專利名稱：座位框架系統(tǒng)及其制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明總體上涉及座位框架領(lǐng)域。更具體地，本發(fā)明涉及座位框架 的設(shè)計和制造，所述座位框架具有被構(gòu)造成使用焊接工藝連接在一起的 多個支撐部件或構(gòu)件。
背景技術(shù)：
有多種座位框架系統(tǒng)、設(shè)計、結(jié)構(gòu)及其制造方法用于汽車工業(yè)中。 座位框架的制造商一直努力提供能夠以更加節(jié)約成本的方式制造的改進 的座位框架設(shè)計。典型的座位框架包括被設(shè)計成連接或固定在一起的多 個結(jié)構(gòu)部件或支撐部件。例如，座位框架可以包括一對側(cè)支撐部件和至 少一個橫部件。
使用幾種公知的焊接工藝將座位框架的支撐部件連接或固定在一 起。公知的焊接工藝例如包括電阻點焊工藝和氣體金屬弧焊(例如，金 屬惰性氣體(MIG)、鎢惰性氣體(TIG))工藝。
對提高生產(chǎn)質(zhì)量、生產(chǎn)率和靈活性的需求已經(jīng)使制造商努力尋求上 述焊接工藝的替代工藝。激光焊接已被看作是一種可能的替代工藝。激 光焊接是一種非接觸焊接操作，其中，激光束形成穿過工件的孔，稱為 "小孔"，以將兩個或更多個部件焊接在一起。激光焊接通常能使焊接時 間比傳統(tǒng)焊接工藝更快。
公知的激光焊接工藝常常涉及到將激光器安裝到機械手的末端，該 機械手必須選擇性地非?？拷總€焊點定位，以將工件焊接在一起。遠 束激光焊接已被發(fā)展用于減少焊接時間。在遠束激光焊接系統(tǒng)中，單個 "工作頭"可定位在離工件有一預定距離(例如，平衡距離)處。工作 頭包括反射裝置，該反射裝置構(gòu)造成在不移動工作頭的情況下選擇性地 控制激光束到工件上的路徑。由于將機械手準確移動到位所需的時間已 經(jīng)在遠束激光焊接系統(tǒng)中不再需要，因此工件可被焊接得更快。然而， 遠束激光焊接系統(tǒng)極其昂貴，并且為了使遠束激光焊接的效率最大化， 工件應設(shè)計成在焊接工藝過程中不需要對工件或工作頭重新定位其即可 被完全焊接。
公知的座位框架常常設(shè)計成通過一種特殊焊接工藝焊接，并且因為 加工要求和/或焊接工藝限制等方面存在差異，通常不能通過其它可選 的焊接工藝焊接。例如，如果座位框架設(shè)計成專門通過電阻點焊工藝焊 接，則在沒有明顯重新設(shè)計的情況下，同樣的設(shè)計不可能通過可選的焊 接工藝焊接。另外，公知座位框架常常沿不同的平面、側(cè)面、表面、方 位等具有焊點，為了能夠到達每個焊點，需要在焊接工藝過程中轉(zhuǎn)動、 顛倒、旋轉(zhuǎn)或其它方式重新定位座位框架系統(tǒng)。
需要座位框架適于通過遠束激光焊接工藝制造。還需要提供一種座 位框架系統(tǒng)，其具有能夠在基本不移動座位框架系統(tǒng)的部件和/或遠束 激光焊接系統(tǒng)的工作頭的情況下到達的焊點。還需要提供一種座位框架， 其可通過具有這樣的支撐部件優(yōu)化遠束激光焊接工藝的效率，即該支撐 部件能夠使用相對快速動作的夾持裝置在焊點處得到充分夾持。還需要 提供一種座位框架，其被設(shè)計和優(yōu)化成通過遠束激光焊接工藝制造，但 也能在未裝備遠束激光焊接系統(tǒng)的制造設(shè)施中制造。還需要一種座位框 架和制造座位框架的方法，該座位框架設(shè)計成能使用遠束激光焊接工藝、 電阻點焊工藝和氣體金屬弧焊工藝中的任何一種或它們的任何組合制 造。因此，提供這種座位框架及其制造方法將是座位框架系統(tǒng)的技術(shù)領(lǐng) 域的顯著進展。

發(fā)明內(nèi)容
一個示例性實施例涉及一種用于運載工具的座位框架，該座位框架 包括第一座位框架部件和第二座位框架部件。第二座位框架部件包括 主體部分和從主體部分延伸的第一撓性件。撓性件在第一位置焊接到第 一座位框架部件上，以將第二座位框架部件連接到第一座位框架部件。
另一個示例性實施例涉及一種用于制造座位框架的方法，該方法包 括提供第一支撐部件；以及提供與第一支撐部件相鄰的第二支撐部件。 第二支撐部件包括從其延伸的撓性件。該方法還包括在第一位置施加 夾持力，以將撓性件夾持到第一支撐部件；以及在第一位置將撓性件焊 接到第一支撐部件，以將第二支撐部件連接到第一支撐部件。


圖1是根據(jù)一個示例性實施例的座位框架系統(tǒng)的透視圖2是根據(jù)一個示例性實施例的圖1中座位框架系統(tǒng)的上角部的局
部透視圖3是根據(jù)一個示例性實施例的圖1中座位框架系統(tǒng)的正視圖，表 示出了工作頭與多個焊點之間的視線；
圖4是圖3中座位框架系統(tǒng)和視線的透視圖5是根據(jù)一個示例性實施例的沿圖1中線5-5所作的座位框架系 統(tǒng)頂部的局部剖視圖，表示出了中間焊點的上部； 圖6是圖5中所示的部分的局部剖切透視圖7是根據(jù)一個示例性實施例的沿圖1中線7-7所作的座位框架系 統(tǒng)頂部的局部剖視圖，表示出了中間焊點的下部；
圖8是根據(jù)一個示例性實施例的沿圖1中線8-8所作的座位框架系 統(tǒng)頂部的剖視圖，表示出了下焊點；
圖9是根據(jù)一個示例性實施例的圖1中座位框架系統(tǒng)前上部的局部 透視圖，表示出了電阻點焊加工的間隙區(qū)；
圖IO是根據(jù)一個示例性實施例的圖1中座位框架系統(tǒng)后上部的局部 透視圖，表示出了用于電阻點焊加工的空隙區(qū)；
圖11是根據(jù)一個示例性實施例的圖1中座位框架系統(tǒng)前下角部的局 部透視圖，表示出了用于電阻點焊加工的空隙區(qū)；
圖12是根據(jù)一個示例性實施例的圖1中座位框架系統(tǒng)后下部的局部
透視圖，表示出了用于電阻點焊加工的空隙區(qū)；
圖13是根據(jù)一個示例性實施例的座位框架系統(tǒng)前下部的局部透視
圖14是圖13中所示的座位框架系統(tǒng)后下部的另一局部透視圖15是根據(jù)一個示例性實施例的圖13中所示的座位框架系統(tǒng)前下 部的另一局部透視圖，表示出了安裝在座位框架系統(tǒng)上的動力斜靠電機;
圖16表示根據(jù)一個示例性實施例的座位框架系統(tǒng)的局部透視圖，在 座位框架系統(tǒng)的外側(cè)安裝有斜靠機構(gòu)；以及
圖17和18表示根據(jù)一個示例性實施例的座位框架系統(tǒng)的一部分的 局部透視圖，表示出了在座位框架系統(tǒng)的內(nèi)側(cè)安裝有斜靠機構(gòu)。
具體實施例方式
總體上參看附圖，特別是參看圖1，示出了根據(jù)一個示例性實施例的 座位框架系統(tǒng)10。座位框架系統(tǒng)IO包括連接在一起形成座位框架的多個 部件(例如，結(jié)構(gòu)、構(gòu)件、支撐件等)，每個部件由鋼或其它金屬制成。 座位框架系統(tǒng)10的部件適于通過焊接工藝連接在一起，并且根據(jù)一個示 例性實施例，它們能夠利用很多焊接工藝中的任何一種焊接在一起。例 如，座位框架系統(tǒng)10的部件可以設(shè)計成利用以下焊接工藝中的至少一種 焊接在一起(1)遠束激光焊接工藝；(2)電阻點焊工藝；和/或(3) 氣體金屬弧焊工藝。根據(jù)一個示例性實施例，座位框架系統(tǒng)10的部件能 通過一種以上的焊接工藝(單獨地和/或組合地)焊接在一起。通過在 用于將部件連接在一起的焊接工藝中提供靈活性，座位框架系統(tǒng)10可以
在很多種制造環(huán)境中(例如，位置、制造裝備等)進行制造，包括使得 某些焊接工藝經(jīng)濟上不可行或者不可實現(xiàn)的制造環(huán)境。
為了優(yōu)化遠束激光工藝的使用效率，座位框架系統(tǒng)IO包括能利用相 對快速動作的夾持系統(tǒng)例如氣動夾持裝置在焊點充分夾持在一起的部件 (例如，側(cè)支撐部件和橫支撐部件，等等)。為了提供這種結(jié)構(gòu)， 一個部 件(例如，側(cè)支撐部件)包括剛性相對較大部分(例如，具有與傳統(tǒng)座 位框架部件相似的剛性，等等)，而焊點的第二部件(例如，橫支撐部件) 具有相對較低剛性。為至少一個部件提供剛性相對較低部分可以使得使 用比傳統(tǒng)上所需夾持力小的夾持力實現(xiàn)部件之間所需的間隙寬度。較小 的夾持力的實現(xiàn)可以利用快速動作的氣動夾持裝置，而不必使用傳統(tǒng)的 較慢動作的液壓夾持裝置。
座位框架系統(tǒng)io可以應用于很多用途，并且通常可應用于任何座位
應用中，該應用由于在可以用于制造的焊接工藝類型中提供了靈活性而
能從更加節(jié)約成本的制造中獲益。參看所有附圖，座位框架系統(tǒng)io構(gòu)造
為諸如汽車、運動用車輛、小型貨車、卡車等運載工具的座位靠背框架。 雖然公開的實施例是作為運載工具中使用的座位靠背描述和圖示的，但 公開的實施例的特征也可以同樣應用于其它座位框架應用，例如被構(gòu)造 用于運載工具的座位底部(即，底座，等)框架。公開的實施例的特征 適用于遍布整個運載工具的座位組件，包括前排運載工具座位、第二排 運載工具座位、第三排運載工具座位，等等。座位框架系統(tǒng)10的特征也 適用于其它運載工具應用，例如飛機、火車、公共汽車、輪船，以及非 運載工具應用，例如辦公室座位、娛樂騎乘座位，等等。
圖1是座位框架系統(tǒng)10的透視圖，其通常包括外周邊框架20。根據(jù) 一個示例性實施例，框架20包括一對分開的側(cè)支撐部件22、 24以及至 少一個橫支撐部件，該橫支撐部件表示為朝向側(cè)支撐部件22、 24的第二 末端30、 32定位的上部或第一橫支撐部件34。根據(jù)一個示例性實施例， 側(cè)支撐部件22、 24的長度大于第一橫支撐部件34的長度，從而為座位 框架提供了大致矩形的結(jié)構(gòu)。根據(jù)不同的其它示例性實施例，側(cè)支撐部 件22、 24的長度可以基本等于第一橫支撐部件34的長度，或者側(cè)支撐 部件的長度可小于第一橫支撐部件34的長度。
根據(jù)一個示例性實施例，側(cè)支撐部件22、 24從第一末端26、 28分 別沿縱向(例如，豎直地，等等)延伸到第二末端30、 32，而第一橫支 撐部件34沿基本上橫過側(cè)支撐部件22、 24的方向(例如，水平、側(cè)向、 垂直，等等)延伸。示出的框架20還包括下部或第二橫支撐部件40，其 沿橫過側(cè)支撐部件22、 24的方向延伸、并分別朝向側(cè)支撐部件22、 24 的第一末端26、 28定位。
根據(jù)不同的其它示例性實施例，框架20可以包括沿多個方向，例如 水平、豎直、對角線方向等延伸的任何數(shù)量的支撐部件。在一個實施例 中(未圖示)，框架20可以包括一對分開的側(cè)支撐部件和單個橫支撐部 件。在這種方式下，框架20可以構(gòu)造成U形框架，使橫支撐部件在一端 沿橫過側(cè)支撐部件的方向延伸。可以理解的是，框架20可以具有多種公 知的或其它適合的結(jié)構(gòu)。還應該注意到，框架20的支撐部件可以具有任 何適合數(shù)量和形狀的筋或孔，用于改善框架20的剛性和/或減小其重量。
仍然特別地參看圖1，第一橫支撐部件34包括大體靠近側(cè)支撐部件 22的第二末端30連接和/或在第二末端30處連接的第一末端36、以及 大體靠近側(cè)支撐部件24的第二末端32連接和/或在第二末端32處連接 的相反第二末端38。第二橫支撐部件40包括大體靠近側(cè)支撐部件22的 第一末端26連接的第一末端42、以及大體靠近側(cè)支撐部件24的第一末 端28連接的相反第二末端44。可以理解的是，第一橫支撐部件34和第 二橫支撐部件40可以在沿側(cè)支撐部件長度的任何位置處連接到側(cè)支撐部 件22、 24。
為了本公開的目的，術(shù)語"連接"指兩個部件直接或間接彼此結(jié)合 或組合。這種結(jié)合或組合可以通過兩個部件實現(xiàn)，或者通過兩個部件以 及與兩個部件中的一者或另一者或兩者整體形成單個整體的任何附加中 間部件實現(xiàn)，或者通過兩個部件以及彼此安裝的任何附加中間部件實現(xiàn)。
參看圖3和9，側(cè)支撐部件22、 24在多個表示為焊點64的相接部處 (例如，連接區(qū)、焊接區(qū)，等等)連接到第一橫支撐部件34和第二橫支 撐部件40?？梢岳斫?，座位框架系統(tǒng)10可以具有任何數(shù)量的焊點64。 焊點64的數(shù)量和/或位置可以根據(jù)一些因素變化，例如應用于焊接框架 20的特殊焊接工藝、被焊接的材料、框架20的用途等等。
焊點64表示框架20上使側(cè)支撐部件22、 24、第一橫支撐部件34、 以及第二橫支撐部件40在所選焊接工藝過程中能被充分操作以形成整體 框架的區(qū)域。根據(jù)一個示例性實施例，在每個焊點64處，側(cè)支撐部件22、 24和上部橫部件34或第二橫支撐部件40中的一個部分置于側(cè)支撐部件 22、 24和上部橫部件34或第二橫支撐部件40的另一個上(例如，疊放， 等等)。這種結(jié)構(gòu)表示在圖5至8中。
特別參看圖8，在焊接框架20之前，在每個焊點64處，側(cè)支撐部件 22、 24和第一橫支撐部件34或第二橫支撐部件40之間存在間隙(未圖 示)。在焊接之前，初始間隙減小或最小化到間隙65?？梢岳斫獾氖牵g 隙65的所需尺寸(例如，寬度)根據(jù)所用的焊接工藝變化。在確定所需 間隙尺寸時一個可能的相關(guān)因素是是否使用填充材料?？梢岳斫獾氖?， 在確定間隙尺寸時也存在許多其它相關(guān)因素。根據(jù)一個示例性實施例， 當未使用填充材料時(例如，在遠束激光焊接工藝過程中，等等)，間隙 65的所需尺寸小于約0.3nun。根據(jù)一個特殊的示例性實施例，當未使用 填充材料時，間隙65的所需尺寸約為0.1mm?？梢岳斫獾氖牵斒褂锰?充材料時，間隙65的所需尺寸可以大于0. 3mm。
根據(jù)一個示例性實施例，利用夾持裝置(未圖示)實現(xiàn)并保持間隙 65的所需尺寸。對于傳統(tǒng)焊接工藝(例如，電阻點焊、氣體金屬弧焊， 等等)，通常使用相對較高壓力的液壓夾持裝置實現(xiàn)間隙65的所需尺寸 (例如，在電阻點焊中，夾持力通常作用在焊接嘴)。這種高壓力的液壓 夾持裝置常常能移動兩個或更多個剛性相對較大部件(例如，傳統(tǒng)的座 位框架支撐部件)，直到達到間隙65的所需尺寸。但是，液壓夾持裝置 相對較慢地動作，現(xiàn)有技術(shù)裝置常常不夠快而不能滿足遠束激光焊接系 統(tǒng)需求。
根據(jù)一個示例性實施例，焊點64設(shè)計成使用相對快速動作的夾持裝 置實現(xiàn)和保持間隙65的所需尺寸，這種相對快速動作的夾持裝置不必提 供較慢動作的液壓夾持裝置的夾持力。根據(jù)一個示例性實施例，使用氣 動夾持裝置實現(xiàn)和保持間隙65的所需尺寸?？梢岳斫獾氖?，氣動夾持裝
置與液壓夾持裝置相比，能相對較快地操作，但夾持力較小。
圖2是座位框架系統(tǒng)10的角部的透視圖，示出了多個焊點64，這些
焊點分別單獨稱為焊點66、 67和68。為了簡化，在此詳細描述焊點66 的結(jié)構(gòu)。應該注意的是，框架20的其它焊點64，包括那些單獨稱為焊點 67和68的焊點，都可以具有類似的結(jié)構(gòu)，以便能夠利用較小的夾持力提 供和保持間隙65的所需尺寸。
根據(jù)一個示例性實施例，焊點66是側(cè)支撐部件24的第二末端32和 第一橫支撐部件34的第二末端38之間的相接部。根據(jù)所示的特殊實施 例，側(cè)支撐部件24包括被構(gòu)造成焊接到第一橫支撐部件34的第二末端 38的一部分(例如，部件、平臺、唇、凸緣，等等)，該部分表示為片 70。根據(jù)一個示例性實施例，第二末端38與片70相接的部分或區(qū)域是 剛性相對較大部分。這個部分的剛性可以類似于傳統(tǒng)座位框架部件的剛 性。在這種結(jié)構(gòu)中，片70比其要被焊接到的第一橫支撐部件34的剛性 相對較大部分的剛性低(例如，順從的、可延展的、可彎曲的、撓性、 可屈從的，等等)。在焊接工藝之前，夾持裝置在片70附近和/或在片 70處施加作用力，以將片70和第二末端38拉(例如，壓縮、擠壓、移 動，等等)在一起，從而實現(xiàn)并保持間隙65的所需尺寸。對于這種結(jié)構(gòu)， 夾持裝置將片70朝向第二末端38移動片70。片70和第二末端38的焊 接組合提供適用于座位應用的焊接結(jié)構(gòu)。
根據(jù)一個示例性實施例，片70由與其作為部件一部分的該部件(例 如，側(cè)支撐部件24)相同的材料制成。根據(jù)另一個示例性實施例，片由 與其作為部件一部分的該部件不同的材料制成。還需要注意的是，片可
以與部件整體形成，或者可以單獨形成而后利用緊固件(例如，螺釘、 螺栓、粘結(jié)劑，等等)或類似部件連接或安裝在該部件上。
片70的尺寸、形狀和結(jié)構(gòu)選擇成便于將片焊接到部件(例如，第一
橫支撐部件34)上。例如，片的厚度可以約在0.6mm到1.4mm之間。片 的特定厚度取決于很多因素，包括所選的材料以及片的其它所需特性。 根據(jù)一個示例性實施例，片的長度和寬度選擇成使結(jié)合部充分適合于使 片被夾持，以形成間隙小于0.2mm的結(jié)合部。閱讀本公開的人員應該理 解的是，基于很多設(shè)計考慮，片的長度、寬度和厚度可能有很多變化。 應當指出，這些變化落在在此所述的各個示例性實施例的范圍內(nèi)。
如上所述，其余的焊點可以具有類似結(jié)構(gòu)。每個焊點64包括至少一 個剛性相對較大部件，其與相應的剛性相對較低部件匹配。例如，第一 和第二橫支撐部件34、40可以包括剛性相對較大部分，而側(cè)支撐部件22、 24可以包括剛性相對較低部分，或者側(cè)支撐部件22、 24可以包括剛性相 對較大部分，而第一和第二橫支撐部件包括剛性相對較低部分。根據(jù)另 一個示例性實施例，第一和第二橫支撐部件34、 40和側(cè)支撐部件22、 24 可以同時包括剛性相對較大部分和剛性相對較低部分，在焊接時，剛性 相對較大部分和剛性相對較低部分包括適用于座位應用的焊接結(jié)構(gòu)。
參看圖1，座位框架系統(tǒng)10可以選擇性地包括附加部件和/或構(gòu)件， 例如斜靠機構(gòu)46，其被構(gòu)造克服彈簧47的力在座位靠背和座位底座(未 圖示)之間選擇性樞軸運動。部件48、 50可以分別用于將斜靠機構(gòu)46 連接到側(cè)支撐部件22、 24的下部第一末端26、 28。部件52、 54可以用 于將斜靠機構(gòu)46連接到座位底座框架(未圖示)。根據(jù)一個示例性實施
例，部件48、 50與側(cè)支撐部件22、 24整體形成，但根據(jù)其它的示例性 實施例，它們也可以形成為連接到側(cè)支撐部件22、 24的單獨的板。
框架20構(gòu)造成被墊有泡沫材料或軟墊層(未圖示)覆蓋，這還可以 被裝飾覆蓋材料例如皮革、乙烯樹脂和任何其它公知的或適合的材料進 一步覆蓋。根據(jù)一個示例性實施例，座位靠背框架系統(tǒng)10還包括金屬絲 56，如圖3和4所示，其在上部支撐部件34和下部支撐部件40之間縱 向延伸。金屬絲56可以用于支撐座位彈簧、木材調(diào)節(jié)裝置和/或墊料(未 圖示)。根據(jù)另一個示例性實施例，金屬絲可以在側(cè)支撐部件22、 24之 間橫向延伸。
如上所述，框架20的側(cè)支撐部件22、 24、第一橫支撐部件34和第 二橫支撐部件40設(shè)計成通過焊接工藝連接在一起。在一個實施例中，框 架20設(shè)計成通過遠束激光焊接工藝連接在一起。根據(jù)另一個實施例，并 且與傳統(tǒng)座位框架(通常設(shè)計成僅能通過一種特殊焊接工藝專門焊接在 一起)相比，座位框架系統(tǒng)10被有利地構(gòu)造而能使框架20可以利用一 種以上的焊接工藝和/或一種以上的焊接工藝的組合焊接在一起。
可以理解的是，在某些應用中，使用一種焊接工藝可能比使用另一 種更加適合和/或更好。如上所述，遠束激光焊接系統(tǒng)比其它焊接工藝 所需的焊接系統(tǒng)貴得多。因此，使用遠束激光焊接系統(tǒng)對每種制造環(huán)境 來說在經(jīng)濟上并不都是可行的。另外，制造環(huán)境可以已經(jīng)使用一種焊接 系統(tǒng)建立，再更改到另一種焊接系統(tǒng)可能是不切實際的。
根據(jù)一個示例性實施例，側(cè)支撐部件22、 24、第一橫支撐部件34和 第二橫支撐部件40可以用以下三種焊接工藝中的任一種焊接在一起以形
成框架20:遠束激光焊接；電阻點焊；和/或氣體金屬弧焊(GMAW)。三 種焊接工藝可以單獨使用，或者可以與一種或多種其它焊接工藝組合使 用，用于悍接框架20。根據(jù)另一個示例性實施例，可以將機械緊固件(例 如，螺栓、鉚釘、銷釘、螺釘?shù)鹊?與所選擇的焊接工藝組合起來使用，
以將框架20連接在一起。
可以理解的是，遠束激光焊接系統(tǒng)、電阻點焊系統(tǒng)和GMAW系統(tǒng)每個 包括明顯的加工處理，這需要將座位框架系統(tǒng)IO設(shè)計成適應這種加工處 理。另外，三種焊接工藝每種都具有一定的限制，這在設(shè)計座位框架系 統(tǒng)10時已經(jīng)得到說明解決。設(shè)計能用上述所有三種焊接工藝焊接的座位 框架系統(tǒng)10，對于減小多種應用中的成本升高是有利的，并且在確定每 種應用下最低成本方案時有利地為制造商提供了靈活性。
圖3到圖7表示可以設(shè)計成通過遠束激光焊接工藝焊接在一起的座 位框架系統(tǒng)10的框架20。在遠束激光焊接工藝過程中，激光束選擇性地 從工作頭60導向(例如，平移、移動，等等)框架20的焊點64。工作 頭60包括能選擇性地使激光束導向到工件的系統(tǒng)(未圖示)，而基本不 需要移動工作頭(例如，反射裝置)。在工作頭60和框架20之間設(shè)有遠 射距離61。遠射距離61可以根據(jù)很多因素變化，這些因素包括但不限于 激光功率、被焊接的材料類型、框架20的尺寸和設(shè)計、制造環(huán)境的限制， 等等。
根據(jù)一個示例性實施例，座位框架系統(tǒng)10的設(shè)計方式使得框架20 能如圖3所示地從單個平面焊接，而不需要在焊接工藝過程中對框架20 和/或工作頭60進行明顯的重新定位。為了提供這種結(jié)構(gòu)，在保持工作
頭60和框架20處于基本固定位置時，使激光可以到達每個焊點64。如 圖3和4所示，每個焊點64的"視線"(即，在工作頭60和焊點64之 間延伸的線，其表示從工作頭60到每個焊點64的激光路徑)未被阻擋。 每個焊點64的視線在圖3和圖4中表示為線62。受阻擋的視線可阻止激 光到達焊點64?？膳c視線產(chǎn)生干擾的常見阻擋包括但不限于支撐部件 的多個部分、夾持結(jié)構(gòu)、固定物和類似物。
根據(jù)一個示例性實施例，通過遠束激光焊接工藝制造座位框架系統(tǒng) 10的方法包括提供遠束激光焊接系統(tǒng)的步驟。遠束激光焊接系統(tǒng)包括可 操作地連接到激光發(fā)生源(未圖示)的工作頭60。根據(jù)一個示例性實施 例，激光發(fā)生源是C02激光器，其功率大小為大約2千瓦(kW)或更大。 根據(jù)一個特殊的示例性實施例，可以使用功率大小約在3kW到6kW范圍 的激光器。
工作頭60包括反射裝置(未圖示)，其構(gòu)造成選擇性地且有效地將 激光束移動到(例如，定位、導向，等等)框架20上的每個焊點64。參 看圖4，在工作頭60和框架20之間設(shè)有遠射距離61。根據(jù)一個示例性 實施例，遠射距離61約為1米。根據(jù)不同的其它示例性實施例，遠射距 離61可以根據(jù)上述因素而不同。
所述方法還包括在每個焊點64附近和/或在每個焊點64處施加夾 持力的步驟。夾持力用于在焊點64處將框架20拉在一起，使間距足以 達到和保持所需間隙65。根據(jù)一個示例性實施例，使用氣動夾持裝置提 供夾持力。對于這種結(jié)構(gòu)，使用氣動夾持裝置實現(xiàn)并保持尺寸小于約 0.3mm的間隙65。根據(jù)一個示例性實施例，使用氣動夾持裝置實現(xiàn)并保
持尺寸小于O. lmm的間隙65?？梢灶A計到，激光焊接技術(shù)的提高可以使 間隙65的尺寸增大。因此，增大的間隙尺寸也在本發(fā)明的范圍內(nèi)。可以 使用力測量系統(tǒng)測量作用于每個焊點64的夾持力。通過獲知作用于焊點 64的夾持力的大小，可以確定支撐部件之間的間隙寬度?？梢允褂萌魏?數(shù)量的多種力測量系統(tǒng)，例如，應變儀/載荷傳感器。
所述方法還包括選擇性地將激光束從工作頭60導向每個焊點64的 步驟。雖然焊接每個焊點64的順序可以變化，但根據(jù)一個示例性實施例， 激光束以相對較為連續(xù)的運動導向每個焊點64 (例如，以順時針或逆時 針方式、以大致線性方式，等等)。在每個焊點64處，激光束將相應支 撐部件焊接在一起，以提供適合于運載工具應用的座位框架。激光束在 每個焊點64處形成的焊接圖案可以隨著用途而變。適合的焊接圖案的例 子公開于2004年10月29日提交的共同待審的美國臨時申請No. 60/ 623284、以及2005年10月27日提交的國際專利申請No. PCT / US2005 / 038822， 二者通過引用而整體包括在此。
如上所述，座位框架系統(tǒng)10同樣適合于利用電阻點焊工藝將框架20 焊接在一起的制造工藝。電阻點焊工藝是一種通常用于將座位框架焊接 在一起的傳統(tǒng)公知焊接工藝。在傳統(tǒng)的座位框架系統(tǒng)中，如果座位框架 利用電阻點焊工藝焊接在一起，則座位框架已經(jīng)設(shè)計成僅能通過這種焊 接工藝專門焊接。
與遠束激光焊接工藝類似，在電阻點焊工藝過程中，側(cè)支撐部件22、 24必須使用足夠大的作用力與第一橫支撐部件34和/或第二橫支撐部件 40保持在一起，以實現(xiàn)并保持間隙65的所需尺寸。由于電阻點焊與遠
激光焊接工藝相比是一種相當慢的焊接工藝，因此可以使用液壓夾持裝
置在焊點64附近和/或在悍點64處施加夾持力?？梢岳斫獾氖?，由于 焊點64的構(gòu)造方式使得可使用氣動夾持裝置實現(xiàn)并保持間隙65的所需 尺寸，從而適應于遠束激光悍接系統(tǒng)，因此氣動夾持裝置在電阻點焊工 藝過程中可選地用于代替液壓夾持裝置，或與液壓夾持裝置組合使用。
圖9到12表示的座位框架系統(tǒng)10的框架20設(shè)計有足夠的空隙區(qū) (即，進行焊接作業(yè)所需的空間)，它們是在電阻點焊工藝過程中使用的 傳統(tǒng)公知電阻點焊工具例如焊結(jié)嘴(未圖示)到達焊點64所需的。柱體 72 (以虛線表示)表示在電阻點焊工藝過程中使用的傳統(tǒng)焊接嘴所需的 空隙區(qū)。如圖所示，空隙區(qū)設(shè)在前表面37 (圖9所示)和后表面39 (圖 IO所示)上。
首先參看圖9和10，表示出了根據(jù)一個示例性實施例的、在上部支 撐部件34的第二末端38和側(cè)支撐部件24的上部末端32之間的焊點64。 圖9表示在周邊框架20的表面37上的空隙區(qū)72，圖10表示在周邊框架 20的后表面39的空隙區(qū)72。
參看圖11和圖12，表示出了下部支撐部件40的第二末端44和側(cè)支 撐部件24的下部末端28之間的焊點64。圖11表示周邊框架20的前表 面37上的空隙區(qū)72，圖12表示周邊框架20的后表面39上的空隙區(qū)72。
座位框架系統(tǒng)10還允許所有焊接均能從周邊框架20的一側(cè)進行， 而不必在電阻點焊工藝過程中翻轉(zhuǎn)框架或以其它方式移動框架。
如上所述，座位框架系統(tǒng)10同樣適合于利用氣體金屬弧焊(GMAW) 工藝將框架20焊接在一起的制造工藝。像電阻點焊一樣，GMAW是一種通
常用于將座位框架焊接在一起的傳統(tǒng)公知焊接工藝。在傳統(tǒng)座位框架系
統(tǒng)中，如果利用GMAW工藝將座位框架焊接在一起，則座位框架已設(shè)計成
僅能通過這種焊接工藝專門焊接。
在GMAW工藝過程中，側(cè)支撐部件22、 24必須使用足夠大的作用力 與第一橫支撐部件34和/或第二橫支撐部件40保持在一起，以實現(xiàn)并 保持間隙65的所需尺寸。由于GMAW與遠束激光焊接工藝相比是一種相 當慢的焊接工藝，因此可以使用液壓夾持裝置在焊點64附近和/或在焊 點64處施加夾持力?？梢岳斫獾氖?，由于焊點64的構(gòu)造方式使得可使 用氣動夾持裝置實現(xiàn)并保持間隙65的所需尺寸，從而適應于遠束激光焊 接系統(tǒng)，因此在GMAW工藝過程中可選地使用氣動夾持裝置代替液壓夾持 裝置，或與液壓夾持裝置組合使用。
座位框架系統(tǒng)10的框架20設(shè)計成為GMAW工藝過程中使用的傳統(tǒng)公 知工具(例如，焊炬，等等)提供足夠的空隙。根據(jù)一個實施例，為了 使用GMAW工藝焊接框架20，在焊接工藝過程中必須翻轉(zhuǎn)、轉(zhuǎn)動、顛倒或 以其它方式移動框架部件，以便達到某些焊點64?？梢岳斫獾氖?，其它 示例性實施例可構(gòu)造成使用GMAW工藝從一側(cè)焊接框架20。
根據(jù)一個示例性實施例，座位框架系統(tǒng)的各個部件可以構(gòu)造成在焊 接工藝過程中不需要移動它們即可對它們進行焊接。提供了能使這種焊 接作業(yè)執(zhí)行的特征的示例性實施例表示在圖13 - 15中。如圖13所示， 座位框架系統(tǒng)110的一部分包括在部件154 (類似于圖1的所示部件54) 的鄰近處焊接到下部橫支撐部件140的側(cè)支撐部件124。側(cè)支撐部件124 在下部橫支撐部件140的前表面137處焊接到下部橫支撐部件140的一
部分131上。部分131以延伸部延或凸緣的形式從下部橫支撐部件140 的主體向上延伸。側(cè)支撐部件124包括片170，其構(gòu)造成在焊接作業(yè)過程 中抵靠部分131。然后將片170焊接到部分131，以將側(cè)支撐部件124固 定到下部橫支撐部件140。
如圖14所示，下部橫支撐部件140在其后表面139的很多焊點164 處焊接到側(cè)支撐部件124上。圖14所示的焊點164由布置在下部橫支撐 部件140后面的激光形成(即，激光從紙面上方的一點射出)。為了避免 在焊接作業(yè)過程中需要移動側(cè)支撐部件124和下部橫支撐部件140，在下 部橫支撐部件140的后表面139上設(shè)有缺口或孔133，以使激光束對準部 分131。也就是說，激光束穿過缺口 133指向部分131的后表面，以將部 分131焊接到片170上。
如圖15所示，用于斜靠機構(gòu)的動力斜靠電機180可以在將部分131 焊接到片170上之后安裝到座位框架系統(tǒng)110上。電機180在將部分131 焊接到片170上之后安裝在座位框架系統(tǒng)110中，否則它將阻擋從座位 框架系統(tǒng)110的后面來的用于焊接部分131和片170的激光束的視線。 圖15還表示出了支架190，它可以焊接到側(cè)框架部件124上，下面將參 考圖16進行描述。
座位框架系統(tǒng)110構(gòu)造成可使用很多種悍接工藝中的任一種將不同 構(gòu)件焊接在一起。如圖16所示，支架190和192分別與側(cè)框架座位部件 124和122相鄰設(shè)置。支架190和192以這種方式焊接到它們各自的側(cè)框 架部件上，即激光束首先照射兩個部件中首先要被焊接的較薄的一個。 例如，如圖16所示，根據(jù)一個示例性實施例，側(cè)框架部件122比支架192
薄。因此，如圖16所示，激光束前進方向(箭頭191所示)從左到右，
從而激光首先照射側(cè)框架部件122。為了將支架190焊接到側(cè)框架部件 124上，激光束首先照射側(cè)框架部件124，因為根據(jù)一個示例性實施例， 側(cè)框架部件124比支架190薄。
雖然圖16表示的座位框架系統(tǒng)110具有朝向其外側(cè)安裝的斜靠機 構(gòu)，但圖17表示出了斜靠機構(gòu)也可以朝向座位框架系統(tǒng)內(nèi)側(cè)安裝的示例 性實施例。如圖17 - 18所示，支架290在與部件254相鄰的多個焊點264 處焊接到側(cè)框架部件224上。此外，由于側(cè)框架部件224的厚度小于支 架290，因此激光束理想地首先照射側(cè)框架部件224，如圖18中的箭頭 291所示。應該注意到，雖然圖16 - 18是針對使用激光焊接系統(tǒng)描述的， 但其它焊接工藝也可以用于將各個構(gòu)件焊接在一起，這對于閱讀了本公 開的人來說是可以理解的。
那些閱讀了本公開的人可以理解的是，已針對各個示例性實施例描 述了各種特征，但結(jié)合一個或多個實施例描述的特征也可以應用于其它 示例性實施例。
根據(jù)一個實施例，在運載工具中使用的座位組件包括座位底部和座 位靠背。座位底部和座位靠背中的至少一個包括座位框架，座位框架包 括第一支撐部件和第二支撐部件，它們適于使用遠束激光焊接工藝在焊 點處連接在一起。焊點由第一支撐部件和第二支撐部件之一上的剛性相 對較大部分、以及第一支撐部件和第二支撐部件中另一個上的剛性相對 較低部分限定。剛性相對較低部分可以充分移動，從而可使快速動作的 夾持裝置在第一支撐部件和第二支撐部件之間提供所需的間隙寬度。根
據(jù)一個示例性實施例，所需的間隙寬度可以使用氣動夾持裝置實現(xiàn)。
根據(jù)另一個實施例，座位框架包括一對側(cè)支撐部件、和橫支撐部件， 它們構(gòu)造成使用焊接工藝連接在一起。座位框架的設(shè)計方式使得橫支撐 部件可以使用遠束激光焊接工藝焊接到側(cè)支撐部件上。從座位框架的一 側(cè)在遠束激光焊接系統(tǒng)可以到達的多個焊點處對橫支撐部件和側(cè)支撐部 件進行焊接，而不需要在焊接工藝過程中對支撐部件或遠束激光焊接系 統(tǒng)的工作頭進行明顯的重新定位。
根據(jù)另一個實施例，運載工具的座位框架系統(tǒng)包括一對側(cè)支撐部件 和至少一個橫支撐部件，它們使用焊接工藝連接在一起。座位框架系統(tǒng) 設(shè)計成通過遠束激光焊接工藝、電阻點焊工藝和/或氣體金屬弧焊工藝 中的任一種焊接。
根據(jù)另一個實施例， 一種制造具有共同限定出框架的多個支撐部件 的座位框架系統(tǒng)的方法包括以下步驟排列支撐部件以提供多個焊點； 以及在每個焊點附近和/或每個焊點處施加夾持力，以將支撐部件拉在 一起，并直到實現(xiàn)并保持所需間隙尺寸為止。根據(jù)一個實施例，所需間
隙尺寸在約0mm到0.3mm的范圍內(nèi)。根據(jù)另一個實施例，所需間隙尺寸 約為0. lmm。所述方法還包括將框架定位在與遠程激光束系統(tǒng)的工作頭有 一遠射距離的位置處的步驟。所述方法還包括利用從工作頭射出的激光 束焊接每個焊點而不需要在焊接工藝過程中對框架和/或工作頭進行明 顯重新定位的步驟。
根據(jù)另一個實施例， 一種制造座位框架系統(tǒng)的方法包括以下步驟 提供座位框架系統(tǒng)，該座位框架系統(tǒng)可使用遠束激光焊接工藝、電阻點焊工藝和/或氣體金屬弧焊工藝中的任一種焊接在一起。所述方法還包 括以下步驟從包括遠束激光焊接工藝、電阻點焊工藝和氣體金屬弧焊 工藝的組中選擇焊接工藝；以及使用選擇的焊接工藝焊接座位框架系統(tǒng)， 而沒有修改座位框架系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)。
應注意到，各個示例性實施例中所示的座位框架系統(tǒng)的元件的結(jié)構(gòu) 和配置僅僅是說明性的。雖然本公開中僅僅詳細描述了本發(fā)明的幾個實 施例，但閱讀和理解了本公開的本領(lǐng)域普通技術(shù)人員可容易地理解在 本質(zhì)上不脫離權(quán)利要求書所敘述的主題的新穎教導和優(yōu)點的情況下，可 以做出很多修改(例如，各個元件的尺寸、維度、結(jié)構(gòu)、形狀和比例、 以及參數(shù)值、安裝配置、材料、顏色、夾持配置、方位的變化，等等)。 例如，座位框架系統(tǒng)10的支撐部件、以及附圖所示的其它構(gòu)件使用的材 料可以從本領(lǐng)域中公知的和未公知的材料中選擇，包括鋼、其它各種 合金或高強度金屬例如不銹鋼和鋼合金。特別地，側(cè)支撐部件22、 24、
第一橫支撐部件34和第二橫支撐部件40由滿足OEM或控制要求所需的 材料制成。因此，所有這些修改應包括在權(quán)利要求書限定的本發(fā)明范圍 內(nèi)。除非特別限制，根據(jù)其它可選實施例，任何工藝或方法步驟的順序 或次序可以改變或重新排列。在不脫離權(quán)利要求書表達的本發(fā)明范圍的 情況下，可以在示例性實施例的設(shè)計、操作條件和配置方面進行其它替 代、修改、變化和/或省略。
權(quán)利要求
1.一種用于運載工具的座位框架，包括第一座位框架部件；以及第二座位框架部件，其包括主體部分和從所述主體部分延伸的第一撓性件，所述撓性件在第一位置處焊接到所述第一座位框架部件上，以將所述第二座位框架部件連接到所述第一座位框架部件。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的座位框架，其特征在于，所述第一撓性件 包括從所述第二座位框架部件延伸的片。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的座位框架，其特征在于，所述片的厚度在約O. 6到1.4mm之間。
4. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的座位框架，其特征在于，所述片與所述第 二座位框架部件整體形成。
5. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的座位框架，其特征在于，所述第一撓性件 剛性比所述主體部分小。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的座位框架，其特征在于，對于運載工具座 位框架，所述第二座位框架部件是側(cè)支撐部件，所述第一座位框架部件 是橫支撐部件。
7. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的座位框架，其特征在于，對于運載工具座 位框架，所述第二座位框架部件是橫支撐部件，所述第一座位框架部件 是側(cè)支撐部件。
8. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的座位框架，其特征在于，還包括第三座位 框架部件，其中，所述第二座位框架部件包括第二撓性件，所述第二撓 性件在第二位置處焊接到所述第三座位框架部件上，以將所述第二座位 框架部件連接到所述第三座位框架部件上，所述第二座位框架部件在所 述第一座位框架部件與所述第三座位框架部件之間延伸。
9. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的座位框架，其特征在于，所述第一撓性件 和所述第二座位框架部件由相同材料制成。
10. 根據(jù)權(quán)利要求9所述的座位框架，其特征在于，所述材料是鋼。
11. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的座位框架，其特征在于，所述第二座位 框架部件包括在第二位置的缺口，所述缺口構(gòu)造成為導向第一位置的激 光束提供視線。
12. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的座位框架，其特征在于，所述第二座位 框架部件的所述第一撓性件構(gòu)造成使用從包括電阻點焊、氣體金屬弧焊 和遠束焊接的組中選擇的一種或多種焊接工藝連接到所述第一座位框架 部件。
13. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的座位框架，其特征在于，所述座位框架 包括運載工具座位靠背。
14. 一種用于制造座位框架的方法，包括 提供第一支撐部件；提供與所述第一支撐部件相鄰的第二支撐部件，所述第二支撐部件 包括從其延伸的撓性件；在第一位置施加夾持力，以將所述撓性件夾持到所述第一支撐部件；以及在所述第一位置將所述撓性件焊接到所述第一支撐部件上，以將所 述第二支撐部件連接到所述第一支撐部件。
15. 根據(jù)權(quán)利要求14所述的方法，其特征在于，所述撓性件包括從 所述第二座位框架部件延伸的片。
16. 根據(jù)權(quán)利要求14所述的方法，其特征在于，施加夾持力的步驟 使用氣動夾持裝置。
17. 根據(jù)權(quán)利要求14所述的方法，其特征在于，將所述撓性件焊接 到第一支撐部件的步驟包括使激光束從遠束激光系統(tǒng)導向第一位置。
18. 根據(jù)權(quán)利要求17所述的方法，其特征在于，所述第一支撐部件 和所述第二支撐部件中的至少一個包括缺口 ，且使激光束導向的步驟包 括使激光束穿過所述缺口導向第一位置。
19. 根據(jù)權(quán)利要求14所述的方法，其特征在于，將所述撓性件焊接 到第一支撐部件的步驟包括使用電阻點焊工藝和氣體金屬弧焊工藝中的 至少一種。
20. 根據(jù)權(quán)利要求14所述的方法，其特征在于，對于運載工具座位 框架，所述第二支撐部件是側(cè)支撐部件，所述第一支撐部件是橫支撐部 件。
21. 根據(jù)權(quán)利要求14所述的方法，其特征在于，對于運載工具座位 框架，所述第二支撐部件是橫支撐部件，所述第一支撐部件是側(cè)支撐部 件。
22. 根據(jù)權(quán)利要求14所述的方法，其特征在于，還包括提供第三支 撐部件和第四支撐部件，在第二位置將所述第二支撐部件焊接到所述第 三支撐部件上而使所述第二支撐部件在所述第一支撐部件與所述第三支 撐部件之間延伸，以及在第三位置將所述第四支撐部件焊接到所述第三支撐部件上、且在第四位置焊接到所述第一支撐部件上而使所述第四支 撐部件在所述第一支撐部件與所述第三支撐部件之間延伸。
23. 根據(jù)權(quán)利要求22所述的方法，其特征在于，進行在第一位置、 第二位置、第三位置和第四位置的焊接步驟時不移動所述第一支撐部件、 所述第二支撐部件、所述第三支撐部件和所述第四支撐部件。
24. 根據(jù)權(quán)利要求22所述的方法，其特征在于，焊接步驟按以下順 序執(zhí)行在第一位置焊接、在第二位置焊接、在第三位置焊接、以及在 第四位置焊接。
25. 根據(jù)權(quán)利要求14所述的方法，其特征在于，提供與所述第一支 撐部件相鄰的所述第二支撐部件的步驟包括在所述第一支撐部件的一部 分上方提供所述撓性件。
26. 根據(jù)權(quán)利要求14所述的方法，其特征在于，還包括在第二位置 提供與所述第二支撐部件相鄰的支架，并使用遠束激光裝置將所述支架 焊接到所述第二支撐部件上。
27. 根據(jù)權(quán)利要求26所述的方法，其特征在于，所述支架在第二位 置具有第一厚度，所述第二支撐部件在第二位置具有第二厚度，所述第一厚度大于所述第二厚度，并且將所述支架焊接到所述第二支撐部件上的步驟包括使激光束導向第二位置而使激光束首先照射所述第二支撐部 件。
28.根據(jù)權(quán)利要求14所述的方法，其特征在于，所述第一支撐部件、所述第二支撐部件和所述撓性件分別包括鋼材料。
全文摘要
一種用于運載工具的座位框架，包括第一座位框架部件(34)和第二座位框架部件(24)。第二座位框架部件(24)包括主體部分(32)和從主體部分(32)延伸的第一撓性件(70)。撓性件(70)在第一位置(66)處焊接到第一座位框架部件(34)上，以將第二座位框架部件(26)連接到第一座位框架部件(34)。
文檔編號B60N2/68GK101115643SQ200580046414
公開日2008年1月30日 申請日期2005年11月17日 優(yōu)先權(quán)日2004年11月18日
發(fā)明者M·穆拉伊, R·J·希克斯, R·R·西格里斯特 申請人:約翰遜控制技術(shù)公司