JP2011006023A - 車両用シートのシートバックフレーム - Google Patents

Abstract

【課題】車両後部からの衝撃入力時に、乗員の胸部と頭部が一定姿勢のまま後方側に移動するようにして、シートから受ける乗員の衝撃を緩和することのできる車両用シートのシートバックフレームを提供する。
【解決手段】左右の側部フレーム部１３ｃ，１３ｄにバックパン４７を結合する。バックパン４７は、略鉛直方向の断面形状を前方に膨出する湾曲形状とし、略水平方向の断面形状を、中央側が後方に凹状に窪む湾曲形状とする。バックパン４７の略鉛直方向の断面は、シートに着座した乗員の腰椎の下端に対応する部位が最も前方に膨出するようにする。
【選択図】図２

Description

この発明は、車両後部からの衝撃入力時に乗員の上体の挙動を制御する機能を備えた車両用シートのシートバックフレームに関するものである。

車両用シートのシートバックフレームとして、車両後部からの衝撃荷重の入力時に乗員の頭部とヘッドレストの隙間を速やかに減少させるために、シートに着座した乗員の骨盤上部の高さを背面側から支持する支持プレートを設けたものが案出されている（例えば、特許文献１参照）。
このシートバックフレームの場合、支持プレートは前面側が平坦に形成され、左右の端部がフレーム本体の側部フレーム部に結合されている。このため、車両後部から衝撃が入力されると、乗員の腰部が最初に支持プレートで支持され、その結果、乗員の胸部と頭部が腰部（骨盤上部）を支点として後方に傾動し、頭部が早期にヘッドレストに近接するようになる。

特開平１０−１８１４００号公報

しかし、上記従来のシートバックフレームにおいては、車両後部からの衝撃入力時に乗員の腰部を支持プレートの平坦な面で後方側から支持するため、支持プレートの上部が本来支持したい乗員の腰椎部分よりも上方側（胸椎部分）を最初に押圧する可能性があり、その場合には乗員の胸部と頭部が一定姿勢（同位相）で後方側に移動しにくくなる。

そこでこの発明は、車両後部からの衝撃入力時に、乗員の胸部と頭部が一定姿勢のまま後方側に移動するようにして、シートから受ける乗員の衝撃を緩和することのできる車両用シートのシートバックフレームを提供しようとするものである。

上記の課題を解決する請求項１に記載の発明は、シート幅方向の左右両側に配置される一対の側部フレーム部（例えば、後述の実施形態における側部フレーム部１３ｃ，１３ｄ）と、ヘッドレスト（例えば、後述の実施形態におけるヘッドレスト４）を支持するヘッドレスト支持部（例えば、後述の実施形態における支持パイプ４４）と、両端部が前記各側部フレーム部の下縁に結合される支持プレート（例えば、後述の実施形態におけるバックパン４７）と、を備えた車両用シートのシートバックフレームであって、前記支持プレートは、略鉛直方向の断面形状が前方に膨出する湾曲形状に形成されていることを特徴とする。
これにより、車両後部から衝撃荷重が入力されると、シートに着座した乗員の腰部から臀部にかけての特定部位が最初に支持プレートの膨出部分によって前方に押圧されるようになる。したがって、支持プレートの上縁部が乗員を前方に押圧することがなく、乗員の腰部から臀部にかけての特定部位が常に最初に押圧され、乗員の胸部と頭部が一定姿勢（同位相）で後方に移動するようになる。また、車両後部からの衝撃入力時には、最初に腰部から臀部にかけの特定部位が前方に押圧されて乗員の頭部高さが低くなり、乗員の頭部がヘッドレストに接近し易くなる。
また、車両側部からの衝撃荷重の入力時に車幅方向外側の側部フレーム部に荷重が入力された場合には、その荷重は略鉛直方向の断面が湾曲した支持プレートを介して車幅方向内側の側部フレーム部に伝達されるようになる。

請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の車両用シートのシートバックフレームにおいて、前記支持プレートは、略水平方向の断面形状が中央側が後方に凹状に窪む湾曲形状に形成されていることを特徴とする。
これにより、支持プレートの形状が乗員の腰部や臀部の曲面形状に沿うことになり、車両後部からの衝撃入力時には乗員を前方側に押圧する荷重がシート幅方向で分散されることになる。また、車両側部からの衝撃荷重の入力時に、車幅方向外側の側部フレーム部に荷重が入力された場合には、三次元的な湾曲面を持つ支持プレートを介して荷重が他方の側部フレーム部に伝達されることになる。

請求項３に記載の発明は、請求項１または２に記載の車両用シートのシートバックフレームにおいて、前記支持プレートは、前記略鉛直方向の断面のうちの、シートに着座した乗員の腰椎（例えば、後述の実施形態における腰椎Ｌ）の下端に対応する部位が最も前方に膨出するように形成されていることを特徴とする。
これにより、車両後部からの衝撃入力時には、乗員の腰椎の下端部分が支持プレートによって最初に前方に押圧されるようになる。

請求項１に記載の発明によれば、車両後部からの衝撃荷重の入力時に、乗員の腰部から臀部にかけての特定部位が支持プレートの膨出部分によって最初に前方に押圧されるため、乗員の胸部と頭部を一定姿勢のまま後方に移動させて乗員の頭部や頸部がヘッドレストから受ける衝撃を緩和することができる。さらに、最初に腰部から臀部にかけての特定部位が前方に押圧されて乗員の頭部高さが低くなることから、乗員の頭部をより速やかにヘッドレストに近接させ、乗員の頸部を有利に保護することができる。
また、この発明によれば、左右の側部フレーム部の下縁を連結する支持プレートの略鉛直方向の断面形状が前方に膨出する湾曲形状であることから、車両側部からの衝撃入力の際にシート幅方向の耐荷重性能を高めることができる。

請求項２に記載の発明によれば、支持プレートの略水平方向の断面形状が、中央側が後方に凹状に窪む湾曲形状であることから、車両後部からの衝撃荷重の入力時に乗員の腰部や臀部に作用する荷重をシート幅方向に広く分散させ、乗員の腰部や臀部に作用する衝撃を緩和することができる。また、車両側部からの衝撃入力時に三次元的な湾曲面を持つ支持プレートを介して荷重を伝達することができるため、側面衝突の際のシート幅方向の耐荷重性能をより高めることができる。

請求項３に記載の発明によれば、車両後部からの衝撃入力時には、乗員の腰椎の下端部分が支持プレートによって最初に前方に押圧されるため、腰椎上部と胸椎を同位相で後退させ、乗員の胸部と頭部をより確実に一定姿勢で後方に移動させることが可能になる。

この発明の一実施形態の車両用シートを前部側斜め上方から見た斜視図である。 この発明の一実施形態の車両用シートの骨格部を前部側斜め上方から見た斜視図である。 この発明の一実施形態のシートバックフレームを後部側斜め上方から見た斜視図である。 この発明の一実施形態のシートバックフレームを前部側斜め上方から見た分解斜視図である。 この発明の一実施形態の車両用シートの図２のＡ−Ａ断面に対応する断面図である。 この発明の一実施形態の車両用シートの図２のＢ−Ｂ断面に対応する断面図である。

以下、この発明の一実施形態を図１〜図６に基づいて説明する。なお、図面において、矢印Ｆは車両の前方を指すものとする。
図１は、車両の前席側に設置された車両用シート１を前部側斜め上方から見た斜視図であり、図２は、その車両用シート１の骨格部を同様に前部側斜め上方から見た斜視図である。
車両用シート１は、乗員の臀部を支持するシートクッション２と、このシートクッション２の後端部に連結されて、主に乗員の腰部や胸部（背部）を支持するシートバック３と、このシートバック３の上部に支持されて、乗員の頭部及び頸部を支持するヘッドレスト４とを備えている。

シートクッション２は、図２に示すように、後端部に車幅方向に沿って延出する後部クロスメンバ６が取り付けられたクッションフレーム７を備え、そのクッションフレーム７がシートレール８，８を介して車体フロア９に前後スライド可能に取り付けられている。

図３，図４は、シートバック３の骨格部を後部側斜め上方から見た斜視図と前部側斜め上方から見た分解斜視図であり、図５，図６はシートバック３の骨格部の断面図である。
これらの図と図２に示すように、シートバック３は、上部フレーム部１３ａと左右の側部フレーム部１３ｃ，１３ｄと下部フレーム部１３ｂとを備えた略矩形枠形状のシートバックフレーム１３を備え、そのシートバックフレーム１３の下端がクッションフレーム７の後端部に傾動可能に結合されている。

上部フレーム部１３ａは、略コ字状のパイプ材から成り、シート幅方向に延出する上辺部の中央にヘッドレスト４を昇降可能に支持する一対の支持パイプ４４（ヘッドレスト支持部）が取り付けられている。

左右の側部フレーム部１３ｃ，１３ｄは、水平方向の断面が略コ字状のパネル材から成り、上下方向の略中央部よりも上方側の領域は前後幅が狭く、略中央部よりも下方側の領域は相対的に前後幅が広く形成されている。側部フレーム部１３ｃ，１３ｄの前後幅の狭い上方側の領域は、コ字状断面部分でシート幅方向の外側から包み込むようにして上部フレーム部１３ａの対応する側辺部に溶接固定されている。また、側部フレーム部１３ｃ，１３ｄの下端側には、クッションフレーム７の後端部と連結される図示しないヒンジ部と、シートバックフレーム１３の傾動角度を調整するための図示しないリクライニング機構が取り付けられている。なお、左右のリクライニング機構は、図５に示すようにシート幅方向に延出する作動ロッド４５によって相互に連動可能に連結されている。

下部フレーム部１３ｂは、湾曲した２枚のプレート材が相互に接合されて全体が略筒状に形成され、作動ロッド４５の周囲を囲繞するようにしてシート幅方向に延出し、両端部が左右の側部フレーム部１３ｃ，１３ｄの下端に連結されている。

左右の側部フレーム部１３ｃ，１３ｄは、シート幅方向の外側に臨む側壁３０の前後に、シート幅方向内側に屈曲する前壁３１ａと後壁３１ｂとがそれぞれ連設されて成り、側壁３０部分が、前述のように略中央部よりも上方側の幅が狭く、下方側の幅が広くなるように形成されている。具体的には、側壁３０は、後端側が上下全域でほぼストレートに形成されているが、前端側は上部から上下方向の中央領域までがほぼストレートに形成され、その中央領域から下方に向かって緩やかに前方に膨出するように湾曲している。したがって、側部フレーム部１３ａ，１３ｄの前壁３１ａの下縁領域には、側壁３０の前端側の湾曲形状に沿って前方に膨出する湾曲面が設けられている。

側部フレーム部１３ｃ，１３ｄ間の後方には、複数の稜線部ａがシート幅方向に走る波板状のバックプレート４６が配置され、そのバックプレート４６の両側の側縁部が側部フレーム部１３ｃ，１３ｄの後壁３１ｂの後面に溶接固定されている。バックプレート４６は、側部フレーム部１３ｃ，１３ｄの下端から上下方向のほぼ中間高さまでの範囲を覆うように配置され、バックプレート４６の下端は下部フレーム部１３ｂの後部面に溶接固定されている。

また、側部フレーム部１３ｃ，１３ｄ間の前部側には三次元的に湾曲したプレート材から成るバックパン４７（支持プレート）が配置され、そのバックパン４７の両側の側縁部が側部フレーム部１３ｃ，１３ｄの前壁３１ａの前面に溶接固定されている。バックパン４７の上下方向の略中央領域は、図５に示すように、左右の側部フレーム部１３ｃ，１３ｄの間を跨ぐように後方側に向かって湾曲し、上縁部４７ａ側がバックパン４７と略平行に所定長さ上方に延出した後にバックパン４７の上部前面に溶接固定されている。また、バックパン４７の下端は下部フレーム部１３の前部面に溶接固定されている。

ところで、バックパン４７の上下方向の略中央から下方領域にかけて（以下、「略下半部４７ｂ」と呼ぶ。）は、図５に示すように、略鉛直方向の断面形状が下方に向かって前方に膨出する湾曲断面形状に形成されている。図５には、乗員ｍの胸部から臀部にかけての骨格部を併せて記載しているが、バックパン４７の略下半部４７ｂの湾曲形状は、乗員の腰椎Ｌの上端から下端に向かって緩やかに前方に膨出し、その下端の膨出高さが乗員の骨盤Ｐや仙骨Ｓの位置まで連続している。
これにより、車両後部から衝撃荷重が入力されたときには、バックパン４７の略下半部４７ｂの膨出部分が乗員ｍの腰椎Ｌとその下側部分を最初に前方側に押圧することになる。

バックパン４７の上縁部４７ａは、略下半部４７ｂに対して後方側に位置しているため、車両後部からの衝撃入力時に乗員ｍの胸椎Ｂ部分を前方に押圧することがなく、胸椎Ｂ部分を前方に曲げずに後方側に沈み込ませることができる。なお、バックパン４７の上縁部４７ａは、車両後部からの衝撃入力時に乗員ｍの胸椎Ｂ部分を後方に沈め込ませるように機能する部分であるため、廃止する、若しくは、変形容易な構造に置き換えるようにしても良い。

バックパン４７は、図６に示すように、シート幅方向の中央が車体後方側に窪むように略水平方向の断面が凹状に湾曲して形成されている。この凹状の湾曲断面形状はバックパン４７の上下方向のほぼ全域に亙って設けられているが、特に、略下半部４７ｂの上部領域において湾曲断面の窪み深さが最も深くなっている。これにより、シートに着座した乗員の腰部は、バックパン４７の略水平方向の湾曲形状によって側部から背部にかけてが包み込むように支持される。

また、図５に示すように、バックパン４７とバックプレート４６は、下部フレーム部１３ｂとともに両側の側部フレーム部１３ｃ，１３ｄ間でシート幅方向に延出する閉断面を形成し、側部フレーム部１３ｃ，１３ｄ間の荷重伝達に寄与するようになっている。

一方、側部フレーム部１３ｃの車幅方向外側の面には荷重伝達ブロック２１とサイドエアバッグ装置５１が取り付けられている。
荷重伝達ブロック２１は、車両の側面衝突時等に衝撃荷重を車体側壁から側部フレーム部１３ｃに伝達する部材であり、車幅方向に延出する複数の筒状断面が並列に配置されたハニカム構造とされ、全体が樹脂によって上下方向に長い直方体状に形成されている。図６に示すように、側部フレーム部１３ｃの側壁３０には貫通孔３２が形成されており、この貫通孔３２に角筒状のガイドパイプ３３の基部が嵌合されている。そして、ガイドパイプ３３の基部の後壁は側部フレーム部１３ｃの後壁３１ｂの前面に溶接固定されている。荷重伝達ブロック２１は、こうして側部フレーム部１３ｃに取り付けられたガイドパイプ３３に側壁３０の外側から嵌合されている。
サイドエアバッグ装置５１は、衝撃を感知してガスを発生するインフレータ（図示せず）と、インフレータのガス圧を受けて展開する袋体（図示せず）がモジュール化されてなり、側部フレーム部１３ｃ上の荷重伝達ブロック２１の前方側に隣接して取り付けられている。

また、図２に示すように、左右両側の側部フレーム部１３ｃ，１３ｄの下端の図示しないリクライニング機構の外側（シート幅方向の外側）には荷重伝達ブロック３８，３９がそれぞれ取り付けられている。この各荷重伝達ブロック３８，３９は、上部側の荷重伝達ブロック２１と同様に、車幅方向に延出する複数の筒状断面が並列に配列されたハニカム構造とされている。また、車幅方向内側の側部フレーム部１３ｄに取り付けられる荷重伝達ブロック３９は、車幅方向中央の図示しないコンソールボックスの側面に対向している。

以上の構成において、車両後部から衝撃荷重が入力されると、最初に、バックパン４７の略下半部４７ｂの前方膨出部分（略鉛直方向の断面の前方膨出部分）が、シートに着座した乗員ｍの腰椎Ｌと骨盤Ｐ及び仙骨Ｓ部分を背面側から前方に押圧するようになる。
これにより、乗員ｍは、腰椎Ｌとそれよりも下側部分を前方に押し出され、それによって胸椎Ｌよりも上側部分がシートバック３に押し付けられるとともに、頭部位置を低くするようにして頭部と頸部がヘッドレスト４に押し付けられる。

一方、車両側部から衝撃荷重が入力されてセンターピラー等の車体側壁がシートバック３方向に変形すると、側壁が車両用シート１の側部の荷重伝達ブロック２１や３８に当接し、これらに荷重が入力されることになる。下方の荷重伝達ブロック３８に荷重が入力されると、シート全体の車幅方向内側方向への移動とともに、車幅方向内側下方の荷重伝達ブロック３９がコンソールボックスに当接し、このとき、シートバックフレーム１３の下部フレーム部１３ｂから荷重伝達ブロック３９とコンソールボックスを介してフロアトンネルに荷重が伝達される。

また、上方の荷重伝達ブロック２１に衝撃荷重が入力されると、その荷重は荷重伝達ブロック２１からシートバックフレーム１３の幅方向外側の側部フレーム部１３ｃに真横から伝達され、側部フレーム部１３ｃからバックパン４７とバックプレート４６による筒状構造体と、上部フレーム部１３ａおよび下部フレーム部１３ｂを介して幅方向内側の側部フレーム部１３ｄに伝達される。側部フレーム部１３ｄに伝達された荷重はさらに荷重伝達ブロック３９とコンソールボックスを介してフロアトンネルに伝達される。

なお、側部フレーム部１３ｃ，１３ｄ間でバックパン４７とともに筒状構造体を構成するバックプレート４６は、シート幅方向に延出する稜線部ａによって面が複数領域に区画されているため、バックプレート４６のシート幅方向の一端側に荷重が入力されると、区画された複数の領域にせん断方向の応力を生じさせる。これにより、入力された衝撃荷重はバックプレート４６のほぼ全域において受け止められ、バックプレート４６の全域に分散するかたちで内側の側部フレーム部１３ｄに伝達されるようになる。

以上のように、この車両用シート１のシートバックフレーム１３においては、側部フレーム部１３ｃ，１３ｄに結合されて乗員ｍの背部を支持するバックパン４７に、略鉛直方向の断面が前方に膨出する膨出部分が設けられ、車両後部からの衝撃入力時に、その膨出部分が乗員ｍの腰椎Ｌ以下の部分を最初に前方に押圧するようになっているため、乗員ｍの胸椎Ｂ部分を前方に反らせることなく、乗員ｍの胸部と頭部及び頸部を同位相でシートバック３とヘッドレスト４に押し付けることができる。特に、この実施形態の場合、乗員の腰椎の下端に対応する部分が最も前方に膨出しているため、乗員ｍの胸部と頭部及び頸部を同位相で後方に移動させるうえで有利となっている。
したがって、乗員の頭部と頸部を初期段階で早期にヘッドレスト４に近接させて乗員の頸部を保護することができるとともに、頭部や頸部がヘッドレスト４に押し付けられるときに、乗員ｍの胸部（背部）がほぼ同じタイミングでシートバック３に押し付けられることから、乗員ｍの頭部や頸部に作用する衝撃を緩和することができる。

さらに、このシートバックフレーム１３においては、バックパン４７の略下半部４７ｂの前方膨出部分が、車体後部からの衝撃入力時に乗員ｍの腰椎Ｌとその下方側部分を前方に押圧するため、衝撃入力初期に乗員ｍの頭部高さを低くし、乗員ｍの頭部をより速やかにヘッドレスト４に近接させることができる。したがって、乗員ｍの頸部をより有利に保護することができる。

また、このシートバックフレーム１３では、バックパン４７の略鉛直方向の断面形状が前方に膨出する湾曲形状であることから、車両側部から衝撃荷重が入力されたときのシート幅方向の耐荷重性能を高めることができる。

さらに、このシートバックフレーム１３においては、バックパン４７の略水平方向の断面形状が、中央側が後方に凹状に窪む湾曲形状とされているため、車両後部からの衝撃入力時に乗員の腰部や臀部に作用する荷重をシート幅方向の広い範囲に分散させることできる。このため、乗員の腰部や臀部に作用する衝撃を緩和することができる。

また、バックパン４７は、略鉛直方向の断面が前方に膨出する湾曲形状で、かつ、略水平方向の断面が中央側が後方に凹状に窪む湾曲形状とされているため、車両側部からの衝撃入力時に、バックパン４７の耐荷重性能の高い三次元的な湾曲形状でもって荷重を確実に受け止めることができる。したがって、側部フレーム部１３ｃに多少オフセットした方向から荷重が入力された場合にも、バックパン４７を通して速やかに他方の側部フレーム部１３ｄに荷重を伝達することができる。

なお、この発明は上記の実施形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々の設計変更が可能である。

１…車両用シート
４…ヘッドレスト
１３…シートバックフレーム
１３ｃ，１３ｄ…側部フレーム部
４４…支持パイプ（ヘッドレスト支持部）
４７…バックパン（支持プレート）
Ｌ…腰椎

Claims (3)

1. シート幅方向の左右両側に配置される一対の側部フレーム部と、
   ヘッドレストを支持するヘッドレスト支持部と、
   両端部が前記各側部フレーム部の下縁に結合される支持プレートと、を備えた車両用シートのシートバックフレームであって、
   前記支持プレートは、略鉛直方向の断面形状が前方に膨出する湾曲形状に形成されていることを特徴とする車両用シートのシートバックフレーム。
2. 前記支持プレートは、略水平方向の断面形状が中央側が後方に凹状に窪む湾曲形状に形成されていることを特徴とする請求項１に記載の車両用シートのシートバックフレーム。
3. 前記支持プレートは、前記略鉛直方向の断面のうちの、シートに着座した乗員の腰椎の下端に対応する部位が最も前方に膨出するように形成されていることを特徴とする請求項１または２に記載の車両用シートのシートバックフレーム。

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