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Die
Erfindung betrifft einen Automobilsitz nach dem Oberbegriff des
Patentanspruchs 1. Ein solcher Automobilsitz ist aus der
FR 2734609 A bekannt.
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Die
Erfindung betrifft allgemein Verbindungen zwischen zwei oder mehreren
Teilen und dient der Verbesserung der mechanischen Stabilität derartiger
Verbindungen, insbesondere wenn wenigstens eines der miteinander
verbundenen Teile relativ dünn ist,
wie z. B. bei einer Verbindung eines Metallblechteils mit einem
festeren Teil. Sie betrifft Verbindungen von verschiedenen Teilen,
die für
Gestelle von Automobilsitzen verwendet werden, und besonders das Verbinden
eines Drehgelenkmechanismus zwischen der Sitzrückenlehne und der Sitzschale
mit einem Flansch an Sitzrückenlehne
oder -schale. Solche Drehgelenkmechanismen sind im übrigen allgemein bekannt
und ermöglichen
die Einstellung des Kippwinkels der Sitzrückenlehne in Bezug auf die
Sitzschale und ihre Verriegelung in verschiedenen Positionen.
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Derartige
Verbindungen werden üblicherweise
hergestellt durch Verschweißen,
Vernieten, Verschrauben oder Crimpen.
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Verschweißte Verbindungen
sind i. a. mechanisch sehr stabil, aber beispielsweise können unterschiedliche
Metalle wie Teile aus Aluminium und Teile aus Stahl nicht verschweißt werden.
Darüber
hinaus können
lackierte oder beschichtete Teile oder beispielsweise zwei bereits
gepolsterte Teile eines Automobilsitzes nicht verschweißt werden.
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Bei
anderen Montagemethoden ist die erforderliche mechanische Stabilität nicht
immer sichergestellt, insbesondere dann nicht, wenn eines der Teile
wie etwa der Flansch dünn
ist.
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Bei
Automobilsitzen muß die
Verbindung zwischen den Mechanismen, die die Sitzrückenlehne drehgelenkig
mit der Sitzschale verbinden, und den Schalengestellen aus relativ
dünnem
Metallblech besonders stabil und frei von Spiel sein, das zu Rattern oder
anderen Nachteilen führen
kann.
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Beispielsweise
sind verschraubte Befestigungssysteme bekannt, bei denen der Drehgelenkmechanismus
zwei Halbschalen umfaßt,
die gewöhnlich
die Form einer Scheibe haben, miteinander verbunden sind und sich
relativ zueinander um die Drehachse der Sitzrückenlehne drehen können und zwischen
sich auf an sich bekannte Art die mechanischen Komponenten für die Positionseinstellung
und Verriegelung aufweisen. Jede Halbschale ist an dem entsprechenden
Gestell der Sitzrückenlehne
oder -schale durch Anschlagbolzen befestigt, parallel zu der Achse
ausgerichtet und daher Scherungskräften ausgesetzt, die ein Drehmoment
auf die Sitzrückenlehne
ausüben.
Das unvermeidliche Spiel zwischen den Bolzen und dem Sitzschalen-
oder Sitzrückenlehnengestell
wird durch das Festziehen der Bolzen eliminiert, was zu Reibung
zwischen dem Drehgelenkme chanismus und dem Metallblechgestell führt. Die
Dauer ohne Spiel hängt
jedoch davon ab, wie fest angezogen wurde und wie groß die Reibung
an der Grenzfläche
ist, was in der Praxis unter den Bedingungen der Massenfertigung
nicht kontrollierbar ist.
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Es
sind weitere Befestigungssysteme bekannt, bei denen der Drehgelenkmechanismus
zusätzlich
konisch zulaufende Vorsprünge
auf der Außenfläche der
Halbschalen aufweist, die in erhöhte Kragen
auf dem Metallblech der Sitzrückenlehne oder
der Sitzschale passen, um das Risiko eines Spiels zwischen dem Drehgelenkmechanismus
und dem Sitzgestell auszuschließen.
Zu diesem Zweck erfolgt die Befestigung dann beispielsweise durch Verschraubung
mit anderen Vorsprüngen.
Die Eliminierung des Spiels auf diese Art führt dazu, daß der konisch
zulaufende Vorsprung an eine Innenkante des entsprechenden Kragens
stößt, wodurch
die Gefahr besteht, daß das
Spiel aufgrund der plastischen Verformung des sehr kleinen Kontaktbereichs
zunimmt. Darüber
hinaus unterscheiden sich die Bereiche für das Festziehen und die für die Positionierung, um
das Spiel zu eliminieren, und sind im Prinzip über den Umfang verteilt. Die
Folge ist, daß aufgrund
der Toleranz bezüglich
der Ebenheit der Teile und der relativen Flexibilität des Metallbleches
des Gestells nicht immer bei allen Vorsprüngen gute konisch zulaufende
Kontakte zwischen Vorsprung und Kragen sichergestellt sind.
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Aus
FR A 2 734 609 ist
ein System zum Verbinden eines Teils mit einem anderen dünnen Teil,
z. B. einem dünnen
Blech, mittels einer Montagekomponente, die mit dem ersten Teil
verbunden ist und sich durch ein Loch in dem zweiten Teil erstreckt,
und einer Gegenkomponente, die mit der Montagekomponente verbunden
ist, so daß sie
axial gegen den zweiten Teil drückt,
um ihn gegen den ersten zu drücken,
bekannt. Um den Querschnittsbereich, auf den Scherkräfte wirken,
wenn eine Kraft in der Ebene der Kontaktfläche zwischen den Teilen wirkt,
zu vergrößern, weist
das Loch einen erhöhten
Kragen auf, der direkt in dem Metallblech des zweiten Teils geformt wird,
der radial in eine Bohrung in der Gegenkomponente wie etwa eine
Mutter greift.
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Aus
DE A 1217144 sind
beispielsweise Metallblechbefestigungssysteme mit einem Bolzen oder Schraubbolzen
mit konisch zulaufendem Kopf bekannt, der in einem erhöhten Kragen
auf einem Blech angeordnet ist, wobei der Bolzenkopf axial gegen
die gerundete Kante zwischen dem Blech und dem erhöhten Kragen
stößt. Der
an der Platte zu befestigende Teil wird durch eine Mutter an dem
Blech gehalten, die auf den Bolzen geschraubt ist. Die Mutter ist
so geformt, daß sie
nur um den Kragen gegen den zweiten Teil und nicht direkt auf ihn
drückt.
Alternativ kann eine konventionelle Mutter verwendet werden, aber in
diesem Fall mit einer zusätzlichen,
speziellen glockenförmigen
Beilagscheibe, die den Kragen bedeckt, ohne tatsächlich auf ihn zu drücken. Dieses System
löst jedoch
nicht das Problem des lateralen Spiels, das beim Zusammenbau zwischen
den zusammengebauten Teilen bestehen bleibt oder auftritt.
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Die
DE 36 11 245 A1 beschreibt
eine Blechverbindung mit einem Verbindungselement mit Schaft und
Kopf. Dabei wird eine Art Senkkopfschraube in einem sich zum Schraubkopf
hin konisch aufweitenden Loch verschraubt, wobei eine zu verbindende
Blechplatte ein Loch mit kleinerem Durchmesser als der Senkkopf
aufweist, so daß die
Ränder des
Lochs der Blechplatte in das konisch aufgeweitete Loch hineingezogen
werden, wenn man die Schraube an ihrem freien Ende kontert.
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Das
Ziel dieser Erfindung ist es, eine Lösung des oben genannten Problems
anzugeben, insbesondere bei Befestigungen auf relativ dünnen Blechen
wie Sitzgestellflanschen. Insbesondere zielt die Erfindung auf die
Verbesserung der Stabilität
von Verbindungen, die unter Verwendung von Montagekomponenten hergestellt
werden, welche sich durch die zusammengebauten Teile erstrecken,
vor allem in der Richtung quer zu der Achse der Montagekomponente.
Sie zielt außerdem
darauf, jegliches laterale Spiel zwischen den zusammengebauten Teilen
und der Montagevorrichtung zu verhindern und dieses Spiel darüber hinaus
unmöglich
zu machen, wenn wiederholte Scherlasten in wechselnden Richtungen auftreten,
so wie die, denen die Drehgelenke zwischen Automobilsitzrückenlehne
und -schale unterworfen sind, und dies ohne zusätzlichen Aufwand bei dem Zusammenbau.
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Aufgrund
dieser Ziele ist Gegenstand der Erfindung ein Automobilsitz mit
einem Sitzrückenlehnenflansch
und einem Sitzschalenflansch, die durch einen Drehgelenkmechanismus
miteinander verbunden sind, der mit wenigstens einem der Flansche durch
ein Verbindungssystem mit wenigstens einer Montagekomponente verbunden
ist, die mit dem Drehgelenkmechanismus verbunden ist und sich durch
ein Loch in dem Flansch erstreckt, wobei das Loch einen erhöhten Kragen
aufweist, der radial in ein Loch in einer Gegenkomponente greift,
die mit der Montagekomponente derart verbunden ist, daß ein axialer
Druck auf den Flansch erzeugt wird,
dadurch gekennzeichnet,
daß
der
erhöhte
Kragen wenigstens teilweise konisch zuläuft,
die Montagekomponente
einen konisch zulaufenden männlichen
Teil mit geeignetem Durchmesser umfaßt, so daß sie in den erhöhten Kragen
paßt,
wenn der Drehgelenkmechanismus mit dem Flansch zusammengesetzt wird,
und
die Bohrung der Gegenkomponente ebenfalls konisch zuläuft, so
daß sich
ein weiblicher konisch zulaufender Abschnitt ergibt, der dazu geeignet
ist, den konisch zulaufenden Kragen zwischen der Bohrung und dem
männlichen
konisch zulaufenden Kragen zu greifen, wenn die Gegenkomponente
gegen den Flansch gedrückt
wird.
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Der
erhöhte
Kragen hat vorzugsweise einen Öffnungswinkel
zwischen 15 und 30 Grad.
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Dieser
Winkel hat vorzugsweise in etwa den gleichen Wert wie der des konisch
zulaufenden Teils der Montagekomponente, was bedeutet, daß die Montagekomponente
mit anfänglich
geringem Spiel in den erhöhten
Kragen passt und sich dann automatisch zentriert, wenn die zwei
konisch zulaufenden Abschnitte sich einander anpassen.
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Die
Dimension und Verjüngung
der Bohrung des erhöhten
Kragens und des konisch zulaufenden Abschnitts der Montagekomponente
sind so gewählt, daß wenigstens
während
der ersten Montage der Drehgelenkmechanismus gegen den Flansch stößt, bevor
der weibliche Konus der Kragens fest gegen den männlichen Konus der Montagekomponente drückt. Bei
der häufigsten
Anwendung der Erfindung, bei der mehrere Verbindungssysteme verwendet werden,
um den Mechanismus auf dem Flansch zu monieren, wird dadurch die
korrekte und fortdauernde Positionierung dieser zwei Teile in der
Richtung der Drehgelenkachse bei allen Verbindungssysteme sichergestellt.
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Die
Dimension und Verjüngung
der Bohrung des erhöhten
Kragens und des konisch zulaufenden Abschnittes der Montagekomponente
sind so gewählt,
daß wenn
die zwei Teile in ihrer endgültigen Montage
gegeneinander drücken, überhaupt
kein laterales Spiel zwischen dem erhöhten Kragen und der Montagekomponente
besteht. Auf der anderen Seite stellt das laterale Spiel zwischen
dem Teil des männlichen
konisch zulaufenden Abschnitt mit kleinerem Durchmesser und dem
Abschnitt des Kragens mit größerem Durchmesser
am Beginn der Anpassung die Anpassungsfähigkeit sicher, d. h. es wird
wenigstens ein Beginn der Wechselwirkung des männlichen konisch zulaufenden
Abschnittes in dem Kragen ermöglicht,
selbst wenn der Kragen und die Montagekomponente nicht perfekt ausgerichtet
sind, was aufgrund von Herstellungstoleranzen jedes Teils häufig geschehen
kann, wenn die zwei Teile an mehreren Punkten wie oben angedeutet
zusammengebaut werden oder wenn ihre relative Positionierung auf
andere Weise sichergestellt wird.
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Aufgrund
des Verjüngung
der Bohrung der Gegenkomponente wird die Anpassung über die
konisch zulaufende Außenfläche des
Kragens und wenn nötig
das Pressen des Kragens axial bis zum Anschlag des Flansches an
dem Mechanismus und dann des radialen Pressens des Kragens zwischen dem
männlichen
Konus der Montagekomponente und dem weiblichen Konus der Gegenkomponente leicht
möglich,
was zu plastischer Deformierung des Kragens führt, der zu genau diesem Zweck
deformierbar ausgelegt ist.
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Wenn
der Kragen exakt auf der Montagekomponente und der Gegenkomponente
zentriert ist und die gleiche Verjüngung aufweist, gibt es einfach eine
plastische Kompressionsdeformation des Kragenmaterials zwischen
den Komponenten.
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Bei
Fehlausrichtung, Verjüngungsdefekten oder
selbst bei beabsichtigten Unterschieden der Verjüngung des konisch zulaufenden
Abschnitts der Montagekomponente und des Kragens wird durch das
Greifen der Gegenkomponente eine plastische Deformation des Kragens
bewirkt, um das laterale Spiel aufzunehmen und eine adäquate Kontaktfläche zwischen
den konisch zulaufenden Abschnitten sicherzustellen, damit jede
spätere
plastische Deformation, die zum erneuten Auftreten eines solchen Spiels
führte,
verhindert wird. Man kann daher beispielsweise bei dem Kragen eine
andere vorläufige Verjüngung vor
dem Zusammenbau vorsehen als bei dem konisch zulaufenden Abschnitt
der Montagekomponente oder sogar einen eigentlich zylindrischen
Kragen vorsehen und dann seine Deformierbarkeit nutzen, so daß er beim
Zusammenbau durch die Gegenkomponente gepreßt wird und sich perfekt der
Verjüngung
des konisch zulaufenden männlichen Abschnitt
der Montagekomponente anpaßt.
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Wenn
es eine Verschiebung zwischen den Achsen des Kragens und der Montagekomponente gibt,
kann die Deformierbarkeit des Kragens auch dies kompensieren, indem
er insgesamt in Bezug auf den Flansch lateral bewegt wird, so daß er sich
präzise
an den konisch zulaufenden Teil der Montagekomponente, die mit dem
Drehgelenkmechanismus verbunden ist, anpaßt.
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In
jedem Fall wird durch die plastische Deformierung des Kragens eine
Belastung der Gegenkomponente erzeugt, durch die sie festgeklemmt
wird und eine zukünftige
Lockerung verhindert wird.
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Bei
einer bevorzugten Ausführungsform
wird die Montagekomponente mit Gewinde versehen, beispielsweise
als Schraubbolzen, der fest mit dem Drehgelenkmechanismus verbunden
ist, und die Gegenkomponente ist eine Mutter. Die Gegenkomponente
kann nichtsdestotrotz mit der Montagekomponente vernietet werden.
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Bei
einer komplementären
bevorzugten Ausführungsform
hat der Schraubbolzen einen Kopf und einen Schaft, der den konisch
zulaufenden Abschnitt umfaßt
und gegen den Drehgelenkmechanismus stößt, wenn der Kopf mit dem Drehgelenkmechanismus
verbunden wird. Der Schraubbolzenkopf ist vorzugsweise mit dem Drehgelenkmechanismus
vernietet.
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Bei
anderen Anordnungen
ist der Schraubbolzen mit einem Vorsprung
des Drehgelenkmechanismus fest verbunden, wobei der Flansch axial
gegen den Vorsprung stößt;
weist
die Mutter eine Sitzfläche
auf, in die die konisch zulaufende Bohrung geschnitten ist.
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Weitere
Merkmale und Vorteile ergeben sich aus der Beschreibung eines Beispiels
eines Verfahrens zur Herstellung der Erfindung und ihrer Anwendung
auf den Montage des Drehgelenks zwischen eine Automobilsitzschale
und -rückenlehne.
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Bei
den beigefügten
Zeichnungen zeigt
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1 einen
schematischen perspektivischen Querschnitt einer Verbindung gemäß der Erfindung;
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2 einen
schematischen perspektivischen Querschnitt eines Drehgelenks eines
Automobilsitzes mit Verbindungen gemäß der Erfindung;
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3 eine
Seitenansicht des Drehgelenks mit einem Teilquerschnitt eines Verbindungssystems.
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In 1 ist
eine Verbindung zwischen einem Teil, das dick und mechanisch stabil
sein kann, wie die Halbschale des Drehgelenkmechanismus 10, und
einem anderen dünnen
Teil aus einem Sitzrükkenlehnengestellflansch 12,
beispielsweise aus Metallblech mit geringerer mechanischer Stabilität und unter
anderem anfällig
für geometrische
Deformation oder wenigstens dimensionsmäßiger Veränderung bei Massenherstellung
gezeigt. Diese zwei Teile werden durch eine Montagekomponente wie
etwa einen Schraubbolzen 3 und eine Gegenkomponente wie etwa
eine Mutter 5 verbunden.
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Der
Flansch 12 hat einen erhöhten Kragen 4, hergestellt
beispielsweise durch Stanzen. Der erhöhte Kragen 4 bildet
einen konisch zulaufenden Ring, der von dem Flansch 12 auf
dem gegenüberliegenden
Mechanismus gegen die konische zulaufende Oberfläche des Schraubbolzens ausgeht
und sich über
einen Abstand beispielsweise von einigen wenigen Millimetern erstreckt
und einen Öffnungswinkel von
etwa 22 Grad hat.
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Der
Schraubbolzen 3 umfaßt:
einen
Kopf 31, der durch eine Bohrung in einem Vorsprung 11 des
Mechanismus 10 eingesetzt wird,
eine abgeschnittene
konisch zulaufende Ringschulter 32, deren Fläche mit
dem größten Durchmesser axial
gegen den Vorsprung 11 stößt, und
einen Gewindeabschnitt 33.
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Der
Schraubbolzen wird an dem Mechanismus 10 befestigt, indem
er beispielsweise mit seinem Kopf 31 auf der Seite der
Halbschale des Mechanismus gegenüber
dem Vorsprung 11 vernietet, verschraubt oder verschweißt wird
oder auf eine andere geeignete Art verbunden wird.
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Der
Außendurchmesser
des Vorsprungs 11 und der spätere Durchmesser der abgeschnittenen konisch
zulaufenden Ringschulter 32 sind kleiner als der größte Durchmesser
des Loches, das durch den erhöhten
Kragen 4 definiert wird, wie es in der Figur ersichtlich
ist, um frei eingeführt
werden zu können und
einen Kontakt der beiden Ebenen zwischen dem Flansch 12 und
dem Mechanismus 10 ermöglichen zu
können.
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Nach
der Montage, aber vor dem Anziehen der Mutter 5, und mit
gegeneinander gedrücktem Flansch 10 und
Mechanismus 12 wird die abgeschnittene konisch zulaufende
Ringschulter 32 ohne oder mit minimalem Spiel in die Öffnung des
Kragens 4 eingeführt
und kann sogar leicht unter Schub der Mutter am Beginn des Anziehens
zwangsangepaßt werden.
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Die
Mutter 5 wirkt zusammen mit dem Gewinde des Schraubbolzens 3.
Die Mutter 5 umfaßt am
Rand einen Ring 51, der eine konisch zulaufende Innenbohrung 52 begrenzt,
in die der Kragen 4 ohne radiales Spiel stößt, wenn
die Mutter auf dem Schraubbolzen 3 angezogen wird. Die
Verjüngung der
Bohrung 52 ist in etwa dieselbe wie die von dem Kragen 4,
aber ihr Durchmesser ist so gewählt,
daß wenn
die Mutter auf den Schraubbolzen 3 geschraubt wird und
mit dem Kragen 4 verhakt, die Verjüngungen innen gegeneinander
gequetscht werden, bevor die Vorderfläche der Mutter 54 gegen
den Flansch 12 drückt.
Zusätzlich
ist die Höhe
des Rings 51, d. h. die Tiefe der Bohrung 52 größer als
die Höhe
des Kragens. Folglich führt
das Anziehen der Mutter 5 unbedingt dazu, daß der Kragen
gegen die konisch zulaufende Oberfläche des Schraubbolzens gepreßt wird, wodurch
jegliches Spiel und jedes Risiko eines späteren Spiels zwischen dem Mechanismus 10 und dem
Flansch 12 eliminiert wird.
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2 und 3 zeigen
die Anwendung des Verbindungssystems gemäß der Erfindung beim Zusammenbau
eines Drehgelenks zwischen einer Automobilsitzschale und -rückenlehne.
Der Drehgelenkmechanismus 10, der in den Zeichnungen vereinfacht
dargestellt ist, ist zwischen dem Flansch 12 der Sitzrückenlehne
und dem Flansch 14 der Sitzschale angeordnet, um auf an
sich bekannte Art die Einstellung der Sitzrückenlehne zu ermöglichen.
Der Flansch 12 ist mit dem Drehgelenkmechanismus 10 über mehrere
Verbindungssysteme gemäß der Erfindung
befestigt. Diese Verbindungssysteme werden auf dem Umfang um die
Achse 16 des Drehgelenks verteilt.
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Wie
aus 3 ersichtlich werden die erhöhten Kragen 4 auf
dem Flansch 12 gebildet. Die Schraubbolzen 3 werden
an dem Drehgelenkmechanismus 10 befestigt.
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Das
Verbindungssystem gemäß der Erfindung
ist besonders vorteilhaft bei Anwendungen, bei denen diese Verbindungen
erheblichen Lasten ausgesetzt werden können, die sich durch das große Moment
ergeben, das in dem Drehgelenk durch auf die Sitzrückenlehne
ausgeübte
Kräfte
erzeugt werden. Darüber
hinaus bedeutet die Tatsache, daß der Kragen plastisch deformiert
werden kann, so daß der Deformationswiderstand
des Kragens kleiner als die Kraft ist, die auf ihn durch Anziehen
der Mutter ausgeübt
werden kann, daß das
Verbindungssystem jegliche Herstellungsschwankung bei den Systemkomponenten
ausgleichen kann, während
gleichzeitig ein Dreh- und
Achsanschlag des Drehgelenkmechanismus in Bezug auf die Sitzgestelle
bewirkt wird. Insbesondere wird auch dadurch, daß der Flansch flach gegen den
Mechanismus drückt,
der Metallblechflansch des Sitzrahmens fest in dem Befestigungsbereich
gehalten, selbst wenn das Blech nicht perfekt flach und steif ist.
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Man
wird bemerkt haben, daß ein
kleiner Öffnungswinkel
der Kragenverjüngung
die Möglichkeiten
der Aufnahme dimensionsmäßiger Änderungen reduziert
und umgekehrt ein überaus
großer Öff nungswinkel
es notwendig machen kann, daß ein
höheres
Anziehmoment auf die Mutter ausgeübt werden muß, um den
niedrigeren Widerstand gegen das Drehmoment des Drehgelenks auszugleichen,
das über
Berechnungen und Erfahrung zu den oben genannten bevorzugten Winkeln
geführt
hat.
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Die
Erfindung ist nicht auf das Verfahren zur Herstellung und die Anwendung
beschränkt,
die oben nur als Beispiel genannt sind. Genauer gesagt kann sie
verwendet werden, um mehr als zwei Teile miteinander zu verbinden,
und sie kann auf zahlreiche Typen des Zusammenbaus angewendet werden, insbesondere
gibt es mehrere Zusammenbaupunkte, um eine Verbindung zu garantieren,
die an jedem Punkt trotz unvermeidbarer Schwankungen bei den Abständen zwischen
den verschiedenen Punkten frei von Spiel ist.