DE102018111158B3

DE102018111158B3 - Scharnier für eine Klappe eines Kraftfahrzeugs, Kraftfahrzeug mit einem solchen Scharnier und Verfahren zum Justieren einer Klappe eines Kraftfahrzeugs

Info

Publication number: DE102018111158B3
Application number: DE102018111158.4A
Authority: DE
Inventors: Simon Schipperges
Original assignee: E Go Mobile AG; EGo Mobile AG
Current assignee: NexteGO Mobile SE
Priority date: 2018-05-09
Filing date: 2018-05-09
Publication date: 2019-02-21
Anticipated expiration: 2038-05-10

Abstract

Das erfindungsgemäße Scharnier (1) umfasst: ein erstes und ein zweites Scharnierelement (4, 5); zwei jeweils in eine jeweilige Hülsenaufnahmen (6) des ersten Scharnierelements eingesteckte Stifthaltehülsen (8, 8a) mit einem jeweiligen konkaven Kugelschalensegment (30), in welches jeweils ein direkt daran angrenzendes konvexes Kugelschalensegment (29) des zweiten Scharnierelements (5) eingreift; einen in die Stifthaltehülsen (8, 8a) und die mittlere Stiftaufnahme (7) angeordneten, eine Hauptschwenkachse (18) des Scharniers (1) bildenden und die Scharnierelemente (4, 5) schwenkbar verbindenden Scharnierstift (15), der einen mit dessen Mittelteil (19) verbundenen, den Mittelteil (19) in radialer Richtung überragenden Kugelteil (28) aufweist, dessen Oberfläche und eine Innenumfangsfläche (26) der mittleren Stiftaufnahme (7) miteinander in direkter Berührung stehen, sodass das zweite Scharnierelement (5) relativ zu dem Scharnierstift (15) um wenigstens eine Ausgleichsachse (31, 32) verkippbar ist, welche quer zur Hauptschwenkachse (18) verläuft.

Description

Die Erfindung betrifft ein Scharnier für eine Klappe eines Kraftfahrzeugs gemäß dem Patentanspruch 1. Ferner betrifft die Erfindung gemäß Patentanspruch 11 ein Kraftfahrzeug mit einem solchen Scharnier und nach Patentanspruch 13 ein Verfahren zum Justieren einer Klappe eines Kraftfahrzeugs mittels wenigstens eines solchen Scharniers.
Kraftfahrzeuge, insbesondere Personenkraftwagen, sind in aller Regel mit mehreren Klappen ausgerüstet, welche jeweils eine Mulde, eine Öffnung etc. verdecken. Hierzu sind die entsprechenden Klappen über jeweils wenigstens ein Scharnier schwenkbar mit einem Bauteil des Kraftfahrzeugs, insbesondere dessen Karosserie, verbunden.
Die DE 10 2007 035 416 A1 offenbart ein zwei Scharnierteile aufweisendes Scharnier für eine Heckklappe eines Kraftfahrzeugs. Ein Scharnierbolzen ist drehfest in einem der Scharnierteile befestigt und das andere Scharnierteil ist um den Scharnierbolzen rotierbar.
Die DE 100 50 796 C1 offenbart ein Scharnier mit zwei Scharnierteilen, wovon eines als ein Bügel ausgebildet ist, der achsparallel zur Scharnierachse an einem Stift verdrehbar gehalten ist.
Bei einer jeweiligen Montage der entsprechenden Klappe an dem Bauteil des Kraftfahrzeugs ist die Klappe zu justieren, sodass sich ein besonders gleichmäßig ausgebildetes Spaltbild zwischen der jeweiligen Klappe und direkt zu der Klappe benachbarten Außenhautbauteilen des Kraftfahrzeugs ergibt. Ein solches Justieren ist zum einen besonders zeitintensiv und zum anderen besonders aufwendig, da hierzu beispielsweise eine Einbauposition des jeweiligen Scharniers so einzustellen ist, dass die jeweilige Klappe entsprechend dem geforderten Spaltbild in die Außenhaut des Kraftfahrzeugs integriert ist. Für einen Nutzer, insbesondere Käufer, des Kraftfahrzeugs spiegelt sich bei einem besonders vorteilhaft ausgebildeten Spaltbild zumindest ein subjektiver Qualitätseindruck des gekauften Kraftfahrzeugs wider.
Es besteht also der Bedarf, die jeweilige Klappe besonders schnell und aufwandsarm, zum Beispiel bei einer Fertigung, insbesondere Serienfertigung, in die Außenhaut des Kraftfahrzeugs zu integrieren, um eine besonders schnelle und infolgedessen kosteneffiziente Fertigung des Kraftfahrzeugs zu gewährleisten.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Scharnier sowie ein Kraftfahrzeug mit einem solchen Scharnier für eine Klappe bereitzustellen, welches besonders einfach zu montieren ist und ein besonders einfaches Justieren der Klappe ermöglicht.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Scharnier für eine Klappe eines Kraftfahrzeugs mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst. Darüber hinaus wird diese Aufgabe durch ein Kraftfahrzeug gemäß Patentanspruch 11 mit einem solchen Scharnier sowie gemäß Patentanspruch 13 durch ein Verfahren zum Herstellen eines solchen Scharniers gelöst. Vorteile und vorteilhafte Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen Scharniers sind als Vorteile und vorteilhafte Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen Kraftfahrzeugs anzusehen und umgekehrt. Vorteile und vorteilhafte Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen Scharniers bzw. des erfindungsgemäßen Kraftfahrzeugs sind als Vorteile und vorteilhafte Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen Verfahrens anzusehen und umgekehrt. Vorteilhafte Ausgestaltungen mit zweckmäßigen Weiterbildungen der Erfindung sind in den übrigen Patentansprüchen angegeben.
Ein erfindungsgemäßes Scharnier für eine Klappe eines Kraftfahrzeugs weist zwei Scharnierelemente auf. Zur besseren Beschreibung wird im Folgenden auf ein erstes Scharnierelement und ein zweites Scharnierelement abgestellt, wobei aus den Ausdrücken „erstes“ und „zweites“ Scharnierelement keine letztendliche Einbauposition der beiden Scharnierelemente in dem Kraftfahrzeug bzw. an dem Kraftfahrzeug ableitbar ist.
Eines der beiden Scharnierelemente, im Folgenden als das erste Scharnierelement bezeichnet, weist zwei äußere Hülsenaufnahmen auf, welche jeweils ein kreiszylindrisches Rohrelement begrenzen und über einen Abstand voneinander beabstandet sind. Jeweilige Rotationssymmetrieachsen der beiden, äußeren Rohrelemente fallen hierbei zusammen.
Das entsprechend andere Scharnierelement, im Folgenden als das zweite Scharnierelement bezeichnet, umfasst eine mittlere Stiftaufnahme, welche zwischen den äußeren Hülsenaufnahmen angeordnet ist und zwei lateral angeordnete, konvexe Kugelschalensegmente aufweist. Hierbei begrenzt die mittlere Stiftaufnahme ein weiteres, hohles Rohrelement, dessen Rotationssymmetrieachse mit der gemeinsamen Rotationssymmetrieachse der äußeren Rohrelemente zusammenfällt. Das bedeutet, dass die mittlere Stiftaufnahme infolgedessen gleichermaßen zu den beiden äußeren Hülsenaufnahmen benachbart ist. Das mittlere Rohrelement der Stiftaufnahme ist entlang deren Rotationssymmetrieachse beidseitig von jeweils einem Ende begrenzt, wo jeweils ein konvexes Kugelschalensegment angeordnet ist. Beispielsweise kann das jeweilige laterale, konvexe Kugelschalensegment das jeweilige seitliche bzw. laterale Ende der mittleren Stiftaufnahme bilden. Durch eine jeweilige konvexe Ausgestaltung des jeweiligen konvexen Kugelschalensegments wölbt sich eine jeweilige Außenoberfläche des entsprechenden konvexen Kugelschalensegments ausgehend von dem Rohrelement der mittleren Stiftaufnahme in Richtung zu der jeweils benachbarten äußeren Hülsenaufnahme hin.
Das erfindungsgemäße Scharnier weist zwei jeweils in eine jeweilige der Hülsenaufnahme eingesteckte Stifthaltehülsen auf, welche jeweils ein konkaves Kugelschalensegment aufweisen, in welches das direkt daran angrenzende der konvexen Kugelschalensegmente eingreift. Mit anderen Worten ist die jeweilige Stifthaltehülse zumindest teilweise zwischen der jeweiligen äußeren Hülsenaufnahme und der mittleren Stiftaufnahme angeordnet. Hierbei kann insbesondere vorgesehen sein, dass eine jeweilige Hülsenachse mit den zuvor beschriebenen Rotationssymmetrieachsen zusammenfällt. Aufgrund einer konkaven Wölbung des konkaven Kugelschalensegments weist die jeweilige Stifthaltehülse einen seitlichen Eingriffsbereich auf, dessen Außenoberfläche ausgehend von der mittleren Stiftaufnahme in Richtung weg von der mittleren Stiftaufnahme gewölbt ist. Die jeweiligen konvexen Kugelschalensegmente greifen jeweils in das direkt dazu benachbarte, jeweilige konkave Kugelschalensegment ein, da die beiden Stifthaltehülsen jeweils in eine der beiden Hülsenaufnahmen eingesteckt sind.
Es ist ferner ein in die Stifthaltehülsen und die mittlere Stiftaufnahme angeordneter Scharnierstift vorgesehen, welcher eine Hauptschwenkachse des Scharniers bildet, sodass die beiden Scharnierelemente um die Hauptschwenkachse schwenkbar miteinander verbunden sind. Mit anderen Worten erstreckt sich der Scharnierstift entlang dessen Längserstreckung durch die beiden äußeren Hülsenaufnahmen sowie durch die mittlere Stiftaufnahme hindurch, wobei eine Längsmittenachse des Scharnierstifts und die zuvor beschriebenen Rotationssymmetrieachsen miteinander zusammenfallen, sodass mittels des Scharnierstifts die Hauptschwenkachse des Scharniers gebildet ist, um welche die beiden Scharnierelemente relativ zueinander verschwenkbar sind.
Zudem weist das Scharnier einen mit einem Mittelteil des Scharnierstifts verbundenen Kugelteil auf, welcher den Mittelteil des Scharnierstifts in radialer Richtung überragt, wobei eine Oberfläche des Kugelteils und eine Innenumfangsfläche der mittleren Stiftaufnahme miteinander in direkter Berührung stehen. Es ist insbesondere vorgesehen, dass der Mittelteil des Scharnierstifts und der Kugelteil miteinander einstückig ausgebildet sind. Hierbei liegt ein Radiusursprung des Kugelteils auf der Längsmittenachse des Scharnierstifts und zumindest im Wesentlichen mittig zwischen den beiden äußeren Hülsenaufnahmen. Indem die Oberfläche des Kugelteils und die Innenumfangsfläche der mittleren Stiftaufnahme miteinander in direkter Berührung stehen, ist das zweite Scharnierelement über dessen mittlere Stiftaufnahme an dem Kugelteil des Scharnierstifts radial abgestützt. Demnach ist ein translatorisches Bewegen des zweiten Scharnierteils quer zu dem Scharnierstift unterbunden.
Aufgrund einer jeweiligen passgenauen Anordnung der jeweiligen Stifthaltehülsen in den jeweiligen Hülsenaufnahmen sowie des Scharnierstifts in den jeweiligen Stifthaltehülsen, ist der Scharnierstift zumindest in radialer Richtung positionsfest zu dem ersten Scharnierelement angeordnet. Ein mit einem Radius der Innenumfangsfläche korrespondierender Kugelteilradius verhindert ein translatorisches Bewegen des zweiten Scharnierelements in Bezug zu dem ersten Scharnierelement in radialer Richtung des Scharnierstifts.
Aufgrund einer jeweiligen, ganz spezifischen Anordnung der Elemente des erfindungsgemäßen Scharniers ist das zweite Scharnierelement relativ zu dem Scharnierstift um wenigstens eine Ausgleichsachse verkippbar, welche quer bzw. senkrecht zur Hauptschwenkachse verläuft.
Mit anderen Worten bilden die vier Kugelschalensegmente zusammen mit dem Kugelteil des Scharnierstifts eine Ausgleichsvorrichtung, über welche die beiden Scharnierelemente relativ zueinander um die wenigstens eine Ausgleichsachse, insbesondere um zwei Ausgleichsachsen, die zueinander quer verlaufen, verkippbar bzw. schwenkbar sind.
Hierbei lässt sich das erfindungsgemäße Scharnier besonders einfach und aufwandsarm, insbesondere weitgehend werkzeugfrei, montieren bzw. zusammensetzen, da die jeweiligen Stifthaltehülsen in die jeweiligen Hülsenaufnahmen eingesteckt sind und über die zwischen den beiden Stifthaltehülsen angeordnete mittlere Stiftaufnahme in axialer Richtung und Position gehalten sind, sobald der Scharnierstift über eine der beiden Stiftaufnahmen bzw. über eine der beiden äußeren Hülsenaufnahmen in axialer Richtung, das heißt entlang der Hauptschwenkachse, das erste Scharnierelement und das zweite Scharnierelement durchgreift.
Das Scharnier ist zumindest insofern vorteilhaft, als die mittels des Scharniers an einem Bauteil des Kraftfahrzeugs befestigte Klappe besonders einfach justierbar, das heißt beispielsweise an ein vorgegebenes Spaltbild anpassbar ist, da hierzu das erste und das zweite Scharnierelement besonders einfach gegeneinander verkippbar bzw. verstellbar sind. Besonders vorteilhaft ist es, dass zunächst beispielsweise eine grobe Montage der Klappe an dem Bauteil des Kraftfahrzeugs erfolgen kann und für das Einstellen der Klappe an das gewünschte Spaltmaß bzw. Spaltbild eine Einbaulage des Scharniers in Bezug zu dem Kraftfahrzeugbauteil und/oder in Bezug zu der Klappe nicht zu verändern ist. Dementsprechend kann der Einbau des Scharniers und infolgedessen der Klappe besonders schnell erfolgen, was insbesondere im Hinblick auf eine Serienproduktion des Kraftfahrzeugs in vorteilhafter Weise eine besonders kurze Taktzeit ermöglicht.
Die mittlere Stiftaufnahme des Stifts kann einen Rohrkörper und zwei davon separat ausgebildete Abschlusselemente aufweisen, welche einander entgegengesetzt an lateralen Enden des Rohrkörpers mit diesem verbunden sind und jeweils eines der konvexen Kugelschalensegmente bilden. Mit anderen Worten ist die mittlere Stiftaufnahme und infolgedessen das zweite Scharnierelement mehrteilig ausgebildet. Das jeweilige Abschlusselement kann an dem jeweiligen lateralen Ende des Rohrkörpers mit diesem verbunden sein, indem dieses Anschlusselement zumindest teilweise in dem Rohrkörper eingesetzt ist. Besonders vorteilhaft hierbei ist, dass bei einem Defekt eines Abschlusselements oder beider Abschlusselemente, beispielsweise durch Abnutzung, diese besonders einfach gegen entsprechende Ersatzteile ausgetauscht werden können. Ferner ist denkbar, bei einer konstruktiven Auslegung des Scharniers mehrere, voneinander unterschiedliche Abschlusselemente vorzuhalten und das Scharnier bedarfsgerecht mit entsprechenden Abschlusselementen auszustatten. Beispielsweise kann mittels eines unterschiedlichen Abschlusselements, insbesondere mittels eines Paares von unterschiedlichen Abschlusselementen, die Hauptschwenkachse in radialer Richtung des Scharnierstifts versetzt werden oder sein.
Es hat sich als vorteilhaft herausgestellt, wenn das jeweilige konvexe Kugelschalensegment und das jeweilige konkave Kugelschalensegment flächig direkt aneinander angrenzen und unter einem Schwenken der beiden Scharnierelemente gegeneinander um die wenigstens eine Ausgleichsachse aneinander abgleitbar sind. Mit anderen Worten grenzen das konvexe und das konkave Kugelschalensegment direkt bzw. unmittelbar aneinander an, wobei das konvexe Kugelschalensegment in das konkave Kugelschalensegment eingreift. Das bedeutet, dass das konvexe Kugelschalensegment zumindest bereichsweise von dem konkaven Kugelschalensegment umgriffen ist. Indem die Kugelschalensegmente jeweils flächig aneinander angrenzen, ist gewährleistet, dass die beiden Scharnierelemente entlang der Hauptschwenkachse bzw. entlang des Scharnierstifts unbewegbar zueinander angeordnet sind. Darüber hinaus ermöglichen das jeweilige konkave Kugelschalensegment und das jeweilige dahinein eingreifende konvexe Kugelschalensegment ein besonders einfaches Verschwenken bzw. Verkippen um die wenigstens eine Ausgleichsachse der beiden Scharnierelemente zueinander. Ein weiterer Vorteil ist, dass durch die ineinandergreifenden Kugelschalensegmente der Scharnierstift im Hinblick auf quer zu diesem auftretenden Kräften entlastet wird. Denn diese Kräfte werden zumindest teilweise über die ineinandergreifenden Kugelschalensegmente aufgenommen, sodass bei vorgegebenen oder vorgebbaren Dimensionen des Scharniers ein besonders stabiles Scharnier erzeugbar ist.
Besonders bevorzugt ist es, wenn jeweilige Radiusursprünge des Kugelteils und der Kugelschalensegmente miteinander zusammenfallen. Mit anderen Worten ist es besonders bevorzugt, wenn ein Radiusursprung des Kugelteils, ein Radiusursprung der konvexen Kugelschalensegmente und ein Radiusursprung der konkaven Kugelschalensegmente bei einem zusammengesetzten Zustand des Scharniers miteinander zusammenfallen. Mit wieder anderen Worten teilen sich jeweilige Radien des Kugelteils und der Kugelschalensegmente einen gemeinsamen Ursprung bzw. Mittelpunkt. Infolgedessen lässt sich bei einem Montieren bzw. Zusammensetzen des Scharniers, das heißt bei einem Verbinden der beiden Scharnierelemente, besonders einfach das zweite Scharnierelement mittig zwischen die beiden Hülsenaufnahmen platzieren. Hierzu kann eine Montageachse festgelegt werden, welche senkrecht zu der Hauptschwenkachse mittig zwischen den beiden Stifthaltehülsen verläuft und die Hauptschwenkachse schneidet. Die Rotationssymmetrieachse der mittleren Stiftaufnahme ist dann mit dieser Montageachse zusammenzulegen, wonach bei einem Rotieren der mittleren Stiftaufnahme um diese Montageachse ein jeweiliger Eingriff zwischen dem jeweiligen konvexen und dem jeweiligen konkaven Kugelschalensegment erzeugt wird.
Des Weiteren kann ein besonders großer Verstellbereich zwischen den beiden Scharnierelementen realisiert werden, wenn die jeweiligen Radiusursprünge des Kugelteils und der Kugelschalensegmente miteinander zusammenfallen. Besonders bevorzugt ist es hierbei, wenn dieser eine gemeinsame Radiusursprung entlang der Längsmittenachse des Scharnierstifts genau mittig zwischen den beiden äußeren Hülsenaufnahmen angeordnet ist.
Um eine rotatorische Einbauposition der jeweiligen Stifthaltehülse relativ zu dem ersten Scharnierelement, insbesondere relativ zu der jeweiligen Hülsenaufnahme, zu gewährleisten, kann gemäß einer weiteren Ausbildung des Scharniers die jeweilige Stifthaltehülse einen Kragen mit einem Sperrelement aufweisen, welches an einer Sperrfläche des ersten Scharnierelements abgestützt ist. Unter der rotatorischen Einbauposition ist eine Drehstellung der jeweiligen Stifthaltehülse um die Hauptschwenkachse bzw. um die Rotationssymmetrieachse des äußeren Rohrelements zu verstehen. Ein Zusammenwirken des Sperrelements und der Sperrfläche gewährleistet auf besonders einfache Art und Weise, dass die jeweilige Stifthaltehülse in immer gleicher Drehstellung in die jeweilige Hülsenaufnahme eingesteckt ist oder wird.
Im Zusammenhang mit der Stifthaltehülse bzw. den Stifthaltehülsen kann eine Art Baukastensystem vorgesehen sein, bei welchem die jeweiligen Stifthaltehülsen, die bei dem Scharnier eingesetzt sind, aus einem Sortiment von unterschiedlich ausgebildeten Stifthaltehülsen ausgewählt sind. Demnach kann das Scharnier zumindest eine weitere Variante einer Stifthaltehülse aufweisen, welche sich durch eine Position einer Stiftaufnahmeöffnung von den eingesetzten Stifthaltehülsen unterscheidet und gegen eine der eingesetzten Stifthaltehülsen austauschbar ist. Hierbei ist insbesondere vorgesehen, dass eine jeweilige Stiftaufnahmeöffnung der jeweiligen Stifthaltehülsen des Sortiments bzw. des Baukastensystems innerhalb eines vorgegebenen Bereichs der jeweiligen Stifthaltehülsen ausgebildet ist. Vorteilhaft hierbei ist, dass über eine Auswahl der entsprechenden Steckhülse Einfluss auf die Lage der Stiftaufnahmeöffnungen in einem Grundkörper der Hülse und infolgedessen auf die Lage der Hauptschwenkachse bzw. des Scharnierstifts zu nehmen ist. Wie bereits weiter oben beschrieben, ist hierdurch in vorteilhafter Weise die Hauptschwenkachse in radialer Richtung des Scharnierstifts bzw. der äußeren Rohrelemente versetzbar.
Insbesondere kann der Scharnierstift zwei seitliche, einen größeren Durchmesser als der Mittelteil aufweisende Halteanteile umfassen, über welche der Scharnierstift in den Stifthaltehülsen gehalten ist. Beispielsweise können die beiden Halteanteile symmetrisch bzw. spiegelbildlich zueinander angeordnet sein. Es kann vorgesehen sein, dass ein Durchmesser oder ein Radius des jeweiligen Halteanteils dem Radius des Kugelteils zumindest im Wesentlichen entspricht. Bevorzugt ist der Durchmesser oder Radius des Kugelteils kleiner als der Durchmesser oder Radius der Halteanteile auszubilden. Denn der Kugelteilradius ist stets so zu wählen, dass der Kugelteil ein axiales Einschieben bzw. Durchschieben des Scharnierstifts durch die beiden Stifthaltehülsen nicht blockiert.
Um den Scharnierstift noch einfacher in die beiden Scharnierelemente einschieben zu können, kann vorgesehen sein, dass der Scharnierstift eine Zentrierhilfe aufweist. Diese Zentrierhilfe kann beispielsweise eine Verjüngung eines Durchmessers und/oder eines Radius des Scharnierstifts umfassen, welche in Einschieberichtung des Scharnierstifts betrachtet an einem vorderen Ende des Scharnierstifts ausgebildet ist.
Ferner kann der Scharnierstift eine Arretiervorrichtung aufweisen, mittels welcher der Scharnierstift in den Stifthaltehülsen arretierbar ist. Insbesondere kann diese Arretiervorrichtung an einem der beiden oder beiden Halteanteilen ausgebildet sein. Die Arretiervorrichtung kann beispielsweise eine Rändelung, Riffelung etc. an einer Außenumfangsfläche des Scharnierstifts umfassen, über welche der Scharnierstift mit einer Innenumfangsfläche der Stifthaltehülse bzw. der Stifthaltehülsen in direkter Berührung steht. Alternativ oder zusätzlich kann ein Gewinde vorgesehen sein, insbesondere ein selbstschneidendes Gewinde, über welches der Scharnierstift in die jeweiligen Stifthaltehülsen einschraubbar ist. Jedenfalls ist mittels der Arretiervorrichtung zwischen dem Scharnierstift und den jeweiligen Stifthaltehülsen oder einer jeweiligen der beiden Stifthaltehülsen ein Formschluss erzeugbar, mittels welchem der Scharnierstift besonders positionsfest entlang der Hauptschwenkachse bzw. entlang der Längsmittenachse des Scharnierstifts in dem ersten Scharnierelement bzw. in den beiden Stifthaltehülsen gehalten ist. Infolgedessen ist ein Herausfallen des Scharnierstifts aus dem ersten und/oder dem zweiten Scharnierelement wirksam verhindert.
Aufgrund des Verschwenkens bzw. Verkippens der beiden Scharnierelemente zueinander ist zwischen der Hauptschwenkachse und dem zweiten Scharnierelement ein Kippraumwinkel eingeschlossen. Es hat sich in diesem Zusammenhang als besonders vorteilhaft herausgestellt, wenn ein maximaler Kippraumwinkel der beiden Scharnierelemente zueinander durch einen Außendurchmesser des Mittelteils des Scharnierstifts, einen Kugelradius des Kugelteils, einen Innendurchmesser der mittleren Stiftaufnahme und/oder durch eine Längsausdehnung der mittleren Stiftaufnahme begrenzt ist. Demzufolge kann bei einer jeweiligen Auslegung bzw. Konstruktion des Scharnierstifts und/oder der mittleren Stiftaufnahme der maximale Kippraumwinkel vorgegeben sein oder werden. So lassen sich durch lediglich besonders einfache Anpassungen einer Konstruktionsvorlage des Scharniers mehrere, voneinander unterschiedliche Scharniere herstellen, welche jeweils einen unterschiedlichen Kippwinkel aufweisen. Dementsprechend kann besonders schnell bzw. verzugsarm auf auf die Klappe bzw. das Scharnier einwirkende Umstände eingegangen werden, zum Beispiel auf eine ungeplante Änderung einer Toleranzkette von der Klappe bis zu dem Bauteil des Kraftfahrzeugs, an welchem die Klappe befestigt bzw. befestigbar ist.
Zudem betrifft die Erfindung ein Kraftfahrzeug mit wenigstenseinem zuvor beschriebenen, Scharnier, mittels welchem eine Klappe des Kraftfahrzeugs an einem Bauteil des Kraftfahrzeugs schwenkbar angeordnet ist. Insbesondere wenn die Klappe über zwei Scharniere an dem Bauteil des Kraftfahrzeugs befestigt ist, kann eine eventuelle Abweichung zwischen den jeweiligen Hauptschwenkachsen bei einem Verschwenken bzw. Klappen der Klappe mittels der Scharniere ausgleichbar sein. Dann ist diese Abweichung zwischen den beiden Hauptschwenkachsen ausgleichbar, indem beim Verschwenken der Klappe um die Hauptschwenkachse die beiden Scharnierelemente zueinander um die wenigstens eine Ausgleichsachse verkippbar sind. Dies führt dazu, dass die Scharniere unter Zulassung von besonders hohen Toleranzen in die Einbauposition an dem Bauteil des Kraftfahrzeugs befestigbar sind, was einen besonders schnellen und/oder kostengünstigen Einbau der beiden Scharniere bzw. des wenigstens einen Scharniers ermöglicht.
Bei dem Kraftfahrzeug kann überdies zumindest ein von dem Scharnier über einen Scharnierabstand beabstandetes, weiteres Scharnier vorgesehen sein, das zusammen mit dem ersten Scharnier eine gemeinsame Klappschwenkachse bildet, wobei eine Relativposition der Scharniere zueinander arretierbar ist, indem die beiden Scharniere an dem Kraftfahrzeug und der Klappe befestigbar sind. Mit anderen Worten ist der Scharnierabstand so zu wählen, dass ein Abstand der beiden Scharniere zueinander gesperrt ist. Auf diese Weise lassen sich besonders vorteilhaft unerwünschte Spannungen in der Klappe, insbesondere wenn diese als eine rahmenlose Glasscheibe aufgebaut ist, vermeiden, sodass diese Klappe dann besonders stabil ist und eine besonders lange Lebensdauer aufweist. Denn der Relativabstand der Scharniere am Kraftfahrzeug ist demnach durch entsprechende Verbindungsstellen der Klappe, an welchen die Scharniere mit der Klappe verbunden sind, vorgebbar. So kann eventuellen, bei der Fertigung der Klappe auftretenden Toleranzen effizient begegnet werden, und dennoch eine besonders einfache und vor allem spannungsfreie Montage der Klappe gewährleistet werden, die besonders flüssig zu öffnen und zu schließen ist.
Ein weiterer Aspekt der Erfindung betrifft ein Verfahren zum Justieren der Klappe des Kraftfahrzeugs mittels des wenigstens einen Scharniers. In einem ersten Verfahrensschritt erfolgt ein Vorgeben einer Soll-Einbaulage der Klappe an einem Bauteil des Kraftfahrzeugs.
Daraufhin erfolgt, insbesondere in einem zweiten Verfahrensschritt, ein Befestigen der Klappe an dem Bauteil mittels des wenigstens einen Scharniers in eine Ist-Einbaulage. Es ist zu verstehen, dass zu diesem Zeitpunkt ein gewünschtes, zum Beispiel besonders gleichmäßiges Spaltbild zwischen der Klappe und direkt an die Klappe angrenzende Außenhautbauteilen des Kraftfahrzeugs eventuell noch nicht erreicht ist.
In einem weiteren, zum Beispiel dritten Verfahrensschritt wird die Ist-Einbaulage mit der Soll-Einbaulage verglichen. Dies kann beispielsweise erfolgen, indem der um die Klappe umlaufende Spalt vermessen wird.
Es erfolgt dann, zum Beispiel in einem vierten Verfahrensschritt, ein Verstellen der Klappe aus deren Ist-Einbaulage in deren Soll-Einbaulage, wobei die Soll-Einbaulage der Klappe das erwünschte Spaltbild kennzeichnet. Hierzu werden die beiden Scharnierelemente relativ zueinander bewegt, falls die Ist-Einbaulage und die Soll-Einbaulage voneinander abweichen. Insbesondere werden die beiden Scharnierelemente um die wenigstens eine von der Hauptschwenkachse unterschiedliche Ausgleichsachse relativ zueinander verkippt.
Mittels des erfindungsgemäßen Verfahrens ist es besonders einfach möglich, die Klappe an dem Bauteil des Kraftfahrzeugs besonders aufwandsarm zu justieren, sodass das Spaltbild zwischen der Klappe und den an die Klappe angrenzenden Außenhautbauteilen des Kraftfahrzeugs besonders gleichmäßig ausfällt.
Bei dem Verfahren kann insbesondere vorgesehen sein, dass zunächst eines der beiden Scharnierelemente an dem Bauteil des Kraftfahrzeugs befestigt wird. Das bedeutet, dass zunächst nicht das gesamte Scharnier an dem Bauteil des Kraftfahrzeugs befestigt wird, sondern dass das Scharnier in Einzelteilen vorliegt und das erste oder das zweite Scharnierelement und das Bauteil des Kraftfahrzeugs miteinander verbunden werden.
Es erfolgt dann ein Erfassen einer Einbaulage des fahrzeugseitigen Scharnierelements und einer Abweichung zwischen der Soll-Einbaulage und einer zu erwartenden Ist-Einbaulage der Klappe. Hierzu kann beispielsweise eine Messvorrichtung zum Einsatz kommen, mittels welcher Raumkoordinaten des Kraftfahrzeugs bzw. des Bauteils des Kraftfahrzeugs und/oder des mit dem Bauteil verbundenen Scharnierelements bestimmbar sind.
In weiterer Folge wird das Scharnier zusammengesetzt, wobei die die Abweichung ausgleichenden Stifthaltehülsen in die entsprechenden Hülsenaufnahmen eingesetzt werden. Das bedeutet, dass die Abweichung zwischen der Soll-Einbaulage und der zu erwartenden Ist-Einbaulage der Klappe durch die die Abweichung ausgleichenden Stifthaltehülsen zumindest wesentlich behoben wird. In einem weiteren Schritt wird dann die Klappe an dem entsprechend anderen Scharnierelement befestigt. Hierbei wird beispielsweise beim Zusammensetzen des Scharniers die Hauptschwenkachse entlang der zumindest einen Ausgleichsachse translatorisch verlagert, indem eine Stifthaltehülse eingesetzt wird, deren Stiftaufnahmeöffnung nicht auf einer der Rotationssymmetrieachsen der äußeren Rohrelemente liegt.
Es kann insbesondere vorgesehen sein, dass beim Zusammensetzen des Scharniers die jeweiligen Stifthaltehülsen mittels eines generativen Fertigungsverfahrens hergestellt werden, wobei die jeweiligen Stiftaufnahmeöffnungen basierend auf der Abweichung in einem jeweiligen vorgegebenen Öffnungsbereich der jeweiligen Stifthaltehülse hergestellt werden. Mit anderen Worten kann beispielsweise ein 3D-Drucken eingesetzt werden, um die jeweilige Stifthaltehülse herzustellen. Hierbei ist es von besonderem Vorteil, wenn das generative Herstellen der jeweiligen, in dem Scharnier einzusetzenden Stifthaltehülsen nach dem Erfassen der Abweichung zwischen der Soll-Einbaulage und der zu erwartenden Ist-Einbaulage der Klappe und vor einem Einstecken der jeweiligen Stifthaltehülsen in die jeweiligen Hülsenaufnahmen erfolgt. Auf diese Weise ist ein Vorhalten bzw. Lagern einer Vielzahl von Stifthaltehülsen, insbesondere unterschiedlich ausgebildeter Stifthaltehülsen, vermeidbar, wodurch besonders raumintensive Lagervorrichtungen und/oder Zuführvorrichtungen in einer Fertigung, insbesondere Serienfertigung, des Kraftfahrzeugs entfallen.
Vorteile und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele sowie anhand der Zeichnungen.
Die Zeichnung zeigt in:

1 eine perspektivische Ansicht eines Scharniers;
2 eine Seitenansicht des in 1 dargestellten Scharniers;
3 eine Schnittansicht entlang einer in 2 dargestellten Schnittebene A-A;
4 eine Schnittansicht des Scharniers entlang der Schnittebene A-A, wobei ein erstes Scharnierelement und ein zweites Scharnierelement um eine Ausgleichsachse gegeneinander verkippt sind;
5 eine Schnittansicht des Scharniers entlang der Schnittebene A-A, wobei das erste Scharnierelement und das zweite Scharnierelement um die Ausgleichsachse gegeneinander verkippt sind;
6 eine Draufsicht des Scharniers, wobei das erste Scharnierelement und das zweite Scharnierelement um eine weitere Ausgleichsachse gegeneinander verkippt sind;
7 eine Draufsicht des Scharniers, wobei das erste Scharnierelement und das zweite Scharnierelement um eine weitere Ausgleichsachse gegeneinander verkippt sind;
8 eine perspektivische Explosionsansicht des Scharniers;
9 eine perspektivische Darstellung einer Stifthaltehülse und eines Abschlusselements;
10 eine vergrößerte Ansicht eines in 4 eingezeichneten Bereichs des Scharniers;
11 eine Draufsicht mehrerer unterschiedlicher Stifthaltehülsen; und
12 eine Heckansicht eines Kraftfahrzeugs.

In den Figuren sind gleiche oder funktionsgleiche Elemente mit den gleichen Bezugszeichen versehen.
Im Folgenden werden ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Scharniers 1, ein erfindungsgemäßes Kraftfahrzeug 2 und ein erfindungsgemäßes Verfahren zum Justieren einer Klappe 3 gemeinsam beschrieben.
In den 1 bis 3 ist das Scharnier 1 dargestellt, welches zwei Scharnierelemente 4, 5, im Folgenden als erstes Scharnierelement 4 und als zweites Scharnierelement 5 bezeichnet, aufweist. Das erste Scharnierelement 4 umfasst zwei äußere oder laterale Hülsenaufnahmen 6, wobei das zweite Scharnierelement 5 eine mittlere Stiftaufnahme 7 aufweist. Ein Abstand zwischen den beiden äußeren Hülsenaufnahmen 6 ist so ausgebildet, dass die mittlere Stiftaufnahme 7 dazwischen anordenbar oder angeordnet ist. Das Scharnier 1 weist des Weiteren zwei Stifthaltehülsen 8 auf, welche jeweils einen rohrartigen Hülsenanteil 9 und einen Kragen 10 aufweisen.
Die jeweilige Hülsenaufnahme 6 begrenzt entlang deren jeweiliger Innenumfangsfläche 11 ein jeweiliges Rohrelement 12, welches im vorliegenden Beispiel in Bezug auf eine Rotationssymmetrieachse 13 rotationssymmetrisch ausgebildet ist. Eine jeweilige Außenumfangsfläche 14 der jeweiligen Stifthaltehülse 8 und die Innenumfangsfläche 11 korrespondieren miteinander, sodass die jeweilige Stifthaltehülse 8 in die jeweilige Hülsenaufnahme 6 einsetzbar oder eingesetzt ist. Dementsprechend ist im vorliegenden Beispiel vorgesehen, dass zumindest der Hülsenanteil 9 der jeweiligen Stifthaltehülse 8 bezogen auf die Rotationssymmetrieachse 13 rotationssymmetrisch bzw. kreisringzylindrisch ausgebildet ist, sodass die Außenumfangsfläche 14 und die Innenumfangsfläche 11 direkt aneinander angrenzen. Die jeweiligen Kragen 10 der Stifthaltehülsen 8 sind, wie besonders gut in 3 zu sehen ist, einander zugewandt. Mit anderen Worten sind die beiden Stifthaltehülsen 8 in die jeweilige Hülsenaufnahme 6 in entgegengesetzter Richtung eingesetzt bzw. eingesteckt worden. Nachdem die Stifthaltehülsen 8 in die Hülsenaufnahme 6 eingesetzt bzw. eingesteckt sind, ist ein weiteres Bewegen der jeweiligen Stifthaltehülse 8 entlang der jeweiligen Einsteckrichtung verhindert, indem sich die jeweilige Stifthaltehülse 8 über deren Kragen 10 in axialer Richtung an der entsprechenden Hülsenaufnahme 6 abstützt.
Es ist des Weiteren ein Scharnierstift 15 vorgesehen, welcher, um die beiden Scharnierelemente 4, 5 miteinander zu verbinden, über die jeweiligen Stifthaltehülsen 8 in die jeweiligen Hülsenaufnahmen 6 sowie in der mittleren Stiftaufnahme 7 angeordnet ist. Hierzu kann beispielsweise vorgesehen sein, dass der Scharnierstift 15 beginnend mit einem ersten Ende 16 in einen Hülsenanteil 9 einer der beiden Stifthaltehülsen 8 eingeführt wird. Hierbei ist insbesondere vorgesehen, dass eine Längsmittenachse 17 des Scharnierstifts 15 und die Rotationssymmetrieachse 13 miteinander zusammenfallen. Aufgrund eines weiteren Einführens bzw. Hindurchführens des Scharnierstifts 15 durch bzw. in die entsprechende Stifthaltehülse 8 erstreckt sich der Scharnierstift 15 in seiner Endposition, wie sie in 3 gezeigt ist, durch die beiden Stifthaltehülsen 8 sowie durch die mittlere Stiftaufnahme 7. Mit anderen Worten ist in der Endposition der Scharnierstift 15 zumindest bereichsweise von den Stifthaltehülsen 8 und der mittleren Stiftaufnahme 7 umgriffen. Auf diese Weise sind die beiden Scharnierelemente 4, 5 miteinander schwenkbar verbunden. Hierbei bildet der Scharnierstift 15 eine Hauptschwenkachse 18 des Scharniers 1, um welche die beiden Scharnierelemente 4, 5 zueinander verschwenkbar sind.
Im vorliegenden Beispiel ist der Scharnierstift 15 in Bezug auf seine Längsmittenachse 17 rotationssymmetrisch ausgebildet. Der Scharnierstift weist einen Mittelteil 19 sowie zwei seitliche bzw. laterale direkt an den Mittelteil 19 angrenzende Halteanteile 20 auf, über welche der Scharnierstift 15 in den Stifthaltehülsen 8 gehalten ist. Hierzu korrespondiert eine jeweilige Außenumfangsfläche 21 des jeweiligen Halteanteils 20 mit einer jeweiligen Innenumfangsfläche 22 der jeweiligen Stifthaltehülse 8. Da der Hülsenanteil 9, wie bereits beschrieben, kreisringzylindrisch ausgebildet ist, folgt daraus, dass der jeweilige Halteanteil 20 kreiszylindrisch ausgebildet ist, sodass die Außenumfangsfläche 21 und die Innenumfangsfläche 22 direkt aneinander angrenzen.
Ein translatorisches Bewegen des zweiten Scharnierelements 5 in Bezug zu dem ersten Scharnierelement 4 entlang einer der Achsen 13, 17, 18 ist dadurch verhindert, da die mittlere Stiftaufnahme 7 über jeweilige, seitliche Abschlusselemente 23 über die jeweiligen Stifthaltehülsen 8 an den jeweiligen Hülsenaufnahmen 6 abgestützt ist. Dementsprechend bildet ein Rohrkörper 24 der mittleren Stiftaufnahme 7 zusammen mit den seitlichen Abschlusselementen 23 die mittlere Stiftaufnahme 7. Hierbei kann vorgesehen sein, dass der Rohrkörper 24 zusammen mit den seitlichen Abschlusselementen 23 einstückig ausgebildet ist. Es ist jedoch besonders bevorzugt, wenn die Abschlusselemente 23 separat von dem Rohrkörper 24 hergestellt sind und mit dem Rohrkörper 24 kraft-, form- und/oder stoffschlüssig verbunden sind. Mit Blick auf die 3 ist besonders einfach zu erkennen, dass die beiden Abschlusselemente 23 voneinander abgewandt sind bzw. zueinander spiegelbildlich an lateralen Enden 25 des Rohrkörpers 24 angeordnet sind.
Vorliegend ist der Rohrkörper 24 kreisringzylindrisch ausgebildet, sodass eine Innenumfangsfläche 26 des Rohrkörpers 24 und eine Außenumfangsfläche des Mittelteils 19 zueinander benachbart sind. Der Scharnierstift 15 weist an dessen Mittelteil 19 ein Kugelteil 28 auf, welches insbesondere genau mittig am Mittelteil 19 angeordnet ist. Insbesondere können das Kugelteil 28 und der Mittelteil 19 einstückig miteinander ausgebildet sein. Ein Mittelpunkt des Kugelteils 28 liegt auf der Längsmittenachse 17 des Scharnierstifts 15, wobei ein Kugelradius des Kugelteils 28 größer ist als ein Zylinderradius des kreiszylindrisch ausgebildeten Mittelteils 19. Infolgedessen überragt das Kugelteil 28 den Mittelteil 19 des Scharnierstifts 15 in radialer Richtung des Mittelteils 19.
Demnach ist die Innenumfangsfläche 26 des Rohrkörpers 24 über das Kugelteil 28 von der Außenumfangsfläche 27 des Mittelteils 19 beabstandet. Gleichermaßen stehen das Kugelteil 28 und die Innenumfangsfläche 26 miteinander in direkter Berührung, da ein Innenradius des Rohrkörpers 24 zumindest im Wesentlichen dem Kugelteilradius entspricht. In der in 3 gezeigten Schnittdarstellung verläuft eine jeweilige, waagrecht dargestellte Schnittkante des Rohrkörpers 24 tangential zu einer Oberfläche des Kugelteils 28.
Ein jeweiliges, seitliches bzw. laterales Ende der mittleren Stiftaufnahme 7 ist als ein konvexes Kugelschalensegment 29 ausgebildet. Insbesondere können die lateralen Enden der Stiftaufnahme 7 jeweils durch ein jeweiliges Ende 25 des Rohrkörpers 24 ausgebildet sein. Das bedeutet, dass das jeweilige konvexe Kugelschalensegment 29 jeweils an den Enden 25 des Rohrkörpers 24 ausgebildet bzw. angeordnet sein kann. Vorliegend ist jeweils eines der beiden konvexen Kugelschalensegmente 29 durch jeweils eines der Abschlusselemente 23 gebildet.
Das jeweilige konvexe Kugelschalensegment 29 greift in ein jeweiliges, direkt dazu benachbartes der beiden konkaven Kugelschalensegmenten 30 ein, welche von den jeweiligen Hülsenaufnahmen 6 gebildet sind. Mit anderen Worten können die jeweiligen Hülsenaufnahmen 6 jeweils eines der beiden konkaven Kugelschalensegmente 30 aufweisen. Anders ausgedrückt wird ein jeweiliges konvexes Kugelschalensegment 29 zumindest bereichsweise von dem direkt daran angrenzenden konkaven Kugelschalensegment 30 umgriffen. Hierdurch ist das zweite Scharnierelement 5 in radialer Richtung der Abschlusselemente 23 bzw. der konvexen Kugelschalensegmente 29 am/im ersten Scharnierelement 4 abgestützt, sodass Kräfte beim Öffnen und/oder Schließen der Klappe 3, welche entlang dieser radialen Richtung auftreten, besonders vorteilhaft über die miteinander zusammenwirkenden Kugelschalensegmente 29, 30 aufgenommen werden können. Insbesondere im Vergleich mit einem herkömmlichen Scharnier ist zu beachten, dass bei dem Scharnier 1 eine quer zum Scharnierstift 15 darauf wirkende Kraft zumindest teilweise durch die ineinandergreifenden Kugelschalensegmente 29, 30 aufgenommen werden. Mit anderen Worten entlasten die Kugelschalensegmente 29, 30 den Scharnierstift zumindest entlang der x- und/oder z-Richtung, eines in den 1 bis 12 eingetragenen Koordinatensystems.
Dieses Scharnier 1 weist eine erste Ausgleichsachse 31 und eine zweite Ausgleichsachse 32 auf, welche einander und die Rotationssymmetrieachse 13 bzw. die Längsmittenachse 17 jeweils senkrecht in einem gemeinsamen Schnittpunkt 33 schneiden. Hierbei ist insbesondere vorgesehen, dass der gemeinsame Schnittpunkt 33 auf der Längsmittenachse 17 des Scharnierstifts 15, insbesondere genau mittig im Mittelteil 19, angeordnet ist. Dementsprechend sind die beiden Scharnierelemente 4, 5 relativ zueinander verkippbar, insbesondere indem das zweite Scharnierelement 5 relativ zu dem Scharnierstift 15 um eine der Ausgleichsachsen 31, 32 oder um beide Ausgleichsachsen 31, 32 verkippbar ist. Unter einem Schwenken bzw. Verschwenken oder Verkippen der beiden Scharnierelemente 4, 5 gegeneinander um wenigstens eine der Ausgleichsachsen 31, 32 sind das jeweilige konvexe Kugelschalensegment 29 und das jeweilige konkave Kugelschalensegment 30 aneinander abgleitbar. Um ein besonders vorteilhaftes aneinander Abgleiten der jeweiligen Kugelschalensegmente 29, 30 zu gewährleisten, ist im vorliegenden Beispiel vorgesehen, dass die Kugelschalensegmente 29, 30 flächig bzw. flächenparallel zueinander benachbart sind. Besonders bevorzugt ist es, wenn die jeweiligen Kugelschalensegmente 29, 30 flächig bzw. flächenparallel direkt aneinander angrenzen, das heißt sich unmittelbar berühren.
Von besonderem Vorteil ist es, wenn jeweilige Radiusursprünge der Kugelschalensegmente 29, 30 miteinander zusammenfallen. Mit anderen Worten teilen sich ein jeweiliger Radius der konvexen Kugelschalensegmente 29 und ein jeweiliger Radius der konkaven Kugelschalensegmente 30 einen gemeinsamen Ursprung bzw. Mittelpunkt. Hierbei ist vorgesehen, dass der gemeinsame Radiusursprung mit dem Schnittpunkt 33 zusammenfällt. Noch bevorzugter ist es, wenn ein Radiusursprung des Kugelteils 28 und der Schnittpunkt 33 zusammenfallen, sodass die jeweiligen Radien des Kugelteils 28 und der Kugelschalensegmente 29, 30 gemeinsam dem Schnittpunkt 33 entspringen.
In 3 ist des Weiteren eine zu dem Kugelteil 28 konzentrische, imaginäre Kugel 34 eingezeichnet, welche durch die Kugelschalensegmente 29, 30 definiert ist. Das bedeutet, dass der jeweilige Radius der konvexen Kugelschalensegmente 29 und der jeweilige Radius der konkaven Kugelschalensegmente 30 zumindest im Wesentlichen gleich groß ausgebildet sind. Es ist jedoch zu verstehen, dass der jeweilige Radius der konvexen Kugelschalensegmente 29 zumindest insoweit kleiner als der jeweilige Radius der konkaven Kugelschalensegmente 30 ausgebildet ist, damit die jeweiligen konvexen Kugelschalensegmente 29 an den jeweiligen konkaven Kugelschalensegmenten 30 abgleiten können. Entlang der imaginären Kugel 34 gleiten die beiden konvexen Kugelschalensegmente 29 an den entsprechenden konkaven Kugelschalensegmenten 30 bei einem Verkippen des zweiten Scharnierelements 5 um eine der beiden oder um beide Ausgleichsachsen 31, 32 aneinander ab.
4 und 5 stellen jeweils eine Schnittansicht des Scharniers 1 entlang der Schnittebene A-A dar, wobei der erste Scharnierenteil 4 und das zweite Scharnierelement 5 um eine der Ausgleichsachsen 31, 32, vorliegend um die Ausgleichsachse 31, gegeneinander verkippt sind. Unter Betrachtung des jeweils in die Figuren eingezeichneten Koordinatensystems wird klar, dass die Ausgleichsachse 31 in 4 und 5 senkrecht zur Zeichenebene verläuft. Die Ausgleichsachse 31 ist in der 2, in der 6 und in der 7 dargestellt. Es ist in der 4 sowie in der 5 besonders einfach erkennbar, wie das zweite Scharnierelement 5 relativ zu dem Scharnierstift 15 um die Ausgleichsachse 31 verkippbar bzw. verkippt ist. Wie bereits dargelegt, verläuft die Ausgleichsachse 31 quer bzw. senkrecht zu den Achsen 13, 17, 18. Mit anderen Worten liegen die Ausgleichsachse 31 und die x-Achse des Koordinatensystems zueinander parallel. Bei einem Verkippen bzw. Verschwenken des zweiten Scharnierelements 5 gegen das erste Scharnierelement 4 um die Ausgleichsachse 31 rotiert die mittlere Stiftaufnahme 7 unter einem Abgleiten der jeweiligen konvexen Kugelschalensegmente 29 an den jeweiligen konkaven Kugelschalensegmenten 30 um das Kugelteil 28 bzw. um den Schnittpunkt 33, welcher den Mittelpunkt des Kugelteils 28 bildet. Ausgehend von einer Neutralstellung des Scharniers, bei welcher der Rohrkörper 24 und der Scharnierstift 15 zueinander parallel stehen, ist die mittlere Stiftaufnahme 7 und infolgedessen das zweite Scharnierelement 5 relativ zu dem Scharnierstift 15 um einen gewissen bzw. vorgegebenen oder vorgebbaren, ersten Kippwinkel α verkippbar, sodass dieser erste Kippwinkel α zwischen der Rotationssymmetrieachse 13 bzw. der Längsmittenachse 17 und der Rotationssymmetrieachse 35 des Rohrkörpers 24 eingeschlossen ist.
Um die zweite Ausgleichsachse 32 ist das zweite Scharnierelement 5 gegenüber dem ersten Scharnierelement 4 ebenfalls verschwenkbar bzw. verkippbar. Dies ist in der 6 und in der 7 gezeigt, welche jeweils eine Draufsicht des Scharniers 1 zeigen, wobei das erste Scharnierelement 4 und das zweite Scharnierelement 5 um die weitere Ausgleichsachse 32 gegeneinander verkippt sind. Die Ausgleichsachse 32 verläuft in der 6 und in der 7 senkrecht zur Zeichenebene und demnach parallel zu der z-Achse des Koordinatensystems. Die Ausgleichsachse 32 ist demnach in der 4 bzw. in der 5 zu erkennen. Das Verkippen oder Verschwenken des zweiten Scharnierelements 5 relativ zu dem Scharnierstift 15 um die zweite bzw. weitere Ausgleichsachse 32 unterscheidet sich außer in der räumlichen Ausrichtung nicht von dem Verkippen bzw. Verschwenken des zweiten Scharnierelements 5 relativ zu dem Scharnierstift 15 um die Ausgleichsachse 31.
Bei einem gleichzeitigen Verkippen der beiden Scharnierelemente 4, 5 zueinander und einem Schwenken der beiden Scharnierelemente 4, 5 zueinander um die Hauptschwenkachse 18 beschreibt die mittlere Stiftaufnahme 7 eine Taumelbewegung um das Kugelteil 28.
Eine perspektivische Explosionsansicht des Scharniers 1 ist in 8 gezeigt, wobei eine jeweilige, spezifische positionelle Ausrichtung der Elemente des Scharniers 1, insbesondere zueinander, besonders gut erkennbar ist. Es kann vorgesehen sein, dass der Scharnierstift 15 mehrere, voneinander unterschiedliche Durchmesser bzw. Radien aufweist. So kann beispielsweise der jeweilige Halteanteil 20 einen größeren Durchmesser aufweisen als der Mittelteil 19 des Scharnierstifts 15. Es ist besonders bevorzugt, wenn der Scharnierstift 15 rotationssymmetrisch in Bezug auf dessen Längsmittenachse 17 sowie spiegelbildlich in Bezug auf eine nicht dargestellte Spiegelachse ausgebildet ist, welche die Längsmittenachse 17 im Schnittpunkt 33 bzw. im Mittelpunkt des Kugelteils 28 schneidet. Ausgehend von einem Ende 16 in Richtung hin zu dem Kugelteil 28 weist dann der jeweilige Halteanteil 20 einen ersten Durchmesser auf. Gegenüber dem Durchmesser des Halteanteils 20 ist der Durchmesser des Mittelteils 19, welcher sich direkt an den jeweiligen Halteanteil 20 anschließt, kleiner ausgebildet. Mit anderen Worten ist der Scharnierstift 15 im Mittelteil 19 gegenüber den jeweiligen Halteanteilen 20 verjüngt. Aufgrund der spiegelbildlichen Ausbildung des Scharnierstifts 15 ist der Mittelteil 19 zwischen den beiden Halteanteilen 20 angeordnet, wobei genau in der Mitte des Mittelteils 19 das Kugelteil 28 angeordnet ist. Es kann insbesondere vorgesehen sein, dass die Halteanteile 20, der Mittelteil 19 und/oder das Kugelteil 28 miteinander einstückig ausgebildet, zum Beispiel gedreht, gefräst etc. sind. Es ist jedoch auch vorstellbar, dass die beiden Halteanteile 20, der Mittelteil 19 und/oder das Kugelteil 28 jeweils separat voneinander ausgebildet sind und kraft-, form- und/oder stoffschlüssig miteinander verbunden sind. Das Kugelteil 28 überragt, wie bereits beschrieben, den Mittelteil 19 des Scharnierstifts 15 in radialer Richtung. Anders ausgedrückt ist der Scharnierstift 15 durch das Kugelteil 28 gegenüber dessen Mittelteil 19 erweitert. Es ist vorgesehen, dass das Kugelteil 28 die Halteanteile 20 nicht überragt, um ein Einsetzen bzw. axiales Einschieben des Scharnierstifts 15 durch und/oder in die Stifthaltehülsen 8 zu ermöglichen.
Es ist zu verstehen, dass die jeweiligen Stifthaltehülsen 8 und die jeweiligen Hülsenaufnahmen 6 jeweils miteinander kongruente, von einem Kreis unterschiedlich ausgebildete Querschnittsflächen aufweisen können, wodurch dann insbesondere beim Schwenken der Klappe um die Hauptschwenkachse 18 verhindert ist, dass der Scharnierstift 15 und die Stifthaltehülsen 8 relativ zueinander verdreht werden. Im vorliegenden Beispiel sind der Scharnierstift 15 und die Innenumfangsfläche 22 der jeweiligen Stifthaltehülsen 8 rotationssymmetrisch ausgebildet. Insbesondere dann kann es von Vorteil sein, dass der Scharnierstift 15 eine Arretiervorrichtung 36 aufweist, mittels welcher der Scharnierstift 15 in die jeweiligen Stifthaltehülsen 8 arretierbar ist. Hierzu kann die Arretiervorrichtung 36 beispielsweise an einer Außenumfangsfläche 21 des jeweiligen Halteanteils 20 eine von einer glatten Oberfläche unterschiedliche Oberflächenstruktur aufweisen. Hier ist beispielsweise eine Rändelung, Riffelung, ein Gewinde etc. vorstellbar. Hierbei kann dann ein absoluter Außendurchmesser des jeweiligen Halteanteils 20 größer ausgebildet sein als der Innendurchmesser bzw. Innenradius des Hülsenanteils 9 der jeweiligen Stifthaltehülse 8. Auf diese Weise geht der jeweilige mit der Arretiervorrichtung 36 ausgerüstete Halteanteil 20 mit dem Hülsenanteil 9 bei einem Eintreiben oder durch das Eintreiben des Scharnierstifts 15 in die jeweilige Stifthaltehülse 8 eine kraftschlüssige und/oder formschlüssige Verbindung ein. Auf diese Weise ist wirksam verhindert, dass der Scharnierstift 15 entlang einer der Achsen 13, 17, 18, 35 aus einem der beiden oder beiden Scharnierelementen 4, 5 herausfällt. Die Arretiervorrichtung 36 kann an einem der beiden Halteanteile 20 oder an beiden Halteanteilen 20 angeordnet sein.
Um das Einsetzen oder Eintreiben des Scharnierstifts 15 besonders einfach zu gestalten, kann vorgesehen sein, dass wenigstens ein Ende 16 des Scharnierstifts 15 eine Zentrierhilfe 37 aufweist, welche beispielsweise als eine Fase, eine Kantenrundung etc. ausgebildet sein kann. Bei einem Ansetzen bzw. Einsetzen des Scharnierstifts 15 an einem der beiden Hülsenanteile 9 ist es dann besonders einfach, die Längsmittenachse 17 des Scharnierstifts 15 mit dem entsprechenden Hülsenanteil 9 und/oder mit der Rotationssymmetrieachse 35 des Rohrkörpers 24 in Überdeckung zu bringen.
Es ist weiter in 8 zu erkennen, dass das erste Scharnierelement 4 eine Sperrfläche 38 aufweist. Die Sperrfläche 38 ist dazu ausgebildet, mit einem Sperrelement 39 zusammenzuwirken, welches an dem Kragen 10 der jeweiligen Stifthaltehülse 8 ausgebildet ist. Es ist vorgesehen, dass der jeweilige Kragen 10 und der jeweilige Hülsenanteil 9 miteinander einstückig ausgebildet sind oder kraft-, form- und/oder stoffschlüssig miteinander verbunden sind. Jedenfalls ist vorgesehen, dass der Kragen 10 und der Hülsenanteil 9 der jeweiligen Stifthaltehülse 8 relativ zueinander drehfest sind. Da das Sperrelement 39 und die Sperrfläche 38 miteinander korrespondieren, ist eine rotatorische Einbauposition der jeweiligen Stifthaltehülse 8 relativ zu der jeweiligen Hülsenaufnahme 6 und infolgedessen relativ zu dem ersten Scharnierelement 4 sperrbar bzw. gesperrt, indem sich das Sperrelement 39 an der Sperrfläche 38 abstützt. Auf diese Weise ist besonders einfach sicherstellbar, dass die jeweilige Stifthaltehülse 8 in genau einer rotatorischen Einbauposition in die entsprechende Hülsenaufnahme 6 eingesteckt ist oder wird. Beispielsweise können die Sperrfläche 38 und das Sperrelement 39 jeweils zumindest einen geraden bzw. ebenen Anteil aufweisen, welche einander berühren, sodass beim Einsetzen der jeweiligen Stifthaltehülse 8 in die jeweilige Hülsenaufnahme 6 und/oder bei in die jeweilige Hülsenaufnahme 6 eingesetzter Stifthaltehülse 8 ein Verdrehen desselben um die Rotationssymmetrieachse 13 verhindert ist.
Eine der beiden Stifthaltehülsen 8 und eines der beiden Abschlusselemente 23 sind in einer perspektivischen Darstellung in 9 gezeigt. Hierbei ist besonders gut zu erkennen, dass die jeweilige Stifthaltehülse 8, insbesondere an deren Kragen 10, das konkave Kugelschalensegment 30 aufweist. Dieses ist dem Abschlusselement 23 und infolgedessen dem dort ausgebildeten bzw. angeordneten konvexen Kugelschalensegment 29 zugewandt. Unter erneuter Bezugnahme auf die 3 ist zu erkennen, dass in der Neutralstellung des Scharniers 1 die jeweilige Stifthaltehülse 8 und das jeweilige Abschlusselement 23 entlang einer oder mehrerer der Achsen 13, 17, 18, 35 zueinander koaxial angeordnet sind. In dieser, vergrößerten Darstellung der 9 ist des Weiteren erkennbar, dass das jeweilige Abschlusselement 23 ein Einsteckelement 40 aufweist, über welches das Abschlusselement 23 in ein jeweiliges seitliches bzw. laterales Ende 25 des Rohrkörpers 24 der mittleren Stiftaufnahme 7 eingesteckt ist.
Ein gestrichelt markierter Bereich 41 der 4 ist in 10 in einer vergrößerten Ansicht dargestellt. Es ist zu erkennen, dass bei einem Verschwenken bzw. Verkippen des zweiten Scharnierelements 5 relativ zu dem Scharnierstift 15 der Kippwinkel α zwischen der Innenumfangsfläche 26 des Rohrkörpers 24 und der Außenumfangsfläche 21 des Scharnierstifts 15 eingeschlossen ist. Aufgrund der zuvor beschriebenen Taumelbewegung der mittleren Stiftaufnahme 7 um das Kugelteil 28 bzw. um den Schnittpunkt 33 ist der Kippwinkel α als ein Kippraumwinkel ausgebildet. Wie in 10 zu erkennen ist, ist der Kippraumwinkel α begrenzt aufgrund der jeweiligen positionellen Anordnung der Elemente des Scharniers 1. Der Kippraumwinkel a, welcher ein Verkippen bzw. Verschwenken der beiden Scharnierelemente 4, 5 relativ zueinander beschreibt, ist durch ein Zusammenwirken zweier oder mehrerer Maße des Scharniers 1 beschränkt bzw. beschränkbar. Zu diesen, den maximalen Kippraumwinkel α beschränkenden Maßen des Scharniers 1 zählen der Außendurchmesser bzw. Außenradius des Mittelteils 19 des Scharnierstifts 15, der Durchmesser bzw. Radius des Kugelteils 28, ein Innendurchmesser bzw. Innenradius der mittleren Stiftaufnahme 7 und/oder eine Längserstreckung bzw. Längsausdehnung der mittleren Stiftaufnahme 7 zwischen deren jeweiligen Abschlusselementen 23. Aufgrund eines Veränderns eines oder mehrerer dieser Maße, insbesondere bei einer konstruktiven Auslegung des Scharniers 1, ist der maximale Kippraumwinkel α verkleinerbar oder vergrößerbar. Es ist insbesondere festzuhalten, dass mittels eines Verjüngungsmaßes des Mittelteils 19 des Scharnierstifts 15 gegenüber dem Kugelteil 28 besonders einfach Einfluss auf den maximalen Kippraumwinkel α zu nehmen ist, insbesondere bei einem Herstellen des Scharnierstifts 15.
Um die Hauptschwenkachse 18 besonders einfach und aufwandsarm versetzen zu können, beispielsweise um die Klappe 3 (erstmals gezeigt in 12) verstellen bzw. justieren zu können, kann vorgesehen sein, dass die jeweilige Stifthaltehülse 8, welche bei dem Scharnier 1 eingesetzt ist, durch eine andere Stifthaltehülse 8a ersetzbar ist. Mit anderen Worten kann das Scharnier 1 zumindest eine weitere Variante 8a einer Stifthaltehülse 8 aufweisen, welche in einer Draufsicht in 11 gezeigt ist. Die zumindest eine weitere Variante 8a der Stifthaltehülse 8 unterscheidet sich von der bisher beschriebenen Stifthaltehülse 8 darin, dass eine Position einer Stiftaufnahmeöffnung 42, insbesondere eine örtliche Anordnung des jeweiligen Hülsenanteils 9 relativ zu dem Kragen 10, positionell anders angeordnet ist. Mit anderen Worten sind der jeweilige Hülsenanteil 9 und der jeweilige Kragen 10 der Stifthaltehülsen 8, 8a zwar gleich ausgebildet, doch eine relative positionelle Anordnung des jeweiligen Hülsenanteils 9 und des jeweiligen Kragens 10 unterscheidet sich bei der weiteren Variante der Stifthaltehülse 8a von der Stifthaltehülse 8. Hierbei kann vorgesehen sein, dass die jeweilige Stiftaufnahmeöffnung 42 innerhalb eines vorgegebenen Öffnungsbereichs 43 angeordnet bzw. anordenbar ist. Auf diese Weise ist besonders einfach ein Sortiment von Stifthaltehülsen 8, 8a bereitzustellen, aus welcher bei einem Zusammensetzen bzw. Montieren des Scharniers 1 die jeweiligen Stifthaltehülsen 8, 8a auswählbar sind, um die Hauptschwenkachse 18 zu versetzen. Es ist von besonderem Vorteil, wenn aus dem Sortiment die jeweiligen Stifthaltehülsen 8a, 8a paarweise ausgewählt werden, wobei die Stifthaltehülsen 8 des ausgewählten Paares, insbesondere im Hinblick auf eine positionelle Anordnung in der Stiftaufnahmeöffnung 42, spiegelsymmetrisch ausgebildet sind. Es ist insbesondere vorgesehen, dass die jeweilige Stifthaltehülse 8, 8a mittels eines generativen und/oder additiven Fertigungsverfahrens, insbesondere 3D-Druckens, hergestellt ist. Auf diese Weise sind die jeweiligen Stifthaltehülsen 8, 8a besonders materialeffizient herstellbar, da eine spanende Bearbeitung und infolgedessen Materialabfall zumindest im Wesentlichen entfällt. Es kann vorgesehen sein, dass eine Oberflächenveredelung der Stifthaltehülsen 8, 8a durchgeführt wird, beispielsweise ein Schleifen, Polieren etc., zum Beispiel um beim 3D-Drucken erzeugte Materialüberstände zu entfernen, und/oder um besonders vorteilhafte Gleiteigenschaften zwischen den Kugelschalensegmenten 29, 30 zu realisieren.
12 zeigt eine Heckansicht des erfindungsgemäßen Kraftfahrzeugs 2, welches mit wenigstens einem Scharnier 1, vorliegend mit zwei Scharnieren 1, ausgerüstet ist. Über die beiden Scharniere 1 ist die Klappe 3 des Kraftfahrzeugs 2 an einem Bauteil 44 des Kraftfahrzeugs 2 schwenkbar angeordnet. Insbesondere begrenzt das Bauteil 44 eine Mulde und/oder Öffnung des Kraftfahrzeugs 2, welche in einer Außenhaut 45 des Kraftfahrzeugs 2 ausgebildet ist. Diese Mulde bzw. Öffnung ist mittels der Klappe 3 in einer Schließposition derselben verschlossen und in einer Öffnungsposition der Klappe 3 geöffnet.
Mittels der beiden, die Klappe 3 mit dem Bauteil 44 verbindenden Scharniere 1 ist eine eventuelle Abweichung zwischen den jeweiligen Hauptschwenkachsen 18 bei einem Klappen bzw. Verschwenken der Klappe um die jeweiligen Hauptschwenkachsen 18 mittels der jeweiligen Scharniere 1 ausgleichbar. Sollten die beiden Hauptschwenkachsen 18 nicht exakt fluchten, werden beim Aufklappen und/oder Zuklappen der Klappe 3 die jeweiligen zweiten Scharnierelemente 5 relativ zu den jeweiligen Scharnierstiften 15 um eine der oder beide Ausgleichsachsen 31, 32 verkippt, während die jeweiligen zweiten Scharnierelemente 5 zumindest im Wesentlichen um die jeweilige Hauptschwenkachse 18 verschwenkt werden. Überdies ist auf Toleranzen der Klappe 3, welche - wie bereits beschrieben - durch eine rahmenlose Glasscheibe gebildet sein kann, besonders vorteilhaft reagierbar. Denn Radien und/oder eine Wölbung unterliegen bei der Herstellung der Klappe 3 Toleranzen, welche bei einer starren Scharnierverbindung, beispielsweise mittels eines herkömmlichen Scharniers, am Kraftfahrzeug 2 zu einer Verspannung der Glasscheibe führen könnten, sodass diese besonders fragil wäre und infolgedessen besonders leicht zerspringen könnte. Durch die Scharniere 1 sind die Toleranzen ausgleichbar, sodass die Klappe 3 bzw. die rahmenlose Glasscheibe spannungsfrei am Kraftfahrzeug 2 halterbar und schwenkbar ist. Mit anderen Worten wird die Klappe 3 aufgrund der Scharniere 1 weder in einer Ruhelage noch während oder mittels eines Verschwenkens der Klappe 3 verspannt, obwohl die Glasscheibe bzw. die Klappe 3 herstellungsbedingt Toleranzen unterworfen sein kann.
Auf diese Weise können die beiden Scharniere 1 unter einer Zulassung von besonders hohen Toleranzen an dem Bauteil 44 des Kraftfahrzeugs 2 angeordnet bzw. daran befestigt werden, ohne eine Funktion der Klappe 3 hierdurch zu beeinträchtigen. Dementsprechend erfolgt ein Verbinden bzw. Befestigen des Bauteils 44 und der Scharniere 1 aneinander besonders schnell und ist dadurch besonders kosteneffizient.
Die beiden Scharniere 1 sind über einen Scharnierabstand voneinander beabstandet. Dieser Scharnierabstand ist so wählbar, dass die beiden Scharniere in ihrer Position zueinander gesperrt sind, sodass ein Relativabstand der Scharniere 1 am Kraftfahrzeug 2 durch entsprechende Verbindungsstellen der Klappe 3, an welchen die Scharniere 1 mit der Klappe 3 verbunden sind, vorgebbar ist. Mit anderen Worten wird der Relativabstand zwischen den beiden Scharnieren 1 durch die Klappe 3 bestimmt, um unerwünschte Spannungen in der Klappe 3, insbesondere wenn diese als eine rahmenlose Glasscheibe aufgebaut ist, zu vermeiden. So kann eventuellen, bei der Fertigung der Klappe auftretenden Toleranzen effizient begegnet werden, und dennoch eine besonders einfache und vor allem spannungsfreie Montage der Klappe gewährleistet werden, die besonders flüssig zu öffnen und zu schließen ist.
Mittels des wenigstens einen Scharniers 1 ist die Klappe 3 des Kraftfahrzeugs 2 besonders einfach zu justieren, sodass sich ein besonders vorteilhaftes Spaltbild zwischen dem Bauteil 44 und der Klappe 3 ergibt, da das Bauteil 44 und die Klappe 3, insbesondere im Schließzustand der Klappe 3, über einen zum Beispiel um die Klappe 3 vollständig umlaufenden Spalt zueinander benachbart sind. Dementsprechend ist eine Soll-Einbaulage der Klappe 3 an dem Bauteil 44 des Kraftfahrzeugs 2 vorzugeben, wonach die Klappe 3 an dem Bauteil 44 mittels des wenigstens einen Scharniers 1, vorliegend mittels der beiden Scharniere 1, in einer Ist-Einbaulage befestigt wird. Hiernach wird die Ist-Einbaulage mit der Soll-Einbaulage, welche durch ein vorgegebenes erwünschtes Spaltbild definiert ist, verglichen und falls das Spaltbild ungleichmäßig bzw. unvorteilhaft ausgebildet ist, das heißt wenn die Ist-Einbaulage von der Soll-Einbaulage abweicht, wird die Klappe 3 verstellt. Hierzu wird die Klappe 3 aus der Ist-Einbaulage in deren Soll-Einbaulage mittels eines relativen Bewegens der beiden Scharnierelemente 4, 5 zueinander verstellt. Das Bewegen der beiden Scharnierelemente 4, 5 zueinander kann beispielsweise erfolgen, indem das jeweilige zweite Scharnierelement 5 in Bezug zu dem jeweiligen Scharnierstift 15 um wenigstens eine der beiden Ausgleichsachsen 31, 32 verkippt wird. Ferner kann das relative Bewegen der beiden Scharnierelemente 4, 5 zueinander erfolgen, indem die jeweiligen, in dem Scharnier 1 eingesetzten Stifthaltehülsen 8 von anderen Stifthaltehülsen 8a ersetzt werden, wodurch der jeweilige Scharnierstift 15 innerhalb der jeweiligen Hülsenaufnahmen 6 positionell verstellt wird, sodass die Hauptschwenkachse 18 verstellt wird.
Ferner kann das Justieren der Klappe 3 in Bezug zu dem Bauteil 44 des Kraftfahrzeugs erfolgen, indem zunächst eines der beiden Scharnierelemente 4, 5 an dem Bauteil 44 befestigt wird. Mit anderen Worten erfolgt nicht ein Befestigen des gesamten Scharniers 1 an dem Bauteil 44, sondern das Scharnier 1 bzw. das jeweilige Scharnier 1 liegt/liegen jeweils zerlegt vor und werden sukzessive beim Montieren bzw. Justieren der Klappe 3 an dem Kraftfahrzeug 2 zusammengesetzt. Dann wird eine Einbaulage des an dem Fahrzeug bzw. an dem Bauteil 44 befestigten Scharnierelements 4, 5, im Folgenden als das fahrzeugseitige Scharnierelement 4 bezeichnet, erfasst. Hierbei kann beispielsweise eine Messeinrichtung zum Einsatz kommen, welche als ein an sich bekannter Messarm ausgebildet ist. Es wird dann eine Abweichung zwischen der Soll-Einbaulage und der zu erwartenden Ist-Einbaulage der Klappe bestimmt, beispielsweise mittels einer Recheneinrichtung. Im weiteren Verlauf wird dann das Scharnier 1 zusammengesetzt, wobei die Stifthaltehülsen 8, 8a zum Einsatz kommen, die die bestimmte Abweichung zwischen der Soll-Einbaulage und der erwarteten Ist-Einbaulage ausgleichen. Ist das Scharnier 1 zusammengesetzt und über das fahrzeugseitige Scharnierelement 4 an dem Bauteil 44 gehalten, erfolgt ein Befestigen der Klappe 3 an dem entsprechend anderen Scharnierelement 5, 4, vorliegend als das klappenseitige Scharnierelement 5 bezeichnet.
Beim Zusammensetzen des Scharniers 1 bzw. der Scharniere 1 können die jeweiligen Stifthaltehülsen 8, 8a, insbesondere bedarfsweise, mittels eines generativen Fertigungsverfahrens, insbesondere 3D-Druckens, hergestellt werden. Bei diesem generativen Herstellen der jeweiligen Stifthaltehülsen 8, 8a kann basierend auf der zuvor ermittelten Abweichung zwischen der Soll-Einbaulage und der zu erwartenden Ist-Einbaulage der Klappe 3 der Öffnungsbereich 43 der jeweiligen Stifthaltehülse 8 bzw. 8a relativ zu dem jeweiligen Kragen 10 so platziert werden, dass die Abweichung besonders gering ausfällt oder idealerweise vollständig aufgehoben ist.
Auf diese Weise ist ein Vorhalten und/oder Lagern, insbesondere nah einer Fertigungsstraße, von einer Vielzahl von Stifthaltehülsen 8, 8a vermeidbar, was sich insbesondere auf eine besonders prozesseffiziente Serienfertigung vorteilhaft auswirkt. Demnach ist vorgesehen, dass beim Zusammensetzen der jeweiligen Scharniere 1 die jeweiligen benötigten Stifthaltehülsen 8, 8a erst dann hergestellt werden, wenn die Abweichung zwischen der Soll-Einbaulage und der zu erwartenden Ist-Einbaulage erfasst ist.
Alternativ oder zusätzlich können mehrere Stifthaltehülsen 8, 8a bereitgestellt werden, zum Beispiel im Rahmen eines Sortiments. Insbesondere, wenn ein individuelles oder bedarfsweises Fertigen für eine gewünschte Prozesstaktung der Serienfertigung nicht ausreichend schnell auszuführen ist, kann vorgesehen sein, dass eine Vielzahl von Stifthaltehülsen 8, 8a vorgehalten wird. Hierbei kann beispielsweise ein Sortiment von Stifthaltehülsen 8, 8a erstellt werden, wobei die im Sortiment enthaltenen Stifthaltehülsen 8, 8a einem Toleranzbereich zugeordnet sein können. Das bedeutet, dass das Sortiment der Stifthaltehülsen 8, 8a auf eine Charge von Klappen 3 bzw. rahmenlosen Glasscheiben abgestimmt sein kann, welche einem gemeinsamen Toleranzbereich unterliegen. So können mittels des Sortiments der Stifthaltehülsen 8, 8a diese Toleranzen der Klappen 3 bzw. der rahmenlosen Glasscheiben bei der Montage derselben am Kraftfahrzeug 2 ausgeglichen werden.
Insgesamt zeigt die Erfindung, wie eine Anbindung und/oder Justierung einer beispielsweise als Fahrzeugheckklappe ausgebildeten Klappe 3 des Kraftfahrzeugs 2 besonders zeit- und/oder kosteneffizient erfolgen kann. Ein besonders vorteilhaftes Justieren der Klappe 3 hat nicht nur Einfluss auf ein besonders vorteilhaftes Spaltbild, sondern auch auf eine Auflagekraft, welche von der Klappe 3 auf eine direkt an die Klappe 3 angrenzende Dichtung ausgeübt wird. Das bedeutet, dass, wenn die Klappe 3 schlecht justiert ist, eine nicht ausreichende Auflagekraft von der Klappe 3 auf die Dichtung ausgeübt wird, was sich in einer nicht ausreichenden Dichtwirkung äußern kann. Mittels des erfindungsgemäßen Scharniers 1, mittels des erfindungsgemäßen Kraftfahrzeugs 2 und/oder mittels des erfindungsgemäßen Verfahrens ist die Klappe 3, welche insbesondere rahmenlos ausgebildet sein kann, besonders schnell und einfach in Bezug zu einer der Klappe 3 zugeordneten Öffnung oder Mulde justierbar. Denn das erste Scharnierelement 4 und das zweite Scharnierelement 5 sind zueinander um den Kippraumwinkel α zueinander verkippbar, wobei der Kippraumwinkel α ausgehend von der in 3 gezeigten Neutralstellung der beiden Scharnierelemente 4, 5 um die Ausgleichsachsen 31, 32 jeweils von 0 Grad bis ± 5 Grad, bevorzugt bis ± 4 Grad, besonders bevorzugt bis ± 3 Grad, beträgt.
Bezugszeichenliste

1: Scharnier
2: Kraftfahrzeug
3: Klappe
4: Scharnierelement
5: Scharnierelement
6: Hülsenaufnahme
7: Stiftaufnahme
8: Stifthaltehülse
8a: Stifthaltehülse (Variante)
9: Hülsenanteil
10: Kragen
11: Innenumfangsfläche
12: Rohrelement
13: Rotationssymmetrieachse
14: Außenumfangsfläche
15: Scharnierstift
16: Ende
17: Längsmittenachse
18: Hauptschwenkachse
19: Mittelteil
20: Halteanteil
21: Außenumfangsfläche
22: Innenumfangsfläche
23: Abschlusselement
24: Rohrkörper
25: Ende
26: Innenumfangsfläche
27: Außenumfangsfläche
28: Kugelteil
29: konvexes Kugelschalensegment
30: konkaves Kugelschalensegment
31: Ausgleichsachse
32: Ausgleichsachse
33: Schnittpunkt
34: Kugel
35: Rotationssymmetrieachse
36: Arretiervorrichtung
37: Zentrierhilfe
38: Sperrfläche
39: Sperrelement
40: Einsteckelement
41: Bereich
42: Stiftaufnahmeöffnung
43: Öffnungsbereich
44: Bauteil
45: Außenhaut
α: Kippraumwinke

Claims

Scharnier (1) für eine Klappe (3) eines Kraftfahrzeugs (2), mit - einem ersten Scharnierelement (4) mit zwei äußeren Hülsenaufnahmen (6); - einem zweiten Scharnierelement (5) mit einer mittleren Stiftaufnahme (7), welche zwischen den äußeren Hülsenaufnahmen (6) angeordnet ist und zwei lateral angeordnete, konvexe Kugelschalensegmente (29) aufweist; - zwei jeweils in eine jeweilige der Hülsenaufnahmen (6) eingesteckte Stifthaltehülsen (8, 8a), welche jeweils ein konkaves Kugelschalensegment (30) aufweisen, in welches das direkt daran angrenzende der konvexen Kugelschalensegmente (29) eingreift; - einem in die Stifthaltehülsen (8, 8a) und die mittlere Stiftaufnahme (7) angeordneten Scharnierstift (15), welcher eine Hauptschwenkachse (18) des Scharniers (1) bildet, sodass die beiden Scharnierelemente (4, 5) um die Hauptschwenkachse (18) schwenkbar miteinander verbunden sind; - einem mit einem Mittelteil (19) des Scharnierstifts (15) verbundenen Kugelteil (28), welcher den Mittelteil (19) des Scharnierstifts (15) in radialer Richtung überragt, wobei eine Oberfläche des Kugelteils (28) und eine Innenumfangsfläche (26) der mittleren Stiftaufnahme (7) miteinander in direkter Berührung stehen, sodass das zweite Scharnierelement (5) relativ zu dem Scharnierstift (15) um wenigstens eine Ausgleichsachse (31, 32) verkippbar ist, welche quer zur Hauptschwenkachse (18) verläuft.
Scharnier (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die mittlere Stiftaufnahme (7) einen Rohrkörper (24) und zwei davon separat ausgebildete Abschlusselemente (23) aufweist, welche einander entgegengesetzt an lateralen Enden (25) des Rohrkörpers (24) mit diesem verbunden sind und jeweils eines der konvexen Kugelschalensegmente (29) bilden.
Scharnier (1) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das jeweilige konvexe Kugelschalensegment (29) und das jeweilige konkave Kugelschalensegment (30) flächig direkt aneinander angrenzen und unter einem Schwenken der beiden Scharnierelemente (4, 5) gegeneinander um die wenigstens eine Ausgleichsachse (31, 32) aneinander abgleitbar sind.
Scharnier (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass jeweilige Radiusursprünge des Kugelteils (28) und der Kugelschalensegmente (29, 30) miteinander zusammenfallen.
Scharnier (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die jeweilige Stifthaltehülse (8, 8a) einen Kragen (10) mit einem Sperrelement (39) aufweist, welches eine rotatorische Einbauposition der Stifthaltehülse (8, 8a) relativ zu dem ersten Scharnierelement (4) sperrt, indem das Sperrelement (39) an einer Sperrfläche (38) des ersten Scharnierelements (4) abgestützt ist.
Scharnier (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Scharnier (1) zumindest eine weitere Variante (8a) einer Stifthaltehülse (8, 8a) aufweist, welche sich durch eine Position einer Stiftaufnahmeöffnung (42) von den eingesetzten Stifthaltehülsen (8, 8a) unterscheidet und gegen eine der eingesetzten Stifthaltehülsen (8, 8a) austauschbar ist.
Scharnier (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Scharnierstift (15) zwei seitliche, einen größeren Durchmesser als der Mittelteil (19) aufweisende Halteanteile (20) umfasst, über welche der Scharnierstift (15) in den Stifthaltehülsen (8, 8a) gehalten ist.
Scharnier (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Scharnierstift (15) eine Zentrierhilfe (37) aufweist.
Scharnier (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch eine Arretiervorrichtung (36), mittels welcher der Scharnierstift (15) in den Stifthaltehülsen (8, 8a) arretierbar ist.
Scharnier (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein maximaler Kippraumwinkel (a) der beiden Scharnierelemente (4, 5) zueinander durch einen Außendurchmesser des Mittelteils (19) des Scharnierstifts (15), einen Kugelradius des Kugelteils (28), einen Innendurchmesser der mittleren Stiftaufnahme (7) und/oder durch eine Längsausdehnung der mittleren Stiftaufnahme (7) begrenzt ist.
Kraftfahrzeug (2) mit wenigstens einem Scharnier (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, mittels welchem eine Klappe (3) des Kraftfahrzeugs (2) an einem Bauteil (44) des Kraftfahrzeugs (2) schwenkbar angeordnet ist.
Kraftfahrzeug (2) nach Anspruch 11, gekennzeichnet durch zumindest ein von dem Scharnier (1) über einen Scharnierabstand beabstandetes, weiteres Scharnier (1), das zusammen mit dem ersten Scharnier (1) eine gemeinsame Hauptschwenkachse (18) bildet, wobei eine Relativposition der Scharniere (1) zueinander arretierbar ist, indem die beiden Scharniere (1) an dem Kraftfahrzeug (2) und der Klappe (3) befestigbar sind.
Verfahren zum Justieren einer Klappe (3) eines Kraftfahrzeugs (2) mittels wenigstens einem Scharnier (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 10, mit den Schritten: - Vorgeben einer Soll-Einbaulage der Klappe (3) an einem Bauteil (44) des Kraftfahrzeugs (2); - Befestigen der Klappe (3) an dem Bauteil (44) mittels des wenigstens einen Scharniers (1) in eine Ist-Einbaulage; - Vergleichen der Ist-Einbaulage mit der Soll-Einbaulage der Klappe (3); - Verstellen der Klappe (3) aus deren Ist-Einbaulage in deren Soll-Einbaulage, mittels eines relativen Bewegens der beiden Scharnierelemente (4, 5) zueinander, falls die Ist-Einbaulage und die Soll-Einbaulage voneinander abweichen.
Verfahren nach Anspruch 13, gekennzeichnet durch die folgenden Schritte - Befestigen eines der beiden Scharnierelemente (4, 5) an dem Bauteil (44); - Erfassen einer Einbaulage dieses Scharnierelements (4) und einer Abweichung zwischen der Soll-Einbaulage und einer zu erwartenden Ist-Einbaulage der Klappe (3); - Zusammensetzen des Scharniers (1), wobei die die Abweichung ausgleichenden Stifthaltehülsen (8, 8a) in die entsprechenden Hülsenaufnahmen (6) eingesetzt werden; und - Befestigen der Klappe (3) an dem entsprechend anderen Scharnierelement (5).
Verfahren nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass beim Zusammensetzen des Scharniers (1) die jeweiligen Stifthaltehülsen (8, 8a) mittels eines generativen Fertigungsverfahrens hergestellt werden, wobei die jeweiligen Stiftaufnahmeöffnungen (42) basierend auf der Abweichung in einem jeweiligen vorgegebenen Öffnungsbereich (43) der jeweiligen Stifthaltehülse (8, 8a) hergestellt werden.