Scharnierlösungen in der Automobilindustrie: Ein Überblick!

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Scharniere werden zur Bewegung der Türen in verschiedenen Systemen von Haus- bis zu Autotüren verwendet. Sie ermöglichen das Öffnen und Schließen von Drehflügeltüren aller Art. Im Allgemeinen werden die Scharniere dabei entweder geschweißt oder mit einem Mutter-Bolzen-System am Rahmen des jeweiligen Systems befestigt. Diese Verbindung ist dauerhaft und kann in weiterer Folge nur mit großem Aufwand wieder getrennt werden.

Die Scharniere von Autotüren sind essenzielle Komponenten des Türhalterungssystems, welches die Tür mit der Karosserie des Fahrzeugs verbindet. Ihre Aufgabe ist es einerseits, die Tür trotz aller Alltagsbelastungen in ihrer exakten Position zu halten, um dauerhaft ein problemloses Ein- und Aussteigen zu ermöglichen. Andererseits müssen sie diese im Falle eines seitlichen Aufpralls oder eines Überschlags im Rahmen halten. Sprich, starken Kräften widerstehen können.

Scharnierlösungen in der Automobilindustrie

Während der Forschungs- und Entwicklungsphase eines Kfz-Türscharniers finden eine Reihe von Test- und Zulassungsverfahren statt, um dessen Zuverlässigkeit zu gewährleisten. Je nach den Anforderungen des Herstellers (OEM) können dabei verschiedene Arten von Funktionsprüfungen durchgeführt werden.

Elektro Coupe XXL Fluegeltueren DeLorean Alpha5 2022 11

So wird zum Beispiel bei einer von diesen bei maximaler Öffnung der Autotür eine bestimmte Kraft auf das neu entwickelte Türscharnier ausgeübt. Falls es dieser standhalten kann, gilt das Design als serienreif. Ist das Ergebnis gegenteilig, müssen weitere Optimierungen vorgenommen werden. Ein Scharniersystem für eine Autotür besteht aus zwei Scharnieren für jede Tür, einem oberen und einem unteren. Herkömmliche Modelle setzen sich dabei aus vier Teilen zusammen:

  1. Einem festen Teil an der Fahrzeugkarosserie,
  2. einem beweglichen Teil an der Tür,
  3. einem Bolzen zur Verbindung der festen und beweglichen Komponenten
  4. sowie einem Kunststoffstopper zur Verringerung des Geräusches beim Öffnen und Schließen der Tür.

Traditionell werden diese Bauteile aus Baustahl im Schmiedeverfahren hergestellt. In jüngerer Zeit sind in der Fahrzeugindustrie jedoch Leichtbaukonzepte in den Vordergrund gerückt, insbesondere im Hinblick auf wirtschaftliche und ökologische Nachhaltigkeit.

Die Verwendung leichterer Materialien soll den Kraftstoffverbrauch und dadurch in weiterer Folge die Umweltbelastung senken. Unter diesen Werkstoffen zeichnen sich primär Aluminiumlegierungen aus, welche hervorragende mechanische Eigenschaften und eine hohe spezifische Festigkeit besitzen.

Verschiedene Arten von Scharnieren im Fahrzeugbau

Aufbauend auf diesem Basissystem gibt es verschiedene Scharnierlösungen in der Automobilindustrie, die wir Ihnen im Folgenden etwas genauer vorstellen wollen.

Scharniere für den verdeckten Einbau

In der Regel werden Scharniere in Autotüren verdeckt eingebaut. Ein verdecktes Scharnier ist ein solches, das bündig in der Tür sitzt und somit seine Position verdeckt. Der Zweck des verdeckten (oder unsichtbaren) Scharniers ist es, ein ästhetisch ansprechendes und durchgängiges Erscheinungsbild zu erzielen.

Federscharniere

Ein Federscharnier (auch bekannt als selbstschließende Scharniere oder Türschließerscharniere) ist ein Scharnier, das mit einer Feder ausgestattet ist und die Tür automatisch aus einer geöffneten Position heraus schließt. Es gibt einfach gefederte und doppelt gefederte Modelle.

Federscharniere E1665048924751

Die Schließkraft des Federmechanismus kann eingestellt werden, wodurch sich die Tür langsamer oder schneller schließt. Wie viel Spannung benötigt wird, hängt vom Gewicht der Tür und der gewünschten Schließgeschwindigkeit ab. Bei Autotüren rastet ein Federscharnier üblicherweise in der am weitesten geöffneten Position ein und muss vor dem Schließen manuell gelöst werden.

Drehmomentscharniere

Drehmomentscharniere (auch Reibungsscharniere genannt) bieten der Drehbewegung des Scharniers selbst Widerstand, so dass sie dazu geeignet sind, Deckel, Türen, Blenden oder Display-Geräte über einen längeren Zeitraum in einem bestimmten Winkel zu halten. Friktionsscharniere können ihre Position sogar dann beibehalten, wenn eine Kraft auf sie ausgeübt wird. Sie werden deshalb auch als Free-Stop-Scharniere bezeichnet. Der für diese Eigenschaft verantwortliche Widerstand ergibt sich durch Reibungskräfte, welche im Inneren des Scharniers aufgebaut werden. Zur Erzeugung der Reibung kommen unterschiedliche Mechanismen zur Anwendung, weshalb es auch verschiedene Arten von Drehmomentscharnieren. Die wichtigsten sind der Scheiben-, Rollen-, Fragezeichen- sowie der konische Typ. Zusätzlich haben wir von Reell unsere eigene patentierte Lösung als fünfte Option entwickelt.

Free Stop Scharnier Drehmomentscharnier 1 E1665049088536

Diese Art von Scharnieren hat sich in der Automobilindustrie sowie in einer Vielzahl von kommerziellen und industriellen Einsatzgebieten aufgrund ihrer gleichzeitig hohen Zweckmäßigkeit wie auch Haltbarkeit durchgesetzt. Je nach Typ, Format und verwendeten Bauteilen gibt es große Unterschiede in der Belastbarkeit zwischen den unterschiedlichen Modellen von Drehmomentscharnieren. Zusätzlich weisen die meisten von diesen eine gewisse Variabilität auf. Sprich, sie halten innerhalb eines bestimmten Bereichs und nicht an einem bestimmten Punkt. Deshalb finden Sie fast immer ein ±-Symbol neben den diesbezüglichen Herstellerangaben.

Dabei handelt es sich jedoch nicht um die Eigenheiten des jeweiligen Herstellers, sondern vielmehr um einen unvermeidlichen Nebeneffekt des Herstellungsprozesses von Drehmomentscharnieren. Deswegen ist es wichtig, den jeweiligen Anwendungsbereich genau zu berechnen, um sicherzustellen, dass das Scharnier trotz dieser Abweichungen ordnungsgemäß funktioniert.

Dahingehend ist es wichtig, ein Modell zu wählen, das zwar über, jedoch nahe an der Untergrenze liegt. Liegt es unterhalb von dieser, ist nicht gewährleistet, dass das Scharnier die Tür oder Klappe in der vorgesehenen Position hält. Liegt es zu weit oberhalb des unteren Grenzwerts, wird das bewegliche Teil sehr starr und lässt sich nur schwer bewegen. Je nach Bauart und Funktionsprinzip unterscheidet man verschiedene Typen von Drehmomentscharnieren.

Scharniere mit einseitigem Drehmoment

Einweg-Drehmomentscharniere weisen eine Reibung auf, die nur in eine Richtung wirkt. Diese Eigenschaft erleichtert das Öffnen und Heben, während gleichzeitig die Funktion des freien Anschlags erhalten bleibt. Eine einfache Lösung für nicht allzu anspruchsvolle Anwendungsgebiete.

Scharniere mit einstellbarem Drehmoment

Einstellbare Drehmomentscharniere ermöglichen, das auf das Scharnier ausgeübte Drehmoment einzustellen. Dies kann bei der Feineinstellung von Drehmomentscharnieren sehr nützlich sein, um das Bediengefühl so angenehm wie möglich zu gestalten. Der Schwachpunkt von diesem Scharniertyp ist allerdings, dass er durch Materialermüdung relativ schnell an Kraft verliert, wodurch er für Bereiche mit hoher Beanspruchung nicht geeignet ist.

Rastscharniere (Arretierbares Drehmomentscharnier)

Rastscharniere können in verschiedenen vorgegebenen Positionen festgestellt werden und gewährleisten somit, dass Türen oder Klappen sicher geöffnet bleiben. Je nach Modell hat das Scharnier mit Arretierung eine unterschiedliche Anzahl vordefinierter Rasten. Ebenfalls abhängig vom jeweiligen Modell ist das Drehmoment, das benötigt wird, um den Rastpunkt des Scharniers zu überwinden und so die Arretierung wieder zu lösen. Der Nachteil von arretierbaren Friktionsscharnieren ist natürlich, dass das Feststellen lediglich in den vorgegebenen Winkeln möglich ist.

Rastscharnier

Scharniere mit stufenloser Haltefunktion

Ein solches Scharnier besteht aus einem Lagerteil, das einen drehgesicherten Lagerbolzen trägt. Sowie aus einem auf dem Lagerbolzen schwenkbar gelagerten Scharnierteil, dessen Schwenkbewegung durch eine in das Schwenklager des Scharnierteils integrierte Halterung gesteuert wird. Diese dient als Wälzlager zwischen Lagerbolzen und Scharnierteil. Das Wälzlager wiederum weist üblicherweise eine einstellbare Vorspannung auf. Durch diese vorbestimmte Haltekraft ist das Feststellen in einer beliebigen Schwenkposition möglich. Das macht diesen Scharniertyp in der Anwendung überlegen gegenüber den zuvor genannten Varianten.

Deshalb setzen wir von Reell ausnahmslos auf Drehmomentscharniere mit stufenloser Haltefunktion. Die patentierte ReellTorq®-Clip-Technologie sorgt dabei nicht nur für ein leichtgängiges, präzises Handling, sondern ist zusätzlich praktisch verschleißfrei. Unsere hochpräzisen Reibungsscharniere sind in zahlreichen Größen und Ausführungen mit einer maximalen Belastbarkeit von bis zu 11,30 Nm erhältlich. Sollten Sie noch Fragen zu unseren innovativen Scharnierlösungen für die Automobilindustrie haben, dann nehmen Sie am besten heute noch Kontakt mit uns auf. Wir freuen uns auf Ihre Nachricht.

ReellTorq® Clip Technologie

Das war es natürlich längst noch nicht gewesen!

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