JP6575104B2 - 乗物用シート - Google Patents

Description

本発明は、振動を減少させた乗物用シートに関する。

乗物に設置されるシートにおいて、乗員の居住性を向上させるために、車体からシートに伝達される振動を低減する減衰機構を有するマウントによりシートを支持する構成が知られている（特許文献１）。

特開２０１４−２１３７５３号公報

ところで、乗物に設置されるシートにおいては、効果的にシートの振動を低減することが望まれる。

本発明は、以上のような背景に鑑みてなされたものであり、効果的に乗員が感じる振動を低減することを目的とする。

また、本発明は、振動減衰機構の当たり感を抑制することを目的とする。

前記した課題を解決する本発明の乗物用シートはシートフレームと、シートフレームに架設されたＳバネと、Ｓバネに設けられた振動減衰機構とを備える。

このような構成によれば、乗員の荷重を着座面の裏側で支持するＳバネの振動を減衰させることができるので、乗員が着座面から感じる振動を減衰して、乗員が感じる振動を効果的に低減することができる。また、振動減衰機構がシート全体を支える必要がないため、コンパクトな構成で、乗員が感じる振動を低減することができる。

前記した乗物用シートにおいては、前記振動減衰機構は、前記シートフレームに固定され、前記Ｓバネの端部は、前記振動減衰機構に掛止されている構成とすることができる。

このような構成によれば、乗員の荷重を支えるＳバネの中央部から遠い箇所に振動減衰機構が配置されるので、乗員が、振動減衰機構の当たり感を感じることを抑制することができる。

また、前記Ｓバネは、第１Ｓバネと第２Ｓバネを含み、前記振動減衰機構の一端は前記第１Ｓバネの一端に掛止され、前記振動減衰機構の他端は前記第２Ｓバネの一端に掛止され、前記第１Ｓバネの他端は、前記シートフレームに掛止され、前記第２Ｓバネの他端は、前記シートフレームに掛止されている構成とすることができる。

このような構成によれば、１つの振動減衰機構で第１Ｓバネと第２Ｓバネの両方の振動を減衰することができる。

この場合において、前記第１Ｓバネと前記第２Ｓバネとは同じ長さである構成とすることができる。

このような構成においては、振動減衰機構がシートの中央付近に位置し、第１Ｓバネと第２Ｓバネの両方の振動を効果的に抑制することができる。

前記した乗物用シートにおいては、前記Ｓバネは、前後方向に並んで複数設けられ、各前記Ｓバネは左右方向に架設され、各前記Ｓバネに前記振動減衰機構が設けられた構成とすることができる。

このような構成によれば、前後方向に複数、振動減衰機構が設けられることになり、効果的にシートの振動を低減することができる。

前記した乗物用シートにおいては、前記振動減衰機構は、第１回転子と、前記第１回転子に対して抵抗を発生しながら回転する第２回転子とを含んでなるロータリーダンパーであってもよい。また、前記振動減衰機構は、リニアダンパーであってもよい。さらに、前記振動減衰機構は、乗物用シートが設置される機体または乗物用シートの振動を検出するセンサと、当該センサで検出した信号に基づいて前記Ｓバネの振動を減衰するように前記Ｓバネの振動と逆位相の振動を発生する振動アクチュエータとを含む構成とすることができる。

本発明によれば、乗員の荷重を着座面の裏側で支持するＳバネの振動を減衰させることができるので、乗員が着座面から感じる振動を減衰して、乗員が感じる振動を効果的に低減することができる。また、振動減衰機構がシート全体を支える必要がないため、コンパクトな構成で、乗員が感じる振動を低減することができる。

また、振動減衰機構をシートフレームに固定し、Ｓバネの端部を振動減衰機構に掛止した場合、振動減衰機構の当たり感を抑制することができる。

第１実施形態に係る乗物用シートの斜視図である。 （ａ）ロータリーダンパーの斜視図と、（ｂ）ロータリーダンパーの断面図である。 第１実施形態の作用を説明する図であり、（ａ）乗員がシートに着座前のＳバネとロータリーダンパーの模式図と、（ｂ）乗員がシートに着座し、振動が入力されたときの模式図である。 第２実施形態に係る乗物用シートの斜視図である。 リニアダンパーの断面図である。 第３実施形態に係る乗物用シートの斜視図である。 第３実施形態の作用を説明する図である。

以下、図面を参照しながら、本発明の実施形態について説明する。
［第１実施形態］
図１に示すように、本発明の第１実施形態に係る乗物用シートの一例としての車両用シートＳ１は、シートフレームＦにクッションＣを被せてなる。シートフレームＦは、シートクッションを構成するクッションフレームＦ１と、クッションフレームＦ１に回動可能に支持され、シートバックを構成するシートバックフレームＦ２とを備えてなる。なお、本明細書において、前後左右は車両用シートＳ１に座った乗員を基準とする。

クッションフレームＦ１は、左右に離間して配置されたサイドフレーム２０と、左右のサイドフレーム２０の前端部を接続するパンフレーム３１と、左右のサイドフレーム２０の後端部を接続するパイプからなるリアフレーム３２とを備えてなる。

左右のサイドフレーム２０間には、クッションＣを裏側（下側）から支持するＳバネ４０が架設されている。各サイドフレーム２０は、左右方向内側の面に、サイドフレーム２０を構成する鋼板の一部を切り起こしてなる掛止部２１が、前後に並んで３つ設けられている（右側のサイドフレーム２０についてのみ図示）。Ｓバネ４０は、３つの掛止部２１に対応して、前後方向に並んで３つ架設されている。各Ｓバネ４０には、振動減衰機構の一例としてのロータリーダンパー５０が設けられている。

各Ｓバネ４０は、第１Ｓバネ４１と第２Ｓバネ４２を含み、ロータリーダンパー５０の右端は、第１Ｓバネ４１の左端に係止され、ロータリーダンパーの左端は、第２Ｓバネ４２の右端に係止されている。そして、第１Ｓバネ４１の右端は、右のサイドフレーム２０の掛止部２１に掛止され、第２Ｓバネ４２の左端は、左のサイドフレーム２０の掛止部２１に掛止されている。なお、各Ｓバネ４０は、適度な引張荷重が与えられた状態で架設されている。

各第１Ｓバネ４１と各第２Ｓバネ４２は、互いに同じ長さである。すなわち、ロータリーダンパー５０は、左右のサイドフレーム２０の左右方向の中央に配置されている。

ロータリーダンパー５０は、公知の構成を有するものであり、図２（ａ）に示すように、右側に配置された第１回転子５１と、第１回転子５１に対して抵抗を発生しながら回転軸線ＣＬを中心に回転する第２回転子５２とを含んでなる。

図２（ａ），（ｂ）に示すように、第１回転子５１は、有底筒状の本体部５１Ａと、本体部５１Ａから延出するアーム５１Ｃとを備える。アーム５１Ｃは、第１Ｓバネ４１の左端部が掛止される掛止孔５１Ｄを有している。本体部５１Ａは、内部に、回転軸線ＣＬを中心に回転可能な可動部材５３を有する。可動部材５３は、本体部５１Ａの中心に配置された軸嵌合部５３Ａと、軸嵌合部５３Ａから直径方向に延びる可動壁５３Ｂを備えてなる。軸嵌合部５３Ａは、四角形断面の係合穴５３Ｄを有し、可動壁５３Ｂは、オリフィス５３Ｃを有する。また、本体部５１Ａは、内周面から軸嵌合部５３Ａまで延び、軸嵌合部５３Ａと接触する仕切壁５１Ｂを有している。仕切壁５１Ｂと、可動部材５３によって、本体部５１Ａの内部は第１室５５Ａと第２室５５Ｂの２つに仕切られ、第１室５５Ａと第２室５５Ｂの内部にダンパーオイルが満たされている。第１室５５Ａと第２室５５Ｂとは、オリフィス５３Ｃを介して連通している。

一方、第２回転子５２は、第１回転子５１の本体部５１Ａと回転可能に係合する本体部５２Ａと、本体部５２Ａから延出するアーム５２Ｃとを備える。アーム５２Ｃは、第２Ｓバネ４２の右端が掛止される掛止孔５２Ｄを有している。本体部５２Ａは、係合穴５３Ｄに対応した四角形断面の軸部５２Ｂを一体に有しており、軸部５２Ｂが係合穴５３Ｄと係合することで、第２回転子５２と可動部材５３が一体に回転するようになっている。

このような構成のロータリーダンパー５０は、第１回転子５１と第２回転子５２が互いに回転軸線ＣＬ回りに回転するとき、第１室５５Ａと第２室５５Ｂの容積が変化するので、オリフィス５３Ｃを通って第１室５５Ａと第２室５５Ｂの間でダンパーオイルが流れる。このときの流れの抵抗が、第１回転子５１および第２回転子５２の回転抵抗となり、ダンパー効果を発生するようになっている。なお、本実施形態のロータリーダンパー５０は、第１回転子５１に対し、第２回転子５２が図の時計回り方向、反時計回り方向のいずれに回転する場合であっても抵抗が発生するようになっている。

以上のように構成された車両用シートＳ１の作用効果について説明する。
図３（ａ）に示すように、乗員が車両用シートＳ１に着座する前においては、Ｓバネ４０に与えられた初期荷重によってＳバネ４０が水平に張った状態となっている。

乗員が車両用シートＳ１に着座すると、図３（ｂ）に示す白抜きの矢印のように、車両用シートＳ１の左右方向中央、つまり、ロータリーダンパー５０が設けられた付近に大きな荷重が掛かり、ロータリーダンパー５０が回動して、第１Ｓバネ４１と第２Ｓバネ４２は、ともに左右中央側が下に位置するように傾斜する。この状態で、車両のエンジンによる振動や、路面の凹凸を通過したときに発生する振動が車両用シートＳ１に伝わると、Ｓバネ４０およびロータリーダンパー５０が上下するように僅かながら振動する。ロータリーダンパー５０が上下に移動するときには、第１回転子５１のアーム５１Ｃと第２回転子５２のアーム５２Ｃとの相対角度が変化する。ところが、この相対角度の変化には、ダンパーオイルがオリフィス５３Ｃを通過するための抵抗が掛かるため、Ｓバネ４０に入力された振動は、ロータリーダンパー５０により減衰される。

このように、車両用シートＳ１によれば、乗員の荷重をクッションＣの裏側で支持するＳバネ４０の振動を減衰させることができるので、乗員が着座面から感じる振動を減衰して、乗員が感じる振動を効果的に低減することができる。また、ロータリーダンパー５０は、車両用シートＳ１の全体を支える必要がないため、コンパクトな構成で、乗員が感じる振動を低減することができる。

また、ロータリーダンパー５０は、両端に振動減衰機構としての第１Ｓバネ４１と第２Ｓバネ４２が掛止されているので、１つの振動減衰機構で第１Ｓバネ４１と第２Ｓバネ４２の両方の振動を減衰することができる。さらに、振動減衰機構としてのロータリーダンパー５０が車両用シートＳ１の着座面の中央付近に位置しているので、外部から車両用シートＳ１に振動が入力されたときにアーム５１Ｃとアーム５２Ｃの角度変化が発生しやすく、ロータリーダンパー５０の抵抗を発生しやすいため、第１Ｓバネ４１と第２Ｓバネ４２の両方の振動を効果的に抑制することができる。また、前後方向に複数、ロータリーダンパー５０が設けられていることで、効果的にシートの振動を低減することができる。

［第２実施形態］
次に、本発明の第２実施形態に係る乗物用シートについて説明する。第２実施形態においては、第１実施形態と異なる部分についてのみ説明し、同じ部分については、参照する図面に同じ符号を付して説明を省略する。

図４に示すように、乗物用シートの一例としての車両用シートＳ２の左右のサイドフレーム１２０の内壁面１２２には、振動減衰機構の一例としてのリニアダンパー１５０が前後方向に並んで３つ固定されている。Ｓバネ１４０は、前後に並んだ３つのリニアダンパー１５０に対応して３本設けられ、各Ｓバネ１４０は、右端部が右のサイドフレーム１２０に固定されたリニアダンパー１５０に掛止され、左端部が左のサイドフレーム１２０に固定されたリニアダンパー１５０に掛止されている。リニアダンパー１５０は、クッションＣに着座した乗員が当たり感を感じにくいように、サイドフレーム１２０の上面よりも下に配置されている。

図５に示すように、リニアダンパー１５０は、シリンダ１５１と、ピストンロッド１５２と、付勢部材の一例としての圧縮スプリング１５３とを備えてなる。ピストンロッド１５２は、シリンダ１５１内をシリンダ１５１の軸方向、すなわち左右方向に摺動可能なピストン部１５２Ａと、ピストン部１５２Ａに接続され、シリンダ１５１の軸方向端部から外部に露出するロッド部１５２Ｂとを有している。シリンダ１５１の内部は、ピストン部１５２Ａによって第１室１５１Ａと第２室１５１Ｂに区画されている。ピストン部１５２Ａには、オリフィス１５２Ｃが設けられ、第１室１５１Ａと第２室１５１Ｂとは、オリフィス１５２Ｃを介して連通している。そして、第１室１５１Ａと第２室１５１Ｂの中には、ダンパーオイルが満たされている。ロッド部１５２Ｂは、端部に、Ｓバネ１４０が掛止される掛止孔１５２Ｄを有している。そして、Ｓバネ１４０は、初期荷重が与えられた状態で、つまり、圧縮スプリング１５３を所定量縮めた状態で端部が掛止孔１５２Ｄに掛止され、サイドフレーム１２０間に架設されている。

このようなリニアダンパー１５０は、ピストン部１５２Ａがシリンダ１５１に対し軸方向に移動可能であるが、その移動には、第１室１５１Ａと第２室１５１Ｂの容積変化が伴うため、この容積変化を補うだけのダンパーオイルの移動が必要である。そのため、ダンパーオイルがオリフィス１５２Ｃを通って流れるときの流れの抵抗が、ピストン部１５２Ａが移動するための抵抗となり、ダンパー効果を発生するようになっている。

以上のように構成された車両用シートＳ２の作用効果について説明する。
車両のエンジンによる振動や、路面の凹凸を通過したときに発生する振動が車両用シートＳ２に伝わると、Ｓバネ１４０が上下するように僅かながら振動する。この振動によりＳバネ１４０の引張荷重が変化（振動）し、ピストンロッド１５２を引っ張る力が変化（振動）する。この引張力の変化により、ピストンロッド１５２が左右に移動しようとするが、上述したように、この移動にはダンパーオイルがオリフィス１５２Ｃを通過するための抵抗が掛かるため、Ｓバネ１４０に入力された振動は、リニアダンパー１５０により減衰される。

このように、車両用シートＳ２によれば、乗員の荷重をクッションＣの裏側で支持するＳバネ１４０の振動を減衰させることができるので、乗員が着座面から感じる振動を減衰して、乗員が感じる振動を効果的に低減することができる。また、リニアダンパー１５０は、車両用シートＳ２の全体を支える必要がないため、コンパクトな構成で、乗員が感じる振動を低減することができる。さらに、振動減衰機構としてのリニアダンパー１５０は、サイドフレーム１２０に固定され、Ｓバネ１４０の端部がリニアダンパー１５０に掛止されているため、リニアダンパー１５０が、乗員の荷重を支えるＳバネの中央部から遠く、乗員がリニアダンパー１５０の当たり感を感じることを抑制することができる。また、前後方向に複数、リニアダンパー１５０が設けられていることで、効果的にシートの振動を低減することができる。

［第３実施形態］
次に、本発明の第３実施形態に係る乗物用シートについて説明する。第３実施形態においては、第１実施形態と異なる部分についてのみ説明し、同じ部分については、参照する図面に同じ符号を付して説明を省略する。

図６に示すように、乗物用シートの一例としての車両用シートＳ３の左右のサイドフレーム２２０の内壁面２２２には、振動減衰機構の一例としての振動アクチュエータ２５０が固定されている。振動アクチュエータ２５０は、左右方向内側面に掛止部２５８が前後方向に並んで３つ設けられている。Ｓバネ２４０は、前後に並んだ３つの掛止部２５８に対応して３本設けられ、各Ｓバネ２４０は、右端部が右のサイドフレーム２２０に固定された振動アクチュエータ２５０の掛止部２５８に掛止され、左端部が左のサイドフレーム２２０に固定された振動アクチュエータ２５０の掛止部２５８に掛止されている。振動アクチュエータ２５０は、クッションＣに着座した乗員が当たり感を感じにくいように、サイドフレーム２２０の上面よりも下に配置されている。

図７に示すように、振動アクチュエータ２５０は、本体部２５１と、振動発生装置２５５と、前記した掛止部２５８を備えてなる。
本体部２５１は、ゴムなどの弾性を有する筐体からなり、内部に密閉された空間２５１Ａを有している。空間２５１Ａには、液体または粘性体が満たされている。本体部２５１の左右方向内側の壁には、部分的に往復移動し易くされたダイヤフラム２５２が設けられている。そして、ダイヤフラム２５２に対向して振動発生装置２５５が設けられている。振動発生装置２５５は、ボイスコイルモータと同様の構成であり、入力された信号に応じて往復運動が可能な可動部２５５Ａの先端が、ダイヤフラム２５２に接触して配置されている。

各掛止部２５８は、本体部２５１の左右方向内側の面に固定されている。各掛止部２５８は、掛止孔２５８Ａを有しており、各Ｓバネ２４０の端部が掛止孔２５８Ａに掛止されている。

このような振動アクチュエータ２５０では、振動発生装置２５５に入力された信号に応じて可動部２５５Ａが往復運動すると、ダイヤフラム２５２が振動して、その振動が本体部２５１の空間２５１Ａ内の液体または粘性体の圧力変化（振動）を生じさせる。この圧力変化は、本体部２５１の表面を通じて掛止部２５８に伝わり、掛止部２５８を介してＳバネ２４０にまで伝わるようになっている。

図６に戻り、車両用シートＳ３または車体（図示せず）の適宜な箇所には車体（機体）または車両用シートＳ３の振動を検出するセンサ２６０が設けられている。本実施形態では、一例として、パンフレーム３１の下側面に、センサ２６０が設けられている。センサ２６０は、制御装置２７０に接続され、検出信号を制御装置２７０に出力するようになっている。

制御装置２７０は、センサ２６０から入力された信号に基づき、この入力信号を逆位相にしたうえ、適宜な時間（位相）だけずらした信号を振動発生装置２５５に出力するように構成されている。この出力信号は、外部から入力された、Ｓバネ２４０の振動が、振動発生装置２５５で発生する振動によりできるだけ打ち消される（減衰する）ように、その信号の大きさと位相とが調整される。この出力信号は、各車両用シートＳ３の剛性や、Ｓバネ２４０のバネの強さなどにより異なるので、実験により位相や信号の大きさを調整するとよい。なお、Ｓバネ２４０に入力される振動に対して振動発生装置２５５からＳバネ２４０に逆位相の振動を入力すればよいので、センサ２６０および振動発生装置２５５の配置によっては、センサ２６０から入力された信号を逆位相にしなくてよい場合もあり得る。

以上のように構成された車両用シートＳ３の作用効果について説明する。
車両のエンジンによる振動や、路面の凹凸を通過したときに発生する振動が車両用シートＳ３に伝わると、Ｓバネ２４０が上下するように僅かながら振動する。一方、この振動は、パンフレーム３１にも伝わって、センサ２６０により検出される。センサ２６０は、検出した振動に応じた信号を制御装置２７０に出力し、制御装置２７０は、センサ２６０から入力された信号を予め調整された位相と出力に変換して振動発生装置２５５に出力する。図７に示すように、振動発生装置２５５は、入力された信号に応じて可動部２５５Ａが振動し、ダイヤフラム２５２を振動させる。ダイヤフラム２５２の振動は、本体部２５１の空間２５１Ａ内の液体または粘性体を介して掛止部２５８に伝わり、掛止部２５８から、Ｓバネ２４０に振動が入力される。掛止部２５８からＳバネ２４０に入力される振動は、車体からＳバネ２４０に入力される振動と逆位相であって互いに打ち消し合うように位相および大きさが調整されているので、Ｓバネ２４０の振動は速やかに減衰する。

このように、車両用シートＳ３によれば、乗員の荷重をクッションＣの裏側で支持するＳバネ２４０の振動を減衰させることができるので、乗員が着座面から感じる振動を減衰して、乗員が感じる振動を効果的に低減することができる。また、振動アクチュエータ２５０は、車両用シートＳ３の全体を支える必要がないため、コンパクトな構成で、乗員が感じる振動を低減することができる。さらに、振動減衰機構としての振動アクチュエータ２５０は、サイドフレーム２２０に固定され、Ｓバネ２４０の端部が振動アクチュエータ２５０の掛止部２５８に掛止されているため、振動アクチュエータ２５０が、乗員の荷重を支えるＳバネの中央部から遠く乗員が振動アクチュエータ２５０当たり感を感じることを抑制することができる。また、前後方向に複数設けられた掛止部２５８が設けられていることで、効果的にシートの振動を低減することができる。そして、複数の掛止部２５８を、一つの振動発生装置２５５で動かすので、少ない部品点数で振動の減衰を実現することができる。

以上に本発明の実施形態について説明したが、本発明は適宜変形して実施することが可能である。

例えば、前記実施形態においては、Ｓバネを左右方向に架設していたが、前後方向に架設するように設けても構わない。また、ＳバネをシートバックフレームＦ２に左右または上下に架設し、このシートバックのＳバネに振動減衰機構を設けてもよい。さらに、Ｓバネの数も特に限定されない。

また、第３実施形態においては、センサをパンフレーム３１の下側面に配置していたが、サイドフレームや、シートスライドレール、車体などに配置してもよい。

また、前記実施形態においては、乗物用シートの適用例として自動車の車両用シートを示したが、本発明の乗物用シートは、その他の乗物用シート、例えば、自動車以外の鉄道などの車両のシート、もしくは、船舶用や航空機用のシートなどに適用することもできる。

２０ サイドフレーム
４０ Ｓバネ
４１ 第１Ｓバネ
４２ 第２Ｓバネ
５０ ロータリーダンパー
５１ 第１回転子
５２ 第２回転子
１２０ サイドフレーム
１４０ Ｓバネ
１５０ リニアダンパー
２２０ サイドフレーム
２４０ Ｓバネ
２５０ 振動アクチュエータ
２５２ ダイヤフラム
２５５ 振動発生装置
２６０ センサ
２７０ 制御装置
Ｃ クッション
Ｆ シートフレーム
Ｆ１ クッションフレーム
Ｆ２ シートバックフレーム
Ｓ１，Ｓ２，Ｓ３ 車両用シート

Claims (5)

1. シートフレームと、複数の振動減衰機構とを備える乗物用シートであって、
   前記複数の振動減衰機構は、それぞれ、所定の回転軸線回りに回転可能な回転子を含んでなり、
   前記複数の振動減衰機構の各回転軸線は、いずれも前後方向を向いており、
   前記振動減衰機構は、Ｓバネを介して前記シートフレームに設けられていることを特徴とする乗物用シート。
2. 前記複数の振動減衰機構は、前後方向に並んでいることを特徴とする請求項１に記載の乗物用シート。
3. 前記複数の振動減衰機構は、各回転軸線が左右方向において同じ位置に位置することを特徴とする請求項１または請求項２に記載の乗物用シート。
4. 前記シートフレームは、左右に離間して配置された一対のサイドフレームを有し、
   前記回転軸線は、左右方向において前記一対のサイドフレームの間に位置することを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の乗物用シート。
5. 左右に離間して配置された一対のシートスライドレールをさらに備え、
   前記回転軸線は、左右方向において前記一対のシートスライドレールの間に位置することを特徴とする請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の乗物用シート。

Images