-
Die Erfindung betrifft ein Automobilscharnier zur Verbindung einer Klappe, insbesondere einer Fahrzeugtür, mit einer Karosserie nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1. Weiter betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Herstellen eines Automobilscharniers sowie ein Verfahren zum Herstellen eines Automobilscharnierstifts.
-
Aus der Praxis sind Automobilscharniere bekannt, welche zwischen einer zu verschwenkenden Fahrzeugtür oder Fahrzeugklappe und einer Fahrzeugkarosserie angeordnet sind. Derartige Automobilscharniere umfassen ein erstes Scharnierteil, welches beispielsweise an der Fahrzeugtür befestigt ist, sowie ein zweites Scharnierteil, welches an der Fahrzeugkarosserie befestigt ist. Die beiden Scharnierteile sind dabei über zumindest einen Scharnierstift miteinander verbunden, wobei eines der Scharnierteile gegenüber einem anderen der Scharnierteile verschwenkbar ist.
-
DE 10 2019 115 563 B3 zeigt ein Automobilscharnier zur Verbindung einer Fahrzeugklappe, insbesondere einer Fahrzeugtür, mit einer Fahrzeugkarosserie. Das Automobilscharnier weist ein erstes Scharnierteil, welches mit der Fahrzeugklappe bzw. Fahrzeugtür befestigt ist, und ein zweites Scharnierteil, welches mit der Karosserie befestigt ist, auf, die über einen Scharnierstift miteinander verbunden sind. Hierbei ist das eine von erstem Scharnierteil und zweitem Scharnierteil schwenkbar mit dem Scharnierstift verbunden, wobei das andere von erstem Scharnierteil und zweitem Scharnierteil mit dem Scharnierstift drehfest verbunden ist. Der Scharnierstift umfasst einen Scharnierstiftkorpus und wenigstens einen als Platte mit zentraler Durchbrechung ausgebildeten radialen Bund. Der radiale Bund ist zwischen dem ersten Scharnierteil und dem zweiten Scharnierteil auf einem zentralen Umfangsabschnitt des Scharnierstiftkorpus angeordnet, wobei die Platte mit dem Scharnierstiftkorpus mittels einer Presspassung kraftschlüssig verbunden ist. Nachteilig ist, dass es sich bei einer Presspassung bezüglich des radialen Bunds des Scharnierstiftes um eine lösbare kraftschlüssige handelt. Bei z. B. auftretenden thermischen Längenänderungen oder bei etwaigen Vibrationen besteht daher die Gefahr, dass sich der radiale Bund von dem Scharnierstiftkorpus löst.
-
DE 195 39 423 C2 zeigt ein Automobilscharnier mit einem ersten und einem zweiten Scharnierteil. Die beiden Scharnierteile sind über einen Scharnierstift gelenkig miteinander verbunden. Der Scharnierstift weist einen Scharnierstiftkorpus auf, wobei der Scharnierstiftkorpus an den beiden Scharnierteilen jeweils vorgesehene Scharnieraugen durchsetzt. Der Scharnierstift weist in einem Bereich zwischen den beiden Scharnierteilen einen radialen Bund auf, welcher einen Gelenkabschnitt, um welchen das erste Scharnierteil drehbar gelagert ist und einen Feststellabschnitt, an dem das zweite Scharnierteil drehsicher festgelegt ist, voneinander trennt. In dem Feststellabschnitt weist der Scharnierstiftkorpus des Scharnierstiftes eine Umfangsprofilierung auf, sodass der Scharnierstift in dem Scharnierauge des zweiten Scharnierteils drehsicher angeordnet ist. Der Scharnierstift ist gegenüber dem ersten Scharnierteil durch einen Haltering axial gesichert, indem der Haltering durch Vernieten oberhalb einer Oberseite des ersten Scharnierauges festgelegt ist. Nachteilig an dem gezeigten Automobilscharnier ist, dass der vernietete Haltering aufgrund der Vernietung Schäden durch Korrosion ausgesetzt ist und entsprechend auf Dauer keine genügende Haltekraft aufweist, um den Scharnierstift in den beiden Scharnierteilen langfristig zu sichern. Zudem besteht bei größeren Beanspruchungen der Lagerstelle, beispielsweise bei einem Unfall die Gefahr, dass der Nietkopf oberhalb des Halterings abbricht. Nachteilig bei dem bekannten Automobilscharnier ist überdies, dass der Scharnierstift, der einstückig mit seinem Scharnierstiftkorpus den Bund aufweist, teuer in der Herstellung ist.
-
DE 11 2008 002 475 B4 zeigt ein Automobilscharnier mit einem ersten Scharnierteil und einem zweiten Scharnierteil, wobei das erste Scharnierteil mit dem zweiten Scharnierteil mittels eines Scharnierstiftes gelenkig verbunden ist.
-
Der Scharnierstift weist einen Feststellabschnitt auf, an dem einer der beiden Scharnierteile drehfest anschließbar ist. Ferner weist der Scharnierstift einen Gelenkabschnitt auf, um welchen das andere Scharnierteil gelenkig angeordnet ist.
-
DE 203 06 809 U1 beschreibt ein Automobilscharnier zur Verbindung einer Fahrzeugtür mit einer Karosserie. Das Automobilscharnier umfasst ein einer Klappe zugeordnetes erstes Scharnierteil, ein einer Karosserie zugeordnetes zweites Scharnierteil, sowie einen beide Scharnierteile gelenkig miteinander verbindenden Scharnierstift. Hierbei ist das eine von erstem Scharnierteil und zweitem Scharnierteil schwenkbar mit dem Scharnierstift verbunden, wobei das andere von erstem Scharnierteil und zweitem Scharnierteil mit dem Scharnierstift drehfest verbunden ist. Ferner weist der Scharnierstift einen Scharnierstiftkorpus auf, an dem ein radialer Bund angeordnet ist, wobei der radiale Bund und der Scharnierstiftkorpus des Scharnierstifts einstückig ausgebildet sind. Der radiale Bund umfasst Vorsprünge bzw. Seitenflächen, die parallel bzw. geneigt bezüglich einer Scharnierstiftachse des Scharnierstifts nach oben abgehen. Darüber hinaus weist der Scharnierstift stirnseitig eine Gewindebohrung auf. Das erste Scharnierteil enthält eine Durchgangsbohrung, in die der Scharnierstift während einer Montage des Automobilscharniers eingesetzt wird und mit einer Schraube auf einer gegenüberliegenden Seite über die Gewindebohrung befestigt wird. Hinsichtlich der Montage des Scharnierstifts in das erste Scharnierteil, weist dieses in einem unteren Bereich eines Auslegers eine entsprechend dem radialen Bund ausgebildete Ausnehmung auf, sodass der Scharnierstift formschlüssig in das erste Scharnierteil einsetzbar ist.
-
Es ist die Aufgabe der Erfindung, ein Automobilscharnier bzw. ein Verfahren zum Herstellen eines Automobilscharniers bzw. zum Herstellen eines Scharnierstifts für ein Automobilscharnier anzugeben, welches höheren Belastungen standhalten kann und kostengünstig und einfach in seiner Herstellung ist.
-
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Automobilscharnier mit den Merkmalen des Anspruchs 1 bzw. durch ein Verfahren zum Herstellen eines Automobilscharniers mit den Merkmalen des Anspruchs 8 bzw. durch ein Verfahren zum Herstellen eines Automobilscharnierstifts mit den Merkmalen des Anspruchs 10 gelöst.
-
Gemäß einem Aspekt der Erfindung ist ein Automobilscharnier zur Verbindung einer Klappe, insbesondere einer Fahrzeugtür, mit einer Karosserie, geschaffen, umfassend ein einer Klappe zugeordnetes erstes Scharnierteil, ein einer Karosserie zugeordnetes zweites Scharnierteil, und einen beide Scharnierteile gelenkig miteinander verbindenden Scharnierstift. Hierbei ist das eine von erstem Scharnierteil und zweitem Scharnierteil schwenkbar mit dem Scharnierstift verbunden, wobei das andere von erstem Scharnierteil und zweitem Scharnierteil mit dem Scharnierstift drehfest verbunden ist. Der Scharnierstift weist einen Scharnierstiftkorpus und wenigstens einen als Platte mit zentraler Durchbrechung ausgebildeten radialen Bund auf, der zwischen dem ersten Scharnierteil und dem zweiten Scharnierteil auf einem zentralen Umfangsabschnitt des Scharnierstiftkorpus angeordnet ist. Das Automobilscharnier zeichnet sich dadurch aus, dass die Platte durch Umformen eines dem zentralen Umfangsabschnitt benachbarten Materialüberstands des Scharnierstiftkorpus formschlüssig an dem zentralen Umfangsabschnitt des Scharnierstiftkorpus festgelegt ist. Vorteilhaft ist der radiale Bund hierdurch unlösbar mit dem Scharnierstiftkorpus verbunden. Ein Rutschen infolge von thermischen Längenänderungen und/oder etwaigen Vibrationen bzw. Stößen ist daher reduziert oder sogar ausgeschlossen. Ferner kann die Verbindung höhere Kräfte aufnehmen, sodass die Verbindung eine erhöhte mechanische Belastbarkeit aufweist, und somit eine erhöhte Sicherheit sowie Zuverlässigkeit gewährleistet. Der Scharnierstiftkorpus und die den Bund später bildende Platte werden als getrennte Teile besonders kostengünstig hergestellt. Insbesondere die Herstellung des Scharnierstiftkorpus ohne radial auskragenden Bund ist in einfachen Bearbeitungsschritten möglich, z.B. durch Stauchen, Fließpressen oder durch Drehbearbeitung. Der Rohling für den Scharnierstiftkorpus ist entsprechend viel näher an seiner Endkontur, als wenn dieser einen ausladenden Bund einstückig vorsehen würde.
-
Zweckmäßigerweise weist die Platte zumindest eine Aussparung auf, in welche Aussparung der umgeformte Materialüberstand des Scharnierstiftkorpus zumindest nahezu vollständig aufgenommen ist und der umgeformte Materialüberstand die Platte an dem zentralen Umfangsabschnitt unbeweglich fixiert. In die Aussparung wird das von dem Materialüberstand umgeformte, vorzugsweise abgeschälte und plastisch deformierte Material des Scharnierstiftkorpus kontrolliert gesammelt und aufgenommen, wodurch die Platte an dem Scharnierstiftkorpus verstemmt wird und so einen Formschluss schafft. Hierdurch ist eine formschlüssige Verbindung geschaffen, die einen gleichmäßigen Übergang, ohne einen unerwünschten Überstand bzw. ohne eine unerwünschte Wölbung, aufweist. Ferner umfasst vorteilhafterweise die formschlüssige Verbindung eine erhöhte mechanische Belastbarkeit, was zu einer langen Lebensdauer des Automobilscharniers beiträgt.
-
Es ist möglich, dass der umgeformte Materialüberstand neben dem Ausbilden eines Formschlusses zum Fixieren der Platte auch zusätzlich einen Stoffschluss mit der Platte und dem Scharnierstiftkorpus bewirkt, beispielsweise wenn der umgeformte Materialüberstand bei der Umformung eine Erhitzung erfährt, die punktuell oder flächig eine Verschweißung von verdrängtem Materialüberstand, Platte und Scharnierstiftkorpus bewirkt. In diesem Fall wirkt der Stoffschluss als Fixierung der Platte auch gegenüber Kräften in der dem Formschluss entgegengesetzten Richtung,
-
In einer bevorzugten ersten Ausführung ist die Durchbrechung der Platte als eine zylindrische Bohrung ausgebildet, welche einfach herstellbar ist. In diesem Fall ist die Aussparung zweckmäßig benachbart zu der Durchbrechung vorgesehen, sodass das umgeformte Material radial nach außen fließt und eine Art Haltering oder Flansch oder Teller in der Aussparung bildet. Es ist möglich, dass das umgeformte Material nur einzelne radial abstehende Abschnitte in der Art von radialen Stegen ausbildet.
-
In einer bevorzugten weiteren Ausführung der Durchbrechung der Platte ist diese vieleckig oder polygonal ausgebildet. In diesem Fall bildet der in Segmenten oder ringförmig um den zentralen Umfangsabschnitt verlaufende Spalt zwischen dem zentralen Umfangsabschnitt auf der Innenseite und dem Verlauf der Durchbrechung die Aussparung oder zumindest eine weitere Aussparung, wobei diese zumindest teilweise mit dem umgeformten Materialüberstand ausgefüllt wird. So kann beispielsweise die Durchbrechung als Sechskantloch ausgebildet sein, und der umgeformte Materialüberstand dringt insbesondere in die Ecken des Sechskants ein. Ferner wird hierdurch die Platte in günstiger Weise an einer Verdrehung um den zentralen Umfangsabschnitt gehindert.
-
Vorzugsweise ist unabhängig von der Form der Durchbrechung der Platte ein Linienkontakt mit einem engen Spaltmaß zwischen der Platte und dem Scharnierstiftkorpus gewährleistet.
-
Gemäß einer weiteren Ausführung weist die Platte eine kegelstumpfförmige oder eine pyramidenstumpfförmige Durchbrechung auf, die sich in eine Richtung fort von dem noch nicht umgeformten Materialüberstand axial verjüngt, sodass das plastisch deformierte Material des Scharnierstiftkorpus innerhalb der Durchbrechung in einem Bereich der keilförmigen bzw. der sich verjüngenden Innenflächen der Platte verstemmbar ist, wodurch weitere Aussparungen bezüglich der Platte entbehrlich sind.
-
Gemäß noch einer weiteren Ausführung ist vorgesehen, dass die Durchbrechung der Platte einen gefasten Einlauf mit einer sich nach unten verbreiternden Fase aufweist, wobei eine Einführschräge einen Winkel zwischen 10° und 25° aufweist. Hierbei wird vorteilhafterweise eine Montage mit dem Scharnierstiftkorpus erleichtert. Ferner ist das plastisch deformierte Material innerhalb der Einführschräge verstemmbar, sodass ein Raumangebot bezüglich des zu verlagernden Materials vollständig innerhalb der Platte ausgenutzt wird. Infolgedessen wird dadurch die Belastbarkeit der Verbindung erhöht.
-
Zweckmäßig ist ein äußerer Umfang der Platte zylindrisch ausgebildet, um einen Scharnierstift mit zylindrischem Bund zu schaffen. Alternativ kann die Platte auch einen vieleckigen oder polygonalen Umfang aufweisen.
-
Vorzugsweise korrespondiert der zentrale Umfangsabschnitt des Scharnierstiftkorpus mit dem Innenmaß der Durchbrechung der Platte, sodass keine Presspassung vorliegt und die Platte ohne Kraft aufgeschoben werden kann. Idealerweise sind der zentrale Umfangsabschnitt und die Durchbrechung hierzu beide zylindrisch. Vorteilhafterweise begünstigt dies eine schnelle sowie einfache Montage der Platte innerhalb des Scharnierstiftkorpus. Es ist aber alternativ möglich, dass die Durchbrechung zylindrisch oder vieleckig ausgebildet ist, wodurch eine Verdrehsicherung geschaffen ist und diese Aufgabe nicht mehr von dem umgeformten und verdrängten Materialüberstand zu übernehmen ist.
-
Darüber hinaus ist es insgesamt günstig, wenn sowohl die Durchbrechung als auch die Aussparung Radien bezüglich der Kanten aufweisen, sodass scharfe Übergänge weitestgehend vermieden werden, wodurch vorteilhafterweise mögliche Spannungsspitzen innerhalb der Platte minimiert werden. Ferner unterstützen gebrochene Kanten, insbesondere bei engen Spaltmaßen, ein Einsetzen und Führen der Platte entlang des Scharnierstiftkorpus, sodass ein mögliches Verkanten oder Klemmen unterbunden wird.
-
Vorzugsweise ist der Materialüberstand durch Kaltumformung, insbesondere in einem Bearbeitungsgang mit einem Schälwerkzeug, einstufig in die Aussparung hinein verformt und damit die Platte bezüglich des Scharnierstifts fixiert. Der Schälvorgang ist schnell, weist eine hohe Reproduzierbarkeit auf und vermeidet eine Wärmebehandlung des Scharnierstifts als Ganzes. Vorteilhafterweise wird die Platte mittels eines Kaltumformprozesses in einem Bearbeitungsgang bezüglich des Scharnierstifts infolge einer dauerhaften Verfestigung des plastisch deformierten Materials formschlüssig fixiert, wodurch eine Montage kurze Bearbeitungszeiten bzw. Fertigungszeiten aufweist. Ferner können hierdurch auch bei großen Losgrößen enge Maß- und Fertigungstoleranzen eingehalten werden. Des Weiteren ist vorteilhafterweise eine Montage bei Raumtemperatur durchführbar, sodass zeitraubende Aufwärmzeiten bzw. Abkühlzeiten wegfallen, sodass eine kostengünstige, reproduzierbare sowie schnelle Herstellung erfolgen kann.
-
Vorzugsweise ist die Aussparung der Platte benachbart zu der Durchbrechung angeordnet. Hierdurch wird vorteilhaft das plastisch deformierte Material des Scharnierstiftkorpus unmittelbar in die benachbarte Aussparung verbracht, sodass ein unerwünschter axialer Überstand des plastisch deformierten Materials vermieden wird. Hierbei kann vorgesehen sein, dass die Aussparung umlaufend mit der Durchbrechung in Verbindung steht.
-
Zweckmäßigerweise weist die Platte zumindest eine zu einer Achse des Scharnierstifts normale Stirnfläche auf. Hierbei umfasst vorzugsweise die Aussparung zumindest eine Vertiefung in der Stirnfläche auf. Die Stirnfläche ist hierbei zweckmäßig dem noch nicht umgeformten Materialüberstand zugekehrt. Vorteilhafterweise unterstützt eine zu einer Achse des Scharnierstifts normale Stirnfläche der Platte den Montageprozess, da hierdurch eine gleichmäßig verteilte Kraft auf die Platte einwirken kann, wonach ein unerwünschtes Verkanten der Platte unterbunden wird. Des Weiteren ist es vorteilhaft, wenn die Aussparung zumindest eine Vertiefung in der Stirnfläche aufweist, da somit ein ausreichender Raum für das plastisch deformierte Material des Scharnierstiftkorpus zur Verfügung steht.
-
Zweckmäßigerweise weist die Platte zumindest einen stirnseitigen Vorsprung auf, der dem drehfest verbundenen anderen von erstem Scharnierteil und zweitem Scharnierteil zugekehrt ist und diesen gegen eine Verdrehung sichert. Hierdurch müssen die Kräfte, die bei Verdrehung auf das andere Scharnierteil einwirken, nicht vollständig durch z.B. eine Madenschraube aufgenommen werden. Es ist vorteilhaft möglich, dass der stirnseitige Vorsprung zumindest teilweise aus dem umgeformten Material des Materialüberstands besteht, der damit axial aus der Vertiefung vorsteht. Es ist mithin nicht zwingend, dass der umgeformte Materialüberstand vollständig in die Vertiefung aufgenommen wird.
-
Dadurch, dass die Platte mit dem Scharnierstiftkorpus nach dem Umformprozess eine Einheit bildet, wobei die Platte unlösbar und drehfest mit dem Scharnierstiftkorpus verbunden ist, kann vorteilhafterweise die Platte zumindest einen als Kopplungsmittel ausgebildeten stirnseitigen Vorsprung aufweisen. Auf diesem Wege ist vorteilhafterweise eine Verdrehsicherung in die Platte bzw. in dem radialen Bund des Scharnierstiftes integriert.
-
Vorzugsweise sind der Scharnierstift und die Platte aus demselben Material, insbesondere aus Stahl, hergestellt, um dieselben Anforderungen hinsichtlich der mechanischen Belastbarkeit sowie Korrosionsbeständigkeit zu erfüllen. Es ist aber möglich, unterschiedliche Materialien zu wählen, oder zumindest eine Stirnfläche der Platte zu beschichten, um die Verschwenkbarkeit des schwenkbaren Scharnierteils zu verbessern und ggf. eine Buchse ohne unteren Kragen vorsehen zu können.
-
Gemäß einem Aspekt der Erfindung ist ein Verfahren zum Herstellen eines Automobilscharniers geschaffen, umfassend ein einem von Klappe und Karosserie zugeordnetes erstes Scharnierteil, ein einem von Klappe und Karosserie zugeordnetes zweites Scharnierteil, einen beide Scharnierteile gelenkig miteinander verbindenden Scharnierstift mit einem Scharnierstiftkorpus, und eine Platte mit einer zentralen Durchbrechung, die an einen zentralen Umfangsabschnitt des Scharnierstiftkorpus angeschlossen wird. Hierbei wird das eine von erstem Scharnierteil und zweitem Scharnierteil schwenkbar mit dem Scharnierstift verbunden, wobei das andere von erstem Scharnierteil und zweitem Scharnierteil drehfest mit dem Scharnierstift verbunden wird. Das erfindungsgemäße Verfahren umfasst dabei ein Umformen eines dem zentralen Umfangsabschnitt benachbarten Materialüberstands des Scharnierstiftkorpus und das Verdrängen des Materialüberstands in eine Aussparung der Platte, sodass die Platte formschlüssig an dem zentralen Umfangsabschnitt des Scharnierstiftkorpus festgelegt wird. Vorteilhaft kann das Automobilscharnier zügig und in wenigen Bearbeitungsschritten hergestellt werden. Infolge der formschlüssigen Verbindung weist das Automobilscharnier eine hohe Belastbarkeit auf. Ferner besteht keine Notwendigkeit für einen Einsatz von zusätzlichen Verbindungsmitteln, z. B. Niete oder Schrauben, sodass ein zuverlässiges, stabiles und kostengünstiges Automobilscharnier zur Verfügung gestellt wird.
-
Der Umformschritt erfolgt vorzugsweise nach dem Anbringen des schwenkbar mit dem Scharnierstift verbundenen Scharnierteils an dem Scharnierstift. Entsprechend kann das schwenkbar mit dem Scharnierstift verbundene Scharnierteil einen Positionieranschlag für die Platte und ein Widerlager für den Umformschritt ausbilden. Vorteilhaft kann die Fertigungszeit bzw. Montagezeit reduziert werden, indem das eine Scharnierteil als eine Montagehilfe verwendet wird. Somit können Werkzeugkosten eingespart und der Montageprozess erheblich beschleunigt werden. Ferner kommen bezüglich des Montageprozesses robotergestützte Fertigungsanlagen in Betracht, wodurch vorteilhafterweise die Montage des Automobilscharniers zumindest teilweise oder vollständig automatisiert erfolgt.
-
Es ist möglich, zur weiteren Rationalisierung des Montageprozesses das andere Scharnierteil zugleich als - quasi verlorenes - Schälwerkzeug auszubilden, dessen Anschluss an den Scharnierstift also zugleich die Umformung des Materialüberstands bewirkt. Hierdurch wird ein kombinierter Umform- und Montageschritt geschaffen, der die Montage beschleunigt und günstiger macht.
-
Gemäß einem Aspekt der Erfindung ist ein Verfahren zum Herstellen eines Automobilscharnierstifts mit einem Scharnierstiftkorpus geschaffen, umfassend einen einem ersten Scharnierteil zugeordneten oberen Umfangsabschnitt des Scharnierstiftkorpus, einen einem zweiten Scharnierteil zugeordneten unteren Umfangsabschnitt des Scharnierstiftkorpus, und einen einer Platte mit zentraler Durchbrechung zugeordneten zentralen Umfangsabschnitt. Hierbei wird die Platte an den zentralen Umfangsabschnitt des Scharnierstiftkorpus angeschlossen. Das erfindungsgemäße Verfahren umfasst ein Umformen eines dem zentralen Umfangsabschnitt benachbarten Materialüberstands des Scharnierstiftkorpus und das Verdrängen des Materialüberstands in eine Aussparung der Platte, sodass die Platte formschlüssig an dem zentralen Umfangsabschnitt des Scharnierstiftkorpus festgelegt wird. Vorteilhaft kann der Automobilscharnierstift zügig und in wenigen Bearbeitungsschritten hergestellt werden. Infolge der formschlüssigen Verbindung weist der Automobilscharnierstift eine hohe Belastbarkeit auf. Ferner besteht keine Notwendigkeit für einen Einsatz von zusätzlichen Verbindungsmitteln, z. B. Nieten oder Schrauben. Darüber hinaus kann die Platte von beiden Stirnseiten des Scharnierstiftkorpus angebracht und jeweils mit dem Scharnierstiftkorpus verbunden werden, sodass der Montageprozess eine gewisse Flexibilität aufweist.
-
Gemäß einem Aspekt ist ein Automobilscharnier bzw. ein Scharnierstift für ein Automobilscharnier geschaffen, erhältlich als Verfahrensprodukt der vorstehend beschriebenen Verfahren.
-
Weitere Weiterbildungen, Vorteile und Eigenschaften der Erfindung ergeben sich aus der nachstehenden Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels sowie aus den abhängigen Ansprüchen.
-
Die Erfindung wird nachstehend unter Bezugnahme auf die anliegenden Zeichnungen näher erläutert.
- 1 zeigt einen Längsschnitt durch ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel eines noch nicht fertig zusammengebauten erfindungsgemäßen Automobilscharniers vor dem Anschluss eines Bundes.
- 2 zeigt einen Längsschnitt durch das Automobilscharnier aus 1 mit einer Markierung eines umzuformenden Materialabschnitts vor dem Umformprozess.
- 3 zeigt einen Längsschnitt durch das Automobilscharnier aus 1 und 2 nach dem Umformprozess.
- 4 zeigt einen Längsschnitt durch das Automobilscharnier aus 1 bis 3 mit nach dem Umformprozess angebrachtem weiteren Scharnierteil.
-
1 und 2 zeigen einen Längsschnitt durch ein Automobilscharnier 1 in einem nur teilweise zusammengebauten Zustand, in dem einem Scharnierstiftkorpus 3 ein radialer zentraler Bund fehlt, um einen Scharnierstift 2 auszubilden. In 3 und 4 ist der Bund dann mit dem Scharnierstiftkorpus 3 verbunden.
-
Der Scharnierstiftkorpus 3 aus Stahl umfasst einen Kopf 9, einen unterhalb des Kopfes 9 angeordneten oberen Umfangsabschnitt 3d, der einem ersten Scharnierteil 6 zugeordnet ist, einen zentralen Umfangsabschnitt 3c, der an der Stelle angeordnet ist, an der aus dem Stand der Technik bekannte Scharnierstifte einen Bund aufweisen, sowie einen unterhalb des zentralen Umfangsabschnitts 3c angeordneten unteren Umfangsabschnitt 3e, der einem zweiten Scharnierteil 7 zugeordnet ist. Der Scharnierstiftkorpus 3 ist rotationssymmetrisch ausgebildet und kann daher kostengünstig als Drehteil oder als Fließpressteil hergestellt werden.
-
Der Scharnierstiftkorpus 3 weist einen oberen Endbereich I und einen unteren Endbereich II auf, wobei der Kopf 9 in dem oberen Endbereich I angeordnet ist. In dem unteren Endbereich II ist eine Ausnehmung 8 für ein Werkzeug angeordnet. Des Weiteren ist der Scharnierstiftkorpus 3 in Längsrichtung seiner gestrichelt mit A bezeichneten Achse gestuft ausgebildet.
-
Das erste Scharnierteil 6 ist gelenkig an dem oberen Umfangsabschnitt 3d angeschlossen, wobei hierzu ein Scharnierauge des ersten Scharnierteils 6 mit einer als Doppelkragenbuchse ausgebildete Buchse 5 aus Teflon ausgekleidet ist, um die Verschwenkbarkeit zu gewährleisten. Das erste Scharnierteil 6 ist dazu bestimmt, an eine (nicht dargestellte) Seitentür eines Automobils, gleich ob mit Verbrennungsmotor oder mit Elektromotor, angeschlossen zu werden. Das erste Scharnierteil 6 wird hierzu von dem unteren Endbereich II kommend auf den Scharnierstiftkorpus 3 aufgeschoben, bis es durch Anschlag an den Kopf 9 den oberen Umfangsabschnitt 3d des Scharnierstiftkorpus 3 umgibt. Man erkennt, dass es vorteilhaft möglich ist, durch das Fehlen des Bundes an dem Scharnierstiftkorpus 3 das erste Scharnierteil 6 trotz des bereits ausgebildeten Kopfes 9 aufzuschieben. Zugleich bildet der Kopf 9 einen Anschlag für das erste Scharnierteil 6 und stellt damit sicher, dass das erste Scharnierteil 6 in seiner korrekten Position angeordnet ist.
-
Man erkennt, dass der Scharnierstiftkorpus 3 unterhalb des zentralen Umfangsabschnitt 3c einen radialen Materialüberstand 3a aufweist. In 2 ist der Materialüberstand 3a des Scharnierstiftkorpus 3 zur Verdeutlichung mit einer dickeren Linie hervorgehoben dargestellt. Der Materialüberstand 3a ist umlaufend um die Achse A in der Art eines geschlossenen Rings des Scharnierstiftkorpus 3 ausgebildet, dessen Außendurchmesser mit dem Durchmesser des zentralen Umfangsabschnitt 3c (und vorliegend auch des oberen Umfangsabschnitt 3d) übereinstimmt. Man erkennt, dass das untere Ende des Materialüberstands 3a eine Stufe zu einem kleineren Durchmesser des Scharnierstiftkorpus 3, der demjenigen des unteren Umfangsabschnitt 3e entspricht, ausbildet.
-
1 und 2 zeigen ferner eine Platte 4 mit einer zentralen Durchbrechung 4c. Die Platte 4 umgibt den zentralen Umfangsabschnitt 3c des Scharnierstiftkorpus 3, indem die Platte 4 in dem unteren Endbereich II des Scharnierstifts 2 aufgeschoben und bis zum Scharnierteil 6 (bzw. bis zu der Lagerbuchse 5) nach oben verlagert wird. Auf einer dem Kopf 9 abgewandten Seite weist die Platte 4 in einer unteren Stirnseite 4b eine radiale Aussparung 4a auf, die unmittelbar benachbart zu der Durchbrechung 4c angeordnet ist.
-
Um eine unlösbare sowie formschlüssige Verbindung der Platte 4 mit dem Scharnierstiftkorpus 3 herzustellen und die Platte 4 an den zentralen Umfangsabschnitt 3c anzuschließen, wird mittels eines Schäl- und Stempel-Werkzeugs das überstehende Material 3a des Scharnierstiftkorpus 3 zunächst in eine Richtung der Platte 4 abgeschält sowie plastisch deformiert. Hierbei wird plastisch deformiertes Material 3a des Scharnierstiftkorpus 3 umgeformt und in der radialen Aussparung 4a angesammelt sowie innerhalb dieser Aussparung 4a verstemmt. Hierdurch wird das überstehende Material 3a zumindest axial oder radial, vorzugsweise axial und radial, nach außen umgeformt, so dass eine Art kleiner umlaufender, von dem Scharnierstiftkorpus 3 abgehender und über den Durchmesser des oberen Umfangsabschnitts 3d radial vorstehender Kragen geformt wird, der gleichwohl aus dem Material des Scharnierstiftkorpus 3 geformt und einstückig mit diesem ausgebildet ist. Der Kragen aus dem umgeformten überstehenden Material 3a dringt in die Aussparung 4a der Platte 4 ein und nimmt während des Schälvorgangs eine in etwa mit der unteren Stirnseite 4b der Platte 4 fluchtende Unterseite an. Der Kragen fixiert damit die Platte 4 an dem Scharnierstiftkorpus 3, sodass ein Scharnierstift 2 mit Bund geschaffen wird. Das erste Scharnierteil 6 bildet während der Umformung vorteilhaft ein axiales Widerlager für die Platte 4, sodass das Verfahren mit geringem Rüstaufwand realisierbar ist. Man erkennt in 3 und 4, dass nach der Umformung des Materialüberstands 3a die radiale Stufe sodann zwischen dem zentralen Umfangsabschnitt 3c und dem unteren Umfangsabschnitt 3e verläuft, und der von dem Scharnierstiftkorpus 3 abgeschälte Materialüberstand 3a entsprechend einen - oberen - Teil des unteren Umfangsabschnitt 3e ausbildet.
-
3 zeigt den Zustand nach dem Umformvorgang. Hierbei ist die Platte 4 durch das umgeformte Material 3b in der Aussparung 4a formschlüssig mit dem Scharnierstiftkorpus 3 verbunden, sodass ein axial festgelegter radialer Bund des Scharnierstiftes 2 vorliegt. Ferner ist das Scharnierteil 6 durch den durch die Platte 4 realisierten Bund axial zwischen Bund und Kopf 9 spielfrei fixiert.
-
Neben dem formschlüssigen Anschluss der zylindrischen Platte 4 an den Scharnierstiftkorpus 3 kann das durch den Umformprozess verdrängte Material zusätzlich mit der zylindrischen Platte 4 bzw. der Aussparung 4a verschweißen. Hierdurch ist die Platte 4 zusätzlich zu der Festlegung durch Formschluss durch Stoffschluss an dem Scharnierstiftkorpus 3 festgelegt. Entsprechend wird die Platte 4 auch daran gehindert, sich nach der Umformung gegenüber dem zentralen Umfangsabschnitt 3c zu verdrehen. Diese Verdrehsicherung kann alternativ auch dadurch erreicht werden, dass die Aussparung durch radiale Stege in mehrere Kammern unterteilt ist, sodass der umgeformte Bereich mit den Stegen eine Verdrehsicherung bildet.
-
In 4 erkennt man, dass nachdem der Bund der Platte 4 angeschlossen wurde, das zweite Scharnierteil 7 von dem unteren Endbereich II her auf den unteren Umfangsabschnitt aufgeschoben wird. Das zweite Scharnierteil 7 weist eine radiale Bohrung auf, die mit einem Innengewinde versehen ist, in die eine Madenschraube 10 mit einem Außengewinde 10a eingeschraubt werden kann, deren distales Ende an einem radial zurückspringenden Bereich des Umfangsabschnitts 3e festgelegt wird, sodass das zweite Scharnierteil 7 drehfest und auch axial an dem Scharnierstift 2 angebracht ist. Das zweite Scharnierteil 7 ist dazu bestimmt, an ein (nicht dargestelltes) Karosserieteil wie einen Holm eines Automobils, gleich ob mit Verbrennungsmotor oder mit Elektromotor, angeschlossen zu werden. Bei dem fertigen Automobilscharnier 1 schwenkt dann das erste Scharnierteil 6 mit der Tür um die Baueinheit aus zweitem Scharnierteil 7 und Scharnierstift 2 einschließlich Bund, die gegenseitig nicht bewegbar sind. Die Schwenkbewegung wird durch die dem ersten Scharnierteil 6 zugekehrte, flache Stirnseite der Platte 4 begünstigt.
-
Die Erfindung ist vorstehend anhand eines Ausführungsbeispiels beschrieben worden, bei dem eine einzige Platte 4 mit der Dicke des Bundes an den Scharnierstiftkorpus 3 angeschlossen wurde. Es versteht sich, dass der Bund auch durch mehrere, z.B. zwei, drei oder mehr gestapelte Platten in Scheibenform gebildet werden kann, von denen die eine Platte formschlüssig an den Scharnierstiftkorpus angeschlossen wird. Diese Scheiben können gemeinsam, aber auch einzeln an den Scharnierstiftkorpus angeschlossen werden.
-
Die formschlüssige Verbindung der Platte 4 mit dem Scharnierstiftkorpus 2 zur Herstellung des Scharnierstifts 2 mit Bund wird auch durch die Aussparung 4a in der Stirnseite 4b der Platte 4 erreicht, die eine Art Gesenk für das abzuschälende Material 3a bildet, wobei das Volumen der Aussparung 4a und des umlaufenden Materialüberstands 3a im Wesentlichen gleich ist, sodass das Material des Materialüberstands 3a vollständig in der Aussparung 4a aufgenommen und so auch geformt wird. Sollten Unebenheiten oder Schälrückstände unbeabsichtigt an dem unteren Umfangsabschnitt 3e verbleiben, werden diese durch das Aufbringen des zweiten Scharnierteils 7 entfernt bzw. verlagert, und die drehfeste Verbindung des zweiten Scharnierteils 7 mit dem Scharnierstift 2 sogar verbessert.
-
Man erkennt, dass es nicht zwingend erforderlich ist, dass ein Scharnierteil 6 an dem oberen Umfangsabschnitt angeordnet ist, bevor die Platte 4 mit dem Scharnierstiftkorpus 3 durch Unformen verbunden wird. So kann auch die Platte 4 an den zentralen Umfangsabschnitt 3c des Scharnierstiftkorpus 3 durch Umformen formschlüssig angeschlossen werden, und nur der Scharnierstift 2 mit Bund auf diese Weise hergestellt werden. Später werden dann die Scharnierteile 6, 7 an den Scharnierstift 2 angeschlossen.
-
Die Erfindung ist vorstehend anhand eines Ausführungsbeispiels beschrieben worden, bei dem eine Platte 4 an den zentralen Umfangsabschnitt 3c des Scharnierstiftkorpus 3 dadurch angeschlossen wurde, dass ein dem zentralen Umfangsabschnitt 3c benachbarter unterer Materialüberstand 3a in eine stirnseitige Vertiefung 4a der Platte 4 verdrängt wurde. Es versteht sich, dass alternativ oder kumulativ auch ein dem zentralen Umfangsabschnitt 3c benachbarter oberer Materialüberstand in eine nach oben weisende (weitere) stirnseitige Vertiefung der Platte 4 verdrängt werden kann, und die Platte 4 damit axial in beide Richtungen formschlüssig gesichert ist. In diesem Fall kann der Umformvorgang bevorzugt von beiden Seiten gleichzeitig erfolgen.
-
Die Erfindung ist vorstehend anhand eines Ausführungsbeispiels beschrieben worden, bei dem das erste Scharnierteil 6 bereits gegen den Kopf 9 des Scharnierstiftkorpus anliegt, wenn der Bund auf den zentralen Umfangsabschnitt 3c aufgeschoben wird. Es versteht sich, dass es auch möglich ist, das erste Scharnierteil 6 erst nach dem Anschließen der Platte 4 an den Scharnierstiftkorpus 3 auf den Scharnierstift 2 aufzuschieben, wenn dieser z.B. nicht einen radial auskragenden Kopf 9 aufweist, sondern ein vernietbares Ende.
-
Die Erfindung ist vorstehend anhand eines Ausführungsbeispiels beschrieben worden, bei dem das zweite Scharnierteil 7 mit einer Madenschraube an dem Scharnierstift 3 drehfest, aber lösbar angeschlossen wird. Es versteht sich, dass der Scharnierstift auch eine Umfangsrändelung aufweisen kann, auf die das zweite Scharnierteil 7 aufgepresst wird und damit unverdrehbar an den Scharnierstift angeschlossen wird. Alternativ kann die Drehsicherung auch durch einen stirnseitigen nasenartigen Vorsprung, der an der Stirnseite der Platte angeordnet ist, erreicht werden.
-
Die Erfindung ist vorstehend anhand eines Ausführungsbeispiels beschrieben worden, bei dem der Materialüberstand 3a als ringförmige Wulst den Scharnierstiftkorpus 3 vollständig umlaufend umgibt und der insgesamt durch einen Schälprozess vom Umfang des Scharnierstiftkorpus 3 abgetragen und in die Vertiefung 4a hinein umgeformt wird, wodurch eine Art umlaufender, radial auskragender Teller bzw. Kragen aus deformiertem Material geschaffen wird, der umlaufend über den Durchmesser der zylindrischen Durchbrechung radial vorsteht. Es versteht sich, dass der Materialüberstand auch nur abschnittsweise am Umfang des Scharnierstiftkorpus vorgesehen sein kann, beispielsweise in der Gestalt mehrerer vertikal verlaufender Rippen; in diesem Fall kann auch das in die Vertiefung 4a hinein umgeformte Material nicht umlaufend, sondern eher in der Art von kleinen sternförmigen Strahlen ausgebildet sein, die die Platte formschlüssig an dem Scharnierstiftkorpus festlegen.
