KR20090032033A - 차량 좌석 구조물 - Google Patents

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KR20090032033A
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엑카르트 키르히
하이코 유취
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카이퍼 게엠베하 운트 코. 카게
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Abstract

둘 이상의 구조물 부분(12, 14)이 초음파 용접에 의해서 하나 이상의 접촉 지점(P)에서 서로 연결되는 차량 좌석(1) 구조물(10)이 개시된다.

Description

차량 좌석 구조물 {VEHICLE SEAT STRUCTURE}
본 발명은 특허청구범위 제 1 항의 특징들을 포함하는 차량 좌석 구조물에 관한 것이다.
공지된 차량 좌석용 지지 구조물은 얇은 시트 스틸로부터 스탬핑 가공되고 예를 들어 레이저 용접에 의해서 서로 용접되는 구조물 부분들을 포함한다.
본 발명의 목적은 전술한 타입의 구조물을 개선하는 것이다. 이러한 목적은 특허청구범위 제 1 항의 특징들을 포함하는 구조물에 의해서 본 발명에 따라 달성된다. 바람직한 실시예들이 종속항의 청구 대상으로 기재되어 있다.
하이브리드(hybrid) 구조물의 두 물질이 서로 연결될 수 있다. 예를 들어, 본딩, 리벳팅, 나사 체결, 클린치(clinch) 리벳팅 및 용접이 그러한 연결 기술로서 간주될 수 있을 것이다. 두 금속을 용접하는 것은, 예를 들어 금속 활성 가스 용접 또는 레이저 용접에서와 같이 압력(용융 용접; melt welding) 없이 이루어질 수 있으며, 그에 따라 스틸로 제조된 구조물에서 비용 및 중량이 최적화될 수 있으며, 또는 예를 들어 롤 시임(roll seam) 용접, 프로젝션 용접, 스폿 용접, 또는 본 발명에 따른 초음파 용접에서 압력(압력 용접; pressure welding)을 이용함으로써 용접이 실시될 수 있을 것이다. 초음파 용접에서, 부분들은 서로 소성적으로(in plastic) 연결되나 용융되지 않은 상태로 연결된다.
다른 용접 방법에 대비한 초음파 용접의 이점은 용접 스패터링(saptter; 튐)이 발생되지 않고, 알루미늄/알루미늄 합금 및 스틸 및/또는 (유리) 섬유-보강형 플라스틱의 연결도 가능하며, 열 투입이 적고 그에 따라 변형이 적게 발생하며, 다수의 스폿 용접이 가능하며, 그에 따라 프로세스 시간이 짧아질 수 있으며, 경화를 위한 유지 시간이 불필요하며, 그러한 방법의 결과로서 용접 갭이 존재하지 않으며, 프로세스 모니터링이 용이하고, 용접된 연결부의 기하학적 형상이 로드를 견딜 수 있도록(load-compatible) 디자인될 수 있다는 것이다.
둘 이상의 구조물 부분들이 서로 상이한 물질로 구성될 수 있고 그리고 하나 이상의 연결 지점에서 초음파 용접에 의해서 서로 연결됨에 따라서, 저-중량의 하이브리드 구조물이 제공되며, 그러한 하이브리드 구조물은 효과적인 비용으로 제조될 수 있고 필요한 강도를 제공할 수 있다. 그에 따라, 상기 물질은 한편으로, 알루미늄/알루미늄 합금일 수 있고, 그리고 다른 한편으로, 스틸일 수 있다. 그러나, 다른 물질들, 예를 들어 유리 섬유-보강형 플라스틱 또는 예를 들어 전술한 금속들 중 하나와 조합된 다른 섬유-보강형 플라스틱도 가능할 것이다. 둘 이상의 구조물 부분이 동시에 서로 연결될 수 있다. 예를 들어, 다수의, 그리고 서로 상이할 수 있는, 초음파 용접 장치의 소노트로드(sonotrodes)들에 의해서 다수의 접촉 지점들에서의 동시적인 연결이 이루어질 수도 있을 것이다.
바람직하게, 구조물은 차량 좌석의 좌석-등받이의 지지 구조물일 수 있으나, 좌석 부분의 지지 구조물이 될수도 있을 것이다. 바람직하게, 베이스 시트 및 측부 부재(side members)가 서로 연결된다.
예를 들어, 측부 부분들 및 교차 부재(cross members)가 서로 연결될 수도 있다.
이하에서는, 첨부 도면에 도시된 실시예들을 참조하여 본 발명을 보다 구체적으로 설명한다.
도 1은 본 발명의 실시예의 사시도이다.
도 2는 차량 좌석의 개략적인 측면도이다.
도 3은 도 1의 선 Ⅲ-Ⅲ을 따라서 취한 본 발명의 실시예의 단면도이다.
도 4는 개량 실시예를 통한 단면도이다.
도 5는 공지된 초음파 용접 장치를 도시한 부분 단면도이다.
도 6은 틸팅된 소노트로드 및 대응 공작물과 함께 초음파 용접 장치를 도시한 부분 단면도이다.
도 7은 공작물의 추가적인 대응 실시예를 도시한 도면이다.
도 8은 교호적으로 정렬된 소노트로드와 함께 도시한 초음파 용접 장치의 부분 단면도이다.
도 9는 도 8의 측면도이다.
도 10은 서로에 대해서 오프셋되어 정렬된 여러가지 타입의 소노트로드와 함께 도시한 초음파 용접 장치의 사시도이다.
모터 차량의 차량 좌석(1)은 모터 차량의 차량 구조물(S)에 연결되는 좌석 부분(3), 및 상기 좌석 부분(3)에 대해서 피봇운동이 가능한 좌석-등받이(6)를 구비하며, 상기 좌석-등받이의 양 측부는 상기 좌석 부분(3)에 관절식으로 연결(articulated)된다. 좌석의 사용을 위해서, 좌석-등받이(6)는 좌석 부분(3)에 대해서 또는 차량 구조물(S)에 대해서 록킹된다. 이러한 실시예에서, 차량 좌석(1)은 분리형 등받이를 가지는 후방 좌석 시스템이며, 다시 말해서 좌석-등받이(6)는 전술한 분리형 등받이의 1/3 또는 2/3이 된다.
좌석-등받이(6)는 구조물 부분으로서 베이스 시트(12) 및 하나 이상의 측부 부재(14)를 포함하는 지지 구조물(10)을 구비한다. 베이스 시트(12)는 실질적으로 평면형이다. 베이스 시트(12)는 보강을 위한 비드(beads)를 포함할 수 있다. 측부 부재(14)는 실질적으로 U-자형의 프로파일을 가진다. 이러한 경우에, 다수의 측부 부재(14)들이 서로 연결되어 둘레 프레임을 형성하며, 상기 다수의 측부 부재들은 부분적으로 서로에 대해서 일체로 형성된다. 이러한 측부 부재(14)는 베이스 시트(12)의 (좌석이 사용될 때의 탑승자를 마주하는) 전방 면 상에 정렬되고 (박스 섹션을 형성함으로써) 그러한 전방 면에 연결된다. 그 후, 그러한 구조물(10)은 베이스 시트(12)의 전방 면 상에서 천으로 덮여진다. 베이스 시트(12)의 후방 면은 트렁크와 직접적으로 마주하며, 간단하게 도색되거나 커버링될 수 있으며, 좌석-등받이(4)가 전방으로 피봇팅될 때 적재용 바닥으로 펼쳐질 수도 있을 것이다.
실시예에서, 베이스 시트(12)는 알루미늄으로 이루어질 수 있으며, 본 경우 에, 보다 구체적으로 두께가 0.7 mm 또는 1.0 mm 인 Al Mg 4.5 Mn 알루미늄 시트로 이루어질 수 있다. 실시예에서, 측부 부재(14)는 스틸로 이루어질 수 있고, 본 경우에, 보다 구체적으로 두께가 0.7 mm 인 시트 스틸로 이루어질 수 있다. 측부 부재(14) 및 베이스 시트(12)는 서로 초음파적으로 용접되고, 즉 초음파 용접에 의해서 연결된다.
공지된 초음파 용접 장치(100)는 앤빌(101)(베이스 플레이트), 상기 앤빌(101)에 대해서 고정된 업라이트(upright; 103), 그리고 상기 업라이트(103)에 대해서 이동될 수 있는, 본 경우에 수직방향으로 이동될 수 있는, 슬라이드(105)를 구비한다. 슬라이드(105)는 공급 유닛(feeder unit; 111)을 위한 가이드 및 수용부를 포함하며, 상기 공급 유닛은 상기 슬라이드(105)에 대해서, 특히 평행하게, 이동가능하도록 상기 슬라이드(105)의 가이드 및 수용부 내에 장착된다. 공급 유닛(111)은 상기 슬라이드(105) 상에 지지된 공압식 실린더(113)에 의해서 작용되며, 피스톤(115)은 직렬로 배치된 피스톤 로드(116) 및 댐핑 부재(117) 뿐만 아니라 힘 변환기(119) 에 의해서 공급 유닛(111)에, 본 예의 경우에는 공급 유닛(111)의 상부 면에 작용한다. 복원 스프링(121)은 공급 유닛(111)을 공압 실린더(113) 방향으로 프리텐셔닝(pretension)시킨다.
공급 유닛(111)은 발전기(127)에 의해서 생성된 고전압을 초음파로 변환하는 변환기(125)를 둘러싼다. 초음파는 부스터(129)에 의해서 공급 유닛(111)의 선단부에, 본 예의 경우에 그 하부에 위치하는 하나 이상의 소노트로드(131)로 전달된다. 소노트로드(131)는 하나의 공작물 상에 위치되고, 다른 공작물은 앤빌(101)에 대해서 지지되며, 즉 공작물은 소노트로드(131)와 앤빌(101) 사이에 정렬된다. 공압식 실린더(113)은 힘 변환기(119)에 의해서 모니터링되고 제어되는 정압을 생성하며, 그에 따라 두 개의 공작물이 접촉 지점(P)에서 프리텐션하에서 서로에 대해서 지지된다.
소노트로드(131)를 통해서 상부 공작물로 도입되는 초음파는 프리텐셔닝된 접촉 지점(P)에서 물질(스틸/알루미늄)을 약 300℃ -400℃까지 가열한다. 이러한 물리적 접촉으로, 물질들 사이에 원자적 상호작용(atomic interaction)이 생성되고, 알루미늄 원자가 스틸 표면내로 확산된다.
그러한 초음파 용접 장치(100)에 의해서, 측부 부재(14)가 베이스 시트(12)에 용접된다. 강도와 관련하여, 구조물(10)의 요구되는 에너지 흡수가 보장되도록, 용접되는 연결부의 크기와 윤곽이 결정된다. 프로세싱 시간을 줄이기 위해서, 다수의 소노트로드(131)가 하나의 평면 내에 위치되는 측부 부재(14)와 베이스 시트(12) 사이의 다수의 접촉 지점(P)을 동시에 용접한다. 개량 실시예에서, 서로 다른 프로파일의 두 개의 연동(interlocking) 측부 부재(14)들을 베이스 시트(12)에 동시에 용접할 수 있으며, 다시 말해서 트리플(triple) 용접을 실시할 수 있다. 소노트로드(131)의 치수(dimension) 및/또는 구성(타입)이 달라질 수 있을 것이다. 인가되는 하중에 따라서, 용접 시임이 다양한 치수를 가질 수 있을 것이며, 이는 또한 여러 가지 소노트로드(131)에 의해서 달성될 수 있을 것이다. 접촉 지점(P)에서 용접 표면이 가질 수 있는 기본적인 형상들은, 특히, 환형, 사각형 또는 원형일 수 있다. 요건에 따라서, 다수의 공급 유닛(111) 및/또는 다수의 슬라이 드(105)가 또한 제공될 수 있다.
초음파 용접 장치(100)의 디자인에 따라서, 공작물을 삽입할 때, 업라이트(103)가 베이스 시트(12)에 대한 제한부로서 작용할 수 있으며, 다시 말해서 접촉 지점(P)으로부터 베이스 시트(12)의 엣지까지의 최대 가능 거리를 규정할 수 있다. 또한, 베이스 시트(12)의 중심의 영역들에 도달하기 위해서, 소노트로드(131)가 틸팅될 수 있으며, 다시 말해 업라이트(103)에 대해서 상대적으로 그리고 슬라이드(105)의 이동 방향에 대해서 상대적으로 틸팅될 수 있다. 바람직하게, 전체 공급 유닛(111)은 슬라이드(105)의 이동 방향에 대해서 상대적으로 틸팅될 수 있다. 따라서, 앤빌(101) 및 공작물이 그에 맞춰진다. 앤빌(101)의 영역이 동일한 각도로 틸팅된다. 측부 부재(14)는 대응하는 뒤쪽으로 벤딩된(bent-back) 용접 플랜지(14a)를 구비하고, 베이스 시트(12)는 그에 대응하여 형성된다. 도 6은 그렇게 변형된 초음파 용접 장치(100)의 일부를 도시한다. 공간적인 상호관계에 따라서, 용접 플랜지(14a)가 도 6에 도시된 바와 같은 둔각이 아니라 도 7에 도시된 바와 같은 예각으로 측부 부재(14)로부터 돌출하게 할 수도 있을 것이다. 도면 평면에 수직인 축선을 따른 이들 두 개념에 대한 대안적인 구성도 가능하다.
두 접촉 지점(P)들 사이의 거리를 줄이기 위해서, 접촉 지점(P)들을 통한 평면들에 대해서 여러 측부로부터 교호적으로 관련 소노트로드(131)를 공급하는 것이 바람직할 수 있으며, 예를 들어 도 8 및 도 9에 도시된 바와 같이, 위쪽과 아래쪽에서 교호적으로 소노트로드(131)를 공급할 수 있다. 앤빌(101)은 그에 대응하여 교호적으로 정렬된 영역들을 가진다. 그에 따라, 일부 소노트로드(131) 및 앤 빌(101)의 영역들은 공급 유닛(111)에 연결되고, 다른 부분들이 고정된다. 또한, 도 6 및/또는 도 7에 따른 틸팅된 소노트로드(131)와의 조합도 가능할 것이다.
도 10에서, 여러가지 타입의 다수의 소노트로드(131)가 서로에 대해서 어떻게 90° 만큼 오프셋되게 정렬되는지를 도시하고 있다. 이러한 경우에, "토션(tortion) 소노트로드" 타입의 두 개의 소노트로드(131)가 도시되어 있으며, 여기에서 소노트로드는 길이방향 축선을 중심으로 용접하는 동안에 회전하며 본 실시예의 경우에 전방 면 상의 두 개의 (예를 들어 캠과 유사한) 활성 표면(131a)을 가진다. 이들 두개의 소노트로드(131)는 그들의 길이방향 축선이 베이스 시트(12)의 평면에 수직이 되도록 배치된다. 또한, "선형 람다(linear lambda) 소노트로드" 타입의 3개의 소노트로드(131)가 도시되어 있으며, 여기에서 상기 소노트로드는 용접 중에 소노트로드의 길이방향 축선에 수직인 방향을 따라 선형 방식으로 변위되고, 본 실시예의 경우에 방사상 방향으로 4개의 (예를 들어 캠과 유사한) 활성 표면(131a)을 가지나, 이들 4개의 활성 표면 들 중 두개 만이 동시에 사용된다(웨어(wear)의 경우에 다른 두 개의 활성 표면들은 백업(back-up)으로서 기능한다). 이들 3개의 소노트로드(131)는 (프레임 지지를 이용하여) 베이스 시트(12)에 평행한 평면내에 정렬되고 그 평면 내에서 그들의 길이방향 축선에 수직으로 이동한다. 측부 부재(14)를 따라 보았을 때, "선형 람다 소노트로드" 타입의 3개의 소노트로드(131) 중 하나가 "토션 소노트로드" 타입의 두 개의 소노트로드(131) 사이에 정렬되고, 이들 3개의 그룹은 "선형 람다 소노트로드" 타입의 다른 두 개의 소노트로드(131) 사이에 정렬된다. 소노트로드(131)의 이동 방향이 도 10에 화살표로서 표 시되어 있다. 사용중에 존재하는, 두 개의 활성 표면(131a)을 가지는 5개의 소노트로드(131)에 의해서, 10 개의 용접 지점들이 (조밀한 간격으로) 동시에 생성된다. 바람직하게, 5개의 소노트로드(131)들 사이의 간격들은 서로 동일하며, 그에 따라 5개의 균일하게 이격된 2개의 각각의 용접 지점들의 쌍이 10개의 접촉 지점(P)들에서 생성된다.
* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *
1 차량 좌석
3 좌석 부분
6 좌석-등받이
10 구조물
12 베이스 시트
14 측부 부재
14a 용접 플랜지
100 초음파 용접 장치
101 앤빌
103 업라이트
105 슬라이드
111 공급 유닛
113 공압 실린더
115 피스톤
116 피스톤 로드
117 댐핑 부재
119 힘 변환기
121 복원 스프링
125 변환기
127 발전기
129 부스터
131 소노트로드
131a 활성 표면
P 접촉 지점
S 차량 구조물

Claims (15)

  1. 서로 연결된 둘 이상의 구조물 부분(12, 14)을 포함하는 차량 좌석(1)의 구조물(10)에 있어서:
    상기 둘 이상의 구조물 부분(12, 14)이 하나 이상의 접촉 지점(P)에서 초음파 용접에 의해서 서로 연결되는 것을 특징으로 하는 차량 좌석의 구조물.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 둘 이상의 구조물 부분(12, 14)이 서로 다른 물질로 이루어진 것을 특징으로 하는 차량 좌석의 구조물.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 구조물 부분(12)들 중 하나 이상이 알루미늄/알루미늄 합금으로 이루어지고 상기 구조물 부분(14)들 중 하나 이상이 스틸로 이루어지며, 또는 상기 구조물 부분(12)들 중 하나 이상이 섬유-보강된 플라스틱으로 이루어지고 상기 구조물 부분(14)들 중 하나 이상이 알루미늄/알루미늄 합금 또는 스틸로 이루어지는 것을 특징으로 하는 차량 좌석의 구조물.
  4. 제 2 항 또는 제 3 항에 있어서,
    알루미늄/알루미늄 합금으로 제조된 구조물 부분(12) 및 스틸로 제조된 두 개의 구조물 부분(14)이 트리플 용접에 의해서 접촉 지점(P)에서 서로 연결되는 것을 특징으로 하는 차량 좌석의 구조물.
  5. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 구조물(10)이 차량 좌석(1)의 좌석-등받이(6)의 지지 구조물인 것을 특징으로 하는 차량 좌석의 구조물.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 구조물 부분(12) 들 중 하나가 베이스 시트이고, 상기 구조물 부분(14)들 중 하나 이상이 측부 부재인 것을 특징으로 하는 차량 좌석의 구조물.
  7. 제 1 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 구조물 부분(12, 14)이 특히 하나의 평면내에 위치하는 다수의 접촉 지점(P)들에서 서로 연결되는 것을 특징으로 하는 차량 좌석의 구조물.
  8. 제 1 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항에 따른 구조물(10)을 포함하는, 차량 좌석, 특히 모터 차량 좌석.
  9. 지지 구조물(10), 특히 제 1 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 따른 지지 구조물(10)의 둘 이상의 구조물 부분(12, 14)을 연결하기 위한 방법에 있어서:
    상기 두 개의 구조물 부분(12, 14)이 초음파 용접에 의해서 하나 이상의 접촉 지점(P)에서 서로 연결되는 것을 특징으로 하는 구조물 부분의 연결 방법.
  10. 초음파 용접 장치(100)로서, 앤빌(101)(베이스 플레이트), 상기 앤빌(101)에 대해서 이동될 수 있고 제어된 프리텐셔닝을 받을 수 있는 공급 유닛(111)을 포함하고, 하나 이상의 소노트로드(131)를 지지하며, 용접될 공작물이 상기 앤빌(101)과 상기 소노트로드(131) 사이에 정렬되는, 초음파 용접 장치(100)에 있어서:
    상기 초음파 용접 장치(100)가 모터 차량 좌석(1)의 지지 구조물, 특히 제 1 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항에 따른 구조물(10)의 둘 이상의 구조물 부분(12, 14)을 초음파 용접에 의해서 하나 이상의 접촉 지점(P)에서 함께 연결하는 것을 특징으로 하는 초음파 용접 장치.
  11. 제 10 항에 있어서,
    상기 구조물 부분(12, 14)들을 다수의 접촉 지점(P)에서 동시에 서로 연결하기 위해서 다수의 소노트로드(131)가 제공되는 것을 특징으로 하는 초음파 용접 장치.
  12. 제 11 항에 있어서,
    둘 이상의 접촉 지점(P)들을 통한 평면에 대해서, 둘 이상의 소노트로드(131)가 서로 다른 측부에서 교호적으로 정렬되는 것을 특징으로 하는 초음파 용접 장치.
  13. 제 10 항 내지 제 12 항 중 어느 한 항에 있어서,
    하나 이상의 소노트로드(131) 및/또는 공급 유닛(111)이 업라이트(103)에 대해서 및/또는 상기 업라이트(103)에 대해서 상대적으로 이동하는 슬라이드(105)의 이동 방향에 대해서 틸팅되는 것을 특징으로 하는 초음파 용접 장치.
  14. 제 10 항 내지 제 13 항 중 어느 한 항에 있어서,
    여러 가지 타입의 다수의 소노트로드(131)가 서로에 대해서 90°로 오프셋되어 정렬되는 것을 특징으로 하는 초음파 용접 장치.
  15. 제 14 항에 있어서,
    "토션 소노트로드" 타입의 소노트로드(131) 및 "선형 람다 소노트로드" 타입의 소노트로드(131)가 교호적으로 정렬되는 것을 특징으로 하는 초음파 용접 장치.
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