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Die Erfindung betrifft ein aus wenigstens einem Hohlprofil hergestelltes Rahmenelement für einen Fahrzeugsitz.
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Allgemein ist für die Herstellung von Autorahmen aus Hohlteilen gebildetes Fachwerk aus der
DE 42 28 238 C2 bekannt. Diese Fachwerk weist Knoten und Stäbe auf, die durch mindestens eine auf einem hohlen Stab ausgeformte integrierte Erhebung und mindestens einen auf die Erhebung aufgesteckten und befestigten weiteren mindestens teilweise hohlen Stab gebildet sind. Diese Lehre ist zur Ausbildung des Rahmenelementes eines Fahrzeugsitz jedoch nicht ausreichend, da die Erweiterung des Fachwerks nur Fachwerkteile gleicher Art beschreibt, wodurch ein stark unterschiedlich strukturierter Fahrzeugsitz nicht ausbildbar ist.
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Rahmenelemente für Fahrzeugsitze sind in vielfältigen Ausführungsformen bekannt. Beispielhaft sei die
US 4,040,655 geannnt, die ein aus wenigstens einem Hohlprofil hergestelltes Rahmenelement für einen Fahrzeugsitz offenbart.
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In der Regel werden Fahrzeugsitze aus Rohr- oder Blechprofilen hergestellt, die durch Bearbeitung in Biegewerkzeugen und/oder Tiefziehwerkzeugen auf ihre Endform gebracht werden. Derartige Rahmenelemente werden sowohl für die Rückenlehne als auch für das Sitzteil verwendet. Für die Anbringung von Funktionsteilen wie beispielsweise Kopfstützen, Sitzbeschlägen, Sitzschalen, Querstreben, Sitzbeinen, Stellmotoren für Längs- oder Höhenverstellung oder Airbagmodule werden spanende Bearbeitungen und der Einsatz von Fügetechniken (Schweißen, Löten etc.) notwendig. Der Fertigungsaufwand für die Erstellung derartiger Fahrzeugsitze mit diesen Verfahren ist im allgemeinen also sehr groß.
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Vor diesem Hintergrund liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, Rahmenelemente für Fahrzeugsitze so auszugestalten, daß auch für Fahrzeugsitze mit einem sehr großen Ausstattungsumfang eine wirtschaftliche Fertigung gewährleistet ist.
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Die Lösung dieser Aufgabe ergibt sich gemäß den Merkmalen des Patentanspruchs 1. Es wird vorgeschlagen, die per Innenhochdruckumformung erzeugte Rahmengestalt eines Fahrzeugsitzes während der Innenhochdruckumformung und/oder in einem Innenhochdruckumformwerkzeug durch Anformung mindestens eines Funktionsprofiles zur Anordnung von unterschiedlich strukturierten Funktionsteilen in und/oder am Rahmenelement zu erweitern. Während der Innenhochdruck-Formgebung und/oder in dem Innenhochdruck-Umformwerkzeug werden Funktionsprofile direkt angeformt, die beispielsweise nach Art einer Kopfstützenführung, einer Airbagaufahme, einer Sitzbeschlagaufnahme oder eines Sitzschalenteils ausgebildet sind.
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Die Unteransprüche betreffen besonders zweckmäßige Weiterbildungen der Erfindung.
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Erfindungsgemäß wird zur Herstellung des Rahmenelementes als Hohlprofil also vorzugsweise ein kreisrundes, ovales oder viereckiges Rohrprofil als Ausgangsmaterial oder Halbzeug verwendet, das zunächst mittels Biegewerkzeugen grob vorgeformt wird und anschließend per Innenhochdruckumformung seine endgültige Rahmengestalt erhält. Während der Innenhochdruckumformung selbst und/oder beispielsweise durch gezielte Werkzeugstempelbewegungen im Innenhochdruck-Umformwerkzeug werden Funktionsprofile direkt an das Rahmenelement angeformt. Die auf diese Weise erzeugten Flansche, Durchstellungen oder Profilsicken werden demnach direkt aus dem Wandmaterial des Rohrprofils geholt. Durch Einbringungen von Formsicken oder Abflachungen können Aufnahmeflächen geschaffen werden, die aufgrund der genauen Kalibrierbarkeit im Innenhochdruck-Umformwerkzeug keiner weiteren Nachbearbeitung durch Spanwerkzeuge bedürfen. Aber auch für das Hineinstellen von Flanschen bzw. Durchstellen von Buchsen kann der Spanungsaufwand erheblich reduziert werden, wenn beispielsweise mittels eines Stempelwerkzeugs aufeinandergedrückte Wandflächen zunächst ausgestanzt werden und anschließend über einen Kalibrierstempel nachgeformt werden. Ein derartiges Fertigungsverfahren empfiehlt sich insbesondere für die Herstellung von Kopfstützenführungen.
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Der besondere Vorteil des erfindungsgemäßen Fahrzeugsitzes ist darin zu sehen, daß selbst für stark unterschiedlich strukturierte Funktionsteile wie Elektromotoren einerseits und Airbagmodule andererseits jeweils bauteilgerecht Funktionsprofile bereitgestellt werden können. Bei besonders vorteilhaften Ausführungsbeispielen ist ein Teil des Rahmenelementes gleichzeitig auch integraler Gehäuseabschnitt des zusätzlichen Funktionselementes. Das Gehäuse eines Elektromotors für die Sitzverstellung oder beispielsweise die Aufnahme für den Gasgenerator eines Airbags ist also direkt in das Rahmenelement hineingeformt. Es wird so erheblich Material eingespart, was insbesondere auch den Leichtbau von Fahrzeugsitzen begünstigt.
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Direkt an dem Rahmenelement angeformte Anschlußflansche zur Anbindung an andere Rahmenelemente oder beispielsweise an Sitzbeschläge oder Sitzbeine können so maßgenau hergestellt werden, daß nach der Entnahme aus dem Innenhochdruck-Umformwerkzeug keinerlei Nachbearbeitung notwendig ist.
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Erfindungsgemäß ausgeführte Rahmenelemente können sowohl im Bereich einer Sitzteilrahmenkonstruktion als auch für einen Lehnenrahmen genutzt werden. Vorzugsweise ist das Rahmenelement in etwa U-förmig gebogen. An dieser Stelle wird aber ausdrücklich darauf hingewiesen, daß auch solche Rahmenelemente als zur Erfindung gehörig anzusehen sind, die nach Art einer Querstrebe oder eines unteren Querrahmenabschlusses ausgebildet sind, um so die im wesentlichen U-förmig ausgeführten Rahmenelemente in sich zu versteifen.
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Bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung werden anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigt
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1: die Ausgangssituation für gattungsgemäße Fahrzeugsitze,
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2: eine erfindungsgemäße Lehnenrahmenkonstruktion,
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3: eine Ansicht gemäß Schnitt III-III in 2,
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4: eine erfindungsgemäße Sitzteilrahmenkonstruktion,
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5: eine Kopfstützenführung, die gegenüber derjenigen in 2 modifiziert worden ist,
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6: in schematischer Darstellung ein in ein Umformwerkzeug eingelegtes Rahmenelement, das mit Stempeln bearbeitet wird.
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Gleiche Bauteile oder Bauteilabschnitte weisen in allen Figuren die gleiche Bezifferung auf.
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Man erkennt in schematischer Darstellung in 1 einen insgesamt mit 1 bezeichneten Fahrzeugsitz, dessen wesentliche Elemente hier ein Lehnenrahmen 2 und ein Sitzteilrahmen 3 sind. Diese sind über Sitzbeschläge 4 und 5 aneinander gekoppelt. Über allgemein bekannte Verstellmechanismen kann dabei die Neigung des Lehnenrahmens 2 gegenüber dem Sitzteilrahmen 3 mittels eines Drehknopfes 6 fahrzeuginsassenindividuell eingestellt werden.
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2 zeigt einen Lehnenrahmen 2', der durch Innenhochdruckumformung hergestellt ist und zahlreiche angeformte Funktionsprofile aufweist, die im folgenden näher erläutert werden. Für eine hier nur punktiert dargestellte Kopfstütze 7 mit Haltebügeln 8 und 9 sind durchgestellte Buchsen 10 und 11 vorgesehen, deren umlaufende Wandungen 12 bzw. 13 aus dem Wandmaterial des Lehnenrahmens 2' herausgeholt wurden. Dies geschieht durch den gezielten Einsatz von Formstempeln, die innerhalb der Werkzeughälften des Innenhochdruck-Umformwerkzeuges im wesentlichen senkrecht zur hier nicht weiter dargestellten Mittelachse des Lehnenrahmens 2' bewegbar sind. In gleicher Weise können beispielsweise auch in einer hier nur strichpunktiert dargestellten Querstrebe 14 Buchsen eingezogen sein, in denen die unteren Enden der Haltebügel 8, 9 geführt sind. Auch die Querstrebe 14 ist also als Innenhochdruck-Umformteil ausgeführt. Sie wird in Eindrückungen bzw. Formsicken 15 und 16 befestigt. Die Abmessungen dieser Aufnahmebereiche sind so ausgeführt, daß beispielsweise über eine Preßpassung der Festsitz der Querstrebe 14 in den Formsicken 15, 16 (siehe auch 3) gewährleistet sein kann.
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Als weiteres Funktionsprofil ist eine Abflachung 17 vorgesehen, auf der hier ein Gasgenerator 18 befestigt ist, durch den ein Gaskissen 19 aufblasbar ist. Das aus dem Gasgenerator 18 und dem Gaskissen 19 zusammengesetzte Airbagmodul wird beispielsweise durch Verschraubung (hier nur schematisch angedeutet) am Lehnenrahmen 2' befestigt. Eine auf der gegenüberliegenden Seite des Lehnenrahmens 2' eingeformte Tasche 20 ist hier integraler Bestandteil des den Gasgenerator 21 aufnehmenden Gehäuses. Eine gleichzeitig als Diffusor ausgebildete Befestigungsplatte 22 liegt unter einem zusammengefalteten Gaskissen 23 verborgen. Im vorliegenden Fall wird also ein besonders hoher Integrationsgrad dadurch erreicht, daß Bestandteile des Lehnenrahmens 2' gleichzeitig auch Gehäusefunktionen für andere Funktionsbauteile bzw. Ausstattungskomponenten übernehmen. Ähnliche Lösungen sind denkbar für Elektromotoren (hier nicht dargestellt), die zur Neigungsverstellung des Lehnenrahmens 2' oder des Sitzteilrahmens 3 verwendet werden können. Zur Stabilisierung des Lehnenrahmens 2' ist eine untere Querstrebe 24 vorgesehen, die vergleichbar mit der Querstrebe 14 in Formsicken 25 und 26 befestigt ist. An freien Enden 27 und 28 des Lehnenrahmens 2' sind Formstücke 29, 30 angeformt, deren Innenabmessungen auf die Außenabmessungen der Sitzbeschläge 4, 5 abgestimmt sind. Durch das Innenhochruckumformen können die Innenabmessungen so genau kalibriert werden, daß mit relativ engen Toleranzen konventionell ausgeführte Sitzbeschläge 4, 5 einpaßbar sind. Zur Befestigung kann dabei eine Heftschweißung genügen.
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4 zeigt einen hier zweiteilig ausgeführten Sitzteilrahmen 3', dessen wesentlichen Elemente hier ein U-förmiges Rahmenelement 3a und ein querstrebenartiges Rahmenelement 3b sind. Letzteres ist ebenfalls als Innenhochdruck-Umformteil ausgebildet und weist an seinen freien Enden Knotenelemente 31, 32 auf, die materialeinheitlich mit einem Mittelstück 33 verbunden und durch Aufweitstauchen erzeugt worden sind. In die Knotenelemente 31, 32 werden gestrichelt angedeutete freie Enden 34, 35 des Rahmenelementes 3a hineingesteckt. Die Sitzbeschläge 4, 5 können entweder als separate Teile an die Knotenelemente 31, 32 angeschweißt sein oder ebenfalls materialeinheitlich an diese angeformt sein. Zur Befestigung einer hier nicht weiter dargestellten Sitzschale sind Einprägungen 36 bis 43 vorgesehen, die alternativ auch als einwärts gerichtete Flansche (siehe 5) oder als durchgestellte Buchsen (siehe 2, Bezugsziffern 10, 11) ausgeführt oder durch aufeinanderliegende Wandungen (siehe 2, Tasche 20) erzeugt sein können.
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Abgestellte Flansche sind in 5 mit 44 und 45 bezeichnet. Der obere Flansch 44 ist einwärts gerichtet und der untere Flansch 45 nach außen abgestellt. Es ergeben sich in Übereinanderanordnung also Ringflanschflächen, die beispielsweise besonders vorteilhaft zur Führung der Haltebügel 8, 9 (siehe 2) geeignet sind. Alternativ zu dem in 5 dargestellten Ausführungsbeispiel können allerdings die Flansche auch beide gemeinsam entweder einwärts gerichtet oder nach außen abgestellt sein.
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Die schematische Darstellung in 6 verdeutlicht, daß durch die Bewegung von Stempelwerkzeugen 46, 47 in Werkzeughälften 48, 49 eines Innenhochdruck-Umformwerkzeuges Flansche oder durchgestellte Buchsen bzw. Taschen erzeugt werden können. Insgesamt können also durch die Anwendung der Innenhochdruck-Umformtechnik insbesondere solche Fahrzeugsitze kostengünstig hergestellt werden, die im Hinblick auf Sitzkomfort, Bedienbarkeit und Insassensicherheit höchste Ansprüche erfüllen sollen.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Fahrzeugsitz
- 2, 2'
- Lehnenrahmen
- 3, 3'
- Sitzteilrahmen
- 3a
- u-förmiges Rahmenelement
- 3b
- querstrebenartiges Rahmenelement
- 4
- Sitzbeschlag
- 5
- Sitzbeschlag
- 6
- Drehknopf
- 7
- Kopfstütze
- 8
- Haltebügel
- 9
- Haltebügel
- 10
- Buchse
- 11
- Buchse
- 12
- Wandung
- 13
- Wandung
- 14
- Querstrebe
- 15
- Formsicke
- 16
- Formsicke
- 17
- Abflachung
- 18
- Gasgenerator
- 19
- Gaskissen
- 20
- Tasche
- 21
- Gasgenerator
- 22
- Befestigungsplatte
- 23
- Gaskissen
- 24
- Querstrebe
- 25
- Formsicke
- 26
- Formsicke
- 27
- freies Ende
- 28
- freies Ende
- 29
- Formstück
- 30
- Formstück
- 31
- Knotenelement
- 32
- Knotenelement
- 33
- Mittelstück
- 34
- freies Ende
- 35
- freies Ende
- 36–43
- Einprägungen
- 44
- abgestellter Flansch
- 45
- abgestellter Flansch
- 46
- Stempelwerkzeug
- 47
- Stempelwerkzeug
- 48
- Werkzeughälfte
- 49
- Werkzeughälfte
