JP2001270358A - 軽合金製シートバックフレーム - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 車両用シートの軽合金製シートバックフレー
ムにおいて、各方向からの衝突の際に着座者に加わる衝
撃が確実に緩和される構造とする。 【解決手段】 シートバックフレームＡは、左右１対の
サイドメンバ１０と、この両サイドメンバの上下部をそ
れぞれ連結するアッパメンバ２０およびロアメンバ２１
を、軽合金により一体的に成形したものである。各サイ
ドメンバの横断面形状は、前側または後側が開いたＵ字
形である。Ｕ字形横断面形状の開いた側の両先端となる
各サイドメンバの各自由縁部１１は玉縁状に形成するの
がよい。各サイドメンバは、Ｕ字形横断面形状の底部と
なる部分にエネルギー吸収孔１５を設けるのがよく、ま
たこのエネルギー吸収孔はサイドメンバの長手方向に沿
って設けた複数の孔としてもよい。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、車両用シートのシ
ートバックフレームであって、軽合金により一体的に成
形されたものに関する。

【０００２】

【従来の技術】この種の軽合金製シートバックフレーム
としては、例えば図６に示すような構造のものがある。
これは、左右１対のサイドメンバ２と、この両サイドメ
ンバの上下部をそれぞれ連結するアッパメンバ３及びロ
アメンバ４を、相当な破断伸びを有する軽合金により一
体的に金型成形したもので、板状の要素を連結した構造
となっている。サイドメンバ２は断面形状が略Ｌ字形
で、内側には両辺をつなぐ複数の補強リブ２ａが形成さ
れている。このシートバックフレーム１は、左右のサイ
ドメンバ２の下部に形成した取付孔２ｂを介して、シー
トクッションフレームの後部から立ち上がるように取り
付けられている。車両の運転中に追突された場合には、
シートバックフレーム１の上部には、着座者の体重の慣
性力による後向きの荷重Ｆが加わる。このようなシート
バックフレーム１では、荷重Ｆはシートバックフレーム
１の変形に対して急激に立ち上がり、サイドメンバ２の
前縁に局部的破断が発生したところで急激に減少して、
図７に示すように上下に破断される。従って荷重Ｆが大
きくなり、またシートバックフレーム１の破壊に伴うエ
ネルギー吸収量が大きくならないので、着座者に与えら
れる衝撃が大きくなるという問題がある。

【０００３】このような問題を解決するために、出願人
は先に特願平１１−７５９９４号に係る軽合金製シート
バックフレームを提案した。このシートバックフレーム
５は、図８に示すように、上下部をアッパメンバ７とロ
アメンバ８により連結した左右のサイドメンバ６を、前
後に間をおいて長手方向に伸びる１対の丸い棒要素６
ａ，６ｂにより構成したものであり、追突などによりシ
ートバックフレーム５の上部に後向きの荷重Ｆが加わっ
た場合、サイドメンバ６の後側棒要素６ｂには圧縮力が
加わって、図９に示すように座屈を生じる。これにより
シートバックフレーム５の変形に対する荷重Ｆの立ち上
がりは緩やかになり、前側棒要素６ａは破壊することな
く曲がり、シートバックフレーム５は破壊するまでに大
きく変形する。従って荷重Ｆは大きくならず、シートバ
ックフレーム５の破壊に伴うエネルギー吸収量も大きく
なるので、着座者に与えられる衝撃を緩和することがで
きる。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うな棒要素６ａ，６ｂを強度部材とするシートバックフ
レーム５は、破壊の際の最大荷重が後側棒要素６ｂの座
屈により与えられるので、ばらつきが大きくなり、また
棒要素６ａ，６ｂ部分は射出成形などの鋳造の際の湯流
れが悪くなって成形品質が低下しがちなこともあって、
最大荷重が予想外に低下してエネルギー吸収量が少なく
なるおそれがある。また、側面衝突による破壊の際の最
大荷重が小さいので、その場合のエネルギー吸収量が少
なくなるという問題もある。さらに、サイドメンバ６に
は縁部を除く大きな開口が形成されるので、これに対す
る部品の取り付けが困難になるという問題もある。本発
明はこのような各問題を解決することを目的とする。

【０００５】

【課題を解決するための手段】このために、本発明によ
る軽合金製シートバックフレームは、左右１対のサイド
メンバと、この両サイドメンバの上下部をそれぞれ連結
するアッパメンバ及びロアメンバを、軽合金により一体
的に成形してなるシートバックフレームにおいて、前記
各サイドメンバの横断面形状を前側または後側が開いた
Ｕ字形となるように形成したことを特徴とするものであ
る。追突されたり追突したりなどの衝撃によりシートバ
ックフレームの上部に前後方向の荷重が加わった場合
は、前側または後側が開いたＵ字形横断面形状のサイド
メンバは、Ｕ字形横断面形状の底部付近が外向きに曲が
ることにより、横断面形状の開いた側の両先端となる各
自由縁部はあまり伸縮することなく横方向に開き、前後
幅が広くなって前後曲げ方向の断面二次モーメントが減
少する。また側面から衝突されてシートバックフレーム
に横向きの荷重が加わった場合は、サイドメンバは、横
断面形状の底部付近が内向きに曲がることにより横幅が
狭くなって横曲げ方向の断面二次モーメントが減少す
る。

【０００６】前項の発明は、Ｕ字形横断面形状の開いた
側の両先端となる各サイドメンバの各自由縁部を玉縁状
に形成することが好ましい。

【０００７】前２項の発明の各サイドメンバは、その長
手方向の一部であってＵ字形横断面形状の底部となる部
分にエネルギー吸収孔を設けることが好ましい。このよ
うにすればエネルギー吸収孔の寸法形状に応じてサイド
メンバの横断面形状の底部付近の曲げ剛性が減少するの
で、前後または横向きの荷重が加わった場合の対応する
方向における断面二次モーメントの減少の程度も変化す
る。

【０００８】前項の発明のエネルギー吸収孔は、各サイ
ドメンバの長手方向に沿って設けた複数の孔よりなるも
のとすることが好ましい。このようにすれば、荷重が加
わった場合の断面二次モーメントの減少は複数の孔を設
けた範囲全長にわたって生じ、サイドメンバはその範囲
全長にわたり曲がって変形する。

【０００９】また前項の発明の複数の孔は、サイドメン
バの長手方向に沿った長さを、下側のものほど小さくす
ることが好ましい。このようにすれば、荷重が加わった
場合のサイドメンバの曲がりはより一様なものになる。

【００１０】

【発明の実施の形態】以下に、図１〜図３により、本発
明による第１の実施の形態の説明をする。この実施の形
態のシートバックフレームＡは、互いに略平行に延びる
左右１対の細長いサイドメンバ１０の上下の端部をアッ
パメンバ２０及びロアメンバ２１により連結したもので
ある。各サイドメンバ１０は使用状態では上下方向に延
び、その横断面形状は下端部を除き、図３の実線に示す
ように、後側が開いたＵ字形であり、各サイドメンバ１
０の下端部は前後方向に延びる板状に形成されている。
このシートバックフレームＡは、シートクッションを支
持する左右のシート支持部材の後部に取り付けられたリ
クライニング機構（図示省略）に、各サイドメンバ１０
の下端部に形成した取付孔１４を介してボルト止め固定
されている。

【００１１】Ｕ字形横断面形状の各サイドメンバ１０
は、開いた側である後側の両先端となる自由縁部１１
が、全長にわたりそれ以外の部分の肉厚よりも大きい直
径の玉縁状に形成されている（図３参照）。アッパメン
バ２０とロアメンバ２１の後側縁も同様な玉縁状形成さ
れ、サイドメンバ１０とアッパメンバ２０の玉縁は互い
に連続している。この玉縁の断面形状は円形に限らず、
楕円形あるいは大きくアール面取りした多角形などでも
よい。

【００１２】このシートバックフレームＡは、高延性を
有する軽合金（マグネシウム合金、アルミニウム合金
等）を素材として金型鋳造法により一体的に成形されて
いる。金型鋳造法としては、素材を半溶融状態として射
出成形するチキソモールディング法が適しているが、通
常のダイカスト法でもよい。

【００１３】車両の運転中に追突された場合には、シー
トバックフレームＡの上部には、着座者の体重の慣性力
による後向きの荷重Ｆ１（図２の矢印参照）が加わるの
で、サイドメンバ１０には後向き（図３において右向
き）の曲げモーメントが加わり、Ｕ字形横断面形状のサ
イドメンバ１０の前側の底部には引張り応力が、後側両
側の自由縁部１１には圧縮応力が加わる。このような向
きの曲げモーメントが加わった場合、サイドメンバ１０
は、歪みエネルギーを少なくしようとして、図３の二点
鎖線１０Ａに示すように、Ｕ字形横断面形状の前側の底
部付近が外向きに曲がって、後側両側の自由縁部１１が
あまり縮むことなく横方向に開き、前後幅が狭くなるよ
うに変形する。これによりサイドメンバ１０の前後曲げ
方向における断面二次モーメントは減少する。従ってサ
イドメンバ１０は破壊することなく後向きに大きく曲が
り、シートバックフレームＡは破壊することなく大きく
変形するので、追突された衝撃によりシートバックフレ
ームＡに加わる荷重Ｆ１は減少し、またエネルギー吸収
量は大きくなり、これにより着座者に与えられる衝撃は
緩和される。

【００１４】車両の運転中に追突した場合には、シート
ベルトによりシートバックに拘束された着座者の体重の
慣性力による前向きの荷重Ｆ２（図２の矢印参照）がシ
ートバックフレームＡの上部に加わるが、この場合もサ
イドメンバ１０は追突された場合と同様、図３の二点鎖
線１０Ａに示すように変形して前後曲げ方向における断
面二次モーメントは減少する。従ってシートバックフレ
ームＡは破壊することなく大きく変形するので、追突し
た衝撃によりシートバックフレームＡに加わる荷重Ｆ２
は減少し、またエネルギー吸収量は大きくなり、着座者
に与えられる衝撃は緩和される。また追突あるいは急ブ
レーキにより後部の荷物がシートバックに衝突した場合
は、シートバックフレームＡは破壊することなく大きく
変形して荷物による衝撃を受け止めるので、着座者に与
えられる衝撃は緩和される。

【００１５】また側面から衝突されてシートバックフレ
ームＡの上部に横向きの荷重が加わった場合は、シート
バックフレームＡの側部には、横向きの荷重Ｇ１，Ｇ２
（図１の矢印参照）が加わるので、サイドメンバ１０に
は横向き（図３において上下方向）の曲げモーメントが
加わり、Ｕ字形横断面形状のサイドメンバ１０の一側部
には圧縮応力が加わり、他側部には引張り応力が加わ
る。このような向きの曲げモーメントが加わった場合、
サイドメンバ１０は、歪みエネルギーを少なくしようと
して、図３の二点鎖線１０Ｂに示すように、Ｕ字形横断
面形状の前側の底部付近が内向きに曲がって横幅が狭く
なり、両自由縁部１１が互いに合わさるように変形す
る。これによりサイドメンバ１０の横曲げ方向における
断面二次モーメントは減少する。従ってサイドメンバ１
０は破壊することなく横向きに大きく曲がり、シートバ
ックフレームＡは破壊することなく大きく変形するの
で、側面からの衝突によりシートバックフレームＡに加
わる荷重は減少し、またエネルギー吸収量は大きくな
り、これにより着座者に与えられる衝撃を緩和される。

【００１６】上記実施の形態では、サイドメンバ１０の
後側の両自由縁部１１を玉縁状として補強したので、サ
イドメンバ１０に曲げモーメントが加わった際の各自由
縁部１１の伸縮は少なくなる。従ってこのような曲げモ
ーメントにより自由縁部１１に局部的破断が発生するお
それは少なく、それが原因となってサイドメンバ１０が
上下に分離されるような折損を生じるおそれも少ない。

【００１７】図１〜図３に示す実施の形態は、サイドメ
ンバ１０の長手方向の一部であって、横断面形状におい
てＵ字形の底部となる部分に、二点鎖線に示すようなエ
ネルギー吸収孔１５を設けてもよい。前述のように、曲
げモーメントが加わった場合、サイドメンバ１０はＵ字
形横断面形状の前側の底部付近が外向きまたは内向きに
曲がって荷重が加わる方向における断面二次モーメント
を減少させるが、この外向きまたは内向きの曲げ剛性は
エネルギー吸収孔１５を設けることにより減少する。従
って曲げモーメントが加わった場合、サイドメンバ１０
は、エネルギー吸収孔１５を設けた部分では、図４の二
点鎖線１０Ｃに示すように、エネルギー吸収孔１５を設
けていない部分（図３参照）の二点鎖線１０Ｂより大き
く広がるので断面二次モーメントの減少も大となり、エ
ネルギー吸収孔１５を設けた部分から曲がり始める。ま
たサイドメンバ１０は、その長手方向に沿ったエネルギ
ー吸収孔１５の長さを大きくするほど曲がり易くなり、
エネルギー吸収孔１５の形状を変えることによっても曲
がり易さは微妙に変化する。従ってエネルギー吸収孔１
５の位置や寸法形状を調整することにより、前後及び横
方向におけるシートバックフレームＡの曲がり易さを調
整して着座者に与えられる衝撃を緩和し、しかも適度な
剛性が得られるようにすることができる。

【００１８】また、このエネルギー吸収孔１５は、図５
に示すように、各サイドメンバ１０の長手方向に沿って
設けた複数の孔１５ａ，１５ｂ，１５ｃとすることが好
ましい。このようにすれば、荷重が加わった場合の断面
二次モーメントの減少は複数の孔１５ａ，１５ｂ，１５
ｃを設けた範囲全長にわたって生じ、サイドメンバ１０
はその範囲全長にわたりなだらかに曲がる。これにより
衝突などの衝撃によりシートバックフレームＡに加わる
荷重は一層減少し、またエネルギー吸収量は一層大きく
なるので、着座者に与えられる衝撃は一層緩和される。
なおこの場合において、サイドメンバ１０に加わる曲げ
モーメントは下部の方が大となるので、図５に示すよう
に、サイドメンバ１０の長手方向に沿った各孔１５ａ，
１５ｂ，１５ｃの長さを、下部のものほど小さくするこ
とによりサイドメンバ１０の曲がりは一様になり、前後
または横方向に衝撃が加わった場合のシートバックフレ
ームＡに加わる荷重は一層減少し、またエネルギー吸収
量は一層大きくなる。

【００１９】この実施の形態では、サイドメンバ１０
は、横断面形状がある程度の肉厚を有するＵ字形である
ので、部分的にエネルギー吸収孔１５，１５ａ，１５
ｂ，１５ｃを設けたとしても、射出成形などの鋳造によ
りシートバックフレームＡを製造する場合の湯流れがよ
くなって成形品質が向上し、材質の欠陥による破断も減
少する。また横断面形状がＵ字形のサイドメンバ１０の
側面に部品を取り付けることも可能である。

【００２０】なお上記実施の形態では、各サイドメンバ
１０は後側が開いたＵ字形横断面形状としたが、前側が
開いたＵ字形横断面形状として実施することも可能であ
り、本発明はそのようにしても全く同一の作用効果を得
ることができる。

【００２１】

【発明の効果】本発明によれば、追突されたり追突した
りなどの衝撃によりシートバックフレームの上部に前後
方向の荷重が加わった場合は、サイドメンバは横断面形
状の底部付近が外向きに曲がることにより自由縁部はあ
まり伸縮することなく横方向に開き、前後幅が広くなっ
て前後曲げ方向の断面二次モーメントが減少し、また側
面からの衝突などの衝撃によりシートバックフレームに
横向きの荷重が加わった場合は、サイドメンバは、横断
面形状の底部付近が内向きに曲がることにより横幅が狭
くなって横曲げ方向の断面二次モーメントが減少する。
何れの場合にも各自由縁部があまり伸縮することはない
ので破断することはなく、加わる荷重による曲げ方向の
断面二次モーメントが減少することによりシートバック
フレームが大きく曲がって変形する。従ってこれらの衝
撃によりシートバックフレームに加わる荷重は減少し、
またエネルギー吸収量は大きくなるので、着座者に与え
られる衝撃を緩和することができる。

【００２２】前項の発明において、Ｕ字形横断面形状の
開いた側の両先端となる各サイドメンバの各自由縁部を
玉縁状に形成したものによれば、各自由縁部が補強され
て伸縮が少なくなるので、破断によりサイドメンバが折
損してエネルギー吸収量が少なくなるおそれは一層減少
する。

【００２３】前２項の発明において、各サイドメンバの
長手方向の一部であってＵ字形横断面形状の底部となる
部分にエネルギー吸収孔を設けたものによれば、エネル
ギー吸収孔の寸法形状に応じて荷重が加わる方向におけ
る断面二次モーメントの減少の程度も変化するので、こ
の寸法形状を調整することにより各方向における衝撃に
よりサイドメンバに加わる荷重と変形によるエネルギー
吸収量を調整して着座者に与えられる衝撃を緩和するこ
とができ、しかもシートバックフレームの剛性を必要以
上に低下させることはなくなる。

【００２４】前項の発明において、エネルギー吸収孔を
各サイドメンバの長手方向に沿って設けた複数の孔より
なるものとすれば、荷重が加わった場合に各サイドメン
バは複数の孔を設けた範囲全長にわたり曲がって変形す
るので、衝撃によりサイドメンバに加わる荷重の減少と
エネルギー吸収量が一層大きくなり、これにより着座者
に与えられる衝撃を一層緩和することができる。

【００２５】また前項の発明において、複数の孔のサイ
ドメンバの長手方向に沿った長さを、下側のものほど小
さくしたものによれば、荷重が加わった場合のサイドメ
ンバの曲がりはより一様なものになるので、衝撃により
サイドメンバに加わる荷重の減少とエネルギー吸収量が
さらに一層大きくなり、これにより着座者に与えられる
衝撃をさらに一層緩和することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明による軽合金製シートバックフレーム
の一実施形態を示す全体正面図である。

【図２】 図１の上部の一部を破断した側面図である。

【図３】 図１の３−３断面図である。

【図４】 図１の一変形例の図３に相当する断面図であ
る。

【図５】 図４とは異なる図１の変形例の全体正面図で
ある。

【図６】 第１の従来技術による軽合金製シートバック
フレームの例を示す全体斜視図である。

【図７】 図６に示すシートバックフレームの荷重によ
り破断した状態を示す全体斜視図である。

【図８】 第２の従来技術による軽合金製シートバック
フレームの例を示す全体斜視図である。

【図９】 図８に示すシートバックフレームの荷重によ
り変形した状態を示す全体斜視図である。

【符号の説明】

１０…サイドメンバ、１１…自由縁部、１５…エネルギ
ー吸収孔、１５ａ，１５ｂ，１５ｃ…孔、２０…アッパ
メンバ、２１…ロアメンバ、Ａ…シートバックフレー
ム。

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 左右１対のサイドメンバと、この両サイ
   ドメンバの上下部をそれぞれ連結するアッパメンバ及び
   ロアメンバを、軽合金により一体的に成形してなるシー
   トバックフレームにおいて、前記各サイドメンバの横断
   面形状を前側または後側が開いたＵ字形となるように形
   成したことを特徴とする軽合金製シートバックフレー
   ム。
2. 【請求項２】 前記Ｕ字形横断面形状の開いた側の両先
   端となる前記各サイドメンバの各自由縁部を玉縁状に形
   成したことを特徴とする請求項１に記載の軽合金製シー
   トバックフレーム。
3. 【請求項３】 前記各サイドメンバは、その長手方向の
   一部であって前記Ｕ字形横断面形状の底部となる部分に
   エネルギー吸収孔を設けたことを特徴とする請求項１ま
   たは請求項２に記載の軽合金製シートバックフレーム。
4. 【請求項４】 前記エネルギー吸収孔は前記各サイドメ
   ンバの長手方向に沿って設けた複数の孔よりなることを
   特徴とする請求項３に記載の軽合金製シートバックフレ
   ーム。
5. 【請求項５】 前記複数の孔は、前記サイドメンバの長
   手方向に沿った長さを、下側のものほど小さくしたこと
   を特徴とする請求項４に記載の軽合金製シートバックフ
   レーム。