KR20070009422A - 시트 - Google Patents

Abstract

차량 시트의 시트쿠션은 전단이 시트부용 프레임의 전방 프레임에 걸쳐지고, 후단이 헬리컬 인장스프링에 의해 상기 시트부용 프레임의 후방 프레임에 연결되는 베이스 시트를 가진다. 헬리컬 인장스프링에 의해, 상기 시트부용 프레임을 구성하는 한 쌍의 좌우 측면 프레임에 지지되는 서포터는, 착석자의 대퇴부 영역을 지지하도록 상기 베이스 시트의 하부에 구비된다. 상기 서포터와 헬리컬 인장스프링은, 질량 요소가 착석자의 대퇴부 영역인 보조 진동계를 구성한다. 상기 보조 진동계는, 질량요소가 착석자의 상부 몸체인 주진동계의 상하 진동에 대비할 때, 동적 진동 흡수장치로서 작용하게 된다.

시트, 지지부재, 장력구조, 삼차원 입체 편물

Description

시트 {Seat}

본 발명의 실시예는 다음의 도면을 참조하여 구체적으로 설명될 것이며, 상기 도면들 중:

도 1은 본 발명의 실시예와 관련된 차량용 시트의 전체적인 구조에서 일부가 절단된 모습을 개략적으로 나타낸 사시도;

도 2는 도 1의 2-2선 단면도;

도 3은 본 발명의 실시예와 관련된 차량용 시트의 외부를 나타내는 사시도;

도 4는 본 발명의 실시예와 관련된 차량용 시트를 구성하는 시트쿠션을 나타내는 평면도;

도 5는 본 발명의 실시예와 관련된 차량용 시트를 구성하는 서포터를 확대한 평면도;

도 6은 착석자 및 본 발명의 실시예와 관련된 차량용 시트를 구성하는 시트쿠션에 의해 구성되는 진동모델을 나타내는 구성도;

도 7은 착석자 및 본 발명의 실시예와 관련된 차량용 시트를 구성하는 시트백에 의해 구성되는 진동모델을 나타내는 구성도;

도 8은 도 7의 진동모델을 기초로, 착석자의 머리부의 전후 진동의 전달특성을 분석한 수치해석 결과를 나타내는 그래프;

도 9는 쿠션 부재로 사용되는 3차원 입체편물을 개략적으로 나타낸 단면도;

도 10은 3차원 입체편물에 사용되는 그라운드 편물재의 일예를 나타내는 구성도;

도 11은 3차원 입체편물에 사용되는 그라운드 편물재의 다른 예를 나타내는 구성도;

도 12a 내지 12e는 각각 파일(pile) 부분의 적용예를 나타내는 3차원 입체편물의 주요부의 개략적인 단면도이다.

본 발명은 사람이 앉는 시트에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 자동차와 같은 운송수단 등에 설치되는 운송수단용 시트에 관한 것이다.

차량용 시트로는, 장력구조를 펼쳐서(스트래칭하여) 시트쿠션을 구성하며, 상기 장력구조는, 시트부용 프레임에 쿠션재로서, 한 쌍의 그라운드 편물재들(ground knit materials)과 상기 그라운드 편물재들 사이에 배치된 연결사(連結絲)들에 의해 형성되는 3차원 입체편물(three-dimensional solid knit fabric)이나 2차원 직물(two-dimensional woven fabric)로 이루어진 시트들이 제안되어 왔다(예를 들어, 미국 특허 제5013089호, 일본특허 공개공보 제2002-177099호, 제2002-219985호, 제2003-182427호 참조). 이러한 시트에서, 쿠션재는 쉽게 약화되지 않는 탄성실들(elastic threads)에 의해 구성되기 때문에, 이러한 시트는, 쿠션재로 예 를 들어 우레탄을 사용한 구조와 대비할 때, 얇으며 좋은 탄성특성(쿠션능력)을 얻을 수 있다.

그러나 3차원 입체편물 및/또는 2차원 직물이 시트부용 프레임에 걸쳐 펼쳐지는(스트래칭되는) 상술한 바와 같은 기존의 차량용 시트에서는, 더욱 좋은 탄성 특성을 얻는 것과, 특히 착석자의 머리 부분의 진동을 억제하는 것이 요구된다.

상술한 바에 따라, 본 발명은 착석자의 머리부의 진동을 효과적으로 억제할 수 있는 시트를 제공한다.

본 발명의 제1실시예에 따른 시트는, 시트부용 프레임; 전단이 시트부용 프레임의 전단에 고정되고, 후단이 시트부용 프레임의 후단에 탄성부재에 의해 연결되는 시트재; 및 상기 시트재의 하부에 구비되어, 착석자의 대퇴부 부위를 지지하기 위하여 시트부용 프레임에 탄성 지지되는 지지부재;를 가진다.

제1실시예의 시트에서, 사람이 앉음으로써 하부로의 하중이 시트재에 작용할 때, 착석에 수반되는 장력의 증가는 탄성적으로 변형하는 탄성부재에 의해 억제됨과 함께, 시트부재는 아래로 변형하며 내부로 가라앉는다. 시트재의 장력 증가가 억제됨으로 인해, 진동과 충격에 대해 필요한 댐핑이 보장되고, 탄성부재에 의해 복원력이 보장된다. 즉, 쿠션성능이 보장되게 된다.

이와 같이 내부로 가라앉는 시트 부재의 부분은, 착석자의 대퇴부를 지지하는 부분으로서, 시트부용 프레임에 탄성 지지되는 지지부재에 의해 하부로부터 지 지된다. 이러한 방식에 따라, 착석 부분에서, 질량 요소가 대퇴부 영역이고, 스프링 요소에서 지지부재(의 탄성 지지영역)를 포함하는 보조진동계(auxiliary vibration system)가 주진동계(main vibration system)와는 독립적으로 형성된다. 여기서, 주진동계는 착석자의 엉덩이(주로 좌골 돌출부 아래 영역)에 지지되는 상부 몸체(trunk)이다. 따라서, 동적 진동 흡수장치(댐퍼가 포함된 동적 진동 흡수장치의 경우를 포함)로 작용하는 보조 진동계를 설정함으로써, 착석자의 상부 몸체 - 다시 말해, 머리 부분 - 의 상부 방향 진동을 억제할 수 있다.

이러한 방식에 따라, 제1실시예의 시트에서, 착석자의 머리 부분의 진동은 효과적으로 억제될 수 있다. 여기서 지지부재 자체는 탄성 구조로 구성될 수 있다. 시트재로서, 상부로부터 착석하중을 전달할 수 있는 3차원 입체편물이 시트부용 프레임에 펼쳐지는(스트래칭되는) 것이 바람직하다.

제2실시예에 따른 시트는, 제1실시예의 시트에서의 지지 부재가, 장력에 의해, 장력의 교차방향으로부터 부여되는 하중을 지지하는 장력구조를 가지도록 구성된다.

제2실시예의 시트는, 장력구조로 이루어진 지지부재가 대퇴부 영역에 맞추어 적절하게 변형하면서 대퇴부 영역을 지지하기 때문에, 지지부재는 착석자에게 이질감(외부 물체가 있는 것과 같은 느낌)을 부여하지 않는다.

제3실시예에 따른 시트는, 제1실시예나 제2실시예의 시트에서, 시트부용 프레임이 한 쌍의 좌우 측면 프레임을 가지며, 상기 지지부재의 좌단부는 탄성부재에 의해 상기 측면 프레임의 좌측에 연결되고, 상기 지지부재의 우단부는 탄성부재에 의해 상기 측면 프레임의 우측에 연결된다.

제3실시예의 시트는, 탄성부재에 의해 시트부재의 좌우 양단이 이들 각각에 대응하는 측면 프레임에 연결되기 때문에, 상기 지지부재는 시트재의 하부로의 처짐에 신뢰적으로 잘 대응한다. 상기 탄성부재는 지지부재로부터 분리되는 부재이기 때문에, 상술한 보조 진동계가 동적 진동 흡수장치로 작용하도록 하는 설정이 용이하다.

제4실시예에 따른 시트는, 제3실시예에서, 상기 지지부재 좌단부의 전방과 후방 부분은 탄성부재에 의해 상기 측면 프레임의 좌측에 독립적으로 연결되고, 상기 지지부재의 우단부는 전방과 후방 부분은 탄성부재에 의해 상기 측면 프레임의 우측에 독립적으로 연결된다.

제4실시예에서, 상기 지지부재의 좌우 양 측단의 전방과 후방 부분은 탄성부재에 의해 대응하는 측면 프레임에 각각 독립적으로 연결되어 있다. 따라서, 착석자의 대퇴부 영역은 장력 면에 지지될 수 있다. 이러한 방식에 따라, 장력선(tension line)에 따른 불쾌한 느낌이 착석자에게 부여되는 것을 효과적으로 방지하는 것이 가능해진다.

제5실시예에 따른 시트는, 제4실시예에서, 상기 지지부재의 좌단부의 후방 부분 및 우단부의 후방 부분을 이에 대응하는 측면 프레임에 연결하는 탄성부재의 스프링상수는, 좌단부의 전방 부분 및 우단부의 전방부분을 이에 대응하는 측면 프레임에 연결하는 탄성부재의 스프링상수보다 크다.

제5실시예에서, 지지하중이 상대적으로 큰 후방 부분의 스프링 상수는 전방 부분의 스프링 상수보다 크기 때문에, 상술한 보조 진동계가 동적 진동 흡수장치로 효과적으로 작용할 수 있도록 한다.

제 6실시예에 따른 시트는, 제1실시예 내지 제5실시예에 따른 어느 하나의 시트에서 한 쌍의 등받이용 좌우 측면 프레임들을 가지는 등받이부용 프레임; 상기 등받이부용 프레임에 펼쳐지는 등받이용 쿠션재; 및 상기 등받이용 좌우 측면 프레임들의 하부 사이에서 상기 등받이용 좌우 측면 프레임들에 탄성 지지되며, 착석자의 요추 영역을 지지하는 부분의 지지강도를 증가시키는 등받이용 지지부재를 더 포함한다.

제6실시예의 시트에서, 등받이부용 프레임에 펼쳐지는 등받이용 쿠션재는 후방으로부터 착석자의 상부 몸체를 지지한다. 상기 등받이용 좌우 측면 프레임들의 하부 사이에서 상기 등받이용 좌우 측면 프레임들에 탄성 지지되는 등받이용 지지부재는, 등받이용 지지부재가 구비되지 않은 구조와 대비할 때, 착석자의 요추 영역을 지지하는 부분의 지지강도를 증가시킨다. 이에 따라, 요추영역의 전후방 움직임은 억제되며, 주로 머리 부분의 전부 방향(요추영역을 따라 흔들리는 방향)의 진동을 억제한다. 따라서, 본 실시예에 따른 시트는, 착석자의 머리 부분의 상하 방향과 전후 방향 진동을 억제할 수 있다.

상술한 목적을 얻기 위하여, 제7실시예의 시트는, 한 쌍의 등받이용 좌 우 측면 프레임들을 가지는 등받이부용 프레임; 상기 등받이부용 프레임에 펼쳐지는 등받이용 쿠션재; 및 상기 등받이용 좌우 측면 프레임들의 하부 사이에서 상기 등받이용 좌우 측면 프레임들에 탄성 지지되며, 착석자의 요추 영역을 지지하는 부분 의 강도를 증가시키는 등받이용 지지부재를 가진다.

제7실시예에서, 상기 등받이부용 프레임에 펼쳐지는 등받이용 쿠션재는 후방으로부터 착석자의 상부 몸체를 지지한다. 상기 등받이용 좌우 측면 프레임들의 하부 사이에서 상기 등받이용 좌우 측면 프레임들에 탄성 지지되는 등받이용 지지부재는, 등받이용 지지부재를 가지지 않은 구조와 대비할 때, 착석자의 요추 영역을 지지하는 부분의 강도를 증가시킨다. 이에 따라, 요추 영역의 전후 움직임은 억제되며, 주로 머리 부분의 전후 방향(요추영역을 따라 흔들리는 방향)의 진동이 억제된다.

따라서, 제7실시예의 시트에서, 착석자의 머리 부분의 진동을 효과적으로 억제할 수 있다.

본 발명의 제8실시예에 따른 시트는, 제6실시에 또는 제7실시예의 시트에서, 등받이용 지지부재는 3차원 입체 편물(three-dimensional solid knit fabric)의 두 개 층을 포함하도록 구성된다.

제8실시예의 시트에서, 등받이용 지지부재는 한 쌍의 그라운드 편물들과 상기 그라운드 편물들 사이에 배치되는 연결사(連結絲)들에 의해 형성되는 3차원 입체 편물의 두 개 또는 그 이상의 층을 쌓음으로써 구성된다. 그리므로, 시트는 등받이부(시트백; seat back)의 요추 부분을 지지하는 부분의 지지강도를 전체적으로 증가시키면서 착석자의 요추 영역의 근육을 누르지 않으면서 지지할 수 있다. 그리므로, 착석자의 머리 부분의 진동은 억제됨과 함께 착석자의 요추 영역의 고통은 억제되거나 제거될 수 있다.

본 발명의 제9실시예에 따른 시트는, 제8실시예의 시트에서 상기 등받이용 지지부재는 쿠션부재가 상기 3차원 입체 편물의 두 개 층 사이에 끼워지도록 구성된다.

제9실시예에 따른 시트에서, 등받이용 지지부재는 3차원 입체편물 사이에 끼워지는 쿠션재에 의해 구성된다. 그러므로, 착석자의 요추 영역의 고통은 보다 효과적으로 억제되거나 제거될 수 있다. 여기서, 3차원 입체 편물은 쿠션 부재로 사용될 수 있다.

본 발명의 제10실시예에 따른 시트는, 제1실시예의 시트에서, 상기 시트재가 3차원 입체 편물의 두 개 층을 포함하도록 구성된다.

본 발명의 제11실시예에 따른 시트는, 제10실시예의 시트에서, 쿠션부재가 3차원 입체 편물의 두 개 층 사이에 끼워질 수 있도록 시트재가 구성된다.

본 발명의 제12실시예에 따른 시트는, 제2실시예에서, 상기 지지부재가 2차원 직물재(two-dimensional cloth material)를 포함하도록 구성된다.

본 발명이 실시예와 관련된 시트로 제공되는 차량용 시트(10)은 도 1 내지 8을 참조하여 기술된다. 여기서, 화살표 UP, 화살표 LO, 화살표 FR, 화살표 RE, 화살표 RI 및 화살표 LE는 개개의 도면에서 적절하게, 차량용 시트(10)이 설치되는 차량의 이동방향을 기준으로 각각 전 방향(이동방향), 후 방향, 상 방향, 하 방향, 우 방향, 좌 방향을 나타낸다. 이하 간단히 상, 하, 전, 후, 좌, 우로 명시되면, 이들은 상술한 각각의 화살표의 방향에 상당한다.

도 1에서, 차량용 시트(10)의 전체적은 구조가 사시도로 도시되어 있으며, 일부는 절단되어 있다. 차량용 시트의 측단면도는 도 2에 도시되어 있다. 이들 도면에 도시된 바와 같이, 차량용 시트(10)은 시트 프레임(12)를 가진다. 상기 시트 프레임(12)는 시트 쿠션 프레임인 시트부용 프레임(14)와 시트백 프레임인 등받이부용 프레임(16)을 가진다.

이와 함께, 시트부용 프레임(14)에는 쿠션재(20)가 제공됨으로써, 시트부를 제공하는 시트 쿠션(18)이 형성된다. 등받이부용 프레임(16)에는 등받이용 쿠션재(24)가 제공됨으로써, 시트백(22)이 형성된다. 등받이부용 프레임(16)의 하단은 리클라이닝 기구(reclining mechanism; 26)를 통해 시트부용 프레임(14)의 후단에 지지축을 따라 회전 가능하게 연결되어 있다. 이러한 방식에 의해, 시트백(22)는 시트 쿠션(18)을 기준으로 지지축을 따라 회전 가능하며, 임의의 회전 위치에 멈춰질 수 있다.

도 3에 도시된 바와 같이, 시트쿠션(18)에는, 대략 편평한 시트면부(18A)에서 더 돌출된 측면 지지부(18B)가 상기 시트면부(18A)의 양측 횡(좌-우) 방향 측에 형성된다. 그리고, 시트백(22)에는 대략 편평한 백레스트(22A)보다 전방으로 더 돌출된 사이드 지지부(22B)가 백레스트(22A)의 양 측면 방향에 형성되어 있다. 헤드레스트(28)은 시트백(22)의 상부에 제공된다. 본 실시예에서는, 상기 헤드레스트(28)은 상기 시트백(22)과 일체로 형성된다.

이하, 시트 쿠션(18)과 시트백(22)의 구체적인 구조는 이러한 형태로 설명된다. 따라서 후술하는 쿠션재(20,24)와 요추지지 쿠션(80)을 구성하는 3차원 입체편 물(110)의 구체적인 예도 설명된다.

(시트쿠션의 구조)

도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 시트쿠션(18)을 구성하는 시트부용 프레임(14)은 전후 방향이 상대적으로 긴 한 쌍의 좌우 사이드 프레임(30)을 가진다. 이와 함께, 시트부용 프레임(14)은 한 쌍의 좌우 사이드 프레임(30)의 전단과 후단 부위에 상기 사이드 프레임(30)과 연결되는 전방 프레임(32)과 후방 프레임(34)를 가진다. 이와 같이 구성하여, 시트부용 프레임(14)은 사각형 프레임 모양을 형성한다.

측면에서 볼 때 실질적으로 산(山) 형상으로 형성되며, 측면 지지부재(18B)의 전방이 후방보다 더 돌출되도록 하는 측면지지 플레이트(36)가, 각각의 사이드 프레임(30)의 전방 부위에 고정된다. 상술한 리클라이닝 기구(reclining mechanism; 26)의 베이스 부위는 사이드 프레임(30)의 후단부에 고정된다.

상기 쿠션재(20)는 시트부용 프레임(14)에 걸쳐 펼쳐진다. 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 쿠션재(20)는 본 발명에서 시트부로 제공하는 베이스 시트(40), 상기 베이스 시트(40)의 상부에 구비되는 표면층 시트(42), 상기 베이스 시트(40)와 표면층 시트(42)의 사이에 구비되는 우레탄 쿠션(44)의 3층 구조로 구성된다.

본 실시예에서는, 상기 베이스 시트(40)와 표면층 시트(42)가 모두 메쉬(네트) 구조를 가지는 3차원 입체편물(110)에 의해 구성된다. 장력에 의하여 내부 감쇄가 수반되는 표면 방향으로의 신장과, 상기 장력이 제거됨에 의한 복원이 가능하다.

또한, 상기 베이스 시트(40)와 표면층 시트(42)를 3차원 입체편물(110)로 형성함으로써, 표면방향을 교차하는 방향으로의 힘에 의해 내부 감쇄를 수반하는 두께방향으로의 압착(crushing)과, 이러한 힘이 제거됨에 의한 복원이 가능하다. 상기 우래탄 쿠션(44)는 폴리우레탄폼(polyurethane foam)에 의해 형성된다.

도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 전방 프레임(32)을 따라 처리된(trained) 베이스 시트(40)의 전단에 구비되는 후크부(40A)는 상기 전방 프레임에 고정된다. 상기 베이스 시트(40)의 후단은 탄성부재로 작용하는 헬리컬 인장스프링(46)을 통해 후방 프레임(34)에 연결된다.

베이스 시트(40)의 좌우측 가장자리부과 이에 대응하는 사이드 프레임들 사이에는 틈(gaps)이 형성될 수 있도록 상기 베이스 시트(40)의 폭은 좌우 측면 프레임(30) 사이의 간격보다 작게 형성되는 것을 유념해야 한다.

상기 헬리컬 인장스프링(46) 중 두 개는 베이스 시트(40)의 양쪽 횡 방향 끝단과 인접한 부위에 구비된다(총 4개의 헬리컬 인장스프링(46) 중에서). 상기 헬리컬 인장스프링(46) 각각의 후단은, 상기 헬리컬 인장스프링(46)의 전단이 상하로 움직이는 방향으로 회전할 수 있도록, 후방 프레임(34)에 고정된다. 헬리컬 인장스프링(46)을 통해 시트부용 프레임(14)에 지지되는 베이스 시트(40)에는, 초기 장력(대부분 헬리컬 인장스프링(46)의 당기는 것에 수반하는 하중과 평형을 유지하는 장력)은 200 N 이하이고, 전후 방향으로의 신장률은 5 % 이하이다.

이러한 방식에 따라, 각각의 헬리컬 인장스프링(46)이 인장되거나 수축되는 과정에서, 베이스 시트(40)의 후단은 전후 방향으로 접근하거나 멀어질 수 있으며, 헬리컬 인장스프링(46)에서 후방 프레임(34)에 지지되는 영역을 따라 회전이 가능하다. 따라서, 평면적인(2차원의) 장력장(tension field)은 전후 방향을 따라 평행하게 제공되는 복수 개의 헬리컬 인장스프링(46)에 의해 상기 베이스 시트(40)에 형성된다. 그리고 상기 헬리컬 인장 기어(46)가 횡 방향의 양 끝쪽에 위치하는 배열로 인하여, 1차원 장력선들(tension lines)은 양 끝쪽에 형성된다. 3차원 장력장은 사람이 앉음으로써 발생하게 된다.

본 실시예에서는, 사람이 앉을 때 헬리컬 인장스프링(46)의 전단이 가라앉는 등의 회전 중 헬리컬 인장스프링(46)이 늘어나기 때문에, 장력(표면 강도, 지지 압력)이 상대적으로 낮은 저 장력장(저강도면; low rigidity plane)이 횡 방향 내측에에서 헬리컬 인장스프링(46) 사이에서 형성되고, 장력이 상대적으로 높은 고 장력장들(고 강도면들; high rigidity planes)이, 평면상으로 볼 때, 헬리컬 인장스프링(46)으로부터 연장되는 선을 따라 형성된다. 즉, 시트 쿠션(18)에서, 저 장력장은 착석자의 무게가 집중되는 좌골 돌출부들(ischial tuberosities)에 대응하는 베이스 시트(40)에서 횡방향 중앙부에 형성되며, 고 장력장들은 착석자 몸의 측부를 지지하는 횡방향 양 끝단부에 형성된다.

우레탄 쿠션(44)는 베이스 시트(40)에 놓여진다. 도 2에 도시된 바와 같이, 상기 우레탄 쿠션(44)는 시트면부(18A)를 구성하는 부분에서 상기 헬리컬 인장스프링(46)의 전단부 상부의 부분까지 대략 평평하게 형성된다. 우레탄 쿠션(44)의 전단은 전방으로부터 전방 프레임(34)를 커버한다. 그리고, 도시되지는 않았지만, 상기 우레탄 쿠션(44)는 좌우 측면지지 플레이트(36)를 커버하도록 형성된다. 게다 가, 표면측 시트(42)는 상측(외측)로부터 우레탄 쿠션(44)를 커버하기 위하여, 시트부용 프레임(143)에 걸쳐 펼쳐진다(스트래칭된다).

구체적으로, 표면층 시트(42)의 좌우 양 끝단에 구비되는 후크부(도시되지 않음)는, 대응하는 측면 프레임(30)에 걸쳐진다. 이와 함께, 전방 프레임(32)을 원형으로 둘러싸는 표면층 시트(42)의 전단에서 좌우측 방향을 따라 구비되는 후크부(42A)는 전방 프레임(32)의 후방에 구비된 걸침부(anchor portion; 14A)에 걸쳐진다. 후방 프레임(34)를 따라 처리된(trained) 표면층(42)의 후단에 구비되는 후크부(42B)는 후방 프레임(34)의 후방에 걸쳐진다. 그리고 도시되지 않은 와이어에 의해 내부로부터 팽팽하게 당겨져 있는 표면층 시트(42)에 의해, 일단은 시트부용 프레임(14)의 적절한 부분에 걸쳐지고, 시트면부(18A)와 측면 지지부(18B)는 우레탄 쿠션(44)의 형태에 따를 수 있도록 형성된다. 아무도 않지 않은 상태(무 부하 상태)에서 좌우 방향과 전후 방향 각각으로 표면층 시트(42)의 신장률은 5 % 미만이다.

상술한 바와 같이 구성된 시트 쿠션(18)에서, 대부분의 베이스 시트(40)는 헬리컬 인장스프링(46)의 부하와 평형을 유지하는 장력에 의해 착석자의 무제를 지지한다. 베이스 시트(40)와 독립적으로 시트부용 프레임을 걸쳐 펼쳐진 표면층 시트(42)는 착석자의 무게의 일부를 지지한다.

이와 함께, 시트 쿠션(18)에서, 탄성부재로 작용하는 서포터(48)는 시트부용 프레임(14)에 탄성 지지된다. 쿠션재(20)(이를 구성하는 베이스 시트(40)와 표면층 시트(42))과 같은 방식으로, 서포터(48)는 장력 구조로 이루어진다. 본 실시예에 서, 상기 서포터(48)는, 3차원 입체편물(110)과 대비할 때, 적게 신장되는 2차원 장력구조인 직물재(cloth material)에 의해 구성된다.

도 5에 도시된 바와 같이, 서포터(48)는 평면도에서 보는 바와 같이 횡 방향으로 긴 사각형의 후단이 대략 호 형상으로 잘려 있는 모양으로 형성된다. 서포터의 좌우측 폭은 베이스 시트(40)의 좌우측 폭보다 조금 작다. 도 4에 도시된 바와 같이, 서포터(48)의 횡 방향 양 측단은, 횡 방향으로 가장 바깥쪽에 위치하는 헬리컬 인장스프링(46)의 좌우측 방향 위치에 실질적으로 대응된 곳에 위치한다. 전후방으로는, 서포터(48)는 밑에서부터 착석자의 대퇴부 부위를 지지하는 위치에 구비된다. 구체적으로, 상기 서포터(48)는 서포터에서 곡률 진 후단의 횡 방향 중심부가 착석자의 좌골 돌출부들(ischial tuberosities) 바로 밑에 대응하는 위치보다 더 전방에 위치하도록 구비된다.

도 1에 도시된 바와 같이, 서포터(48)는 헬리컬 인장스프링(50, 52)를 통해 시트부용 프레임(14)에 탄성 지지된다. 서포터의 횡 방향의 양 끝단은 보강직물(reinforcing fabrics; 48A)에 의해 보강된다. 도 5에 도시된 바와 같이, 한 쌍의 헬리컬 인장스프링(50)이 좌측과 우측에 각각 구비된다. 상기 헬리컬 인장스프링(50)은 상기 서포터(48)의 보강직물(48A)의 전단 인접부와 시트부용 프레임(14)의 대응하는 측면 프레임(30)을 연결한다. 그리고 한 쌍의 헬리컬 인장스프링(52)는 왼쪽에 하나, 오른쪽에 하나가 제공된다. 상기 헬리컬 인장스프링(52)는 상기 서포터(48)의 보강직물(48A)의 후단 인접부와 시트부용 프레임(14)에 대응하는 측면 프레임(30)을 연결한다.

본 실시예에서는, 상기 헬리컬 인장스프링(50)이 사이드 프레임(30)에서 지지되는 지지점은 서포터(48)에서 지지되는 헬리컬 인장스프링(50)의 지지점보다 더 전방에 위치한다. 헬리컬 인장스프링(52)이 사이드 프레임에서 지지되는 지지점은, 헬리컬 인장스프링(52)이 서포터(48)에서 지지되는 지지점보다 더 후방에 위치한다. 여기서, 서로 반대의 각으로 위치하는 상기 헬리컬 인장스프링(50,52)은, 그 축으로부터 연장된 선이 서포터(48)에서 서로 교차하지 않도록 구비된다.

평면도로 보았을 때 실질적으로 사각형인 지지쿠션(54)은 상술한 서포터(48)의 상부에 놓여진다. 상기 지지쿠션(54)은 상기 서포터(48)의 전체 면을 커버하고, 착석자가 앉지 않은 상태에서 베이스시트(40)의 하부면에 접촉한다. 이러한 방식에 따라, 사람이 앉았을 때, 시트쿠션(18)에서, 하중은 쿠션재(20)에서 주로 착석자의 대퇴부 영역을 지지하는 부분에서, 지지쿠션(54)을 거쳐 서포터(48)(헬리컬 인장스프링(50,52))로 통해 하중이 전달된다.

그러므로, 시트쿠션(18)에서, 베이스 시트(40)가 형성하는 횡방향 중심에서 저장력장의 전방 부분, 즉, 좌골 돌출부들(ischial tuberosities)의 아래보다 더 전방의 대퇴부 지지점의 지지강도(support rigidity)는 좌골 돌출부들(ischial tuberosities) 아래의 지지강도보다 높다. 여기서, 지지쿠션(54)은 3차원 입체편물(110)에 의해 구성되며, 거시적인 관점에서 대퇴부 지지부위의 지지강도가 증가할 때 대퇴부의 근육을 누르지(crush) 않도록 구성된다.

상술한 시트쿠션(18)에서, 저강도면(low rigidity surface)은 좌측과 우측에 각각 구비되는 두 개의 헬리컬 인장스프링(46) 사이에서 시트면부(18A)의 후방 부 분에 구성된다. 인체의 돌출 부위를 지지하는 지점의 스프링상수는 다른 부분의 스프링 상수보다 작은 특성(이하 "제로스프링 특성"이라 한다.)는 이러한 저강도면에서 실현된다. 상기 제로스프링 특성에 따라, 시트쿠션(18)에서, 착석자의 호흡이나 이에 수반되는 신체 움직임의 방해가 줄어들고, 감쇄비를 상대적으로 크게 하기 위한 진동(의 크기)을 차단하는 능력이 좋고, 진동이 입력되었을 때 신체 압력의 변동을 억제할 수 있다. 게다가, 상기 시트쿠션(18)은 착석자의 좌골 돌출부 하부의 영역이 쿠션재(20)에 의해 채워짐에 의한 고정 효과(anchor effect)가 상술한 제로스프링 특성에 의해 생성되도록 구성된다. 이와 함께, 헬리컬 인장스프링(46)으로 인한 복원력은 전체 시트쿠션(18) (시트면부(18A))에서 보증된다.

이러한 제로스프링 특성을 실현하는 저강도면은 착석자의 좌골 돌출부들 아래의 영역을 포함할 수 있도록 구비된다. 여기서, 본 실시예는, 착석자의 좌골 돌출부들의 아래 위치가 전후 방향으로 시트쿠션(18)의 후단(사람이 앉을 때 시트백(22)의 하부의 전면)으로부터 실질적으로 150 mm의 거리에 있는 위치에 놓여진다. 또한, 좌우 좌골 돌출부 사이의 거리는 100 mm에서 130 mm 사이이다.

한편, 각 측면에 위치하는 두 개의 헬리컬 인장스프링(46)에 의한 고장력 영역들(high tension regions)은 착석자의 골반의 외측에 배치되며, 엉덩이에서 대퇴부(의 베이스 사이드)까지의 부분을 측면으로부터 지지하는 신체의 측면 지지구조를 실현한다. 그리고 사람이 앉을 때, 착석자의 대퇴부를 지지하기 위한 서포터(48)는 착석자의 좌골 돌출부들 아래의 영역에 대응하는 영역의 전방의 필요 영역 내의 탄성차단부(elastic dam)를 형성한다. 상기 탄성차단부는 하부로 편향되는 베이스시트(40)이 전방프레임(32)를 향해 상부로 올라오는 부분으로 간주할 수 있다.

3차원에서 견고한 지지체에 의해 베이스시트(40)에서 고장력 부분과 저장력 부분을 포함하는 장력 영역을 형성함으로써, 시트쿠션(18)(쿠션재(20))과 인체(의 근육) 사이의 포괄적인 임피던스(힘전달 특성) 매칭과 컴플라이언스(compliance) 매칭이 이루어진다. 이러한 방식에 따라, 상술한 제로 스프링 특성에 의해 착석자의 하중이 분산되고, 착석자가 신체 측면 지지체에 의해 효과적으로 지지되는 한편, 시트쿠션(18)에 접촉하는 부분에서 착석자의 근육은 눌러지지(crush) 않는다. 그러므로, 시트쿠션(18)에서, 착석자의 자세가 유지되는 동안, (면의 접선방향으로의) 옵셋 힘(offset force)과 (면의 법선 방향으로의) 압력이 착석자의 피부와 근육에 작용한다. 그리고 진동 전달에 따른 고통이나 불쾌감 등, 오랜 시간 동안 앉아있음으로 인한 저림이나 고통과 같은 스트레스를 완화시키고, 오랜 시간 동안 앉아있음으로 인해 발생하는 피로 누적을 억제한다.

헬리컬 인장스프링(50,52)에 의해 시트부용 프레임(14)에 탄성 지지되는 서포터(48)는 보조 진동계를 구성한다. 착석자의 상부 몸체(본 몸체; trunk)가 질량요소이고, 상기 상부몸체를 지지하는 시트쿠션(18) 부분(좌골 돌출부 아래)의 탄성은 스프링요소인 주진동계에 대비할 때, 상기 보조 진동계는 착석자의 대퇴부가 질량요소이고, 헬리컬 인장스프링(50,52) 등을 포함하는 대퇴부 지지 부분의 탄성이 스프링요소이다. 시트쿠션(18)에 서포터(48)와 헬리컬 인장스프링(50,52)을 제공함으로써, 착석자의 대퇴부가 질량요소이고, 헬리컬 인장스프링(50,52) 등을 포함하 는 대퇴부 지지 부분의 탄성이 스프링요소인 보조진동계는, 착석자의 상부 몸체(본 몸체; trunk)가 질량요소이고, 상기 상부몸체를 지지하는 시트쿠션(18) 부분(좌골 돌출부 아래)의 탄성은 스프링요소인 주진동계의 상하 방향의 진동과 대비할 때, 동적 진동 흡수장치(dynamic vibration absorber; 기구적 점성 진동 흡수장치(kinematic viscosity vibration absorber)로 작용한다.

차량용 시트(10)와 착석자의 진동모델은 도 6에 도시되어 있다. 도 6에서, 질량 M1은 착석자의 상부 몸체의 무게를 나타내고, 스프링 K1은 시트쿠션(18)의 후방 탄성을 나타내며, 대시포트 C1은 시트쿠션(18)의 후방 댐핑을 나타낸다. 또한, 대퇴부 영역에 대응하는 질량 M2는 조인트 J를 통해 질량 M1과 연결되어 있다. 여기서, 질량 M1, M2의 상대 각 변위에 의한 토크를 전달하는 조인트 J는 토션 스프링 요소로 모델링되었다. 그리고, 질량 M2는 헬리컬 인장스프링(50)을 포함하는 탄성요소인 스프링 K2, K3와, 서포터(48)와 지지쿠션(54)를 포함하는 쿠션재(20)의 댐핑인 대시포트 C2에 의해 시트쿠션(18)에 지지된다.

상기 모델로부터, 시트부용 프레임(14)에 탄성 지지되는 서포터(48)(헬리컬 인장스프링(50,52))는 착석자의 트렁크와 다리 사이의 코트 전달요소인 히프 조인트 J와 평행인 스프링이며, 주진동계와 대비할 때 보조 진동계의 고유진동수를 조절하기 위해 사용된다. 상기 모델에 기초할 때, 헬리컬 인장스프링(50,52)의 스프링 상수는, 상술한 바와 같이 머리 부분을 포함한 상부몸체(질량 M1)의 주진동계의 상하 방향 진동에 대비할 때, 대퇴부 영역(M2)의 보조 진동계가 동적 진동 흡수장치로 작용할 수 있도록 설정된다.

본 실시예에서, 각각의 헬리컬 인장스프링(50, 스프링 K3)과 각각의 헬리컬 인장스프링(52, 스프링 K2)의 스프링 상수는 서로 다르게 설정되고, 헬리컬 인장스프링(52)의 스프링 상수는 헬리컬 인장스프링(50)의 스프링 상수보다 크게 설정된다. 일본 남성을 타깃으로 한 본 구조에서는, 각각의 헬리컬 인장스프링(52)의 스프링 상수는 대략 1.87 [N/mm]이고, 각각이 헬리컬 인장스프링(54)의 스프링 상수는 대략 0.40 [N/mm]로 설정된다.

(시트백의 구조)

도 1에 도시된 바와 같이, 등받이부용 프레임(16)은 전면에서 봤을 때 하부가 개방된 상하방향으로의 U 자 형태인 파이프 프레임(56)을 가진다. 상기 파이프 프레임(56)의 좌우 하단은 모두 횡 방향으로 긴 하부 프레임(58)에 의해 연결되고, 리클라이닝 기구(reclining mechanisms)에 의해 사이드 프레임(30)에 대응하는 후방에 연결된다. 좌우 방향으로 가늘게 형성된 파이프 프레임(56)의 상단은 헤드레스트(head rest) 프레임 부위(56A)이다. 도 2에 도시된 바와 같이, 하부 쿠션 앵커로드(59)는 하부 프레임(58)의 상부에서, 파이프 프레임(56)의 좌우 하단 사이에 걸쳐진다.

상하 방향을 따라 길게 형성된 사이드 프레임(60)은 파이프 프레임(56)의 좌우 양측 부분에 고정 설치된다. 각각의 사이드 프레임(60)은 플레이트 형상으로 형성된다. 사이드 프레임(60)은 사이드 프레임(60)의 후방에서 파이프 프레임(56)에 고정되기 때문에, 사이드 프레임(60)은 파이프 프레임(56)보다 전방으로 더 돌출된다. 그리고, 좌측과 우측을 향해 돌출 형성되며, 사이드 지지부(22B)의 어깨 부분 을 구성하는 상부 프레임(62)은 파이프 프레임(56)의 상부에 고정된다. 상부 쿠션 앵커 로드(63)는 상부 프레임(62)의 횡 방향 중심 부분의 전방에서, 헤드레스트 프레임 부위(56A)의 하단 사이에 걸쳐진다.

파이프 프레임(56)의 상하 방향 중간에 벌려진 서브 프레임(64)의 대응 단 부위는, 각각 파이프 프레임(56)의 좌우 양측 부위에서 상부와 하부에 고정된다. 서브 프레임(64)의 중간 부위는 사이드 프레임(60)의 내면에서 횡 방향을 따라 구비되며, 서브 프레임(64)의 상단과 하단은 사이드 프레임(60)의 상단과 하단의 상부와 하부로 돌출되어 있다. 파이프 프레임(56)의 하단부 전방에서 상하 방향으로 따라 스프링 앵커 로드(66)는, 사이드 프레임의 하부와 사이드 프레임의 하부에 위치하는 서브 프레임(64)의 하부 사이에 놓여진다. 상부 프레임(62), 상부 사이드 쿠션 앵커 로드(63) 및 스프링 앵커 로드(66)는 와이어 재들(wire materials)로 구성된다.

쿠션재(24)는 등받이부용 프레임(16)에 펼쳐진다. 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 쿠션재(24)는 3차원 입체 편물의 단일 층에 의해 구성된다. 백레스트(back rest; 22A)를 구성하는 쿠션재(24)의 백레스트부(24A)의 상단에 구비되는 후크부(68)는 상부 사이드 쿠션 앵커 로드(63)에 걸쳐진다. 우레탄 재의 외측으로부터 우레탄 재(72)에 의해 감싸진 하부 프레임(58)을 따라 형성된 백레스트 부위(24A)의 하단에 구비된 후크부(70)는, 하부 사이드 쿠션 앵커 로드(59)에 걸쳐진다. 백레스트부(24A)는 사이드 프레임(60)의 전방 가장자리를 따라 펼쳐지고, 백레스트(22A)를 구성한다.

쿠션재(24)에서, 좌우 측면 지지부(22B)를 구성하는 사이드 지지부(24B)와, 헤드레스트(28)를 구성하는 헤드레스트부(24C)는 백(bag) 형상으로 형성되며, 일체로 형성된다. 상기 사이드 지지부(22B)는 도시되지 않은 우레탄 재를 커버하며, 서브프레임(64), 상부 프레임(62) 및 사이드 프레임(60)의 외측에 설치되며, 사이드 지지부(24B)의 양측 끝단은 사이드 프레임(60)에 고정된다. 그리고 사이드 지지부(24B)의 전방에서 횡 방향 내측 끝단은 재봉(裁縫) 등에 의해 레스트부(24A)의 횡 방향과 일체로 된다. 일단이 등받이부용 프레임(16)의 적절한 위치에 고정되는 와이어(도시되지 않음) 등에서 상기와 같이 재봉된 부위를 펼침으로써(스트래칭함으로써), 쿠션재(24)는 등받이부용 프레임에 맞추어지며, 이때 좌우측 장력이 각각의 부분에 적용되고 백레스트(22A)와 측면 지지부(22B)가 형성된다.

도 2에 도시된 바와 같이, 헤드레스트부(24C)는 헤드레스트 프레임 부위(56A)를 커버하며 헤드레스트(28)를 구성하는 우레탄 재(74)를 커버한다.

등받이부용 쿠션재로서 제공되는 요추 지지쿠션(80)은, 시트백(22)에 구비된다. 상기 요추 지지쿠션(80)은 쿠션재(24)의 하부의 내측(후방)에 구비되며, 착석자의 요추부분의 지지강도를 다른 부분보다 높게 한다. 이하, 구체적인 설명이 주어진다.

도 2에 도시된 바와 같이, 요추 지지쿠션(80)은 상부 쿠션(80A)과 하측 쿠션(80B)이 연결되는 두 개의 쿠션 구조이다. 쿠션들(80A, 80B) 각각은 네트 쿠션(82)을 가지며, 상기 네트 쿠션(82)은 중심부가 접어지며, 3차원 입체 편물(110)의 양 끝단이 재봉 등에 의해 고정되는 대략 사각형의 3차원 입체 편물(110)에 의 해 편평한 링(끝이 없는 형상) 형태로 이루어진다. 즉, 상기 네트 쿠션(82)은 3차원 입체편물(110)의 두 개 층을 가진다.

내부 쿠션(84)은 네트 쿠션(82) 각각의 내에 포함된다. 예를 들어, 내부 쿠션(84)로서, 3차원 입체편물(110), 폴리우레탄 폼(polyurethane foam), 내부에 가스가 채워진 백(팽창과 수축이 가능한 구조) 등이 사용될 수 있다.

상부 사이드 쿠션(80A)과 하부 사이드 쿠션(80B)은 연결백(86)에 의해 서로 연결된다. 상기 연결백(86)은 상하방향의 중앙부에 연결되며, 직물재(cloth material) 등으로 형성된 상부 사이드 백(86A)과 하부 사이드 백(86B)을 가진다. 상기 상부 사이드 백(80A)은 상부 사이드 백(86A)에 수용되고, 하부 사이드 쿠션(80B)은 하부 사이드 백(86B)에 수용된다.

지지직물(supporting fabric; 88)은 요추 지지쿠션(80)의 연결백(86)의 전면에 재봉 등과 같은 방법에 의하여 고정된다. 도 1에 도시된 바와 같이, 지지직물(88)은 요추 지지쿠션(80)보다 상하 방향과 좌우 방향 모두에서 더 넓은 대략 사각형 형상으로 이루어진다. 도 2에 도시된 바와 같이, 요추 지지쿠션(80)은 전방을 향에 돌출된 대략 활(bow) 형상을 구성하도록 연결백(86)에 고정된다. 그리고, 지지직물(88)의 양 측단은 보강직물(88A)에 의해 보강된다.

일단이 스프링 앵커 로드(66)의 근접 부위에 걸쳐지는 헬리컬 인장스프링(90)의 다른 단은, 각각의 보강직물(88A)에 걸쳐진다. 아무도 앉지 않은 상태에서, 헬리컬 인장스프링(90)은 약간 늘어나고, 지지직물(88)에 장력을 가한다. 이러한 상태에서는, 도 2에 도시된 바와 같이, 보강직물(88; 요추 지지쿠션(80))은 쿠 션재(24)의 백레스트부(24A) 후면의 하부에 접촉한다.

한 쌍의 헬리컬 인장스프링(90)에 의해 등받이부용 프레임(16)에 탄성 지지되는, 상술한 요추 지지쿠션(80)으로 인해, 착석자의 요추 영역의 지지강도는 상술한 바와 같이 증가한다. 이러한 방식에 의해, 시트백(22)에서, 착석자의 머리 부분의 진동은 줄어든다. 즉, 시트백(22)에 의해 형성된 상부 몸체 지지구조를 모델링하면 도 7과 같다. 시트 쿠션(18)에 관하여, 전후 방향으로 움직일 수 있도록 지지되는 질량 M1은, 요추 영역을 포함하는 착석자의 하부 절반에 대응한다. 암 L을 통해 질량 M1에 회전 가능하게 지지되는 질량 M2는 머리 부분에 대응한다. 토션 스프링 Kθ는 암 L과 질량 M1 사이의 토크 전달 요소로 제공된다. 등받이부용 프레임(16)과 이러한 방식에 의해 모델링 된 착석자 사이에 구비되는 스프링 K4와 대시포트 C3는, 각각 백레스트(22A)의 탄성과 댐핑에 대응한다.

이러한 모델에서, 등받이부용 프레임(16)에 탄성 지지되는 요추 지지쿠션(80)을 제공하는 것은, 주로 요추 지지쿠션(80)을 가지지 않은 구조와 대비할 때 스프링 K4의 스프링 상수와 대시포트 C3의 감쇄계수를 더 크게 하는 것에 대응한다. 본 실시예에서, 헬리컬 인장스프링(90)의 스프링 상수와 요추 지지쿠션(80) 자체의 탄성 및 감쇄 특성은 감쇄비(damping ratio)가 요추 지지쿠션(80)을 가지지 않은 구조일 때와 동일하게 되는 조건에서 결정된다. 요추 영역의 거시적인 지지 강도가 증가하더라도, 3차원 입체 편물(110)에 의해 요추 지지쿠션(80)을 구성함으로써, 요추 영역의 근육은 눌려지지(crush) 않는다.

(3차원 입체 편물이 구체적인 예)

다음으로, 쿠션재(20)의 베이스 시트(40)와 표면층 시트(42), 쿠션재(24), 지지쿠션(54) 및 요추 지지쿠션의 네트 쿠션(82)을 구성하는 3차원 입체편물의 예를 설명한다.

도 9에 도시된 바와 같이, 3차원 입체편물(110)은 서로 분리되어 구성되는 한 쌍의 그라운드 편물들(112,114)과, 한 쌍의 그라운드 편물들(112,114) 사이를 왕복하는 다수의 연결사들(116)에 의해 형성되며, 둘을 연결하는 파일부(pile portion; 118)에 의해 구성된다.

일방의 그라운드 편물지(110)는 예컨대, 도 10에 도시된 바와 같이, 단섬유를 꼰 실(120)로부터 웨일(wale) 방향 및 코스 방향 어느 방향으로나 연속된 편평하고 가는 편물코조직(knit fabric weave)에 의하여 메쉬를 형성하는 조직이 사용된다. 이에 대해, 타방의 그라운드 편물지(114)는 예컨대, 도 11에 도시된 바와 같이, 단섬유를 꼰 실로부터 허니콤 형상(육각형)의 메쉬를 형성한다. 타방의 그라운드 편물지(114)는 일방의 그라운드 편물지(110)보다 큰 메쉬이다. 여기서, 그라운드 편물지들(112,114)은 가는 코 조직이나 허니컴 형상에 한정되지 않으며, 이와 달리 메쉬와 같은 편물 코를 사용하여 구성될 수 있다.

도 9에 도시된 바와 같이, 연결사들(116)은, 일방의 그라운드 편물지(112)와 타방의 그라운드 편물지(114)가 소정 간격을 유지하도록 한 쌍의 그라운드 편물지(110,120) 사이에 짜 넣음으로써, 파일부(118)를 형성한다. 이러한 방식에 의해, 메쉬 편물(mesh knit)인 3차원 입체 편물(110)에 소정의 강도가 부여된다.

3차원 입체 편물(110)은 그라운드 편물지 (112,114)를 형성하는 그라운드 실(실 120,122)의 굵기 등에 따라 요구되는 강성을 제공할 수 있다. 그러나, 그라운드 실(120, 122)는 편성작업이 곤란해지지 않는 범위에서 선택되는 것이 바람직하다. 또한, 그라운드 실(120,122)로는 모노필라멘트 실(monofilament threads)를 사용할 수 있지만, 촉감 및 표면 감촉의 부드러움 등의 관점에서, 멀티필라멘트 실(multifilament threads)나 스펀 실(spun threads)을 사용할 수 있다.

연결사(116)로는 모노필라멘트 실을 사용하는 것이 바람직하고, 굵기는 167 decitex에서 1110 decitex 사이의 범위인 것이 바람직하다. 멀티필라멘트 실에서는 양호한 복원력을 가지는 쿠션능력이 얻어 지지 않는다. 또한, 굵기가 167 decitex 보다 작으면 3차원 입체편물(110)의 강성(stiffness)이 낮으며, 굵기가 1100 decitex 보다 크면 지나치게 딱딱해져, 적당 량의 쿠션능력을 얻을 수 없다.

즉, 연결사(116)로서 167 decitex에서 1110 decitex 사이 모노필라민트 실을 사용함으로써, 시트에 앉는 착석자의 하중을 각 그라운드 편물지들(112, 114)를 구성하는 메쉬의 변형과, 연결사들(116)의 붕괘나 좌굴(buckling)에 의한 변형 및 변형된 연결사들(116)에 스프링특성을 부여하는 인접한 연결사들(116)의 복원력에 의해 지지할 수 있으며, 유연한 스프링특성을 갖는 응력집중이 일어나지 않는 유연구조로 할 수 있다.

여기서, 오목부와 돌출부는 3차원 입체편물(110)에 형성될 수 있다. 즉, 그라운드 편물지(112,114)는 오목부나 돌출부가 그 표면에서 일어나도록 하는 니트 섬유가 될 수 있다. 오목부와 돌출부가 형성되면, 단면이 대략 호형상인 스프링 요소는 그라운드 편물지(112,114)에서 형성될 수 있다. 그러므로, 보다 유연한 스프 링 특성이 부여될 수 있으며, 실질적으로 근육의 탄성 컴플라이언스와 같거나 이보다 큰 탄성 컴플라이언스를 가진 구조가 용이하게 형성될 수 있다. 여기서, 탄성 컴플라이언스는 (변형량)/(접촉면의 평균 압력값)으로 계산된다.

그라운드 실(120,122) 또는 연결사(116)의 소재는 특별히 한정되는 것은 아니며, 예컨대 폴리프로필렌, 폴리에스테르, 폴리아미드, 폴리아크릴로니트릴, 레이온 등의 합성섬유나 재생섬유와, 울, 실크, 면 등의 천연섬유가 될 수 있다. 상기 소재는 단독으로 사용해도 되고, 이들을 임의의 조합으로 같이 사용될 수도 있다. 바람직하게는 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET), 폴리부틸렌테레프탈레이트 (PBT) 등으로 대표되는 열가소성 폴리에스테르계 섬유, 나일론 6, 나일론 66 등으로 대표되는 폴리올레핀(polyolefin)계 섬유, 또는 이들 섬유를 2 종류 이상으로 조합한 것이다.

또한, 그라운드 실들(120,122) 또는 연결사들(116)의 실 형상도 상술한 설명에 한정되지 않으며, 환(丸) 단면을 가지는 실이나 이형(異形)의 단면을 가지는 실 등이 사용될 수 있다.

파일부(118)를 형성하는 연결사(116)의 배열 방식인 파일부(118)의 파일 코 구조는, 도 12a 내지 도 12e에 도시된 형태로 분류될 수 있으며, 도 12a 내지 도 12e는 각 그라운드 편물지들(112,114)을 연결하는 연결사들(116)을 측면에서 본 상태를 나타낸다.

도 12a와 도 12b는 그라운드 편물지들(112,114) 사이에 연결사들(116)을 대략 수직으로 짜 넣은 스트레이트 타입(straight type)이며, 이 중 도 12a는 8자 형 상으로 하여 스트레이트로 짠 구조이며, 도 12b는 단순히 스트레이트로 짠 구조이다.

또한, 도 12c, 도 12d 및 도 12e는 그라운드 편물지(112,114) 사이에서 연결사(116)가 중도에 교차되도록 짠 크로스 타입(cross type)이다. 이 중, 도 12c 는 8자 형상으로 교차시킨 구조, 도 12d 는 단순한 크로스로 짠 구조, 도 12e 는 2 개씩 모아 크로스(더블 크로스) 시킨 구조이다.

여기서, 도 12c 내지 도 12e에 도시된 바와 같이, 연결사들(116)을 서로 교차시켜 비스듬하게 배치한 경우에는, 연결사들(116)을 그라운드 편물지들(112,114) 사이에 대략 수직으로 배치한 형태와 대비할 때(도 12a, 도 12b 참조), 각각 연결사들(116)의 좌굴 강도(buckling strength)에 의해 충분한 복원력을 유지하면서 압축률이 큰 유연한 스프링 특성이 부여될 수 있는 장점이 있다.

이러한 메쉬 구조를 가지는 3차원 입체 편물(110)을 사용하는 베이스 시트(40), 표면층 시트(42), 쿠션재(24), 지지쿠션(54) 및 네트 쿠션(82)에서, 스프링 특성은 작고, 감쇄비는 높으며, 착석자의 체격에 따른 변형이 용이하게 일어나서 적응(fit)이 쉽다.

여기서, 3차원 입체편물(110)의 상술한 구조는 일 예이며, 예를 들어 볼록면 부분, 오목면 부분 또는 리브 등이 표면에 형성된 스티치(stitch) 구조 등과 같이 다양한 형태의 스티치 구조를 가지는 3차원 입체편물이 베이스 시트(40)와 표면층 시트(42)에 적용될 수 있다. 또한, 용도와 기능에 따라 다른 스티치 구조의 3차원 입체 편물도 적용될 수 있다.

다음으로, 본 실시예의 작용을 설명한다.

상술한 구조를 가지는 차량용 시트(10)에서, 사람이 앉았을 때, 시트쿠션(18)에서, 주로 베이스 시트(40)(헬리컬 인장스프링(46))가 착석자의 무게를 지지하며, 표면층 시트(42)는 착석자의 무게의 일부분을 지지한다. 구체적으로, 사람이 앉았을 때, 주로 표면층 시트(42)가 좌우 방향으로 늘어나면서 아래로 변형하는 것과 함께, 베이스시트(40)가 아래로 밀린다. 상기 베이스 시트(40)는 늘어나고, 후방 프레임(34)에 걸쳐지는 영역을 따라 이를 회전하면서 각각의 헬리컬 인장스프링(46)을 늘리며, 장력의 증가를 억제하면서 하측으로 변형된다(가라앉는다). 이러한 방식에 따라 착석자의 무게가 집중되기 쉬운 좌골 돌출부 아래에서, 몸체 압력은 제로스프링 특성에 의해 분산되며, 몸체의 측부가 좌우 헬리컬 인장스프링(46)에 의해 형성된 장력선들(tension lines)에 지지되면서, 착석자의 좋은 자세가 유지된다. 이와 함께, 탄성 좌골 돌출부 아래 영역 전방에 탄성차단부(elastic dam)가 형성된다. 착석자의 엉덩이는 탄성지지부와 제로 스프링 특성에 따른 상술한 앵커 효과에 의해 슬라이딩이 방지된다. 게다가, 시트백(22)에서, 착석자의 상부 몸체는 각각의 위치에서의 적절한 지지압력에 의해 지지된다.

그러므로, 차량용 시트(10)에서, 착석자의 근육이 사용되지 않는 몸체 측면지지 구조와 탄성차단부에 의한 자세 유지와, 저강도면에서 제로스프링 특성에 의한 몸체 압력의 분산을 이룰 수 있다. 사람이 앉을 때 수반되는 베이스 시트(40)의 장력 증가가 억제되기 때문에, 시트 쿠션(18)에서 높은 감쇄비를 얻을 수 있으며, 복수 개의 헬리컬 인장스프링(46)에 의하여 충분한 복원력이 부여된다. 이러한 방 식에 따라, 시트쿠션(18)에서의 진동/충격 흡수 능력이 탁월하다. 이러한 이유에 의해, 오랜 시간 동안 앉아 있으면서 생기는 피로의 누적이 차량용 시트(10)에서 억제된다. 특히, 시트 쿠션(18)에서, 쿠션재(20)는 3차원 입체 편물(110)인 베이스 시트(40)와 표면층(42)을 포함하도록 구성된다. 상기 베이스 시트(40)의 후단은 헬리컬 인장스프링(46)을 통해 시트부용 프레임(14)의 후단에 탄성 연결된다. 그러므로, 착석자의 호흡에 수반되는 미골(尾骨)의 움직임은 방해받지 않는다(즉, 시트쿠션(18)은 모든 상승 과정에서 저항력을 거의 주지 않으면서 미골의 순간적인 움직임을 따른다.)

시트쿠션(18)에서, 헬리컬 인장스프링(50,52)의 스프링 상수는, 질량 요소가 착석자의 대퇴부 영역인 보자 진동계가, 질량요소가 머리 부분을 포함한 상부 몸체인 주진동계의 상하 진동과 대비할 때, 동적 진동 흡수장치로 작용할 수 있도록 설정된다. 그러므로, 차량용 시트(10)이 설치되는 자동차가 움직이면서, 차체로부터 진동이 입력되는 경우에, 주로 대퇴부 영역이 상하방향(히프 조인트 J의 회전방향)으로 진동하고, 상부 몸체의 상하 방향 진동은 억제된다. 이러한 방식에 따라, 착석자의 상부 몸체의 윗부분에 위치하는 머리 부분의 상하방향 진동은 억제되고, 착석자의 피로 생성은 억제된다. 다른 한편으로는, 주행에 수반되는 진동은 주로 대퇴부에 전달되기 때문에, 착석자(특히 자동차의 운전자)는 시트쿠션(18)으로부터 힘(진동)이 전달됨으로써, 도로면 상태 등의 주행 조건을 인지할 수 있다.

또한, 시트백(22)에서, 요추 지지쿠션(80)은 헬리컬 인장스프링(90)을 통해 등받이부용 프레임(16)에 탄성 지지된다. 그리므로, 요추 영역을 지지하는 백레스 트(22A) 부분의 지지강도는 감쇄비를 감소시키지 않으면서 증가한다. 이러한 방식에 따라, 착석자의 머리 부분의 전후 방향 진동(진폭)는 억제됨이 확인된다.

도 8은 도 7의 모델을 이용하여, 전후 방향 가진력(F = Pcosωt)가 질량 M1에 가해지는 경우, 착석자의 머리 부분의 전후 방향 진동 전달 특성을 분석한 수치해석 결과를 도시하고 있다. 이 도면에서, 차량용 시트(10)에서, 요추 지지쿠션(80)이 제공되면, 요추지지쿠션(80)을 가지지 않았을 때의 비교예와 대비할 때, 머리 부분의 전후 방향 진동 전달률의 크기가 현저히 감소하는 것을 확인할 수 있다. 여기서, 해석은 착석자의 모델로서, M1 = 78.89 kg, M2 = 23.50 kg, 암의 길이 L = 0.6663 m, 허리의 스프링 상수 Kθ = 3000 Nm/rad, 가진력의 최대치 P = 1003.422 N, 스프링 K4의 스프링 상수는 요추 지지쿠션(80)이 제공되는 경우에는 K4 = 1000 N/m, 요추 지지쿠션(80)이 제공되지 않는 경우 K4 = 500 N/m, 감쇄비는 각각의 경우에 모두 0.3이다.

이러한 해석 결과로부터, 착석자의 머리 부분의 전후 방향 고유 진동수는 백레스트(22A)의 감쇄비가 유지되는 동안, 스프링 상수 K4에 거의 영향을 받지 않음을 확인할 수 잇다. 즉, 요추 지지쿠션(80)을 제공함으로써, 등받이부용 프레임(16)의 등받이부용 쿠션재(24)를 펼쳐서 설정되는 주파수 특성에는 거의 영향을 주지 않으면서, 진동 전달률의 크기만 낮출 수 있는 구조를 실현할 수 있다. 게다가, 등받이부용 프레임에서, 등받이용 쿠션재(24)가 펼쳐진(stretch) 구조에서, 1 Hz 이하인 저 주파수영역과, 5 Hz 이상의 고 주파수영역에서, 착석자의 머리 부분에 전후 방향 진동의 거의 전달되지 않는 구조(진동 전달률이 거의 0)가 실현된다. 이러한 특성은 요추 지지쿠션(80)이 제공되는 경우에도 유지됨을 확인할 수 있다.

요추 지지쿠션(80)이 헬리컬 장력스프링(90)의 장력으로 인해 백레스트(22A)의 요추 영역을 지지하는 부분 지지강도를 증가시키더라도, 3차원 입체편물(110)인 요추 지지쿠션(80)의 변형에 의해, 요추 지지쿠션(80)은 요추 영역의 근육을 누르지 않는다. 그러므로, 착석자의 요추 영역에서 생기는 고통을 억제할 수 있다.

이러한 방식에 따라, 본 차량용 시트(10)에서, 착석자의 머리 부분의 상하 방향과 전후 방향 진동을 효과적으로 억제할 수 있다. 특히, 차량용 시트(10)에서, 베이스 시트(40)의 제로스프링 특성에 의해 생기는 앵커 효과와, 3차원 장력장에 의해 생기는 탄성지지부와 몸체 측면 지지구조의 생성으로 인해, 전방 슬라이딩과 불안정한 착석 자세가 되는 현상인 해먹감(hammock sensation)이 제거되고, 롤링과 좌우 방향 입력에 대한 평탄감(flat sensation)을 얻을 수 있다. 또한, 상술한 바와 같은 머리 부분의 진동 억제의 시너지 효과로 인해, 오랜 시간 앉아있어서 유발되는 착석자의 피로를 줄일 수 있다.

여기서, 상술한 실시예는, 지지 부재로 제공되는 서포터(48)와, 등받이부용 지지부재로 제공되는 요추 지지쿠션(80)가 모두 제공된 바람직한 예이다. 하지만, 본 발명은 이에 한정되지 않으며, 차량용 시트(10)은 예를 들어 서포터(48)와 요추 지지쿠션(80) 중 어느 하나만 가지는 구조가 될 수 있다.

또한, 상술한 실시예는, 서포터(48)와 요추 지지쿠션(80)이 탄성 부재인 헬리컬 인장스프링을 통해, 시트 프레임(12)에 지지되는 예를 설명하였다. 하지만, 본 발명은 이에 한정되지 않는다. 서포터(48)와 요추 지지쿠션(80)은 임의의 탄성 부재에 의해 시트 프레임(12)를 지지할 수도 있다. 또는, 자체가 소정의 탄성을 가지는 서포터(48)와 요추 지지쿠션(80)이 시트 프레임(12)를 직접 지지할 수도 있다.

이와 함께, 상술한 실시예는, 베이스 시트(40)의 후단과 시트부용 프레임(14)를 연결하는 탄성 부재가 헬리컬 인장스프링(46)인 예이다. 하지만, 본 발명은 이에 한정되지 않으며, 예를 들어 베이스 시트(40)의 후단은 일단이 횡 방향으로 긴 토션 바에 의해 프레임에 연결되는 암의 타단 쪽에 연결될 수 있다.

상술한 실시예는 베이스 시트(40)이 3차원 입체편물인 예를 보여주고 있으나, 본 발명은 이에 한정되지 않는다. 베이스 시트(40)는 예를 들어 3차원 입체편물과 대비할 때, 장력 방향으로 늘어나기 힘든 직물재(cloth material)에 의해 구성될 수 있다. 또한, 쿠션재(20)는 우레탄 쿠션(44)으로 제공되는 구조에 한정되지 않으며, 베이스 시트(40)와 표면층 시트(42)에 의해 형성되는 두 개 층 구조가 될 수 있으며, 중간층으로서 3차원 입체 편물이 제공될 수 있다.

상술한 실시예는 본 발명이 차량용 시트(10)에 적용되는 구조이나, 본 발명은 이에 한정되지 않는다. 본 발명은 예를 들어, 기차, 배, 비행기 등의 운송수단이나, 사무실 의자나 가구 의자 등과 같은 다양한 형태의 시트에 적용 가능하다.

상술한 바와 같이, 본 발명에 따른 시트구조는 착석자의 머리 부분의 진동을 효과적으로 억제할 수 있는 탁월한 효과를 가지고 있다.

Claims (12)

1. 시트부용 프레임;

   전단이 상기 시트부용 프레임의 전단에 고정되고, 후단이 상기 시트부용 프레임의 후단에 탄성부재에 의해 연결되는 시트재; 및

   상기 시트재의 하부에 구비되고, 착석자의 대퇴부 영역을 지지하도록 상기 시트부용 프레임에 탄성 지지되는 지지부재;

   를 포함하여 구성되는 시트.
2. 제1항에 있어서,

   상기 지지부재는 장력에 의해 장력의 교차방향으로부터 부여되는 하중을 지지하는 장력구조를 가지도록 구성되는 것을 특징으로 하는 시트.
3. 제1항에 있어서,

   상기 시트부용 프레임은 한 쌍의 좌우 측면 프레임을 가지며,

   상기 지지부재의 좌단부는 탄성부재에 의해 상기 측면 프레임의 좌측에 연결되고, 상기 지지부재의 우단부는 탄성부재에 의해 상기 측면 프레임의 우측에 연결되는 것을 특징으로 하는 시트.
4. 제3항에 있어서,

   상기 지지부재 좌단부의 전방과 후방 부분은 탄성부재에 의해 상기 측면 프레임의 좌측에 독립적으로 연결되고, 상기 지지부재의 우단부는 전방과 후방 부분은 탄성부재에 의해 상기 측면 프레임의 우측에 독립적으로 연결되는 것을 특징으로 하는 시트.
5. 제4항에 있어서,

   상기 지지부재의 좌단부의 후방 부분 및 우단부의 후방 부분을 이에 대응하는 측면 프레임에 연결하는 탄성부재의 스프링상수는, 좌단부의 전방 부분 및 우단부의 전방부분을 이에 대응하는 측면 프레임에 연결하는 탄성부재의 스프링상수보다 큰 것을 특징으로 하는 시트
6. 제1항에 있어서,

   한 쌍의 등받이용 좌우 측면 프레임들을 가지는 등받이부용 프레임;

   상기 등받이부용 프레임에 펼쳐지는 등받이용 쿠션재; 및

   상기 등받이용 좌우 측면 프레임들의 하부 사이에서 상기 등받이용 좌우 측면 프레임들에 탄성 지지되며, 착석자의 요추 영역을 지지하는 부분의 지지강도를 증가시키는 등받이용 지지부재;

   를 더 포함하는 시트.
7. 한 쌍의 등받이용 좌우 측면 프레임들을 가지는 등받이부용 프레임;

   상기 등받이부용 프레임에 펼쳐지는 등받이용 쿠션재; 및

   상기 등받이용 좌우 측면 프레임들의 하부 사이에서 상기 등받이용 좌우 측면 프레임들에 탄성 지지되며, 착석자의 요추 영역을 지지하는 부분의 강도를 증가시키는 등받이용 지지부재;

   를 포함하는 시트.
8. 제6항에 있어서,

   상기 등받이용 지지부재는 3차원 입체 편물(three-dimensional solid knit fabric)의 두 개 층을 포함하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 시트.
9. 제8항에 있어서,

   상기 등받이용 지지부재는 쿠션부재가 상기 3차원 입체 편물의 두 개 층 사이에 끼워지도록 구성되는 것을 특징으로 하는 시트.
10. 제1항에 있어서,

    상기 시트재는 3차원 입체 편물의 두 개 층을 포함하도록 구성도는 것을 특징으로 하는 시트.
11. 제10항에 있어서,

    상기 시트재는 쿠션부재가 상기 3차원 입체 편물의 두개 층 사이에 끼워지도 록 구성되는 것을 특징으로 하는 시트.
12. 제2항에 있어서,

    상기 지지부재는 2차원 직물재(two-dimensional cloth material)를 포함하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 시트.

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