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Die
Erfindung betrifft ein Scharnier für eine Fahrzeugtüre, insbesondere
für eine
Kraftfahrzeugtüre,
gemäß dem Oberbegriff
des Anspruchs 1 und ein Kraftfahrzeug mit mindestens einem zwischen
einer Karosserie und einer Türe
angeordneten Scharnier.
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Fahrzeugtüren und
insbesondere Kraftfahrzeugtüren
weisen zumeist einen sogenannten Türfeststeller auf, der die Türe in vorgegebenen Schwenkstellungen
feststellt, um ein ungewolltes selbsttätiges Schließen der
Türe, zum
Beispiel infolge von Windeinwirkung, zu verhindern und das Ein- und
Aussteigen der Fahrzeuginsassen zu erleichtern. Ein zur Zeit bei
einigen Personenkraftwagen der Anmelderin verwendeter Türfeststeller
weist eine im Bereich des untersten Türscharniers an der Türsäule angebrachte
S- oder U-förmig
gebogene Rundstange auf, die beim Verschwenken der Türe nacheinander
in eine Reihe von Arretierausnehmungen in einem unterhalb des Scharniers
an der Türe
angebrachten Arretierelement eingreift und beim Ausrücken aus
den Arretierausnehmungen elastisch reversibel verbogen wird, wozu
ein gewisser Kraftaufwand erforderlich ist.
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Zur
Montage dieser Türfeststeller
ist jedoch ein größerer Bauraum
erforderlich, der zwischen der Türsäule und
der Türe
bereitgestellt werden muss. Außerdem
bestehen sie aus einer ganzen Reihe von Einzelteilen, die zusammengebaut
und anschließend an
der Türsäule bzw.
an der Türe
montiert werden müssen,
wodurch ein nicht unbeträchtlicher
Herstellungs- und Montageaufwand entsteht. Darüber hinaus muss das mit dem
Türfeststeller
versehene untere Scharnier eine gänzlich andere Konstruktion
als das obere Türscharnier
aufweisen, wodurch nicht nur der Aufwand für die Herstellung der Türscharniere steigt,
sondern ggf. auch unterschiedliche Toleranzen oder Wärmedehnungen
verursacht werden, die zu einem ungleichmäßigen Fugenbild führen können.
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Um
die Konstruktion von Türfeststellern
zu vereinfachen und ihren Platzbedarf sowie die Anzahl der benötigten Teile
zu verringern, wurde in der
DE
2 235 555 A bereits ein Türscharnier der eingangs genannten
Art mit einer Arretierung vorgeschlagen, dessen Scharnierteile oder
Bänder
auf ihren einander gegenüberliegenden
Stirnflächen
jeweils mit einem drehfest mit dem Scharnierteil verbundenen Arretierungsteil
versehen sind, wobei die beiden Arretierungsteile gegeneinander
anliegende Kurvenbahnen aufweisen und durch eine koaxial auf dem Scharnierbolzen
angeordnete Feder, insbesondere ein Tellerfederpaket, gegeneinander
verspannt sind. Bei dem bekannten Scharnier lässt sich durch eine entsprechende
Einstellung der Vorspannung des Tellerfederpakets die Stärke der
jeweiligen Arretierung einstellen.
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Ferner
offenbart die
DE 91
14 018 U1 ein Scharnier für einen schwenkbaren Türflügel, mit
einem Zapfenteil und einem Gelenkteil, wobei das Zapfenteil und
das Gelenkteil jeweils ein Rastelement zur Fixierung einer vorgegebenen
Flügelstellung
aufweist. Wenigstens eines der Rastelemente weist einen in die Schwenkebene
ragenden Vorsprung und das andere Rastelement entsprechend der vorgegebenen
Raststellung dem Vorsprung zuordenbare Vertiefungen auf. Dabei ist
ein Rastelement an seinem zugehörigen
Scharnierteil in Bezug auf seine Rastlage einstellbar befestigt.
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Aus
der
DE 34 01 252 A1 ist
weiter bereits ein demontierbares Kfz-Türscharnier bekannt, das einen
integrierten Türfeststeller
umfasst. Der Türfeststeller
besteht aus einem entgegen der Kraft einer Feder in eine Bohrung
des einen Scharnierteils eingesetzten Stift mit einem gerundeten
freien Ende, das über
eine Stirnfläche
des Scharnierteils übersteht
und von der Feder in eine von mehreren Arretiervertiefungen gedrückt wird,
die jeweils in den Arretierstellungen der Türe in einer gegenüberliegenden
Stirnfläche
des anderen Scharnierteils vorgesehen sind.
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Ausgehend
hiervon liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, bei Türscharnieren
der eingangs genannten Art und Kraftfahrzeugen mit Türscharnieren
die Konstruktion weiter zu verbessern, d. h. sie zu vereinfachen
und die Anzahl der benötigten
Teile weiter zu verringern.
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Diese
Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein
Scharnier für
eine Fahrzeugtüre
mit den Merkmalen des Anspruchs 1 und durch ein Kraftfahrzeug mit mindestens
einem zwischen einer Karosserie und einer Tür angeordneten Scharnier mit
den Merkmalen des Anspruchs 17 gelöst. Bei dem Scharnier wird
ein Arretierelement über
den gesamten Schwenkweg der Türe
nur durch eine von der Gewichtskraft der Türe abhängige Kraft gegen eine Stirnfläche eines anderen
Scharnierteils bzw. in eine Arretiervertiefung gedrückt, das
heißt,
ohne dass auf die beiden Scharnierteile in axialer Richtung eines
Scharnierbolzens irgendwelche Federkräfte einwirken. Dabei weist
eines der beiden Scharnierteile einen Überstand auf, der bei geschlossener
Türe eine
obere Stirnfläche des
anderen Scharnierteils übergreift
und ein Anheben der geschlossenen Türe verhindert ist. Durch diese
Maßnahme
wird verhindert, dass die geschlossene Türe zum Beispiel beim Überfahren
von Eisenbahngleisen oder anderen Fahrbahn-Unebenheiten durch Trägheitskräfte in unerwünschter
Weise angehoben wird.
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Der
Erfindung liegt der Gedanke zugrunde, dass sich die Stärke der
Arretierung, d. h. die Kraft, die in Öffnungs- oder Schließrichtung
der Türe
aufgebracht werden muss, um die Arretierung durch Ausrücken des
Arretierelements aus der Arretiervertiefung aufzuheben, auch ohne
die Verwendung einer zusätzlichen
Feder auf einen gewünschten
Wert einstellen lässt,
indem man gemäß einer
bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung der Arretiervertiefung entlang
des Bewegungspfades des Arretierelements schräge Flanken mit einer entsprechenden
Steigung verleiht, durch eine entsprechende Materialwahl einen vorbestimmten
Reibungsbeiwert zwischen den Berührungsflächen des
Arretierelements und der Arretiervertiefung einstellt und/oder die
Steigung der Arretiervertiefung entlang des Bewegungspfades des Arretierelements
auf den Reibungsbeiwert abstimmt. Durch eine unterschiedliche Steigung
der Arretiervertiefung entlang des Bewegungspfades des Arretierelements
ist auch eine Veränderung
der Stärke
der Arretierung möglich.
Zum Beispiel kann durch eine mit zunehmendem Abstand von der tiefsten
Stelle der Arretiervertiefung allmählich abnehmende Steigung die
zum Verschwenken der Türe
aus der Arretierstellung aufzubringende Kraft so verändert werden,
dass sie mit zunehmendem Abstand von der tiefsten Stelle der Arretiervertiefung
allmählich
kleiner wird.
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Um über die
Betriebslebensdauer des Scharniers einen Verschleiß des Arretierelements, der
Arretiervertiefung und der mit der Arretiervertiefung versehenen
Stirnfläche
des einen Scharnierteils und eine damit einhergehende Veränderung
der Arretierkraft zu vermeiden, sieht eine bevorzugte Ausgestaltung
der Erfindung vor, die mit der Arretiervertiefung versehene Stirnfläche mindestens
entlang eines Bewegungspfades des Arretierelements und das Arretierelement
mindestens an seinen Berührungsflächen mit
der Arretiervertiefung bzw. der mit der Arretiervertiefung versehenen
Stirnfläche
zu härten.
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Dies
kann am einfachsten und preiswertesten dadurch erreicht werden,
dass die mit der Arretiervertiefung versehene Stirnfläche des
einen Scharnierteils mindestens entlang des Bewegungspfades des
Arretierelements von einem starr mit dem Scharnierteil verbundenen
gehärteten
Einsatz gebildet wird, während
das Arretierelement von einer gehärteten Stahlkugel gebildet
wird, die in eine Ausnehmung der gegenüberliegenden Stirnfläche des
anderen Scharnierteils eingesetzt ist.
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Gemäß einer
weiteren bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung weist die mit der
Arretiervertiefung versehene Stirnfläche des einen Scharnierteils mindestens
eine weitere Arretiervertiefung auf, die beim Verschwenken der Türe entlang
des Bewegungspfades des Arretierelements angeordnet ist. Vorzugsweise
ist jeweils eine Arretiervertiefung vorgesehen, wo sich das Arretierelement
bei vollständig und
etwa halb geöffneter
Türe befindet,
während
eine weitere Arretiervertiefung dort vorgesehen werden kann, wo
sich das Arretierelement bei geschlossener Türe befindet. Dazwischen können jedoch
zusätzlich noch
andere Arretiervertiefungen eingebracht werden.
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Die
Tiefe der Arretiervertiefungen kann unterschiedlich groß gemacht
werden, ist jedoch vorzugsweise gleich groß und so auf den Überstand
des Arretierelements abgestimmt, dass dieses in den Arretierstellungen
der Türe
und insbesondere in einer Schließstellung der Türe vollständig in
die Arretiervertiefung eintaucht und die Stirnflächen über einen großen Umfangswinkel
flächig
gegeneinander anliegen, so dass das Arretierelement in den Arretierstellungen
und insbesondere in der am längsten
eingenommenen Schließstellung
nicht oder nur gering belastet wird. Um eine individuelle Abstimmung
des Überstandes
des Arretierelements und der Tiefe der Arretiervertiefung nach der
Montage der Türe
zu ermöglichen,
kann beispielsweise vorgesehen werden, dass das Arretierelement
von einem vorzugsweise gerundeten Ende einer Madenschraube gebildet wird,
die in eine zum Scharnierbolzen parallele Bohrung eines Scharnierteil
eingeschraubt ist, oder von einer zwischen dem Ende der Madenschraube
und der gegenüberliegenden
Stirnfläche
in die Bohrung eingesetzten Kugel aus gehärtetem Stahl.
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Ferner
ist es auch möglich,
bei geschlossener Türe
keine Arretiervertiefung gegenüber
vom Arretierelement in der Stirnfläche vorzusehen, wobei in diesem
Fall das Anheben der geschlossenen Türe durch einen Anschlag begrenzt
werden kann, der auch in den Schwenkstellungen zwischen benachbarten
Arretierstellungen der Türe
deren Aufwärtsbewegung
begrenzt und vorzugsweise von einem erweiterten Kopf des Scharnierbolzens
gebildet wird, gegen den eine obere Stirnfläche des oberen Scharnierteils
anschlägt.
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Im
folgenden wird die Erfindung anhand einiger in der Zeichnung dargestellter
Ausführungsbeispiele
näher erläutert. Es
zeigen:
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1:
eine Oberseitenansicht eines erfindungsgemäßen Kraftfahrzeugtürscharniers
in montiertem Zustand bei geöffneter
Türe;
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2:
eine Oberseitenansicht des Türscharniers
bei geschlossener Türe;
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3:
eine Seitenansicht des Türscharniers bei
geschlossener Türe;
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4:
eine perspektivische Oberseitenansicht eines unteren Scharnierteils
des Türscharniers;
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5:
eine perspektivische Unterseitenansicht eines oberen Scharnierteils
des Türscharniers;
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6:
eine vergrößerte Querschnittsansicht des
Türscharniers
in einer Arretierstellung der Türe;
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7:
eine vergrößerte Querschnittsansicht des
Türscharniers
zwischen zwei Arretierstellungen der Türe;
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8:
eine Ausschnittvergrößerung aus 6;
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9:
eine Ausschnittvergrößerung aus 7;
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10:
eine Ausschnittvergrößerung entsprechend 9,
jedoch mit einem drehbar eingesetzten Arretierelement;
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11:
eine Ausschnittvergrößerung entsprechend 8,
jedoch mit einem anderen Arretierelement und einer anders geformten
Arretiervertiefung.
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Die
in der Zeichnung dargestellten Kraftfahrzeug-Türscharniere 2 bestehen
im Wesentlichen aus zwei durch einen Scharnierbolzen 4 verbundenen Scharnierteilen 6, 8,
von denen das untere Scharnierteil 6 an einer Türsäule 10 des
Kraftfahrzeugs und das obere Scharnierteil 8 an einer Türe 12 des
Kraftfahrzeugs festgeschweißt
wird, wie am besten in 1 und 2 dargestellt.
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Die
beiden Scharnierteile 6, 8 bestehen im Wesentlichen
aus jeweils zwei im Winkel zueinander ausgerichteten Schenkeln 14, 16 bzw. 18, 20 von
denen jeweils einer (14, 18) an der Türsäule 10 bzw.
an der Türe 12 befestigt
wird, während
der jeweils andere (16, 20) mit einer vertikalen
Durchgangsbohrung 22 bzw. 24 für den Scharnierbolzen 4 versehen
ist.
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Der
Scharnierbolzen 4 wird von oben her in die fluchtenden
Durchgangsbohrungen 22, 24 eingesetzt, wobei er
durch einen Presssitz drehfest mit dem karosserieseitigen Scharnierteil 6 verbunden wird,
während
sich das türseitige
Scharnierteil 8 auf dem Bolzen 4 drehen kann.
Der Scharnierbolzen 4 ist am oberen Ende mit einem erweiterten
Kopf 26 versehen.
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Von
den beiden Türscharnieren 2 jeder
Türe ist
mindestens eines mit einem integrierten Türfeststeller versehen. Der
Türfeststeller
besteht im Wesentlichen aus einem Arretierelement 28, das über eine
ebene untere Stirnfläche 30 des
türseitigen Scharnierteils 8 übersteht,
in jeder Arretierstellung der Türe 12 in
eine Arretiervertiefung 32, 34, 36 in
einer gegenüberliegenden
ebenen oberen Stirnfläche 38 des
karosserieseitigen Scharnierteils 6 eingreift und sich
zwischen benachbarten Arretierstellungen zwischen den Arretiervertiefungen 32, 34, 36 auf
der ebenen Stirnfläche 38 abstützt.
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Bei
dem in den 1 bis 9 dargestellten Türscharnier 2 besteht
das Arretierelement 28 aus einer gehärteten Stahlkugel 40,
die mit Presspassung drehfest in eine Aufnahmebohrung 42 in
der Unterseite des Scharnierteils 8 eingesetzt ist, wie
am besten in den 8 und 9 dargestellt.
Demgegenüber
weist die Aufnahmebohrung 42 in dem in 10 dargestellten
Scharnierteil 8 einen den Außendurchmesser der Stahlkugel 40 etwas übersteigenden
Innendurchmesser auf, so dass sich die Kugel 40 in der
Bohrung 42 drehen kann, wobei sie sich auf einem als Widerlager
dienenden konischen oberen Ende 44 der Bohrung 42 abstützt. Um
zum Beispiel beim Transport des zerlegten Scharniers 2 oder beim
Aushängen
der Türe 12 ein
Herausfallen der Kugel 40 aus der Bohrung 42 zu
verhindern, wird ihr unterer Rand 46 nach dem Einsetzen
der Kugel 40 zum Beispiel durch Stauchen verformt, um den Öffnungsdurchmesser
unter den Kugeldurchmesser zu verkleinern. Bei dem in 11 dargestellten
Türscharnier 2 besteht
das Arretierelement 28 aus einer gehärteten Madenschraube 48,
die in eine zum Scharnierbolzen 4 parallele durchgängige Gewindebohrung 50 des
oberen Scharnierteils 8 eingeschraubt ist und mit ihrem
gerundeten unteren Ende 52 über die untere Stirnfläche 30 des
Scharnierteils 8 übersteht.
Die Madenschraube 48 weist am oberen Stirnende 54 einen
von der Oberseite des Scharniers 2 her zugänglichen
Innensechskant 56 auf, so dass der Überstand ihres unteren Endes 52 über die
Stirnfläche 30 bei
Bedarf verstellt werden kann.
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Die
Arretiervertiefungen 32, 34, 36 im Scharnierteil 6 sind
in die Oberseite eines gehärteten
Einsatzteils 58 eingeformt, das mit Presspassung in eine nach
oben offene Aufnahme 60 im Scharnierteil 6 eingesetzt
ist und eine Durchgangsbohrung 62 für den Scharnierbolzen 4 aufweist.
Die Arretiervertiefungen 32, 34, 36 sind
im Wesentlichen in gleichen Winkelabständen entlang eines Kreisbogens
von etwa 90 Grad um die Schwenkachse des Scharniers 2,
das heißt
die Längsmittelachse 64 des
Scharnierbolzens 4, angeordnet. Bei dem in der Zeichnung dargestellten
Scharnier 2 sind drei Arretiervertiefungen 32, 34, 36 vorgesehen,
in die das Arretierelement 28 bei vollständig geschlossener
Türe 12,
bei vollständig
geöffneter
Türe 12 und
bei halb geöffneter Türe 12 eingreift.
Wahlweise können
jedoch dazwischen eine oder mehrere weitere Arretiervertiefungen
vorgesehen werden.
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Die
Tiefe der Aufnahmebohrung 42 im oberen Scharnierteil 6 bzw.
die Einschraubtiefe der Schraube 48 ist derart, dass der Überstand
der Kugel 40 bzw. des unteren Endes 52 der Schraube 48 über die
ebene untere Stirnfläche 30 des
Scharnierteils 8 der größten Tiefe
der Arretiervertiefungen 32, 34, 36 entspricht
oder geringfügig
kleiner als diese ist, so dass die beiden Scharnierteile 6, 8 in
den Arretierstellungen der Türe 12 mit
ihren geschmierten ebenen Stirnflächen 30, 38 flächig gegeneinander
anliegen und das Arretierelement 28 bzw. die Arretiervertiefungen 32, 34, 36 weitestgehend
unbelastet sind.
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Bei
den in der Zeichnung dargestellten Türscharnieren 2 sind
die Arretiervertiefungen 32, 34, 36 zwischen
dem Scharnierbolzen 4 und dem an der Türsäule 10 befestigten
Schenkel 14 des Scharnierteils 6 angeordnet, während das
Arretierelement 28 zwischen dem Scharnierbolzen 4 und
dem freien Ende des Schenkels 20 des Scharnierteils 8 angeordnet
ist. Die Arretiervertiefungen 32, 34, 36 können wahlweise
auch auf dem oberen Scharnierteil 8 und entsprechend das
Arretierelement 28 auf dem unteren Scharnierteil 6 ausgebildet
werden.
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Wie
am besten in 9 und 11 dargestellt,
weisen die Arretiervertiefungen 32, 34, 36 entlang
des kreisförmigen
Bewegungspfades des Arretierelements 28 beiderseits eines
die jeweilige Arretierstellung definierenden tiefsten Punktes 66 eine ansteigende
und eine abfallende Flanke 68, 70 auf und können zur
Vereinfachung der Herstellung punktsymmetrisch zu ihrem tiefsten
Punkt 66 sein.
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Beim
Verschwenken der Türe 12 aus
einer der Arretierstellungen bewegt sich das Arretierelement 28 entlang
der ansteigenden Flanke 68 der Arretiervertiefung 32, 34, 36 nach
oben bis zur ebenen Stirnfläche 38,
wobei die Türe 12 um
etwa 1 bis 2 mm angehoben wird. Infolge ihrer Schwerkraft setzt
die Türe 12 dem
Verschwenken aus der Arretierstellung eine Kraft entgegen, die proportional
zur Steigung der ansteigenden Flanke 68 am Berührungspunkt des
Arretierelements 28 ist und sonst im Wesentlichen nur von
der Gewichtskraft der Türe 12 und
dem Reibungsbeiwert zwischen dem Arretierelement 28 und
seinem Gleitweg auf dem gegenüberliegenden Scharnierteil 6 abhängt. Im
Gegensatz zum Stand der Technik wird die Arretier- oder Feststellkraft
nicht durch Federkräfte
zwischen den Scharnierteilen 6, 8 eingestellt,
sondern allein durch eine entsprechende Ausgestaltung der Steigung
der Flanken 68, 70 der Arretiervertiefungen 32, 34, 36 in
Abhängigkeit
vom Gewicht der Türe 12 und
unter Berücksichtigung
des oben genannten Reibungsbeiwerts.
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Um
dem Verschwenken der Türe 12 unabhängig von
der Schwenkrichtung auf dem gesamten Bewegungsweg des Arretierelements 28 über die Flanken 68, 70 die
gleiche Kraft entgegenzusetzen, werden die beiden Flanken 68, 70 mit
einer gleichbleibenden und identischen Steigung versehen, was einer
im Wesentlichen konischen Form der Arretiervertiefungen 32, 34, 36 entspricht,
wie bei dem Türscharnier 2 in
den 8 bis 10 dargestellt. Alternativ kann
die Steigung der beiden Flanken 68, 70 mit zunehmendem
Abstand vom tiefsten Punkt 66 jedoch auch abnehmen, wie
bei dem Türscharnier 2 in 11 dargestellt,
und damit natürlich
auch die zum Verschwenken der Türe 12 erforderliche
Kraft.
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Da
das obere Scharnierteil 8 beim Verschwenken der Türe 12 aus
den Arretierstellungen in axialer Richtung des Scharnierbolzens 4 angehoben wird,
wird der Scharnierbolzen 4 zweckmäßig so weit in die Durchgangsbohrungen 22, 24 der
Scharnierteile 8, 6 eingepresst, dass die Unterseite
seines erweiterten Kopfes 26 zwischen den Arretierstellungen von
oben her gegen eine gegenüberliegende
obere Stirnfläche 72 des
oberen Scharnierteils 8 anliegt oder nur einen sehr geringen
Abstand von dieser aufweist, um zu verhindern, dass die Türe 12 wesentlich über das
Maß des Überstandes
des Arretierelements 28 hinaus angehoben werden kann.
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Wenn
die Türe
auch in geschlossenem Zustand festgestellt werden soll und dazu
die Stirnfläche 38 des
Scharnierteils 6 auch in dieser Stellung gegenüber vom
Arretierelement 28 mit einer Arretiervertiefung 36 versehen
wird, kann ein Anheben der geschlossenen Türe 12, zum Beispiel
beim Überfahren
von größeren Fahrbahn-Unebenheiten, dadurch verhindert
werden, dass der Schenkel 16 des unteren Scharnierteils 6 oberhalb
des oberen Scharnierteils 8 mit einem auskragenden Vorsprung 74 versehen wird,
der bei geschlossener Türe 12 eine
seitlich überstehende
Nase 76 des anderen Scharnierteils 8 übergreift
und ein Anheben der geschlossenen Türe 12 verhindert,
wie am besten in den 3 bis 5 dargestellt.