WO2024013805A1

WO2024013805A1 - 車両用シートフレーム

Info

Publication number: WO2024013805A1
Application number: PCT/JP2022/027266
Authority: WO
Inventors: 哲也河尻
Original assignee: 日産自動車株式会社
Priority date: 2022-07-11
Filing date: 2022-07-11
Publication date: 2024-01-18

Abstract

車両用シートフレームは、乗員の臀部及び大腿部を下方より支持するボトムフレーム（１）の一対のサイドアーム（２）と、サイドアーム（２）の前部及び後部の間をそれぞれつなぐ一対のクロスメンバ（３，４）と、を備えている。二つのクロスメンバ（３，４）［又は二つのサイドアーム（２）］の間には、少なくとも二つのＳバネ（７）が張られ、Ｓバネ（７）の間には保持部材（８）が取り付けられる。Ｓバネ（７）が取り付けられた二つのクロスメンバ（３，４）の一方［又は二つのサイドアーム（２）の一方］と保持部材（８）との間には引張ワイヤ（１０）が取り付けられる。

Description

車両用シートフレーム

　本発明は、車両用シートフレーム[a seat frame for a vehicle]に関する。

　車両用のシートは、一般的に、金属製のシートフレームの上に発泡樹脂製のクッション材が被せられて構成されている。クッション材の上には、さらにシート表皮が被せられる。シートフレームは、主として、乗員の臀部及び大腿部を下方より支持するボトムフレームと、乗員の上半身を後方より支持するバックフレームとを備えている。本発明は、特に、ボトムフレームの構造に関する。

　下記特許文献１は、典型的なボトムフレームの構造を開示している。特許文献１に開示されたボトムフレームは、両側部を構成する一対のサイドアームと、一対のサイドアームの前部をつなぐフロントメンバと、一対のサイドアームの後部をつなぐリアメンバと、を備えている。一対のサイドアームの間には、複数のＳバネ（蛇行バネ）が張られている（特許文献１の図２）。フロントメンバの上方にフロントパンが設けられる場合もある（特許文献１の図１１Ａ）。複数のＳバネはフロントメンバとリアメンバとの間に架け渡される場合もある（特許文献１の図１１Ａ）。ボトムフレームは、一対のシートレールにスライド可能に取り付けられることが多い（特許文献１の図１１Ａ）。

日本国特開２０１９－１７２２３７号

　乗員の臀部及び大腿部は、Ｓバネ及びクッション材によって下方より支持される。一般的には、Ｓバネの硬さとクッション材の硬さを低くすると乗り心地は向上する。シートのボトムユニットは、着座状態の乗員の臀部及び大腿部を広い範囲で下方より支持する。しかし、乗員がボトムユニットに片膝をついて向こう側のシート上の荷物を取ることもある。この場合、乗員の体重が狭い範囲に作用し、座面の下方変位[downward displacement]が着座時の下方変位よりも大きくなる。即ち、Ｓバネの下方変位が過度に大きくなり、荷物を取りにくくなる。

　本発明の目的は、Ｓバネの過度な下方変位を防止しつつ、乗り心地を向上させることのできる、車両用シートフレームを提供することである。

　本発明の特徴に係る車両用シートフレームは、ボトムフレームの一対のサイドアームと、サイドアームの前部及び後部の間をそれぞれつなぐ一対のクロスメンバと、を備えている。二つのクロスメンバ（又は二つのサイドアーム）の間には、少なくとも二つのＳバネが張られ、Ｓバネの間には保持部材が取り付けられる。保持部材とＳバネが取り付けられた二つのクロスメンバの一方（又は二つのサイドアームの一方）との間には引張ワイヤが吊り下げられる。

　上記特徴によれば、乗り心地を向上させつつ、引張ワイヤによってＳバネの過度な下方変位を規制することができる。

図１は、実施形態に係る車両用シートフレームの斜視図である。図２は、上記フレーム構造におけるボトムフレームのＳバネの過大下方変位規制機構の分解斜視図である。図３は、上記過大下方変位規制機構の（一部断面）側面図である。

　以下、図面を参照しつつ実施形態に係る車両用シートフレームについて説明する。本実施形態のシートフレームは、バッテリ電気自動車（ＢＥＶ）やハイブリッド電気自動車（ＨＥＶ）のような電動化車両の前席用のシートフレームである。シートフレームは、乗員の臀部[buttocks]及び大腿部[thighs]を下方より支持する図１に示されるボトムフレーム１と、乗員の上半身を後方より支持するバックフレームとを備えている。本実施形態の特徴はボトムフレーム１にあるため、図１にはバックフレームは示されていない。ボトムフレーム１には発泡樹脂製のクッション材が被せられ、クッション材にはシート表皮[seat fabric]がさらに被せられる。しかし、クッション材やシート表皮も図１には示されていない。

　図１に示されるように、ボトムフレーム１は、鋼製の一対のサイドアーム２を備えている。サイドアーム２は、ボトムフレーム１とバックフレームとのリクライニング支点から前方へと延出されている。リクライニング支点の位置には、サイドアーム２の後部の間をつなぐリアメンバ３が設けられている。また、サイドアーム２の前部の間をつなぐフロントメンバ４（図３参照）も設けられている。図示されていないが、図３に示されるフロントメンバ４の前方にも、フロントメンバ４と同様のフロントメンバがさらに設けられている。本実施形態のリアメンバ３及びフロントメンバ４は鋼製の丸パイプである。

　フロントメンバ４及びリアメンバ３は、二つのサイドアーム２の前部及び後部をそれぞれつなぐクロスメンバである。二本のフロントメンバ４の上方には、乗員の大腿部を下方から支持するフロントパン５が設けられている。フロントパン５はサイドアーム２の前部をつなぐようにボトムフレーム１に取り付けられており、フロントパン５も「サイドアーム２の前部の間をつなぐクロスメンバ」の一種である。フロントパン５の下方には、シートのスライド位置、ボトムフレーム１の角度、及び、シートバックのリクライニング角度を調節するためのモータなど（図示せず）が配置されている。

　リアメンバ３とフロントパン５との間（即ち、二つのクロスメンバの間）には、四つのＳバネ（蛇行バネ[serpentine springs]）７が張られている[stretched]。本実施形態では、Ｓバネ７は、バネ鋼で作られており、車両の前後方向[longitudinal direction]に張られている。Ｓバネ７は、着座した乗員の臀部を下方から支持する。Ｓバネ７は、乗員の質量に応じて下方にたわんで[made convex downwardly]、座り心地を向上させる。また、Ｓバネ７は、シートを介して車両から乗員へと伝達される振動を軽減する。

　Ｓバネ７は、その後端にＴ形フック７ａを、その前端にＪ形フック７ｂを備えている。Ｔ形フック７ａは、リアメンバ３の断面丸形状に合わせてバネ鋼が湾曲された先端に形成されている。このＴ形フック７ａがリアメンバ３に上から引っ掛けられることで、Ｓバネ７の後端はリアメンバ３に対して垂直揺動可能に取り付けられる。Ｊ形フック７ｂは、フロントパン５の後縁に形成された孔にゆるく引っ掛けられている。このため、Ｓバネ７の前端もフロントパン５（クロスメンバの一種）に対して垂直揺動可能に取り付けられる。Ｓバネ７に上方から荷重が作用すると、Ｓバネ７の中央部は下方にたわむが、Ｓバネ７の両端が揺動可能であるため、Ｓバネ７のたわみ[flexure]が阻害されることはなく、Ｓバネ７の端部に不要な応力が作用することもない。

　隣接する二つのＳバネ７の間には、保持部材[retention member]８が取り付けられている。各保持部材８の両端には筒部が形成されており、この筒部内をＳバネ７が通過するように両端がそれぞれＳバネ７に取り付けられている。保持部材８は、上方から荷重が作用したときに、隣接するＳバネ７が互いに車両の横方向[lateral direction]に離間するような変形を抑止する。このような離間が生じると、Ｓバネ７によって荷重を適切に受け止めることができなくなるので、そのような離間が保持部材８によって抑止される。本実施形態の保持部材８は樹脂製であり、適切にたわむことができる。これにより、座り心地を向上させている。本実施形態では、後方の二つの保持部材８同士も互いに接続されている（一体的に成形されている）。なお、保持部材８が、Ｓバネ７と同様のバネ鋼などの金属で形成されることもある。この場合、金属製の保持部材８は金属クリップなどでＳバネ７に取り付けられる。

　上述したように、（Ｓバネ７の硬さが低過ぎると乗員を適切に支持できないが、）Ｓバネ７の硬さを低くすると乗り心地を向上させることができる。しかし、上述した片膝を付いた荷重集中の場合のＳバネ７の過大下方変位は規制したい。このため、本実施形態では、過大下方変位規制機構が提供されている。過大下方変位規制機構は、保持部材８とリアメンバ３又はフロントパン５（クロスメンバ）との間に吊り下げられた[suspended]引張ワイヤ[tensible wires]１０によって実現されている。

　引張ワイヤ１０は、引張ストリング[tensible strings]とも呼び得る。本実施形態では、四つの引張ワイヤ１０が設けられている。一つ目は、右側の二つの隣接するＳバネ７の後部間に取り付けられた第一保持部材８とリアメンバ３との間に取り付けられている。二つ目は、左側の二つの隣接するＳバネ７の後部間に取り付けられた第二保持部材８とリアメンバ３との間に取り付けられている。三つ目は、右側の二つの隣接するＳバネ７の中央部間に取り付けられた第三保持部材８とフロントパン５との間に取り付けられている。四つ目は、左側の二つの隣接するＳバネ７の中央部間に取り付けられた第四保持部材８とフロントパン５との間に取り付けられている。

　各保持部材８は、引張ワイヤ１０の端部が揺動可能に取り付けられる金属製のホルダ９を備えている。ホルダ９の両端は、それぞれ、二股に丸められ[curled]ている。ホルダ９は、樹脂製の保持部材８の成形時に保持部材８にインサートされる。なお、引張ワイヤ１０の端部は、ホルダ９のような部材を設けずに、保持部材８に直接取り付けられてもよい。

　本実施形態の引張ワイヤ１０は、図２に示されるように、中間ワイヤ１０ａの両端にそれぞれ取付フック１０ｂをカシメによって固定することで構成されている。取付フック１０ｂは、Ｔ形フックである。Ｔ形フックの頭部は円柱状に形成されている。引張ワイヤ１０の一端（一方の取付フック１０ｂ）は、リアメンバ３又はフロントパン５に形成された円形の取付孔に遊嵌される[loosely attached]。Ｔ形フックの頭部によって取付フック１０ｂの取付孔からの脱落が防止される。取付フック１０ｂがリアメンバ３又はフロントパン５などのクロスメンバの取付位置（取付孔）に遊嵌されるので、引張ワイヤ１０の一端はクロスメンバに対して垂直に揺動可能となる。

　引張ワイヤ１０の他端（他方の取付フック１０ｂ）は、ホルダ９の二股に丸められた端部に取り付けられる。Ｔ形フックの円柱状頭部は、ホルダ９の丸められた端部内で回転可能である。このため、引張ワイヤ１０の他端（他方の取付フック１０ｂ）の保持部材８への取付位置（ホルダ９）において、引張ワイヤ１０の他端（他方の取付フック１０ｂ）も保持部材８（ホルダ９）に対して垂直に揺動可能となる。

　引張ワイヤ１０は、Ｓバネ７に上述した過大な垂直荷重が作用した際に、ピンと張られて張力が作用する。引張ワイヤ１０がピンと張られるまでは、引張ワイヤ１０に張力は作用しない。即ち、引張ワイヤ１０は、その一端の保持部材８への取付位置（ホルダ９）とその他端のクロスメンバの一方（リアメンバ３又はフロントパン５）への取付位置（取付孔）と間の距離よりも長い長さを有している余長ワイヤ[surplus length wire]である。

　本実施形態の引張ワイヤ１０（余長ワイヤ）は、自重などによって容易に湾曲する柔軟ワイヤ[flexible wire]であり、より具体的には金属撚線である。即ち、中間ワイヤ１０ａが金属撚線で形成されている。なお、余長ワイヤとして、中間ワイヤ１０ａにピアノ線などの中実ワイヤを用いることも可能である。この場合、Ｓバネ７に下方荷重が作用していない状態では、中実ワイヤは直線状ではなくたわんでいる[not made straight but made flexural]。このように、柔軟ワイヤではない中実ワイヤは、余長ワイヤとして機能し得る。また、チェーンなど多数のエレメントを接続して構成されたワイヤも柔軟ワイヤとして機能し得る。即ち、チェーンは金属撚線ではないが、柔軟ワイヤとして機能し得る。

　本実施形態の車両は上述したように電動化車両であり、図３に示されるように、ボトムフレーム１の下方にバッテリパック１２が搭載されている。バッテリパック１２の内部には、バッテリセルが収納された複数のバッテリモジュールやバッテリ制御デバイスなどが収納されている。バッテリパック１２は重いので、車両重心を低くするために車室のフロア近傍に配置されることが多い。また、十分な航続距離を得るためにバッテリパックの搭載量を増やすと、バッテリパック１２の高さは乗員のフットスペースのフロアパネルの高さよりも高い位置に達する。

　この場合、Ｓバネ７に上述した過大な垂直荷重が作用した際には、Ｓバネ７とバッテリパック１２との接触が懸念される。このような接触が繰り返されれば、バッテリパック１２の損傷が懸念される。バッテリパック１２ではなく、フットスペースのフロアパネルよりも高い位置に達する他の種類のデバイスユニットがボトムフレーム１の下方に搭載される場合もあり得る。カーオーディオのアンプや空調吹き出しダクトもこのようなデバイスユニットとなり得る。シート下方の空間を有効利用してシート下方のフロアパネルの下方に燃料タンクを配置する場合は、燃料タンクがこのようなデバイスユニットになり得る。ただし、燃料タンクはフロアパネルの下方に搭載されるので、燃料タンクに合わせてフロアパネルにフットスペースのフロアパネルよりも上方に突出する膨張部[bulge]が形成される。

　バッテリパック１２のようなデバイスユニットがボトムフレーム１の下方に搭載されると、ボトムフレーム１とデバイスユニットとの間のクリアランスが小さくなる。このため、垂直荷重が大きすぎると、上述した過大下方変位規制機構を設けていてもＳバネ７とデバイスユニットとが接触するおそれがある。このため、本実施形態では、Ｓバネ７とデバイスユニットとの接触が生じる場合に備えて、図３に示されるように、保持部材８の下面にバンプラバー１１Ａが取り付けられている。

　バンプラバー１１Ａは、ホルダ９が保持部材８にインサート成形された位置に取り付けられている。このため、図２に示されるように、バンプラバー１１Ａはホルダ９にも取り付けられている。本実施形態では、バンプラバー１１Ａは接着剤によって保持部材８及びホルダ９に取り付けられている。バンプラバー１１Ａは半円柱形状を有しており、その曲面がデバイスユニットに向けられている。このようにすることで、仮にバンプラバー１１Ａとデバイスユニットとが接触したとしても、その際の衝撃を緩和できる。

　ボトムフレーム１は、フロアパネルに固定されたシートレール６上で上述したようにスライド可能である。従って、ボトムフレーム１のスライド位置によっては、デバイスユニットと接触しない位置にバンプラバー１１Ａが位置する場合もあり得る。このため、本実施形態では、デバイスユニットであるバッテリパック１２の上面上にもバンプラバー１１Ｂが取り付けられている。バンプラバー１１Ｂは、上述したバンプラバー１１Ａと同様に半円柱形状（又は半球形状）を有しており、接着剤によってバッテリパック１２の上面上に取り付けられている。バッテリパック１２の上面上のバンプラバー１１Ｂによって、バッテリパック１２とＳバネ７との接触が防止される。

　上記実施形態の車両用シートフレームによれば、保持部材８とクロスメンバ（リアメンバ３又はフロントパン５）との間に吊り下げられた引張ワイヤ１０によって、Ｓバネ７の過大下方変位を抑制できる。このため、Ｓバネ７の硬さを低くして乗員着座時の乗り心地を向上させつつ、過大垂直荷重によるＳバネ７の過大下方変位を規制することができる。このため、上述したように乗員がボトムユニットに片膝をついて向こう側のシート上の荷物を取ろうとしたときに座面の下方変位が過度に大きくなるようなことはなく、荷物を取りにくくなるようなことがない。

　なお、ボトムフレーム１の下方に上述したようなデバイスユニットが搭載されなくても、セダンやスポーティカーではボトムフレーム１下方のクリアランスが非常に小さい場合もある。このような場合も、Ｓバネ７とフロアパネルとの接触が懸念される。このような接触が繰り返されれば、フロアパネルの損傷やＳバネ７の損傷が懸念される。上記実施形態の車両用シートフレームによれば、バッテリパック１２のようなデバイスユニットが搭載されずにクリアランスが小さい場合に、フロアパネルとＳバネ７との接触を規制できる。

　上記実施形態のシートフレームによれば、引張ワイヤ１０が、その一端の保持部材８への取付位置とその他端のクロスメンバの一方（リアメンバ３又はフロントパン５）への取付位置と間の距離よりも長い長さを有している余長ワイヤである。即ち、ボトムフレーム１に垂直荷重が作用していないときは、余長ワイヤはたわむか垂れ下がっており余長ワイヤには実質的に張力は作用しない。Ｓバネ７の下方変位が過大となったときのみに余長ワイヤに張力が作用する。このため、乗り心地向上と過大下方変位規制とを好適に両立することができる。

　上記実施形態では、具体的には、余長ワイヤ（引張ワイヤ１０）が柔軟ワイヤである。自重などによって容易に湾曲する柔軟ワイヤであれば、張力が作用していないときは垂れ下がってその両端の取付部に応力等を作用させることもない。また、ボトムフレーム１の組立時には、引張ワイヤ１０としての柔軟ワイヤの取付作業を行いやすい。

　上記実施形態では、より具体的には、柔軟ワイヤ（引張ワイヤ１０、余長ワイヤ）が金属撚線である。柔軟ワイヤとしての金属撚線は、撚線を構成する多数の素線の一本が切れても、その機能を失わない。また、金属撚線は多数の素線を撚って構成されているため、金属撚線は、張力が衝撃的に作用しても、それ自身の微小伸長により衝撃張力を緩和しつつ受け止めることができる。

　上記実施形態のシートフレームによれば、乗員のフットスペースのフロアパネルの高さよりも高い高さを有するデバイスユニット（バッテリパック１２など）がボトムフレームの下方に搭載され、かつ、バンプラバー１１Ａが保持部材８の下面に取り付けられる。このため、引張ワイヤ１０によって上述した過大下方変位を規制してもＳバネ７とデバイスユニットとの接触が生じるおそれがある。しかし、Ｓバネ７とデバイスユニットとが接触したとしても、バンプラバー１１Ａによってデバイスユニットの損傷を防止できる。

　上記実施形態のシートフレームによれば、引張ワイヤ１０の一端の保持部材８への取付位置（ホルダ９）において、引張ワイヤ１０が揺動可能に取り付けられる。同様に、引張ワイヤ１０の他端のクロスメンバの一方（リアメンバ３又はフロントパン５）への取付位置（取付孔）においても、引張ワイヤ１０が揺動可能に取り付けられる。このため、たわむか垂れ下がっていた引張ワイヤ１０に張力が作用してピンと張られても、引張ワイヤ１０の端部は揺動するため、引張ワイヤ１０の取付位置に応力集中は生じない。このため、引張ワイヤ１０（中間ワイヤ１０ａ）の破断が防止される。

　本発明のシートフレームは、上記実施形態のシートフレームに限定されない。上述したが、引張ワイヤ（余長ワイヤ）１０は、保持部材とクロスメンバとの間にたわんだ状態で取り付けられた、柔軟ではない中実ワイヤ（ピアノ線）や柔軟ではない金属撚線でもよい。上述したように、引張ワイヤ（余長ワイヤ、柔軟ワイヤ、金属撚線）１０の端部は、ホルダ９を介さずに保持部材８に直接取り付けられてもよい。

　上記実施形態では、樹脂製の保持部材８に金属製のホルダ９がインサート成形されたが、金属製の保持部材に金属製のホルダ９がリベットによって取り付けられてもよい。なお、上述したように、ホルダ９が設けられなくてもよい。

　上記実施形態では、右側及び左側の二つのＳバネ７の間に引張ワイヤ（余長ワイヤ、柔軟ワイヤ、金属撚線）１０がそれぞれ配置された。しかし、中央の隣接する二つのＳバネ７をつなぐ保持部材８とクロスメンバ（リアメンバ３又はフロントパン５）との間にさらに引張ワイヤ（余長ワイヤ、柔軟ワイヤ、金属撚線）１０が設けられてもよい。

　上述した引張ワイヤ（余長ワイヤ、柔軟ワイヤ、金属撚線）１０の表面に樹脂コーティングが形成されてもよい。樹脂コーティングによって、周辺部品や取付孔の内周縁との接触による騒音の発生が防止される。

　また、上記実施形態において、右側（又は左側）の二つの保持部材８（ホルダ９）の間に引張ワイヤ（余長ワイヤ、柔軟ワイヤ、金属撚線）１０が配置された。この二つの保持部材８（ホルダ９）の間にも引張ワイヤ（余長ワイヤ、柔軟ワイヤ、金属撚線）１０がさらに設けられてもよい。

　なお、本実施形態では、Ｓバネ７はリアメンバ３とフロントメンバ４との間（即ち、二つのクロスメンバの間）に、前後方向に張られたが、一対のサイドアーム２の間、即ち左右方向に張られてもよい。この場合、引張ワイヤ（余長ワイヤ、柔軟ワイヤ、金属撚線）１０の一端が保持部材８に取り付けられ、その他端が二つのサイドアーム２の一方に取り付けられる。

　また、上記実施形態のシートフレームはスライド可能な一人用シートのシートフレームであった。しかし、本発明のシートフレームは、後席のようなスライド不可の複数人用シートのシートフレームにも適用できる。

１　ボトムフレーム
２　サイドアーム
３　リアメンバ（クロスメンバ）
４　フロントメンバ（クロスメンバ）
５　フロントパン（クロスメンバ）
７　Ｓバネ（蛇行バネ）
８　保持部材
１０　引張ワイヤ（余長ワイヤ、柔軟ワイヤ、金属撚線）
１１Ａ　バンプラバー
１２　バッテリパック（デバイスユニット）

Claims

　車両用シートフレームであって、
　乗員の臀部及び大腿部を下方より支持するボトムフレームの一対のサイドアームと、
　前記サイドアームの前部及び後部の間をそれぞれつなぐ一対のクロスメンバと、
　前記クロスメンバの間、又は、前記サイドアームの間に張られた少なくとも二つのＳバネと、
　前記Ｓバネの間に取り付けられた保持部材と、
　前記保持部材と前記クロスメンバの一方との間、又は、前記保持部材と前記サイドアームの一方との間に吊り下げられた引張ワイヤと、を備えた車両用シートフレーム。
　請求項１に記載の車両用シートフレームであって、
　前記引張ワイヤが、当該引張ワイヤの一端の前記保持部材への取付位置と当該引張ワイヤの他端の前記クロスメンバの前記一方又は前記サイドアームの前記一方への取付位置と間の距離よりも長い長さを有している余長ワイヤである、車両用シートフレーム。
　請求項２に記載の車両用シートフレームであって、
　前記余長ワイヤが柔軟ワイヤである、車両用シートフレーム。
　請求項３に記載の車両用シートフレームであって、
　前記柔軟ワイヤが金属撚線である、車両用シートフレーム。
　請求項１～４の何れか一項に記載の車両用シートフレームであって、
　前記ボトムフレームの下方に搭載された、前記乗員のフットスペースのフロアパネルの高さよりも高い高さを有するデバイスユニットと、
　前記保持部材の下面に取り付けられたバンプラバーと、をさらに備えた、車両用シートフレーム。
　請求項１～５の何れか一項に記載の車両用シートフレームであって、
　前記引張ワイヤの一端の前記保持部材への取付位置において、前記引張ワイヤが揺動可能に取り付けられ、
　前記引張ワイヤの他端の前記クロスメンバの前記一方又は前記サイドアームの前記一方への取付位置において、前記引張ワイヤが揺動可能に取り付けられている、車両用シートフレーム。