JP6070523B2 - シートフレーム - Google Patents

Description

本発明は、自動車、飛行機、船、電車等の乗物に搭載されるシートのフレームに関する。

押出成形されたアルミニウム、樹脂等の押出材によって構成されたシートフレームがある。係るシートフレームは、押出材によって構成されているため、シートフレーム各部の強度は均一となる。しかし、シートフレームは部位によって必要強度が異なり、最大必要強度に合わせて押出材の断面係数が設定されると、必要強度の小さい部位では、強度的に過剰品質となり、重量面で無駄が生じる。そこで、最大必要強度に合わせて押出材の断面積を設定し、必要強度の小さい部位では、押出材の断面積を小さくするように加工することが行われている（下記特許文献１参照）。断面積を小さくする場合には、加工後のシートフレームとして使用時の応力集中を回避するため断面積を徐変させている。図１３、１４に示すように、特許文献１のシートフレーム５０は、矩形断面のフレーム材が２本並べて押し出された押出材によって構成され、フレーム材断面積を小さくする断面縮小部分では、一つのフレーム材における矩形を成す４つの壁面のうち互いに隣接する３面５０ａ、５０ｂ、５０ｃの壁面積を縮小し、３面における１面５０ａを挟んで対向する２面５０ｂ、５０ｃは、面積の縮小を開始する開始点からフレーム材断面積縮小側に向けて徐々に面積を縮小するように壁面を除去し、残りの１面５０ａは、上記開始点を境としてフレーム材断面積縮小側で壁面が除去されている。

米国特許第７４２９０８５号明細書及び図面

特許文献１のシートフレームでは、一つのフレーム材を成す４つの壁面のうち２面５０ｂ、５０ｃでは、壁面の面積が徐変されているが、１面５０ａでは壁面の面積が徐変されることなく急激に変化している。そのため、上記開始点への応力集中の回避が不充分となる。
このような問題に鑑み本発明の課題は、シートフレームの各部の強度を調節するため、断面多角形のフレーム材を成す複数の壁面のうち互いに隣接する３面の壁面量を縮小することによってフレーム材断面積を徐変する場合において、３面全ての壁面量を徐変することにより、フレーム材断面積を縮小する部位での応力集中を抑制することにある。

本発明の第１発明は、多角形の閉断面形状を有するフレーム材が複数本並べて組み合わされたものを少なくとも一構成要素としたシートフレームであって、前記複数本のフレーム材のうち、一つのフレーム材の断面積を部分的に縮小することによりシートフレームにおける各部の強度を調節され、前記一つのフレーム材において断面積を部分的に縮小された断面縮小部分では、多角形を成す複数の壁面のうち互いに隣接する３面の壁面量が縮小するように壁面が除去され、前記３面における１面は、前記断面縮小部分において、断面積を縮小開始する開始部位から離れるに従って徐々に壁面の除去量が多くされ、前記１面を挟んで対向する２面は、前記１面の壁面が除去されてなくなる部位を起点としてそこから離れるに従って徐々に壁面の除去量が多くされていることを特徴とする。
第１発明によれば、一つのフレーム材の多角形を成す複数の壁面のうち互いに隣接する３面において、１面を挟んで対向する２面の壁面除去量が徐変されると共に、上記１面の壁面除去量も上記２面の壁面除去量の徐変につながるように徐変される。そのため、フレーム材の壁面除去量が互いに隣接する３面全体で徐変される。従って、このフレーム材を使って構成されたシートフレームは、応力集中を抑制しながら各部の強度を適宜調節することができる。

本発明の第２発明は、上記第１発明において、前記１面を成す壁面は、前記フレーム材における荷重方向に対して直交する面とされ、また、前記開始部位から壁面が除去されてなくなる部位に向けて壁面の除去量が直線的に徐々に多くされて、壁面の除去形状がＶ字形状を成すようにされ、且つ該Ｖ字形状は、前記対向する２面間に対称形で形成され、しかも、前記２面は互いに対称形に形成されていることを特徴とする。
第２発明によれば、フレーム材の多角形を成す複数の壁面のうち互いに隣接する３面の壁面除去量の徐変形状が、１面を挟む２面間で対称形とされているため、フレーム材の曲げモーメントに対する強度が、フレーム材の断面積の徐変によりフレーム材の荷重方向及びフレーム材の延びる方向に対して直交する方向でアンバランスとなるのを抑制することができる。

本発明の第３発明は、上記第２発明において、前記１面における前記開始部位では、壁面の除去形状が円弧を成していることを特徴とする。
第３発明によれば、フレーム材を成す壁面の１面に形成されたＶ字形状の開始部位が円弧を成しているため、この部位の面方向での応力集中も回避することができる。

本発明の一実施形態の斜視図である。 上記実施形態における第１フレームの斜視図である。 図２と同様の第１フレームの側面図である。 図２と同様の第１フレームの背面図である。 図３におけるＶ−Ｖ線拡大断面図である。 図４におけるＶＩ−ＶＩ線拡大断面図である。 図４におけるＶＩＩ−ＶＩＩ線拡大断面図である。 図４におけるＶＩＩＩ−ＶＩＩＩ線拡大断面図である。 図３におけるＩＸ−ＩＸ線拡大断面図である。 図３におけるＸ−Ｘ線拡大断面図である。 図３におけるＸＩ−ＸＩ線拡大断面図である。 上記実施形態における第２フレームの水平断面図である。 本発明の従来技術例であるシートフレームを示す斜視図である。 図１３のシートフレームを破断して示す斜視図である。

図１〜１２は、本発明の一実施形態を示す。この実施形態は、自動車用シートのシートバックにおけるバックフレームに本発明を適用した例を示す。各図中、矢印によりシートの各方向を示している。以下の説明において、方向に関する記述は、この方向を基準として行うものとする。

図１に示すように、本実施形態のバックフレーム１０は、シートベルト内蔵タイプのシートであってシートベルトの巻取り装置（図示しない）を取り付け可能なものである。バックフレーム１０は、第１フレーム１１と第２フレーム１２とをベルトガイドブラケット１３を介して連結して門型に形成されている。第１フレーム１１は、上下方向に延び右側のサイドフレーム機能を果たすようにされている。また、第２フレーム１２は、上下方向に延びて左側のサイドフレーム機能を果たすようにされた側部１２Ａと、側部１２Ａの上端から右方向に延びて第１フレーム１１に接近するようにされた上部１２Ｂとを備えて構成されている。ベルトガイドブラケット１３は、その両端部が第１フレーム１１及び第２フレーム１２を結合すると共に、その上部でシートベルトを案内するように構成されている。
門型のバックフレーム１０の開放側を閉じるようにロアフレーム２２及びセンターフレーム２１が設けられ、ロアフレーム２２及びセンターフレーム２１の各両端は、第１フレーム１１及び第２フレーム１２の側部１２Ａにそれぞれ溶接して固定されている。また、第２フレーム１２の上部１２Ｂには、左右方向に並べて一対の中空形状のヘッドレストホルダ２３が溶接して固定されている。

第１フレーム１１は、図５に示す断面形状を有するアルミニウム合金の押出し材をベースに作られている。図５において、変形六角形の閉断面形状部１１Ｂは、側辺部１１Ｂａと、前辺部１１Ｂｂと、他の側辺部１１Ｂｃと、後辺部１１Ｂｆと、前辺部１１Ｂｂ及び他の側辺部１１Ｂｃをつなぐ前連結部１１Ｂｄと、後辺部１１Ｂｆ及び他の側辺部１１Ｂｃをつなぐ後連結部１１Ｂｅとから構成される。側辺部１１Ｂａと他の側辺部１１Ｂｃ、前辺部１１Ｂｂと後辺部１１Ｂｆはそれぞれ平行の関係にあり、前辺部１１Ｂｂは側辺部１１Ｂａ、他の側辺部１１Ｂｃ、後辺部１１Ｂｆ、前連結部１１Ｂｄ、後連結部１１Ｂｅに比べて肉厚に形成されている。ここでは前辺部１１Ｂｂと前連結部１１Ｂｄとの成す角度、並びに他の側辺部１１Ｂｃと前連結部１１Ｂｄとの成す角度は共に１３５度とされ、他の側辺部１１Ｂｃと後連結部１１Ｂｅとの成す角度は１５６度とされ、後辺部１１Ｂｆと後連結部１１Ｂｅとの成す角度は１１４度とされている。また、側辺部１１Ｂａと前辺部１１Ｂｂとの成す角度、並びに側辺部１１Ｂａと後辺部１１Ｂｆとの成す角度は９０度とされている。閉断面形状部１１Ｂの後連結部１１Ｂｅは、ロアフレーム２２が固定される面を形成し、前連結部１１Ｂｄは、着座者に向けて閉断面形状部１１Ｂの角部が突出するのを回避するように形成されている。閉断面形状部１１Ｂの背面側に結合されるコの字状断面形状部１１Ａは、側辺部１１Ａａ、後辺部１１Ａｂ、他の側辺部１１Ａｃとから構成される。側辺部１１Ａａと他の側辺部１１Ａｃは平行の関係にあり、後辺部１１Ａｂは側辺部１１Ａａ、他の側辺部１１Ａｃに比べて肉厚に形成されている。前辺部１１Ｂｂと後辺部１１Ａｂが肉厚に形成されているのは、第１フレーム１１に前後方向の荷重による曲げモーメントが加えられたときに応力が高まる部分を強化するためである。ここでは側辺部１１Ａａ、後辺部１１Ａｂ、他の側辺部１１Ａｃの互いに成す角度はいずれも９０度とされている。なお、閉断面形状部１１Ｂ及びコの字状断面形状部１１Ａは、本発明における複数本並べて組み合わされたフレーム材に相当する。

図１〜３に示すように、第１フレーム１１は、側面視でくの字状に折り曲げられ上下方向の中間部よりやや下の部分から上部が後方に反った形状をしている。また、下端部から上方に向かって全長の１／３程度までの部分は、その断面が図５に示されるように閉断面形状部１１Ｂにコの字状断面形状部１１Ａが結合され２つの閉断面形状を構成している。一方、上端部から全長の２／３程度までの部分は、コの字状断面形状部１１Ａの壁面が部分的に除去されて壁面積が縮小され、断面積が縮小されている。この部分が本発明における断面縮小部分に相当する。この部分では、コの字状断面形状部１１Ａを成す壁面のうち互いに隣接する３面である側辺部１１Ａａ、後辺部１１Ａｂ、他の側辺部１１Ａｃの壁面が部分的に除去されて断面積が縮小されている。上記３面のうち２面に挟まれる１面である後辺部１１Ａｂは、断面縮小部分において断面積の縮小が開始される開始部位から離れるに従って徐々に壁面の除去量が多くされている。上記３面のうち１面を挟む２面である側辺部１１Ａａ及び他の側辺部１１Ａｃは、１面である後辺部１１Ａｂの壁面が除去されてなくなる部位を起点としてそこから離れるに従って徐々に壁面の除去量が多くされ、２面間で互いに概ね対称形に形成されている。１面である後辺部１１Ａｂの壁面は、断面積の縮小が開始される開始部位から壁面が除去されてなくなる部位に向けて壁面の除去量が直線的に徐々に多くされて、壁面の除去形状がＶ字形状１１Ａｅを成すようにされ、且つ該Ｖ字形状１１Ａｅは、対向する２面である側辺部１１Ａａ及び他の側辺部１１Ａｃの間に概ね対称形で形成されている。また、１面である後辺部１１Ａｂの壁面は、断面積の縮小が開始される開始部位において、壁面の除去形状が円弧を成している。つまり、Ｖ字形状１１Ａｅの下端部に円弧部１１Ａｇが形成されている。図６〜１１には、コの字状断面形状部１１Ａにおける断面縮小部分の各部の断面形状が示されている。断面縮小部分の加工の狙いは、第１フレーム１１の上端に加えられる前後方向の荷重による曲げモーメントの大きさに即するように、第１フレーム１１の断面係数を上下方向で変えてそれぞれの部位で必要十分な断面係数とすることにより重量の軽減を図ることにある。なお、後辺部１１Ａｂの壁面が除去されてなくなる部位の直上部の他の側辺部１１Ａｃには、センターフレーム２１の下端部のリブ形状を受け入れるための嵌合凹部１１Ａｆが形成されている。

図１〜３に示すように、第１フレーム１１の下端部近傍には側辺部１１Ｂａと他の側辺部１１Ｂｃに同軸の貫通孔１１Ｂｇが、側辺部１１Ａａと他の側辺部１１Ａｃに同軸の貫通孔１１Ａｄがあけられている。これらは、第１フレーム１１をリクライナー（図示せず）を介してクッションフレーム（図示せず）に取り付けるためのものである。

第２フレーム１２は、図１２に示す断面形状を有するアルミニウム合金の押出し材をベースに作られている。図１２において、変形六角形の閉断面形状部は、側辺部１２ａと、前辺部１２ｂと、他の側辺部１２ｃと、後辺部１２ｆと、前辺部１２ｂ及び他の側辺部１２ｃをつなぐ前連結部１２ｄと、後辺部１２ｆ及び他の側辺部１２ｃをつなぐ後連結部１２ｅとから構成される。側辺部１２ａと他の側辺部１２ｃ、前辺部１２ｂと後辺部１２ｆはそれぞれ平行の関係にあり、側辺部１２ａ、前辺部１２ｂ、他の側辺部１２ｃ、前連結部１２ｄ、後連結部１２ｅ、後辺部１２ｆはすべて同じ肉厚に形成されている。同じ肉厚に形成されている理由は、第２フレーム１２は第１フレーム１１と比べてシートベルトから加えられる前後方向の曲げモーメントが小さく同じ肉厚で十分強度が確保できるためである。ここでは前辺部１２ｂと前連結部１２ｄとの成す角度、並びに他の側辺部１２ｃと前連結部１２ｄとの成す角度は共に１３５度とされ、他の側辺部１２ｃと後連結部１２ｅとの成す角度は１５６度とされ、後辺部１２ｆと後連結部１２ｅとの成す角度は１１４度とされている。また、側辺部１２ａと前辺部１２ｂとの成す角度、並びに側辺部１２ａと後辺部１２ｆとの成す角度は９０度とされている。第２フレーム１２の後連結部１２ｅは、ロアフレーム２２及びヘッドレストホルダ２３が固定される面を形成し、前連結部１２ｄは、着座者に向けて第２フレーム１２の角部が突出するのを回避するように形成されている。

図１に示すように、第２フレーム１２は、側面視でくの字状に折り曲げられ上下方向の中間部よりやや下の部分から上部が後方に反った形状をしている。第２フレーム１２の側部１２Ａと上部１２Ｂの断面形状は図１２に示す形状で一定である。側部１２Ａの下部には側辺部１２ａと他の側辺部１２ｃに同軸の貫通孔１２ｇと同軸の貫通孔１２ｈが上下方向に並んであけられている。これらは、第２フレーム１２をリクライナー（図示せず）を介してクッションフレーム（図示せず）に取り付けるためのものである。

ベルトガイドブラケット１３はアルミニウム合金のダイキャスト成形によって作られている。ベルトガイドブラケット１３はハニカム状のリブによって山脈形状に形成され、山脈形状の稜線部分がベルト摺動部１３ａとされている。ベルト摺動部１３ａは、センターフレーム２１の中央部付近に取り付けられたシートベルト巻取り装置（図示せず）から引き出されたシートベルト（図示せず）を摺動自在に載置して折り返し着座者の正面に供給するものである。このようなベルトガイドブラケット１３の構造は、所定の強度を保ちながら軽量化を図るものである。山脈形状の両裾部はそれぞれフレーム材状に形成され、第１フレーム１１の上端及び第２フレーム１２の上部１２Ｂの右端の各閉断面形状内に挿入して固定されている。

以上の実施形態によれば、第１フレーム１１のコの字状断面形状部１１Ａの互いに隣接する３面である側辺部１１Ａａ、後辺部１１Ａｂ及び他の側辺部１１Ａｃにおいて、後辺部１１Ａｂを挟んで対向する側辺部１１Ａａ及び他の側辺部１１Ａｃの壁面除去量が徐変されると共に、後辺部１１Ａｂの壁面除去量も側辺部１１Ａａ及び他の側辺部１１Ａｃの壁面除去量の徐変につながるように徐変される。そのため、コの字状断面形状部１１Ａの壁面除去量が３面全体で徐変される。従って、係るコの字状断面形状部１１Ａを含む第１フレーム１１を使って構成されたバックフレーム１０は、応力集中を抑制しながら各部の強度を適宜調節することができる。
また、コの字状断面形状部１１Ａの３面の壁面除去量の徐変形状が、後辺部１１Ａｂを挟む側辺部１１Ａａ及び他の側辺部１１Ａｃ間で対称形とされているため、コの字状断面形状部１１Ａを含む第１フレーム１１の前後方向の曲げモーメントに対する強度が、コの字状断面形状部１１Ａの断面積の徐変により左右方向でアンバランスとなるのを抑制することができる。
更に、コの字状断面形状部１１Ａの後辺部１１Ａｂに形成されたＶ字形状１１Ａｅの下端部が円弧形状を成しているため、この部位の面方向での応力集中も回避することができる。

以上、特定の実施形態について説明したが、本発明は、それらの外観、構成に限定されず、本発明の要旨を変更しない範囲で種々の変更、追加、削除が可能である。例えば、
１．上記実施形態では、フレーム材をアルミニウム合金製としたが、マグネシウム等の他の軽合金製としても良いし、鉄製或いは樹脂製としても良い。また、押出成形されたものに限定されない。
２．上記実施形態では、本発明をシートバック用のバックフレームに適用したが、シートクッション用のクッションフレームに適用しても良い。
３．上記実施形態では、本発明を自動車のシートに適用したが、飛行機、船、電車等に搭載のシートに適用しても良い。

１０ バックフレーム（シートフレーム）
１１ 第１フレーム
１１Ａ コの字状断面形状部（フレーム材）
１１Ａａ 側辺部（２面）
１１Ａｂ 後辺部（１面）
１１Ａｃ 他の側辺部（２面）
１１Ａｄ 貫通孔
１１Ａｅ Ｖ字形状
１１Ａｆ 嵌合凹部
１１Ａｇ 円弧部
１１Ｂ 閉断面形状部（フレーム材）
１２ 第２フレーム
１２Ａ 側部
１２Ｂ 上部
１３ ベルトガイドブラケット
２１ センターフレーム
２２ ロアフレーム
２３ ヘッドレストホルダ

Claims (3)

1. 多角形の閉断面形状を有するフレーム材が複数本並べて組み合わされたものを少なくとも一構成要素としたシートフレームであって、
   前記複数本のフレーム材のうち、一つのフレーム材の断面積を部分的に縮小することによりシートフレームにおける各部の強度を調節され、
   前記一つのフレーム材において断面積を部分的に縮小された断面縮小部分では、多角形を成す複数の壁面のうち互いに隣接する３面の壁面量が縮小するように壁面が除去され、
   前記３面における１面は、前記断面縮小部分において、断面積を縮小開始する開始部位から離れるに従って徐々に壁面の除去量が多くされ、
   前記１面を挟んで対向する２面は、前記１面の壁面が除去されてなくなる部位を起点としてそこから離れるに従って徐々に壁面の除去量が多くされていることを特徴とするシートフレーム。
2. 請求項１において、
   前記１面を成す壁面は、前記フレーム材における荷重方向に対して直交する面とされ、また、前記開始部位から壁面が除去されてなくなる部位に向けて壁面の除去量が直線的に徐々に多くされて、壁面の除去形状がＶ字形状を成すようにされ、且つ該Ｖ字形状は、前記対向する２面間に対称形で形成され、
   しかも、前記２面は互いに対称形に形成されていることを特徴とするシートフレーム。
3. 請求項２において、
   前記１面における前記開始部位では、壁面の除去形状が円弧を成していることを特徴とするシートフレーム。
   

Images