WO2019022238A1

WO2019022238A1 - 車両用シート及びその設計方法

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Publication number: WO2019022238A1
Application number: PCT/JP2018/028284
Authority: WO
Inventors: 亮澤井
Original assignee: マツダ株式会社
Priority date: 2017-07-27
Filing date: 2018-07-27
Publication date: 2019-01-31
Also published as: US11377004B2; JP2019025993A; EP3653432A1; JP6607531B2; CN110944872A; EP3653432B1; CN110944872B; EP3653432A4; US20200398715A1

Abstract

本発明は、シートクッション(2)及びシートバック(4)を有し、車両の車体に取り付けられる車両用シート(1)であって、シートクッション及びシートバックは、車体に固定されるフレーム構造体(8)と、このフレーム構造体によって支持されると共に、所定の弾性変形特性及び所定の振動減衰特性を有し、乗員が着座するシート構成部材(10)と、から構成され、シート構成部材の所定位置ＸSに所定の荷重Ｗを作用させた際のシート構成部材自体の変形量をＤSとし、フレーム構造体を車体に固定した状態において、所定位置ＸSに対応する位置ＸFに所定の荷重Ｗを作用させた場合における、位置ＸFの変位量をＤFとするとき、ＤS／ＤF≧２０であることを特徴としている。

Description

車両用シート及びその設計方法

　本発明は、車両用シートに関し、特に、シートクッション及びシートバックを有し、車両の車体に取り付けられる車両用シート及びその設計方法に関する。

　特開２０１５－２１７２３２号公報（特許文献１）には、座席用クッション部材支持機構及び座席構造が記載されている。この座席用クッション部材支持機構は、前部トーションバーに連結された前部リンクと、後部トーションバーに連結された後部リンクを有し、これらの前部及び後部リンクは所定以上の荷重がかかったとき逆方向に回動するように設けられている。さらに、前部リンクと後部リンクの下部間にはダンパーが配設され、所定以上の荷重がかかったときは、ダンパーが伸縮して減衰力を発生させ、それよりも小さな荷重変動ではダンパーが伸縮せず、前部及び後部トーションバーの弾性によって衝撃が緩和されるように構成されている。このような構成により、特許文献１記載の座席用クッション部材支持機構はダッフィング型の非線形特性を備えた系となり、振動吸収特性及び衝撃吸収特性が改善されている。

特開２０１５－２１７２３２号公報

　車両用シートについては、着座した乗員の座り心地や、乗り心地を向上させるべく種々の開発が行われ、これら従来の研究開発では、上記特許文献１に記載されている発明のように、車両用シートのフレーム構造体（座席用クッション部材支持機構）や、クッション単体について、それらの特性の改善が図られてきた。しかしながら、車両用シートのフレーム構造体やクッション等の特性を改善しても、その改善された特性と、シートに着座した乗員が実際に体感する乗り心地は必ずしも一致するものではなかった。本件発明者は、車両用シートのフレーム構造体やクッション等について、これらを単体で改良しても予想した所期の乗り心地を得ることが難しいことを見いだした。即ち、本件発明者は、車両用シートは、車体に取り付けて使用されるものであり、車両用シートを車体に取り付けた状態で総合的に特性を検討することなしに着座した乗員が体感するシートと車体との一体感、良好な座り心地、良好な乗り心地を、何れも高い次元で達成するのは困難であることを見いだした。具体的には、車両用シートの車体への取り付け状態をも包含した所定の特性を所定範囲となるように設定することで、車両用シートの物理的な特性が、乗員が体感する乗り心地に十分に反映されることを本件発明者は見いだした。

　従って、本発明は、車体に取り付けた状態において、シートと車体との一体感、良好な座り心地、良好な乗り心地を得ることができる車両用シートを提供することを目的としている。

　上述した課題を解決するために、本発明は、シートクッション及びシートバックを有し、車両の車体に取り付けられる車両用シートであって、シートクッション及びシートバックは、車体に固定されるフレーム構造体と、このフレーム構造体によって支持されると共に、所定の弾性変形特性及び所定の振動減衰特性を有し、乗員が着座するシート構成部材と、から構成され、シート構成部材の所定位置Ｘ_Sに所定の荷重Ｗを作用させた際のシート構成部材自体の変形量をＤ_Sとし、フレーム構造体を車体に固定した状態において、所定位置Ｘ_Sに対応する位置Ｘ_Fに所定の荷重Ｗを作用させた場合における、位置Ｘ_Fの変位量をＤ_Fとするとき、Ｄ_S／Ｄ_F≧２０であることを特徴としている。

　本件発明者は、車両用シートのシートクッションやシートバックにおけるフレーム構造体自体の弾性変形特性や、シート構成部材の弾性変形特性や振動減衰特性が、必ずしも乗員が体感する乗り心地に直結しない理由について、鋭意研究を続けてきた。この結果、車体に取り付けて使用される車両用シートのフレーム構造体に力を作用させたときの変位は、フレーム構造体と車体の間の結合構造により少なからず影響を受け、この影響を無視できないことを見いだした。このため、フレーム構造体やシート構成部材自体の弾性変形特性や振動減衰特性について研究し、これらを適切な値に設定したとしても、乗員が体感する乗り心地には、フレーム構造体と車体の間の結合部分の特性による影響が与えられてしまいう。その結果、フレーム構造体やシート構成部材自体の特性を適切に設定しても、必ずしも期待した乗り心地が得られなかったのである。

　このような状況において、本件発明者は、車体に取り付けられた状態のフレーム構造体の所定の特性と、シート構成部材自体の特性の間に所定の関係が成り立つ場合において、良好な乗り心地が得られることを見いだした。具体的には、シート構成部材の所定位置Ｘ_Sに所定の荷重Ｗを作用させた際のシート構成部材自体の変形量をＤ_Sとし、フレーム構造体を車体に固定した状態において、所定位置Ｘ_Sに対応する位置Ｘ_Fに所定の荷重Ｗを作用させた場合における、位置Ｘ_Fの変位量をＤ_Fとするとき、Ｄ_S／Ｄ_F≧２０の関係が成り立つというものである。シート構成部材自体の変形量Ｄ_Sと、フレーム構造体を車体に固定した状態における変位量Ｄ_Fとの間に上記の関係が成り立つことにより、車両の加速、減速等の挙動時に、車両用シート全体と車体の間の変位が小さくなり、着座した乗員が、より車両との一体感を体感することができる。また、変形量Ｄ_Sと変位量Ｄ_Fとの間に上記の関係が成り立つことにより、フレーム構造体の変位（変形）が、シート構成部材自体の弾性変形特性及び振動減衰特性に悪影響を与えにくくなり、設計時に予定された性能をシート構成部材に十分に発揮させることができ、良好な乗り心地を得ることができる。例えば、変形量Ｄ_Sと変位量Ｄ_Fとの間に上記の関係が成り立つことにより、シート構成部材として低反発ウレタンを使用することが可能となり、車両の挙動時における乗員の保持性能を高めることができる。

　本発明において、好ましくは、シート構成部材は、所定の弾性変形特性及び所定の振動減衰特性を有するウレタン製の部材と、所定の弾性変形特性を有する金属製のバネから構成されている。

　このように構成された本発明によれば、シート構成部材が、所定の弾性変形特性及び所定の振動減衰特性を有するウレタン製の部材と、所定の弾性変形特性を有する金属製のバネから構成されている。この結果、シート構成部材の弾性変形特性及び振動減衰特性を容易にコントロールすることができ、所望の特性を容易に得ることができる。

　本発明において、好ましくは、フレーム構造体に荷重を付与する位置Ｘ_Fは着座した乗員の胸郭重心位置に対応する位置であり、フレーム構造体は位置Ｘ_Fに荷重を付与した場合における荷重Ｗと変位量Ｄ_Fの比Ｗ／Ｄ_Fが７０Ｎ／ｍｍ以上に形成されている。

　このように構成された本発明によれば、乗員の胸郭重心位置に対応する位置において、フレーム構造体は荷重Ｗと変位量Ｄ_Fの比Ｗ／Ｄ_Fが７０Ｎ／ｍｍ以上に形成されているので、主として乗員の上半身を支持する胸郭重心位置において、フレーム構造体の変位に大きく影響されることなく、シート構成部材自体の弾性変形特性及び振動減衰特性を十分に働かせることができる。この結果、良好な乗り心地の車両用シートを容易に構成することができる。

　また、本発明は、シートクッション及びシートバックを有し、車両の車体に取り付けられる車両用シートの設計方法であって、シートクッション及びシートバックは、車体に固定されるフレーム構造体と、このフレーム構造体によって支持されると共に、所定の弾性変形特性及び所定の振動減衰特性を有し、乗員が着座するシート構成部材と、から構成され、シート構成部材を設計し、設計したシート構成部材の所定位置Ｘ_Sに所定の荷重Ｗを作用させた際のシート構成部材自体の変形量Ｄ_Sを測定又は計算により求めるステップと、フレーム構造体を設計し、設計したフレーム構造体を車体に固定した状態において、所定位置Ｘ_Sに対応する位置Ｘ_Fに所定の荷重Ｗを作用させた場合における、位置Ｘ_Fの変位量Ｄ_Fを測定又は計算により求めるステップと、変形量Ｄ_Sと変位量Ｄ_Fが、Ｄ_S／Ｄ_F≧２０の関係を満足しているか否かを確認し、満足していない場合には、Ｄ_S／Ｄ_F≧２０の関係を満足するようにシート構成部材、フレーム構造体、及び／又はフレーム構造体の車体への取り付け構造を改変するステップと、を有することを特徴としている。

　本発明の車両用シートによれば、車体に取り付けた状態において、シートと車体との一体感、良好な座り心地、良好な乗り心地を得ることができる。

本発明の実施形態による車両用シート全体を示す概略図である。本発明の実施形態による車両用シートの分解斜視図である。本発明の実施形態による車両用シートに荷重が作用した場合における変形、変位を説明する図である。本発明の実施形態による車両用シートの変形、変位を表すモデルである。車両用シートを搭載した車両が走行した場合における、シートバックの表面に作用する前後方向加速度を、本発明の実施形態による車両用シートと従来の車両用シートで比較した図である。本発明の実施形態による車両用シートの設計方法の手順を示すフローである。

　次に、添付図面を参照して、本発明の好ましい実施形態による車両用シートを説明する。
　図１は、本発明の実施形態による車両用シート全体を示す概略図である。図２は、本実施形態の車両用シートの分解斜視図である。

　図１に示すように、本発明の実施形態による車両用シート１は、シートクッション２と、シートバック４と、ヘッドレスト６と、を有する。これらのシートクッション２、シートバック４、及びヘッドレスト６は、夫々、フレーム構造体である金属製のフレームと、シート構成部材を構成する弾性部材及びこれらを包むウレタン等で形成されたクッション部材等から構成されている。なお、本実施形態の車両用シート１は、車両の運転席用のシートであるが、車両の助手席等、運転席以外の車両用シートにも本発明を適用することができる。

　図２に示すように、本実施形態による車両用シート１は、車体の床面Ｆに固定される金属製のフレーム構造体８と、このフレーム構造体８によって支持されると共に、所定の弾性変形特性及び所定の振動減衰特性を有し、乗員が着座するシート構成部材１０と、を有する。即ち、車両用シート１のシートクッション２及びシートバック４は、フレーム構造体８及びシート構成部材１０から構成されている。なお、図２では、ヘッドレスト６を省略して示している。

　フレーム構造体８は、複数の金属製の部品を組み合わせて構成されたフレームである。フレーム構造体８は、主として車両用シート１のシートクッション２の部分に構造的強度を付与する座部フレーム部８ａと、この座部フレーム部８ａの後端部から斜め上方に延び、主として車両用シート１のシートバック４の部分に構造的強度を付与する背部フレーム部８ｂと、座部フレーム部８ａを車体の床面Ｆに連結する脚機構部８ｃから構成されている。また、座部フレーム部８ａに取り付けられた脚機構部８ｃは車両の床面Ｆに直接固定され、脚機構部８ｃと床面Ｆとの間には、実質的にクッション性を与える部材は配置されていない。

　背部フレーム部８ｂは、上方に向けて凸型に湾曲された概ね逆Ｕ字形の金属製の部材から構成されている。座部フレーム部８ａは、車両用シート１の前方に向けて凸型に湾曲された概ねＵ字形の金属製の部材から構成されている。これらの背部フレーム部８ｂと座部フレーム部８ａは、背部フレーム部８ｂの下端と座部フレーム部８ａの後端がヒンジ結合され、回動可能になっている。これにより、座部フレーム部８ａに対する背部フレーム部８ｂの角度は変更可能に構成されており、リクライニングが可能となっている。また、脚機構部８ｃは、車両の床面Ｆに対してフレーム構造体８を前後方向にスライド可能にするスライド機構を備えている。このスライド機構は、車両用シート１を前後方向に移動させ、乗員Ｄの所望の位置で係止できるように構成されている。なお、本明細書において、車両用シート１の「前方」とは、シートバック４が設けられている側の反対方向を意味する。

　シート構成部材１０は、ウレタン製の背部クッション部材１２及び座部クッション部材１４と、背部フレーム部８ｂに固定される複数の金属製ワイヤーから構成された背部弾性部材１６と、座部フレーム部８ａに固定される複数の金属製ワイヤーから構成された座部弾性部材１８と、から構成されている。このように、車両用シート１のシートクッション２は、フレーム構造体８の座部フレーム部８ａと、座部弾性部材１８と、座部クッション部材１４と、から構成され、シートバック４は、フレーム構造体８の背部フレーム部８ｂと、背部弾性部材１６と、背部クッション部材１２と、から構成されている。

　背部弾性部材１６は、網状に張り渡された複数の金属ワイヤーから構成された金属製のバネであり、その周囲が背部フレーム部８ｂに固定されている。この構成により、乗員Ｄが車両用シート１に着座すると、背部弾性部材１６を構成する金属ワイヤーが弾性変形され、乗員Ｄの背部を支持する。このように、背部弾性部材１６は、弾性変形特性を有し、実質的に振動減衰特性を有していない。

　背部クッション部材１２は、背部フレーム部８ｂ及び背部弾性部材１６によって支持されたウレタン製の部材であり、これらを覆うように配置されている。背部クッション部材１２を構成するウレタンは、多数の気泡を含み、粘弾性特性を有している。即ち、背部クッション部材１２は、弾性変形特性を有すると共に、振動減衰特性（ダンパー特性）を備えている。このため、乗員Ｄが車両用シート１に着座すると、背部クッション部材１２は圧縮変形され、背部弾性部材１６と共に乗員Ｄの背部を支持する。乗員Ｄが離座したとき、又は乗員Ｄの荷重が減少したときは、圧縮変形されていた背部クッション部材１２は、ゆっくりと元の形状に復帰する。

　座部弾性部材１８は、曲がりくねった形状の金属の薄板から構成された金属製の板バネであり、その前後部が座部フレーム部８ａに固定されている。この構成により、乗員Ｄが車両用シート１に着座すると、座部弾性部材１８を構成する金属製の板バネが弾性変形され、乗員Ｄの臀部を支持する。このように、座部弾性部材１８は、弾性変形特性を有し、実質的に振動減衰特性を有していない。

　座部クッション部材１４は、座部フレーム部８ａ及び座部弾性部材１８によって支持されたウレタン製の部材であり、これらを覆うように配置されている。座部クッション部材１４を構成するウレタンは、多数の気泡を含み、粘弾性特性を有している。即ち、座部クッション部材１４は、弾性変形特性を有すると共に、振動減衰特性（ダンパー特性）を備えている。このため、乗員Ｄが車両用シート１に着座すると、座部クッション部材１４は圧縮変形され、座部弾性部材１８と共に乗員Ｄの臀部を支持する。乗員Ｄが離座したとき、又は乗員Ｄの荷重が減少したときは、圧縮変形されていた座部クッション部材１４は、ゆっくりと元の形状に復帰する。

　次に、図３及び図４を参照して、荷重が作用した場合における、本実施形態の車両用シート１の変形、変位について説明する。
　図３は、本実施形態の車両用シート１に荷重が作用した場合における変形、変位を説明する図である。図４は、本実施形態の車両用シート１の変形、変位を表すモデルである。

　図３に示すように、車両用シート１に乗員Ｄが着座すると、シートクッション２及びシートバック４に荷重が作用し、これらが変形及び変位する。シートクッション２には主として乗員Ｄの体重が作用すると共に、車両用シート１が上下方向に振動した際には、乗員Ｄに働く慣性力が作用する。シートバック４には、主として乗員Ｄが寄りかかる力が作用すると共に、車両が加速した際には、この加速度に基づく乗員Ｄの慣性力が作用する。これらのシートクッション２及びシートバック４上に分布して作用する荷重は、それらの各重心点に集中して作用するものとして取り扱うことができる。

　即ち、図３に示すように、シートバック４に作用する荷重は、シートバック４に直交する方向の荷重Ｆ１が、荷重中心点Ｘ_1Sに集中して作用するものとして取り扱うことができる。また、シートクッション２に作用する荷重は、鉛直下方の荷重Ｆ２が、荷重中心点Ｘ_2Sに集中して作用するものとして取り扱うことができる。

　このように、車両用シート１に作用する力Ｆ１の、車両の床面Ｆへの伝達は、図４のようにモデル化することができる。即ち、乗員Ｄによって作用する力Ｆ１は、背部クッション部材１２が有する特性（質量ｍ３、バネ成分ｋ３及びダンパー成分ｃ１）、背部弾性部材１６が有する特性（質量ｍ２及びバネ成分ｋ２）、及びフレーム構造体８が有する特性（質量ｍ１及びバネ成分ｋ１）が直列に作用して床面Ｆに伝達される。また、逆に、床面Ｆの振動は、背部クッション部材１２の特性、背部弾性部材１６の特性、及びフレーム構造体８の特性を介して乗員Ｄに伝達される。同様に、車両用シート１に作用する力Ｆ２の、車両の床面Ｆへの伝達は、座部クッション部材１４が有する特性、座部弾性部材１８が有する特性、及びフレーム構造体８が有する特性が直列に作用して床面Ｆに伝達される。

　ここで、本件発明者は、シート構成部材１０が有するバネ特性（弾性変形特性）と、フレーム構造体８が有するバネ特性が所定の関係を満足するとき、シート構成部材１０や、フレーム構造体８自体を設計する際に目標とした良好な乗り心地が得られることを見いだした。具体的には、フレーム構造体８のバネ定数が、シート構成部材１０のバネ定数の２０倍以上であるとき、良好な乗り心地を得ることができる。

　まず、シートバック４におけるシート構成部材１０のバネ定数を求める場合には、変位することのないように、車両用シート１のフレーム構造体８（特に背部フレーム部８ｂ）を強固に固定する。この状態で、所定の荷重Ｗを荷重中心点Ｘ_1Sに作用させ、シート構成部材１０のシートバック４の部分（背部クッション部材１２及び背部弾性部材１６）を変形させる。ここで、荷重中心点Ｘ_1Sは、乗員Ｄがシートバック４に及ぼす圧力の中心であり、一般的には、乗員Ｄの胸郭重心点をシートバック４上に、これに直交する方向に投影した点とほぼ一致する。この胸郭重心点は、通常、シートクッション２上の臀部を支持する点の高さから鉛直上方に約３００ｍｍ～約５００ｍｍの位置に、シートバック４の幅方向中央の位置に位置する。

　本実施形態においては、直径１００ｍｍの円盤の中心を、シートバック４表面の荷重中心点Ｘ_1Sに当て、その表面に直交する方向に１００［Ｎ］の力を加えた時の円盤の変位量（沈み込み量）［ｍｍ］を、シート構成部材１０自体の変形量Ｄ_1Sとした。即ち、この測定では、車両用シート１のフレーム構造体８（背部フレーム部８ｂ）が変位することのないように強固に固定されているので、変位量は、シート構成部材１０の背部クッション部材１２及び背部弾性部材１６の変形量と見なすことができる。また、シートバック４におけるシート構成部材１０のバネ定数は、作用させた荷重Ｗ（＝１００［Ｎ］）を変形量Ｄ_1S［ｍｍ］で除することにより求めることができる。本実施形態においては、このバネ定数は約３．３［Ｎ／ｍｍ］に設定されている。

　次に、フレーム構造体８の、シートバック４部分のバネ定数を測定する。まず、車両用シート１からシート構成部材１０を取り外してフレーム構造体８を露出させ、車両用シート１が設置される車両の床面Ｆに固定する。この状態で、荷重中心点Ｘ_1Sに対応する位置である点Ｘ_1Fに荷重Ｗを作用させ、点Ｘ_1Fの変位を、フレーム構造体８自体の変位量Ｄ_1F［ｍｍ］とする。ここで、荷重中心点Ｘ_1Sに対応する点Ｘ_1Fとは、荷重中心点Ｘ_1Sを、シートバック４の表面に直交する方向に、フレーム構造体８上に投影した点を意味する。なお、本実施形態においては、フレーム構造体８のシートバック４の部分は、逆Ｕ字形の背部フレーム部８ｂで構成され、点Ｘ_1Fの位置に部材が存在しない。そこで、背部フレーム部８ｂの両側端部の間に剛体と見なすことができる部材２０（図２に想像線で図示）を渡し、この部材２０に荷重Ｗをシートバック４の表面に直交する方向に作用させる。荷重Ｗを作用させることによって生じる点Ｘ_1Fの変位を、フレーム構造体８の変位量Ｄ_1F［ｍｍ］とする。また、シートバック４におけるフレーム構造体８のバネ定数は、作用させた荷重Ｗ（＝１００［Ｎ］）を変位量Ｄ_1F［ｍｍ］で除することにより求めることができる。本実施形態においては、このバネ定数は約７２［Ｎ／ｍｍ］に設定されている。

　ここで、フレーム構造体８の変位量Ｄ_1Fは、荷重を直接作用させている背部フレーム部８ｂ自体の強度に依存する他、座部フレーム部８ａや脚機構部８ｃ自体の強度、これらの部材の連結部の弾性変形や、微少なガタによる変位、脚機構部８ｃと床面Ｆの間の結合強度等に依存する。従って、フレーム構造体８の変位量Ｄ_1Fを適正な値に設定するには、フレーム構造体８を構成する部材自体の強度の他、上記の全てのファクターを適切に管理する必要がある。

　本件発明者は、同一の荷重Ｗを作用させた場合におけるシート構成部材１０自体の変形量Ｄ_1Sと、フレーム構造体８の変位量Ｄ_1Fが、
　　　Ｄ_1S／Ｄ_1F≧２０
の関係を満足するとき、車両用シート１の乗り心地が良好になることを見いだした。換言すれば、フレーム構造体８のバネ定数（図４のｋ１に対応）が、シート構成部材１０のバネ定数（図４のｋ２とｋ３の合成バネ定数に対応）の２０倍以上であるとき、良好な乗り心地を得ることができる。即ち、各バネ定数をこのように設定することにより、フレーム構造体８の剛性がシート構成部材１０の剛性よりも十分に高くなり、車両用シート１に着座した乗員Ｄが、車両との一体感を体感することができる。

　また、フレーム構造体８の剛性がシート構成部材１０に比べて十分に高くなることにより、シート構成部材１０がフレーム構造体８の変形の影響を受けにくくなり、シート構成部材１０は、その設計意図に沿った十分な乗り心地性能を発揮することができる。特に、フレーム構造体８のバネ定数（荷重Ｗと変位量Ｄ_1Fの比Ｗ／Ｄ_F）を７０Ｎ／ｍｍ以上に設定することにより、フレーム構造体８の変位に大きく影響されることなく、シート構成部材１０自体の弾性変形特性及び振動減衰特性を十分に働かせることができる。この結果、良好な乗り心地の車両用シート１を容易に構成することができる。例えば、シート構成部材として低反発ウレタンを使用した場合には、車両の挙動時における乗員Ｄの保持性能を高めることができる。

　次に、シートクッション２における各バネ定数の測定について説明する。
　シートクッション２におけるシート構成部材１０のバネ定数を求める場合には、変位することのないように、車両用シート１のフレーム構造体８（特に座部フレーム部８ａ）を強固に固定する。この状態で、所定の荷重Ｗを荷重中心点Ｘ_2Sに作用させ、シート構成部材１０のシートクッション２の部分（座部クッション部材１４及び座部弾性部材１８）を変形させる。ここで、荷重中心点Ｘ_2Sは、乗員Ｄがシートクッション２に及ぼす圧力の中心であり、一般的には、乗員Ｄの坐骨結節点をシートクッション２上に、鉛直方向に投影した点とほぼ一致する。この坐骨結節点は、通常、シートクッション２の後端から水平方向前方に約６０ｍｍ～約１５０ｍｍの位置に、シートクッション２の幅方向中央の位置に位置する。

　本実施形態においては、直径２００ｍｍの円盤の中心を、シートクッション２表面の荷重中心点Ｘ_2Sに当て、その表面に直交する方向に１００［Ｎ］の力を加えた時の円盤の変位量（沈み込み量）［ｍｍ］を、シート構成部材１０自体の変形量Ｄ_2Sとした。即ち、この測定では、車両用シート１のフレーム構造体８（座部フレーム部８ａ）が変位することのないように強固に固定されているので、変位量は、シート構成部材１０の座部クッション部材１４及び座部弾性部材１８の変形量と見なすことができる。また、シートクッション２におけるシート構成部材１０のバネ定数は、作用させた荷重Ｗ（＝１００［Ｎ］）を変形量Ｄ_2S［ｍｍ］で除することにより求めることができる。

　次に、フレーム構造体８の、シートクッション２部分のバネ定数を測定する。まず、車両用シート１を、それが設置される車両の床面Ｆに固定し、シート構成部材１０を取り外し、フレーム構造体８を露出させる。この状態で、荷重中心点Ｘ_2Sに対応する位置である点Ｘ_2Fに荷重Ｗを作用させ、点Ｘ_2Fの変位を、フレーム構造体８自体の変位量Ｄ_2F［ｍｍ］とする。ここで、荷重中心点Ｘ_2Sに対応する点Ｘ_2Fとは、荷重中心点Ｘ_2Sをフレーム構造体８上に鉛直下方に投影した点を意味する。なお、本実施形態においては、フレーム構造体８のシートクッション２の部分は、Ｕ字形の座部フレーム部８ａで構成され、点Ｘ_2Fの位置に部材が存在しないため、座部フレーム部８ａの両側端部の間に剛体と見なすことができる部材（図示せず）を渡し、この部材に荷重Ｗを作用させる。荷重Ｗを作用させることによって生じる点Ｘ_2Fの変位を、フレーム構造体８の変位量Ｄ_2F［ｍｍ］とする。また、シートクッション２におけるフレーム構造体８のバネ定数は、作用させた荷重Ｗ（＝１００［Ｎ］）を変位量Ｄ_2F［ｍｍ］で除することにより求めることができる。

　このようにして求められた同一の荷重Ｗを作用させた場合におけるシート構成部材１０自体の変形量Ｄ_2Sと、フレーム構造体８の変位量Ｄ_2Fについても、
　　　Ｄ_2S／Ｄ_2F≧２０
の関係を満足するとき、車両用シート１の乗り心地が良好になることを見いだした。換言すれば、フレーム構造体８のバネ定数が、シート構成部材１０のバネ定数の２０倍以上であるとき、良好な乗り心地を得ることができる。

　次に、図５を参照して、本発明の実施形態による車両用シート１の作用を説明する。
　図５は、車両用シートを搭載した車両が走行した場合における、シートバックの表面に作用する前後方向加速度を、本実施形態による車両用シート１と従来の車両用シートで比較した図である。なお、図５は、車両用シートを搭載した車両が時速約２０［ｋｍ／ｈ］でバンプを乗り越えた際に生じる前後方向加速度を、本実施形態による車両用シート１について実線で、従来の車両用シートについて破線で示している。なお、図５に破線で示した従来の車両用シートは、フレーム構造体の構成が本実施形態の車両用シート１とは異なっており、シート構成部材のバネ定数は本実施形態の車両用シート１と同一である。

　図５に示すように、本実施形態による車両用シート１では、車両の前輪がバンプに当たった際のピークの加速度、前輪がバンプを乗り越えた際のディップの加速度とも、従来の車両用シートよりも低い値に抑えられている。さらに、本実施形態による車両用シート１では、前輪がバンプを乗り越えた後の振動も、従来の車両用シートよりも早期に収束している。この測定結果に代表されるように、本実施形態による車両用シート１は、従来の車両用シートよりも良好な乗り心地性能を備えたものとなっている。

　次に、図６を参照して、本発明の実施形態による車両用シート１の設計方法を説明する。
　図６は、本実施形態による車両用シート１の設計方法の手順を示すフローである。

　まず、図６のステップＳ１においては、シート構成部材１０を設計し、設計したシート構成部材の所定位置Ｘ_S（シートクッション２上の所定位置又はシートバック４上の所定位置）に所定の荷重Ｗを作用させた際のシート構成部材１０自体の変形量Ｄ_Sを求める。この変形量Ｄ_Sは上記のように実験により測定することができる。或いは、シート構成部材１０の各部の材料、構造をコンピュータ（図示せず）に入力し、有限要素法解析等を使用して計算によりＤ_Sを求めることもできる。

　次に、ステップＳ２においては、フレーム構造体８を設計し、設計したフレーム構造体８を車体に固定した状態において、位置Ｘ_Sに対応する位置Ｘ_Fに荷重Ｗを作用させた場合における、位置Ｘ_Fの変位量Ｄ_Fを求める。この変形量Ｄ_Fは上記のように実験により測定することができる。或いは、フレーム構造体８の各部の材料、構造をコンピュータ（図示せず）に入力し、有限要素法解析等を使用して計算によりＤ_Fを求めることもできる。

　次いで、ステップＳ３においては、変形量Ｄ_Sと変位量Ｄ_Fが、Ｄ_S／Ｄ_F≧２０の関係を満足しているか否かを確認する。上記の関係を満足している場合には、車両用シート１の設計を終了し、満足してない場合にはステップＳ４に進む。

　ステップＳ４においては、Ｄ_S／Ｄ_F≧２０の関係を満足するように、シート構成部材１０、フレーム構造体８、又はフレーム構造体８の車体への取り付け構造を設計変更する。なお、変位量Ｄ_Fを減少させるための設計変更としては、フレーム構造体８の背部フレーム部８ｂや、座部フレーム部８ａに補強用のブレースを設ける。背部フレーム部８ｂと座部フレーム部８ａを連結するリクライニング部のガタを少なくするように構造を変更する。フレーム構造体８の脚機構部８ｃの、床面に対するスライド機構（図示せず）の強度を高くし、或いはガタを少なくするように構造を変更する。或いは、スライド機構のロック機構の保持強度を向上させる、等の設計変更が効果的である。

　ステップＳ４において設計変更を行った後、ステップＳ１に戻り、再びシート構成部材１０の変形量Ｄ_S、フレーム構造体８の変位量Ｄ_Fを求める。なお、シート構成部材１０の構成を変更していない場合にはステップＳ１を省略し、フレーム構造体８の構成を変更していない場合にはステップＳ２を省略することができる。このようにして、Ｄ_S／Ｄ_F≧２０の関係が満足されるまで以上の処理を繰り返すことにより、良好な乗り心地を有する車両用シート１を設計することができる。

　本発明の実施形態の車両用シート１によれば、シート構成部材１０自体の変形量Ｄ_Sと、フレーム構造体８を車体に固定した状態における変位量Ｄ_Fとの間にＤ_S／Ｄ_F≧２０の関係が成り立つことにより、車両の加速、減速等の挙動時に、車両用シート１全体と車体の間の変位が小さくなり、着座した乗員Ｄが、より車両との一体感を体感することができる。また、変形量Ｄ_Sと変位量Ｄ_Fとの間に上記の関係が成り立つことにより、フレーム構造体８の変位（変形）が、シート構成部材１０自体の弾性変形特性及び振動減衰特性に悪影響を与えにくくなり、設計時に予定された性能をシート構成部材１０に十分に発揮させることができ、良好な乗り心地を得ることができる。

　また、本実施形態の車両用シート１によれば、シート構成部材１０が、所定の弾性変形特性（図４のｋ３に対応）及び所定の振動減衰特性（図４のｃ１に対応）を有するウレタン製の部材と、所定の弾性変形特性（図４のｋ２に対応）を有する金属製のバネである背部弾性部材１６、座部弾性部材１８から構成されている。この結果、シート構成部材１０の、弾性変形特性及び振動減衰特性を容易にコントロールすることができ、所望の特性を容易に得ることができる。

　さらに、本実施形態の車両用シート１によれば、乗員Ｄの胸郭重心位置に対応する位置Ｘ_1Fにおいて、フレーム構造体８は荷重Ｗと変位量Ｄ_1Fの比であるバネ定数（Ｗ／Ｄ_1F）が約７２Ｎ／ｍｍに形成されているので、主として乗員の上半身を支持する胸郭重心位置において、フレーム構造体８の変位に大きく影響されることなく、シート構成部材１０自体の弾性変形特性及び振動減衰特性を十分に働かせることができる。この結果、良好な乗り心地の車両用シートを容易に構成することができる。

　以上、本発明の好ましい実施形態を説明したが、上述した実施形態に種々の変更を加えることができる。特に、上述した実施形態においては、シート構成部材は、発泡ウレタン製のクッション部材と、金属製の弾性部材から構成されていたが、他の単一の材料、又は異なる材料の組み合わせによりシート構成部材を構成することもできる。

　１　　車両用シート
　２　　シートクッション
　４　　シートバック
　６　　ヘッドレスト
　８　　フレーム構造体
　８ａ　座部フレーム部
　８ｂ　背部フレーム部
　８ｃ　脚機構部
１０　　シート構成部材
１２　　背部クッション部材
１４　　座部クッション部材
１６　　背部弾性部材
１８　　座部弾性部材
２０　　部材

Claims

　シートクッション及びシートバックを有し、車両の車体に取り付けられる車両用シートであって、
　上記シートクッション及び上記シートバックは、
　上記車体に固定されるフレーム構造体と、
　このフレーム構造体によって支持されると共に、所定の弾性変形特性及び所定の振動減衰特性を有し、乗員が着座するシート構成部材と、から構成され、
　上記シート構成部材の所定位置Ｘ_Sに所定の荷重Ｗを作用させた際の上記シート構成部材自体の変形量をＤ_Sとし、上記フレーム構造体を上記車体に固定した状態において、上記所定位置Ｘ_Sに対応する位置Ｘ_Fに上記所定の荷重Ｗを作用させた場合における、上記位置Ｘ_Fの変位量をＤ_Fとするとき、Ｄ_S／Ｄ_F≧２０であることを特徴とする車両用シート。
　上記シート構成部材は、所定の弾性変形特性及び所定の振動減衰特性を有するウレタン製の部材と、所定の弾性変形特性を有する金属製のバネから構成されている請求項１記載の車両用シート。
　上記フレーム構造体に荷重を付与する位置Ｘ_Fは着座した乗員の胸郭重心位置に対応する位置であり、上記フレーム構造体は位置Ｘ_Fに荷重を付与した場合における荷重Ｗと変位量Ｄ_Fの比Ｗ／Ｄ_Fが７０Ｎ／ｍｍ以上に形成されている請求項１又は２に記載の車両用シート。
　シートクッション及びシートバックを有し、車両の車体に取り付けられる車両用シートの設計方法であって、
　上記シートクッション及び上記シートバックは、
　上記車体に固定されるフレーム構造体と、
　このフレーム構造体によって支持されると共に、所定の弾性変形特性及び所定の振動減衰特性を有し、乗員が着座するシート構成部材と、から構成され、
　上記シート構成部材を設計し、設計したシート構成部材の所定位置Ｘ_Sに所定の荷重Ｗを作用させた際の上記シート構成部材自体の変形量Ｄ_Sを測定又は計算により求めるステップと、
　上記フレーム構造体を設計し、設計したフレーム構造体を上記車体に固定した状態において、上記所定位置Ｘ_Sに対応する位置Ｘ_Fに上記所定の荷重Ｗを作用させた場合における、上記位置Ｘ_Fの変位量Ｄ_Fを測定又は計算により求めるステップと、
　上記変形量Ｄ_Sと上記変位量Ｄ_Fが、Ｄ_S／Ｄ_F≧２０の関係を満足しているか否かを確認し、満足していない場合には、Ｄ_S／Ｄ_F≧２０の関係を満足するように上記シート構成部材、上記フレーム構造体、及び／又は上記フレーム構造体の上記車体への取り付け構造を改変するステップと、
　を有することを特徴とする車両用シートの設計方法。