JP2014522948A - クランクを有する座席調節装置 - Google Patents

Abstract

軸（Ａ）を中心として回転可能なクランク（１２，１２’）と、軸（Ａ）を中心とするクランク（１２，１２’）の歯状セグメント（１６）と噛合するピニオン（１４）と、を備えた座席調節装置であり、クランク（１２，１２’）は、互いに積層され堅固に保持された、少なくとも３つの薄板（１８，１８ａ，１８ｂ）の群により構成される。
【選択図】 図１

Description

本発明は、所定の軸を中心として回転可能なクランクと、ピニオンとを備え、クランクは上記軸を中心とする歯状セグメントを有する座席調整装置に関するものである。

このような座席調節装置は、たとえば、自動車において、シートバックの傾きや高さを調節するために使用される。たとえば、座席の高さを調整する場合、クランクは座席フレームに回転可能に設置され、クランクの自由端は車体に堅固に接続している部材に連結される。ピニオンは、電気モーターまたはレバーを介したマニュアル操作により駆動され、歯状セグメントを介して、クランクを枢動する。これにより、車体に接続している部材に対する座席フレームの位置が変化する。ピニオンは、所望の座席位置に達した時に、たとえばフリーホイールブレーキなどにより、上記座席位置で停止される。これにより、クランクと座席フレームは所望の位置で固定されることとなる。

米国特許公報第４６３３６６６Ａ公報（ＵＳ ４ ６３３ ５５６ Ａ）には、比較的薄い金属板から打ち抜かれ、積み重ねられた一群の薄板によって、それぞれ形成された歯車とカムとが開示されている。また、廃棄物を削減するために、カムは歯車の一部分から打ち抜かれており、これにより、カムに対応する形の開口部が歯車に残される。

自動車の座席調節装置においては、事故の際に、シートベルトをした乗員の安全を確実なものとするために、クランクはとても高い機械強度と耐破壊性とが必要とされる。

このような理由から、上述したタイプの座席調節装置としては、比較的厚い板材から打ち抜かれたクランクが知られている。

米国特許公報第４６３３６６６Ａ号公報

本発明の課題は、耐破壊性を向上させた座席調節装置を提供することである。

本発明は、クランクを、互いに積層され強固に保持された少なくとも３枚の薄板群により形成することで、上記課題を解決する。

もし、自動車が衝突した場合、座席に働く慣性力によりクランクが破壊する場合がある。このような破壊は、典型的には、最も歪んだ部分での微細な亀裂から始まり、そのまま全体的な亀裂へと広がる。これに対し本発明に係る座席調節装置では、他の薄板が亀裂のない初期状態のままであっても、破裂の広がりは亀裂が生じた薄板に制限され、薄板が互いに強固に保持されている場合でも、薄板の亀裂が他の薄板に広がることを防ぐことができる。このようにして、衝撃エネルギーの大半は消費されるため、クランク全体が損傷することで、搭載部から自動車の座席が脱落するのを回避することができる。

さらに、一回の打ち抜き工程で打ち抜かれる板材の厚さは、ちょうど一つの薄板の厚さに対応するため、打ち抜きプレスの印加力に対し、より高硬度の薄板を使用することが可能となる。これにより、クランクの機械強度をより増大させることができ、また、強度を損なうことなく、クランクの全体的な厚みと、それに伴うクランクの重さとを低減することができる。

驚くべきことに、個々に打ち抜いた複数の薄板からなるクランクの製造では、廃棄物の総量が増加しないばかりか、反対に、廃棄率を減少させることができる。要するに切断力が小さくなるために、打ち抜き対象である薄板を囲み、打ち抜き工程において打ち抜き工具がブランク材を強固に保持するための領域である、グリップ領域を小さくすることができるからである。

この発明の有利な実施形態および改良は、従属請求項に示されている。

特に、好ましい実施形態としては、異なる形状の薄板を組み合わせて、一つのクランクとすることである。このようにして、弱い力のかかる領域では少ない数の薄板だけからクランクを形成し、最も力のかかる領域だけで全ての数の薄板でクランクを形成することで、材料と廃棄物とを節約することができる。

また、厚さの異なる薄板および／または異なる特性の金属板からなる薄板を組み合わせることも効果的である。たとえば、より堅い板を、より柔らかく延性のある板と組み合わせることで、脆弱性を許容限度内としながら、クランク全体の強度を増大させることができる。

この発明の実施例を、以下の図を参照して説明する。

本実施形態に係る座席調節装置のクランクとピニオンとの斜視図である。 図１のII−II線に沿う断面図である。 図１に示すクランクとピニオンとを備えた座席調節装置を示す図である。 図３とは異なる位置における座席調節装置を示す図である。 一方向に延々と伸びる細長い金属板からなり、クランク用の薄板が打ち抜かれるブランク材の打ち抜き位置の配置例を示す図である。 打ち抜き工程を示す図である。 他の実施形態に係る座席調整装置のクランクの斜視図である。 図７のVIII−VIII線に沿う断面図である。 図７に示すクランクの平面概略図である。 さらに別の実施形態に係る座席調節装置の詳細な斜視図である。 さらに別の実施形態に係る座席調節装置の詳細な斜視図である。

図１においては、座席調節装置１０に必須な構成であるクランク１２と、このクランク１２の歯状セグメント１６と噛合するピニオン１４とを示す。

クランク１２は、複数（本実施形態では５つ）の薄板１８が互いに積層された薄板１８の群から構成されており、本例では、全ての薄板１８が同じ形状とされている。クランク１２は、略円形であるが、端部が波形とされた開口部２０を備え、この開口部２０において、シャフト２２（図３に示す）がクランク１２に対して回転不能に係合されている。したがって開口部２０は、クランク１２が回転可能な軸Ａを決定する。歯状セグメント１６は、軸Ａを中心とする円弧を形成する。さらに、クランク１２は、軸Ａを中心とした弧状の切欠き部２４を備え、この切り欠き部２４には、たとえば、クランク１２の枢動範囲を制限するストッパ（不図示）が挿通される。クランク１２は、歯状セグメント１６の一方の端部において、歯状セグメント１６よりも放射方向に広がった拡張部２６を形成しており、この拡張部２６には、連結開口部２８が形成されている。

本実施形態に示すように、ピニオン１４は、複数の薄板の積層体から形成されているが、本発明を理解するすために必須な構成ではない。

クランク１２を構成する個々の薄板１８は、クランクに点在する複数の固定点３０において、形状がぴったりと詰められている。図２は、これらの固定点３０のうち、拡張部２６にある２つの固定点を通る断面図である。いずれの固定点３０においても、それぞれの薄板１８はパンチ加工による窪み部を一方側に有するとともに、これに相補して、パンチ加工による突起部３２を反対側に有する。突起部は、下側で隣接する薄板の窪み部に合わせてプレスされている。このようにして、薄板は１つの群として互いに保持されることとなる。

座席調節装置１０の構造と機能について、図３および図４を参照して説明する。

図３は、座席フレーム３４の一端と、これに対応する、自動車の車体に強固に接続している部材３６の端部とを示している。クランク１２は、前述したシャフト２２と一体して回転可能に保持されており、座席フレーム３４の２つの脚部において回転可能に支持されている（図３および図４のそれぞれには、これら脚部のうち１つのみを表示している）。クランクの拡張部２６は、車体固定部材３６に連接されている。図３には示していないが、座席フレーム３４と部材３６との他の２つの端部は、リンクにより接合されている。リンクは、クランク１２と同様の構造を有するが、歯状セグメントを有していない。これにより、クランク１２と上記リンクとは、図４に示すように、部材３６に対する座席フレーム３４の相対移動を許可する偏菱形（長斜方形）の結合を構成することとなる。

ピニオン１４は、座席フレーム３４に回転可能に支持されており、図示していない電気モーター、ギア、レバー操作などの駆動機構により駆動される。ピニオン１４が歯状セグメント１６と噛合することで、ピニオンの回転は、シャフト２２の軸Ａを中心としたクランク１２の枢動へと変換され、これにより、部材３６に対する座席フレーム３４の高さが調節される。ピニオン１４を駆動するためのドライブトレイン（ピニオン１４の駆動系）には、ピニオン１４が駆動していないときに、ピニオン１４をその位置でセルフロック方式により固定化し、これにより、クランク１２が到達した角度位置においてクランク１２を保持するフリーホイールブレーキが含まれる。

図５は、一方向に延々と延びた細長い金属板であり、打ち抜きプレス加工に供給されるブランク材３８から、複数のクランク１２用の薄板１８を効率的に打ち抜く方法を示す図である。本例に示すように、薄板１８の打ち抜き位置として、２つのクランクの歯状セグメントが、それぞれ互いに反対方向を向き、かつ、わずかな距離だけ離間する位置が選択される。

打ち抜き工程を図６（ａ）〜（ｄ）に示す。

図６（ａ）は、上述したように、歯状セグメントが互いに反対方向を向いている２つの薄板１８の形状を示す図である。

図６（ｂ）は、打ち抜きプレス機４０の概略を示す図であり、図６（ａ）のＢ−Ｂ線に沿った断面図である。打ち抜き装置は、マトリックス（基盤）４２と、マトリックス４２に相補して設けられたパンチ部４４とを備え、パンチ部４４は、このパンチ部４４に対応するクランプ具４６の開口部を通り抜ける。図６（ｂ）では、パンチ４４とクランプ具４６とが上に持ち上げられており、新しく供給されたブランク材３８の一部がマトリックス４２の上に置かれている。

図６（ｃ）では、クランプ具４６が下に移動し、ブランク材３８を、マトリックス４２とクランプ具４６とでしっかりと固定している。ここで、薄板１８と当該薄板１８の開口部とを囲む全ての切り取り線において、打ち抜き工程において生じる切断力が板材を歪ませることなく、板材を適切に切断するためには、十分な幅を取ってブランク材を押さえることが重要である。特に、薄板１８の２つの歯状セグメント１６（図６ａ）を互いに分離するウェブ部分については、歯の形状により単位面積当たりの切断力が特に高くなるため、上記の点が特に妥当する。

図６（ｄ）は打ち抜き工程の後の状態を示している。パンチ部４４が下方に移動されると、切り抜き用の突起部がマトリック４２の開口部を通過する。これにより、２つの打ち抜かれた薄板１８は下方に取り出され、一方、打ち抜き装置にはブランク材３８の残りは廃棄物として残される。その後、ブランク材が先に送られることで、廃棄物が取り除かれる。

ブランク材３８は、一枚の薄板１８の厚さのみを有するため、上述した打ち抜き工程で発生する切断力は比較的小さくなる。これにより、ブランク材３８として、特に硬度が高くかつ／または靭性の高いグレードの金属板を使用することできる。その結果、決められた全体的な厚さにおいて、クランク１２の強度をより高くすることができる。また、板の厚さを小さくすることができるため、ブランク材３８から打ち抜かれる薄板１８の外側において、ブランク材３８を固定するマトリックス４２とクランプ具４６との間の領域を比較的小さなものとすることができる。仮に、全てのクランク１２を５倍の厚さを持つ一枚の板材から打ち抜く場合には、特に歯状セグメント１６の領域においてせん断力が高くなる。そのため、２つの歯状セグメント１６の間の板が保持されるマトリックス４２とクランプ具４６とのウェブ部分については、十分な安定性を有し、金属板が動かないように板材を固定し、かつ、板材を滑らかに切断できるように、２つの歯状セグメントの間に著しく大きなスペースが必要となる。このような場合には、それぞれの打ち抜き位置の間の距離はかなり大きくなり、その結果、製造されるクランクの質量に比例して、廃棄物の質量もかなり大きくなってしまう。

図７〜図９は、別の実施形態に係る座席調節装置１０’を示す図である。この座席調節装置は、クランク１２に代えて、クランク１２’を備えている。クランク１２’は、５つの薄板１８ａ，１８ｂの群で構成されているが、薄板は全てが同じ形状となっていない。薄板１８ａのみがクランク１２’全体の形状まで広がっている一方、薄板１８ａの間に介在する薄板１８ｂは、開口部２０の周囲および拡張部２６を除いたクランク１２’の一部の形状のみに広がっている。この点について、薄板１８ｂの形状がハッチング処理された図９に最もよく示されている。薄板１８ａと薄板１８ｂとの組み合わせることで、クランク１２’の耐荷重容量を損なうことなく、クランク１２’に用いる材料とクランク１２’の重さとを低減することができる。特に歯状セグメント１６のように、クランクに特に大きな力がかかる部分において、クランクは、互いに積層さられた５つの薄板１８ａ，１８ｂにより補強される。一方、開口部２０の波形の端部においては、印加されたトルクに応じた力はシャフト２２（図３に示す）の外周全体に分配されるため、３つの金属薄板１８ａにより十分な安定性が実現できる。ここで、薄板１８ｂは、薄板１８ａの間のスペースを小さくし、薄板群を安定化させるために、クランクの外周のマージン（余白）が小さくなっている。

また、拡張部２６の接続開口部２８に生じる力は、接続開口部２８の外周のより広い領域に分散されるとともに、大きなてこ力により減少するため、印加されたトルクと比べて小さくなる。

図８に示すように、本実施形態では、固定点３０において、薄板１８ａと薄板１８ｂとが、固定点３０に挿入されるピン４８により互いに保持されている。拡張部２６のように、薄板１８ａのみが存在する領域では、薄板１８ａは、ピン４８により貫通されるスペーサーリング５０を介して、お互いに離間している。ピン４８は、薄板の開口部に対応して圧入され、薄板群を互いに保持する。

図１０は、薄板１８の群の両側が、異なる形状の薄板１８ｃにより覆われたクランク１０’’を示している。薄板１８ｃは、歯状セグメント１６の歯の隙間まで広がっており、これにより、ピニオン１４の軸方向の案内を助けることができる。

図１１は、図１０に示す構成を逆転させたものを示している。クランク１０’’’は、“通常の”薄板１８が両側に位置する薄板１８ｄを備える。薄板１８ｄは、歯状セグメント１６において歯が省かれている。ピニオン１４は、一群の薄板１４ａ，１４ｂから形成されている。少なくとも１つの薄板１４ｂは、ピニオンの歯の隙間の領域まで広がっており、ピニオン１４の軸を案内するために、クランク１０’’’の薄板１８の間に係合される。

Claims (7)

1. 軸（Ａ）を中心として回転可能なクランク（１２，１２’）と、
   前記軸（Ａ）を中心とするクランク（１２，１２’）が有する歯状セグメント（１６）と噛合するピニオン（１４）と、を備え、
   前記クランク（１２，１２’）は、互いに積層され堅固に保持された、少なくとも３つの薄板（１８，１８ａ，１８ｂ）群により構成されていることを特徴とする座席調節装置。
2. 請求項１に記載の座席調節装置であって、
   前記薄板（１８ａ，１８ｂ）のうち少なくとも１つ（１８ｂ）は、前記クランク（１２’）の一部の輪郭のみを包含することを特徴とする座席調節装置。
3. 請求項１または２に記載の座席調節装置であって、
   前記歯状セグメント（１６）は、第１の外周形状を有する薄板（１８）と、第２の外周形状とを有し、前記ピニオン（１４）の軸を誘導するために、前記歯状セグメント（１６）に対応する領域において、前記第１の外周形状を有する薄板（１８）よりも広がっている、少なくとも１つの薄板（１８ｃ）とにより形成されていることを特徴とする座席調節装置。
4. 請求項１または２に記載の座席調節装置であって、
   前記歯状セグメント（１６）は、第１の外周形状を有する薄板（１８）と、第２の外周形状を有し、前記第１の外周形状を有する薄板（１８）の歯状セグメント（１６）に対応する位置の近傍において窪みがある、少なくとも１つの薄板（１８ｄ）とから形成されており、
   前記ピニオン（１４）は、薄板（１４ａ，１４ｂ）の群から形成されており、少なくとも一つの薄板（１４ｂ）は、前記クランクを構成する前記薄板（１８ｄ）の窪みにより生じた空間に係合することで、前記ピニオン（１４）の軸を案内することを特徴とする座席調節装置。
5. 請求項１〜４のいずれかに記載の座席調節装置であって、
   前記薄板（１８）は、他の薄板と互いに形が合うように結合するために、互いに相補的な窪み部および突起部（３２）を有することを特徴とする座席調節装置。
6. 請求項１〜４のいずれかに記載の座席調節装置であって、
   前記薄板（１８ａ，１８ｂ）は、当該薄板（１８ａ，１８ｂ）に挿入されるピン（４８）を介して、他の薄板と互いに形が合うように結合されることを特徴とする座席調節装置。
7. 請求項１〜６のいずれかに記載の座席調節装置であって、
   異なる厚み、または、異なるグレードの金属板の前記薄板（１８，１８ａ，１８ｂ）が組み合わされて、前記クランク（１２，１２’）を形成していることを特徴とする座席調節装置。

Images