JP2011235727A

JP2011235727A - 車両用シートの防振構造

Info

Publication number: JP2011235727A
Application number: JP2010108135A
Authority: JP
Inventors: Sohei Matsuyama; 宗平松山
Original assignee: Toyota Boshoku Corp
Current assignee: Toyota Boshoku Corp
Priority date: 2010-05-10
Filing date: 2010-05-10
Publication date: 2011-11-24

Abstract

【課題】前後左右方向の振動に対応でき、且つシートの共振周波数を設計可能な車両用シートの防振構造を提供する。
【解決手段】左右二本のサイドフレーム１０ｓを含むシートバックフレームが内部に配されたシートバックを有する車両用シートの防振構造であって、サイドフレーム１０ｓの下端部が、外フレーム１０ａ内に内フレーム１０ｂが挿通された内外二重構造となっている。外フレーム１０ａと内フレーム１０ｂとの間には、内フレーム１０ｂを囲むように弾性体１２が配されている。弾性体１２は、内フレーム１０ｂを中心として車両前後方向及び車両左右方向へ延びた、横断面視において略十字状に形成されている。
【選択図】図４

Description

本発明は、左右二本のサイドフレームを含むシートバックフレームが内部に配されたシートバックを有する車両用シートの防振構造に関する。

この種の防振構造として、例えば下記特許文献１がある。特許文献１では、左右二本のサイドフレームと、当該左右のサイドフレームの間に車両左右方向に架設されたロッドとの間に、弾性体を介在させている。これにより、車体からシートに伝わる左右方向の振動が弾性体で吸収されることで、シートの共振周波数の上昇を避けながら、アイドル運転時や粗面路走行時における車体の振動周波数より低い周波数における左右方向のシートの微小振動を抑制できるとされている。

特開２００９−１９６４１４号公報

しかし、車体からの振動を受けると、シートは左右方向のみならず前後方向へも振動する。これに対し特許文献１では、シートの左右方向の振動に対応しているのみであって、前後方向への振動には対応できおらず、防振機能が十分ではない。また、シートの共振周波数の上昇は避けているが、両サイドフレームとロッドとの間に弾性体を配したのでは、弾性体の形状や寸法等の設計自由度は低く、シートの共振周波数を積極的に設計することは困難である。したがって、車体の曲げ共振周波数の影響が強いアイドル運転時の振動や、サスペンションバネ下共振周波数の影響が強い粗面走行時の振動に対して、シートの共振周波数をそれらの共振周波数より低く設定し、シート振動の防振域を積極的に利用できるものではなく、この点においても防振機能が十分ではない。

そこで、本発明は上記課題を解決するものであって、車両左右方向のみならず車両前後方向の振動にも対応でき、且つシートの共振周波数を設計可能な車両用シートの防振構造を提供する。

そのための手段として、本発明は、左右二本のサイドフレームを含むシートバックフレームが内部に配されたシートバックを有する車両用シートの防振構造であって、サイドフレームの下端部が、外フレーム内に内フレームが挿通された内外二重構造となっており、外フレームと内フレームとの間に、内フレームを囲むように弾性体が配されていることを特徴とする。

これによれば、シートバックフレームのサイドフレームを弾性体を挟んだ内外二重構造としていることで、弾性体がバネのように機能する。なお、車両用シートの使用状態（運転姿勢）において、両サイドフレームは起立姿勢にある。そのうえで、弾性体が内フレームを囲むように配されていることで、車両左右方向のみならず車両前後方向を含めて、あらゆる方向の振動共振周波数を自由に設定できる。これにより、シートの防振領域を的確に設定することができ、シートの振動を改善することができる。

ここで、シートの共振周波数は、シートの振動質量と弾性体の弾性係数との関係式によって定まる。すなわち、図６に示すように、質量ｍの物体α₁が、弾性係数ｋの弾性体Ｋを介してベースα₀に固定されている場合、物体α₁の共振周波数ｆ₀は、次式１によって定まる。

本発明においても、弾性体を介してシートの上部が固定されていることになる。したがって、弾性体より上方の質量、すなわちシートの振動質量ｍに対して弾性体の弾性係数ｋを設計することで、シートの共振周波数ｆ₀も設計することができる。そのうえで本発明では、外フレームと内フレームとの間に弾性体を配しているので、当該弾性体の形状（横断面視形状）や寸法（長さや厚み等）を容易に設計変更できる。すなわち、弾性体の形状や寸法の設計自由度が高い。これにより、シートの共振周波数を容易に設計することができる。このとき、サイドフレームの下端部を内外二重構造としているので、弾性体の上方に、重量物であるシートバックが配された位置関係となる。これによりシートの振動質量を設計し易く、当該シートの振動質量に対する弾性係数の設計が容易となる。

また、図６に示す構造において物体α_１に作用する起振力は、ベースα₀の起振力を１とすると、図７に示すような挙動を示す。具体的には、ｆ₀／√２（ルート２）の周波数から増大し始め、共振周波数ｆ₀で最大となる。共振周波数ｆ₀を超える周波数では徐々に低下し、√２ｆ₀以上の周波数域では防振域となる。これを利用して、例えばシートの共振周波数を、アイドル運転時における車体の振動周波数（一般的に２０〜３０Ｈｚ程度）や、粗面路走行時における車体の振動周波数（一般的に１７〜２０Ｈｚ程度）よりも所定量低く設計することで、アイドル運転時や粗面路走行時の振動周波数域においても、シートの振動を確実に抑制することができる。

弾性体は、内フレームを中心として車両前後方向及び車両左右方向へ延びた、横断面視において十字状に形成することが好ましい。これによれば、前方・後方・左方・右方それぞれの方向に対する弾性係数を独立して設計できるので、シートの防振をより的確に図ることができる。

本発明の防振構造によれば、前後左右を含めてあらゆる方向の振動に対応できると共に、シートの共振周波数を積極的に設計することができる。これにより、シートが的確に防振され、乗員の乗り心地を向上することができる。

シートバック周辺のフレーム構造を示す斜視図である。図１のＡ−Ａ線断面図である。図１のＢ−Ｂ線断面図である。リクライニング装置周辺のフレーム構造を示す側面図である。サイドフレームの変形例を示す横断面図である。振動系を説明する模式図である。起振力の変動曲線を示すグラフである。

（実施例）
以下に、適宜図面を参照しながら本発明に係る車両用シートの防振構造の代表的な実施形態について説明する。車両用シートは、乗員の着座部となるシートクッション、乗員の背凭れとなるシートバック、乗員の頭部を支持するヘッドレストなどを有する。シートクッション、シートバック、ヘッドレストは、それぞれ骨格を成すフレーム構造が内部に配されている。各フレーム構造の周囲は、緩衝材としてのパット材やこれを覆う表皮等によって覆われている。

図１に、シートバック周辺のフレーム構造を示す。図１に示すように、シートバックの骨格を成すバックフレーム１０は、左右二本のサイドフレーム１０ｓ・１０ｓと、両サイドフレーム１０ｓ・１０ｓの上端同士を繋ぐアッパフレーム１０ｕとを有する門型形状を呈する。バックフレーム１０の下端は、シートクッションの骨格を成すクッションフレーム２０（図４参照）の後端部に設けられたリクライニング機構３０・３０を介して連結されている。これにより、バックフレーム１０を含むシートバックは、シートクッションに対して車両前後方向へ傾倒可能となっている。なお、図示していないが、クッションフレーム２０は、車両前後方向に延びる左右のサイドフレームと、両サイドフレームの先端同士を繋ぐフロントフレームとを有する、平面視門型形状を呈する。また、車両運転中などの通常姿勢では、バックフレーム１０はリクライニング機構３０から上方へ起立した状態にある。符号３１は、左右のリクライニング機構３０・３０の間に架設されたロッドである。ヘッドレストフレーム４０は左右２本のステー４０ｓ・４０ｓを有し、両ステー４０ｓ・４０ｓがバックフレーム１０のアッパフレーム１０ｕに設けられた筒状のサポート１１・１１へ着脱自在に挿通されている。

左右の両サイドフレーム１０ｓ・１０ｓは、少なくとも下端部が中空筒状に形成されており、外フレーム１０ａ内に内フレーム１０ｂが挿通された内外二重構造となっている。詳しくは、アッパフレーム１０ｕからサイドフレーム１０ｓの下端部へ連続し、サイドフレーム１０ｓの主体を成す外フレーム１０ａに対して、外フレーム１０ａよりも小径な内フレーム１０ｂが下方から挿通されている。なお、両サイドフレーム１０ｓ・１０ｓの下端にあるリクライニング機構３０との連結部１０ｃは、プレート状に形成されている。当該プレート状の連結部１０ｃに、内フレーム１０ｂが溶接されている。すなわち、左右の両サイドフレーム１０ｓ・１０ｓは、アッパフレーム１０ｕからサイドフレーム１０ｓの下端部へ連続し、サイドフレーム１０ｓの主体を成す上部フレーム１０ａと、上部フレーム１０ａに下方から挿通され、上部フレーム１０ａより短寸の下部フレーム１０ｂと、下部フレーム１０ｂを支持しリクライニング機構３０に傾倒可能に連結される連結部１０ｃとから成る。そのうえで、本実施例では、上部フレーム１０ａが外フレームとなっており、下部フレーム１０ｂが内フレームとなっている。

図２，３に示すように、外フレーム１０ａと内フレーム１０ｂとの間には、内フレーム１０ｂの全周を囲むように弾性体１２が密着状に配されている。弾性体１２としては、一定の弾性率を有する発泡樹脂やゴムなどを使用できる。弾性体１２は、外フレーム１０ａと内フレーム１０ｂとが重なる部位の殆どをカバーする長さ寸法を有する。すなわち、外フレーム１０ａ内に内フレーム１０ｂが挿通された状態において、外フレーム１０ａの下端から内フレーム１０ｂの上端に至る長さ寸法を有する。本実施例の弾性体１２は、内フレーム１０ｂを囲む円筒形の基部１２ａから、内フレーム１０ｂを中心として車両前後方向及び車両左右方向へ四本の支柱部１２ｂが延びた、横断面視において略十字状に一体形成されている。換言すれば、円筒形の弾性体１２の外面四隅に、上下両端に亘るスグリを入れたような形状となっている。これにより、車両前後及び左右方向への振動に対して的確に対応することができ、且つ前方・後方・左方・右方の各方向への弾性係数を独立して設計可能な形状となっている。各方向への弾性係数は、弾性体１２の物性（弾性率）を考慮しながら、各支柱部１２ｂの太さや厚みなどの形状を調整することで、設計することができる。そのうえで、次式１に基づいて、シートの振動質量ｍ（シートバックやヘッドレストの合計質量）に対して、弾性体１２の弾性係数ｋを設計することで、シートの共振周波数ｆ_０を設計することができる。

シートの共振周波数ｆ₀は、車体の曲げ共振周波数の影響が強いアイドル運転時における車体の振動周波数（一般的に２０〜３０Ｈｚ程度）や、サスペンションバネ下共振周波数の影響が強い粗面路走行時における車体の振動周波数（一般的に１７〜２０Ｈｚ程度）よりも所定量低く設計することが好ましい。例えば、√２（ルート２）ｆ₀が１７Ｈｚ以下となるように、シートの共振周波数ｆ₀を１２Ｈｚ以下となるよう設計することが好ましい。これによれば、１７Ｈｚ以上の周波数ではシートに対しては防振域となるので（図７参照）、アイドル運転時や粗面路走行時の振動周波数域において、シートの振動が確実に抑制される。

弾性体１２は、所定形状に予め成型したうえで、外フレーム１０ａの内部に接着しておき、その後内フレーム１０ｂを弾性体１２内へ圧入することで介在させることができる。又は、予め所定形状に成型した弾性体１２を、内フレーム１０ｂの外周に挿通接着しておき、この状態において内フレーム１０ｂを弾性体１２と共に外フレーム１０ａ内へ圧入することもできる。又は、外フレーム１０ａ内へ内フレーム１０ｂを挿通した状態において、弾性体１２の原料をその隙間へ充填し、サイドフレーム１０ｓ内で弾性体１２を内部発泡又は加硫することもできる。このようにして、弾性体１２が外フレーム１０ａと内フレーム１０ｂとの間に密着状に配されていることで、内フレーム１０ｂに対して外フレーム１０ａが所定高さ位置で支持固定される。

一方、図１，４に示すように、左右のサイドフレーム１０ｓ・１０ｓのうち、少なくとも一方のサイドフレーム１０ｓには、外フレーム１０ａの抜け外れを防止するフック１３が設けられている。詳しくは、外フレーム１０ａと連結部１０ｃのうち、一方の外面に回動自在に設けられたフック１３が、他方の外面に設けられた突起１４と係合している。これにより、車両衝突時など、シートに大きな力が作用した際に、外フレーム１０ａが内フレーム１０ｂから不用意に抜け外れることが防止される。本実施例では、連結部１０ｃに突起１４が、外フレーム１０ａにフック１３が、それぞれ設けられている。

（変形例）
以上、本発明の代表的な実施例について説明したが、本発明はこれに限定されることはなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において種々の変更が可能である。例えば、内フレーム１０ｂは、中空筒部材に限らず、中実棒部材とすることもできる。また、図５に示すように、上部フレーム１０ａ及び／又は下部フレーム１０ｂを、一面（例えばサイドフレーム１０ｓの内側面）が開口した断面コ字状に形成することもできる。この場合、弾性体１２の支柱部１２ｂは、上部フレーム１０ａ及び／又は下部フレーム１０ｂの開口面以外の部位に介在させておく。

また、アッパフレーム１０ｕからサイドフレーム１０ｓの下端部へ連続しサイドフレーム１０ｓの主体を成す上部フレーム１０ａに対し、これよりも大径な下部フレーム１０ｂを下方から挿通することもできる。この場合は、サイドフレーム１０ｓの主体を成す上部フレーム１０ａが内フレームとなり、これの下方から挿通される下部フレーム１０ｂが外フレームとなる。

弾性体１２は、車両前後方向及び車両左右方向への振動に対応できる形状である限り、上記実施例のような形状のほかに種々の変形が可能である。例えば、内フレーム１０ｂの全周を覆う円筒形とすることもできる。また、基部１２ａから外方へ延びる支柱部１２ｂは、四本に限らず、二本、三本、又は五本以上形成することもできる。また、上記実施例のように支柱部１２ｂを四本形成した場合でも、各支柱部１２ｂを前後左右方向ではなく、斜め方向へ延在させることもできる。また、弾性体１２を各支柱部１２ｂが基部１２ａから延びた一体成形品とするほか、図５に示すように、別個独立した弾性体１２を複数個配すこともできる。

外フレーム１０ａの抜け外れを防止するフック１３は、外フレーム１０ａと内フレーム１０ｂとの間で係合させることもできる。すなわち、外フレーム１０ａと内フレーム１０ｂのうち、一方のフレームにフック１３を設け、他方のフレームに突起１４を設けることもできる。

１０バックフレーム
１０ｓサイドフレーム
１０ａ上部フレーム（外フレーム）
１０ｂ下部フレーム（内フレーム）
１０ｃ連結部
１２弾性体
１３フック
１４突起
２０クッションフレーム
３０リクライニング機構

Claims

左右二本のサイドフレームを含むシートバックフレームが内部に配されたシートバックを有する車両用シートの防振構造であって、
前記サイドフレームの下端部が、外フレーム内に内フレームが挿通された内外二重構造となっており、
前記外フレームと前記内フレームとの間に、前記内フレームを囲むように弾性体が配されていることを特徴とする、車両用シートの防振構造。
請求項１に記載の車両用シートの防振構造であって、
前記弾性体が、前記内フレームを中心として車両前後方向及び車両左右方向へ延び、横断面視において十字状に形成されていることを特徴とする、車両用シートの防振構造。