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Die Erfindung betrifft ein Fahrzeugscharnier nach dem Oberbegriff des unabhängigen Anspruchs 1, insbesondere ein Fahrzeugscharnier zum Verschwenken einer Fahrzeugklappe. Die Erfindung betrifft weiter ein Verfahren zur Herstellung eines Befestigungsteils für ein Fahrzeugscharnier.
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Aus dem Stand der Technik sind Fahrzeugscharniere bekannt, welche dazu geeignet sind, Fahrzeugklappen wie beispielsweise Heckklappen, Türen, Frontklappen oder auch Heckspoiler zwischen einer geöffneten und einer geschlossenen Endposition bzw. einer ausgefahrenen und einer eingefahrenen Endposition zu verschwenken. Hierbei kommen über eine Gelenkanordnung verbundene, an der Fahrzeugkarosserie bzw. der Fahrzeugklappe befestigbare Befestigungsteile zum Einsatz, wobei die Befestigungsteile üblicherweise aus Metall gefertigt sind, um insbesondere Stabilität und Zuverlässigkeit zu gewährleisten. Da jedoch selbst bei der Verwendung von Aluminium ein eher hohes Eigengewicht der Befestigungsteile vorliegt, ist für die Verschwenkung der Fahrzeugklappe bzw. den Antrieb des entsprechenden Fahrzeugscharniers eine hohe Kraft aufzuwenden. Zudem erhöht sich das Gewicht des Fahrzeuges insgesamt.
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DE 20 2014 008 214 U1 zeigt ein Fahrzeugscharnier mit einem ersten Befestigungsteil, das an einem von Fahrzeugklappe und Fahrzeugkarosserie befestigbar ist und einem zweiten Befestigungsteil, das an dem anderen von Fahrzeugklappe und Fahrzeugscharnier befestigbar ist. Die beiden Befestigungsteile sind dabei mittels einer als Eingelenk ausgebildeten Gelenkanordnung schwenkbeweglich miteinander verbunden. Dabei ist zumindest eines von erstem Befestigungsteil und zweitem Befestigungsteil als Verbundteil aus zwei äußeren metallischen Lagen und einer zwischen den beiden metallischen Lagen angeordnete Kunststofflage ausgebildet. Nachteilig an dem gezeigten Fahrzeugscharnier ist, dass die erzielbare relative Gewichtsreduktion gegenüber einem üblichen aus Metallblech gefertigten Fahrzeugscharnier nicht optimal ist.
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DE 11 2006 000 960 B4 zeigt ein Fahrzeugscharnier für eine Fahrzeugklappe, mit einem an einem von Fahrzeugkarosserie und Fahrzeugklappe befestigbaren ersten Befestigungsteil, einem an dem anderen von Fahrzeugkarosserie und Fahrzeugklappe befestigbaren zweiten Befestigungsteil und einer das erste Befestigungsteil und das zweite Befestigungsteil gelenkig verbindenden Gelenkanordnung, wobei die Gelenkanordnung als Viergelenk mit einem ersten Lenker und einem zweiten Lenker ausgebildet ist, wobei der erste Lenker und der zweite Lenker jeweils schwenkbar an dem ersten Befestigungsteil und schwenkbar an dem zweiten Befestigungsteil angelenkt sind. Das Fahrzeugscharnier wird dabei durch ein Federelement von einer ersten Endposition des Fahrzeugscharniers hin zu einer zweiten Endposition des Fahrzeugscharniers vorgespannt. Das Federelement ist dabei mit einem ersten Ende an einem von erstem und zweitem Befestigungsteil und mit seinem zweiten Ende mit dem anderen von erstem und zweitem Befestigungsteil gelenkig verbunden. Das erste Befestigungsteil weist dabei einen Befestigungsbereich zur Befestigung einer Fahrzeugklappe auf, wobei der Befestigungsbereich auf einer Oberseite des Befestigungsteiles vorgesehen ist. Zudem weist das erste Befestigungsteil einen Gelenkbereich zur gelenkigen Verbindung mit dem zweiten Befestigungsteil auf, wobei der Gelenkbereich durch eine Seitenfläche des Befestigungsteils gebildet ist und dabei entsprechende Aussparungen aufweist, in denen Gelenkbolzen aufgenommen sind.
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DE 37 30 329 A1 zeigt ein Scharnier insbesondere für Kfz-Seitentüren mit einem ersten Befestigungsteil, dass an einem von Fahrzeugklappe und Fahrzeugkarosserie befestigbar ist, wobei das erste Befestigungsteil entsprechende Befestigungsbohrungen in einem Befestigungsbereich aufweist. Weiter ist ein zweites Befestigungsteil gezeigt, dass an dem anderen von Fahrzeugklappe und Fahrzeugkarosserie durch entsprechende in einem Befestigungsbereich vorgesehene Befestigungsbohrungen befestigbar ist. Das erste bzw. zweite Befestigungsteil weist dabei jeweils ein Auge mit einer Lagerbuchse auf. Dabei sind die beiden Scharnierteile 60, 61 über einen Zapfen 25 gelenkig miteinander verbunden. Dabei bilden die Lagerbuchse und der Zapfen eine das erste Befestigungsteil und das zweite Befestigungsteil gelenkig miteinander verbindende Gelenkanordnung. Der Bereich der Augen bildet dabei einen zugehörigen Gelenkbereich zur gelenkigen Verbindung des ersten Befestigungsteils mit dem zweiten Befestigungsteil. Die Befestigungsteile sind dabei vollständig aus einem Faserverbundkunststoff gefertigt, so dass zumindest in dem ersten Gelenkbereich ein erster Verbindungsabschnitt vorgesehen ist, der eine Faserverbundwerkstoffbahn umfasst.
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DE 18 68 221 U zeigt ein Fahrzeugscharnier mit einem ersten Befestigungsteil, dass an einem von Fahrzeugklappe und Fahrzeugkarosserie über Befestigungsbohrungen befestigbar ist. Weiter ist ein zweites Befestigungsteil gezeigt, welches ebenso über entsprechende Befestigungsbohrungen an dem anderen von Fahrzeugklappe und Fahrzeugkarosserie befestigbar ist. Das erste und zweite Befestigungsteil weisen jeweils einen ersten Befestigungsbereich zur Befestigung von einem von Fahrzeugklappe und Fahrzeugkarosserie auf. Die Befestigungsteile sind dabei aus kunstfaserverstärktem Kunstharz gefertigt. Die Befestigungsteile weisen dabei jeweils zwei Scharnierbolzenöffnungen auf, welche konzentrisch um eine Schwenkachse angeordnet sind. Die Scharnierbolzenöffnungen bilden gemeinsam mit einem Scharnierbolzen eine das erste Befestigungsteil und das zweite Befestigungsteil gelenkig verbindende Gelenkanordnung, wobei das erste Befestigungsteil einen ersten Gelenkbereich zur gelenkigen Verbindung mit dem zweiten Befestigungsteile umfasst und zumindest in dem ersten Gelenkbereich ein erster Verbindungsabschnitt vorgesehen ist, der eine Faserverbundwerkstoffbahn umfasst.
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DE 10 2012 004 810 A1 zeigt ein Fahrzeugscharnier, umfassend ein erstes Befestigungsteil, das an einem von Fahrzeugklappe und Fahrzeugkarosserie befestigbar ist und ein zweites Befestigungsteil, dass an dem anderen von Fahrzeugklappe und Fahrzeugkarosserie befestigbar ist. Weiter umfasst das Fahrzeugscharnier eine das erste Befestigungsteil und das zweite Befestigungsteil gelenkig verbindende Gelenkanordnung, wobei das erste Befestigungsteil einen ersten Befestigungsbereich zur Befestigung an einem von Fahrzeugklappe und Fahrzeugkarosserie und einen ersten Gelenksbereich zur gelenkigen Verbindung mit der Gelenkanordnung umfasst. In dem ersten Gelenksbereich ist ein erster Verbindungsabschnitt vorgesehen, der eine Faserverbundwerkstoffbahn umfasst.
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DE 10 2012 112 286 A1 zeigt eine über Nietung fest mit einer in Monocoque-Faserverbundbauweise vorliegenden Fahrzeugkarosserie befestigbare Türscharnierkonsole. An der Türscharnierkonsole sind Befestigungsdome vorgesehen, über die ein Fahrzeugscharnier anschließbar ist. Die Türscharnierkonsole umfasst dabei ein winkelförmiges Formelement, das aus einem faserverstärkten Kunststoff besteht.
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Es ist die Aufgabe der Erfindung, ein Fahrzeugscharnier anzugeben, das leicht, stabil und wartungsarm ausgebildet ist. Weiter ist es Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren zum Herstellen eines leichten und stabilen Befestigungsteiles für ein Fahrzeugscharnier anzugeben, das zeitsparend und effektiv ist.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Fahrzeugscharnier mit den Merkmalen des Anspruchs 1 bzw. ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 10 gelöst.
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Das erfindungsgemäße Fahrzeugscharnier umfasst ein erstes Befestigungsteil, das an einem von Fahrzeugklappe und Fahrzeugkarosserie befestigbar ist, ein zweites Befestigungsteil, das an dem anderen von Fahrzeugklappe und Fahrzeugkarosserie befestigbar ist und eine das erste Befestigungsteil und das zweite Befestigungsteil gelenkig verbindende Gelenkanordnung mit zumindest einem Gelenkbolzen. Hierbei umfasst das erste Befestigungsteil einen ersten Befestigungsbereich zur Befestigung an einem von Fahrzeugklappe und Fahrzeugkarosserie und einen ersten Gelenkbereich zur gelenkigen Verbindung mit der Gelenkanordnung, wobei zumindest in dem ersten Gelenkbereich ein erster Verbindungsabschnitt vorgesehen ist, der eine Faserverbundwerkstoffbahn umfasst. Dabei ist in dem Verbindungsabschnitt die Faserverbundwerkstoffbahn einfach umgelegt, so dass zwei Faserverbundwerkstofflagen aufeinander liegen. Das Fahrzeugscharnier zeichnet sich dadurch aus, dass zumindest der Verbindungsabschnitt flächig durch einen Kunststoff umspritzt ist und dass ein einen Umbug bildender Randbereich der Faserverbundwerkstoffbahn durch den Kunstsoff umspritzt ist. Vorteilhaft wird durch die Verwendung eines Faserverbundwerkstoffes gegenüber üblicherweise aus Aluminium oder anderen Metallen gefertigten Befestigungsteilen für ein Fahrzeugscharnier ein Gewichtsvorteil erreicht. Der Verbindungsabschnitt dient dabei in erster Linie dazu, eine Verbindung zwischen dem ersten Befestigungsteil und der Gelenkanordnung zu ermöglichen. In dem Verbindungsabschnitt werden entsprechend die während der Verschwenkung der Fahrzeugklappe auftretenden Kräfte aufgenommen.
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Der Verbindungsabschnitt ist dabei ferner so stabil ausgebildet, dass sich das mit der Gelenkanordnung verbundene Befestigungsteil auch durch einen bei einem Unfall auftretenden Aufprall des Fahrzeuges nicht löst. Die nötige Stabilität wird bei der Verwendung von Faserverbundwerkstoffen wie beispielsweise carbonfaserverstärktem Kunststoff (CFK) oder glasfaserverstärktem Kunststoff (GFK) gewährleistet, da diese Faserverbundwerkstoffe eine besonders hohe spezifische Festigkeit und Steifigkeit aufweisen. Neben Carbonfasern bzw. Kohlenstoffasern und Glasfasern können aber auch Basaltfasern, Borfasern, Keramikfasern, Aramidfasern, Polyester-fasern, Polyamid-fasern, Polyethylen-fasern oder auch Plexiglas-Fasern sowie Kombinationen daraus verwendet werden.
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In einer zweckmäßigen Ausgestaltung umfasst das zweite Befestigungsteil einen zweiten Befestigungsbereich zur Befestigung an dem anderen von Fahrzeugklappe und Fahrzeugkarosserie und einen zweiten Gelenkbereich zur gelenkigen Verbindung mit der Gelenkanordnung, wobei zumindest in dem zweiten Gelenkbereich ein zweiter Verbindungsabschnitt vorgesehen ist, der eine Faserverbundwerkstoffbahn umfasst. Vorteilhaft kann so das Eigengewicht des gesamten Fahrzeugscharniers weiter reduziert werden. Zudem kann ein Herstellungsverfahren für ein Befestigungsteil, welches in einem Verbindungsabschnitt eine Faserverbundwerkstoffbahn umfasst, für beide Befestigungsteile angewendet werden, wenn beide Befestigungsteile einen ähnlichen Aufbau aufweisen. Alternativ hierzu kann jedoch das zweite Befestigungsteil, insbesondere wenn dieses der Fahrzeugkarosserie zugeordnet ist, auch aus einem Metallblech oder einen Schichtverbund aus Kunststoff und Metall gefertigt sein.
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Die erste Faserverbundwerkstofflage kann beispielsweise stoffschlüssig mit der zweiten Faserverbundwerkstofflage, welche in dem Verbindungsabschnitt umfasst ist, verbunden sein. Bevorzugt ist jedoch eine Verbindung der beiden Faserverbundwerkstofflagen durch Vernieten, Verschrauben senkrecht zu ihrer Erstreckung oder durch Klemmen möglich.
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Zweckmäßig sind die zwei aufeinanderliegenden Faserverbundwerkstofflagen als Abschnitte der einfach umgefalteten, einstückig ausgebildeten Faserverbundwerkstoffbahn ausgebildet. Vorteilhaft kann hierdurch der verstärkt ausgebildete Verbindungsabschnitt durch einfaches Umlegen einer vorgeformten, einstückig ausgebildeten Faserverbundwerkstoffbahn bereitgestellt werden, so dass die Herstellung besonders einfach und effektiv ausführbar ist. Weiter ergibt sich vorteilhaft, dass der Randbereich des Verbindungsabschnittes entlang der Faltlinie, um die die einstückig ausgebildete Faserverbundwerkstoffbahn umgelegt wurde, zusätzlich verstärkt wird. Dabei kann vorgesehen sein, dass der einen Umbug entlang der Faltlinie bildenden Randbereich des Verbindungsabschnittes parallel zu einem Teil der in der Faserverbundwerkstoffbahn eingebetteten Fasern verläuft. Alternativ jedoch kann vorgesehen sein, dass die Faltlinie quer zu den in der Faserverbundwerkstoffbahn in einer Matrix eingebetteten Fasern verläuft und entsprechend auch der einen Umbug entlang der Faltlinie bildenden Randbereich des Verbindungsabschnittes quer zu den in der Faserverbundwerkstoffbahn in einer Matrix eingebetteten Fasern verläuft.
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In einer günstigen Ausführung bildet die einstückig ausgebildete Faserverbundwerkstoffbahn einen den Verbindungsabschnitt umgebenden Abschnitt des Gelenkbereiches. Dabei wird durch den Umstand, dass die Faserverbundwerkstoffbahn auch in einen den Verbindungsabschnitt umgebenden Bereich des Befestigungsteiles vorgesehen ist, eine weitere Gewichtsreduktion insbesondere im Gelenkbereich erzielt, da ein größerer Volumenanteil des Befestigungsteiles durch den gegenüber Metall leichteren Faserverbundwerkstoff eingenommen wird. Dabei kann bevorzugt vorgesehen sein, dass die Faserverbundwerkstoffbahn den größten Teil des Gelenkbereichs bildet oder zumindest der größte Teil des Gelenkbereichs eine Faserverbundwerkstoffbahn umfasst.
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In einer besonders bevorzugten Weiterbildung des Fahrzeugscharniers ist vorgesehen, dass die Faserverbundwerkstoffbahn zumindest einen Teil des Befestigungsbereiches bildet. Dabei kann für den Fall, dass die Faserverbundwerkstoffbahn einstückig ausgebildet ist, vorgesehen sein, dass die einstückig ausgebildete Faserverbundwerkstoffbahn sowohl einen Teil des Gelenkbereichs als auch einen Teil des Befestigungsbereichs bildet. Dabei kann die Faserverbundwerkstoffbahn besonders bevorzugt den gesamten Befestigungsbereich und Gelenkbereich des Befestigungsteiles bilden. Hierdurch wird das Gewicht des Befestigungsteils weiter reduziert und es kann zudem eine genügende Stabilität des Befestigungsteils auch in dem Befestigungsbereich gewährleistet werden. Dabei wird insbesondere das Gesamtgewicht des Befestigungsteiles durch die Tatsache, dass die Faserverbundwerkstoffbahn nur in den Verbindungsabschnitten umgelegt ist bzw. zwei oder mehr Faserverbundwerkstofflagen vorgesehen sind, der Materialverbrauch zur Herstellung des Befestigungsteils reduziert.
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Zweckmäßig umfasst die Faserverbundwerkstoffbahn eine Fasermatte. Vorteilhaft haben faserverstärkte Kunststoffe, welche eine Fasermatte umfassen, quasiisotrope Eigenschaften. Sie eignen sich daher insbesondere für die Herstellung von Leichtbauteilen, die Beanspruchungen mit wechselnden Lastrichtungen ausgesetzt sind.
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Alternativ umfasst die Faserverbundwerkstoffbahn ein Fasergewebe. Bei einem Fasergewebe sind die in der Kunststoffmatrix eingebetteten in Ketten und Schüsse unterteilten Fasern etwa in einem Winkel von 90 Grad miteinander verkreuzt. Dabei können entsprechend der gewünschten Eigenschaften wie erhöhte Zugfestigkeit oder Steifigkeit der Faserverbundwerkstoffbahn die einfachen Grundbindungen von Ketten und Schüssen wie Leinwand, Köper oder Atlas vorliegen. Dabei spielt die Orientierung der Fasern für die Eigenschaften des Faserverbundwerkstoffes eine wichtige Rolle, da eine Verstärkung des Faserverbundwerkstoffes parallel zur Erstreckungsrichtung der Fasern am höchsten ist. Um eine hohe Stabilität sowohl in Richtung der Längsseite als auch der dazu senkrechten Breitseite des Befestigungsteiles zu erzielen, sind die Ketten bzw. Schüsse derart orientiert, dass diese jeweils sowohl mit der Längsseite als auch mit der Breitseite einen Winkel einschließen.
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Alternativ ist vorgesehen, dass die Faserverbundwerkstoffbahn ein Fasergelege umfasst. Bei einem Fasergelege sind die Fasern nicht miteinander verwebt, sondern liegen parallel zueinander in einer flachen Ebene. Vorteilhaft weisen Fasergelege eine erhöhte Festigkeit und Steifigkeit auf, da ein höherer Anteil von Fasern gegenüber der einbettenden Kunststoffmatrix vorliegt.
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In einer vorteilhaften Weiterbildung sind die in der Faserverbundwerkstoffbahn vorliegenden Fasern mit Reaktionsharzen vorimprägniert. Derartige Verstärkungsfasern werden auch als Prepregs bezeichnet. Die Reaktionsharze bilden dabei meist eine hochviskosen duroplastische Kunstoffmatrix, welche unter Druck und Temperatur ausgehärtet werden kann.
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In einer zweckmäßigen Ausgestaltung ist die Faserverbundwerkstoffbahn als Organoblech ausgebildet. Vorteilhaft weist Organoblech eine thermoplastische Kunststoffmatrix auf, welche bei erhöhter Temperatur ähnlich wie in der Metallblechverarbeitung umgeformt werden kann und so besonders im Automobilbau für die Herstellung von Leichtbauteilen Verwendung findet.
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Besonders vorteilhaft umhüllt der Kunststoff zumindest einen Randbereich des Verbindungsabschnitts. Hierdurch bildet der Kunststoff ein Mittel zur weiteren Verstärkung des Verbindungsabschnitts gegenüber von außen auftretenden Kräften. Da in dem Verbindungsabschnitt zwei aufeinanderliegende Faserverbundwerkstofflagen vorgesehen sind, dient der Kunststoff als stoffschlüssig verbindendes Mittel für die beiden Faserverbundwerkstofflagen. Da eine einfach umgelegte Faserverbundwerkstoffbahn den Verbindungsabschnitt bildet, entfällt die Notwendigkeit, eine stoffschlüssige Verbindung zwischen den beiden Faserverbundwerkstoffbahn vorzusehen.
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Das Fahrzeugscharnier kann zudem derart ausgestaltet sein, dass in dem Gelenkbereich mehrere eine Faserverbundwerkstoffbahn umfassende Verbindungsabschnitte vorgesehen sind. Hierdurch wird vorteilhaft ermöglicht, dass das Befestigungsteil variabel für verschiedene Lenkersysteme bzw. verschiedene Gelenkanordnungen angepasst ist. Schließlich ermöglicht das Vorsehen von mehreren Verbindungsabschnitten in dem Gelenkbereich die gelenkige ’Verbindung des ersten und zweiten Befestigungsteils mittels einer Mehrgelenkanordnung, so dass eine entsprechende Kinematik der Befestigungsteile variabel ausgestaltet sein kann.
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In einer vorteilhaften Ausgestaltung des Fahrzeugscharniers ist vorgesehen, dass der Gelenkbereich und der Befestigungsbereich einstückig ausgebildet sind. Hierdurch wird die Stabilität des Befestigungsteils erhöht, da keine Verbindungsstellen zwischen dem Befestigungsbereich und dem Gelenkbereich vorliegen, welche sich mit der Zeit lösen könnten.
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In einer zweckmäßigen Ausführung des Fahrzeugscharniers kann vorgesehen sein, dass der Gelenkbereich und der Befestigungsbereich abgewinkelt zueinander ausgebildet sind. Besonders bevorzugt ist dabei ein Winkel von etwa 90° zwischen dem Gelenkbereich und dem Befestigungsbereich vorgesehen, da hierdurch ein Anheben bzw. Verschwenken des ersten Befestigungsteils gegenüber dem zweiten Befestigungsteil um eine feste Achse ermöglicht wird.
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In einer günstigen Ausgestaltung des Fahrzeugscharniers ist vorgesehen, dass in dem Befestigungsbereich zumindest eine Durchbrechung zur Aufnahme eines Befestigungsmittels zur Befestigung an einem von Fahrzeugklappe und Fahrzeugkarosserie vorgesehen ist. Die Aussparung kann dabei als Bohrung mit einem Innengewinde ausgebildet sein, welche den Befestigungsbereich senkrecht durchsetzt und es ermöglicht, die Fahrzeugklappe bzw. die Fahrzeugkarosserie mit dem Befestigungsteil durch Verschraubung miteinander zu verbinden. Jedoch können auch einfache Bohrungen innerhalb des Befestigungsbereichs vorgesehen sein, welche eine Vernietung von Befestigungsteil und einem von Fahrzeugklappe und Fahrzeugkarosserie ermöglichen.
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Zweckmäßig weist das Fahrzeugscharnier das Merkmal auf, dass in dem Verbindungsabschnitt zumindest eine Aussparung für einen das erste Befestigungsteil und das zweite Befestigungsteil verbindenden Gelenkbolzen der Gelenkanordnung vorgesehen ist. Die Aussparung ist dabei derart ausgebildet, dass ein als Gelenkbolzen ausgebildetes Verbindungsmittel die Aussparung durchsetzen kann, so dass die beiden Befestigungsteile entweder direkt oder über eine zumindest einen Verbindungslenker aufweisende Gelenkanordnung gelenkig miteinander verbindbar sind.
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Zweckmäßigerweise kann dabei vorgesehen sein, dass in der Aussparung für einen das erste Befestigungsteil und das zweite Befestigungsteil verbindenden Gelenkbolzen der Gelenkanordnung eine Lagerbuchse angeordnet ist, wobei der Gelenkbolzen die Lagerbuchse durchsetzt. Vorteilhaft wird so der mit dem Gelenkbolzen in Berührung kommende Bereich des Verbindungsabschnittes weiter verstärkt bzw. geschützt und gleichzeitig die Beweglichkeit des Gelenkbolzens innerhalb der Aussparung sichergestellt.
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In einer Weiterbildung ist die Gelenkanordnung als Mehrgelenk ausgebildet, wobei die Gelenkanordnung zumindest einen ersten Verbindungslenker aufweist, wobei ein erstes Ende des ernsten Verbindungslenkers mit einem von erstem Befestigungsteil und zweitem Befestigungsteil gelenkig verbunden ist und ein zweites Ende des ersten Verbindungslenkers mit dem anderen von erstem Befestigungsteil und zweitem Befestigungsteil gelenkig verbunden ist. Durch das Vorsehen eines Lenkers wird vorteilhaft erreicht, dass ein größerer Abstand zwischen der Fahrzeugklappe und der Fahrzeugkarosserie überbrückt werden kann, wobei neben einer Abstandsvergrößerung zwischen dem ersten und dem zweiten Befestigungsteil auch eine relative Winkeländerung zwischen diesen sichergestellt werden kann.
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Günstiger Weise sieht das Fahrzeugscharnier vor, dass die Gelenkanordnung als Viergelenk ausgebildet ist, wobei ein erstes Ende eines zweiten Verbindungslenkers mit einem von erstem Befestigungsteil und zweitem Befestigungsteil und ein zweites Ende des zweiten Verbindungslenkers mit dem anderen von erstem Befestigungsteil und zweitem Befestigungsteil gelenkig verbunden ist. Viergelenkscharniere ermöglichen vorteilhaft ein besonders präzises und definiertes Verstellen einer Fahrzeugklappe gegenüber einer Fahrzeugkarosserie, da die Kinematik eines mit dem Viergelenk verbundenen Punktes wohldefiniert ist. Alternativ ist auch eine Dreigelenk denkbar, wobei eines der drei Gelenk in einem Langloch verlagerbar ist.
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Zweckmäßig ist das Fahrzeugscharnier derart ausgestaltet, dass zumindest ein Anschlag an der Gelenkanordnung vorgesehen ist. Vorteilhaft kann so ein Überschlagen eines oder mehrerer in der Gelenkanordnung vorgesehenen Verbindungslenker unterbunden werden. Weiter kann auch verhindert werden, dass einer oder mehrere Verbindungslenker andere mit der Gelenkanordnung verbundenen Teile durch Anschlagen beschädigen.
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Vorzugsweise sieht das Fahrzeugscharnier vor, dass zumindest zwei Anschläge an der Gelenkanordnung vorgesehen sind, wobei die beiden Anschläge eine Bewegung der Gelenkanordnung zwischen einer geöffneten Endposition und einer geschlossenen Endposition der Gelenkanordnung begrenzen. Dabei ist unter der geöffneten Endposition der Gelenkanordnung diejenige Position der Gelenkanordnung zu verstehen, in welcher die Befestigungsteile einen größeren Abstand zueinander einnehmen, bzw. die Fahrzeugklappe sich gegenüber der Fahrzeugkarosserie in einem geöffneten Zustand befindet. Entsprechend ist unter der geschlossenen Endposition diejenige Position der Gelenkanordnung zu verstehen, in der die Befestigungsteile einen geringeren Abstand zueinander aufweisen bzw. die mit der Gelenkanordnung verbundene Fahrzeugklappe sich in einem vollständig geschlossenen Zustand befindet. Die beiden an der Gelenkanordnung vorgesehenen Anschläge ermöglichen dabei eine genaue Definition der geöffneten bzw. geschlossenen Endposition der Gelenkanordnung.
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In einer bevorzugten Ausgestaltung des Fahrzeugscharniers ist vorgesehen, dass die Gelenkanordnung von der geschlossenen Endposition durch ein Rückstellglied hin zu der geöffneten Endposition vorgespannt ist. Hierdurch wird vorteilhaft ermöglicht, dass beispielsweise durch Entriegeln einer die Gelenkanordnung oder die Fahrzeugklappe in der geschlossenen Endposition haltenden Verriegelungsanordnung eine selbstständige Bewegung der Gelenkanordnung hin zu der geöffneten Endposition erfolgt.
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In einer zweckmäßigen Weiterbildung des Fahrzeugscharniers ist das Rückstellglied mit einem ersten Ende gelenkig an einem von erstem und zweitem Befestigungsteil und mit einem zweiten Ende gelenkig an einem von dem anderen von erstem und zweitem Befestigungsteil oder der Gelenkanordnung verbunden. Insbesondere für den Fall, dass das zweite Ende gelenkig an der Gelenkanordnung bzw. deren Lenker angeordnet ist, ist das Rückstellglied kompakt aufgebaut, da die beiden Enden des Rückstellgliedes einen kleinen Abstand zueinander aufweisen können.
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Das Fahrzeugscharnier kann dabei zweckmäßigerweise so ausgebildet sein, dass das Rückstellglied als Gasfeder ausgebildet ist. Da Gasfedern in mannigfacher Ausgestaltung sowie kostengünstig herstellbar sind, wird vorteilhaft eine besonders kostengünstige Ausgestaltung eines angetrieben verschwenkbaren Fahrzeugscharniers ermöglicht. Alternativ zu einer Gasfeder kann dabei jedoch auch ein elektrisches oder auch pneumatisch in zwei Richtungen linear betreibbares Antriebsmittel vorgesehen sein, um sowohl eine Öffnungsbewegung als auch eine Schließbewegung der Fahrzeugklappe selbsttätig auszuführen.
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In einer bevorzugten Ausgestaltung des Fahrzeugscharniers umfasst der erste Verbindungslenker und der zweite Verbindungslenker jeweils zumindest eine vordere Anschlagfläche. Vorteilhaft wird dadurch ein gesondert vorgesehenes Anschlagteil in der Gelenkanordnung überflüssig und ist in einfacher Weise bereits in den die Gelenkanordnung bildenden Verbindungslenkern integriert.
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In einer alternativen Weiterbildung des Fahrzeugscharniers ist vorgesehen, dass der erste Verbindungslenker zumindest eine vordere Anschlagfläche und eine hintere Anschlagfläche und der zweite Verbindungslenker zumindest eine vordere Anschlagfläche und eine hintere Anschlagfläche umfasst.
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In einer vorteilhaften Weiterbildung des Fahrzeugscharniers ist vorgesehen, dass sich in der geschlossenen Endposition der Gelenkanordnung die vordere Anschlagfläche eines von erstem und zweitem Verbindungslenker und die hintere Anschlagfläche des anderen von erstem und zweitem Verbindungslenker berühren. Vorteilhaft kann so durch entsprechende Anpassung der äußeren Kontur der jeweiligen Verbindungslenker der zwischen der geöffneten und der geschlossenen Endposition vorgesehene Verschwenkbereich angepasst werden.
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In einer zweckmäßigen Ausgestaltung des Fahrzeugscharniers ist vorgesehen, dass sich in der geöffneten Endposition der Gelenkanordnung die hintere Anschlagfläche eines von erstem und zweitem Verbindungslenker und eines von der vordere Anschlagfläche und der hinteren Anschlagfläche des anderen von erstem und zweitem Verbindungslenker berühren.
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Gemäß einem Aspekt der Erfindung wird ein Verfahren zur Herstellung eines Befestigungsteiles für ein Fahrzeugscharnier angegeben, wobei in einem ersten Schritt ein Schneiden eines dem Befestigungsteil formgebenden Bereiches aus einer Faserverbundwerkstoffbahn vorgesehen ist. Anschließend erfolgt in einem zweiten Schritt ein Erwärmen des formgebenden Bereichs und ein Umlegen zumindest eines Randabschnitts des formgebenden Bereiches, so dass benachbarte Faserverbundwerkstofflagen des formgebenden Bereiches in einem Verbindungsabschnitt einer durch das Umlegen gebildeten ersten Zwischenform der Faserverbundwerkstoffbahn aufeinander liegen. In einem dritten Schritt erfolgt ein Umformen der ersten Zwischenform der Faserverbundwerkstoffbahn in eine räumliche Endkontur des Befestigungsteiles und Ausstanzen von zumindest einer Aussparung aus dem Verbindungsabschnitt der räumlichen Endkontur des Befestigungsteiles. In einem letzten Schritt erfolgen ein Umspritzen des Verbindungsabschnitts der räumlichen Endkontur des Befestigungsteiles mit einem Kunststoff und die Hinterspritzung der räumlichen Endkontur des Befestigungsteiles zur Bildung von Verstärkungsrippen mit einem Kunststoff. Vorteilhaft kann so ein erfindungsgemäßes Fahrzeugscharnier in einfacher, effektiver und zeitsparender Weise hergestellt werden.
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Weitere Vorteile, Weiterbildungen und Eigenschaften der Erfindung ergeben sich aus der nachstehenden Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels sowie aus den abhängigen Ansprüchen.
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Die Erfindung wird im Folgenden unter Bezugnahme auf die anliegenden Zeichnungen anhand eines bevorzugten Ausführungsbeispiels der Erfindung näher erläutert.
- 1 zeigt eine perspektivische Ansicht eines ersten Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Fahrzeugscharniers in einer geöffneten Endposition.
- 2 zeigt eine perspektivische Ansicht des Fahrzeugscharniers aus 1 in einer geschlossenen Endposition.
- 3 zeigt einen Querschnitt durch das Fahrzeugscharnier aus 2 entlang der Linie III - III.
- 4 zeigt eine alternative Gelenkanordnung mit zwei Verbindungslenkern.
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1 zeigt ein Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Fahrzeugscharniers 1 in einer geöffneten Endposition aus einer Perspektivansicht. Das Fahrzeugscharnier 1 umfasst dabei ein erstes Befestigungsteil 2 und ein zweites Befestigungsteil 3, wobei das erste Befestigungsteil 2 und das zweite Befestigungsteil 3 gelenkig über eine Gelenkanordnung 4 miteinander verbunden sind. Sowohl das erste Befestigungsteil 2 als auch das zweite Befestigungsteil 3 weisen dabei einen flachen Befestigungsbereich 5a bzw. 5b auf, in dem entsprechende Durchbrechungen 6 vorgesehen sind, welche zur Befestigung des ersten Befestigungsteiles 2 über entsprechende Befestigungsmittel an der strichpunktiert dargestellten Fahrzeugklappe 30 bzw. zur Befestigung des zweiten Befestigungsteiles 3 an der strichpunktiert dargestellten Fahrzeugkarosserie 31 vorgesehen sind. Wie hier für das zweite Befestigungsteil 3 gut zu erkennen, sind die Durchbrechungen 6 von innen durch eine ringförmigen Einsatz 7 mit einem Kragenbereich 7a ausgekleidet, wobei der Kragbereich 7a (siehe 3) auf das erste Befestigungsteil 2 bzw. zweite Befestigungsteil 3 wirkende Zugkräfte aufnehmen und über eine vergrößerte Fläche des Befestigungsbereichs 5a, 5b verteilen kann.
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Das erste Befestigungsteil 2 weist einen U-förmigen Querschnitt auf, wohingegen das zweite Befestigungsteil 3 stirnseitig einen zumindest abschnittsweise L-förmigen Querschnitt aufweist. Dabei weist sowohl das erste Befestigungsteil 2 als auch das zweite Befestigungsteil 3 einen relativ zu dem Befestigungsbereich 5a bzw. 5b um etwa 90° um eine Kante 21a bzw. 21 b abgewinkelten Gelenkbereich 8a bzw. 8b auf. In dem Gelenkbereich 8a, 8b ist dabei zumindest ein Verbindungsabschnitt 9a, 9b, 9c vorgesehen, in dem über Gelenkbolzen 10 jeweils ein Ende der aus Aluminium bestehenden Verbindungslenker 4a, 4b der Gelenkanordnung 4 gelenkig verbunden ist.
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Die Verbindungsabschnitte 9a, 9b, 9c umfassen dabei eine Faserverbundwerkstoffbahn 11, wobei die Verbindungsabschnitte 9a, 9b, 9c flächig durch einen Kunststoff 12 umspritzt ist, wobei ein Randbereich der Verbindungsabschnitte 9a, 9b, 9c umspritzt ist.
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Die Verbindungslenker 4a und 4b weisen jeweils zumindest einen Anschlag auf, wobei die jeweiligen Anschläge durch zugehörige Anschlagflächen 13a, 13b und 13c gebildet werden. Die dem ersten Verbindungslenker 4a zugeordnete Anschlagfläche 13a wird dabei durch ein vorstehendes, zylinderförmiges Anschlagteil gebildet, welches auch höhenverstellbar ausgebildet sein kann. Die beiden Anschlagflächen 13b und 13c des zweiten Verbindungslenkers 4b sind als vorstehende Nasen ausgebildet, welche eine flache Oberseite aufweisen. Die beiden Verbindungslenker 4a, 4b sind dabei mit einem zweiten Ende mit dem zweiten Befestigungsteil 3 über an dem zweiten Befestigungsteil 3 vorgesehene Verbindungsabschnitte 9b, 9c gelenkig verbunden. Die in dem Gelenkbereich 8b des zweiten Befestigungsteils 3 vorgesehenen Verbindungsabschnitte 9b bzw. 9c sind mit einem Kunststoff 12 flächig umspritzt und weisen zudem eine Faserverbundwerkstoffbahn 11 auf. Die Anbindung der Verbindungslenker 4a bzw. 4b erfolgt auch hier über entsprechend in dem Verbindungsabschnitt 9b bzw. 9c vorgesehene Gelenkbolzen 10.
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Der Befestigungsbereich 5a, 5b und der Gelenkbereich 8a, 8b sind in dem in 1 gezeigten Ausführungsbeispiel einstückig ausgebildet und sind entlang ihrer Ränder 24a, 24b ebenso mit einem Kunststoff umspritzt, welcher als Polyamid 6.6 ausgebildet ist. Zudem ist ein gemeinsamer Bereich der Befestigungsbereiche 5a bzw. 5b und der Gelenkbereiche 8a bzw. 8b durch ebenfalls aus Kunststoff bestehende Verstärkungsrippen 14 weiter verstärkt. Die Verstärkungsrippen 14 bestehen dabei bevorzugt aus demselben Kunststoff, der für das Umspritzen des Verbindungsabschnitts 9 verwendet wird, insbesondere Polyamid 6.6.
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Um das Verschwenken der Gelenkanordnung 4 von der in 2 gezeigten geschlossenen Endposition hin zu der in 1 gezeigten geöffneten Endposition zu gewährleisten, sind in dem hier gezeigten Ausführungsbeispiel eine erste Kugelpfanne 15a an der Unterseite des ersten Befestigungsteils 2 zwischen zwei Verstärkungsrippen 14 und eine zweite Kugelpfanne 15b an dem ersten Ende des zweiten Verbindungslenkers 4b vorgesehen. Die Kugelpfannen 15a, 15b dienen dabei der gelenkigen Anbindung eines zur Verschwenkung dienenden Antriebsmittels bzw. Rückstellgliedes 25, welches in 1 strichpunktiert dargestellt ist. Das Rückstellglied 25 ist dabei so ausgebildet, dass die Gelenkanordnung 4 von einer geschlossenen Endposition hin zu einer hier gezeigten geöffneten Endposition vorgespannt ist. Besonders bevorzugt ist das Rückstellglied 25 als Gasfeder ausgebildet. Das Rückstellglied kann jedoch auch als elektrisch oder sonstiges pneumatisch oder mechanisch betriebenes Antriebsmittel ausgebildet sein.
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2 zeigt das in 1 gezeigte Fahrzeugscharnier 1 in einer geschlossenen Endposition aus einer Perspektivansicht. Wie hier zu erkennen, ist an der Oberseite des Befestigungsbereichs 5a ein hakenförmiger, aus der Ebene des flachen Befestigungsbereiches 5a hervorstehender Vorsprung 16 vorgesehen, welcher mit einer in einer Fahrzeugklappe 30 vorgesehenen Aussparung in Eingriff gebracht werden kann und eine formschlüssige Verbindung von erstem Befestigungsteil 2 und der Fahrzeugklappe 30 ermöglicht. In der hier gezeigten geschlossenen Endposition sind die entsprechenden Flächen der jeweiligen Befestigungsbereiche 5a bzw. 5b des ersten Befestigungsteils 2 bzw. des zweiten Befestigungsteils 3 in etwa parallel ausgerichtet. Wie in 2 zu erkennen, ragt dabei ein oberer Abschnitt einer Fassung 17 für die hier verdeckte nach unten herausragende Kugelpfanne 15a (siehe 1) aus der ihr zugewiesenen Aussparung 6 in dem Befestigungsbereich 5 hervor. Die Kugelpfanne 15a ist dabei in der Fassung 17 fixiert. Die Fixierung kann dabei beispielsweise durch Verschrauben, Verschweißen oder Vernieten erfolgen.
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3 zeigt einen Querschnitt durch das Fahrzeugscharnier aus 2 entlang der Linie III - III. Wie hier zu erkennen, ist in dem Verbindungsabschnitt 9a die Faserverbundwerkstoffbahn 11 einfach umgelegt, so dass zwei Faserverbundwerkstofflagen 11a, 11b aufeinander liegen, wobei eine Aussparung 18 in einem inneren Bereich des Verbindungsabschnitts 9a bzw. den zwei aufeinander liegenden Faserverbundwerkstofflagen 11a, 11b vorgesehen ist. Die Aussparung 18 wird dabei durch den Gelenkbolzen 10 durchsetzt. Dabei kann auch eine Lagerbuchse in der Aussparung 18 vorgesehen sein, welche in dem hier gezeigten Ausführungsbeispiel jedoch nicht gezeigt ist.
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Weiter ist in 3 auch der über den Gelenkbolzen 10 mit dem Verbindungsabschnitt 9a gelenkig verbundene Querschnitt des zweiten Verbindungslenkers 4b zu erkennen. Zudem ist zu sehen, dass der einen Umbug bildende Randbereich 11c der Faserverbundwerkstoffbahn 11 durch den Kunststoff 12 umspritzt ist und so die durch die einfach umgelegte Faserverbundwerkstoffbahn 11 gebildeten Faserverbundwerkstofflagen 11a, 11 b stoffschlüssig zusammenhält.
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In dem hier gezeigten Ausführungsbeispiel gehört der verwendete Kunststoff 12 zur Gruppe der Polyamide. Insbesondere ist der Kunststoff als Polyamid 6.6 ausgebildet. Wie aus der in 3 gezeigten geschnittenen Ansicht zu erkennen, wird der Befestigungsbereich 5a, der Gelenkbereich 8a und der durch Umfaltung verstärkt ausgebildete Verbindungsabschnitt 9a gemeinsam durch die einstückig ausgebildete Faserverbundwerkstoffbahn 11 gebildet. Dabei ist die Faserverbundwerkstoffbahn als Organoblech ausgebildet, welches Fasern aus Glas oder auch Kohlenstoff als Matte, Gewebe oder Gelege umfasst.
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4 zeigt ein alternatives Ausführungsbeispiel für eine Gelenkanordnung 104 mit zwei Verbindungslenkern 104a, 104b. Gegenüber der in 1 gezeigten Gelenkanordnung strukturell veränderte Bauteile weisen ein um 100 inkrementiertes Bezugszeichen auf, wohingegen strukturell gleiche Bauteile dieselben Bezugszeichen aufweisen. Die Gelenkanordnung 104 umfasst einen ersten Verbindungslenker 104a und einen zweiten Verbindungslenker 104b, welche aus Aluminiumblech gefertigt sind. In je einem Endbereich des ersten Verbindungslenkers 104a und des zweiten Verbindungslenkers 104b ist ein Gelenkbolzen 10 angeordnet, welcher eine gelenkige Verbindung zu den Befestigungsteilen 2 bzw. 3 des Fahrzeugscharniers 1, wie beispielsweise in 1 gezeigt, ermöglichen. Zudem weist der erste Verbindungslenker 104a eine vordere Anschlagfläche 113a und eine hintere Anschlagfläche 113b auf, welche jeweils als aus einer der schmalen Seitenflächen des ersten Verbindungslenkers 104a vorstehende Nase ausgebildet sind. Weiter weist auch der zweite Verbindungslenker 104b eine vordere Anschlagfläche 113c und eine hintere Anschlagfläche 113d auf, welche als aus einer der schmalen Seitenflächen des ersten Verbindungslenkers vorstehende Nasen ausgebildet sind. In der hier gezeigten geschlossenen Endposition des Gelenkanordnung 104 berühren sich die hintere Anschlagfläche 113b des ersten Verbindungslenkers 104a und die vordere Anschlagfläche 113c des zweiten Verbindungslenkers 104b und verhindern eine weitere Bewegung der Verbindungslenker 104a, 104b in Schließbewegungsrichtung der Gelenkanordnung 104. Um die Gelenkanordnung 104 mit einem Antriebsmittel, beispielsweise eine Gasfeder, zu verbinden, sind in dem zweiten Lenker 104b eine erste Bohrung 140 und eine zweite Bohrung 141 vorgesehen, wobei in der ersten Bohrung eine Kugelpfanne 15b befestigt ist.
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Vorstehend wurde das erfindungsgemäße Fahrzeugscharnier anhand eines Ausführungsbeispiels erläutert, in dem die Verbindungsabschnitte zwei aufeinander liegende Faserverbundwerkstofflagen aufweisen. Dabei wurden die Faserverbundwerkstofflagen durch eine einfach umgelegte Faserverbundwerkstoffbahn gebildet. Es versteht sich, dass auch ein stoffschlüssig mit einer das Befestigungsteil bildenden Faserverbundwerkstoffbahn verbundene zweite oder auch mehrere weitere Faserverbundwerkstoffbahnen möglich ist, so dass in dem Verbindungsabschnitt mehr als zwei Faserverbundwerkstofflagen vorgesehen sein können. Zudem ist auch eine weitere Verstärkung der Verbindungsabschnitte durch doppeltes bzw. mehrfaches Umlegen einer das Befestigungsteil bildenden einstückig ausgebildeten Faserverbundwerkstoffbahn denkbar.
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Vorstehend wurde das erfindungsgemäße Fahrzeugscharnier anhand eines Ausführungsbeispiels erläutert, in dem die einstückig ausgebildete Faserverbundwerkstoffbahn 11 so umgelegt wurde, dass die entlang des einen Umbug bildenden Randbereiches 11c umgelegte Faserverbundwerkstofflage 11b auf der dem Befestigungsbereich 5a zugewandten Seite des Verbindungsabschnittes 9a angeordnet ist. Es versteht sich, dass die Faserverbundwerkstoffbahn 11 auch so umgelegt werden kann, dass die entlang des einen Umbug bildenden Randbereiches umgelegte Faserverbundwerkstofflage auf der dem Befestigungsbereich abgewandten Seite des Verbindungsabschnittes 9a angeordnet ist.
