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Die
Erfindung befasst sich mit einem Armlehnenbefestigungsbolzen sowie
einer Armlehnenbefestigungsvorrichtung, die beide zusammen eine Armlehnenbefestigung
bilden und zur Befestigung einer Armlehne an einer Rückenlehne
eines Fahrzeugsitzes bzw. einer ortsfesten Struktur in einem Fahrzeug
dienen. Darüber
hinaus befasst sich die Erfindung auch noch mit einem Verfahren
zum Fügen
eines Armlehnenbefestigungsbolzens mit einer Armlehnenbefestigungsvorrichtung.
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Zur
Komfortausstattung moderner Fahrzeuge, insbesondere von Nutzfahrzeugsitzen,
gehören Armlehnen
bzw. Unterarmstützen.
Im Bereich von Omnibussen gehören
diese Armlehnen zur Standardausrüstung.
Eingesetzt werden entweder sitzrahmenfeste Armlehnen oder ortsfest
der Rückenlehne des
Fahrzeugsitzes zugeordnete Armlehnen. Insbesondere bei Armlehnen,
die ortsfest mit der Rückenlehnenstruktur
verbunden werden, erfordert die Verbindungstechnik einigen Aufwand.
Die Armlehnenmontage erfolgt im Nacharbeitsgang nach der Strukturerstellung,
der Rückenlehnenmontage
sowie dem Polstern und Beziehen. Dies bedeutet für eine herkömmliche Armlehnenbefestigung
mit konventioneller Schraubmontage, dass der Bezugstoff und das Polsterformteil
vom Befestigungsmittel durchdrungen und zwischen Rückenstruktur
und Armlehnenbefestigungsplatte eingespannt werden. Dabei wirkt
die Fixierung immer nachteilig auf Funktionselemente, wie beispielsweise
die Verstellung der Seitenbereiche zur funktionsgerechten Komforteinstellung.
Darüber hinaus
wird das Design für
die Rückenstruktur
durch solche Fixierungen erheblich gestört. Die Zugänglichkeit der Verschraubungspunkte
erfordert in der Regel relativ große – verglichen mit dem Armlehnenkörper – Flanschplatten
mit mindestens zwei Befestigungsstellen oder einem Formschlusselement
als Verdrehsicherung und einer Verschraubungsstelle zur Fixierung.
Diese verhältnismäßig großen Befestigungselemente und
die zugeordneten Verschraubungen sind dabei immer im Sichtbereich
und damit als Maschinenbaukomponenten von außen einsehbar.
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Aus
der
DE 42 09 153 A1 ist
eine Welle-Nabe-Verbindung bekannt, bei der zur Erreichung einer größtmöglichen übertragbaren
Moments in beiden Drehrichtungen zwischen der Welle und der Nabe Umfangs-Keilflächen ausgebildet
sind, wobei die Steigung der Keilflächen über ihren ganzen Verlauf gleich
bleibend sind und so flach verlaufen, dass eine sichere Selbsthemmung
gewährleistet
ist. Hierdurch können
die Möglichkeiten
sowohl der räumlichen
Gestaltung, als auch der Materialeigenschaften optimal genutzt werden.
Allerdings sind noch einfachere Verbindungen zwischen Welle und
Nabe möglich.
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Aufgabe
der Erfindung ist es deshalb, ein Befestigungssystem vorzustellen,
bei dem eine einfache und prozesssichere Verbindung gewährleistet ist.
Darüber
hinaus soll auch ein Verfahren zum Fügen einer solchen Armlehnenbefestigung
vorgestellt werden, das die oben genannten Probleme vermeidet sowie
einfach und mit hoher Prozesssicherheit durchgeführt werden kann.
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Die
Aufgabe wird durch eine erfindungsgemäße Armlehnenbefestigung mit
den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst. Dadurch, dass bei dem Armlehnenbefestigungsbolzen
der Bolzenumfang in drei Funktionsbereiche gegliedert ist, den Zylinderbereich,
die rinnenförmige
Freimachung und den Exzenterbereich, welcher über das Nennmaß der Zylinderfläche heraussteht,
wobei der Bolzen im Verbindungsbereich die rinnenförmige Freimachung
aufweist, kann der Bolzen in eine geeignete Durchbrechung eingesetzt
werden und eine sichere Fügung erzielt
werden. Hierzu weist der Bolzen im Anschluss an die Freimachung
den Exzenterbereich auf. Ein solcher Armlehnenbefestigungsbolzen
wird dann durch Einsetzen und Drehen gegen über einer entsprechend ausgebildeten
Durchbrechung in der unten noch näher besprochenen Armlehnenbefestigungsvorrichtung
einfach gefügt
und führt
zu einer sicheren Verbindung zwischen Armlehne und Fahrzeugsitz.
Hierfür
ist der Exzenterbereich mit einer größeren Steigung im Vergleich
zur virtuell gedachten Zylinderform ausgeführt. Dies bedeutet, dass der Exzenterbereich
ein Übermaß gegenüber einer
zylinderförmigen
Oberfläche
(bezogen auf den Zylinderbereich des Bolzens) aufweist, sich also
außerhalb dieser
Fläche
befindet. Dadurch, dass die Durchbrechung der Befestigungsstruktur
einen kreisförmigen Bereich
und einen zum Mittelpunkt dieses kreisförmigen Bereichs exzentrisch
angeordneten Sperrbereich aufweist, kann in ihr der Armlehnenbefestigungsbolzen
in sehr einfacher Art und Weise bei einem Fügeprozess verkeilt werden.
Dafür ist
es lediglich notwendig, dass die beiden Teile, nämlich die erfindungsgemäße Armlehnenbefestigungsvorrichtung
und der erfindungsgemäße Armlehnenbefestigungsbolzen
in ihren Abmessungen aufeinander abgestimmt sind. Der Sperrbereich
weist hierbei eine kleinere Steigung im Vergleich zu der virtuellen
Weiterführung
des kreisförmigen
Bereichs auf. Dies bedeutet, dass sich die Durchbrechung im Sperrbereich innerhalb
der virtuellen Kreislinie befindet. Gleichzeitig weist der Einführbereich
eine größere Steigung als
die virtuelle Kreislinie auf, so dass sich dieser Einführbereich
außerhalb
der virtuellen Kreislinie befindet. Durch die Verkeilung des Armlehnenbefestigungsbolzens
mit der Armlehnenbefestigungsvorrichtung aufgrund der exzentrischen
Bereiche, die mit den kreisförmigen
Bereichen des jeweils anderen Fügepartners
zusammenwirken, werden die oben schon zu den einzelnen Bestandteilen
der Armlehnenbefestigung genannten Vorteile erzielt. Dass der Zylinderbereich
des Bolzens gleich groß wie
der kreisförmige
Bereich der Durchbrechung ist, bedeutet, dass der Zylinderbereich
quasi spielfrei in den kreisförmigen
Bereich passt, also geometrisch gesehen geringfügig kleiner ist.
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Vorteilhafterweise
erstrecken sich der Zylinderbereich über etwa 180°, die rinnenförmige Freimachung über etwa
100° und
der Exzenterbereich über
etwa 80° des
Umfangs des Bolzens. Unter „etwa” ist bei
den vorgenannten Winkelangaben jeweils ein symmetrischer Bereich
um den angegebenen Winkel von ±25° zu verstehen.
Dem Fachmann ist klar, dass die Kombination der drei Bereiche mit
diversen Winkeln aus dem angegebenen Bereich möglich ist, wobei sich die drei
Winkel zu 360° addieren. Bevorzugt
werden die konkret angegebenen Winkel bzw. die im Ausführungsbeispiel
dargestellten Winkel. Durch die angegebene Ausgestaltung kann der Bolzen
sowohl einfach hergestellt als auch einfach und sicher gefügt werden.
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Eine
vorteilhafte Weiterbildung des Armlehnenbefestigungsbolzens sieht
vor, dass sich die Freimachung über
die gesamte Länge
des Bolzens erstreckt. Dadurch kann der Armlehnenbefestigungsbolzen
als Strangpressprofil oder als rollprofiliertes Halbzeug hergestellt
werden und in einem Nacharbeitsgang auf die gewünschte Länge konfektioniert werden.
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Eine
weitere vorteilhafte Weiterbildung des Armlehnenbefestigungsbolzens
sieht vor, dass der Bolzen von einer Schiebehülse umschlossen wird, die in
Längsrichtung
des Bolzens beweglich ist und die an dem dem Verbindungsbereich
zugewandten Ende ein Formschlusselement aufweist, das einen Teil
der Freimachung ausfüllt.
Dadurch ist es möglich, eine
Rückdrehsicherung
bei einer Armlehnenbefestigung auszubilden. Dadurch wird ein ungewolltes
Lösen der
Fügung
der Armlehnenbefestigung verhindert.
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Eine
weitere vorteilhafte Weiterbildung des Armlehnenbefestigungsbolzens
sieht vor, dass die Schiebehülse
durch eine Feder in Richtung auf den Verbindungsbereich gedrückt wird.
Dadurch wird die vorher beschriebene Rückdrehsperre beim Fügeprozess
nach einem der Patentansprüche
19–22
in Verbindung mit einer geeigneten Armlehnenbefestigung automatisch
gebildet, ohne dass ein zusätzlicher
Arbeitsgang nötig
wäre.
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Die
Schiebehülse
weist bevorzugt eine zylindrische Außenkontur auf, um eine ästhetisch
ansprechende Form der gesamten Armlehnenbefestigung zu gewährleisten.
Darüber
hinaus wird durch die runde zylindrische Außenkontur vermieden, dass Ecken oder
Kanten vorhanden sind, die ein Verletzungsrisiko darstellen. Aus
designerischen Überlegungen kann
die Außenkontur
auch eine andere, auf den Rest der Armlehnenbefestigung abgestellte
Form aufweisen. Dadurch lassen sich äußerst ansprechende Designergebnisse
erzielen.
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Vorteilhafterweise
erstrecken sich der kreisförmige
Bereich über
etwa 180°,
der Einführbereich über etwa
75° und
der Sperrbereich über
etwa 105° des
Umfangs der Durchbrechung. Unter „etwa” ist bei den vorgenannten
Winkelangaben jeweils ein symmetrischer Bereich um den angegebenen
Winkel von ±25° zu verstehen.
Dem Fachmann ist klar, dass die Kombination der drei Bereiche mit
diversen Winkeln aus dem jeweils angegebenen Bereich möglich ist, wobei
sich die drei Winkel zu 360° addieren.
Bevorzugt werden die konkret angegebenen Winkel bzw. die im Ausführungsbeispiel
dargestellten Winkel.
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Eine
vorteilhafte Weiterbildung der Armlehnenbefestigungsvorrichtung
sieht vor, dass im Sperrbereich ein Zahn einstückig mit der Befestigungsstruktur
ausgebildet ist und sich in Richtung auf den Mittelpunkt des kreisförmigen Bereichs
erstreckt. Der Zahn im Sperrbereich dient in Zusammenwirkung mit der
Freimachung des Armlehnenbefestigungsbolzens als Anschlag für den Fügeprozess,
so dass für den
Monteur klar ist, an welcher Stelle der Fügevorgang beendet werden muss,
um eine optimale Verkeilung zwischen Armlehnenbefestigungsvorrichtung und
Armlehnenbefestigungsbolzen zu erreichen. Bevorzugt erstreckt sich
der Zahn über
etwa 35° des Umfangs
der Durchbrechung. Unter „etwa” ist hier
ein Bereich von 10° bis
60° gemeint.
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Bevorzugt
schließt
sich der Zahn direkt an den Einführbereich
an. Dadurch sind die beiden unterschiedlichen Exzenterbereiche – zum einen
der Einführbereich
mit einer größeren Steigung
und zum anderen der Sperrbereich mit einer kleineren Steigung, jeweils
bezogen auf die virtuelle Kreislinie – räumlich durch den Zahn voneinander
getrennt.
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Eine
vorteilhafte Weiterbildung der Armlehnenbefestigungsvorrichtung
sieht vor, dass der Zahn in der Draufsicht eine im Wesentlichen
trapezförmige Form
hat. Dadurch sind die Flächen,
die mit den Begrenzungsflächen
der Freimachung des Armlehnenbefestigungsbolzens in Kontakt kommen,
um die Endposition des Fügevorgangs
festzulegen, gut aufeinander abstimmbar. Hierdurch ergibt sich eine
einfache Herstellung der beiden genannten Teile mit einfach zu realisierender
Geometrie.
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Bevorzugt
ist die Befestigungsstruktur Teil einer Rückenstruktur eines Fahrzeugsitzes,
so dass die Armlehne in einfacher Art und Weise mit der Rückenlehne
des Fahrzeugsitzes verbunden werden kann.
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Eine
weitere vorteilhafte Weiterbildung der Armlehnenbefestigungsvorrichtung
sieht vor, dass sich die Durchbrechung fluchtend durch einen Außenträger und
einen Innenträger
der Rückenstruktur erstreckt.
Dadurch erreicht die durch die Armlehnenbefestigungsvorrichtung
und den Armlehnenbefestigungsbolzen gebildete Armlehnenbefestigung
eine gute Führung
und eine zusätzliche
Fläche
für den
Endanschlag in der verkeilten Position, wodurch sie noch sicherer
in ihrem Halt nach dem Abschluss des Fügevorgangs wird.
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Bevorzugt
ist dabei der Exzenterbereich des Bolzens im Wesentlichen gleich
ausgebildet wie der Einführbereich
der Durchbrechung. „Im
Wesentlichen gleich ausgebildet” bedeutet,
dass der Bolzen mit geringfügigem
Spiel, so dass gerade keine Kraft zum Einführen benötigt wird, in die Durchbrechung passt.
Bei einer solchen Abstimmung der beiden Teile Bolzen und Durchbrechung
wird bei der Drehung des Bolzens in der Durchbrechung die Verspannung beim
Drehen des Bolzens innerhalb der Durchbrechung von Beginn der Drehbewegung
an schon eingeleitet und bis zum Fügepunkt gesteigert.
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Dadurch,
dass eine Begrenzungsfläche
der Freimachung des Bolzens an einer Fläche des Zahns der Durchbrechung
anliegt, wird ein Anschlag für
den Fügevorgang
zur Verfügung
gestellt, so dass klar ist, an welcher Stelle dieser Fügevorgang
beendet ist. Eine drehwinkelgenaue Fügeposition ist Voraussetzung
für eine
prozesssicher wiederholgenaue Nullposition des Winkelverstellbereiches
einer Armlehne.
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Eine
weitere vorteilhafte Weiterbildung der Armlehnenbefestigung sieht
vor, dass das Formschlusselement der Schiebehülse den Bereich zwischen dem
Zahn der Durchbrechung und einer Begrenzungsfläche der Freimachung des Bolzens
formschlüssig
verschließt.
Dadurch wird die oben schon ausgeführte Rückdrehsperre realisiert. Ein
Rückdrehen
des Armlehnenbefestigungsbolzens innerhalb der Armlehnenbefestigungsvorrichtung
ist nicht mehr möglich,
da dies durch das formschlüssige
Ausfüllen der
Freimachung zwischen der Begrenzungsfläche des Bolzens und der Fläche des
Zahns der Durchbrechung unterbunden wird. Einzig bei einer so hohen Belastung,
die eine Verbiegung des Zahns oder ein Herausbrechen des Zahns nach
sich ziehen wurde, wurde die Rückdrehsperre
aufgehoben.
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Vorteilhafterweise
ist am befestigungsvorrichtungsfernen Ende des Bolzens eine Armlehne verdrehsicher
zu diesem festgelegt. Dadurch kann der an der Armlehne vormontierte
Bolzen mit der Armlehnenbefestigungsvorrichtung als Ganzes gefügt werden,
was die Gesamtmontage der Armlehne an einen Fahrzeugsitz erleichtert
und verkürzt.
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Vorteilhafterweise
dient dabei die Armlehne als Widerlager für die Feder der Schiebehülse, wodurch
kein zusätzliches
Widerlager zu der sowieso benötigten
Armlehne vorgesehen werden muss, was Ressourcen und Geld spart.
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Schließlich wird
die Aufgabe auch noch durch ein Verfahren zum Fügen eines Armlehnenbefestigungsbolzens
mit einer Armlehnenbefestigungsvorrichtung gemäß den Merkmalen des Patentanspruchs
19 gelöst.
Durch die Verwendung der oben schon näher ausgeführten erfindungsgemäßen Armlehnenbefestigungsbolzen
und Armlehnenbefestigungsvorrichtung für den Fügeprozess wird eine einfache,
preiswerte und ohne zusätzliche
Hilfsmittel mögliche
Montage einer Armlehne an einem Fahrzeugsitz gewährleistet. Dies erfolgt durch
ein einfaches Einführen
des Bolzens in die Durchbrechung, wobei die in ihrer Größe übereinstimmenden
Zylinderbereich und kreisförmiger
Bereich zusammenfallen. In dieser Position ist keine Verkeilung
zwischen Armlehnenbefestigungsbolzen und Armlehnenbefestigungsvorrichtung
gegeben. Danach wird der Bolzen in der Durchbrechung in der Drehrichtung
gedreht, bis sein Exzenterbereich sich mit dem kreisförmigen Bereich
der Durchbrechung verkeilt hat und der Sperrbereich der Durchbrechung
sich mit dem Zylinderbereich des Bolzens verkeilt hat, so dass der
Zylinderbereich des Bolzens an einer Stelle gegen den kreisförmigen Bereich
der Durchbrechung gedrückt wird.
Man erhält
somit eine Art Dreipunktanlage, die durch die beiden Verkeilungsstellen
und die Druckstelle gebildet wird.
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Eine
vorteilhafte Weiterbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens sieht vor, dass
die Drehung in eine Endposition so weit erfolgt, bis eine Begrenzungsfläche der
Freimachung des Bolzens an einer Fläche des Zahns der Durchbrechung
anliegt. Durch den oben schon beschriebenen Anschlag in der Endposition
des Fügeprozesses
ist für
den Monteur durch den deutlichen Anstieg des Drehmomentes klar ersichtlich,
dass die Fügeoperation
beendet ist und der optimale Grad der Vorspannung erreicht ist.
Bevorzugt wird die Drehrichtung dabei so gewählt, dass sie mit der Hauptbelastungsrichtung
der Armlehne zusammenfällt.
Dadurch wird eine ungewollte Rückwärtsdrehung
entgegen der Drehung des Fügeprozesses
verhindert.
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Eine
weitere vorteilhafte Weiterbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens
sieht vor, dass das Formschlusselement der Schiebehülse in der
Endposition in den Bereich zwischen dem Zahn der Durchbrechung und
einer Begrenzungsfläche
der Freimachung des Bolzens eingebracht wird. Dadurch wird die oben
schon ausgeführte
Rückdrehsperre
aktiviert und ein ungewolltes Lösen
der gefügten
Armlehnenbefestigung ist nicht mehr möglich.
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Besonders
bevorzugt geschieht die Einbringung des Formschlusselements zur
Sicherstellung der Rückdrehsperre
automatisch mittels der Feder an der Schiebehülse, die automatisch durch
die Armlehne in der Endposition des Fügeprozesses in die Freimachung,
die innerhalb der Durchbrechung noch nicht durch den Zahn abgedeckt
ist, hineingedrückt wird.
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Weitere
Vorteile und Einzelheiten der Erfindung werden anhand des in den
Figuren dargestellten Ausführungsbeispiels
näher erläutert. Es
zeigen:
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1 eine
Draufsicht auf einen Teil einer Armlehnenbefestigungsvorrichtung
mit Durchbrechung,
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2 einen
Querschnitt durch einen Bolzen, der auf die Durchbrechung der 1 abgestimmt
ist,
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3 einen
schematischen Schnitt durch eine erfindungsgemäße Armlehnenbefestigung im ungefügten Zustand,
-
4 einen
Schnitt gemäß 3 in
einer zweiten, gefügten
Position,
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5 eine
perspektivische Ansicht einer erfindungsgemäßen Armlehnenbefestigung in
einer Stellung gemäß 3,
in der noch keine Fügung
vorliegt, und
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6 die
Armlehnenbefestigung der 5 in einer Zwischenposition
zwischen den beiden in den 3 und 4 dargestellten
Positionen, bei der der Fügevorgang
noch nicht abgeschlossen ist.
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In 1 ist
schematisch eine Draufsicht auf eine Befestigungsstruktur 17 einer
Armlehnenbefestigungsvorrichtung gezeigt. Diese weist eine Durchbrechung 11 auf,
bei der ein Zahn 14 stehengelassen wurde, der sich vom
Rand der Durchbrechung 11 zur Mitte hin erstreckt. Der
Zahn 14 hat in seiner Draufsicht im Wesentlichen eine trapezförmige Form.
Damit wird an seiner linken Fläche
eine erste Fläche 15 und
an seiner rechten Fläche
eine zweite Fläche 16 gebildet,
die in die Durchbrechung 11 hineinragen. Der Zahn 14 ist
dabei einstückig
mit der Befestigungsstruktur 17 ausgebildet. Die Befestigungsstruktur
ist regelmäßig als
ein Blechteil gefertigt, das mittels der üblichen Verfahren hergestellt
werden kann. Da diese für
den Fachmann bekannt und auch nicht erfindungswesentlich sind, wird
darauf verzichtet, hierzu nähere
Ausführungen
zu machen.
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Die
Befestigungsstruktur 17 kann ein Teil einer Trägerstruktur
einer Rückenlehne
eines Fahrzeugsitzes sein. Allerdings sind auch andere Ausgestaltungen
möglich,
beispielsweise an einer Vorrichtung, die ortsfest zu dem Fahrzeug
und separat vom Fahrzeugsitz ausgebildet ist.
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Die
Durchbrechung 11 ist in dem Bereich, der dem Zahn 14 gegenüber liegt,
in der Draufsicht rund ausgeführt
und weist dort somit einen kreisförmigen Bereich 12 auf.
Dagegen ist die Durchbrechung 11 sowohl links als auch
rechts des Zahns 14 exzentrisch zu dem kreisförmigen Bereich 12 ausgebildet.
Hierdurch entsteht rechts des Zahns 14 ein Sperrbereich 13,
der in Zusammenwirkung mit dem unten näher beschriebenen Bolzen 1 im
Fügeprozess
zu einer Verkeilung führt.
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In
dem dargestellten Ausführungsbeispiel weist
der kreisförmige
Bereich 12 der Durchbrechung 11 einen Winkel von
180° des
Umfangs der gesamten Durchbrechung 11 auf. Auf den Einführbereich 21,
der sich direkt an den kreisförmigen
Bereich 12 anschließt,
entfällt
ein Winkelbereich von 77° des Umfangs
der Durchbrechung 11. Auf der anderen Seite des kreisförmigen Bereichs 12 schließt sich
der Sperrbereich 13 an, der einen Winkelbereich von 68° des Umfangs
der Durchbrechung 11 einnimmt. Diese beiden exzentrisch
zum kreisförmigen
Bereich 12 ausgebildeten Bereiche werden durch den Zahn 14 voneinander
getrennt, der einen Winkelbereich von 35° des Umfangs der Durchbrechung 12 einnimmt. Die
genannten Winkelangaben sind lediglich beispielhaft und als bevorzugt
zu verstehen. Wie oben schon im allgemeinen Beschreibungsteil ausgeführt, ist
eine Variation der angegebenen Winkel um einen großen Winkelbereich
möglich,
so dass die erfindungsgemäße Wirkung
und Verwendungsweise dennoch gewährleistet
bleibt.
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Der
Einführbereich 21 weist
gegenüber
einer virtuellen Kreislinie 22 – die die Fortführung des
kreisförmigen
Bereichs 12 darstellt – eine
größere Steigung
auf. Dies bedeutet, dass der Einführbereich 21 sich
außerhalb
der virtuellen Kreislinie 22 befindet. An der Schnittfläche zwischen
dem Einführbereich 21 und
dem Zahn 14 ist somit ein bestimmter Abstand zur virtuellen
Kreislinie 22 gegeben, der von dem Steigungswinkel α abhängt, der
zwischen der virtuellen Kreislinie 22 und der Begrenzungsfläche des
Einführbereichs 21 gebildet
wird. Der erste Steigungswinkel α kann über einen
großen
Winkelbereich variiert werden. Von ihm hängt in Verbindung mit dem unten
näher beschriebenen
dritten Steigungswinkel γ ab,
welche Spannung sich bei der Verdrehung eines unten näher ausgeführten Bolzens 1 innerhalb
der Durchbrechung 11 einstellt.
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Im
Gegensatz zu der größeren Steigung
des ersten Steigungswinkels α ist
die Steigung des Exzenters im Sperrbereich 13 kleiner in
Bezug auf die virtuelle Kreislinie 22. Dies bedeutet, dass
die Kontur des Sperrbereichs 13 sich innerhalb der virtuellen Kreislinie 22 befindet.
Zwischen der virtuellen Kreislinie 22 und der Kontur des
Sperrbereichs 13 ist ein zweiter Steigungswinkel β ausgebildet,
der ebenfalls in seiner Größe variierbar
ist. Je nach Größe des zweiten
Steigungswinkels β erhält man an
der Schnittfläche
zwischen Sperrbereich 13 und Zahn 14 eine unterschiedliche
Höhe zwischen
virtueller Kreislinie 22 und der Kontur des Sperrbereichs 13.
Von der Größe des zweiten
Steigungswinkels β hängt die Druckkraft
ab, die aus diesem Bereich auf den unten näher ausgeführten Bolzen 1 in
seinem Fügeprozeß ausgeübt wird.
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In 2 ist
ein Bolzen 1 dargestellt, der eine Freimachung 3 aufweist,
die im Bereich des Zahnes 14 (siehe 3) angeordnet
wird. Der Bolzen 1 weist in dem der Freimachung 3 gegenüberliegenden
Bereich – in
Analogie zur Durchbrechung 11 – einen Zylinderbereich 4 auf.
Der Radius dieses Zylinderbereichs 4 ist quasi gleich groß wie der
Radius des kreisförmigen
Bereichs 12 der Durchbrechung 11, so dass in diesem
Bereich eine formschlüssige
und spielfreie Anlage des Bolzens 1 an der Durchbrechung 11 gegeben
ist. Dagegen ist der Bolzen 1 links der Freimachung 3 nicht
zylindrisch ausgebildet sondern weist einen Exzenterbereich 5 auf.
Dieser Exzenterbereich 5 ist so auf die unterschiedlichen
Bereiche der Durchbrechung 11, nämlich den kreisförmigen Bereich 12 und
den Sperrbereich 13 links des Zahns 14, abgestimmt,
dass eine Einführung
senk recht zur dargestellten Zeichenebene spielfrei möglich ist.
Die Freimachung 3 wird durch eine erste Begrenzungsfläche 6 – die in
der 2 links dargestellt ist – und eine zweite Begrenzungsfläche 7 – die in
der 2 rechts dargestellt ist – gebildet.
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Der
Zylinderbereich 4 des Bolzens 1 nimmt 180° des Umfangs
ein. Die Freimachung 3 weist dagegen 97° des Umfangs auf und der Exzenterbereich 5 weist
83° des
Umfangs auf.
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Der
Exzenterbereich 5 weist gegenüber einer virtuellen Zylinderfläche 23 eine
größere Steigung
auf. Dies bedeutet, dass die Kontur des Sperrbereichs 5 außerhalb
der virtuellen Zylinderfläche 23 verläuft. Zwischen
der virtuellen Zylinderfläche 23 und
der Kontur des Exzenterbereichs 5 wird somit ein dritter
Steigungswinkel γ gebildet.
Im dargestellten Ausführungsbeispiel
ist der dritte Steigungswinkel γ gleich
groß wie
der erste Steigungswinkel α der Durchbrechung 11 (s. 1).
Dies bedeutet, dass bei aufeinander abgestimmten Radien des Zylinderbereichs 4 des
Bolzens 1 und des kreisförmigen Bereichs 12 der
Durchbrechung 11 (s. 1) ein passgenaues,
quasi spielfreies Einführen
des Bolzens 1 in die Durchbrechung 11 erfolgen
kann. Dies wird unten noch näher
zur 3 beschrieben.
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In 3 ist
der Bolzen 1 der 2 in die Durchbrechung 11 der 1 eingeschoben
worden. Die erste Begrenzungsfläche 6 stößt dabei
formschlüssig
an der ersten Fläche 15 des
Zahnes 14 an. Dagegen ist zwischen der zweiten Fläche 16 des Zahns 14 und
der zweiten Begrenzungsfläche 7 der Freimachung 3 ein
Freiraum vorhanden.
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Wie
man auch in 4 gut sieht, ist der Exzenterbereich 5 des
Bolzens 1 und der Sperrbereich 13 der Durchbrechung 11 nicht
mit der gleichen Exzenterkontur versehen. Der Exzenterbereich 5,
der in der 4 in seiner Fügeposition
dargestellt ist, hat eine größere Steigung
zum Ausgleich ferti gungsbedingter Toleranzfelder. Dagegen weist
der Sperrbereich 13 der Durchbrechung 11 eine
kleinere Steigung auf und ermöglicht
die Selbsthemmung und das sichere Spannen in der Kontur. Die Abmessungen sind
dabei so gewählt,
dass sich beim Spannvorgang mindestens der Sperrbereich 13 innerhalb
der Streckgrenzen befindet. Es findet eine Art Verkeilung statt.
Im exzentrischen Sperrbereich 13 der Durchbrechung 11 ist
ein Teil des dort zylindrisch ausgebildeten Bolzens 1 angeordnet
und weist somit dort ein Übermaß auf. Dieses Übermaß entspricht
dem schraffiert dargestellten ersten Druckbereich 24. Zusätzlich steht
der Exzenterbereich 5 des Bolzens 1 über den
dort kreisförmigen
Bereich 12 der Durchbrechung 11 heraus. Dieses Übermaß entspricht
dem ebenfalls schraffiert dargestellten zweiten Druckbereich 25.
Die durch die Verformung des Bolzens 1 und der Durchbrechung 11 in
diesen beiden Druckbereichen 24, 25 entstehende
Spannung drückt
den Bolzen 1 in einem dritten Bereich (für das dargestellte Beispiel
befindet sich dieser ca. 30° rechts
vom tiefsten Punkt) gegen die Durchbrechung 11. Man erhält somit
eine Drei-Punkt-Pressung
des Bolzens 1 in der Durchbrechung 11.
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Die
in 4 dargestellte Fügeposition wird durch eine
Drehung entlang der Drehrichtung 20 entgegen dem Uhrzeigersinn
gegenüber
der 1 erreicht. Das Drehmoment entgegengesetzt zur
Fügerichtung
ist abhängig
von den gewählten
geometrischen Parametern der Exzenter und beträgt etwa ein Drittel des Anzugmoments.
Falls diese Differenz für den
Einsatzzweck unakzeptabel ist, ist die in 4 dargestellte
Rückdrehsperre
vorgesehen. Dabei wird in der Endposition nach dem Fügeprozess
in den Freiraum zwischen der ersten Fläche 15 des Zahns 14 und
der ersten Begrenzungsfläche 6 des
Bolzens 1 ein Formschlusselement 9 eingeschoben.
Dieses ist so geformt, dass es den leeren Bereich zwischen der ersten
Begrenzungsfläche 6 und
der ersten Fläche 15 formschlüssig ausfüllt und
damit dafür
sorgt, dass eine Drehbewegung entgegen der Drehrichtung 20,
die während
des Fügevorgangs
durchgeführt wurde,
für den
Bolzen 1 nicht mehr möglich
ist. Der Bolzen 1 ist so mit nicht nur aufgrund der Exzentrizität mit der
Durchbrechung 11 horizontal elastisch, also kraftschlüssig vorgespannt,
sondern auch noch in Drehrichtung 20 durch einen Formschluss
festgelegt.
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Das
Prinzip des Befestigungssystems aus Armlehnenbefestigungsbolzen
und Armlehnenbefestigungsvorrichtung, die den Bolzen 1 bzw.
die Durchbrechung 11 aufweisen, besteht darin, die Exzentrizität des Bolzens 1 innerhalb
der Schnittstelle zwischen der Befestigungsstruktur 17 und
dem Armlehnenkörper
(nicht gezeigt) zur gezielten Änderung
des Drehmoments im Arbeitsbereich der Armlehne zu nutzen. Im Hauptarbeits-
und Einstellbereich ist eine leichtgängige aber spielarme Bewegungscharakteristik
zur einfachen, komfortablen Verstellung des Neigungswinkels erwünscht. In
einer aufgeklappten Parkposition parallel zur Rückenstruktur soll dagegen eine
deutliche Bremswirkung das selbsttätige Verlassen dieser Parkposition
verhindern.
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In
den 5 und 6 wird das vorher Beschriebene
noch einmal anhand einer perspektivischen Ansicht beschrieben. Dabei
zeigt 5 den Bolzen 1 in der in 3 dargestellten
Einführlage. Der
Bolzen 1 wurde hierbei entlang seiner Längsachse mit seinem Verbindungsbereich 2 in
die Durchbrechung 11 der Befestigungsstruktur 17 eingeschoben. Dies
erfolgt hier so weit, dass der Bolzen 1 sowohl durch einen
Außenträger 18 als
auch einen Innenträger 19 – in beiden
ist die identische Durchbrechung 11 (für den Innenträger 19 nicht
dargestellt) ausgebildet – geführt wurde.
In dieser Position schlägt – wie in 3 deutlicher
zu sehen – die
erste Begrenzungsfläche 6 des
Bolzens 1 an der ersten Fläche 15 der Durchbrechung 11 an.
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Auf
dem Bolzen 1 ist eine Schiebehülse 8 mit zylindrischer
Außenkontur
angeordnet. Diese Schiebehülse 8 kann
entlang der Längsachse
des Bolzens 1 zu diesem verschoben werden. Über das
Ende der Schiebehülse 8,
das der Durchbrechung 11 gegen über liegt, steht das oben schon
zu 4 beschriebene Formschlusselement heraus, das
einstückig
mit der Schiebehülse 8 gefertigt
ist. Die Schiebehülse 8 kann
aus einem geeigneten Kunststoff gefertigt sein, der die in der Sperrposition
(gemäß 4)
auf sie auftretenden Kräfte
aushält,
ohne dass eine Verformung oder Zerstörung eintreten würde. Die
Schiebehülse 8 wird
durch eine Feder 10 in Richtung der Durchbrechung 11 gedrückt, so
dass das Formschlusselement 9 am Zahn 14 anstößt. In 5 ist aus Übersichtlichkeitsgründen ein
Abstand zwischen dem Zahn 14 und dem Formschlusselement 9 gelassen
worden. Außerdem
wurde aus Übersichtlichkeitsgründen die
Armlehne weggelassen, die auf dem Bolzen 1 montiert ist
und als Widerlager für
die Feder 10 fungiert. Für den Fachmann ist klar, dass die
Armlehne am linken Endbereich des Bolzens 1 angeordnet
ist und wie dies erfolgen kann.
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In 6 ist
nun eine Zwischenposition dargestellt, die vom Bolzen 1 innerhalb
der Durchbrechung 11 während
des Fügevorgangs
eingenommen wird. Hierbei hat ausgehend von der Darstellung der 5 eine
Drehung in Drehrichtung 20 von ca. 30° stattgefunden. In dieser Position
kommt schon leicht die Verkeilungswirkung der unterschiedlichen
exzentrischen Bereiche an Bolzen 1 und Durchbrechung 11 zum
Tragen. Keine der beiden Begrenzungsflächen 6, 7 der
Freimachung 3 hat in dieser Position Kontakt mit einer
der beiden Flächen 15, 16 des
Zahns 14. Wird der Bolzen 1 weiter in Drehrichtung
gedreht, im dargestellten Ausführungsbeispiel
handelt es sich um 60° (wobei
dies keinesfalls beschränkend
für die Erfindung
ist), kommt man in die in 4 dargestellte Endposition
des Bolzens 1. In dieser Position liegt die zweite Begrenzungsfläche 7 des
Bolzens direkt an der zweiten Fläche 16 des
Zahns 14 an. Ein Weiterdrehen ist hier nicht mehr möglich. Die
Schiebehülse 8 mit
dem Formschlusselement 9 hat sich so weit mitgedreht, dass
das Formschlusselement 9 nun links vom Zahn 14 liegt
und aufgrund der Feder 10 in den Freiraum zwischen Zahn 14 und
erster Begrenzungsfläche 6 des
Bolzens 1 hinein ge drückt
wird. Dies geschieht so weit, bis die Schiebehülse 8 an der Befestigungsstruktur 17 anschlägt.
-
Die
Verbindung ist somit gefügt
und der Bolzen 1 ist fest in der Befestigungsstruktur 17 verankert,
sowohl aufgrund der Verkeilungswirkung durch die exzentrischen Bereiche,
in der Art einer Dreipunktanlage, als auch durch das Formschlusselement 9.
-
Wird
im Belastungsfall das Drehmoment weiter erhöht, steht der Anschlag der
potentiellen Drehbewegung formschlüssig entgegen, die Kraftschlussanteile
wirken weiter. Die Drehrichtung 20, die die Verdreh- und
Fügerichtung
angibt, wird regelmäßig in die
Hauptbelastungsrichtung der Armlehne gelegt. Ist die Armlehne entsprechend
dimensioniert zur Aufnahme heute üblicher Lastenheftforderungen
und damit in der Lage, auch in der Fügerichtung, also der Drehrichtung 20,
Kräfte
zu übertragen,
welche größer sind
als die notwendigen Fügekräfte, so
kann die Armlehne werkzeuglos montiert werden. Dies hat den Vorteil,
dass eine Nachrüstung
vor Ort bei einem Kundensonderwunsch möglich ist.
-
Die
Schiebehülse 8 mit
dem Formschlusselement 9 ist gleichzeitig ein Tiefenanschlag
und eine Positionierhilfe. Sie ist verdrehgesichert auf dem Bolzen 1 verschiebbar
angeordnet. Sie wird dabei federvorgespannt gegen die Formschlusskontur
als Tiefenanschlag genutzt und füllt
nach Erreichen der endgültigen
Fügeposition
mit dem Formschlusselement 9 als Rückdrehsperre den Freiraum der
Freimachung 3 zwischen erster Begrenzungsfläche 6 und
erster Fläche 15 aus.
Es ist auch möglich,
verschieden lange Schiebehülsen 8 zu
verwenden, womit unterschiedliche Armlehnenabstandsmaße realisiert
werden können.
Die Schiebehülse 8 zeigt
dabei mit dem Verlassen der Anschlagposition, die sie beim Einschieben
des Bolzens 1 in die Durchbrechung 11 einnimmt,
und dem Erreichen des Bereichs der Sicherungsposition gemäß 4 das
Erreichen der endgültigen
Fügeposition
an. Sie verdeckt gleichzeitig als Designele ment den Bolzen 1 mit
seiner Formschlusskontur in Form der Freimachung 3.
-
Zum
Schluss seien noch einmal die Vorteile einer erfindungsgemäßen Armlehnenbefestigung
zusammengestellt: Allein durch die Positionierungstiefe des Bolzens 1 können mit
gleichen Teilen unterschiedliche Armlehnenabstandsmaße realisiert
werden. Es kann eine drehwinkelgenaue Montageposition mit geringem
Aufwand erzielt werden. Es ist weder ein Schweißen von Teilen noch die Verwendung von
Prozesswärme
nötig.
Ein hoher Traganteil liegt in der Struktur und somit gibt es eine
entsprechend niedrige Flächenpressung.
Die robuste Geometrie erleichtert das Finden der Durchbrechung 11 im
gepolsterten und bezogenen Zustand, da keine empfindlichen Gewinde
vorhanden sind. Die Verbindung unterschiedlicher Werkstoffe ist
problemlos möglich. Die
Positionierung des Bolzens 1 in der Fügestelle ist ohne Kraftaufwand
möglich.
Man erzielt einen Designvorteil, da nur ein einziger Durchbruch
im Polsterungsbezug der Rückenlehne
notwendig ist. Gleichzeitig muss der Bezug weder eingeklemmt noch
eingespannt werden. Jederzeit ist eine Prozesskontrolle über den
Drehwinkel und/oder die Position der Schiebehülse 8 möglich. Aufgrund
der Doppelexzenterlösung
am Bolzen 1 und der Durchbrechung 11 erfolgt eine
gute Kompensation großer
Toleranzfelder. Wegen der asymmetrischen Fügegeometrie werden eine Vertauschung
sowie Fehlmontagen verhindert. Die Kontur des Bolzens 1 wird
aufgrund des Formschlusses für
Halteaufgaben innerhalb der Armlehne genutzt. Die Stellmomente können anhand
der Exzentrizität
der jeweiligen Bereiche beeinflusst werden. Es erfolgt eine optimale
Krafteinleitung in entsprechend ausgeführte Tragstrukturen der Rückenlehne
mit einem Innenträger 19 und
einem Außenträger 18.
-
- 1
- Bolzen
- 2
- Verbindungsbereich
- 3
- Freimachung
- 4
- Zylinderbereich
- 5
- Exzenterbereich
- 6
- Erste
Begrenzungsfläche
- 7
- Zweite
Begrenzungsfläche
- 8
- Schiebehülse
- 9
- Formschlusselement
- 10
- Feder
- 11
- Durchbrechung
- 12
- Kreisförmiger Bereich
- 13
- Sperrbereich
- 14
- Zahn
- 15
- Erste
Fläche
- 16
- Zweite
Fläche
- 17
- Befestigungsstruktur
- 18
- Außenträger
- 19
- Innenträger
- 20
- Drehrichtung
- 21
- Einführbereich
- 22
- Virtuelle
Kreislinie
- 23
- Virtuelle
Zylinderfläche
- 24
- Erster
Druckbereich
- 25
- Zweiter
Druckbereich
- α
- Erster
Steigungswinkel
- β
- Zweiter
Steigungswinkel
- γ
- Dritter
Steigungswinkel