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Die
Erfindung betrifft ein Scharnier für Kraftfahrzeuge, insbesondere
für Heckklappen,
mit einem ersten Gelenkteil und einem zweiten Gelenkteil, die um
eine Drehachse schwenkbar zueinander gelagert sind.
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Aus
der
DE 100 33 487
C2 ist ein Scharnier bekannt, das über ein erstes Gelenkteil und
ein zweites Gelenkteil verfügt.
Die beiden Gelenkteile sind mittels einer Drehlager-Einlegeeinheit schwenkbar zueinander
gelagert. Die Drehlager-Einlegeeinheit umfasst eine fest mit dem
ersten Gelenkteil verbundene erste Lagerschale und eine fest mit
dem zweiten Gelenkteil verbundene zweite Lagerschale. Auf zueinandergekehrten
Seiten liegen die beiden Lagerschalen mittels Gleitflächen aneinander
an und ermöglichen
somit ein Verschwenken derselben um die Drehachse.
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Aufgabe
der vorliegenden Erfindung ist es, ein Scharnier für Kraftfahrzeuge
derart weiterzubilden, dass auf her stellungstechnisch günstige Weise ein
sicheres und langzeitstabiles Verschwenken eines Bauteils ermöglicht wird.
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Zur
Lösung
dieser Aufgabe ist die Erfindung in Verbindung mit dem Oberbegriff
des Schutzanspruchs 1 dadurch gekennzeichnet, dass das erste Gelenkteil
als ein eine sickenfreie Außenkontur
aufweisender dreidimensionaler Gelenkkörper ausgebildet ist, der eine
Mehrzahl von senkrecht zur Drehachse verlaufende Hohlkammern aufweist.
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Der
besondere Vorteil der Erfindung besteht darin, dass durch die Ausgestaltung
eines Gelenkteils als dreidimensionaler Gelenkkörper, der über eine Anzahl von senkrecht
zur Drehachse verlaufenden Hohlkammern verfügt, zum einen ein hohe mechanische
Beanspruchungen erfüllendes
und zum anderen ein Gewicht einsparendes Scharnier geschaffen wird.
Vorteilhaft kann das erfindungsgemäße Scharnier beispielsweise
zum Verschwenken einer Heckklappe eines Kraftfahrzeuges dienen. Grundgedanke
der Erfindung ist es, durch Ausgestaltung von Hohlkammern dem Gelenkkörper eine
solche Festigkeit zu geben, dass die Außenkontur des Gelenkkörpers im
Wesentlichen sickenfrei verlaufen kann. Die Außenkontur des Gelenkkörpers kann
somit stilistisch ansprechend gestaltet sein, ohne dass der Gelenkkörper mit
einer zusätzlichen
Kunststoffschicht zur Verkleidung des Gelenkkörpers versehen werden muss.
Hierdurch kann der Herstellungsaufwand reduziert werden.
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Nach
einer bevorzugten Ausführungsform bildet
die in der Montagestellung des Scharniers sichtbare Außenkontur
des Gelenkkörpers
eine stetig verlaufende Fläche,
die keine sprunghaften Erhabenheiten oder Vertiefungen aufweist.
Die sichtbare Fläche
verläuft
geradlinig oder bogenförmig
mit einem nach und nach ansteigenden oder abfallenden oder konstanten
Radius. Mit Ausnahme einer Befestigungsfläche, die in der Montagestellung
an einem Karosserieteil des Kraftfahrzeugs anliegt, weist der Gelenkkörper eine
geschlossene Außenfläche (Außenkontur)
auf.
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Nach
einer bevorzugten Ausführungsform der
Erfindung sind die Hohlkammern des ersten Gelenkteils im Querschnitt
polygonförmig
bzw. wabenförmig
ausgebildet. Die Hohlkammern sind verteilt in mindestens einem Kreisring
oder mindestens einem Kreisringausschnitt um eine Mittelachse angeordnet. Durch
die polygonförmige
Ausgestaltung der Hohlkammern kann eine besonders hohe mechanische Festigkeit
des ersten Gelenkteils bzw. des Scharniers erzielt werden.
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Nach
einer Weiterbildung der Erfindung weisen eine Anzahl von Hohlkammern
des ersten Gelenkteils gegenüberliegende
Seitenwände
auf, die radial zu einer Mittelachse verlaufen. Im Querschnitt verlaufen
die Hohlkammern somit konzentrisch zu der Mittelachse. Hierdurch
kann die mechanische Festigkeit des ersten Gelenkteils weiter erhöht werden.
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Nach
einer Weiterbildung der Erfindung weisen eine Anzahl von Hohlkammern
gegenüberliegend
eine kurze Wand und eine lange Wand auf, die sich im Wesentlichen
bogenförmig
in Umfangsrichtung um die Mittelachse, und zwar in einem Abstand zu
derselben, erstrecken. Vorzugsweise sind die Hohlkammern im Querschnitt
unregelmäßig zueinander
ausgebildet. Die zwischen den Hohlkammern verlaufenden durchgehenden
Streben weisen eine Wandstärke
auf, die in einem vorgegebenen Bereich liegt.
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Nach
einer Weiterbildung der Erfindung sind die Hohlkammern auf der Drehachse
zugewandten Stirnseite geschlossen, während sie auf der gegenüberliegenden
Stirnseite offen ausgebildet sind. Auf einfache Weise kann die Ausformung
der Hohlkammern mittels eines Werkzeugschiebers erfolgen, wobei
das Scharnier nach Einlegen von einer ersten Lagerschale und einer
zweiten Lagerschale in einer Form in einem einzigen Arbeitsschritt
hergestellt werden kann. Vorteilhaft kann hierdurch der Herstellungsaufwand
verringert werden.
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Weitere
Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den weiteren Unteransprüchen.
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Ein
Ausführungsbeispiel
der Erfindung wird nachfolgend anhand der Zeichnungen näher erläutert.
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Es
zeigen:
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1 eine
perspektivische Darstellung eines Scharniers mit einem wabenförmig ausgestalteten
Gelenkteil,
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2 eine
perspektivische Darstellung des Scharniers gemäß 1 von einer
gegenüberliegenden
Seite aus gesehen,
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3 eine
Draufsicht auf das erste Gelenkteil des Scharniers und
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4 einen
Längsschnitt
durch das Scharnier.
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Ein
erfindungsgemäßes Scharnier 1 für Kraftfahrzeuge
kann beispielsweise zum Verschwenken einer Heckklappe dienen. Alternativ
können
mittels des Scharniers 1 auch Türen oder andere Bauteile verschwenkt
werden, die im Automobilsektor oder anderen Branchen Einsatz finden.
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Das
erfindungsgemäße Scharnier
1 weist
ein blockförmiges
erstes Gelenkteil
2 und ein zweites Gelenkteil
3 auf,
die relativ zueinander um eine Drehachse D verschwenkbar gelagert
sind. Zu diesem Zweck ist das als dreidimensionaler Gelenkkörper ausgebildete
erste Gelenkteil
2 an einem Fortsatzabschnitt
17 desselben
fest mit einer ersten hutförmigen Lagerschale
5 verbunden.
Das zweite Gelenkteil
3 ist fest mit einer zweiten Lagerschale
6 verbunden,
die – wie
die erste Lagerschale
5 – auf einer zueinandergekehrten
Seite eine Lagerfläche
aufweist, so dass die erste Lagerschale
5 und die zweite
Lagerschale
6 gleitend aneinanderliegen. Die beiden Lagerschalen
5,
6 sind
jeweils hutförmig
ausgebildet und entsprechen der Form, wie sie aus der
DE 100 33 487 C2 bekannt
ist. Die erste Lagerschale
5 und die zweite Lagerschale
6 weisen
jeweils einen umlaufenden Außenrand
7 auf,
der in radialer Richtung erhaben zu einer benachbarten Wandung
8 des
ersten Gelenkteils
2 und einer Wandung
9 des zweiten
Gelenkteils
3 erstreckt. Hierdurch wird sichergestellt,
dass nach Einlegen der erste Lagerschale
5 und der zweiten
Lagerschale
6 in eine Gießform das Scharnier
1 in
einem einzigen Arbeitsschritt durch Druckgießen hergestellt werden kann.
Die Außenränder
7 teilen
den Formraum in zwei getrennte Raumteile, so dass zwei unterschiedliche
Gelenkteile
2,
3 ausgeformt werden können.
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Die
erste Lagerschale 5 und die zweite Lagerschale 6 können beispielsweise
als Blechhütchen ausgebildet
sein. Das erste Gelenkteil 2 und das zweite Gelenkteil 3 können aus
einem gleichen Material, beispielsweise aus einer Leichtmetalllegierung,
aus einem Kunststoff oder einem beliebigen anderen Material bzw.
Metalllegierung (Zinkdruckgießteile)
hergestellt sein. Die erste Lagerschale 5 und die zweite
Lagerschale 6 bilden eine Drehlager-Einlegeeinheit.
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Im
vorliegenden Ausführungsbeispiel
kann das zweite Gehäuseteil 3 an
einer nicht dargestellten Heckklappe des Kraftfahrzeugs befestigt
sein. Hierzu weist das zweite Gelenkteil 3 zwei Löcher 10 auf
zum Einbringen von nicht dargestellten Befestigungsschrauben. Das
erste Gelenkteil 2 ist an einem Karosserieteil des Fahrzeugs
befestigbar. Zu diesem Zweck weist das erste Gelenkteil 2 eine
Zentralbohrung 12 auf, durch die als Befestigungselement
eine Befestigungsschraube 13 durchsteckbar ist, die sich in
Montagestellung in Dreheingriff mit einem Innengewinde des Karosserieteils
befindet. Ein Kopf 14 der Befestigungsschraube 13 liegt
an einer zu einer an dem Karosserieteil anliegenden ersten Flachseite 11 im
Wesentlichen parallelen zweiten Flachseite 15 des ersten
Gelenkteils 2 in der Montagestellung an.
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Das
erste Gelenkteil 2 weist einen blockförmigen oder würfelförmigen Hauptabschnitt 16 und dem
sich an denselben winkelförmig
anschließenden Fortsatzabschnitt 17 auf,
der als massiver Drehachsenabschnitt 26 mit der ersten
Lagerschale 5 fest verbunden ist.
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Zur
Erhöhung
der mechanischen Festigkeit des ersten Gelenkteils 2 sind
eine Mehrzahl von Hohlkammern 18 vorgese hen, die im Querschnitt
polygonförmig
bzw. wabenförmig
ausgebildet sind. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel sind die Hohlkammern 18 im
Querschnitt viereckig ausgebildet. Die Hohlkammern 18 sind
auf einer der ersten Flachseite 11 zugewandten ersten Stirnseite 19 offen
und auf einer der zweiten Flachseite 15 bzw. dem Drehachsenabschnitt 26 zugewandten
zweite Stirnseite 20 geschlossen ausgebildet. Die Hohlkammern 18 erstrecken
sich somit im Wesentlichen durchgehend über die gesamte Dicke d des
ersten Gelenkteils 2.
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Die
zylinderförmigen
Hohlkammern 18 erstrecken sich in einem Kreisausschnitt
von 180° um die
Zentralbohrung 12 des ersten Gelenkteils 2 bzw. einer
Mittelachse M des Befestigungselementes 13. Im vorliegenden
Ausführungsbeispiel
bilden die Mehrzahl von Hohlkammern 18 drei Reihen 21 von Kreisringausschnitten 29, 30, 31.
Die Hohlkammern 18 erstrecken sich somit pfauförmig um
die Zentralbohrung 12.
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Die
Hohlkammern 18 weisen jeweils gegenüberliegende Seitenwände 22 sowie
eine kurze Wand 23, die die Hohlkammer 18 auf
einer der Zentralbohrung 12 zugewandten Seite begrenzt,
und eine lange Wand 24, die die Hohlkammer 18 auf
einer der Zentralbohrung 12 abgewandten Seite begrenzt, auf.
Die gegenüberliegenden
Seitenwände 22 der Hohlkammern 18 erstrecken
sich im Wesentlichen in radialer Richtung zu der Mittelachse M der
Zentralbohrung 12 bzw. des Befestigungselementes 13.
Die kurze Wand 23 und die lange Wand 24 einer
Anzahl von Hohlkammern 18 erstreckt sich im Wesentlichen bogenförmig oder
geradlinig in Umfangsrichtung des langgestreckten Befestigungselementes 13.
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Ein
Abstand A1 zwischen den gegenüberliegenden
Seitenwänden 22 und/oder
ein Abstand A2 zwischen der kurzen Wand 23 und der langen
Wand 24 ist größer als
eine Wandstärke
w von massiven Streben 25, die zwischen den Hohlkammern 18 gitterförmig angeordnet
sind.
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Im
vorliegenden Ausführungsbeispiel
ist eine im Wesentlichen im Querschnitt rechteckförmige Hohlkammer 18' vorgesehen,
die sich über
zwei Reihen 21 von Kreisringausschnitten erstreckt. Die
Hohlkammer 18' verläuft leicht
geneigt zu der Mittelachse M der Zentralbohrung 12 und
erstreckt bis unmittelbar zu dem massiven Drehachsenabschnitt 26 des ersten
Gelenkteils 2. Eine Mittelachse 27 der Hohlkammer 18' verläuft somit
unter Bildung eines Schnittpunktes mit dem Drehachsenabschnitt 26 des ersten
Gelenkteils 2 bzw. der Drehachse D. Die Mittelachsen 28 der
in einem inneren Kreisringausschnitt 29 und einem mittleren
Kreisringausschnitt 30 angeordneten Hohlkammern 18 verlaufen
ebenfalls leicht geneigt zu der Mittelachse M der Zentralbohrung 12,
aber in einem Abstand zu der Drehachse D. Gemeinsam verlaufen die
Mittelachsen 27, 28 der Hohlkammern 18, 18' senkrecht zur
Drehachse D. Die Hohlkammer 18' überstreicht den mittleren Kreisringausschnitt 30 und
den äußeren Kreisringausschnitt 31.
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Zur
Ausformung der Hohlkammern 18, 18' ist ein Werkzeugschieber vorgesehen,
der über
eine Mehrzahl von komplementär
zu den Hohlkammern 8, 18' ausgebildete Zapfen aufweist.
Vorteilhaft können die
Hohlkammern 18, 18' in
einem einzigen Arbeitsschritt bei der Herstellung des Scharniers 1 gegossen werden,
wobei die Lageschalen 5, 6 als ein Einlegeteile
in die Gussform eingesetzt sind.
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Das
erste Gelenkteil 2 weist eine sickenfreie Außenkontur 32 auf,
die sich im Wesentlichen von der ersten Flachseite 11 (Befestigungsseite
zu dem Karosserieteil) und dem Fortsatzabschnitt 17 erstreckt.
In Montagestellung liegt die erste Flachseite 11 mit den
offenen Hohlkammern 18, 18' flächig an dem Karosserieteil
des Kraftfahrzeugs an. Die in Montagestellung des Scharniers 1 sichtbare
Außenkontur 32 weist
stetig verlaufende Flächen 34, 35, 36, 15 auf.
Die erste stetige Fläche 34 erstreckt
sich im Wesentlichen senkrecht zu der ersten Flachseite 11 unter
Bildung eines Bogens bis in den Bereich des Fortsatzabschnittes 17,
in dem sich die Drehachse D befindet. Die im Wesentlichen senkrecht
zu der ersten stetigen Fläche 33 verlaufenden
gegenüberliegenden
zweiten stetigen Flächen 34 erstrecken
sich von der ersten Flachseite 11 in Richtung des Fortsatzabschnittes 17 bzw.
der Drehachse D unter Bildung eines ebenen Flächenabschnitts 34,
der im Bereich des Fortsatzabschnittes 17 in einen stetigen Einschnürabschnitt 34'' übergeht. Eine dritte stetige Fläche 35 erstreckt
sich im Hauptabschnitt 16 des ersten Gelenkteils 2 im
Wesentlichen parallel zu der ersten stetigen Fläche 33 und wird begrenzt
durch die senkrecht verlaufende erste Flachseite 11 und
die senkrecht verlaufende zweite Flachseite 15. An die zweite
Flachseite 15 schließt
sich an die dritte stetige Fläche 35 unter
Bildung eines Bogens 36' eine
vierte stetige Fläche 36 an,
die bis zu einem koaxial zu der Drehachse D verlaufenden Umfangsbereich
des Fortsatzabschnitts 17 verläuft. Die Flächen 15, 33, 34, 35, 36 verlaufen
somit stetig, wobei lediglich die sie verbindenden Kanten 37 einen
relativ kleinen Radius haben bzw. nicht stetig ausgeführt sein
können.
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Das
erste Gelenkteil 2 bildet somit in der Montagestellung
eine außen
geschlossene Außenkontur 32,
die ein flächiges
Gepräge,
das heißt
eine Mehrzahl von Flächen 33, 34, 35, 36, 15 aufweist,
die im Wesentlichen eben oder bogenförmig mit einem relativ großen Radius
verlaufen.
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Nach
einer nicht dargestellten alternativen Ausführungsform der Erfindung kann
die Befestigungsschraube 13 auch in der Zentralbohrung 12 eingegossen
gelagert sein. Der Bolzen der Befestigungsschraube 13 weist
ein Gewinde auf, so dass das Scharnier 1 mittels einer
nicht dargstellten Mutter an dem Karosserieteil kraftschlüssig befestigbar
ist.
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Nach
einer weiteren nicht dargestellten Ausführungsform der Erfindung kann
der Bereich in dem sich das Befestigungselement 13 erstreckt
auch durch eine weitere Reihe 21 von Hohlkammern 18 ausgeführt sein.
Die Befestigung des Scharniers 1 an dem Karosserieteil
erfolgt dann mittels Verkleben oder Verschweißen der ersten Flachseite 11 an
eine korrespondierende Fläche
des Karosserieteils.