CN113365872A - 用于电动车辆的塑料座椅框架 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于车辆座位的座椅框架，所述框架包括用于支撑靠背的背部框架组件，其中所述背部框架组件包括形成单一单元的多个互连的增强肋，且其中所述座椅框架是由塑性材料制成的一体式注塑部件。本发明还涉及一种制造这种座椅框架的方法。此外，本发明涉及一种包括这种座椅框架的车辆座位，和一种包括这种车辆座位或这种座椅框架的车辆。

Description

用于电动车辆的塑料座椅框架

发明领域

本发明涉及一种用于车辆座位、特别是电动车辆的座椅框架，和制造该座椅框架的相关联方法。本发明进一步涉及这种车辆座位和包括这种座椅框架或车辆座位的车辆。

发明背景

现在，许多机动车辆依赖于电动马达以实现推进。这类车辆包括混合动力电动车辆(包括轻型混合动力车)，全电动、燃料电池动力车辆和燃气电动混合动力汽车(合称“电动车辆”)，并且指的是其动力中的至少一些来源于电池源的车辆。全世界的电动车辆开发都面临严重的挑战：昂贵的电池，不足的可行驶里程(能量密度)，对于公共基础设施而言长的充电时间。为了解决这些问题，减轻重量是重要方法之一。

通常，汽车座椅框架是由金属管和片材制成的，一般通过弯曲、冲孔、牵拉和焊接来形成。然而，这些操作要求在不同工作站处进行的数个连贯操作，这使制造复杂化并且需要从一个工作站转移到下一个。这还造成所用原料以及金属管和片材边料的大量浪费。

因为由多个冲压钢部件形成，这些座位具有重量重、易受腐蚀和可包括焊接的复杂组装的不期望特征。本领域中需要克服这些缺点并且满足诸如硬度和强度的高机械性能要求的座位。

发明内容

本发明的目的在于解决这些问题，并且更具体而言，用基于塑性材料、优选长玻璃纤维增强的热塑性材料的框架替代传统已知的座椅框架，使得重量减轻且成本降低、减少部件数量并且促进可能需要的各种功能的整合。

本发明人已尤其认识到，待解决的问题可包括减轻车辆重量并且经其提高电动车辆的电池效率。本发明提供一种用于车辆座位的座椅框架，该框架包括用于支撑靠背的背部框架组件，其中背部框架组件包括多个增强肋，增强肋与背部框架组件形成单一单元，且其中座椅框架是由塑性材料制成的一体式注塑部件。

座椅框架指的是经设计并适于将一名或多名乘客保持在诸如电动车的车辆内的制品。座椅框架且特别是背部框架组件可为可经安装固定于车辆底板的承载框架。

肋可为平行肋，或从框架中的开口辐射，或形成互连肋的网络。座椅框架还可包括用于支撑座位基部的座位框架组件。座椅框架可仅由背部框架组件组成。座椅框架可被制造为单一单元，为注塑塑料部件。座椅框架还可包括紧固组件，背部框架组件从紧固组件以向上方式延伸，其中使用紧固组件以经安装将车辆座位紧固至车辆。座位基部可被紧固组件支撑和/或紧固至紧固组件。座位基部可被不同于框架的其他器件、诸如紧固组件支撑。

框架组件可被形成为互连肋的单个自支撑网络，其中互连增强肋在背部框架组件内界定出腔体。肋的网络可被周边的肋封闭以增加自支撑网络的强度和/或刚性。替代且优选地，框架组件包括基部，增强肋从基部延伸，其中基部形成车辆座位的背部。基部可包括第一部分和周边第二部分，其中周边第二部分以大于0度、优选大于0度且小于180度、例如大于90度的角度从第一部分的周边延伸。

座椅框架还可包括用于头托的头托框架，其中背部框架组件包括腰部支撑部分并且连接至头托部分，且其中背部框架部分连接至座位框架组件。

背部框架组件可为从座位框架组件延伸至头托框架的框架组件，因此完全支撑就坐人员的背部。背部框架组件可从座位框架部分延伸，并包括腰部支撑部分，并且座椅框架可或可不包括头托部分。

座椅框架由塑性材料制成。座椅框架可不含金属。合适的塑性材料的具体非限制性实例是热塑性树脂，包括聚缩醛，聚丙烯酸类，苯乙烯丙烯腈，丙烯腈-丁二烯-苯乙烯(ABS)，聚碳酸酯，聚苯乙烯，聚乙烯，聚苯醚，聚丙烯，聚对苯二甲酸乙二醇酯，聚对苯二甲酸丁二醇酯，尼龙(例如尼龙-6、尼龙-6/6、尼龙-6/10、尼龙-6/12、尼龙-11或尼龙-12)，聚酰胺酰亚胺，聚芳酯，聚氨酯，乙烯丙烯二烯橡胶(EPR)，乙烯丙烯二烯单体(EPDM)，聚芳砜，聚醚砜，聚苯硫醚，聚氯乙烯，聚砜，聚醚酰亚胺，聚四氟乙烯，氟化乙丙烯，全氟烷氧基乙烯，聚氯三氟乙烯，聚偏氟乙烯，聚氟乙烯，聚醚酮，聚醚醚酮(PEEK)，液晶聚合物，以及包含前述热塑塑料中任一者的混合物。塑性材料可为纤维填充或纤维增强的塑性树脂。合适的纤维可为合成纤维，诸如玻璃纤维、碳纤维、陶瓷纤维、聚芳酰胺纤维或热塑性纤维，但也可以为天然纤维，诸如棉花、羊毛和丝。天然纤维来自诸如动物和植物的天然来源。天然纤维来源于植物或动物。

塑性材料可包含纤维填充的热塑性材料，优选填充长玻璃纤维的聚丙烯(LGF-PP)。优选地，塑性材料包含：

-约55重量％至约90重量％的聚丙烯；

-约10重量％至约40重量％的长玻璃纤维；和

-约0.0001重量％至约5重量％的冲击改性剂、填料、抗氧化剂和增强剂中的一种或多种；

所述重量％值是基于框架组件的重量。

任何聚丙烯均适合用于组件式座椅框架。例如，聚丙烯可为丙烯均聚物，丙烯-α烯烃无规共聚物、诸如丙烯-乙烯无规共聚物，抗冲丙烯共聚物(有时被称为多相丙烯共聚物)，丙烯嵌段共聚物。

长纤维是本领域技术人员已知的并且可商购获得。纤维可为适合用于组件式座椅框架的任何尺寸和形状。长纤维被定义为包括具有大于或等于3mm的初始长度的纤维。初始长度可至多几厘米，诸如至多40mm。热塑性材料可包含长玻璃纤维，且其中长玻璃纤维的长度为约3mm至约40mm。在一些实例中，优选纤维的长度为约3至约30mm，诸如约5至约20mm，约10至约18mm和约3至约5mm。某些纤维的直径为约10至约30μm，诸如15至25μm。也考虑到其他纤维类型。适合用于本发明中的其他纤维包括：玻璃纤维，碳纤维，石墨纤维，合成有机纤维、特别是高模量有机纤维，诸如对位和间位芳族聚酰胺纤维，尼龙纤维，聚酯纤维，或上文提及的适合用作纤维的热塑性树脂中的任何者，天然纤维如大麻、剑麻、黄麻、亚麻、椰壳纤维、洋麻和纤维素纤维，矿物纤维如玄武岩、矿物棉(例如石棉或矿渣棉)、硅灰石、氧化铝二氧化硅和类似物，或它们的混合物，金属纤维，金属化的天然和/或合成纤维，陶瓷纤维，或者它们的混合物。

长玻璃纤维增强的聚丙烯的一个商业来源是SABIC的STAMAX^TM塑料。STAMAX以20至60重量％的玻璃纤维含量市售。商品包括具有20、30、40、50和60重量％玻璃纤维含量的那些。

热塑性材料、优选聚丙烯还可含有添加剂和/或稳定剂、如抗氧化剂，UV稳定剂，阻燃剂，颜料，染料，和粘合增进剂如改性聚丙烯、特别是马来酸化的聚丙烯，抗静电剂，脱模剂，成核剂和类似物。

另外，聚丙烯还可含有增强性添加剂，如无机增强剂，诸如滑石、短玻璃纤维和玻璃，或有机增强剂，诸如聚芳酰胺纤维、聚酯纤维和碳纤维。

本发明还涉及一种制造座椅框架的方法。可利用任何适合于形成组件式座椅框架的方法。某些方法涉及注塑。这类技术是本领域技术人员熟知的。本发明涉及的方法包括：将纤维填充的聚丙烯引入注塑机的料斗；在塑化单元中熔融纤维填充的聚合材料以形成熔体；用起泡剂对注塑机的塑化单元进行加压；使起泡剂溶解在熔体中；将熔体注入模腔直至100％体积；并且形成同时具有背部框架和垫框架的电动车辆座椅框架，其中所述座椅框架被配置成电动车辆底盘的受压构件。

可利用任何适合于形成组件式座椅框架的方法。某些方法涉及注塑。这类技术是本领域技术人员熟知的。

一种制造组件式座椅框架的方法包括：(i)将纤维填充的聚丙烯、诸如玻璃纤维填充的聚丙烯引入注塑机的料斗；(ii)在塑化单元中熔融纤维填充的聚丙烯材料以形成熔体；(iii)用起泡剂对注塑机的塑化单元进行加压；(iv)使起泡剂溶解在熔体中；(v)将熔体注入模腔直至100％体积；并且(vi)形成组件式座椅框架。

可使用任何合适的起泡剂。在一些实例中，起泡剂可为气态起泡剂。气态起泡剂可为氮气、氧气、二氧化碳气体的至少一种和包括前述中至少一者的组合中。

本发明进一步涉及一种包括上述座椅框架的车辆座位。优选地，车辆座位是斗式座位。

此外，本发明涉及一种包括上述座椅框架或座位的车辆。优选地，该车辆是电动车辆，更优选低速电动车辆。

附图简述

附图被并入并构成本说明书的一部分，示出本发明的实例并与发明详述一起用来说明本发明的原理。不试图比基本理解本发明和可实践本发明的各种方式所必需的更详细地显示本发明的结构细节。在附

图中：

图1a示出提供有根据本发明的座椅框架的车辆座位。

图1b示出图1a的车辆座位的后座。

图2a和2b示出根据本发明的座椅框架，标明了肋状网络的几个区域。

发明详述

如图1a中所示的车辆座位100可用于电动车辆中。图1a中所示的座位是斗式座位，即，轮廓设计为保持一名人员的汽车座位，区别于被设计成适用多人的扁平椅座位。该座位包括靠背110，头托120和座位基部130。靠背110进一步提供有腰部支撑112。靠背110、头托120和座位基部130各自可包括垫部分111、121、131，即织物遮盖物，以提供给人舒适的座位。替代地，靠背110、头托120和/或座位基部130的支撑表面可由具有或不具有柔软感的聚合物非织造织物遮盖物制成。图1b示出车辆座位100的靠背110和头托120，没有座位基部130。靠背110在头托120与紧固组件230之间延伸，也参见图2a至2b。

图2a至2b示出根据本发明的座椅框架200，标明了几个区域240、242、244、246、248。座椅框架200包括背部框架组件210，头托组件220和座位框架组件230。座椅框架200可由聚丙烯-长玻璃纤维(PP-LGF)材料制成，以满足电动车辆所需的对硬度和强度的机械性能要求。所公开的座椅框架200可被整合为一个部件并且可使用注塑制成，当大量生产时，与冲压部件和用焊接来机械组装部件的传统方案相比，这可降低成本。所公开的座椅框架200可具有高性能与重量比，这可导致减轻重量。

如图2a至2b中所示，座椅框架200包括基部202，增强肋的网络204从基部202向座椅框架的前部延伸，其中基部202形成车辆座位的背部。基部202包括第一部分206和周边第二部分208。周边第二部分208以大于0度的角度从第一部分206的周边延伸。当置于车辆中时，车辆座位或座椅框架的前部和背部与车辆的前侧和后侧相关，即车辆座位或座椅框架的背部在安装时朝向车辆的后侧，并且车辆座位或座椅框架的前部在安装时朝向车辆的前侧或发动机盖。座椅框架在使用时可经受各种弯曲负荷，所述负荷施加于座椅框架的顶部，即在头托框架附近的区域。因此，座椅框架要求挠曲、强度和疲劳寿命。

为了增强上部座椅框架的弯曲硬度，如图2a中所示，增加了诸如增强肋的加固结构，从侧面区域240开始并且在上部区域242中结束，通常位于乘坐者的肩部高度。这为抵抗纵向弯曲提供了充分支撑。

如图2a中进一步示出，上部区域242包括与侧面区域240中的侧肋连接的增强肋的加固结构。因此，上部区域提供另外的扭转硬度，帮助抵抗载重服务中座椅框架的扭转形变。

座椅框架的中间区域244中也要求足够的弯曲硬度。为了实现这一点，加固结构在中间区域244处包括布置为X形的增强肋的网络，由此与上部区域242连接。中间区域的上部肋从两侧以对角线方式向下延伸，因此形成X形区域244。

图2b示出座椅框架的下部区域246，其中载重位置远离该下部区域246，并且主要变形由弯曲造成。在交叉构件250与紧固组件230之间延伸的直肋设计为座椅框架的下部区域246提供有效的弯曲硬度。从侧面区域240对角延伸至下部区域246的下侧肋248具有类似的功能。设计一个交叉构件250而在宽度方向上跨座椅框架200延伸，并且被用来将水平负荷传递至相邻的肋。

肋的网络204由这样的肋形成：从紧固组件来看以纵向方式延伸的肋，如在下部区域246和侧面区域240中，在宽度方向上延伸的肋，如图2b中的交叉构件或交叉肋250，大致位于腰部支撑部分112中，和对角延伸的肋，如在X形区域244和上部区域242中。所述区域可互连，即形成互连肋的连续网络，或形成单个的肋网络。肋或肋网络在背部框架组件210的基部202的平面内向座椅框架100提供弯曲硬度。

本方法和系统在上文公开和描述，但要理解该方法和系统不限于具体的合成方法、具体的组件或特定的组成。还要理解的是，本文中使用的术语仅出于描述特定实例的目的，并不意图限制本发明。本发明涵盖了本公开内容的要素的各种组合，例如从属于同一独立权利要求的从属权利要求的要素的组合。此外，要理解的是，除非另外明确规定，决不意在将本文中阐述的任何方法解读为其步骤需要以特定顺序进行。因此，在方法权利要求实际上未叙述其步骤按顺序进行、或者权利要求书或说明书中未以其他方式明确规定步骤限于特定顺序的情况下，绝不意图在任何方面推断顺序。这适用于任何可能的未表示的解释基础，包括：关于步骤或操作流的布置的逻辑问题；由语法组织或标点所推导的普通含义；和说明书中所述实例的数值或类型。

Claims (15)

1.用于车辆座位的座椅框架，所述框架包括用于支撑靠背的背部框架组件，其中所述背部框架组件包括多个增强肋，所述增强肋与所述背部框架组件形成单一单元，且其中所述座椅框架是由塑性材料制成的一体式注塑部件。

2.根据权利要求1所述的座椅框架，其还可包括紧固组件，所述背部框架组件从所述紧固组件以向上方式延伸，其中使用所述紧固组件以经安装将所述车辆座位紧固至车辆。

3.根据权利要求1或2所述的座椅框架，其还包括用于支撑座位基部的座位框架组件，和优选其中所述座位基部被所述紧固组件支撑和/或紧固至所述紧固组件。

4.根据前述权利要求中任一项所述的座椅框架，其中所述增强肋形成互连肋的网络。

5.根据前述权利要求中任一项所述的座椅框架，其中所述背部框架组件包括基部，所述增强肋从所述基部延伸，其中所述基部形成所述车辆座位的背部。

6.根据权利要求5所述的座椅框架，其中所述基部包括第一部分和周边第二部分，其中所述周边第二部分以大于0度的角度从所述第一部分的周边延伸。

7.根据前述权利要求中任一项所述的座椅框架，其中所述塑性材料包含纤维填充的热塑性材料。

8.根据权利要求7所述的座椅框架，其中所述热塑性材料包含长玻璃纤维，且其中所述长玻璃纤维的长度为约3mm至约40mm。

9.根据前述权利要求中任一项所述的座椅框架，其中互连的增强肋在所述背部框架组件内界定出腔体。

10.根据前述权利要求中任一项所述的座椅框架，其还包括用于头托的头托框架，其中所述背部框架组件包括腰部支撑部分并且连接至所述头托部分，且其中所述背部框架部分连接至所述座位框架组件。

11.根据前述权利要求中任一项所述的座椅框架，其中所述塑性材料包含：

-约55重量％至约90重量％的聚丙烯；

-约10重量％至约40重量％的长玻璃纤维；和

-约0.0001重量％至约5重量％的冲击改性剂、填料、抗氧化剂和增强剂中的一种或多种；

所述重量％值是基于所述框架组件的重量。

12.制造根据前述权利要求中任一项所述的座椅框架的方法，所述方法包括：

将填充有长玻璃纤维的聚丙烯材料引入注塑机的料斗；

在塑化单元中熔融所述填充有长玻璃纤维的聚丙烯材料以形成熔体；

用起泡剂对所述注塑机的塑化单元进行加压；

使所述起泡剂溶解在所述熔体中；

将所述熔体注入模腔直至100％体积；并且

形成同时具有所述背部框架和垫框架的所述框架。

13.包括根据权利要求1至11中任一项所述的座椅框架的车辆座位。

14.车辆座位，其中所述座椅是斗式座椅。

15.包括根据权利要求1至11中任一项所述的座椅框架或者根据权利要求13或14所述的座椅的车辆。

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