一种复合材料座椅靠背骨架制造技术

本发明专利技术公开了一种采用连续玻璃纤维增强复合材料板的座椅靠背骨架的造型结构，定义了座椅复合材料靠背骨架应分为乘员支撑区的复合背板和过渡连接区过渡翼板以及安装平面。提供一种安装平面的安装孔参数，采用连续玻璃纤维增强复合材料板的座椅靠背骨架的开孔工艺参数，该开孔工艺规定了开孔直径范围以及孔与孔之间，孔与骨架边缘距离的范围，以及骨架与板厚的选择范围，使得采用此种打孔工艺的复合材料骨架可以与金属件进行常规的螺栓连接并能达到更好的连接强度。

A Composite Seat Backrest Framework

【技术实现步骤摘要】
一种复合材料座椅靠背骨架
本专利技术涉及车辆配件
，具体是一种复合材料座椅靠背骨架。
技术介绍
汽车座椅靠背骨架作为一种核心车辆内饰配件。目前，很多应用车辆的座椅，其座椅的靠背骨架为金属制成的框架结构，其重量较重，大幅提高了车辆的整体重量，同时，由于框架结构无法直接应用，因此，必须要在框架结构上包覆海绵等，以提高旅客的舒适度；而由于靠背骨架为金属框架结构，因此，在后排乘员撞击在前方的椅子背部时，由于框架结构的特性，其吸收撞击力的吸能面积小，无法分散撞击力，致使前方座椅上的乘客在头颈部及腰部处容易受到集中的非常大的撞击力，致使前排乘客受伤害。随着科技的发展和技术的进步，汽车座椅靠背骨架的制备工艺技术在不断地朝节能、环保和高效方面发展，随之而来的，复合材料座椅骨架的出现使得复合材料板材技术在进入一个新的发展阶段。由于节能环保的需要，汽车、电子和机械设备等行业的部件向轻量化和小型化发展，越来越多的金属材料正逐步被高分子复合材料替代。目前大部分所采用的热固性高分子复合材料耐冲击性差且不可回收，而以PP为基材的热塑性复合材料刚性低、耐磨耐候性能差、耐热性不足等问题，限制了其应用的范围。因此，开发高强度、高模量、比重轻、耐磨耐腐蚀、表面优异、耐热性好的其他热塑性复合材料已经成为市场新品开发的热点。连续性纤维增强热塑性树脂是由纤维和树脂两部分组成，绝大多数的热塑性树脂拉伸强度低，但是具有很高的韧性和可塑性；而纤维有很高的拉伸强度，但是容易受到破坏且不容易成型加工。纤维与树脂的复合对二者的缺陷进行互补，使得连续性纤维增强热塑性树脂复合材料的综合性能大大提高。与传统的钢材和铝材相比，其密度约为钢材的1/5，约为铝材的1/2；比强度与比模量也远高于钢和铝的合金，因此在刚度和强度相同的条件下具有质量轻的特点，在节省能源、提高构件的使用性能方面是其它材料无法比拟的。玻璃纤维的特点在于高弹性模量。通过玻璃纤维的高拉伸强度和压缩强度，在将玻璃纤维引入到热塑性基体材料中时，能够在由于玻璃纤维的高弹性断裂延伸率而得到一定柔性的同时在这些区域中实现有目的的加固。以超高强玻璃纤维为增强体可制成各种性能优异的复合材料，在航空航天、火箭、导弹、战斗机、核潜艇等军舰、坦克等武器装备的国防军工领域有广泛的应用，尤其适用于汽车座椅骨架。
技术实现思路
本专利技术的目的在于解决现有技术中座椅靠背骨架的各项缺陷，提供一种质量轻、能迅速分散吸收撞击力、舒适、安全、美观、生产成本低、易于安装使用的复合材料座椅靠背骨架。目前座椅靠背骨架在设计过程中，通常为了适应项目对美学、舒适度的要求，而采用复杂的曲面造型，这对于采用传统金属而言，几乎是没有限制的；但当采用连续玻璃纤维的复合材料板作为骨架设计的主要材料时，则需要在造型和纤维的顺畅性之间寻求平衡点。为实现上述目的，本专利技术的复合材料座椅靠背骨架包括连续玻璃纤维增强热塑性复合背板，连续玻璃纤维增强热塑性复合背板朝向乘客背部的一面的上部设置有凹弧段，所述连续玻璃纤维增强热塑性复合板朝向乘客背部的一面的下部设置有凸弧段，凹弧段与凸弧段连接为一体，形成曲面结构的连续玻璃纤维增强热塑性复合背板。因此在结合一定坐姿下的人体曲线时，要尽可能的避免纤维出现大角度转折从而影响结构性能。所述曲面内任意取一点，在过该点且与此区域曲面A切面V上取直径R(60≥R≥30，推荐R取50mm)的圆，将圆沿着上述平面V的法向投影至上述曲面A上，所截取的空间曲面A1边缘上最远两点，在所述两点上与曲面所在两个切面的锐角夹角为α，取15°≥α≥0°，推荐5°≤α≤10°。凹弧段与凸弧段的高度为2-3：4-5；复合背板高H：80-100cm，复合背板最宽处为W：55-65cm；其中凹、凸弧段的设计重点关注乘员乘坐舒适和贴合度。所述靠背骨架由连续玻璃纤维增强热塑性复合板制成，所述连续玻璃纤维增强热塑性复合板由6层～8层的单向连续玻璃纤维增强热塑性树脂预浸片热压复合形成。单向连续玻璃纤维增强热塑性树脂预浸片由热塑性树脂、连续超高强玻璃纤维和硅烷偶联剂制得。质量比例为40:50:1。热塑性树脂选自聚烯烃树脂、热塑性聚酯、聚酰胺类、聚碳酸酯、其他通用树脂或高性能工程塑料中的一种或几种。经过力学测试，复合背板具有优良的力学特性和迅速的分散吸收撞击力性能。在复合背板的两侧，顺应复合背板的曲线形式，自背板顶端，平滑向下及两侧延伸出过渡翼板；过渡翼板以相同形式延伸出安装平面，安装平面适应复合背板的曲线形式。过渡翼板与相邻的复合背板相连，在某个测量点处过渡翼板与复合背板两面的平均锐角β。设置75°≥β≥30°，推荐取30°≤β≤60°。过渡翼板自顶端延伸至复合背板底部，宽度自上而下顺应曲线，呈平滑增宽趋势，最宽处宽度宽度20cm≥S≥8cm。过渡翼板的设计重点关注力学包裹性以及由复合板过度至安装平面的刚性和韧性；过度地带，在保证足够的安装平面区域基础上，要尽可能使纤维的转折分段完成角度变化，避免直接的90°折角出现，又能为安装平面提供较好的受力角度。过渡翼板自所述复合背板顶端向下15-25cm水平位置对应的两边，平滑向下及两侧延伸出安装平面；安装平面自上而下顺应过渡翼板曲线，呈平滑增宽趋势，最宽处宽度宽度16cm≥M≥5cm；不仅形状美观，且可以保护设置在其上的海绵层的边缘，同时也避免设置在其上的海绵层左右移位。安装平面上设置有组合安装孔提供固定；安装平面大致垂直于复合背板所在平面，与过渡翼板相连。安装平面的设计重点关注提供最牢固的支撑和固定。复合背板、过渡翼板、安装平面一体成型构成复合材料座椅靠背骨架。靠背骨架与座椅底架相连，所述座椅底架包括固定在座椅支撑架上的水平架，所述水平架上设置有与靠背骨架两边上的过渡翼板延伸出的安装平面相适配的下部连接的连接板，所述安装平面下部以及连接板上分别设置有相配合的安装孔和连接孔，紧固件穿过对应侧的安装平面上的安装孔及连接板上的连接孔，将同侧的安装平面与连接板固连为一体，所述紧固件为螺栓、螺钉、插销等。所述靠背骨架1与竖直方向的夹角范围为20°～30°，优选24°，可使乘客的乘坐姿势更加舒服。通过上述设计，当汽车紧急制动或制停时，在座椅后方的乘客向前撞击时，后方乘客的头部前倾撞向连续玻璃纤维增强热塑性复合板上部的凹弧段上，同时，后方乘客的其他身体部位前倾撞击在连续玻璃纤维增强热塑性复合板下部的凸弧段上，通过该种特殊曲面结构的靠背骨架，可在其弧形段接受撞击时，迅速将撞击力沿弧面分散开来，以大幅削弱撞击力，保证前排座椅上的乘客的人身安全。而在加速时，座椅背板又能提供贴合的包裹支撑，舒适安全。而目前座椅骨架主要采用金属管材、钣金件焊接或螺栓连接而成；对于连续玻璃纤维板制成的座椅骨架，依然需要和座椅功能部件进行装配形成完整产品；但复合材料无法与金属焊接，也不能直接采用现成金属的开孔工艺参数。本专利技术的另一个目的在于提供一种复合材料板的开孔工艺，其特征在于，该工艺规定了靠背骨架与其他零部件采用螺栓铆接时，需要预制若干安装孔，为了使预制安装孔后的复合材料座椅靠背骨架在安装孔附近的连接固定强度最大，需要针对安装孔和复合材料靠背骨架边缘的最小距离i、任意两个安装孔之间的孔心距离ii、靠背骨架所用板厚t、安装孔直径d的取值范围做出要求。进一步本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种复合材料座椅靠背骨架，包括连续玻璃纤维增强热塑性复合背板，连续玻璃纤维增强热塑性复合背板朝向乘客背部的一面的上部设置有凹弧段，所述连续玻璃纤维增强热塑性复合板朝向乘客背部的一面的下部设置有凸弧段，凹弧段与凸弧段连接为一体，形成曲面结构的连续玻璃纤维增强热塑性复合背板，其特征在于：在所述复合背板的两侧，设置过渡翼板，过渡翼板两侧设置安装平面；复合背板、过渡翼板、安装平面一体成型为复合材料座椅靠背骨架；所述安装平面预制有若干个直径为d的安装孔；任一安装孔的直径d以及该安装孔距离靠背骨架边缘的最小距离i满足i≥2d，优选3d≥i≥2d；过渡翼板自顶端延伸至复合背板底部，宽度自上而下顺应曲线，呈平滑增宽趋势，最宽处宽度20cm≥S≥8cm；安装平面自上而下顺应过渡翼板曲线，呈平滑增宽趋势，最宽处宽度宽度16cm≥M≥5cm。

【技术特征摘要】
1.一种复合材料座椅靠背骨架，包括连续玻璃纤维增强热塑性复合背板，连续玻璃纤维增强热塑性复合背板朝向乘客背部的一面的上部设置有凹弧段，所述连续玻璃纤维增强热塑性复合板朝向乘客背部的一面的下部设置有凸弧段，凹弧段与凸弧段连接为一体，形成曲面结构的连续玻璃纤维增强热塑性复合背板，其特征在于：在所述复合背板的两侧，设置过渡翼板，过渡翼板两侧设置安装平面；复合背板、过渡翼板、安装平面一体成型为复合材料座椅靠背骨架；所述安装平面预制有若干个直径为d的安装孔；任一安装孔的直径d以及该安装孔距离靠背骨架边缘的最小距离i满足i≥2d，优选3d≥i≥2d；过渡翼板自顶端延伸至复合背板底部，宽度自上而下顺应曲线，呈平滑增宽趋势，最宽处宽度20cm≥S≥8cm；安装平面自上而下顺应过渡翼板曲线，呈平滑增宽趋势，最宽处宽度宽度16cm≥M≥5cm。2.根据权利要求1所述的一种复合材料座椅靠背骨架，其特征在于：所述若干安装孔中，任意相邻的两个直径为d1、d2的安装孔之间的孔心间距ii≥2(d1+d2)，优选2.5(d1+d2)...

【专利技术属性】
技术研发人员：黄险波，刘万光，范欣愉，陈大华，熊鑫，李晓拓，宋威，
申请(专利权)人：广州金发碳纤维新材料发展有限公司，
类型：发明
国别省市：广东,44