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Die
Erfindung betrifft im Allgemeinen einen Sitzrückenlehnenrahmen eines Fahrzeuges,
und insbesondere ein Verfahren zur Herstellung eines Sitzrückenlehnenrahmens
unter Verwendung einer Magnesiumlegierung.
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In
den letzten Jahren, als die Fahrzeuge immer luxuriöser wurden,
stiegen die Anforderungen für Fahrzeuge,
um den Verkehrsvorschriften und Sicherheitsbestimmungen nachzukommen,
und von den Fahrzeugbesitzern wurde wachsendes Augenmerk auf die
Bequemlichkeit der Fahrzeugsitze gelegt, was zu einer Erhöhung des
Gewichtes geführt
hat. Daher wurden als ein weg zur Reduzierung des Gewichtes eines
Sitzes Sitzrückenlehnenrahmen
unter Verwendung von Werkstoffen mit niedrigem Gewicht anstelle
von Stählen
hergestellt.
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Insbesondere
kann, wenn Sitzrückenlehnenrahmen
unter Verwendung einer Magnesiumlegierung mittels Hochdruckgießens hergestellt
werden, der gesamte Rahmen als ein einziger Körper hergestellt werden, wodurch
die Anzahl der Herstellungsschritte reduziert wird. Dadurch war
der Hersteller in der Lage, die erhöhten Produktionskosten zu kompensieren,
die aus der Verwendung eines ziemlich teueren Werkstoffs mit geringem
Gewicht resultieren. Ferner ist es durch Verwendung des Hochdruckgießverfahrens
möglich,
eine wiederholte Massenproduktion zusammen mit einer erwarteten
bedeutenden Reduzierung von Geräuschen
infolge der Abmessungsgenauigkeit der Komponenten durchzuführen. Jedoch
sind die physikalischen Eigenschaften der Magnesiumlegierung schlechter
als die von Stählen, und
daher sollten Konzeptentwürfe
durchgeführt
werden, die den oben genannten Mangel berücksichtigen.
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Insbesondere
kann die gesamte Form eines Sitzrückenlehnenrahmens dessen mechanische Festigkeit
erheblich beeinflussen. Daher kann eine Rippe in den Rahmen eingesetzt
werden, um die Festigkeit zu verbessern und das Integrieren eines Halters
zum Einbauen von Zusatzteilen erleichtern. Wiederum ist es unter
Berücksichtigung
der Nachteile der Magnesiumlegierung in den physikalischen Eigenschaften
im Vergleich zu Stählen
wichtig, dass der Konzeptentwurf im Voraus durchgeführt wird.
Außerdem
ist es auch möglich,
eine Struktur zu gestalten, die Vorteile gegenüber Erzeugnissen aus Stahl aufweist,
wenn der Herstellungsprozess auch den Gesichtspunkt des Gießens widerspiegelt.
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Ferner
ist beim Gießen
eines Sitzrückenlehnenrahmens
eines Fahrzeuges unter Verwendung einer Magnesiumlegierung der Herstellungsprozess meist
ein kritischer Schritt bei der Bildung des Endproduktes im Lichte
der relativ geringen Dicke des Magnesiumlegierungswerkstoffes von
2,0 mm. Dies ist oft der Grund, warum ein Hersteller seine Herstellungsprozesse
(z.B. der Fluss von geschmolzenem Metall entsprechend dem Zeitablauf
und der Stelle des Einbaus des Gießtrichters) geheim hält.
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Gemäß einer
Ausführungsform
der Erfindung wird ein Sitzrückenlehnenrahmen
eines Fahrzeuges unter Verwendung einer Magnesiumlegierung hergestellt.
Der Sitzrückenlehnenrahmen
hat eine verbesserte mechanische Festigkeit durch Bildung eines
Verstärkungselements
mit einem U-förmigen
Querschnitt. Der U-förmige
Querschnitt ist als ein einstückiger
Körper
geformt, der sowohl eine vordere Seite als auch eine rechte und
eine linke Seite eines Rahmengehäuses
des Sitzrückenlehnenrahmens überspannt.
Die vordere Seite des Verstärkungsrahmens
ist mit einem gurtförmigen
Verstärkungselement
als ein einstückiger
Körper versehen.
Daher wird dem Sitz ermöglicht,
wahlweise zwei verschiedene Arten von trennbaren Kopfstützen einzubauen, wodurch
ein relativ leichter Einbau jeglicher neu entwickelter Produkte
möglich
ist.
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Die
Erfindung schafft ein Verfahren zur Herstellung eines Sitzrückenlehnenrahmens
eines Fahrzeuges unter Verwendung einer Magnesiumlegierung. Ein
Gießtrichter
ist in der Mitte einer Form derart eingebaut ist, dass das geschmolzene
Metall während
eines Gießprozesses
in verschiedenen Richtungen verbreitet werden und in eine Gießform fließen kann,
um ein Hochdruckgießen
zu ermöglichen.
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Die
Erfindung wird mit Bezug auf die Zeichnung näher erläutert. In der Zeichnung zeigen:
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1A eine
Vorderansicht eines Sitzrückenlehnenrahmens
eines Fahrzeuges, der unter Verwendung einer Magnesiumlegierung
gemäß einer Ausführungsform
der Erfindung hergestellt wird;
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1B eine
Rückansicht
eines Sitzrückenlehnenrahmens
eines Fahrzeuges, der unter Verwendung einer Magnesiumlegierung
gemäß einer Ausführungsform
der Erfindung hergestellt wird;
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2 eine
Vorderansicht eines Teils eines Sitzrückenlehnenrahmens eines Fahrzeuges,
der unter Verwendung einer Magnesiumlegierung gemäß einer
Ausführungsform
der Erfindung hergestellt wird, wobei ein Verstärkungselement eingebaut ist;
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3 eine
Ansicht eines Abschnitts eines Sitzrückenlehnenrahmens eines Fahrzeuges,
der unter Verwendung einer Magnesiumlegierung gemäß einer
Ausführungsform
der Erfindung hergestellt wird, wobei ein Verstärkungsrahmen an der linken und
der rechten Seite des Rahmengehäuses
ausgebildet ist;
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4 eine
perspektivische Ansicht eines Führungshalters
einer aktiven Kopfstützenvorrichtung,
welche für
einen Sitzrückenlehnenrahmen
eines Fahrzeuges anwendbar ist, der unter Verwendung einer Magnesiumlegierung
gemäß einer
Ausführungsform
der Erfindung hergestellt wird;
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5 eine
perspektivische Ansicht eines Führungshalters
einer nichtaktiven Kopfstützenvorrichtung,
welche für
einen Sitzrückenlehnenrahmen eines
Fahrzeuges anwendbar ist, der unter Verwendung einer Magnesiumlegierung
gemäß einer
Ausführungsform
der Erfindung hergestellt wird;
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6 eine
Vorderansicht eines aktiven Kopfstützenhalters, der an einem Sitzrückenlehnenrahmen
eines Fahrzeuges eingebaut ist, der unter Verwendung einer Magnesiumlegierung
gemäß einer Ausführungsform
der Erfindung hergestellt wird;
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7 einen
Schnitt entlang der Linie A-A aus 6; und
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8 perspektivische
Ansichten für
den Fluss von geschmolzenem Metall entsprechend dem Zeitablauf und
der Stelle des Trichtereinbaus beim Gießen eines Sitzrückenlehnenrahmens
eines Fahrzeuges, der unter Verwendung einer Magnesiumlegierung
gemäß einer
Ausführungsform
der Erfindung hergestellt wird.
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Gemäß einer
Ausführungsform
der Erfindung wird ein Sitzrückenlehnenrahmen
eines Fahrzeuges, der in 1A, 1B und 2 gezeigt
ist, unter Verwendung einer Magnesiumlegierung hergestellt. Ein
Verstärkungsrahmen 11 mit
einem U-förmigen
Querschnitt ist als einstückiger
Körper
ausgebildet, der sowohl die vordere Seite als auch die rechte und
die linke Seite eines Rahmengehäuses 10 überspannt,
welches als anfällig
gegen konzentrierte Belastung bekannt ist. Die vordere Seite des
Rahmens ist mit einem gurtförmigen
Verstärkungselement 12 als
ein einstückiger
Körper
versehen.
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Das
Verstärkungselement 12 hat
eine derartige Struktur, dass der Lehnenbereich sowohl der dickste
als auch der breiteste ist, während
es zu dem Kopfstützenbereich
hin sowohl dünner
als auch enger wird.
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Gemäß einer
anderen Ausführungsform weist
ein in 1A, 1B und 2 gezeigter Sitzrückenlehnenrahmen
eines Fahrzeuges, der unter Verwendung einer Magnesiumlegierung
hergestellt wird, Führungshalter 13 und 14 (4 bzw.
5) auf, die den Einbau der Kopfstütze an dem Rahmengehäuse 10 führen. Ferner
ist eine trennbare Halterstruktur in einer Montageöffnung 15 des
Rahmengehäuses
mittels eines Montagemittels befestigt. Die Montageöffnung 15 steht
in regelmäßigen Abständen nach
vorn vor, so dass keine Mutter über
der Rückfläche des
Rahmengehäuses 10 vorstehen
kann.
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Nach
einer weiteren Ausführungsform
ist ein Gießtrichter 25,
wie in 8 gezeigt, in der Mitte einer Form 20 eingebaut,
so dass ein geschmolzenes Metall im Verlaufe des Formens mittels
Formgießen in
verschiedene Richtungen verbreitet wird und in die Form fließt. Vorzugsweise
fließt
das geschmolzene Metall in die Form mit der Rate von 4,5–5,5 m/s
unter dem tatsächlichen
Druck von 500–700
bar, wobei die Entfernung, die durch einen Kolben zurückgelegt wird,
um die oben genannte Flussrate zu erreichen, auf 150–250 mm
festgelegt ist.
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Die
Erfindung wird weiter mit Bezug auf die Zeichnung erläutert.
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Mit
Bezug auf 1A, 1B, 2 und 3 wird
ein Sitzrückenlehnenrahmen
eines Fahrzeuges unter Verwendung einer Magnesiumlegierung mittels
eines Hochdruckgießprozesses
hergestellt. Die strukturelle Unterlegenheit der Magnesiumlegierung
in den physikalischen Eigenschaften, wie mechanische Festigkeit,
im Vergleich zu denen von Stahl wird durch Umwandlung der Form kompensiert. Außerdem verbessert ein
Korrekturmittel die Lage des Gießtrichters 25 mittels
rheologischer Analyse. Das heißt,
die physikalischen Eigenschaften der Magnesiumlegierung, die bei
der Herstellung des Sitzrückenlehnenrahmens
verwendet wird, werden beträchtlich
verstärkt,
um mit jenen von Stählen
vergleichbar zu sein, insbesondere in Bezug auf dessen mechanische
Festigkeit, während
die besseren spezifischen Eigenschaften des geringen Gewichts beibehalten
werden.
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Wie
in 1-3 gezeigt,
ist der Sitzrückenlehnenrahmen
gemäß der Erfindung
derart gestaltet, dass er mittels eines Gießverfahrens als Ganzes integrierbar
ist, wobei Teile, wie ein Paneel, ein Rohr und eine Stange, zusammengebaut
werden. Das heißt,
um eine erforderliche Festigkeit zu erreichen, ist ein Verstärkungsrahmen 11 mit
einem U-förmigen
Querschnitt vorgesehen, der als ein einstückiger Körper ausgebildet ist, der sowohl
die vordere Seite als auch die rechte und die linke Seite eines Rahmengehäuses 10 überspannt.
Die vordere Seite des Rahmens ist mit einem gurtförmigen Verstärkungselement 12 als
ein einstückiger
Körper
versehen. Das Verstärkungselement 12 hat
eine derartige Struktur, dass der Lehnenbereich in einem unteren Bereich
sowohl der dickste als auch der breiteste ist, jedoch wird zu dem
Kopfstützenbereich
hin sowohl dünner
als auch enger.
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Die
Verstärkungsmittel,
wie der Verstärkungsrahmen 11 und
das Verstärkungselement 12, sind
derart ausgebildet, dass sie die Belastung überstehen, die in einem Bereich
ausgeübt
wird, welcher als am anfälligsten
gegen eine konzentrierte Belastung von außen, wie einen Zusammenstoß, bekannt ist.
In diesem Zusammenhang liegt ein Sitzrückenlehnenrahmen aus Magnesiumlegierung
gemäß einer
bevorzugten Ausführungsform
der Erfindung bei mehr als 450 kpm im momentanen Versuch, während das
Maximum für
einen Sitzrückenlehnenrahmen aus
Stahl bei 345 kpm liegt.
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Im
Allgemeinen sind Sitzrückenlehnenrahmen
mit einer Kopfstütze
versehen, um den Kopf- und Nackenbereich eines Insassen zu schützen. Typischerweise
gibt es zwei verschiedene Arten von Kopfstützen: a) eine aktive Kopfstützenvorrichtung, welche
den Kopf und den Nacken eines Insassen schützt, während sie sich entlang des
vorgegebenen Weges durch die in einem Sitzrückenlehnenrahmen eingebaute
Aufhängung
nach vorn bewegt, wenn die Sitzrückenlehne
bei einem Fahrzeugzusammenstoß gedrückt wird,
und b) eine nichtaktive Kopfstützenvorrichtung,
welche auch derselben Funktion dient, jedoch festgelegt ist.
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Gemäß der Erfindung
ist ein integrierter Halter ausgeschlossen, jedoch zu einem trennbaren Halter
umgewandelt, welcher jeden Kopfstützentyp auswählen und
diesen an einem Rahmengehäuse 10 montieren
kann. Daher ist er leichter an einen neuen Erzeugnistyp anpassbar,
während
der Schweißprozess
ausgeschlossen wird, woraus eine Reduzierung der Herstellungskosten
resultiert.
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Mit
Bezug auf 4 und 5 zeigen
die jeweiligen Ansichten Führungshalter
sowohl einer aktiven Kopfstützvorrichtung
als auch einer nichtaktiven Kopfstützenvorrichtung, welche für einen
Sitzrückenlehnenrahmen
gemäß der Erfindung
anwendbar sind. Die Führungshalter 13 und 14 sind
an den Sitzrückenlehnenrahmen
mittels eines Montagemittels, wie zum Beispiel eines Bolzens, befestigt.
Der Führungshalter 13 einer
aktiven Kopfstützenvorrichtung, die
in 4 gezeigt ist, ist ein Halter, welcher die Bewegung
der aktiven Kopfstützenvorrichtung
entlang des vorgegebenen Weges führt.
Der Halter 13 hat eine einfache Struktur, da er üblicherweise
von einer großen
Last befreit ist. Ferner ist der Halter 13 mit nur drei
Halteröffnungen 16 versehen,
welche zur Montage des Halters 13 an dem Rahmengehäuse 10 vorgesehen
sind und auch zur Minimierung des Gewichts gestaltet sind.
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Wie
in 5 gezeigt, weist der Führungshalter 14 einer
nichtaktiven Kopfstützenvorrichtung
fünf Halteröffnungen 16 für das Rahmengehäuse 10 auf, so
dass er eine relativ größere Kraft
als der obige Führungshalter 13 aushalten
kann. Wenn die Halteröffnung 16 den
jeweiligen Führungshalter
fixiert, können
sie eine Überlappung
ermöglichen.
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Mit
Bezug auf die Bolzenmontageöffnung 15, die
im Querschnitt in 7 gezeigt ist, ragen Muttern nach
vorn in regelmäßigen Abständen über die
hintere Fläche
des Rahmengehäuses 10 hinaus,
so dass Probleme während
der Montage minimiert werden. Daher kann der, Sitzrückenlehnenrahmen
eines Fahrzeuges, der unter Verwendung einer Magnesiumlegierung
gemäß der Erfindung
hergestellt wird, die gleichen wirksamen physikalischen Eigenschaften
wie bei der herkömmlichen
Herstellung aus Stahl erreichen, während der wesentliche Vorteil
des geringen Gewichtes noch erhalten bleibt. Währenddessen ist der Schritt
des Formens eines Sitzkissens eines Fahrzeuges der entscheidenste
Schritt, um eine vorgegebene Gestaltung auf dem optimalen Niveau
widerzuspiegeln. Insbesondere ist die Optimierung eines Gießprozesses
einer der wesentlichen Schritte dieser Erfindung. Beim Formen eines
Sitzrückenlehnenrahmens
unter Verwendung einer Magnesiumlegierung kann der Erstarrungsprozess
schnell unter der optimierten Bedingung eines Gießtrichters 25 durchgeführt werden.
Daher sollte das Gießen
unter Verwendung eines Hochgeschwindigkeits-Formgießprozesses durchgeführt werden,
und dementsprechend ist es wesentlich, die geeignetste Stelle für den Einbau
eines Gießtrichters 25 mittels
rheologischer Analyse auszuwählen.
Das heißt,
wenn ein geschmolzenes Metall einen bestimmten Bereich mit begrenztem
Raum durch eine ziemlich komplexe Passage hindurch füllt, differiert
die Art und Weise des Einfüllens
erheblich in Abhängigkeit
davon, an welcher Stelle des Gießtrichters 25 das
geschmolzene Metall eingeführt
wird, und bevorzugte Ausführungsformen
können
basierend auf den Variationen der Stelle hergeleitet werden.
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8 zeigt
den Fluss von geschmolzenem Metall entsprechend dem Zeitablauf und
der Stelle des Trichtereinbaus während
des Gießens
des Sitzrückenlehnenrahmens.
Bei dem Prozess des Gießens
eines Sitzrückenrahmens
eines Fahrzeuges fließt,
wie in 8 gezeigt ist, ein geschmolzenes Metall in einen
nahegelegenen Bereich, um dadurch den Bereich gleichmäßig zu füllen. Wenn
ein Gießtrichter 25 in
der Mitte der Form 20 eingebaut ist, wird das geschmolzene
Metall in verschiedene Richtungen verteilt, wodurch zuerst die Lehne
gefüllt
wird, die das Rahmengehäuse 10 mit
dem Kissenrahmen in dessen unterem Teil verbindet, dann die linke
und die rechte Seite gefüllt
wird, und schließlich
der obere Abschnitt gefüllt
wird. Das heißt,
anstatt einheitlich in der Mitte, füllt das geschmolzene Metall
das sehr nahegelegene Ende zuerst, wodurch das Auftreten von Gießfehlern
reduziert wird. Dies wurde basierend auf dem Gedanken möglich, dass
die linke und die rechte Seite Hauptstützteile der Sitzrückenlehne
sind, und in dieser Weise wird die Einbringzeit des geschmolzenen
Metalls in eine Form im Vergleich zu der herkömmlichen Weise erheblich reduziert.
Daher ist das Verfahren für
die Verwendung eines Magnesiumlegierungswerkstoffs geeignet, welcher
schnell erstarrt. Wenn das Formen unter Verwendung des zuvor genannten
Gießverfahrens
durchgeführt
wird, ist es bevorzugt, eine Einbringrate von 4,0–5,0 m/s,
bevorzugter 5,0 m/s für
ein geschmolzenes Metall durch den Gießtrichter 20 hindurch
bei einem tatsächlichen Druck
von 500–700
bar, bevorzugter 600 bar zu haben. Die Entfernung, die von einem Kolben
zurückgelegt
wird, um die Einspritzgeschwindigkeit zu erreichen, liegt vorzugsweise
bei 150–250
mm, bevorzugter bei 200 mm. Hierbei wurden die optimalen Formungsbedingungen
gemäß der Erfindung
als Ergebnis zahlreicher Versuche durch Variation der Formungsbedingungen
erreicht.
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Daher
können
im Falle eines Gießens
gemäß der Erfindung,
wo geschmolzene Metalle vereinigt werden können, Gießfehler infolge von Gaseinschlüssen in
der Form oder durch das Vorhandensein eines heißen Flusses des geschmolzenen
Metalls verhindert werden, wodurch ein maximaler Guss eines Sitzrückenlehnenrahmens
eines Fahrzeuges auf einem maximalen Niveau ermöglicht wird.