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HINTERGRUND
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Die vorliegende Offenbarung betrifft einen mehrachsigen Scharniermechanismus für eine Fahrzeugtür und insbesondere einen mehrachsigen Scharniermechanismus für eine Fahrzeugtür mit breitem Profil und einer nicht standardisierten Schnittlinie.
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Fahrzeuge, die in öffentlichen Bereichen eingesetzt werden oder ein bestimmtes aerodynamisches Profil erfordern, verfügen fast immer über Fahrzeugtüren, damit die Insassen in das Fahrzeug ein- und aussteigen können, wobei die Sicherheit der Insassen während der Fahrt gewahrt bleibt oder das Fahrzeug für einen minimalen Luftwiderstand stromlinienförmig gestaltet wird. Solche Fahrzeugtüren sind in der Regel an einem einfachen Scharnier befestigt, das die Tür an einem vorderen oder hinteren Ende der Tür verbindet und schwenkt. Diese Art der Montage ist zweckmäßig und wirtschaftlich, bringt aber einige bauliche Einschränkungen mit sich. Jede Fahrzeugtür, die an einem solchen Scharnier befestigt ist, darf nicht über eine bestimmte Länge hinausgehen, da sonst die Gefahr besteht, dass die Fahrzeugtür beim Öffnen mit anderen Fahrzeugen oder Gegenständen in der Nähe kollidiert. Solche Fahrzeugtüren erfordern in der Regel auch eine spezielle Schnittlinie, um den Scharniermechanismus und seine Funktion unterzubringen. Dies schränkt die Möglichkeiten zur Gestaltung ästhetisch ansprechender Schnittlinien für Fahrzeugtüren ein.
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Es ist wünschenswert, einen Scharniermechanismus zu finden, der die Möglichkeit eines Zusammenstoßes mit einem nahegelegenen Gegenstand beim Öffnen der angebrachten Fahrzeugtür verringert und der die Gestaltung einer Vielzahl von Fahrzeugtürformen ermöglicht.
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KURZDARSTELLUNG
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Vorliegend wird ein mehrachsiger Scharniermechanismus zur Verbindung einer Fahrzeugtür mit einem Fahrzeugrahmen offenbart. In einer Ausführungsform umfasst der mehrachsige Scharniermechanismus einen ersten Arm, der an einem ersten Ende des ersten Arms schwenkbar mit dem Fahrzeugrahmen verbunden ist, einen zweiten Arm, der an einem ersten Ende des zweiten Arms schwenkbar mit dem Fahrzeugrahmen verbunden ist, ein Getriebe, das durch eine erste Getriebestange schwenkbar mit einem zweiten Ende des ersten Arms und durch ein Getriebeschwenkgelenk schwenkbar mit einem zweiten Ende des zweiten Arms verbunden ist, eine Fahrzeugtür mit einer zweiten Getriebestange und ein in Eingriff stehendes Zahnradpaar mit einem ersten Zahnrad und einem zweiten Zahnrad, das so konfiguriert ist, dass es die Schwenkbewegung der Fahrzeugtür relativ zum ersten Arm um eine zweite Achse parallel zur zweiten Getriebestange steuert.
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Bei einer anderen offenbarten Ausführungsform ist die erste Getriebestange nicht parallel zur zweiten Getriebestange.
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Bei einer anderen offenbarten Ausführungsform sind das erste Zahnrad und das zweite Zahnrad Kegelzahnräder. In einer weiteren offenbarten Ausführungsform ist das erste Zahnrad fest am zweiten Ende des ersten Arms angebracht, und wobei das konzentrisch mit der ersten Getriebestange ist. Bei einer anderen Ausführungsform ist das zweite Zahnrad sowohl an der Fahrzeugtür als auch an der zweiten Getriebestange fest angebracht, und das zweite Zahnrad ist konzentrisch mit der zweiten Getriebestange.
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Bei einer anderen Ausführungsform umfasst der mehrachsige Scharniermechanismus außerdem einen Aktuator, der so konfiguriert ist, dass er den ersten Arm schiebt und durch den zweiten Arm eine erste Schwenkbewegung um die erste Getriebestange erzeugt. Bei einer weiteren Ausführungsform übersetzt das Zahnradpaar die erste Schwenkbewegung in eine zweite Schwenkbewegung der Tür um eine zweite Achse parallel zur zweiten Getriebestange.
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Weitere Aspekte, Merkmale und Verfahren werden im Hinblick auf die folgende detaillierte Beschreibung der Ausführungsformen für einen Fachmann auf dem Gebiet der Technik ersichtlich sein.
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Figurenliste
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Die Merkmale, Gegenstände und Vorteile der offenbarten Ausführungsformen werden aus der nachstehenden detaillierten Beschreibung deutlicher, wenn sie in Verbindung mit den Zeichnungen betrachtet werden, in denen gleiche Bezugszeichen durchgängig entsprechend gekennzeichnet sind und wobei gilt:
- 1 ist eine perspektivische Ansicht einer beispielhaften Ausführungsform eines Fahrzeugs mit einem mehrachsigen Scharniermechanismus für eine stilisierte Fahrzeugtür.
- 2 ist eine Seitenansicht einer beispielhaften Ausführungsform eines mehrachsigen Scharniermechanismus und einer angebrachten Fahrzeugtür.
- 3A ist eine perspektivische Ansicht einer beispielhaften Ausführungsform eines mehrachsigen Scharniermechanismus und einer angebrachten Fahrzeugtür. 3B ist eine perspektivische Explosionsansicht einer beispielhaften Ausführungsform eines mehrachsigen Scharniermechanismus und einer angebrachten Fahrzeugtür.
- 4 ist eine perspektivische Ansicht einer beispielhaften Ausführungsform des mehrachsigen Scharniermechanismus von 3A in einer ersten geschlossenen Position.
- 5 ist eine Seitenansicht des mehrachsigen Scharniermechanismus aus 3A in einer ersten geschlossenen Position.
- 6 ist eine Ansicht der Unterseite des mehrachsigen Scharniermechanismus aus 3A in einer ersten geschlossenen Position.
- 7 ist eine perspektivische Ansicht des mehrachsigen Scharniermechanismus aus 3A in einer zweiten geöffneten Position.
- 8 ist eine Seitenansicht des mehrachsigen Scharniermechanismus aus 3A in einer zweiten geöffneten Position.
- 9 ist eine Ansicht der Unterseite des mehrachsigen Scharniermechanismus aus 3A in einer zweiten geöffneten Position.
- 10 ist eine Seitenansicht des mehrachsigen Scharniermechanismus aus 3A, in der die erste geschlossene Position mit der zweiten geöffneten Position verglichen wird.
- 11 ist eine Ansicht der Unterseite des mehrachsigen Scharniermechanismus aus 3A, in der die erste geschlossene Position mit der zweiten geöffneten Position verglichen wird.
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DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
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Ein Aspekt der Offenbarung ist auf einen mehrachsigen Scharniermechanismus für eine Fahrzeugtür und insbesondere auf einen mehrachsigen Scharniermechanismus für eine Fahrzeugtür mit breitem Profil und einer nicht standardisierten Schnittlinie gerichtet.
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Verweise in diesem Dokument auf „eine Ausführungsform“, „bestimmte Ausführungsformen“, oder ähnliche Begriffe bedeuten, dass ein bestimmtes Merkmal, ein bestimmter Aufbau oder eine bestimmte Eigenschaft, die im Zusammenhang mit der Ausführungsform beschrieben wird, in mindestens einer Ausführungsform enthalten ist. Daher bezieht sich das Auftreten solcher Ausdrücke an verschiedenen Stellen in dieser Beschreibung nicht unbedingt auf dieselbe Ausführungsform. Darüber hinaus können die besonderen Merkmale, Bauweisen oder Eigenschaften in jeder geeigneten Weise in einer oder mehreren Ausführungsformen ohne Einschränkung kombiniert werden. Zum Beispiel können zwei oder mehr der hier beschriebenen innovativen Vorrichtungen in einer einzigen Vorrichtung kombiniert werden, aber die Anwendung ist nicht auf die hier beschriebenen spezifischen beispielhaften Kombinationen von Mehrachsenscharnieren für eine Fahrzeugtür beschränkt.
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Die Begriffe „ein“ oder „eine“ beziehen sich hier auf eins oder mehr als eins. Der Begriff „mehrere“ bedeutet zwei oder mehr als zwei. Der Begriff „ein/e andere/r“ ist definiert als ein/e zweite/r oder mehrere. Die Begriffe „einschließlich“ und/oder „mit“ sind nicht abschließend (z. B. aufweisend). Der Begriff „oder“, wie er hier verwendet wird, ist so zu verstehen, dass er alle oder eine beliebige Kombination umfasst. Daher bedeutet „A, B oder C“ „eines der folgenden Elemente: A; B; C; A und B; A und C; B und C; A, B und C“. Eine Ausnahme von dieser Definition liegt nur dann vor, wenn eine Kombination von Elementen, Funktionen, Schritten oder Handlungen sich in irgendeiner Weise gegenseitig ausschließen.
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Es wird eine detaillierte Beschreibung verschiedener Ausführungsformen gegeben; es versteht sich jedoch von selbst, dass die offenbarten Ausführungsformen lediglich beispielhaft sind und in verschiedenen und alternativen Formen ausgeführt werden können. Die Figuren sind nicht unbedingt maßstabsgetreu; einige Merkmale können vergrößert oder verkleinert sein, um Details bestimmter Komponenten zu zeigen. Daher sind spezifische strukturelle und funktionelle Details, die hier offenbart werden, nicht als einschränkend zu verstehen, sondern lediglich als repräsentative Grundlage, um einem Fachmann zu zeigen, wie er die offengelegten Ausführungsformen in unterschiedlicher Weise einsetzen kann.
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1 ist eine perspektivische Ansicht einer beispielhaften Ausführungsform eines Fahrzeugs 100 mit einem mehrachsigen Scharniermechanismus 200 für eine Fahrzeugtür 300. In der dargestellten Ausführungsform befinden sich der mehrachsige Scharniermechanismus 200 und die Fahrzeugtür 300 in einer ersten geschlossenen Position, so dass die Fahrzeugkabine geschlossen ist und das Fahrzeug 100 sicher fahren kann. Das Fahrzeug 100 ist als Sportwagen dargestellt, aber der beschriebene mehrachsige Scharniermechanismus 200 kann bei jedem Personenkraftwagen oder anderen Fahrzeug, das eine Fahrzeugtür benötigt, verwendet werden.
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2 ist eine perspektivische Ansicht einer beispielhaften Ausführungsform eines mehrachsigen Scharniermechanismus 200 und einer angebrachten Fahrzeugtür 300. In der dargestellten Ausführungsform befinden sich der mehrachsige Scharniermechanismus 200 und die Fahrzeugtür 300 in einer zweiten geöffneten Position, so dass die Fahrzeugkabine zugänglich ist und die Fahrzeuginsassen sicher in das Fahrzeug 100 ein- und aussteigen oder auf den vorderen Gepäckraum 110 zugreifen können.
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3A ist eine perspektivische Ansicht einer beispielhaften Ausführungsform eines mehrachsigen Scharniermechanismus 200 und einer angebrachten Fahrzeugtür 300. 3B ist eine perspektivische Explosionsansicht einer beispielhaften Ausführungsform eines mehrachsigen Scharniermechanismus 200 und einer angebrachten Fahrzeugtür 300. Gemäß einer Ausführungsform umfasst der mehrachsige Scharniermechanismus 200 einen ersten Arm 210, einen zweiten Arm 220, eine Getriebenabe 240, einen Türrahmen 250 und einen Aktuator 260.
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Gemäß einer Ausführungsform kann das erste Ende des ersten Arms 211 über ein erstes Drehgelenk 131 schwenkbar an einer Fahrzeughalterung 130 befestigt sein und das zweite Ende des ersten Arms 214 kann schwenkbar mit der ersten Getriebestange 241 verbunden sein. Gemäß einer Ausführungsform umfasst das zweite Ende des ersten Arms 214 ein erstes Zahnrad 215, das fest mit dem zweiten Ende des ersten Arms 214 verbunden ist. Das erste Ende des zweiten Arms 221 kann über ein zweites Drehgelenk 132 schwenkbar an der Fahrzeughalterung 130 befestigt sein, und das zweite Ende des zweiten Arms 222 kann über eine Getriebeschwenkarmverlängerung 242 schwenkbar mit der Getriebenabe 240 verbunden sein.
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Gemäß einer Ausführungsform ist der Türrahmen 250 mit dem mehrachsigen Scharniermechanismus 200 durch eine zweite Getriebestange 251 verbunden, die sich um eine zweite Achse dreht, wobei die zweite Getriebestange 251 durch ein Getriebenabenlager 247 senkrecht gehalten wird. Die zweite Getriebestange 251 kann sich innerhalb des Getriebenabenlagers 247 drehen. In einer Ausführungsform umfasst der Türrahmen 250 ein zweites Zahnrad 255, das sowohl an der Fahrzeugtür 300 als auch an der zweiten Getriebestange 251 fest angebracht ist. Bei einer Ausführungsform ist das zweite Zahnrad 255 konzentrisch mit der zweiten Getriebestange 251. Bei einer Ausführungsform kann eine Fahrzeugtür 300 an dem Türrahmen 250 befestigt werden.
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Gemäß einer Ausführungsform kann der mehrachsige Scharniermechanismus 200 einen Aktuator 260 umfassen, der über einen dritten Drehzapfen oder eine dritte Stange 261 am Fahrzeug 100 befestigt ist und über ein Aktuator-Drehgelenk 262 schwenkbar an einer Aktuatorbuchse des ersten Arms 216 angebracht ist.
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Gemäß einer Ausführungsform können das erste Drehgelenk 211, das zweite Drehgelenk 221, die Getriebeschwenkarmverlängerung 242, der dritte Drehzapfen 261 und das Aktuator-Drehgelenk 262 in einem Abstand von ihren jeweiligen Befestigungspunkten am Fahrzeugrahmen 130, dem ersten Arm 210 oder der Getriebenabe 240 vorstehen. Dies kann insbesondere für die Getriebeschwenkarmverlängerung 242 von Bedeutung sein, da das Hervorstehen der Getriebeschwenkarmverlängerung 242 es ermöglichen kann, dass die Bewegung des zweiten Arms 220 eine Hebelwirkung auf die Getriebenabe 240 ausübt und bewirkt, dass sich die erste Getriebestange 241 um eine erste Achse dreht.
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4 ist eine perspektivische Ansicht einer beispielhaften Ausführungsform des mehrachsigen Scharniermechanismus 200 aus 3A in einer ersten geschlossenen Position. 5 ist eine Seitenansicht des mehrachsigen Scharniermechanismus 200 aus 3A in einer ersten geschlossenen Position. 6 ist eine Ansicht der Unterseite des mehrachsigen Scharniermechanismus 200 aus 3A in einer ersten geschlossenen Position.
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Der Aktuator 260 kann eine seitliche Bewegung in eine Drehbewegung des ersten Arms 210 und des zweiten Arms 220 übersetzen, wobei die Schwenkbewegung jedes Arms um das erste Drehgelenk 211 bzw. das zweite Drehgelenk 221 ausgeführt wird. Diese kombinierte Schwenkbewegung des ersten Arms 210 und des zweiten Arms 220 kann in ein Bewegungspaar der Getriebenabe 240 übersetzt werden: Die Bewegung des ersten Arms 210 kann in eine seitliche Bewegung der Getriebenabe 240 übersetzt werden, während die Bewegung des zweiten Arms 220 durch das Getriebedrehgelenk 222 in eine Schwenkbewegung (im Folgenden die erste Schwenkbewegung) des ersten Getriebestifts 241 um eine erste Achse übersetzt werden kann.
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Gemäß einer Ausführungsform kann die erste Schwenkbewegung der ersten Getriebestange 241 in eine Schwenk- oder Drehbewegung (im Folgenden als zweite Schwenkbewegung bezeichnet) der zweiten Getriebestange 251 übersetzt werden. Diese Übersetzung der Schwenkbewegungen kann über das erste Zahnrad 215 und das zweite Zahnrad 255 erfolgen, die als Kegelräder ausgebildet sein können, die die Schwenk- oder Drehbewegung von einer Drehung um eine Achse in eine Drehung um eine zweite, nicht parallele Achse übersetzen. Zur Erleichterung dieser Übersetzung von Schwenkbewegungen können das erste Zahnrad 215 und das zweite Zahnrad 255 miteinander in Maschendichte stehen, so dass ihre Zähne ineinandergreifen. Bei einer Ausführungsform kann der Türrahmen 250 in einer Weise schwenken, die der zweiten Schwenkbewegung entspricht, da er sowohl an der zweiten Getriebestange 251 als auch am zweiten Zahnrad 255 befestigt ist.
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7 ist eine perspektivische Ansicht einer beispielhaften Ausführungsform des mehrachsigen Scharniermechanismus 200 aus 3A in einer zweiten geöffneten Position. 8 ist eine Seitenansicht des mehrachsigen Scharniermechanismus 200 aus 3A in einer zweiten geöffneten Position. 9 ist eine Ansicht der Unterseite des mehrachsigen Scharniermechanismus 200 aus 3A in einer zweiten geöffneten Position.
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Die Schwenkbewegungen des ersten Arms 210 und des zweiten Arms 220, die den mehrachsigen Scharniermechanismus 200 in die zweite offene Position bringen, können so kombiniert werden, dass sie einer nach außen gerichteten seitlichen Bewegung der Fahrzeugtür 300 ähneln, so dass die Fahrzeugtür 300 in Bezug auf das Fahrzeug 100 horizontal „herausspringt“, wenn sie sich von der ersten geschlossenen Position in die zweite geöffnete Position bewegt. Die Schwenkbewegungen des ersten Arms 210 und des zweiten Arms 220 können auch eine erste Schwenkbewegung um die erste Getriebestange 241 erzeugen.
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Bei einer Ausführungsform setzen das erste Zahnrad 215 und das zweite Zahnrad 255 die erste Schwenkbewegung in eine zweite Schwenkbewegung der zweiten Getriebestange 251 um. Die zweite Schwenkbewegung der zweiten Getriebestange 251 kann wiederum eine vertikale Schwenkbewegung des Türrahmens 250 und der Fahrzeugtür 300 bewirken, so dass die Fahrzeugtür 300 beim Übergang von der ersten geschlossenen Position in die zweite geöffnete Position vertikal in Bezug auf das Fahrzeug 100 schwenkt.
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Bei einer Ausführungsform können die Schwenkbewegungen des ersten Arms 210 und des zweiten Arms 220 der Fahrzeugtür 300 genügend Spielraum zum Fahrzeug 100 geben, um die vertikale Schwenkbewegung zu vollenden, ohne mit dem Fahrzeug 100 zu kollidieren und gleichzeitig eine Kollision mit nahe gelegenen Gegenständen zu vermeiden.
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Gemäß einer Ausführungsform besteht der Nettoeffekt der oben beschriebenen nach außen gerichteten seitlichen Bewegung und der vertikalen Schwenkbewegung darin, die Fahrzeugtür 300 zu öffnen und dabei das Profil des Fahrzeugs 100 von oben nach unten so schmal wie möglich zu halten, wodurch die Gefahr eines Zusammenstoßes der Fahrzeugtür 300 mit einem nahegelegenen Objekt minimiert wird und die Fahrzeugtür 300 außerdem mit einer längeren Silhouette als dem Industriestandard ausgeführt werden kann. Gemäß einer Ausführungsform kann der mehrachsige Scharniermechanismus 200 es auch ermöglichen, die Fahrzeugtür 300 mit einer nicht standardmäßigen Silhouettenform zu gestalten, einschließlich, aber nicht beschränkt auf ein Oval.
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10 ist eine Seitenansicht des mehrachsigen Scharniermechanismus 200 aus 3A, in der die erste geschlossene Position mit der zweiten geöffneten Position verglichen wird. Ansicht der Unterseite des mehrachsigen Scharniermechanismus 200 aus 3A, wobei die erste geschlossene Position mit der zweiten geöffneten Position verglichen wird.
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Gemäß einer Ausführungsform schwenkt der erste Arm 210 an dem ersten Drehgelenk 211 in einem Bogen von 56 Grad zwischen der ersten geschlossenen Position und der zweiten geöffneten Position. Gemäß einer Ausführungsform schwenkt der zweite Arm 220 am zweiten Drehgelenk 221 in einem Bogen von 77,72 Grad zwischen der ersten geschlossenen Position und der zweiten geöffneten Position und erzeugt dabei die erste Schwenkbewegung um die erste Getriebestange 241. Gemäß einer Ausführungsform kann die zweite Getriebestange 251 in einem Bogen von 53 Grad zwischen der ersten geschlossenen Position und der zweiten geöffneten Position schwenken, während sie die zweite Schwenkbewegung ausführt.
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Obwohl in dieser Offenbarung auf Ausführungsformen Bezug genommen wird, versteht der Fachmann, dass verschiedene Änderungen in Form und Details vorgenommen werden können, ohne dass der Umfang der beanspruchten Ausführungsformen beeinträchtigt wird.
