Der
Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Türscharnier der eingangs genannten
Art verschleißarm
auszubilden und derart weiterzubilden, daß eine frei wählbare Einstellung
des Betätigungsmoments
ermöglicht
wird, wobei eine hohe Bremswirkung schon bei kleinen Kräften erreicht
wird.
Die
Erfindung löst
die Aufgabe durch ein Türscharnier
mit den Merkmalen des Anspruchs 1. Vorteilhafte Weiterbildungen
der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.
Kennzeichnend
für das
erfindungsgemäße Türscharnier
ist eine Bremseinheit, die ein verdrehfest mit dem Scharnierzapfen
verbundenes, konisch ausgebildetes Druckelement sowie eine verdrehfest mit
dem Scharnierzapfen verbundene, in Längsachsenrichtung mindestens
zweigeteilte Bremshülse aufweist,
die außenseitig
mit der Säulenkonsole
reibschlüssig
in Eingriff bringbar und innenseitig an die konische Kontur des
Druckelements angepaßt
ist, wobei das Druckelement und die Bremshülse in Längsachsenrichtung relativ zueinander
verschiebbar angeordnet sind sowie eine Steuereinheit, die zur Festlegung
der relativen Position des Druckelements zur Bremshülse in Abhängigkeit
von einem Schwenkwinkel der Tür
ausgebildet ist.
Es
bleibt festzuhalten, daß die
Funktion des erfindungsgemäßen Türscharniers
auch dann erhalten bleibt, wenn der Scharnierzapfen verdrehfest
mit der Säulenkonsole
und verdrehbar mit der Türkonsole
verbunden ist, da es für
die Funktion allein auf die Relativbewegung der in dem Scharnier
angeordneten Teile ankommt.
Der
Feststeller des erfindungsgemäßen Türscharniers
ermöglicht
es, das zur Betätigung
erforderliche Betätigungsmoment
der Tür
in einer nahezu beliebigen Weise, von dem jeweiligen Öffnungswinkel
der Tür
abhängig
zu machen.
Die
Funktion des Feststellers basiert dabei darauf, daß das Druckelement
durch die Steuereinheit in Abhängigkeit
von dem Öffnungswinkel
der Tür relativ
in die mindestens zweigeteilte Bremshülse hineingeschoben wird. Wie
die Relativbewegung dabei erreicht wird, ist grundsätzlich frei
wählbar.
Es besteht sowohl die Möglichkeit,
das Druckelement axial festzusetzen und die Bremshülse zu verschieben,
als auch die Möglichkeit,
die Bremshülse
axial festzusetzen und das Druckelement zu verschieben. Des weiteren
ist auch eine Ausgestaltung denkbar, bei der sowohl die Bremshülse als
auch das Druckelement axial verschoben werden können.
Im
Falle eines axial verschiebbaren Druckelements und einer axial festgelegten
Bremshülse erhöht sich
mit zunehmender Überdeckung
des Druckelements und der Bremshülse
der Anpreßdruck
an der Außenseite
der Bremshülse,
die sich mit der Säulenkonsole
im reibschlüssigen
Eingriff befindet. Die mindestens zweigeteilte Ausgestaltung der
Bremshülse
gewährleistet
dabei im Falle des Einschiebens des vorzugsweise kegelstumpfförmigen Druckelements
in die im Kontaktbereich mit dem Druckelement ebenfalls vorzugsweise
kegelstumpfförmig
ausgebildete Bremshülse,
eine in radialer Richtung gleichmäßige Ausdehnung der Bremshülse.
Die
Ausgestaltung der Steuereinheit, die grundsätzlich beliebig ausgestaltet
sein kann, ermöglicht
es, nahezu jeden gewünschten
Verlauf des Betätigungsmoments
festzulegen. Dabei ist es nicht zwingend erforderlich, daß das Betätigungsmoment von
einer Schließstellung
der Tür
bis zu deren maximalen Öffnungslage
kontinuierlich oder stufenweise ansteigt. Es können auch Bereiche vorgesehen
werden, in denen das zum Verschwenken der Tür erforderliche Betätigungsmoment
aufgrund der Ausgestaltung der Steuereinheit zwischenzeitlich wieder absinkt.
Gemäß einer
besonders vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung weist die Steuereinheit
eine verdrehfest mit der Säulenkonsole
verbundene ringförmige
Steuerscheibe auf, die mit einer Stirnfläche an einer Unterseite des
Druckelements oder der Bremshülse
anliegt, wobei die Stirnfläche
mindestens eine Erhöhung
und die Unterseite mindestens einen Vorsprung aufweist.
Im
Falle der mit dem Druckelement zusammenwirkenden Steuerscheibe wird
in Folge der verdrehfesten Verbindung der Türkonsole mit dem Scharnierzapfen
beim Verschwenken der Tür
das Druckelement relativ zur verdrehfest mit der Säulenkonsole
verbundenen Steuerscheibe verdreht. Dabei gleitet der an der Unterseite
angeordnete Vorsprung des Druckelements über das ringförmige Profil
der Steuerscheibe. Da die Steuerscheibe in axialer Richtung relativ
zum Scharnierzapfen festgelegt ist, verändert sich aufgrund des variierenden
Abstandes zwischen der Unterseite des Druckelements und der Steuerscheibe
beim Zusammenwirken des Vorsprungs des Druckelements mit der Erhöhung der Steuerscheibe
die axiale Position des Druckelements, welches bei steigendem Abstand
in Richtung auf die Bremshülse
verschoben wird.
Diese
Ausgestaltung der Erfindung ermöglicht
es in besonders einfacher Weise, die zur Veränderung des erforderlichen
Betätigungsmoments
notwendige Anpressung der Außen seite
der Bremshülse
an die Säulenkonsole
mit dem Schwenkwinkel der Tür
zu koppeln.
In
einer alternativen Ausgestaltung der Erfindung kann die Steuerscheibe
auch mit ihrer Stirnfläche
an einer Unterseite einer axial verschiebbar gelagerten Bremshülse anliegen,
wobei ggf. das Druckelement axial festgelegt ist. Um dabei die Funktion des
Scharniers zu gewährleisten,
verjüngt
sich das Druckelement in Richtung auf die Steuerscheibe, so daß die Bremshülse auf
dem konischen Bereich verschoben werden kann.
Die
Ausgestaltung der Erhöhung,
welche vorzugsweise stufenförmig
und/oder linear ansteigend ausgebildet sind, sowie deren Anzahl
kann dabei ebenfalls frei gewählt
werden. Der Verlauf des Betätigungsmoments
ist somit in beliebiger Weise einstellbar.
Nach
einer besonders vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung weist
die Steuerscheibe an der Stirnfläche
zwei im wesentlichen übereinstimmend ausgebildete
Erhöhungen
auf, die diametral angeordnet sind. Durch diese Ausgestaltung der
Erfindung wird beim Verschwenken der Tür die Funktionssicherheit des
Scharniers in ergänzender
Weise verbessert, wobei gewährleistet
ist, daß es
nicht zu einem Verkanten oder Verklemmen kommt. Da der Schwenkwinkel
herkömmlicher
Fahrzeugtüren
in der Regel einen Öffnungswinkel
von 90° nicht übersteigt, resultiert
aus dieser Ausgestaltung auch keine Einschränkung der Einsatzmöglichkeiten,
da sich der Verlauf des Betätigungsmoments
erst nach einem Schwenkwinkel von 180° wiederholen würde.
Um
bei einer dementsprechenden Ausgestaltung der Erfindung ein besonders
zuverlässiges Zusammenwirken
mit dem Druckelement zu gewährleisten,
weist dieses nach einer besonders vorteilhaften Ausgestaltung der
Erfindung an der Unterseite zwei diametral angeordnete Vorsprünge auf,
die mit der Stirnfläche
der Steuerscheibe in Eingriff stehen. Diese Ausgestaltung der Erfindung
ermöglicht
insbesondere ein besonders zuverlässiges Zusammenwirken mit der
mit zwei diametral angeordneten Erhöhungen ausgestatteten Stirnfläche der
Steuerscheibe.
Zur
Gewährleistung
der Funktion des erfindungsgemäßen Türscharniers
ist es erforderlich, daß die
Außenseite
der Bremshülse
mit der Säulenkonsole
in Eingriff bringbar ist. Die Ausgestaltung des Zusammenwirkens
zwischen der Bremshülse
und der Säulenkonsole
ist dabei frei wählbar.
Nach einer besonders vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist
die Bremshülse
jedoch mit ihrer Außenseite
im Eingriff mit einer Innenfläche
eines verdrehfest mit der Säulenkonsole
verbundenen Gehäuses.
Hierdurch wird gewährleistet,
daß ein
besonders großflächiger Kontakt
zwischen der Bremshülse
und der Säulenkonsole
besteht, so daß eine
hohe Bremswirkung bereits bei kleinen Kräften auftritt und einem Verschleiß in besonderer
Weise vorgebeugt wird. Der große
Abstand der Außenseite
der Bremshülse
und der Innenseite des Gehäuses
von der Scharnierzapfenachse ermöglicht
es dabei in ergänzender
Weise, bereits bei geringem Anpreßdruck ein hohes Betätigungsmoment
aufzubauen. Zudem bietet das Gehäuse
einen Schutz gegen äußere Einflüsse.
Die
dabei verwendbaren Reibpartner, d. h. das Material der Innenseite
des Gehäuses,
wie auch das Material der Außenseite
der Bremshülse
können frei
gewählt
werden, so daß das
Türscharnier
in besonders einfacher Weise an die konstruktiven Vorgaben angepaßt werden
kann. Die Verschleißfestigkeit kann
dabei durch eine vorteilhafterweise vorzusehende Oberflächenhärtung eines
Metallwerkstoffs der Bremshülse
oder des Gehäuses,
zumindest in deren Kontaktbereich, weiter gesteigert werden.
Die
Funktion des erfindungsgemäßen Türscharniers
wird bereits bei einer in Längsachsenrichtung
des Scharnierzapfens zweigeteilten Bremshülse erreicht. Nach einer vorteilhaften
Weiterbildung kann die Bremshülse
jedoch auch in Längsachsenrichtung des
Scharnierzapfens drei- oder viergeteilt ausgebildet sein, wodurch
in ergänzender
Weise eine gleichmäßige Anpressung
der Außenseite
der Bremshülse an
die Säulenkonsole
bzw. die Gehäuseinnenwand erreicht
wird.
Ausreichend
für die
Funktionsweise des erfindungsgemäßen Türscharniers
ist das Zusammenwirken mindestens eines konischen, vorzugsweise kegelstumpfförmig ausgebildeten
Druckelements mit einer innenseitig entsprechend ausgestalteten Bremshülse. Nach
einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung weist das Türscharnier
jedoch ein zweites kegelstumpfförmiges
Druckelement auf, das dem ersten konischen, vorzugsweise kegelstumpfförmigen Druckelement
derart gegenüberliegend
an dem Scharnierzapfen verdrehfest angeordnet ist, daß das erste
und zweite Druckelement einen Doppelkonus bilden und die Bremshülse innenseitig
an die Kontur des Doppelkonus angepasst ist.
Der
Doppelkonus ist dabei so ausgestaltet, daß deren verjüngte Bereiche
einander zugewandt an dem Scharnierzapfen angeordnet sind. Eine
Aufweitung der Bremshülse,
bzw. einer Erhöhung
des Anpreßdrucks
bei bereits bestehender Anlage der Außenfläche der Bremshülse an der
Innenseite des Gehäuses,
erfolgt in analoger Weise zu dem Türscharnier mit nur einem konisch
ausgebildeten Druckelement durch die Verringerung des Abstandes der
beiden Druckelemente, wobei der Anpreßdruck der Bremshülse an die
Innenseite des Gehäuses
erhöht
wird. Dabei kann bei einem axial an dem Scharnierzapfen festgelegten
zweiten Druckelement die Festlegung des Betätigungselements weiterhin über eine
einzige Steuerscheibe erfolgen, die lediglich das erste Druckelement
axial am Scharnierzapfen verschiebt. Darüber hinaus ist jedoch auch
die Verwendung einer zweiten Steuereinheit zur Verschiebung des
zweiten Druckelements möglich,
wobei die Druckelemente zur Erhöhung
des Betätigungsmoments
aufeinander zu bewegt werden.
Die
Verwendung eines zweiten Druckelements in Verbindung mit dem ersten
Druckelement verbessert in ergänzender
Weise ein gleichmäßiges Anpressen
der Außenseite
der Bremshülse
an die Innenseite des Gehäuses.
Hierdurch werden Verschleißerscheinungen
weiter minimiert und so die Lebensdauer des Scharniers gesteigert.
Im
Falle der Ausführungsform
des Türscharniers
mit einem feststehenden zweiten Druckelement und einem axial verschiebbaren
ersten Druckelement ist nach einer vorteilhaften Weiterbildung ein Stellelement
vorgesehen, daß das
zweite Druckelement oder – im
Falle nur eines verschiebbaren Druckelements – die Bremshülse axial
in Richtung auf das der Steuerscheibe gegenüberliegende Ende des Scharnierzapfens
festlegt. Über
dieses Stellelement, das in Abhängigkeit
von seiner Position dem zweiten Druckelement bzw. der Bremshülse als
Anschlag dient, kann in besonders einfacher Weise das Betätigungsmoment
festgelegt werden, von dem ausgehend die Änderungen beim Verschwenken
der Tür erfolgen.
Das Stellelement kann dabei so eingestellt werden, daß in einer
Schließlage
der Tür
kein Kontakt zwischen der Bremshülse
und der Innenseite des Gehäuse
oder ein vordefinierter Anpreßdruck
besteht.
Das
Stellelement kann dabei grundsätzlich
in beliebiger Weise ausgebildet sein. Maßgeblich ist allein die Eignung
zur Bildung eines axialen Anschlags für das zweite Druckelement an dessen
der Steuerscheibe gegenüberliegenden
Ende. Nach einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist das Stellelement
jedoch durch einen in das Gehäuse
einschraubbaren Gehäusedeckel
gebildet. In Abhängigkeit
von der Einschraubtiefe des Gehäusedeckels
kann somit in besonders einfacher Weise die Position des zweiten
Druckelements festgelegt werden, wobei ein in das Gehäuse hineinragender
Rand des Gehäusedeckels
an dem zweiten Druckelement anliegt. Überdies besteht bei dieser
Ausgestaltung die Möglichkeit,
das Scharnier auch im Betrieb, falls erforderlich, nachzustellen.
Im
Allgemeinen reicht aufgrund der üblicherweise
vorhandenen Festigkeit der Bremshülse bereits ein geringer Kontaktbereich,
d.h. eine geringe Überdeckung
des oder der Druckelemente mit der Bremshülse aus, um eine ausreichende
Funktionssicherheit zu gewährleisten.
Nach einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung überdecken
die konischen Flächen
des/der Druckelemente jedoch die Innenseite der Bremshülse zumindest
zu 60 %. Hierdurch wird in besonderer Weise eine flächige Anlage und
somit ein gleichmäßiger Anpreßdruck der Bremshülse an die
Innenfläche
des Gehäuses
erreicht. Zudem wird bereits bei geringem Druck eine hohe Reibungskraft
aufgebaut.
Das
Gehäuse
des Türscharniers
kann bspw. als separate, verdrehfest mit der Säulenkonsole verbundenen Hülse ausgebildet
sein. Nach einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist das
Gehäuse jedoch
einstückig
mit der Säulenkonsole
ausgebildet. Im Falle der Ausbildung des Gehäuses im Herstellungsprozeß der Säulenkonsole
können
somit die Herstellungskosten des Türscharniers gesenkt werden.
Zudem läßt sich
dadurch der Montageaufwand in ergänzender Weise reduzieren.
Nachstehend
werden zwei Ausführungsbeispiele
der Erfindung anhand der Zeichnungen erläutert. In den Zeichnungen zeigen:
1 eine
perspektivische Ansicht einer ersten Ausführungsform eines Türscharniers
mit Feststeller;
2 eine
Schnittansicht des Türscharniers von 1;
3 eine
weitere Schnittansicht des Türscharniers
von 1;
4 eine
perspektivische Darstellung der Bauteile einer Brems- und Steuereinheit
des Türscharniers
von 1;
5 eine
perspektivische Darstellung eines ersten Druckelements und
6 eine
perspektivische Darstellung einer zweiten Ausführungsform eines Türscharniers
mit Feststeller.
Eine
erste Ausführungsform
eines Türscharniers 26 mit
Feststeller ist in 1 dargestellt. Eine Säulenkonsole 17 zur
Anordnung an einer hier nicht dargestellten Karosserie eines Fahrzeuges
ist über einen
Scharnierzapfen 13 gelenkig mit einer an einer hier ebenfalls
nicht dargestellten Fahrzeugtür
anordenbaren Türkonsole 18 verbunden.
Die
Türkonsole 18 ist
aus zwei Blechwinkeln 14 gebildet, die über seitlich von dem Scharnierzapfen 13 vorstehende,
in Vertiefungen 22 der Türkonsole 18 eingreifende
Vorsprünge 21 verdrehfest
mit dem Scharnierzapfen 13 verbunden sind (vgl. 2).
In
der Säulenkonsole 17 ist
der Scharnierzapfen 13 hingegen drehbar über zwei
beiderseits in den Öffnungen
eines Gehäuses 1 angeordnete
Lagerbuchsen 5, 12 gelagert. Auf der der Türkonsole 18 abgewandten
Seite des Gehäuses 1 ist
die Lagerbuchse 5 direkt in der Öffnung des Gehäuses 1 angeordnet.
Auf der der Türkonsole 18 zugewandten Seite
ist die Lagerbuchse 12 hingegen in der Öffnung eines Gehäusedeckels 11 angeordnet,
der in die der Türkonsole 18 zugewandte Öffnung des
Gehäuses 1 eingeschraubt
ist.
Zur
Sicherung der Position der Türkonsole 18 an
der Säulenkonsole 17 ist
eine Schraube 15 durch eine Öffnung in der Türkonsole 18 in
eine Gewindebohrung des Scharnierzapfens 13 eingeschraubt.
Auf dem der Türkonsole 18 gegenüberliegenden
Ende des Scharnierzapfens 13 ist eine Sicherungsschraube 3 auf
einen Gewindeabschnitt des Scharnierzapfens 13 aufgeschraubt.
Eine jeweils zwischen dem Schraubenkopf der Schraube 15 und der
Türkonsole 18,
bzw. der Sicherungsschraube 3 und der Lagerbuchse 5 angeordnete
Unterlegscheibe 4, 16 dient zur Sicherung der
Position der Schraube 15 und der Mutter 3.
Zum
Einschrauben des Gehäusedeckels 11 in
das Gehäuse 1 weist
dieser seitliche Abflachungen auf, die unter Verwendung eines geeigneten,
hier nicht dargestellten Werkzeuges eine Drehmomentenübertragung
auf den Gehäusedeckel 11 ermöglichen.
Der
Gehäusedeckel 11 liegt
mit seiner der Türkonsole 18 abgewandten
Rand auf einer Oberseite eines zweiten Druckelements 10 auf,
so daß die Einschraubtiefe
des Gehäusedeckels 11 in
das Gehäuse 1 ein
axiales Verschieben des zweiten Druckelements 10 in Richtung
auf die Türkonsole 18 verhindert.
Das
zweite Druckelement 10 weist ebenso wie ein dem zweiten
Druckelement 10 gegenüberliegendes
erstes Druckelement 7 eine kegelstumpfförmige Gestalt auf, wobei die
Druckelemente 7, 10 derart auf dem Scharnierzapfen 13 angeordnet
sind, daß die
verjüngten
Abschnitte einander zugewandt sind. Ebenso wie das zweite Druckelement 10 ist
auch das erste Druckelement 10 verdrehfest mit dem Scharnierzapfen 13 verbunden.
Während
das zweite Druckelement 10 durch den Gehäusedeckel 11 und eine
zwischen dem ersten Druckelement 7 und dem zweiten Druckelement 10 angeordnete
Bremshülse 9 axial
festgelegt ist, ist das erste Druckelement 7 im montierten
Zustand des Türscharniers 26 axial
entlang des Scharnierzapfens 13 verschiebbar. Hierzu weist
das erste Druckelement 7 ein Langloch 19 auf, durch
das ein mit dem Scharnierzapfen 13 verbundener Bolzen 2 ragt
(vgl. 2 und 3).
Die
Bremshülse 9 ist
an ihrer Innenseite entsprechend der Druckelemente 7, 10 kegelstumpfförmig ausgebildet.
Mit ihrer Außenfläche liegt
die Bremshülse 9 an
der Innenseite des Gehäuses 1 an. Bei
Verschwenken der mit der Türkonsole 18 verbundenen
Tür wird
der Scharnierzapfen 13 verdreht, wobei sowohl die Druckelemente 7, 10 als
auch die Bremshülse 9 relativ
zum Gehäuse 1 verdreht
werden. Hierzu ist die Bremshülse 9 durch
einen durch den Scharnierzapfen 13 und ein Langloch 20 in
der Bremshülse 9 ragenden
Bolzen 8 verdrehfest mit dem Scharnierzapfen 13 verbunden.
Beim
Verdrehen reibt somit die Außenfläche der
Bremshülse 9 über die
Innenseite des Gehäuses 1.
Die Höhe
der Reibungskraft bestimmt dabei das zum Verschwenken der Tür erforderliche
Betätigungsmoment.
Um
beim Verschwenken der Tür
ein sich veränderndes
Betätigungsmoment
zu erzeugen, ist auf auf der der Bremshülse 9 abgewandten
Seite des ersten Druckelements 7 eine Steuerscheibe 6 über zwei
hier nicht dargestellte, durch Bohrungen 27 der Steuerscheibe 6 ragende
Schrauben verdrehfest mit dem Gehäuse 1 verbunden. Die
Steuerscheibe 6 liegt mit ihrer Oberseite, die zwei diametral
angeordnete Erhöhungen 24 aufweist,
an einer Unterseite des Druckelements 7 an, welches an
der Unterseite seinerseits zwei diametral angeordnete Vorsprünge 23 aufweist.
Beim Verschwenken der Tür
gleiten die Vorsprünge 23 an
der Unterseite des Druckelements 7 somit über die
Oberseite der Steuerscheibe 6. Dabei verändert sich
je nach Öffnungswinkel
der Tür
der Abstand zwischen der Steuerscheibe 6 und dem Druckelement 7.
Infolgedessen wird die in Längsachsenrichtung
des Scharnierzapfens 13 zweigeteilte Bremshülse 9 mit
einem erhöhten
Druck gegen die Innenwand des Gehäuses 1 gedrückt, so
daß sich das
Betätigungsmoment
erhöht
(vgl. 5).
Das
Betätigungsmoment
bestimmt sich somit in Abhängigkeit
der relativen Position der Steuerscheibe 6 zum ersten Druckelement 7.
Eine
weitere Ausführungsform
eines Türscharniers 26' ist in 6 dargestellt.
Gegenüber dem
in 1-5 dargestellten Türscharnier 26 weist
das Türscharnier 26' folgende Unterschiede auf:
Das
Druckelement 7' ist
einstückig
mit dem Scharnierzapfen 13' ausgebildet und verjüngt sich
in Richtung auf die Steuerscheibe 6. Im Gegensatz zu dem zuvor
dargestellten Türscharnier
liegt die Oberseite der Steuerscheibe 6 nicht an dem Druckelement 7' sondern direkt
an der Bremshülse 9' an. Bei einem Verschwenken
der Tür
wird die Bremshülse 9' somit innerhalb
des Gehäuses
relativ zum Scharnierzapfen 13 verschoben, wobei sich mit
verringertem Abstand zum Gehäusedeckel 11 der
Anpreßdruck
der Außenseite
der Bremshülse 9' an die Innenseite
des Gehäuses 1 erhöht.