DE19546613A1 - Rückenlehnenbefestigung - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine schwenkbare Rückenlehne eines Fahrzeugsitzes, die aus einem Rahmen besteht, der seit­ liche Tragholme aufweist. Die unteren Holmenabschnitte sind für die Befestigung von bekannten Verstellmechanis­ men zur Einstellung der Neigung der Rückenlehne ausge­ staltet.

Dem Trend der Gewichtseinsparung bei Bauteilen im Kraft­ fahrzeugbau folgend, wird der Einbau von leichten Rücken­ lehnen für Kraftfahrzeugsitze, insbesondere für die soge­ nannte gehobene Fahrzeugklasse, zur Forderung. Als Werk­ stoff für solche Rückenlehnenrahmen bieten sich Leichtme­ tall-Legierungen und hier insbesondere Legierungen aus Magnesium an. Die Rückenlehnenrahmen werden im Druckgieß-Verfahren oder in einem speziell entwickelten Thixomol­ ding-Verfahren hergestellt. Bei der Herstellung im Thixo­ molding-Verfahren werden verhältnismäßig hohe Dehnungs­ werte des Werkstoffes erreicht.

Nachteilig gegenüber Rückenlehnenrahmen aus Stahl wirkt sich bei der Verwendung von Leichtmetall-Legierungen die verhältnismäßig geringe Bruchdehnung dieses Werkstoffes bei der Belastung des Rückenlehnenrahmens aus. Dies wie­ derum beeinträchtigt besonders nachteilig den Bereich der Verbindungsstellen des Rahmens mit dem Verstellmechanis­ mus zur Neigungsverstellung der Rückenlehne, weil hier sehr hohe Momente beherrscht werden müssen, die aus den verhältnismäßig ungünstigen Hebelverhältnissen (etwa 10 : 1) zwischen der Oberkante des Rückenlehnenrahmens, den Verbindungsstellen des Rahmens mit dem Verstellmechanis­ mus und dem Mittelpunkt der Schwenkachse des Verstellme­ chanismus resultieren. In der Regel sind für die Verbin­ dung des Rückenlehnenrahmens mit dem Verstellmechanismus zwei Verbindungsstellen vorgesehen.

Zur Verbindung des Rückenlehnenrahmens mit dem Verstell­ mechanismus sind aufgrund der unterschiedlichen Material­ eigenschaften von Leichtmetall und Stahl Schweißverbin­ dungen nicht möglich, weshalb in diesem Fall auf eine Niet- oder Schraubenverbindung zugegriffen wird, wobei die Möglichkeit, zusätzlich die Verbindung zu kleben, den Montageprozeß verteuern und sich auf eine Demontage hin­ sichtlich Materialtrennung bei der Wiederzuführung in den Materialkreislauf ungünstig auswirken würde und deshalb nicht in Erwägung gezogen wird.

Die bereits erwähnten ungünstigen Hebelverhältnisse ver­ ursachen bei schlagartig auftretenden Lastspitzen, wie sie durch Heckstöße auf das Fahrzeug bei Unfällen verur­ sacht werden, in den lehnenseitig angeformten Verbin­ dungsstellen sehr hohe Spannungen im Werkstoff.

Bei Belastungstests mit Fahrzeugsitzen auf einer Schlit­ ten-Crash-Anlage hat es sich gezeigt, daß durch eine sol­ che Beanspruchung das Unterteil des Verstellmechanismus, das aus einem profilierten Blechteil besteht und das über ein erstes Zahnteil die Verbindung der Rückenlehne zum Sitzteil darstellt, eine Verdrehbewegung vollführt, wel­ che sich daraus ergibt, daß sich das profilierte Blech­ teil nicht um eine Biegeachse, die senkrecht auf den Flä­ chen des Blechteils steht - dem Fachmann sind die Begrif­ fe "über die hohe Kante biegen" oder auch "Drillknicken" bekannt - verformen läßt. Das Blechteil beult aus, ver­ biegt sich, knickt ein und verliert damit seine Tragfä­ higkeit.

Das Einknicken des Unterteils bewirkt aber, daß der Ver­ stellmechanismus eine vollkommen andere Lage gegenüber seinen Verbindungsstellen am Rückenlehnenrahmen bekommt. Durch diese Lageänderung wirken auf die Verbindungsstel­ len des Verstellmechanismus am Lehnenrahmen zusätzliche Biegekräfte ein, die versuchen, die Verbindungsstellen für den Verstellmechanismus aus den Lehnenrahmenseiten­ wangen herauszuknöpfen.

Diese ungünstigen Krafteinwirkungen verursachen den Bruch der Verbindungsstellen, womit die abstützende Aufgabe der Rückenlehne nicht mehr erfüllt wird.

Der Erfindung liegt das Problem zugrunde, eine Anbindung des aus Leichtmetall bestehenden Rückenlehnenrahmens an die Verstelleinrichtung zur Neigungsverstellung der Rückenlehne zu schaffen, die eine verbesserte Beherr­ schung der auftretenden hohen Momente bei einem Heckstoß auf das Fahrzeug bietet und eine Dämpfung der Spannungs­ spitzen durch eine gleichmäßigere Aufteilung der Spannun­ gen auf die Verbindungsstellen bewirkt, sowie dem Effekt des Ausknöpfens der Verbindungsstellen aus dem Lehnenrah­ men entgegenwirkt. Nachfolgend wird die erfindungsgemäße Lösung des Problems für eine solche Anbindung beschrie­ ben.

Bei einem Rückenlehnenrahmen, der üblicherweise mit zwei Verbindungselementen mit der Verstelleinrichtung zur Nei­ gungsverstellung der Rückenlehne verbunden ist, wird die Verbindungsstelle erfindungsgemäß derart ausgebildet, daß eine Übertragung von höheren Momenten durch die Schaffung von Möglichkeiten zur Aufnahme weiterer Verbindungsele­ mente erreicht wird. Hierbei hat es sich in überraschend einfacher Weise gezeigt, daß durch eine Drei-Punkt-Ver­ bindung eine sehr gleichmäßige Belastungsaufteilung er­ folgt, welche in bevorzugter Weise so ausgebildet ist, daß die drei Verbindungsstellen ein gleichseitig-gleich­ schenkliges Dreieck bilden.

Durch diese Drei-Punkt-Verbindung werden zusätzlich die Hebelverhältnisse zwischen der Oberkante C des Rückenleh­ nenrahmens, den Verbindungsstellen des Rahmens mit dem Verstellmechanismus und dem Mittelpunkt der Schwenkachse des Verstellmechanismus optimal gestaltet. Dies geschieht dadurch, daß der Abstützpunkt B in Richtung des Kraftan­ griffspunktes C rückt und dadurch die Hebelstrecke A-B verlängert bzw. die Hebelstrecke B-C verkürzt wird.

Die Hebelverhältnisse sind zur besseren Erläuterung ver­ einfacht und nicht maßstäblich gezeichnet.

Im vorliegenden Ausführungsbeispiel bildet ein rechtwink­ liges Dreieck die Verbindung, wobei die Verbindungsstelle 3 etwa senkrecht über der Verbindungsstelle 1 steht, wenn man als Basis hierzu die Strecke zwischen den Verbin­ dungsstellen 1 und 2 des Dreieckes wählt. Die Anordnung der Verbindungsstellen hat in diesem Ausführungsbeispiel konstruktive Gründe. Die Verbindungsstelle 3 könnte auch über der Verbindungsstelle 2 plaziert werden bzw. den Möglichkeiten entsprechend optimiert auch an einer ande­ ren Stelle positioniert werden.

Der über die Verbindungsstelle 3 durch ein Befestigungs­ element mit dem Rückenlehnenrahmen verbundene zungenför­ mige Fortsatz des Verstellmechanismus ist einstückig aus dem aus Stahlblech mit einer Materialdicke von etwa 3 bis 4 mm gefertigten Anschlußabschnitt des zweiten Zahnteiles des Neigungsverstellmechanismus der Rückenlehne heraus­ gebildet. Dieser Anschlußabschnitt weist zur Aufnahme der Befestigungselemente für die Verbindungsstellen 1 und 2 zwei weitere Bohrungen auf.

Der zungenförmige Fortsatz wird in erster Linie in Schwenkrichtung der Rückenlehne um ihren Drehpunkt A im Neigungsverstellmechanismus belastet und muß in seinem mittleren Abschnitt im Querschnitt (a) so ausgestaltet sein, daß er einerseits nicht zu steif, andererseits nicht zu schwach ist. Bei einem zu kräftig ausgebildeten Querschnitt tragen die Verbindungsstellen 2 und 3 die Hauptlast, während die Verbindungsstelle 1 nur einen ge­ ringen Lastanteil in nicht wünschenswerter Weise zu tra­ gen hat.

Als zweite Aufgabe hat der zungenförmige Fortsatz die Ab­ stützung der Verbindungsstellen gegen das bereits be­ schriebene Ausknöpfen vorzunehmen, wenn bei Überlast der Verstellmechanismus eine andere Lage gegenüber seiner ur­ sprünglichen Position einnehmen will. Es entsteht also an den Verbindungsstellen eine Verstärkung, wie sie aus dem Werkstoff des Lehnenrahmens selbst nicht ausreichend her­ ausgearbeitet werden kann, weil dadurch wiederum uner­ wünschte Materialanhäufungen an den Verbindungsstellen entstünden und durch diese Versteifungen um die Verbin­ dungsstellen herum die Wandungen des Lehnenrahmens aus­ reißen würden.

Die Ausbildung des Querschnittes (a) des zungenförmigen Fortsatzes hat demnach so zu erfolgen, daß er sich unter Überlast in seinem Querschnitt (a) in festgelegten Gren­ zen biegend plastisch verformen kann, womit eine gleich­ mäßige Lastverteilung auf alle Verbindungsstellen zustan­ dekommt und damit die auf die Verbindungsstellen einwir­ kenden Spitzenspannungen durch Energieaufnahme gedämpft in den Neigungsverstellmechanismus der Rückenlehne abge­ leitet werden. Der Querschnitt (a) im mittleren Abschnitt des zungenförmigen Fortsatzes läßt sich mit Hilfe der Finite Elemente Methode (FEM) den Erfordernissen einer definierten Belastung rechnerisch anpassen.

Um dem Ausbeulen des zungenförmigen Fortsatzes beim Ver­ formen entgegenzuwirken und um die Seitenstabilität an den Verbindungsstellen 1, 2, 3 zu verbessern, ist ein weiterer zungenförmiger Fortsatz einstückig aus dem Halteblech des Verstellmechanismus herausgearbeitet.

Das aus Stahlblech mit einer Materialstärke von etwa 2 bis 2,5 mm gefertigte Halteblech hat die Aufgabe, dem Aufklaff-Effekt des Verstellgetriebes des Neigungsver­ stellmechanismus, das im wesentlichen aus einem ersten in ein zweites eingreifenden Zahnteil besteht, bei dessen Radialbelastung entgegenzuwirken. Es ist zum einen mit den Befestigungselementen der Verbindungsstellen 1 und 2 sowie zum anderen durch eine Schweißverbindung im Ab­ schnitt zwischen den Verbindungsstellen 1 und 2 mit dem zweiten Zahnteil des Neigungsverstellmechanismus fest verbunden.

Der zungenförmige Fortsatz des Haltebleches ist nicht mit dem zungenförmigen, in der Verbindungsstelle 3 endenden Fortsatz fest verbunden, sondern liegt nur auf diesem auf. Dadurch kann sich bei einem auftretenden Überlast­ fall der in der Verbindungsstelle 3 endende zungenförmige Fortsatz zwar unter dem aus dem Halteblech herausgearbei­ teten zungenförmigen Fortsatz bewegen, aber nicht seit­ lich ausbeulen. Zur Versteifung ist der zungenförmige Fortsatz des Haltebleches mit einer Profilierung verse­ hen, die eine Durchbiegung um eine durch den flachen Querschnitt des zungenförmigen Fortsatzes des Halteblechs verlaufende Achse erschwert.

Im Zusammenwirken des zungenförmigen Fortsatzes des zwei­ ten Zahnteiles mit dem zungenförmigen Fortsatz des Halte­ bleches ist eine ausreichende Abstützung bei guter Dämp­ fung der auftretenden Überlastspitzen und gegen das Ver­ biegen des Rückenlehnenrahmens im Bereich der Verbin­ dungsstellen gewährleistet.

Claims (10)

1. Befestigung einer Rückenlehne, insbesondere der eines Kraftfahrzeugsitzes, an einem Neigungsversteller mit

• - im wesentlichen zwei gegeneinander verstellbaren Bauteilen, insbesondere miteinander kämmenden Zahnteilen,
• - einer direkten und/oder indirekten Verbindung eines der Bauteile mit dem Sitz und
• - einer direkten und/oder indirekten, den Lehnen-Abstützpunkt (B) zur Lehnenoberkante (Kraftan­ griffspunkt (C)) hin verlagernden Verbindung des anderen Bauteils mit der Lehne.

2. Befestigung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch ei­ ne mindestens drei Verbindungsstellen aufweisende Lehnenbefestigung.

3. Befestigung nach Anspruch 1 oder 2, gekennzeichnet durch eine Drei-Punkt-Verbindung, bei der die Verbin­ dungsstellen (1, 2, 3) ein Dreieck bilden.

4. Befestigung nach Anspruch 3, gekennzeichnet durch ein rechtwinkliges Dreieck.

5. Befestigung nach Anspruch 3 oder 4, gekennzeichnet durch ein gleichschenkliges Dreieck.

6. Befestigung nach Anspruch 3, gekennzeichnet durch ein gleichseitiges Dreieck.

7. Befestigung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, gekenn­ zeichnet durch eine sich zur zusätzlichen, dritten Verbindungsstelle (3) erstreckende Zunge des Ver­ stellmechanismus, vorzugsweise des der Lehne zugeord­ neten Zahnteils.

8. Befestigung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Zunge verformbar ist.

9. Befestigung nach Anspruch 7 oder 8, gekennzeichnet durch eine weitere Zunge am Halteblech des Verstell­ mechanismus.

10. Befestigung nach einem der Ansprüche 7 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die weitere Zunge die erste Zunge zumindest teilweise überdeckt und auf dieser aufliegt.