JP6153555B2 - 座席芯材、シート部および座席 - Google Patents

Description

本発明は、自動車内において発生する騒音を低減する技術に関するもので、特に座席から発生する騒音を低減する技術に関するものである。

近年、自動車技術の発展によりエンジン音等が小さくなり、それに伴い車内における小さい騒音も気になるようになってきた。騒音発生源は多数存在するが、本発明は、座席のシート部を構成するプラスチック材料同士が互いに擦れることにより発生する騒音を低減するものである。

一般的に、自動車用座席（以下座席とも言う）は、運転者等の身体の背中が接触し身体を後ろから支える背もたれと、臀部と腿が接触し身体を下から支えるシート部からなる。上記シート部は、シート部の形状を保持するために相対的に硬い材質の材料で形成されている座席芯材と、該座席芯材を被覆し、身体と座席芯材の間で緩衝材として機能する相対的に柔らかい材質の材料で形成されているクッション層とからなるものが知られている。

自動車用の座席構造として、クッション層として軟質ウレタン系樹脂発泡体、座席芯材として硬質ウレタン系樹脂発泡体やポリスチレン系樹脂発泡体等の熱可塑性樹脂発泡体を用い、クッション層が座席芯材を被覆することで座席を形成する技術が知られている。
この技術は、例えば特許文献１、２に開示されている。

特許文献１は、軟質ポリウレタン発泡体層２がポリオレフィン系樹脂発泡体からなる芯材３を被覆する座席用クッション材１の構造および材料を提案している。この文献に図示されている座席は、それを構成する座席の水平なシート部とほぼ垂直な背もたれ部は一体に形成され、乗員が着座した際に快適な座り心地を付与するためのクッション層と、このクッション層の下部にあって、座席に必要とされる構造上の強度や剛性を担う座席芯材とで構成された座席である。

特許文献２は、「水平な座席の場合、衝突の際に腰かけている乗客の骨盤が前方および下方へ移動すると、身体はシートベルトで固定されているので、シートベルトが身体に絡まり致命的な事故になる可能性がある」と問題点を指摘し、これを防止するため、「シートの座面を前上がりにしたり、前端を硬くして、万一の事故時に乗員が座席から滑り落ちることを防ぐ構造のアンチサブマリーン性の乗客シートであって、例えばポリウレタンフォームからなる枠要素２０を、例えばポリプロピレンからなる弾性体３０が被覆する構造の乗客シート」を提案している。

一方、上記したような構造のものにおいて、他部材同士が擦れることにより発生する雑音対策に関して、次のような特許文献３、４に開示された技術がある。

特許文献３は、「自動車の発泡成形体からなる内装材は、掃除のし易さ等を考慮して表面が平坦であるものが用いられる」という現状と、「車両走行中等において、これに接触状態の内装材、例えば車両に搭載されるツールボックスが振動などにより擦れ合って異音が発生することがある」との問題点を指摘し、その解決策として、「発泡成形用金型に充填された発泡性樹脂粒子を加熱して成形される発泡成形体であって、一方向に整列された複数の第１突条と、他方向に整列され、かつ、前記第１突条と交わるように配置された複数の第２突条とを表面に備え、前記第１突条及び前記第２突条は、それぞれ断面が先端側に先細り形状となっていることを特徴としている発泡成形体」を提案している。

また、特許文献４は、「自動車に関しては、騒音を低減することが長年の問題となっている。特に、軋み音の低減が問題である。プラスティックフォーム製品に起因する騒音に注目し、軋み音はプラスティックフォーム製品と他の自動車構成部品との間の摩擦により発生している。摩擦の発生原因は、自動車の周期的な動揺、振動、くねりまたは捩れである」と問題点を指摘し、その解決策として、「ビーズから形成されるプラスティックフォーム製品であって、ビーズの表面に摩擦による騒音を最小化するように形成された球状、円錐状等の突起を備えることを特徴とするプラスティックフォーム製品」を提案している。

実開昭６３−６８８３９号公報 特表２０００−５１７２０９号公報 特開２０１２−５１１７６号公報 特表２００３−５２９４８４号公報

例えば、特許文献１に示された座席に着座する際には、シート部の座席芯材およびクッション層の身体の臀部および腿に対向する「水平部」に上方からの荷重が加わり、クッション層が荷重方向に凹む。クッション層と座席芯材が互いに接着されていない場合、この変形に伴い、クッション層がシート部の身体のふくらはぎに対向する座席芯材の「立ち上がり部」の下方に移動する。この際、座席芯材とクッション層の接触面で擦れ音が生じる場合がある。また、座席から立ち上がる際においても、水平部の凹み状態からの復帰に伴い、クッション層が立ち上がり部の上方に移動することにより、座席芯材とクッション層の接触面で擦れ音が生じる場合がある。
上記したように、着座時、離席時、および自動車の振動を座席が吸収するようにシート部が変形する時などに、立ち上がり部の座席芯材とクッション層が相対的に動くことに起因して、擦れ音が生じることがある。

一般的に、上記したような擦れ音は、発泡体同士の接触面において、それぞれの発泡体の動摩擦係数と静摩擦係数の差が大きいときに生じるスティックスリップ現象により発生することが知られている。このような擦れ音の発生を低減するために、発泡体表面に先端側に先細り形状となっている格子状の突条、あるいは細かな凹凸（シボ）形状を付与することにより、他の材質との接触面積を小さくした発泡体が上記したように特許文献３、４に提案されている。

しかしながら、特許文献３に提案された技術では、クッション層と座席芯材の接触面において、座席芯材の立ち上がり方向に摺動が生じるシート部の場合、格子状の突条では、座席芯材の立ち上がり方向の摺動と交差する突条の存在が抵抗となって突条が振動してしまい、擦れ音を低減することは困難であった。また、特許文献４に提案された発泡体は、鉄板等の摩擦係数の小さな材質との摺動に対しては有効であるが、ウレタン樹脂発泡体等の摩擦係数の大きな材質との摺動に対しては有効ではなく、発泡体表面の細かな凹凸ひとつひとつに力が加わることにより、凹凸形状自体が振動することでスティックスリップ現象が生じてしまい、擦れ音を効果的に低減することは困難であった。

本発明は、硬質合成樹脂発泡体からなる座席芯材と、該座席芯材を被覆する軟質合成樹脂発泡体からなるクッション層により形成される座席を構成するシート部の上述した背景技術が有する課題に鑑みなされたものであって、その目的は、クッション層と座席芯材の接触面の摺動による擦れ音の発生が抑制された座席芯材を提供することを第１の課題とし、その座席芯材を用いたシート部、およびそのシート部を用いた座席を提供することを第２の課題とする。

本発明は、上記した課題を達成するため、次の（１）〜（７）に記載した座席芯材、シート部および座席とした。
（１）硬質合成樹脂発泡体からなる座席芯材と、該座席芯材を被覆する軟質合成樹脂発泡体からなるクッション層とを備えるシート部の上記座席芯材において、上記クッション層と接触し、身体のふくらはぎに対向する該座席芯材の立ち上がり部に、座席芯材の立ち上がり方向に延在する複数の突条を設けたことを特徴とする、座席芯材。
（２）上記突条がそれぞれ平行に形成され、その突条の座席芯材の立ち上がり方向の長さが少なくとも突条の幅の１０倍以上であることを特徴とする、上記（１）に記載の座席芯材。
（３）上記突条がそれぞれ連続する突条として座席芯材の立ち上がり方向に延在していることを特徴とする、上記（１）又は（２）に記載の座席芯材。
（４）上記突条の高さが０．１〜３ｍｍ、突条の幅が０．１〜１ｍｍ、溝幅が０．５〜４ｍｍ、突条ピッチが１〜５ｍｍであることを特徴とする、上記（１）〜（３）のいずれかに記載の座席芯材。
（５）上記座席芯材を形成する硬質合成樹脂発泡体がポリプロピレン系樹脂発泡体であることを特徴とする、上記（１）〜（４）のいずれかに記載の座席芯材。
（６）上記クッション層を形成する軟質合成樹脂発泡体がポリウレタン系樹脂発泡体であることを特徴とする、上記（１）〜（５）のいずれかに記載の座席芯材。
（７）上記（１）〜（６）のいずれかに記載の座席芯材と、該座席芯材を被覆する軟質合成樹脂発泡体からなるクッション層とからなるシート部。
（８）上記（７）に記載のシート部と背もたれとを有する座席。

本発明によれば、身体のふくらはぎに対向する座席芯材の立ち上がり部に、座席芯材の立ち上がり方向に延在する複数の突条を設けたことで、シート部に着座したり、クッション層が緩衝効果を発揮して変形するとき、シート部の立ち上がり部における座席芯材とクッション層の上下方向の滑りが促進され、クッション層の緩衝性を損なうことなく、これらの接触面の摺動に起因する擦れ音の発生を効果的に低減することができる。
また、シート部の立ち上がり部における座席芯材とクッション層の上下方向の滑りが促進されることで、クッション層のねじれや横ズレを防止することができる。

本発明に係る座席芯材の一実施形態を用いて形成した座席の全体を概念的に示した側面断面図である。 本発明に係る座席芯材の一実施形態を示した概念的な斜視図である。 本発明に係る座席芯材の立ち上がり部の一実施形態を示した概念的な部分拡大斜視図である。 本発明に係る座席芯材に設けた突条の一実施形態を示した概念的な断面図である。 擦れ音の評価を行った種々の凹凸形状（金型）のシボを拡大して示した図である。 擦れ音の評価を行った種々の凹凸形状（金型）のシボと評価結果を示した図である。

以下、本発明に係る座席芯材、シート部及び座席の一実施形態を、図面に基づいて詳細に説明する。なお、座席芯材には、車体に固定するための部材、カバーを固定するために部材等も備えるが、本発明の本質とは関係しないので、この明細書においては、それらについての説明は省略する。また、カバーとは、設計選択に応じて、シート部の上面または全体を被覆する部材を言う。

図１は、本発明に係る座席芯材を用いて形成した座席の概念的な側面断面図である。図１に示した座席１は、背もたれ２とシート部３とが分離したタイプの座席である。以下、この分離したタイプの座席について説明するが、本発明は背もたれ２とシート部３とが分離していないタイプの座席にも適用できる。

シート部３は、該シート部３の形状を保持するため硬質材料で形成され、図示しない車体に固定される座席芯材４と、身体と座席芯材４との間で緩衝材として機能する相対的に柔らかい材質の材料で形成されたクッション層５とから形成され、必要に応じて、図示しないカバーによって更にその上面が被覆されている。

図１に示した座席１のシート部３は、その上部に位置する水平部６で身体の臀部と腿を下方から支持し、車体前部方向の立ち上がり部７で身体のふくらはぎと対向する。水平部６はほぼ水平であるが、車体前部方向が隆起し、車体急停止時に身体が前方向に滑り落ちるサブマリーン現象が起こることを防止するアンチサブマリーン構造となっている。シート部３に人が着座、離座する際、あるいは緩衝効果を発揮するためにクッション層５が弾性変形する際等には、水平部６は上下方向に沈んだり戻ったりする。クッション層５と座席芯材４が互いに接着されていない場合、この変形に伴い、座席芯材の角部分８に対してクッション層５が相対的に上下方向に動くため、立ち上がり部７において、クッション層５と座席芯材４の接触面で摺動が生じ、擦れ音が生じることがある。

上記座席芯材４としては、本発明においては硬質合成樹脂発泡体を用いる。これは座席芯材４の形状を保持することができ、かつ軽量化を図るためである。硬質合成樹脂発泡体としては、ポリプロピレンフォーム、ポリエチレンフォーム、ポリスチレンフォーム等があげられ、これらのいずれを使用しても良いが、中でも、ポリプロピレンフォーム等のポリプロピレン系樹脂発泡体は、耐熱性や機械的強度、特に圧縮永久歪性に優れているので好ましい。

座席芯材４としてポリプロピレン系樹脂発泡体を使用する場合、その見掛け密度は０．０１〜０．５ｇ／ｃｍ³であることが好ましく、０．０１５〜０．４ｇ／ｃｍ³であることが更に好ましく、０．０２〜０．３ｇ／ｃｍ³であることが特に好ましい。ポリプロピレン系樹脂発泡体の見掛け密度を上記範囲とすることで、剛性、保型性が良好なものとなり、長期間の使用にもへたりを生じ難い座席芯材を提供できる。ポリプロピレン系樹脂発泡体は、発泡ビーズ成形体、押出発泡成形体のいずれであっても良いが、発泡ビーズ成形体は、その表面全体に緻密且つ滑らかなスキン層を有するため、カスの発生が少なく、且つ強度の向上を図れて欠けや割れが生じ難いために好ましい。

クッション層５の材料には、クッションパッドとして一般的に使用されているポリウレタン系樹脂発泡体が好ましい。これの見掛け密度は、０．０１〜０．１ｇ／ｃｍ³であることが好ましく、０．０２〜０．０８ｇ／ｃｍ³であることが更に好ましい。このような見掛け密度のポリウレタン系樹脂発泡体によりクッション層５を形成することにより、弾力性のある居心地の良い着座感を与える座席を構成することができる。

図２は、上記した本発明に係る座席芯材４の概念的な斜視図であり、図３は、座席芯材４の立ち上がり部７の概念的な部分拡大斜視図である。
図２、図３に示すように、座席芯材４には、その周面の立ち上がり部７に立ち上がり方向９に向けて複数の突条１０が設けられている。また図２に示すように、アンチサブマリーン構造とするために、座席芯材４の水平部６の身体の臀部が当接する部分には、後ろ下がりの（すなわち前上がりの）凹部１１が形成されている。

一般的に、前記したような座席芯材とクッション層の摺動に起因する擦れ音は、座席芯材とクッション層の相対的な移動により、スティックスリップ現象が起こることで発生すると考えられている。スティックスリップ現象は、座席芯材とクッション層のような二つの物体の接触面が一瞬固着するが、二つの物体が相対的に引っ張られても一定限界値を超えるまで弾性的に変形して耐え、限界値を超えると一瞬相対的移動を行い、そこでまた固着することを繰り返す現象である。研磨等における「ビビリ音」等の異音の発生原因でもある。

本発明の場合、図２、３から分かるように、クッション層５と接触する座席芯材４の立ち上がり部７において、座席芯材４の立ち上がり方向９に延在する複数の突条１０を設けることにより、擦れ音を少なくするという効果を得ている。この効果が得られるメカニズムは、定かではないが、次のように考えることができる。

本発明においては、突条１０の延在方向が座席芯材４の立ち上がり方向９であり、人が着座する際等に起こるクッション層５と座席芯材４の相対的移動の方向も座席芯材４の立ち上がり方向９であって、それらは一致している。そして、クッション層５と座席芯材４が接触する部分は突条１０の先端であり、それは座席芯材４の立ち上がり方向９に延在する線状領域であるため、クッション層５と座席芯材４の立ち上がり方向９の滑りが促進される。その結果、クッション層５と座席芯材４が相対的な立ち上がり方向９の移動を行っても、突条１０が弾性変形しにくくスティックスリップ現象が生じ難いものとなり、擦れ音が減少すると考えられる。

また、上記したように、クッション層５と座席芯材４の立ち上がり方向９の滑りが促進されることで、クッション層５のねじれや車幅方向への横ズレを防止することができると考えられる。

図４は、突条１０の概念的な断面図である。この突条１０は、それぞれが先端半円弧状の柱状に形成され、同一間隔を開けて複数が平行に形成されている。突条１０の先端は、半円弧状には限定されるものではなく、突条の横断面が三角形、矩形、台形或いは先端が切られた半円形等の形状等とすることができるが、基部における十分な強度と、クッション層５との接触面積を減らす観点から、先端が先細りのものに形成されていることが好ましい。また、突条１０は、図３に示したように、座席芯材４の立ち上がり部７に１本の連続した突条として形成されていても良いが、途中が途切れた断続した突条に形成されていても良い。断続した突条に形成されている場合であっても、その突条の座席芯材の立ち上がり方向の長さは突条の幅に比して十分に長いものであることが必要であり、突条の座席芯材の立ち上がり方向の長さは少なくとも突条の幅の１０倍以上であることが好ましく、２０倍以上であることが更に好ましい。

具体的な突条１０の寸法としては、突条の高さｈが０．１〜３ｍｍ、突条の幅ｗ１が０．１〜１ｍｍ、溝幅ｗ２が０．５〜４ｍｍ、突条ピッチｐが１〜５ｍｍであることが好ましく、突条の高さｈが０．２〜２ｍｍ、突条の幅ｗ１が０．２ｍｍ〜１ｍｍ、溝幅ｗ２が０．５〜２ｍｍ、突条ピッチｐが１〜３ｍｍであることが更に好ましい。突条の寸法を上記範囲とすることで、突条の強度が維持され、突条自体の振動を生じにくくすることができると共に、クッション層５との接触面積が低減され、擦れ音の発生を効果的に抑制することができる。

上記突条１０を設ける箇所については、座席芯材４の立ち上がり部７に設けることは必須であるが、上記クッション層５と接触し、座席芯材４との摺動により擦れ音が発生する可能性がある箇所に、その摺動方向に向けて適宜突条を設けることは好ましい。

ポリプロピレン系樹脂発泡粒子（株式会社ＪＳＰ製、ピーブロック、倍率：３０倍）を、長さ５００ｍｍ、幅３００ｍｍ、厚み６０ｍｍの金型に充填し、スチーム加熱による型内成形を行った。金型表面の一部は着脱可能な構造になっており、種々の凹凸形状を表面に設けたアダプターへ交換することにより、発泡体表面に図５、図６に示した種々の凹凸模様のシボを賦形した。

形成した発泡体表面の凹凸模様のシボは、概ね次の寸法のものであった。なお、凹凸模様の寸法は、金型の凹凸形状の各寸法を任意に３０点測定し、測定した値の算術平均値を使用した。
網シボ：突起高さ０．４ｍｍ、溝幅（ａ）０．８ｍｍ、突起幅（ｂ）１．０ｍｍ、溝ピッチ（ｃ）２ｍｍ
縞板模様：突起高さ０．４ｍｍ、溝幅（ｄ）０．８ｍｍ、溝の長手方向の長さ（ｅ）３ｍｍ、溝ピッチ（ｆ）４ｍｍ
ひし形シボ：突起高さ０．４ｍｍ、溝幅（ｇ）０．８ｍｍ、突起幅（ｉ）１．２ｍｍ、突条ピッチ（ｊ）２ｍｍ
ドットシボ：ドット高さ０．２ｍｍ、ドット直径（ｋ）１．２ｍｍ、ドットピッチ（ｍ）２ｍｍ
ドットシボ（高）：ドット高さ０．４ｍｍ、ドット直径（ｋ）１．２ｍｍ、ドットピッチ（ｍ）２ｍｍ
縦シボ（本発明）：突条高さ（ｈ）０．４ｍｍ、突条幅（ｗ１）０．４ｍｍ、溝幅（ｗ２）１．０ｍｍ、突条ピッチ（ｐ）１．４ｍｍ

成形品を６０℃のオーブンにて１２時間以上乾燥し、十分に水分を除去したうえで擦れ音評価試験に用いた。ウレタンクッションは、市販の車両用シートを購入し、パッド部分（密度：０．０４５ｇ／ｃｍ³）を１００×１００×５０ｍｍに切り取ることで得た。１００×１００ｍｍ面の少なくとも１面にはスキン面が残るようにした。

１００×１００×５０ｍｍに切り取ったウレタンクッション（スキン面側）を前述の発泡体試験片へ荷重３９２Ｎにて押し付け、図６に示した種々の凹凸模様の金型によりシボが付された発泡体表面に対し、図６の上下方向に対応する向きに２００ｍｍ／ｓｅｃの速度で動かした。そして、その際に発生した擦れ音をそれぞれ評価した。

評価結果は、「シボなし」の評価を××とし、「シボなし」よりも擦れ音の発生が低減したが、依然として擦れ音が発生したものを×、擦れ音の発生が効果的に抑制されたものを○として評価した。それぞれの評価結果は、図６に示したように、「ドットシボ（高）」の凹凸模様では「シボなし」と同評価の××、「網シボ」、「縞板模様」、「ひし形シボ」、そして「ドットシボ」の各凹凸模様では×、本発明に対応する「縦シボ」の凹凸模様の場合は○であった。
すなわち、本発明に係る座席芯材の突条を施したものが、最も擦れ音の減少効果が観測された。

本発明に係る座席芯材によれば、身体のふくらはぎに対向する座席芯材の立ち上がり部に、座席芯材の立ち上がり方向に延在する複数の突条を設けたことで、シート部に着座したり、クッション層が緩衝効果を発揮して変形するとき、シート部の立ち上がり部における座席芯材とクッション層の上下方向の滑りが促進され、クッション層の緩衝性を損なうことなく、これらの接触面の摺動に起因する擦れ音の発生を効果的に低減することができるので、自動車の座席等に使用される座席芯材等として広く利用することができるものである。

１ 座席
２ 背もたれ
３ シート部
４ 座席芯材
５ クッション層
６ 水平部
７ 立ち上がり部
８ 角部分
９ 立ち上がり方向
１０ 突条
１１ 凹部

Claims (8)

1. 硬質合成樹脂発泡体からなる座席芯材と、該座席芯材を被覆する軟質合成樹脂発泡体からなるクッション層とを備えるシート部の上記座席芯材において、上記クッション層と接触し、身体のふくらはぎに対向する該座席芯材の立ち上がり部に、座席芯材の立ち上がり方向に延在する複数の突条を設けたことを特徴とする、座席芯材。
2. 上記突条がそれぞれ平行に形成され、その突条の座席芯材の立ち上がり方向の長さが少なくとも突条の幅の１０倍以上であることを特徴とする、請求項１に記載の座席芯材。
3. 上記突条がそれぞれ連続する突条として座席芯材の立ち上がり方向に延在していることを特徴とする、請求項１又は２に記載の座席芯材。
4. 上記突条の高さが０.１〜３ｍｍ、突条の幅が０.１〜１ｍｍ、溝幅が０.５〜４ｍｍ、突条ピッチが１〜５ｍｍであることを特徴とする、請求項１〜３のいずれかに記載の座席芯材。
5. 上記座席芯材を形成する硬質合成樹脂発泡体がポリプロピレン系樹脂発泡体であることを特徴とする、請求項１〜４のいずれかに記載の座席芯材。
6. 上記クッション層を形成する軟質合成樹脂発泡体がポリウレタン系樹脂発泡体であることを特徴とする、請求項１〜５のいずれかに記載の座席芯材。
7. 請求項１〜６のいずれかに記載の座席芯材と、該座席芯材を被覆する軟質合成樹脂発泡体からなるクッション層とからなるシート部。
8. 請求項７に記載のシート部と背もたれとを有する座席。

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