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Die
Erfindung betrifft eine Scharnierkartusche für ein Türscharnier, ein Türscharnier,
das eine derartige Scharnierkartusche aufweist sowie ein Verfahren
zum Einsetzen der Scharnierkartusche in das Türscharnier.
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Fahrzeuge,
beispielsweise Kraftfahrzeuge verfügen in der Regel über Türen, die
durch eine Schwenkbewegung geöffnet
und geschlossen werden. Diese Türen
sind jeweils mittels wenigstens eines Türscharniers am Chassis des
Fahrzeugs angeschlagen. Neben ihrer Schwenkfunktion können Türscharniere
auch über
eine Feststellfunktion verfügen, gemäß der die
Fahrzeugtür
in vorgebbaren Öffnungswinkeln
fixiert wird. Die Feststellfunktion wird mittels eines Feststellelements
realisiert, das in das Türscharnier
integriert sein kann.
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Aus
der
EP 0 897 045 A2 ist
ein mit einem aushängbaren
Türscharnier
baulich vereinigter Türfeststeller
bekannt. Die bekannte Anordnung weist zwei Scharnierhälften auf,
von denen eine an der Tür und
die andere an der Türsäule anschlagbar
ist. Ein Scharnierstift ist mit einer Scharnierhälfte drehfest verbunden und
in der anderen Scharnierhälfte
mittels einer Lagerbuchse drehbar gelagert. Der Türfeststeller
ist an dem Scharnierteil befestigt, dass die Lagerbuchse aufweist
und enthält
eine Rasteinrichtung, mit der der Scharnierstift arretiert werden
kann. Der Türfeststeller
weist weiterhin ein Axialwälzlager
zur drehbaren Unterstützung
der Rasteinrichtung auf.
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Bei
dem bekannten Türscharnier
ist das Schwenklager für
die Tür
in Form der Gleitlagerbuchse in eine Scharnierhälfte integriert, d. h. es ist
ein separates Bauteil außerhalb
des Türfeststellers.
Im Türfeststeller
selbst ist lediglich ein Lager zur Lagerung des Rastmechanismus
vorgesehen, nicht jedoch zur Lagerung der Fahrzeugtür. Dies
hat den Nachteil, dass das Schwenklager für die Tür und der Türfeststeller als separate Bauteile
montiert werden müssen
und somit der Montageaufwand vergleichsweise hoch ist. Um dies zu
vermeiden, könnte
das Türscharnier
im Rahmen einer Vormontage zusammengebaut werden, d. h. der Türfeststeller
mit wenigstens einer Scharnierhälfte
verbunden werden. Da die Ausbildung der Scharnierhälften in
der Regel jedoch vom Fahrzeugtyp abhängt, bei dem das Türscharnier
eingebaut werden soll, sind vormontierte Türscharniere nicht universell
einsetzbar.
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Aus
der
DE 197 55 547
A1 ist eine Lagerung für
eine Fahrzeugtür
mit integriertem Türfeststeller bekannt.
Die bekannte Türlagerung
umfasst ein Wälzlager,
das als spanlos hergestellte Bauteile einen Innenring und ein Gehäuse aufweist,
die zueinander konzentrisch angeordnet sind. Außerdem weist das Wälzlager
zylindrisch gestaltete Wälzkörper unterschiedlicher
Längserstreckung
auf. Den Wälzkörpern größter Längserstreckung
ist ein begrenzt radial verschiebbarer, separater Lagerring zugeordnet,
der Taschen aufweist, in denen die Wälzkörper zur Bildung einer Rastiereinrichtung
verrasten.
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Der
Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Realisierung eines zuverlässig arbeitenden
Türscharniers
mit möglichst
geringem Montageaufwand zu ermöglichen.
Diese Aufgabe wird durch eine Scharnierkartusche gemäß Anspruch
1, ein Türscharnier
gemäß Anspruch
8 und ein Verfahren zur Montage einer Scharnierkartusche in einem
Türscharnier
gemäß Anspruch
17 gelöst.
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Die
erfindungsgemäße Scharnierkartusche zur
Montage in einem Türscharnier
zur drehbaren Aufhängung
einer Fahrzeugtür
an einem Chassis weist einen Korpus auf, der drehfest mit einem
ersten Scharnierteil verbindbar ist und einen relativ zum Korpus
drehbar gelagerten Bolzen, der drehfest mit einem zweiten Scharnierteil
verbindbar ist. Weiterhin weist die Scharnierkartusche eine Feststelleinrichtung
zum Arretieren des Bolzens in vorgebbaren Drehwinkeln relativ zum
Korpus auf. Der Korpus weist eine radiale Sitzfläche zur drehfesten Verankerung
der Scharnierkartusche in einer Bohrung des ersten Scharnierteils
auf. Weiterhin weist der Korpus wenigstens ein Lager zur radialen
und axialen Lagerung des Bolzens relativ zum Korpus auf, so dass
die Scharnierkartusche als eine unzerlegte Einheit inklusive des
wenigstens einen Lagers mit ihrer Sitzfläche in die Bohrung des ersten
Scharnierteils einpressbar ist. Der Bolzen ist in einem Kugellager
gelagert mit einem Außenring
und einem Satz Kugeln, die auf dem Außenring und dem Bolzen oder
dem Außenring
und einem auf dem Bolzen angeordneten Innenring abrollen.
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Die
Integration des Lagers, das bei einer ausreichend massiven Ausführung der
beiden Scharnierteile in der Lage ist, die Fahrzeugtür ohne die
Hilfe weiterer Lagerstellen zu unterstützen, in die Scharnierkartusche
hat den Vorteil, dass die gesamte Mechanik des Scharniers zu einer
einzigen baulichen Einheit zusammengefasst ist, die bei der Montage
lediglich mit den für
die Anbindung an die Fahrzeugtür und
an das Chassis vorgesehenen beiden Scharnierteilen verbunden wird.
Dadurch wird der Montageaufwand extrem niedrig gehalten und etwaige
Montagefehler oder Beschädigungen
bei der Montage werden de facto ausgeschlossen. Desweiteren ist
die Scharnierkartusche sehr universell einsetzbar. Das Vorsehen
einer radialen Sitzfläche
im Korpus der Scharnierkartusche hat den Vorteil, dass die Scharnierkartusche
sehr einfach und schnell durch Einpressen in eine dafür vorgesehene
Bohrung mit dem entsprechenden Scharnierteil verbunden werden kann.
Dies führt
zu einer weiteren Verringerung des Montageaufwands.
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Insbesondere
kann der Bolzen in einem Schrägkugellager
gelagert sein, das sich sehr gut dafür eignet, die durch die Unterstützung der
Fahrzeugtür
auftretenden Radial- und Axialkräfte
aufzunehmen.
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Der
Außenring
kann zur Ausbildung der Feststelleinrichtung in Wirkverbindung zu
einem federbelasteten Rastelement stehen, das mit dem Bolzen drehfest
verbunden ist. Insbesondere kann auf einer axialen Endfläche des
Außenrings
eine Raststruktur ausgebildet sein. Dies hat den Vorteil, dass die
Feststelleinrichtung sehr kompakt ausgebildet werden kann und sehr
zuverlässig
arbeitet, da auf ein zweites Rastelement als zusätzliches Bauteil verzichtet
werden kann und durch die Einstückigkeit
zwischen dem Außenring
und dem zweiten Rastelement eine optimale Kraftübertragung möglich ist.
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Der
Außenring
kann weiterhin eine gestuft ausgebildete äußere Mantelfläche aufweisen.
Dies hat den Vorteil, dass in den Außenring eine Anschlagfunktion
für das
Einpressen der Scharnierkartusche in die Bohrung des ersten Scharnierteils
integriert ist.
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Desweiteren
kann die radiale Sitzfläche
der Scharnierkartusche am Außenring
ausgebildet sein. Da der Außenring
ein sehr hartes und hochgenau bearbeitetes Bauteil darstellt, eignet
er sich sehr gut zur Ausbildung der Sitzfläche.
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Die
radiale Sitzfläche
kann eine Rändelung aufweisen
zur Ausbildung einer Formschlussverbindung mit dem ersten Scharnierteil.
Dies hat den Vorteil, dass eine zuverlässige Verdrehsicherung auch bei
hohen Momenteinwirkungen gewährleistet
ist und diese Verdrehsicherung zudem mit vergleichsweise einfachen
Mitteln herstellbar ist.
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Das
erfindungsgemäße Türscharnier
zur drehbaren Aufhängung
einer Fahrzeugtür
an einem Chassis zeichnet sich dadurch aus, dass es die erfindungsgemäße Scharnierkartusche
aufweist, wobei der Korpus der Scharnierkartusche in die Bohrung des
ersten Scharnierteils eingepresst ist und der drehbar zum Korpus
gelagerte Bolzen der Scharnierkartusche mit dem zweiten Scharnierteil
verbunden ist. Eines der Scharnierteile ist an der Fahrzeugtür und eines
am Chassis angeschlagen.
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In
einer Ausführungsform
können
das erste und das zweite Scharnierteil als U-förmige
Blechteile unterschiedlicher Größe ausgebildet
sein, wobei das kleinere Blechteil bereichsweise innerhalb des größeren Blechteils
angeordnet ist. Derartige Scharnierteile sind sehr kostengünstig herzustellen.
Die Scharnierkartusche kann in eine Bohrung in einem ersten Schenkel
des kleineren Blechteils eingepresst sein und der Bolzen kann mit
einem dem ersten Schenkel des kleineren Blechteils benachbarten
ersten Schenkel des größeren Blechteils
verbunden sein. Insbesondere kann der Bolzen durch eine Bohrung
in einem zweiten Schenkel des kleineren Blechteils hindurch mittels
eines Verbindungsstücks
mit dem zweiten Schenkel des größeren Blechteils
verbunden sein. Dieses Verbindungsstück kann in der Bohrung im zweiten
Schenkel des kleineren Blechteils drehbar gelagert sein.
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In
einem weiteren Ausführungsbeispiel
können
das erste und das zweite Scharnierteil als ein erstes und ein zweites
Massivteil mit jeweils einem plattenförmigen Abschnitt ausgebildet
sein, wobei sich die plattenförmigen
Abschnitte des ersten und des zweiten Massivteils im Bereich der
Scharnierkartusche planparallel überlappen.
Auf diese Weise wird eine sehr einfache konstruktive Ausbildung
des Türscharniers
realisiert. Die Scharnierkartusche kann in eine Bohrung im plattenförmigen Abschnitt
des ersten Massivteils eingepresst sein. Weiterhin kann der Bolzen
mit dem plattenförmigen
Abschnitt des zweiten Massivteils verbunden sein.
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Beim
erfindungsgemäßen Verfahren
zur Montage einer Scharnierkartusche in einem Türscharnier zur drehbaren Aufhängung einer
Fahrzeugtür
an einem Chassis wird eine Scharnierkartusche verwendet, die einen
Korpus aufweist und einen relativ zum Korpus drehbar gelagerten
Bolzen sowie eine Feststelleinrichtung zum Arretieren des Bolzens in
vorgebbaren Drehwinkeln relativ zum Korpus. Die Scharnierkartusche
wird in eine Bohrung in einem Schenkel eines ersten U-förmig ausgebildeten Scharnierteils
eingepresst. Anschließend
wird das erste Scharnierteil inklusive der eingepressten Scharnierkartusche
in ein zweites U-förmig
ausgebildetes Scharnierteil eingeschoben. Schließlich wird der Bolzen mittels
wenigstens eines Verbindungsstücks
mit wenigstens einem Schenkel des zweiten Scharnierteils verbunden.
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Die
Erfindung wird nachfolgend anhand der in der Zeichnung dargestellten
Ausführungsformen erläutert.
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Es
zeigen:
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1 die
Scharnierkartusche in Schnittdarstellung,
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2 eine
Explosionsdarstellung der Scharnierkartusche aus 1,
-
3 eine
erste Ausführungsform
eines Türscharniers
mit der Scharnierkartusche und
-
4 ein
zweites Ausführungsbeispiel
eines Türscharniers
mit der Scharnierkartusche.
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1 zeigt
die Scharnierkartusche in Schnittdarstellung und 2 eine
dazugehörige
Explosionsdarstellung. Die Scharnierkartusche weist einen Bolzen 1 auf,
der in einem Gehäuse 2 drehbar gelagert
ist. Das Gehäuse 2 ist
als becherförmiges Tiefziehteil
ausgebildet, in dessen Boden eine Öffnung 3 eingestanzt
ist, durch die der Bolzen 1 das Gehäuse 2 durchdringt.
In das offene axiale Ende des becherförmigen Gehäuses 2 ist ein Außenring 4 eines
Schrägkugellagers 5 eingepresst.
Der Außenring 4 ist
auf seiner äußeren Mantelfläche gestuft ausgebildet
und mit der Stufe mit dem kleinsten Außendurchmesser in das Gehäuse 2 eingepresst.
Außerhalb
des Gehäuses 2 ist
auf der äußeren Mantelfläche des
Außenrings 4 eine
radiale Sitzfläche 6 ausgebildet.
Das Schrägkugellager 5 weist
als weiteren Bestandteil einen Satz von Kugeln 7 auf, die
zwischen einer Lautbahn 8 des Außenrings 4 und einer Laufbahn 9 des
Bolzens 1 abrollen. Alternativ können die Kugeln 7 auch
auf einem nicht dargestellten Innenring abrollen, der auf den Bolzen 1 aufgepresst ist.
Das Schrägkugellager 5 ist
mit einer Dichtscheibe 10 nach außen hin abgedichtet.
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Die
Scharnierkartusche weist weiterhin eine Feststelleinrichtung zum
Arretieren des Bolzens 1 relativ zum Außenring 4 in vorgebbaren
Winkelpositionen auf. Hierzu ist auf den Bolzen 1 ein Rastelement 11 aufgepresst.
Um eine wirksame Verdrehsicherung zwischen dem Bolzen 1 und
dem Rastelement 11 zu garantieren, weist der Bolzen 1 eine
Außenverzahnung 12 auf
und das Rastelement 11 eine dazu komplementäre Innenverzahnung 13.
Weiterhin weist das Rastelement 11 an seiner Stirnseite
eine Raststruktur 14 auf, die in der Regel wenigstens eine
axiale Erhöhung
oder Vertiefung umfasst und insbesondere als eine flache Stirnverzahnung
ausgebildet sein kann. An der benachbarten Stirnfläche des
Außenrings 4 ist eine
mit der Raststruktur 14 zusammenwirkende Raststruktur 15 ausgebildet,
die insbesondere ebenfalls als flache Stirnverzahnung ausgeformt
sein kann und zur Feststellung des Bolzens 1 relativ zum Außenring 4 in
bestimmten Winkelpositionen formschlüssig in die Raststruktur 14 eingreift.
Der Eingriff der Raststrukturen 14 und 15 ineinander
wird durch eine Schraubenfeder 16 unterstützt, die
als Druckfeder ausgebildet ist und axial zwischen dem Rastelement 11 und
einer am Boden des Gehäuses 2 angeordneten
Haltescheibe 17 eingespannt ist. Für eine Verdrehung des Bolzens 1 zum
Gehäuse 2 ist
somit jeweils zunächst
die Rückstellkraft
der Schraubenfeder 16 zu überwinden, um das Rastelement 11 und den
Außenring 4 voneinander
zu entriegeln. Zur Abdichtung des Innenraums der Scharnierkartusche
ist im Bereich der Öffnung 3 im
Gehäuse 2 ein
Dichtring 18 auf dem Bolzen 1 aufgezogen. Schließlich ist
noch ein Dichtring 19 vorhanden, der in einer umlaufenden Radialnut 20 des
Außenrings 4 angeordnet
ist und den Übergang
zwischen dem Außenring 4 und
dem Gehäuse 2 abdichtet.
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3 zeigt
ein erstes Ausführungsbeispiel eines
Türscharniers
mit der erfindungsgemäßen Scharnierkartusche
in Schnittdarstellung. Bei diesem Ausführungsbeispiel weist das Türscharnier
neben der Scharnierkartusche zwei U-förmig
gebogene Blechteile 21 und 22 auf. Das kleinere
Blechteil 21 dient der Anbindung des Scharniers an eine
figürlich nicht
dargestellte Fahrzeugtür.
Hierzu sind die beiden Schenkel 23 und 24 des
kleineren Blechteils 21 bereichsweise abgewinkelt, um eine
Verbindung mit der Fahrzeugtür
herstellen zu können.
Das größere Blechteil 22 dient
der Anbindung des Scharniers an ein figürlich nicht dargestelltes Chassis.
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Die
Scharnierkartusche ist in eine gestufte Bohrung 25 im ersten
Schenkel 23 des kleineren Blechteils 21 eingepresst,
so dass die Sitzfläche 6 des
Außenrings 4 an
der Wandung der Bohrung 25 anliegt. Die Bohrung 25 kann
beispielsweise spanend hergestellt sein oder durch Stanzen oder Durchhalsen
des kleineren Blechteils 21. Zur verdrehfesten Fixierung
des Außenrings 4 kann
die Sitzfläche 6 mit
einer Rändelung
versehen sein.
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Der
zweite Schenkel 24 des kleineren Blechteils 21 weist
eine Bohrung 26 auf, die ähnlich wie die Bohrung 25 hergestellt
sein kann, jedoch einen geringeren Durchmesser besitzt. In die Bohrung 26 ist eine
Gleitlagerbuchse 27 eingepresst, die den Bolzen 1 drehbar
lagert.
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Das
kleinere Blechteil 21 inklusive der Scharnierkartusche
ist innerhalb des größeren Blechteils 22 angeordnet,
wobei die Blechteile 21 und 22 gleichsinnig zueinander
orientiert sind. Ein erster Schenkel 28 des größeren Blechteils 22 weist
eine gestufte Bohrung 29 auf, in die der Bolzen 1 mit
seinem ebenfalls gestuft ausgebildeten axialen Endbereich eingesetzt
ist. Mittels einer Schraube 30 ist der Bolzen 1 am
ersten Schenkel 28 des größeren Blechteils 22 fixiert.
Der zweite Schenkel 31 des größeren Blechteils 22 weist
eine Bohrung 32 auf, in die ein Abdeckstopfen 33 eingeführt ist.
Der Abdeckstopfen 33 erstreckt sich bis in die Gleitlagerbuchse 27 und
umschließt den
Bolzen 1 im Bereich der Gleitlagerbuchse 27.
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Aus
dem beschriebenen Aufbau des Türscharniers
ergibt sich, dass der Außenring 4 der Scharnierkartusche
drehfest mit dem kleineren Blechteil 21 verbunden ist und
der Bolzen 1 drehfest mit dem größeren Blechteil 22 verbunden
ist. Das Schrägkugellager 5,
das den Bolzen 1 relativ zum Außenring 4 drehbar
lagert und dabei sowohl in Radialrichtung als auch in Axialrichtung
unterstützt,
ermöglicht somit
eine Schwenkbewegung zwischen dem kleineren Blechteil 21 und
dem größeren Blechteil 22.
Um eine Verformung des kleineren Blechteils 21 und des
größeren Blechteils 22 durch
die Gewichtskraft der Fahrzeugtür
und andere über
die Fahrzeugtür
eingeleitete Kräfte
zu verhindern, ist die Gleitlagerbuchse 27 als zweite Lagerstelle
vorgesehen. Abhängig
von der Dimensionierung der einzelnen Komponenten und den auftretenden
Kräften kann
die Gleitlagerbuchse 27 auch entfallen.
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Die
Montage des erfindungsgemäßen Türscharniers
erfolgt ausgehend von der Scharnierkartusche und den beiden U-förmigen Blechteilen 21 und 22 nach
folgendem Verfahren:
Die Scharnierkartusche wird in die Bohrung 25 im ersten
Schenkel 23 des kleineren Blechteils 21 eingepresst,
so dass die Sitzfläche 6 an
der Wandung der Bohrung 25 zur Anlage kommt oder sich mit
der gegebenenfalls vorhandenen Rändelung
in die Wandung der Bohrung 25 eingräbt. Die Einpresstiefe ist dabei
durch die gestufte Ausbildung des Außenrings 4 und der
Bohrung 25 vorgegeben. Im Rahmen des Einpressvorgangs wird
der Bolzen 1 in die Gleitlagerbuchse 27 eingeführt. Das
kleinere Blechteil 21 wird zusammen mit der Scharnierkartusche
in das größere Blechteil 22 eingeschoben,
dass zu diesem Zweck geringfügig
aufgespreizt wird, um den gestuften Endbereich des Bolzens 1 in
die ebenfalls gestuft ausgebildete Bohrung 29 einschnappen
zu können.
Danach wird die Schraube 30 durch die Bohrung 29 hindurch
in den Bolzen 1 eingedreht und der Abdeckstopfen 33 wird
in die Bohrung 32 eingeführt.
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Ein
weiteres Ausführungsbeispiel
des Türscharniers
ist als Schnittdarstellung in 4 gebildet.
Bei diesem Ausführungsbeispiel
erfolgt die Anbindung des Scharniers an die Kraftfahrzeugtür und an
das Chassis über
zwei Massivteile 34 und 35. Die Scharnierkartusche
ist in eine gestuft ausgebildete Bohrung 36 in einem plattenförmigen Bereich
des ersten Massivteils 34 eingepresst, so dass die Sitzfläche 6 des
Außenrings 4 an
der Wandung der Bohrung 36 anliegt und die gegebenenfalls
vorhandene Rändelung
des Außenrings 4 in
die Wandung der Bohrung 36 eingegraben ist. Die bei der
dargestellten Ausführungsform
verwendete Scharnierkartusche entspricht weitgehend der bei der
Ausführungsform gemäß 3 verwendeten
Scharnierkartusche. Allerdings weist bei 4 das Gehäuse 2 keine Öffnung 3 für den Bolzen 1 auf.
Weiterhin ist die Abstufung der äußeren Mantelfläche des
Außenrings 4 geringfügig modifiziert.
Der Bolzen 1 weist in dem aus der Scharnierkartusche herausragenden
Bereich einen leicht konischen Abschnitt und daran anschließend ein
Gewinde 37 auf. Der konische Abschnitt des Bolzens 1 ist
in eine Bohrung 38 mit entsprechender Konizität in einen
plattenförmigen
Bereich des zweiten Massivteils 35 eingeführt. Mittels
einer Mutter 39, die auf das Gewinde 37 aufgeschraubt
ist, ist der Bolzen 1 am zweiten Massivteil 35 befestigt. Zu
diesem Zweck ist die in die Bohrung 38 eintauchende äußere Mantelfläche der
Mutter 39 leicht konisch ausgebildet, wobei die Bohrung 38 in
diesem Bereich eine der Mutter 39 entsprechende Konizität aufweist.
Die Bohrung 38 verjüngt
sich somit von beiden Seiten des plattenförmigen Bereich des Massivteils 35 her
nach innen, um einen festen Sitz sowohl des Bolzens 1 als
auch der Mutter 39 zu gewährleisten.
-
- 1
- Bolzen
- 2
- Gehäuse
- 3
- Öffnung (Gehäuse 2)
- 4
- Außenring
- 5
- Schrägkugellager
- 6
- Sitzfläche (Außenring 4)
- 7
- Kugel
- 8
- Laufbahn
(Außenring 4)
- 9
- Laufbahn
(Bolzen 1)
- 10
- Dichtscheibe
- 11
- Rastelement
- 12
- Außenverzahnung
- 13
- Innenverzahnung
- 14
- Raststruktur
- 15
- Raststruktur
(Außenring 4)
- 16
- Schraubenfeder
- 17
- Haltescheibe
- 18
- Dichtring
(Bolzen 1)
- 19
- Dichtring
(Außenring 4)
- 20
- Radialnut
- 21
- kleineres
Blechteil
- 22
- größeres Blechteil
- 23
- erster
Schenkel (kleineres Blechteil 21)
- 24
- zweiter
Schenkel (kleineres Blechteil 21)
- 25
- Bohrung
(erster Schenkel 23)
- 26
- Bohrung
(zweiter Schenkel 24)
- 27
- Gleitlagerbuchse
- 28
- erster
Schenkel (größeres Blechteil 22)
- 29
- Bohrung
(erster Schenkel 28)
- 30
- Schraube
- 31
- zweiter
Schenkel (größeres Blechteil 22)
- 32
- Bohrung
(zweiter Schenkel 31)
- 33
- Abdeckstopfen
- 34
- erstes
Massivteil
- 35
- zweites
Massivteil
- 36
- Bohrung
(erstes Massivteil 34)
- 37
- Gewinde
(Bolzen 1)
- 38
- Bohrung
(zweites Massivteil 35)
- 39
- Mutter