Wenn eine Kraftfahrzeugtür in einer bestimmten Öffnungsstellung festgestellt werden soll, wird hierzu ein Türfeststeller eingesetzt. Hierfür bieten Türfeststeller, die in Türscharniere integriert sind, kompakte Lösungen. In der deutschen Offenlegungsschrift DE 198 11 108 A1 ist ein eingangs beschriebenes Türscharnier mit integriertem Türfeststeller offenbart, bei dem der Türfeststeller ein in Rastungen an einer Mitnehmerplatte eingreifendes Federelement umfaßt und das Türscharnierteil (Türkonsole) drehfest mit der Scharnierwelle (Scharnierzapfen) und die Scharnierwelle drehfest mit der Mitnehmerplatte verbunden ist. Bei einem Türfeststeller dieser Art, der als Federelement eine sehr gro#bauende S-förmige Torsionsfeder verwendet, kann die Tür nur in durch die Rastungen vorgegebenen Türstellungswinkeln festgestellt werden.

Das der Erfindung zugrundeliegende technische Problem besteht darin, ein Scharnier mit integriertem Türfeststeller zu konstruieren, das ein stufenloses Feststellen der Tür in einer beliebigen Öffnungsstellung und die Bewegung der Kraftfahrzeugtür aus der Öffnungsstellung und nach einem beliebigen Stop nur mit einer vorbestimmten Kraft sowohl in der Öffnungs-als auch in der Schlie#richtung ermöglicht.

Dieses Problem wird dadurch gelöst, daß das eingangs beschriebene Türscharnier gemä# den Merkmalen des Patentanspruchs 1 ausgeführt wird.

Beim vorgeschlagenen Türfeststeller wird das Brems-oder Haltemoment für die Kraftfahrzeugtür durch ein Reibmoment zwischen den beiden Scharnierteilen aufgebracht. Dazu wirken der im Scharnierteil mit Laufsitz radial geführte Druckstößel und die Umfangsprofilierung der gegenüber dem anderen Scharnierteil drehsicher festgelegten Scharnierwelle zusammen. Dabei wird die erforderliche Reibkraft durch eine Feder erzeugt und durch die Auswahl der Federcharakteristik bestimmt. Wenn die Tür um bis zu 90° feststellbar geöffnet werden soll, muß die Umfangsprofilierung der Scharnierwelle zumindest auf einem Viertel des Wellenumfangs im Bereich des möglichen Wirksamwerdens des Druckstößels und damit der Projektion der radialen Bohrung angeordnet sein. Die Profilierung weist Konturen auf, deren Abstand von der Wellchenachse kleiner ist als der Welienradius, so daß der federbelastete Druckstößel in Kontakt mit der Profilkontur sich nach vorne bewegt und damit die Welle gegenüber Nachbarkonturen mit größerem Abstand von der Wellenachse mit höherer Reibkraft festlegt. Wenn sich der nicht profilierte Umfangsabschnitt der Scharnierwelle über mehr als die Hälfte des Wellenumfangs erstreckt, wird die Welle im Scharnierauge peripher sicher geführt.

Die Profilierung kann je nach der gewünschten Feststellcharaktetristik unterschiedliche Konturen aufweisen. Wenn die Tür stufenlos feststellbar sein soll, müssen die Übergänge zwischen den Sektoren mit unterschiedlichem Abstand von der Wellenachse kontinuierlich mit minimale Abstandsdifferenzen sein. Die Übergänge müssen also sanft oder allmählich oder graduel sein.

In Ausführungsformen, bei denen die Profilierung der Scharnierwelle in mehreren peripher nebeneinanderliegenden Sektoren Konturen aufweist, die auf das Profil der jeweils mit der Kontur zusammenwirkenden Stirnfläche des Druckstößels abgestimmt sind, muß auch die Kontur der Stirnfläche des Druckstößels für die stufenlose Feststellung innerhalb von

Rastbereichen als eine sich nur sanft ändernde Kontur oder eine ebene Kontur ausgebildet sein..

In einer Ausführungsform, bei der die Konturen der Profilierung des Wellenumfangs für mindestens einen Sektor eine Teilkreiskontur mit jeweils geringerem Halbmesser im Vergleich zu dem in Türöffnungsdrehrichtung vorderen Sektor aufweisen, kann die Tür in jeder Öffnungs- oder Schließstellung stufenlos festgestellt werden, wenn die Reibkraft zwischen Druckstößeln und Scharnierwelle entsprechend eingestellt ist. Dabei ist das Profil der Druckstößelstirnfläche plan und parallel zur Wellenachse. Die Tür wird stufenlos in jeder gewünschten Stellung festgestellt, sobald die Reibkraft zwischen Druckstößel und Scharnierwelle entsprechend eingestellt ist. Wenn der Halbmesser des der Schließstellung entsprechenden Sektors um mindestens den Federweg der Druckfeder kleiner ist als der des benachbarten Sektors, ist die Druckfeder in Schließstellung entspannt, so daß der Gewindezylinder in Schließstellung vorteilhaft mit einem sehr geringen Drehmoment einestellt werden kann.

In Versuchen hat sich gezeigt, daß die zusammenwirkenden Berührungsabschnitte an der Druckstößelstirn und der Teilkreiskontur des Wellenumfangs keinen besonderen Verschleiß aufweisen. Dies liegt einmal daran, daß die Berührungsabschnitte relativ groß sind, zum anderen aber vor allem auch daran, daß sich der Druckstößel bei der Einwirkung auf die Wellenoberfläche ständig um seine eigene Achse dreht. Diese Drehung ist darauf zurückzuführen, daß trotz exakter Abmessungen und Einbaumaße kleinste Toleranzen im Spiel sind und sich so auswirken, daß die Kräfte zwischen den jeweils symmetrischen Abschnitten der zusammenwirkenden Teile nicht absolut gleich sind und sich gegeneinander aufheben.

Die Einbringung eines zentralen Sacklochs in der Stirnfläche des Druckstößels wirkt sich vorteilhaft auf das Verschleißverhalten aus. Wird das Sackloch um weniger als seinen Radius versetzt exzentrisch angeordnet, unterstützt dies die Drehung des Druckstößels um seine eigene Achse, da die Ungleichheit der Berührungsabschnitte auf beiden Seiten des Sacklochs die Ungleichartigkeit der Druckkräfte gezielt verstärkt.

In einem Ausführungsbeispiel, in dem die Scharnierwelle im mittleren Abschnitt, in dem auch die Umfangsprofilierung angeordnet ist, ein axial verlaufendes Außenprofil und eine außenliegende Hülse aufweist, die ein auf dem Wellenaußenprofil formschlüssig abgestimmtes Innenprofil hat, hat den Vorteil, daß nicht die gesamte Scharnierwelle zur Aufbringung des Umfangsprofils bearbeitet werden muß. Insbesondere, wenn das die Umfangsprofilierung aufweisende Teilstück der Hülse eine einstückige Rasthülse ist, kann die Umfangsprofilierung sich auf diese Rasthülse beschränken. Die Rasthülse weist dann nur die Länge auf, die der entsprechenden Erstreckung des Druckstö#els entspricht. Weist der mittlere Abschnitt der Scharnierwelle eine größere Länge auf, können beidseitig der Rasthülse noch entsprechende Hülsenabschnitte mit kreisförmigem Umfang angeordnet werden. Soll das Rastprofil geändert werden, muß hierzu lediglich die Rasthülse ausgetauscht werden. Diese Konstruktion erlaubt es auch, für die jeweiligen Bereiche von Scharnierwelle und Hülsen das jeweils bestgeeignete Material oder das für die jeweiligen Anforderungen geeignete kostengünstigste Material auszuwählen.

Ein Ausführungsbeispiel, bei dem die Druckfeder eine zentralen Öffnung aufweist, in die randbündig ein an der Stirn des Gewindezylinders oder im Rücken des Druckstö#els angeordneter Zapfen ragt, wobei im jeweils anderen Teil ohne Zapfen eine dem Zapfenquerschnitt entsprechende Ausnehmung vorhanden ist, hat den Vorteil, daß die Druckfeder in der

radialen Bohrung exakt geführt ist, so daß ein Verkanten der Druckfeder und eine ungleichförmige Übertragung der Federkraft vermieden wird.

In einer Ausführungsform, bei der der im von der Außenseite des Scharnierlappens zugänglichen radialen Bohrung im Gewindezylinder mit einem von außen zugänglichen Schraubprofil angeordnet ist, kann der Gewindezylinder auch im eingebauten Zustand justiert werden. Durch eine entsprechende Einstellung des Gewindezylinders wird die Druckfeder beliebig vorgespannt und so das Niveau der Federkraft entsprechend verändert. Ist am Türanordnungsteil, an dem das Scharnierteil mit Laufsitz angeschlagen ist, ein Motor so angeordnet, daß seine Antriebswelle mit einem Mitnehmer in das Schraubprofil des Gewindezylinders eingreift, hat dies den Vorteil, daß die Veränderung des Federkraftniveaus motorisch erfolgen kann.

Die erwähnten und weitere Vorteile der Erfindung werden anschaulich verdeutlicht bei der Beschreibung von Ausführungsbeispielen, die in beigefügter Zeichnung dargestellt sind. Darin zeigt Fig. 1 eine Draufsicht auf ein Türscharnier mit integriertem Türfeststeller ; Fig. 2 eine Schnittdarstellung des Karosserieschenkels gemäß ii-ii in Fig. 1 ; Fig. 3 einen Ausschnitt von Fig. 1 mit Varianten der Scharnierwelle ; Fig. 3a eine Scharnierwelle ohne Hülse ; Fig. 3b eine Scharnierwelle mit einstückiger Hülse ;

Fig. 4 eine vergrößerte Darstellung des Ausschnitts IV aus Fig. 2 ; Fig. 5a, b, c Konturvarianten des profilierten Umfangsabschnitts ; Fig. 6 eine vergrößerte Darstellung von Fig. 4 ; Fig. 7 eine Draufsicht auf ein Türscharnier mit Motor, ähnlich der Darstellung in Fig. 1 ; Fig. 8 eine Schnittansicht wie in Fig. 2, jedoch mit Motor ; Fig. 9 eine Darstellung des Drehmoments beim Öffnen und Schließen einer Kraftfahrzeugtür in Abhängigkeit von der Öffnungstellung bei Einsatz des erfindungsgemäßen stufenlosen Türfeststellers.

Die in der Zeichnung dargestellen Ausführungsbeispiele gehen alle davon aus, daß das Scharnierteil, in dem die Scharnierwelle 3 mit Laufsitz aufgenommen ist, das Karosseriescharnierteil 1 ist, und daß die Scharnierwelle 3 im Türscharnierteil 2 drehfest aufgenommen ist. In Fig. 1 ist ein Türscharnier mit integriertem Türfeststeller in Draufsicht dargestellt, bei dem die Scharnierwelle im Karosseriescharnierteil 1 mit Laufsitz und im Türscharnierteil 2 drehsicher aufgenommen ist.

In Fig. 2 ist die Ansicht des Schnittes II-II durch den Karosseriescharnierschenkel gemäß Fig. 1 dargestellt. Im Auge des Karosseriescharnierteils 1 ist die Scharnierwelle 3 aufgenommen, die in dem Abschnitt, der im Auge des Karosseriescharnierteils 1 aufgenommen ist, Hülsen 4, 6 aufweist. Die Scharnierwelle 3 hat in diesem Bereich ein axial verlaufendes Außenprofil. Die auf die Welle aufgeschobenen Hülsen haben ein auf das Wellenprofil formschlüssig abgestimmtes Innenprofil,

wie später anhand der Fig. 4 noch näher dargestellt wird. Im dargestellten Beispiel ist die Hülse 4 eine Rasthülse, während die beidseitig benachbarten Hülsen Führungsbuchsen 6 mit rundem, unprofiliertem Umfang sind. Der Schenkel des Karosseriescharnierteils 1 ist von einer Bohrung durchsetzt, die radial in bezug auf die Scharnierwelle 3 verläuft.

Das der Scharnierwelle 3 abgekehrte Ende der radialen Bohrung ist durch einen in einem Innengewinde beweglich geführten Gewindezyiinder 8 abgeschlossen. Zwischen Druckstößel 5 und Gewindezyiinder 8 ist eine Feder 7 angeordnet, die den Druckstößel 5 in Richtung der Scharnierwelle 3 drückt. Die radiale Bohrung ist von der Außenseite des Karosseriescharnierschenkels frei zugänglich. In der von außen zugänglichen Endfläche des Gewindezylinders 8 ist ein Innenmehrkant als Schraubprofil eingelassen.

Die Scharnierwelle 3 weist gestufte zylindrische Abschnitte auf, deren oberer im Auge des Türscharnierteils aufgenommen ist, an den sich ein kragenförmiger Abschnitt mit größerem Durchmesser anschließt, an dem Abschnitte vorgesehen sind, mit denen die Scharnierwelle 3 drehsicher gegen das Auge des Türscharnierteils 2 festgelegt sind. An den kragenförmigen Abschnitt schließt sich ein mittlerer Abschnitt an, an dessen unterem Ende ein Zapfen mit kleinerem Durchmesser angeordnet ist. Das Auge des Karosseriescharnierteils 1, in dem die Scharnierwelle 3 mit den sie umgebenden Hülsen 4, 6 mit Laufsitz aufgenommen ist,-ist als Stufendurchgangsbohrung ausgebildet, auf deren ringförmigem Absatz um die zentrale Durchgangsbohrung der mittlere zylindrische Abschnitt der Welle peripher abgestützt ist. Der Wellenzapfen ragt durch die zentrale Durchgangsbohrung hindurch. Im dargestellten Ausführungsbeispiel ist im Wellenzapfen ein Niet zur axialen Sicherung der Scharnierwelle eingelassen.

Während die Hülsen 4, 6 der Scharnierwelle in Fig. 2 dreiteilig ausgeführt sind, zeigt die in Fig. 3a entsprechend dem unteren Teil von Fig. 2

dargestellte Ausführungsform eine Scharnierwelle 3 ohne umhüllende Hülsen oder Buchsen. In Fig. 3b ist die Scharnierwelle 3 über ihren gesamten mittleren Abschnitt von einer einstückigen Hülse umgeben.

In Fig. 4 ist der Ausschnitt IV aus Fig. 2 vergrößert dargestellt. Es ist deutlich erkennbar, daß die Scharnierwelle 3 ein sechsgliedriges Außenprofil und die Hülse 4 komplementär ein entsprechend formschlüssig ausgebildetes Innenprofil hat. Auf dem der Druckhülse 5 zugekehrten Umfangsabschnitt 10 der Hülse 4 ist eine Umfangsprofilierung angeordnet.

In Fig. 5 sind drei Varianten für die Kontur einer solchen Umfangsprofilierung dargestellt. In den Darstellungen a und c handelt es sich um Rastprofilierungen R, von denen R, die Rastkontur ist, die der Schließstellung der Tür entspricht. Die Rasten R2 und R3 entsprechen bestimmten Stellungen der Tür. Die Stirnfläche des Druckstößels 5, die mit der Kontur des profilierten Umfangsabschnitts 10 zusammenwirkt, ist jeweils so ausgebildet, daß sie sich den Rastkonturen R für das Zusammenwirken anpaßt. Im Falle des Rastprofils a kann es sich hierbei um eine an der Stirnfläche des Druckstößels 5 angeordnete Rolle handeln. Im Falle der sekantenartigen Abflachung des Umfangsabschnitts, wie in der Darstellung c gezeigt, ist die Stirnfläche des Druckstößels 5 plan und im wesentlichen parallel zur Wellenachse ausgebildet. In dem Ausführungsbeispiel, das in der Konturdarstellung b gezeigt ist, weist die Kontur des profilierten Umfangsabschnitts 10 in drei Sektoren eine Teilkreiskontur r1, r2 und r3 auf, deren Halbmesser jeweils kleiner sind als der Wellenradius ro und in Türöffnungsdrehrichtung abnehmen. ro ist also größer als r3 und r3 größer als r2 und r2 größer als r,.

Der Übergang von einem Sektor auf den nächsten ist sanft, was im Zusammenhang mit der Beschreibung von Fig. 6 noch ausführlich erläutert wird. Die Teilkreiskonturen sind so gestaltet, daß eine Tangente auf jeden Teilkreishalbmesser von den übrigen Wellenkonturen freibleibt.

Die Stirnfläche des mit dem Profil gemäß der Darstellung b zusammenwirkenden Druckstößels ist plan und verläuft im wesentlichen parallel zur Wellenachse. Die Sektoren mit dem jeweiligen Teilkreishalbmesser entsprechen den Türstellungsbereichen, innerhalb derer die Tür stufenlos festgestellt werden kann. Der Halbmesser r, des der Schließstellung der Tür entsprechenden Sektoren ist um mindestens den Federweg f der Druckfeder kleiner als der Halbmesser r2 des benachbarten Sektors. Dies führt dazu, daß die Druckfeder 7 in Schließstellung der Tür entspannt ist und der Gewindezylinder 8 zur Vorspannung der Druckfeder 7 mit einem sehr geringen Drehmoment eingestellt werden kann. Die Verstellung der Druckstößelstellung ist dadurch sehr leichtgängig möglich.

In Fig. 6 sind die zur stufenlosen Feststellung der Tür zusammenwirkenden Teile Druckfeder 7, Druckstößel 5 und Scharnierwelle 3 ähnlich wie in Fig. 4, jedoch in deutlich vergrößertem Maßstab dargestellt. In der Stirnfläche des Druckstößels 5 ist zentral ein Sackloch 9 eingelassen. Über den Umfangsabschnitt 10 weist die Scharnierwelle 3 eine Außenprofilierung auf, deren Kontur aus Sektoren mit Teilkreishalbmessern gebildet wird, die kleiner sind als der Wellenradius ro und in der Reihenfolge r3 zu r2 zu r, jeweils kleiner werden.

Die Übergänge zwischen den Sektoren mit unterschiedlichem Halbmesser sind sehr sanft. Die Halbmesserdifferenzen zwischen benachbarten Abschnitten sind minimal und verändern sich kontinuierlich. Die Tangente auf den jeweiligen Teilkreishalbmesser bleibt von den benachbarten Wellenkonturen frei. Der Sektor mit dem Teilkreishalbmesser r, entspricht der Schließstellung der Tür. Der Teilkreishalbmesser r, ist um mindestens den Federweg f kleiner als der Teilkreishalbmesser r2 des benachbarten Sektors. Oben rechts neben dem Druckstößel 5 sind die Druckstößelstellungen A, B und C dargestellt, wobei die Druckstößelstellung A der Schließstellung und somit der Stellung beim Zusammenwirken mit dem Teilkreisalbmesser ri entspricht.

Druckstößelstellung B entspricht der Stelllung beim Zusammenwirken mit dem Sektor mit dem Teilkreishalbmesser r2. Druckstößelstellung C entspricht der Stellung beim Zusammenwirken des Druckstößels 5 mit dem Sektor mit dem Teilkreishalbmesser r3. In der Scharnierwelle 3 ist ein Drehpfeil für die Schließ-und die Öffnungsrichtung angegeben. Wie sich in Versuchen gezeigt hat, dreht sich der Druckstößel 5 beim Zusammenwirken mit der Scharnierachse 3 ständig um seine eigene Achse. Diese Drehung ist darauf zurückzuführen, daß trotz exakter Abmessungen und Einbaumaße kleinste Toleranzen im Spiel sind und sich so auswirken, daß die Kräfte zwischen den jeweils zueinander symmetrischen Abschnitten der zusammenwirkenden Teile nicht absolut gleich sind. Dadurch heben sich die Kräfte nicht gegeneinander auf. Wenn das Sackloch in der Stirnfläche des Druckstößels 5 um weniger als seinen Radius versetzt exzentrisch angeordnet ist, bleibt trotzdem gewährleistet, daß die Berührungslinie zwischen Druckstößel 5 und Profilkontur das Sackloch 9 quert. Andererseits wird dadurch die Ungleichheit der Kräfte zwischen den zusammenwirkenden Abschnitten noch verstärkt und die Rotation des Druckstößels 5 unterstützt.

In den Abbildungen Fig. 7 und Fig. 8 ist in vergleichbarer Darstellung wie in Fig. 1 und Fig. 2 ein Scharier mit intergriertem Türfeststeller und karosserieseitig angeordnetem und mit dem Gewindezyiinder 8 zusammenwirkenden Motor 11 dargestellt. Dabei ist der Motorflansch 12 über Befestigungsvorrichtungen 13 fest an der Adapterplatte 15 angebracht, die zwischen Karosserie und dem Lappen des Karosseriescharnierteils 1 angeordnet ist. In Fig. 8 ist deutlich zu erkennen, daß auf der Motorwelle 14 ein Mitnehmer ausgebildet ist, der in das in der Endfläche des Gewindezylinders 8 eingelassene Schraubprofil eingreift. Die Tellerfeder 7 weist eine zentrale Öffnung auf, in die randbündig ein an der Stirn des Gewindezylinders 8 ausgebildeter Zapfen 16 hineinragt. Der Zapfen 16 kann in die in den Rücken des Druckstößels 5 eingelassene Sackausnehmung 17 eintauchen.

In Fig. 9 sind die Drehmomente, die beim Öffnen und Schließen einer Kraftfahrzeugtür auftreten, in Abhängigkeit von der Öffnungs-oder Winkelstellung der Tür aufgetragen. Die aufgetragenen Momente haben sich bei Versuchen mit konstanter Winkelgeschwindigkeit jeweils beim Öffnen und beim Schließen der Tür ergeben. In der Darstellung ist auf der rechten Seite, d. h. im Öffnungswinkel 0 die Schließstellung der Tür, während auf der linken Seite des Diagramms im Öffnungswinkel 90° die Offenstellung der Tür ist. In der oberen Hälfte der Darstellung ist der Drehmomentverlauf beim Öffnen und im unteren Teil der Drehmomentverlauf beim Schließen der Tür dargestellt. Die aufgetragenen Momente ergeben sich bei Einsatz des in Fig. 4 und Fig. 6 dargestellten Profils, wobei die den jeweiligen Stellungsbereichen entsprechenden Teilkreishalbmesser r1, r2 und r3 angegeben sind. Beim Öffnen ist zunächst einmal im Bereich r1 bis zu einem Öffnungswinkel von etwa 15° praktisch kein Drehmoment erforderlich. Erst bei einem Öffnungswinkel von etwa 20° kommt die Stirnfläche des Druckstößels 5 in den Bereich des Teilkreishalbmessers r2, so daß sich beim weiteren Öffnen das Drehmoment auf etwa 20 Nm erhöht und im Schwenkbereich zwischen etwa 30° und 50° Öffnungswinkel auf dieser Höhe etwa konstant bleibt. Danach kommt die Stößelstirn in den Bereich des Teilkreishalbmessers r3, so daß sich beim weiteren Öffnen das Drehmoment auf etwa 50 Nm erhöht und bis zu einer Öffnungsstellung von etwa 85° so verbleibt. Beim Schließen sind in den jeweiligen Sektoren etwa gleich große Drehmomente in der anderen Drehrichtung über die entsprechenden Bereiche erforderlich. Bei einer Öffnungsstellung, die dem Öffnungswinkel von etw 15° entspricht, kommt die Stößelstirn wieder in den Bereich des Teilkreishalbmessers r1, so daß praktisch kein Drehmoment auftritt. Das Niveau des Momentenverlaufes sowohl in Öffnungsrichtung als auch in Schließrichtung kann erhöht oder erniedrigt werden, wenn die Vorspannung der Feder 7 durch entsprechendes Einstellen des Gewindezylinders 8 verändert wird.

Bezugszeichenliste : 1 Karosseriescharnierteil 2 Türscharnierteil 3 Scharnierwelle 4 Rasthülse 5 Druckstö#el 6 Führungsbuchsen 7 Federelement 8 Gewindezylinder 9 Sackloch Druckstö#el 10 Kontur, profilierter Umfangsabschnitt 11 Motor<BR> 12 Motorflansch<BR> 13 Befestigung 14 Motorwelle mit Mitnehmer 15 Adapterplatte an Karosserie 16 Zapfen 17 Sackausnehmung r Radius R Rastmarke, Rastbereich f Federweg F Federkraft