DE4238486A1

DE4238486A1 - Längsführung für Längsverstelleinrichtungen von Fahrzeugsitzen

Info

Publication number: DE4238486A1
Application number: DE4238486A
Authority: DE
Inventors: Heinz Bauer; Burckhard Dipl Ing Becker; Ernst-Reiner Frohnhaus
Original assignee: C Rob Hammerstein GmbH
Current assignee: Johnson Controls Metals and Mechanisms GmbH and Co KG
Priority date: 1992-04-27
Filing date: 1992-11-14
Publication date: 1993-10-28
Also published as: US5338119A

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Längsführung für Längsverstellein richtungen von Fahrzeugsitzen mit zwei länglichen, gegeneinander ver schiebbaren Schienen,

- zwischen denen Führungsmittel angeordnet sind, von denen (im Profil der Längsführung gesehen) mindestens zwei vor handen sind und von denen mindestens eines durch Wälzkör per, vorzugsweise Kugeln, ausgebildet ist,
- von denen die eine Schiene die andere umgreift,
- die ausreißfest miteinander zusammenhangen und
- die unter Vorspannung aneinanderliegen.

Eine derartige Längsführung ist beispielsweise aus der DE-C-31 43 431 bekannt. Entsprechende Längsführungen lehren aber auch die DE-OS 25 45 763 oder die DE-AS 24 51 262. Die darin beschriebenen Längsführungen sind entweder aus einem Stahlblech hergestellt, wobei Stahlsorten eingesetzt werden, wie sie allgemein im Automobilbereich Verwendung finden, oder sie sind aus Leichtmetall, vorzugsweise Aluminium, stranggepreßt. Letztere Ausbildung findet man immer häufiger verstärkt in den letzten Jahren. Eine Herstellung der Schienen aus Aluminium kommt dem grundlegenden Wunsch der Automobilindustrie, Gewicht bei den Fahrzeugen einzusparen, entgegen. Der Marktanteil aus Stahl gefertig ter Schienen für Längsführungen ist in den letzten Jahren geringer geworden, der von Aluminiumschienen ist in den letzten Jahren gestie gen. Dies ist insbesondere dem geringeren Gewicht einer gleichfesten Aluminiumschiene im Vergleich zu einer Stahlschiene zuzuschreiben.

Ausreißfest ist eine Längsführung dann, wenn die Sicherheitsgurte am Sitz selbst befestigt werden können, also unfallbedingte Gurtzugkräfte über die miteinander in Verbindung stehenden Schienen der Längsführung auf die Bodengruppe des Kraftfahrzeugs übertragen werden. Ausreißfest sind Längsführungen dann, wenn nicht die Gefahr besteht, daß die Längsführung bei unfallbedingten, hohen Beschleunigungskräften aus reißt oder sich reißverschlußartig öffnet.

Die vorbekannte Längsführung nach der eingangs genannten DE-C-31 43 431 besteht aus einer inneren, umgriffenen Schiene und aus einer äuße ren, umgreifenden Schiene. Die Innenschiene federt nach außen, während die Außenschiene nach innen federt. Im Bereich der Führungsmittel wirken diese Vorspannungskräfte gegeneinander, die Führungsmittel werden durch die Vorspannungskräfte in ihrer Position gehalten.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Längsführung mit aus Stahlblech hergestellten Schienen anzugeben, bei der gegenüber bisher bekannten Konstruktionen ein deutlich geringeres Gesamtgewicht der Längsführung erreichbar ist.

Diese Aufgabe wird gelöst durch die Merkmale des Patentanspruchs 1.

Die Verwendung eines Stahls mit mindestens 0,35 Gewichtsprozent vor zugsweise mindestens 0,6 Gewichtsprozent an Kohlenstoff stellt eine Abkehr von den im Kraftfahrzeugbereich grundsätzlich verwendeten Stahlsorten dar, nämlich Stahlsorten mit geringem C-Gehalt, die punkt schweißbar sind. Von diesen Stahlqualitäten weiß man, daß sie eine hohe Zähigkeit aufweisen. Es ist bekannt, derartige Stahlsorten ober flächlich zu härten, beispielsweise durch Nitrieren. Hierdurch wird die oberflächliche Härte deutlich erhöht, die Zähigkeit im Volumen bleibt bestehen.

Eine nach Herstellung des eigentlichen Schienenprofils folgende Wärmebehandlung, insbesondere ein Vergüten, der bereits formmäßig fertigen Schiene ist im Kraftfahrzeugbereich unüblich, sie wird bei Karosserieteilen von Kraftfahrzeugen praktisch nicht angewandt. Gerade bei den länglichen Schienen einer Längsführung ist zu befürchten, daß sich die Profile der Schienen durch die Wärmebehandlung verziehen, beispielsweise wie ein Flitzebogen krümmen. Durch geeignete Formgebung der Profile der Schienen kann dies aber verhindert werden.

Weiterhin geht durch die Wärmebehandlung der Wert der Zähigkeit deut lich herunter. Der Stahl wird spröder, ein Verhalten, das im Kraft fahrzeugkarosseriebau nicht gewünscht wird.

Die Schienen der Längsführung mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 haben eine wesentlich höhere Grundfestigkeit als die bisher gefertig ten Schienen. Dies führt dazu, daß die Materialstärke geringer gewählt werden kann und damit zu der gewünschten Einsparung von Gewicht. So ist beispielsweise eine doppelte Festigkeit als Mindestwert bei den erfindungsgemäßen Schienen erreichbar. Für die Festigkeit einer Schie ne ist ihr Flächenträgheitsmoment maßgebend, es ist proportional der dritten Potenz der Dicke der verwendeten Stahlbleche. Bei doppelter Festigkeit wird mit einem beispielsweise 2 mm dicken Stahlblech das selbe Trägheitsmoment erreicht wie bei dem Referenzstahl, also dem im Automobilbau üblichen Stahl mit geringem C-Gehalt. Dies führt bei einer Schiene zu einer Gewichtsersparnis von ca. 25%. Da problemlos höhere Festigkeitswerte im Vergleich zu den im Automobilbereich übli chen Stählen erreicht werden können, ist eine noch höhere Gewichtser sparnis möglich.

Darüberhinaus hat der Stahl der erfindungsgemäßen Schienen einen höhe ren Elastizitätsmodul. Dies führt zu einer höheren Elastizität der Schienen selbst. Diese höhere Elastizität kann dazu genutzt werden, daß größere Toleranzen aufgenommen werden können. Bei der Fertigung der erfindungsgemäßen Schienen muß also im Vergleich zum Stand der Technik eine nicht so hohe Fabrikationsgenauigkeit beachtet werden.

Die größere Elastizität der erfindungsgemäßen Schienen kann auch dazu verwendet werden, die Vorspannung zwischen den beiden Schienen einer Längsführung gegenüber dem Stand der Technik zu erhöhen. Dadurch wird erreicht, daß die Führungsmittel auch bei hohen Belastungen noch nicht klappern. Die höhere Vorspannung führt zu höheren Reibungskräften und damit zu einer höheren Kraft für die Verschiebung der Schienen gegen einander. Diesem an sich negativen Effekt kann dadurch begegnet werden, daß die Führungsmittel nicht durch Gleitkörper oder Gleitflächen, sondern durch Wälzkörper ausgebildet sind.

Bei Verwendung von Stahlsorten mit dem genannten Mindest-Kohlenstoff gehalt sind Schweißverbindungen mit Zubehörteilen, wie beispielsweise raschen für die Montage eines Gurtschlosses, Traversen für die Verbin dung der Boden- oder Sitzschienen der zwei Längsführungen eines Fahr zeugsitzes oder dergleichen, insbesondere Punktschweißen, nicht mehr möglich, hierauf wurde bereits hingewiesen. Bei der erfindungsgemäßen Längsführung werden derartige Teile durch Niete mit den Schienen ver bunden. Dies führt zu einer Abkehr von der bisher im Kraftfahrzeugbau üblichen Befestigungsweise.

Zum Offenbarungsgehalt der vorliegenden Anmeldung gehören die Euronorm 20-74, die die Begriffsbestimmung und Einteilung von Stahlsorten fest legt, sowie für die Wärmebehandlung von Eisenwerkstoffen die Euronormen 52-67, 52-83 und die DIN 17 014.

Als bevorzugte Wärmebehandlung hat sich ein Härten mit nachfolgendem Anlassen der fertiggestellten Schienen erwiesen. Beispielsweise werden die Schienen auf 950°C erwärmt, eine gewisse Zeit gehalten und an schließend in einer Flüssigkeit, vorzugsweise Öl, abgeschreckt, danach auf etwa 500°C angelassen. Beim Härten findet ein Austenitisieren statt, die Schienen werden oberhalb einer Temperatur Ac₁ gebracht und auf dieser gehalten, bei der sich bei der gegebenen Erwärmungsge schwindigkeit Austenit zu bilden beginnt. Durch Legierung des Stahls mit Mn, Cr, Mo und/oder Ni mit Gehalten von etwa 1 bis 3% kann die Durchhärtbarkeit verbessert werden. Da andererseits Stahlbleche mit typischerweise einer Blechstärke von 2 mm verarbeitet werden, ist eine derartige Maßnahme im allgemeinen nicht erforderlich.

Die Stahlbleche, aus denen die erfindungsgemäßen Schienen gefertigt sind, haben nach der Wärmebehandlung eine Mindestzugfestigkeit von 800 N/mm². Eine nahezu doppelt so hohe Mindestzugfestigkeit (z. B. 1500 N/mm²) ist erreichbar. Auf diese Weise kann das Gesamtgewicht einer Längsführung noch weiter gegenüber dem obigen Beispiel verringert werden.

Für die Schienen wird insbesondere unlegierter Stahl, vorzugsweise Qualitätsstahl, beispielsweise Baustahl, eingesetzt. Der Vorteil der erfindungsgemäßen Längsführung liegt gerade darin, daß relativ preis werte Stahlsorten eingesetzt werden können. Eine Legierung ist nicht notwendig. Insoweit wird die Verringerung des Gesamtgewichtes nicht dadurch eingekauft, daß teurere Stahlsorten verwendet werden müßten. Dies schließt jedoch nicht aus, daß legierte Stähle für die Schienen der Längsführung verwendet werden, sofern der geforderte C-Mindestge halt vorliegt.

In einer bevorzugten Ausbildung der Erfindung sind (im Profil der Längsführung gesehen) lediglich zwei Führungsmittel vorgesehen und beide durch Wälzkörper realisiert. Hierdurch werden die Kräfte, die für ein Verschieben der beiden Längsführungen eines Fahrzeugsitzes notwendig sind, trotz hoher Vorspannungen gering. Mangelnde Paralleli rät der beiden Längsführungen eines Fahrzeugsitzes führt wegen der höheren Elastizität zu geringeren Problemen als bisher.

Die Profilform der beiden Schienen einer Längsführung kann innerhalb der oben wiedergegebenen Grenzen beliebig gewählt werden. Es ist aber vorteilhaft, wenn zumindest 30% des gesamten Profilquerschnittes jeder Schiene in eine Richtung zeigt, die einen möglichst großen Win kel, vorzugsweise 90 Grad, mit der Richtung einschließt, in der Haupt anteil des Profilquerschnittes verläuft. Für die Stabilität der Gleit führung gegen Ausreißen hat es sich als günstig erwiesen, wenn ein möglichst großer Anteil des Profilquerschnittes in vertikaler Richtung verläuft, also in der Richtung, in der auch die Gurtzugkräfte im we sentlichen angreifen. Mindestens 30% des Profilquerschnittes sollten dann in waagerechter Richtung verlaufen. Bei Bereichen des Profilquer schnittes, die weder senkrecht noch horizontal verlaufen, wird die Projektion auf die senkrechte bzw. Horizontale gerechnet. Durch die Aufteilung der Anteile des Profilquerschnittes auf zwei im wesentli chen senkrecht zueinander verlaufende Richtungen wird erreicht, daß sich die Schienen bei der Wärmebehandlung nicht verziehen, sondern gerade bleiben. Ein geringfügiger Verzug wird allerdings durch die höhere Elastizität und die dadurch bedingte Fähigkeit der zu einer Längsführung zusammengesetzten Schienen, Toleranzen auszugleichen, aufgenommen.

Vorzugsweise sind beide Schienen der Längsführung aus Stahlblech der selben Dicke hergestellt. Weiterhin hat es sich als vorteilhaft erwie sen, wenn beide Schienen ein möglichst übereinstimmendes Profil auf weisen. Dies wird z. B. dadurch erreicht, daß beide Schienen jeweils im wesentlichen aus einem mittigen Bereich bestehen, der durch zwei Schenkel gebildet wird, die im rechten Winkel zueinander stehen. In einer anderen Ausbildung wird dieser mittige Bereich durch drei Schen kel gebildet, die im Winkel zueinander verlaufen, beispielsweise U- förmig zueinander stehen. Nur vergleichsweise geringe Anteile des gesamten Profilquerschnittes werden für die wechselseitige, berüh rungsfreie Verhakung der beiden Schienen benutzt. Dieser Anteil liegt beispielsweise unter 20%.

Schließlich hat es sich als vorteilhaft erwiesen, die Profile der beiden Schienen jeweils möglichst klappsymmetrisch oder zumindest annähernd klappsymmetrisch auszubilden. Die Klapp- oder Spiegelsymme trieebene verläuft dabei durch eine Verbindungslinie der zwei Rollkör perführungen oder als Mittelsenkrechte der Verbindungsstrecke der beiden Rollkörperführungungen. Bei derartigen Profilen hat es sich gezeigt, daß beide Rollkörperführungen im wesentlichen gleichartig die Vorspannungskräfte aufnehmen können.

Weitere Vorteile und Merkmale der Erfindung ergeben sich aus den wei teren Ansprüchen sowie den nun folgenden Ausführungsbeispielen der Erfindung, die nicht einschränkend zu verstehen sind und unter Bezug nahme auf die Zeichnung im folgenden näher erläutert werden. In dieser Zeichnung zeigen:

Fig. 1 eine Stirnansicht (Profilansicht) einer Längsführung mit im wesentlichen quadratischem Gesamtquerschnitt und

Fig. 2 eine Ansicht entsprechend Fig. 1 auf ein Ausführungsbeispiel mit zwei übereinanderliegenden Kugelführungen.

Die Längsführung gemäß beider Figuren besteht jeweils aus zwei Schie nen 20, 22, von denen die Schiene 20 die äußere, umgreifende Schiene ist, während die Schiene 22 die innere, umgriffene Schiene ist. Im Ausführungsbeispiel nach Fig. 1 besteht die Innenschiene 22 aus zwei Schenkeln 24, 26, die im rechten Winkel zueinander verlaufen, gleich lang sind und beide zusammen mehr als die Hälfte die Querschnittsflä che der Schiene ausmachen. Ebenso hat die Außenschiene 20 in gleicher Weise zwei Schenkel 28, 30, hier machen die beiden ebenfalls gleichlangen Schenkel 28, 30 mehr als 60% der Querschnittsfläche der gesamten Außenschiene 20 aus.

Beide Schienen 20, 22 sind aus einem C35 Stahl gleicher Dicke gefer tigt. Das verwendete Stahlblech hat damit 0,35 Gewichtsprozente Koh lenstoff. Nach der Abwinklung eines Blechzuschnitts in die in Fig. 1 gezeigte Profilform wird die einzelne Schiene. Sie wird hierzu in einem Ofen auf 950°C erwärmt, auf dieser Temperatur einige Minuten gehalten und anschließend in einem Ölbad abgeschreckt. Im Anschluß hieran erfolgt ein erneutes Anlassen auf 500°C. Die so fertiggestell te Schiene ist dann für den Zusammenbau zu einer Längsführung, wie sie Fig. 1 zeigt, fertig.

In den Randbereichen ihres Profiles haben beide Schienen 20, 22 Verha kungszonen 32 bzw. 34, die im wesentlichen U-förmig verlaufen und wechselseitig ineinander gehakt sind. Sie befinden sich in gegenüber liegenden Ecken des im wesentlichen quadratischen Gesamtquerschnittes der Längsführung. Dort befinden sich auch zwei Reihen Führungsmittel, die hier als Kugeln 36, 38 ausgebildet sind. Sie werden durch die Vorspannung der Schienen 20, 22 in ihrer Position gehalten. Vorspan nungsbedingt federn die beiden Profilenden, also die Verhakungszonen 32, der Innenschiene 22 nach außen. Die beiden Profilenden, also die Verhakungszonen 34, der Außenschiene 20 federn dagegen nach innen. Die Kugeln 36, 38 befinden sich jeweils zwischen gekrümmt ausgebildeten Bereichen des Profils der Schienen 20 und 22, durch die Vorspannung werden die Kugeln zwischen diesen gekrümmt ausgebildeten Bereichen fixiert.

Beide Schienen haben ein klappsymmetrisches Profil, sie sind spiegel symmetrisch zu einer Symmetrieebene 40. Die besprochenen Vorspannungs kräfte verlaufen im wesentlichen rechtwinklig zu dieser Symmetrieebene 40. Bei beiden Schienen 20, 22 erstrecken sich 50% der Querschnitts fläche in einer Richtung und 50% der Querschnittsfläche in einer zu dieser Richtung rechtwinklig verlaufenden Richtung.

Das Schienenprofil gem. Fig. 2 ist in der Position dargestellt, in der es auch vorzugsweise in einem Kraftfahrzeug eingesetzt wird. Bei ihr befinden sich die beiden jeweils in Reihen angeordneten Kugeln 36, 38 vertikal übereinander. Im einzelnen besteht die Längsführung gem. Fig. 2 aus einer im wesentlichen C-förmigen Außenschiene 20 und einer im wesentlichen hutförmigen Innenschiene 22. Beide Schienenprofile sind klappsymmetrisch zu einer Symmetrieebene 40. Dies gilt wiederum, wie auch im Ausführungsbeispiel nach Fig. 1, für das gesamte Profil der Längsführung einschließlich der Kugeln 36, 38. Bei beiden Schienen 20, 22 verläuft im bevorzugten Einbauzustand ein relativ großer Anteil des Profilquerschnittes in vertikaler Richtung, der Anteil liegt über 60 bzw. 70%. Dadurch ergibt sich ein hohes Flächenträgheitsmoment in dieser Richtung.

Claims

1. Längsführung für Längsverstelleinrichtungen von Fahrzeugsitzen mit zwei länglichen, gegeneinander verschiebbaren Schienen (20, 22),

- zwischen denen Führungsmittel angeordnet sind, von denen (im Profil der Längsführung gesehen) mindestens zwei vor handen sind und von denen mindestens eines durch Wälzkör per, vorzugsweise Kugeln (36, 38), ausgebildet ist,
- von denen die eine Schiene die andere umgreift,
- die ausreißfest miteinander zusammenhängen und
- die unter Vorspannung aneinanderliegen,

dadurch gekennzeichnet, daß die Schienen (20, 22) aus einem Stahl mit mindestens 0,35% C-Gehalt gefertigt sind und daß die Schienen (20, 22) nach ihrer Fertigstellung wärmebehandelt sind.

2. Längsführung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Wär mebehandlung ein Vergüten der montierfertigen Schienen (20, 22) ist.

3. Längsführung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Schienen (20, 22) eine Mindestzugfestigkeit von 800 N/mm² auf weisen.

4. Längsführung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeich net, daß die Schienen (20, 22) aus einem unlegierten Stahl, vor zugsweise einem Qualitätsstahl, z. B. Baustahl, gefertigt sind.

5. Längsführung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeich net, daß die Längsführung nur zwei Führungsmittel aufweist, von denen beide mit Wälzkörpern bestückt sind.

6. Längsführung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekenn zeichnet, daß mit den Schienen (20, 22) verbundene Teile, wie beispielsweise eine Lasche für die Befestigung des Schlosses eines Sicherheitsgurtes, angenietet sind.

7. Längsführung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekenn zeichnet, daß beide Schienen (20, 22) mindestens zwei Schenkel (24, 26, 28, 30) aufweisen, die gemeinsam ein L-Profil ausbilden.

8. Längsführung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß minde stens eine Schiene drei Schenkel aufweist, die gemeinsam ein U- Profil bilden.

9. Längsführung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekenn zeichnet, daß die Schienen (20, 22) in den Randbereichen ihres Profilquerschnittes abgewinkelte, hakenförmige Flansche aufweisen, die wechselseitig berührungsfrei ineinander greifen.

10. Längsführung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekenn zeichnet, daß mindestens eine Schiene (20 oder 22) eine Spiegel symmetrieebene (40) aufweist.