本申請(qǐng)要求享有2014年五月9日提交的美國臨時(shí)申請(qǐng)61/990924的優(yōu)先權(quán)，所述美國臨時(shí)申請(qǐng)的全部內(nèi)容通過引用被結(jié)合在本文中。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種座椅結(jié)構(gòu)以及一種用于通過增量制造方法形成座椅結(jié)構(gòu)的方法。

背景技術(shù)：

常規(guī)座椅結(jié)構(gòu)由被焊接、被粘合或被機(jī)械地緊固在一起的眾多部件制成。常規(guī)座椅結(jié)構(gòu)組件的每個(gè)部件被設(shè)計(jì)成提供一個(gè)或多個(gè)功能。這提供常規(guī)座椅結(jié)構(gòu)，所述常規(guī)座椅結(jié)構(gòu)比所需的更重并且更復(fù)雜以促進(jìn)當(dāng)前生產(chǎn)需求。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是提供一種耐用、高強(qiáng)度并且輕巧的座椅結(jié)構(gòu)。

根據(jù)本發(fā)明，座椅包括結(jié)構(gòu)性框架。結(jié)構(gòu)性框架包括一個(gè)或多個(gè)薄壁復(fù)雜幾何結(jié)構(gòu)。所述一個(gè)或多個(gè)薄壁復(fù)雜幾何結(jié)構(gòu)包括多重內(nèi)部通道和肋板中的一個(gè)或多個(gè)。多重通道和肋板中的一個(gè)或多個(gè)限定用于支撐結(jié)構(gòu)性框架內(nèi)的元件的結(jié)構(gòu)。多重通道和肋板中的一個(gè)或多個(gè)限定一個(gè)或多個(gè)結(jié)構(gòu)性加載路徑以及用于輸送流體和接收一個(gè)或多個(gè)部件中的一個(gè)或多個(gè)的通道。

結(jié)構(gòu)性框架可以是座椅靠背、坐墊或座椅靠背和坐墊的結(jié)合。座椅靠背和坐墊可以形成殼體。結(jié)構(gòu)性框架的一部分可以從座椅的座椅靠背區(qū)域延伸到座椅的座椅坐墊區(qū)域中。

結(jié)構(gòu)性框架可以包括座椅靠背和坐墊框架中的一個(gè)或多個(gè)，所述座椅靠背和坐墊框架包括增量制造材料。一個(gè)或多個(gè)薄壁復(fù)雜幾何結(jié)構(gòu)可以包括不可鑄造和不可機(jī)械加工的部分。

用于在結(jié)構(gòu)性框架內(nèi)支撐元件的結(jié)構(gòu)可以包括第一部件和第二部件。第一部件可以限定內(nèi)部空間。第二部件可以被定位在內(nèi)部空間中。一個(gè)或多個(gè)薄壁復(fù)雜幾何結(jié)構(gòu)可以包括不可鑄造和不可機(jī)械加工的部分。

第一部件可以經(jīng)由肋板連接到第二部件。

第一部件和第二部件可以限定通道。第二部件可以包括第二部件通道。

通道可以限定流體流動(dòng)路徑。線束可以被設(shè)置在第二部件通道中。

根據(jù)本發(fā)明，結(jié)構(gòu)性框架包括多個(gè)層。每個(gè)層被成一體地連接到彼此以形成單一的單件框架結(jié)構(gòu)。單一的單件框架結(jié)構(gòu)包括載荷支撐區(qū)域和非載荷支撐區(qū)域。載荷支撐區(qū)域包括與非載荷支撐區(qū)域相比更多量的材料。

根據(jù)本發(fā)明，一種方法包括提供經(jīng)設(shè)計(jì)的結(jié)構(gòu)性框架。經(jīng)設(shè)計(jì)的結(jié)構(gòu)性框架的載荷和應(yīng)力點(diǎn)被計(jì)算。結(jié)構(gòu)性框架基于經(jīng)設(shè)計(jì)的結(jié)構(gòu)性框架的被計(jì)算的載荷和應(yīng)力點(diǎn)而逐層地制造，從而使得與結(jié)構(gòu)性框架的未受到載荷和應(yīng)力作用的區(qū)域相比，更多層的材料被用于載荷和應(yīng)力點(diǎn)的區(qū)域中。

經(jīng)設(shè)計(jì)的結(jié)構(gòu)性框架可以利用拓?fù)鋬?yōu)化軟件設(shè)計(jì)，所述拓?fù)鋬?yōu)化軟件迭代地運(yùn)行載荷和應(yīng)力計(jì)算以優(yōu)化最少量的材料以構(gòu)造結(jié)構(gòu)性框架。

根據(jù)本發(fā)明，結(jié)構(gòu)性框架包括多個(gè)層，所述多個(gè)層被成一體地連接以形成單一的單件框架結(jié)構(gòu)。多個(gè)層包括可移動(dòng)區(qū)段。

根據(jù)本發(fā)明，一種方法包括逐層地制造單件結(jié)構(gòu)性框架，其中可移動(dòng)區(qū)段被構(gòu)建到單件結(jié)構(gòu)性框架中。

根據(jù)本發(fā)明，結(jié)構(gòu)性框架包括多個(gè)層，所述多個(gè)層被成一體地連接以形成單件框架結(jié)構(gòu)。多個(gè)層包括被嵌入的元件。被嵌入的元件限定單件框架結(jié)構(gòu)的沖擊載荷區(qū)域。

被嵌入的元件可以包括一個(gè)或多個(gè)幾何形狀。一個(gè)或多個(gè)幾何形狀可以包括三角形和四邊形中的一個(gè)或多個(gè)。三角形和四邊形中的一個(gè)或多個(gè)可以包括可熔斷連桿?？扇蹟噙B桿可以是能夠變形的，從而使得在載荷和力矩中的一個(gè)或多個(gè)被應(yīng)用到連桿時(shí)，連桿變形。

根據(jù)本發(fā)明，結(jié)構(gòu)性框架包括單件框架結(jié)構(gòu)，所述單件框架結(jié)構(gòu)包括非均相材料。

單件框架結(jié)構(gòu)可以包括第一框架部分和第二框架部分。

第一框架部分可以限定內(nèi)部第一框架部分空間。第二框架部分可以被設(shè)置在內(nèi)部第一框架部分空間中。

第二框架部分可以限定第二框架部分通道。

單件框架結(jié)構(gòu)可以包括多個(gè)支撐結(jié)構(gòu)。多個(gè)支撐結(jié)構(gòu)中的每個(gè)可以接合第一框架部分和第二框架部分。第一框架部分可以經(jīng)由多個(gè)支撐結(jié)構(gòu)連接到第二框架部分。

第一框架部分和第二框架部分可以限定用于接收流體的通道。第一框架部分可以包括開口。開口和通道可以限定用于輸送流體的流體流動(dòng)路徑。

第二框架部分通道可以接收電線中的一個(gè)或多個(gè)和線束。

表征本發(fā)明的新穎的各種特征利用所附的并且形成本公開的一部分的權(quán)利要求中的特殊性指出。為了更好地理解本發(fā)明、其操作優(yōu)點(diǎn)以及通過其使用獲得的特定目的，參照展示本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式的附圖和描述性內(nèi)容。

附圖說明

圖1是單件框架的立體圖；

圖2是框架的局部立體圖，示出支持整個(gè)框架中的力分布所需的最少材料；

圖3是框架的局部立體圖，示出框架外部的支持整個(gè)框架中的力分布所需的材料；

圖4是框架的局部立體圖，示出框架內(nèi)部的支持整個(gè)框架中的力分布所需的材料；

圖5是框架的局部橫截面圖；

圖6是框架的另一立體圖；

圖7是形成框架的多個(gè)部件的立體圖；

圖8是圖7的多個(gè)部件的俯視圖；

圖9是圖7的部件的橫截面圖；

圖10是座椅的立體圖；

圖11是圖10的座椅的橫截面圖；

圖12是框架的又一立體圖；

圖13是框架的下部立體圖；以及

圖14是框架另一實(shí)施方式的立體圖。

具體實(shí)施方式

具體地參照附圖，圖1是具有框架1的座椅的立體圖?？蚣?通過增量制造方法以單件的方式形成?？蚣芸梢员挥糜谛纬勺慰勘辰Y(jié)構(gòu)、座椅坐墊或座椅靠背結(jié)構(gòu)和座椅坐墊的結(jié)合，所述座椅靠背結(jié)構(gòu)和座椅坐墊形成殼體。圖1示出框架1形成座椅靠背結(jié)構(gòu)的一部分。增量制造方法可以是三維打印方法。塑料和/或合金可以被用于三維打印方法以形成框架1?？蚣?具有薄壁復(fù)雜幾何結(jié)構(gòu)3。薄壁復(fù)雜幾何結(jié)構(gòu)3經(jīng)由增量制造方法形成。薄壁復(fù)雜幾何結(jié)構(gòu)3不能通過鑄造方法形成，薄壁復(fù)雜幾何結(jié)構(gòu)3不能通過機(jī)械加工方法形成。薄壁復(fù)雜幾何結(jié)構(gòu)3由非常薄的壁厚度形成。薄壁復(fù)雜幾何結(jié)構(gòu)3的壁厚度是3mm或更小，優(yōu)選地是1mm或更小。薄壁復(fù)雜幾何結(jié)構(gòu)3包括支撐肋板5。薄壁復(fù)雜幾何結(jié)構(gòu)3不能經(jīng)由機(jī)械加工方法形成，因?yàn)槔甙?被形成在薄壁復(fù)雜結(jié)構(gòu)3內(nèi)部。

框架1通過提供座椅靠背結(jié)構(gòu)1的設(shè)計(jì)而形成?？蚣?的設(shè)計(jì)可以經(jīng)由計(jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn)的設(shè)計(jì)軟件形成，所述計(jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn)的設(shè)計(jì)軟件諸如計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)(CAD)軟件。框架1的設(shè)計(jì)利用拓?fù)湓O(shè)計(jì)軟件分析以確定在框架1上的何處需要材料以將載荷從框架1的上部區(qū)域9傳遞到框架1的下部區(qū)域11處的調(diào)角器7?；谕ㄟ^拓?fù)湓O(shè)計(jì)軟件提供的分析，在框架1通過增量制造方法形成時(shí)，材料厚度僅在所需之處被提供。圖2，3，4示出基于通過拓?fù)湓O(shè)計(jì)軟件提供的分析得出的支持整個(gè)框架1中的力分布所需的最少材料的實(shí)施例。圖3是框架1的局部立體圖，示出框架1的外側(cè)表面13上的支持整個(gè)框架1中的力分布所需的材料15。圖4是框架1的局部立體圖，其中框架1的內(nèi)部需要材料17以支持整個(gè)框架中的力分布。材料17可以在框架1的下部區(qū)域中被添加到肋板5，材料19可以在框架1的上部區(qū)域23中被配置到肋板5。

圖5是框架1的局部橫截面圖?？蚣?包括外側(cè)表面13和內(nèi)側(cè)表面25。內(nèi)側(cè)表面結(jié)構(gòu)25限定內(nèi)部空間27。多個(gè)肋板5被配置在內(nèi)部空間27中。肋板5經(jīng)由增量制造方法形成在內(nèi)部空間27中。

圖6是框架1的另一立體圖?？蚣?具有用于將頭枕安裝到框架1的頭枕安裝結(jié)構(gòu)29。頭枕安裝結(jié)構(gòu)29經(jīng)由增量制造方法形成。

圖7是多個(gè)部件31的立體圖。多個(gè)部件被用于形成框架1。部件31可以被用于形成座椅坐墊或座椅靠背結(jié)構(gòu)和座椅坐墊的結(jié)合。座椅靠背結(jié)構(gòu)和座椅坐墊可以形成殼體。部件31中的每個(gè)具有外側(cè)部件33和內(nèi)側(cè)部件35。

圖8是多個(gè)部件31的俯視圖。外側(cè)部件33和內(nèi)側(cè)部件35通過多個(gè)支撐結(jié)構(gòu)37連接。支撐結(jié)構(gòu)37可以包括多個(gè)肋板5。外側(cè)部件33可以由1mm薄殼的外側(cè)壁形成。內(nèi)側(cè)部件35可以由薄殼的內(nèi)側(cè)壁形成。外側(cè)部件33和內(nèi)側(cè)部件35經(jīng)由增量制造方法形成。

圖9是部件31中的一個(gè)的橫截面圖，其代表部件31中的每個(gè)的結(jié)構(gòu)。外側(cè)部件33和內(nèi)側(cè)部件35限定通道43。外側(cè)部件包括開口39。流體(諸如空氣)經(jīng)過通道43并且經(jīng)由開口39退出。流體可以被加熱或被冷卻。內(nèi)側(cè)部件35具有內(nèi)側(cè)部件通道41。電線(包括線束)可以穿過內(nèi)側(cè)部件通道41延伸，從而使得電線(包括線束)被連接到座椅靠背結(jié)構(gòu)1。內(nèi)側(cè)部件35保護(hù)線束不受損傷

圖10是座椅45的立體圖。座椅45包括座椅靠背結(jié)構(gòu)52和座椅坐墊47。座椅靠背結(jié)構(gòu)52被連接到乘客支撐結(jié)構(gòu)49。在圖1-9中示出的框架1被用于形成座椅靠背結(jié)構(gòu)52和座椅坐墊47中的一個(gè)或多個(gè)。流體經(jīng)由流體流動(dòng)路徑51沿乘客支撐結(jié)構(gòu)49的方向輸送。流體流動(dòng)路徑51通過座椅靠背結(jié)構(gòu)1限定。

圖11是圖10的座椅45的一部分的橫截面圖。流體通過流體流動(dòng)路徑51沿乘客支撐結(jié)構(gòu)49的方向被輸送，所述流體流動(dòng)路徑包括開口39。流體經(jīng)過流體流動(dòng)路徑51并且沿乘客支撐結(jié)構(gòu)49的方向經(jīng)由開口39退出座椅靠背結(jié)構(gòu)52。充電網(wǎng)格元件55和附著網(wǎng)格57被設(shè)置在流體流動(dòng)路徑51中。乘客支撐結(jié)構(gòu)49經(jīng)由一個(gè)或多個(gè)乘客支撐結(jié)構(gòu)接附元件53連接到座椅靠背結(jié)構(gòu)52。一個(gè)或多個(gè)乘客支撐結(jié)構(gòu)接附元件53可以被形成在座椅靠背結(jié)構(gòu)52上。在另一實(shí)施方式中，一個(gè)或多個(gè)乘客支撐結(jié)構(gòu)接附元件53可以被形成在乘客支撐結(jié)構(gòu)49上。乘客支撐結(jié)構(gòu)接附元件53可以呈內(nèi)部裝飾接附掛鉤的形式。裝飾蓋板59覆蓋乘客支撐結(jié)構(gòu)49。支撐元件61支撐乘客結(jié)構(gòu)49。

圖12是框架1的又一立體圖。框架1包括結(jié)構(gòu)性元件63，65，67，69。結(jié)構(gòu)性元件63，65，67，69可以呈三角形或四邊形的形式。結(jié)構(gòu)性元件63，65，67，69被配置在框架1的下部區(qū)域11中。結(jié)構(gòu)性元件63，65，67，69在增量制造方法期間被打印為結(jié)構(gòu)性可熔斷連桿。當(dāng)結(jié)構(gòu)性元件63，65，67，69經(jīng)受震動(dòng)載荷時(shí)，諸如當(dāng)框架1處于車輛事故中時(shí)，結(jié)構(gòu)性元件63，65，67，69扣住。增量制造方法允許在結(jié)構(gòu)性元件63，65，67，69的厚度方面的變化，所述厚度包括結(jié)構(gòu)性元件63，65，67，69的壁厚度，以建立一個(gè)或多個(gè)可調(diào)諧的卡扣區(qū)域。應(yīng)當(dāng)理解的是，任何數(shù)量的結(jié)構(gòu)性元件可以被提供。

圖13是框架1的下部立體圖，所述框架包括結(jié)構(gòu)性元件63，65，67，69。

圖14是框架1’的另一實(shí)施方式的立體圖?？蚣?’可以形成座椅靠背，座椅坐墊或座椅靠背和座椅坐墊的結(jié)合以形成殼體。與被形成為單一件或單件結(jié)構(gòu)不同的是，框架1’由至少多個(gè)框架部件3'，5'，7形成。應(yīng)當(dāng)理解的是，框架1’可以由至少兩個(gè)框架部件形成，但任何數(shù)量的框架部件都可以被使用?？蚣懿考?'，5'，7中的每個(gè)經(jīng)由增量制造方法(諸如三維打印方法)形成，框架部件3'，5'，7中的每個(gè)被連接到彼此以形成框架1’。這使得形成框架1’更為廉價(jià)，因?yàn)槠錅p少增量制造方法的打印時(shí)間并且最大化材料使用率。在另一實(shí)施方式中，接附特征件(諸如咬合元件和互連元件)經(jīng)由3D打印方法(增量制造方法)打印到框架部件3'，5'，7'的結(jié)構(gòu)中。咬合元件和互連元件允許框架部件3'，5'，7'被連接到彼此以形成框架1’。在另一實(shí)施方式中，框架部件3'，5'，7'能夠以多種方式(諸如焊接或粘接)被粘合到一起。

盡管本發(fā)明的特定實(shí)施方式已被詳細(xì)示出和描述以展示本發(fā)明的原理的應(yīng)用，但應(yīng)當(dāng)理解的是，本發(fā)明可以在不背離這樣的原理的情況下以其他方式實(shí)施。