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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen eines Verbundes, insbesondere für einen Kraftfahrzeugsitz, sowie einen Verbund, insbesondere für einen Kraftfahrzeugsitz.
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Kraftfahrzeugsitze setzen sich gewöhnlich aus einem Sitzteil und einer an dem Sitzteil angelenkten Rückenlehne zusammen. Die Rückenlehne weist wiederum zwei Seitenteile auf, welche jeweils von einem sitzseitigen Ende der Rückenlehne zu einem kopfstützenseitigen Ende der Rückenlehne reichen.
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Je nach Anwendungsfall, beispielsweise in Abhängigkeit davon, ob es sich um ein Mittel- oder Oberklassefahrzeug, eine Limousine oder ein Sports Utility Vehicle (SUV) usw. handelt, ist es erforderlich, den Kraftfahrzeugsitz und insbesondere die erwähnten Seitenteile unterschiedlich stark auszubilden. Denn beispielsweise in dem Fall, dass in die Rückenlehne des Kraftfahrzeugsitzes ein Bildschirm integriert ist, wirken auf die Seitenteile im Crashfall viel höhere Kräfte, als dies ohne den Bildschirm der Fall wäre.
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Eine Verstärkung der Seitenteile kann grundsätzlich durch das Verbinden eines jeweiligen Seitenteils mit einem Zusatzteil oder durch eine Wandstärkenanpassung (auch als „Taylored Blank” bezeichnet) des Seitenteils erfolgen.
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Um eine dauerhafte Verbindung zwischen dem Seiten- und dem Zusatzteil zu erzeugen, sind verschiedene Verbindungstechnologien bekannt, so zum Beispiel das Schrauben, Nieten oder Schweißen. Insbesondere das Laserschweißen hat sich in der Vergangenheit als besonders zweckmäßig erwiesen.
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Beim Laserschweißen wird das Zusatzteil direkt auf dem Seitenteil positioniert und mittels einer durch den Laser erzeugten Überlappschweißnaht mit dem Seitenteil verbunden. Allerdings ist es erforderlich, das Seiten- und Zusatzteil während des Schweißvorgangs mittels einer Schweißvorrichtung in definierter Position zueinander zu halten. Dafür ist es wiederum notwendig, dass das Zusatzteil entsprechende Aufnahmekonturen aufweist, in welche die Schweißvorrichtung eingreifen kann.
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Bei dem vorstehend beschriebenen Ansatz hat sich in der Praxis als nachteilig herausgestellt, dass der Laserstrahl wegen dem Vorhandensein der Schweißvorrichtung nicht alle Bereiche des Seiten- bzw. Zusatzteils erreichen kann. Somit können in manchen Fällen Schweißnähte nicht in Bereichen erzeugt werden, in denen sie jedoch äußerst wünschenswert wären. So zum Beispiel in Randbereichen des Zusatzteils. Außerdem müssen das Seiten- und Zusatzteil im Wesentlichen vollflächig miteinander verschweißt werden – auch außerhalb der Lastaufnahmezonen –, um Mikrobewegungen zwischen dem Seiten- und Zusatzteil zu reduzieren. Derartige Mikrobewegungen ergeben sich ansonsten im Übermaß beispielsweise aufgrund der ständigen Vibrationen, denen ein Kraftfahrzeugsitz im Betrieb des Kraftfahrzeugs ausgesetzt ist, was sich negativ auf die Dauerfestigkeit des Verbunds aus Seiten- und Zusatzteil auswirkt.
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Aus der
JP 2006 225732 A ist es beispielsweise bekannt, zwei Karosserieteile in einem ersten Bereich mittels eines thermisch aushärtbaren Klebers und in einem zweiten Bereich mittels einer Laserschweißnaht zu verbinden. Der thermisch aushärtbare Kleber härtet gleichzeitig mit dem Erzeugen der Laserschweißnaht – aufgrund der bei dem Laserschweißvorgang freigesetzten Wärme – aus. Auch dieses Verfahren weist den Nachteil auf, dass eine Spannvorrichtung erforderlich ist, um die beiden Karosserieteile während des Schweißvorgangs zueinander zu positionieren.
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Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, ein Verfahren zum Herstellen eines Verbunds sowie einen Verbund bereitzustellen, wobei keinerlei Einschränkungen hinsichtlich der Führung der Überlappschweißnaht zum Verbinden eines Haupt- und eines Zusatzteils miteinander bestehen.
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Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 sowie durch einen Verbund mit den Merkmalen des Patentanspruchs 10 gelöst.
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Demgemäß wird ein Verfahren zum Herstellen eines Verbundes, insbesondere für einen Kraftfahrzeugsitz, mit folgenden Schritten bereitgestellt: Verbinden eines Zusatzteils mit einem Hauptteil mittels einer Klebstoffschicht zum Bilden des Verbunds; und Verschweißen des Zusatzteils mit dem Hauptteil mittels einer das Zusatzteil, die Klebstoffschicht und das Hauptteil jeweils wenigstens abschnittsweise durchdringenden Überlappschweißnaht.
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Weiterhin wird ein Verbund, insbesondere für einen Kraftfahrzeugsitz, bereitgestellt, welcher Folgendes aufweist: ein Hauptteil; ein Zusatzteil; eine Klebstoffschicht, welche das Hauptteil mit dem Zusatzteil verbindet; und eine Überlappschweißnaht, welche das Hauptteil mit dem Zusatzteil verbindet und welche sich durch das Hauptteil, die Klebstoffschicht und das Hauptzusatzteil wenigstens abschnittsweise erstreckt.
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Die der vorliegenden Erfindung zugrunde liegende Idee besteht darin, das Zusatzteil an dem Hauptteil mittels einer Klebstoffschicht vorzufixieren. D. h., dass die Klebstoffschicht zumindest teilweise ausgehärtet wird und damit das Haupt- und Zusatzteil miteinander fest verbindet, bevor der Schritt des Verschweißens stattfindet. Der noch nicht verschweißte Verbund ist daher einfach handhabbar. Insbesondere entfällt damit die Notwendigkeit, das Zusatzteil bezüglich des Hauptteils mittels einer Schweißvorrichtung in dem nachfolgenden Schritt des Verschweißens des Zusatzteils mit dem Hauptteils zu halten. Dadurch, dass auf die Schweißvorrichtung verzichtet werden kann, ergibt sich die Möglichkeit einer ungehinderten Führung der Überlappschweißnaht. Außerdem reduziert die Klebstoffschicht Mikrobewegungen zwischen dem Haupt- und Zusatzteil im Betrieb des Kraftfahrzeugsitzes aufgrund ihrer dämpfenden Eigenschaften. Dies erlaubt es wiederum, die entsprechenden Überlappschweißnähte kürzer auszubilden, da ein Teil der Dauerfestigkeit des gebildeten Verbunds auf die Klebstoffschicht zurückgeht. Weiterhin entfällt ein Zeitaufwand für das Einspannen des Haupt- und Zusatzteils in der Schweißzelle zum Bilden der Überlappschweißnaht, wodurch deren effektive Auslastung erhöht werden kann.
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Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen sowie aus der Beschreibung in Zusammenschau mit den Figuren der Zeichnungen.
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Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens wird der Schritt des Verschweißens mittels eines Lasers und/oder unter Verwendung eines die Überlappschweißnaht positiv beeinflussenden Schweißzusatzwerkstoffs, welcher insbesondere in der Klebstoffschicht enthalten ist, durchgeführt. Die hohe Temperatur des Laserstrahls führt dazu, dass der im Bereich der Schweißnaht angeordnete Klebstoff unverzüglich ausdampft und der Klebstoff damit die gebildete Schweißnaht nicht negativ beeinflusst. Idealerweise enthält die Klebstoffschicht einen die Überlappschweißnaht positiv beeinflussenden Schweißzusatzwerkstoff, welcher beim Bilden der Überlappschweißnaht aus der Klebstoffschicht freigesetzt wird. Jedenfalls sollte die Klebstoffschicht aus einem solchen Material beschaffen sein, welches die Überlappschweißnaht zumindest nicht negativ beeinflusst.
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Gemäß einer weiter bevorzugten Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens wird das Zusatzteil vor dem Schritt des Verbindens aus einer Rohplatine ausgestanzt. Damit lässt sich das Zusatzteil effizient herstellen.
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Gemäß einer weiter bevorzugten Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens wird die Rohplatine vor dem Schritt des Ausstanzens mit der Klebstoffschicht versehen. Dadurch wird vermieden, dass jedes Zusatzteil einzeln mit der Klebstoffschicht versehen werden muss.
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Gemäß einer weiter bevorzugten Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens erfolgt der Schritt des Verbindens mittels der Klebstoffschicht vor dem Anordnen des Verbunds in der Schweißzelle. Dadurch kann die Auslastung der Schweißzelle erhöht werden, das heißt, der Zeitanteil, zu dem geschweißt wird, wird erhöht, was sich positiv auf die Prozesskosten auswirkt.
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Gemäß einer weiter bevorzugten Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens werden die Zusatzteile in vordefinierten Zuschnitten und/oder Dicken bereitgestellt und ein oder mehrere der Zusatzteile zum Bilden des Verbunds insbesondere automatisch ausgewählt. Das Auswählen der einen oder mehreren Zusatzteile kann beispielsweise in Abhängigkeit von dem jeweiligen Anwendungsfall, beispielsweise in Abhängigkeit von dem Sitz- und Kraftfahrzeugtyp, erfolgen. Mit „Zuschnitt” sind die aus einem Blech oder dergleichen in der Draufsicht ausgeschnittenen Geometrien gemeint. Die „Dicke” bezieht sich auf eine Richtung senkrecht zur flächigen Erstreckung der Bleche oder dergleichen. Die „automatische” Auswahl kann beispielsweise aufgrund von auf einer Steuerungssoftware eines Roboters hinterlegten Algorithmen und/oder Datenbanken erfolgen.
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Gemäß einer weiter bevorzugten Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens ist das Hauptteil als ein Seitenteil einer Rückenlehne eines Kraftfahrzeugs ausgebildet. Insbesondere die Seitenteile müssen, wie vorstehend erläutert, je nach Anwendungsfall entsprechend verstärkt werden. Gemäß einer weiter bevorzugten Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens wird das Zusatzteil angrenzend an eine feststellbare Schwenkachse des Seitenteils ausgebildet. Angrenzend an die Schwenkachse wirken bei derartigen Seitenteilen die größten Lasten.
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Gemäß einer weiter bevorzugten Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens ist das Zusatzteil als ein Zusatzblech und das Hauptteil als ein Hauptblech ausgebildet, wobei insbesondere das Zusatzblech dünner als das Hauptblech ausgebildet ist.
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Die oben beschriebenen Ausgestaltungen der vorliegenden Erfindung sind – sofern nichts anderes ausgeführt ist – frei miteinander kombinierbar.
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Die vorliegende Erfindung wird nachfolgend anhand der in den Figuren der Zeichnungen angegebenen Ausführungsbeispiele näher erläutert. Es zeigen dabei:
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1 einen Schnitt durch einen Verbund gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;
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2 einen Schnitt durch einen Verbund gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;
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3 ein Ablaufdiagramm eines Verfahrens gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung; und
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4 in einer perspektivischen Ansicht einen Sitz gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung.
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In den Figuren der Zeichnung bezeichnen – sofern nichts anderes ausgeführt ist – gleiche Bezugsziffern, gleiche Bauteile, Elemente und Merkmale.
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1 zeigt einen Schnitt durch einen Verbund 1 gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung.
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Der Verbund 1 weist ein Hauptblech 2 und ein Zusatzblech 3 auf. Eine Klebstoffschicht 4 verbindet das Zusatzblech 3 mit dem Hauptblech 2 im Wesentlichen vollflächig. Die Klebstoffschicht 4 weist die gewünschten Dämpfungseigenschaften, um Mikrobewegung zwischen dem Hauptblech 2 und Zusatzblech 3 im Betrieb des Verbunds zu minimieren.
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Weiterhin sind Überlappschweißnähte 5, 6 vorgesehen, welche ebenfalls das Zusatzblech 3 mit dem Hauptblech 2 verbinden. Die Überlappschweißnähte 5, 6 können sich beispielsweise vollständig durch das Zusatzblech 3 und die Klebstoffschicht 4 und teilweise durch das Hauptblech 2 erstrecken, wie für die Überlappschweißnaht 5 dargestellt. Es ist es jedoch denkbar, dass sich die Überlappschweißnähte auch vollständig durch das Hauptblech 2 erstrecken, wie in 1 für die Überlappschweißnaht 6 dargestellt.
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Bei dem Hauptblech 2 und dem Zusatzblech 3 handelt es sich um Stahlbleche, welche üblicherweise im Bereich von Kraftfahrzeugsitz-Seitenteilen eingesetzt werden. Bevorzugt ist das Hauptblech 2 dicker als das Zusatzblech 3 ausgebildet. Typischerweise weist das Hauptblech 2 eine Dicke zwischen 0,5 und 4 mm auf, während das Zusatzblech 3 eine Dicke von 0,5 bis 1,5 mm aufweist. Es ist jedoch auch denkbar, das Hauptblech 2 und das Zusatzblech 3 mit in etwa denselben Dicken auszubilden.
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2 zeigt einen Schnitt durch einen Verbund 1' gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung.
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Der Verbund 1' unterscheidet sich von dem Verbund 1 gemäß 1 dadurch, dass auf das Zusatzblech 3' ein weiteres Zusatzblech 7' mittels einer weiteren Klebstoffschicht 8' geklebt ist. Die Anordnung der Scheißnähte 5' und 9' wird nachfolgend unter Schritt S6 näher erläutert.
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3 zeigt ein Ablaufdiagramm eines Verfahrens gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung.
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Anhand des Ablaufdiagramms aus 3 wird nachfolgend ein Verfahren zum Herstellen des Verbunds 1 bzw. 1' gemäß den 1 bzw. 2 näher erläutert.
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Schritt S1:
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In einem ersten Schritt S1 wird einer Steuereinrichtung eines Roboters ein Datensatz übermittelt. Anhand des Datensatzes erkennt die Steuereinrichtung des Roboters, ob beispielsweise der Verbund 1 oder der Verbund 1' hergestellt werden soll. Dazu kann der Steuereinrichtung auch beispielsweise lediglich der herzustellende Fahrzeug- oder Sitztyp übermittelt werden, woraufhin die Steuereinrichtung automatisiert auf Basis einer Datenbank und entsprechenden Algorithmen ermittelt, welche Gestalt der herzustellende Verbund aufweisen soll.
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Schritt S2:
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Anschließend greift der Roboter im Fall des Verbunds 1 ein Zusatzblech 3 eines vordefinierten Zuschnitts und einer vordefinierten Dicke beispielsweise von einem Stapel von Zusatzblechen 3. Im Fall des Verbunds 1' greift der Roboter zwei Zusatzbleche 3' und 7' beispielsweise von demselben Stapel. Alternativ könnte der Roboter auch zwei Zusatzbleche 3' und 7' unterschiedlicher Dicke von unterschiedlichen Stapeln greifen.
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Außerdem ist es denkbar, dass der Roboter die Dicke des Hauptblechs 2 misst und in Abhängigkeit davon eine Dicke des Zusatzblechs 3 bestimmt. Anhand der bestimmten Dicke des Zusatzblechs 3 wird eines von mehreren bereitgestellten Zusatzblechen unterschiedlicher Dicke (jeweils beispielsweise in verschiedenen Stapeln) ausgewählt. Dadurch lassen sich Toleranzen hinsichtlich der Dicke des Hauptblechs 2 ausgleichen. In Abhängigkeit von der gemessenen Dicke des Hauptblechs 2 kann auch der Laserfokuspunkt in dem an späterer Stelle beschriebenen Schritt S6 eingestellt werden. Der Laserfokuspunkt liegt gewöhnlich im Bereich der Trennstelle zwischen dem Zusatzblech 3 und dem Hauptblech 2 und variiert demnach mit der Toleranz der Dicke des Hauptteils 2.
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Schritt S3:
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Der Schritt S3 erfolgt bevorzugt vor oder parallel zu den Schritten S1 und S2.
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In dem Schritt S3 wird ein jeweiliges Zusatzblech 3, 3', 7' aus einer Rohplatine ausgestanzt, die zuvor mit einer Klebstoffschicht und ggf. mit einem Trägerpapier versehen wurde. D. h., die Rohplatine wird in Form eines Aufbaus, aufweisend das Trägerpapier, die Klebstoffschicht und die Rohplatine (in dieser Reihenfolge), bereitgestellt.
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Schritt S4:
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In einem Schritt S4 wird nachfolgend das Zusatzblech 3 samt der Klebstoffschicht 4 – nachdem das Trägerpapier von der Klebstoffschicht 4 entfernt wurde – von dem Roboter auf das Hauptblech 2 gesetzt, wodurch sich der Verbund 1 ergibt, also die Klebstoffschicht 4 das Zusatzblech 3 mit dem Hauptblech 2 fest verbindet.
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Entsprechend wird im Falle des Verbunds 1' das Zusatzblech 3' samt der Klebstoffschicht 4' auf das Hauptblech 2' und das weitere Zusatzblech 7' mittels der weiteren Klebstoffschicht 8' auf das Zusatzblech 3' geklebt.
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Schritt S5:
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In einem weiteren Schritt S5 wird der Verbund 1 bzw. 1' in einer Laserschweißzelle angeordnet.
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Schritt S6:
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Hiernach werden in einem Schritt S6 je nach Anwendungsfall die Überlappschweißnähte 5 und/oder 6 mittels eines Laserschweißgeräts in der Laserschweißzelle ausgeführt.
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Bei dem Verbund 1' kann eine Überlappschweißnaht 9' ausgeführt werden, welche das Zusatzteil 7', die Klebstoffschicht 8', das Zusatzteil 3', die Klebstoffschicht 4' sowie das Hauptblech 2' (letzteres jedoch beispielsweise nur teilweise) durchdringt. Das heißt, es werden sämtliche Zusatzbleche 3', 7' in einem Schritt mit dem Hauptblech 2' verbunden. Alternativ ist hier jedoch auch eine Ausgestaltung des Verfahrens denkbar, wobei in einem ersten Schritt das Zusatzblech 3' mittels der Überlappschweißnähte 5' mit dem Hauptblech 2' verbunden wird. In einem weiteren Schritt wird das weitere Zusatzblech 7' mittels der Klebstoffschicht 8' auf das Zusatzblech 3' mittels des Roboters aufgeklebt. Hiernach wird der Verbund 1' wieder in die Schweißzelle verbracht, woraufhin die Überlappschweißnähte 5' erzeugt werden, welche das weitere Zusatzblech 7' mit dem Zusatzblech 3' verbinden. Dieses Verfahren hat den Vorteil, dass problemlos eine Vielzahl von Zusatzblechen 3', 7' aufeinander geschweißt werden können.
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Vorzugsweise enthält die Klebstoffschicht 4, 4', 8' einen die Überlappschweißnaht 5, 6, 5', 9' positiv beeinflussenden Schweißzusatzwerkstoff, welcher beim Bilden der Überlappschweißnaht 5, 6, 5', 9' aus der Klebstoffschicht 4, 4', 8' freigesetzt wird.
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Schritt S7:
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In einem weiteren Schritt S7 wird der Verbund 1 bzw. 1' in einem Kraftfahrzeugsitz 11 für ein Kraftfahrzeug eingebaut, wie nachfolgend noch näher erläutert.
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4 zeigt in einer perspektivischen Ansicht einen Kraftfahrzeugsitz 11 für ein Kraftfahrzeug gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung.
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Der Sitz 11 setzt sich aus zwei Seitenteilen 12 zusammen, welche um eine Schwenkachse 13 verschwenkbar an einem Sitzteil 14 gelagert sind.
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Die Seitenteile 12 bilden zusammen mit einem kopfstützenseitigen Endteil 15 und einem sitzseitigen Endteil 16 einen Rahmen der Rückenlehne des Sitzes 11 aus. Ein Verschwenken um die Schwenkachse 13 der Rückenlehne wird mittels eines Neigungswinkeleinstellers (Englisch: „recliner”) festgestellt oder freigegeben.
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In einem Bereich 17 angrenzend an die Schwenkachse 13 treten in den Seitenteilen 12 die größten Belastungen auf. Daher ist es zweckmäßig, in diesem Bereich 17 den Verbund 1 bzw. 1' vorzusehen. Das Hauptblech 2 bzw. 2' ist in diesem Fall identisch mit dem Seitenteil 12, während die Zusatzbleche 3 bzw. 3', 7' auf das Seitenteil 12 zum Verstärken desselben aufgebracht werden. Besonders bevorzugt verläuft die Schweißnaht 5, 6 bzw. 5', 9' in einem Randbereich des Zusatzblechs 3 bzw. 7'.
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Weiterhin ist es möglich, beispielsweise einen Durchbruch 21 in dem Seitenteil 12 mittels Zusatzblechen 3 bzw. 3', 7' zu verstärken. Auch in diesem Fall ist das Hauptblech 2 bzw. 2' identisch mit dem Seitenteil 12.
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Ferner besteht die Möglichkeit, einen Bereich 22 des Sitzseitenteils 12 mit dem Verbund 1 bzw. 1' auszubilden. In dem Bereich 22 findet ein Widerstandsmomentensprung statt, welcher vorteilhaft mittels der Zusatzbleche 3 bzw. 3', 7' verstärkt ausgebildet ist.
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Obwohl die Erfindung anhand bevorzugter Ausführungsbeispiele vollständig beschrieben wurde, ist sie darauf nicht beschränkt, sondern auf vielfältige Art und Weise modifizierbar. Insbesondere können Merkmale der einzelnen oben ausgeführten Ausführungsbeispiele beliebig miteinander kombiniert werden. Insbesondere gelten die vorstehend für das Verfahren beschriebenen Merkmale entsprechend für den hergestellten Verbund.
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Die aufgeführten Materialien, Zahlenangabe und Dimensionen sind beispielhaft zu verstehen und dienen lediglich der Erläuterung der Ausführungsformen und Weiterbildungen der vorliegenden Anmeldung.
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Bezugszeichenliste
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- 1, 1'
- Verbund
- 2, 2'
- Hauptblech
- 3, 3'
- Zusatzblech
- 4, 4'
- Klebstoffschicht
- 5, 5'
- Überlappschweißnaht
- 6
- Überlappschweißnaht
- 7'
- weiteres Zusatzblech
- 8'
- weitere Klebstoffschicht
- 9'
- Überlappschweißnaht
- 11
- Kraftfahrzeugsitz
- 12
- Seitenteil
- 13
- Schwenkachse
- 14
- Sitzteil
- 15
- Endteil
- 16
- Endteil
- 17
- verstärkter Bereich
- 21
- Durchbruch
- 22
- Bereich
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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