JP4457806B2 - シートバックフレーム構造 - Google Patents

Description

本発明は、シートバックフレーム構造に関する。詳しくは、従来のシートバックフレームの構造強度を維持しつつ、シートバック両側部の前後方向の厚みを薄くすることができ、かつ、構造全体の軽量化を図ることのできるシートバックフレーム構造に関する。

一般に、自動車等の車両に適用されるシートのシートバックフレーム構造は、次のような構成とされている。すなわち、左右一対で板幅が前後方向に位置するように配設される板状のサイドフレームに対し、それらの上端側部位にはアッパフレームが架け渡され、下端側部位にはロアフレームが架け渡されており、全体が枠組み状に形成されている。詳しくは、上記した各フレームの接続部分は剛節構造とされているため、乗員着座時に受ける曲げや捩り等の負荷を各フレーム全体の強度で受け止める構成とされている。また、上記したサイドフレームは、その板幅がシートバックの前後厚み方向と平行になるように配設され、上記した負荷によるサイドフレーム各部に作用する曲げ等の応力に耐えるよう側面視において上部から下部に向かって幅広になるよう形成されている。
また、例えば、後記特許文献１には、シートバックフレーム構造全体の強度を維持しつつ、構造全体の軽量化が図られた構成のものが開示されている。具体的には、サイドフレームが曲げ強度や捩り強度等の機械特性に優れた超高張力鋼板によって形成されている。よって、従来の構成のものに比して各部材の寸法や前後厚みを小さく（薄く）抑えた設計としたとしても、従来のものと同等の強度を得ることができる。したがって、シートバックフレーム構造全体にかかる鋼板使用量を軽減することができ、構造全体の軽量化を図ることができる。更に、サイドフレームのアッパフレームとの接続部分となる上端側部位には、その前後厚み方向の両端側部位が内側に折り込まれてフランジが形成されている。これにより、サイドフレーム上部の断面係数を維持しつつ、板幅寸法を小さくしてシートバック両側部の上部の前後厚みを薄くした設計とすることができる。
実開平０７−１８４３号公報

しかしながら、上記従来の技術では、サイドフレーム上部の板幅寸法を小さくしてシートバック両側部の上部の前後厚みを薄くすることはできたが、サイドフレーム下部に関しては、同様な設計を採用したとしても板幅寸法を効果的に小さくすることができなかった。
すなわち、通常、シートバックフレーム構造に対し前記した使用時の曲げや捩り等の負荷が加わると、サイドフレームには支持点となる回動軸（シートのリクライニング用回動軸）まわりの曲げモーメントが発生する（厳密には捩りモーメント等の他の作用も発生する）。詳しくは、この曲げモーメントは、サイドフレーム各部に対し、その上部から下部（回動軸）に向けてかかる作用の大きさが徐々に増大するような分布となる。
したがって、上記特許文献１のように、サイドフレーム下部を上部と同様にして前後端部位を内側に折り込んだ構成とした場合、これにより強度が高められるが、サイドフレーム下部は、シートクッションとの連結の関係上、前後端部位を内側に折り込むことは難しく、強度を確保するためシートバックの前後厚み方向に幅広にして対応せざるを得ない。
すなわち、サイドフレームの板厚や材質を最適配置して、シートバックフレームの構造強度を維持しつつ、シートバック両側部の全長にわたる前後厚みを好適に薄くすることができなかった。したがって、車両室内空間のより一層の確保を図る設計とすることが困難であった。

本発明は、上記した問題を解決するものとして創案されたものであって、本発明が解決しようとする課題は、シートバックに必要な強度を確保しつつ、両側部全体の前後厚みを薄くし、かつ、構造全体の軽量化を図ることである。

上記課題を解決するために、本発明のシートバックフレーム構造は次の手段をとる。
先ず、第１の発明は、シートバックの左右両側部の骨格が、シートバックの前後方向に板幅を向けた板状のサイドフレームによって構成されたシートバックフレーム構造である。サイドフレームは、板厚もしくは材質の異なる複数の鋼板をシートバックの高さ方向に突き当てて溶接したテーラードブランク材によって形成され、その強度が下方側に向かって高くなっていくように構成されている。各鋼板の互いに突き当てられて溶接される各突き当て面は、シートバックの高さ方向に対して傾斜した方向に面を向けて形成されている。サイドフレームの板幅方向の各縁部には、板厚方向に突出するフランジが形成されている。各鋼板のフランジを形成する各部分も、互いに高さ方向に突き当てられて溶接されており、その突き当てられて溶接される各突き当て面も、シートバックの高さ方向に対して傾斜した方向に面を向けて形成されている。

この第１の発明によれば、サイドフレームは、板厚もしくは材質の異なる複数の鋼板が高さ方向に突き当てられて溶接されたテーラードブランク材によって、その強度が下方側に向かって高くなっていくように形成されている。詳しくは、各鋼板は、互いの突き当て面がシートバックの高さ方向に対して傾斜した方向に面を向けて形成されていることにより、その溶接面積が広く確保されている。また、各鋼板のフランジを形成する各部分も、互いの突き当て面がシートバックの高さ方向に対して傾斜した方向に面を向けて形成されており、その溶接面積が広く確保されている。

次に、第２の発明は、上述した第１の発明において、各鋼板が互いに板厚の異なる同質の材料からなるものである。
この第２の発明によれば、サイドフレームは、各部に必要な強度をもたせられる板厚を備えた鋼板が適宜選択されて構成されることにより、無駄な板厚部分が排除された軽量かつ薄手な構成とされる。

次に、第３の発明は、上述した第２の発明において、各鋼板が互いに材質の異なる同じ板厚の材料からなるものである。
この第３の発明によれば、サイドフレームは、各鋼板が互いに材質の異なる同じ板厚の材料からなることにより、各部に必要な強度を備えた上で板厚が均一に揃えられた構成とされる。

次に、第４の発明は、上述した第１から第３のいずれかの発明において、各鋼板の互いに突き当てられる各突き当て面が、シートバックの高さ方向に対して板幅方向側に傾斜した方向に面を向けて互いに突き当てられているものである。そして、この傾斜のついた突き当て構造によって、サイドフレームがシートバックにかかる前後方向の負荷を受け止める強度が高さ方向に緩やかに変化するようになっている。

この第４の発明によれば、各鋼板の互いに突き当てられる突き当て面がシートバックの高さ方向に対して板幅方向側に傾斜して形成されて、サイドフレームにかかる前後方向の負荷を受け止める強度が高さ方向に緩やかに変化するようになっていることにより、サイドフレームの各部に局所的な応力集中がかからなくなる。

本発明は上述した手段をとることにより、次の効果を得ることができる。
先ず、第１の発明によれば、サイドフレームをテーラードブランク材によって形成し、その強度が下方側に向かって高くなっていくように形成すると共に、互いに高さ方向に突き当てられる各鋼板の突き当て面及び各鋼板の縁部に形成された各フランジの突き当て面をそれぞれ斜めに形成して溶接面積を広く確保したことにより、サイドフレームの板幅寸法を大きくすることなく、サイドフレームに必要な強度を確保し、なお且つ構造全体の軽量化を図ることのできる構成を得ることができる。
更に、第２の発明によれば、各鋼板を各部に必要な強度をもたせられる板厚を備えた同質の材料によって構成したことにより、同質の材料による接合によってサイドフレームを簡単に形成することができると共に、無駄な板厚部分を排除して、軽量かつ薄手な構成とすることができる。
更に、第３の発明によれば、各鋼板を材質の異なる材料によって形成することで、各部に必要な強度をもたせた上で各部の板厚を均一に揃えることができ、サイドフレームを板厚の均一な生産性の良い構成とすることができる。
更に、第４の発明によれば、各鋼板の突き当て面を板幅方向側、すなわちシートバックの前後方向側に傾斜させて、その強度の高さ方向の変化が緩やかとなるように形成したことにより、サイドフレームの各部に局所的な応力集中が起こりにくくなるようにすることができる。

以下に、本発明を実施するための最良の形態の実施例について、図面を用いて説明する。

始めに、本発明の実施例１のシートバックフレーム構造１０について、図１及び図２に基づいて説明する。図１は本実施例のシートバックフレーム構造１０を示す部分拡大斜視図、図２はサイドフレーム３０の上下方向断面形状を示す図であり、図１のＡ−Ａ線断面が描かれている。なお、図１は、後述する実施例２でも参酌されるため、実施例２で示される構成の符号には括弧が付されている。
本実施例のシートバックフレーム構造１０は、図１に良く示されるように、車両用シートのシートバック２０の骨格を形成している。詳しくは、シートバックフレーム構造１０は、シートバック２０の左右位置（図１には一方側のみが示されている。）に板状のサイドフレーム３０が配設されている。そして、サイドフレーム３０の上端側部位にはアッパフレーム５０が架け渡されて互いに剛節状態とされている。更に、サイドフレーム３０の下端側部位にはロアフレーム５１が架け渡されており、これらも互いに剛節状態とされている。また、サイドフレーム３０は、その下部がシートバック２０のリクライニング用の回動軸（図示しない）によって軸支された状態とされている。
したがって、例えばシートに着座するなどによってシートバック２０に負荷がかかると、このシートバック２０を支持するサイドフレーム３０各部には曲げモーメント等の作用が発生する。詳しくは、曲げモーメントは、サイドフレーム３０の上部から下部（シートのリクライニング用回動軸）に向けて徐々に作用が増大するようにして分布する。したがって、この曲げモーメントの作用は、主として、アッパフレーム５０及びロアフレーム５１に対して剛節状態とされたサイドフレーム３０全体の強度でもって受け止められることとなる。

ところで、上記した各サイドフレーム３０は、図１に良く示されるように、その板幅寸法が上部から下部にかけて一定に形成されており、板幅がシートバック２０の前後厚み方向２４に向けられてそれぞれ配設されている。これにより、サイドフレーム３０の断面形状は、曲げモーメントの作用方向に対する断面係数が高められている。すなわち、サイドフレーム３０各部の内部に作用する曲げ等の応力が緩和される構成とされている。
また、サイドフレーム３０には、板厚方向（シートバック２０の前後厚み方向２４）の両端側部位が全体的に内側に折り込まれた形状のフランジ３３が形成されている。これにより、例えばサイドフレーム３０の板幅寸法を小さくしてシートバック２０の両側部２３の前後厚みを薄くしても、サイドフレーム３０全体の断面係数をある程度確保することができる。

更に、サイドフレーム３０は、図２に良く示されるように、複数の同材質から成る板材３１（鋼板）の側部３１ａがシートバック２０の上部２１から下部２２の方に向かって突き当て溶接されたいわゆるテーラードブランク材をプレス加工して形成されている。ここで、テーラードブランク材は、溶接により複数の鋼板（板材３１）を目的に合わせて組み合わせて仕立てることのできる公知のプレス素材である。詳しくは、テーラードブランク材は、各板材３１の突き当て面が連続的な線溶接によって接合されたものであるため、各接合部に高い結合強度が得られるとされている。

詳しくは、サイドフレーム３０は、図２に良く示されるように、シートバック２０の上部２１から下部２２の方に向かって板材３１の板厚が段階的に厚くなる配置とされており、かかる曲げモーメント分布に対応させて板厚方向の単位面積当たりの強度が高められた構成とされている。
具体的に説明すると、かかる負荷の大きいサイドフレーム３０の下部には、その負荷の大きさに対応可能な板厚を備えた板材３１が配置されている。また、負荷の小さいサイドフレーム３０の上部には、下部よりも薄い板厚の板材３１が配置されている。
すなわち、サイドフレーム３０は、サイドフレーム３０各部にかかる負荷の大きさに対応可能な板厚（断面係数）を有した板材３１がそれぞれ最適配置されており、各部に必要な強度が備えられた構成とされている。また、上記した必要な強度を備えた構成でありながら、板材３１の使用量が必要な分に抑えられた構成とされている。

また、より詳しくは、上記したサイドフレーム３０を形成する複数の板材３１は、図１に良く示されるように、側部３１ａの突き当て面がサイドフレーム３０の板幅方向から板面３２の面内上下方向、詳しくは突き当て面の板幅方向前側部位が後側部位に対して板面３２の面内下方向に傾斜した状態で突き当て溶接されている。
これにより、サイドフレーム３０の板厚方向の単位面積当たりの強度は、板幅方向の上下方向に対し緩やかに変化している。すなわち、サイドフレーム３０の強度が変化する部位の強度変化が緩やかになっている。
したがって、シートバック２０に前後厚み方向２４（サイドフレーム３０の板幅方向）の負荷がかかった際には、サイドフレーム３０の各板材３１間の強度の変化する部位に局所的な応力集中を発生させることがなく、その他の範囲にまで応力を分散させて作用させる。また、上記した各板材３１は、傾斜した状態で突き当て溶接されているため、傾斜させずに突き当て溶接される場合に比べて突き当て面積が広く、高い結合強度でもって接合されている。なお、好ましくは、図１で見て上位接合部の最下端位置と下位接合部の最上端位置とが同一高さ位置に設定されていると、この接合部間での応力分布も最適化される。

続いて、本実施例のシートバックフレーム構造１０の使用方法について説明する。
上記したシートバックフレーム構造１０を備えるシートに対し、乗員等の者が着座（背もたれ）するなどしてシートバック２０に負荷がかかると、このフレーム構造を構成するサイドフレーム３０各部には曲げモーメント等の作用が発生する。このとき、曲げモーメントは、サイドフレーム３０の上部から下部（シートのリクライニング用回動軸）に向けて徐々に作用が増大するようにして分布する。
これに対し、シートバックフレーム構造１０のサイドフレーム３０は、上記した曲げモーメント分布に対応可能な板厚（断面係数）を有した板材３１が各部に最適配置されて構成されている。したがって、サイドフレーム３０各部にかかる応力が緩和され、通常使用によってはサイドフレーム３０が座屈したり塑性変形したりすることがない。
また、例えば車両衝突が起きるなどしてシートバック２０に過大な負荷（サイドフレーム３０の板幅方向の負荷）が作用すると、この負荷は主としてサイドフレーム３０に集中的に作用する。この場合において、サイドフレーム３０を形成する複数の板材３１の突き当て面は上記傾斜した状態で接合されているため、内部に局所的な応力集中を発生させることがない。したがって、その他の範囲にまで応力を分散させ、サイドフレーム３０全体でもってこの負荷を受け止める。すなわち、サイドフレーム３０の許容座屈応力が高められているため、局所的な座屈を伴ない難く、サイドフレーム３０全体の衝撃エネルギ吸収特性が良好に発揮される。

このように、本実施例のシートバックフレーム構造１０は、シートバック２０に必要な強度を備えつつ、サイドフレーム３０の上部から下部にかけての全体的な板幅寸法を小さくした設計とすることができる。特に、従来困難とされたサイドフレーム３０下部の板幅寸法を効果的に小さくすることができるため、非常に有用である。したがって、シートバック２０全体の両側部２３の前後厚みを薄くした設計にすることができるため、室内空間をより一層広く確保し、構造全体の軽量化を図ることができる。
更に、サイドフレーム３０をテーラードブランク材を用いて形成することにより、サイドフレーム３０にかかる曲げモーメント分布に対応させて、突き当て溶接される各板材３１の板厚を調整した最適配置とすることができる。したがって、サイドフレーム３０全体の形状（前後厚み）を必要な分に止め、かかる材料コストや重量を必要な分に抑えた設計とすることができる。また、このような簡単な構成によって必要な強度が得られるため、構造を複雑化したり部品点数を増大させることがない。したがって、各部の寸法精度や生産性を良好にすることができる。
更に、上記したテーラードブランク材を構成する各板材３１は、前述したように傾斜した状態で接合されているため、シートバック２０の前後厚み方向２４のサイドフレーム３０にかかる応力分布を最適化することができる。したがって、シートバック２０の衝撃エネルギ吸収特性を向上させることができる。また、各板材３１間の結合強度をより一層高めることができる。

続いて、本発明の実施例２のシートバックフレーム構造１０について、図１及び図３に基づいて説明する。図３は本実施例のシートバックフレーム構造１０（図１参照）におけるサイドフレーム４０の上下方向断面形状を示す図であり、図１のＡ−Ａ線断面が描かれている。
なお、本実施例では、実施例１のシートバックフレーム構造１０と同様の構成及び作用を奏する箇所については同一の符号を付して説明を省略し、相異するサイドフレーム４０の構成については異とする符号を付して詳しく説明することにする。

本実施例のシートバックフレーム構造１０を構成する各サイドフレーム４０は、図１及び図３に良く示されるように、複数の異材質から成る板材４１（鋼板）の側部４１ａがシートバック２０の上部２１から下部２２の方に向かって突き当て溶接されたいわゆるテーラードブランク材をプレス加工して形成されている。
詳しくは、図３に良く示されるように、サイドフレーム４０は、シートバック２０（図１参照）の上部２１から下部２２の方に向かって板材４１の強度が段階的に高くなる配置とされており、かかる曲げモーメント分布に対応させて板厚方向の単位面積当たりの強度が高められた構成とされている。
具体的に説明すると、かかる負荷の大きいサイドフレーム４０の下部には、その負荷の大きさに対応可能な材質（強度）を備えた板材４１（例えば比較的高価な材質の板材４１）が配置されている。また、負荷の小さいサイドフレーム４０の上部には、下部よりも強度の低い材質の板材４１が配置されている。
すなわち、サイドフレーム４０は、サイドフレーム４０各部にかかる負荷の大きさに対応可能な材質（強度）を有した板材４１がそれぞれ最適選定されて配置されており、サイドフレーム４０各部に必要な強度が備えられた構成とされている。したがって、サイドフレーム４０全体を高強度な機械特性の得られる高価な材質の板材４１によって形成しなくとも、必要な強度を備えた構成にすることができる。また、板材４１の選定によって、サイドフレーム４０全体の厚みが一定（面一）となるように形成されているため、プレス加工等の加工がし易い生産性に優れた構成とされている。

続いて、本実施例のシートバックフレーム構造１０の使用方法について説明する。
上記したシートバックフレーム構造１０を備えるシートに対し、乗員等の者が着座（背もたれ）するなどしてシートバック２０に負荷がかかると、このフレーム構造を構成するサイドフレーム４０各部には曲げモーメント等の作用が発生する。このとき、曲げモーメントは、サイドフレーム４０の上部から下部（シートのリクライニング用回動軸）に向けて徐々に作用が増大するようにして分布する。
これに対し、シートバックフレーム構造１０のサイドフレーム４０は、上記した曲げモーメント分布に対応可能な材質（強度）を有した板材４１が各部に最適選定されて配置されて構成されている。したがって、サイドフレーム４０各部にかかる応力が緩和され、通常使用によってはサイドフレーム４０が座屈したり塑性変形したりすることがない。

このように、本実施例のシートバックフレーム構造１０は、シートバック２０に必要な強度を維持するために、サイドフレーム４０全体の材質をすべて高強度な機械特性の得られる高価なものにしなくとも、各板材４１の材質を最適選定することによって、高価な板材４１の使用量を必要な分に抑えることができる。したがって、構造全体のコスト低減化や軽量化を図ることができる。更に、板材４１の選定によって、サイドフレーム４０全体の板厚を一定にすることができるため、生産性を良好に維持することもできる。

以上、本発明の実施形態を２つの実施例について説明したが、本発明は上記実施例のほか各種の形態で実施できるものである。
例えば、サイドフレームの板厚方向の単位面積当たりの強度を高めるために、実施例１（サイドフレーム３０）では板材３１の板厚を厚くし、実施例２（サイドフレーム４０）では強度の高い材質の板材４１を選定したものを示したが、これらを組み合わせた構成のものであっても良い。すなわち、板材の板厚を変化させると共にその材質も変化させることにより、サイドフレームの板厚方向の単位面積当たりの強度をより好適に調整することができる。
また、実施例１及び２において、複数の板材が、その側部の突き当て面がサイドフレームの板幅方向から板面の面内上下方向に傾斜した状態（突き当て面の板幅方向前側部位が後側部位に対して板面の面内下方向に傾斜した状態）で突き当て溶接されたものを示したが、サイドフレームの前後厚み方向から板面の面内上下方向に傾斜した状態で突き当て溶接されたものであっても良い。すなわち、図２又は図３で例示すると、各接合部（側部３１ａ又は側部４１ａ）が紙面内方向（板面の面内上下方向）に傾斜した状態である。これにより、サイドフレームに前後厚み方向の負荷がかかった際に、各板材間の強度の変化する部位に局所的な応力集中を発生させることがなくなる。

実施例１及び実施例２のシートバックフレーム構造を示す部分拡大斜視図である。 実施例１のシートバックフレーム構造におけるサイドフレームの上下方向断面形状を示す図である。 実施例２のシートバックフレーム構造におけるサイドフレームの上下方向断面形状を示す図である。

符号の説明

１０ シートバックフレーム構造
２０ シートバック
２１ 上部
２２ 下部
２３ 側部
２４ 前後厚み方向
３０ サイドフレーム
３１ 板材
３１ａ 側部
３２ 板面
３３ フランジ
４０ サイドフレーム
４１ 板材
４１ａ 側部
４２ 板面
４３ フランジ
５０ アッパフレーム
５１ ロアフレーム

Claims (4)

1. シートバックの左右両側部の骨格が該シートバックの前後方向に板幅を向けた板状のサイドフレームによって構成されたシートバックフレーム構造であって、
   前記サイドフレームは板厚もしくは材質の異なる複数の鋼板を前記シートバックの高さ方向に突き当てて溶接したテーラードブランク材によって形成され、その強度が下方側に向かって高くなっていくように構成されており、前記各鋼板の互いに突き当てられて溶接される各突き当て面は前記シートバックの高さ方向に対して傾斜した方向に面を向けて形成されており、前記サイドフレームの板幅方向の各縁部には板厚方向に突出するフランジが形成されており、前記各鋼板の前記フランジを形成する各部分も互いに高さ方向に突き当てられて溶接されており、その突き当てられて溶接される各突き当て面も前記シートバックの高さ方向に対して傾斜した方向に面を向けて形成されていることを特徴とするシートバックフレーム構造。
2. 請求項１に記載のシートバックフレーム構造であって、
   前記各鋼板が互いに板厚の異なる同質の材料からなることを特徴とするシートバックフレーム構造。
3. 請求項１に記載のシートバックフレーム構造であって、
   前記各鋼板が互いに材質の異なる同じ板厚の材料からなることを特徴とするシートバックフレーム構造。
4. 請求項１から請求項３のいずれかに記載のシートバックフレーム構造であって、
   前記各鋼板の互いに突き当てられる各突き当て面が前記シートバックの高さ方向に対して板幅方向側に傾斜した方向に面を向けて互いに突き当てられており、この傾斜のついた突き当て構造によって前記サイドフレームが前記シートバックにかかる前後方向の負荷を受け止める強度が高さ方向に緩やかに変化するようになっていることを特徴とするシートバックフレーム構造。

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