DE102012004810A1 - Hinge, hinge part and method for producing a hinge part - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft ein Scharnier (2), insbesondere Türscharnier (1) für Kraftfahrzeuge, mit einem einen Lagerbolzen (9) aufweisenden ersten Scharnierteil (3) und mit einem eine mit dem Lagerbolzen (9) zusammenwirkende Lagerbuchse (24) aufweisenden zweiten Scharnierteil (4), wobei mindestens eines der Scharnierteile (3, 4) zumindest im Wesentlichen aus Kunststoff gefertigt ist. Dabei ist vorgesehen, dass das mindestens eine der Scharnierteile (3, 4) eine kohlenstofffasernverstärkte Stützstruktur (21, 26) aufweist. Ferner betrifft die Erfindung ein Scharnierteil sowie ein Verfahren zur Herstellung eines Scharnierteils.The invention relates to a hinge (2), in particular door hinge (1) for motor vehicles, having a first hinge part (3) having a bearing pin (9) and a second hinge part (4) having a bearing bush (24) interacting with the bearing pin (9) ), wherein at least one of the hinge parts (3, 4) is at least substantially made of plastic. It is provided that the at least one of the hinge parts (3, 4) has a carbon fiber-reinforced support structure (21, 26). Furthermore, the invention relates to a hinge part and a method for producing a hinge part.
Description
Die Erfindung betrifft ein Scharnier, insbesondere ein Türscharnier für Kraftfahrzeuge, mit einem einen Lagerbolzen aufweisenden ersten Scharnierteil und mit einem eine mit dem Lagerbolzen zusammenwirkende Lagerbuchse aufweisenden zweiten Scharnierteil, wobei mindestens eines der Scharnierteile zumindest im Wesentlichen aus Kunststoff gefertigt ist.The invention relates to a hinge, in particular a door hinge for motor vehicles, having a hinge pin having a first hinge part and having a cooperating with the bearing pin bearing bush second hinge part, wherein at least one of the hinge parts is at least substantially made of plastic.
Ferner betrifft die Erfindung ein Scharnierteil für ein Scharnier, insbesondere wie oben beschrieben, wobei das Scharnierteil zumindest im Wesentlichen aus Kunststoff gefertigt ist und einen Lagerbolzen oder eine Lagerbuchse trägt.Furthermore, the invention relates to a hinge part for a hinge, in particular as described above, wherein the hinge part is at least substantially made of plastic and carries a bearing pin or a bearing bush.
Ferner betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Herstellung eines Scharnierteils eines Scharniers, insbesondere wie es oben beschrieben wurde, wobei das Scharnierteil zumindest im Wesentlichen aus einer Kunststoffmasse beziehungsweise aus Kunststoff gefertigt und mit einem Lagerbolzen oder mit einer Lagerbuchse versehen wird.Furthermore, the invention relates to a method for producing a hinge part of a hinge, in particular as described above, wherein the hinge part is at least substantially made of a plastic material or plastic and provided with a bearing pin or with a bearing bush.
Scharniere und insbesondere Türscharniere sind im Kraftfahrzeugbau weit verbreitet. Neben der eigentlichen Aufgabe, der Bereitstellung eines Gelenks, müssen im Kraftfahrzeugbau Scharniere noch weitere Anforderungen, die teilweise auch gesetzlichen Bestimmungen unterliegen, erfüllen. So müssen beispielsweise Türscharniere derart ausgebildet sein, dass sie in einem Crashfall hohe Kräfte übertragen können, zur Erhaltung der Sicherheitszelle, und nach dem Crashfall gelöst beziehungsweise getrennt werden können, um ein Entfernen der Tür zur Befreiung von Insassen zu ermöglichen.Hinges and especially door hinges are widely used in automotive engineering. In addition to the actual task of providing a joint, hinges in motor vehicle construction must meet even further requirements, some of which are also subject to legal provisions. For example, door hinges must be designed such that they can transmit high forces in a crash, to maintain the security cell, and can be solved or separated after the crash, to allow removal of the door to release occupants.
Die Offenlegungsschrift
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Scharnier, ein Scharnierteil sowie ein Verfahren zur Herstellung eines Scharnierteils derart zu schaffen, dass das Scharnierteil beziehungsweise das Scharnier trotz geringen Gewichts eine hohe Belastbarkeit aufweist.The invention has for its object to provide a hinge, a hinge part and a method for producing a hinge part such that the hinge part or the hinge despite high weight has a high load capacity.
Die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe wird jeweils durch ein Scharnier mit den Merkmalen des Anspruchs 1, durch ein Scharnierteil mit den Merkmalen des Anspruchs 9 sowie durch ein Verfahren zur Herstellung eines Scharniers mit den Merkmalen des Anspruchs 10 gelöst.The object underlying the invention is achieved in each case by a hinge with the features of
Das erfindungsgemäße Scharnier mit den Merkmalen des Anspruchs 1 hat den Vorteil, dass es insgesamt kleiner und leichter ausgebildet werden kann als ein aus dem Stand der Technik bekanntes Scharnier, um die gleichen Kräfte sicher aufnehmen zu können. Erfindungsgemäß ist hierzu vorgesehen, dass das mindestens eine Scharnierteil, das zumindest im Wesentlichen aus Kunststoff gefertigt ist, eine kohlenstofffaserverstärkte Stützstruktur aufweist. Die kohlenstofffaserverstärkte Stützstruktur ist besonders leicht und gleichzeitig hochbelastbar, wodurch sich die oben genannten Vorteile ergeben. Die Belastbarkeit des Scharniers ergibt sich somit zum großen Teil aus der Stützstruktur, wodurch die Anforderungen an den übrigen Kunststoff geringer ausfallen.The hinge according to the invention with the features of
Besonders bevorzugt weisen beide Scharnierteile eine kohlenstofffaserverstärkte Stützstruktur auf, sodass die miteinander wirkenden Scharnierteile des Scharniers gleichgeartet sind und insofern beide die oben genannten Vorteile aufweisen. Insgesamt wird hierdurch ein Scharnier geschaffen, das einerseits leicht und andererseits besonders leistungsfähig ist. Da sich die Form des Scharniers im Vergleich zu einem herkömmlichen Scharnier nicht oder nicht grundlegend ändert, erfüllt das erfindungsgemäße Scharnier auch weiterhin die Anforderungen an die Lösbarkeit beziehungsweise Trennbarkeit der Scharnierteile.Particularly preferably, both hinge parts on a carbon fiber reinforced support structure, so that the hinge parts of the hinge acting together are gleichgeartet and so far both have the advantages mentioned above. Overall, this creates a hinge that is lightweight on the one hand and very efficient on the other. Since the shape of the hinge does not change or does not fundamentally change compared to a conventional hinge, the hinge according to the invention continues to meet the requirements for releasability or separability of the hinge parts.
Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass die jeweilige Stützstruktur als Hohlprofil ausgebildet ist. Dadurch bildet die Stützstruktur eine geschlossene Stützwand, die besonders belastungsfähig ist. Vorzugsweise entspricht die Höhe des Hohlprofils der Höhe des Grundteils. Besonders bevorzugt umgibt die so gestaltete Stützstruktur den Kunststoff des Scharniers umfänglich, wodurch die Belastbarkeit des Scharniers optimiert wird. Vorzugsweise bildet der Kunststoff ein innenliegendes Grundteil, dessen Außenkontur bevorzugt der Innenkontur des Hohlprofils entspricht, um eine feste Verbindung zu erzeugen. Bevorzugt sind der Lagerbolzen oder die Lagerbuchse an beziehungsweise in dem Grundteil gehalten.According to an advantageous embodiment of the invention it is provided that the respective support structure is formed as a hollow profile. As a result, the support structure forms a closed support wall, which is particularly resilient. Preferably, the height of the hollow profile corresponds to the height of the base part. Particularly preferably, the support structure designed in this way circumferentially surrounds the plastic of the hinge, whereby the load capacity of the hinge is optimized. Preferably, the plastic forms an inner base part whose outer contour preferably corresponds to the inner contour of the hollow profile in order to produce a firm connection. Preferably, the bearing pin or the bearing bush are held on or in the base part.
Bevorzugt ist das Hohlprofil, wie bereits erwähnt, mit dem Kunststoff ausgefüllt, wodurch ein kompaktes und stabiles Scharnier geboten wird. Besonders bevorzugt ist das Hohlprofil mit dem Kunststoff ausgespritzt. Dadurch wird auf einfache Art und Weise eine Anpassung des Grundteils an das Hohlprofil erreicht. Gleichzeitig lässt sich hierdurch das Scharnierteil insgesamt besonders einfach herstellen. Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass der Lagerbolzen und/oder die Lagerbuchse zumindest bereichsweise in dem jeweiligen Kunststoff eingebettet sind. Das Einbetten kann dabei durch den Spritzvorgang oder auch nachträglich durch ein Einbringen des Lagerbolzens und/oder der Lagerbuchse in den beinahe oder vollständig ausgehärteten Kunststoff erfolgen. Vorzugsweise ist das jeweilige Grundteil mit entsprechenden Aufnahmen versehen. Insbesondere durch das Umspritzen des Lagerbolzens oder der Lagerbuchse während des Ausspritzens des Hohlprofils lässt sich eine sichere Befestigung des Lagerbolzens beziehungsweise der Lagerbuchse an dem Scharnier gewährleisten.Preferably, the hollow profile, as already mentioned, filled with the plastic, whereby a compact and stable hinge is offered. Particularly preferably, the hollow profile is sprayed with the plastic. As a result, an adaptation of the base to the hollow profile is achieved in a simple manner. At the same time, this makes the hinge part overall particularly easy to produce. According to an advantageous embodiment of the invention it is provided that the bearing pin and / or the bearing bush are at least partially embedded in the respective plastic. The embedding can be done by the injection process or subsequently by introducing the bearing pin and / or the bearing bush in the almost or fully cured plastic. Preferably, the respective base part is provided with corresponding receptacles. In particular, by the encapsulation of the bearing pin or the bearing bush during the ejection of the hollow profile can ensure a secure attachment of the bearing pin or the bearing bush to the hinge.
Bevorzugt ist der Kunststoff faserverstärkt, insbesondere glasfaserverstärkt. Dadurch wird die Festigkeit des Grundteils erhöht. Die kohlenstofffaserverstärkte Stützstruktur ist vorzugsweise als Faserverbundwerkstoff auf Kunststoffbasis gefertigt. Dadurch, dass Stützstruktur und Grundteil einen Kunststoffanteil aufweisen, lassen sich diese auf einfache Art und Weise fest miteinander verbinden. Insbesondere wenn die Temperatur des eingespritzten Kunststoffs in das Hohlprofil den Schmelzpunkt des Kunststoffs der Stützstruktur übersteigt, erfolgt eine material- beziehungsweise stoffschlüssige Verbindung der beiden Elemente miteinander, die eine hohe Belastbarkeit des jeweiligen Scharnierteils bewirkt.The plastic is preferably fiber-reinforced, in particular glass-fiber reinforced. This increases the strength of the base. The carbon fiber reinforced support structure is preferably made as a plastic-based fiber composite. The fact that the support structure and base have a plastic content, these can be firmly connected to each other in a simple manner. In particular, when the temperature of the injected plastic in the hollow profile exceeds the melting point of the plastic of the support structure, a material or cohesive connection of the two elements takes place together, which causes a high load capacity of the respective hinge part.
Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass der Lagerbolzen und/oder die Lagerbuchse an ihrer jeweiligen Mantelaußenwand wenigstens abschnittsweise in dem vom Kunststoff umgebenen Bereich eine Riffelung zur Verdrehsicherung aufweisen. Die Riffelung erstreckt sich zweckmäßigerweise in Axialerstreckung des Lagerbolzens beziehungsweise der Lagerbuchse, wodurch eine formschlüssige Verdrehsicherung in Umfangsrichtung auf einfache Art und Weise geboten wird. Vorzugsweise erstreckt sich die Riffelung über den gesamten von Kunststoff umgebenen Abschnitt der Lagerbuchse beziehungsweise des Lagerbolzens. Hierdurch wird die maximale Kraftübertragung – in Umfangsrichtung gesehen – gewährleistet. Zur axialen Sicherung weisen der Lagerbolzen und/oder die Lagerbuchse jeweils bevorzugt wenigstens einen Radialvorsprung auf, der wenigstens eine Anlageschulter in axialer Richtung bildet. Durch den Radialvorsprung wird auf einfacher Art und Weise eine Verliersicherung für den Lagerbolzen und/oder die Lagerbuchse gebildet. Vorzugsweise weisen der Lagerbolzen und/oder Lagerbuchse in einem freiliegenden Abschnitt eine Aufnahme für einen Sicherungs- beziehungsweise Sperrring auf, der nachträglich angebracht beziehungsweise entfernt werden kann. Mittels der Sicherungs- oder Sperrrings lassen sich der Lagerbolzen und/oder die Lagerbuchse verliersicher an dem jeweiligen Scharnierteil anordnen. Ist beispielsweise der Lagerbolzen einendig mit dem Radialvorsprung und anderendig mit der Aufnahme für den Sicherungsring versehen, so lässt sich der Lagerbolzen mit dem die Aufnahme aufweisenden Ende in die entsprechende Öffnung des Scharnierteils einführen bis der Radialvorsprung in Anlagekontakt mit dem Scharnierteil kommt. Die dann auf der anderen Seite des Scharnierteils zweckmäßigerweise freiliegende Aufnahme wird dann mit dem Sicherungsring versehen, wodurch der Lagerbolzen auf einfache Art und Weise insgesamt verliersicher an dem Scharnierteil gehalten ist.According to an advantageous embodiment of the invention it is provided that the bearing pin and / or the bushing have at least partially in their area surrounding the plastic a corrugation for preventing rotation on their respective outer shell wall. The corrugation expediently extends in axial extension of the bearing pin or the bearing bush, whereby a positive rotation in the circumferential direction is offered in a simple manner. Preferably, the corrugation extends over the entire area surrounded by plastic portion of the bearing bush or the bearing pin. As a result, the maximum power transmission - seen in the circumferential direction - guaranteed. For axial securing, the bearing pin and / or the bearing bush preferably each have at least one radial projection, which forms at least one contact shoulder in the axial direction. Due to the radial projection a captive securing for the bearing pin and / or the bearing bush is formed in a simple manner. Preferably, the bearing pin and / or bearing bush in an exposed portion of a receptacle for a locking or locking ring, which can be retrofitted or removed. By means of the securing or locking ring, the bearing pin and / or the bearing bush can be arranged captively on the respective hinge part. For example, if the bearing pin unilaterally with the radial projection and otherwise provided with the receptacle for the locking ring, so can the bearing pin with the receiving end having introduced into the corresponding opening of the hinge part until the radial projection comes into abutting contact with the hinge part. The then expediently exposed on the other side of the hinge portion recording is then provided with the locking ring, whereby the bearing pin is held in a simple manner total captive on the hinge part.
Weiterhin ist bevorzugt vorgesehen, dass das erste und/oder das zweite Scharnierteil mindestens eine Gewindebuchse aufweisen, die zumindest im Wesentlichen von dem Kunststoff gehalten ist. Die Gewindebuchse weist, wie der Name schon sagt, ein Gewinde auf, und dient vorzugsweise zur Befestigung des jeweiligen Scharnierteils an der Karosserie oder einer Tür des Kraftfahrzeugs. Bevorzugt weist die Gewindebuchse hierzu ein Innengewinde auf und ist in einer Aufnahme des Grundteils angeordnet. Besonders bevorzugt ist die Gewindebuchse becherförmig ausgebildet, sodass sie mit der Kunststoffmasse des Grundteils umspritzt werden kann, ohne dass Kunststoff in den Gewindebereich gelangt. Vorzugsweise weist die Stützstruktur eine Öffnung im Bereich der Gewindebuchse auf, sodass diese von außen durch die Stützstruktur hindurch zugängig ist.Furthermore, it is preferably provided that the first and / or the second hinge part have at least one threaded bush, which is at least substantially held by the plastic. The threaded bushing has, as the name implies, a thread, and is preferably used to attach the respective hinge part to the body or a door of the motor vehicle. For this purpose, the threaded bushing preferably has an internal thread and is arranged in a receptacle of the base part. Particularly preferably, the threaded bushing is cup-shaped, so that it can be encapsulated with the plastic mass of the base without plastic enters the threaded area. Preferably, the support structure has an opening in the region of the threaded bush, so that it is accessible from the outside through the support structure.
Vorzugsweise weist die Gewindebuchse an ihrer Mantelaußenseite eine mit dem Kunststoff zusammenwirkende Riffelung zur Verdrehsicherung auf, sodass beim Anziehen einer mit der Gewindebuchse zusammenwirkenden Schraube zur Befestigung des Scharnierteils hohe Anziehdrehmomente erreicht werden können, ohne dass sich die Gewindebuchse löst.Preferably, the threaded bushing on its outer shell side cooperating with the plastic corrugations to prevent rotation, so when tightening a co-operating with the threaded bush screw for attaching the hinge part high tightening torques can be achieved without the threaded bush dissolves.
Das erfindungsgemäße Scharnierteil mit den Merkmalen des Anspruchs 9 zeichnet sich dadurch aus, dass es eine kohlenstofffaserverstärkte Stützstruktur aufweist. Hierdurch ergehen sich die oben bereits genannten Vorteile, insbesondere bezüglich der Belastbarkeit und des geringen Gewichts. Vorteilhafte Weiterbildungen des Scharnierteils ergeben sich aus den oben genannten Merkmalen und den Ansprüchen.The hinge part according to the invention with the features of
Das erfindungsgemäße Verfahren zur Herstellung eines Scharnierteils mit den Merkmalen des Anspruchs 10 zeichnet sich dadurch aus, dass zunächst eine kohlenstofffasernverstärkte Stützstruktur bereitgestellt und dann mit der Kunststoffmasse beziehungsweise mit dem Kunststoff versehen wird. Besonders bevorzugt wird die Kunststoffmasse durch einen Spritzvorgang auf die Stützstruktur aufgebracht oder in die Stützstruktur eingebracht. Vorteilhafterweise wird die Stützstruktur als Hohlprofil bereitgestellt und die Kunststoffmasse in das Hohlprofil hineingespritzt. Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass die Stützstruktur aus einem kohlenstofffaserverstärkten Strang-Hohlprofil hergestellt wird, wobei das Strangprofil vorzugsweise bereits die Kontur der Stützstruktur aufweist oder wobei ein von dem Strang abgetrennter Abschnitt durch einen nachfolgenden Bearbeitungsschritt in die gewünschte Struktur beziehungsweise Form gebracht wird. Insbesondere die Stirnseiten des Hohlprofils werden nachträglich beispielsweise durch Stanz-, Bohr- oder Schneidvorgänge bearbeitet, um die gewünschte Scharnierteilform zu erhalten. Vorzugsweise wird der Lagerbolzen oder die Lagerbuchse von dem Kunststoff umspritzt, wie zuvor beschrieben. Insgesamt wird hierdurch auf einfache Art und Weise ein Scharnierteil hergestellt, das leicht und belastbar ist.The inventive method for producing a hinge part with the features of
Im Folgenden soll die Erfindung anhand der Zeichnungen näher erläutert werden. Dazu zeigen:In the following, the invention will be explained in more detail with reference to the drawings. To show:
Der andere Schenkel weist an seinem freien Ende eine Aufnahme
Weiterhin weist das Grundteil
Benachbart zu der Aufnahme für die Gewindebuchse
Das Grundteil
Korrespondierend zu der Öffnung
Das Zusammenspiel der kohlenstofffasernverstärkten Stützstruktur
Das zweite Scharnierteil
Zur Montage des Scharniers
Wie am besten aus
Bei der Herstellung ist es denkbar, die Aufnahmen für den Lagerbolzen
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION
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