WO1997009196A2 - Verfahren zum herstellen des rahmens der lehne eines kraftfahrzeugsitzes - Google Patents

Verfahren zum herstellen des rahmens der lehne eines kraftfahrzeugsitzes Download PDF

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    • B60—VEHICLES IN GENERAL
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Definitions

  • the invention relates to a method for producing the frame of the backrest of a motor vehicle seat.
  • the backrest frames of motor vehicle seats are usually made of metal and have the shape of an upside-down U.
  • the legs of the U are also referred to as longitudinal bars, the base piece as a transverse bar.
  • the backrest frame In the event of frontal impacts (from behind or from the front), the backrest frame is most heavily loaded on the vehicle if the person using the seat is thrown with the trunk and head against the backrest and headrest.
  • the longitudinal spars are loaded when they bend around a horizontal axis that is transverse to the direction of travel.
  • the crossbeam is loaded on a bend around an axis that forms the intersection between the backrest plane and a vertical plane parallel to the direction of travel.
  • the crossbar is subjected to torsion at the points of the headrest attachment.
  • the metal part forming the backrest frame should have a cross-sectional area that is matched as precisely as possible to the maximum load that can be withstood at all points.
  • Backrest frames which are formed from a curved round tube or extruded profile and which have a constant cross-sectional area over their length, are therefore disadvantageous, since the minimum cross-sectional area caused by the greatest possible stress is also maintained at those points where a high stress is never expected.
  • the object on which the invention is based is to provide a backrest frame for a motor vehicle seat, the cross-sectional area of which is adapted to the maximum stress to be expected at the respective points, which consists of a metallic alloy which is more deformable compared to cast alloys and with a sheet metal construction fewer processing steps can be produced.
  • a straight metallic, rolled or extruded profile part with an I-shaped cross-sectional area which is constant over the profile length and whose length corresponds to the elongated length of the backrest frame is used as the starting piece.
  • the profile part In the longitudinal middle part of the profile part from its web, for example by punching in the
  • REPLACEMENT BLA ⁇ (RULE 26) Web normal direction, material removed so that an opening is formed, the largest dimension of which is at least approximately parallel to the profile direction.
  • This opening is closed again in a further operation by pressing the two profile belts by means of a pressing device in the length range in which the opening was formed, parallel to the plane of the web and normal to the profile direction, so that both belts move towards each other and thus the web of the profile becomes narrower until the two edges of the opening which lie opposite one another in the web plane normal to the profile direction meet. Then these adjacent edges are joined together by welding.
  • the profile part is bent in a U-shape around axes which are at least approximately normal to the profile direction and parallel to the surface formed by the web.
  • Fig. 1 shows a backrest frame in a front view.
  • Fig. 2 shows the original cross-sectional area of the profile part used as the starting material for the backrest frame (enlarged).
  • Fig. 3 shows the undeformed used as the starting material for the backrest frame. Profile part with normal viewing direction on the level of the web. The opening 3 important for the method described here is also shown. Further openings which are used to fasten the backrest frame or to fasten parts to the backrest frame are not shown. The openings are preferably punched.
  • Fig. 4 shows the profile part used as the starting material for the backrest frame after it was compressed in its central part in the plane of its web 1 normal to its longitudinal direction so that the elongated opening 3 visible in Fig. 3 in the central part of the profile part closed to a joint 4 has been.
  • Fig. 5 shows the changed cross-sectional area in the central region of the profile part.
  • Fig. 6 shows the frame of Fig. 1 in a partial side sectional view.
  • the central part of the web 1 is preferably removed in the region of the longitudinal center of the profile part, so that an opening 3 is formed which is continuous in the direction normal to the plane of the web 1.
  • the partial length of the profile part over which this opening 3 extends corresponds to the length of that region of the backrest frame on which a cross-sectional area that is to be reduced compared to the original profile cross-sectional area is to be formed. This area is located away from the connection points between the backrest frame and the seat frame.
  • the width of the opening 3, ie its dimension in the plane of the web normal to the profile direction, is determined on the one hand by the load on the profile part
  • REPLACEMENT BLA ⁇ (RULE 26) each has to withstand at certain points, on the other hand due to technical manufacturing circumstances.
  • the opening 3 preferably consists of a central region 31 with an approximately constant width, V-shaped regions 32 adjoining it on both sides in the profile direction, in which the width of the opening continuously decreases from the width of the central region with increasing distance therefrom and then to the regions 32 open to approximately part-circular end regions 33.
  • the diameter of these partial circles is small compared to the maximum width of the opening 3.
  • the provided with such an opening profile part is simply by pressing two press jaws, which rest on the outside of the webs 2 and extend over that length area of the profile part in which the central region 31 of the opening 3 is located and normal to the profile direction, parallel to the plane of the Web 1 to be moved towards each other, deformed to the part shown in Fig. 4.
  • the press jaws also extend over the V-shaped regions 32 and are shaped so that they emulate the desired outer contour of this part, only flow movements will take place parallel to the plane of the web during this deformation and thus the web will not be normal at any point bent or thickened to its original level.
  • the inclination of the flanks of the V-shaped regions 32 of the opening 3 towards the profile axis (before the deformation) is approximately equal to the inclination with which the belts 32 pass from the wider end regions of the profile part to the narrower central region after the deformation.
  • the optimal shape of the opening 3 and the press jaws must be determined by tests on test pieces.
  • the opening 3 is narrowed to a joint 4 in its central region 31 and the regions 32 adjoining it.
  • the partial surfaces of the web 1 lying against one another at the joint 4 are connected again.
  • the best connection method for this is welding. TIG, MIG and laser welding processes are particularly suitable for this purpose for aluminum profiles.
  • the profile part After welding, the profile part is bent into a U-shape, as already mentioned above. Since the welding zone is around the neutral zone of this bending deformation, only very little flow processes take place in it. It is therefore generally not necessary to carry out a heat treatment following the welding, by means of which the deformability of the welding zone is increased to the extent necessary for the bending. It may also be possible to weld only after bending.
  • the I cross-sectional shape is very advantageous because it fulfills all essential requirements well and is easy to manufacture and process.
  • the invention can also be used for backrests made from a support with a multiple I cross-sectional shape or with a U cross-sectional shape. It is essential that the cross section contains two external straps 2 which are connected to one another by one or more webs 1.

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung des Rahmens der Lehne eines Kraftfahrzeugsitzes aus einem ursprünglich geraden metallischen Profilteil, welches vorzugsweise eine I-förmige Querschnittsfläche hat und U-förmig gebogen wird. Im Mittelteil wird erst eine Öffnung im Steg (1) gebildet, dann diese durch Druck von zwei Preßbacken, welche in diesem Mittelteil die Gurte (2) aufeinander zu bewegen, wieder verschlossen. Dabei bilden gegenüberliegende Randbereiche der Öffnung einen Stoß (4). An diesem Stoß werden die aneinander anliegenden Flächenbereiche des Steges vorzugsweise durch Schweißen miteinander verbunden.

Description

Verfahren zum Herstellen des Rahmens der Lehne eines Kraftfahrzeugsitzes
Beschreibung
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung des Rahmens der Lehne eines Kraftfahrzeugsitzes .
Lehnenrahmen von Kraftfahrzeugsitzen bestehen im Normalfall aus Metall und haben die Form eines auf dem Kopf stehenden U. Die Schenkel des U werden des weiteren als Längsholme bezeichnet, das Basisstück als Querholm.
Der Lehnenrahmen wird bei frontalen Stößen (von hinten oder von vorne) auf das Fahrzeug am stärksten belastet wenn die den Sitz benützende Person mit Rumpf und Kopf gegen Lehne und Kopfstütze geschleudert wird. Dabei werden die Längsholme auf Biegung um eine waagrecht, quer zur Fahrtrichtung liegende Achse belastet. Der Querholm wird auf Biegung um eine Achse belastet, welche die Schnittlinie zwischen der Lehnenebene und einer vertikal, parallel zur Fahrtrichtung liegenden Ebene, bildet. An den Stellen der Kopfstützenbefestigung wird der Querholm auf Torsion belastet.
Das größte Biegemoment tritt an den sitzflächenseitigen Enden der Längsholme auf. Mit zunehmendem Abstand von diesen Enden wird die Biegebeanspruchung in den Längsholmen geringer.
Im Sinne des Leichtbaues sollte das den Lehnenrahmen bildende Metallteil an allen Stellen eine der standzuhaltenden Maximalbelastung möglichst genau angepaßte Querschnittsfläche aufweisen. Lehnenrahmen, welche aus einem gebogenen Rundrohr oder Strangpreßprofil gebildet werden, welche über ihre Länge eine konstante Querschnittsfläche haben sind daher nachteilig, da die durch die Stellen größtmöglicher Beanspruchung bedingte Mindestquerschnittsfläche auch an jenen Stellen beibehalten wird, an denen niemals eine große Beanspruchung zu erwarten ist.
Der Nachteil des konstanten Profilquerschnittes wird bei Rahmen welche als Gußteil oder aus gefalteten und gebogenen Blechen gefertigt werden umgangen. Solche Rahmen bedingen jedoch hohe Werkzeugkosten und eine höhere Anzahl aufwendiger Herstellungsschritte und Qualitätssicherungsmaßnahmen. Gußteile haben überdies eine geringere Duktilität, d.h. sie brechen bei geringer Verformung.
Die der Erfindung zu Grunde liegende Aufgabe besteht darin, einen Lehnenrahmen für einen Kraftfahrzeugsitz zur Verfügung zu stellen, dessen Querschnittsfläche an die an den jeweiligen Stellen zu erwartende Maximalbeanspruchung angepaßt ist, welcher aus einer metallischen, gegenüber Gußlegierungen besser verformbaren Legierung besteht und gegenüber einer Blechkonstruktion mit weniger Bearbeitungsschritten herstellbar ist.
Zur Lösung der Aufgabe wird als Ausgangsstück ein gerades metallisches, gewalztes oder stranggepreßtes Profilteil mit I-förmiger, über die Profillänge konstanter Querschmttsfläche verwendet, dessen Länge der gestreckten Länge des Lehnenrahmens entspricht. Im Längsmittelteil des Profilteiles wird aus dessen Steg, beispielsweise durch Stanzen in der auf den
ERSATZBLAπ (REGEL 26) Steg normal stehenden Richtung, Material entfernt, so daß eine Öffnung gebildet wird, deren größte Abmessung zumindest etwa parallel zur Profilrichtung liegt. Dies Öffnung wird in einem weiteren Arbeitsgang wieder geschlossen indem auf die beiden Profilgurte mittels einer Preßvorrichtung in dem Längenbereich in welchem die Öffnung gebildet wurde, parallel zur Ebene des Steges und normal auf die Profilrichtung gedrückt wird, so daß sich bei beiden Gurte aufeinander zu bewegen und somit der Steg des Profils schmäler wird, bis die beiden einander in der Stegebene normal zur Profilrichtung gegenüber liegenden Ränder der Öffnung aneinander stoßen. Anschließend werden diese aneinander anliegenden Ränder durch Schweißen miteinander verbunden. Schließlich wird das Profilteil um Achsen, welche zumindest etwa normal zur Profilrichtung und parallel zu der durch den Steg gebildeten Fläche liegen, U-förmig gebogen.
Die Erfindung wird anhand der Zeichnung anschaulicher:
Fig. 1 zeigt einen Lehnenrahmen in einer Frontalansicht.
Fig. 2 zeigt die ursprüngliche Querschnittsfläche des als Ausgangsmaterial für den Lehnenrahmen verwendeten Profilteiles (vergrößert).
Fig. 3 zeigt das als Ausgangsmaterial für den Lehnenrahmen verwendete unverformte . Profilteil mit Blickrichtung normal auf die Ebene des Steges. Die für das hier beschriebene Verfahren wichtige Öffnung 3 ist auch dargestellt. Weiter Öffnungen, welche zum Befestigen des Lehnenrahmens oder zum Befestigen von Teilen am Lehnenrahmen dienen sind nicht dargestellt. Die Öffnungen werden vorzugsweise gestanzt.
Fig. 4 zeigt das als Ausgangsmaterial für den Lehnenrahmen verwendetet Profilteil nachdem es in seinem Mittelteil in der Ebene seines Steges 1 normal zu seiner Längsrichtung zusammengedrückt wurde so, daß die in Fig. 3 sichtbare längliche Öffnung 3 im Mittelteil des Profilteiles zu einem Stoß 4 geschlossen wurde.
Fig. 5 zeig die veränderte Querschnittsfläche im mittleren Bereich des Profilteiles.
Fig. 6 zeigt den Rahmen von Fig. 1 in einer seitlichen Teilschnittansicht.
Wie in Fig. 3 gut ersichtlich, wird im Bereich der Längsmitte des Profilteiles vorzugsweise der Mittelteil des Steges 1 entfernt, so daß eine in der Richtung normal auf die Ebene des Steges 1 durchgehende Öffnung 3 gebildet wird. Die Teillänge des Profilteiles über die sich diese Öffnung 3 erstreckt, entspricht der Länge jenes Bereiches des Lehnenrahmens, an welchem eine gegenüber der ursprünglichen Profilquerschnittsfläche verringerte Querschnittsfläche gebildet werden soll. Dieser Bereich liegt von den Verbindungsstellen des Lehnenrahmens mit den Sitzflächenrahmen entfernt. Die Breite der Öffnung 3, also ihre Abmessung in der Ebene des Steges normal zur Profilrichtung wird einerseits durch die Belastung bestimmt, der das Profilteil
ERSATZBLAπ (REGEL 26) jeweils an bestimmten Stellen standhalten muß, andererseits durch fertigungstechnische Umstände.
Die Öffnung 3 besteht vorzugsweise aus einem mittleren Bereich 31 mit etwa konstanter Breite, in Profilrichtung beiderseits daran anschließenden V-förmigen Bereichen 32 in denen die Breite der Öffnung von der Breite des Mittelbereiches beginnend mit steigender Entfernung davon kontinuierlich abnimmt und daran anschließenden, zu den Bereichen 32 hin offenen etwa teilkreisförmigen Endbereichen 33. Der Durchmesser dieser Teilkreise ist klein gegenüber der maximalen Breite der Öffnung 3.
Das mit einer solchen Öffnung versehene Profilteil wird einfach durch Druck von zwei Preßbacken, welche außen an den Stegen 2 anliegen und sich über jenen Längenbereich des Profilteiles ertrecken in welchen sich der mittlere Bereich 31 der Öffnung 3 befindet und normal zur Profilrichtung, parallel zur Ebene des Steges 1 aufeinander zu bewegt werden, zu dem in Fig. 4 abgebildeten Teil verformt. Vor allem dann, wenn sich die Preßbacken auch über die Vförmigen Bereiche 32 erstrecken und so geformt sind, daß sie die gewünschte äußere Kontur dieses Teiles nachbilden, werden bei diesem Verformen nur Fließbewegungen parallel zur Ebene des Steges stattfinden und somit der Steg an keiner Stelle normal zu seiner ursprünglichen Ebene aufgebogen oder verdickt.
Die Neigung der Flanken der V-förmigen Bereiche 32 der Öffnung 3 zur Profilachse hin (vor dem Verformen) ist etwa gleich jener Neigung, mit welcher die Gurte 32 nach dem Verformen von den breiteren Endbereichen des Profilteiles zum schmäleren Mittelbereich übergehen. Die optimale Form der Öffnung 3 und der Preßbacken muß durch Versuche an Probestücken ermittelt werden.
Nach diesem ersten Verformen ist die Öffnung 3 in ihrem mittleren Bereich 31 und den daran anschließenden Bereichen 32 zu einem Stoß 4 verengt. Damit die für die Biegefestigkeit des Gesamtprofiles wichtige Übertragung der Scherspannungen erfolgen kann, werden die am Stoß 4 aneinander liegenden Teilflächen des Steges 1 wieder miteinander verbunden. Das beste Verbindungsverfahren hierfür ist Schweißen. Insbesondere für Aluminiumprofile eignen sich hierzu WIG-, MIG- und Laserschweißverfahren gut.
Nach dem Schweißen wird das Profilteil wie weiter oben schon erwähnt U-förmig gebogen. Da die Schweißzone um die neutrale Zone dieser Biegeverformung liegt, finden in ihr nur sehr geringe Fließvorgänge statt. Es braucht daher im Allgemeinen keine an das Schweißen anschließende Wärmebehandlung zu erfolgen, durch welche die Verformbarkeit der Schweißzone in dem für das Biegen erforderlichen Ausmaß erhöht wird. Gegebenenfalls ist es auch mögliche erst nach dem Biegen zu Schweißen.
Die I-Querschnittsform ist sehr vorteilhaft, da sie alle wesentlichen Anforderungen gut erfüllt und einfach Herzustellen und zu Bearbeiten ist. Die Erfindung kann aber auch für Lehnen aus einem Träger mit Mehrfach-I-Querschnittsform oder mit U-Querschnittsform angewandt werden. Wesentlich ist, daß der Querschnitt zwei außen liegende Gurte 2 beinhaltet, welche durch einen oder mehrere Stege 1 miteinander verbunden werden.
ERSATZBLÄTT (REGEL 26) Als Material für den Lehnenrahmen kommen vor allem herkömmliche strangpreßbare Aluminiumknetlegierungen in Frage. Da es möglich ist das Profilteil als Walzprofil zu fertigen, kann auch die Verwendung von Stahl in Erwägung gezogen werden. Bei der Herstellung entsprechend der Erfindung ergibt sich neben der Lösung der Eingangs genannten Aufgabe der Vorteil, daß vom unteren Lehnenbereich zum oberen Lehnenbereich hin die auf die Lehnenebene normal liegende Dicke des Lehnenrahmens kontinuierlich abnimmt. Das kommt den Anforderungen an das Design von Lehnen sehr entgegen.
ERSAΓZBLÄΓT (REGEL 26)

Claims

Patentansprüche
1. Verfahren zur Herstellung des Rahmens der Lehne eines Kraftfahrzeugsitzes, aus einem ursprünglich geraden metallischen Profilteil mit konstanter Querschnittsfläche, dessen Länge der gestreckten Länge des Lehnenrahmens entspricht, das aus zwei außen liegenden Gurten und einem oder mehreren Stegen, welche die beiden außen liegenden Gurte miteinander verbinden, besteht und welches um Achsen, welche zumindest etwa parallel zur Fläche eines Steges und zumindest etwa normal zur Profilrichtung liegen U-förmig gebogen wird, gekennzeichnet dadurch, daß
- in einem Abstand von den Enden des Profilteiles in dessen Steg (1) eine auf dessen Fläche normal stehende, durchgehende Öffnung (3) gebildet wird,
- daß Randbereiche dieser Öffnung (3), welche sich in der Fläche des Steges (1) in der Richtung normal auf die Profilrichtung gegenüberliegen durch den Druck von zwei Preßbacken, welche außen an den Stegen (2) anliegen und sich in jenem Längenbereich des Profilteiles erstrecken in welchen sich die Öffnung (3) erstreckt und sich normal zur Profilrichtung, parallel zur Ebene des Steges (1) aufeinander zu bewegen, aufeinander zu bewegt werden bis sie aneinander zum Anliegen kommen und den Stoß (4) bilden und,
- daß am Stoß (4) die beiden daran aneinander anliegenden Flächenteile des Steges (1) miteinander verbunden werden.
2. Verfahren nach Anspruch 1, gekennzeichnet dadurch, daß ein Profilteil mit I-förmiger Querschnittsfläche verwendet wird und, daß die Öffnung 3 aus zwei in Profilrichtung außen liegenden, etwa teilkreisförmigen Bereichen (33) besteht, welche zur Profilmitte hin in daran anschließende Bereiche (32) offen sind, welche sich zur Profilmitte hin V-förmig erweitern und schließlich in eine gemeinsame Mittelzone (31) mit etwa konstanter Breite übergehen.
3. Verfahren nach einem der vorgenannten Ansprüche, gekennzeichnet dadurch, daß das Herstellen der Öffnung (3) durch Stanzen und das Verbinden am Stoß (4) durch Schweißen erfolgt.
4. Verfahren nach einem der vorgenannten Ansprüche, gekennzeichnet dadurch, daß die Öffnung (3) bezüglich einer zur Längsrichtung des Profils parallel liegenden Ebene spiegelsymmetrisch geformt ist und zur Symmetrieachse des Profils symmetrisch liegt.
ERSATZBLÄTT (REGEL 26)
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