DE19939829A1

DE19939829A1 - Türscharnier mit Schwenkhemmung

Info

Publication number: DE19939829A1
Application number: DE1999139829
Authority: DE
Inventors: Hans Kuehl; Joachim Kuehl; Eberhard Wilcke
Original assignee: H & J Kuehl GmbH
Current assignee: H & J Kuehl GmbH
Priority date: 1999-08-21
Filing date: 1999-08-21
Publication date: 2001-03-01

Abstract

Die Erfindung befaßt sich mit Scharnieren 1, bei denen die Schwenkbewegung mit zunehmenden Schwenkwinkel mittels aufeinander auflaufender Keilprofile auf dem Scharnierbolzen 2 und im Scharnierauge 4 zunehmend gehemmt wird. Damit der Verschleiß dieser Keilprofile vermindert und die Schwenkhemmung über die Lebensdauer der Scharniere unvermindert aufrecht erhalten wird, besteht das Keilprofil auf mindestens einem der zusammenwirkenden Teile aus einem hochverschleißfesten und daher teuren Material. DOLLAR A Um die Scharniere zu verbilligen, wird vorgeschlagen, mindestens eines der Keilprofile nur in weniger von dem hochverschleißfesten Material erfordernden Büchse 13 anzuordnen, die dann auf dem Scharnierbolzen 2 und/oder im Scharnierauge 4 befestigt wird.

Description

Die Erfindung betrifft ein Scharnier für Türen mit Schwenkhemmung, insbesondere Türen für Kraftfahrzeuge, bei dem der Scharnierbolzen sowie das auf dem Scharnier bolzen schwenkbare Scharnierschild auf ihren aufeinander gleitenden Flächen mit einer Profilpaarung mit aufeinander abgestimmten Profilen versehen sind, die von der reinen Kreisform abweichenden Querschnitt besitzen und durch gegenseitiges Verdrehen in Klemmverbindung bringbar sind. Die Profile können bspw. elliptischen Querschnitt aufweisen.

Als besonders vorteilhaft haben sich jedoch Profile erwiesen, die mindestens einen, eine gedachte Zylinderfläche auf dem Scharnierbolzen bzw. im Scharnierauge radial nach außen bzw. nach innen keilförmig übersteigenden, steil wieder auf die Zylinderfläche abfallenden Nocken aufweisen. Ein derartiges Scharnier ist aus der DE 196 25 557 A1 bekannt.

Um eine in Bezug auf die angestrebte Lebensdauer ausreichende Standfestigkeit der Profile und insbesondere der Nocken zu erreichen, werden die die Profile bzw. die Nocken tragenden Teile Scharnierbolzen und/oder Scharnierschild aus hochwertigem und daher teuren Material wie bspw. der Stahllegierung 42CrMo4 hergestellt.

Es war Aufgabe der Erfindung, ein Scharnier derjenigen Art, von der die Erfindung ausgeht, zu verbilligen. Sie löst diese Aufgabe durch die im Kennzeichen des Hauptanspruches angeführten Merkmale. Damit wird erreicht, daß der Einsatz des teuren Materials auf denjenigen, engen Bereich des Scharniers beschränkt werden kann, in dem es unbedingt erforderlich ist. Die eingesetzte Masse des teuren Materials wird somit wesentlich vermindert. Eine Verbilligung des Scharniers wird bereits . erreicht, wenn die Büchse aus dem hochverschleißfesten Material nur für eines der beiden Bauteile Scharnierbolzen oder Scharnierschild eingesetzt wird. Eine derartige Beschränkung ist bisweilen durch die räumlichen Verhältnisse oder durch die Bemessung der Bauteile geboten. Höher ist die Verbilligung natürlich, wenn beide Bauteile mit der erfindungsgemäßen Büchse ausgestattet sind.

Beim Schwenken des Scharniers tritt zwischen der die Büchse und dem die Büchse tragenden Bauteil Scharnierbolzen bzw. Scharnierschild hohes Drehmoment auf. Um die Büchse auf dem sie tragenden Bauteil gegen Lockern zu sichern, wird die Büchse erfindungsgemäß auf das Bauteil aufgepreßt bzw. in das Bauteil eingepreßt oder auf das Bauteil aufgelötet bzw. in das Bauteil eingelötet. Eine auf oder eingepreßte Büchse ist auf der Fläche ihres Preßsitzes vorteilhaft mit Riffelung oder Kerbverzahnung versehen.

In vielen Fällen ist es besonders vorteilhaft, die Büchse auf dem sie tragenden Bauteil mittels einer Profilpaarung der bereits erwähnten Art zu befestigen, die in diesem Falle jedoch so zu bemessen ist, daß sie keine Schwenkbewegung zuläßt, sondern die Büchse zumindest unter Einwirkung des angestrebten Hemmomentes unverrückbar festlegt.

Einem Lockern der die Nocken tragenden Büchse wirkt auch entgegen, wenn zwischen den schwenkenden Bauteilen Scharnierbolzen und Scharnierschild zwei in gegenseitigem Abstand stehende, zylindrische Drehlager angeordnet sind, die Kipp kräfte aufnehmen und von der die Schwenkhemmung bewirkenden Profilpaarung fernhalten. Dadurch wird ein Beschädigen der Profile oder ein Verfälschen ihrer Hemmwirkung verhindert. Eine besonders kompakte Bauweise des Scharniers wird dann erreicht, wenn diese Drehlager beidseits der Profile auf dem Scharnierbolzen und in der Büchse oder in den Büchsen angeordnet sind.

Aus der DE 44 06 824 C2 ist zwar bereits ein Scharnier der eingangs genannten Art bekannt, bei dem eine ein Keilprofil enthaltende Büchse dargestellt und beschrieben ist. Es ist jedoch nicht offenbart, daß diese Büchse aus dem hochverschleißfesten Material besteht und eingesetzt wird, um den Bedarf an diesem Material zu vermindern. Sie ist nicht auf einem der Scharnierteile befestigt, sondern lose zwischen diesen angeordnet, um den Schwenkwinkel, über den die Schwenkhemmung wirksam ist, zu vergrößern. Die ebenfalls mit Keilprofil versehenen Scharnierbolzen und Scharnieraugen weisen keine Büchsen aus hochverschleißfestem Material auf.

In der Zeichnung sind Ausführungsbeispiele der Erfindung schematisch dargestellt. Es zeigen

Fig. 1 eine erste Ausführungsform eines Scharniers im Längsschnitt;

Fig. 2 eine weitere Ausführungsform eines Scharniers im Längsschnitt;

Fig. 3 eine Ausführungsvariante im Längsschnitt;

Fig. 4 noch eine weitere Ausführungsform eines Scharniers im Längsschnitt;

Fig. 5 und 6 ein bevorzugter Profilquerschnitt in Fügestellung und in Reibschluß.

Die Scharniere 1, 1' bestehen jeweils aus einem den Scharnierbolzen 2, 2' tragenden Wellenteil 3 und dem das Scharnierauge 4 enthaltenden Nabenteil 5. Neben dem Scharnierbolzen 2, 2' bzw. dem Scharnierauge 4 umfassen Wellenteil 3 und Nabenteil 5 Laschen 6, mittels deren die Scharniere mit dem sie tragenden Bauteil, also bspw. der Karosserie bzw. dem von ihnen getragenen Bauteil, nämlich der Türe, verbunden sind. Die Scharnierbolzen 2, 2' sind mittels eines an ihnen angeordneten Sitzkegels 7, dem ein Sitzhohlkegel 8 in der Lasche 6 entspricht, sowie einer Mutter 9 in der Lasche befestigt. Um ein verdrehsicheres Befestigen des Scharnierbolzens 2, 2' im Wellenteil 3 zu gewährleisten, ist der Scharnierbolzen auf einem Teil seiner Länge mit Kerbverzahnung 15 versehen, mittels deren er in das Wellenteil eingepreßt ist.

In der Ausführungsform der Fig. 1 weist der das Wellenteil 3 überragende Bereich des Scharnierbolzens 2 ein erstes zylindrisches Lager 10, einen Bereich 11 mit später näher erläutertem Profil und ein zweites zylindrisches Lager 12 auf. Im Scharnierauge 4 des Nabenteils 5 ist eine Büchse 13 befestigt, die in ihrer Bohrung auf die Lager 10, 12 des Scharnierbolzens 2 abgestimmte Lager und einen auf den Bereich 11 des Profils des Scharnierbolzens 2 abgestimmten Bereich mit Profil besitzt. Diese Büchse 13 besteht erfindungsgemäß aus dem hochwertigen, besonders verschleißfesten Material.

Die Profile der Profilpaarung 14 im Bereich 11 des Scharnierbolzens 2 und der ihm zugeordneten Innenfläche der Büchse 13 gehen erfindungsgemäß von einer annähernden Kreisform aus, weichen von dieser jedoch insofern ab, als das innere Profil (auf dem Bolzen) auf einem Teil seines Umfangs einen größeren Durchmesser aufweist als das äußere Profil (in der Büchse) auf einem Teil seines Umfangs. Dadurch wird erreicht, daß bei einem Verdrehen der die Profile enthaltenden Teile Umfangsbereiche der Profile aufeinander auflaufen und in Reibschluß kommen. Die Profile können bspw. im Querschnitt elliptisch sein.

Bevorzugt ist jedoch vorgesehen, daß die Profile die in den Fig. 5 und 6 verdeutlichte Querschnittsform aufweist. Sie besitzt auf dem Scharnierbolzen 2 zwei um jeweils 180° gegeneinander versetzte, aus einer gedachten Zylinderfläche 21 allmählich bis zu einem Scheitel 22 ansteigende und dann wieder steil auf die Zylinderfläche abfallende, im Querschnitt keilförmige Nocken 23. Entsprechend besteht das Profil auf der Innenfläche der Büchse 13 aus zwei um jeweils 180° gegeneinander versetzten, aus einer gedachten Zylinderfläche 24 allmählich keilförmig entgegen dem Anstieg der Nocken 23 auf dem Scharnierbolzen 2 nach innen bis zu einem Scheitel 25 ansteigenden und dann wieder steil auf die Zylinderfläche abfallenden Nocken 26. Die Nocken 23 auf dem Scharnierbolzen 2 und in der Büchse 13 bilden demgemäß eine Paarung zweier aufeinander abgestimmter Keilprofile. In einer Fügestellung weisen diese Keilprofile einen Fügespalt 27 auf, mittels dessen Scharnierbolzen 2 und Büchse 13 ineinandergesteckt werden können.

Auf ihrer Außenfläche ist die Büchse 13 mit hier gestrichelt angedeuteter achsparalleler Kerbverzahnung oder Rändelung 15 versehen, mit der sie in das Scharnierauge 4 gepreßt und drehfest in diesem befestigt wird. Das Stirnende des Scharnierbolzens 2 ist unter Zwischenlegen einer Ringscheibe 16 unter Bilden von Wülsten 17 gestaucht, um eine bleibende Verbindung von Wellenteil 3 und Nabenteil 5 zu erreichen.

Beim Verdrehen des Wellenteils 3 in der vorgesehenen Schwenkrichtung gegen das Nabenteil 5 nähern sich die Rückenflächen der Nocken 23, 26 der Profilierung 14 aneinander an bis sie sich berühren. Beim weiteren Verdrehen erhöht sich die Flächenpressung zwischen den Rückenflächen und hemmt zunehmend die Schwenkbewegung. Die Bemessung der Profile der Profilpaarung 14 ist insbesondere bei Autotüren vorzugsweise so gewählt, daß die Türe in jeder Schwenkstellung stehen bleibt. Dies wird in den meisten Fällen mit einer Steigung der Rückenflächen der Nocken von bspw. 1 : 100 erreicht. An Wellenteil 3 oder Nabenteil 5 angreifende Kippkräfte werden durch die zylindrischen Lager 10 und 12 aufgenommen, so daß sie nicht auf die Nocken der Profile einwirken.

In der Ausführungsform der Fig. 2 ist der Scharnierbolzen 2' zylindrisch ausgebildet und trägt eine Büchse 13' aus dem hochverschleißfesten Material, die bspw. durch Löten drehfest mit ihm verbunden ist. Auf der Außenseite ist diese Büchse 13' mit dem (Außen-)Profil der hier durch eine strichpunktierte Linie angedeuteten Profilpaarung 14 versehen. Im Scharnierauge 4 des Nabenteils 5 ist ebenfalls eine Büchse 13'' aus dem hochverschleißfesten Material befestigt, bspw. eingelötet. Sie trägt auf ihrer Innenseite die das dem Profil der inneren Büchse 13' komplementäre (Innen)-Profil der Profilpaarung 14.

Auch in dieser Ausführungsform laufen beim Verschwenken von Wellenteil 3 und Nabenteil 5 die Rückenflächen der Nocken der Profilpaarung 14 aufeinander auf, wobei sich die Flächenpressung des Reibschlusses zwischen ihnen zunehmend erhöht und dadurch die Schwenkbewegung des Scharniers 1' zunehmend hemmt.

Die Profilpaarungen 14 auf den Scharnierbolzen 2, 2' und in den Büchsen 13, 13', 13'' müssen enge Toleranz aufweisen, um die beabsichtigte Hemmwirkung zu erzielen. Damit der Durchmesser eines (Innen-)Profils in der Büchse 13' oder 13'' beim Einpressen in das Scharnierauge 4 des Nabenteils 5 nicht verengt wird, können die Bereiche der Kerbverzahnung 15 auf der Außenseite der Büchse und des Profils im Innern der Büchse axial gegeneinander versetzt sein. Wie aus Fig. 3 erkennbar, kann hierzu die Kerbverzahnung 15 auf Bünde 18 an den Enden der Büchse 13, 13'' beschränkt und darüber hinaus die Umfangsfläche der Büchse zwischen diesen Bünden eingezogen sein. Das Profil ist dann zweckmäßigerweise auf den Bereich beschränkt, der auf der Außenseite eingezogen ist. Vorteilhaft ist hierzu der Innendurchmesser der Büchse 13, 13'' im Bereich der Bünde 18 vergrößert.

Es versteht sich, daß die Büchsen 13' und 13'' der Fig. 2 ebenso wie im Zusammenhang mit Fig. 1 beschrieben auch mittels Riffelung oder Kerbverzahnung oder auf sonstige geeignete Weise in den sie tragenden Bauteilen befestigt werden können.

Eine besonders vorteilhafte Möglichkeit zum Befestigen der der Büchsen 13, 13' und/oder 13'' besteht darin, sie mittels einer Nocken aufweisenden Profilpaarung zu befestigen, wie es in Zusammenhang mit den Fig. 1 sowie 5 und 6 für die Profilpaarung 14 zwischen Scharnierbolzen 2 und Büchse 13 beschrieben wurde. In Fig. 4 ist diese Ausführungsform an einem Scharnier mit einer im Scharnierauge 4 befestigten Büchsen 13' weitgehend schematisiert dargestellt.

Ähnlich wie in Fig. 1 ist die Büchse 13' auf ihrer Innenfläche und der Scharnierbolzen 2 auf seiner Außenfläche mit der Profilpaarung 14 versehen, die die Schwenkhemmung bewirkt. Diese Profilpaarung weist vorzugsweise Keilprofile in der schon erläuterten Form ausgeführt. Hier weisen jedoch auch die aneinanderliegenden Außenfläche der Büchse 13' und die Innenfläche des Scharnierauges 4 eine Profilpaarung 19 mit aufeinander abgestimmten, ineinandergreifenden Profilen auf, die von der reinen Kreisform abweichenden Querschnitt besitzen und durch gegenseitiges Verdrehen in Klemmverbindung bringbar sind. Bevorzugt sind auch die Profile dieser Profilpaarung 19 als Keilprofile ausgebildet. Die Büchse 13' besitzt einen Bund 20, an dem eine Schlüsselfläche angebracht ist, so daß die Büchse mit entsprechendem Werkzeug verdreht und die Profile in Reibschluß gebracht werden können.

Hierbei muß durch die Wahl der Parameter der Profilpaarung 19 wie Steigung der Nocken und Größe der Fügespaltes sichergestellt werden, daß ihr Reibschluß mit der Büchse 13' und dem diese tragenden Bauteil wesentlich größer ist als das höchste auftretende Reibmoment in der die Schwenkhemmung bewirkenden Profilpaarung 14. Auf diese Weise wird verhindert, daß sich die Büchse unter Wirkung des Momentes der Schwenkhemmung unbeabsichtigt aus dem Reibschluß mit dem sie tragenden Bauteil löst.

Ein derartiges Befestigen der Büchsen 13, 13', 13'' hat zunächst den Vorteil, daß sie bei Verschleiß leicht aus den sie tragenden Bauteilen Wellenteil 3 bzw. Scharnierauge 4 gelöst und ausgewechselt werden können.

Beim Einpressen oder Aufpressen von Büchsen 13, 13', 13'' wird je nach den gegebenen Maßabweichungen auch innerhalb von Toleranzgrenzen der freie Durchmesser der Büchse unterschiedlich eingeengt bzw. aufgeweitet. Da dieser freie Durchmesser das Profil der die Hemmwirkung erzielenden Profilpaarung 14 aufweist, wird durch seine Veränderung die auftretende Hemmwirkung unvorhersehbar verändert. Auch dies kann durch das Befestigen der Büchsen mittels der von der reinen Kreisform abweichenden, insbesondere Keilprofile aufweisenden Profilpaarung 19 vermieden werden. Damit dabei die Nocken der die Hemmwirkung erzielenden Profilpaarung 14 nicht unterschiedlich und damit nachteilig verformt werden, ist vorgesehen, die zum Befestigen der Büchse dienende Profilpaarung 19 mit der gleichen Anzahl Nocken auszustatten wie die die Hemmwirkung erzielende Profilpaarung 14 oder mit einem ganzzahligen Mehrfachen dieser Nockenzahl.

Bezugszahlenliste

1

,

1

' Scharnier

2

,

2

' Scharnierbolzen

3

Wellenteil

4

Scharnierauge

5

Nabenteil

6

Lasche

7

Sitzkegel

8

Sitzhohlkegel

9

Mutter

10

zylindrische Lagerfläche

11

Profilbereich

12

zylindrische Lagerfläche

13

,

13

',

13

'' Büchse

14

Profilpaarung zum Hemmen der Schwenkbewegung

15

Kerbverzahnung, Riffelung

16

Ringscheibe

17

Wülste

18

Bünde

19

Profilpaarung zum Befestigen der Büchsen

20

Bund

21

,

24

Zylinderflächen

22

,

25

Scheitel

23

,

26

Nocken

27

Fügespalt

Claims

1. Scharnier für Türen mit Schwenkhemmung, insbesondere Türen für Kraftfahrzeuge, bei dem der Scharnierbolzen sowie das auf dem Scharnierbolzen schwenkbare Scharnierschild auf ihren aufeinander gleitenden Flächen eine Profilpaarung mit aufeinander abgestimmten, ineinandergreifenden Profilen aufweisen, die von der reinen Kreisform abweichenden Querschnitt besitzen und durch gegenseitiges Verdrehen in Klemmverbindung bringbar sind, dadurch gekennzeichnet, daß das dem Scharnierbolzen (2, 2) und/oder das dem Scharnierauge (4) zugeordnete Profil auf einer Büchse (13, 13', 13'') angeordnet ist, die aus dem dem Profil zugedachten Material besteht und die an dem Tragteil (2, 2'; 4), dem sie jeweils zugeordnet ist, drehfest ist.

2. Scharnier nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Profile jeweils mindestens einen, eine gedachte Zylinderfläche (21, 24) auf dem Scharnierbolzen (2, 2') bzw. im Scharnierauge (4) radial nach außen bzw. nach innen keilförmig übersteigenden, steil wieder auf die Zylinderfläche abfallenden Nocken (23, 26) aufweisen.

3. Scharnier nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die aufeinander gleitenden Flächen am Scharnierbolzen (2, 2') und am Scharnierauge (4) auch mit mindestens einem Drehlager (10, 12) mit zylindrischen Lagerflächen versehen ist.

4. Scharnier nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Drehlager in zwei in gegenseitigem Abstand angeordnete Drehlager (10, 12) aufgeteilt ist.

5. Scharnier nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Drehlager (10, 12) zu beiden Seiten des Bereichs (11) der Profilpaarung (14) angeordnet sind.

6. Scharnier nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Büchse (13, 13', 13'') auf den Scharnierbolzen (2, 2') aufgepreßt bzw. in das Scharnierauge (4) eingepreßt ist.

7. Scharnier nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Büchse (13, 13', 13'') auf der Fläche ihres Preßsitzes Kerbverzahnung (15) oder Riffelung aufweist.

8. Scharnier nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Bereiche des Preßsitzes (15) auf der Außenseite der Büchse (13, 13'') und der Bereich (11) der Profile im Innern der Büchse axial gegeneinander versetzt sind.

9. Scharnier nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Bereich (11) des Profils sich nur über einen Teil der Länge der der Büchse (13, 13'') erstreckt und der Außendurchmesser der Büchse in diesem Bereich des Profils vermindert ist.

10. Scharnier nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Büchse (13, 13', 13'') auf den Scharnierbolzen (2, 2') aufgelötet bzw. in das Scharnierauge (4) eingelötet ist.

11. Scharnier nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Büchse (13, 13', 13'') auf dem Scharnierbolzen (2, 2') bzw. im Scharnierauge (4) mittels einer Profilpaarung (19) mit aufeinander abgestimmten, ineinandergreifenden Profilen befestigt ist, die von der reinen Kreisform abweichenden Querschnitt besitzen und durch gegenseitiges Verdrehen in Klemmverbindung bringbar sind.

12. Scharnier nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Profile jeweils mindestens einen, eine gedachte Zylinderfläche (21, 24) auf dem Scharnierbolzen (2, 2') bzw. im Scharnierauge (4) radial nach außen bzw. nach innen keilförmig übersteigenden, steil wieder auf die Zylinderfläche abfallenden Nocken (23, 26) aufweisen.

13. Scharnier nach den Ansprüchen 2 und 11, dadurch gekennzeichnet, daß die zum Befestigen einer Büchse (13, 13', 13'') im Scharnierauge (4) oder auf dem Scharnierbolzen (2, 2') dienende Profilpaarung (19) die gleiche Anzahl Nocken (23, 26) aufweist wie die zum Erzielen der Hemmwirkung dienende Profilpaarung (14) oder ein ganzzahliges Mehrfaches von deren Nockenzahl.