JP7746697B2 - 構造体及びその使用方法 - Google Patents

Description

本発明は、構造体及びその使用方法に関する。更に詳しくは、連続繊維を利用して繊維強化された構造体及びその使用方法に関する。

近年、金属を用いて形成されてきた構造材料を樹脂へと代替する試みがなされている。そのなかでも、繊維強化樹脂、特に強化繊維として炭素繊維を用いた炭素繊維強化樹脂（ＣＦＲＰ）が注目されている。繊維強化樹脂は、強度及び剛性において優れ、尚且つ、金属と比べて軽量にできるという点から有望視される。例えば、繊維強化樹脂を用いた構造体として、下記特許文献１に開示された乗物用シートが知られる。

特開２０１５－１９３３０３号公報

上記特許文献１には、補強部材５０が、シートシェル（バックパン３２）の乗員着座面側とその反対面側とに連通した貫通孔３６を通って、乗員着座面からその反対面側に突設された構造体（乗物用シート）が開示されている。そのバックパン３２として、繊維長１ｍｍ程度のカーボン繊維を強化材、ポリプロピレンをマトリクス樹脂とした複合樹脂をインジェクション成形した繊維強化プラスチックが例示され、補強部材５０として、カーボンの連続繊維からなる織物を強化材、ポリプロピレンをマトリクス樹脂とした繊維強化プラスチックが例示されている。特許文献１によれば、高強度の乗物用シートが得られるが、より多くのバリエーションによる種々の高強度な構造体が求められている。
本発明は、上記実情に鑑みてなされたものであり、新規な構成による高強度な構造体及びその使用方法を提供することを目的とする。

即ち、本発明は以下に示される。
［１］本発明の構造体は、１条又は複数条のビード部を備えて一体に賦形された構造部と、前記ビード部に沿って設けられた補強帯と、を有し、
前記ビード部は、前記構造部の一面側で凹条となり且つ対面側で凸条となるよう賦形されており、
前記補強帯は、マトリックス樹脂で結着された連続繊維を含むとともに、前記ビード部の凹面及び／又は凸面に沿って前記ビード部と一体に接合されており、
前記連続繊維は、前記ビード部の延長方向に沿って敷設されていることを要旨とする。
［２］本発明の構造体では、前記補強帯を備えた補強部は、前記補強帯を備えない前記補強部の周囲より厚さが大きくすることができる。
［３］本発明の構造体では、前記構造部は、非連続繊維が分散含有された繊維強化樹脂、及び／又は、連続繊維を用いた製織布が含有された繊維強化樹脂、からなるものとすることができる。
［４］本発明の構造体では、前記補強帯は、前記連続繊維を束ねた繊維束と、前記繊維束が縫着された基布と、前記繊維束及び前記基布に含浸固定された前記マトリックス樹脂と、を備えるものとすることができる。
［５］本発明の構造体では、前記補強帯は、前記ビード部との接合面側に、前記マトリックス樹脂内に遷移領域を有するものとすることができる。
［６］本発明の構造体では、前記ビード部は、他の構造体との締結構造を有するものとすることができる。
［７］本発明の構造体では、車両用シートのバックシェルであるものとすることができる。
［８］本発明の構造体の使用方法は、前記ビード部の前記凹条内を、長尺物を敷設する敷設スペースとして利用することを要旨とする。
［９］本発明の構造体の他の使用方法は、前記ビード部の前記凹条内を、流動物の流路として利用することを要旨とする。

本発明の構造体によれば、新規な構成によって高強度な構造体を得ることができる。
本発明の構造体の使用方法によれば、補強構造を、補強だけでなく、その他の効果を得る目的で有効に活用できる。

本発明について、本発明による典型的な実施形態の非限定的な例を挙げ、言及された複数の図面を参照しつつ以下の詳細な記述にて更に説明するが、同様の参照符号は図面のいくつかの図を通して同様の部品を示す。
本構造体の一例を示す説明図である。 本構造体の他例を示す説明図である。 本構造体のバリエーションを示す説明図である。 本構造体の更に他例を示す説明図である。 実施例に係るシートバックフレーム（組付状態）の斜視図である。 シートバックフレーム（分解状態）の斜視図である。 図５のＩＩＩ－ＩＩＩ線断面図である。 図７の要部拡大図である。 実施例に係る車両用シートの側面図である。 ビード部の延長方向のバリエーションを説明する説明図である。

ここで示される事項は、例示的なもの及び本発明の実施形態を例示的に説明するためのものであり、本発明の原理と概念的な特徴とを最も有効に且つ難なく理解できる説明であると思われるものを提供する目的で述べたものである。この点で、本発明の根本的な理解のために必要である程度以上に本発明の構造的な詳細を示すことを意図してはおらず、図面と合わせた説明によって本発明の幾つかの形態が実際にどのように具現化されるかを当業者に明らかにするものである。
尚、本明細書では特記しない限り、「ＸＸ～ＹＹ」の記載は「ＸＸ以上ＹＹ以下」を意味するものとする。

［１］構造体
本発明の構造体（１６）は、ビード部（３０）を備えた構造部（１７）と、ビード部（３０）に沿って設けられた補強帯（５０）と、を備える。ビード部（３０）は、構造部（１７）の一面側（１７ａ）で凹条となり且つ対面側（１７ｂ）で凸条となるよう賦形されている。更に、ビード部（３０）は、構造部（１７）と一体に賦形され、１条又は複数条を備えている。
一方、補強帯（５０）は、マトリックス樹脂（５１）と連続繊維（５２）とを備え、連続繊維（５２）はマトリックス樹脂（５１）によって結着された状態で補強帯（５０）に含まれる。更に、補強帯（５０）は、ビード部（３０）の凹面（３０ａ）及び／又は凸面（３０ｂ）に沿って、ビード部（３０）と一体に接合されており、連続繊維（５２）は、ビード部（３０）の延長方向に沿って敷設されている（図１～図４参照）。

構造体１６は、ビード部３０と補強帯５０との両方を備えることによって、高強度な構造体にすることができる。
構造部１７の形状及び大きさは限定されない。構造部１７の形状は、例えば、凹凸を有する立体形状にすることができる。更に、曲面形状、平板形状等を含むことができる。これらの形状は１種のみを含んでもよく２種以上を同時に含んでもよい。即ち、例えば、凹凸形状、曲面形状、平板形状を複合的に含んだ立体形状とすることができる。その他、円筒形状、多角筒形状等の形状を有することができる。
構造部１７は、軽量性及び強度性の両立から、シェル状であることが好ましい。シェル形状は、要すれば、中央部へ向かって広く凹面化された概形を有した形状ということができる。例えば、後述の通り、乗物シートのバックシェルを代表例として挙げることができる。

また、構造部１７の材質も限定されないが、軽量性及び強度性の両立から、樹脂を用いることができる。樹脂種は限定されず、熱可塑性樹脂であってもよく、硬化性樹脂（硬化方法を問わない様々な硬化性樹脂）であってもよく、更には目的に応じて併用してもよい。即ち、例えば、熱可塑性樹脂を用いて射出成形された構造体とすることができる。更に、構造部１７は、樹脂のみから形成してもよいが、強度向上の観点から、強化繊維を含むことができる。即ち、構造部１７は、樹脂（マトリックス樹脂）と、樹脂によって結着された強化繊維と、を含んだ繊維強化樹脂を用いて形成できる。

構造部１７を構成することができる樹脂（強化繊維を含む場合のマトリックス樹脂）のうち、熱可塑性樹脂としては、例えば、ポリオレフィン、ポリエステル、ポリアミド、ポリカーボネート、アクリル樹脂、フッ素含有熱可塑性樹脂、ポリイミド、ポリアミドイミド、更には、これらの熱可塑性樹脂の２種以上を含む樹脂アロイ（複合樹脂）等を挙げることができる。これらは１種のみを用いてもよく２種以上を併用してもよい。一方、硬化性樹脂としては、例えば、エポキシ樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、フェノール樹脂、ユリア樹脂、メラミン樹脂、ジアリルフタレート樹脂、ビニルエステル樹脂等が挙げられる。これらは１種のみを用いてもよく２種以上を併用してもよい。

強化繊維は、連続繊維であってもよく、非連続繊維であってもよく、これらを併用してもよい。通常、連続繊維は、繊維長が１５ｍｍ以上であり、非連続繊維は、繊維長が１５ｍｍ未満である。非連続繊維を用いる場合、樹脂と非連続繊維との混合物は、射出成形可能である。射出成形された構造部１７は、樹脂内に非連続繊維が分散含有された繊維強化樹脂となる。一方、連続繊維を用いる場合は、連続繊維が樹脂で結着された繊維強化樹脂となる。連続繊維は、繊維強化樹脂内において、単に引き揃えられた状態で含まれてもよいし、製織された織物等として含まれてもよい。

強化繊維を構成する材料は限定されず、無機繊維でもよく、有機繊維でもよく、これらを併用してもよい。
無機繊維としては、炭素繊維、活性炭繊維、ガラス繊維、セラミック繊維（ケイ酸塩、チタン酸塩、アルミナ等）、金属繊維、ボロン繊維などが挙げられる。これらは１種のみを用いてもよく２種以上を併用してもよい。
有機繊維としては、天然繊維、合成繊維等が挙げられる。これらは１種のみを用いてもよく２種以上を併用してもよい。このうち、合成繊維としては、合成樹脂を繊維形状に賦形した繊維が挙げられる。このような合成樹脂製繊維としては、ポリアミド樹脂繊維（脂肪族ポリアミド（ナイロン繊維など）、芳香族ポリアミド（アラミド繊維、商品名「ケブラー」など）等）、ポリエステル樹脂繊維（脂肪族ポリエステル、芳香族ポリエステル（ポリエチレンテレフタレート繊維、ポリエチレンナフタレート繊維など）等）、ポリオレフィン樹脂繊維（高分子量ポリオレフィン（商品名「ダイニーマ」など）等）、ポリベンズアゾール樹脂繊維（ポリパラフェニレンベンゾビスオキサゾール繊維（商品名「ザイロン」など）等）が挙げられる。

また、強化繊維は、高い引張強さを有する繊維であることが好ましく、例えば、ＪＩＳ Ｌ１０１５による引張強さにおいて７ｃＮ／ｄｔｅｘ以上（通常５０ｃＮ／ｄｔｅｘ）である繊維が好ましい。
更に、強化繊維の形態は限定されず、スパンヤーンであってもよく、フィラメントヤーンであってもよく、これらを併用してもよい。更に、モノフィラメントを用いてもよく、マルチフィラメントを用いてもよく、これらを併用してもよい。

本構造体１６では、上述のなかでも、特に炭素繊維が好ましい。炭素繊維の種類は限定されず、ＰＡＮ（ポリアクリロニトリル）系炭素繊維、ピッチ系炭素繊維等が挙げられる。これらは１種のみを用いてもよく２種以上を併用してもよい。
炭素繊維は、フィラメントのまま用いることができるが、束（トウ）として用いてもよい。束を構成する炭素繊維の本数は限定されず、例えば、３０００本以上とすることができる。束を構成する連続繊維の本数が３０００本以上であることにより、柔軟でありながら芯材として優れた強度を発揮させることができる。また、連続繊維の本数は、例えば、３０００本以上１０００００本以下とすることができ、更に５０００本以上７００００本以下とすることができ、更に７０００本以上５００００本以下とすることができ、更に１００００本以上３００００本以下とすることができる。

ビード部３０は、構造部１７の一面側１７ａで凹条となり且つ対面側１７ｂで凸条となるよう賦形された部分である。このビード部３０は、構造部１７の一部であり、構造部１７と一体に賦形された一体物である。構造体１６は、ビード部３０を具備することにより、ビード部３０を具備しない場合に比べて、強度及び剛性が向上される。更に、上述の通り、ビード部３０が、構造部１７の一面側１７ａで凹条となり且つ対面側１７ｂで凸条となるよう賦形されていることで、補強構造であるビード部を薄く形成できる。従って、構造体１６の重さの増加は抑えつつ、有意な強度補強を行うことができる。
尚、ビード部３０は、構造部１７の表裏どちらの側へ向かって凹み、どちらの側へ向かって突出されてもよいが、例えば、構造部１７がシェル形状である場合、構造部１７の概形が凹んだ側においてビード部３０も凹み、構造部１７の概形が突出された側においてビード部３０も突出されることが好ましい。

ビード部３０は、上述の通り、構造部１７の一面側１７ａで凹条となり且つ対面側１７ｂで凸条となればよく、その断面形状は限定されないが、例えば、Ｕ字形状、コ字形状、カップ形状、円弧形状、Ｖ字形状等が挙げられる。
このうち、Ｕ字形状は、互いに対向された一対の側壁４１と、この一対の側壁４１の端縁同士を連結する連結壁４２と、を備え、一対の側壁４１同士が略並行に配置された略平板形状とされ、連結壁４２が内凹となるように湾曲された湾曲形状である態様が含まれる。また、このＵ字形状が備える一対の側壁４１同士が、その開放端へ向けて側壁４１同士の距離が大きくなるように配置された態様も含まれ得る。
また、コ字形状は、互いに対向された一対の側壁４１と、この一対の側壁４１の端縁同士を連結する連結壁４２と、を備え、一対の側壁４１同士が略並行に配置された略平板形状とされ、連結壁４２が側壁と略直角に配置された略平板形状とされた態様が含まれる。
更に、カップ形状（図１～図４参照）は、互いに対向された一対の側壁４１と、この一対の側壁４１の端縁同士を連結する連結壁４２と、を備え、一対の側壁４１同士が非並行に配置された略平板形状とされ、側壁４１が連結壁４２に対して９０度を超える角度で連結され、一対の側壁４１同士が、その開放端へ向けて側壁４１同士の距離が大きくなるように配置された態様が含まれる。
また、円弧形状は、一対の側壁と、この一対の側壁の端縁同士を連結する連結壁と、を備え、これらの側壁と連結壁とが一連に内凹となるように湾曲された湾曲形状である態様が含まれる。
更に、Ｖ字形状は、略平板形状の一対の側壁同士が、内凹となるように、側壁の端縁同士で連結された態様が含まれる。

ビード部３０の大きさは限定されないが、通常、その断面形状において、ビード部３０の周囲における構造部１７の厚さｔ３と、ビード部３０の深さｔ４（最大深さ）との比（ｔ４／ｔ３）は、０．１～５０とすることができ、０．５～２５が好ましく、１～１０がより好ましい。但し、ビード部３０の深さ（高さ）は、ビード部３０の長手方向において一定であってもよいが、変化されていてもよい。

また、ビード部３０は、通常、長尺状である。従って、ビード部３０は、構造体１６において梁のように作用させることができ、ビード部３０が形成された領域以外の領域も含めて広い範囲を補強することができる。このことから、ビード部３０は、構造部１７の一部のみに設けられていてもよいが、構造部１７を横断又は縦断するように設けられることがより好ましい。即ち、例えば、構造部１７の横幅方向に延びるビード部３０、構造部１７の縦幅方向に延びるビード部３０、構造部１７の外縁に沿って延びるビード部３０などが挙げられる。更に、ビード部３０は、互いに交差しないように配置（図１０（ａ）参照）することもできるが、ねじり強度等の観点から、複数条のビード部３０が交差するように配置（図１０（ｂ）参照）することもできる。例えば、一対のビード部３０をＸ字状に交差させて配置することができる。
また、ビード部３０は、平面視した場合に、直線状に形成されてもよく、曲線状に形成されてもよく、直線部と曲線部との両方の部分を備えた複合形状に形成されてもよい。その他、ビード部の本数、配置形態等は特に問わず、用途等に応じて適宜選択される。

補強帯５０は、マトリックス樹脂５１と連続繊維５２とを備えて、連続繊維５２はマトリックス樹脂５１によって結着された状態で補強帯５０に含まれている。また、この連続繊維５２は、実質的に、同じ方向へ引き揃えられた連続繊維５２であることが好ましい。
また、補強帯５０は、ビード部３０の凹面３０ａ及び／又は凸面３０ｂに沿って、ビード部３０と一体に接合されており、連続繊維５２は、ビード部３０の延長方向に沿って敷設される。具体的には、例えば、ビード部３０の凹面３０ａの底部及び／又は凸面３０ｂの頂部を覆う補強帯５０を備えることができる。更に、例えば、図３（ａ）に例示されるように、ビード部３０の凸面３０ｂの略全面を覆う補強帯５０を備えることができる。また、図３（ｂ）に例示されるように、ビード部３０の凸面３０ｂの頂面と一方の側壁４１の外面のみを覆う補強帯５０を備えることができる。更に、図３（ｃ）に例示されるように、ビード部３０の凹面３０ａの底面を覆う補強帯５０を備えることができる。また、図３（ｄ）に例示されるように、ビード部３０の凹面３０ａの略全面を覆う補強帯５０を備えることができる。更に、図３（ｅ）に例示されるように、ビード部３０の凹面３０ａの底面と一方の側壁４１の内面のみを覆う補強帯５０を備えることができる。
また、構造部１７は、補強帯５０を備えない構造部１７の周囲１７ｓと同じ厚さになるように補強帯５０を備えることもできるが、構造部１７の周囲１７ｓより厚さが大きくなるように補強帯５０を備えることが好ましい。この態様では、補強効果をより顕著に得ることができる。同様に、補強帯５０を備えるビード部３０（即ち、補強部）の厚さｔ１と、補強帯５０を備えないビード部３０の厚さｔ２と、を比較した場合、両者を同じ厚さになるように形成してもよいが、厚さｔ１が厚くなるように形成することが好ましい。この態様では、補強効果をより顕著に得ることができる。

即ち、ビード部３０の延長方向に沿って連続繊維５２を敷設するために、補強帯５０が設けられている。ビード部３０の延長方向に沿って連続繊維５２が敷設されることにより、ビード部３０のみである場合に比べて、より優れた強度補強を得ることができる。
特に前述の通り、構造部１７（ビード部３０を含む）が繊維強化樹脂から構成され、且つ、その強化繊維が、非連続繊維である場合や、織物として強化繊維が含まれる場合に有用な補強となる。強化繊維が非連続繊維である場合、構造部１７を射出成形等のより簡便に成形できる一方、構造部１７に負荷される力が、例えば、上端部と下端部とにわたって広く入力される場合や、左端部と右端部とにわたって広く入力される場合、構造部１７のみでは、当該入力範囲に沿って延長された強化繊維を有することができない。即ち、非連続繊維は、長さが短く、様々な方向へ向いて構造部１７内に含有されるため、特定の方向へ強く寄与する特性を有することができない。また、強化繊維を織物として含む場合も同様であり、含まれる強化繊維の全量を必要な方向へ配向させることができないため、補強に寄与されない強化繊維を含むことになる。このような傾向は、構造部１７がシェル形状である場合により顕著となる。即ち、構造体１６に対して外部からの入力があった場合に、構造部１７がシェル形状であると、ビード部３０が形成されていない広い範囲における入力が、ビード部３０へと集約され易くなり、ビード部３０にはより大きな力が作用する場合があるからである。

これに対して、補強を要するビード部３０を備えるとともに、そのビード部３０の延長方向に沿って連続繊維５２が敷設されるように補強帯５０を備える場合には、敷設された連続繊維５２の全量をビード部３０に付加される入力に対抗する補強要素として利用できる。即ち、ビード部３０は、設置方向を決めて付設される補強構造であるため、ビード部３０が担う補強は、ビード部３０の延長方向となる。従って、ビード部３０では、補強経路が明確であり、補強帯５０による補強効果を極めて顕著に得ることができる。

補強帯５０は、マトリックス樹脂５１と連続繊維５２とを備えればよいが、他の構成を備えることができる。具体的には、基布５４及び縫着糸等を備えることができる（図１及び図２参照）。即ち、連続繊維５２は、ばらばらで用いるより、束ねて用いる方が、前述の通り、引き揃えによる効果を得やすい。このため、連続繊維５２は、これを束ねた繊維束５３として用いることが好ましい。また、繊維束５３を用いる場合、その配向方向を固定するための基材を利用することが好ましいが、この基材としては、基布５４を利用できる。
基布５４は、複数の繊維束５３を一括して扱いやすくするために、集約するための機能を担うことができる。繊維束５３は、基布５４に対してどのように固定されてもよいが、特に縫着により固定することができる。この場合、縫着糸を用いて、繊維束５３を基布５４へ縫着して固定することができる。
このように、繊維束５３を縫着糸を用いて縫着してなる芯材では、芯材にマトリックス樹脂５１を含浸させ易く、繊維強化樹脂として複合するうえで好都合である。

即ち、例えば、補強帯５０は、連続繊維５２を束ねた繊維束５３と、繊維束５３が配列された基布５４と、繊維束５３及び基布５４に含浸固定されたマトリックス樹脂５１と、を備えることができる。
繊維束５３は、撚りを有してもよいし、有さなくてもよい。また、繊維束５３は、連続繊維５２（強化繊維）以外の他繊維（非強化繊維）を含んでもよい。
繊維束５３は、どのように束化されていてもよい。この束化は、例えば、複数本の連続繊維５２を単に引き揃えられただけの状態として実現することができる。或は、束化は、糸（束化用の糸）を用い、複数本の連続繊維５２を結束して実現することができる。他に、束化は、接着剤、粘着剤、熱融着剤等の他剤を用い、連続繊維５２同士を結着して実現することができる。

補強帯５０を構成する連続繊維５２の材質は限定されないが、構造部１７を繊維強化樹脂により形成する場合に利用される連続繊維５２と同様の材質を利用できる。上述のなかでも、特に炭素繊維が好ましいことは同様である。炭素繊維の種類は限定されず、ＰＡＮ（ポリアクリロニトリル）系炭素繊維、ピッチ系炭素繊維等が挙げられる。これらは１種のみを用いてもよく２種以上を併用してもよい。
炭素繊維は、フィラメントのまま用いることができるが、前述の通り、繊維束５３として用いる場合、１本の繊維束５３を構成する連続繊維５２の本数は、特に限定されない。この本数は、例えば、３０００本以上とすることができる。１本の繊維束５３を構成する連続繊維５２の本数が３０００本以上であることにより、柔軟でありながら芯材として優れた強度を発揮させることができる。また、連続繊維５２の本数は、例えば、３０００本以上１０００００本以下とすることができ、更に５０００本以上７００００本以下とすることができ、更に７０００本以上５００００本以下とすることができ、更に１００００本以上３００００本以下とすることができる。
尚、連続繊維５２は、通常、１５ｍｍ以上の繊維長を有するものである。

繊維束５３には、１本を構成する連続繊維５２の本数を増やした繊維束５３（太束）を用いることもできる。太束を用いる場合、連続繊維５２の本数は、例えば、３００００本以上とすることができ、更に４００００本以上とすることができ、更に６００００本以上とすることができる。一方、太束を用いる場合、連続繊維５２の本数は、例えば、１５０００００本以下、更に１００００００本以下とすることができる。

繊維束５３は、例えば、１層で基布５４上に配置されていてもよいし、２層以上の複数層で基布５４上に配置されていてもよい（図２参照）。
応力集中の抑制等の観点から、補強帯５０の幅方向の両側には、それら両側に挟まれる中間側よりも繊維束５３の層数が少ない部位や繊維束５３の隣り合う間隔が大きな部位を設けることができる。この部位は、補強帯５０の幅方向の中間側から両側に向かって、繊維束５３の層数が徐々に小さくなる徐変部や繊維束５３の隣り合う間隔が徐々に大きく徐変部とすることができる。

基布５４の材料等は特に問わない。基布５４の材料には、繊維集合体（織物、編物、不織布等）、金属シート（箔、板等）、樹脂シート（フィルム、板等）などを用いることができる。これらは１種のみを用いてもよく２種以上を併用してもよい。
基布５４による繊維束５３の固定方法は、特に限定されない。この固定方法として、例えば、縫着、接着、融着等が挙げられる。これら固定方法のなかでも、縫着が好ましい。縫着による利点として、繊維束５３にクリンプを生じさせることなく、基布５４に固定することができることが挙げられる。また、縫着による利点として、繊維束５３の拘束の程度を、縫糸（図示略）のテンションによって自在に制御できることが挙げられる。例えば、繊維束５３が基布５４に縫着されている場合、基布５４に対して繊維束５３を強固に固定しつつ、繊維束５３の可動性（基布に対する可動性、及び／又は、繊維束５３同士の間の可動性）を確保することができる。そして、繊維束５３の可動性の確保は、補強帯５０に柔軟性を付与する。

基布５４に繊維束５３を縫着する場合、基布５４の材料には、繊維集合体を用いることが好ましい。即ち、基布５４に繊維集合体を用いた場合、繊維束５３を縫着し易く、尚且つ、補強帯５０に柔軟性を付与することができる。繊維集合体は、織物、編物、不織布のいずれであってもよい。これらのなかでも、織物が好ましい。織物の利点として、柔軟性と剛性とのバランスを得やすく、縫着に用いる縫糸の拘束力が高いことが挙げられる。
織物の組織は、特に限定されないが、１×１、２×２、３×３等の平組織が好ましい。平組織は、５×５よりも細かい組織が好ましく、４×４又はそれより細かい組織がより好ましく、３×３又はそれより細かい組織が更に好ましく、２×２又はそれより細かい組織が特に好ましい。
繊維集合体の構成糸は、特に限定されない。構成糸には、繊維束５３を構成する連続繊維５２と同じ繊維を用いることができ、また異なる繊維を用いることができる。具体的に、構成糸には、各種の樹脂繊維、植物性繊維等を用いることができる。樹脂繊維を構成する樹脂の具体例として、ポリアミド（脂肪族ポリアミド、芳香族ポリアミド等）、ポリエステル（芳香族ジカルボン酸由来の構成単位を有するポリエステル等）等が挙げられる。植物繊維の具体例として、綿繊維、麻繊維等が挙げられる。構成糸の繊度は、特に限定されない。この繊度は、繊維束５３よりも小さいことが好ましい。

補強帯５０は、繊維束５３が基布５４の一面に並列で配列されることにより、形成される。補強帯５０の形態は、特に限定されない。この形態は、例えば、基布５４の一面全体に繊維束５３を配列した構造とすることができ、基布５４の一面の必要な部位にのみ繊維束５３を配列した構造とすることができる。
補強帯５０は、１本の繊維束５３のみから構成されてもよいし、複数本の繊維束５３から構成されてもよい。補強帯５０が１本の繊維束５３のみから構成される場合、基布５４の一面を埋めるように１本の繊維束５３を折りたたんで配置することで実現することができる。この場合、繊維束５３の折りたたみ形態は、特に限定されない。この折りたたみ形態として、平面視で、蛇腹状、螺旋状（円螺旋、多角形螺旋等）等が例示される。また、補強帯５０が複数本の繊維束５３から構成される場合、基布５４の一面を埋めるように複数本の繊維束５３を引き揃えて配置することで実現することができる。また、１層の補強帯５０は、１本の繊維束５３を折りたたんで配置しつつ、それ以外の複数本の繊維束５３を引き揃えて配置することによって、基布５４の一面を埋めるように形成することもできる。

補強帯５０は、繊維束５３を製織や製編することによって形成されたものではないため、クリンプを設けることなく、繊維束５３を平面的に配置することができる。即ち、補強帯５０は、繊維束５３の厚さ方向の配向が抑えられ、該繊維束５３の平坦性を高くすることができる。その結果、繊維束５３の厚さ方向の配向を介した力の伝搬が抑制されて、優れた衝撃吸収力を発揮できる。

補強帯５０は、例えば、基布５４が構造部１７と向かい合うように配置されてもよいし、繊維束５３が構造部１７と向かい合うように配置されてもよい。また、補強帯５０は、１層のみ有していてもよいし、２層以上積層して複数有していてもよい。更に、複数層の補強帯５０を有する場合、例えば、複数条のビード部３０が交差しない部位では、各補強帯５０の繊維束５３の配列方向を平行とし、複数条のビード部３０が交差する部位では、各補強帯５０の繊維束５３の配列方向を交差することができる。この交差角は、０度を超えて９０度以下（０度＜θ≦９０度）であることが好ましい。

複数層の補強帯５０を有する場合、例えば、補強帯５０の基布５４同士が向かい合うように積層されることが好ましい。これは、補強帯５０の厚さ方向への力の伝搬を、より高度に制御できるためである。即ち、繊維束５３は、クリンプを有さないことに起因して、厚さ方向への力の伝搬を高度に抑制できる。一方で、基布５４同士を向かい合わせて配置した層及び層間では、２層の基布５４同士が並んだ構造を有するため、基布５４同士の層及び層間においてその層方向へ力の伝搬を大きくする作用を有する。つまり、層方向へクラックを形成し易くすることで、厚さ方向へ向けて加わった衝撃力を効率よく層方向へ分散させ、厚さ方向への衝撃力の大きさを弱めることができる。
尚、補強帯５０は、互いの基布５４を向かい合わせて積み重ねる構成に限らず、互いの繊維束５３を向かい合わせて積み重ねる構成としたり、一方の補強帯５０の基布５４と他方の補強帯５０の繊維束５３とを向かい合わせて積み重ねる構成としたりできる。

マトリックス樹脂５１は、補強帯５０の母材となる樹脂である。即ち、マトリックス樹脂５１は、繊維束５３及び基布５４の内部に行きわたるように含浸されて固定（硬化性樹脂である場合には硬化、熱可塑性樹脂である場合には固化）される樹脂である。マトリックス樹脂５１の含浸方法及び固定方法は、従来公知の各種方法を利用できる。
補強帯５０を構成するマトリックス樹脂５１に関しても、構造部１７を構成することができる樹脂（強化繊維を含む場合のマトリックス樹脂）と同様である。
構造部１７及び補強帯５０の両方が繊維強化樹脂から構成される場合、これらに用いられるマトリックス樹脂は、異なっていてもよいが、同質であることが好ましく、更には、同じ樹脂であることが好ましい。同質又は同じ樹脂である場合には、構造部１７と補強帯５０との界面における接合性を向上させることができ、より強固な補強構造を得ることができる。
尚、同質とは、両方のマトリックス樹脂が、ポリオレフィン同士である場合、ポリアミド同士である場合、ポリエステル同士である場合、エポキシ樹脂同士である場合、などが例示される。即ち、樹脂種が同じである場合が挙げられる。一方、同じ樹脂である場合としては、ポリプロピレン同士である場合、ポリアミド６同士である場合等のように、具体的な樹脂自体が同じである場合が挙げられる。

また、構造体１６は、補強帯５０を備えたビード部３０を備えた構造部１７と、同様に線強化樹脂から形成された同様の構造部４８と、を対向させて配置したうえで、両者の間隙にコア層４７を設けた構造として用いることができる。この場合、コア層４７としては、発泡樹脂を用いることで、軽量化を図ることができる。

更に、補強帯５０は、ビード部３０との接合面側に、マトリックス樹脂５１内に遷移領域を有することができる。遷移領域を有することにより、ビード部３０と補強帯５０との接合強度を向上させることができる。具体的には、両者の構成材料同士の遷移領域が挙げられる。即ち、例えば、構造部１７が非連続繊維を用いた繊維強化樹脂からなる場合には、非連続繊維が補強帯５０の界面に含有された領域を遷移領域とすることができる。また、両者のマトリックス樹脂同士が混合された領域を遷移領域とすることができる。

また、ビード部３０は、他の構造体１８との締結構造を有することができる（図３参照）。他の構造体１８としては、金属部品が挙げられる。金属部品の機能、形状、大きさ等は特に問わない。金属部品としては、例えば、構造部１７を他部材と連結、締結、溶接等するための金具が挙げられる。この金具としては、例えば、他部材に対して回動自在とするヒンジ金具、他部材に対して固定されるブラケット金具やジョイント金具等の連結金具、他部材に対して支持されるステー金具、他部材に対して所定角度で固定等されるアングル金具、他部材に対して締結される締結金具などが挙げられる。
また、金属部品を構成する材料は限定されず、例えば、鉄、鉄鋼、アルミニウム、アルミニウム合金、銅、ステンレス鋼等が挙げられる。
更に、金属部品の構造部１７への接合形態としては、例えば、ネジ、リベット等の締結具６４を用いた締結、インサート成形、接着剤による接着、レーザ溶着、振動溶着などが挙げられる。これらのうち、接合強度等の観点から、締結具６４を用いる締結であることが好ましい。

本構造体の用途は特に問わない。本構造体は、例えば、自動車用部品として利用されることができる。自動車用品としては、自動車用外装材、自動車用内装材、自動車用構造材、自動車用衝撃吸収材、エンジンルーム内部品等が挙げられる。
具体的には、バンパー、スポイラー、カウリング、フロントグリル、ガーニッシュ、ボンネット、トランクリッド、カウルルーバー、フェンダーパネル、ロッカーモール、ドアパネル、ルーフパネル、インストルメントパネル、センタークラスター、ドアトリム、クオータートリム、ルーフライニング、ピラーガーニッシュ、デッキトリム、トノボード、パッケージトレイ、ダッシュボード、コンソールボックス、キッキングプレート、スイッチベース、シートバックボード、シートフレーム、アームレスト、サンバイザ、インテークマニホールド、エンジンヘッドカバー、エンジンアンダーカバー、オイルフィルターハウジング、車載用電子部品（ＥＣＵ、ＴＶモニター等）のハウジング、エアフィルターボックス、ラッシュボックス等のエネルギー吸収体、フロントエンドモジュール等のボディシェル構成部品などが挙げられる。

本構造体は、自動車用部品の他に、例えば、建築物及び家具等の内装材、外装材及び構造材等が挙げられる。即ち、ドア表装材、ドア構造材、各種家具（机、椅子、棚、箪笥等）の表装材、構造材、更には、ユニットバス、浄化槽などを挙げることができる。その他、包装体、収容体（トレイ等）、保護用部材及びパーティション部材等を挙げることもできる。また、家電製品（薄型ＴＶ、冷蔵庫、洗濯機、掃除機、携帯電話、携帯ゲーム機、ノート型パソコン等）の筐体及び構造体などの成形体を挙げることもできる。

［２］構造体の使用方法
前述した本構造体１６は、ビード部３０の凹条内を、長尺物を敷設する敷設スペースとして利用することができる。このような長尺物としては、例えば、ハーネス（電気配線等）、チューブ（ポンプ用チューブ等）等の機能部品が挙げられる。これらは１種のみを用いてもよく２種以上を併用してもよい。
更には、前述した本構造体１６は、ビード部３０の凹条内を、流動物の流路として利用することができる。このような流動物としては、気体、液体が挙げられる。より具体的には、冷気や暖気等の気体が挙げられる。即ち、ベンチレーションとして利用することができる。また、液体としては、冷媒等が挙げられる。

＜車両用シート＞
本実施形態に係る車両用シートは、上記の実施形態に係る構造体で構成されるシートバックフレームを備える。このシートバックフレームは、例えば、上記構造部で構成されるシートバックシェルと、上記金属部品で構成されるアッパアームと、を備えることができる。

尚、上記実施形態で記載した各構成の符号は、以下の実施例に記載の具体的構成との対応関係を示すものである。

以下、図面を用いて実施例により本発明を具体的に説明する。
尚、本実施例では、本発明に係る「構造体」として車両用シートのシートバックフレームを例示する（図５参照）。

本実施例に係る車両用シート１は、図９に示すように、着座者の着座部となるシートクッション２と、着座者の背もたれとなるシートバック３と、を備えている。このシートクッション２は、骨格を構成するシートクッションフレーム５を備えている。このシートクッションフレーム５には、クッションパッド６及び表皮カバー７が取り付けられている。また、シートクッションフレーム５は、左右一対のサイドフレーム１１と、これらサイドフレーム１１の前端部の間を連結するフロントパイプ１２と、これらサイドフレームの後端部の間を連結するリヤパイプ１３と、を備えている。これら各サイドフレーム１１には、クッションフレーム５と後述のシートバックフレーム１６との連結に用いられるロアアーム部１４が設けられている。このロアアーム部１４は、サイドフレーム１１の後端部の上縁部分を、半円板状に上側へ突出させて形成されている。

シートバック３は、骨格を構成するシートバックフレーム１６を備えている。このシートバックフレーム１６は、シートバックシェル１７（本発明に係る「構造部」として例示する。）と、左右一対のアッパアーム１８（本発明に係る「金属部品」として例示する。）と、を備えている（図５参照）。このシートバックシェル１７には、バックパッド２１及び表皮カバー２２が取り付けられる（図７参照）。また、シートバックシェル１７は、背もたれ時のホールド感を高めるように、着座者の上半身の後側の外形形状に適合した形状として、全体で凹面の立体形状に形成されている。また、アッパアーム１８は、シートバックシェル１７の横幅方向の左右両端部において、シートバックシェル１７の下端から下方へ突出するように設けられている。更に、アッパアーム１８は、シートクッションフレーム５とシートバックフレーム１６との連結に用いられる金具（例えば、鉄備品等）であり、シートバックシェル１７に締結されている。

アッパアーム１８とロアアーム部１４との間には、シートクッションフレーム５に対してシートバックフレーム１６を回動可能に連結するリクライナ機構２４（ギヤ機構）が組み付けられている。このリクライナ機構２４がリクライニングモータ２５により作動されることで、シートクッションフレーム５に対してシートバックフレーム１６が回動され、背もたれ角度が任意の角度に調節される。更に、左右のリクライナ機構２４は、シャフト１５（図６参照）により連結されている。

シートバックシェル１７は、図５～図７に示すように、上記のように表面側に向かって凹面の立体的なシェル形状をなしている。このシートバックシェル１７の表面にバックパッド２１が配置されている（図７参照）。また、シートバックシェル１７には、後述する締結具６３、６４が挿通する孔部６３ａ、６４ａが形成されている（図６参照）。また、シートバックシェル１７は、非連続繊維（例えば、炭素繊維等）が分散含有された繊維強化樹脂（例えば、エポキシ樹脂等）、及び／又は連続繊維（例えば、炭素繊維等）を用いた製織布が含有された繊維強化樹脂（例えば、エポキシ樹脂等）、からなされている。更に、シートバックシェル１７は、車両用シート１を車両に搭載した状態で、通常、その表面側が車両前方を向き、その裏面側が車両後方を向く。
尚、図５中の符号「２８」はシートバックシェル１７の表裏に貫通した孔部を示す。更に、図７中の符号「２９」はアッパアーム１８を覆う樹脂製等のカバーを示す。

シートバックシェル１７は、複数条のビード部３０Ａ、３０Ｂ、３０Ｃ、３０Ｄを備えている（図６参照）。これらビード部３０Ａ～３０Ｄのそれぞれは、互いに対向する一対の側壁４１と、一対の側壁４１の先端同士を連結する連結壁４２と、を備えている。
尚、図６中の破線矢印はビード部３０Ａ～３０Ｄの延長方向を示す。

ビード部３０Ａ（「ワイドビード」とも称される。）は、シートバックシェル１７の横幅方向Ａに延びて配置されている。より具体的に、ビード部３０Ａは、シートバックシェル１７において着座者の肩部及び背部を支持する部位を連絡するように配置されている。また、ビード部３０Ｂ（「メインビード」とも称される。）は、シートバックシェル１７の縦幅方向Ｂ（上下方向）に延びてＸ字状に交差するように配置されている。より具体的に、ビード部３０Ｂは、シートバックシェル１７において着座者の腰部、背部及び頭部を支持する部位を連絡するように配置されている。また、ビード部３０Ｃ（「サイドビード」とも称される。）は、シートバックシェル１７の左右の縁側に沿って延びて配置されている。さらに、ビード部３０Ｄ（「コネクティングビード」とも称される。）は、シートバックシェル１７の下縁側に沿って延びて配置されている。より具体的に、ビード部３０Ｄは、後述する左右の中空断面部７０を連絡するように配置されている。

ビード部３０Ａ、３０Ｂ、３０Ｄは、シートバックシェル１７の表面側１７ａで凹条となり且つ裏面側１７ｂで凸条となるように設けられている（図１参照）。これら各ビード部３０Ａ、３０Ｂ、３０Ｄの一対の側壁４１は、シートバックシェル１７のバックパック２２を支持する面部の裏面から立ち上げられている。また、ビード部３０Ａ、３０Ｂ、３０Ｄの凹面３０ａは中空部４０を形成している。さらに、ビード部３０Ｄの凸条の高さは、ビード部３０Ｂの凸条の高さよりも高くなっている（図６参照）。すなわち、ビード部３０Ｄは、ビード部３０Ｂよりもシートバックシェル１７の裏面側に大きく突出している。そのため、ビード部３０Ｂとビード部３０Ｄの交差部が段差部４３となっている。

ビード部３０Ｃは、シートバックシェル１７の裏面側１７ｂで凹条となり且つ表面側１７ａで凸条となるように設けられている。このビード部３０Ｃは、他のビード部３０Ａ、３０Ｂ、３０Ｄよりもシートバックシェル１７の表面側に位置している。また、ビード部３０Ｃの内側の側壁４１は、シートバックシェル１７の側縁と連なっている。また、ビード部３０Ｃの外側の側壁４１には、シートバックシェル１７の下部で裏面側に延びる延設部４４が設けられている。

ビード部３０Ａ～３０Ｄのそれぞれには、マトリックス樹脂５１（例えば、エポキシ樹脂等）で結着され且つビード部３０Ａ～３０Ｄの延長方向に沿って敷設される連続繊維（例えば、炭素繊維等）５２を含む補強帯５０が一体に設けられている（図１参照）。この補強帯５０は、ビード部３０Ａ、３０Ｂ、３０Ｄの連結壁４２に沿って配置されている。更に、補強帯５０は、ビード部３０Ｃの外側の側壁４１及び連結壁４２とともに延設部４４に沿って配置されている。

補強帯５０は、図１に示すように、連続繊維５２を束ねた繊維束５３と、繊維束５３が配列された基布（例えば、織物等）５４と、繊維束５３及び基布５４に含浸固定されたマトリックス樹脂５１と、を備えている。この繊維束５３は、１層で基布５４上に縫着によりビード部３０Ａ～３０Ｄの延長方向に沿うように配列されている。また、繊維束５３は、シートバックシェル１７（補強帯５０を含む部分）の孔部６３ａ、６４ａ（図６参照）を形成するように配列されている。さらに、シートバックシェル１７において、補強帯５０を備えた補強部の厚さｔ１は、補強帯５０を備えない補強部の周囲１７ｓの厚さｔ３よりも大きくなっている。

尚、繊維束５３は、２層以上の複数層で基布５４上に縫着により配列されていてもよい（図２参照）。この場合、応力集中の抑制等の観点から、補強帯５０の幅方向の両側には、それら両側に挟まれる中間側よりも繊維束５３の層数が少ない部位５６が設けられていることが好ましい。

アッパアーム１８は、図５～図７に示すように、シートバックシェル１７の下部において横幅方向Ａの左右両側に配置されている。このアッパアーム１８は、互いに交差する第１面部６１及び第２面部６２を備えている。この第１面部６１には、締結具６３が挿通する孔部６３ｂが形成されており、第２面部６２には、締結具６４が挿通する孔部６４ｂが形成されている（図６参照）

第１面部６１は、図８に示すように、ビード部３０Ｃの外側の側壁４１から延びる延設部６１に締結具（具体的にネジ及びナット）６３で締結されている。この第１面部６１には、シートバックシェル１７の表面を覆う表皮カバー２２に設けられた係止部（具体的にフック部）２２ａが引っ掛けられる被係止部（具体的に孔部）６６が設けられている。この被係止部６６は、アッパアーム１８の外縁側に形成されたヘミング加工による折り曲げ部６７に配置されている。この折り曲げ部６７は、これに連なる第１面部６１の部位よりも肉厚が大きい。

また、本実施例では、シートバックシェル１７はビード部３０Ｂ、３０Ｄを備え、アッパアーム１８はビード部３０Ｂ、３０Ｄに締結されている。これにより、ビード部３０Ｂ、３０Ｄによりシートバックシェル１７とアッパアーム１８の締結部間が補強され、強度及び剛性が更に向上される。
特に、本実施例では、アッパアーム１８は、凸条の高さが異なるビード部３０Ｂ、３０Ｄの交差部（段差部４３）に宛がわれる段差部６９を備えるとともに、段差部６９を跨ぐ両側でビード部３０Ｂ、３０Ｄのそれぞれに締結されている。これにより、段差部６９によりシートバックシェル１７とアッパアーム１８の締結部間がより強固に補強される。

また、本実施例では、ビード部３０Ｂ、３０Ｄには、マトリックス樹脂５１で結着され且つビード部３０Ｂ、３０Ｄの延長方向に沿って敷設される連続繊維５２を含む補強帯５０が一体に設けられている。これにより、補強帯５０によりシートバックシェル１７とアッパアーム１８の締結部間がより強固に補強される。

また、本実施例では、アッパアーム１８は、シートバックシェル１７の幅方向Ａの左右両側に配置されているとともに、シートバックシェル１７の幅方向Ａの左右両側に形成される中空断面部７０を連結するビード部３０Ｄに締結されている。これにより、ビード部３０Ｄによりシートバックシェル１７とアッパアーム１８の締結部間がより強固に補強される。

更に、本実施例では、アッパアーム１８には、表皮カバー２２に設けられた係止部２２ａが引っ掛けられる被係止部６６が設けられている。これにより、アッパアーム１８を利用して表皮カバー２２の引っ掛け構造を構成することができる。

さらに、本実施例では、シートバックシェル１８は繊維強化樹脂からなされている。これにより、強度及び剛性を損なわずに更なる軽量化を図ることができる。

尚、本発明においては、上記実施例に限られず、目的、用途に応じて本発明の範囲内で種々変更した実施例とすることができる。
図１０（ｂ）は、前述した図６に示すビード部３０Ａ、３０Ｂ及び３０Ｄを平面的に簡略化して示した説明図であり、２条のビード部３０Ｂが、２条のビード部３０Ａの間隙において交差された態様を示している。これに対して、図１０（ａ）は、変更した例を表しており、ビード部３０Ａ、３０Ｂ及び３０Ｄを平面的に簡略化して示した説明図であり、２条のビード部３０Ｂが、交差されることなく、２条のビード部３０Ａと各々交差された態様を示している。

前述の例は単に説明を目的とするものでしかなく、本発明を限定するものと解釈されるものではない。本発明を典型的な実施形態の例を挙げて説明したが、本発明の記述および図示において使用された文言は、限定的な文言ではなく説明的および例示的なものであると理解される。ここで詳述したように、その形態において本発明の範囲または精神から逸脱することなく、添付の特許請求の範囲内で変更が可能である。ここでは、本発明の詳述に特定の構造、材料および実施例を参照したが、本発明をここにおける開示事項に限定することを意図するものではなく、むしろ、本発明は添付の特許請求の範囲内における、機能的に同等の構造、方法、使用の全てに及ぶものとする。

本発明は上記で詳述した実施形態に限定されず、本発明の請求項に示した範囲で様々な変形または変更が可能である。

本発明は、構造部に金属部品を接合してなる構造体に関する技術として広く利用される。特に、車両用シートのシートバックフレームとして好適に利用される。

１６；構造体（シートバックフレーム）、
１７；構造部（シートバックシェル）、１７ａ；一面側（表面側）、１７ｂ；対面側（裏面側）、１７ｓ；周囲、
３０；ビード部、３０Ａ、３０Ｂ、３０Ｃ、３０Ｄ；ビード部、
３０ａ；凹面、３０ｂ；凸面、
４１；側壁、４２；連結壁、
５０；補強帯、５１；マトリックス樹脂、５２；連続繊維。

Claims (9)

1. １条又は複数条のビード部を備えて一体に賦形された構造部と、前記ビード部に沿って設けられた補強帯と、を有し、
   前記ビード部は、前記構造部の一面側で凹条となり且つ対面側で凸条となるよう賦形されており、
   前記補強帯は、マトリックス樹脂で結着された連続繊維を含むとともに、前記ビード部の凹面及び／又は凸面に沿って前記ビード部と一体に接合されており、
   前記連続繊維は、前記ビード部の延長方向に沿って敷設され、
   前記ビード部は、一対の側壁と、前記側壁の端縁同士を連結する連結壁と、を備え、
   前記補強帯は、前記凸条の連結壁にのみ設けられていることを特徴とする構造体。
2. 前記補強帯を備えた補強部は、前記補強帯を備えない前記補強部の周囲より厚さが大きい請求項１に記載の構造体。
3. 前記構造部は、非連続繊維が分散含有された繊維強化樹脂、及び／又は、連続繊維を用いた製織布が含有された繊維強化樹脂、からなる請求項１又は２に記載の構造体。
4. 前記補強帯は、前記連続繊維を束ねた繊維束と、前記繊維束が縫着された基布と、前記繊維束及び前記基布に含浸固定された前記マトリックス樹脂と、を備える請求項１乃至３のうちのいずれかに記載の構造体。
5. 前記補強帯は、前記ビード部との接合面側に、前記マトリックス樹脂内に遷移領域を有する請求項１乃至４のうちのいずれかに記載の構造体。
6. 前記ビード部の断面形状が、Ｕ字形状、コ字形状及び／又はカップ形状である請求項１乃至５のうちのいずれかに記載の構造体。
7. 前記ビード部は、他の構造体との締結構造を有する請求項１乃至６のうちのいずれかに記載の構造体。
8. 請求項１乃至７のうちのいずれかに記載の構造体の使用方法であって、前記ビード部の前記凹条内を、長尺物を敷設する敷設スペースとして利用することを特徴とする構造体の使用方法。
9. 請求項１乃至７のうちのいずれかに記載の構造体の使用方法であって、前記ビード部の前記凹条内を、流動物の流路として利用することを特徴とする構造体の使用方法。