JP4200580B2 - Light alloy seat back frame - Google Patents

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Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、車両用シートのシートバックフレームであって、軽合金により一体的に成形されたものに関する。
【0002】
【従来の技術】
この種の軽合金製シートバックフレームとしては、例えば図7に示すような構造のものがある。これは、左右1対のサイドメンバ2と、この両サイドメンバの上下部をそれぞれ連結するアッパメンバ3及びロアメンバ4を、相当な破断伸びを有する軽合金により一体的に金型成形したもので、板状の要素を連結した構造となっている。サイドメンバ2は断面形状が略L字形で、内側には両辺をつなぐ複数の補強リブ2aが形成されている。このシートバックフレーム1は、左右のサイドメンバ2の下部に形成した取付孔5を介して、シートクッションフレームの後部から立ち上がるように取り付けられている。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】
車両の運転中に追突を受けた場合には、シートバックフレーム1の上部には、着座者の体重の慣性力による後向きの荷重F(図7の矢印参照)が加わる。図7に示すような板状要素で構成されているシートバックフレーム1は、相当な剛性は期待できるが、荷重Fを受けた場合サイドメンバ2の下部の前縁に生じる引張り応力が大きくなって局部的破断による破壊が始まり、これが進行して図8に示すように上下に破断される。この場合にシートバックフレーム1の上部に加わる荷重Fは、図4の特性曲線Aに示すように、荷重Fの作用点付近の変形量に対して急激に立ち上がってサイドメンバ2の前縁の破壊が始まる最大荷重Aaに達し、その後は破壊が進行するにつれて急激に減少して点Abで上下に破断される。従って破断されるまでの変形量は大きくはないのでシートバックフレーム1の破壊に伴うエネルギー吸収量が大きくならず、着座者に与えられる衝撃が大きくなるという問題がある。本発明はこのような問題を解決することを目的とする。
【0004】
【課題を解決するための手段】
本発明による軽合金製シートバックフレームは、左右1対のサイドメンバと、この両サイドメンバの上下部をそれぞれ連結するアッパメンバ及びロアメンバを、軽合金により一体的に成形してなるシートバックフレームにおいて、サイドメンバは、前後に間をおいて長手方向に伸びる1対の断面形状が円形の前側及び後側棒要素よりなり、後側棒要素の断面積を前側棒要素の断面積よりも小として、シートバックフレームの上部に後向きの荷重が加わった場合、後側棒要素には圧縮力が加わって座屈を生じるとともに前側棒要素は破壊することなく曲がるようにしたことを特徴とするものである。追突などによりシートバックフレームの上部に後向きの荷重が加わった場合、サイドメンバの後側棒要素には圧縮力が加わって座屈を生じるとともに前側棒要素は破壊することなく曲がるので、シートバックフレームは破壊することなく大きく変形する。また各棒要素は断面形状を円形としているので、応力集中により局部的クラックが生じることはない。
【0006】
前項の発明の1対の棒要素は、それよりも細い複数の連結棒要素により連結されていることが好ましい。
【0007】
【発明の実施の形態】
先ず図1〜図4により、本発明の第1の実施の形態の説明をする。この実施の形態のシートバックフレーム10は、互いに平行に延びる左右1対の細長いサイドメンバ11の上下の端部をアッパメンバ12及びロアメンバ13により連結したものである。各サイドメンバ11は使用状態では上下方向に延び、その上部及び下端部を除き前後に間をおいて長手方向に伸びる1対の棒要素11a,11bにより構成されている。各棒要素11a,11bは全長にわたりほゞ一定の円形断面形状で、後側棒要素11bの断面積が前側棒要素11aの断面積よりも小さくなっている。このシートバックフレーム10は、サイドメンバ11の下端部に形成した取付孔14により、自動車の車体に取り付けられてシートクッションを支持する左右のシート支持部材に、リクライニング機構を介してボルト止め固定されている。
【0008】
このシートバックフレーム10は、高延性を有する軽合金(マグネシウム合金、アルミニウム合金等)を素材として金型鋳造法により一体的に成形されている。金型鋳造法としては、素材を半溶融状態として射出成形するチキソモールディング法が適しているが、通常のダイカスト法でもよい。
【0009】
車両の運転中に追突を受けた場合には、シートバックフレーム1の上部には、着座者の体重の慣性力による後向きの荷重F(図1の矢印参照)が加わり、これにより断面積が大きい方の前側棒要素11aには引張り力が、断面積が小さい方の後側棒要素11bには圧縮力が加わる。この荷重Fは、後側棒要素11bに加わる圧縮力が座屈荷重に達するまでは、図4の特性曲線Bに示すように、荷重Fの作用点付近の変形量に対して急激に立ち上がり、上述の圧縮力が座屈荷重に達したところで最大荷重Baとなる。これ以後は後側棒要素11bは加わる圧縮力により座屈を生じ、これにより前側棒要素11aに加わる引張り力は減少して主として曲げ力だけになるので、図3に示すように破壊することなく曲がり、シートバックフレーム10は破壊することなく大きく変形する。そして荷重Fは、最大荷重Baから減少するが、その程度は次第に少なくなってある値よりはあまり減少しなくなる。
【0010】
このように、追突などによりシートバックフレーム10の上部に後向きの荷重Fが加わった場合、シートバックフレーム10は破壊することなく大きく変形するのでエネルギー吸収量が大きくなり、またシートバックフレームの重量を同程度とした場合、この実施の形態の場合の最大荷重Baは、図7に示す従来技術の場合の最大荷重Aaよりも小さくなり、従って着座者に与えられる衝撃減少る。
【0011】
またこの第1の実施の形態では、後側棒要素11bの断面積が前側棒要素11aの断面積よりも小さく、従って後側棒要素11bの座屈荷重が減少するので、シートバックフレーム10に加わる荷重Fの最大値は一層減少して変形が増大し、着座者に与えられる衝撃は一層減少される。なお後側棒要素11bの座屈方向は図3に示したような前向きには限らず、横向きあるいは後向きに生じることもある。
【0012】
また各棒要素11a,11bは断面形状を円形としており、このようにすれば応力集中が生じる角部がないので、そのような場合に生じる局部的クラックに起因する破断が生じることはない
【0013】
図5及び図6は本発明の第2の実施の形態を示している。この第2の実施の形態は、第1の実施の形態の前側棒要素11aと後側棒要素11bを、ジグザクに配置されて両棒要素11a,11bの何れよりも細い複数の連結棒要素11cにより連結したものである。その他の構成は第1の実施の形態と同一であるので、詳細な説明は省略する。
【0014】
この第2の実施の形態によれば、後側棒要素11bは連結棒要素11cにより前側棒要素11aに連結されているので、荷重Fが第1の実施の形態の場合の最大荷重Baに達した状態では座屈しない。荷重Fが更に増大すれば連結棒要素11cが変形あるいは破断されて後側棒要素11bが座屈し、第1の実施の形態の場合と同様、シートバックフレーム10は破壊することなく大きく変形する。従って、シートバックフレーム10が耐えられる最大荷重Baを同じとした場合には後側棒要素11bの断面積を小さくすることができるので、シートバックフレーム10の重量は軽減される。
【0015】
【発明の効果】
本発明によれば、追突などによりシートバックフレームの上部に後向きの荷重が加わった場合、シートバックフレームは破壊することなく大きく変形するのでエネルギー吸収量が大きくなり、これにより着座者に与えられる衝撃を減少させることができる。また後側棒要素の断面積を前側棒要素の断面積よりも小としており、これにより後側棒要素の座屈荷重が減少するので、シートバックフレームに加わる荷重の最大値が減少して変形が増大し、着座者に与えられる衝撃を一層減少させることができる。さらに各棒要素は断面形状を円形としており、応力集中が生じる角部がないので、そのような角部に生じる局部的クラックに起因する破断が生じて衝撃の減少効果が途中でなくなることもない。
【0017】
また前項の発明において、1対の棒要素を、それよりも細い複数の連結棒要素により連結したものによれば、シートバックフレームが耐えられる最大荷重が同じ場合の後側棒要素の断面積を小さくすることができるので、シートバックフレームの重量を軽減することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明による軽合金製シートバックフレームの第1の実施形態を示す全体斜視図である。
【図2】 図1の2−2断面図である。
【図3】 第1の実施の形態のシートバックフレームの変形後の状態を示す全体斜視図である。
【図4】 本発明及び従来技術によるシートバックフレームの荷重に対する変形を比較した図である。
【図5】 本発明による軽合金製シートバックフレームの第2の実施形態を示す全体斜視図である。
【図6】 図5の6−6断面図である。
【図7】 従来技術による軽合金製シートバックフレームの一例を示す全体斜視図である。
【図8】 図7に示すシートバックフレームの荷重により破断した状態を示す全体斜視図である。
【符号の説明】
10…シートバックフレーム、11…サイドメンバ、11a…前側棒要素、11b…後側棒要素、11c…連結棒要素、12…アッパメンバ、13…ロアメンバ。
[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a seat back frame for a vehicle seat, which is integrally formed of a light alloy.
[0002]
[Prior art]
As this kind of light alloy seat back frame, there is a structure as shown in FIG. 7, for example. This is formed by integrally molding a pair of left and right side members 2 and an upper member 3 and a lower member 4 respectively connecting the upper and lower portions of both side members with a light alloy having a considerable elongation at break. It has a structure in which the elements are connected. The side member 2 has a substantially L-shaped cross section, and a plurality of reinforcing ribs 2a that connect both sides are formed inside. The seat back frame 1 is attached so as to rise from the rear part of the seat cushion frame through an attachment hole 5 formed in the lower part of the left and right side members 2.
[0003]
[Problems to be solved by the invention]
When a rear-end collision is received during operation of the vehicle, a backward load F (see an arrow in FIG. 7) due to the inertial force of the seated person's weight is applied to the upper portion of the seat back frame 1. The seat back frame 1 constituted by the plate-like elements as shown in FIG. 7 can be expected to have considerable rigidity, but when subjected to the load F, the tensile stress generated at the lower front edge of the side member 2 increases. Fracture due to local breakage begins, and this progresses and breaks up and down as shown in FIG. In this case, the load F applied to the upper portion of the seat back frame 1 rises sharply with respect to the deformation near the point of action of the load F as shown by the characteristic curve A in FIG. Reaches the maximum load Aa, and then suddenly decreases as the breakage progresses and breaks up and down at point Ab. Accordingly, since the amount of deformation until breaking is not large, there is a problem that the amount of energy absorbed due to the breakage of the seat back frame 1 does not increase and the impact given to the seated person increases. The present invention aims to solve such problems.
[0004]
[Means for Solving the Problems]
A light alloy seat back frame according to the present invention is a seat back frame formed by integrally forming a pair of left and right side members, and an upper member and a lower member respectively connecting the upper and lower portions of both side members with a light alloy. The side member has a pair of cross-sectional shapes extending in the longitudinal direction with a front-rear interval, and is composed of a circular front side and rear bar element, and the cross-sectional area of the rear bar element is smaller than the cross-sectional area of the front bar element, When a rearward load is applied to the upper part of the seat back frame, a compression force is applied to the rear bar element to cause buckling, and the front bar element is bent without breaking. . If rearward load to the top of the seat back frame due collision is applied, since the side bar element After side members Rutotomoni front side rod element caused buckling applied compressive force bends without breaking, the sheet The back frame is greatly deformed without breaking. Moreover, since each bar element has a circular cross-sectional shape, local cracks do not occur due to stress concentration.
[0006]
The pair of bar elements according to the invention of the preceding paragraph is preferably connected by a plurality of connecting bar elements thinner than that.
[0007]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
First, the first embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. In the seat back frame 10 according to this embodiment, upper and lower ends of a pair of left and right elongated side members 11 extending in parallel to each other are connected by an upper member 12 and a lower member 13. Each side member 11 is configured by a pair of rod elements 11a and 11b extending in the vertical direction in use and extending in the longitudinal direction with the front and the back except for the upper and lower ends. Each bar element 11a, 11b has a substantially constant circular cross-sectional shape over its entire length, and the cross-sectional area of the rear bar element 11b is smaller than the cross-sectional area of the front bar element 11a. The seat back frame 10 is bolted and fixed to the left and right seat support members, which are attached to the vehicle body of the automobile and support the seat cushion, by means of attachment holes 14 formed at the lower end of the side member 11 via a reclining mechanism. Yes.
[0008]
The seat back frame 10 is integrally formed by a die casting method using a light alloy (magnesium alloy, aluminum alloy, etc.) having high ductility as a raw material. As the die casting method, a thixo molding method in which a material is injection-molded in a semi-molten state is suitable, but a normal die casting method may be used.
[0009]
When a rear-end collision is received during driving of the vehicle, a backward load F (see the arrow in FIG. 1) due to the inertial force of the seated person's weight is applied to the upper portion of the seat back frame 1, thereby increasing the cross-sectional area. Tensile force is applied to the front bar element 11a, and compressive force is applied to the rear bar element 11b, which has a smaller cross-sectional area . This load F rises rapidly with respect to the deformation near the point of action of the load F, as shown by the characteristic curve B in FIG. 4 until the compressive force applied to the rear bar element 11b reaches the buckling load. When the above-described compressive force reaches the buckling load, the maximum load Ba is obtained. Thereafter, the rear bar element 11b buckles due to the applied compressive force, so that the tensile force applied to the front bar element 11a is reduced to mainly bending force without breaking as shown in FIG. The seatback frame 10 is bent and greatly deformed without breaking. The load F decreases from the maximum load Ba, but the degree of the load F does not decrease much from a value that gradually decreases.
[0010]
As described above, when a rearward load F is applied to the upper portion of the seat back frame 10 due to a rear-end collision or the like, the seat back frame 10 is greatly deformed without breaking, so that the amount of energy absorption is increased and the weight of the seat back frame is increased. If the same level, maximum load Ba in the case of this embodiment is smaller than the maximum load Aa in the prior art shown in FIG. 7, therefore the shock applied to the seat occupant decrease.
[0011]
In the first embodiment, the cross-sectional area of the rear bar element 11b is smaller than the cross-sectional area of the front bar element 11a. Therefore, the buckling load of the rear bar element 11b is reduced. The maximum value of the applied load F is further reduced to increase the deformation, and the impact given to the seated person is further reduced. The buckling direction of the rear bar element 11b is not limited to the forward direction as shown in FIG. 3, but may occur laterally or rearward.
[0012]
Further, each bar element 11a, 11b has a circular cross-sectional shape. In this way, there is no corner portion where stress concentration occurs, and therefore, breakage due to a local crack occurring in such a case does not occur .
[0013]
5 and 6 show a second embodiment of the present invention. In the second embodiment, the front bar element 11a and the rear bar element 11b of the first embodiment are arranged in a zigzag manner, and a plurality of connecting bar elements 11c that are thinner than both the bar elements 11a and 11b. It is connected by. Since other configurations are the same as those of the first embodiment, detailed description thereof is omitted.
[0014]
According to this second embodiment, the rear bar element 11b because it is connected to the front bar element 11 a by a connecting rod element 11c, the maximum load Ba when load F in the first embodiment It does not buckle when it reaches it. If the load F further increases, the connecting rod element 11c is deformed or broken, and the rear rod element 11b buckles, and the seat back frame 10 is greatly deformed without breaking as in the case of the first embodiment. Therefore, when the maximum load Ba that the seat back frame 10 can withstand is the same, the cross-sectional area of the rear bar element 11b can be reduced, and the weight of the seat back frame 10 is reduced.
[0015]
【The invention's effect】
According to the present invention, when a rearward load is applied to the upper portion of the seat back frame due to a rear-end collision or the like, the seat back frame is greatly deformed without breaking, so that the amount of energy absorption is increased, and the impact given to the seated person is thereby increased. Can be reduced. In addition, the cross-sectional area of the rear bar element is smaller than the cross-sectional area of the front bar element, which reduces the buckling load of the rear bar element, so that the maximum value of the load applied to the seat back frame is reduced and deformed. And the impact on the seated person can be further reduced. Furthermore, each bar element has a circular cross-sectional shape, and there are no corners where stress concentration occurs. Therefore, breakage caused by local cracks occurring at such corners does not occur, and the effect of reducing the impact is not lost. .
[0017]
In the invention of the preceding paragraph , when a pair of bar elements are connected by a plurality of connecting bar elements thinner than that, the cross-sectional area of the rear bar element when the maximum load that the seat back frame can withstand is the same. Since the size can be reduced, the weight of the seat back frame can be reduced.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is an overall perspective view showing a light alloy seat back frame according to a first embodiment of the present invention.
2 is a cross-sectional view taken along the line 2-2 in FIG.
FIG. 3 is an overall perspective view showing a state after deformation of the seat back frame according to the first embodiment.
FIG. 4 is a diagram comparing deformation of a seat back frame according to the present invention and the prior art with respect to load.
FIG. 5 is an overall perspective view showing a second embodiment of a light alloy seat back frame according to the present invention.
6 is a cross-sectional view taken along the line 6-6 in FIG.
FIG. 7 is an overall perspective view showing an example of a light alloy seat back frame according to the prior art.
8 is an overall perspective view showing a state in which the seat back frame shown in FIG. 7 is broken by a load. FIG.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 ... Seat back frame, 11 ... Side member, 11a ... Front side bar element, 11b ... Rear side bar element, 11c ... Connecting bar element, 12 ... Upper member, 13 ... Lower member

Claims (2)

左右1対のサイドメンバと、この両サイドメンバの上下部をそれぞれ連結するアッパメンバ及びロアメンバを、軽合金により一体的に成形してなるシートバックフレームにおいて、前記サイドメンバは、前後に間をおいて長手方向に伸びる1対の断面形状が円形の前側及び後側棒要素よりなり、前記後側棒要素の断面積を前記前側棒要素の断面積よりも小として、前記シートバックフレームの上部に後向きの荷重が加わった場合、前記後側棒要素には圧縮力が加わって座屈を生じるとともに前記前側棒要素は破壊することなく曲がるようにしたことを特徴とする軽合金製シートバックフレーム。In a seat back frame formed by integrally forming a pair of left and right side members and an upper member and a lower member respectively connecting the upper and lower portions of both side members with a light alloy, the side members are spaced apart from each other A pair of cross-sectional shapes extending in the longitudinal direction are circular front and rear bar elements, and the rear bar element has a cross-sectional area smaller than the cross-sectional area of the front bar element, and faces rearward to the upper part of the seat back frame. A light alloy seat back frame characterized in that when the load is applied, a compressive force is applied to the rear bar element to cause buckling, and the front bar element bends without breaking . 前記1対の棒要素は、それよりも細い複数の連結棒要素により連結されている請求項1に記載の軽合金製シートバックフレーム。The light alloy seat back frame according to claim 1, wherein the pair of bar elements are connected by a plurality of connecting bar elements thinner than the pair of bar elements.
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