-
Die
Erfindung betrifft ein Scharnier für ein Schwenkelement
eines Kraftwagens gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs
1.
-
Ein
derartiges Scharnier für eine Tür als Schwenkelement
ist beispielsweise bereits aus der
DE 198 17 699 A1 als bekannt zu entnehmen
und umfasst ein aufbauseitiges sowie ein türseitiges Scharnierteil,
welche um einen Scharnierzapfen relativ zueinander verschwenkbar
sind. Das Scharnier umfasst dabei eine integrierte Türhalteeinrichtung, welche
ein auf Seiten des einen – vorliegend aufbauseitigen – Scharnierteils
ein Halteelement in Form eines Brems- und Haltekörpers
umfasst, welcher mit einer Haltekontur auf Seiten des anderen Scharnierteils – vorliegend
auf Seiten des mit dem anderen Scharnierteil verbundenen Scharnierzapfens – zusammen
wirkt. Die Haltekontur hat dabei einen kontinuierlich ansteigenden
Konturverlauf nach Art einer Bremsrampe.
-
Derartige
Scharniere weisen üblicherweise einen zylindrischen Scharnierzapfen
und eine senkrecht dazu angeordnete Türhalteeinrichtung
auf, welche in einem von der Zapfenöffnung senkrecht abstehenden
Kammer des Scharnierteils angeordnet ist. Eine solche Anordnung
erfordert jedoch einen großen Fertigungs- und Montageaufwand.
-
Aufgabe
der vorliegenden Erfindung ist es daher, ein Scharnier der eingangs
genannten Art zu schaffen, welches einfacher und kompakter gebaut werden
kann.
-
Diese
Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Scharnier
mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte
Ausgestaltungen mit zweckmäßigen und nicht-trivialen
Weiterbildungen der Erfindung sind in den übrigen Patentansprüchen angegeben.
-
Das
Schwenkelement kann dabei insbesondere eine Tür, eine Klappe
oder ein gleichermaßen verschwenkbarer Flügel
eines Kraftfahrzeugs sein.
-
Um
ein Scharnier der eingangs genannten Art zu schaffen, welches einfacher
und kompakter gebaut werden kann, ist es erfindungsgemäß vorgesehen,
dass eine den Scharnierzapfen aufnehmende Zapfenöffnung
des korrespondierenden Scharnierteils als im Querschnitt gegenüber
dem Scharnierzapfen vergrößerte Durchgangsöffnung
ausgebildet ist, welche zu beiden Öffnungsseiten hin mittels eines
jeweiligen Deckels verschlossen ist.
-
Die
gegenüber dem Scharnierzapfen vergrößerte
Zapfen- beziehungsweise Durchgangsöffnung hat dabei den
Vorteil, dass die Türhalteeinrichtung entlang der Scharnierachse
von oben oder von unten her das korrespondierende Scharnierteil
eingeführt werden kann, was eine erhebliche Erleichterung
der Montage bedeutet. Ein weiterer Vorteil der vergrößerten
Ausbildung der Zapfen- beziehungsweise Durchgangsöffnung
gegenüber dem Scharnierzapfen besteht darin, dass die Lage
der Scharnierachse in einem gewissen Rahmen wählbar ist.
Somit ergibt sich eine erhöhte Designfreiheit für
das Scharnier.
-
In
einfacher Weise kann dabei die als Durchgangsöffnung ausgebildete
Zapfenöffnung durch jeweilige, ober- beziehungsweise unterseitig
angebrachte Deckel verschlossen werden, wobei die Deckel einerseits
zum Schutz der Schwenkelementhalteeinrichtung dienen und andererseits
die Lage der Scharnierachse definieren.
-
Einweiterer
Vorteil besteht darin, dass eine solche Durchgangsöffnung
weitaus einfacher herstellbar ist, so dass einzelne Scharnierteile
beispielsweise auch aus Halbzeugen hergestellt werden können.
Im Ergebnis ebenfalls lassen sich ein bedeutend einfacherer Aufbau
des Scharniers mit integrierter Schwenkelementhalteeinrichtung sowie
eine einfachere Montage realisieren.
-
Dabei
hat es sich in weiterer Ausgestaltung der Erfindung als vorteilhaft
gezeigt, wenn beide Deckel separat von dem Scharnierzapfen ausgebildet sind.
Somit ist die Zapfenöffnung von beiden Seiten zugänglich
und die Position der Scharnierachse besonders günstig wählbar.
-
Eine
weitere vorteilhafte Ausführungsform sieht des Weiteren
vor, dass die Schwenkelementhalteeinrichtung zumindest im Wesentlichen
innerhalb der Zapfenöffnung angeordnet ist. Somit kann nicht
nur ein besonders Platz sparendes Scharnier geschaffen werden, sondern
darüber hinaus ist die Schwenkelementhalteeinrichtung besonders
geschützt angeordnet.
-
Ein
weitere vorteilhafte Ausführung sieht vor, dass die Schwenkelementhalteeinrichtung
ein auf Seiten des einen Scharnierteils angeordnetes Halteelement
umfasst, welches mit einer Haltekontur auf Seiten des anderen Scharnierteils
zusammen wirkt, wobei das Halteelement als mit einer Klemmfläche des
Scharnierzapfen zusammen wirkendes Klemmelement ausgebildet ist,
dessen Klemmkraft über ein Übertragungselement
in Abhängigkeit der Haltekontur einstellbar ist. Mit anderen
Worten ist es erfindungsgemäß vorgesehen, ein
Klemmelement zu schaffen, welches bevorzugt mit der Außenumfangsseite
des Scharnierzapfens zusammenwirkt. Dieses Klemmelement kann dabei
beispielsweise den Scharnierzapfen umgreifen, insbesondere umschlingen,
wobei die durch das Klemmelement auf den Scharnierzapfen ausgeübte
Klemmkraft mittels des Übertragungselements variiert werden
kann. Die Variation der Klemmkraft erfolgt dabei in Abhängigkeit der
Haltekontur, welche mit einem dem Klemmelement abgewandten Ende
des Übertragungselements zusammen wirkt. Die vorliegende
Ausgestaltung der Schwenkelementhalteeinrichtung mit dem Klemmelement
hat dabei den Vorteil, dass das Scharnier äußerst
Platz sparend ausgebildet sein kann. Ein derartiges Klemmelement
kann nämlich bei geringem Platzbedarf eine erhebliche Klemmkraft
erzeugen, um beispielsweise die gegenseitige Schwenkbewegung der
Scharnierteile abzubremsen beziehungsweise vollständig
zu unterbinden. Durch die Verwendung eines Übertragungselements,
welches mit der Haltekontur zusammenwirkt, kann darüber
hinaus eine entsprechende Kraftübersetzung erreicht werden,
so dass relativ große Brems- beziehungsweise Haltekräfte
der Schwenkelementhalteeinrichtung bei äußerst
geringem Platzbedarf erreicht werden können.
-
Das
Vorsehen von Deckeln zum Verschließen einer vergrößerten
Durchgangsöffnung zur Aufnahme der Schwenkachse, um die
die beiden Scharnierteile einer scharnierintegrierten Türhalteeinrichtung
gegeneinander verschwenkt werden können, ist nicht an die
Art der Halteeinrichtung gebunden, sondern kann bei stufenlosen
wie bei rastenden Türhalteinrichtung eingesetzt werden,
die in das Scharnier integriert sind.
-
Weitere
Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus
der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele
sowie anhand der Zeichnungen; diese zeigen in:
-
1 eine
Perspektivansicht sowie eine Seitenansicht auf ein Scharnier für
eine Tür eines Personenkraftwagens mit einem aufbauseitigen
Scharnierteil und mit einem einem türseitigen Scharnierteil
zugeordneten Scharnierzapfen, um welchen die Scharnierteile relativ
zueinander verschwenkbar sind, und mit einer integrierten Türhalteeinrichtung,
welche innerhalb einer den Scharnierzapfen aufnehmenden Zapfenöffnung
des aufbauseitigen Scharnierteils angeordnet ist, wobei die Zapfenöffnung
also im Querschnitt gegenüber dem Scharnierzapfen vergrößerte Durchgangsöffnung
ausgebildet ist, welche vorliegend zu beiden Öffnungsseiten
der Durchgangsöffnung hin mittels eines jeweiligen Deckels
verschlossen ist;
-
2 eine
Explosionsdarstellung des Scharniers gemäß 1,
wobei neben dem aufbauseitigen Scharnierteil und dem Scharnierzapfen
insbesondere ein mit einer Klemmfläche des Scharnierzapfens
zusammenwirkendes Klemmelement erkennbar ist, dessen Klemmkraft über
ein Übertragungselement in Form eines Übertragungshebels
in Abhängigkeit einer Haltekontur einstellbar ist, wobei die
Haltekontur an einem separaten, drehfest mit dem Scharnierzapfen
verbundenen scheibenartigen Konturelement vorgesehen ist, und wobei
außerdem einer der beiden Deckel zum Verschließen
der Durchgangsöffnung dargestellt ist;
-
3 eine
Perspektivansicht auf das Scharnier mit der Türhalteeinrichtung
in einer leicht modifizierten Ausführungsform; und in
-
4 eine
perspektivische Unteransicht auf die Türhalteeinrichtung
des Scharniers, wobei insbesondere der Scharnierzapfen, das mit
der Klemmfläche des Scharnierzapfens zusammenwirkende Klemmelement
sowie das Übertragungselement in Form des Übertragungshebels erkennbar
ist, welcher in Abhängigkeit der Haltekontur des scheibenförmigen
Konturelements einstellbar ist.
-
In 1 ist
in einer Perspektivansicht sowie einer Seitenansicht ein Scharnier
für eine Seitentür eines Personenkraftwagens dargestellt.
Das vorliegende Scharnier kann prinzipiell auch für eine
Klappe oder einen anderen schwenkbaren Flügel im Kraftwagenbau
eingesetzt werden. Gemäß 2 ist dieses
Scharnier in einer Explosionsdarstellung gezeigt.
-
Wie
nun aus den 1 und 2 erkennbar ist,
umfasst das Scharnier zunächst ein aufbauseitiges Scharnierteil 10,
welches einen Scharnierzapfen 12 auf im Weiteren noch näher
beschriebene Weise aufnimmt. Der Scharnierzapfen 12 ist
seinerseits drehfest mit einem nicht erkennbaren türseitigen Scharnierteil
verbunden, welches beispielsweise von der Oberseite her auf einen
Kopf 14 aufsetzbar ist. Demzufolge ist das aufbauseitige
Scharnierteil 10 und das türseitige Scharnierteil
um den Scharnierzapfen 12 relativ zueinander verschwenkbar.
-
Wie
nun aus 2 erkennbar ist, weist das aufbauseitige
Scharnierteil 10 eine Zapfenöffnung 16 auf,
welche im Querschnitt gegenüber dem Scharnierzapfen 12 vergrößert
und als Durchgangsöffnung ausgebildet ist. Mit anderen
Worten ist die Zapfenöffnung 16 sowohl zu einer
Oberseite 18 wie auch einer Unterseite 20 des
aufbauseitigen Scharnierteils 10 hin offen.
-
Die
Zapfenöffnung 16 ist insbesondere deshalb gegenüber
dem Scharnierzapfen 12 im Querschnitt vergrößert
ausgebildet, weil eine integrierte Türhalteeinrichtung 22 vorgesehen
ist, welche in Zusammenschau mit den 3 und 4 noch
näher erkennbar ist. 3 zeigt
hierzu eine Perspektivansicht auf das Scharnier, welches allerdings
etwas modifiziert ist. 4 zeigt in einer weiteren Perspektivansicht
die wesentlichen Bauteile der Türhalteeinrichtung 22.
-
Die
Türhalteeinrichtung 22 umfasst neben dem Scharnierzapfen 12 zunächst
ein Klemmelement 24, welches einen im Querschnitt kreisringsegmentförmigen
Rohrbereich 26 sowie zwei sich daran anschließende
Schenkel 28, 30 umfasst. Der Innendurchmesser
des Rohrbereichs 26 des Klemmelements 24 ist dabei
an einen Außendurchmesser des Scharnierzapfens 12 im
Bereich einer Klemmfläche 32 angepasst. Mit anderen
Worten kann eine Brems- oder Haltekraft, welche eine Bewegung des
Scharnierzapfens 12 bremst beziehungsweise vollständig unterbindet, dadurch
erzeugt werden, dass die beiden Schenkel 28, 30 aufeinander
zu bewegt werden. Hierdurch verringert sich nämlich der
Innendurchmesser des Rohrbereichs 26, und damit wird ein Kraftschluss
beziehungsweise Reibschluss mit der entsprechenden Klemmfläche 32 des
Scharnierzapfens 12 erzielt.
-
In
eingebautem Zustand stützt sich dabei der Schenkel 28 an
einer Gegenfläche 34 der Zapfenöffnung 16 ab.
Mit anderen Worten verbleibt der Schenkel 28 somit stets
ortsfest.
-
Der
gegenüberliegende Schenkel 30 hingegen kann mehr
oder weniger weit von dem Schenkel 28 entfernt beziehungsweise
angenähert werden, um die Brems- beziehungsweise Haltekraft
für den Scharnierzapfen 12 beziehungsweise das
türseitige Scharnierteil einzustellen.
-
Dies
erfolgt im vorliegenden Fall durch ein Übertragungselement 36 in
Form eines Übertragungshebels, welcher ebenfalls innerhalb
der Zapfenöffnung 16 aufgenommen ist. Die Anordnung
des Übertragungshebels 36 ist dabei insbesondere
aus den 3 und 4 erkennbar,
wobei aus 3 insbesondere deutlich wird,
dass der Übertragungshebel 36 um eine in Fahrzeughochrichtung
verlaufende Hebelachse 38 mit der geometrischen Achse U schwenkbar
am aufbauseitigen Scharnierteil 10 gelagert ist. Die Achse
U beziehungsweise die Hebelachse 38 verlaufen im vorliegenden
Fall in Erstreckungsrichtung der Zapfenöffnung 16 beziehungsweise
in Fahrzeughochrichtung.
-
Des
Weiteren ist insbesondere aus 2 ein Konturelement 40 in
Form einer Scheibe erkennbar, welche eine nicht-rotationssymmetrisch
bzw. außermittig angeordnete Mittelöffnung 42 umfasst, über welche
das Konturelement 40 auf einen komplementär ausgebildeten
Bereich 44 des Scharnierzapfens 12 aufsteckbar
ist. Das Konturelement 40 ist somit drehfest mit dem Scharnierzapfen 12 verbunden.
Insbesondere weist das Konturelement 40 dabei an seinem
Außenumfang eine Haltekontur 46 auf, deren Funktion
im Weiteren noch näher erläutert werden wird.
Als im Rahmen der Erfindung mit umfasst ist es dabei zu betrachten,
dass die Haltekontur 46 gegebenenfalls auch unmittelbar
an dem Scharnierzapfen 12 vorgesehen sein könnte.
-
Wie
nun des Weiteren aus den 2 bis 4 erkennbar
ist, weist das Übertragungselement in Form des Übertragungshebels 36 beidseitig
von seiner Achse U einen jeweiligen Hebelarm 48 beziehungsweise 50 auf.
Die beiden Hebelarme 48, 50 sind dabei unterschiedlich
lang gestaltet. Der längere Hebelarm 50 ist der
Haltekontur 46 des Konturelements 40 zugewandt,
während der kürzere Hebelarm 48 dem Schenkel 30 des Klemmelements 24 zugewandt
ist. Der lange Hebelarm 50 steht dabei über einen
Gleitnocken 52 mit der Haltekontur 46 des Konturelements 40 in
Gleitkontakt. Am kürzeren Hebelarm 52 ist ebenfalls
ein Nocken 54 vorgesehen, welcher gegen den Schenkel 30 des
Klemmelements 24 gedrückt ist.
-
Wie
nun insbesondere aus den 3 und 4 erkennbar
ist, führt somit beim Öffnen beziehungsweise Schließen
der Tür und des Scharniers eine damit einhergehende Rotationsbewegung
des Scharnierzapfens 12 relativ zu dem aufbauseitigen Scharnierteil 10 dazu,
dass der Gleitnocken 52 des Übertragungshebels 36 entlang
der Haltekontur 46 des Konturelements 40 gleitet.
Da die Haltekontur 46 einen Konturverlauf mit variablen
Radien zur Mittelachse M des Scharnierzapfens 12 aufweist,
führt ein Gleiten des Gleitnockens 52 entlang
der Haltekontur 46 zu einer Schwenkbewegung des Übertragungshebels 36.
Diese Schwenkbewegung des Übertragungshebels 36 führt
wiederum dazu, dass der Schenkel 30 relativ zu dem feststehenden
Schenkel 28 des Klemmelements 24 bewegt wird,
wodurch die Klemmkraft zwischen dem Rohrbereich 26 und
der Klemmfläche 32 des Scharnierzapfens 12 variiert werden
kann. In Folge der Drehbewegung des Scharnierzapfens 12 wird
somit über die Haltekontur 46 und den Übertragungshebel 36 eine
unterschiedliche Klemmkraft mittels des Klemmelements 24 erzeigt,
welche die Schwenkbewegung des Scharniers beeinflusst. Je nach eingestellter
Klemmkraft ist nämlich das Scharnier leichzt- beziehungsweise schwergängiger.
Bei einer besonders hohen Klemmkraft erfolgt demzufolge auch eine
Festsetzung des Scharnierzapfens 12 beziehungsweise des
türseitigen Scharnierteils gegenüber dem aufbauseitigen Scharnierteil 10.
Bei einer geringen bzw. keiner Klemmkraft kann zwischen dem Rohrbereich 26 und der
korrespondierenden Klemmfläche 32 des Scharnierzapfens 12 kein
Reibkontakt bestehen.
-
Insgesamt
ist somit eine Türhalteeinrichtung 22 geschaffen,
mittels welcher die Öffnungsschwenkbewegung der Scharnierteile 10 beziehungsweise der
Tür eingestellt werden kann. Die Klemmkraft wird dabei über
das Übertragungselement 36 in Abhängigkeit
der Haltekontur 46 eingestellt. Dabei kann türspezifisch
natürlich auf einfache Weise eine Einstellung der Klemmkraft
dadurch erfolgen, dass eine spezifische Haltekontur 46 erzeugt
wird. Hierzu muss türspezifisch nur das Konturelement 40 gewählt
werden. Insgesamt ist zudem erkennbar, dass die Funktion des Erzeugens
des Haltemoments von dem Öffnungswinkel abhängigen
Steuern des Haltemoments getrennt ist. Die eine Funktion erfolgt
nämlich durch die Haltekontur 46, die andere Funktion
durch das Klemmelement 24.
-
Weiterhin
ist erkennbar, dass die Reibpaarung durch teilweises Umschlingen
des Scharnierzapfens 12 erfolgt, was zu einer signifikant
niedrigeren Flächenpressung führt. Insbesondere
ist aus 2 erkennbar, dass der Rohrbereich 26 in
einem Winkelbereich von > 180° den
Scharnierzapfen 12 im Bereich der Klemmfläche 32 umgreift.
Durch die Wahl geeigneter Hebellängen der Hebelarme 48, 50 kann
die zu erzeugende Klemmkraft des Klemmelements 24 auf einfache
Weise eingestellt werden. So kann durch die Hebelübersetzung
das Konturelement 40 wesentlich stärker und steiler
konturiert werden. Optional ist es zudem denkbar, die Achse U des Übertragungshebels 36 einstellbar
zu gestalten, um das Niveau des Haltemoments einzustellen. Durch die
Funktionstrennung kann die Berührfläche zwischen
Konturelement 50 und Übertragungshebel 36 wesentlich
vergrößert werden, wodurch das Scharnier verkleinert
ausgebildet werden kann. Durch die Hebelübersetzung lassen
sich zudem wesentlich prägnantere Haptikkonturen erzeugen.
Zudem ist dieses System weniger toleranzempfindlich.
-
Wie
des Weiteren insbesondere aus 1 erkennbar
ist, ist die gegenüber dem Scharnierzapfen 12 im
Querschnitt vergrößerte Zapfenöffnung 16 oberseitig
und unterseitig – also zu beiden Öffnungsseiten
der Zapfenöffnung 16 hin – mittels eines
jeweiligen Deckels 56 verschlossen. Jeder der beiden Deckel 56 weist
dabei eine Lageröffnung 58 auf, welche die Position
der Mittelachse M des Scharnierzapfens 12 relativ zu dem
aufbauseitigen Scharnierteil 10 bestimmt. Die Ausbildung
der Zapfenöffnung 16 als Durchgangsöffnung
hat dabei den Vorteil, dass die Türhalteeinrichtung 22 entlang
der Scharnierachse M von oben oder unten her in das entsprechende Scharnierteil 10 eingeführt
werden kann. Dies bringt erhebliche Erleichterungen beim Einbau
mit sich.
-
Ein
weiterer Vorteil der durchgängigen Zapfenöffnung 16 besteht
darin, dass diese einen einheitlichen Querschnitt aufweisen kann
und demzufolge zumindest in einem die Zapfenöffnung 16 aufweisenden
Scharnierteilbereich 60 aus einem Profilhalbzeug, insbesondere
einem Strangpressprofil oder einem Walzprofil, mit bereits eingebrachter
Durchgangsöffnung gebildet sein kann. Der Raum für
die Türhalteeinrichtung 22 kann somit bereits
im Halbzeug des Profils vorhanden sein, wobei eventuell noch geringfügige,
beispielsweise spanende Nachbearbeitungen erforderlich sind. Dadurch
wird der Fertigungsaufwand gegenüber heutigen Konzepten signifikant
verringert. Eine besonders vorteilhafte Ausführungsform
sieht demzufolge des Weiteren vor, dass nicht nur der Scharnierteilbereich 60,
sondern das gesamte Scharnierteil 10 aus einem entsprechenden
Strangpress- oder Walzprofil oder dergleichen hergestellt werden
kann.
-
Da
die beiden Deckel 56 separat ausgebildet sind, hat dies
den weiteren Vorteil, dass durch diese die Position der Mittelachse
M des Scharniers relativ zum jeweiligen Scharnierteil 10 eingestellt
werden kann.
-
Schließlich
ist insbesondere aus 1 noch eine Wartungsöffnung 62 erkennbar.
Diese kann beispielsweise zur Schmierung oder aber zur Einstellung
der Türhalteeinrichtung 22 dienen.
-
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
-
Diese Liste
der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert
erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information
des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen
Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt
keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
-
Zitierte Patentliteratur
-