CN111867882B - 车辆用座椅结构 - Google Patents

Abstract

座椅靠背(20)至少具有支撑与就座乘员的上部胸椎下部对应的部位的上部胸椎支撑部(20a)、被配置在比上部胸椎支撑部(20a)靠前侧并且支撑与就座乘员的下部胸椎对应的部位的下部胸椎支撑部(20b)。在对就座乘员作用向后倾的惯性力时以使就座乘员的上部胸椎向前方倾动的方式，让下部胸椎支撑部(20b)比上部胸椎支撑部(20a)更向后方位移。

Description

车辆用座椅结构

技术领域

本发明涉及一种车辆用座椅结构。

背景技术

以往，以提高车辆的操作性等为目的，提出了用于改善就座在座椅的乘员的姿势保持功能即所谓可保持性的各种技术。

专利文献1的车辆用座椅，在座垫板(cushion pan)设有越往座椅宽度方向的外侧高度就越高的左右一对倾斜面(左部倾斜面以及右部倾斜面)，反作用力从左部倾斜面以及右部倾斜面双方作用于就座在座椅的乘员的左右的坐骨。通过作用于该左右的坐骨的反作用力，向左右方向摇动的就座乘员的骨盆被返回到座垫的宽度方向中央侧。

而且，还提出了通过支撑靠在座椅靠背上的就座乘员的胸椎以及腰椎，来确保座椅的可保持性的技术。

专利文献2的车辆用座椅，与就座乘员的肩胛骨附近对应的转动中心被设定在座椅靠背框架上，支撑乘员的后背的靠背枕部可绕被设定在座椅靠背框架上的转动中心转动地而悬挂。

由此，乘员在可以拉伸水平力的作用方向的躯干侧筋的同时还可以压缩与水平力的作用方向相反侧的躯干侧筋，其结果提高了座椅的可保持性。

就座在座椅的乘员的头部经由包含颈椎、胸椎以及腰椎的脊椎(脊椎骨)被座椅而支撑。

颈椎按照从上至下的顺序具有第1至第7颈椎，胸椎按照从上至下的顺序具有第1至第12胸椎，腰椎按照从上至下的顺序具有第1至第5腰椎。一般来说，从第7颈椎到第2胸椎为止被称为颈胸椎过渡部，从第10胸椎到第2腰椎为止被称为胸腰椎过渡部。

处于步行状态或站立状态时的人的脊椎(脊椎骨)在侧视时可绘制为S形曲线(脊柱弯曲)。该S形曲线被称为生理性前弯，通过颈椎前弯大约-10至30度(平均4.7度)，胸椎后弯大约5至45度(平均24.1度)，腰椎前弯大约15至60度(平均35.6度)而形成。

一般认为，如果即使在就座状态也与步行状态同样能够维持乘员的生理性前弯的话，骨骼的椎间盘的负担可达到最小化从而能减轻乘员的不适感，可以进行不用勉强的长时间的行驶(车辆操作)。为此，通常将座椅靠背的形状做成可以沿着生理性前弯的形状。

在如上所述以沿着生理性前弯的方式形成座椅靠背的情况下，虽然在车辆的定速行驶时或停车时可以维持乘员的脊柱弯曲，但是在特定的行驶状态下乘员有可能会感到不适感。

在进行弯曲、拉伸、转动动作的脊椎之中，以保护胸廓脏器为主要目的的胸椎具有与胸骨、肩胛骨等间接地接触的特殊结构，是可动区域比较少的部位。特别是被胸骨、肩胛骨等包围的上部胸椎(第1至第7胸椎)是可动区域最少的部分，换句话说，构成了在力学上最稳定的部分。

然后，在车辆急加速的情况下，乘员的头部以颈胸椎过渡部(具体而言是第7颈椎以及第1胸椎)为支点向后倾，乘员的上半身以上部胸椎下端(具体而言是第7胸椎)为支点向后倾。即，在车辆急加速时乘员的姿势呈头部明显地向后倾变为仰卧的姿势。为此，在车辆加速行驶时，乘员会感知到比车辆的实际的加速度更大的加速感，有时会感觉到因自身的体感与实际的车辆的举动不一致而引起的不适感。

在此，为了抑制在车辆加速行驶时乘员的上半身的后倾，可以考虑降低座椅靠背的弹簧常数使上部胸椎下端伴随着加速向后方平行移动。

然而，如果使座椅靠背的弹簧常数降低，座椅的可保持性就会降低，而且仍然会产生头部绕颈胸椎过渡部的后倾，难以减轻不适感。即，为了在确保可保持性的前提下又能减轻乘员的不适感，还有待进一步地改善。

(以往技术文献)

(专利文献)

专利文献1：日本专利公开公报特开2016-016715号

专利文献2：日本专利公开公报特开2016-005938号

发明内容

本发明的目的在于提供一种即可以确保可保持性又能减轻乘员的不适感的车辆用座椅结构。

作为用于实现上述目的发明，本发明涉及的车辆用座椅结构，是具备座垫和座椅靠背的车辆用座椅结构，所述座椅靠背具有支撑至少与就座乘员的上部胸椎下部对应的部位的上部胸椎支撑部、被配置在比所述上部胸椎支撑部靠前侧并且支撑与就座乘员的下部胸椎对应的部位的下部胸椎支撑部，在对就座乘员作用向后倾的惯性力时以使就座乘员的上部胸椎向前方倾动的方式，让所述下部胸椎支撑部对应于所述惯性力比所述上部胸椎支撑部更向后方位移。

附图说明

图1是本发明的第一实施方式涉及的车辆用座椅的概要构成图。

图2是表示就座在车辆用座椅的乘员的骨骼构造的说明图。

图3是表示在车辆加速行驶时乘员的头部的状态的示意图。

图4是表示在车辆的加速度产生前后乘员的上半身的状态的模型图。

图5是乘员的骨骼的后视图。

图6是车辆用座椅的分解立体图。

图7是座椅靠背的正视图。

图8是沿图7的VIII-VIII线的剖视图。

图9是省略了表面材料的座椅靠背的部分后视图。

图10是表示为了验证本发明的效果而进行的实验的结果的图表。

图11是本发明的第二实施方式涉及的车辆用座椅的分解立体图。

图12是省略了表面材料的座椅靠背的部分后视图。

具体实施方式

以下，参照附图对用于实施本发明的最佳实施方式进行说明。以下的最佳实施方式的说明本质上仅仅是示例而已，并不用于限制本发明及其应用对象或用途。

(第一实施方式)

以下基于图1至图10对本发明的第一实施方式进行说明。

如图1所示，第一实施方式的车辆用座椅1，作为其主要的构成要素，具备用于承受就座的乘员D的头部的头枕2、用于将座椅1固定在车内地板上的脚机构3、用于支撑与就座乘员D的坐骨对应的部位(臀部)的座垫10、用于支撑与就座乘员D的脊椎(脊椎骨)对应的部位(背部)的座椅靠背20。

另外，在以下的说明中，“前、后、左、右”都是用以正规的姿势(图1所示的姿势)就座在车辆用座椅1的就座乘员D为基准，车辆的“前、后、左、右”也同样。

首先，对本发明的基本想法进行说明。

如图2所示，座垫10具有从下方支撑大腿骨的前侧部分和位于比前侧部分靠后侧并且从下方支撑坐骨的后侧部分。

座椅靠背20具有从后方支撑髋骨(肠骨、耻骨、坐骨)以及腰椎的下侧部分、位于比下侧部分靠上侧并且从后方支撑下部胸椎的中段部分、位于比中段部分靠上侧并且从后方支撑上部胸椎的上侧部分。

另外，在本实施方式，为了便于说明，假设乘员D具有与AM50(美国成人男性的50％的假人偶)相同的尺寸。

人的脊椎从上到下具有第1至第7颈椎、第1至第12胸椎、第1至第5腰椎。位于最上侧的第1颈椎与头部相连。在此，在医学领域，将第1颈椎、第2颈椎、……第7颈椎简称为C1、C2、……C7，将第1胸椎、第2胸椎、……第12胸椎简称为T1、T2、……T12，将第1腰椎、第2腰椎、……第5腰椎简称为L1、L2、……L5。为此，在以下的说明中对脊椎的各部位赋予该简称。例如，称为第1颈椎C1、第1胸椎T1、第1腰椎L1等。

为了使就座乘员D的椎间盘的负担最小化从而能够长时间的行驶，在车辆的定速行驶时或停车时，车辆用座椅1的座椅靠背20，以在侧视下颈椎前弯大约20度、胸椎后弯大约20至40度、腰椎前弯大约35至60度的方式，即，以沿着乘员的脊椎的生理性前弯的方式而形成。

而且，以消除就座的乘员D的憋屈感(压迫感)为目的，如图2所示，在比作为上部胸椎(第1至第7胸椎T1至T7)的下端的第7胸椎T7靠上的上侧，以使乘员D和座椅靠背20在前后方向的间隙越是靠上侧就变得越大的方式来设定该间隙。另外，作为上部胸椎的第1至第7胸椎T1至T7是在脊椎之中可动区域最少的部分。

如图3的实线所示，在车辆加速行驶时，由于向后倾的惯性力作用于乘员D的上半身，包含头部的上半身以作为上部胸椎的下端的第7胸椎T7为支点向后倾。并且，由于向后倾的惯性力作用于头部，头部以作为颈胸椎过渡部的第7颈椎C7以及第1胸椎T1为支点向后倾。另外，惯性力是由于质量具有惯性而出现的看上去的力。

由于这些力的相乘作用，乘员D的姿势成为头部明显向后倾的仰卧的姿势。由此，因为乘员D会感知到比车辆的实际的加速度更大的加速感，所以可能会感觉到因自身的体感与实际的车辆举动不一致而引起的不适感。

而且，在车辆转弯行驶的情况下，作用于上半身之中位于转弯外侧的转弯外侧部分的向后倾的惯性力比作用于上半身之中位于转弯内侧的转弯内侧部分的向后倾的惯性力大。并且，作用于转弯外侧的手臂的来自方向盘的操舵反作用力比作用于转弯内侧的手臂的来自方向盘的操舵反作用力大。

由于这些力的相乘作用，相当于上半身的转弯外侧部分的左右任意一方的肩胛骨以及其周边部(转弯外侧的上臂部)一边推压座椅靠背20一边向后方移动。这意味着不能在座椅靠背20上形成转弯外侧的上臂部的支撑点。由此，有可能妨碍顺利地进行方向盘的舵角操作。

在此，本发明的发明人，如图4的图表(a)、(b)所示，制作将包含就座乘员D的头部的上半身分割为相当于头部、上部胸椎、下部胸椎、腰椎这四个区域的人体模型，并对因向前的加速度引起的各部位的移动进行了探讨。

在头部重量为m1、上部胸椎部重量为m2(m1＜m2)、下部胸椎部重量为m3(m1＜m3)、腰椎部重量为m4(m3＜m4)、车辆向前的加速度为α时，产生加速度之后与产生加速度之前(静止状态)相比，可以认为以-m1×a、-m2×a、-m3×a、-m4×a表示的向后倾的惯性力分别作用于头部、上部胸椎、下部胸椎。

鉴于以上的认知，在本实施方式，将可以对上述各区域的乘员D的骨骼部位分别调整向后方移动量的向后方移动调整机构应用到座椅靠背20。虽然详细情况以后说明，然而向后方移动调整机构用以弹簧常数互不相同的方式而形成的座椅靠背20的多个支撑部(20a至20e)的组合来构成。

向后方移动调整机构的第一功能是头部倾动(inclination)抑制功能。

如图5所示，向后方移动调整机构的结构为，在向后倾的惯性力作用于乘员D时，使包含第11胸椎T11的下部胸椎所对应的部位Xb比包含第7胸椎T7的上部胸椎像所对应的部位Xa更向后方移动。

由此，上部胸椎向前方倾动，向乘员D的头部赋予向前方的转动力矩(参照图4)。于是，通过被赋予的该转动力矩，在车辆加速行驶时，可以抑制乘员D的头部以颈胸椎过渡部为支点的向后倾。这就是头部倾动抑制功能。

向后方移动调整机构的第二个功能是上臂支撑部形成功能。

向后方移动调整机构的结构为，在向后倾的惯性力作用于乘员D时，使上部胸椎所对应的部位Xa的向后方移动比下部胸椎所对应的部位Xb的向后方移动以及包含第5腰椎L5的腰椎所对应的部位Xc的向后方移动之中的任何一个向后方移动都受到限制。

具有如上结构的向后方移动调整机构，在车辆转弯行驶时，可以抑制乘员D的上半身的转弯外侧的肩胛骨以及其周边部(转弯外侧的上臂部)的向后方移动。这意味着在座椅靠背20上形成了支撑转弯外侧的上臂部的支撑点。由此，能可靠地支撑作用于转弯外侧的上臂部的惯性力以及作用于该上臂部的来自方向盘的操舵反作用力，从而确保对方向盘的操作性。这就是上臂支撑部形成功能。

在此，返回到对车辆用座椅1的说明。

如图1、图6所示，支腿机构3被直接固定在车辆地板上。在支腿机构3和地板之间没有配置实质上赋予缓冲性的部件。

支腿机构3具备可滑动地支撑座垫10以及座椅靠背20相对于地板在前后方向的滑动的滑动机构。该滑动机构具有使车辆用座椅1在前后方向移动的功能和使车辆用座椅1保持在乘员D所希望的位置的功能。

另外，在以下，以车辆用座椅1的状态处于初始状态即对进行升降、倾斜、向后倾等的姿势调整的机构不进行任何操为前提进行说明。

如图6所示，座垫10具备给座垫10赋予结构性强度的金属制的框架部件11、氨基甲酸乙脂(Urethane)制的垫部件12、金属制的弹性部件13、覆盖要素11至13的表面材料。

框架部件11是在俯视下呈大致U形的强度部件，具有在前后方向延伸的左右一对横框架部和连结两个横框架部的前端部的前框架部。

弹性部件13具有多个金属制的板簧。弹性部件13，通过将其前后两端部固定在框架部件11上，在座垫10的内部被可在上下方向弹性变形地安装。在乘员D就座时，弹性部件13在向下方弹性变形的同时从下方支撑乘员D的臀部。

垫部件12被框架部件11以及弹性部件13支撑，以覆盖它们的方式而配置。该垫部件12具有弹性变形特性(弹性特性)和振动衰减特性。在乘员D就座时，垫部件12在压缩变形的同时与弹性部件13协作支撑乘员D的臀部。被压缩变形的垫部件12随着乘员D的离开而恢复到原来的形状。

如图6至图9所示，座椅靠背20具备对座椅靠背20赋予结构性强度的金属制的框架部件21、氨基甲酸乙脂制的靠垫部件22、金属制的弹性部件23、覆盖要素21、22、23的表面材料。

框架部件21是正面视呈大致U形的强度部件，具有从座垫10用的框架部件11的后端部向斜上方延伸的左右一对横框架部21a、将两个横框架部21a的上端部连结的上框架部21b。在比上框架部21b稍微下方的高度位置和框架部件21的下端部附近的高度位置设置有将两个横框架部21a在左右方向连结的上下一对被卡合杆21c。

弹性部件23具有在上下方向延伸的多根(例如，三根)金属线制的S弹簧23a至23c(特别是参照图9)。弹性部件23，通过将各S弹簧23a至23c的上下两端部固定在框架部件21的上下的被卡合杆21c上，在座椅靠背20的内部被沿着前后方向可弹性变形地而安装。

如图6至图8所示，靠垫部件22在其左右两侧边缘部具有比中央部分向前方突出的外缘部22a。靠垫部件22被配置在弹性部件23的前侧，以部分地覆盖框架部件21的状态被框架部件21而支撑。靠垫部件22具有弹性变形特性(弹性特性)和振动衰减特性。

如图7所示，座椅靠背20，在正视时，具备支撑上部胸椎所对应的部位Xa的大致矩形形状的上部胸椎支撑部20a、被配置在比该上部胸椎支撑部20a靠下侧并且支撑下部胸椎(T8至T12)所对应的部位Xb的大致矩形形状的下部胸椎支撑部20b、被配置在比该下部胸椎支撑部20b靠下侧并且支撑腰椎(L1至L5)所对应的部位Xc的大致矩形形状的腰椎支撑部20c、被配置在这些支撑部20a至20c的座椅宽度方向的外侧的左右一对纵向较长的外缘支撑部20d。在此，座椅靠背20，在初始状态下，被配置成以其下端部为中心向后方略微倾斜(向后倾(Reclining))的姿势。为此，下部胸椎支撑部20b比上部胸椎支撑部20a位于前侧，腰椎支撑部20c比下部胸椎支撑部20b位于前侧。

当上部胸椎支撑部20a、下部胸椎支撑部20b、腰椎支撑部20c以及外缘支撑部20d的弹簧常数为ka、kb、kc、kd(N/m)时，各支撑部20a至20d被构成为满足下述公式(1a)的条件。

kb＜kc≤ka＜kd……(1a)

弹簧常数(spring constant)越低就意味着通过外力更容易变形。即，在向后倾的惯性力作用在乘员D时，弹簧常数低的支撑部与弹簧常数高的支撑部相比向后方位移(变形)大。根据上述公式(1a)，具有最小的弹簧常数kb的下部胸椎支撑部20b向后方的位移量最大。相反，弹簧常数高的支撑部(例如，具有最大的弹簧常数kd的外缘支撑部20d)向后方的位移量小。换句话说，弹簧常数高的支撑部形成阻止相对向的乘员D的骨骼部位的向后方移动的向后方移动阻止区域。

上部胸椎支撑部20a在其内侧区域具有支撑作为上部胸椎的下端的第7胸椎T7的邻接部的下端支撑部20e。具体而言，下端支撑部20e，为了支撑第7胸椎T7以及其周边部，被形成在上部胸椎支撑部20a的座椅宽度方向中央部的靠近下端的区域。下端支撑部20e的左右两端部分别与乘员D的左右的肩胛骨区域相对向。

如果设上部胸椎支撑部20a的下端支撑部20e的弹簧常数为ke，上部胸椎支撑部20a的下端支撑部20e以外的部分的弹簧常数为ka’，在两者之间下述公式(2)的关系成立。

10≤ka’-ke……(2)

如上述公式(2)所示，上部胸椎支撑部20a的下端支撑部20e(中央下部)的弹簧常数ke被构成为比其它的部位的弹簧常数ka’小。这意味着在向后倾的惯性力作用于乘员D时，下端支撑部20e相对较大地向后方位移。由此，因为在下端支撑部20e产生的凹陷比周围略大，该凹陷的下端支撑部20e发挥将第7胸椎T7定位在座椅靠背20上的功能，提高座椅的可保持性。

如果将上述公式(2)代入上述公式(1a)，公式(1a)可改写为下述公式(1)。

kb＜kc≤ke＜ka’＜kd……(1)

在此，在本实施方式，假设上部胸椎支撑部20a的下端支撑部20e的弹簧常数ke与腰椎支撑部20c的弹簧常数kc大致相同(与kc相同或略大于kc)。

另外，下端支撑部20e的弹簧常数ke，在与下部胸椎支撑部20b的弹簧常数kb之间的关系上，被设定为满足下述公式(3)的条件。

20≤ke-kb

5/4≤ke/kb≤7/4……(3)

由此，在车辆加速行驶时，能可靠地抑制乘员D的头部以颈胸椎过渡部(C7、T1)为支点的后倾。

如图7所示，在上部胸椎支撑部20a和下部胸椎支撑部20b之间形成大致矩形形状的上部中间支撑部20f。在下部胸椎支撑部20b和腰椎支撑部20c之间形成大致矩形形状的下部中间支撑部20g。在下部胸椎支撑部20b、下部中间支撑部20g以及腰椎支撑部20c与左右的外缘支撑部20d之间形成左右一对大致三角形状的中间支撑部20h。

当设上部中间支撑部20f以及下部中间支撑部20g的各自的弹簧常数为kf、kg时，各支撑部20f、20g被构成为满足下述公式(4)的条件。

kb＜kf＜ka

kb＜kg＜kc……(4)

另外，上述公式(4)之中的kf＜ka表示上部中间支撑部20f的弹簧常数kf比上部胸椎支撑部20a的下端支撑部20e的弹簧常数ke和上部胸椎支撑部20a的下端支撑部20e以外的部分的弹簧常数ka′中的任意一个都小。

上述公式(4)意味着上部中间支撑部20f的弹簧常数kf被设定为在其上下的支撑部(上部胸椎支撑部20a以及下部胸椎支撑部20b)的弹簧常数ka、kb的中间值，并且，下部中间支撑部20g的弹簧常数kg被设定为在其上下的支撑部(下部胸椎支撑部20b以及腰椎支撑部20c)的弹簧常数kb、kc的中间值。由此，弹簧常数的变化从座椅靠背20的上部胸椎支撑部20a至腰椎支撑部20c缓慢地变化，可以减轻乘员的不适感。而且，因为座椅靠背20的弹性特性被设定为以上腹部(pit of the stomach)所对应的第11胸椎T11为界线呈上下大致对称的圆弧状特性，尽管体型有些差异也能确保可保持性，这也就意味着减轻了乘员的不适感。

左右一对的中间支撑部20h以其顶点与第11胸椎T11的高度大约一致的方式而形成。各中间支撑部20h的宽度尺寸被形成为越是靠下侧就越增大。

在中间支撑部20h的弹簧常数为kh时，中间支撑部20h被构成为满足下述公式(5)的条件。

kc＜kh＜kd……(5)

在此，框架部件21、靠垫部件22和弹性部件23可以视为具有一定弹性特性(弹性变形特性)的单个的弹簧结构体。上述各支撑部20a至20h的弹簧常数ka(ka’、ke)、kb、kc、kd、kf、kg、kh在假设该单个的弹簧结构体支撑乘员D的情况下而运算得出。具体而言，设想一个结构模型，用上述单个的弹簧结构体支撑承受乘员D的各部(上部胸椎部、下部胸椎部、腰椎部等)的重量的上述各支撑部20a至20h，利用该结构模型运算各支撑部20a至20h的弹簧常数ka至kh。

另外，关于弹簧常数的具体运算，由于存在包含本申请人已经申请的专利申请(例如，专利申请2017-145340)的各种方法，故省略其详细说明。

在本实施方式，假设弹簧常数在各支撑部内大致恒定。例如，上部胸椎支撑部20a的下端支撑部20e在任何位置都具有大致相同的弹簧常数(其代表值为ke)，上部胸椎支撑部20a的下端支撑部20e以外的部分在任何位置也都具有大致相同的弹簧常数(其代表值为ka’)。而且，下部胸椎支撑部20b在任何位置也都具有大致相同的弹簧常数(其代表值为kb)。这种情况在腰椎支撑部20c、外缘支撑部20d、上部中间支撑部20f、下部中间支撑部20g以及中间支撑部20h也相同。

如图9所示，弹性部件23的S弹簧23a至23c经由多个连结部件24a至24c被固定在框架部件21的左右的横框架部21a上。而且，各S弹簧23a至23c的上下两端部被固定在框架部件21的上下的被卡合杆21c上。S弹簧23a至23c从左开始依次排列，在以下适当地称作左侧S弹簧23a、中间S弹簧23b、右侧S弹簧23c。

连结部件24a至24c被设置在与上述各支撑部20a至20c对应(正视时重复)的位置。为了使各支撑部20a至20c的弹簧常数ka至kc相互存在差异，连结部件24a至24c的张力被设定为彼此不同。

左侧S弹簧23a在与上部胸椎支撑部20a、下部胸椎支撑部20b以及腰椎支撑部20c分别对应的高度位置具有向左方(左侧的外缘支撑部20d侧)突出的多个突出部a1至a3。

中间S弹簧23b具有与左侧S弹簧23a相同的形状。即，中间S弹簧23b在与上部胸椎支撑部20a、下部胸椎支撑部20b以及腰椎支撑部20c分别对应的高度位置具有向左方(左侧的外缘支撑部20d侧)突出的突出部b1至b3。

右侧S弹簧23c与中间S弹簧23b(或者左侧S弹簧23a)左右对称地而形成。即，右侧S弹簧23c在与上部胸椎支撑部20a、下部胸椎支撑部20b以及腰椎支撑部20c分别对应的高度位置具有向右方(右侧的外缘支撑部20d侧)突出的突出部c1至c3。

左右一对连结部件24a将左侧以及右侧S弹簧23a、23c的各上部与框架部件21的两侧部连结。具体而言，左侧的连结部件24a将与上部胸椎支撑部20a对应的左侧S弹簧23a的突出部a1与框架部件21的左侧的横框架部21a的中段上部连结。同样，右侧的连结部件24a将与上部胸椎支撑部20a对应的右侧S弹簧23c的突出部c1与框架部件21的右侧的横框架部21a的中段上部连结。

左右一对连结部件24b将左侧以及右侧S弹簧23a、23c的各中央部与框架部件21的两侧部连结。具体而言，左侧的连结部件24b将与下部胸椎支撑部20b对应的左侧S弹簧23a的突出部a2与框架部件21的左侧的横框架部21a的中段中央部连结。同样，右侧的连结部件24b将与下部胸椎支撑部20b对应的右侧S弹簧23c的突出部c2与框架部件21的右侧的横框架部21a的中段中央部连结。

左右一对连结部件24c将左侧以及右侧S弹簧23a、23c的各下部与框架部件21的两侧部连结。具体而言，左侧的连结部件24c将与腰椎支撑部20c对应的左侧S弹簧23a的突出部a3与框架部件21的左侧的横框架部21a的中段下部连结。同样，右侧的连结部件24c将与腰椎支撑部20c对应的右侧S弹簧23c的突出部c3与框架部件21的右侧的横框架部21a的中段下部连结。

如图9所示，各S弹簧23a至23c在与上部中间支撑部20f(上部胸椎支撑部20a与下部胸椎支撑部20b之间)以及下部中间支撑部20g(下部胸椎支撑部20b与腰椎支撑部20c之间)分别对应的高度位置通过上下一对的集束部件23d被相互集束。具体而言，上侧的集束部件23d将左侧S弹簧23a的突出部a1、a2之间的部分、中间S弹簧23b的突出部b1、b2之间的部分、右侧S弹簧23c的突出部c1、c2之间的部分相互集束。同样，下侧的集束部件23d将左侧S弹簧23a的突出部a2、a3之间的部分、中间S弹簧23b的突出部b2、b3之间的部分、右侧S弹簧23c的突出部c2、c3之间的部分相互集束。

连结部件24a至24c各自的连结张力被调整成满足上述公式(1)至(4)的条件。

另外，关于上部胸椎支撑部20a的下端支撑部20e、上部中间支撑部20f以及下部中间支撑部20g的各弹簧常数，除了连结部件24a至24c的连结张力的调整之外，还通过变更靠垫部件22的弹性特性来进行调整。

其次，对上述车辆用座椅1的功能效果进行说明。

为了验证功能效果，进行了基于CAE(Computer Aided Engineering)的实验。在该验证实验，准备了比较模型M1、M2以及本发明模型M3，并以第5腰椎L5为基准，对在两种加速度(3G、6G)作用的情况下头部、第7胸椎T7以及第11胸椎T11的向后方位移量进行了运算。另外，第7胸椎T7相当于乘员D的肩膀位置，第11胸椎T11相当于乘员D的腰部位置。

本发明模型M3是将上部胸椎支撑部20a的下端支撑部20e、上部胸椎支撑部20a的下端支撑部20e以外的部分以及下部胸椎支撑部20b的各弹簧常数设定为由上述公式(1)至(3)规定的ke、ka’、kb时的模型。

比较模型M1是将上部胸椎支撑部20a(下端支撑部20e以及下端支撑部20e以外的部分)的弹簧常数设定为与本发明模型M3的下部胸椎支撑部20b的弹簧常数kb相同，并且，将下部胸椎支撑部20b的弹簧常数设定为与本发明模型M3的下端支撑部20e的弹簧常数ke相同的模型。在该比较模型M1，假设上部胸椎支撑部20a的下端支撑部20e的弹簧常数为ke1、上部胸椎支撑部20a的下端支撑部20e以外的部分的弹簧常数为ka1’下部胸椎支撑部20b的弹簧常数为kb1，它们之间的大小关系可以用下述公式(6)来表示。

ke1＝ka1’＜kb1……(6)

比较模型M2是将上部胸椎支撑部20a(下端支撑部20e以及下端支撑部20e以外的部分)以及下部胸椎支撑部20b的弹簧常数都设定为相当于本发明模型M3的下端支撑部20e的弹簧常数ke的两倍的模型。即，在该比较模型M2，假设上部胸椎支撑部20a的下端支撑部20e的弹簧常数为ke2、上部胸椎支撑部20a的下端支撑部20e以外的部分的弹簧常数为ka2′、下部胸椎支撑部20b的弹簧常数为kb2，它们之间的大小关系可以用下述公式(7)来表示。

ke2＝ka2’＝kb2……(7)

以下，利用图10的图表(a)至(c)对验证结果进行说明。

如图10的图表(a)所示，在比较模型M1，因为越是比第5腰椎L5靠上侧的椎骨向后方移动量就越大，可知乘员D的头部明显地后倾(后仰量过多)。而且，可知第7胸椎T7的向后方移动量较大，没有充分地形成支撑肩胛骨以及其周边部(肩胛骨区域)的支撑点。

如图10的图表(b)所示，在比较模型M2，虽然与比较模型M1相比后倾量较少，但仍然可以看出越是比第5腰椎L5靠上侧的椎骨向后方移动量就越大的倾向，可知并没有充分地抑制乘员D的头部的后倾。而且，与比较模型M1相比虽然第7胸椎T7的向后方移动量得到抑制，但是，由于各支撑部的下沉量(depression amount，位移量)均较少，不仅难以确保就座舒适性，而且还难以确保在转弯行驶时保持乘员D的姿势的可保持性。

如图10的图表(c)所示，在本发明模型M3，随着加速度的增加，在从第11胸椎T11到上侧的部分，显著地存在越是上侧的椎骨向后方移动量就变得越小的倾向(前倾的倾向)。即，通过向乘员D的头部赋予向前方的转动力矩可以抑制该头部的后倾。而且，如上述公式(2)所示，形成在与第7胸椎T7直接对应(正视时重复)的位置的下端支撑部20e的弹簧常数ke小于下端支撑部20e的左右两侧的区域(上部胸椎支撑部20a的下端支撑部20e以外的部分)的弹簧常数。换句话说，因为肩胛骨区域在自第7胸椎T7向左右偏离位置被实质性地支撑，即使第7胸椎T7向后方移动乘员D也不会感受到被压迫的疼痛。

如以上说明所述，上述第一实施方式的车辆用座椅1的座椅靠背20，由于至少具有支撑与包含就座乘员D的第7胸椎T7(上部胸椎下部)的上部胸椎对应的部位Xa的上部胸椎支撑部20a和被配置在比上部胸椎支撑部20a靠前侧并且支撑与就座乘员D的下部胸椎对应的部位Xb的下部胸椎支撑部20b，可以分别独立地设定上部胸椎支撑部20a和下部胸椎支撑部20b的支撑特性。而且，在对就座乘员D作用了向后倾的惯性力时，由于下部胸椎支撑部20b可以比上部胸椎支撑部20a更大地向后方位移，可以产生使上部胸椎向前方倾动的转动力矩，可以抑制就座乘员D的头部向后倾动。即，通过该向前方的转动力矩，在车辆加速行驶时，可以抑制乘员D的头部以颈胸椎过渡部为支点的后倾，可以维持就座乘员D的生理性前弯。

上述第一实施方式的座椅靠背20，由于还具有被配置在比下部胸椎支撑部20b靠前侧并且支撑与就座乘员D的腰椎对应的部分Xc的腰椎支撑部20c，除了上部胸椎支撑部20a以及下部胸椎支撑部20b以外，还可以独立地设定胸椎支撑部20c的支撑特性。而且，在对就座乘员D作用了向后倾的惯性力时，由于下部胸椎支撑部20b可以比腰椎支撑部20c更大地向后方位移，无论车辆处于那种状态都可以维持乘员D的生理性前弯。

在上述第一实施方式，由于下部胸椎支撑部20b的弹簧常数kb比上部胸椎支撑部20a的弹簧常数ka(ka’、ke)以及腰椎支撑部20c的弹簧常数kc低，采用简单的结构，就可以便下部胸椎支撑部20b比上部胸椎支撑部20a以及腰椎支撑部20c更大地向后方位移。

上述第一实施方式的座椅靠背20，因为还具有被配置在上部胸椎支撑部20a与下部胸椎支撑部20b之间的上部中间支撑部20f和被配置在下部胸椎支撑部20b与腰椎支撑部20c之间的下部中间支撑部20g，上部中间支撑部20f的弹簧常数kf被设定为上部胸椎支撑部20a的弹簧常数ka和下部胸椎支撑部20b的弹簧常数kb之间的中间值，下部中间支撑部20g的弹簧常数kg被设定为下部胸椎支撑部20b的弹簧常数kb和腰椎支撑部20c的弹簧常数kc之间的中间值，可以使弹簧常数的变化比较平缓从而减轻乘员D的不适感。而且，由于座椅靠背20的弹性特性被设定成以下部胸椎支撑部20b为分界呈在上下大致对称的圆弧状特性，即使有些体型差异，也能确保可保持性并减轻乘员D的不适感。

在上述第一实施方式，由于上部胸椎支撑部20a的下端支撑部20e的弹簧常数ke被设定成与腰椎支撑部20c的弹簧常数kc大致相同，可以对座椅靠背20赋予以下部胸椎支撑部20b为中心的对称的支撑特性。

在上述第一实施方式，由于上部胸椎支撑部20a的下端支撑部20e的弹簧常数ke比下部胸椎支撑部20b的弹簧常数kb大20N/m以上，在车辆加速行驶时，可以可靠地抑制乘员D的头部以颈胸椎过渡部为支点的后倾。

在上述第一实施方式，由于上部胸椎支撑部20a的下端支撑部20e的弹簧常数ke被设定在下部胸椎支撑部20b的弹簧常数kb的5/4至7/4的范围内，在确保乘员D的舒适性的同时，在车辆加速行驶时，可以可靠地抑制乘员D的头部以颈胸椎过渡部为支点的后倾。

(第二实施方式)

其次，基于图11、图12对本发明的第二实施方式涉及的车辆用座椅1A进行说明。

第一实施方式和第二实施方式的主要不同点在于，在第一实施方式使用S弹簧23a至23c和连结部件24a至24c对各支撑部20a至20c的弹簧常数ka至kc进行调整，而在第二实施方式使用板部件(panel members)25a、25b和张力部件26a、26b对弹簧常数进行调整。以下，对第二实施方式进行详细说明，但是，对与第一实施方式相同的部件赋予相同的符号，并省略其详细说明。

如图11所示，座椅靠背20A具备向座椅靠背20A赋予结构性强度的金属制的框架部件21、氨基甲酸乙脂制的靠垫部件22、合成树脂制的板部件25a、25b、张力部件26a、26b以及覆盖这些要素的表面材料。

板部件25a、25b以及张力部件26a、26b以连结框架部件21的左右的横框架部21a的方式而设置。

上侧的板部件25a被配置在与上部胸椎支撑部20a对应(正视时重复)的位置。下侧的板部件25b被配置在从上侧的板部件25a向下方偏离并且与下部胸椎支撑部20b对应的位置。

如图12所示，上侧的张力部件26a由具备规定的弹性特性的三个绳状线材(string-like wire members)26x至26z而构成。

绳状线材26x、26y在上部胸椎支撑部20a的四个角附近的位置被固定在框架部件21(横框架部21a)上，以在上部胸椎支撑部20a的中央相互交叉的方式而配置。绳状线材26z在上部胸椎支撑部20a中央靠上侧以左右连结绳状线材26x、26y的中途部(比两者的交叉位置靠上侧的部分)的方式而配置。

绳状线材26x、26y交叉的交叉点位于下端支撑部20e(图7)的正上方。如此，通过在下端支撑部20e的上方配置绳状线材26x、26y的交叉点以及绳状线材26z，在加速行驶时，可以使与第7胸椎T7对应的下端支撑部20e与周围相比稍微地凹陷。而且，在转弯行驶时，通过绳状线材26x、26y的下部支撑乘员D的肩胛骨的下部，可以让乘员D方便地进行转向操作。

下侧的张力部件26b由具备规定的弹性特性的单个绳状线材构成。该张力部件26b在比腰椎支撑部20c的中央略微靠上侧的位置以向左右延伸的方式而配置。

由此，腰椎支撑部20c的弹簧常数kc在比腰椎支撑部20c的中央略微靠上侧的位置(即，配置张力部件26b的位置)变为最大。而且，弹簧常数kc从张力部件26b的位置越向上侧或下侧偏离就越线性地降低。

而且，腰椎支撑部20c的弹簧常数kc被设定成比下部胸椎支撑部20b的弹簧常数kb高，比上部胸椎支撑部20a的弹簧常数ka低。

另外，关于上部中间支撑部20f以及下部中间支撑部20g的弹簧常数，除了板部件25a、25b以及张力部件26a、26b的调整之外，还通过变更靠垫部件22的弹性特性进行调整。

(变形例)

其次，对部分地变更了上述实施方式的变形例进行说明。

(1)在上述第一实施方式，对在上部胸椎支撑部20a的一部分(中央下部)设定下端支撑部20e并使该下端支撑部20e的弹簧常数ke比其它部分(上部胸椎支撑部20a的下端支撑部20e以外的部分)的弹簧常数ka’小的例子进行了说明，但是，也可以将弹簧常数ke和弹簧常数ka’设定为相同的值。

(2)而且，与上述第一实施方式相反，也可以将上部胸椎支撑部20a的下端支撑部20e的弹簧常数ke设定为比上部胸椎支撑部20a的下端支撑部20e以外的部分的弹簧常数ka’大的值。在这种情况下，上述的式(1)可改写为下述公式(10)。

kb＜kc≤ka’＜ke＜kd……(10)

如上所述，在弹簧常数ke大于弹簧常数ka’的情况下，当向后倾的惯性力作用于乘员D时，通过具有相对较高的弹簧常数ke的下端支撑部20e能充分地抑制乘员D的第7胸椎T7向后方移动，而且通过具有相对较低的弹簧常数ka’的部分(下端支撑部20e的周围的部分)更容易容许乘员的肩胛骨向后方移动。由此，可以在座椅靠背20上稳定地支撑乘员D的第7胸椎T7，还可以确保乘员D进行转向操作的自由度。

(3)在上述第一实施方式，对将上部胸椎支撑部20a的弹簧常数ka(ka’、ke)设定在腰椎支撑部20c的弹簧常数kc以上(kc≤ka)的例子进行了说明，但是，ka与kc的大小关系也可以相反。即，也可以用使ka(ka’、ke)≤kc的关系成立的方式形成上部胸椎支撑部20a以及腰椎支撑部20c。这样一来，乘员D的头部的后倾得以抑制，该头部的举动变为更接***行移动的举动。

(4)在上述第一实施方式，对使左右一对的中间支撑部20h的弹簧常数kh大于腰椎支撑部20c的弹簧常数kc，并且使左右一对外缘支撑部20d的弹簧常数kd大于左右一对的中间支撑部20h的弹簧常数kh的例子(kc＜kh＜kd)进行了说明，但是，kc与kh的大小关系也可以相反。即，也可以用kh＜kc＜kd的关系成立的方式来形成上述各部20c、20d、20h。这样一来，既可以提高座椅1的就座舒适性，又可以使乘员D的姿势在车辆转弯时也稳定。

(5)在上述第一以及第二实施方式，对下部胸椎支撑部20b的弹簧常数kb在该支撑部内被设定为恒定的例子进行了说明，但是，也可以设定成越靠下侧系数kb就越低。

(6)在上述第二实施方式，对通过板部件25a、25b以及张力部件26a、26b调整各支撑部的弹簧常数的例子进行了说明，但是，也可以通过并用这些要素与上述第一实施方式所用的S弹簧23a至23c来调整弹簧常数。而且，在并用S弹簧的情况下，也可以适当地追加使用上述第一实施方式所用的连结部件24a至24c。

(7)在上述第一以及第二实施方式，对通过调整各支撑部的弹簧常数来实现向后方移动调整机构的第一和第二功能(头部倾动抑制功能、上臂支撑部形成功能)的例子进行了说明，但是，只要至少能针对乘员D的每个骨骼部位调整向后方移动即可，例如，也可以设置可使各支撑部独立地位移并使各支撑部在前后方向位移的驱动部，根据行驶状态来控制各支撑部的向后方位移量。在这种情况下，为了使框架、靠垫和弹性部件一体地移动，也可以考虑采用以下的结构。

(i)使靠背的框架部件为具有外侧框架和内侧框架的双重结构。

(ii)在侧面碰撞时为了保护乘员，外侧框架为不可移动的结构。

(iii)使内侧框架直接支撑靠垫和弹性部件。

(iv)针对每个支撑部分割内侧框架、靠垫和弹性部件，通过驱动部使每个支撑部前后移动。

(8)其它，如果是本领域技术人员，可以在不脱离本发明宗旨的范围内对上述实施方式进行各种变更并组合各实施方式，本发明也包含这些变形实施方式。

实施方式的总结

所述实施方式可总结如下。

本发明的第一实施方式涉及的车辆用座椅结构具备座垫和座椅靠背的车辆用座椅结构。所述座椅靠背具有支撑至少与就座乘员的上部胸椎下部对应的部位的上部胸椎支撑部、被配置在比所述上部胸椎支撑部靠前侧并且支撑与就座乘员的下部胸椎对应的部位的下部胸椎支撑部。在对就座乘员作用向后倾的惯性力时以使就座乘员的上部胸椎向前方倾动的方式，让所述下部胸椎支撑部对应于所述惯性力比所述上部胸椎支撑部更向后方位移。

在第一实施方式涉及的车辆用座椅结构，因为座椅靠背具有支撑与上部胸椎下部对应的部位的上部胸椎支撑部、支撑与下部胸椎对应的部位的下部胸椎支撑部，可以独立地设定上部胸椎支撑部、下部胸椎支撑部的支撑特性。

而且，在对就座乘员作用向后倾的惯性力时可以使所述下部胸椎支撑部比所述上部胸椎支撑部更向后方位移，可以产生使上部胸椎向前方倾动的转动力矩，可以抑制就坐乘员的头部向后方倾动。即，通过该向前方的转动力矩，在车辆加速行驶时，可以抑制就座乘员的头部以颈胸椎过渡部为支点的后倾，可以维持就座乘员的生理性前弯。

而且优选，所述座椅靠背具有被配置在比所述下部胸椎支撑部靠前侧并且支撑与就座乘员的腰椎对应的部位的腰椎支撑部。所述下部胸椎支撑部，在对就座乘员作用向后倾的惯性力时，比所述腰椎支撑部更向后方位移。

根据该构成，除了上部胸椎支撑部和下部胸椎支撑部以外，还可以独立地设定腰椎支撑部的支撑特性。而且，无论车辆举动如何，都可以维持乘员的生理性前弯。

本发明的第二实施方式涉及的车辆用座椅结构，是具备座垫和座椅靠背的车辆用座椅结构。所述座椅靠背具有支撑至少与就座乘员的上部胸椎下部对应的部位的上部胸椎支撑部、被配置在比上部胸椎支撑部靠前侧并且支撑与就座乘员的下部胸椎对应的部位的下部胸椎支撑部、被配置在比所述下部胸椎支撑部靠前侧并且支撑与就座乘员的腰椎对应的部位的腰椎支撑部。所述下部胸椎支撑部的弹簧常数比所述上部胸椎支撑部以及腰椎支撑部的弹簧常数低。

根据第二实施方式涉及的车辆用座椅结构，除了基于第一实施方式涉及的车辆用座椅结构的效果以外，还具备以简单的结构使下部胸椎支撑部比上部胸椎支撑部以及腰椎支撑部更向后方位移。

而且优选，所述座椅靠背还具备被配置在所述上部胸椎支撑部和下部胸椎支撑部之间的上部中间支撑部和被配置在所述下部胸椎支撑部和腰椎支撑部之间的下部中间支撑部。所述上部中间支撑部的弹簧常数被设定为所述上部胸椎支撑部的弹簧常数和下部胸椎支撑部的弹簧常数之间的中间值。所述下部中间支撑部的弹簧常数被设定为所述下部胸椎支撑部的弹簧常数和腰椎支撑部的弹簧常数之间的中间值。

根据该构成，可以使弹簧常数缓慢地变化来减轻乘员的不适感。而且，因为座椅靠背的弹性特性被设定为以下部胸椎支撑部为界线呈上下大致对称的圆弧状特性，尽管体型有些差异也能确保可保持性减轻乘员的不适感。

而且优选，所述上部胸椎支撑部具有其弹簧常数被设定为与所述腰椎支撑部大致相同的部分。

根据该构成，可以对座椅靠背赋予以下部胸椎支撑部为中心的对称的支撑特性。

而且在所述构成，优选，所述上部胸椎支撑部具有其弹簧常数比所述下部胸椎支撑部的弹簧常数大20N/m以上的部分。

根据该构成，在车辆加速行驶时，可以可靠地抑制乘员的头部以颈胸椎过渡部为支点的后倾。

而且在所述构成，优选，所述上部胸椎支撑部具有其弹簧常数被设定在所述下部胸椎支撑部的弹簧常数的5/4至7/4的范围的部分。

根据该构成，在确保乘员的舒适性的同时，在车辆加速行驶时，还可以可靠地抑制乘员的头部以颈胸椎过渡部为支点的后倾。

Claims (5)

1.一种车辆用座椅结构，是具备座垫和座椅靠背的车辆用座椅结构，其特征在于，

所述座椅靠背具有上部胸椎支撑部、下部胸椎支撑部以及腰椎支撑部，其中，所述上部胸椎支撑部支撑至少与就座乘员的上部胸椎下部对应的部位，所述下部胸椎支撑部被配置在比所述上部胸椎支撑部靠前侧并且支撑与就座乘员的下部胸椎对应的部位，所述腰椎支撑部被配置在比所述下部胸椎支撑部靠前侧并且支撑与就座乘员的腰椎对应的部位；

在对就座乘员作用向后倾的惯性力时以使就座乘员的上部胸椎向前方倾动的方式，让所述下部胸椎支撑部对应于所述惯性力比所述上部胸椎支撑部以及所述腰椎支撑部更向后方位移，

所述下部胸椎支撑部的弹簧常数比所述上部胸椎支撑部的弹簧常数以及所述腰椎支撑部的弹簧常数低，

所述上部胸椎支撑部在其内侧区域具有支撑所述上部胸椎的下端的下端支撑部，

所述下端支撑部的弹簧常数比所述上部胸椎支撑部的所述下端支撑部以外的部分的弹簧常数低。

2.根据权利要求1所述的车辆用座椅结构，其特征在于还具备：

上部中间支撑部，被配置在所述上部胸椎支撑部和下部胸椎支撑部之间，和，

下部中间支撑部，被配置在所述下部胸椎支撑部和腰椎支撑部之间，其中，

所述上部中间支撑部的弹簧常数被设定为所述上部胸椎支撑部的弹簧常数和下部胸椎支撑部的弹簧常数之间的中间值，

所述下部中间支撑部的弹簧常数被设定为所述下部胸椎支撑部的弹簧常数和腰椎支撑部的弹簧常数之间的中间值。

3.根据权利要求1或2所述的车辆用座椅结构，其特征在于，

所述上部胸椎支撑部的所述下端支撑部的弹簧常数被设定为与所述腰椎支撑部的弹簧常数基本相同。

4.根据权利要求3所述的车辆用座椅结构，其特征在于，

所述上部胸椎支撑部的所述下端支撑部的弹簧常数比所述下部胸椎支撑部的弹簧常数大20N/m以上。

5.根据权利要求1所述的车辆用座椅结构，其特征在于，

所述上部胸椎支撑部的所述下端支撑部的弹簧常数被设定在所述下部胸椎支撑部的弹簧常数的5/4至7/4的范围。

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