(57)【要約】車両シート構造部材を補強する方法が、車両シート構造部材の他の領域よりも高い動作圧力にさらされることになる車両シート構造部材の領域に基づいて車両シート構造部材の補強領域（３８）を特定することと、補強部材（４０，１４０，２４０，３４０）を車両シート構造部材の補強領域（３８）に取り付けることとを含むことができる。補強部材（４０，１４０，２４０，３４０）は、構造エポキシ樹脂（４２）、プラスチック（１４０）、金属部材（２４０）、及び複合部材（４６）のうちの少なくとも１つを含むことができる。補強部材（４０，１４０，２４０，３４０）は、補強領域（３８）において車両シート構造部材を補強するように構成されることができる。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
車両シート構造部材を補強する方法であって、
前記車両シート構造部材の他の領域よりも高い動作圧力にさらされることになる前記車両シート構造部材の領域に基づいて前記車両シート構造部材の補強領域を特定することと、
前記車両シート構造部材の補強領域に補強部材を取り付けることと
を含み、
前記補強部材は、構造エポキシ樹脂、プラスチック、金属部材、及び複合部材のうちの少なくとも１つを含み、
前記補強部材は、前記補強領域において前記車両シート構造部材を補強するように構成されている、方法。
【請求項２】
前記補強部材は構造エポキシ樹脂であり、前記構造エポキシ樹脂は前記車両シート構造部材に直接貼り付けられる、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記補強部材はプラスチックであり、前記プラスチックは前記車両シート構造部材に射出成形される、請求項１に記載の方法。
【請求項４】
前記補強部材は金属部材であり、前記金属部材は溶接によって前記車両シート構造部材に取り付けられる、請求項１に記載の方法。
【請求項５】
前記補強部材は複合部材であり、前記複合部材は、前記車両シート構造部材上で前記補強部材を選択的に硬化する間接抵抗加熱によって前記車両シート構造部材に取り付けられる、請求項１に記載の方法。
【請求項６】
前記補強領域は、前記車両シート構造部材のサイド部材の内面に層を作ることによって形成される、請求項１に記載の方法。
【請求項７】
車両シート構造部材用の補強システムであって、
車両シート構造部材であって、前記車両シート構造部材の他の領域よりも高い応力を受けることになる前記車両シート構造部材の領域に基づいて特定された補強領域を有する車両シート構造部材と、
前記車両シート構造部材の補強領域に取り付けられた補強部材と
を備え、
前記補強部材は、構造エポキシ樹脂、プラスチック、金属部材、及び複合部材のうちの少なくとも１つを含み、
前記補強部材は、前記車両シート構造部材を高応力領域に沿って補強するように構成されている、補強システム。
【請求項８】
前記補強部材は、構造エポキシ樹脂と、構造層とを含む、請求項７に記載の補強システム。
【請求項９】
前記補強部材は構造エポキシ樹脂であり、前記構造エポキシ樹脂は前記車両シート構造部材に直接貼り付けられている、請求項７に記載の補強システム。
【請求項１０】
前記補強部材は、構造層と構造エポキシ樹脂とを含む複合層である、請求項７に記載の補強システム。
【請求項１１】
前記補強部材は格子型の形状を有する、請求項７に記載の補強システム。
【請求項１２】
前記補強部材は金属部材であり、前記金属部材は溶接によって前記車両シート構造部材に取り付けられている、請求項７に記載の補強システム。
【請求項１３】
前記補強領域は、前記車両シート構造部材のサイド部材の内面にある層状領域である、請求項７に記載の補強システム。
【請求項１４】
前記補強部材は、追加のシート構成要素が前記車両シート構造部材に結合することを可能にするように構成されている、請求項７に記載の補強システム。
【請求項１５】
前記車両シート構造部材はシートフレームと荷床のうちの一方である、請求項７に記載の補強システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本出願は一般に、車両シート構造部材用の補強システム、例えば、背もたれ用の補強部材などに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
関連特許出願の相互参照
本出願は、その開示全体が参照により本明細書に組み込まれている、２０１３年１０月１８日に出願された米国仮特許出願第６１／８９２９５８号の優先権及び利益を主張する。
【０００３】
車両シート用の、背もたれフレームのようなシート構造体は、ある程度の構造的支持を提供することが要求される。このような要求によって、シート構造体は比較的重い場合があり、製造するのに比較的高いコストを必要とする場合がある。そうでなければ、シート構造体は車両の内部の力に耐えることができない可能性がある。
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【０００４】
一実施形態によれば、車両シート構造部材を補強する方法が、車両シート構造部材の他の領域よりも高い動作圧力にさらされることになる車両シート構造部材の領域に基づいて、車両シート構造部材の補強領域を特定することと、車両シート構造部材の補強領域に補強部材を取り付けることとを含むことができる。補強部材は、構造エポキシ樹脂、プラスチック、金属部材、及び複合部材のうちの少なくとも１つを含むことができる。補強部材は、補強領域において車両シート構造部材を補強するように構成されることができる。
【０００５】
別の実施形態によれば、車両シート構造部材用の補強システムが、車両シート構造部材の他の領域よりも高い応力を受けることになる車両シート構造部材の領域に基づいて特定された補強領域を有する車両シート構造部材と、車両シート構造部材の補強領域に取り付けられた補強部材とを含むことができる。補強部材は、構造エポキシ樹脂、プラスチック、金属部材、及び複合部材のうちの少なくとも１つを含むことができる。補強部材は、車両シート構造部材を高応力領域に沿って補強するように構成されることができる。
【図面の簡単な説明】
【０００６】
【図１】一実施形態による車両の斜視図である。
【図２】図１の車両に配置することができる車両シートの斜視図である。
【図３Ａ】一実施形態による車両シートの背もたれフレームの斜視正面図である。
【図３Ｂ】一実施形態による車両シートの背もたれフレームの斜視正面図である。
【図４】別の実施形態による車両シートの背もたれフレームの斜視正面図である。
【図５Ａ】それぞれ図４の背もたれフレームの斜視図、側面図及び正面図である。
【図６Ａ】補強部材を備えた車両シートの背もたれフレームの断面図である。
【図６Ｂ】補強部材を備えた車両シートの背もたれフレームの断面図である。
【図６Ｃ】補強部材を備えた車両シートの背もたれフレームの断面図である。
【図７Ａ】金属製円筒状構造体の斜視図である。
【図７Ｂ】図７Ａの金属製円筒状構造体の拡大図である。
【図８Ａ】補強された背もたれフレームの後方衝突分析の試験結果のグラフである。
【図８Ｂ】図８Ａの試験結果の表である。
【図９Ａ】後方衝突分析における乗員がいる補強されたシート及び乗員がいる非補強のシートの側面図である。
【図９Ｂ】後方衝突分析における乗員がいる補強されたシート及び乗員がいる非補強のシートの斜視図である。
【図１０Ａ】後方衝突分析における補強されたシート及び非補強のシートの側面図である。
【図１０Ｂ】後方衝突分析における補強されたシート及び非補強のシートの正面図である。
【図１１】一実施形態による車両シートの背もたれフレームの斜視背面図である。
【図１２】別の実施形態による車両シートの背もたれフレームの斜視分解背面図である。
【図１３Ａ】間接抵抗加熱によって補強されている背もたれフレームの断面図である。
【図１３Ｂ】間接抵抗加熱によって補強されている背もたれフレームの断面図である。
【図１３Ｃ】間接抵抗加熱によって補強されている背もたれフレームの断面図である。
【図１３Ｄ】間接抵抗加熱によって補強されている背もたれフレームの断面図である。
【図１４】間接抵抗加熱によって補強されている背もたれフレームの斜視図である。
【図１５】一実施形態による背もたれフレームを補強するための銅によって囲まれた間接抵抗加熱要素の断面図である。
【図１６】間接抵抗加熱要素の斜視図である。
【図１７】標準的な溶接機に設けられた間接抵抗加熱要素の斜視図である。
【図１８】間接抵抗加熱要素を流れる電流の回路図である。
【図１９】試験片の試験セットアップを示す斜視図である。
【図２０】曲げ試験結果の例示的なグラフである。
【発明を実施するための形態】
【０００７】
図を全体的に参照すると、本明細書には、例示的な実施形態に従って示されるような、車両シート構造部材用の補強システム及び車両シート構造部材を補強するための方法が開示されている。本開示は一般に、重量を最小限に抑えつつ、車両シート構造部材に強度を加えるための補強システムに関するものである。
【０００８】
図１は、補強システムを車両２０に使用することができる例示的な実施形態を示す。車両２０は、乗員に座席を提供するための車両シート２２を含む内部乗員室を含むことができる。４ドアセダンの自動車が図１に示されているが、補強システムは様々な用途に使用することができ、しかしながら、２ドア又は４ドア自動車、トラック、ＳＵＶ、バン、列車、ボート、飛行機、又は他の適切な車両運搬などの、あらゆる種類の乗り物における乗物シート内で特に有用である。
【０００９】
図２に示すような、構造フレーム、詰め物、及びカバーを含む車両シート２２の全体構造は、当技術分野で知られているあらゆる既知のシートであることができる。例えば、シートの全体構造は、例えば、これらの全体が参照により組み込まれている、米国特許出願公開第２０１２／００３２４８６号、第２０１１／０３１６３１７号、第２０１１／０２６０５１４号、第２０１１／００８００２６号、第２０１１／００７４１９９号、第２０１０／０３２０８１６号、第２００７／０１３２２６６号、及び第２００２／０１７１２８２号明細書、及び国際出願公開第２０１１／１０３５０１号に開示されている車両シートのいずれかであることができる。車両シート２２は、シートクッション２４（対応するシートクッションフレームを備える）と、背もたれ２６（対応する背もたれフレーム３０を備える）とを含むことができる。
【００１０】
車両シート２２とその様々な構成要素（車両シート構造部材を含む）は、鋼、アルミニウム、複合材料、及びプラスチックを含むが、これらに限定されない、様々な材料から構成することができる。
【００１１】
補強システムは、車両シート構造部品又は部材と、少なくとも１つの補強部品又は部材４０とを含むことができる。補強部材４０は、本明細書で更に説明するように、様々な異なる方法によってシート構造部材に取り付けることができる。
【００１２】
車両シート構造部材は、折り畳み車両シート（例えば、車両の２列目及び３行目にある）の荷床、シートフレーム（例えば、背もたれフレーム３０及び／又はシートクッションフレーム）、又は補強することができる他の機能的及び／又は審美的な構成要素を含むが、これらに限定されない、車両シートに構造的剛性及び完全性を提供する車両シート２２内の様々な異なる構成要素又は構造体であることができる。一実施形態によれば、荷床は、折り畳みシートの、車両シートを折り畳んだときに床になる部分であることができ、従って構造的完全性を維持する必要がある。別の実施形態によれば、背もたれフレーム３０は、図３Ａに示すように、内部の一体型背もたれフレームであることができる。本出願では背もたれフレーム３０を取り上げているが、補強システムは、所望の構成に従って、任意の車両シート構造部材と共に使用され得ることが想定される。
【００１３】
車両シート構造部材の質量、重量及び体積を増加させることなく、全体的な強度及び剛性を増加させ且つ車両シート構造部材の性能、強度及び構造を最適化及び改善するために、車両シート構造部材は、少なくとも１つの極めて重要な特定の高応力領域又はエリア（例えば、補強領域３８）に沿って選択的に補強されることができる。選択的な補強によって、車両シート構造部材は、荷重又は加えられる力を十分に管理することができる。この強度の増加は、質量、重量、体積、及びその結果コストを最小にしつつ、車両シートの完全性を保ち、全体的な性能を高め、車両シート２２の構造体又は構成要素の故障及び変形を防ぐことができる。
【００１４】
その結果、補強部材４０は、車両シート２２の有効強度を犠牲にすることなく、車両シート構造部材の壁材料がより薄い材料で、重量がより軽く、より小さい質量を用いることを可能にすることができる。車両シート構造部材と車両シート２２の部品重量の低減により、燃費を向上させることができる。補強部材４０の付加重量は、シート２２全体の軽量化に比べれば無視できる。また、選択的な補強の使用及び必要な材料の削減により、製造性が高いと同時に、車両シート２２の構造体及び構成要素の全体的なコスト及び製造コストを削減することができる。更に、補強部材４０に十分な構造的支持を提供することにより、強度及び剛性の増加によって車両シート２２の振動を和らげることができる。
【００１５】
従って、補強領域３８は、後方衝突事故のような特定の状況におけるシート性能を高めるように配置されることができる。補強部材４０は、特定方向における一定の高い応力下でのシート２２の性能を高めることができる。
【００１６】
補強領域３８と、従って補強部材４０は、車両シート構造部材及び構成要素の表面に沿ってどこにでも配置することができる。補強領域３８は、必要に応じて、領域又は部分全体、ピンポイント領域、或いは補強することができ且つ車両シート構造部材の他の領域よりも高い応力を受ける可能性がある車両シート構造部材の薄い／弱い場所であることができる。補強領域３８の正確な位置は、例えば、追加の強度を必要とする領域を決定するため及び車両シート構造部材の構造及び重量を最適化するために衝突状況を再現するように試験及び車両シート構造部材に応力を付加することによって特定することができる。
【００１７】
従って、車両シート構造部材を補強部材４０で補強するために、補強部材４０は、補強領域３８のみに直接対応し、結合し、補強領域３８のみを補強し且つ支持することができる。補強領域３８とみなされない他の領域は、車両シート構造部材の全体の質量、重量、及び体積を最小限にするために、取り付けられた補強部材４０を有さなくてよい。
【００１８】
背もたれフレーム３０は、背もたれフレーム３０の異なる領域に位置する複数の補強エリア又は領域３８を含むことができる。図３Ａに示す一実施形態によれば、補強領域３８は、補強部材４０が圧縮よりもむしろ引張下で補強されることができるように、背もたれフレーム３０の内側領域に沿って配置されることができる。補強領域３８は、上部クロスバー又は部材３２、下部クロスバー又は部材３４、及びサイドバー又は部材３６に沿って配置することができる。従って、補強部材４０はこれらの補強領域３８に取り付けられ且つ選択的にこれらの補強領域３８を補強する。しかしながら、補強領域３８は、例えば、シート２２の特定の形状及びシート２２への応力に応じて、背もたれフレーム３０に沿って異なる領域に配置され得ることが想定される。補強領域３８とみなされていない領域は、従って、補強部材４０によって補強されていない。図３Ｂに示す他の実施形態によれば、補強領域３８は、サイド部材３６に背もたれフレーム３０の外側に沿って配置することができる。
【００１９】
図４及び５Ａ−５Ｃに示すように、補強領域３８は、背もたれフレーム３０の全長又は全幅に沿って延びていなくてもよく、特定領域に集中していてもよい。補強領域３８は背もたれフレーム３０のサイド部材３６の下部領域の内面である（従って、補強部材４０は背もたれフレーム３０のサイド部材３６の下部領域の内面に結合する）ことができる。より詳細には、補強領域３８は、背もたれフレーム３０の長さの一部に沿って（例えば、ｚ軸に沿って）下部クロス部材３４の垂直方向の位置に重なる部分から下部クロス部材３４及びリクライニング機構より上で且つ背もたれフレーム３０の垂直方向の中間点より下まで延びることができる。従って、補強領域３８は、下部クロス部材３４と同じ垂直位置の周囲に延び、同じ垂直位置に隣接して存在し、且つ同じ垂直位置を共有することができる。代わりに、補強領域３８は、下部クロス部材３４の一部分と重なることができる。
【００２０】
補強領域３８はまた、（図４及び５Ｂに示すように）サイド部材３６の、ｘ軸に対して平行に延びる部分の縁の間に延びることができる。補強領域３８は更に、（図４及び５Ｃに示すように）サイド部材３６の、ｙ軸に対して平行に延びる部分の縁の間に延びることができる。
【００２１】
荷重管理方法を改善するために、補強部材４０は、様々な異なる材料を含むことができ、所望の構成に従って、様々な異なる方法を使って車両シート構造部材の補強領域３８に取り付け又は貼り付けることができる。例えば、補強部材４０は、本明細書で更に説明するように、構造エポキシ樹脂、プラスチック（射出成形プラスチックなど）、金属部材、又は複合部材のうちの少なくとも１つを含むことができる。従って、補強部材４０と車両シート構造部材は、所望の構成に従って、様々な互いに異なる材料の組み合わせであることができる。使用される特定の材料は、所望の取り付け方法に依存することができる。
【００２２】
一実施形態によれば、補強部材４０は、図３Ａ−３Ｂ、４、５Ａ−５Ｃ、６Ａ−６Ｃ及び７に示す構造エポキシ樹脂４２のような構造エポキシ樹脂を含むことができる。構造エポキシ樹脂４２（構造エポキシ樹脂シーリング材など）は、補強のために車両シート構造部材に直接貼り付け又は積層することができる。一実施形態によれば、補強部材４０は、発泡熱硬化性エポキシ樹脂シーリング材で積層されたガラス繊維補強層である、ヘンケルテロコア（登録商標）１６３０１（商標）材料から構成することができる。別の実施形態によれば、補強部材は、サーマルボンド複合材料又は鋼及び炭素繊維の複合材料であることができる。
【００２３】
図６Ａに示す一実施形態によれば、補強部材４０は、背もたれフレーム３０上の２つの別個の取り付け可能な層、構造エポキシ樹脂４２と補強又は構造層４４を含む層状領域であることができる。構造エポキシ樹脂４２は、構造層４４のどちら側にも配置することができる。構造層４４は、ガラス繊維、複合材料、及び金属を含むが、これらに限定されない、様々な異なる材料であることができる。
【００２４】
図６Ｂに示す別の実施形態によれば、構造エポキシ樹脂４２は、構造層４４なしで背もたれフレーム３０に直接貼り付けることができる。構造エポキシ樹脂４２は、背もたれフレーム３０への追加の支持を提供するための補強性を有する。
【００２５】
代わりに、図６Ｃに示すように、補強部材４０は、背もたれフレーム３０に取り付けられ且つ背もたれフレーム３０を支持する１つの複合層４６として構造エポキシ樹脂４２と構造層４４とを含むことができる。各層の厚さは、層の個々の強度及び強度、剛性及び重量の所望の成果に応じて変わり得る。図６Ａ−６Ｃに示される層は、層を表現するのに比例的に描かれているとは限らない。
【００２６】
補強部材４０は、背もたれフレーム３０上に直接形成（及び構造エポキシ樹脂で接着）することができ、又は予め形成してからエポキシ接着剤、溶接、熱接合、又はねじのような従来の取り付け機構によって背もたれフレーム３０に取り付けることができる。例えば、ガラス繊維材料は、強度を加えるためにエポキシ接着剤で背もたれフレーム３０に固定することができる。代わりに、高強度特性を有する金属箔を、エポキシ樹脂又は溶接（例えば、抵抗溶接又は超音波溶接）によって背もたれフレーム３０に固定することができる。
【００２７】
構造エポキシ樹脂４２を有する補強部材４０は、背もたれフレーム３０の輪郭及び形態に適合することができる。補強部材４０の有効性の例として、図７Ａ及び７Ｂは、金属製円筒状構造体５０がその上に配置された補強部材４０を有し、それによって金属製円筒状構造体５０の構造特性を改善し且つあらゆる変形を防止する、ヘンケルテロコア１６３０１の実施例を示す。図７Ｂは、補強部材４０の表面の例の拡大図を示しているが、表面は様々な異なる形状を有し得ることが想定される。
【００２８】
図８Ａ−８Ｂ、９Ａ−９Ｂ及び１０Ａ−１０Ｂに示すように、ヘンケルテロコア材料ありとなしの両方で図４の背もたれフレーム３０を後方衝突条件でテストした。図８Ａのグラフに示すように、背もたれ角度はリクライナーモーメントと相関していた。リクライナーモーメントは背もたれに加わる荷重量を示す。背もたれ角度は、リクライナーモーメントの結果としての背もたれの変形及び回転の度合いを示す。補強がある背もたれフレーム（すなわち、テロコアあり）といかなる補強もない背もたれフレーム（すなわち、ベースライン）の両方のインボード（「ＩＢ」）側とアウトボード（「ＯＢ」）側の両方でリクライナーモーメントを測定した。インボード側は、背もたれフレームの、車両２２の中心に近い側に相当し、アウトボード側は、背もたれフレームの、車両２２のドアに近い側に相当する。
【００２９】
テロコア補強がある背もたれのインボード側の最大モーメントは、１０．６°で１３５４．０Ｎｍである。テロコア補強がある背もたれのアウトボード側の最大モーメントは、１４．０°で１４０８．８Ｎｍである。補強がない背もたれのインボード側の最大モーメントは、１０．５°で１３２５．０Ｎｍである。補強がない背もたれのアウトボード側の最大モーメントは、１４．０°で１３９８．０Ｎｍである。テロコア補強がある背もたれのインボード側とアウトボード側の背もたれ角度の差は１４°である。補強がない背もたれのインボード側とアウトボード側の背もたれ角度の差は２１°である。
【００３０】
後方衝突試験の定量的結果を図８Ｂに示す。補強がない背もたれ（「ベースライン」）と補強がある背もたれ（すなわち、テロコアあり）の両方の両側の最大ダイナミック及びセットが示されている。最大ダイナミックは、衝突試験中の背もたれの最大背もたれ角度である。セットは、衝突衝撃が完了した後（例えば、衝突試験後にリクライナーモーメントがゼロであるとき）の背もたれの背もたれ角度の測定値である。インボード側及びアウトボード側の平均（「ＡＶＥ」）は、背もたれの中心における背もたれ角度を示す。ねじれはアウトボード側とインボード側の背もたれ角度の差であり、従って衝突試験の結果として変形がどの程度非対称であるかを示す。背もたれ角度が大きいほど、背もたれに沿った回転及び変形が大きいことを示す。
【００３１】
図８Ｂに示すように、補強部材４０を有する背もたれフレーム３０は、減少した最大ダイナミックと減少したセットとを有し、ベースライン（例えば、無補強）と比較してシート性能がかなり改善している。車両シートに補強材（例えば、テロコア）を加えることによって、ねじれ及び変形の量は背もたれに沿って減少している。例えば、補強がある車両シート２２のインボード側とアウトボード側の両方が、補強がない車両シート１２よりも小さいねじれを有する。従って、補強がある車両シート２２の乗員２３も、補強がない車両シート１２の乗員１３ほどねじられない。
【００３２】
図９Ａ−９Ｂ及び１０Ａ−１０Ｂに示すように、乗員１３がいる非補強の車両シート１２を補強システムを有する同じ車両シート２２と後方衝突分析で比較する。図示のように、補強されたシート２２は、非補強のシート１２よりも優れた性能を有する。例えば、補強されたシート２２は、衝突条件下で非補強のシート１２よりも変形、撓み、及びねじれが少なく、且つより対称的であり、従って乗員を座席の中心に保つだけでなく、シート２２内の乗員２３をより良く保護する。
【００３３】
図１０Ａに示すように、補強がある車両シート２２のインボード側５４は、補強がない車両シート１２のインボード側６４よりもねじれ、変形、及び撓みが小さい。図１０Ａ−１０Ｂに示すように、車両シート１２及び２２の両方のアウトボード側５６及び６６は、シートの特別な構成によって車両シート１２及び２２の両方のインボード側５４及び６４よりもねじれが小さい。アウトボード側とインボード側の間の変形及びねじれの差は、シートの全体構造又はシートの下部構成要素（例えば、トラック機構、リフト機構、又は前後調整機構）などの様々な異なる要因による可能性がある。
【００３４】
従って、補強構造を取り付けることによって、背もたれのねじれ及び変形が低減され、背もたれの性能が改善される。許容されるねじれ及び全体的な変形の程度は、相手先ブランド製造会社（ＯＥＭ）による所望の構成に依存する。
【００３５】
別の実施形態によれば、補強部材は、図１１に示すような射出成形プラスチック（例えば、射出成形された補強部品１４０）を含むことができる。射出成形された補強部品１４０は、車両シート構造部材（例えば、背もたれフレーム３０）及び構成要素を補強することができる。射出成形は、薄肉材料部分と高応力領域を補強及び強化するために、射出成形された補強部品１４０を背もたれフレーム３０に直接接合し、成形し又は取り付けるのに用いることができる。
【００３６】
射出成形された補強部品１４０は、車両シート構造構成要素を最適に補強することに従って様々な異なる形状及びサイズで構成することができる。図１１に示す一実施形態によれば、射出成形された補強部品１４０は、追加の強度を提供しつつ材料消費を削減する格子型の形状である。
【００３７】
射出成形された補強部品１４０と共に様々な材料の組み合わせを用いることができる。例えば、射出成形された補強部品１４０は、追加の構成要素を金属表面（例えば、車両シート構造部材）に沿った様々な特定の場所に取り付けることを可能にする凹凸のある表面をアルミニウム合金表面に作成することができる、タイセイプラスの「ＮＭＴ」（ナノモールディングテクノロジー）によって提供される材料で作ることができる。射出成形された補強部品１４０は、補強部材４０と同様の補強の効果をもたらすことができる。
【００３８】
更に別の実施形態によれば、補強部材は、図１２に示すような金属部材（例えば、金属製の補強部品２４０）を含むことができる。金属製の補強部品２４０は、車両シート構造部材（例えば、背もたれフレーム３０）及び構成要素を補強することができる。溶接は、薄肉材料部分と高応力領域を補強及び強化するために、金属製の補強部品２４０を背もたれフレーム３０に直接接合し又は取り付けるのに用いることができる。
【００３９】
背もたれフレーム３０に沿った特定の場所に補強部品２４０を加えるのに様々なタイプの溶接を用いることができる。例えば、背もたれフレーム３０に金属製の補強部品２４０を接合するのに抵抗溶接又は超音波溶接を用いることができる。金属製の補強部品２４０は金属から作られることができるが、他の補強部品が異なる材料（例えば、プラスチック）から構成され、背もたれフレーム３０に溶接され得ることが想定される。金属製の補強部品２４０は、補強部材４０及び射出成形された補強部品１４０と同様の補強の効果をもたらすことができる。
【００４０】
更に別の実施形態によれば、補強部材４０は、図１３Ａ−１８に示すような複合補強部品又は部材３４０を含むことができる。複合補強部品３４０は、車両シート構造部材（例えば、背もたれフレーム３０）及び構成要素を補強することができる。間接抵抗加熱は、薄肉材料部分と高応力領域を補強及び強化するために、複合補強部品３４０を背もたれフレーム３０に直接接合し又は取り付けるのに用いることができる。国際特許出願第ＰＣＴ／ＵＳ２０１３／５９９２０号（その全体が参照により含まれるものとする）に記載されるような間接抵抗加熱による熱接合は、車両用シート２２を補強するために選択的な硬化を実現するのに用いることができる。
【００４１】
図１３Ａ−１３Ｄは、間接抵抗加熱要素３００を使って背もたれフレーム３０に熱３２２を加える、間接抵抗加熱による熱接合の工程を示す。背もたれフレーム３０は、少なくとも複合補強部品３４０に接触している。熱３２２が背もたれフレーム３０を通して伝わり、複合補強部品３４０を融解させ、且つ複合補強部品３４０を背もたれフレーム３０に接合し、その結果、構成要素間の接合領域３４２を作成する。加熱要素３００（と従って熱３２２）は、接合される要素の一方の側（すなわち、背もたれフレーム３０）に当てるだけでよい。材料の熱伝導率によって、システムに熱３２２が加えられた後にシステムから熱３２２を奪うことによってシステムを冷却３２４することができる。
【００４２】
背もたれフレーム３０と複合補強部品３４０は、所望の構成又は取り付けに従って間接抵抗加熱によって選択的に取り付けることができる。接合領域３４２（すなわち、接合ジョイント）は、複合補強部品３４０の、加えた熱３２２の直接経路内にあり且つ背もたれフレーム３０と接する部分で生じる。これらの部分は溶融されて背もたれフレーム３０に接合され、一方、複合補強部品３４０の他の部分は損傷を受けず、背もたれフレーム３０に取り付けられないままであり、このようにして選択的な補強を達成する。
【００４３】
加熱要素３００は、複合補強部品３４０の融点に達し又は融点を上回るのに十分な熱を加えることができる。例えば、複合補強部品３４０を溶融して背もたれフレーム３０に接合するのに、背もたれフレーム３０に２５０℃を加えることができる。加熱及び冷却は、約０．３秒のような比較的短い期間にわたって行うことができる（加熱要素３００は、約０．０５秒以内に所望温度に達し、１ｍｍゲージあたり０．３０秒以内に定常温度に達することができる）。また、背もたれフレーム３０と複合補強部品３４０の間の適切な接合を確実にするために、工程中に圧力３２０を加えることができる。
【００４４】
間接抵抗加熱のために、様々な材料を用いることができる。例えば、背もたれフレーム３０は、金属（例えば、鋼（すなわち、ＨＳＬＡ、二相、及びＴＷＩＰ）又はステンレス鋼、アルミニウム、又はマグネシウムグレードなど）であることができ、複合補強部品３４０は複合材料（例えば、熱可塑性材料（すなわち、ガラス繊維入りＰＡ６）又は炭素繊維など）であることができる。背もたれフレーム３０と複合補強部品３４０の間の面は、任意で接合を強化するために処理することができる。例えば、表面処理、テクスチャリング、及び／又はコーティングを施すことができる。より詳細には、リン酸塩皮膜処理、ナノ表面処理、Ｓｕｒｆｉ−Ｓｃｕｌｐｔ（商標）処理、及び／又はレーザー表面テクスチャリングを背もたれフレーム３０に用いることができる。背もたれフレーム３０と複合補強部品３４０の間に接着剤は必要ない。
【００４５】
図１４は、間接抵抗加熱によって複合補強部品３４０と接合する背もたれフレーム３０を示す。背もたれフレーム３０と複合補強部品３４０は、加熱プレスツール３２８内に配置される。加熱プレスツール３２８の一方の側は加熱要素３００である。背もたれフレーム３０は、加熱要素３００と複合補強部品３４０との間に挟まれる。加熱要素３００が加熱され、次いで冷却されるとき、適切な接合を確実にするために背もたれフレーム３０及び複合補強部品３４０に加熱プレスツール３２８によって圧力が加えられる。
【００４６】
図１５は間接抵抗加熱要素３００を示す。加熱要素３００は、銅３１０のような導電材料と、加熱材料３１２と、熱被覆１４とを含むことができる。銅３１０は、加熱要素３００の外側を少なくとも部分的に取り囲み、電流などの熱源にさらされることができる。加熱材料３１２は、少なくとも部分的に銅３１０の内部に埋め込まれ又は銅３１０の上に取り付けられることができる。熱被覆３１４は、少なくとも部分的に加熱材料３１２の上に置かれていることができる。代わりに、熱被覆３１４は、加熱材料３１２上に溶射されることができる。背もたれフレーム３０は、熱被覆３１４と直接接触していることができる。熱被覆３１４は、加熱材料３１２と背もたれフレーム３０の間の接触を増加させ、熱が背もたれフレーム３０に伝わることを可能にし、加熱工程における均一性をもたらし、電気絶縁を提供し、且つシステムの短絡を防ぐことができる。図１６は、銅３１０が覆っていない間接抵抗加熱要素３００を示す。
【００４７】
熱被覆３１４は、イットリア安定化ジルコニア（ＹＳＺ）マトリックス中に分散された１０％の窒化アルミニウム（ＡｌＮ）のプラズマ溶射のような熱伝導性セラミックであることができる。加熱材料はＴＺＭモリブデンであることができる。ＴＺＭモリブデンは、０．５０％のチタニウム、０．０８％のジルコニウム、及び０．０２％の炭素を有するモリブデンの合金である。
【００４８】
図１７は標準的な溶接機内にある間接抵抗加熱要素を示す。銅３１０を流れる電流を加えて銅３１０を加熱するために、電源３２６を銅３１０に接続することができる。熱３２２が加熱材料３１２に、その後、熱被覆３１４を通して背もたれフレーム３０及び複合補強部品３４０に伝えられる。冷却管３３０がシステムから熱を奪い、過熱を防止する。
【００４９】
図１８は、ＭＦＤＣ電源３２６から、ワークピース（例えば、背もたれフレーム３０及び複合補強部品３４０）上の熱被覆３１４又は電気絶縁を有する上部加熱要素３００に流れる電流の電気的及び熱的な概略図を示す。このシステムは、複合補強部品３４０に接続されている背もたれフレーム３０を加熱し、続いて背もたれフレーム３０に対して複合補強部品３４０を溶融する。
【００５０】
図１９は、補強された試験片を裸試験片と比較するための物理試験セットアップを示す。より詳細には、図１９は三点曲げ試験を示す。試験片７０を曲げて、その結果、試験片７０の物理的強度を試験するために、荷重７２が試験片７０の両側に配置されている。試験片７０は、裸であるか、或いは補強部材４０，１４０，２４０又は３４０などの補強層を含む。例として、図１９の試験片７０は鋼板である。
【００５１】
図２０は、補強されていない材料と補強された材料（例えば、ヘンケルによる技術で補強された材料）の強度を比較する、図１９の物理試験セットアップの例示的な３４０ＸＦ曲げ試験結果のグラフを示す。パンチ変位（ミリメートル単位）はパンチ荷重（ニュートン単位）と相関している。グラフによって示されるように、裸試験片８０は、補強された試験片８２と同じパンチ荷重を維持することができない。例えば、裸鋼試験片が補強された鋼試験片と同じ剛性を有するのに、裸鋼は（厚さ１ｍｍの代わりに）厚さ１．２ｍｍで且つ従ってより重くなければならないであろう。裸鋼の最大荷重は（２２３Ｎの代わりに）たったの１２２Ｎであり、（８．７１ｋｇ／ｍ３の代わりに）９．３６ｋｇ／ｍ３の正規化質量を有する。
【００５２】
裸鋼試験片が補強鋼片と同じ最大荷重を有するのに、裸鋼は（厚さ１ｍｍの代わりに）厚さ１．６２ｍｍで、重さも増さなければならないであろう。この裸鋼の正規化質量は（８．７１ｋｇ／ｍ３の代わりに）１２．６ｋｇ／ｍ３になる。従って、補強された鋼は、裸鋼よりも性能が改善し且つ重量が小さい。従って、車両シート２２の構成要素及び機能を追加するためだけでなく、全体的な強度を増加させ且つ全体の重量を最小限に抑えるために、補強部材４０又は補強部品１４０，２４０又は３４０を備えた背もたれフレーム３０を有することは有益である。
【００５３】
更に別の実施形態によれば、構造補強、荷重分散、及び軽量化に加え、補強部材は、車両シート構造部材に追加のシート構成要素が結合するのを可能にすることができる。例えば、追加の機能、構成要素又は付属品は、更に本明細書で説明される取り付け方法で背もたれフレーム３０に補強部材４０，１４０，２４０又は３４０によって追加又は一体化することができる。これらの特徴は審美的且つ／又は機能的であり、それにより背もたれフレーム３０の技巧を向上させ、且つ必要な部品組み立てを減らすことができる。例えば、取り付け機能は、車両シート２２の表面へのシート機能の取り付けを可能にするために加えることができる。図１２に示すように、例えば、プラスチック製の取り付け機能を、背もたれフレーム３０の表面に沿って特定の位置に取り付けることができる。より詳細には、地図入れ用の追加の機能及び構成要素２４２を、背もたれフレーム３０に一体化することができる。代わりに又は加えて、シートファブリック材料又はカバーを車両シート構造体に取り付けるためのＪフックのようなトリム装着品を、背もたれフレーム３０に一体化することができる。これにより、必要な組み立てを減らし、且つ必要なシートファブリック材料を減らすことができる。
【００５４】
本明細書に開示された実施形態は、車両シートの強度を高め且つ重量を減らために、車両シート構造部材と少なくとも補強部材とを備えた補強システムである。図面に示し且つ上記明細書で説明したこれらの実施形態に加えて、本発明の他の実施形態も考えられる。例えば、本発明の一実施形態の任意の単一の特徴を本発明の他の実施形態で用いることができる。
【００５５】
本発明の開示を考えれば、当業者は、他の実施形態及び変形例が本発明の範囲及び趣旨の範囲内にあり得ることを理解するであろう。従って、本発明の範囲及び趣旨の範囲内で当業者が本発明から到達可能なすべての改良が、本発明の更なる実施形態として含まれるべきである。
【図１】
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【図２】
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【図３Ａ】
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【図３Ｂ】
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【図４】
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【図５Ａ】
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【図５Ｂ】
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【図５Ｃ】
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【図６Ａ】
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【図６Ｂ】
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【図６Ｃ】
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【図７Ａ】
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【図７Ｂ】
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【図８Ａ】
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【図８Ｂ】
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【図９Ａ】
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【図９Ｂ】
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【図１０Ａ】
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【図１０Ｂ】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３Ａ】
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【図１３Ｂ】
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【図１３Ｃ】
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【図１３Ｄ】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【国際調査報告】
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