JP2016002823A - 乗物用シート - Google Patents

Abstract

【課題】シェルタイプのフレームの温度を部分的に制御することにより、シート周囲の気温が変化しても適正な剛性が保持できるシェルタイプのフレームを備えた乗物用シートを提供する。
【解決手段】構造部材としてのバックパン３２には、少なくともバックパン３２の一部を加熱もしくは冷却してバックパン３２の弾性率を変化させるペルチェ素子４０ａ、４０ｂが取り付けられ、その上には、バックパッド３３が載置されている。
【選択図】図２

Description

本発明は、自動車、飛行機、船、電車等の乗物に搭載される乗物用シートに関する。より詳しくは、シェルタイプのフレームを有する乗物用シートに関する。

シェルタイプのフレームを有する乗物用シートの場合、構造体であるシェルタイプのフレームは樹脂を主体としてガラスやカーボンの繊維を補強材として含んだ材料で構成されている。樹脂はその剛性に関して、温度依存性が大きく、シート周囲の気温によりフレームの剛性が大きく変化する。特許文献１に記載のシェルタイプのフレームはこのような特性を有するものである。

特表２００８−５４５５８４号公報

従来の技術においては、シート周囲の気温変化によるシェルタイプのフレームの剛性の変化には特に対応を講ずることなく、いわゆる成り行きに任せていた。夏場の室内温度が高い状況下ではシェルタイプのフレームの剛性が低下し、着座者の身体保持性能が低下する。この状態で適正な剛性にしようとすると肉厚を増したりリブを設けたりして重量増につながる。また、冬場の室内温度が低い状況下ではシェルタイプのフレームの剛性が上昇し、着座したときに硬すぎて乗り心地が悪くなる。特に、夏場の高温状態を考慮して肉厚を増したりリブを設けたりした場合はこの傾向が顕著となる。

かかる問題に鑑み本発明の課題は、シェルタイプのフレームの温度を部分的に制御することにより、シート周囲の気温が変化しても適正な剛性が保持できるシェルタイプのフレームを備えた乗物用シートを提供することにある。

本発明の第１発明は、シートクッションもしくはシートバックが、構造部材としてのシートシェル上にクッション体が載置されることで構成された乗物用シートであって、前記シートシェルには、少なくともその一部を加熱もしくは冷却して前記シートシェルの弾性率を変化させる温調部材が設けられていることを特徴とする。

第１発明によれば、シートクッションもしくはシートバックの構造部材としてのシートシェルに部分的に温調部材を取り付けて温調することにより、シート周囲の気温が変化してもシートシェルの温度を所定の値に保ち、適正な弾性率を保持することを通じて、シートシェルの剛性を適正に保持できる。

本発明の第２発明は、上記第１の発明において、前記温調部材はペルチェ素子であることを特徴とする。

第２発明によれば、薄肉板状のペルチェ素子をシートシェルに部分的に取り付けることにより、通電の向きを変えるだけで加熱と冷却が可能であり、簡潔軽量な構造でシートシェルの温度制御が可能であり、適正な剛性保持ができる。

本発明の第３発明は、上記第１発明又は第２発明において、前記温調部材は、少なくともシートバックの着座者の肩口に相当する位置と、腰部に相当する位置に配設されていることを特徴とする。

第３発明によれば、シートシェルによる着座者の身体保持において、少なくとも、シートシェルの剛性が最も寄与する部分である着座者の肩口に相当する位置と腰部に相当する位置に、温調部材を配設することにより、効果的にシートシェルの適正な剛性保持ができる。

本発明の実施形態に係る乗物用シートを斜め後から見た斜視図である。 上記実施形態において、シートバックパンを斜め前から見た斜視図である。 図１のＩＩＩ−ＩＩＩ矢視線断面図である。 図１のＩＶ−ＩＶ矢視線断面図である。

図１〜４は、本発明の一実施形態を示す。本実施形態の乗物用シート１０は、図１に示されるように、座面となるシートクッション２０、背もたれとなるシートバック３０を備えている。シートクッション２０は、鉄製のクッションフレームの上に載置された、表皮で被覆されたクッションパッドで着座者の荷重を弾性的に支持するものである。シートバック３０は、シェルタイプのバックフレームの上に載置された、表皮で被覆されたバックパッドで着座者の背面を支持するものである。各図中、矢印により乗物用シートを取り付けた時の乗物の各方向を示す。以下の説明において、方向に関する記述は、この方向を基準として行うものとする。

シートクッション２０は、スライドレール２１を介してフロアＦに取り付けられている。スライドレール２１は、フロアＦに固定されたロアレール２１ａに対してアッパレール２１ｂが前後方向に摺動可能に組み付けられている。アッパレール２１ｂにはロアアーム２２が取り付けられ、ロアアーム２２に図示しないクッションフレームが取り付けられている。クッションフレームの上にはクッション材であるウレタン発泡体製のクッションパッド（図示せず）が載置されその上に表皮であるクッションカバー２３が被せられてシートクッション２０を構成している。シートクッション２０は、スライドレール２１の働きにより前後方向に位置調整可能となっている。

シートバック３０は、シェルタイプのバックパン３２と、その上に載置されたバックパッド３３と、その上に被せられたバックカバー３４を備えている。ロアアーム２２に対しリクライナー４０を介して取り付けられたアッパアーム３１にバックパン３２がボルト、ナットで取り付けられる。リクライナー４０の働きによりシートクッション２０に対してシートバック３０の傾き調整が可能となっている。バックパン３２が特許請求の範囲の「シートシェル」に相当し、バックパッド３３が特許請求の範囲の「クッション体」に相当する。

図２に示されるように、バックパン３２は着座者の上半身外形に適合するように、着座面側から見て凹面形状に形成されている。着座者の腰部を両側から支持するサイド立ち壁部３２ｆ、その前方端末部で両側に若干開いた形状のサイド拡開部３２ｇ、着座者の肩部を支持すべく両側外方向に延びた肩部支持部３２ｈ、着座者の頭部を支持すべく上方向に延びた頭部支持部３２ｉが形成されている。また、着座者の両肩上部に該当する位置に貫通孔３２ｅが２個あけられている。貫通孔３２ｅは、スポーツタイプのシートであることを醸し出す意匠性付与のためのものである。図３及び図４に示されるように、バックパン３２の端末部には下部を除いて全周に着座面の反対側の面方向に折り返した、折り返し部３２ｊが形成されている。折り返し部３２ｊと本体との間で形成される狭窄部３２ｋに表皮端末を挿入して固定するためのものである。

バックパン３２は、スタンパブルシートを用いて成形される。スタンパブルシートは、繊維の直径が６〜８μｍのカーボンファイバを３０００本〜６０００本束ねて形成した糸で織った織物にフィルム状のポリプロピレン樹脂を重ね合わせ、それを何枚か積み重ね、加熱した後、プレス機で圧縮成形して製造される。バックパン３２形状への成形の仕方は、上下型を閉じたときに、その間にバックパン３２と同形状のキャビティを形成する型を開いた状態で、下型上に加熱したスタンパブルシートを載せ、上型を閉じてプレス成形するというものである。

図２に示すように、バックパン３２において、乗員が着座したとき着座者の肩口に当たる貫通孔３２ｅ回りの着座面側の位置に、平面視で５０ｍｍ×５０ｍｍ程度のペルチェ素子４０ａが８枚と平面視で５０ｍｍ×１５０ｍｍ程度のペルチェ素子４０ｂが１枚とが取り付けられている。詳しくは、左右の貫通孔３２ｅのそれぞれの上部に、左右方向に並んで２つのペルチェ素子４０ａが取り付けられ、左右の貫通孔３２ｅのそれぞれの下部にも、左右方向に並んで２つのペルチェ素子４０ａが取り付けられている。さらに、左右の貫通孔３２ｅの間に長手方向をシートの上下方向に一致させてペルチェ素子４０ｂが１枚取り付けられている。また、バックパン３２において、乗員が着座したとき着座者の腰部に当たる位置の着座面側に、長手方向をシートの上下方向に一致させてペルチェ素子４０ｂが４枚、左右方向に等間隔で取り付けられている。ここで、ペルチェ素子とは、２種類の金属の接合部に電流を流すと、片方の金属からもう片方へ熱が移動するというペルチェ効果を利用した素子であり、厚みが５ｍｍから１０ｍｍ程度の板状の形態をしている。バックパン３２への取り付けは、エポキシ系の接着剤を使用して行っているが、その他にも他の樹脂系の接着剤を用いてもよいし、ブラケットを用いて機械的に取り付けてもよい。好ましくは、熱伝導性の良い接着剤を使用するのがよい。

バックパン３２に取り付けられた、各ペルチェ素子４０ａ、４０ｂには図示しない配線が施されており、シート外部の電源から通電が可能になっている。また、この通電の向きは変更可能となっており、一方向に通電した場合は、各ペルチェ素子４０ａ、４０ｂのバックパン３２側の面が乗物の室温より高温となり、他の方向に通電した場合は、各ペルチェ素子４０ａ、４０ｂのバックパン３２側の面が乗物の室温より低温となるように構成されている。したがって、各ペルチェ素子４０ａ、４０ｂのバックパン３２側の面が室温より高温になる向きに通電すると、各ペルチェ素子４０ａ、４０ｂのバックパン３２とは反対側の面は室温より低温になる。また、上記と反対の向きに通電すると各ペルチェ素子４０ａ、４０ｂのバックパン３２側の面が室温より低温になり、バックパン３２と反対側の面が室温より高温となる。ここで言う、「室温より高温」とは最高８０℃程度であり、「室温より低温」とは最低−５０℃程度である。また最大電圧は、ペルチェ素子４０ａ、ペルチェ素子４０ｂとも、１５Ｖ程度である。最大電流は、ペルチェ素子４０ａ、ペルチェ素子４０ｂとも、３０Ａ程度である。ここで、バックパン３２において、乗員が着座したとき着座者の肩口に当たる位置と腰部に当たる位置にペルチェ素子４０ａ、４０ｂを取り付けて温調可能としたのは、かかる部位がバックパン３２による着座者の身体支持剛性に対して寄与の大きい部位であるからである。

図３及び図４に示すように、バックパン３２の着座面側にはバックパッド３３が載置され、その表面がバックカバー３４で覆われている。バックパン３２の着座面側において、ペルチェ素子４０ａ、４０ｂが取り付けられている部分は、その厚み分バックパッド３３に凹みが設けられてバックパッド３３の着座面側にその影響が出て凹凸にならないようにされている。バックパッド３３はウレタン発泡体製の部品であり、断熱性に優れるためペルチェ素子４０ａ、４０ｂの着座面側が室温より高温もしくは低温になっても、その影響が着座者の身体に伝わらないようになっている。

以上のように構成される実施形態は、以下のような作用効果を奏する。夏場等直射日光の強い環境下に置かれた乗物の室内温度は５０℃を超えることがある。かかる場合に、乗物室内に取り付けられた乗物用シート１０のバックパン３２の温度も室内温度と近い値になり、バックパン３２を構成する材料の一つである樹脂の特性からバックパン３２の弾性率は低下し、それに伴って剛性も低下する。ここで、バックパン３２の、着座者の身体支持剛性に対して寄与の大きい部位である着座者の肩口に当たる位置と腰部に当たる位置にはペルチェ素子４０ａ、４０ｂが取り付けられている。このペルチェ素子４０ａ、４０ｂに対して、バックパン３２側の面が室内温度より低温になるように通電する。これによって、ペルチェ素子４０ａ、４０ｂのバックパン３２側の面を通じてバックパン３２が冷やされる。このとき、バックパン３２の剛性は常温である２３℃前後で適正値となるよう設計されているので、ペルチェ素子４０ａ、４０ｂのバックパン３２側の面の温度は、２３℃前後とするのが望ましい。ただし、急速にバックパン３２の温度を２３℃前後の適正値に近づけるべく、初期の段階ではより低温（例えば０℃程度）に設定して急冷し、徐々に
適正値の２３℃前後に近づけていく制御を行ってもよい。このバックパン３２の冷却によってバックパン３２の温度は適正値の２３℃前後に近づき、設計値である適正な弾性率となることを通じて適正な剛性を確保して着座者の身体を支持できるようになる。このとき、ペルチェ素子４０ａ、４０ｂの着座者側の面は、加熱されて室内温度より高温となる。しかし、着座者の身体とペルチェ素子４０ａ、４０ｂとの間には、断熱性能を有するバックパッド３３が介在されているので、着座者に対して加熱による不快感を与えにくい。

上記とは逆に、冬場等気温の低い環境下に置かれた乗物の室内温度は０℃を下回ることがある。かかる場合に、乗物室内に取り付けられた乗物用シート１０のバックパン３２の温度も室内温度と近い値になり、バックパン３２を構成する材料の一つである樹脂の特性からバックパン３２の弾性率は上昇し、それに伴って剛性も上昇する。ここで、バックパン３２の、着座者の身体支持剛性に対して寄与の大きい部位である着座者の肩口に当たる位置と腰部に当たる位置にはペルチェ素子４０ａ、４０ｂが取り付けられている。このペルチェ素子４０ａ、４０ｂに対して、バックパン３２側の面が室内温度より高温になるように通電する。これによって、ペルチェ素子４０ａ、４０ｂのバックパン３２側の面を通じてバックパン３２が加熱される。このとき、バックパン３２の剛性は常温である２３℃前後で適正値となるよう設計されているので、ペルチェ素子４０ａ、４０ｂのバックパン３２側の面の温度は、２３℃前後とするのが望ましい。ただし、急速にバックパン３２の温度を２３℃前後の適正値に近づけるべく、初期の段階ではより高温（例えば５０℃程度）に設定して急加熱し、徐々に適正値の２３℃前後に近づけていく制御を行ってもよい。このバックパン３２の加熱によってバックパン３２の温度は適正値の２３℃前後に近づき、設計値である適正な弾性率となることを通じて適正な剛性を確保して着座者の身体を支持できるようになる。すなわち、乗員が着座しているときにシートバック３０による着座者の身体支持が硬すぎて不快感を感じることを抑制できる。このとき、ペルチェ素子４０ａ、４０ｂの着座者側の面は、冷却されて室内温度より低温となる。しかし、着座者の身体とペルチェ素子４０ａ、４０ｂとの間には、断熱性能を有するバックパッド３３が介在されているので、着座者に対して冷却による不快感を与えにくい。

上記の作用によって、バックパン３２は、取り付けられたペルチェ素子４０ａ、４０ｂの働きにより、乗員が着座しているときに着座者の身体を適正な剛性で支持できる。これによって、乗物用シート１０の環境が変化しても、適正な着座者の乗り心地を確保することが可能となる。

以上、特定の実施形態について説明したが、本発明は、それらの外観、構成に限定されず、本発明の要旨を変更しない範囲で種々の変更、追加、削除が可能である。例えば、

１．上記実施形態においては、バックパン３２の材料として強化材にカーボンファイバの織物を、マトリクス樹脂にポリプロピレン樹脂を用いたがこれに限らず、強化材としてガラス繊維の織物を用いたり、マトリクス樹脂としてポリアミド等の熱可塑性樹脂を用いてもよい。さらにはカーボンやガラス等の短繊維を強化材として、ポリプロピレンやポリアミド等の熱可塑性樹脂と複合化した繊維強化樹脂をインジェクション成形してもよい。

２．上記実施形態においては、乗物用シートのバックパン３２に本発明を適用したが、これに限らず、乗物用シートのシェルタイプのクッションパンに適用してもよいし、クッションとバックが一体となったフルバケットシェルタイプのフレームに適用してもよい。

１０ 乗物用シート
２０ シートクッション
３０ シートバック
３２ バックパン（シートシェル）
３３ バックパッド（クッション体）
３４ バックカバー
４０ａ ペルチェ素子（温調部材）
４０ｂ ペルチェ素子（温調部材）
Ｆ フロア

Claims (3)

1. シートクッションもしくはシートバックが、構造部材としてのシートシェル上にクッション体が載置されることで構成された乗物用シートであって、
   前記シートシェルには、少なくともその一部を加熱もしくは冷却して前記シートシェルの弾性率を変更する温調部材が設けられている乗物用シート。
2. 請求項１に記載の乗物用シートであって、前記温調部材はペルチェ素子である乗物用シート。
3. 請求項１又は請求項２に記載の乗物用シートであって、前記温調部材はシートバックの着座者の肩口に相当する位置と、腰部に相当する位置に配設されている乗物用シート。
   
   
   
   
   

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