DE102011012428B4

DE102011012428B4 - Beschlag für einen Fahrzeugsitz

Info

Publication number: DE102011012428B4
Application number: DE102011012428.4A
Authority: DE
Inventors: Martin Stilleke; Martin Becker; Armin Matheis
Original assignee: Adient Luxembourg Holding SARL
Current assignee: Keiper Seating Mechanisms Co Ltd
Priority date: 2011-02-23
Filing date: 2011-02-23
Publication date: 2018-03-29
Anticipated expiration: 2031-02-24
Also published as: DE102011012428A1

Abstract

Beschlag (10) für einen Fahrzeugsitz, mit zwei zueinander verdrehbaren Beschlagteilen (11, 12), wobei an einem ersten Beschlagteil (11) ein Zahnkranz (17) und an einem zweiten Beschlagteil (12) Führungssegmente (14) zur Lagerung des ersten Beschlagteils (11) und zur Führung von Riegeln (16) angeordnet sind, wobei die Riegel (16) mit dem Zahnkranz zusammenwirken, um den Beschlag (10) zu verriegeln, wobei die Beschlagteile (11, 12) aus einem Vergütungsstahl bestehen, der zuvor hochfest gewalzt wird, wobei beim Hochfest-Walzen ein Warmband des Vergütungsstahls in ein Kaltband von 30% bis 70% Stärke des Warmbandes gewalzt wird und der so gewonnene, hart angewalzte Vergütungsstahl lufthärtend ist, und wobei das Beschlagteil (11, 12) aus dem Kaltband des hochfest gewalzten Vergütungsstahls gestanzt ist und der Vergütungsstahl hinsichtlich seiner chemischen Zusammensetzung 0,2–0,27% C und maximal 0,006% B aufweist, wobei der Vergütungsstahl eine 0,2%–Dehngrenze Rp0,2 von 550–600 MPa aufweist, wobei ein Vergütungsstahl mit einer 0,2%-Dehngrenze Rp0,2 = 657 MPa ± 10% ausgenommen ist.

Description

Die Erfindung betrifft einen Beschlag für einen Fahrzeugsitz mit zwei zueinander verdrehbaren Beschlagteilen.
Ein Beschlag mit Beschlagteilen und ein Verfahren zur Herstellung eines Beschlagteils sind aus der EP 1 377 480 B1 bekannt. Ein Beschlagteil aus Stahl wird in den verschleißgefährdeten Bereichen lokal lasergehärtet. Das Problem besteht darin, dass lokal härtbare Materialien in der Regel keine ausreichende Festigkeit für den Crashfall haben, und dass ausreichend feste Materialien nicht lokal gehärtet werden können.
Verschiedene Stahllegierungen und unterschiedliche Verwendungen von Stahllegierungen sowie Verfahren zur Herstellungen von Bauteilen aus solchen Stahllegierungen sind beispielsweise bekannt aus: Thyssen Krupp/Hoesch Hohenlimburg: „Warmegewalzter Bandstahl – Hohenlimburger Mittelband” – Hoesch Hohenlimburg: mittelband hoesch thyssen krupp, 2005; EP 1 253 209 A2 ; DE 101 18 358 A1 ; DE 103 39 119 B3 ; DE 24 52 486 A1 ; DE 197 38 943 A1 ; WO 2007/039001A1 ; DE 10 2004 061 062 A1 ; Prospekt Hoesch Hohenlimburg (Thyssen Krupp „Warmgewalzte, borlegierte Stähle/Die starke Alternative mit wirtschaftlichem Fokus, 05/2006); Salzgitter Flachstahl Werkstoffblatt „Lufthärtbarer Vergütungsstahl in warm- und kaltgewalzter Ausführung”, Ausgabe November 2006 (Erstausgabe); DE 10 2004 054 444 B3 ; DE 20 2007 005 182 U1 ; DE 10 2004 053 620 A1 und EP 1 253 209 A2 .
Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, einen Beschlag der eingangs genannten Art zu verbessern. Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch einen Beschlag mit den Merkmalen des Anspruches 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind Gegenstand der Unteransprüche.
Der erfindungsgemäße Beschlag umfasst zwei zueinander verdrehbare Beschlagteile, wobei an einem ersten Beschlagteil ein Zahnkranz und an einem zweiten Beschlagteil Führungssegmente zur Lagerung des ersten Beschlagteils und zur Führung von Riegeln angeordnet sind, wobei die Riegel mit dem Zahnkranz zusammenwirken, um den Beschlag zu verriegeln, wobei die Beschlagteile aus einem Vergütungsstahl bestehen, der zuvor hochfest gewalzt wird, wobei beim Hochfest-Walzen ein Warmband des Vergütungsstahls in ein Kaltband von 30% bis 70% Stärke des Warmbandes gewalzt wird und der so gewonnene, hart angewalzte Vergütungsstahl lufthärtend ist, und wobei das Beschlagteil aus dem Kaltband des hochfest gewalzten Vergütungsstahls gestanzt ist und der Vergütungsstahl hinsichtlich seiner chemischen Zusammensetzung 0,2–0,27% C und maximal 0,006% B aufweist, wobei der Vergütungsstahl eine 0,2%-Dehngrenze Rp0,2 von 550–600 MPa aufweist, wobei ein Vergütungsstahl mit einer 0,2%-Dehngrenze Rp0,2 = 657 MPa ± 10% ausgenommen ist.
Die ausreichend hohe Festigkeit in Kombination mit der Möglichkeit einer Lufthärtung wird durch die Verwendung eines im Bereich der Fahrzeugsitze unbekannten, noch nicht normierten Vergütungsstahles erreicht, der beispielsweise eine neue Legierung aufweist oder von der an sich bekannten Sorte 23MnB3 ausgeht und durch eine spezielle, unübliche Behandlung seine besonderen Eigenschaften erhält. Deutlich erhöhte Werte für die 0,2%-Dehngrenze und die Zugfestigkeit haben den Vorteil, dass das Beschlagteil erst sehr spät plastifiziert und bis zu diesem Punkt nur eine elastische Verformbarkeit zeigt. Das lokale Härten, vorzugsweise Laserhärten oder Induktivhärten, sorgt für einen geringeren Verschleiß und eine höhere Festigkeit einzelner Bereiche des Beschlagteils. Die mit dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellten Beschlagteile sind daher insbesondere für Rastbeschläge geeignet, bei denen bestimmte Bereiche im Betrieb länger unter Last stehen und Relativbewegungen erfahren. Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren können aber auch Beschlagteile für Getriebebeschläge hergestellt werden, wie sie beispielsweise in der DE 44 36 101 A1 beschrieben sind.
Im Folgenden ist die Erfindung anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert. Es zeigen
1 einen radialen Schnitt durch das Ausführungsbeispiel ohne erstes Beschlagteil,
2 einen axialen Schnitt durch das Ausführungsbeispiel,
3 eine Explosionsdarstellung des Ausführungsbeispiels, und
4 eine schematische Darstellung eines Fahrzeugsitzes.
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 Handhebels 5, eine Übertragungsstange 7 gedreht, welche horizontal im Übergangsbereich zwischen Sitzteil 3 und Lehne 4 angeordnet ist. Auf beiden Seiten des Fahrzeugsitzes 1 greift die Übertragungsstange 7 in einen Beschlag 10 ein. Die Übertragungsstange 7 definiert die verwendeten Richtungsangaben eines Zylinderkoordinatensystems.
Der Beschlag 10 ist als Rastbeschlag ausgebildet, bei welchem ein erstes Beschlagteil 11 und ein zweites Beschlagteil 12 miteinander verriegelbar und nach dem Entriegeln relativ zueinander um eine Achse A verdrehbar sind, wie es beispielsweise in der DE 10 2006 015 560 B3 beschrieben ist, deren diesbezüglicher Offenbarungsgehalt ausdrücklich einbezogen wird.
Die beiden Beschlagteile 11 und 12 lassen sich jeweils näherungsweise in eine kreisrunde Scheibenform einbeschreiben. Die beiden Beschlagteile 11 und 12 sind auf eine später beschriebene Weise hergestellt. 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 A beschrieben, deren diesbezüglicher Offenbarungsgehalt ausdrücklich einbezogen wird. Der vorzugsweise metallische Umklammerungsring 13 ist fest mit einem der beiden Beschlagteile 11 und 12 verbunden, beispielsweise mit dem zweiten Beschlagteil 12, vorzugsweise verschweißt oder – indem er das mit ihm verbundene Beschlagteil übergreift – umgebördelt. An einer Stirnseite weist der Umklammerungsring 13 einen radial nach innen gebogenen Rand auf, mittels welchem er, gegebenenfalls unter Zwischenlage eines separaten Gleitrings 13a, das andere der beiden Beschlagteile 11 und 12, beispielsweise das erste Beschlagteil 11, radial außen übergreift, ohne die Relativbewegung der beiden Beschlagteile 11 und 12 zu behindern. In baulicher Hinsicht bilden die beiden Beschlagteile 11 und 12 daher zusammen (mit dem Umklammerungsring 13) eine scheibenförmige Einheit.
Das zweite Beschlagteil 12 weist – vorliegend vier – Führungssegmente 14 auf, welche mit geraden Führungsflächen 14a paarweise jeweils einen Riegel 16 seitlich in radialer Richtung führen. Die – vorliegend insgesamt vier – Riegel 16 sind – vorliegend um je 90° – versetzt zueinander in einem zwischen den beiden Beschlagteilen 11 und 12 definierten Bauraum angeordnet. Die Riegel 16 sind an ihrem radial außen liegenden Ende mit einer Verzahnung versehen, die mit einem Zahnkranz 17 des als Hohlrad ausgebildeten ersten Beschlagteils 11 in Eingriff gelangen (einfallen) kann. Wenn der Zahnkranz 17 und die Riegel 16 zusammenwirken, ist der Beschlag 10 verriegelt. Die Führungssegmente 14 liegen mit jeweils einer gebogenen Lagerfläche 14b am Zahnkranz 17 des ersten Beschlagteils 11 an, wodurch die beiden Beschlagteile 11 und 12 einander lagern.
Im Zentrum des Beschlags 10 ist ein Mitnehmer 21 angeordnet, beispielsweise aus Kunststoff, welcher mittels einer zentralen Bohrung 23 drehfest – oder wenigstens auf Mitnahme gekoppelt – auf der Übertragungsstange 7 sitzt und drehbar an wenigstens einem der beiden Beschlagteile 11 und 12, vorliegend dem ersten Beschlagteil 11, gelagert ist, genauer gesagt in einer zentralen Öffnung desselben. Auf dem Mitnehmer 21 sitzt drehfest oder wenigstens auf Mitnahme gekoppelt ein Exzenter 27, welcher in dem zwischen den Beschlagteilen 11 und 12 definierten Bauraum angeordnet ist. Eine Federanordnung 35, beispielsweise zwei ineinander geschachtelte Spiralfedern, ist in einer zentralen Aufnahme eines der beiden Beschlagteile 11 und 12, vorliegend des zweiten Beschlagteils 12, angeordnet und vorliegend außen abgestützt. Die Federanordnung 35 beaufschlagt den Exzenter 27, vorliegend indem sie innen drehfest auf dem Mitnehmer 21 sitzt. Eine derartige Federanordnung 35 ist beispielsweise in der DE 10 2005 046 807 B3 beschrieben, deren diesbezüglicher Offenbarungsgehalt ausdrücklich einbezogen wird. Der von der Federanordnung 35 beaufschlagte Exzenter 27 wirkt auf die radial beweglichen Riegel 16 ein und beaufschlagt diese, so dass sie radial nach außen gedrückt werden, um in den Zahnkranz 17 einzufallen, womit der Beschlag 10 verriegelt ist.
Eine Steuerscheibe 36 ist m Bauraum axial zwischen den Riegeln 16 und dem ersten Beschlagteil 11 angeordnet und sitzt vorliegend drehfest auf dem Exzenter 27. Die Steuerscheibe 36 weist – vorliegend vier – Steuerbahnen auf, die jeweils mit einer Nase 38 jedes Riegels 16 zusammenwirken. Die Nasen 38 stehen dabei in axialer Richtung von den ihnen zugeordneten Riegeln 16 ab. Der Mitnehmer 21 ist axial gesichert durch einen Sicherungsring 43, welcher bei der Montage des Beschlags 10 am Mitnehmer 21 befestigt wird, vorzugsweise aufgeclipst wird. Der Mitnehmer 21 und der Sicherungsring 43 weisen je einen Flansch auf, der jeweils auf der Außenseite eines der beiden Beschlagteile 11 oder 12 anliegt, und der als Dichtung wirkt. Bei einer Drehung (um wenige Grad) des Mitnehmers 21 – und des damit angetriebenen Exzenters 27 und der Steuerscheibe 36 – entgegen der Kraft der Federanordnung 35 zieht die Steuerscheibe 36 die Riegel 16 radial nach innen, d. h. aus dem Zahnkranz 17, womit der Beschlag 10 entriegelt ist und die beiden Beschlagteile 11 und 12 relativ zueinander um die Achse A verdrehbar sind. Die Neigung der Lehne 4 ist dadurch zwischen mehreren, zum Sitzgebrauch geeigneten Gebrauchsstellungen einstellbar.
Bei zweitürigen Kraftfahrzeugen soll mittels Freischwenkens der Lehne 4 der Zugang zu einer hinteren Sitzreihe erleichtert werden, wofür die entriegelte Lehne 4 aus einer der Gebrauchsstellungen nach vorne in eine nicht zum Sitzgebrauch geeignete, freigeschwenkte Stellung geschwenkt wird. Es erhöht den Bedienkomfort, wenn der Handhebel 5 – oder ein weiteres Betätigungselement – nicht während des gesamten Freischwenkens gehalten werden muss und die Beschläge trotzdem erst in der freigeschwenkten Stellung verriegeln. Im Beschlag 10 ist hierfür zwischen der Steuerscheibe 36 und dem ersten Beschlagteil 11 um die Achse A herum ein ringförmiges Freischwenk-Steuerelement 45 vorgesehen, welches drehfest mit dem ersten Beschlagteil 11 verbunden ist. Das Freischwenk-Steuerelement 48 weist Anschlagbahnen auf, die mit den Nasen 38 der Riegel 16 zusammenwirken, indem sie deren Bewegung radial nach außen begrenzen oder diese ungehindert einfallen lassen. Um die Lehne 4 über mehr als den Winkel zwischen zwei Riegeln 16 freischwenken zu können, sind die Nasen 38 der Riegel 16 abwechselnd unterschiedlich weit radial außen oder radial innen an den ihnen zugeordneten Riegeln 16 angeordnet, so dass benachbarte Nasen 38 mit unterschiedlichen Anschlagbahnen zusammenwirken. Entsprechend sind zwei unterschiedliche Ausbildungen der Riegel 16 vorgesehen. Details sind in der DE 10 2006 015 560 B3 beschrieben, deren diesbezüglicher Offenbarungsgehalt ausdrücklich einbezogen wird.
Als Material für die beiden Beschlagteile 11 und 12 dient ein Vergütungsstahl. Bevorzugt ist ein kaltverfestigter Vergütungsstahl, dessen chemische Zusammensetzung z. B. 0,24% C, 0,2% Si, 1,23% Mn, 0,01% P, 0,001% S, 0,33% Cr, 0,03% Al, 0,002% B und 0,04% Ti beträgt.
Alternativ kann ein kaltverfestigter Vergütungsstahl verwendet werden, dessen chemische Zusammensetzung dem genormten Stahl mit der Bezeichnung 23MnB3 entspricht. Er enthält 0,21–0,25%C, maximal 0,15% Si, 0,8–1,0% Mn, maximal 0,015% P, maximal 0,015% S, 0,25–0,35% Cr, 0,08% Al, 0,001–0,005% B und maximal 0,06% Ti.
Schließlich kann auch ein Vergütungsstahl verwendet werden, dessen chemische Zusammensetzung dem genormten Stahl mit der Bezeichnung 27MnCrB5-2 entspricht. Er enthält 0,24% C, 0,2% Si, 1,23% Mn, 0,34% Cr, 0,033% Al, 0,001.–0,005% B, 0,038% Ti und 0,004% N.
Die genormten chemischen Zusammensetzungen sind beispielsweise aus dem bekannten Nachschlagewerk ”Stahlschlüssel” entnehmbar. Soweit im Rahmen der Norm Abweichungen der chemischen Zusammensetzung erlaubt sind, können auch derart abgewandelte Vergütungsstähle als Ausgangsmaterial dienen. Der besagte Vergütungsstahl wird als Warmband von 8 mm ± 60% Stärke durch Kaltwalzen in ein Kaltband von 30% bis 70% Stärke, vorzugsweise 2 mm bis 5 mm Stärke, hochfest gewalzt. Der Vergütungsstahl wird vorzugsweise beim Walzen kaltverfestigt. Der so gewonnene, hart angewalzte Vergütungsstahl hat dann gegenüber dem genormten Stahl mit gleicher Zusammensetzung andere Eigenschaften. Er ist lufthärtend und kann lokal gehärtet werden, so dass ein Verzug durch das Härten weitgehend vermieden werden kann.
Beim kaltverfestigten Vergütungsstahl, z. B. beim kaltverfestigten Vergütungsstahl 23MnB3 oder 27 MnCrB5-2 liegt in diesem Zustand die 0,2%-Dehngrenze Rp0,2 oberhalb 550 MPa, die Zugfestigkeit Rm oberhalb 650 MPa und die Bruchdehnung A5 oberhalb 8%. Somit weicht der kaltverfestigte Vergütungsstahl deutlich von den Standardvorgaben ab. So beträgt z. B. die Dehngrenze Rp0,2 für den 27 MnCrB5-2 mindestens 366 MPa, die Zugfestigkeit Rm mindestens 475 MPa und die Bruchdehnung A80 mindestens 26%.
Aus dem Kaltband werden die Beschlagteile 11 und 12 mit einem Stanz-Präge-Vorgang ausgestanzt, wobei zugleich die Strukturen geprägt werden, d. h. insbesondere die Führungssegmente 14, der Zahnkranz 17 und die zentralen Öffnungen.
Schließlich wird noch vorliegend das zweite Beschlagteil 12 gezielt lokal gehärtet (wärmebehandelt), beispielsweise mittels Laserhärten oder Induktionshärten. Als lokal zu härtende Stellen sind die Führungsflächen 14a und die Lagerflächen 14b an den Führungssegmenten 14 vorgesehen. Durch das Härten wird der Verschleiß verringert, welcher ansonsten durch die Relativbewegungen der Riegel 16 und des Zahnkranzes 17 entstehen würde.
Darüber hinaus werden Deformationen durch schwellende Betriebslasten oder durch Crashlasten zumindest stark reduziert, wenn nicht sogar verhindert.
Bezugszeichenliste

1: Fahrzeugsitz
3: Sitzteil
4: Lehne
5: Handhebel
7: Übertragungsstange
10: Beschlag
11: erstes Beschlagteil
12: zweites Beschlagteil
13: Umklammerungsring
13a: Gleitring
14: Führungssegment
14a: Führungsfläche
14b: Lagerfläche
16: Riegel
17: Zahnkranz
21: Mitnehmer
23: Bohrung
27: Exzenter
35: Federanordnung
36: Steuerscheibe
38: Nase
43: Sicherungsring
45: Freischwenk-Steuerelement
A: Achse

Claims

Beschlag (10) für einen Fahrzeugsitz, mit zwei zueinander verdrehbaren Beschlagteilen (11, 12), wobei an einem ersten Beschlagteil (11) ein Zahnkranz (17) und an einem zweiten Beschlagteil (12) Führungssegmente (14) zur Lagerung des ersten Beschlagteils (11) und zur Führung von Riegeln (16) angeordnet sind, wobei die Riegel (16) mit dem Zahnkranz zusammenwirken, um den Beschlag (10) zu verriegeln, wobei die Beschlagteile (11, 12) aus einem Vergütungsstahl bestehen, der zuvor hochfest gewalzt wird, wobei beim Hochfest-Walzen ein Warmband des Vergütungsstahls in ein Kaltband von 30% bis 70% Stärke des Warmbandes gewalzt wird und der so gewonnene, hart angewalzte Vergütungsstahl lufthärtend ist, und wobei das Beschlagteil (11, 12) aus dem Kaltband des hochfest gewalzten Vergütungsstahls gestanzt ist und der Vergütungsstahl hinsichtlich seiner chemischen Zusammensetzung 0,2–0,27% C und maximal 0,006% B aufweist, wobei der Vergütungsstahl eine 0,2%–Dehngrenze Rp0,2 von 550–600 MPa aufweist, wobei ein Vergütungsstahl mit einer 0,2%-Dehngrenze Rp0,2 = 657 MPa ± 10% ausgenommen ist.
Beschlag (10) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Vergütungsstahl hinsichtlich seiner chemischen Zusammensetzung 1,23% Mn aufweist.
Beschlag (10) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Warmband eine Stärke von 8 mm ± 60% Stärke aufweist.
Beschlag (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der hochfest gewalzte Vergütungsstahl eine Zugfestigkeit Rm von maximal 650 MPa und/oder eine Bruchdehnung A5 von minimal 10% aufweist.
Beschlag (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Beschlagteil (11, 12) in einem einzigen Stanz-Präge-Vorgang ausgestanzt wird und die Struktüren geprägt werden.
Beschlag (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das zweite Beschlagteil (11, 12) lokal gehärtet ist.
Beschlag (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass am zweiten Beschlagteil (12) die Führungsflächen (14a) zum Führen der Riegel (16) und/oder die Lagerflächen (14b) zur Lagerung des ersten Beschlagteils (11) gehärtet sind.
Fahrzeugsitz, insbesondere Kraftfahrzeugsitz, mit einem Beschlag (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche.