(57)【要約】【課題】乗り心地が良く、かつ軽量なシート部材を提供すること。【解決手段】対向する１対の辺の端部領域にシートフレーム部材への接続手段を有する座面板の前記対向する１対の辺に交差する方向の少なくとも片方の側部に、座面板側の立面と臥面からなる断面がL型の補強構造、または、座面板側および外側の立面と臥面からなるC型の補強構造が、延在していることを特徴とする繊維強化樹脂製シート部材。【選択図】  図５
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
対向する１対の辺の端部領域にシートフレーム部材への接続手段を有する座面板の前記対向する１対の辺に交差する方向の少なくとも片方の側部に、座面板側の立面と臥面からなる断面がL型の補強構造、または、座面板側および外側の立面と臥面からなるC型の補強構造が、延在していることを特徴とする繊維強化樹脂製シート部材。
【請求項２】
前記座面板が前記対向する１対の辺の対向方向に曲率半径３００〜１０００ｍｍの凹面となっている請求項１に記載の繊維強化樹脂製シート部材。
【請求項３】
前記座面板の側部にある前記補強構造の座面板を基準とした高さが、延在方向の一端から他端に向かって増加している請求項1または２に記載の繊維強化樹脂製シート部材。
【請求項４】
前記補強構造と前記座面板の補強構造近傍部分が少なくとも前記座面板の中央厚みに対して、１〜３倍に増厚されている請求項１〜３のいずれかに記載の繊維強化樹脂製シート部材。
【請求項５】
前記座面板と前記補強構造の座面板側の立面とが、それらの境界部分を挟んでなす角度が９０〜１５０°である請求項１〜４のいずれかに記載の繊維強化樹脂製シート部材。
【請求項６】
前記座面板と前記補強構造の座面板側の立面との境界部分に中間面を有している請求項１〜５のいずれかに記載の繊維強化樹脂製シート部材。
【請求項７】
前記座面板と前記補強構造の座面板側の立面との境界部分において、前記座面板の座面と前記補強構造の座面板側の立面の間に、曲率半径５〜５０の曲面を有している請求項１〜５のいずれかに記載の繊維強化樹脂製シート部材。
【請求項８】
前記座面板と前記補強構造の座面板側の立面との境界部分において、前記座面板の座面と中間面の間、および／または、中間面と前記補強構造の座面板側の立面の間に、曲率半径５〜５０の曲面を有している請求項６に記載の繊維強化樹脂製シート部材。
【請求項９】
前記補強構造の座面板側および／または外側の立面と臥面の境界部分において、曲率半径５〜５０の曲面を有している請求項１〜８のいずれかに記載の繊維強化樹脂製シート部材。
【請求項１０】
繊維強化樹脂製シート部材に用いられる強化繊維が連続した炭素繊維である請求項１〜９のいずれかに記載の繊維強化樹脂製シート部材。
【請求項１１】
繊維強化樹脂製シート部材に用いられる樹脂がフェノール樹脂である請求項１〜１０のいずれかに記載の繊維強化樹脂製シート部材。
【請求項１２】
前記座面板と前記補強構造に渡って強化繊維が連続している請求項1〜１１のいずれかに記載の繊維強化樹脂製シート部材
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は乗り物用シート部材、特に2本のシートフレーム水平部材間に渡された座面板を有するシート部材に関する。
【背景技術】
【０００２】
乗り物用シートは、人が座るものであることから、乗り心地良さが、また移動体に積載されるものであるため省エネルギーの観点から、軽さが、要求される。さらに軽さが、特に重要となる航空機分野においては、通常以上の軽量化が求められる。従来より、乗り物用シートにおいて、2本のシートフレーム水平部材間に渡された座面板を有する構造が用いられている（例えば特許文献１，２、３）。これら、特許文献は材料が規定されていないものもあるが、座面板は布、金属または樹脂製のものが用いられてきた。しかしながらそれらでは十分な乗り心地と軽量性が両立しないという問題があった。
【特許文献１】実開平１−１５００４１号公報
【特許文献２】特開平１０−１３８８１０号公報
【特許文献３】特開２００２−２３８６９１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
本発明の課題は、上記のような背景を鑑み、乗り心地が良く、かつ軽量なシート部材を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
本発明者らは上記課題を解決するために、シート部材を繊維強化樹脂（以下、ＦＲＰと記載）製とすることを検討したが、単に素材をFRP製とするだけでは十分な効果が得られないことが判明した。かかる問題に対して種々の形状について検討した結果、特定の構造を適用することにより、乗り心地が良く、かつ軽量なシート部材を得ることができた。かかる課題を解決するための手段は、次の各項に記載された事項による。
【０００５】
（１）対向する１対の辺の端部領域にシートフレーム部材への接続手段を有する座面板の前記対向する１対の辺に交差する方向の少なくとも片方の側部に、断面がL型またはC型の補強構造が、延在していることを特徴とする繊維強化樹脂製シート部材。
【０００６】
（２）前記座面板が前記対向する１対の辺の対向方向に曲率半径３００〜１０００ｍｍの凹面となっている前記（１）に記載の繊維強化樹脂製シート部材。
【０００７】
（３）前記座面板の側部にある前記補強構造の座面板を基準とした高さが、延在方向の一端から他端に向かって増加している前記（１）または（２）に記載の繊維強化樹脂製シート部材。
【０００８】
（４）前記補強構造と前記座面板の補強構造近傍部分が少なくとも前記座面板の中央厚みに対して、１〜３倍に増厚されている前記（１）〜（３）のいずれかに記載の繊維強化樹脂製シート部材。
【０００９】
（５）前記座面板と前記補強構造の座面板側の立面とが、それらの境界部分を挟んでなす角度が９０〜１５０°である前記（１）〜（４）のいずれかに記載の繊維強化樹脂製シート部材。
【００１０】
（６）前記座面板と前記補強構造の座面板側の立面との境界部分に中間面を有している前記（１）〜（５）のいずれかに記載の繊維強化樹脂製シート部材。
【００１１】
（７）前記座面板と前記補強構造の座面板側の立面との境界部分において、前記座面板の座面と前記補強構造の座面板側の立面の間に、曲率半径５〜５０の曲面を有している前記（１）〜（５）のいずれかに記載の繊維強化樹脂製シート部材。
【００１２】
（８）前記座面板と前記補強構造の座面板側の立面との境界部分において、前記座面板の座面と中間面の間、および／または、中間面と前記補強構造の座面板側の立面の間に、曲率半径５〜５０の曲面を有している前記（６）に記載の繊維強化樹脂製シート部材。
【００１３】
（９）前記補強構造の座面板側および／または外側の立面と臥面の境界部分において、曲率半径５〜５０の曲面を有している前記（７）または（８）に記載の繊維強化樹脂製シート部材。
【００１４】
（１０）繊維強化樹脂製シート部材に用いられる強化繊維が連続した炭素繊維である前記（１）〜（９）のいずれかに記載の繊維強化樹脂製シート部材。
【００１５】
（１１）繊維強化樹脂製シート部材に用いられる樹脂がフェノール樹脂である前記（１）〜（１０）のいずれかに記載の繊維強化樹脂製シート部材。
【００１６】
（１２）前記座面板と前記補強構造に渡って強化繊維が連続している前記（１）〜（１１）のいずれかに記載の繊維強化樹脂製シート部材
【発明の効果】
【００１７】
本発明の対向する１対の辺の端部領域にシートフレーム部材への接続手段を有する座面板の少なくとも片方の側部に、断面がL型またはC型の補強構造が前記対向する１対の辺に交差する方向に、延在しているＦＲＰ製シート部材とすることにより、乗り心地が良く、かつ軽量なシート部材を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
以下に、本発明の好ましい実施の形態を、図面を参照しながら説明する。
【００１９】
本発明のFRP製シート部材とは強化繊維と樹脂を含む複合材料からなる。
【００２０】
構成する強化繊維としては、炭素繊維、ガラス繊維、アラミド繊維、ボロン繊維等の通常の強化繊維に用いる材料が使用でき、それらを組み合わせて用いることも可能である。中でも軽量化効果を最大限に発揮できる炭素繊維が好ましい。強化繊維基材の形態としては、強化繊維を一方向にそろえたもの、織物、マット等を単独あるいは混合して使用することが可能である。これらの中でも、強化繊維を一方向にそろえたものや織物が、長繊維からなり強度・剛性の面から好ましい。さらには強化繊維が連続した炭素繊維からなることが、剛性の向上により、乗り心地が良く、かつ軽量なFRP製シート部材とすることができることから好ましい。ここで連続とは後述するＦＲＰ製シート部材の８０％以上の領域において、炭素繊維長さが５０ｍｍ以上であることをいうものとする。
【００２１】
ＦＲＰを構成する樹脂としては、エポキシ樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、フェノール樹脂、ビニルエステル樹脂などの熱硬化性樹脂が成形性およびコストの点で好ましい。また、不燃性の観点から特に、フェノール樹脂を用いることが好ましい。
【００２２】
図１に、本発明の一実施態様に係る断面がＬ型の補強構造１３を有するFRP製シート部材の形状を、図２に、本発明の一実施態様に係る断面がＣ型の補強構造２３を有するFRP製シート部材の形状を示す。
【００２３】
図１および図２に示した本発明に係るシート部材は、対向する１対の辺の端部領域にシートフレーム部材への接続手段を有する座面板の前記対向する１対の辺に交差する方向の両方の側部に、断面がL型またはC型の補強構造が延在している。座面板とは座部１１と端部領域１２から構成される。端部領域とは座面板の端部から通常５０ｍｍまでの領域のことである。シートフレーム部材への接続手段とは、ボルト、リベット、マジックテープ、他部品によるかしめ等の機械的接合や接着剤等による化学的接合、もしくはそれらの併用など、どのような接合手段であっても良い。また側部とは、前記対向する１対の辺に交差する辺のことである。断面がＬ型の補強構造１３とは、座面板側の立面１３ａと臥面１３ｂからなるものを、断面がＣ型の補強構造２３とは、座面板側の立面２３ａ、臥面２３ｂ、および、外側の立面２３ｃからなるものをいう。このように座面板に座面板側（および外側）の立面と臥面を有する補強構造を設けることにより、従来、座面板で支持していた荷重を、補強部分により安定して支えることができるようになり、十分な剛性が得られ、乗り心地が良くなりかつ軽量になり好ましい。補強構造は座面板側部の片側だけにあっても良く、また側部の部分的に補強構造があっても良い。
【００２４】
図３に、本発明の好ましい一実施態様に係る断面がＣ型の補強構造３３を有するFRP製シート部材の形状を示す。図２の態様との違いは、座面板の座部が対向する１対の辺の対向方向に凹形状の曲率を有する点である。図３に示すように座面板の座部が対向する１対の辺の対向方向に凹形状の曲率を有すれば、面剛性が向上し、乗り心地が向上することから好ましい。かかる曲率は、図４に示す曲率半径Rで表すこととする。すなわち、本発明の座面板の座部の曲率半径Rは図４に示す座部表面の両端点とその両端点からの水平距離が同じである座部表面上の点を通る円弧の曲率半径とする。なお、曲率半径は一定でなく、後述の範囲内で序変していても良い。曲率半径Ｒの範囲としては３００〜１０００ｍｍであることが好ましい。座面板にかかる曲率半径の範囲のR形状をもたせることにより、面剛性が向上し、乗り心地が向上する効果が大きいためであるが、曲率半径が３００ｍｍより小さい場合は人の臀部形状と大きく異なる、また１０００ｍｍ以上の場合は面剛性が小さくなるなどの理由により、適切な座り心地を得ることが難しくなる場合があるためである。  図５に、本発明の好ましい一実施態様に係る断面がＣ型の補強構造を有し、座面板の座部が凹形状の曲率を有するFRP製シート部材の形状を示す。
【００２５】
図５の座部５１は、図３の座部３１と同様に曲率を有したものであるが、図５のように座面板の側部にある補強構造の高さが、延在方向の一端から他端に向かって増加していることが好ましい。補強構造の高さとは補強構造の臥面５３ｂの表面を水平と近似した時に、補強構造の座面板側の立面５３ａと、臥面５３ｂを水平と近似した面の交わる辺上の点から鉛直下向きに引いた線が、座部５１もしくは座部５１を座部５１と端部領域５２の交わる辺の方向に延長した面と交わる点までの距離のことである。人がシートに座った時の荷重分布が前から中央、そして後ろ側に行くほど大きくなり、片側に荷重がかかりやすくなる傾向にある。一方の側にいくほど、剛性を大きくすることにより、乗り心地性と軽量性の両立が、より向上される。また前記補強構造の高さは一方の側にいくほど大きくなるが、必ずしも最端部で最大高さとなることはなく、人が座った時の荷重分布に合わせて設定すればよい。また、補強構造の高さが小さい側では端部補強構造５３ｄを設けることが好ましい。さらに補強構造の高さが大きい側においても、端部領域５２と補強構造の座面板側の立面５３ａ，臥面５３ｂ，外側の立面５３ｃを繋ぐ５３ｄのような端部補強構造があっても良い。図５に示した補強構造の高さの変化は図１、図２および図３に示したＦＲＰ製シート部材にも適用可能である。
【００２６】
図６、図７に、本発明の好ましい一実施態様に係るFRP製シート部材の形状およびその断面図を示す。図７に示すように補強構造と座面板の補強構造近傍部分が座面板の中央厚みに対して、１〜３倍に増厚されていることが好ましい。座面板の補強構造近傍部分とは、座面板の側部から通常５０ｍｍの部分までの範囲のことである。中央厚みとは、非増厚の座部の部分を、補強構造の臥面６３ｂの表面を水平と近似した面に投影した形状に内接する長方形を縦横それぞれ４分割し、その格子上内側９点の平均厚みのことである。増厚した部分の厚みとは、増厚した補強構造の臥面６３ｂを、該補強構造の臥面６３ｂ表面を水平と近似した面に投影した形状に内接する長方形を座面板の前記対抗する１対の辺の方向に３分割、前記方向と垂直な方向に５分割し、その格子上内側８点の平均厚みのことである。これは人がシートに座ることにより荷重が負荷されると、座面板の補強部分と側部領域近傍に曲げやねじりといった変形が発生する。その変形に対する剛性を向上させるためである。部分的に補剛し、適切に剛性を向上させることにより、乗り心地性と軽量性の両立が、より向上される。図６は図５のＦＲＰ製シート部材に適用した一例であるが、図１〜３に示したＦＲＰ製シート部材にも適用可能である。
【００２７】
図８に、本発明の好ましい一実施態様に係るFRP製シート部材の断面形状を示す。座面板と補強構造の座面板側の立面とが、それらの境界部分を挟んでなす角度θが９０〜１５０°であることが好ましい。境界部分の角度を９０°未満である場合は成形工程が複雑になってしまい、１５０°を越える場合には、補強効果が小さくなってしまう場合があるためである。図８に示した境界部分の角度は図１〜３、図５および図６に示したＦＲＰ製シート部材のすべての態様に適用可能である。
【００２８】
図９に、本発明の別の好ましい一実施態様に係るFRP製シート部材の断面形状を示す。図９のように、座面板と補強構造の座面板側の立面との境界部分に中間面を設けることが好ましい。境界部分とは図８の座部８１と補強部分の座面板側の立面８３ｂとの交わる部分を含む領域のことであり、図９に示した中間面９５のように設けることができる。中間面を設けることにより、境界部分における応力集中が緩和され、強度が向上するためである。図９に示した断面は図１〜３、図５および図６に示したＦＲＰ製シート部材のすべての態様に適用可能である。
【００２９】
図１０および図１１に、本発明のさらに別の好ましい一実施態様に係るFRP製シート部材の断面形状を示す。図１０および図１１のように、座面板表面側の連続している２面間に曲率半径Ｒの形状を設けることが好ましい。図１０および図１１は図８および図９の連続した２面間に曲率を設けた図である。Ｒ形状を設けることにより、境界部分における応力集中が緩和され、強度が向上するためである。またＲ形状を設けることにより、人がシートに座った際に角部による違和感が緩和され、より一層、乗り心地が向上される。曲率半径Ｒは５〜５０ｍｍの範囲であることが好ましい。曲率半径は５ｍｍより小さい場合は、応力集中緩和の効果が小さくなる場合があり、また５０ｍｍを超えると、座部の面積が小さくなり、乗り心地が悪くなる可能性があるためである。なお、図１０および図１１に示した断面は図１〜３、図５および図６に示したＦＲＰ製シート部材のすべての断面に適用可能である。
【００３０】
また座面板と補強構造に渡って強化繊維が連続していることが好ましい。これは、座面板に補強部分を接着等で接着する構造でもよいが、強化繊維を連続にすることで、荷重の伝達がスムーズとなり、接着部分が破壊の起点となることもなくなるためである。また、接着工程が不要となるため、成形性が良いという製法上の利点もある。
以上に記載した本発明による実施形態からなるFRP製シート部材の成形方法としては、RTM成形法、スクリンプ成形法、プレス成形法、ハンドレイアップ成形法等、特に限定されないが、成形性の観点から、RTM成形法やプリプレグを用いたプレス成形法など一体成形が可能な成形法を用いることが好ましい。
【実施例】
【００３１】
以下、本発明の実施例を説明する。
【００３２】
（実施例１）
実施例として、図１２に示したＦＲＰ製シート部材について説明する。図１２においては面と面が交わる境界において曲面を記すのを省略しているが、本例で作製するＦＲＰ製シート部材には曲面（Ｒ＝５００ｍｍ）が設けている。
【００３３】
・ＦＲＰシート部材の製造
炭素繊維（東レ株式会社製、“Ｔ７００Ｓ”ヤング率２３０ＧＰａ、引張強度４．９ＧＰａ）からなる炭素繊維平織りクロス（東レ株式会社製“ＢＴ７０−３０”：クロス目付け３１７ｇ／ｍ２）と、フェノール樹脂（昭和高分子製“ＢＲＬ２４０（主剤）、ＦＲＨ５０（硬化剤）”）を用いて、（[０°/９０°]／[±４５°]／[０°/９０°]／[±４５°] ／[０°/９０°]の積層構成で積層し、ＳＣＲＩＭＰ成形により成形した。ＦＲＰ製シート部材の重量は４００ｇとなった。
【００３４】
・静的荷重試験  この製造したＦＲＰ製シート部材の端部領域を直径５０ｍｍの金属製パイプに固定し、ＦＲＰ製シート部材中央部に、１２０ｋｇの荷重を負荷した所、最大変形量は３ｍｍであった。
【００３５】
（比較例１）
図１３に示した形状の厚さ１ｍｍのアルミ製シート部材を板金プレスにより成形し、実施例１と同様に実験した。シート部材の重量は２８５ｇで、シート部材中央部に、１２０ｋｇの荷重を負荷したときの最大変形量は３３ｍｍであった。
【００３６】
（比較例２）
図１３に示した形状のシート部材を実施例１と全く同じ材料、構成、成形法にて成形し、同様に実験したところ、シート部材の重量は２５６ｇで、シート部材中央部に、１２０ｋｇの荷重を負荷したときの最大変形量は２８ｍｍであった。
【００３７】
（比較例３）
比較例１と同様に厚さ２ｍｍのシート部材を成形し、評価を行ったところシート部材の重量は６２５ｇで、シート部材中央部に、１２０ｋｇの荷重を負荷したときの最大変形量は２２ｍｍであった。
【００３８】
表１に実施例、比較例をまとめた結果を示す。
【００３９】
弾性定数とは１２０ｋｇの荷重を変形量で除した値であり、弾性定数／重量比とは弾性定数を重量比で割り、比較例１の値を１としたときの比である。
【００４０】
【表１】
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【００４１】
実施例１は比較例１と比べて、重量は重くなっているが、変形量は顕著に小さく、大幅に剛性が向上している。
【００４２】
比較例２は材料をアルミからＣＦＲＰに置き換えた場合であるが、ＣＦＲＰ化により重量、変形量ともに若干向上しているが、アルミの場合と大差はない。
【００４３】
比較例３はアルミが厚み２ｍｍの場合であり、重量が比較例１の倍であるが、変形量は約３３％程度改善されているが、実施例１と同様の剛性とするためには、厚みを５ｍｍ以上にする必要があることが推定され、重量が１５００ｇも必要となってしまう。
【００４４】
以上のことからシート部材をＣＦＲＰ化し、形状を変更することにより、剛性の向上による乗り心地性と軽量性を両立することが可能となることが分かる。
【図面の簡単な説明】
【００４５】
【図１】本発明の断面がＬ型の補強構造を有するＦＲＰ製シート部材の一例を示す斜視図である。
【図２】本発明の断面がＣ型の補強構造を有するＦＲＰ製シート部材の一例を示す斜視図である。
【図３】本発明の断面がＣ型の補強構造を有するＦＲＰ製シート部材の好ましい一例を示す斜視図である。
【図４】図３に示すＡ−Ａ’断面図である。
【図５】本発明の断面がＣ型の補強構造を有するＦＲＰ製シート部材の別の好ましい例を示す斜視図である。
【図６】本発明の断面がＣ型の補強構造を有するＦＲＰ製シート部材の別の好ましい例を示す斜視図である。
【図７】図６に示すＢ−Ｂ’断面図である。
【図８】本発明の断面がＣ型の補強構造を有するＦＲＰ製シート部材の補強構造周りの一例を示す断面図である。
【図９】本発明の断面がＣ型の補強構造を有するＦＲＰ製シート部材の補強構造周りの別の例を示す断面図である。
【図１０】本発明の断面がＣ型の補強構造を有するＦＲＰ製シート部材の補強構造周りの別の例を示す断面図である。
【図１１】本発明の断面がＣ型の補強構造を有するＦＲＰ製シート部材の補強構造周りの別の例を示す断面図である。
【図１２】実施例にて製造したシート部材の概略斜視図である。
【図１３】比較例にて製造したシート部材の概略斜視図である。
【符号の説明】
【００４６】
１０、２０、３０、５０、６０、１２０、１３０  ＦＲＰ製シート部材
１１、２１、３１、５１、６１、８１、９１、１２１、１３１  座部
１２、２２、３２、５２、６２、１２２、１３２  端部領域
１３  断面がＬ型の補強構造
１３ａ  断面がＬ型の補強構造の座面板側の立面
１３ｂ  断面がＬ型の補強構造の臥面
２３、３３  断面がＣ型の補強構造
２３ａ、３３ａ、５３ａ、６３ａ、８３ａ、９３ａ、１２３ａ  断面がＣ型の補強構造の座面板側の立面
２３ｂ、３３ｂ、５３ｂ、６３ｂ、８３ｂ、９３ｂ、１２３ｂ  断面がＣ型の補強構造の臥面
３３ｃ、５３ｃ、６３ｃ、８３ｃ、９３ｃ、１２３ｃ  断面がＣ型の補強構造の外側の立面
５３ｄ、６４ｄ、１２３ｄ  端部補強構造
７３  増厚部分
９５  境界面
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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