JP5395777B2 - 車両用シートの振動低減構造 - Google Patents

Description

本発明は、車両用シートの振動を低減する振動低減構造に関する。

従来、従来、例えば走行時の路面からの振動の入力などによる車両用シートの共振を低減するために、車両用シートにダイナミックダンパを取り付けることが行われている。
例えば、特許文献１には、車両用シートの背もたれ部のフレーム（シートバックフレーム）に、金属製のダンパマスを弾性部材で上下から支持するダイナミックダンパが開示されている。
このダイナミックダンパは、車両用シートの共振周波数に対応して振動を吸収するようにダンパマスの重さや弾性部材のばね定数がチューニングされている。

特開２００４−１１６６５４号公報

しかしながら、特許文献１に記載のダイナミックダンパは、車両用シートの固有振動数に合わせた弾性部材を用いて特定の周波数の振動のみを吸収するものであり、車両に発生する様々な車両用シートへの振動を幅広く吸収することが困難であった。

本発明は、これらの問題に鑑みて成されたものであり、幅広い周波数に対応してシートに発生する振動を低減することができる車両用シートの振動低減構造を提供することを課題とする。

本発明は、車両用シートの振動低減構造であって、前記車両用シートのフレーム部材に揺動自在に支持される支持部を有する揺動部材と、前記フレーム部材に固定され、前記揺動部材と摺動してフリクションを発生する摺動部材と、を備え、前記フレーム部材はシートバックフレームであり、前記揺動部材は、前記摺動部材に対して前記車両用シートに着座する乗員側に設置されていることを特徴とする。

かかる構成によれば、車両用シートに振動が入力することにより、フレーム部材に揺動自在に支持された揺動部材が、フレーム部材に固定された摺動部材に対して相対的に揺動する。その結果、揺動部材と摺動部材とが摺動して両者の間にフリクションが発生し、振動エネルギーが吸収される。これにより、特定の周波数以外の振動が入力して車両用シートが振動しても、フリクションによって振動を抑制することができる。
また、かかる構成によれば、フレーム部材はシートバックフレームであり、揺動部材が摺動部材に対して車両用シートに着座する乗員側に設置されているので、車両用シートに乗員が着座可能な状態ではシートバックフレームが乗員と反対側に傾斜することにより、揺動部材が重力によって摺動部材に当接してフリクションが発生する。そのため、揺動部材を摺動部材に当接させる押圧機構を省略することができる。

また、前記揺動部材は、一端側に前記支持部が設けられたプレート部と、前記プレート部の他端側に設けられ、前記プレート部よりも質量が大きいマス部と、を有し、前記摺動部材は、前記支持部と前記マス部との間に配置されている構成とするのが好ましい。

かかる構成によれば、マス部が配置されている部分よりも振幅の小さい位置（支持部に近い位置）に摺動部材が当接するので、摺動部材を小型化することができる。

また、前記揺動部材を前記摺動部材に向かって押圧する押圧機構を更に備え、前記押圧機構は、前記支持部と前記摺動部材との間に設けられる構成とするのが好ましい。

かかる構成によれば、押圧機構が、摺動部材よりも支持部に近い位置を押圧しているので、押圧機構を小型化することができる。

本発明によれば、幅広い周波数に対応してシートに発生する振動を低減することができる車両用シートの振動低減構造を提供することができる。

第１実施形態に係る車両用シートの振動低減構造を備えるシートバックフレームの構造図であり、（ａ）は正面図、（ｂ）は側面図、である。 シートバックフレームにおける振動加速度の経時変化を示すグラフであり、（ａ）は振動低減構造を設けない比較例１、（ｂ）は、振動低減構造のフリクションを適切に調整した実施例１、（ｃ）は、振動低減構造のフリクションを実施例１よりも強くした比較例２、を示している。 シートバックフレームにおける周波数と応答感度の関係を示すグラフである。 第２実施形態に係る車両用シートの振動低減構造を備えるシートバックフレームの構造図であり、（ａ）は正面図、（ｂ）は側面図、である。 実施例２におけるシートバックフレームの振動加速度の経時変化を示すグラフである。 実施例２を含めたシートバックフレームにおける周波数と応答感度の関係を示すグラフである。

本発明の実施形態について、図１乃至図３を参照して詳細に説明する。説明において、同一の要素には同一の番号を付し、重複する説明は省略する。なお、説明において方向を示すときは、車両の前後左右上下を基準にして説明する。
図１は、第１実施形態に係る車両用シートの振動低減構造を備えるシートバックフレームの構造図であり、（ａ）は正面図、（ｂ）は側面図、である。

第１実施形態に係る車両用シートの振動低減構造１（以下、単に「振動低減構造１」という場合がある。）は、例えば自動車の運転席のシートバック（背もたれ部）に適用して、運転席の振動の低減を図る装置である。なお、振動低減構造の適用は、運転席に限定されるものではなく、助手席や後部座席などの他の車両用シートにも適用可能である。
ここで、振動低減構造１が取り付けられるシートバックフレーム１０は、図１（ａ）に示すように、シートバック（図示省略）の骨格を成す部材であり、上フレーム１１と、この上フレーム１１の左右両端から下方に延在する左フレーム１２及び右フレーム１３と、によって略門型に形成されている。上フレーム１１には、ヘッドレスト１８が取り付けられている。

また、シートバックフレーム１０は、門型に形成された鋼製のパイプ部材１４と、鋼板をプレス成形してなる一対の板状部材１５，１５と、を接合して構成されている。一対の板状部材１５，１５の上端部１５ａ，１５ａは、パイプ部材１４の左右の脚部１４ａ，１４ａに溶接固定されている。一対の板状部材１５，１５の下端部１５ｂ，１５ｂは、図１（ｂ）に示すように、上端部１５ａ，１５ａよりも前後方向に幅広に形成されている。また、一対の板状部材１５，１５の下端部１５ｂ，１５ｂには、貫通孔１５ｃ、１５ｃが設けられており、貫通孔１５ｃ、１５ｃは、リクライニング軸１６の左右端部に傾動可能に軸支されている。これにより、シートバックフレーム１０は、リクライニング軸１６を支点として前後に傾動可能となっている。

図１（ａ），（ｂ）に示すように、振動低減構造１は、シートバックフレーム１０の上フレーム１１に揺動自在に吊り下げ支持された揺動部材２と、シートバックフレーム１０に固定されて、揺動部材２と摺動してフリクションを発生する摺動部材３と、同じくシートバックフレーム１０に固定されて、揺動部材２を摺動部材３に向かって押圧する押圧機構４と、から構成されている。

揺動部材２は、車両用シートに振動が入力したときに、振り子のように揺動する部材である。揺動部材２は、上下方向に細長い板状のプレート部２１と、プレート部２１の下端側に取り付けられたマス部２２と、を有している。
なお、図１（ａ）では、揺動部材２が左右に揺動した状態を二点鎖線で描いている。

プレート部２１は、その上端側に貫通孔からなる支持部２１ａを有している。支持部２１ａは、上フレーム１１に突設されたピン１１ａに揺動自在に支持されている。プレート部２１は、下端側の後面で、後記する摺動部材３と摺動している。プレート部２１の材質は、特に限定されるものではないが、例えば金属製或いは樹脂製の板材を用いることができる。

マス部２２は、振り子の錘として機能する部材であり、プレート部２１よりも質量が大きくなっている。マス部２２は、プレート部２１の下端側の前側の面に接着剤などで取り付けられている。マス部２２の材質は、特に限定されるものではないが、例えば鉛などの比較的比重の大きい材料を用いることで、小型化することができる。

摺動部材３は、揺動部材２と摺動することでフリクションを発生する部材である。摺動部材３は、左フレーム１２と右フレーム１３の間に水平方向に沿って架け渡された梁部３１と、梁部３１の略中央に設けられ、梁部３１よりも幅広に形成された摺動部３２と、を有している。摺動部材３は、図１（ｂ）に示すように、揺動部材２に対して後側に配置されており、プレート部２１の後面に摺動部３２の前面が当接して摺動面が構成されている。

ここで、摺動部材３は、揺動部材２の後側に設置されているので、車両用シートに乗員が座ってシートバックが後方に傾くと、重力によって揺動部材２が摺動部材３に当接してフリクションが発生する。
なお、摺動部３２の前面及び揺動部材２の後面の少なくともいずれか一方は、例えばサンドブラスト処理などによって目粗し加工が施されており、フリクションが発生し易いようになっている。

押圧機構４は、揺動部材２を摺動部材３に押し付けてフリクションを調節する機能を有する部材である。押圧機構４は、左フレーム１２及び右フレーム１３から前方に延出する一対の脚部４１，４１と、この一対の脚部４１，４１の間に架け渡された連結部４２と、連結部４２と揺動部材２の間に設けられたコイルばね４３と、を有している。

連結部４２は、コイルばね４３が揺動部材２を摺動部材３に向かって押圧する反力を受ける部材であり、揺動部材２よりも前側であって、支持部２１ａとマス部２２との間に配置されている。
コイルばね４３は、連結部４２と揺動部材２との間に圧縮状態で設置されており、摺動部材３に向かって揺動部材２を押圧している。コイルばね４３は、着脱可能に構成されており、コイルばね４３を交換することにより、押圧力を調節することができる。なお、コイルばね４３の揺動部材２側の端部は、揺動部材２に対して低摩擦状態で滑り接触しており、揺動部材２の揺動運動を阻害しないようになっている。
なお、コイルばね４３に替えて板ばねなどの他の弾性部材を用いてもよい。

第１実施形態に係る振動低減構造１は、基本的に以上のように構成されるものであり、次に、この振動低減構造１の作用効果について図１乃至図３を参照して説明する。

図２は、シートバックフレームにおける振動加速度の経時変化を示すグラフであり、（ａ）は振動低減構造を設けない比較例１、（ｂ）は、振動低減構造のフリクションを適切に調整した実施例１、（ｃ）は、振動低減構造のフリクションを実施例１よりも強くした比較例２、を示している。
図２に示すように、上フレーム１１に第１計測点Ｐ１を設定するとともに、マス部２２に第２計測点Ｐ２を設定し（図１参照）、シートバックフレーム１０に振動を入力して、第１計測点Ｐ１及び第２計測点Ｐ２における振動加速度（ｃｍ／ｓｅｃ^２）をそれぞれ計測した。
なお、振動低減構造１のフリクションは、押圧機構４のコイルばね４３を交換してばね力を徐々に変化させながら実験を繰り返すことにより、適切なばね力およびフリクションを求めた。

比較例１では、振動低減構造１を設置していないシートバックフレーム１０に所定の振動を入力して、図２（ａ）に示すように、第１計測点Ｐ１における振動加速度Ｇ（ｃｍ／ｓｅｃ^２）の経時変化を計測した。その結果、第１計測点Ｐ１の振動は略一定の振幅及び周期で続いていることがわかる。

次に、実施例１では、図１に示すように、シートバックフレーム１０に振動低減構造１を取り付け、押圧機構４のコイルばね４３のばね力を調節して、揺動部材２と摺動部材３とのフリクションを適切に調節し、比較例１と同様の振動を入力して、第１計測点Ｐ１及び第２計測点Ｐ２で計測を行った。

その結果、図２（ｂ）に示すように、第１計測点Ｐ１及び第２計測点Ｐ２における振動は、振動開始から所定時間だけ位相がずれた状態となった。この位相のずれによって揺動部材２と摺動部材３とが摺動して両者の間にフリクションが発生し、この摩擦抵抗によって振動エネルギーが消費（吸収）され、その後の振動加速度Ｇが減衰した。

一方、比較例２では、コイルばね４３のばね力を、実施例１の場合よりも強く設定して計測を行った。その結果、第１計測点Ｐ１及び第２計測点Ｐ２における振動は、図２（ｃ）に示すように、位相のずれがほとんど生じなかった。そのため、揺動部材２と摺動部材３との間にフリクションがほとんど発生せず、振動エネルギーの減衰効果が減少した。

図３は、シートバックフレームにおける周波数と応答感度の関係を示すグラフである。
図３に示すように、シートバックフレーム１０に入力する振動の周波数を所定の範囲で変化させて、そのときのシートバックフレーム１０の応答感度（ハンマリング）を測定した。

その結果、応答感度のピーク値で比較すると、振動低減構造のフリクションを適切に調整した実施例１が最も小さく、振動低減構造１を設けていない比較例１が最も大きくなった。また、振動低減構造のフリクションを実施例１よりも強くした比較例２は、比較例１よりはピーク値が小さくなったが、実施例１よりはピーク値が大きくなった。
また、比較例１と実施例１とを比較すると、実施例１のピーク値となる周波数よりも大きな周波数の範囲で、実施例１の方が、比較例１よりも応答感度が低下していることが分かる。

これにより、シートバックフレーム１０に振動低減構造１を設け、揺動部材２と摺動部材３とのフリクション（押圧力）を適切に調節することにより、特定の周波数以外の車両用シートの振動を低減できることがわかる。

以上、第１実施形態に係る振動低減構造１によれば、シートバックフレーム１０に揺動自在に支持される揺動部材２と、シートバックフレーム１０に固定され、揺動部材２と摺動してフリクションを発生する摺動部材３と、を備えるので、シートバックフレーム１０に振動が入力することにより、シートバックフレーム１０に揺動自在に支持された揺動部材２が、シートバックフレーム１０に固定された摺動部材３に対して相対的に揺動する。その結果、揺動部材２と摺動部材３とが摺動して両者の間にフリクションが発生し、振動エネルギーが吸収される。これにより、特定の周波数以外の振動が入力してシートバックフレーム１０が（つまり車両用シートが）振動しても、フリクションによって振動を抑制（減衰）することができる。

また、第１実施形態に係る振動低減構造１によれば、揺動部材２を摺動部材３に押圧する押圧機構４を備えているので、揺動部材２と摺動部材３との押圧力を適切に設定することで、揺動部材２と摺動部材３とが同位相で振動することを防止して、フリクションを確実に発生させて、振動を適切に吸収することができる。

また、第１実施形態に係る振動低減構造１によれば、摺動部材３に対して揺動部材２が乗員側に設置されているので（換言すれば、摺動部材３が、揺動部材２よりも後方に設置されているので）、シートバックフレーム１０が後方に傾斜することにより、重力によって揺動部材２が摺動部材３を押圧する。これにより、押圧機構４を簡略化、小型化することができる上に、重力による押圧力だけで十分な場合（適切な場合）は、押圧機構４を省略することもできる。

また、第１実施形態に係る振動低減構造１によれば、押圧機構４が摺動部材３よりも支持部２１ａに近い位置に配置されているので、押圧機構４の当接部位における揺動部材２の揺動幅が小さくなる。そのため、この揺動幅に対応して押圧機構４の小型化、軽量化を図ることができる。

つづいて、図４乃至図５を参照して、第２実施形態に係る振動低減構造１Ａについて説明する。なお、第１実施形態と同一の要素については同一の符号を付し、重複する説明を省略する。
図４は、第２実施形態に係る車両用シートの振動低減構造を備えるシートバックフレームの構造図であり、（ａ）は正面図、（ｂ）は側面図、である。

図４（ａ），（ｂ）に示すように、第２実施形態に係る振動低減構造１Ａは、揺動部材２のプレート部２１Ａが、摺動部材３よりも下方に大きく延出している点が、前記した第１実施形態と異なっている。以下、第１実施形態と異なる部分について詳細に説明する。

揺動部材２のプレート部２１Ａは、第１実施形態のプレート部２１（図１参照）よりも長尺に構成されており、プレート部２１Ａの下半部は、摺動部材３よりも下方に突出している。そして、摺動部材３よりも下方に突出したプレート部２１Ａの下端部にマス部２２が固定されている。
摺動部材３は、プレート部２１Ａの上下方向の略中央部の後面に摺動している。また、押圧機構４は、プレート部２１Ａの上端の支持部２１ａと摺動部材３との間に配置されている。

このように、プレート部２１Ａを長尺化することにより、支持部２１ａとマス部２２との距離が長くなり、揺動部材２のモーメント（慣性モーメント）が増加するので、揺動部材２が揺動し易くなるとともに、揺動部材２と摺動部材３の位相のずれが大きくなる。その結果、押圧機構４の押圧力を大きくすることができるので、揺動部材２と摺動部材３のフリクションを大きくして、振動の減衰効果を高めることができる。

図５は、実施例２におけるシートバックフレームの振動加速度の経時変化を示すグラフである。
第２実施形態に係る振動低減構造１Ａについて、押圧機構４のコイルばね４３のばね力を、前記した比較例２におけるコイルばねのばね力と略同等に設定して、実施例２を構成した。この実施例２について、図４に示すように、上フレーム１１に第３計測点Ｐ３を設定するとともに、マス部２２に第４計測点Ｐ４を設定し、シートバックフレーム１０に振動を入力して、振動加速度Ｇの経時変化を測定した。

その結果、図５に示すように、第３計測点Ｐ３及び第４計測点Ｐ４（図４（ａ）参照）における振動は、振動開始から所定時間だけ位相がずれた状態となった。なお、図２（ｂ）との比較から了解されるように、位相がずれている時間は、実施例１よりも実施例２の方が長かった。この位相のずれと実施例１よりも大きいばね力によって、揺動部材２と摺動部材３との間に実施例１よりも大きいフリクションが発生し、実施例１（図２（ｂ）参照）よりも効率よく振動エネルギーを吸収して振動を減衰させることができる。

図６は、実施例２を含めたシートバックフレームにおける周波数と応答感度の関係を示すグラフである。
図６に示すように、実施例２では、応答感度のピーク値が実施例１よりもさらに低下した。また、ピーク値となる周波数以外のほどんどの範囲で、比較例１よりも応答感度が低下した。

以上のように、第２実施形態に係る振動低減構造１Ａによれば、第１実施形態に比較して、揺動部材２の支持部２１ａとマス部２２の間隔が大きいので、揺動部材２のモーメント（慣性モーメント）が増加して、揺動部材２が揺動し易くなるとともに、揺動部材２と摺動部材３の位相のずれが大きくなる。その結果、第１実施形態よりも押圧機構４の押圧力を大きくすることができるので、揺動部材２と摺動部材３のフリクションを大きくして、振動の減衰効果を高めることができる。

また、第２実施形態に係る振動低減構造１Ａによれば、摺動部材３が、支持部２１ａとマス部２２との中間部に配置されているので、マス部２２が配置されている部分（プレート部２１Ａの下端部）よりも揺動幅の小さい位置に摺動部材３が当接する。そのため、摺動部材３を小型化することができる。

以上、本発明の実施形態について図面を参照して詳細に説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、発明の主旨を逸脱しない範囲で適宜変更可能である。

例えば、本実施形態では、押圧機構４を揺動部材２の乗員側（前側）に配置したが、本発明はこれに限定されるものではなく、例えば、揺動部材２とシートバックフレーム１０との間に引張ばねを配置して、揺動部材２を摺動部材３に押し付けるように構成してもよい。

また、シートバックフレーム１０が傾斜することにより、または、振動低減構造１自体を傾斜して設置することにより、重力によって揺動部材２が摺動部材３に適切に押圧される場合には、押圧機構４を省略して構造を簡素化することができる。

また、本実施形態では、別々の部材で構成したプレート部２１とマス部２２を結合することで揺動部材２を構成したが、例えば長尺の板材の一端側の厚さ寸法を大きくするなどの手法により、単一の部材でプレート部２１とマス部２２を形成して揺動部材２を構成してもよい。

また、本実施形態では、振動低減構造１，１Ａをシートバックフレーム１０に適用した場合について説明したが、フレーム部材はシートバックフレーム１０に限定されるものではなく、例えばシートクッションのフレーム部材（シートクッションフレーム）に本発明の振動低減構造１を適用してもよい。

１ 振動低減構造
２ 揺動部材
２１ プレート部
２１ａ 支持部
２２ マス部
３ 摺動部材
３１ 梁部
３２ 摺動部
４ 押圧機構
４１ 脚部
４２ 連結部
４３ コイルばね
１０ シートバックフレーム
１１ 上フレーム
１２ 左フレーム
１３ 右フレーム
１４ パイプ部材
１５ 板状部材
１６ リクライニング軸
１８ ヘッドレスト

Claims (3)

1. 車両用シートの振動低減構造であって、
   前記車両用シートのフレーム部材に揺動自在に支持される支持部を有する揺動部材と、
   前記フレーム部材に固定され、前記揺動部材と摺動してフリクションを発生する摺動部材と、
   を備え、
   前記フレーム部材はシートバックフレームであり、
   前記揺動部材は、前記摺動部材に対して前記車両用シートに着座する乗員側に設置されていることを特徴とする車両用シートの振動低減構造。
2. 前記揺動部材は、一端側に前記支持部が設けられたプレート部と、前記プレート部の他端側に設けられ、前記プレート部よりも質量が大きいマス部と、を有し、
   前記摺動部材は、前記支持部と前記マス部との間に配置されている、ことを特徴とする請求項１に記載の車両用シートの振動低減構造。
3. 前記揺動部材を前記摺動部材に向かって押圧する押圧機構を更に備え、
   前記押圧機構は、前記支持部と前記摺動部材との間に設けられることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の車両用シートの振動低減構造。

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