JP2005066218A

JP2005066218A - 車両用シート

Info

Publication number: JP2005066218A
Application number: JP2003303742A
Authority: JP
Inventors: Toru Nakada; 徹仲田; Masanobu Sakano; 雅信坂野
Original assignee: Toyo Tire and Rubber Co Ltd
Current assignee: Toyo Tire Corp
Priority date: 2003-08-27
Filing date: 2003-08-27
Publication date: 2005-03-17

Abstract

【課題】シートクッションパッドを薄肉化したものでありながら、クッション感に優れ、しかも６Ｈｚ前後の高周波数域の振動吸収性の悪化を防止することができる車両用シートを提供する。
【解決手段】金型内部にポリウレタンフォーム原料を注入して成型されたスキン層とコア層を有するポリウレタンフォームからなるシートクッションパッド１と、このシートクッションパッドの下方に配置されて該シートクッションパッドを支持する支持フレーム２とを備える車両用シートにおいて、支持フレーム２にはシートクッションパッドの着座部１１を弾性的に支持するバネ２４を設け、シートクッションパッド２については着座部１１の厚みを３０〜５０ｍｍとし、かつ、コア密度を８０〜１１０ｋｇ／ｍ^３にする。
【選択図】図３

Description

本発明は、ポリウレタンフォームからなるシートクッションパッドとこれを支持する支持フレームとを備える車両用シートに関する。

一般に、自動車用シートにはクッション性の高い軟質ポリウレタンフォームからなるシートクッションパッド（以下、単にパッド又はクッションパッドということがある。）が使用されており、これを支持フレーム上に載置するとともに、パッド表面に表皮を被せる等して、車両用シートとして構成されている。

このような車両用シートにおいては、ボディのデザイン性や空気抵抗値低減による燃費向上などの要請から、車高をより低くすることが要求され、そのためクッションパッドの薄肉化が求められる場合がある。また、特に最近では、原動機・燃料の多様化や、ラゲッジスペース拡大の要請から、燃料タンクをシート下に配置する場合や、また、シートアレンジの多様化から、特に後部座席においてシートを可倒式にして格納性を向上しようとする場合に、クッションパッドを薄肉化することが要求される。

しかしながら、一般に、シートクッションパッドを薄肉化すると、特に高荷重域の撓み量が低下することによりクッション感が低下し、顕著な場合には底付き感が発生するおそれがある。また、ＪＡＳＯＢ−４０７規定の振動伝達率特性に関して、共振点が高周波数側にシフトすることにより、特に６Ｈｚ前後の高周波数域の振動吸収性が悪化してしまう。

なお、特許文献１には、ポリウレタンフォームからなるシートクッションパッドと、バネを有する支持フレームとからなるシート構造が開示されているが、同文献のシートクッションパッドは着座部の厚みが９０ｍｍと厚く、またコア密度も５０〜６５ｋｇ／ｍ^３と低いものであり、薄肉化に対応したものではない。すなわち、従来、この種のシートクッションパッドは、着座部の厚みが少なくとも６０ｍｍ以上であり、またコア密度もせいぜい７０ｋｇ／ｍ^３までであって、本発明で規定した特性を持つシートクッションパッドは未だかつて存在していなかったのが実情である。
特開２００２−２５３３８１号公報

本発明は、以上の点に鑑みてなされたものであり、シートクッションパッドを薄肉化したものでありながら、クッション感に優れ、しかも６Ｈｚ前後の高周波数域の振動吸収性の悪化を低減することができる車両用シートを提供することを目的とする。

本発明の車両用シートは、金型内部にポリウレタンフォーム原料を注入して成型されたスキン層とコア層を有するポリウレタンフォームからなるシートクッションパッドと、このシートクッションパッドの下方に配置されて該シートクッションパッドを支持する支持フレームとを備える車両用シートにおいて、前記支持フレームは、前記シートクッションパッドの着座部を弾性的に支持するバネを備え、前記シートクッションパッドは、着座部の厚みが３０〜５０ｍｍであり、かつ、コア密度が８０〜１１０ｋｇ／ｍ^３であることを特徴とするものである。

このようにシートクッションパッドを支持する支持フレームとして、着座部を弾性的に支持するバネを備えたものを用いることにより、パッドを薄肉化したことによる着座時のクッション感、ストローク感の低下を抑えることができ、座り心地を改善することができる。すなわち、近年、支持フレームとしてはバネのないものを用いて、シートクッションパッドの弾性のみでクッション性を確保する、いわゆるフルフォームタイプのシート構造が主流となっているが、このようなフルフォームタイプでは、パッドの薄肉化によるクッション感の低下に対応できない。そのため、本発明のようなバネ付き支持フレームの使用が有効である。

また、本発明者は、シートクッションパッドを高密度化することにより、共振点を高周波側にシフトさせることなく共振倍率を低下でき、これにより薄肉化によって悪化する６Ｈｚ前後の高周波数域の振動吸収性を改善できることを見い出した。すなわち、本発明はシートクッションパッドのコア密度を８０〜１１０ｋｇ／ｍ^３とすることを特徴とするものであり、これにより、着座部の厚みが５０ｍｍ以下と薄いものでありながら、６Ｈｚ前後の振動伝達率を下げて乗り心地性を改善することができる。また、耐久性の向上も期待できる。

本発明によると、シートクッションパッドを薄肉化したものでありながら、クッション感の低下を抑えて座り心地性を改善することができるとともに、６Ｈｚ前後の高周波数域の振動吸収性の悪化を低減して乗り心地性も改善することができる。

以下、本発明の実施形態に係る車両用シートについて詳細に説明する。

この車両用シートは、自動車の座席に用いられる自動車用シートであり、金型内部にポリウレタンフォーム原料を注入して成型されたスキン層とコア層を有するポリウレタンフォームからなるシートクッションパッド１（図１参照）と、このシートクッションパッド１の下方に配置されて該シートクッションパッド１を支持する金属製の支持フレーム２（図２参照）とを備えて構成されている。

シートクッションパッド１は、図１に示すように、幅方向中央の着座部１１と、その左右両側において上方に隆起状に形成されたサイド部１２，１２とからなり、パッド上面には、着座部１１とサイド部１２の境界部に沿って前後方向に延びる左右一対の縦溝１３，１３が設けられ、また、左右の縦溝１３，１３の前後方向中央部同士を連結するように左右方向に延びる横溝１４が設けられており、これにより、パッド上面には全体として略Ｈ字状に溝が形成されている。そして、横溝１４により着座部１１は前後に区画されて、横溝１４の前側が着座者の腿部を受け止め支持する腿受け部１５、横溝１４の後側が着座者の臀部を受け止め支持する尻受け部１６となっている。

本発明では、シートクッションパッド１の着座部１１、より詳細には尻受け部１６のヒップポイント１７（ＪＡＳＯＺ−２２１によるシートに着座したときの人体マネキンの胴体と大腿部の回転中心に相当するポイント）におけるパッド厚みＴが５０ｍｍ以下に設定されている。パッド厚みＴはより好ましくは４５ｍｍ以下に設定することである。パッド厚みＴの下限は３０ｍｍ以上であることが好ましい。

また、シートクッションパッド１は、そのコア密度（コア層について測定した密度）が８０ｋｇ／ｍ^３以上に設定されている。このようにコア密度を高くすることにより、後記実施例にあるように、着座部１１の厚みが５０ｍｍ以下と薄いものでありながら、６Ｈｚ前後の振動伝達率を下げて乗り心地性を改善することができる。コア密度は９０ｋｇ／ｍ^３以上であることがより好ましい。コア密度の上限は１１０ｋｇ／ｍ^３以下であることが好ましい。なお、一般に、シートクッションパッドにおけるスキン層とコア層の間は連続的に変化しており、境界が明確に形成されている訳ではないが、コア密度は明確にコア層である部分を取り出して測定する。

更に、シートクッションパッド１は、その２５％硬度が２５０Ｎ以上であることが好ましい。２５％硬度（２５％ＩＬＤ）は、着座部１１、より詳細には尻受け部１６のヒップポイント１７を直径２００ｍｍの加圧板で２５％圧縮したときの荷重である（ＪＩＳＫ６４００準拠）。２５％硬度を上記範囲に設定することにより、底付き感がなく、クッション感の良い快適なシートが得られる。なお、２５％硬度の下限は３２０Ｎ以下であることが好ましい。２５％硬度は、コア密度に応じてその最適値が異なり、コア密度が８０〜９０ｋｇ／ｍ^３では２５０〜３００Ｎであることが好ましく、コア密度が９０〜１００ｋｇ／ｍ^３では２７０〜３２０Ｎであることが好ましい。

シートクッションパッド１を構成するポリウレタンフォームは、一般に、ポリオール化合物、ポリイソシアネート化合物、発泡剤、触媒および整泡剤を含有するポリウレタンフォーム原料から成形される軟質ポリウレタンフォームであり、コア密度および２５％硬度が上記範囲内に入るものであれば、ポリウレタンフォーム原料の構成は特に限定されない。

具体的には、上記ポリオール化合物としては、ポリオキシアルキレングリコールや、ポリオキシアルキレングリコールとポリマーポリオールを併用したものが好適に用いられる。ポリオキシアルキレングリコールとしては、通常、エチレングリコール等の多官能性アルコール系化合物を開始剤に、これにエチレンオキサイドやプロピレンオキサイド等のアルキレンオキサイドを付加させたいわゆるポリエーテルポリオールが用いられる。また、ポリマーポリオールは、ポリオール化合物中にアクリロニトリル重合体粒子等のポリマー粒子を微粒子状にて分散させたものである。

上記ポリイソシアネート化合物としては、シートクッションパッドの製造に通常使用される、イソシアネート基を２個以上有する芳香族系、脂環族系、脂肪族系の各種のポリイソシアネート化合物、例えば、トルエンジイソシアネート（ＴＤＩ）、ジフェニルメタンジイソシアネート（ＭＤＩ）（精製ジフェニルメタンジイソシアネート（ｐ−ＭＤＩ）やクルードＭＤＩ（ｃ−ＭＤＩ））、さらにはこれらポリイソシアネート化合物を変性して得られる変性ポリイソシアネート化合物を使用できる。

発泡剤としては水が好ましく、ＨＣＦＣ−１４１ｂ、ＨＦＣ−１３４ａ、ＨＦＣ−２４５ｆａ、ＨＦＣ−３６５ｍｆｃ等のハロゲン化炭化水素、シクロペンタンやｎ−ペンタン等の低沸点脂肪族ないし脂環式炭化水素、液化炭酸ガス等を用いることもできる。

ウレタン化触媒としては、トリエチレンジアミン（ＴＥＤＡ）等のアミン系触媒、酢酸カリウム等のカルボン酸金属塩、ジブチル錫ジラウレート等の有機金属化合物等があげられる。

整泡剤としては、通常のポリウレタンフォームの製造に用いられるものを使用できる。たとえば、ジメチルシロキサン系、ポリエーテルジメチルシロキサン系、フェニルメチルシロキサン系等の各種の整泡剤があげられる。好ましくは、ポリジメチルシロキサンやその誘導体からなる活性の高いシリコーン系整泡剤を用いることである。

その他、エチレングリコール等の低分子量架橋剤、乳化剤、酸化防止剤、紫外線吸収剤、老化防止剤、充填剤、難燃剤、可塑剤、着色剤、防黴・防菌剤等の各種添加剤を、必要に応じて添加することもできる。

上記した各成分を含んでなるポリウレタンフォーム原料は、シートクッションパッドが適用される用途に応じて、各種形状に応じた所定の金型内で、シートクッションパッドに成形される。成形方法は、通常の手段を採用できる。

シートクッションパッド１の裏面には、図３に示すように、補強布１８が積層されている。補強布１８は、例えばポリウレタン、ポリプロピレン、ポリエチレン、ポリスチレンまたはその発泡体からなる樹脂のサポーターやＰＰクロス、粗毛布、不織布等のサポーター（補強材）を、成形時に予め金型にインサートする一体成形法ないしフォーム成形後の接着により積層することができる。

支持フレーム２は、図２，３に示すように、シートクッションパッド１の下面部に対応する略矩形状をなしている。詳細には、シートクッションパッド１の前側部分（腿受け部１５）の下面を受ける左右方向に延びる略水平な面状の前側受け面部２１と、その左右両端からそれぞれ後方に延びる側壁部２２，２２と、側壁部２２，２２の後端部同士を連結する連結部である連結ロッド２３と、前側受け面部２１と連結ロッド２３との間に架け渡されてシートクッションパッド１の着座部１１を弾性的に支持するＳ字状バネ２４とを備えて構成されている。

Ｓ字状バネ２４は、鋼線からなり、その前端部が前側受け面部２１の後縁に、後端部が連結ロッド２３にそれぞれ固定されており、直線部２４ａと屈曲部２４ｂとを組み合わせて略水平面内で左右に交互に振れながら前後方向に延びるように形成されている。そして、かかるＳ字状バネ２４がシート幅方向に複数本（この実施形態では４本）所定間隔にて併設されている。これら複数のＳ字状バネ２４は略同一平面（略水平面）上に配され、隣接するバネ２４，２４間では、その中間を通る前後方向に延びる線２５に関して線対称な関係を持つように設けられている。Ｓ字状バネ２４をこのように構成することにより、シートクッションパッド１を介して伝わる着座者の荷重をバランスよく受け止めることができ、特に薄肉パッドの支承に有利である。

また、これら４本のＳ字状バネ２４には、その全てにかかるように補強部材２６が設けられている。この補強部材２６は、鋼線を略長方形の閉鎖形状に形成してなり、４本のＳ字状バネ２４上に溶接などにより固定されている。

以上よりなる車両用シートを実際に車両に装着する際には、シートクッションパッド１に本皮、モケット、トリコット、ジャージ、織物等の表皮を被覆し、さらに支持フレーム２を取り付けてから、車両の組み立てに供される。

以下に実施例について説明する。なお、実施例等における物性等の評価方法は次の通りである。

〔シートクッションパッドの物理物性〕
ａ）コア密度（ｋｇ／ｍ^３）：シートクッションパッドのコア部について測定した密度であり、パッドの中央部からスキン層を排除した試験片を切り出し、その密度を測定した。

ｂ）２５％硬度（Ｎ）：シートクッションパッドを直径２００ｍｍの加圧板で２５％圧縮したときの荷重である（ＪＩＳＫ６４００準拠）。測定位置は、ヒップポイント１７（図１，３参照）とした。

〔静たわみ特性〕
ｃ）直径２００ｍｍの円形加圧板を用いて、５０ｍｍ／分の速度で初期厚みの７５％まで圧縮し、そのときのたわみ−荷重の関係を測定して、ヒステリシスロス、１９６Ｎ時のたわみ量およびバネ定数、３９２Ｎ時のたわみ量およびバネ定数を求めた。測定には、上島製たわみ試験機を用いた。

〔動特性〕
ｄ）自由振動：５０ｋｇの鉄研形加圧板を試験片の上、０ｍｍの高さから自由落下させ、その減衰波形を測定して、反撥率、対数減衰率、ストローク量Ｉ、ストローク量ＩＩを求めた。ここで、ストローク量Ｉは自由振動時の最大たわみ量であり、ストローク量ＩＩは最大たわみ量と振動減衰後のたわみ量との差である。

ｅ）強制振動：ＪＡＳＯＢ−４０７に準拠して、５０ｋｇの鉄研形加圧板を負荷し振幅±２．５ｍｍで強制振動試験を行うことにより得られた振動伝達率曲線から、共振周波数（Ｈｚ）、共振倍率、６Ｈｚ時振動伝達率を計測した。振動特性の計測には、シートクッション振動試験機Ｃ−１００２ＤＬ（伊藤精機（株）製）を使用した。

〔湿熱圧縮永久歪〕
ｆ）縦５０×横５０×厚み３０ｍｍの試験片を、金属製の圧縮板で試験片の厚さの５０％まで圧縮固定し、温度５０℃、湿度９５％の恒温槽中で２２時間放置した。その後、圧縮板から試験片を外し、３０分間放置後に厚みを測定し、厚みの低下率を算出し、湿熱圧縮永久歪とした。

（実施例１および比較例１）
下記表１に記載の各成分を同表記載の重量比率で常法にて配合し、均一に混合した後、金型に注入し、発泡硬化させて図１に示すシートクッションパッドを作製した。その際、上型に補強布１８として三井化学社製「タフネル」（目付１４０ｇ／ｍ^２）を取り付けておいて一体に発泡成形した。パッドのヒップポイント１７における厚みＴは４８ｍｍとした。

得られたシートクッションパッドについてコア密度と２５％硬度を測定した。そして、実施例１では、このシートクッションパッドを図２に示す支持フレーム２上にセットして、静たわみ特性を評価した。一方、比較例１ではこのシートクッションパッド単独で静たわみ特性を評価した。それぞれ結果を表２に示すとともに、図４に荷重−撓み曲線を示す。

表２および図４から明らかなように、比較例１では高荷重域の撓み量（ストローク量）が小さく、従ってクッション感が不十分なものであったが、Ｓ字状バネ２４を備える支持フレーム２で支持した実施例１では、高荷重域でも十分な撓み量を確保することができ、クッション感が大幅に改善されていた。

（実施例２，３および比較例２〜４）
下記表３に記載の各成分を同表記載の重量比率で常法にて配合し、均一に混合した後、金型に注入し、発泡硬化させて実施例２，３および比較例２〜４のシートクッションパッド１（図１）をそれぞれ作製した。その際、上型に補強布１８として三井化学社製「タフネル」（目付１４０ｇ／ｍ^２）を取り付けておいて一体に発泡成形した。実施例２，３および比較例２，３については、パッドのヒップポイント１７における厚みＴを４８ｍｍとした。比較例４はコントロール（従来例）であり、ヒップポイントでの厚みＴは７８ｍｍである。

得られた各シートクッションパッドについてコア密度と２５％硬度を測定した。また、シートクッションパッドを図２に示す支持フレーム２上にセットして、動特性を評価した。結果を表３に示すとともに、図５に振動伝達率曲線を示す。

表３および図５から明らかなように、シートクッションパッドを高密度化することにより、共振点を高周波側にシフトさせることなく、むしろ低周波数側にシフトさせながら、共振倍率を下げることができた。また、高密度化により６Ｈｚの振動伝達率も下がり、コア密度を８０ｋｇ／ｍ^３以上とすることで、６Ｈｚ時振動伝達率をパッド厚みの大きい比較例４と同等の値にすることができた。また、高密度化により反撥率も低下していた。このような高密度化による反撥率と共振倍率の低下は、密度アップによってパッドの通気性が低下したことによるものと推測される。

実施例２のシートクッションパッド（コア密度＝８０．５ｋｇ／ｍ^３）と比較例２のシートクッションパッド（コア密度＝６０．８ｋｇ／ｍ^３）につき、湿熱圧縮永久歪を測定したところ、比較例２では１０％であったのに対して、実施例２では７％であり、耐久性に優れていた。

（実施例４および比較例５）
下記表４に記載の各成分を同表記載の重量比率で常法にて配合し、均一に混合した後、金型に注入し、発泡硬化させて実施例４および比較例５のシートクッションパッド１（図１）をそれぞれ作製した。その際、上型に補強布１８として三井化学社製「タフネル」（目付１４０ｇ／ｍ^２）を取り付けておいて一体に発泡成形した。パッドのヒップポイント１７における厚みＴは４０ｍｍとした。

得られた各シートクッションパッドについてコア密度と２５％硬度を測定した。また、シートクッションパッドを図２に示す支持フレーム２上にセットして、動特性を評価した。結果は表４に示すとおりであり、シートクッションパッドを高密度化することにより、共振点を高周波側にシフトさせることなく共振倍率を下げることができ、６Ｈｚの振動伝達率も下げることができた。

本発明の車両用シートを構成するシートクッションパッドの一例を示す斜視図である。同車両用シートを構成する支持フレームの一例を示す斜視図である。同車両用シートの断面図である。実施例１および比較例１における荷重−撓み曲線を示すグラフである。実施例２，３および比較例２〜４における振動伝達率曲線を示すグラフである。

符号の説明

１……シートクッションパッド
１１……着座部
１７……ヒップポイント
２……支持フレーム
２４……Ｓ字状バネ

Claims

金型内部にポリウレタンフォーム原料を注入して成型されたスキン層とコア層を有するポリウレタンフォームからなるシートクッションパッドと、このシートクッションパッドの下方に配置されて該シートクッションパッドを支持する支持フレームとを備える車両用シートにおいて、
前記支持フレームは、前記シートクッションパッドの着座部を弾性的に支持するバネを備え、前記シートクッションパッドは、着座部の厚みが３０〜５０ｍｍであり、かつ、コア密度が８０〜１１０ｋｇ／ｍ^３であることを特徴とする車両用シート。
前記シートクッションパッドの２５％硬度が２５０〜３２０Ｎであることを特徴とする請求項１記載の車両用シート。