[0001] 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.
[0002] 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.
[0003] Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Scharnier für Kraftfahrzeuge derart
weiterzubilden, dass auf herstellungstechnisch günstige Weise ein sicheres und langzeitstabiles
Verschwenken eines Bauteils ermöglicht wird.
[0004] Zur Lösung dieser Aufgabe ist die Erfindung in Verbindung mit dem Oberbegriff des
Patentanspruchs 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.
[0005] 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 Gelenkkörper
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.
[0006] 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.
[0007] 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.
[0008] 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.
[0009] Nach einer Weiterbildung der Erfindung weisen eine Anzahl von Hohlkammern gegenüberliegend
eine kurze Wand und eine lange Wand auf, die sich im wesentliche 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.
[0010] 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.
[0011] Weitere Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den weiteren Unteransprüchen.
[0012] Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nachfolgend anhand der Zeichnungen näher
erläutert.
Es zeigen:
[0013]
- Figur 1
- eine perspektivische Darstellung eines Scharniers mit einem wabenförmig ausgestalteten
Gelenkteil,
- Figur 2
- eine perspektivische Darstellung des Scharniers gemäß Figur 1 von einer gegenüberliegenden
Seite aus gesehen,
- Figur 3
- eine Draufsicht auf das erste Gelenkteils des Scharniers und
- Figur 4
- einen Längsschnitt durch das Scharnier.
[0014] 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.
[0015] 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.
[0016] 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.
[0017] 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 Befestigungschraube
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.
[0018] 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.
[0019] zur Erhöhung der mechanischen Festigkeit des ersten Gelenkteils 2 sind eine Mehrzahl
von Hohlkammern 18 vorgesehen, 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.
[0020] 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.
[0021] 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.
[0022] 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.
[0023] 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.
[0024] 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.
[0025] 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.
[0026] 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.
[0027] 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.
[0028] 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.
1. Scharnier für Kraftfahrzeuge, insbesondere für Heckklappen, mit einem ersten Gelenkteil
und einem zweiten Gelenkteil, die um eine Drehachse schwenkbar zueinander gelagert
sind, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Gelenkteil (2) als ein eine sickenfreie Außenkontur (32) aufweisender dreidimensionaler
Gelenkkörper ausgebildet ist, der eine Mehrzahl von senkrecht zur Drehachse (D) verlaufende
Hohlkammern (18, 18') aufweist.
2. Scharnier nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die in der Montagestellung des Scharniers (1) sichtbare Außenkontur (32) des Gelenkkörpers
(2) eine stetig verlaufende Fläche (15, 33, 34, 35, 36) bildet.
3. Scharnier nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Hohlkammern (18, 18') im Querschnitt polygonförmig ausgebildet sind und dass
sich die Hohlkammern (18, 18') in mindestens einem Kreisring oder in mindestens einem
Kreisringausschnitt (29, 30, 31) um eine parallel zu den Hohlkammern (18, 18') verlaufende
Mittelachse (M) verteilt angeordnet sind.
4. Scharnier nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass eine Anzahl von Hohlkammern (18, 18') des Gelenkkörpers (2) gegenüberliegende Seitenwände
(22) aufweist, die radial zu der Mittelachse (M) verlaufen.
5. Scharnier nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass eine Anzahl von Hohlkammern (18, 18') eine kurze Wand (23) und eine gegenüberliegende
lange Wand (24) aufweisen, die im Wesentlichen bogenförmig oder geradlinig in Umfangsrichtung
um die Mittelachse (M) verlaufen.
6. Scharnier nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Abstand (A1) zwischen den gegenüberliegenden seitenwänden (22) einerseits und/oder
der Abstand (A2) zwischen der kurzen Wand (23) und der langen Wand (24) andererseits
größer ist als eine Wandstärke (w), der sich zwischen zwei benachbarten Hohlkammern
(18, 18') ausbildenden massiven Streben (25) des Gelenkkörper (2) erstreckt.
7. Scharnier nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass eine Anzahl von Hohlkammern (18, 18') zumindest auf einer der Drehachse (D) zugewandten
Stirnseite (20) geschlossen ausgebildet ist.
8. Scharnier nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Gelenkkörper (2) einen Fortsatzabschnitt (17) aufweist, der als ein massiver
Drehachsenabschnitt (26) fest mit einer ersten Lagerschale (5) einer Drehlager-Einlegeeinheit
verbunden ist, wobei die erste Lagerschale (5) an einer Lagerfläche gleitend an einer
Lagerfläche einer zweiten Lagerschale (6) der Drehlager-Einlegeeinheit anliegt und
wobei die zweite Lagerschale (6) fest mit dem zweiten Gelenkteil (3) verbunden ist.
9. Scharnier nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Lagerschale (5) und die zweite Lagerschale (6) jeweils hutförmig ausgebildet
sind, wobei ein umlaufender Außenrand (7) der ersten Lagerschale (5) und/oder der
zweiten Lagerschale (6) in radialer Richtung erhaben zu einer benachbarten Wandung
(8) des Gelenkkörpers (2) bzw. einer benachbarten Wandung (9) des zweiten Gelenkteils
(3) angeordnet sind, derart, dass das Scharnier (1) nach Einlegen der ersten Lagerschale
(5) und der zweiten Lagerschale (6) in eine Form in einem einzigen Arbeitsschritt
durch Druckgießen herstellbar ist.
10. Scharnier nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Hohlkammern (18, 18') mittels eines eine Mehrzahl die Kontur von der Hohlkammern
(18, 18') vorgebenden Zapfen aufweisenden Werkzeugschiebers ausformbar sind.
11. Scharnier nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekenntzeichnet, dass mindestens eine Hohlkammer (18') vorgesehen ist, die sich von einer ersten Flachseite
(11) des Gelenkkörpers (2) bis zu dem Fortsatzabschnitt (17) in einem zu der Drehachse
(D) nahen Bereich erstreckt.
12. Scharnier nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass der Gelenkkörper (2) an der dem Fortsatzabschnitt (17) abgewandten ersten Flachseite
(11) durch Kleben oder Schweißen mit einem Karosserieteil des Fahrzeugs verbindbar
ist.
13. Scharnier nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Mittelachse (M) die Achse einer Zentralbohrung (12) bildet, in der ein Befestigungselement
(13) zum kraftschlüssigen Verbinden des Gelenkkörpers (2) mit einem Karosserieteil
des Fahrzeugs gelagert ist.