CN102333675A - 座椅结构以及制造座椅结构的方法 - Google Patents

Abstract

座椅结构，其可被安装在座椅组件中。所述座椅结构可包括形成大体闭合的结构的多个管状构件。所述管状构件中的一些沿着其相应的纵向长度的大部分具有大体均匀的横截面面积。所述多个管状构件中的至少第一组具有与所述管状构件中的第二组不同的尺寸特性和不同的材料特性中的至少一种，使得每个管状构件的机械特性都被配置适于相应管状构件所占据的相应区域的应力要求。所述多个管状构件被接合，使得所述多个管状构件相对于彼此处于固定位置。

Description

座椅结构以及制造座椅结构的方法

相关申请的交叉引用

本申请要求享有于2009年1月30日提交的题为“Seat Structuresand Proces ses to Create Seat Structures”的第61/202,141号美国临时专利申请的优先权，该临时申请的全文通过引用方式纳入本文。

背景技术

本公开文本涉及一种用于安装在座椅组件中的座椅结构，以及一种制造用于安装在座椅组件中的座椅结构的方法。

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架(tower)等)可为座椅组件提供强度，以满足由政府机构(例如，FMVSS)规定或者由车辆制造商标示的强度和/或耐用性要求。座椅结构还可被配置为满足座椅组件的顾客的期望，以提供增强的功能性或实用性(例如，旋转、折叠、滑动等)，同时使用户舒适度最大化。实现期望的结构性(例如，强度、刚度、耐用性等)、功能性和实用性特征一般需要使用附加的部件，这些附加的部件可对重量、成本和舒适度产生不希望有的影响。座椅结构一般是通过将结构性和功能性特征相对于重量、舒适度和成本进行平衡博弈而设计成的。

传统地，可通过如下方法来构造座椅结构：通过一系列管弯曲方法形成具有恒定横截面、具有恒定厚度以及恒定外部参数的整体管，然后通过一系列制造台或工作单元使用接合方法(例如气体保护金属极电弧焊(GMAW))将支撑构件联接至所形成的管。通过常规的冲压方法(例如，多级进冲压模切(a multiple station progressivestamping die))形成的支撑构件一般用于为其他构件(例如，倾斜调节器、头枕、卷收器或其他结构)提供附接结构，或者在高应力区域提供附加强度。这样的构造方法具有若干缺点。首先，单个管的座椅结构通过以下方式适应变化的应力水平，即，通过过裕度设计(over-designing)所有管区域中的管使得承受最大应力(增加了重量和成本)，或者通过附加的结构部件将局部高应力区域增强(增加了成本、部件数目和制造工序的数目)。其次，整体管的座椅结构会由于有限的可制造性而限制设计应用或影响设计效率。例如，制造特定管所要求的弯曲半径会导致低效的设计或甚至限制设计的应用。第三，构造整体管的座椅结构的方法需要在制造过程的下游进行大量的部件处理，这增加了每个结构的成本以及总体加工(固定)成本。第四，构造整体管的座椅结构的方法会阻止重量和强度的优化，因为通过在组件中包括尽可能少的部件以降低成本的期望会使得制造商在结构上将座椅结构的多个部分过裕度设计以实现部件缩减。最后，一些常规的联接方法(例如，GMAW、紧固件)要求材料交叠和/或添加材料，例如多余的部件或填充材料，这不利地影响了重量和成本。

图14中示出了使用圆形管8构造的常规座椅靠背结构。这样的构造示出了需要包括构件10以提供倾斜调节器的附接，以及需要包括构件12以提供头枕或其他构件的附接。这样的常规构造在重量和成本方面是低效的。增加了重量，因为附加构件除了仅提供附接功能以外不会提供附加的强度。增加了成本，因为多余的附接构件增加了每个结构的成本，并且需要通过处理和组装将它们联接到该结构增加了制造成本。

因此，在满足或超出强度和耐用性要求的同时，需要设计并形成重量减少且成本降低的结构部件。另外，当产品移向其制造周期的下游时，处理所述部件的成本显著增加，因此期望减少或省去下游操作。

发明内容

根据本发明的一个实施方案，提供一种用于安装在座椅组件中的座椅结构，该座椅结构可包括形成大体闭合结构的多个管状构件。所述管状构件中的一些管状构件沿着其相应的纵向长度的大部分具有大体均匀的横截面面积。所述多个管状构件中的至少一组具有与所述管状构件中的第二组不同的尺寸特性和不同的材料特性中的至少一种，使得每个管状构件的机械特性都被配置适于相应的管状构件所占据的相应区域的应力要求。所述多个管状构件被接合，使得多个管状构件相对于彼此处于固定位置。

根据本发明的另一实施方案，提供一种制造用于安装到座椅组件中的座椅结构的方法，该方法可包括将多个管状构件放置在接合型架(joining fixture)上，其中所述多个管状构件中的至少一组具有与所述管状构件的第二组不同的尺寸特性和不同的材料特性中的至少一种，使得每个管状构件的机械特性都被配置适于相应的管状构件所占据的相应区域的应力要求，以及在接合型架上联接多个管状构件，使得形成大体闭合的结构。

应理解，上述的总体说明和下面的详细说明都仅是示例性的和解释性的，不意在限制所要求保护的本发明。

附图说明

从下面的描述、随附的权利要求以及附图中示出的示例实施方案中，本发明的特征、方面和优点将变得明了，下文将简要描述所述示例实施方案。

图1是根据本发明的一个实施方案的机动车辆的立体图。

图2是用于机动车辆——诸如图1的机动车辆——内的座椅组件的立体图。

图3是图2的座椅组件的主体的示意性横截面图。

图4是用于根据本发明的一个实施方案的座椅结构组件的工作台的示意图。

图5(a)-图5(d)是示出根据本发明的一个实施方案的用于座椅组件内的座椅结构的多个管状构件的视图。图5(a)是管状构件的正视图；图5(b)是图5(a)的管状构件的右视图；图5(c)是沿图5(a)的截面线A-A所取的管状构件的横截面；图5(d)是图5(a)的管状构件的横向横截面图。

图6是根据本发明的一个实施方案的用于座椅结构的面板构件的正视图。

图7是示出图5(a)和图5(d)的管状构件以及图6的面板构件在焊接型架或接合型架上布置的示意图。

图8(a)-图8(e)是示出根据本发明的实施方案将管状构件联接至面板构件的方法的示意图。图8(a)示出在单个工序中被联接的闭合截面的座椅结构的正视图；图8(b)是示出根据本发明一个实施方案的成一直线的管状构件的侧面联接的细节图；图8(c)是示出根据本发明另一实施方案的成一直线的管状构件的侧面联接的细节图；图8(d)是示出根据本发明一个实施方案的形成角部的管状构件的角部联接的细节图；图8(e)是示出根据本发明另一实施方案的形成角部的管状构件的角部联接的细节图。

图9(a)-图9(d)是示出使用图5(a)-图5(d)和图6中示出的部件在单个工序中被联接的已组装的座椅结构的视图。图9(a)、图9(b)和图9(c)分别是已组装的座椅结构的左视图、正视图和右视图；图9(d)示出沿图9(b)的截面线H-H所取的已组装的座椅结构的横截面。

图10(a)-图10(c)是示出根据本发明的另一实施方案的座椅结构的视图。图10(a)和图10(b)分别是已组装的座椅结构的正视图和右视图；图10(c)示出沿图10(a)的截面线L-L所取的已组装的座椅结构的横截面。

图11是示出图10(a)的管状构件在焊接或接合型架上的布置的示意图。

图12(a)-图12(l)是示出根据本发明的实施方案在能够相互接合的情况下的两个大体成一直线的管状构件的接合界面的示意图。

图13(a)-图13(g)是示出根据本发明的实施方案在能够相互接合的情况下形成角部的两个管状构件的接合界面的示意图。

图14是经过一系列工序被联接的常规座椅结构的正视图。

具体实施方式

总体参照附图，公开了用于在机动车辆的座椅组件内使用的结构以及用于形成座椅结构的方法。所述结构还适于机动车辆以外的座椅组件，诸如剧场座椅、休息室座椅，以及任何其他合适类型的座椅组件。基于本公开文本，座椅结构可被配置为实现例如期望强度、耐用性、功能性、实用性、重量、成本和/或用户舒适度特征。

根据本公开文本构造的座椅结构可以提供如下能力，例如，省去多余部件、减少处理和加工、降低成本，以及优化重量和强度。例如，通过以改进的几何结构和方法来构造座椅结构，可以省去多余的附接部件，这减轻了重量并降低了成本。省去的部件减少了座椅结构的处理和加工，这进一步降低了成本。改进的几何结构还可进行强度优化，这进一步减轻了重量。

图1示出根据本发明的一个实施方案的车辆20。车辆20可包括为车辆的乘员提供的一个或多个座椅组件22。图2示出在机动车辆——诸如图1的机动车辆20——内使用的座椅组件22的实施方案。尽管图1的车辆20是四门轿车，但应理解座椅组件可被用在微型车、运动型汽车、卡车、公共汽车、飞机、火车、轮船或任何其他类型的车辆中，以及车辆以外的应用中。

如图2中所示，座椅组件22可包括：座椅靠背24和座椅垫(或底座)26，以为乘员提供舒适度和在动态冲击事件中提供强度；头枕28，帮助防止乘员在动态冲击事件中颈部扭伤；倾斜调节器机构30，以提供座椅靠背24相对于座椅垫26的旋转可调性；以及，导轨组件32，以提供座椅组件22沿机动车辆20的前后方向的平移可调性，使得舒适或实用。

图3是图2的座椅组件22的主体的示意性横截面图，该主体具有座椅靠背结构38和座椅垫结构44。座椅靠背24可包括例如泡沫垫34、装饰罩36以及座椅靠背结构38。座椅垫26可包括例如泡沫垫40、装饰罩42以及座椅垫结构44。图2和图3中的座椅组件22是一般用在车辆前排中的单人座椅，但是所述座椅结构也可被包括至用于在任意车辆内使用的任意座椅组件(例如，第二排长椅、第三排折叠躺椅)。

图5(a)-图5(d)和图6示出了根据本发明的一个实施方案的座椅结构的部件，所述座椅结构可以是，例如，座椅靠背结构38和/或座垫结构44。所述座椅结构包括面板构件(或靠背面板)48以及多个管状构件51、52、53、54、55和56。图5(a)示出管状构件的正视图。图5(b)示出图5(a)的管状构件的右视图。图5(c)示出沿图5(a)的截面线A-A所取的管状构件的横截面。图5(d)示出图5(a)的管状构件的横向横截面。图6示出根据本发明的一个实施方案的用于座椅结构的面板构件。

多个管状构件可形成大体闭合的结构。“大体闭合的结构”可涵盖闭合周缘约为结构周长的至少75％的结构，或者优选约为该结构周长的90％至100％的结构，或者更优选约为该结构周长的98％或99％至100％的结构。多个管状构件可包括具有变化特性(例如，长度、厚度、材料或者机械特性)的六个矩形管状构件51、52、53、54、55和56，但是也可使用任意合适数目的管状构件，例如两个、三个、四个、五个、七个或者更多。一个或者多个或者所有的管状构件可具有在横向上为矩形外表面的大体矩形的横截面面积，所述管状构件可由包括例如镁、铝、钢或者其任意组合的材料制成，也可使用任意合适的材料制成。

管状构件可具有如所示出的大体矩形的横截面，但是管状构件不限于图5(a)-图5(d)中示出的。例如，除了其他参数以外，管状构件可通过改变以下参数而不同，即，它们的绝对轴向长度、它们相对于彼此的轴向长度、它们的外部形状或周缘(例如，环形、椭圆形、矩形、方形等)、它们的外部形状或周缘的尺寸、它们的厚度，以及它们的材料特性。每个管状构件可沿着其相应的纵向长度的大部分具有大体均匀的横截面面积。“其纵向长度的大部分”可包括其整个长度的50％以上，或者沿着其整个长度的大约75％至100％，或者沿着其整个长度的大约90％至100％。

如图5(a)-图5(d)中所示，管状构件51和52可具有相同的外部宽度a1和相同的外部高度b1，但是它们可具有不同的长度、不同的厚度，以及不同的材料特性或成分。管状构件54和55可具有相同的外部宽度a2和相同的外部高度b2，但是它们可具有不同的长度、不同的厚度，以及不同的材料特性或成分。管状构件53可具有不同于管状构件56的外部宽度a 3和外部高度b 3、长度、厚度、材料特性或成分，所述管状构件56具有外部宽度a4和外部高度b4。当然，单个的管状构件可具有与任何其他管状构件相同或不同的任意合适的特性。因此，根据其他实施方案的座椅结构可包括任何数目的管状构件，所述管状构件具有变化的尺寸特性以及材料特性或成分中的至少一种，使得每个管状构件的机械特性被配置为(或者定制成)适于相应的管状构件在座椅组件中所占据的相应区域的特定应力要求。所述不同的尺寸特性和不同的材料特性中的至少一种可包括外部宽度、外部高度、横向横截面面积、材料厚度以及材料成分中的至少一种，或者这些特性的任意组合。所述管状构件被可操作地联接，从而以减轻重量和降低成本的配置提供所需要的结构和功能要求。所述多个管状构件可通过使用面板构件被接合，使得多个管状构件相对于彼此处于固定位置。

面板构件(或者靠背面板)48可由钢、铝、镁或者其任意组合制成，但是也可使用任何其他合适的材料。面板构件48可以是通过常规修整方法被切割或制造的金属片材。面板构件48可以采用允许其联接至管状构件的任意合适的形状。例如，除了图6中示出的形状以外，面板构件可以仅具有矩形形状和/或具有位于由管状构件形成的周界内的孔和/或具有多于或少于图6中示出的凹口部分。面板构件可以具有任意合适的厚度，诸如小于1/16英寸、1/16和1/8英寸之间、1/8和1/4英寸之间，或者大于1/4英寸。用于具有面板构件和管状构件的座椅结构的材料的量可以少于用于仅具有环形管状构件的座椅结构的材料的量。

相比于常规的座椅结构，使用多个管状构件51-56以及面板构件48的座椅结构可具有减轻的重量。例如，具有定制成适于管状构件部分所占据的区域的特定应力要求的机械特性的管状构件，省去了常规座椅结构对于不同结构区域的变化应力水平问题的如下解决方案，即通过(1)超裕度设计一个管来满足最高应力要求，或者(2)设计一个管来满足较低应力要求但是在较高应力区域添加支撑结构构件。第二种常规解决方案的一个实例可以是在座椅组件使用中承受高应力的位置处，向座椅结构添加加强板或夹具。另外，与常规的圆形管相比，具有大体矩形横截面面积以及矩形外周界或表面的矩形管状构件具有相对于重量的改进的弯曲转动惯量。由于不需要常规座椅结构中所需的安装支架，进一步提高了强度-重量效率。相反，具有不能提供足够安装表面的圆形管的常规座椅结构，需要安装支架来提供平坦的结构表面以将另一构件(例如，倾斜调节器机构、头枕套管、导轨机构)联接至该结构。

座椅结构可通过如下方法制成，即，利用焊接或接合型架上可能必要的任何附接机构(诸如支架或所要求保护的装置)，将面板构件48和管状构件51-56放置到工作台80的焊接或接合型架82上(参看图4)。然后，如下所述，六个管状构件51-56优选通过激光焊接方法联接至面板构件48。另外，如果需要提高强度或用于其他目的的话，管状构件51-56可相互联接。图7示出了在焊接之前，管状构件和面板构件48在焊接型架82上的布置。管状构件51-56可被布置在面板构件48的顶部，或者面板构件可被布置在管状构件上。图7示出了可通过如下方式构造座椅结构，即：使管状构件51的第一末端51’邻近于管状构件52的第一末端52’，以及使管状构件51的第二末端51”邻近于管状构件53的第二末端53”；使管状构件52的第二末端52”邻近于管状构件56的第二末端56”；使管状构件53的第一末端53’邻近于管状构件54的第一末端54’；使管状构件54的第二末端54”邻近于管状构件55的第二末端55”；以及，使管状构件55的第一末端55’邻近于管状构件56的第一末端56’。

在将管状构件51-56布置到面板构件48上之后，或者在将面板构件48布置到管状构件51-56上之后，通过焊接——例如通过激光焊接——可将管状构件51-56联接至面板构件48。如图4中所示，可使用机械臂86将激光束84传送至焊接或接合型架82上的管状构件，使得面板构件经由焊接而接合至所述多个管状构件中的每一个。可使用控制单元88控制焊接装置90及其机械臂86。图8(a)-图8(d)示出了用于将管状构件联接至用于构造座椅结构的面板构件的方法的示例。图8(a)示出焊接位置C、B、D、E、F和G。图8(b)和图8(c)示出将两个管状构件联接的两种方法，所述管状构件大体纵向成一直线，例如在图8(a)中示出的位置B和D。图8(d)和图8(e)示出用于将两个管状构件联接形成角部的两种方法，诸如在图8(a)中示出的位置C、E、F和G处。

图8(b)和图8(c)示出管状构件51和管状构件52大体纵向成一直线，由此管状构件51的第一末端51’可接触管状构件52的第一末端52’。如图8(b)中所示，将管状构件联接成一直线的第一种方法包含：穿过与管状构件51的纵向轴线横向垂直延伸的截面，将管状构件51联接至面板构件48，优选通过激光焊接；以及，穿过与管状构件52的纵向轴线横向垂直延伸的截面，将管状构件52联接至面板构件48，优选通过激光焊接(但是也可使用通常的其他类型的焊接或接合方法)。最后形成的两个焊缝58t大体上相互平行，且两个焊缝具有可根据座椅结构的设计而变化的间距。两个横向焊缝58t可以沿面板构件48的边缘，如图8(b)中所示，或者位于面板构件的边缘内(即，如同图8(c)的横向焊缝58t一样靠近在一起)。

如图8(c)中所示，将管状构件联接成一直线的第二种方法包含：穿过与管状构件51的纵向轴线横向垂直延伸的截面，将管状构件51联接至面板构件48，优选通过激光焊接；以及，穿过与管状构件52的纵向轴线横向垂直延伸的截面，将管状构件52联接至面板构件48，优选通过激光焊接。两个横向焊缝58t大体上相互平行，且两个焊缝具有可根据座椅结构的设计而变化的间距。穿过管状构件51的横向焊缝58t的两个末端与穿过管状构件52的横向焊缝58t的两个末端使用纵向焊缝581相互连接，形成一个大体矩形的焊缝。图8(c)的横向焊缝58t与纵向焊缝58l的间距可以更靠近或者分离得更远。例如，图8(c)的横向焊缝58t可以沿着面板构件48的边缘(即，如同图8(b)的横向焊缝58t一样分离得更远)。

图8(d)和8(e)示出形成角部的管状构件51和管状构件53，由此管状构件51的第二末端51”可以接触管状构件53的第二末端53”。如图8(d)中所示，联接管状构件形成角部的第一种方法是通过如下方式构造的，即：穿过与管状构件51的纵向轴线横向垂直延伸的截面，将管状构件51联接至面板构件48，优选通过激光焊接；以及，穿过与管状构件53的纵向轴线横向垂直延伸的截面，将管状构件53联接至面板构件48，优选通过激光焊接。两个焊缝58t大体上相互垂直，且两个焊缝具有可根据座椅结构的设计而变化的间距。两个焊缝58t可以沿面板构件48的边缘，如图8(d)中所示，或者位于面板构件的边缘内(即，如同图8(e)的两个横向焊缝58t一样靠近在一起)。

如图8(e)中所示，联接管状构件形成角部的第二种成角方法是通过如下方式构造的，即：穿过与管状构件51的纵向轴线横向垂直延伸的截面，将管状构件51联接至面板构件48，优选通过激光焊接；以及，穿过与管状构件53的纵向轴线横向垂直延伸的截面，将管状构件53联接至面板构件48，优选通过激光焊接。两个焊缝58t大体上相互垂直，两个焊缝具有可根据座椅结构的设计而变化的间距。形成两个额外的焊缝58l，优选通过激光焊接，使得形成一个大体矩形的焊缝形状，该大体矩形的焊缝形状具有大体平行于管状构件51的纵向轴线延伸的两个边，以及大体垂直于管状构件51的纵向轴线延伸的两个边。该大体矩形的焊缝被示为具有如下的上部焊缝58l，该上部焊缝58l被定位为沿大体平行于管状构件53的纵向轴线的方向穿过管状构件53。当然，焊缝58t和58l可被布置在其他位置。例如，图8(e)的上部焊缝58l可以位于位置58a处。

根据本发明的其他实施方案，侧部管状构件(即，那些相互大体成一直线定位的管状构件)的联接以及角部管状构件(即，那些相互大体垂直定位的管状构件)的联接可以通过不同于图8(b)至图8(e)中所公开的几何结构的几何结构来完成。例如，通过激光焊接将管状构件联接至面板构件还可以使用管状构件和面板构件之间的角焊缝接头(fillet welded joint)完成，或者通过使用具有与示出的几何结构不同的几何结构的焊缝(例如，环形焊缝)来完成。另外，将一个管状构件联接至另一个管状构件可以使用其他公知的焊接头(例如，在管状构件的末端处的对接焊缝)完成。所述联接可以通过激光焊接方法完成，因为该方法以改进的可重复性和可靠性提供更快速的处理，但是所述联接不限于该方法。该改进的制造方法允许在一个装配台或工作单元利用一个型架来联接座椅结构，相比于常规的使用诸如GMAW的方法将座椅结构联接在一起，这样的常规方法需要一系列装配台，从而导致较慢的处理，且由于额外的模具制造或型架以及额外的产品处理增加了成本。

根据本发明的其他实施方案，工作台80可被用于以不同于激光焊接的各种接合方法或者除了激光焊接以外的各种接合方法将管状构件51-56接合至面板构件48。例如，管状构件51-56和面板构件48可以通过铜焊、机械接合(夹具等)、胶合、其他类型的焊接(诸如GMAW)或者上述方法的任意组合被接合。

图9(a)-图9(e)示出使用此处公开的方法形成的座椅结构。图9(a)、图9(b)和图9(c)分别是组装座椅结构的左视图、正视图和左侧视图。图9(d)示出沿图9(b)的截面线H-H所取的已组装的座椅结构的横截面。图9(a)的区域I示出的具有如下平坦接触表面的优点在于：所述平坦接触表面可被用于附接例如销或倾斜器附接装置，而不需要额外的附接支架。图9(b)的区域J示出具有如下平坦接触表面的优点在于：所述平坦接触表面可被用于附接例如头枕附接装置和/或中央安全带脱开附接装置，而不需要额外的附接支架。图9(c)的区域K示出了具有平坦表面的优点在于：所述平坦表面用于横梁连接或者用于其他结构部件的连接，这种连接比环形框架更容易，因为不需要额外的支架。换言之，使用大体矩形横截面的管状构件提供了多个平坦接触表面，这些平坦接触表面正是向其他构件提供附接而无需附属支架的平面。与使用圆形管构造的常规座椅结构相比，这一有效构造降低了重量且节省了成本。

根据本发明的另一个实施方案，座椅结构可包括多个管状构件51-56，类似于图5(a)-图5(d)中示出的管状构件，但是它们不使用面板构件48来组装。该实施方案被示出在图10(a)-图10(c)中，其中图10(a)和图10(b)分别是座椅结构的正视图和右视图，图10(c)示出了沿图10(a)的截面线L-L所取的座椅结构的横截面。图10(a)-图10(c)的座椅结构可包括六个大体矩形的管状构件，所述管状构件具有不同的特性(例如，如关于前述实施方案所述的长度、厚度、材料或机械特性)，并且优选由钢制成。但是，座椅结构的其他实施方案可使用由任意合适材料(例如，镁、铝)制成的任意数目的管状构件形成。

与图5(a)-图5(d)的管状构件一样，管状构件51和52可具有相同的外部宽度a1和相同的外部高度b1，但是它们可具有不同的长度、厚度，以及材料特性或成分。管状构件54和55可具有相同的外部宽度a1和相同的外部高度b1，但是它们可具有不同的长度、厚度，以及材料特性或成分。管状构件53可具有不同于管状构件56的外部宽度a3和外部高度b3、长度、厚度、材料特性或成分，所述管状构件56具有外部宽度a4和外部高度b4。当然，单个的管状构件可具有与任何其他管状构件相同或不同的任意合适的特性。从而，所述座椅结构可包括任意数目的管状构件，所述管状构件具有变化的尺寸特性以及材料特性中的至少一种，使得每个管状构件的机械特性被配置为(或者定制成)适于相应的管状构件在座椅组件中所占据的相应区域的特定应力要求。所述不同的尺寸特性和不同的材料特性中的至少一种可包括外部宽度、外部高度、横向横截面面积、材料厚度以及材料成分中的至少一种，或者可以是这些特性的任意组合。所述管状构件被可操作地联接，从而以减轻重量和降低成本的配置提供所需要的结构和功能要求。

与前述实施方案的情况相同，图10(a)-图10(c)的座椅结构相比于常规的座椅结构可具有减轻的重量。该实施方案的管状构件具有被定制为适于管状构件部分所占据的区域的特定应力要求的机械特性，省去了常规座椅结构对于不同结构区域的变化应力水平问题的如下解决方案，即，通过(1)过裕度设计所述管来满足最高应力要求，或者(2)设计所述管来满足较低应力要求，以及在较高应力区域添加支撑结构构件。此外，与常规的圆形管相比，具有大体矩形的横截面以及大体矩形的外周界或表面的矩形管，具有相对于重量的改进的弯曲转动惯量。由于不需要在常规座椅结构中所需的安装支架，进一步提高了强度-重量效率。具有不能提供足够安装表面的圆形管的常规座椅结构，需要安装支架来提供平坦的结构表面，以将另一构件(例如，倾斜调节器机构、头枕套管、导轨机构)联接至该结构。

图11示出六个管状构件51-56在焊接或接合型架80上的布置，所述型架如图4中所示出的。在布置之后，将所述管状构件相互联接，优选通过激光焊接方法，如下所述。图10(a)-图10(c)的座椅结构可通过如下方式构造：即，使管状构件51的第一末端51’邻近于管状构件52的第一末端52’，以及使管状构件51的第二末端51”邻近于管状构件53的第二末端53”；使管状构件52的第二末端52”邻近于管状构件56的第二末端56”；使管状构件53的第一末端53’邻近于管状构件54的第一末端54’；使管状构件54的第二末端54”邻近于管状构件55的第二末端55”；以及，使管状构件55的第一末端55’邻近于管状构件56的第一末端56’。

然后，将管状构件51-56相互联接从而构造图10的座椅结构，使得多个管状构件相互处于固定位置。图12(a)-图12(l)示出将两个成一直线的管状构件联接的不同方法，所述管状构件大体纵向成一直线。这种成一直线的管状构件的联接发生在图11中示出的位置M和N处。为了示例起见，图12(a)-图12(g)示出了在关于管状构件51的第一末端51’和管状构件52的第一末端52’在联接位置M处的联接方法，由此管状构件51的第一末端51’可以接触管状构件52的第一末端52’，但是这些方法也可应用在联接位置N处。图12(a)示出了具有带有如下内部形状(例如，方形、矩形、圆形、环形)的大体均匀横截面的管状构件52，该内部形状大体类似于具有大体均匀横截面的管状构件51的外部形状(例如，方形、矩形、圆形、环形)，由此两个管状构件之间的间隙最小，允许较大的管状构件52被定位为使得较大管状构件52的长度的一部分在交叠部分60处与较小管状构件51的长度的一部分交叠。然后，管状构件51和52通过该交叠部分60联接，优选通过激光焊接，以及优选通过大体横跨管状构件的纵向轴线的一个或多个焊缝58而联接。

类似地，图12(b)示出具有带有如下内部形状(例如，方形、矩形、圆形、环形)的大体均匀横截面的管状构件51，该内部形状大体类似于具有大体均匀横截面的管状构件52的外部形状(例如，方形、矩形、圆形、环形)，由此两个管状构件之间的间隙最小，允许较大的管状构件51被定位为使得较大管状构件51的长度的一部分在交叠部分60处与较小管状构件52的长度的一部分交叠。然后管状构件51和52通过该交叠部分60联接，优选通过激光焊接，以及优选通过大体横跨管状构件的纵向轴线的一个或多个焊缝58而联接。

如图4中可见，激光焊接可通过使用YAG(钇铝石榴石)激光束装置84来执行，所述激光束装置可被安装至一个具有聚焦光学器件的可编程机械臂86，以在接合位置周围提供增多的焊接通路。根据其他实施方案，可以使用其他激光焊接方法，使用各种类型的光束，具有带有镜式聚焦光学器件的固定激光器或具有可移动的(通过可编程机器人)聚焦光学器件。

图12(c)和图12(d)示出两个成一直线的管状构件的联接，其中具有大体均匀横截面面积的第二管状构件52被联接至在其末端具有变化横截面面积的第一管状构件51。第一管状构件51的末端的横截面面积可收缩(或变窄)成较小的横截面面积，使得其可与第二管状构件52联接。图12(c)示出一个实施方案，其中第二管状构件52的内部形状(例如，方形、矩形、圆形、环形)可以与第一管状构件51的末端的外部形状(例如，方形、矩形、圆形、环形)联接。图12(d)示出一个实施方案，其中第二管状构件52的外部形状(例如，方形、矩形、圆形、环形)可以与第一管状构件51的末端的内部形状(例如，方形、矩形、圆形、环形)联接。图12(c)和图12(d)中的第一和第二管状构件的联接导致形成一个交叠部分60，该部分接下来进行激光焊接，形成一个或多个焊缝58，所述一个或多个焊缝大体横跨管状构件的纵向轴线。

图12(e)和图12(f)示出两个成一直线的管状构件的联接，其中具有大体均匀横截面面积的第二管状构件52被联接至在其末端具有变化横截面面积的第一管状构件51。第一管状构件51的末端的横截面面积可扩张(或展开)成较大的横截面面积，使得其被联接至第二管状构件。图12(e)示出一个实施方案，其中第二管状构件52的内部形状(例如，方形、矩形、圆形、环形)可以与第一管状构件51的末端的外部形状(例如，方形、矩形、圆形、环形)联接。图12(f)示出一个实施方案，其中第二管状构件52的外部形状(例如，方形、矩形、圆形、环形)可以与第一管状构件51的末端的内部形状(例如，方形、矩形、圆形、环形)联接。图12(e)和图12(f)中的第一和第二管状构件的联接导致形成一个交叠部分60，该部分接下来进行激光焊接，形成一个或多个焊缝58，所述一个或多个焊缝大体横跨管状构件的纵向轴线。

根据其他实施方案，两个成一直线的管状构件的联接可以包括两个管状构件，其中每个管状构件在其相应末端处具有变化的横截面面积。也即，每个管的横截面面积可在其相应末端收缩或扩张，或者一个管的横截面面积可在其相应末端处收缩，而另一管的横截面面积可在其相应末端处扩张。每个管状构件的第一和第二末端可以相对于彼此具有相同配置(第一末端和第二末端都变窄、扩张或不变)，或者每个管状构件的第一和第二末端可以相互具有不同配置。

图12(g)示出两个成一直线的管状构件的联接，其中一个附加构件或支架62可用于将具有大体类似的横截面面积的两个成一直线的管状构件相联接。示出的附加构件62是一个可被接合至两个管状构件的U形支架，该U形支架由诸如钢或其他合适材料的材料制成。所述附加构件62可向接合处提供强度。然而，其他实施方案可包括不同形状的支架，诸如L形，或者可包括多个支架。图12(g)的U形支架具有如下的横截面，该横截面可通过最小间隙配合在两个管状构件上，所述两个管状构件纵向对准并且通过它们的相应末端相互接触。然后，所述U形支架可被联接至每个管，优选通过激光焊接，但是也可使用其他接合方法，诸如通过GMAW焊接、铜焊、胶合、机械接合等。例如，可沿着管状构件的纵向方向在附加构件的每一侧面上生成连接所述管状构件和所述附加构件的一个或多个焊缝58。

图12(h)-图12(k)示出了在接合处使用不同焊接配置的两个成一直线的管状构件的接合。例如，图12(h)示出沿横向方向延伸的两个焊缝58，所述焊缝与联接的管状构件的纵向方向垂直。图12(i)示出沿联接的管状构件的横向方向延伸的两排焊缝58。图12(j)示出沿联接的管状构件的纵向方向延伸的多个焊缝58。图12(k)示出沿不同于横向方向的、与联接的管状构件的纵向方向成一角度的方向延伸的两个焊缝58。所述角度可以是任意合适的角度，诸如与纵向方向成25、30、45、60或75度的角度。尽管图12(h)-图12(k)示出了图12(b)中示出的用于联接的焊缝的可能的不同方向和连续性，但是图12(h)-图12(k)中的焊接配置类型也可应用于所有其他界面或联接(例如，图12(a)和图12(c)-图12(f))。此外，管状构件的接合可通过不同的接合方法实现(例如，GMAW焊接、铜焊、机械锁定、胶合、激光焊接及其任意组合等)。

图12(l)示出了两个管状构件51和52的联接，所述管状构件具有大体类似的横截面(在该实施方案中，它们中的每个包括环形的外部形状)，其中附加构件或支架62可被用于联接所述管状构件。示出的附加构件62是大体U形的，从而配合在邻近的管状构件51和52的外表面周围。附加构件62可以由可被接合至两个管状构件的材料制成，诸如钢或其他合适的材料。图12(l)的每个U形支架具有如下的横截面，该横截面可通过最小间隙配合在其相应的管状构件上，所述管状构件纵向对准并且通过它们的相应末端相互接触。然后将每个U形支架联接至每个管。为了接合部件51、52和62，可以使用如下一种或多种方法：激光焊接、其他任意类型的焊接、铜焊、胶合，或者使用额外部件或母料(应被接合的部件的材料)的任意类型的紧固件等。附加构件62可向接合处提供强度、可连接管状构件51和52，以及可包括枢轴支架64，用于附接一个枢轴机构以实现座椅靠背的折叠功能。

图13(a)-图13(g)示出了用于联接两个角部构件的不同方法，所述两个角部构件例如在图11中示出的位置O、P、Q和R处大体垂直。为了示例起见，图13(a)-图13(g)示出了关于管状构件55的第一末端55’和管状构件56的第一末端56’在联接位置P处的联接方法，由此管状构件55的第一末端55’可以接触管状构件56的第一末端56’，但是这些方法也可应用在联接位置O、Q和R处。

图13(a)示出具有带有如下内部形状(例如，方形、矩形、圆形、环形)的大体均匀横截面的管状构件55，该内部形状大体类似于具有大体均匀横截面的管状构件56的外部形状(例如，方形、矩形、圆形、环形)，由此两个管状构件之间的间隙最小，允许较大的管状构件55被定位为使得较大的管状构件55的长度的一部分在交叠部分60处与较小的管状构件56的长度的一部分交叠。管状构件55的内壁55a(在图13(g)中示出)具有一个开口(诸如具有闭合周界的孔或者位于管状构件末端处的凹口部分)，其中管状构件55被插入为使得管状构件56可以伸入至管状构件55的内部55i。管状构件56的插入可以跨越管状构件56的整个宽度，以与管状构件55的外壁55b的外面齐平或者从管状构件55的外壁55b的外面突出(在这种情况下，管状构件55的外面55b具有第二开口，其中管状构件56被插入在第二开口中)；管状构件56的插入可以跨越管状构件55的内部形状的整个横向距离，从而与外壁55b的内面齐平(在这种情况下，管状构件55的外面55b没有用于插入管状构件56的开口)；管状构件56的插入可以从内壁55a中的开口仅部分(或者任意其他合适的距离)延伸至管状构件的内部55i。然后通过所形成的交叠部分60将管状构件55和56联接，优选通过激光焊接，以及优选通过大体横跨管状构件55的纵向轴线的一个或多个焊缝而联接。

类似地，图13(b)示出了具有带有如下内部形状(例如，方形、矩形、圆形、环形)的大体均匀横截面的管状构件56，该内部形状大体类似于具有大体均匀横截面的管状构件55的外部形状(例如，方形、矩形、圆形、环形)，由此两个管状构件之间的间隙最小，允许较大的管状构件56被定位为使得较大的管状构件56的长度的一部分在交叠部分60处与较小的管状构件55的长度的一部分交叠。管状构件56的内壁56a(在图13(g)中示出)具有一个开口，其中管状构件55被插入为使得管状构件55可以伸入管状构件56的内部56i。管状构件55的插入可以跨越管状构件56的整个宽度，以与管状构件56的外壁56b的外面齐平或者从管状构件56的外壁56b的外面突出(在这种情况下，管状构件56的外面56b具有其中插入管状构件55的第二开口)；管状构件55的插入可以跨越管状构件56的内部形状的整个横向距离，从而与外壁56b的内面齐平(在这种情况下，管状构件56的外面56b不具有用于插入管状构件55的开口)；管状构件55的插入可以从内壁56a中的开口仅部分(或者任意其他合适的距离)延伸至管状构件56的内部56i。然后通过交叠部分60将管状构件55和56联接，优选通过激光焊接，以及优选通过大体横跨管状构件55的纵向轴线的一个或多个焊缝而联接。

图13(c)和图13(d)示出形成角部的两个管状构件的联接，其中具有大体均匀横截面面积的管状构件56被联接至在其末端具有变化横截面面积的管状构件55。管状构件55的末端的横截面面积可收缩(或变窄)成较小的横截面面积，使得其可与管状构件56联接。图13(c)示出一个实施方案，其中管状构件55的末端的内部形状(例如，方形、矩形、圆形、环形)可与管状构件56的外部形状(例如，方形、矩形、圆形、环形)联接。管状构件56可伸入管状构件55的内部55i的开口和距离可以是上述关于图13(a)的实施方案所提供的。图13(d)示出一个实施方案，其中管状构件55的末端的外部形状(例如，方形、矩形、圆形、环形)可以与管状构件56的内部形状(例如，方形、矩形、圆形、环形)联接。管状构件55可伸入管状构件56的内部56i的开口和距离可以是上述关于图13(b)的实施方案所提供的。图13(c)和图13(d)中的管状构件55和56的联接导致形成一个交叠部分60，该部分接下来进行激光焊接，形成一个或多个焊缝，所述焊缝可大体横跨管状构件55的纵向轴线。

图13(e)和图13(f)示出形成角部的两个管状构件的联接，其中具有大体均匀横截面面积的管状构件56被联接至在其末端具有变化横截面面积的管状构件55。管状构件55的末端的横截面面积可扩张(或展开)成较大的横截面面积，使得其可联接至管状构件56。图13(e)示出一个实施方案，其中管状构件55的末端的内部形状(例如，方形、矩形、圆形、环形)可以与管状构件56的外部形状(例如，方形、矩形、圆形、环形)联接。管状构件56可伸入管状构件55的内部55i的开口和距离可以是上述关于图13(a)的实施方案所提供的。图13(f)示出一个实施方案，其中管状构件55的末端的外部形状(例如，方形、矩形、圆形、环形)可以与管状构件56的内部形状(例如，方形、矩形、圆形、环形)联接。管状构件55可伸入管状构件56的内部56i的开口和距离可以是上述关于图13(b)的实施方案所提供的。图13(e)和图13(f)中的管状构件55和56的联接导致形成一个交叠部分60，该部分接下来进行激光焊接，形成一个或多个焊缝，所述焊缝大体横跨管状构件55的纵向轴线。

根据其他实施方案，形成角部的两个管状构件的联接可以包括两个管状构件，其中每个管状构件在其相应末端具有变化的横截面面积。也即，每个管的横截面面积可在其相应末端收缩或扩张，或者一个管的横截面面积可在其相应末端收缩，而另一管的横截面面积可在其相应末端扩张。每个管状构件的第一和第二末端可以相对于彼此具有相同配置(第一末端和第二末端都变窄、扩张或不变)，或者每个管状构件的第一和第二末端可以具有相互不同的配置。

如图13(a)-图13(f)中可见，一个管状构件可以与另一管状构件交叠，由此交叠的管状构件的内表面与被交叠的管状构件的外表面之间的间隙最小。交叠部分可以被联接在至少一个平面中，优选通过激光焊接。可以使用YAG激光束装置84执行激光焊接，所述激光束装置可被安装至一个可编程的机器臂86，所述机器臂具有聚焦光学器件，以在接合处周围提供增加的焊接通路。根据其他实施方案，可以使用其他激光焊接方法，使用各种类型的光束，具有带有镜式聚焦光学器件的固定激光器或具有可移动的(通过可编程机器人)聚焦光学器件。管状构件中的一个、两个可被构造为在其末端具有变化的横截面面积，或者均不被构造为在其末端具有变化的横截面面积，由此每个交叠部分可以收缩或者扩张(或展开)。另外，一个或两个管状构件可具有孔或凹口部分以提供与其他管的间隙。

与上述实施方案相同，工作台80可被用于以不同于激光焊接的各种接合方法将管状构件51-56接合在一起。例如，管状构件51-56可通过如下方法相互接合，即，铜焊、机械接合或者锁定(夹具等)、胶合、其他类型的焊接(诸如GMAW焊接)，或者其任意组合。

图13(g)示出形成角部的两个管状构件的联接，其中一个附加的构件或支架62可被用来联接两个大体垂直的管。示出的附加构件62是一个可被焊接至两个管状构件的U形支架，该U形支架由诸如钢或其他合适材料的材料制成。所述附加构件62可向接合处提供强度。然而，其他实施方案可包括不同形状的支架，诸如L形支架，或者可包括多个支架。图13(g)的U形支架具有如下的横截面，该横截面可通过最小间隙配合在两个管状构件上，所述两个管状构件可具有大体类似的宽度并且可相互接触，一个管状构件的纵向轴线大体垂直于另一个管状构件的纵向轴线。然后，所述U形支架可被联接至每个管，优选通过激光焊接。例如，可沿着管状构件56的纵向方向在附加构件的每一侧面上生成用于连接所述管状构件和所述附加构件的一个或多个焊缝。

可通过将一个激光发射装置90联接至一个可控且可移动的机械臂86，来在变化的平面中联接诸如此处公开的这些座椅结构。机械臂86一般是可编程的，以使用控制器88在x轴、y轴以及z轴上移动。当激光焊接系统被联接至机械臂86时，通过增加可被焊接的区域大小以及通过能够在多个平面进行焊接，改善了座椅结构的可制造性。所增加的能够在多个平面焊接的能力允许焊接交叠的闭合部分，诸如在此处公开的那些部分。由此，此处公开的座椅结构被构造为使得省去了多余的部分，并改善了可制造性，从而提供了重量和成本都被优化的结构。

如此处使用的，术语“近似”、“约”、“大体”以及类似的术语意在具有宽泛含义，这些含义与本公开文本的主题所属领域内的技术人员常用的和接受的用法一致。阅读了本公开文本的本领域技术人员应理解，这些术语意在允许对所述和所要求的某些特征进行描述而不将这些特征的范围限制到所提供的精确数字范围。相应地，这些术语应被解释为表明，对所述和所要求权利的主题的非实质的或不重要的修改或变化应被认为落在所附权利要求所述的本发明的范围之内。

应注意，此处用于描述各种实施方案的术语“示例”意在表明，这样的实施方案是可能的实施例、代表和/或阐释可能的实施方案(并且这样的术语不意在暗示这样的实施方案必然是特别的或最好的实施例)。另外，在此处公开的任一实施方案中提供的任一特征可被包括进此处公开的其他实施方案的任一个中。例如，图10(a)-图10(c)的座椅结构也可包括图6的面板构件48，其中多个管还被激光焊接至面板构件48。

此处使用的术语“联接”、“连接”以及类似的术语意味着直接或间接地将两个构件相互接合。这样的接合可以是固定的(例如，永久的)或活动的(例如，可移动或可松开的)。这样的接合可以使用两个构件或两个构件与任何附加的中间构件彼此整体形成为单一整体来实现，或者使用两个构件或两个构件与任意附加的中间构件彼此附接来实现。

这里提及的元件的位置(例如，“顶部”、“底部”、“上”、“下”等)仅被用于描述各种元件在附图中的定向。应注意，各种元件的定向根据其他示例实施方案可能有所不同，并且这样的变化意在包括在本公开文本的范围内。

应着重指出的是，各种示例实施方案中所示的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)。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，分立元件的性质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。也可在不偏离本发明的范围的情况下，对各种示例实施方案的设计、操作条件和布置进行其他替代、修改、变化和省略。

Claims (20)

1.一种用于安装在座椅组件中的座椅结构，包括：

多个管状构件，形成大体闭合的结构；

其中所述多个管状构件中的一些管状构件沿着其相应的纵向长度的大部分具有大体均匀的横截面面积；

其中所述多个管状构件中的至少第一组具有与所述多个管状构件中的第二组不同的尺寸特性和不同的材料特性中的至少一种，使得每个管状构件的机械特性都被配置为适于相应管状构件所占据的相应区域的应力要求；以及

其中所述多个管状构件被接合，使得所述多个管状构件相对于彼此处于固定位置。

2.根据权利要求1所述的座椅结构，其中所述多个管状构件具有大体矩形的横截面面积以及沿横向方向的大体矩形的外周界。

3.根据权利要求1所述的座椅结构，其中所述不同的尺寸特性和不同的材料特性中的至少一种包括外部宽度、外部高度、横向横截面面积、材料厚度以及材料成分中的至少一种。

4.根据权利要求1所述的座椅结构，其中所述多个管状构件包括第一管状构件和第二管状构件，所述第一管状构件沿着其纵向长度的大部分具有第一横截面面积，所述第二管状构件沿其纵向长度的大部分具有不同于所述第一横截面面积的第二横截面面积。

5.根据权利要求4所述的座椅结构，其中所述多个管状构件包括第三管状构件和第四管状构件，所述第三管状构件沿着其纵向长度的大部分具有不同于所述第一和第二横截面面积的第三横截面面积，以及所述第四管状构件沿着其纵向长度的大部分具有不同于所述第一、第二和第三横截面面积的第四横截面面积。

6.根据权利要求1所述的座椅结构，进一步包括被接合至所述多个管状构件的面板构件。

7.根据权利要求6所述的座椅结构，其中所述面板构件通过焊接、机械接合、铜焊、胶合及其组合中至少一种被接合至所述多个管状构件中的每一个。

8.根据权利要求1所述的座椅结构，其中所述多个管状构件通过使所述管状构件中的一个管状构件的第一部分的末端插入另一管状构件的第二部分的末端而被联接。

9.根据权利要求1所述的座椅结构，进一步包括至少一个附加构件，该至少一个附加构件被接合至邻近管状构件的外部部分。

10.根据权利要求9所述的座椅结构，其中所述附加构件包括枢轴支架，用于附接实现座椅靠背折叠功能的枢轴机构。

11.一种制造用于安装到座椅组件中的座椅结构的方法，包括：

将多个管状构件放置在接合型架上，其中所述多个管状构件中的至少第一组具有与所述多个管状构件中的第二组不同的尺寸特性和不同的材料特性中的至少一种，使得每个管状构件的机械特性都被配置为适于相应管状构件所占据的相应区域的应力要求，以及

在所述接合型架上联接所述多个管状构件，使得形成大体闭合的结构。

12.根据权利要求11所述的方法，其中在将所述多个管状构件放置在所述接合型架上之前或之后，将一个面板构件布置到所述接合型架上。

13.根据权利要求12所述的方法，其中所述多个管状构件的联接包括通过激光焊接、机械接合、铜焊、胶合及其任意组合中的至少一种将所述管状构件接合至所述面板构件。

14.根据权利要求11所述的方法，其中所述多个管状构件的联接包括将所述多个管状构件中一个管状构件的第一部分的末端插入另一个管状构件的第二部分的末端。

15.根据权利要求14所述的方法，其中所述管状构件的第一部分的末端变窄或扩张，从而配合至所述管状构件的第二部分的末端。

16.根据权利要求14所述的方法，其中所述管状构件的联接还包括通过焊接形成多个焊缝、机械接合、铜焊、胶合及其任意组合中的至少一种将邻近的管状构件相互接合。

17.根据权利要求14所述的方法，其中所述管状构件的第一部分和第二部分沿着其相应的纵向长度具有大体恒定的横截面面积。

18.根据权利要求11所述的方法，其中所述管状构件的联接包括通过焊接、机械接合、铜焊、胶合及其任意组合中的至少一种将一个附加构件应用至邻近管状构件的外部部分以及将邻近管状构件接合至所述附加构件。

19.根据权利要求18所述的方法，其中所述附加构件是枢轴支架，用于附接实现座椅靠背折叠功能的枢轴机构。

20.根据权利要求11所述的方法，其中所述不同的尺寸特性和不同的材料特性中的至少一种包括外部宽度、外部高度、横向横截面面积、材料厚度以及材料成分中的至少一种。

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