DE102004036166B3

DE102004036166B3 - Kraftfahrzeugtürscharnier mit stufenloser Rastierung

Info

Publication number: DE102004036166B3
Application number: DE200410036166
Authority: DE
Inventors: Gyula Kumor
Original assignee: ISE Innomotive Systems Europe GmbH
Current assignee: Metalsa Automotive GmbH
Priority date: 2004-07-26
Filing date: 2004-07-26
Publication date: 2006-01-12
Anticipated expiration: 2024-07-27

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Türscharnier, insbesondere für Kraftfahrzeuge, mit einem mit einer Tür verbindbaren Türteil, einem an einer Karosserie anordbaren Säulenteil, einem verdrehfest mit dem Türteil und drehbar mit dem Säulenteil verbundenen Scharnierzapfen zur gelenkigen Verbindung des Türteils und des Säulenteils und einem Feststeller zur Arretierung des Türteils an dem Säulenteil, aufweisend eine Arretierungseinheit und eine mechanische Schalteinheit zur Umschaltung der Arretierungseinheit zwischen einer Rastposition und einer Schwenkposition der Tür mit einem mit dem Scharnierzapfen verdrehfest verbundenen ersten Schaltelement, einem drehbar und axial verschiebbar an dem Scharnierzapfen angeordneten zweiten Schaltelement und mindestens einem Schaltkörper, mittels dem das erste Schaltelement und ds zweite Schaltelement derart mechanisch gekoppelt sind, daß sich, bevor die Drehbewegung des ersten Schaltelements auf das zweite Schaltelement übertragen wird, der Abstand zwischen dem ersten und zweiten Schaltelement in Längsachsenrichtung des Scharnierzapfens ändert. DOLLAR A Um ein Türscharnier sowie eine Vorrichtung für ein Türscharnier bereitzustellen, das/die eine hohe Zuverlässigkeit aufweist, sich kostengünstig herstellen läßt und die Festsetzung der Tür in beliebig vielen Öffnungspositionen erlaubt, ist vorgesehen, daß das Türscharnier die Arretierungseinheit ein mit dem Säulenteil verbundenes zweites Rastelement und ein mit dem zweiten Schaltelement verbundenes ...

Description

Die Erfindung betrifft ein Türscharnier, insbesondere für Kraftfahrzeuge, mit einem mit einer Tür verbindbaren Türteil, einem an einer Karosserie anordbaren Säulenteil, einem verdrehfest mit dem Türteil und drehbar mit dem Säulenteil verbundenen Scharnierzapfen zur gelenkigen Verbindung des Türteils und des Säulenteils und einem Feststeller zur Arretierung des Türteils an dem Säulenteil, aufweisend eine Arretierungseinheit und eine mechanische Schalteinheit zur Umschaltung der Arretierungseinheit zwischen einer Rastposition und einer Schwenkposition der Tür mit einem mit dem Scharnierzapfen verdrehfest verbundenen ersten Schaltelement, einem drehbar und axial verschiebbar an dem Scharnierzapfen angeordneten zweiten Schaltelement und mindestens einem Schaltkörper, mittels dem das erste Schaltelement und das zweite Schaltelement derart mechanisch gekoppelt sind, daß sich, bevor die Drehbewegung des ersten Schaltelements auf das zweite Schaltelement übertragen wird, der Abstand zwischen dem ersten und zweiten Schaltelement in Längsachsenrichtung des Scharnierzapfens ändert.

Zur Zeit im Kraftfahrzeugbereich gebräuchliche Türscharniere weisen festgelegte Rastpunkte auf, die durch die jeweils verwendeten Arretierungseinheiten, die vorzugsweise in das Türscharnier integriert sind, vorgegeben werden. Die Rastpunkte legen die Öffnungswinkel der Tür fest, in denen die Position der Tür relativ gegenüber der Karosserie gegen ungewolltes Zu- oder Aufschlagen gesichert ist. Da sich die Tür mit den bekannten Türscharnieren jedoch nicht in jedem beliebigen Öffnungswinkel festsetzen läßt, kommt es im Alltagsgebrauch zu erheblichen Komforteinbußen. So ist es z. B. unumgänglich, falls sich in dem maximal möglichen Türöffnungswinkel ein Hindernis, z. B. ein anderes Fahrzeug, eine Mauer oder dergleichen befindet, die Tür in der nächst kleineren Rastposition festzusetzen, wodurch das Ein- oder Aussteigen sowie das Be- und Entladen wesentlich erschwert wird.

Ein weiterer Nachteil dieser Türscharniere besteht darin, daß die Türen durch ihr eigenes Rastsystem in Richtung auf den nächstliegenden Rastpunkt beschleunigt werden. Dies führt dazu, daß die Tür nach dem Loslassen außerhalb eines Rastpunktes in Richtung auf ein mögliches Hindernis beschleunigt wird und es zu einer Kollision der Tür mit dem Hindernis kommt. Diese Kollisionen können erhebliche Lackschäden hervorrufen, die nur mit hohem finanziellen Aufwand behoben werden können.

Auch der Lösungsansatz, zur Verbesserung des Bedienkomforts die Anzahl der Rastpunkte zu erhöhen, führt nicht zum Erfolg, da durch den maximalen Türöffnungswinkel und dem daraus resultierenden Schwenkbereich die konstruktive Möglichkeit zur Anordnung weiterer Rastpunkte nicht gegeben ist.

Aus der DE 199 01 263 ist ein Türscharnier der eingangs genannten Art bekannt, welches die Festsetzung der Tür in jedem beliebigen Öffnungswinkel relativ zur Karosserie erlaubt. Dieses Scharnier weist jedoch einen sehr komplizierten Aufbau auf, welcher einen hohen Herstellungsaufwand und hohe Herstellungskosten bedingt.

Ein gattungsgemäßes Türscharnier mit einem Türfeststeller ist ferner aus der DE 202 09 030 U1 bekannt. Der Abstand der dort als Funktionsteil und Paßscheibe bezeichneten Schaltelemente wird durch einen Steuerstift bestimmt. Die Arretierung wird durch Halteelemente in Haltevertiefungen bewirkt, deren Eingriff jedoch durch einen erhöhten Kraftaufwand aufgelöst werden kann.

Der konstruktive Aufbau dieses Scharniers macht es zudem erforderlich, die sich im Eingriff befindlichen Bremselemente relativ gegeneinander zu verdrehen, um in einen Trennzustand zu gelangen. Dies hat einen verringerten Bedienkomfort zur Folge.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Türscharnier sowie eine Vorrichtung für ein Türscharnier bereitzustellen, das/die eine hohe Zuverlässigkeit aufweist, sich kostengünstig herstellen läßt und die Festsetzung der Tür in beliebig vielen Öffnungspositionen erlaubt.

Die Erfindung löst die Aufgabe durch ein Türscharnier mit den Merkmalen des Anspruchs 1. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.

Das erfindungsgemäße Türscharnier ist dadurch gekennzeichnet, daß die Arretierungseinheit ein mit dem zweiten Schaltelement verbundenes, drehbar und axial verschiebbar an dem Scharnierzapfen gelagertes, erstes Rastelement und ein axial und verdrehfest mit dem Säulenteil verbundenes zweites Rastelement aufweist, die derart angeordnet sind, daß sie sich in der Rastierungsposition in formschlüssigem Eingriff befinden und in Folge der Abstandsänderung des ersten und zweiten Schaltelements außer Eingriff kommen. Diese Position entspricht der Schwenkposition des Türscharniers.

Eine formschlüssige Verbindung besteht zwischen den zusammenwirkenden Rastelementen, wenn sich die Tür in einer Rastposition befindet. Das bedeutet, daß sie sich im Eingriff befinden. Rastpositionen befinden sich in nahezu jeder beliebigen durch die Tür einnehmbaren Position zwischen ihrer Schließstellung und dem maximalen Öffnungswinkel. Voraussetzung dafür, daß die Tür eine Rastposition einnimmt ist jedoch, daß sich die Tür im Stillstand befindet, d. h. nicht verschwenkt wird.

Beim Betätigen der Tür, d. h. beim Öffnen, Schließen oder teilweise Verschwenken der Tür, wandelt die mechanische Schalteinheit die Schwenkbewegung der Tür in eine in Scharnierzapfenachse gerichtete Schaltbewegung um, bei der die formschlüssige Verbindung der beiden Rastelemente in Folge einer zwischen diesen Rastelementen stattfindenden Relativbewegung aufgehoben wird, so daß die Tür frei verschwenkt werden kann.

Der Schaltvorgang bedingt einen gegenüber der eigentlichen, für die Schwenkbewegung notwendigen Kraft höheren Kraftaufwand. Dieser läßt sich durch die Ausgestaltung der Bauteile des Türscharniers frei bestimmen und kann so eingestellt werden, daß er sich nicht negativ auf den Bedienkomfort der Tür auswirkt.

Zur Erzeugung der Schaltbewegung weist die Schalteinheit zwei Schaltelemente auf, die über einen Schaltkörper mechanisch miteinander gekoppelt sind. Der Schaltkörper und die Schaltelemente sind derart aufgebaut und aneinander angeordnet, daß in Folge der verdrehfesten Verbindung des ersten Schaltelements mit der Tür und der daraus resultierenden Drehbewegung des ersten Schaltelements beim Verschwenken der Tür eine Abstandsänderung zwischen dem ersten und zweiten Schaltelement hervorgerufen wird. Diese Abstandsänderung hat wiederum durch eine Verbindung des zweiten Schaltelements mit dem axial verschiebbar auf dem Scharnierzapfen gelagerten ersten Rastelement zur Folge, daß das erste Rastelement relativ gegenüber dem zweiten Rastelement verschoben wird.

Das Ausmaß der Relativbewegung zwischen dem ersten und zweiten Schaltelement und die daraus resultierende Abstandsänderung ist konstruktiv einstellbar. Sie hängt von dem Überdeckungsgrad der Rastelemente in der Rastposition ab, und ist so bemessen, daß sich das erste Rastelement nach Beendigung der Relativbewegung zwischen dem ersten und zweiten Schaltelement, d. h. nach Beendigung des Schaltvorgangs, wenn die Schaltelemente ihren maximalen Abstand aufweisen, nicht mehr mit dem zweiten Rastelement in Eingriff befindet.

Nach Beendigung der Schaltbewegung und der damit einhergehenden Trennung der Rastelemente erfolgt beim Verschwenken der Tür eine Mitnahme des zweiten Schaltelements durch das erste Schaltelement, wobei die Schalteinheit ihre Schwenkposition beibehält.

Nach Beendigung der Schwenkbewegung, d. h. nachdem die gewünschte Position der Tür erreicht ist und diese losgelassen wird, schaltet die Schalteinheit selbsttätig in die Rastposition um, wobei der Abstand zwischen den Schaltelementen wieder verringert wird, so daß die Rastelemente wieder miteinander in Eingriff kommen.

Die erfindungsgemäße Ausgestaltung des Türscharniers ermöglicht es, die Tür in ihrem gesamten Schwenkbereich, d. h. zwischen der Schließstellung der Tür und ihrem maximalen Öffnungswinkel, in jeder beliebigen Position relativ zur Karosserie zu arretieren. Die erfindungsgemäße Ausgestaltung der Schalteinheit und der Arretierungseinheit gewährleistet dabei, daß beim Benutzer, wie bisher, zu Beginn der Schwenkbewegung ein erhöhter Kraftaufwand erforderlich ist, der sich beim Verschwenken reduziert. Eine andere als bisher bekannte Bedienung ist nicht erforderlich, so daß das erfindungsgemäße Türscharnier bekannte Türscharniere mit nur geringen Raststellungen bedenkenlos ersetzen kann.

Die formschlüssige Verbindung der Rastelemente in der Rastposition gewährleistet dabei in besonderem Maße, daß die gewählte Öffnungsposition der Tür zuverlässig gegen ein ungewolltes Aufschwenken oder Zuschlagen gesichert ist. Dabei bestimmt der zur Einleitung der Abstandsänderung der Schaltelemente notwendige Kraftaufwand eine Rastierungskraft, die überwunden werden muß, um die Tür frei gegenüber der Karosserie verschwenken zu können.

Wesentlich für die Funktion des Türscharniers ist der Schaltkörper, der im Zusammenwirken mit den Schaltelementen die einleitende Schwenkbewegung der Tür in eine Schaltbe wegung umwandelt. Der zwischen den Schaltelementen angeordnete Schaltkörper kann dabei grundsätzlich beliebig ausgebildet und an dem ersten Schaltelement angeordnet sein, sofern er eine Abstandsänderung der Schaltelemente bei einem Verdrehen des ersten Schaltelements gegenüber dem zweiten Schaltelement bewirkt.

Nach einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung sind die Schaltkörper jedoch durch Kippkörper gebildet, die derart ausgebildet sind, daß sich deren Längserstreckung parallel zur Scharnierzapfenachse verändert, wenn diese um eine senkrecht zur Scharnierzapfenachse gerichtete Achse gekippt werden.

Verwendbar sind bspw. quaderförmige Körper oder Würfel, die in der Rastposition mit zwei einander gegenüberliegenden Flächen an entsprechend ausgebildeten und einander zugewandten Flächen der Schaltelemente anliegen. Ein Verdrehen des ersten Schaltelements gegenüber dem zweiten Schaltelement bewirkt, ggf. unter Verwendung einer Sicherung der Schaltkörper gegen ein Verschieben, daß sich der Kippkörper beginnt aufzustellen, wobei er mit zwei einander gegenüberliegenden Kanten des Körper an dem ersten bzw. zweiten Schaltelement anliegt und sich der Abstand der Schaltelemente in Folge der veränderten Längserstreckung des Kippkörpers erhöht. Die zum Kippen erforderliche Kraft bestimmt dabei die Rastierungskraft, die überwunden werden muß, um das Türscharnier aus der Rastposition in die Schwenkposition umzuschalten. Der Vorteil dieser Kippkörper liegt in deren einfachen Montage und Herstellung.

Nach einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung sind die Schaltkörper durch Wälzkörper gebildet, die in einander gegenüberliegenden, seitlich ansteigenden Vertiefungen des ersten und zweiten Schaltelements angeordnet sind. Als Wälzkörper können dabei bspw. Kugeln oder zylinderförmige Körper verwendet werden, die bei einer Relativbewegung der Schaltelemente in den Vertiefungen ansteigen und dabei den Abstand der Schaltelemente zueinander erhöhen. Die Verwendung von Wälzkörpern zeichnet sich dabei insbesondere dadurch aus, daß die Schwenkbewegung besonders gleichmäßig und nicht ruckartig abläuft.

Nach einer besonders vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist der Schaltkörper durch einen drehbar in einem Lagerpunkt an dem ersten Schaltelement gelagerten Kipphebel gebildet, der sich vorzugsweise mit zwei Auflagepunkten an dem zweiten Schaltelement abstützt. Der Lagerpunkt des ersten Kipphebels an dem ersten Schaltelement ist dabei vorzugsweise gegenüber einer gedachten, parallel zur Scharnierzapfenachse und durch einen Auflagepunkt des Kipphebels an dem zweiten Schaltelement verlaufenden Linie versetzt. Bei einem Kipphebel mit zwei Auflagepunkten an dem zweiten Schaltelement befindet sich der Lagerpunkt des Kipphebels an dem ersten Schaltelement vorzugsweise im wesentlichen im gleichen Abstand zwischen den beiden gedachten, parallel zur Scharnierzapfenachse verlaufenden Linien durch die Auflagepunkte des Kipphebels an dem zweiten Schaltelement.

Durch eine alternative Anordnung, bei der die Abstände zwischen dem Lagerpunkt und den Auflagepunkte nicht übereinstimmen, kann ein Türscharnier bereitgestellt werden, daß in Abhängigkeit von der Schwenkrichtung der Tür ein unterschiedliches Schaltverhalten der Schalteinheit aufweist.

In der Schwenkposition, d. h. wenn die Schaltelemente ihren maximalen Abstand zueinander erreicht haben, ist der Lagerpunkt des Kipphebels an dem ersten Schaltelement weiterhin derart versetzt zum Auflagepunkt des Kipphebels an dem zweiten Schaltelement angeordnet, daß eine in Scharnierzapfenachse auf den Kipphebel wirkende Kraft ein Rückstellmoment auf den Kipphebel in Richtung auf die Rastposition ausübt.

Die Verwendung eines Kipphebels gemäß dieser Weiterbildung der Erfindung gewährleistet eine besonders einfache und gleichmäßige Schaltbewegung, die beim Benutzer ein besonders angenehmes Betätigungsgefühl vermittelt. Zudem ermöglicht es die Anordnung des Kipphebels gemäß dieser Weiterbildung, auf eine separate Rückstelleinheit zum Umschalten aus der Schwenkposition in die Rastposition zu verzichten.

Nach einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist der Kipphebel gegenüber der Scharnierzapfenachse geneigt, vorzugsweise um einen Winkel von 30° bis 60°. Im Falle einer parallel zur Scharnierzapfenachse erfolgenden Schaltbewegung erlaubt diese Weiterbildung der Erfindung die einfache Anpassung des für den Schaltvorgang erforderlichen Türschwenkwinkels.

Besonders vorteilhaft für den Bedienkomfort ist dabei die Verwendung eines Kipphebels, der gemäß einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung im Bereich seiner Auflagepunkte kugelkalottenförmig ausgebildet ist, wobei das zweite Schaltelement entsprechend muldenförmige Ausnehmungen aufweist. Wesentlich für den Bedienkomfort ist dabei, daß der Kipphebel in jeder Position mit seinen Auflagepunkten flächig an dem zweiten Schaltelement aufliegt. Dadurch wird zudem einem Verschleiß in ergänzender Weise vorgebeugt.

In der Schwenkposition des Türscharniers nach Beendigung der Schaltbewegung, d. h. nach Abschluß der Relativbewegung des ersten Schaltelements gegenüber dem zweiten Schaltelement, die notwendig ist, um das erste und zweite Rastelement voneinander zu lösen, kann die Übertragung der Drehbewegung von dem ersten Schaltelement auf das zweite Schaltelement grundsätzlich über die Kippkörper erfolgen, die in einer entsprechenden Endposition, in der sie nicht weiter gekippt werden können, an dem zweiten Schaltelement zur Anlage kommen, so daß sie die Drehbewegung übertragen.

Nach einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung weist das erste Schaltelement jedoch einen Vorsprung und das zweite Schaltelement einen entsprechend ausgebildeten Absatz auf, die die Relativbewegung des ersten Schaltelements zum zweiten Schaltelement begrenzen. Der Abstand des Absatzes von dem Vorsprung in der Rastposition bestimmt dabei den Winkelbereich, um den das erste Schaltelement relativ zum zweiten Schaltelement verdreht werden kann, bevor die Drehbewegung des ersten Schaltelements auf das zweite Schaltelement übertragen wird. Der Abstand des Absatzes von dem Vorsprung beeinflußt zudem die maximale Abstandsänderung zwischen den Schaltelementen, die u. a. auch von der Ausbildung des Schaltkörpers abhängt.

Die Verwendung eines Absatzes an dem zweiten Schaltelement und eines Vorsprungs an dem ersten Schaltelement gemäß dieser Weiterbildung der Erfindung gewährleistet dabei eine besonders zuverlässige Übertragung der Drehbewegung nach Beendigung des Schaltvorgangs. Zudem werden durch diese Ausgestaltung der Erfindung zusätzliche Belastungen der Schaltkörper vermieden.

Die Ausgestaltung der Rastelemente zur Erzeugung eines formschlüssigen Eingriffs in der Rastposition kann grundsätzlich in beliebiger Weise erfolgen. Nach einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist das erste Rastelement jedoch durch ein mit dem zweiten Schaltelement verbundenes Zahnrad und das zweite Rastelement durch eine entsprechende mit dem Säulenteil verbundene Innenverzahnung gebildet.

Die Verwendung eines Zahnrads und einer Innenverzahnung zur Erzeugung einer formschlüssigen Verbindung in der Rastposition gewährleistet in besonderem Maße eine zuverlässige Arretierung der Tür in der gewählten Öffnungsstellung. Die Ausgestaltung der Verzahnung ist dabei grundsätzlich frei wählbar und bestimmt sich dabei nach den konstruktiven Vorgaben und den zu erwartenden Kräften.

Die Verbindung des ersten Rastelements mit dem zweiten Schaltelement gewährleistet dabei, daß die in Folge der Relativbewegung zwischen dem ersten und zweiten Schaltelement hervorgerufenen axialen Verschiebung des zweiten Schaltelements unmittelbar auf das erste Rastelement übertragen wird, das somit gegenüber dem feststehenden Säulenteil verschoben werden kann. Die Anordnung einer zum Zahnrad korrespondierenden Verzahnung an dem Säulenteil ermöglicht es dabei, auf eine komplizierte Ausgestaltung des zweiten Rastelements zu verzichten. Zudem gewährleistet die ortsfeste Anordnung des Säulenteils an der Karosserie einen besonders zuverlässigen und spielfreien Wechsel zwischen der Rastposition und der Schwenkposition.

Eine besondere Vereinfachung ergibt sich dabei, wenn nach einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung die Verzahnung an der Innenseite eines an dem Säulenteil ausgebildeten Gehäuses angeordnet ist, da gemäß dieser Weiterbildung der Erfindung auf zusätzliche Bauteile zur Ausgestaltung des zweiten Rastelements verzichtet werden kann, welches vorzugsweise einteilig mit dem Gehäuse ausgebildet ist. Das Gehäuse dient dabei zudem zur Aufnahme der Schalteinheit, der Arretierungseinheit, einer Kupplungseinheit und einer Bremseinheit.

Nach Beendigung der Schwenkbewegung und Loslassen der Tür gelangt das Zahnrad selbsttätig wieder in Eingriff mit der Verzahnung des zweiten Rastelements. Um besonders zuverlässig gewährleisten zu können, daß die Verzahnungen wieder ineinander gleiten, ist nach einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung vorgesehen, daß die Verzahnung des Zahnrades und/oder der Verzahnung des zweiten Rastelements im Bereich ihrer Ränder abgerundet ist oder spitz zuläuft. Durch diese vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung wird besonders zuverlässig vermieden, daß das Zahnrad an den Rändern der Verzahnung zur Anlage kommt und nicht in formschlüssigen Eingriff mit der Verzahnung des zweiten Rastelements gelangt.

Die Übertragung der Schwenkbewegung der verdrehfest mit dem Scharnierzapfen verbundenen Tür auf das erste Schaltelement kann durch eine beliebige Kopplung des ersten Schaltelements und des Scharnierzapfens erreicht werden. Nach einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung sind das erste Schaltelement und der Scharnierzapfen jedoch formschlüssig miteinander verbunden. Diese Art der Verbindung gewährleistet in besonderem Maße eine zuverlässige Übertragung der Schwenkbewegung der Tür auf das erste Schaltelement. Zudem erleichtert die formschlüssige Verbindung bei einer entsprechenden Ausgestaltung die Montage und Demontage, welche bei einer stoff- oder kraftschlüssigen Verbindung wesentlich aufwendiger zu erfolgen hätte.

Um besonders zuverlässig zu gewährleisten, daß die Tür in der Rastierungsposition nur mit einem erhöhten Kraftaufwand zu betätigen ist und um ferner besonders zuverlässig zu gewährleisten, daß die Rastelemente nach Beendigung der Schwenkbewegung selbsttätig in Eingriff gelangen, können grundsätzlich beliebige Mittel verwendet werden. Zur Erzeugung einer ausreichend hohen Rastierungskraft, ist es bspw. möglich, das axial verschiebbare zweite Schaltelement und den Scharnierzapfen als Reibpaarung auszulegen, so daß zum Betätigen die Überwindung der Gleit- bzw. Haftreibung erforderlich ist.

Die Rückstellung des zweiten Schaltelements aus der Schwenkposition in die Rastierungsposition kann bspw. aufgrund der Gewichtskraft des zweiten Schaltelements erfolgen. Nach einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung weist die Arretierungseinheit jedoch ein Sicherungselement auf, daß das erste Rastelement in Richtung auf die Rastierungsposition vorspannt. Die von dem Sicherungselement aufgebrachte Vorspannkraft bestimmt dabei den zum Betätigen der Tür erforderlichen Kraftaufwand, d. h. die Rastierungskraft. Die Verwendung eines Sicherungselements gewährleistet dabei in besonderem Maße, daß eine immer gleichbleibende Kraft auf das erste Rastelement wirkt, die zum einen die Rastierungskraft bestimmt und zum anderen gewährleistet, daß das erste Rastelement nach Beendigung des Schwenkvorgangs selbsttätig in die Rastierungsposition zurückbewegt wird.

Nach einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist das Sicherungselement dabei durch ein Federelement, insbesondere eine Druckfeder gebildet, die sich auf der der Schalteinheit abgewandten Seite des ersten Rastelements einerseits und andererseits an einer Innenseite des Gehäuses oder eines das Gehäuse verschließenden Bodens abstützt. Die Feder erfüllt dabei in besonders zuverlässiger Weise die Aufgaben, eine ausreichend hohe Rastierungskraft bereitzustellen und nach Beendigung des Schwenkvorgangs das selbsttätige Bewegen des Rastelements in die Rastposition zu gewährleisten. Die Druckfeder ist dabei besonders kostengünstig, unterliegt keinem Verschleiß und läßt sich besonders einfach an der Arretierungseinheit des Türscharniers anordnen.

Nach Beendigung des Schaltvorgangs, d. h. nachdem die Relativbewegung des ersten Schaltelements zum zweiten Schaltelement abgeschlossen ist und die Drehbewegung des ersten Schaltelements auf das zweite Schaltelement übertragen wird, bestimmt sich das dem Verschwenken der Tür entgegenwirkende Widerstandsmoment allein durch die Reibungsverluste in Folge der Lagerung des Scharnierzapfens an dem Säulenteil.

Ggf. kann es erforderlich sein, ein definiertes Widerstandsmoment zu erzeugen, das dem Schwenkvorgang entgegenwirkt und durch eine bessere Haptik den Bedienkomfort erhöht. Zum anderen gewährleistet das Widerstandsmoment in besonderem Maße, daß die Tür nach Beendigung des Schwenkvorgangs nicht selbsttätig weiterschwenkt, sondern zuverlässig in die Rastierungsposition gelangt.

Die Erzeugung eines solchen definierten Widerstandsmoments kann grundsätzlich auf beliebige Weise erfolgen. Nach einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist das erste Rastelement jedoch mit einem drehbar und axial verschiebbar auf dem Scharnierzapfen angeordneten ersten Kupplungselement einer Kupplungseinheit verbunden, wobei mittels der Kupplungseinheit das erste Rastelement und ein mit einem drehbar auf dem Scharnierzapfen angeordneten zweiten Kupplungselement verbundenes erstes Bremselement einer Bremseinheit in der Schwenkposition in Eingriff bringbar ist.

Die Kupplungseinheit bewirkt, daß nach Beendigung des Schaltvorgangs, d. h. wenn sich das erste Rastelement in der Schwenkposition befindet, die Tür gegenüber einem durch die Bremseinheit definierten Widerstandsmoment verschwenkt wird. Dieses ist dabei so hoch, daß die zum Verschwenken erforderliche Kraft in erträglichem Maße bleibt und gleichzeitig nach Beendigung des Verschwenkens der Tür diese nicht weiter verschwenkt, sondern selbsttätig in die Rastierungsposition gelangt.

Die Verbindung des ersten und zweiten Kupplungselements in der Schwenkposition kann dabei in beliebiger Weise erfolgen. Nach einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung befinden sich diese in der Schwenkposition jedoch im formschlüssigen Eingriff. Dieser läßt sich auf vielfältige Weise besonders einfach realisieren und gewährleistet in besonders hohem Maße eine zuverlässige Übertragung des Widerstandsmoments der Bremseinheit auf die Tür.

Die Bremseinheit selbst kann ebenfalls in vielfältiger Weise ausgestaltet werden. In erster Linie werden jedoch Reibverbindungen bevorzugt, die ein definiertes Widerstandsmoment erzeugen. Nach einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist die Bremseinheit jedoch durch einen mit dem zweiten Kupplungselement, vorzugsweise einstückig, verbundenen Bremsteller und durch einen verdrehfest angeordneten Bremsbelag gebildet. Beim Verschwenken der Tür reibt somit der Bremsteller auf dem ortsfest angeordneten Bremsbelag. Die Art des Bremsbelags sowie die Größe des Bremsbelags und des Bremstellers ermöglichen es dabei, das Widerstandsmoment optimal an die Einsatzbedingungen anzupassen. Des weiteren zeichnet sich die Verwendung einer derart weitergebildeten Bremseinheit durch ihre geringen Herstellungs- und Wartungskosten aus.

Nach einer besonders vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung liegt das Federelement endseitig an dem Kupplungselement an. Die Verwendung eines Federelements erlaubt es, die von dem Federelement abhängige Anpressung des Bremstellers auf den Bremsbelag und das daraus resultierende Widerstandsmoment optimal durch eine entsprechende Wahl des Federelements einzustellen. Zudem erlaubt es diese Ausgestaltung der Erfindung, auf weitere Anlageflächen für das Federelement zu verzichten.

Es ist grundsätzlich möglich, die Tür direkt verdrehfest mit dem Scharnierzapfen zu verbinden, so daß die Schwenkbewegungen der Tür direkt auf den Scharnierzapfen übertragen werden, so daß für das Türscharnier ein nur sehr geringer Raumbedarf am Fahrzeug erforderlich ist.

Nach einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist jedoch vorgesehen, daß zwischen dem Scharnierzapfen und dem Türteil ein die Schwenkbewegung der Tür übersetzendes Getriebe angeordnet ist. Die Verwendung des Getriebes ermöglicht es, die Schwenkbewegung der Tür in eine beliebig ausgestaltete Drehbewegung des Scharnierzapfens umzuwandeln. Somit kann der Drehwinkel des Scharnierzapfens bei vorgegebenem Türschwenkwinkel erhöht werden, so daß bei der eine Verzahnung aufweisenden Arretierungseinheit eine höhere Anzahl von Rastierungspunkten entsteht, und das Scharnier nahezu stufenlos rastiert.

Zudem erlaubt die Verwendung eines Getriebes, die Schalteinheit, die Arretierungseinheit und die Kupplungseinheit so auszugestalten, daß sie von der Gewichtskraft der Tür unbelastet sind.

Das Getriebe kann grundsätzlich beliebig ausgestaltet werden, wobei das Übersetzungsverhältnis entsprechend den gewünschten Konstruktionsbedingungen im wesentlichen frei gewählt werden kann.

Nach einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung weist das Getriebe jedoch ein erstes Getriebeelement, das verdrehfest mit dem die Welle des Feststellers bildenden Scharnierzapfen verbunden ist, und ein zweites Getriebeelement, das verdrehfest mit einem Säulenteil und Türteil gelenkig verbindenden Scharnierstift verbunden ist, auf, wobei der Scharnierstift drehbar mit der Säulenkonsole und verdrehsicher mit der Türkonsole verbunden ist und wobei das erste und zweite Getriebeelement miteinander in Eingriff bringbar sind.

In den Ausführungsformen der Erfindung ohne ein Getriebe erfüllt der Scharnierzapfen sowohl die Funktion der Welle des Feststellers als auch die Funktion der gelenkigen Verbindung des Türteils und des Säulenteils. Im Falle der Ausgestaltung der Erfindung mit einem einen Scharnierstift aufweisenden Getriebe erfüllt der Scharnierzapfen hingegen allein die Funktion der Welle des Feststellers, wohingegen die Funktion der gelenkigen Verbindung des Türteils und des Säulenteils durch den Scharnierstift übernommen wird.

Ein derartiges Getriebe zeichnet sich durch seinen besonders einfachen Aufbau aus, so daß das gesamte Türscharnier weiterhin besonders kostengünstig und einfach hergestellt werden kann. Die Kopplung des ersten und zweiten Getriebeelements kann grundsätzlich in beliebiger Weise, bspw. durch Reibräder oder Riementriebe erfolgen.

Nach einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist das erste Getriebeelement jedoch durch ein Ritzel und das zweite Getriebeelement durch eine mit dem Ritzel in Eingriff bringbare, eine Getriebeinnenverzahnung aufweisende Getriebehülse gebildet. Die Ausgestaltung des Getriebes mittels Zahnräder zeichnet sich dabei durch die besonders zuverlässige Übertragung der Drehbewegung der Tür auf den mit dem Ritzel verbundenen Scharnierzapfen aus. Zudem ermöglicht die Verwendung von Zahnrädern eine besonders einfache und kostengünstige Herstellung des Türscharniers, so daß trotz der Verwendung eines Getriebes eine wirtschaftliche Herstellung des Türscharniers möglich ist. Das Übersetzungsverhältnis ist frei wählbar, wobei ein Verhältnis von 1:3 bis 1:9 bevorzugt wird, da in diesem Bereich ein optimaler Kompromiß zwischen dem erforderlichen Bauraum und dem erhöhten Bedienkomfort vorliegt.

Die Verwendung eines Getriebes ermöglicht es zudem, die Tür in einem beliebigen Schwenkbereich unabhängig vom Feststeller zu verschwenken, d. h. ohne daß der Scharnierzapfen beim Verschwenken verdreht wird. Dazu wird in dem gewünschten Schwenkbereich der Tür die Kopplung zwischen dem ersten und zweiten Getriebeelement aufgehoben. Somit kann bspw. der Schwenkbereich der Tür von dem Feststeller entkoppelt werden, in dem sich die Tür in der Schließstellung sowie im Bereich der Schließstellung befindet und keine Rastierung erforderlich ist. Das Getriebe gewährleistet dabei, daß diese Entkopplung besonders einfach und kostengünstig herzustellen ist.

Das erfindungsgemäße Getriebe ist gekennzeichnet durch ein, mit dem Scharnierzapfen verdrehfest verbindbares erstes Getriebeelement, welches mit einem mit dem Türteil verdrehfest verbindbaren zweiten Getriebeelement in Eingriff bringbar ist. Ein derartiges Getriebeelement erlaubt es, die Schwenkbewegung der Tür in beliebiger Weise zu übersetzen und in eine übersetzte Drehbewegung eines ein Türteil und ein Säulenteil gelenkig miteinander verbindenden Scharnierzapfens umzuwandeln.

Ein derartiges Getriebe kann bei entsprechenden bekannten Türscharnieren dazu verwendet werden, die in Abhängigkeit der Drehbewegung des Scharnierzapfens vorhandenen Rastpositionen zu vervielfachen, so daß für einen gleichen Schwenkwinkelbereich der Tür eine höhere Anzahl an Rastpositionen zur Verfügung stehen.

Nach einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist dabei das erste Getriebeelement durch ein Ritzel und das zweite Getriebeelement durch eine eine Getriebeinnenverzahnung aufweisende Getriebehülse gebildet. Die Kopplung der Getriebeelemente durch eine Verzahnung zeichnet sich dabei durch ihre hohe Zuverlässigkeit und geringen Verschleiß aus. Zudem läßt sich diese Art der Verbindung besonders kostengünstig und einfach herstellen, wobei auch höhere Übersetzungen bis zu einem Verhältnis von 1:20 besonders einfach zu realisieren sind. In der Praxis wird sich das Übersetzungsverhältnis vorteilhafterweise in einem Bereich zwischen 1:3 und 1:9 bewegen. Diese Ausgestaltung der Erfindung ermöglicht es ferner, das Getriebe nur in einem vorbestimmten Schwenkbereich der Tür mit dem bekannten Türscharnier zu koppeln. Dies kann insbesondere dann erforderlich sein, um Verspannungen der Tür in der Schließlage in besonderem Maße vorzubeugen.

Nachstehend wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand der Zeichnungen erläutert. In den Zeichnungen zeigen:
1 eine Explosionsdarstellung einer Ausführungsform eines Türscharniers mit einem Getriebe;
2 eine Schnittansicht des Türscharniers mit Getriebe von 1;
3a eine Schnittansicht einer Schalteinheit des Türscharniers von 1 mit einem ersten Schaltelement, einem zweiten Schaltelement und einem Schaltkörper in einer Rastposition;
3b eine Schnittansicht der Schalteinheit von 3a in einer Zwischenposition;
3c eine Schnittansicht der Schalteinheit von 3a in einer Schwenkposition;
4a–4e eine Schnittdarstellung eines ersten Rastelements, eines zweiten Rastelements, eines ersten Kupplungselements und eines zweiten Kupplungselements in der Rastposition, der Schwenkposition und vier weiteren Positionen;
5a eine Draufsicht auf das Türscharnier von 1 in einer geöffneten Position einer Tür;
5b eine Draufsicht auf das Türscharnier von 1 in einer geschlossenen Position der Tür;
6a eine erste Seitenansicht des ersten Schaltelements;
6b eine zweite Seitenansicht des ersten Schaltelements;
6c eine Draufsicht auf das Schaltelement von 6a und 6b;
7a eine Schnittansicht eines Deckels des Türscharniers von 1;
7b eine Draufsicht auf den Deckel von 7a;
8a eine Schnittansicht durch eine Getriebehülse des Getriebes des Türscharniers von 1;
8b eine weitere Schnittansicht der Getriebehülse von 8a;
9a eine Schnittansicht durch ein Ritzel des Türscharniers von 1;
9b eine Draufsicht auf das Ritzel von 9a;
10a eine Schnittansicht durch ein Türteil des Türscharniers von 1;
10a eine Draufsicht auf das Türteil von 10a;
11 ein Seitenansicht eines Scharnierstifts des Türscharniers von 1;
12a eine Seitenansicht eines Bodens des Türscharniers von 1;
12b eine Draufsicht auf den Boden von 12a;
13a eine Seitenansicht, zum Teil im Schnitt, eines zweiten Kupplungselements des Türscharniers von 1;
13b eine Draufsicht auf das zweite Kupplungselement von 13a;
14a eine Seitenansicht, zum Teil im Schnitt, eines ersten Kupplungselements des Türscharniers von 1;
14b eine Draufsicht auf das erste Kupplungselement des Türscharniers von 1;
15 eine Schnittansicht des ersten Rastelements des Türscharniers von 1 im teilweisen Eingriff mit einer Innenverzahnung und mit daran angeordnetem Schaltkörper;
16 eine Seitenansicht eines Scharnierzapfens des Türscharniers von 1;
17a eine Seitenansicht des Säulenteils des Türscharniers von 1 und
17b eine Schnittansicht des Säulenteils von 17a.
1 zeigt eine erste Ausführungsform eines Türscharniers 1 mit einem Feststeller 5, aufweisend eine Schalteinheit 7, eine Arretierungseinheit 6, eine Kupplungseinheit 55, eine Bremseinheit 58 und ein Getriebe 50.
Die Schalteinheit 7 weist ein erstes Schaltelement 8 und ein zweites Schaltelement 9 auf, die übereinander – alle folgenden Positionsangaben beziehen sich auf die zeichnerischen Darstellungen – auf einem Scharnierzapfen 4 angeordnet sind. Zwischen dem oberen Schaltelement 8 und dem unteren Schaltelement 9 ist ein Schaltkörper 10 angeordnet. Dieser ist mittels eines Lagerbolzens 34 gelenkig in einer in 6b und 6c dargestellten Nut des Vorsprungs 14 angeordnet und liegt in einer Rastierungsposition des Türscharniers 1, in der eine hier nicht dargestellte Fahrzeugtür gegenüber einer hier ebenfalls nicht dargestellten Karosserie festgesetzt ist, mit seinen Auflageflächen 54 in entsprechenden Ausnehmungen 16 am zweiten Schaltelement 9 an. Der Vorsprung 14 befindet sich dabei im Abstand von den dem Vorsprung 14 zugeordneten Absätzen 15, die am zweiten Schaltelement 9 einander gegenüberliegend angeordnet sind.
Das erste Schaltelement 8 ist über eine im Querschnitt quadratische Aufnahmeöffnung 23 verdrehfest auf einem entsprechend ausgebildeten Verbindungsabschnitt 22 des Scharnierzapfens 4 angeordnet. Das zweite Schaltelement 9 ist drehbar auf dem Scharnierzapfen 4 angeordnet.
Unterhalb der Schalteinheit 7 ist ein als Zahnrad 11 ausgebildetes erstes Rastelement mittels einer sich durch eine Durchgangsbohrung 24 am zweiten Schaltelement 9 und ein Loch 25 am Zahnrad 11 erstreckenden Schraube 27 an dem unteren Schaltelement 9 befestigt, wobei die Schraube 27 in eine Gewindeöffnung 26 eines unterhalb des Zahnrads 11 angeordneten ersten Kupplungselements 47 einschraubbar ist.
Das Zahnrad 11 der Arretierungseinheit 6 befindet sich in einer Rastierungsposition des Türscharniers 1, in der die Tür gegen selbsttätiges Verschwenken gesichert ist, mit einer an einer Innenwand eines Gehäuses 57 angeordneten, ein zweites Rastelement bildenden Innenverzahnung 12 im Eingriff (vgl. 2).
Das Gehäuse 57 ist fest mit einem Säulenteil 3 des Türscharniers 1 verbunden. Zur Sicherung der Position des Zahnrads 11 an dem ersten Kupplungselement 47 erstreckt sich ein Sicherungsstift 33 parallel zur Schraube 37 durch eines der Löcher 25 an dem Zahnrad 11 und steckt in einer entsprechenden Aufnahmeöffnung 53 an dem ersten Kupplungselement 47. Aufgrund der verdrehfesten Verbindung des drehbar auf dem Scharnierzapfen 4 angeordneten ersten Kupplungselements 47, des zweiten Schaltelements 9 und des Zahnrads 11 werden Drehbewegungen des zweiten Schaltelements 9 direkt in entsprechende Drehbewegungen des Zahnrads 11 und des ersten Kupplungselements 47 umgewandelt.
Unterhalb des ersten Kupplungselements 47 ist das ebenfalls zur Kupplungseinheit 55 gehörige zweite Kupplungselement 28 angeordnet, wobei sich zwischen dem ersten Kupp lungselement 47 und dem zweiten Kupplungselement 28 eine Druckfeder 13 erstreckt, die bei entsprechender Vorspannung in zusammengebautem Zustand des Türscharniers 1 das axial auf dem Scharnierzapfen 4 angeordnete erste Kupplungselement 47 in der hier gewählten Darstellung nach oben drückt.
In der Rastierungsposition befinden sich die Kupplungselemente 28, 47 außer Eingriff. Durch axiales Verschieben des ersten Kupplungselements 47 in Richtung auf das zweite Kupplungselement 28 kommen diese in formschlüssigen Eingriff, wobei die Vorsprünge 49 an dem zweiten Kupplungselement 28 in entsprechende Aussparungen 48 am ersten Kupplungselement 47 eingreifen.
Im Eingriff befinden sich die Kupplungselemente 28, 47 in einer Schwenkposition des Türscharniers 1, bei der in Folge einer durch eine Relativbewegung zwischen dem ersten Schaltelement 8 und dem zweiten Schaltelement 9 hervorgerufenen Abstandsänderung das zweite Schaltelement 9 und das damit verbundene Zahnrad 11 sowie das erste Kupplungselement 47 in Richtung auf das zweite Kupplungselement 49 verschoben sind. Da dabei auch das Zahnrad 11 mit dem zweiten Rastelement 12 an der Innenseite des Gehäuses 57 außer Eingriff kommt, kann das zweite Kupplungselement 28 um den Scharnierzapfen 4 verdreht werden.
Ein an der Unterseite des zweiten Kupplungselements 28 angeordneter Bremsteller 56 der Bremseinheit 58 reibt beim Verdrehen des zweiten Kupplungselements 28 über einen verdrehfest angeordneten Bremsbelag 29, so daß ein definiertes Widerstandsmoment beim Verschwenken der Tür besteht. Die verdrehfeste Anordnung des Bremsbelags 29 wird durch einen in das Gehäuse 57 von unten einschraubbaren Boden 30 gewährleistet, der Aussparungen 31 aufweist, in denen entsprechende Vorsprünge 32 an der Unterseite des Bremsbelags 29 anliegen.
Der Boden 30 ist von der Unterseite in das Gehäuse 57 einschraubbar. Von der Oberseite ist ein Deckel 17 in eine Oberseite des Gehäuses 57 einschraubbar. Die Einschraubtiefe des Deckels 17 und des Bodens 30 bestimmen dabei die durch die Druckfeder 13 erzielbare Vorspannung.
Der Boden 30 weist eine mit einer Lagerbuchse versehene Öffnung zur Lagerung des unteren Endes des Scharnierzapfens 4 auf. Der Deckel 17 weist eine Lagerbuchse 51 auf, durch die sich das obere Ende des Scharnierzapfens 4 erstreckt. Auf einem konischen Abschnitt des Scharnierzapfens 4 ist oberhalb des Deckels 17 ein Ritzel 18 verdrehfest auf dem Scharnierzapfen 4 angeordnet. Zur Sicherung der Position des Ritzels 18 ist eine Sicherungsmutter 20 unter Zwischenschaltung einer Unterlegscheibe 19 auf einen Gewindeabschnitt 21 des Scharnierzapfens 4 aufgeschraubt.
Die Anordnung des mit dem Gehäuse 57 verbundenen Säulenteils 3 an einer Karosserie eines Fahrzeugs erfolgt über entsprechende, hier nicht dargestellte Verbindungsschrauben, die durch entsprechende Öffnungen 40 in dem Säulenteil 3 verlaufen.
In dem hier dargestellten Ausführungsbeispiel ist ein Türteil 2 des Türscharniers 1 nicht direkt verdrehfest mit dem Scharnierzapfen 4 verbunden. Die Übertragung der Schwenkbewegung der mit dem Türteil 2 verbundenen Tür erfolgt über das Getriebe 50. Das Getriebe 50 weist einen verdrehfest mit dem Türteil 2 verbundenen Scharnierstift 35 auf, der drehbar in entsprechenden Aufnahmeöffnungen 3g an dem Säulenteil 3 angeordnet ist. Auf dem Scharnierstift 35 ist ferner eine Getriebehülse 37 verdrehfest angeordnet. Dazu weist die Getriebehülse 37 eine eine Innenverzahnung aufweisende Getriebehülsenöffnung 41 auf, die auf einem entsprechenden, eine Verzahnung 46 aufweisenden Abschnitt am Scharnierstift 35 angeordnet ist. Zur Sicherung der Position der Getriebehülse 37 an dem Scharnierstift 35 ist eine Madenschraube 36 in eine Gewindebohrung 44 der Getriebehülse 37 einschraubbar (vgl. 8a, 8b, 10a, 10b und 11).
Zur verdrehfesten Verbindung des Türteils 2 mit dem Scharnierstift 35 weist der Scharnierstift 35 oberhalb der Verzahnung 46 einen eine Verzahnung aufweisenden konusförmigen Abschnitt auf, der entsprechend einer Türteilbohrung 42 ausgebildet ist. Zur Sicherung der Position des Türteils 2 und der Getriebehülse 37 an dem Scharnierstift 35 ist eine Befestigungsmutter 38 auf einen oberen Gewindeabschnitt 45 an dem Scharnierstift 35 aufschraubbar. Zur Anordnung des Türteils 2 an einer hier nicht dargestellten Tür weist das Türteil 2 Durchgangsbohrungen 43 auf.
Das Umschalten aus einer Rastierungsposition, bei der sich das Zahnrad 11 im Eingriff mit der Innenverzahnung 12 befindet, in eine Schwenkposition des Türscharniers 1, in der sich das Zahnrad 11 nicht mit der Innenverzahnung 12 im Eingriff befindet, erfolgt durch die Schalteinheit 7, wobei deren Schaltelemente 8, 9 dabei folgende Bewegungen ausführen:
In der in 3a dargestellten Position befindet sich das Türscharnier 1 in der Rastierungsposition. Der drehbar über den Lagerbolzen 34 an dem ersten Schaltelement 8 gelagerte Schaltkörper 10 liegt dabei mit seinen im Querschnitt kreisförmigen Auflageflächen 54 in den entsprechend ausgebildeten Ausnehmungen 16 des zweiten Schaltkörpers 9 an.
Durch ein Verschwenken der Tür wird das Türteil 2, sowie durch die Verbindung mit dem Scharnierstift 35 die Getriebehülse 37, um die Scharnierstiftachse verdreht. Eine an der Innenseite der Getriebehülse 37 angeordnete Getriebeinnenverzahnung 52 kommt dabei mit dem verdrehfest auf dem Scharnierzapfen 4 angeordneten Ritzel 18 in Eingriff, so daß dieser um seine Achse verdreht wird.
Aufgrund der bestehenden Rastierung, nämlich aufgrund der in Eingriff befindlichen Verzahnung des Zahnrads 11 und der Innenverzahnung 12, wird die Drehbewegung des axial festgelegten ersten Schaltelements 8 nicht unmittelbar in eine Drehbewegung des zweiten Schaltelements 9 umgewandelt. In Folge der Drehbewegung des Schaltelements 8 kommt es zu einem Verkippen des Schaltkörpers 10 um den Lagerbolzen 34, wodurch der Abstand zwischen dem ersten Schaltelement 8 und dem zweiten Schaltelement 9 erhöht wird (vgl. 3b). Aufgrund der axialen Festlegung des ersten Schaltelements 8 wird das zweite Schaltelement 9 dabei in Richtung auf den Boden 30 verschoben.
Mit zunehmender Abstandserhöhung zwischen dem ersten und zweiten Schaltelement 8, 9 wird aufgrund der Verbindung des zweiten Schaltelements 9 mit dem Zahnrad 11 dieses soweit axial in Richtung auf den Boden 30 entlang des Scharnierzapfens 4 verschoben, bis das Zahnrad 11 mit der Innenverzahnung 12 an der Innenseite des Gehäuses 57 außer Eingriff kommt.
Der Schaltvorgang ist abgeschlossen, wenn der Vorsprung 14 des ersten Schaltelements 8 an dem Absatz 15 des zweiten Schaltelements 9 zur Anlage kommt (vgl. 3c). Zu diesem Zeitpunkt haben die Schaltelemente 8, 9 ihren maximalen Abstand zueinander erreicht.
Das Zahnrad 11 ist nicht mehr im Eingriff mit der Innenverzahnung 12, so daß die Drehbewegung des ersten Schaltelements 8 über den Absatz 14 auf das zweite Schaltelement 9 übertragen wird.
Nach Beendigung der Schwenkbewegung und Loslassen der Tür kehrt sich die Bewegungsrichtung des Schaltkörpers 10 um, wobei diese Bewegung nach Beendigung des Schwenkvorgangs der Tür selbsttätig erfolgt, da der Lagerbolzen 34 in der Schwenkposition in Richtung auf die nicht in Eingriff befindliche Auflagefläche 54 hin versetzt angeordnet ist, so daß eine in Scharnierzapfenachsenrichtung wirkende Kraftkomponente ein Drehmoment um die mit dem zweiten Schaltelement 9 in Eingriff befindliche Auflagefläche 54 bildet.
Das Zusammenwirken der Verzahnung des Zahnrads 11 und der Innenverzahnung 12 ist in den 4a–4f dargestellt. In der in 4a dargestellten Position, die der Rastierungsposition entspricht, befinden sich die Verzahnungen im Eingriff. In Folge der in den 3a–3c dargestellten Schaltbewegung wird das Zahnrad 11 in die in 4d dargestellte Position bewegt, wobei das mit dem Zahnrad 11 verbundene erste Kupplungselement 47 mit seiner Aussparung 48 in Eingriff mit einem Vorsprung 49 am zweiten Kupplungselement kommt, und dieses aufgrund des Formschlusses beim Verschwenken der Tür verdreht.
Nach Beendigung der Schwenkbewegung der Tür werden die Schaltelemente 8, 9 wieder aufeinander zu bewegt, so daß die Verzahnungen der Arretierungseinheit 6, wie in den 4e und 4f dargestellt, wieder in Eingriff kommen.
Unterstützt wird die Rückbewegung aus der Schwenkposition in die Rastierungsposition durch die zwischen dem ersten und zweiten Kupplungselement 28, 47 angeordnete Druckfeder 13. Zur Unterstützung des wieder-in-Eingriff-Gelangens der Verzahnungen sind die Zähne im Bereich ihrer Ränder spitz ausgeführt, so daß in jedem Fall gewährleistet ist, daß die Verzahnungen ineinander gleiten.
In der Schwenkposition reibt der einstückig mit dem Kupplungselement 28 ausgebildete Bremsteller 56 auf den Bremsbelag 29, der auf der dem Bremsteller 56 abgewandten Seite Vorsprünge 32 aufweist, die in entsprechende Aussparungen 31 des Bodens 30 eingreifen, so daß der Bremsbelag 29 aufgrund der verdrehfesten Anordnung des Bodens 30 an dem Gehäuse 57 verdrehfest in Bezug auf das Gehäuse 57 angeordnet ist.
In 5a und 5b ist in Draufsicht das Türscharnier 1 in Verbindung mit dem Säulenteil 3 und einem Türteil 2 in geöffneter und geschlossener Position dargestellt. Aufgrund des Getriebes 50 ist die Schwenkachse der Tür gegenüber der Achse des Scharnierzapfens 4 versetzt angeordnet.
6a–6c zeigen das erste Schaltelement 8 in verschiedenen Ansichten. Die diametral an dem ersten Schaltelement 8 angeordneten Vorsprünge 14 weisen eine Nut auf, die zur Aufnahme des Schaltkörpers 10 dient. Die im Querschnitt quadratische Aufnahmeöffnung 23 dient zur verdrehfesten Anordnung des ersten Schaltelements 8 an dem korrespondierend ausgebildeten Verbindungsabschnitt 22 des Scharnierzapfens 4.
Der in den 7a und 7b dargestellte Deckel 17 weist eine Lagerbuchse 51 zur Lagerung des Scharnierzapfens 4 auf. An der Oberseite angeordnete Werkzeugeingriffsöffnungen dienen zum komfortablen Einschrauben des Deckels 17 in das Gehäuse 57.
Die Getriebehülse 37 (8a und 8b) weist eine im Querschnitt U-förmig und sich kreisbogenförmig um die Getriebehülseöffnung 41 erstreckende Öffnung auf, die in einem vorgegebenen Bereich eine Getriebeinnenverzahnung 52 aufweist, welche mit dem in 9a und 9a dargestellten Ritzel 18 in Eingriff bringbar ist. Zur verdrehfesten Anordnung der Getriebehülse 37 weist die Getriebehülseöffnung 41 eine Verzahnung auf, mittels der die Getriebehülse 37 verdrehfest auf dem eine Verzahnung 46 aufweisenden Abschnitt des in 11 dargestellten Scharnierstifts 35 angeordnet werden kann. Zur Sicherung der Position der Getriebehülse 37 an dem Scharnierstift 35 ist eine senkrecht zur Getriebehülseöffnung 41 verlaufende Gewindebohrung 44 vorgesehen, die zur Aufnahme einer die Getriebehülse 37 festklemmenden Madenschraube 36 dient.
Zur verdrehfesten Anordnung des Türteils 2 an dem Scharnierstift 35 weist das in 10a und 10b dargestellte Türteil 2 eine Türteilöffnung 42 auf, die konisch ausgebildet ist und eine entsprechend dem Scharnierstift 35 ausgebildete Verzahnung aufweist. Die Durchgangsbohrungen 43 an dem Türteil 2 dienen zur Befestigung des Türteils 2 an der Tür. Zur Sicherung der Position des Scharnierstifts 35 an dem Türteil 2 weist der Scharnierstift 35 einen oberen Gewindeabschnitt 45 auf, auf den eine Befestigungsmutter 38 aufgeschraubt ist.
In 12a und 12b ist der Boden 30 dargestellt, der zur verdrehfesten Verbindung mit dem Bremsbelag 2g Aussparungen 31 aufweist.
Das in 13a und 13b dargestellte zweite Kupplungselement 28 ist einstückig mit dem Bremsteller 56 ausgebildet. Zur verdrehfesten Verbindung des zweiten Kupplungselements 28 mit dem in 14a und 14b dargestellten ersten Kupplungselement 47 in der Schwenkposition, weist das zweite Kupplungselement 28 einander gegenüberliegend angeordnete konische Vorsprünge 4g auf, die entsprechend den Aussparungen 48 an dem ersten Kupplungselement ausgebildet sind. Zur Verbindung des ersten Kupplungselements 47 mit dem Zahnrad 11 und dem zweiten Schaltelement 9 weist das erste Kupplungselement 47 zwei Gewindeöffnungen 26 zur Aufnahme einer Schraube 27 und zwei Aufnahmeöffnungen 53 zur Aufnahme eines Sicherungsstiftes 33 auf.
In 15 ist eine andere Ausbildung des ersten Schaltelements 9 dargestellt, welches im Gegensatz zu dem in 1 dargestellten Türscharnier 1 einstückig mit dem Zahnrad 11 ausgebildet ist. Der in 16 dargestellte Scharnierzapfen 4 weist einen an der Oberseite angeordneten Gewindeabschnitt 21 zur axialen Lagesicherung des Ritzels 18 an dem Scharnierzapfen 4 auf. Ein sich daran anschließender konischer, eine Verzahnung aufweisender Abschnitt dient dabei zur verdrehsicheren Anordnung des Ritzels 18 auf dem Scharnierzapfen 4. Zur verdrehsicheren Anordnung des ersten Schaltelements 8 weist der Scharnierzapfen 4 den im Querschnitt quadratischen Verbindungsabschnitt 22 auf.
Das in den 17a und 17b dargestellte Säulenteil 3 weist drei Öffnungen 40 zur Aufnahme von Befestigungsschrauben auf, mittels der das Säulenteil 3 an der Karosserie befestigt wird. Zwei einander gegenüberliegende Aufnahmeöffnungen 39, in denen jeweils eine Lagerbuchse angeordnet ist, dienen zur gelenkigen Aufnahme des Scharnierstifts 35.

Claims

Türscharnier, insbesondere für Kraftfahrzeuge, mit – einem mit einer Tür verbindbaren Türteil, – einem an einer Karosserie anordbaren Säulenteil, – einem verdrehfest mit dem Türteil und drehbar mit dem Säulenteil verbundenen Scharnierzapfen zur gelenkigen Verbindung des Türteils und des Säulenteils und – einem Feststeller zur Arretierung des Türteils an dem Säulenteil, aufweisend – eine Arretierungseinheit und – eine mechanische Schalteinheit zur Umschaltung der Arretierungseinheit zwischen einer Rastposition und einer Schwenkposition der Tür mit – einem mit dem Scharnierzapfen verdrehfest verbundenen ersten Schaltelement, – einem drehbar und axial verschiebbar an dem Scharnierzapfen angeordneten zweiten Schaltelement und – mindestens einem Schaltkörper, mittels dem das erste Schaltelement und das zweite Schaltelement derart mechanisch gekoppelt sind, daß sich, bevor die Drehbewegung des ersten Schaltelements auf das zweite Schaltelement übertragen wird, der Abstand zwischen dem ersten und zweiten Schaltelement in Längsachsenrichtung des Scharnierzapfens ändert, dadurch gekennzeichnet, daß – die Arretierungseinheit (6) – ein mit dem zweiten Schaltelement (9) verbundenes drehbar und axial verschiebbar an dem Scharnierzapfen (4) gelagertes erstes Rastelement (11) und – ein axial und verdrehfest mit dem Säulenteil (3) verbundenes zweites Rastelement (12) aufweist, – die derart angeordnet sind, daß sie sich in der Rastierungsposition in formschlüssigem Eingriff befinden und infolge der Abstandsänderung des ersten und zweiten Schaltelements (8, 9) außer Eingriff kommen.
Türscharnier nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Schaltkörper (10) durch Kippkörper gebildet sind, die derart ausgebildet sind, daß sich deren Längserstreckung parallel zur Scharnierzapfenachse verändert, wenn diese um eine senkrecht zur Scharnierzapfenachse gerichtete Achse verdreht werden.
Türscharnier nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Schaltkörper (10) durch Wälzkörper gebildet sind, die in einander gegenüberliegenden, seitlich ansteigenden Vertiefungen des ersten und zweiten Schaltelements (8, 9) angeordnet sind.
Türscharnier nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Schaltkörper durch einen drehbar in einem Lagerpunkt an dem ersten Schaltelement (8) gelagerten Kipphebel (10) gebildet ist, der sich vorzugsweise mit zwei Auflagepunkten (54) an dem zweiten Schaltelement (9) abstützt.
Türscharnier nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Lagerpunkt in der Rastierungsposition zwischen den Auflagepunkten (54), vorzugsweise im gleichen Abstand zu den Auflagepunkten (54), angeordnet ist.
Türscharnier nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Kipphebel (10) gegenüber der Scharnierzapfenachse geneigt ist, vorzugsweise und einen Winkel von 30° bis 60°.
Türscharnier nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Kipphebel (10) im Bereich seiner Auflagepunkte (54) kugelkalottenförmig ausgebildet ist und das zweite Schaltelement (9) entsprechende muldenförmige Ausnehmungen (16) aufweist.
Türscharnier nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das erste Schaltelement (8) einen Vorsprung (14) und das zweite Schaltelement (4) einen entsprechend ausgebildeten Absatz (15) aufweist, die die Relativbewegung des ersten Schaltelements (8) zum zweiten Schaltelement (9) begrenzen.
Türscharnier nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnete, daß das erste Rastelement durch ein mit dem zweiten Schaltelement (9) verbundenes Zahnrad (11) und das zweite Rastelement durch eine entsprechende mit dem Säulenteil (3) verbundene Verzahnung (12) gebildet ist.
Türscharnier nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Verzahnung (12) an der Innenseite eines Gehäuses (57) des Säulenteils (3) ausgebildet ist.
Türscharnier nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Verzahnung des Zahnrades (11) und/oder die Verzahnung (12) im Bereich ihrer Ränder abgerundet ist oder spitz zuläuft.
Türscharnier nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das erste Schaltelement (8) und der Scharnierzapfen (4) formschlüssig miteinander verbunden sind.
Türscharnier nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Arretierungseinheit (6) ein Sicherungselement (13) aufweist, das das erste Rastelement (11) in Richtung auf die Rastierungsposition vorspannt.
Türscharnier nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Sicherungselement durch ein Federelement, insbesondere eine Druckfeder (13), gebildet ist, die sich auf der der Schalteinheit (7) abgewandten Seite des ersten Rastelements (11) einerseits und andererseits an einer Innenseite des Gehäuses (56) oder eines das Gehäuse (2) verschließenden Bodens (30) abstützt.
Türscharnier nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das erste Rastelement (11) mit einem drehbar und axial verschiebbar auf dem Scharnierzapfen (4) angeordneten ersten Kupplungselement (47) einer Kupplungseinheit (55) verbunden ist, wobei mittels der Kupplungseinheit (55) das erste Rastelement (11) und ein mit einem drehbar auf dem Scharnierzapfen (4) angeordneten zweiten Kupplungselement (28) verbundenes erstes Bremselement (56) einer Brems einheit (58) in der Schwenkposition in Eingriff bringbar sind.
Türscharnier nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß sich die Kupplungselemente (47, 28) in der Schwenkposition im formschlüssigen Eingriff befinden.
Türscharnier nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Bremseinheit (58) einen mit dem zweiten Kupplungselement (28), vorzugsweise einstückig verbundenen Bremsteller (56) und einen auf der der Kupplungseinheit (55) abgewandten Seite verdrehfest angeordneten Bremsbelag (29) aufweist.
Türscharnier nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Federelement (13) endseitig an den Kupplungselementen (28, 47) anliegt.
Türscharnier nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem Scharnierzapfen (4) und dem Türteil (2) ein die Schwenkbewegung der Tür übersetzendes Getriebe (50) angeordnet ist.
Türscharnier nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Getriebe (50) ein – erstes Getriebeelement (18), das verdrehfest mit dem die Welle des Feststellers bildenden Scharnierzapfen (4) verbunden ist und – ein zweites Getriebeelement (37), das verdrehfest mit einem Säulenteil (3) und Türteil (2) gelenkig verbindenden Scharnierstift (35) verbunden ist, aufweist, wobei der Scharnierstift (35) drehbar mit dem Säulenteil (3) und verdrehsicher mit dem Türteil (2) verbunden ist und wobei das erste und zweite Getriebeelement (18, 37) miteinander in Eingriff bringbar sind.
Türscharnier nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das erste Getriebeelement durch ein Ritzel (18) und das zweite Getriebeelement durch eine mit dem Ritzel (18) in Eingriff bringbare, eine Innenverzahnung (52) aufweisende Getriebehülse (37) gebildet ist.