Verfahren zur Herstellung von hochfesten Bauteilen mittels adiabatischen

Stanzens

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines Bauteils einer Verstellvorrichtung für Fahrzeugsitze, wobei in einem ersten Schritt ein Werkstück derart bearbeitet wird, dass das Werkstück in einem ersten Bereich härter ist, als in einem zweiten Bereich und/oder dass das Werkstück in einem dritten Bereich eine größere geometrische Abmessung aufweist, als in einem vierten Bereich, wobei in einem zweiten Schritt das Werkstück derart umgeformt wird, dass ein Werkzeug mit einer Geschwindigkeit größer als 1 m/s auf das Werkstück bewegt wird.

Verfahren zur Herstellung von Bauteilen sind allgemein bekannt. Weiterhin sind aus den Druckschriften EP 1 516 717 A1 , WO 2007/026091 A1 und WO 2007/026090 A1 Verfahren und Vorrichtungen bekannt, die das Prinzip der adiabatischen Trennung verwenden. Beim Prinzip der adiabatischen Trennung wird ein Werkzeug mit hoher Geschwindigkeit auf ein Werkstück bewegt, sodass unter Hitzeentwicklung an den Trennkanten ein Herausstanzen des Bauteils erfolgt. Nachteilig bei den bekannten Verfahren und Vorrichtungen ist, dass nach dem Stanzvorgang eine

Nachbearbeitung, wie z.B. das Härten der Oberfläche des Bauteils, erfolgen muss, um hochfeste Bauteile herzustellen.

Es ist daher die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren bereitzustellen, das den Nachteil von herkömmlichen Verfahren nicht aufweist.

Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, dass ein Verfahren zur Herstellung eines

Bauteils einer Versteilvorrichtung für Fahrzeugsitze zur Verfügung gestellt wird, wobei in einem ersten Schritt ein Werkstück derart bearbeitet wird, dass das

Werkstück in einem ersten Bereich härter ist, als in einem zweiten Bereich und/oder dass das Werkstück in einem dritten Bereich eine größere geometrische Abmessung aufweist, als in einem vierten Bereich, wobei in einem zweiten Schritt das Werkstück derart umgeformt wird, dass ein Werkzeug mit einer Geschwindigkeit größer als 1 m/s auf das Werkstück bewegt wird. Erfindungsgemäß kann im ersten

Verfahrensschritt

- eine lokale Härtung erfolgen oder

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- eine lokale bzw. bereichsweise Änderung einer geometrischen Abmessung oder aber

— sowohl eine lokale Härtung als auch eine lokale bzw. bereichsweise Änderung einer geometrischen Abmessung (etwa in einem ersten Teilschritt des ersten

Verfahrensschritts die lokale Härtung und in einem zweiten Teilschritt des ersten Verfahrenssschritts die lokale bzw. bereichsweise Änderung einer geometrischen Abmessung)

vorgenommen werden. Dadurch ist es möglich, dass nur der erste und der zweite Bereich erzeugt werden (für den Fall, dass lediglich eine lokale Härtung im ersten Bereich vorgenommen wird) oder dass nur der dritte und der vierte Bereich erzeugt wird (für den Fall dass lediglich eine lokale bzw. bereichsweise Änderung einer geometrischen Abmessung im dritten bzw. vierten Bereich vorgenommen wird).

Bevorzugt ist es erfindungsgemäß vorgesehen, dass sowohl eine lokale Härtung, als auch eine lokale bzw. bereichsweise Änderung einer geometrischen Abmessung vorgenommen werden. Damit werden (bezüglich der unterschiedlichen Härte) sowohl ein erster und zweiter Bereich, als auch (bezüglich der geometrischen Abmessung) ein dritter und vierter Bereich erzeugt, wobei sich der erste Bereich mit dem dritten oder vierten Bereich überschneiden kann und wobei sich der zweite Bereich mit dem dritten oder vierten Bereich überschneiden kann. Der erste Bereich wird bevorzugt durch Härten der Werkstückoberfläche erzeugt (lokales Härten). Sowohl der dritte als auch der vierte Bereich werden bevorzugt durch ein Walzverfahren erzeugt, so dass durch das Walzen bevorzugt eine geringere Materialdicke des Werkstücks im vierten Bereich als im dritten Bereich erzeugt wird.

Eine geometrische Abmessung ist jede messbare Erstreckung des Werkstücks wie beispielsweise die Dicke oder Stärke eines Bandmaterials. Material im Kontext dieser Erfindung ist jeder metallische Stoff, der mit Bearbeitungsverfahren behandelt werden kann. Werkzeug im Kontext dieser Erfindung ist jedes Mittel zur Bearbeitung eines Werkstücks. Umformen im Kontext dieser Erfindung ist jeder

Bearbeitungsvorgang des Werkstücks, bei dem sich die Form des Werkstücks vor dem Vorgang von der Form des Werkstücks nach dem Vorgang unterscheidet.

Das erfindungsgemäße Verfahren hat gegenüber dem Stand der Technik den Vorteil, dass durch das Umformen mit hoher Geschwindigkeit eine optimale Ausformung des

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Bauteils wie beispielsweise eine Verzahnung erreicht wird und gleichzeitig Bereiche des Bauteils mit unterschiedlichen Härten und/oder Dicken realisierbar sind, ohne dass aufwändige Nachbearbeitungsschritte zur Härtung erforderlich sind. Dadurch lassen sich Produktionskosten senken sowie das Gewicht des Bauteils reduzieren. Weiterhin ist bei der Bearbeitung kein Einsatz von Schmiermittel erforderlich, so dass vorteilhaft eine wesentlich einfachere Herstellung möglich ist und keine

Nachbearbeitung wie z.B. Reinigung des Bauteils vom Schmiermittel oder Entgraten erforderlich ist. Durch die hohe Auftreffgeschwindigkeit des Werkzeugs wird der Werkstoff in einen adiabatischen Zustand versetzt, in dem beispielsweise die

Verzahnungsausformung bzw. -herstellung stattfindet. Dabei werden die atomaren Bindekräfte des metallischen Werkstoffs reduziert, so dass dieser beim Umformen leichter fließen kann. Daher ist der Umformprozess im Wesentlichen spanlos, so dass vorteilhaft durch die spanlose Herstellung der Fertigungsaufwand deutlich reduziert werden kann und eine bessere Materialausnutzung möglich ist. Weiterhin ist es vorteilhaft möglich, durch die geringe Deformation der Randbereiche eine vergleichsweise gute Materialausnutzung zu erreichen. Weiterhin ist es vorteilhaft möglich, dass eine vergleichsweise gute Verzahnungsqualität erzielt wird. Zudem ergibt sich eine sehr hohe Effizienz gegenüber bekannten Verfahren wie das Fräsen einer Verzahnung. Weiterhin ist die Werkzeugbelastung bei dem erfindungsgemäßen Verfahren vergleichsweise gering gegenüber Fließpressen oder Schmieden, so dass sich deutlich höhere Standzeiten des Werkzeugs und der Maschine ergeben.

Bevorzugt weist das Werkzeug eine Formauflage und einen Formstempel auf, wobei das Umformen durch eine hohe Auftreffgeschwindigkeit des Formstempels auf dem auf die Formauflage gelegten Werkstück erfolgt. Die Auftreffgeschwindigkeit des Formstempels beträgt bevorzugt mehr als 3 m/s, weiter bevorzugt mehr als 6 m/s, weiter bevorzugt mehr als 9m/s.

Weiterhin ist es durch das Walzen und/oder das Härten vor dem adiabatischen

Umformprozess vorteilhaft möglich, dass auf einfache Art und Weise ein Bauteil für eine Versteilvorrichtung herstellbar ist, das Bereiche mit unterschiedlichen Härten und/oder Bereiche mit unterschiedlichen Dicken aufweist. Ein Nachbearbeiten ist insofern nicht mehr notwendig, da kein Härtprozess mehr erforderlich ist. Bevorzugt liegt das Werkstück als Band- oder Streifenmaterial vor. Weiter bevorzugt liegt das

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Streifenmaterial als Platine vor. Weiter bevorzug wird das Streifenmaterial von einer Rolle abgerollt. Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren können auf einfache Art und Weise beispielsweise Verzahnungen von Rastklinken oder Gear Sector Plates

(Zahnsegmenthebel) hergestellt werden, die eine große Härte bzw. eine große

Festigkeit erfordern. Bevorzugt ist es möglich, dass ein Beschlagteil, ein

Sperrnocken, Zahnsegmente, Verriegelungshaken oder Ritzel mittels des

erfindungsgemäßen Verfahrens herstellbar sind. Das Härten des Werkstücks vor dem Stanzen erfolgt beispielsweise durch einen Laser, mit dem das Werkstück selektiv lokal erhitzt wird, sodass vergleichsweise wenig Materialverzug auftritt.

Bevorzugt wird ein Fiber-Laser verwendet. Dadurch werden Fertigungsprozesse gespart und die Herstellungskosten erheblich verringert. Weiterhin vorteilhaft ist, dass weniger beanspruchte Bereiche dünner ausgeführt werden können , so dass Material eingespart werden kann, so dass das Gewicht des Bauteils reduziert werden kann und die Materialkosten pro Bauteil erheblich gesenkt werden können.

Gleichzeitig kann auf einfache Weise die erforderliche Festigkeit des Bauteils in speziellen Bereichen realisiert werden. Weiterhin ist es vorteilhaft möglich, dass mit dem erfindungsgemäßen Verfahren aufgrund der hohen Werkzeuggeschwindigkeit auch vergleichsweise dicke Werkstücke gestanzt werden können. Bevorzugt wird als Material ein Stahlmaterial verwendet, weiter bevorzugt ein hochfestes oder

ultrahochfestes Stahlmaterial, weiter bevorzugt eine MnCrStahl-Legierung wie beispielsweise hochfester 16MnCr5-Stahl. Es ist aber auch jedes andere

Stahlmaterial einsetzbar. Bevorzugt weist das Werkstück in einem dickeren Bereich eine Dicke von 5mm auf und in einem dünneren Bereich eine Dicke von 4 mm auf, wobei auch jede andere Kombination aus dünnem und dickem Material realisierbar ist. Weiterhin ist es möglich, sowohl Bereiche mit unterschiedlichen Dicken als auch Bereiche mit unterschiedlichen Härten zu kombinieren, so dass vorteilhaft eine

Vielzahl an möglichen Bauteilen mit unterschiedlichen Materialeigenschaften

realisierbar ist. Bevorzugt wird das Bauteil aus einem streifenförmigen Werkstück gestanzt, wobei durch geeignete Anordnung von Bereichen unterschiedliche Dicke und Härte die Fertigung von Bauteilen unter optimierter Ausnutzung des

Materialstreifens möglich ist, so dass der Materialausschuss reduziert werden kann. Bevorzugt erfolgt das adiabatische Umformen mit einer Taktfrequenz von 30 bis 200 Werkstücken pro Minute, weiter bevorzugt 50 bis 160 Werkstücke pro Minute, weiter bevorzugt 70 bis 130, weiter bevorzugt 80 bis 1 10 Werkstücke pro Minute.

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Ein weiterer Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist ein Bauteil einer

Versteilvorrichtung für Fahrzeugsitze, hergestellt nach einem der vorhergehenden Verfahren, wobei das Bauteil eine gehärtete Verzahnung und/oder eine gehärtete Lagerstelle aufweist.

Ein weiterer Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist eine Vorrichtung zur

Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens, wobei die Vorrichtung eine

Hochgeschwindigkeitspresse zum Stanzen des Bauteils aus dem Werkstück aufweist. Bevorzugt ist die Auftreffgeschwindigkeit des Werkzeugs auf das

Werkstück größer als 1 m/s, bevorzugt größer als 3 m/s, bevorzugt größer als 5 m/s, weiter bevorzugt größer als 7 m/s, weiter bevorzugt größer als 9 m/s. Weiter bevorzugt ist, dass die Vorrichtung für 20 bis 200 Stanzbewegungen pro Minute konfiguriert ist, weiter bevorzugt 50 bis 160 Stanzbewegungen pro Minute, weiter bevorzugt 70 bis 130, weiter bevorzugt 80 bis 110 Stanzbewegungen pro Minute.

Die Erfindung wird anhand der folgenden Figuren erläutert. Diese Erläuterungen sind lediglich beispielhaft und schränken den allgemeinen Erfindungsgedanken nicht ein.

Fig. 1 zeigt schematisch eine Feststeil- und Neigungsverstellvorrichtung mit einer erfindungsgemäßen Rastklinke im verriegelten Zustand.

Flg. 2 zeigt schematisch die Feststell- und Neigungsverstellvorrichtung mit der erfindungsgemäßen Rastklinke im unverriegelten Zustand.

Fig. 3 zeigt schematisch einen Sitz, der mit der Feststell- und

Neigungsverstellvorrichtung mit der erfindungsgemäßen Rastklinke betätigt wird.

Fig. 4 zeigt schematisch eine Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens.

Fig. 1 zeigt schematisch eine Feststell- und Neigungsverstellvorrichtung mit einer erfindungsgemäßen Rastklinke im verriegelten Zustand. Der Beschlag 1 besteht aus einem ersten Beschlagteil 2 und einem zweiten Beschlagteil 3, die zueinander um eine Drehachse 4 drehbar sind. Das zweite Beschlagteil 3 ist beispielsweise an dem

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Sitzteil und das Beschlagteil 2 an der Rückenlehne eines Fahrzeugsitzes oder umgekehrt angeordnet. Die Verriegelung erfolgt durch Eingriff der Gegenverzahnung 15 der Rastklinke 5 in die Verzahnung 6 des zweiten Beschlagteils 3. Die Rastklinke 5 ist um eine Achse 7 drehbar am Beschlagteil 2 angeordnet und wird von dem

Sperrnocken 8 in die Verzahnung 6 gespannt und in dieser Stellung gesichert. Der am Umfang der Rastklinke 5 anliegende Sperrnocken 8 dreht sich gegenüber dem Beschlagteil 2 um eine Drehachse 9 und steht über eine partielle

Umfangsverzahnung 10 mit einem Ritzel 11 in Eingriff, welches einen zur Richtung der Rastklinke 5 weisenden Fortsatz 13 aufweist und für diese somit gleichfalls als Sperrelement (Hilfsnocken 14) dient. Die Drehachse 12 des Hilfsnockens 14 ist zur Drehachse 9 des Sperrnockens 8 beabstandet angeordnet, und zwar in Richtung des der Drehachse 7 gegenüberliegenden Endes der Rastklinke 5. Die Drehachse 12 liegt damit, von der Drehachse 7 aus gesehen, jenseits einer die Drehachsen 4 und 9 verbindenden Geraden G. Der Hilfsnocken 14 liegt im Ausführungsbeispiel nicht unmittelbar am Umfang der Rastklinke 5 an, sondern weist gegenüber dieser einen kleinen Spalt auf. Es ist jedoch auch denkbar, den Hilfsnocken 14 an der Rastklinke 5 anliegen zu lassen und den Spermocken 8 mit einem Spalt zu versehen. Der Sperrnocken 8 ist im Uhrzeigersinn drehend und der Hilfsnocken 14 gegen den

Uhrzeigersinn drehend vorgespannt. Die Vorspannung von Spermocken 8 und

Hilfsnocken 4 erfolgt über eine auf den Spermocken 8 wirkende Feder (nicht dargestellt), deren Kraft über die Verzahnung 10 auch auf den Hilfsnocken 14 übertragen wird.

Bei einer unfallbedingten Deformation der Zähne der Rastklinke 5 spannen

Hilfsnocken 14 und Sperrnocken 8 beide gegen den Umfang der Rastklinke 5 und verhindern deren Öffnen. Der zuvor konstruktiv vorgesehene Spalt wird dabei geschlossen. Der Kontaktpunkt des Hilfsnockens 14 mit der Rastklinke 5 ist dabei so gewählt, dass der Zahneingriff zwischen Verzahnung 6 und Rastklinke 5 bei einer nach vorne gerichteten Belastung des Beschlags 1 (Pfeil A) in besonderem Maße gefördert wird.

Fig. 2 zeigt schematisch das bewusste Öffnen des Beschlags 1 zur Einstellung der Neigungsposition durch vorbekanntes Verdrehen des Sperrnockens 8 entgegen seiner Vorspannrichtung. An dem Hilfsnocken 14 ist eine Handhabe (nicht

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Fig. 3 zeigt schematisch einen Sitz 300, der mit der Feststell- und

Neigungsverstellvorrichtung 305 mit der erfindungsgemäßen Rastklinke 5 betätigt wird. Ein Lehnenteil 304 ist über die Feststell- und Neigungsverstellvorrichtung 305 mit einer Karosserie 302 eines Fahrzeugs verbunden. Bevorzugt ist der Sitz 300 entlang zweier Schienen verstellbar, die an der Karosserie 302 angeordnet sind.

Bevorzugt ist es möglich, dass ein Sitzteil 303 und das Lehnenteil 304 über die

Feststell- und Neigungsverstellvorrichtung 305 derart miteinander verbunden sind, dass die Neigung des Lehnenteils 304 gegenüber dem Sitzteil 303 veränderbar ist.

Fig. 4 zeigt schematisch eine Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens. Zunächst wird das Werkstück 400 derart gewalzt, dass im Bereich 401 (die Bereiche sind durch gestrichelte Linien angedeutet) eine geringere Materialdicke voriiegt, als in den Bereichen 402 und 403. Dadurch kann Material eingespart werden und das Gewicht des Bauteils reduziert werden. Danach wird das Werkstück in den Bereichen 404 und 405, die sich in den Bereichen 402 bzw. 403 befinden, durch lokales

Erhitzen beispielsweise durch einen Fiber-Laser gehärtet. Danach wird das

Werkstück auf ein Werkzeugunterteil gelegt, das zwei Aussparungen 406 (durch dünne Linien dargestellt) in negativer Form des Bauteils aufweist. Diese

Aussparungen 406 sind derart angeordnet, dass das Werkstück 400 bestmöglich ausgenutzt wird und möglichst geringer Ausschuss entsteht. Danach werden zwei hier nicht dargestellte Formstempel mit der Form des Bauteils mit

Höchstgeschwindigkeit auf das Werkzeugunterteil bewegt. Dadurch werden zwei erfindungsgemäße Bauteile aus dem Werkstück 400 gestanzt. Ein nachfolgendes Härten ist nicht mehr notwendig.

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ISA/EP Bezugszeichenliste

I Beschlag

2, 3 Beschlagteil

4 Drehachse (zwischen den Beschlagteilen 2, 3)

5 Rastglied, Rastklinke

6 Verzahnung (des Beschlagteils 3)

7 Drehachse (der Rastklinke 5)

8 Sperrnocken

9 Drehachse (des Sperrnockens 8)

10 Verzahnung (des Sperrnockens 8)

I I Ritzel

12 Drehachse (des Ritzels 11 )

13 Fortsatz

14 Sperrnocken, Hilfsnocken

15 Verzahnung der Rastklinke

00 Sitz

02 Karosserie

03 Sitzteil

04 Lehnenteil

05 Feststell- und Neigungsverstellvorrichtung 00 Werkstück

01 , 402, 403, 404, 405 Bereiche des Werkstücks 06 Aussparungen