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Die Erfindung betrifft ein Scharnier zum geführten Bewegen einer Tür eines Kraftfahrzeugs, das eine erste, innere, fahrzeugrahmenfeste Scharnierkomponente und eine mittels einer Befestigungsvorrichtung an der ersten, fahrzeugrahmenfesten Scharnierkomponente verschwenkbar angebundene zweite, fahrzeugtürfeste Scharnierkomponente besitzt.
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Aus dem Stand der Technik sind bereits Scharniere für das Verschwenken von Fahrzeugtüren, insbesondere zum Öffnen und Schließen der Tür, bekannt. Zum Beispiel offenbart die
US5092017 ein Türscharnier, wobei eine plastisch verformbare Hülse zur Verwendung in einem Türscharnier folgende Elemente besitzt: einen rohrförmigen, einstückigen Körper, der einen rohrförmigen Abschnitt mit einem sich zu seinem freien Ende hin verjüngenden Endabschnitt enthält, einen Schlitz, der sich im Wesentlichen axial durch den ganzen rohrförmigen Abschnitt erstreckt, wodurch die Hülse mit am Umfang gegenüberliegenden Endabschnitten versehen ist, die als gemeinsam in Eingriff bringbare, wellenförmige Abschnitte ausgebildet sind, wobei jeder wellenförmige Abschnitt einen gerundeten Vorsprung und einen gerundete Ausbuchtung besitzt, dadurch gekennzeichnet, dass der rohrförmige, einstückige Körper ein Metallgeflecht und einen Kunststoff, der die Zwischenräume des Metallgeflechts ausfüllt, beinhaltet und dass ein ringförmiger Flanschabschnitt einstückig an einem Ende des rohrförmigen Abschnittes ausgebildet ist und dass der Schlitz sich auch durch den Flanschabschnitt erstreckt.
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Der Stand der Technik hat jedoch immer den Nachteil, dass geöffnete Fahrzeugtüren eine große Verletzungsgefahr insbesondere für Fahrradfahrer darstellen. Durch unvorsichtiges Öffnen der Tür kommt es oft zu schwerwiegenden Unfällen und Verletzungen der Fahrradfahrer, da diese oftmals keine Chance haben, der Fahrzeugtür auszuweichen.
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Es ist also die Aufgabe der Erfindung, die Nachteile aus dem Stand der Technik zu vermeiden oder wenigstens zu mildern. Insbesondere soll eine Fahrzeugtürkonstruktion offenbart werden, die besonders in der Unfallsituation, in der ein Fahrradfahrer gegen die geöffnete Fahrzeugtür stößt, nicht oder nur kaum den Fahrradfahrer schädigt.
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Diese Aufgabe wird bei einer gattungsgemäßen Vorrichtung erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass die Befestigungsvorrichtung so ausgelegt ist, dass die zweite Scharnierkomponente sich in einer vorbestimmten Winkelstellung, nämlich der Stellung, in der die Fahrzeugtür maximal weit/vollständig geöffnet ist, bei Überschreiten einer vorbestimmten Belastung, insbesondere der in einer oben beschriebenen Unfallsituation entstehenden Belastung, von der ersten Scharnierkomponente löst.
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Dies hat den Vorteil, dass die Fahrzeugtür bei einer Belastung, die durch einen gegen die geöffnete Fahrzeugtür prallenden Fahrradfahrer entsteht, aus dem Gelenk ausschwenkt und der Fahrradfahrer nicht oder nur geringfügig durch den Aufprall verletzt wird. Bei einem Zusammenstoß mit einer nicht-nachgebenden Fahrzeugtür wird die Geschwindigkeit des Fahrradfahrers schlagartig reduziert. Bei einer Fahrzeugtür, die durch ein erfindungsgemäßes Scharnier an dem Fahrzeugrahmen befestigt ist, wird der Impuls des Fahrradfahrers vorteilhafterweise erheblich sanfter abgefedert.
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Vorteilhafte Ausführungsformen sind in den Unteransprüchen beansprucht und werden nachfolgend näher erläutert.
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Vorzugsweise kann die erste Scharnierkomponente nach dem Lösen wieder an der zweiten Scharnierkomponente die Verschwenkfunktion erhaltend angebracht werden, was vorteilhafterweise die Kosten durch einen eventuell entstandenen Schaden an der Tür und die Reparaturzeit des Fahrzeugs auf ein Minimum reduziert.
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So ist es zweckmäßig, wenn eine Kontaktfläche der zweiten Scharnierkomponente in der vorbestimmten Winkelstellung an der ersten Scharnierkomponente anliegt. Dadurch wird vorteilhafterweise ein Anschlag für den maximalen Öffnungswinkel der Tür gegeben, so dass die Fahrzeugtür nicht zu weit geöffnet werden kann.
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Bevorzugterweise liegt die Kontaktfläche der zweiten Scharnierkomponente plan/eben an einer Seite der ersten Scharnierkomponente an, da sich dann die Kraft gleichmäßig auf die in Kontakt stehenden Flächen verteilen kann und eine Verformung der Scharnierkomponenten verhindert wird.
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Es ist zweckmäßig, wenn ein distales Ende der Kontaktfläche ein Kontaktpunkt ist, zu dem zumindest eine Hauptkante einer Nut in der zweiten Scharnierkomponente konzentrisch ist. So wird ein Ausschwenken der zweiten Scharnierkomponente über die maximale Öffnungsstellung hinaus ermöglicht, was vorteilhafterweise einem größeren Personenschaden im Fall eines Unfalls mit einem Fahrradfahrer vorbeugt.
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Es ist von Vorteil, wenn ein Bolzen als Befestigungsvorrichtung eingesetzt wird, der als Drehachse für die Verschwenkung der beiden Scharnierkomponenten zueinander dient. Vorteilhafterweise können die Türen so auch größtenteils reibungsfrei gegeneinander verschwenkt werden.
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Vorzugsweise ist die Nut etwa so breit wie der Durchmesser des Bolzens ausgestaltet, damit der Bolzen in die Nut eingeschoben werden kann. So wird die Montage der zweiten Scharnierkomponente über den Bolzen an der ersten Scharnierkomponente erheblich erleichtert.
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Es ist zweckmäßig, wenn in der ersten Scharnierkomponente eine kreisförmige Aussparung vorhanden ist, durch die der Bolzen führbar ist. So kann der Bolzen nur in axialer Richtung aus der Scharnierkomponente entfernt werden bei gleichzeitiger Drehfreiheit um die Axialachse. Vorteilhafterweise wird also eine radiale Translation des Bolzens verhindert.
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Des Weiteren ist es von Vorteil, wenn der Bolzen, beim Ausschwenken der zweiten Scharnierkomponente relativ zu der ersten Scharnierkomponente um den Kontaktpunkt durch die Nut wandert. So wird sichergestellt, dass sich die zweite Scharnierkomponente von der ersten Scharnierkomponente in einer Unfallsituation lösen kann und die Tür vorteilhafterweise über den maximalen Öffnungswinkel hinaus ausschwenkt.
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Weiterhin ist es vorteilhaft, wenn die Nut ringsegmentförmig ausgebildet ist. Dadurch wird der Bolzen in einer vorbestimmten Kreisbahn sicher geführt, was vorteilhafterweise ein einfacheres und vorgegebenes Aushebeln der Fahrzeugtür in einer Unfallsituation ermöglicht.
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Die zweite Scharnierkomponente kann über zumindest einen Pin drehfest an einem um die Mittelachse des Bolzens drehbar gelagerten Bauteils befestigt sein. In einer bevorzugten Ausführungsform ist das drehbar gelagerte Bauteil als Unterlegscheibe, die auf den Bolzen aufgeschoben wird, ausgeführt. So wird vorteilhafterweise die Verdrehbarkeit der beiden Scharnierkomponenten bei einem sehr geringen Reibwiderstand sichergestellt. Über die Pins wird die zweite Scharnierkomponente also in dem Scharnier gehalten.
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Außerdem ist es vorteilhaft, wenn der Durchmesser des Pins so ausgelegt ist, dass der Pin bei der vorbestimmten Belastung bricht/durchgeschert wird. So kann also die Belastung genau auf das Ausschwenken der Tür abgestimmt werden.
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Es ist zweckmäßig, wenn der Kontaktpunkt in der vorbestimmten Winkelstellung kollinear zu dem Mittelpunkt des Bolzens und den Mittelpunkten der Pins angeordnet ist. Gerade dadurch wird die Belastung gezielt so eingeleitet, dass die Pins durchgeschert werden und sich die zweite Scharnierkomponente aus dem Scharnier löst. Zusätzlich müssen nach einem Ausschwenken vorteilhafterweise nur die Pins ersetzt werden, was sich kostengünstig auf die Reparatur für das Wiedereinsetzen der Tür auswirkt.
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Vorzugsweise wird der Pin aus einem Kunststoff, insbesondere in einem Spritzgussverfahren, hergestellt. Zum einen ist dies besonders günstig in der Herstellung und zum anderen können so die Scher-/Brucheigenschaften des Pins relativ genau bestimmt werden.
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Der Durchmesser der Unterlegscheibe ist vorzugsweise in Abhängigkeit des Durchmessers des Pins und in Abhängigkeit des Abstands zwischen dem Kontaktpunkt und dem Mittelpunkt der Drehachse des Bolzens gewählt. Gerade dadurch kann besonders gut beeinflusst werden, bei welcher vorbestimmten Belastung ein Ausschwenken der zweiten Scharnierkomponente begünstigt wird.
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Weiterhin kann der Bolzen über einen Sicherungsstift/Sicherheitsschlüssel gegen axiale Verschiebung gegenüber der ersten, fahrzeugrahmenfesten Scharnierkomponente gesichert werden. Dann kann vorteilhafterweise die Fahrzeugtür, beispielsweise unbeabsichtigt, nicht nach oben ausgehängt werden.
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Die Scharnierkomponenten können vorzugsweise aus (kalt-)umgeformtem Metallblech hergestellt werden, da durch die Herstellung in einem Stanzverfahren und einem Umformverfahren vielfältige Geometrien für die Scharnierkomponenten bei geringen Kosten produziert werden können.
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Mit anderen Worten betrifft die Erfindung ein zerbrechliches Fahrzeugtürgelenk, das einen gezielten Bruch von Befestigungspins zulässt, so dass die Tür aus der Angel gelöst wird und über den maximalen Öffnungswinkel hinaus überklappt (flap-over). Dabei sind die Befestigungspins und ein Befestigungsbolzen und ein Kontaktpunkt zwischen der ersten und der zweiten Scharnierkomponente so angeordnet, insbesondere kollinear, dass bei einem zusätzlichen Moment, das beispielsweise durch einen kollidierenden Fahrradfahrer, auf die geöffnete Fahrzeugtür aufgebracht wird, die Tür weiter ausschwenkt und sich aus dem Scharnier löst. Dabei ist die Befestigungsvorrichtung so aufeinander abgestimmt, dass die Fahrzeugtür sich nicht im normalen Gebrauch, also beim Öffnen und beim Schließen, unbeabsichtigt löst.
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Die Erfindung wird nachfolgend mit Hilfe einer Zeichnung erläutert. Es zeigen:
- 1 eine perspektivische Darstellung eines Scharniers für eine Tür eines Kraftfahrzeugs,
- 2 eine Draufsicht des Scharniers in einer vorbestimmten Winkelstellung,
- 3 eine Explosionsdarstellung des Scharniers,
- 4 bis 6 mögliche Winkelstellungen einer zweiten Scharnierkomponente relativ zu einer ersten Scharnierkomponente,
- 7 eine perspektivische Darstellung des Scharniers mit einem Längsschnitt durch eine Befestigungsvorrichtung, und
- 8 eine Draufsicht der zweiten Scharnierkomponente in einem nicht abgekantetem Zustand.
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Die Figuren sind lediglich schematischer Natur und dienen ausschließlich dem Verständnis der Erfindung. Die gleichen Elemente sind mit denselben Bezugszeichen versehen. Die Merkmale der einzelnen Ausführungsbeispiele können untereinander ausgetauscht werden.
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1 zeigt ein erfindungsgemäßes Scharnier 1 zum geführten Bewegen einer Fahrzeugtür eines Kraftfahrzeugs. Das Scharnier 1 besitzt eine erste, fahrzeugrahmenfeste Scharnierkomponente 2, die mittels einer Befestigungsvorrichtung 3 an einer zweiten, fahrzeugtürfesten Scharnierkomponente 4 verschwenkbar angebunden ist. Dabei ist die Befestigungseinrichtung 3 so ausgelegt, dass die zweite Scharnierkomponente 4 sich in einer vorbestimmten Winkelstellung bei Überschreiten einer vorbestimmten Belastung von der ersten Scharnierkomponente 2 löst.
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2 zeigt das Scharnier 1 in der vorbestimmten Winkelstellung, bei der die zweite Scharnierkomponente 4 in einem maximalen Öffnungswinkel zu der ersten Scharnierkomponente 2 steht. Dabei liegt eine Kontaktfläche 5 der zweiten Scharnierkomponente 4 an einer Außenkante 6 der ersten Scharnierkomponente 2 bündig an. Die Kontaktfläche 5 ist Teil eines Vorsprungs 7 an der zweiten Scharnierkomponente 4, wobei der Vorsprung 7 als Anschlag zum Begrenzen des maximalen Öffnungswinkels der Fahrzeugtür dient.
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Die Befestigungsvorrichtung 3 ist als Bolzen/Stift 8 ausgebildet. Der Bolzen 8 bildet die Drehachse des Scharniers 1 und ermöglicht ein Verschwenken der zweiten Scharnierkomponente 4 gegenüber der ersten Scharnierkomponente 2. Der Bolzen 8 wird durch eine Nut 9 in der zweiten Scharnierkomponente 4, eine kreisförmige Aussparung 10 in der ersten Scharnierkomponente 2 und drei Unterlegscheiben 11 gesteckt, wie in 3 dargestellt. Die Nut 9 bildet eine ringsegmentförmige Aussparung, wobei die gebogenen Hauptkanten 12 der Nut 9 konzentrisch zu einem Kontaktpunkt 13, der an einem distalen Ende der Kontaktfläche 5 liegt, sind. Die Nut 9 ist so breit wie der Durchmesser des Bolzens 8, so dass die zweite Scharnierkomponente 4 auch durch die Nut 9 auf den Bolzen 8 aufgeschoben werden kann.
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Die zweite Scharnierkomponente 4 wird über zwei Pins 14 an den Unterlegscheiben 11 drehfest befestigt, so dass die zweite Scharnierkomponente drehbar gegenüber der ersten Scharnierkomponente 2 gelagert ist. Die Pins 14 sind gegenüberliegend in den Unterlegscheiben 11 eingesetzt. Die Mittelpunkte der Pins 14 und des Bolzens 8 liegen kollinear zu dem Kontaktpunkt 13. Die Pins 14 haben einen Durchmesser, der etwa so groß wie oder kleiner als der Radius des Bolzens ist.
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Die Scharnierkomponenten 2, 4 sind jeweils aus Blech gefertigt. Dabei gibt es eine Befestigungsfläche 15, über die die Scharnierkomponenten 2, 4 an einem Fahrzeugrahmen beziehungsweise an der Fahrzeugtür befestigt werden. Außerdem sind zwei Seitenflächen 16 vorhanden, die im rechten Winkel zu der Befestigungsfläche 15 abgekantet werden, so dass die Seitenflächen 16 parallel zueinander liegen. In diesen Seitenkanten 16 sind die kreisförmige Aussparung 10 beziehungsweise die Nut 9 eingebracht. Die Befestigungsflächen 15 werden mit jeweils drei Schrauben 17, die durch drei Löcher 18 geführt werden an den Fahrzeugkomponenten befestigt. Außerdem ist ein Sicherungsstift/Sicherheitsschlüssel 19, der radial in den Bolzen 8 eingeschoben wird, vorhanden.
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4 bis 6 zeigen die verschiedenen Winkelstellungen, in denen die Scharnierkomponenten 2, 4 zueinander stehen können. 4 zeigt eine Scharnierposition, in der die Fahrzeugtür geschlossen an dem Fahrzeugrahmen anliegt. Die beiden Befestigungsflächen 15 liegen parallel zueinander. 5 zeigt die Fahrzeugtür in einer maximal weit geöffneten Stellung. Die Befestigungsflächen 15 liegen in einem maximalen Öffnungswinkel zueinander, der durch den Vorsprung 7, dessen Kontaktfläche 5 an der Außenkante 6 der Seitenfläche 16 der ersten Scharnierkomponente 2 bündig anliegt. In dieser Winkelstellung liegen der Mittelpunkt des Bolzens 8, die Mittelpunkte der Pins 14 und der Kontaktpunkt 13 auf einer Geraden, sie sind also kollinear.
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6 zeigt das Scharnier 1 in einer ausgeschwenkten (flap-over) Stellung, in der die beiden Scharnierkomponenten 2, 4 nicht mehr über den Bolzen 8 miteinander verbunden sind. Dabei wird über den Kontaktpunkt 13 eine Kraft so aufgebracht, dass die Pins 14 durchscheren und ein Aufschieben der zweiten Scharnierkomponente 4 durch die Nut 9 ermöglichen. Die zweite Scharnierkomponente 4 wird also weiter geschwenkt, wobei die Drehachse in dem Kontaktpunkt 13 liegt.
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7 zeigt eine Hälfte des Scharniers 1, wobei durch die Befestigungsvorrichtung 3 geschnitten wurde. 8 zeigt die zweite Scharnierkomponente 4, die noch nicht abgekantet wurde, sondern als ausgestanzte Blechplatte vorliegt.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Scharnier
- 2
- erste fahrzeugrahmenfeste Scharnierkomponente
- 3
- Befestigungsvorrichtung
- 4
- zweite fahrzeugtürfeste Scharnierkomponente
- 5
- Kontaktfläche
- 6
- Außenkante
- 7
- Vorsprung
- 8
- Bolzen
- 9
- Nut
- 10
- kreisförmige Aussparung
- 11
- Unterlegscheibe
- 12
- Hauptkante
- 13
- Kontaktpunkt
- 14
- Pin
- 15
- Befestigungsfläche
- 16
- Seitenfläche
- 17
- Schraube
- 18
- Loch
- 19
- Sicherungsstift
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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