DE4400419A1 - Vorrichtung zum festen Verbinden eines Hohlprofilteils und eines auf Biegung beanspruchten Bauteils - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum festen Verbinden eines Hohlprofilteils und eines dazu im wesentli­ chen senkrecht stehenden und demgegenüber auf Biegung be­ anspruchten Bauteils insbesondere der Nackenstützenstange einer Nackenstütze eines Fahrzeugsitzes am oberen Rahmen­ profilteil des Fahrzeugsitzes, wobei das auf Biegung bean­ spruchte Bauteil in Bohrungen in zwei gegenüberliegenden Wänden des Hohlprofilteils sitzt.

Bei Stößen, die ein Fahrzeug von hinten treffen, wird der Kopfbereich der im Sitz befindlichen Fahrzeuginsassen stark nach hinten beschleunigt, was tödliche Wirbelsäulen­ verletzungen zur Folge haben kann, wenn diese Bewegung nicht abgefangen wird. Aus diesem Grunde ist üblicherweise eine Nackenstütze am oberen Rahmenteil der Sitzlehne von Fahr­ zeugsitzen befestigt. Bei einem Stoß, der von hinten am Fahrzeug liegt, wird die ruckartige Bewegung des Kopfberei­ ches eines Fahrzeuginsassen im Sitz durch eine derartige Nackenstütze abgefangen und abgebremst, so daß die Gefahr von ernsten Wirbelsäulenverletzungen gemindert ist.

Eine derartige Nackenstütze besteht üblicherweise aus einem gepolsterten Teil, aus dem nach unten wenigstens eine Nackenstützenstange vorsteht, die am oberen Rahmenteil der Sitzlehne, ggf. in der Höhe verstellbar, befestigt ist. Wenn der Fahrzeuginsasse mit seinem Kopf an den gepolsterten Teil der Nackenstütze anschlägt, dann wird die Nackenstüt­ zenstange gegenüber dem oberen Rahmenprofilteil des Fahr­ zeugsitzes auf Biegung beansprucht, während das obere Rah­ menprofilteil, in dem die Nackenstützenstange sitzt, auf Torsion und/oder Biegung beansprucht wird.

Bisher ist es üblich, eine Nackenstütze am oberen in Form eines Hohlprofilteils ausgebildeten Rahmenteil einer Sitzlehne dadurch zu befestigen, daß im oberen Rahmenprofil­ teil Bohrungen vorgesehen werden, an die passende Rohrstut­ zen angeschweißt werden, und die Nackenstützenstange dann durch die Bohrungen in das obere Rahmenprofilteil eingesetzt wird.

Die Entwicklung auf dem Gebiet des Fahrzeugbaus geht in jüngster Zeit dahin, statt Bauteilen aus Stahl in stärkerem Maße Bauteile aus anderen Materialien, insbesondere aus Aluminium zu verwenden. Dabei wird auch daran gedacht, die Rahmen von Fahrzeugsitzen aus Aluminiumprofilen zu fertigen, die zwar mit höheren Kosten als Stahlrohre verbunden sind, jedoch den Vorteil einer Gewichtseinsparung, einer Anpassung der Profilform an die gewünschten Anforderungen durch Strangpressen, der nicht mehr notwendigen Lackierung und der besseren Recyclierbarkeit bieten.

Aluminium hat jedoch verglichen mit Stahl einen niedri­ geren Elastizitätsmodul, so daß für die Rahmenkonstruktion eines Sitzes aus Aluminium Hohlprofile mit einem größeren Durchmesser verwandt werden müssen, um insbesondere die im übergangsbereich zwischen der Sitzfläche und der Lehne benö­ tigte Biegesteifigkeit mit der Lehnenkonstruktion zu errei­ chen. Daß dennoch eine Gewichtseinsparung möglich ist, be­ ruht darauf, daß die Profilform von Aluminiumprofilen an die zu erwartende Biegebeanspruchung genau angepaßt werden kann, d. h., daß an bestimmten Stellen an der Wandstärke gespart werden kann. Der Grund dafür besteht darin, daß für die Biegesteifigkeit vor allem ein großer Abstand zwischen Zug­ gurt und Druckgurt von Bedeutung ist.

Die bekannte Vorrichtung zum Befestigen einer Nacken­ stützenstange am oberen Rahmenprofilteil eines Fahrzeugsit­ zes geht jedoch davon aus, daß die Sitzlehne aus Stahlrohren gefertigt ist. Diese Konstruktionsart kann daher nur bei Stahlrohren verwandt und nicht ohne weiteres auf Sitzrahmen­ konstruktionen aus Aluminiumhohlprofilteilen übertragen werden. Das beruht darauf, daß bei einer optimalen Anpassung eines Aluminiumprofils einer Sitzlehne an die geforderte Biegebeanspruchung im Bereich der Nackenstützenbefestigung keine darüber hinausgehenden Festigkeitsreserven vorhanden sind, um die bekannte Befestigungsart unverändert übernehmen zu können. Bei dieser bekannten Art der Befestigung treten nämlich bei der Einleitung von Biege- und/oder Torsionskräf­ ten in das obere Rahmenprofilteil örtlich sehr hohe Spannun­ gen auf, die die relativ weichen Wände eines aus einem Alu­ miniumprofil bestehenden oberen Rahmenprofilteils örtlich verbiegen und aufreißen würden. Das heißt mit anderen Wor­ ten, daß das Rahmenprofilteil für die Sitzlehne auf ein ge­ ringes Gewicht und auf eine gute Biegesteifigkeit gegen eine Biegung um eine waagerechte quer zur Fahrtrichtung liegende Achse optimiert ist und daher mangels ausreichender Steifig­ keits- und Festigkeitsreserven bei einem starken Stoß auf die Nackenstütze und damit einer starken Biegebeanspruchung der Nackenstützenstange um diese quer zur Fahrtrichtung liegende waagerechte Achse nicht hält.

Die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe besteht daher darin, eine Vorrichtung der eingangs genannten Art zu schaffen, die auch bei Hohlprofilteilen aus Aluminium oder einer Aluminiumliegerung verwandt werden kann und auch bei einer starken Biegebeanspruchung um die Längsachse des Hohl­ profilteils hält.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung soll insbesondere so ausgebildet sein, daß bei einer starken Biegebeanspruchung die Profilwände des oberen Rahmenprofilteils nicht reißen.

Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung durch die Aus­ bildung gelöst, die im Kennzeichen des Patentanspruchs 1 angegeben ist.

Wenn bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung ein Stoß an der Nackenstütze liegt, dann wird über die Nackenstützen­ stange ein Drehmoment um eine profilparallele Achse des oberen Rahmenprofilteils in das Rahmenprofilteil eingelei­ tet. Die Nackenstützenstange überträgt das Drehmoment über zwei Flächen auf das obere Rahmenprofilteil und damit auf das Lehnenprofil. Diese Flächen sind die Berandungen der beiden Bohrungen in den Wänden des oberen Rahmenprofilteils, in denen die Nackenstützenstange sitzt. Da die über diese Flächen übertragenen Kräfte gleich dem Quotienten aus dem übertragenden Drehmoment und dem Abstand der beiden Flächen zueinander sind, in denen die Bohrungen ausgebildet sind, in denen die Nackenstützenstange sitzt, ist bei der erfindungs­ gemäßen Ausbildung, bei der für einen höheren Abstand dieser Wände gesorgt ist, die bei einem Stoß auf die Nackenstütze auf das obere Rahmenprofilteil übertragene Kraft geringer.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung kann nach bekannten technischen Verfahren hergestellt werden, sie macht keine Einschränkung der Materialauswahl für die Rahmenprofilteile notwendig, da diese ohnehin plastisch umformbar sein müssen. Sie ist allgemein anwendbar, wenn ein Bauteil an einem Hohl­ profilteil angebracht werden soll, an dem gegenüber dem Hohlprofilteil ggf. ein hohes Drehmoment liegt.

Besonders bevorzugte Weiterbildungen und Ausgestaltun­ gen der erfindungsgemäßen Vorrichtung sind Gegenstand der Patentansprüche 2 bis 8.

Die erfindungsgemäße Art der Verbindung kann insbeson­ dere dann vorgesehen sein, wenn das Rahmenprofil ein Recht­ eckprofil ist, dessen längere Querschnittsabmessung senk­ recht zur Ebene der Fahrzeugsitzlinie liegt. Weiterhin wer­ den weder an der Vorder- noch an der Rückseite des Lehnen­ rahmens durch die erfindungsgemäße Ausbildung Kanten oder vorstehende Teile verursacht, die trotz darüberliegender Polsterung für die Insassen gefährlich wären.

Bei der erfindungsgemäßen Ausbildung müssen die zu verbindenden Bauteile nicht geschweißt, gelötet oder geklebt werden, was bei Sicherheitsbauteilen ungünstig wäre, da das einen hohen Qualitätsaufwand verursacht und darüber hinaus ein Schweißen Festigkeitseinbußen in der Wärmeeinflußzone zur Folge hat.

Im folgenden werden anhand der zugehörigen Zeichnung besonders bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung näher beschrieben. Es zeigen

Fig. 1 in einer Teillängsschnittansicht den oberen seitlichen Teil eines Lehnenprofils mit Nackenstützenstan­ genbefestigung,

Fig. 2 eine Querschnittsansicht längs der Ebene X-X in Fig. 1,

Fig. 3 eine Anordnung zur Ausbildung der erfindungs­ gemäßen Vorrichtung,

Fig. 4 in einer Fig. 1 entsprechenden Ansicht ein wei­ teres Ausführungsbeispiel der Erfindung,

Fig. 5 eine Fig. 2 entsprechende Ansicht des in Fig. 4 dargestellten Ausführungsbeispiels und

Fig. 6 in einer Fig. 1 entsprechenden Ansicht noch ein Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Vorrichtung.

In den Fig. 1 und 2 ist das obere Rahmenprofilteil 1 der Lehne des Fahrzeugsitzes eines Kraftfahrzeuges darge­ stellt. In den einander gegenüberliegenden Wänden des oberen Rahmenprofilteils 1 sind Bohrungen vorgesehen, in denen eine Nackenstützenstange der Nackenstütze eingesetzt ist.

Wie es insbesondere in Fig. 2 dargestellt ist, ist die Querschnittsform des oberen Rahmenprofilteils 1 im Bereich der Befestigung der Nackenstützenstange, d. h. im obenliegen­ den Teil Stück des Lehnenrahmens so umgeformt, daß die Ab­ messung der Querschnittsfläche in der Ebene des Lehnenrah­ mens, d. h. in einer Richtung parallel zur Nackenstützenstan­ ge vergrößert ist.

Bei einem oberen Rahmenprofilteil mit rechteckigem Querschnitt, dessen längere Querschnittsabmessung senkrecht zur Lehnenebene verläuft, wie es in Fig. 3 dargestellt ist, kann die entsprechende Umformung des Rahmenprofilteils 1 durch parallel zu der größeren Querschnittsabmessung angrei­ fende Preßbacken 4 und 5 erzielt werden, die mit einer Kraft F beaufschlagt werden. Fig. 3 zeigt die an der unverformten Profilquerschnittsfläche anliegenden Preßbacken 4 und 5, wobei die Wölbungen 12, die bewirken, daß die Längsseiten des Rahmenprofilteils 1 zu Beginn des Umformvorganges ohne große Kraftspitze nach außen wegnicken, übertrieben darge­ stellt sind. Die Querschnittsfläche nach der Verformung mittels der in Fig. 3 dargestellten Anordnung ist in Fig. 2 gezeigt, aus der erkennbar ist, daß die Vergrößerung des Abstandes zwischen den Profilwänden, in denen die Nacken­ stützenstange sitzt, mit einer Verkürzung des Abstandes zwischen den beiden anderen senkrecht dazu stehenden Profil­ wänden verbunden ist. Vorzugsweise bleibt die Querschnitts­ fläche vor und nach dem Umformen gleich groß.

In den Profilwänden am Profilteil mit der vergrößerten Querschnittsabmessung werden Bohrungen vorgesehen, in die die Nackenstützenstange eingesteckt werden soll. In diese Bohrungen wird ein Führungs- und Verriegelungsteil 6 einge­ steckt, der vorzugsweise aus einem Kunststoffmaterial be­ steht und die Nackenstützenstange aufnimmt.

Wie es in Fig. 1 dargestellt ist, die den Führungsteil 6 ungeschnitten zeigt, ist an demjenigen Ende, mit dem das Führungsteil 6 in die Bohrungen im oberen Rahmenprofilteil 1 eingesteckt ist, ein Bereich 7 vorgesehen, dessen Durchmes­ ser elastisch verringert werden kann, so daß dieser Teil in die Bohrungen eingesteckt, aber nicht ohne weiteres wieder herausgezogen werden kann.

Bei dem in Fig. 4 dargestellten Ausführungsbeispiel ist in das obere Rahmenprofilteil 1 im Bereich des vergrößerten Abstandes der Profilwände, die die Nackenstützenstange auf­ nehmen, ein verstärkendes Profilstück 2 eingeschoben, das zur besseren Halterung der Kopfstütze im oberen Rahmenpro­ filteil vorgesehen ist.

Wie es in Fig 5 im einzelnen dargestellt ist, ist bei dieser Ausbildungsform die Außenkontur des Profilstückes 2 sowohl vor als auch nach dem Umformen des oberen Rahmenpro­ filteils 1 in die gewünschte Querschnittsform am Verbin­ dungsbereich gleich der Innenkontur des oberen Rahmenprofil­ teils 1 des Lehnenprofils. Das wird dadurch erreicht, daß das Profilstück 2 mit einer Außenkontur, die der Innenkontur des unverformten Rahmenprofilteils 1 der Sitzlehne ent­ spricht, vor dem Umformen in dieses eingeführt und gemeinsam mit diesem umgeformt wird.

Bei dem in Fig. 6 dargestellten Ausführungsbeispiel ist eine Hülse 3 in den Bohrungen im oberen Rahmenprofilteil fixiert, die das Führungsteil 6 festhält. Die Hülse 3 kann aus einem Leichtmetallrohr bestehen und durch Faltenbildung 11 am oberen Rahmenprofilteil, d. h. im Bereich der dort vorgesehenen Bohrungen fixiert sein. Diese Faltenbildung kann durch Stauchen in axialer Richtung beim gleichzeitigen passenden Abstützen erzielt werden.

Die Hülse 3 hat einen größeren Außendurchmesser als das Führungsteil 6 und verursacht daher eine geringere Flächen­ pressung am oberen Rahmenprofilteil 1. Zusätzlich wird durch die Hülse 3 vermieden, daß das Führungsteil 6, das in der Regel aus Kunststoff besteht, bei einem Stoß an den scharfen Rändern der Bohrungen im oberen Rahmenprofilteil 1 beschä­ digt wird.

Eine weitere Möglichkeit, die Flächenpressung zu ver­ mindern, besteht darin, das Führungsteil 6 oder die Hülse 3 mit einem nicht kreisringförmigen Querschnitt auszubilden, so daß die zum oberen Rahmenprofilteil 1 parallele Abmes­ sung, d. h. die achsparallele Abmessung in Längsrichtung des oberen Rahmenprofilteils der Querschnittsfläche größer als die dazu senkrechte Abmessung ist.

Das Führungsteil 6 nimmt die Nackenstützenstange auf. Diese kann mit Einkerbungen versehen sein, in die eine im Führungsteil 6 angebrachte Feder eingreift. Die Nackenstüt­ zenstange kann dann beim Einstecken in das Führungsteil 6 oder beim Herausziehen aus dem Führungsteil 6 in bestimmten Abständen einrasten.

Obwohl bei den obigen Ausführungsbeispielen jeweils ein Führungsteil 6 vorgesehen war, ist auch eine Ausbildungsform möglich, bei der die Nackenstützenstange direkt in Bohrungen im oberen Rahmenprofilteil 1 sitzt und dort beispielsweise durch Reibung fixiert ist.

Die Vergrößerung des Abstandes der Wände des Hohlpro­ filteils 1, in denen die Nackenstützenstange sitzt, im Be­ reich der Verbindung dieser beiden Bauteile kann bei einem Rechteckprofil des Rahmenprofilteils mit ausreichender Größe der längeren Abmessung auch dadurch erzielt werden, daß das obere Rahmenprofilteil im Verbindungsbereich um 90° um die Längsachse verdreht wird, so daß die größere Abmessung der Profilquerschnittsfläche parallel zur Ebene des Lehnenrah­ mens und damit parallel zur Richtung der Kopfstützenstange zu liegen kommt. Die Bohrungen zum Anbringen der Nackenstüt­ zenstange können dann entlang der größeren Querschnittsab­ messung in die Wände des oberen Rahmenprofilteils gebohrt werden. Bei dieser Ausbildung erübrigt sich eine Umformung des oberen Rahmenprofilteils im Verbindungsbereich zur Nacken­ stützenstange.

Claims (8)

1. Vorrichtung zum festen Verbinden eines Hohlprofil­ teils und eines dazu im wesentlichen senkrecht stehenden und demgegenüber auf Biegung beanspruchten Bauteils, insbesonde­ re der Nackenstützenstange einer Nackenstütze eines Fahr­ zeugsitzes am oberen Rahmenprofilteil des Fahrzeugsitzes, wobei das auf Biegung beanspruchte Bauteil in Bohrungen in zwei gegenüberliegenden Wänden des Hohlprofilteils sitzt, dadurch gekennzeichnet, daß der Abstand der Wände des Hohl­ profilteils (1), in denen das auf Biegung beanspruchte Bau­ teil sitzt, im Bereich der Verbindung beider Bauteile größer als der Abstand der in derselben Ebene liegenden Wände des Hohlprofilteils (1) an den daran angrenzenden Bereichen ist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Abstand der beiden anderen Wände des Hohlprofilteils (1) im Bereich der Verbindung beider Bauteile verringert ist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Querschnittsfläche des Hohlprofilteils im Verbin­ dungsbereich und in den daran angrenzenden Bereichen gleich groß ist.

4. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Hohlprofilteil im Verbin­ dungsbereich plastisch umgeformt ist.

5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei das Hohlprofilteil einen rechteckigen Querschnitt mit der größeren Abmessung senkrecht zum auf Biegung beanspruchten Bauteil hat, dadurch gekennzeichnet, daß das Hohlprofilteil im Verbindungsbereich um 90° um seine Längsachse verdreht ist.

6. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch ein Führungsteil (6), das in den Boh­ rungen in den Wänden des Hohlprofilteils (1) sitzt und das auf Biegung beanspruchte Bauteil aufnimmt.

7. Vorrichtung nach Anspruch 6, gekennzeichnet durch eine Hülse (3), die in den Bohrungen im Hohlprofilteil (1) fixiert ist und das Führungsteil (6) aufnimmt.

8. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß im Hohlprofilteil (1) im Ver­ bindungsbereich ein Stützrohr (2) eingesetzt ist, dessen Außenkontur der Innenkontur des Hohlprofilteils (1) im Ver­ bindungsbereich entspricht.