(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
車両において使用されるシートフレームであって、
第１シートフレーム部材と、
第２シートフレーム部材と、
前記第１シートフレーム部材と第２シートフレーム部材との間の界面スポットに配置された接着剤と
を含み、
前記接着剤は、レーザ溶接機からのレーザビームの焦点を前記界面スポットに合わせかつ前記レーザビームを調整することによって硬化され、前記第１シートフレーム部材及び前記第２シートフレーム部材の少なくとも一方が加熱されて前記接着剤に熱が伝達されることにより、前記接着剤の硬化が、前記第１及び第２シートフレーム部材の溶融なしにかつ前記第１及び第２シートフレーム部材を互いに溶接することなしに引き起こされ、
前記第１シートフレーム部材及び前記第２シートフレーム部材の少なくとも一方が前記レーザビームによる溶接が不可能な材料からなるシートフレーム。
【請求項２】
前記シートフレームは、レーザ溶接によって形成される第１界面スポットと、同じレーザ溶接機を使用して接着剤結合によって形成された第２界面スポットとを含む、請求項１に記載のシートフレーム。
【請求項３】
前記レーザ溶接機の出力は、前記接着剤の硬化速度を変えるべく調整可能である、請求項１に記載のシートフレーム。
【請求項４】
前記レーザビームは、前記接着剤を間接的に加熱するべく前記第１シートフレーム部材を加熱する、請求項１に記載のシートフレーム。
【請求項５】
前記レーザビームは、前記接着剤を間接的に加熱するべく前記第２シートフレーム部材を加熱する、請求項１に記載のシートフレーム。
【請求項６】
シートフレームを形成する方法であって、
第１シートフレーム部材を形成するステップと、
前記第１シートフレーム部材に関して第２シートフレーム部材を位置決めするステップと、
前記第１シートフレーム部材と前記第２シートフレーム部材との間の界面スポットに接着剤を配置するステップと、
前記第１及び第２シートフレーム部材の溶融なしにかつ前記第１及び第２シートフレーム部材を互いに溶接することなしに、前記接着剤を加熱及び硬化して前記第１シートフレーム部材と前記第２シートフレーム部材との接合部を形成するべく、レーザ溶接機からのレーザビームの焦点を前記界面スポットに合わせかつ前記レーザビームを調整するステップと
を含み、
前記第１シートフレーム部材及び前記第２シートフレーム部材の少なくとも一方が前記レーザビームによるレーザ溶接が不可能な材料からなる方法。
【請求項７】
前記接着剤を間接的に加熱及び硬化するべく前記レーザビームの焦点を前記接着剤の近接領域に合わせるステップをさらに含む、請求項６に記載の方法。
【請求項８】
前記接着剤を直接的に加熱及び硬化するべく前記レーザビームの焦点を前記接着剤に合わせるステップをさらに含む、請求項７に記載の方法。
【請求項９】
前記接着剤の硬化速度を制御するべく前記レーザ溶接機の出力を選択可能に調整するステップをさらに含む、請求項８に記載の方法。
【請求項１０】
前記レーザ溶接機を、前記シートフレームを形成する第２の目的のために使用するステップをさらに含む、請求項９に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は一般にシートフレームの分野に関する。詳しくは、本発明は、溶接プロセス及びレーザ昇温接着剤を使用して一緒に接続される複数のサポート部材を有するシートフレームの設計及び製造に関する。
【０００２】
関連出願の相互参照
本願は、２００９年４月２１日に出願された米国仮特許出願第６１／１７１，１１７号の利益及び優先権を主張する。これは本明細書に参照によって組み入れられる。
【背景技術】
【０００３】
自動車産業では、様々なシートフレームのシステム、設計、構成、及び製造方法が用いられている。シートフレームの製造者は、よりコスト効率的に製造することができる改善されたシートフレーム設計を提供しようと常に努力している。シートフレームのサポート部材をともに接続又は固定するべく、いくつかの周知溶接プロセスが用いられている。周知の溶接プロセスは例えば、抵抗スポット溶接及びガス金属アーク溶接（例えば、金属インサートガス（Metal Insert Gas（ＭＩＧ））、タングステン不活性ガス（Tungsten Inert Gas（ＴＩＧ）））プロセスを含む。生産品質、生産性、及び柔軟性を高めたいという要求により、製造者は上記溶接プロセスの代替案を求めている。接着剤結合は、特に、例えば金属をプラスチックに又は合金鉄を非鉄金属にという、溶接不可能な材料の組み合わせを接合することができる代替手段の一つとして考えられている。接着剤結合は、様々な材料を接合するその柔軟性で周知である。自動車のシーティングの構造的負荷及び耐久性に対処することができる接着剤には、当該要素の結合、シートアセンブリ全体、及び当該車両での使用のモーメントに対する高い強度と靱性との組み合わせが要求される。
【０００４】
周知のシートフレームは一の特定溶接プロセスによって溶接されるべく設計されることが多く、一般に、工具の要件の違い及び／又は当該プロセスの制限に起因して、代替溶接プロセスによって接合することができない。例えば、シートフレームが特に抵抗スポット溶接プロセスによって溶接されるべく設計されている場合、著しい再設計なしに同じ設計を代替溶接プロセスによって溶接できる可能性は低い。さらに、周知のシートフレームは、様々な平面、側面、表面、配向等に沿ってスポット溶接されるが、これには、各溶接スポットにアクセスするべくシートフレームシステムの旋回、反転、回転、又は再配置が必要となる。
【０００５】
したがって、接着剤を使用してシートフレーム部材が結合されて既存のレーザ溶接システムが接着剤を硬化させる熱を与えるというシートフレームシステムの製造方法が必要とされている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】米国特許出願公開第２００４／００８９６３８（Ａ１）号明細書
【特許文献２】米国特許第５，５４７，２５９号明細書
【特許文献３】米国特許第７，３６８，０３５（Ｂ）号明細書
【特許文献４】米国特許第５，７０９，９５２号明細書
【特許文献５】米国特許第４，８９２，５９９号明細書
【発明の概要】
【０００７】
車両において使用されるシートフレームが与えられる。シートフレームは第１シートフレーム部材及び第２シートフレーム部材を有する。第１シートフレーム部材及び第２シートフレーム部材の少なくとも一方には、接着剤が配置されている。接着剤は、レーザ溶接機からの拡散レーザビームが生成する熱で硬化される。第１シートフレーム部材の一部と第２シートフレーム部材の一部とが互いに近接して配置される。これにより、接合部が形成されて接着剤が第１シートフレーム部材の当該一部と第２シートフレーム部材の当該一部との間に配置される。シートフレームは、接着剤を加熱するべく拡散レーザビームが当該接合部に向けられるように構成される。これにより、第１シートフレーム部材と第２シートフレーム部材との結合部が形成される。
【０００８】
また、車両において使用されるシートフレームを形成する方法が与えられる。本方法は、第１シートフレーム部材及び第２シートフレーム部材を与えることを含む。本方法は、第１シートフレーム部材及び第２シートフレーム部材の少なくとも一方に接着剤を配置することをさらに含む。本方法は、第１シートフレーム部材の一部と前記第２シートフレーム部材の一部とを互いに近接して配置することを含む。これにより、接合部が形成されて、第１シートフレーム部材の当該一部と第２シートフレーム部材の当該一部との間に接着剤が配置される。また、本方法は、接着剤を加熱するべくレーザ溶接機からの拡散レーザビームを当該接合部に向けることを含む。これにより、第１シートフレーム部材と第２シートフレーム部材との間に結合部が形成される。
【０００９】
有利になことに、シートフレーム、及び、レーザ昇温接着剤を使用したシートフレームの製造方法が与えられる。これは、接合部を形成する接着剤の溶接及び硬化の双方を目的として遠隔ビームレーザ溶接プロセス、抵抗スポット溶接プロセス、ガス金属アーク溶接プロセスのような様々なタイプの溶接プロセスを利用する。本開示の他の利点は、溶接スポットが、一緒に溶接されるシートフレームの配向を操作する必要なしにアクセス可能ということである。本開示のさらなる他の利点は、間接的な熱伝達によって接着剤を硬化するべく他の溶接作業においてと同様にレーザが選択可能に調整できるということである。本開示のさらなる利点は、複数の目的のために一のレーザを利用することがシートアセンブリの製造効率を上げてコスト効率的になるということである。
【００１０】
添付図面とともに以下の記載を読んだ後、本開示のこれら及び他の特徴並びに利点が十分に理解されるようになるので容易にわかるであろう。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】一実施例に係る車両シートを含む車両の斜視図である。
【図２Ａ】一実施例に係る、図１の車両の車両シートの斜視図である。
【図２Ｂ】一実施例に係る車両シートフレームアセンブリの斜視図である。
【図３】一実施例に係るシートフレームシステムの斜視図である。
【図４】一実施例に係る、図３のシートフレームシステムの上方コーナー部分の部分斜視図である。
【図５】一実施例に係る、ワークヘッドと複数溶接スポットとの間の視線を示す図３のシートフレームシステムの正面図である。
【図６】一実施例に係る、図５のシートフレームシステム及び視線の斜視図である。
【図７】一実施例に係る、レーザ昇温接着剤を使用してシートフレームを形成する方法を示すフローチャートである。
【図８】一実施例に係る、シート構成要素を接合するべく使用された接着剤のオーバラップ接合位置を示すシート構造の分解図である。
【図９】一実施例に係る、２つのシート要素の間の接合部と当該間の未硬化接着剤の図である。
【図１０】一実施例に係る、図９に示した接合と、シート要素のシート材料を昇温して伝導を介して接着剤を加熱するべくシート要素に向けられた拡散レーザビームの図である。
【図１１】一実施例に係る、接着剤接合部の硬化を活性化するべくレーザ加熱される組み付けられたシートフレームの図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
一般には全図面を詳しくは図１を参照すると、本実施例では自動車である車両１０が示される。車両１０は、車両１０の乗員に与えられるシート１２を含む。図示の車両１０は、４ドア乗用車であるが、シート１２は、例えばミニバン、スポーツユーティリティー、クロスオーバー、又は他の任意タイプの車両のような他のタイプの車両にも使用できることを理解されたい。本実施例のシートは車両に関して示されるが、当該シートのタイプ及び用途は限定されない。
【００１３】
ここで図２Ａを参照すると、シートアセンブリ１２が示される。シートアセンブリ１２は、シートバック１４がシートクッション（ベース）１６に取り付けられている。本実施例では、シートバック１４がリクライナ機構１８を介して、シートクッション１６に対して回転可能に取り付けられる。リクライナ機構１８は、シートバックを前後方向に選択可能に回転させる。また、本実施例のシート１２は、ヘッドレスト１８と、シートクッション１６をサポートするシートベース部２０とを含む。ヘッドレスト１８は、シートバック１４から上方に延びて、当該車両にかかる不測の力に起因して乗員の頭を操作可能に拘束する。シートクッション１６及び／又はベース部２０は、トラックアセンブリ２４を介して車両内部に対して選択可能に配置される。また、シートアセンブリ１２は、例えばフォームパッド／クッション２６、トリムカバー２８等のような付加的な要素を含むことができる。図示のシートアセンブリ１２は一乗員用シートであるが、本開示のシート構造は、任意タイプの車両内で使用される任意タイプのシート機能を利用する例えばベンチシート等のような任意タイプのアセンブリに組み込むことができる。また、シート構造１２は、図２Ｂに示すシートフレームアセンブリ３０を含むことができる。
【００１４】
シートフレームアセンブリ３０は、ほぼ垂直に配向されたシートバックフレーム部３２及びほぼ水平に配向されたシートベースフレーム部３４を含む。シートフレーム３０は、当該構造を形成するべく一緒に接合される複数部材を含む。シートフレーム部材は、例えば鋼又は他の金属、プラスチック、若しくは複合材等のような様々な材料から形成することができる。シートフレーム３０の部材は、例えば溶接結合、締め付け等によって一緒に接合される。本実施例では、シートフレーム部材が、一より多くのプロセスを使用して接合される。例えば、シートフレームアセンブリ３０の部材は、（１）遠隔ビームレーザ溶接プロセス、（２）抵抗スポット溶接プロセス、及び（３）ガス金属アーク溶接プロセスの一以上を使用して溶接される。当該部材を接続するべく使用することができる接合プロセスに柔軟性を与えるべく、シートフレームアセンブリ３０は、所定溶接プロセスが経済的に実施不可能であるか又は利用不可能であるような製造環境を含む様々な製造環境にて製造することができる。シートバックフレームの一実施例、及びレーザ溶接プロセスのような一プロセスを使用してシートフレームを形成する方法は、共通に譲渡された国際出願第ＰＣＴ／ＵＳ２００５／０４１４９９号明細書に開示されている。これは、本明細書において参照により組み込まれる。
【００１５】
図３は、シートバックフレーム３２の斜視図である。シートバックフレーム３２は一般に、外周フレーム３６を含む。一実施例によれば、シートバックフレーム３２は、一対の離間したサイドサポート部材３８、４０及び少なくとも一つのクロスサポート部材を含む。上方又は第１クロスサポート部材４２が、サイドサポート部材３８、４０の第２端４４、４６に向かって位置決めされるのが示される。本実施例では、各サイドサポート部材３８、４０は、シートフレーム３２に実質的に矩形の構成を与えるべく第１クロスサポート部材４２の長さよりも長い。他実施例では、サイドサポート部材３８、４０は、第１クロスサポート部材４２又はサイドサポート部材３８、４０の長さと実質的に等しい長さであるか、又は、サイドサポート部材３８、４０が第１クロスサポート部材４２の長さよりも短くてもよく、他の構成も考えられる。
【００１６】
サイドサポート部材３８、４０はそれぞれ、第１端４８、５０から第２端４４、４６へ縦方向（例えば垂直等）に延びる。他方、第１クロスサポート部材４２は、サイドサポート部材３８、４０に向かって実質的に横方向（例えば水平、側方、垂直等）に延びる。図示のシートフレーム３０はさらに、下方又は第２クロスサポート部材５２を含む。第２クロスサポート部材５２は、サイドサポート部材３８、４０に向かって横方向に延びてサイドサポート部材３８、４０それぞれの第１端４８、５０に向かって位置決めされる。
【００１７】
他の様々な実施例によれば、シートバックフレーム３０は、水平、垂直、対角等のいくつかの方向に延びる任意数のサポート部材を含んでよい。一実施例（図示せず）では、フレーム３０は、一対の離間したサイド部材及び一のクロスサポート部材を含む。このように、フレーム３０は、サイド部材の一端が当該サイドサポート部材と横切るように延びるＵ字形フレームとして構成することができる。わかることだが、フレーム３０は、様々な周知の又は適切な構成を有してよい。さらに留意すべきことだが、フレーム３８、４０のサポート部材は、フレーム３０の剛性改善及び／又は軽量化を目的として適切な任意数の及び形状のリッジ又はアパチャを有することができる。
【００１８】
第１クロスサポート部材４２は、第１サイドサポート部材３８の第２端４４の実質的近傍及び／又は当該第２端４４に固定された第１端５４と、第２サイドサポート部材４０の第２端４６の実質的近傍及び／又は当該第２端４６に固定された対向第２端とを含む。第２クロスサポート部材５２は、第１サイドサポート部材３８の第１端４８の実質的近傍に固定された第１端５８と、サイドサポート部材４０の第１端５０の実質的近傍に固定された対向第２端６０とを含む。わかることだが、第１クロスサポート部材４２及び第２クロスサポート部材５２は、サイドサポート部材３８、４０の長さに沿って任意の場所に位置決めされる。
【００１９】
サイドサポート部材３８、４０は、第１クロスサポート部材４２及び第２クロスサポート部材５２に一の界面にて、以下で記載される接合方法を使用して固定される。当該界面はまた、６２に示される溶接又は結合スポットとも称する。わかることだが、シートバックフレーム３２は、例えば、溶接スポット、結合スポット、接着剤スポット等のような任意数の界面スポット６２を有する。界面スポット６２の数及び／又は配置は、例えば、当該要素を接合するべく使用される特定の溶接及び／又は結合プロセス、溶接される材料、シートフレーム３０が使用されるアプリケーション等のような因子に応じて変わる。
【００２０】
界面スポット６２は、フレーム３２上の領域を表す。当該領域では、サイドサポート部材３８、４０、第１クロスサポート部材４２、及び第２クロスサポート部材５２が、一体的フレームアセンブリを形成するための選択された接合プロセスの間、十分な操作を受ける。一実施例によれば、各界面スポット６２において、サイドサポート部材３８、４０及び第１（上方）クロス部材４２又は第２クロスサポート部材５２の一方の一部が、サイドサポート部材３８、４０及び上部クロス部材４２又は第２クロスサポート部材５２の他方の上に配置される。
【００２１】
また、シートフレームアセンブリ３０は、例えば、シートバック１４とシートベースとの間に選択可能な回転運動を与えるべく構成されたリクライナ機構２２のような他の特徴を含む。リクライナ機構２２をサイドサポート部材３８、４０それぞれの下方第１端４８、５０に接続するべく、取り付け部材７８、８０が使用される。取り付け部材８２、８４は、リクライナ機構２２をシートベースフレーム３４（図示せず）に接続するべく使用される。例えば、取り付け部材７８、８０は、サイドサポート部材３８、４０と一体的に形成されるか、又はサイドサポート部材３８、４０に接続される別個のプレートとして与えられる。
【００２２】
フレーム３２は、パッド、フォーム、又はクッションの層２６によって覆われる。層２６はさらに、例えばレザー、ビニール、及び任意の他の周知又は適切な材料のようなトリムカバー材料２８によって覆われる。図５及び６に示すように、ワイヤ８６が上方サポート部材４２と下方サポート部材５２との間に縦方向に延びて、シートスプリング、ランバー調整装置、及び／又は詰め物（図示せず）をサポートする。他実施例では、ワイヤ８６は、サイドサポート部材３８、４０間に横方向に延びる。
【００２３】
ここで図４を参照すると、シートフレームシステム３０のコーナーが示される。複数の界面スポット６２は、溶接又は結合スポット６８、７０、及び７２としてそれぞれ別個に参照される。溶接又は結合スポット６８の構成が本明細書において詳細に記載されるが、溶接又は接合スポット７０及び７２として別個に参照される界面スポットを含む、フレームの他の界面スポット６２も、少ない締め付け力で所望サイズのギャップ６４を与えかつ保持するべく同様の構成を有する。
【００２４】
例えば、溶接又は結合スポット６８は、サイドサポート部材４０の第２端４６と第１クロスサポート部材４２の第２端５６との界面である。サイドサポート部材４０はタブ部７４を含む。タブ部７４は、第１クロスサポート部材４２の第２端５６に溶接又は結合されるべく構成される。例えば、タブ７４との界面をなす第２端５６の部分又は領域は相対的に剛性である部分である。当該部分の剛性は、従来のシートフレーム部材の剛性と同等である。当該構成では、タブ７４は、タブ７４が溶接又は結合される第１クロスサポート部材４２の相対的に剛性である部分よりも非剛性（例えば、従順な、延性の、曲がる、柔軟な、応従する等）である。溶接又は結合プロセスに先立って、タブ７４の近傍及び／又は当該タブ７４に、タブ７４及び第２端５６をともに引っ張るべく締め付け装置による力が及ぼされて、所望サイズのギャップ６４が達成かつ保持される。当該構成に対しては、締め付け装置がタブ７４を第２端５６に向けて変位させる。溶接又は結合されるタブ７４と第２端５６との組み合わせにより、シートアプリケーションでの使用に適した溶接又は結合構造が得られる。
【００２５】
ここで図５−６を参照すると、シートバックフレームがレーザ溶接機又は遠隔レーザビーム用溶接システムを使用して形成されるのが示される。本実施例では、レーザ溶接装置は、レーザビームを向けるワークヘッド８８を有する遠隔ビームレーザ６６である。遠隔ビームレーザシステム６６は、レーザ発生源（図示せず）に操作可能に接続されたワークヘッド８８を含む。レーザ発生源は、約２キロワット（ｋＷ）以上のパワーレベルを有するＣＯ２レーザである。特定の実施例によれば、約３ｋＷから６ｋＷのパワーレベルを有するレーザが利用される。ワークヘッド８８は、ミラーリング装置（図示せず）を含む。当該ミラーリング装置は、レーザビームをフレーム上の各結合スポット６２に選択可能かつ有効に向けるべく構成される。また、当該レーザは、以下に詳細に記載する接着剤を昇温する方法において使用されるべく調整される。
【００２６】
ワークヘッド８８は、ワークヘッド８８を実質的に動かさずにレーザビームをワークピース上に選択可能に向ける。ワークヘッド８８とフレーム３２との間には、９０に示される離間距離が与えられる。離間距離９０は、例えば、レーザのパワー、昇温される材料のタイプ、フレームのサイズ及び設計、製造環境の制約等のようないくつかの因子に応じて変わる。例えば、約１メートルの離間距離９２が利用されるが、離間距離９２は上記因子に基づいて様々である。
【００２７】
シートフレームシステム３０は、フレーム３２が図５に示す一平面からレーザ昇温可能となるように配向される。フレーム３２及び／又はワークヘッド８８は（レーザ昇温プロセス中に実質的に配置し直すことが）必要とされない。当該構成を与えるべく、各結合スポット６２がレーザによってアクセス可能である一方、ワークヘッド８８及びフレーム３２は実質的に固定位置にある。図５及び６に示すように、９２に示される「視線」（すなわち、ワークヘッドと結合スポットとの間に延びる線であって、ワークヘッドから各結合スポットまでのレーザ経路を表すもの）が各結合スポット６２に対して遮られていない。遮られた視線では、レーザが結合スポットに到達できない。視線を妨害する障害物としてよくあるものは、サポート部材の一部、締め付け構造、備品等であるがこれに限られない。
【００２８】
図７−１１を、詳しくは図７を参照すると、接合プロセスを使用したシートフレームアセンブリの製造方法が記載される。例えば、フレーム３２のサイドサポート部材３８、４０、第１クロスサポート部材４２、及び第２クロスサポート部材５２は、例えば遠隔ビームレーザ溶接プロセスのような様々な接合プロセスによって一緒に接続されるべく設計される。他実施例では、シートフレームシステム３２は、一を超えるプロセス又は複数プロセスの組み合わせを使用して一緒に溶接される。一実施例によれば、シートフレーム部材は、例えば以下に記載する遠隔レーザビームシステムのようなレーザ溶接機によって活性化される熱活性化接着剤を使用してともに接合される。
【００２９】
本方法はブロック５１０から始まる。これは、ワークヘッド８８を有するレーザ溶接機６６を与えるステップを含む。ワークヘッド８８は、例えば、溶接スポット等を生成する従来のレーザ溶接のような複数タイプの溶接プロセスに対して使用することができる。同じレーザ溶接機６６を、熱活性化接着剤を加熱及び硬化させるべく使用できるように調整することができる。
【００３０】
本方法はブロック５２０に進む。これは、第２シートフレーム部材に近接する第１シートフレーム部材を与えるステップを含む。例えば、図８に示すように、溶接スポット、結合スポット、接着剤スポット等のような接合部及び界面スポットを生成するべく、第１サイドフレーム部材を上方クロスフレーム部材の近くに配置することができる。
【００３１】
本方法は、ブロック５３０に進む。これは、第１シートフレーム部材と第２シートフレーム部材との間の界面スポットに接着剤を配置するステップを含む。例えば、図９に示すように、シートフレーム部材同士の間のギャップに接着剤が配置される。例えばアクリル接着剤等の様々なタイプの接着剤が考えられる。
【００３２】
本方法はブロック５４０に進む。これは、第１シートフレーム部材と第２シートフレーム部材とを一緒に圧縮するステップを含む。シートフレーム部材を一緒に圧縮する締め付け力を各結合スポット６２まわりに与えるべく締め付け装置を使用することができる。
【００３３】
本方法はブロック５５０に進む。これは、レーザビームが一以上の界面スポットに選択可能に向けられるようにレーザ溶接機６６又はワークヘッド８８を配置するステップを含む。
【００３４】
本方法はステップ５６０に進む。これは、接着剤を適切なレベルまで加熱するべくレーザビーム強度を調整するステップを含む。レーザビーム出力の強度、焦点、強さ、又はレベルを調整することにより、当該レーザビームを拡散させることができ、かつ、シートフレーム部材を損なうことなく接着剤を加熱するための使用をすることができる。例えば、当該レーザビームの強度は選択可能に決定することができる。これにより、各結合スポット６２において所定の昇温パターンを生成するべく接着剤の溶融を制御することができる。
【００３５】
本方法はブロック５７０に進む。これは、図１０に示すように接着剤を加熱及び硬化させるべく界面スポットにレーザビームを向けるステップを含む。レーザビームは、レーザビームの焦点を、例えばシートフレーム部材上のような界面スポット及び接着剤の近接領域に合わせることによって、接着剤を間接的に加熱するべく使用される。熱はその後、シートフレーム部材上の当該近接領域から接着剤へ伝達される。これにより、接着剤が間接的に加熱されて硬化プロセスが開始される。また、レーザビームは、接着剤を直接加熱して硬化プロセスを開始するべく、直接的に接着剤に焦点を合わせることもできる。例えば、レーザビームはワークヘッド８８から各結合スポット６２へ選択可能に向けられて当該接合スポットが加熱される。一実施例によれば、各結合スポット６２が加熱される順番が変えられる一方で、レーザビームは、相対的に連続した動きで（例えば、時計回り又は反時計回しの態様で、実質的に直線の態様で等）各結合スポット６２に向けられる。各界面スポット６２において、レーザビームは、接触する各サポート部材を有効に昇温する。図１１に示すように、サポート部材から接着剤への熱伝達が、接着剤の硬化を活性化して固定された接合が得られる。加熱された接着剤は硬化し、当該接着剤が冷えるにつれて、要素同士の間に結合部又は接合部が形成されて一体的なシートフレームが形成される。
【００３６】
本方法はブロック５８０に進む。これは、レーザビームを再調整するステップを含む。ここで、レーザビームは、例えばレーザビームの強度、強さ等を上げることによって、再調整することができる。これにより、例えば従来の溶接スポットを生成する等のような異なるタイプのレーザ溶接プロセスを行うことができる。
【００３７】
図８を参照すると、シートフレームシステム４３０の図が示される。シートフレームシステム４３０は、接着剤４３１を使用して一緒に接続された要素を有する。接着剤４３１は、本記載の方法を使用して、レーザが生成した熱によって硬化される。接着剤４３１は、シートフレーム４３２の構造要素（例えば、サイド部材４３８、４４０、上方クロス部材４４２、下方クロス部材４５２、リクライナブラケット４０８、４１０、リクライナ部材４８２、４８４等）を結合するべく使用される。接着剤結合は、非類似材料を一緒に接合する場合、又は、例えばＧＭＡＷ、スポット溶接、レーザ溶接、ＴＩＧ等のような従来の方法では十分に溶接可能ではない類似材料を一緒に接合する場合に望ましい。本実施例では、接着剤４３１は二液性エポキシ接着剤である。これは、通常の取り扱いに耐える接合に十分な強さを発達させるべく昇温硬化作業を必要とする。例えば、例えば、二液性エポキシ接着剤７０３６のような３Ｍ（登録商標）により提供される自動車構造物接着剤は、２００°Ｆ（９３℃）以下の低温活性化を必要とする。したがって、レーザは、当該硬化プロセスを活性化するべく接着剤４３１を約２００°Ｆ（９３℃）まで加熱するように構成される。ひとたび接着剤４３１が加熱されると、化学反応により十分に強い結合が形成される。当該結合を形成するべく、意図する溶接におけるスポットで接着剤４３１を加熱した後に硬化プロセスを始めることが必要となる。従来、熱は誘導加熱又は対流加熱によって与えられている。本開示の実施例によれば、当該レーザビームを、レーザ溶接が結合を形成するのに必要なレーザビームよりも拡散させることによって接着剤４３１を加熱するべくレーザ溶接機器４６６が使用される。有利なことに、当該要素を接続させるべくレーザ溶接が使用する既存のレーザ機器が存在する場合、当該既存のレーザ溶接機器を変換して、製造プロセスに悪影響を与えることがない一方で接着剤溶接の利益を得る新たな接着剤昇温プロセスに対して使用することができる。さらに、既存のレーザ溶接プロセス（すなわち製造ライン）に対して付加される接着剤製品４３１及びプロセスによって、相対的に極めて低い追加資本コストにて著しい付加製造柔軟性が得られる。
【００３８】
図８に示すように、シート構造４３２は、一のフレームを形成するべく適切な配向で一緒に配置された第１及び第２サイド部材４３８、４４０、第１（上方）クロス部材４４２、第２（下方）クロス部材４５２、第１及び第２リクライナブラケット４０８、４１０、並びに第１及び第２リクライナ部材４８２、４８４を含む。例えば３Ｍの二液性エポキシ等のような接着剤４３１が、第１シート要素及び第２シート要素の一方又は双方の端部に配置される。これにより、レーザビームが当該接合に向けられると、接着剤４３１が硬化し始めて、当該シート要素同士（例えば第１サイド部材４３８と第１（上方）クロス部材４４２等）の間に強い結合が形成されるので、当該シート要素が一緒に接続されてシート構造４３２が形成される。３つの接着剤パッド４３１を図８に示すが、当該要素を一緒に結合させるべく任意数の接着剤パッド４３１が使用されてよい。さらに、接着剤４３１が当該要素上の任意の適切な位置に配置される。例えば、本開示にわたって記載された、任意数の意図された溶接スポット４６２上に接着剤４３１が配置される。溶接スポット４６２は、レーザビームが接合４３５を加熱及び硬化プロセスを開始するための明確な視線４９２を与える。
【００３９】
図９に示すように、接着剤層４３１が位置決めされ、好ましくは、第１サイド部材４３８と第１（上方）クロス部材４４２との間のような車両シートアセンブリの要素同士の間に含まれる。接着剤４３１は、適用時は相対的に低い強さであるが、ひとたびレーザ昇温源を使用して加熱されると十分な結合強さを得る。
【００４０】
図１０に示すように、レーザビーム４３３が意図された接着剤接合部４３５に向けられる。詳しくは、レーザビームは、当該接合の近接領域に向けられる。接着剤材料４３１を局所的かつ十分に加熱して、接着剤４３１内での硬化プロセスを活性化する。一実施例では、レーザが、例えばサイド部材のようなフレームの一部分に向けられ、当該熱がフレームから接着剤へ伝達される。なお、当該加熱のレベルは、車両シート要素の構造特性に著しい影響を与えるということがないように制御される。レーザ加熱は接着剤４３１の硬化プロセスを始めるのに十分なので、接着剤の接続強度が十分に上がり、車両シート要素を構造要素として取り扱うことができる。代替的に、レーザは接着剤を直接狙うこともできる。接着剤が直接加熱されて硬化プロセスが開始される。
【００４１】
ここで図１１を参照すると、一実施例に係る、レーザ加熱されて接着剤接合部４３５の硬化が活性化された、組み付けられたシートフレーム４３２の図が示される。拡散レーザビーム４３３が、接着剤４３１の硬化を活性化するべく複数の結合接合部４３５（すなわち界面スポット）を昇温する。複数要素をともに溶接するべく使用される同じレーザシステムが、接着剤４３１の当該要素を溶融させることなく加熱するようパワーが除かれる。レーザ溶接のために複数要素を位置決めしかつ押さえるべく使用された同じ備品（例えば締め付け装置等）が、レーザ硬化プロセスに対しても使用できる。
【００４２】
わかるように、所定アプリケーションでは、一の接合プロセスの使用の方が他の使用よりも適切及び／又は好ましい。さらに、一のタイプの溶接システムを有する製造環境がすでに確立されて、他の溶接システムへの変更が実際的でないかもしれない。溶接プロセスの例は、遠隔ビームレーザ溶接、抵抗スポット溶接、ガスアーク溶接（ＧＭＡＷ）、及び／又はレーザ昇温・硬化接着剤結合を含む。フレーム３２を形成する複数部材を接合するべく溶接／結合プロセスは別個に使用してもよく、又は、他の溶接／結合プロセスの一以上の組み合わせで使用してもよい。他実施例では、例えば、ボルト、リベット、ピン、ねじ等のような機械的な締め付け具が、選択された溶接／結合プロセスと組み合わせて使用される。
【００４３】
本開示は具体例によって記載されてきた。使用されている用語は、限定の性質ではなく記述語の性質において意図されていることを理解されたい。本開示に照らし、本開示の多くの修正例及び変形例が可能である。したがって、詳細に説明したものを除いては、特許請求の範囲内において本開示を実施することができる。
【図１】
0005629759.tif 000002
【図２Ａ】
0005629759.tif 000003
【図２Ｂ】
0005629759.tif 000004
【図３】
0005629759.tif 000005
【図４】
0005629759.tif 000006
【図５】
0005629759.tif 000007
【図６】
0005629759.tif 000008
【図７】
0005629759.tif 000009
【図８】
0005629759.tif 000010
【図９】
0005629759.tif 000011
【図１０】
0005629759.tif 000012
【図１１】
0005629759.tif 000013