DE102011086650A1 - Structural components for vehicle seats and method for their production - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung bezieht sich auf ein erstes Strukturbauteil für einen Fahrzeugsitz, das zumindest eine lasergehärtete Region aufweist. Die lasergehärtete Region ist erfindungsgemäß in einem in wenigstens einem vorbestimmten Belastungsfall des Strukturbauteils hochbelasteten Abschnitt des Strukturbauteils angeordnet, verlauft durch diesen Abschnitt hindurch oder erstreckt sich an den Abschnitt angrenzend in dem Strukturbauteil, um den Abschnitt gegen eine unerwünschte Verformung in dem vorbestimmten Belastungsfall zu verstärken. Weiterhin bezieht sich die Erfindung auf ein zweites Strukturbauteil für einen Fahrzeugsitz, das mit zumindest einer geschwächten Region versehen ist, in welcher das Strukturbauteil durch Einwirkung von Laserstrahlung gezielt mit einer lokalen Schwächung versehen ist. Hierbei ist die geschwächte Region einem in wenigstens einem vorbestimmten Belastungsfall des Strukturbauteils hochbelasteten Abschnitt des Strukturbauteils benachbart angeordnet. Ferner betrifft die Erfindung Verfahren zur Herstellung eines Strukturbauteils für einen Fahrzeugsitz.The invention relates to a first structural component for a vehicle seat, which has at least one laser-hardened region. According to the invention, the laser-hardened region is arranged in a section of the structural component which is heavily loaded in at least one predetermined load case of the structural component, runs through this section or extends adjacent to the section in the structural component in order to reinforce the section against undesired deformation in the predetermined load case. Furthermore, the invention relates to a second structural component for a vehicle seat, which is provided with at least one weakened region, in which the structural component is specifically provided with a local weakening by the action of laser radiation. In this case, the weakened region is arranged adjacent to a section of the structural component which is heavily loaded in at least one predetermined load case of the structural component. Furthermore, the invention relates to methods for producing a structural component for a vehicle seat.
Description
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf Strukturbauteile für Fahrzeugsitze sowie auf Verfahren zur Herstellung derartiger Strukturbauteile für Fahrzeugsitze.The present invention relates to structural components for vehicle seats and to methods for manufacturing such structural components for vehicle seats.
Wenngleich die Erfindung bei beliebigen Strukturbauteilen, die an oder in einem Fahrzeug, insbesondere einem Kraftfahrzeug wie zum Beispiel einem Automobil, Verwendung finden, nützlich sein kann, werden die Erfindung und die ihr zugrunde liegende Problematik nachfolgend in Bezug auf ein Strukturbauteil eines Sitzes für ein Kraftfahrzeug näher beschrieben.Although the invention may be useful in any structural components used on or in a vehicle, particularly a motor vehicle such as an automobile, the invention and the problems underlying it will become more apparent below with reference to a structural component of a seat for a motor vehicle described in more detail.
Kraftfahrzeugsitze weisen tragende Strukturbauteile, beispielsweise im Bereich der Sitzlehne oder im Bereich der Anbindung des Sitzes an eine Kraftfahrzeugunterkonstruktion, auf, welche häufig als Blechbauteile ausgebildet sind und insbesondere durch Tiefzieh- oder Stanz- oder Biegevorgänge oder Kombinationen dieser in die gewünschte Form gebracht werden.Motor vehicle seats have load-bearing structural components, for example in the region of the seat back or in the region of the connection of the seat to a motor vehicle substructure, which are often designed as sheet metal components and are brought into the desired shape in particular by deep-drawing or stamping or bending operations or combinations thereof.
Zur Gewichtsverminderung des Strukturbauteils oder um beispielsweise Befestigungsmöglichkeiten zu schaffen, werden oftmals Löcher und Aussparungen in das Strukturbauteil eingebracht. Derartige Löcher und Aussparungen können oft auch Funktionsöffnungen darstellen, in oder durch welche weitere Elemente eingesetzt bzw. eingeführt werden können.To reduce the weight of the structural component or, for example, to provide mounting options, holes and recesses are often introduced into the structural component. Such holes and recesses can often also represent functional openings, in or through which further elements can be inserted or introduced.
Die Strukturbauteile sollen hierbei in der Weise dimensioniert werden, dass ihr Material in vorbestimmten Belastungsfällen an keiner Stelle ein unzulässiges Verhalten zeigt, insbesondere keine unzulässige plastische Deformation erfährt und nicht einreißt.The structural components should in this case be dimensioned in such a way that their material in predetermined load cases shows no inadmissible behavior at any point, in particular undergoes no impermissible plastic deformation and does not tear.
Um dies bei relativ dünnwandigen Blechbauteilen wie den genannten Strukturbauteilen zu erreichen, werden heute häufig Sicken und/oder Randumstellungen an dem Bauteil vorgesehen. Durch derartige Maßnahmen kann die Widerstandsfähigkeit eines gegebenen Abschnittes des Strukturbauteils gegen Verbiegen, Beulen und/oder Knicken beeinflusst werden. Auch kann durch derartige Maßnahmen zum Beispiel im Bereich von Öffnungen eine bessere Widerstandsfähigkeit gegen ein Einreißen des Materials an deren Berandung erreicht werden.In order to achieve this with relatively thin-walled sheet-metal components such as the structural components mentioned, beads and / or edge changes are often provided on the component today. By such measures, the resistance of a given portion of the structural member against bending, buckling and / or buckling can be influenced. Also can be achieved by such measures, for example in the region of openings better resistance to tearing of the material at the boundary.
Allerdings ziehen die vorgenannten, herkömmlichen Maßnahmen meist einen erhöhten Materialverbrauch und damit auch ein erhöhtes Gewicht des Strukturbauteils nach sich und können darüber hinaus dazu führen, dass das Einhalten gewünschter Bauteiltoleranzen im Bereich der Sicken oder Randumstellungen oder in deren Nähe einen erheblichen Aufwand erfordert. Auch benötigen derartige Sicken und/oder Randumstellungen einen entsprechenden Bauraum.However, the above-mentioned, conventional measures usually entail an increased consumption of material and thus also an increased weight of the structural component and, moreover, can lead to the fact that adhering to desired component tolerances in the region of the beadings or edge changes or in the vicinity thereof requires considerable effort. Also require such beads and / or edge changes a corresponding space.
Dies ist ein Zustand, den es zu verbessern gilt.This is a condition to be improved.
Vor diesem Hintergrund liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Strukturbauteil für einen Fahrzeugsitz anzugeben, bei dessen Herstellung weniger Material verbraucht wird und die Einhaltung gegebener Bauteiltoleranzen einfacher möglich ist. Das Strukturbauteil soll zudem ein geringeres Gewicht und einen geringeren Platzbedarf als herkömmliche Strukturbauteile für Fahrzeugsitze aufweisen. Ferner ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein entsprechendes Herstellverfahren anzugeben.Against this background, the present invention has the object to provide a structural component for a vehicle seat, in the production of less material is consumed and the compliance of given component tolerances is easier possible. The structural component should also have a lower weight and a smaller footprint than conventional structural components for vehicle seats. It is another object of the present invention to provide a corresponding manufacturing method.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch ein Strukturbauteil mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 und/oder durch ein Strukturbauteil mit den Merkmalen des Patentanspruchs 10 und/oder durch ein Verfahren zur Herstellung eines Strukturbauteils mit den Merkmalen des Patentanspruchs 15 und/oder durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Patentanspruchs 17 gelöst.According to the invention, this object is achieved by a structural component having the features of
Demgemäß ist ein erstes Strukturbauteil für einen Fahrzeugsitz vorgesehen, welches zumindest eine lasergehärtete Region aufweist. Die lasergehärtete Region ist in einem Abschnitt des Strukturbauteils angeordnet, welcher in wenigstens einem vorbestimmten Belastungsfall des Strukturbauteils hochbelastet ist. Alternativ hierzu verläuft die lasergehärtete Region durch diesen hochbelasteten Abschnitt hindurch oder erstreckt sich an diesen hochbelasteten Abschnitt angrenzend in dem Strukturbauteil. Mittels der lasergehärteten Region wird der hochbelastete Abschnitt gegen eine unerwünschte Verformung in dem vorbestimmten Belastungsfall verstärkt.Accordingly, a first structural member for a vehicle seat is provided, which has at least one laser-hardened region. The laser-cured region is disposed in a portion of the structural member which is highly loaded in at least one predetermined load case of the structural member. Alternatively, the laser cured region passes through or extends to this highly stressed portion adjacent to the structural member. By means of the laser-hardened region, the heavily loaded portion is reinforced against undesirable deformation in the predetermined load case.
Ferner wird erfindungsgemäß ein erstes Verfahren zur Herstellung eines Strukturbauteils für einen Fahrzeugsitz vorgeschlagen. Das erste Verfahren umfasst einen Verfahrensschritt eines Aufbringens von Laserstrahlung auf zumindest eine erste Region des Strukturbauteils. Die erste Region ist in einem Abschnitt des Strukturbauteils, welcher in wenigstens einem vorbestimmten Belastungsfall des Strukturbauteils hochbelastet ist, angeordnet oder verläuft durch diesen Abschnitt hindurch oder erstreckt sich an diesen Abschnitt angrenzend in dem Strukturbauteil. Mittels des Aufbringens der Laserstrahlung wird bei dem ersten Verfahren ein Laserhärten der ersten Region bewirkt, um den Abschnitt gegen eine unerwünschte Verformung in dem vorbestimmten Belastungsfall zu verstärken.Furthermore, a first method for producing a structural component for a vehicle seat is proposed according to the invention. The first method comprises a method step of applying laser radiation to at least a first region of the structural component. The first region is disposed in, or extends through, or extends adjacent to, that portion in the structural member in a portion of the structural member that is highly loaded in at least one predetermined loading case of the structural member. By applying the laser radiation, in the first method, laser hardening of the first region is effected to reinforce the portion against undesirable deformation in the predetermined load case.
Ferner wird erfindungsgemäß ein zweites Strukturbauteil für einen Fahrzeugsitz vorgeschlagen, welches zumindest eine geschwächte Region aufweist, in der das Strukturbauteil durch Einwirkung von Laserstrahlung gezielt mit einer lokalen Schwächung versehen ist. Hierbei ist die geschwächte Region einem Abschnitt des Strukturbauteils, welcher in wenigstens einem vorbestimmten Belastungsfall des Strukturbauteils hochbelastet ist, benachbart angeordnet. Furthermore, according to the invention, a second structural component for a vehicle seat is proposed which has at least one weakened region, in which the structural component is specifically provided with a local weakening by the action of laser radiation. In this case, the weakened region is arranged adjacent to a section of the structural component which is heavily loaded in at least one predetermined load case of the structural component.
Ein zweites erfindungsgemäßes Verfahren zur Herstellung eines Strukturbauteils für einen Fahrzeugsitz umfasst einen Verfahrensschritt eines Aufbringens von Laserstrahlung auf zumindest eine erste Region des Strukturbauteils, die einem in wenigstens einem vorbestimmten Belastungsfall des Strukturbauteils hochbelasteten Abschnitt des Strukturbauteils benachbart angeordnet ist. Mittels des Aufbringens der Laserstrahlung auf die erste Region wird bei dem zweiten Verfahren gezielt eine lokale Schwächung des Strukturbauteils in der ersten Region erzeugt.A second method according to the invention for producing a structural component for a vehicle seat comprises a method step of applying laser radiation to at least a first region of the structural component, which is arranged adjacent to a section of the structural component which is heavily loaded in at least one predetermined load case of the structural component. By applying the laser radiation to the first region, a local weakening of the structural component in the first region is intentionally generated in the second method.
Der Erfindung liegt somit die Idee zugrunde, das Strukturbauteil mittels der Einwirkung eines Laserstrahls in einer vorbestimmten Region oder mehreren vorbestimmten Regionen lokal und gezielt zu bearbeiten. Diese Bearbeitung kann gemäß der vorliegenden Erfindung erfolgen, indem das Strukturbauteil in der Region oder den Regionen lasergehärtet wird, um den hochbelasteten Abschnitt zu verstärken. Alternativ hierzu kann erfindungsgemäß in einer oder mehreren Regionen des Strukturbauteils mittels der Laserstrahlung eine lokale, gezielte Schwächung in der Nachbarschaft des hochbelasteten Abschnitts in das Strukturbauteil eingebracht und hierdurch die Materialbelastung gleichmäßiger innerhalb des Strukturbauteils verteilt werden. Insbesondere kann hierdurch erreicht werden, dass sich ein erfindungsgemäßes Strukturbauteil in dem vorbestimmten Belastungsfall im Vergleich zu einem Strukturbauteil ohne geschwächte Region und/oder ohne lasergehärtete Region an anderer, vorteilhafterer Stelle und/oder in anderem Maße verformt. Mit anderen Worten, die gezielte Schwächung erreicht eine Entlastung hochbelasteter Abschnitte des Strukturbauteils durch gezielte Deformation anderer Bereiche.The invention is thus based on the idea of locally and selectively processing the structural component by means of the action of a laser beam in a predetermined region or a plurality of predetermined regions. This machining can be done in accordance with the present invention by laser-hardening the structural member in the region or regions to reinforce the highly stressed portion. Alternatively, according to the invention, in one or more regions of the structural component by means of the laser radiation, a local, targeted weakening in the vicinity of the heavily loaded section can be introduced into the structural component and thereby the material load can be distributed more uniformly within the structural component. In particular, it can thereby be achieved that a structural component according to the invention deforms in the predetermined load case compared to a structural component without a weakened region and / or without a laser-hardened region at another, more advantageous location and / or to a different extent. In other words, the targeted weakening achieved relief of highly stressed sections of the structural component by targeted deformation of other areas.
Mittels der Erfindung kann einerseits eine Verstärkung des Bauteils, andererseits auch eine verbesserte, gleichmäßigere Verteilung mechanischer Spannungen in dem Strukturbauteil erzielt werden. Mit der Erfindung kann sich zum Beispiel die relevante Spannung, anhand derer die Materialstärke beispielsweise eines Halbzeugs für die Herstellung des Strukturbauteils zu wählen ist, vorteilhaft verringern und das Strukturbauteil kann dann zum Beispiel aus einem Material verringerter Stärke gefertigt werden. Gerade bei Fahrzeugen, bei denen Leichtbau angestrebt wird, kann eine Gewichtsverminderung durch verringerte Materialstärken von großem Vorteil sein.By means of the invention, on the one hand, a reinforcement of the component, on the other hand, an improved, more even distribution of mechanical stresses in the structural component can be achieved. With the invention, for example, the relevant stress, on the basis of which the material thickness of, for example, a semifinished product is to be selected for the production of the structural component, advantageously reduce, and the structural component can then be made for example of a material of reduced thickness. Especially in vehicles where lightweight construction is desired, a weight reduction by reduced material thicknesses can be of great advantage.
Für eine klare und deutliche Beschreibung der Erfindung wird vorstehend und im Folgenden auf Regionen, Bereiche, Zonen und Gebiete des Strukturbauteils Bezug genommen. Die Begriffe Zone, Region und Gebiet sollen sich hierbei jeweils in der Bedeutung eines Bereichs des Strukturbauteils gebraucht verstehen, wobei die unterschiedliche Bezeichnung der klaren Unterscheidung unterschiedlicher Bereiche dient.For a clear and concise description of the invention, reference is made above and below to regions, regions, zones and regions of the structural component. The terms zone, region and region are to be understood as meaning the meaning of a region of the structural component, whereby the different designation serves to clearly distinguish different regions.
Unter dem Begriff des Laserhärtens soll im Rahmen der vorliegenden Anmeldung ein Vorgang verstanden werden, bei dem ein Laserstrahl auf die Oberfläche eines zu bearbeitenden Werkstücks auftrifft und dort eine Erhitzung des Materials dieses Werkstücks bewirkt. Der Laserstrahl wird dabei über die Werkstückoberfläche bewegt. Nach der Erwärmung führt die Wärmeleitung innerhalb des Materials zu einer Abkühlung der erhitzten Bereiche. Bei hinreichender Erwärmung des Materials, im Falle eines Stahls beispielsweise auf dessen Austenitisierungstemperatur, kann durch schnellen Temperaturrückgang in den vom Laser erhitzten Bereichen die Bildung eines härteren Gefüges erzielt werden. Je nach Abkühlgeschwindigkeit kann es zur Bildung beispielsweise eines Martensitgefüges oder eines Zwischenstufengefüges kommen. Innerhalb des von dem Laserstrahl überstrichenen Oberflächenbereichs wird auf diese Weise eine Spur (eine so genannte Härtespur) erzeugt, innerhalb der das Material höhere Härte und auch höhere Zugfestigkeit als das umgebende Grundmaterial aufweist.In the context of the present application, the term laser hardening is to be understood as meaning a process in which a laser beam impinges on the surface of a workpiece to be machined and causes there a heating of the material of this workpiece. The laser beam is moved over the workpiece surface. After heating, the heat conduction within the material leads to a cooling of the heated areas. With sufficient heating of the material, in the case of a steel, for example, on its Austenitisierungstemperatur, can be achieved by rapid temperature drop in the areas heated by the laser, the formation of a harder microstructure. Depending on the cooling rate, for example, a martensite structure or an interstage structure may form. Within the surface area swept by the laser beam, a track (a so-called hardness track) is produced in this way, within which the material has higher hardness and also higher tensile strength than the surrounding base material.
Vorteilhafte Ausgestaltungen, Weiterbildungen und Verbesserungen der Erfindung ergeben sich aus den weiteren Unteransprüchen sowie aus der Beschreibung unter Bezugnahme auf die Figuren der Zeichnung.Advantageous embodiments, developments and improvements of the invention will become apparent from the other dependent claims and from the description with reference to the figures of the drawing.
In einer Ausgestaltung des erfindungsgemäßen ersten Strukturbauteils weist das erste Strukturbauteil ferner zumindest eine geschwächte Region auf, welche dem Abschnitt benachbart angeordnet ist und in welcher das Strukturbauteil durch Einwirkung von Laserstrahlung gezielt mit einer lokalen Schwächung versehen ist. Bei einer Weiterbildung des erfindungsgemäßen ersten Verfahrens umfasst das erste Verfahren ferner einen Verfahrensschritt eines Aufbringens von Laserstrahlung auf zumindest eine zweite Region des Strukturbauteils, die dem hochbelasteten Abschnitt benachbart angeordnet ist. Mittels des Aufbringens der Laserstrahlung auf die zweite Region wird bei dem zweiten Verfahren gezielt eine lokale Schwächung des Strukturbauteils in der zweiten Region erzeugt. In one embodiment of the first structural component according to the invention, the first structural component further comprises at least one weakened region, which is arranged adjacent to the section and in which the structural component is specifically provided with a local weakening by the action of laser radiation. In a development of the first method according to the invention, the first method further comprises a method step of applying laser radiation to at least one second region of the structural component, which is arranged adjacent to the highly loaded section. By means of the application of the laser radiation to the second region, a local weakening of the structural component in the second region is intentionally generated in the second method.
In einer Ausgestaltung des erfindungsgemäßen zweiten Strukturbauteils weist das zweite Strukturbauteil zumindest eine lasergehärtete Region auf, welche in dem hochbelasteten Abschnitt des Strukturbauteils angeordnet ist, durch den Abschnitt hindurch verläuft oder sich an den Abschnitt angrenzend in dem Strukturbauteil erstreckt, um den Abschnitt gegen eine unerwünschte Verformung in dem vorbestimmten Belastungsfall zu verstärken. Bei einer Weiterbildung des erfindungsgemäßen zweiten Verfahrens weist das zweite Verfahren ferner einen Verfahrensschritt eines Aufbringens von Laserstrahlung auf zumindest eine zweite Region des Strukturbauteils, die in dem hochbelasteten Abschnitt des Strukturbauteils angeordnet ist, durch den Abschnitt hindurch verläuft oder sich an den Abschnitt angrenzend in dem Strukturbauteil erstreckt, auf. Mittels des Aufbringens der Laserstrahlung auf die zweite Region erfolgt ein Laserhärten der zweiten Region, um den Abschnitt gegen eine unerwünschte Verformung in dem vorbestimmten Belastungsfall zu verstärken.In one configuration of the second structural component according to the invention, the second structural component has at least one laser-hardened region, which is arranged in the highly loaded section of the structural component, extends through the section or extends adjacent to the section in the structural component, around the section against undesired deformation reinforce in the predetermined load case. In a development of the second method according to the invention, the second method further comprises a method step of applying laser radiation to at least one second region of the structural component, which is arranged in the highly loaded section of the structural component, passes through the section or adjoins the section in the structural component extends, up. By applying the laser radiation to the second region, laser hardening of the second region occurs to reinforce the portion against undesirable deformation in the predetermined load case.
Die nachfolgenden Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung beziehen sich jeweils sowohl auf das erfindungsgemäße erste Strukturbauteil und das erfindungsgemäße erste Verfahren als auch auf das erfindungsgemäße zweite Strukturbauteil und das erfindungsgemäße zweite Verfahren.The following refinements and further developments of the invention relate in each case both to the first structural component according to the invention and the first method according to the invention and to the second structural component according to the invention and the second method according to the invention.
In einer Ausgestaltung ist der Abschnitt als ein Randbereich einer Aussparung oder als ein Randbereich eines Loches in dem Strukturbauteil ausgebildet. Mechanische Spannungen in dem Strukturbauteil können in derartigen Randbereichen in vielen Belastungsfällen erheblich erhöht sein. Eine Verstärkung derartiger Randbereiche gegen unerwünschte Verformung kann sich somit als vorteilhaft erweisen. Ebenso kann es sich als vorteilhaft erweisen, durch die gezielte Schwächung einen Anstieg mechanischer Spannungen in den Randbereichen vorteilhaft weniger abrupt zu gestalten.In one embodiment, the section is formed as an edge region of a recess or as an edge region of a hole in the structural component. Mechanical stresses in the structural component can be significantly increased in such edge regions in many load cases. A reinforcement of such edge regions against unwanted deformation can thus prove to be advantageous. It may also be advantageous to make an increase of mechanical stresses in the edge regions advantageously less abrupt by the targeted weakening.
Gemäß einer Weiterbildung ist vorgesehen, dass die lasergehärtete Region die Aussparung oder das Loch zumindest abschnittsweise umgibt. Zusätzlich oder alternativ hierzu erstreckt sich bei dieser Weiterbildung die lasergehärtete Region parallel zu zumindest einem Segment eines Randes der Aussparung oder des Loches und benachbart zu diesem. Auf diese Weise kann der Randbereich des Loches oder der Aussparung wirkungsvoll verstärkt und ein Beulen, Knicken und/oder Einreißen des Randbereiches ohne die Erfordernis zusätzlichen Materials vermieden werden.According to a development it is provided that the laser-hardened region at least partially surrounds the recess or the hole. Additionally or alternatively, in this development, the laser-hardened region extends parallel to at least one segment of an edge of the recess or hole and adjacent to it. In this way, the edge region of the hole or the recess can be effectively reinforced and buckling, buckling and / or tearing of the edge region without the need for additional material can be avoided.
Gemäß einer Weiterbildung umgibt die lasergehärtete Region die Aussparung oder das Loch vollständig entlang eines Umfangs der Aussparung bzw. des Loches. Die Verstärkung des Randbereichs gelingt dadurch noch besser.According to a further embodiment, the laser-hardened region completely surrounds the recess or the hole along a circumference of the recess or the hole. The reinforcement of the edge area succeeds even better.
Gemäß einer Weiterbildung erstreckt sich die lasergehärtete Region im Wesentlichen U-förmig oder V-förmig entlang eines Teils eines Umfangs der Aussparung oder des Loches um die Aussparung bzw. das Loch herum. Falls der hochbelastete Abschnitt nicht nur den Randbereich der Aussparung oder des Loches umfasst, sondern auch einen weiteren, von der Aussparung oder dem Loch entfernter liegenden Bereich des Strukturbauteils, können Schenkel der U-Form bzw. der V-Form vorteilhaft in diesen weiteren Bereich hinein erstreckt werden und diesen ebenfalls gegen unerwünschte Verformung verstärken.According to a further development, the laser-hardened region extends substantially U-shaped or V-shaped along part of a circumference of the recess or hole around the recess or hole. If the heavily loaded portion includes not only the edge portion of the recess or the hole but also another portion of the structural member remote from the recess or hole, legs of the U-shape and V-shape, respectively, may advantageously enter this wider area are extended and also reinforce this against unwanted deformation.
In einer Ausgestaltung ist der Abschnitt als ein flächiger Abschnitt des Strukturbauteils ausgebildet und mittels der lasergehärteten Region in dem vorbestimmten Belastungsfall gegen eine Verformung durch Verbiegen und/oder Beulen und/oder Knicken verstärkt. Dadurch kann ein Verbiegen und/oder Beulen und/oder Knicken des Strukturbauteils in einem derartigen flächigen Abschnitt vermieden werden, ohne dass zusätzliches Material erforderlich wäre. Die Anzahl erforderlicher Sicken kann vermindert oder auf Sicken gänzlich verzichtet werden.In one embodiment, the portion is formed as a planar portion of the structural component and reinforced by means of the laser-hardened region in the predetermined load case against deformation by bending and / or buckling and / or buckling. As a result, bending and / or buckling and / or buckling of the structural component in such a flat section can be avoided without additional material being required. The number of required beads can be reduced or waived beads completely.
Bei einer Ausgestaltung ist der Abschnitt zumindest teilweise in einem Gebiet des Strukturbauteils, in welchem sich eine geometrische Formgebung und/oder eine Materialstärke des Strukturbauteils sprunghaft ändern/ändert, angeordnet oder erstreckt sich der sprunghaften Änderung unmittelbar benachbart. Derartige sprunghafte Änderungen in Geometrie und/oder Materialstärke führen oftmals auch zu sprunghaften Änderungen in der Steifigkeit des Strukturbauteils in dem Gebiet bzw. zu einem sich abrupt ändernden Verlauf des Widerstandsmoments. In derartigen Gebieten können somit hochbelastete Abschnitte an weniger hoch belastete Abschnitte des Strukturbauteils unmittelbar angrenzen. In diesen Gebieten wird einer eventuellen Verformung des Strukturbauteils in dem vorbestimmten Belastungsfall besondere Aufmerksamkeit zuteil. Die Verstärkung mittels der lasergehärteten Region und/oder das Einbringen einer gezielten, lokalen Schwächung des Strukturbauteils können dazu beitragen, den Widerstandsmomentenverlauf in einem solchen Gebiet weniger abrupt zu gestalten.In one embodiment, the section is arranged at least partially in an area of the structural component in which a geometric shape and / or a material thickness of the structural component changes / changes abruptly, or extends directly adjacent to the abrupt change. Such sudden changes in geometry and / or material thickness often also lead to sudden changes in the rigidity of the structural component in the area or to an abruptly changing course of the resistance torque. In such areas, highly stressed sections can thus directly adjoin less heavily loaded sections of the structural component. In these areas, special attention is given to possible deformation of the structural component in the predetermined load case. The reinforcement by means of the laser-hardened region and / or the introduction of a targeted, local weakening of the structural component can contribute to making the resistance-torque profile in such a region less abrupt.
In einer Ausgestaltung ist die geschwächte Region in einer Zone des Strukturbauteils angeordnet, in welcher das Strukturbauteil im Vergleich zu anderen Zonen des Strukturbauteils, insbesondere im Vergleich zu dem hochbelasteten Abschnitt, steifer ausgebildet ist und/oder eine größere Materialstärke aufweist.In one embodiment, the weakened region is arranged in a zone of the structural component in which the structural component is made stiffer in comparison to other zones of the structural component, in particular in comparison to the heavily loaded section, and / or has a greater material thickness.
Gemäß einer Weiterbildung ist die lasergehärtete Region mit einer entlang einer geradlinigen, kreisförmigen oder anderweitig gekrümmten Bahn verlaufenden Spur erhöhter Härte oder mit mehreren derartigen Spuren ausgebildet. Auf diese Weise gelingt eine präzise Anpassung der Form und Ausdehnung der lasergehärteten Region an einen erwarteten Belastungsfall und somit eine wirksame und effiziente Verstärkung des Abschnitts.According to a further development, the laser-hardened region is one with a straight, circular or otherwise curved path extending track of increased hardness or formed with a plurality of such tracks. In this way, a precise adaptation of the shape and extent of the laser-hardened region to an expected load case and thus an effective and efficient reinforcement of the section succeed.
Gemäß einer Weiterbildung ist die Spur erhöhter Härte entlang der Bahn mäandrierend ausgebildet. Auf diese Weise kann auf begrenztem Platz eine Härtespur vergleichsweise großer Länge angelegt werden. Es gelingt somit, auf kleinem Raum einen relativ großen Materialanteil mit höherer Härte und auch höherer Zugfestigkeit zu versehen.According to a development, the track of increased hardness along the track is formed meandering. In this way, a hardness track of comparatively large length can be created in a limited space. It is thus possible to provide a relatively large proportion of material with higher hardness and higher tensile strength in a small space.
In einer Weiterbildung sind die mehreren Spuren erhöhter Härte gemäß einem vorbestimmten Muster auf das Strukturbauteil aufgebracht. Insbesondere können auf diese Weise in einen flächigen Abschnitt des Strukturbauteils Spuren höherer Härte und Festigkeit in geeigneter Weise gleichmäßig verteilt eingebracht und auch große Flächenbereiche wirkungsvoll verstärkt werden.In a development, the plurality of tracks of increased hardness are applied to the structural component according to a predetermined pattern. In particular, in this way in a flat portion of the structural component traces of higher hardness and strength can be introduced evenly distributed in a suitable manner and also large surface areas can be effectively reinforced.
Gemäß einer Weiterbildung verlaufen die mehreren Spuren erhöhter Härte entlang von Segmenten einer unterbrochenen Kreisbahn und/oder entlang konzentrischer Kreisbahnen oder entlang fischgrätartig nebeneinander angeordneter Bahnen oder entlang von schuppenartig ausgebildeten Bahnen. Je nach Art der Verformung, die in dem hochbelasteten Abschnitt in Abwesenheit der lasergehärteten Region für den vorbestimmten Belastungsfall erwartet wird, beispielsweise in Abhängigkeit von der Lage einer Biegelinie, kann ein geeignetes Muster gewählt und in geeigneter Ausrichtung auf das Strukturbauteil aufgebracht werden. Während fischgrätartige oder schuppenartige Muster zur Abdeckung flächiger Abschnitte nützlich sein können, eignen sich unterbrochene und/oder konzentrische Kreisbahnen insbesondere zur Verstärkung von Randbereichen runder Aussparungen oder Löcher.According to a development, the plurality of tracks of increased hardness run along segments of an interrupted circular path and / or along concentric circular paths or along fishbone-like juxtaposed tracks or along scale-like tracks. Depending on the type of deformation expected in the heavily loaded portion in the absence of the laser hardened region for the predetermined load case, for example, depending on the location of a bend line, a suitable pattern may be selected and applied to the structural member in proper alignment. While herringbone or scale-like patterns may be useful for covering planar portions, discontinuous and / or concentric circular orbits are particularly suitable for reinforcing marginal areas of round recesses or holes.
In einer Ausgestaltung ist die lokale Schwächung als ein Einschnitt in das Strukturbauteil oder als eine Perforation des Strukturbauteils ausgebildet. Ein solcher Einschnitt oder eine solche Perforation können beispielsweise unter geeigneter Einstellung der Laserleistung mittels eines auch für Laserschweißungen verwendeten Lasers auf vergleichsweise einfache Weise erzeugt werden, auch an Stellen des Strukturbauteils, an denen solche Einschnitte oder Perforationen durch Stanzen nicht oder nur sehr schwierig hergestellt werden können.In one embodiment, the local weakening is formed as an incision in the structural component or as a perforation of the structural component. Such an incision or such a perforation can be produced in a comparatively simple manner, for example, with suitable adjustment of the laser power by means of a laser also used for laser welding, even at locations of the structural component where such incisions or perforations can not or only with difficulty be made by punching ,
In einer Ausgestaltung wird vor dem Aufbringen der Laserstrahlung zur Bildung zumindest des Abschnitts des Strukturbauteils ein Zuschnitt aus einem Halbzeug umgeformt. Insbesondere wird hierbei der Zuschnitt kaltumgeformt. Die Kaltumformung kann zum Beispiel durch Biegen oder Tiefziehen erfolgen. In einer entsprechenden Ausgestaltung des Strukturbauteils ist das Strukturbauteil zumindest im Bereich des Abschnitts mit einem Material ausgebildet, welches vor dem Laserhärten und/oder vor dem Einbringen der lokalen Schwächung umgeformt, insbesondere kaltumgeformt, wurde. Bevorzugt beinhaltet der umgeformte Bereich auch die nach dem Umformen lasergehärtete Region und/oder die nach dem Umformen mittels der Laserstrahlung geschwächte Region. Auf diese Weise wird ein durch Laserhärten erzeugtes hartes Gefüge und/oder eine präzise Schwächung nicht durch einen nachfolgenden Umformvorgang ungünstig beeinflusst.In one embodiment, before the application of the laser radiation to form at least the portion of the structural component, a blank is formed from a semi-finished product. In particular, the blank is cold-formed in this case. Cold forming can be done, for example, by bending or deep drawing. In a corresponding embodiment of the structural component, the structural component is formed, at least in the area of the section, with a material that has been formed, in particular cold-formed, before the laser hardening and / or before the introduction of the local weakening. Preferably, the deformed region also includes the laser-hardened region after forming and / or the region weakened by the laser radiation after deformation. In this way, a hard structure produced by laser hardening and / or a precise weakening is not adversely affected by a subsequent forming process.
In einer Ausgestaltung ist das Strukturbauteil zumindest im Bereich des Abschnitts und der lasergehärteten Region, zumindest im Bereich des Abschnitts und der geschwächten Region oder zumindest im Bereich des Abschnitts und der lasergehärteten Region und der geschwächten Region mit einem Blech ausgebildet. Auf diese Weise kann das Strukturbauteil als relativ dünnwandige und dennoch widerstandsfähige Leichtbaustruktur ausgeführt werden, deren Verformungseigenschaften anschließend sehr präzise mit Hilfe der aufgebrachten Laserstrahlung lokal eingestellt werden können.In one embodiment, the structural component is formed with a metal sheet at least in the region of the section and the laser-hardened region, at least in the region of the section and the weakened region or at least in the region of the section and the laser-hardened region and the weakened region. In this way, the structural component can be designed as a relatively thin-walled yet durable lightweight construction whose deformation properties can then be adjusted very precisely with the aid of the applied laser radiation.
In einer Ausgestaltung ist das Strukturbauteil zumindest im Bereich des Abschnitts und der lasergehärteten Region mit einem härtbaren Metall, bevorzugt einem martensithärtbaren Metall, besonders bevorzugt einem Stahl, ausgebildet. Ein derart ausgebildetes Strukturbauteil ist für ein Laserhärten in der Region, die in dem Abschnitt angeordnet sein kann, durch den Abschnitt verlaufen kann oder sich zu dem Abschnitt benachbart erstrecken kann, gut geeignet.In one embodiment, the structural component is formed at least in the region of the section and the laser-hardened region with a curable metal, preferably a metal-hardenable metal, particularly preferably a steel. Such a formed structural member is well suited for laser hardening in the region, which may be disposed in the portion through which the portion may extend or may extend adjacent to the portion.
In einer Ausgestaltung ist das Strukturbauteil zumindest im Bereich des Abschnitts und der lasergehärteten Region, zumindest im Bereich des Abschnitts und der geschwächten Region oder zumindest im Bereich des Abschnitts und der lasergehärteten Region und der geschwächten Region mit einem schweißbaren Metall, bevorzugt einem schweißbaren Stahl, ausgebildet.In one embodiment, the structural component is formed at least in the region of the section and the laser-hardened region, at least in the region of the section and the weakened region or at least in the region of the section and the laser-hardened region and the weakened region with a weldable metal, preferably a weldable steel ,
In einer Ausgestaltung weist das Strukturbauteil zumindest zwei Teile auf, welche mittels eines Laserschweißverfahrens miteinander verschweißt sind. Ein komplex geformtes Strukturbauteil kann somit aus zwei oder auch mehr einfacher geformten Teilen zusammengesetzt werden. Hierbei sind vorzugsweise beide Teile mit einem schweißbaren Metall, bevorzugt einem schweißbaren Stahl, ausgebildet. In einer Ausgestaltung der Verfahren umfasst das jeweilige Verfahren zusätzlich einen Schritt eines Verschweißens zumindest zweier Teile des Strukturbauteils mittels eines Laserschweißverfahrens.In one embodiment, the structural component has at least two parts which are welded together by means of a laser welding process. A complex shaped structural component can thus be composed of two or more simple shaped parts. In this case, both parts are preferably formed with a weldable metal, preferably a weldable steel. In one embodiment of the method, the respective method additionally comprises a step of welding at least two parts of the structural component by means of a laser welding method.
Gemäß einer Ausgestaltung können die Verfahrensschritte des Aufbringens von Laserstrahlung zum Laserhärten und/oder des Aufbringens von Laserstrahlung zum Erzeugen der lokalen Schwächung und/oder des Verschweißens mittels eines Laserschweißverfahrens mittels derselben Laserbearbeitungsvorrichtung durchgeführt werden. Insbesondere kann hierbei vorgesehen sein, dass das Strukturbauteil zur Ausführung dieser Verfahrensschritte in unveränderter Aufspannung verbleibt. Hierdurch wird ein homogenes, zeit- und kostensparendes Fertigungsverfahren für das Strukturbauteil erreicht, da auf zeitraubende Wechsel der Bearbeitungsvorrichtung und mit Vorteil auch auf aufwändiges erneutes Aufspannen des Strukturbauteils verzichtet werden kann. According to one embodiment, the method steps of applying laser radiation for laser hardening and / or applying laser radiation for generating the local weakening and / or the welding can be carried out by means of a laser welding method by means of the same laser processing apparatus. In particular, it can be provided in this case that the structural component remains unchanged in order to carry out these method steps. As a result, a homogeneous, time-saving and cost-saving production process for the structural component is achieved, as can be dispensed with time-consuming change of the processing device and advantageously on consuming re-clamping of the structural component.
In einer Ausgestaltung ist das Strukturbauteil als ein Bauteil einer Lehne des Fahrzeugsitzes ausgeführt.In one embodiment, the structural component is designed as a component of a backrest of the vehicle seat.
Bei einer anderen Ausgestaltung ist das Strukturbauteil als eine Schiene für eine Befestigung eines Fahrzeugsitzes an einer Fahrzeugunterkonstruktion ausgebildet.In another embodiment, the structural component is designed as a rail for fastening a vehicle seat to a vehicle substructure.
Die obigen Ausgestaltungen, Weiterbildungen und Verbesserungen lassen sich, sofern sinnvoll, beliebig miteinander kombinieren. Weitere mögliche Ausgestaltungen, Weiterbildungen und Implementierungen der Erfindung umfassen auch nicht explizit genannte Kombinationen von zuvor oder im Folgenden in Bezug auf die Ausführungsbeispiele beschriebenen Merkmalen der Erfindung. Insbesondere wird dabei der Fachmann auch Einzelaspekte als Verbesserungen oder Ergänzungen zu der jeweiligen Grundform der Erfindung hinzufügen.The above refinements, developments and improvements can be combined with each other, if appropriate. Further possible refinements, developments and implementations of the invention also include combinations, not explicitly mentioned, of features of the invention described above or below with reference to the exemplary embodiments. In particular, the person skilled in the art will also add individual aspects as improvements or additions to the respective basic form of the invention.
Nachfolgend wird die vorliegende Erfindung anhand der in den schematischen Figuren der Zeichnungen angegebenen Ausführungsbeispiele näher erläutert. Es zeigen hierbei:The present invention will be explained in more detail with reference to the exemplary embodiments indicated in the schematic figures of the drawings. It show here:
Die beiliegenden Zeichnungen sollen ein weiteres Verständnis der Ausführungsformen der Erfindung vermitteln. Sie veranschaulichen Ausführungsbeispiele und dienen im Zusammenhang mit der Beschreibung der Erklärung von Prinzipien und Konzepten der Erfindung. Andere Ausführungsformen und viele der genannten Vorteile ergeben sich im Hinblick auf die Zeichnungen. Die Elemente der Zeichnungen sind nicht notwendigerweise maßstabsgetreu zueinander gezeigt.The accompanying drawings are intended to provide further understanding of the embodiments of the invention. They illustrate embodiments and, together with the description, serve to explain principles and concepts of the invention. Other embodiments and many of the stated advantages will become apparent with reference to the drawings. The elements of the drawings are not necessarily shown to scale to each other.
In den Figuren der Zeichnung sind gleiche, funktionsgleiche und gleich wirkende Elemente, Merkmale und Komponenten – sofern nichts Gegenteiliges angegeben ist – jeweils mit denselben Bezugszeichen versehen.In the figures of the drawing are the same, functionally identical and same-acting elements, features and components - unless otherwise indicated - each provided with the same reference numerals.
Das Strukturbauteil
Wie aus
Beispielsweise in den Seitenteilen
Unter den Lasten, die das Strukturbauteil
Die
Die
Bei dem zweiten Ausführungsbeispiel gemäß
Bei der Variante der
Im Falle des dritten Ausführungsbeispiels der
Ein als Bauteil einer Lehne eines Fahrzeugsitzes ausgebildetes Strukturbauteil
Die Verstärkungsbleche
Auch das Halteteil
Das Strukturbauteil
Das Strukturbauteil
Die
Bei dem fünften Ausführungsbeispiel der
In einem vorbestimmten Belastungsfall kann die in der Unterschiene verhakte sitzseitige Oberschiene in Pfeilrichtung
Um die Widerstandsfähigkeit der hochbelasteten Abschnitte
In den
Bei den Beispielen der
Wie
Bei dem sechsten Ausführungsbeispiel der
Die Strukturbauteile
Obwohl die vorliegende Erfindung vorstehend anhand bevorzugter Ausführungsbeispiele vollständig beschrieben wurde, ist sie nicht darauf beschränkt, sondern kann auf vielfältige Art und Weise modifiziert werden.Although the present invention has been fully described above with reference to preferred embodiments, it is not limited thereto, but may be modified in a variety of ways.
Beispielsweise könnte ein Verfahren zur Herstellung eines Strukturbauteils zusätzlich weitere Bearbeitungsschritte mittels eines Lasers umfassen. Denkbar ist beispielsweise, auch Ausschnitte und Öffnungen in dem Strukturbauteil durch Laserbearbeitung zu erzeugen.For example, a method for producing a structural component could additionally comprise further processing steps by means of a laser. It is conceivable, for example, to also produce cutouts and openings in the structural component by laser processing.
BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS
- 11
- Strukturbauteilstructural component
- 22
- Seitenteil (Strukturbauteil)Side part (structural component)
- 33
- Mittelteil (Strukturbauteil)Middle part (structural component)
- 44
- gewölbter Bereicharched area
- 55
- Halteteilholding part
- 66
- VerstärkungsblechSupport panel
- 77
- hochbelasteter Abschnittheavily loaded section
- 88th
- Untergestellundercarriage
- 99
- Seitenteil (Untergestell)Side panel (base frame)
- 1212
- SickeBeading
- 1313
- Loch (Seitenteil)Hole (side part)
- 1414
- Öffnung (Mittelteil)Opening (middle section)
- 1515
- Randbereich (Loch)Edge area (hole)
- 1616
- Rand (Loch)Edge (hole)
- 1717
- Segment (Rand (Loch))Segment (edge (hole))
- 1818
- flächiger Abschnittflat section
- 1919
- Gebietarea
- 2020
- pfeilerartige Blechstrukturpier-like sheet metal structure
- 2121
- lasergehärtete Regionlaser-hardened region
- 2222
- Schenkelleg
- 2323
- Kreisbahnorbit
- 3434
- Biegelinieelastic line
- 5555
- geschwächte Regionweakened region
- 5656
- ZoneZone
- 8888
- Richtungdirection
- 8989
- Schienenanordnungrail arrangement
- 9090
- Strukturbauteilstructural component
- 9191
- Strukturbauteilstructural component
- 9292
- hochbelasteter Abschnittheavily loaded section
- 9393
- hochbelasteter Abschnittheavily loaded section
- 9494
- Innenseiteinside
- 9595
- Endbereichend
- 9696
- Außenseiteoutside
- 144144
- Strukturbauteilstructural component
- 145145
- hochbelasteter Abschnittheavily loaded section
- LL
- Längsrichtung (Strukturbauteil)Longitudinal direction (structural component)
- L1L1
- Längelength
- L2L2
- Längelength
- L3L3
- Längelength
- L4L4
- Längelength
- XX
- Abstanddistance
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