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Die
Erfindung betrifft eine Profilschiene für ein höhenverstellbares Beschlagteil
eines Sicherheitsgurtsystems nach dem Oberbegriff des Anspruchs
1 sowie ein Verfahren zu ihrer Herstellung nach Anspruch 4.
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Eine
gattungsgemäße Profilschiene
ist aus der
DE 195
00 268 C1 bekannt. Eine solche Profilschiene ist in der
Regel als einstückiges,
aus Metall bestehendes Stanz- und Biegeteil ausgeführt und wird
im Gebrauchszustand starr an der Innenstruktur eines Kraftfahrzeugs
befestigt. Eine solche Profilschiene weist einen Boden und zwei
sich vom Boden erstreckende Seitenwände auf, so dass die Profilschiene
einen im wesentlichen U-förmigen
Querschnitt aufweist. Im Boden der Profilschiene befinden sich mehrere
Rastfenster, wobei jedes Rastfenster eine Rastkante aufweist. Bei
bestimmungsgemäßem Gebrauch
ist in der Profilschiene ein Gleitstück mit einem Rasthaken aufgenommen,
wobei das Gleitstück definierte
Rastpositionen in der Profilschiene einnehmen kann und bei diesen
definierten Rastpositionen der Rasthaken jeweils in ein Rastfenster
eingerastet ist, wobei die Stirnseite des Rasthebels an der entsprechenden
Rastkante anliegt.
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Das
Gleitstück
trägt ein
Beschlagteil für
das Sicherheitsgurtsystem, beispielsweise einen Endbeschlag oder
einen Umlenker. Die im Gurtband herrschenden Kräfte werden also über dieses
Beschlagteil und den Rasthaken des Gleitstückes in die Profilschiene eingeleitet,
wobei im Falle eines Unfalls sehr hohe Kräfte auftreten können. Wie
bei allen Bestandteilen eines Kraftfahrzeugs, so besteht auch bei
der Profilschiene der Wunsch, sie mit möglichst geringer Masse auszubilden.
Da die Grundgeometrie in der Regel vorgegeben ist, hängt die
Masse dieses Bauteils im wesentlichen von der Dicke des verwendeten Stahlbleches
ab. Eine Verringerung der Materialdicke führt jedoch ohne weitere Maßnahmen
zu einer Reduzierung der Bruchlast. Eine Möglichkeit, die Bruchlast bei
gegebener Materialstärke
zu erhöhen,
besteht darin, die fertig geformte Profilschiene einem Härteprozess
zu unterwerfen. Dies ist jedoch ein aufwendiger und teurer zusätzlicher
Produktionsschritt, welcher auch unter dem Gesichtspunkt des Umweltschutzes
möglichst
vermieden werden sollte.
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Ausgehend
von diesem Stand der Technik liegt der vorliegenden Erfindung die
Aufgabe zugrunde, die mechanische Belastbarkeit einer gattungsgemäßen Profilschiene
bei gegebener Dicke des verwendeten Stahlbleches zu erhöhen.
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Diese
Aufgabe wird durch eine Profilschiene mit den Merkmalen des Anspruchs
1 gelöst.
Ein bevorzugtes Herstellungsverfahren für eine solche Profilschiene
ist in Anspruch 4 angegeben.
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Erfindungsgemäß ist die
Materialstärke
des Bodens der Profilschiene an den Rastkanten zumindest abschnittsweise
erhöht.
Hierdurch wird die Auflagefläche
des Rasthebels erhöht,
wodurch die Flächenpressung
am Bereich der Rastkante reduziert wird, wodurch eine plastische
Verformung dieses Bereiches, die zu einem Abscheren des Rasthebels
führen
kann, erst bei höheren
Belastungen auftritt.
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Um
keine Änderung
an dem in die Profilschiene einzusetzenden Gleitteil vornehmen zu
müssen,
erstreckt sich die Verdickung des Bodens an dessen Unterseite.
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In
einer bevorzugten Ausführungsform
gemäß Anspruch
2 weist die Rastkante – aus
Richtung der Längsachse
der Profilschiene betrachtet – eine konvexe
Form auf, wobei sie in der Mitte die größten Materialstärken hat.
Hierdurch wird die maximale Biegespannung in der Rastkante reduziert
und es tritt ein Versagen durch Aufbieten erst bei deutlich höheren Belastungen
auf.
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Die
partielle Erhöhung
der Materialstärke des
Bodens erfolgt vorzugsweise rein mechanisch in einem zusätzlichen
Verformungsprozess während der
Herstellung der Profilschiene durch Stanzen und Biegen. Ein hierzu üblicherweise
verwende tes Folgeverbundwerkzeug muss hierzu lediglich eine weitere Arbeitsstation
aufweisen. Eine Reduzierung der erzielbaren Taktgeschwindigkeit
tritt hierbei nicht oder nur in sehr geringem Umfang auf. Ein bevorzugtes Verfahren
ist in Anspruch 4 angegeben und wird später mit Bezug auf die Figuren
näher erläutert.
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Die
Erfindung wird nun mit Bezug auf die Figuren näher erläutert. Hierbei zeigen:
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1 Eine
perspektivische Darstellung einer Profilschiene,
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2 eine
weitere perspektivische Darstellung einer Profilschiene,
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3 einen
Schnitt durch die Profilschiene der 1 und 2 entlang
der Ebene A-A,
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4 einen
Schnitt durch die Profilschiene der 1 und 2 entlang
der Ebene B-B,
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5–10 eine
schematische Darstellung der Herstellung eines Rastfensters und
einer Rastkante,
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11 eine
Profilschiene mit eingesetztem Gleitstück nach dem Stand der Technik
und
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12 einen
Schnitt entlang der Ebene C-C aus 11.
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In
11 ist
die in der bereits zitierten
DE 195 00 268 C1 , auf deren Offenbarungsgehalt
hiermit ausdrücklich
Bezug genommen wird, und ein eingesetztes Gleitstück in einem
Längsschnitt
dargestellt. Zur Verdeutlichung der Neuerung und der Vorteile der
nachfolgend beschriebenen Erfindung wird nochmals kurz auf diesen
Stand der Technik eingegangen. Die Profilschiene
10 hat
einen im wesentlichen L-förmigen
Querschnitt mit einem Boden
12 und zwei Seitenwänden
20,
wobei die oberen Abschnitte
22 der Seitenwände
20 parallel
zum Boden
12 verlaufen. Der Boden
12 der Profilschiene
10 weist
Rastfenster
14 auf, welche durch Stege
16 voneinander getrennt
sind. Die in einem hinteren Abschnitt schräg nach außen verlaufenden Stege
16 sind
Teil des Bodens. Um ein feines Rastmaß realisieren zu können, ist
es zu bevorzugten, die Stege
16 relativ schmal zu halten.
In die Profilschiene
10 wird bei bestimmungsgemäßem Gebrauch
ein Gleitstück
30 eingesetzt, das
an seinem Anschlussabschnitt
31 beispielsweise einen Umlenker
tragen kann. Im Gleitstück
30 ist
gegen die Kraft einer Feder
34 ein Rasthebel
32 schwenkbar
angeordnet, der Rasthebel
32 wird durch die Feder
34 in
Richtung des Bodens
12 der Profilschiene
10 gedrückt.
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In
der in 11 gezeigten eingerasteten Position
erstreckt sich ein vorderer Abschnitt des Rasthebels 32 in
ein Rastfenster 14 und die Stirnseite 32b des
Rasthebels 32 drückt
gegen die Rastkante 18 dieses Rastfensters. Die Rastkante 18 ist
Teil eines Steges 16 und somit Teil des Bodens 12.
Wird durch den Anschlussabschnitt 31 Kraft in etwa in Richtung R
in das Gleitstück 30 eingeleitet,
so wird diese Kraft über
den Rasthebel 32 in die Profilschiene weitergeleitet. Die
in der Rastkante 18 auftretende Biegespannung σB ist
in 12 dargestellt, welche einen Schnitt entlang der
Ebene C-C (jedoch im belasteten Fall) der 11 zeigt.
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Die 1 und 2 zeigen
perspektivische Darstellungen der erfindungsgemäße Profilschiene. Der grundsätzliche
Aufbau dieser Profilschiene 10 ist der gleiche wie eben
erläutert,
so dass hierauf nicht nochmals im Detail eingegangen wird. Die Neuerung betrifft
ausschließlich
die Rastkanten 18. Die neue Gestaltung dieser Rastkanten 18 ist
am besten den 3 und 4 zu entnehmen,
welche Schnitte entlang der Ebenen A-A bzw. B-B in den 1 und 2 sind,
wobei 4 nur einen Ausschnitt des Längsschnittes B-B zeigt. Die 3 entspricht
somit der Darstellung der 11. Es
ist zu beachten, dass die Darstellung der 4 seitenverkehrt
zur Darstellung der 11 ist.
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Man
sieht, dass die Dicke des Bodens 12 an den Rastkanten 18 abschnittsweise
vergrößert ist, nämlich derart,
dass die Materialdicke an den Rändern
der Rastkante die Dicke des übrigen
Bodenbereichs (dmin) aufweist und sich in
der Mitte erhöht (dmax), so dass sich aus Sicht des Rasthebels
(3) eine konkave Form ergibt. Im Längsschnitt – 4 – sieht
man, dass die Rastkante eine nach außen ragende Wulst 18a aufweist.
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Die
gewählte
Formgebung der Rastkanten hat zwei Effekte:
Zunächst wird
schlicht die Auflagefläche
der Stirnseite des Rasthebels 32 vergrößert, wodurch die Flächenpressung
entsprechend verringert wird. Hierdurch beginnt ein Abscheren der
Rastkante 18, welche meist zu einem Bruch des Steges 16 führt, erst bei
höheren
Kraft. Der zweite Effekt hängt
mit der speziellen Geometrie, welche in 3 dargestellt
ist, zusammen. Im Bereich der Rastkante 18 tritt im Lastfall
eine Biegespannung σB auf. In den 3 und 11 ist
diese Biegespannung gegen den Ort aufgetragen. Im Falle der Geometrie
nach dem Stand der Technik weist die Biegespannung in der Mitte
der Rastkante ein steiles Maximum auf. Im Falle der erfindungsgemäßen Geometrie
(3) ist der Kurvenverlauf wesentlich flacher und
die maximale Biegespannung ist deutlich geringer. Hierdurch tritt
ein Versagen durch Ausbiegen erst bei deutlich höheren Belastungen als im Stand
der Technik auf.
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Mit
Bezug auf die 5 bis 10 wird
nun erläutert,
wie die erfindungsgemäße Rastkante
im Stanz- und Biegeprozess bei der Herstellung der Profilschiene 10 vorzugsweise
in einem Folgeverbundwerkzeug hergestellt werden kann. Die Bearbeitung erfolgt
in einem Werkzeug mit einem Oberteil 40 und einem Unterteil 42.
Zwischen diesen beiden Werkzeughälften
wird ein Blechstreifen 5 gearbeitet, der zur Profilschiene 10 umgeformt
wird.
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In
den hier interessierenden Verfahrensschritten wird zunächst bei
geschlossenem Werkzeug das Rastfenster 14 mittels eines
Schneidstempels 44 ausgestanzt, wobei der Rasthebel in
Richtung A bewegt wird, wie dies in den 5 und 6 schematisch
dargestellt ist. Der Schneidstempel 44 weist eine konkav
ausgeführte
erste Kante 44a auf, wie dies in 5a dargestellt
ist, welche ein Schnitt entlang der Linie E-E aus 5 ist.
Hierdurch weist das soeben gestanzte unfertige Rastfenster 14 an der
Stelle, an der später
die Rastkante 18 entsteht, zunächst eine in der Draufsicht
konkave Form auf, wie dies in 7 dargestellt
ist (man könnte
auch sagen, der noch unfertige Steg weist eine konvexe Form auf).
Die 7 ist eine Draufsicht auf den Blechstreifen nach
Ausstanzen des unfertigen Rastfensters 14.
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Nach
Rückzug
des Schneidestempels 44 wird das Werkzeug nun geöffnet und
das gestanzte Rastfenster 14 zur nächsten Bearbeitungsstation weitertransportiert,
wie sie in 8 schematisch dargestellt ist.
An dieser Bearbeitungsstation befindet sich ein Verformungsstempel 54 mit
einer eben verlaufenden Verformungskante 54a und einen
sich oberhalb der Verformungskante 54a befindenden und
sich senkrecht zur Verformungskante 54a erstreckenden Niederhalteabschnitt 54b.
Zunächst
wird bei geschlossenem Werkzeug der Verformungsstempel 54 in
Richtung A abgesenkt, bis der schräge Abschnitt 54c des
Verformungsstempels 54 an einer entsprechenden Abschrägung 50c des
Oberteils 50 des zweiten Werkzeugs aufliegt (9).
Das weitere Absenken erfolgt dann schräg in Richtung B bis die in 10 gezeigte
Position erreicht ist. Hierbei drückt die Verformungskante 54a auf
die zu bildende Rastkante 18. Das hier vorhandene Material
(siehe 7) kann nur nach unten ausweichen, so dass sich
das in 3 gezeigte Profil ergibt. Zur Unterstützung dieser Formgebung
kann das Unterteil 52 des zweiten Werkzeugs eine entsprechende
Aussparung 53 aufweisen.
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Die
weiteren formgebenden Verfahrensschritte, wie beispielsweise das
Biegen der Seitenwände
und das nach außen
Biegen der hinteren Abschnitte der Stege wird nicht beschrieben,
da sie sich vom Stand der Technik nicht unterscheiden.
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- 5
- Blechstreifen
- 10
- Profilschiene
- 12
- Boden
- 14
- Rastfenster
- 16
- Steg
- 18
- Rastkante
- 18a
- Wulst
- 20
- Seitenwand
- 22
- oberer
Abschnitt der Seitenwand
- 30
- Gleitstück
- 32
- Rasthebel
- 32a
- vordere
Unterseite des Rasthebels
- 32b
- Stirnseite
des Rasthebels
- 40
- Oberteil
des ersten Werkzeugs
- 42
- Unterteil
des ersten Werkzeugs
- 44
- Schneidstempel
- 44a
- erste
Kante
- 50
- Oberteil
des zweiten Werkzeugs
- 50c
- Abschrägung
- 52
- Unterteil
des zweiten Werkzeugs
- 53
- Aussparung
- 54
- Verformungsstempel
- 54a
- Verformungskante
- 54b
- Niederhalteabschnitt
- 50c
- Abschrägung