DE102005006916B4

DE102005006916B4 - Scharnier für eine Fahrzeugklappe

Info

Publication number: DE102005006916B4
Application number: DE200510006916
Authority: DE
Inventors: Li Zhengang
Original assignee: Edscha AG
Current assignee: Edscha Engineering GmbH
Priority date: 2005-02-16
Filing date: 2005-02-16
Publication date: 2007-11-22
Anticipated expiration: 2025-02-17
Also published as: WO2006086961A1; DE102005006916A1

Abstract

Scharnier für eine Fahrzeugklappe, umfassend
ein an einem von Fahrzeugrahmen oder Fahrzeugklappe angeordnetes erstes Scharnierteil (2; 2'; 2''; 2'''),
ein an dem anderen von Fahrzeugrahmen oder Fahrzeugklappe angeordnetes zweites Scharnierteil (3; 3'; 3''; 3'''), wobei das erste Scharnierteil (2; 2'; 2''; 2''') und das zweite Scharnierteil (3; 3'; 3''; 3''') schwenkbar miteinander verbunden sind,
einen Umlenkhebel (7; 7'; 7''; 7''') mit wenigstens einem ersten Gelenk (10; 10'; 10''; 10''') und einem zweiten Gelenk (13; 13'; 13''; 13'''), wobei der Umlenkhebel (7; 7'; 7''; 7''') mit dem zweiten Gelenk (13; 13'; 13''; 13''') an einem bezüglich des ersten Scharnierteils (2; 2'; 2''; 2''') beweglichen Teil schwenkbar angeordnet ist, und
ein Federelement (11; 11'; 11''; 11'''), das das erste Scharnierteil (2; 2'; 2''; 2''') und den Umlenkhebel (7; 7'; 7''; 7''') an dem ersten Gelenk (10; 10'; 10''; 10''') koppelt,
dadurch gekennzeichnet,
dass der Umlenkhebel...

Description

Die Erfindung betrifft ein Scharnier für eine Fahrzeugklappe nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 und ein Verfahren zum Öffnen einer Fahrzeugklappe nach dem Oberbegriff des Anspruch 32, umfasse ein an einem von Fahrzeugrahmen oder Fahrzeugklappe angeordnetes erstes Scharnierteil, ein an dem anderen Fahrzeugrahmen oder Fahrzeugklappe angeordnetes zweites Scharnierteil, wobei das erste Scharnierteil und das zweite Scharnierteil schwenkbar miteinander verbunden sind, einen Umlenkhebel mit wenigstens einem ersten Gelenk und einem zweiten Gelenk, wobei der Umlenkhebel mit dem zweiten Gelenk an einem bezüglich des ersten Scharnierteils beweglichem Teil schwenkbar angeordnet ist, und ein Federelement das das erste Scharnierteil und den Umlenkhebel an dem ersten Gelenk koppelt.
DE 197 123 82 C1 zeigt ein Scharnier für eine Fahrzeugklappe, bei dem ein erstes Scharnierteil an einem Fahrzeugrahmen und ein zweites Scharnierteil an einer Fahrzeugklappe angeordnet ist, wobei das erste Scharnierteil und das zweite Scharnierteil mittels eines Viergelenks schwenkbar miteinander verbunden sind. Das Viergelenk weist einen ersten und einen zweiten Lenker auf, wobei jeder der beiden Lenker jeweils schwenkbar an dem ersten Scharniereil und dem zweiten Scharnierteil angeordnet sind. An dem zweiten Scharnierteil ist ein Umlenkhebel mit einem ersten Gelenk schwenkbar verbunden, wobei der Umlenkhebel ein zweites Gelenk aufweist, an dem eine Gasfeder angelehnt ist, die mit einem zweiten Ende an dem ersten Scharnierteil festgelegt ist. Der Umlenkhebel weist eine Abstützung mit dem ersten Lenker des Viergelenks auf. Nachteilig bei dieser Art von Scharnieren ist die Tatsache, dass die durch die Abstützung des Umlenkhebel mit dem einen Lenker gegebene Kraft derart auf den Lenker wirkt, dass diese der Öffnungsbewegung des Scharniers entgegenwirkt, so dass die durch die Gasdruckfeder die Öffnung unterstützende Kraft durch die Abstützung reduziert wird und ein Öffnen der Fahrzeugklappe nur unter zusätzlichem, großen Kraftaufwand möglich ist.
DE 198 46 600 A1 zeigt ein Scharnier für eine Fahrzeugklappe, bei dem ein erstes Scharnierteil an dem Fahrzeugrahmen und ein zweites Scharnierteil an der Fahrzeugklappe angeordnet ist, wobei das erste Scharnierteil und das zweite Scharnierteil mittels eines Viergelenks, das einen ersten Lenker und einen zweiten Lenker umfasst, schwenkbar miteinander verbunden sind. Der erste Lenker und der zweite Lenker sind jeweils an dem ersten Scharnierteil und dem zweiten Scharnierteil schwenkbar angeordnet. Eine Gasdruckfeder ist mit einem ersten Ende an dem ersten Scharnierteil und mit einem zweiten Ende an dem zweiten Scharnierteil angeordnet. An dem an dem Fahrzeugrahmen angeordneten Scharnierteil ist eine V''förmige Blattfeder vorgesehen, die mit einer an dem zweiten Scharnierteil angeordneten Rolle in Eingriff steht. In einer geschlossenen Position des Scharniers ist die V''förmige Blattfeder vollständig von der Rolle zusammengedrückt. Beim Öffnen der Fahrzeugklappe erzeugt die Blattfeder auf die Rolle eine aufwärts gerichtete Kraft und bewirkt somit, dass die Fahrzeugklappe geöffnet wird, wobei die Rolle über die Blattfeder zu einem freien Ende rollt und die aufwärts gerichtete Kraft während der Öffnung der Fahrzeugklappe vermindert wird. Bei einem bestimmten Öffnungswinkel der Fahrzeugklappe, in dem die Kraft der V-förmigen Blattfeder zu gering ist, um die Öffnungsbewegung zu unterstützten, übernimmt die Gasdruckfeder die Unterstützung der Öffnungsbewegung der Klappe.
US 5,788,312 A zeigt ein Scharnier für eine Fahrzeugklappe, bei dem ein erstens Scharnierteil an einer Fahrzeugklappe und ein zweites Scharnierteil an einem Fahrzeugrahmen angeordnet sind. Das erste Scharnierteil und das zweite Scharnierteil sind mittels eines Scharnierstifts schwenkbar miteinander verbunden. An dem ersten Scharnierteil ist ein Federelement angeordnet das mit einem weiteren Ende an dem Fahrzeugrahmen befestigt ist, so dass das erste Scharnierteil und das zweite Scharnierteil mittels des Federelements gekoppelt sind.
DE 201 189 61 U1 zeigt ein Scharnier für eine Fahrzeugklappe, bei dem ein erstes Scharnierteil an einer Fahrzeugklappe und ein zweites Scharnierteil an einem Fahrzeugrahmen angeordnet sind. Das erste Scharnierteil und das zweite Scharnierteil sind mittels eines Scharnierstifts schwenkbar miteinander verbunden. Das erste Scharnierteil weist eine U-förmige Bauform auf, wobei an einem ersten Schenkel des U die Fahrzeugklappe angeordnet ist und an einem zweiten Schenkel des U das zweite Scharnierteil schwenkbar vorgesehen ist. An dem Bogen des U-förmigen, ersten Scharnierteils ist ein Federelement angeordnet, das mit einem zweiten Ende mit einer Kraftquelle verbunden ist. Beim Öffnen der Fahrzeugklappe springt diese unter Beaufschlagung durch das Federelementes auf und die Fahrzeugklappe öffnet sich je nach Auslegung des Federelements. In der ganz geöffneten Stellung der Fahrzeugklappe wird das Federelement mittels der Kraftquelle entlastet, so dass zum Schließen der Fahrzeugklappe eine geringe, und nicht gegen das Federelement gerichtete Kraft notwendig ist.
DE 101 179 35 A1 zeigt ein Scharnier für eine Fahrzeugklappe, wobei ein erstes Scharnierteil an eine Fahrzeugklappe angeordnet ist, das über einen Scharnierstift mit einem an einem Fahrzeugrahmen angeordneten zweiten Scharnierteil schwenkbar verbunden ist. An dem zweiten Scharnierteil ist über einen U-förmigen Fortsatz eine Öffnungseinheit angeordnet, die eine über einen Elektromotor angetriebene Spindel aufweist, die in einer Spindelmutter angeordnet ist.
Es ist die Aufgabe der Erfindung ein Scharnier für eine Fahrzeugklappe nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 und ein Verfahren zum Öffnen einer Fahrzeugklappe nach dem Oberbegriff des Anspruch 32 anzugeben, das ein sicheres und zuverlässiges Öffnen der Fahrzeugklappe ermöglicht.
Diese Aufgabe wird bei dem eingangs genannten Scharnier für eine Fahrzeugklappe erfindungsgemäß mit den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruchs 1 dadurch gelöst, dass der Umlenkhebel eine Abstützung mit den bezüglich des ersten Scharnierteils beweglichen Teil aufweist.
Überdies wird diese Aufgabe bei dem eingangs genannten Verfahren zum Öffnen einer Fahrzeugklappe erfindungsgemäß mit den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruchs 32 dadurch gelöst, dass in einem ersten Öffnungswinkelbereich der Umlenkhebel eine Abstützung mit dem bezüglich des ersten Scharnierteils beweglichen Teils aufweist, und dass in einem zweiten Öffnungswinkelbereich die Abstützung des Umlenkhebels mit dem bezüglich des ersten Scharnierteils beweglichen Teils aufgehoben ist.
Durch das erfindungsgemäße Vorsehen einer Abstützung des Umlenkhebels mit dem bezüglich des ersten Scharnierteils beweglichen Teils wird für die Öffnungsbewegung der Fahrzeugklappe ein erster Öffnungswinkelbereich und ein zweiter Öffnungswinkelbereich definiert, wobei der erste Öffnungswinkelbereich eine geschlossene Position der Fahrzeugklappe umfasst und der zweite Bereich eine gänzlich geöffnete Position. In dem ersten Öffnungswinkelbereich weist der Umlenkhebel eine Abstützung mit dem bezüglich des ersten Scharnierteils beweglichen Teils auf, während die Abstützung in dem zweiten Öffnungswinkelbereich aufgehoben ist. Da in dem ersten Öffnungswinkelbereich entgegen des Gewichts der Fahrzeugklappe eine große Kraft zum Öffnen notwendig ist, wird, um das Öffnen der Fahrzeugklappe im ersten Öffnungsbereich zu unterstützen, mittels der Abstützung des Umlenkhebels eine durch das Federelement bewirkte und die Öffnungsbewegung der Fahrzeugklappe unterstützende Kraft auf das mit der Fahrzeugklappe verbundene Scharnierteil übertragen. In dem zweiten Öffnungswinkelbereich ist die Abstützung des Umlenkhebels aufgehoben, so dass die auf die Fahrzeugklappe übertragene Kraft lediglich durch das Federelement gegeben ist, wodurch ein durch eine zu große Kraft resultierendes Anschlagen der Klappe in der Endöffnungsstellung vermieden und ein sicheres Öffnen der Fahrzeugklappe möglich ist.
Die beiden Öffnungswinkelbereiche sind durch eine sogenannte Todpunktstellung des Umlenkhebels und des Federelements voneinander separiert. Die Todpunktstellung ist während des Verschwenkens der beiden Scharnierteile erreicht, wenn die Anlenkung des Federelements an dem ersten Scharnierteil, das erste Gelenk und das zweite Gelenk des Umlenkhebels auf einer Verbindungslinie liegen.
In dem ersten Öffnungswinkelbereich wird die Kraft über einen ersten effektiven Hebelarm und in dem zweiten Öffnungswinkelbereich über einen zweiten effektiven Hebelarm auf das mit der Fahrzeugklappe befestigte Scharnierteil übertragen.
Durch das Federelement und dem ersten effektiven Hebelarm wird in dem ersten Öffnungswinkelbereich ein öffnungsunterstützendes Drehmoment für das mit der Fahrzeugklappe verbundene Scharnierteil erzeugt. Das öffnungsunterstützendes Drehmoment ist durch die eingeleitete Kraft des Federelements, der Länge des ersten effektiven Hebelarms und durch den Sinus eines Winkels α, welcher zwischen der Krafteinleitungsrichtung des Federelements und des ersten effektiven Hebelarms gegeben ist, gegeben.
In dem zweiten Öffnungswinkelbereich wird durch das Federelement und dem zweiten effektiven Hebelarm ein öffnungsunterstützendes Drehmoment für das mit der Fahrzeugklappe verbundene Scharnierteil erzeugt. Das öffnungsunterstützendes Drehmoment ist durch die eingeleitete Kraft des Federelements, der Länge des zweiten effektiven Hebelarms und durch den Sinus eines Winkels α', welcher zwischen der Krafteinleitungsrichtung des Federelements und des zweiten effektiven Hebelarms gegeben ist, gegeben.
Beim Schließen der Fahrzeugklappe in dem zweiten Öffnungswinkelbereich ist die Schließbewegung durch das Eigengewichts der Fahrzeugklappe gegeben, wobei diese Bewegung von der Kraft des Federelements abgebremst wird. Während der Schließbewegung der Fahrzeugklappe wird die Schwenkgeschwindigkeit der Fahrzeugklappe immer größer, so dass in dem ersten Öffnungswinkelbereich eine größere Kraft der Schließbewegung entgegen gerichtet sein muss. Durch die Abstützung des Umlenkhebels mit dem bezüglich des ersten Scharnierteils beweglichen Teils ist die der Schließbewegung entgegen gerichtete vergrößert, wodurch ein Zuschlagen der Fahrzeugklappe aufgrund ihres Eigengewichts vermieden ist. Dadurch wird vermieden, dass zum Beispiel Gegenstände oder ein Arm eines Benutzers zwischen der Fahrzeugklappe und dem Fahrzeugrahmen eingeklemmt wird.
In einer bevorzugten Ausführungsgestaltung weist der Umlenkhebel einen ersten und einen zweiten Arm auf, wobei die Abstützung mit dem bezüglich des ersten Scharnierteils beweglichen Teils an einem von dem ersten und dem zweiten Arm und das zweite Gelenk an dem anderen Arm von dem ersten Arm und dem zweiten Arm vorgesehen ist. Hierdurch wird erreicht, dass die öffungsunterstützende Kraft auf das an der Fahrzeugklappe angeordnete zweite Scharnierteil sicher und zuverlässig übertragen wird. Durch das Vorsehen eines ersten und eines zweiten Arms für den Umlenkhebel ist zudem der Umlenkhebels an die Geometrie der Fahrzeugklappe und des Fahrzeugrahmens angepasst, so dass der Bauraum für das Scharnier vorteilhaft reduziert ist.
Zweckmäßigerweise weisen der erste Arm und der zweite Arm unterschiedliche Längen auf, wodurch die Anpassung an die Fahrzeuggeometrie weiter sicher gestellt ist. Durch die unterschiedliche Länge weisen das erste Gelenk und das zweite Gelenk einen variablen Abstand zueinander auf, so dass die Todpunktstellung zwischen dem Umlenkhebel und dem Federelement ebenfalls variabel ist und somit die der Todpunktstellung entsprechende Öffnungsstellung der Fahrzeugklappe entsprechend des Fahrzeugtyps angepasst werden kann.
Der erste Arm und der zweite Arm des Umlenkhebels definieren einen Verbindungspunkt, an dem das zweite Gelenk des Umlenkhebels vorteilhaft vorgesehen ist. Hierdurch wird erreicht, dass der Umlenkhebel eine einfache Geometrie aufweist und somit ohne großen Montageaufwand mit dem Federelement verbunden werden kann. Ferner ist dadurch das Federelement derart mit dem Umlenkhebel verbunden, dass die Krafteinleitung durch das Federelement sicher und zuverlässig mittels des Umlenkhebels auf das den bezüglich des ersten Scharnierteils beweglichen Teils in dem zweiten Öffnungswinkelbereich übertragen werden kann.
In einer ersten vorteilhaften Ausgestaltung weisen der erste Arm und der zweite Arm des Umlenkhebels einen Winkel von ungefähr 90 Grad zueinander auf. In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung weisen der erste Arm und der zweite Arm einen Winkel von ungefähr 135 Grad zueinander auf. Durch die variable Ausgestaltung des Winkels zwischen dem ersten Arm und dem zweiten Arm wird die variable Anpassung des Umlenkhebels und die damit verbundenen Öffnungs- bzw. Schließeigenschaften der verschiedenen Fahrzeugtypen weiter gesichert.
Es versteht sich, dass der erste Arm und der zweite Arm des Umlenkhebels jeden beliebigen Winkel zueinander aufweisen können, um die Anpassung des Scharniers an die Fahrzeugklappe eines beliebigen Fahrzeugtyps weiter zu ermöglichen. Ferner versteht sich, dass der Winkel zwischen dem ersten Arm und dem zweiten je nach Fahrzeugklappe jeden anderen Betrag aufweisen kann. Die Längen des ersten und des zweiten Arms sowie der Winkel zwischen dem ersten und dem zweiten Arm sind hierbei von der Kinematik und der Statik der Fahrzeugklappe und des Fahrzeugrahmens gegeben.
In einer ersten bevorzugten Ausgestaltung sind das erste Scharnierteil und das zweite Scharnierteil mittels eines Viergelenks schwenkbar miteinander gekoppelt. Das Viergelenk umfasst einen ersten Lenker und einen zweiten Lenker, die beide jeweils schwenkbar an dem ersten Scharnierteil und schwenkbar an dem zweiten Scharnierteil angelenkt sind.
Einer von dem ersten und dem zweiten Lenker ist zweckmäßig ungefähr S-förmig ausgebildet, wodurch die Öffnungsbewegung der Fahrzeugklappe eine für den Benutzer leicht zu bedienende Verschwenkungsbahn aufweist.
Zweckmäßig ist der erste Lenker als ein kurzer Lenker und der zweite Lenker als ein langer Lenker ausgebildet, wodurch die Schwenkbewegung der Fahrzeugklappe, die durch die Geometrie des das erste Scharnierteil und das zweite Scharnierteil schwenkbar verbindende Viergelenks gegeben ist, entsprechend der Länge der beiden Lenker an einen Fahrzeugtyp individuell anpassbar ist.
Es versteht sich, dass auch der erste Lenker als ein langer Lenker und der zweite Lenker als ein kurzer Lenker ausgebildet sein können.
Zweckmäßig sind die Anlenkung des ersten Lenkers, des zweiten Lenkers und das erste Gelenk des Umlenkhebels auf einer Verbindungslinie vorgesehen, wodurch der Montageaufwand zum Anbringen des ersten Lenkers und des zweiten Lenkers des Viergelenks sowie des Umlenkhebels reduziert ist.
Bei einem Öffnungswinkel von ungefähr 45 Grad liegen das erste Gelenk und das zweite Gelenk des Umlenkhebels sowie die Anlenkung des Federelements an dem ersten Scharnierteil vorteilhaft auf einer Verbindungslinie. Hierdurch wird die Todpunktstellung zwischen dem Umlenkhebel und dem Federelement definiert, die die Öffnungsbewegung der Fahrzeugklappe in den ersten Öffnungswinkelbereich und den zweiten Öffnungswinkelbereich unterteilt. In dem ersten Öffnungswinkelbereich der Fahrzeugklappe beaufschlagt das Federelement das zweite Scharnierteil mit einem Drehmoment bezüglich des ersten Gelenks des Umlenkhebels. Das Drehmoment wirkt öffnungsunterstützend für die Fahrzeugklappe, wobei das Drehmoment durch die eingeleitete Kraft des Federelements, der Länge des ersten effektiven Hebelarms, der durch die virtuelle Verbindung des ersten Gelenks und der Anlenkung einer der Lenker sowie durch den Sinus des Winkel α zwischen der Krafteinleitungsrichtung des Federelements und des ersten effektiven Hebelarms gegeben ist. In dem zweiten Öffnungswinkelbereich beaufschlagt das Federelement das zweite Scharnierteil mit einem Drehmoment bezüglich des zweiten Gelenks, das an dem bezüglich des ersten Scharnierteils beweglichen Teil vorgesehen ist, mit einem öffnungsunterstützenden Drehmoment, wobei das Drehmoment durch die eingeleitete Kraft des Federelements, der Länge des zweiten effektiven Hebelarms, der durch die virtuelle Verbindung des zweiten Gelenks und der Anlenkung einer der Lenker sowie durch den Sinus des Winkel α' zwischen der Krafteinleitungsrichtung des Federelements und des zweiten effektiven Hebelarms gegeben ist.
Die Abstützung des Umlenkhebels wird vorteilhaft nach einem Öffnungswinkel von ungefähr 45 Grad aufgehoben, wodurch die durch das Federelement unterstützende Kraft zur Öffnung der Fahrzeugklappe entsprechend des zweiten Öffnungswinkelbereichs reduziert ist und die Öffnungsbewegung der Fahrzeugklappe durch den Benutzer kontrolliert weitergeführt werden kann.
Der Umlenkhebel ist bevorzugt an einem von dem ersten Lenker und dem zweiten Lenker des Viergelenks schwenkbar angeordnet. Vorteilhaft ist hierbei, dass der erste effektive Hebelarm des ersten Öffnungswinkelbereichs durch das erste Gelenk des Umlenkhebels und der Anlenkung des einen Lenkers an dem ersten Scharnierteil gegeben, wobei der zweite effektive Hebelarm in dem zweiten Öffnungswinkelbereich durch das zweite Gelenk des Umlenkhebels und der Anlenkung des einen Lenkers an dem ersten Scharnierteils gegeben ist.
Alternativen ist der Umlenkhebel vorteilhaft an dem zweiten Scharnierteil schwenkbar angeordnet. Hierbei ist der erste effektive Hebelarm vorteilhaft in dem ersten Öffnungswinkelbereich durch die Abstützung des Umlenkhebels und der Anlenkung eines der beiden Lenker an dem zweiten Scharnierteil und in dem zweiten Öffnungswinkelbereich durch das zweite Gelenk des Umlenkhebels und der Anlenkung eines der beiden Lenker an dem zweiten Scharnierteil gegeben.
In einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung ist das erste Scharnierteil und das zweite Scharnierteil mittels eines Scharnierstifts schwenkbar miteinander verbunden. Der Umlenkhebel ist hierbei schwenkbar an dem zweiten Scharnierteil vorgesehen, wobei die Abstützung des Umlenkhebels ebenso an dem zweiten Scharnierteil vorgesehen ist.
Vorteilhaft weist das zweite Scharnierteil einen Vorsprung auf, wobei der Umlenkhebel an dem Vorsprung schwenkbar angeordnet ist. Hierdurch wird erreicht, dass die Anlenkung des Umlenkhebels einen Abstand zu dem restlichen zweiten Scharnierteil aufweist, so dass in einem bestimmungsgemäßen Öffnungswinkel die Todpunktstellung des Federelementes und des Umlenkhebels erreicht wird. Durch die Todpunktstellung des Federelementes und des Umlenkhebels werden der erste Öffnungswinkelbereich und der zweite Öffnungswinkelbereich definiert, wobei in dem ersten Öffnungswinkelbereich ein erster effektiver Hebel durch die Anlenkung des zweiten Scharnierteils an dem ersten Scharnierteil, dem Scharnierstift, und durch die Anlenkung des Umlenkhebels an dem Vorsprung gegeben ist. In dem zweiten Öffnungswinkelbereich ist ein zweiter effektiver Hebel durch die Anlenkung des ersten Scharnierteils und dem zweiten Scharnierteil und durch die Anlenkung des Federelementes an dem Umlenkhebel an dem ersten Gelenk gegeben.
In dem ersten Öffnungswinkelbereich beaufschlagt das Federelement das zweite Scharnierteil mit einem Drehmoment, dass durch die eingeleitete Kraft des Federelements, die Länge des ersten effektiven Hebels sowie des Winkels α zwischen der Krafteinleitungsrichtung und des ersten effektiven Hebels gegeben ist. Während der Klappenöffnungsbewegung wird die Position des Vorsprungs und damit die Anlenkung des Umlenkhebels an dem zweiten Scharnierteil bezüglich des Scharnierstifts auf einer Kreisbahn verändert, wobei sich der Winkel α zwischen dem ersten effektiven Hebel und der Druckfeder ändert, so dass das Drehmoment während der Klappenöffnungsbewegung reduziert wird. In der Todpunktstellung ist das durch den ersten effektiven Hebel gegebene Drehmoment minimal. Überdies wird in der Todpunktstellung die Abstützung des Umlenkhebels mit dem zweiten Scharnierteil vorteilhaft aufgehoben, wobei durch das Federelement in dem hierdurch definierten zweiten Öffnungsbereich nun ein Drehmoment bezüglich des zweiten Gelenks des Umlenkhebels an dem Vorsprung gegeben ist.
Das Federelement ist zweckmäßig wahlweise als Zug- beziehungsweise als Druckfeder ausgebildet, wodurch sich eine Anpassung des Scharniersystems an die durch die Fahrzeugklappe und den Fahrzeugrahmen vorgegebene Geometrie für das Scharnier möglich ist. Durch das wahlweise als Zug- bzw. Druckfeder ausgebildete Federelement kann der Umlenkhebel wahlweise mit einer Zugkraft bzw. einer Druckkraft beaufschlagt werden.
Zur Unterstützung der Klappenbewegung ist vorteilhaft ein Motor vorgesehen, der zum Beispiel mit dem Federelement gekoppelt ist, wobei der Motor sowohl die Öffnungsbewegung als auch die Schließbewegung der Fahrzeugklappe vorteilhaft unerstützt.
Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen und der nachfolgenden Beschreibung.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand der anliegenden Zeichnungen anhand von vier bevorzugten Ausführungsbeispielen näher erläutert.
1 zeigt ein erstes Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Scharniers in einer geschlossenen Position.
2 zeigt das erfindungsgemäße Scharnier aus 1 in einer teilweise geöffneten Position.
3 zeigt das erfindungsgemäße Scharnier aus 1 in einer ganz geöffneten Position.
4 zeigt ein zweites Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Scharniers in einer geschlossenen Position.
5 zeigt das erfindungsgemäße Scharnier aus 4 in einer teilweise geöffneten Stellung.
6 zeigt das erfindungsgemäße Scharnier aus 4 in einer ganz geöffneten Position.
7 zeigt ein drittes Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Scharniers in einer geschlossenen Position.
8 zeigt das erfindungsgemäße Scharnier aus 7 in einer teilweise geöffneten Position.
9 zeigt das erfindungsgemäße Scharnier aus 7 in einer ganz geöffneten Position.
10 zeigt ein viertes Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Scharniers aus einer geschlossenen Position.
11 zeigt das erfindungsgemäße Scharnier aus 10 in einer teilweise geöffneten Stellung.
12 zeigt das erfindungsgemäße Scharnier aus 10 in einer ganz geöffneten Position.
In 1 bis 3 ist ein erstes Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Scharniers 1 für eine Fahrzeugklappe gezeigt, bei dem ein erstes Scharnierteil 2 mit einem zweiten Scharnierteil 3 mittels eines Viergelenks 4 schwenkbar gekoppelt ist, wobei das Viergelenk 4 einen ersten Lenker 5 und einen zweiten Lenker 6 aufweist.
Der erste Lenker 5 ist mit einer ersten Anlenkung 5a an dem ersten Scharnierteil 2 und mit einer zweiten Anlenkung 5b an dem zweiten Scharnierteil 3 schwenkbar angeordnet. Der erste Lenker 5 weist eine lineare Erstreckung auf.
Der zweite Lenker 6 weist eine S-förmige Form auf, wobei der zweite Lenker 6 mit an einem ersten Ende des S mittels einer Anlenkung 6a schwenkbar an dem ersten Scharnierteil 2 angeordnet ist. An einem zweiten Ende des S-förmig ausgestaltete zweiten Lenkers 6 ist dieser mittels einer Anlenkung 6b schwenkbar an dem zweiten Scharnierteil 3 angeordnet.
An dem zweiten Lenker 6 ist ein Umlenkhebel 7 schwenkbar angeordnet, wobei der Umlenkhebel 7 einen ersten Arm 8 und einen zweiten Arm 9 aufweist, die in einem Verbindungspunkt zueinander starr festgelegt sind und einen Winkel von 90° zueinander aufweisen. Der erste Arm 8 ist als ein langer Arm und der zweite Arm 9 als ein kurzer Arm ausgebildet.
Es versteht sich, dass der Winkel zwischen dem ersten Arm 8 und dem zweiten Arm 9 auch einen von 90° verschiedenen Betrag aufweisen kann.
Der Umlenkhebel 7 weist ein erstes Gelenk 10 auf, das in dem Verbindungspunkt des ersten Arms 8 und des zweiten Arms 9 vorgesehen ist, wobei an dem ersten Gelenk 10 ein erstes Ende eines Federelements 11 schwenkbar angeordnet ist. Das Federelement 11 ist mit einem zweiten Ende an dem ersten Scharnierteil 2 schwenkbar angeordnet. Das Federelement 11 umfasst eine Zugfeder 12.
Der Umlenkhebel 7 weist an dem Verbindungspunkt des ersten Arms 8 mit dem zweiten Arm 9 abgewandten Ende des ersten Arms 8 ein zweites Gelenk 13 auf, mit dem der Umlenkhebel 7 schwenkbar an dem zweiten Lenker 6 des Viergelenks 4 angeordnet ist. Das Gelenk 13 definiert einen Drehpunkt für den Umlenkhebl 7.
Der Umlenkhebel 7 weist an dem dem Verbindungspunkt des ersten Arms 8 und des zweiten Arms 9 abgewandten Ende des zweiten Arms 9 eine Abstützung 14 mit dem zweiten Lenker 6 des Viergelenks 4 auf.
In 1 ist das erfindungsgemäße Scharnier in einer geschlossenen Position gezeigt, wobei der Umlenkhebel 7 mit der Abstützung 14 an dem zweiten Lenker 6 anliegt.
In 2 ist das erfindungsgemäße Scharnier 1 in einer teilweise geöffneten Position, einer sogenannten Übergangsposition, gezeigt, wobei der Umlenkhebel 7 und die Zugfeder 12 in einer sogenannten Todpunktstellung zueinander ausgerichtet sind. Die Todpunktstellung zeigt eine sogenannte Limitstellung für den Umlenkhebel 7 und die Zugfeder 12. In der Todpunktstellung ist das erste Gelenk 10 und das zweite Gelenk 13 des Umlenkhebels 7 sowie die Anlenkung 11a des Federelements 11 an dem zweiten Scharnierteil 2 auf einer Verbindungslinie V zueinander ausgerichtet.
Durch die Todpunktstellung des Umlenkhebels 7 und des Federelements 11 ist der Schwenkbereich des ersten Scharnierteils 2 und des zweiten Scharnierteils 3 in einen ersten Öffnungswinkelbereich und in einen zweiten Öffnungswinkelbereich unterteilt.
In der Todpunktstellung des Umlenkhebels 7 mit dem Federelement 11 weisen das erste Scharnierteil 2 und das zweite Scharnierteil 3 einen Öffnungswinkel von ungefähr 45 Grad auf.
In dem ersten Öffnungswinkelbereich der Fahrzeugklappe, der einen Winkel von 0 Grad entsprechend einer geschlossenen Position der Fahrzeugklappe bis zu einem Öffnungswinkel von ungefähr 45 Grad entsprechend der Todpunktstellung umfasst, stützt sich der Umlenkhebel 7 mit der an dem zweiten Arm 9 angeordneten Abstützung 14 an dem zweiten Lenker 6 des Viergelenks 4 ab.
Durch das erste Gelenk 10 des Umlenkhebels, an dem die Zugfeder 12 schwenkbar angeordnet ist, und die Anlenkung 6a des zweiten Lenkers 6 an dem ersten Scharnierteil 2 ist ein erster effektiver Hebel 15 mittels der Abstützung 14 definiert. Zwischen der Krafteinleitungsrichtung des Federelements 11 und des ersten effektiven Hebelarms 15 ist ein Winkel α gegeben, wobei sich der Winkel α während der Öffnungsbewegung in dem ersten Öffnungswinkelbereich des ersten Scharnierteils 2 und dem zweiten Scharnierteils 3 vergrößert.
Durch die durch das Federelement 11 eingeleitete Kraft, die Länge des ersten effektiven Hebelarms 15 und durch den Sinus des Winkels α ist ein die Öffnungsbewegung der Fahrzeugklappe unterstützendes Drehmoment bezüglich des ersten Gelenks 10 gegeben.
Der Winkel α durchläuft während der Öffnungsbewegung in dem ersten Öffnungswinkelbereich der Fahrzeugklappe ungefähr den Winkelbereich von ungefähr 60° bis ungefähr 100°, wobei das Drehmoment bei einem Winkel von α = 90° maximal ist.
Die Krafteinleitungsrichtung des Federelements 11 ändert durch die Schwenkbewegung des Umlenkhebels 7 während der Schwenkbewegung in dem ersten Öffnungswinkelbereich ihre Richtung, ist jedoch stets derart gerichtet, dass durch die Abstützung 14 des Umlenkhebels 7 mit dem zweiten Lenker 6 eine öffnungsunterstützende Zugkraft auf das zweite Scharnierteil 3'' übertragen wird.
In der in 2 gezeigten Todpunktstellung ist die Krafteinleitungsrichtung des Federelements 11 auf der Verbindungslinie V des ersten Gelenks 10 und des zweiten Gelenks 13 des Umlenkhebels 7 und der Anlenkung 11a des Federelements 11 angeordnet.
In dem zweiten Öffnungswinkelbereich ist ein zweiter effektiver Hebel 16 durch das zweite Gelenk 13 und die Anlenkung 6a des zweiten Lenkers 6 an dem ersten Scharnierteil 2 definiert. Zwischen der Krafteinleitungsrichtung des Federelements 11 und des zweiten effektiven Hebels 16 ist ein Winkel α' gegeben, wobei sich der Winkel α' während der Öffnungsbewegung zwischen dem ersten Scharnierteil 2 und dem zweiten Scharnierteil 3 vergrößert.
Ein die Öffnungsbewegung der Fahrzeugklappe unterstützendes Drehmoment in dem zweiten Öffnungswinkelbereich ist durch die eingeleitete Kraft des Federelements 11, der Länge des zweiten effektiven Hebelarms 16 und durch den Sinus des Winkels α' gegeben. Der Winkel α' durchläuft einen Winkelbereich von ungefähr 60° bis ungefähr 80°, so dass in der ganz geöffneten Position die durch das Drehmoment auf das zweite Scharnierteil 3 übertragene Kraft so groß ist, dass die Fahrzeugklappe offen gehalten ist.
Die Abstützung 14 des Umlenkhebels 7 an dem zweiten Lenker 6 des Viergelenks 4 ist während der Schwenkbewegung der Fahrzeugklappe in dem zweiten Öffnungswinkelbereich aufgehoben. Ferner verbleiben das erste Gelenke 10, das zweite Gelenk 13 und die Anlenkung 11a des Federelements 11 während der Schwenkbewegung in dem zweiten Öffnungswinkelbereich auf der Verbindungslinie V.
In dem vorstehenden Ausführungsbeispiel ist das erfindungsgemäße Scharnier näher erläutert worden, wobei der Umlenkhebel schwenkbar an dem zweiten Lenker 6 des Viergelenks 4 angeordnet ist. Es versteht sich, dass der Umlenkhebel auch an dem ersten Lenker 5 des Viergelenks 4 vorgesehen sein kann.
In 4 bis 6 ist ein zweites Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Scharniers für eine Fahrzeugklappe gezeigt, wobei identischen und funktionsgleichen Bauteilen die selben Bezugszeichen zugeordnet sind. Im weiteren wird im Wesentlichen auf die Unterschiede gegenüber dem ersten Ausführungsbeispiel eingegangen.
Das in 4 bis 6 gezeigte Scharnier für eine Fahrzeugklappe umfasst ein erstes Scharnierteil 2 und ein zweites Scharnierteil 3, die mittels eines Viergelenks 4 das einen ersten Lenker 5 und einen zweiten Lenker 6 aufweist schwenkbar miteinander verbunden sind.
Der erste Lenker 5 weist einen ersten Arm 51 auf, der in einer Anlenkung 5a' schwenkbar an dem ersten Scharnierteil 2 angeordnet ist und einen zweiten Arm 52, der in einer Anlenkung 5b' schwenkbar an dem zweiten Scharnierteil 3 angeordnet ist. Der erste Arm 51 und der zweite Arm 52 sind starr miteinander verbunden und weisen ungefähr einen Winkel von 135° zueinander auf.
Es versteht sich, dass zwischen dem ersten Arm 51 und dem zweiten Arm 52 je nach Geometrie des Fahrzeugsrahmens und der Fahrzeugklappe jeder andere ein Winkel vorgesehen sein kann.
Der zweite Lenker 6' des Viergelenks 4' erstreckt sich gradlinig und ist mit einem ersten Ende an einer Anlenkung 6a' an dem ersten Scharnierteil 2 und mit einem zweiten Ende in einer Anlenkung 6b' an dem zweiten Scharnierteil 3 schwenkbar angeordnet.
Das zweite Scharnierteil 3' weist an der dem zweiten Scharnierteil 3 zugewandten Seite einen Vorsprung 31 auf, an dem der Umlenkhebel 7' mit dem ersten Arm 8' schwenkbar an dem zweiten Gelenk 13' angeordnet ist. Das zweite Gelenk 13' definiert einen Drehpunkt für den Umlenkhebel 7, wobei sich das erste Gelenk 10' bei der Schwenkbewegung der beiden Scharnierteile zueinander um das zweite Gelenk 13' auf einer durch den ersten Arm 8' als Radius gegebenen Kreisbahn bewegt.
Der zweite Arm 9' des Umlenkhebels 7' weist mit der dem ersten Scharnierteil 2 abgewandten Seite des zweiten Scharnierteils 3' die Abstützung 14' auf. Das zweite Scharnierteil 3' weist hierfür eine entsprechende Auskragung 3a' auf, an der der Umlenkhebel 7' mit der Abstützung 14' anliegt.
Der erste Arm 8' des Umlenkhebels 7' ist als ein kurzer Arm und der zweite Arm 9' ist als ein langer Arm ausgebildet, wobei der erste Arm 8' und der zweite Arm 9' einen Winkel von 90 Grad zueinander aufweisen.
In dem Verbindungspunkt der beiden Arme 8' und 9' des Umlenkhebels 7' ist das erste Gelenk 10 vorgesehen, an dem das Federelement 11' mit einem ersten Ende schwenkbar angeordnet ist. Mit dem zweiten Ende ist das Federelement 11' in der Anlenkung 11a' an dem ersten Scharnierteil 2 angeordnet. Das Federelement 11' umfasst eine Druckfeder 12'.
In 5 wird das erfindungsgemäße Scharnier 1' in einer teilweise geöffneten Position gezeigt, wobei der Umlenkhebel 7' und die Druckfeder 12' in einer sogenannten Todpunktstellung zueinander ausgerichtet sind. In der Todpunktstellung ist das erste Gelenk 10' und das zweite Gelenk 13' des Umlenkhebels 7' sowie die Anlenkung 11a' des Federelements 1.1' an dem zweiten Scharnierteil 2 auf einer Verbindungslinie V' zueinander ausgerichtet.
Durch die Todpunktstellung des Umlenkhebels 7' und des Federelements 11' ist der Schwenkbereich des ersten Scharnierteils 2 und des zweiten Scharnierteils 3' in einen ersten Öffnungswinkelbereich und in einen zweiten Öffnungswinkelbereich unterteilt.
In der Todpunktstellung des Umlenkhebels 7' mit dem Federelement 11' weisen das erste Scharnierteil 2 und das zweite Scharnierteil 3 einen Öffnungswinkel von ungefähr 40 Grad zueinander auf.
In dem ersten Öffnungswinkelbereich der Fahrzeugklappe, der einen Winkel von 0 Grad entsprechend einer geschlossenen Position der Fahrzeugklappe bis zu einem Öffnungswinkel von ungefähr 40 Grad entsprechend der Todpunktstellung umfasst, weist der Umlenkhebel 7' mit dem zweiten Arm 9 eine Abstützung 14' mit der an dem zweiten Scharnierteil 3 angeordneten Auskragung 3' auf.
Durch die virtuelle Verbindung der Anlenkung 6b' des zweiten Lenkers 6' an dem zweiten Schranierteil 3' und dem ersten Gelenk 10' des Umlenkhebls 7' ist ein erster effektiver Hebelarm 15' definiert. Zwischen der Krafteinleitungsrichtung des Federelements 11' und des ersten effektiven Hebelarms 15' ist ein Winkel α gegeben, wobei sich der Winkel α während der Öffnungsbewegung zwischen dem ersten Scharnierteil 2 und dem zweiten Scharnierteil 3' verkleinert.
Durch die durch das Federelement 11' eingeleitete Kraft, der Länge des ersten effektiven Hebelarms 15' und durch den Sinus des Winkels α ist ein die Öffnungsbewegung der Fahrzeugklappe unterstützendes Drehmoment bezüglich des ersten Gelenks 10' gegeben, wobei durch das Drehmoment auf den Umlenkhebel 7' eine Kraft derart bewirkt ist, dass über die Abstüztung 14' eine Druckkraft auf das zweite Scharnierteil 3' gegeben ist, die die Öffnungsbewegung des zweiten Scharnierteils 3' unterstützt.
Der Winkel α durchläuft während der Öffnungsbewegung in dem ersten Öffnungswinkelbereich der Fahrzeugklappe ungefähr den Winkelbereich von 130° bis ungefähr 100°.
Die Krafteinleitungsrichtung des Federelements 11' ändert durch die Schwenkbewegung des Umlenkhebels 7' während der Schwenkbeweung in dem ersten Öffnungswinkelbereich ihre Richtung, ist jedoch stets derart gerichtetet, dass durch die Abstützung 14' des Umlenkhebels 7' mit dem zweiten Scharnierteil 3' eine öffnungsunterstützende Druckkraft auf das zweite Scharnierteil 3' übertragen wird.
In der in 4 gezeigten Todpunktstellung ist die Krafteinleitungsrichtung des Federelements 11' auf der Verbindungslinie V' des ersten Gelenks 10' und des zweiten Gelenks 13' des Umlenkhebels 7' und der Anlenkung 11a' des Federelements 11' angeordnet.
In dem zweiten Öffnungswinkelbereich ist ein zweiter effektiver Hebel 16' durch das zweite Gelenk 13' und die Anlenkung 6a' des zweiten Lenkers 6 an dem zweiten Scharnierteil 3' definiert. Zwischen der Krafteinleitungsrichtung des Federelements 11' und des zweiten effektiven Hebels 16' ist ein Winkel α' gegeben, wobei sich der Winkel α' während der Öffnungsbewegung zwischen dem ersten Scharnierteil 2 und dem zweiten Scharnierteil 3' verkleinert.
Ein die Öffnungsbewegung der Fahrzeugklappe unterstützendes Drehmoment in dem zweiten Öffnungswinkelbereich ist durch die eingeleitete Kraft des Federelements 11', die Länge des zweiten effektiven Hebelarms 16' und durch den Sinus des Winkels α' gegeben. Der Winkel α' durchläuft einen Winkelbereich von ungefähr 145° bis ungefähr 80°, so dass in der ganz geöffneten Position die durch das Drehmoment auf das zweite Scharnierteil 3 übertragene Kraft so groß ist, dass die Fahrzeugklappe offen gehalten ist.
Die Abstützung 14' des Umlenkhebels 7' an dem zweiten Scharnierteil 3' ist während der Schwenkbewegung der Fahrzeugklappe in dem zweiten Öffnungswinkelbereich aufgehoben. Ferner verbleiben das erste Gelenke 10', das zweite Gelenk 13' und die Anlenkung 11a' des Federelements 11' während der Schwenkbewegung in dem zweiten Öffnungswinkelbereich auf der Verbindungslinie V', so dass die Krafteinleitungsrichtung des Federelements 11' bezüglich des zweiten Scharnierteils 3' stets gleich gerichtet ist.
In 7 bis 9 ist ein drittes Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Scharniers 1'' gezeigt, wobei identischen oder funktionsgleichen Bauteilen die selben Bezugszeichen zugeordnet sind. Im weiteren wird im Wesentlichen auf die Unterschiede gegenüber den vorherigen Ausführungsbeispielen eingegangen.
Das in 7 bis 9 gezeigte Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Scharniers 1'' umfasst ein dem Fahrzeugrahmen zugeordnetes erstes Scharnierteil 2'' und ein der Fahrzeugklappe zugeordnetes zweites Scharnierteil 3'', wobei das erste Scharnierteil 2'' und das zweite Scharnierteil 3'' mittels eines Scharnierstifts 20 schwenkbar um eine Schwenkachse S miteinander verbunden sind.
Das zweite Scharnierteil 3'' weist eine sogenannte Schwanenhalsgeometrie auf, die beginnend von der schwenkbaren Verbindung mittels des Scharnierstifts 20 mit dem ersten Scharnierteil 2'' eine lineare Erstreckung, eine bogenförmige Erstreckung und eine linear auslaufende Erstreckung zum befestigen an der Fahrzeugklappe aufweist.
Das erste Scharnierteil 2'' weist in der ersten linearen Erstreckung einen Vorsprung 21 auf, der mit dem zweiten Scharnierteil 3'' einen Winkel von 90° aufweist.
An dem dem zweiten Scharnierteil 3'' abgewandten Ende des Vorsprungs 21 ist der Umlenkhebel 7'' mit dem ersten Arm 8'' schwenkbar in dem zweiten Gelenk 13'' angeordnet.
Der zweite Arm 9'' des Umlenkhebels 7'' weist mit dem zweiten Scharnierteil 3'' die Abstützung 14'' auf. Der erste Arm 8'' ist hierbei als ein langer Arm und der zweite Arm 9'' als ein kurzer Arm ausgebildet, wobei der erste Arm 8'' und der zweite Arm 9'' einen Winkel von ungefähr 135 Grad zueinander aufweisen.
Es versteht sich, dass auch der erste Arm 8'' als ein kurzer Arm und der zweite Arm 9'' als ein langer ausgebildet sein können. Ferner versteht es sich, dass zwischen dem ersten Arm 8'' und dem zweiten Arm 9'' jeder andere Winkel vorgesehen sein kann.
An dem dem zweiten Arm 9'' zugewandten Ende des ersten Arms 8'' ist das erste Gelenk 10'' vorgesehen, an dem das Federelement 11'' schwenkbar angeordnet ist. Mit einem zweiten Ende ist das Federelement 11'' schwenkbar in einer Anlenkung 11''a an dem ersten Scharnierteil 2'' schwenkbar vorgesehen. Das Federelement 11'' umfasst eine Zugfeder 12''.
In 8 ist das erfindungsgemäße Scharnier 1'' in einer teilweise geöffneten Stellung gezeigt, wobei die teilweise geöffnete Stellung durch eine sogenannte Todpunktstellung des Umlenkungshebels 7'' und des Federelements 11'' definiert ist. Die Todpunktstellung des Umlenkhebels 7'' und des Federelements 11'' ist dadurch gegeben, dass die Anlenkung 11a'' des Federelements 11'' an dem ersten Scharnierteil 2'' sowie das erste Gelenk 10'' und das zweite Gelenk 13'' des Umlenkhebels 7'' auf einer Verbindungslinie V'' angeordnet sind.
In dem ersten Öffnungswinkelbereich der Fahrzeugklappe, in dem die Fahrzeugklappe einen Winkel von 0 Grad entsprechend einer geschlossenen Position bis zu einem Winkel von ungefähr 80 Grad entsprechend der Tofpunktstellung durchläuft, ist ein erster effektiver Hebel 15'' durch eine virtuelle Verbindung zwischen der Scharnierachse S und dem ersten Gelenk 10'' gegeben. Der erste effektive Hebel 15'' weist mit der Krafteinleitungsrichtung des Federlements 11'' einen Winkel α auf, wobei der Winkel α während der Schwenkbewegung in dem ersten Öffnungswinkelbereich ungefähr einen Winkelbereich von 70° bis 110° durchläuft.
In dem ersten Öffnungswinkelbereich wird die Kraft zur Unterstützung der Öffnungsbewegung der Fahrzeugklappe mittels des ersten effektiven Hebelarms 15'' auf das zweite Scharnierteil 3'' übertragen, wobei hierzu ein öffnungsunterstützendes Drehmoment durch die eingeleitete Kraft des Federelements 11'', der Länge des ersten effektiven Hebelarms 15'' und durch den Sinus des Winkels α zwischen der Krafteinleitungsrichtung des Federelements 11'' und des ersten effektiven Hebelarms 15'' gegeben ist.
Durch das Drehmoment wird mittels der Abstützung 14'' des Umlenkhebels 7'' mit dem zweiten Scharnierteil 3'' eine öffnungsunterstützende Druckkraft auf das zweite Scharnierteil 3'' bewirkt, wobei sich die Krafteinleitungsrichtung des Federelements 11'' entsprechend der Verschwenkung des Umlenkhebels 7'' orientiert ist, so dass während der Schwenkbewegung in dem ersten Öffnungswinkelbereich stets eine öffnungsunterstützende Druckkraft über die Abstützung 14'' auf das zweite Scharnierteil 3'' wirkt.
In dem zweiten Öffnungswinkelbereich, der ausgehend von der Todpunktstellung entsprechend 8 bis zur gesamten Öffnung der Fahrzeugklappe entsprechend 9 gegeben ist, ist ein zweiter effektiver Hebelarm 16'' zum Übertragen der Kraft auf das zweite Scharnierteil 3'' durch die virtuelle Verbindung der Schwenkachse S und des zweiten Gelenks 13'' definiert, wobei der zweite effektive Hebelarm 16'' einen Winkel α' mit der Krafteinleitungsrichtung des Federlements 11'' aufweist.
In dem zweiten Öffnungswinkelbereich ist die Abstützung 14'' des Umlenkhebels 7'' mit dem zweiten Scharnierteil 3'' aufgehoben und das öffnungsunterstützende Drehmoment ist durch die eingeleitete Kraft des Federelements, der Länge des zweiten effektiven Hebelarms 16'' und durch den Sinus des Winkels α zwischen der Krafteinleitungsrichtung des Federelements 11'' und des effektiven Hebelarms 16'' gegeben, wobei das Drehmoment bezüglich des zweiten Gelenks 13'' orientiert ist.
Während der Schwenkbewegung in dem zweiten Öffnungswinkelbereich bleiben das erste Gelenk 10'' und das zweite Gelenk 13'' des Umlenkhebels 7'' und die Anlenkung 11''a des Federelements 11'' an einem zweiten Scharnierteil 2'' auf der Verbindungslinie V'' zueinander orientiert, wobei der Winkel α' zwischen dem zweiten effektiven Hebel 16'' und der Verbindungslinie V'' während der Schwenkbewegung in dem zweiten Öffnungswinkelbereich einen Winkelbereich von ungefähr 80 Grad bis ungefähr 160 Grad durchläuft.
Das erste Gelenk 10'', das zweite Gelenk 13'' und die Anlenkung 11a'' des Federelements 11'' verbleiben während der Schwenkbewegung in dem zweiten Öffnungswinkelbereich auf der Verbindungslinie V'', so dass die Krafteinleitungsrichtung des Federelements 11'' bezüglich des zweiten Scharnierteils 3'' stets gleich gerichtet ist.
In 10 bis 12 ist ein viertes Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Scharniers 1''' wobei identischen oder funktionsgleichen Bauteilen die selben Bezugszeichen zugeordnet sind. Im weiteren wird im Wesentlichen auf die Unterschiede gegenüber dem dritten Ausführungsbeispiel eingegangen.
In 10 bis 12 ist ein erfindungsgemäßes Scharnier 1''' bei dem ein erstes Scharnierteil 2''' mittels eines Scharnierstift 20 schwenkbar um eine Schwenkachse S mit einem zweiten Scharnierteil 3''' verbunden ist.
Das erste Scharnierteil 2''' weist eine L-förmige Form mit einem ersten Teil 2a''' und einem zweiten Teil 2b''' auf, wobei der erste Teil 2a''' und der zweite Teil 2b''' einen Winkel von 90° zueinander aufweisen.
An dem dem zweiten Teil 2b''' abgewandten Ende des ersten Teils 2a''' ist das zweite Scharnierteil 3''' mittels des Scharnierstifts 20 schwenkbar angeordnet. An dem dem ersten Teil 2a''' abgewandten Ende des zweiten Teils 2b''' ist das Federelement 11''' mit der Anlenkung 11a''' schwenkbar vorgesehen. Mit dem zweiten Ende ist das Federelement 11''' schwenkbar an dem ersten Gelenk 10''' des Umlenkhebels 7''' angeordnet. Das Federelement 11''' umfasst eine Druckfeder 12'''.
Die Funktionsweise des Scharniers 1''' ist im wesentlichen identisch mit der des Scharniers 1'' des vorherigen Ausführungsbeispiels, wobei leditglich anstatt einer Zugfeder eine Druckfeder 12''' vorgesehen ist, die dementsprechend von einer gegenüberliegenden Seite an den Umlenkhebel 7''' angreift.
Die Erfindung ist vorstehend anhand von Ausführungsbeispielen näher erläutert worden, bei denen das bezüglich des ersten Scharnierteils bewegliche Teil, an dem der Umlenkhebel mittels des zweiten Gelenks schwenkbar angeordnet ist und mit dem der Umlenkhebel eine Abstützung aufweist, durch das zweite Scharnierteil gegeben ist, sowohl bei einer schwenkbaren Verbindung der beiden Scharnierteile mittels eines Scharnierstifts als auch mittels eines Viergelenks mit zwei Lenkern. Überdies ist das bezüglich des ersten Scharnierteils bewegliche Teil ebenso durch einen der beiden Lenker des Viergelenks gegeben.

Claims

Scharnier für eine Fahrzeugklappe, umfassend ein an einem von Fahrzeugrahmen oder Fahrzeugklappe angeordnetes erstes Scharnierteil (2; 2'; 2''; 2'''), ein an dem anderen von Fahrzeugrahmen oder Fahrzeugklappe angeordnetes zweites Scharnierteil (3; 3'; 3''; 3'''), wobei das erste Scharnierteil (2; 2'; 2''; 2''') und das zweite Scharnierteil (3; 3'; 3''; 3''') schwenkbar miteinander verbunden sind, einen Umlenkhebel (7; 7'; 7''; 7''') mit wenigstens einem ersten Gelenk (10; 10'; 10''; 10''') und einem zweiten Gelenk (13; 13'; 13''; 13'''), wobei der Umlenkhebel (7; 7'; 7''; 7''') mit dem zweiten Gelenk (13; 13'; 13''; 13''') an einem bezüglich des ersten Scharnierteils (2; 2'; 2''; 2''') beweglichen Teil schwenkbar angeordnet ist, und ein Federelement (11; 11'; 11''; 11'''), das das erste Scharnierteil (2; 2'; 2''; 2''') und den Umlenkhebel (7; 7'; 7''; 7''') an dem ersten Gelenk (10; 10'; 10''; 10''') koppelt, dadurch gekennzeichnet, dass der Umlenkhebel (7; 7'; 7''; 7''') eine Abstützung (14; 14'; 14''; 14''') mit dem bezüglich des ersten Scharnierteils (2; 2'; 2''; 2''') beweglichen Teil aufweist.
Scharnier nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Umlenkhebel (7; 7'; 7''; 7''') einen ersten Arm (8; 8'; 8''; 8''') und einen zweiten Arm (9; 9'; 9''; 9''') aufweist.
Scharnier nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Abstützung (14; 14'; 14''; 14''') an einem von dem ersten Arm (8; 8'; 8''; 8''') oder dem zweiten Arm (9; 9'; 9''; 9''') und das zweite Gelenk (13; 13'; 13''; 13''') an dem anderen von dem ersten Arm (8; 8'; 8''; 8''') und dem zweiten Arm (9; 9'; 9''; 9''') vorgesehen ist.
Scharnier nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Arm (8; 8'; 8''; 8''') eine von dem zweiten Arm (9; 9'; 9''; 9''') unterschiedliche Länge aufweist.
Scharnier nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das zweite Gelenk (13; 13'; 13''; 13''') des Umlenkhebels (7; 7'; 7''; 7''') an einem Verbindungspunkt des ersten Arms (8; 8'; 8''; 8''') und des zweiten Arms (9; 9'; 9''; 9''') angeordnet ist.
Scharnier nach einem der Ansprüche 2 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Arm (8''; 8''') und der zweite Arm (9''; 9''') einen Winkel von 135° zueinander aufweisen.
Scharnier nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Umlenkhebel (7; 7') L-förmig ausgebildet ist.
Scharnier nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Gelenk (13; 13') des Umlenkhebels (7, 7') an dem Knie des L ausgebildet ist.
Scharnier nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Scharnierteil (2; 2') und das zweite Scharnierteil (3; 3') mittels eines Viergelenk (4; 4') schwenkbar miteinander gekoppelt sind, wobei das Viergelenk (4; 4') einen ersten Lenker (5; 5') und einen zweiten Lenker (6; 6') umfasst, die beide jeweils schwenkbar an dem ersten Scharnierteil (2; 2') und schwenkbar an dem zweiten Scharnierteil (3; 3') angelenkt sind.
Scharnier nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest einer von dem ersten Lenker (5; 5') und dem zweiten Lenker (6; 6') S-förmig ausgebildet ist.
Scharnier nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Lenker (5; 5') als ein kurzer Lenker und der zweite Lenker (6; 6') als ein langer Lenker ausgebildet ist.
Scharnier nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Lenker (5; 5') als ein langer Lenker und der zweite Lenker (6; 6') als ein kurzer Lenker ausgebildet ist.
Scharnier nach einem der Ansprüche 9 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Anlenkung (5b, 5b') des ersten Lenkers (5), die Anlenkung (6b; 6b') des zweiten Lenkers (6) und das erste Gelenk (10; 10') des Umlenkhebels (7; 7') auf einer Verbindungslinie liegen.
Scharnier nach einem der Ansprüche 9 bis 13, dadurch kennzeichnet, dass das erste Gelenk (10, 10'), das zweite Gelenk (13; 13') des Umlenkhebels (7; 7') und die Anlenkung (11a; 11a') des Federelements (11) an dem ersten Scharnierteil (2; 2') bei einem Öffnungswinkel von 45° auf einer Verbindungslinie (V; V') liegen.
Scharnier nach einem der Ansprüche 9 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass das Federelement (11; 11') das zweite Scharnierteil (3; 3') zumindest bis zu einem Öffnungswinkel von 45° mit einem Drehmoment bezüglich des ersten Gelenks (10; 10') beaufschlagt.
Scharnier nach einem der Ansprüche 9 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass die Abstützung (14, 14') des Umlenkhebel (7; 7') nach einem Öffnungswinkel von 45° aufhebbar ist.
Scharnier nach einem der Ansprüche 9 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass der Umlenkhebel (7) an einem von dem ersten Lenker (5) oder dem zweiten Lenker (6) schwenkbar angeordnet ist.
Scharnier nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, dass in einem ersten Öffnungswinkelbereich ein effektiver Hebelarm zum Öffnen der Fahrzeugklappe durch das erste Gelenk (10) des Umlenkhebels (7) und der Anlenkung (5a) des einen Lenkers (5) an dem ersten Scharnierteil (2) und in einem zweiten Öffnungswinkelbereich durch das zweite Gelenk (13) des Umlenkhebels (7) und der Anlenkung (5a) des einen Lenkers (5) an dem ersten Scharnierteil (2) gegeben ist.
Scharnier nach einem der Ansprüche 9 bis 17, dadurch gekennzeichnet, dass der Umlenkhebel (7') an dem zweiten Scharnierteil (3') schwenkbar angeordnet ist.
Scharnier nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, dass in einem ersten Öffnungswinkelbereich ein effektiver Hebelarm zum Öffnen der Fahrzeugklappe durch die Abstützung (14') des Umlenkhebels (7') und der Anlenkung (6b') eines der beiden Lenker (6') an dem zweiten Scharnierteil (3') und in einem zweiten Öffnungswinkelbereich durch das zweite Gelenk (13') des Umlenkhebels (7') und der Anlenkung (6b') des einen der beiden Lenkers (6') an dem zweiten Scharnierteil (3') gegeben ist.
Scharnier nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Scharnierteil (2''; 2''') und das zweite Scharnierteil (3''; 3''') mittels eines Scharnierstifts (20) schwenkbar miteinander verbunden sind.
Scharnier nach Anspruch 21, dadurch gekennzeichnet, dass der Umlenkhebel (7''; 7'') an dem zweiten Scharnierteil (3''; 3''') schwenkbar angeordnet ist.
Scharnier nach Anspruch 21 oder 22, dadurch gekennzeichnet, dass das zweite Scharnierteil (3''; 3''') einen Vorsprung (22) aufweist, und dass der Umlenkhebel (7''; 7''') an dem Vorsprung (22) schwenkbar angeordnet ist.
Scharnier nach Anspruch 23, dadurch gekennzeichnet, dass der Vorsprung (20) mit dem zweiten Scharnierteil (3''; 3''') einen Winkel von 90° aufweist.
Scharnier nach einem der Ansprüche 21 bis 24, dadurch gekennzeichnet, dass das zweite Scharnierteil (3''; 3''') einen zumindest teilweise S-förmigen Verlauf aufweist.
Scharnier nach einem der Ansprüche 21 bis 25, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Gelenk (10''; 10'''), das zweite Gelenk (13''; 13''') und die Anlenkung (11a''; 11a''') des Federelements (11''; 11''') an dem ersten Scharnierteil (2''; 2''') bei einem Öffnungswinkel von 80° auf einer Verbindungslinie (V''; V''') liegen.
Scharnier nach einem der Ansprüche 21 bis 26, dadurch gekennzeichnet, dass das Federelement (11''; 11''') das zweite Scharnierteil (3''; 3''') zumindest bis zu einem Öffnungswinkel von 90° mit einem Drehmoment bezüglich des ersten Gelenks (10''; 10''') beaufschlagt.
Scharnier nach einem der Ansprüche 1 bis 27, dadurch gekennzeichnet, dass das Federelement (11; 11'') als Zugfeder (12; 12'') ausgebildet ist.
Scharnier nach einem der Ansprüche 1 bis 27, dadurch gekennzeichnet, dass das Federelement (11'; 11''') als Druckfeder (12'; 12''') ausgebildet ist.
Scharnier nach Anspruch 29, dadurch gekennzeichnet, dass das Federelement (11'; 11''') als Gasdruckfeder ausgebildet ist.
Scharnier nach einem der Ansprüche 1 bis 30, dadurch gekennzeichnet, dass ein Motor zur Unterstützung der Klappenbewegung vorgesehen ist.
Verfahren zum Öffnen einer Fahrzeugklappe, umfassend ein an einem von Fahrzeugrahmen oder Fahrzeugklappe angeordnetes erstes Scharnierteil (2; 2'; 2''; 2''') und ein an dem anderen von Fahrzeugrahmen oder Fahrzeugklappe angeordnetes zweites Scharnierteil (3; 3'; 3''; 3'''), wobei das erste Scharnierteil (2; 2'; 2''; 2''') und das zweite Scharnierteil (3; 3'; 3''; 3''') schwenkbar miteinander verbunden sind, einen Umlenkhebel (7; 7'; 7''; 7''') mit wenigstens einem ersten Gelenk (10; 10'; 10''; 10''') und einem zweiten Gelenk (13; 13'; 13''; 13'''), wobei der Umlenkhebel (7; 7'; 7''; 7''') mit dem zweiten Gelenk (13; 13'; 13''; 13''') an einem bezüglich des ersten Scharnierteils (2; 2'; 2''; 2''') beweglichen Teil schwenkbar angeordnet ist, und ein Federelement (11; 11'; 11''; 11'''), das das erste Scharnierteil (2; 2'; 2''; 2''') und den Umlenkhebel (7; 7'; 7''; 7''') an dem ersten Gelenk (10; 10'; 10''; 10''') koppelt, dadurch gekennzeichnet, dass in einem ersten Öffnungswinkelbereich der Umlenkhebel (7; 7'; 7''; 7''') eine Abstützung (14; 14'; 14''; 14''') mit dem bezüglich des ersten Scharnierteils (2; 2'; 2''; 2''') beweglichen Teil aufweist, und dass in einem zweiten Öffnungswinkelbereich die Abstützung (14; 14'; 14''; 14''') des Umlenkhebels mit dem bezüglich des ersten Scharnierteils (2; 2'; 2''; 2''') beweglichen Teil aufgehoben ist.