DE69226201T2

DE69226201T2 - Scharnier für einen verschluss

Info

Publication number: DE69226201T2
Application number: DE69226201T
Authority: DE
Inventors: Richard Rees
Original assignee: AMERICAN COMMERCIAL IND
Current assignee: Edscha Jackson Inc
Priority date: 1991-12-19
Filing date: 1992-12-16
Publication date: 1998-11-12
Anticipated expiration: 2012-12-17
Also published as: EP0618992B1; US5235725A; EP0618992A1; WO1993012315A1; CA2126226C; CA2126226A1; DE69226201D1; MX9207476A; JPH08506151A

Description

Die Erfindung betrifft eine Scharniervorrichtung nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
Kraftfahrzeuge weisen eine oder mehrere Deckklappen, wie eine Kofferraumklappe, auf, welche typischerweise eine Scharniervorrichtung mit zwei Torsionsstäben verwendet, die sich zwischen zwei Scharnieren erstrecken&sub1; die an dem Fahrzeug montiert sind und mit dem einen Ende zweier Bänder verbunden sind. Die anderen Enden der Bänder sind mit dem Schließplatte oder der Deckklappe verbunden. Die Torsionsstäbe gleichen das Gewicht der Deckklappe aus und ermöglichen eine leichtere Bewegung der Deckklappe zwischen der angehobenen und abgesenkten Stellung.
Dieser Scharnieraufbau erfordert eine getrennte Montage der Torsionsstäbe und der Bandscharniere oder Gelenkverbindungen an das Fahrzeug. Infolge der Lage der Torsionsstäbe unterhalb des hinteren Rahmens des Fahrzeuges sind der Einbau und die Wartung der Torsionsstäbe und der Scharniere schwierig und zeitaufwendig. Ferner werden zwei in Zusammenwirkung tätige Personen benötigt, um die Torsionsstäbe zwischen den beiden Bandgelenken oder Scharnieren anzubringen, was die Montagezeit weiter erhöht.
Ein Deckklappenscharnier unter Verwendung von Torsionsstäben verursacht auch Beladungsschwierigkeiten innerhalb des Fahrzeugkofferraums, da sich die Torsionsstäbe quer durch den Kofferraum hindurch erstrecken. Die Torsionsstäbe nehmen innerhalb des Kofferraums Platz weg und beeinflussen sich gegenseitig mit anderen Fahrzeugkomponenten, wie dem Lautsprechersystem, das am Verbundrahmen montiert ist. Ferner sind Torsionsstäbe beim Betrieb laut, bei der Ausrichtung empfindlich und infolge der hohen inneren Reibung nicht besonders gut wirksam. Infolgedessen ist die Ausgleichswirkung des Scharniers oftmals auf eine Bremse reduziert, welche die Deckklappe in einer willkürlichen Stellung offen hält, oder ist so kräftig, daß sie ein unkontrolliertes Anheben der Deckklappe in ihre maximale Öffnungsstellung, in der sie an Anschlägen anstößt, eine Vibration des gesamten Fahrzeuges und auch eine Verformung des Metallblechs des Fahrzeuges bewirken kann. Die Torsionsstab- Scharnieranordnung ist kostspielig hinsichtlich der Anzahl von separaten Komponenten, die für ihre Montage erforderlich sind, und ihrer langen Einbauzeit. Ferner sind die Torsionsstäbe schwer, was ein Nachteil im Hinblick auf das Bestreben nach Gewichtsreduzierung bei gegenwärtigen Fahrzeugen für eine erhöhte Kraftstoffeinsparung ist.
Um den verfügbaren Platz im Kofferraum zu erhöhen, wird der Raum unterhalb des Verbundrahmens, wo die Torsionsstäbe typischerweise montiert sind, weiter eingeschränkt. Schließlich werden die Deckklappen infolge zusätzlicher Heckleuchtenanordnungen&sub1; Koffer- und Gepäcknetze und Spoiler erheblich schwerer, wodurch höhere Ausgleichs-Federkräfte erforderlich sind, welche größere und kostspieligere Torsionsstäbe zur Folge haben.
Andere Scharnieranordnungen wurden auch entwickelt, um die oben genannten Probleme zu beseitigen, die mit der Verwendung von Torsionsstab-Scharnieranordnungen verbunden sind. Bei einer solchen Scharnieranordnung, wie sie in Figur 9 gezeigt ist und an einer Fahrzeugdeckklappe verwendet wird, stützt eine Montageplatte 1, die an einem feststehenden Fahrzeugaufbau, wie dem hinteren Verbundrahmen, angebracht ist, eine Spiralfeder 2 ab, die mit einer Anzahl von Windungen um eine Federmittelachse 3 herum versehen ist, die an der Montageplatte festgelegt ist. Ein erster Gelenkarm 4 ist zwischen der Federmittelachse 3 und dem freien Ende 5 der Feder 2 angelenkt, um die Federspirale oder Windung in einem konstanten Radius während der Drehung des freien Endes 5 der Feder 2 zu halten, wenn die Deckklappe angehoben oder abgesenkt wird. Zumindest ein und vorzugsweise ein Paar im Abstand voneinander angeordnete Antriebsgelenkarme 6 sind zwischen dem freien Ende 5 der Feder 2 und einem Bügel 7 angelenkt, welcher an dem einen Ende mit der Montageplatte 1 schwenkbar verbunden ist und mit dem anderen Ende an der Fahrzeugdeckklappe festgelegt ist. Während diese Scharnieranordnung eine große Anzahl von Problemen beseitigt, die mit der Verwendung von Torsionsstab-Scharnieranordnungen verbunden sind, die in Kraftfahrzeugen verwendet werden, erzeugt diese Anordnung eine festgelegte Kraft entgegen der Federstellungskurve, welche die Gestaltung des Scharniers für verschiedene Gewichte der Deckklappe und verschiedene Öffnungs- /Schließprofile der Deckklappe einschränkt.
- Die US-A-2 703 430 offenbart eine Scharniervorrichtung für ein schwenkbares Schließpaneel, mit einem Bügel, der mit seinem einen Ende an einer Montageplatte schwenkbar angelenkt ist und der mit seinem anderen Ende an dem Schließpaneel feststehend angebracht ist, und einem Gelenkarm, der mit seinem einen Ende an dem Bügel und mit seinem anderen Ende an dem einen Ende eines Kurbelarmes schwenkbar angelenkt ist, der mit seinem anderen Ende an der Montageplatte und einer Vorspannfeder schwenkbar angelenkt ist. Diese Scharniervorrichtung erfordert einen komplizierten Mechanismus, und es tritt eine erhebliche Kraft auf, die von der Vorspannfeder auf das Gelenk ausgeübt wird, wenn das Schließpaneel in der Schließstellung ist.
Die US-A-2 675 578 offenbart eine Scharniervorrichtung für ein schwenkbares Schließpaneel, mit einem Bügel, der mit seinem einen Ende an dem einen Ende eines Gelenkarms schwenkbar angelenkt ist und mit seinem anderen Ende an einer Türsäule feststehend angebracht ist, wobei der Gelenkarm mit seinem anderen Ende an dem einen Ende einer Vorspannfeder angelenkt ist, die mit dem Schließpaneel verbunden ist. In der Öffnungsstellung des Schließpaneels nähert sich der Gelenkarm einer mittleren Stellung an, um das Schließpaneel in der Öffnungsstellung zu halten, wodurch ein erheblicher Druck erforderlich ist, um das Schließpaneel aus der Öffnungsstellung heraus zu bewegen.
Es ist ein Ziel der Erfindung, eine Scharniervorrichtung für ein schwenkbares Schließpaneel zu schaffen, welche im wesentlichen alle Vorspannkräfte beseitigt, die von einer Vorspannfeder auf ein Gelenk ausgeübt werden, wenn das Schließpaneel in einer Schließstellung ist, und ein leichtes Zurückschwenken des Schließpaneels vor der Endbefestigungsstellung des Gelenks an der Fahrzeugkarosserie ermöglicht.
Erfindungsgemäß wird dies erreicht durch die Merkmale des kennzeichnenden Teils des Anspruchs 1. Vorteilhafte Weiterbildungen sind in den Unteransprüchen beschrieben.
Die verschiedenen Merkmale, Vorteile und andere Zwecke der Erfindung sind aus der folgenden ausführlichen Beschreibung und der Zeichnung ersichtlich, in welcher zeigen:
Figur 1 eine perspektivische Ansicht des Scharniers nach der Erfindung;
Figur 2 eine weggebrochene Seitenansicht eines Teils des Scharniers, das in Figur 1 gezeigt ist, wobei das Scharnier zum Aufstellen des Schließpaneels in der vollständig angehobenen Stellung angeordnet ist;
Figur 3 eine Draufsicht des in Figur 2 gezeigten Teils des Scharniers;
Figur 4 eine teilweise weggebrochene Seitenansicht der Feder des Scharniers;
Figur 5 eine teilweise weggebrochene Vorderansicht des Gelenkarms des Scharniers;
Figur 6 eine weggebrochene Seitenansicht, die die Stellung der Komponenten des Scharniers zeigt, wenn das Schließpaneel in die teilweise Schließstellung bewegt wurde;
Figur 7 eine weggebrochene Seitenansicht des Gelenkarms in der Stellung der Komponenten des Scharniers, wenn das Schließpaneel in der vollständigen Schließstellung ist;
Figur 8 eine Vorderansicht des Federkrafteinstellmittels, das in Figur 6 gezeigt ist; und
Figur 9 eine weggebrochene Ansicht eines Deckklappenscharniers nach dem Stand der Technik.
Mit Bezug auf die Zeichnung und insbesondere auf Figur 1 ist ein Scharnier 10 dargestellt, welches zum schwenkbaren Bewegen eines daran angebrachten Schließpaneels 12 zwischen einer ersten und einer zweiten Stellung dient. Das Scharnier 10 ist besonders geeignet für die Verwendung bei einem Kraftfahrzeug-Schließpaneel, wie einer Kofferraumklappe, Motorhaube, usw. Es ist ersichtlich, daß die folgende Beschreibung des Scharniers 10 nach der Erfindung, wie es bei einem Kraftfahrzeug und bei einem Fahrzeugschließpaneel 12, wie einer Deckklappe, angewendet wird, nur ein Beispiel ist, da das Scharnier 10 nach der Erfindung auch vorteilhaft bei anderen Anwendungen, wie Garagentüren, Platten für Tiefkühlgeräte, usw. eingesetzt werden kann.
Das Scharnier 10 wird, wie in Figur 1 gezeigt ist, wenn es bei einem Kraftfahrzeug in Verbindung mit einem Fahrzeugschließpaneel 12, wie einer Deck- oder Kofferraumklappe, eingesetzt wird, als ein Paar im wesentlichen identischer Scharniere verwendet, die an einer Stelle am Fahrzeug im Abstand voneinander angeordnet sind. Bei der bevorzugten Anwendung dient das Scharnier 10 dazu, die Schwenkbewegung des Schließpaneels 12 zwischen einer angehobenen Stellung, die eine Zugangsöffnung in dem Fahrzeug freigibt, um den Zugang zu einem Fahrzeugraum, wie einem Kofferraum, zu ermöglichen, und einer Schließstellung zu steuern, in der das Schließpaneel 12 die Zugangsöffnung verschließt und in einer im wesentlichen bündigen Ausrichtung mit den äußeren Karosseriepaneelen angeordnet ist, die den Fahrzeugraum oder die Kofferraumöffnung umgeben und bilden.
Das Scharnier 10 weist eine minimale Anzahl von Komponenten, wie einen Scharnierbügel 14, eine Montageplatte 16, ein Vorspannmittel 18 und einen Antriebsgelenkarm 20, auf. Jede dieser Komponenten wird nachfolgend ausführlicher beschrieben.
Der Scharnierbügel 14 ist in Form eines langgestreckten, gebogenen Teils ausgebildet, welches die Form eines hohlen Rohres oder eines langgestreckten, insgesamt flachen Bügels aufweist. Der Bügel 14 ist in einer gewünschten Form ausgebildet, die mit den Erfordernissen einer besonderen Anwendung und der ihn umgebenden Struktur übereinstimmt. Der Bügel 14 weist ein erstes Ende 24 auf, wie in den Figuren 2 und 3 gezeigt, welches mit der Montageplatte 16 mittels eines geeigneten Gelenkbolzens 26 schwenkbar verbunden ist, welcher sich durch zueinander ausgerichtete Öffnungen in im Abstand voneinander angeordneten Wandabschnitten der Montageplatte 16 und durch Öffnungen in dem ersten Ende 24 des Bügels 14 hindurch erstreckt. Bei der bevorzugten Anwendung als Fahrzeug- Deckklappenscharnier weist der Bügel 14 einen insgesamt U- förmigen Bogen 27 auf, der zwischen dem ersten Ende 24 und einem im Abstand von diesem angeordneten zweiten Ende 28 ausgebildet ist. Die Form des Bogens 27 kann wie benötigt modifiziert werden, um sowohl eine besonders vollständig angehobene Stellung des Schließpaneels 12 zu schaffen als auch eine gegenseitige Beeinflussung mit dem angrenzenden Fahrzeugaufbau zu vermeiden.
Wie in Figur 1 gezeigt, ist das zweite Ende 28 des Bügels 14 mit dem Schließpaneel oder der Deckklappe 12 fest verbunden. Ein Verbindungsmittel, wie Schweißen, Befestigungselemente, usw., kann angewendet werden. Vorzugsweise sind Öffnungen 30 in dem zweiten Ende 28 des Bügels 14 ausgebildet, die Befestigungselemente aufnehmen, welche sich durch im Abstand voneinander angeordnete Abschnitte der Deckklappe 12 hindurch erstrecken, um das zweite Ende 28 des Bügels 14 mit der Deckklappe 12 fest zu verbinden.
Die Montageplatte 16 weist vorzugsweise ein Formteil mit einer besonderen Konfiguration auf, die für die feste Anbringung an dem Fahrzeugaufbau, wie dem hinteren Verbundrahmen 32 eines Kraftfahrzeuges, geeignet ist. Die Konfiguration der Montageplatte 16, wie in den Figuren 1-5 gezeigt, ist nur beispielhaft und kann modifiziert werden, um sie an eine besondere Fahrzeugkonfiguration anzupassen und an die Stelle der Gelenkverbindung zwischen dem ersten Ende 24 des Bügels 14 und der Montageplatte 16 in einer gewünschten Lage zu plazieren, wie sie für eine besondere Öffnungsstellung des Schließpaneels oder der Deckklappe 12 benotigt wird.
Daher weist die Montageplatte 16 einen zentral gelegenen angehobenen Abschnitt 34 auf, welcher sich von der Ebene des ersten und des zweiten Endes der Montageplatte 16 nach oben hin erstreckt. Der zentrale angehobene Abschnitt 34 weist, wie in Figur 3 gezeigt ist, auch im Abstand voneinander angeordnete Seitenwände 36 und 38 auf, welche zueinander ausgerichtete Öffnungen aufweisen, die darin zum Aufnehmen des Bügelgelenkbolzens 26, wie oben beschrieben, ausgebildet sind.
Wie wohlbekannt ist, können Schlitze, Öffnungen und Durchgangsöffnungen an verschiedenen Stellen in der Montageplatte 16 zum Aufnehmen von Befestigungselementen 40, wie in Figur 1 gezeigt, zum festen Sichern der Montageplatte 16 an der Fahrzeugkarosseriestruktur, wie dem hinteren Verbundrahmen 32 eines Fahrzeuges, ausgebildet sein.
Wie in den Figuren 1-5 gezeigt, ist ein Anschlagmittel 42 in Form eines federnden Puffers oder Dämpfers an dem einen Ende der Montageplatte 16 montiert. Der Puffer oder das Anschlagmittel 42 kann auch an irgendeiner anderen Stelle an der Montageplatte 16 montiert sein, wie es zum Dämpfen der Bewegung des Schließpaneels 12 nach oben erforderlich ist.
Das Vorspannmittel 18 des Scharniers 10 ist vorzugsweise in Form einer Spiralfeder als flaches Teil ausgebildet, das in einer Mehrzahl von Windungen um eine Federmittelachse herum gewickelt ist, die mit dem Bezugszeichen 44 in Figur 1 bezeichnet ist. Eine Nabe 50, die in Figur 4 gezeigt ist, erstreckt sich um die Mittelachse der Federwindung 18 herum und durch eine Öffnung hindurch, die in einer Seitenwand 52 der Montageplatte 16 ausgebildet ist. Eine drehbare Schraubenmutter 54 ist innerhalb der Nabe 50 angeordnet und erstreckt sich durch diese hindurch. Ein Querschlitz 55 ist an dem einen Ende der Schraubenmutter 54 ausgebildet und nimmt ein erstes Ende 56 der Feder 18 darin auf. Die Feder 18 ist dann in einer Mehrzahl von Windungen um die Schraubenmutter 54 und die Nabe 50 herum gewickelt, wie in Figur 4 gezeigt ist.
Die Größe der Kraft, die von der Vorspannfeder 18 erzeugt wird, kann sowohl durch die Dicke und die Breite des Streifenmatenais, das zum Formen der Feder 18 verwendet wird, als auch durch die Anzahl und Festigkeit der Windungen der Spiralen oder Wicklungen der Feder 18 um die Federmittelachse 44 herum ausgewählt werden.
Im Hintergrund ist ein einseitig gerichtetes Federkrafteinstellmittel, das insgesamt durch das Bezugszeichen 60 in Figur 1 bezeichnet ist, an der Seitenwand 52 der Montageplatte 16 montiert und wirkt mit der Feder 18 zusammen, um zu ermöglichen, daß die Kraft, die von der Feder 18 erzeugt wird, eingestellt werden kann, wie sie für eine besondere Anwendung benötigt wird. Das Einstelimittel 60 weist vorzugsweise ein Sperrad 62 in Form einer ebenen Scheibe auf, die um die Nabe 50 herum drehbar an einer Außenfläche der Seitenwand 52 der Montageplatte 16 montiert ist. Das Sperrad 62 ist mit einer Mehrzahl von winklig angeordneten, am Umfang radial sich erstreckenden Zähnen 64 versehen. Eine Sperrklinke 66 ist mittels geeigneter Befestigungsmittel, wie Nieten, mit der Montageplatte 16 fest verbunden. Die Sperrklinke 66 weist ein äußeres Ende 68 auf, welches mit den Zähnen 64 an dem Sperrad 62 in Eingriff steht. Die Zähne 64 an dem Sperrad 62 sind derart angeordnet, daß sie ein Drehen des Sperrades 62 in einer Richtung ermöglichen, wobei die Zähne 64 leicht an dem Ende 68 der Sperrklinke 66 entlanggleiten. Jedoch wird infolge des festen Eingriffs zwischen dem Ende 68 der Sperrklinke 66 and eines Zahnes 64 an dem Sperrad 62 bei Drehung des Sperrades 62 und der Nabe 50 eine Drehung der Schraubenmutter 54 und des ersten Endes 56 der Feder 18 in entgegengesetzter Richtung verhindert. Das Einsteilmittel 60 ermöglicht eine Erhöhung der Kraft der Feder 18 auf eine bestimmte Größe, um Variationen der Federkraft, die während der Herstellung der Feder 18 oder der Montage der Feder 18 an dem Fahrzeug erzeugt wird, zu beseitigen, speziell wo dasselbe Scharnier 10 zum Einstellen für Optionen, wie Gepäcknetze, zusätzliche Isolierung, usw., die an dem Schließpaneel 12 montiert sind, erwartet werden kann.
Der Antriebsgelenkarm 20 des Scharniers 10 kann eine besondere Form aufweisen. Beispielsweise nur ist der Antriebsgelenkarm 20 in Form eines U-förmigen Teils mit einem Paar im Abstand voneinander angeordneter Seitenwände ausgebildet, die beide mit dem Bezugszeichen 70 in den Figuren 1 und 5 bezeichnet sind, welche an dem einen Ende über eine zentrale Wand 72 miteinander verbunden sind. An dem einen Ende des Gelenkarrns 20 erstrecken sich die Enden der Seitenwände 70 von dem einen Ende 73 der zentralen Wand 72 nach außen, um ein Paar im Abstand voneinander angeordneter Ösen 74 zu bilden. Zueinander ausgerichtete Öffnungen sind in jeder der Ösen 74 ausgebildet und nehmen das eine Ende eines Bolzens 76 um diesen herum auf. Das andere Ende des Bolzens 76 ist mit dem Bügel 14 an einer Stelle im Abstand von der Gelenkverbindung des ersten Endes 24 mit der Montageplatte 16 über den Gelenkbolzen 26, der in Figur 3 gezeigt ist, fest, wie durch Schweißen, verbunden.
An dem anderen Ende des Gelenkarms 20 erstrecken sich die Seitenwände 70 gleichfalls von einem zweiten Ende 77 der zentralen Wand 72 nach außen, um ein Paar im Abstand voneinander angeordneter Ösen 78 zu bilden. Zueinander ausgerichtete Öffnungen sind auch in den Ösen 78 ausgebildet und nehmen einen Bolzen 80 um diesen herum auf. Der Bolzen 80 ist an dem Gelenkarm 20 durch geeignete Mittel, wie Schweißen, befestigt. Das zweite Ende 82 der Ffeder 18 steht mit dem Bolzen 80 schwenkbar in Eingriff, um das zweite Ende des Gelenkarms 20 mit dem zweiten Ende 82 der Feder 18 schwenkbar zu verbinden. Die Ösen 78 an dem Gelenkarm 20 sind nach außen gebogen, um Flansche 81 zu dem Zweck zu bilden, der nachfolgend ausführlicher beschrieben wird.
Der Gelenkarm 20 verbindet die Feder 18 mit dem Bügel 14 und überträgt die Kraft der Feder 18 auf den Bügel 14, um ein Anheben und Absenken des Bügels 14 und des daran angebrachten Schließpaneels 12 mittels einer vorbestimmten Federkraft gegen die Profilstellung des Schließpaneels 12 zu bewirken. Das zweite Ende des Gelenkarmes 20 drückt an das zweite Ende 82 der Feder 18 und bewirkt in Abhängigkeit von der Winkelstellung des Gelenkarms 20 relativ zu der Feder 18 und dem Bügel 14, daß sich die Windungen der Feder 18 sowohl rotierend als auch radial relativ zu der Federmittelachse 44 bewegen. Diese Rotations- und Radialbewegung der Feder 18 relativ zu ihrer Mittelachse 44 schafft einen variabel einstellbaren Momentenarm in Verbindung mit dem Gelenkarm 20, welcher die Kraft variiert, die von der Feder 18 auf den Bügel 20 in Abhängigkeit von der Winkelorientierung des Gelenkarms 20 relativ zu der Federmittelachse 44 und dem Bügel 14 ausgeübt wird. Dieser Mornentenarm kann durch Variation der Länge des Gelenkarms 20 und/oder der Stellung des Punktes der Verbindung dieses Gelenkarms 20 mit dem ersten Ende des Bügels 14 variiert werden.
Das Scharnier 10 nach der Erfindung kann modifiziert oder gestaltet werden, um sowohl eine Federkraft gegen die Profilstellung des Schließpaneels 12 als auch beispielsweise eine maximale Kraft zum Halten des Schließpaneels 12 in der vollständigen Öffnungsstellung zu erzeugen, um ein gesteuertes, gleichmäßiges, automatisches Anheben des Schließpaneels 12 aus der vollständigen Schließstellung in die vollständige Öffnungsstellung zu schaffen, oder ein willkürliches Plazieren des Schließpaneels 12 in eine gewünschte Stellung zwischen der vollständigen Öffnungsstellung und der vollständigen Schließstellung zu ermöglichen. Außerdem kann das Scharnier 10 derart gestaltet werden, daß es im wesentlichen die gesamte Federkraft oder Belastung auf den Bügel 14 beseitigt, wenn das Schließpaneel 12 in der vollständigen Schließstellung ist. Dies ist insbesondere bei Fahrzeugmontagevorgängen vorteilhaft, da das Scharnier 10 frei mit der Fahrzeugkarosseriestruktur und dem Schließpaneel 12, das in seiner vollständigen Schließstellung angeordnet ist, verbunden werden kann, wodurch ermöglicht wird, daß eine Person das Schließpaneel 12 in der Öffnung in dem Fahrzeug, wie der Kofferraumöffnung, leicht bewegen kann, um das Schließpaneel 12 in eine glatte und bündige Ausrichtung mit der dieses umgebenden Karosseriestruktur zu bringen.
Figur 2 stellt die Lage der Komponenten des Scharniers 10 dar, wenn das Schließpaneel 12 in seiner vollständig angehobenen Stellung ist. In dieser Stellung wurden der Gelenkarm 20 und die Lage des Anschlagdärnpfers 42 derart gestaltet, daß der Gelenkarm 20 in einem stumpfen Winkel zwischen der Längsachse des Gelenkarms 20, der sich zwischen den Gelenkbolzen 76 und 80 an einander gegenüberliegenden Enden des Gelenkarms 20 erstreckt, und einer Linie, die sich durch die Federmittelachse 44 und den Bolzen 80 an dem zweiten Ende des Gelenkarms 20 hindurch erstreckt, angeordnet ist. Dieser Winkel ist optimal 150º. Winkel größer oder kleiner als 150º, aber geringer als 180º, können auch durch Änderung der Länge des Gelenkarms 20 oder durch Verlegung des Anschlages 42 oder durch Eingriff eines der Flansche 81, die an dem ersten Ende des Gelenks 20 ausgebildet sind, mit einem Rand 102 der Montageplatte 16 geschaffen werden, um eine weitere Drehung des Gelenkarms 20 und des Bügels 14 in die gewünschte Stellung zu begrenzen.
In der Position, die in Figur 2 gezeigt ist, bildet der Gelenkarm 20 einen Momentenarm, welcher eine ausreichende Kraft von der Feder 18 auf den Bügel 14 und das daran angebrachte Schließpaneel 12 überträgt, um das Schließpaneel 12 in der vollständig angehobenen Stellung ungeachtet irgendwelcher unbeabsichtigter Kräfte, wie Windstöße, usw., zu halten, welche bestrebt sind, das Schließpaneel 12 abzusenken. Diese Stellung kann als Sperrstellung beschrieben werden und kann auch in der Schließstellung des Schließpaneels 12 auftreten. Jedoch kann infolge der winkligen Anordnung des Gelenkarms 20 und der Feder 44, wie oben beschrieben, das Schließpaneel 12 durch die Kraft der Bedienperson an dem Schließpaneel 12 leicht abgesenkt werden.
Während eines solchen Absenkens des Schließpaneels 12 drückt der Gelenkarm 20 das zweite Ende 82 der Feder 18 in eine gekrümmte Bahn um die Federmittelachse 44 herum. Diese Bahn weist sowohl Rotations- als auch Radialkomponenten auf. Die Kraft, die von der Feder 18 über den Gelenkarm 20 übertragen wird, kann derart ausgewählt werden, daß sie eine Sperrstellung schafft, wie in den Figuren 2 und 6 gezeigt, welche an der Stelle liegt, bevor das Schließpaneel 12 gerade die vollständig angehobene bzw. abgesenkte Stellung erreicht. In der Stellung, die in Figur 6 dargestellt ist, sind der Gelenkarm 20 und seine Winkelstellung relativ zu dem Bügel 14 derart gestaltet, daß ein Moment mit ausreichender Kraft gleich dem Gewicht des Schließpaneels 12 erzeugt wird, um den Bügel 14 in eine feststehende Stellung gerade vor der vollständigen Schließstellung des Schließpaneels 12 zu bringen. Diese Sperrstellung würde beispielsweise ermöglichen, daß ein automatischer Kofferraumschließmechanismus mit dem Schließpaneel 12 in Eingriff gelangt, um das Schließpaneel 12 wirksam in seine vollständige Schließstellung zu drücken.
Alternativ könnte, wie in Figur 7 gezeigt, das Scharnier derart gestaltet sein, daß ein vollständiges Schließen des Schließpaneels 12 automatisch bewirkt wird. Bei dieser Konfiguration bewirkt die Kraft der Bedienperson, die das Schließpaneel 12 in die Schließstellung absenkt, daß das zweite Ende des Gelenkarms 20 das zweite Ende 82 der Feder 18 um die Federmittelachse 14 herum in die in Figur 7 gezeigte Stellung drückt. In dieser Stellung kann ein Flansch 81 an dem einen Ende des Gelenkarms 20 mit einem Abschnitt oder Rand der Montageplatte 16 in Eingriff gelangen, um eine weitere Drehung des Gelenkarms 20 zu stoppen. Der Gelenkarm 20 hat jedoch eine Stellung erreicht, in der er in einer Linie mit dem Bügel 14 liegt. Dies beseitigt die gesamte Federkraft 18, die zum Schwenken des. Bügels 14 um sein erstes Ende 24 wirkt, und versetzt das erste Ende 24 des Bügels 14 in Spannung. Dies ermöglicht ein Versetzen des Schließpaneels 12 während der Montage in eine Endstellung in bündiger Ausrichtung zu dem dieses umgebenden Fahrzeugaufbau.
Mit Bezug auf Figur 6 könnte die Sperrstellung, die oben beschrieben ist, auch als angehobene Ausgangsstellung für das Schließpaneel 12 angewendet werden. Wenn das Schließpaneel 12 freigegeben wird, wie durch Betätigen einer Schließpaneelverriegelung, schaffen die Winkelstellung des Gelenkarms 20 relativ zu dem zweiten Ende 82 der Feder 18 und dem Bügel 14 ein Moment mit einer ausreichenden Kraft, um das Schließpaneel 12 eine kurze Strecke anzuheben, wie ein halbes bis ein Inch oberhalb der vollständigen Schließstellung Das Schließpaneel 12 bleibt in dieser Stellung, bis die Bedienperson daran eine weitere Kraft nach oben aufbringt. Der Gelenkarm 20 könnte derart gestaltet sein, daß ein automatisches, gleichmäßiges, konstantes Anheben des Schließpaneels 12 bewirkt wird. Der Gelenkarm 20 könnte auch hinsichtlich seiner Geometrie derart gestaltet sein, daß er die Federkraft im wesentlichen ausgleicht, um zu ermöglichen, daß das Schließpaneel 12 in einer gewünschten Winkelstellung zwischen der vollständig angehobenen Stellung und der vollständigen Schließstellung positioniert wird.
Aus Figur 8 ist nun eine alternative Ausführungsform des Federkrafteinstellmittels ersichtlich. Bei dieser Ausführungsform sind das Sperrad 62 und die Sperrklinke 60 durch eine sägezahnförmige Scheibe 96 ersetzt, welche eine insgesamt ebene, ringformige Struktur mit einer Mehrzahl von winklig orientierten, radial sich erstreckenden Zähnen 98 aufweist, die an ihrem Umfang entlang ausgebildet sind. Die sägezahnförmige Scheibe 96 ist um die Schraubenmutter 54 herum montiert, welche sich durch die Nabe 80 hindurch mittig innerhalb der Feder 18 erstreckt. Die sägezahnförmige Scheibe 98 ist in Passung mit der Seitenwand 52 der Montageplatte 16 an der einen Seite und in Passung mit einer glatten Scheibe 100 an der gegenüberliegenden Seite angeordnet. Die glatte Scheibe 100 steht mit der Nabe 50 fest in Eingriff. Die Zähne 98 an der sagezahnf ormigen Scheibe 96 sind winklig derart angeordnet, daß sie ein Drehen der sägezahnformigen Scheibe 96 in einer Richtung ermöglichen, in welcher die winkligen Zähne 98 entlang der Fläche der Scheibe 100 gleiten, ohne mit der Scheibe 100 im wesentlichen im Eingriff zu stehen. Die Drehung der Scheibe 96 in entgegengesetzter Richtung wird infolge des wirksamen Eingriffs der Zähne 98 mit der Scheibe 100 verhindert. Auf diese Weise kann die Schraubenmutter 54 in einer Richtung gedreht werden, um die Kraft der Feder 18 zu erhöhen, und automatisch in der gewünschten Stellung durch die sägezahnförmige Scheibe 96 verriegelt werden. Die Drehung der Schraubenmutter 54 in entgegengesetzter Richtung wird infolge des Eingriffs der Zähne 98 der sägezahnförmigen Scheibe 96 mit der glatten Scheibe 100 verhindert. Diese Anordnung schafft ein einstellbares Federkraftverriegelungsmittel mit einer minimalen Anzahl von Komponenten.
Zusammenfassend wurde ein eine Einheit bildendes Scharnier zum schwenkbaren Bewegen eines Schließpaneels zwischen zwei Stellungen offenbart. Das Scharnier nach der Erfindung ist aus einer minimalen Anzahl von Komponenten zur Verringerung der Herstellungskosten, Gewichtsreduzierung und Erleichterung des Einbaus konstruiert. Das Scharnier nach der Erfindung ist ideal geeignet zur Verwendung bei einem Kraftfahrzeug, um die Schwenkbewegung eines Fahrzeugschließpaneel, wie einer Kofferraumklappe, einer Motorhaube, usw., zu steuern. Bei dieser Anwendung schafft das Scharnier eine gesteuerte Bewegung des Schließpaneels zwischen der angehobenen und der abgesenkten Stellung relativ zu einem Fahrzeugraum, wie einem Kofferraum. Das Scharnier kann leicht modifiziert werden, um eine gewünschte Federkraft gegen die Profilstellung des Schließpaneels zu erzeugen, um die Öffnungs und die Schließbewegung des Schließpaneels, wie sie für eine besondere Anwendung benötigt wird, das Gewicht des Schließpaneels, usw. zu variieren.

Claims

1. Scharniervorrichtung (10) fur ein schwenkbares Schließpaneel (12), das zwischen einer ersten und einer zweiten Stellung bewegbar ist, um eine Öffnung in einem Raum zu öffnen und zu schließen, der durch einen feststehenden Aufbau gebildet ist, der die Öffnung begrenzt und bildet, mit:

einer Montageplatte (16), die an dem Aufbau, der die Öffnung in dem Raum begrenzt, fest angebracht ist;

einem Bügel (14), der ein erstes und ein zweites Ende aufweist, wobei das erste Ende (24) mit der Montageplatte (16) schwenkbar verbunden ist, wobei das zweite Ende (28) des Bügels an dem Schließpaneel (12) fest angebracht ist;

einer Vorspannfeder (18), die ein erstes und ein zweites Ende aufweist, wobei das erste Ende (56) der Feder (18) mit der Montageplatte (16) verbunden ist, wobei das zweite Ende (82) der Feder relativ zu dem ersten Ende (56) drehbar bewegbar ist; und

einem Gelenkarm (20), der ein erstes und ein zweites Ende aufweist, wobei das erste Ende des Gelenkarmes mit dem Bügel (14) an einer Stelle im Abstand von der Gelenkverbindung des ersten Endes des Bügels mit der Montageplatte (16) schwenkbar verbunden ist, wobei das zweite Ende des Gelenkarmes (20) mit dem zweiten Ende (82) der Feder und bewegbar mit diesem verbunden ist, wobei der Gelenkarm (20) eine vorbestimmte auswählbare Länge aufweist, um einen variablen Momentenarm zu erzeugen, der von dem Winkel zwischen einer Achse, die sich zwischen dem ersten und dem zweiten Ende des Gelenkarmes erstreckt, und einer Achse, die sich zwischen einer Mittelachse der Feder (18) und der Verbindung des zweiten Endes des Gelenkarmes mit dem zweiten Ende (82) der Feder erstreckt, abhängig ist, um die Kraft zu variieren, die von der Vorspannfeder (18) auf den Bügel (14) ausgeübt wird, um die Bewegung des Bügels (14) zwischen der ersten und der zweiten Stellung zu steuern, dadurch gekennzeichnet, daß der Gelenkarm (20) ein einziger Gelenkarm ist, wobei das zweite Ende des Gelenkarmes (20) mit dem zweiten Ende (82) der Feder (18) schwenkbar verbunden ist, welche in einer Mehrzahl von Windungen um das erste Ende (56) herum gewickelt ist, wobei das zweite Ende (82) der Feder (18) relativ zum ersten Ende (56) variabel radial bewegbar ist und wobei der Gelenkarm (20) im wesentlichen in einer Linie mit dem ersten Ende (24) des Bügels (14) angeordnet ist, wenn der Bügel (14) und das Schließpaneel (12) in der zweiten Stellung sind, in der die Öffnung in dem Raum geschlossen ist, um im wesentlichen alle Kräfte zu beseitigen, die von der Vorspannfeder (18) über den Gelenkarm (20) und den Bügel (14) auf das Schließpaneel (12) ausgeübt werden.

2. Scharniervorrichtung nach Anspruch 1, ferner mit:

Mitteln (42, 81) zum Stoppen der Drehung des Gelenkarmes (20) in eine erste Winkelstellung, wenn sich das Schließpaneel (12) der ersten Stellung nähert, wobei sich die Achse zwischen dem ersten und dem zweiten Ende des Gelenkarmes erstreckt, der in einem vorbestimmten Winkel relativ zu der Achse angeordnet ist, die sich durch eine Mittelachse (44) der Vorspannfeder (18) und die Verbindung zwischen dem zweiten Ende der Vorspannfeder (18) und dem zweiten Ende des Gelenkarmes hindurch derart erstreckt, daß der Gelenkarm die Kraft von der Vorspannfeder (18) überträgt, um das Schließpaneel (12) in der ersten Stellung zu halten.

3. Scharniervorrichtung nach Anspruch 2, wobei das Rotationsbegrenzungsmittel einen Anschlag (42) aufweist, der an der Montageplatte (16) montiert ist und mit dem Gelenkarm (20) in einer vorbestimmten Winkelstellung des Gelenkarmes (20) in Eingriff steht.

4. Scharniervorrichtung nach Anspruch 3, wobei die vorbestimmte Winkelstellung des Gelenkarmes (20) in einem Winkel von im wesentlichen 150º zwischen der Achse, die sich zwischen dem ersten und dem zweiten Ende des Gelenkarmes (20) erstreckt, und einer Achse ist, die sich durch die Mittelachse (44) der Vorspannfeder (18) und die Verbindung zwischen dem zweiten Ende (82) der Vorspannfeder (18) und dem zweiten Ende des Gelenkarmes (20) hindurch erstreckt.

5. Scharniervorrichtung nach Anspruch 2, 3 oder 4, wobei das Rotationsbegrenzungsmittel aufweist:

erste Flanschmittel (81), die an dem Gelenkarm (20) für den Eingriff der Montageplatte in einer ausgewählten Winkelstellung des Gelenkarmes montiert ist.

6. Scharniervorrichtung nach einem der Ansprüche 2 - 5, wobei das Rotationsbegrenzungsmittel ferner aufweist:

Mittel zum Stoppen der Drehung des Gelenkarmes in eine zweite Winkelstellung relativ zu dem Bügel, wenn sich das Schließpaneel der zweiten Stellung nähert.

7. Scharniervorrichtung nach Anspruch 6, wobei das Rotationsbegrenzungsmittel aufweist:

zweite Flanschmittel, die an dem Gelenkarm für den Eingriff der Montageplatte montiert sind, wenn der Gelenkarm die zweite Winkelstellung erreicht.

8. Scharniervorrichtung nach einem der Ansprüche 1 - 7, ferner mit:

Federkrafteinstellmitteln (96, 100), die mit der Vorspannfeder zum Ermöglichen der Drehung des ersten Endes (56) der Vorspannfeder in nur einer Richtung gekuppelt sind, um die Federkraft zu variieren; wobei die Drehung des ersten Endes (56) der Feder in die entgegengesetzte Richtung verhindert wird.

9. Scharniervorrichtung nach Anspruch 8, wobei das Federkrafteinstellmittel aufweist:

eine sägezahnförmige Scheibe (96), die eine Mehrzahl von winklig angeordneten, radial sich erstreckenden Zähnen (98) aufweist, die an ihrem Umfang ausgebildet sind, wobei die sägezahnförmige Scheibe (96) mit der Montageplatte (16) fest in Eingriff steht;

einen Bolzen (80), der das erste Ende der mit diesem verbundenen Vorspannfeder aufweist, wobei sich der Bolzen (80) durch die Vorspannfeder hindurch erstreckt und durch die sägezahnförmige Scheibe und die Montageplatte hindurch drehbar erstreckt; und

eine zweite ebene Scheibe (100), die an dem Bolzen (80) drehfest montiert ist und in Passung mit der sägezahnförmigen Scheibe derart angeordnet ist, daß die winkligen Zähne an der sägezahnförmigen Scheibe (96) entlang der zweiten Scheibe (100) drehbar sind, wenn der Bolzen (80) und die zweite Scheibe (100) in eine Richtung gedreht werden, jedoch mit der zweiten Scheibe (100) in Eingriff stehen, um die Drehung der zweiten Scheibe (100), des Bolzens (80) und der Vorspannfeder (18) in entgegengesetzte Richtung zu verhindern.

10. Paarweise angeordnete Scharniervorrichtung (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 9, die an im Abstand voneinander angeordneten Stellen mit einer Fahrzeugkarosseriestruktur (32), die einen Raum mit einer Zugangsöffnung bildet, und einem Schließpaneel (12) verbunden ist, das an der Karosseriestruktur schwenkbar montiert ist und zwischen einer angehobenen und einer abgesenkten Stellung bewegbar ist, um die Zugangsöffnung zu öffnen und zu schließen.