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Die Erfindung betrifft eine Federeinrichtung für einen Fahrzeugsitz, einen derartigen Fahrzeugsitz und ein Verfahren zu dessen Herstellung.
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Die Federeinrichtung dient zur Verspannung zweier Verstell-Elemente des Fahrzeugsitzes und ist vorzugsweise Teil einer Verstelleinrichtung zur Verstellung der Verstell-Elemente, wobei die Verstelleinrichtung z.B. eine Höhenverstelleinrichtung zur Verstellung eines Sitzteils bzw. eines Sitzgestells des Sitzteils gegenüber Oberschienen, oder auch einer Lehnenneigungsverstelleinrichtung zur schwenkbaren Verstellung einer Rückenlehne gegenüber dem Sitzteil bzw. dem Sitzgestell des Sitzteils sein kann.
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Die Federeinrichtung weist hierzu ein Querrohr und eine in dem Querrohr aufgenommene und vorzugsweise in dessen Längsrichtung verlaufende Drehstabfeder auf, die an ihren Enden derartig angebunden ist, dass die beiden Verstell-Elemente relativ zueinander vorgespannt sind.
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Die
DE 10 2010 062 122 A1 beschreibt einen Fahrzeugsitz mit Neigungsverstellung zum Schwenken einer Rückenlehne gegenüber einem Sitzrahmen. Ein Querrohr ist drehfest an einem der beiden Verstell-Elemente angebunden und schwenkbar an dem anderen Verstell-Element gelagert, und die Drehstabfeder an einem Ende drehfest am Querrohr und mit dem anderen Ende drehfest an dem anderen Verstell-Element angebunden. Die Enden der Drehstabfeder sind gebogen, wobei ein erstes Ende in einem Halteelement aufgenommen ist, das als Stopfen in ein Ende des Querrohrs eingesetzt ist. Das Halteelement nimmt somit ein erstes gebogenes Ende der Drehstabfeder formschlüssig auf und koppelt es drehstarr mit dem Querrohr.
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Eine Weiterentwicklung dessen ist in
DE 10 2011 003 119 A1 beschrieben, wonach das Halteelement im Querrohr als ein Federlager ausgeführt ist, in dem die Drehstabfeder aufgenommen ist und das eine Verstell-Element im Bereich des Federlagers am Querrohr angeordnet ist, um das Querrohr im Bereich des Federlagers zu verstärken.
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Derartige Federeinrichtungen mit Vorspannung durch eine sich in Querrichtung erstreckende Drehstabfeder ermöglichen bei relativ geringem Bauraum hohe Vorspannungen. Zur Aufnahme der bei der Verstellung wirksamen Drehmomente, und insbesondere auch für eine hinreichende Crashsicherheit sind die seitlichen Anbindungen entsprechend aufwändig auszubilden und zu dimensionieren. Hierzu wird ein Rohrende ausgeklinkt, wobei eine Befestigung der Drehstabfeder im Rohr über geeignete Biege- oder Kaltfließpressteile oder Metall-Kunststoff-Verbundwerkstoffe erfolgt.
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Die
DE 10 2010 049 565 A1 beschreibt eine Drehstabfeder für ein Kraftfahrzeug, die aus einem mit Fasern verstärkten Kunststoffmaterial ausgebildet ist. Die Torsionsfeder ist als ein rohrförmiges Bauteil ausgebildet und wird als gebogenes Profil in dem Fahrzeugsitz gelagert und an relativ zueinander verdrehende Verstell-Elemente angebunden.
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Derartige Torsionsfedern sind dementsprechend aufwändig und kostenträchtig zu produzieren und spezifisch auf die jeweiligen Ausbildungen des Fahrzeugsitzes auszulegen.
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Die
DE 199 61 655 C2 beschreibt einen weiteren Fahrzeugsitz mit einer Federeinrichtung zur Neigungsverstellung der Rückenlehne. Die Drehstabfeder-Einrichtung ist durch zwei über ihre gesamte Länge voneinander beabstandete einzelne Drehstabfedern ausgebildet, die an ihren seitlichen Enden geeignet eingespannt sind.
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Die
US 2006/0076816 A1 beschreibt einen Fahrzeugsitz mit einer Drehstabfeder, die oberhalb einer Drehachse zwischen einer Rückenlehne und einem Sitzteil des Fahrzeugsitzes angeordnet ist. Die Drehstabfeder dient dazu, eine auf das Rückenteil wirkende Kraft von hinten, beispielsweise einer Beladung im Kofferraum, abzufangen. Wird die Rückenlehne nach vorn gedrückt, wird die Drehstabfeder verdreht und dabei verspannt, so dass Kräfte absorbiert werden. Dadurch kann die Steifigkeit des Sitzteilrahmens verbessert werden.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Federeinrichtung für einen Fahrzeugsitz, einen derartigen Fahrzeugsitz und ein Herstellungsverfahren zu schaffen, die eine relativ einfache und dennoch sichere Ausbildung ermöglichen.
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Diese Aufgabe wird durch eine Federeinrichtung nach Anspruch 1, einen Fahrzeugsitz nach Anspruch 10 mit einer derartigen Federeinrichtung und ein Verfahren nach Anspruch 12 zu dessen Herstellung gelöst. Die Unteransprüche beschreiben bevorzugte Weiterbildungen.
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Somit wird ein Feder-Einsatzbauteil ausgebildet, das die Drehstabfeder und ein am ersten Ende der Drehstabfeder vorgesehenes erstes Kopplungselement sowie ein am zweiten Ende der Drehstabfeder vorgesehenes zweites Kopplungselement aufweist. Das Feder-Einsatzbauteil wird von einer Seite her, d.h. im Allgemeinen vom zweiten Endbereich her, in das Querrohr eingesetzt, wobei das erste Kopplungselement in dem ersten Endbereich des Querrohrs aufgenommen wird und das erste Ende der Drehstabfeder drehstarr mit dem ersten Endbereich des Querrohrs koppelt.
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Die drehstarre Kopplung erfolgt vorzugsweise durch einen Formschluss des ersten Kopplungslementes an der nicht runden Innenfläche (bzw. am nicht-runden Innenquerschnitt) des ersten Endbereichs des Querrohrs; hierzu kann das Querrohr in seinem ersten Endbereich z. B. abgeflacht oder unrund verformt sein.
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Die Drehstabfeder ist vorteilhafterweise ein geradliniger Torsionsstab, dessen erstes Ende vorteilhafterweise in dem Querrohr endet. Das erste Kopplungselement dient zur drehstarren Kopplung des ersten Endes der Drehstabfeder in dem Querrohr und ist drehfest, insbesondere starr an der Drehstabfeder vorgesehen. Das zweite Kopplungselement ist vorteilhafterweise an dem zweiten Ende der Drehstabfeder angebracht und erstreckt sich radial von der Drehstabfeder weg, zur drehstarren Kopplung an dem zweiten Verstell-Element, dass nicht mit dem Querrohr verbunden ist.
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Die beiden Kopplungselemente sind erfindungsgemäß, insbesondere nach einer Behandlung der beiden Enden der Drehstabfeder, als Kunststoff-Spritzgussteile angespritzt. Somit liegt vorteilhafterweise ein Stoffschluss zwischen den Enden der Drehstabfeder und den beiden Kopplungselementen vor.
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Der Torsionsstab selbst kann z.B. ein Metallstab oder Metallrohr sein; es kann jedoch auch ein Stab oder Rohr aus z.B. Fiberglas oder Karbonfaser sein. Die Enden der Drehstabfeder werden z.B. in einem Plasma behandelt, damit nachfolgend vorteilhafterweise die beiden Kopplungselemente derartig angebracht werden können, dass sie torsionsfest bzw. drehstarr an den Enden der Drehstabfeder angebracht sind.
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Ein besonderer Vorteil der Erfindung liegt darin, dass das gesamte Feder-Einsatzbauteil von einer Seite her in das Querrohr eingesetzt werden kann; vorteilhafterweise wird das Einsatzbauteil von dem zweiten Ende des Querrohrs her in das Querrohr eingesetzt, so dass das am ersten Ende der Drehstabfeder ausgebildete erste Kopplungselement durch den Einsteckvorgang bereits zu einem Formschluss in dem ersten Querrohr gelangt.
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Somit ist die Montage von einer Seite her möglich, ohne dass z.B. von der anderen Seite her ein Aufnahmestopfen oder anderes Lager-Bauteil einzusetzen ist. Hierdurch wird insbesondere ein deutlicher Vorteil bei der Montage des Fahrzeugsitzes erreicht, da bei bereits eingebauten Querrohr, z.B. Sitzteil mit Getriebeteilen und Schwingen, nachfolgend von einer Seite her das Einsatz-Bauteil eingeführt werden kann und beim linearen Einführvorgang bereits der Formschluss des ersten Kopplungselementes in dem Querrohr erreicht wird, so dass nachfolgend lediglich das zweite Ende nach Verdrehen der Drehstabfeder an ein geeignetes Verstell-Teil des Fahrzeugsitzes einzuhängen ist.
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Die unrunde Ausbildung des ersten Endbereichs des Querrohrs führt im Allgemeinen nicht zu einer Schwächung des Querrohrs; Ausnehmungen usw. sind hierbei nicht erforderlich. Das erste Kopplungselement bildet einen Formschluss mit der Innenfläche des Querrohrs, wobei das erste Kopplungselement z.B. eine Formgebung entsprechend der Innenfläche bzw. dem Querschnitt des ersten Endes des Querrohrs ausbilden kann und somit mit seiner Umfangsfläche anliegen kann. Derartige Ausbildungen können z.B. ein abgeflachter Kreis bzw. Oval, oder ein Rechteck, Dreieck oder andere geeignete Formen sein.
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Somit wird der Vorteil erreicht, dass der Torsionsstab geradlinig und ohne Biegungen ausbildbar ist. Der Torsionsstab kann z.B. aus einem Halbzeug passend abgelängt und nachfolgend z.B. durch Plasmabehandlung und Anspritzen mit den beiden Kopplungselementen versehen werden.
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Hierdurch wird insbesondere auch der Vorteil erreicht, dass ein größerer Anteil der Drehstabfeder tatsächlich als Feder wirkt bzw. Torsionskräfte ausbildet; bei herkömmlichen Ausbildungen wie z.B. der
DE 10 2010 062 122 A1 mit gebogener Drehstabfeder sind Anteile von z.B. 30 % des gebogenen Stabes lediglich zur Anbindung vorgesehen, ohne jedoch durch Verdrehung zur Federeigenschaft beizutragen; hierdurch wird zum einen kostspieliges Material verwendet, und insbesondere auch das Gewicht der gesamten Federeinrichtung deutlich erhöht.
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Vorteilhafterweise besteht die Federeinrichtung lediglich aus dem Querrohr und dem Einsatz-Bauteil, ohne ergänzende Teile wie einzusetzende Lagerschalen oder Lagerbuchsen etc. Es wird somit der Montagevorgang und das Handling deutlich erleichtert: das Querrohr ist im Allgemeinen bereits als Strukturteil z.B. zwischen zwei Seitenholmen des Sitzteils eingebaut, so dass lediglich das einstückige Einsatz-Bauteil einzusetzen ist.
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Somit wird eine leichte, kostengünstige Lösung mit geringem Montageaufwand erreicht.
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Die Erfindung wird im Folgenden anhand der beiliegenden Zeichnungen an einigen Ausführungsformen erläutert. Es zeigen:
- 1 den hinteren Bereich eines Sitzgestells mit der Federeinrichtung in perspektivischer Rückansicht;
- 2 das Feder-Einsatzbauteil gemäß einer Ausführungsform;
- 3 eine zu 2 abgewandelte Ausführungsform mit zusätzlichen Lagerbereichen oder Abstandhaltern;
- 4 verschiedene Querschnittsausbildungen des ersten Kopplungselementes bzw. der Innenfläche des ersten Endbereichs des Querrohrs;
- 5 einen Fahrzeugsitz mit einer Darstellung möglicher Anordnungen der Federeinrichtungen.
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Ein in 5 beispielhaft gezeigter Fahrzeugsitz 1 weist beispielhaft auf Unterschienen 2 längsverstellbar angeordnete Oberschienen 3, ein Sitzteil 4 mit hier gestrichelt schematisch eingezeichneten, sich in Fahrzeug- Längsrichtung x erstreckenden Seitenholmen 5 bzw. 5a, 5b als Strukturteil des Sitzteils 4, weiterhin eine Höhenverstelleinrichtung zur Verstellung einer Sitzhöhe des Sitzteils 4 gegenüber den Oberschienen 3 mit einer Federeinrichtung 6, und eine an dem Sitzteil 4 schwenkbar angebrachte Rückenlehne 7 auf. Die Höhenverstelleinrichtung weist Verstell-Elemente 8 auf, die bei unterschiedlichen Getriebeausbildungen unterschiedlich ausgebildet sein können; in 5 ist schematisch eine Sitzhöhenverstellung gezeigt, bei der die beiden (links und rechts angeordneten) Verstell-Elemente 8 als hintere Schwingen 8 dienen und ergänzend vordere Schwingen 9 vorgesehen sind, wobei die Schwingen 8, 9 mit ihren unteren Enden direkt oder indirekt an der Oberschiene 3 angelenkt sind. Alternativ hierzu können die Verstell-Elemente 8 auch an ihrem unteren Enden z.B. mit Zahnsegmenten ausgebildet sein, die in Zahnstangen der Oberschiene 3 eingreifen. Die Betätigung bzw. der Antrieb der Höhenverstelleinrichtung kann motorisch, oder auch über eine manuelle Betätigung mittels z.B. einer Ratsche erfolgen.
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Der Fahrzeugsitz 1 kann alternativ oder zusätzlich zu der Höhenverstelleinrichtung auch andere Verstelleinrichtungen mit einer Federeinrichtung 6 aufweisen, z.B. eine in 5 angedeutete Lehnenneigungsverstelleinrichtung 11 zur Verstellung einer Neigung der Rückenlehne 7 gegenüber dem Sitzteil 4, insbesondere mit Neigungsverstell-Beschlägen 10, die zwischen den Seitenholmen 5 und der Rückenlehne 7 vorgesehen sind.
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Ein sich in Querrichtung y erstreckendes hinteres Querrohr 12 ist an seinen Endbereichen 12a und 12b an den beiden Seitenholmen 5a und 5b des Sitzteils 4 fest angebracht, insbesondere verschweißt und/oder formschlüssig befestigt. In ihrem vorderen Bereich sind die Seitenholme 5a und 5b ergänzend durch ein hier nicht weiter relevantes vorderes Querrohr verbunden, so dass ein Sitzgestell gebildet wird.
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In dem hinterem Querrohr 12 ist ein Feder-Einsatzbauteil von dem zweiten Endbereich 12b des Querrohrs 12 her, d.h. in den Figuren von links her, eingesetzt. Das Feder-Einsatzbauteil ist einstückig und weist gemäß 1, 2 eine Drehstabfeder 14 (Torsionsstab, Torsionsstabs-Feder), ein an dem ersten Ende 14a der Drehstabfeder 14 starr angebrachtes erstes Kopplungselement 15 und ein an dem zweiten Ende 14b der Drehstabfeder 14 starr angebrachtes zweites Kopplungselement 26 auf. Die Drehstabfeder 14 ist geradlinig und z. B. als Metallrohr oder Metallstab, oder auch als Rohr oder Stab aus Carbonfasern, oder z. B. Glasfaser-Material gefertigt.
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Das hintere Querrohr 12 ist an seinem ersten Endbereich 12a zumindest mit seiner Innenfläche bzw. seinem Innenquerschnitt unrund; vorteilhafterweise ist es deformiert, z.B. gemäß der Ausführungsform der 1, 2 und 3 durch Abflachung bzw. längliche Deformation zu einer Ovalform und/oder runden Form mit abgeflachten Seiten. Das erste Kopplungselement 15 füllt vorteilhafterweise den Innenquerschnitt des hinteren Querrohrs 12 vollständig aus und liegt somit aufgrund seiner Formgebung bereits drehstarr bzw. drehsicher an; grundsätzlich kann es jedoch für eine drehstarre Anbindung in dem ersten Endbereich 12a auch nur stellenweise anliegen. Durch das Feder-Befestigungselement 15 wird somit eine drehstarre Ankopplung des ersten Endes 14a in dem inneren Querrohr 12 erreicht, so dass die Drehstabfeder 14 über das Querrohr 12 mit beiden Seitenholmen 5a, 5b und somit der Struktur des Sitzteils 4 drehstarr gekoppelt ist.
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An dem zweiten Ende 14b der Drehstabfeder 14 ist ein zweites Kopplungselement 26 angebracht, das einen Lagerbereich 28 mit zylindrischer Außenfläche und einen sich radial nach außen erstreckenden Hebelarm 27 aufweist, der nach Verdrehen der Drehstabfeder 14 an dem zweiten Verstell-Element des Fahrzeugsitzes 1, gemäß dieser Ausbildung somit an der hinteren Schwinge 8 direkt oder indirekt drehstarr angekoppelt wird, sodass die beiden Verstell-Elemente 5a, 5b und 8 gegeneinander verspannt werden.
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Der zylindrische Lagerbereich 28 ist in dem zylindrischen zweiten Endbereich 12b des hinteren Querrohrs 12 gelagert; das hintere Querrohr 12 dient mit seinem zweiten Ende 12b somit als Lagerbuchse zur drehbaren Lagerung des zweiten Kopplungselementes 26, so dass keine weitere Lagerausbildung erforderlich ist.
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Gemäß der Ausführungsform der 1, 2 erfolgt keine Lagerung des mittleren Bereichs 14c der Drehstabfeder 14; alternativ hierzu können gemäß 3 Drehlager 30 bzw. Abstandshalter in dem mittleren Bereich 14c der Drehstabfeder 14 vorgesehen sein, die drehbar in dem Querrohr 12 aufgenommen sind. Hierdurch kann insbesondere auch ein Abknickvorgang der Drehstabfeder 14 bei einem Seitencrash gesteuert werden.
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4 zeigt beispielhaft einige Ausbildungen des Querschnitts des ersten Kopplungselementes 15, und somit entsprechend auch der Innenfläche im Bereich des ersten Endbereiches 12a des hinteren Querrohrs 12. Als unrunde und somit zur Übertragung von Drehmomenten relevante Querschnittsformen sind hier erste Kopplungselemente 15 mit Ausbildungen als Rechteck 15-1, Dreieck 15-2, oval bzw. in die Länge gestreckter Kreis 15-3, oder ein Kreuz gemäß 15-4. Grundsätzlich kann die Innenfläche eine andere Ausbildung aufweisen, solange eine drehstarre Kopplung mit dem ersten Kopplungselement 15 gewährleistet ist; bei dem Kopplungselement 15-4 kann die Innenfläche z.B. vier Nuten oder Kerben aufweisen, in denen die Enden der Kreuzform aufgenommen sind. Eine vollflächige Anlage ist jedoch vorteilhaft, da sie Kippmomenten zum Verkippen bzw. Verkanten des ersten Kopplungselementes 15 entgegen wirkt.
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Die Ausbildung des Fahrzeugsitzes 1 erfolgt somit in der Montagelinie, wenn bereits das hintere Querrohr 12 an den Seitenholmen 5a, 5b angebracht ist und auch das jeweilige Getriebe, hier somit die Schwingen 8 angebracht sind. Hierzu wird zunächst das Feder-Einsatzbauteil ausgebildet, indem die Drehstabfeder 14 als Torsionsstab passend abgelängt wird, ohne weiteres Verbiegen, und an den Enden 14a, 14b z. B. plasmabehandelt wird, woraufhin die Kopplungselemente 15 und 26 angespritzt werden. Dann wird das Feder-Einsatzbauteil vom zweiten Endbereich 12b her in das Querrohr 12 eingesetzt, d.h. in den Figuren von links her, so dass das erste Kopplungsmittel 15 zur Anlage in der Innenfläche des ersten Endbereichs 12a des Querrohrs 12 gelangt. Hierdurch wird bereits die Verriegelung bzw. drehstarre Kopplung in dem hinteren Querrohr 12 erreicht. Nachfolgend wird die Drehstabfeder 14 gespannt, d.h. der Hebelarm 27 geschwenkt und an der hinteren Schwinge 8 befestigt.
