JP2000517232A - 自動車シートのための空気ポンプ装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 空気導管によってモータ駆動のダイアフラムポンプに接続された膨満自在の空気セルを有する自動車用シートの腰部支持態様調節装置。ポンプの排気口弁は、吸気ストローク中ポンプを密封する働きをするだけでなく、空気セルとポンプとの間の唯一のシールを設定するような構成の傘形弁であり、それによって、空気セルが一旦加圧されたならば、空気漏れを起こすことがないように空気セルとポンプとの間に別個の外部逆止弁を設ける必要性を排除する。

Description

【発明の詳細な説明】 自動車シートのための空気ポンプ装置発明の分野 本発明は、自動車シートのための膨満自在空気セル用パワー空気ポンプ装置に 関し、特に、空気セル（以下、単に「セル」とも称する）を気密に保持するのに 用いられる弁機構に関する。発明の背景 自動車には、背もたれの下方部分に配置された膨満自在の空気セルと、スイッ チ操作により低圧空気をセル内へ送る電動（パワー）空気ポンプを含む空気圧式 腰部支持装置を備えたモデルのものがある。そのような装置は、着席者自身がそ の人の好みに合うように硬さや輪郭形状を調節できるようになされている。 セルは、一旦膨らまされたならば、気密に保たれ、空気漏れを起こさないよう にしなければならない。なぜなら、セル内の空気圧が変わると、それに対応して 着席者に対して与えられる支持態様に望ましくない変化を与えるからである。 空気漏れの１つの原因は、セルから非可逆空気ポンプ（多くの場合往復ピスト ン型空気ポンプ）を通して空気が逆流することである。この種のポンプの排出口 に設けられる一般的な弁の一例は、フラップ弁（蝶形弁）である。フラップ弁は 、ポンプの作動に適するだけの密封能力を有するが、その性質上、完全な漏れ止 め性を有しておらず、ポンプを通しての空気の逆流による漏れを防止するように 空気セルを完全には密封することはできない。従って従来は、ポンプを通しての 空気の逆流を防止するために、ポンプの排出口と空気セルとを結ぶ導管に外部一 方弁（逆止弁）又はソレノイド弁を設置するのが普通である。しかしながら、そ のような外部弁は、装置のコスト高を招き、構造を複雑にする。発明の概要 本発明は、上記の欠点を克服、又は大幅に軽減することを企図したものである 。 本発明は、座部分と背もたれ部分を有するシートと、シート内に設置された膨 満自在の空気セルとから成る空気調節自在の自動車用シート装置（以下、単に「 装置」とも称する）を提供する。本発明によれば、空気吸入口（吸気口）と空気 排出口（排気口）を有する内部作動チャンバーと、該チャンバー内に配設され、 電気モータによって吸気ストロークと排気ストロークの間で駆動される往復ダイ アフラム部材を含む低圧非可逆空気ポンプが設けられる。チャンバーの吸気開口 と排気開口には、吸気ストロークのときには吸気開口を通して空気をチャンバー 内へ吸気させ、排気ストロークのときには排気開口を通して空気をチャンバーか ら排出させるように互いに共同する弁が装備されている。 ポンプの排気口は、導管を介して装置の空気セルに連通している。 ポンプの排気口弁は、弾性密封ディスクと中心弁棒を有する傘形弁である。弁 棒は、密封ディスクを排気口を被うようにしてポンプの対応する密封表面に弾性 的に圧接させる。傘形弁は、吸気ストロークのとき吸気口を通しての作動チャン バー内への空気の吸気中排気口を密封する働きと、ポンプの不作動時に空気セル からポンプを通して空気が逆流するのを防止するための気密シールの働きと両方 の働きをする。 このように、傘形弁は、二重機能を果たすので、従来技術ではポンプと空気セ ルとの間の導管に設けられていた外部一方弁即ち逆止弁又はソレノイド弁を設け る必要性を排除する。 本発明の上記目的及び発明の内容は、添付図を参照して以下に記述する本発明 の実施形態の説明から一層明らかになろう。図面の簡単な説明 図１は、本発明の組み入れた自動車シートの透視図である。 図２は、本発明の空気ポンプ装置の第１実施形熊の概略図である。 図３は、装置の拡大断面図である。 図４は、図３の線４−４に沿ってみた拡大部分断面図である。 図５は、図４の線５−５に沿ってみた部分断面図である。 図６は、図４の線６−６に沿ってみた拡大部分断面図である。 図７は、本発明の空気ポンプ装置の第２実施形態の概略図である。発明の詳細な説明 添付図を参照して説明すると、図１は、ほぼ水平な座部分１２と、座部分１２ からほぼ垂直に立ち上がっており、着席者を着座位置に支持するための背もたれ 部分１４を有する自動車シート１０を示す。シート１０は、着席者の個人的な好 みに従ってートの輪郭形状及び硬さを調節するための空気ポンプ装置１６を備え ている。 ポンプ装置１６の膨満自在の空気セル１８は、シート１０内に、好ましくは背 もたれ部分１４の下方腰部領域に埋設されており、空気セル１８の内部への開口 を構成する空気管継手２０（図２参照）を備えている。図には例示の目的で１つ の空気セルだけが示されているが、本発明のシート（座席）システムにはシート の同じ部位又は異なる部位（例えば、腰部、頭部等）に複数の空気セルを設ける こともできる。 図３に明示されているように、このポンプ装置は、空気セル１８へ低圧（即ち 、５ｐｓｉ（０．３５１５Ｋｇ／ｃｍ²））空気を供給するための非可逆低圧ダ イアフラムポンプ２２を含む。ポンプ２２は、ＡＢＳ等の成形プラスチック材で 製造された剛性ケーシング即ちポンプ本体２４を有する。本体２４は、電気モー タ３２を載せる架台として機能する１対のＵ字形直立部材２８，３０を有するベ ース部分２６を含む。ベース部分２６にカバー３４が取り付けられており、モー タ３２を直立部材２８，３０上に所定位置に保持するとともに、モータ３２の近 傍にその突出回転軸３９を収容する隔室３６を画定する。 隔室３６内には更に、剛性のマニホールド部分３８が収容されている。マニホ ールド部分３８は、開放した両端４２，４４を有するほぼ円筒形の無孔の円筒形 周壁４０を有し、開放下端４２は、ベース部分２６に気密密封状態に結合されて いる。マニホールド３８の内部は、その周壁４０と一体に形成された中間仕切壁 ４６によって上側作動チャンバー４８と下側チャンバー５０とに分割される。下 側チャンバー５０は、更に、中間仕切壁４６とベース部分２６にそれぞれ上端及 び下端を密封状態に結合されて中間仕切壁４６とベース部分２６との間に延長し た互いに隣接する吸気キャビティ壁５２と排気キャビティ壁５４によって更に分 割される。壁５２，５４は、かくして、吸気キャビティ５６と排気キャビティ５ ８を下側チャンバー５０の残部から隔離する。 ベース部分２６には、吸気キャビティ５６とポンプ本体２４の外部大気との間 に開放した流体連通を設定する開口６０が形成されている。マニホールド３８の 仕切壁４６の一方の側の吸気キャビティ５６と他方の側の作動チャンバー４８と の間に空気連通を設定するために、仕切壁４６に中央取付穴６４（図４参照）の 周りに同心関係をなして配列された複数の吸気開口６２が穿設されている。 吸気開口６２を選択的に開閉して作動チャンバー４８への空気導入量を制御す るために仕切壁４６の取付穴６４に吸気傘形弁６６が固定されている。図５に示 されるように、傘形弁６６は、ゴム又はプラスチック、好ましくはシリコーンの ような弾性のしなやかな材料で製造されたほぼＴ字形の一体部材である。弁６６ は、中央取付穴６４を貫通して突出し、下端に拡大掛止ヘッド又は球７０を有す る弁棒６８を有する。ヘッド７０は、変形自在であり、取付穴６４から引き抜く ことができる。ヘッド７０は、穴６４から引き抜かれると、下の拡大状態に戻り 、穴６４の、仕切壁４６の吸気キャビティ５６側の縁に対接する。 弁棒６８の作動チャンバー４８内に位置する他端には、環状の密封ディスク７ ２が一体に形成されている。ディスク７２は、弁棒６８から全方向に作動チャン バー４８を横切って吸気開口６２の外周縁を越えて半径方向外方に延長している 。弁棒６８の、ヘッド７０からディスク７２の下面までの長さは、仕切壁４６の 厚みより僅かに短く、それによって、弁棒６８は、可撓性のディスク７２を仕切 壁４６の衝接密封表面７４に弾性的に解放自在に圧接させて吸気開口６２を封鎖 する常時緊張下に置かれる。 仕切壁４６の一方の側の作動チャンバー４８と他方の側の吸気キャビティ５６ との間に空気連通を設定するために、仕切壁４６に中央取付穴７８の周りに円周 方向に複数の排気開口７６が穿設されている。仕切壁４６の取付穴７８には、吸 気傘形弁６６と同じ構造の排気傘形弁８０がその弁棒８２によって固定されてい る。弁棒８２の一端の拡大掛止ヘッド８６は、作動チャンバー４８側へ突出し、 他端の密封ディスク８４は、排気キャビティ５８内に収容されている（吸気傘形 弁６６とは反対）。密封ディスク８４は、は、仕切壁４６の衝接密封表面８８に 弾性的に解放自在に密封係合するように圧接され、排気開口７６を封鎖する。 ポンプ２２は、マニホールド３８に取り付けられ、作動チャンバー４８の可動 壁を構成する可撓性のダイアフラム９０（図３）を有する。ダイアフラム９０は 、天然ゴムのような柔軟弾性材で成形され、マニホールド３８の上端４４を横切 って延長するほぼ平面状の無孔の壁９２を有する。ダイアフラム９０の一体の周 縁フランジ９４は、壁９２から横方向に延長し、マニホールド３８の外壁又は口 縁９６を囲繞する。フランジ９４は、又、マニホールド３８の対応する外側凹部 又は段部１０２と互いに掛止してダイアフラム９０をマニホールド３８に所定位 置に固定し、マニホールドとの間に気密シールを設定する内側環状リブ９８を有 する。 ダイアフラム９０のチャンバー拡張吸気ストロークとチャンバー収縮排気スト ロークを実行させるべくダイアフラム９０の壁９２をマニホールド３８に対して 往復動させるために、ダイアフラム９０の壁９２は、モータ３２の回転軸３９に 取り付けられた偏心クランク１０６に剛性のリンク１０４を介して連結されてい る。リンク１０４の一端は、ダイアフラム９０の中心孔１１０を貫通して延長し ており、該リンクをダイアフラム９０に対して軸方向に固定するために孔１１０ の両側で壁９２に係合する１対の軸方向に離隔した掛止ヘッド１１２，１１４を 有している。リンク機構１０４の他端には、ジャーナル軸受１１６が形成されて いる。 クランク１０６は、軸３９に同心的に嵌められた円筒形のカラー部分１１８と 、カラー部分１１８から突出してジャーナル軸受１１６に受容され、クランク１ ０６をリンク１０４に連結するための１軸方向の偏心リストピン１２２を有する 。 モータ３２は、リード線１２４により電気スイッチ１２６（図２）を介して自 動車のバッテリに接続されている。スイッチ１２６は、車内の、例えば自動車の ドアパネルや中央コンソール等の運転者がアクセスし易い場所に取付けることが できるようになされたスイッチ本体又はハウジング１２８を有する。ハウジング １２８は、ばね（図示せず）によって慣用の態様でバッテリからポンプ装置１６ への電気を遮断する中立又は「ＯＦＦ」位置へ偏倚されている操作パッド又はボ タン１３０を担持している。図示の例では、操作パッド即ちスイッチ部材１３０ は、運転者が該パッドをその初期中立位置からバッテリとモータの間の電気回路 を閉成する第１位置と、後述する吹出し弁（ブリード弁）１３２を作動する第２ 位置へ選択的に押し下げることができる揺動部材である。 図３及び５を参照して更に詳しく説明すると、スイッチ部材１３０を第１位置 へ揺動させることによってモータ３２を付勢すると、モータ軸３９が回転してク ランク１０６を回転させる。クランク１０６の偏心リストピン１２２は、クラン ク１０６の回転運動をリンク機構１０４の軸方向往復動として伝達し、それによ ってダイアフラム９０の壁９２を吸気ストロークと排気ストロークとの間でマニ ホールド３８に対して軸方向に上下に変位させる。吸気ストローク毎に、空気が 開口６２を通り排気口弁６６を経て作動チャンバー４８内へ吸入される。吸入空 気から不純物を除去するためのフィルタ１３４が吸気キャビティ５６内に収容さ れている。排気傘形弁８０の密封ディスク８４は、吸気ストローク中密封状態に 保持され、空気が排気開口７６を通ってチャンバー４８内に吸入されるのを防止 する。 ダイアフラム９０の排気ストローク毎に、排気口弁６６が閉じてチャンバー４ ８内の空気を圧縮させて排気口弁８０に開放圧力を及ぼす。チャンバー４８内の 空気圧が増大すると、排気傘形弁８０の密封ディスク８４の周縁を撓ませて圧縮 空気をチャンバー４８から排気開口７６を通して排出させる。 排気キャビティ５８に常時連通したチューブ状コネクタ１３６（図３）がポン プ本体２４のベース２６から突出している。このコネクタを取扱中及び輸送中損 傷しないように保護するために直立シュラウド又はガード１３８がコネクタ１３ ６に沿って取り付けられている。可撓性の空気導管１４０の一端がコネクタ１３ ６に接続され、他端が空気セル１８の入口継手管に接続されている。排気ストロ ーク毎にポンプから吐出された空気は、空気導管１４０を通して空気セル１８の 内部へ送られる。ポンプ２２の作動は、所望の空気圧、従って、それに対応する シートの輪郭形状が得られるまで（通常、約１〜３ｐｓｉの範囲、最大５ｐｓｉ ）継続される。 所望の空気圧が得られたならば、所望の空気圧が得られると、使用者は単に操 作パッド１３０を放せば、操作パッド１３０は、ばね力で自動的にＯＦＦ位置に 戻り、ポンプ２２への電流の流れを遮断する。ポンプ２２の作動を停止すると、 排気空気の流れが止まり、それによって、排気傘形弁８０を閉じ、空気セル１８ を密封して空気がポンプ２２を通して逆流し漏れるのを防止する。 このように本発明によれば、空気セル１８を密封するために従来必要とされて いた追加のインライン逆止弁を必要とすることなく、排気傘形弁８０を逆止弁と しても機能させることができるシールの品質は、主として、その傘形弁８０の構 造と、密封ディスク８４とその下のベース壁２６との接触表面の性質に起因する 。密封ディスク８４は、実質的に欠陥の生じない部材であり、バリや、変形や、 その他の、平滑で平面状の密封表面を損なうような欠陥等がない。密封ディスク ８４の密封表面に接触するベース壁２６の弁座表面１４２（図５）も、平滑で平 面状であり、ディスク８４と弁座表面１４２との間に全面に亙ってのな緊密な接 触を設定する。ベース壁２６の弁座表面１４２は、成形後加工においてＳＰＩＡ −２にまで研磨（鏡面仕上げ）されるので、空気セル１８からポンプ２２を通し ての逆流による空気漏れを確実に防止することができ、それによって、インライ ン逆止弁の必要性をなくすることができる。 ポンプ２２が一旦停止された後も、従来のものと同じように、単に操作パッド １３０を操作してポンプ２２を動作させれば、空気セル１８を更に加圧すること ができる。このポンプ２２には、装置１６のサイズ、重量及びエネルギー所要量 を最少限にするために小アンペア数のホビー形モータ３２を搭載するのが有利で ある。腰部支持付きシート装置に当該業界において通常使用されている所要電流 約２．５アンペアの電動ポンプよりかなり小さい、所要電流約５００ミリアンペ アの電動ポンプが好ましい。ただし、モータ３２は、小型であるため、ディスク ８４に作用する空気セル１８からの背圧が大きい場合、空気セル１８のディスク ８４をベース壁２６の弁座表面１４２から離座させることが多少困難なことがあ る。最も大きい困難は、ポンプ２２がその排気ストロークの終点近くで作動を開 始するときに遭遇する。この問題を軽減し、かつ、小アンペア数のモータ３２の 使用を可能にするためには、作動チャンバー４８の空気を大気へ放出するための 小さなブリーザ穴（息抜き穴）１４４をポンプ本体２４に形成することが好まし い。穴１４４は、直径約０．０１２ｉｎ（０．３０４８ｍｍ）程度の極めて小さ い穴であるから、ポンプ２２の平常作動にはほとんど影響せず、しかも、排気口 弁８０を離座させるには不十分な不完全排気ストロークによって作動チャンバー ４８内に空気圧が残っていたとすると、その空気をポンプ２２の作動開始時に穴 １４４を通して大気へ放出させることができる。従って、ダイアフラム９０は、 完全な吸気ストロークを実施した後、排気口弁８０を離座させるのに十分な運動 量及び圧力を発生させるために完全な排気ストロークを実施することができる。 空気セル１８の空気圧を緩めたい場合は、使用者は、単に操作パッド１３０を 第２位置へ移動させて吹出し弁１３２を作動させればよい。図１と図７の２つの 実施形態に例示されているように、空気導管１４０は、ポンプ２２と空気セル１ ８との間に延長した本管部分１４６と、本管部分１４６から分岐して吹出し弁１ ３２に終端する分岐管部分１４８を有する。図１の第１実施形態においては、吹 出し弁１３２は、導線によってスイッチ１２６に接続されたソレノイド弁１３２ ａであり、操作パッド１３０が第２位置へ移動されるまで平常の閉成状態に維持 される。図５は、好ましくはスイッチ１２６の構造内に組み込まれた、シュレイ ダー型弁のような機械的な逃し弁から成る変型吹出し弁を示す。操作パッド１３ ０を第２位置へ揺動させると、弁１３２の軸方向に移動自在の弁棒を離脱させて 空気導管を大気に開放する。操作パッド１３０を放すと、閉鎖位置へばね偏倚さ れている弁棒が自動的に着座して空気導管を閉鎖する。 以上、本発明を実施形態に関連して説明したが、本発明は、ここに例示した実 施形態の構造及び形状に限定されるものではなく、いろいろな実施形態が可能で あり、いろいろな変更及び改変を加えることができることを理解されたい。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．膨満自在の自動車用シート支持態様調節装置であって、 ほぼ水平な座部分と、着席者を該座部分上に着座した位置に支持するために該 座部分から上向きに延長した背もたれ部分を有するシートと、 該シート内に設置された、空気吸入排出開口を有する少なくとも１つの膨満自 在の空気セルと、 （ａ）作動チャンバーを備えたポンプ本体と、（ｂ）該チャンバーの可動壁を 構成する可撓性のダイアフラムと、（ｃ）該チャンバーへの吸気口及び排気口排 気口と、（ｄ）該吸気口に設けられており、常態においては該吸気口を閉鎖して おり、作動されたとき該チャンバーへ空気を導入する働きをする吸気口弁と、該 排気口に設けられており、常態においては該排気口を閉鎖しており、作動された とき該チャンバーから空気を排出するための排気口弁と、（ｅ）前記ダイアフラ ムに連結されており、空気を前記吸気口を通して前記チャンバー内へ吸入する吸 気ストロークと、該チャンバー内の空気を前記排気口を通して該チャンバーから 排出させる排気ストロークとの間で前記ダイアフラムを駆動する働きをするモー タと、（ｆ）前記ポンプから吐出された空気を前記空気セル内へ差し向けるため に前記チャンバーの前記吸気口を該空気セルの前記開口に接続する空気導管とを 有するダイアフラムポンプとから成り、（ｇ）前記排気口弁は、前記排気ストロ ーク中前記チャンバーから前記空気セルへ空気を導入するために前記吸気口を開 放し、前記排気ストローク中、及び前記モータの不作動中、前記空気セルから前 記ポンプを通して空気が逆流して漏出するのを防止するために該空気セルを密封 するように前記排気口を閉鎖する働きをする傘形排気口弁であることを特徴とす る自動車用シート支持態様調節装置。 ２．前記傘形排気口弁は、前記空気導管を介して前記空気セルの内部に直接 連通しており、前記ポンプを通しての空気の逆流漏出を防止するための、該調節 装置内の唯一の弁を構成することを特徴とする請求項１に記載の自動車用シート 支持態様調節装置。 ３．前記傘形排気口弁は、可撓性の密封ディスク部分と、該密封ディスク部 分の中心部から突出した一体の可撓性弁棒とから成ることを特徴とする請求項３ に記載の自動車用シート支持熊様調節装置。 ４．前記弁本体は、前記傘形排気口弁の前記密封ディスク部分の下に位置す る弁座を含み、該弁座は、約ＳＰＥ／ＳＰＩ Ａ−４の表面仕上げにまで研磨さ れた、前記排気口を囲繞する平而状部分であることを特徴とする請求項３に記載 の自動車用シート支持態様調節装置。 ５．前記モータは、作動時に約０．５アンペアの電流を使用する小型電気モ ータであることを特徴とする請求項１に記載の自動車用シート支持態様調節装置 。 ６．前記ポンプ本体は、大気に常時連通したブリーザ穴を有することを特徴 とすることを特徴とする請求項１に記載の自動車用シート支持態様調節装置。 ７．前記ブリーザ穴は、約０．０１２ｉｎ（０．３０４８ｍｍ）の直径を有 することを特徴とすることを特徴とする請求項６に記載の自動車用シート支持態 様調節装置。 ８．前記弁本体は、前記傘形排気口弁の前記密封ディスク部分に接触する弁 座部分を有し、該弁座部分は、約ＳＰＥ／ＳＰＩ Ａ−２の表面仕上げにまで研 磨されていることを特徴とする請求項１に記載の自動車用シート支持態様調節装 置。 ９．前記空気導管は、前記空気セルの前記開口に常時連通している分岐管部 分を含むことを特徴とすることを特徴とする請求項１に記載の自動車用シート支 持態様調節装置。 １０．前記分岐管部分に接続されており、常時は閉鎖しているが、前記空気セ ルから空気を逃がすための開放位置へ移動自在である吹出し弁を有することを特 徴とすることを特徴とする請求項９に記載の自動車用シート支持態様調節装置。 １１．前記モータ及び吹出し弁を選択的に作動させるために該モータ及び吹出 し弁に接続されたスイッチを有することを特徴とすることを特徴とする請求項１ ０に記載の自動車用シート支持態様調節装置。 １２．前記モータの作動に応答して前記ダイアフラムにポンプ作動を行わせる ために該ダイアフラムを該モータに連結した偏心クランクを有することを特徴と することを特徴とする請求項１に記載の自動車用シート支持態様調節装置。 １３．前記ポンプ本体は、一端を前記ダイアフラムによって閉鎖され、他端を 該ポンプ本体のベース壁に結合されたほぼ円筒形の周壁を有するマニホールドを 含み、該マニホールドは、その内部を前記作動チャンバーとそれに隣接する下側 チャンバーとに分割する横断方向の中間仕切壁を有し、該下側チャンバーは、更 に、吸気キャビティを画定する吸気口仕切壁と、排気キャビティを画定する排気 キャビティ仕切壁によって分割されており、該吸気キャビティは、大気に常時連 通しており、内部に空気フィルタを収容しており、該排気キャビティは、前記空 気導管に常時連通しており、前記排気口弁の前記密封ディスク部分を収容してい ることを特徴とすることを特徴とする請求項１に記載の自動車用シート支持態様 調節装置。