JP6108195B2 - シートバックフレーム - Google Patents

Description

本発明は、ヘッドレストが取り付けられるシートバックフレームに関し、とくに、軽量で剛性の高い、車両用に好適なシートバックフレームに関する。

シートバックフレーム、とくに車両用シートバックフレームは、通常、左右の位置で上下方向に延びるサイドフレームと、両サイドフレームの上端部間を接続し水平方向に延びる横フレームとを有する構造に構成されている。ヘッドレストが取り付けられる場合には、通常、上記横フレームの中央部にヘッドレスト取付口が設けられ、このヘッドレスト取付口にヘッドレストの支柱が挿入されるようになっている。このようなシートバックフレームは、一般に金属で構成されている。

例えば、シートバックフレームを一般的なスチールパイプで構成した構造が知られているが、このような構造では、横フレームの全長にわたって同じ剛性に構成されることになるので、横フレーム全体として剛性過剰になり、シートバックフレーム全体としての重量が大きい。また、シートバックフレームを金属プレス板で形成した構造も知られているが、このような構造では、２つの部材（例えば、インナーとアウターと呼ばれる２つの部材）で箱形断面の閉断面に構成されるのが一般的であり、やはり上記と同じ理由で、剛性過剰になり、かつ、重い。

一方、軽量化をはかるために、シートバックフレームを樹脂製とする構造、とくに横フレームを樹脂で構成した構造も提案されているが（例えば、特許文献１，２）、いずれも、横断面形状が閉断面の複雑な形状となっているので、軽量化に限界があり、また、製造工程数が多く、製造に時間がかかるとともに、製造コストの低減に限界が生じている。

また、従来の樹脂製シートバックフレームでは、とくに横フレームについて、ヘッドレスト側から加わる荷重、とくに捩り荷重に対し、軽量性を維持しつつ横フレームの剛性を効率よく高めることに関しては、特段の配慮が払われていない。

特開２００１−１６９８５３号公報 特開平８−９８７３７号公報

そこで本発明の課題は、軽量化のためにシートバックフレーム、とくに横フレームを樹脂化することを前提とし、その際に問題となるヘッドレスト側から加わる荷重、とくに捩り荷重に対して高い剛性、とくに捩り剛性を比較的簡単な構成で効率よく発現できるようにしたシートバックフレームを提供することにある。

上記課題を解決するために、本発明に係るシートバックフレームは、左右の位置で上下方向に延びるサイドフレームと、両サイドフレームの上端部間を接続し水平方向に延びる横フレームとを有し、該横フレームの中央部にヘッドレスト取付口が設けられたシートバックフレームであって、少なくとも前記横フレームは樹脂製であり、該横フレームは後方、上方、前方、下方のいずれかの方向に向けて開口するコ字状横断面部位を有し、該コ字状横断面部位は前記ヘッドレスト取付口の設置部位を含めて横フレームの延設方向に沿って延びており、該コ字状横断面部位に対し、横フレームの延設方向を横フレームの捩り軸の方向とした場合の、横フレームの捩り剛性を向上する手段が設けられており、前記捩り剛性向上手段の少なくとも一部が、前記ヘッドレスト取付口の設置部位と横フレームのサイドフレームへの接続部との間のコ字状横断面部位の開口部内のみに設けられ、前記捩り軸の方向に対し斜行して交差するクロスリブにより構成されており、該クロスリブは、横フレームと一体成形されており、かつ、前記捩り剛性向上手段の少なくとも別の一部が、前記コ字状横断面部位のコ字状形状の腕部を形成する立ち壁上に設けられ、強化繊維が前記捩り軸の方向に対し斜行する方向に配向された繊維強化樹脂材により構成されていることを特徴とするものからなる。

このような本発明に係るシートバックフレームにおいては、樹脂製の横フレームがコ字状横断面部位を有する形状に形成されているので、まず、樹脂製であっても、横フレームが構造的に高い剛性、とくに、高い捩り剛性を持つこととなる。この高い剛性は、コ字状横断面形状という比較的簡単な断面構造によって達成されるので、製造工程数（例えば、成形上の工程数）を大幅に増加させる必要はなく、短時間のうちに安価に製造可能である。そして、この横フレームのコ字状横断面部位に対し、横フレームの延設方向を横フレームの捩り軸の方向とした場合の、横フレームの捩り剛性を向上する手段が設けられているので、ヘッドレスト側から加わる捩り荷重に対し、より高い剛性を発現することが可能になる。したがって、少なくとも横フレームの樹脂化によって従来の金属製の場合に比べ大幅な軽量化を達成しつつ、横フレームに望ましい捩り剛性を比較的簡単な構成で効率よく付与することが可能になる。

そして、上記捩り剛性向上手段の少なくとも一部が、上記ヘッドレスト取付口の設置部位と横フレームのサイドフレームへの接続部との間のコ字状横断面部位の開口部内のみに設けられ、上記捩り軸の方向に対し斜行して交差するクロスリブにより構成されている構造とされている。捩り軸の方向に対し斜行して交差する（例えば、捩り軸の方向に対し±４５度で、あるいはその近傍の角度で互いに交差する）クロスリブを設けることにより、とくに横フレームと同一の樹脂にて一体に成形することにより、クロスリブが両捩り方向に対し極めて高い抗力を発現できるので、横フレームの捩り剛性が大幅に高められる。本発明者らは検討を重ねた結果、横フレームにおいて剛性とくにねじり剛性が必要なのは、サイドフレームとヘッドレストの間であることを見出した。つまり、後突時等にヘッドレスト側から横フレームに伝達される荷重は、横フレームを介してサイドフレーム側へ伝達され、この荷重伝達の際に横フレームに捩り荷重が加わることとなるので、この荷重伝達の経路、とくに横フレームのヘッドレスト取付部と横フレームのサイドフレームへの接続部との間において、高い捩り剛性が必要となる。この部位に上記のようなクロスリブを設けることにより、大幅な重量増加を伴うことなく、極めて効果的に横フレームの捩り剛性が高められることとなる。

さらに本発明においては、上記クロスリブとともに、上記捩り剛性向上手段の少なくとも別の一部が、上記コ字状横断面部位のコ字状形状の腕部を形成する立ち壁上に設けられ、強化繊維が上記捩り軸の方向に対し斜行する方向に配向された繊維強化樹脂材により構成されている。コ字状横断面部位では、その横断面形状自体にて横フレームの捩り剛性が向上されているが、コ字状横断面部位のコ字状形状の腕部を形成する立ち壁に、繊維強化樹脂材を設けることにより、中でも、捩り剛性の向上にとくに寄与できる、強化繊維が捩り軸の方向に対し斜行する方向に配向された繊維強化樹脂材を設けることにより、横フレームの捩り剛性が効果的に向上される。この場合、立ち壁のなかでもヘッドレスト側からの荷重の伝達経路となるヘッドレスト取付口の設置部位を含む部位（とくに、ヘッドレスト取付口の周囲部）に繊維強化樹脂材を設けると、少ない繊維強化樹脂材の使用量にて効率よく捩り剛性を向上することができる。

さらに、上記クロスリブまたは、上述した両構造とともに、上記捩り剛性向上手段の少なくともさらに別の一部が、上記コ字状横断面部位のコ字状形状の両腕部を接続する底壁上に設けられ、強化繊維が上記捩り軸の方向に沿う方向に配向された繊維強化樹脂材により構成されている構造とすることができる。クロスリブでねじり補剛されている底壁部に、強化繊維が捩り軸の方向に沿う方向に配向された繊維強化樹脂材が設けられることにより、横断面形状的に中立線から離れて位置する底壁部の曲げ剛性が向上されるため、横フレーム全体の変形に対する剛性が効率よく向上される。

また、本発明に係るシートバックフレームにおいては、上記サイドフレームにも、強化繊維が該サイドフレームの延設方向に沿う方向に配向された繊維強化樹脂材が設けられている構造を採用することができる。とくに、サイドフレームも樹脂で構成し、そのサイドフレームに対して繊維強化樹脂材が設けられている構造を採用することができる。このような構造においては、シートバックフレーム全体の軽量化をはかりつつ、シートバックフレーム全体の剛性を向上することができる。

また、本発明に係るシートバックフレームにおいては、上記横フレームを構成する樹脂としては、とくに限定されないが、熱可塑性樹脂から構成すると、射出成形等により優れた成形性が得られ、車両用等の大量生産にも容易に対応可能となる。

また、本発明に係るシートバックフレームは、各種分野のシートバックフレーム、例えば、車両（自動車）用や船舶、航空機などの種々の分野のシートバックフレームに適用可能であるが、とくに、車両用シートバックフレームとして好適なものである。車両用シートバックフレームの横フレームには、とくに衝突時、中でも後突時に、ヘッドレスト側から大きな捩り荷重が加わるおそれがあるが、本発明により横フレームの捩り剛性を高めることで、ヘッドレストの大きな変位や変形を抑えて乗員の首や頭をしっかりと支えることが可能になる。

上述したような繊維強化樹脂材としては、例えば、強化繊維が一方向に配向された繊維強化樹脂材を用いることができる。このような一方向繊維強化樹脂材は、入手が容易であり、かつ、補強すべき所望の部位に貼設するだけで、あるいは補強すべき所望の部位と一体に成形することで（例えば、成形型内に所定の姿勢にて繊維強化樹脂材を配置しておき、その型内に樹脂を注入成形（とくに、射出成形）することで）、容易に所望の形態にて設置可能である。中でも、上記捩り剛性向上手段の少なくとも一部を構成する上記繊維強化樹脂材が、横フレームを構成する樹脂と一体に成形されていることが好ましい。

本発明において使用する繊維強化樹脂材の強化繊維としては、とくに限定されず、炭素繊維やガラス繊維、アラミド繊維等、さらにはこれらの組み合わせ構成等が使用可能であるが、剛性向上効果、設計や成形のし易さ等の点からは、炭素繊維を含んでいることが好ましい。

このように、本発明に係るシートバックフレームによれば、横フレームを特定の横断面形状にて樹脂化し、該横フレームに対して特定の捩り剛性向上手段を設けたので、とくに横フレームを軽量化しつつ、とくにヘッドレスト側から加わる捩り荷重に対して高い剛性を持たせることが、比較的簡単な構成で効率よく実現可能になる。

本発明の一実施態様に係るシートバックフレームの正面側から見た斜視図（Ａ）および背面側から見た斜視図（Ｂ）である。 図１のシートバックフレームにおける横フレームの背面側から見た部分拡大斜視図である。 図１のシートバックフレームにおける横フレームの正面側から見た横フレームの構造の一例を示す部分拡大斜視図である。

以下に、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。
図１は、本発明の一実施態様に係るシートバックフレーム、とくに車両用シートバックフレームを示しており、シートバックフレーム１は、左右の位置で上下方向に延びるサイドフレーム２と、両サイドフレーム２の上端部間を接続し水平方向に延びる横フレーム３とを有している。横フレーム３の延設方向中央部には、ヘッドレスト４の２本の支柱５が挿入されて取り付けられるヘッドレスト取付口６が設けられている。このシートバックフレーム１においては、少なくとも横フレーム３は樹脂製（例えば、熱可塑性樹脂製）であり、本実施態様では、両サイドフレーム２も樹脂製（例えば、熱可塑性樹脂製）とされている。また、本実施態様では、両サイドフレーム２には、強化繊維（例えば、連続的な炭素繊維）が一方向に配向されたテープ状繊維強化樹脂材７が、サイドフレーム２の延設方向に沿う方向に、サイドフレーム２の外面上に周回するように貼設されており、樹脂製のサイドフレーム２が繊維強化樹脂材７によって補強されている。この繊維強化樹脂材７は、サイドフレーム２の成形時に成形型内に配置しておくことによって、サイドフレーム２を構成する樹脂と一体に成形することもできる。

横フレーム３は、図２、図３にも示すように、後方、上方、前方、下方のいずれかの方向に向けて開口する（本実施態様では、後方に向けて開口する）コ字状横断面部位８を有している。本実施態様では、横断面形状は変化するものの、横フレーム３の延設方向の実質的に全長にわたって、コ字状横断面部位８を有している。すなわち、このコ字状横断面部位８は、上記ヘッドレスト取付口６の設置部位を含めて横フレーム３の延設方向に沿って延びている。このコ字状横断面部位８に対し、横フレーム３の延設方向を横フレーム３の捩り軸の方向Ｘ−Ｘとした場合の、横フレーム３の捩り剛性を向上する手段９（捩り剛性向上手段９）が設けられている。

上記横フレーム３の捩り剛性向上手段９は、図２、図３に示すような手段に構成でき、図２、図３に示す手段を、単独で、あるいは任意の組み合わせをもって、採用できる。

横フレーム３を背面側から見た図２に示す構造においては、横フレーム３のヘッドレスト取付口６の設置部位と横フレーム３のサイドフレームへの接続部１０との間の位置において、上記捩り軸の方向Ｘ−Ｘに対し斜行して交差するクロスリブ１１が、コ字状横断面部位８の開口部内に設けられており、このクロスリブ１１が捩り剛性向上手段９または捩り剛性向上手段９の一部を構成している。クロスリブ１１は、横フレーム３のヘッドレスト取付口６の設置部位と横フレーム３のサイドフレームへの接続部１０との間のみに設けられており、ヘッドレスト取付口６、６間には設けられていない。

また、横フレーム３を正面側から見た図３に示す構造においては、コ字状横断面部位８のコ字状形状の腕部１２を形成する立ち壁１５上に（立ち壁１５の外面側、内面側のいずれでもよく、両面上でもよい）、強化繊維が上記捩り軸の方向Ｘ−Ｘに対し斜行する方向１６ａ、１６ｂに配向された繊維強化樹脂材１７ａ、１７ｂが設けられており、これら繊維強化樹脂材１７ａ、１７ｂが捩り剛性向上手段９または捩り剛性向上手段９の一部を構成している。繊維強化樹脂材１７ａ、１７ｂの設置は、横フレーム３の立ち壁１５上への貼設によってもよく、横フレーム３の成形時に成形型内に配置しておくことによる横フレーム３を構成する樹脂との一体成形によってもよい。また、繊維強化樹脂材１７ａ、１７ｂの強化繊維の配向方向は、捩り軸の方向Ｘ−Ｘに対し，例えば、＋４５度、−４５度の方向に設定すればよい。これら繊維強化樹脂材１７ａ、１７ｂも、例えば、炭素繊維を一方向に配向した一方向炭素繊維強化樹脂基材から構成できる。

さらに、図３に示す構造においては、コ字状横断面部位８のコ字状形状の両腕部１２を接続する底壁１３上に（底壁１３の外面側、内面側のいずれでもよく、両面上でもよい）、強化繊維が上記捩り軸の方向Ｘ−Ｘに沿う方向に配向された繊維強化樹脂材１４が設けられており、この繊維強化樹脂材１４が捩り剛性向上手段９または捩り剛性向上手段９の一部を構成している。繊維強化樹脂材１４の設置は、横フレーム３の底壁１３上への貼設によってもよく、横フレーム３の成形時に成形型内に配置しておくことによる横フレーム３を構成する樹脂との一体成形によってもよい。繊維強化樹脂材１４は、例えば、炭素繊維を一方向に配向した一方向炭素繊維強化樹脂基材から構成できる。

このように構成されたシートバックフレーム１の横フレーム３においては、捩り剛性向上手段９の一部を構成しているクロスリブ１１が、横フレーム３のヘッドレスト取付口６の設置部位と横フレーム３のサイドフレームへの接続部１０との間に設けられることにより、大幅な重量増加を伴うことなく、極めて効果的に横フレーム３の捩り剛性が高められる。すなわち、後突時等にヘッドレスト４側から横フレーム３に伝達される荷重（例えば、図１に示すような荷重Ｐ）は、横フレーム３を介してサイドフレーム２側へ伝達され、この荷重伝達の際に横フレーム３に捩り荷重が加わることとなるが、この荷重伝達の経路、とくに横フレーム３のヘッドレスト４の支柱５の取付部（ヘッドレスト取付口６の設置部位）と横フレーム３のサイドフレーム２への接続部１０との間において、高い捩り剛性が必要となる。この部位にのみ、上記のようなクロスリブ１１が設けられるので、極めて効果的に横フレーム３の捩り剛性が高められることとなる。

また、コ字状横断面部位８の立ち壁１５上に、捩り剛性向上手段９の一部を構成している、強化繊維が捩り軸の方向Ｘ−Ｘに対し斜行する方向１６ａ、１６ｂに配向された繊維強化樹脂材１７ａ、１７ｂが設けられることにより、コ字状横断面形状自体にて高められていた横フレーム３の捩り剛性が、効率よく一層向上されることになる。とくに立ち壁１５の剛性向上が捩り剛性の向上に寄与するため、この部位に繊維強化樹脂材１７ａ、１７ｂを設けることにより、とくに、強化繊維が捩り軸の方向Ｘ−Ｘに対し斜行する方向に配向された繊維強化樹脂材１７ａ、１７ｂを設けることにより、横フレーム３の捩り剛性が少量の捩り剛性向上手段９の付加で極めて効果的に向上される。中でも、立ち壁１５のヘッドレスト取付口６の設置部位を含む部位に繊維強化樹脂材１７ａ、１７ｂを設けることにより、少ない繊維強化樹脂材の使用量にて横フレーム３の捩り剛性が効率よく向上される。

さらに、コ字状横断面部位８の底壁１３上に、捩り剛性向上手段９の一部を構成している、強化繊維が捩り軸の方向Ｘ−Ｘに沿う方向に配向された繊維強化樹脂材１４が設けられることにより、少なくとも底壁部１３の曲げ剛性が向上され、コ字状の横断面形状的に中立線から離れて位置する底壁部１３の曲げ剛性が向上されることにより、横フレーム３全体の変形に対する剛性が効率よく向上される。

本発明に係るシートバックフレームは、各種分野のシートバックフレームに適用可能であり、とくに、車両用シートバックフレームとして好適なものである。

１ シートバックフレーム
２ サイドフレーム
３ 横フレーム
４ ヘッドレスト
５ 支柱
６ ヘッドレスト取付口
７ 繊維強化樹脂材
８ コ字状横断面部位
９ 捩り剛性向上手段
１０ サイドフレームへの接続部
１１ クロスリブ
１２ 腕部
１３ 底壁
１４ 繊維強化樹脂材
１５ 立ち壁
１６ａ、１６ｂ 捩り軸の方向に対し斜行する方向
１７ａ、１７ｂ 繊維強化樹脂材
Ｐ 荷重
Ｘ−Ｘ 捩り軸の方向

Claims (8)

1. 左右の位置で上下方向に延びるサイドフレームと、両サイドフレームの上端部間を接続し水平方向に延びる横フレームとを有し、該横フレームの中央部にヘッドレスト取付口が設けられたシートバックフレームであって、少なくとも前記横フレームは樹脂製であり、該横フレームは後方、上方、前方、下方のいずれかの方向に向けて開口するコ字状横断面部位を有し、該コ字状横断面部位は前記ヘッドレスト取付口の設置部位を含めて横フレームの延設方向に沿って延びており、該コ字状横断面部位に対し、横フレームの延設方向を横フレームの捩り軸の方向とした場合の、横フレームの捩り剛性を向上する手段が設けられており、前記捩り剛性向上手段の少なくとも一部が、前記ヘッドレスト取付口の設置部位と横フレームのサイドフレームへの接続部との間のコ字状横断面部位の開口部内のみに設けられ、前記捩り軸の方向に対し斜行して交差するクロスリブにより構成されており、該クロスリブは、横フレームと一体成形されており、かつ、前記捩り剛性向上手段の少なくとも別の一部が、前記コ字状横断面部位のコ字状形状の腕部を形成する立ち壁上に設けられ、強化繊維が前記捩り軸の方向に対し斜行する方向に配向された繊維強化樹脂材により構成されていることを特徴とするシートバックフレーム。
2. 前記捩り剛性向上手段の少なくともさらに別の一部が、前記コ字状横断面部位のコ字状形状の両腕部を接続する底壁上に設けられ、強化繊維が前記捩り軸の方向に沿う方向に配向された繊維強化樹脂材により構成されている、請求項１に記載のシートバックフレーム。
3. 前記サイドフレームに、強化繊維が該サイドフレームの延設方向に沿う方向に配向された繊維強化樹脂材が設けられている、請求項１または２に記載のシートバックフレーム。
4. 前記横フレームが熱可塑性樹脂からなる、請求項１〜３のいずれかに記載のシートバックフレーム。
5. 車両用シートバックフレームからなる、請求項１〜４のいずれかに記載のシートバックフレーム。
6. 前記繊維強化樹脂材が、強化繊維が一方向に配向された繊維強化樹脂材からなる、請求項１〜５のいずれかに記載のシートバックフレーム。
7. 前記強化繊維が炭素繊維を含む、請求項１〜６のいずれかに記載のシートバックフレーム。
8. 前記捩り剛性向上手段の少なくとも一部を構成する前記繊維強化樹脂材が、前記横フレームを構成する樹脂と一体に成形されている、請求項１〜７のいずれかに記載のシートバックフレーム。

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