JP6090001B2 - 乗り物用シート - Google Patents

Description

本発明は、着座者の背中を支持するシートバックと頭を支持するヘッドレストとを備える乗り物用シートに関する。

一般的な車両のシートに用いられる別体型のヘッドレストは、ヘッドレストから外へ出した棒状のステーを介してシートバックに取り付けられる。ヘッドレストの高さ調節を可能とする場合には、ステーを差し込むための樹脂製で概して筒状のヘッドレストサポートがさらに用いられる。シートバックのフレームにはサポートブラケットと呼ばれる金属製の筒状の取り付け部材が溶接され、このブラケットに上記のヘッドレストサポートが挿し込まれる。このようなブラケットやヘッドレストサポートを備えたシートは例えば下記の特許文献１に開示されている。

この文献の技術は、縦方向にある程度の長さをもつブラケットをシートバックフレームに上下の２箇所で溶接することで結合部の範囲を大きくとって剛性を高めている。これにより車両が追突を受けた際にヘッドレストで着座者の頭部を確実に受け止めることができ、鞭打ち症の発生を予防している。

特開平１１−２１６０３７号公報

一般的に車両の走行時やアイドリング時にはエンジンに起因してフロアパネルが特定の振動数にて振動している。この振動はフロアパネルに取り付けられているシートフレームを介してヘッドレストにも伝わる。ヘッドレストがシートバックフレームに対して特に振動しやすくなる固有振動数は、ブラケットのシートバックフレームに対する結合部の剛性が高いほど大きくなる。したがって上記の技術を用いると、ヘッドレストの固有振動数がフロアパネルの振動数の近傍に達してヘッドレストがフロアパネルと共振しやすくなり、振動を増幅してしまうことがあるという問題があった。

ヘッドレストの共振レベルを減少させるにはブラケットの結合部の剛性を下げることが考えられる。しかし後方についての剛性が弱いと追突を受けたときに結合部が着座者の頭部ないしヘッドレストの慣性力に屈し、ヘッドレストで頭部を確実に支持することができない。その一方で、前方についての剛性が弱いと、例えば後のシートの着座者が前のシートのヘッドレストにつかまったり寄りかかったりして荷重が加わった場合に結合部が永久変形してヘッドレストの向きが変わってしまうおそれがあり、シートの品質が損なわれる。

なお、これとは逆にヘッドレストの質量を大きくすることでヘッドレストの固有振動数を下げることも可能である。しかしその分シートの質量と製造コストが増加することとなり好ましい手段とはいえない。

本発明はこのような問題点に鑑みてなされたものであり、本発明が解決しようとする課題は共振を抑制しつつ前後方向に掛かる力に対して過度に傾いてしまうことのないヘッドレストとすることにある。

本発明のひとつの観点から得られる乗り物用シートは、前記シートバックの骨格としてシートバックの幅方向に並行して延びる上フレーム部材と下フレーム部材が設けられている。また、前記ヘッドレストをシートバックに取り付けるための縦方向に延びる取り付け部材が前記上フレーム部材の前で交差し、下フレーム部材には結合されている一方で上フレーム部材には直接結合されておらず、ヘッドレストに後方への力が加わったときに上フレーム部材が取り付け部材を前面で受けることでヘッドレストが後方に傾くのが規制されるようになっている。

このようにヘッドレストの取り付け部材が上フレーム部材には結合されていないことから、結合部の剛性が低下しヘッドレストの固有振動数を下げることができる。したがって固有振動数を共振の増幅率のピークよりも十分下げれば振動を抑制することができる。その一方で、シートバックフレームを構成する上側のフレーム部材が取り付け部材を前面で受けるため、車両が後突を受けた場合に着座者を確実に支持することができる。

また、係合孔が貫通した基部と係止部とを備えたストッパが係合孔を前記取り付け部材に差し込むことで組み付けられ、係止部が前記上フレーム部材の後側に面しており、ヘッドレストに前方への力が加わったときにストッパの係止部が上フレーム部材の後面に当たることでヘッドレストが前方に傾くのが規制されるようになっている。

このように取り付け部材が前方に傾くのを規制する手段としてストッパが設けられていることから、乗員がヘッドレストに大きな荷重を加えた場合に取り付け部材の結合部の変形を抑えることができる。

ひとつの態様として、前記基部から前記取り付け部材に沿って延びる当接壁部が前記ストッパに設けられ、ストッパの前記係止部が前記上フレーム部材に後方へ押されたときにこの当接壁部が取り付け部材に当たることでストッパが前記係合孔の前側の縁を支点に回転するのが規制されるようになっていることが好ましい。このようにストッパが回転するのが規制されているとヘッドレストに前方への力が加わったときでもストッパの姿勢が安定し、ストッパ自体の持つ強度を効果的に発揮することができる。

別の態様として、前記ストッパの基部の延長面から測ったときの前記当接壁部の先端までの距離が、前記係止部と前記上フレーム部材との接触する点までの距離よりも大きいことが好ましい。このように回転の支点となる基部から測った当接壁部の長さが長いと、一定の大きさのモーメントに対抗するために取り付け部材が発揮する必要のある反力が小さくてすむ。

本発明のひとつの態様としてのシートを示す斜視図である。 ストッパとヘッドレストを取り付けたシートバックの図１のＩＩ−ＩＩ線位置での断面図である。 図２のシートバックに用いられているストッパ単体を斜め下から見た斜視図である。 図２のシートバックに用いられているストッパ単体を斜め上から見た斜視図である。 図３のストッパのＶ−Ｖ線位置での断面図である。 アッパフレームからストッパに後方への力が加わった場合の作用を説明する図である。 ヘッドレストの固有振動数を下げることによる効果を説明するグラフである。 ヘッドレストに掛かる力と変位との関係を説明するグラフである。 変形例のストッパを用いた場合の図２に対応する断面図である。 変形例のストッパを用いた場合の図６に対応する説明図である。

以下、図面を参照しながら本発明の各種態様を説明する。図１には本発明のひとつの態様によるシート１０の外形が鎖線で示されている。シート１０は乗員が着座するシートクッション２０を備え、シートクッション２０の端部に着座者の背中を支持するシートバック３０が連結されている。シートバックの上には頭部を支持するヘッドレスト４０（図２参照）が取り付けられる。シートバック３０には骨格として図１に実線で示すような金属製のシートバックフレーム３１（以下フレームという）を設け、このフレーム３１をクッション性のあるパッド材で覆って背凭れ面を含む外形を形成する。このフレーム３１とパッド材には触感や意匠を提供するための表皮材が被せられる。本発明の態様によるシート１０は自動車に設置するのが特に効果的であるが、鉄道車両等の乗り物一般にも用いることができる。

なお、以下の説明で用いるシート１０に関する前後の方向はシートクッション２０に対してシートバック３０が連結された側を後として定めたものであり、車両の進行方向に対してシート１０を設置する向きは限定されない。しかし、車両が追突を受けたときに受ける力の方向に関する議論においては、シート１０が車両の前方に向けて設置されていることを前提としている。

［フレームの構成］
フレーム３１は上部に少なくともシートバック３０の幅方向に並行して延びる上側と下側のフレーム部材を備えたものである。このようなフレーム３１は、例として、シートバックの外周に配置される概して長方形状の枠構造と、その上辺部３２ａと並行して側辺部３２ｂ間に架け渡した補強部材３５とで構成することができる。

上記の枠構造は、例として、アッパフレーム３２と、左右の各サイドフレーム３３と、アンダーフレーム３４とを互いに溶接で一体的に結合して構成することができる。サイドフレーム３３は、縦に長い板状の部材であって枠構造の側辺部３２ｂを構成する。アッパフレーム３２は、円形断面を有するパイプ材であって概してコの字状に曲げられており、枠構造の上辺部３２ａから左右の側辺部３２ｂの上部までを構成する。アッパフレーム３２は、左右の両サイドフレーム３３の上端を繋ぐように溶接されている。アンダーフレーム３４は、板状の横に長い部材であって枠構造の下辺部を構成し、左右の両サイドフレーム３３の下部の内側の面に溶接されている。

［ヘッドレストの取り付け構造］
ヘッドレスト４０は、例として、金属製のヘッドレストステー４１と、樹脂製のヘッドレストサポート３７（以下サポートという）と、金属製のブラケット３６とを介してフレーム３１に取り付けられる。まず、ブラケット３６はサポート３７を上から差し込むことができるようなある程度の長さを有する筒状（例えば角筒状）の部材である。ブラケット３６はアッパフレーム３２の前を横切るように配置し、下部３６ｂを補強部材３５に結合させる。ブラケット３６は、例として、図２のように一体または別体の金属製の固定部材３６ｃを介して溶接により結合されるが、下端で補強部材３５に直接溶接してもよい。また溶接に代えて接着により結合してもよい。

ステー４１は、ヘッドレスト４０の内部から下方へ延ばした棒状の部材である。ステー４１は左右に一対で設けられ、一般的にはコの字状等に折り曲げられた棒状の部材の両端部によって構成される。ステー４１は、必ずしも図２に示すように全体として直線状である必要はなく、途中で屈曲していてもよい。

サポート３７は、ブラケット３６の中に差し込むことができるように概して柱状（例えば円柱状）の外形を有する一方で、ヘッドレスト４０のステー４１を差し込むことのできる貫通孔を中心に備えている。サポート３７とステー４１には、ヘッドレスト４０を好みの高さに位置調節する公知の手段が設けられており、ステー４１をサポート３７の貫通孔内に差し込んだ状態でサポート３７に対して複数の位置でロックできるようになっている。

［ヘッドレストの振動対策］
ブラケット３６は前述のように補強部材３５には下部３６ｂで結合される一方で、アッパフレーム３２には直接結合されず単にその前側を通るように配置されている。ブラケット３６とアッパフレーム３２の間は外力が作用していない状態で接触するようにしてもよいが、図２に示すようにわずかに隙間ができるように設計し外力によってブラケット３６の上部３６ａがわずかに前後に振動（共振）するのを妨げないようにするのが好ましい。例えばヘッドレスト４０の共振の振幅が両側で最大１ｍｍ程度になると見積もることができれば、この隙間は製造上のばらつき等を考慮して余裕を見て２ｍｍ程度に設定することもできる。しかし、ブラケット３６がアッパフレーム３２に直接結合されない限り、隙間は２ｍｍ未満の任意の距離や、場合によって０ｍｍ（すなわち接触状態）に設定することもできる。なお図面は分かりやすいように隙間を多少誇張して描いている。

ヘッドレスト４０に前後方向への力が作用した場合、ステー４１とサポート３７が差し込まれたブラケット３６自体はあまり変形しにくいと考えられるため、フレーム３１への結合部（補強部材３５ないし固定部材３６ｃ）にわずかな弾性変形が生じ、ブラケット３６とともにヘッドレスト４０が力の大きさと方向に応じて傾く。このようにヘッドレスト４０にある程度までの大きさの力が加わった場合の挙動はヘッドレスト４０がフレーム３１に対して弾性的に支持されるモデルで考えることができる。

この結合部の剛性が高いほどヘッドレスト４０がフレーム３１に対して振動するときの固有振動数が大きくなる。そして、図７に示すようにこの振動数がフロアパネルの振動数ｆ１に近いほどヘッドレスト４０がフロアパネルと共振を起こす際の振動レベルの増幅率が大きくなる。ブラケット３６がアッパフレーム３２と補強部材３５の双方に結合される場合には、破線で示したグラフのように増幅率のピーク値が上昇してｆ１に達する可能性もある。これに対し前述のようにブラケット３６が実質的に補強部材３５のみに支持される場合には、結合部の剛性が弱くなるため、実線で示したグラフのようにピーク値がｆ１より低くなって、増幅率を従来のａ点からｂ点まで下げることができる。これにより、車両の走行中等において発生しうるヘッドレスト４０の共振の程度が抑制される。

ブラケット３６に面するアッパフレーム３２の表面には、両部材の隙間が十分でなくてもヘッドレスト４０の共振によって直接接触することのないよう、非金属からなる緩衝材３８を薄く張り付ける（あるいは塗り付ける）こともできる。緩衝材３８としては、音や振動を吸収できるものが望ましく、例としてフェルトや不織布やゴムからなるパッドを用いることができる。金属製である両部材の直接接触を避けることで、耳障りな金属音が繰り返し発生しないようになる。またこの緩衝材３８により振動を吸収することができれば、前記の結合部の剛性が弱まることによる増幅率の低下とともに、実際の増幅率が図７のｂ点よりもさらに小さくなることも期待される。この緩衝材３８はアッパフレーム３２ではなくブラケット３６の表面に設けてもよい。

［後方への傾き規制］
ヘッドレスト４０に後方への大きな力が加わると、ブラケット３６の上部３６ａが後方に傾いてアッパフレーム３２に（緩衝材３８がある場合はそれを介して）当たる。すなわち、ブラケット３６の後方に配置されるアッパフレーム３２が、ブラケット３６が後方に傾くのを規制する手段として機能する。このため、車両が追突を受け、着座者の頭部の慣性力でヘッドレスト４０に後方への衝撃力が加わった場合、アッパフレーム３２がブラケット３６の上部３６ａを受けて着座者の頭部を確実に支持することができる。特に、ブラケット３６をアッパフレーム３２に対して結合しないため、アッパフレーム３２のパイプ形状を部分的に潰して溶接のための平面を出す必要がない。したがって、追突された時にアッパフレーム３２がブラケット３６から強い力を受けても、パイプ形状が本来もつ曲げ強度によりヘッドレスト４０が良好な支持性能を発揮する。

［前方への傾き規制］
ヘッドレスト４０に前方への力が加わったときにブラケット３６が前方に傾くのを規制するため、ブラケット３６とアッパフレーム３２とが一定量以上離れないように拘束する別体のストッパが組み付けられる。仮にこのような規制手段を設けないと、図８に示すようにヘッドレスト４０に前方への大きな力Ｆが作用した場合に破線のグラフのようにフレームへの結合部が大きく塑性変形してしまう。ブラケット３６がある変位量ｓ２以上前方に傾くのを規制すれば、例えば後のシートの着座者が前のシートのヘッドレスト４０につかまったり寄りかかったりして大きな荷重Ｆが加わっても、ヘッドレスト４０の向きが過度に変わって使用不可能となるのを防止できる。

ストッパ５０は、図２に示すように、組み付けのための係合孔５７が貫通した基部５３と傾き規制のための係止部５１とを備える。ストッパ５０は係合孔５７をブラケット３６に通すことで組み付けることができ、その後は通常まずパッド材がフレームに取り付けられてからサポート３７がブラケット３６に差し込まれる。ストッパ５０が組み付けられると係止部５１はアッパフレームの後側に面する位置に来る。

基部５３と係止部５１は、図２に示すように基部５３から後方に延びその後下方に向きを変えて係止部５１に至る鉤形状の一部として設けられる。この鉤状部がアッパフレーム３２に掛けられており、係合孔５７がブラケット３６に対して緩い大きさであってもストッパ５０が落下しない。このようなストッパ５０はある程度の剛性がある材料、具体的には樹脂で形成するのが好ましいが、場合によっては金属等、他の材料を用いることもできる。

ヘッドレスト４０に前方への力が加わると、ストッパ５０の係止部５１がアッパフレーム３２の後面に当たって、ブラケット３６がそれ以上前方に傾くのが規制される。ここでストッパ５０の係止部５１とアッパフレーム３２との間は外力が作用していない状態で接触するようにしてもよい。しかし前述のブラケット３６とアッパフレーム３２との間についての議論と同様に、図２に示すようにわずかに隙間を設けて微小な振動を許容するように設計するのが好ましい。なお図面は分かりやすいように隙間を多少誇張して描いている。具体的な隙間の大きさについても前述と同様であり、図８に実線のグラフで示すように微小な振幅ｓ₁の振動は規制しないがこのｓ₁より大きなある値ｓ₂以上の変位が規制されるように設定して大きな力Ｆに対する対策としてもよい。

図５に示すように係止部５１と基部５３を含む鉤状部は連続する板状の形態とするのが簡素である。しかし鉤状部がアッパフレーム３２から力を受けて大きく変形してしまうと規制手段としての性能が発揮できない。そこで特に樹脂製のストッパ５０は図３に示すように係止部５１の曲がりの内側にリブを設けて構造的に補強される。同図に示すように係止部５１が延びる方向のリブ５４ａや、係止部５１を横断する方向のリブ５４ｂを設けることができる。また、鉤状の係止部５１はＬ字状とするより緩やかな曲率を持った弧形状とすることで曲がり部分への応力集中を避けるのが好ましい。

ヘッドレスト４０に前方への力が加わったときストッパ５０が回転して姿勢が変わってしまうとストッパの強度が効果的に発揮できなくなる。このためストッパ５０にはさらに図３〜図５に示すように自身の回転を規制するための当接壁部５５を設けることができる。当接壁部５５はひとつの態様として図２に示すように基部５３からブラケット３６の前面に沿って下方に延びるように設けられる。比較のためにそのような当接壁部５５を備えない形態のストッパ１５０を用いた例を図９に示す。当接壁部がないと、図１０に示すように係止部１５１がアッパフレーム３２から後方に力を受けたときに係合孔の前側の縁を支点とするモーメントが発生して、ストッパ１５０が回転してしまうことがある。これに対し、図６に示すように当接壁部５５があるとそれがブラケット３６の前面に当たり反力を受けるためストッパ５０が同じように回転することはできない。なお、図６に二点鎖線で示すように基部５３からブラケット３６の後面に沿って上方に延びるように当接壁部５５を設けても同様の効果を発揮する。

図６に示すように、ストッパ５０の基部５３の延長面（一点鎖線で示す）から測ったときの当接壁部の先端までの距離（当接壁部の長さ）は、係止部５１とアッパフレーム３２とが接触する点までの距離よりも大きくとるとよい。このように回転の支点となる基部から測った当接壁部の長さが長いと、一定の大きさのモーメントに対抗するためにブラケット３６が発揮する必要のある反力が小さくてすむ。

当接壁部５５がブラケット３６から反力を受けるとき、当接壁部５５に対して基部５３を上に持ち上げるような力が作用する。図３や図５に示すように基部５３と当接壁部５５との間に水掻き状の補強部５６を設けることで、これらの成す角が広がってしまわないような強度を持たせることもできる。

ストッパ５０がアッパフレーム３２から前方へ力を受けるとき、係合孔の前側の基部に剪断力が作用する。この剪断力に耐える強度を得るため、図５に示すように基部５３の前側に鉤状に垂れ下がる補強部５７を設け、この鉤状の補強部５７と当接壁部５５とでコの字断面を形成することもできる。このコの字断面形状をさらに補強するため、図３や図４に示すように補強部５７と当接壁部５５との間を架け渡すリブ５８を設けてもよい。

なお、本発明は以上に説明した態様に限定されずその他各種態様で実施できるものである。例えば、ヘッドレストの高さを調節可能とする必要がなければ、本発明におけるヘッドレストの取り付け部材を例えばステー４１のみで構成して、このステー４１を直接補強部材３５に溶接して結合する態様としてもよい。

１０ シート
３０ シートバック
３１ シートバックフレーム
３２ アッパフレーム
３３ サイドフレーム
３５ 補強部材
３６ ブラケット
３７ ヘッドレストサポート
３８ 緩衝材
４０ ヘッドレスト
４１ ヘッドレストステー
５０ ストッパ
５１ 係止部
５３ 基部
５５ 当接壁部

Claims (2)

1. 着座者の背中を支持するシートバックと頭部を支持するヘッドレストとを備える乗り物用シートであって、
   前記シートバックの骨格としてシートバックの幅方向に並行して延びる上フレーム部材と下フレーム部材が設けられており、
   前記ヘッドレストをシートバックに取り付けるための縦方向に延びる取り付け部材が前記上フレーム部材の前で交差し、下フレーム部材には結合されている一方で上フレーム部材には直接結合されておらず、ヘッドレストに後方への力が加わったときに上フレーム部材が取り付け部材を前面で受けることでヘッドレストが後方に傾くのが規制されるようになっており、
   係合孔が貫通した基部と係止部とを備えたストッパが係合孔を前記取り付け部材に差し込むことで組み付けられ、係止部が前記上フレーム部材の後側に面しており、ヘッドレストに前方への力が加わったときにストッパの係止部が上フレーム部材の後面に当たることでヘッドレストが前方に傾くのが規制されるようになっており、
   前記基部から前記取り付け部材に沿って延びる当接壁部が前記ストッパに設けられ、ストッパの前記係止部が前記上フレーム部材に後方へ押されたときにこの当接壁部が取り付け部材に当たることでストッパが前記係合孔の前側の縁を支点に回転するのが規制されるようになっていることを特徴とする乗り物用シート。
2. 請求項１に記載の乗り物用シートであって、
   前記ストッパの基部の延長面から測ったときの前記当接壁部の先端までの距離が、前記係止部と前記上フレーム部材との接触する点までの距離よりも大きいことを特徴とする乗り物用シート。

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