JP2014141245A - 車両用シートスライド装置 - Google Patents

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Abstract

【課題】車両の室内高の設計自由度を向上させると共に、軽量化を図ることができ、シートを前後に移動させる際の使い心地を向上させることが可能な車両用シートスライド装置を提供する。
【解決手段】アルミニウム合金から形成され、長手方向に沿って複数条のボール転走溝が形成されたスライド部２１を有するアッパレール２と、アルミニウム合金から形成され前記アッパレール２のスライド部２１を収容する案内溝を有すると共に、当該案内溝内には前記スライド部２１のボール転走溝２３に対向するボール転走溝が長手方向に沿って形成されたロアレール３と、合成樹脂から形成されると共に、前記ボール転走溝２３に対してケージを用いることなく並べられて列をなし、前記ロアレール３に対するアッパレール２移動を支持する多数の案内ボール４とを備えている。
【選択図】図１

Description

本発明は、各種車両の搭乗者シートを車両フロアに対して前後に移動可能に支持する車両用シートスライド装置に関する。
従来、この種の車両用シートスライド装置としては、例えば特許文献１に開示されるものが知られている。この車両用シートスライド装置は、車両フロアに固定されるロアレールと、シートに固定されると共に前記ロアレールに対して移動自在に支持されたアッパレールと、これらロアレールとアッパレールの間に配設された鋼製のローラやボール等の転動体とを備えている。前記ロアレール及びアッパレールは金属板をロールフォーミング加工やプレス加工で所定形状に折り曲げて形成されており、前記転動体はこれらロアレール及びアッパレールの長手方向の前端寄り及び後端寄りの二箇所にのみ配置されている。また、各レールの前後２箇所に配置された転動体の間隔を一定に保つため、ロアレールとアッパレールとの隙間にはこれらレールの長手方向に延びる転動体ケージが設けられており、かかる転動体ケージも金属板を折り曲げて形成されている。
特開２０１０−１２８４９号公報
このような従来の車両用シートスライド装置は、ロアレールとアッパレールの長手方向の前端寄り及び後端寄りの二箇所にのみ転動体が配置されていることから、各転動体に作用する荷重が大きく、転動体としては直径の大きなものを使用する必要があった。このため、ロアレールの車両フロアに対する固定面からアッパレールのシート取付け位置までの高さが高くなってしまい、車両の室内高の設計に影響を及ぼしていた。
また、各転動体に作用する荷重が大きいことから、ロアレールと転動体の間、アッパレールと転動体の間の面圧が高く、長期使用における摩耗を考慮した結果としてロアレール及びアッパレールは鋼板から製作されていた。このため、シートスライド装置の重量が嵩み、車両の燃費性能に影響を及ぼしていた。
従って、本発明の目的とするところは、車両の室内高の設計自由度を向上させると共に、軽量化を図ることが可能な車両用シートスライド装置を提供することにある。
このような目的を達成する本発明の車両用シートスライド装置は、アルミニウム合金から形成され、シートに固定される取付け部及び長手方向に沿って複数条のボール転走溝が形成されたスライド部を有するアッパレールと、アルミニウム合金から形成され、車両フロアに固定される固定部を有すると共に、前記アッパレールのスライド部を収容する案内溝を有すると共に、当該案内溝内には前記スライド部のボール転走溝に対向するボール転走溝が長手方向に沿って形成されたロアレールと、合成樹脂から形成されると共に、互いに対向する前記アッパレールのボール転走溝とロアレールのボール転走溝との間にケージを用いることなく並べられて列をなし、前記ロアレールに対するアッパレール移動を支持する多数の案内ボールとを備えている。
このような構成を有する本発明の車両用シートスライド装置によれば、ロアレール及びアッパレールのボール転走溝に対してケージを用いることなく多数の案内ボールを配列し、それによってロアレールに対するアッパレールの移動を支持しているので、個々の案内ボールに作用する荷重は小さくなり、案内ボールの径を小さくすることができる。これにより、ロアレールの底面からアッパレールのシート取付け位置までの高さを抑え、車室内の高さ設計に自由度を与えることが可能となる。
また、ロアレール及びアッパレールのボール転走溝に対して多数の案内ボールを配列することで、個々の案内ボールに作用する荷重が小さくなり、各案内ボールとレールとの接触面圧は低下する。加えて、合成樹脂製のボールは鋼製ボールに比べて荷重に対する変形量が大きく、この点においても各案内ボールとレールとの接触面圧は低下する。これにより、ロアレール及びアッパレールを鋼板ではなくアルミニウム合金から製作することが可能となり、シートスライド装置の軽量化を図り、車両の燃費性能の改善に貢献することが可能となる。
本発明を適用した車両用シートスライド装置の第一実施形態を示す一部切欠き斜視図である。 図１に示した車両用シートスライド装置のアッパレールをロアレールに対して移動させた状態を示す斜視図である。 図１に示す車両用シートスライド装置の正面断面図である。 ボール転走溝に対するボールの配列長を示す模式図である。 本発明を適用した車両用シートスライド装置の第二実施形態におけるボールの配列を示す模式図である。
以下、添付図面を用いて本発明の車両用シートスライド装置を詳細に説明する。
図１乃至図３は本発明を適用した車両用シートスライド装置の第一実施形態を示すものである。このシートスライド装置１は、車両の搭乗者シートが取り付けられるアッパレール２と、車両フロアに固定されるロアレール３と、これらアッパレール２とロアレール３との間でこれらレールの長手方向に沿って配列された多数の案内ボール４とを備えている。前記案内ボール４がアッパレール２とロアレール３との間で転動することにより、図２に示すように、ロアレール３に対してアッパレール２を自在に移動させることが可能となっている。
前記アッパレール２は、搭乗者シートの脚部に固定される板状の取付け部２０と、この取付け部２０の下端に当該取付け部２０と直交するように設けられたスライド部２１を備えている。このアッパレール２はロアレール３に対する移動方向に沿って長尺に形成されており、当該移動方向に関する垂直断面は略Ｔ字状の一様な形状を有している。また、前記取付け部２０には搭乗者シートの脚部の固定に利用されるボルト取付け孔２２が設けられている。尚、本実施形態におけるアッパレール２の形状はあくまでも一例であり、例えば、前記取付け部２０とスライド部２１が略Ｌ字状に交わったものであっても差し支えない。
相反する方向に面した前記スライド部２１の両側面には、アッパレール２の長手方向に沿って１条ずつのボール転走溝２３が形成されており、前記案内ボール４はこのボール転走溝２３の上を転動する。また、各ボール転走溝２３の長手方向の両端付近には当該ボール転走溝２３から僅かに突出したストッパ２４が設けられており、ボール転走溝２３における案内ボール４の転動範囲を制限している。尚、前記スライド部２１の下面側、すなわち前記取付け部２０と反対側の面には凹部２５が設けられているが、この凹部２５は前記ロアレール３を車両フロアに固定するボルトの頭部との干渉を回避する目的で設けられている。
一方、前記ロアレール３は前記アッパレール２の移動方向に沿って長尺に形成されており、車両フロアに固定される固定部３０を有すると共に、前記アッパレール２のスライド部２１を収容する案内溝３１を有している。前記固定部には車両フロアに対するロアレールの固定に利用されるボルト取付け孔３４が設けられている。また、このロアレール３は前記固定部３０に対して起立した一対の側壁部３２を有しており、これら側壁部３２は互いに間隔をおいて前記固定部３０の両側に設けられており、各側壁部３２は前記アッパレール２の移動方向に沿って延びている。従って、この実施形態では、これら固定部３０及び一対の側壁部３２に囲まれた空間が前記案内溝３１となっている。
前記案内溝３１に面した各側壁部３２の内側面には前記ロアレール３の長手方向に沿ってボール転走溝３３が形成されている。このボール転走溝３３は前記アッパレール２のスライド部２１に形成されたボール転走溝２３と対向しており、前記案内ボール４はアッパレール２のボール転走溝２３とロアレール３のボール転走溝３３の双方に接触しながら転動する。このため、アッパレール２はその移動方向と直交する方向に関してはロアレール３に拘束された状態にあり、当該方向に作用するあらゆる荷重を負荷しながらロアレール３に対して自在に移動可能である。尚、アッパレール２のボール転走溝２３と同様、ロアレール３のボール転走溝３３の長手方向の両端付近には当該ボール転走溝３３から僅かに突出したストッパ３５が設けられており、ボール転走溝３３における案内ボール４の転動範囲を制限している。
本発明のシートスライド装置では、前記アッパレール２及びロアレール３の夫々に対して２条のボール転走溝２３，３３を形成し、これらボール転走溝２３，３３を転走する２条のボール列のみによってアッパレール２をロアレール３に対して移動自在に支持している。これにより、アッパレール２のスライド部２１及びロアレール３の案内溝３１を小型化し、ロアレール３の固定部３０からアッパレール２の取付け部２０までの高さを抑えることができる。
また、前記ロアレール３は前記案内溝３１の上方を覆う一対の係止壁３６を有している。これら係止壁３６は各側壁部３２の上端から案内溝３１の中央に向けて突出すると共に前記ロアレール３の長手方向に沿って延びており、一対の係止壁３６の先端同士は互いに対向して前記アッパレール２の移動のための開口部３７を形成している。前記アッパレール２の移動方向と直交する開口部３７の開口幅は、前記アッパレール２のスライド部２１の横幅、すなわち前記ボール転走溝２３が形成されたスライド部２１の両側面の間の距離よりも小さく設定されている。このため、アッパレール２に対してこれをロアレール３の案内溝３１から上方へ引き抜く荷重が過大に作用し、仮に、案内ボール４がアッパレール２のボール転走溝２３又はロアレール３のボール転走溝３３から離脱してしまったとしても、アッパレール２がロアレール３から分離してしまう事態を回避することができ、搭乗者シートが車両フロアから外れることがない。
更に、前記ロアレール３の各側壁部３２の外側面には補強突部３８が設けられている。この補強突部３８はロアレール３の長手方向に沿って延びており、前記アッパレール２の移動方向と直交する断面に関して、前記係止壁３６よりも大きな断面積で形成されている。この補強突部３８を設けたことにより、前記案内ボール４を介してアッパレール２からロアレール３に対して局所的に荷重が作用した場合でも、当該ロアレール３の変形を防止することが可能となっている。
前記アッパレール２及びロアレール３はアルミニウム合金を用いた押出成形によって製作されている。前記アッパレール２及びロアレール３ともに、長手方向に関する垂直断面は一様な形状を有しているので、押出成形による製作に最適である。この場合、前記ボルト取付け孔２２，３４は押出成形後に加工され、ボール転走溝２３，３３上に設けられた前記ストッパ２４，３５も押出成形後に加工される。ボール転走溝２３，３３は押出成形の際に同時に形成され、その表面に対しては押出成形後に何ら特別な加工を行っていない。従って、アッパレール２及びロアレール３共に安価に製造することが可能である。
また、前記アッパレールのストッパ２４及び前記ロアレールのストッパ３５は、前記押出成形によって設けられたボール転走溝２３，３３に対して、別部材として形成されたストッパを固定するようにしても良いし、アッパレール２及びロアレール３の一部を曲げ起こすことで形成しても良い。
前記アッパレール２はボール転走溝２３に配列された案内ボール４のみでロアレール３に対して移動自在に支持されており、アッパレール２とロアレール３は直接的に接触していない。図１に示すように、前記案内ボール４は配列間隔を一定に保つケージを用いることなく、前記ボール転走溝２３，３３に並べられて列をなしている。これにより、ケージを用いて隣接するボールの間に一定の隙間を設ける場合と比較して、アッパレール２のボール転走溝２３とロアレール３のボール転走溝３３との間により多くの案内ボール４を配列し、各案内ボール４とアッパレール２又はロアレール３との接触面圧を低減させることができる。
また、ロアレール３に対してアッパレール２を支持する案内ボール４は合成樹脂から形成されている。合成樹脂製の案内ボール４は鋼製のボールに比べて荷重に対する変形量が大きく、案内ボール４とボール転走溝２３，３３との接触面積が増加する分、各案内ボール４とアッパレール２及びロアレール３との接触面圧を低減させることができる。従って、案内ボール４となる合成樹脂は、アルミニウム合金製のアッパレール２及びロアレール３よりもヤング率の低いものが好ましい。これにより、経時的な使用に伴うアッパレール２及びロアレール３の摩耗が防止される他、各レール２，３のボール転走溝２３，３３に対して圧痕が発生するのを防止できる。例えば、前記案内ボール４としては、ポリアセタール（ＰＯＭ）製のボールが使用可能である。
アッパレール２のボール転走溝２３とロアレール３のボール転走溝３３における案内ボール４の配列長さは以下のようにして決定される。例えば、車室内における搭乗者シートの位置調整に必要なストローク量、すなわちロアレール３に対するアッパレール２の最大移動可能距離をＬとした場合、案内ボール４はアッパレール２が距離Ｌ移動する際にボール転走溝２３，３３の上を距離Ｌ／２だけ転動する。このため、図４に示すように、ロアレール３のボール転走溝３３の有効長、すなわちロアレール３の両端に位置する一対のストッパ３５の間の距離をＤとした場合、案内ボール４はボール転走溝３３に対して距離Ｌ／２のみを残して配列するのが好ましい。これにより、ボール転走溝２３，３３に対するボール４の配列数を最大化することができる。尚、この実施形態ではアッパレール２に比べてロアレール３が短く形成されていることから、図４ではロアレール３のボール転走溝３３を例に挙げて説明したが、アッパレール２がロアレール３よりも短い場合には、アッパレール２のボール転走溝に対して同じ考えを適用することになる。
このように、本実施形態ではシートスライド装置１に必要とされるアッパレール２の最大移動可能距離Ｌとボール転走溝２３，３３の有効長Ｄとの関係から、ボール転走溝２３，３３上における案内ボール４の配列長さを決定し、その範囲内で案内ボール４を可及的に多く配列している。
以上のように構成された本実施形態の車両用シートスライド装置によれば、前記アッパレール２及びロアレール３のボール転走溝２３，３３に対して多数の案内ボール４を配列し、しかもケージを用いることなく可及的に多くの案内ボール４を配列し、これら案内ボール４の転動によってアッパレール２をロアレール３に対して移動自在に支持しているので、シートスライド装置１が負荷しなければならない荷重が大きい場合でも、個々の案内ボール４に作用する荷重は小さくすることができる。このため、使用する案内ボール４の直径を小さくして、アッパレール２及びロアレール３の小型化及び薄型化を図ることができ、ロアレール３の底面からアッパレール２のシート取付け位置までの高さを抑え、車両の室内高さの設計に自由度を与えることが可能となる。
また、個々の案内ボール４に作用する荷重が小さくなることで、各案内ボール４とアッパレール２及びロアレール３との接触面圧は低下させることができ、加えて鋼製ボールよりも荷重に対する変形量が大きな合成樹脂製の案内ボール４を使用することにより、荷重が作用した際には個々の案内ボール４とボール転走溝２３，３３との接触面積が増加し、前記接触面圧は更に低下する。これにより、アッパレール２及びロアレール３をアルミニウム合金製とすることが可能となり、鋼製の従来のシートスライド装置に比べて軽量なシートスライド装置の提供が可能となり、車両の燃費性能の改善に貢献することができる。
更に、各案内ボール４とアッパレール２及びロアレール３との接触面圧が低いことから、ボール転走溝２３，３３の摩耗を低減することができ、低発塵、長寿命のシートレール装置を提供することが可能となる。
また、合成樹脂製の案内ボール４でアッパレールの移動を支持しているので、ロアレール３に対してアッパレール２を移動させる際の案内ボール４の走行音の発生を抑えることができると共に、耳障りな金属音の発生も防止することが可能となる。
更に、前記ロアレール３に対して前記案内溝３１の上方を覆う一対の係止壁３６を設けることで、仮にアッパレール２に対して作用した過大な荷重によって案内ボール４がボール転走溝２３，３３から抜け出してしまったとしても、ロアレール３の案内溝３１の内部からアッパレール２のスライド部２１が離脱するのを防止することができ、車両フロアから搭乗者シートが外れるのを防ぐことが可能となる。
次に、図５を参照しながら本発明を適用した車両用シートスライド装置の第二実施形態について説明する。
この第二実施形態のシートスライド装置は、前記アッパレール２及びロアレール３の各ボール転走溝２３，３３に対して材質の異なる２種類のボール、すなわち案内ボール４及び高強度ボール５を配列することにより、前述の第一実施形態のそれに比べて耐荷重性能の向上を図ったものである。
図５は、前記アッパレール２がロアレール３に対して矢印方向へ限度一杯まで移動した状態、すなわちアッパレール２がロアレール３に対するストロークの終端まで移動した状態を示す模式図である。この状態では、前記案内ボール４及び高強度ボール５からなるボール列がアッパレール２のストッパ２４とロアレール３のストッパ３５とに挟み込まれており、これによって前記アッパレール２の矢印方向への更なる移動が規制されている。同図では前記案内ボール４と高強度ボール５を区別することができるよう、当該高強度ボール５のみを黒く塗りつぶして示している。
前記高強度ボール５は前記案内ボール４の配列方向の両端に位置している。すなわち、前記ボール転走溝２３，３３上では高強度ボール５が一群の案内ボール４の転走方向の前後に配置されている。また、前記高強度ボール５は前記案内ボール４の材質よりもヤング率が高い材質によって形成されている。例えば、鋼等の金属、あるいはセラミクスから前記高強度ボール５を形成することができる。また、前記案内ボール４よりもヤング率が高い材質であれば、合成樹脂から高強度ボール５を形成しても良い。
図５から把握されるように、前記アッパレール２がロアレール３に対して矢印方向へ限度一杯まで移動した状態では、前記高強度ボール５が各ストッパ２４，３５に接触している。このため、図５に示す状態からアッパレール２を更に矢印方向へ移動させようとすると、各ストッパ２４，３５が高強度ボール５を強く押圧することになる。この際、高強度ボール５は前記案内ボール４に比べてヤング率が高いことから、案内ボール４に対してストッパ２４，３５が直接接触して当該案内ボール４が変形する場合と比べると、高強度ボール５の変形量は小さなものとなる。
このため、前述の第一実施形態のように案内ボール４のみをボール転走面２３，３３に配列している場合と比べて、ボールがアッパレール２のストッパ２４又はロアレール３のストッパ３５を乗り越えてしまう可能性を可及的に小さくすることができる。つまり、この第二実施形態のシートスライド装置ではアッパレール２のストローク方向に関する耐荷重性能が向上する。
また、車両用シートスライド装置に要求される性能の一つとして、所謂ベルトアンカー強度が存在する。このベルトアンカー強度は、搭乗者シートに着座する搭乗者がシートベルトを装着することを前提とし、シートベルトのアンカーに所定の引っ張り荷重が一定時間作用しても、車両用シートスライド装置のアッパレール２そのものが破断しないこと、アッパレール２が車両フロアに固定されたロアレール３と分離しないことを条件とする。この場合、前記アンカーに作用する引っ張り荷重の方向は、アッパレール２のストローク方向に対して９０度未満の角度を有しているので、当該アッパレール２に対しては前記引っ張り荷重に起因したモーメント荷重が作用することになる。
このとき、ボール転走溝２３，３３に配列されたボール列に対しては、当該ボール列の中央付近に位置するボールよりも両端近傍に位置するボールに対して大きな荷重が作用することになる。このため、ボール列の両端に対してヤング率の高い高強度ボール５を配置した第二実施形態のシートスライド装置では、前述の第一実施形態のごとく案内ボール４のみをボール転走面２３，３３に配列している場合と比べて、前記モーメント荷重に対する耐荷重性能が向上する。
前記アッパレール２のストローク方向に関する耐荷重性能を考慮した場合、前記高強度ボール５は一群の案内ボール４の両端に少なくとも１個ずつ配置すれば足りる。しかし、前記モーメント荷重に対する耐荷重性能を考慮した場合には、一群の案内ボール４の両端に少なくとも２個以上の高強度ボール５を配置するのが効果的である。
但し、高強度ボール５の材質は案内ボール４のそれに比べてヤング率が高いので、当該高強度ボール５は荷重に対する変形量が小さく、アッパレール２及びロアレール３に対する接触面圧が高くなる傾向にある。このため、案内ボール４の個数に対する高強度ボール５の個数の割合が増加すると、その分だけ各レール２，３に発塵や疲労破壊が発生し易くなる。かかる観点から、前記高強度ボール５の個数は前記案内ボール４の個数よりも少なくすることが好ましい。
また、前記ボール転走溝２３，３３を転走する案内ボール４及び高強度ボール５は作用する荷重の大きさに応じて僅かに弾性変形を生じることになるが、前述の如くアッパレール２に対してモーメント荷重が作用する場合には、案内ボール４よりも当該案内ボール４の転走方向の両端に配置された高強度ボール５に対してより大きな荷重が作用することになる。このため、モーメント荷重が作用した場合に、高強度ボール５に隣接する案内ボール４に対して過度の荷重が作用するのを防止するために、高強度ボール５の直径は前記案内ボール４の直径に比べてわずかに大きく設定するのが好ましい。このように高強度ボール５の直径を案内ボール４の直径よりも僅かに大きく設定した場合でも、当該高強度ボール５は荷重を受けて変形するため、案内ボール４もアッパレール２及びロアレール３に確実に接触して荷重を負荷することになり、アッパレール２はボール転走溝２３に配列された総てのボール４，５で支持される。
尚、以上説明してきた第一実施形態及び第二実施形態の車両用シートスライド装置はあくまでも本発明の適用例であって、アッパレール及びロアレールの形状、長さ及び材質、ボール転走溝の条数とその向き、ボールの材質及び配列個数などは、本発明の要旨を逸脱しない限り適宜設計変更することが可能である。
１…車両用シートスライド装置、２…アッパレール、３…ロアレール、４…案内ボール、２０…取付け部、２１…スライド部、２３，３３‥ボール転走溝、３０…固定部、３１…案内溝、３２…側壁部、３６…係止壁

Claims (6)

  1. アルミニウム合金から形成され、シートに固定される取付け部及び長手方向に沿って複数条のボール転走溝が形成されたスライド部を有するアッパレールと、
    アルミニウム合金から形成され、車両フロアに固定される固定部を有すると共に、前記アッパレールのスライド部を収容する案内溝を有すると共に、当該案内溝内には前記スライド部のボール転走溝に対向するボール転走溝が長手方向に沿って形成されたロアレールと、
    合成樹脂から形成されると共に、互いに対向する前記アッパレールのボール転走溝とロアレールのボール転走溝との間にケージを用いることなく並べられて列をなし、前記ロアレールに対するアッパレール移動を支持する多数の案内ボールとを備えていることを特徴とする車両用シートスライド装置。
  2. 前記案内ボールを形成する合成樹脂のヤング率は、前記アッパレール及びロアレールのそれよりも低いことを特徴とする請求項１記載の車両用シートスライド装置。
  3. 前記アッパレール及びロアレールの各ボール転走溝上における前記案内ボールの配列方向の両端には、当該案内ボールよりもヤング率の高い材質から形成された高強度ボールが配置されていることを特徴とする請求項２記載の車両用シートスライド装置。
  4. 前記高強度ボールの直径は前記案内ボールの直径よりも大きいことを特徴とする請求項３記載の車両用シートスライド装置。
  5. 前記ロアレールは前記固定部に対して起立した一対の側壁部を有して、これら側壁部の間に前記案内溝が設けられ、前記案内溝に面した各側壁部の内側面には前記ボール転走溝が設けられる一方、各側壁部の上端には前記案内溝内に収容されたアッパレールのスライド部の離脱を防止する係止壁が設けられていることを特徴とする請求項１記載の車両用シートスライド装置。
  6. 前記ロアレールの各側壁部の外側面には当該ロアレールの長手方向に沿って補強突部が設けられていることを特徴とする請求項５記載の車両用シートスライド装置。
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