CN110177710B - 具有轻质铝背板的后部座椅靠背 - Google Patents

具有轻质铝背板的后部座椅靠背 Download PDF

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Abstract

本发明提供了一种车辆座椅组件，包括由铝合金材料形成的背板，其被冲压以形成铝合金冲压背板。铝合金冲压背板具有周边并且在周边的内侧具有紧固位置。提供一种包括钢管的靠背框架。多个紧固连接件在紧固位置处将背板固定到靠背框架。提供一种用于形成车辆座椅组件的方法，方法包括冲压铝合金板以形成铝合金冲压背板，其具有周边并且具有位于周边的内侧的紧固位置，提供包括钢管的靠背框架，提供多个钢紧固件，并将铝合金冲压背板固定到靠背框架，其中，紧固件位于紧固位置。

Description

具有轻质铝背板的后部座椅靠背
相关申请的交叉引用
本专利申请要求于2017年1月5日递交的序列No.62/442,581的美国临时申请的优先权的权益。该专利申请的全部内容通过引用并入本文中。
技术领域
本发明涉及车辆座椅领域，尤其涉及具有向前枢转并且折叠平坦以成为货物承载地板的靠背(也称为座椅靠背或躺椅)的后部车辆座椅，例如第二排和第三排车辆座椅。
背景技术
相当大比例的车辆(CUV和SUV)具有后部座椅(第二排和第三排)，后部座椅具有靠背，该靠背向前枢转并且折叠平坦以成为货物承载地板。车辆座椅靠背可以使用背板以与靠背框架组合。背板用于承载地板强度并在货物承载要求下使常驻2座椅偏转。背板符合法规座椅强度要求以及乘员支撑要求。
后部座椅背板通常要么是薄钢板要么是厚硬板。在过去，人们会在CUV/SUV座椅上钢背板。这是由于钢背板最能解决上述要求。钢背板经由电阻和激光焊接而焊接到结构钢焊接背部框架上。这种钢背板可以具有围绕背板周边形成的U形通道。通过这种U形通道，可以附接位于靠背的后侧上的覆毯以提供清晰的收尾。
发明内容
本发明的一个目的是提供一种具有背板的车辆座椅，优选地是后部车辆座椅，该背板坚固、刚性、符合要求并且比已知的背板更轻。
本发明的另一个目的是提供不同材料之间的连接。特别地，本发明的一个目的是提供一种铝背板至钢焊接背部框架(靠背框架)组件的连接，并提供一种用于将铝背板有效地固定到钢焊接靠背框架的连接方法。
根据本发明，轻质后部座椅背部框架解决方案设置有钢管靠背框架，其具有固定到钢管靠背框架的薄冲压铝背板。
背板的铝材料(铝合金)和低厚度是典型的薄钢背板质量减少约25％的组合。钢焊接背部框架组件有利地设置有铝背板，该铝背板基本上是矩形的并且薄，其在其周边的一部分处具有U形轮廓。
根据本发明的另一方面，提供了紧固件，用于将铝背板机械地固定到钢管靠背框架上。
紧固件可以设置为机械连接，特别是铆钉，其将背板附接到钢背部框架。根据另一有利特征，紧固件设置有轴，所述轴穿过铝背板中的开口，其中轴端部焊接到钢背部框架的管。这是特别有利的，因为这提供了钢与钢的焊接连接。此外，紧固件包括凸缘头部，所述凸缘头部在铝靠背的位于铝背板中的开口的周边处的区域上从紧固件轴径向向外延伸。这提供了铝背板到背板框架的管的机械连接，特别是夹固。这些铆钉或焊接紧固件固定到矩形薄管的平坦表面上。薄钢管设置在铝背板的前方(相对于行进方向并且基于前向座椅)。
该连接在背板和钢框架之间形成牢固的焊接和夹固或铆接连接。焊接紧固件或铆钉的头部将铝背板夹固至钢背板。这是通过将背板夹在紧固件/铆钉头部下方来完成的。
根据本发明，提供了一种车辆座椅组件，包括：背板，其包括铝合金片，所述铝合金片被冲压以形成铝合金冲压背板。铝合金冲压背板具有周边并且具有位于周边的内侧的紧固位置。提供了一种靠背框架，包括钢管。多个紧固连接件在紧固位置处将背板固定到靠背框架。
铝合金冲压板可包括沿着周边的至少一部分设置的U形通道，其中平面区域以及凸起冲压部分设置在所述周边的内侧。
每个紧固连接有利地包括：穿过铝合金冲压板的板通道开口以及由钢制成的紧固件。紧固件可以有利地包括紧固头部和紧固件轴，紧固件轴的一个端部固定到靠背框架的钢管中的一个。紧固头部从轴径向向外延伸并包括与铝合金冲压板的表面机械接合的接触表面。轴头部与固定紧固件轴端配合以将铝合金冲压板夹固至靠背框架。紧固件轴可具有摩擦焊接端部，其摩擦焊接到靠背框架的钢管中的一个。所述紧固件轴可替代地具有电阻焊接端部，其电阻焊接到靠背框架的钢管中的一个。另外，替代焊接端部，紧固件可包括铆钉终端端部，其包括与靠背框架的钢管中的一个的表面机械接合的接触表面。在这种情况下，每个紧固连接还包括穿过靠背框架的钢管中的一个的钢管通道开口。轴穿过板通道开口和钢管通道开口，由此铆钉将铝合金冲压面板夹固到钢管靠背框架。
铝合金可以有利地是5000系列或6000系列中具有T0-T5回火的铝合金。铝背板可以有利地具有0.95-0.75mm之间的厚度。铝背板可有利地介于0.87至0.67Kg之间，优选为约0.72Kg。可以使用其他合金，包括镁合金(合金比列举的铝合金实质上具有更多的镁)。
根据本发明的另一方面，提供了一种用于形成车辆座椅组件的方法。该方法包括以下步骤：
冲压铝合金片以形成铝合金冲压背板，该铝合金冲压背板具有周边并且具有位于周边的内侧的紧固位置；
提供包括钢管的靠背框架；
提供多个钢紧固件；以及
利用紧固件在紧固位置处将铝合金冲压背板固定到靠背框架。
显而易见的是，上述特征(也将在下面说明)不仅可以用于所描述的特定组合，而且可以用于其他组合或单独使用，而不超出本发明的范围。
附图中示出了本发明的优选示例性实施例，并且将在以下描述中更详细地解释本发明的优选示例性实施例，其中，相同的附图标记表示相同或相似或功能相同的部件。表征本发明的新颖性的各种特征在所附权利要求中具体指出，并构成本公开的一部分。为了更好地理解本发明、其操作优点以及通过其使用获得的特定目的，参考附图和说明性内容，其中，示出了本发明的优选实施例。
附图说明
在附图中：
图1是根据本发明的铝背板的正视图；
图2是沿图1中的线II-II截取的局部截面图；
图3是根据本发明的车辆座椅的透视图，示出了处于使用位置且没有装饰件且没有泡沫的车辆座椅；
图4是图3的车辆座椅的透视图，示出了处于折叠向前位置并且也没有装饰且没有泡沫的车辆座椅；
图5是示出根据本发明的背部框架和背板组件的透视前视图；
图6是沿图5中的线VI-VI截取的局部截面图；
图7是示出图5的背板的透视后视图，与背板的相邻开口周边后表面一起示出了紧固件开口；
图8是透视图，示出了利用紧固件固定在一起的样品铝背板部分和样品钢管背部框架部分，该紧固件电阻焊接到样品钢管背部框架部分并且具有将样品铝背板部分机械夹固到样品钢管背部框架部分的凸缘紧固头部；
图9是图8的视图中的连接部分的截面图；
图10是示出电阻焊接过程的透视图，其中，样品铝背板部分和样品钢管部分通过电阻焊接紧固件连接；
图11是示出摩擦焊接到背部框架钢管的摩擦焊接紧固件的示意性截面图，其中，凸缘紧固件头部机械地夹固铝背板；
图12A是示出摩擦焊接接头过程的阶段的侧视图；
图12B是示出摩擦焊接接头过程的另一阶段的侧视图；
图12C是示出摩擦焊接接头过程的另一阶段的侧视图；
图12D是示出摩擦焊接接头过程的另一阶段的侧视图；
图13A是示出铆钉接头过程的阶段的示意性侧视图；
图13B是示出铆钉接头过程的另一阶段的示意性侧视图；
图13C是示出铆钉接头过程的另一阶段的示意性侧视图；以及
图13D是示出铆钉接头过程的另一阶段的示意性侧视图。
具体实施方式
参照附图，图1示出了铝合金背板(总体标记为10)。背板10形成有一个冲压部，以沿背板10的周边的大部分提供U形通道12。U形通道12特别是增加背板10的整体结构的刚度和硬度。一个冲压部还提供凸起部分，包括凸起肋14和凸起圆形区域16。这些凸起部分14和16设有中间平面区域18。紧固位置40(优选地呈铆钉通孔或者导向通孔的形式)设置在凸起部分的一些中。通孔40在图7中特别示出。
背板10设置为具有钢管状框架30的靠背框架(座椅背部框架)组件的一部分。座椅背部框架组件是靠背框架4的一部分并且设置为与车辆座椅部件组合以提供车辆座椅(总体表示为2)。
钢管状框架30由侧向钢框架管32和靠背水平钢框架管34构成。具有类似靠背钢管框架的车辆座椅在2017年2月2日提交的国际专利申请PCT/US2017/016170中公开，其全部内容通过引用并入本文。
倾斜装置50以及具有倾斜枢轴54的侧支架58连接到靠背框架组件的背板10和钢管状框架30。倾斜装置50包括倾斜/向前折叠固定件52。固定件52提供靠背4的倾斜调节。固定件52枢转靠背框架组件的背板10和钢管状框架30，以允许靠背4被设定在多个倾斜位置和直立位置中的任何一个中。固定件52还允许靠背4向前枢转到折叠平坦位置。背板10的坚固和刚性允许背板10在折叠平坦位置中起到货物承载地板的作用。车辆座椅2还包括将倾斜装置52连接到侧支架58的横管56。座垫框架60连接到侧支架58和倾斜装置52，并且还经由位置调节轨道66和68连接到车辆地板支架62。尽管公开了特定的车辆座椅2，但是背板10和钢管状框架30框架组件可以与其他车辆座椅配置一起使用。
从图5中可以看出，背板10和钢管状框架30框架组件形成基于钢(钢合金)部件32，34和铝(铝合金)背板10的组合的整体刚性背部框架组件结构。每个侧向钢框架管32和每个水平钢框架管34通过紧固件20机械连接到背板10。紧固件20各自穿过紧固位置/开口40中的相应一个。如下所述，水平框架管34通过焊接或铆钉连接机械连接到紧固件20。每个紧固件20包括凸缘紧固件头部22，以将背板10机械地紧固到钢管框架30的钢管32和34。多个紧固位置或通孔40预先形成在背板10中。这些可以是在冲压期间或在随后的钻孔过程期间形成。机械连接到靠背钢管框架30的紧固件20延伸穿过紧固位置40，其中紧固件20的紧固头部22从紧固位置径向向外延伸。紧固头部接触背板10的开口周边背部表面。这实现了将背板10和靠背钢管框架30夹固在一起。由紧固头22和背板10的表面的接合实现的夹固作用允许紧固件20由钢形成。特别地，由紧固件头部22提供的夹固机械连接避免了将铝合金/镁合金背板10焊接或粘合接头到钢管框架30或钢紧固件20的需要。
焊接紧固件20，20’包括从紧固件头部22，22’延伸的紧固件轴25，25’(图9，图11)。紧固件轴25，25’可以有利地焊接到管32和34，以提供钢/钢焊接连接24，24’。在替代方案中，管32和34可以设置有用于铆钉紧固件20”的铆钉穿通开口。铆钉紧固件20”具有铆钉轴25”，该铆钉轴25”穿过铝背板10的开口40并且还穿过相应钢管32和34中形成的铆钉穿通开口95。铆钉紧固件20”的轴25”的紧固端部膨胀，以形成膨胀端部29，从而在管32和34的内管壁侧以及背板10的相反背侧提供机械保持。
铝背板10优选为具有T0-T6退火的5000-6000系列的铝合金。例如，铝背板10有利地是铝合金5754T0。其他特别合适的铝合金是铝合金6021-6022T0。背板10的厚度优选处于0.95-0.75mm(+/-0.05mm)的范围中。这种铝合金材料和厚度在冲压方面特别有利。背板10为凸起肋14、圆形部分16、介中平面区域18和U形通道12提供良好的刚性和硬度。U形通道12有利地围绕铝背板12的角部延伸，并且在提供装饰间隙方面是有利的。凸起和平面部分的图案可以变化，以提供刚性和硬度特性。
铝合金背板10提供了特别的优点。与典型的薄钢背板相比，铝背板10具有更低的质量。有利地，背板10本身介于0.87至0.67Kg之间，优选地约为0.72Kg。基于优选的材料厚度<0.95mm，铝背板10仍然非常薄。这允许使用传统的冲压工艺来提供与钢合金背板相当的结构。此外，铝合金背板10满足与钢背板相同的法规和汽车客户要求。下面的表I提供了属性的比较：
Figure GDA0002118220260000061
Figure GDA0002118220260000071
表I
背板10和钢管背部框架30可以有利地固定在一起，以利用钢紧固件20和20’形成背部框架，钢紧固件20和20’与钢管背部框架30焊接以形成钢到钢/钢焊接24，24’。钢/钢焊接连接24，24’允许背板10夹固到背部框架30。如上所述，夹固作用由被按压在每个穿通开口40周围的开口周边后表面42上的紧固件头部25，25’提供。两种类型的钢/钢焊接24，24’被认为是特别有利的。下面参考钢紧固件20讨论电阻焊接，并且下面参考钢紧固件20’讨论摩擦焊接。
电阻焊接紧固件
图10示出了样品铝背板部分10和样品钢管部分30。如上所述，背板10包括预先形成的导向开口40。图10示出了紧固件20被点焊到管32/34样品型材部分30。该过程包括经由电阻焊接上电极70和电阻焊接下电极72施加压力。实际上，电阻焊接下电极72压抵相反管壁并且电流围绕管32/34流动。方管32/34确实允许在相反管壁上施加必要的夹固压力，其中电流围绕管流动以形成焊接24。在电极70和72施加夹固压力的情况下，背板10是夹固在紧固件20的头部22下方。矩形背部框架管构件32/34也是钢的。得到的焊缝24是钢/钢焊缝，如图8和图9所示。电阻焊接技术(RSW)通常用于板对板焊接应用中。根据本发明，利用RSW将紧固件20焊接到背部框架管构件32/34，并且还将铝背板10夹固在钢紧固件20的头部22下方，以完全形成连接接头。
摩擦焊接紧固件
图11示意性地示出了形成有紧固件20’的连接接头，紧固件20’摩擦焊接到管背部框架30的方形或矩形型材管32/34。如上所述，背板10包括预先形成的导向开口40。可以选择导向开口的直径尺寸，使得摩擦焊接过程围绕开口40推动材料中的一些以相互作用并提供与紧固件头部22’的更好的连接。在图11的截面图中示出了在开口40的区域中周边后表面42的形变铝材料，还示出了摩擦焊接到背部框架钢管30的摩擦焊接紧固件20’。凸缘紧固件头部22’在摩擦焊接过程中被挤压，以实现铝背板10与管框架30的机械夹固。
摩擦焊接过程使用击入式钻头80，其旋转并向紧固件20’施加力，其中铝背板10与管框架30接触且管框架30由砧座82支撑。如图12A所示，当击入式钻头80旋转时，从砧座82和击入式钻头80中的每一个施加压力。这使得紧固件20’穿过导向孔40穿入铝背板10中。如图12B所示，紧固件20在击入式钻头80的作用力和作用下推动一些铝材料并清洁与钢管框架30的接触表面以激活或启动焊接。如图12C所示不穿透到钢管框架30中并且如图12D所示利用挤压进行摩擦焊接。背部框架构件30再次由钢成，并具有矩形或方形轮廓。通过紧固件20’的旋转产生的能量在紧固件20’和背部框架构件30之间产生摩擦，其中，摩擦产生热能，其将紧固件20’焊接到背部框架构件30。铝背板10夹固在钢紧固件20’的头部22’下方并完全形成接头。该过程提供了特别有利的连接接头，其中摩擦焊接紧固件20’具有与钢管框架30的钢/钢焊接24’并将铝背板10机械地夹固到钢管框架30。
盲铆钉连接
根据另一替代方案，铆钉紧固件20”用于形成铝背板10和钢管背部框架30之间的机械连接接头。如图13所示，首先进行钢管30的机械钻孔操作。钢管背部框架30和背板10相对于彼此定位。铆钉通孔95用钻头91钻孔，钻头91连接到机器人钻具90。钻具可以是机器人工具头的一部分。机器人的工具头还包括机器人铆钉***工具/铆钉工具94，以***铆钉紧固件20”。工具头切换到机器人铆钉***工具/铆钉工具94，如图13C所示，以***铆钉20”，如图13B所示。在盲铆钉操作中，工具94将铆钉20桩固(截止)至钢背部框架30的下表面。从图13C中可以看出，铆钉工具94拉动盲铆钉紧固件20”的尾纤99，改变端部29处的形状，同时封闭铝背板10和钢管背部框架30之间的间隙。这使铆钉紧固件20”的铆钉盲端部29膨胀，并且然后心轴99被折断。图13D示出铆接，其中，尾纤99通过铆钉工具94的拉力而在铆钉头部处折断，使得连接接头完全形成。根据本发明的铆接过程使用这样的机器人工具是特别有利的，其中，基本上所有的步骤(图13A-13D的四个步骤)由相同的工具头执行，该工具头指的是从钻孔到铆接操作。铆钉组件***穿过待接合部件钻出的孔95中并且使用专门设计的工具将心轴拉入铆钉中。
尽管已经详细示出和描述了本发明的特定实施例，以说明本发明原理的应用，但是应该理解，在不脱离这些原理的情况下，可以以其他方式实施本发明。
附图标记列表
2 车辆座椅 90 机器人钻孔工具
4 靠背 91 钻头
10 背板 94 机器人拉动工具
12 U形通道 95 钻孔
14 肋凸起部分 99 铆钉尾纤
16 圆形凸起部分
18 平面区域
20，20’，20” 紧固件
22，22’，22” 紧固件头部
24，24’ 紧固件焊接端部
25，25’，25” 紧固件轴
29 铆钉盲端部
30 靠背钢管框架
32 侧向钢框架管
34 水平框架管
40 紧固件焊接位置/通孔，开口
42 周边背部表面
50 倾斜装置
52 倾斜/向前折叠固定件
54 倾斜枢轴
56 横向管
58 侧支架
60 座垫框架
62 车辆地板支架
66 位置调整轨道
68 位置调整轨道
70 电阻焊接上电极
72 电阻焊接下电极
80 击入式钻头
82 砧座

Claims (18)

1.一种车辆座椅组件，包括：
背板，其包括铝合金，所述铝合金被冲压以形成铝合金冲压板(10)，所述铝合金冲压板具有周边并且具有位于所述周边的内侧的紧固位置(40)；
靠背框架(30)，其包括钢管(32,34)；以及
多个紧固连接，其在所述紧固位置(40)处将所述背板固定到所述靠背框架，其中所述紧固连接中的每个包括：
板通道开口(40)，其穿过所述铝合金冲压板；
紧固件(20,20’,20”)，其由钢制成并包括紧固头部(22,22’,22”)和紧固件轴(25,25’,25”)，所述紧固件轴的一个端部(24,24’,29)固定到所述靠背框架(30)的所述钢管(32,34)中的一个钢管，所述紧固头部(22,22’,22”)从所述紧固件轴(25,25’,25”)径向向外延伸并包括与所述铝合金冲压板的表面机械接合的接触表面，所述紧固头部(22,22’,22”)与固定的紧固件轴端部(24,24’,29)配合以将所述铝合金冲压板(10)夹固至所述靠背框架(30)。
2.根据权利要求1所述的车辆座椅组件，其中，所述铝合金冲压板(10)包括沿着所述周边的至少一部分设置的U形通道(12)，其中平面区域(18)以及凸起冲压部分(14,16)设置在所述周边的内侧。
3.根据权利要求1所述的车辆座椅组件，其中，所述紧固件轴端部包括摩擦焊接端部(24’)，其摩擦焊接到所述靠背框架(30)的所述钢管(32,34)中的所述一个钢管。
4.根据权利要求1所述的车辆座椅组件，其中，所述紧固件轴端部具有电阻焊接端部(24)，其电阻焊接到所述靠背框架(30)的所述钢管(32,34)中的所述一个钢管。
5.根据权利要求1所述的车辆座椅组件，其中：
紧固件包括铆钉；
每个紧固连接还包括穿过所述靠背框架(30)的所述钢管(32,34)中的所述一个钢管的钢管通道开口(95)；
所述紧固件轴(25”)穿过所述板通道开口(40)以及所述钢管通道开口(95)；
所述铆钉具有终端端部(29)，所述终端端部包括与所述靠背框架(30)的所述钢管(32,34)中的所述一个钢管的表面机械接合的接触表面，由此，所述铆钉将所述铝合金冲压板(10)夹固到所述靠背框架(30)。
6.根据权利要求1所述的车辆座椅组件，其中，所述铝合金是具有T0-T5退火的5000系列或6000系列的。
7.根据权利要求1所述的车辆座椅组件，其中，所述铝合金冲压板(10)的厚度介于0.95-0.75mm之间。
8.根据权利要求1所述的车辆座椅组件，其中，所述铝合金冲压板(10)介于0.87至0.67Kg之间。
9.根据权利要求8所述的车辆座椅组件，其中，所述铝合金冲压板(10)为0.72Kg。
10.一种用于形成车辆座椅组件的方法，所述方法包括以下步骤：
冲压铝合金片以形成铝合金冲压板(10)，所述铝合金冲压板具有周边并且具有位于所述周边的内侧的紧固位置(40)；
提供包括钢管(32,34)的靠背框架(30)；
提供多个钢紧固件(20,20’,20”)；
利用所述钢紧固件(20,20’,20”)在所述紧固位置处通过形成紧固连接而将所述铝合金冲压板(10)固定至所述靠背框架(30)，所述紧固连接包括：
形成通过所述铝合金冲压板(10)的板通道开口(40)；
提供所述钢紧固件，其中每个钢紧固件包括紧固头部(22,22’,22”)和紧固件轴(25,25’,25”)；
将所述紧固件轴(25,25’,25”)的一个端部(24,24’,29)固定到所述靠背框架(30)的所述钢管(32,34)中的一个钢管，其中，所述紧固头部(22,22’,22”)从所述紧固件轴(25,25’,25”)径向向外延伸并且包括与所述铝合金冲压板(10)的表面机械接合的接触表面，并且其中，所述紧固件头部(22,22’,22”)与固定的紧固件轴端部(24,24’,29)配合以将所述铝合金冲压板(10)夹固至所述靠背框架(30)。
11.根据权利要求10所述的方法，其中，所述铝合金冲压板(10)包括沿着所述周边的至少一部分设置的U形通道(12)，其中，平面区域(18)和凸起冲压部分(14,16)设置在所述周边的内侧。
12.根据权利要求10所述的方法，其中，固定步骤包括：将所述紧固件轴端部(24’)摩擦焊接到所述靠背框架(30)的所述钢管(32,34)中的所述一个钢管，其中，所述紧固件轴焊接端部摩擦焊接到所述靠背框架(30)的所述钢管(32,34)中的所述一个钢管。
13.根据权利要求10所述的方法，其中，固定步骤包括：将所述紧固件轴端部(24)电阻焊接到所述靠背框架(30)的所述钢管(32,34)中的所述一个钢管，其中，所述紧固件轴端部(24)电阻焊接到所述靠背框架(30)的所述钢管(32,34)中的所述一个钢管。
14.根据权利要求10所述的方法，其中，固定步骤包括：
提供作为铆钉的紧固件；
形成通过所述靠背框架的所述钢管中的所述一个钢管的钢管通道开口；
使所述紧固件轴穿过所述板通道开口以及所述钢管通道开口；
终止铆钉轴端部，所述铆钉轴端部包括与所述靠背框架的所述钢管中的所述一个钢管的表面机械接合的接触表面，由此所述铆钉将所述铝合金冲压板夹固到所述靠背框架。
15.根据权利要求10所述的方法，其中，所述铝合金为具有T0-T5退火的5000系列或6000系列的。
16.根据权利要求10所述的方法，其中，所述铝合金冲压板的厚度介于0.95-0.75mm之间。
17.根据权利要求10所述的方法，其中，所述铝合金冲压板介于0.87和0.67Kg之间。
18.根据权利要求17所述的方法，其中，所述铝合金冲压板为0.72Kg。
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