WO2014161747A1 - Schraubverbindung, verstellvorrichtung und befestigungsvorrichtung für einen fahrzeugsitz - Google Patents

Schraubverbindung, verstellvorrichtung und befestigungsvorrichtung für einen fahrzeugsitz Download PDF

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WO2014161747A1
WO2014161747A1 PCT/EP2014/055945 EP2014055945W WO2014161747A1 WO 2014161747 A1 WO2014161747 A1 WO 2014161747A1 EP 2014055945 W EP2014055945 W EP 2014055945W WO 2014161747 A1 WO2014161747 A1 WO 2014161747A1
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WO
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screw
vehicle seat
screw connection
section
nominal diameter
Prior art date
Application number
PCT/EP2014/055945
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English (en)
French (fr)
Inventor
Alexander Gilmann
Stefan Funk
Original Assignee
Johnson Controls Gmbh
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Publication date
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60N—SEATS SPECIALLY ADAPTED FOR VEHICLES; VEHICLE PASSENGER ACCOMMODATION NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B60N2/00—Seats specially adapted for vehicles; Arrangement or mounting of seats in vehicles
    • B60N2/68—Seat frames
    • B60N2/682—Joining means
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60N—SEATS SPECIALLY ADAPTED FOR VEHICLES; VEHICLE PASSENGER ACCOMMODATION NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B60N2/00—Seats specially adapted for vehicles; Arrangement or mounting of seats in vehicles
    • B60N2/02—Seats specially adapted for vehicles; Arrangement or mounting of seats in vehicles the seat or part thereof being movable, e.g. adjustable
    • B60N2/22—Seats specially adapted for vehicles; Arrangement or mounting of seats in vehicles the seat or part thereof being movable, e.g. adjustable the back-rest being adjustable
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16B—DEVICES FOR FASTENING OR SECURING CONSTRUCTIONAL ELEMENTS OR MACHINE PARTS TOGETHER, e.g. NAILS, BOLTS, CIRCLIPS, CLAMPS, CLIPS OR WEDGES; JOINTS OR JOINTING
    • F16B5/00—Joining sheets or plates, e.g. panels, to one another or to strips or bars parallel to them
    • F16B5/02—Joining sheets or plates, e.g. panels, to one another or to strips or bars parallel to them by means of fastening members using screw-thread
    • F16B5/0275—Joining sheets or plates, e.g. panels, to one another or to strips or bars parallel to them by means of fastening members using screw-thread the screw-threaded element having at least two axially separated threaded portions
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16B—DEVICES FOR FASTENING OR SECURING CONSTRUCTIONAL ELEMENTS OR MACHINE PARTS TOGETHER, e.g. NAILS, BOLTS, CIRCLIPS, CLAMPS, CLIPS OR WEDGES; JOINTS OR JOINTING
    • F16B37/00—Nuts or like thread-engaging members
    • F16B37/02—Nuts or like thread-engaging members made of thin sheet material

Definitions

  • the invention relates to a screw connection for connecting at least two components according to the preamble of claim 1.
  • the invention further relates to an adjusting device for a
  • the invention relates to a vehicle seat comprising at least one adjusting device and / or a fastening device.
  • the device comprises a drive means, a latch plate and a
  • Locking pawl wherein the latching pawl is locked by latching with the first fitting part relative thereto.
  • the latching plate is reversibly adjustable by means of the drive means, wherein the latching plate locks the adjustment of the latching pawl in a latching position and unlocked in a release position.
  • the drive means has a securing segment for securing the latch plate against self-opening.
  • a motor vehicle seat which comprises such a device.
  • WO 2012/013371 A1 describes a vehicle seat with a seat part and a backrest, wherein the seat part and the backrest are adjustable by means of an adjusting mechanism relative to each other. It is provided a the adjusting mechanism receiving base plate having at least two through holes through which the base plate is connected by means of a respective fastening means with the seat part.
  • the fastening means are part of a screw connection and each designed as a screw. To attach the screws to the seat part openings of the seat part are provided with a thread.
  • US Pat. No. 5,011,1352 A discloses a fastening means for connecting two metal sheets, wherein the fastening means has a pin with an external thread and a collar-shaped counterpart with an internal thread corresponding to the external thread.
  • a tool can be arranged on the counterpart such that it engages behind a shoulder region formed in the counterpart and thus exerts a counterpressure on the pin such that it deflects and the latter
  • External thread is pressed against the internal thread to form a barrier against loosening of the fastener.
  • the invention has for its object to provide a comparison with the prior art improved screw, an improved adjustment device for a vehicle seat, an improved mounting device for a vehicle seat and an improved vehicle seat.
  • the object is achieved by the features specified in claim 1 and with respect to the adjusting device by the features specified in claim 6.
  • the object is achieved by the features specified in claim 7 and in terms of the vehicle seat by the features specified in claim 8.
  • the screw connection according to the invention for connecting at least two components comprises a screw with an external thread, wherein the components each comprise an opening for the passage of the screw, wherein at least the, a screw head facing away from the first
  • Passage opening is provided with an internal thread, which corresponds to the external thread of the screw.
  • the first passage opening has a side facing the screw head
  • Passage opening bounded by an inner wall of a collar of the component facing away from the screw head, wherein the collar in the transition region between the internal thread and the threadless section has a thickness which corresponds in particular at least 0.2 times to 0.4 times a nominal diameter of the screw and an outer diameter of the collar is in particular from 1, 1 to 1, 5 times the nominal diameter of the screw.
  • the screw according to the invention is characterized in a particularly advantageous manner by a high mechanical stability, in particular by a high capacity for receiving shear and
  • Screw connections in which the internal thread is produced on the component for fastening the screw by welding a nut achieves a reduction of the manufacturing effort, since the welding process can be omitted. Also, by the omission of the
  • the threadless section comprises a cylindrical support surface, whereby the support of the shank of the screw is further improved.
  • a length of the threadless section in a further embodiment of the screw 0.1 times to 0.6 times a nominal diameter of the screw.
  • a length of the unthreaded section corresponds to a sum of 0.1 times to 0.6 times a nominal diameter of the screw and a tolerance compensation, the tolerance compensation being 1 mm to 2 mm.
  • a radial clearance between the shank of the screw and the unthreaded section is in an advantageous embodiment of
  • Screw connection maximum 0.2 times a nominal diameter of the screw.
  • the adjusting device for a vehicle seat with a screw connection according to the invention is designed such that a component on a
  • Vehicle seat trained further component is arranged.
  • the adjustment is characterized by a particularly high mechanical stability, so that a force acting on the backrest high force, for example, in a collision of the vehicle, can be absorbed by the backrest and the adjusting device.
  • a security against shearing of the screw is significantly increased due to the formation of the screw.
  • the vehicle seat according to the invention comprises at least one
  • Screw connection and therefore also characterized by a high mechanical stability in the screw connection, so that high forces can be absorbed and occupant safety is increased.
  • Figure 1 schematically shows a perspective view of a
  • FIG. 2 is a schematic sectional view of the vehicle seat in FIG.
  • Section of a vehicle seat in the range of a second embodiment of a screw according to the prior art schematically a sectional view of the vehicle seat in the region of the screw according to Figure 3 and a course of plastic expansion of a screw of the screw in a force
  • FIG. 5 schematically shows a sectional view of the vehicle seat in the region of the screw connection according to FIG. 5 and a profile of a plastic expansion of a screw of the screw connection in a force
  • a longitudinal section of the screw connection according to FIG. 5 schematically different representations of the detail of the vehicle seat according to FIG. 5 in the area of the
  • Screw connection and schematically a comparison of a collar of the screw according to the invention according to FIG 5 with a collar train according to the prior art according to Figure 1.
  • FIG. 1 is a perspective view of a section of a
  • Vehicle seat 1 shown in the region of a first embodiment of a screw 2 according to the prior art.
  • the vehicle seat 1 is a front seat or a rear seat.
  • the section shows an adjusting device 3, referred to as a so-called computer, by means of which a seat back is adjustably coupled to a seat part of the vehicle seat 1.
  • the adjusting device 3 in this case comprises two components 3.1, 3.3, wherein a first component 3.1 is fixed by means of the screw 2 on a second side member formed as a frame side part of the seat part 3.2.
  • the first component 3.1 is a so-called Recliner adapter plate for mounting the
  • Adjustment device 3 on the frame side part of the seat part.
  • Component 3.3 is provided for fastening the adjusting device 3 to the seat back of the vehicle seat 1 and is rotatably mounted on the first component 3.1.
  • the screw 2 is from a screw 2.1 with an external thread 2.1 shown in detail 2 and a first
  • the first Through opening 2.2 is of an inner wall of a
  • Figure 2 shows a sectional view of the vehicle seat 1 in the region of the screw 2 according to Figure 1 and a course of a plastic strain ⁇ of the screw 2.1 of the screw 2 as a function of time t at a defined force, for example during a collision of the vehicle.
  • FIG. 3 is a perspective view of a section of a
  • Vehicle seat 1 shown in the region of a second embodiment of a screw 2 according to the prior art.
  • the first passage opening 2.2 of the respective screw connection 2 is formed by welding a nut to the second component 3.2.
  • FIG. 4 shows a sectional view of the vehicle seat 1 in the region of the screw connection 2 according to FIG. 3 and a profile of a plastic elongation ⁇ of the screw 2.1 of the screw connection 2 with a defined force, for example during a collision of the vehicle.
  • Section with the external thread 2.1 .3 of the screw 2.1 due to the game can not be supported on the second component 3.2.
  • a notch effect generated by threads of the external thread 2.1 .3 at this point exacerbates the problem.
  • the invention provides an improved
  • Such a screw connection 2 are shown in FIG. 5 in a perspective view of a section of the vehicle seat 1 in the region of
  • FIG. 6 further shows a profile of a plastic strain ⁇ of the screw 2.1 of the screw connection 2 according to the invention in a defined manner
  • FIG. 7 shows a longitudinal section of the screw connection 2 according to FIG. 5
  • Screw head 2.1 .1 side facing a non-threaded with the shaft 2.1 .2 of the screw 2.1 corresponding section 2.2.1, wherein the shaft 2.1 .2 of the screw 2.1 is at least partially arranged in the unthreaded section 2.2.1.
  • Section 2.2.1 is designed such that it comprises a cylindrical support surface. Furthermore, the shaft is 2.1 .2 extended over the known from the prior art screw 2 according to Figures 1 to 4 such that it has positive engagement with this cylindrical surface. Thus, the shaft 2.1 .2 based on the effect of lateral forces due to the deformation of the components 3.1, 3.2 on the cylindrical surface in the threadless section 2.2.1 of the passage from such that the Armhebelannon positively change in the bending of the screw 2.1 and a Bending moment and corresponding bending stresses are reduced.
  • the extended shaft 2.1 .2 further reduces the notch effect of the
  • an external geometry of the passage should, on the one hand, be deformed relatively easily in order to relieve the screw 2.1 of the bending stresses and, on the other hand, be designed such that the strength of the passage is ensured during bending.
  • the maximum plastic strains ⁇ are, under the same conditions in which the strains ⁇ of the screw connections 2 according to the prior art according to FIGS. 2 and 4 were examined, instead of 17% and 15% only maximum 3%, which represents a reduction of 400%.
  • the elongation ⁇ of the collar of 21% according to FIG. 8 only occurs in a negligibly small area.
  • such collars have significantly higher elongation at break than screws.
  • z As steel called H420LA, formed component with a collar, the collar has an elongation at break of about 22%.
  • a particularly great mechanical stability of the screw connection 2 is achieved when a length of the unthreaded section 2.2.1 is 0.1 times to 0.6 times a nominal diameter of the screw 2.1 plus a tolerance compensation of 1 mm to 2 mm.
  • a radial clearance between the shaft is 2.1 .2 of
  • Screw 2.1 and the threadless section 2.2.1 preferably at most 0.2 times the nominal diameter of the screw 2.1. These conditions have a particularly high mechanical stability of the screw 2 causes and increased safety of the screw 2.1 against shearing.
  • the collar In order to realize a deformation of the collar, which relieves the screw 2.1 with a transverse load on the screw 2, the collar has in the transition region between its internal thread 2.2.2 and the unthreaded section 2.2.1 a thickness s, which at least the 0.2 Compartments up to 0.4 times one
  • Nominal diameter of the screw 2.1 corresponds.
  • an outer diameter D of the collar is preferably 1, 1-fold to 1, 5 times the nominal diameter of the screw 2.1.
  • Screw 2 for the adjustment device 3 of a front or rear seat this is for a mechanically very stable
  • Fastening device in particular a lock attachment
  • FIG. 9 shows in each case a section A1 of a collar of the screw connection 2 according to the invention according to FIG. 5 and a section A2 of a collar according to the prior art according to FIG. 1 in a comparison.

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Schraubverbindung (2) zur Verbindung von zumindest zwei Bauteilen (3.1, 3.2) mit einer Schraube (2.1) mit einem Außengewinde (2.1.3), wobei die Bauteile (3.1, 3.2) jeweils eine Öffnung (2.3, 2.2) zur Durchführung der Schraube (2.1) umfassen, wobei zumindest die, einem Schraubenkopf (2.1.1) abgewandte erste Durchgangsöffnung (2.2) mit einem Innengewinde (2.2.2) versehen ist, welches mit dem Außengewinde (2.1.3) der Schraube (2.1) korrespondiert, wobei die erste Durchgangsöffnung (2.2) auf einer dem Schraubenkopf (2.1.1) zugewandten Seite einen gewindelosen, mit einem Schaft (2.1.2) der Schraube (2.1) korrespondierenden Abschnitt (2.2.1) aufweist, wobei der Schaft (2.1.2) der Schraube (2.1) zumindest abschnittsweise in dem gewindelosen Abschnitt (2.2.1) angeordnet ist, wobei die erste Durchgangsöffnung (2.2) von einer Innenwandung eines Kragenzuges des dem Schraubenkopf (2.1.2) abgewandten Bauteils (3.1) begrenzt ist, wobei der Kragenzug im Übergangsbereich zwischen dem Innengewinde (2.2.2) und dem gewindelosen Abschnitt (2.2.1) eine Dicke (s) aufweist, welche zumindest dem 0,2-Fachen bis 0,4-Fachen eines Nenndurchmessers der Schraube (2.1) entspricht und ein Außendurchmesser (D) des Kragenzuges das 1,1 -Fache bis 1,5-Fache des Nenndurchmessers der Schraube (2.1) beträgt. Die Erfindung betrifft weiterhin eine Versteilvorrichtung für einen Fahrzeugsitz (1), eine Befestigungsvorrichtung für einen Fahrzeugsitz (1) und einen Fahrzeugsitz.

Description

bverbindung, Versteilvorrichtung und Befestigungsvorrichtung für einen Fahrzeugsitz
Beschreibung
Die Erfindung betrifft eine Schraubverbindung zur Verbindung von zumindest zwei Bauteilen nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 .
Die Erfindung betrifft weiterhin eine Versteilvorrichtung für einen
Fahrzeugsitz mit einer solchen Schraubverbindung und eine
Befestigungsvorrichtung für einen Fahrzeugsitz mit einer solchen
Schraubverbindung.
Ferner betrifft die Erfindung einen Fahrzeugsitz, umfassend zumindest eine Versteilvorrichtung und/oder eine Befestigungsvorrichtung.
Aus der DE 10 2005 037 832 A1 ist Vorrichtung für einen Sitz bekannt, mit der ein Verstellen eines ersten Beschlagteils und eines zweiten
Beschlagteils relativ zueinander verriegelbar und entriegelbar ist. Die Vorrichtung umfasst ein Antriebmittel, eine Verrastplatte und eine
Verrastklinke, wobei die Verrastklinke durch Verrasten mit dem ersten Beschlagteil relativ zu diesem arretierbar ist. Die Verrastplatte ist mittels des Antriebmittels reversibel verstellbar, wobei die Verrastplatte das Verstellen der Verrastklinke in einer Rastposition verriegelt und in einer Freigabeposition entriegelt. Das Antriebmittel weist ein Sicherungssegment zum Sichern der Verrastplatte gegen Selbstöffnen auf. Weiterhin wird ein Kraftfahrzeugsitz beschrieben, welcher eine solche Vorrichtung umfasst. Dabei ist das erste Beschlagteil an einem Sitzteil und das zweite
Beschlagteil an einer Rückenlehne des Kraftfahrzeugsitzes angeordnet. Die WO 2012/013371 A1 beschreibt einen Fahrzeugsitz mit einem Sitzteil und einer Rückenlehne, wobei das Sitzteil und die Rückenlehne mittels eines Verstellmechanismus relativ zueinander verstellbar sind. Es ist eine den Verstellmechanismus aufnehmende Grundplatte vorgesehen, welche mindestens zwei Durchgangsöffnungen aufweist, durch die die Grundplatte mittels jeweils eines Befestigungsmittels mit dem Sitzteil verbunden ist. Die Befestigungsmittel sind Bestandteil einer Schraubverbindung und jeweils als Schraube ausgebildet. Zur Befestigung der Schrauben an dem Sitzteil sind Öffnungen des Sitzteils mit einem Gewinde versehen.
Weiterhin ist aus der US 5,01 1 ,352 A ein Befestigungsmittel zur Verbindung von zwei Metallblechen bekannt, wobei das Befestigungsmittel einen Stift mit einem Außengewinde und ein kragenförmiges Gegenstück mit einem zu dem Außengewinde korrespondierenden Innengewinde aufweist. An dem Gegenstück ist ein Werkzeug derart anordbar, dass dieses hinter einen in dem Gegenstück ausgeformten Schulterbereich greift und derart einen Gegendruck auf den Stift ausübt, dass dieser abgelenkt und dessen
Außengewinde gegen das Innengewinde gepresst wird, um eine Sperre gegen Lösen des Befestigungsmittels zu bilden.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine gegenüber dem Stand der Technik verbesserte Schraubverbindung, eine verbesserte Versteilvorrichtung für einen Fahrzeugsitz, eine verbesserte Befestigungsvorrichtung für einen Fahrzeugsitz und einen verbesserten Fahrzeugsitz anzugeben.
Hinsichtlich der Schraubverbindung wird die Aufgabe erfindungsgemäß durch die im Anspruch 1 angegebenen Merkmale und hinsichtlich der Versteilvorrichtung durch die im Anspruch 6 angegebenen Merkmale gelöst. Hinsichtlich der Befestigungsvorrichtung wird die Aufgabe erfindungsgemäß durch die im Anspruch 7 angegebenen Merkmale und hinsichtlich des Fahrzeugsitzes durch die im Anspruch 8 angegebenen Merkmale gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der
Unteransprüche.
Die erfindungsgemäße Schraubverbindung zur Verbindung von zumindest zwei Bauteilen umfasst eine Schraube mit einem Außengewinde, wobei die Bauteile jeweils eine Öffnung zur Durchführung der Schraube umfassen, wobei zumindest die, einem Schraubenkopf abgewandte erste
Durchgangsöffnung mit einem Innengewinde versehen ist, welches mit dem Außengewinde der Schraube korrespondiert. Die erste Durchgangsöffnung weist auf einer dem Schraubenkopf zugewandten Seite einen
gewindelosen, mit einem Schaft der Schraube korrespondierenden
Abschnitt auf, wobei der Schaft der Schraube zumindest abschnittsweise in dem gewindelosen Abschnitt angeordnet ist. Dabei ist die erste
Durchgangsöffnung von einer Innenwandung eines Kragenzuges des dem Schraubenkopf abgewandten Bauteils begrenzt, wobei der Kragenzug im Übergangsbereich zwischen dem Innengewinde und dem gewindelosen Abschnitt eine Dicke aufweist, welche insbesondere zumindest dem 0,2- Fachen bis 0,4-Fachen eines Nenndurchmessers der Schraube entspricht und ein Außendurchmesser des Kragenzuges insbesondere das 1 ,1 -Fache bis 1 ,5-Fache des Nenndurchmessers der Schraube beträgt.
Die erfindungsgemäße Schraubverbindung zeichnet sich in besonders vorteilhafter Weise durch eine hohe mechanische Stabilität, insbesondere durch ein hohes Vermögen zur Aufnahme von Scher- und
Biegebeanspruchungen, aus. Aufgrund der Ausbildung des gewindelosen Abschnitts und der Anordnung des Schafts der Schraube innerhalb dieses Abschnitts wird eine radiale Stützfunktion der Schraube realisiert, so dass Dehnungen der Schraube, insbesondere bei quer zur Längsachse der Schraube wirkenden Kräften, signifikant verringert werden und damit eine Bruchfestigkeit der Schraubverbindung signifikant erhöht wird. Diese Erhöhung der mechanischen Stabilität resultiert weiterhin auch daraus, dass die Kräfte am Schaft der Schraube wirken und nicht an deren
Außengewinde, so dass eine Kerbwirkung des Außengewindes reduziert ist. Durch die Ausbildung des Innengewindes in dem Kragenzug wird ein so genannter Gewindedurchzug gebildet, welcher besonders präzise und einfach herstellbar ist. Durch die erhöhte mechanische Stabilität ist eine Verwendung von Schrauben mit kleinerem Nenndurchmesser möglich. Auch wird gegenüber aus dem Stand der Technik bekannten
Schraubverbindungen, bei welchen das Innengewinde am Bauteil zur Befestigung der Schraube durch Anschweißen einer Schraubenmutter erzeugt wird, eine Verringerung des Herstellungsaufwands erzielt, da der Schweißprozess entfallen kann. Auch wird durch den Entfall des
Schweißprozesses eine das Bauteil schwächende Gefügeumwandlung vermieden. Somit ist die Schraubverbindung mit besonders geringen Produktionskosten und in einer geringen Produktions-Fertigungszeit herstellbar.
Aufgrund der Ausbildung der Dicke des Übergangsbereichs zwischen dem Innengewinde und dem gewindelosen Abschnitt als 0,2-Faches bis 0,4- Faches des Nenndurchmessers der Schraube wird in diesem Bereich eine Verformung des Kragenzuges ermöglicht, welche bei einer
Scherbeanspruchung auf die Schraubverbindung die Schraube entlastet. Die Ausführung des Außendurchmessers des Kragenzuges als 1 ,1 -Faches bis 1 ,5-Faches des Nenndurchmessers der Schraube führt ebenfalls zu einer besonders hohen mechanischen Stabilität.
In einer Ausgestaltung der Schraubverbindung umfasst der gewindelose Abschnitt eine zylindrische Stützfläche, wodurch die Abstützung des Schafts der Schraube weiter verbessert ist.
Zur Realisierung einer besonders hohen mechanischen Stabilität der Schraubverbindung beträgt eine Länge des gewindelosen Abschnitts in einer weiteren Ausgestaltung der Schraubverbindung das 0,1 -Fache bis 0,6-Fache eines Nenndurchmessers der Schraube.
Gemäß einer Weiterbildung der Schraubverbindung entspricht eine Länge des gewindelosen Abschnitts einer Summe des 0,1 -Fachen bis 0,6-Fachen eines Nenndurchmessers der Schraube und eines Toleranzausgleichs, wobei der Toleranzausgleich 1 mm bis 2 mm beträgt. Diese Weiterbildung ermöglicht durch den Toleranzausgleich, dass die Schraubverbindung auch bei toleranzbedingten Maßabweichungen die erhöhte mechanische
Stabilität aufweist.
Um die mechanische Stabilität der Schraubverbindung weiter zu erhöhen, beträgt ein radiales Spiel zwischen dem Schaft der Schraube und dem gewindelosen Abschnitt in einer vorteilhaften Ausgestaltung der
Schraubverbindung maximal das 0,2-Fache eines Nenndurchmessers der Schraube.
Die Verstellvorrichtung für einen Fahrzeugsitz mit einer erfindungsgemäßen Schraubverbindung ist derart ausgebildet, dass ein Bauteil an einer
Rückenlehne des Fahrzeugsitzes und ein Bauteil der Schraubverbindung an einem insbesondere als Rahmen-Seitenteil eines Sitzteils des
Fahrzeugsitzes ausgebildeten weiteren Bauteil angeordnet ist. Durch die Verwendung der Schraubverbindung zeichnet sich die Verstellvorrichtung durch eine besonders hohe mechanische Stabilität aus, so dass eine auf die Rückenlehne wirkende hohe Kraft, beispielsweise bei einer Kollision des Fahrzeugs, von der Rückenlehne und der Verstellvorrichtung aufgenommen werden kann. Eine Sicherheit gegenüber einem Abscheren der Schraube ist dabei aufgrund der Ausbildung der Schraubverbindung signifikant erhöht. Die Befestigungsvorrichtung für einen Fahrzeugsitz mit einer
erfindungsgemäßen Schraubverbindung zeichnet sich aufgrund der Verwendung der Schraubverbindung durch eine besonders hohe
mechanische Stabilität aus, so dass eine auf den Fahrzeugsitz wirkende hohe Kraft, beispielsweise bei einer Kollision des Fahrzeugs, von dem Fahrzeugsitz und der Befestigungsvorrichtung aufgenommen werden kann. Eine Sicherheit gegenüber einem Abscheren der Schraube ist dabei aufgrund der Ausbildung der Schraubverbindung signifikant erhöht.
Der erfindungsgemäße Fahrzeugsitz umfasst zumindest eine
Versteilvorrichtung und/oder eine Befestigungsvorrichtung mit einer
Schraubverbindung und zeichnet sich daher ebenfalls durch eine hohe mechanische Stabilität im Bereich der Schraubverbindung aus, so dass hohe Kräfte aufgenommen werden können und eine Insassensicherheit erhöht ist.
Ausführungsbeispiele der Erfindung werden im Folgenden anhand von Zeichnungen näher erläutert.
Dabei zeigen:
Figur 1 schematisch eine perspektivische Darstellung eines
Ausschnitts eines Fahrzeugsitzes im Bereich eines ersten Ausführungsbeispiels einer Schraubverbindung nach dem Stand der Technik,
Figur 2 schematisch eine Schnittdarstellung des Fahrzeugsitzes im
Bereich der Schraubverbindung gemäß Figur 1 und einen Verlauf einer plastischen Dehnung einer Schraube der Schraubverbindung bei einer Krafteinwirkung, schematisch eine perspektivische Darstellung eines
Ausschnitts eines Fahrzeugsitzes im Bereich eines zweiten Ausführungsbeispiels einer Schraubverbindung nach dem Stand der Technik, schematisch eine Schnittdarstellung des Fahrzeugsitzes im Bereich der Schraubverbindung gemäß Figur 3 und einen Verlauf einer plastischen Dehnung einer Schraube der Schraubverbindung bei einer Krafteinwirkung, schematisch eine perspektivische Darstellung eines
Ausschnitts eines Fahrzeugsitzes im Bereich einer
erfindungsgemäßen Schraubverbindung, schematisch eine Schnittdarstellung des Fahrzeugsitzes im Bereich der Schraubverbindung gemäß Figur 5 und einen Verlauf einer plastischen Dehnung einer Schraube der Schraubverbindung bei einer Krafteinwirkung, schematisch einen Längsschnitt der Schraubverbindung gemäß Figur 5, schematisch verschiedene Darstellungen des Ausschnitts des Fahrzeugsitzes gemäß Figur 5 im Bereich der
Schraubverbindung, Positionen der plastischen Dehnung im Bereich der Schraubverbindung und einen Verlauf der plastischen Dehnung eines Kragenzuges der
Schraubverbindung, und schematisch einen Vergleich eines Kragenzuges der erfindungsgemäßen Schraubverbindung gemäß Figur 5 mit einem Kragenzug nach dem Stand der Technik gemäß Figur 1 .
Einander entsprechende Teile sind in allen Figuren mit den gleichen Bezugszeichen versehen.
In Figur 1 ist in einer perspektivischen Ansicht ein Ausschnitt eines
Fahrzeugsitzes 1 im Bereich eines ersten Ausführungsbeispiels einer Schraubverbindung 2 nach dem Stand der Technik dargestellt. Bei dem Fahrzeugsitz 1 handelt es sich um einen Vordersitz oder einen Rücksitz.
Der Ausschnitt zeigt dabei eine als so genannter Rechner bezeichnete Versteilvorrichtung 3, mittels welchem eine Sitzlehne verstellbar an einem Sitzteil des Fahrzeugsitzes 1 gekoppelt ist. Die Versteilvorrichtung 3 umfasst dabei zwei Bauteile 3.1 , 3.3, wobei ein erstes Bauteil 3.1 mittels der Schraubverbindungen 2 an einem als Rahmen-Seitenteil des Sitzteils ausgebildeten zweiten Bauteil 3.2 befestigt ist. Das erste Bauteil 3.1 ist eine so genannte Recliner-Adapterplatte zur Befestigung der
Versteilvorrichtung 3 am Rahmen-Seitenteil des Sitzteils. Das dritte
Bauteil 3.3 ist dagegen zur Befestigung der Versteilvorrichtung 3 an der Sitzlehne des Fahrzeugsitzes 1 vorgesehen und ist drehbar am ersten Bauteil 3.1 angeordnet.
Die Schraubverbindung 2 ist dabei aus einer Schraube 2.1 mit einem in Figur 2 näher dargestellten Außengewinde 2.1 .3 und einer ersten
Durchgangsoffnung 2.2 mit einem Innengewinde gebildet. Zur Befestigung der Bauteile 3.1 , 3.2 aneinander ist die Schraube 2.1 durch eine zweite Durchgangsoffnung 2.3 des Bauteils 3.1 geführt und im Innengewinde 2.2.2 der ersten Durchgangsoffnung 2.2 befestigt, welche einem in Figur 2 näher dargestellten Schraubenkopf 2.1 .1 abgewandt ist. Die erste Durchgangsöffnung 2.2 ist dabei von einer Innenwandung eines
Kragenzuges begrenzt.
Bei einer Kollision des Fahrzeugs oder bei einer starken Bremsung ist die Schraubverbindung 2 extremen Scherkräften ausgesetzt, die von einem am Fahrzeugsitz 1 befestigten Sicherheitsgurt oder von im Kofferraum gelagertem Gepäck, welches bei der Kollision oder Bremsung auf die Sitzlehne einwirkt, stammen.
Figur 2 zeigt eine Schnittdarstellung des Fahrzeugsitzes 1 im Bereich der Schraubverbindung 2 gemäß Figur 1 und einen Verlauf einer plastischen Dehnung ε der Schraube 2.1 der Schraubverbindung 2 in Abhängigkeit von der Zeit t bei einer definierten Krafteinwirkung, beispielsweise während einer Kollision des Fahrzeugs.
Auf die Schraube 2.1 wirken bei der Kollision axiale Kräfte und Querkräfte. Dabei sind die Querkräfte oft sehr groß und erreichen beispielsweise 40 kN. In der Schraube 2.1 entstehen dabei große Scher- und Biegespannungen und daraus folgend große plastische Dehnungen ε.
Aus dem Verlauf der plastischen Dehnung ε wird ersichtlich, dass maximale plastische Dehnungen ε νοη mehr als 17 % in einer Schraube 2.1 M10-10.9 die Bruchdehnung des Werkstoffes in den Bereichen B um 85%
überschreiten. Somit ist die Gefahr des Abscherens der Schraube 2.1 bei einer hohen Krafteinwirkung auf den Fahrzeugsitz 1 sehr hoch und die Sicherheit der Fahrzeuginsassen verringert.
Die große Gefahr des Abscherens resultiert daraus, dass die Scherkräfte in den Bereichen am Schaft 2.1 .2 der Schraube 2.1 zwischen dem Kragenzug des zweiten Bauteils 3.2 und dem ersten Bauteil 3.1 auftreten und sich der Abschnitt mit dem Außengewinde 2.1 .3 der Schraube 2.1 spielbedingt nicht an dem zweiten Bauteil 3.2 abstützen kann. Eine durch Gewindegänge des Außengewindes 2.1 .3 erzeugte Kerbwirkung an dieser Stelle verschärft das Problem.
In Figur 3 ist in einer perspektivischen Ansicht ein Ausschnitt eines
Fahrzeugsitzes 1 im Bereich eines zweiten Ausführungsbeispiels einer Schraubverbindung 2 nach dem Stand der Technik dargestellt.
Im Unterschied zu dem in Figur 1 dargestellten ersten Ausführungsbeispiel ist die erste Durchgangsöffnung 2.2 der jeweiligen Schraubverbindung 2 dabei durch Anschweißen einer Schraubenmutter an das zweite Bauteil 3.2 gebildet.
Figur 4 zeigt eine Schnittdarstellung des Fahrzeugsitzes 1 im Bereich der Schraubverbindung 2 gemäß Figur 3 und einen Verlauf einer plastischen Dehnung ε der Schraube 2.1 der Schraubverbindung 2 bei einer definierten Krafteinwirkung, beispielsweise während einer Kollision des Fahrzeugs.
Auch bei diesem Ausführungsbeispiel wirken auf die Schraube 2.1 bei der Kollision axiale Kräfte und Querkräfte. Dabei sind die Querkräfte oft sehr groß und erreichen beispielsweise 40 kN. In der Schraube 2.1 entstehen dabei große Scher- und Biegespannungen und daraus folgend große plastische Dehnungen ε.
Aus dem Verlauf der plastischen Dehnung ε wird ersichtlich, dass maximale plastische Dehnungen ε νοη mehr als 15 % in einer Schraube 2.1 M10-10.9 die Bruchdehnung des Werkstoffes in den Bereichen B um 65%
überschreiten. Somit ist die Gefahr des Abscherens der Schraube 2.1 bei einer hohen Krafteinwirkung auf den Fahrzeugsitz 1 auch bei diesem Ausführungsbeispiel nach dem Stand der Technik sehr hoch. Die große Gefahr des Abscherens resultiert daraus, dass die Scherkräfte in den Bereichen am Schaft 2.1 .2 der Schraube zwischen der
Schraubenmutter und den Bauteilen 3.1 , 3.2 auftreten und sich der
Abschnitt mit dem Außengewinde 2.1 .3 der Schraube 2.1 spielbedingt nicht an dem zweiten Bauteil 3.2 abstützen kann. Eine durch Gewindegänge des Außengewindes 2.1 .3 erzeugte Kerbwirkung an dieser Stelle verschärft das Problem.
Um die Nachteile der in den Figuren 1 bis 4 dargestellten
Ausführungsbeispiele der Schraubverbindung 2 nach dem Stand der Technik zu überwinden, sieht die Erfindung eine verbesserte
Schraubverbindung 2 vor.
Eine solche Schraubverbindung 2 zeigen Figur 5 in einer perspektivischen Ansicht eines Ausschnitts des Fahrzeugssitzes 1 im Bereich der
Versteilvorrichtung 3 und Figur 6 in einer Schnittdarstellung. Figur 6 zeigt weiterhin einen Verlauf einer plastischen Dehnung ε der Schraube 2.1 der erfindungsgemäßen Schraubverbindung 2 bei einer definierten
Krafteinwirkung, beispielsweise während einer Kollision des Fahrzeugs. In Figur 7 ist ein Längsschnitt der Schraubverbindung 2 gemäß Figur 5 dargestellt
Dabei weist die erste Durchgangsöffnung 2.2 auf einer dem
Schraubenkopf 2.1 .1 zugewandten Seite einen gewindelosen, mit dem Schaft 2.1 .2 der Schraube 2.1 korrespondierenden Abschnitt 2.2.1 auf, wobei der Schaft 2.1 .2 der Schraube 2.1 zumindest abschnittsweise in dem gewindelosen Abschnitt 2.2.1 angeordnet ist. Der gewindelose
Abschnitt 2.2.1 ist dabei derart ausgebildet, dass dieser eine zylindrische Stützfläche umfasst. Weiterhin ist der Schaft 2.1 .2 gegenüber den aus dem Stand der Technik bekannten Schraubverbindungen 2 nach den Figuren 1 bis 4 derart verlängert, dass er zu dieser zylindrischen Fläche Formschluss hat. Somit stützt sich der Schaft 2.1 .2 bei der Wirkung der Querkräfte aufgrund der Deformationen der Bauteile 3.1 , 3.2 an der zylindrischen Fläche im gewindelosen Abschnitt 2.2.1 des Durchzuges derart ab, dass sich die Armhebelverhältnisse bei der Biegung der Schraube 2.1 positiv ändern und ein Biegemoment und entsprechend Biegespannungen werden reduziert.
Der verlängerte Schaft 2.1 .2 reduziert weiterhin die Kerbwirkung des
Außengewindes 2.1 .3 und der volle Querschnitt des Schafts 2.1 .3 anstatt des Gewindekernquerschnittes wird auf die Scherung und Biegung belastet.
Um eine mechanische Stabilität der Schraubverbindung 2 zu maximieren, sollte sich eine Außengeometrie des Durchzuges einerseits verhältnismäßig leicht verformen lassen, um die Schraube 2.1 von den Biegespannungen zu entlasten, und andererseits derart ausgebildet sein, dass die Festigkeit des Durchzuges beim Biegen sichergestellt ist.
Dabei betragen die maximalen plastischen Dehnungen ε, wie die Figuren 6 und 8 zeigen, bei den gleichen Bedingungen, in welchen die Dehnungen ε der Schraubverbindungen 2 nach dem Stand der Technik gemäß den Figuren 2 und 4 untersucht wurden, anstatt 17% und 15% lediglich maximal 3%, was eine Reduzierung um 400% darstellt.
Die Dehnung ε des Kragenzuges von 21 % gemäß Figur 8 tritt lediglich in einem vernachlässigbar kleinen Bereich auf. Üblicherweise weisen derartige Kragenzüge wesentliche höhere Bruchdehnungen als Schrauben auf. Bei einem beispielsweise aus mikrolegiertem Stahl, z. B. Stahl mit der Bezeichnung H420LA, gebildeten Bauteil mit einem Kragenzug, weist der Kragenzug eine Bruchdehnung von ungefähr 22% auf. Eine besonders große mechanische Stabilität der Schraubverbindung 2 wird dann erreicht, wenn eine Länge des gewindelosen Abschnitts 2.2.1 das 0,1 -Fache bis 0,6-Fache eines Nenndurchmessers der Schraube 2.1 zuzüglich eines Toleranzausgleichs von 1 mm bis 2 mm beträgt.
Weiterhin beträgt ein radiales Spiel zwischen dem Schaft 2.1 .2 der
Schraube 2.1 und dem gewindelosen Abschnitt 2.2.1 vorzugsweise maximal das 0,2-Fache des Nenndurchmessers der Schraube 2.1 . Auch diese Verhältnisse haben eine besonders hohe mechanische Stabilität der Schraubverbindung 2 bewirkt und eine Sicherheit der Schraube 2.1 gegen ein Abscheren erhöht.
Zur Realisierung einer Verformung des Kragenzuges, welche bei einer Querkräftebeanspruchung auf die Schraubverbindung 2 die Schraube 2.1 entlastet, weist der Kragenzug im Übergangsbereich zwischen seinem Innengewinde 2.2.2 und dem gewindelosen Abschnitt 2.2.1 eine Dicke s auf, welche zumindest dem 0,2-Fachen bis 0,4-Fachen eines
Nenndurchmessers der Schraube 2.1 entspricht.
Auch beträgt ein Außendurchmesser D des Kragenzuges vorzugsweise das 1 ,1 -Fache bis 1 ,5-Fache des Nenndurchmessers der Schraube 2.1 .
Neben der dargestellten Anwendung der erfindungsgemäßen
Schraubverbindung 2 für die Versteilvorrichtung 3 eines Vorder- oder Rücksitzes ist diese für eine mechanisch sehr stabile
Befestigungsvorrichtung, insbesondere eine Schlossbefestigung an
Sitzlehnen oder einer Karosserie des Fahrzeugs, eine Halteblech- Verbindung für eine zweite Sitz-Reihe mit einer so genannten Fold-and- Tumble-Funktion und anderen Befestigungsbereichen geeignet. In Figur 9 sind jeweils ein Ausschnitt A1 eines Kragenzuges der erfindungsgemäßen Schraubverbindung 2 gemäß Figur 5 und ein Ausschnitt A2 eines Kragenzuges nach dem Stand der Technik gemäß Figur 1 in einem Vergleich dargestellt.
Bezugszeichenliste
1 Fahrzeugsitz
2 Schraubverbindung
2.1 Schraube
2.1 .1 Schraubenkopf
2.1 .2 Schaft
2.1 .3 Außengewinde
2.2 erste Durchgangsöffnung
2.3 zweite Durchgangsoffnung
2.2.1 Abschnitt
2.2.2 Innengewinde
3 Versteilvorrichtung
3.1 Bauteil
3.2 Bauteil
3.3 Bauteil
A1 Ausschnitt
A2 Ausschnitt
B Bereich
D Außendurchmesser
I Länge
s Dicke
t Zeit ε Dehnung

Claims

Ansprüche
1 . Schraubverbindung (2) zur Verbindung von zumindest zwei
Bauteilen (3.1 , 3.2) mit einer Schraube (2.1 ) mit einem Außengewinde (2.1 .3), wobei die Bauteile (3.1 , 3.2) jeweils eine Öffnung (2.3, 2.2) zur Durchführung der Schraube (2.1 ) umfassen, wobei zumindest die, einem Schraubenkopf (2.1 .1 ) abgewandte erste
Durchgangsoffnung (2.2) mit einem Innengewinde (2.2.2) versehen ist, welches mit dem Außengewinde (2.1 .3) der Schraube (2.1 )
korrespondiert, wobei die erste Durchgangsoffnung (2.2) auf einer dem Schraubenkopf (2.1 .1 ) zugewandten Seite einen gewindelosen, mit einem Schaft (2.1 .2) der Schraube (2.1 ) korrespondierenden
Abschnitt (2.2.1 ) aufweist, wobei der Schaft (2.1 .2) der Schraube (2.1 ) zumindest abschnittsweise in dem gewindelosen Abschnitt (2.2.1 ) angeordnet ist, wobei die erste Durchgangsoffnung (2.2) von einer Innenwandung eines Kragenzuges des dem Schraubenkopf (2.1 .2) abgewandten Bauteils (3.1 ) begrenzt ist, wobei der Kragenzug im Übergangsbereich zwischen dem Innengewinde (2.2.2) und dem gewindelosen Abschnitt (2.2.1 ) eine Dicke (s) aufweist, welche zumindest dem 0,2-Fachen bis 0,4-Fachen eines Nenndurchmessers der Schraube (2.1 ) entspricht und ein Außendurchmesser (D) des Kragenzuges das 1 ,1 -Fache bis 1 ,5-Fache des Nenndurchmessers der Schraube (2.1 ) beträgt.
2. Schraubverbindung (2) nach Anspruch 1 ,
dadurch gekennzeichnet, dass der gewindelose Abschnitt (2.2.1 ) eine zylindrische Stützfläche umfasst.
3. Schraubverbindung (2) nach Anspruch 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet, dass eine Länge (I) des gewindelosen Abschnitts (2.2.1 ) das 0,1 -Fache bis 0,6-Fache eines Nenndurchmessers der Schraube (2.1 ) beträgt.
4. Schraubverbindung (2) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Länge (I) des gewindelosen Abschnitts (2.2.1 ) einer Summe des 0,1 -Fachen bis 0,6-Fachen eines Nenndurchmessers der Schraube (2.1 ) und eines Toleranzausgleichs entspricht, wobei der Toleranzausgleich 1 mm bis 2 mm beträgt.
5. Schraubverbindung (2) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein radiales Spiel zwischen dem
Schaft (2.1 .2) der Schraube (2.1 ) und dem gewindelosen
Abschnitt (2.2.1 ) maximal das 0,2-Fache eines Nenndurchmessers der Schraube (2.1 ) beträgt.
6. Versteilvorrichtung (3) für einen Fahrzeugsitz (1 ) mit einer
Schraubverbindung (2) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei ein Bauteil (3.3) an einer Rückenlehne des Fahrzeugsitzes (1 ) und ein weiteres Bauteil (3.1 ) an einem insbesondere als Rahmen- Seitenteil eines Sitzteils des Fahrzeugsitzes (1 ) ausgebildeten
Bauteil (3.2) angeordnet ist.
7. Befestigungsvorrichtung für einen Fahrzeugsitz (1 ) mit einer
Schraubverbindung (2) nach einem der Ansprüche 1 bis 5.
8. Fahrzeugsitz (1 ), umfassend zumindest eine Versteilvorrichtung (3) und/oder eine Befestigungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 6 oder 7.
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