JP2023048159A - 自動車用のシートバックフレーム - Google Patents

Abstract

【課題】シートベルト内蔵型の自動車用のシートバックフレームにおいて、高い耐荷重性能を有するとともに簡易な構造で高い寸法精度を確保する。【解決手段】自動車用のシートバックフレーム１は、車両幅方向に離間して配置された第１サイドフレーム２および第２サイドフレーム３と、第１サイドフレーム２の上端部および第２サイドフレーム３の上端部を連結するアッパーフレーム４と、第１サイドフレーム２の上端部に取り付けられ、シートベルトを案内するアッパーブラケット６とを備える。第１サイドフレーム２は、アルミニウム合金製押出材からなり、車両上下方向に垂直な断面において閉断面部１４を有する柱状部材１０と、ハイテンション鋼からなり、柱状部材１０に接合されるとともに柱状部材１０の車両後方に延びる板状の補強部材２０とを有する。【選択図】図１

Description

本発明は、自動車用のシートバックフレームに関する。

自動車用のシートバックフレームにおいて、シートベルトを内蔵する構造が知られている。このような構造では、自動車が急減速または衝突した際にシートベルトを介してシートバックフレームに大きな荷重が加わる。従って、座屈変形が生じることを抑制するために、高い耐荷重性能を有するシートバックフレームが求められている。

特許文献１，２には、高い耐荷重性能を有する自動車用のシートバックフレームが開示されている。当該シートバックフレームでは、車両前方側部分が閉断面形状となっており、高い耐荷重性能を発揮する。また、車両後方側部分が板状となっており、他の様々な部材との接合に利用される。当該シートバックフレームはアルミニウム合金製押出材からなり、これらの形状が一体的に構成されている。また、シートバックフレームの上部を車両後方へ向かって湾曲させ、座面上方の空間を広く確保している。

特開２０１５－１０１２８６号公報 特開２０１３－１８９０８９号公報

特許文献１，２のシートバックフレームでは、複雑な形状を一体的に構成しているため、設計上求められる寸法精度を確保することが困難である。また、シートバックフレームの上部を車両後方へ向かって湾曲させるためには、押し出し成形後に曲げ加工を行う必要があり、特に車両後方側の板状の部分に皺や割れなどの悪影響が生じ、高い寸法精度を確保することが困難となるおそれがある。

本発明は、シートベルト内蔵型の自動車用のシートバックフレームにおいて、高い耐荷重性能を有するとともに簡易な構造で高い寸法精度を確保することを課題とする。

本発明は、
車両幅方向に離間して配置された第１サイドフレームおよび第２サイドフレームと、
前記第１サイドフレームの上端部および前記第２サイドフレームの上端部を連結するアッパーフレームと、
前記第１サイドフレームの上端部に取り付けられ、シートベルトを案内するアッパーブラケットと
を備え、
前記第１サイドフレームは、
アルミニウム合金製押出材からなり、車両上下方向に垂直な断面において閉断面部を有する柱状部材と、
ハイテンション鋼からなり、前記柱状部材に接合されるとともに前記柱状部材の車両後方に延びる板状の補強部材と
を有する、自動車用のシートバックフレームを提供する。

この構成によれば、シートベルト内蔵型の自動車用のシートバックフレームにおいて、耐荷重、構造の簡易性、および寸法精度の観点から好適な形状および材質を採用している。具体的には、シートバックフレームでは、自動車が急減速または衝突した際にシートベルトを介して車両前方側に圧縮荷重が付加され、車両後方側に引張荷重が付加される。これに対し、上記構成では、車両前方側に配置された柱状部材が、低比重のアルミニウム合金製の押出材からなり、圧縮荷重に強い閉断面部を有するため、高い耐荷重性能を有するとともに軽量化を図ることができる。また、車両後方側に配置された補強部材が、引張荷重に対して強く安価なハイテンション鋼製の板状であるため、高い耐荷重性能を有するとともに低コスト化を図ることができる。ここで、ハイテンション鋼とは、引張強度が７８０ＭＰａ以上の鋼鉄のことをいう。また、シートバックフレームが曲げ加工を要するような湾曲した形状を有する場合であっても、曲げ加工された後の柱状部材に補強部材を接合できるので、補強部材を曲げ加工する必要なく、補強部材に皺や割れなどの悪影響が生じることを抑制できる。このように、第１サイドフレームにおいて、柱状部材および補強部材が、互いに別体で構成されるとともに好適な形状および材質をしているため、高い耐荷重性能を有するとともに簡易な構造で高い寸法精度を確保できる。

前記第１サイドフレームの下端は、固定されていてもよく、
前記補強部材の下部は、上部に比べて車両前後方向に大きくてもよい。

この構成によれば、第１サイドフレームの下端が固定され、上端にアッパーブラケットが配置されているため、下部には相対的に高い曲げモーメントが付加され、上部には相対的に低い曲げモーメントが付加される。従って、下部の断面係数を上部に比べて大きくすることで、必要な耐荷重性能を効率的に確保できる。

前記補強部材の降伏応力は、前記柱状部材の降伏応力の２倍以上であってもよい。

この構成によれば、コストの観点から具体的な設計が可能となる。

前記柱状部材は、前記閉断面部と、前記閉断面部から２０ｍｍ以上かつ３０ｍｍ以下の長さで車両後方へ突出したフランジ部とを含んでいてもよく、
前記補強部材は、前記フランジ部に接合されていてもよい。

この構成によれば、フランジ部に補強部材が接合されるため、製造が容易となる。特に、フランジ部は２０ｍｍ以上の寸法を有するため、ＳＰＲ（セルフピアスリベット）やブラインドリベットなどの機械的接合を容易に行うことができる。また、フランジ部は３０ｍｍ以下の寸法を有するため、柱状部材の構造を簡易に維持できる。また、仮に、シートバックフレームが湾曲した形状を有する場合であっても、フランジ部が３０ｍｍ以下であれば柱状部材の曲げ加工による皺や割れなどの悪影響を生じ難くできる。

前記柱状部材は、直線的に延びる下部および上部と、前記下部および前記上部を繋ぐ湾曲した中間部とを有していてもよく、
前記フランジ部は、前記中間部から突出しておらず、前記下部および前記上部から突出していてもよい。

この構成によれば、柱状部材が湾曲した中間部を有していることで、座面上方の空間を広く確保できる。また、中間部からはフランジ部が突出していないため、前述の皺や割れの悪影響を回避できる。

前記補強部材は、車両上下方向から見て折り曲げられていてもよい。

この構成によれば、補強部材が折り曲げられているため、補強部材の剛性を向上できる。従って、より高い耐荷重性能や部品剛性を確保できる。特に、補強部材が柱状部材と別体であるため、このように補強部材の形状を様々に設定できる。

前記閉断面部は、車両上下方向から見て、車両前方に位置する前壁と、その他の壁とによって構成される多角形状であってもよく、
前記前壁は、前記その他の壁に比べて厚くてもよい。

この構成によれば、前壁はその他の壁に比べて車両前方に位置するため、相対的に大きな圧縮荷重が付加されるが、前壁を相対的に厚くしているため、効果的に高い耐荷重性能を発揮できる。

本発明によれば、シートベルト内蔵型の自動車用のシートバックフレームにおいて、高い耐荷重性能を有するとともに簡易な構造で高い寸法精度を確保できる。

本発明の一実施形態に係る自動車用のシートバックフレームの斜視図。 第１サイドフレームの側面図。 図２のIII－III線に沿った断面図。 図４は、図３に対応する第１サイドフレームの第１変形例を示す断面図。 図５は、図３に対応する第１サイドフレームの第２変形例を示す断面図。

以下、添付図面を参照して本発明の実施形態を説明する。

図１は、本発明の一実施形態に係る自動車用のシートバックフレーム１の斜視図を示している。図１において、車両幅方向において外向きを符号Ｘで示し、車両前後方向において前向きを符号Ｙで示し、車両上下方向において上向きを符号Ｚで示す。

シートバックフレーム１は、車両幅方向に離間して配置された第１サイドフレーム２および第２サイドフレーム３を有している。第１サイドフレーム２および第２サイドフレーム３は、車両上下方向に延びている。第１サイドフレーム２は車両幅方向外側に配置され、第２サイドフレーム３は車両幅方向内側に配置されている。

シートバックフレーム１は、第１サイドフレーム２の上端部および第２サイドフレーム３の上端部を連結するアッパーフレーム４を有している。また、シートバックフレーム１は、第１サイドフレーム２の下部および第２サイドフレーム３の下部を連結するロアーフレーム５を有している。アッパーフレーム４およびロアーフレーム５は、車両幅方向に延びている。本実施形態では、アッパーフレーム４はアルミニウム合金製の円管部材であり、ロアーフレーム５はハイテンション鋼製の板部材である。

シートバックフレーム１は、シートベルト内蔵型であり、シートベルトを巻き取るリトラクタ（図示せず）と、シートベルトを案内するアッパーブラケット６を有している。本実施形態では、アッパーブラケット６は、第１サイドフレーム２の上端部およびアッパーフレーム４の車幅方向外側端部に取り付けられている。また、リトラクタは、アッパーブラケット６に取り付けられている。ただし、リトラクタは、アッパーブラケット６以外の部品に取り付けられていても良く、例えば、後述のロアーフレーム５に取り付けられていても良い。

図２は、第１サイドフレーム２の側面図を示している。また、図３は、図２のIII－III線に沿った断面図を示している。

第１サイドフレーム２は、下端において、リクライナ７を介してシートクッションフレーム（図示せず）に固定されている。第１サイドフレーム２は、アルミニウム合金製押出材の柱状部材１０と、ハイテンション鋼板の補強部材２０とを有している。ここで、ハイテンション鋼とは、引張強度が７８０ＭＰａ以上の鋼鉄のことをいう。

柱状部材１０は、直線的に延びる下部１１および上部１２と、下部１１および上部１２を繋ぐ湾曲した中間部１３とを有している。

柱状部材１０は、車両上下方向に垂直な断面において閉断面部１４を有する。本実施形態では、閉断面部１４は、矩形である。閉断面部１４は、車両前方に位置する前壁１４ａと、車両後方に位置する後壁１４ｂと、それらを繋ぐ側壁１４ｃ，１４ｄとを含んでいる。前壁１４ａは、その他の壁１４ｂ～１４ｄに比べて厚い。

本実施形態では、柱状部材１０は、上記閉断面部１４に加えて、閉断面部１４から２０ｍｍ以上かつ３０ｍｍ以下の長さで車両後方へ突出したフランジ部１５とを含んでいる。本実施形態では、フランジ部１５は、後壁１４ｂから連続して車両後方へ延びている。また、フランジ部１５は、中間部１３から突出しておらず、下部１１および上部１２から突出している。また、車両上下方向において、フランジ部１５は、下部１１の全体と、上部１２の一部に設けられている。即ち、製造過程で、中間部１３および上部１２の他部分におけるフランジ部１５は、切削除去されている。

補強部材２０は、ハイテンション鋼からなり、柱状部材１０の車両後方に延びる板状である。本実施形態では、補強部材２０は、柱状部材１０のフランジ部１５に対してＳＰＲ（セルフピアスリベット）によって接合されている（ＳＰＲ部２１参照）。また、補強部材２０は、車両上下方向から見て１か所で直角に折り曲げられている。即ち、補強部材２０は、車両前後方向および車両幅方向に延びるように概略Ｌ字形に構成されている。

補強部材２０の下部２２は、上部２３に比べて車両前後方向に大きい（ｄ２＞ｄ１）。好ましくは、上部２３から下部２２に向かって車両前後方向の長さが徐々に大きくなる。

本実施形態では、補強部材２０の降伏応力は、柱状部材１０の降伏応力の２倍以上である。これにより、コストの観点から具体的な設計が可能となる。好ましくは、補強部材２０の降伏応力は、柱状部材１０の降伏応力の３倍以上である。

本実施形態では、第１サイドフレーム２は、リクライナ７に対して、ボルト１６ａ，１６ｂおよびナット１７ａ，１７ｂによって締結されている。ボルト１６ａは、閉断面部１４を車両幅方向に貫通し、閉断面部１４内においてカラー１８で被覆されている。カラー１８は、車両幅方向において側壁１４ｃ，１４ｄを支持している。

図１を参照して、第２サイドフレーム３は、ハイテンション鋼からなり、板状である。第２サイドフレーム３は、車両上下方向から見て、２か所で直角に折り曲げられ、即ち概略Ｃ字形に構成されている。第２サイドフレーム３は、上記補強部材２０と同様に、下部３ａが上部３ｂに比べて車両前後方向に大きい。

ロアーフレーム５は、第１サイドフレーム２の補強部材２０の下部と、第２サイドフレーム３の下部とを連結している。

本実施形態のシートバックフレーム１によれば、以下の作用効果を奏する。

シートベルト内蔵型の自動車用のシートバックフレーム１において、耐荷重、構造の簡易性、および寸法精度の観点から好適な形状および材質を採用している。具体的には、シートバックフレーム１では、自動車が急減速または衝突した際にシートベルトを介して車両前方側に圧縮荷重が付加され、車両後方側に引張荷重が付加される。これに対し、本実施形態では、車両前方側に配置された柱状部材１０が、低比重のアルミニウム合金製の押出材からなり、圧縮荷重に強い閉断面部１４を有するため、高い耐荷重性能を有するとともに軽量化を図ることができる。また、車両後方側に配置された補強部材２０が、引張荷重に対して強く安価なハイテンション鋼製の板状であるため、高い耐荷重性能を有するとともに低コスト化を図ることができる。また、本実施形態のシートバックフレーム１は曲げ加工を要するような湾曲した形状を有するが、曲げ加工された後の柱状部材１０に補強部材２０を接合できるので、補強部材２０を曲げ加工する必要なく、補強部材２０に皺や割れなどの悪影響が生じることを抑制できる。このように、第１サイドフレーム２において、柱状部材１０および補強部材２０が、互いに別体で構成されるとともに好適な形状および材質をしているため、高い耐荷重性能を有するとともに簡易な構造で高い寸法精度を確保できる。

第１サイドフレーム２の下端が固定され、上端にアッパーブラケット６が配置され、シートベルトを介してアッパーブラケット６に荷重が加わるため、下部２２には相対的に高い曲げモーメントが付加され、上部２３には相対的に低い曲げモーメントが付加される。従って、補強部材２０の下部２２を上部２３に比べて車両前後方向に大きくすることで（ｄ２＞ｄ１）、下部２２の断面係数を上部２３に比べて大きくし、必要な耐荷重性能を効率的に確保できる。

フランジ部１５に補強部材２０が接合されるため、製造が容易となっている。特に、フランジ部１５は２０ｍｍ以上の寸法を有するため、ＳＰＲ接合を容易に行うことができる。また、フランジ部１５は３０ｍｍ以下の寸法を有するため、柱状部材１０の構造を簡易に維持できる。また、仮に、シートバックフレーム１が湾曲した形状を有する場合であっても、フランジ部１５が３０ｍｍ以下であれば柱状部材の曲げ加工による皺や割れなどの悪影響を生じ難くできる。

柱状部材１０が車両後方へ湾曲するように中間部１３を有しているため、座面上方の空間を広く確保できる。また、中間部１３からはフランジ部１５が突出していないため、前述の皺や割れの悪影響を回避できる。

補強部材２０が折り曲げられているため、補強部材２０の剛性を向上できる。従って、より高い耐荷重性能や部品剛性を確保できる。特に、補強部材２０が柱状部材１０と別体であるため、本実施形態や他の折り曲げ形状のように補強部材２０の形状を様々に設定できる。

前壁１４ａはその他の壁１４ｂ～１４ｄに比べて車両前方に位置するため、相対的に大きな圧縮荷重が付加されるが、前壁１４ａを相対的に厚くしているため、効果的に高い耐荷重性能を発揮できる。

（第１変形例）
図４は、図３に対応する第１サイドフレーム２の第１変形例を示す断面図を示している。

本変形例では、閉断面部１４の形状が上記実施形態とは異なるが、閉断面部１４の形状以外は上記実施形態と実質的に同じであるため、詳細な説明を省略する場合がある。

本変形例では、閉断面部１４が台形状である。本変形例においても、前壁１４ａは、その他の壁１４ｂ～１４ｄに比べて厚い。

本変形例では、ボルト１６ａが閉断面部１４内で終端している。そのため、閉断面部１４において側壁１４ｃに作業孔Ｈが設けられ、作業性を向上させている。

上記実施形態および本変形例に示すように、閉断面部１４の形状は特に限定されず、例えば任意の多角形状であり得る。

（第２変形例）
図５は、図３に対応する第１サイドフレーム２の第２変形例を示す断面図を示している。

本変形例では、柱状部材１０は、フランジ部１５（図３，４参照）を有していない。従って、ＳＰＲ部２１（図３，４）も設けられておらず、代替的にブラインドリベット２４が使用され、補強部材２０が柱状部材１０に対して接合されている。

補強部材２０は、車両上下方向から見て、２か所で直角に折り曲げられ、即ち概略Ｃ字形に構成され、柱状部材１０よりも部分的に前方にも配置されている。即ち、Ｃ字形の補強部材２０が柱状部材１０を咥えこむように配置されている。

補強部材２０は、上記実施形態のボルト１６ａ，１６ｂおよびナット１７ａ，１７ｂの締結に加えて、ブラインドリベット２４によって前壁１４ａと締結されている。

上記実施形態および本変形例に示すように、補強部材２０の形状は特に限定されず、例えば任意の折り曲げ形状を有する板状であり得る。

以上より、本発明の具体的な実施形態およびその変形例について説明したが、本発明は上記形態に限定されるものではなく、この発明の範囲内で種々変更して実施することができる。

１ シートバックフレーム
２ 第１サイドフレーム
３ 第２サイドフレーム
３ａ 下部
３ｂ 上部
４ アッパーフレーム
５ ロアーフレーム
６ アッパーブラケット
７ リクライナ
１０ 柱状部材
１１ 下部
１２ 上部
１３ 中間部
１４ 閉断面部
１４ａ 前壁
１４ｂ 後壁（その他の壁）
１４ｃ，１４ｄ 側壁（その他の壁）
１５ フランジ部
１６ａ，１６ｂ ボルト
１７ａ，１７ｂ ナット
１８ カラー
２０ 補強部材
２１ ＳＰＲ部
２２ 下部
２３ 上部
２４ ブラインドリベット

Claims (7)

1. 車両幅方向に離間して配置された第１サイドフレームおよび第２サイドフレームと、
   前記第１サイドフレームの上端部および前記第２サイドフレームの上端部を連結するアッパーフレームと、
   前記第１サイドフレームの上端部に取り付けられ、シートベルトを案内するアッパーブラケットと
   を備え、
   前記第１サイドフレームは、
   アルミニウム合金製押出材からなり、車両上下方向に垂直な断面において閉断面部を有する柱状部材と、
   ハイテンション鋼からなり、前記柱状部材に接合されるとともに前記柱状部材の車両後方に延びる板状の補強部材と
   を有する、自動車用のシートバックフレーム。
2. 前記第１サイドフレームの下端は、固定されており、
   前記補強部材の下部は、上部に比べて車両前後方向に大きい、請求項１に記載の自動車用のシートバックフレーム。
3. 前記補強部材の降伏応力は、前記柱状部材の降伏応力の２倍以上である、請求項１または請求項２に記載の自動車用のシートバックフレーム。
4. 前記柱状部材は、前記閉断面部と、前記閉断面部から２０ｍｍ以上かつ３０ｍｍ以下の長さで車両後方へ突出したフランジ部とを含み、
   前記補強部材は、前記フランジ部に接合されている、請求項１または請求項２に記載の自動車用のシートバックフレーム。
5. 前記柱状部材は、直線的に延びる下部および上部と、前記下部および前記上部を繋ぐ湾曲した中間部とを有し、
   前記フランジ部は、前記中間部から突出しておらず、前記下部および前記上部から突出している、請求項４に記載の自動車用のシートバックフレーム。
6. 前記補強部材は、車両上下方向から見て折り曲げられている、請求項１または請求項２に記載の自動車用のシートバックフレーム。
7. 前記閉断面部は、車両上下方向から見て、車両前方に位置する前壁と、その他の壁とによって構成される多角形状であり、
   前記前壁は、前記その他の壁に比べて厚い、請求項１または請求項２に記載の自動車用のシートバックフレーム。

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