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Die
Erfindung betrifft ein Scharnier für eine Fahrzeugklappe nach
dem Oberbegriff des Anspruchs 1, umfassend ein an einem von Fahrzeugrahmen
und Fahrzeugklappe angeordnetes erstes Scharnierteil, ein an dem
anderen von Fahrzeugrahmen und Fahrzeugklappe angeordnetes zweites Scharnierteil,
ein das erste Scharnierteil und das zweite Scharnierteil koppelndes
Viergelenk mit einem ersten Lenker und einem zweiten Lenker, die beide
jeweils schwenkbar an dem ersten Scharnierteil und schwenkbar an
dem zweiten Scharnierteil angelenkt sind, einen an einem von dem
ersten Scharnierteil und dem zweiten Scharnierteil schwenkbar angeordneten
ersten Hebel, und einen den ersten Hebel beaufschlagenden Kraftspeicher.
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DE 197 12 382 C1 zeigt
ein Scharnier für eine
Fahrzeugklappe, bei dem ein erstes Scharnierteil an einem Fahrzeugrahmen
und ein zweites Scharnierteil an einer Fahrzeugklappe angeordnet ist,
wobei das erste Scharnierteil und das zweite Scharnierteil mittels
eines Viergelenks schwenkbar miteinander verbunden sind. Das Viergelenk
weist einen ersten und einen zweiten Lenker auf, wobei jeder der
beiden Lenker jeweils schwenkbar an dem ersten Scharnierteil und
dem zweiten Scharnierteil angeordnet sind. An dem zweiten Scharnierteil
ist ein erster Hebel mit einem ersten Gelenk schwenkbar verbunden,
wobei der Hebel ein zweites Gelenk aufweist, an dem eine Gasfeder
angelenkt ist, die mit einem zweiten Ende an dem ersten Scharnierteil
festgelegt ist. Der Hebel weist eine Abstützung mit dem ersten Lenker
des Viergelenks auf. Nachteilig bei dieser Art von Scharnieren ist
die Tatsache, dass die durch die Gasfeder eingeleitete Kraft lediglich
zur Öffnung
des Scharniers vorgesehen ist. Ist das die Fahrzeugklappe in geöffneter
Stellung, so ist zum Schließen
der Fahrzeugklappe aus dieser Stellung eine relativ große Kraft
notwendig, da die Fahrzeugklappe aus einer festgelegten Stellung
heraus verschwenkt werden muss. Durch den an dem zweiten Scharnierteil angeordneten
Hebel ist jedoch eine Krafteinleitung in das Scharnier zum Unterstützen der
Schließbewegung nicht
möglich.
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DE 198 46 600 A1 zeigt
ein Scharnier für eine
Fahrzeugklappe, bei dem ein erstes Scharnierteil an dem Fahrzeugrahmen
und ein zweites Scharnierteil an der Fahrzeugklappe angeordnet ist,
wobei das erste Scharnierteil und das zweite Scharnierteil mittels
eines Viergelenks, das einen ersten Lenker und einen zweiten Lenker
umfasst, schwenkbar miteinander verbunden sind. Der erste Lenker
und der zweite Lenker sind jeweils an dem ersten Scharnierteil und
dem zweiten Scharnierteil schwenkbar angeordnet. Eine Gasdruckfeder
ist mit einem ersten Ende an dem ersten Scharnierteil und mit einem zweiten
Ende an dem zweiten Scharnierteil angeordnet. An dem an dem Fahrzeugrahmen
angeordneten Scharnierteil ist eine V-förmige Blattfeder vorgesehen,
die mit einer an dem zweiten Scharnierteil angeordneten Rolle in
Eingriff steht. In einer geschlossenen Position des Scharniers ist
die V-förmige
Blattfeder vollständig
von der Rolle zusammengedrückt. Beim Öffnen der
Fahrzeugklappe erzeugt die Blattfeder auf die Rolle eine aufwärts gerichtete
Kraft und bewirkt somit, dass die Fahrzeugklappe geöffnet wird,
wobei die Rolle über
die Blattfeder zu einem freien Ende rollt und die aufwärts gerichtete
Kraft während
der Öffnung
der Fahrzeugklappe vermindert wird. Bei einem bestimmten Öffnungswinkel
der Fahrzeugklappe, in dem die Kraft der V-förmigen Blattfeder zu gering
ist, um die Öffnungsbewegung zu
unterstützten, übernimmt
die Gasdruckfeder die Unterstützung
der Öffnungsbewegung
der Klappe.
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US 5,788,312 A zeigt
ein Scharnier für
eine Fahrzeugklappe, bei dem ein erstens Scharnierteil an einer
Fahrzeugklappe und ein zweites Scharnierteil an einem Fahrzeugrahmen
angeordnet sind. Das erste Scharnierteil und das zweite Scharnierteil
sind mittels eines Scharnierstifts schwenkbar miteinander verbunden.
An dem ersten Scharnierteil ist ein Federelement angeordnet das
mit einem weiteren Ende an dem Fahrzeugrahmen befestigt ist, so
dass das erste Scharnierteil und das zweite Scharnierteil mittels
des Federelements gekoppelt sind.
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DE 201 189 61 U1 zeigt
ein Scharnier für eine
Fahrzeugklappe, bei dem ein erstes Scharnierteil an einer Fahrzeugklappe
und ein zweites Scharnierteil an einem Fahrzeugrahmen angeordnet
sind. Das erste Scharnierteil und das zweite Scharnierteil sind
mittels eines Scharnierstifts schwenkbar miteinander verbunden.
Das erste Scharnierteil weist eine U"förmige
Bauform auf, wobei an einem ersten Schenkel des U die Fahrzeugklappe
und an einem zweiten Schenkel des U das zweite Scharnierteil schwenkbar
angeordnet ist. An dem Bogen des U-förmigen, ersten Scharnierteils
ist ein Federelement angeordnet, das mit einem zweiten Ende mit
einer Kraftquelle verbunden ist. Beim Öffnen der Fahrzeugklappe springt
diese unter Beaufschlagung durch das Federelementes auf und die
Fahrzeugklappe öffnet
sich je nach Auslegung des Federelements. In der ganz geöffneten
Stellung der Fahrzeugklappe wird das Federelement mittels der Kraftquelle entlastet,
so dass zum Schließen
der Fahrzeugklappe eine geringe, nicht gegen das Federelement gerichtete
Kraft notwendig ist.
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DE 101 179 35 A1 zeigt
ein Scharnier für eine
Fahrzeugklappe, wobei ein erstes Scharnierteil an eine Fahrzeugklappe
angeordnet ist, das über
einen Scharnierstift mit einem an einem Fahrzeugrahmen angeordneten
zweiten Scharnierteil schwenkbar verbunden ist. An dem zweiten Scharnierteil
ist über einen
U-förmigen
Fortsatz eine Öffnungseinheit
angeordnet, die eine über
einen Elektromotor angetriebene Spindel aufweist, die in einer Spindelmutter
angeordnet ist.
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Es
ist die Aufgabe der Erfindung, ein Scharnier für eine Fahrzeugklappe nach
dem Oberbegriff des Anspruchs 1 anzugeben, das ein sicheres, zuverlässiges und
einfaches Öffnen
und Schließen
der Fahrzeugklappe ermöglicht.
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Diese
Aufgabe wird bei dem eingangs genannten Scharnier für eine Fahrzeugklappe
mit den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruchs 1 dadurch gelöst, dass
ein zweiter Hebel an dem anderen von dem ersten Scharnierteil und
dem zweiten Scharnierteil schwenkbar angeordnet ist, und dass der
zweite Hebel mit dem ersten Hebel schwenkbar gekoppelt ist.
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Fahrzeugklappen
von Kraftwagen weisen ein relativ hohes Gewicht auf, so dass eine
große Kraft
benötigt
wird, um die Fahrzeugklappe in der geöffneten Position zu halten.
Um die Fahrzeugklappe aus der geöffneten
Position in Schließrichtung
zu verschwenken, ist eine große
Schließkraft
notwendig. Bei Scharnieren, die über
eines der Lager der Lenker des Viergelenks angetrieben werden, ist
die erforderliche Schließkraft
derart groß,
dass der zum Antrieb notwendige Kraftspeicher entsprechend dimensioniert
sein muss, um ein Verschwenkken der Fahrzeugklappe aus der geöffneten
Position zu ermöglichen.
Um das Verschwenken der geöffneten
Fahrzeugklappe aus der geöffneten
Position auch bei kleineren Kraftspeichern zu ermöglichen,
ist erfindungsgemäß ein zweiter
Hebel vorgesehen, der mit dem ersten Hebel schwenkbar gekoppelt
ist, so dass entsprechend des Hebelverhältnisses zwischen dem ersten
und dem zweiten Hebel die zum Schließen der Fahrzeugklappe notwendige
Kraft reduziert ist und somit ein sicheres und zuverlässiges Schließen der Fahrzeugklappe
zu ermöglichen.
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Überdies
wird erreicht, dass der Kraftspeicher entsprechend klein ausgebildet
sein kann, so dass der gesamte Bauraum für das Scharnier reduziert ist.
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Ferner
wird hierdurch erreicht, dass mittels des Kraftspeichers über den
ersten Hebel und den zweiten Hebel eine Kraft in Öffnungsrichtung
in das Scharnier eingeleitet werden kann, so dass auch die Öffnungsbewegung
der Fahrzeugklappe unterstützt wird.
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In
einer bevorzugten Ausgestaltung weist der erste Hebel einen ersten
Arm und einen zweiten Arm auf, wobei die beiden Arme an der Anlenkung des
ersten Hebels mit dem einen Scharnierteil miteinander gekoppelt
sind. Hierdurch wird erreicht, dass zusätzlich zu dem Hebelverhältnis zwischen
dem ersten Hebel und dem zweiten Hebel ein weiteres Hebelverhältnis, nun
zwischen dem ersten Arm und dem zweiten Arm, vorgesehen ist, so
dass die durch den Kraftspeicher eingeleitete und den ersten Hebel beaufschlagende
Kraft zum Öffnen
der Fahrzeugtür weiter
vorteilhaft auf das zweite Scharnierteil übertragen wird. Durch das Hebelverhältnis wird
die zum Schließen
der Fahrzeugklappe notwendige Kraft, die von außen in das Scharnier eingeleitet
wird, reduziert, so dass der Kraftspeicher vorteilhaft klein ausgebildet
ist. Durch die weitere Reduzierung der zum Schließen der
Fahrzeugklappe notwendige, eingeleiteten Kraft werden zum einen
die Anlenkungslager der Lenker des Viergelenks entlastet und zum
anderen die Lager des ersten Hebels und des zweiten Hebels, so dass
das Schließen
der Fahrzeugklappe weiter gesichert ist. Überdies wird hierdurch erreicht, dass
der Kraftspeicher wenig Energie benötigt, so dass zum Beispiel
ein in dem Fahrzeug vorgesehener Kraftspeicher, zum Beispiel ein
Elektromotor, verwendet wird, ohne dass andere Funktionen des Kraftspeicher
beeinflußt
sind.
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Der
erste Arm und der zweite Arm des ersten Hebels sind zweckmäßig starr
miteinander verbunden, wodurch die Krafteinleitung durch den Kraftspeicher
in das Scharniersystem über
den ersten Hebel auf das Fahrzeugklappenscharnier übertragen
ist. Überdies
wird hierdurch der Herstellungs- und Montageaufwand für den ersten
Hebel reduziert, so wird der Hebel zum Beispiel in einem Herstellungsschritt produziert
und in einem einzigen Montageschritt an dem Scharnierteil schwenkbar
angeordnet.
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Einer
von dem ersten und dem zweiten Lenker des die beiden Scharnierteile
verbindenden Viergelenks ist zweckmäßig ungefähr S-förmig ausgebildet, wodurch die Öffnungsbewegung
der Fahrzeugklappe eine für
den Benutzer leicht zu bedienende Verschwenkungsbahn aufweist.
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Zweckmäßig ist
der erste Lenker als ein kurzer Lenker und der zweite Lenker als
ein langer Lenker ausgebildet, wodurch die Schwenkbewegung der Fahrzeugklappe,
die durch die Geometrie des das erste Scharnierteil und das zweite
Scharnierteil schwenkbar verbindende Viergelenks gegeben ist, entsprechend
der Länge
der beiden Lenker an jeden beliebigen Fahrzeugtyp individuell anpassbar
ist.
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Es
versteht sich, dass auch der erste Lenker als ein langer Lenker
und der zweite Lenker als ein kurzer Lenker ausgebildet sein können.
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Der
Kraftspeicher greift vorteilhaft an dem zweiten Arm des Hebels an,
wobei der erste Arm des ersten Hebels mit dem zweiten Hebel schwenkbar gekoppelt
ist. Hierdurch wird ermöglicht,
dass der Kraftspeicher außerhalb
des Scharniersystems in dem Fahrzeug angeordnet werden kann, so
dass das Scharniersystem vorteilhaft an die Geometrie des Fahrzeugrahmens
und der Fahrzeugklappe angepaßt
werden kann und somit in jeder Art von Fahrzeug einbaubar ist.
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In
einer alternativen Ausgestaltung greift der Kraftspeicher an der
schwenkbaren Anlenkung des ersten Hebels mit dem einen Scharnierteil
an, wodurch die Krafteinleitung unmittelbar eine Drehbewegung des
ersten Hebels bewirkt, die durch den zweiten Hebel und die damit
verbundene Übersetzung
auf die Fahrzeugklappe übertragen
wird.
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Zweckmäßigerweise
ist der Kraftspeicher an dem ersten Scharnierteil angeordnet, wodurch
der Einbauraum für
den Kraftspeicher reduziert ist. Der Kraftspeicher ist zweckmäßig zumindest
teilweise in einem Wasserkanal des Fahrzeugs angeordnet, wodurch
der Kraftspeicher keinen zusätzlichen
Bauraum an dem Fahrzeug benötigt,
sondern bereits vorhandenen und nicht verwendeten Bauraum nutzt.
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Der
Kraftspeicher beaufschlagt den ersten Hebel vorteilhaft mit einem
Drehmoment bezüglich der
Anlenkung des ersten Hebels an dem einen Scharnierteil, wodurch
durch die Krafteinleitung des Kraftspeichers in das Scharniersystem
der erste Hebel eine Schwenkbewegung um die Anlenkgun an dem einen
Scharnierteil ausfüfürt. Durch
das Verschwenken des ersten Hebels wird mittels der gelenkigen Verbindung
mit dem zweiten Hebel dieser entsprechend verschwenkt, wodurch auf
das mit der Fahrzeugklappe verbundene Scharnierteil eine Kraft in
Schließrichtung übertragen
wird, so dass ein Verschwenken der Fahrzeugklappe zum einen in ihrer Schließbewegung
aus einer geöffneten
in eine geschlossene Position und zum anderen die Öffnungsbewegung
der Fahrzeugklappe aus einer geschlossenen in eine geöffnete Position,
je nach Orientierung der Verschwenkung des ersten Hebels um die Anlenkung
an dem einen Scharnierteil, ermöglicht
ist.
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Weitere
Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden
Beschreibung sowie aus den abhängigen
Ansprüchen.
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Die
Erfindung wird nachstehend unter Bezugnahme auf die anliegenden
Zeichnungen anhand von zwei bevorzugten Ausführungsbeispielen näher erläutert.
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1 zeigt
ein erstes Ausführungsbeispiel eines
erfindungsgemäßen Scharniers
in einer geöffneten
Position.
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2 zeigt
das erfindungsgemäße Scharnier
aus 1 in einer teilweise geöffneten Position.
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3 zeigt
das erfindungsgemäße Scharnier
aus 1 in einer geschlossenen Position.
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4 zeigt
ein zweites Ausführungsbeispiel eines
erfindungsgemäßen Scharniers
in einer geöffneten
Position.
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5 zeigt
das erfindungsgemäße Scharnier
aus 4 in einer teilweise geöffneten Position.
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6 zeigt
das erfindungsgemäße Scharnier
aus 4 in einer geschlossenen Position.
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In 1 bis 3 ist
ein erstes Ausführungsbeispiel
eines erfindungsgemäßen Scharniers 1 für eine Fahrzeugklappe
gezeigt, bei dem ein erstes Scharnierteil 2 an einem Fahrzeugrahmen
und ein zweites Scharnierteil 3 an einer Fahrzeugklappe befestigbar
ist, wobei das erste Scharnierteil 2 und das zweite Scharnierteil 3 mittels
eines Viergelenks 4 schwenkbar miteinander verbunden sind,
wobei das Viergelenk 4 als sogenannter Hauptmechanismus bezeichnet wird
und die Position des zweiten Scharnierteils 3 von dem Viergelenk 4 abhängt.
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Das
Viergelenk 4 umfaßt
einen ersten Lenker 5 und einen zweiten Lenker 6,
wobei der erste Lenker 5 in einer Anlenkung 5a an
dem ersten Scharnierteil 2 und in einer Anlenkung 5b an
dem zweiten Scharnierteil 3 und der zweite Lenker 6 in
einer ersten Anlenkung 6a an dem ersten Scharnierteil 2 und in
einer zweiten Anlenkung 6b an dem zweiten Scharnierteil 3 schwenkbar
angeordnet ist.
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Während der
erste Lenker 5 eine gradlinige Erstreckung aufweist, ist
der zweite Lenker 6 bogenförmig ausgebildet, wobei der
Bogen derartig gekrümmt
ist, dass dieser sich in Richtung des zweiten Scharnierteils 3 erstreckt.
Der erste Lenker 5 ist als ein langer Lenker und der zweite
Lenker 6 als ein kurzer Lenker ausgebildet.
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An
dem ersten Scharnierteil 2 ist in einer Anlenkung 7 ein
erster Hebel 8 schwenkbar angeordnet. Die Anlenkung 7 ist
zwischen der Anlenkung 5a des ersten Lenkers und der ersten
Anlenkung 6a des zweiten Lenkers 6 an dem ersten
Scharnierteil 2 vorgesehen, wobei die Anlenkung 7 unterhalb
einer Verbindungslinie der Anlenkung 5a mit der Anlenkung 6a angeordnet
ist.
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Der
erste Hebel 8 weist einen ersten Arm 8a und einen
zweiten Arm 8b auf, wobei der erste Arm 8a und
der zweite Arm 8b in der Anlenkung 7 des ersten
Hebels an dem ersten Scharnierteil 2 starr miteinander
verbunden sind.
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An
dem ersten Arm 8a des ersten Hebels 8 ist an dem
der Anlenkung 7 abgewandten Ende ein zweiter Hebel 9 mittels
eines Gelenks 10 schwenkbar gekoppelt, wobei der zweite
Hebel 9 kürzer
als der erste Hebel 8 vorgesehen ist.
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Das
dem Gelenk 10 abgewandte Ende des zweiten Hebels 9 ist
in einer Anlenkung 9a schwenkbar an dem zweiten Scharnierteil 3 angeordnet.
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An
dem der Anlenkung 7 abgewandten Ende des Arms 8b des
ersten Hebels 8 ist ein Kraftspeicher 11 angeordnet.
Der Kraftspeicher ist hydraulisch ausgebildet, wobei eine Zugstange 12 verschieblich in
einem Hydraulikzylinder 13 vorgesehen ist. Der Hydraulikzylinder 13 ist
mit dem der Zugstange 12 abgewandten Ende an dem Fahrzeugrahmen
befestigt.
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In
der in 1 gezeigten geöffneten
Stellung des Scharniers 1 liegen die Anlenkung 5a und 5b des ersten
Lenkers 5 sowie die Anlenkung 9b des zweiten Hebels 9 auf
einer Verbindungslinie und definieren somit eine sogenannte Todpunktstellung
für das Scharnier 1.
Um das Scharnier 1 aus dieser Todpunktlage heraus bewegen
zu können,
muss von außen
mittels des Kraftspeichers 11 eine Schließkraft eingeleitet
werden.
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Der
Kraftspeicher 11 bewirkt eine Druckkraft auf das der Anlenkung 7 abgewandten
Ende des zweiten Arms 8b des ersten Hebels 8,
so dass auf den ersten Hebel 8 bezüglich der Anlenkung 7 ein Drehmoment
d wirkt. Die durch das Drehmoment d bewirkte Verschwenkung des ersten
Hebels 8 um die Anlenkung 7 wird mittels des Gelenks 10 auf
den zweiten Hebel 9 übertragen,
so dass in der Anlenkung 9b des zweiten Hebels an dem zweiten
Scharnierteil eine in Schließrichtung
wirkende Zugkraft z gegeben ist. Durch die Zugkraft z werden die
Anlenkungen 5a und 5b des ersten Lenkers sowie
die Anlenkung 9b aus der Todpunktlage heraus bewegt und ein
Verschwenken des zweiten Scharnierteils 3 bezüglich des
ersten Scharnierteils 2 ermöglicht, so dass die Fahrzeugklappe
in Schließrichtung
aus der ganz geöffneten
Position verschwenkbar ist.
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In 4 bis 6 ist
ein zweites Ausführungsbeispiel
eines erfindungsgemäßen Scharniers 1' für eine Fahrzeugklappe
gezeigt, wobei identischen oder funktionsgleichen Bauteilen die
selben Bezugszeichen zugeordnet sind. Im weiteren wird im wesentlichen
auf die Unterschiede gegenüber
dem ersten Ausführungsbeispiel
eingegangen.
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Das
in 4 bis 6 gezeigte zweite Ausführungsbeispiel
eines erfindungsgemäßen Scharniers 1' für eine Fahrzeugklappe
weist im Gegensatz zu dem ersten Ausführungsbeispiel einen ersten
Hebel 8' auf,
der mit einem ersten Ende in einer Anlenkung 7' schwenkbar
an dem ersten Scharnierteil 2' und mit einem zweiten Ende mittels
des Gelenks 10 mit dem zweiten Hebel 9 schwenkbar
verbunden ist.
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An
der Anlenkung 7' greift
ein Kraftspeicher 11' an,
der einen Motor 14 umfaßt. Der Motor 14 ist mittels
zweier Befestigungsmittel 15 an dem ersten Scharnierteil 2 befestigt
und mittels einer Kopplungseinheit 16 mit der Anlenkung 7' des ersten
Hebels 8' gekoppelt.
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Die
Kopplungseinheit 16 umfaßt einen Keilriemen 16,
der mit einem die Anlenkung 7' bildenden Zapfen des ersten Hebels 8' koppelt, wobei
der Zapfen drehbar in der Anlenkung 7' angeordnet uns unverdrehbar mit
dem ersten Hebel 8' verbunden
ist. Der Keilriemen 16 ist von dem Motor 14 angetrieben, um
somit ein Drehmoment d auf den ersten Hebel 8' bezüglich der
Anlenkung 7' zu
bewirken.
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Durch
das auf den ersten Hebel 8' übertragende
Drehmoment wird dieser um die Anlenkung 7' verschwenkt, wodurch mittels des
den ersten Hebel 8' und
den zweiten Hebel 9' gelenkig
verbindendes Gelenk 10 ein Schwenkkraft auf den zweiten
Hebel 9 übertragen
wird, so dass in der Anlenkung 9b des zweiten Hebels an
dem zweiten Scharnierteil eine in Schließrichtung wirkende Zugkraft
z gegeben ist. Durch die Zugkraft z werden die Anlenkungen 5a und 5b des
ersten Lenkers sowie die Anlenkung 9b aus der Todpunktlage
heraus bewegt und ein Verschwenken des zweiten Scharnierteils 3 bezüglich des
ersten Scharnierteils 2 ermöglicht, so dass die Fahrzeugklappe
in Schließrichtung
aus der ganz geöffneten
Position verschwenkbar ist.
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Durch
das Vorsehen des Motors 14 als Kraftspeicher wird zusätzlich ermöglicht,
dass neben der Schließbewegung
auch die Öffnungsbewegung
der Fahrzeugklappe durch einen Motor mit zwei entgegengesetzten
Antriebsrichtungen, wobei der Keilriemen je nach Antriebsrichtung
ein Drehmoment in Schließrichtung
bzw. in Öffnungsrichtung
bezüglich der
Anlenkung 7' bewirkt,
unterstützt
ist. So kann zum Beispiel der Motor durch eine Fernbedienung betätigt werden,
um somit ein ferngesteuertes Schließen und Öffnen der Fahrzeugklappe zu
erreichen.
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Die
Erfindung ist vorstehend anhand von zwei Ausführungbeispielen näher erläutert worden, bei
denen der erste Hebel jeweils mit einem weiteren, dem zweiten Hebel,
gekoppelt ist. Es versteht sich, dass auch weitere Hebel mit dem
ersten und/oder dem zweiten Hebel gekoppelt sein können, wodurch die
Hebelverhältnisse
zur Übertragung
der Schließ- bzw. Öffnungskraft
auf das zweite Scharnierteil weiter variabel ausgestaltbar und der
jeweiligen Struktur der Fahrzeugklappe und Fahrzeugrahmen angepasst
werden können.