JP2015098282A - シートフレーム - Google Patents

Abstract

【課題】樹脂材料からなり、高い剛性を確保することが可能なシートフレームを提供することにある。【解決手段】乗員が着座する車両用シートＳの骨格を構成し、中空閉断面形状に形成された樹脂製のシートフレームＦに関する。シートフレームＦの少なくとも一部を構成する素材は、複数の樹脂素材が積層された積層樹脂素材Ｍであり、積層樹脂素材の層を構成する樹脂素材は、炭素繊維樹脂である。この樹脂素材は、炭素繊維が一方向に沿って走るように整列した一方向材Ｍ２と、炭素繊維が格子状に編まれたクロス材Ｍ１と、を有して構成されており、積層樹脂素材Ｍは、クロス材Ｍ１若しくは一方向材Ｍ２のうち積層中心となる一つの素材に対し、複数のクロス材Ｍ１若しくは複数の一方向材Ｍ２が積層中心に対して繊維配向対称となるよう配置されて積層中心を挟持するように層を成している。【選択図】図６

Description

本発明は、乗員が着座する車両用シートに備えられるシートフレームに係り、特に、樹脂材料からなるフレーム片を組み合せて形成されるシートフレームに関する。

一般に、車両用シートは、骨格となるフレームにクッション材を配設するとともにこのクッション材を表皮材で被覆することにより構成される。
この骨格となるフレームは、通常、着座部の骨格となるシートクッションフレームと、背もたれの骨格となるシートバックフレームとにより構成され、このシートクッションフレームの後端部とシートバックフレームの下端部とが、直接的若しくは間接的に（例えば、リクライニング機構を介して間接的に）取付けられて構築される。
これらのフレームには、骨格となる構成のみならず、様々な部材が配設されており、これらの部材が様々な機能を発揮することとなる。
このような、乗員を支持するための機能としては、例えば、一般的に、シートバックフレームの上方に、乗員の頭部をホールドするヘッドレストを取付けるための取付部が形成される。

このようなフレームを形成するにあたり、乗員の体重を支持するという観点から、高い剛性が求められるが、これととともに、車両用シート自体の軽量化も求められており、一般的に相反する両要求を充足する技術の開発が必要であった。
このような状況下、フレームの軽量化と剛性を同時に確保するための技術が提案されている（例えば、特許文献１参照）。
この特許文献１に記載の技術によれば、シートバックフレームを構成するサイドフレーム外側及びクッションシートフレームを構成するサイドフレーム外側に、斜張ワイヤーを配設し、この斜張ワイヤーに、車両前方側への衝撃荷重と車両後方側への衝撃荷重との差分を負担させる。
また、サイドフレームの車両後端部の縁部周りに高さ方向に沿って延びる閉断面構造を設けることにより、最小断面二次半径を局所的に増大する。
このような構造により、特許文献１の技術によれば、フレームの剛性を確保することが可能となる。
また、軽量の斜張ワイヤー以外に補強のための部品が不要となるため、軽量化に寄与することができる。

また、近年、成形性や軽量性の観点から、フレームの材質として樹脂材料が用いられてきている傾向がある（例えば、特許文献２参照）。
この特許文献２の技術では、樹脂成形品からなる内側半体と外側半体とを組付けることにより、中空の閉断面形状のフレームが形成される。
そして、この組付けは、外側半体に形成された溶着用突条と、内側半体に形成された溶着用受部と、を振動溶着することにより接合することにより実現される。
このように、特許文献２に係る技術によれば、金属材料に替えて軽量な樹脂材料を使用することができるため、軽量化を実現することができる。

特開２０１１−００１００８号公報 特開２００４−３２２８８１号公報

このように、シートフレームにおいては、強度及び軽量化を両立させることが必要であるが、特許文献１の技術では、斜張ワイヤーを配設する必要があるため、部材点数が多くなり製造作業性が低下する。
また、縁部に閉断面形状を形成する等、成形に手間がかかる。
更に、特許文献２のように、シートフレームを樹脂化することによって軽量化を実現することができるが、樹脂は金属よりも剛性が低いため、剛性面に対する更なる工夫が必要である。
特に、中空閉断面形状のシートフレームにおいては、中空であるため、剛性を確保する工夫が一層必要となる。
昨今、成形性や軽量性の観点からシートフレームの材質として樹脂材料が用いられてきており、このような樹脂材料で形成されたフレーム本体は、樹脂成形品からなる内側半体と外側半体とを組付けることにより、中空の閉断面形状が形成されることがある。
このような状況下において、樹脂材料を使用してシートフレームを形成して軽量化を図るとともに、より一層高い剛性を確保することが必要となっている。

そこで、本発明は、上記の問題に鑑みてなされたものであり、その目的は、樹脂材料からなり、高い剛性を確保することが可能なシートフレームを提供することにある。

前記課題は、本発明のシートフレームによれば、乗員が着座する車両用シートの骨格を構成し、中空閉断面形状に形成された樹脂製のシートフレームであって、該シートフレームの少なくとも一部を構成する素材は、複数の樹脂素材が積層された積層樹脂素材であり、該積層樹脂素材の層を構成する前記樹脂素材は、炭素繊維樹脂で構成され、前記樹脂素材は、炭素繊維が一方向に沿って走るように整列した一方向材と、炭素繊維が格子状に編まれたクロス材と、を有して構成されており、前記積層樹脂素材は、前記クロス材若しくは前記一方向材のうち積層中心となる一つの素材に対し、複数の前記クロス材若しくは複数の前記一方向材が前記積層中心に対して繊維配向対称となるよう配置されて積層中心を挟持するように層を成していることで解決される。

このように、本発明においては、シートフレームを構成する樹脂の少なくとも一部を積層樹脂素材とした。
このため、単一の樹脂素材を使用するよりも高い強度を実現することができる。
具体的には、炭素繊維が一方向に沿って走るように整列した一方向材と、炭素繊維が編まれたクロス材を積層させて使用することとした。
このため、引張力が付加される方向に沿って一方向材を配置すれば、引張力に対する強度を高くすることができるとともに、格子状に繊維が走るクロス材によって当該繊維方向への強度もまた高くすることができる。
また、積層中心となる素材に対して対称となるように各素材を配置することにより、各方向への強度を高くすることができる。
具体的には、積層中心がクロス材であれば、この層を挟持するように一方向材を、その繊維配向が対称となるように配置することとなる。
このように構成することにより、各方向への付加力に対し強度の高い積層樹脂素材を形成することができ、よって、シートフレームの強度が向上する。

このとき、請求項２のように、前記積層樹脂素材の表裏面最外層は、前記クロス材により各々構成されていると好適である。
このように構成されているため、例えば、積層樹脂素材に部材配設用の孔等を穿孔した際に、カット面にささくれが生じたり、亀裂が発生したりすることを有効に防止することができる。

このとき、具体的には、請求項３に記載のように、前記積層樹脂素材は、複数のクロス材により一方向材を挟持するよう積層されていると好適である。
このとき、更に具体的な積層構成としては、請求項４に記載のように、前記積層樹脂素材は、前記クロス材が３層以上使用されるとともに、前記一方向材が２層以上使用された少なくとも５層の構造をとり、２層の前記一方向材は、前記クロス材の間に各々挟持されていると好適である。
また、請求項５のように、前記３層使用される前記クロス材の内、前記積層中心となる前記クロス材の繊維配向方向は、他の２層の前記クロス材の繊維配向方向と整合しておらず、他の２層の前記クロス材の配向方向は一致していると好適である。
このように構成されていると、各方向への付加力に対して高い強度を確保することができる。

このとき、具体的には、請求項６のように、前記シートフレームは、乗員の後背部を支持するシートバックフレームと、乗員の臀部を支持するシートクッションフレームと、を有して構成されており、前記シートバックフレームは、前方を構成するフロントフレームと、後方を構成するリアフレームと、を組み合せて形成される中空閉断面状のフレーム本体を備えており、前記フロントフレームは、車両幅方向に離隔して上下方向に延びる２個のフロント側サイドフレームと、２個の該フロント側サイドフレームの上端部を架橋しているフロント側上部フレームと、により逆Ｕ字形状に形成されており、前記積層樹脂素材は、前記フロント側サイドフレームの少なくとも一部に使用されており、前記一方向材の繊維が走る方向は上下方向に沿った方向であると、上下方向に引張力を受けるフロント側サイドフレームに高い強度の積層樹脂素材を使用することができるため好適である。
なお、このとき、一方向材の繊維方向は上下方向に沿う向きにすると、当該方向に付加される引張力に対して高い強度を確保することができる。

また、請求項７に記載のように、前記シートフレームは、乗員の後背部を支持するシートバックフレームと、乗員の臀部を支持するシートクッションフレームと、を有して構成されており、前記シートクッションフレームは、車両幅方向に離隔して前後方向に延びる２個のシートクッションサイドフレームと、２個の該シートクッションサイドフレームの前端部架橋している架橋パンとにより、Ｕ字形状に形成されており、前記積層樹脂構造は、前記シートクッションサイドフレームの少なくとも一部に使用されていると、シートクッションフレームの剛性を確保できるため好適である。

本発明の請求項１に記載の発明によれば、各方向への付加力に対し強度の高い積層樹脂素材を形成することができる。また、これにより、シートフレームの強度を向上させることができる。
本発明の請求項２に記載の発明によれば、積層樹脂素材の可能において、表面に損傷が発生することを有効に防止することができる。
本発明の請求項３乃至請求項５に記載の発明によれば、各方向への付加力に対して高い強度を確保することができる。
本発明の請求項６に記載の発明によれば、具体的に引張力の係るフロント側サイドフレームの強度を高くすることができる。
本発明の請求項７に記載の発明によれば、具体的に乗員の荷重の係るシートクッションサイドフレームの強度を高くすることができる。

本発明の一実施形態に係る車両用シートの外観図である。 本発明の一実施形態に係る車両用シートのシートフレームを示す斜視図である。 本発明の一実施形態に係るシートフレームの説明図である。 本発明の一実施形態に係るシートバックフレームの分解図である。 本発明の一実施形態に係るシートバックフレームの力後方入力時の引張荷重付加方向を示す説明図である。 図３のＸ部拡大模式図である。 本発明の一実施形態に係る一方向材（ＵＤ材）の繊維方向と特性を示す説明図である。 本発明の一実施形態に係る一方向材（ＵＤ材）の積層方向と各方向からの力に対する強さを示す説明図である。 本発明の一実施形態に係る一方向材（ＵＤ材）とクロス材の使用方法の検討グラフである。 本発明の一実施形態に係る一方向材（ＵＤ材）とクロス材との特性を示す説明図である。 本発明の一実施形態に係る一方向材（ＵＤ材）とクロス材との積層の好適例を示す説明図である。 本発明の一実施形態に係る一方向材（ＵＤ材）とクロス材との積層の改変例を示す断面説明図である。 本発明の一実施形態に係る連結パイプの樹脂構造を示す断面説明図である。

以下、本発明の一実施形態（以下、本実施形態）に係る車両用シートについて、図１乃至図１２を参照しながら説明する。
図１乃至図１２は、本発明の一実施形態を示すものであって、図１は車両用シートの外観図、図２は車両用シートのシートフレームを示す斜視図、図３はシートフレームの説明図、図４はシートバックフレームの分解図、図５はシートバックフレームの力後方入力時の引張荷重付加方向を示す説明図、図６は図３のＸ部拡大模式図、図７は一方向材（ＵＤ材）の繊維方向と特性を示す説明図、図８は一方向材（ＵＤ材）の積層方向と各方向からの力に対する強さを示す説明図、図９は一方向材（ＵＤ材）とクロス材の使用方法の検討グラフ、図１０は一方向材（ＵＤ材）とクロス材との特性を示す説明図、図１１は一方向材（ＵＤ材）とクロス材との積層の好適例を示す説明図である。
また、図１２は一方向材（ＵＤ材）とクロス材との積層の改変例を示す断面説明図である。
更に、図１３は連結パイプの樹脂構造を示す断面説明図である。

ここで、以下の説明中、車両用シートの前後方向とは、車両の進行方向に一致する方向のことであり、以下では単に前後方向と呼ぶ。
また、車両用シートの幅方向とは、車両の横幅に沿う方向と一致する方向のことであり、以下では単に幅方向と呼ぶ。また、上下方向とは、車両の上下方向のことである。
なお、以下の説明では、特に断る場合を除き、車両内において車両用シートが使用状態、すなわち、乗員が車両用シートに着座している状態にあるときの構成を示し、以下の説明で述べる方向や位置は、上記の状態における方向や位置であることとする。

また、本発明の一実施形態について、図を参照して説明するが、以下に説明する部材、配置等は、本発明を限定するものではなく、実施形態としての好適な一例であり、本発明の趣旨に沿って各種改変することができることはもちろんである。

＜＜車両用シートＳの基礎構成＞＞
図１及び図２を参照して、実施形態に係る車両用シートＳについて説明する。
本発明の実施形態（以下、本実施形態）に係る車両用シートＳは、車両の乗員が着座するものである。
車両用シートＳは、図１に示すように、乗員が凭れ掛かるシートバックＳ１、乗員の臀部が載置されるシートクッションＳ２、及び、乗員の頭部を支えるヘッドレストＳ３を構成要素として備える。

このように、本実施形態に係る車両用シートＳは、シートバックＳ１（背部）、シートクッションＳ２、ヘッドレストＳ３より構成されており、シートバックＳ１（背部）及びシートクッションＳ２は、シートバックフレーム１及びシートクッションフレーム２に不図示のクッションパッドを載置して、表皮材で被覆されている。

なお、ヘッドレストＳ３は、頭部の芯材（不図示）に不図示のクッションパッド材を配して、表皮材で被覆して形成される。また符号ＨＰは、ヘッドレストＳ３を支持するヘッドレストピラーである。

本実施形態に係る車両用シートＳのシートフレームＦは、図２に示すように、シートバックＳ１を構成するシートバックフレーム１と、シートクッションＳ２を構成するシートクッションフレーム２と、を主要構成として有して構成されている。

＜シートクッションフレームについて＞
本実施形態に係るシートクッションフレーム２は、図２に示すように、平面視で略Ｕ字形状の枠体をなすように形成されており、特に本実施形態では、樹脂材料としての炭素繊維強化プラスチック（ＣＦＲＰ）にて一体成形されている。
シートクッションフレーム２は、幅方向に平行に離隔するとともに前後方向に延出した２個のシートクッションサイドフレーム部２ａと、これらシートクッションサイドフレーム部２ａの前方を架橋するように構成される板状の架設パン部２ｂによって、平面視で略Ｕ字形状の枠体として形成される。

また、２個のシートクッションサイドフレーム部２ａの後端側は連結パイプ２ｃにより架橋連結されている。
更に図示は省略するが２個のシートクッションサイドフレーム部２ａの前端側はサブマリン抑制パイプにより架橋されている。このサブマリン抑制パイプは、車両用シートＳの幅方向一端から他端に亘って伸びたパイプ部材であり、衝突時等の強い衝撃を受けた際に車両用シートＳの前方側を高く保ち、所謂「サブマリン現象」を抑制する。

このシートクッションフレーム２は脚部で支持されており、この脚部は、スライドレール装置４が連結されている。
このスライドレール装置４は、公知の装置が使用されており、例えば、車体フロアに固定されたアウタレール４Ａに対して、インナレール４Ｂが前後方向にスライドするように構成されている。
シートクッションフレーム２の脚部は、このインナレール４Ｂに取付けられ、車体フロアに設置されるアウタレールとの間で前後方向に摺動するインナレール４Ｂに連動して、前後に位置調整を行うことが可能となる。
また、双方のインナレール４Ｂ，４Ｂ前端を連結するように操作レバー４Ｃが配設されている。
この操作レバー４Ｃは、略Ｕ字形状に屈曲したパイプ状の部材であり、その両自由端側が双方のインナレール４Ｂ，４Ｂに固定される。

またシートクッションフレーム２の後端部は、本例においては、リクライニング機構Ｋを介してシートバックフレーム１と連結されている。
リクライニング機構を使用する場合は、公知の機構が採用されていればよい。
なお、シートクッションフレーム２及びリクライニング機構Ｋについては、公知のものが使用されていればよく、今回の出願の内容とは直接関係しないため、詳細な説明は省略する。

＜シートバックフレームについて＞
次いで、本実施形態に係るシートバックフレーム１を説明する。
なお、本実施形態においては、シートバックフレーム１に本願発明を適用した例を説明するが、これに限られるものではなく、他のフレームにおいても使用することができる。
シートバックフレーム１は、図２乃至図４に示すように、正面視で矩形状の枠体をなすフレーム本体１０と、フレーム本体１０の上下方向に架け渡される２本の乗員支持部材３とを有して構成される。

フレーム本体１０は、図４（ｂ）に示すように前後２つに分割されて構成されている。
つまり、フレーム本体１０は、前方部を構成する略矩形枠体のフロントフレーム１４と、後方部を構成する略矩形枠体のリアフレーム１５と、を組合せることにより形成されている。

従来においては、図４（ａ）に示すように、フレーム本体は、金属製素材でできた各パーツ（上部フレーム、サイドフレーム、下部フレーム、ピラー支持部材となるパーツ）を溶接により連結することで構成されていた。
この場合には、８個の部品が必要であり、その各々に対して溶接作業を行う手間がかかる。
しかし、本実施形態においては、フロントフレーム１４及びフロントフレーム１５を組合わせることによってフレーム本体１０を構成することができるため、部品は２個で足りる（なお、両者を組合わせることによって、ピラー支持部もまた形成されるように成形されている）。
よって、部品点数を大きく減らすことができるとともに、作業効率もまた向上する。

本実施形態においては、フロントフレーム１４及びリアフレーム１５は、いずれも、樹脂材料としてのＣＦＲＰからなり、金型成形によって成形されている。
また、フロントフレーム１４及びリアフレーム１５は、樹脂材料からなるシートをフレーム形状に合わせて積層させて金型にセットして成形を行っている。
なお、この樹脂層の構成については、本発明の主要構成要素であるため、後に詳述する。

なお、以下、説明のため、フレーム本体１０の上部を形成する略台形状の部分を「上部フレーム１１」と、幅方向において互いに離れた状態で一対配設される部分を「サイドフレーム１２」と、サイドフレーム１２の下端部同士を連結する部分を「下部フレーム１３」と、記し、上記の通り、これらにより、正面視において略矩形枠体を構成する。

そして、フロントフレーム１４及びリアフレーム１５は、当然のことながら、いずれも、上部フレーム１１に対応する部分、サイドフレーム１２に対応する部分、及び、下部フレーム１３に対応する部分を有している。
ここで、上部フレーム１１に対応する部分とは、各フロントフレーム１４及びリアフレーム１５中、フロントフレーム１４及びリアフレーム１５同士が組み合わさった際に上部フレーム１１を構成する部分のことであり、当該部分のフロント側を「フロント側上部フレーム１４１」と、当該部分のリア側を「リア側上部フレーム１５１」と記す。

同様に、サイドフレーム１２に対応する部分とは、各フロントフレーム１４及びリアフレーム１５中、フロントフレーム１４及びリアフレーム１５同士が組み合わさった際にサイドフレーム１２を構成する部分のことであり、当該部分のフロント側を「フロント側サイドフレーム１４２」と、当該部分のリア側を「リア側サイドフレーム１５２」と記す。
更に同様に、下部フレーム１３に対応する部分とは、フロントフレーム１４及びリアフレーム１５同士が組み合わさった際に下部フレーム１３を構成する部分のことであり、フロント側を「フロント側下部フレーム１４３」と、リア側を「リア側下部フレーム１５３」と記す。
なお、本例においては、フロント側下部フレーム１４３は、フロント側サイドフレーム１４２，１４２の下端を完全に架橋しているのではなく、中央部が切り欠かれた状態となっている。

そして、図４に示すように、フロントフレーム１４及びリアフレーム１５同士が組み合わさると、中空状のフレーム本体１０が形成され、より具体的に説明すると、例えば、サイドフレーム１２の水平面で切断した際の断面については閉断面構造となる。

乗員支持部材３は、上部フレーム１１と下部フレーム１３とを架橋するように渡されて、本例においては、幅方向に並列して２個備えられる。
本実施形態では、フレーム本体１０の上部フレーム１１、サイドフレーム１２及び下部フレーム１３によって囲まれた略方形状の孔内に乗員支持部材３が配置される。
乗員支持部材３は、通常時には車両用シートＳに着座した乗員を背側から支持する。
なお、上述した通り、シートバックフレーム１の下端側（詳しくは、サイドフレーム１２，１２の下端側）は、シートクッションフレーム２の後端部と、本例では、リクライニング機構Ｋを介して連結されている。

＜樹脂素材の構成について＞
図５乃至図１２により、本実施形態に係る樹脂素材の構成について説明する。
以下、本実施形態に係る樹脂素材をシートバックフレーム１に適用した例を示す。
図５（ａ）に示すように、シートバックフレーム１には、着座者が凭れ掛かるため、後方入力Ｆ１の力が一般的に付与される。
このように、図５（ｂ）のサイドフレーム１２の内、特にフロント側サイドフレーム１４２に引張力Ｆ２が主として付加されることとなる。
当該部分の樹脂構成を図６により示す。

図６は、図３のＸ部の拡大模式図である。
本実施形態においては、樹脂層Ｍとして、クロス材Ｍ１及び一方向材Ｍ２（以下、「ＵＤ材Ｍ２」（uni-direction material）と記す）が積層されて積層樹脂素材Ｍを構成している。
なお、クロス材Ｍ１とは、ＣＦＲＰ素材において、炭素繊維が格子状に配向された素材である。
また、ＵＤ材Ｍ２とは、ＣＦＲＰ素材において、炭素繊維が一方向に配向された素材である。

本実施形態においては、図６に示すように、クロス材Ｍ１を３層、ＵＤ材Ｍ２を２層積層した５層構造が採用されている。
つまり、クロス材Ｍ１、ＵＤ材Ｍ２、クロス材Ｍ１、ＵＤ材Ｍ２、クロス材Ｍ１の順に２層積層して構成された樹脂層Ｍが採用されている。
そして、この際、ＵＤ材Ｍ２の炭素繊維が走る繊維方向は、引張力Ｆ２の方向に沿うように配置される。
このような構成を採用するための検証、及びクロス材Ｍ１の使用方法について、以下、図７乃至図１２を参照して説明する。

図７に示すのは、ＵＤ材Ｍ２の模式図である。
このようにＵＤ材Ｍ２は、一方向に炭素繊維が走っている。
そして、繊維平行方向（０°方向）には、繊維特性は大きく寄与する。
また、繊維垂直方向（９０°方向）には、繊維特性は大きくは寄与しない。
つまり、引張力が繊維方向と平行な方向へ付加されることには強いが、引張力が繊維方向と９０°の方向へ付加されると弱いということになる。
逆に、捻れ力が繊維方向と平行な方向へ付加されることには弱いが、捻れ力が繊維方向と９０°の方向へ付加されることには強い。

このような特性をもとに、積層方法を図８のように考察する。
以下、中心点Ｏに対し角度（図示においては０°〜９０°）を規定する。
図８（ａ）では、繊維方向が揃っているため、この０°方向の引張力は、繊維方向と平行方向となり、この方向の引張力が加えられる場合には強いが、９０°方向の引張力及び樹脂特性による捻りには弱い。
同様に、図８（ｂ）に示すように、繊維方向が０°方向に走るものと９０°方向に走るものとを積層すると（つまり、繊維方向が直交するように積層すると）、０°方向の引張力と９０°方向の引張力への強さが同程度に確保できるが、捻りには図８（ａ）同様に弱い。

次いで、捻りへの強さを確保するために、図８（ｃ）に示すように引張力に対して繊維方向を４５°及び−４５°ずらして積層すると、捻りへの強さは確保できるが、０°方向の引張力と９０°方向の引張力への強さが確保できない。
よって、図８（ｄ）に示すように、引張力に対して４５°、９０°、０°、−４５°繊維方向をずらしたものを４層積層すれば、０°方向の引張力と９０°方向の引張力への強さを確保することができるとともに、捻りに対しても強度を確保することができる。

次いで、クロス材Ｍ１単体とＵＤ材Ｍ２単体の強度を検証する。
図９に示すように、ＵＤ材Ｍ２単体のみでは、やはり、一方向にしか繊維が走っていないため、引張力に対する強度は低い。

ここで、クロス材Ｍ１及びＵＤ材Ｍ２の長所と短所をまとめる。
クロス材Ｍ１は、長所として、強度面においては、各方向に安定した強度を持つこと、織り方により特性を変えることができること、が挙げられる。
また、成形面においては、賦形性がいいこと、ほつれにくいこと、が挙げられる。
逆に短所としては、ＵＤ材Ｍ２の繊維方向と平行な引張力への強度に比しては、同方向の引張力への強度が低いことが挙げられる。

次いで、ＵＤ材Ｍ２の長所としては、繊維方向と平行な引張力への強度が非常に高いことが挙げられるが、これ以外の方向への引張力への強度が非常に低くなることが短所である。
また、短所として、成形面においては、賦形性が悪いこと、ほつれやすいこと、が挙げられる。

これらの結果より、成形性の面から、基本積層構成はクロス材Ｍ１を使用することとし、強度を高めるために、ＵＤ材Ｍ３を挟持して補強することが好適であることが示唆される。
この結果を受けて、基本積層構成のクロス材Ｍ１の積層構造を検討する。
次いで、最小基本積層構造を考察する。
各素材及び積層構造の長所と短所を考察する。
クロス材Ｍ１を積層する際に、繊維方向を積層中心に対して４５°ずらして積層した場合、０°、４５°、９０°、１３５°（−４５°）方向の引張力に対しては、どの方向に対しても良好な強度が確保できるとともに、成形面に関しても賦形性も良好である。
しかし、当該構成においては、成形面に関して反りが発生しやすいという短所があった。

これに比して、３層に積層した場合には、０°、４５°、９０°、１３５°（−４５°）方向の引張力に対しては、どの方向に対しても良好な強度が確保できるとともに、成形面に関しても賦形性及び反り双方に対して良好である。
この３層積層に関しては、積層に特徴がある。
積層中心となる中央のクロス材Ｍ１に対して、これを挟持するクロス材Ｍ１，Ｍ１の繊維方向を同方向とした。
換言すると、積層中心に対して、対称となるように繊維方向をそろえて、クロス材Ｍ１，Ｍ１を配置している。
このように配置することによって、各方向の引張力に対しても良好な強度を確保することができるとともに、成形面に関しても問題のない樹脂材を構成することができる。

次いで、図１０により、成形性について説明を捕捉する。
ＵＤ材Ｍ２は、伸びが低く、裂けやすいという特徴を持つ。
つまり、図１０（ａ）に示すように、例えば、部材取付け用の孔部等を形成した際に、その穿孔部分に炭素繊維の切断部分のささくれが露出したり、切断部分に繊維方向に沿った裂け目ができやすい。
これに比して、クロス材Ｍ１は、織物であり柔軟性があるため、賦形性が良好であり、ささくれが露出し難い。
このようなＵＤ材Ｍ２の欠点を補填しつつ、ＵＤ材Ｍ２の強度を活かすために、ＵＤ材Ｍ１でクロス材Ｍ１を補強することが好適であるが、このために、表面となる側にクロス材Ｍ１を使用することがより好適であることが判明した。

以上を考慮し、最良の積層構造を図１１に示す。
つまり、クロス材Ｍ１の積層方向は、積層中心であるクロス材Ｍ１１を挟むように、クロス材Ｍ１２，Ｍ１３を積層する。
このとき、クロス材Ｍ１２，Ｍ１３の繊維方向は同一、つまり、積層中心であるクロス材Ｍ１１に対して対称となるように配置される。
本例においては、積層中心となるクロス材Ｍ１１は、引張力の付加方向から４５°ずらした設定とする。
つまり、一方の繊維方向が引張力の付加方向から４５°ずれるとともに、他方の繊維方向は（一方の繊維方向と直交するため）引張力の付加方向から１３５°（−４５°）ずれるような設定とする。

そして、クロス材Ｍ１１とクロス材Ｍ１２との間、及びクロス材Ｍ１１とクロス材Ｍ１３との間に、ＵＤ材Ｍ２，Ｍ２を各々挟持させる。
このとき、ＵＤ材Ｍ２，Ｍ２の繊維方向は引張力の付加方向と沿うようにする。
つまり、ＵＤ材Ｍ２，Ｍ２もまた、積層中心であるロス材Ｍ１１に対して、繊維配向が対称となるように配置されることとなる。
このような検証結果の元、図６に示す積層構造が採用されるものである。

また、このような積層構造は、図３のＸ部のみではなく、例えば、フロント側上部フレーム１４１に形成されたピラー配設部Ｐ基端部であるＹ部、シートクッションフレーム２のシートクッションサイドフレーム部２ａであるＺ部、シートクッションフレーム２の架設パン部２ｂであるＷ部等に有効に使用される。

次いで、図１２により、積層構造の改変例を説明する。
条件としては、「複数のクロス材Ｍ１によりＵＤ材Ｍ２を挟持した状態となること」、「表面はクロス材Ｍ１により構成されること」、「積層中心に対して対称に配置されること」である。
この条件を満たす構成としては、例えば、図１２のような例が挙げられ、この例では、クロス材Ｍ１１とクロス材Ｍ１２との間、及びクロス材Ｍ１１とクロス材Ｍ１３との間に、ＵＤ材Ｍ２を２枚ずつ挟持させる７層構造としている。

また、図１３により、図３のＶ部である連結パイプ２ｃの構成を示す。
この構成においては、図１３（ａ）に示すように、上記最適例の５層構造の例のほかに、図１３（ｂ）に示すように、クロス材Ｍ１で３枚のＵＤ材Ｍ２を挟持させた構造としてもよい。
このとき、ＵＤ材Ｍ２の炭素繊維は、連結パイプ２ｃの軸方向に沿って一端から他端まで延びるように設定される。
なお、この際、軸方向よりも若干角度を成すように斜め方向に炭素繊維が走るように設定すると、捻り方向への強度が上昇するため好適である。

また、断面形状の図示は省略するが、シートスライド時の操作レバー４Ｃは、２枚のクロス材Ｍ１の繊維方向を違えた積層構造、若しくは、２枚のクロス材Ｍ１で１枚のＵＤ材Ｍ２を挟持した構造であると好適である。

なお、今回は、成形方法として、熱硬化性樹脂を使用したプリプレグのプレス成形が適用されている。
つまり、本例においては、連続繊維（今回は、炭素繊維である）を補強材として使用し、この連続繊維に、硬化剤などの添加剤を混合した熱硬化性樹脂を含浸させてプレス成形を行ったものである。
このように、従来例として提示した技術である、熱可塑性樹脂による不連続繊維の射出成形とは異なる方法をとっている。
なお、成形方法はこれに限られることはなく、発明の趣旨を逸脱しない範囲で、変更可能である。
つまり、連続繊維又は不連続繊維、熱硬化性樹脂又は熱可塑性樹脂、プレス成形又は射出成形、を適宜組み合わせることにより、必要な条件の樹脂を形成してもよい。

Ｓ 車両用シート
Ｓ１ シートバック
Ｓ２ シートクッション
Ｓ３ ヘッドレスト
Ｆ シートフレーム
１ シートバックフレーム
１０ フレーム本体
１１ 上部フレーム
１２ サイドフレーム
１３ 下部フレーム
１４ フロントフレーム
１４１ フロント側上部フレーム
１４２ フロント側サイドフレーム
１４３ フロント側下部フレーム
１５ リアフレーム
１５１ リア側上部フレーム
１５２ リア側サイドフレーム
１５３ リア側下部フレーム
Ｐ ピラー配設部（ヘッドレストピラー配設部）
２ シートクッションフレーム
２ａ シートクッションサイドフレーム部
２ｂ 架設パン部
２ｃ 連結パイプ
３ 乗員支持部材
４ スライドレール装置
４Ａ アウタレール
４Ｂ インナレール
４Ｃ 操作レバー
Ｋ リクライニング機構
Ｍ 積層樹脂素材
Ｍ１（Ｍ１１，Ｍ１２，Ｍ１３） クロス材
Ｍ２ ＵＤ材（一方向材）
ＨＰ ヘッドレストピラー

Claims (7)

1. 乗員が着座する車両用シートの骨格を構成し、中空閉断面形状に形成された樹脂製のシートフレームであって、
   該シートフレームの少なくとも一部を構成する素材は、複数の樹脂素材が積層された積層樹脂素材であり、
   該積層樹脂素材の層を構成する前記樹脂素材は、炭素繊維樹脂で構成され、
   前記樹脂素材は、炭素繊維が一方向に沿って走るように整列した一方向材と、炭素繊維が編まれたクロス材と、を有して構成されており、
   前記積層樹脂素材は、前記クロス材若しくは前記一方向材のうち積層中心となる一つの素材に対し、複数の前記クロス材若しくは複数の前記一方向材が前記積層中心に対して繊維配向対称となるよう配置されて積層中心を挟持するように層を成していることを特徴とするシートフレーム。
2. 前記積層樹脂素材の表裏面最外層は、前記クロス材により各々構成されていることを特徴とする請求項１に記載のシートフレーム。
3. 前記積層樹脂素材は、複数のクロス材により一方向材を挟持するよう積層されていることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載のシートフレーム。
4. 前記積層樹脂素材は、前記クロス材が３層以上使用されるとともに、前記一方向材が２層以上使用された少なくとも５層の構造をとり、
   ２層の前記一方向材は、前記クロス材の間に各々挟持されていることを特徴とする請求項１乃至請求項３いずれか一項に記載のシートフレーム。
5. 前記３層使用される前記クロス材の内、前記積層中心となる前記クロス材の繊維配向方向は、他の２層の前記クロス材の繊維配向方向と整合しておらず、
   他の２層の前記クロス材の配向方向は一致していることを特徴とする請求項４に記載のシートフレーム。
6. 前記シートフレームは、乗員の後背部を支持するシートバックフレームと、乗員の臀部を支持するシートクッションフレームと、を有して構成されており、
   前記シートバックフレームは、前方を構成するフロントフレームと、後方を構成するリアフレームと、を組み合せて形成される中空閉断面状のフレーム本体を備えており、
   前記フロントフレームは、車両幅方向に離隔して上下方向に延びる２個のフロント側サイドフレームと、２個の該フロント側サイドフレームの上端部を架橋しているフロント側上部フレームと、により逆Ｕ字形状に形成されており、
   前記積層樹脂素材は、前記フロント側サイドフレームの少なくとも一部に使用されており、前記一方向材の繊維が走る方向は上下方向に沿った方向であることを特徴とする請求項１乃至請求項５いずれか一項に記載のシートフレーム。
7. 前記シートフレームは、乗員の後背部を支持するシートバックフレームと、乗員の臀部を支持するシートクッションフレームと、を有して構成されており、
   前記シートクッションフレームは、車両幅方向に離隔して前後方向に延びる２個のシートクッションサイドフレームと、２個の該シートクッションサイドフレームの前端部架橋している架橋パンとにより、Ｕ字形状に形成されており、
   前記積層樹脂構造は、前記シートクッションサイドフレームの少なくとも一部に使用されていることを特徴とする請求項１乃至請求項６いずれか一項に記載のシートフレーム。
   

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