DE4212181C2 - Scharnier mit Arretierung, insbesondere für eine Kraftfahrzeug-Seitentür - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Scharnier mit Arretierung, insbeson­ dere für eine Kraftfahrzeug-Seitentür, mit mit Kurvenbahnen ausgestat­ teten, federbelasteten und gegenüber einem Scharnierzapfen axial beweg­ lichen Arretierungsteilen.

Ein Scharnier mit Arretierung ist beispielsweise in der DE 36 24 649 A1 gezeigt. Die Arretierungsteile werden dabei von einander gegenüberlie­ genden Kronenbuchsen gebildet, die jeweils in die Augen der Scharnier­ teile in der Weise eingepreßt sind, daß sie feste Bestandteile der Scharnierteile bilden. Die Kurvenbahnen, die die Arretierung der Fahr­ zeugtür in einer Zwischenstellung oder in einer maximalen Öffnungsstel­ lung bewirken, werden von stirnseitig an den Kronenbuchsen eingearbei­ teten Einsenkungen bzw. Stegen gebildet. Die Arretierung wird unter Ausnutzung des Türgewichtes dadurch erzielt, daß die Tür sich axial verschiebt, insbesondere absenkt. Dies ist von Nachteil, da in besonde­ rer Weise eine Abstimmung dahingehend erforderlich wird, daß die Axial­ bewegung innerhalb des Schließbereiches in jedem Falle vermieden wird, damit beispielsweise das Zusammenwirken von Dichtungs- und Schloßele­ menten nicht nachteilig beeinflußt wird.

Ein weiterer Nachteil bei dieser Ausnutzung des Türgewichtes ist darin zu sehen, daß die Schwenkkraftwerte (der Schwenkbewegung entgegenwir­ kende Bremsmomente) der Fahrzeugtür aufgrund sich ändernder Randbedin­ gungen, wie beispielsweise unterschiedliche Ausstattung des Türkörpers mit Funktionsteilen, mehr oder weniger gefüllte Ablagefächer, Schwankung der Schwerkraftwirkung infolge einer Fahrzeugneigung usw. nicht kon­ stant gehalten werden können.

Ein in der prinzipiellen Funktionsweise vergleichbares Scharnier mit Arretierung ist der DE 22 35 555 A zu entnehmen. Dort sind die feder­ belastet aneinander anliegenden Arretierungsteile einstückig mit den Scharnierbändern ausgebildet und durch die Stirnseiten der Scharnier­ bänder gebildet. In dieser Offenlegungsschrift ist auf einen weiteren Stand der Technik Bezug genommen, bei dem auf dem über das um den Scharnierzapfen drehbare Scharnierband hinausragenden Teil des Schar­ nierzapfens drehfest, aber längsverschieblich ein Arretierungsteil angeordnet ist, das in Richtung auf die Scharnierbänder federbelastet ist. Bei dieser Konstruktion ergibt sich allerdings eine verhältnismä­ ßig große Bauhöhe für das gesamte Scharnier und weiter bedingt diese Konstruktion auch eine spezielle Ausbildung des Scharnierzapfens.

Ausgehend von diesem Stand der Technik ist es die Aufgabe der Erfin­ dung, ein gattungsgemäßes Scharnier mit Arretierung in der Weise wei­ terzubilden, daß dieses eine kompakte Bauform aufweist, schmutzunemp­ findlich ist und exakt bestimmbare Schwenkkraftwerte aufweist.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die kennzeichnenden Merkmale des Patentan­ spruches 1 gelöst.

Zwar ist bereits aus der französischen Patentschrift FR 1049082 ein Scharnier mit axial beweglichen und mit der Scharnierhälfte drehfest verbundenen Reibschlußelementen sowie mit Federelementen bekannt. Allerdings sind hier keine Arretierungsteile vorhanden, der Hohlraum wird nur durch eine Scharnierhälfte gebildet und die Reibschlußelemente sind nur mit einer Scharnierhälfte drehfest verbunden.

Sind in Weiterbildung der Erfindung die zusammenwirkenden Reibschlußelemente als Lamellenpaket ausgebildet, wie in Patentanspruch 2 angegeben, oder wirken sie im Sinne einer Konuskupplung zusammen, wie dies in Patentanspruch 4 angegeben ist, so werden bereits bei relativ geringen Axialkräften (schwach dimensionierten Tellerfedern) ausreichend Reibkräfte wirksam.

Die Erfindung ist nachstehend anhand von Ausführungsbeispielen erläu­ tert und in der Zeichnung dargestellt.

Diese zeigt in

Fig. 1 eine Seitenansicht einer ersten Ausführungsform in Schnittdar­ stellung unter Verwendung eines Lamellenpaketes,

Fig. 2 eine Draufsicht des Scharniers gemäß Fig. 1 mit Teilansicht gemäß Pfeile II in Fig. 1,

Fig. 3 eine Einzelteildarstellung einer ersten Rastscheibe,

Fig. 4 eine Einzelteildarstellung einer zweiten Rastscheibe und

Fig. 5 eine weitere Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Scharniers in einer Schnittdarstellung.

Wie die Fig. 1 und 2 in ihrer Zusammenschau zeigen, besteht ein erfindungsgemäßes Scharnier aus einer ersten sowie einer zweiten Schar­ nierhälfte 1, 2, die über einen Scharnierzapfen 3 gelenkig miteinander verbunden sind, so daß der Scharnierzapfen 3 die Gelenkachse 4 bildet. Eine bevorzugte Verwendung des Scharniers ist bei der Anbindung von Fahrzeugseitentüren an die Karosserie zu sehen, jedoch sind eine Reihe weiterer Anwendungsfälle denkbar, bei denen es darauf ankommt, die gelenkig miteinander verbundenen Teile in gewissen Zwischen- oder End­ stellungen, also in sogenannten Raststellungen, zu arretieren.

Die erste Scharnierhälfte 1 besteht aus einer Grundplatte 5, an der mittels Schweißverbindung 6 ein Scharnierbügel 7 angesetzt ist. In die Grundplatte 5 sind Druchbrechungen 9 eingearbeitet, über die die Schar­ nierhälfte 1 z. B. mittels Befestigungsschrauben mit der Fahrzeugtür bzw. einem Türpfosten verbindbar ist.

Der Scharnierbügel 7 weist eine erste, der Gewichtsreduzierung dienende Bohrung 10 sowie eine zweite Bohrung 11 auf, die die wesentlichen, nachstehend noch zu beschreibenden Funktionselemente des Scharniers in sich aufnimmt.

Der die zweite Bohrung 11 aufweisende Endabschnitt des Scharnierbügels 7 ist von der zweiten Scharnierhälfte 2 eingefaßt, die eine U-förmige Gestalt aufweist, die sich aus einer Grundplatte 12 und davon abkragen­ den oberen und unteren Stegen 13, 14 ergibt. An geeigneter Stelle ange­ ordnete Druchbrechungen 15 in der Grundplatte 12 dienen auch hier wie­ derum der Aufnahme von z. B. Befestigungschrauben, mit denen die zweite Scharnierhälfte 2 am Türposten bzw. an der Fahrzeugtür angeschlossen werden kann.

Wie insbesondere aus Fig. 1 ersichtlich wird, schließen die Stege 13, 14 der zweiten Scharnierhälfte 2 die Bohrung 11 der ersten Scharnier­ hälfte 1 stirnseitig ab, so daß dadurch ein nach außen abgeschotteter und somit die in ihm enthaltenen Funktionsteile in besonderer Weise schützender Hohlraum gebildet wird.

Der bereits erwähnte Scharnierzapfen 3 hat einen quadratischen Profil­ querschnitt und durchsetzt jeweils einen im oberen und unteren Steg 13, 14 eingebrachten, ebenfalls quadratischen Durchbruch 16, 17 so daß somit der Scharnierzapfen 3 mit der zweiten Scharnierhälfte 2 drehfest verbunden ist. Auf endseitig angeordnete Gewindeabschnitte 18 sind Scheiben 20 und Muttern 21 zur Fixierung des Scharnierzapfens 3 aufge­ setzt.

Innerhalb des durch die Bohrung 11 gebildeten Hohlraumes sind (von oben nach unten) zwei auf den Scharnierzapfen 3 aufgesetzte und einan­ der gegenübergestellte Tellerfedern 22 angeordnet, die sich zum einen am oberen Steg 13 und zum anderen an einer in Fig. 4 als Einzelteil dargestellten, mit einem quadratischen Durchbruch 23 versehenen und somit gegenüber dem Scharnierzapfen 3 axial beweglichen aber drehfest mit ihm verbundenen ersten Arretierungsscheibe 24 ab­ stützt. Dieser gegenübergestellt ist eine weitere Arretierungsscheibe 25, wie sie in Fig. 3 als Einzelteil dargestellt ist, wobei letztere mit einer derart bemessenen zentrischen Bohrung 26 ausgestattet ist, damit keine Mitnahmeverbindung mit dem Scharnierzapfen 3 besteht.

Beide Arretierungsscheiben 24, 25 weisen auf den einander zugewandten Stirnflächen ein Paar bzw. zwei Paar diametral gegenüberliegend ange­ ordnete Nocken 27-29 auf, deren Funktion im einzelnen noch zu erläu­ tern sein wird. Darüberhinaus ist die zweite Arretierungsscheibe 25 auf ihrem Umfang mit zwei ebenfalls einander diametral gegenüberliegenden Auskragungen 30 ausgestattet. Diese Auskragungen 30 reichen in entsprechend geformte Ausnehmungen 31 eines etwa auf der Höhe der zweiten Arretierungscheibe 25 beginnenden und bis zur unteren Stirnfläche der ersten Scharnier­ hälfte 1 reichenden querschnittsreduzierten Bereiches der Bohrung 11 hinein, so daß damit die Arretierungsscheibe 25 gegenüber der besagten ersten Scharnierhälfte 1 axial beweglich aber drehfest mit ihr gekop­ pelt ist.

An die zweite Arretierungsscheibe 25 schließt sich ein Lamellenpaket an, bestehend aus Einzellamellen 32, 33, die entsprechend den Arretie­ rungsscheiben 24, 25 entweder einen quadratischen Durchbruch 38 oder paarweise angeordnete Auskragungen 39 aufweisen und abwechselnd ange­ ordnet sind, so daß somit jede aufeinanderfolgende Lamelle 32, 33 eine Mitnahmeverbindung mit dem Scharnierzapfen 3 und somit mit der zweiten Scharnierhälfte 2 oder mit der ersten Scharnierhälfte 1 aufweist.

Findet nunmehr beim Verschwenken der Fahrzeugtür eine entsprechende Relativbewegung der einander jeweils gegenübergestellten Arretierungs­ scheiben 24, 25 bzw. Lamellen 32, 33 statt, so wirkt der Bewegung ein Bremsmoment entgegen, welches sich insbesondere aus der Anzahl der eingesetzten Lamellen 32, 33, aus der sich aus der Vorspannung der Tel­ lerfedern 22 ergebenden Anpreßkraft, aus dem mittleren Reibungshalbmes­ ser der Lamellen 32, 33 und aus der sich aus der Werkstoffpaarung erge­ benden Reibungszahl ergibt.

Beim weiteren Verschwenken der Fahrzeugtür 1, 2 wird das Nockenpaar 27 der ersten Arretierungsscheibe 24 nacheinander auf die Nockenpaare 28 und 29 der zweiten Arretierungsscheibe 25 auflaufen, was mit einer Axialbewegung dar ersten Arretierungsscheibe 24 entgegen der Federkraft der Tellerfedern 22 einhergeht. Aufgrund der sich daraus ableitenden Reaktionskraft wird die auf die Lamellen 32, 33 wirkende Anpreßkraft erhöht, was mit einer Erhöhung des Bremsmomentes einhergeht. Dessen Anstieg umd maximaler Wert (Raststellung der Fahrzeugtür) ist abhängig von der Steilheit der Nockenflanken, von der Höhe der Nocken und letzt­ lich von den Kennlinien der Tellerfedern 22. Zuordnung und winkelmäßi­ ger Versatz der Nocken 27-29 bestimmten die Raststellungen der Fahr­ zeugtür. Da eine Schwenkbewegung der Fahrzeugtür aus einer Raststellung heraus mit einem Übergang von Haft- in Gleitreibung verbunden ist, tritt hier zusätzlich eine kurzzeitige Erhöhung des Bremsmomentes auf.

In praktischen Versuchen hat sich gezeigt, daß in der in Fig. 1 ge­ zeigten Einbaulage, also in einer Nicht-Raststellung, eine Vorspannung der Tellerfedern 22 entbehrlich ist. Dies ist auch beim Zusammenbau der beiden Scharnierhälften 1, 2 von Vorteil.

Der Zusammenbau der beiden Scharnierhälften 1, 2 kann beispielsweise in der Weise erfolgen, daß Tellerfedern 22, Arretierungsscheiben 24, 25 und Lamellen 32, 33 auf einen als Montagehilfe dienenden Scharnierzapfen mit quadratischem Querschnitt aufgesetzt sind, der eine Länge aufweist, die der Höhe des Scharnierbügels 7 entspricht. Mit den auf diese Weise in die Bohrung 11 des Scharnierbügels 7 eingesetzten Funktionsteilen werden die beiden Scharnierhälften 1, 2 zusammengefügt und so zur Deckung gebracht, daß der eigentliche Scharnierzapfen 3 von einer der Durchbrechungen 16, 17 der zweiten Scharnierhälfte 2 ausgehend einge­ steckt werden kann und dabei den als Montagehilfe dienenden Scharnier­ zapfen herausdrückt. Anschließend wird der Scharnierzapfen 3 durch die Muttern 21 fixiert.

Fig. 5 zeigt eine weitere Ausführungsform der Erfindung. Die zur Aus­ führungsform nach den Fig. 1-4 funktionsgleichen Bauteile sind mit dem gleichen Bezugszeichen versehen, so daß auf die vorstehendes Aus­ führung Bezug genommen werden kann.

Die wesentliche konstruktive Abwandlung besteht darin, daß das Lamel­ lenpaket durch einen axial beweglich aber drehfest (quadratischer Durchbruch 40 entsprechend dem Querschnittsprofil des Scharnierzapfens 3) auf den Scharnierzapfen 3 aufgesteckten Doppelkonus 34 und einen jeder Konusfläche zugeordneten Klemmring 35 ersetzt worden ist. Jeder Klemmring 35 ist mit radialen Auskragungen 36 (entsprechend den Auskra­ gungen 30 der zweiten Arretierungsscheibe 25) ausgestattet, die in die diametral gegenüberliegend angeordneten Ausnehmungen 31 im quer­ schnittsreduzierten Bereich der Bohrung 11 eingreifen, so daß die Klemmringe 35 axial beweglich aber drehfest mit der ersten Scharnier­ hälfte 1 verbunden sind.

Jeder Klemmring 35 weist eine an den Doppelkonus 34 angepaßte konisch geformte Bohrung 37 auf.

Bei der Schwenkbewegung der Fahrzeugtür und der damit einhergehenden Relativbewegung der beiden Scharnierhälften 1, 2 ergibt ein Aufeinander­ laufen der Nocken 27-29 eine bereits aus dem vorhergehenden Ausfüh­ rungsbeispiel bekannte Axialbewegung der Arretierungsscheibe 24, so daß über die weitere Arretierungscheibe 25 unmittelbar eine Axialkraft auf den Klemmring - Doppelkonus - Verbund eingeleitet wird. Der dabei ansteigende Reibschluß zwischen den Klemmringen 35 und der Mantelfläche des Doppelkonus 34 (der bei entsprechender Erhöhung der Anzahl der Klemmringe auch als Mehrfachkonus ausgestaltet sein könnte) erhöht das Bremsmoment, so daß dadurch die besagten Raststellungen der Fahrzeugtür definiert werden.

In Abwandlung der vorbeschriebenen Ausführungsbeispiele wäre denkbar, die durch die Auskragungen 30, 36, Ausnehmungen 31 und Querschnittspro­ filierungen von Scharnierzapfen 3 und Durchbrüchen 16, 17, 23, 38, 40 be­ wirkten Mitnahmeverbindungen durch Formschlußverbindungen gemäß dem Prinzip - Vielzahnwelle/Vielzahnbohrung zu ersetzen.

Claims (9)

1. Scharnier mit Arretierung, insbesondere für eine Kraftfahrzeug-Seitentür, mit mit Kurvenbahnen ausgestatteten, federbelasteten und gegenüber einem Scharnierzapfen axial beweglichen Arretierungsteilen, dadurch gekennzeichnet, daß den Arretierungsteilen (24, 25) gegenüber dem Scharnierzapfen (3) ebenfalls axial bewegliche und mit den Scharnierhälften (1, 2) drehfest verbundene Reibschlußelemente (32, 33); (34, 35) zugeordnet sind, wobei Federelemente (22), Arretierungsteile (24, 25) und Reibschlußelemente (32, 33); (34, 35) innerhalb eines durch die beiden Scharnierhälften (1, 2) gebildeten geschlossenen Hohlraumes (11) angeordnet sind.

2. Scharnier nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Reibschlußelemente eine Anzahl von ein Lamellenpaket bildenden Lamellen (32, 33) sind.

3. Scharnier nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß erste Lamellen (32) mit einem quadratischen Durchbruch (38) zur formschlüssigen Verbindung mit dem in gleicher Profilierung ausgeführten und mit der zweiten Scharnierhälfte (2) formschlüssig verbundenen Scharnierzapfen (3) ausgeführt und daß zweite Lamellen (33) mit diametral gegenüberliegenden, radialen Auskragungen (39) zur formschlüssigen Verbindung mit der ersten Scharnierhälfte (1) ausgestattet sind.

4. Scharnier nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichent, daß die Reibschlußelemente als Doppelkonus (34) und zwei, jeder Konusfläche zugeordnete, Klemmringe (35) ausgeführt sind.

5. Scharnier nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Doppelkonus (34) mit einem quadratischen Durchbruch (40) ausgestattet und auf den mit gleicher Profilierung ausgeführten Scharnierzapfen (3) aufgesteckt ist, der selbst wiederum formschlüssig mit der zweiten Scharnierhälfte (2) verbunden ist, während die Klemmringe (35) jeweils mit einer konisch geformten Bohrung (37) und mit diametral angeordneten, radialen Auskragungen (36) zur formschlüssigen Verbindung mit der ersten Scharnierhälfte (1) ausgestattet sind.

6. Scharnier nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Arretierungsteile als Arretierungsscheiben (24, 25) ausgeführt sind, deren einander zugewandte Stirnflächen mit einem Paar bzw. zwei Paar diametral angeordneten Nocken (27, 28, 29) ausgestattet sind, während die erste Arretierungsscheibe (24) mit einem quadratischen Durchbruch (23) zur formschlüssigen Verbindung mit dem Scharnierzapfen (3) und die zweite Arretierungsscheibe (25) auf ihrem Umfang mit diametral gegenüberliegenden, radialen Auskragungen (30) zur formschlüssigen Verbindung mit der ersten Scharnierhälfte (1) verbunden sind.

7. Scharnier nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Scharnierhälfte (1) im wesentlichen von einem Scharnierbügel (7) gebildet wird, der eine Bohrung (11) aufweist, die in der Weise von oberen und unteren Stegen (13, 14) der U-förmigen zweiten Scharnierhälfte (2) eingefaßt wird, daß der Hohlraum entsteht.

8. Scharnier nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Bohrung (11) der ersten Scharnierhälfte (1) einen etwa auf der Höhe der zweiten Arretierungsscheibe (25) beginnenden und bis zur unteren Stirnfläche der ersten Scharnierhälfte (1) reichenden querschnittsreduzierten und mit radialen Ausnehmungen (31) für die Aufnahme der Auskragungen (30, 36, 39) der Arretierungsteile (25) und Reibschlußelemente (33, 35) ausgestatteten Bereich aufweist, während die Stege (13, 14) der zweiten Scharnierhälfte (2) die Scharnierachse (4) bildende und den Scharnierzapfen (3) aufnehmende quadratische Durchbrüche (16, 17) aufweisen.

9. Scharnier nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Federelemente zwei auf den Scharnierzapfen (3) aufgesetzte und einander gegenübergestellte Tellerfedern (22) sind.