DE102010033704A1

DE102010033704A1 - Verfahren zum Verbinden eines Beschlags mit einem Strukturteil eines Fahrzeugsitzes

Info

Publication number: DE102010033704A1
Application number: DE102010033704A
Authority: DE
Inventors: Lars Kramm; Harald Wolsiefer; Rainer Schollenberg; Dr. Diehl Andreas; Thomas Häßel; Volker Schäfer
Original assignee: Keiper GmbH and Co
Current assignee: Keiper Seating Mechanisms Co Ltd
Priority date: 2010-08-03
Filing date: 2010-08-03
Publication date: 2012-02-09
Anticipated expiration: 2030-08-04
Also published as: DE102010033704B4

Abstract

Bei einem Verfahren zum Verbinden eines Beschlags (10) für einen Fahrzeugsitz (1) mit einem Strukturteil (4a) des Fahrzeugsitzes (1) wird der Beschlag (10) in das Strukturteil (4a) eingepresst, wobei das Strukturteil (4a) mittels des als Werkzeug dienenden Beschlags (10) umgeformt wird.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Verbinden eines Beschlags für einen Fahrzeugsitz mit einem Strukturteil des Fahrzeugsitzes mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruches 1.
Bei bekannten Verfahren dieser Art ist es üblich, dünnwandige Strukturteile durch zusätzliche Bauteile zu verstärken, um mit der erhöhten Wandstärke eine ausreichende Festigkeit für die im Kraftfluss liegende Verbindung zu schaffen. Zusätzliche Bauteile erhöhen jedoch den Fertigungsaufwand und damit die Kosten. Eine aus der DE 10 2009 005 130 A1 bekannte partiell erhöhte Wandstärke erhöht das Gewicht und die Kosten des Strukturteils. Gleiches gilt für durchgängig erhöhte Wandstärken.
Aus der EP 1 591 302 B1 ist ein Verfahren zum Verbinden eines Beschlag mit einem Strukturteil bekannt, bei welchem eine Verzahnung des Beschlags in ein entsprechend verzahntes Loch des Strukturteils eingesetzt und verschweißt wird. Aufgrund von Toleranzen der zu fügenden Bauteile entsteht jedoch ein Spalt zwischen diesen, der ein Fügen mittels Laserschweißens erschwert.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, ein Verfahren der eingangs genannten Art zu verbessern. Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruches 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind Gegenstand der Unteransprüche.
Das Umformen von Material, welches normalerweise als Abfall aus dem Strukturteil heraus gestanzt würde, senkt die Kosten und hält das Gewicht gering. Die Umformung des Strukturteils durch den als Werkzeug dienenden Beschlag (welcher in der Regel gehärtete Beschlagteile aufweist) hat den Vorteil, dass spaltfreie Kontaktflächen zwischen dem Beschlag und dem Strukturteil entstehen, welche dann zur Festigung der Verbindung problemlos lasergeschweißt werden können und zusätzlich eine spielfreie Positionierung für eben dieses Laserschweißen bieten. Bei Strukturteilen, die vor dem Verbinden mit dem Beschlag bereits einen Stützkragen oder dergleichen aufweisen, wäre hierfür ein höherer Fertigungsaufwand nötig.
Es bieten sich verschiedene Außenkonturen als Werkzeug an, wobei vorzugsweise eine radial weit außen liegende Außenkontur gewählt wird, um den Beschlag mit möglichst großem Durchmesser mit dem Strukturteil zu verbinden, insbesondere die Laserschweißnaht radial möglichst weit außen anzubringen. Im Strukturteil ist vorzugsweise ein Vorloch vorgesehen, insbesondere ausgestanzt, wobei das das Vorloch umrandende Material dasjenige ist, welches umgeformt wird, und daher entsprechend vorgestanzt sein kann.
Der Beschlag kann ein Getriebebeschlag, vorzugsweise mit einem Exzenterumlaufgetriebe, oder ein Rastbeschlag sein, beispielsweise mit radial verschiebbaren Riegeln.
Die Erfindung ist vorzugsweise für die Verbindung von Beschlägen und Strukturteilen bei Fahrzeugsitzen einsetzbar, kann aber auch zum Verbinden anderer Bestandteile eines Fahrzeugsitzes verwendet werden.
Im folgenden ist die Erfindung anhand zweier in der Zeichnung dargestellter Ausführungsbeispiele näher erläutert. Es zeigen
1 einen Schnitt durch einen Teil des Beschlags und des Strukturteils vor dem Einpressen gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel,
2 einen 1 entsprechenden Schnitt nach dem Einpressen,
3 eine 1 entsprechende, perspektivische Ansicht,
4 eine Teilansicht des Strukturteils vor dem Einpressen gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel,
5 eine 4 entsprechende Teilansicht des Strukturteils und des Beschlags nach dem Einpressen,
6 ein 5 entsprechender Schnitt,
7 eine 5 und 6 entsprechende, perspektivische Ansicht,
8 einen Schnitt durch den Beschlag,
9 eine schematische Darstellung eines Fahrzeugsitzes, und
10 eine Explosionsdarstellung des Beschlags.
Ein Fahrzeugsitz 1 für ein Kraftfahrzeug weist ein Sitzteil 3 und eine relativ zum Sitzteil 3 in ihrer Neigung einstellbare Lehne 4 auf. Zur Neigungseinstellung der Lehne 4 wird manuell, beispielsweise mittels eines Handrades 5, oder motorisch, beispielsweise mittels eines Elektromotors, eine Antriebswelle 7 gedreht, welche horizontal im Übergangsbereich zwischen Sitzteil 3 und Lehne 4 angeordnet ist. Auf beiden Seiten des Fahrzeugsitzes 1 greift die Antriebswelle 7 drehfest in jeweils einen Beschlag 10 ein. Die Antriebswelle 7 definiert die verwendeten Richtungsangaben eines Zylinderkoordinatensystems.
Der Beschlag 10 weist ein erstes Beschlagteil 11 und ein zweites Beschlagteil 12 auf, welche relativ zueinander verdrehbar sind. Die beiden Beschlagteile 11 und 12 lassen sich jeweils näherungsweise in eine kreisrunde Scheibenform einbeschreiben. Zur Aufnahme der axial wirkenden Kräfte, also zum Zusammenhalt der Beschlagteile 11 und 12, ist ein Umklammerungsring 13 vorgesehen. Ein solcher Zusammenhalt mittels eines Umklammerungsrings ist beispielsweise in der US 6,799,806 B2 beschrieben. Der vorzugsweise metallische Umklammerungsring 13 ist fest mit einem der beiden Beschlagteile 11 und 12 verbunden, vorliegend dem ersten Beschlagteil 11 in einem äußeren Randabschnitt, beispielsweise verschweißt oder (in Umfangsrichtung wenigstens teilweise) umgebördelt. Mittels eines radial nach innen weisenden Randes übergreift der Umklammerungsring 13, gegebenenfalls unter Zwischenlage eines separaten Gleitrings, das relativ zu ihm bewegliche, andere der beiden Beschlagteile 11 und 12 radial außen (d. h. in dessen radial äußerem Randbereich), ohne die Relativdrehung der beiden Beschlagteile 11 und 12 zu behindern, d. h. der Umklammerungsring 13 (welcher eine im wesentlichen flache Form aufweisen kann) und das mit ihm fest verbundene Beschlagteil 11 oder 12 umklammern das relativ zu ihnen bewegliche, andere der beiden Beschlagteile 11 und 12. In baulicher Hinsicht bilden die beiden Beschlagteile 11 und 12 daher zusammen (mit dem Umklammerungsring 13) eine scheibenförmige Einheit.
Mit der Montage des Beschlags 10 ist das erste Beschlagteil 11 – auf eine später genauer beschriebene Weise – beispielsweise fest mit der Struktur der Lehne 4 verbunden, also lehnenteilfest. Das zweite Beschlagteil 12 ist dann fest mit der Struktur des Sitzteils 3 verbunden, also sitzteilfest. Die Zuordnungen der Beschlagteile 11 und 12 können jedoch auch vertauscht sein, d. h. das erste Beschlagteil 11 wäre dann sitzteilfest und das zweite Beschlagteil 12 lehnenfest. Der Beschlag 10 liegt also im Kraftfluss zwischen Lehne 4 und Sitzteil 3, weshalb die beide Beschlagteile 11 und 12 aus Metall bestehen, vorzugsweise aus Stahl. Zur Montage weist das zweite Beschlagteil 12 auf seiner axial nach außen weisenden Stirnseite einen Sternabsatz 12a auf. Der Sternabsatz 12a greift dann in passende Aufnahme der Struktur des Sitzteils 3 und ist vorzugsweise mit dem Rand der Aufnahme verschweißt.
Der Beschlag 10 ist als Getriebebeschlag ausgebildet, bei welchem das erste Beschlagteil 11 und das zweite Beschlagteil 12 mittels eines Getriebes zum Verstellen und Feststellen miteinander verbunden sind, genauer gesagt mittels eines – vorliegend selbsthemmenden – Exzenterumlaufgetriebes, wie es beispielsweise in der DE 44 36 101 A1 beschrieben ist.
Zur Ausbildung des Getriebes ist am zweiten Beschlagteil 12 ein außenverzahntes Zahnrad 16 und am ersten Beschlagteil 11 ein innenverzahnter Zahnkranz 17 ausgebildet, welche miteinander kämmen. Der Durchmesser des Kopfkreises der Außenverzahnung des Zahnrads 16 ist um wenigstens eine Zahnhöhe kleiner als der Durchmesser des Fußkreises der Innenverzahnung des Zahnkranzes 17. Ein entsprechender Unterschied der Zähneanzahl von Zahnrad 16 und Zahnkranz 17 von wenigstens einem Zahn ermöglicht eine Abwälzbewegung des Zahnkranzes 17 am Zahnrad 16. Die Ausbildung von Zahnrad 16 und Zahnkranz 17 erfolgt vorzugsweise mittels eines einzigen Präge-Stanz-Vorgangs, der zugleich die Beschlagteile 11 und 12 aus ihrem Ausgangsmaterial ausstanzt. Alternativ können die Beschlagteile 11 und 12 – mit ähnlichen Geometrien und gleichen Funktionen – durch Massivumformung (vorzugsweise Kaltfließpressen oder Warmfließpressen) hergestellt werden. Vorliegend bildet das Zahnrad 16 den radial äußeren Rand des zweiten Beschlagteils 12, d. h. das zweite Beschlagteil 12 schließt radial außen mit dem Zahnrad 16 ab.
Eines der beiden Beschlagteile 11 und 12 weist einen Kragen 19 auf, vorliegend das zweite Beschlagteil 12 konzentrisch zum Zahnrad 16. Der Kragen 19 kann als Kragenzug an dem besagten Beschlagteil angeformt (d. h. einstückig ausgebildet) oder als separate Hülse daran befestigt sein. Im Kragen 19 ist ein Mitnehmer 21 mittels einer Nabe 22 drehbar gelagert. Der Mitnehmer 21 besteht vorzugsweise aus Kunststoff. Die Nabe 22 des Mitnehmers 21 ist zentral mit einer Bohrung 23 zur Aufnahme der Antriebswelle 7 versehen. Das Profil der Bohrung 23 ist passend zum Profil der Antriebswelle 7, vorliegend einem Keilwellenprofil, ausgebildet. Im Anschluss an seine Nabe 22 weist der Mitnehmer 21 eine einstückig mit der Nabe 22 ausgebildete Abdeckscheibe 25 mit größerem Durchmesser als die Nabe 22 auf.
Auf dem Kragen 19 sind zwei Keilsegmente 27 – mit ihren gekrümmten Innenflächen – abgestützt, die – mit ihren gekrümmten Außenflächen – das andere der beiden Beschlagteile 11 und 12, vorliegend das erste Beschlagteil 11, lagern. Hierfür ist eine Aufnahme des letztgenannten Beschlagteils mit einer vorzugsweise drehfest eingepressten Gleitlagerbuchse 28 ausgekleidet, an der die Außenflächen der Keilsegmente 27 anliegen. Die Begriffe ”abstützen” und ”lagern” sollen nicht auf eine bestimmte Richtung des Kraftflusses durch den Beschlag 10 beschränkt sein, da diese Richtung von der Montage des Beschlags 10 abhängt.
Der Mitnehmer 21 weist – radial beabstandet zur Nabe 22 – ein mit Spiel zwischen die Schmalseiten der Keilsegmente 27 fassendes Mitnehmersegment 29 auf, welches mit der Abdeckscheibe 25 und mit der Nabe 22 einstückig ausgebildet ist. Die Keilsegmente 27, deren Breitseiten einander zugekehrt sind, nehmen, beispielsweise mit je einer Öffnung oder einer durch vorspringende Materialpartien definierten Ausnehmung, jeweils einen abgewinkelten Endfinger 35a einer Omega-förmigen Feder 35 auf. Die Feder 35 beaufschlagt die Keilsegmente 27 in Umfangsrichtung, insbesondere um sie auseinander zu drücken, wobei im Betrieb die Breitseiten der Keilsegmente 27 einander berühren und beaufschlagen können.
Der Mitnehmer 21 wird auf der Außenseite des den Kragen 19 aufweisenden Beschlagteils durch einen vorzugsweise aufgeclipsten Sicherungsring 43 axial gesichert. Der Sicherungsrings 43 erstreckt sich in axialer Richtung entlang eines Teiles der Nabe 22, so dass die Nabe 22 nicht direkt an der Innenseite des Kragens 19 anliegt, sondern unter Zwischenlage des Sicherungsrings 43 im Kragen 19 gelagert ist (und dadurch der Mitnehmer 21 am zweiten Beschlagteil 12 gelagert ist). Auf der Außenseite des die Gleitlagerbuchse 28 aufweisenden Beschlagteils (vorliegend des ersten Beschlagteils 11) ist zwischen dessen radial äußerem Rand und der Abdeckscheibe 25 ein Dichtring 44 vorgesehen, beispielsweise aus Gummi oder weichem Kunststoff, der mit der Abdeckscheibe 25 verbunden ist, insbesondere verclipst ist. Der Dichtring 44 kann auch aus Metall ausgebildet und mit dem ersten Beschlagteil 11 fest verbunden, beispielsweise verschweißt, sein, wobei dann die Abdeckscheibe 25 relativ zum Dichtring 44 beweglich ist. Innerhalb des Bauraums zwischen den beiden Beschlagteilen 11 und 12 ist optional ein Trennring 45 als interne Dichtung vorgesehen, welcher beispielsweise aus Kunststoff besteht.
Durch die Keilsegmente 27 (und die Feder 35) wird ein Exzenter definiert, welcher in Verlängerung der Richtung der Exzentrizität das Zahnrad 16 an einer Eingriffsstelle in den Zahnkranz 17 drückt. Bei einem Antrieb durch die sich (mehrfach) drehende Antriebswelle 7 wird ein Drehmoment zunächst auf den Mitnehmer 21 und mittels des Mitnehmersegments 29 dann auf den so definierten Exzenter übertragen, welcher entlang der Gleitlagerbuchse 28 gleitet unter Verlagerung der Richtung der Exzentrizität und damit unter Verlagerung der Eingriffsstelle des Zahnrades 16 im Zahnkranz 17, was sich als taumelnde Abwälzbewegung darstellt, d. h. als Relativdrehung mit überlagerter Taumelbewegung. Die Neigung der Lehne 4 ist dadurch zwischen mehreren Gebrauchsstellungen stufenlos einstellbar.
Zur Verbesserung des dynamischen Betriebsverhaltens ist vorzugsweise noch als Sperrelement eine Sperrfeder 51 vorgesehen, wie sie beispielsweise in der DE 195 48 809 C1 offenbart ist. Die Sperrfeder 51 wirkt vorliegend mit einer Verzahnung 55 zusammen, die als weiterer Zahnkranz am ersten Beschlagteil 11 ausgebildet ist. Die – vorzugsweise auf einem axialen Überstand der Gleitlagerbuchse 28 beweglich gelagerte – Sperrfeder 51 sperrt jeweils die Keilsegmente 27 im nicht-angetriebenen Zustand (indem die Sperrfeder 51 mittels Anlage an die Endfinger 35a die Feder 35 sperrt) und wird durch den angetriebenen Mitnehmer 21 gelöst.
Bei der Montage des Beschlags 10 an die Lehne 4 wird der Beschlag 10 zunächst mit dem hierfür vorgesehenen Lehnenholm der Lehne 4, im folgenden als Strukturteil 4a bezeichnet, mittels einer Pressverbindung verbunden. Das Strukturteil 4a wird mit einem Vorloch V hergestellt, dessen Innendurchmesser kleiner als der Außendurchmesser des Beschlags 10 ist, und von einem Werkstückhalter H gehalten. Der Beschlag 10 ist auf einem Werkzeughalter montiert, wobei der Beschlag 10, genauer gesagt eine bestimmte Außenkontur seines ersten Beschlagteils 11, als Werkzeug zum Umformen des Strukturteils 4a dient. Durch die Relativbewegung des Beschlags 10 und des Strukturteils 4a beim Einpressen kommt die bestimmte Außenkontur in Kontakt mit dem Material des Strukturteils 4a, welches das Vorloch V umrandet, und formt dieses mit der weiteren Relativbewegung um unter Bildung eines Kragenzuges, im folgenden als Stützkragen 4b bezeichnet. Da der Beschlag 10 das Werkzeug bildet, entsteht eine spaltfreie (und spielfreie) Kontaktfläche zwischen dem ersten Beschlagteil 11 und dem Stützkragen 4b. Diese Kontaktfläche zwischen dem ersten Beschlagteil 11 und dem Stützkragen 4b wird anschließend lasergeschweißt, um die Verbindung zwischen dem Beschlag 10 und dem Strukturteil 4 zu festigen. Dabei wird die Laserschweißnaht vorzugsweise in axialer Richtung erzeugt, weil eine bessere Zugänglichkeit gegeben ist, kann aber auch in radialer Richtung, schräg oder abschnittsweise unterschiedlich erzeugt werden.
Im ersten Ausführungsbeispiel ist die bestimmte Außenkontur des Beschlags 10 dessen Außenkante 11c, d. h. die radial am weitesten außen gelegenen Kante des ersten Beschlagteils 11. Das Vorloch V im Strukturteil 4a ist kreisförmig. Mit dem Einpressen bildet sich ein zylindrischer Stützkragen 4b, wobei das Material um so stärker gedehnt wird desto näher es am Vorloch V gelegen hat. Ein solches Verfahren ist auch auf Rastbeschläge anwendbar, wie sie beispielsweise aus der DE 20 2009 015 235 U1 bekannt sind.
Im zweiten Ausführungsbeispiel ist die bestimmte Außenkontur des Beschlags 10 die Gegenverzahnung 11f des Zahnkranzes 17, welche durch das Prägen des Zahnkranzes 17 aus einem Blech auf der Kehrseite des Zahnkranzes 17 entsteht und beim vorliegenden Beschlag 10 neben der erfindungsgemäßen keine andere Funktion hat. Das Vorloch V im Strukturteil 4a hat als Grundform einen Kreis. T-förmige Einschnitte T in das Material des Strukturteils 4a stehen radial von diesem Kreis ab. Die Teilung der T-förmigen Einschnitte T entspricht der Teilung des Zahnkranzes. Die T-förmigen Einschnitte T definieren Lappen 4d im Material des Strukturteils 4a als Teilbereiche desselben. Mit dem Einpressen werden diese Lappen 4d axial umgebogen und legen sich an die Gegenverzahnung 11f an. Der entstehende Stützkragen 4b ist nur abschnittsweise vorhanden, d. h. ist nicht umlaufend.
Bezugszeichenliste

1: Fahrzeugsitz
3: Sitzteil
4: Lehne
4a: Strukturteil
4b: Stützkragen
4d: Lappen
5: Handrad
7: Antriebswelle
10: Beschlag
11: erstes Beschlagteil
11c: Außenkante
11f: Gegenverzahnung
12: zweites Beschlagteil
12a: Sternabsatz
13: Umklammerungsring
16: Zahnrad
17: Zahnkranz
19: Kragen
21: Mitnehmer
22: Nabe
23: Bohrung
25: Abdeckscheibe
27: Keilsegment
28: Gleitlagerbuchse
29: Mitnehmersegment
35: Feder
35a: Endfinger
43: Sicherungsring
44: Dichtring
45: Trennring
51: Sperrfeder
55: Verzahnung
H: Werkstückhalter
T: T-förmige Einschnitte
V: Vorloch

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 102009005130 A1 [0002]
EP 1591302 B1 [0003]
US 6799806 B2 [0021]
DE 4436101 A1 [0023]
DE 19548809 C1 [0030]
DE 202009015235 U1 [0032]

Claims

Verfahren zum Verbinden eines Beschlags (10) für einen Fahrzeugsitz (1) mit einem Strukturteil (4a) des Fahrzeugsitzes (1), dadurch gekennzeichnet, dass der Beschlag (10) in das Strukturteil (4a) eingepresst wird, wobei das Strukturteil (4a) mittels des als Werkzeug dienenden Beschlags (10) umgeformt wird.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass eine bestimmte Außenkontur (11c, 11f) des Beschlags (10) als Werkzeug zum Umformen des Strukturteils (4a) dient.
Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die radial am weitesten außen liegen Außenkante (11c) eines ersten Beschlagteils (11) des Beschlags (10) die bestimmte Außenkontur ist.
Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass eine Gegenverzahnung (11f) zu einem Zahnkranz (17) eines ersten Beschlagteils (11) des Beschlags (10) die bestimmte Außenkontur ist.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass beim Einpressen des Beschlags (10) in das Strukturteil (4a) ein Stützkragen (4b) ausgebildet wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass im Strukturteil (4a) ein – insbesondere kreisförmiges – Vorloch (V) ausgebildet ist.
Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass vom kreisförmigen Vorloch (V) T-förmige Einschnitte (T) ins Strukturteil (4a) abstehen, welche zwischen sich Lappen (4d) des Strukturteils (4a) definieren.
Verfahren nach Anspruch 4 und 7, dadurch gekennzeichnet, dass beim Einpressen die Gegenverzahnung (11f) die Lappen (4d) umformt.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Verbindung zwischen dem Beschlag (10) und dem Strukturteil (4a) mittels Schweißens, insbesondere Laserschweißens, gefestigt wird.
Fahrzeugsitz, insbesondere Kraftfahrzeugsitz, mit wenigstens einem Beschlag (10) und wenigstens einem Strukturteil (4a), welche mittels eines Verfahrens nach einem der vorhergehenden Ansprüche miteinander verbunden sind.