DE102009031338A1

DE102009031338A1 - Vorrichtung zur schwenkbaren Befestigung eines Fahrzeugbauteils an einem Fahrzeug mittels zweier am Fahrzeugbauteil und am Fahrzeug befestigter Scharniere

Info

Publication number: DE102009031338A1
Application number: DE200910031338
Authority: DE
Inventors: Peter Dipl.-Ing. Hager (FH); Frank Dipl.-Ing. Holl (FH)
Original assignee: Daimler AG
Current assignee: Mercedes Benz Group AG
Priority date: 2009-07-01
Filing date: 2009-07-01
Publication date: 2011-01-05

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur schwenkbaren Befestigung eines Fahrzeugbauteils (1) an einem Fahrzeug mittels zweier am Fahrzeugbauteil (1) und am Fahrzeug befestigter Scharniere (3.1 und 3.2). Erfindungsgemäß ist in einem Inneren des jeweiligen Scharniers (3.1 und 3.2) ein Ausgleichselement (15) derart mit einem Ende stirnseitig auf einen jeweiligen Lagerzapfen (6) einwirkend und mit dem gegenüberliegenden Ende am Scharnier (3.1 und 3.2) abgestützt angeordnet, dass eine Längenänderung des Fahrzeugbauteils (1) ausgleichbar ist.

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur schwenkbaren Befestigung eines Fahrzeugbauteils an einem Fahrzeug mittels zweier am Fahrzeugbauteil und am Fahrzeug befestigter Scharniere gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
In der Offenlegungsschrift DE 10 2007 010 820 ist ein Klappdeckel für Kraftfahrzeuge beschrieben.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine gegenüber dem Stand der Technik verbesserte Vorrichtung zur schwenkbaren Befestigung eines Fahrzeugbauteils an einem Fahrzeug mittels zweier am Fahrzeugbauteil und am Fahrzeug befestigter Scharniere anzugeben.
Die Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch eine Vorrichtung mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1.
Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.
Bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung zur schwenkbaren Befestigung eines Fahrzeugbauteils an einem Fahrzeug mittels zweier am Fahrzeugbauteil und am Fahrzeug befestigter Scharniere, ist im Inneren des jeweiligen Scharniers ein Ausgleichselement derart mit einem Ende stirnseitig auf einen jeweiligen Lagerzapfen einwirkend und mit dem gegenüberliegenden Ende am Scharnier, insbesondere am Lagerbock abgestützt angeordnet, dass eine Längenänderung des Fahrzeugbauteils ausgleichbar ist.
Bedingt durch thermische Längenänderungen des Fahrzeugbauteils kann es zu unterschiedlichen Spaltmaßen zwischen der Fahrzeugkarosserie und dem Fahrzeugbauteil kommen.
Durch die in den Scharnieren integrierten Ausgleichselemente, welche die in dem Fahrzeugbauteil angeordneten Lagerbuchsen mit jeweils gleich großen und gegensinnig wirkenden Kräften beaufschlagen, wird das Fahrzeugbauteil vorteilhafterweise zwischen den beiden Scharnieren zentriert und somit mittig gehalten.
Mit anderen Worten: Das beispielsweise als Klappe ausgebildete Fahrzeugbauteil zentriert sich durch die gegensinnig aufgebrachten Kompressionskräfte der Ausgleichselemente selbst.
Somit werden besonders vorteilhafterweise Einstellarbeiten während einer Montage vereinfacht oder vermieden.
Ausführungsbeispiele der Erfindung werden anhand von Zeichnungen näher erläutert.
Dabei zeigen:
1 schematisch eine Vorrichtung zur schwenkbaren Befestigung eines Fahrzeugbauteils an einem Fahrzeug mittels zweier am Fahrzeugbauteil und am Fahrzeug befestigter Scharniere und
2 schematisch eine Schnittdarstellung eines Scharniers.
Einander entsprechende Teile sind in allen Figuren mit den gleichen Bezugszeichen versehen.
In 1 ist eine Darstellung eines Fahrzeugbauteils 1 mit einem Scharnierkanal 2 und zwei Scharnieren 3.1 und 3.2 abgebildet.
Der Scharnierkanal 2 ist an einer oberen Kante des Fahrzeugbauteils 1 angeordnet und beispielsweise mit einem rechteckigen Querschnitt, welcher im Inneren hohl ausgebildet ist, ausgeformt. Ein solcher Scharnierkanal wird beispielsweise mittels des so genannten Rollformens und Umkantens hergestellt.
Das Fahrzeugbauteil 1 ist vorzugsweise aus einem Metall, besonders bevorzugt aus Aluminium, ausgebildet.
Das Fahrzeugbauteil 1 ist beispielsweise als Klappe an einer nicht näher dargestellten Fahrzeugkarosserie, insbesondere als seitlich an einem Bus angeordnete Klappe, ausgebildet.
Das Fahrzeugbauteil 1 ist mit zwei Scharnieren 3.1 und 3.2 an einer nicht näher dargestellten Fahrzeugkarosserie befestigt. Die Scharniere 3.1 und 3.2 sind vorzugsweise derart an oder in räumlicher Nähe eines oberen Bereichs der beiden seitlichen Außenkanten des Fahrzeugbauteiles 1 angeordnet, dass eine Öffnung des als Klappe ausgebildeten Fahrzeugbauteiles 1 in horizontaler Richtung erfolgt.
An einer Innenseite des Fahrzeugbauteiles 1 ist umlaufend der Verstärkungsrahmen 4 an oder in räumlicher Nähe einer Außenkante des Fahrzeugbauteiles 1 zu einer Erhöhung einer Stabilität und einer Verwindungssteifigkeit des Fahrzeugbauteiles 1 angeordnet und befestigt. Dieser Verstärkungsrahmen 4 ist vorzugsweise aus einem rechteckigen Hohlprofil, beispielsweise aus einem metallischen Werkstoff, gebildet. In einer besonders günstigen Ausführungsform sind die Scharniere 3.1 und 3.2 an dem Verstärkungsrahmen 4 befestigt.
An der den Scharnieren 3.1 und 3.2 gegenüber liegenden Seite des Verstärkungsrahmens 4 ist mindestens eine nicht näher dargestellte Verriegelungsvorrichtung im Verstärkungsrahmen 4 integriert angeordnet. In alternativen Ausführungsformen können die Anzahl und die Positionierung der Verriegelungsvorrichtungen im Verstärkungsrahmen 4 variieren.
Die Scharniere 3.1 und 3.2 umfassen jeweils zumindest einen Lagerbock 5, einen Lagerzapfen 6 und eine um den Lagerzapfen 6 frei drehbare Lagerbuchse 7. Ein solches Scharnier ist in einer Schnittdarstellung in 2 näher dargestellt.
Der Lagerbock 5 ist nicht näher dargestellt zumindest bereichsweise derart flächig ausgebildet und mit zumindest einer, vorzugsweise mehreren Aussparungen versehen, dass er mit entsprechenden mit den Aussparungen korrespondierenden Befestigungsmitteln, beispielsweise herkömmlichen Schrauben, an der Fahrzeugkarosserie befestigbar ist.
Der Lagerzapfen 6 ist form- und/oder stoffschlüssig in einer Aussparung 8 des Lagerbocks 5, welche beispielsweise als Durchgangsbohrung ausgebildet ist, angeordnet.
Ein im Lagerbock 5 angeordneter Oberflächenbereich des Lagerzapfens 6 ist gerändelt. Eine Rändelung sind mittels Rändeln hergestellte umlaufende Rillen, die einen Rotationskörper griffiger gestalten und beispielsweise ein Abrutschen verhindern. Die Rändelung kann dabei in verschiedenen Formen und Mustern ausgebildet und entweder durch Fräsen, Drücken oder durch Prägen mittels einer Drehmaschine hergestellt werden.
Der Lagerzapfen 6 wird mit seinem gerändelten Oberflächenbereich in die Aussparung 8 des Lagerbocks 5 gepresst. Dadurch ist eine verdreh- und verschiebesichere Verbindung zwischen den beiden Bauelementen ermöglicht.
Eine Außenkontur der Lagerbuchse 7 ist derart ausgebildet, dass die Außenkontur der Lagerbuchse 7 mit einer Innenkontur des Scharnierkanals 2 korrespondiert. In einem seitlichen Bereich der Lagerbuchse 7 ist eine Ausnehmung 9 derart angeordnet und ausgeformt, das ein zungenartig geformter, abstehender Abschnitt 10 entsteht, an dessen freiem Ende eine Rastnase 11 angeordnet ist.
Bei einer Montage der Lagerbuchse 7 im Scharnierkanal 2 des Fahrzeugbauteils 1 wird die Lagerbuchse 7 derart in den Scharnierkanal 2 eingeführt, dass die Rastnase 11 der Lagerbuchse 7 in einer mit der Rastnase 11 korrespondierenden Aussparung 12 in der Wandung des Scharnierkanals 2 einrastet und die Lagerbuchse 7 somit im Scharnierkanal 2 sicher gehalten ist. In einer alternativen Ausführungsform kann die Lagerbuchse 7 in nicht näher dargestellter Art und Weise im Scharnierkanal 2 verklebt sein.
In der Lagerbuchse 7 ist eine Ausnehmung 13 angeordnet, welche beispielsweise als eine so genannte Sacklochbohrung ausgebildet ist. Als Sackloch wird eine Bohrung bezeichnet, die das Werkstück nicht vollständig durchdringt, also eine bestimmte Tiefe hat. Am unteren Ende der Sacklochbohrung ist eine Grundfläche 14 angeordnet. Eine beispielsweise runde Innenkontur der Ausnehmung 13 ist derart korrespondierend zu einer Außenkontur des Lagerzapfens 6 ausgebildet, dass die Lagerbuchse 7 auf dem Lagerzapfen 6 anordenbar und frei drehbar sowie in der Längsrichtung frei verschiebbar ist.
Die Lagerbuchse 7 ist als ein Formteil ausgebildet und beispielsweise aus einem Metall oder einem Kunststoff gefertigt.
In einem montierten Zustand des Scharniers 3.1 oder 3.2 ist auf der Grundfläche 14 der Aussparung 13 der Lagerbuchse 7 ein Ausgleichselement 15 angeordnet. Das Ausgleichselement 15 ist als ein vorzugsweise dauerelastischer Formkörper ausgebildet und beispielsweise aus einem Polymer gefertigt. Das Ausgleichselement 15 ist beispielsweise zylinderförmig ausgebildet und weist eine Außenkontur auf, die weitgehend korrespondierend zur Innenkontur der Aussparung 13 ausgeführt ist.
In einem montierten Zustand des Scharniers 3.1 oder 3.2 ist das Ausgleichselement 15 in einer Normallage A vorgespannt montiert. Eine entspannte Lage B des Ausgleichselements 15 ist in der 2 gestrichelt dargestellt. Eine maximal mögliche Kompression C des Ausgleichselements 15 ist ebenfalls gestrichelt in 2 dargestellt.
Das Ausgleichselement 15 ist mit seinem einen Ende an der Grundfläche 14 der Aussparung 13 abgestützt und liegt mit seinem anderen Ende an einer Stirnseite 16 des Lagerzapfens 6 an. Durch die Vorspannung des Ausgleichselements 15 übt das Ausgleichselement 15 eine Vorspannkraft auf den Lagerzapfen 6 und den damit verbundenen Lagerbock 5 oder respektive auf die Lagerbuchse 7 in Wirkrichtung D aus, wodurch die auf dem Lagerzapfen 6 axial frei verschiebbare Lagerbuchse 7 und somit das mit der Lagerbuchse 7 beispielsweise verrastete Fahrzeugteil 1 jeweils in entgegen gesetzte Richtung bewegt werden.
Die beiden Scharniere 3.1 und 3.2 sind derart an der Fahrzeugkarosserie angeordnet, dass die beiden Lagerzapfen 6 fluchtend und vorzugsweise parallel zu einer Längsachse des Fahrzeugs angeordnet sind und eine Drehachse bilden, um welche das Fahrzeugbauteil 1 horizontal schwenkbar ist.
In einem montierten Zustand des Fahrzeugbauteils 1 an der Fahrzeugkarosserie sind die beiden Scharniere 3.1 und 3.2 spiegelbildlich an der Fahrzeugkarosserie angeordnet, d. h. der Lagerbock 5 ist beispielsweise jeweils in Richtung der jeweiligen Seitenkante des Fahrzeugbauteils 1 weisend angeordnet. Durch diese gegensinnige Anordnung der Scharniere 3.1 und 3.2 ist vorteilhafterweise eine gegenläufige Wirkrichtung D der Vorspannkräfte der beiden Ausgleichselemente 15 in den Scharnieren 3.1 und 3.2 erreicht.
Während einer Montage des Fahrzeugbauteils 1 an oder in einer Aussparung der Fahrzeugkarosserie werden die Lagerböcke 5 der Scharniere 3.1 und 3.2 an nicht näher dargestellten Säulen der Fahrzeugkarosserie montiert. Durch Fertigungstoleranzen kann der Säulenabstand größer oder kleiner ausgebildet sein als der theoretische, in einer Bauteilzeichnung vorgegebene, Abstand. Dadurch ergeben sich Abweichungen und eine unterschiedliche Größe des Konstruktionsspalts E zwischen Lagerbock 5 und Lagerbuchse 7. Das Ausgleichselement 15 wird so vorgespannt, das ein Toleranzausgleich des Konstruktionsspalts E stattfindet. Die Lagerböcke 5 werden jeweils mittig auf die Säule der Fahrzeugkarosserie eingestellt, das Fahrzeugteil 1 und somit die Klappe zentriert sich durch die gegenläufig wirkenden Vorspannkräfte der Ausgleichselemente 15 selbst. Dadurch werden Fehleinstellungen während einer Montage des Fahrzeugbauteils 1, beispielsweise einer Montage auf einen einseitigen Nullspalt des Konstruktionsspalts E, sicher vermieden.
Bei einem Betrieb des Fahrzeugs dehnt sich das Fahrzeugbauteil 1, welches beispielsweise aus Aluminium gefertigt ist, bei Wärme schneller und stärker aus als die übrige Fahrzeugkarosserie, welche beispielsweise aus Stahl gefertigt ist. Dadurch wird das Ausgleichselement 15 zusätzlich komprimiert. Durch die gegenläufigen Wirkrichtungen D der Vorspannkräfte der beiden Ausgleichselemente 15 in den Scharnieren 3.1 und 3.2 auf der linken und rechten Seite des Fahrzeugbauteils 1 wird das Fahrzeugbauteil 1 weitgehend mittig zwischen den beiden bei der Montage justierten Lagerböcken 5 gehalten.
Bei Kälte zieht sich das Fahrzeugbauteil 1 schneller zusammen als die übrige Fahrzeugkarosserie. Das Ausgleichselement 15 wird entlastet. Aufgrund der Vorspannung der beiden Ausgleichselemente 15 in den Scharnieren 3.1 und 3.2 wirken weiterhin die gegenläufigen Vorspannkräfte der beiden Ausgleichselemente 15 auf der linken und rechten Seite des Fahrzeugbauteils 1. Das Fahrzeugbauteil 1 wird dadurch weitgehend mittig zwischen den justierten Lagerböcken 5 gehalten.
Durch die erfindungsgemäße Ausbildung der Vorrichtung wird das Fahrzeugbauteil 1 immer mittig zentriert zwischen den Lagerböcken 5 gehalten. Bei jedem Öffnungs- und Schließvorgang zentriert sich das Fahrzeugbauteil 1 vorteilhafterweise in der Aussparung der Fahrzeugkarosserie selbst. Somit wird eine thermisch bedingte Längenänderung des Fahrzeugbauteils 1 kompensiert.
Durch die erfindungsgemäße Ausbildung der Vorrichtung zur schwenkbaren Befestigung des Fahrzeugbauteils 1 an einem Fahrzeug mittels der oben beschriebenen zwei am Fahrzeugbauteil 1 und am Fahrzeug befestigten Scharniere 3.1, 3.2 werden vorteilhafterweise Bauraumbedarf und Gewicht verringert, die Kosten gesenkt, eine Montagezeit verkürzt und die Ergonomie in der Produktion verbessert.
Bezugszeichenliste

1: Fahrzeugbauteil
2: Scharnierkanal
3.1 und 3.2: Scharnier
4: Verstärkungsrahmen
5: Lagerbock
6: Lagerzapfen
7: Lagerbuchse
8: Aussparung
9: Ausnehmung
10: Abschnitt
11: Rastnase
12: Aussparung
13: Ausnehmung
14: Grundfläche
15: Ausgleichselement
A: Normallage
B: entspannte Lage
C: Kompression
D: Wirkrichtung
E: Konstruktionsspalt

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

- DE 102007010820 A [0002]

Claims

Vorrichtung zur schwenkbaren Befestigung eines Fahrzeugbauteils (1) an einem Fahrzeug mittels zweier am Fahrzeugbauteil (1) und am Fahrzeug befestigter Scharniere (3.1, 3.2), dadurch gekennzeichnet, dass im Inneren des jeweiligen Scharniers (3.1, 3.2) ein Ausgleichselement (15) derart mit einem Ende stirnseitig auf einen jeweiligen Lagerzapfen (6) einwirkend und mit dem gegenüberliegenden Ende am Scharnier (3.1, 3.2) abgestützt angeordnet ist, dass eine Längenänderung des Fahrzeugbauteils (1) ausgleichbar ist.
Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass ein erstes Ausgleichselement (15) eines ersten Scharniers (3.1) in Wechselwirkung mit einem zweiten Ausgleichselement (15) eines zweiten Scharniers (3.2) tritt.
Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Ausgleichselement (6) als ein elastischer Formkörper, insbesondere aus Polymer, ausgebildet ist.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Ausgleichselement (6) im geschlossenen Endbereich einer sacklochförmigen Aussparung (13) in der Lagerbuchse (7) des jeweiligen Scharniers (3.1, 3.2) angeordnet ist.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das jeweilige Scharnier (3.1, 3.2) zumindest einen Lagerbock (5), einen Lagerzapfen (6) und eine um den Lagerzapfen (6) frei drehbare Lagerbuchse (7) umfasst.
Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass ein Oberflächenbereich des Lagerzapfens (6), welcher im Lagerbock (5) angeordnet ist, gerändelt ist.
Vorrichtung nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Lagerzapfen (6) form- und/oder stoffschlüssig im Lagerbock (5) angeordnet ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Lagerbuchse (7) in einem Scharnierkanal (2) des Fahrzeugbauteils (1) form- und/oder stoffschlüssig angeordnet ist.
Vorrichtung nach Anspruch 5 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Lagerbuchse (7) frei drehbar und axial verschiebbar auf dem Lagerzapfen (6) angeordnet ist.
Vorrichtung nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass an jeder der beiden Außenseiten des Fahrzeugbauteils (6) jeweils ein Scharnier (3.1 und 3.2) derart angeordnet ist, dass der Lagerbock (5) des jeweiligen Scharniers (3.1 und 3.2) in Richtung einer Außenkante des Fahrzeugbauteils (6) weist.
Vorrichtung nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Fahrzeugbauteil (1) als eine um eine horizontale Achse schwenkbare Klappe ausgebildet ist.