JP2011195142A - エネルギー吸収装置を備えた安全チャイルドシート - Google Patents

Abstract

【課題】シートの乗員への怪我の可能性を減らすための安全チャイルドシートを提供する。
【解決手段】乗り物に設置するために形成された安全チャイルドシートは、ベースと、底部を含むシートとを含み、シートは軸に沿ってベースに結合されている。ベースとシートはともに、それらの間に配置されたキャビティを画成し、シート底部は、キャビティへシート底部を前進させるような正面からの衝撃の間に、シートをベースに接続する軸まわりに回転するように形成されている。安全シートは、キャビティ内に配置されたエネルギー吸収部材を含み、エネルギー吸収部材は、正面からの衝撃の間にシート底部がキャビティへと前進するときに、変形するように形成されている。エネルギー吸収部材は、実質的に垂直なキャビティへのシート底部の移動により変形される。
【選択図】図１

Description

本発明は、自動車や飛行機で子供を守るために使用される安全チャイルドシートに関し、より詳細には、急減速のような突然の運動変化の際に、周囲環境に対する安全チャイルドシートの乗員に作用する力を低減する安全チャイルドシートに関する。

安全チャイルドシートは、衝撃の影響又は他の突然の運動変化から自動車内の子供を守るように設計されている。安全チャイルドシートは、通常は車のシートに適用されるが、様々なシート形状で様々な乗り物に使用できる。安全チャイルドシートにとって、乗員をしっかりと保持し、特に衝撃中にその乗員の移動を拘束することが重要である。安全チャイルドシートの他の機能は、怪我の可能性を減らすために、シートの乗員への衝撃力を減らすことである。

安全チャイルドシートは、典型的には、子供をシートに固定するハーネスを備えて形成され、シートは、安全チャイルドシートの取付け位置の国際基準（ＩＳＯＦＩＸ）又はアメリカのＬＡＴＣＨ（Lower Anchors and Tethers for Children）アタッチメントとともに、乗り物内の固定位置に取り付けられる。適切な乗り物内への安全チャイルドシートの取付けは、シートによる最大保護を達成するために必要である。不適切な取付けは、衝撃時の怪我の危険性の増加を招く。特に子供にとって、衝撃時に被る最も危険な怪我の一つは、頭部の怪我である。頭部の変移移動即ち安全チャイルドシートからの頭部の移動距離は、衝撃による深刻な怪我の可能性を減らすために最小にすべきである。衝撃中の体に作用する大きな力により、さらなる怪我を被ることがあり、この力をまた最小にすることも望ましい。

本発明の様々な実施形態が衝撃の結果によるシートの乗員への怪我の可能性を減らすための安全チャイルドシートに関する。安全シートは、前方向き及び／又は後方向き姿勢で乗り物に設置されるように形成されている。

本発明の例示実施形態による安全シートは、ベースと、底部を含むシートとを含み、シートは、軸に沿ってベースに接続されている。ベース及びシートはともにそれらの間に配置されるキャビティを画成し、シート底部は、正面からの衝撃の間、ベースにシートを接続する軸周りに回転し、これにより、シート底部はキャビティに向かって進出する。軸は、キャビティの前方に配置され、前方方向は安全シートの乗員が面している方向により定められる。安全シートは、キャビティ内に配置されたエネルギー吸収部材を含み、エネルギー吸収部材は、正面からの衝撃の間、シート底部がキャビティに向かって進出する際に変形するように形成されている。エネルギー吸収部材は、シート底部がキャビティへ実質的に垂直移動することにより変形される。

本発明の安全シートの例示実施形態は、さらに、正面からの衝撃の間のシート底部の移動をキャビティへの経路に沿うように向けるように形成された移動ガイドを備える。ベースに対するシート底部の経路は、正面からの衝撃の方向と実質的に直角である。移動ガイドは、正面からの衝撃からの減速が閾値未満の時に、通路に沿ったシート底部の移動をさまたげる移動抑止部を含む。移動ガイドは、ベースに関して固定され、移動ガイドは溝を含む。シートは、シートに関して固定されたピンを含み、ピンは移動ガイドの溝内に配置されている。ピンは、移動ガイドと協働して、正面からの衝撃の間のシート底部のキャビティへの経路を定める。移動ガイドは、正面からの衝撃の間のシート底部のキャビティへの経路に沿った移動の視覚表示を提供する。シートはベースに軸まわりに回転可能に結合され、かつ、シートはベースに対して少なくとも二つの傾斜角の間で設定可能である。キャビティ内に配置されたエネルギー吸収部材は、シートがベースに対して少なくとも二つの傾斜角の間で調整できるように形成されている。エネルギー吸収部材の頂部表面は凹状曲面を含み、この凹状曲面は、シートの底部の凸状曲面を支持するように形成されている。

本発明の例示実施形態による安全シートは、ベースと、底部を含むシートと、を含む。ベース及びシートはそれらの間に配置されたキャビティを画成し、安全シートが正面向き姿勢で乗り物に設置された場合に、シート底部は正面からの衝撃の間にキャビティへと前進する。シートは、乗り物のシートベルト又はラッチ取付けストラップの少なくとも一方を含む少なくとも一つのストラップにより乗り物に取り付けられる。少なくとも一つのストラップは、安全シートが正面向き姿勢でキャビティ内に設置された時に、正面からの衝撃の間に、シート底部をキャビティへと促す。エネルギー吸収部材が、キャビティ内に配置され、材料はシート底部がキャビティへと進んだ時に変形するように成形されている。シート底部は、安全シートが後ろ向き姿勢で乗り物に設置されたときに、正面からの衝撃の間にベースに関して固定され続けるように形成されている。安全シートは、さらに、正面からの衝撃の間にシート底部の移動をキャビティへと向ける移動ガイドを含み、移動ガイドは正面からの衝撃の力が閾値よりも低いときに、シート底部がキャビティへ進行するのを妨げる隆起部を含む。安全シートは、ベースに回転可能に結合され、シートは、ベースに対して少なくとも二つの傾斜角度で設定可能である。

本発明のさらなる例示実施形態による安全シートはシートを含み、シートは底部と、ベースと、シートの底部とベースとの間に配置されたエネルギー吸収材料と、移動ガイドとを含む。移動ガイドは、安全シートが正面向き姿勢で設置された場合に、正面からの衝撃の間に、シート底部をエネルギー吸収部材へと向け、エネルギー吸収部材を変形させるように形成され、移動ガイドは、安全シートが後ろ向き姿勢で設置された場合に、正面からの衝撃の間に、シートの底部がエネルギー吸収部材の変形を妨げるように形成されている。シートは、回転可能にベースに結合され、シートは、ベースに対して少なくとも二つの傾斜角の間で設定可能である。移動ガイドは、さらに、閾値以下の力を生じる正面からの衝撃の間は、シートの底部がエネルギー吸収部材を変形させるのを妨げるように形成されている。安全シートは、さらに、乗り物のシートに取り付ける取付けストラップを含み、移動ガイドと協働して、正面からの衝撃の間に、エネルギー吸収材料へシート底部を向ける。

本発明の様々な実施形態による安全シートの乗員への正面からの衝撃の影響を減らす方法は、安全シートがシートと、ベースと、それらの間に配置されたキャビティと、を含み、シートを乗り物の固定位置に取り付ける手順と、正面からの衝撃の間にシートの移動をキャビティへと向ける手順と、キャビティ内に配置されたエネルギー吸収部材を圧縮する手順とを含む。キャビティへシートを向ける手順は、移動ガイドのピンを移動抑制部を越えて進ませる手順と、移動ガイドのピンを移動ガイドの溝の少なくとも一部を通して向ける手順と、を含む。エネルギー吸収部材を圧縮する手順は、シートのキャビティへの移動の時間を延ばす手順を含む。シートを乗り物の固定位置に取り付ける手順は、取付けストラップにより、シートを乗り物の固定位置に取り付ける手順を含む。

乗り物に設置された本発明の例示実施形態による安全チャイルドシートである。 頂部から見た本発明の例示実施形態による安全チャイルドシートである。 前向き姿勢で設置された本発明の例示実施形態による安全チャイルドシートである。 後ろ向き姿勢で設置された本発明の例示実施形態による安全チャイルドシートである。 従来技術による安全チャイルドシートの重心を示す図である。 本発明の例示実施形態による安全チャイルドシートの重心を示す図である。 本発明の例示実施形態による前向き姿勢の安全チャイルドシートに作用する典型的な正面からの衝撃の力を示す図である。 本発明の例示実施形態による後ろ向き姿勢の安全チャイルドシートに作用する典型的な正面からの衝撃の力を示す図である。 本発明の例示実施形態による移動ガイドの状態を示す図である。 図８の例示実施形態による移動ガイドの詳細図である。 正面からの衝撃を経験した後の図８に示す例示実施形態による移動ガイドの詳細図である。 本発明の例示実施形態による安全チャイルドシートの分解図である。 本発明の例示実施形態による安全チャイルドシートの断面図である。

以下、全てではないがいくつかの実施形態を添付の図面を参照してより詳細に本発明を説明する。実際、これらの発明は多くの異なる形態で具体化され、ここに記載される実施形態に限定されると解釈すべきではなく、むしろ、これらの実施形態はこの開示が適切な法的要求を満たすように提供される。同じ番号は通して同じ要素を示す。以下使用する、頂部、底部、側部、上、下、上方、下方、垂直、水平、その他同様の単語は、本発明の全ての実施形態において必要な限定を意味するのではなく、むしろ、図示された例示実施形態の相対的な方向及び姿勢を記載するのを助けるためにここで用いられる。図面では、特定のエネルギー吸収材料、パッド、繊維、及び他のカバーは、視認を容易にし、本発明の特徴の理解の助けとなるように省略する。

本発明の様々な実施形態が、様々な乗り物のシートに取り付けられるように形成された安全チャイルドシートを提供する。安全チャイルドシートは、United States National Highway Transportation Safety Administration (NHTSA) 及び他の国の同様の機関のガイドライン及び基準に応じて、子供の身長及び体重に応じて適切な姿勢で子供を収容するように前向き姿勢又は後ろ向き姿勢で取り付けるように形成されている。

図１に示すように、安全チャイルドシート１００は、ベース１２０に回転可能に結合されたシートシェルとして称されるシート部分１１０を含む。シート部分１１０及びベース１２０は、例えば、前向き姿勢又は後ろ向き姿勢で子供をシート内に固定するために、所望の傾斜角度を確保するように相対的に互いに回転する。異なる乗り物は異なるシート形状を有するため、ベースが乗り物シート２００上で正面に位置するとともに、シート部分１１０はベース上で回転することにより所望の傾斜角度に調整されるように、安全チャイルドシートは傾斜を調整可能である。付加的に、ベースは、ベースが取付け姿勢で所望の角度を達成するように調整装置を備えて形成されたシート部分又はシート部分及びベースの一体部分に固定できる。

子供を安全チャイルドシートに適切に位置決めすることは、衝撃が安全チャイルドシートの乗員に作用した時の反作用を最小化するのに重要である。位置決めは、安全シートの乗り物への適切な取付け及び安全シートのシート部分１１０の角度の設定を含む。安全シートの位置決めは、また、寝ているときなどに、乗員をシート内の適切なシート部分に保持するのを確実にするためにも望まれる。

シート部分１１０は、底部１１７及び後部１１９を含むシート領域１１５を画成する。シート領域は、さらに、シートに子供を固定するためにハーネス１５０を含む。ハーネスは、バックル１５２及び二つのストラップ１５４、１５５を含む。ストラップは、ハーネスが締め付けられたときに、バックル１５２内に固定されるバックルタブを含む。ストラップ１５４、１５５は、ハーネス１５０をシートの乗員の周囲に締め付ける（すなわち短くする）ための調整ストラップ１５６が少なくとも非直接的に結合されるように形成されている。

バックル１５２をシートに取り付けるバックルストラップ１５３は、シートの上方から見たシート部分１１０のシート領域１１５を示す図２にさらに示すように、安全シートの乗員の足の間のシートの底部１１９の開口１５７から延びるように形成されている。バックルストラップ１５３は、シートの底部１１７の離れた位置の間で調整可能に形成されている。図２の例示実施形態は、開口１５７が、長手方向再配置部分１５８と、少なくとも第２の比較的に横方向の開口１５９をさらに含むことを示しており、バックルストラップ１５３が開口１５７を通って比較的に横方向形状で延びている。バックルストラップ１５３は、可撓性の織物からなり、可撓性の織物を第１の横方向開口１５７から、長手方向の再配置開口１５８を通して、第２の横方向開口１５９へと操作することにより調整できる。バックルストラップ１５３が調整可能であることは、よりきつく、よりしっかりと乗員の回りに固定するために乗員により近く位置決めできるため、乗員に有益である。二つの位置での調整を図示及び説明したが、同様の形状を使用して、三又は四以上の調整可能位置がありうる。

安全シートは、さらに、図１に示すシート領域１１５の一部の縁に沿う衝撃吸収材料１４８を含む。シート領域１１５内の衝撃吸収材料１４８は、頭、肩、又は尻のような体の一部がシートエリア１１５の側部に衝撃した時に、衝撃中、安全シートの乗員が被る外傷を最小限にするように構成されている。エネルギー吸収材料１４８は、中でも発泡ゴム（例えば、ネオプレン）及び、発泡ポリスチレン（ＥＰＳ）、又は発泡ポリプロピレン（ＥＰＰ）を含むような、いかなる既知の又は将来開発又は発見されるエネルギー吸収材料であってもよい。追加のエネルギー吸収時材料が、衝撃中に乗員の頭部が接触する領域に設けられる。

安全シート１００は、さらに、乗員の快適性及び／又は安全性を提供するパッドを含む。このようなパッドは、安全シート１００のシート領域１１５に取り付けられ、及び／又は、パッドはシート１１０を覆うために設けられたカバー内に包み込まれ、色及び模様を伴う美的な心地よい外観を提供する。

安全チャイルドシート１００は、例えば、乗り物のシートベルトの使用、a Lower Anchors and Tethers for Children（ＬＡＴＣＨ）システム、又はＩＳＯＦｉｘシステムにより、乗り物のシートに設置される。例えば、ＬＡＴＣＨ取付け位置は、米国で２００２年９月１日以降製造された乗り物で基準となっており、全ての米国で販売された安全チャイルドシートに適応するようになっている。ＬＡＴＣＨ取付け位置は、典型的に、安全シートの取付けのための強固なアンカー地点を提供する乗り物の構造部材にしっかりと、かつ、永久的に固定する金属アンカーを含む。

図１，３及び４の例示実施形態のように、安全チャイルドシートは、ＬＡＴＣＨ取付けストラップ１３０を使用して、乗り物シート２００に取り付けられている。取付けストラップ１３０の第１の端部はＬＡＴＣＨコネクター１７２を含み、取付けストラップの第２の端部は安全シート１００に固定されている。ＬＡＴＣＨコネクター１７２は、乗り物のＬＡＴＣＨ取付け位置１７０に固定される。安全シートを設置する代わりの方法がさらに以下に詳述される。テザー１４０が含まれ、図１及び３に示すように、このテザーは一端で安全シート１４２の頂部位置へ固定され、他端で乗り物に恒久的に固定されたテザーアンカー１４４へ固定されている。

安全チャイルドシートは、しばしば、乗り物の内外へ移動されるため、安全性のために必要な構造強度を維持しながら、軽量であるのが携帯するために望ましい。さらに、ＬＡＴＣＨ取付け位置は最大重量に対して評価されるため、ＬＡＴＣＨアンカーに取り付けられ、かつ、最大評価重量を厳守しながら、シート重量を削減できることにより、シートに固定される子供の許容重量を増加させる。上記の観点から、シート部分１１０は軽量プラスチック又は複合材により形成される。シート部分１１０は一体の成形材料により、あるいは、後部１１９及び底部１１７の別部材により形成される。シート部分１１０は、乗り物内にシートを適切に固定するため、又は、乗員の適切の保護のために必要な必要構造剛性を有していない。したがって、安全シートは、適切な設置及び適切な乗員の保護のため、シート部分１１０に追加の剛性を提供するために、更なる構造支持を含む。安全シートは、シート部分１１０に取り付けられた剛性材料から形成されたシートサポート１８０を含む。シートサポート１８０は、フレーム又はシート部分１１０を少なくとも部分的に囲むフレームの一部であり、シート部分及び乗り物内に設置するための取付け部分に剛性を与える。ここで及び従来技術と比較して定義するように、シートサポート１８０は、乗り物に安全シートを設置するための取付け手段のみとしてだけではなく、むしろ、乗り物への取付けのための固定位置として作用するとともに、シート部分１１０の剛性を高める構造要素である。本発明の実施形態によるシートサポートは、従来技術において、安全シートに構造剛性を与えるためにしばしば用いられ、シートシェルの後方及び下方に位置する大きなプラスチックサポートの必要性を減らす又は排除する。

本発明の例示実施形態の側面図を図３に示す。示された側面図は、実質的に逆側の鏡像であるため、ここでは安全シートの両側の同様の要素について言及することになる。図示するように、シートサポート１８０は、従来技術では、シート部分の底部１１７の下方に（すなわち、底部１１７と乗り物シートとの間）延びているのに対して、底部１１７の間を少なくとも部分的にシート部分１１０の各側に隣接して延びている。シートサポート１８０は、シート底部１１７の下方に延びている。しかし、これはシート底部１１７が必要なだけ乗り物シートの近くに位置するのを妨げる。底部１１７を備えたシート部分１１０の側部に少なくとも部分的に隣接して、これらの間を延びるシートサポートの効果により、シート部分１１０は乗り物シートに対してより低く位置する。加えて、シート部分１１０の側部に少なくとも部分的に隣接して延びるシートサポート１８０は、より低い取付けストラップ１３０のためのより剛性の高い取付け位置を提供する。

図３に示す実施形態で、シートサポート１８０は、シートの第１の側部の点１８４でシート部分１１０にしっかりと取り付けられている。シートサポートは、点１８４からシート部分１１０の底部１１７に隣接して延びる。シートサポートは、シート部分の後部１１９に沿って延び、シート部分の後部１１９はベースに取り付けられる。シートサポート１８０は、１８２に始点が示されているように、シート部分１１０により少なくとも部分的に囲まれている。さらに、シートサポート１８０は、シート部分１１０の後部１１９を横切って延び、シートの第１の側部のシートサポートの鏡像形状の安全シートの反対側部に交わる。シートサポートは、底部１１７に隣接する点１８４から、後部１１９に沿って、底部１１７の反対側に隣接して延び、１８４の反対の点で終端する金属管又は棒のような単一で一体の要素である。変形実施形態では、シートサポート１８０は、それぞれ、点１８４からそれぞれの側部をシート部分１１０の底部１１７に隣接して延び、シート部分１１０の後部１１９に沿って延びる二つの個々のサポート部材を含む。シートサポート１８０が二つの個々のサポート部材を含む例示実施形態では、前記サポート部材は、各サポート部材が安全シートのそれぞれの側部で使用できるように構築された同一の部品である。それぞれの前記実施形態のシートサポート１８０は、例えば、少なくとも乗員の肩に係合するハーネスの頂部まで、シート部分の後部１１９に沿って延びる。適宜、シートサポート１８０は、サポートが乗員の足の経路の下を通るように、シートの正面のシート近接点１８４を横切って延びる。

シートサポート１８０がシート部分１１０の側部にシート底部１１７に隣接して配置された本発明の例示実施形態によれば、シート底部１１７は参照番号１２１で示されるシートサポートの下方を延びる。シートの底部１１７を低くすることにより、安全シート１００の重心を低くするのに役立つ。以下にさらに記載するように、シートの重心を低くすることにより衝撃時の安全シートの性能を改善する。

下部取付けストラップ１３０は、シートサポート１８０の長さに沿っていかなる点にも取り付けられるように形成されている。シートサポートは、安全シートが乗り物に設置されたときに、取付けストラップが所望の位置に位置するように、二つの湾曲部１７４、１７６を備えて形成される。湾曲部は、溝として作用するように配置され、かつ、形成され、これにより、取付けストラップが締め付けられた時（すなわち、安全シートの設置中）に、取付けストラップが湾曲部１７４、１７６の頂部に、又はその近くに配置される。シートサポート１８０は、設置中にストラップが締め付けられたときに、取付けストラップ１３０がシートサポート上で且つ湾曲部１７４へ摺動するのを可能にする比較的に滑らかな表面を含む。図３に示すように、安全シートが乗り物に前向き姿勢で設置された時に、取付けストラップを締め付けるため、下部取付けストラップ１３０は湾曲部１７６に向かって移動する。図４に示すように、安全シートが後ろ向き姿勢で設置された時に、取付けストラップを締め付けるため、下部取付けストラップ１３０は湾曲部１７４に向かって移動する。所望の取付けストラップの配置は、乗員の安全及び衝撃の反作用を減らすのに重要な要因となる。加えて、シートサポート１８０が第１の湾曲部１７４と第２の湾曲部１７５の間で、妨害を受けることがないため、取付けストラップ１３０は前向き設置姿勢と、後ろ向き設置姿勢との間で、安全シートから取付けストラップを取り外すことなく移動することになる。この特徴は、計画的に形成され、配置された湾曲部とともに、乗員による一般的な設置の誤りを防止するのに役立つ。

本発明による安全シートの例示実施形態は、両端にラッチコネクタを含む乗り物安全ベルト又は取付けベルトを使用して、乗り物に安全シートを固定するのを容易にするために、シート部分１１０を通る安全ベルト通路１９０、１９２をさらに含む。図３を参照すると、安全ベルト通路１９０は、シート部分１１０の第１の側部を通り、シート部分１１０の他方の側部を通って出るように安全ベルトを挿入するために、二つの開口、すなわちシート湾曲部１７６の近くのシート部分１１０のそれぞれの側に設けられた開口を備えている。安全ベルト通路１９０は、ひざベルトのみ、一緒に重ねられたひざベルト及び肩ベルト、又は各端部でラッチコネクタに取り付けられた取付けベルトを受け入れる。安全ベルト又は取付けベルトを使用して設置するときに、乗り物のベルトはシートサポート１８０を越えて通るため、ベルトが締め付けられたときに、シートサポート１８０が乗り物に固定される。この形態は、安全ベルト又は取付けベルトに張力をシートサポートに加え、かつ、重要な張力又は力を安全シート１００のシート部分１１０へ加えるのを妨げる。

同様に、図４では、後ろ向き姿勢のための安全ベルト通路１９２が、安全シートが安全ベルトにより後ろ向き姿勢で設置されたときに使用するために、第２の湾曲部１７４の近くを安全シート１１０を通って延びる。前向き安全ベルトの設置のように、安全ベルトは、シートサポート１８０を越えて延び、ベルトに加えられた張力がシート部分１１０に加えてシートサポート１８０に作用する。

図２を再び参照すると、安全シートは、図３及び４に関して記載されたように安全ベルト通路１９０及び１９２を含む。通路１９０、１９２のそれぞれを画成するシート１１０の開口の間で、シートベルト・ロックオフ（１９１、１９３）が、安全ベルトをシート部分１１０に固定し、安全ベルトを所望の位置に維持するために使用される。シートベルト・ロックオフ１９１、１９３は、二つの部品の形態であり、第１の部品はシート部分１１０に一体に成形された溝である。第２の部品は、一体成形溝に回転可能に取り付けられたロッキング部分である。開放位置において、安全ベルトは溝を横切って位置する。閉鎖位置において、安全ベルトはシートベルト・ロックオフ１９１、１９３のロッキング部分により固定される。ロッキング部分は、適宜、別個に成形され、シート部分に設置できる。ロッキング部分及び／又は溝部分は、その存在を利用者に報知し、シート領域１１５からロッキング部分を明確に区別できるように、シート部分１１０と異なる色の材料からなる。例えば、シートベルト・ロックオフ１９１、１９３は、乗員の注意をひきつけ、その部分の重要性を示すために、明るい色又はシート部分１１０と対照的な色から成形される。

本発明のいくつかの実施形態について前述したように、シートサポート１８０がシート部分１１０に隣接して配置されていることにより、シート部分の底部１１７が基部１２０に関して低い位置で形成されるのが可能になる。安全シートが安全ベルト又は低部アンカー取付け位置を介して取り付けられたときに、安全シート１００は実質的に、概して低部シートクッション２０１と後部シートクッション（図１を参照）との間のシートの低い地点に固定される。低重心の利点が図５Ａ及び５Ｂに図示される。図５Ａ及び５Ｂの安全シートは、視覚的な参照を提供することのみを意図しており、実際の計測結果を示すことを意図していない。図５Ａは、より高い重心３１１を含む従来技術の安全チャイルドシートを示し、図５Ｂは、より低い重心３０１を含む本発明の例示実施形態による安全チャイルドシートを示す。各実施形態（３０２、３０３、及び３１２、３１３）のＸ及びＹ座標モーメントアームは、乗り物への安全シートの相対的に固定された取付け位置である点３０４及び３１４からのものである。正面からの衝撃の間、重心（３０１、３１１）は実質的に固定点（３０４、３１４）の周りを回転する傾向があり、前向き安全シートの場合に特に顕著なことだが、シートは前方に傾く傾向がある。重心を低くすることは、安全シートが回転又は傾く傾向のある固定点からモーメントアームを削減し、これにより回転力を弱める。このようにして、低い重心は、高い重心に比べて、より傾かない又回転しない傾向がある。このことは、正面からの衝撃によるシートからの頭の傾き（すなわち、乗員の頭の移動距離）を削減するのに役立つ。このことは、また、衝撃時にシートの乗員への力を削減するのに役立つ。図５Ａ及び５Ｂは、前向き姿勢の安全チャイルドシートを示すが、後ろ向き姿勢に対しても、重心及び固定点を中心とする回転に関する幾何的構造は正確さを保持する。

本発明の安全シートの実施形態の複数の特徴が、以下にさらに記載するように、シートの乗員が受ける衝撃力を減らすために、所望のシートの動き又は運動を可能にし、促進するように形成される。上述の通り、前向き安全チャイルドシートにかかわる正面衝撃の間、安全チャイルドシートの前方回転は、安全シートの乗員の頭の傾きを生じさせる。安全チャイルドシートの前方回転は通常望まれないため、回転を減らすために、正面からの衝撃の間、シート部分１１０の底部後方が下方及び／または、前方へ進出することが望ましい。取付けストラップ１３０がそこから延びる、安全シート１１０の取付け位置１７４、１７６の位置は、正面からの衝撃の間に安全シート１１０及び乗員が被る前方回転の量を最小化又は削減する。安全シートの前方回転移動を、下方移動に変換することは、頭の傾きを削減し、乗員の体がより許容できる方向へと変換することにより、安全シートに利益をもたらし、結果として、怪我の確立を少なくする。

湾曲部１７４、１７６でのシートサポート１８０に沿った取付けストラップ１３０の配置は、特に、シートが図６の例示実施形態に示す前向き姿勢の時に、正面からの衝撃の間、安全シートの下方への移動を促進する。正面からの衝撃の間、乗り物が不意の減速を被る時に、安全シートは前方（矢印３３０）へ移動する傾向がある。取付けストラップ１３０の長さは、乗り物への設置時に固定される。衝撃によりシートは前方へ追い立てられ、乗り物内に固定された取付け位置１７０は、乗り物に対して移動せずに保持される。このようにして、取付けストラップ１３０は、矢印３３０の方向に前方へ引っ張られる。取付けストラップが前方へ引っ張られると、ストラップはストラップの固定長さにより規定され、矢印３４０に示される径に沿って移動のみする。このように、安全シートが前進し続けると、ストラップは、シートを後方へ、ストラップ３４０の長さにより規定される半径にそって付勢され、そして、ベース３２０に向かってシート３１０の底部が付勢される。

図７は、安全チャイルドシートが後向き姿勢に設置された本発明の例示実施形態を示す。後向き姿勢で設置した時に、安全シートは、典型的にはベース又は乗り物シートに対してより傾斜している。後ろ向き姿勢の安全シートが正面からの衝撃を受けた場合に、安全シートは矢印３６０に沿った衝撃により前方に付勢され、かつ、取付け位置１７０は乗り物に対して静止したままである。シート１０の矢印３６０の方向の移動は、結果として、取付けストラップが前方へ引っ張られ、ストラップ１３０の長さにより画成される半径に沿って移動する。後ろ向き姿勢における取付けストラップ１３０を取り付けるための地点が位置する湾曲部１７４が、前向き姿勢で取付けストラップ１３０が位置する湾曲部１７６よりも（取付け位置１７０に関して）低いため、正面からの衝撃により生じるストラップ１３０の下方への移動が前向き姿勢に比べて小さい。後ろ向き安全シートへの正面からの衝撃におけるベース３２０へのシート３１０の下方への合力が、前向き姿勢の同様の力に比べて小さい。

図８は、本発明の例示実施形態によるシートサポート１８０を備えずに示す安全シートの側面図を示す。シートサポート１８０により遮断される特徴の図示を容易にし、理解を明確にするため、シートサポート１８０は省略されている。図示する実施形態のベース４００は、衝撃指示器としても機能する移動ガイドを含む。移動ガイド４０１は、前向き姿勢で設置された時に、正面からの衝撃の間シート部分４２０の移動をガイドするように形成され、安全チャイルドシートが衝撃に巻き込まれたこと、及びシートの性能又は安全性に欠陥が生じたことを利用者に視覚的に表示する。

図９は、本発明の例示実施形態による移動ガイド４０１の詳細図を示す。移動ガイド４０１は、移動ガイド４０１の溝４０３内でピン４０２を支えるように形成されている。ピン４０２は、シート４２０に取り付けられ、これにより、ピン４０２及びシート部分４２０は同時に移動する。ピン４０２は、溝４０３内の移動抑止体又は隆起部４０５上に安定するように形成されている。シートが前向き位置である時に、十分な力の正面からの衝撃が加わった際に、ピン４０２は隆起部４０５を越えて、溝４０３へと付勢される。図示する実施形態は、移動ガイド４０１がベース４００に対して固定され、シート部分４０２の移動に結合されているピン４０２を示すが、逆も同様にうまく機能する。ピンをベース４００に結合し、移動ガイド４０１をシート部分４２０に結合できる。

移動ガイド４０１及びピン４０２は、安全シートの側面から視認できる。ピンは、色付けされ、又は、安全シートの側面から見た時にピンの視認性を増加させるような金属又は他の材料、又は色のキャップを含む。これにより、乗員が、移動ガイド４０１内のピン４０２の位置をより容易に見ることができる。図１０に示すように、一度、前向き姿勢で、安全シートがピン４０２が隆起部４０５を越えて、溝４０３へ移動を生じるのに十分な正面からの衝撃を受けると、溝４０３内のピン又はキャップの安定していない位置は、視覚的に、安全シートが十分な衝撃を受けたことを示す。一度、安全シートが十分な衝撃を受けると、材料及び取付け位置は弱くなり、安全シートの将来の性能を危うくする。移動ガイド４０１は、これにより、安全シートがもはや使用するべきではないことを視覚的に表示する。

安全チャイルドシートが前向き姿勢の時に、正面からの衝撃により生じる力の向きは、シートが図８に示す軸４１０の周りに回転を生じるため、ピン４０２を図９の矢印４５０の方向に向かって移動させる。正面からの衝撃によりシートが矢印４５０の方向に所定の閾値を越える力を受けたときに、その力は、ピン４０２を隆起部４０５を越えて溝４０３へと送る。隆起部は、急ブレーキのような乗り物の乗員にけがを生じにくい事故の間、ピン４０２の溝４０３への移動を妨げるのを助ける。そのような急ブレーキや、乗り物のエアバッグが展開しないような正面からの衝撃などの軽度の”フェンダーベンダー”型の衝撃において、力は所定の閾値を下まわり、ピン４０２を隆起部４０５を越えさせるのに十分ではない。溝４０６からピンを押し出すのに十分な力を生じる正面からの衝撃の間、ピン４０２の少なくとも部分的に溝を通る移動は、ベース（図８に示す）の正面近くの軸４１０のまわりのシート部１１０の回転、及びシート底部１１７の自動車のシート底部に向かってかつ、ベース４００に向かって下方への移動に変換される。軸４１０は、ベースに対するシートシェルの固定された正面位置に対応し、この軸は、シートシェルが後ろ向き姿勢のように傾くように形成された場合に、調整される。ピン４０２の溝４０３を少なくとも部分的に通る移動は、図１０に示すように、衝撃による前方移動の少なくとも一部は、安全シートベース４００への下方の移動に変換される。安全シートが前向き姿勢で設置されたときに、正面からの衝撃の間、移動ガイド４０１は、シートサポート１８０に沿った取付けストラップ１３０の適切な位置１７６とともに、シートの回転移動を減らすシートのベースへの下方移動及び乗員の怪我からのより良い保護を促進する。

図９を再び参照し、移動ガイド４０１の隆起部４０５は、上述の前向き姿勢での機能と比較して、後ろ向き姿勢で設置されたときに異なる用途に役立つ。安全シートが後ろ向き姿勢で設置されたときに、正面からの衝撃はピンを矢印４６０の方向に沿って、溝４０６の深くへと押し込む（シート部分に軸４１０周りの回転させられるため）。前向き姿勢でのシート４２０の運動は、後ろ向き姿勢のシートの運動と異なるため、ピン４０２が溝４０３を通ることは必要ではなくなり、また、安全シートの性能に対して望まれなくなる。溝４０６及び隆起部４０３の形状は、溝４０３にそってピン４０２が移動できるよりは、むしろ、経路４６０に沿ってピン４０２の保持するために、形成されている。

本発明の様々な実施形態による安全シートは、シートが正面向き姿勢で設置されたときに、安全シートの乗員に怪我させる可能性を減らす付加的な安全特徴をさらに含む。上述の通り、正面からの衝撃の結果としての前方移動を、実質的に乗り物に対する下方移動へと変換することにより、安全シートからの頭部の偏りが減り、怪我の可能性が低減される。正面からの衝撃の正面移動を下方移動へ変換し、同時にシートの減速割合を減らすことも望ましく、これにより、シートの乗員に作用する力を低減する。この目的のために、本発明の実施形態による安全シートは、さらに、機械的なエネルギー吸収特性と、安全シートが正面向き姿勢である時に、正面からの衝撃により生じる安全シートの使用者に作用する力を減少するように構成された構成要素部材を備えて形成される。力は物体の重量と、物体の加速度の積に等しいため、加速の減少（又は、消極的加速、減速度とも言われる）により物体の力が低減する。衝撃の間、乗り物の速度の変化は、乗り物と安全シートが互いに取り付けられているため、安全シートの速度の変化と等しい。速度の変化は等しいが、上述の通り、減速は時間をかけた速度の変化であるため、減速度は必ずしも等しくない。このように、速度の変化の時間又は期間を変えることにより、減速度の割合が変化する（すなわち、速度の変化の時間の増加は、減速度の割合を減らす）。このように、シート３１０及びその乗員に作用する速度の変化の期間を延ばすことが望ましく、これにより減速度を低減し、かくして力を低減する。

図１１は、本発明の例示実施形態によるエネルギー吸収特性を備えた安全シートの分解図を示す。記載された実施形態は、底部３１７を備えたシート３１０、ベース３２０及びこれらの間に画成されたキャビティ３１０を含む。キャビティ３４０は、記載されたエネルギー吸収部材５００、５１０のようなエネルギー吸収特性を受けるように構成されている。二つのエネルギー吸収部材５００、５１０は、ベース３２０とシート３１０の間のキャビティ３４０内に配置される。各エネルギー吸収部材５００、５１０は、頂部表面５０２、５１２と底部表面５０４、５１４とを含む。

エネルギー吸収部材５００、５１０は、ベース３２０に接触しない場合には、ベース３２０にきわめて近接し、ベース３２０にエネルギー吸収部材５００，５１０の底部表面５０４、５１４に沿って配置され、かつ、エネルギー吸収部材５００、５１０の頂部表面５０２、５１２に沿って、シート底部３１７と接触又はきわめて近接して配置されるのが望ましい。エネルギー吸収部材は、ベース３２０へ前進するシート３１０のエネルギーを吸収し、かつ、シート３１０（及びこれによりその乗員）に作用するピーク力を最小にする（例えば、減速度の最大率を減らすことにより）ようになっており、ベース３２０及び底部３１７に近接又は接触してエネルギー吸収材料を配置することにより、非接触位置から接触位置へ進む際に、シート３１０の加速における一瞬のスパイクを低減又は排除する。例えば、シート底部３１７とエネルギー吸収材料５００、５１０の間の距離がより大きくなると、エネルギー吸収材料５００、５１０に接触する前のシート底部３１７により大きな加速度が作用する。

図１２は、本発明の様々な特徴を組み込む安全シートの断面図を示す。図示されているように、エネルギー吸収部材５００の上面５０２はシート底部３１７と接触している。エネルギー吸収部材５００の上面５０２は、シート底部３１７の凸状曲面を支持するように形成された凹状曲面を含み、これにより、シート底部３１７とエネルギー吸収部材５００との間の接触領域が増加している。エネルギー吸収部材５００の上面５０２の凹状曲面は、また、シート３１０が、エネルギー吸収部材５００の上面５０２との接触を保ったまま、ベースに関して傾斜角の間で移動するのを可能にする。図１２の例示実施形態において、傾斜機構は、軸を画成するチャンネル６０２及びバー６０４を含む。バー６０４は、チャンネル６０２内に配置され、傾斜ハンドル６０６が引かれるまで、チャンネル６０２内に固定維持されるように形成されている。傾斜ハンドル６０６が引かれたときに、バー６０４はチャンネル６０２内を移動する。このチャンネル６０２は、エネルギー吸収部材５００の上面５０２の凹状曲面の中央近くの点の回りの円弧であるとよい。このような形状は、シート底部３１７が、エネルギー吸収部材５００の上面５０２との表面接触を維持したまま、エネルギー吸収部材５００に関して回転するのを可能にする。さらに、バー６０４は、シートが正面向き姿勢で設置され、正面からの衝撃を受けた時に、シート３１０が回転する軸（図８の参照番号４１０）である。

図１２に示されているように、エネルギー吸収部材５００の底面５０４はベース３２０と接触している。ベースは、エネルギー吸収部材５００を受け、通常の使用の間及び衝撃の間にベース内にエネルギー吸収部材５００の位置を維持するように形成された取付け点３２２，３２４を含む。底面５０４及びベース３２０の間及び上面５０２とシート３１０との間の接触領域が、吸収部材５００の上面５０２及び底面５０４に作用する圧力を最小にするのに十分な領域であることが望ましい。圧力は領域単位ごとの力に等しいため、同一の力が維持されたままで接触領域の増加することにより、結果として圧力が減少する。エネルギー吸収部材５００の表面に作用する圧力の減少は、エネルギーがエネルギー吸収部材５００内でより均一に分散され、エネルギー吸収部材５００はその効率を改善する。かくして、エネルギー吸収部材５００の正面５０６からエネルギー吸収部材５００の後部５０８へ延びる接触領域は、正面からの衝撃の間のエネルギー吸収部材５００に作用する圧力を減らし、エネルギー吸収部材５００内でのエネルギーをより均一に分散する。

図１２のエネルギー吸収部材５００及び図９の移動ガイド４０１は、ここに記載したように安全シートが前向き姿勢で設置された時に、正面からの衝撃の間、安全シートの乗員が被る力を削減するために、協働する方法で機能する。以下の記載は、単一の移動ガイド４０１及び単一のエネルギー吸収部材５００に関するが、安全シートがシートのそれぞれの側に移動ガイドを含み、複数のエネルギー吸収部材を使用してもよい。シート底部３１７は、移動ガイド４０１のピン４０２が隆起部４０５の上方にある間、エネルギー吸収材料５００の上面５０６と接触するように形成されている。通常の使用（すなわち、乗り物に設置され、子供が乗っている）の間、移動ガイドと協働するエネルギー吸収部材５００は、ピン４０２が隆起部４０５の上方に保たれる。通常の使用の間、エネルギー吸収部材５００はシート３１０を支持するが、通常の使用の間にエネルギー吸収部材５００に作用する力の量は、それらを変形させるには不十分である。同様に、安全シートの設置及び取り外しの間、及び急停止事故又は非常に小さな衝撃の間、ピン４０２を隆起部４０５を越えて移動させ、エネルギー吸収部材５００を変形させるのに必要な閾値となる量の力は作用しない。

安全シートを前向き姿勢で乗り物に設置した時に、衝撃の間、取付けストラップは、シートの前方への移動に抵抗する。図６を参照して上述した回転半径により、取付けストラップは、図９の矢印４５０の方向に傾斜バー６０４の軸まわりにシート３１０に力を加えるように形成されている。正面からの衝撃が十分な力を有する場合には、取付けストラップにより矢印４５０に沿ってシート３１０に加えられる力は、エネルギー吸収部材５００が変形し始め、ピン４０２が移動ガイド４０１の隆起部４０５を越えるのに必要な閾値を越える。矢印４５０の方向の力は、さらに、シート底部３１７がさらにエネルギー吸収部材５００を変形させながら、ピン４０２を少なくとも部分的に溝４０３を通して移動させる。取付けストラップ及び移動ガイド４０１により案内されたシート３１０の移動は、実質的にベース３２０に対して垂直下方である。

当業者であれば理解できることだが、エネルギー吸収部材５００、５１０がなければ、シートは、シートベース３１７がキャビティ内の最下方移動地点に達すると、急激な減速を受ける。エネルギー吸収部材５００、５１０は、速度変化の時間を延長するように形成されており、これにより、シート３１０の減速率を低くし、安全シートの乗員が怪我する可能性がより高くなる比較的に短い時間の高い減速率の可能性を減らす。より遅い減速率は、安全シートの乗員が経験する最大の頭部の変移移動も減らすだろう。

エネルギー吸収部材５００、５１０は、一又はそれ以上の種類の構造形態及び材料構成を含むことができる。例えば、構造形態は、（図１２に示すように）ハニカム構造、閉鎖セル構造、エアバッグ、流体充填ダンパー又はショックアブソーバー、又はこの技術分野で知られた構造を含んでもよい。使用される材料は、中でも変形可能なプラスチック、フォーム、ゴム、又は金属であってもよい。この材料は、弾性変形のため、又は塑性変形のために選択される。しかしながら、衝撃を経験した後、最初の形状へもどらないような材料を選択することが望ましいだろう。

ここに記載した本発明の多くの修正及び他の実施形態を、これらの発明が関連する当業者は思いつき、これらの発明は上述の記載及び添付の図面に表された教示の利益を有するだろう。これにより、本発明は、開示された特定の実施形態に限定されず、添付の請求の範囲内に含まれるような修正及び他の実施形態が意図される。個々で用いた特定の用語は、一般的な記述的な意味でのみ使用され、限定を目的とするものではない。

Claims (24)

1. 安全シートであって、
   ベースと、
   底部を含むシートを含むシートであって、前記ベース及びシートを接続する軸を備えて形成されており、
   前記ベースとシートは、それらの間に配置されたキャビティを含み、シート底部は、正面からの衝撃の間に前記軸を中心に回転し、前記キャビティに前進するように形成されていることを特徴とする安全シート。
2. 前記シートの前方は、前記安全シートの乗員が向いている方向であり、前記軸は前記キャビティの前方に配置されていることを特徴とする請求項１記載の安全シート。
3. 前記キャビティ内に配置されたエネルギー吸収部材をさらに備え、
   前記エネルギー吸収部材は、正面からの衝撃の間に前記シート底部がキャビティへ前進するときに変形するように構成されていることを特徴とする請求項１記載の安全シート。
4. 前記エネルギー吸収部材は、前記シート底部の前記キャビティへの実質的に垂直な移動により変形されることを特徴とする請求項３記載の安全シート。
5. 前記ベース及びシートは、正面からの衝撃の間に前記シート底部の移動をキャビティに向かう経路へと向ける移動ガイドを備えて形成されていることを特徴とする請求項１記載の安全シート。
6. 前記ベースに対する前記シート底部の経路は、実質的に正面からの衝撃の方向と直交していることを特徴とする請求項５記載の安全シート。
7. 前記移動ガイドは、前記正面からの衝撃による力が閾値以下の時に、前記経路に沿った前記シート底部の移動を妨げる移動禁止部を含むことを特徴とする請求項５記載の安全シート。
8. 前記移動ガイドは、前記ベースに対して固定され、かつ、溝を含み、
   前記シートは、前記シートに関して固定されたピンを含み、
   前記ピンは前記溝内に配置され、
   前記ピン及び前記溝は協働して、前記正面からの衝撃の間に前記キャビティへと前記シート底部の経路を定めることを特徴とする請求項５記載の安全シート。
9. 前記移動ガイドは、前記正面からの衝撃の間の前記シート底部の前記キャビティへの経路に沿った移動を視覚表示するように形成されていることを特徴とする請求項５記載の安全シート。
10. 前記シートは、前記ベースに前記軸を中心に回転可能に結合され、かつ、前記シートは、前記ベースに対して少なくとも二つの傾斜角度の間で調整可能であることを特徴とする請求項１記載の安全シート。
11. 前記キャビティ内に配置された前記エネルギー吸収部材は、前記ベースに対して少なくとも二つの傾斜角度の間で調整可能であることを特徴とする請求項３記載の安全シート。
12. 前記エネルギー吸収部材の上面は凹状曲面を含み、前記凹状曲面は前記シートの底部の凸状曲面を支持するように形成されていることを特徴とする請求項１１記載の安全シート。
13. 安全シートであって、
    ベースと、底部を含むシートと、を含み、
    前記ベース及びシートは、それらの間に配置されたキャビティを画成し、
    前記シート底部は、前記安全シートが乗り物に正面向き姿勢で設置された時に、力が生じる正面からの衝撃の間に、前記キャビティへと前進するように形成され、
    前記シートは、少なくとも一つのストラップにより、前記乗り物に取り付けられるように形成されていることを特徴とする安全シート。
14. 前記少なくとも一つのストラップは、正面からの衝撃の間の前記シートの移動を拘束し、前記安全シートが正面向き姿勢で設置された時に、前記シート底部を前記キャビティに向かって前進させるように形成されていることを特徴とする請求項１３記載の安全シート。
15. 前記キャビティ内に配置されたエネルギー吸収部材をさらに備え、
    前記エネルギー吸収部材は、前記シート底部が前記キャビティに向かって前進する時に変形するように形成されていることを特徴とする請求項１３記載の安全シート。
16. 前記シート底部は、前記安全シートが後ろ向き姿勢で乗り物内に設置された時に、正面からの衝撃の間、前記ベースに関して固定されたままとなるように形成されていることを特徴とする請求項１３記載の安全シート。
17. 正面からの衝撃の間に、前記シート底部の移動を前記キャビティへと向けるように形成された移動ガイドをさらに含み、前記移動ガイドは、前記正面からの衝撃の力が閾値未満の時に、前記シート底部が前記キャビティへと前進するのを妨げるピン隆起部を備えることを特徴とする請求項１３記載の安全シート。
18. 安全シートであって、
    前記シートは、底部と、ベースと、前記シートの前記底部及び前記ベースの間に配置されたエネルギー吸収部材と、前記シートの底部を前記エネルギー吸収部材へと向け、かつ、前記安全シートが正面向き姿勢で乗り物に設置された時に、正面からの衝撃の間に前記エネルギー吸収部材を変形させるように形成された移動ガイドとを備え、
    前記移動ガイドは、前記安全シートが乗り物に後ろ向き姿勢で設置された時に、前記シートの底部が正面からの衝撃の間にエネルギー吸収部材を変形させるのを妨げるように形成されていることを特徴とする安全シート。
19. 前記移動ガイドは、生じる力が閾値未満である正面からの衝撃の間に、前記シート底部がエネルギー吸収部材を変形することを妨げるように、さらに形成されていることを特徴とする請求項１８記載の安全シート。
20. 前記シートを乗り物に取付け、正面からの衝撃の間に、前記シートの底部を前記エネルギー吸収部材へと向ける移動ガイドと協働する取付けストラップをさらに備えることを特徴とする請求項１８記載の安全シート。
21. 安全シートの乗員への正面からの衝撃の影響を減らす方法であって、
    前記安全シートは、シートと、ベースと、それらの間に配置されたキャビティとを画成し、
    当該方法は、前記シートを乗り物内の固定位置に取り付けるステップと、
    正面からの衝撃の間に前記キャビティへ前記シートの移動を向けるステップと、
    前記キャビティ内に配置されたエネルギー吸収部材を圧縮するステップと、を含む方法。
22. 前記キャビティへ前記シートの移動を向けるステップは、移動禁止部を越えて移動ガイドのピンが前進するステップと、前記移動ガイドの溝の少なくとも一部を通して、前記移動ガイドのピンを向けるステップと、を含むことを特徴とする請求項２１記載の方法。
23. 前記エネルギー吸収部材を圧縮するステップは、前記キャビティへの前記シートの移動の時間を延ばすステップを含むことを特徴とする請求項２１記載の方法。
24. 前記シートを乗り物内の固定位置に取り付けるステップは、前記シートを乗り物の固定位置に取付けストラップにより取り付けるステップからなることを特徴とする請求項２１記載の方法。

Images