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JP5832542B2 - 車両のシート用のエネルギ吸収ブラケット - Google Patents

車両のシート用のエネルギ吸収ブラケット Download PDF

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JP5832542B2 JP2013529288A JP2013529288A JP5832542B2 JP 5832542 B2 JP5832542 B2 JP 5832542B2 JP 2013529288 A JP2013529288 A JP 2013529288A JP 2013529288 A JP2013529288 A JP 2013529288A JP 5832542 B2 JP5832542 B2 JP 5832542B2
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Description

関連出願とのクロスリファレンス
本出願は、2010年9月14日に出願されかつその全体が本明細書に組み入れられる米国特許仮出願第61/382582号の利益を請求する。
発明の背景
1.発明の分野
本発明は、概して、車両用のシート、特に、少なくとも1つのエネルギ吸収部を有するシートに関する。
2.関連出願の説明
車両用のシート、特に、シートの背部は、通常、衝突時にシートの背部若しくは背もたれに加えられる反復する荷重を支持するための十分な強度を有することによって、構造的要求を満たさなければならない。例えば、車両が後方から別の車両によって衝突されると、乗員の質量は、短い時間で背もたれに大きな力を加える。これらの構造的要求を満たすために、背もたれは、概して、鋼、アルミニウム又はマグネシウムのような金属から形成されている。例えば、鋼から形成された背もたれは、上述の要求を満たすために十分な剛性、強度及び延性を提供することによって構造的要求を満たすことができる。
最近では、より多くの特徴及び内容が背もたれに設計されている。その結果、背もたれの製造コストは高まっている。コストを削減するために、以前は金属から製造された背もたれは、今ではポリマ材料から製造される。ポリマ材料から製造された背もたれは、背もたれに設計される特徴及び内容の数を減じることができ、したがって、製造コスト及び組立てコストを減じることができる。さらに、背もたれのためにポリマ材料を使用する別の可能な利点は、重量の減少、及びより大きな設計自由度及び減じられた輪郭であり、車両の増大した内部空間を提供する。しかしながら、ポリマ材料から形成された背もたれは、依然として、衝突のための構造的要求を満たさなければならない。例えば、後方衝突時に、車両は前方へ加速される。これにより、背もたれは、短い時間で乗員に加速力を加える。したがって、背もたれは、変形限界を超えることなく、乗員に加えられる加速力を管理することが要求される。
発明の概要及び利点
シートのシートフレーム部材とバックフレーム部材とを結合するために、ブラケットが使用される。シートフレーム部材は、車両内で乗員を支持するための面を提供する。バックフレーム部材は、シートフレーム部材から延びている。ブラケットは、周縁部と、ブラケットを前側部分と後側部分とに分割する中央長手方向軸線とを有する。ブラケットの前側部分は、所定値よりも大きな力がバックフレーム部材に加えられたときに塑性変形するための降伏セグメントを形成している。降伏セグメントを塑性変形させることは、所定値よりも大きな力によって生ぜしめられる、シートから乗員へ伝達される衝撃力を減じる。ブラケットの後側部分の周縁部は、第1の接触面と、第1の接触面から間隔を置かれた第2の接触面とを有する。第1及び第2の接触面は、ブラケット切欠きを形成している。降伏セグメントが塑性変形したときに第1の接触面は第2の接触面と接触するように移動し、これにより、降伏セグメントの塑性変形を制限する。降伏セグメントの塑性変形を制限することは、シートフレーム部材に対するバックフレーム部材の回転を制限し、これにより、バックフレーム部材の回転が最大変形角度を超えないことを保証する。
本発明のその他の利点は、容易に認められるであろう。なぜならば、本発明は、添付の図面に関連して考慮された場合に、以下の詳細な説明を参照してより理解されるからである。
ブラケットによって結合されたバックフレーム部材及びシートフレーム部材を有するシートの斜視図である。 シートのバックフレーム部材の斜視図である。 バックフレーム部材の周囲に配置された強化マットを有する、シートのバックフレーム部材の斜視組立て図である。 降伏セグメントを有するブラケットの正面図である。 シートによって支持された乗員の概略図である。 バックフレーム部材をシートフレーム部材に対して回転させる乗員の概略図である。 ブラケットが変形させられた後における、図4のブラケットの正面図である。 降伏セグメントの択一的な実施の形態を示す、ブラケットの正面図である。 ブラケットが変形させられた後における、図8のブラケットの正面図である。 ブラケットが第1の降伏セグメント及び第2の降伏セグメントを有する、ブラケットの択一的な実施の形態の正面図である。 ブラケットが変形させられた後における、図10のブラケットの正面図である。 シートの横材及びボスを示す、シートの斜視図である。
発明の詳細な説明
同じ符号は複数の図面を通じて同じ又は対応する部材を示している。図面を参照すると、車両用のシート30が概略的に示されている。シート30は、車両内の標準的な位置に乗員32を支持するために車両に結合されている。図1を参照すると、シート30は、概して水平方向に延びたシートフレーム部材34と、シートフレーム部材34に結合されかつシートフレーム部材34から延びたバックフレーム部材36とを有する。
バックフレーム部材36は、概して、シートフレーム部材34から鉛直方向に延びている。バックフレーム部材36は、それぞれシートフレーム部材34から概して上方に延びた、第1の縦材40及び第2の縦材42を有してよい。各縦材40,42は、シートフレーム部材34の近くの近位端部44と、シートフレーム部材34から間隔を置かれた遠位端部46とを有する。図2を参照すると、各縦材40,42は、縦材40,42の近位端部44から遠位端部46まで延びて各縦材40,42を半分に分割する縦材軸線48を規定している。縦材40,42の遠位端部46において縦材40,42の間に、トップ部材50が配置されてよい。概して、トップ部材50は、第1及び第2の縦材40,42を互いに堅固に結合する。トップ部材50は、シート30のヘッドレストを収容してもよい。使用される場合、トップ部材50は、縦材40,42と一体であってよいか、又は別個の構成部材であってよいことが認められるべきである。
バックフレーム部材36は、ポリマ材料から成ってよい。ポリマ材料は、通常、縦材40,42が射出成形されることを可能にするための熱可塑性材料である。例えば、縦材40,42のポリマ材料は、ポリアミドから成ってよい。使用される場合、ポリアミドは、ナイロン6、ナイロン6/6及びそれらの組合せから選択される。ポリアミドは、繊維強化ポリアミドであってよい。適切な繊維強化ポリアミドの例は、商標名Ultramid (R) TG7S PA6でBASF Corporationから市販されているガラス繊維強化ポリアミドである。縦材40,42は、本発明の本質から逸脱することなく、あらゆるタイプの適切なポリマ材料、すなわち、強化された又は強化されていない、ポリアミド又はそうでないものから形成されていてよい。
図3に最も詳細に示したように、シート30は、バックフレーム部材36の周囲に配置された強化マット52を有してよい。使用される場合、強化マット52は、バックフレーム部材が、強化マット52を有さないバックフレーム部材36と比較して、破損することなくより大きな荷重に耐えることを可能にするために、バックフレーム部材36に強度を与える。強化マット52は、バックフレーム部材36を収容するための、概してU字形の横断面を有するキャビティ54を形成している。概して、強化マット52は、それ自体は、強化マット52に沿って延びる長手方向軸線56を中心にしてフレキシブルであり、荷重を受けたときに座屈してよい。つまり、バックフレーム部材36は、長手方向軸線56に沿った強化マット52のたわみ及び座屈を防止するために強化マット52を支持する。第1及び第2の縦材40,42が存在する場合には、第1及び第2の縦材40,42のそれぞれの周囲に強化マット52が配置されることが認められるべきである。
通常、強化マット52は、ガラス繊維入りポリマ材料から成る。ガラス繊維入りポリマ材料は、上述のバックフレーム部材36のポリマ材料であってよいことが認められるべきである。これに代えて、ガラス繊維入りポリマ材料は、バックフレーム部材36のポリマ材料とは異なってよい。概して、ガラス繊維入りポリマ材料内のガラス繊維は、強化マット52の長手方向軸線56に沿って延びている。しかしながら、複数の繊維は、異なる方向に延びていてよいか又は織られている、すなわち互いに織り交ぜられていてよい。通常、ガラス繊維は、強化マット52における応力がガラス繊維入りポリマ材料からガラス繊維へ伝達されるように、延在している。応力の伝達により、ガラス繊維は、ガラス繊維入りポリマ材料を強化する。
強化マット52のガラス繊維入りポリマ材料は、様々な方法でガラス繊維と一体化されてよい。例えば、強化マット52は、予備成形され、その後にガラス繊維入りポリマ材料と一体化される連続的な繊維強化マットの形態であってよい。適切な連続的な繊維強化マットの例は、商標名Continuous Fiber Reinforced Thermoplastic (CFRT)で、カリフォルニア州カマリロのPerformance Materials Corporationから市販されているものである。
図1〜図3を参照すると、バックフレーム部材36は、バックフレーム部材36に剛性を提供するためにU字形キャビティ58を形成している。概して、バックフレーム部材36は、ベース部分60と、U字形キャビティ58を形成するためにベース部分60から延びた2つ以上の脚部62とを有する。脚部62は、ベース部分60に沿って互いから間隔を置かれている。通常、脚部62のうちの一方は、シート30に座っている乗員32に隣接しており、他方の脚部62は、乗員32に隣接した脚部62から、乗員32から離れる方向に間隔を置かれている。ベース部分60と脚部62とは一体に形成されてよいことが認められるべきである。存在する場合、強化マット52は、ベース部分60及び脚部62を包囲している。これに加えて、存在する場合、第1及び第2の縦材40,42のそれぞれは、U字形キャビティ58を形成するために、ベース部分60及び脚部62を有する。
図1〜図3に最も詳細に示されているように、バックフレーム部材36のU字形キャビティ58内に複数のリブ64が配置されていてよい。概して、リブ64は、バックフレーム部材36を強化するためにバックフレーム部材36のベース部分60及び脚部62に結合されている。リブ64は、バックフレーム部材36を強化するのに適したあらゆる構成でU字形キャビティ58内に配置されてよい。概して、リブ64は、十字型構成を形成するために、一連の交差する対で配置されている。
図1に示したように、シートフレーム部材34をバックフレーム部材36に結合するために、ブラケット38がシートフレーム部材34及びバックフレーム部材36の両方に結合されている。第1及び第2の縦材40,42が存在する場合、各縦材40,42がブラケット38によってシートフレーム部材34に結合されていることが認められるべきである。図4を参照すると、ブラケット38は、ブラケット38の輪郭構成を提供する周縁部100を有する。通常、ブラケット38の輪郭構成は、楕円形である。しかしながら、ブラケット38の輪郭構成は、矩形のように、楕円形とは異なってもよいことが認められるべきである。ブラケット38は、ブラケットを前側部分104と後側部分106とに分割する中央長手方向軸線102を有する。前側部分104は、乗員32がシート30に座っているときに乗員32に隣接する。ブラケット38は、ブラケット38を上側部分110と下側部分112とに分割するための、中央長手方向軸線102に対して垂直な横方向軸線108も有する。
ブラケット38は、上側取付穴114と、上側取付穴114から間隔を置かれた下側取付穴116とを有する。取付穴114,116は、ブラケット38をバックフレーム部材36に結合するための固定エレメント72を収容する。通常、取付穴114,116は、中央長手方向軸線102と位置合わせされている。言い換えれば、中央長手方向軸線102は、取付穴114,116の中心点を通って延びている。横方向軸線108は、通常、下側取付穴116を通って延びている。ブラケット38は、ブラケット38をシートフレーム部材34に結合するための別の固定エレメント72を収容するためのシート取付穴118も形成していてよい。固定エレメント72が、取付穴114,116,118によって収容されると、ブラケット38は、互いに対する及びシートフレーム部材34に対する固定エレメント72の位置を維持する。
概して、後方からの衝突のような衝突時、車両が突然、前方へ加速されるので、シート30に座った乗員32はシート30のバックフレーム部材36によって衝撃を加えられる。その結果、乗員32は、シート30に衝突力を加え、逆に、シート30は、衝突力に関連した反作用として衝撃力を乗員32に加える。しかしながら、衝突力の一部を消散させるためのエネルギ吸収部を提供することによって、衝撃力を、衝突力と比較して減じることができる。図5及び図6に示したように、概して、エネルギ吸収部は、シートフレーム部材34に対する乗員32の安全な移動を許容する。つまり、エネルギ吸収部は、衝突時に変形し、これにより、衝突力のエネルギの一部を安全に消散させ、これは、ひいては、乗員32に加えられる衝撃力を減じる。
ブラケット38は、エネルギ吸収部であり、乗員32が衝突力をバックフレーム部材36に加えるときに変形する。特に、ブラケット38の前側部分104は、所定値よりも大きな力によって生ぜしめられる、シート30から乗員32へ伝達される衝撃力を減じるために、所定値よりも大きな力がバックフレーム部材36に加えられたときに塑性変形するための降伏セグメント120を形成している。図6及び図7に示したように、衝突力が、所定値よりも大きな力である場合、バックフレーム部材36がシートフレーム部材34に対して回転するときに上側取付穴114における固定エレメント72はブラケット38を変形させる。特に、ブラケット38をバックフレーム部材36に結合する固定エレメント72は、衝突力をバックフレーム部材36からブラケット38へ伝達する。ブラケット38に作用する衝突力は、降伏セグメント120を塑性変形させる。なぜならば、降伏セグメント120が伸張させられ、その結果、降伏セグメント120のくびれを生じるからである。降伏セグメント120が変形する際、ブラケット38の上側部分110は、下側取付穴116を中心にして回転する。
ブラケット38の後側部分106の周縁部100は、第1の接触面122と、第1の接触面122から間隔を置かれた第2の接触面124とを有する。第1及び第2の接触面122,124は、ブラケット38においてブラケット切欠き126を形成している。衝突時、降伏セグメント120が塑性変形する際に、第1の接触面122は、第2の接触面124と接触するように移動し、これにより、降伏セグメント120の塑性変形を制限する。降伏セグメント120の塑性変形を制限することは、バックフレーム部材36の回転を制限し、これにより、衝突時に乗員32がシート30によって安全に支持されることを保証する。さらに加えて、ブラケット38の塑性変形を制限することは、シートフレーム部材34に対するバックフレーム部材36の回転を制限し、これにより、バックフレーム部材36の回転が最大変形角度を超えないことを保証する。
ブラケット38は、第1の接触面122が、第2の接触面124と接触するように移動することを可能にするために、ブラケット切欠き126と連通したレリーフ切欠き128を形成してよい。言い換えれば、レリーフ切欠き128は、ブラケット38がブラケット切欠き126において座屈することを防止し、これにより、ブラケット38が変形する際に第1の接触面122が第2の接触面124と接触する。
ブラケット38の変形は、図6に示したように、標準位置からシート30のバックフレーム部材36に向かう乗員32の移動を生じる。言い換えれば、ブラケット38の変形は、バックフレーム部材36の回転を生じ、これは、乗員32の移動を生じ、これにより、所定値よりも大きな力によって生ぜしめられる、シート30から乗員32へ伝達される衝撃力を減じる。上述のように、降伏セグメント120が塑性変形する際、ブラケット38の上側部分110は、下側取付穴116を中心にして回転する。バックフレーム部材38は、ブラケット38の上側部分110の回転とともに回転する。なぜならば、固定エレメント72が、上側取付穴114においてバックフレーム部材36をブラケット38に結合しているからである。概して、ブラケット38の変形は、衝突力が完全に消散されるまで又は第1の接触面122が第2の接触面124に接触するまで継続する。
概して、ブラケット38の変形が大きいほど、乗員32の移動は大きくなり、これにより、乗員32に加えられる衝撃力を減じる。所定値よりも大きな力は、車両の通常運転中にバックフレーム部材36に加えられる常用荷重よりも大きい。言い換えれば、ブラケット38は、通常の、非衝突時の荷重では変形しない。
ブラケット38の前側部分104は、降伏セグメント120が塑性変形することを可能にするための少なくとも1つの空所130を形成していてよい。言い換えれば、空所130は、ブラケット38における塑性変形の位置を制御するためのブラケット38における弱点を形成している。降伏セグメント120は、ブラケット38の空所130と周縁部100との間に配置されている。ブラケット38の周縁部100は、降伏セグメント120の一部分を形成していてもよい。衝突時に周縁部100はより大きな荷重を受けるので、降伏セグメント120は周縁部100に近い。空所130は、通常、中央長手方向軸線102から間隔を置かれており、中央長手方向軸線102に対して平行な方向に延在している。中央長手方向軸線102に対して平行な方向に空所130を延在させることは、ブラケット38の前側部分104を伸張させ、これにより、バックフレーム部材36を回転させ、乗員32を移動させる。
乗員32の移動は、ブラケット38の剛性に依存する。すなわち、ブラケット38の剛性が高いほど、乗員32が行う移動は小さくなる。したがって、衝突時の乗員32の移動を、ブラケット38の剛性によって制御することができる。しかしながら、ブラケット38の剛性は、ブラケット38を変形させることなく、乗員32がシート30に乗り降りするときのような、シート30に加えられる常用荷重に抵抗するのに十分でなければならない。ブラケット38は、シートに作用する常用荷重に抵抗するための剛性要求を満たすことができるあらゆる適切な材料から成ってよい。通常、ブラケット38は、鋼のような金属である。
降伏セグメント120の剛性は降伏セグメント120の構成に依存することが認められるべきである。例えば、図8に示したように、降伏セグメント120は、降伏セグメント120の長さに沿って正弦曲線状に配置された複数の曲線部分を形成していてよい。衝突時、所定値よりも大きな力がバックフレーム部材36に加えられたときに複数の曲線部分はまっすぐに延び、これにより、正弦曲線状構成を消失させる。降伏セグメント120がまっすぐに延びると、図9に示されているように、所定値よりも大きな力がバックフレーム部材36に加えられつづける際にくびれ形成によって変形する。使用されている場合、曲線形状は、降伏セグメント120に、湾曲していない降伏セグメント120の剛性よりも低い初期剛性を提供する。曲線形状は、降伏セグメント120の初期剛性を低下させる。なぜならば、曲線形状は、まず、降伏セグメント120がくびれ形成によって塑性変形し始める前に、張力を受けてまっすぐに引っ張られなければならないからである。降伏セグメント120の初期剛性を低下させることは、乗員を、衝突時のむち打ち負傷から保護する。
図10及び図11を参照すると、ブラケット38が複数の降伏セグメント120を有してよいことが認められるべきである。例えば、上述の空所130は、さらに、第1の空所130Aとして形成されていてよく、上述の降伏セグメントは、さらに、第1の降伏セグメント120Aとして形成されていてよい。このような実施の形態において、ブラケット38は、第1の空所130Aと、中央長手方向軸線102との間に間隔を置かれた第2の空所130Bを形成していてよい。つまり、第2の降伏セグメント120Bが空所130A,130Bの間に配置されている。第1及び第2の降伏セグメント120A,120Bの両方が存在する場合、第1の降伏セグメント120Aが最初に塑性変形し、次いで、第2の降伏セグメント120Bが塑性変形し、これにより、ブラケット38の二段階の変形を提供する。二段階の変形は、さらに、乗員32に加えられる衝撃力を最小限に減じる。なぜならば、降伏セグメント120A,120Bの変形をずらすことが、ブラケット38の最大変形を増大させ、これにより、ブラケット38に加えられるより多くの衝突力を消散させるからである。
図1に示したように、シート30は、U字形キャビティ58内に配置されたボス68を有してよく、固定エレメント72がボス68のボア70に配置されている。ボス68は、衝突時に固定エレメント72がボス68を変形させるような、付加的なエネルギ吸収部であってよい。ボス68の付加的な説明は、同時係属中の出願番号PCT/US2011/051571に開示されており、その内容は引用により組み入れられる。さらに、図12に示したように、シート30は、第1及び第2の縦材40,42の間に配置された少なくとも1つの横材74を有してよく、この横材74は付加的なエネルギ吸収部として作用する。横材74の付加的な説明は、同時係属中の出願番号PCT/US2011/051558に開示されており、その内容は引用により組み入れられる。
概して、衝突の結果として乗員32に加えられる衝撃力を、シート30のバックフレーム部材36の安全移動要求を依然として満たしながら、エネルギ吸収部によって最小限に減じることができる。エネルギ吸収部を有することにより、衝撃力は、より長い時間に亘って管理され、これにより、乗員32に作用する最大衝撃力を減じる。最大衝撃力の減少により、乗員32は、負傷しにくくなり、シート30もより低い応力レベルを受ける。シートがより低い応力レベルを受ける結果、より最適な設計を利用することができ、衝突力を管理するためにポリマ材料を使用することができる。
明らかに、上記開示を考慮して、本発明の多くの改良及び変更が可能である。前記発明は、関連する法的基準にしたがって記載されている。つまり、記載は、その本質において、制限的ではなく例示的である。開示された実施の形態に対する変更及び改良は、当業者に明らかになり、発明の範囲に当てはまる。

Claims (9)

  1. 車両内で乗員を支持する、シートのシートフレーム部材とバックフレーム部材とを結合するためのブラケットであって、前記シートフレーム部材は、乗員を支持するための面を提供し、前記バックフレーム部材は、前記シートフレーム部材から延びており、
    前記ブラケットは、
    周縁部と、
    前記ブラケットを、前記乗員に隣接する側である前側部分と後側部分とに分割する中央長手方向軸線と、を備え、
    前記ブラケットの前記前側部分は、所定値よりも大きな力によって生ぜしめられる、前記シートから前記乗員へ伝達される衝撃力を減じるために、前記所定値よりも大きな力が前記バックフレーム部材に加えられたときに塑性変形するための降伏セグメントを形成しており、
    前記ブラケットの前記後側部分の前記周縁部は、ブラケット切欠きを形成するように、第1の接触面と、前記第1の接触面から間隔を置かれた第2の接触面とを有し、前記降伏セグメントが塑性変形する際に前記第1の接触面は前記第2の接触面と接触するように移動し、これにより、前記降伏セグメントの塑性変形を制限し、
    前記ブラケットの前記前側部分は、前記降伏セグメントが塑性変形することを可能にするための少なくとも1つの空所を形成しており、前記降伏セグメントは、前記ブラケットの前記空所と前記周縁部との間に配置されていることを特徴とする、シートのシートフレーム部材とバックフレーム部材とを結合するためのブラケット。
  2. 前記空所は、前記中央長手方向軸線から間隔を置かれており、かつ前記中央長手方向軸線に対して平行な方向に延在している、請求項記載のブラケット。
  3. 前記降伏セグメントは、該降伏セグメントの長さに沿って正弦曲線状に配置された複数の曲線部分を形成しており、前記所定値よりも大きな力が前記バックフレーム部材に加えられたときに、前記複数の曲線部分はまっすぐに延び、これにより、前記正弦曲線状の形状を消失させ、前記降伏セグメントはくびれ形成によって変形する、請求項記載のブラケット。
  4. 前記空所は、さらに、第1の空所として形成されており、前記降伏セグメントは、さらに、第1の降伏セグメントとして形成されており、前記ブラケットは、前記第1の空所と前記中央長手方向軸線との間に間隔を置かれた第2の空所を形成しており、該第2の空所は、前記両空所の間に配置された第2の降伏セグメントを形成しており、前記第1の降伏セグメントが塑性変形し、次いで、前記第2の降伏セグメントが塑性変形し、これにより、前記ブラケットの二段階の変形を提供する、請求項からまでのいずれか1項記載のブラケット。
  5. 前記第1の接触面が、前記第2の接触面と接触するように移動することを可能にするために、前記ブラケット切欠きと連通したレリーフ切欠きをさらに形成している、請求項1からまでのいずれか1項記載のブラケット。
  6. 前記ブラケットをバックフレーム部材に結合するための固定エレメントを収容するための、上側取付穴と、該上側取付穴から間隔を置かれた下側取付穴とをさらに備え、前記取付穴は、前記中央長手方向軸線と位置合わせされている、請求項1からまでのいずれか1項記載のブラケット。
  7. 前記下側取付穴を通って延びる横方向軸線をさらに備え、該横方向軸線は、前記ブラケットを上側部分と下側部分とに分割するために前記中央長手方向軸線に対して垂直であり、前記所定値よりも大きな力が前記バックフレーム部材に加えられたときに、前記降伏セグメントが塑性変形する際、前記ブラケットの前記上側部分は、前記前記下側取付穴を中心に回転する、請求項記載のブラケット。
  8. 前記ブラケットを前記シートフレーム部材に結合するための別の固定エレメントを収容するためのシート取付穴をさらに形成する、請求項記載のブラケット。
  9. 乗員を支持するための面を提供するためのシートフレーム部材と、
    該シートフレーム部材から延びたバックフレーム部材とを備える、車両の乗員を支持することができるシートに結合されており、
    前記シートフレーム部材と、前記バックフレーム部材との両方に結合されている、請求項1記載のブラケット。
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