JP2014091470A - 車両用シートのフレームの補強部材 - Google Patents

Abstract

【課題】ＦＲＰを含む補強部材を賦形する場合において、除荷した際に起き得るスプリングバックを抑制する。
【解決手段】射出成形により形成される車両用シートの樹脂製フレームに一体化されて、この樹脂製フレームを補強する補強部材１０であり、板状の補強部位１２と、この補強部位の板面に突条に配設された突条部位１４とからなる。補強部位１２は繊維強化熱可塑性樹脂から形成されている。突条部位１４はこの補強部位１２の繊維強化熱可塑性樹脂を構成する熱可塑性樹脂と熱により溶着可能な樹脂で形成される。
【選択図】図１

Description

本発明は、車両用シートのフレームの補強部材に関する。

車両のシートにおいて、そのシートフレームを軽量化するため、樹脂製のフレームが従来用いられている（下記特許文献１参照）。

特開２００５−３３４３６４号公報

フレームを樹脂製としたことによる強度不足を補うため、繊維強化熱可塑性樹脂（ＦＲＰ）を用いた補強部材をシートフレームの一部に一体化することにより、樹脂製のシートフレームを補強することができる。補強部材は、シートフレームの形態に合わせて所定の形状に賦形する必要がある。補強部材は、例えばホットプレスにより熱を加えながら力を加えることにより、ある程度まで複雑な形状に保持することができる。しかしＦＲＰは、熱可塑性とはいえ繊維で強化されており、剛性が大きく本来の形状を維持しようとする。したがって、ホットプレスの後に除荷すると補強部材がスプリングバックすることがあり、所定の形状を維持できず、シートフレームへの一体化に不都合である。

本発明は、このような問題点に鑑みてなされたものであり、本発明が解決しようとする課題は、ＦＲＰを含む補強部材を賦形する場合において、除荷した際に起き得るスプリングバックを抑制することにある。

上記課題を解決するため、本発明に係る車両用シートのフレームの補強部材は次の手段をとる。本発明の第１の発明に係る補強部材は、射出成形により形成される車両用シートの樹脂製フレームに一体化されて、この樹脂製フレームを補強する補強部材である。この補強部材は、板状の補強部位と、この補強部位の板面に突条に配設された突条部位とからなる。補強部位は繊維強化熱可塑性樹脂から形成されている。突条部位はこの補強部位の繊維強化熱可塑性樹脂を構成する熱可塑性樹脂と熱により溶着可能な樹脂で形成されている。

補強部材は、熱可塑性樹脂から形成されているとはいえ繊維で強化されているため、ホットプレスにより熱を加えながら賦形しても、除荷するとスプリングバックが起きることがある。しかしながら、上記の構成によれば賦形と同時に補強部位にそのいずれかの板面から隆起した突条部位が設けられるため、突条部位の高さ分だけ実質的に補強部材の厚さが大きくなり、突条部位が賦形された形状を維持するように働く。したがって、補強部材のスプリングバックを抑制することができる。

本発明の第２の発明に係る車両用シートのフレームの補強部材は、第１の発明に係る補強部材であって、補強部位の繊維強化熱可塑性樹脂を構成する熱可塑性樹脂は、フレームの射出成形時の成形温度において、補強部位以外の部分となるフレームの本体を構成する樹脂と溶着可能な樹脂である。上記の構成によれば、フレームを射出成形する際に成形型内に補強部材をインサートすることにより、簡便に補強部材をフレームに一体化することができる。

本発明の第３の発明に係る車両用シートのフレームの補強部材は、第１又は第２の発明に係る補強部材であって、補強部位の繊維強化熱可塑性樹脂を構成する繊維の方向は一方向に配向しており、突条部位はこの繊維の方向と平行に設けられている。

補強部位のＦＲＰを構成する繊維の方向が一方向に配向していると、繊維に逆らって曲げることに対する剛性が大きい。したがって、スプリングバックも繊維に逆らった曲げに対して強く起き得る。上記の構成によれば、突条部位が補強部位のＦＲＰの繊維方向に平行に設けられるため、補強部材のスプリングバックをより効果的に抑制することができる。

本発明によれば、ＦＲＰを含む補強部材を賦形する場合において、除荷した際に起き得るスプリングバックを抑制することができる。

本実施形態に係る補強部材の斜視図である。 図１の補強部材によって補強された車両用シートのフレームの斜視図である。 補強部材の作製過程においてプレス型に線状の樹脂およびＦＲＰの積層体をセットする断面図である。 補強部材の作製過程においてセットされたＦＲＰの積層体をホットプレスにより賦形する断面図である。 フレームの射出成形に用いる成形型の斜視図である。 フレームの形成過程において図５の成形型に補強部材をセットする断面図である。 フレームの形成過程において補強部材以外の部分であるフレームの本体が成形されるとともに補強部材がこの本体と一体化される断面図である。

本発明を実施するための一つの形態について、図面を参照しながら以下に説明する。車両用シートにおいて、その骨格を成すフレームを軽量化するため樹脂製のフレームが従来用いられている。樹脂製のフレームは射出成形によって形成することができる。フレームを構成する樹脂は、例えばガラス繊維を導入したガラス繊維強化樹脂とすることができる。この樹脂製のフレームを補強するために、図１に示すような補強部材１０がフレーム９０に一体化される。補強部材１０をフレーム９０の表層に一体化することで、フレーム９０を曲げたり撓ませたりするような力に対してフレーム９０の強度を増すことができる。

本実施形態のフレーム９０は、図２に示すような車両用シートの背凭れをなすシートバックのフレーム９０である。具体的には、図２に示すフレーム９０は着座者の背中を包み込むバケット型のシートに用いられるシートフレーム９０であり、前側が窪んだ籠型の形状に形成されている。補強部材１０は、特にこの籠型の形状の外側の表層に一体化されている。補強部材１０は、少なくとも左右側壁９２（サイドフレーム）に一体化されることが好ましい。しかし、図２に示すように上壁９４（アッパフレーム）にも設ければ、同じ強度を維持しつつ補強部材１０を除くフレーム９０に使用する樹脂量を減らすことができ、フレーム９０全体を軽量化できる。なお、上記以外にも補強部材１０は車両用シートの座面をなすシートクッションのフレーム９０に適用することも可能である。

［補強部材の構造］
補強部材１０は、繊維強化熱可塑性樹脂（ＦＲＰ）から形成された図１に示すような板状の補強部位１２を有する。ＦＲＰの母材を構成する熱可塑性樹脂は任意であるが、例えばナイロン、ポリプロピレンを選択できる。ＦＲＰを構成する繊維は、例えば炭素繊維、ガラス繊維、アラミド繊維等、周知のものを用いることができる。またＦＲＰは、繊維の長さや方向が任意のものを用いることができる。本実施形態のＦＲＰは、繊維の方向が補強部位１２の帯状の形状の長手方向に配向している。ＦＲＰを構成する繊維の方向が一定の方向に配向していると、補強部材１０はその繊維の方向について大きな引っ張り強度を得ることができる。

補強部位１２は板状であればよく、目的に応じていかなる厚さ及び形状に形成することもできる。本実施形態の補強部位１２は、図１に示すようにほぼ一定の幅を有する帯状である。前述のようにフレーム９０の特定部位として一体化させて所望の形状のフレーム９０とするため、板状の補強部位１２は所定の撓んだ非平板形状に形成されている。この非平板形状には、Ｕ字やＳ字など２次元的に曲げた形状や、３次元的に捻ったり捩ったりしたより複雑な形状が含まれる。本実施形態の補強部位１２は、図１に示すように概してＵ字形状に曲がったものである。このＵ字形状の湾曲した部位１６は、図２に示すようにフレーム９０が左右側壁から上壁にかけて湾曲しているのに合わせて形成されている。

補強部材１０は、補強部位１２の板面から突条の形状に隆起した突条部位１４を有する。本実施形態の突条部位１４は、図１に示すように一定の幅で形成されている。突条の具体的な幅及び高さは任意に設定することができる。線状の突条部位１４は、補強部位１２のＦＲＰを構成する繊維方向に平行に設けられている。突条部位１４は、補強部位１２のＦＲＰを構成する熱可塑性樹脂と、熱により溶着可能な樹脂で形成される。特に本実施形態では、ＦＲＰを構成する熱可塑性樹脂と同一の樹脂で突条部位１４が形成される。

突条部位１４は、板状の補強部位１２の一方または両方の板面に設けることができる。また突条部位１４は、湾曲部位の内側の板面に設けられていることが好ましい。本実施形態の突条部位１４は、図１に示すように湾曲する補強部位１２の内側の板面に設けられているが、外側の板面には設けられていない。また突条部位１４は、図１に示すように帯状の形状を有する補強部位１２のほぼ全長に亘って設けられている。補強部位１２の両方の板面に設ける場合には、補強部位１２の板面が両方とも意匠面とならないことが望ましい。例えば、表皮が被さることによって突条部位１４が外部から見えなくなる場合には好ましい。

［補強部材の作製］
本実施形態に係る上述の補強部材１０は、以下のようにして作製することができる。補強部材１０の作製には、図３および図４に示すようなプレス型３０を用い、いずれを上型または下型としても良い。まず、補強部材１０の突条部位１４を形成するための線状の樹脂２４と、補強部位１２を形成するための薄い（例えば１ｍｍ以下の）シート状のＦＲＰを数枚用意する。線状の樹脂２４は、前述のように、シート状のＦＲＰを構成する熱可塑性樹脂と熱により溶着可能な樹脂からなっている。またシート状のＦＲＰは、あらかじめ繊維が一方向に配向しているＵＤテープである。次に、線状の樹脂２４を撓ませつつプレス型３０の溝３２の中に嵌め込んでプレス型３０にセットする。次に、シート状のＦＲＰをＦＲＰの剛性に逆らって所定の形に撓ませながら数枚積層させて所定の厚さを有する積層体２２とする。この撓んだ状態を保持しつつＦＲＰの積層体２２をプレス型３０にセットする。ここで、撓ませたシート状のＦＲＰを一枚ずつプレス型３０にセットしながら積層させていっても良い。次に、図４に示すように、プレス型３０を型締めしてＦＲＰの積層体２２に所定の大きさの荷重を掛けつつ、ＦＲＰを構成する熱塑性樹脂の融点付近まで昇温させる。これにより、ＦＲＰの積層体２２は所定の形状に成形（賦形）されて補強部位１２となり、線状の樹脂２４部材は積層体２２に溶着して突条部位１４となる。

一般的に、補強部位１２のプレスと同時にプレス型３０内で上記の突条部位１４のような部分を射出成形により形成するのは難しい。しかしながら、本実施形態によればあらかじめ補強部材１０の突条部位１４を形成するための線状の樹脂２４を用意するため、このような困難性は生じない。またこの線状の樹脂２４は繊維によって強化されていないため、容易に撓ませながらプレス型３０にセットすることができる。

補強部材１０は、熱可塑性樹脂から形成されているとはいえ繊維で強化されているため、ホットプレスにより熱を加えながら賦形しても、除荷するとスプリングバックが起きることがある。しかしながら、本実施形態によれば賦形と同時に補強部位１２にそのいずれかの板面から隆起した突条部位１４が設けられるため、突条部位１４の高さ分だけ実質的に補強部材１０の厚さが大きくなり、突条部位１４が賦形された形状を維持するように働く。特に本実施形態では、突条部位１４が図１に示すように補強部位１２の湾曲した部位１６の板面に設けられている。したがって、補強部材１０のスプリングバックを抑制することができる。

補強部位１２のＦＲＰを構成する繊維の方向が一方向に配向していると、繊維に逆らって曲げることに対する剛性が大きい。したがって、スプリングバックも繊維に逆らった曲げに対して強く起き得る。本実施形態によれば、線状の突条部位１４が補強部位１２の繊維方向に平行に設けられるため、補強部材１０のスプリングバックをより効果的に抑制することができる。

［補強部材のフレームへの一体化］
補強部材１０は、例えば以下のようにして樹脂製のフレーム９０を射出成形する際に補強部材１０を成形型７０内にインサートすることによりフレーム９０に一体化させることができる。ここで、補強部材１０の補強部位１２のＦＲＰを構成する熱可塑性樹脂は、補強部材１０以外の部分であるフレーム９０の本体９６を構成する樹脂と射出成形の際の成形温度において熱により溶着可能な樹脂とされる。さらに、補強部材１０の突条部位１４を構成する樹脂も、フレーム９０の本体９６を構成する樹脂と射出成形の際の成形温度において熱により溶着可能な樹脂とされる。特に本実施形態では、補強部位１２および突条部位１４を構成する樹脂は、フレーム９０の本体９６を構成する樹脂と同一の樹脂で形成される。たとえば、フレーム９０の本体９６がガラス繊維強化ポリプロピレンから形成されるのであれば、補強部位１２および突条部位１４はポリプロピレンから形成される。

フレーム９０の射出成形に用いる成形型７０には、図５に示すように溝７２が成形面に形成されている。本実施形態では、同図に示すようにオス型の盛り上がった成形面に溝７２が設けられている。まず図６に示すように成形型７０の所定位置に補強部材１０をセットする。補強部材１０をセットする際には、補強部材１０の突条部位１４をこの溝７２に合わせることで、補強部材１０を成形型７０に対して位置決めする。このとき、補強部材１０を構成する熱可塑性樹脂が部分的に溶融させて補強部材１０をそれ以外のフレーム９０の本体９６と溶着させる必要から成形型７０を一時的に加熱する。補強部材１０のセットが完了した後、図７に示すように成形型７０を閉じて樹脂原料を成形型７０内に流し込む。続いて成形型７０を冷却することによりフレーム９０の本体９６が形成されるとともに、補強部材１０がこの本体９６に一体化される。

補強部材１０は繊維で強化されているため、剛性が大きく、本来の形状を維持しようとする。このため、補強部材１０をスプリングバックしないように保持しながら成形型７０にセットすることは難しい。逆に、成形型７０にセットした後に補強部材１０がスプリングバックして所定の形状を維持できていないと、成形したフレーム９０の品質に影響する。しかしながら、本実施形態によれば、前述のように突条部位１４の存在により補強部材１０のスプリングバックが抑制されるため、容易に補強部材１０を成形型７０にセットすることができると共に、成形したフレーム９０の品質を向上させることができる。

また、補強部材１０を成形型７０にセットする際、成形型７０が高温となっているため、補強部材１０を成形型７０に対して素早く位置決めができないと作業者が火傷する等の危険がある。しかしながら、本実施形態によれば、成形型７０に補強部材１０の突条部位１４に対応した溝７２が設けられていることにより、樹脂製のフレーム９０を射出成形する際の補強部材１０の位置決めが素早くできるとともに、作業者がより安全に成形作業をすることができる。

なお、本発明は上記の実施形態に限定されるものではなく、その他各種の形態で実施できるものである。例えば、フレーム９０の形成において補強部材１０を成形型７０内にインサートせず本体９６だけを単独で射出成形し、補強部材１０はフレーム９０の本体９６に接着剤によって一体化することもできる。この場合、補強部位１２や突条部位１４を構成する樹脂は、フレーム９０の本体９６を構成する樹脂と射出成形の際の成形温度において熱により溶着可能な樹脂とする必要がない。

１０ 補強部材
１２ 補強部位
１４ 突条部位
９０ フレーム

Claims (3)

1. 射出成形により形成される車両用シートの樹脂製フレームに一体化されて該フレームを補強する車両用シートのフレームの補強部材であって、
   板状の補強部位と、該補強部位の板面に突条に配設された突条部位とからなり、
   前記補強部位は繊維強化熱可塑性樹脂から形成されており、
   前記突条部位は該補強部位の繊維強化熱可塑性樹脂を構成する熱可塑性樹脂と熱により溶着可能な樹脂で形成されていることを特徴とする補強部材。
2. 請求項１に記載の車両用シートのフレームの補強部材であって、
   前記補強部位の繊維強化熱可塑性樹脂を構成する熱可塑性樹脂は前記フレームの射出成形時の成形温度において前記補強部位以外の部分となる前記フレームの本体を構成する樹脂と溶着可能な樹脂であることを特徴とする補強部材。
3. 請求項１または請求項２に記載の車両用シートのフレームの補強部材であって、
   前記補強部位の繊維強化熱可塑性樹脂を構成する繊維の方向は一方向に配向しており、
   前記突条部位は該繊維の方向と平行に設けられていることを特徴とする補強部材。
   

Images