DE60022699T2

DE60022699T2 - Einweg-Scharnierdämpfer

Info

Publication number: DE60022699T2
Application number: DE60022699T
Authority: DE
Inventors: Steven L. Kankakee Bivens
Original assignee: Illinois Tool Works Inc
Current assignee: Illinois Tool Works Inc
Priority date: 1999-04-08
Filing date: 2000-03-23
Publication date: 2006-05-04
Anticipated expiration: 2020-03-24
Also published as: US6085384A; EP1043470A3; EP1043470A2; MXPA00003400A; DE60022699D1; CA2302847C; EP1043470B1; CA2302847A1; JP2000329183A

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG
Gebiet der Erfindung
Diese Erfindung erstreckt sich auf einen Scharnierdämpfer mit Dämpfung in einer Rotationsrichtung. Der Dämpfer beinhaltet ein Gel-gefülltes Gehäuse, in welchem sich ein Rotor dreht, und eine Kupplung, welche an der Abtriebswelle befestigt ist. Der Rotor und die Kupplung liegen aneinander an und weisen eine Reihe von alternierenden flachen Flächen und Rampenflächen auf, um für Eingriff und nachfolgende Dämpfung in einer Drehrichtung der Kupplung, und für Ausrückung oder Auslauf ohne Dämpfung in der anderen Drehrichtung der Kupplung zu sorgen.
Beschreibung des Stands der Technik
Im Stand der Technik sind Rotationsdämpfer oder Scharnierdämpfer bekannt. Eine Zwei-Wege-Dämpfung kann jedoch in solchen Anwendungen wie einem Fahrzeughandschuhfach unerwünscht sein, da auf nicht gewollten Widerstand getroffen wird, wenn die Tür des Handschuhfaches geschlossen wird. Einweg-Rotationsdämpfer wie jene, welche in dem U.S.-Patent Nr. 4,574,423 mit dem Titel „Rotary Damper Having a Clutch Spring and Viscous Fluid", welches Ito et al. am 11. März 1986 verliehen wurde, und in dem U.S.-Patent Nr. 3,118,167 mit dem Titel „Door Checking Appliance", Morris et al. am 21. Januar 1964 verliehen, offenbart sind, haben einer Spiralfeder für die Einweg-Rotationsdämpfungseigenschaften vertraut. Das war darin nicht zufrieden stellend, dass die Kosten hoch waren und die Vorrichtung mechanisch nicht befriedigend war. Zusätzlich wurde, mit der geringen Menge viskosen Fluids, die in dieser Vorrichtung enthalten war, ein reibungsloses Gefühl, so wie es in einer Fahrzeuganwendung, wie zum Beispiel einem Handschuhfach, gewünscht wird, nicht zufrieden stellend erzielt.
ZIELE UND ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Es ist deshalb ein Ziel der Erfindung, einen Scharnierdämpfer mit einer unidirektionalen Rotationsdämpfung zu liefern.
Es ist deshalb ein weiteres Ziel dieser Erfindung, einen Scharnierdämpfer mit einem Empfinden von Reibungsfreiheit (smooth feel) zu liefern.
Es ist deshalb noch ein weiteres Ziel dieser Erfindung, einen Scharnierdämpfer mit verlässlichen mechanischen Eigenschaften zu liefern.
Es ist deshalb ein abschließendes Ziel dieser Erfindung, einen Scharnierdämpfer mit niedrigen Herstellkosten zu liefern.
Diese und andere Ziele werden erreicht durch Bereitstellung eines Scharnierdämpfers mit einem Gehäuse, welches mit Silikon gefüllt ist, in welchem sich ein Rotor dreht. Die Abtriebswelle ist an einer Kupplung befestigt. Der Rotor und die Kupplung liegen aneinander an und beinhalten beide eine Reihe von geformten flachen Flächen und Rampenflächen, um für einen Dreh-Eingriff und nachfolgende Dämpfung in einer Richtung der Rotation zu sorgen. In der entgegen gesetzten Richtung der Rotation der Kupplung und der Abtriebswelle, laufen die Rampenflächen an der Kupplung und dem Rotor übereinander und der Rotor dreht sich nicht. Die Kupplung wird durch eine gewellte Feder (wave spring), welche durch eine Kappe in ihrer Position gehalten wird, gegen den Rotor gedrängt.
Das Gehäuse, der Rotor, die Kupplung und die Kappe können aus geformten Kunststoff hergestellt werden, was die Herstellkosten reduziert.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
Weitere Ziele und Vorteile der Erfindung werden anhand der folgenden Beschreibung und der Ansprüche und anhand der begleitenden Zeichnungen offensichtlich, in welchen:
1 eine Explosionsansicht, teilweise in Durchsicht, des Scharnierdämpfers der gegenwärtigen Erfindung ist,
2 eine Querschnittsansicht entlang der Ebene 2-2 der 1 ist,
3 eine frontale Draufsicht der Kupplung der gegenwärtigen Erfindung ist,
4 eine Querschnittsansicht entlang der Ebene 4-4 der 3 ist,
5 eine frontale Draufsicht des zylindrischen Rotors der gegenwärtigen Erfindung ist,
6 eine geschnittene Draufsicht ist, die den Eingriff des Rotors an der Kupplung zeigt.
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSSFÜHRUNGSFORM
Nun sieht man mit Bezug auf die Zeichnungen im Detail, in welchen sich gleiche Bezugszahlen auf gleiche Elemente über die mehreren Ansichten hinweg beziehen, dass 1 eine Explosionsansicht eines Einweg-Scharnierdämpfers 10 der gegenwärtigen Erfindung ist.
Das Gehäuse 12 ist allgemein zylindrisch und wird von der zylindrischen Wand 14, dem geschlossenen Ende 16 und dem offenen Ende 18 gebildet. Das geschlossene Ende 16 ist an einem zylindrischen Arretierabschnitt (detent stub) 17 befestigt, welcher an einer der Strukturen (nicht gezeigt), für die die Dämpfung gewünscht wird, wie zum Beispiel dem Armaturenbrett eines Automobils (nicht gezeigt), an welchem die Handschuhfachtür (nicht gezeigt) rotationsgedämpft ist, befestigt ist. In gleicher Weise ist die in Längsrichtung ausgerichtete Halterung 20 an der zylindrischen Wand 14 befestigt, um bei der Handhabung oder der Befestigung des Gehäuses 12 zu helfen. Das Innere der zylindrischen Wand 14 kann glatt sein, kann jedoch optional längsgerichtete Nuten 22 beinhalten, um die Dämpfungswirkung des Silikons 24 oder eines anderen gleichartigen viskosen Dämpfungsfluids oder -gels, welches das Gehäuse 12 (siehe 6) füllt, zu erhöhen.
Das offene Ende 18 beinhaltet die aufgeweitete Öffnung 26. Der zylindrische Rotor 34 wird von der zylindrischen Wand 14 des Gehäuses 12 mit einer kleinen Lücke 36 dazwischen (siehe 6) aufgenommen, welche mit Silikon 24 gefüllt ist. Das Äußere des zylindrischen Rotors 34 ist vorzugsweise glatt, kann jedoch optional längsgerichtete Gänge 38 beinhalten, welche zu dem hohlen Inneren des zylindrischen Rotors 34 führen, um die Dämpfungsfunktion des Silikons 24 zu steigern. Das vordere Ende 40 des zylindrischen Rotors 34 beinhaltet einen Teil 42 von leicht reduziertem Durchmesser, um mit der Dichtung 32 in Eingriff gebracht zu werden. Wie in 3 und 4 gezeigt ist, beinhaltet das vordere Ende 40 des zylindrischen Rotors 34 ferner den zentralen Stift 43, um den herum sich flache oder in Längsrichtung ebene Abschnitte 44, 46, 48, 50 im Umlauf mit Rampen- bzw. Schräg- (oder Gefälle-) Abschnitten 45, 47, 49, 51 abwechseln. In der in 3 gezeigten Konfiguration sind die Rampenabschnitte 45, 47, 49, 51 im Gegenuhrzeigersinn nach oben angeschrägt. Folglich sind an der Schnittstelle der flachen und der Gefälleabschnitte 44, 45, der Abschnitte 46, 47, der Abschnitte 48, 49 bzw. der Abschnitte 50, 51, Wände 52, 53, 54, 55 gebildet, welche sich radial erstrecken.
Die Kupplung 56 beinhaltet eine zentrale Öffnung 58, welche den zentralen Stift 43 des zylindrischen Rotors 34 aufnimmt, um eine radiale Ausrichtung der Kupplung 56 und des zylindrischen Rotors 34 aufrecht zu erhalten. In gleicher Weise kann, obwohl nicht gezeigt, das hintere Ende 39 des zylindrischen Rotors 34 eine Struktur zum drehbaren In-Eingriff-Bringen einer Innenfläche des geschlossenen Endes 16 des Gehäuses 12 beinhalten, um die radiale Ausrichtung des zylindrischen Rotors 34 aufrecht zu erhalten. Die Kupplung 56 ist mit der Abtriebswelle 60 integral, welche typischerweise an einer Struktur (nicht gezeigt) befestigt ist, für die eine Rotationsdämpfung gewünscht wird, wie zum Beispiel die Tür eines Fahrzeug handschuhfachs (nicht gezeigt). Wie in 2 gezeigt, kann die Abtriebswelle 60 eine innere Öffnung 61 mit nach innen zeigenden Rastelementen 63 aufweisen, obwohl andere Konfigurationen in Abhängigkeit der Anwendung genutzt werden können, wie Fachleuten offensichtlich wäre. Die vordere Fläche 62 der Kupplung 56 greift an dem vorderen Ende 40 des zylindrischen Rotors 34 ein und beinhaltet, wie in 5 gezeigt, eine gleichartige Struktur flacher oder in Längsrichtung ebener Abschnitte 64, 66, 68, 70, welche sich im Umlauf mit den Rampenabschnitten 65, 67, 69, 71 abwechseln, und sich radial erstreckende Wände 72, 73, 74, 75, welche zwischen den Teilen der Rampenabschnitte 65, 67, 69, 71 und den im Umlaufsinn benachbarten flachen Abschnitten 64, 66, 68, 70 gebildet sind. Mit dieser Konfiguration sind, wenn die Betrachtung aus der Perspektive der Abtriebswelle 60 (von rechts nach links in der in 1 gezeigten Ausrichtung) erfolgt, wenn die Abtriebswelle 60 im Uhrzeigersinn gedreht wird, die sich radial erstreckenden Wände 52, 53, 54, 55 des vorderen Endes 40 des zylindrischen Rotors 34 mit den entsprechenden, sich radial erstreckenden Wänden 72, 73, 74, 75 der vorderen Fläche 62 der Kupplung 56 ausgerichtet, und der zylindrische Rotor 34 wird durch das Silikon 24 oder ein anderes ähnlich viskoses Dämpfungsfluid oder -gel gedreht, wobei Dämpfung erreicht wird. Die Rampenabschnitte 45, 47, 49, 51 des vorderen Endes 40 des zylindrischen Rotors 34 „laufen über" oder gleiten jedoch über die entsprechenden Rampenabschnitte 65, 67, 69, 71 der Fläche 62 der Kupplung 56, wenn die Abtriebswelle 60 im Gegenuhrzeigersinn gedreht wird, wobei der zylindrische Rotor 34 nicht gedreht wird und sich im Wesentlichen keine Dämpfung der Kupplung 56 und der Abtriebswelle 60 ergibt. Eine typische Anwendung für solch eine Konfiguration ist, eine Dämpfung zu erhalten, wenn eine Handschuhfachtür (nicht gezeigt) geöffnet wird, aber keine Dämpfung, wenn die Handschuhfachtür geschlossen wird.
Die Positionen, wo die Kupplung 56 den zylindrischen Rotor 34 in Eingriff bringt, können bestimmt werden, indem man einen Kreis durch die Anzahl der verwendeten Rampenabschnitte teilt. Zum Beispiel werden, für einen Eingriff alle neunzig Grad, vier Rampenabschnitte verwendet, wie hierin offenbart ist.
Die gewellte Feder 80 beinhaltet eine zentrale Öffnung (nicht gezeigt), durch welche hindurch sich die Abtriebswelle 60 erstreckt, so dass die gewellte Feder 80 an der Kupplung 56 anliegt. Die gewellte Feder 80 weist eine unterlegscheibenartige Form auf, beinhaltet jedoch umfangsseitige Welligkeiten oder Wellen, um eine Federwirkung in der Längsrichtung zu liefern.
Die Kappe 82 beinhaltet eine zentrale Öffnung 84, durch welche hindurch sich die Abtriebswelle 60 erstreckt, und einen Umfangsflansch 86, welcher an dem Außenumfang des offenen Endes 18 des Gehäuses 12 befestigt ist. Zusätzlich sichert die Kappe 82 die gewellte Feder 80 in einer vorgespannten Position gegen die die Kupplung 56, wobei die Kupplung 56 gegen das vordere Ende 40 des zylindrischen Rotors 34 vorgespannt wird.
Typischerweise sind das Gehäuse 12, der zylindrische Rotor 34, die Kupplung 56 und die Kappe 82 aus geformten Kunststoff gebildet. Die Dichtung 32 ist typischerweise Gummi und die gewellte Feder 80 ist typischerweise aus Metall.
Um den Einweg-Scharnierdämpfer 10 zu montieren, füllt der Monteur das Gehäuse 12 teilweise mit Silikon 24 oder einem anderen gleichartigen viskosen Dämpfungsfluid oder -gel. Der Monteur setzt dann den zylindrischen Rotor 34 in das Gehäuse 12 und die Dichtung 32 oben an dem Teil 42 von leicht reduziertem Durchmesser des zylindrischen Rotors 34 ein. Die Kupplung 56 wird über dem vorderen Ende 40 des zylindrischen Rotors 34 angeordnet, sodass sich die Rampenabschnitte 65, 67, 69, 71 der Kupplung 56 mit den Rampenabschnitten 45, 47, 49, 51 des zylindrischen Rotors 34 ausrichten. Die gewellte Feder 80 wird um die Abtriebswelle 60 herum angeordnet und die Kappe 82 schnappt in ihrer Position ein oder wird dort angeschweißt.
Um den Einweg-Scharnierdämpfer 10 einzubauen, wird der zylindrische Arretierabschnitt 17 an einem ersten Strukturelement und die Abtriebswelle 60 an einem zweiten Strukturelement befestigt, so dass die gewünschten gerichteten Dämpfungseigenschaften erreicht werden.
Folglich werden die vorgenannten Ziele und Vorteile äußerst effektiv erreicht. Obwohl eine einzelne bevorzugte Ausführungsform der Erfindung offenbart und hierin im Detail beschrieben wurde, gilt es zu verstehen, dass diese Erfindung in keiner Weise dadurch eingeschränkt wird und ihr Schutzumfang durch den der angefügten Ansprüche bestimmt wird.

Claims

Scharnierdämpfer, beinhaltend: ein Gehäuse (12), welches aus einer zylindrischen Wand (14) gebildet ist, einen innerhalb der zylindrischen Wand (14) drehbaren Rotor (34), eine Lücke (36), die zwischen der zylindrischen Wand (14) und dem Rotor (34) gebildet ist, viskoses Fluid innerhalb der Lücke (36); eine Kupplung (56), welche innerhalb der zylindrischen Wand (14) drehbar ist, wobei bei einer ersten Drehrichtung der Kupplung (56) der Rotor (34) als Antwort auf eine Rotation der Kupplung (56) gedreht wird, und wobei in einer zweiten Drehrichtung der Kupplung (56) die Kupplung (56) im Wesentlichen frei von Eingriff mit dem Rotor (34) rotiert, dadurch gekennzeichnet, dass der Rotor (34) ferner erste komplementäre Flächen (44, 45, 46, 47, 48, 49, 50, 51, 52, 53, 54, 55) an einem Ende (40) des Rotors (34) umfasst; die Kupplung (56) zweite komplementäre Flächen (64-75) an einem Ende (62) der Kupplung (56) umfasst; das Ende (40) des Rotors (34) gegen das Ende (62) der Kupplung (56) in axialer Richtung vorgespannt ist, wobei in der ersten Drehrichtung der Kupplung (56) die ersten komplementären Flächen (44-55) mit den zweiten komplementären Flächen (64-75) in Eingriff gelangen, und wobei in der zweiten Drehrichtung der Kupplung (56) die ersten komplementären Flächen (44-75) mit den zweiten komplementären Flächen (64-75) außer Eingriff gebracht werden.
Scharnierdämpfer nach Anspruch 1, ferner beinhaltend eine Abtriebswelle (60), welche sich im Einklang mit der Kupplung (56) dreht.
Scharnierdämpfer nach Anspruch 1 oder 2, ferner beinhaltend eine Feder zum Vorspannen des Endes (40) des Rotors (34) gegen das Ende (62) der Kupplung (56).
Scharnierdämpfer nach mindestens einem der vorangegangenen Ansprüche, wobei die ersten komplementären Flächen (44-55) und die zweiten komplementären Flächen (64-75) Rampenflächen (45, 47, 49, 51; 65, 67, 69, 71) umfassen, welche an einer Seite derselben in sich radial erstreckenden Wänden (52, 53, 54, 55; 72, 73, 74, 75) enden, und wobei die sich radial erstreckenden Wände (52, 53, 54, 55) der ersten komplementären Flächen (44-55) mit den sich radial erstreckenden Wänden (72, 73, 74, 75) der zweiten komplementären Flächen (64-75) in der ersten Rotationsrichtung in Eingriff gelangen.
Scharnierdämpfer nach Anspruch 4, wobei sich die sich radial erstreckenden Wände (52, 53, 54, 55) der ersten komplementären Flächen (44-55) in der zweiten Rotationsrichtung außer Eingriff mit den zweiten komplementären Flächen (64-75) befinden, und die Rampenflächen (45, 47, 49, 51) der ersten komplementären Flächen (44-55) über die Rampenflächen (65, 67, 69, 71) der zweiten komplementären Flächen (64-75) gleiten.
Scharnierdämpfer nach Anspruch 4 oder 5, wobei die Rampenflächen (45, 47, 49, 51; 65, 67, 69, 71) der ersten komplementären Flächen (44-55) und der zweiten komplementären Flächen (64-75) sich im Umlauf mit in Längsrichtung ebenen Flächen (44, 46, 48, 50; 64, 66, 68, 70) abwechseln.
Scharnierdämpfer nach mindestens einem der vorangegangenen Ansprüche, wobei unebene Flächen an der Innenseite der zylindrischen Wände (14) und an der Außenseite des Rotors (34) gebildet sind.
Scharnierdämpfer nach Anspruch 7, wobei die unebenen Flächen längsgerichtete Nuten (22) an der Innenseite der zylindrischen Wänden (14) und längsgerichtete Gänge (38) an der Außenseite des Rotors (34) sind.
Scharnierdämpfer nach mindestens einem der Ansprüche 3 bis 8, wobei die Feder eine gewellte Feder ist (80).
Scharnierdämpfer nach Anspruch 9, wobei sich die Abtriebswelle (60) durch die gewellte Feder (80) erstreckt.
Scharnierdämpfer nach Anspruch 10, wobei eine Kappe (82) an einem Ende (18) des Gehäuses (12) gebildet ist, wobei sich die Abtriebswelle (60) durch die Kappe (82) erstreckt, und die Kappe (82) die gewellte Feder (80) gegen die Kupplung drängt.
Scharnierdämpfer nach mindestens einem der vorangegangenen Ansprüche, wobei das viskose Dämpfungsfluid Silikon (24) ist.