DE60203143T2

DE60203143T2 - Fahrzeugscharnier mit einem abnehmbaren Bauteil geeignet für strukturellen Wiederzusammenbau

Info

Publication number: DE60203143T2
Application number: DE60203143T
Authority: DE
Inventors: Rudolf Uxbridge Gruber; David Aurora Carswell; John J. Bury St. Edmunds Salmon
Original assignee: Multimatic Inc
Current assignee: Multimatic Inc
Priority date: 2001-05-24
Filing date: 2002-05-21
Publication date: 2006-01-12
Anticipated expiration: 2022-05-22
Also published as: MXPA02005248A; DE60203143D1; AU4238302A; CA2348323C; ES2238519T3; CA2348323A1; ATE290638T1; BR0201924B1; JP4160777B2; US6591451B2; BR0201924A; EP1260664A1; KR20020090349A; US20020174518A1; JP2003127666A; CN1285820C; EP1260664B1; AU783783B2; CN1388020A

Description

TECHNISCHES GEBIET DER ERFINDUNG
Diese Erfindung betrifft Scharniere und insbesondere Türscharniere für Kraftfahrzeuge, die die Bewegung eines Schließpaneels in Bezug auf eine ortsfeste Karosseriekonstruktion erleichtern und die den Aus- und Wiedereinbau des Schließpaneels an und von der Karosseriekonstruktion während spezifischer Phasen des Fahrzeugzusammenbaus erleichtern.
HINTERGRUND DER ERFINDUNG UND STAND DER TECHNIK
Im Allgemeinen sind Türscharniere für Kraftfahrzeuge so ausgebildet, dass sie eine Türkomponente, die fest an einem Schließpaneel befestigt ist, und eine Karosseriekomponente umfassen, die fest an einer Karosseriekonstruktion befestigt ist. Diese konstruktive Befestigung der Komponenten kann mittels Schweißen, Nieten, Bolzen oder vergleichbarer mechanischer Befestigungsmittel erzielt werden. Die einfache Drehbewegung der Türkomponente in Bezug auf die Karosseriekomponente wird normalerweise mittels eines Scharnierstiftes und zugehörigen Lagerflächen erzielt. Der Scharnierstift ist ausgebildet, um starr an einer der Scharnierkomponenten befestigt zu werden, wohingegen sich die andere Komponente frei um den Scharnierstift mittels einer oder mehrerer Lagerflächen dreht. Für gewöhnlich werden zwei dieser Scharnieranordnungen verwendet, die vertikal beabstandet voneinander mit koaxial ausgerichteten Scharnierstiften angeordnet sind, um ein Schließpaneel an einer Karosseriekonstruktion zu befestigen.
In vielen modernen Kraftfahrzeugmontagebetrieben wird das Schließpaneel von der Karosseriekonstruktion entfernt, nachdem das Fahrzeug zunächst zusammengebaut und lackiert wurde. Dieses Entfernen des Schließpaneels nach dem Lackieren wird vorgenommen, um den finalen Einbau des Interrieurs des Fahrzeugs zu erleichtern, welcher den Einbau großer Komponenten, wie beispielsweise das Armaturenbrett, Sitze, Teppich und den Fahrzeughimmel umfasst, sowie um den finalen Einbau der Türhardwarekomponenten, wie beispielsweise das Schloss und den Fensterhebermechanismus zu erleichtern. Ein wichtiger Aspekt beim Aus- und Wiedereinbauvorgang des Schließpaneels besteht darin, dass es gängige Praxis ist, die Endposition der Tür während des anfänglichen Zusammenbaus vor dem Lackieren einzustellen. Auf diese Weise wird das Fugenspiel und die Oberflächenfluchtung, was zu den wichtigsten Kriterien der Fahrzeugqualität gehört, während des anfänglichen konstruktiven Zusammenbaus eingestellt und kann vor und kurz nach dem Lackieren beurteilt werden. Dieser im Allgemeinen verwendete Ansatz macht es erforderlich, dass das Verfahren, das zum Aus- und Wiedereinbau des Schließpaneels nach dem Lackieren während des finalen Zusammenbaus verwendet wird, ein exaktes Reproduzieren der ursprünglichen Türposition ermöglicht. Es gibt einen umfassenden Stand der Technik, der den Aus- und Wiedereinbau von Kraftfahrzeugschließpaneelen ermöglicht, wobei die Maßintegrität des ursprünglichen Montagevorgangs gewahrt wird.
Eine Ausführungsform verwendet Schweißen oder Bonden, um die Scharnierkomponenten fluchtend an Hauptkonstuktionshalterungen zu festzulegen, die zunächst die Ausrichtung des Schließpaneels in Bezug auf die Karosseriekonstruktion zu erleichtern, nachdem die Maßintegrität sichergestellt wurde. Das Schließpaneel kann dann ausgebaut und unter Verwendung der Hauptkonstruktionshalterungen der Hauptscharnierkomponenten wieder eingebaut werden, wobei die gesamte Scharnieranordnung entweder an dem Schließpaneel oder an der Karosseriekonstuktion verbleibt. Diese Methode ermöglicht nicht das Schweißen, Nieten oder Bonden der Türkomponente an dem Schließpaneel oder der Karosseriekomponente an der Karosseriekonstruktion. Außerdem ist es erforderlich, dass die Unversehrtheit der Lackierung auf dem Schließpaneel oder der Karosseriekonstruktion während des Entfernens des Schließpaneels verletzt wird.
Eine zweite bekannte Ausführungsform verwendet eine entweder für die Türkomponente oder für die Karosseriekomponente des Scharniers zweistückige Konstruktion. Diese Methode ermöglicht das Entfernen der Tür von dem Fahrzeug ohne die Verwendung der Hauptkonstuktionshalterungen. Nach dem Lackieren des Fahrzeugs wird entweder eine zweistückige Türkomponente oder eine zweistückige Karosseriekomponente zerteilt, indem ein oder mehrere zweite Halterungen mit Gewinde entfernt werden. Es ist üblich, einen Abschnitt oder Teil der zusätzlichen Komponente zu verwenden, um über einer Erstreckung des Scharnierstiftes montiert zu werden, um so den Wiedereinbau zu erleichtern, indem eine Möglichkeit geschaffen wird, um vorübergehend die Schließkomponente in einer nahegelegenen Position zu halten, bevor die zweiten Halterungen mit Gewinde montiert werden. Diese dreistückige Konstruktion verursacht im Vergleich zu einer üblichen Scharnierausbildung mit zwei Elementen erhebliche Kosten und Aufwand; außerdem ist die Tauchlichkeit, maßgenau die anfängliche Einbaulage während des Wiedereinbaus des Schließpaneels wieder herzustellen, etwas begrenzt.
Eine dritte bekannte Ausführungsform verwendet einen auskragenden Scharnierstift, der es ermöglicht, die Türkomponente leicht mit der Karosseriekomponente des Scharniers ineinander zu verschachteln. Die Türkomponente umfasst eine Drehbuchse geeigneter Größe, die mit dem vertikalen, an der Karosseriekomponente befestigten, auskragenden Scharnierstift zusammenwirkt, um sicherzustellen, dass die Positionstoleranz der montierten Tür und der Karosseriekomponenten genau eingehalten wird. Eine Klemme, Mutter oder eine vergleichbare mechanische Vorrichtung hält die Türkomponente auf dem Scharnierstift und eine horizontale Lagerfläche zwischen den zwei Komponenten überträgt die vertikalen Belastungen. Diese Anordnung mit einem auskragenden Scharnierstift wird als einfach aufgehängt bezeichnet; sie überträgt sämtliche eingeleiteten Biegemomente direkt auf den Scharnierstift. Dies verhält sich im Gegensatz zu einer doppelt aufgehängten Anordnung, die einen einfach gelagerten Scharnierstift verwendet, der sich durch zwei Stützen der geerdeten Scharnierkomponenten erstreckt und sämtliche Biegemomentbeanspruchungen zweischnittig als lineare Kräftepaare überträgt. Das einfach aufgehängte, verschachtelte Tür- und Karosseriekomponentenscharnier ermöglicht einen exakten maßgenauen Wiedereinbau des Schließpaneels, jedoch ist es in konstruktiver Hinsicht einer doppelt aufgehängten Anordnung unterlegen.
Eine weitere typische Scharnieranordnung wird beispielsweise in der FR-A-26 57 112 offenbart. Diese Scharnieranordnung umfasst eine Karosseriekomponente mit zwei kurzen Scharnierstiften, die auf deren Flügel aufgeschweißt sind. Die Türkomponente dieser Scharnieranordnung umfasst zylindrische Vorsprünge, welche über die Scharnierstifte der Karosseriekomponente passen. Die zylindrischen Vorsprünge verlängern die Durchgangslöcher der Türkomponente und stellen eine Möglichkeit zur Verfügung, um die zylindrischen Vorsprünge an den Stiften mittels elastischer Klammern zu arretieren, welche sich durch Öffnungen in den zylindrischen Vorsprüngen in Schlitze hineinerstrecken. Sobald dieses Scharnier zusammengebaut ist, kann die Türkomponente und die Karosseriekomponente jedoch nicht mehr auseinandergebaut werden, da beide Komponenten unlösbar miteinander mittels des Vorsprungs verbunden sind, welcher mehrere Zähne aufweist, um eine lösbare Befestigung zu verhindern, da sie in gewissen Schlitze einschappen oder bzw. auf der Oberfläche der Flügel aufliegen, so dass die Türkomponente und die Karosseriekomponente in einer nicht lösbaren Art und Weise miteinander verrasten.
ALLGEMEINE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
Es wäre somit vorteilhaft, eine Scharnieranordnung zu schaffen, bei welcher die Türkomponente und die Karosseriekomponente leicht voneinander getrennt werden können, nachdem das Schließpaneel korrekt eingepasst und konstruktiv mit dem Fahrzeug verbunden wurde. Außerdem wäre es eine deutliche Verbesserung gegenüber dem bekannten Stand der Technik, wenn das Trennungsverfahren eine exakte, maßgenaue Wiederherstellung der anfänglichen Einbaulage während der Wiederbefestigung der zwei Komponenten ermöglichen würde, wobei eine vollständig bauliche, doppelt aufgehängte Drehverbindung geschaffen wird.
Gemäß einem Aspekt der Erfindung umfasst ein Kraftfahrzeugscharnier, das geeignet ist, eine lösbare Verbindung eines Schließpaneels an einer Karosseriekonstruktion zu ermöglichen, eine Türkomponente mit oberen und unteren Türkomponentendreharmen, wobei die Türkomponente geeignet ist, an einem Fahrzeugschließpaneel befestigt zu werden; eine Karosseriekomponente, die obere und untere Karosseriekomponentendreharme umfasst, wobei die Karosseriekomponente geeignet ist, an einer Fahrzeugkarosserie angebracht zu werden; eine gemeinsame Drehachse, um die sich die Türkomponente und die Karosseriekomponente relativ zueinander drehen können; einen zylindrischen Vorsprung, der geeignet sind, koaxial mit der Drehachse ausgerichtet zu sein und der konstruktiv an dem oberen Dreharm der Karosseriekomponente befestigt ist und sich oberhalb davon erstreckt; so dass die Türkomponente geeignet ist, sich mit der Karosseriekomponente zu verzahnen, wobei das Karosserieschließteil und die Karosserie mittels einer zylindrischen Außenlagerfläche auf dem zylindrischen Vorsprung im Verhältnis zueinander ausgerichtet werden, und so dass die Türkomponente geeignet ist, in der Baugruppe mittels eines Scharnierstiftes gehalten zu werden, der geeignet ist, sich durch beide Dreharme beider Scharnierkomponenten hindurch zu erstrecken, um eine vollständig konstruktive, doppelt eingehängte Drehverbindung zu schaffen.
Weitere Aspekte der Erfindung:

(1) Die Türkomponente umfasst eine obere Drehlagerbuchse, die ausgestaltet ist, um genau über die zylindrische Außenlagerfläche des zylindrischen Vorsprungs zu passen, so dass die Lagetoleranz der zusammengebauten Tür- und Karosseriekomponenten während der Wiederbefestigung des Karosserieschließteils, nachdem das Karosserieschließteil nach dem Lackiervorgang entfernt wurde, genau eingehalten wird.
(2) Der zylindrische Vorsprung weist einen Innengewindeabschnitt auf, der mit einem Außengewindeabschnitt des Scharnierstiftes zusammenwirkt, um für den Scharnierstift ein sicheres Arretiermittel zur Verfügung zu stellen.
(3) Der zylindrische Vorsprung weist eine maschinell bearbeitete Komponente auf, die in den Dreharm der Karosseriekomponente mittels Schweißens, Klebens, Materialstauchens oder ähnlicher mechanischer Befestigungsmethoden gehalten wird.
(4) Der zylindrische Vorsprung ist aus dem Material des Dreharms der Karosseriekomponente herausgeformt.
(5) Der zylindrische Vorsprung weist eine glatte Innenbohrung auf, die geeignet ist, mit einem körperlichen Außenmerkmal auf dem Scharnierstift zusammenzuwirken, um ein sicheres Arretiermittel für den Scharnierstift zur Verfügung zu stellen, sobald er während des Wiedereinbaus des Karosserieschließteils endgültig eingepasst wurde.
(6) Das körperliche Außenmerkmal auf dem Scharnierstift ist eine Rändel, eine Nut oder ein ähnliches Anschlussmerkmal.
(7) Die zylindrische Außenlagerfläche auf dem zylindrischen Vorsprung umfasst einen leichten Konus, der parallel zu der Drehachse verläuft, um dazu beizutragen, die Trennkräfte, die erforderlich sind, um die Scharnierkomponenten zu trennen, zu verringern.

KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
1 ist eine perspektivische Darstellung eines Paares der erfindungsgemäßen Scharnieranordnungen in einer typischen Einbausituation bei einem Kraftfahrzeug;
2 ist eine perspektivische Ansicht der erfindungsgemäßen Scharnieranordnung in einem voll zusammengebauten Zustand;
3 ist eine perspektivische Explosionsdarstellung der Komponenten der erfindungsgemäßen Scharnieranordnung;
4 ist eine Schnittansicht der erfindungsgemäßen Scharnieranordnung durch die Mittellinie des Scharnierstiftes hindurch.
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER ERIFNDUNG
Unter Bezugnahme auf die 1, 2 und 3 ist eine Türscharnieranordnung im Wesentlichen aus einer Türkomponente (2) und einer Karosseriekomponente (3) aufgebaut. Die Türkomponente ist mit einer Befestigungsfläche (6) und zwei Dreharmen (7) ausgestattet. Jeder Dreharm enthält eine Drehachsenöffnung (8). In diese Öffnungen sind Buchsen eingepasst, welche für den Scharnierstift (10) eine Lagerfläche bilden. Die Türkomponente ist konstruktiv an einem Schließpaneel (4) über ihre Befestigungsfläche (6) unter Verwendung von Bolzen, Schweißen, Kleben, Nieten oder vergleichbarer Befestigungsmittel angebracht. Die Karosseriekomponente (3) ist mit einer Befestigungsfläche (11) sowie mit zwei Dreharmen (12) ausgestattet. Jeder Dreharm umfasst eine Drehachsenöffnung (13). Die obere Drehachsenöffnung enthält einen zylindrischen Vorsprung 14, der sich oberhalb des Dreharms erstreckt und der starr an dem Dreharm unter Verwendung von Schweißen, Kleben oder einer Art Materialstauchens befestigt ist. Der zylindrische Vorsprung ist ausgebildet, um eine zylindrische Außenlagerfläche (20) zur Verfügung zu stellen, die mit der Achsöffnung für den Scharnierstift koaxial bleibt, und stellt einen Innengewindeabschnitt (15) zur Verfügung, der ebenfalls koaxial mit der Achsöffnung für den Scharnierstift ist. Die Karosseriekomponente (3) ist konstruktiv an der Karosseriekonstruktion (19) über die Befestigungsfläche (11) der Karosseriekomponente unter Verwendung von Bolzen, Schweißen, Kleben, Nieten oder ähnlicher Befestigungsmittel angebracht.
Die Türkomponente (2) verschachtelt sich über die Karosseriekomponente (3) und richtet sich im Verhältnis dazu infolge der zylindrischen Außenlagerfläche (20) des zylindrischen Vorsprungs (14) aus, der mit dem Innendurchmesser der oberen Drehbuchse (9) geeigneter Größe zusammenpasst. Die Anordnung wird konstruktiv durch den Scharnierstift (10) vervollständigt, der beide Scharnierkomponenten durch sämtliche Drehöffnungen hindurch überbrückt. Der Scharnierstift (10) wird durch einen Außengewindeabschnitt oder -teil (17) zurückgehalten, welcher mit dem Innengewindeabschnitt (15) des zylindrischen Vorsprungs zusammenwirkt. Die Relativdrehung der zwei Scharnierkomponenten um den Scharnierstift (10) wird durch die obere Drehbuchse (9) und die untere Drehbuchse (16) erleichtert. Diese Buchsen sind starr in die Türkomponente integriert und drehen sich leicht um den Scharnierstift, der starr an der Karosseriekomponente über die Gewindeverbindung befestigt ist.
Strukturelle Beanspruchungen, wie jene, die durch einen Unfall eingeleitet werden, werden zwischen der Scharnierkomponente und der Karosseriekomponente über eine doppelt aufgehängte Anordnung übertragen. Das doppelt aufgehängte Scharnier ermöglicht es, dass sämtliche Biegemomentenbeanspruchungen zweischnittig als lineares Kräftepaar übertragen werden. Dies verringert deutlich die auf den Scharnierstift aufgebrachten Beanspruchungen im Vergleich zu einer auskragenden, einfach aufgehängten Anordnung. Sobald der Scharnierstift endgültig in das Scharnier durch Aufbringen des geeigneten Drehmomentes auf den sechseckigen Kopf (18) oder einer vergleichbaren Werkzeugkopplung eingebaut ist, bringt das System die gleiche strukturelle Leistung wie eine vollständig genietete, doppelt aufgehängte Scharnieranordnung.
Das Entfernen des Schließpaneels nach dem Lackieren wird ermöglicht, indem lediglich die Scharnierstifte losgeschraubt und von der unteren und oberen Scharnieranordnung entfernt werden. Das Schließpaneel kann dann angehoben werden, so dass die oberen Drehbuchsen (9) der Türkomponenten die zylindrischen Vorsprünge (14) freigeben und das Schließpaneel lösen, um von dem Fahrzeug entfernt zu werden. Wenn das Schließpaneel an dem Fahrzeug wieder eingebaut wird, werden die oberen und unteren Türscharnierkomponenten mit den Karosseriekomponenten ausgerichtet, indem die oberen Drehbuchsen (9) in ähnlicher Art und Weise wie die oben beschriebene, gemäß dem Stand der Technik bekannte Ausführungsform mit einem auskragenden Scharnierstift über den zylindrischen Vorsprüngen platziert wird. Die Scharnierstifte (10) werden dann in die Scharniere eingeführt, bis die Außengewindeabschnitte (17) der Scharnierstifte in die Innengewindeabschnitte (15) der zylindrischen Vorsprünge (13) eingreifen. Die Anordnungen werden dann strukturell vervollständigt, indem ein geeignetes Drehmoment auf den sechseckigen Kopf (18) oder eine vergleichbare Werkzeugkopplung aufgebracht wird. Das vervollständigte Scharnier ist in der 4 dargestellt. Auf diese Weise gewährleistet das Scharnier die Einfachheit bei der Entfernung und beim Wiedereinbau der aus dem Stand der Technik bekannten Ausführungsform mit einem auskragenden Scharnierstift, beseitigt aber jedoch die damit einhergehenden strukturellen Nachteile.

Claims

Kraftfahrzeugscharnier, das geeignet ist, ein Karosserieschließteil (4) an einer Karosserie (19) lösbar zu befestigen, wobei das Kraftfahrzeugscharnier umfasst: (a) eine Türkomponente (2) mit oberen und unteren Türkomponentendreharmen (7), wobei die Türkomponente geeignet ist, an einem Fahrzeugkarosserieschließteil (4) befestigt zu werden; (b) eine Karosseriekomponente (3), die obere und untere Karosseriekomponentendreharme (12) umfasst, wobei die Karosseriekomponente geeignet ist, an einer Fahrzeugkarosserie (1) angebracht zu werden; (c) eine gemeinsame Drehachse, um die sich die Türkomponente (2) und die Karosseriekomponente (3) relativ zueinander drehen können; (d) einen zylindrischen Vorsprung (14), der geeignet ist, koaxial mit der Drehachse ausgerichtet zu sein und der konstruktiv an dem oberen Dreharm (12) der Karosseriekomponente (3) befestigt ist und sich oberhalb davon erstreckt; so dass die Türkomponente (2) geeignet ist, sich mit der Karosseriekomponente (3) zu verzahnen, wobei das Karosserieschließteil (4) und die Karosserie (19) mittels einer zylindrischen Außenlagerfläche (20) auf dem zylindrischen Vorsprung (14) im Verhältnis zueinander ausgerichtet werden, und so dass die Türkomponente (2) geeignet ist, in der Baugruppe mittels eines einzelnen Scharnierstiftes (10) gehalten zu werden, der geeignet ist, sich durch beide Dreharme (7, 12) beider Scharnierkomponenten (2, 3) hindurch zu erstrecken, um eine vollständig konstruktive, doppelt eingehängte Drehverbindung zu schaffen.
Kraftfahrzeugscharnier gemäß Anspruch 1, wobei die Türkomponente (2) eine obere Drehlagerbuchse (9) umfasst, die ausgestaltet ist, um genau über die zylindrische Außenlagerfläche (20) des zylindrischen Vorsprungs (14) zu passen, so dass die Lagetoleranz der zusammengebauten Tür- und Karosseriekomponenten (2, 3) während der Wiederbefestigung des Karosserieschließteils (4), nachdem das Karosserieschließteil (4) nach dem Lackiervorgang entfernt wurde, genau eingehalten wird.
Kraftfahrzeugscharnier gemäß Anspruch 1 oder 2, wobei der zylindrische Vorsprung (14) einen Innengewindeabschnitt (15) aufweist, der mit einem Außengewindeabschnitt (17) des Scharnierstifts (10) zusammenwirkt, um für den Scharnierstift (10) ein sicheres Arretiermittel zur Verfügung zu stellen.
Kraftfahrzeugscharnier gemäß einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei der zylindrische Vorsprung (14) eine maschinell bearbeitete Komponente aufweist, die in dem Dreharm (12) der Karosseriekomponente (3) mittels Schweißens, Klebens, Materialstauchens oder ähnlicher mechanischer Befestigungsmethoden gehalten wird.
Kraftfahrzeugscharnier gemäß einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei der zylindrische Vorsprung (14) aus dem Material des Dreharms (12) der Karosseriekomponente (3) herausgeformt ist.
Kraftfahrzeugscharnier gemäß einem der Ansprüche 1, 2, 4 oder 5, wobei der zylindrische Vorsprung (14) eine glatte Innenbohrung aufweist, die geeignet ist, mit einem körperlichen Außenmerkmal auf dem Scharnierstift (10) zusammenzuwirken, um ein sicheres Arretiermittel für den Scharnierstift (10) zur Verfügung zu stellen, sobald er während des Wiedereinbaus des Karosserieschließteils endgültig eingepasst wurde.
Kraftfahrzeugscharnier gemäß Anspruch 6, wobei das körperliche Außenmerkmal auf dem Scharnierstift (10) eine Rändel, eine Nut oder ein ähnliches Anschlussmerkmal ist.
Kraftfahrzeugscharnier gemäß einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei die zylindrische Außenlagerfläche (20) auf dem zylindrischen Vorsprung (14) einen leichten Konus umfasst, der parallel zu der Drehachse verläuft, um dazu beizutragen, die Trennkräfte, die erforderlich sind, um die Scharnierkomponenten (2, 3) zu trennen, zu verringern.