EP0907817B1

EP0907817B1 - Method of setting the restraining torque of a self-stopping hinge

Info

Publication number: EP0907817B1
Application number: EP97924024A
Authority: EP
Inventors: Hans Kühl
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1996-06-26
Filing date: 1997-05-28
Publication date: 2009-01-21
Anticipated expiration: 2017-05-28
Also published as: US6314614B1; EP0907817B9; DE19625556A1; JP2000513419A; ES2322922T3; DE59712992D1; BR9709984A; WO1997049884A1; KR20000022162A; KR100382265B1; EP0907817A1

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Dimensionierung eines eine Schwenkbremse und einen eine Schwenkachse bildenden Scharnierbolzen aufweisenden Scharniers für eine Tür, gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.The invention relates to a method for dimensioning a hinge having a pivoting brake and a hinge pin forming a pivot axis for a door, according to the preamble of claim 1.

Insbesondere an Türen von Kraftfahrzeugen wird die Forderung gestellt, dass sie auch bei längs oder quer geneigt stehendem Kraftfahrzeug nicht von selbst, unbeabsichtigt, zufallen. Die Größe des Moments, das dieses Zufallen auslöst und die Bewegungsenergie, die eine zufallende Tür aufnimmt, hängt neben dem Öffnungswinkel und der Masse der Tür wesentlich von der Stellung deren Schwenkachse im Raum, also von der Neigung eines geneigt stehenden Kraftfahrzeuges ab. So nimmt das "Zufall-Moment" -immer heute allein noch zulässige vorn angelenkte Türen vorausgesetzt- bei bergauf stehendem Fahrzeug mit abnehmendem Öffnungswinkel ab, bei quer geneigt stehendem Fahrzeug (an der bergauf liegenden Tür) zu.In particular, on doors of motor vehicles, the requirement is made that they do not fall by itself, unintentionally, even when longitudinally or transversely inclined standing motor vehicle. The size of the moment that triggers this coincidence and the kinetic energy that receives a random door, in addition to the opening angle and the mass of the door depends substantially on the position of their pivot axis in space, ie from the inclination of a tilted motor vehicle. Thus, the "moment of chance" - even today only permissible front-hinged doors assuming - when the vehicle is uphill with decreasing opening angle, with transverse inclined standing vehicle (on the uphill door).

Da das durch eine Schwenkhemmung aufgebrachte Bremsmoment beim umgekehrten Bewegen der Tür, so insbesondere beim Öffnen der bergseitig liegenden Tür eines um die Längsachse geneigt stehenden Fahrzeuges, überwunden werden muss, darf dieses Bremsmoment auch nicht zu groß sein.Since the braking torque applied by a pivoting inhibition when reversing the door, so in particular when opening the mountain side door of a vehicle inclined to the longitudinal axis, must be overcome, this braking torque must not be too large.

In der DE 44 06 824 C2 ist ein Scharnier mit Schwenkhemmung beschrieben, das mittels Kreiskeilprofilen auf dem Scharnierbolzen und in dem den Scharnierbolzen lagernden Teil ein Schwenken der Tür durch Reibung und/oder elastisches Verformen dieser Lagerteile hemmt. Dadurch soll die Tür in allen Schwenkstellungen ihres Öffnungswinkelbereiches Selbsthaltung aufweisen. Die hierzu eingesetzte Schwenkbremse ist derart ausgestaltet, dass ein bestimmter Ausschnitt des Bremsmomentenverlaufs in Abhängigkeit der Öffnungsstellung der Tür ausgewählt werden kann.In the DE 44 06 824 C2 is described a hinge with swivel escapement, which inhibits by means of circular splines on the hinge pin and in the hinge pin supporting part pivoting of the door by friction and / or elastic deformation of these bearing parts. This should have the door in all pivot positions of their opening angle range latching. The pivoting brake used for this purpose is designed such that a specific section of the braking torque curve can be selected as a function of the open position of the door.

Es ist Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren zur Dimensionierung eines hier angesprochenen Scharniers zu schaffen, bei dem ein selbsttätiges Zufallen und Auffallen der Tür in jeder möglichen Öffnungsstellung der Tür auch bei gegenüber der Vertikalen geneigten Scharnierachse ausgeschlossen werden kann.It is an object of the invention to provide a method for sizing a hinge addressed here, in which an automatic closing and striking the door in every possible open position of the door can be excluded even with respect to the vertical inclined hinge axis.

Zur Lösung der Aufgabe wird ein Verfahren mit den Ausführungschritten des Anspruchs 1 vorgeschlagen, das vorsieht, dass zunächst die Drehmomente der Tür über verschiedene Öffnungswinkel der Tür bei einer maximalen gesicherten Neigung der Scharnier-Schwenkachse zur Vertikalen ermittelt werden und nachfolgend eine Auswahl der Bremsmomente der Schwenkbremse auf zumindest die gleiche Größe wie die ermittelten Drehmomente der Tür über die verschiedenen Öffnungswinkel der Tür erfolgt. Schließlich erfolgt die Einstellung der gewünschten Bremswirkung der Schwenkbremse durch Verdrehen des Scharnierbolzens um die Schwenkachse.To solve the problem, a method with the execution steps of claim 1 is proposed, which provides that initially the torques of the door over different opening angle of the door at a maximum secured inclination of the hinge pivot axis are determined to the vertical and below a selection of the braking torque of the swing brake at least the same size as the determined torques of the door over the different opening angle of the door takes place. Finally, the setting of the desired braking effect of the swivel brake by turning the hinge pin about the pivot axis.

Der Erfindung liegt also die allgemeine Bemessungsregel zu Grunde, nach der nicht ein mehr oder minder willkürlicher Verlauf des Bremsmomentes der Schwenkbremse zwischen einem ebenfalls angenommen Anfangs- und Endwert hingenommen wird, sondern ein Verlauf, der an den durch Parameter wie Gewicht der Tür, Schwenkarm des Schwenkpunktes der Tür, Schwenkwinkel und andere bei einer maximalen Neigung der Schwenkachse zur Vertikalen bestimmten Verlauf des Drehmoments der Tür angepasst ist. Da diese Parameter von Tür zu Tür sehr unterschiedlich sein können, muss dem Festlegen des Verlaufs des Bremsmoments ein Ermitteln des Verlaufs des Drehmoments der Tür vorausgehen.The invention is therefore based on the general design rule, according to which a more or less arbitrary course of the braking torque of the pivoting brake between a also assumed initial and final value is accepted, but a course that is adapted to the determined by parameters such as weight of the door, swivel arm of the pivot point of the door, swivel angle and other determined at a maximum inclination of the pivot axis to the vertical course of the torque of the door. Since these parameters can be very different from door to door, determining the course of the braking torque must be preceded by determining the course of the torque of the door.

Wenn Fahrzeuge beim Öffnen einer Tür geneigt stehen, handelt es sich besonders häufig um eine Neigung um die Querachse, das Fahrzeug also bergauf oder bergab steht. Ein vorteilhafter Verlauf des Bremsmoments der Schwenkbremse ist daher bereits gegeben, wenn es hierbei das Drehmoment der Tür in allen Schwenkstellungen übersteigt. Dadurch wird erreicht, dass zumindest die Lageenergie der Tür eines bergauf stehenden Fahrzeuges in für den vorliegenden Fall ungefährliche, insbesondere in Wärmeenergie gewandelt wird.When vehicles are inclined when opening a door, it is particularly often a tilt about the transverse axis, so the vehicle is uphill or downhill. An advantageous course of the braking torque of the pivoting brake is therefore already given, if it exceeds the torque of the door in all pivot positions. This ensures that at least the potential energy of the door of an uphill vehicle is converted into harmless for the present case, in particular heat energy.

Um auch ein durch Neigung des Fahrzeuges um die Längsachse auftretendes Drehmoment zu berücksichtigten, soll in weiterer Ausgestaltung das Bremsmoment bei größtem Öffnungswinkel der Tür das aus der Neigung um die Querachse resultierende Drehmoment um das aus der Neigung um die Längsachse resultierende Drehmoment übersteigen.In order to also take into account a torque occurring due to inclination of the vehicle about the longitudinal axis, in a further embodiment the braking torque at the maximum opening angle of the door exceeds the torque resulting from the inclination about the transverse axis by the torque resulting from the inclination about the longitudinal axis.

Ein besonders vorteilhafter Ausgleich der Drehmomente wird dann erreicht, wenn das Bremsmoment das aus der Neigung um die Längsachse resultierende Drehmoment im mittleren Bereich des Verlaufes des Bremsmoments stärker übersteigt als im Anfangs- und im Endbereich.A particularly advantageous compensation of the torques is achieved when the braking torque exceeds the torque resulting from the inclination about the longitudinal axis in the middle region of the course of the braking torque stronger than in the beginning and in the end.

Das Anfangs-Bremsmoment beim Öffnen der Tür soll einen bestimmten Wert nicht übersteigen, um die hierzu erforderliche Kraft nicht zu groß werden zu lassen. In diesem Bereich ist das Drehmoment der bergseitig liegenden Tür eines um seine Längsachse geneigt stehenden Fahrzeuges zwar am höchsten. Da der für den Aufbau von Bewegungsenergie beim Zufallen zur Verfügung stehende Weg jedoch gering ist, erscheint es dennoch zulässig, in diesem Bereich die Bremskraft der Schwenkbremse das Drehmoment der Tür unterschreiten zulassen.The initial braking torque when opening the door should not exceed a certain value in order not to let the force required for this purpose become too great. In this area, the torque of the mountain side door of a tilted about its longitudinal axis vehicle is indeed the highest. However, since the available for the construction of kinetic energy at Zufalls available path is small, it still appears permissible to allow the braking force of the swing brake torque below the door in this area.

Für den Endwert des Bremsmomentes der Schwenkbremse bei größtem Öffnungswinkel einer Tür hat sich ein Moment als vorteilhaft erwiesen, das der Summe der an einer Tür angreifenden Drehmomente bei einem sowohl um die Querachse als auch um die Längsachse maximal geneigt stehenden Fahrzeug entspricht.For the final value of the braking torque of the swivel brake with the largest opening angle of a door, a moment has proved to be advantageous, which corresponds to the sum of the torque acting on a door at a both the transverse axis and about the longitudinal axis maximum inclined vehicle.

Der Erfindung war in erster Linie die Aufgabe gestellt, das selbsttätige, unbeabsichtigte Zufallen einer Autotür zu verhindern oder zumindest zu hemmen, da hierdurch Verletzungen, insbesondere an den Beinen von Insassen, vorkommen können. Es können aber auch selbsttätig, unbeabsichtigt, auffallende Autotüren Beschädigungen an daneben stehenden Fahrzeugen verursachen.The object of the invention was primarily to prevent or at least inhibit the automatic, unintentional closing of a car door, since injuries, in particular to the legs of occupants, can occur as a result. But it can also automatically, inadvertently, striking car doors cause damage to nearby vehicles.

Das Auffallen einer Tür eines bergab stehenden, also um die Querachse nach vorn geneigten Fahrzeuges wird durch das das betreffende Drehmoment übersteigende Bremsmoment in allen Fällen verhindert. Das Auffallen der talseitig liegenden Tür eines um die Längsachse geneigten Fahrzeuges wird -in dem beispielshalber dargestellten und beschriebenen Fall- bis zu einem Öffnungswinkel von etwa 35° nicht verhindert. Bis zu diesem Winkel wird die Lageenergie der Tür in Bewegungsenergie umgewandelt, die dann jedoch durch das das Drehmoment wesentlich übersteigende Bremsmoment abgefangen wird.The striking of a door of a downhill, so inclined about the transverse axis forward vehicle is prevented by the torque in excess braking torque in all cases. The striking of the valley-side door of a vehicle inclined about the longitudinal axis is - in the case illustrated and described by way of example - not prevented until an opening angle of about 35 °. Up to this angle, the potential energy of the door in Movement energy converted, which is then intercepted by the torque substantially exceeding braking torque.

Ein erfindungsgemäß ermittelter Verlauf des Bremsmomentes kann an Schwenkbremsen unterschiedlicher Bauart verwirklicht werden. Es werden im Folgenden beispielshalber vier verschieden ausgeführte Schwenkbremsen an Türscharnieren dargestellt und beschrieben sowie zum Gegenstand von Unteransprüchen gemacht. Es versteht sich aber, daß auch an vorn Scharnier getrennten Schwenkbremsen etwa in Form von Bremsbügeln ein Verlauf des Bremsmomentes über den Schwenkweg gemäß der erfindungsgemäßen Bemessungsregel erteilt werden kann.An inventively determined course of the braking torque can be realized on swivel brakes of different design. It For example, four differently designed swivel brakes on door hinges are described and described below as well as the subject matter of the subclaims. It is understood, however, that even at the front hinge separate swivel brakes can be issued in the form of brake levers a curve of the braking torque on the pivoting path according to the inventive design rule.

Türen mit wechselnder Neigung ihrer Schwenkachse zur Vertikalen kommen neben Kraftfahrzeugen bspw. auch in Schiffen vor. Die folgende Beschreibung ist daher nur beispielshalber auf Autotüren abgestellt und weil an diesen, in ihrer Handhabung allgemein bekannten Autotüren die Wirkung des funktionsgerechten Bemessens einer Schwenkbremse besonders anschaulich darstellbar ist.Doors with changing inclination of their pivot axis to the vertical come next to motor vehicles, for example, in ships before. The following description is therefore only exemplary parked on car doors and because of these, in their handling generally known car doors, the effect of the functionally fair dimensioning of a swivel brake is particularly vivid representable.

In der Zeichnung ist die Erfindung anhand eines Diagramms und einiger Ausführungsbeispiele für geeignete Schwenkbremsen verdeutlicht. Im einzelnen stellen dar

Fig. 1: ein Diagramm der auftretenden Momente in Abhängigkeit vorn Schwenkwinkel;
Fig. 2: die Vorderansicht eines um die Längsachse geneigt stehenden Personenkraftwagens;
Fig. 3: eine schematische Darstellung der an einer Tür des Personenkraftwagens der Fig. 2 angreifenden Momente;
Fig. 4: die teilweise gebrochene Ansicht eines Scharniers mit Schwenkbremse in Form von Kreiskeilen;
Fig. 5: den vergrößerten Querschnitt durch den Gegenstand der Fig. 4 in der durch Pfeile angedeuteten Schnittebene dieser-Figur;
Fig. 6: die teilweise gebrochene Ansicht eines Scharniers mit Schwenkbremse in Form einer Lamellenbremse;
Fig. 7: den vergrößerten Querschnitt durch den Gegenstand der Fig. 6 in der durch Pfeile angedeuteten Schnittebene dieser Figur;
Fig. 8: die Ansicht eines Scharniers mit Schwenkbremse in Form einer geschlitzten, verengbaren Lageröse;
Fig. 9: den Querschnitt durch den Gegenstand der Fig. 8 in der durch Pfeile angedeuteten Schnittebene dieser Figur;
Fig. 10: die teilweise gebrochene Ansicht eines Scharniers mit Schwenkbremse in Form einer Kegelbremse.

In the drawing, the invention with reference to a diagram and some embodiments of suitable pivoting brakes is illustrated. In detail represent

Fig. 1: a diagram of the moments occurring in dependence on the pivoting angle;
Fig. 2: the front view of a tilted about the longitudinal axis passenger car;
Fig. 3: a schematic representation of the on a door of the passenger car of Fig. 2 attacking moments;
Fig. 4: the partially broken view of a hinge with swivel brake in the form of circular wedges;
Fig. 5: the enlarged cross section through the subject of the Fig. 4 in the direction indicated by arrows sectional plane of this figure;
Fig. 6: the partially broken view of a hinge with swivel brake in the form of a multi-disc brake;
Fig. 7: the enlarged cross section through the subject of the Fig. 6 in the direction indicated by arrows sectional plane of this figure;
Fig. 8: the view of a hinge with swivel brake in the form of a slotted, constricting bearing lug;
Fig. 9: the cross section through the object of Fig. 8 in the direction indicated by arrows sectional plane of this figure;
Fig. 10: the partially broken view of a hinge with Swivel brake in the form of a cone brake.

Im Diagramm der Fig. 1 zeigt die Abszisse 1 den Schwenkwinkel einer Türe, die Ordinate 2 das an der Türe angreifende Drehmoment bzw. die Bremskraft der Schwenkbremse. Eingezeichnet sind die Drehmomente der Türen 7 und 8 eines in Fig. 2 dargestellten Personenkraftwagens 9. Die Geschlossenstellung der Türen ist mit 0° bezeichnet, die weiteste Öffnung mit 70° angenommen. Bei den angegebenen Werten handelt es sich um solche, die für ein bestimmtes Fahrzeug ermittelt wurden. Es versteht sich, daß sie für andere Anwendungsfälle nach den dort gegebenen Umständen anders liegen können und jeweils ermittelt werden müssen.In the diagram of Fig. 1 the abscissa 1 shows the pivoting angle of a door, the ordinate 2, the torque acting on the door and the braking force of the pivoting brake. Shown are the torques of the doors 7 and 8 of an in Fig. 2 Passenger car 9. The closed position of the doors is indicated by 0 °, the widest opening by 70 °. The indicated values are those determined for a particular vehicle. It is understood that they can be different for other applications according to the circumstances given there and each must be determined.

Der Personenkraftwagen 9 ist um seine Längsachse geneigt dargestellt, im Diagramm der Fig. 1 sind aber sowohl die Drehmomente bei Neigung um die Längsachse als auch um die Querachse aufgetragen. Für die zu berücksichtigende Neigung eines Fahrzeuges geht ein bedeutender Hersteller von 14° zur Waagrechten sowohl in der Längsachse als auch in der Querachse desselben aus. Der größte öffnungswinkel von Autotüren ist in der Regel etwa 70°.The passenger car 9 is shown inclined about its longitudinal axis, in the diagram of Fig. 1 However, both the torques are plotted on inclination about the longitudinal axis and about the transverse axis. For the inclination of a vehicle to be considered, a major manufacturer assumes 14 ° to the horizontal both in the longitudinal axis and in the transverse axis of the same. The largest opening angle of car doors is usually about 70 °.

Die Linie 3 gibt den Verlauf des Momentes wieder, das bei einem bergauf stehenden Fahrzeug 9, also bei Neigung um die Querachse, bestrebt ist, die vorn angelenkten Türen 7, 8 zufallen (Pfeil A) oder auffallen (Pfeil B) zu lassen. In dieses mit zunehmendem Öffnungswinkel ansteigende Moment - im folgenden als "Drehmoment" bezeichnet - geht vor allem das Gewicht der Türe, der Abstand des Massenschwerpunktes der Türe von ihrer Schwenkachse und die Neigung der Ebene, in der sich die Türe bewegt und die durch die jeweilige Neigung des Fahrzeugs 9 bestimmt ist, neben weiteren Parametern wie Verschleiß der Scharniere und gegebenenfalls äußere Einflüsse wie Windkräfte ein. Die Linie 3 zeigt einen typischen Verlauf dieses Drehmomentes über den Schwenkbereich einer Türe 7, 8 geläufiger Art an einem Kraftfahrzeug 9. Die an einer Fahrzeugtüre angreifenden Momente ändern sich aber in sehr weitem Bereich, so daß es schwierig ist, eine allen Gegebenheiten einigermaßen Rechnung tragende Bemessung der Bremswirkung der Schwenkbremse zu finden.The line 3 shows the course of the moment, which is anxious in an uphill vehicle 9, ie at inclination about the transverse axis, the front hinged doors 7, 8 fall (arrow A) or attract attention (arrow B). In this with increasing opening angle increasing moment - hereinafter referred to as "torque" - is mainly the weight of the door, the distance of the center of mass of the door from its pivot axis and the inclination of the plane in which moves the door and by the respective Inclination of the vehicle 9 is determined, among other parameters such as wear of the hinges and possibly external influences such as wind forces. The line 3 shows a typical course of this torque over the pivoting range of a door 7, 8 common type on a motor vehicle 9. However, the attacking on a vehicle door moments change in a very wide range, so that it is difficult, all circumstances reasonably bill-bearing Determining the braking effect of the swivel brake.

Damit sich die Türen 7, 8 in allen Öffnungswinkeln ihres Schwenkbereiches in Selbsthemmung befinden, liegt das Bremsmoment der Schwenkbremse idealerweise gemäß dem Verlauf der strichpunktierten Linie 4 immer über dem Drehmoment 3 der Türen. Da bei waagrecht stehendem Fahrzeug 9 kein Drehmoment auftritt, muß in diesem Falle beim Schließen einer Türe die volle Bremskraft überwunden werden. Insbesondere muß aber beim Öffnen einer Türe am bergauf stehenden Fahrzeug nicht nur das Drehmoment, sondern auch die Bremskraft überwunden werden. Um die hierfür erforderliche Kraft insbesondere für weibliche Fahrgäste nicht zu hoch ansteigen zu lassen, soll die Bremskraft nicht zu weit über dem Drehmoment liegen. Als zweckmäßiger Wert hierfür hat sich ein Moment von etwa 5 Nm erwiesen. In einem gegebenen Ausführungsfall hat sich ein Anstieg, des Bremsmomentes auf etwa 30 Nm als vorteilhaft gezeigt.Thus, the doors 7, 8 are in all opening angles of their pivoting range in self-locking, the braking torque of the swing brake is ideally according to the course of the dotted line 4 always above the torque 3 of the doors. Since no torque occurs at horizontally stationary vehicle 9, the full braking force must be overcome in this case when closing a door. In particular, when opening a door on the uphill vehicle not only the torque but also the braking force must be overcome. In order not to let the force required for this particular female passengers too high, the braking force should not be too far above the torque. As a suitable value for this, a moment of about 5 Nm has been found. In a given embodiment, an increase in braking torque to about 30 Nm has been shown to be advantageous.

Bei dem um die Längsachse geneigt stehenden Fahrzeug der Fig. 2 ist der Verlauf des Drehmomentes über den Schwenkbereich der Türen 7, 8 umgekehrt, wie aus dem in Fig. 3 eingezeichneten Kräftedreieck erkennbar, nimmt es gemäß der Linie 5 mit zunehmendem Öffnungswinkel der Türen ab. Der Verlauf dieses Drehmomentes 5 entspricht in Richtung des Pfeiles C einem Zufallen der bergseitigen Tür 7, in Richtung des Pfeiles D einem Auffallen der talseitigen Tür 8. In dem Kräftedreieck stellt der Pfeil 10 das talseitig wirkende Moment dar, das bei geschlossener Tür dem an ihr wirkenden Drehmoment entspricht. Bei ganz (um etwa 70°) geöffneter Tür vermindert sich dieses Moment zu dem Drehmoment 5 des Diagramms der Fig. 1. Wie aus den in Fig. 2 eingezeichneten Kräftedreiecken ersichtlich, ist dieses Drehmoment 5 bestrebt, die bergseitig liegende Türe 7 zufallen zu lassen, die talseitig liegende Türe 8 dagegen auffallen zu lassen.In the inclined about the longitudinal axis of the vehicle Fig. 2 is the course of the torque over the pivoting range of the doors 7, 8 vice versa, as from the in Fig. 3 drawn strength triangle recognizable, it decreases according to the line 5 with increasing opening angle of the doors. The course of this torque 5 corresponds in the direction of arrow C a Zufallen the mountain-side door 7, in the direction of the arrow D a striking of the valley-side door 8. In the triangle of forces, the arrow 10 represents the down-acting moment, with the door closed at her acting torque corresponds. When the door is opened completely (by about 70 °), this moment diminishes to the torque 5 of the diagram of FIG Fig. 1 , As from the in Fig. 2 drawn force triangles visible, this torque 5 endeavors to let fall the door 7 lying on the mountain side, while leaving the door 8 lying on the valley side to stand out.

Dieses Drehmoment 5 wird bei großen Öffnungswinkeln zuverlässig durch den Verlauf des Bremsmomentes gemäß Linie 4 abgedeckt. Bei öffnungswinkeln von weniger als etwa 35' übersteigt das Drehmoment jedoch das Bremsmoment in dem zwischen den Linien 4 und 5 liegenden Bereich.This torque 5 is reliably covered by the course of the braking torque according to line 4 at large opening angles. At opening angles of less than about 35 ', however, the torque exceeds the braking torque in the region between lines 4 and 5.

Ein Anheben des Bremsmomentes über das Drehmoment auch in diesem Bereich würde jedoch die erforderliche Kraft zum öffnen einer Türe 7, 8 gerade am Anfang dieser Öffnungsbewegung unerwünscht stark ansteigen lassen, so daß dieses Überwiegen des Drehmomentes über das Bremsmoment hingenommen wird. Das Überwiegen des Drehmomentes kann dadurch wesentlich vermindert werden, wenn das Bremsmoment etwa gemäß der strichdoppelpunktierten Linie 6 verläuft, bei dem es im mittleren Bereich gegenüber dem Verlauf nach Linie 4 stark angehoben ist.Raising the braking torque on the torque in this area, however, would be the force required to open a door 7, 8 just at the beginning of this opening movement undesirably increase sharply, so that this predominance of the torque is accepted on the braking torque. The predominance of the torque can thereby be substantially reduced if the braking torque is approximately in accordance with the double-dashed line 6, in which it is greatly raised in the middle region relative to the line 4 line.

Insgesamt ergibt sich bei Berücksichtigung dieser Bemessungregel ein vorteilhafter Verlauf der Bremskraft gemäß den Kennlinien 4 oder 6, durch die eine Türe in der Offenstellung gehalten, die Schwenkbewegung einer Türe über ihren ganzen Schwenkbereich durch Vernichten eines wesentlichen Teils der Stellarbeit in Bremsarbeit, d.h. Wandlung in Wärme gebremst wird und die öffnungskraft in dem angestrebten Bereich gehalten wird.Overall, taking into account this design rule results in an advantageous course of the braking force according to the characteristics 4 or 6, held by a door in the open position, the pivotal movement of a door over its entire pivoting range by destroying a substantial part of the work in braking work, i. Conversion is slowed down in heat and the opening force is kept in the desired range.

Derartige Verläufe von Bremsmomenten können mit unterschiedlichen Arten von Schwenkbremsen erreicht werden. Im Folgenden werden , ohne Anspruch auf Vollständigkeit, vier Scharniersystem beschrieben, die sich zum Ausführung des erfindungsgemäßen Verfahren eignen. .Such courses of braking torques can be achieved with different types of swivel brakes. In the following, four hinge system are described, without claim to completeness, which are suitable for carrying out the method according to the invention. ,

Gemäß Fig. 4 und 5 weist ein Scharnier 11 ein erstes Scharnierschild 12 auf, in dem ein Scharnierbolzen 13 durch Verspannen mittels einer Schraube 14 gegen einen Bund 15 befestigt ist. Auf einem Schwenkbereich 16 des Scharnierbolzens 13 ist ein zweites Scharnierschild 17 drehbar und mittels einer Mutter 18 gesichert. Durch Schrauben, die durch die Löcher 19 greifen, können die Scharnierschilde 12 bzw. 17 mit der Karosserie des Fahrzeuges 9 bzw. dessen Türe 7 oder 8 verbunden werden.According to 4 and 5 For example, a hinge 11 has a first hinge plate 12 in which a hinge pin 13 is secured by bracing by means of a screw 14 against a collar 15. On a pivoting portion 16 of the hinge pin 13, a second hinge plate 17 is rotatable and secured by a nut 18. By screws which engage through the holes 19, the hinge plates 12 and 17 can be connected to the body of the vehicle 9 and its door 7 or 8.

Der Schwenkbereich 16 ist sowohl auf dem Scharnierbolzen 13 als auch auf dem Scharnierschild 17 mit aufeinander abgestimmten Profilen 20, 21 in Form von Kreiskeilen versehen. Unter Kreiskeilprofilen sind eine gedachte Zylinderfläche auf dem Scharnierbolzen 13 in Umfangsrichtung zunehmend radial übersteigende, um gleiche Abstände in Umfangsrichtung versetzte Keile 22 und entsprechend angeordnete, eine gedachte Zylinderfläche etwas größeren Durchmessers im Scharnierschild 17 radial nach innen übersteigende Keile 23 verstanden, die jeweils wieder steil auf die Zylinderflächen abfallen. Diese Profile 20, 21 weisen ein das Einhängen des Scharniers 11 erlaubendes Fügespiel auf, das beim Verdrehen des Scharnierbolzens 13 in eine Ausgangslage aufgehoben wird. Ausgehend von dieser Ausgangslage gleiten die Rücken der Keile 22, 23 beim Verschwenken des Scharniers 11 mit zunehmender Flächenpressung aneinander auf und bremsen damit zunehmend die Schwenkbewegung des Scharniers. Eine reine Linienberührung der aneinander aufgleitenden Rücken der Keile 22, 23 wird dann vermieden, wenn der Anstieg der Flächen dieser Rücken erfindungsgemäß einer logarithmischen Spirale folgt.The pivoting region 16 is provided both on the hinge pin 13 and on the hinge plate 17 with matched profiles 20, 21 in the form of circular wedges. Under circular wedge profiles an imaginary cylindrical surface on the hinge pin 13 in the circumferential direction are increasing radially superior, by equal distances offset in the circumferential direction wedges 22 and correspondingly arranged, an imaginary cylindrical surface slightly larger diameter in the hinge plate 17 radially inwardly superior wedges understood 23, each falling steeply again on the cylindrical surfaces. These profiles 20, 21 have an attaching the hinge 11 permitting joint play, which is released upon rotation of the hinge pin 13 in a starting position. Starting from this initial position slide the back of the wedges 22, 23 during pivoting of the hinge 11 with increasing surface pressure on each other and thus increasingly brake the pivotal movement of the hinge. A pure line contact of the slipping on each other back of the wedges 22, 23 is then avoided if the rise of the surfaces of these backs according to the invention follows a logarithmic spiral.

Die Parameter, die die Bremswirkung eines derartigen Scharniers bestimmen und die zur Bemessung dieser Bremswirkung zweckgerichtet zu wählen und aufeinander abzustimmen sind, sind insbesondere:

die Anzahl der Keile 22, 23;
die Steigung der Keile,
die Länge der Keile in Achsrichtung des Scharniers 11,
der Reibungsbeiwert der aneinander gleitenden Keilflächen,
das Fügespiel der Keile, das den Beginn der Bremswirkung bestimmt,
der E-Modul der miteinander in Eingriff tretenden Teile.

The parameters which determine the braking effect of such a hinge and which are purposefully selected and coordinated with each other for the purpose of dimensioning this braking effect are in particular:

the number of wedges 22, 23;
the slope of the wedges,
the length of the wedges in the axial direction of the hinge 11,
the coefficient of friction of the sliding wedge surfaces,
the joining of the wedges, which determines the beginning of the braking action,
the modulus of the inter-engaging parts.

Die Auswirkungen dieser Parameter auf die Bremswirkung ist in der eingangs zitierten Patentschrift erläutert, auf die auch insoweit Bezug genommen wird.The effects of these parameters on the braking effect is explained in the patent cited above, to which reference is also made.

Die Bremswirkung dieser Schwenkbremse 24 kann durch Verdrehen des Scharnierbolzens 13 verändert werden, wodurch die Flächenpressung zwischen den Kreiskeilen 22, 23 in der Ausgangsstellung und damit deren Zunahme beim Verschwenken des Scharniers und in dessen Gefolge wiederum die Höhe des Bremsmoments verändert wird. Hierzu wird die Befestigung des Scharnierbolzens 13 im Scharnierschild 12 durch Lösen der Schraube 14 gelöst und der Scharnierbolzen mittels eines an einer Schlüsselfläche 25 angreifenden Werkzeuges verdreht.The braking effect of this pivoting brake 24 can be changed by turning the hinge pin 13, whereby the surface pressure between the circular wedges 22, 23 in the initial position and thus their increase during pivoting of the hinge and in its wake turn the height of the braking torque is changed. For this purpose, the attachment of the hinge pin 13 in the hinge plate 12 is released by loosening the screw 14 and the hinge pin rotated by means of an attacking on a key surface 25 tool.

Gemäß Fig 6 und 7 ist die Schwenkbremse 24 als Lamellenbremse ausgebildet. Ein Abschnitt des Schwenkbereiches 16 ist sowohl auf dem Scharnierbolzen 13 als auch im Scharnierschild 17 mit Verzahnungen 26, 27 versehen, in denen eine Mehrzahl am Innenrand bzw. am Außenrand mit entsprechender Verzahnung versehene, ringförmige Bremslamellen 28, 29 geführt sind. In der Verzahnung 26 des Scharnierschildes 17 ist auch eine Steigungsscheibe 30 geführt, deren Steigungsfläche 31 auf ihrer Oberseite mit einer entsprechenden Steigungsfläche 32 an der unteren Stirnfläche des Bundes 15 zusammenwirkt. Die Bremslamellen 28, 29 sind demgemäß drehfest abwechselnd mit dem Scharnierbolzen 13 bzw. mit dem Scharnierschild 17 verbunden und verdrehen sich beim Schwenken des Scharniers 11 gegeneinander. Auf der der Steigungsscheibe 30 gegenüberliegenden Seite des Lamellenpaketes sind Tellerfedern 33 angeordnet.According to FIGS. 6 and 7 the swivel brake 24 is designed as a multi-disc brake. A portion of the pivoting region 16 is provided on both the hinge pin 13 and the hinge plate 17 with teeth 26, 27, in which a plurality on the inner edge or at the outer edge provided with corresponding toothing, annular brake plates 28, 29 are performed. In the toothing 26 of the hinge plate 17 and a pitch plate 30 is guided, the pitch surface 31 cooperates on its upper side with a corresponding slope surface 32 on the lower end face of the collar 15. The brake plates 28, 29 are accordingly rotatably connected alternately with the hinge pin 13 and with the hinge plate 17 and rotate when pivoting the hinge 11 against each other. On the slope disc 30 opposite side of the disk set plate springs 33 are arranged.

Beim Verschwenken des Scharniers gleiten die Steigungflächen 31, 32 aneinander auf und drücken die Bremslamellen 28, 29 gegen die Wirkung der Tellerfedern 33 zunehmend stärker aufeinander, so daß die Bremswirkung mit zunehmendem Schwenkwinkel des Scharniers zunimmt. Diese Bremswirkung kann ebenso wie vorstehend für die Scharnier der Fig. 4/5 beschrieben durch Verdrehen des Scharnierbolzens 13 im Scharnierschild 17 verändert werden. Es wird dadurch die Ausgangsstellung der Steigungsflächen 31, 32 und über diese die Bremswirkung verändert.When pivoting the hinge, the slope surfaces 31, 32 slide against each other and press the brake plates 28, 29 increasingly against each other against the action of the plate springs 33, so that the braking effect increases with increasing pivot angle of the hinge. This braking effect can as well as above for the hinge of the Fig. 4/5 described by turning the hinge pin 13 in the hinge plate 17 to be changed. It is thereby the starting position of the slope surfaces 31, 32 and changed over this the braking effect.

In dem Scharnier der Fig 8. und 9, in der der Scharnierbolzen 13 mittels Seegerringen 34 in den Scharnierschilden 12 und 17 gealtert und mittels Nut und Feder 35 im Scharnierschild 12 gegen Verdrehen gesichert ist, wird die Schwenkbremse 24 durch die offen ausgeführte, einen Spalt 40 aufweisende Lageröse des Scharnierschildes 17 gebildet. Auf dem Scharnierbolzen 13 ist drehfest ein Zahnkranz 36 befestigt, der mit einem Zahnrad 37 in Eingriff steht. Dieses Zahnrad 37 sitzt auf einer Welle 38, die in Lagern 39 am Scharnierschild 17 drehbar ist. An der Welle 38 ist ein Nocken 41 angeordnet, der auf das freie Ende 42 der Lageröse des Scharnierschildes 17 drückt.In the hinge of the FIGS. 8 and 9 in which the hinge pin 13 is aged by means of snap rings 34 in the hinge plates 12 and 17 and secured by means of tongue and groove 35 in the hinge plate 12 against rotation, the pivot brake 24 is formed by the open running, a gap 40 having bearing lug of the hinge plate 17. On the hinge pin 13, a ring gear 36 is rotatably mounted, which is in engagement with a gear 37. This gear 37 is seated on a shaft 38 which is rotatable in bearings 39 on the hinge plate 17. On the shaft 38 a cam 41 is arranged, which presses on the free end 42 of the bearing lug of the hinge plate 17.

Beim Verschwenken des Scharniers 11 wird durch den mit dem Scharnierbolzen 13 verbundenen Zahnkranz 36 und das Zahnrad 37 die Welle 38 und der Nocken 41 verdreht, der dadurch zunehmend auf das freie Ende 42 der Lageröse des Scharnierschildes 17 drückt und diese Lageröse verengt. Dadurch wird die Reibung in diesem Lager und damit das Bremsmoment zunehmend erhöht. Der Verlauf des Bremsmomentes kann durch die Form des Nockens 41 gewählt werden.When pivoting the hinge 11, the shaft 38 and the cam 41 is rotated by the associated with the hinge pin 13 sprocket 36 and the gear 37, which thereby increasingly presses on the free end 42 of the bearing lug of the hinge plate 17 and this Lageröse narrowed. As a result, the friction in this bearing and thus the braking torque is increasingly increased. The course of the braking torque can be selected by the shape of the cam 41.

In Fig. 10 schließlich ist eine Ausführung der Schwenkbremse 24 als Kegelbremse dargestellt. Sowohl die Lageröse des Scharnierschildes 17 als auch der Scharnierbolzen 13 sind im Schwenkbereich 16 kegelig ausgebildet und gleiten beim Schwenken des Scharniers auf diesen Kegelflächen. Die Lageröse des Scharnierschildes 17 stützt sich auf einer Scheibe 43 ab, an der Tellerfedern 33 anliegen, die auf der anderen Seite auf einer Steigungescheibe 44 liegen. Diese Steigungsscheibe 44 ist drehfest, aber achsial verschiebbar in der Lageröse des scharnierschildes 17 geführt, bspw. indem diese Lageröse in diesem Bereich mehrekkig ausgebildet ist. An der Steigungsfläche 32 der Steigungsscheibe 44 liegt die Steigungsfläche 31 einer Steigungsscheibe 45 an, die undrehbar auf dem mit einem Gewinde versehenen Endbereich des Scharnierbolzens 13 mit einer Mutter 18 befestigt ist.In Fig. 10 Finally, an embodiment of the pivot brake 24 is shown as a cone brake. Both the bearing lug of the hinge plate 17 and the hinge pin 13 are formed in the pivoting region 16 conical and slide when pivoting the hinge on these conical surfaces. The bearing eye of the hinge plate 17 is supported on a disc 43, abut against the plate springs 33, which lie on the other side on a pitch plate 44. This pitch plate 44 is rotatably, but axially slidably guided in the bearing eye of the hinge plate 17, for example. By this bearing lug is formed in this area mehrekkig. On the slope surface 32 of the pitch plate 44 is the slope surface 31 of a pitch plate 45 which is non-rotatably mounted on the threaded end portion of the hinge pin 13 with a nut 18.

Beim Verschwenken des Scharniers 11 gleiten die Steigungsflächen 31, 32, aneinander auf und drücken die kegelige Lageröse des Scharnierschildes 17 unter zunehmender Spannung der Tellerfedern 33 zunehmend stärker auf den kegeligen Lagerbereich 16 des Scharnierbolzens 13, wodurch die Bremswirkung erhöht wird. Das Bremsmoment ist hier durch die Vorspannung der Tellerfedern 33 mittels der Mutter 18 bestimmbar.When pivoting the hinge 11, the slope surfaces 31, 32, slide against each other and press the tapered bearing lug of the hinge plate 17 increasingly under increasing tension of the plate springs 33 on the tapered bearing portion 16 of the hinge pin 13, whereby the braking effect is increased. The braking torque is determined by the bias of the plate springs 33 by means of the nut 18 here.

In den Scharnieren der Fig. 6/7 und 10 kann der Verlauf des Bremsmomentes der Schwenkbremse 24 durch die Wahl der Tellerfedern 33 und durch den Verlauf der Steigung der Steigungsflächen 31, 32 bestimmt und durch Verdrehen des Scharnierbolzens 13 verändert werden. So läßt bspw. eine mit zunehmendem Schwenkwinkel abnehmende Steigung dieser Steigungsflächen den Anstieg des Bremsmomentes gemäß der Linie 6 der Figur 1 abflachen.In the hinges of the Fig. 6/7 and 10 can the course of the braking torque of the pivot brake 24 determined by the choice of the plate springs 33 and the course of the slope of the slope surfaces 31, 32 and by turning the hinge pin thirteenth to be changed. Thus, for example, a decreasing with increasing swivel angle slope of these gradient surfaces allows the increase of the braking torque according to the line 6 of FIG. 1 flatten.

BezugszahlenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

11: Abszisseabscissa
22: Ordinateordinate
33: Verlauf eines DrehmomentesCourse of a torque
44: Verlauf eines BremsmomentesCourse of a braking torque
55: Verlauf eines DrehmomentesCourse of a torque
66: Verlauf eines BremsmomentesCourse of a braking torque
7, 87, 8: Türendoors
99: PersonenkraftwagenPassenger cars
1010: (Dreh-)Momente(Rotary) moments
1111: Scharnierhinge
1212: erstes Scharnierschildfirst hinge plate
1313: Scharnierbolzenhinge pin
1414: Schraubescrew
1515: BundFederation
1616: Lagerbereichstorage area
1717: zweites Scharnierschildsecond hinge plate
1818: Muttermother
1919: Löcherholes
20,20: 21 Profile21 profiles
22,22: 23 Keile23 wedges
2424: Schwenkbremseswing brake
2525: Schlüsselflächekey area
26,26: 27 Verzahnungen27 gears
28,28: 29 Bremslamellen29 brake discs
3030: Steigungsscheibepitch wheel
31,31: 32 Steigungsflächen32 gradient surfaces
3333: TellerfedernDisc springs
3434: SeegerringSeeger ring
3535: Federfeather
3636: Zahnkranzsprocket
3737: Zahnradgear
3838: Wellewave
3939: Lagercamp
4040: Spaltgap
4141: Nockencam
4242: freies Ende der Lagerösefree end of bearing lug
4343: Scheibedisc
44,44: 45 Steigungsscheiben45 pitch discs

Claims

Method for dimensioning a hinge (11) for a door (7, 8), the hinge having a swivel brake (24) and a hinge pin (13) forming a swivelling axis, wherein, during use of the hinge (11), its swivelling axis is exposed to an alternating inclination with respect to the vertical,
characterized by the following steps:
- determining the torques acting on the door via various opening angles at an inclination, set according to a stipulation, of the hinge swivelling axis with respect to the vertical, the inclination stipulation in the case of motor vehicle doors preferably being 14° and otherwise corresponding to the stipulation of a maximum inclination with respect to the vertical that can be assumed by the hinge swivelling axis when the swivel brake is set ready for use without the door falling open or falling shut,

- selecting the braking moments of the swivel brake to at least the same magnitude as the determined torques of the door via the various opening angles of the door, and

- setting the desired braking action of the swivel brake (24) by rotating the hinge pin (13) about the swivelling axis.
Method according to Claim 1, characterized in that, when the hinge is used in conjunction with a vehicle, in the event of an inclination of the vehicle about its transverse axis the braking moment of the swivel brake more greatly exceeds the torque of the vehicle door in a central region of the swivelling angle of the door than in the lower and in the upper region of the swivelling angle.
Method according to Claim 2, characterized in that, in the case of a large opening angle of the door (7, 8) and at maximum inclination of the vehicle (9) about its transverse axis and about its longitudinal axis, the braking moment (4, 6) of the swivel brake (24) is at least as large as the sum of the torques (3, 5) of the door (7, 8) from the inclinations about the longitudinal axis and about the transverse axis in this position.