられている。なお、後側ストレッチ用空気袋３０ｂは、前側ストレッチ用空気袋３０ｆと同様に、幅方向に長尺な略長方形となっている。このストレッチ用空気袋３０が膨張して、シートバック１６が局所的に前方に押し出されることで、着座者の背中が伸ばされ、着座者にストレッチ効果を与える。なお、図１、図４から明らかな通り、ストレッチ用空気袋３０は、リフレッシュ用空気袋３２に比べて、幅広であり、その容量が大きい。

図５は、空気袋の膨縮制御に関するブロック図である。図５に示す通り、また、上述した通り、座席装置１０には、複数の空気袋３０ｆ，３０ｂ，３２が設けられている。この空気袋３０ｆ，３０ｂ，３２は、チューブ３８を介してポンプ３４に連通されている。ポンプ３４は、コントローラ４２の指示に従い、空気袋３０ｆ，３０ｂ，３２に空気を供給、または、空気袋３０ｆ，３０ｂ，３２から空気を回収する。ポンプ３４と空気袋３０ｆ，３０ｂ，３２との間には、電磁弁等の弁３６が設けられており、弁３６を適宜、開閉することで、ポンプ３４と連通する空気袋３０ｆ，３０ｂ，３２を切り替えることができる。

各空気袋３０ｆ，３０ｂ，３２には、当該空気袋３０ｆ，３０ｂ，３２の内圧を検知する圧力センサ４０が設けられている。この圧力センサ４０による検出圧力は、コントローラ４２に送られる。コントローラ４２は、この検出圧力に基づいて空気袋３０ｆ，３０ｂ，３２の膨張量を判断する。

コントローラ４２は、例えば、ＣＰＵとメモリとを有したマイコンなどで構成される制御装置である。このコントローラ４２は、リフレッシュまたはストレッチが必要と判断した場合には、対応する空気袋３０ｆ，３０ｂ，３２の弁３６を開放するとともに、ポンプ３４を駆動して、空気袋３０ｆ，３０ｂ，３２を膨縮させる。具体的に説明すると、コントローラ４２は、リフレッシュが必要な場合には、リフレッシュ用空気袋３２に対応する弁３６を開放する。また、コントローラ４２は、リフレッシュ用空気袋３２が所定の周期で膨縮するように、圧力センサ４０で検知された圧力に応じて、ポンプ３４による空気の供給及び回収を所定の周期で繰り返させる。

また、コントローラ４２は、ストレッチが必要な場合には、ストレッチ用空気袋３０に対応する弁３６を開放するとともに、圧力センサ４０で検知された圧力が所定の目標値に到達するまで、ポンプ３４でストレッチ用空気袋３０に空気を送る。検出圧力が目標値に到達すれば、コントローラ４２は、対応する弁３６を閉鎖して、ストレッチ用空気袋３０を密閉する。二つのストレッチ用空気袋３０ｆ，３０ｂがともに目標圧力に到達した完全膨張状態になれば、コントローラ４２は、ポンプ３４の駆動を停止する。そして、その状態で、一定時間（例えば数秒）が経過すれば、コントローラ４２は、ストレッチ用空気袋３０に対応する弁３６を再び開放するとともに、ポンプ３４を駆動してストレッチ用空気袋３０から空気を回収する。そして、ストレッチ用空気袋３０が、完全に縮小して平坦になれば、ストレッチ動作は、終了となる。

こうしたリフレッシュおよびストレッチ動作の要否は、着座者からの指示に基づいて判断してもよいし、上位制御装置またはコントローラ４２側で自動的に判断してもよい。例えば、上位制御装置またはコントローラ４２は、連続乗車時間などに基づいて、リフレッシュまたはストレッチの要否を判断してもよい。また、車両に着座者の状態を検知するセンサ、例えば、脈拍センサや体温計、着座者の表情を検知する光学センサ（カメラ等）等を搭載しておき、上位制御装置またはコントローラ４２は、これらのセンサの検知結果に基づいて、リフレッシュまたはストレッチの要否を判断してもよい。

ところで、これまでの説明から明らかな通り、本例では、着座者をストレッチさせるために、着座者の腰部付近を、シートバック１６で押圧している。このように腰部付近を押圧するのは、着座者の頭部や肩部の変動を抑えるためである。これについて、図６及び図７を参照して説明する。図６は、押圧位置ごとの頭部移動量を示すグラフであり、図７は、押圧位置ごとの肩部移動量を示すグラフである。

着座者をストレッチさせて血流を向上させるためには、最長筋と呼ばれる筋肉を伸ばすことが有効である。最長筋は、首の根元付近から大腿骨付近まで延びる大きな筋肉である。従って、この最長筋を伸ばすためには、着座者の腰部付近に限らず、胸部付近を押圧するのでもよい。しかし、着座者を座ったままストレッチさせる時には、着座者の頭部や肩部の動きをできる限り小さく抑えることが望まれる。特に、着座者が運転手である場合は、頭部や肩部の動きは、視認性やハンドル操作に大きな影響を与えるため、極力、小さく抑える必要がある。

ここで、図６に示すように、ストレッチのために胸部を押圧した場合、頭部が大きく移動する。同様に、図７に示すように、胸部を押圧した場合、肩部が大きく移動する。一方、腰部及び骨盤付近を押圧した場合には、頭部及び肩部の移動を小さく抑えることができる。ただし、骨盤付近は、最長筋の下端近くに位置しているため、骨盤付近を押圧しても十分なストレッチ効果を得ることが難しい。そこで、本例では、頭部及び肩部の移動を抑えつつ、十分なストレッチ効果を得るために、腰部付近を押圧する構成としている。

ところで、上述した最長筋は、通常、人の背中表面から数センチ程度、奥側に位置している。かかる最長筋を押圧するためには、シートバック１６の表面を、リフレッシュ動作時よりも大きく変形させなければならない。換言すれば、ストレッチ動作を行うためには、シートバック１６表面の変形ストロークが大きくなければならない。本例では、大きな変形ストロークを確保するために、二つのストレッチ用空気袋３０ｆ，３０ｂを厚み方向に重なるように配置している。かかる構成とすることで、ストレッチ用空気袋３０ｆ，３０ｂのサイズを小さく、かつ、膨張に要する時間を短くしつつも、大きな変形ストロークを確保できる。これについて、図８、図９を参照して説明する。

図８は、ある空気袋５０ａ，５０ｂを膨張させたときの概略断面図であり、図９は、空気袋５０ａ，５０ｂのおおよそのサイズを示す図である。図８、図９の左側に示すように、短辺が２ａで、長辺が２ｂの空気袋５０ａを膨張させたときの厚み、すなわち変形ストロークが、Ｈであったとする。この場合、同じ厚みＨを得るためには、理論的には、図８、図９の右側に示すように、１／２のサイズの空気袋５０ｂを二つ、厚み方向に重ねればよいことになる。つまり、空気袋を二段重ねとした場合、同じ変形ストロークＨを得るために必要な空気袋のサイズを半分にでき、空気袋の設置スペースを小さく抑えることができる。

また、空気袋の最大容量は、一般的に、以下の式１で表される。この式１において、Ａは、空気袋の短辺寸法を、Ｂは、空気袋の長辺寸法を示している。この式１から明らかな通り、空気袋の寸法がｎ倍になれば、その最大容量はｎ^３倍となる。別の言い方をすれば、空気袋のサイズが１／２になれば、膨張させるために必要な空気量、ひいては、空気注入時間は、１／８に低減される。結果として、空気袋を二段重ねにした場合、膨張させるために必要な空気注入時間を、一段重ねの場合に比べて大幅に短縮できる。
Ｖ＝０．３３×Ａ×Ｂ^２－０．１１×Ａ^３式１

以上の説明から明らかな通り、本例のように、二つのストレッチ用空気袋３０ｆ，３０ｂを厚み方向に重ねて配置することで、大きな変形ストロークを確保しつつも、空気袋３０ｆ，３０ｂの設置スペースを抑え、また、空気の充填時間を低減できる。

なお、上述した通り、本例では、二つのストレッチ用空気袋３０ｆ，３０ｂを、シートバックパッド２８の厚み方向両側に設けている。かかる構成とすることで、二つのストレッチ用空気袋３０ｆ，３０ｂの擦り合いが防止され、ストレッチ用空気袋３０ｆ，３０ｂの劣化を抑制できる。また、本例では、前側ストレッチ用空気袋３０ｆを、リフレッシュ用空気袋３２よりも、前面側（着座者に近い位置）に配している。これは、ストレッチ動作後にリフレッシュ用空気袋３２が変位することを防止するためである。すなわち、膨張量の大きい前側ストレッチ用空気袋３０ｆの前側にリフレッシュ用空気袋３２を配置した場合、前側ストレッチ用空気袋３０ｆの膨張に伴い、その前面に配置されたリフレッシュ用空気袋３２の位置がずれるおそれがある。リフレッシュ用空気袋３２の位置がずれると、リフレッシュ動作時に適切な位置を押圧できず、十分なリフレッシュ効果が得られない。そこで、本例では、前側ストレッチ用空気袋３０ｆを、リフレッシュ用空気袋３２の前方に配置している。また、本例では、後側ストレッチ用空気袋３０ｂの膨張に伴うリフレッシュ用空気袋３２の位置ズレを防止するために、図４に示すように、シートバックパッド２８の表面に、リフレッシュ用空気袋３２を収容する凹部３３を形成している。

なお、これまで説明した構成は、一例であり、少なくとも、シートバック１６の表面を局所的に押し出す複数のストレッチ用空気袋３０を、シートバックパッド２８を挟んで、厚み方向に重ねて配置するのであれば、その他の構成は、適宜、変更されてもよい。例えば、これまでの説明では、ストレッチ用空気袋３０を二段重ねとしているが、ストレッチ用空気袋３０は、三段以上に重ねられてもよい。また、ストレッチ用空気袋３０やリフレッシュ用空気袋３２の位置や個数、形状は、適宜、変更されてもよい。また、ストレッチ用空気袋３０は、腰部に加えて、他の箇所、例えば、肩部などに設けられてもよい。したがって、例えば、着座者の肩甲骨付近の筋肉を伸ばすために、図１において符号５４で示す箇所に、ストレッチ用空気袋３０を設けてもよい。この場合も、ストレッチ用空気袋３０は、シートバックパッド２８を挟んで、厚み方向に重ねて配置される。かかる構成とすることで、肩部付近の筋肉も伸ばすことができ、着座者の快適性をより向上できる。また、これまでは車両に搭載される座席装置を例に挙げて説明したが、本明細書で開示した技術は、他の座席装置に適用されてもよい。

１０座席装置、１２シート、１４シートクッション、１６シートバック、１７ヘッドレスト、１８クッションカバー、２０，２６カバーパッド、２２クッションパッド、２４シートバックカバー、２８シートバックパッド、２９揺動軸、３０ストレッチ用空気袋、３２リフレッシュ用空気袋、３４ポンプ、３６弁、３８チューブ、４０圧力センサ、４２コントローラ、５０ａ，５０ｂ空気袋。

Claims

着座者が着座するシートクッションと、着座者の上体を支えるシートバックと、を有する座席装置であって、
前記シートバックは、シートバックフレームと、前記シートバックフレームの前面に配置されるシートバックパッドと、前記シートバックパッドの表面を覆うシートバックカバーと、を備え、
前記シートバックのうち前記着座者の腰部に対応する位置に設けられ、膨張することで前記シートバックの表面を着座者に近づく方向に押し出す複数のストレッチ用空気袋を備え、
前記複数のストレッチ用空気袋は、前記シートバックパッドを挟んで、前記シートバックの厚み方向に重なって配置されており、
さらに、前記腰部に対応する位置に設けられ、前記ストレッチ用空気袋よりも小さい１以上のリフレッシュ用空気袋を備え、
前記複数のストレッチ用空気袋の少なくとも一つは、前記１以上のリフレッシュ用空気袋よりも前面側に配されている、
ことを特徴とする座席装置。
前記複数のストレッチ用空気袋は、前記着座者の肩部に対応する位置にさらに設けられている、ことを特徴とする請求項１の座席装置。