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Die Erfindung betrifft ein Scharnier für eine Tür, Klappe oder dergleichen schwenkbaren Flügel eines Kraftwagens der im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 angegebenen Art.
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Ein solches Scharnier ist beispielsweise bereits aus der
WO 99/54 582 A1 als bekannt zu entnehmen, bei welcher ein aufbauseitiges und ein türseitiges Scharnierteil vorgesehen sind, welche um eine Schwenkachse relativ zueinander verschwenkbar sind und zwischen welchen eine, über einen Öffnungswinkelbereich eine zumindest bereichsweise variierende Haltekraft erzeugende, integrierte Türhalteeinrichtung wirkt. Mit anderen Worten ist zwischen den beiden Scharnierteilen eine Türhalteeinrichtung vorgesehen, welche eine entsprechende Brems- und Haltefunktion hat, wobei die Haltekraft in Türöffnungsrichtung sowohl beim Öffnen wie auch beim Schließen der Tür kontinuierlich ansteigt. Durch dieses kontinuierliche Ansteigen der Haltekraft soll beim Öffnen der Tür eine entsprechende Halterung und Fixierung erreicht werden. Umgekehrt soll beim Schließen der Tür die Haltekraft kontinuierlich abnehmen, um das Schließen zu erleichtern.
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Als problematisch bei diesem bekannten Scharnier ist der Umstand anzusehen, dass bei größer werdendem Öffnungswinkel die Haltekraft bzw. das Haltemoment erheblich ansteigt, wobei sich die zu verrichtende Arbeit als Integral unter dem Haltemoment bezogen auf den Öffnungswinkelbereich bzw. die Winkelkurve ergibt. Dabei verursacht das mit steigendem Öffnungsschwenkwinkel ansteigende Haltemoment eine relativ schwergängige Türöffnung bzw. Türschließung.
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Weiterhin ist aus der
DE 100 38 454 A1 ein Scharnier bekannt, das für einen schwenkbaren Flügel eines Kraftwagens gedacht ist mit einem aufbauseitigen Scharnierteil und einem türseitigen Scharnierteil, welche um eine Schwenkachse relativ zueinander verschwenkbar sind und zwischen welchen eine über einen Öffnungswinkelbereich eine zumindest bereichsweise variierende Haltekraft erzeugende integrierte Türhalteeinrichtung wirkt. Der Öffnungswinkelbereich der Scharnierteile umfasst dort einen Haltebereich mit kleinen Öffnungswinkeln und einen Komfortbereich mit größeren Öffnungswinkeln, bei dem die Haltekraft bereichsweise geringer als im Haltebereich ist.
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Ein Scharnier mit ähnlich variierender Haltekraft zeigt auch die
DE 102 23 460 A1 .
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Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, ein Scharnier der eingangs genannten Art zu schaffen, mit welchem sich eine deutliche komfortablere Öffnung bzw. Schließung der Tür, Klappe oder dergleichen schwenkbaren Flügel realisieren lässt.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Scharnier mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen mit zweckmäßigen und nicht-trivialen Weiterbildungen der Erfindung sind in den übrigen Patentansprüchen angegeben.
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Um ein Scharnier zu schaffen, mittels welchem sich eine deutlich komfortablere Türöffnung bzw. Türschließung realisieren lässt, ist es erfindungsgemäß vorgesehen, dass der Öffnungswinkelbereich der Scharnierteile des Scharniers einen Haltebereich mit kleineren Öffnungswinkeln und einen Komfortbereich mit demgegenüber größeren Öffnungswinkeln umfasst, wobei die variierende Haltekraft der integrierten Türhalteeinrichtung im Komfortbereich zumindest bereichsweise geringer ist als am Ende Haltebereichs. Mit anderen Worten ist es erfindungsgemäß vorgesehen, die Haltekraft der Türhalteeinrichtung in einem in Türöffnungsrichtung zunächst vorgesehenen Haltebereich größer zu gestalten als in einem in Türöffnungsrichtung nachfolgenden Komfortbereich. Um nämlich das Gefühl der Schwergängigkeit der beiden Scharnierteile des Scharniers relativ zueinander bei größeren Öffnungsschwenkwinkeln zu verringern, wird die Haltekraft in dem sich in Türöffnungsrichtung an den Haltebereich anschließenden Komfortbereich reduziert. Somit wird eine Haltekraft bzw. ein Haltemoment erzeugt, welche bzw. welches nur in einem schmalen bzw. kleinen Öffnungswinkelbereich – dem Haltebereich – einen erhöhten Wert aufweist, um beispielsweise die Tür in dieser Stellung zu halten, jedoch anschließend bei größeren Öffnungsschwenkwinkeln in einem breiten Winkelbereich – dem Komfortbereich – wieder vorzugsweise deutlich abfällt. Somit ergibt sich ein Scharnier, mittels welchem ein deutlich komfortableres Öffnen und Schließen der Tür möglich ist, da diese insbesondere bei größeren Öffnungsschwenkwinkeln ohne übermäßige Kraft betätigbar ist.
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Hierzu weist die Türhalteeinrichtunq ein Druckstück auf, das durch eine Feder vorgespannt in einer Durchgangsbohrung des Scharnierteils angeordnet ist, und durch diese Federkraft gegen eine an dem Scharnierbolzen ausgebildete Gegenfläche gedrückt wird, wobei sich der Scharnierbolzen beim Betätigen des Scharniers relativ zu dem Scharnierteil und damit auch zu dem Druckstück bewegt und wobei die Außenkontur dieser Gegenfläche derart ausgebildet ist, dass sich der beschriebene Verlauf der Haltekraft bzw. des Haltemoments ausbildet.
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Durch den Haltebereich kann dabei insbesondere erreicht werden, dass beispielsweise bei einem am Hang abgestellten Kraftwagen infolge der Schwerkraft die Tür nur so weit in Richtung der Schließrichtung bewegt wird, bis diese in den Haltebereich des Scharniers gelangt. In diesem Haltebereich ist dann eine größere Kraft aufzuwenden, um die Tür vollständig zu schließen. Umgekehrt muss zunächst beim Öffnen der Tür der Haltebereich und die damit korrespondierende höhere Haltekraft überwunden werden, bevor die Tür leichtgängiger weiter geöffnet werden kann.
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In weiterer Ausgestaltung der Erfindung hat es sich als vorteilhaft gezeigt, wenn der Öffnungswinkelbereich der Scharnierteile einen Freilaufbereich mit Öffnungswinkeln umfasst, welche kleiner sind als die Öffnungswinkel des Haltebereichs bzw. des Komfortbereichs, wobei die Haltekraft der integrierten Türhalteeinrichtung im Freilaufbereich zumindest annähernd konstant ist. Somit ist ein Freilaufbereich geschaffen, welcher in Türöffnungsrichtung dem Haltebereich vorgeordnet ist und somit gewährleistet, dass in einer ersten Öffnungs- bzw. einer letzten Schließphase der Tür eine entsprechende Leichtgängigkeit gegeben ist.
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Eine weitere vorteilhafte Ausführungsform sieht vor, dass der Öffnungswinkelbereich der Scharnierteile einen Dämpfungsbereich mit Öffnungswinkeln umfasst, welche größer sind als die Öffnungswinkel des Komfortbereichs bzw. des Haltebereichs, wobei die Haltekraft der integrierten Türhalteeinrichtung im Dämpfungsbereich mit größer werdendem Öffnungswinkel ansteigt. Hierdurch kann in einer letzten Türöffnungsphase – also bei großen Öffnungswinkeln – noch eine Endlagendämpfung vorgesehen sein.
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Eine weitere vorteilhafte Ausführungsform sieht vor, dass die Haltekraft der integrierten Türhalteeinrichtung im Haltebereich vom kleineren zum größeren Öffnungswinkel hin einen ansteigenden Bereich, einen im Wesentlichen konstanten mittleren Bereich und einen abfallenden letzten Bereich aufweist. Hierdurch ergeben sich entsprechende Anlauframpen beim Öffnen und Schließen der Tür im Haltebereich, um somit insgesamt ein einfaches und leichtgängiges Türöffnen bzw. Türschließen zu erreichen.
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Eine weitere vorteilhafte Ausführungsform sieht vor, dass die Haltekraft der integrierten Türhalteeinrichtung im Komfortbereich bogenförmig verlaufend ausgebildet ist, wobei die Haltekraft vom kleineren zum größeren Öffnungswinkel hin einen abfallenden und einen ansteigenden Bereich aufweist. Durch diese Gestaltung des Verlaufs der Haltekraft wird zwischen dem Haltebereich und dem Dämpfungsbereich eine besonders günstige Öffnungsbewegung im Komfortbereich erreicht.
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Schließlich hat es sich als vorteilhaft gezeigt, wenn die Haltekraft der integrierten Türhalteeinrichtung im Dämpfungsbereich bogenförmig verlaufend ausgebildet ist. Somit ergibt sich eine äußerst komfortable Steuerung der Haltekraft bis hin zu einem Endanschlag.
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Weitere Vorteile und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels sowie anhand der Zeichnungen; diese zeigen in:
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1 eine schematische und im Schnitt dargestellte Seitenansicht auf ein Scharnier für eine Tür, Klappe oder dergleichen schwenkbaren Flügel eines Kraftwagens mit einem aufbauseitigen Scharnierteil und mit einem türseitigen Scharnierteil, welche um eine Schwenkachse relativ zueinander verschwenkbar sind und zwischen welchen eine über einen Öffnungswinkelbereich eine zumindest bereichsweise variierende Haltekraft erzeugende integrierte Türhalteeinrichtung wirkt;
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2 eine schematische Darstellung einer möglichen konstruktiven Ausgestaltung der in das Scharnier integrierten Türhalteeinrichtung, welche eine beispielsweise mit einem die Haltekraft erzeugenden federbelasteten Druckstück zusammenwirkende Gegenfläche aufweist, welche beispielsweise die radiale Abwicklung des Scharnierbolzens des Scharniers ist; und in
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3 ein schematisches Diagramm des Verlaufs des Haltemoments bzw. der Haltekraft in Bezug auf die jeweiligen Öffnungswinkel der Tür bzw. des Scharniers, wobei der entsprechend dargestellte Öffnungswinkelbereich der Scharnierteile zunächst einen Freilaufbereich, dann einen Haltebereich, darauf folgend einen Komfortbereich und schließlich einen Dämpfungsbereich mit größer werdendem Öffnungswinkel umfasst, in welchen die durch die Türhalteeinrichtung erzeugte Haltekraft bzw. das korrespondierende Haltemoment in der dargestellten Weise variieren.
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In 1 ist in einer schematischen Seitenansicht im Schnitt ein Scharnier 10 für eine Tür, Klappe oder dergleichen schwenkbaren Flügel eines Kraftwagens dargestellt. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel ist das Scharnier 10 für eine Seitentür eines Personenkraftwagens vorgesehen, wobei jedoch auch andere Türen wie beispielsweise Hecktüren mit derartigen Scharnieren 10 versehen sein können. Ebenfalls wäre es denkbar, andere Klappen oder schwenkbare Flügel an Kraftwagen mit solchen Scharnieren 10 auszustatten.
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Wie nun aus 1 erkennbar ist, umfasst das Scharnier 10 ein aufbauseitiges Scharnierteil 12, welches beispielsweise an einer Türsäule, einer Seitenwand oder an einem anderen Portalteil der Karosserie bzw. des Aufbaus des Kraftwagens befestigt sein kann.
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Ein türseitiges Scharnierteil 14 ist um eine Schwenkachse S schwenkbar an dem aufbauseitigen Scharnierteil 12 gehalten, und zwar vorliegend unter Vermittlung eines entsprechenden Scharnierbolzens 16. Der Scharnierbolzen 16 ist vorliegend drehfest mit dem türseitigen Scharnierteil 14 verbunden. Beim Öffnen bzw. Schließen der Tür und einem dementsprechenden Bewegen des türseitigen Scharnierteils 14 relativ zu dem aufbauseitigen Scharnierteil 12 bewegt sich somit der Scharnierbolzen 16 relativ zu einer Innenumfangsseite des aufbauseitigen Scharnierteils 12.
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Das Scharnier 10 weist eine integrierte Türhalteeinrichtung 20 auf, mit der die beiden Scharnierteile 12, 14 in bestimmten Positionen zueinander gehalten werden können. Diese Positionen sind beispielsweise die bevorzugten Öffnungspositionen einer Fahrzeugtür, die mit einem entsprechenden Öffnungswinkel korrelieren. Die Türhalteeinrichtung 20 besteht im gezeigten Ausführungsbeispiel aus einem Druckstück 22, das durch eine Feder 23 vorgespannt in einer Durchgangsbohrung 25 des Scharnierteils 12 angeordnet ist. Die Feder 23 stützt sich an einem Ende an einem Verschlussteil 28 ab, das über eine Gewindeverbindung in das Scharnierteil 12 eingeschraubt ist und die Durchgangsbohrung 25 endseitig verschließt. An ihrem entgegengesetzten Ende stützt sich die Feder 23 an dem Druckstück 22 ab, das durch diese Federkraft gegen den Scharnierbolzen 16 bzw. gegen eine an dem Scharnierbolzen 16 ausgebildete Gegenfläche 24 gedrückt wird, wobei sich der Scharnierbolzen 16 beim Betätigen des Scharniers 10 relativ zu dem Scharnierteil 12 und damit auch zu dem Druckstück 22 bewegt. Durch ein Eindrehen des Verschlussteils 28 in die Durchgangsbohrung 25 des Scharnierteils 12 wird die Feder 23 vorgespannt, so dass das Druckstück 22 kontinuierlich unter der Kraft der Feder 23 an dem Scharnierbolzen 16 anliegend ist. Die durch das Druckstück 22 erzeugte Haltekraft an dem Scharnierbolzen 16 hängt somit wesentlich von der Ausbildung der Gegenfläche 24 im Außenumfang des Scharnierbolzens 16 ab. Variationen in dieser Haltekraft können damit vorzugsweise durch entsprechende Änderungen der Außenkontur dieser Gegenfläche 24 und damit des Scharnierbolzens 16 realisiert werden. Auf diese Weise wird mit der integrierten Türhalteeinrichtung 20 ein reibungsbasierter in das Scharnier 10 integrierter Türhalter verwirklicht.
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2 zeigt in einer schematischen Darstellung die Einwirkung des mit der Feder 23 belasteten Druckstücks 22 auf die Oberfläche des Scharnierbolzens 16 im Bereich der Gegenfläche 24, wobei der Umfang des Scharnierbolzens 16 als radiale Abwicklung dargestellt ist.
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In Zusammenschau mit 3 soll nun im Weiteren die Wirkungsweise der Türhalteeinrichtung 20 anhand des dort dargestellten Diagramms erläutert werden, auf dessen Ordinate eine Haltekraft FH bzw. ein Haltemoment MH abgetragen ist gegenüber einem auf der Abszisse abgetragenen Öffnungswinkel ω bzw. Öffnungswinkelbereich der beiden Scharnierteile 12, 14 des Scharniers 10. Der dargestellte Öffnungswinkelbereich der Öffnungswinkel ω beginnt dabei bei der Ordinate mit 0°.
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In Zusammenschau der 2 und 3 ist nun erkennbar, dass der Öffnungswinkelbereich in mehrere Teilbereiche unterteilt ist. Beim Öffnen der Tür bzw. des Scharniers 10, also ausgehend von ω = 0°, gleitet das Druckstück 22 zunächst auf einer ebenen bzw. konstant beabstandeten Fläche 26 der Gegenfläche 24 des Scharnierbolzens 16, so dass sich in einem so genannten Freilaufbereich F (3) zunächst eine konstante Haltekraft FH bzw. ein konstantes Haltemoment MH ergibt. In diesem Freilaufbereich F sind geringe Bewegungskräfte erforderlich, um die beiden Scharnierteile 12, 14 relativ zueinander zu bewegen.
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Wie aus 3 erkennbar ist, schließt sich an den Freilaufbereich F bei ansteigendem Öffnungswinkel ω – also bei sich weiter öffnender Tür – ein Haltebereich H an, in welchem die Haltekraft FH bzw. das Haltemoment MH deutlich ansteigen. Dies wird – wie aus 2 erkennbar ist – durch einen entsprechenden Konturverlauf 28 der Gegenfläche 24 des Scharnierbolzens 16 erreicht.
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Um nun genauer auf diesen Haltebereich H einzugehen, ist dort erkennbar, dass die Haltekraft FH der integrierten Türhalteeinrichtung 20 vom kleineren zu größeren Öffnungswinkeln ω hin zunächst einen ansteigenden Bereich 30, sodann einen im Wesentlichen konstanten Bereich 32 und anschließend einen abfallenden Bereich 34 durchläuft. Mit anderen Worten steigt – entsprechend dem Konturverlauf 28 der Gegenfläche 24 – im Haltebereich H die Haltekraft FH zunächst im ansteigenden Bereich 30 an, bleibt dann im konstanten Bereich 32 zumindest im Wesentlichen identisch und fällt anschließend im abfallenden Bereich 34 wieder leicht ab, jedoch nicht auf das insgesamt tiefere Niveau der Haltekraft FH im anfänglichen Freilaufbereich F.
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Wie außerdem aus 3 erkennbar ist, schließt sich an den Haltebereich H bei noch größeren Öffnungswinkeln ω bzw. bei einem weiteren Öffnen der Tür bzw. des Scharniers 10 ein Komfortbereich K an. In diesem Komfortbereich K, welcher gegenüber dem Haltebereich H größere Öffnungswinkel ω der beiden Scharnierteile 12, 14 relativ zueinander abbildet, verläuft die Haltekraft FH bzw. das Haltemoment MH der integrierten Türhalteeinrichtung 20 im Wesentlichen bogenförmig. Von größerer Bedeutung ist jedoch, dass die Haltekraft bzw. das Haltemoment im Komfortbereich K im vorliegenden Fall über alle Öffnungswinkel ω des Komfortbereichs K geringer ist als am Ende des Haltebereichs H. Mit anderen Worten ist aus 3 erkennbar, dass im Anschluss an den Haltebereich H die Haltekraft FH bzw. das Haltemoment MH deutlich abfällt, wobei sich ein Kraftniveau einstellt, welches etwas über dem Kraftniveau im Freilaufbereich F liegt. Weiterhin ist aus 3 erkennbar, dass der bogenförmige Verlauf der Haltekraft FH vom kleineren zum größeren Öffnungswinkel ω hin einen abfallenden Bereich 36 und einen ansteigenden Bereich 38 aufweist. Der Verlauf der Haltekraft FH bzw. des Haltemoments MH ergibt sich dabei in analoger Weise durch einen Konturverlauf 40 der Gegenfläche 24 (2).
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An den Komfortbereich K schließt sich – wie aus 3 erkennbar ist – bei größer werdendem Öffnungswinkel ω ein Dämpfungsbereich D an, welcher optional vorgesehen ist und welcher beispielsweise als Endlagendämpfung für das Scharnier 10 bzw. die korrespondierende Tür dient. Durch eine solche Endlagendämpfung kann optional die Fahrzeugstruktur bzw. die Tür und das Scharnier 10 vor übermäßigen Kraftbeaufschlagungen geschützt werden.
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Aus 3 ist zudem erkennbar, dass die Haltekraft im Dämpfungsbereich D mit größer werdendem Öffnungswinkel ω bogenförmig ansteigt, um hierdurch den Öffnungswinkel ω auf ein gewünschtes Maß zu begrenzen.
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Die Haltekraft FH im Dämpfungsbereich D wird in analoger Weise – wie aus 2 erkennbar ist – durch einen entsprechenden Konturverlauf 42 der Gegenfläche 24 abgebildet.
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Beim Öffnen der Tür wird somit im Bereich des Scharniers 10 mittels der Türhalteeinrichtung 20 eine zumindest bereichsweise variierende Haltekraft FH erzeugt, welche zunächst bei geringen Öffnungswinkeln ω im Freilaufbereich F konstant bleibt, um geringe Bewegungskräfte der Tür zu erzeugen. Im Haltebereich H steigt dann die Haltekraft FH und das korrespondierende Haltemoment MH erheblich an, wonach im Komfortbereich – also bei gegenüber dem Haltebereich H größeren Öffnungswinkeln ω – die korrespondierende Haltekraft FH und das korrespondierende Haltemoment MH wiederum deutlich geringer ausgebildet sind. Bei noch weiter ansteigenden Öffnungswinkeln ω ist dann optional ein Dämpfungsbereich D vorgesehen, so dass mittels der Türhalteeinrichtung 20 eine Endlage des Öffnungswinkels ω der beiden Scharnierteile 12, 14 relativ zueinander geschaffen ist.
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Die Besonderheit des Kraftverlaufs der Haltekraft FH der Türhalteeinrichtung 20 besteht nun darin, dass im Komfortbereich K – also in Türöffnungsrichtung im Anschluss an den Haltebereich H – sich ein deutlich geringeres Kraftniveau der Haltekraft FH einstellt, so dass die Tür deutlich leichter geöffnet werden kann. So muss zum Öffnen der Tür und dem Durchlaufen des Freilaufbereichs F zunächst der Haltebereich H mit größerer Haltekraft FH überwunden werden, wonach sich die Tür bei weiterer Öffnung im Komfortbereich K deutlich leichter verschwenken bzw. öffnen lässt. Dies steigert den Komfort beim Öffnen der Tür deutlich, da dem Nutzer eine Haptik geboten wird, die Leichtgängigkeit bei dennoch sicheren Haltepositionen vermittelt.
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Umgekehrt wird beim Schließen der Tür zunächst der Komfortbereich K durchlaufen, in welchem abgesenkte Bewegungskräfte zur Bewegung des aufbauseitigen und des türseitigen Scharnierteils 12, 14 relativ zueinander erforderlich sind. Beim weiteren Schließen der Tür muss dann der Haltebereich H durchlaufen werden, wobei dieser beispielsweise gewährleistet, dass beim Abstellen des Fahrzeugs am Hang das Scharnier 10 bzw. die Tür im Haltebereich H gestoppt wird.
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Nach Überwindung dieses Haltebereichs H beispielsweise durch manuelles Zuziehen kann dann die Tür vollständig geschlossen werden.
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Durch entsprechende Beschichtungen sowohl des Druckstücks 22 als auch der Gegenfläche 24 des Scharnierbolzens 16 kann die Wirkung des erfindungsgemäßen, stufenlosen, reibungsbasierten Türhalters noch verstärkt werden, indem im Komfortbereich die Reibungskraft reduziert und im Haltebereich die Haftkraft durch eine entsprechende Beschichtung erhöht wird.
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Insgesamt führt die Erfindung zu einer stufenlos einstellbaren, reibungsbasierten, integrierten Türhalteeinrichtung mit zumindest einem Haltebereich, in dem die Fahrzeugtür auch bei einer Hangstellung des Fahrzeugs sicher gehalten wird, mit einem Komfortbereich, in dem die Tür mit sehr geringem Kraftaufwand bewegt werden kann, und mit einem optionalen Dämpfungsbereich bei maximalem Öffnungswinkel der Tür.
