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Die
Erfindung betrifft eine Scharniervorrichtung zum Anlenken eines
Klappenelements an ein Objekt, insbesondere an ein Fahrzeug.
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Scharniervorrichtungen
zum Betätigen
von Klappenelementen eines Fahrzeugs, beispielsweise von Fahrzeugtüren oder
Heckklappen sind in vielfältiger
Weise bekannt. Aus der
FR
2 754 108 A1 ist eine Scharniervorrichtung zum Anlenken
eines Klappenelements mit einem ersten und einem zweiten Scharnierarm
gezeigt. Die beiden Scharnierarme sind jeweils um eine Drehachse
drehbar angeordnet, wobei das eine Ende des zweiten Scharnierarms
bei der Drehbewegung beider Scharnierarme im ersten Scharnierarm
in einer Führung
bewegbar aufgenommen ist. Der erste Scharnierarm ist um etwa 90° in seiner
Längsrichtung
gekrümmt
ausgeführt
und ein weiteres Führungsmittel
ist zur Führung
der Scharnierarme vorgesehen.
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Aus
der WO 03/036008 A1 ist ein Antrieb zum Verschwenken einer mit einem
Scharnierbügel drehfest
verbundenen Heckklappe eines Fahrzeugs beschrieben. Der Scharnierbügel ist
drehfest mit einer Scharnierachse verbunden, welche schwenkbar an
einem Scharnier angeordnet ist. Das Scharnier ist an einer Karosserie
des Fahrzeugs befestigt. Der Antrieb umfasst eine Antriebswelle,
an der ein Antriebshebel drehfest befestigt ist. An dem Antriebshebel
ist an einem der Befestigung mit der Antriebswelle gegenüberliegenden
Ende eine Kupplungsstange gelenkig angeordnet. Die Kupplungsstange
ist darüber hinaus
mit einem weiteren Hebel gelenkig verbunden, wobei dieser Hebel
ferner mit der Scharnierachse verbunden ist. Der bekannte Antrieb
und die Kopplung der Antriebswelle mit der Scharnierachse sind durch
eine Vielzahl von Elementen aufgebaut und komplex in ihrer Funktionsweise.
Darüber
hinaus bedingt diese Vielzahl an Elementen eine erhöhte Defektanfälligkeit.
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Darüber hinaus
ist aus der
DE 102
50 761 B4 ein Fahrzeugscharnier zum Anlenken einer Klappe an
einer Fahrzeugkarosserie bekannt, welches als Viergelenkscharnier
ausgebildet ist. Das Fahrzeugscharnier weist ein karosserieseitiges
Befestigungsteil und ein klappenseitiges Befestigungsteil auf. Diese
beiden Befestigungsteile sind über
einen ersten Lenker und einen zweiten Lenker mittels vier Schwenkgelenken
verbunden, wobei die beiden Lenker aneinander vorbei schwenkbar
ausgestaltet sind. Die Anordnung der einzelnen Teile zueinander
im Bereich der Schwenkgelenke ist fest vorgegeben und durch die
mechanische Verbindung auch bei einer Bewegung der einzelnen Elemente
positionsstabil. Dieses bekannte Fahrzeugscharnier ist ebenfalls
relativ aufwändig
konzipiert, um dennoch einen nur eingeschränkten Betätigungsbereich gewährleisten
zu können.
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Darüber hinaus
ist aus der WO 02/084061 A1 eine Vorrichtung zur automatischen Betätigung einer
Heckklappe eines Fahrzeugs bekannt, wobei die Heckklappe über einen
Scharnierbügel
an einem Dachträger
schwenkbar angeordnet ist. Der Scharnierbügel ist mit einem am Dachträger befestigten Antrieb
verbunden. Der Antrieb weist eine Antriebswelle auf, deren Drehachse
mit einem Kurbelhebel drehfest verbunden ist. Dieser Kurbelhebel
ist andererseits mit dem Scharnierbügel gelenkig verbunden. Durch
die Drehbewegung der Antriebswelle kann somit die Kurbelwelle betätigt werden,
wodurch der Scharnierbügel
betätigt
werden kann. Die bekannte Vorrichtung weist ebenfalls nur eine relativ
eingeschränkte
Betätigungsmöglichkeit
auf.
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Daher
ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Scharniervorrichtung
zu schaffen, mit der ein Klappenelement einfach und zuverlässig betätigt werden
kann. Die Scharniervorrichtung soll dabei aufwandsarm und bauteilereduziert
herstellbar sein.
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Diese
Aufgabe wird durch eine Scharniervorrichtung, welche die Merkmale
nach Patentanspruch 1 ausweist, gelöst.
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Eine
erfindungsgemäße Scharniervorrichtung
zum Betätigen
bzw. zum Anlegen eines Klappenelements an ein Objekt, insbesondere
an ein Fahrzeug, weist einen ersten Scharnierarm und zumindest einen
zweiten Scharnierarm auf. Der erste Scharnierarm ist um eine erste
Drehachse drehbar angeordnet, wobei der zweite Scharnierarm um eine zweite
Drehachse drehbar angeordnet ist. Ein der zweiten Drehachse abgewandtes
Ende des zweiten Scharnierarms ist mit dem ersten Scharnierarm derart
verbunden, dass bei einer Drehbewegung der beiden Scharnierarme
um ihre jeweiligen Drehachsen das von der zweiten Drehachse abgewandte
Ende des zweiten Scharnierarms in Längsrichtung des ersten Scharnierarms
bewegbar ist. Indem der erste Scharnierarm relativ zum der zweiten
Drehachse abgewandten Ende des zweiten Scharnierarms relativ bewegbar
ist, kann eine Betätigung
des Klappenelements in zuverlässiger
Weise ermöglicht
werden. Darüber
hinaus kann das Bewegen der Scharnierarme in aufwandsarmer Weise
realisiert werden, da die Kopplung der beiden Scharnierarme im Hinblick
auf deren Bewegung ein sicheres Betätigen der Scharniervorrichtung
erlaubt. Durch die Anordnung und die Bewegung des abgewandten Endes
des zweiten Scharnierarms in Längsrichtung
des ersten Scharnierarms kann eine Scharniervorrichtung mit einem deutlich
verbesserten Betätigungsbereich
bereitgestellt werden. Die Bewegung des abgewandten Endes des zweiten
Scharnierarms in Längsrichtung
des ersten Scharnierarms bzw. in radialer Richtung in Bezug auf
die erste Drehachse, ermöglicht
auch eine platzsparende Anordnung bei einer gleichzeitig flexiblen
und vielfältigen
Betätigungsmöglichkeit.
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In
vorteilhafter Weise ist die Bewegung des abgewandten Endes des zweiten
Scharnierarms durch die Formgebung des ersten Scharnierarms in Längsrichtung
vorgebbar. Dadurch kann ermöglicht werden,
dass die relative Bewegung der beiden Scharnierarme zueinander in
vielfältiger
Weise ausgestaltet werden kann und durch die Formgebung des zweiten
Scharnierarms eine Betätigungsmöglichkeit
der Scharniervorrichtung in vielfältiger Weise vorgebbar ist.
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Der
erste Scharnierarm weist in vorteilhafter Weise zumindest teilweise
einen Führungsbereich auf,
in dem das abgewandte Ende des zweiten Scharnierarms geführt ist.
Dadurch kann einerseits ermöglicht
werden, dass das abgewandte Ende des zweiten Scharnierarms relativ
zu dem ersten Scharnierarm in variabler Weise und in durch den Führungsbereich
vorgebbarer Weise bewegbar ist und darüber hinaus diese Bewegung sicher
geführt
werden kann. Das abgewandte Ende des zweiten Scharnierarms kann
in dem Führungsbereich
in vielfältiger Weise,
beispielsweise gleitend oder abrollend, geführt sein. Eine entsprechende
Ausgestaltung dieses abgewandten Endes zur Dürchführung der verschiedenen Führungsarten
ist dann jeweils vorzusehen.
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Der
Führungsbereich
ist in vorteilhafter Weise im Querschnitt als Hohlprofil ausgebildet.
Dadurch kann einerseits eine platzsparende Realisierung des Führungsbereichs
ermöglicht
werden und darüber
hinaus eine Gewichtsreduzierung der Scharniervorrichtung ermöglicht werden.
Dennoch kann die mechanische Stabilität des ersten Scharnierarms
und auch der gesamten Scharniervorrichtung gewährleistet werden.
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An
dem abgewandten Ende des zweiten Scharnierarms ist in vorteilhafter
Weise zumindest ein Bewegungselement zum Bewegen des zweiten Scharnierarms
in dem Führungsbereich
angeordnet, wobei das Bewegungsele ment insbesondere relativ bewegbar
zum abgewandten Ende des Scharnierarms angeordnet ist. Dadurch kann
die relative Bewegung des abgewandten Endes des zweiten Scharnierarms
besonders günstig
gestaltet werden und Reibungskräfte
deutlich reduziert werden.
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In
vorteilhafter Weise ist das Bewegungselement eine Rolle. Es kann
vorgesehen sein, dass an dem abgewandten Ende des zweiten Scharnierarms zumindest
ein Rollenpaar angeordnet ist, wobei die beiden Rollen an gegenüberliegenden
Seiten dieses abgewandten Endes des zweiten Scharnierarms angeordnet,
insbesondere drehbeweglich gelagert sind. Die Bewegung des von der
zweiten Drehachse abgewandten Endes des zweiten Scharnierarms relativ zum
ersten Scharnierarm kann dadurch ohne ein Verkippen oder Sperren
des abgewandten Endes durchgeführt
werden. Darüber
hinaus kann somit auch ein verschleißarmes Bewegen ermöglicht werden.
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Die
Bewegungselemente, insbesondere die Rollen können aus unterschiedlichsten
Materialien ausgebildet sein. Es kann dabei vorgesehen sein, dass
Kunststoff oder Gummi vorgesehen ist. Dadurch kann im Hinblick auf
die Dämpfung
und die Akustik beim Betätigen
der Scharniervorrichtung ein positiver Effekt erzielt werden, da
die Bewegung sehr leise erfolgen kann.
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In
vorteilhafter Weise ist an dem zweiten Scharnierarm ein Antrieb
drehfest angeordnet, wobei die zweite Drehachse durch die Antriebsachse
vorgegeben ist. Es kann vorgesehen sein, dass die erste Drehachse
parallel zur zweiten Drehachse verläuft. Prinzipiell kann jedoch
durch die vorgeschlagene Ausgestaltung der Scharniervorrichtung
die erste Drehachse im Wesentlichen in beliebiger Anordnung zur
zweiten Drehachse angeordnet sein. Die Anordnung der Drehachsen
ist lediglich im Hinblick auf die Ausgestaltung und Formgebung der
beiden Scharnierarme und durch die prinzipielle Bewegungsvorgabe
der Scharniervorrichtung eingeschränkt.
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In
bevorzugter Weise sind die erste und die zweite Drehachse bei einer
Drehbewegung der beiden Scharnierarme um ihre jeweiligen Drehachsen ortsfest
positioniert. Dies bedeutet, dass die Anordnung der beiden Drehachsen
zueinander immer gleich bleibt.
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Ein
Scharnierbügel
der Scharniervorrichtung ist in bevorzugter Weise an einem der ersten
Drehachse abgewandten Ende des ersten Scharnierarms angeordnet.
Der Scharnierbügel
ist mit dem Klappenelement verbindbar. Der Scharnierbügel kann
zumindest teilweise bogenförmig
ausgebildet sein. Bevorzugt ist die Anordnung des Scharnierbügels an
dem ersten Scharnierarm derart, dass ein erstes Ende des Scharnierbügels mit
dem der ersten Drehachse abgewandten Ende des ersten Scharnierarms
verbunden ist. Diese Verbindung kann als feste Verbindung ausgebildet
sein. Es kann jedoch auch vorgesehen sein, dass auch diese Verbindung
gelenkig ausgebildet ist. Die Verbindung mit dem Klappenelement kann
mit einem zweiten Ende des Scharnierbügels realisiert sein.
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Die
erste Drehachse ist in vorteilhafter Weise über eine Anbindung mit dem
Objekt verbunden. Es kann dabei vorgesehen sein, dass eine Verbindung mit
der Karosserie des Fahrzeugs ausgebildet ist.
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In
vorteilhafter Weise ist der erste Scharnierarm und/oder der zweite
Scharnierarm derart ausgestaltet, dass bei einer Drehbewegung der
beiden Scharnierarme um ihre jeweiligen Drehachsen ein aneinander
Vorbeiführen
der Scharnierarme durchführbar
ist. Dadurch kann die Betätigungsmöglichkeit der
Scharniervorrichtung nochmals erweitert werden.
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Der
erste Scharnierarm und/oder der zweite Scharnierarm sind in vorteilhafter
Weise zumindest bereichsweise gekrümmt ausgebildet. Abhängig von der
Art und dem Ort der Krümmung
an den jeweiligen Scharnierarmen kann dadurch das Funktionsprinzip der
vorliegenden Scharniervorrichtung in vielfältiger Weise variiert werden.
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Die
Erfindung wird nachfolgend anhand schematischer Zeichnungen näher erläutert. Es
zeigen:
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1 eine
schematische Darstellung einer erfindungsgemäßen Scharniervorrichtung in
zwei verschiedenen Betätigungspositionen;
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2a bis 2c skizzenhafte
Darstellungen von Momentaufnahmen bei der Betätigung der erfindungsgemäßen Scharniervorrichtung;
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3 eine
Schnittdarstellung entlang der Schnittlinie AA gemäß 1;
und
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4 eine
weitere Darstellung der erfindungsgemäßen Scharnier vorrichtung gemäß 1.
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In
den Figuren werden gleiche oder funktionsgleiche Elemente mit den
gleichen Bezugszeichen versehen.
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In 1 ist
in schematischer Weise eine Scharniervorrichtung 1 gezeigt,
welche das Betätigen
bzw. das Anlenken eines nicht gezeigten Klappenelements, beispielsweise
einer Heckklappe oder einer Fahrzeugtür, an ein Fahrzeug ermöglicht.
Die Scharniervorrichtung 1 umfasst einen ersten Scharnierarm 2,
welcher mit einem ersten Ende mit einer ersten Drehachse 3 verbunden
ist und um diese Drehachse 3 drehbar ist. Die erste Drehachse 3,
welche die Scharnierachse darstellt, erstreckt sich senkrecht zur
Figurenebene.
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Darüber hinaus
weist die Scharniervorrichtung 1 einen zweiten Scharnierarm 4 auf,
welcher mit einem ersten Ende 41a mit einer zweiten Drehachse 5 drehfest
verbunden ist. Im Ausführungsbeispiel
ist die zweite Drehachse 5 vertikal zur Figurenebene orientiert.
Die erste Drehachse 3 und die zweite Drehachse 5 sind
somit parallel zueinander angeordnet. Die beiden Drehachsen 3 und 5 sind
ortsfest positioniert. Dies bedeutet, dass sie in der Figurenebene
bei einer Drehbewegung der beiden Scharnierarme 2 und 4 nicht
bewegt werden.
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Wie
aus der Darstellung in 1 zu erkennen ist, weist der
zweite Scharnierarm 4 ein von der zweiten Drehachse 5 abgewandtes
Ende 41b, nachfolgend als zweites Ende 41b bezeichnet,
auf, welches mit dem ersten Scharnierarm 2 mechanisch verbunden
ist. Dazu weist der erste Scharnierarm 2 einen Führungsbereich 22 auf,
der durch eine Hohlstruktur des Scharnierarms 2 gebildet
ist.
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Der
Scharnierarm 2 ist im Ausführungsbeispiel zumindest im
Bereich des Führungsbereichs 22 hohlförmig ausgebildet
und im Querschnitt rechteckig gestaltet. Auf der dem zweiten Scharnierarm 4 zugewandten
Seite weist der Führungsbereich 22 eine Aussparung 23 auf,
durch welche das zweite Ende 41b des zweiten Scharnierarms 4 in
den ersten Scharnierarm 2 hineinragt.
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Wie
in der Darstellung in 1 angedeutet ist, ist an diesem
zweiten Ende 41b ein Rollenpaar angeordnet, wobei in der
gezeigten Darstellung lediglich eine erste Rolle 42a schematisch
eingezeichnet ist. Die Rollen sind an gegenüberliegenden Seiten des zweiten
Endes 41b drehbeweglich gelagert. Im Ausführungsbeispiel
verlaufen die Rollenachsen vertikal zur Figurenebene.
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An
dem der ersten Drehachse 3 abgewandten Ende 24,
nachfolgend als zweites Ende 24 bezeichnet, des ersten
Scharnierarms 2 ist ein Schließbügel 6 befestigt. Im
Ausführungsbeispiel
ist der Schließbügel 6 bogenförmig ausgebildet
und mit einem ersten Endbereich 61a fest mit dem zweiten Endbereich 24 verbunden.
Es kann Jedoch auch vorgesehen ein, dass diese Verbindung gelenkig
ausgebildet ist.
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Der
Schließbügel 6 weist
ein zweites Ende 61b auf, welches eine Anbindung zum Klappenelement
darstellt.
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Darüber hinaus
ist in 1 zu erkennen, dass die erste Drehachse 3 eine
Anbindung 7 zur Karosserie des Fahrzeugs aufweist.
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Das
zweite Ende 41b des zweiten Scharnierarms 4 ist
in dem Führungsbereich 22 des
ersten Scharnierarms 2 in Längsrichtung 21 des
Scharnierarms 2 und somit in radialer Richtung der ersten Drehachse 3 relativ
beweglich zum ersten Scharnierarm 2 angeordnet. Wie durch
den Doppelpfeil PF1 gekennzeichnet ist, kann die Bewegung des zweiten Endes 41b in
beide Richtungen entlang der Längsachse 21 erfolgen.
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Die
Darstellung der Scharnierarme 2 und 4 sowie des
Scharnierbügels 6 in
Form der durchgezogenen Linien zeigt eine Startposition der Scharniervorrichtung 1.
Ausgehend von dieser Startposition kann nunmehr ein Schwenken der
Scharnierarme 2 und 4 um die zugeordneten Drehachsen 3 bzw. 5 durchgeführt werden,
wobei dabei die Scharniervorrichtung 1 und insbesondere
der Scharnierbügel 6 in eine
Endposition bewegt werden können.
Diese Endposition ist in der Darstellung in 1 durch
die gestrichelte Darstellung der Scharnierarme 2 und 4 sowie
des Scharnierbügels 6 gekennzeichnet.
Im Ausführungsbeispiel
ist die Startposition ein vollständig geöffnetes
Klappenelement, wobei die Endposition das vollständig geschlossene Klappenelement
charakterisiert. Diese Zuordnung von Endposition und Startposition
kann jedoch auch umgekehrt sein.
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In
den 2a bis 2c ist
in skizzenhafter Darstellung ein Bewegungsablauf der Scharniervorrichtung 1 ausgehend
von einer Startposition (2a) bis
zu einer Endposition (2c) gezeigt. Die drei Momentaufnahmen
während
eines Betätigungsvorgangs
der Scharniervorrichtung 1 lassen erkennen, dass das zweite
Ende 41b des zweiten Scharnierarms 4 in der Startposition
(2a) in einem Abstand zur ersten Drehachse 3 angeordnet
ist, welche im Hinblick auf den gesamten Bewegungsablauf beim Betätigen der
Scharniervorrichtung 1 minimal ist. Ausgehend von dieser
Startposition wird nun im Ausführungsbeispiel
eine Drehung des Scharnierarms 2 und des Scharnierarms 4 um
die jeweiligen Drehachsen 3 bzw. 5 im Uhrzeigersinn
durchgeführt. Dabei
wird das zweite Ende 41b in dem Führungsbereich 22 des
ersten Scharnierarms 2 in Längsrichtung 21 von
der ersten Drehachse 3 wegbewegt. In 2b sind
die beiden Scharnierarme 2 und 4 praktisch überlagert
und das zweite Ende 41b hat den maximal entfernten Punkt
zur ersten Drehachse 3 erreicht.
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Bei
einer weiteren Betätigung
in Richtung zur Endposition (2c) wird
nun das zweite Ende 41b des zweiten Scharnierarms 4 in
Längsrichtung 21 des
zweiten Scharnierarms 2 in Richtung der ersten Drehachse 3 bewegt.
In der in 2c gezeigten Endposition weist
das zweite Ende 41b im Wesentlichen wieder einen Abstand
zur Drehachse 3 auf, welcher dem in der Darstellung in 2a (Startposition)
entspricht. Bei einer Betätigung
der Scharniervorrichtung 1 ausgehend von der in 2c gezeigten
Endposition hin zur in 2a gezeigten Startposition wird
der gesamte Ablauf in rückwärtiger Reihenfolge durchgeführt.
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In 3 ist
eine Schnittdarstellung entlang der Schnittlinie AA gemäß 1 gezeigt.
Wie dabei zu erkennen ist, weist der erste Scharnierarm 2 im Bereich
des Führungsbereichs 22 ein
Hohlprofil auf. Die beiden Rollen 42a und 42b sind
am zweiten Ende 41b drehbeweglich gelagert und können somit
an der Innenseite im Führungsbereich 22 abrollen.
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4 zeigt
eine weitere Darstellung der Scharniervorrichtung 1. In
schematischer Weise ist dabei eine Darstellung in Blickrichtung
R (1) gezeigt. Wie zu erkennen ist, sind sowohl der
erste Scharnierarm 2 als auch der zweite Scharnierarm 4 zumindest
teilweise gekrümmt
ausgebildet. Die Formgebung der beiden Scharnierarme 2 und 4 ist dabei
derart, dass sie bei dem vorab erläuterten Funktionsprinzip aneinander
vorbei führbar
ausgebildet sind. Wie in der Darstellung in 4 zu erkennen ist,
sind die beiden Scharnierarme 2 und 4 derart gestaltet,
dass der Scharnierarm 2 an einer Seite des Scharnierbügels 6 vorbeigeführt ist
und der zweite Scharnierarm 4 an der gegenüberliegenden
Seite des Scharnierbügels 6 sich
erstreckt. Wie des Weiteren in 4 zu erkennen
ist, ist der zweite Scharnierarm 4 im Bereich seines ersten
Endes 41a und somit im Bereich der zweiten Drehachse 5 mit
einem Antrieb 8 drehfest verbunden. Der Antrieb 8 weist
eine Drehwelle 81 auf, welche mit dem zweiten Scharnierarm 4 drehfest
verbunden ist. Die Längsachse
der Antriebswelle 81 entspricht der zweiten Drehachse 5. Durch
Betätigen
des Antriebs 8, welcher beispielsweise ein Elektromotor
sein kann, wird die Antriebswelle 81 in Drehbewegung versetzt,
wodurch der zweite Scharnierarm 4, weicher auch als Hebelarm bezeichnet
werden kann, um die zweite Drehachse 5 im oder gegen den
Uhrzeigersinn gedreht wird wobei dadurch das vorab erläuterte Bewegungsprinzip
der Scharniervorrichtung 1 ablaufen kann.
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Es
kann vorgesehen sein, dass der zweite Scharnierarm 4 aus
zumindest zwei Teilelementen ausgebildet ist, wobei diese beiden
Teilelemente gelenkig miteinander verbunden werden können. Dadurch
kann die variable Ausgestaltung und Betätigungsmöglichkeit der Scharniervorrichtung 1 nochmals
erweitert werden.
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Die
Ausgestaltung des Führungsbereichs 22 und
die Lagerung der Rollen 41a und 41b kann derart gestaltet
sein, dass Abstandsunterschiede zwischen der ersten Drehachse 3 und
der zweiten Drehachse 5, welche insbesondere beim Bewegen
der Scharnierarme 2 und 4 auftreten können, ausgeglichen werden
können.