KR101671691B1 - 차량 시트 구조물 및 구성요소에 대한 열 처리 - Google Patents

차량 시트 구조물 및 구성요소에 대한 열 처리 Download PDF

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마크 안토니 해리스
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에드워드 제이. 라몬트
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존슨 컨트롤스 테크놀러지 컴퍼니
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Abstract

차량 구성요소를 위한 구조용 부재(346)를 국부적으로 열 처리하는 방법으로서, 구조용 부재를 전도성인 제 1 층을 가지는 제 1 요소(761) 및 도전성인 제 2 층을 가지는 제 2 요소(762)를 포함하는 고정체내에 배치하는 단계, 상기 구조용 부재와 접촉되게 상기 제 1 및 제 2 요소들 중 하나 이상을 이동시키는 단계, 상기 제 1 및 제 2 요소들 중 하나 이상에 의해 상기 구조용 부재 내로 압력을 부과하는 단계, 상기 구조용 부재 내의 하나 이상의 열 처리된 구역에 영향을 미치도록 상기 제 1 및 제 2 요소들 중 도전성 제 1 층들을 통하여 전류를 통과시키는 단계, 및 상기 전류를 중단시키고 상기 구조용 부재로부터 압력을 해제하는 단계를 포함한다.

Description

차량 시트 구조물 및 구성요소에 대한 열 처리 {HEAT TREATMENT FOR VEHICLE SEAT STRUCTURES AND COMPONENTS}
관련 특허 출원들에 관련된 교차-참조
본 출원은 2012년 10월 8일에 출원된 미국 가특허 출원 제 61/711,041호의 우선권의 이익을 주장하며 이 미국 가특허 출원은 전체가 인용에 의해 본원에 포함된다.
본 출원은 일반적으로 차량 시트들용 구조물들의 분야에 관한 것이다. 더욱 상세하게는, 본 출원은 선택적 경화를 통해 조정된 강도(tailored strength)들을 가지는 차량 시트 구조물들에 관한 것이다.
일 실시예는 차량 구성요소용 구조용 부재를 국부적으로 열 처리하는 방법에 관한 것이다. 상기 방법은 도전성인 제 1 층을 가지는 제 1 요소 및 도전성인 제 1 층을 가지는 제 2 요소를 포함하는 고정체 내로 구조용 부재를 배치하는 단계; 제 1 요소 및 제 2 요소 중 하나 이상을 상기 구조용 부재와 접촉되게 이동시키는 단계; 상기 제 1 요소 및 제 2 요소 중 하나 이상에 의해 구조용 부재 내로 압력을 부과하는 단계; 구조용 부재 내에서 하나 이상의 열 처리된 구역을 초래하도록 제 1 요소 및 제 2 요소의 도전성인 제 1 층들을 통하여 전류를 통과시키는 단계; 및 상기 전류를 중단시키고 구조용 부재로부터 압력을 해제하는 단계를 포함한다.
상기 전류가 도전성 층들을 통과될 때 제 1 요소 및 제 2 요소의 도전성 제 1 층들은 구조용 부재와 접촉할 수 있어, 상기 전류가 또한 구조용 부재 내로 통과한다.
제 1 및 제 2 요소들 각각은 또한 도전성 제 1 층 상에 제공되는 제 2 층을 포함할 수 있으며, 여기서 각각의 제 2 층은 열 전도성 및 전기 절연성 층이다. 제 1 및 제 2 요소들 중 제 2 층들은 구조용 부재와 열 접촉할 수 있어, 전류가 구조용 부재 내로 통과하지 않는다.
다른 실시예는 복수의 열 처리된 구역들을 포함하는 열 처리된 존(zone)을 가지는 구조용 부재를 포함하는 차량 시트 구조물에 관한 것으로, 열 처리된 구역들이 구조용 부재의 열 처리되지 않은 구역들의 미세 구조물과 상이한 미세 구조물을 가지며, 여기서 복수의 열 처리된 구역들은 열 처리된 존에 인접하게 구성된 버클링 존(buckling zone)을 형성함으로써 구조용 부재의 하중 부과 중에 하중(load) 경로 관리를 제공하도록 배열된다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 차량의 사시도이다.
도 2는 조정된 강도를 구비한 구조용 부재를 가지는 시트 구조물의 예시적인 실시예의 사시도이다.
도 3은 조정된 강도를 가지는 시트 구조물의 부재의 예시적인 실시예의 측면도이다.
도 4는 조정된 강도를 가지는 시트 구조물의 부재의 다른 예시적인 실시예의 사시도이다.
도 5는 조정된 강도를 가지는 시트 구조물의 부재의 다른 예시적인 실시예의 측면도이다.
도 6은 조정된 강도를 가지는 시트 구조물의 부재의 다른 예시적인 실시예의 측면도이다.
도 7은 부재 내의 열 처리된 존을 도시하는 도 4의 부재의 일 부분의 사시도이다.
도 8은 이의 강도를 조정하기 위해 국부적으로 열 처리되는 도 4의 부재의 횡단면도이다.
도 9는 이의 강도를 조정하기 위해 국부적으로 열 처리되는 도 3의 부재의 횡단면도이다.
도 10은 구조용 부재를 열 처리하는 예시적인 방법을 도시하는 개략도이다.
도 11a는 예시적인 실시예에 따라, 구조물을 국부적으로 경화하기 위한 직접 저항 시스템(direct resistance system)을 도시하는 개략도이다.
도 11b는 다른 예시적인 실시예에 따라, 구조물을 국부적으로 경화하기 위한 직접 저항 시스템을 도시하는 다른 개략도이다.
도 12a 내지 도 12e는 예시적인 실시예에 따라, 간접 저항(indirect resistance)을 통하여 구조용 부재를 열 처리하도록 구성된 조립체의 다양한 도면들이다.
도 13은 예시적인 실시예에 따라, 간접 저항 시스템에서 사용하기 위한 가열 요소의 횡단면도이다.
도 14는 간접 저항을 사용하여 구조물을 열 처리하는 다른 예시적인 방법을 보여주는 개략도이다.
도 15는 예시적인 실시예에 따라, 구조물을 국부적으로 경화하기 위한 간접 저항 시스템을 도시하는 개략도이다.
도 16은 조정된 강도를 구비한 구조용 부재를 가지는 시트 부재의 다른 예시적인 실시예의 사시도이다.
도 17은 조정된 강도를 구비한 구조용 부재를 가지는 시트 부재의 다른 예시적인 실시예의 사시도이다.
도 18은 조정된 강도를 구비한 구조용 부재를 가지는 시트 구조물의 다른 예시적인 실시예의 사시도이다.
도 19는 조정된 강도를 구비한 구조용 부재를 가지는 시트 부재의 또 다른 예시적인 실시예의 사시도이다.
일반적으로 도면들을 참조하면, 선택적 경화를 통하여 조정된 강도들을 가지는 차량들에서 예를 들면, 차량 시트 조립체들에서 사용하기 위한 구조용 부재들이 본원에서 개시된다. 예시적인 실시예에 따라, 구조용 부재들은 직접 저항의 방법을 사용하여 국부적으로 경화되는 하나 또는 둘 이상의 영역을 포함하며, 여기서 전류는 구조용 부재와 접촉하는 하나 이상의 도전성 요소를 사용하여 하나 또는 둘 이상의 영역을 통과한다. 다른 예시적인 실시예에 따라, 구조용 부재들은 간접 저항의 방법을 사용하여 국부적으로 경화되는 하나 또는 둘 이상의 영역을 포함하며, 여기서 전류는 하나 이상의 도전성 요소를 통과하지만 구조용 부재를 직접적으로 통과하지 않는다.
예를 들면, 차량 시트 구조물들은 복수의 열 처리된 구역들을 구비한 열 처리된 존을 가지는 부재를 포함할 수 있으며, 여기서 복수의 열 처리된 구역들이 부재의 하중 부과 중에 하중 경로 관리(load path management)(예를 들면 제어된 버클링 존)를 제공하도록 배열된다. 상기 부재는 직접 저항 고정체로 열 처리될 수 있고, 예를 들면 부재를 전극과 접촉되게 배치하는 단계, 제 2 전극을 부재와 접촉되게 이동시키는 단계, 하나 이상의 전극에 의해 부재 내로 압력을 부과하고 부재 내에 열 처리된 구역을 제공하도록 전극들 및 부재를 통하여 전류를 통과시키는 단계, 전류를 중단시키고 부재로부터 압력을 해제하는 단계, 및 전극으로부터 부재를 제거하는 단계를 포함한다. 부재를 열 처리하는 방법은 또한 부재를 퀀칭하는 단계(quenching), 및/또는 부재를 템퍼링하는 단계(tempering)를 포함할 수 있다. 상기 프로세스는 열 처리된 존을 형성하도록 다수의 열 처리된 구역들을 제공하도록 반복될 수 있다. 대안적으로, 다수의 열 처리된 구역들은 실질적으로 동시에 부재에, 예를 들면 동일한 고정체에 형성될 수 있다.
또한, 예를 들면, 차량 시트 구조물들은 제어된 버클링 존을 제공하도록 구성된 하나 또는 둘 이상의 열 처리된 구역을 가지는 부재를 포함할 수 있으며, 여기서 하나 또는 둘 이상의 열 처리된 구역이 간접 저항을 통하여 제공된다. 전류는 도전성 층 및 열 처리된 구역에서 부재와 접촉하는 열 전도성 및 전기 절연성 층을 포함하는 가열 요소를 통과될 수 있다. 도전성 층은 도전성 층을 통하여 열 처리된 구역으로 전도되는 열을 생성할 수 있다.
도 1은 차량(1)의 탑승자(도시 안됨)에게 좌석을 제공하기 위한 시트 조립체(2)를 가지는 차량(1)을 예시한다. 차량(1)은 통상적인 세단으로서 도시되지만, 본원에서 개시된 구조용 부재들 및 시트 조립체들이 예를 들면, SUV들, 밴(van)들, 트럭들, 대량 수송 차량들과 같은, 임의의 유형의 차량이 제공될 수 있다는 점에 주의하여야 한다. 따라서, 본원에서 공개된 차량들의 예들은 제한하지 않는다.
시트 조립체(2)는 시트 쿠션에 대해 시트 등받이의 조정성(예를 들면 피벗팅)을 제공하도록 시트 기구(예를 들면 리클라이너)를 통한 것과 같이, 함께 커플링될 수 있는 시트 등받이 및 시트 저부를 포함할 수 있다. 시트 조립체(2)는 또한 구조적 지지부를 시트(2)에 제공하도록 구성되는 구조물 또는 프레임을 포함할 수 있다. 예를 들면, 시트 등받이는 등받이 프레임을 포함할 수 있고, 시트 저부는 저부 프레임을 포함할 수 있다. 각각의 프레임은 하나의 구조용 부재(예를 들면, 브래킷) 또는 복수의 상호 연결된 구조용 부재들을 포함할 수 있다.
프레임들(예를 들면, 등받이 프레임, 저부 프레임)은 예를 들면, 동적 차량 충격(예를 들면, 전방 충돌, 전복, 등) 동안 착석한 탑승자를 제한함으로써, 시트 조립체(2)가 받는 하중들을 관리하도록 구성될 수 있다. 예를 들면, 시트 조립체(2)는 탑승자를 제한함으로써 유도된 시트의 프레임(들) 내로 하중을 전달하는 일체형 탑승자 제한 시스템(예를 들면, 시트 벨트 조립체)를 포함하도록 구성될 수 있다. 시트의 프레임(들)이 하중을 받을 수 있기 때문에, 시트의 프레임은 하중 관리를 위해 프레임(들)을 구성하는 것, 예를 들면, 탑승자에게 전달되는 하중들을 감소시키도록 하중 부과 중에 프레임(들)이 에너지를 흡수하는 것이 유리할 수 있다. 예를 들면, 시트 조립체(2)는 하중 부과를 관리하도록 구성될 수 있어 하중들을 변형하고(예를 들면 소성적으로) 변형 동안 하중들을 흡수함으로써 동적 차량 사고로부터 탑승자 부상 가능성을 감소시킨다. 따라서, 유효한 하중 관리를 제공하도록 프레임(들)의 다양한 구조용 부재들의 강도를 조정하는 것이 유리할 수 있다. 예를 들면, 구조용 부재는 부재의 강도를 조정하도록 부재의 다른 영역으로부터 변화하는 강도를 가지는 하나 이상의 영역을 포함할 수 있다.
도 2는 시트 구조물이 가시적이 되도록 명료성을 위해 포옴(foam) 및 트림(trim)(예를 들면, 완충 부재 및 커버링)이 제거된 시트 조립체(2)의 예시적인 실시예를 예시한다. 시트 구조물은 시트 저부 구조물(19), 시트 등받이 구조물(20), 한 쌍의 공간 이격된 트랙 조립체(12, 13)들(예를 들면, 레일들)에 미끄럼 가능하게 커플링되는 한 쌍의 대향 라이저(riser)(14)들을 포함한다. 시트 등받이 구조물(20)은 리클라이너 기구(25)에 의해 라이저(14)들 및/또는 시트 저부 구조물(19)에 피벗되게 커플링될 수 있다.
시트 저부 구조물(19)은 용접, 패스너(fastener)들, 및/또는 임의의 적합한 커넥터를 통하여 상호 연결되는 복수의 구조용 부재들을 포함할 수 있다. 도 2에 도시된 바와 같이, 시트 저부 구조물(19)은 관형 프레임(23) 및 상기 관형 프레임(23)에 커플링되는 서스펜션(suspension; 24)을 포함한다. 서스펜션(27)은 시트 저부 상에 착석한 탑승자 및 쿠션재를 지지할 수 있으며, 관형 프레임(26)은 시트 저부를 통한 하중 부과를 관리하도록 구성된다.
시트 등받이 구조물(20)은 용접, 패스너들, 및/또는 임의의 적합한 커넥터를 통하여 상호 연결되는 복수의 구조용 부재들을 포함할 수 있다. 도 2에 도시된 바와 같이, 시트 등받이 구조물(20)은 관형 프레임(26), 상기 관형 프레임(26)에 부착된 서스펜션(27) 및 크로스 부재(cross-member; 28)를 포함한다. 서스펜션(24)은 시트 등받이 상의 완충 작용뿐만 아니라 시트 조립체(2)상에 착석한 탑승자를 지지할 수 있다. 관형 프레임(23) 및 크로스 부재(28)는 시트 등받이를 통한 하중 부과를 관리하도록 구성된다.
각각의 라이저(14)는 하나 또는 둘 이상의 구조용 부재를 포함할 수 있다. 예를 들면, 각각의 라이저(14)는 예를 들면 본원에서 개시된 열 처리 프로세스를 사용함으로써 조정된 강도를 가지도록 구성되는 측면 부재(46) 형태의 구조용 부재를 포함한다. 부가적으로, 시트 저부 구조물(19) 및/또는 시트 등받이 구조물(20)을 구성하는 다른 부재들 중 어느 하나는 본원에서 개시된 열 처리 프로세스를 사용하여 조정된 강도를 가지도록 구성될 수 있다.
도 3 내지 도 6은 차량들에서 예를 들면, 차량 시트 조립체들에서, 사용하기 위한 다양한 구조용 부재들을 예시하며, 여기서 구조용 부재들은 국부 영역들의 선택적인 경화를 통하여 국부 영역들에 조정된 강도들을 포함한다. 비록 단지 몇 예들의 구조용 부재들이 본원에서 개시되지만, 임의의 시트 구조물 구성요소뿐만 아니라 임의의 차량의 구조적 구성요소는 조정된 강도들을 가지는 국부 영역들에서 본원에 개시된 바와 같이 선택적으로 경화될 수 있으며, 본원에서 개시된 예들이 제한되지 않는다는 점에 주의한다.
도 3은 시트 구조물의 하중 부과를 관리하도록 시트 구조물에 사용하도록 구성되는 측면 부재(146)의 형태로 구조용 부재를 예시한다. 측면 부재(146)는 열 처리될 수 있는 강 또는 임의의 다른 적합한 재료로 제조될 수 있다. 예를 들면, 측면 부재(146)는 저 강도 강, 고 강도 저 합금 강, 붕소, 2상 재료(dual phase material), 또는 임의의 다른 적합한 강으로 제조될 수 있다. 측면 부재(146)는 일반적인 직사각형의 세장형 구성과 같은, 임의의 적합한 구성(예를 들면, 형상, 크기, 두께)을 가질 수 있다. 도시된 바와 같이, 측면 부재(146)는 복수의 개구들(예를 들면, 중량 경감 구멍들)을 구비한 복수의 상승된 표면(예를 들면, 엠보스들)을 가지며 그 안에 제공된 복수의 열 처리된 구역(149)들(예를 들면 위치들)을 구비한 복수의 열 처리된 존(148)을 가지는 B-브래킷 형태이다. 복수의 열 처리된 구역(149)들은 부재를 통한 하중들을 더 효율적인 방식으로 관리하도록 하중 부과하에 있을 때 측면 부재(146)를 통한 제어된 버클링 존을 유발하도록 구성되는 열 처리된 존(148)을 제공하도록 배열된다.
예시적인 실시예에 따라, 측면 부재(146)는 미리 결정된 열 처리된 존(148)을 포함하여 등받이 프레임(예를 들면, 리클라이너)을 위한 부착 위치(141)들 아래 버클링 존(150)(도 3에 점선으로 둘러싸여진 존으로 도시됨)을 제공하여 완충 구조물이 버클링되지 않거나 등받이 프레임 보다 적게 버클링 되는 동안 등받이 프레임의 버클링을 유발하도록 한다. 도 3에 도시된 바와 같이, 측면 부재(146)는 등받이 프레임을 측면 부재(146)에 커플링하기 위한 두 개의 공간 이격된 부착 위치(141)들을 포함하고 버클링 존(150)은 부착 위치(141)들에 인접하게 측면 부재(146)의 폭을 연장하도록 구성된다. 버클링 존(150)의 크기(예를 들면, 높이, 두께, 등)는 적용에 따라 조정될 수 있다. 일 예에 따라, 버클링 존(150)의 크기는 길이가 100 내지 160 mm이고 폭이 10 내지 30 mm이다. 버클링 존(150)은 버클링 존(150)에 인접하게 (예를 들면, 아래) 제공되는 열 처리된 존(148)에 의해 유발된다.
도시된 바와 같이, 열 처리된 존(148)은 8개의 열 처리된 구역(149)들을 포함하며, 여기서 각각의 쌍의 인접한 열 처리된 구역(149)들이 이격 거리(D1) 만큼 공간 이격된다. 일 예에 따라, 이격 거리(D1)는 8 내지 20 mm이고, 더 바람직하게는, 이격 거리(D1)은 약 14 mm이다. 단부들에 배치된 열 처리된 구역(149)들 각각은 이격 거리(D1)와 동일한 거리 또는 다른 거리 만큼 측면 부재(146)의 인접한 에지(예를 들면, 주변)로부터 이격될 수 있다. 이에 따라, 열 처리된 구역들의 쌍들 사이의 이격 거리는 일반적으로 동일할 수 있거나 서로에 비해 상이할 수 있다.
각각의 열 처리된 구역(149)의 크기(예를 들면, 반경, 직경, 면적)는 다른 열 처리된 구역들과 동일하거나 상이할 수 있다. 각각의 열 처리된 구역(149)의 크기는 또한 적용 분야를 기초로 하여 조정될 수 있다. 일 예에 따라, 각각의 열 처리된 구역(149)은 2 내지 10 mm의 직경(A1)을 가지며 더 바람직하게는 각각의 열 처리된 구역(149)의 직경(A1)은 약 6 mm이다.
예시적인 실시예에 따라, 측면 부재(146)의 복수의 열 처리된 구역(149)은 아래에서 설명되는 프로세스와 같은, 직접 저항 프로세스를 사용하여 제공된다. 복수의 열 처리된 구역(149)은 예를 들면, 복수의 열 치리된 구역(149)들 및 동시에 복수의 고정체를 직접 저항 용접함으로써 동시에 제공될 수 있으며, 여기서 각각의 고정체는 하나의 구역(149)을 처리하도록 구성된 한 쌍의 대향 전극들을 포함한다. 대안적으로, 복수의 열 처리된 구역(149)들은 예를 들면 한 쌍의 전극들을 가지는 단일 고정체를 사용하여, 상이한 시간들에 예를 들면 순차적으로 제공될 수 있다. 다른 예시적인 실시예에 따라, 측면 부재(146)의 복수의 열 처리된 구역(149)들은 간접 저항 프로세스를 사용하여 제공된다.
도 4는 예를 들면, 시트 조립체(2)에 대해, 시트 구조 구조물을 통한 하중 부과를 관리하도록 구성되는 등받이 프레임 부재(246) 형태의 구조용 부재의 다른 예시적인 실시예를 예시한다. 등받이 프레임 부재(246)는 하나 이상의 열 처리된 구역(249)을 포함한다. 도시된 바와 같이, 등받이 프레임 부재(246)는 유사한 형상 및 상이한 형상의 조합을 가지는 복수의 열 처리된 구역(249)들을 포함한다. 그러나, 등받이 프레임 부재(246)는 단지 유사한 형상 또는 상이한 형상을 가지도록 구성될 수 있다. 열 처리된 구역의 일반적인 형상은 전극들의 형상에 의해 영향을 받을 수 있다. 예를 들면, 일반적으로 원통형 형상의 전극들은 일반적으로 원통형 형상의 열 처리된 구역(249)을 형성할 수 있다. 또한, 예를 들면, 전극들은 다른 형상, 일반적인 계란 형상, 타원 형상, 또는 임의의 적합한 형상을 가지도록 구성될 수 있다. 이러한 다른 형상의 전극들은 전극들과 유사한 형상을 가지는 열 처리된 구역들을 생성할 수 있다.
등받이 프레임 부재(246)는 복수의 열 처리된 구역(249)들을 포함할 수 있어 하나 이상의 버클링 존을 제공한다. 예시적인 실시예에 따라, 등받이 프레임 부재(246)는 하부 구조물(예를 들면, 완충 구조물, 측면 부재, 등)을 위한 부착 위치(241)로부터 일반적으로 대략 중간 높이 위치에 제공되는 제 1 버클링 존(250)을 포함한다. 예를 들면, 제 1 버클링 존(250)은 착석한 탑승자의 중간 등받이 부분과 h-지점 사이와 같이, 착석한 탑승자의 h-지점 가까이 있도록 구성될 수 있다. 일 예에 따라, 버클링 존(250)은 75 내지 125 mm인 길이 및 8 내지 16 mm인 폭을 갖는다. 더 바람직하게는, 버클링 존은 약 100 mm인 길이 및 약 12 mm인 폭을 가질 수 있다.
등받이 프레임 부재(246)는 등받이 프레임 부재(246)의 제 1 측면(242) 상에 제공된 세장형의 제 1 열 처리된 구역(249a)을 포함할 수 있다. 제 1 측면(242)은 차량 횡단 평면(cross-car plane)와는 대조적으로, (차량에서) 전방 및 후방 평면으로 연장할 수 있어, 제 1 열 처리된 구역(249a)이 또한 전방 및 후방 평면으로 연장한다. 예를 들면, 제 1 열 처리된 구역(249a)은 전방 및 후방 평면에서 수직하게 연장하도록 구성될 수 있다. 제 1 열 처리된 구역(249a)은 부착 위치(241)로부터(또는 부착 위치(241) 근처) 등받이 프레임 부재(246)의 대략 중간 높이까지 연장할 수 있다. 일 예에 따라, 세장형 제 1 열 처리된 구역(249a)은 150 내지 250 mm인 길이를 가지며, 더 바람직하게는 길이는 약 200 mm이다. 또한, 일 예에 따라, 제 1 열 처리된 구역(249a)은 10 내지 20 mm 사이인 폭을 가지며, 더 바람직하게는 폭이 약 15 mm이다.
등받이 프레임 부재(246)는 또한 등받이 프레임 부재(246)의 제 2 측면(243) 상에 제공된 세장형의 제 2 열 처리된 구역(249b)을 포함할 수 있다. 제 2 측면(243)은 전방 및 후방 평면에 대해 횡방향으로 구성될 수 있는 차량-횡단 평면(차량에서)으로 연장할 수 있어, 제 2 열 처리된 구역(249b)이 또한 차량-횡단 평면으로 연장한다. 제 2 열 처리된 구역(249b)은 제 1 열 처리된 구역(249a)에 일반적으로 인접하게 구성될 수 있으며, 등받이 프레임 부재(246)의 대략 중간 높이로부터 길이를 연장할 수 있고, 여기서 상기 길이는 제 1 열 처리된 구역(249a)의 길이와 동일하거나 상이할 수 있다. 일 예에 따라, 제 2 열 처리된 구역(249b)은 50 내지 150 mm인 길이를 가지며, 더 바람직하게는 길이는 약 100 mm이다. 또한, 일 예에 따라, 제 2 열 처리된 구역(249b)은 8 내지 16 mm인 폭을 가지며, 더 바람직하게는 폭이 약 12 mm이다.
도 4에 도시된 바와 같이, 등받이 프레임 부재(246)는 홀로 또는 본원에서 개시된 다른 버클링 존(들)과 조합하여 제 2 버클링 존(250')을 포함하도록 구성될 수 있다. 제 2 버클링 존(250')은 등받이 프레임 부재(246)의 버클링을 리클라이너 및/또는 하부 구조물의 부착 바로 위로 전달하는(drive) 것과 같이 부착 위치(241) 위 및 근처에 제공될 수 있다. 일 예에 따라, 제 2 버클링 존(250')은 120 내지 170 mm인 길이 및 8 내지 16 mm인 폭을 갖는다. 더 바람직하게는, 버클링 존은 약 145 mm인 길이 및 약 12 mm인 폭을 가질 수 있다.
제 2 버클링 존(250')을 따라 버클링하도록 등받이 프레임 부재(246)에 영향을 미치도록, 등받이 프레임 부재(246)을 제 2 버클링 존(250')에 인접하게 제공된 하나 이상의 열 처리된 구역을 가지도록 구성될 수 있다. 예를 들면, 등받이 프레임 부재(246)는 3개의 열 처리된 구역(249')을 포함할 수 있고, 여기서 하나의 열 처리된 구역(249')이 등받이 프레임 부재(246)의 제 1 측면(242) 상의 부착 위치(241) 아래 제공되며 여기서 두 개의 열 처리된 구역(249')이 등받이 프레임 부재(246)의 제 2 측면(243) 상의 부착 위치(241)에 인접하게 제공된다. 일 예에 따라, 열 처리된 구역(249') 각각은 3 내지 79 mm2인 면적을 가지며 더 바람직하게는, 상기 면적은 약 28 mm2이다. 열 처리된 구역(249')은 거리(D4)만큼 공간 이격될 수 있다. 일 예에 따라, 이격 거리(D4)는 20 내지 30 mm이고 더 바람직하게는 이격 거리(D4)는 약 25 mm이다. 열 처리된 구역(249') 중 두 개 또는 세 개 이상(예를 들면, 제 2 측면(243)에 제공된 두 개의 구역들)이 단일의 열 처리된 구역으로 제조될 수 있다는 점에 주의한다.
등받이 프레임 부재(246)는 다른 열 처리된 구역들에 의해 영향을 받을 수 있는 다른 버클링 존들을 포함하도록 구성될 수 있다. 또한, 등받이 프레임 부재(246)는 등받이 프레임 부재(246)의 일 부분을 국부적으로 보강하도록 다른 열 처리된 구역들을 포함할 수 있어 상기 부분이 버클링되는 것을 방지한다. 예를 들면, 등받이 프레임 부재(246)는 상부 부재(예를 들면, 도 6에 도시된 상부 부재(446c))에 커플링되도록 구성될 수 있으며, 여기서 상부 부재는 머리 받침대를 지지하도록 구성된다. 머리 받침대는 후면 차량 충돌 사건 동안과 같이, 등받이 프레임을 통하여 비교적 높은 하중을 전달할 수 있다. 등받이 프레임 부재(246)는, 상부 부재가 머리 받침대에 의해 전달된 하중으로부터의 버클링을 방지하도록 등받이 프레임 부재에 커플링되는, 위치에 국부적인 등받이 프레임 부재의 강도를 증가하기 위하여 하나 또는 둘 이상의 열 처리된 구역을 포함할 수 있다.
도 4에 도시된 예에 따라, 등받이 프레임 부재(246)는 제 1 측면(242)의 상부 부분에 제공된 한 쌍의 원 형상의 열 처리된 구역(249")들을 포함하며 여기서 상부 부재는 등받이 프레임 부재(246)에 커플링되도록 구성된다. 일 예에 따라, 열 처리된 구역(249")들은 20 내지 30 mm의 이격 거리(D2) 만큼 공간 이격되며, 더 바람직하게는 이격 거리(D2)는 약 25 mm이다. 일 예에 따라, 각각의 열 처리된 구역(249")은 10 내지 20 mm의 이격 거리(D3) 만큼 제 1 측면(242)의 전방 에지(242a)(예를 들면, 주변)로부터 위치되고, 더 바람직하게는 이격 거리(D3)는 약 15 mm이다. 또한, 일 예에 따라, 각각의 열 처리된 구역(249")은 2 내지 10 mm의 직경(A2)을 가질 수 있고, 더 바람직하게는, 직경(A2)은 약 6 mm이다.
이러한 배열체는 유리하게는 등받이 프레임 부재(246)의 상부 부분의 버클링을 방지할 수 있고 버클링을 버클링 존(250)으로 전달할 수 있다. 예를 들면, 이러한 배열체는 탑승자로부터의 하중 부과를 견딜 수 있고 예를 들면 머리 받침대 및/또는 상부 부재로부터의 하중을 버클링 존(250) 아래로 전달하여, 버클링 존(250)에서의 버클링을 용이하게 한다.
등받이 프레임 부재(246)는 선택적으로 한 쌍의 원 형상의 열 처리된 구역(249")들 아래 제공된 세장형 열 처리된 구역(249")를 포함할 수 있는데, 세장형 열 처리된 구역은 상부 부재가 등받이 프레임 부재(246)에 커플링되는 위치 아래에 위치될 수 있어 하중들을 머리 받침대 및 상부 부재로부터 버클링 존(250)까지 운반한다. 일 예에 따라, 열 처리된 구역(249")은 490 내지 970 mm2의 면적을 가지며 더 바람직하게는, 상기 면적은 약 730 mm2이다.
예시적인 실시예에 따라, 등받이 프레임 부재(246)의 복수의 열 처리된 구역(249)은 아래에서 설명되는 프로세스와 같은, 직접 저항 프로세스를 사용하여 제공된다. 다른 예시적인 실시예에 따라, 등받이 프레임 부재(246)의 복수의 열 처리된 구역(249)들은 아래에서 설명되는 프로세스와 같은, 간접 저항 프로세스를 사용하여 제공된다. 또 다른 예시적인 실시예에 따라, 복수의 열 처리된 구역(249)들은 간접적 및 직접적 저항 프로세스들의 조합에 의해 제공될 수 있다.
도 5는 열 처리된 존 위로 연장하는 비교적 더 작은 구역들을 가지는 복수의 열 처리된 구역(149)과 대조적으로, 측면 부재(346)를 제외한 측면 부재(146)가 비교적 더 큰 구역 위로 연장하는 단일 열 처리된 구역(349)을 포함할 때 기본적으로 동일한 구성(예를 들면, 형상, 크기, 두께)를 가지도록 구성되는 측면 부재(346) 형태의 구조용 부재를 예시한다. 즉, 측면 부재(346)는 측면 부재(146)의 복수의 열 처리된 구역(149)들의 면적들의 합보다 더 큰 면적을 가지도록 구성될 수 있는 단일의 열 처리된 구역(349)을 갖는다.
측면 부재(346)의 단일 열 처리된 구역(349)은 더욱 효과적인 방식으로 부재를 통하여 하중들을 관리하도록 하중 부과하에 있을 때 측면 부재(346)의 제어된 버클링 존(350)(점선을 사용하여 도 5에 도시됨)과 같은, 존을 통하여 소성 변형(예를 들면, 제어된 버클링)을 유발하도록 구성된다. 예를 들면, 측면 부재(346)는 등받이 프레임(예를 들면, 리클라이너)에 대한 부착 위치(353)들 근처에 버클링 존(350)을 포함할 수 있어 등받이 프레임의 버클링을 유발하는 반면 탑승자 하중 부과 동안과 같이 시트 구조물에 하중이 걸릴 때, 완충 구조물이 버클링되는 것을 방지하거나 등받이 프레임보다 적게 버클링된다.
도시된 바와 같이, 열 처리된 구역(349)은 제 1 부분(351) 및 제 1 부분(351)으로부터 일정한 각도로 멀리 연장하는 제 2 부분(352)을 포함한다. 제 1 부분(351)은 일반적인 직사각형 형상을 가질 수 있고 측면 부재(346)의 제 1 섹션을 가로질러 연장할 수 있다. 도 5에 도시된 바와 같이, 제 1 부분(351)은 측면 부재(346)의 제 1 주변(346a)으로부터 길이(L1)를 가지는 제 2 주변(346b)까지 연장한다. 제 1 부분(351)은 또한 길이(L3)와 동일한 폭을 가질 수 있다. 일 예에 따라, 제 1 부분(351)의 길이(L1)는 105 내지 155 mm이고 폭(L3)은 8 내지 16 mm이다. 더 바람직하게는, 길이(L1)는 약 130 mm이고 폭(L3)은 약 12 mm이다. 제 1 부분(351)은 부착 위치(353)(예를 들면, 대략 이의 중심들)로부터 50 내지 100 mm의 거리에 위치될 수 있다.
열 처리된 구역(349)의 제 2 부분(352)은 일반적인 직사각형 형상을 가질 수 있고 측면 부재(346)의 제 2 섹션을 가로질러 연장할 수 있다. 도 5에 도시된 바와 같이, 제 2 부분(352)은 길이(L2) 및 폭(L3)을 가지는 측면 부재(346)의 제 2 주변(346b)을 따라 제 1 부분(351)의 단부로부터 연장한다. 일 예에 따라, 제 2 부분(352)의 길이(L2)는 25 내지 75 mm이고 폭(L3)은 8 내지 16 mm이다. 더 바람직하게는, 길이(L2)는 약 50 mm이고 폭(L3)은 약 12 mm이다. 열 처리된 구역(349)이 본원에서 개시된 예와 상이한 구성(예를 들면, 형상, 크기, 등)을 가지도록 구성될 수 있다는 점에 주의된다. 즉, 열 처리된 구역(349)의 구성은 일 예로서 개시되고 제한하지 않는다.
예시적인 실시예에 따라, 측면 부재(346)의 열 처리된 구역(349)은 아래에서 설명되는 프로세스와 같은, 간접 저항 프로세스를 사용하여 제공된다. 상기 프로세스는 실질적으로 동시에 열 처리된 구역(349)의 전체 구역을 열처리할 수 있다. 즉, 제 1 및 제 2 부분(351, 352)들은 동시에 또는 상이한 시간에, 예를 들면 상이한 열 처리 작업들로 열 처리될 수 있다.
도 6은 시트 조립체(2)와 같이, 시트 조립체의 시트 등받이를 통한 하중 부과를 관리하도록 구성되는 등받이 프레임(446) 형태의 구조용 부재의 다른 예시적인 실시예를 예시한다. 등받이 프레임(446)은 하부 부재(446b) 및 상부 부재(446c)에 의해 상호 연결되는 한 쌍의 측면 부재(446a)를 포함한다. 등받이 프레임(446)은 직접 저항 프로세스 또는 간접 저항 프로세스를 사용하여 처리될 수 있는 하나 이상의 열 처리된 구역을 포함한다. 도시된 바와 같이, 등받이 프레임(446)은 각각의 측면 부재(446a) 상에 열 처리된 구역(449a) 그리고 하부 부재(446b) 상에 열 처리된 구역(449b)을 포함하는, 복수의 열 처리된 구역들을 포함한다. 열 처리된 구역들의 일반적인 형상은 등받이 프레임(446)의 하중 전달 특성들에 영향을 미치도록, 예를 들면 하중 관리를 제공하도록 조정될 수 있고, 상기 구역들은 도 6에 도시된 것과 상이하게 구성될 수 있다.
일 예에 따라, 각각의 열 처리된 구역(449a)은 20,000 내지 40,000 mm2인 면적을 갖는다. 즉, 각각의 측면 부재(446a)는 20,000 내지 40,000 mm2의 크기를 가지는 열 처리된 구역(449a)을 갖는다. 더 바람직하게는, 각각의 열 처리된 구역(449a)의 크기는 약 30,000 mm2이다. 또한, 일 예에 따라, 하부 부재(446b)의 열 처리된 구역(449b)은 30,000 내지 60000 mm2인 면적을 갖는다. 더 바람직하게는, 열 처리된 구역(449b)의 크기는 약 45,100 mm2이다.
도 8 및 도 9는 열 처리된 구역을 제공하도록 구조용 부재를 열 처리하도록 구성된 직접 저항 조립체의 예시적인 일 예를 예시한다. 도 8은 도 7에 도시된 열 처리된 구역(249)을 형성하도록 직접 저항 조립체(160)에 의해 열 처리된 등받이 프레임 부재(246)를 예시한다. 도 7에 도시된 바와 같이, 열 처리된 구역(249)은 등받이 프레임 부재(246)의 전체 두께를 통하여 연장하도록 구성될 수 있다. 도 9는 열 처리된 구역(149)을 형성하도록 직접 저항 조립체(160)에 의해 열 처리된 구조적 측면 부재(146)를 예시한다. 상기 프로세스는 직접 저항 조립체(160)의 형태의 고정체를 사용하여 구조용 부재(예를 들면, 측면 부재(146), 등받이 프레임 부재(246))를 열 처리하는 단계를 포함한다.
예시적인 실시예에 따라, 직접 저항 조립체(160)는 스폿 용접 조립체와 유사하게 구성될 수 있다. 도 8 및 도 9에 도시된 바와 같이, 직접 저항 조립체(160)는 제 1 전극(161)(예를 들면, 상부 전극) 및 상기 제 1 전극(161)과 대향하는 제 2 전극(162)(예를 들면, 하부 전극)을 포함한다. 제 1 및 제 2 전극(161, 162)들은 전기를 전도하도록 구성되고 도전성 재료(예를 들면, 황동, 구리, 등)로 제조된다. 직접 저항 조립체(160)는 제 1 및 제 2 전극(161, 162)들로 통과되는 전력을 제공하도록 구성되는 전원(도 8 또는 도 9에 도시되지 않음)을 포함한다. 전력은 와이어링 또는 임의의 적합한 장치를 사용하여 전극으로 루팅될 수 있다. 각각의 전극(예를 들면, 전극(161, 162))은 용접 프로세스 동안 전극의 (예를 들면 차가운) 온도를 조절하도록(예를 들면, 제어하도록) 유체(예를 들면, 물)를 수용하기 위해 그 안에 제공되는 공동(예를 들면, 공동(163, 164))을 포함할 수 있다. 도 8에 도시된 바와 같이, 각각의 공동(163, 164)은 전극의 온도를 조절하도록 공동 내로 냉매를 도입하도록 구성되는 유체 분배기(165)를 포함한다. 유체 분배기(165)는 유체 분배기(165)에 유체를 전달할 수 있는 도관 또는 다른 요소와 유체 연통될 수 있다.
조립체(160)는 개방 위치와 폐쇄 위치와 같은 위치들 사이에서 이동하도록 구성된다. 개방 조립체 위치에서, 제 1 및 제 2 전극(161, 162)들은 전극들이 피가공재(work piece)(예를 들면 측면 부재(146), 등받이 프레임 부재(246))가 두 전극들 사이에 배치되는 것을 허용하는 제 1 거리 만큼 공간 이격되는 제 1 위치(예를 들면, 개방 위치)에 구성된다. 하나의 전극(예를 들면, 제 1 전극(161)) 또는 양자 모두의 전극들은 제 1 거리를 제 2 위치(예를 들면, 폐쇄 위치)에 전극들을 구비한 제 2 거리로 감소시키도록 상대 전극을 향하는 방향으로 이동하도록 구성될 수 있다. 제 2 위치에서, 전극(161, 162)들은 피가공재와 접촉하게 되고 이에 의해 전력(예를 들면 전류)이 피가공재를 통과한다. 도 8 및 도 9는 각각의 전극이 각각의 측면 부재(146, 246)의 대향 측면(예를 들면, 표면)과 접촉하는 제 2 위치에 있는 제 1 및 제 2 전극(161, 162)들을 도시한다. 예를 들면, 제 1 전극(161)은 측면 부재(146)의 제 1 측면(147a)(예를 들면 상부 측면)과 접촉하고 제 2 전극(162)은 측면 부재(146)의 제 2 측면(147b)(예를 들면 하부 측면)과 접촉한다.
도 10은 예를 들면, 하나 또는 둘 이상의 열 처리된 구역(149)들을 형성하도록, 직접 저항 프로세스를 사용하는, 측면 부재(146)를 열 처리하는 예시적인 방법을 보여주는 개략적 도면을 예시한다. 프로세스는 열 처리된 구역(149)의 미세 구조를 수정하도록 구성되어 측면 부재(146)의 나머지 부분들(예를 들면, 열 처리되지 않은 구역들)의 미세 구조와 상이하다. 직접 저항 방법 또는 프로세스의 열적 사이클은 상대적으로 빠르고 1초 미만에서 측면 부재(146)의 열 처리된 구역(149) 내에 마텐자이트 미세구조를 형성할 수 있다. 도 10은 또한 직접 저항 열 처리 사이클 동안 시간에 따른 전극 가압력 및 전류를 보여준다. 예시적인 실시예에 따라, 직접 저항 열 처리 프로세스는 3단계 방법을 포함한다.
프로세스의 제 1 단계에서, 제 1(예를 들면, 상부) 전극(161)이 개방 또는 상승 위치에 있을 때 측면 부재(146)는 제 2(예를 들면, 하부) 전극(162)과 접촉하게 된다. 따라서, 측면 부재(146)에 0의 전달된 압력 및 0의 전류가 있다.
프로세스의 제 2 단계에서, 제 1 전극(161)은 측면 부재(146)와 접촉되게 하방으로 이동된다. 즉, 제 1 전극(161)은 개방 위치로부터 폐쇄 위치로 이동된다. 양 전극들이 측면 부재(146)와 접촉하면, 이어서 전극들 중 하나(예를 들면, 제 1 전극(161))의 부가 운동이 측면 부재(146) 내로 압력을 유발한다. 또한, 양 전극들이 접촉하면, 전력은 전극들로부터 측면 부재(146)를 통과할 수 있어 측면 부재(146)의 열 처리를 유발한다.
프로세스의 제 3 단계에서, 제 1 전극(161)은 제 2 전극(162)에 대해 하방으로 더 멀리 이동되어 측면 부재(146) 상의 압력을 증가시킨다. 제 3 단계 동안, 전류의 레벨은 측면 부재(146)의 열 처리된 구역(149)을 통과하여 측면 부재(146)의 온도를 증가시켜 측면 부재(146)의 열 처리를 유발한다. 예를 들면, 전극들 근처의 측면 부재(146)의 재료의 온도는 도 7에 도시된 바와 같이, 강을 오스테나이트로 변환하기 위한 제 1 시간에서 대략 910 ℃(1670 ℉)와 같은, 낮은 임계 온도 위의 온도로 상승 또는 올릴 수 있다. 측면 부재(146)의 온도가 상승되는 제 1 시간은 바람직하게는 예를 들면 밀리초에서와 같이 매우 짧을 수 있다.
다른 예시적인 실시시예들에 따라, 열 처리 프로세스는 제 4 단계, 제 5 단계, 및/또는 제 6 단계를 포함할 수 있다. 프로세스의 제 4 단계에서, 측면 부재(146)의 열 처리된 구역은 퀀치 사이클에서 마텐자이크 및/또는 베이나이트 미세구조를 형성하도록 오스테나이트로부터 급속히 냉각된다. 퀀치 사이클은 임의의 적합한 퀀치 유체(예를 들면, 공기, 물, 오일, 등)를 사용하여, 고정체 외부에서 수행될 수 있거나 고정체에 수행될 수 있다. 퀀치 사이클의 매개변수들(예를 들면, 유체, 시간, 등)은 측면 부재(146)의 열 처리된 구역의 미세 구조를 조정하도록 변화될 수 있다.
프로세스의 제 5 단계에서, 측면 부재(146)는 템퍼링되거나 어닐링될 수 있다. 예를 들면, 측면 부재(146)의 열 처리된 구역은 열 처리된 구역(예를 들면, 열 처리된 구역(149, 249))을 온도(예를 들면 하부 임계 온도 아래의 온도)로 가열함으로써 템퍼링될 수 있다. 측면 부재(146)는 측면 부재(146)의 인성(toughness)을 증가시키도록 템퍼링될 수 있는데, 이는 열 처리가 측면 부재(146)의 강도뿐만 아니라 취성을 증가시킬 수 있다.
프로세스의 제 6 단계에서, 제 1 전극(161)은 폐쇄 위치로부터 개방 위치로 상방으로 이동되어 측면 부재(146)가 고정체로부터 이동되거나 제거되는 것을 허용한다. 예를 들면, 측면 부재(146)는 다른 열 처리된 구역을 형성하도록 이동될 수 있다. 또한, 예를 들면, 측면 부재(146)는 열 처리된 구역(들) 모두가 형성되는 경우 고정체로부터 제거될 수 있다.
도 11a는 구조물 또는 부재(예를 들면, 측면 부재(146), 등받이 프레임 부재(246))를 국부적으로 경화하기 위한 직접 저항 조립체(160)(예를 들면, 용접 조립체)의 예시적인 실시시예를 보여주는 개략적 도면을 예시한다. 직접 저항 조립체(160)는 도전성 전극(161, 162)들을 통해 피가공재를 통해 전류(예를 들면 단일 펄스의 전류)를 통과시키도록 구성된다. 직접 저항 조립체(160)는 위에서 논의된 예시적인 프로세스 또는 임의의 적합한 프로세스와 함께 사용될 수 있다. 직접 저항 조립체(160)는 전원, 또는 파워 서플라이들 포함할 수 있다. 직접 저항 조립체(160)는 또한 예를 들면 유도 커플링에 의해 에너지를 전달하도록 구성되는 변압기(T1)를 포함할 수 있다. 예를 들면, 변압기(T1)는 주 회로(P) 및 보조 회로(S)를 포함할 수 있고, 여기서 전력은 주 회로(P)로부터 보조 회로(S)로 전달(전송, 딜리버링(deliver))한다. 보조 회로(S)는 전극(161, 162)들과 전기 연결된다.
도 11b는 파워 서플라이(263)와 전기 연결되는 제 1 전극(261) 및 제 2 전극(262)을 포함하는 다른 직접 저항 조립체(260)의 다른 개략적 도면을 예시한다. 파워 서플라이(263)는 전류(I)를 생성하도록 구성되고, 이 전류는 구역(249)을 국부적으로 열 처리하도록 전기 연결부(264)를 통하여 그리고 등받이 프레임 부재(246)의 형태의 피가공재를 통하여 전극(261, 262)으로 통과한다. 직접 저항 조립체는 본원에서 개시된 것과 상이하게 구성될 수 있으며, 특히 파워 서플라이 장치 및/또는 전기 연결부들이 상이하게 구성될 수 있다는 점에 주의한다.
예를 들면, 직경이 대략 7 밀리미터(7 mm)인 열 처리된 구역을 가지는 구조용 부재의 실제 테스트 샘플에 따라, 부재의 열 처리된 구역은 열 처리 후에 50 HRC의 경도를 가지며 열 처리된 구역을 둘러싸는 부재의 부분은 70 HRB의 경도를 갖는다. 전극들 및 단일 펄스 전류로부터 900 파운드-포스(900 lbf)가 포함된 테스트 샘플 상의 열 처리된 구역을 제공하는 열 처리 상태들은 28 밀리초(28 ms)의 시간 주기에 걸쳐 제공되었다. 테스트 샘플은 열 처리에 후속하는 퀀칭을 포함하지 않았다. 이러한 매개 변수들 및 크기들은 제한되지 않으며 단일 예를 예시하는 것으로 의도된다는 점에 주의한다.
국부적으로 열 처리된 구역의 양 측면들 상에 제공되는 삼각형상 노치들을 포함하는 쿠폰(coupon)(예를 들면 인장 테스트 시편)으로서 구성된 다른 실제 테스트 샘플에 따라, 인장 시험 동안 파손 모드는 열 처리된 구역 밖에 있도록 제어되었다. 노치들은 시험 동안 샘플의 파손 위치를 제어하도록 구성되었으며, 파손 위치는 열 처리된 존의 밖으로 이동되었으며, 예를 들면 열 처리된(예를 들면, 경화된) 영역을 우회하고 대신 둘러싸는 반경 방향 열 영향 존을 후속한다. 이에 따라, 테스트 샘플들은 하중(예를 들면, 파손)이 국부적 열 처리에 의해 지향되고 제어될 수 있다는 것을 보여준다.
본 출원의 발명가들은 직접 저항 프로세스가 시트 조립체들에 대한 것과 같이 구조적 구성요소들의 비교적 작은 구역들(예를 들면 약 7 mm 또는 그 미만의 구역들)을 국부적으로 열 처리하기에 효과적이었지만, 직접 저항 프로세스는 구조적 구성요소들의 비교적 더 큰 구역들(예를 들면 약 7 mm 초과 구역들)을 열 처리하기에 들 효과적이었다는 것을 발견하였다. 예를 들면, 열 처리된 구역의 크기를 증가시키도록, 전극의 크기가 이에 따라 증가하여야 한다. 그러나, 전극의 크기(예를 들면, 직경)가 증가됨에 따라, 효과적으로 열 처리되는 피가공재의 크기가 디미니싱 리턴(diminishing return)되는데, 이는 전극을 통한 전류가 전극의 외부 부분들(예를 들면 주변)에 축적되는 경향을 갖기 때문이라는 것을 발견하였다. 따라서, 직접 저항 프로세스는 영향을 받은 구역의 외측 부분들을 효과적으로 열 처리하지만, 내측 부분은 특히 더 큰 구역들에 대해 들 효과적으로 처리된다. 따라서, 원형 횡단면을 가지는 전극에 대해, 비교적 더 큰 크기(예를 들면, 직경이 약 7 mm 초과)를 가지는 전극은 중심 부분이 효과적으로 열 처리되지 않을 수 있는, 고리형 형상인 효과적으로 열 처리된 구역을 생산한다. 전극의 크기가 증가할 때, 중앙 부분의 크기가 증가하여 외측 부분보다 더 작은 정도로 열 처리되는 더 큰 부분을 제공한다.
이에 따라, 피가공재를 통하여 전류가 직접 통과함으로써(즉, 직접 저항 프로세스를 사용하여 열 처리하기 위해) 효과적으로 열 처리될 수 있는 구역을 제한된 것을 발견되었다. 따라서, 본 출원의 발명가들은 직접 저항 프로세스의 이러한 한계를 극복하는 것을 추구하였으며, 놀랍게도 피가공재로부터 전기적으로 절연되지만 피가공재에 인접하게 제공된 가열 요소를 통하여 전류를 직접 통과시킴으로써 열 처리되는 피가공재의 크기(예를 들면, 구역)가 직접 저항 프로세스에서 퀀치들 없이 증가하는 것이 발견되었다.
도 12a 내지 도 12e는 간접 저항 프로세스 또는 방법을 사용함으로써 구조(예를 들면, 구조용 부재)의 위치들 또는 미리 결정된 구역들을 국부적으로 열 처리하도록 구성된 조립체(560)(예를 들면 간접 저항 조립체, 저항 용접기, 고정체, 등)의 예시적인 실시예의 다양한 도면들이다. 도 12a에 도시된 바와 같이, 조립체(560)는 제 1 다이 반부(561), 제 2 다이 반부(562), 및 제 1 및 제 2 다이 반부(561, 562)들을 적절히 정렬하도록 구성되는 가이드 요소(563)들을 포함한다. 다이 반부(561, 562)들 중 하나 이상은 (도 12a 및 도 12c에 도시된 바와 같은) 개방 위치와 (도 12b에 도시된 바와 같은) 폐쇄 위치 사이에서 조립체(560)를 스위칭하기 위해 이동시키도록 구성된다. 공동(564)은 그 안에 시트 부재 또는 블랭크(345)와 같은 부재를 수용하도록 제 1 및 제 2 다이 반부(561, 562)들 사이에 제공된다. 공동(564)은 조립체(560)의 다이 반부(561, 562)들 중 하나 또는 둘다에 의해 형성될 수 있다.
하나 이상의 다이 반부(561, 562)는 요소를 통하여 전류(또는 전압)를 통과시킬 때 열을 생성하도록 구성되는 요소(예를 들면, 도전성 가열 요소)로 구성된다. 상기 조립체(560)는 도전성 가열 요소가 피가공재(예를 들면, 블랭크(345), 측면 부재(346), 등)와 직접 접촉하는 직접 저항 시스템이 되도록 구성될 수 있다. 예를 들면, 다이 반부(561, 562)들 모두가 피가공재와 직접 접촉하게 위치될 수 있는 도전성 가열 요소를 가지도록 구성될 수 있다.
도 12e에 도시된 예시적인 실시예에 따라, 조립체(560)는 각각의 다이 반부(561, 562)가 제 1 층(571) 및 상기 제 1 층(571)의 내부 상에 배치되는 제 2 층(572)을 포함하는 간접 저항 시스템으로서 구성된다. 제 1 층(571)은 도전성 가열 요소로서 구성되며, 제 2 층은 전기 절연성 및 열 전도성 요소로서 구성된다. 제 2 층(572)은 전류가 피가공재를 통과하는 것을 방지하면서 제 1 층(571)에 의해 발생된 열을 피가공재로 전달하도록 피가공재(예를 들면, 블랭크(345), 측면 부재(346), 등)와 제 1 층(571) 사이에 배치되도록 구성된다. 바람직하게는, 제 1 및 제 2 층(5571, 572)들은 예를 들면, 전도를 통하여 열 전달을 용이하게 하도록 직접 접촉된다. 피가공재의 열 전달 동안, 각각의 다이 반부(561, 562)의 제 2 층(572)은 피가공재와 직접 접촉될 수 있는 반면, 각각의 다이 반부의 제 1 층(571)은 피가공재와 접촉하지 않는다.
각각의 다이 반부(561, 562)는 선택적으로 부가 층들을 포함할 수 있다. 도 12e에 도시된 바와 같이, 각각의 다이 반부(561, 562)는 제 1 층(571)의 외부 상에 배치되는 선택적 제 3 층(573)을 포함한다. 제 3 층(573)은 제 2 층(572)과 접촉하지 않는 제 1 층(571)의 부분들을 둘러싸도록 구성될 수 있다. 제 3 층(573)은 비교적 높은 내식성을 가지는 도전성 재료로 제조될 수 있다. 제 3 층(573)은 제 2 층(572)의 표면들의 용식을 방지하도록 제 2 층의 표면들 중 하나 또는 두 개 이상의 표면을 둘러쌀 수 있다.
예시적인 일 실시예에 따라, 조립체(560)는 실질적으로 동시에 발생할 수 있는 구조용 부재를 형성하고 구조물의 일 부분을 국부적으로 열 처리하도록 조합된 프레스 및 간접 저항 조립체로서 구성된다. 예를 들면, 조립체(560)는 측면 부재(346), 등받이 프레임 부재(446), 또는 임의의 다른 적합한 구조용 부재와 같은 형성된 구성요소 내로 블랭크(345)(예를 들면, 강과 같은 금속 시트)를 형성하는 스탬핑 다이(stamping die)의 형태의 도구로서 구성될 수 있다. 즉, 조립체(560)는 부재 내에 기하학적 특징물들(예를 들면, 리브들, 엠보스들, 플랜지들, 구멍들, 개구들, 등)을 형성하도록 구성된다. 상기 도구는 프로그레시브 다이(progressive die), 트랜스퍼 다이(transfer die), 페인블랭킹 다이(feinblanking die), 또는 구조용 부재와 같은 부재를 형성하기 위한 임의의 적합한 프로세스 형태일 수 있다. 상기 조립체(560)는 또한 직접 저항 또는 간접 저항을 통하여, 측면 부재(346)의 열 처리된 구역(349)과 같은, 형성된 구성요소의 일 부분을 국부적으로 열 처리하도록 구성되는 다이 또는 도구 내에 위치되는 가열 요소와 같은 요소를 포함할 수 있다.
도 12a에 도시된 바와 같이, 조립체(560)가 개방 위치에 있을 때, 재료의 블랭크(345)는 조립체(560)의 제 1 및 제 2 다이 반부(561, 562)들 사이에 형성된 공동(564) 내에 배치될 수 있다. 도 12b에 도시된 바와 같이, 조립체(560)는 다이 반부(561, 562)들 중 하나 또는 양자 모두의 관통 운동과 같이, 블랭크(345) 위로 폐쇄될 수 있어, 이를 관통 압력과 같은 측면 부재(346) 내로 형성한다.
폐쇄 위치에 있을 때, 간접 저항 조립체로서 구성된 조립체(560)는 조립체(560)의 열 전도성 요소에 근접하게 배치되는 구조용 부재(예를 들면, 측면 부재(346)) 및/또는 블랭크(345)의 일 부분 또는 그 초과의 부분을 국부적으로 열 처리하도록 구성된다. 도 12e에 도시된 바와 같이, 조립체(560)의 각각의 다이 반부(561, 562)는 도 12c에 도시된 열 처리된 구역(349)과 같은, 측면 부재(346)의 표면의 구역(예를 들면, 부분) 또는 표면을 국부적으로 열 처리하도록 구성될 수 있다. 즉, 조립체(560)는 피가공재의 두 개의 상이한 표면들을 동시에 열 처리하도록 구성될 수 있다. 다이 반부들의 가열 요소들의 크기는 유효 열 처리된 구역의 크기를 특정 구조물 및/또는 차량에 맞추기 위해 상이한 적용들에 대해 변화될 수 있다. 예를 들면, 가열 요소들의 크기는 다이 반부들의 크기와 동일한 크기 또는 다이 반부들의 크기보다 임의의 작은 크기일 수 있다.
도 12c에 도시된 바와 같이, 조립체(560)가 열 처리되고/되거나 구성요소(예를 들면, 측면 부재(346))를 형성하면, 이어서 조립체(560)는 구성요소가 수동으로 또는 자동으로 제거될 수 있는 개방 위치로 이동된다. 비록 조립체(560)가 트랜스퍼 다이와 같은 단일 작동 조립체로서 도시되지만, 조립체(560)는 프로그레시브 다이와 같은, 다수의 작동 조립체로서 구성될 수 있다. 다수의 작동 조립체는 연속 작동에서와 같이, 부분을 형성하도록 구성되는 두 개 또는 그 초과의 작동들을 포함할 수 있다. 다수의 작동 조립체는 하나의 작동 또는 구성요소를 형성하는 임의의 개수들의 작동들에 가열 요소들을 포함할 수 있다. 이에 따라, 다수의 작동 조립체는 상이한 레벨들(예를 들면, 정도들)의 열 처리를 가지도록 구성될 수 있는 다수의 열 처리된 구역들을 제공하도록 구성될 수 있다. 따라서, 구조용 부재는 제 1 특성(예를 들면, 강도, 경도, 등)을 가지는 제 1 열 처리된 구역 및 제 1 열 처리된 구역의 제 1 특성과 상이하게 구성될 수 있는 제 2 특성을 가지는 제 2 열 처리된 구역을 포함하도록 구성될 수 있다. 예를 들면, 측면 부재(346)의 제 1 부분(351)은 제 1 작동에 의해 형성된 제 1 특성으로 열 처리될 수 있고, 측면 부재(346)의 제 2 부분(352)은 제 2 작동에 의해 형성된 제 2 특성으로 열 처리될 수 있다.
조립체(560)는 냉각 장치 및 조립체(560)의 온도를 조절하기 위한 시스템을 포함하도록 구성될 수 있다. 조립체(560)는 조립체(560)의 일 부분 위로 직접적으로 또는 간접적으로 통과되는 냉매를 이용하는 것을 포함할 수 있다. 예를 들면, 제 3 층(573)을 포함하는 조립체(560)는 제 3 층(573)의 온도에 영향을 미치도록(예를 들면 제어하도록) 제 3 층(573) 위로 직접 통과되는 냉매를 가지도록 구성될 수 있다.
간접 가열 조립체의 예시적인 실시예에 따라, 간접 가열 프로세스는 하나 이상의 가열 요소가 피가공재와 접촉하도록, 피가공재(예를 들면, 부재, 구성요소, 등)에 대해 직접적으로 하나 이상의 가열 요소를 가압하는 단계를 포함한다. 간접 가열 조립체는 피가공재 상에 힘(예를 들면, 압력)을 가하거나 인가하도록 구성될 수 있어 충분한 접촉을 제공하여 하나 이상의 가열 요소로부터 피가공재로의 효과적인 열 전달을 보장한다. 일 예에 따라, 공압 실린더는 4450 N 내지 31,125 N의 힘을 피가공재에 인가하기 위해 사용될 수 있다. 다른 예에 따라, 간접 가열 조립체는 피가공재 상으로 6000 N 이상의 힘을 인가할 수 있다. 유압 실린더와 같은, 다른 장치가 힘을 인가하기 위해 사용될 수 있는 점에 주의한다.
가열 요소(들)과 피가공재 사이의 접촉 동안, 파워 서플라이에 의해 발생된 전류는 가열 요소(들)을 통과될 수 있어, 파기공재를 처리하기 위해 (즉, 하나 이상의 열 처리된 구역을 열 처리 하기 위해) 사용된 열을 생성한다. 일 예에 따라, 파워 서플라이는 800 밀리초 까지의 시간 동안 약 75,000 A의 전류를 생성한다. 약 83 A/mm2의 전류 밀도가 열 생성 프로세스 동안 사용될 수 있다. 상기 프로세스는 원하는 한계 온도(예를 들면, 가열 온도)를 제공하도록 조정될 수 있다. 예를 들면, 1250℃ 이상의 가열 온도는 한계 가열 온도로서 사용될 수 있다. 프로세스는 파워 서플라이에 대해 상이한 장치들(예를 들면, 장비)을 이용할 수 있다. 장비의 이 같은 하나의 비 제한 예들은 MFDC 파워 서플라이 및 400 KVA 변압기 기반 2000 A 인버터를 포함한다.
가열 요소(들)을 통한 전류 유동이 중단된 후, 상기 시스템(예를 들면, 가열 조립체, 피가공재, 등)이 냉각되는 것이 허용된다. 냉각은 요소들과의 지속적인 접촉(예를 들면, 전도)으로 또는 냉각 유체의 사용을 통하는 것을 포함하는(이에 제한되지 않음) 수개의 방법들에 의해 수행될 수 있다. 예를 들면, 피가공재 내의 열 처리된 구역들은 열 전도성 코팅/가열 요소들을 통한 가열 조립체 내로의 열 확산에 의해 신속하게 냉각될 수 있다. 가열 조립체는 물이 그 안으로 또는 관통하여 통과하는 냉각 채널들 또는 도관들을 포함하도록 구성되는 가열 시스템의 구리 블록들 또는 부재들을 통과하는 것과 같이 수냉식일 수 있다. 가열 조립체는 또한 공기가 피가공재 및/또는 가열 조립체를 가로질러 지나감으로써 대류를 통하는 것고 같이, 공냉식일 수 있다.
간접 열 처리는 하나 또는 둘 이상의 개별 및 별개의 가열 요소들(예를 들면, TZM 가열 요소들) 내에 주울 기반 열의 생성에 의해 수행될 수 있다. 상기 프로세스는 피가공재 내에 야금학적 변환들을 생성할 만큼 충분한 가열 시간을 제공하기 위하여 가열 조립체의 파워 서플라이에 의해 인가된 높은 전류와 상호 작용하는 가열 요소의 높은 전기 저항을 사용한다.
도 13은 조립체(560)와 같은, 간접 저항 용접 조립체에서 사용하기 위한 가열 요소(670)의 횡단면도이다. 가열 요소(670)는 다층 요소이다. 예를 들면, 가열 요소(670)는 제 1 층(671)의 일 부분(예를 들면 내부 표면)에 인접하게 배치된 열 전도성 및 전기 절연성 재료의 제 2 층(672)을 구비한 도전성 재료의 제 1 층(671)을 포함하는, 두 개의 층(예를 들면 라미네이트) 요소로서 구성될 수 있다.
도 13에 도시된 바와 같이, 가열 요소(670)는 제 1 층(671), 제 1 층(671)의 제 1 표면 상에 제공된 제 2 층(672), 및 제 1 층(671)의 제 2 표면상에 제공된 제 3 층(673)을 포함한다. 제 2 층(672)은 제 1 층(671) 상에 제공될 수 있어, 제 1 층(671)의 표면(예를 들면, 상부 표면, 내부 표면, 등)이 제 2 층(672)의 표면(예를 들면, 하부 표면, 외부 표면, 등)과 접촉한다(예를 들면 접한다). 제 3 층(673)은 제 2 층(672)이 배치되지 않는 제 1 층(671)의 표면들을 둘러싸도록 구성될 수 있다. 또한, 예를 들면, 제 3 층(673)은 예를 들면 제 1 층(671)에 인접하거나 접하는 제 2 층(672)의 표면이 아닌 제 2 층(672)의 일 부분을 둘러싸도록 구성될 수 있다.
가열 요소(670)의 제 1 층(671)은 도전성 재료로, 그리고 바람직하게는 열을 생성함으로써 전류 유동에 대해 반응하는 재료로 제조될 수 있다. 일 예에 따라, 제 2 층(672)은 약 0.50% 티타늄, 0.08% 지르코늄, 0.02% 탄소를 가지며 나머지 잔부 몰리브덴의 조성물을 가지는 TZM 몰리브덴으로 제조된다. 제 1 층(671)이 다른 적합한 도전성 재료들로 제조될 수 있고 TZM 몰리브덴이 제한되지 않는 점에 주의한다. 부가적으로, 제 1 층(671)에 생성된 열이 예를 들면 제 2 층(672)을 통하여 피가공재(예를 들면, 구조용 부재) 내로 입력될 수 있다.
가열 요소(670)의 제 2 층(672)은 세라믹과 같은 열 전도성 및 전기 절연성 재료로 제조될 수 있다. 제 2 층(672)은 피가공재 내로 가열 요소(670) 내에 생성된 열을 균일하게 전도하도록 구성될 수 있다. 예를 들면, 제 2 층(672)은 알루미늄 니트라이드(AlN) 또는 열 전도성이고 전기 절연성인 다른 적절한 재료로 제조될 수 있다. 일 예에 따라, AlN 제 2 층(672)은 실온에서 약 160 내지 180 W/mK의 열 전도도, 실온에서 약 1013 Ω·cm의 전기 저항, 및 약 4-5 μm/m-℃의 열 팽창 계수를 가지도록 구성될 수 있다.
제 2 층(672)은 피가공재에 인접하게, 예를 들면 피가공재와 접하거나 접촉하게 배치되도록 구성될 수 있다. 즉, 구조용 부재는 제 2 층(672)과 접촉될 수 있고, 여기에서 (예를 들면, 제 1 층(671) 내에 있는) 가열 요소(670)에 의해 유도된 열이 제 2 층(672)으로부터 제 2 층(672)에 인접한 구역을 열 처리하기 위한 구조용 부재에 예를 들면 전도를 통하여 전달되도록 구성된다. 예를 들면, 제 2 층(672)과 접하는 구조용 부재의 부분은 열 처리된 구역을 형성하도록 열 처리될 수 있다.
피가공재와 접촉하도록 구성된 제 2 층(672)의 표면과 같은, 제 2 층(672)의 형상은 제 2 층(672)과 접촉하는 피가공재의 부분의 윤곽 또는 프로파일로 조정될 수 있다. 예를 들면 제 1 층(671)의 형상은 제 1 층(671)의 표면의 전체 영역이 상기 부재 내로 열을 전도하도록 가열 요소(670)와 접하는 부재의 부분의 형상을 보완할 수 있다.
예시적인 일 실시예에 따라, 제 1 및 제 2 층(671, 672)들은 유사한 열 팽창 계수들을 가지는 재료를 포함한다. 이러한 배열체는 유리하게는 요소(670)들을 이용하는 조립체의 내구성 및 수명(longevity)을 개선할 수 있는데, 이는 층들이 가열 동안 실질적으로 유사한 속도들로 팽창할 것이기 때문이다. 예를 들면, 요소(670)의 제 1 및 제 2 층들이 비교적 상이한 열 팽창 계수를 가지는 상이한 재료들로 구성되면, 상기 층들은 가열(및 냉각) 동안 상이하게 팽창할 것이며, 이는 층들을 손상시킬 수 있거나 층들이 갭 만큼 오프셋되는 것을 요구할 수 있어, 층들 사이의 열 전도 효율을 감소시킬 수 있다. 일 예에 따라, 제 1 층(671)은 TZM 몰리브덴으로 제조되고 제 2 층(672)은 비교적 유사한 열 팽창 계수를 가지는 AlN으로 제조된다.
다른 예시적인 실시예에 따라, 제 2 층(672)은 조립체(예를 들면, 조립체(560))의 요소(670) 내가 아닌, 피가공재 상에 제공될 수 있다. 즉, 조립체(560)는 제 2 층(672) 없이 구성될 수 있으며, 피가공재는 전기 절연성이고 열 전도성인 외부 층(예를 들면 피가공재를 둘러쌈)을 가지도록 구성될 수 있다. 예를 들면, 피가공재는 AlN과 같은, 전기 절연성 및 열 전도성 재료로 코팅될 수 있다. 도전성 가열 요소를 형성하는 제 1 층(예를 들면, 제 1 층(571), 제 1 층(671), 등)은 피가공재를 열 처리하기 위하여 피가공재와 접촉되게 그리고 접촉이 해제되게 이동되는 조립체의 내부 층일 수 있다. 제 1 층에 의해 발생된 열은 이어서 피가공재의 외부 층 내로 그리고 피가공재의 내부 층 내로 통과하여 피가공재의 내부 층의 적어도 일 부분을 열처리한다. 이러한 배열체는 유리하게는 조립체(예를 들면, 제조 장비, 도구, 등)의 설계 및 구성을 간단하게 할 수 있다.
예시적인 실시예에 따라, 제 2 층(672)은 피가공재 또는 제 1 층(671) 중 어느 하나에 스프레이 프로세스(spray process)를 통해 도포되는 열 전도성 코팅이다. AlN은 예를 들면 플라스마 스프레이어(plasma sprayer)를 통과하여 코팅의 스프레잉을 용이하게 하도록 결합제가 사용될 수 있다. 예를 들면, 9 : 1 YSZ 및 AlN의 용적 비율을 가지는 AlN 및 이트륨 안정화 지르코니아(YSZ)를 포함하는 열 전도성 세라믹 코팅은 이의 제 1 표면과 같은, TZM 제 1 층(671) 상으로 스프레이될 수 있다. YSZ/AlN 코팅은 약 1 mm의 두께를 가지도록 형성될 수 있다. 제 2 층(672)은 예를 들면 층이 납작하게 되거나 매끄럽게 되도록 기계 가공 될 수 있는 것과 같이 선택적으로 후 처리될 수 있다. 일 예에 따라, YSZ은 실온에서 약 1.8 W/mK의 열 전도도, 실온에서 약 107 Ω·cm의 전기 저항, 약 8-12 μm/m-℃의 열 팽창 계수를 가지도록 구성될 수 있고, 약 2000 ℃ 이상의 서비스 온도(service temperature)를 가질 수 있다. YSZ 결합제(예를 들면, AlN과 함께 사용됨)는 유리하게는 전기 절연체로서 비교적 고온들에서 작동하도록 구성될 수 있고, 비교적 또한 인성을 가지거나(tough) 내구적일 수 있다.
제 2 층(672)은 부가적 및/또는 상이한 결합제들을 포함할 수 있다. 예를 들면, 알루미나는 AlN과 같은, 결합제로서 사용될 수 있다. 일 예에 따라, 알루미나는 실온에서 약 38 W/mK의 열 전도도, 실온에서 약 1010 Ω·cm의 전기 저항, 약 5-8 μm/m-℃의 열 팽창 계수를 가지도록 구성될 수 있고, 1650 ℃ 이상의 서비스 온도를 가질 수 있다. 알루미나 결합제(예를 들면, AlN과 함께 사용됨)는 유리하게는 열 전도도를 개선하고 YSZ에 대한 전기 저항을 유지할 수 있는 반면, AlN의 열 팽창 계수와 유사한 열 팽창 계수를 갖는다. 그러나, 알루미나 결합제는 YSZ 만큼 내구성 또는 인성을 가지지 않는다. 또한 예를 들면, 알루미나/티타니아는 AlN과 같은 결합제로서 사용될 수 있다. 알루미나/티타니아는 순수 알루미나에 비해 낮은 열 전도도 및 전기 절연성 특성을 가지지만 더 높은 열 팽창 계수를 가지며 낮은 서비스 온도(예를 들면, 약 550℃)를 갖는다. 알루미나/티타니아는 순수 알루미나보다 우수하지만 YSZ 만큼 우수하지 않은 인성 또는 내구성을 갖는다. 또한, 예를 들면, 최대 3상 카바이드(max phase ternary carbide)(예를 들면, Ti2AlC계 재료)가 사용될 수 있고, 이는 고 전압 산소 연료(HVOF) 스프레이어와 같은 스프레이어를 사용하여 프로세싱될 수 있다. 일 예에 따라, 최대 3상 카바이드는 실온에서 약 45 W/mK의 열 전도도, 실온에서 약 10-8 Ω·cm의 전기 저항, 약 8 내지 12 μm/m-℃의 열 팽창 계수를 가지도록 구성될 수 있으며, 약 1100 °C 이상의 서비스 온도를 가질 수 있다. 최대 3상 카바이드는 비교적 높은 인성 또는 내구성 및 열 전도도를 가지지만, 이는 도전성이며 낮은 서비스 온도를 갖는다.
가열 요소(670)의 제 3 층(673)은 비교적 높은 내식성을 가지는 도전성 재료로 제조될 수 있다. 예를 들면, 제 3 층(673)은 구리, 구리 합금 또는 도전성 및/또는 내식성인 다른 적절한 재료로 제조될 수 있다. 제 3 층(673)은 제 2 층(672)의 일 부분, 예를 들면, 제 1 층(671)과 접촉하지 않는 제 2 층(672)의 표면들 중 하나 또는 두 개 이상의 표면들을 둘러쌀 수 있다. 제 3 층(673)은 유리하게는 제 1 층(671)의 용식을 방지하거나 감소시킴으로써 시스템의 수명을 증가시킬 수 있다. 예를 들면, 제 1 층(671)이 산화되는 경향이 있는 재료로 제조되면, 제 3 층(673)은 제 1 층(671)이 산화 환경(예를 들면, 공기)에 노출되는 것을 방지하거나 감소시킴으로써 제 1 층(671)의 산화를 방지 또는 감소시킬 수 있다.
예시적인 실시예에 따라, 가열 요소의 제 1 층(671)은 열을 발생시킴으로써 전류 유동에 대해 반응하며, 이는 이어서 예를 들면 열 전도성 층(예를 들면, 제 2 층(672))을 통하여 피가공재 내로 지향된다. 가열 요소(670)는 예를 들면 약 50 밀리초(50 ms)에서 800℃ 이상의 온도에 도달하도록 구성될 수 있다. 조립체(예를 들면, 조립체(560))는 피가공재(예를 들면 구조용 부재)가 예를 들면 약 1 밀리미터(1.0 mm) 두께인 등받이 프레임(446)에 대해 약 300 밀리초(300 ms)에서 정상 상태 온도에 도달하도록 구성될 수 있다. 정상 상태에 도달하는 시간이 더 두꺼운 부재들에 대해 증가할 수 있다는 점에 주의하여야 한다.
도 14는 간접 저항 프로세스를 사용하여 하나 또는 둘 이상의 열 처리된 구역(349)을 형성하도록 측면 부재(346) 형태의 구조용 부재를 열 처리하는 다른 예시적인 방법 및 프로세스를 도시하는 개략도이다. 간접 저항 방법 또는 프로세스의 열적 사이클은 비교적 신속하고, 1초 미만에서 측면 부재(346)의 열 처리된 구역(349)에서 마텐자이트 미세 구조를 형성할 수 있다. 도 14는 또한 간접 저항 열 처리 사이클에 대해 시간에 대한 전극 가압력 및 전류의 그래프를 도시한다. 예시적인 실시예에 따라, 간접 저항 열 처리 프로세스는 3개의 단계 방법을 포함한다.
프로세스의 제 1 단계에서, 측면 부재(346)는 조립체 (760) 내로 배치되고, 제 1 및 제 2 가열 요소(761, 762)들 중 하나 이상과 접촉한다. 즉, 제 1 단계에서, 조립체(760)는 제 1 및 제 2 가열 요소(761, 762)들이 피가공재(예를 들면, 측면 부재(346))의 두께보다 더 큰 갭만큼 분리되는 개방 위치로 구성된다. 따라서, 제 1 단계 동안 측면 부재(346)에 전달된 0의 압력 및 0의 전류가 있다.
프로세스의 제 2 단계에서, 조립체(760)는 폐쇄 위치로 이동되어 제 1 및 제 2 가열 요소(761, 762)들 모두 피가공재와 접촉한다. 예를 들면, 제 1 가열 요소(761)는 측면 부재(346)를 제 1 및 제 2 가열 요소(761, 762)들 사이에 클램핑하기 위해 측면 부재(346)와 접촉되게 하방으로 이동될 수 있다. 제 2 가열 요소(762)는 조립체(760)의 폐쇄 위치를 달성하도록 홀로 또는 제 1 가열 요소(761)와 조합하여 이동되도록 구성될 수 있다는 점에 주의한다. 가열 요소(761, 762) 모두가 측면 부재(346)와 접촉하면, 이어서 가열 요소들 중 하나 이상의 부가 이동은 측면 부재(346) 내로 압력을 발생시킨다. 부가적으로, 가열 요소들 모두가 피가공재와 접촉하면, 이어서 조립체(760)는 측면 부재(346)를 열 처리하기 위해 사용되는 열을 발생하도록 가열 요소의 도전성 층들과 같은 가열 요소들을 통하여 전력을 통과시키도록 구성될 수 있다.
프로세스의 제 3 단계 동안, 제 1 및 제 2 가열 요소(761, 762)들 중 하나 이상이 측면 부재(346) 상의 압력을 증가시키도록 다른 가열 요소를 향하여 이동된다. 또한, 제 3 단계 동안, 전류의 증가 레벨과 같은 전류의 레벨이 가열 요소(761, 762)들을 통과하여 열을 발생시키고, 이 열은 이어서 예를 들면 가열 요소들의 전도성 층들(예를 들면, 제 1 층들)과 접촉되는 측면 부재(346)의 표면들 내로와 같이, 피가공재로 전도된다. 가열 요소들에 의해 발생된 열은 가열 요소들을 통과하는, 증가하는 전류에 비례하는 것과 같이 제 3 단계 동안 증가될 수 있다. 열은 측면 부재(346)의 열 처리된 구역(349) 내로 지향되어 측면 부재(346)의 온도를 증가시켜 측면 부재(346)의 열 처리를 유발한다. 예를 들면, 열 처리된 구역(349)에 대해 국부적인(예를 들면 가열 요소들에 근접한) 측면 부재(346)의 재료의 온도는 강을 오스테나이트로 변환하기 위하여 하부 임계 온도 위의 온도, 예를 들면 일초 내에(예를 들면, 1초 미만) 대략 910℃(1670℉)로 상승되거나 올라갈 수 있다. 측면 부재(346)의 온도가 하부 임계 온도 위로 상승하는 시간은 바람직하게는 예를 들면 밀리초와 같이 매우 짧을 수 있다.
간접 저항 열 처리 프로세스는 부가 단계들을 포함할 수 있다. 예를 들면, 간접 저항 열 처리 프로세스는 제 4 단계, 제 5 단계, 및/또는 제 6 단계를 포함할 수 있다. 프로세스의 제 4 단계에서, 측면 부재(346)의 열 처리된 구역(349)은 퀀칭 사이클(quench cycle)에서 마텐자이트 및/또는 베이나이트 미세 구조를 형성하도록 오스테나이트로부터 급격히 냉각된다. 퀀칭 사이클은 고정체(예를 들면, 조립체(760)) 외부에 수행될 수 있거나 고정체와 통합될 수 있다. 퀀칭 사이클은 임의의 적합한 퀀칭 유체(예를 들면, 공기, 물, 오일, 등)를 사용할 수 있다. 퀀칭 사이클의 매개변수들(예를 들면 유체, 시간, 등)은 측면 부재(346)의 열 처리된 구역(349)의 미세 구조를 조정하도록 변화될 수 있다.
프로세스의 제 5 단계에서, 측면 부재(346)는 템퍼링 또는 어닐링될 수 있다. 예를 들면, 측면 부재(346)의 열 처리된 구역(349)은 온도(예를 들면 하부 임계 온도 미만의 온도)로 열 처리된 구역(349)을 가열함으로서 템퍼링될 수 있다. 측면 부재(346)는 측면 부재(346)의 인성을 증가시키기 위해 템퍼링될 수 있는데, 이는 열 처리가 측면 부재(346)의 취성뿐만 아니라 강도를 증가시킬 수 있다.
프로세스의 제 6 단계에서, 제 1 및 제 2 가열 요소(761, 762)들 중 하나 이상은 다른 가열 요소로부터 멀리 이동되어 조립체(예를 들면, 조립체(560))를 폐쇄 위치로부터 개방 위치로 이동시켜 측면 부재(346)가 고정체로부터 이동되거나 제거되는 것을 허용한다. 예를 들면, 측면 부재(346)는 완료된 경우 다른 열 처리된 구역을 형성하도록, 구조용 부재 내의 다른 요소 또는 특징물을 형성하도록, 또는 상기 부분을 제거하도록 이동될 수 있다.
비록 조립체(760)가 제 1 및 제 2 가열 요소(761, 762)들을 가지는 것으로 개시되지만, 조립체(760)는 단지 단일 가열 요소를 가지도록 구성될 수 있다는 점에 주의한다. 단일 가열 요소를 가지는 조립체는 이의 일 측면으로부터 구조용 부재를 열 처리할 수 있다. 그러나, 대향 측면들(예를 들면 피가공재의 상부 및 저부)로부터 피가공재를 열 처리하도록 구성되는 두 개 이상의 가열 요소들을 가지는 조립체(760)는 유리하게는 예를 들면 피가공재의 두께를 통한 처리의 일반적으로 균일한 레벨을 가짐으로써 향상된 열 처리 상태를 제공할 수 있는데, 이는 단지 한 측면과 대조적으로, 조립체가 피가공재를 양 측면들로부터 처리하기 때문이다.
도 15는 측면 부재(346)의 열 처리된 구역(349)과 같은, 구조물을 국부적으로 경화하기 위해 간접 저항 시스템(860)의 예시적인 실시예를 보여주는 개략도이다. 도시된 바와 같이, 시스템(860)은 파워 서플라이(863)로부터 전기 연결부(864)들을 통하여 전력을 수용하도록 구성되는 한 쌍의 대향되는 가열 요소(870)를 포함한다. 파워 서플라이(863)는 전류(I)를 생성하도록 구성되는데, 이 전류는 열을 발생하기 위하여 각각의 가열 요소(870)의 제 2 층(872)을 통과하고, 이어서 각각의 가열 요소(870)의 제 1 층(871)을 통하여 측면 부재(346) 내로 전도된다. 예를 들면, 상기 시스템(860)은 가열 요소(870)들의 제 1 층(871)들이 측면 부재(346)로부터 분리되는 개방 위치(도 15에 도시된 바와 같음)와 제 1 층(871)이 측면 부재(346)의 적어도 일 부분과 접촉하는 폐쇄 위치 사이에서 이동하도록 구성될 수 있다. 폐쇄 위치에 있을 때, 발생된 열은 제 1 층(871)들로부터 전도를 통해 측면 부재(346)로 통과할 수 있어 영향을 받은 구역을 국부적으로 열 처리한다. 이에 따라, 시스템(860) 내에 발생된 열은 측면 부재(346)의 열 처리된 구역(349)을 열 처리하기 위해 사용된다. 시스템이 본원에서 개시된 것과 상이하게 구성될 수 있으며, 특히 파워 서플라이 장치가 상이하게 구성될 수 있다는 점에 주의한다. 부가적으로, 상기 시스템(860)은 더 많거나 더 적은 가열 요소들을 포함할 수 있다.
비록 도 14 및 도 15들이 측면 부재(346)를 예시하지만, 임의의 구조용 부재는 본원에서 개시된 간접 저항 프로세스에서 이용될 수 있어 부재의 강도를 조정하도록 열 처리된 구역을 제공한다는 점에 주의한다. 이에 따라, 본원에서 개시된 프로세스들은 개시된 프로세스 부재들로 제한되지 않는다.
또한, 간접 저항 조립체와 같이, 피가공재를 형성하고 열 처리하는 조립체는 유리하게는 재료들을 형성하기가 어려운 것과 같이 소정의 재료들의 성형 가능성을 개선할 수 있다는 점에 주의한다. 예를 들면, 알루미늄, 마그네슘, 티타늄, 고 강도 강들, 2상 재료, 뿐만 아니라 다른 낮은 성형 가능성 재료들은 압력을 사용하여 피가공재를 형성하는 동안 간접 저항을 사용하여 상기 부분을 가열하는 고정체를 사용하여 형성되는 것이 더 용이할 수 있다. 간접 저항 조립체는 성형 가능성을 개선하는 온도로 재료를 형성하도록 상기 부분을 가열할 수 있지만, 반드시 재료/부분의 미세 구조를 변경할 수 있는 것은 아니다.
도 16은 조정된 강도를 가지도록 구성되는 시트 부재(946) 형태의 구조용 부재를 예시한다. 시트 부재(946)는 관형 부재(예를 들면, 관형 프레임(19)) 대신 사용될 수 있는, 예를 들면 시트 재료(예를 들면, 강)로부터 형성된 부재(예를 들면 스탬핑, 페인블랭킹, 등)일 수 있다. 시트 부재(946)는 제 1 측면(951), 제 2 측면(952), 및 상기 측면들 사이로 연장하는 중간 섹션(953)을 가질 수 있다. 중간 섹션(953)은 시트 조립체 상에 착석한 탑승자를 지지하기 위해 사용될 수 있으며, 여기서 탑승자로부터 중량이 측면(951, 952)들로 전달된다.
시트 부재(946)는 구역들에 국부적인 시트 부재(946)의 강도를 조정하도록 구성되는 열 처리된 구역을 포함할 수 있다. 도시된 바와 같이, 시트 부재(946)는 제 1의 열 처리된 구역(949a) 및 제 1의 열 처리된 구역(949a)으로부터 오프셋되어 제공되는 제 2의 열 처리된 구역(949b)을 포함한다. 예를 들면, 열 처리된 구역(949a, 949b)들은 상기 측면(951, 952)들 사이의 중간 섹션(953)에서 일반적으로 평행하게 연장하도록 구성될 수 있다. 일 예에 따라, 제 1의 열 처리된 구역(949a)은 250 내지 350 mm의 길이 및 15 내지 40 mm의 폭을 갖는다. 더 바람직하게는, 제 1의 열 처리된 구역(949a)은 약 300 mm의 길이 및 약 25 mm의 폭을 가질 수 있다. 일 예에 따라, 제 2의 열 처리된 구역(949b)은 200 내지 300 mm의 길이 및 10 내지 30 mm의 폭을 갖는다. 더 바람직하게는, 제 2 열 처리된 구역(949b)은 약 250 mm의 길이 및 약 20 mm의 폭을 가질 수 있다.
도 17은 조정된 강도를 가지도록 구성되는 머리받이 로드(rod)(1046)(예를 들면, 포스트, 등)의 형태의 구조용 부재를 예시한다. 머리받이 로드(1046)는 특정 시트 조립체에 맞추어질 수 있는, 임의의 일반적인 구성(예를 들면, 형상, 크기)을 가질 수 있다. 도시된 바와 같이, 머리받이 로드(1046)는 일반적인 원형 횡단면 형상을 갖는 와이어(예를 들면, 로드) 재료(예를 들면, 강)로 제조될 수 있으며, 여기서 머리받이 로드(1046)는 일반적으로 도립형 U자 형상으로 형성된다. 머리받이 로드(1046)의 일 부분은 본원에서 개시된 임의의 적합한 방법을 사용하여, 하나 또는 둘 이상의 열 처리된 부분(1049)을 가지도록 열 처리될 수 있다. 일 예에 따라, 머리받이 로드(1046)의 각각의 열 처리된 부분(1049)은 40 내지 60 mm의 길이를 가질 수 있으며, 더 바람직하게는 길이가 약 50 mm이다. 열 처리된 부분(1049)은 길이를 따라 로드의 전체 두께를 통하여 연장할 수 있거나, 로드(예를 들면, 표면 처리) 내로 부분적으로 연장할 수 있다. 열 처리된 부분(1049)은 유리하게는 시트 등받이와 같은 시트 조립체에 대해 제 위치에 머리받이 조립체를 조정가능하게 위치 설정하도록 구성되는 잠금 특징물들을 포함하는 머리받이 로드(1046)의 부분을 통하여 제공될 수 있다. 잠금 특징물들은 시트 등받이에 대해 다양한 높이들에서 머리받이 로드(1046)를 제 위치에 조정가능하게 잠금하도록 맞물림 기구를 수용하도록 구성되는 노치들(예를 들면, 그루브들, 등)을 포함할 수 있다. 노치들은 머리받이의 하중 부과하에서 응력 라이저(stress riser)를 유발할 수 있다. 열 처리된 부분(1049)은 머리받이 로드(1046)의 강도를 증가시킬 수 있고, 그 안에 제공된 노치들에 대응할 수 있다.
도 18은 조정된 강도를 구비한 부재를 갖는 시트 구조물(1119)의 다른 예시적인 실시예를 예시한다. 도시된 바와 같이, 시트 구조물(1119)은 한 쌍의 공간 이격된 트랙 조립체(1112, 1113)들에 커플링되는 한 쌍의 공간 이격된 측면 부재(1146)들을 포함하고, 상기 측면 부재(1146)들 사이로 연장하는 한 쌍의 공간 이격된 크로스 튜브(1120)들을 포함한다. 커플링된 측면 부재(1146)들 및 크로스 튜브(1120)들은 트랙 조립체(1112, 1113)들을 통하여 차량에 (예를 들면, 동적 차량 사고 동안 탑승자에 의해 유발된) 하중을 전달하도록 구성되는 구조물을 형성한다.
각각의 크로스 튜브(1120)는 일반적으로 제 1 단부(1121)와 제 2 단부(1122) 사이로 연장하는 형상의 원통형(예를 들면 관형)일 수 있고 여기서 각각의 단부는 두 개의 각각의 측면 부재들 중 하나에 커플링될 수 있다. 각각의 크로스 튜브(1120)는 용접(예를 들면, MIG, 레이저, 등), 성형(예를 들면, 스웨이징(swaging), 냉간 가공, 등)을 통하여 또는 구조적 방식으로 튜브 및 부재를 커플링하는 임의의 적합한 프로세스를 통하여 각각의 측면 부재에 커플링될 수 있다.
각각의 크로스 튜브(1120)는 조정된 강도를 가질 수 있고 이는 본원에서 개시된 임의의 방법을 통하여 형성될 수 있다. 예를 들면, 각각의 크로스 튜브(1120)는 튜브의 부분(예를 들면, 원형 부분, 반원 부분,등) 주위 원주 방향으로 (예를 들면 거의 원주 방향으로) 연장하는 열 처리된 구역을 가질 수 있다. 또한, 예를 들면, 각각의 크로스 튜브(1120)는 튜브의 제 1 및 제 2 단부(1121, 1122)들 사이와 같은 길이방향으로(즉, 튜브의 길이를 따라) 연장하는 열 처리된 구역을 가질 수 있다.
예시적인 실시예에 따라, 각각의 크로스 튜브(1120)는 원주 방향으로 공간 이격되는(예를 들면 튜브의 주변 주위의 아크 길이 또는 각도 만큼 분리된) 복수의 길이 방향 열 처리된 구역들을 포함한다. 도 18에 도시된 바와 같이, 각각의 크로스 튜브(1120)는 각각의 열 처리된 구역(1125)의 중심 사이의 각도만큼 공간 이격되는 4개의 열 처리된 구역(1125)들을 포함한다. 예를 들면, 각도는 약 90°(90도)일 수 있어, 열 처리된 구역(1125)들 중 네 개 모두가 튜브 주위로 동일한 거리들로 공간 이격된다. 각각의 열 처리된 구역(1125)의 크기(예를 들면, 길이, 폭, 등)가 적용에 따라 조정될 수 있다. 일 예에 따라, 각각의 열 처리된 구역(1125)은 길이가 250 내지 350 mm이고 폭이 8 내지 16 mm이다. 더 바람직하게는, 각각의 열 처리된 구역(1125)은 길이가 300 mm이고 폭이 12 mm이다. 각각의 크로스 튜브(1120)는 원형이 아닌 횡단면 형상을 가지도록 구성될 수 있고 여전히 조정된 강도를 가지도록 구성될 수 있다는 점에 주의한다.
각각의 측면 부재(1146)는 본원에 개시된 임의의 방법을 통하여 형성될 수 있는, 조정된 강도를 가지도록 구성될 수 있다. 또한, 각각의 측면 부재(1146)는 본원에서 개시된 임의의 측면 부재(예를 들면 측면 부재(146, 346)들, 등)에 따라 조정되는 강도를 가질 수 있다. 부가적으로, 시트 구조물(1119)의 다른 요소들(예를 들면, 부재들, 등)이 조정된 강도를 가지도록 구성될 수 있다. 예를 들면, 트랙 조립체(1112, 1113)들은 조정된 강도를 구비한 요소들을 가지도록 구성될 수 있다.
도 19는 조정된 강도를 가지도록 구성된 트랙 레일(1246) 형태의 구조용 부재를 예시한다. 트랙 레일(1246)은 시트 조립체에 조정 가능성을 제공하는 것과 같이, 트랙 조립체(예를 들면 트랙 조립체(1112, 1113))에서 사용하기 위해 구성될 수 있다. 예를 들면, 각각의 트랙 조립체는 서로에 대해 선택적으로 조정가능한 레일들의 쌍(예를 들면, 상부 레일 및 하부 레일)을 포함할 수 있다. 즉, 레일들은 서로에 대해 이동될 수 있다(예를 들면 슬라이드될 수 있다).
도시된 바와 같이, 트랙 레일(1246)은 기부(1247), 제 1 레그(1248), 및 제 1 레그(1248)로부터 공간 이격되어 대향되는 제 2 레그(1249)를 포함한다. 기부(1247)는 시트 조립체의 다른 부재에 또는 차량에 레일을 부착(예를 들면 커플링)하도록 구성될 수 있다. 제 1 및 제 2 레그(1248, 1249)들 모두는 유사하게 구성되거나 상이하게 구성될 수 있는(도 19에 도시된 바와 같이) 일반적인 J-형상 횡단면들을 가지도록 구성될 수 있다. 하나 또는 둘다의 레그(1248, 1249)들은 잠금 기구(예를 들면 잠금 폴)을 통과하는 것과 같이, 트랙 레일(1246)(예를 들면 하부 레일)을 트랙 조립체의 다른 레일(예를 들면 상부 레일)에 잠금하는 것을 돕도록 구성되는 특징물을 포함할 수 있다. 도시된 바와 같이, J-형상의 제 1 레그(1248)는 외벽 및 외벽으로부터 공간 이격된 내벽을 가지며, 여기서 내벽은 두 개의 레일들을 모두 선택적으로 커플링하도록 잠금 기구를 수용하도록 구성되는 복수의 개구(1250)들을 갖는다. 예를 들면, 잠금 폴은 하나 또는 두 개 이상의 치형부를 포함할 수 있으며, 이 치형부는 트랙 레일(1246) 내의 하나 또는 두 개 이상의 개구(1250)들을 통하여 연장하고 또한 두 개의 레일들의 상대 관계를 잠금하도록 다른 트랙 레일에 있는 하나 또는 둘 이상의 개구를 통하여 연장한다. 이에 따라, 트랙 조립체의 하중 부과 동안, 제 1 레그(1248)의 내벽은 하중 경로 내에 있다. 따라서, 레일 및 트랙 조립체의 강도를 증가시키도록 하중 부과에 국부적인 각각의 레일(예를 들면 트랙 레일(1246))의 강도를 조정하는 것이 유리할 수 있다.
일 예에 따라, 트랙 레일(1246)은 복수의 개구(1250)들 주위에 제 1 레그(1248)의 내벽 상에 제공되는 열 처리된 구역(1255)을 포함한다. 열 처리된 구역(1255)은 복수의 개구(1250)들 모두 또는 이들의 부분을 덮도록 구성될 수 있다. 열 처리된 구역(1255)의 크기(예를 들면 길이, 폭, 등)는 예를 들면 트랙 레일(1246) 및/또는 이의 특징들의 크기(예를 들면 개구들의 크기)에 맞추어질 수 있다. 일 예에 따라, 각각의 열 처리된 구역(1255)은 폭이 6 내지 10 mm이고, 더 바람직하게는 각각의 열 처리된 부분(1255)은 폭이 약 8mm이다.
본원에서 이용된 바와 같이, 용어 "대략(approximately)", "약(about)", "실질적으로(substantially)", 및 유사 용어들은 본 개시의 요지가 관련되는 당업자들에 의해 공통하고 수용된 용법과 조화하여 넓은 의미를 가지는 것으로 의도된다. 이러한 용어들이 이러한 특징들의 범주를 제공된 정확한 수치 범위들로 제한하지 않으면서 설명되고 청구된 특정의 특징들의 설명을 허용하고자 의도된다는 점을 본 개시물을 검토하는 당업자들에 의해 이해되어야 한다. 따라서, 이러한 용어들은 설명되고 청구된 요지의 작고 중요하지 않은 수정예들 및 변형예들이 첨부된 청구범위들에서 인용된 바와 같은 본 발명의 범주 내에 있는 것으로 고려되는 것을 나타내는 것으로 이해되어야 한다.
다양한 실시예들을 설명하기 위하여 본원에서 사용된 용어 "예시적인(exemplary)"은 이 같은 실시예들이 가능한 예들, 표현들, 및/또는 가능한 실시예들의 예시들을 표시하는 것으로 의도된다는 점에 주의하여야 한다(그리고 이 같은 용어는 이 같은 실시예들이 반드시 특별하거나 최상의 예들인 것을 함축하는 것을 의도하지 않는다).
본원에서 사용된 용어 "커플링된(coupled)", "연결된(connected)", 등은 두 개의 부재들이 서로에 대해 직접적으로 또는 간접적으로 연결하는 것을 의미한다. 이 같은 연결은 고정적이거나(예를 들면, 영구적) 또는 가동적(예를 들면, 제거가능하거나 해제가능한)일 수 있다. 이 같은 연결은 두 개의 부재들 또는 서로 단일의 일체형 몸체로서 일체로 형성되는 두개의 부재들 및 임의의 부가 중간 부재들로 또는 두 개의 부재들 또는 서로 부착되는 두 개의 부재들 및 임의의 부가 중간 부재들로 달성될 수 있다.
요소들의 위치들에 대한 본원에서의 인용(예를 들면, "상부", "저부", "위", "아래", 등)들은 단지 도면들에서 다양한 요소들의 방향을 설명하기 위하여서만 사용된다. 다양한 요소들의 방향은 다른 예시적인 실시예들에 따라 상이할 수 있고, 이 같은 변화들이 본 개시에 의해 포함되도록 의도된다는 점에 주의하여야 한다.
다양하고 예시적인 실시예들에서 도시된 바와 같이 열 처리된 존들을 가지는 시트 구조물들 또는 조립체들의 구성 및 배열이 단지 예시적이라는 점에 주의하는 것이 중요하다. 비록 단지 몇 실시예들이 이러한 개시물에서 상세하게 설명되지만, 본 개시물을 검토하는 당업자는 본원에서 설명된 요지의 신규한 교시들 및 장점들로부터 실질적으로 벗어나지 않으면서 다수의 변형예들(예를 들면, 다양한 요소들의 크기들, 치수들, 구조들, 형상들 및 비율들, 매개변수들의 값들, 장착 배열체들, 재료들의 사용, 색상, 방향, 등의 변화)이 가능하다는 것을 용이하게 인정할 것이다. 예를 들면, 일체로 형성된 것으로 도시된 요소들은 다수의 부분들 또는 요소들로 구성될 수 있고, 요소들의 위치는 뒤바뀔 수 있거나 그렇지 않으면 변경될 수 있으며, 별개의 요소들 또는 위치들의 특성 또는 개수가 변화되거나 변경될 수 있다. 임의의 프로세스 또는 방법 단계들의 순서 또는 시컨스는 변화될 수 있거나 대안적인 실시예들에 따라 변화되거나 재 시컨싱될 수 있다.
다른 치환들, 수정들, 변화들 및 생략들은 또한 본 발명의 범주로부터 벗어나지 않으면서 다양하고 예시적인 실시예의 설계, 작동 상태들 및 배열에서 이루어질 수 있다. 예를 들면, 일 실시예에서의 사용을 위해 개시되는 하나의 요소(예를 들면 특징, 층, 구성요소 등)가 본원에서 개시된 임의의 다른 실시예와 함께 사용될 수 있다.

Claims (18)

  1. 차량 구성요소를 위한 시트 조립체의 구조용 부재를 국부적으로 열 처리하는 방법으로서,
    도전성인 제 1 층을 가지는 제 1 요소 및 도전성인 제 1 층을 가지는 제 2 요소를 포함하는 고정체(fixture) 내로 상기 구조용 부재를 배치하는 단계;
    상기 제 1 및 제 2 요소들 중 하나 이상을 상기 구조용 부재와 접촉되게 이동시키는 단계;
    상기 제 1 및 제 2 요소들 중 하나 이상에 의해 상기 구조용 부재 내로 압력을 부과하는 단계;
    하나 이상의 열 처리된 구역을 상기 구조용 부재 내에 제공하도록 상기 제 1 및 제 2 요소들 중 도전성인 제 1 층들을 통하여 전류를 통과시키는 단계; 및
    상기 전류를 중단시키고 상기 구조용 부재로부터 상기 압력을 해제하는 단계를 포함하는,
    차량 구성요소를 위한 시트 조립체의 구조용 부재를 국부적으로 열 처리하는 방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 및 제 2 요소들의 도전성인 제 1 층들은 상기 전류가 상기 도전성인 층들을 통과할 때 상기 구조용 부재와 접촉하여, 상기 전류가 또한 상기 구조용 부재 내로 통과하고, 상기 제 1 및 제 2 요소들은 상기 구조용 부재의 대향 표면들과 접촉하는,
    차량 구성요소를 위한 시트 조립체의 구조용 부재를 국부적으로 열 처리하는 방법.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 전류는 일 초 미만으로 제공되는 단일 펄스의 전류인,
    차량 구성요소를 위한 시트 조립체의 구조용 부재를 국부적으로 열 처리하는 방법.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 층들 중 하나 이상과 상기 구조용 부재 사이에 제 2 층이 배치되고, 각각의 제 2 층은 열 전도 및 전기 절연 층이며, 상기 제 1 및 제 2 요소들의 제 2 층들은 상기 구조용 부재와 접촉하여, 상기 전류가 상기 구조용 부재 내로 통과하지 않는,
    차량 구성요소를 위한 시트 조립체의 구조용 부재를 국부적으로 열 처리하는 방법.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 제 2 층은 상기 제 1 층들 중 하나 이상의 위에 제공되는,
    차량 구성요소를 위한 시트 조립체의 구조용 부재를 국부적으로 열 처리하는 방법.
  6. 제 4 항에 있어서,
    상기 제 2 층은 상기 구조용 부재 상에 제공된 코팅인,
    차량 구성요소를 위한 시트 조립체의 구조용 부재를 국부적으로 열 처리하는 방법.
  7. 제 4 항에 있어서,
    상기 제 1 및 제 2 요소들 각각은 또한 상기 도전성인 제 1 층 상에 제공된 제 3 층을 포함하며, 상기 제 3 층은 도전성 및 내식성 층이며, 각각의 제 3 층은 그 위에 제 3 층이 제공되는 상기 제 1 층의 재료와 상이한 재료로 제조되는,
    차량 구성요소를 위한 시트 조립체의 구조용 부재를 국부적으로 열 처리하는 방법.
  8. 제 4 항에 있어서,
    상기 제 1 층 및 상기 제 2 층은 실질적으로 유사한 열 팽창 계수들을 가지는,
    차량 구성요소를 위한 시트 조립체의 구조용 부재를 국부적으로 열 처리하는 방법.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 제 1 층은 TZM 몰리브덴을 포함하며 상기 제 2 층은 알루미늄 니트라이드를 포함하는,
    차량 구성요소를 위한 시트 조립체의 구조용 부재를 국부적으로 열 처리하는 방법.
  10. 제 1 항에 있어서,
    냉매를 통해 상기 구조용 부재를 냉각시키는 단계 및 상기 구조용 부재를 템퍼링하는 단계를 더 포함하는,
    차량 구성요소를 위한 시트 조립체의 구조용 부재를 국부적으로 열 처리하는 방법.
  11. 제 1 항에 있어서,
    상기 고정체는 압력을 통하여 상기 구조용 부재의 기하학적 특징을 형성하도록 구성되는 제 1 다이 부분 및 제 2 다이 부분을 또한 포함하는,
    차량 구성요소를 위한 시트 조립체의 구조용 부재를 국부적으로 열 처리하는 방법.
  12. 제 11 항에 있어서,
    상기 구조용 부재는 측면 부재 및 등받이 프레임 부재 중 하나이며, 이는 부착 위치에 있는 시트 등받이 각도 조절 기구에 장착하도록 구성되고, 상기 측면 부재 및 상기 등받이 프레임 부재 중 하나는 복수의 열 처리된 구역들을 포함하며, 상기 복수의 열 처리된 구역들이 미리 결정된 하중만큼 상기 구조용 부재에 하중이 걸릴 때 상기 부착 위치에 인접하게 제공되는 버클링 존(buckling zone)을 유발하도록 구성되는,
    차량 구성요소를 위한 시트 조립체의 구조용 부재를 국부적으로 열 처리하는 방법.
  13. 제 12 항에 있어서,
    하나 이상의 열 처리된 구역은 상기 구조용 부재의 제 1 측면 상에 제공되며, 하나 이상의 열 처리된 구역은 상기 구조용 부재의 제 2 측면 상에 제공되며, 상기 구조용 부재의 제 1 및 제 2 측면들은 상이한 평면들 내에 배치되는,
    차량 구성요소를 위한 시트 조립체의 구조용 부재를 국부적으로 열 처리하는 방법.
  14. 차량 시트 구조물로서,
    하나 이상의 열 처리된 구역을 포함하는 열 처리된 존을 가지는 구조용 부재를 포함하여,
    상기 하나 이상의 열 처리된 구역이 상기 구조용 부재의 열 처리되지 않은 구역의 강도와 상이한 강도를 가지며,
    상기 하나 이상의 열 처리된 구역은 상기 열 처리된 존에 인접하게 구성된 버클링 존을 형성함으로써 상기 구조용 부재의 하중 부과 동안 하중 경로 관리(load path management)를 제공하도록 배열되고,
    상기 열 처리된 존은,
    도전성인 제 1 층을 가지는 제 1 요소 및 도전성인 제 1 층을 가지는 제 2 요소를 포함하는 고정체 내로 상기 구조용 부재를 배치하고,
    상기 제 1 및 제 2 요소들 중 하나 이상을 상기 구조용 부재와 접촉되게 이동시키며,
    상기 제 1 및 제 2 요소들 중 하나 이상에 의해 상기 구조용 부재 내로 압력을 부과하고,
    열 처리된 구역을 상기 구조용 부재 내에 제공하도록 상기 제 1 및 제 2 요소들 중 도전성인 제 1 층들을 통하여 전류를 통과시키고,
    상기 전류를 중단시키고 상기 구조용 부재로부터 상기 압력을 해제함으로써 형성되는 것인,
    차량 시트 구조물.
  15. 제 14 항에 있어서,
    복수의 열 처리된 구역들은 제 2 구조용 부재를 상기 구조용 부재에 커플링하도록 구성된 부착 위치에 인접하게 제공되는,
    차량 시트 구조물.
  16. 제 15 항에 있어서,
    제 3 구조용 부재를 제 2 구조용 부재에 커플링하도록 구성된 부착 위치에 인접하게 제공되는 복수의 열 처리된 구역들을 포함하는 열 처리된 존을 가지는 제 3 구조용 부재를 더 포함하며,
    상기 제 3 구조용 부재의 복수의 열 처리된 구역들은 상기 제 3 구조용 부재의 열 처리되지 않은 구역들의 미세 구조와 상이한 미세 구조를 가지는,
    차량 시트 구조물.
  17. 제 16 항에 있어서,
    상기 구조용 부재는 완충 구조의 측면 부재이고, 상기 제 2 구조용 부재는 시트 등받이 조정 기구이며, 상기 제 3 구조용 부재는 등받이 프레임 부재이고, 상기 측면 부재 및 상기 등받이 프레임 부재는 각각 상기 시트 등받이 조정 기구의 부착물에 인접하게 제공되는 하나 이상의 열 처리된 구역을 포함하여, 상기 열 처리된 구역들은 미리 결정된 하중만큼 상기 시트 구조물에 하중이 걸릴 때 상기 부착 위치들에 인접하게 제공되는 버클링 존을 유발하도록 구성되는,
    차량 시트 구조물.
  18. 제 17 항에 있어서,
    상기 등받이 프레임 부재는 20 내지 30 mm의 거리만큼 공간 이격되는 두 개 이상의 열 처리된 구역들을 포함하며, 상기 등받이 프레임 부재의 각각의 열 처리된 구역은 3 내지 79 mm2의 면적을 가지며, 상기 측면 부재는 8 내지 20 mm의 거리 만큼 공간 이격되는 두 개 이상의 열 처리된 구역들을 포함하며, 상기 측면 부재의 각각의 열 처리된 구역은 2 내지 10 mm의 직경을 가지는 일반적인 원형 형상인,
    차량 시트 구조물.
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