CN102481055A - 单体座椅结构和成型方法 - Google Patents

Abstract

一种用于车辆座椅组件的单体座椅靠背框架，所述单体座椅靠背框架包括一个第一侧部、一个第二侧部、一个上部横向部分、一个下部横向部分，它们联接在一起以形成一个矩形的整体式框架结构。所述座椅靠背框架还包括从所述靠背框架的一个正面和一个内边缘延伸的内壁；以及一个从所述靠背框架的所述正面和一个外边缘延伸的外壁，由此在所述正面上形成一个通道。多个形成物形成在所述靠背框架中，用于增加所述靠背框架的强度和刚度。所述座椅靠背框架还包括多个孔，用于附接其他座椅部件，诸如头枕组件。所述座椅靠背框架由单片板、拼焊板、和/或拼焊卷中的至少一个制成。

Description

单体座椅结构和成型方法

相关申请的交叉引用

本申请要求享有于2009年7月27日提交的美国临时申请No.61/228,836的利益和优先权，所述申请通过引用方式纳入本说明书。

技术领域

本公开文本总体涉及车辆座椅，更具体地，涉及用在座椅框架中的座椅结构以及用于形成该座椅结构的方法。

背景技术

座椅结构(例如，座椅靠背框架、座椅底座垫框架、下部座椅结构、靠背框架座椅安全带塔(tower)等)可为座椅组件提供强度以满足如下的强度和/或耐用性要求，这些要求通常涉及政府法规(例如，FMVSS，ECE等)规定；或者由其他组织(例如，车辆制造商，保险集团等)建议和/或要求。座椅结构还可被配置以满足顾客(从而也满足车辆制造商)的要求，使座椅组件提供增强的功能性或实用性(例如，旋转、折叠、滑动等)，同时改善用户可调节的舒适度。实现预期的结构特征(例如，强度、刚度、耐用性等)、功能特征和实用性的特征一般需要使用附加的部件，这些附加的部件会不利地影响到重量、成本和舒适度。座椅结构一般是通过将结构和功能特征相对于重量、舒适度和成本进行平衡博弈而设计成的。

通常，已知的是通过如下方法来构造座椅结构：使用常规的冲压工艺(例如，级进式或传送式的模等)分别制造多个单独的构件；然后使用另一工艺将这些成型构件联接以完成它们的接合，例如，使用焊接工艺(例如，激光焊接、气体金属弧焊(GMAW)等)、机械接合、胶粘等。这样的构造方法具有若干缺点，至少一些缺点如下所述。首先，焊接工艺(尤其是激光焊接)——用于接合成型金属部件最常用的方法——需要相对于参数(例如，间隙、轮廓容限等)的紧密度容限(tight tolerances)，以产生可靠的结构焊接部，这会需要增加成型工艺的复杂度(例如，增加步骤以允许对于额外的容限控制的工具作用)和/或复杂的焊接固定装置。第二，对于由需要保持紧密度容限导致的降低可靠性的顾虑会使制造商使用过多的焊接部来联接所述构件以增强可靠性，这增加了单体成本和制造的周期时间。第三，可能需要单独的工具来生产每个单独的构件，这增加了单体成本和维护成本，并且可能不提供重复使用的机会，因为顾客还要求他们独特的框架形状和性能。第四，用于构造座椅结构的单独构件的数量越多，导致缺少一个构件就使座椅结构的整个制造过程中止的可能性也越高。第五，这样的构造方法需要在制造过程的下游使用相当大数量的零件处理，这增加了单体成本。第六，这样的构造方法会限制重量和强度的优化。例如，为了减少具有在不同座椅结构之间共享的单独构件的部件的成本，用于共享构件的设计被如下要求驱使，该要求会导致制造商在结构上将座椅结构的多个部分进行超裕度设计(overdesign)以实现缩减零件。第七，一些常规的联接方法(例如，GMAW、紧固件等)要求重叠和/或增加材料，例如多余的零件或填充材料，这不利地影响了重量和成本。第八，将多个单独的冲压构件联接一般需要相当多数量的接合部、焊接部等。例如，常规的四个构件的靠背框架结构可能需要二十个以上的焊接部来将所述构件联接为一个框架组件。对这样高数量的焊接部以及焊接固定装置(例如，旋转传送固定装置等)的需要导致缓慢的制造周期时间。

因此，需要设计并形成如下重量减少且成本降低的结构部件，同时满足或超出增加的强度和耐用性的要求。另外，因为车辆的座椅组件的结构部件提供安全相关的功能，通常需要增加在动态车辆碰撞事件中处于承载路径(load path)中的方法和部件的可靠性。还需要对舒适度、重量和成本具有最小影响的附加功能。另外，当产品移向其制造周期的下游时，处理或修改所述部件的成本显著增加，因此期望减少或消除下游操作。

发明内容

因此，本公开文本涉及一种用于车辆座椅组件的单体座椅结构。用于车辆座椅组件的单体座椅靠背框架包括：一个第一侧部、一个第二侧部、一个上部横向部分、一个下部横向部分，它们联接在一起以形成一个矩形的整体式框架结构。所述座椅靠背框架还包括从所述靠背框架的一个正面和一个内边缘延伸的内壁；以及一个从所述靠背框架的所述正面和一个外边缘延伸的外壁，由此在所述正面上形成一个通道。多个形成物形成在所述靠背框架中，以增加所述靠背框架的刚度。所述座椅靠背框架还包括多个接口，用于附接其他座椅部件，诸如头枕组件、或例如倾角调节器的座椅靠背机构组件。这些附接组件的一些部件可被纳入主单体靠背框架，诸如倾角调节器保持器环或头枕杆固定器等。所述座椅靠背框架由金属片的单片板和/或卷、拼焊板(tailored welded blank)、和/或拼焊卷制成。

此外还提供了一种由拼焊板或卷制成的用于车辆座椅组件的单体座椅结构。所述单体座椅结构包括第一部分，其由第一材料等级制成并且具有第一材料厚度；以及第二部分，其由第二材料等级制成并且具有第二材料厚度。所述第一部分和第二部分联接在一起以形成一个拼焊板或卷，同时所述材料处于平板状态，利用一种冷成型工艺由所述拼焊板或卷制成所述单体座椅结构。所述单体座椅结构还包括形成在所述座椅结构中的多个形成物，用于加固所述座椅结构、或提供用于附接其他座椅组件或机构的接口。

还提供了一种形成单体座椅结构的方法。所述方法包括如下步骤：提供第一部分的材料，所述第一部分由第一材料等级制成并且具有第一材料厚度；提供第二部分的材料，所述第二部分由第二材料等级制成并且具有第二材料厚度；通过将所述第一部分联接至第二部分形成一个拼焊板；以及利用一种冷成型工艺由所述拼焊板制成所述单体座椅结构。所述方法还包括如下步骤：在所述座椅结构中形成多个形成物，以加固所述座椅结构。所述方法还包括如下步骤：利用一种成型工艺(诸如冷成型工艺)由拼焊卷、拼焊板、或具有一致材料等级和厚度的单片板或卷中的一个制造所述单体座椅结构。

本发明的一个优点在于，本发明的座椅结构具有减轻的重量，同时满足或超出了强度、刚度和耐用性要求。本发明的另一优点在于，本发明的座椅结构易于制造，从而制造成本不那么昂贵。本发明的再一优点在于，单体结构使得与形状、尺寸、接口、以及强度和刚度的要求相关的适应性满足材料等级、材料厚度和几何形状的最佳选择。

本发明的其他特征和优点将是容易明了的，因为在阅读了下面结合附图进行的说明之后，这些特征和优点会变得更好理解。

附图说明

图1是根据一个示例实施方案的车辆的立体图。

图2是根据一个示例实施方案的座椅组件的立体图。

图3是示出用于生产示例座椅结构的制造方法的实施例的流程图。

图4A是根据一个示例实施方案用于形成供座椅组件使用的座椅结构(例如单体座椅靠背结构)的拼焊板的主视图。

图4B是根据一个示例实施方案的单体座椅靠背结构的立体图。

图4C是沿对应于图4A和4B中的线A-A和B-B的区域所取的图4B的单体座椅靠背结构的替代横截面图。

图5是根据一个示例实施方案用于形成供座椅组件使用的座椅结构(例如单体座椅靠背结构)的另一拼焊板的主视图。

图6是根据一个示例实施方案的单体座椅靠背结构的立体图。

图7是根据一个示例实施方案的由多个单独成型部件所构造的座椅靠背结构的立体图。

图8A是根据一个示例实施方案的、在冷成型之前的用于形成供座椅组件使用的座椅结构(例如单体座椅靠背结构)的另一拼焊板的——在多个部分接合之前的——多个部分的主视图。

图8B是在通过一种接合方法——诸如激光焊接——将所述多个部分接合之后的图8A的拼焊板的主视图。

图8C是图8B的拼焊板的主视图，包括侧部构件部分中的预成型件。

图8D是图8C的拼焊板的主视图，其示出成型过程中的弯曲线的位置。

图8E是图8A-8C的拼焊板在成型之后的立体图，其示出了通常高应力区域的局部的改良截面特性。

图8F是根据一个示例实施方案在成型之前的用于形成供座椅组件使用的座椅结构(例如单体座椅靠背结构)的另一拼焊板的主视图。

图9是根据一个示例实施方案的座椅底座结构的立体图。

图10是根据一个示例实施方案的座椅底座托架组件的立体图。

图11是根据一个示例实施方案的座椅底座垫盘(pan)的立体图。

图12是根据一个示例实施方案的座椅底座垫盘的另一实施方案的立体图。

图13是根据一个示例实施方案的升降器(riser)结构的立体图。

图14是根据一个示例实施方案的双人座椅靠背结构的立体图。

图15是根据一个示例实施方案的可枢转的双人座椅底座结构的立体图。

图16是根据一个示例实施方案的靠背框架的立体图。

图17是图16的靠背框架的部分前视立体图和后视立体图。

图18是在向后负载下的图16的靠背框架的后视图、侧视图和立体图。

图19是根据一个示例实施方案的表面特征优化的单体靠背框架的前视立体图和后视立体图。

图20是比较根据所述示例实施方案的靠背框架和一个表面特征优化的靠背框架的性能的曲线图。

图21是根据一个示例实施方案的单体冷成型靠背框架的前视等轴视图。

图22是根据一个示例实施方案的单体冷成型靠背框架的后视等轴视图。

图23是根据一个示例实施方案的单体冷成型靠背框架的主视图。

图24是根据一个示例实施方案的单体冷成型靠背框架的侧视图。

图25是根据另一个实施方案的单体靠背框架的前视立体图。

图26是图26的单体靠背框架的后视立体图。

图27是图26的单体靠背框架的侧视图。

图28是图26的单体靠背框架的主视图。

图29是图26的单体靠背框架的后视图。

图30是图26的单体靠背框架的俯视图。

图31是图26的单体靠背框架的仰视图。

图32是沿A-A线所取的图26的单体靠背框架的横截面图。

图33是根据另一实施方案的图26的单体靠背框架的后视立体图，该单体靠背框架包括一个头枕附接组件。

图34是图34的单体靠背框架的前视立体图。

图35是根据另一实施方案的单体靠背框架的后视立体图，该单体靠背框架包括一个头枕附接组件和一个用于增强侧部碰撞负载性能的可选装置。

图36是图36的单体靠背框架的前视立体图。

具体实施方式

总体参照各附图，示出了用于在机动车辆10的座椅组件12内使用的单体座椅结构5，以及用于形成该座椅结构5的方法。单体座椅结构5可被配置以实现各种特征，例如期望的强度、耐用性、功能、实用性、重量、成本和/或用户舒适度。

参照图1，示出了一个具有座椅的车辆10。车辆10可包括为车辆10的乘员提供的一个或多个座椅组件12。尽管示出的车辆10是一个四门轿车，应理解，座椅组件12可用于迷你货车、运动型车辆、飞机、轮船或任何其他类型的交通工具。

现在参照图2，示出了一个座椅组件12。座椅组件12可包括：座椅靠背18，以向就坐的乘员提供舒适、支承和保护。一个座椅垫(底座)20可操作地连接至座椅靠背，同样向就坐的乘员提供舒适、支承和保护。一个头枕22位于所述座椅靠背的上端。所述座椅组件12包括可操作地连接至所述座椅靠背和座椅垫的倾角调节器机构24，以提供座椅靠背18相对于座椅垫20的可旋转调节。所述座椅组件使用一个导轨组件26固定至车辆。这个实施例的导轨组件提供座椅组件的相对位置的可调节性或移动，以使得就坐的乘员感到舒适或方便。座椅靠背18可包括：例如，泡沫衬垫(pad)28、装饰罩30，以及单体座椅靠背结构32。座椅垫20可包括：例如，泡沫衬垫34、装饰罩36，以及单体座椅垫结构38。示出的座椅组件12是一般用于车辆前排的单人座椅，但是单体结构5可被包含在任意座椅组件(例如，第二排长椅、第三排折叠放平椅等)中，所述座椅组件可利用任意类型的座椅功能，用于任意交通工具中。

图3是示出构造座椅结构——诸如该实施例的单体座椅结构5——的方法或过程的流程图。该方法始于步骤500，用于制备加工材料(例如，卷片材料)的开始阶段。该方法前进至步骤502，开始一个用于向所述材料(例如，金属片)添加值的阶段。该方法前进至步骤504，开始一个净成型/近净成型(net/near net shape)的阶段。该方法前进至步骤506，开始一个用于形成可选的后成型操作的阶段。该方法前进至步骤508，完成最后的单体结构。总的来说，板40(例如，拼焊板16等)可通过如下方法构造而成：例如，使用常规手段(例如，激光焊接等)将两个或更多个部分42(例如，钢部分等)联接成如下的一种：(a)直接形成板40的形状；或者(b)可被卷绕成待被处理以形成板40的材料卷46的材料44的长度。所述板40接下来可通过一种成型工艺48(例如，冷成型工艺等)来形成，以形成单体座椅结构5(例如，单体座椅靠背框架32等)。可选地，在初始成型工艺48之后，可执行后成型或二次操作52以提供增强功能或性能的附加特征，以及提供改善的特性、特征、配置等。这些后成型或二次操作52可包括例如用于增加强度的局部热处理等的操作。这个工艺还可在利用单片材料板或卷的时候使用。

拼焊板16可通过如下方法构造制成：通过使用各种合适技术中的任一种将多个部分42直接联接成板16的形状。例如，所述多个部分42可通过从一卷片材46或多卷片材46(例如，其中片材的特性在每个指定卷上都是一致的，但是一个卷与另一卷的片材特性则有所不同)中切割出期望尺寸和形状的段(section)54而获得。从卷46中切割出的部分54接下来可被以期望配置来定位并联接在一起，从而形成拼焊板16，接下来可使用冷成型工艺使所述拼焊板成型。拼焊板16可通过如下多种方式来配置：例如，通过改变多个部分54的形状、尺寸、数量、材料和厚度，以及在联接之前改变不同部分的相对位置。

或者，从卷中切割出的部分54(例如，由不同材料制成的具有不同材料厚度的部分等)可被联接(例如，通过激光焊接等)在一起，然后再被卷绕成单个钢卷以形成沿其宽度具有不同特性的材料的拼焊卷56。所述拼焊卷56接下来可被部分展开，从中切割出一个段58，所述段58可通过任意合适的技术被修整以形成一个完整的拼焊板16。作为另一替代方案，所述段58可切割自所述拼焊卷56(以及可能地，其他的卷)，这些段58可接下来被以期望配置定位并被联接在一起以形成拼焊板16，接下来使用冷成型工艺将所述拼焊板16成型。另一替代方案是直接将拼焊卷56持续进给到一个模(die)60(例如，级进式或传送式的模)中以形成拼焊部件62。由拼焊卷56制成的板16可通过如下各种方式来配置：例如，改变卷56的条宽、改变所述部分42的形状、尺寸、数量、材料和/或厚度，以及改变不同部分42在联接之前的相对位置。

根据本公开文本制造的拼焊板16提供了以下能力，例如，使多个部件集成在一起、使废料最小化、减少处理、降低成本以及使强度和重量最优化。例如，可通过将拼焊板16的不同部分的材料(即，机械特性)和厚度灵活地最优化以满足强度和制造的要求，从而将重量和成本最优化。接下来可通过冷成型工艺形成所述拼焊板16以制造单体结构部件5，所述单体结构部件可具有复杂的几何形状但只需要较少的二次操作和较便宜的固定装置或工具加工(tooling)。所述单体座椅结构5的成本和重量可被最优化，以满足或超出强度和耐用性要求以及常规座椅结构的强度和耐用性。座椅部件的重量减少对于车辆制造商可具有连锁反应，因为重量减少影响其他部件(例如，制动器，传动系等)的设计。这样的重量减少还使得能够纳入具有较轻重量、较小尺寸、更高效等的其他部件，这可导致车辆10的其他成本节省。

被联接以形成拼焊板16(或者形成最终变成拼焊板16的拼焊卷56)的部分42可具有不同特征。例如，部分42可由不同材料制成，和/或它们可具有不同厚度。拼焊板16在关于改变待要联接的不同部分42的特性(例如，板尺寸、形状、机械特性、厚度等)方面是灵活的，这通过允许将每个部分42设计为满足特定强度从而使单体结构5的重量和结构特征最优化。相比于常规座椅结构，拼焊板16通过所述部分42更高效地嵌套(nesting)而使废料最小化来降低零件成本，以及通过要求较简单和/或较少的工具加工来实现可靠焊接而使工具加工成本最小化。拼焊板16的工具加工可以更简单和更便宜，因为被联接的板16不是在联接之前形成的，由此具有更为尺寸稳定的联接特征，这允许使用较不复杂或较便宜的固定装置以实现必要的接合或焊接参数(例如，间隙等)来产生可靠焊接。这样的焊接可靠性的增加还允许减少过多的焊缝，这进一步降低了成本并缩短了周期时间。重量更加最优化的拼焊板16可被冷成型制造(即，在常规环境温度下在工具加工之间压制)，以形成重量和成本最优化的单体座椅结构5。单体座椅结构5可要求使用比常规结构更少的二次操作，因为工具加工可制造出复杂的几何形状，与常规结构相比，这极大地减少了处理操作。

参照图4A至图5，示出了用于构造单体座椅靠背结构32的拼焊板16的实施例。从而，每个拼焊板16都包括六个部分(P1-P6)64、66、68、70、72、74，但是取决于如下多个因素，所述部分的数目可以或多或少，例如焊接成本、材料成本、性能要求等。所述部分可具有相互不同的各种特征。例如，第二部分66和第三部分68可以由第一类型的钢制成且具有第一厚度，第一部分64可由第二类型的钢制成并且具有第二厚度，第六部分74可由第三类型的钢制成并且具有第三厚度，第四部分70和第五部分72可由第四类型的钢制成且具有第四厚度。例如，第一部分(P1)64可以由0.8mm厚的中等级(420MPa屈服强度)高强度低合金(HSLA)钢制成。第二部分和第三部分(P2和P3)66、68可以由0.955mm厚的中等级HSLA钢制成。第四部分和第五部分(P4和P5)70、72可以由1.0mm厚的高等级(550-1000MPa屈服强度)HSLA钢制成。第六部分(P6)74可以由0.9mm厚的低等级(340MPa屈服强度)HSLA钢制成。

应理解，这些材料和厚度仅作为示例示出，它们可以被适当修改。选择之一是将已知为高强度钢(HSS)的高强度低合金(HSLA)钢替代为诸如双相(DP)或复相(CP)钢的增强高强度钢(AHSS)，以利用它们的增强钢特性，诸如高屈服和极限强度，从而实现相对高的延伸和高加工硬化速率。提供增强的成型特征的其他类型的钢(如TWP和TRIP)也是可能的。另一选择是利用后成型的可热处理的钢，其中二次操作可提供强度的增加，同时在材料具有高的成型能力时的基础阶段形成一个零件。相同的策略也可应用在单片板或卷的情况下。

图5示出使用由两个或更多个不同类型的材料(例如，第一钢144、第二钢146、以及第三钢148等)构造单体座椅结构5(例如，单体座椅靠背框架32等)的三种示例选择。例如，根据第三选择，单体座椅结构5可由具有不同材料特性的六个部分构成。这些特性可被表示为在具有不同厚度的不同高强度钢(HSS)例如SAE J2340 340、420或550XF、或者具有合适厚度的增强高强度钢(AHSS)例如双相(DP)或复相钢(CPS)的等级内。利用AHSS使得能够利用较薄规格的材料来实现刚度性能要求，因此节省座椅结构的重量。使用第三选择提供最大的材料布置灵活性，这为重量减少提供了更多机会。如果卷或板由单片材料制成，则可应用相同的策略。

在成型之前，多个部分(P1到P6)64、66、68、70、72、74通过常规工艺(例如，激光焊接等)被联接成一个拼焊板16。每个部分的简单几何形状通过具有更多尺寸稳定的焊接特征(例如，间隙等)改善了焊接可靠性，并且通过允许使用不那么复杂的工具加工降低了工具加工成本，从而需要对更少的尺寸稳定零件进行补偿。将成型后的部件联接的常规方法促成了这样的尺寸不稳定性，并且需要使用更多昂贵的固定装置来确保可靠焊接。拼焊板16的增加的焊接可靠性允许去除多余的焊接部，这些多余的焊接部在常规结构上由于较不可靠的焊接是需要的。一个示例的包括六个部分的拼焊板16可由六个焊接部相联接，而另一个实施方案的包括四个部分的拼焊板16可由四个焊接部相联接，这相对于可具有二十个以上焊接部的常规的四构件靠背框架是一个显著改进。拼焊板16还具有改进的嵌套性能，这减少了废料并降低了成本。

图4B示出了一个示例单体座椅靠背结构32，其重量和成本被最优化，可由图4A的拼焊板16经过冷成型形成。这一相同的单体结构还可由具有一致材料等级和厚度的单片板或卷来形成。所述冷成型制造如下的单体座椅靠背结构32：具有变化的横截面，如图4C中所示，并且具有复杂的几何形状，这允许如所需的其他组件(例如，头枕组件22、倾角调节器组件24、可装载的传动杆等)的联接。单体结构5可高效地形成复杂的几何形状，例如，所需的多个孔可通过一个工位形成(例如，切割、穿孔)。与常规结构相比，将需要一个级进模中的多个工位来形成所有孔。另外，单体结构5可在一个模(例如，传送模等)中形成，而常规结构将需要多个级进模，每个级进模包括多个工位以形成单独部件，因此降低了工具加工成本。通过利用拼焊板16减少重量可转化为单体冷成型座椅结构5所需的包装空间的缩少。这种包装空间的缩小允许座椅组件12具有增大体积的轻重量泡沫以提高乘员的舒适度，或者增添特征以增加功能性或实用性。单体座椅结构5生成具有与常规座椅组件相同强度的减少重量和降低成本的座椅组件12，这允许增加舒适度而对重量和成本的缩减具有较小影响，或者允许包括附加功能以抵消缩减的重量和成本。单体冷成型的座椅结构5还使下游处理操作缩减，这进一步以省去用于零件处理的劳动力以及省去工具加工的方式降低了成本。单体座椅结构5还可通过将常规方法所需的分立部件集成在一起，减少下游所需的紧固件的数量。

设想了，各个部分42的数目、位置和配置以及各个部分42的特性(例如，机械特性、厚度)可被改变，例如以满足特定的设计要求(例如，成本、重量、强度等)。图4A到图5仅示例说明了由拼焊板16制成的单体结构5的灵活性。这种灵活性导致形成重量、强度和成本最优化的座椅结构部件5。这种相对于材料的灵活性允许在高成型应力的位置使用拉伸品质的钢、或者相变诱发塑性(TRIP)钢或孪生诱发塑性(TWIP)钢，并且允许在存在高强度要求的位置使用高强度钢(HSS)。

图6示出了由图4a的拼焊板16冷成型制造的单体座椅靠背结构76的一个实施例。拼焊板16的冷成型允许单体座椅靠背结构76具有变化的横截面和复杂的几何形状，同时特定区域具有被设计用于满足强度和可成型性要求的独特材料。冷成型工艺是灵活的，且不受指定材料的限制，因为它们仅说明了将常规的多个部件集成为一个复杂部件，该复杂部件的重量和强度可被最优化。

现在参照图6和图7，示出了根据本发明的座椅靠背框架76(图6)和一个常规座椅靠背框架77(图7)的一些比较优点。常规的座椅靠背框架77(图7)可通过使用常规技术(例如，焊接等)将多个单独冲压的零件——包括两个侧部构件78、80；一个上部横向构件82；一个下部横向构件84；以及两个支撑构件86、88——相联接而构成。这样的常规工艺通常需要使用包括在座椅靠背框架77的构造中的支撑部件(S1和S2)86、88以满足强度要求。或者是将侧部构件78、80进行超裕度设计以适应仅在每个侧部构件90、92的下部具有增加强度的需要。任一常规方法都导致出现额外的重量和成本(以单件成本和劳动力成本的形式)。构造座椅结构的常规方法包括用于材料处理和二次操作的相当大数量的无价值的额外时间。相反，单体座椅靠背结构76的示例实施方案(图6)提供了大约22.7％的重量减少，同时提供了与图7的常规多构件座椅靠背结构相同的强度。通过使用工业上认为传统的(较低成本)材料诸如HSLA钢，这种减少是可能的。单体座椅结构10的灵活性允许——单独地或组合地——使用较少的常规材料(例如，高强度钢、超高强度钢、铝、镁等)，这些材料具有较高成本，但是存在获得额外的重量节省的机会，并且还允许结合钢使用这些材料(在这样的情况下，可以考虑合适的接合方法，例如，钎焊、冷金属过渡、导向焊(steer welding)等)。图6的示例替代实施方案提供了约28.3％的重量减少，同时提供了与常规的多构件座椅靠背结构相同的强度。单体座椅结构5不受如下因素的限制：指定材料的使用、多个部分的数量，或者示出的几何形状。因此，其他实施方案的重量减少不限于指出的数量。

图8A至图8E示出了拼焊板16的另一实施例及其在构造单体座椅靠背结构32中的应用。在这个实施例中，拼焊板16可由如下四个部分构成，包括：上部构件82、下部构件84以及两个侧部构件78、80，如图8A中所示。所述两个侧部构件78、80可取自同一钢卷，该钢卷与上部构件82和下部构件84的不同，所述上部构件82和下部构件84中的每一个都来自单独的钢卷。例如，上部构件82可由第一材料制成并具有第一厚度，第一和第二侧部构件78、80可由第二材料制成并具有第二厚度，下部构件84可由第三材料制成并具有第三厚度。所述多个部分可经由如上所述的接合工艺相互联接以形成示例的拼焊板16，如图8B中所示。取决于目标几何形状的复杂度，示例的拼焊板16可具有初始形状或预成型形状94，其示出在图8C中。示例的拼焊板16接下来可被冷成型，由此板16进行关于预定弯曲线96(示出在图8D中)的弯曲，以通过使构件向后形成为覆盖其自身之上来增加单体结构32的截面特性(例如，转动惯量等)，从而达到所要求的强度，其中在局部区域具有两个材料厚度，如图8E中所示。另一实施例可通过使构件向后形成为覆盖其自身一次以上来形成具有增加的截面特性，其中在局部区域具有三个或更多个材料厚度。冷成型工艺的灵活性允许局部增加的强度以有效地应对单体结构在车辆中将要承受的负载。这样的灵活性在高负载区域中是有用的，例如，其中倾角调节器机构24被联接至座椅靠背结构18。根据另一实施方案，板可由单片材料的拼焊板16制成，所述拼焊板可整体具有共同的材料。图8F示出了在成型工艺的一个状态中的板，其中板的中心已被去除，以使得能够构造座椅靠背框架的所需形状。

参照图9至图13，其示出其他单体座椅结构5的一个实施例和常规座椅结构的实施例，它们表现了集成为单体座椅结构5的机会。图9示出第一排座椅底座结构98的示例实施方案，其包括：两个底座侧部托架(“B-托架”)100、102，两个横向管104、106，至少一个增强托架108(图10)，以及多个构件110以将所述底座侧部托架100、102联接至导轨组件26和横向管104、106。可通过将这些部件任意组合集成在一起来冷成型制成单体座椅结构5。图11示出了垫盘112(例如，具有完整垫盘的第一排座椅底座)的一个实施例，该垫盘在侧部托架100、102上方被联接至图9的第一排座椅底座结构98，并且支撑座椅垫组件20的泡沫。垫盘112可与侧部托架100、102集成以形成重量和成本最优化的单体座椅结构10。图12示出一般用于增加座椅垫20的结构刚性的半个垫盘114(例如，第一排座椅底座的半个垫盘)，其可与其他座椅垫部件——例如侧部托架100、102以及图10的增强构件——相集成，以形成如图13中所示的示例单体升降器结构115。

参照图14，其示出了支撑多个乘员的常规座椅靠背结构117的另一实施例，其包括：至少一个成型管116；至少一个背板118；多个托架120，以附接安全带卷收器组件122；超高强度塔(tower)124，以转移来自卷收器122的负载；多个安装托架120，以连接至倾角调节器机构24；以及，多个托架120，以附接头枕组件22。通过将多个部件集成为单体座椅靠背结构32或待通过二次操作进行联接的多个单体座椅结构5，这个实施例提供了缩减重量和成本的相当大的机会。

参照图15，其示出了支撑多个乘员的常规可枢轴转动的座椅垫结构126的另一实施例，其包括：至少一个成型管128；至少一个垫盘130；多个托架132，以附接至车辆14的地板；用于枢轴转动垫结构136的后部的装置134；至少一个前支脚托架138，用于使垫的前部140相对于地板安装托架132枢轴转动；多条金属线142，用于支撑泡沫34并附接装饰件36。这个实施例的座椅通过将多个部件集成为单体座椅垫结构38或待通过二次操作进行联接的多个单体座椅结构5，提供了缩减重量和成本的相当大的机会。本领域技术人员将认识到通过冷成型制造包括拼焊板16的单体结构5使座椅结构最优化的能力的广泛应用。

总体参照图16至图24，示出了单体靠背框架32的另一示例实施方案。所述单体靠背框架32总体包括第一侧部构件78、第二侧部构件80、上部横向构件82、下部横向构件84、正面154和背面156。单体靠背框架32还包括从正面延伸的内侧壁158、内边缘155、从正面延伸的外侧壁160、以及外边缘157，以形成并限定一个基本U形的通道或轮廓172。单体靠背框架32还可具有一个以预定角度成角的弯曲部或部分168。在这个实施例中，弯曲部168位于第一和第二侧部构件上，并位于上部横向构件82和下部横向构件84之间。如图16中所示，单体靠背框架32由一种材料制成(例如，0.8mm厚、TWIP材料等)。在向后负载的情况下(例如，后部冲击)，单体靠背框架32可能会遇到失效模式(例如，在侧部构件78、80的中部弯折，等)，如图17所示。使用快速线性优化工具或剖析图能够确认最优沿口图样(beadpattern)，以***、加固或增加靠背框架32的刚性，从而在向后负载情况下实现较高的承载负载能力，如图18中所示。

图19示出了单体靠背框架32的另一实施例。单体靠背框架32包括形成在靠背框架32内的多个形成物150，例如肋/加固物、缝合摺(dart)、沿口、突出物、***、凹陷、变形、冲压等，以增强座椅靠背框架32的强度和刚性性能，而不显著增加其重量，如图21-24中所示。形成物150的数量、长度、形状、宽度、尺寸、位置、定向等可适当变化和/或根据需要变化，以使单体靠背框架32的强度和性能最优化。

图20示出了一个将改进的单体靠背框架32与一个现有技术设计的靠背框架的性能(负载vs.时间(位移))进行比较的曲线图。如图20中所示，通过随时间的过去经受得住显著较高的力/长度，改进的单体靠背框架32远远优于未改进的靠背框架。改进的靠背框架32具有比现有技术的靠背框架设计高大约19％的负载承载能力，而对重量没有任何影响。另外，改进的设计将弯折从侧部构件78、80的中部移向侧部构件78、80的底部，在侧部构件的底部，通常附接有倾角调节器板152。这提供了可能对目前座椅靠背框架设计不满意而改良和使用其他增强方案的机会。

现在参照图25-32，示出了根据再另一实施方案的单体靠背框架232。所述单体靠背框架232总体包括第一侧部构件278、第二侧部构件280、上部横向构件282、下部横向构件284、正面254和背面256。单体靠背框架232还包括从正面254的内边缘255延伸的内侧壁258、以及从正面254的外边缘257延伸的外侧壁260，以形成并限定一个基本U形的通道或轮廓272。单体靠背框架232还可具有一个弯曲部或部分268，该弯曲部或部分位于单体靠背框架232的一部分上，并且以一个预定角度成角度。在这个实施例中，该弯曲部268位于上部横向构件282和下部横向构件284之间。所述单体靠背框架232还包括形成在靠背框架232中的多个形成物250、262，例如肋/加固物、沿口、缝合摺、突出物、***、凹陷、变形、冲压等，以增强座椅靠背框架232的强度和刚性性能，而不显著增加其重量。所述形成物250、262的数量、长度、形状、宽度、尺寸、位置、定向等可适当变化和/或根据需要变化，以使单体靠背框架232的强度、稳定性和性能最优化。在这个实施例中，一个竖直肋250被布置在第一侧部构件278和第二侧部构件280的一部分上，以增强单体靠背框架232的前/后刚度，一个水平肋250被布置在下部横向构件284的一部分上，以应对侧部负载。这些肋(形成物)250的复杂度可根据使用的材料的类型而变(通常，几何形状的复杂度可随着使用较低强度材料而增加)。在这个实施例中，一个缝合摺结构262形成在第一侧部构件278和第二侧部构件280的转角边缘处(在外侧壁的底部)，以提供靠背框架壁的稳定性。单体靠背框架232还可包括多个孔264(洞、挤压孔、开口、凹槽、通道等)，以及用于附接其他部件的接口/表面区域266，所述其他部件诸如倾角调节器机构、倾角调节器板、倾角调节器轴、泡沫、装饰罩、头枕等。单体靠背框架232还可包括沿内侧壁和外侧壁158、160布置或从其中延伸出的多个边缘或凸缘270，它们向结构提供刚度、为座椅泡沫/装饰品提供耐用性、减少锋利边缘、以及为其他部件(诸如泡沫、装饰罩等)提供附接/静止面。

现在参照图33和34，示出了包括头枕附接组件273的单体靠背框架232。所述单体靠背框架232总体包括图25-32中公开的单体靠背框架的特征。头枕组件273包括托架构件274以及第一和第二头枕管275、276，诸如用于联接至相应的头枕杆、轴等的管状轴、延伸部、杆、头枕杆容纳构件等。托架构件274总体是一个布置在上部横向构件282的通道的一部分内的细长构件。第一和第二管275、276包括联接至上部横向构件282的第一末端、以及从上部横向构件282的顶部向上延伸的第二末端。托架构件274将第一轴和第二轴275、276固定在预期位置，并且固定至上部横向构件282，并且还为上部横向构件282提供额外的强度和刚度。一对倾角调节器板252附接至第一和第二侧部构件278、280的附接接口/表面区域266和孔264。倾角调节器轴277将倾角调节器板252连接在一起。

现在参照图35和36，示出了包括头枕附接组件373的单体靠背框架332。所述单体靠背框架332总体包括在图25-32中公开的单体靠背框架的特征。在这个实施例中，上部横向构件382包括一对孔(例如，挤压孔、或凹槽等)，用于***、附接以及固定穿过其中的第一和第二头枕轴375、376，使得第一和第二头枕轴375、376向上朝上部横向构件382的顶部延伸。在这个实施例中，单体靠背框架332还包括位于下部横向构件384的U形通道372中的增强构件379。所述增强构件379帮助应对侧部负载，并且增加单体靠背框架332的强度和性能。

所公开的单体座椅结构可由各种材料制成，诸如具有一致材料等级和厚度等的拼焊板、拼焊卷、单片板或卷。单体座椅结构可由各种钢等级和类型制成，诸如HSLA、AHSS(双相、复相、TRIP、后成型可热处理的钢(诸如铝、锰等)等。所使用的材料可根据如下各种因素被最优化，诸如待要制造的结构或部分的类型、所述结构或部分的位置、所述结构或部分的几何形状要求、所述结构或部分的强度要求等。例如，较低强度材料通常具有较高的可成形性，这使得能够在结构或部分的设计中纳入更多(或较高复杂性)的几何形状，但是可能要求较大的厚度来通过使用较低强度材料来重新获得丢失的强度。可根据结构或部分的类型以及它们在座椅组件内的位置所规定的需要，将材料的可成形性和强度进行最优化和平衡。

应着重指出的是，各种示例实施方案中所示的单体座椅结构的构造和布置仅是示例性的。尽管在本公开文本中仅详细描述了一些实施方案，但是本领域技术人员在阅读本公开文本后将容易认识到，在不实质偏离此处所述的主题的新颖教导和优点的情况下，许多修改都是可能的(例如，改变各种元件的大小、尺寸、结构、形状和比例，改变参数值、安装布置、使用的材料、颜色、方位等)。此外，单体座椅结构可包括额外的常规已知用于车辆座椅的特征。例如，示出为整体成型的元件可由多个部分或元件构成，元件的位置可以被颠倒或者以其他方式改变，分立元件的类型或数量或者位置可以被修改或改变。任何过程或者方法步骤的次序或顺序都可根据替代实施方案被改变或重新排序。

在上述教导的启示下，本公开文本的许多修改和变化都是可能的。因此，在随附权利要求的范围内，可按照除了如具体所述以外的方式来实践本公开文本。

Claims (15)

1.一种用于车辆座椅组件的单体座椅靠背框架，所述单体座椅靠背框架包括：

一个第一侧部和一个第二侧部，所述第一侧部和第二侧部间隔开并且相互平行，所述第一侧部具有第一末端和第二末端，所述第二侧部具有第一末端和第二末端；

一个上部横向部分，其具有第一末端和第二末端，所述第一末端联接至所述第一侧部的第一末端，所述第二末端联接至所述第二侧部的第一末端；

一个下部横向部分，其具有第一末端和第二末端，所述第一末端联接至所述第一侧部的第二末端，所述第二末端联接至所述第二侧部的第二末端；以及

一个内壁，其从所述靠背框架的一个正面和一个内边缘延伸；和，一个外壁，其从所述靠背框架的所述正面和一个外边缘延伸，由此在所述正面上形成一个U形通道，其中所述靠背框架由具有一致材料等级和厚度的单片板材料制成。

2.根据权利要求1所述的单体座椅靠背框架，进一步包括形成在所述靠背框架中的多个形成物，用于增强和加固所述靠背框架。

3.根据权利要求2所述的单体座椅靠背框架，其中所述多个形成物包括沿所述第一侧部的一部分竖直形成的肋，以及沿所述第二侧部的一部分竖直形成的肋，用于增强和加固第一侧部构件和第二侧部构件；以及沿下部横向构件的一部分水平形成的肋，用于增强和加固所述下部横向构件。

4.根据权利要求3所述的单体座椅靠背框架，其中所述多个形成物包括在第一侧部构件和外侧壁之间的转角边缘的一部分上形成的转角肋，以及在第二侧部构件和外侧壁之间的转角边缘的一部分上形成的转角肋，用于增强、加固以及稳定所述靠背框架。

5.根据权利要求1所述的单体座椅靠背框架，进一步包括从外侧壁和内侧壁的边缘延伸的多个凸缘。

6.根据权利要求1所述的单体座椅靠背框架，进一步包括用于附接座椅部件的多个孔。

7.根据权利要求1所述的单体座椅靠背框架，其中第一和第二侧部构件包括一个弯曲部分，使得所述靠背框架的一部分向后弯曲一个预定角度。

8.根据权利要求1所述的单体座椅靠背框架，进一步包括联接至上部横向构件的一个托架构件，以及联接至所述托架构件的一对头枕管，所述托架构件用于将所述头枕管固定并且向所述上部横向构件提供额外强度。

9.根据权利要求1所述的单体座椅靠背框架，进一步包括一个加强构件，所述加强构件布置在第一侧部构件和第二侧部构件之间的下部横向构件上，所述加强构件用于增强所述下部横向构件。

10.一种用于车辆座椅组件的单体座椅结构，所述单体座椅结构包括：

第一部分，其由第一材料等级制成并且具有第一材料厚度；

第二部分，其由第二材料等级制成并且具有第二材料厚度；以及

其中所述第一部分和第二部分联接在一起以形成一个拼焊板，利用一种冷成型工艺由所述拼焊板制成所述单体座椅结构。

11.根据权利要求10所述的单体座椅结构，进一步包括形成在所述座椅结构中的多个形成物，用于增强和加固所述座椅结构。

12.根据权利要求11所述的单体座椅结构，其中所述多个形成物包括形成在所述座椅结构中的肋，用于增强和加固所述座椅结构。

13.根据权利要求10所述的单体座椅结构，其中所述单体座椅结构是座椅靠背、座椅靠背框架、座椅靠背侧部构件、座椅靠背横向构件、座椅底座、座椅底座框架、座椅底座侧部构件、座椅底座横向构件以及座椅垫盘中的一个。

14.一种形成单体座椅结构的方法，所述方法包括如下步骤：

提供第一部分的材料，所述第一部分由第一材料等级制成并且具有第一材料厚度；

提供第二部分的材料，所述第二部分由第二材料等级制成并且具有第二材料厚度；

通过将所述第一部分联接至第二部分形成一个拼焊板；以及

利用一种冷成型工艺由所述拼焊板制成所述单体座椅结构，其中所述单体座椅靠背框架包括：一个第一侧部和一个第二侧部，所述第一侧部和第二侧部间隔开并且相互平行，所述第一侧部具有第一末端和第二末端，所述第二侧部具有第一末端和第二末端；一个上部横向部分，其具有第一末端和第二末端，所述第一末端联接至所述第一侧部的第一末端，所述第二末端联接至所述第二侧部的第一末端；一个下部横向部分，其具有第一末端和第二末端，所述第一末端联接至所述第一侧部的第二末端，所述第二末端联接至所述第二侧部的第二末端；以及一个内壁，其从所述靠背框架的一个正面和一个内边缘延伸；以及一个外壁，其从所述靠背框架的所述正面和一个外边缘延伸，由此在所述正面上形成一个U形通道，其中所述靠背框架由具有一致材料等级和厚度的单片板材料制成。

15.根据权利要求13所述的方法，进一步包括在所述座椅结构中形成多个形成物的步骤，用于增强和加固所述座椅结构。

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