JP4757553B2 - シート - Google Patents

Description

本発明は、人が着座するためのシート係り、特に自動車等の乗物に搭載される乗物用シートなどのシートに関する。

車両用シートとして、一対のグランド地及び該グランド地間に配置された連結糸によって形成される３次元立体編物や２次元織物等の張力構造体を、クッション材として座部用フレームに張設してシートクッションを構成したシートが考えられている（例えば、特許文献１乃至特許文献４参照）。このようなシートでは、クッション材がへたりにくい弾性糸より構成されているため、例えばクッション材としてウレタンを用いる構成と比較して、薄型で良好な弾性特性（クッション性）を得ることができる。
特許第５０１３０８９号明細書 特開２００２−１７７０９９号公報 特開２００２−２１９９８５号公報 特開２００３−１８２４２７号公報

しかしながら、上記の如く３次元立体編物乃至２次元織物を座部用フレームに張設した従来の車両用シートにおいて、さらに良好な弾性特性を得ること、特に着座者の頭部の振動を抑制することが望まれてきている。

本発明は、上記事実を考慮して、着座者の頭部の振動を効果的に抑制することができるシートを得ることが目的である。

上記目的を達成するために請求項１記載の発明に係るシートは、座部用フレームと、前端側が前記座部用フレームの前端側に固定されると共に後端側が弾性部材を介して前記座部用フレームの後端側に連結されたシート材と、前記シート材の下側に配置されると共に後側の縁部が着座者の座骨結節下よりも前方に位置され、着座者の大腿部を支持するように前記座部用フレームに弾性的に支持されたサポート部材と、を備えている。

請求項１記載のシートでは、着座に伴ってシート材に下方への荷重が作用すると、シート部材は、弾性部材が弾性変形することで着座に伴う張力の増大が抑制されつつ、下方に撓んで沈み込む。シート材の張力増大が抑制されることより、振動や衝撃に対し要求される減衰が確保され、弾性部材によって復元力が担保される。すなわち、クッション性能が確保される。

そして、このように沈み込んだシート部材における着座者の大腿部を支持する部分は、座部用フレームに弾性的に支持されているサポート部材によって下方から支持される。これにより、座部では、着座者の臀部（主に坐骨結節下）において支持される上体（体幹）を質量要素とする主振動系とは別に、大腿部を質量要素とすると共にサポート部材（の弾性支持部）をばね要素に含む副振動系が形成される。したがって、この副振動系を動吸振器（減衰付き動吸振器である場合を含む）として機能するように設定することで、着座者の上体すなわち頭部の主に上下方向の振動を抑制することができる。

このように、請求項１記載のシートでは、着座者の頭部の振動を効果的に抑制することができる。なお、サポート部材自体を弾性構造体として構成しても良い。なお、シート材上に着座荷重を上側から伝達し得る３次元立体編物を座部用フレームに張設することが望ましい。

請求項２記載の発明に係るシートは、請求項１記載のシートにおいて、前記サポート部材は、張力によって張力方向と交差する方向から作用する荷重を支持する張力構造体を含んで構成されている。

請求項２記載のシートでは、張力構造体であるサポート部材は、大腿部に対応して適宜変形しつつ該大腿部を支持するため、着座者に違和感（異物感）を与えることがない。

請求項３記載の発明に係るシートは、請求項１または請求項２記載のシートにおいて、前記座部用フレームは、左右一対のサイドフレームを有し、前記サポート部材は、左端側が弾性部材を介して左側の前記サイドフレームに連結されると共に、右端側が弾性部材を介して右側の前記サイドフレームに連結されている。

請求項３記載のシートでは、サポート部材は、左右両端がそれぞれ弾性部材を介して対応するサイドフレームに連結されるため、シート材の下方への撓みに確実に追従して大腿部を支持する。また、弾性部材をサポート部材とは別部材としているので、上記した副振動系を動吸振器として機能させるための設定が容易である。

請求項４記載の発明に係るシートは、請求項３記載のシートにおいて、前記サポート部材は、左端側の前部及び後部がそれぞれ独立して弾性部材を介して左側の前記サイドフレームに連結されると共に、右端側の前部及び後部がそれぞれ独立して弾性部材を介して右側の前記サイドフレームに連結されている。

請求項４記載のシートでは、サポート部材は、左右両端の各前後部がそれぞれ独立して弾性部材を介して対応するサイドフレームに連結されるため、着座者の大腿部を張力面で支持することができる。これにより、着座者に対し張力線による違和感を与えることが効果的に防止される。

請求項５記載の発明に係るシートは、請求項４記載のシートにおいて、前記サポート部材の左端側の後部及び右端側の後部をそれぞれ対応するサイドフレームに連結する弾性部材のばね定数が、前記サポート部材の左端側の前部及び右端側の前部をそれぞれ対応するサイドフレームに連結する弾性部材のばね定数よりも大である。

請求項５記載のシートでは、支持荷重が相対的に大となる後部側のばね定数を前部のばね定数よりも大としているため、上記した副振動系を動吸振器として効果的に機能させることができる。

請求項６記載の発明に係るシートは、請求項１乃至請求項５の何れか１項記載のシートにおいて、左右一対の背部用サイドフレームを有する背部用フレームと、前記背部用フレームに張設された背部用クッション材と、前記左右の背部用サイドフレームの下部間で、該左右の背部用サイドフレームに弾性的に支持され、着座者の腰部を支持する部分の支持剛性を高める背部用サポート部材と、をさらに備えた。

請求項６記載のシートでは、背部用フレームに張設された背部用クッション材が着座者の状態を後側から支持する。背部用フレーム構成する左右の背部用サイドフレーム間で弾性的に支持された背部用サポート部材は、該背部用サポート部材を備えない構成と比較して、着座者の腰部を支持する部分の支持剛性を高める。これにより、腰部の前後動が抑制されて頭部の主に前後方向（腰部廻りの揺動方向）の振動が抑制される。したがって、本シートでは、着座者の頭部の上下方向及び前後方向の振動が抑制される。

請求項７記載の発明に係るシートは、請求項６記載のシートにおいて、背部全体としての減衰比が、前記背部用クッション材が前記背部用フレームに張設されることで設定された減衰比と同等となるように、前記背部用サポート部材の前記左右の背部用サイドフレームに対する支持剛性及び該背部用サポート部材自体の弾性、減衰特性が設定されている。

請求項８記載の発明に係るシートは、請求項６または請求項７記載のシートにおいて、前記背部用サポート部材は、２層の３次元立体編物を含んで構成されている。

請求項８記載のシートでは、一対のグランド地及び該グランド地間に配置された連結糸によって形成される３次元立体編物を２層以上に積層して背部用サポート部材を構成しているため、全体としては背部（シートバック）における腰部を支持する部分の支持剛性を高めつつ、着座者の腰部の筋肉を潰してしまうことなく支持することができる。このため、着座者の頭部の振動を抑制しつつ、該着座者の腰部の痛みを抑制又は防止することができる。

請求項９記載の発明に係るシートは、請求項８記載のシートにおいて、前記背部用サポート部材は、２層の３次元立体編物間にクッション部材を挟み込んで構成されている。

請求項９記載のシートでは、３次元立体編物間にクッション部材を挟み込んで背部用サポート部材が構成されているので、着座者の腰部の痛みをより効果的に抑制又は防止することが可能となる。なお、クッション部材として、３次元立体編物を用いても良い。

以上説明したように本発明に係るシート構造は、着座者の頭部の振動を効果的に抑制することができるという優れた効果を有する。

本発明の実施の形態に係るシートとしての車両用シート１０について、図１乃至図８に基づいて説明する。なお、各図に適宜示される矢印ＵＰ、矢印ＬＯ、矢印ＦＲ、矢印ＲＥ、矢印ＲＩ、及び矢印ＬＥは、それぞれ車両用シート１０が搭載される車両の進行方向を基準とした前方向（進行方向）、後方向、上方向、下方向、右方向、及び左方向を示しており、以下単に上下前後右左を示す場合は上記各矢印方向に対応している。

図１には車両用シート１０の全体構成が一部切欠いた斜視図にて示されており、図２には車両用シート１０の側断面図が示されている。これらの図に示される如く、車両用シート１０はシートフレーム１２を備えており、シートフレーム１２は、シートクッションフレームである座部用フレーム１４と、シートバックフレームである背部用フレーム１６とを有して構成されている。

そして、座部用フレーム１４にクッション材２０を設けることにより座部としてのシートクッション１８が形成され、背部用フレーム１６に背部用クッション材２４を設けることによりシートバック２２が形成されている。シートバック２２は、背部用フレーム１６の下端が座部用フレーム１４の後端部にリクライニング機構２６を介し支軸廻りの回動可能に連結されることで、シートクッション１８に対する支軸廻りの回動及び任意の回動位置での保持が可能とされている。

図３に示される如く、シートクッション１８は、ほぼ平坦な座面部１８Ａの幅（左右）方向の両側に、該座面部１８Ａよりも上方に突出したサイドサポート１８Ｂがそれぞれ形成されている。また、シートバック２２は、略平坦なバックレスト２２Ａの幅方向両側に、該バックレスト２２Ａよりも前方に張り出したサイドサポート２２Ｂがそれぞれ形成されている。また、シートバック２２の上にはヘッドレスト２８が設けられている。この実施形態では、ヘッドレスト２８はシートバック２２に一体化されている。

以下、シートクッション１８、シートバック２２の具体的構成をこの順に説明し、次いで、クッション材２０、２４、及び後述するランバーサポートクッション８０を構成する３次元立体編物１１０の具体例を説明することとする。

（シートクッションの構成）
図１及び図２に示される如く、シートクッション１８を構成する座部用フレーム１４は、それぞれ前後方向に長手とされた左右一対のサイドフレーム３０を備えている。また、座部用フレーム１４は、左右一対のサイドフレーム３０を前後端近傍においてそれぞれ連結するフロントフレーム３２及びリヤフレーム３４を備えている。これにより、座部用フレーム１４は、矩形枠状に形成されている。

各サイドフレーム３０の前部には、サイドサポート１８Ｂの前部を後部よりも隆起させるための側面視で略山形とされたサイドサポートプレート３６が固着されている。また、各サイドフレーム３０の後端部には、上記したリクライニング機構２６の基部が固定されている。

この座部用フレーム１４には、クッション材２０が張設されている。図１及び図２に示される如く、クッション材２０は、本発明におけるシート材としてのベースシート４０と、ベースシート４０の上側に配設された表層シート４２と、ベースシート４０と表層シート４２との間に配設されたウレタンクッション４４とで、３層構造に構成されている。

本実施の形態では、ベースシート４０及び表層シート４２は、それぞれ網目（ネット）構造の３次元立体編物１１０にて構成されており、張力による内部減衰を伴う面方向の伸長、及び該張力の除去による復元が可能とされている。また、ベースシート４０及び表層シート４２は、上記３次元立体編物１１０にて構成されることにより、面方向に交差する方向の荷重による内部減衰を伴う厚み方向の潰れ、及び該荷重の除去による復元が可能とされている。ウレタンクッション４４は、ポリウレタンフォームにて構成されている。

図１及び図２に示される如く、ベースシート４０は、フロントフレーム３２に巻き掛けられた前端に設けられたフック部４０Ａが該フロントフレーム３２に係止されると共に、後端が弾性部材としての引張コイルスプリング４６を介してリヤフレーム３４に連結されている。なお、ベースシート４０の幅は、左右のサイドフレーム３０間の間隔よりも小とされており、ベースシート４０の左右の縁部と対応する側のサイドフレームとの間に隙間が形成されている。

引張コイルスプリング４６は、ベースシート４０の幅方向両端近傍に各２本ずつ（計４本）配設されている。各引張コイルスプリング４６は、その後端において前端を上下動する方向に回動可能にリヤフレーム３４に係止されている。各引張コイルスプリング４６を介して座部用フレーム１４に支持されたベースシート４０は、初張力（主に各引張コイルスプリング４６の引っ張りに伴う荷重に釣り合う張力）が２００Ｎ以下でかつ前後方向の伸びが５％以下とされている。

以上により、ベースシート４０の後端は、各引張コイルスプリング４６を伸縮させつつリヤフレーム３４に対し前後方向に接離可能で、かつ各引張コイルスプリング４６におけるリヤフレーム３４への支持部位周りの回動が可能とされている。したがって、このベースシート４０は、それぞれ前後方向に沿って並列して設けられた複数の引張コイルスプリング４６によって面状（２次元）の張力場が形成されると共に、各引張コイルスプリング４６が幅方向の両端側に位置する配置によって該両端側に１次元的な張力線が形成される構成とされており、着座に伴って３次元の張力場が生成されるようになっている。

この実施形態では、着座に伴って、引張コイルスプリング４６が前端が降下するように回動しながら伸びることで、幅方向内側の引張コイルスプリング４６間に張力（面剛性、支持圧）が比較的小さい低張力場（低剛性面）が形成され、各引張コイルスプリング４６の平面視の延長線に沿って張力が比較的大きい高張力場（高剛性面）が形成されるようになっている。すなわち、シートクッション１８では、ベースシート４０における着座者の体重が集中する坐骨結節に対応する幅方向中央部に低張力場が形成され、着座者の体側を支持する幅方向両端部に高張力場が形成されるようになっている。

このベースシート４０上には、ウレタンクッション４４が載置されている。図２に示される如く、ウレタンクッション４４は、座面部１８Ａを構成する部分から引張コイルスプリング４６の前部上を覆う部分にかけて略平坦に形成され、前端がフロントフレーム３２を前側から覆うようになっている。また、図示は省略するが、ウレタンクッション４４は、左右のサイドサポートプレート３６を覆うように形成されている。そして、このウレタンクッション４４を上（外）側から覆うように、表層シート４２が座部用フレーム１４に張設されている。

具体的には、表層シート４２は、左右両端に設けられた図示しないフック部が対応するサイドフレーム３０に係止されている。また、表層シート４２は、フロントフレーム３２を廻り込んだ前端に左右方向に沿って設けられたフック部４２Ａが該フロントフレーム３２の後方に配設された係止部１４Ａに係止されると共に。リヤフレーム３４に巻き掛けられた後端に設けられたフック部４２Ｂが該リヤフレーム３４の後部に係止されている。さらに、表層シート４２は、一端が座部用フレーム１４の適宜位置に係止された図示しないワイヤによって内方から引っ張られることで、ウレタンクッション４４の形状に倣って座面部１８Ａ及びサイドサポート１８Ｂを形成している。非着座（無荷重）状態における表層シート４２の左右方向、前後方向の伸びは、共に５％以下とされている。

以上のように構成されたシートクッション１８は、主にベースシート４０が引張コイルスプリング４６の荷重に釣り合う張力によって着座者の体重を支持すると共に、このベースシート４０とは独立して座部用フレーム１４に張設された表層シート４２が該着座者の体重の一部を支持するようになっている。

さらに、シートクッション１８では、座部用フレーム１４には、サポート部材としてのサポータ４８が弾性的に支持されている。サポータ４８は、クッション材２０（を構成するベースシート４０、表層シート４２）と同様に張力構造体とされ、かつこの実施形態では、３次元立体編物１１０に対し伸び難い２次元張力構造体である布材にて構成されている。

図５に示される如く、サポータ４８は、平面視で幅方向に長手の矩形の後端を略円弧状に切り欠いた如き形状に形成されている。サポータ４８の左右幅は、ベースシート４０の左右幅よりも若干小とされ、図４に示される如く、サポータ４８の幅方向両端は、幅方向の最外側に位置する引張コイルスプリング４６の左右方向に位置に略対応して位置している。そして、このサポータ４８は、前後方向には、着座者の大腿部を下側から支持する位置に配置されている。具体的には、サポータ４８は、その湾曲した後縁の幅方向中央部が、着座者の坐骨結節下に対応する位置よりも前方に位置するように配置されている。

さらに、図１に示される如く、サポータ４８は、引張コイルスプリング５０、５２を介して座部用フレーム１４に弾性的に支持されている。サポータ４８の幅方向両端は、それぞれ補強布４８Ａにて補強されている。図５に示される如く、引張コイルスプリング５０は、左右一対設けられており、それぞれサポータ４８の補強布４８Ａの前端近傍と座部用フレーム１４の対応するサイドフレーム３０とを連結している。また、引張コイルスプリング５２は、左右一対設けられており、それぞれサポータ４８の補強布４８Ａの後端近傍と座部用フレーム１４の対応するサイドフレーム３０とを連結している。

この実施形態では、各引張コイルスプリング５０は、サイドフレーム３０への支持点がサポータ４８への支持点よりも前方に位置しており、各引張コイルスプリング５２は、サイドフレーム３０への支持点がサポータ４８への支持点よりも後方に位置している。なお、対角に位置する引張コイルスプリング５０、５２は、互いの軸線の延長線がサポータ４８上で交差しない配置とされている。

以上説明したサポータ４８上には、平面視で略矩形状のサポートクッション５４が載置されており、サポートクッション５４は、サポータ４８を全面に亘り覆い、非着座状態でベースシート４０の下面に接触している。これにより、シートクッション１８では、着座に伴って、クッション材２０における主に着座者の大腿部を支持する部分から、サポートクッション５４を介してサポータ４８（引張コイルスプリング５０、５２）に荷重が伝達されるようになっている。

このため、シートクッション１８では、上記したベースシート４０が形成する幅方向中央の低張力場の前部、すなわち坐骨結節下よりも前方の大腿支持部分の支持剛性が、坐骨結節下よりも高くなる構成とされている。なお、サポートクッション５４は、３次元立体編物１１０で構成されており、大腿支持部のマクロ的な支持剛性を高めつつ、該大腿部の筋肉を潰してしまうことがない構成とされている。

以上説明したシートクッション１８では、座面部１８Ａの後部における左右各２本の引張コイルスプリング４６間に低剛性面が構成されており、この低剛性面では人体の凸部を支持する部分のばね定数が他の部分のばね定数よりも小さくなる特性（以下、ばね零特性という）が実現されている。ばね零特性によって、シートクッション１８では、着座者の呼吸（に伴う体動）を阻害することが抑制され、相対的に減衰比が大きくなるため振動（振幅）遮断性が良好となり、振動入力時の体圧変動を抑制することができる。また、シートクッション１８では、上記ばね零特性により着座者の座骨結節下がクッション材２０に埋め込まれるアンカー効果が創出される構成である。しかも、シートクッション１８（座面部１８Ａ）全体としては、引張コイルスプリング４６による復元力が確保されるようになっている。

このばね零特性を実現する低剛性面は、着座者の座骨結節下の領域を含むように配置されている。なお、本実施形態では、着座者の座骨結節下の位置を、前後方向においてはシートクッション１８の後端（着座時におけるシートバック２２の下部前面）からの距離が略１５０ｍｍの位置に設定している。また、左右の座骨結節間の距離は、１００ｍｍ乃至１３０ｍｍとされる。

一方、各２本の引張コイルスプリング４６による高張力部位は、着座者の骨盤よりも外側に設定され、臀部から大腿部（の付根側）にかけての部分を側方から支持する体側支持構造を実現している。また、着座者の大腿部を支持するためのサポータ４８は、着座者の座骨結節下に対応する部位の前方の所要の範囲内に、着座に伴って弾性堰を形成するようになっている。弾性堰は、下方へ撓んだベースシート４０がフロントフレーム３２に向けて立ち上がる部分として把握される。

さらに、３次元方向の立体支持によってベースシート４０に高張力部と低張力部とを有する張力場を形成することにより、シートクッション１８（クッション材２０）では、人体（の筋肉）との間で総合的なインピーダンス（力伝達特性）マッチングとコンプライアンスマッチングが図られている。これにより、上記したばね零特性して着座者の体重を分散すると共に体側支持によって該着座者を良好に支持しつつ、着座者におけるシートクッション１８に接触する部分の筋肉を潰してしまうことがない構成とされている。このため、シートクッション１８では、着座者の姿勢を維持しつつ、該着座者の皮膚や筋肉に加わるずれ力（面の接線方向）や圧力（法線方向）、振動伝達に基づく痛みや不快感等のストレス、長時間着座による痺れや痛みを低減され、長時間着座に伴う疲労蓄積を抑制するようになっている。

そして、引張コイルスプリング５０、５２によって座部用フレーム１４に弾性的に支持されたサポータ４８は、着座者の状態（体幹）を質量要素とし、シートクッション１８における上体（坐骨結節下）支持部分の弾性をばね要素とする主振動系に対し、着座者の大腿部を質量要素とし、引張コイルスプリング５０、５２等を含む大腿支持部の弾性をばね要素とする副振動系を構成するようになっている。シートクッション１８では、サポータ４８、引張コイルスプリング５０、５２を設けることで、着座者の状態（体幹）を質量要素とし、シートクッション１８における上体（坐骨結節下）支持部分の弾性をばね要素とする主振動系の上下方向の振動に対し、着座者の大腿部を質量要素とし、引張コイルスプリング５０、５２等を含む大腿支持部の弾性をばね要素とする副振動系が動吸振器（動粘性吸振器）として機能するように構成されている。

ここで、図６には、車両用シート１０と着座者との振動モデルが示されている。図６において質量Ｍ１は、着座者の上体の質量を、スプリングＫ１はシートクッション１８の後部の弾性を、ダッシュポットＣ１はシートクッション１８の後部の減衰をそれぞれ示す。また、質量Ｍ１には、関節Ｊを介して大腿部に相当する質量Ｍ２が連結されている。ここでは、質量Ｍ１、Ｍ２の相対角変位によってトルクを伝達する関節Ｊは、捻りばね要素としてモデル化している。そして、質量Ｍ２は、引張コイルスプリング５０、５２を含む弾性要素であるスプリングＫ２、Ｋ３、サポータ４８やサポートクッション５４を含むクッション材２０の減衰であるダッシュポットＣ２によってシートクッション１８に支持されている。

このモデルから、座部用フレーム１４に弾性的に支持されたサポータ４８（引張コイルスプリング５０、５２）は、着座者の体幹と脚との間のトルク伝達要素である股関節Ｊとの並列ばねとされ、副振動系の主振動系に対する固有振動を調節するのに用いられていることがわかる。このモデルに基づいて、上記の通り大腿部（質量Ｍ２）の副振動系が頭部を含む上体（質量Ｍ１）の主振動系の上下方向の振動に対し動吸振器として機能するように、引張コイルスプリング５０、５２のばね定数が設定されている。

この実施形態では、各引張コイルスプリング５０（スプリングＫ３）と各引張コイルスプリング５２（スプリングＫ２）とは、互いのばね定数が異なる設定とされており、引張コイルスプリング５２のばね定数の方が引張コイルスプリング５０のばね定数よりも大とされている。日本人男性をターゲットとした本構成では、各引張コイルスプリング５０のばね定数が略０．４０［Ｎ／ｍｍ］であるのに対し、各引張コイルスプリング５２のばね定数が略１．８７［Ｎ／ｍｍ］としている。

（シートバックの構成）
図１に示される如く、背部用フレーム１６は、正面視で下向きに開口する逆Ｕ字状に形成されたパイプフレーム５６を備えている。パイプフレーム５６の左右の下端は、幅方向に長手とされたロアフレーム５８によって互いに連結されており、それぞれリクライニング機構２６を介して対応するサイドフレーム３０の後部に連結されている。また、パイプフレーム５６における左右方向に絞られた上端は、ヘッドレストフレーム部５６Ａとされている。図２に示される如く、ロアフレーム５８の上側では、下側クッション係止ロッド５９がパイプフレーム５６の左右の下端間を架け渡している。

パイプフレーム５６の左右両側部には、それぞれ上下方向に長手とされたサイドフレーム６０が固定的に取り付けられている。各サイドフレーム６０は、板状に形成されており、その後部においてパイプフレーム５６に固定されることで、該パイプフレーム５６よりも前方に張り出している。また、パイプフレーム５６の上部には、左右に張り出してサイドサポート２２Ｂの肩部を構成するアッパフレーム６２が固定されている。アッパフレーム６２の幅方向中央部の前方では、上側クッション係止ロッド６３がヘッドレストフレーム部５６Ａの下端間を架け渡している。

さらに、パイプフレーム５６の左右両側部における上部及び下端部には、該パイプフレームの上下方向中間部を跨ぐサブフレーム６４の対応する端部が固定されている。サブフレーム６４は、その中間部がサイドフレーム６０の幅方向内面に沿って配設され上下端がサイドフレーム６０の上下端に対し上下に張り出している。各サイドフレーム６４の下部とその下方に位置するサブフレーム６４の下部との間には、パイプフレーム５６下端部の前方で上下方向に沿うスプリング係止ロッド６６が架け渡されている。アッパフレーム６２、上側クッション係止ロッド６３、上側クッション係止ロッド６３、スプリング係止ロッド６６は、線材にて構成されている。

この背部用フレーム１６には、クッション材２４が張設されている。図１及び図２に示される如く、クッション材２４は、３次元立体編物１１０の単層にて構成されている。クッション材２４におけるバックレスト２２Ａを構成するバックレスト部２４Ａは、上端に設けられたフック部６８が上側クッション係止ロッド６３に係止されると共に、ウレタン材７２にて被覆されたロアフレーム５８に該ウレタン材７２の外側から巻き掛けられた下端に設けられたフック部７０が下側クッション係止ロッド５９に係止されている。バックレスト部２４Ａは、サイドフレーム６０の前縁に沿って張設されてバックレスト２２Ａを構成している。

クッション材２４における左右のサイドサポート２２Ｂを構成するサイドサポート部２４Ｂと、ヘッドレスト２８を構成するヘッドレスト部２４Ｃとは、それぞれ袋状に形成されると共に一体に形成されている。サイドサポート部２４Ｂは、アッパフレーム６２、サイドフレーム６０、サブフレーム６４の外側に取り付けられた図示しないウレタン材を被覆し幅方向側端がサイドフレーム６０に係止されている。また、サイドサポート部２４Ｂの前側における幅方向内端は、バックレスト部２４Ａの幅方向外端に縫製等によって一体化されている。この縫製部が一端を背部用フレーム１６の適宜位置に係止した図示しないワイヤ等に引っ張られることで、各部に左右方向の張力を付与しつつクッション材２４が背部用フレーム１６に調節され、バックレスト２２Ａ及びサイドサポート２２Ｂが形成されるようになっている。

ヘッドレスト部２４Ｃは、図２に示される如くヘッドレストフレーム部５６Ａを覆うウレタン材７４を被覆してヘッドレスト２８を構成している。

そして、シートバック２２には、背部用クッション材としてのランバーサポートクッション８０が設けられている。ランバーサポートクッション８０は、クッション材２４の下部における内側（後方）に配置され、着座者の腰部の支持剛性を他の部分よりも高めるようになっている。以下、具体的に説明する。

図２に示される如く、ランバーサポートクッション８０は、上側クッション８０Ａと、下側クッション８０Ｂとが連結されたツインクッション構造とされている。各クッション８０Ａ、８０Ｂは、それぞれ略矩形の３次元立体編物１１０を中央部で折り曲げられると共に該３次元立体編物１１０の両端部を縫製等によって固定されることで、扁平な環状（無端状）に形成されたネットクッション８２を備えている。すなわち、ネットクッション８２は、２層の３次元立体編物１１０を含む。

各ネットクッション８２の内部には、インナークッション８４が内蔵されている。インナークッション８４としては、例えば、３次元立体編物１１０、ポリウレタンフォーム、ガスを封入した袋体（伸縮可能なもの）などが採用される。

上側クッション８０Ａと下側クッション８０Ｂとは、連結袋８６によって互いに連結されている。連結袋８６は、上下方向中央部で連結された上側袋８６Ａと下側袋８６Ｂとを有し布材等にて構成され、上側袋８６Ａに上側クッション８０Ａを収納すると共に、下側袋８６Ｂに下側クッション８０Ｂを収納している。

また、ランバーサポートクッション８０の連結袋８６の前面には、支持布８８が縫製等によって固定されている。支持布８８は、図１に示される如くランバーサポートクッション８０よりも上下左右共に広い略矩形状に形成されており、図２に示される如くランバーサポートクッション８０が前向きに凸の略弓形を成すように連結袋８６に固定されている。また、支持布８８の幅方向両端は、それぞれ補強布８８Ａにて補強されている。

そして、各補強布８８Ａには、近接する側のスプリング係止ロッド６６に一端が係止された引張コイルスプリング９０の他端が係止されている。各引張コイルスプリング９０は、非着座状態で若干伸びて支持布８８に張力を付与している。この状態で図２に示される如く、支持布８８（ランバーサポートクッション８０）がクッション材２４のバックレスト部２４Ａの背面下部に接触するようになっている。

以上説明したランバーサポートクッション８０は、一対の引張コイルスプリング９０を介して背部用フレーム１６に弾性的に支持されることで、上記の通り着座者の腰部の支持剛性を高める構成とされている。これにより、シートバック２２では、着座者の頭部の振動を低減するようになっている。すなわち、シートバック２２による上体の支持構造をモデル化すると図７に示す如くなる。シートクッション１８に対し前後動可能に支持された質量Ｍ１は着座者の腰部を含む下半身に相当し、アームＬを介して質量Ｍ１に回転可能に支持された質量Ｍ２は頭部に相当する。アームＬと質量Ｍ１との間には、トルク伝達要素としてトーションスプリングＫθが設けられている。このようにモデル化された着座者と背部用フレーム１６との間に配設されたスプリングＫ４及びダッシュポットＣ３は、それぞれバックレスト２２Ａの弾性、減衰に相当する。

このモデルにおいて、背部用フレーム１６に弾性的に支持されたランバーサポートクッション８０を設けることは、該ランバーサポートクッション８０を備えない構成と比較して、主にスプリングＫ４のばね定数及びダッシュポットＣ３の減衰係数を大きくすることに相当する。この実施形態では、ランバーサポートクッション８０を備えない構成と減衰比が同等と成るように、引張コイルスプリング９０のばね定数、ランバーサポートクッション８０自体の弾性、減衰特性が決められている。また、このランバーサポートクッション８０は、３次元立体編物１１０で構成されることで、腰部のマクロ的な支持剛性を高めつつ、該腰部の筋肉を潰してしまうことがない構成とされている。

（３次元立体編物の具体例）
次に、クッション材２０のベースシート４０、表層シート４２、クッション材２４、サポートクッション５４、ランバーサポートクッション８０のネットクッション８２を構成する３次元立体編物１１０の一例を説明する。

図９に示すように、３次元立体編物１１０は、互いに離間して配設された一対のグランド編地１１２、１１４と、この一対のグランド編地１１２、１１４の間を往復して両者を結合する多数の連結糸１１６によって形成されるパイル部１１８と、によって構成されている。

一方のグランド編地１１２は、例えば、図１０に示すように、短繊維を撚った糸１２０から、ウェール方向及びコース方向の何れの方向にも連続したフラットな編地組織によってメッシュを形成したものを用いる。また、他方のグランド編地１１４は、例えば図１１に示すように、短繊維を撚った糸１２２からハニカム状のメッシュを形成している。また、他方のグランド編地１１４は、一方のグランド編地１１２よりも大きな網目としている。なお、グランド編地１１２、１１４としては、細め組織やハニカム状に限らず、これ以外のメッシュ状の編地組織を用いたものであっても良い。

図９に示すように、連結糸１１６は、一方のグランド編地１１２と他方のグランド編地１１４が所定の間隔を保持するようにグランド編地１１２、１１４の間に編み込まれてパイル部１１８を形成している。これにより、メッシュニットとなっている３次元立体編物１１０に所定の剛性を付与するようにしている。

３次元立体編物１１０は、グランド編地１１２、１１４を形成するグランド糸（糸１２０、１２２）の太さ等によって、必要な腰の強さを具備させることができるが、グランド糸１２０、１２２は、編成作業が困難とならない範囲のものが選択されることが好ましい。また、グランド糸１２０、１２２としては、モノフィラメント糸を用いることができるが、風合いや表面感触の柔らかさ等を考慮して、マルチフィラメント糸やスパン糸を用いても良い。

連結糸１１６としては、モノフィラメント糸を用いることが好ましく、太さは、１６７デシテックス〜１１１０デシテックスの範囲のものが好ましい。マルチフィラメント糸では、復元力が良好なクッション性が得られなく、また、太さが１６７デシテックスを下回ると、３次元立体編物１１０の腰の強さが低下し、１１１０デシテックスを上回ると、硬くなり過ぎてしまい、適度のクッション性が得られなくなる。

すなわち、連結糸１１６として、１６７デシテックス〜１１１０デシテックスのモノフィラメント糸を用いることにより、シートに着座した乗員の荷重を、グランド編地１１２、１１４を形成する網目の変形と共に、パイル部１１８を形成する連結糸１１６の倒れや座屈による変形、また、変形した連結糸１１６にばね特性を付与する隣接した連結糸の復元力によって支持することができ、柔らかなばね特性を有して応力集中の起きない柔構造とすることができる。

なお、３次元立体編物１１０に凹凸を形成しても良い。すなわち、グランド編地１１２、１１４としては、表面に凹凸が生じるように編んだものであっても良く、凹凸を形成したときには、グランド編地１１２、１１４に断面略アーチ状のばね要素を形成できるため、さらに、柔らかなばね特性を付与することができ、筋肉の弾性コンプライアンスと略同等かそれよりも大きな弾性コンプライアンスを有する構造を容易に形成することができる。なお、弾性コンプライアンスは、（撓み量）／（接触する面の平均圧力値）で計算される。

グランド糸１２０、１２２及び連結糸１１６の素材としては、特に限定するものではなく、例えば、ポリプロピレン、ポリエステル、ポリアミド、ポリアクリロニトリル、レーヨン等の合成繊維や再生繊維、ウール、絹、綿等の天然繊維が挙げられる。これらの素材は、単独で用いても良く、任意の組み合わせで併用することもできる。好ましくは、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリブチレンテレフタレート（ＰＢＴ）などに代表される熱可塑性ポリエステル系繊維、ナイロン６、ナイロン６６などに代表されるポリアミド系繊維、あるいはこれらの繊維を２種類以上組み合わせたものである。

また、グランド糸１２０、１２２及び連結糸１１６の糸形状も前記した説明に限定するものではなく、丸断面糸や異形断面糸等を用いても良い。

パイル部１１８を形成する連結糸１１６の配設の仕方であるパイル部１１８のパイル組織は、各グランド編地１１２、１１４を連結する連結糸１１６を側面から見た状態で表すと、図１２（Ａ）〜図１２（Ｅ）に示す種類に分類することができる。

図１２（Ａ）、図１２（Ｂ）は、グランド編地１１２、１１４の間に、連結糸１１６をほぼ垂直に編み込んだストレートタイプであり、このうち図１２（Ａ）は、８の字状にしてストレートに編んだものであり、図１２（Ｂ）は、単純なストレートに編んだものである。

また、図１２（Ｃ）、図１２（Ｄ）、図１２（Ｅ）は、グランド編地１１２、１１４の間において、連結糸１１６が中途で交差するように編んだクロスタイプを示している。このうち、図１２（Ｃ）は、連結糸１１６を８の字状にクロスさせたものであり、図１２（Ｄ）は、連結糸１１６を単純にクロスさせたものである。また、図１２（Ｅ）は、連結糸１１６を２本ずつまとめてクロス（ダブルクロス）させたものである。

なお、図１２（Ｃ）〜図１２（Ｅ）に示すように、連結糸１１６同士を交差させて斜めに配置したときには、連結糸１１６をグランド編地１１２、１１４の間でほぼ垂直に配置した形態（図１２（Ａ）、図１２（Ｂ）参照）に比較して、各連結糸１１６の座屈強度により十分な復元力を保持しながら、圧縮率の大きな柔らかいばね特性を付与することができるという利点がある。

このような網目構造の３次元立体編物１１０を用いたベースシート４０、表層シート４２、クッション材２４、サポートクッション５４、ネットクッション８２は、ばね性が小さくなって減衰比が高く、乗員の体型に追従した変形が生じ易く、よりフィットし易くなる。

なお、３次元立体編物１１０の上記構成は一例であり、ベースシート４０、表層シート４２には、例えば、表面に凸部や凹部、畝等を形成する編目構造等、種々の編目構造を有する３次元立体編物を用いることができる。また、用途や機能に応じて異なる編目構造の３次元立体編物を用いても良い。

次に、本実施の形態の作用を説明する。

上記構成の車両用シート１０では、人が着座すると、シートクッション１８では主にベースシート４０（引張コイルスプリング４６）が着座者の体重を支持し、表層シート４２が着座者の体重の一部を分担支持する。具体的には、着座に伴って表層シート４２が主に左右方向に伸びつつ下方に撓み、ベースシート４０を下方に押圧する。ベースシート４０は、各引張コイルスプリング４６をリヤフレーム３４への係止部位廻りに回動させつつ伸張させ、張力の増加を抑えつつ下方に撓む（沈み込む）。これにより、着座者の体重が集中しやすい坐骨結節下はばね零特性によって体圧が分散され、左右の引張コイルスプリング４６が形成する張力線で体側が支持された着座者は良好な姿勢が保たれる。また、坐骨結節下の前方では弾性堰が形成され、この弾性堰と上記したばね零特性によるアンカー効果とによって着座者の尻ずれが効果的に防止される。また、シートバック２２では、着座者の上体が各部における適度な支持圧で支持される。

このため、車両用シート１０では、体側支持及び弾性堰による着座者に筋力を使わせることのない姿勢維持と、低剛性面における上記ばね零特性による体圧分散とが両立されている。また、着座に伴うベースシート４０の張力増大が抑制されるため、シートクッション１８において大きな減衰比が得られると共に、複数の引張コイルスプリング４６によって十分な復元力が付与される。これにより、シートクッション１８では、振動・衝撃の吸収性が良好である。以上により、車両用シート１０では、長時間着材に伴う疲労蓄積が抑制される。特に、シートクッション１８では、クッション材２０が３次元立体編物１１０であるベースシート４０、表層シート４２を含んで構成され、ベースシート４０の後端が引張コイルスプリング４６を介して座部用フレーム１４の後端に弾性的に連結されているため、着座者の呼吸に伴う尾骨の動きを阻害することがない（尾骨の微小な動きに抵抗力を殆ど生じることなく追従する）。

そして、シートクッション１８では、引張コイルスプリング５０、５２のばね定数が、着座者の大腿部の質量要素とする副振動系を、頭部を含む状態を質量要素とする主振動系の上下振動に対する動吸振器として機能するように設定されているため、車両用シート１０を搭載した自動車の走行に伴って車体から振動が入力された場合に、主に大腿部が上下方向（股関節Ｊの回転方向）に振動して、上体の上下方向の振動が抑制される。これにより、着座者の上体の上部に位置する頭部の上下振動が抑制され、着座者の疲労蓄積が抑制される。一方、走行に伴う振動は、主に大腿部に伝達されるため、着座者（特に自動車の運転者）は、路面状態等の走行状況をシートクッション１８からの力（振動）伝達によって感得することができる。

また、シートバック２２では、ランバーサポートクッション８０が引張コイルスプリング９０を介して背部用フレーム１６に弾性的に支持されているため、バックレスト２２Ａにおける腰部を支持する部分の支持剛性が、減衰比を小さくすることなく増大している。これにより、着座者の頭部の前後方向の振動（振幅）が抑制されることが確かめられた。

図８は、図７のモデルを用いて、質量Ｍ１に前後方向の起振力（Ｆ＝Ｐｃｏｓωｔ）が作用した場合の着座者頭部の前後方向振動の振動伝達特性を解析した数値解析結果である。この図から、ランバーサポートクッション８０を設けた本車両用シート１０では、ランバーサポートクッション８０を備えない比較例シートに対し、頭部の前後方向の振動伝達率のピークが著しく低下されることが確かめられた。ここでは、着座者のモデルとして、Ｍ１＝７８．８９ｋｇ、Ｍ２＝２３．５０ｋｇ、アームＬの長さＬ＝０．６６６３ｍ、腰のばね定数Ｋθ＝３０００Ｎｍ／ｒａｄとし、起振力のピークをＰ＝１００３．４２２Ｎとし、ランバーサポートクッション８０を設けた場合のスプリングＫ４のばね定数Ｋ４＝１０００Ｎ／ｍ、ランバーサポートクッション８０を設けない場合のスプリングＫ４のばね定数Ｋ４＝５００Ｎ／ｍ、これら各場合の減衰比を０．３で一定として解析を行った。

また、この解析結果から、バックレスト２２Ａの減衰比を維持しつつばね定数Ｋ４を増大しても、着座者頭部の前後方向の固有振動数に殆ど影響を与えないことが確かめられた。すなわち、ランバーサポートクッション８０を設けることで、背部用フレーム１６に背部用クッション材２４を張設することで設定された周波数特性に殆ど影響を与えることなく、振動伝達率のピークのみを下げる構成が実現された。しかも、背部用フレーム１６に背部用クッション材２４を張設した構成では、１Ｈｚ以下の低周波領域及び５Ｈｚ以上の高周波領域で、着座者の頭部に殆ど前後振動を伝達しない（振動伝達率がほぼ０である）構成が実現されており、この特性がランバーサポートクッション８０を設けた構成においても維持されることが確かめられた。

さらに、ランバーサポートクッション８０は、引張コイルスプリング９０の張力によりバックレスト２２Ａにおける腰部を支持する部分支持剛性を高めながら、３次元立体編物１１０である自らの変形によって腰部の筋肉を潰してしまうことがないため、着座者に腰部の痛みが生じることを抑制することができる。

このように、本車両用シート１０では、着座者の頭部の上下方向及び前後方向の振動を効果的に抑制することができる。特に、本車両用シート１０では、ベースシート４０のばね零特性によるアンカー効果、３次元張力場による弾性堰の生成及び体側支持によって、前滑りや着座姿勢が安定しないといった現象であるハンモック感を解消し、ローリングや左右方向の入力に対するフラット感が得られ、上記した頭部の振動抑制との相乗作用で、長時間着座に伴う着座者の疲労を著しく軽減することができる。

なお、上記実施の形態では、サポート部材としてのサポータ４８と、背部用サポート部材としてのランバーサポートクッション８０とを共に備えた好ましい例を示したが、本発明はこれに限定されず、例えば、車両用シート１０がサポータ４８及びランバーサポートクッション８０の何れか一方のみを備えた構成としても良い。

また、上記実施の形態では、サポータ４８、ランバーサポートクッション８０が弾性部材である引張コイルスプリングを介してシートフレーム１２に支持された例を示したが、本発明はこれに限定されず、サポータ４８、ランバーサポートクッション８０を如何なる弾性部材を介してシートフレーム１２に支持させても良く、自ら所定の弾性を有するサポータ４８、ランバーサポートクッション８０直接的にシートフレーム１２に支持しても良い。

さらに、上記実施の形態では、ベースシート４０の後端を座部用フレーム１４に連結する弾性部材が引張コイルスプリング４６である例を示したが、本発明はこれに限定されず、例えば、一端側が幅方向に長手のトーションバーを介してフレームに連結されたアームの他端側にベースシート４０の後端を連結する構成としても良い。

さらにまた、上記実施の形態では、ベースシート４０が３次元立体編物である例を示したが、本発明はこれに限定されず、例えば、３次元立体編物と比較して張力方向に伸び難い布材にてベースシート４０を構成しても良い。また、クッション材２０は、ウレタンクッション４４を備える構成には限定されず、ベースシート４０と表層シート４２との２層構造としても良く、中間層として３次元立体編物を設けても良い。

さらに、上記の実施の形態では、本発明を車両用シート１０に適用した構成としたが、本発明はこれに限定されず、例えば、鉄道車両、船舶、航空機等の各種乗物用シートや事務用椅子、家具用椅子等の各種シート等に適用することができる。

本発明の実施形態に係る車両用シートの概略全体構成を示す一部切り欠いた斜視図である。 図１の２−２線に沿う側断面図である。 本発明の実施の形態に係る車両用シートの外観を示す斜視図である。 本発明の実施の形態に係る車両用シートを構成するシートクッションを示す平面図である。 本発明の実施の形態に係る車両用シートを構成するサポータを拡大して示す平面図である。 本発明の実施の形態に係る車両用シートを構成するシートクッションと着座者とが構成する振動モデルを示す模式図である。 本発明の実施の形態に係る車両用シートを構成するシートバックと着座者とが構成する振動モデルを示す模式図である。 図７の振動モデルに基づく着座者頭部の前後振動の伝達特性を解析した数値解析結果を示す線図である。 クッション部材として用いる３次元立体編物を示す概略断面図である。 ３次元立体編物に用いる一方のグランド編地の一例を示す概略図である。 ３次元立体編物に用いる他方のグランド編地の一例を示す概略図である。 （Ａ）から（Ｅ）のそれぞれは、パイル部の適用例を示す３次元立体編物の要部の概略断面図である。

符号の説明

１０ 車両用シート（シート）
１４ 座部用フレーム
１６ 背部用フレーム
３０ サイドフレーム
４０ ベースシート（シート材）
４６ 引張コイルスプリング（弾性部材）
４８ サポータ（サポート部材）
５０・５２ 引張コイルスプリング（弾性部材）
６０ サイドフレーム
８０ ランバーサポートクッション（背部用サポート部材）
８４ インナークッション（クッション部材）
９０ 引張コイルスプリング（弾性部材）
１１０ ３次元立体編物

Claims (9)

1. 座部用フレームと、
   前端側が前記座部用フレームの前端側に固定されると共に後端側が弾性部材を介して前記座部用フレームの後端側に連結されたシート材と、
   前記シート材の下側に配置されると共に後側の縁部が着座者の座骨結節下よりも前方に位置され、着座者の大腿部を支持するように前記座部用フレームに弾性的に支持されたサポート部材と、
   を備えたシート。
2. 前記サポート部材は、張力によって張力方向と交差する方向から作用する荷重を支持する張力構造体を含んで構成されている請求項１記載のシート。
3. 前記座部用フレームは、左右一対のサイドフレームを有し、
   前記サポート部材は、左端側が弾性部材を介して左側の前記サイドフレームに連結されると共に、右端側が弾性部材を介して右側の前記サイドフレームに連結されている請求項１又は請求項２記載のシート。
4. 前記サポート部材は、左端側の前部及び後部がそれぞれ独立して弾性部材を介して左側の前記サイドフレームに連結されると共に、右端側の前部及び後部がそれぞれ独立して弾性部材を介して右側の前記サイドフレームに連結されている請求項３記載のシート。
5. 前記サポート部材の左端側の後部及び右端側の後部をそれぞれ対応するサイドフレームに連結する弾性部材のばね定数が、前記サポート部材の左端側の前部及び右端側の前部をそれぞれ対応するサイドフレームに連結する弾性部材のばね定数よりも大である請求項４記載のシート。
6. 左右一対の背部用サイドフレームを有する背部用フレームと、
   前記背部用フレームに張設された背部用クッション材と、
   前記左右の背部用サイドフレームの下部間で、該左右の背部用サイドフレームに弾性的に支持され、着座者の腰部を支持する部分の支持剛性を高める背部用サポート部材と、
   をさらに備えた請求項１乃至請求項５の何れか１項記載のシート。
7. 背部全体としての減衰比が、前記背部用クッション材が前記背部用フレームに張設されることで設定された減衰比と同等となるように、前記背部用サポート部材の前記左右の背部用サイドフレームに対する支持剛性及び該背部用サポート部材自体の弾性、減衰特性が設定されている請求項６記載のシート。
8. 前記背部用サポート部材は、２層の３次元立体編物を含んで構成されている請求項６又は請求項７記載のシート。
9. 前記背部用サポート部材は、２層の３次元立体編物間にクッション部材を挟み込んで構成されている請求項８記載のシート。

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