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Die Erfindung betrifft ein Scharnier zum schwenkbaren Anbringen eines Karosseriebauteils, insbesondere einer Frontklappe, an einer Fahrzeugkarosserie mit einem ersten Scharnierteil und einem relativ dazu schwenkbaren zweiten Scharnierteil, dessen Schwenken mittels eines abscherbaren Sperrbauteils verhindert ist, das dazu mit einem Abscherbereich gestaltet ist.
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Bei Fahrzeugkarosserien, insbesondere Karosserien von Personenkraftwagen und Lastkraftwagen, werden Scharniere verwendet, um schwenkbare Karosseriebauteile, wie etwa eine Frontklappe oder eine Heckklappe an der Fahrzeugkarosserie schwenkbar anbringen zu können. Es sind ferner Scharniere allgemein bekannt, an denen zwei Scharnierteile zwar grundsätzlich relativ zueinander schwenkbar angebracht sind, diese Schwenkbewegung aber mittels eines abscherbaren Sperrbauteils verhindert ist. Das Sperrbauteil wird in bestimmten Fällen, insbesondere in einer Unfallsituation, dann abgeschert, wodurch diese Schwenkbewegung dann freigegeben und eine besondere Funktionalität des Scharniers ausgelöst wird. Diese Funktionalität ist insbesondere eine besondere Art der Verschwenkung von Karosseriebauteilen bei einem möglichen Aufprallen einer Person auf die Fahrzeugkarosserie. Insbesondere werden solche Scharniere in allgemein bekannter Weise als Fußgängerschutzscharnier an einer Frontklappe von Personenkraftwagen verwendet. Mittels des Scharniers wird dann im Falle eines möglichen Aufprallens eines Fußgängers auf die Frontklappe diese im hinteren Bereich nach oben angehoben und dadurch der Abstand zwischen der Frontklappe und einem sich darunter befindenden, vergleichsweise steifen Antriebsaggregat vergrößert.
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Gemäß der Erfindung ist ein Scharnier zum schwenkbaren Anbringen eines Karosseriebauteils, insbesondere einer Frontklappe, an einer Fahrzeugkarosserie geschaffen, mit einem ersten Scharnierteil und einem relativ dazu schwenkbaren zweiten Scharnierteil, dessen Schwenken mittels eines abscherbaren Sperrbauteils verhindert ist, das dazu mit einem Abscherbereich gestaltet ist, wobei der Abscherbereich des Sperrbauteils aus Kunststoff hergestellt ist.
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Die derzeitigen Ansätze zum Ausbilden von abscherbaren Sperrbauteilen an Scharnieren gehen alle dahingehend, dass ein Metall, insbesondere Aluminium, als Material für den Abscherbereich vorgesehen ist. Mittels Metall sollen die notwendigen Festigkeitswerte für das Sperrbauteil erreicht werden. Ferner können derart gestaltete Sperrbauteile vermeintlich gut an dem zugehörigen Scharnierteil befestigt, insbesondere verschraubt werden. Erfindungsgemäß wird demgegenüber gezielt ein Kunststoff als Material für den Abscherbereich eines Sperrbauteils an einem Scharnier verwendet. Wie sich überraschend gezeigt hat, kann auch mit diesem Material die notwendige Festigkeit, insbesondere die notwendige Dauerfestigkeit für die Sperrfunktion des Sperrbauteils bereitgestellt werden. Ferner ist es mit diesem Material möglich, dass die für das Abscheren notwendigen Kräfte in einem klar definierten Wertebereich liegen. Das Abscheren des Abscherbereichs kann entsprechend vordefiniert und betriebssicher durchgeführt werden. Die erfindungsgemäße Lösung hat damit eine erheblich höhere Funktionssicherheit bei geringeren Kosten. Sie ist, so hat sich in Versuchen gezeigt, alternativen Lösungen mit Hohlnieten, Verschraubelementen oder Klinkensystemen weit überlegen.
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Bei dem erfindungsgemäßen Scharnier ist vorzugsweise das Sperrbauteil insgesamt aus Kunststoff hergestellt. Mit der derartigen Gestaltung kann das Sperrbauteil und damit das gesamte Scharnier besonders kostengünstig hergestellt werden. Ferner ergeben sich besonders wenige und einfache Montageschritte für das Anbringen des Sperrbauteils am Scharnier.
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Besonders bevorzugt erfolgt das Anbringen des Sperrbauteils an dem zugehörigen ersten Scharnierteil mittels einer Kunststoffschweißung. Bei der Kunststoffschweißung wird ein Schweißbereich des Sperrbauteils unter Einwirkung von Wärme, also thermisch verformt. Durch die Verformung und das Aufschmelzen des Kunststoffs ergibt sich zwischen dem Sperrbauteil und dem zugehörigen Scharnierteil eine formschlüssige und ggf. auch kraftschlüssige Verbindung, mittels der das Sperrbauteil sicher und dauerfest an dem Scharnierteil gehalten ist.
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Das Sperrbauteil ist vorzugsweise an dem ersten Scharnierteil in einer mehreckigen Öffnung, insbesondere einer quadratischen Durchgangsöffnung festgelegt. Eine solche Öffnung kann an einem Sperrbauteil einfach und kostengünstig, insbesondere mittels Stanzen, ausgebildet werden. Das Sperrbauteil ist dabei bevorzugt als ein Blechbiege- oder Blechstanzteil gestaltet, wobei der Stanzprozess für die Öffnung auch vorteilhaft zugleich mit der Ausformung der Grundform des Blechteils ausgebildet werden kann.
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Das Sperrbauteil ist ferner bevorzugt an dem ersten Scharnierteil an einem Befestigungsbereich festgelegt und liegt an dem zweiten Scharnierteil an einem Anlagebereich an, der zu dem Befestigungsbereich exzentrisch gestaltet ist. Der derart zum Befestigungsbereich exzentrisch gestaltete Anlagebereich ermöglicht eine Lageverstellung des Anlagebereichs relativ zum Befestigungsbereich mittels eines einfachen Verdrehens des Sperrbauteils. Mit der Lageverstellung werden auch die beiden Scharnierteile relativ zu einander positioniert. Auf diese Weise kann insbesondere das zweite Scharnierteil am ersten Scharnierteil weitgehend spielfrei positioniert werden.
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An dem Sperrbauteil ist vorzugsweise ein Ansatzbereich zum Ansetzen eines Werkzeugs zum Verdrehen des Sperrbauteils ausgebildet. Mit dem derart ansetzbaren Werkzeug ist die oben genannte Lageeinstellung einfach zu realisieren, wobei vorteilhaft das Sperrbauteil an dem ersten Scharnierteil derart stark reibschlüssig gehalten ist, dass es seine Lage nach einem Einstellvorgang nicht selbsttätig verändert.
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Bei dem zweiten Scharnierteil handelt es sich vorteilhaft um eine Sperrklinke eines Fußgängerschutzscharniers. Das Sperrbauteil hält dann die Sperrklinke des Fußgängerschutzscharniers während des gewöhnlichen Betriebs des zugehörigen Fahrzeugs an einem zugehörigen Schwenkhebel in vordefinierter Position, so dass dieser Schenkhebel nicht schwenken kann. Nur im Falle eines Fußgängeraufpralls am Fahrzeug kann insbesondere mittels eines pyrotechnischen Aktivators das Fußgängerschutzscharnier ausgelöst und dabei die Sperrwirkung des Sperrbauteils überwunden werden. Das Sperrbauteil wird dann an seinem Abscherbereich von der Kraft des auch an der Sperrklinke bzw. dem zweiten Scharnierteil einwirkenden Aktivators abgeschert und nachfolgend wird die Sperrklinke bzw. das zweite Scharnierteil relativ zum ersten Scharnierteil geschwenkt. Die Sperrklinke gibt dann die Bewegung des Schwenkhebels frei. Mit dem Schwenken des Schwenkhebels wird insbesondere eine Frontklappe des Fahrzeugs derart zumindest geringfügig angehoben, dass ein sich zwischen der Frontklappe und einem darunter liegenden, starren Antriebsaggregat ergebender Abstand vergrößert wird.
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Die Sperrklinke ist dabei bevorzugt selbsthemmend gestaltet. Dadurch ist zusätzlich sichergestellt, dass die Sperrklinke nur bei einer aktiven Krafteinwirkung mittels eines Aktuators betätigt werden kann. Die Sperrklinke lenkt also selbst dann nicht sofort aus, falls das Sperrbauteil diese nicht unmittelbar zurückhalten würde. Erst bei einem Überwinden der Selbsthemmung der Sperrklinke mittels einer fremden Krafteinwirkung ist diese dann betätigbar.
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Die Erfindung ist ferner auch auf eine Verwendung eines derartigen erfindungsgemäßen Scharniers als Fußgängerschutzscharnier an einer Frontklappe eines Kraftfahrzeugs gerichtet. Wie bereits oben erläutert ist die erfindungsgemäße Lösung für diese Anwendung besonders vorteilhaft geeignet.
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Nachfolgend wird ein Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Lösung anhand der beigefügten schematischen Zeichnungen näher erläutert. Es zeigt:
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1 eine Seitenansicht eines Scharniers gemäß dem Stand der Technik,
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2 die vergrößerte, perspektivische Ansicht II gemäß 1,
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3 eine vergrößerte Seitenansicht eines Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Scharniers,
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4 den Schnitt IV-IV gemäß 3 und
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5 die Ansicht V gemäß 4.
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In den 1 und 2 ist ein als Fußgängerschutzscharnier wirkendes Scharnier 10 für ein Kraftfahrzeug in Gestalt eines Personenkraftwagens dargestellt, das zum schwenkbaren Anbringen eines Karosseriebauteils 12 an einer Fahrzeugkarosserie 14 dient. Bei dem Karosseriebauteil 12 handelt es sich um eine Frontklappe des Kraftfahrzeugs, unter der sich insbesondere ein Antriebsaggregat in Form eines Verbrennungsmotors befindet. Die Fahrzeugkarosserie 14 ist in herkömmlicher Weise mit einem Chassis oder in Rahmenbauweise gestaltet.
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Das Scharnier 10 ist mit einem Scharnierteil 16 gestaltet, das ein unteres Stützteil bildet, welches an der Fahrzeugkarosserie 14 ortsfest angebracht ist. Ferner ist ein Scharnierteil 18 vorgesehen, an dem das Karosseriebauteil 12 (indirekt) abgestützt ist. Zwischen dem Scharnierteil 16 und dem Scharnierteil 18 befinden sich zwei Scharnierteile 20 und 22, die je als ein Stützhebel gestaltet sind und mittels denen das Scharnierteil 18 in Funktion eines Viergelenks an dem Scharnierteil 16 schwenkbar gelagert ist. Das Scharnierteil 18 ist dabei in seiner nicht ausgeschwenkten (dargestellten) Ruhelage an dem Scharnierteil 16 mittels eines Stützanschlags 24 abgestützt, der mit einer am Scharnierteil 16 eingeschraubten und dort verdrehbaren Schraube ausgebildet ist.
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An dem Scharnierteil 18 befindet sich ein weiteres Scharnierteil 26, das ein erstes Scharnierteil im Sinne der Erfindung und ein oberes Schwenkteil bildet und dazu an dem Scharnierteil 18 mittels einer Schwenkachse 28 schwenkbar gelagert ist. An dem Scharnierteil 26 ist das Karosseriebauteil 12 ortsfest angebracht. Das Scharnierteil 26 ist auf diese Weise zusammen mit dem Karosseriebauteil 12 von dem Scharnierteil 18 in Einbaulage nach oben hin wegschwenkbar, wodurch der Abstand des Karosseriebauteils 12 von dem sich darunter befindenden Antriebsaggregat vergrößert werden kann. Diese Schwenkbewegung des Scharnierteils 26 und damit des Karosseriebauteils 14 wird im Falle eines Aufpralls eines Fußgängers bei einem Unfall auf das Karosseriebauteil 12 mittels einer zugehörigen, nicht dargestellten Sensorik nebst Aktuator ausgelöst.
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Damit die Schwenkbewegung des Scharnierteils 26 während des gewöhnlichen Betriebs des Kraftfahrzeugs nicht unbeabsichtigt ausgelöst werden kann, ist das Scharnierteil 26 an dem Scharnierteil 18 mittels eines Scharnierteils 30 zurückgehalten, das ein zweites Scharnierteil im Sinne der Erfindung bildet und in Form einer schwenkbaren Sperrklinke gestaltet ist, die relativ zum Scharnierteil 18 und relativ zum Scharnierteil 30 schwenkbar ist. Das als Sperrklinke ausgebildete Scharnierteil 30 ist an dem Scharnierteil 18 mittels einer Sperrklinkenachse 32 schwenkbar gelagert und an dem Scharnierteil 26 an einem dort ortsfest angeordneten Sperrklinkenbolzens 34 mit einem Sperrklinkenhaken 36 hinterhakt In diese hinterhakte Grundposition ist das Scharnierteil 30 mittels einer Sperrklinkenfeder 38 federnd vorgespannt. Das Scharnierteil 30 kann also nur gegen die Kraft dieser Sperrklinkenfeder 38 geschwenkt werden, die dabei als Schraubenfeder gestaltet um den Sperrklinkenbolzen 34 herum angeordnet ist. Um das als Sperrklinke wirkende Scharnierteil 30 zu schwenken, ist an diesem ein Sperrklinkenanschlag 40 ausgebildet. An dem Sperrklinkenanschlag 40 schlägt der genannte Aktuator im Auslösefall des Fußgängerschutzes an und hebt damit zunächst das Scharnierteil 30 und nachfolgend dann auch das Scharnierteil 28 nach oben.
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In den 3 bis 5 ist eine erfindungsgemäße Gestaltung eines solchen Scharniers 10 dargestellt, bei der keine solche Sperrklinkenfeder 38 vorgesehen ist. Stattdessen ist das Scharnierteil 30 mittels eines abscherbaren Sperrbauteils 42 in Form eines Sperrbolzens in seiner Grundposition zurückgehalten. Das abscherbare Sperrbauteil 42 ist insgesamt aus Kunststoff hergestellt und dabei mit einem kreiszylindrischen Bolzenfuß 44 gestaltet, der einen Befestigungsbereich für das Sperrbauteil 42 an dem Scharnierteil 26 bildet. Ferner umfasst das Sperrbauteil 42 einen von dem Bolzenfuß 44 abstehenden, kreiszylindrischen Bolzenkopf 46 der einen Anlagebereich bildet und an dem das als Sperrklinke wirkende Scharnierteil 30 mit einer seitlichen Anlagefläche 48 in seiner Grundposition zum Anliegen kommt. Zwischen dem Bolzenfuß 44 und dem Bolzenkopf 46 befindet sich eine Bolzenscheibe 50, die an ihren Stirnseiten je aufgrund der dortigen Kerbwirkung im Übergangsbereich zum Bolzenfuß 44 bzw. Bolzenkopf 46 als erster Abscherbereich 52 bzw. zweiter Abscherbereich 54 wirkt. Diese Abscherbereiche 52 und 54 können zur Verbesserung der angestrebten Abscherbarkeit des Sperrbauteils 42 vorteilhaft auch gezielt mit einer Verjüngung bzw. Einschnürung gestaltet sein.
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Der kreiszylindrische Bolzenfuß 44 erstreckt sich um eine Bolzenfußachse 56 herum und der kreiszylindrische Bolzenkopf 46 um eine Bolzenkopfachse 58 herum. Die Bolzenfußachse 56 ist dabei exzentrisch zur Bolzenkopfachse 58 positioniert, wodurch bei einem Verdrehen des Sperrbauteils 30 der Bolzenkopf 46 als Anlagebereich relativ zur Anlagefläche 48 positioniert werden kann. Der kreiszylindrische Bolzenfuß 44 ist dabei in einer mehreckigen Öffnung 60 gelagert, die in dem Scharnierteil 26 als Durchgangsöffnung ausgebildet ist. Die mehreckige Öffnung 60 ist insbesondere im Querschnitt quadratisch gestaltet, wobei der kreiszylindrische Bolzenfuß 46 hinsichtlich seines Durchmessers in diese Quadratform eingepasst ist und auf diese Weise in der mehreckigen Öffnung verdrehbar ist. An dem Bolzenfuß 44 und/oder an dem Bolzenkopf kann vorteilhaft ein Ansatzbereich zum Ansetzen eines Werkzeugs zum Verdrehen des Sperrbauteils 42 ausgebildet sein. Nach einem solchen Verdrehen und damit verbundenen Positionieren des Bolzenkopfes 46 relativ zu dem sich in seiner Grundposition befindenden und darin zunächst mittels des Werkzeugs vorgespannten Scharnierteils 30 wird der Bolzenfuß 44 an der Öffnung 60 festgesetzt. Dazu wird an dem Bolzenfuß 44 durch ein Aufschmelzen des Kunststoffmaterials des Sperrbauteils 42 eine Kunststoffschweißung 62 ausgebildet, bei der sich eine Wulstform am Bolzenfuß 44 ausbildet, um diesen an der Rückseite des Scharnierteils 26 formschlüssig zurückzuhalten, und ferner Material des ansonsten kreiszylindrischen Bolzenfußes 44 derart in die im Querschnitt quadratische Öffnung 60 eindringt, dass der Bolzenfuß 44 in dieser gegen Verdrehen formschlüssig gesichert ist.
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Bei einem Auslösen der Fußgängerschutzfunktion mittels des genannten Aktuators an dem Sperrklinkenanschlag 40 wird das als Sperrklinke wirkende Scharnierteil 30 von diesem derart gegen das abscherbare Sperrbauteil 42 gedrängt, dass das Sperrbauteil 42 an zumindest einem seiner aus Kunststoff gebildeten Abscherbereiche 52 und 54 abgeschert wird. Dadurch wird zugleich die weitere Schwenkbewegung des Scharnierteils 30 freigegeben und dessen Sperrklinkenhaken 36 gibt nachfolgend dadurch den Sperrklinkenbolzen 34 am Scharnierteil 26 frei. Das Scharnierteil 26 kann dadurch wie erläutert relativ zum Scharnierteil 18 um die Schwenkachse 28 nach oben schwenken.
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Abschließend sein angemerkt, dass die genannten Scharnierteile 16, 18, 20, 22, 26 und 30 je als Blechstanzteil bzw. Blechbiegeteil ausgebildet und entsprechend flächig mit einer Materialstärke von wenigen Millimetern gestaltet sind.
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Bezugszeichenliste
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- 10
- Scharnier
- 12
- Karosseriebauteil
- 14
- Fahrzeugkarosserie
- 16
- Scharnierteil (unteres Stützteil)
- 18
- Scharnierteil (oberes Stützteil)
- 20
- Scharnierteil (erster Stützhebel)
- 22
- Scharnierteil (zweiter Stützhebel)
- 24
- Stützanschlag
- 26
- Scharnierteil (oberes Schwenkteil, erstes Scharnierteil)
- 28
- Schwenkachse (unteres/oberes Schwenkteil)
- 30
- Scharnierteil (Sperrklinke, zweites Scharnierteil)
- 32
- Sperrklinkenachse
- 34
- Sperrklinkenbolzen
- 36
- Sperrklinkenhaken
- 38
- Sperrklinkenfeder
- 40
- Sperrklinkenanschlag
- 42
- abscherbares Sperrbauteil (Sperrbolzen)
- 44
- Bolzenfuß (Befestigungsbereich)
- 46
- Bolzenkopf (Anlagebereich)
- 48
- Anlagefläche an der Sperrklinke
- 50
- Bolzenscheibe
- 52
- erster Abscherbereich
- 54
- zweiter Abscherbereich
- 56
- Bolzenfußachse
- 58
- Bolzenkopfachse (exzentrisch)
- 60
- mehreckige Öffnung (quadratische Durchgangsöffnung)
- 62
- Kunststoffschweißung
