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Die
vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung einer
Komponente einer Sitzstruktur für einen Kraftfahrzeugsitz,
sowie eine Sitzstruktur, die mehrere Komponenten aufweist, von denen
wenigstens eine Komponente mittels eines solchen Verfahrens hergestellt
worden ist, sowie einen Kraftfahrzeugsitz mit einer derartigen Sitzstruktur.
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Komponenten
für Sitzstrukturen von Kraftfahrzeugsitzen werden häufig
aus Metall hergestellt, wobei aus Gewichtsgründen Leichtmetallwerkstoffe
wie Aluminium- oder Magnesiumlegierungen verwendet werden. Sitzstrukturen
von Sitzlehnen sind dabei in der Regel U-förmig gestaltet
und weisen zumindest eine Quertraverse auf, die zwischen zwei Längsholmen
angeordnet ist. Die Längsholme und die Quertraverse können
jeweils aus separaten Bauteilen gefertigt sein. Alternativ kann
die Struktur aus Längsholmen und Quertraverse einstückig
hergestellt sein.
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Zur
Herstellung der Komponenten eignen sich Strangprofile. Aufgrund
der Konstanz des Querschnitts derartiger Strangprofile entlang ihrer
Profilstrangrichtung sind die Strangprofile jedoch nicht zugleich
für alle Bereiche der Komponente optimal geeignet. Um zusätzlich
dem Sitzrahmen weitere Formgebungen zu verleihen, die über
die Form des Strangprofils hinausgehen, werden bisher z. B. separate
Strukturelemente an das Strangprofil angebaut. Diese Maßnahme
dient auch zur lokalen Versteifung der Sitzstruktur.
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Aus
der
DE 41 38 647 C2 ist
ein Rückenlehnenrahmen für einen Sitz bekannt.
Der Rückenlehnenrahmen ist U-förmig gestaltet
und aus einem Biegeprofil gefertigt. Von einem oberen Abschnitt
aus erstrecken sich erste und zweite Seitenabschnitte. Der Rückenlehnenrahmen
ist dabei aus einem länglichen Profilmaterial hergestellt
und weist einen über seine Länge gleichmäßigen
Querschnitt auf. In einem oberen Abschnitt des Rahmens der Seitenabschnitte
sind Wandungsabschnitte des Profilmaterials entfernt.
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Aufgabe
der vorliegenden Erfindung ist es, eine Sitzstruktur für
einen Kraftfahrzeugssitz zu verbessern und ein Verfahren zur Herstellung
einer Komponente einer solchen Sitzstruktur bereitzustellen.
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Diese
Aufgabe wird durch die Merkmale der Ansprüche 1, 11 bzw.
12 gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen der
Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.
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Erfindungsgemäß wird
eine Komponente einer Sitzstruktur für ein Kraftfahrzeugsitz
aus einem Strangprofil hergestellt, wobei ein oder mehrere Durchbrüche
in eine Profilwand des Strangprofils ausgebildet werden. Ein solcher
Durchbruch kann als örtliche Schwächung der Profilwand
wirken. Erfindungsgemäß wird wenigstens ein Durchbruch
anschließend aufgeweitet.
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Durch
die Aufweitung eines Durchbruchs kann die Profilwand gezielt in
eine gewünschte Form gebracht werden. Insbesondere kann
die Profilwand in ihren äußeren Erstreckungen,
insbesondere in einer Breite, vergrößert werden
Beispielsweise können so Seitenteile bereichsweise verbreitert
werden, um – etwa im Bereich der, vorzugsweise vorderen,
Oberschenkel oder des, vorzugsweise oberen, Oberkörpers,
eine breitere Seitenführungsfläche vorzusehen,
wie sie etwa bei sogenannten Sportsitzen üblich ist. Auf
diese Weise kann wahlweise aus derselben Profilwand ein Seitenteil
ohne oder mit geringerer Breitenvariation, wie es bei einfacheren
oder komfortableren Sitzen eingesetzt wird, oder ein Seitenteil
mit größerer Breitenvariation, wie es bei Sportsitzen
eingesetzt wird, generiert werden.
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Zusätzlich
oder alternativ kann die Profilwand in ihren äußeren
Erstreckungen, insbesondere in einer Breite, vergrößert
werden, um in dem Strangprofil eine erhöhte Steifigkeit
zu bewirken. Die Profilwände der Komponente können
bestimmte Belastungen entsprechend der erhöhten Steifigkeit
verbessert aufnehmen. Es können mehrere derartige erste
Durchbrüche vorgesehen werden. Eine Komponente kann insbesondere
eine Quertraverse oder ein Längsschenkel einer Rückenlehnenstruktur
sein. Eine Komponente kann aber auch insbesondere ein kleineres
Element der Sitzstruktur darstellen. Eine Komponente kann als separates
Bauteil ausgestaltet sein. Eine Komponente kann einstückig
mit anderen Komponenten ausgestaltet sein.
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Unter
Strangprofil wird dabei insbesondere ein Profilelement verstanden,
welches nach DIN 8583-6 durch Durchdrücken,
vorzugsweise durch Fließ- oder Strangpressen, insbesondere
einer metallischen Knetlegierung, oder durch Extrudieren eines Kunststoffes,
insbesondere eines Thermoplastes oder Polyblends, i. e. einer Mischung
mehrerer Thermoplaste, hergestellt wird, indem das formbare Ausgangsmaterial
durch eine oder mehrere Matrizen gedrückt wird, die die äußere
Form des Stranges bestimmt. Als Profilstrangrichtung wird die Erzeugungsrichtung
beim Durchdrücken durch die Matrize bezeichnet.
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Zusätzlich
kann das Strangprofil im Bereich des Durchbruchs gestreckt werden.
Dies ist erleichtert durch den Durchbruch, da dieser eine Schwächung
des Strangprofils bzw. der Profilwand im Bereich des Durchbruchs
erzeugt. Die Streckung kann insbesondere in unterschiedliche Richtungen
und/oder mehrstufig erfolgen. Hierdurch kann das Strangprofil im
Bereich des Durchbruchs in eine Vielzahl unterschiedlicher Formen
gebracht werden. Die Formen können vorzugsweise an die
auftretenden Belastungen oder die geometrischen Bedingungen angepasst
werden. Das Strecken des Strangprofils kann insbesondere mittels
Streckziehen erfolgen, wie es beispielsweise im Dubbel,
Taschenbuch für den Maschinenbau, 22. Auflage, Seite S
28 beschrieben ist.
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Ein
Durchbruch kann durch Bohren hergestellt werden. Alternativ oder
in Kombination hierzu kann ein Durchbruch auch durch Schlitzen hergestellt
werden. Insbesondere kann zunächst eine Bohrung angebracht werden,
von der ausgehend ein Schlitz in die Profilwand eingebracht wird,
insbesondere in die Profilwand gesägt wird. Dabei können
mehrere Bohrungen, insbesondere zwei Bohrungen, mittels eines Schlitzes
zu einem Durchbruch verbunden werden. Eine Durchbruchrichtung ist
vorzugsweise quer, insbesondere im Wesentlichen rechtwinklig zur
Profilstrangrichtung ausgerichtet. Alternativ kann eine Durchbruchrichtung
parallel zur Profilstrangrichtung ausgerichtet sein.
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Ein
Durchbruch kann einseitig offen gestaltet sein. Insbesondere kann
ein Durchbruch in Form einer Einkerbung ausgebildet werden, die
vorzugsweise an einem Randbereich des Strangprofils angeordnet ist.
An die Einkerbung angrenzende Bereiche des Strangprofils können
vorzugsweise in vielfältiger Weise abgebogen werden.
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Vorzugsweise
kann zumindest ein zweiter Durchbruch in eine Profilwand angebracht
werden, insbesondere wenn die Profilwand eine geschlossene Profilkammer
zumindest teilweise, insbesondere vollständig, begrenzt.
Der zweite Durchbruch stellt dabei eine Öffnung der geschlossenen
Profilkammer dar. Es können zwei oder mehrere zweite Durchbrüche
angebracht werden. Alternativ oder in Kombination hierzu können
zwei zweite Durchbrüche angebracht werden, die in gegenüberliegenden,
insbesondere parallel zueinander angeordneten Profilwänden
ausgebildet sind. Die zweiten Durchbrüche können
dabei als Bohrungen ausgestaltet sein. Die zweiten Durchbrüche
können insbesondere koaxial zu einer gemeinsamen Bohrachse
angeordnet sein. Hierdurch kann eine Lagerung für ein Bauteil,
insbesondere für eine Welle oder einen Bolzen, bereitgestellt
werden. Vorzugsweise sind dabei die Profilwände, die die
beiden koaxial zueinander angeordneten zweiten Durchbrüche
aufweisen, beabstandet zueinander angeordnet, so dass sich axial
beabstandete Lagermöglichkeiten für die in die
zweiten Durchbrüche einzusetzenden Elemente ergeben. Insofern
werden zusätzliche Lagermittel wie Lagerhülsen, überflüssig.
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Ein
Durchbruch kann im Bereich einer Schnittkante zwischen zwei winklig
zueinander angeordneten Profilwänden angeordnet sein. Dadurch
können die beiden Profilwände lokal voneinander
getrennt werden. Wenn die beiden Profilwände winklig zueinander
angeordnet sind, kann eine der Profilwände in eine Umformrichtung
vereinfacht umgeformt werden, während die andere Profilwand
in eine andere Umformrichtung eine erhöhte Steifigkeit
aufweist. Durch die Möglichkeit, eine Profilwand lokal
separat von der anderen Profilwand umzuformen, ergeben sich weitere
Möglichkeiten zur Formgestaltung und zur Optimierung der
Steifigkeit.
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Ein
Profilwandabschnitt, insbesondere ein Profilwandabschnitt einer
aufgeweiteten, gestreckten und/oder abgebogenen Profilwand, kann
mit einer Profilwand verbunden werden. Dies kann insbesondere stoffschlüssig,
vorzugsweise mittels Kleben oder Verschweißen, erfolgen.
Hierdurch können, insbesondere nach einem Umformen, weitere
steifigkeitserhöhende Strukturen gebildet werden, vorzugsweise
ohne dabei zusätzliches Material aufzubringen.
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Die
Bezeichnung der Durchbrüche als erste und zweite Durchbrüche
dient lediglich der Unterscheidung der Durchbrüche in unterschiedliche
Arten von Durchbrüchen und hat keinerlei beschränkende
Wirkung bezüglich der Anzahl der Durchbrüche.
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Weitere
vorteilhafte Weiterbildungen der vorliegenden Erfindung ergeben
sich aus den Unteransprüchen und der nachfolgenden Beschreibung
bevorzugter Ausführungen. Hierzu zeigt, teilweise schematisiert:
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1 einen
U-förmigen Fahrzeugsitzrahmen
- a) in
perspektivischer Darstellung,
- b) im Querschnitt;
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2 eine
Quertraverse des Fahrzeugsitzrahmens nach 1 in Einzelheit
- a) vor dem Anbringen eines ersten Durchbruchs,
- b) mit angebrachtem ersten Durchbruch,
- c) mit aufgeweitetem ersten Durchbruch;
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3 ein
Strangprofil in Doppel-T-Form
- a) vor dem Anbringen
eines ersten Durchbruchs,
- b) nach der Aufweitung des ersten Durchbruchs,
- c) nach einer Aufweitung des ersten Durchbruchs in einer alternativen
Ausführung,
- d) nach einer Verbindung eines Profilwandabschnittes mit einer
Profilwand;
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4 ein
alternatives Strangprofil
- a) vor dem Anbringen
von ersten und zweiten Durchbrüchen,
- b) nach dem Anbringen von ersten und zweiten Durchbrüchen
und Aufweiten der ersten Durchbrüche.
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In
den 1a und 1b ist
ein Fahrzeugsitzrahmen 1, der Bestandteil einer Fahrzeugsitzstruktur
ist, schematisch dargestellt. Der Fahrzeugsitzrahmen 1 ist
einstückig aus einem Strangprofil 4 hergestellt
und weist eine U-Form auf. Zwei Längsholme 3 bilden
jeweils einen Schenkel und sind über eine Quertraverse 2 miteinander
verbunden. Die Längsholme 3 sowie die Quertraverse 2 stellen
jeweils eine Komponente 12 der Sitzstruktur dar. Mittels
eines Biegevorgangs ist das Strangprofil 4 in die U-Form
gebracht worden. Das Strangprofil 4 weist einen rechteckigen
Querschnitt mit je zwei breiteren Profilwänden 52 und zwei schmäleren Profilwänden 51 auf. Damit die Quertraverse 2 eine
daran zu befestigende Kopfstütze möglichst gut
abstützen kann, ist es vorteilhaft, wenn die Steifigkeit
im Bereich der Quertraverse vergrößert wird.
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Die
Quertraverse 2 ist in den 2a) bis 2c) ausschnittsweise vergrößert
dargestellt. In den gegenüberliegenden schmaleren Profilwänden 51 der Quertraverse 2 werden
zwei Bohrungen 6 ausgebildet. Anschließend wird
ausgehend von einer Bohrung 6 ein gerader Schlitz 7 durch
die Profilwand 51 hin zur anderen
Bohrung 6 gesägt. Ebenso wird bei der rückwärtigen,
in dieser Ansicht verdeckten, schmalen Profilwand 51 vorgegangen.
Die Bohrungen 6 bilden mit dem Schlitz 7 gemeinsam
einen ersten Durchbruch. Grundsätzlich kann ein erster
Durchbruch auch mittels einer Bohrungen allein oder mittels eines
Schlitzes allein hergestellt werden.
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Im
nächsten Verfahrensschritt wird der erste Durchbruch, welcher
aus den beiden Bohrungen 6 und den die beiden Bohrungen
verbindenden Schlitz 7 gebildet ist, aufgeweitet. Dies
wird durch Einführen eines keilförmigen Werkzeuges
vollzogen. Zusätzlich erfolgt die Aufweitung des ersten
Durchbruches durch Streckziehen. Die Breite B der Profilwand 51 mit der kleineren Breite wurde durch
diese Maßnahme vergrößert. Dadurch wurde
auch die Steifigkeit erhöht.
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Während
bei diesem Ausführungsbeispiel der Durchbruch 6, 7 symmetrisch
(nach oben und unten in 2) aufgeweitet wurde, ist selbstverständlich
auch eine asymmetrische Aufweitung, insbesondere nur zu einer Seite
der Profilwand (nach oben oder nach unten in 2) möglich.
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3a) zeigt eine Komponente 12 aus
einem Strangprofil 4 mit Querschnitt in Doppel-T-Form.
Das Strangprofil 4 weist insgesamt drei Profilwände
auf, nämlich zwei außenliegende Profilwände 54 , die über eine Verbindungswand 53 miteinander verbunden sind. Die außenliegenden
Profilwände 54 sind jeweils
senkrecht zur Verbindungswand 53 ausgerichtet.
Die außenliegenden Profilwände 54 sind
an gegenüberliegenden Enden der Verbindungswand 53 angeordnet. Die beiden Profilwände 53 , 54 treffen
sich in einem Schnittbereich und bilden dort eine Schnittkante 10.
Entlang eines Bereichs der Schnittkante 10 wird ein erster
Durchbruch in Form eines Schlitzes 7 angebracht, indem
die außenliegende Profilwand 54 von
der Verbdingungswand 53 mittels
Sägen abgetrennt wird. Der Schlitz 7 hat die Form
einer Einkerbung, da er zu einer Seite hin offen ist. Durch Aufweiten
des Schlitzes 7 kann in einem nächsten Verfahrensschritt
die äußere Profilwand 54 von
der Verbindungswand 53 abgebogen
werden, wodurch die Komponente 12 in eine andere gewünschte
Form gebracht werden kann. Insbesondere kann durch eine Vergrößerung
der Abstände der äußeren Profilwand 54 von der Verbindungswand 53 eine Erhöhung des Trägheitsmoments
und damit der Biegesteifigkeit erreicht werden.
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3c) zeigt eine alternative Bearbeitung
der Komponente 12. An der Schnittkante 10 wurde
mittels Brennschneiden ein erster Durchbruch angebracht, der in
Form eines Schlitzes 7 gestaltet ist. Der Schlitz 7 ist geschlossen
gestaltet. Anschließend wurde der Schlitz 7 durch
Einführen eines Keiles vergrößert, wodurch
die äußere Profilwand 54 nun
eine erkennbare Ausbuchtung 13 bildet. Hierbei wird eine
geschlossene Kontur durch die äußere Profilwand 54 sowie die Verbindungswand 53 gebildet, was gegenüber der
Variante aus 3b) eine weitere Erhöhung
der Steifigkeit bewirkt.
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In 3d) ist eine weitere Variante gezeigt.
Ein Teil der äußere Profilwand 54 wurde
dabei mittels Schlitzen analog zum vorstehend erläuterten
Verfahren von der Profilwand 5 abgetrennt. Danach wurde
ein Profilwandabschnitt 9 der äußeren
Profilwand 54 ringförmig
abgebogen, so dass der Profilwandabschnitt 9 mit einem äußeren
Ende 14 in einem rückwärtigen Bereich
der äußeren Profilwand 54 in
Anlage gerät. Anschließend wurde das äußere
Ende 14 mit der äußeren Profilwand 54 durch Schweißen stoffschlüssig
verbunden.
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Die
Komponente 12 der 3a) bis 3d) kann beispielsweise ein unteres oder
oberes Seitenteil einer Sitzstruktur bilden. Während die
in 3a) gezeigte Komponente als Grundform
für einfachere Sitze dienen kann, können gemäß den
Ausführungen nach 3b) bis 3d) gezielt bereichsweise Verbreiterungen,
sogenannte Sportbügel, vorgesehen werden, wie sie in Sportsitzen
vorhanden sind, um, beispielsweise im Bereich des oberen Oberkörpers
oder der vorderen Oberschenkel, die Seitenführung zu verbessern.
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4a) zeigt eine Komponente 12 aus
einem Strangprofil in einer weiteren alternativen Ausführung. Die
Komponente weist eine erste Profilwand 55 sowie
vier Querwände 56 auf,
die senkrecht von der Verbindungswand 55 in
gleichmäßigen Abständen hervorstehen.
An ihren äußeren Enden, die der Verbindungswand 55 abgewandt sind, sind die inneren beiden
Querwände 56 mittels einer
zweiten Verbindungswand 57 , welche parallel
zur ersten Verbindungswand 55 angeordnet
ist, miteinander verbunden. Die erste Verbindungswand 55 , die beiden inneren Querwänden 56 sowie die zweite Verbindungswand 57 bilden eine geschlossene Profilkammer 8.
In einem Verfahrensschritt werden nun zweite Durchbrüche 15 in
Form von Bohrungen in die erste Verbindungswand 55 und
die zweite Verbindungswand 57 eingebracht,
wobei die Bohrungen 15 jeweils konzentrische Bohrachsen
aufweisen. Durch die Bohrungen 15 kann ein nicht dargestelltes
Element, beispielsweise ein Querträger oder eine Welle,
hindurchgeführt werden. Durchbruchkanten 11, die
an einer Innenseite der Bohrungen 15 angeordnet sind, dienen
dabei als Lagerstellen für das durchzuführende
Element. Da die Bohrungen 15 axial an unterschiedlichen
Stellen in den Profilwänden entlang der Bohrachse angeordnet
sind, ergeben sich mehrere Lagerstellen entlang einer Bohrachse.
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Zusätzlich
wurden in Schnittkanten 10 zwischen der ersten Verbindungswand 55 und den äußeren Querwänden 56 geschlossene Schlitze 7 angebracht,
wodurch Profilwandabschnitte der äußeren Profilwände 56 von der Verbindungswand 55 abgetrennt wurden. Anschließend
wurden die Schlitze 7 entsprechend dem bzgl. 3 näher
erläuterten Verfahren aufgeweitet und abgebogen.
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Durch
die in den
3 und
4 gezeigten
Umformungen an den Komponenten
12 können insbesondere
verbesserte Seitenführungen im Bereich der Sitzlehne und
des Sitzpolsters realisiert werden. Durch die Vergrößerung
der Breite B wird die Steifigkeit der gezeigten Komponenten erhöht. Bezugszeichenliste
| 1 | Fahrzeugsitzrahmen |
| 2 | Quertraverse |
| 3 | Längsholm |
| 4 | Strangprofil |
| 5 | Profilwand |
| 6 | Bohrung |
| 7 | Schlitz |
| 8 | Profilkammer |
| 9 | Profilwandabschnitt |
| 10 | Schnittkante |
| 11 | Durchbruchkante |
| 12 | Komponente |
| 13 | Ausbuchtung |
| 14 | äußeres
Ende |
| 15 | Bohrung |
| A | Profilstrangrichtung |
| B | Breite |
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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Zitierte Nicht-Patentliteratur
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- - DIN 8583-6 [0010]
- - Dubbel, Taschenbuch für den Maschinenbau, 22. Auflage,
Seite S 28 [0011]