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Die Erfindung betrifft ein Türscharnier mit einer Einrichtung, durch die das Schwenken der mittels des
Scharniers gelagerten Tür zumindest über einen Teilbereich des Schwenkwinkels gehemmt wird,
wobei die Hemmwirkung der Hemmeinrichtung mit zunehmendem Öffnungswinkel der Türe zunimmt.
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Derartige Scharniere sind bspw. aus der DE 196 25 557 A1 bekannt. Sie sind insbesondere für
Autotüren bestimmt, bei denen die Forderung erfüllt werden muß, daß sie weder zu leicht
aufschwingen und dabei benachbarte Fahrzeuge beschädigen, noch von selbst zufallen und dabei
ein- oder aussteigende Fahrgäste verletzen. Diese Schwenkhemmung kann auf unterschiedliche
Weise erreicht werden. Die bekannten Einrichtungen, mit denen diese Schwenkhemmung erreicht
wird, weisen jedoch auch beim Zuziehen einer Autotüre im Endbereich des Schwenkwinkels kurz vor
dem Ins-Schloß-Fallen der Türe Hemmwirkung zumindest in Höhe der Lagerreibung auf.
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Der Erfindung war demgemäß die Aufgabe gestellt, ein derartiges Scharnier mit einem Zuzieh-Effekt
auszustatten, der auf die Autotüre im Endbereich ihres Schwenkwinkels ein sie ins Schloß ziehendes
oder das Ins-Schloß-Ziehen unterstützendes Moment ausübt. Sie löst diese Aufgabe durch die im
Kennzeichen des Hauptanspruches genannten Merkmale.
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Scharniere mit derartigem Zuzieh-Effekt sind bspw. von Möbelscharnieren in vielerlei
Ausführungsformen bekannt. Diese Möbelscharniere weisen jedoch keine Schwenkhemmung auf und
können daher für die Ausführung von Autotürscharnieren keine Anregung geben.
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Der Kraftspeicher ist erfindungsgemäß als Feder, insbesondere als Bügelfeder ausgebildet, die beim
Öffnen der Türe gespannt wird und das gespeicherte Moment beim Schließen der Türe wieder mit der
angestrebten Wirkung abgibt.
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Die Einrichtung zum Hemmen der Schwenkbewegung der Türe kann von beliebiger Art sein.
Bevorzugt ist sie als Kreiskeil-Profil ausgebildet. Unter einem Kreiskeil-Profil wird hier ein Profil
verstanden, bei dem ausgehend von einer zur Schwenkachse des Scharniers koachsialen, gedachten
Zylinderfläche mehrere, vorzugsweise drei um den gleichen Winkel in Umfangsrichtung
gegeneinander versetzte Nocken - im Falle des Scharnierbolzens - flach ansteigen und dann wieder
steil auf die gedachten Zylinderfläche abfallen bzw. - im Falle des Scharnierschildes - flach abfallen
und dann wieder steil auf die gedachten Zylinderfläche ansteigen. Der Abstand der Rückenflächen der
Nocken von der Schwenkachse des Scharniers ist so, daß sie beim gegenseitigen Verdrehen von
Scharnierbolzen und Scharnierschild aneinander aufgleiten, dabei zunehmend in Reibschluß treten
und die Schwenkbewegung zunehmend hemmen. Das Kreiskeilprofil und seine Wirkungsweise ist in
der DE 42 09 153 C2 ausführlich dargestellt und beschrieben, auf die insoweit Bezug genommen wird.
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In den Figuren der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung schematisch dargestellt. Es
zeigen
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Fig. 1 die Ansicht des Scharniers, teilweise gebrochen;
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Fig. 2 und 3 die Draufsicht auf das Scharnier in zwei unterschiedlichen Schwenkstellungen;
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Fig. 4 bis 6 Diagramme, die jeweils in der Abszisse den Schwenkwinkel des Scharniers und
in der Ordinate ein Drehmoment wiedergeben, wobei in
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Fig. 4 der Momenteneinfluß der Hemmvorrichtung,
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Fig. 5 der Momenteneinfluß des Kraftspeichers,
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Fig. 6 die Überlagerung der Momente der Fig. 4 und 5 beim Öffnen und beim Schließen
der Autotüre dargestellt ist.
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Wie aus Fig. 1 erkennbar, weist das Scharnier 1 ein in der Regel am Fahrzeug befestigtes
Scharnierlager 2 und ein in diesem Falle mit der Fahrzeugtür verbundenes Scharnierschild 3 auf. In
beiden Scharnierteilen sind Scharnieraugen 4 bzw. 5 ausgeformt, in die ein Scharnierbolzen 6
eingesteckt ist. In der dargestellten Ausführungsform ist der Scharnierbolzen 6 im Scharnierschild 3
befestigt, dessen Scharnierauge 4 zu diesem Zweck an beiden Enden kegelige Erweiterungen 7
aufweist. In die untere kegelige Erweiterung 7 wird ein kegeliger Ansatz 8 des Scharnierbolzens 6
mittels einer Mutter 9 hineingezogen, die auf einem Gewindeansatz 10 des Scharnierbolzens läuft.
Die Mutter 9 hat unten ebenfalls einen kegeligen Ansatz 11, der in die obere kegelige Erweiterung 7
des Scharnierauges 4 eingreift. Der zylindrische Bereich 12 des Scharnierbolzens 6 und das
Scharnierauge 4 können eine ineinander greifende Verzahnung 13 haben, die ein Verändern der
Winkelstellung des Scharnierbolzens 6 im Scharnierschild 3 erlaubt, ein selbsttätiges,
unbeabsichtigtes Verändern dieser Stellung aber ausschließt.
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Der untere Bereich 14 des Scharnierbolzens 6 und das ihm zugeordnete Scharnierauge 5 weisen das
Kreiskeil-Profil 15 auf.
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Das Scharnier 1 ist erfindungsgemäß mit einer U-förmigen Bügelfeder 16 ausgestattet, die mit an
ihren Enden angeordneten Ösen 17 bzw. 18 einerseits einen über einen Bügel 19 am Scharnierlager
2 befestigten Stift 20 umgreift, andererseits an einem Stift 21 eingehängt ist, der an einem mit dem
Scharnierschild 3 verbundenen Arm 22 angeordnet ist.
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Die Anordnung ist so getroffen, daß die Anlenkachse der Bügelfeder 16, die durch den mit dem
Scharnierschild 3 schwenkenden Stift 21 bezeichnet ist, beim Verschwenken der Fahrzeugtür über
deren Schwenkbereich 23 sich über eine Totpunktlinie 24 hinweg bewegt, die durch die
Schwenkachse 25 des Schaniers 1 und den Stift 20 am Scharnierlager 2 definiert ist.
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Das Kreiskeil-Profil 15 am Scharnierbolzen 6 und im Scharnierauge 5 sind so dimensioniert, daß die
Hemmkraft beim Verschwenken der Fahrzeugtüre über deren Schwenkbereich von bspw. 70° den in
Fig. 4 dargestellten Verlauf nimmt:
Beim Öffnen der Fahrzeugtüre tritt gemäß der Kennlinien 26 über einen Anfangsbereich von bspw.
20° nur eine geringe, gleichbleibende Lagerreibung 27 auf. Dann kommt die Hemmkraft der
aneinander aufgleitenden Rückenflächen der Nocken des Kreiskeil-Profils zur Wirkung, die die Kraft
zum Öffnen der Türe im Abschnitt 28 zu nächst steil, dann im Abschnitt 29 flacher ansteigen läßt.
Beim Schließen der Türe muß gemäß der Kennlinie 30 eine Kraft in entgegengesetzter Richtung, also
mit entgegengesetztem Vorzeichen, ansonsten aber in annähernd gleicher Höhe und
spiegelbildlichem Verlauf aufgebracht werden. Hysteresewirkung ist bei dieser Darstellung außer Acht
gelassen.
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Die Bügelfeder 16 setzt dem Verschwenken der Türe den in Fig. 5 dargestellten Momentenverlauf
entgegen bzw. bringt zum Verschwenken der Türe diesen Momentenverlauf auf:
Die Bügelfeder 16 ist derart vorgespannt, daß sie ausgehend von der Geschlossenstellung der Türe
bei 0° dem Verschwenken im Bereich ein hier negativ definiertes Moment von bspw.
10 Nm entgegen setzt, das bis zum Erreichen der Totpunktlinie 24 bei etwa 20° Schwenkwinkel
gemäß der Kennlinie 31 im Abschnitt 32 auf Null abnimmt. Nach Überschreiten der Totpunktlinie 24
nimmt das Moment - nunmehr mit umgekehrtem Vorzeichen gemäß dem Abschnitt 33 - wieder bis auf
einen Wert von bspw. 10 Nm zu. Dieser Wert wird durch die Formgebung der Bügelfeder bei etwa 50°
Schwenkwinkel erreicht und dann im wesentlichen gehalten. Dieses Moment unterstützt das Öffnen
der Türe.
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Beim Zuziehen der Türe treten - Hysteresewirkung auch hier außer Betracht gelassen - diese
Momente gemäß Kennlinie 34 spiegelbildlich, mit umgekehrtem Vorzeichen auf.
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Diese Momente der durch das Kreiskeilprofil 15 aufgebrachten Schwenkhemmung und der Federkraft
der Bügelfeder 16 überlagern sich in der in Fig. 6 wiedergegebenen Weise:
Beim Öffnen der Türe ist ausgehend von der Geschlossenstellung gemäß der Kennlinie 35 eine bis zu
einem Schwenkwinkel von etwa 20° abnehmende Kraft erforderlich, die dann wieder auf ein bei etwa
50° Schwenkwinkel erreichtes Moment von etwa 15 Nm zunimmt und diesen Moment bis zur
Offenstellung bei etwa 70° hält. Mit dieser Kraft muß die Türe von Innen aufgedrückt, von außen
aufgezogen werden. Beim Schließen der Türe muß zunächst gemäß Kennlinie 36 eine hohe Kraft
von etwa 35 Nm aufgebracht werden, die dann rasch bis zu einem Schwenkwinkel von etwa 20° auf
Null abnimmt. Bei weiterem Schließen der Türe übersteigt das Moment der Bügelfeder 16 das
Reibmoment des Scharnierlagers und zieht im Abschnitt 37 der Kennlinie 36 die Türe selbsttätig in die
Geschlossenstellung.
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Die durch das beschriebene Kreiskeilprofil 15 aufgebrachte Hemmkraft kann selbstverständlich auch
durch eine Reibungsbremse anderer bekannter Art aufgebracht werden, so daß die Verwirklichung
der Erfindung nicht auf diese Form der Schwenkhemmvorrichtung beschränkt ist.
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Ebenso kann der hier als Bügelfeder dargestellte und beschriebene Kraftspeicher auch durch ein
Federelement anderer Art wie etwa eine Torsionsfeder, eine Gasfeder oder dergleichen ersetzt
werden.
Bezugszahlenliste
1 Scharnier
2 Scharnierlager
3 Scharnierschild
4, 5 Scharnieraugen
6 Scharnierbolzen
7 kegelige Erweiterungen
8 kegeliger Ansatz
9 Mutter
10 Gewindeansatz
11 kegeliger Ansatz
12 zylindrischer Bereich
13 Verzahnung
14 unterer Bereich des Scharnierbolzens
15 Kreiskeil-Profil
16 Bügelfeder
17, 18 Ösen an der Bügelfeder
19 Bügel
20, 21 Stift
22 Arm
23 Schwenkbereich
24 Totpunktlinie
25 Schwenkachse
26 Kennlinie
27 Lagerreibung
28, 29 Abschnitte der Kennlinie 26
30, 31 Kennlinien
32, 33 Abschnitte des Kennlinie 31
34, 35, 36 Kennlinien
37 Abschnitt der Kennlinie 36