JP2006193040A - 自動車用シートのシートクッションフレーム - Google Patents

Abstract

【課題】前面衝突時に乗員の前方移動に伴う荷重を段階的に受けるようにして乗員に無理な衝撃を与えることなく前方移動を効果的に抑止するように受け止めることのできる自動車用シートのシートクッションフレームを提供する。
【解決手段】左右の各サイドフレーム１０，９、フロントクロスメンバ１１およびリアクロスメンバ１２とにより平面視四角形の枠状に構成する。フロントクロスメンバ１１が、ほぼ矩形状の金属平板材を屈曲して形成され、前後方向の切断線に沿った横断面形状が、前側から後方へ向けて下り勾配に徐々に低くなるよう緩やかに湾曲する形状を有する上面部１３と、上面部１３の前端から前端屈曲部１４を介して後方側へ向け傾斜して垂下する前面部１７と、上面部１３の後端から前方側へ向けて延出する後端部２０とを有してなる。上面部１３、前面部１７および後端部２０の各々の両端部における少なくとも一部を左右の各サイドフレーム１０，９に固着する。
【選択図】 図３

Description

本発明は、自動車の主としてフロントシートにおけるシートクッションの骨格を構成するシートクッションフレームの構造に関するものである。

自動車の運転席または助手席であるフロントシートについて、本発明の実施の形態を示す図９を参照しながら説明すると、自動車のフロントシート１は、乗員Ｈが腰掛けるシートクッション２の後端部に、アジャスト機構３を介してシートバック４がリクライニング可能に取り付けられた構成になっている。シートクッション２は、平面視で四角形の枠状のシートクッションフレームまたは平面視でほぼ矩形状の板金製のシートパネルを、パッドおよびカバーにより被覆して構成されている。

ところで、自動車が前面衝突したときには、慣性によって前方へ移動させる荷重が加わるのに対し、乗員Ｈが通常着用しているシートベルト７が乗員Ｈの上体の前方移動を阻止するように機能するので、乗員Ｈには、図９に矢印で示すように、シートベルト７をすり抜けさせるようにして前方斜め下方へ移動させようとする荷重が加わり、乗員Ｈがそのまま前方斜め下方へ移動されてしまう（以下、この現象をサブマリンと称する）と、乗員が内装パネルなどに下肢を強打するなどして下肢障害が生じるおそれがある。そこで、シートクッション２には、上記サブマリンを防止するために、乗員Ｈを前方斜め下方へ移動させるのを阻止するための阻止構造体を設ける必要がある。

従来の一般的な上記阻止構造体は、図１１に示すように、平面視四角形のシートクッションフレームの前側部分を構成するフロントクロスメンバ４０の後側下面にサブマリンリィンフォース４１を溶接などの固着手段で取り付けることにより、乗員からの荷重を直接受けるフロントクロスメンバ４０の後側部分の剛性を高めて、前面衝突時のフロントクロスメンバ４０の変形を可及的に抑制する構成になっている。

図８は、自動車の前面衝突の発生時点からの時間経過とシートクッションフレームの耐荷重との関係を示した特性曲線である。同図において、前面衝突時には、その発生時点から一定時間ｔ２が経過するまでの間、乗員Ｈに対し前方斜め下方へ移動させる荷重が加わるので、フロントクロスメンバ４０は、上記一定時間ｔ２が経過するまでは少なくとも所定の耐荷重Ｌ_H1を維持し続けている必要がある。

しかしながら、図１１の阻止構造体では、一定時間ｔ２の経過時に所定の耐荷重Ｌ_H1を維持することを目的として、サブマリンリィンフォース４１によってフロントクロスメンバ４０の剛性を必要以上に高め過ぎているため、図８の２点鎖線の特性曲線のように、耐荷重のピーク値Ｌ_H2が極めて大きくなっている。そのため、この阻止構造体では、その大きなピーク値Ｌ_H2の耐荷重によりサブマリンの発生を確実に阻止して下肢障害などの発生を防止することができるが、乗員Ｈが前方斜め下方へ移動されようとするのをほぼ完全に阻止することになるので、その阻止力の反作用によって乗員Ｈに対し後方向への別の衝撃を与えてしまい、乗員Ｈに腰痛などの別の障害が発生するおそれがある。

そこで、本発明は、上記従来の課題に鑑みてなされたもので、前面衝突時に乗員の前方移動に伴う荷重を段階的に受けるようにして乗員に無理な衝撃を与えることなく前方移動を効果的に抑止するように受け止めることのできる自動車用シートのシートクッションフレームを提供することを目的とするものである。

上記目的を達成するために、請求項１に係る発明は、自動車に設置状態での左右両側位置に互いに平行に並置された左側および右側の各サイドフレームと、この両サイドフレームにおける前後方向の各両端部間に架け渡す配置で各々の両端部がそれぞれ固着されたフロントクロスメンバおよびリアクロスメンバとを備えて、平面視四角形の枠状に構成された自動車用シートのシートクッションフレームにおいて、前記フロントクロスメンバが、ほぼ矩形状の金属平板材を屈曲して形成され、前後方向の切断線に沿った横断面形状が、前側から後方へ向けて下り勾配に徐々に低くなるよう緩やかに湾曲する形状を有する上面部と、前記上面部の前端から前端屈曲部を介して後方側へ向け傾斜して垂下する前面部と、前記上面部の後端から前方側へ向けて延出する後端部とを有してなり、前記上面部、前面部および後端部の各々の両端部における少なくとも一部が前記左右の各サイドフレームに固着されていることを特徴としている。

請求項２に係る発明の自動車用シートのシートクッションフレームは、請求項１に係る発明におけるフロントクロスメンバが、上面部の後端から屈曲部を介して後端部が連続する一体形成品になっている。

請求項３に係る発明の自動車用シートのシートクッションフレームは、請求項１に係る発明におけるフロントクロスメンバが、ほぼＵ字状の横断面形状を有する別部材の後端部が上面部の後端内面に固着された構成になっている。

請求項１の発明の自動車用シートのシートクッションフレームでは、前面衝突の発生時点で前方移動されようとする乗員をフロントクロスメンバの上面部が受け止めるが、この上面部は、従来の阻止構造体のように下面側が何ら補強されていないことから、剛性がさほど高くなく、また、前面部が側面視で前傾姿勢であって前端屈曲部が容易に屈曲可能になっているので、上面部の中央部分のみが乗員から受ける荷重によって下方へ凹む座屈状態に変形して、乗員に加わる初期の荷重を若干吸収しながら、乗員に無理な衝撃を与えることなく乗員の前方移動を予め抑止するように受け止めることができる。

また、乗員に前方斜め下方へ移動させる荷重が本格的に負荷され始めたときには、フロントクロスメンバの両端近傍部分も押し潰れる形状に変形されていくが、この変形される過程において、上面部の後端部分の剛性を局部的に高めることができる保形形状を形作っている後端部が、変形の進行を抑制するように作用し続けるため、乗員から加わる荷重を少しずつ吸収しながら乗員の前方斜め下方への移動を抑止する。そのため、このシートクッションフレームでは、従来の阻止構造体のように自体が有する高い剛性によって乗員の前方斜め下方への移動をほぼ完全に抑止する場合と比べて、フロントクロスメンバによる乗員の移動阻止力が比較的長い時間にわたり持続するとともに、耐荷重が少なくとも衝突発生初期時と荷重が本格的に加わる時点との２段階にピーク値に達する変形過程を経ることから、フロントクロスメンバ自体の絶対耐荷重値および総変形量が共に低くなり、さらに、耐荷重のピーク値も格段に低く抑えることができる。その結果、乗員は、前方移動を強制的に阻止されるような無理な衝撃が与えられることなしに、前方移動しようとするのが効果的に抑止される。

請求項２の発明の自動車用シートのシートクッションフレームでは、フロントクロスメンバを安価に製作できる。

請求項３の発明の自動車用シートのシートクッションフレームでは、フロントクロスメンバを容易に製作できるので、歩留り良く高能率に大量生産できる利点がある。

以下、本発明の好ましい実施の形態について図面を参照しながら説明する。図１は本発明の一実施の形態に係る自動車用シートのシートクッションフレーム８の構造を示す前方Ｆから見た斜視図、図２は同シートクッションフレーム８の後方Ｒから見た斜視図である。このシートクッションフレーム８は、図９に示すシートクッション２の骨格として機能するものであり、自動車の前後方向ＦＲに沿った配置で左右方向に間隔を存して互いに平行に並置された右側サイドフレーム９および左側サイドフレーム１０と、この両サイドフレーム９，１０に対しこれらの前方Ｆ側端部間および後方Ｒ側端部間にそれぞれ架け渡れて各々の両端面が溶接などの手段で固着されたフロントクロスメンバ１１およびリアクロスメンバ１２とを備えて、平面視四角形の枠状に構成されている。

図３は、図１のＡ−Ａ線に沿って切断したフロントクロスメンバ１１の拡大横断面図である。このフロントクロスメンバ１１は、左右方向に延びる細長いほぼ四角形の金属平板材を屈曲して形成されたものであり、前側から後方へ向けて下り勾配に徐々に低くなるよう緩やかに湾曲する形状を有する上面部１３と、この上面部１３の前端から前端屈曲部１４を介して後方側へ向け傾斜して垂下する前面部１７と、この前面部１７の下端から後方へ向け屈曲して延びる前端部１８と、上面部１３の後端から後端屈曲部１９を介して前方へ向け延出する後端部２０とを備えた横断面形状を有している。

上記フロントクロスメンバ１１は、これの左右方向の両端部が以下のようにして左右のサイドフレーム１０，９に固着されている。すなわち、図１および図２に示すように、上面部１３は、これの前側寄り両端部から延設された一対の取付片１３ａ，１３ｂが、両サイドフレーム１０，９の上面に重合した状態でレーザー溶接されて、このレーザー溶接による接合部２１により前側寄りの一部が左右のサイドフレーム１０，９に固着されている。また、要部の右側面図である図４に示すように、上面部１３は、これの後側寄り両端部が、左右のサイドフレーム１０，９の内面に固着された支持片２２に重合した状態でレーザー溶接されて、このレーザー溶接による接合部２３により後側寄りの一部が左右のサイドフレーム１０，９に固着されている。

前面部１７は、図１〜３に示すように、左右両端から一体に突設された取付片１７ａ，１７ｂが、直角に屈曲されて左右のサイドフレーム１０，９の外側面に重ね合わせた状態でレーザー溶接されて、このレーザー溶接による接合部２４により一部が左右のサイドフレーム１０，９の各外側面に固着されている。

図２のＢ部の拡大斜視図である図６に示すように、後端部２０の左右両端近傍部には、後端屈曲部１９から連続する切欠き２７が形成されており、図４のＣ−Ｃ線断面図である図５に示すように、上記切欠き２７に左右のサイドフレーム１０，９（右側サイドフレーム９のみ図示）のインサイドブラケット２８が係入されて、このインサイドブラケット２８に切欠き２７が掛止されている。

なお、後端部２０における左右両端部分のサイドフレーム１０，９への固定は、上述の切欠き２７とインサイドブラケット２８との掛止手段に代えて、図５に２点鎖線で示すように、後端部２０に切欠き２７を形成せずに、インサイドブラケット２８における後端部２０の下方まで垂下させた部分を内側水平方向に向け屈曲して後端部２０の下面に重合させて、後端部２０をインサイドブラケット２８に重合状態でレーザー溶接して固着するようにしてもよい。

つぎに、前面衝突が発生した場合における上記シートクッションフレーム８のフロントクロスメンバ１１の作用について説明する。自動車が前面衝突したときには、図９で既に説明したように、乗員Ｈに加わる前方斜め下方へ移動させようとする荷重の大部分が、シートクッションフレーム８におけるフロントクロスメンバ１１に負荷される。その荷重を受けるフロントクロスメンバ１１では、上面部１３が後方斜め上方を向いた配置で乗員Ｈに対面しているので、その上面部１３が前方移動されようとする乗員Ｈを受け止める。このとき、フロントクロスメンバ１１は、上面部１３、前端部１８および後端部２０の各々の左右両端の一部分が両サイドフレーム９，１０に接合または掛止されているので、図８に示す前方衝突の発生時点から７０〜１００ｍｓｅｃ程度の時間ｔ１が経過するまでの間に、図７に示すように、上面部１３における中央部分が、乗員から受ける荷重によって下方へ凹む座屈状態に変形する。このように前面衝突の発生直後に上面部１３の中央部が容易に変形するのは、上面部１３が従来の阻止構造体のように下面側が何ら補強されていないことから剛性がさほど高くないとともに、前端部１８が側面視で前傾姿勢であることによって前端屈曲部１４が容易に屈曲するからである。

すなわち、フロントクロスメンバ１１は、前面衝突が発生して乗員の前方斜め下方へ向けての移動が始まった時点からその乗員の移動を抑制するように作用して、上記座屈状態の変形によって乗員に加わる初期の荷重を若干吸収しながら、乗員に無理な衝撃を与えることなく乗員の前方移動を予め抑止するように受け止める。

前面衝突の発生によって上面部１３に対し前方斜め下方へ向けての荷重が加わったときには、この荷重で上面部１３が押し潰されるのに対し、後端屈曲部１９が屈曲しようとするのを後端部２０が阻止するように機能する。すなわち、後端部２０は、上面部１３と共にこれらを圧潰する外力に抗して保形する剛性が得られる形状を形作っており、これにより、上述した変形の進行を抑制するように機能する。そのため、上記時間ｔ１が経過した時点では、上面部１３の中央部分の座屈変形が瞬間的に止められて、図８の実線の特性曲線に示すように、フロントクロスメンバ１１の耐荷重がピークＬ_H1値近くに達する。

そののち、乗員に前方斜め下方へ移動させる荷重が本格的に負荷され始めると、フロントクロスメンバ１１は、これらの上面部１３における両サイドフレーム１０，１１の近傍箇所も押し潰れる形状に変形されていくが、この変形される過程においても、上面部１３と共に外力に抗して保形する剛性が得られる形状を形作っている後端部２０が、上記変形を阻止することはできないが、その変形の進行を抑制するように作用する。そのため、図８に示すように、フロントクロスメンバ１１の耐荷重は、ピークＬ_H1値を一旦超えたのちに、所定時間ｔ２が経過するまでの間、ピークＬ_H1に近い値を維持し続ける。これは、一定時間ｔ１の間に乗員の前方移動を予め抑止したことと、変形しながら乗員の前方移動の荷重を吸収しながら乗員の前方移動を抑制していることとによる。

上述のように、上記シートクッションフレーム８では、乗員から加わる荷重によって衝突発生時点から座屈変形が生じ、且つその座屈変形の進行が後端部２０によって常に抑制され続けることにより、上記荷重を少しずつ吸収しながら乗員の前方斜め下方への移動を抑止する。そのため、このシートクッションフレーム８では、従来の阻止構造体を備えたフロントクロスメンバが自体の有する高い剛性によって乗員の前方斜め下方への移動をほぼ完全に抑止する場合と比べて、フロントクロスメンバ１１による乗員の移動阻止力が比較的長い時間にわたり持続するとともに、耐荷重が少なくとも衝突発生初期時と荷重が本格的に加わる時点との２段階でピーク値Ｌ_H1に達する変形過程を経ることから、フロントクロスメンバ１１自体の絶対耐荷重値および総変形量が共に低くなり、さらに、耐荷重のピーク値Ｌ_H1も従来のピーク値Ｌ_H2に比較して格段に低く抑えることができる。その結果、乗員は、前方移動を強制的に阻止されるような無理な衝撃が与えられることなしに、前方移動しようとするのが効果的に抑止される。

図１０は、本発明の他の実施の形態に係る変形例のフロントクロスメンバ２９を示す横断面図であり、同図において、図３と同一若しくは同等のものには、同一の符号を付して、重複する説明を省略する。このフロントクロスメンバ２９は、上記フロントクロスメンバ１１と比較して、これと同様の上面部１３、前端屈曲部１４、前面部１７および前端部１８を有しており、相違するのは、上面部１３の後端から後方へ延びる小片部３０が設けられ、その上面部１３の後端内面に、Ｕ字状の横断面形状を有する別部材の後端部３１が溶接などの手段で固着された構成のみである。

このフロントクロスメンバ２９を用いて構成したシートクッションフレームにおいても、後端部３１が一実施の形態の後端部２０と同様に作用する機能を有しているから、上述したと全く同様の効果を得ることができ、一実施の形態と比較して、別部材の後端部３１を固着する分だけ工程が増えて製造コストが高くつくが、フロントクロスメンバ２９の製造が容易となることから、歩留り良く高能率に大量生産できる利点がある。

本発明に係る自動車用シートのシートクッションフレームは、フロントクロスメンバの上面部の下端部分に後端屈曲部を介して前方へ延出する後端部を設けるだけの簡単な構成により、前面衝突発生時に、乗員の移動阻止力を比較的長い時間にわたり持続でき、耐荷重が少なくとも２回ピーク値に達する２段階の変形過程を経ることによってフロントクロスメンバ自体の絶対耐荷重値および総変形量を共に低く設定でき、且つピーク値を従来のピーク荷重よりも格段に低く抑えることができる結果、乗員に与える衝撃を緩和しながら乗員の前方移動を確実に抑止することができる顕著な効果を得られる。

本発明の一実施の形態に係る自動車用シートのシートクッションフレームの構造を示す前方から見た斜視図。 同上のシートクッションフレームの構造を示す後方から見た斜視図。 図１のＡ−Ａ線に沿って切断した拡大横断面図。 要部の右側面図。 図４のＣ−Ｃ線断面図。 図２のＢ部の拡大斜視図。 同上のシートクッションフレームにおけるフロントクロスメンバの前面衝突発生時の変形状態を示す斜視図。 同上のフロントクロスメンバの前面衝突発生時からの時間経過と耐荷重との関係を示す特性図。 同上の実施の形態のシートクッションフレームを適用した自動車用シートを示す概略右側面図。 本発明の他の実施の形態に係る自動車用シートのシートクッションフレームにおけるフロントクロスメンバの横断面図。 従来の阻止構造体を備えたフロントクロスメンバを示す横断面図。

符号の説明

８ シートクッションフレーム
９ 右側サイドフレーム
１０ 左側サイドフレーム
１１，２９ フロントクロスメンバ
１２ リアクロスメンバ
１３ 上面部
１４ 前端屈曲部
１７ 前面部
２０ 後端部
３１ 別部材の後端部

Claims (3)

1. 自動車に設置状態での左右両側位置に互いに平行に並置された左側および右側の各サイドフレームと、この両サイドフレームにおける前後方向の各両端部間に架け渡す配置で各々の両端部がそれぞれ固着されたフロントクロスメンバおよびリアクロスメンバとを備えて、平面視四角形の枠状に構成された自動車用シートのシートクッションフレームにおいて、
   前記フロントクロスメンバが、
   ほぼ矩形状の金属平板材を屈曲して形成され、前後方向の切断線に沿った横断面形状が、前側から後方へ向けて下り勾配に徐々に低くなるよう緩やかに湾曲する形状を有する上面部と、前記上面部の前端から前端屈曲部を介して後方側へ向け傾斜して垂下する前面部と、前記上面部の後端から前方側へ向けて延出する後端部とを有してなり、
   前記上面部、前面部および後端部の各々の両端部における少なくとも一部が前記左右の各サイドフレームに固着されていることを特徴とする自動車用シートのシートクッションフレーム。
2. フロントクロスメンバが、上面部の後端から屈曲部を介して後端部が連続する一体形成品である請求項１に記載の自動車用シートのシートクッションフレーム。
3. フロントクロスメンバが、ほぼＵ字状の横断面形状を有する別部材の後端部が上面部の後端内面に固着されてなる請求項１に記載の自動車用シートのシートクッションフレーム。

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