DE602005000691T2

DE602005000691T2 - Türfeststeller für Kraftwagentür

Info

Publication number: DE602005000691T2
Application number: DE602005000691T
Authority: DE
Inventors: Norbert A. Markl
Original assignee: Illinois Tool Works Inc
Current assignee: Illinois Tool Works Inc
Priority date: 2004-02-19
Filing date: 2005-01-17
Publication date: 2007-12-06
Anticipated expiration: 2025-01-18
Also published as: US7059016B2; DE602005000691D1; JP2005232959A; JP4718202B2; CN1727625B; US20050183235A1; ES2284086T3; EP1566507A1; EP1566507B1; CN1727625A

Description

GEBIET DER ERFINDUNG
Die vorliegende Erfindung betrifft Türfeststellvorrichtungen, die eine Tür mit einer vorbestimmten Kraft in mehreren vorbestimmten geöffneten Positionen halten. Insbesondere betrifft die Erfindung eine Vorrichtung zum Feststellen einer Kraftfahrzeugtür, die eine Kraftfahrzeugtür mit einer vorbestimmten Kraft in mehreren vorbestimmten Positionen hält. Bei bevorzugten Ausführungsformen kann die Erfindung eine Tür in einer unendlichen Anzahl von geöffneten Positionen halten.
HINTERGRUND
Die Schrift DE 102 28 435 C1 offenbart eine Türscharnieranordnung, insbesondere für Kraftfahrzeuge. Die herkömmliche Vorrichtung umfasst ein Türscharnierglied, ein der Türsäule zugeordnetes Scharnierglied, eine Festsetzeinheit in einem Gehäuse, eine Druckeinheit in dem Gehäuse, die in ihrer aktivierten Position die Festsetzeinheit in einem gekoppelten Zustand hält und die in ihrer nicht aktivierten Position einen Freigabezustand der Festsetzeinheit bewirkt, und eine Betätigungseinheit. Die Festsetzeinheit enthält ein erstes Bremselement, das mit dem Scharnierzapfen verbunden ist, und ein zweites Bremselement, das starr mit dem Gehäuse verbunden ist, wobei die Bremselemente in einer Eingriffsbeziehung miteinander stehen, wenn sie sich in einem Kopplungszustand der Festsetzeinheit befinden, und voneinander gelöst sind, wenn sie sich im Freigabezustand der Festsetzeinheit befinden.
Es ist wünschenswert, die Bewegung einer Kraftfahrzeugtür in mehreren vorbestimmten geöffneten Position festzustellen, um ein bequemes und sicheres Ein- und Aussteigen der Insassen zu gewährleisten. Eine Kraftfahrzeugtür wird normalerweise gegen Bewegung in mindestens einer geöffneten Position mit einer Kraft oder Widerstandskraft festgestellt, die dazu angemessen ist, Windböen und der Wirkung des Parkens auf einem Gefälle zu widerstehen.
Eine gebräuchliche Form von Kraftfahrzeugtürfeststeller ist eine mechanische Vorrichtung, die Bewegung durch freigebbare Speicherenergie als Reaktion auf Systemkraft widersteht. Diese Vorrichtungen, oftmals zwischen einer Fahrzeugsäule und einer Fahrzeugtür angeordnet, können so konfiguriert sein, dass sie mit dem Türscharnier integral ausgebildet oder getrennte autonome mechanische Anordnungen sind. Energiespeicherung wird im Allgemeinen durch Verwendung einer Federform mit Wendel- und Torsionsanordnungen erreicht, wobei es sich um die beliebtesten Konfigurationen handelt. Die Türfeststellvorrichtung ist so konfiguriert, dass sie beim Öffnen oder Schließen der Tür beim Eintreten in die Feststellpositionen Energie abgibt und sie beim Herausbewegen aus den Feststellpositionen speichert. Ein Verfahren zur Speicherung von Energie im Federsystem erfolgt mittels einer Kurvenanordnung, die sich zusammen mit der Tür bewegt. Diese Kurve kann im Scharnier so arbeiten, dass sie letztendlich ein Drehmoment um die Schwenkachse des Scharniers bildet, oder sie kann linear in einer getrennten Feststellvorrichtung arbeiten, wodurch ein Kraftvektor zum Widerstehen der Türbewegung bei gewählten geöffneten Positionen erzeugt wird.
In der Regel nimmt die Kurvenanordnung die Form einer Rolle an, die einem Kurvenprofil folgt. Durch Federn oder Gummischeiben wird Druck bereitgestellt. Zu häufigen Problemen bei diesen Anordnungen gehören, dass die Federn oder die Gummischeibe Umgebungseinflüssen, einschließlich Feuchtigkeit und Staub, ausgesetzt sind, und das Erfordernis von Wartung, wie zum Beispiel Schmierung, und die Beeinträchtigung des Mechanismus, der die Widerstandskraft bereitstellt (das heißt der Feder oder der Gummischeibe).
Demgemäß besteht Bedarf an einer gegen Umgebungseinflüsse geschützten und vorzeitiges Versagen verringernden Anordnung zum Feststellen einer Kraftfahrzeugtür.
KURZE DARSTELLUNG DER ERFINDUNG
Die vorliegende Erfindung betrifft Türfeststellanordnungen, die eine Tür mit einer vorbestimmten Kraft in mehreren vorbestimmten geöffneten Position halten können. Insbesondere betrifft die Erfindung eine Vorrichtung zum Feststellen einer Kraftfahrzeugtür, die eine Kraftfahrzeugtür mit einer vorbestimmten Kraft in mehreren vorbestimmten geöffneten Positionen halten kann. Bei bevorzugten Ausführungsformen kann die Erfindung eine Tür in einer unendlichen Anzahl von geöffneten Positionen halten.
Die vorliegende Erfindung stellt eine Vorrichtung zum Feststellen der Drehung eines Scharnierzapfens nach dem unabhängigen Anspruch 1 bereit.
Weitere vorteilhafte Merkmale werden in den abhängigen Ansprüchen offenbart.
BESCHREIBUNG DER FIGUREN
1 ist eine auseinander gezogene Ansicht einer Reibvorrichtung zum Feststellen einer Tür.
2 ist eine Querschnittsansicht einer montierten Reibvorrichtung zum Feststellen einer Tür in einer verriegelten Position.
3A-E sind Profilansichten einer Reibvorrichtung zum Feststellen einer Tür.
4A-B sind Querschnittsansichten einer Reibvorrichtung zum Feststellen einer Tür in einer verriegelten und freigegebenen Position.
5A-B sind Ansichten einer Reibvorrichtung zum Feststellen einer Tür innerhalb eines Türscharniers und außerhalb eines Türscharniers.
6 ist eine auseinander gezogene Ansicht einer Reibvorrichtung zum Feststellen einer Tür in unendlichen Positionen.
7 ist eine Querschnittsansicht, die eine montierte Reibvorrichtung zum Feststellen einer Tür in unendlichen Positionen in einer verriegelten Position darstellt.
8A-B sind Teilquerschnitte, die die Reibvorrichtung zum Feststellen einer Tür in unendlichen Positionen in einer verriegelten und einer freigegebenen Position darstellt.
9A-B sind Querschnitte einer Reibvorrichtung zum Feststellen einer Tür in unendlichen Positionen in einer verriegelten und einer freigegebenen Position.
10A-F sind verschiedene Ansichten, die eine Reibvorrichtung zum Feststellen einer Tür in unendlichen Positionen in einer stationären Position (10A und B), Drehung entgegen dem Uhrzeigersinn (10C und D) und Drehung im Uhrzeigersinn (10E und F) darstellen.
11A-C sind verschiedene Ansichten der Beziehung des Kugellagers des Außenkegelflansches mit der Kurvenscheibe.
AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG
Die vorliegende Erfindung stellt Vorrichtungen zum Feststellen einer Tür bereit, die bei den verschiedensten Türen sowie anderen Vorrichtungen, die Scharniere verwenden, wie zum Beispiel Toren, nützlich sind. Bei einigen Ausführungsformen verwenden die Vorrichtungen zum Feststellen einer Tür der vorliegenden Erfindung sich verjüngende Kegel, um eine Widerstandskraft (zum Beispiel Reibung) bereitzustellen. Die sich verjüngenden Kegel, die vorzugsweise aus Metall bestehen, werden im Gebrauch nicht wesentlich beeinträchtigt und behalten ihr Profil und ihre Verriegelungseigenschaften. Bei weiteren bevorzugten Ausführungsformen sind die sich verjüngenden Kegel und der Rest des Feststellmechanismus in einem Gehäuse eingeschlossen, so dass sie vor Umwelteinflüssen, wie zum Beispiel Staub, Kies, Salz und Feuchtigkeit geschützt sind. Bei bevorzugten Ausführungsformen erfordern die Türfeststeller wenig Wartung, wie zum Beispiel Schmierung. Bei einigen Ausführungsformen gestattet die Vorrichtung zum Feststellen einer Tür gemäß der vorliegenden Erfindung, dass eine Tür oder eine andere Vorrichtung, die ein Scharnier verwendet, in eine unendliche Anzahl von Positionen geöffnet werden kann. Bei weiteren bevorzugten Ausführungsformen können die Vorrichtungen zum Feststellen einer Tür an bestehende Scharniermechanismen nachgerüstet werden.
Die 1-11 zeigen verschiedene bevorzugte Ausführungsformen der Vorrichtungen zum Feststellen einer Tür gemäß der vorliegenden Erfindung. Die vorliegende Erfindung ist nicht auf diese besonderen Ausführungsformen beschränkt. Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung werden durch Bezugnahme auf zwei Arten von Vorrichtungen zum Feststellen einer Tür veranschaulicht: 1) eine Reibvorrichtung zum Feststellen einer Tür und 2) eine Vorrichtung zum Feststellen einer Tür in unendlichen Positionen.
Reibvorrichtung zum Feststellen einer Tür
Eine bevorzugte Ausführungsform einer Vorrichtung zum Feststellen einer Tür gemäß der vorliegenden Erfindung wird in den 1-5 dargestellt. Die Reibvorrichtung zum Feststellen einer Tür ist anwendbar zur Verwendung mit Automobilen (zum Beispiel Autotüren, Automotorhauben, Autokofferräumen usw.) und sogar mit irgendeiner beliebigen Vorrichtung, die ein Scharnier verwendet. Die Reibvorrichtung zum Feststellen einer Tür gestattet das Öffnen einer Tür in vorbestimmte Positionen. Die vorliegende Erfindung ist nicht auf irgendeinen bestimmten Mechanismus beschränkt. Ein Verständnis des Mechanismus ist zur Ausübung der vorliegenden Erfindung noch nicht einmal erforderlich. Trotzdem wird in Erwägung gezogen, dass die Funktionsweise der Reibvorrichtung zum Feststellen einer Tür auf dem Prinzip beruht, dass durch Schieben eines sich verjüngenden Kegels auf eine sich verjüngende Hülse (unten ausführlicher beschrieben) große Reibung erreicht wird.
Auf 1 Bezug nehmend, ist die Reibvorrichtung 100 zum Feststellen einer Tür zum Aufnehmen und Zusammenwirken mit einem Scharnierzapfen 110 konfiguriert. Bei einigen Ausführungsformen umfasst die Reibvorrichtung 100 zum Feststellen einer Tür einen ersten und einen zweiten Außenkegel 120 und 220 mit einem ersten und einem zweiten Außenkegelflansch 130 und 240, einen ersten und einen zweiten Innenkegel 140 und 210 mit einem ersten und einem zweiten Innenkegelflansch 180 und 230, eine Feder 150, ein Gehäuse 160 und eine Gehäuseabdeckung 170. Die Komponenten der Reibvorrichtung 100 zum Feststellen einer Tür sind nicht auf eine bestimmte Materialzusammensetzung (zum Beispiel Stahl, Kunststoff, Titan oder eine Mischung davon) beschränkt. Bei bevorzugten Ausführungsformen handelt es sich bei der Materialzusammensetzung der Komponenten der Reibvorrichtung 100 zum Feststellen einer Tür um Zugqualitätsstahl (zum Beispiel SAE 1050 Zugqualitätsstahl). Bei einigen Ausführungsformen sind der erste und der zweite Außenkegel 120 und 220 auf eine gewünschte Härte (zum Beispiel RC-Werte von 45-50 oder RB-Werte zwischen 1 und 100) wärmebehandelt. Bei bevorzugten Ausführungsformen sind der erste und der zweite Außenkegel 120 und 220 auf eine Härte von RC 45-50 oder RB 70 wärmebehandelt. Bei einigen Ausführungsformen sind der erste und der zweite Innenkegel 140 und 210 auf eine gewünschte Härte (zum Beispiel RC-Werte von 45-50 oder RB-Werte zwischen 1 und 100) wärmebehandelt. Bei bevorzugten Ausführungsformen sind der erste und der zweite Innenkegel 140 und 210 auf eine Härte von RC 45-50 oder RB 50 wärmebehandelt.
Noch immer auf 1 Bezug nehmend, umfasst der Scharnierzapfen 110 einen geformten (zum Beispiel einen kreisförmig ausgebildeten, oval ausgebildeten, quadratisch ausgebildeten, rechteckig ausgebildeten, sternförmig ausgebildeten) Antrieb 165 am distalen Ende des Scharnierzapfens 110, der einer ähnlich geformten Öffnung 168 im Ende des ersten Innenkegels 140 (unten ausführlicher beschrieben) entspricht. Bei bevorzugten Ausführungsformen ist der Scharnierzapfen-110-Antrieb quadratisch ausgebildet. Bei einigen bevorzugten Ausführungsformen ist der Scharnierzapfen 110 durch Vernieten auf dem Ende des Scharnierzapfens am ersten Innenkegel 140 befestigt (siehe 2). Bei Montage der Reibvorrichtung 100 zum Feststellen einer Tür wird der Antrieb des Scharnierzapfens 110 zur Bildung eines Kopfs gestaucht, was dazu dient, die Vorrichtung zusammenzuhalten (unten ausführlicher beschrieben).
Noch immer auf 1 Bezug nehmend, verjüngt sich die Form des ersten und des zweiten Außenkegels 120 und 220, mit schmaler werdenden oberen Enden 122 und 222 und breiteren unteren Enden 124 und 224. Die oberen Enden 122 und 222 des ersten und des zweiten Außenkegels 120 und 220 enthalten Öffnungen 175 und 178, durch die der Scharnierzapfen 110 eingeführt werden kann. Der erste und der zweite Außenkegel 120 und 220 weisen weiterhin eine Eingriffsfläche 121 und 221 des ersten und des zweiten Außenkegels auf. Der erste und der zweite Außenkegelflansch 130 und 240 erstrecken sich von den jeweiligen unteren Enden 124 und 224 und von dem ersten und dem zweiten Außenkegel 120 und 220. Der erste und der zweite Außenkegelflansch 130 und 240 können eine beliebige Form aufweisen (zum Beispiel nicht kreisförmig ausgebildet, hexagonal ausgebildet, oval ausgebildet, quadratisch ausgebildet, rechteckig ausgebildet oder sternförmig ausgebildet sein). Bei bevorzugten Ausführungsformen entspricht die Form des ersten und des zweiten Außenkegelflansches 130 und 240 der Form des Gehäuses 160, um ein Drehen des ersten und des zweiten Außenkegels 120 und 220 in dem Gehäuse 160 zu verhindern, während eine Axialbewegung des ersten und des zweiten Außenkegels 120 und 220 gestattet wird (unten ausführlicher beschrieben). Bei einigen bevorzugten Ausführungsformen sind der erste und der zweite Außenkegelflansch 130 und 240 hexagonal ausgebildet.
Noch immer auf 1 Bezug nehmend, verjüngt sich die Form des ersten und des zweiten Innenkegels 140 und 210, mit schmaler werdenden oberen Enden 142 und 212 und breiteren unteren Enden 144 und 214. Die oberen und unteren Enden 142 und 212 weisen Öffnungen 168 und 169 darin auf, um den Scharnierzapfen 110 aufzunehmen. Des Weiteren weisen der erste und der zweite Innenkegel 140 und 210 eine Eingriffsfläche 141 und 211 des ersten und des zweiten Innenkegels auf. Der erste und der zweite Außenkegel 120 und 220 passen auf den ersten bzw. den zweiten Innenkegel 140 und 210, so dass die Eingriffsfläche 141 des ersten Innenkegels die Eingriffsfläche 121 des ersten Außenkegels in Eingriff nimmt und die Eingriffsfläche 211 des zweiten Innenkegels die Eingriffsfläche 221 des zweiten Außenkegels in Eingriff nimmt (unten ausführlicher beschrieben).
Noch immer auf 1 Bezug nehmend, weist das Gehäuse 160 ein geschlossenes unteres Ende 162 und ein offenes oberes Ende 164 auf. Das Gehäuse 160 kann eine beliebige Form annehmen (zum Beispiel nicht kreisförmig ausgebildet, hexagonal ausgebildet, oval ausgebildet, quadratisch ausgebildet, rechteckig ausgebildet, sternförmig ausgebildet sein). Bei bevorzugten Ausführungsformen entspricht die Form des Gehäuses 160 der Form des ersten und des zweiten Außenkegelflansches 130 und 240. Bei besonderen bevorzugten Ausführungsformen ist das Gehäuse 160 hexagonal ausgebildet. Das Gehäuse 160 ist nicht auf eine bestimmte Breite oder Tiefe beschränkt. Bei bevorzugten Ausführungsformen ist die Form des ersten und des zweiten Außenkegelflansches 130 und 240 auf die Form des Gehäuses 160 ausgerichtet, so dass eine Drehung des ersten und des zweiten Außenkegels 120 und 220 im Gehäuse 160 im Wesentlichen verhindert wird, während eine Axialbewegung des ersten und des zweiten Außenkegels 120 und 220 gestattet wird (unten ausführlicher beschrieben).
Noch immer auf 1 Bezug nehmend, ist die Feder 150 nicht auf eine bestimmte Materialzusammensetzung beschränkt. Bei bevorzugten Ausführungsformen handelt es sich bei der Feder 150 um eine Schraubenfeder. Bei Montage der Reibvorrichtung 100 zum Feststellen einer Tür erstreckt sich die Feder 150 um den ersten und den zweiten Außenkegel 120 und 220 herum und berührt die Außenkegelflansche 130 und 240. Somit stellt die Feder 150 eine Kraft zur Vorspannung des ersten und des zweiten Außenkegels 120 und 220 gegen die Innenkegel 140 und 210 bereit (unten ausführlicher beschrieben).
Bei einigen Ausführungsformen weisen der erste und der zweite Außenkegelflansch 130 und 240, wie in 1 gezeigt, Oberseiten 132 und 242 und Unterseiten 134 und 244 auf. Ebenso weisen der erste und der zweite Innenkegel 140 und 210 einen ersten und einen zweiten Innenkegelflansch 180 und 230 mit Oberseiten 182 und 232 und Unterseiten 184 und 234 auf. Bei weiteren Ausführungsformen weisen die Unterseiten 134 und 244 des ersten und des zweiten Außenkegelflansches 130 und 180 mehrer Taschen darin auf, die Außenkegelflanschkugellager 190 enthalten. Bei bevorzugten Ausführungsformen weisen der erste und der zweite Außenkegelflansch 130 und 180 drei Kugellager in jedem jeweiligen Flansch auf. Bei einigen Ausführungsformen weisen die Oberseiten 182 und 232 des ersten und des zweiten Innenkegelflansches 180 und 230 eine Innenkegelflanschkurvenfläche 200 und 215 auf. Bei bevorzugten Ausführungsformen können Kurvenfläche 200 und 215 des ersten und des zweiten Innenkegelflansches mit den Kugellagern 190 der Außenkegelflansche in Eingriff gebracht werden (unten ausführlicher beschrieben).
Bei einigen Ausführungsformen umfassen, wie in 1 gezeigt, die erste 200 und die zweite Kurvenfläche 215 des Innenkegelflansches (nicht in 1 gezeigt, unten unter Bezugnahme auf 3 ausführlicher beschrieben) eine Reihe von Rastvertiefungen 201. Bei bevorzugten Ausführungsformen sind die Rastvertiefungen entlang der Kurvenfläche 200 und 215 des ersten und des zweiten Innenkegelflansches so bemessen, dass sie die Kugellager 190 der ersten Außenkegelflansche aufnehmen können.
Bei bevorzugten Ausführungsformen sind, wie in 1 gezeigt, der erste und der zweite Innenkegel 140 und 210 zwischen einer verriegelten und einer Freigabeposition beweglich. In der verriegelten Position befinden sich die Außenkegelflanschkugellager 190 in den Rastvertiefungen entlang den Kurvenflächen 200 und 210 des ersten und des zweiten Innenkegelflansches, und der erste und der zweite Innenkegel 140 und 210 stehen mit dem jeweiligen ersten und zweiten Außenkegel 120 und 220 in Eingriff. In der Freigabeposition verlassen die Außenkegelflanschkugellager 190 die Rastvertiefungen entlang der Kurvenfläche 200 des ersten Innenkegelflansches, wodurch bewirkt wird, dass der erste und der zweite Innenkegel 140 und 210 aus dem ersten und dem zweiten Außenkegel 120 und 220 ausrücken, wodurch eine leichtgängige Bewegung um den Scharnierzapfen 110 herum gestattet wird (unten ausführlicher beschrieben).
Noch immer auf 1 Bezug nehmend, weist die Gehäuseabdeckung 170 eine mittlere Öffnung darin auf, durch die der Scharnierzapfen 110 eingeführt werden kann. Bei Montage der Reibvorrichtung 100 zum Feststellen einer Tür umschließt die Gehäuseabdeckung 170 das Gehäuse 160 und dient als Führung für das Einführen des Scharnierzapfens 110.
2 zeigt ein Querschnittsprofilbild einer montierten Reibvorrichtung 100 zum Feststellen einer Tür in einer verriegelten Position. Wie gezeigt, stehen der erste und der zweite Innenkegel 140 und 210 über die Eingriffsfläche 141 und 211 des ersten und des zweiten Innenkegels und die Eingriffsfläche 121 und 221 des ersten und des zweiten Außenkegels mit dem ersten bzw. dem zweiten Außenkegel 120 und 220 in Eingriff. Bei bevorzugten Ausführungsformen berührt die Feder 150 den ersten und den zweiten Außenkegelflansch 130 und 240, um den ersten und den zweiten Aunenkegelflansch 130 und 240 gegen den ersten und den zweiten Innenkegelflansch 180 und 230 vorzuspannen. Somit nimmt der erste Innenkegelflansch 180 die Innenfläche 172 der Gehäuseabdeckung in Eingriff und der zweite Innenkegelflansch 230 nimmt die Unterseite 163 des Gehäuses in Eingriff.
Noch immer auf 2 Bezug nehmend, wird der Scharnierzapfen 110 durch die Gehäuseabdeckung 170 eingeführt. Der Antrieb 165 des Scharnierzapfens 110 und der Niet 265 befestigen den ersten und den zweiten Innenkegel 140 und 210 aneinander. Bei einigen Ausführungsformen ist der Antrieb des Scharnierzapfens 110 gestaucht, um einen Kopf an der Grenzfläche des ersten Innenkegels 140 und des zweiten Innenkegels 210 zu bilden.
Noch immer auf 2 Bezug nehmend, befinden sich die Außenkegelflanschkugellager 190 in den Rastvertiefungen 201 entlang der Kurvenfläche 200 und 215 des ersten und des zweiten Innenkegelflansches. Die Positionierung der jeweiligen Kugellager in den jeweiligen Kurvenflächen unterstützt weiterhin die Verriegelung der Reibvorrichtung 100 zum Feststellen einer Tür in einer Reihe von Rastpositionen.
Die 3A-D sind Profilansichten des Innenkegels (anwendbar auf den ersten Außenkegel und den zweiten Außenkegel), eines Kugellagers (anwendbar für die Außenkegelflanschkugellager 190) und der Innenkegelflanschkurvenfläche (anwendbar auf die Kurvenfläche 200 des ersten Innenkegelflansches und die Kurvenfläche des zweiten Innenkegelflansches) in der verriegelten und freigegebenen Position. Der Beschreibung halber wird 3 anhand des ersten Außenkegelflansches 130, des ersten Innenkegelflansches 180, des Außenkegelflanschkugellagers 190, der Rastvertiefungen 201 und der Kurvenfläche 200 des ersten Innenkegelflansches beschrieben.
3A zeigt ein Außenkegelflanschkugellager 190 in einer verriegelten Position in einer Rastvertiefung 201 in der Kurvenfläche 200 des ersten Innenkegelflansches. Das Außenkegelflanschkugellager 190 ist auch in einer Kugellagerkammer 131 im Außenkegelflansch 130 befestigt. Zwischen dem Kugellager 190 des Außenkegelflansches und der Kurvenfläche 200 des ersten Innenkegelflansches befindet sich ein minimaler Spielraum. Diese Position entspricht der (durch den Pfeil bezeichneten) Position 280 in 3E, in der sich das Kugellager 190 ungefähr in der Mitte der Rastvertiefung 201 in der Kurvenfläche 200 befindet. Immer noch auf 3E Bezug nehmend, ist die Rastvertiefung 201 in der Kurvenfläche 200 in Position 280 (der verriegelten Position) am tiefsten und wird in Richtung der Position 283 (einer Freigabeposition) allmählich flacher. Obgleich dies nicht deutlich gezeigt wird, besteht zwischen dem Innenkegelflansch 180 und dem Außenkegelflansch 130 vorzugsweise ein minimaler Spielraum.
3B zeigt ein Kugellager 190 eines ersten Außenkegelflansches in einer anfänglichen freigegebenen Position, wenn sich das Kugellager an der Neigung der Rastvertiefung 201 der Kurvenfläche 200 des ersten Innenkegelflansches nach oben bewegt. Auf 3E Bezug nehmend, entspricht diese Position der Position 281, wie durch den Pfeil bezeichnet. Wie gezeigt, ist der erste Außenkegelflansch 130 aus dem ersten Innenkegelflansch 180 ausgerückt, was zum Ausrücken der Eingriffsflächen des ersten und des zweiten Innenkegels und der Eingriffsflächen des ersten und des zweiten Außenkegels führt. Des Weiteren gestattet das Nachobenbewegen des Kugellagers 190 des Außenkegelflansches entlang der Neigung der Rastvertiefung der Kurvenfläche 200 des ersten Innenkegelflansches ein Drehen des ersten Innenkegels, während der erste Außenkegel in einer festgelegten Position bleibt.
3C zeigt ein Kugellager 190 eines Außenkegelflansches in einer freigegebenen Position am Scheitel (Position 282 in 3E, wie durch den Pfeil bezeichnet) der Rastvertiefung der Kurvenfläche 200 des ersten Innenkegelflansches.
3D zeigt ein Kugellager 190 des ersten Außenkegelflansches in einer verriegelten Position in einer Rastvertiefung 201 entlang der Kurvenfläche 200 des ersten Innenkegelflansches. Wie in 3A gezeigt, befindet sich zwischen dem Kugellager 190 des Außenkegelflansches und der Kurvenfläche 200 des ersten Innenkegelflansches ein minimaler Spielraum. Wie in 3A kann der erste Außenkegelflansch 130 den ersten Innenkegelflansch 180 in Eingriff nehmen. Bei einer nicht gezeigten bevorzugten Anordnung befindet sich jedoch zwischen dem Flansch 130 und dem Flansch 180 ein minimaler Spielraum.
4A und B zeigen Querschnitte einer Reibvorrichtung 100 zum Feststellen einer Tür in der verriegelten und freigegebenen Position. 4A zeigt die Reibvorrichtung 100 zum Feststellen einer Tür in einer verriegelten Position. Wie gezeigt, steht der erste Außenkegel 120 mit dem ersten Innenkegel 140 in Eingriff, und der zweite Außenkegel 220 steht mit dem zweiten Innenkegel 210 in Eingriff. Die jeweiligen Außenkegel sind bezüglich des Gehäuses 160 in ihrer Position fixiert. Der Antrieb 165 des Scharnierzapfens 110 ist an der Grenzfläche der jeweiligen Innenkegel angeordnet, wobei der Niet 265 an der Innenseite des zweiten Innenkegels 210 angeordnet ist. Ein Kugellager 190 des Außenkegelflansches wird in einer verriegelten Position (das heißt Position 280 in 3E) in einer Rastvertiefung 201 entlang der Kurvenfläche 200 des ersten Innenkegelflansches gezeigt. Obgleich dies nicht gezeigt ist, besteht zwischen der Kugel 190 und der Fläche 200 ein minimaler Spielraum. Die Feder 150 umgibt die Außenseite der jeweiligen Außenkegel 120 und 220. Die Feder 150 spannt den ersten und den zweiten Außenkegel 120 und 220 gegen den ersten bzw. den zweiten Innenkegel 140 und 210 vor, so dass sich die Eingriffsflächen 141 und 211 des ersten und des zweiten Innenkegels und die Eingriffsflächen 121 und 221 des ersten und des zweiten Außenkegels berühren. Wenn sich die Vorrichtung in einer verriegelten Position befindet, begrenzt die Reibung zwischen den Eingriffsflächen des Innen- und des Außenkegels eine Drehung um den Scharnierzapfen 110.
4B zeigt die Reibvorrichtung 100 zum Feststellen einer Tür in einer freigegebenen Position. Durch Anlegen einer Kraft, die dazu ausreicht, die durch die Eingriffsflächen des Innen- und des Außenkegels bereitgestellte Reibkraft zu überwinden, wird eine Drehung um den Scharnierzapfen 110 gestattet. Durch Drehung des Scharnierzapfens 110 wird das Kugellager 190 des Außenkegelflansches an der Neigung der Rastvertiefung 201 der Kurvenfläche 200 des ersten Innenkegelflansches nach oben bewegt. Die Bewegung der Kugellager (zum Beispiel des Kugellagers 190 des ersten Außenkegelflansches) aus der Rastvertiefung 201 der Kurvenfläche (zum Beispiel aus der Kurvenfläche 200 des ersten Innenkegelflansches) heraus bewirkt ein Ausrücken der jeweiligen Innenkegel aus den jeweiligen Außenkegeln. Obgleich die jeweiligen Außenkegel im Gehäuse 160 gegen Drehung festgelegt bleiben, können sich die Außenkegel axial bewegen. Durch Ausrücken der jeweiligen Innenkegel aus dem jeweiligen Außenkegeln wird die Reibung zwischen den Eingriffsflächen der Innen- und der Außenkegel wesentlich reduziert, wodurch gestattet wird, das sich die jeweiligen Innenkegel entlang dem Scharnierzapfen 110 leicht drehen.
Bei einigen Ausführungsformen ist, wie in 5A gezeigt, die Reibvorrichtung 100 zum Feststellen einer Tür innerhalb des Türscharniers 270 angeordnet. Bei anderen Ausführungsformen ist, wie in 5B gezeigt, die Reibvorrichtung 100 zum Feststellen einer Tür außerhalb des Türscharniers 270 angeordnet.
Bei bevorzugten Ausführungsformen der Erfindung funktioniert die Reibvorrichtung zum Feststellen einer Tür bei Befestigung an einer Tür oder an einer anderen Vorrichtung (zum Beispiel an einer Autotür oder an einem Tor) wie folgt. In einer geschlossenen Position (zum Beispiel wenn die Tür geschlossen ist) befinden sich die Außenflanschkugellager in den Rastvertiefungen entlang der Innenkegelflanschkurvenfläche. Die Außenkegel nehmen das Gehäuse in Eingriff, um die Außenkegel bezüglich des Gehäuses festzulegen und eine Drehung der Außenkegel zu verhindern. Die Feder spannt die Außenkegel gegen die zugehörigen Innenkegel vor, wodurch die zum Halten der Tür in einer vorbestimmten Position (das heißt in einer durch die Rastvertiefungen in der Kurvenfläche bestimmten Position) erforderliche Reibung bereitgestellt wird. Zum Freigeben der Tür aus der verriegelten Position muss eine Kraft bereitgestellt werden, die die durch die Innenkegel, Außenkegel und die Feder bereitgestellte Haltekraft überwindet. Wenn der Scharnierzapfen gedreht wird, drehen sich die Innenkegel und drücken dadurch die Außenkegelflanschkugellager aus den Rastvertiefungen heraus und an der Neigung entlang den Innenkegelflanschkurvenflächen nach oben, wodurch wiederum bewirkt wird, dass die Außenreibkegel aus den Innenkegeln ausrücken. Obgleich sich die Außenkegel nicht drehen, bewegen sich die Außenkegel in einer Axialrichtung, um die Trennung der Kegel zu gestatten, wodurch gestattet wird, dass sich die Tür mit geringer Kraft bewegt. Wenn sich die Tür bewegt und eine nächste Arretierstellung (entsprechend den Rastvertiefungen) erreicht, drücken die Federn die Außenkegel derart, dass die Außenkegelflanschkugellager in der nächsten zugehörigen Rastvertiefung entlang der Innenkegelflanschkurvenfläche zur Anlage kommen.
Die Reibvorrichtung zum Feststellen einer Tür ist nicht allein zur Verwendung in herkömmlichen Türscharnieren beschränkt. Bei bevorzugten Ausführungsformen kann die Reibvorrichtung zum Feststellen einer Tür gemäß der vorliegenden Erfindung mit Autotüren, Autokofferraumdeckeln, Automotorhaubendeckeln und Autohecktüren verwendet werden.
Reibvorrichtung zum Feststellen einer Tür in unendlichen Positionen
Die Reibvorrichtung zum Feststellen einer Tür in unendlichen Positionen ist auch für Automobilanwendungen nützlich (zum Beispiel Autotüren, Automotorhauben, Autokofferräume usw.) sowie für praktisch jede beliebige Vorrichtung, die ein Scharnier einsetzt (zum Beispiel Tore). Die Reibvorrichtung zum Feststellen einer Tür in unendlichen Positionen bietet zahlreiche Verbesserungen gegenüber dem Stand der Technik. Erstens gestattet die Reibvorrichtung zum Feststellen einer Tür in unendlichen Positionen der vorliegenden Erfindung bei bevorzugten Ausführungsformen, dass eine Tür zum Einsteigen oder zum Aussteigen einer Person in eine unendliche Anzahl von Positionen geöffnet wird. Somit hängt die Reibvorrichtung zum Feststellen einer Tür in unendlichen Positionen nicht von vorbestimmten Arretierpositionen ab, sondern ist stufenlos verstellbar. Zweitens kann die Reibvorrichtung zum Feststellen einer Tür in unendlichen Positionen gemäß der vorliegenden Erfindung bei bevorzugten Ausführungsformen entweder in ein Türscharnier montiert und ein integraler Teil der Anordnung sein oder außerhalb eines Türscharniers montiert und ein externer Teil der Anordnung sein. Drittens wird die Reibvorrichtung zum Feststellen einer Tür in unendlichen Positionen gemäß der vorliegenden Erfindung vollständig von einem Gehäuse eingeschlossen, wodurch das Eindringen von Kies oder Feuchtigkeit in die Vorrichtung und eine Funktionsstörung vermieden werden.
Auf 6 Bezug nehmend, ist die Reibvorrichtung 600 zum Feststellen einer Tür in unendlichen Positionen vorzugsweise zum Aufnehmen und Zusammenwirken mit einem Scharnierzapfen 610 konfiguriert. Bei einigen Ausführungsformen umfasst die Vorrichtung 600 einen Außenkegel 620 mit einem Außenkegelflansch 630, einen Innenkegel 640 mit einem Innenkegelflansch 680, eine Feder 650, ein Gehäuse 660, eine Gehäuseabdeckung 670, eine Kurvenscheibe 672, eine Reibscheibe 674 und eine Reibunterlegscheibe 676. Die Komponenten der Vorrichtung 600 sind nicht auf eine bestimmte Materialzusammensetzung (zum Beispiel Stahl, Titan oder eine Mischung davon) beschränkt. Bei bevorzugten Ausführungsformen handelt es sich bei der Materialzusammensetzung der Komponenten der Vorrichtung 600 um Zugqualitätsstahl (zum Beispiel SAE 1050 Zugqualitätsstahl), wenn nicht anders angegeben. Der Außenkegel 620 kann auf eine gewünschte Härte (zum Beispiel RC-Werte von 45-50 oder RB-Werte zwischen 1 und 100) wärmebehandelt sein. Bei bevorzugten Ausführungsformen ist der Außenkegel 620 auf eine Härte von RC 45-50 oder RB 70 wärmebehandelt. Bei bevorzugten Ausführungsformen ist der Innenkegel 640 aus SAE 1050 Zugqualitätsstahl. Der Innenkegel 640 kann auf eine gewünschte Härte (zum Beispiel RC-Werte von 45-50 oder RB-Werte zwischen 1 und 100) wärmebehandelt sein. Bei bevorzugten Ausführungsformen ist der Innenkegel 640 auf eine Härte von RC 45-50 oder RB 50 wärmebehandelt.
Auf 6 Bezug nehmend, verjüngt sich die Form des Außenkegels 620, mit einem schmaler werdenden oberen Ende 621 und einem breiteren unteren Ende 622. Das obere Ende 621 enthält darin eine Öffnung 625 zur Aufnahme des Scharnierzapfens 610. Des Weiteren weist der Außenkegel 620 eine Außenkegeleingriffsfläche 626 auf. Der Außenkegel 620 passt auf den Innenkegel 640 (unten ausführlicher besprochen). Bei einigen Ausführungsformen verjüngt sich die Form des Innenkegels 640, mit einem schmaler werdenden oberen Ende 641 und einem breiteren unteren Ende 642. Das obere Ende 641 weist eine Öffnung 644 darin auf, die zur Aufnahme des Scharnierzapfens 610 geformt ist. Bei bevorzugten Ausführungsformen entspricht die Öffnung 644 der Form des Scharnierzapfenantriebs 613. Bei einigen bevorzugten Ausführungsformen ist die Öffnung 644 quadratisch ausgebildet. Der Innenkegel 640 weist eine Innenkegeleingriffsfläche 645 auf. Der Außenkegel 620 passt auf den Innenkegel 640, so dass sich die Eingriffsflächen 626 und 645 des Innen- und des Außenkegels berühren (unten ausführlicher beschrieben). Bei einigen Ausführungsformen weist, wie in 6 gezeigt, der Innenkegel 640 einen Innenkegelflansch 680 mit einer Ober- und einer Unterseite 681 und 682 auf. Bei bevorzugten Ausführungsformen kann die Oberseite 681 des Innenkegelflansches 680 mit der Reibscheibe 674 in Eingriff gebracht werden (unten ausführlicher beschrieben).
Noch immer auf 6 Bezug nehmend, erstreckt sich der Außenkegelflansch 630 von dem unteren Ende 622 des Außenkegels 620. Der Außenkegelflansch 630 ist nicht auf irgendeine besondere Form beschränkt, sondern er kann die verschiedensten Formen annehmen (zum Beispiel nicht kreisförmig ausgebildet, hexagonal ausgebildet, oval ausgebildet, quadratisch ausgebildet, rechteckig ausgebildet, sternförmig ausgebildet sein). Bei bevorzugten Ausführungsformen entspricht die Form des Außenkegelflansches 630 der Form des Gehäuses 660, um ein Drehen des Außenkegels 620 in dem Gehäuse 660 zu verhindern. Bei einigen bevorzugten Ausführungsformen ist der Außenkegelflansch 630 hexagonal ausgebildet. Bei einigen Ausführungsformen weist der Außenkegelflansch 630, wie in 6 gezeigt, eine Ober- und eine Unterseite 631 und 632 auf. Die Unterseite des Außenkegelflansches 630 weist darin mehrere Taschen auf, die zur Aufnahme von Kugellagern 690 bemessen sind. Bei einigen Ausführungsformen weist der Außenkegelflansch 630, wie in 6 gezeigt, mindestens eine Außenkegelflanschaussparung 700 darin auf. Bei weiteren Ausführungsformen umfasst die Oberseite der Kurvenscheibe 672 mindestens ein sich von der Kurvenscheibe 672 nach oben erstreckendes Verriegelungsglied 710. Bei bevorzugten Ausführungsformen sind die Außenkegelflanschaussparungen 700 so bemessen, dass sie eine Bewegung des sich von der Kurvenscheibe nach oben erstreckenden Verriegelungsglieds in den Aussparungen und somit der Kurvenscheibe 672 zwischen der Verriegelungs- und der Freigabeposition gestatten (unten ausführlicher beschrieben).
Noch immer auf 6 Bezug nehmend, ist das Gehäuse 660 so geformt, dass es der Form des Außenkegelflansches 630 wie oben beschrieben entspricht. Demgemäß kann das Gehäuse irgendeine beliebige Form aufweisen (zum Beispiel nicht kreisförmig ausgebildet, hexagonal ausgebildet, oval ausgebildet, quadratisch ausgebildet, rechteckig ausgebildet oder sternförmig ausgebildet sein). Bei bevorzugten Ausführungsformen ist das Gehäuse 660 hexagonal ausgebildet. Noch immer auf 6 Bezug nehmend, erstreckt sich die Feder 650 um den Außenkegel 620 herum und spannt dadurch den Außenkegel 620 gegen den Innenkegel 640 vor, wenn sich die Vorrichtung in einer verriegelten Position befindet.
Noch immer auf 6 Bezug nehmend, weist die Kurvenscheibe 672 eine Ober- und eine Unterseite 675 und 692 auf. Bei bevorzugten Ausführungsformen berührt die Oberseite 675 der Kurvenscheibe 672 die Unterseite des Außenkegelflansches 640 (unten ausführlicher beschrieben). Bei einigen Ausführungsformen umfasst die Kurvenscheibe 672 weiterhin mehrere Vertiefungen 698. Bei bevorzugten Ausführungsformen sind die Vertiefungen 698 entlang der Kurvenscheibe 672 beabstandet, um der Positionierung der Kugellager 690 zu entsprechen.
Noch immer auf 6 Bezug nehmend, weist die Reibscheibe 674 eine Ober- und eine Unterseite 677 und 678 auf. Vorzugsweise stellen die Ober- und die Unterseite 677 und 678 der Reibscheibe 674 einen gewünschten Reibungskoeffizienten zwischen dem Innenkegelflansch 680 und der Kurvenscheibe 672 bereit. Bei bevorzugten Ausführungsformen kann die Unterseite 678 der Reibscheibe 674 mit der Oberseite 681 des Innenkegelflansches 680 in Eingriff gebracht werden. In der verriegelten Position befinden sich die Kugellager 690 des Außenkegelflansches in den Rastvertiefungen der Kurvenscheibe, und der Außenkegel 620 und der Innenkegel 640 stehen in Eingriff (unten ausführlicher beschrieben). In der Freigabeposition bewirkt die Reibscheibe 674 bei Drehung des Innenkegels 640, dass sich die Kurvenscheibe 672 dreht, so dass die Kugellager 690 des Außenkegelflansches bewirken, dass der Außenkegel 620 aus dem Innenkegel 640 ausrückt, so dass der Scharnierzapfen 610 schwenkt, wobei eine Drehung der Kurvenscheibe 672 durch den Eingriff des sich von der Kurvenscheibe nach oben erstreckenden Verriegelungsglieds 710 mit dem Außenkegelflansch 630 begrenzt wird (unten ausführlicher beschrieben).
Noch immer auf 6 Bezug nehmend, weist die Gehäuseabdeckung 670 eine mittlere Öffnung 671 darin auf, durch die der Scharnierzapfen 610 eingeführt werden kann. Bei Montage der Reibvorrichtung 600 zum Feststellen einer Tür in unendlichen Positionen umgibt die Gehäuseabdeckung 670 das Gehäuse 660 und dient als Führung zum Einführen des Scharnierzapfens 610.
7 zeigt einen Querschnitt einer montierten Reibvorrichtung 600 zum Feststellen einer Tür in unendlichen Positionen in einer verriegelten Position. Wie zu sehen, umfasst der Scharnierzapfen 610 einen geformten (zum Beispiel nicht kreisförmig ausgebildeten, hexagonal ausgebildeten, oval ausgebildeten, quadratisch ausgebildeten, rechteckig ausgebildeten, sternförmig ausgebildeten) Antrieb 613, der mit dem Innenkegel 640 zusammenwirkt (unten ausführlicher beschrieben). Bei bevorzugten Ausführungsformen ist der Antrieb 613 des Scharnierzapfens quadratisch ausgebildet. Bei einigen Ausführungsformen ist der Antrieb 613 des Scharnierzapfens 610 gestaucht, um einen Kopf zu bilden, der den Scharnierzapfen 610 am Innenkegel 640 befestigt.
Die Gehäuseabdeckung 670 umgibt das Gehäuse 660 und dient als Führung zum Einführen des Scharnierzapfens 610. Die Oberseite der Unterlegscheibe 676 kann mit der Gehäuseabdeckung 670 in Eingriff gebracht werden, und die Unterseite der Unterlegscheibe 676 kann mit der Oberseite des Innenkegels 640 in Eingriff gebracht werden.
Noch immer Auf 7 Bezug nehmend, steht der Innenkegel 640 mit dem Außenkegel 620 in Eingriff, so dass die Eingriffsflächen des Innen- und des Außenkegels einander berühren. Die Feder 650 steht mit der Gehäuseabdeckung 670 und dem Außenkegelflansch 630 in Eingriff, um den Außenkegel 620, die Kurvenscheibe 672, die Reibscheibe 674 und den Innenkegel 640 gegeneinander und das Gehäuse 660 vorzuspannen. Bei bevorzugten Ausführungsformen ist die Oberseite der Kurvenscheibe 672 gegen die Unterseite des Außenkegelflansches 640 und die Oberseite der Reibscheibe 674 vorgespannt. Zwei Außenkegelflanschkugellager 690 werden in den Vertiefungen in der Kurvenscheibe 672 positioniert gezeigt, und die Oberseite des Innenkegelflansches 680 ist gegen die Unterseite der Reibscheibe 674 vorgespannt. Die sich von der Kurvenscheibe nach oben erstreckenden Verriegelungsglieder 710 sind in den Aussparungen 700 des Außenkegelflansches angeordnet.
Die 8A und B zeigen Teilquerschnitte des Innenkegelflansches 680, der Reibscheibe 674, der Kurvenscheibe 672, der Außenkegelflanschaussparungen 700, des sich von der Kurvenscheibe nach oben erstreckenden Verriegelungsglieds 710, der Außenkegelflanschkugellager 690 und des Außenkegelflansches 630 in verriegelter und Freigabeposition.
8A zeigt eine Vorrichtung in einer verriegelten Position. Das Kugellager 690 des Außenkegelflansches ist in einer Vertiefung 698 entlang der Kurvenscheibe 672 angeordnet. Wie im Querschnitt zu sehen, weist die Vertiefung 698 einen tiefen mittleren Teil auf und wird in jeder Richtung allmählich flacher. Wie gezeigt, steht die Unterseite des Außenkegels 620 mit der Oberseite der Kurvenscheibe 672 in Eingriff. Das sich von der Kurvenscheibe nach oben erstreckende Verriegelungsglied 710 wird in der Aussparung 700 des Außenkegelflansches gezeigt. Die Unterseite der Kurvenscheibe 672 steht mit der Oberseite der Reibscheibe 674 in Eingriff, und die Unterseite der Reibscheibe 674 steht mit der Oberseite des Innenkegelflansches 680 in Eingriff.
8B zeigt eine Vorrichtung 600 in Freigabeposition. Das Kugellager 690 des Außenkegelflansches bewegt sich in der Darstellung an der geneigten Fläche 694 der Vertiefung 698 entlang der Kurvenscheibe 672 nach oben. Die Bewegung des Kugellagers 690 bewirkt das Ausrücken des Außenkegelflansches 630 aus der Kurvenscheibe 672.
Die 9A und B zeigen Querschnitte einer Reibvorrichtung 600 zum Feststellen einer Tür in unendlichen Positionen in verriegelter und Freigabeposition. 9A zeigt die Vorrichtung 600 in einer verriegelten Position. Wie gezeigt, steht der Innenkegel 640 mit dem Außenkegel 620 in Eingriff, wobei sich die Innen- und Außenkegeleingriffsflächen 645 und 626 berühren. Der Innenkegelflansch 680 berührt das Gehäuse 660. Die Oberseite der Kurvenscheibe 672 steht mit der Unterseite des Außenkegelflansches 640 und der Oberseite der Reibscheibe 674 in Eingriff. Das Kugellager 690 des Außenkegelflansches ist in einer Vertiefung in der Kurvenscheibe 672 positioniert. Die Oberseite des Innenkegelflansches 680 steht mit der Unterseite der Reibscheibe 674 in Eingriff. Die Unterseite der Reibscheibe 674 steht mit der Oberseite des Innenkegelflansches 680 in Eingriff. Das sich von der Kurvenscheibe nach oben erstreckende Verriegelungsglied 710 erstreckt sich durch die Außenkegelflanschaussparung 700.
9B zeigt die Vorrichtung 600 in einer Freigabeposition. Durch Drehung des Scharnierzapfens 610 wird das Außenkegelflanschkugellager 650 entlang der Neigung der Vertiefung in der Kurvenscheibe 672 nach oben bewegt. Die Bewegung des Außenkegelflanschkugellagers 650 aus der Vertiefung in der Kurvenscheibe 672 heraus bewirkt ein Ausrücken des Innenkegels 640 aus dem Außenkegel 620. Der Außenkegel 620 bleibt gegen Drehung gegen das Gehäuse 660 festgelegt, während es sich frei axial bewegen kann.
Die 10A-F zeigen schematische und Teilquerschnittsansichten, die das Zusammenwirken der sich von der Kurvenscheibe nach oben erstreckenden Verriegelungsglieder mit dem Außenkegelaussparungen veranschaulichen. Die 10A und 10B zeigen die Vorrichtung 600 in einer verriegelten Position. Auf 10B Bezug nehmend, sind die Kugellager 690 in den Kurvenscheibenvertiefungen 698 positioniert, so dass der obere Kegelflansch 630 mit der Kurvenscheibe 672 in Eingriff steht. Auf die 10A und 10B Bezug nehmend, weist jede Außenkegelflanschaussparung 700 eine erste und eine zweite Innenfläche 701 und 702 auf. In einer verriegelten Position ist das sich von der Kurvenscheibe nach oben erstreckende Glied 710 zwischen der ersten und der zweiten Innenaussparungsfläche 701 und 702 angeordnet. Wie zu sehen, ist das sich nach oben erstreckende Glied 710 so bemessen, dass es zwischen der ersten und der zweiten Innenaussparungsfläche 701 und 702 einen Spielraum bereitstellt. Dieser Spielraum gestattet eine begrenzte Drehung der Kurvenscheibe.
Die 10C und 10D zeigen die Vorrichtung in der Freigabeposition nach einer Bewegung entgegen dem Uhrzeigersinn um den Scharnierzapfen 610 herum. Auf 10D Bezug nehmend, haben die Kugellager 690 die Vertiefungen in der Kurvenscheibe 672 verlassen und bewirken so ein Ausrücken der Unterseite des Außenkegelflansches aus der Oberseite der Kurvenscheibe 672. Das sich von der Kurvenscheibe nach oben erstreckende Glied kann sich zwischen der ersten und der zweiten Innenfläche 701 und 702 frei bewegen, so dass die Kurvenscheibe 672 einen begrenzten Drehfreiheitsgrad aufweist. Bei einer Drehung entgegen dem Uhrzeigersinn wir die Drehung der Kurvenscheibe 672 durch Eingriff des sich von der Kurvenscheibe nach oben erstreckenden Glieds 710 mit der zweiten Innenaussparungsfläche 702 der Außenkegelflanschaussparung 700 gehemmt.
Die 10E und 10F zeigen die Vorrichtung in einer Freigabeposition nach der Drehung im Uhrzeigersinn um den Scharnierzapfen 610. Auf 10E Bezug nehmend, haben die Kugellager 690 die Vertiefungen in der Kurvenscheibe 672 verlassen, wodurch bewirkt wird, dass die Unterseite des Außenkegelflansches aus der Oberseite der Kurvenscheibe 672 ausrückt. Bei einer Drehung im Uhrzeigersinn wird die Drehung der Kurvenscheibe 672 durch Eingriff des sich von der Kurvenscheibe nach oben erstreckenden Glieds 710 mit der ersten Innenaussparungsfläche 701 der Außenkegelflanschaussparung 700 gehemmt.
Die 11A-C zeigen verschiedene Ansichten der Beziehung zwischen dem Kugellager 690 des Außenkegelflansches und einer Vertiefung 698 entlang der Kurvenscheibe 672. 11A zeigt ein Querschnittsprofil der Kurvenanordnung der Vorrichtung 600 in verriegelter und Freigabeposition. In der verriegelten Position befindet sich das Kugellager 690 im tiefsten Teil der Vertiefung 698, und der Außenkegelflansch 630 und die Kurvenscheibe 672 stehen in Eingriff. In der Freigabeposition hat sich das Kugellager 690 an der Neigung 694 nach oben bewegt, wodurch ein Ausrücken des Außenkegelflansches 630 aus der Kurvenscheibe 672 bewirkt wird. Die maximale Bewegung des Kugellagers 690 wird durch den Pfeil 800 gezeigt, und der maximale Hub durch Bewegung des Kugellagers 690 wird durch Pfeil 805 gezeigt.
11B zeigt eine schematische Übersicht der Kurvenanordnung der Vorrichtung 600 und insbesondere das Zusammenwirken des Kugellagers 690 mit einer Vertiefung 698 in der Kurvenscheibe 672. Wie zu sehen, bewegt sich das Kugellager 690 an einer Neigung zwischen einer verriegelten Position in der Mitte der Vertiefung 698 und einer Freigabeposition am schmalen, flachen Ende der Vertiefung 698 nach oben.
11C zeigt ein Schema der am Betrieb der Kurvenanordnung beteiligten Kräfte. F₁ ist die Kraft der Feder, F₂ ist die Kraft zum Bewegen des Kugellagers an der Neigung α nach oben und μ ist der zum Entgegenwirken von F₁ und F₂ erforderliche Reibungskoeffizient.
Wenn sich die Vorrichtung in einer verriegelten Position befindet, stehen der Innenkegel und der Außenkegel allgemein in dem Gehäuse vollständig in Eingriff und stellen maximale Reibung gegen Bewegung bereit; die Kugellager des Außenkegelflansches sind in den Vertiefungen in der Kurvenscheibe angeordnet, die Reibscheibe steht mit dem Innenkegelflansch und der Kurvenscheibe in Eingriff, die sich von der Kurvenscheibe nach oben erstreckenden Verriegelungsglieder sind in den Außenkegelflanschaussparungen zentriert und die Feder stellt einen konstanten Druck auf die Reibscheibe und den Innen- und Außenkegel bereit. Wenn sich der Scharnierzapfen zu drehen beginnt, dreht sich die Kurvenscheibe, so dass sich die Kugellager des Außenkegelflansches an der Neigung der Vertiefungen in der Kurvenscheibe nach oben bewegen, wodurch ein Ausrücken des Außenkegels aus dem Innenkegel und das Lösen der Reibung zwischen den Kegeln bewirkt wird. Die Drehung der Kurvenscheibe wird durch Eingriff der sich von der Kurvenscheibe nach oben erstreckenden Verriegelungsglieder mit den Innenflächen des Außenkegelflansches begrenzt. Obgleich die Drehung der Kurvenscheibe dadurch gehemmt wird, kann sich der Innenkegel weiterhin frei drehen. Eine anschließende Drehung des Innenkegels erfordert eine ausreichende Kraft, um die Reibung zwischen dem Innenkegelflansch, der Reibscheibe und der Kurvenscheibe zu überwinden, was dazu führt, dass sich die Tür steif oder schwergängig anfühlt. Wenn der Innenkegel aufhört, sich zu drehen, rollen die Kugellager des Außenkegelflansches an die tiefste Stelle der Rastvertiefung entlang der Kurvenscheibe zurück, wodurch der Außenkegel wieder auf den Innenkegel abgesenkt und somit der Innen- und Außenkegel wieder verriegelt werden.
Obgleich die Erfindung in Verbindung mit bestimmten bevorzugten Ausführungsformen davon beschrieben worden ist, versteht sich, dass die beanspruchte Erfindung nicht unzulässig auf solche bestimmten Ausführungsformen beschränkt werden sollte. Es sind sogar verschiedene Modifikationen der beschriebenen Weisen zur Durchführung der Erfindung, die für den Fachmann auf dem relevanten Gebiet auf der Hand liegen, im Schutzbereich der folgenden Ansprüche möglich.

Claims

Vorrichtung (100; 600) zum Feststellen der Drehung eines Scharnierzapfens (110; 610), die Folgendes umfasst: – einen ersten Außenkegel (120; 620); – einen im ersten Außenkegel (120; 620) angeordneten ersten Innenkegel (140; 640), der gegen den Außenkegel (120; 620) vorgespannt ist, so dass der erste Innen- und der erste Außenkegel (140, 120; 640; 620) miteinander in Eingriff stehen, wobei der erste Innenkegel (140; 640) darin eine Öffnung (168; 644) zur Aufnahme eines Scharnierzapfens (110; 610) aufweist, so dass sich bei Drehung des Scharnierzapfens (110; 610) der erste Innenkegel (140; 640) in dem ersten Außenkegel (120; 620) dreht; und – ein Gehäuse (160; 660), wobei der erste Außenkegel (120; 620) in dem Gehäuse (160; 660) angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Außenkegel (120; 620) einen ersten Außenkegelflansch (130; 630) umfasst, wobei der erste Außenkegelflansch (130; 630) eine Ober- und eine Unterseite (132, 134; 631, 632) aufweist, wobei die Unterseite (134; 632) des ersten Außenkegelflansches darin mindestens drei Kugellager (190; 690) aufweist und wobei der erste Außenkegelflansch (130; 630) das Gehäuse (160; 660) in Eingriff nimmt, um eine Drehung des ersten Außenkegels (120; 620) in dem Gehäuse (160; 660) im Wesentlichen zu verhindern, und dass der erste Innenkegel (140; 640) einen Flansch (180, 680) mit einer Ober- und einer Unterseite (182; 184; 681, 682) aufweist, wobei die Oberseite (182; 681) des ersten Innenkegels eine Kurvenfläche (200; 672) aufweist, die mit den Kugellagern (190; 690) in Eingriff gebracht werden kann.
Vorrichtung (100; 600) nach Anspruch 1, bei der die Kurvenfläche (200; 672) darin eine Reihe von Vertiefungen (201; 698) aufweist, so dass der Innenkegel (140; 640) zwischen einer verriegelten Stellung, in der die Kugellager (190; 690) in den Vertiefungen (201; 698) angeordnet sind und der erste Innen- und Außenkegel (140, 640; 120, 620) in Eingriff stehen, und einer Freigabestellung, in der die Kugellager (190; 690) die Vertiefungen (201; 698) verlassen und bewirken, dass der erste Außen- und Innenkegel (120, 140; 620, 640) auseinander ausrücken, wodurch eine leichtgängige Bewegung um den Scharnierzapfen (110; 610) gestattet wird, beweglich ist.
Vorrichtung (100; 600) nach Anspruch 1 oder 2, bei der das Gehäuse (160; 660) und der erste Außenkegelflansch (130; 630) eine hexagonale Form aufweisen.
Vorrichtung (100; 600) nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, weiterhin mit einer Feder (150; 650), wobei die Feder (150; 650) in dem Gehäuse (160; 660) positioniert ist, um den Innenkegel (140; 640) gegen den Außenkegel (120; 620) vorzuspannen.
Vorrichtung (100) nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, weiterhin mit einem zweiten Innenkegel (210), der darin eine Öffnung (169) zur Aufnahme des Scharnierzapfens (110) aufweist und einen Flansch (230) mit einer Oberseite (232) und einer Unterseite (234) umfasst, wobei die Vorrichtung (100) weiterhin einen zweiten Außenkegel (220) mit einem Flansch (240) umfasst, der das Gehäuse (160) in Eingriff nimmt, wobei der erste und der zweite Innenkegel (140, 210) einander gegenüberliegen, so dass die Feder (150) den ersten Innenkegel- und zweiten Innenkegelflansch (180, 230) in Eingriff nimmt.
Vorrichtung (100) nach Anspruch 5, bei der der zweite Außenkegelflansch (240) eine Ober- und eine Unterseite (244, 242) aufweist, wobei die Unterseite (242) des zweiten Außenkegelflansches darin mindestens drei Kugellager (190) aufweist, und wobei die Oberseite (232) des zweiten Innenkegelflansches eine Kurvenfläche (215) aufweist, die mit den Kugellagern (190) in Eingriff gebracht werden kann.
Vorrichtung (100) nach Anspruch 5 oder 6, bei der die Kurvenfläche (215) der Oberseite (232) des zweiten Innenkegelflansches eine Reihe von Rastvertiefungen darin umfasst, so dass der zweite Innenkegel (210) zwischen einer verriegelten Stellung, in der die Kugellager (190) in den Vertiefungen angeordnet sind und der zweite Innen- und Außenkegel (210, 220) in Eingriff stehen, und einer Freigabestellung, in der bei Drehung die Kugellager (190) die Vertiefungen verlassen und bewirken, dass der zweite Innen- und Außenkegel (210, 220) auseinander ausrücken, um eine leichtgängige Bewegung um den Scharnierzapfen (110) herum zu gestatten, beweglich ist.
Vorrichtung (100; 600) nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, bei der die Vorrichtung (100; 600) weiterhin eine Gehäuseabdeckung (170; 670) umfasst, die darin eine Scharnierzapfenöffnung (671) aufweist, wobei die Abdeckung (170; 670) so am Gehäuse (160; 660) angeordnet ist, dass der erste Innenkegel (140; 640) gegen die Gehäuseabdeckung (170; 670) vorgespannt ist.
Vorrichtung (600) nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, bei der der erste Außenkegelflansch (630) eine Ober- und eine Unterseite (631, 632) umfasst, wobei die Unterseite (632) des ersten Außenkegelflansches mindestens drei Kugellager (690) darin aufweist, wobei die Vorrichtung (600) weiterhin eine Kurvenscheibe (672) umfasst, die die Kurvenfläche (675) gegenüber der Unterseite (632) des ersten Außenkegelflansches umfasst, wobei die Kurvenfläche (675) darin eine Reihe von Vertiefungen (698) aufweist, die den Positionen der mindestens drei Kugellager (690) entsprechen.
Vorrichtung (600) nach Anspruch 9, bei der der erste Innenkegel (640) einen Flansch (680) mit einer Oberseite (681) umfasst und bei der die Kurvenscheibe (672) mindestens ein sich nach oben erstreckendes Verriegelungsglied (710) umfasst und der erste Außenkegelflansch (630) darin mindestens eine Öffnung (700) zur Aufnahme des sich nach oben erstreckenden Verriegelungsglieds (710) aufweist, wobei die Öffnung (700) dazu bemessen ist, eine Bewegung des mindestens einen sich nach oben erstreckenden Verriegelungsglieds (710) in der Öffnung (700) zwischen einer Verriegelungs- und einer Freigabestellung zu gestatten, wobei die Drehung der Kurvenscheibe (672) durch den Eingriff des sich nach oben erstreckenden Verriegelungsglieds (710) mit dem ersten Außenkegelflansch (630) begrenzt wird, wobei die Vorrichtung (600) weiterhin eine Reibscheibe (674) zwischen der Kurvenscheibe (672) und der Oberseite (681) des ersten Innenkegelflansches umfasst, wobei der erste Innenkegel (640) zwischen einer verriegelten Stellung, in der die Kugellager (690) in den Vertiefungen (201; 698) angeordnet sind und der erste Außen- und Innenkegel (620, 640) in Eingriff stehen, und einer Freigabestellung, in der bei Drehung des Innenkegels die Reibscheibe (674) eine Drehung der Kurvenscheibe (672) bewirkt, so dass das Zusammenwirken der Kugellager (690) mit der Kurvenscheibe (672) ein Ausrücken des ersten Außenkegels (620) aus dem ersten Innenkegel (640) bewirkt, beweglich ist.
Vorrichtung (600) nach Anspruch 10, weiterhin mit einer Abdeckung (670), die an dem Gehäuse (660) befestigt ist, wobei die Abdeckung (670) darin eine Öffnung (671) zur Aufnahme des Scharnierzapfens (610) aufweist und eine Abdeckungsinnenfläche umfasst, wobei die Feder (650) gegen die Abdeckungsinnenfläche und den Außenkegelflansch (630) vorgespannt ist.
Vorrichtung (600) nach Anspruch 11, weiterhin mit einer Unterlegscheibe (676) zwischen der Abdeckungsinnenfläche und dem Innenkegel (640).
Vorrichtung (100, 600) nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, bei der der Scharnierzapfen (110; 610) an einer Tür befestigbar ist.
Vorrichtung (100, 600) nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Vorrichtung (100, 600) so ausgeführt ist, dass sie sich innerhalb eines Scharniers (270) befindet.
Vorrichtung (100, 600) nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Vorrichtung (100, 600) so ausgeführt ist, dass sie sich außerhalb eines Scharniers (270) befindet.