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Technisches Gebiet
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Die
Erfindung betrifft einen Scharnierbügel für eine
Kraftfahrzeughaube, beispielsweise eine Motorhaube oder eine Kofferraumklappe
bzw. einen Kofferraumdeckel. Die Erfindung betrifft weiterhin ein Kraftfahrzeug
mit einem entsprechenden Scharnierbügel.
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Stand der Technik
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Scharnierbügel
sind im Kraftfahrzeugbau bekannt. Seit jeher müssen Motorhauben
und Kofferraumklappen bzw. Kofferraumhauben mittels Scharnieren
geöffnet werden. Abhängig von der jeweiligen Auslegung
des Fahrzeugs ist dabei teilweise erforderlich, Scharnierbügel
vorzusehen, um einen größeren Verschwenkradius
der entsprechenden Haube bzw. Klappe zu erzeugen.
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Insbesondere
bei modernen Kraftfahrzeugen werden Windschutzscheiben zur Innenraumvergrößerung
sehr weit nach vorne gezogen. Darüber hinaus ist die gestalterische
Vielfalt bei den Frontscheinwerfern größer geworden.
Es sind Frontscheinwerfergestaltungen bekannt geworden, die sich
fast bis zur A-Säule erstrecken. Bei solchen Gestaltungen überdeckt
die Frontscheibe zwangsläufig Teile des Motorraums. Montagearbeiten
im Motorraum, insbesondere solche, die in dem verdeckten Bereich,
beispielsweise an der Stirnwand, durchgeführt werden müssen,
werden dadurch enorm erschwert. Um die Ergonomie dennoch zu verbessern,
muss die Motorhaube bei der Montage und Wartung des Fahrzeuges in
eine annähernd senkrechte Position gebracht werden.
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Es
hat sich gezeigt, dass für Mehrgelenkscharniere, die ein
Ausheben der Motorhaube und somit einen großen Öffnungswinkel
ermöglichen, bei weit nach vorne gezogenen Frontscheiben
und bei großen Scheinwerfern nicht verbaut werden können, da
nicht genügend Bauraum verfügbar ist.
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In
der Folge muss bei der Verwendung von Einfachscharnieren der Drehpunkt
der Scharniere so weit wie möglich nach hinten und oben
positioniert werden, damit die Motorhaube mit einem großen Schwenkradius
nach oben geschwenkt werden kann.
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Die
Problematik lässt sich auch auf Scharniere für
den Kofferraumbereich übertragen, wo ebenfalls zur Bereitstellung
einer möglichst großen Be- und Entladeöffnung
erwünscht ist, die Klappe aus dem Be- und Entladebereich
herauszuschwenken.
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Beide
Anforderungen bedingen also einen großen Scharnierbügel.
Um die erforderliche laterale Steifigkeit des Scharnierbügels
gewährleisten zu können, muss dieser verstärkt
ausgeführt werden. Die großen und häufig
verstärkten Scharnierbügel sind erstens teuer
und zweitens schwer.
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Aus
der
EP 0 370 342 B1 geht
ein Leichtbauteil hervor mit einem schalenförmigen Grundkörper, dessen
Innenraum Verstärkungsrippen aufweist, welche mit dem Grundkörper
fest verbunden sind. Die Verstärkungsrippen bestehen aus
angespritztem Kunststoff und deren Verbindung mit dem Grundkörper
ist an diskreten Verbindungsstellen über Durchbrüche
im Grundkörper hergestellt, durch die der Kunststoff hindurch
und über die Flächen der Durchbrüche
hinaus reicht. Die dortigen Anwendungen betreffen Strukturteile
für Kraftfahrzeugtüren, Stoßfängerträger,
Front- und Heckschalen sowie Türschweller für
PKW.
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Aufgabe
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Aufgabe
ist daher, einen Scharnierbügel sowie ein Fahrzeug der
eingangs genannten Art anzugeben, welche geringes Gewicht mit hoher
Steifigkeit und geringen Herstellungskosten verbindet.
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Darstellung der Erfindung
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Die
Aufgabe wird gelöst durch einen Scharnierbügel
gemäß Anspruch 1 sowie durch ein Kraftfahrzeug
gemäß dem nebengeordneten unabhängigen
Anspruch 12.
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Ein
erfindungsgemäßer Scharnierbügel für eine
Kraftfahrzeughaube ist in Hybridbauweise aufgebaut. Hybridbauweise
bedeutet dabei, dass das Scharnier aus einem Verbundwerkstoff hergestellt
ist.
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Es
wurde festgestellt, dass derartige Verbundwerkstoffe die Anforderungen
an mechanischer Belastbarkeit und an Gewicht besonders gut erfüllen, das
heißt, dass ein Scharnierbügel aus einem Verbundwerkstoff
ein besonders gutes Steifigkeits-Gewichts-Verhältnis bei
ausreichender Belastbarkeit aufweist.
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Nach
einer ersten vorteilhaften Weiterbildung des erfindungsgemäßen
Scharnierbügels ist vorgesehen, dass dieser ein im Wesentlichen
U-förmiges Profil aufweist, in dessen Innenraum zur Verstärkung
Rippenkörper aus Kunststoff eingespitzt sind. Alternativ
zum Einspritzen kann auch Einkleben eines Rippenkörpers
vorgesehen sein. Es hat sich gezeigt, dass ein derartiger Scharnierbügel,
der ein U-förmiges Profil aufweist, dessen Innenraum, also der
Bereich zwischen den Schenkeln des U, mit einer Kunststoffverstärkung
ausgefüllt ist, im besonderen Maße die Steifigkeitsanforderungen
zu erfüllen vermag.
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Besonders
vorteilhaft ist es dabei, wenn die Kunststoffrippen im Innenraum
eine Wabenstruktur mit einer Vielzahl dreieckiger und/oder viereckiger und/oder
sechseckiger Waben ausbildet. Die Rippen sind dazu bevorzugt entlang
eines Querschnitts des Profils und schräg zum Querschnitt
des Profils angeordnet. Die Rippen sind bevorzugt als Kunststoffstege
oder -Wände ausgebildet, da Stege und Wände einen
guten Kraftfluss ermöglichen.
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Ein
bevorzugtes Material für das U-förmige Profil
stellt Blech dar, welches bevorzugt in die entsprechende Form tiefgezogen
wurde. Als Materialien für das Blech kommen vor allem Aluminium
und Stahl in Frage. Eine bevorzugte Blechstärke beträgt
0,5 mm bis 1 mm, besonders bevorzugt 0,7 mm bis 0,8 mm.
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Bevorzugt
ist weiterhin vorgesehen, dass das U-förmige Profil an
seiner Außenseite mit Kunststoffabschnitten umspritzt ist.
Mit Hilfe derartiger Kunststoffabschnitte entlang der Außenseite
lässt sich die Verbindung zwischen Kunststoffbauteil und U-förmigen
Profil weiter verbessern. Darüber hinaus ergibt sich der
Vorteil, dass sowohl das U-förmige Profil als auch im Schwenkbereich
liegende Bauteile geschützt sind. Durch die Umspritzung
mit Kunststoffabschnitten kann gewährleistet werden, dass beim
Anschlag des Scharnierbügels an Karosseriebauteile stets
Kunststoff in Kontakt mit den Karosseriebauteilen gelangt und nicht
zum Beispiel das Blech des U-förmigen Profils. Weiterhin
kann sichergestellt werden, dass das U-förmige Profil selbst
nicht beschädigt wird.
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Bevorzugt
sind die Kunststoffabschnitte einstückig mit dem Rippenkörper
ausgebildet oder stoffschlüssig mit diesem verbunden, wodurch
ein integrales Bauteil entsteht. Bevorzugt sind die Kunststoffabschnitte,
die die Außenseite des U-förmigen Profils umgeben,
streifenartig ausgebildet. Diese Streifen können bevorzugt
in Richtung eines Querschnitts des U-förmigen Profils verlaufen.
Gegenüber einer vollständigen Umspritzung entlang
der Außenseite des U-förmigen Profils haben streifenartige
Abschnitte einen Gewichtsvorteil und darüber hinaus bewirken
sie, dass bei Verwendung korrosiven Materials für das U-förmige
Profil keine Staufeuchte zwischen Kunststoffabschnitt und Profil
dauerhaft bestehen kann, sodass Korrosion vorgebeugt werden kann.
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Bevorzugt
ist im Bereich einer Scharnierachse des Scharniers, um welche das
Scharnier gedreht wird, ein Verstärkungselement vorgesehen,
um das Hybridteil zu entlasten. Auf diese Weise kann einem Ausschlagen
des Scharniers wirksam vorgebeugt werden.
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Bevorzugt
ist das Verstärkungselement mittels Punkt- oder Widerstandsschweißen
an dem U-förmigen Profil festgelegt. Auf diese Weise lässt sich,
insbesondere bei Verwendung von Blech als Werkstoff des U-förmigen
Profils eine kräfteübertragende Verbindung verwirklichen.
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Ein
weiterer Vorteil ergibt sich, wenn eine verprägte Anschraubfläche
für die Mittels des Scharnierbügels zu betätigende
Kraftfahrzeughaube vorgesehen ist. Eine derartige verprägte
Anschraubfläche lässt sich besonders leicht an
dem entsprechenden Scharnierbügel ausbilden und bewirkt
eine formgenaue Befestigungsmöglichkeit für die
Haube.
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Bevorzugt
ist dabei vorgesehen, dass die Kunststoffumspritzung im Bereich
der Anschraubfläche zurückgesetzt ist. Dadurch
wird zunächst ein problemloses Verprägen der Anschraubfläche
ermöglicht und darüber hinaus verhindert, dass
die Kunststoffumspritzung ggf. die Montage der Kraftfahrzeughaube
stört.
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Weiterhin
kann mit Vorteil vorgesehen werden, dass zur Verbindung der Kunststoffrippen
mit dem U-förmigen Profil Löcher und/oder Prägungen und/oder
Tellerprägungen in das U-förmige Profil eingebracht
sind. Insbesondere, wenn die Kunststoffrippen in das U-förmige
Profil eingespritzt werden, lässt sich auf diese Weise
ein besserer Formschluss erreichen und insbesondere bei Verwendung
von Löchern ein Durchdringen der Löcher mit Kunststoff,
wodurch sich auf der Außenseite des U-förmigen
Profils Pfropfen bilden, die eine formschlüssige Verbindung
des Kunststoffprofils bzw. der Kunststoffrippen mit dem U-förmigen
Profil ermöglichen.
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Bevorzugt
sind die Kunststoffabschnitte in einem Kontaktbereich zwischen Scharnierbügel
und Karosserie vorgesehen. Auf diese Weise lässt sich erreichen,
dass das U-förmige Profil selbst nicht in Kontakt mit der
Karosserie gerät, sodass eine Beschädigung von
Scharnierbügel oder Karosserie vermieden werden kann.
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Besonders
ist bevorzugt, dass im Rippenkörper Befestigungselemente
vorgesehen sind. Beim Fertigen der Rippenkörper beispielsweise
im Kunststoffspritzverfahren lassen sich derartige Befestigungselemente
einfach mit einspritzen. Die Befestigungselemente können
zur Befestigung von Leitungen oder Kabeln dienen, beispielsweise
Kabeln für Leuchten im Bereich einer Kofferraumhaube oder Schläuche
für eine Scheibenreinigungsanlage. Die Befestigungselemente
werden bevorzugt ohne zusätzliche Schieber durch Zwangsentformung
in Spritzgusswerkzeug hergestellt.
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Ein
weiterer unabhängiger Gegenstand der Erfindung betrifft
ein Kraftfahrzeug mit einem Scharnierbügel der vorbezeichneten
Art. Ein derartiges Kraftfahrzeug weist gegenüber Kraftfahrzeugen
mit üblichen Scharnierbügeln einen Gewichtsvorteil
auf.
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Bevorzugt
ist an dem Kraftfahrzeug ein Widerlager für den Scharnierbügel
vorgesehen, durch das der Scharnierbügel vorspannbar ist.
Dabei weist der Scharnierbügel im Anlagebereich zum Widerlager
bevorzugt einen Kunststoffabschnitt auf. Das Widerlager kann bevorzugt
an einem Scharniergelenkhalter vorgesehen sein, wodurch kein zusätzliches Bauteil
erforderlich wird. Das Widerlager kann beispielsweise durch Flanschabstellung
bereitgestellt werden.
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Mit
Hilfe des Widerlagers kann das Scharnier im geschlossenen Haubenzustand
vorgespannt werden, was einerseits verhindert, dass beim Drücken auf
die Haube eine Relativbewegung entsteht, und was einer Klapperneigung
entgegenwirkt. Das Vorsehen eines Kunststoffabschnitts im Anlagebereich zum
Widerlager schont das Widerlager selbst, welches in der Regel aus
Metall bestehen wird und ebenso den Scharnierbügel selbst.
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Eine
weitere vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass
für den Scharnierbügel ein Anschlag vorgesehen
ist, wobei der Scharnierbügel im Anlagebereich zum Anschlag
einen Kunststoffabschnitt aufweist. Auf diese Weise kann ein Überdrehen
des Scharnierbügels und damit ggf. eine Beschädigung
des Scharniers wirksam verhindert werden. Das Vorsehen eines Kunststoffabschnitts
im Anlagebereich zum Anschlag verhindert Beschädigungen
an dem Anschlag selbst und an dem Scharnierbügel.
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Weitere
Ziele, Merkmale sowie vorteilhafte Anwendungsmöglichkeiten
der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines
Ausführungsbeispiels anhand der Zeichnungen. Dabei bilden
sämtliche beschriebenen und/oder bildlich dargestellten
Merkmale in ihrer sinnvollen Kombination den Gegenstand der vorliegenden
Erfindung, auch unabhängig von den Patentansprüchen
und deren Rückbezügen.
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Kurzbeschreibung der Figuren
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Es
zeigen schematisch:
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1 einen
erfindungsgemäßen Scharnierbügel in perspektivischer
Ansicht;
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2 den
erfindungsgemäßen Scharnierbügel aus
Ansicht A von 1;
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3 einen
vergrößerten Ausschnitt aus einem erfindungsgemäßen
Scharnierbügel in perspektivischer Darstellung;
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4 ein
U-Profil eines erfindungsgemäßen Scharnierbügels
in perspektivischer Darstellung;
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5 einen
Scharnierbügel mit Begrenzungsanschlag sowie
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6 einen
Scharnierbügel mit einem Widerlager.
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Ausführungsbeispiel
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1 zeigt
einen erfindungsgemäßen Scharnierbügel 2.
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Der
Scharnierbügel 2 ist im Wesentlichen S-förmig
gebogen und weist ein U-förmiges, aus Blech hergestelltes
U-Profil 4 sowie eine in einen Innenraum 5 des
U-Profils 4 eingespritzte Kunststoffrippenstruktur 6 auf.
Das U-förmige Profil 4 ist zur Platzersparnis
an der geschlossenen Seite des U abgeflacht ausgebildet, sodass
sich im Querschnitt des Profils im Wesentlichen ein abgerundet-viereckiges Profil,
das an einer Seite geöffnet ist, ergibt.
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Das
U-förmige Profil 4 muss also nicht zwangsläufig
rund gestaltet sein, sondern kann auch andere Querschnitte aufweisen,
zum Beispiel wie dargestellt abgeflacht-rechteckig oder andere zweckmäßige
Strukturen, die nach einer Seite hin offen sind.
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Um
eine Außenseite 13 des U-förmigen Profils 4 sind
streifenartige Kunststoffabschnitte 14 vorgesehen, von
denen in 1 nur ein einziger Streifen
zur besseren Übersichtlichkeit mit Bezugszeichen versehen
ist. Die streifenartigen Kunststoffabschnitte 14 umgeben
die Außenseite 13 des U-förmigen Profils 4 vollständig
und bewirken einen Schutz des Scharnierbügels 2 einerseits
und eine festere Verbindung zwischen Kunststoffstruktur 6 und
U-Profil 4 andererseits.
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Auf
der linken Seite weist der Scharnierbügel 2 einen
Anschluss 8 zur Befestigung an einem Scharnierlager (nicht
dargestellt) auf. Die Befestigung 8 weist ein Verstärkungselement 10 zur
Versteifung der Befestigung 8 auf. Das Verstärkungselement 10 ist an
das U-Profil 4 angeschweißt. Weiterhin ist eine Umspritzung 12 um
das Verstärkungselement 10 vorgesehen, welche
den Bereich der Scharnierlagerung schützt und ein Nachbearbeiten
der Schweißpunkte überflüssig macht.
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Auf
der rechten Seite in 1 sind zwei verprägte
Anschraubflächen 16 vorgesehen, an denen die zu
befestigende Kraftfahrzeughaube, im vorliegenden Ausführungsbeispiel
eine Kofferraumhaube, angeschraubt wird. Der erfindungsgemäße
Scharnierbügel 2 kann auch für eine Motorhaube
eingesetzt werden.
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Die
verprägten Anschraubflächen 16 sind gegenüber
dem übrigen Profil durch das Prägen erhaben, wodurch
eine problemlose Montage der zu befestigenden Haube ermöglicht
wird. Alternativ dazu ist es auch möglich, die streifenartigen
Kunststoffabschnitte im Bereich der Anschraubflächen zurückzuversetzen
oder wegzulassen.
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Die
Kunststoffrippenstruktur 6 besteht aus einzelnen Wänden 18,
welche in Richtung eines Querschnitts durch das Profil angeordnet
sind und schräg zu diesen. Die Kunststoffwände 18 bilden
dabei Knoten 20, welche sich im Bereich von in das U-Profil 4 eingebrachten
Prägungen 22 befinden. Dies trägt besonders
zur Versteifung des Scharnierbügels 2 bei.
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2 zeigt
den Scharnierbügel 2 aus 1 aus der
Ansicht A, also von der geschlossenen Seite des U-Profils 4 betrachtet.
Die streifenartigen Kunststoffabschnitte 14 umgreifen das
U- Profil 4 vollständig von dessen Außenseite 13.
Die streifenartigen Kunststoffabschnitte 14 sind dabei
im Bereich der Tellerprägungen 22 vorgesehen,
welche ebenfalls Löcher 26 aufweisen, durch welche
der Kunststoff durchfließen kann. Auf diese Weise wird
eine höhere Stabilität der streifenartigen Kunststoffabschnitte
bewirkt, da im Bereich der Tellerprägungen 22 ebenfalls ein
Stoffschluss mit weiterem Kunststoffmaterial stattfindet.
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3 zeigt
einen vergrößerten Ausschnitt eines erfindungsgemäßen
Scharnierbügels 2 in perspektivischer Ansicht.
In die Kunststoffrippenstruktur 6 ist eine Klemme 24 eingebracht,
die zur Halterung eines Stromkabels dient, das mit Hilfe der Befestigung 24 entlang
des Scharnierbügels 2 führbar ist. Die
Befestigung ist bevorzugt an einigen der Wände 18 angebracht,
die einerseits in Richtung eines Querschnitts durch das Kunststoffprofil 4 führen
und andererseits mit einem streifenartigen Kunststoffabschnitt 14 versehen
sind, was die Ausbildung einer Öffnung der Befestigung 24 erleichtert
und was die Belastbarkeit der Befestigung 24 erhöht.
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4 zeigt
das U-Profil 4 ohne Kunststoffeinsatz nach dem Tiefziehen,
Prägen, ggf. Stanzen und Anbringung des Verstärkungselements 10 im Bereich
der Befestigung des Scharnierbügels 8 am Scharniergelenk.
Auf der geschlossenen Unterseite des U-Profils 4 sind eine
Vielzahl von Tellerprägungen 22 eingebracht, in
deren Mitte Löcher 26 gestanzt sind, durch die
beim Verspritzen Kunststoff hindurchfließen kann. Die Tellerprägungen 22 sind
in etwa mittig auf der Unterseite des U-förmigen Profils 4 angeordnet
und bilden die Basen für Knoten 20, von denen
aus sich die Kunststoffrippen erstrecken oder in denen Wände
in Querschnittsrichtung durch das Profil angeordnet sind.
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Zur
Herstellung der Kunststoffverrippung wird das U-Profil 4 in
eine Spritzform eingelegt und der Kunststoff direkt in das Profil
eingespritzt.
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In 5 ist
ein Scharnierbügel 2 im montierten Zustand an
einem Fahrzeug (nicht dargestellt) gezeigt. Der Scharnierbügel 2 befindet
sich dabei in einer Offenstellung. Zur Begrenzung des Drehbereichs
des Scharnierbügels 2 ist karosserieseitig ein Anschlag 28 vorgesehen.
In dem vergrößerten Abschnitt ist zu erkennen,
dass ein streifenartiger Kunststoffabschnitt 14 genau in
dem Bereich vorgesehen ist, in welchem der Anschlag 28 angeordnet ist.
Auf diese Weise kann eine Beschädigung des U-Profils 4 bzw.
des Anschlags 28 verhindert werden und darüber
hinaus eine Geräuschdämmung beim Kontakt des Scharnierbügels 2 mit
dem Anschlag 28 erreicht werden.
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Da
der streifenartige Kunststoffabschnitt 14 durch häufigen
Kontakt mit dem Anschlag 28 stärker belastet ist,
kann der betreffende Kunststoffabschnitt bevorzugt dicker ausgebildet
sein.
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6 zeigt
einen Scharnierbügel 2 in einer Geschlossen-Stellung.
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Bevorzugt
am Scharniergelenk ist ein weiterer Anschlag 32 vorgesehen,
mit Hilfe dessen der Scharnierbügel 2 in Geschlossen-Stellung
vorspannbar ist, um Klappern zu vermeiden und um eine Relativbewegung
der zu haltenden Haube in Z-Richtung zu verhindern. Damit lässt
sich die Qualitätsanmutung verbessern.
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Bei
Belastungen der Motorhaube im Bereich der Scharnierbefestigung 8 in –Z-Richtung,
z. B. bei einem Unfall mit einem Fußgänger, kann
der Scharnierbügel 2 über eine Rampe
(34) nach unten, also in Belastungsrichtung, ausweichen
und so das Verletzungsrisiko mindern.
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Sollte
der erfindungsgemäße Scharnierbügel für
eine Motorhaube eingesetzt werden, wird die Motorhaube durch Pufferelemente,
die karosserieseitg befestigt sind, in –Z-Richtung vorgespannt
(Ausrichtung der Haube zum Kotflügel). In +Z-Richtung erfolgt
die Vorspannung über einen dem Anschlag 32 entsprechenden
Anschlag am Scharnierbügel.
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- 2
- Scharnierbügel
- 4
- U-Profil
- 5
- Innenraum
- 6
- Kunststoffrippenstruktur
- 8
- Befestigung
(Scharnierdrehpunkt)
- 10
- Verstärkungselement
- 12
- Umspritzung
- 13
- Außenseite
- 14
- streifenartige
Kunststoffabschnitte
- 16
- Anschraubflächen
- 18
- Kunststoffwände
- 20
- Knoten
- 22
- Prägungen
- 24
- Befestigung
- 26
- Löcher
- 28
- Anschlag
- 32
- Anschlag
- 34
- Rampe
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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