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Die vorliegende Erfindung liegt auf dem Gebiet der Kraftfahrzeugtechnik und betrifft ein Scharnier für eine Fahrzeugklappe.
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Stand der Technik
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In Kraftfahrzeugen verbaute Heckklappen sind typischer Weise durch zwei am oberen Rand der Klappe befestigte Klappenscharniere an der Fahrzeugkarosserie angelenkt. Das Klappenscharnier kann in vielfältiger Weise ausgebildet sein, wobei sich technische einfache Konstruktionen, in denen Gelenkzapfen in Hülsen schwenkbar aufgenommen sind, in der praktischen Anwendung bewährt haben. In fertigungstechnischer Hinsicht können solche einfachen Klappenscharniere allerdings Probleme aufwerfen.
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Aufgabenstellung
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Demgegenüber besteht die Aufgabe der vorliegenden Erfindung darin, im Stand der Technik bekannte Klappenscharniere in vorteilhafter Weise weiterzubilden. Diese und weitere Aufgaben werden nach dem Vorschlag der Erfindung durch ein Klappenscharnier mit den Merkmalen des unabhängigen Patentanspruchs gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind durch die Merkmale der Unteransprüche angegeben.
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Erfindungsgemäß ist ein Scharnier für eine Klappe eines Fahrzeugs gezeigt. Das Scharnier umfasst ein erstes Scharnierteil zur Befestigung an einer Fahrzeugkarosserie, sowie ein zweites Scharnierteil zur Befestigung an der Klappe. Die beiden Scharnierteile sind durch eine Gelenkverbindung um eine Scharnierachse drehbar verbindbar bzw. verbunden, wobei die Gelenkverbindung so ausgebildet ist, dass das zweite Scharnierteil mit dem ersten Scharnierteil abnehmbar (zerstörungsfrei lösbar) verbunden werden kann bzw. verbunden ist. Dabei weist das erste Scharnierteil einen ersten Basisabschnitt auf, der mit zwei frei endenden, mit einem Zwischenabstand gegenüberliegend angeordneten Gelenkbacken verbunden ist. Beispielsweise verfügt das erste Scharnierteil über einen flächig-ebenen ersten Basisabschnitt, an den die beiden Gelenkbacken beispielsweise zumindest annähernd senkrecht abstehend angeformt sind. Das zweite Scharnierteil weist einen zweiten Basisabschnitt auf, der mit einem Gelenkkörper verbunden ist, welcher so ausgebildet ist, dass er zwischen den beiden Gelenkbacken aufgenommen werden kann. Beispielsweise verfügt das zweite Scharnierteil über einen flächig-ebenen zweiten Basisabschnitt, an den ein buchsenförmiger Gelenkkörper angeformt ist.
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Wesentlich hierbei ist, dass die beiden Gelenkbacken durch zumindest einen Verbindungsabschnitt, welcher ein Abschnitt des ersten Scharnierteils ist, zug- und druckfest miteinander verbunden sind, so dass die beiden Gelenkbacken in ihrer relativen Position zueinander fixiert sind. Insbesondere kann somit durch den Verbindungsabschnitt ein Zwischenabstand der beiden Gelenkbacken fixiert werden.
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In vorteilhafter Weise ermöglicht das erfindungsgemäße Scharnier durch Fügen der Gelenkverbindung eine einfache Montage der Klappe an der Fahrzeugkarosserie sowie durch (zerstörungsfreies) Lösen der Gelenkverbindung eine einfache Demontage der Klappe von der Karosserie. So kann die Klappe bei der Fahrzeugfertigung am Band zunächst an der Karosserie montiert und gegebenenfalls justiert werden, um anschließend wieder entfernt zu werden, beispielsweise um einen am oberen Klappenrand befindlichen Wasserkanal zu lackieren. Eine erneute Montage der Klappe an der Karosserie ist problemlos möglich.
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Typischer Weise tritt bei der Montage des ersten Scharnierteils an der Karosserie eine Verformung des ersten Basisabschnitts auf. Grund für eine solche Verformung des ersten Basisabschnitts sind in der Serienfertigung unvermeidbare Formtoleranzen der Karosserie sowie eine gewisse Nachgiebigkeit bzw. Weichheit der Karosserie beim Montieren des ersten Scharnierteils. Ein besonderer Vorteil des erfindungsgemäßen Scharniers ergibt sich aus der Tatsache, dass durch den Verbindungsabschnitt bei der Montage des ersten Scharnierteils an der Karosserie eine Änderung des Zwischenabstands der beiden Gelenkbacken aufgrund einer Verformung des ersten Basisabschnitts verhindert werden kann. Eine Anlenkung der Klappe an der Karosserie durch die Gelenkverbindung ist somit problemlos möglich.
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Dies gilt in besonderem Maße für den erfindungsgemäß bevorzugten Fall einer Fertigung der beiden Scharnierteile aus einem Werkstoff mit relativ dünner Materialstärke von beispielsweise maximal 5 mm, welche in Abhängigkeit des verwendeten Materials insbesondere im Bereich von 3 bis 4,5 mm liegen kann. In diesem Fall tritt bei einer Formänderung des ersten Basisabschnitts ohne entsprechende Maßnahmen in der Regel eine Änderung des Zwischenabstands der beiden Gelenkbacken auf, wodurch erhebliche Probleme bei der Klappenmontage in der Serienfertigung von Kraftfahrzeugen entstehen können. Vorzugsweise wird für die Herstellung der beiden Scharnierteile dünnes (Stahl-)Blech oder Leichtmetallwerkstoff eingesetzt, wobei aber auch denkbar ist, die beiden Scharnierteile aus einem nichtmetallischen Werkstoff, beispielsweise Kunststoff oder glasfaserverstärkte Karbonfaser, herzustellen. Durch das Material geringer Materialstärke kann in vorteilhafter Weise eine Gewichtsreduktion des Fahrzeugs erreicht werden, wodurch der Kraftstoffverbrauch verringerbar ist.
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Im erfindungsgemäßen Scharnier verbindet der Verbindungsabschnitt die beiden Gelenkbacken zug- und druckfest miteinander, wobei vor allem dessen Druckfestigkeit wichtig ist, da aufgrund eines typischer Weise auftretenden Eindellens der Karosserie bei der Montage des ersten Scharnierteils die beiden Gelenkbacken aufeinander zu gedrückt werden, so dass durch den Verbindungsabschnitt eine Verringerung des Zwischenabstands verhindert wird. Der Verbindungsabschnitt kann zu diesem Zweck beispielsweise als Verbindungssteg oder Verbindungsleiste ausgebildet sein, wobei er beispielsweise in Form einer an den Basisabschnitt angeformten Verbindungsleiste ausgebildet ist, wodurch in einfacher Weise eine besonders hohe Druckfestigkeit realisiert werden kann und der Verbindungsabschnitt in fertigungstechnischer Hinsicht besonders einfach und kostengünstig herstellbar ist.
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Eine Montage des ersten Scharnierteils an der Fahrzeugkarosserie kann in vielfältiger Weise erfolgen, wobei das erste Scharnierteil zu diesem Zweck beispielsweise über zumindest einen Befestigungsbolzen verfügt, durch den das erste Scharnierteil mit der Fahrzeugkarosserie verbindbar ist. Der Befestigungsbolzen ist beispielsweise senkrecht zu einem eben ausgebildeten ersten Basisabschnitt angeordnet.
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Bei einer technisch besonders einfachen Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Scharniers sind die beiden Gelenkbacken jeweils mit einer Öffnung zur Aufnahme eines den Gelenkkörper im montierten Zustand durchsetzenden Gelenkstifts versehen, wobei der Gelenkkörper zu diesem Zweck beispielsweise in Form einer Buchse ausgeführt ist, die so ausgebildet ist, dass das zweite Scharnierteil um den Gelenkstift verschwenkt werden kann. Vorteilhaft kann der Gelenkstift zur Lagesicherung mittels eines (zerstörungsfrei) abnehmbaren bzw. lösbaren Sicherungselements fixiert werden, so dass die beiden Scharnierteile in einfacher Weise an der Gelenkverbindung gefügt oder gelöst werden können, um die Klappe an der Karosserie zu montieren bzw. zu demontieren.
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Besonders vorteilhaft verfügt das erfindungsgemäße Scharnier über eine Verdrehsicherungseinrichtung zur Verdrehsicherung des Gelenkstifts, so dass ein (Mit-)Drehen des Gelenkstifts beim Schwenken der Klappe verhindert wird. Durch diese Maßnahme kann die Belastung des Scharniers beim Schwenken der Klappe deutlich vermindert werden, wodurch Verschleiß reduzierbar sind. Beispielsweise ist zu diesem Zweck am Gelenkstift ein Zapfen angeformt, der formschlüssig in eine entsprechende Ausnehmung einer Gelenkbacke greifen kann, so dass der Gelenkstift mit den beiden Gelenkbacken drehfest verbunden ist.
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Die Erfindung erstreckt sich weiterhin auf ein Fahrzeug, insbesondere Kraftfahrzeug, das mit wenigstens einem wie oben beschriebenen Scharnier zum Anlenken einer Klappe, insbesondere Heckklappe, ausgerüstet ist.
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Es versteht sich, dass die verschiedenen Ausgestaltungen der Erfindung einzeln oder in beliebigen Kombinationen realisiert sein können. Insbesondere sind die vorstehend genannten und nachstehend zu erläuternden Merkmale nicht nur in den angegebenen Kombinationen, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung einsetzbar, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen.
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Ausführungsbeispiel
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Die Erfindung wird nun anhand eines Ausführungsbeispiels naher erläutert, wobei Bezug auf die beigefügten Zeichnungen genommen wird. Es zeigen:
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1 eine perspektivische Ansicht eines Ausführungsbeispiels des erfindungsgemäßen Scharniers im montierten Zustand;
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2 eine perspektivische Seitenansicht des Scharniers von 1;
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3 perspektivische Ansichten der beiden Scharnierteile des Scharniers von 1 im demontierten Zustand.
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In den Figuren ist anhand von Perspektivdarstellungen ein allgemein mit der Bezugszahl 1 bezeichnetes Scharnier zur gelenkigen Anbindung einer Heckklappe 5 an eine Karosserie 4 eines nicht weiters dargestelltes Kraftfahrzeug veranschaulicht. Demnach umfasst das Scharnier 1 ein aus Stahlblech gefertigtes erstes Scharnierteil 2 zur Montage an der Karosserie 4 und ein gleichermaßen aus Stahlblech gefertigtes zweites Scharnierteil 3 zur Montage an der Heckklappe 5. In 2 sind jeweils Abschnitte der Karosserie 4 und der Heckklappe 5 im Längsschnitt durch das Fahrzeug gezeigt. In den Figuren ist jeweils nur ein Scharnier 1 gezeigt, wobei es sich versteht, dass in der Regel zumindest zwei Scharniere 1 zur Anlenkung der Heckklappe 5 vorgesehen sind.
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Das erste Scharnierteil 2 verfügt über einen flächigen, zumindest annähernd ebenen, ersten Basisabschnitt 6, an den zwei einander gegenüberliegend angeordnete Gelenkbacken 7 angeformt sind. Die beiden frei endenden Gelenkbacken 7 stehen in etwa senkrecht vom ersten Basisabschnitt 6 ab und haben eine leicht S-förmig geschwungene Kontur. An ihren beiden Endabschnitten 8 sind sie jeweils mit einer kreisrunden Backenöffnung 9 versehen.
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Andererseits ist am ersten Basisabschnitt 6 beispielsweise durch Einpressen ein in etwa mittig angeordneter, erster Schraubbolzen 10 drehfest angebracht. Dabei durchsetzt ein mit einem Außengewinde versehener, erster Bolzenschaft 12 des ersten Schraubbolzens 10 eine nicht näher dargestellte Öffnung des ersten Basisabschnitts, wobei ein erster Bolzenkopf 11 dem ersten Basisabschnitt 6 anliegt. Zur Befestigung des ersten Scharnierteils 2 an der Karosserie 4 wird der erste Bolzenschaft 12 durch eine Karosserieöffnung 14 gesteckt und mit einer Schraubenmutter 13 verschraubt. Zwischen der Schraubenmutter 13 und Karosserie 4 wird eine erste Unterlegscheibe 15 angeordnet.
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Das zweite Scharnierteil 3 verfügt über einen flächigen, zumindest annähernd ebenen, zweiten Basisabschnitt 16, an den eine Scharnierbuchse 17 angeformt ist. Über den zweiten Basisabschnitt 16 kann das zweite Scharnierteil 3 in einfacher Weise an der Heckklappe 5 montiert werden. Das zweite Scharnierteil 3 weist zu diesem Zweck nicht näher dargestellte Öffnungen auf, die jeweils von einem zweiten Bolzenschaft 28 eines zweiten Schraubbolzens 26 durchstellt werden, die beispielsweise mit einer nicht dargestellten Schraubenmutter verschraubt werden können. Dabei gelangen zweite Bolzenköpfe 27 jeweils über zweite Unterlegscheiben 29 zur Anlage gegen den zweiten Basisabschnitt 16 des zweiten Scharnierteils 3.
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Die beiden aus dünnem Blech gefertigten Scharnierteile 2, 3 haben jeweils eine Materialstärke, die vorteilhaft im Bereich von 3 bis 4,5 mm liegt und beispielsweise ca. 3 mm beträgt, wodurch Fahrzeuggewicht eingespart werden kann. Denkbar ist jedoch auch, die Scharnierteile 2, 3 aus einem Leichtmetallwerkstoff, wie Aluminium oder eine Aluminiumlegierung, oder einem nichtmetallischen Werkstoff herzustellen, wobei die Materialstärke gleich oder geringer sein kann.
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Im Scharnier 1 ist die Scharnierbuchse 17 so dimensioniert, dass sie passgenau in einen von den beiden Gelenkbacken 7 geformten Zwischenraum mit einem Abstand X zwischen den beiden Gelenkbacken 7 eingefügt werden kann. Dabei kann ein Buchsenloch 18 zu den beiden Backenöffnungen 9 fluchtend angeordnet werden. Zur Montage des zweiten Scharnierteils 3 am ersten Scharnierteil 2 kann ein Gelenkstift 19 durch die beiden Backenöffnungen 9 gesteckt werden, wobei die Scharnierbuchse 17 vom Gelenkstift 19 durchsetzt wird. Der Gelenkstift 19 kommt dabei mit einem Stiftkopf 20 zur Anlage gegen eine Gelenkbacke 7 und kann auf der gegenüberliegenden Seite mit einem zerstörungsfrei lösbaren bzw. abnehmbaren Sicherungsring 21 fixiert werden. Da die Scharnierbuchse 17 relativ zum Gelenkstift 19 drehbar ist, kann die mit dem zweiten Scharnierteil 3 verbundene Heckklappe 5 relativ zur Karosserie 4 verschwenkt werden, wobei der Gelenkstift 19 als Schwenklager dient und eine Scharnierachse 33 bildet. Um ein Mitdrehen des Gelenkstifts 19 bzw. eine Drehen des Gelenkstifts 19 innerhalb der Backenöffnungen 9 zu verhindern, verfügt der Gelenkstift 19 über einen vom Stiftkopf 20 abstehenden Sicherungszapfen 22, der in eine entsprechende Ausnehmung 23 an der Backenöffnung 9 der einen Gelenkbacke 7 greifen kann, wodurch der Gelenkstift 19 drehfest mit den beiden Gelenkbacken 7 verbunden wird. Hierdurch kann vorzeitiger Verschleiß durch ein Mitdrehen des Gelenkstifts 19 verhindert werden.
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Durch den Gelenkstift 19, die beiden Gelenkbacken 7 und die darin ausgebildeten Backenöffnungen 9, sowie die Scharnierbuchse 17 wird eine einfach zu fügenden und zerstörungsfrei demontierbare Gelenkverbindung 24 geschaffen. Für eine Anlenkung der Heckklappe 5 an der Karosserie 4 wird zunächst das erste Scharnierteil 2 an der Karosserie 4 sowie das zweite Scharnierteil 3 an der Heckklappe 5 montiert und anschließend die Gelenkverbindung 24 gefügt. Zum Fügen der Gelenkverbindung 24 wird der Gelenkstift 19 durch die beiden Backenöffnungen 9 und die Scharnierbuchse 17 gesteckt und der Sicherungsring 21 befestigt. Andererseits kann die Heckklappe 5 durch Lösen der Gelenkverbindung 24 in einfacher Weise demontiert werden, wobei der Sicherungsring 21 (zerstörungsfrei) entfernt und der Gelenkstift 19 herausgezogen wird.
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In der Serienfertigung von Kraftfahrzeugen kann eine solche Demontage der im Rohbau montierten Heckklappe 5 erforderlich sein, beispielsweise um einen am oberen Rand der Heckklappe 5 befindlichen Wasserkanal 30 zu lackieren. Wie aus 2 hervorgeht, ist bei montierter Heckklappe 5 typischer Weise nur ein geringer Spalt 31 zwischen Heckklappe 5 und einem angrenzenden Karosserierand 32 vorhanden, so dass kein geeigneter Zugang zum Wasserkanal 30 besteht. Durch die Möglichkeit, die Heckklappe 5 in einfacher Weise durch Lösen der Gelenkverbindung 24 von der Karosserie 4 abnehmen zu können, kann ein freier Zugang zum Wasserkanal 30 geschaffen werden. Dabei kann die Heckklappe 5 zwischenzeitlich durch ein nicht dargestelltes Hilfsscharnier an den Gelenkbacken 7 eingehängt werden, wobei das Hilfsscharnier so ausgebildet ist, dass ein freier Zugang zum Wasserkanal 30 besteht. Der Werker am Band kann somit den Wasserkanal 30 einfach und ergonomisch lackieren. Anschließend kann die Heckklappe 5 durch Fügen der Gelenkverbindung 24 wieder in richtiger Position an der Karosserie 4 angelenkt werden.
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Andererseits kann, wenn das erste Scharnierteil 2 an der Karosserie 4 befestigt wird, der Fall eintreten, dass der erste Basisabschnitt 6 verformt wird. Grund hierfür sind gewisse Formtoleranzen der Karosserie 4 und/oder dass die Karosserie 4 beim Anziehen des Schraubbolzens 10 etwas nachgibt und eindellt. Der aus dünnem Blech bestehende erste Basisabschnitt 6 passt sich dieser Eindellung der Karosserie 4 an, was zur Folge hat, dass eine Kraft auf die beiden Gelenkbacken 7 ausgeübt wird, welche die beiden Gelenkbacken zusammendrückt und dazu tendiert, den Zwischenabstand X zwischen den beiden Gelenkbacken 7 zu verringern. Durch eine Verbindungsleiste 25, welche die beiden Gelenkbacken 7 zug- und druckfest miteinander verbindet, kann jedoch verhindert werden, dass sich der Zwischenabstand X der beiden Gelenkbacken 7 verringert. Die Verbindungsleiste 25 ist hier beispielsweise an den ersten Basisabschnitt 6 randständig angeformt und steht in etwa senkrecht vom ersten Basisabschnitt 6 ab. Sie kann in einfacher Weise beispielsweise durch Abkanten eines randständigen Abschnitts des ersten Basisabschnitts 6 hergestellt werden. Die dadurch erreichte Maßhaltigkeit der beiden Gelenkbacken 7 ermöglicht, dass das zweite Scharnierteil 3 problemlos an das bereits an der Karosserie 4 montierte erste Scharnierteil 2 angelenkt werden kann. Diese Maßhaltigkeit ist eine wesentliche Voraussetzung für eine Montage, Demontage und nachfolgende Wiedermontage der Heckklappe 5 durch das trennbare Scharnier 1. Eine Änderung des Zwischenabstands X der beiden Gelenkbacken 7 kann vermieden werden.
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Die Erfindung zeigt ein zerlegbares Scharnier für eine Klappe eines Fahrzeugs, das eine technisch einfache Montage sowie Demontage der Klappe am Fahrzeug ermöglicht. Eine Änderung des Zwischenabstands der Gelenkbacken kann durch den Verbindungsabschnitt verhindert werden, so dass bei dünnen Scharnierteilen eine Maßstabilität der Gelenkbacken sichergestellt ist.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Scharnier
- 2
- erstes Scharnierteil
- 3
- zweites Scharnierteil
- 4
- Karosserie
- 5
- Heckklappe
- 6
- erster Basisabschnitt
- 7
- Gelenkbacke
- 8
- Endabschnitt
- 9
- Backenöffnung
- 10
- erster Schraubbolzen
- 11
- erster Bolzenkopf
- 12
- erster Bolzenschaft
- 13
- Schraubenmutter
- 14
- Karosserieöffnung
- 15
- erste Unterlegscheibe
- 16
- zweiter Basisabschnitt
- 17
- Scharnierbuchse
- 18
- Buchsenloch
- 19
- Gelenkstift
- 20
- Stiftkopf
- 21
- Sicherungsring
- 22
- Sicherungszapfen
- 23
- Ausnehmung
- 24
- Gelenkverbindung
- 25
- Verbindungsleiste
- 26
- zweiter Schraubbolzen
- 27
- zweiter Bolzenkopf
- 28
- zweiter Bolzenschaft
- 29
- zweite Unterlegscheibe
- 30
- Wasserkanal
- 31
- Spalt
- 32
- Karosserierand
- 33
- Scharnierachse
