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Die
Erfindung betrifft ein Mehrgelenkscharnier für eine Kraftfahrzeugtür nach dem
Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
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Ein
bekanntes, gattungsgemäßes Mehrgelenkscharnier
für ein
Kraftfahrzeug ist aus der
DE
199 14 935 A1 bekannt. Dieses Mehrgelenkscharnier besteht
aus einer Säulenkonsole
und einer Türkonsole
mit einem Tragarm zwischen einem Säulenkonsolen-Tragarmgelenk
und einem Türkonsolen-Tragarmgelenk sowie einer
ersten Begrenzungseinrichtung für
den türsäulenseitigen
Türöffnungswinkel
und mit einer zweiten Begrenzungseinrichtung für den türseitigen Türöffnungswinkel. Weiter ist ein
Steuerteil als Längenausgleichselement
mit vorgegebener Stellkraft zwischen einem Säulenkonsolen-Steuerteilgelenk
und einem Türkonsolen-Steuerteilgelenk
für eine
die Tür
bei kleineren Türöffnungswinkeln
aus der Türöffnung im
Säulenbereich aushebenden
Schwenkbewegung und für
eine anschließende
Drehbewegung der Tür
vorgesehen.
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Dies
ist dergestalt ausgeführt,
dass – ausgehend
von einer geschlossenen Tür
und einer maximal zusammengeschobenen Grundstellung des Längenausgleichselements – eine die
Tür aushebende
Schwenkbewegung durch ein Verschwenken des fahrzeugaußenseitigen
Tragarms um das Säulenkonsolen-Tragarmgelenk
zum Eingriff der ersten Begrenzungseinrichtung für eine Begrenzung des säulenseitigen
Schwenköffnungswinkels
bei einem gleichzeitigen zwangsgeführten Verschwenken des zusammengeschobenen
Längenausgleichselements
durchführbar
ist. Zudem ist der ersten Begrenzungseinrichtung zur Begrenzung
des säulenseitigen
Schwenköffnungswinkels
eine in Rückstellrichtung
lösbare
Rast einrichtung zur Halterung des Verbindungsarms in der maximalen
Ausschwenkposition zugeordnet.
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Ausgehend
von der vollen Türöffnungsposition
bei in der maximalen Ausschwenkposition mittels der Rasteinrichtung
mit der Säulenkonsole
lastverbundenem Tragarm und bei ausgezogenem Längenausgleichselement ist die
Tür zum
Schließen
um das Türkonsolen-Tragarmgelenk
zurückdrehbar,
wobei das Längenausgleichselement – ausgehend
von einer ausgezogenen Stellung – in seine Grundstellung bei
beibehaltener Rastposition des Tragarms vorerst zwangsgeführt einschiebbar
ist. Wenn die rastverbundene Ausschwenkposition des Tragarms bei
eingeschobener Grundstellung des Längenausgleichselements erreicht
wird, ist zum weiteren Schließen
der Tür
die Rasteinrichtung ausrastbar und durch Einschwenken des Tragarms
wird die Tür
wieder in den Türausschnitt
in die Schließstellung
zurückgeführt. Die
Rasteinrichtung ist hier mittels einer federvorgespannten Rastkugel
realisiert, die bei maximalem Ausschwenkwinkel des Tragarms in eine
Kugelaufnahme auf dem Tragarm lösbar
einrastet. Die Ausrastkraft für
die Rastkugel ist dabei größer als
die Verstellkraft des Längenausgleichselements
zu dimensionieren, da bei einer Türschließbewegung zuerst das Längenausgleichselement
in seine Grundstellung zusammengeschoben werden muss, bevor die
Rastung gelöst werden
darf. Andernfalls würde
ein noch ausgezogenes Längenausgleichselement
durch die damit geänderte Geometrie
der Vierergelenkanordnung ein Schließen und genaues Einschwenken
der Tür
in den Türausschnitt verhindern,
so dass die Tür
insbesondere beim Zuschlagen beschädigt werden würde. Es
ist daher sicherzustellen, dass vor dem Einschwenken der Fahrzeugtür in den
Türausschnitt
die anfänglichen
geometrischen Verhältnisse
der Viergelenkanordnung wieder hergestellt sind, indem das Längenausgleichselement
wieder in die zusammengeschobene Grundstellung überführt ist.
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Aus
der
DE 100 59 706
A1 ist gleichfalls ein Mehrgelenkscharnier bekannt, das
neben dem Tragarm einen Verbindungsarm aufweist, der beweglich ist,
das heißt,
dass seine Länge
verändert
werden kann, indem er ein Längenausgleichselement
aufweist.
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Nachteilig
bei solchen Anordnungen ist es, dass das Längenausgleichselement, das
in der Regel durch eine Zylinderkolbeneinheit oder durch eine Federeinheit
dargestellt wird, teuer ist und dass Rasteinrichtungen zur Führung des
Mehrgelenkscharniers mit solchen Längenausgleichselementen sehr
aufwendig gestaltet werden müssen.
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Aus
der
US 2 954 578 ist
ein Mehrgelenkscharnier bekannt, das einen steifen und einen beweglichen Arm
aufweist, wobei sich die Arme zwischen einer Säulenkonsole und einer Türkonsole
erstrecken und der bewegliche Verbindungsarm zwei Armteile aufweist,
die über
ein Gelenk miteinander verbunden sind. Jeder der Arme ist an der
Säulenkonsole
und an der Türkonsole über ein
Gelenk befestigt.
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Nachteilig
hierbei ist jedoch, dass bei einer vollständig geöffneten Tür diese senkrecht zur Türöffnung aufgestellt
ist und in dieser Stellung seitlich sehr viel Platz benötigt.
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Aufgabe
der Erfindung ist es daher, ein gattungsgemäßes Mehrgelenkscharnier so
weiterzubilden, dass die Türe
platzsparend geöffnet
werden kann.
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Diese
Aufgabe wird mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.
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Hierbei
weist der bewegliche Verbindungsarm zwei Armteile auf, die über ein
Zwischengelenk drehbar miteinander verbunden sind. Dadurch kann, ähnlich wie
bei dem Ellenbogengelenk des menschlichen Arms, der Abstand zwischen
den beiden Endpunkten dieses beweglichen Arms verändert werden.
Hierbei ist die Verbindung derart ausgestaltet, dass der Abstand
zwischen den gegenüberliegenden
Verbindungsarmgelenken des beweglichen Verbindungsarm bei geschlossener
Tür größer ist
als der Abstand bei geöffneter
Tür.
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Der
Vorteil eines solchen Mehrgelenkscharniers besteht darin, dass die
Tür platzsparend
geöffnet
werden kann Vorteilhafte Weiterbildungen ergeben sich aus den Unteransprüchen. Hierbei
erweist es sich als besonders vorteilhaft, wenn zwischen dem steifen
Tragarm und dem beweglichen Verbindungsarm eine Kopplungseinrichtung
angeordnet ist, die den Bewegungsablauf des Tragarms und des Verbindungsarms
miteinander koppelt, insbesondere wenn sie zwischen dem steifen
Tragarm und einem Armteil des beweglichen Verbindungsarms angeordnet
ist. Dadurch kann der Bewegungsablauf des beweglichen Verbindungsarms
an den des steifen Tragarms gekoppelt werden. Die Kopplungseinrichtung
besteht hierbei vorteilhafterweise aus einer am steifen Tragarm
angebrachten Kulisse, in die ein Führungsbolzen ragt, der an einem
Armteil des beweglichen Verbindungsarms angebracht ist. Hierbei
sollte der Führungsbolzen
vorteilhafterweise an dem säulenseitigen
Armteil des beweglichen Verbindungsarms angebracht sein. Durch die
Führung
des einen Armteils in der Kulisse des gegenüberliegenden steifen Tragarms
wird auch das über
das Zwischengelenk verbundene türseitige
Armteil des Verbindungsarms gekoppelt. Durch eine vorteilhafte Ausbildung
der Kulisse, insbesondere durch eine V-Form, kann man erreichen,
dass nur das Armteil bewegt werden kann, das keine Führungseinrichtung
aufweist, wodurch der Abstand zwischen den beiden Endpunkten des
beweglichen Verbindungsarms verändert
wird, oder aber, dass der gesamte bewegliche Verbindungsarm ohne
Bewegung des Zwischengelenks bewegt wird. Ferner ist es von Vorteil,
wenn zwischen den Armteilen des beweglichen Verbindungsarms ein
von 180 Grad abweichender Winkel ausgebildet ist, da sich dadurch
die Armteile bei geschlossener Tür verkanten.
Dadurch wird verhindert, dass durch Krafteinwirkung von außen die
Türe eingeknickt
werden kann.
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Die
Erfindung soll anhand von vier Figuren erläutert werden, die ein Ausführungsbeispiel
eines erfindungsgemäßen Mehrgelenkscharniers
in verschiedenen Positionen und Blickwinkeln darstellen.
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Es
zeigen:
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1:
Mehrgelenkscharnier in Draufsicht bei geschlossener Tür.
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2:
Mehrgelenkscharnier in Draufsicht bei halb geöffneter Tür.
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3:
Mehrgelenkscharnier in Draufsicht bei geöffneter Tür.
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4:
Mehrgelenkscharnier bei geschlossener Tür in einer Seitenansicht.
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1 zeigt
ein Mehrgelenkscharnier 1 in einer Draufsicht bei einer
geschlossenen Fahrzeugtür.
Zur Anbindung an die Fahrzeugkarosserie, insbesondere an die A-
bzw. B-Säule
weist das Mehrgelenkscharnier 1 eine Säulenkonsole 4 auf.
An der Säulenkonsole 4 wird
das Mehrgelenkscharnier 1 an der Fahrzeugkarosserie befestigt.
Am Befestigungspunkt 17 ist ein säulenseitiges Verbindungsarmgelenk 6 ausgebildet.
An diesem säulenseitigen
Verbindungsarmgelenk 6 ist ein Verbindungsarm 19 befestigt,
der aus zwei Verbindungsarmteilen 2, 3 besteht.
Dieser zweiteilige Verbindungsarm 19 ist in sich beweglich.
Am anderen Ende des bewegli chen Verbindungsarms 19 befindet
sich ein türseitiges
Verbindungsarmgelenk 7. Dieses Gelenk 7 ist mit der
Türkonsole 5 verbunden.
An der Türkonsole 5 wird
das Mehrgelenkscharnier 1 mit der Tür verbunden. Unter dem zweiteiligen
Verbindungsarm 19 befindet sich ein weiterer steifer Tragarm 8,
der zwischen der Säulenkonsole 4 und
der Türkonsole 5 angeordnet
ist. Dieser steife Tragarm 8 ist an der Säulenkonsole 4 mit
einem Gelenk 14 drehbar verbunden. Auf der gegenüberliegenden
türkonsolenseitigen
Seite weist der Tragarm 8 gleichfalls ein Gelenk 13 auf,
das den steifen Tragarm 8 drehbar lagert. Die Länge des
steifen Tragarms 8, die sich zwischen den beiden Gelenkachsen
der Gelenke 14, 13 erstreckt, ist l1.
Am steifen Tragarm 8 ist ein Führungselement 12 ausgebildet,
das eine Kulisse darstellt. In dieser Kulisse 12 befindet
sich ein Führungsbolzen 11,
der fest mit dem säulenseitigen
Armteil 3 des geteilten Verbindungsarms 19 verbunden
ist. Bei einer Türbewegung
wird der Führungsbolzen 11 in
der Kulisse 12 geführt.
Die Form der Kulisse 12 ist V-förmig. Die Führungseinrichtung, bestehend
aus Führungsbolzen 11 und
Kulisse 12, bewirkt, dass entweder beide Armteile 2, 3 des
geteilten Verbindungsarm 19 miteinander bewegt werden oder
aber nur das türseitige
Armteil 2 des geteilten Verbindungsarms 19 bewegt
wird. Wird nur das türseitige
Armteil 2 des Verbindungsarms 19 bewegt, so wird
die effektive Gesamtlänge
l2, die sich zwischen den beiden Gelenkachsen
der Gelenke 6, 7 des Verbindungsarms 19 erstreckt,
verkürzt,
so dass dadurch ein Längenausgleich
stattfinden kann. Um die Drehbewegung zwischen den beiden Armteilen 2, 3 des
geteilten Verbindungsarms 19 zu gewährleisten, ist ein Zwischengelenk 18 zwischen
den beiden Armteilen 2, 3 angebracht. Um den Bewegungsablauf
der beiden Armteile 2, 3 zu begrenzen, sind am
geteilten Verbindungsarm 19 Anschläge 9, 10, 15, 16 angebracht,
die ein Überdrehen
der Türe
verhindern. Im Ausführungsbeispiel
dienen die Anschläge 9, 10 als
Stopper und die Anschläge 15, 16 zusätzlich als
Mitnehmer, die die Kraft vom türseitigen
Armteil 2 auf das säulenseitige
Armteil 3 übertragen.
Bei der Stellung des Mehrgelenkscharnier 1 bei geschlossener
Tür sollte – wie im
Ausführungsbeispiel
dargestellt – der
Winkel α zwischen
dem säulenseitigen
Armteil 3 mit der Länge
a1 und dem türseitigen Armteil 2 mit
der Länge
a2 von 180 Grad abweichen: α < 180°. Dadurch
wird erreicht, dass sich die beiden Armteile 2, 3 untereinander „verhaken" und eine stabile
Lage des abknickbaren Verbindungsarms 19 bei geschlossener
Tür gewährleistet
ist, so dass beispielsweise bei einer äußeren Krafteinwirkung der geteilte
Verbindungsarm 19 nicht umknickt.
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2 zeigt
das Mehrgelenkscharnier 1 aus 1 in einer
halb geöffneten
Türstellung.
Bei der Öffnung
der Fahrzeugtür
wird die Türkonsole 5 mit
den beiden Gelenken 7, 13 in Bewegung gesetzt.
Hierbei wird im wesentlichen der steife Tragarm 8 um die
säulenseitige
Drehachse des Gelenks 14 gedreht. Dadurch wird auch die
Kulisse 12 verschoben. Beim Öffnen der Türe wird über die Türkonsole 5 auch der
zweiteilige Verbindungsarm 19 mit den Armteilen 2, 3 bewegt,
ohne dass die Armteile 2, 3 ihre Position zueinander
verändern. Während dieser
Bewegungsphase muss gewährleistet
sein, dass der Führungsbolzen 11 in
der Kulisse 12 ungehindert bewegt werden kann. Der Winkel α zwischen
den beiden Armteilen 2, 3 bleibt während dieser
Bewegungsphase unverändert.
Diese Bewegung findet so lange statt, bis am säulenseitigen Armteil 3 der
Anschlag 9 auf ein Hindernis trifft und die Bewegung des
säulenseitigen
Armteils 3 blockiert. Der Führungsbolzen 11, der
am Armteil 3 befestigt ist, befindet sich jetzt an der
Spitze der V-förmigen
Kulisse 12. Das Armteil 3 bleibt jetzt auf der
gleichen Position. Um die Türe
noch weiter zu öffnen,
wird – wie
in 3 dargestellt – der Abstand l2 zwischen
den beiden äußeren Gelenken 6, 7 des
beweglichen Verbindungsarms 19 verkürzt.
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3 zeigt
das Mehrgelenkscharnier 1 bei einer vollständig geöffneten
Tür. Der
Tragarm 8 hat bezüglich
seines Gelenks 14 die maximal zulässige Position eingenommen.
Hierbei wird diese Position durch die an ihm befestigte Kulisse 12 bestimmt,
die jetzt vom Führungsbolzen 11 des
fixierten säulenseitigen
Armteils 3 blockiert wird. Zur Verstellung der Position
der Türkonsole 5 und
damit auch der gesamten Tür
wird der Winkel zwischen dem Tragarm 8 bzw. dem Verbindungsarm 19 und
der Türkonsole 5 über die
Gelenke 13, 7 bewirkt. Jedoch ist hier nur eine
Drehung möglich,
wenn der Abstand l2 zwischen den beiden
Gelenken 6, 7 des beweglichen Verbindungsarms 19 verkürzt wird.
Diese Verkürzung
entsteht, ähnlich
wie beim menschlichen Ellenbogengelenk, durch ein Zwischengelenk 18,
das jetzt, nachdem das Armteil 3 zum Stillstand gekommen
ist, das andere Armteil 2 verdreht. Hierbei kann das Armteil 2 zwischen
dem Anschlag 15 und dem Anschlag 16 über das
Zwischengelenk 18 gedreht werden, so dass sich der Winkel α verändert und
somit auch der Abstand l2 zwischen dem säulenseitigen
Gelenk 6 und dem türseitigen
Gelenk 7 verkürzt.
Durch die Verkürzung
dieses Abstands l2 ist es möglich, dass
die Fahrzeugtüre
im geöffneten
Zustand fast senkrecht zur Karosserie ausgerichtet ist, wodurch
ein einfacher Einstieg ermöglicht
wird.
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4 zeigt
ein Mehrgelenkscharnier bei geschlossener Tür in einer Seitenansicht. Zur
Anbindung an die Fahrzeugkarosserie, insbesondere an die A- bzw.
B-Säule
weist das Mehrgelenkscharnier 1 eine Säulenkonsole 4 auf.
An der Säulenkonsole 4 wird
das Mehrgelenkscharnier 1 an der Fahrzeugkarosserie befestigt. An
dem säulenseitigen
Verbindungsarm-Gelenk 6 ist ein Verbindungsarm 19 befestigt,
der aus zwei Verbindungsarmteilen 2, 3 besteht.
Dieser zweiteilige Verbindungsarm 19 ist in sich beweglich.
Am anderen Ende des beweglichen Verbindungsarm 19 befindet
sich ein türseitiges
Verbindungsarm-Gelenk 7. Dieses Gelenk 7 ist mit
der Türkonsole 5 verbunden.
An der Türkonsole 5 wird
das Mehrgelenkscharnier 1 an die Tür montiert. Unter dem zweiteiligen
Verbindungsarm 19 befindet sich ein weiterer steifer Tragarm 8,
der zwischen der Säulenkonsole 4 und
der Türkonsole 5 angeordnet
ist. Dieser steife Tragarm 8 ist an der Säulenkonsole 4 mit
einem Gelenk 14 drehbar verbunden. Auf der gegenüberliegenden
Türkonsolen-Seite
weist der Tragarm 8 gleichfalls ein Gelenk 13 auf,
das den steifen Tragarm 8 drehbar mit der Türkonsole 5 verbindet.
Am steifen Tragarm 8 ist eine Kulisse 12 ausgebildet.
In dieser Kulisse 12 befindet sich ein Führungsbolzen 11,
der fest mit dem säulenseitigen
Armteil 3 des geteilten Verbindungsarms 19 verbunden
ist. Dieser Führungsbolzen 11 kann
an dem Armteil 3 justiert werden. Bei einer Türbewegung
wird der Führungsbolzen 11 in
der Kulisse 12 geführt.
Die Führungseinrichtung,
bestehend aus Führungsbolzen 11 und
Kulisse 12, bewirkt, dass neben dem Tragarm 8 auch
entweder beide Armteile 2, 3 des geteilten Verbindungsarm 19 miteinander
bewegt werden oder aber nur das türseitige Armteil 2 des
geteilten Verbindungsarms 19 bewegt wird. Wird nur das
türseitige Armteil 2 des
Verbindungsarms 19 bewegt, so wird die effektive Gesamtlänge l2, die sich zwischen den beiden Gelenkachsen
der Gelenke 6, 7 des Verbindungsarms 19 erstreckt,
verkürzt
und sich der Winkel α vergrößert, so
dass dadurch ein Längenausgleich stattfinden
kann. Um die Drehbewegung zwischen den beiden Armteilen 2, 3 des
geteilten Verbindungsarms 19 zu gewährleisten, ist ein Zwischengelenk 18 zwischen
den beiden Armteilen 2, 3 angebracht. Um den Bewegungsablauf
der beiden Armteile 2, 3 zu begrenzen, sind am
geteilten Tragarm Anschläge 9, 10, 15, 16 angebracht,
die ein Überdrehen
der Türe
verhindern. Im Ausführungsbeispiel dienen
die Anschläge 9, 10 als
Stopper und die Anschläge 15, 16 zusätzlich als
Mitnehmer, die die Kraft vom türseitigen
Armteil 2 auf das säulenseitige
Armteil 3 übertragen.
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Wird
die Tür
geöffnet,
so wird auch die Türkonsole
bewegt. Mit der Türkonsole
werden auch die türseitigen
Gelenke 13, 7 und die an ihnen angebrachten Arme 8, 19 mitbewegt,
die um ihre unbeweglich angebrachten säulenseitigen Gelenke gedreht
werden. Dadurch wird die Türe
einen ersten Spalt geöffnet,
wobei auch die Lage der Türkonsole 5 relativ
zu den Armen 8, 19 in geringem Maße verändert wird.
Die Bewegung geht solange vonstatten bis das säulenseitige Armteil 3 des
Verbindungsarms 19 durch den Anschlag 9 gestoppt
wird. Dann bleibt das Armteil 3 in der Position. Danach
wird bei einem weiteren Öffnen
der Tür
nur noch der Tragarm 8 und das türseitige Armteil 2 bewegt,
wodurch bewirkt wird, dass die Türe
nahezu parallel zur Karosserie verschoben wird und somit eine größere Türöffnung freigibt,
die leichter zugänglich
ist. Beim Schließen
der Fahrzeugtür
dreht sich das türseitige
Armteil 2 des Verbindungsarms um das Zwischengelenk 18 und der
Tragarm 8 um sein säulenseitiges
Gelenk 14 solange bis das Armteil 2 den Anschlag 15 erreicht
und die Führungseinrichtung
an der Spitze der V-förmigen
Kulisse 12 angelangt ist. Dann wird wiederum das säulenseitige
Armteil 3 an das türseitige
Armteil 2 angekoppelt, indem es über den Anschlag 15 mitgenommen
wird. Jetzt wird der ganze Verbindungsarm 19 und der Tragarm 8 bewegt,
bis das säulenseitige
Armteil 3 am Anschlag 10 gestoppt wird und die
Tür geschlossen
ist.
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