JP6080674B2 - シートサスペンション - Google Patents

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Description

本発明は、自動車などの車両用のシートを支持するシートサスペンションに関する。
特許文献1,2には、次のようなシートサスペンションが開示されている。すなわち、車体フロアに取り付けられる下部フレームに対して上下動可能に設けられる上部フレームを磁気バネとトーションバーとにより弾性的に支持したもので、所定の変位範囲において磁気バネが負のバネ定数を有することを利用し、正のバネ定数を有するトーションバーを組み合わせることによって、所定の変位範囲における両者を重畳したバネ定数を略ゼロにし、これにリンク等の摩擦力も含めた場合であっても、シートサスペンション全体(系全体)のバネ定数(静的バネ定数)が上記の略ゼロ付近で保たれる構成として、振動を吸収するものである。また、特許文献3は、磁気バネを構成する固定マグネットユニットを上部フレーム側又は下部フレーム側に弾性支持して除振性能をさらに向上させた技術が提案されている。
特開2003−320884号公報 特開2005−199939号公報 特開2010−179719号公報
特許文献1〜3に開示のシートサスペンションは、所定の周波数及び振幅の振動に対しては、上記の磁気バネとトーションバーを用いた構成により上部フレーム及び下部フレームの相対運動によって振動を吸収するものであるが、いずれも路面から車体フロアを通じて入力される上下振動及び前後振動に対応するためのものであり、横揺れによる低周期振動への対処はなされていない。
すなわち、従来の横揺れ対策は、シートバック部やシートクッション部におけるクッション部材の側部のホールド性を高くしたり、あるいは、クッション部材の側部の支持圧を可変として対処したりするのが通常であり、シートサスペンションによって横揺れ対策を行うことは考慮されていない。シートサスペンションによって横揺れに対処できれば、クッション部材の性能に依存せずとも、着座者の体の横ずれを軽減でき、安定した姿勢を保ちやすい。また、ホイールベースの長い車両は、直進安定性に優れ、上下及び前後振動の吸収性能が高いという利点を有することから近年採用されることが多くなっているが、ホイールベースが長く、油圧制御のサスペンションを採用したものは、凹凸路面の走行時等において左右の位相ずれが大きくなり、横揺れによる低周期振動を生じやすい。このような横揺れは上記したように姿勢の安定性を損ない、さらには動揺病の発生要因にもなる。
本発明は上記に鑑みなされたものであり、横揺れによる低周期振動を抑制し、着座姿勢の安定性を高め、さらに動揺病の低減にも貢献できるシートサスペンションを提供することを課題とする。
上記課題を解決するため、本発明のシートサスペンションは、車体とシートの間に介在されるシートサスペンションであって、前記車体側に取り付けられる車体側取付部材に対し、前記シート側に取り付けられるシート支持部材が、横揺れ吸収機構を介して配設されていることを特徴とする。
前記横揺れ吸収機構は、前記車体側取付部材と前記シート支持部材との間に設けられ、前記シート支持部材を前記車体側取付部材に対して車幅方向に変位可能に支持するリンク機構を有してなり、前記リンク機構は、複数のリンクから構成され、そのうち、前記シート支持部材に連結されるリンクは、前記シート支持部材との連結点が車幅方向に円弧状軌道で変位するように揺動可能に設けられていることが好ましい。前記シート支持部材に連結される前記リンクの揺動支点が、上下方向に変位可能に設けられていることが好ましい。
前記車体側取付部材は、基部とリンク支持部とを有し、車体側に前記基部が取り付けられると共に、前記シートの前縁側と後縁側に対応する位置に、左右一対ずつ設けられるブラケットを有してなり、前記シート支持部材は、前縁側に設けられた一対の前記ブラケットのリンク支持部に、車幅方向の各端部が前記リンク機構を介して接続される前縁側取付部と、後縁側に設けられた一対の前記ブラケットのリンク支持部に、車幅方向の各端部が前記リンク機構を介して接続される後縁側取付部とを有してなることが好ましい。
前記横揺れ吸収機構は、さらに、前記シート支持部材を前記車体側取付部材に対して車幅方向に弾性支持する弾性部材を有する構成とすることができる。この場合、前記シート支持部材の前記前縁側取付部及び後縁側取付部の少なくとも一方の車幅方向中途部に弾性部材支持部が設けられ、この弾性部材支持部と前記車体側のいずれかの部位との間に、前記弾性部材としてのコイルスプリングが配設されている構成とすることが好ましい。
本発明によれば、 車体側に取り付けられる車体側取付部材に対し、シートを支持するシート支持部材を、横揺れを吸収するための横揺れ吸収機構を介して設けている。従って、車両の油圧サスペンションの位相ずれ等によって生じる横揺れ(低周期振動)を、横揺れ吸収機構によって吸収でき、着座者の体の横ずれを抑制し、着座姿勢の安定性を高めることができ、さらに動揺病の発生を抑制できる。
図1は、本発明の一の実施形態にかかるシートサスペンションの概略構成を示す斜視図であり、シート支持部材が中立位置にある状態を示した図である。 図2は、図1のシートサスペンションにおけるシート支持部材が相対的に一方に変位した状態を示した斜視図である。 図3は、図1のシートサスペンションにおけるシート支持部材が相対的に他方に変位した状態を示した斜視図である。 図4は、上記実施形態のシートサスペンションにおける横揺れ吸収機構の動きを説明するための図であり、(a)はシート支持部材が中立位置にある状態を示し、(b)はシート支持部材が相対的に一方に変位した状態を示し、(c)はシート支持部材が他方に変位した状態を示した図である。 図5は、上記実施形態のシートサスペンションにおける横揺れ吸収機構の構造を説明するための分解斜視図である。 図6は、上記実施形態のシートサスペンションの作用を説明するための図である。 図7(a)〜(e)は、上記実施形態のシートサスペンションの横方向の加速度伝達率の測定結果を説明するための図である。
以下、図面に示した実施形態に基づき本発明をさらに詳細に説明する。図1は、本発明の一の実施形態に係るシートサスペンション1の構造を示す斜視図である。本実施形態のシートサスペンション1は、車体側取付部材10、シート支持部材20及び横揺れ吸収機構30を有して構成される。
車体側取付部材10は、車体側の任意の部材、本実施形態では2本一対のスライダ11,12に取り付けられるブラケット13〜16を有してなる。スライダ11,12は、車体フロアに左右(車幅方向)に所定間隔離間して固定されるロアレール11a,12aと、各ロアレール11a,12aに対して摺動可能に配設されるアッパーレール11b,12bを有している。そして、左右のアッパーレール11b,12bの前縁側に、前縁側ブラケット13,14が取り付けられ、左右のアッパーレール11b,12bの後縁側に、後縁側ブラケット15,16が取り付けられている。
各ブラケット13〜16は、基部131〜161と、リンク支持部132〜162とを備えた、平面視で略L字状に形成されている。基部131〜161は、左右のアッパーレール11b,12bの前縁側及び後縁側にそれぞれボルトを介して固定される。リンク支持部132〜162は、基部131〜161から外方に向かって斜め下方に延びる形状を有している。
シート支持部材20は、前縁側取付部21と後縁側取付部22とを有してなる。前縁側取付部21は、連結板部211と、連結板部211の両端部が断面逆L字状に形成され、略垂直面状態の前面板部212と、前面板部212の上縁から後方に折り曲げられ、略水平面状態となっている上面板部213とを有している。連結板部211は、車幅方向に所定の長さを有するが、両端の各前面板部212,212の位置が、平面視で一対のスライダ11,12のロアレール11a,12aのそれぞれ外方に位置できる程度の長さで形成され、各前面板部212,212が、前縁側に設けられた上記のリンク支持部132,142にそれぞれ略対面する位置に配設される。
後縁側取付部22も同様であり、連結板部221の両端部が断面逆L字状に形成され、略垂直面状態の後面板部222と、後面板部222の上縁から前方に折り曲げられ、略水平面状態の上面板部223とを有し、両端の各後面板部222,222の位置が、平面視で一対のスライダ11,12のロアレール11a,12aのそれぞれ外方に位置できる程度の長さで形成されている。そして、各後面板部222,222が、後縁側に設けられた上記のリンク支持部152,162にそれぞれ略対面する位置となるように配設される。
また、前縁側取付部21の各端部に位置する上面板部213,213、後縁側取付部の各端部に位置する上面板部223,223には、それぞれシートのシートクッション部を構成するクッションフレーム(図示せず)が取り付けられて支持される。
横揺れ吸収機構30は、車体側取付部材10とシート支持部材20との間に設けられ、車両の油圧サスペンションの位相ずれ等によって生じる横揺れ(低周期振動)が、シートに伝達されることを抑制する。本実施形態の横揺れ吸収機構30は、リンク機構31と弾性部材32とを有して構成される。
リンク機構31は、車体側取付部材10の4つのブラケット13〜16のリンク支持部132〜162と、シート支持部材20の前縁側取付部21及び後縁側取付部22における各前面板部212,212及び各後面板部222,222との間において、略対面するもの同士を連結するように、それらの間にそれぞれ配設され、計4組備えられている。
各リンク機構31は、具体的には、図5に示した構造を有し、第1リンク311、第2リンク312及び第3リンク313を有して構成される。なお、図5では、車体側取付部材10の一方の前縁側ブラケット13とシート支持部材20の前縁側取付部21の一方の前面板部212とを例示し、それらに連結されるリンク機構31を示しているが、他のブラケット14〜16と、シート支持部材20の前縁側取付部21の他方の前面板部212及び後縁側取付部22の各後面板部222との間に配置される各リンク機構31の構成も全く同様である。
図5に示したように、ブラケット13のリンク支持部132には、上部側である基部131寄りに上部連結孔131aが形成され、その斜め下方に位置する下端付近には下部連結孔131bが形成されている。一方、シート支持部材20の前縁側取付部21の前面板部212には、その下端付近に下部連結孔212aが形成されている。
第1リンク311は略横方向に延びるように配置され、各端部付近に内側貫通孔311aと外側貫通孔311bが形成されている。第2リンク312は略垂直方向に延びるように配置され、上端付近、中央付近、下端付近の3箇所に、上部貫通孔312a、中央貫通孔312b及び下部貫通孔312cが形成されている。第3リンク313は、略L字状に形成され、その略垂直辺部の上端付近に上部貫通孔313aが形成され、略垂直辺部の下端付近に下部貫通孔313bが形成されている。そして、前縁側ブラケット13に隣接して、上方位置に第1リンク311が略横方向に延びるように配置され、該第1リンク311の下方位置に第3リンク313が配置される。第2リンク312は、このように配置された第1リンク311及び第3リンク313と前面板部212との間に配置される。
前縁側ブラケット13の上部連結孔131aと第1リンク311の内側貫通孔311aとは連結ピン321により連結される。第1リンク311の外側貫通孔311bと第2リンク312の上部貫通孔312aとは連結ピン322により連結される。第2リンク312の中央貫通孔312bと第3リンク313の上部貫通孔313aとは連結ピン323により連結される。第3リンク313の下部貫通孔313bと前縁ブラケット13の下部連結孔131bとは連結ピン324により連結される。第2リンク312の下部貫通孔312cと前面板部212の下部連結孔212aとは連結ピン325により連結される。なお、上記説明では、例えば、第1リンク311に、内側貫通孔311aや外側貫通孔311bを穿設して連結ピン321,322を装着しているが、これらの貫通孔を穿設することなく、連結ピン321,322を第1リンク311の面に突設した構造としてもよい。この点は、他のリンク312,313との関係、あるいは、他のリンク312,313とブラケット13や前面板部212との関係でも同様であり、いずれにしても、リンク311〜313同士の関係、リンク311,313とブラケッ13との関係、リンク312と前面板部212との関係において、それぞれ上記した各連結ピン321〜325の位置が相互の連結点となるように係合していればよい。
第2リンク312は、上部貫通孔312aに隣接して外方に突出する突出部312dを有する形状となっている。この突出部312dは、各ブラケット13〜16のリンク支持部132〜162よりも外方に位置するように突出している。そして、前縁側と後縁側に配置される第2リンク312,312の突出部312d,312d間に、補強パイプ312eが掛け渡されている(図1参照)。これにより、強度を向上させると共に、前縁側と後縁側に配置される第2リンク312,312の動作の同期を図っている。同様に、第3リンク313は略水平辺部が各ブラケット13〜16のリンク支持部132〜162よりも外方に位置するように突出する突出部313cを有する形状となっており、前縁側と後縁側に配置される第3リンク313,313の突出部313c,313c間に、補強パイプ313dが掛け渡され、強度の向上と、前縁側と後縁側の第3リンク313,313の動作の同期を図っている。なお、第1リンク311,311間にも必要に応じて補強パイプを設けることももちろん可能である。
弾性部材32は、2本のコイルスプリング321,322を有して構成される。シート支持部材20における前縁側取付部21の連結板部211の車幅方向中途部には、内方に突出する略コ字状の弾性部材支持部214が溶接により固着されており、弾性部材支持部214の一方の板部214aと一方のアッパーレール11bとの間に、一方のコイルスプリング321が配設され、弾性部材支持部214の他方の板部214bと他方のアッパーレール12bとの間に、他方のコイルスプリング322が配設されている。
本実施形態によれば、車両の油圧サスペンションの位相ずれ等によって横揺れ(低周期振動)が生じると、横揺れ吸収機構30により、車体側取付部材10に対してシート支持部材20が相対的に横方向に運動する。例えば、図1及び図4(a)の中立状態から、図2及び図4(b)に示したように、正面から見て、車体フロアが相対的に左方に揺動すると、シート支持部材20は相対的に右方に揺動する。
ここで、リンク機構31は、シート支持部材20の車体側取付部材10に対する相対的な上記の動きの中で、図4(a)〜(c)に示したような動きをする。なお、図4(a)〜(c)はシート支持部材20のうち、前縁側取付部21を示しているが、後縁側取付部22の動きも全く同じである。すなわち、まず、シート支持部材20の前縁側取付部21における前面板部212の下部連結孔212aが、第2リンク312の下部貫通孔312cに連結ピン325により連結されているため、前縁側取付部21が左右に変位すると、この連結点(連結ピン325の位置)がそれに伴って左右に変位する。第2リンク312は、上部貫通孔312aが第1リンク311の外側貫通孔311bに連結ピン322を介して連結されているため、該連結ピン322を揺動支点として下部連通孔212aと下部貫通孔312cの連結点(連結ピン325の位置)は左右方向(車幅方向)に円弧状軌道で変位することになる。
第2リンク312の中央貫通孔312bには、連結ピン323を介して、第3リンク313の上部貫通孔313aが連結されている。従って、第2リンク312の下部貫通孔312c側が左右方向に円弧運動しようとすると、第3リンク313は、その下部貫通孔312bが前縁ブラケット13の下部連結孔131bに連結ピン324を介して連結されているため、該連結ピン324を中心として上部貫通孔313a側が左右方向に円弧運動する。これにより、第2リンク312は上部貫通孔312aの位置を揺動支点として、下部貫通孔312c及び連結ピン325を介して該下部貫通孔312cに連結された前面板部212を有する前縁側取付部21が安定した軌跡で左右方向に円弧運動する。このような円弧運動により、横揺れが吸収される。
一方、第2リンク312の下部貫通孔312cと前面板部212の下部連通孔212aの連結点(連結ピン325の位置)をこのように左右に円弧運動させて、該第2リンク312に連結された前縁側取付部21(シート支持部材20)を左右方向に円弧運動させる場合、左右方向の動き量は、第2リンク312の揺動支点の位置である上部貫通孔312aと連結点の位置にある下部貫通孔312cとの距離に従うことになる。シート支持部材20の必要な動き量をコンパクトな第2リンク312で確保するべく、すなわち第2リンク312の連結点の位置にある下部貫通孔312cの円弧運動の半径をより大きくして前縁側取付部21(シート支持部材20)の左右方向の動き量を増すため、本実施形態では、第2リンク312の揺動支点である上部貫通孔312aの位置を、前縁側取付部21の左右方向の動きに追随して上下に変位可能となるように第1リンク311を設けている。すなわち、第1リンク311は、内側貫通孔311aが前縁側ブラケット13の上部連結孔131aに連結ピン321を介して連結されている。このため、該連結ピン321を中心として、第2リンク312の上部貫通孔312aに連結される外側貫通孔311b側が上下方向に円弧運動をする。これにより、図6に示したように、第2リンク312の下部貫通孔312cと前面板部212の下部連通孔212aの連結点の円弧運動の架空の回転中心を、例えば着座者の頭部の上方位置となるように設定できる。なお、第2リンク312の揺動支点である上部貫通孔312a(連結ピン322)の上下動は、第1リンク311によって行うのではなく、上下方向に直動で変位する機構をその代わりに用いることも可能であるが、本実施形態のように第1リンク311を用いることにより、簡易な構造で上下動を行わせることができるという利点がある。
シート支持部材20の前縁側取付部21及び後縁側取付部22が車体側取付部材10に対して左右方向に相対的に揺動する結果、横揺れに対して常に中立点に位置することになるため、横揺れに伴う振動が吸収される。これにより、着座者の体の横ずれを抑制し、着座姿勢の安定性を高めることができ、動揺病の発生が抑制できる。しかも、本実施形態では、リンク機構31によりシート支持部材20が左右方向に円弧状軌道で揺動する構成であるため、図6に示したように、着座者の頭部の左右方向の相対変位は、ヒップポイント(HP)付近の左右方向の相対変位よりも小さくなる。これにより、横揺れに対する着座者の視線の位置が安定し、横揺れ時における視認性が損なわれず、この点も動揺病の発生も抑制するのに大きく貢献する。
なお、本実施形態の横揺れ吸収機構30は、上記のような円弧運動を行うことにより、図2及び図4(b)に示したように、正面から見て、車体フロアが相対的に左方に揺動すると、シート支持部材20は相対的に右方に揺動し、左方のコイルスプリング322が伸長し、右方のコイルスプリング321が収縮する。同様に、図3及び図4(c)に示したように、上記と逆方向に、すなわち、正面から見て、車体フロアが相対的に右方に揺動すると、シート支持部材20は相対的に左方に揺動し、右方のコイルスプリング321が伸長し、左方のコイルスプリング322が収縮する。これらの作用により、揺動範囲が所定の範囲に規制され、その範囲において横揺れに伴う外力が緩衝される。
(実験例)
図7(e)に示したように、6自由度加振装置上にセットした上記実施形態のシートサスペンション1のシート支持部材20上に、クッションフレーム500を取り付け、シート510を配設し、被験者を着座させた。被験者のヒップポイント(HP)の側方の腰骨付近とシートサスペンション1のシート支持部材上に加速度ピックアップを取り付け、サイン波±5mm、±8mmで、横方向に振動させ、加速度伝達率を測定した。
図7(a)はHPで測定されたサイン波±5mmで振動させた加速度伝達率を示し、図7(b)はHPで測定されたサイン波±8mmで振動させた加速度伝達率を示す。図中、「横サスあり」は、上記実施形態の横揺れ吸収機構30を作動状態としたときのデータで、「横サスなし」は横揺れ吸収機構30が作動しないようにロックし、横揺れ吸収機構30を設けていない場合と同じ状態にしたときのデータである。
図7(a),(b)のいずれの場合も、加振周波数1.5Hz付近までは「横サスあり」及び「横サスなし」の間で大きな違いはなく、上記実施形態のシートサスペンション1が機能し始める1.5Hz付近以上の加振周波数では、「横サスあり」の加速度伝達率が「横サスなし」よりも大幅に低下していることがわかる。
図7(c)は、シートサスペンション1のシート支持部材上で測定されたサイン波±5mmで振動させた加速度伝達率を示し、図7(d)は、シートサスペンション1のシート支持部材上で測定されたサイン波±8mmで振動させた加速度伝達率を示すが、いずれの場合も、上記実施形態のシートサスペンション1が機能し始める1.5Hz付近以上の加振周波数において、「横サスあり」の加速度伝達率が「横サスなし」よりも大幅に低下している。
なお、上記した説明では、横揺れ吸収機構30を有するシートサスペンション1にクッションフレームを支持する構成であるが、横揺れ吸収機構30だけでなく、上下振動吸収用サスペンション機構を組み込んだ構成とすることもできる。例えば、特許文献1〜3で示した上下振動吸収用サスペンション機構を、本発明の横揺れ吸収機構30を有するシートサスペンション1の上側又は下側に配置して両方の機能を有する構成とすることができる。
また、上記した説明では、車体側取付部材10として、スライダ11,12にブラケット13〜16を設けてシート支持部材20を相対変位可能にしているが、例えば、スライダに上下振動吸収用サスペンション機構を取り付けた場合には、本発明のシートサスペンション1は、この上下振動吸収用サスペンション機構上に取り付けられるため、上下振動吸収用サスペンション機構までの部材が車体側の部材となる。
1 シートサスペンション
10 車体側取付部材
13〜16 ブラケット
20 シート支持部材
21 前縁側取付部
212 前面板部
22 後縁側取付部
222 後面板部
30 横揺れ吸収機構
31 第1リンク
32 第2リンク
33 第3リンク

Claims (5)

  1. 車体とシートの間に介在されるシートサスペンションであって、
    前記車体側に取り付けられる車体側取付部材に対し、前記シート側に取り付けられるシート支持部材が、横揺れ吸収機構を介して配設されており、
    前記横揺れ吸収機構は、
    前記車体側取付部材と前記シート支持部材との間に設けられ、前記シート支持部材を前記車体側取付部材に対して車幅方向に変位可能に支持するリンク機構を有してなり、
    前記リンク機構は、前記車体側取付部材に一端部が連結され、前記一端部を中心として他端部側が上下方向に円弧運動可能な第1リンクと、前記第1リンクの他端部に上部が連結され、前記上部を揺動支点として下部が車幅方向に円弧運動可能な第2リンクと、前記車体側取付部材における前記第1リンクとの連結点よりも下方に離れた部位に下部が連結され、前記第2リンクの上部及び下部の間の中央付近に上部が連結された第3リンクとを有して構成され、
    前記第2リンクの下部において前記シート支持部材が連結され、
    前記車体側取付部材と前記シート支持部材との間で相対的に横揺れが生じると、前記第2リンクの揺動支点が上下方向に円弧運動しつつ、前記第2リンクと前記シート支持部材との連結点が車幅方向に円弧状軌道で変位するように揺動する構成であることを特徴とするシートサスペンション。
  2. 前記車体側取付部材は、
    基部とリンク支持部とを有し、車体側に前記基部が取り付けられると共に、前記シートの前縁側と後縁側に対応する位置に、左右一対ずつ設けられるブラケットを有してなり、
    前記各ブラケットのリンク支持部の上部側である前記基部寄りに、それぞれ前記第1リンクの一端部が連結され、前記リンク支持部の上部から斜め下方に離れた下端付近に、それぞれ前記第3リンクの下部が連結されており、
    前記シート支持部材は、
    前縁側の前記各ブラケットに連結された前記各第1リンクにそれぞれ連結される前記第2リンクの下部に、車幅方向の各端部が連結される前縁側取付部と、後縁側の前記各ブラケットに連結された前記各第1リンクにそれぞれ連結される前記第2リンクの下部に、車幅方向の各端部が連結される後縁側取付部と
    を有してなる請求項1記載のシートサスペンション。
  3. 車幅方向の左右それぞれにおいて、前縁側及び後縁側に配置されて対応する2つの前記第2リンク間と、
    車幅方向の左右それぞれにおいて、前縁側及び後縁側に配置されて対応する2つの前記第3リンク間と
    のいずれか少なくとも一方のリンク間に、補強パイプが掛け渡されている請求項1又は2記載のシートサスペンション。
  4. 前記横揺れ吸収機構は、さらに、前記シート支持部材を前記車体側取付部材に対して車幅方向に弾性支持する弾性部材を有してなる請求項2又は3に記載のシートサスペンション。
  5. 前記シート支持部材の前記前縁側取付部及び後縁側取付部の少なくとも一方の車幅方向中途部に弾性部材支持部が設けられ、この弾性部材支持部と前記車体側のいずれかの部位との間に、前記弾性部材としてのコイルスプリングが配設されている請求項記載のシートサスペンション。
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