(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
シートベルトを備えた座席アセンブリであって、
シートフレームと、
前記シートフレームに取付けられたシートバックと、
前記シートフレームに支持されたシートパンと、
慣性荷重によってこのシートパンを前記シートバックに対して相対的に前方に移動し上向きに傾き得るように前記シートパンを前記シートフレームに支持するシートパン取付手段と、
前記シートパンとシートバックとが交わる点を通る水平面より上の点でシートベルトの最下部両端を前記シートフレームに取付けるためのシートベルトアンカとを含む、座席アセンブリ。
【請求項２】
前記シートパン取付手段は、前記シートフレーム中に形成されるスロットと、前記シートパンに取付けられた複数のローラとを含み、前記スロットおよびローラは、前記シートバックに対して前方におよび上方に傾斜した経路に前記シートパンを方向付けるように構成される、請求項１に記載の座席アセンブリ。
【請求項３】
前記シートベルトはポリエステル材料を含む、請求項２に記載の座席アセンブリ。
【請求項４】
前記シートパン上に座席クッションをさらに含み、前記クッションは動的に剛性なポリウレタンフォームから形成される、請求項２に記載の座席アセンブリ。
【請求項５】
前記シートパンの前記前方移動は少なくとも７６．２ミリメートルである、請求項１に記載の座席アセンブリ。
【請求項６】
前記シートベルトは水平面に対して１５°の角度を形成する、請求項５に記載の座席アセンブリ。
【請求項７】
上向きに傾いた移動を前記シートパンに与えるために、前記ローラと協働する前記シートフレーム上のランプアセンブリをさらに含む、請求項２に記載の座席アセンブリ。
【請求項８】
前記ローラと接触する前記スロットおよびランプの表面上の低摩擦コーティングをさらに含む、請求項７に記載の座席アセンブリ。
【請求項９】
前記ランプアセンブリの表面は円の弧を規定する、請求項７に記載の座席アセンブリ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の背景】
この発明は、商業飛行機などの乗物における乗客のための座席アセンブリおよび抑制システムに関する。
【０００２】
非常時の商業飛行機乗客の頭部の怪我を少なくすることは、明らかな安全性理由のために重要な問題であるとともに、政府規制の目標でもある。商業飛行機において、隔壁のすぐ後ろの座席は、不時着または緊急着陸などの大きな衝撃が起こると乗客の頭部が隔壁に突き当たる可能性があるので、特に重要な問題である。座席と隔壁との間の距離を増すことによってこれらの座席の着席者の頭部の怪我の可能性を低減できるにしても、このために座席として利用可能な床スペースがかなり減ることになり、ゆえに商業飛行機の収益に大きな悪影響が出ることになるだろう。
【０００３】
頭部の変位（すなわち、衝撃が大きいとき着席者の頭部が行ったり来たりする前方距離）を確実に低減し隔壁に対する頭部の衝撃の可能性をなくすか、または少なくする座席および抑制システムが必要である。これは、頭部の怪我の低減において座席と隔壁との間の距離を増大する場合と同じくらい有益であり、座席スペースが減じられることもない。そのような頭部の経路を低減した座席は理想的には飛行機の内部にほとんど影響を与えないし、座席密度の低減を引起こすこともなく、好ましくはトリガ装置を必要としない受動的技術を含む。頭部の変位の低減に寄与する特徴は、通常動作の間に乗客にほとんど気付かれることはなく、乗客の快適さに影響を及ぼさない。
【０００４】
【発明の概要】
この発明は、不時着または衝突などの大きい衝撃が起こるとき頭部の変位を低減する特徴を有する商業飛行機または他の乗物のための座席アセンブリである。好ましい実施例では、それは、商業的に実用的でありかつコストのかからない設計を有し、簡単で、丈夫で、かつ動作に信頼性がある。
【０００５】
好ましい実施例のいくつかの特徴の各々は、頭部の変位の低減に寄与する。これらは、伸びの小さいシートベルト材料およびシートベルトの高い固定位置の使用を含む。頭部の変位を低減する別の特徴は、関節連結シートパンである。下部の座席クッションは、前方慣性荷重を受けて所定の動きに追従するようにトラック上のローラによって導かれる。慣性荷重が加えられると、シートパンは前方に移動し上向きに傾く。これによって前方向の骨盤回転が低減され、ひいては頭部変位が低減される。
【０００６】
骨盤の回転を制限する他の特徴は、座席クッションに動的に剛性のあるフォーム材の使用、および、比較的急な初期クッション角度／クッション輪郭である。これらの特徴は頭部変位を低減するためにさまざまに組合せて用いられることができる。
【０００７】
好ましい実施例のこれらおよび他の特徴は図面を参照して以下に詳細に述べられる。
【０００８】
【好ましい実施例の詳しい説明】
骨盤の前方回転に抵抗することは頭部の変位低減への鍵となる。着席した人が身を屈めると、骨盤は上半身と一緒に回転する傾向にある。この方向の骨盤回転は以下で前方骨盤回転と呼ばれる。図１および図２に示されるように、着席した人１の上半身は、従来のラップベルト３を備える従来の航空機座席２において大きな衝撃が起こったときに生じるような慣性荷重を受けると、概ね上部大腿骨／骨盤関節４を中心に回転し、前方向に骨盤が大きく回転する。頭部の頂部６の移動の経路が図１に矢印Ａによって示されており、半径Ｒ1 の円を描く。図１および３を参照して、骨盤１６が前方回転を抑制されると、上半身は概ね背骨の屈曲によって前方向に回転し、下腹部の（図１に示された）点８を中心にして回転する。この場合の頭部変位の経路が図１に矢印Ｂによって示されており、半径Ｒ2 の円を描く。下腹部の点８から頭部の頂部６への距離が大腿骨／骨盤関節４から頭部の頂部６への距離より小さいために、頭部の変位が低減され、結果として得られる頭部の経路Ｂの半径Ｒ2 は結果的に頭部の経路Ａの半径Ｒ1 より短くなる。図２は従来の先行技術の座席２の全動作を示し、一方で、図３はこの発明の好ましい実施例に従った、頭部経路が低減された座席７の動作を示す。好ましい実施例のいくつかの特徴は前方骨盤回転に抵抗するように働き、それによって頭部変位を低減する。
【０００９】
骨盤回転を制限する第１の特徴はシートベルトの高い固定位置である。図４（ａ）、４（ｂ）、５（ａ）、および５（ｂ）はシートベルト取付位置の効果を示す。図４（ａ）は衝撃を受ける前の骨盤１６に対するシートベルトの従来の先行技術の配置を示す。シートベルトが従来の座席で着席者の周りにしっかりと締められるとき、シートベルトと水平面との間の角度αは大抵約４５°ないし５５°であることが推められるが、実際には約７０°の角度が通常である。
【００１０】
図５（ａ）は好ましい実施例のシートベルト配置の角度を示す。この角度βは好ましくは１０°ないし２０°の範囲にあって、１５°の角度が好ましい。図３はこの高い固定位置に取付けられたシートベルト１８を示す。取付点はシートパンとシートバックとが交わる面より上にあり、好ましくはシートバックを支持するシートフレームの部分にある。
【００１１】
図２と３との比較は、このようにシートベルトアンカ２０がより高い点で位置付けられ、ベルトが水平面に対してより浅い角度を形成すると、どのように骨盤の前方向回転が抑制されるかを示す。図４（ｂ）および５（ｂ）に示されているように、衝撃を受けた状況において、矢印１０によって示された従来どおりに取付けられたシートベルトの作用の方向は、矢印１４によって示された好ましい実施例の高く取付けられたシートベルトの作用の方向と比較して、矢印１２によって示されるように衝撃の力の方向に対抗する成分を少ししか有していない。高く取付けられたシートベルトは、矢印１５によって示されたように骨盤１６に強い後ろ向きのモーメントを加える。作用１４のシートベルトラインは着席者にかかる慣性荷重に、より直接的に対抗する。また、シートベルトの力が骨盤１６により強く加えられると、シートベルト固定位置は好ましくは、前方骨盤回転に抵抗するモーメントをベルトが最大限に加えるように選択される。
【００１２】
シートベルト材料は営業用航空機で通例であったナイロンではなく、好ましくはポリエステルなどの、荷重を加えられたとき伸びが小さいことを特徴とする材料である。ナイロンウェビングが２５００パウンド（１１３４ｋｇ）の荷重を加えられるとき、伸び率は典型的には１５％ないし２０％である。ポリエステルウェビングはより剛性であって、同じように荷重を加えられたときその約半分しか伸びない。伸張がより小さいので着席者が座席で遠く前方に滑ることはなく、頭部の変位はそれによってさらに低減される。
【００１３】
骨盤回転を低減する別の特徴は、関節連結シートパンである。図３で示されているように、衝撃を受けたとき好ましい実施例のシートパン２２は前方に移動し上向きに傾く。図６、７、および８を参照して、下部座席クッション２４を保持するシートパン２２は、シートフレーム２３の後方のトラック２８とシートフレーム２３の前方の上向きのランプ２９とによりローラ２６、２７によって導かれ、前方慣性荷重下で所定の動きに追従する。慣性荷重が加えられると、シートパン２２は前向きに移動し上向きに傾く。前方移動はシートパンが大腿部および臀部に加える摩擦力の方向を低減するまたは逆にすることによって前方骨盤回転に抵抗する一方で、シートパン２２の上向きランプは前方骨盤回転にさらに抵抗するように上部脚に後ろ向き回転を与える。シートパン２２の上向きの傾きはまた下半身をクッション２４に据えた状態に保ち、直接着席者１の前方向移動に直接対抗する。
【００１４】
シートパン２２の軌道はトラック２８およびランプ２９の長さおよび角度によって決定される。これらの寸法を選択するとき、急な軌道は浅い軌道よりも所与の前方のシートパンの移動のためにより多く回転することを当業者は理解するであろう。軌道はあまり急でないように（この場合シートパンは全く動かなくなる）、さらに浅すぎないように（この場合シートパンは隔壁または回避されるべき他の障害の方に前方向に行きすぎる）選択される。
【００１５】
図９は、Ｘ−Ｚ座標系の原点が下部座席クッションとシートバックとが交わる点、シート基準点（ＳＲＰ）にある好ましい実施例に従った座席７の概略的側面図を示す。Ｘ座標は前方が（図では左方向が）正であり、Ｚ座標は下方向が正である。示された実施例では、後方ランプは水平面に対して１５°の角度θ1 にあって、後方ローラの軌道はライン３０によって示されている。座席の全前方移動は８５．１ｍｍであって、初期の座席クッション角度θ2 は２．７°である。この示された実施例では、前方ランプの表面は加圧点ＡＰを始点とする半径６８９．２５ｍｍの円の弧３１である。この座席アセンブリ上のさまざまな点の座標が以下の図表に与えられている。すべての座標はｍｍで与えられている。
【００１６】
【表１】
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好ましい実施例のシートパン関節連結機構はほとんど摩擦がなく滑らかに動作する。座席の関節連結は好ましくはシートパン２２上に取付けられた４つのローラベアリングトラックローラ２６、２７によって達成される。各ローラは前方および後方の横方向構造管３２、３４によって支持されるスプレッダ３０のトラック２８、２９上で動き、ローラから管への荷重経路は短い。この横方向管およびスプレッダ構造は、一人用、二人用、三人用、四人用、または五人用の座席が高度に部分的に共有して組立てられることを可能にする。座席脚３６、３８は横方向管を支持し、座席トラックの間隔および位置を異ならせることができるようになっている。
【００１７】
事故または緊急着陸のとき、飛行機の床が変形することがある。関節連結シートパン２２は飛行機の床の変形に起因するヨーイングまたは座席トラックのピッチングがあってもジャム（jam ）してはいけない。つまり、動くものでなければならない。ジャムのない動作を確実にするために、トラック２８およびランプ２９のすべての滑り面は好ましくは、ピッチングによって引起こされる側部荷重によって発生する摩擦を最小にするためにＰＴＦＥなどの摩擦を低減する材料で覆われる。好ましくはシートパンに対して横方向の遊びを設けて、スプレッダ滑り面がずれても良いようにする。３．１７５ｍｍのオーダの横方向の遊びは、かなり床が変形しても、滑らかなジャムのない動作のために好ましい。ジャムのない動作をさらに確実にするために、十分なベアリング−スロットの隙間を設けて床の変形によって引起こされるベアリングの歪みが起こっても良いようにする。好ましくは、この隙間は約０．７６２ｍｍの範囲にある。変形のために荷重が増大しても許容できないほど高い摩擦力が引起こされることはないように、低摩擦ローラベアリングトラックローラが好ましい。
【００１８】
シートパン２２は好ましくは、図６で矢印Ｃによって示されているように横捩りで容易に曲がるように設計されており、４つのローラが面から外れることができるので、ランプおよびスロットが床の変形のために整合しなくても大きな接触荷重が発生することはない。これは、シートパン２２の前方の開放部を有する（捩り剛性が小さい）横方向ビーム４０、および後方の接合圧縮リンク４２、４４を用いることによって達成できる。関節連結シートパンの動作のジャムを起こすことなく、２つの側板４６、４７は互いに対して捩じることができる。
【００１９】
骨盤回転を制限するために働く別の特徴は、動的に剛性なフォームクッションの使用である。座席のクッションは好ましくはポリウレタンフォームからなっており、これは経時的に着席者の形状に合わせて流動するが、急速に変形されるとき硬化してエネルギを吸収する。座席の着席者の重みおよび圧力によって着席者の形状に一致したポケットが形成される。しかしながら、突然衝撃があるとき、フォームの剛性のために、クッションに着席者が突っ込んでも抵抗があり、着席者とクッションとの間の摩擦が増大するので、着席者とシートパンとが一緒に移動する傾向の割合が従来の座席クッションの場合よりも大きくなる。かなりの下向きの慣性荷重が存在するとき、クッションはエネルギを吸収し硬化することによって背骨を圧迫する力を低減し、シート構造に着席者がさらに入り込むことはないので、それによって背骨の圧迫による怪我の可能性は少なくなる。
【００２０】
そのようなポリウレタンフォームの使用はまた、着席者が下向き荷重を受けてまたはシートベルト力のためにクッションに沈み込むのを防止する。そのように沈み込んでしまうとラップベルトが骨盤の前方上部の腸骨の稜を上がり下がりすることになり、骨盤は低く下がって、下腹部を傷めることになる。着席者の下向きの移動を防ぐことは高いシートベルト固定位置が用いられるとき、特に重要である。なぜならラップベルトは骨盤に対してより高い方へ進み出すので、ずっとむこうに上がってしまうことがなくなるからである。
動的に剛性なクッションは上述のような利点を有するが、頭部の経路が効果的に低減される座席は従来のポリウレタンフォームを用いても設計できることが理解されるであろう。
【００２１】
頭部の変位を低減する好ましい実施例のさらなる他の特徴は、比較的急な初期クッション角度である。より急な初期クッション角度は２つの方法で頭部変位を低減する。第１に、それは初期の後方骨盤回転を直接増やす。第２に、図２において理解され得るように、縦方向の慣性荷重がより直接的に物体および臀部をクッションに押し込み、着席者とクッションとの間の摩擦を増やし、より直接的に着席者の前方移動に対抗する。水平面に対する１２．７°の初期のクッション角度は頭部変位を３ないし４インチ、すなわち７６．２ないし１０１．６ｍｍだけ低減できる一方で、所望の結果を達成するために乗客の快適さを考慮に入れても初期のクッション角度を増やすと有益な結果が得られると当業者は評価するであろう。
【００２２】
快適さがより大きな、急な初期座席クッション角度の利点を提供するために、動的に剛性な／従来のフォームが混合したクッションが用いられてもよい。動的に剛性な大腿部ボルスタおよび臀部の下の従来のポリウレタンフォームを備えたクッションは、縦方向の慣性荷重の下で効果的に形状を変え、クッションの後方は前方よりも多く圧縮し、クッション角度を効果的に増す一方で、緊急事態以外は乗客の快適さを維持する。
【００２３】
この発明はある特定の実施例に関して上述されてきたが、この発明は開示された特定の実施例に限定されることはない。この発明の精神および範囲内にある他の設計が上述の教示を受取った後当業者に明らかになるであろうし、上述の特徴のすべてまたはそのいくつかをさまざまに組合せることによってこの発明の範囲内にある頭部の軌道の低減が得られるであろう。ゆえにこの発明の範囲は前掲の特許請求の範囲を参照することによって限定される。
【図面の簡単な説明】
【図１】頭部の移動の軌道を示すように矢印を付した乗物座席の乗客者の側面図である。
【図２】正面衝撃を受けた乗物の先行技術の乗物座席の乗客の断面図である。
【図３】正面衝撃を受けた乗物のこの発明の好ましい実施例に従った乗物座席の乗客の断面図である。
【図４】先行技術の座席の着席者の骨盤に対するシートベルト抑制力および衝撃力の作用を概略的に示す図である。
【図５】この発明の好ましい実施例に従った座席の着席者の骨盤に対するシートベルト抑制力および衝撃力の作用を概略的に示す図である。
【図６】この発明の好ましい実施例のシートパン構造を示す図である。
【図７】この発明の好ましい実施例のフレームおよびシートパン取付構造を示す図である。
【図８】図７のフレーム上に取付けられた図６のシートパンを示す図である。
【図９】好ましい実施例に従った座席アセンブリ上のさまざまな点の位置を示すためにＸ−Ｚが重畳した座席の側面図である。
【符号の説明】
１８  シートベルト
２２  シートパン
２３  シートフレーム
【図１】
0003701717.tif 000003
【図２】
0003701717.tif 000004
【図３】
0003701717.tif 000005
【図４】
0003701717.tif 000006
【図５】
0003701717.tif 000007
【図６】
0003701717.tif 000008
【図７】
0003701717.tif 000009
【図８】
0003701717.tif 000010
【図９】
0003701717.tif 000011