形成用于交通工具的椅背框架的方法
【专利说明】形成用于交通工具的椅背框架的方法
[0001] 相关申请的夺叉引用
[0002] 本发明要求2013年3月15日提交的共同未决美国临时专利申请序列号 61/791,819的优先权。
[0003] 发曰月背景 1.发明领域
[0004] 本发明涉及形成用于交通工具的椅背框架的方法。尤其是，本发明涉及由第一聚 合物材料和增强复合材料层形成用于交通工具的椅背框架的方法，该增强复合材料层包括 第二聚合物材料和浸渍在第二聚合物材料中的多个纤维。
[0005] 2.相关领域的说明
[0006] 交通工具（例如汽车）椅背的框架传统上由金属，例如钢。一般选用钢作为椅背 框架的材料，不仅是因为钢的强度和刚性，而且还因为易于制造，即容易提供的加工钢的制 造方法。
[0007] 近年来，探索了替代材料用于形成椅背框架。这些替代材料经常由于它们相对于 钢来说更轻的重量而采用，这最终提高了交通工具的燃料经济性。然而，形成这样的框架采 用与传统上用于形成钢框架不同的制造方法。
[0008] 为了在交通工具中使用这样的椅背框架，这些替代材料必须提供足够的刚性以及 耐失效性。例如，汽车椅背必须通过在美国由国家高速公路交通和安全管理局（NHTSA)以 及在其它国家由类似行政管理机关制定的测试。因此，有利地是开发一种由除了钢以外的 材料形成用于交通工具的椅背框架的方法，其中该方法得到的框架提供合适的刚性以及耐 失效性，从而通过标准化行政规定测试。
[0009] 发明概沐
[0010] 因此，本发明为形成用于交通工具的椅背框架的方法，该框架包含第一聚合物材 料和增强复合材料层，该增强复合材料层包括第二聚合物材料和浸渍在第二聚合物材料中 的多个纤维。该方法包括以下步骤：将该增强复合材料层支撑在模具中可移动的部件上，将 该可移动的部件相对于该模具延伸到该模具中延伸的位置，和将熔融状态的第一聚合物材 料引入该模具并与该增强复合材料层接触。该方法还包括以下步骤：通过在该可移动的部 件在该延伸的位置时将熔融状态的第一聚合物材料引入该可移动的部件和该增强复合材 料层之间，使该增强复合材料层位移离开该可移动的部件，使第一聚合物材料在该模具中 凝固，和从第一聚合物材料撤回该可移动的部件。
[0011] 本发明的一个优点在于，该方法提供了在第一聚合物材料引入模具时相对于第一 聚合物材料的该增强复合材料层合适的放置。该增强复合材料层的这样的合适的放置为完 成的框架提供足够的刚性和耐失效性。具体来说，该框架具有足够的刚性和耐失效性，从而 能标准化行政规定测试，例如由NHTSA和其它行政规定机构要求的那些。此外，由第一聚合 物材料和该增强复合材料层形成的框架重量轻，例如，典型地轻于相当的钢框架。由第一聚 合物材料和该增强复合材料层形成的框架典型地还比相当的钢框架更紧凑，这降低了包装 的限制。由第一聚合物材料和该增强复合材料层形成的框架还比传统钢框架更容易回收再 利用。
[0012] 在结合附图来阅读下述说明后，本发明的其它特征和优点将更容易领会并被更好 的理解。
[0013] 附图简沐
[0014] 图1是根据本发明的座椅组件的一种实施方案透视图。
[0015] 图2是图1座椅组件的根据本发明的椅背的一种实施方案的剖视图。
[0016] 图3是图2椅背的根据本发明的框架前部的透视图。
[0017] 图4是图3的框架的背部的透视图。
[0018] 图5是图3的框架的增强复合材料层的透视图。
[0019] 图6是图3的框架一部的截面图，该框架包含一个靠枕和一部分面板。
[0020] 图7A是形成图5的增强复合材料层的多个片材的剖视图。
[0021] 图7B是根据本发明的图7A的多个片材的另一实施方案的剖视图。
[0022] 图7C是根据本发明的图7A的多个片材的再另一实施方案的剖视图。
[0023] 图8是形成图5的增强复合材料层的模具的透视图。
[0024] 图9是用于由第一聚合物材料和该增强复合材料层形成图3和4的框架的模具的 剖视图。
[0025] 图10是图9模具的截面图，其中在引入第一聚合物材料前增强复合材料层在模具 中。
[0026] 图11是图10的模具的截面图，其中第一聚合物材料引入了模具。
[0027] 优诜实施方案的说明
[0028] 参考附图，其中在所有若干视图中，相同附图标记表示相同部件，总体示出了根据 本发明的座椅组件10的一个实施方案。参考图1，座椅组件10包括大体上水平延伸座椅底 部12,和根据本发明的一种实施方案从座椅底部12大体上竖直延伸的用于支撑乘员（未视 出）的椅背14 (未视出）。应理解的是，座椅组件10位于交通工具（未视出）例如汽车、飞 机、火车、轮船等中。
[0029] 如图2中所示，根据本发明的一种实施方案，椅背14包括框架16。衬垫18可安装 于框架16的前侧，并且框架16的后侧典型地是不覆盖的，如下所述。框架16连接到附接 到座椅底部12的安装架50上。
[0030] 参考图2-4,框架16包括本体20和至少一个增强复合材料层22。例如，框架16 包括两个增强复合材料层22,即增强复合材料层22和与该增强复合材料层22间隔的第二 增强复合材料层22。应理解的是，图2显示了该增强复合材料层22从本体20剖切，仅仅为 了显示组件之间的物理关系以及一旦本体20形成后，该增强复合材料层22固定到本体20 并且不能从其移除，如以下进一步讨论的。
[0031] 框架16包括彼此间隔的两个靠枕24和从一个靠枕24延伸到另一个靠枕24的面 板54。本体20限定该面板。本体20和该增强复合材料层22限定一个靠枕24,并且本体 20和第二增强复合材料层22限定另一个靠枕24。靠枕24从座椅底部12在竖直方向上向 上延伸。应理解的是，面板54相对于靠枕24凹进以在靠枕24之间支撑乘员的躯干。
[0032] 该增强复合材料层22增强靠枕24。在图2-4中所示的实施方案中，该增强复合材 料层22和第二增强复合材料层22在竖直方向上沿靠枕24分别拉伸以增强靠枕24。应理 解的是，框架16可以包括与框架16的其它部分（例如，面板54)集成的另外的增强复合材 料层（未视出）。
[0033] 本体20由聚合物材料形成，聚合物材料为指代的目的下文称为第一聚合物材料 26。典型地，第一聚合物材料26为热塑性材料，并且在任何情况下可以被加热到柔韧的或 熔融状态以进行成型。例如，第一聚合物材料26能够模塑，使得第一聚合物材料26可被模 塑成多种构型和形状。不论是模塑还是其他方式，如下进一步给出的，将第一聚合物材料26 外模塑到该增强复合材料层22上以将第一聚合物材料26与该增强复合材料层22集成。换 句话说，该增强复合材料层22通过例如熔体接合固定到第一聚合物材料26,并且不能从其 移除。换句话说，将该增强复合材料层22 -体化成型以形成一件式框架16。
[0034] 在第一聚合物材料26模塑的实施方案中，第一聚合物材料26典型地为这样的类 型，该类型由注塑产生网状产品，即当从模具取出时就是完成的。换句话说，框架16的第一 聚合物材料26在从模具取出后不需要二次精加工操作。
[0035] 第一聚合物材料26可以为例如尼龙，其其在下文为了指代的目的被称为第一尼 龙。作为一个实例，第一尼龙为纤维增强的尼龙，这种纤维增强的尼龙的一个实例为玻璃 纤维增强的尼龙，其可以商品名Ultramid?TG7SPA6购自FlorhamPark，NJ的BASF Corporation。应理解的是，框架16可由任何类型合适的聚合物材料形成，包括增强的或没 有增强的（都没有背离本发明的本质），例如，丙烯腈丁二烯苯乙烯（ABS)。
[0036] 参考图7A-C，该增强复合材料层22由聚合物材料形成，该聚合物材料下文为了指 代的目的称为第二聚合物材料28,并且多个纤维30,即丝束浸渍在第二聚合物材料28中。 典型地，该增强复合材料层22的第一聚合物材料26和第二聚合物材料28是相容的，从而 该增强复合材料层22的第一聚合物材料26和第二聚合物材料28熔融到一起并彼此形成 一体，如下所述。
[0037] 该增强复合材料层22可以包括多个片材32,如图7A-C中所示。应理解的是，图 7A-C中显示的片材32在与第一聚合物材料26形成一体前以图5中显示的该增强复合材料 层22的形状形成。
[0038] 该增强复合材料层22的一个实例为连续纤维增强的热塑性，其可以商品名CFRT 购自加拿大安大略省Burlington的BaycompCanada。或者，例如，多个纤维30和第二聚 合物材料28同时与第一聚合物材