DE102006018833A1

DE102006018833A1 - Scharnier zur Arretierung einer schwenkbaren Kraftfahrzeugtür

Info

Publication number: DE102006018833A1
Application number: DE102006018833A
Authority: DE
Inventors: Stefan Hesse; Ralf Kopp; Daniel Ochs
Original assignee: DaimlerChrysler AG
Current assignee: Mercedes Benz Group AG
Priority date: 2006-04-22
Filing date: 2006-04-22
Publication date: 2007-10-25

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Scharnier (2) zur stufenlosen Arretierung einer schwenkbaren Tür eines Kraftfahrzeugs, mit einer relativ zu einer ersten Scharnierhälfte (4) um eine Schwenkachse (8) verschwenkbaren zweiten Scharnierhälfte (6), wobei eine der Scharnierhälften (6) mit der Tür und die andere der Scharnierhälften (4) mit einer Karosseriesäule des Kraftfahrzeugs verbindbar ist, mit einer in einer der Scharnierhälften (4) vorgesehenen Fluidkammer (18), mit einem die Fluidkammer (18) mit begrenzenden Kolben (24), der - durch Schwenken einer der Scharnierhälften - in einer zur Schwenkachse (8) parallelen Richtung antreibbar ist und somit das Volumen der Fluidkammer (18) bestimmt, wobei die Fluidkammer (18) durch einen weiteren Kolben (26) begrenzt ist, der zum ersten Kolben (24) gegenläufig angetrieben ist.

Description

Die Erfindung betrifft ein Scharnier zur stufenlosen Arretierung einer schwenkbaren Tür eines Kraftfahrzeugs, mit einer relativ zu einer ersten Scharnierhälfte um eine Schwenkachse verschwenkbaren zweiten Scharnierhälfte, wobei eine der Scharnierhälften mit der Tür und die andere der Scharnierhälften mit einer Karosseriesäule des Kraftfahrzeugs verbindbar ist, mit einer in einer der Scharnierhälften vorgesehenen Fluidkammer, mit einem die Fluidkammer mit begrenzenden Kolben, der – durch Schwenken einer der Scharnierhälften – in einer zur Schwenkachse parallelen Richtung antreibbar ist und somit das Volumen der Fluidkammer bestimmt.
Ein solches Scharnier ist aus der DE 38 22 382 A1 bekannt. Mit dem bekannten Scharnier können Kraftfahrzeugtüren in beliebigen Stellungen entlang des Schwenkwegs arretiert werden. Die mit herkömmlichen Scharnieren verbundenen Nachteile, bei denen eine Arretierung nur in vorgegebenen Rastabständen möglich ist, treten somit nicht auf.
Das aus der DE 38 22 382 A1 bekannte Scharnier hat einen vergleichsweise komplizierten Aufbau und benötigt relativ viel Bauraum. Das Scharnier weist mehrere, mit einem Fluid gefüllte Kammern auf, die in Hubrichtung des Kolbens angeordnet sind und somit viel Bauraum beanspruchen. Die einzelnen Kam mern stehen über eine Vielzahl von kompliziert zu fertigenden Leitungen und Düsen miteinander in Verbindung.
Hiervon ausgehend liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Scharnier zu schaffen, das besonders einfach und kompakt ist.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass die Fluidkammer durch einen weiteren Kolben begrenzt ist, der zum ersten Kolben gegenläufig angetrieben ist.
Die Verwendung von zwei zueinander gegenläufig angetriebenen Kolben ermöglicht es, mit kleinen Schwenkwegen eine vergleichsweise große Änderung des Volumens der Fluidkammer zu bewirken. Hierbei kann für die Umsetzung der Schwenkbewegung einer der Scharnierhälften in eine Hubbewegung des Kolbens ein vergleichsweise niedriges Übersetzungsverhältnis gewählt werden. Durch die Wahl eines niedrigen Übersetzungsverhältnisses kann Bauraum eingespart werden. Zusätzlich ist eine weitestgehend klemmfreie Führung des Kolbens gewährleistet.
Eine besonders zuverlässige Umsetzung der Schwenkbewegung einer der Scharnierhälften in eine Hubbewegung der Kolben ist möglich, wenn die Kolben über zueinander gegenläufige Gewindepaarungen angetrieben sind. Diese Gewindepaarungen bewirken, dass sich die Kolben entweder aufeinander zu bewegen und somit das Volumen der Fluidkammer verkleinern, oder dass die Kolben sich voneinander entfernen und somit das Volumen der Fluidkammer vergrößern. Das Verhältnis von Schwenkweg zu Hubweg kann über die Steigung der Gewinde der Gewindepaarungen eingestellt werden. Durch die Verwendung von zwei zueinander gegenläufig angetriebenen Kolben kann diese Steigung vergleichsweise flach gewählt werden, so dass sich die Kolben widerstandsarm bewegen lassen.
Nach einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung weisen die Kolben an ihren Umfangsseiten Außengewinde auf, die mit Innengewinden zusammenwirken, die an einem die Fluidkammer mit begrenzendem Gehäuse ausgebildet sind. Auf diese Weise können die Tragflächen der Gewindepaarungen vergrößert werden, was in Verbindung mit einer vergleichsweise niedrigen Übersetzung eine besonders reibungsarme Bewegung der Kolben ermöglicht.
Eine Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass die Kolben in einer Endstellung der Kraftfahrzeugtür an dem Gehäuse anliegen. Auf diese Weise kann ein mechanischer Anschlag gebildet werden, der unabhängig von den in der Fluidkammer anliegenden Druckverhältnissen ist.
Weiterhin ist es vorteilhaft, wenn die Fluidkammer durch ein Trennelement in zwei Fluidkammerabschnitte unterteilt ist. Mit Hilfe des Trennelements kann die mechanische Stabilität des Scharniers erhöht werden. Weiterhin ist es möglich, dass das Trennelement als Anschlag dient, wenn die Kolben in einer Endstellung der Kraftfahrzeugtür an dem Trennelement anliegen. Auf diese Weise kann beispielsweise der maximale Öffnungswinkel einer Kraftfahrzeugtür bestimmt werden.
Zur Erleichterung der Montage des Scharniers ist es vorteilhaft, wenn die Scharnierhälfte, die die Kolben antreibt, mehrteilig ausgebildet ist. Somit kann zunächst die andere Scharnierhälfte mit dem Kolben gefügt werden, wodurch eine Baugruppe hergestellt wird. Diese Baugruppe kann dann mit den Teilen der Scharnierhälfte, die den Kolben antreibt, gefügt werden.
Nach einer Weiterbildung der Erfindung steht die Fluidkammer mit einer hydraulischen Steuerung in Verbindung. Mit dieser können Öffnungs- und Schließfunktionen des Scharniers beeinflusst werden.
Nach einer ersten Ausführungsform weist die hydraulische Steuerung ein erstes Ventil auf, das die Fluidkammer mit einem Fluidspeicher verbindet, wenn eine der Scharnierhälften in einer ersten Schwenkrichtung geschwenkt wird, die einem Öffnen der Kraftfahrzeugtür entspricht, wobei die hydraulische Steuerung ein zweites Ventil umfasst, das den Fluidspeicher mit der Fluidkammer verbindet, wenn die Scharnierhälfte in einer zweiten, zur ersten Schwenkrichtung entgegengesetzten Schwenkrichtung geschwenkt wird, die einem Schließen der Kraftfahrzeugtür entspricht. Die genannten Ventile können beispielsweise durch insbesondere federbelastete Rückschlagventile oder durch vorgesteuerte Druckregelventile gebildet sein. Die Funktion der Ventile sowie des Fluidspeichers wird weiter unten anhand eines Ausführungsbeispiels noch detailliert erläutert.
Die Ventile und/oder der Fluidspeicher können in eine der Scharnierhälften integriert sein. Dies ermöglicht es, sofern genügend Bauraum vorhanden ist, auf weitere, scharnierexterne Bauteile verzichten zu können.
Die Ventile und/oder der Fluidspeicher können aber auch räumlich vom Scharnier getrennt angeordnet sein, so dass das Scharnier besonders kompakt baut.
Eine weitere Ausführungsform sieht vor, dass dem ersten Ventil ein Schaltventil hydraulisch vor- oder nachgeschaltet ist, das von einer Ansteuereinheit ansteuerbar ist. Eine solche Ansteuereinheit kann beispielsweise mit einer Sensorik zur Überwachung des Umgebungsraums der Kraftfahrzeugtür gekoppelt sein. Dies ermöglicht es, den Öffnungsvorgang einer Kraftfahrzeugtür zu stoppen, wenn die Sensorik in der Umgebung der Kraftfahrzeugtür ein Hindernis erfasst. In diesem Fall kann die Ansteuereinheit das Schaltventil betätigen, so dass ein Fluidfluss aus der Fluidkammer in den Fluidspeicher unterbunden wird.
Um in einer solchen Konstellation auch in einer Paniksituation die Kraftfahrzeugtür öffnen zu können, obwohl sie mit Hilfe des Schaltventils arretiert ist, wird vorgeschlagen, dass hydraulisch parallel zu dem ersten Ventil ein drittes Ventil vorgesehen ist, das bei einem höheren Druck öffnet als das erste Ventil. Auf diese Weise kann bei Überschreitung des Öffnungsdrucks des dritten Ventils eine mit Hilfe des Schaltventils arretierte Tür mit einer entsprechend höheren Betätigungskraft geöffnet werden.
Auch das dritte Ventil kann in eine der Scharnierhälften integriert sein oder räumlich vom Scharnier getrennt angeordnet werden, wobei sich jeweils die mit Bezug auf die Anordnung des ersten und des zweiten Ventils und des Fluidspeichers diskutierten Vorteile ergeben.
Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung, in der unter Bezugnahme auf die Zeichnung ein besonders bevorzugtes Ausführungsbeispiel im Einzelnen beschrieben ist. Dabei können die in der Zeichnung gezeigten sowie in den Ansprüchen sowie in der Beschreibung erwähnten Merkmale jeweils einzeln für sich oder in beliebiger Kombination erfindungswesentlich sein.
Dabei zeigen:
1 eine geschnittene Seitenansicht eines erfindungsgemäßen Scharniers;
2 eine hydraulische Steuerung gemäß einer ersten Ausführungsform; und
3 eine hydraulische Steuerung gemäß einer zweiten Ausführungsform.
In 1 ist ein Scharnier insgesamt mit dem Bezugszeichen 2 bezeichnet. Dieses weist eine erste Scharnierhälfte 4 sowie eine zweite Scharnierhälfte 6 auf, die relativ zu der ersten Scharnierhälfte 4 um eine Schwenkachse 8 verschwenkt werden kann. Die erste Scharnierhälfte 4 weist einen Materialabschnitt 10 auf, der mit einer Karosseriesäule eines nicht dargestellten Kraftfahrzeugs verbindbar ist. In entsprechender Weise weist die Scharnierhälfte 6 einen Materialabschnitt 12 auf, der mit einer Tür des Kraftfahrzeugs verbindbar ist. Die Scharnierhälfte 6 weist mehrere Teile auf, die über eine schematisch dargestellte Verbindung 14 miteinander verbunden sind.
In der Scharnierhälfte 4 ist ein im Wesentlichen zylindrisches Gehäuse 16 ausgebildet. Das Gehäuse 16 begrenzt eine im Wesentlichen zylindrische Fluidkammer 18, die sich in die Fluidkammerabschnitte 20 und 22 unterteilt. Die Fluidkammerabschnitte 20 und 22 sind räumlich durch ein Trennelement 23 voneinander getrennt. Dem Fluidkammerabschnitt 20 der Fluidkammer 18 ist ein Kolben 24 zugeordnet; dem Fluidkammerabschnitt 22 der Fluidkammer 18 ein Kolben 26. Der Kolben 24 trägt an seiner Umfangsseite ein Rechtsgewinde 28, das mit einem an der Innenwand des Gehäuses 16 ausgebildeten Innengewinde 30 zusammenwirkt. In entsprechender weise trägt der Kolben 26 ein Außengewinde, das als Linksgewinde 32 ausgebildet ist und ebenfalls mit dem Innengewinde 30 des Gehäuses 16 zusammenwirkt.
Die Kolben 24 und 26 sind jeweils drehfest mit einem Vierkantabschnitt 34 bzw. 36 verbunden, die in Vierkantöffnungen 38 bzw. 40 in Richtung der Schwenkachse 8 verschieblich gelagert sind. Die Vierkantöffnungen 38 und 40 sind in Materialabschnitten 42 und 44 der Scharnierhälfte 6 vorgesehen, die das Gehäuse 16 umfassen.
In die Fluidkammerabschnitte 20 und 22 münden zugeordnete Leitungen 46 und 48, denen wiederum Ausgänge 50 und 52 zugeordnet sind. Über die Ausgänge 50 und 52 steht das Scharnier 2 mit einer hydraulischen Steuerung in Verbindung, beispielsweise mit der in 2 dargestellten Steuerung 53 oder der in 3 dargestellten Steuerung 53'.
Die Steuerung 53 umfasst ein mit den Ausgängen 50 und 52 in Verbindung stehendes erstes Ventil 54, ein Drosselelement 56 sowie einen Fluidspeicher 58. Ferner umfasst die Steuerung 53 ein zweites Ventil 60.
Die in 3 dargestellte Steuerung 53' weist zusätzlich zu den mit Bezug auf 2 beschriebenen Elementen der Steuerung 53 ein Schaltventil 62 auf, das dem ersten Ventil hydraulisch vorgeschaltet ist. Das Schaltventil 62 kann von einer Ansteuereinheit 64 angesteuert werden, das wiederum mit einer Sensorik 66 in Verbindung steht, die die Umgebung der Kraftfahrzeugtür überwacht.
Die Steuerung 53' umfasst ferner ein drittes Ventil 68, das hydraulisch parallel zu dem ersten Ventil 54 geschaltet ist.
Wenn die Scharnierhälfte 6 entsprechend der mit 70 bezeichneten ersten Schwenkrichtung 70 für ein Öffnen der Kraftfahrzeugtür geschwenkt wird, wird der Vierkantabschnitt 34 mit Hilfe der Vierkantöffnung 38 ebenfalls verschwenkt. Gleichzeitig dreht sich der Kolben 24 mit seinem Rechtsgewinde 28 innerhalb des Innengewindes 30, so dass sich der Kolben 24 auf das Trennelement 23 zu bewegt, wodurch das Volumen in der Fluidkammer 18 beziehungsweise in dem Fluidkammerabschnitt 20 verkleinert wird. Der Kolben 26 weist ein zu dem Kolben 24 gegenläufiges Gewinde auf, so dass er bei Bewegung der zweiten Scharnierhälfte 6 in der Schwenkrichtung 70 gegenläufig zum Kolben 24 angetrieben ist und somit ebenfalls das Volumen der Fluidkammer 18 beziehungsweise des Fluidkammerabschnitts 22 verkleinert.
Wenn bei einer mit der Schwenkrichtung 70 einhergehenden Öffnungsbewegung der Kraftfahrzeugtür das Volumen der Fluidkammer 18 in der oben beschriebenen Weise verkleinert wird, wird – im arretierten Zustand der Kraftfahrzeugtür – das in der Fluidkammer 18 zunächst komprimiert. Bei Überschreiten des Öffnungsdrucks des Ventils 54 öffnet dieses, so dass Fluid aus der Fluidkammer 18 in den Fluidspeicher 58 gelangen kann. Dies erlaubt ein weiteres Öffnen der Tür. Wird der Schließdruck des Ventils 54 unterschritten, schließt dieses, so dass die Kraftfahrzeugtür arretiert wird. Die Strömungsgeschwindigkeit des Fluids und somit die Geschwindigkeit, mit der die Tür bei einer bestimmten Bedienungskraft geöffnet werden kann, ist mit Hilfe des Drosselelements 56 einstellbar.
Die erste Schwenkrichtung 70 korrespondiert mit einer Öffnungsbewegung der Kraftfahrzeugtür. Eine entsprechende Schließbewegung der Kraftfahrzeugtür entspricht einer in 1 mit dem Bezugszeichen 72 bezeichneten zweiten Schwenkrichtung.
Wenn die Kraftfahrzeugtür in der mit 72 bezeichneten zweiten Schwenkrichtung bewegt wird, entfernen sich die Kolben 24 und 26 voneinander, so dass das Volumen der Fluidkammer 18 vergrößert wird. Hierdurch entsteht ein Unterdruck. Unterschreitet der Unterdruck einen durch das Ventil 60 vorgegebenen Druck, öffnet dieses, so dass Fluid aus dem Fluidspeicher 58 in die Fluidkammer 18 gesaugt werden kann und so dass die Kraftfahrzeugtür aus einem arretierten Zustand in eine Schließbewegung gebracht werden kann.
Mit Hilfe der in 3 dargestellten hydraulischen Steuerung 53' ist es möglich, die Öffnungsbewegung einer Kraftfahrzeugtür zu unterbrechen, indem das Schaltventil 62 betätigt wird, wenn die Sensorik 66 in der Umgebung der Kraftfahrzeugtür ein Hindernis umfasst. Durch entsprechende Ansteuerung mit Hilfe der Ansteuereinheit 64 sperrt das Schaltventil 62, so dass ein Fluidfluss aus der Fluidkammer 18 in den Fluidspeicher 58 unterbunden wird. Um bei einer solchermaßen arretierten Kraftfahrzeugtür trotzdem ein weiteres Öffnen der Tür zu ermöglichen – beispielsweise in einer Paniksituation –, können die Ventile 54 und 62 mit Hilfe des dritten Ventils 68 umgangen werden. Dieses weist einen höheren Öffnungsdruck auf als das erste Ventil 54. Demnach erfordert das Öffnen der Kraftfahrzeugtür über das Ventil 68 eine erhöhte Bedienkraft.

Claims

Scharnier (2) zur stufenlosen Arretierung einer schwenkbaren Tür eines Kraftfahrzeugs, mit einer relativ zu einer ersten Scharnierhälfte (4) um eine Schwenkachse (8) verschwenkbaren zweiten Scharnierhälfte (6), wobei eine der Scharnierhälften (6) mit der Tür und die andere der Scharnierhälften (4) mit einer Karosseriesäule des Kraftfahrzeugs verbindbar ist, mit einer in einer der Scharnierhälften (4) vorgesehenen Fluidkammer (18), mit einem die Fluidkammer (18) mit begrenzenden Kolben, der – durch Schwenken einer der Scharnierhälften (6) – in einer zur Schwenkachse (8) parallelen Richtung antreibbar ist und somit das Volumen der Fluidkammer (18) bestimmt, dadurch gekennzeichnet, dass die Fluidkammer (18) durch einen weiteren Kolben (26) begrenzt ist, der zum ersten Kolben (24) gegenläufig angetrieben ist.
Scharnier (2) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Kolben (24, 26) über zueinander gegenläufige Gewindepaarungen (28, 30, 32) angetrieben sind.
Scharnier (2) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Kolben (24, 26) an ihren Umfangsseiten Außengewinde (28, 32) aufweisen, die mit Innengewinden (30) zusammenwirken, die an einem die Fluidkammer (18) mit begrenzenden Gehäuse (16) ausgebildet sind.
Scharnier (2) nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Kolben (24, 26) in einer Endstellung der Kraftfahrzeugtür an dem Gehäuse (16) anliegen.
Scharnier (2) nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Fluidkammer (18) durch ein Trennelement (23) in zwei Fluidkammerabschnitte (20, 22) unterteilt ist.
Scharnier (2) nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Kolben (24, 26) in einer Endstellung der Kraftfahrzeugtür an dem Trennelement (23) anliegen.
Scharnier (2) nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Scharnierhälfte (6), die die Kolben (24, 26) antreibt, mehrteilig ausgebildet ist.
Scharnier (2) nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Fluidkammer (18) mit einer hydraulischen Steuerung (53, 53') in Verbindung steht.
Scharnier (2) nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die hydraulische Steuerung (53, 53') ein erstes Ventil (54) umfasst, das die Fluidkammer (18) mit einem Fluidspeicher (58) verbindet, wenn eine der Scharnierhälften (6) in einer ersten Schwenkrichtung (70) geschwenkt wird, die einem Öffnen der Kraftfahrzeugtür entspricht, und dass die hydraulische Steuerung (53, 53') ein zweites Ventil (60) umfasst, das den Fluidspeicher (58) mit der Fluidkammer (18) verbindet, wenn die Scharnierhälfte (6) in einer zweiten, zur ersten Schwenkrichtung (70) entgegengesetzten Schwenkrichtung (72) geschwenkt wird, die einem Schließen der Kraftfahrzeugtür entspricht.
Scharnier (2) nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Ventil (54) und/oder das zweite Ventil (60) und/oder der Fluidspeicher (58) in eine der Scharnierhälften (4, 6) integriert ist.
Scharnier (2) nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Ventil (54) und/oder das zweite Ventil (60) und/oder der Fluidspeicher (58) räumlich vom Scharnier (2) getrennt angeordnet sind.
Scharnier (2) nach einem der Ansprüche 9 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass dem ersten Ventil (54) ein Schaltventil (62) hydraulisch vor- oder nachgeschaltet ist, das von einer Ansteuereinheit (64) ansteuerbar ist.
Scharnier (2) nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Ansteuereinheit (64) mit einer Sensorik (66) zur Überwachung des Umgebungsraums der Kraftfahrzeugtür gekoppelt ist.
Scharnier (2) nach mindestens einem der Ansprüche 9 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass ein drittes Ventil (68) vorgesehen ist, das hydraulisch parallel zu dem ersten Ventil (54) geschaltet ist, wobei das dritte Ventil (68) bei einem höheren Druck (54) öffnet als das erste Ventil (54).
Scharnier (2) nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass das dritte Ventil (68) in eine der Scharnierhälften (4, 6) integriert ist.
Scharnier (2) nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass das dritte Ventil (68) räumlich vom Scharnier (2) getrennt angeordnet ist.