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Die
vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung einer
Rückenlehnenstruktur für einen Kraftfahrzeugsitz
aus einem Strangprofil. Die vorliegende Erfindung betrifft ferner
eine derartig hergestellte Rückenlehnenstruktur.
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Die
US 5,749,135 A offenbart
ein Verfahren zum Herstellen eines U-förmigen Sitzlehnenrahmens
aus einem einzelnen Profilstück. Um in einem Seitenbereich
eine erhöhte Steifigkeit zu erhalten, wird das Profil dort abgeflacht.
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Aus
der
DE 695 08 150
T2 ist ein Sitzgestellelement für einen Fahrzeugsitz
bekannt, welches aus einem geformten Rohr hergestellt ist. Das Rohr
ist U-förmig gebogen und hat zwei weitgehend parallele
Schenkel und einen Querträger. In den Schenkeln weist das
Rohr die Querschnittsform einer Schiene auf, bei der eine Seite
schalenförmig und die gegenüberliegende Seite
weitgehend flach gestaltet ist. Die gegenüberliegenden
Seiten eines Schenkels liegen teilweise aneinander an.
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Aufgabe
der vorliegenden Erfindung ist es, ein verbessertes Verfahren zur
Herstellung einer Rückenlehnenstruktur bereit zu stellen.
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Diese
Aufgabe wird gelöst durch die Merkmale des Anspruchs 1,
12 bzw. 15. Vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung
sind Gegenstand der Unteransprüche.
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Erfindungsgemäß wird
vorgeschlagen, zur Herstellung einer Rückenlehnenstruktur
ein Strangprofil in einen Biegebereich umzuschlagen bzw. zu falten.
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Unter
dem Begriff Biegebereich ist dabei der Bereich des Strangprofils
zu verstehen, an dem die Faltung bzw. das Umschlagen vorgenommen
wird. Der Biegebereich umfasst dabei vorzugsweise eine Biegelinie und
die an der Biegelinie angrenzenden Bereiche des Strangprofils, insbesondere
Umschlagflächen. Der Biegebereich ist dabei vorzugsweise
der Verbindungsbereich zwischen zwei Abschnitten des Strangprofils,
welche nach dem Herstellungsverfahren unterschiedliche Schenkel
der Rückenlehnenstruktur bilden.
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Unter
Umschlagen bzw. Falten wird in diesem Zusammenhang insbesondere
ein Biegevorgang verstanden, bei dem eine Biegung um deutlich mehr
als 90°, insbesondere mehr als 135° und insbesondere
in etwa 180° vorgenommen wird. Profilwandabschnitte des
Strangprofils, die jeweils unmittelbar vor bzw. hinter der Biegelinie
liegen, werden im Folgenden als Umschlagfläche bezeichnet
und sind dabei nach dem Umschlagvorgang vorzugsweise miteinander
in Anlage. Unter in Anlage sein wird dabei auch verstanden, wenn ein
Luftspalt zwischen den Profilwänden vorhanden bleibt, der
sich insbesondere durch Rückfederung der umgeschlagenen
Abschnitte ergeben kann. Umschlagflächen sind nach dem
Umschlagen vorzugsweise zumindest abschnittsweise parallel zueinander
ausgerichtet. Ein Biegeradius, um den das Umschlagen erfolgt, ist relativ
gering und dabei vorzugsweise in einer Größenordnung,
die einer Profilstärke des Strangprofils im Biegebereich
entspricht oder geringer. Der Biegeradius ist vorzugsweise maximal
doppelt so groß wie die Profilstärke des Strangprofils
im Biegebereich vor dem Biegen und gegebenenfalls nach einem Quetschen.
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Vorzugsweise
wird das Strangprofil im Biegebereich vor dem Umschlagen gequetscht.
Dies ist insbesondere dann von Vorteil, wenn das Strangprofil aus
einem Hohlprofil hergestellt ist. Durch das Quetschen werden gegenüberliegende
Profilwände näher aufeinander zu bewegt, wodurch
das Flächenträgheitsmoment im Biegebereich verringert
wird und somit das Umschlagen vereinfacht wird. Dabei wird das Strangprofil
im Biegebereich vorzugsweise auf eine Querschnittsdicke gequetscht,
die maximal dem 1,5-fachen der Summe der Profilstärken
des Strangprofils im Biegebereich entspricht. Insbesondere von Vorteil
ist es, wenn das Strangprofil im Biegebereich auf eine Querschnittsdicke
gequetscht wird, die im Wesentlichen der Summe der Profilstärken
des Strangprofils im Biegebereich entspricht. Im letzteren Fall
liegen die gegenüberliegenden Profilwände im Biegebereich
nach der Quetschung vorzugsweise aneinander an.
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Vorzugsweise
erfolgt das Umschlagen entlang einer Biegelinie, welche insbesondere
geradlinig gestaltet ist. Um das Umschlagen einfach zu gestalten,
weist das Strangprofil, zumindest nach einem optionalen Quetschen,
vorzugsweise zumindest eine ebene Profilwand auf, wobei die Biegelinie
vorzugsweise parallel zu dieser ebenen Profilwand ausgerichtet ist.
Ferner liegt die Biegelinie vorzugsweise auf bzw. in dieser ebenen Profilwand.
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Vorzugsweise
ist die Biegelinie winklig um einen Umschlagwinkel gegenüber
einer Profilstrangrichtung angeordnet, wobei der Umschlagwinkel
vorzugsweise zwischen 30° und 60°, insbesondere
zwischen 40° und 50°, insbesondere in etwa 45° beträgt.
Bei einem Umschlagwinkel von 45° können die Schenkel
nach dem Biegevorgang rechtwinklig zueinander angeordnet sein, insbesondere
wenn das Umschlagen mittels eines Biegens um die Biegelinie von
etwa 180° vorgenommen wurde. Wenn der Umschlagwinkel von
45° abweicht, können Winkel zwischen den Schenkeln
entstehen, die von 90° abweichen.
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Das
Umschlagen kann durch eine Anzahl von Biegevorgängen, d.
h. durch einen einzigen Biegevorgang oder durch eine Mehrzahl von
Biegevorgängen, vorgenommen werden. Vorzugsweise wird dabei
zumindest ein Biegevorgang mittels Schwenkbiegen vorgenommen. Alternativ
oder in Kombination hierzu kann zumindest ein Biegevorgang mittels
Gesenkbiegen vorgenommen werden. Bezüglich der Biegemethoden
wird auf Dubbel, Taschenbuch für den Maschinenbau,
22. Auflage, Seite S 30 verwiesen. Das Quetschen kann in einem
Verfahrensschritt mit dem Umschlagen vorgenommen werden, insbesondere
wenn mittels Gesenkbiegen umgeschlagen wird.
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Das
Quetschen kann grundsätzlich linienförmig, insbesondere
entlang der Biegelinie erfolgen. Dabei weist eine linienförmige
Quetschung insbesondere ein zweidimensionale Erstreckung auf, wobei
eine Breite der linienförmigen Quetschung der Größenordnung
der Breite einer Biegekante eines Biegewerkzeugs entspricht.
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Vorzugsweise
kann nach dem Umschlagen ein Schenkel des Strangprofils durch eine
Torsionsbiegung um einen Torsionswinkel plastisch bzw. bleibend
tordiert werden. Dies ist insbesondere dann von Vorteil, wenn die
Schenkel, also Quertraverse oder Längsschenkel, in eine
bestimmte Ausrichtung zueinander oder in eine bestimmte Ausrichtung
innerhalb der Rückenlehnenstruktur gebracht werden sollen.
Insbesondere kann ein Schenkel dabei um einen Torsionswinkel zwischen
70° und 110°, insbesondere zwischen 80° und
100°, insbesondere in etwa 90° tordiert werden.
Hierdurch kann insbesondere ein Längsschenkel nach dem
Umschlagen mit einer größten Seitenfläche
parallel zur Längsrichtung des Sitzes, d. h. in Fahrtrichtung
eines Fahrzeugs, ausgerichtet werden, da in diese Richtung die höchsten
Belastungen auf die Längsschenkel, insbesondere beim Crash-Fall,
erwartet werden.
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Das
Biegen zum Zweck der Tordierung des zweiten Schenkels, also das
Torsionsbiegen, kann mittels Biegen eines Abschnittes eines ersten
Schenkels vorgenommen werden. Insofern wird dann am zweiten Schenkel
selbst keine Verformung im Rahmen der Torsionsbiegung durchgeführt.
Insbesondere wird lediglich an der Stelle des ersten Schenkels im
Rahmen der Torsionsbiegung eine Verformung durchgeführt,
die den zweiten Schenkel trägt. Insofern kann eine Biegung
des ersten Schenkels eine Änderung der Ausrichtung des zweiten
Schenkels bewirken. Dabei kann das Biegen um eine zweite Biegelinie
erfolgen, die parallel zu einer Strangprofilrichtung des zweiten
Schenkels verläuft. Die zweite Biegelinie kann auf bzw.
in einer Umschlagfläche, insbesondere auf bzw. in einer
Umschlagfläche des ersten Schenkels, angeordnet sein.
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Vorzugsweise
stellt eine Profilwand des zweiten Schenkels eine Biegekante für
die Torsionsbiegung dar. Das bedeutet, dass insbesondere der zweite
Schenkel selbst die Torsionskante darstellt, wobei am ersten Schenkel
die Torsionsbiegung vorgenommen wird, wobei sich insbesondere der
erste Schenkel während der Torsionsbiegung an dem zweiten
Schenkel abstützt. Unter Profilwand kann dabei auch eine
Kante des Strangprofils zu verstehen sein.
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Zusätzlich
oder alternativ kann erfindungsgemäß eine Rückenlehnenstruktur
für einen Kraftfahrzeugsitz aus einem Strangprofil hergestellt
werden, in dem das Strangprofil in einem Biegebereich um eine Biegachse
senkrecht zu einer Profilstrangrichtung gebogen wird und um eine
Torsionsachse parallel zur Profilstrangrichtung tordiert wird. Vorzugsweise
kann das Strangprofil in dem Biegebereich vor dem Biegen gequetscht
werden. Das Tordieren kann mittels einer Torsionsbiegung erfolgen.
Weiter ist es von Vorteil, wenn das Biegen um die Biegachse und
das Tordieren um die Torsionsachse in einem Verfahrensschritt vorgenommen
wird.
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Vorzugsweise
wird das Biegen um einen Biegewinkel zwischen 70° und 110°,
insbesondere zwischen 80° und 100°, insbesondere
in etwa 90° vorgenommen. Hierdurch wird grundsätzlich
eine rechtwinklige Anordnung der beiden Schenkel zueinander erzielt.
Das Tordieren erfolgt vorzugsweise um einen Torsionswinkel zwischen
70° und 110°, insbesondere zwischen 80° und
100°, insbesondere in etwa 90°. Hierdurch wird
erreicht, dass der zweite Schenkel, welcher insbesondere ein Längsschenkel
sein kann, mit seiner größten Seitenfläche
parallel zur Längsrichtung des Sitzes, d. h. in Fahrtrichtung
eines Fahrzeugs, ausgerichtet ist. Der erste Schenkel, der als Quertraverse
ausgebildet sein kann, ist mit seiner größten
Seitenfläche parallel zur Hochachse der Fahrzeugrückenlehne
ausgerichtet.
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Ferner
umfasst die Erfindung eine Rückenlehnenstruktur, welche
nach einem der vorgenannten Verfahren hergestellt wurde.
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Ferner
umfasst die Erfindung eine Rückenlehnenstruktur, umfassend
ein umgeformtes Strangprofil, das zwei Längsschenkel und
eine die beiden Längsschenkel verbindende Quertraverse
bildet, wobei zwischen der Quertraverse und jeweils einem Längsschenkel
ein Umschlag vorgesehen ist.
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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 ein
Strangprofil mit rechteckigem Querschnitt
- a)
in perspektivischer Ansicht vor dem Bearbeiten,
- b) im Querschnitt vor dem Bearbeiten,
- c) im Querschnitt nach einem Quetschen,
- d) in Frontansicht vor dem Umschlagen,
- e) in Frontansicht nach dem Umschlagen,
- f) im Querschnitt entlang der Linie I-I aus 1e);
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2 eine
erfindungsgemäß hergestellte Rückenlehnenstruktur
- a) in Frontansicht nach dem Umschlagen,
- b) in Draufsicht nach dem Umschlagen,
- c) in Draufsicht nach dem Umschlagen und Tordieren der Schenkel;
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3 eine
erfindungsgemäß hergestellte Rückenlehnenstruktur
- a) in perspektivischer Ansicht vor dem Bearbeiten,
- b) im Querschnitt vor dem Bearbeiten,
- c) im Querschnitt nach einem Quetschen,
- d) in Frontansicht nach dem Umschlagen.
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Die 1a) und b) zeigen den Ausschnitt eines
Strangprofils 2 in unbearbeitetem Zustand. Das Strangprofil 2 ist
aus einem rechteckigen Hohlprofil hergestellt und weist über
seine Strangprofilrichtung A eine konstante Querschnittsdicke B2 auf, sowohl an einer schmalen Seite 6,
als auch an einer breiten Seite 7. In einem ersten Verfahrensschritt
wird in einem Biegebereich 4 ein Presswerkzeug 8 angesetzt,
welches die breiten Seiten 7 gegeneinander beaufschlagt
und derart gegeneinander drückt, dass die breiten Seiten 7 miteinander
in Anlage geraten, wie aus 1c) ersichtlich
ist. Das Strangprofil 2 wird somit im Biegebereich 4 gequetscht.
Der Biegebereich 4 stellt dabei eine Trennung zwischen
einem ersten Schenkel 31 und einem
zweiten Schenkel 32 dar. Im vorliegenden
Fall bildet der erste Schenke 31 später
die Quertraverse und der zweite Schenkel 32 einen
Längsschenkel einer Rückenlehnenstruktur eines
Fahrzeugsitzes.
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Es
ist zu erkennen, gegenüberliegende Profilwände
des Strangprofils 2 nach dem Quetschen aufeinander zur
Anlage kommen, so dass nach dem Quetschen das Strangprofil 2 im
Biegebereich 4 auf eine Profilstärke B1 gequetscht wurde, die zweimal der Querschnittsdicke
B2 des Strangprofils 2 entspricht.
Insofern entspricht die Profilstärke B1 der
Summe der Querschnitt sdicke B2 des Strangprofils.
Der Quetschvorgang kann alternativ auch weniger stark ausgeführt
werden, so dass insbesondere die gegenüberliegenden Profilwände
beabstandet voneinander bleiben, wodurch eine größere
Profilstärke B1 erhalten bleibt.
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1d) zeigt das Strangprofil 2 in
Draufsicht, wobei eine erste Biegelinie 51 zu
erkennen ist. Die erste Biegelinie 51 trennt
den Biegebereich 4 in erste und zweite Umschlagflächen 91 , 92 auf,
wobei die erste Umschlagfläche 91 dem
ersten Schenkel 31 zugeordnet ist
und die zweite Umschlagfläche 92 dem
zweiten Schenkel 32 zugeordnet
ist. Die erste Biegelinie 51 ist
um einen Winkel α = 45° gegenüber der
Strangprofilrichtung A1 ausgerichtet und
liegt parallel in einer Ebene, die durch die Umschlagflächen 91 , 92 gebildet
sind.
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In
einem nächsten Verfahrensschritt wird eine Biegekante eines
nicht dargestellten Biegewerkzeugs an die erste Biegelinie 51 angesetzt. Mittels Schwenkbiegen wird
nun die zweite Umschlagfläche 92 um
die erste Biegelinie 51 um 180° umgeschlagen
oder gefaltet, so dass die zweite Umschlagfläche 92 eben auf der ersten Umschlagfläche 91 zu liegen kommt. In Draufsicht ist
dieser Zustand in 1e) gezeigt.
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1f) zeigt einen Querschnitt durch den
Biegebereich 4 gemäß der Schnittlinie
I-I aus 1e), aus dem zu erkennen ist,
dass die Umschlagflächen 91 , 92 miteinander in Anlage sind. Der Biegeradius
R, um den das Umschlagen erfolgte, entspricht maximal dem vierfachen
der Profilstärke B1.
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Nach
dem Umschlagen ist eine erste Strangprofilrichtung A1 des
ersten Schenkels 31 rechtwinklig
zu einer zweiten Strangprofilrichtung A2 des
zweiten Schenkels 32 angeordnet.
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In
den 2a) und 2b) ist
die gesamte Rückenlehnenstruktur 1 zu erkennen.
Neben der bezüglich 1 besprochenen
Umschlagvorgangs zwischen der Quertraverse 31 und
dem Längsschenkel 32 wurde
auf die selbe Art und Weise der Längsschenkel 33 gegenüber der Quertraverse 31 umgeschlagen. Die typische U-förmige
Rückenlehnenstruktur ist dabei zu erkennen. Ferner ist
zu erkennen, dass die breiten Seiten 7 aller drei Schenkel 31 , 32 , 33 in einer Ebene, nämlich parallel
zur Darstellungsebene der 2a) angeordnet
sind. Die Darstellungsebene der 2a) entspricht
einer Ebene, die durch die Fahrzeugquerrichtung (y-Achse) und die
Fahrzeughochrichtung (z-Achse) aufgespannt wird und senkrecht zur
Fahrzeuglängsrichtung (x-Achse) ausgerichtet ist. Bei der
Quertraverse 31 eignet sich diese
Anordnung gut, da die Quertraverse 31 insbesondere Kräfte
in vertikaler Richtung (z-Achse) sowie Biegemomente parallel zur
Fahrzeuglängsrichtung (x-Achse) aufnimmt. Für
die Längsschenkel 32 , 33 ist diese Anordnung jedoch ungünstig,
da die hauptsächlich auftretenden Belastungen an den Längsschenkeln 32 , 33 zum
einen Längskräfte sind, welche sich parallel zur
Fahrzeuglängsrichtung (x-Achse) erstrecken. Zum anderen
nehmen die Längsschenkel 32 , 33 Biegemomente auf, welche parallel
zur Fahrzeugquerrichtung (y-Achse) und insofern auch parallel zur
Quertraverse 31 verlaufen. Damit
die Längsschenkel 32 , 33 derartige Belastung besser aufnehmen
können, ist es vorteilhaft, dass die breiten Seiten 7 der
Längsschenkel 32 , 33 parallel zur Fahrzeuglängsrichtung
(x-Achse) und insofern senkrecht zur Bildebene gemäß 2a) verlaufen. Dies wird in einem weiteren
Verfahrensschritt dadurch hergestellt, dass die beiden Längsschenkel 32 und 33 um
90° tordiert werden. Das Tordieren wird im vorliegenden
Fall dadurch vorgenommen, dass der Biegebereich 4 erneut
abgebogen wird und zwar um eine zweite Biegelinie 52 ,
welche auf der ersten Umschlagfläche 91 angeordnet
ist, die der Quertraverse 31 zugeordnet
ist (vgl. 1d), 1e)). Die
zweite Biegelinie 52 ist dabei
senkrecht zur Strangprofilrichtung A1 der
Quertraverse 31 und parallel zur Strangprofilrichtung
A2 des Längsschenkels 32 angeordnet. Als Biegekante für
diesen Biegevorgang dient ein Teil der Profilwand 10 des
Längsschenkels 32 und
zwar eine Schnittkante zwischen einer schmalen Seite 6 und einer
breiten Seite 7 des Längsschenkels 32 , welche im Biegebereich an der ersten
Umschlagfläche 91 auf
der Quertraverse 31 aufliegt. Die
Biegung entlang der zweiten Biegelinie 52 erfolgt
mittels Schwenkpressen um den Torsionswinkel β = 90°.
Ebenso wird der andere Längsschenkel 33 gegenüber
der Quertraverse 31 abgebogen.
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2c) zeigt die Rückenlehnenstruktur 1 nach
dem zweiten Biegevorgang, nämlich dem Torsionsbiegen, in
Draufsicht. Es ist zu erkennen, dass nun an den Längsschenkeln 31 , 32 die
breiten Seiten 7 parallel zur Fahrzeuglängsachse
(x-Richtung) ausgerichtet sind.
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Die 3a) bis 3c) entsprechen
den 1a) bis 1c).
Insofern wird auf deren Beschreibung Bezug genommen. Alternativ
zu dem Herstellungsverfahren, welches bzgl. 1 erläutert
wurde, wird nun in dem Verfahren nach 3 in einem
Verfahrenschritt der zweite Schenkel 32 gegenüber
dem ersten Schenkel 31 um eine
Biegeachse senkrecht zur ersten Profilstrangrichtung A1 um
90° umgebogen. Zugleich wird der zweite Schenkel 32 gegenüber dem ersten Schenkel 31 entlang der zweiten Profilstrangrichtung
A2 um einen Torsionswinkel χ =
90° tordiert. Beide Umformvorgänge finden bevorzugt
im selben Verfahrensschritt statt. Dies hat zur Folge, dass der
zweite Schenkel 32 senkrecht zum
ersten Schenkel 31 ausgerichtet
ist. Ferner hat dies zur Folge, dass breite Seiten 7 des
ersten Schenkels 31 senkrecht zu
einer breiten Seite 7 des zweiten Schenkels 32 angeordnet sind. Dies ist von Vorteil,
wenn der zweite Schenkel 32 ein
Längsschenkel der Rückenlehnenstruktur darstellt
und der erste Schenkel 31 eine
Quertraverse der Rückenlehnenstruktur darstellt. Der Längsschenkel 32 kann dabei mit seiner breiten Seite 7 parallel
zur Längsrichtung des Sitzes, d. h. in Längsrichtung eines
Fahrzeugs (x-Achse), ausgerichtet sein, während die Quertraverse 31 mit ihrer breiten Seite 7 parallel zur
Hochachse der Fahrzeugrückenlehne ausgerichtet ist. Auf
die Vorteile dieser Ausrichtung wurde bereits eingegangen.
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Es
wird dabei darauf hingewiesen, dass das Quetschen vor dem Umschlagen
bzw. Biegen, wie es in den vorgenannten Verfahren beschrieben ist,
nicht zwangsläufig notwendig ist. Das Quetschen kann jedoch das
Umschlagen bzw. das Biegen erleichtern. Bezugszeichenliste
| 1 | Rückenlehnenstruktur |
| 2 | Strangprofil |
| 3 | Schenkel |
| 4 | Biegebereich |
| 5 | Biegelinie |
| 6 | schmale
Seite |
| 7 | breite
Seite |
| 8 | Presswerkzeug |
| 9 | Umschlagfläche |
| 10 | Profilwand |
| B1 | Profilstärke |
| B2 | Querschnittsdicke |
| A | Strangprofilrichtung |
| R | Biegeradius |
| α | Umschlagwinkel |
| β | Torsionswinkel |
| χ | Biegewinkel |
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- - US 5749135
A [0002]
- - DE 69508150 T2 [0003]
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Zitierte Nicht-Patentliteratur
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- - Dubbel, Taschenbuch
für den Maschinenbau, 22. Auflage, Seite S 30 [0012]