JP2016523207A - 自動車シート - Google Patents

Abstract

自動車シートは、ベースユニットと、直立したシートバックと、を有し、前記ベースユニットは、最適化された繊維配向の成形された複合材料と、自動車及び横方向に間隔が空けられた少なくとも２つの直立アームへの連結のための金属製固定点とからなり、前記シートバックは、最適化された単一方向繊維配向を有する成形された複合材料からなり、縦方向に沿って分布された接続部を介して各直立アームに連結されている。この縦の分布は、縦方向に間隔が設けられた複数の機械的接続部を、両パーツの間に提供することによって達成され得る。或いは、縦方向に長い範囲を有する接着結合を採用することができる。ベースユニットは、調節可能機構を有していてもよく、直立アームとベースユニットの残り部分との間の角度を変化させることができる。これによりシートの傾斜を調節することができる。調節可能機構は、アル部分がその周りを回転し、シートバックと係合するよう内側へ延長するスピンドルを有していてもよく、そうすることによってシートバックとベースユニットとの間の接続を更に補強することになる。ほとんどのシートは、ベースユニットに連結されたシートベース又はクッションを有する。シートベースは、成形された複合材料からなっていてもよく、ベースユニットに固定して連結されていてもよい。ベースユニットは、固定点に対して直立アームの前後位置が調節され、それによりシートが前後に調節可能となるよう、スライド可能なアジャスターを含んでいてもよい。直立アームは、衝突時の運転者又は搭乗者への影響を最小限にするため、シートバックの両側に隣接して配置されていることが好ましい。シートバックは、必要程度の剛性と耐衝撃性を提供するために、成形された複合材料の複数層によって規定され、最適化された単一方向繊維補強等を含む補強部分を有していてもよい。成形された幾何学的な補強部分は、その構造が高い剛性と軽量を与えることから、少なくとも１つの空洞を規定していてもよい。そのような空洞は、シートの上縁において開口を有する管を定義するものであってもよく、シートは、更に、少なくとも１つの下方に延びる突起を有するヘッドレストを有し、突起及び管はスライド可能に係合することができ、それ故ヘッドレストをシートの上方に上下調節可能に保持することができる。【選択図】図３

Description

本発明は自動車のシートに関する。

自動車には、運転者及び搭乗者を道程中快適に支持し、衝突の際には拘束するための、何らかの形の座席が運転者及び搭乗者にとって必要である。これは、乗員の上下及び左右に内部空間が不足する問題があるため、一般的に小型の都市型自動車のデザインにおいてより大きな課題となる。それ故、背が高い運転者や後部座席の搭乗者は、快適のための適当な足下スペース及び／又は頭上スペースの不足に悩まされることになる。

また、従来の自動車シートは、総じて３０〜７０ｋｇの間である。現代の自動車は、重量を最低限に保つことが要求される。現状の鉄プレス製シートのデザインは、衝突テスト、むち打ち、縁石衝突などに関連する規制に基づいており、それ故、有用な重量削減を得られそうな領域として一般的に考えられていない。

幅広い軽量シートはモータースポーツの用途として入手可能であるが、調節機能、快適性、及び入手し易さがはるかに低いレベルにあるため、路上走行車（都市型自動車を含む）ほとんどの種類での使用には不適切であると見なされている。加えて、そのようなシートは、一般的に、ハーネスやロールケージ、ヘルメット等の他の安全手段と併せて設置、使用されており、それ故、衝突テスト（等）において異なる検討がなされているものである。

衝突テストの要求を満たすように設計されつつ、軽量、最小限の材料消費、及び、再生かつ再生可能な材料の組み合わせを提供するシートは極めて望ましい。

そのため、本発明はベースユニットと直立したシートバックとを含む自動車シートを提供するものであって、ベースユニットは、少なくとも部分的に金属製であり、自動車への連結のための固定点と、横方向に間隔が空けられた少なくとも２つの直立アームと、を有し、シートバックは、成形された複合材料からなり、縦方向に沿って分布された接続部を介して各直立アームに連結されている。この縦の分布は、縦方向に間隔が設けられた複数の機械的接続部を、両パーツの間に提供することによって達成され得る。或いは、縦方向に長い範囲を有する接着結合を採用することができ、直立アームはシートバックの材料の内部に埋め込まれていてもよい。

ベースユニットは、金属成分に加えて、部分的に、成形された複合材料からなっていてもよい。成形された複合成分は、理想的にはシートに必要程度の剛性と耐衝撃性を提供するために、最適化された繊維配向を有する成形された複合材料の複数層で規定される補強部分を提供していてもよい。直立アームとベースユニットの残り部分との間の角度を変化させてシートの傾斜を調節するために、調節可能機構が設けられていてもよい。調節可能機構は、ある部分がその周りを回転し、シートバックと係合するよう延長するスピンドルを有していてもよく、そうすることによって、シートバックとベースユニットとの間の接続を更に補強することになる。ほとんどのシートは、ベースユニットに連結されたシートベース又はクッションを有する。シートベースは、成形された複合材料からなっていてもよく、ベースユニットに固定して連結されていてもよい。

ベースユニットは、固定点に対して直立アームの前後位置が調節され、それによりシートが前後に調節可能となるよう、スライド可能なアジャスター又はそのようなアジャスターのための取付点を含んでいてもよい。

直立アームは、シートバックの両側に隣接して配置されていることが好ましい。シートバックは、成形された複合材料の複数層によって規定される補強部分を有していてもよい。これらは、必要程度の剛性と耐衝撃性を提供するために最適化された繊維配向を有していてもよい。成形された幾何学的な補強部分は、その構造が高い剛性と機械的性能の向上を与えることから、少なくとも１つの空洞を規定していてもよい。

そのような空洞は、シートの上縁において開口を有する管を定義するものであってもよく、シートは、更に、少なくとも１つの下方に延びる突起を有するヘッドレストを有し、突起及び管はスライド可能に係合することができ、それ故ヘッドレストをシートの上方に上下調節可能に保持することができる。

複合材料は、その他の複合材料の形態も可能であるものの、通常、マトリックス内に繊維補強を有する。これは、シートの機械的特性を調整するよう、繊維の整列を最適化する可能性を与える。シートバックにおいて、シートバックの上方向に整列し、理想的には、シートバックの上縁へ向けて幅が増加し得るシートバックの２つの縦方向外縁領域に位置し、好ましくは、シートバックの上縁の中点で交わる、単一方向繊維補強の領域を含むことが有利である。シートバックの上縁に沿って横方向に整列した単一方向繊維補強の領域、及び直立アームとの縦方向に分布した接続部を少なくとも被覆する準等方性積層繊維の領域を含むことも有利である。上及び横方向に対して実質的に４５°である二方向のそれぞれに整列した二方向補強の領域も設けることができる。

ベースユニットにおいて、シートベースも繊維補強複合材料からなるものであってもよい。これは、シートベースの端部において外側へ向かう横方向の単一方向繊維補強の領域、シート搭載領域の周囲に準等方性積層繊維の領域、及び長手及び横方向に対して実質的に４５°である二方向のそれぞれに整列した二方向補強の領域を有利に含むことができる。

本発明は先行請求項のうちのいずれか１項に係るシートを少なくとも１つ有する自動車にも関する。

上述のことから、日常使用可能であり、複合材料からなる自動車用シートを製造することは、実用的であり、実現可能である。そのような材料は、ベースの断面厚さを減少させ、ひいては乗員が低くパッケージされ、低ルーフライン及び自動車の低重心を与えること等のような多数の利点を与える。低重心は、自動車のハンドリング及び（ロールオーバーの観点からの）自動車の静的安定性の向上を与え、ルーフラインの低減は自動車の空気力学的抵抗の減少を生成し、それにより自動車の排ガスを減少させる。

本発明の一形態が、以下の添付図面を参照しつつ実施例によって説明される。

図１は、シートの第１形態の正面図である。 図２は、図１のシートの後面図である。 図３は、いくつかのトリムパネルを取り除いた、図１のシートの後面図である。 図４は、いくつかのトリムパネルを取り除いた、図１のシートの側面図である。 図５は、いくつかのトリムパネルを取り除いた、図１のシートのベースユニットとシートバックとの間の接続部の拡大図である。 図６は、トリムパネルが配置されていること以外、図５と同様の図である。 図７は、本発明の第２形態の後面図である。 図８は、本発明の第３形態の後面図である。 図９は、シートの好ましい繊維配向を示す。

実施するための形態

本願において、前後、上下方向、内側、横方向等の方向の言及は、全てシート自体に対して解釈されることが意図されている。人は前方向へ足を投げ出して確定した位置に着座するため、曖昧さは生じない。シートは通常、自動車内に前方に向けて設置されるため、同様の方向表示は、自動車に対しても適用される。しかしながら、シートを後方に向けて搭載することも許容されるため、問題の自動車に対して向きが反対となる可能性がある。

図１では、自動車シート１０は、ベースユニット１２、シートバック１４、及びシートベース１６の３つの要部で構成されている。ベースユニット１２は、従来設計の前後調節可能な１対のランナー１８を含み、自動車の床部の適当な頑丈部分にそれを介して連結可能である。シートバック及びシートベースは、家庭及び工業廃棄物（例えば、くず等）のような再生かつ再生可能な材料を採用して、成形された複合パネルであり、典型的な人体形状に適合する形状へと熱成形されている。説明されるように、両方ともベースユニット１２へと連結されている。

図２は、シートバック１４をより明確に示している。混成の混合材料２０を含む単一シートが、シートバック形状のほとんどを規定している。少なくとも上部シートウイング２１は、主要な運転中の負荷方向の剛性及び強度を保証する最適化された単一方向繊維配置を有する。縁２２は、フォームやトリムにより容易に適合でき、剛性を維持しつつ軽量化するよう設計された横断リム形状を有する。シートバック１４の後部の幾何学的な補強構造２４は、幾何学的剛性の増加をもたらす。補強構造２４の位置、サイズ、配置は、快適性、衝突時の安全性、及び軽量化を手伝うよう最適化されている。

幾何学的な補強２４は、両側の縁領域の間の支持を提供するために、シートバック１４の中央スパインに沿って配置されている。それは、梯子形状の成形体、すなわち、その間に間隔を置いて走る水平横材３０を有する２つの直立補強２６，２８の形を取っている。

２つの直立材は、シートバック１４の下縁から上縁まで延長し、そこで共に狭まって、ヘッドレスト３６の２つの縦方向の突起３２，３４と整列する。直立材（又は少なくともそれらの上部）は中空であり、それ故突起３２，３４を受け入れ、ヘッドレスト３６を定位置に維持することができる。

図３は、ベースユニット１２をより詳細に示している。先述のスライド可能なランナーは、自動車の床部に連結可能な１対の金属製固定ランナー３８を有し、その上を、ベースユニットの残り部部分が連結されている１対のシートランナー４０がスライドする。これは、上方かつわずかに後方へ延びる、ベースユニット１２の両側のボス４２で構成される。スピンドル４４はボス４２、及び直立アーム４６の回転軸を貫通する。これはボス４２のちょうど内側に配置され、ボス４２に対してスピンドルの周りを回転可能である。両パーツを所望の相対位置で固定し、希望があった際には開放する（それ故回転が可能となる）ロッキング機構が設けられている（図２では見えず）。同様の直立アームが反対側に設けられている。

本形態において、直立アームは、シートバック１４の外縁領域に連結されている。連結は、直立アームの縦方向の範囲に分布した、いくつかの、ここでは３つの固定材４８（適切なナット及びワッシャーを有するボルト等）を介するものである。他の固定材の好適例としては、アームの長さに亘る粘着剤が含まれる。これにより、スピンドル４４の周りの直立アーム４６の回転に伴うシートバックの角度の調節を許可しつつ、シートバック１４が適切な位置に保持される。直利アームの範囲に亘って分散した固定材又は複数の固定材を使用することは、両材料にとって最も有益ということになる。ベースユニットの鋼鉄は、自動車へ連結し、シートバックの角度を調節するための堅固であり剛性を有する材料を提供するものである。複合材料は、シートの大部分を構成し、それにより機械的性能、作製の容易さ、及び軽量性の利点を生かすものである。しかしながら、それらの間に亘る固定材は、複合材料が不適当な点荷重を介してではなく、分散された長さに亘って力が伝達されることを可能にする。このようにして、軽量の調節可能なシートを提供することができる。典型的には、複合材料のシートは、モータースポーツのような特別な用途に許容されるが、異なるサイズの様々な人によって利用されるより一般的な使用には不適当な特定の形状に固定されている。

図４は、シートバック１４の成形された外形が見える、シートの側面図である。特に、シートバックは、それに着座する運転者又は搭乗者に側方支持を提供するために両側が前方に曲がっており、補強構造２４によって固着された概して平面な部分を有する。

図５及び図6は、シートバック１４の基部をより詳細に示す。補強構造２４は、シートバック１４の下部にまで延長し、更なる横材５０を含むことが分かる。この例では、更なる横材５０は、直立補強２６，２８の横方向の幅を超えて延びている。その端部は、スピンドル４４の端部を受けることが可能な開口部５２となっており、それによりスピンドルが所定の位置に保持される。図６は、機構を損傷から、運転者／搭乗者を機構から保護するための、所定位置のトリムパネル５４を示している。

図７は、シート１１０の第２形態を示し、この場合でもやはりシートバック１１４及びシートクッション１１６を支持するベースユニット１１２を有する。これは、大部分第１形態と同様であり、直立アーム１４６がシートバック１１４の外面ではなく内面領域に連結されている点で異なっている。そのため、ボス１４２は、シートバックの外域の内側でベースユニット１１２上に設けられている。スピンドル１４４は、補強構造１２４の開口部１５２と係合する前に、外側から内の順に、シートバック１１４の後ろの側面、直立アーム１４６、及びボス１４２を貫通している。

また、第２形態は、一体型のヘッドレストが設けられたシートバック１１４の代替形状が採用された点で第1形態と異なっている。シートの具体的な形状には、自動車の性質及び対象市場を考慮して、このような多くの変更をすることができる。例えば、スポーツ用自動車には側方支持をより多く、町乗り又は都市型自動車には側方支持がより少ないがパッドをより多く提供することができる。

図８は、成形段階においてシートバック２１４の複合積層内に直立アーム２４６が埋め込まれた第３形態を示している。そのため、図示のようにボス２４２をシートバック２１４の内面に配置することが簡便であるが、同様に外面に配置されてもよい。従って、この例では、スピンドル２４４は、補強構造２２４の開口部２５２と係合する前に、外側から内の順に、シートバック２１４の後ろ側面の一部、直立アーム２４６、シートバック２１４の後ろ側面の残り部分、及びボス２４２を貫通する。直立アーム２４６が所定位置に固定されるため、この形態では（厳密には）固定材は必要ないが、もちろん所望により追加でそのような固定材を設けてもよい。もちろん、着座する者により大きな快適性を与えるために、柔らかい及び／又はパッド入りのカバーがシートバック１４及びシートベース１６に設けられていてもよい。

図９は、シートに用いられる繊維補強複合材料に好ましい繊維配向を示している。これらの配向は、想定される機械的負荷を考慮してシートの関係部分の機械的性質を最適化するために、シートベース３００及びシートバック３０２の様々な位置で異なっている。すなわち、シートの様々な領域は以下の通りである：

・標準では、問題となるシート領域に特定の繊維配向がないところでは、繊維は、シートベースにおいて十字状３０２、すなわち、縦及び横方向に対して４５°である二方向のそれぞれに配向している。同様に、シートバックにおいても、標準の繊維配向は、縦及び横方向に対して４５°である二方向のそれぞれの十字状３０６である。このパターンはシートのねじり剛性を最適化し、それにより乗員人物等の負荷を支持するにもかかわらずその形状を維持するのに貢献している。このパターンは主にシートベース３００及びシートバック３０２の中央部分をカバーする。

・直立しているシートベース３００の側方３０８は、局所的に、繊維が縦／上方向３１０に配向している単一方向繊維配向を有している。これは、シートの側部に、外側に曲がる力に対して良好な剛性を与え、それにより乗員人物を横向きの加速度に対して保持するのに貢献している。

・シートベース３００のシートマウント３１２、すなわちシートベース３００が自動車に連結されている領域は、準等方性の繊維積層材料で形成されている。これは、複数の単一又は二方向の層が薄板状に積層され、等方性の面内応答、すなわち、（非等方性の面外応答を示すかもしれないが）方向に独立した応答を示す薄板状の配置である。これは、シートマウント３１２として利用するための堅固であり剛性を有する材料を与えるものである。

・シートバック３０２内部には、少なくとも１つの、上又は縦方向に整列した単一方向補強の領域が、シートバックに前後荷重下での曲げに対する良好な剛性を与えるために提供されている。図９では、２つの外側側方縁３１２，３１６に沿った、この補強の好ましい位置が示されている。これら２つの領域は、所望により、シートバック３０２の頂部へ向けて拡幅し、そうでなければ縦方向に配向した繊維が内側及び上方向に偏向されたアーチ構造に、シートバック３０２の上縁の中央３１８において交わってもよい。

・同様の目的で、類似の縦方向単一方向パターン３２０が、シートバック３０２の側面３２２に設けられている。

・シートバック３０２の上縁に亘って、横方向に整列した繊維の局所的な単一方向パターン３２４が設けられている。これらは、シートの上縁に亘って、シートバック３０２の片側から反対側にまで延長する。それらは、この領域において、縦／内側に整列した単一方向繊維のどのようなアーチ構造の上部をも覆っている。これは、シートバック３０２に良好な横方向剛性を与えるものである。

・最後に、補強３２６の局所的な準等方性の織柄が、シートバック側面３２２の下部の縦方向に分布した、ヒンジ要素を形成する直立アーム４６への接合の周囲に設けられている。これは直立アーム４６からシートバック３０２への良好な力の伝達を可能にする。

異なる繊維配向の間の境界領域において、もろい非補強の領域が生成するのを防ぐために、１つの繊維パターンが隣接するパターンへと一体化又は組み合わされる重なり領域が存在する。

本発明の範囲から逸脱しない限りにおいて上述の形態に様々な変更が加えられてもよいことは、当然に理解されるべきである。

Claims (31)

1. ベースユニットと、直立したシートバックと、を有し、
   前記ベースユニットは、少なくとも部分的に金属製であり、自動車への連結のための固定点と、横方向に間隔が空けられた少なくとも２つの直立アームと、を有し、
   前記シートバックは、成形された複合材料のシートバックの中央スパインに沿った概して平面な部分を有するパネルであり、縦方向に分布した接続部を介して各直立アームに連結されており、
   前記複合材料は、マトリックス内の繊維補強を有し、
   前記シートバックの平面な部分の中央部の前記繊維補強は、上及び横方向に対して実質的に４５°である二方向のそれぞれに整列した二方向補強の領域を含む、自動車シート。
2. 前記シートバックが、単一方向繊維配向の領域を少なくとも１つ有する、請求項１に係る自動車シート。
3. 前記繊維補強が、前記シートバックにおいて上方向に整列した単一方向繊維補強の領域を含む、請求項１又は２に係る自動車シート。
4. 前記上方向に整列した単一方向補強が、前記シートバックの２つの縦方向外縁領域に位置する、請求項１、２、又は３に係る自動車シート。
5. 前記２つの縦方向外縁領域は、前記シートバックの上縁へ向けて幅が増加する、請求項４に係る自動車シート。
6. 前記２つの縦方向外縁領域は、前記シートバックの上縁の中点で交わる、請求項５に係る自動車シート。
7. 前記繊維補強が、前記シートバックの上縁に沿って横方向に整列した単一方向繊維補強の領域を含む、先行請求項のうちのいずれか１項に係る自動車シート。
8. 前記シートバックの前記繊維補強が、前記直立アームとの縦方向に分布した接続部を少なくとも被覆する準等方性積層繊維の領域を含む、先行請求項のうちのいずれか１項に係る自動車シート。
9. 前記ベースユニットは、前記直立アームと前記ベースユニットの残り部分との間の角度を変化させる調節可能機構を有する、先行請求項のうちのいずれか１項に係る自動車シート。
10. 前記調節可能機構は、前記残り部分がその周りを回転するスピンドルであって、前記シートバックと係合するよう内側へ延長するスピンドルを有する、請求項９に係る自動車シート。
11. 前記スピンドルが前記シートバックの凹部と係合する、請求項１０に係る自動車シート。
12. 前記シートバックの前記凹部がブラインドの凹部である、請求項１１に係る自動車シート。
13. 前記凹部が、前記シートバックの直立横断支持部の後方に位置する空間である、請求項１１又は１１に係る自動車シート。
14. 前記直立アームと前記シートバックとの間の前記接続部が、縦方向に間隔を有し、その間に複数の機械的連結を含むことによって、縦方向に分布している、先行請求項のうちのいずれか1項に係る自動車シート。
15. 前記直立アームと前記シートバックとの間の前記接続部が、縦方向に細長い範囲を有する接着結合を含むことによって、縦方向に分布している、請求項１から１３のうちのいずれか1項に係る自動車シート。
16. 前記直立アームと前記シートバックとの間の前記接続部は、前記直立アームを前記シートバックの材料の中に埋め込むことによって、縦方向に分布している、先行請求項のうちのいずれか1項に係る自動車シート。
17. 前記ベースユニットも成形された複合材料を有する、先行請求項のうちのいずれか1項に係る自動車シート。
18. 前記ベースユニットに連結されたシートベースを更に有する、先行請求項のうちのいずれか1項に係る自動車シート。
19. 前記シートベースが、成形された複合材料のパネルを有し、
    前記複合材料が、マトリックス内の繊維補強を有する、請求項１８に係る自動車シート。
20. 前記シートベースの前記成形された複合材料は、単一方向繊維配向の領域を少なくとも１つ含む、請求項１９に係る自動車シート。
21. 前記シートベースの前記繊維補強が、前記シートベースの端部において外側へ向かう横方向の単一方向繊維補強の領域を含む、請求項２０に係る自動車シート。
22. 前記シートベースの前記繊維補強が、前記シートベースのシート搭載領域の周囲に準等方性積層繊維の領域を含む、請求項１９から２１のうちのいずれか１項に係る自動車シート。
23. 前記シートベースの前記繊維補強が、長手及び横方向に対して実質的に４５°である二方向のそれぞれに整列した二方向補強の領域を含む、請求項１９から２２のうちのいずれか１項に係る自動車シート。
24. 前記シートベースが、前記ベースユニットに固定して連結されている、請求項１８から２３のうちのいずれか１項に係る自動車シート。
25. 前記ベースユニットが、前記固定点に対する前記直立アームの前後位置を調節することを可能とするスライド可能なアジャスターを含む、先行請求項のうちのいずれか１項に係る自動車シート。
26. 前記直立アームが、前記シートバックの両側面に隣接して配置されている、先行請求項のうちのいずれか１項に係る自動車シート。
27. 前記シートバックが、成形された複合材料の複数層で定義される補強部分を有する、先行請求項のうちのいずれか１項に係る自動車シート。
28. 前記成形された複合材料の複数層が、最適化された繊維配向の領域を少なくとも１つ含む、請求項２７に係る自動車シート。
29. 成形された複合材料の前記補強部分が、少なくとも１つの中空空間を定義する、請求項２７に係る自動車シート。
30. 前記少なくとも１つの中空空間が、前記シートの上縁において開口を有する直立チューブを少なくとも１つ含み、前記シートが、下方に延びる突起を少なくとも１つ有するヘッドレストを更に有し、前記突起及び前記チューブが、スライド可能に係合可能とすることによって、上下に調節可能に前記シートの上部に前記ヘッドレストを保持する、請求項３０に係る自動車シート。
31. 先行請求項のうちのいずれか１項に係るシートを少なくとも１つ有する自動車。

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