EP1617026A2

EP1617026A2 - Türschanier für Kraftfahrzeuge

Info

Publication number: EP1617026A2
Application number: EP05014646A
Authority: EP
Inventors: Jakob Löwen; Tim König
Original assignee: ISE Innomotive Systems Europe GmbH
Current assignee: ISE Innomotive Systems Europe GmbH
Priority date: 2004-07-14
Filing date: 2005-07-06
Publication date: 2006-01-18
Also published as: EP1617026A3; DE102004034247B3

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Türscharnier für Kraftfahrzeuge mit einem mit einer Tür verbindbaren Türteil, einem an einer Karosserie anordbaren Säulenteil und einem verdrehfest mit dem Türteil und drehbar mit dem Säulenteil verbundenen Scharnierzapfen. Um ein Türscharnier bereitzustellen, das sich besonders kostengünstig herstellen läßt und die Festsetzung der Tür in jedem beliebigen Öffnungswinkel relativ zur Karosserie erlaubt, ist vorgesehen, daß ein Feststeller einerseits mit dem Säulenteil verbunden ist und andererseits eine reibschlüssige Verbindung mit dem Scharnierzapfen aufweist.

Description

Die Erfindung betrifft ein Türscharnier für Kraftfahrzeuge mit einem mil einer Tür verbindbaren Türteil, einem an einer Karosserie anordbaren Säulenteil, einem verdrehfest mit dem Türteil und drehbar mit dem Säulenteil verbundenen Scharnierzapfen und einem Feststeller, der einerseits mit dem Säulenteil verbunden ist und andererseits eine reibschlüssige Verbindung mit dem Scharnierzapfen aufweist.
Türscharniere mit Arretierungseinheiten werden heutzutage in einem Großteil aller auf dem Markt befindlichen Fahrzeuge verbaut, um die Fahrzeugtüren schwenkbar an der Karosserie anzuordnen.
Damit die Türen dabei zumindest in vorbestimmten Öffnungspositionen gegen ungewolltes Zu- oder Aufschlagen gesichert sind, weisen die Türscharniere festgelegte Rastpunkte auf, die durch die jeweils verwendeten Arretierungseinheiten, die vorzugsweise in das Türscharnier integriert sind, vorgegeben werden.
Da sich die Türen mit den bekannten Türscharnieren jedoch nicht in jedem beliebigen Öffnungswinkel festsetzen lassen, kommt es im Alltagsgebrauch zu erheblichen Komforteinbußen, wenn der maximal mögliche Türöffnungswinkel durch ein Hindernis, z. B. ein anderes Fahrzeug oder eine Mauer nicht eingestellt werden kann und die Tür in der nächstkleineren Rastposition festgesetzt werden muß, wodurch das Ein- oder Aussteigen sowie das Be- und Entladen des Fahrzeugs durch diese Tür wesentlich erschwert wird.
Ein weiterer Nachteil dieser Türscharniere besteht darin, daß die Türen durch ihr eigenes Rastsystem in Richtung auf den nächstliegenden Rastpunkt beschleunigt werden, wenn diese außerhalb eines Rastpunktes losgelassen werden. Dies führt dazu, daß die Tür nach dem Loslassen ggf. in Richtung auf ein mögliches Hindernis beschleunigt wird und es zu einer Kollision der Tür mit dem Hindernis kommt, wodurch erhebliche Schäden hervorgerufen werden können.
Zur Lösung dieses Problems sicht die DE 199 01 263 ein Türscharnier vor, welches die Festsetzung der Tür in jedem beliebigen Öffnungswinkel relativ zur Karosserie erlaubt. Dieses Scharnier weist jedoch einen sehr komplizierten Aufbau auf, welcher einen hohen Herstellungsaufwand und hohe Herstellungskosten bedingt.
Aus der DE 196 25 556 A1 ist ferner ein gattungsgemäßes Türscharnier bekannt. Die dort beschriebene reibschlüssige Vergindung hat jedoch aufgrund des plötzlichen Übergangs von einer Haftreibung in eine Gleitreibung einen geringen Bedienkomfort zur Folge.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Türscharnier bereitzustellen, das sich besonders kostengünstig herstellen läßt und die Festsetzung der Tür in jedem beliebigen Öffnungswinkel relativ zur Karosserie erlaubt und einen hohen Bedienkomfort aufweist.
Die Erfindung löst die Aufgabe durch ein Türscharnier mit den Merkmalen des Anspruchs 1. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.
Kennzeichnend für das erfindungsgemäße Türscharnier ist ein Feststeller, der federnd mit dem Säulenteil verbunden ist. Die reibschlüssige Verbindung wird dabei durch einen flächigen oder linienförmigen Kontaktbereich zwischen dem Feststeller und dem Scharnierzapfen gebildet, wobei der Kontaktbereich unter einem definierten Druck steht.
Gemäß der erfindungsgemäßen Ausgestaltung des Türscharniers ist vorgesehen, daß der Scharnierzapfen verdrehfest mit dem Türteil verbunden ist und beim Verschwenken der Tür relativ gegenüber dem Säulenteil verdreht wird. Alternativ besteht jedoch die Möglichkeit den Scharnierzapfen mit dem Säulenteil verdrehfest zu verbinden, wobei dann der Feststeller entsprechend angepaßt ist, d. h. er weist eine reibschlüssige Verbindung mit dem Türteil auf.
In einer Ruhestellung einer hier nicht dargestellten Tür mit einem erfindungsgemäßen Türscharnier, d. h. wenn die Tür relativ zur Karosserie feststeht, ist die Tür durch die reibschlüssige Verbindung zwischen dem Scharnierzapfen und dem Feststeller gegen ungewolltes Zu- oder Aufschlagen gesichert.
Die reibschlüssige Verbindung ist dabei vorteilhafterweise so ausgestaltet, daß die zur Überwindung einer Haftreibung erforderliche Betätigungskraft im Bereich der Betätigungskraft liegt, die bei herkömmlichen Türscharnieren mit festgelegten Rastpunkten erforderlich ist, um die Tür aus einem Rastpunkt zu bewegen.
Nachdem vom Bediener die Haftreibung durch Aufbringung der erforderlichen Betätigungskraft überwunden wurde, kann die Tür in jede beliebige Position zwischen dem maximalen Öffnungswinkel und der Schließstellung verschwenkt werden, wobei die geringere zum Verschwenken erforderliche Betätigungskraft aufgrund der gegenüber der Haftreibung geringeren Gleitreibung ein komfortables Verschwenken der Tür erlaubt.
Nach Erreichen des gewünschten Öffnungswinkels und Beendigung des Schwenkvorgangs der Tür wird diese aufgrund der dann wiederum bestchenden Haftreibung relativ gegenüber der Karosserie in der gewünschten Position arretiert.
Das für die Bedienbarkeit maßgebliche Verhältnis zwischen der Haftreibung und der Gleitreibung, welches die Betätigungskraft zum Lösen sowie zum Verschwenken der Tür bestimmt, ist grundsätzlich frei wählbar. Nach einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung liegt das Verhältnis zwischen der Haftreibung und der Gleitreibung jedoch zwischen 3:1 und 10:1, vorzugsweise 5:1 und 10:1. Eine derartige Ausgestaltung des Türscharniers gewährleistet einen besonders hohen Bedienkomfort, wobei die Tür nach dem Überwinden der Haftreibung besonders einfach gegenüber der Karosserie verschwenkt werden kann, so daß beim Bediener nicht der Eindruck erweckt wird, daß die Tür klemmt oder schleift.
Gemäß der Erfindung ist der Feststeller ferner federnd mit dem Säulenteil verbunden. Diese federnde Anordnung des Feststellers an dem Säulenteil bewirkt zum einen eine Dämpfung der Schwenkbewegung sowohl zu Beginn als auch zum Ende der Schwenkbewegung. Ein weiterer Vorteil der federnden Anordnung besteht darin, daß das Gefühl, das beim Bediener beim Bewegen der Tür entsteht, dem Gefühl beim Verschwenken herkömmlicher Systeme entspricht.
Aufgrund der federnden Anordnung wird dabei das Türscharnier erst gegen die Federkraft verschwenkt, bis die notwendige Betätigungskraft aufgebracht wird, um die Haftreibung zu überwinden. Beim Bediener entsteht so nicht das Gefühl eines plötzlichen Losbrechens der Tür, wodurch der Eindruck entstehen könnte, daß die Tür hakt oder klemmt. Die federnde Verbindung gewährleistet vielmehr einen kontinuierlichen Verlauf der Schwenkbewegung relativ zur Zunahme der Betätigungskraft. Als besonders vorteilhaft hat sich dabei erwiesen, die federnde Verbindung derart auszugestalten, daß diese in etwa eine Schwenkbewegung von 2° ermöglicht, bevor die Betätigungskraft eine Überwindung der Haftreibung ermöglicht.
Das gewünschte Verhältnis zwischen der Haftreibung und der Gleitreibung kann dabei u. a. durch die gewählte Werkstoffpaarung sowie durch eine evtl. Oberflächenbeschichtung, -behandlung und -rauhigkeit in besonders einfacher Weise eingestellt werden. Somit läßt sich besonders kostengünstig ein Türscharnier herstellen, das die gewünschten Eigenschaften erfüllt. Zudem ermöglicht die freie Werkstoffwahl und -ausgestaltung einen verschleißminimierenden Aufbau des Türscharniers, so daß die Standzeit in der das Türscharnier konstante Reibungsverhältnisse aufweist in ergänzender Weise gesteigert werden kann.
Die reibschlüssige Verbindung zwischen dem Scharnierzapfen und dem Feststeller kann grundsätzlich in beliebiger Weise erfolgen. Nach einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist die reibschlüssige Verbindung jedoch durch eine Klemmverbindung gebildet, bei der der Scharnicrzapfen und der Feststeller in ihrem Kontaktbereich mit einer definierten Klemmkraft aneinander gedrückt werden.
Die Klemmverbindung weist den Vorteil auf, daß die zwischen dem Scharnierzapfen und dem Feststeller bestehende Klemmkraft besonders einfach festgelegt werden kann, so daß die u.a. von der Klemmkraft abhängige Betätigungskraft so eingestellt werden kann, daß das Türscharnier an die spezifischen konstruktiven Vorhaben einzelner Fahrzeuge anpassbar ist. Zudem ermöglicht eine einstellbare Klemmverbindung eine Nachjustierung der Klemmkraft, so daß ggf. erforderliche Anpassungen an die Betätigungskraft besonders einfach vorgenommen werden können.
Zur Herstellung der Klemmverbindung können beliebige Klemmelemente, bspw. Federn oder dergleichen verwendet werden, die eine ausreichende Klemmung gewährleisten. Nach einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung weist der Feststeller jedoch zur Herstellung der Klemmverbindung mit einem Klemmabschnitt des Scharnierzapfens eine im Querschnitt kreisförmige Klemmhülse auf, deren Öffnungsquerschnitt einstellbar ist.
Gemäß dieser Weiterbildung der Erfindung weist das Türscharnier eine Klemmverbindung mit einer zylindrischen Wirkfläche auf, wobei durch die grundsätzlich frei wählbare Länge der Klemmhülse die zwischen der Klemmhülse und dem Klemmabschnitt bestehende Reibung auf die gesamte den Klemmabschnitt bildende Mantelfläche des Scharnierzapfens verteilt werden kann. Dies verbessert die Verschleißeigenschaften in ergänzender Weise.
Die Klemmkraft, mit der die Klemmhülse auf dem Klemmabschnitt des Scharnierzapfens befestigt ist, bestimmt sich dabei in Abhängigkeit von dem einstellbaren Öffnungsquerschnitt der Klemmhülse, wobei mit geringer werdendem Querschnitt die: vom Bediener aufzubringende Betätigungskraft steigt. Eine besonders einfache Einstellbarkeit des Öffnungsquerschnitts ermöglicht dabei eine Einstellschraube, die nach einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung zur Einstellung der Klemmkraft vorgesehen ist. Über die den Öffnungsquerschnitt bestimmende Einschraubtiefe der Einstellschraube kann somit die daraus resultierende Betätigungskraft besonders einfach ein- und auch nachgestellt werden, falls dies erforderlich sein sollte.
Zur ergänzenden Steigerung der Standzeit des erfindungsgemäßen Türschamicrs kann nach einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung vorgesehen werden, daß der Scharnierzapfen im Bereich des Klemmabschnitts und/oder die Klemmhülse im Kontaktbereich mit dem Klemmabschnitt gehärtet, insbesondere oberflächengehärtet ist.
Die Härtung der Reibpartner läßt sich besonders einfach herstellen und ermöglicht es somit, besonders kostengünstig die Zuverlässigkeit und Einsatzdauer des Türscharniers in ergänzender Weise zu steigern.
Dabei zeichnet sich insbesondere die Oberflächenhärtung dadurch aus, daß sie keine Gefügeverändcrungen im Material der Reibpartner hervorruft, die ggf. zur Festigkeitssteigerung erforderliche Nacharbeiten zur Folge hat.
Nach einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist der Feststeller durch einen Hebel gebildet, der einerseits zur Verbindung mit dem Säulenteil eine Buchse aufureist, die auf einem an dem Säulenteil angeordneten Zapfen angeordnet ist und andererseits die Klemmhülse aufweist.
Die Verwendung eines Hebels ermöglicht es, eine besonders gute Abstützung des Feststellers an dem Säulenteil zu erreichen, wobei die Verbindung über eine Buchse und einen Zapfen eine besonders zuverlässige Festsetzung des Feststellers gewährleistet, so daß sowohl beim Öffnen und Schließen die Zuverlässigkeit des Türscharniers in ergänzender Weise gesteigert werden kann.
Wenn zudem nach einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung zwischen der Innenwand der Buchse und dem Zapfen ein Federelement, insbesondere eine Gummihülse angeordnet ist, dann kann über die Länge des Hebels besonders einfach der federnde Schwenkbereich und der zum Verschwenken notwendige Kraftaufwand eingestellt werden. Eine Gummihülse zwischen der Innenwand der Buchse und dem Zapfen zeichnet sich dabei insbesondere dadurch aus, daß sie nahezu keinem Verschleiß unterliegt und besonders kostengünstig ist. Somit läßt sich der Bedienkomfort des Türscharniers in ergänzender Weise besonders preiswert steigern.
Nach einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist an dem Säulenteil zur drehbaren Aufnahme des Scharnierzapfens eine Lagerbuchse angeordnet. Die Verwendung einer Lagerbuchse erlaubt es, die zwischen dem Scharnierzapfen und dem Säulenteil vorhandene Reibung so zu gestalten, daß sie keinen Einfluß auf die durch den Feststeller hervorgerufene Rastierung der Tür hat. Insbesondere erlaubt die Verwendung einer Lagerbuchse eine spielfreie Anordnung des Scharnierzapfens an dem Säulenteil.
Die Verbindung des Türteil5 mit dem Scharnierzapfen kann grundsätzlich beliebig, bspw. durch Stoff- oder Kraftschluß hergestellt werden. Nach einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist der Scharnierzapfen jedoch formschlüssig mit dem Türteil verbunden. Diese Weiterbildung der Erfindung gewährleistet in besonders hohem Maße, daß das durch die Betätigungskraft hervorgerufene Moment über das Türteil auf den Scharnierzapfen übertragen wird. Fehlfunktionen des Scharniers werden so in ergänzender Weise vorgebeugt.
Zur axialen Sicherung des Scharnierzapfens an dem Säulenteil ist dieses nach einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung vernietet. Die Vernietung stellt dabei eine besonders kostengünstige Möglichkeit zur axialen Lagesicherung des Scharnierzapfens an dem Säulenteil dar, so daß zuverlässig gewährleistet werden kann, daß das Türteil seine relative Position in axialer Richtung des Scharnierzapfens beibehält.
Nachstehend wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand der Zeichnungen erläutert. In den Zeichnungen zeigen:

Fig. 1: eine perspektivische Ansicht auf ein Türscharnier mit einem reibschlüssig mit dem scharnierzapfen verbundenen Feststeller;
Fig. 2: eine Seitenansicht auf das Türscharnier von Fig. 1;
Fig. 3: eine Schnittansicht durch das Türscharnier von Fig. 1 entlang der Schnittlinie B-B von Fig. 2;
Fig. 4: eine Schnittansicht des Türscharniers von Fig. 1 entlang der Schnittlinie A-A von Fig. 2 und
Fig. 5: ein Kraftverlauf für eine Betätigungskraft in Abhängigkeit von einem Schwenkwinkel der Tür aus dessen Ruhestellung.

Fig. i zeigt eine perspektivische Ansicht eines Türscharniers 1 mit einem Feststeller 5.
Das Türscharnier 1 weist ein Türteil 3 auf, das aus zwei rechtwinkligen Blechtcilcn 3a, 3b gebildet ist, deren Position zueinander durch die gemeinsame Anordnung an einem Scharnierzapfen 25 sowie zweier Verprägungen 17, 18, die ineinandergreifen, gesichert ist, wobei eine in einen Gewindeabschnitt am oberen Scharnierzapfenende 25a eingeschraubte Befestigungsschraube 4 das Türteil 3 in axialer Richtung am Scharnierzapfen 25 sichert (vgl. Fig. 3).
Der Scharnierzapfen 25 weist in seinem oberen Bereich ― Angaben wie oben oder unten beziehen sich auf die zeichnerische Darstellung - einen Absatz 12 auf, der zum einen auf einer Bolaenaufnahme des Säulenteils 2 aufliegt und zum anderen auf der der Bolzenaufnahme abgewandten Seite zwei diametral angeordnete Vorsprünge 13 aufweist, die in entsprechende Ausnehmungen 16 an der Unterseite des unteren Blechteils 3b eingreifen, so daß das Türteil 3 verdrehfest mit dem Scharnierzapfen 25 verbunden ist (vgl. Fig. 2).
Unterhalb des Vorsprungs 12 verläuft der Scharnierzapfen 25 in einer in der Bolzenaufnahme angeordneten Lagerbuchse 15. Die Lagerbuchse 15 gewährleistet dabei, daß der Scharnierzapfen 25 im Säulenteil 2 gedreht werden kann.
Unterhalb der Bolzenaufnahme ist der Feststeller 5 angeordnet, der durch einen Hebel 6 gebildet ist, an dessen einen Ende eine Klemmhülse 7 angeordnet ist, die einen Klemmabschnitt 19 des Scharnierzapfcns 25 umgreift, so daß die Klemmkraft durch eine in einer Durchgangsbohrung 22 verlaufenden und in eine Gewindebohrung 8 einschraubbare Einstellschraube 21 einstellbar ist, wobei sich die Querschnittsöffnung der Klemmhülse 7 durch Einschrauben der Einstellschraube 21 verringert (vgl. Fig. 4).
An dem der Klemmhülse 7 gegenüberliegenden Ende weist der Hebel 6 eine Buchse 9 auf, in die eine Gummihülse 20 eingebettet ist, die mit ihrer Öffnung auf einem Zapfen 14 befestigt ist.
Zur Befestigung des Türscharniers 1 weisen das Türteil 3 und das Säulenteil 2 Aufnahmeöffnungen 10, 11 auf, die zur Aufnahme von hier nicht dargestellten Schrauben vorgesehen sind, mittels derer das Türscharnier 1 an einer hier nicht dargestellten Karosserie und Tür befestigt werden kann.
Das in Fig. 5 dargestellte Diagramm zeigt den Verlauf einer Betätigungskraft beim Verschwenken einer hier nicht dargestellten Tür aus einer Ruheposition. Aufgrund der reibschlüssigen Verbindung zwischen dem verdrehfest mit dem Türteil 3 verbundenen Scharnierzapfen 25 wird der Hebel 6 um die Scharnierzapfenachse bis um einen Schwenkwinkel von 2° verdreht, wobei die Gummihülse 20 durch den Zapfen 14 entsprechend verformt wird, so daß trotz einer nicht stattfindenden Relativbewegung zwischen dem Klemmabschnitt 19 des Scharnierzapfens 4 und der Klemmhülse 7 eine geringe Schwenkbewegung möglich ist.
Mit zunehmendem Verschwenken aus der Ruheposition steigt die zum Verformen der Gummihülse 20 notwendige Betätigungskraft an, bis die zur Überwindung der Haftreibung zwischen dem Klemmabschnitt 19 und der Klemmhülse 7 notwendige Betätigungskraft erreicht ist.
Die Betätigungskraft bestimmt sich dabei in Abhängigkeit von der Werkstoffpaarung und -ausgestaltung sowie von der durch die Einstellschraube 21 eingestellten Klemmkraft. Nach Überwindung der Haftreibung verringert sich die zum Betätigen notwendige Betätigungskraft aufgrund der dann herrschenden Gleitreibung. Das Verhältnis zwischen Haftreibung und Gleitreibung liegt vorzugsweise bei 1:5 bis zu 1:10. Nach Beendigung des Verschwenkens ist die Tür wieder durch die Haftreibung arretiert.

Claims

Türscharnier für Kraftfahrzeuge mit
- einem mit einer Tür verbindbaren Türteil,

- einem an einer Karosserie anordbaren Säulenteil,

- einem verdrehfest mit dem Türteil und drehbar mit dem Säulenteil verbundenen Scharnierzapfen und

- einem Feststeller, der einerseits mit dem Säulenteil verbunden ist und andererseits eine reibschlüssige Verbindung mit dem Scharnierzapfen (25) aufweist,

dadurch gekennzeichnet, daß
der Feststeller (5) federnd mit dem Säulenteil (2) verbunden ist.
Türscharnier nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die reibschlüssige Verbindung derart ausgebildet ist, daß das Verhältnis zwischen Haftreibung und Gleitreibung zwischen 3:1 und 10:1, vorzugsweise 5:1 und 10:1 liegt.
Türscharnier nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die reibschlüssige Verbindung durch eine Klemmverbindung gebildet ist.
Türscharnier nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Feststeller (5) zur Herstellung einer Klemmverbindung mit einem Klemmabschnitt (19) des Scharnierzapfens (25) eine im Querschnitt kreisförmige Klemmhülse (7) aufweist, deren Öffnungsquerschnitt einstellbar ist.
Türscharnier nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Öffnungsquerschnitt mittels einer Schraube (21) einstellbar ist.
Türscharnier nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Scharnierzapfen (25) im Bereich des Klemmabschnitts (19) und/oder die Klemmhülse (7) im Kontaktbereich mit dem Klemmabschnitt (19) gehärtet, insbesondere oberflächengehärtet ist.
Türscharnier nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Feststeller (5) durch einen Hebel (6) gebildet ist, der einerseits zur Verbindung mit dem Säulenteil (2) eine Buchse (9) aufweist, die auf einem an dem Säulenteil (2) angeordneten Zapfen (14) angeordnet ist und andererseits die Klemmhülse (7) aufweist.
Türscharnier nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen einer Innenwand der Buchse (9) und dem Zapfen (14) ein Federelement, insbesondere eine Gummihülse (20) angeordnet ist.
Türscharnier nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß an dem Säulenteil (2) zur drehbaren Aufnahme des Scharnierzapfens (25) eine Lagerbuchse (15) angeordnet ist.
Türscharnier nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Scharnierzapfen (25) formschlüssig mit dem Türteil (3) verbunden ist.
Türscharnier nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Scharnierzapfen (25) durch Vernieten gegen axiales Verschieben gesichert ist.