DE102007039363A1

DE102007039363A1 - Verstellvorrichtung in einem Kraftfahrzeug mit einem bewegbaren Verstellteil

Info

Publication number: DE102007039363A1
Application number: DE102007039363A
Authority: DE
Inventors: Robert Houston; Sascha Eckhoff; Michael Lindemann
Original assignee: C Rob Hammerstein GmbH
Current assignee: Keiper Seating Mechanisms Co Ltd
Priority date: 2006-11-23
Filing date: 2007-08-21
Publication date: 2008-05-29
Anticipated expiration: 2027-08-22
Also published as: US20080121776A1; CN101187439A; FR2909195A1; FR2909195B1; US8267475B2; CN101187439B; DE102007039363B4

Abstract

Die Erfindung bezieht sich auf eine Verstellvorrichtung eines Kraftfahrzeugs, die ein bewegbares Verstellteil aufweist, dessen Position entsprechend den Wünschen eines Nutzers des Kraftfahrzeugs einstellbar ist. Das Verstellteil weist ein erstes Teilstück und ein zweites Teilstück auf, dass diese Teilstücke in einem Verbindungsbereich fest miteinander verbunden sind, dass jedes Teilstück einen Rand aufweist, der im Verbindungsbereich mit dem Rand des anderen Teilstücks zusammenhängt, und dass ein Teilstück aus einem höherwertigen, das andere Teilstück aus einem geringerwertigen Material hergestellt ist.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Verstellvorrichtung eines Kraftfahrzeugs, die ein bewegbares Verstellteil aufweist, dessen Position entsprechend den Wünschen eines Nutzers des Kraftfahrzeugs einstellbar ist, und auf ein Verfahren zur Herstellung eines bewegbaren Verstellteils für eine derartige Verstellvorrichtung.
Nach dem Stand der Technik sind derartige Verstellteile einstückig hergestellt, sie werden zumeist aus einem Blech als Zuschnitt gefertigt und bearbeitet. Ein Verstellteil der hier in Rede stehenden Art ist beispielsweise eine hintere Schwinge einer Höhenverstellvorrichtung eines Kraftfahrzeugsitzes, zum Stand der Technik wird beispielhaft verwiesen auf EP 0 445 528 A2 und US 6 264 274 B1 . Unter Verstellteil wird auch ein Gelenkarm einer Verstellvorrichtung verstanden, wie er beispielsweise aus DE 103 27 090 A1 und DE 26 04 489 B2 bekannt ist. Verstellteil ist auch ein einstellbarer Arm in einer Lenksäulenverstellvorrichtung, hierzu wird beispielhaft auf DE 197 37 036 64 und DE 197 37 034 64 verwiesen. Charakteristisch für ein Verstellteil ist, dass es sich bei einem Einstellvorgang, beispielsweise für die Höhe eines Sitzes, der Neigung einer Sitzlehne, der Winkelstellung eines Lenkrades usw. seine Position relativ zu einem Referenzpunkt, beispielsweise der Bodengruppe des Kraftfahrzeugs, ändert. Ein Verstellteil im Sinne der Erfindung ist häufig Teil eines Gelenkvielecks. Ein Verstellteil hat in der Regel zwei Funktionsbereiche, wobei zu den Funktionsbereichen Lagerbereiche, Gelenkbereiche, Verzahnungsbereiche, Führungsbereiche, Klemmbereiche und Befestigungsbereiche gehören. Typischerweise wird das Verstellteil bei einem Unfall des Kraftfahrzeugs, insbesondere bei einem Crash, erheblich belastet.
Es ist bereits bekannt, Verstellteile durch Aufeinanderschichten mehrerer dünner Zuschnitte, die formgleich sind, herzustellen, also in Schichtbauweise zu fertigen. Es ist weiterhin bekannt, Bauteile aus sogenannten „tailored blanks" herzustellen, beispielhaft wird verwiesen auf die Internetseite der Firma Thyssen-Krupp zu diesem Stichwort und EP 1 186 516 A1 . Dabei werden unterschiedliche Blechmaterialien an ihren Schmalseiten durch Laserschweißen verbunden. Die Bearbeitung, beispielsweise das Ausstanzen, Erstellen einer Verzahnung oder eines Gelenkbereichs, erfolgt danach. Es ist auf diese Weise möglich, ein hochwertiges Material für einen hochbelasteten Bereich an einem Ende eines Verstellteils und ein preisgünstigeres, geringerwertiges Material für den Rest zu verwenden.
Aufgabe der Erfindung ist es, eine Verstellvorrichtung der eingangs genannten Art und das entsprechende Verfahren dahingehend weiterzuentwickeln, dass einzelne Funktionsbereiche des Verstellteils aus speziellen, besonders geeigneten Materialien als Teilstücke hergestellt und weitgehend fertig gestellt werden können und anschließend aus den Teilstücken das Verstellteil zusammengefügt wird.
Diese Aufgabe wird gelöst durch die Merkmale des Anspruchs 1 und Anspruchs 9.
Erfindungsgemäß wird das bewegbare Verstellteil aus mindestens zwei einzelnen Teilstücken zusammengesetzt. Die beiden einzelnen Teilstücke haben in der Regel eine deutlich unterschiedliche Form. Sie werden jeweils an einer Schmalfläche miteinander verbunden, wie dies auch von den genannten „tailored blanks" bekannt ist, sie werden nicht entlang ihrer Hauptflächen zusammengefügt, wie dies bei der oben angesprochenen Schichtbauweise erfolgt. Die einzelnen Teilstücke können belastungsspezifisch angepasst werden, somit kann dort, wo insbesondere bei einem Crash sehr hohe Belastungen auftreten, ein höherwertiges Material eingesetzt werden, beispielsweise ein vergütetes, wärmebehandeltes und/oder gehärtetes Material, während der Rest des Verstellteils und damit das zweite Teilstück aus kostengünstigerem Material gefertigt sind. Dabei werden keine weiteren Verbindungselemente im Verbindungsbereich benötigt, vielmehr sind die Teilstücke an ihren Schmalflächen unmittelbar zusammengesetzt. Dieses Zusammensetzen kann so erfolgen, dass die beiden in einer Ebene, beispielsweise auch einer Tischfläche, liegenden Teile zusammengeschoben werden. Vorzugsweise liegt ein Hinterschnitt vor, dann ist ein Zusammenfügen in einer Ebene nicht möglich, dann werden die beiden Teilstücke quer zur Tischebene zusammengesteckt, wie dies bei einem Puzzle bekannt ist.
Der Verbindungsbereich wird vorzugsweise so innerhalb des Verstellteils positioniert, dass möglichst wenig höherwertiges und möglichst viel geringerwertiges Material verwendet werden kann. Der Verbindungsbereich kann entlang beliebiger Linien verlaufen. Seine Ausführung wird den jeweiligen Bedürfnissen angepasst. So kann der Verbindungsbereich gerade, gekrümmt, verzahnt, gestuft usw. und insbesondere mit Hinterschnitt, also Formeingriff ausgeführt sein.
Vorzugsweise können die beiden Teilstücke eine unterschiedliche Materialdicke haben. Es ist möglich, beide Teilstücke aus gleich dickem Material zu fertigen. Vorzugsweise sind die beiden Teilstücke fertig bearbeitet, bevor die zusammengefügt werden, insbesondere sind sie, falls erforderlich, wärmebehandelt und/oder gehärtet.
Im Verbindungsbereich sind die Teilstücke fest miteinander verbunden. Ein Trennen im Verbindungsbereich ist ohne Zerstören nicht möglich. Um nach einem Zusammenfügen bzw. Zusammenstecken der Teilstücke den Verbindungsbereich zu sichern, wird im Verbindungsbereich verformt, so dass ein Auseinanderfallen der Teile nicht mehr möglich ist. Zusätzlich oder auch ohne Verformung kann auch ein anderes Verbindungsmittel eingesetzt werden, beispielsweise auch ein Schweißverfahren.
Vorzugsweise hat das Verstellteil mindestens zwei Funktionsbereiche und befindet sich der Verbindungsbereich zwischen diesen beiden Funktionsbereichen. Unter einem Funktionsbereich wird dabei ein Bereich des Verstellteils verstanden, an dem dieses mit einem weiteren Bauteil in Kontakt ist und sich relativ zu diesem weiteren Bauteil bewegen kann oder mit dem weiteren Bauteil verbunden ist und sich gemeinsam mit dem weiteren Bauteil relativ zu anderen Bauteilen bewegen kann. Das weitere Bauteil ist eine Lagerachse, ein Rastteil, ein Klemmteil, ein verzahntes Teil, eine Gelenkverbindung, wobei diese Aufzählung nicht abschließend ist.
Weitere Vorteile und Merkmale der Erfindung ergeben sich aus den übrigen Ansprüchen sowie der nun folgenden Beschreibung von nicht einschränkend zu ver stehenden Ausführungsbeispielen, die unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher erläutert werden. In dieser Zeichnung zeigen:
1: Eine Draufsicht auf ein Verstellteil nach der Erfindung,
2: eine Draufsicht wie 1, die Teilstücke sind nun im Verbindungsbereich durch lokale Prägungen verformt,
3: eine Draufsicht wie 1, die Teilstücke sind nun im Verbindungsbereich verklebt,
4: eine Draufsicht wie 1 für ein weiteres Ausführungsbeispiel und mit einem zusätzlichen Sperrteil,
5: eine vergrößerte Darstellung des Elements X in 2,
6: ein Schnittbild entlang der Schnittlinie VI-VI in 5.
7: ein Schnittbild wie 6, jedoch nun in einer anderen Ausführung der beiden Teilstücke,
8: ein Schnittbild wie 6, jedoch in einer wiederum anderen Ausführung der beiden Teilstücke und
9: eine Draufsicht auf ein Verstellteil mit drei Teilstücken.
Das in 1 gezeigte Verstellteil ist ein Teilstück einer Verstellvorrichtung eines Kraftfahrzeugsitzes, in ähnlicher Form könnte es auch für eine andere Verstellvorrichtung eines Kraftfahrzeugs und insbesondere in einem Kraftfahrzeug einsetzbar sein. Unter einer Verstellvorrichtung wird dabei die vollständige Einheit aus allen Bauteilen verstanden, die unmittelbar bei einem Verstellvorgang relativ bewegt werden zu einem Fixpunkt, beispielsweise der Bodengruppe eines Kraftfahrzeugs. Verstellvorrichtungen dieser Art sind beispielsweise Höhenverstelleinrichtungen, Neigungsverstellvorrichtungen der Sitzfläche, Rückenlehnen-Neigungsverstellvorrichtungen, Verstellvorrichtungen für die Höheneinstellung und/oder Längsverstellung eines Lenkrades usw. So ist bei Höhenverstellvorrich tungen für Kraftfahrzeugsitze üblicherweise ein Gelenkviereck vorgesehen, das aus einer Bodenschiene, einer vorderen Schwinge, einem Sitzträger und einer hinteren Schwinge zusammengesetzt ist und dem eine Feststellvorrichtung, beispielsweise mittels einer Verzahnung, zugeordnet ist. Für eine derartige, sogenannte Parallelogramm-Höhenverstellvorrichtung ist beispielsweise das Verstellteil gemäß 1 verwendbar. Es ist eine Lehnenschwinge.
Das Verstellteil ist aus zwei Teilstücken zusammengesetzt, nämlich einem ersten Teilstück 20 und einem zweiten Teilstück 22. Diese Teilstücke sind in einem Verbindungsbereich 24 fest und dauerhaft miteinander verbunden, so dass das fertig gestellte Verstellteil ebenso einsetzbar und verwendbar ist wie ein einstückig hergestelltes Verstellteil nach dem Stand der Technik. Die Verbindung hat eine Qualität, dass das fertige Verstellteil eben solche Gebrauchseigenschaften hat, wie das nach dem Stand der Technik einstückig hergestellte Verstellteil.
Jedes Teilstück 20, 24 hat Hauptflächen, die jeweils in den 1 bis 5 und 9 in der Bildebene liegen, sowie einen umlaufenden Rand. Im Verbindungsbereich 24 berühren sich die Ränder der beiden Teilstücke 20, 22 und sind miteinander verbunden. Die Verbindung kann formschlüssig sein, wie dies die Ausführungsbeispiele nach den 1 bis 3 und 9, unterer Teil dieser Figur, zeigen, sie kann aber auch nicht formschlüssig und damit ohne Hinterschnitt sein, wie beispielsweise die 4 und in 9 der obere Teilbereich zeigt.
Gemäß 1 sind die beiden Teilstücke 20, 22 im Verbindungsbereich 24 verschweißt. Eine Schweißnaht 26 ist eingezeichnet. Sie kann beispielsweise durch Laserschweißen erhalten werden. Sie befindet sich vorzugsweise nur an den freien Enden der jeweiligen Ränder, also konkret an den freien Enden der einzelnen Vorsprünge 28, die im Ausführungsbeispiel nach 1 Hinterschnitt haben. Die Schweißnaht besteht insbesondere aus einzelnen lokalen Verbindungen.
Das Verstellteil gemäß 1 hat zwei Funktionsbereiche, nämlich eine Verzahnung 30 und eine Lagerbohrung 32. Beide sind in unterschiedlichen Teilstücken vorgesehen. Das erste Teilstück 20, das die Verzahnung 30 aufweist, ist aus einem höherwertigen Material hergestellt, als Beispiel kann hier ein hochwertiger Stahl wie 42 CrMo4 oder 16 MnCr4 genannt werden. Höherwertiges Material bedeutet auch einen höheren Preis. Das zweite Teilstück 20, das die Lagerbohrung 32 aufweist, ist aus einem geringerwertigen Material hergestellt, als Beispiel kann hier einfacher Stahl wie Baustahl genannt werden. Das Material kann warm gewalzt oder kalt gewalzt sein. Allgemein haben die beiden Teilstücke 20, 22 unterschiedliche Härte. Typischerweise liegt die Dicke zwischen zwei und sechs Millimetern, Dicken oberhalb von sechs bis acht Millimetern kommen selten vor. Es ist möglich, mindestens ein Teilstück in Schichtbauweise aus wenigen Zuschnitten, beispielsweise zwei bis drei Zuschnitten, herzustellen. Die Teilstücke sind, bevor sie im Verbindungsbereich 24 miteinander verbunden werden, fertig bearbeitet, also insbesondere wärmebehandelt, gehärtet, veredelt oder dergleichen. Auf diese Weise wird beispielsweise beim Härten Platz gespart und der Aufwand verringert, weil kleinere Teile zu härten sind.
Ein Hinterschnitt im Bereich der Vorsprünge 28 führt zu einem Formschluss. Er kann in beliebiger Weise erreicht werden. In der Ausführung nach 1 sind die Vorsprünge im Wesentlichen trapezförmig, in der Ausführung gemäß 4 sind sie gewellt. Bei einem nicht geradlinig verlaufenden Verbindungsbereich 24 wird eine Kraftübertragung auch durch Material erreicht. Grundsätzlich reicht eine Verbindung durch übliche Verbindungsmittel wie Schweißen, Kleben, Löten usw. aus. Bei Ineinandergreifen der beiden Teilstücke im Verbindungsbereich und insbesondere bei Formschluss wird ein Zusammenhalt der beiden Teilstücke 20, 22 im Verbindungsbereich erhalten, der ggf. keine zusätzlichen Verbindungsmittel benötigt.
So ist in der Ausführung nach 2 Material im Bereich der Seitenflanken der trapezförmigen Vorsprünge 28 in lokalen Prägungen 36 verprägt, man erkennt insbesondere in 5 kleine Inseln, in denen ein Stempel oder ein anderes Werkzeug in die Oberfläche hineingedrückt ist, so dass das Material zur Seite hin und damit auch zum Berührungsbereich der beiden Teilstücke verdrängt wird. Dadurch wird dort eine innige Verbindung erreicht, die an sich auch ohne zusätzliche Verbindungsmittel wie Schweißen, Löten und Kleben hält. Durch zusätzliche Verbindungsmittel kann sie unterstützt oder verbessert werden.
In der Ausführung nach 3 haben die beiden Teilstücke 20, 22 Formschluss. Sie zudem durch ein Verbindungsmittel, hier durch ein nicht dargestelltes Klebmittel, verbunden. In der Ausführung nach 4 verläuft der Verbindungsbereich 24 entlang einer geschlängelten Linie. Wenn die Vorsprünge 28 pilzartig ausgebildet sind, wird ein formschlüssiger Eingriff erreicht. In 4 sind die beiden Teilstücke durch ein Klebmittel verbunden.
In 4 ist noch ein weiteres Bauteil 34 der Verstellvorrichtung gezeigt. Mit diesem Bauteil 34 ist der Funktionsbereich Verzahnung 30 in lösbarem Eingriff. In bekannter Weise kann das Bauteil 34, das als verzahntes Sperrteil ausgeführt ist, um eine Achse geschwenkt werden. Im gezeichneten Zustand ist es in Eingriff mit der Verzahnung 30.
In ähnlicher Weise ist auch dem anderen Funktionsbereich ein Bauteil angefügt, beispielsweise kann in der Lagerbohrung 32 eine (nicht dargestellte) Welle gelagert werden oder es kann ein (nicht dargestelltes) Rohr fest verbunden werden, wobei der Funktionsbereich dann die Lagerungsfunktion verliert. Dieses Rohr bewegt sich dann gemeinsam mit dem Verstellteil relativ zu anderen Bauteilen.
Die Ausführungen nach den 6 bis 8 zeigen, dass unterschiedliche Materialdicken im Verbindungsbereich 24 zusammengefügt werden können. 6 zeigt den Fall gleich dicker Teilstücke 20, 22. Beide Hauptflächen fluchten. 7 zeigt den Fall, dass das erste Teilstück 20 deutlich dicker ist als das zweite Teilstück 22. Dabei fluchten die Hauptflächen nicht, vielmehr sind die Mittellinien der beiden Teilstücke in Flucht. In der Ausführung nach 8 ist das erste Teilstück dünner, das zweite Teilstück deutlich dicker. Es fluchtet nun eine Hauptfläche der beiden Teilstücke, während an der anderen Hauptfläche eine Stufe ausgebildet ist.
7 zeigt ein Verstellteil mit drei Teilstücken 20, 22, 23. Das gezeigte Verstellteil ist prinzipiell dargestellt, um Konstruktionsmöglichkeiten im Rahmen der Erfindung erläutern zu können. Die Lagerbohrung 32 ist durch ein sternförmiges, drittes Teilstück 23 realisiert, das formschlüssig in das erste Teilstück 20 eingepasst ist. Das erste Teilstück 20 hat keinen Funktionsbereich. Das zweite Teilstück 22 hängt mit dem ersten Teilstück 20 über eine Rechtecklinie zusammen, die den Verlauf des Verbindungsbereichs 24 kennzeichnet. Das zweite Teilstück 22 hat einen Funktionsbereich in Form einer weiteren Lagerbohrung 32.
Gegenüber einem einstückigen Verstellteil nach dem Stand der Technik kann Gewicht gespart werden, da dünneres Material an den Stellen des Verstellteils eingesetzt werden kann, die im Belastungsfalle geringer belastet sind. Es werden Kosten eingespart, da zusätzliche Verbindungselemente wegfallen. Veredelungsprozesse werden nur an den Teilstücken durchgeführt, die eine Veredelung benötigen. Trotz der zusätzlichen Kosten für die Herstellung des Verbindungsbereichs 24 werden gegenüber einem einstückig hergestellten Verstellteil letztendlich Kosten eingespart und es wird ein höherwertigeres Verstellteil erreicht, als dies bei einstückiger Ausbildung möglich ist.

Claims

Verstellvorrichtung eines Kraftfahrzeugs, die ein bewegbares Verstellteil aufweist, dessen Position entsprechend den Wünschen eines Nutzers des Kraftfahrzeugs einstellbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass das Verstellteil ein erstes Teilstück (20) und ein zweites Teilstück (22) aufweist, dass diese Teilstücke (20, 22) in einem Verbindungsbereich (24) fest miteinander verbunden sind, dass jedes Teilstück (20 bis 23) einen Rand aufweist, der im Verbindungsbereich (24) mit dem Rand des anderen Teilstücks zusammenhängt, und dass ein Teilstück aus einem höherwertigen, das andere Teilstück (23) aus einem geringerwertigem Material hergestellt ist.
Verstellvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die beiden Teilstücke (20, 22) aus flachem Material, insbesondere Blech und vorzugsweise Stahlblech, hergestellt sind.
Verstellvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die beiden Teilstücke (20, 22) im Verbindungsbereich (24) eine unterschiedliche oder eine gleiche Materialdicke aufweisen.
Verstellvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Verstellteil sich in einem einstellbaren Kraftfahrzeugsitz oder einer Lenksäulenverstellvorrichtung befindet.
Verstellvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein Teilstück (20) im Bereich des Randes des Verbindungsbereichs (24) nach Zusammenfügen der beiden Teilstücke (22, 23) mechanisch deformiert ist, insbesondere verprägt ist und/oder dass die beiden Teilstücke (22, 23) im Verbindungsbereich (24) durch zusätzliche Verbindungsmittel miteinander verbunden sind, wobei zu den Verbindungsmitteln gehören: Klebstoffe, Schweißverfahren, Lötverfahren.
Verstellvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass jedes Teilstück (20 bis 23) im Bereich seines Randes im Verbindungsbereich (24) formschlüssig mit dem Rand des anderen Teilstücks zusammenhängt.
Verstellvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Verstellteil zwei Funktionsbereiche hat, wobei zu dem Begriff Funktionsbereich ein Lagermittel, ein Gelenkbereich, eine Verzahnung (30), eine Betätigungsflanke und ein Rastbereich zählen, und dass sich der Verbindungsbereich (24) zwischen diesen beiden Funktionsbereichen befindet.
Verstellvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die beiden Teilstücke (22, 23) im Wesentlichen flache Teile sind, die von zwei Hauptflächen und von schmalen Randflächen begrenzt sind, und dass im Verbindungsbereich (24) zwei Randflächen aneinandergrenzen und sich berühren.
Verfahren zur Herstellung eines bewegbaren Verstellteils einer Verstellvorrichtung eines Kraftfahrzeugs, welches Verstellteil entsprechend den Wünschen eines Nutzers des Kraftfahrzeugs durch Betätigen der Verstellvorrichtung in seiner Position einstellbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass ein erstes Teilstück (20) des Verstellteils und ein zweites Teilstück (22) des Verstellteils hergestellt und fertig bearbeitet werden, wobei jedes Teilstück (20 bis 23) einen Rand aufweist, der für eine Verbindung mit einem angepassten Rand des anderen Teilstücks geeignet ist, dass die beiden Teilstücke (22, 23) zusammengefügt werden, wobei die Ränder in Berührung kommen, und dass ein Teilstück aus einem höherwertigem, das andere Teilstück aus einem geringerwertigem Material hergestellt wird.
Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass an jedem Teilstück (20 bis 23) ein Funktionsbereich ausgebildet ist, bevor die beiden Teilstücke (22, 23) in dem Verbindungsbereich (24) ineinander zusammengesteckt und verbunden werden, wobei ein Funktionsbereich ein Bereich des Verstellteils ist, an dem dieses mit einem anderen Bauteil (34) in Berührung, z.B. ein Lagermittel, ein Verzahnungsmittel und ein Gelenkmittel.
Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Verbindung im Verbindungsbereich (24) formschlüssig ist.
Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Teilstücke (20 bis 23) fertig bearbeitet sind, bevor sie im Verbindungsbereich (24) miteinander zusammengefügt und verbunden werden.