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Dokumentenidentifikation DE19910782C2 25.01.2001
Titel Türscharnier mit einer Blockierung aufgrund einer Feldkraft
Anmelder Stabilus GmbH, 56070 Koblenz, DE
Erfinder Rennecke, Dirk, Dipl.-Ing. (FH), 56626 Andernach, DE;
Berardinucci, Luciano, Dipl.-Ing., 56072 Koblenz, DE
DE-Anmeldedatum 11.03.1999
DE-Aktenzeichen 19910782
Offenlegungstag 21.09.2000
Veröffentlichungstag der Patenterteilung 25.01.2001
Veröffentlichungstag im Patentblatt 25.01.2001
IPC-Hauptklasse E05F 3/20
IPC-Nebenklasse E05F 3/22   F15B 21/06   F15B 15/12   F15B 15/26   

Beschreibung[de]

Die Erfindung betrifft ein Türscharnier entsprechend dem Oberbegriff von Patentanspruch 1.

Aus der DE 42 24 132 A1 ist ein Türscharnier in der Bauform eines Kolben- Zylinderaggregates bekannt, das zwischen der A-Säule und der Fahrzeugtür eines Kraftfahrzeuges angeordnet ist. Das Kolben-Zylinderaggregat ist in den Ausführungen nach den Fig. 4a bis 4c mit einem Betriebsmedium gefüllt, dessen Viskosität in Abhängigkeit eines elektrischen Feldes veränderbar ist. Zwischen zwei Arbeitsräumen des Kolben-Zylinderaggregates besteht eine Strömungsverbindung mit einem ausreichend kleinen Querschnitt, so daß die in von einer Fahrzeugelektrik lieferbare Spannung mittels Elektroden elektrische Feldkräfte ausübt, die das Betriebsmedium innerhalb der Strömungsverbindung derart zähflüssig werden lassen, daß die Tür hydraulisch blockiert ist.

Bei Fahrzeugen unterhalb einer bestimmten Klasse sind die Einbauräume für ein Kolben-Zylinderaggregat nicht ausreichend groß bemessen, da der Zylinder des Kolben-Zylinderaggregat grundsätzlich entweder in der A-Säule oder in der Fahrzeugtür untergebracht werden muß.

Die DE 195 14 610 A1 und die ältere Anmeldung 197 54 167.4, nachveröffentlicht in der DE 197 54 167 A1, beschreiben ein Türscharnier, das als Drehlager ausgeführt ist mit einer Blockierung aufgrund einer Feldkraft, umfassend einen Zylinder, der als ein Lagerauge ausgeführt ist, der von einem Drehkolben mit mindestens einem Flügel in Arbeitsräume unterteilt wird, die mit einem Betriebsmedium gefüllt sind, dessen Viskosität aufgrund einer Feldkraft veränderbar ist, wobei die Arbeitsräume über eine Strömungsverbindung miteinander verbunden sind, die unter dem Einfluss von Feldkrafterzeugungselementen liegt. Bei den Ausführungen, wie sie in der DE 197 54 167 A1 offenbart sind, muß entweder ein Stromanschluß in das Lagerauge eingeführt werden, oder das Drehgelenk benötigt einen Bypass, der von den Feldkrafterzeugungselementen eingeschlossen wird. Eine Abdichtung des Stromanschlusses im Drehlager ist mit einem erhöhten Konstruktionsaufwand verbunden und ein außenliegender Bypass stellt wiederum besondere Anforderungen an den benötigten Bauraum.

Die DE 33 13 320 A1 beschreibt einen Türschließer mit einem Zylinder, in dem ein Drehflügel angeordnet ist, der den Zylinder in getrennte Arbeitsräume unterteilt. Der Drehflügel verfügt über eine Drosselleiste, die mit der Innenwandung eine Drosselspalte bildet.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Türscharnier mit einer Blockierung aufgrund einer Feldkraft zu schaffen, das auch bei kleinen Einbauräumen in Verbindung mit einem geringen Montageaufwand eingesetzt werden kann.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe durch die Merkmale des Patentanspruchs 1 gelöst.

Der wesentliche Vorteil dieser Lösung liegt darin, daß der bislang vorgesehene Bauraum für die Verwendung des Türscharniers mit einer Blockierung aufgrund einer Feldkraft ausreicht. An der Tür und den karosserieseitigen Anschlagpunkten müssen keinerlei konstruktive Änderungen durchgeführt werden.

Als weiterer Vorteil ist die Fläche des Spaltes bezogen auf das Feldkrafterzeugungselement sehr groß dimensioniert im Vergleich zu einer Bohrung im Flügel. Je größer die Wirkfläche für das Feldkrafterzeugungselement ist, um so größer ist auch die mögliche Viskositätsänderung bis hin zu Blockierung in der Strömungsverbindung.

Damit die Tür nicht unkontrolliert aufgeschlagen werden kann, beispielsweise durch eine Windböe, ist der Zylinder mit mindestens einer Rippe als Anschlag zur Drehwinkelbegrenzung des Drehkolbens versehen. Ein weiterer Vorteil besteht darin, daß ein innenliegender Anschlag wartungsfrei ist und optisch keine Einschränkung darstellt.

Damit die Tür gedämpft auf den Anschlag trifft, besteht zwischen den beiden Arbeitsräume eine zweite Strömungsverbindung, die eine zweite Drosselstelle für das Türscharnier darstellt.

Dabei wird der Anschlag im Zylinder von einem Kreisringsegment gebildet, der für die zweite Strömungsverbindung eine umlaufende Nut aufweist.

Die Türbewegung wird in einem ersten Öffnungswinkelbereich sicherlich niemals blockiert, denn man will die Tür zumindest soweit öffnen, daß man auch in einer sehr schmalen Parklücke ein- und aussteigen kann. Deshalb ist vorgesehen, daß das Feldkrafterzeugungselement konzentrisch zum Zylinder angeordnet und als Kreisringsegment ausgeführt ist und nur einen Drehwinkelbereich des Drehkolbens abdeckt.

Bei einem Feldkrafterzeugungselement außerhalb des Zylinders ist die zweite Strömungsverbindung am Innendurchmesser des Anschlags ausgeführt. Damit wird erreicht, daß die zweite Strömungsverbindung nicht von dem Feldkrafterzeugungselement beeinflusst wird und das Betriebsmedium nur den hydraulisch Gesetzmäßigkeiten unterliegt.

Insbesondere bei einem Permanentmagneten als Feldkrafterzeugungselement und einem magnetorheologischen Betriebsmedium bietet es sich an, wenn das Feldkrafterzeugungselement unabhängig vom Zylinder oder dem Drehkolben verdrehbar ist. Durch diese Maßnahme ist es möglich, die Tür nur unter Überwindung der hydraulischen Widerstände zu öffnen und die Tür durch ein Eindrehen des Drehkolbens in den Bereich der ersten Strömungsverbindung zu blockieren. Man muß dadurch sehr viel weniger Kraft einsetzen, als wenn man die Tür so weit aufdrücken würde, daß das Türscharnier mit seiner Strömungsverbindung durch den Wirkbereich des Permanentmagneten bewegt werden muß.

Bei einer Ausführung mit einem elektrorheologischen Betriebsmedium ist der Zylinder als Feldkrafterzeugungselement ausgeführt. Als Schutz ist der Zylinder von einem Isolierring ummantelt.

Anhand der folgenden Figurenbeschreibung soll die Erfindung näher erläutert werden.

Es zeigt:

Fig. 1 Beispielhafte Einbausituation für das erfindungsgemäße Türscharnier

Fig. 2 Das Türscharnier mit einem Permanentmagneten als Feldkrafterzeugungselement

Fig. 3 Das Türscharnier mit einer Elektrode als Feldkrafterzeugungselement

Die Fig. 1 zeigt stilisiert ein Kraftfahrzeug 1 mit einer Fahrzeugtür 3, die an einer Säule, in diesem Fall der A-Säule, der Karosserie 5 über mindestens ein Türscharnier 7 angeschlagen ist. Selbstverständlich kann das Türscharnier auch bei anderen drehbeweglich Schwenkelementen eingesetzt werden, für die eine Blockierstellung vorgesehen ist. Für die Fahrzeugtür 3 ist zum Ein- oder Aussteigen ein Mindestöffnungswinkel α notwendig. Insbesondere bei Reinigungs- oder Reparaturarbeiten im Fahrzeuginnern kann es notwendig sein, daß die Tür weiter geöffnet werden muß, wofür ein Öffnungswinkel β zur Verfügung steht. Der maximale Öffnungswinkel der Fahrzeugtür wird von einem Anschlag 9 innerhalb des Türscharniers (s. Fig. 2 u. Fig. 3) bestimmt.

In der Fig. 2 ist das Türscharnier 7 im Schnitt dargestellt. Das Türscharnier weist einen Zylinder 11 auf, der beispielsweise mit der Karosserie 5 verbunden ist. Innerhalb des Zylinders ist ein Drehkolben 13 mit einem Flügel 15 angeordnet. Des weiteren ist innerhalb des Zylinders ein Kreisringsegment als Anschlag 9eingepresst. Der Zylinder 11 in Verbindung mit dem Anschlag 9 bestimmen eine Arbeitskammer, der von dem Flügel des Drehkolbens in zwei Arbeitsräume 17; 19 unterteilt wird. Zwischen den beiden Arbeitsräume 17; 19 besteht eine erste Strömungsverbindung 21, die von dem Spalt zwischen dem Flügel und der Innenwandung des Zylinders gebildet wird.

Eine zweite Strömungsverbindung 23 ist als Nut innerhalb des Anschlags 9 ausgeführt. Sämtliche Arbeitsräume 17; 19 und Strömungsverbindungen 21; 23 sind vollständig mit einem magnetorheologischen Betriebsmedium gefüllt. Konzentrisch außerhalb des Zylinders ist ein Permanentmagnet 25 in der Bauform eines Kreisringsegments angeordnet, der als Feldkrafterzeugungselement dient und aufgrund seiner Feldkraft eine Viskositätsänderung bewirkt, wenn der Drehkolben 13 und damit die erste Strömungsverbindung 21 in den Umfangsbereich des Permanentmagneten bewegt wird.

In dem ersten Öffnungswinkelbereich α kann der Drehkolben unter Überwindung der hydraulischen Widerstände in den beiden Strömungsverbindungen 21; 23 bewegt werden. Es bietet sich an, den Permanentmagneten derart zu plazieren, daß am Ende des ersten Öffnungswinkelbereichs α die Strömungsverbindung 21 in den Einflussbereich des Permanentmagneten kommt, um eine sanfte Anschlagfunktion zu erhalten. Dabei wird Betriebsmedium aus dem Arbeitsraum 19 in den Arbeitsraum 17 verdrängt. Das durch die Strömungsverbindung 23 fließende Betriebsmedium unterliegt keiner Viskositätsänderung, da der räumliche Abstand zu dem Permanentmagneten zu groß ist. Hier wirken sich nur die üblichen hydraulischen Gesetzmäßigkeiten aus.

Wird die Tür weiter geöffnet bwz. der Drehkolben weiter in Richtung Arbeitsraum 19 bewegt, vergrößert sich die Überdeckung zwischen der zur Innenwandung gerichteten Mantelfläche des Drehkolbens und dem Permanentmagneten. Die Viskosität des Betriebsmediums wird dabei derart reduziert, daß in der ersten Strömungsverbindung 21 zumindest eine zähe Masse vorliegt, die eine erhebliche Blockierwirkung ausübt. Zwar kann man die Tür noch weiter öffnen, doch fällt die Tür bei einem schrägstehenden Fahrzeug weder weiter auf noch zu. Sollte jemand die Tür mit erheblichen Kraftüberschuß öffnen, so wird eine hydraulische Endlagendämpfung wirksam, die dem Drosselwiderstand in der zweiten Strömungsverbindung entspricht. Letztlich beschränkt der Anschlag 9 den Öffnungsbereich der Tür. Neben der Endlagendämpfung sorgt die zweite Strömungsverbindung 23 dafür, daß in den Arbeitsräumen 17; 19 ein Unterdruck vermieden wird.

Um eine weitere Anschlagfunktion zu realisieren, könnte man die Magnetkraft in Umfangsrichtung veränderbar gestalten, in dem man z. B. den Permanentmagneten entsprechend vorsieht. (s. gestrichelte Kontur)

Es besteht auch die Möglichkeit, daß der Permanentmagnet in Umfangsrichtung verdrehbar ausgeführt ist. Damit könnte man erreichen, daß über den gesamten Öffnungswinkelbereich der Tür nur eine hydraulische Dämpfung in den Strömungsverbindungen 21; 23 vorliegt. Erst wenn man den Permanentmagneten in den Bereich der Arbeitsräume 17; 19 verdreht, ist die Tür blockiert. Mit dieser Funktion des Permanentmagneten wird eine besonders leichte Bewegung der Tür und eine große Blockierwirkung in Verbindung mit einem minimalen Krafteinsatz erreicht.

In der Fig. 3 ist eine Ausführung dargestellt, bei der ein elektrorheologisches Betriebsmedium eingesetzt wird und der Drehkolben 13 zwei Flügel 15 aufweist. Folglich liegen vier Arbeitsräume 17a; 17b; 19a; 19b mit zwei ersten Strömungsverbindungen 21a; 21b und zwei zweiten Strömungsverbindungen 23a; 23b vor. Es ist vorgesehen, daß der Zylinder 11 als Elektrode und damit als Feldkrafterzeugungselement ausgebildet ist. Für den äußeren Schutz ist ein Isolierring 27 vorgesehen. Sobald an die Elektrode eine elektrische Spannung angelegt wird, reduziert sich die Viskosität in den ersten Strömungsverbindungen 21a; 21b. Für die Regelung des Türscharniers ist eine entsprechende Regelelektronik vorgesehen, wie sie in der DE 42 24 132 A1 beschrieben ist. Mit Hilfe dieser Regelungstechnik, die auch eine Sensorik für alle die Türbewegung kennzeichnenden Parameter umfasst, wird ein besonders komfortables Türscharnier erreicht.


Anspruch[de]
  1. 1. Türscharnier mit einer Blockierung aufgrund einer Feldkraft, das als Drehlager ausgeführt ist, umfassend einen Zylinder, der als ein Lagerauge ausgeführt ist, der von einem Drehkolben mit mindestens einem Flügel in Arbeitsräume unterteilt wird, die mit einem Betriebsmedium gefüllt sind, dessen Viskosität aufgrund einer Feldkraft veränderbar ist, wobei die Arbeitsräume über eine Strömungsverbindung miteinander verbunden sind, die unter dem Einfluss eines außerhalb des Zylinders angeordneten Feldkrafterzeugungselementes liegt, dadurch gekennzeichnet, daß die Strömungsverbindung (21) als Spalt zwischen dem Flügel (15) und der Innenwandung des Zylinders (11) ausgeführt ist.
  2. 2. Türscharnier nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Zylinder (11) mit mindestens einer Rippe als Anschlag (9) zur Drehwinkelbegrenzung des Drehkolbens (13) versehen ist.
  3. 3. Türscharnier nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen den beiden Arbeitsräumen (17; 19) eine zweite Strömungsverbindung (23) besteht, die eine zweite Drosselstelle für das Türscharnier (7) darstellt.
  4. 4. Türscharnier nach den Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Anschlag (9) im Zylinder (11) von einem Kreisringsegment gebildet wird, das für die zweite Strömungsverbindung (23) eine umlaufende Nut aufweist.
  5. 5. Türscharnier nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, daß das Feldkrafterzeugungselement (25) konzentrisch zum Zylinder (11) angeordnet und als Kreisringsegment ausgeführt ist und nur einen Drehwinkelbereich des Drehkolbens (13) abdeckt.
  6. 6. Türscharnier nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Strömungsverbindung (23) am Innendurchmesser des Anschlags (9) ausgeführt ist.
  7. 7. Türscharnier nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, daß das Feldkrafterzeugungselement (25) unabhängig vom Zylinder (11) oder dem Drehkolben (13) verdrehbar ist.
  8. 8. Türscharnier nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Zylinder (11) als Feldkrafterzeugungselement (25) ausgeführt ist.
  9. 9. Türscharnier nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Zylinder (11) als Elektrode für ein elektrorheologisches Betriebsmedium ausgeführt und von einem Isolierring (27) ummantelt ist.






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