JP2021004036A - 車両用シート - Google Patents

Abstract

【課題】乗員が自然に適正なドライビングポジションを維持することができる車両用シートを提供する。【解決手段】本発明は、シートバック(4)とシートクッション(2)からなる車両用シート(1)であって、シートバックは、着座した乗員の寛骨を支持する寛骨支持部(4a)と、この寛骨支持部の上方に設けられ、着座した乗員の胸郭を支持する胸郭支持部(4b)と、を備え、シートクッション(2)は、着座した乗員の坐骨結節点(8a)を支持する、ほぼ水平に向けられた坐骨支持部(2a)と、この坐骨支持部の前方側に設けられ、坐骨支持部から上方に向けて傾斜した大腿骨支持部(2b)と、を備え、シートバックは、胸郭支持部におけるバネ定数(k3)が、寛骨支持部におけるバネ定数(k2)以下になるように構成されていることを特徴としている。【選択図】図１

Description

本発明は、車両用シートに関し、特に、シートバックとシートクッションからなる車両用シートに関する。

特開２０１５−１９９４４７号公報（特許文献１）には、車両用シートが記載されている。この車両用シートは、シートクッション、シートバック、及びヘッドレストを有し、シートクッションの背側の着座面の高さを、大腿部保持部の高さよりも低く、かつ、骨盤保持部の高さよりも低くしている。特許文献１記載の発明では、このようにシートクッションを構成することにより、着座時のホールド性を保持しつつ、車両へのスムーズな乗り降りを可能にしている。

特開２０１５−１９９４４７号公報

しかしながら、特許文献１記載の発明のように、単にシートクッションの形状を工夫しただけでは、依然として満足できる乗り心地のシートが得られないことが、本件発明者の研究により明らかになってきた。即ち、特許文献１記載の発明のように、骨盤や大腿骨を適切に支持しただけでは、着座した乗員が正しいドライビングポジションを維持することは困難である。本件発明者は、歩行中の人間の頭部の挙動に着目して研究を重ねた結果、骨盤や大腿骨の他、乗員の上半身の特定箇所を適切に保持することにより、着座している乗員はあたかも歩行中であるかの如く、自然に適正なドライビングポジションを維持できることを見いだした。即ち、着座している乗員の各部をシートによって適切に支持することにより、歩行中の人間が随時行っている人間本来の運動能力（頭部の動的バランスを保持する能力）を引き出すことができ、乗員は自然に適正なドライビングポジションを維持することができる。これにより、極めて乗り心地の良い車両用シートを提供することが可能となった。
従って、本発明は、乗員が自然に適正なドライビングポジションを維持することができる車両用シートを提供することを目的としている。

上述した課題を解決するために、本発明は、シートバックとシートクッションからなる車両用シートであって、シートバックは、着座した乗員の寛骨を支持する寛骨支持部と、この寛骨支持部の上方に設けられ、着座した乗員の胸郭を支持する胸郭支持部と、を備えると共に、フレーム部材、及びこのフレーム部材を包むクッション部材から構成され、胸郭支持部は、着座した乗員の胸郭重心の位置を含む、シートバック上の領域に設けられ、シートバックは、シートバック表面の胸郭支持部における車両用シートに着座した乗員の脊柱に対応する位置でのバネ定数が、シートバック表面の寛骨支持部における車両用シートに着座した乗員の脊柱に対応する位置でのバネ定数以下になるように構成されていることを特徴としている。

車両が加速した際、車両用シートに着座している乗員は、加速度により身体が車両用シートのシートバックに押しつけられる。この際、乗員の上半身が適切な保持力で支持されていないと、乗員の頭部にはこれを回転させる力が作用する。従って、乗員は頭部を適切な角度、位置に保持するように頸部に力を込める必要があり、楽に姿勢を維持することができない。例えば、車両の加速により、乗員の上半身がシートバックに押しつけられた際、シートバックの、乗員の胸郭を保持する部分が変位しないと、乗員の頭部には頸椎を支点として頭部を後転させる力が作用し、乗り心地が悪くなる。上記のように構成された本発明によれば、シートバックは、胸郭支持部におけるバネ定数が、寛骨支持部におけるバネ定数以下になるように構成されている。このため、加速によりシートバックに押しつけられた乗員の胸郭及び頭部は概ね平行移動され、頭部を後転させる力が小さくなり、乗員は容易に適正な姿勢を維持することができる。

本発明において、好ましくは、シートクッションは、大腿骨支持部におけるバネ定数が、坐骨支持部におけるバネ定数よりも小さくなるように構成されている。
本発明の車両用シートでは、坐骨結節点を支持するシートクッションの坐骨支持部がほぼ水平に向けられ、大腿骨支持部は、坐骨支持部から前方に向けて傾斜している。このため、車両用シートに着座した乗員の骨盤は、シートバックと大腿骨支持部の間の坐骨支持部に自然に挟み込まれ、乗員の坐骨結節点はほぼ水平な坐骨支持部によって適正に支持される。これにより、乗員の脊椎は自然なＳ字カーブを描いた状態でシートバックに支持される。しかしながら、大腿骨支持部を、坐骨支持部から前方に向けて傾斜するように構成すると、乗員の脚によるペダル操作を阻害する虞がある。上記のように構成された本発明によれば、大腿骨支持部におけるバネ定数が、坐骨支持部におけるバネ定数よりも小さくなるように構成されているので、ペダルの操作時には大腿骨支持部は容易に変位し、乗員によるペダル操作への悪影響を抑制することができる。

本発明において、好ましくは、寛骨支持部は、着座した乗員の坐骨結節点の位置から鉛直上方に７０ｍｍ乃至２３０ｍｍの範囲を含むように設けられている。
このように構成された本発明によれば、寛骨支持部が着座した乗員の坐骨結節点の位置から鉛直上方に７０ｍｍ乃至２３０ｍｍの範囲を含むように設けられているので、種々の体格を有する乗員の寛骨を適正に支持することができる。

本発明において、好ましくは、胸郭支持部は、着座した乗員の坐骨結節点の位置から鉛直上方に３００ｍｍ乃至５００ｍｍの範囲を含むように設けられている。
このように構成された本発明によれば、胸郭支持部が着座した乗員の坐骨結節点の位置から鉛直上方に３００ｍｍ乃至５００ｍｍの範囲を含むように設けられているので、種々の体格を有する乗員の胸郭を適正に支持することができる。

本発明において、好ましくは、大腿骨支持部は、着座した乗員の坐骨結節点の位置から水平方向前方に８０ｍｍ乃至２５０ｍｍの範囲を含むように設けられている。
このように構成された本発明によれば、大腿骨支持部が着座した乗員の坐骨結節点の位置から水平方向前方に８０ｍｍ乃至２５０ｍｍの範囲を含むように設けられているので、種々の体格を有する乗員の大腿骨を適正に支持することができる。

本発明において、好ましくは、坐骨支持部は、着座した乗員の寛骨の後端の位置から水平方向前方に６０ｍｍ乃至１５０ｍｍの範囲を含むように設けられている。
このように構成された本発明によれば、坐骨支持部が着座した乗員の寛骨の後端の位置から水平方向前方に６０ｍｍ乃至１５０ｍｍの範囲を含むように設けられているので、種々の体格を有する乗員の骨盤を適正に支持することができる。

本発明の車両用シートによれば、乗員は自然に適正なドライビングポジションを維持することができる。

本発明の実施形態による車両用シート全体を示す概略図である。 本発明の実施形態の車両用シートによる乗員の骨格の支持を説明する図である。 本発明の実施形態の車両用シートによる乗員の骨盤の支持を説明する図である。 本発明の実施形態の車両用シートの各部の寸法を詳細に示す図である。 本発明の実施形態による車両用シートに着座している乗員の、車両が加速した場合における脊柱の動きを模式的に示す図である。 本発明の実施形態による車両用シートに着座している乗員の、車両が減速した場合における脊柱の動きを模式的に示す図である。 比較例として、従来の車両用シートに着座している乗員の、車両が加速した場合における脊柱の動きを模式的に示す図である。

次に、添付図面を参照して、本発明の好ましい実施形態による車両用シートを説明する。
図１は、本発明の実施形態による車両用シート全体を示す概略図である。図２は、本実施形態の車両用シートによる乗員の骨格の支持を説明する図である。図３は、本実施形態の車両用シートによる乗員の骨盤の支持を説明する図である。図４は、本実施形態の車両用シートの各部の寸法を詳細に示す図である。

図１に示すように、本発明の実施形態による車両用シート１は、シートクッション２と、シートバック４と、ヘッドレスト６と、を有する。これらのシートクッション２、シートバック４、及びヘッドレスト６は、夫々、金属製のフレームや弾性部材、及びこれらを包むウレタン等で形成されたクッション部材等（以上、図示せず）から構成されている。

シートクッション２は、着座した乗員Ｄの坐骨結節点８ａを支持する、ほぼ水平に向けられた坐骨支持部２ａと、この坐骨支持部２ａの前方側に設けられ、坐骨支持部２ａから上方に向けて傾斜した大腿骨支持部２ｂと、を備えている。なお、本明細書において、車両用シート１の「前方」とは、シートバック４が設けられている側の反対方向を意味する。また、本実施形態の車両用シート１は、車両の運転席用のシートであるが、車両の助手席等、運転席以外の車両用シートにも本発明を適用することができる。

シートバック４は、着座した乗員Ｄの寛骨を支持する寛骨支持部４ａと、この寛骨支持部４ａの上方に設けられ、着座した乗員Ｄの胸郭を支持する胸郭支持部４ｂと、を備えている。
ヘッドレスト６は、シートバック４の上端に取り付けられ、乗員Ｄの後頭部を支持するように配置されている。

次に、図２及び図３を参照して、シートクッション２及びシートバック４の各部による乗員の骨格の支持を説明する。図２及び図３においては、説明のため乗員Ｄを骨格で示している。
図２に示すように、車両用シート１に着座している乗員Ｄは、その骨盤８の寛骨の下端である坐骨結節点８ａ及びその周辺が、シートクッション２の坐骨支持部２ａによって下方から支持されている。さらに、乗員Ｄは、その大腿骨１０の中央付近が、シートクッション２の大腿骨支持部２ｂによって斜め下方から支持されている。即ち、シートクッション２の大腿骨支持部２ｂは、車両用シート１の前方が高くなるように傾斜しているので、車両用シート１に着座した乗員Ｄは、この傾斜により車両用シート１の後方に向けて落ち込み、適度に背中がシートバック４に押しつけられる。なお、大腿骨支持部２ｂの水平面に対する好ましい傾斜角は、着座乗員のヒールポイントからヒップポイントまでの高さ方向長さに依存する。当該長さが２５５ｍｍの場合は、約１８°乃至１９°、３００ｍｍの場合は約１５°乃至１６°である。

また、乗員Ｄは、その骨盤８の寛骨の後端部８ｂが、シートバック４の寛骨支持部４ａによって後方から支持されている。さらに、乗員Ｄは、その胸郭１２が、胸郭重心点１２ａを中心として、シートバック４の胸郭支持部４ｂによって後方から支持されている。一般に、胸郭重心点１２ａは、人体の第７胸椎付近に位置する。好ましくは、胸郭支持部４ｂは、胸郭重心点１２ａを中心として、胸椎を約２．５個分カバーする広さで胸郭１２を支持するように構成し、脊柱に大きな曲げ力が作用しないようにする。

図３は、車両用シート１によって支持されている乗員Ｄの骨盤８を拡大して示す図である。図３に示すように、乗員Ｄの骨盤８は、その坐骨結節点８ａが、概ね水平方向に向けられた坐骨支持部２ａによって下方から支持される。また、乗員Ｄは、大腿骨支持部２ｂの傾斜により、その背中が適度にシートバック４に押しつけられるので、骨盤８の寛骨の後端部８ｂが寛骨支持部４ａによって後方から支持される。このように、乗員Ｄの骨盤８は、自然に着座しただけで車両用シート１の低くなった坐骨支持部２ａに挟み込まれ、適正な角度に正立される。また、乗員Ｄの骨盤８は、坐骨結節点８ａ及び寛骨の後端部８ｂによって二方向から支持されるので、車両用シート１によって、適正な位置で、適正な角度に保持される。

次に、図４を参照して、本実施形態の車両用シート１における各部分の位置を詳細に説明する。
図４に示すように、シートクッション２の坐骨支持部２ａは、着座した乗員Ｄの寛骨の後端８ｂの位置から水平方向前方に６０ｍｍ以上、１５０ｍｍ以下の範囲を含むように設けられている。
また、シートクッション２の大腿骨支持部２ｂは、着座した乗員Ｄの坐骨結節点８ａの位置から水平方向前方に８０ｍｍ以上、２５０ｍｍ以下の範囲を含むように設けられている。

さらに、シートバック４の寛骨支持部４ａは、着座した乗員Ｄの坐骨結節点８ａの位置から鉛直上方に７０ｍｍ以上、２３０ｍｍ以下の範囲を含むように設けられている。
また、シートバック４の胸郭支持部４ｂは、着座した乗員Ｄの坐骨結節点８ａの位置から鉛直上方に３００ｍｍ以上、５００ｍｍ以下の範囲を含むように設けられている。
これら、坐骨支持部２ａ、大腿骨支持部２ｂ、寛骨支持部４ａ及び胸郭支持部４ｂの位置は、人体ダミーモデルの寸法を基に設定され、身長１５０ｃｍの小型のモデル（ＡＦ０５）から、身長１８９ｃｍの大型のモデル（ＤＭ９５）に対応できるように設定されている。

このようにして設定された車両用シート１の各部におけるバネ定数を夫々適切に設定することにより、乗り心地の良好な車両用シート１を構成することができる。ここで、車両用シート１各部のバネ定数は、Ｆ−Ｓ測定器を使用して計測される。本実施形態においては、坐骨支持部２ａのバネ定数ｋ１［Ｎ／ｍｍ］は、直径２００ｍｍの円盤を坐骨支持部２ａの表面に当て、坐骨支持部２ａの表面に直交する方向に２００［Ｎ］の力を加えた時の円盤の変位量Ｘ１［ｍｍ］から、２００／Ｘ１［Ｎ／ｍｍ］により計算している。同様に、大腿骨支持部２ｂのバネ定数ｋ４［Ｎ／ｍｍ］は、直径２００ｍｍの円盤を大腿骨支持部２ｂの表面に当て、その表面に直交する方向に２００［Ｎ］の力を加えた時の円盤の変位量Ｘ４［ｍｍ］から、２００／Ｘ４［Ｎ／ｍｍ］により計算している。

さらに、寛骨支持部４ａのバネ定数ｋ２［Ｎ／ｍｍ］は、直径１００ｍｍの円盤を寛骨支持部４ａの表面に当て、その表面に直交する方向に１００［Ｎ］の力を加えた時の円盤の変位量Ｘ２［ｍｍ］から、１００／Ｘ２［Ｎ／ｍｍ］により計算している。胸郭支持部４ｂのバネ定数ｋ３［Ｎ／ｍｍ］は、直径１００ｍｍの円盤を胸郭支持部４ｂの表面に当て、その表面に直交する方向に１００［Ｎ］の力を加えた時の円盤の変位量Ｘ３［ｍｍ］から、１００／Ｘ３［Ｎ／ｍｍ］により計算している。

本実施形態においては、このようにして測定される坐骨支持部２ａのバネ定数ｋ１が約５［Ｎ／ｍｍ］、大腿骨支持部２ｂのバネ定数ｋ４が約２［Ｎ／ｍｍ］、寛骨支持部４ａのバネ定数ｋ２が約３［Ｎ／ｍｍ］、胸郭支持部４ｂのバネ定数ｋ３が約３［Ｎ／ｍｍ］に設定されている。

次に、図５乃至図７を参照して、本発明の実施形態による車両用シート１の作用を説明する。
図５は、本発明の実施形態による車両用シート１に着座している乗員の、車両が加速した場合における脊柱の動きを模式的に示す図である。図６は、本発明の実施形態による車両用シート１に着座している乗員の、車両が減速した場合における脊柱の動きを模式的に示す図である。図７は、比較例として、従来の車両用シートに着座している乗員の、車両が加速した場合における脊柱の動きを模式的に示す図である。

図５に示すように、車両の停止時、又は定速走行時において、車両用シート１に着座している乗員Ｄの脊柱は、概ね図５の破線１６に示す位置にある。この状態から車両が加速すると、乗員Ｄの上半身は慣性力によりシートバック４に押しつけられる。シートバック４に押しつけられることにより、乗員Ｄの上半身はシートバック４に沈み込む。この際の上半身各部の変位量（沈み込み量）は、主として寛骨支持部４ａのバネ定数ｋ２、及び胸郭支持部４ｂのバネ定数ｋ３によって決定される。

本実施形態においては、胸郭支持部４ｂのバネ定数ｋ３と、寛骨支持部４ａのバネ定数ｋ２が略同一に設定されているので、乗員Ｄの脊柱は図５の実線１６ａに示す位置に移動され、この結果、乗員Ｄの頭部１４は胸郭１２と共に平行移動される。好ましくは、胸郭支持部４ｂのバネ定数ｋ３を、寛骨支持部４ａのバネ定数ｋ２の約１倍乃至約０．８倍に設定することにより、乗員Ｄの頭部１４と胸郭１２を概ね平行移動させることができる。このため、乗員Ｄの頭部１４には、これを後転させる力が殆ど作用せず、乗員Ｄは、車両の加速時においても頭部１４の姿勢を維持するために頸部に力を込める必要がなく、楽に自然な姿勢を保つことができる。即ち、乗員Ｄは、車両の加速時においても、あたかも歩行中であるが如く頭部１４の姿勢を自然に維持することができ、視線の方向を安定に保つことができる。

一方、比較例として図７に示す従来の車両用シートでは、車両の加速時において、乗員Ｄの脊柱は破線１６に示す位置から実線１６ａに示す位置に移動される。図７に示すように、従来の車両用シートでは、車両の加速時における胸郭支持部４ｂの変位量が小さいため、乗員Ｄの胸郭１２は、頭部１４に対して相対的に前方に押し出される結果となり、乗員Ｄの頭部１４には頸椎１４ａを支点としてこれを後転させる力が作用する。このため、車両の加速時には、乗員Ｄの脊柱は図７に実線１６ａで示す位置に移動され、この結果、乗員Ｄの頭部１４は後転され、視線の方向がぶれてしまう。このような頭部１４の後転を避けるには、乗員Ｄは頸部に力をいれて頭部１４の位置を維持する必要があり、乗員Ｄに疲労感を与える原因となる。

次に、図６に示すように、車両の減速時（アクセルペダルを戻して加速を終了した時）においては、車両の加速により図６の実線１６ａの位置まで沈み込んでいた乗員Ｄの脊柱は、シートバック４の反発力により破線１６の位置まで押し戻される。本実施形態の車両用シート１においては、寛骨支持部４ａのバネ定数ｋ２、及び胸郭支持部４ｂのバネ定数ｋ３が適切に設定されているので、車両の加速終了時には、シートバック４の反発力により、乗員Ｄの脊柱は加速前の位置まで自然に復帰する。好ましくは、胸郭支持部４ｂの共振倍率が約２以下となるように、胸郭支持部４ｂの振動減衰特性を設定しておくことにより、乗員Ｄの上半身が反発力によりシートバック４上で弾む現象を防止することができる。

さらに、本実施形態の車両用シート１は、大腿骨支持部２ｂのバネ定数ｋ４が、坐骨支持部２ａのバネ定数ｋ１よりも小さく設定されている。このため、車両用シート１に着座している乗員Ｄが、アクセルペダル等を押し込む際には、大腿骨支持部２ｂが弱い力で容易に押し下げられ、ペダル等を操作する乗員Ｄの脚部の邪魔になることがない。好ましくは、大腿骨支持部２ｂのバネ定数ｋ４を、寛坐骨支持部２ａのバネ定数ｋ１の約０．４倍乃至約０．６倍に設定する。

本発明の実施形態の車両用シート１によれば、シートバックは、胸郭支持部４ｂにおけるバネ定数ｋ３が、寛骨支持部４ａにおけるバネ定数ｋ２以下になるように構成されている（図４）。このため、加速によりシートバック４に押しつけられた乗員Ｄの胸郭１２及び頭部１４は概ね平行移動され、頭部１４を後転させる力が小さくなり、乗員Ｄは容易に適正な姿勢を維持することができる。

また、本実施形態の車両用シート１によれば、大腿骨支持部２ｂにおけるバネ定数ｋ４が、坐骨支持部２ａにおけるバネ定数ｋ１よりも小さくなるように構成されているので、ペダルの操作時には大腿骨支持部２ｂは容易に変位し、乗員Ｄによるペダル操作への悪影響を抑制することができる。

さらに、本実施形態の車両用シート１によれば、寛骨支持部４ａが着座した乗員Ｄの坐骨結節点８ａの位置から鉛直上方に７０ｍｍ乃至２３０ｍｍの範囲を含むように設けられているので、種々の体格を有する乗員Ｄの寛骨を適正に支持することができる。

また、本実施形態の車両用シート１によれば、胸郭支持部４ｂが着座した乗員Ｄの坐骨結節点８ａの位置から鉛直上方に３００ｍｍ乃至５００ｍｍの範囲を含むように設けられているので、種々の体格を有する乗員Ｄの胸郭１２を適正に支持することができる。

さらに、本実施形態の車両用シート１によれば、大腿骨支持部２ｂが着座した乗員Ｄの坐骨結節点８ａの位置から水平方向前方に８０ｍｍ乃至２５０ｍｍの範囲を含むように設けられているので、種々の体格を有する乗員Ｄの大腿骨１０を適正に支持することができる。

また、本実施形態の車両用シート１によれば、坐骨支持部２ａが着座した乗員Ｄの寛骨の後端８ｂの位置から水平方向前方に６０ｍｍ乃至１５０ｍｍの範囲を含むように設けられているので、種々の体格を有する乗員Ｄの骨盤８を適正に支持することができる。

１ 車両用シート
２ シートクッション
２ａ 坐骨支持部
２ｂ 大腿骨支持部
４ シートバック
４ａ 寛骨支持部
４ｂ 胸郭支持部
６ ヘッドレスト
８ 骨盤
８ａ 坐骨結節点
８ｂ 寛骨の後端部
１０ 大腿骨
１２ 胸郭
１２ａ 胸郭重心点
１４ 頭部
１４ａ 頸椎

Claims (5)

1. シートバックとシートクッションからなる車両用シートであって、
   上記シートバックは、着座した乗員の寛骨を支持する寛骨支持部と、この寛骨支持部の上方に設けられ、着座した乗員の胸郭を支持する胸郭支持部と、を備えると共に、フレーム部材、及びこのフレーム部材を包むクッション部材から構成され、
   上記胸郭支持部は、着座した乗員の胸郭重心の位置を含む、上記シートバック上の領域に設けられ、
   上記シートバックは、上記シートバック表面の上記胸郭支持部における上記車両用シートに着座した乗員の脊柱に対応する位置でのバネ定数が、上記シートバック表面の上記寛骨支持部における上記車両用シートに着座した乗員の脊柱に対応する位置でのバネ定数以下になるように構成されていることを特徴とする車両用シート。
2. 上記胸郭支持部におけるバネ定数は、上記シートバック表面の上記胸郭支持部における上記車両用シートに着座した乗員の脊柱に対応する位置に直径１００ｍｍの円盤を１００Ｎの力で押しつけた場合における円盤の変位量Ｘ３ｍｍから、１００／Ｘ３により計算した値であり、上記寛骨支持部におけるバネ定数は、上記シートバック表面の上記寛骨支持部における上記車両用シートに着座した乗員の脊柱に対応する位置に直径１００ｍｍの円盤を１００Ｎの力で押しつけた場合における円盤の変位量Ｘ２ｍｍから、１００／Ｘ２により計算した値である請求項１記載の車両用シート。
3. 上記シートバックは、上記胸郭支持部の共振倍率が２以下に構成されている請求項１又は２に記載の車両用シート。
4. 上記胸郭支持部におけるバネ定数は、上記寛骨支持部におけるバネ定数の１倍乃至０．８倍に設定されている請求項１乃至３の何れか１項に記載の車両用シート。
5. 上記胸郭支持部は、着座した乗員の坐骨結節点の位置から鉛直上方に３００ｍｍ乃至５００ｍｍの範囲を含むように設けられている請求項１乃至４の何れか１項に記載の車両用シート。

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