Die Erfindung betrifft ein Scharnier mit einem festen und einem beweglichen, um die Scharnierachse schwenkbaren Scharnierflügel. Solche Scharniere werden üblicherweise bei von Hand zu öffnenden Türen oder Behälterdeckelnverwendet.
Bezweckt wird vor allem ein automatisches Schliessen der Türe respektive des Deckels, wenn diese respektive dieser um einen bestimmten Winkel geöffnet worden ist. Ferner wird bezweckt, bei Erreichen eines weiteren bestimmten Öffnungswinkels (der üblicherweise grösser als der vorhergenannte Winkel ist) diesen Offnungswinkel solange beizubehalten, bis die Türe respektive der Deckel wieder von Hand verschlossen wird.
Scharniere für diese Verwendungszwecke sind üblicherweise nicht in der Lage, die Öffnungs- bzw. die Schliessgeschwindigkeit der an ihnen angebrachten Türe resp. des angebrachten Deckels zu regulieren. Hierzu werden vielmehr besondere Vorrichtungen vorgesehen, welche insbesondere bei Türen auch das automatische Schliessen derselben übernehmen.
Diese, bei Türen als Türschliesser bekannten Vorrichtungen arbeiten mit Öldruckwiderstand und Federkraft. Türschliesser sind üblicherweise zwischen der oberen Türecke und dem Türrahmen angebracht. Der Platz für diese Vorrichtung unterliegt nicht nur Beschränkungen, oft wirkt diese auch unschön, und ihre Kosten sind hoch. Ferner ergibt sich der Nachteil, dass die Kraft zum Drehen der Türe, welche ständig an der oberen Türecke angreift, der Lebensdauer der Türe abträglich ist. Bei den automatischen Türschliessern, die nur mit Federkraft allein arbeiten, ergibt sich noch folgender Nachteil: Da die Feder umsomehr gespannt wird, je grösser der Öffnungswinkel der Tür oder des Deckels ist, nimmt damit auch die Spannkraft zu. Die Kraft, welche zum Offenhalten der Türe oder des Deckels benötigt wird, nimmt daher auch zu.
Da im gleichen Verhältnis die Schliesskraft steigt, schliesst sich die Tür plötzlich, wenn man sie loslässt. Wegen der Trägheit ist die Kraft am Schlusse des Schliessvorgangs am grössten. Dabei wird nicht nur Lärm erzeugt, es besteht auch die Gefahr, dass die Tür leicht beschädigt wird, und dass die die Tür betätigende Person sich verletzt, wenn ein Körperteil in der Tür eingeklemmt wird.
Das erfindungsgemässe Scharnier bezweckt, diese Nachteile zu vermeiden. Es ist gekennzeichnet durch wenigstens eine am beweglichen Scharnierflügel angebrachte Feder, die an ihrem dem festen Scharnierflügel benachbarten Ende eine Rolle trägt, sowie durch wenigstens eine, auf der Scharnierachse befestigte Nocke, auf welcher die Rolle bzw. die Rollen bei Schwenkung des beweglichen Scharnierflügels abläuft bzw.
ablaufen.
Auf diese Weise ist es möglich, ein gewöhnliches Scharnier und die vorhin erwähnte Vorrichtung zum Schliessen der Türe bzw. des Deckels miteinander zu kombinieren. Da ausserdem die Feder am Scharnier befestigt ist, die Schliesskraft somit an diesem und nicht mehr an der Türe bzw. am Deckel angreift, ist die Gefahr einer Beschädigung infolge Gewaltanwendung beim Schliessen oder Öffnen herabgesetzt. Auch das Aussehen der Türe bzw. des Deckels wird verbessert.
Ausführungsbeispiele des erfindungsgemässen Scharniers sind in den beiliegenden Zeichnungen dargestellt; es zeigen:
Fig. 1 eine erste Ausführungsform des Scharniers in Aufsicht,
Fig. 2 einen Schnitt durch dieselbe, mit einem Teil des Türrahmens und der Tür,
Fig. 3 eine zweite Ausführungsform des Scharniers in Aufsicht,
Fig. 4 einen Schnitt durch dieselbe,
Fig. 5 eine perspektivische Ansicht derselben,
Fig. 6 eine dritte Ausführungsform des Scharniers in Aufsicht, mit zwei Nocken,
Fig. 7 eine Seitenansicht derselben,
Fig. 8 einen Schnitt durch dieselbe,
Fig. 9 eine Seitenansicht der ersten Nocke dieser Ausfüh rungsform, und
Fig. 10 eine Seitenansicht der zweiten Nocke.
Wie ein erster Vergleich der verschiedenen Ausführungsformen ergibt, ist allen denselben gemeinsam, dass wenigstens eine Nocke auf der Scharnierachse befestigt ist, und dass auf dem Umfang dieser Nocke eine oder auch mehrere Rollen ablaufen. Für schwere Türen können auch mehrere Nocken mit je einer Rolle vorgesehen sein. Die Kurvenform der Nocke bzw. der Nocken hängt von der gewünschten Schliesskraft ab, welche auf die Türe oder den Deckel einwirken soll, vom Öffnungswinkel, in welcher die Türe resp. der Deckel arretiert werden soll, und wird entsprechend dem jeweiligen Verwendungszweck gewählt.
Vorerst soll die Ausführungsform gemäss den Fig. 6-10 erläutert werden.
Das Scharnier weist eine Scharnierachse 1, einen beispielsweise an einem nicht dargestellten Türrahmen befestigten Scharnierflügel 2 (im folgenden der Einfachheit halber als fester Flügel bezeichnet) und einen an der Türe oder an einem Deckel befestigten Scharnierflügel 4 auf (im folgenden als schwenkbarer Flügel bezeichnet). Die Scharnierachse 1 ist in Teilen 2a, 2b und 2c des festen Scharnierflügels 2 befestigt; gleiche Teile 4a, 4b des schwenkbaren Flügels 4 sind frei schwenkbar um die Achse 1 zwischen den Teilen des festen Flügels angebracht. Zwischen den Teilen 4a und 2b ist eine erste Nocke 5 und zwischen den Teilen 2b und 4b eine zweite Nocke 6 auf der Achse 1 je mittels eines Keiles 3 (Fig. 8) befestigt.
Anstelle der Keile 3 könnte auch durch eine unrunde, beispielsweise eine vieleckige Querschnittsform der Scharnierachse 1 und der entsprechenden Bohrungen der Nocken 5 und 6 eine Relatiwerdrehung derselben gegeneinander verhindert werden. Auf dem schwenkbaren Scharnierflügel 4 sind Halter 7 und 8 angebracht. Diese Halter klemmen ein U-förmig gebogenes Ende je einer Feder 9 und 10 fest. Diese Enden sind im weiteren am Flügel 4 mittels Schrauben 11 und 12 fixiert. Am gegenüberliegenden Ende jeder Feder ist eine Rolle 13 bzw. 14 frei drehbar angebracht, welche sich gegen die Nocke 5 bzw. 6 anlegt. Die beiden Federn 7 und 8 weisen zwischen den Enden je einen 2-3mal gerollten Zwischenteil 17 und 18 zur Vergrösserung des Federbereiches auf. Zur Befestigung des Scharniers am Rahmen bzw. an der Türe dienen Löcher 15 und 16.
Die Nocke 5 weist die in Fig. 9 ersichtliche Umfangsform auf. Auf eine Einbuchtung 5a für die Schliesstellung der Türe folgt ein Kurvenstück 5b mit zunehmendem Radius. Bei etwa 900 Bogenwinkel von der Einbuchtung 5a aus erreicht der Radius sein Maximum. Hierauf nimmt er im anschliessenden Bereich 5c mindestens über einen Teil desselben kontinuierlich wieder ab. Anschliessend folgt eine Einbuchtung 5d, welche der Einbuchtung 5a genau gegenüberliegt. Die Nocke 6 weist ebenfalls eine Einbuchtung für die Schliesstellung auf (diese Einbuchtung ist mit 6a bezeichnet), an die sich ein Kurvenstück 6b mit zunehmendem Radius anschliesst. Etwas vor Erreichen eines Bogenwinkels von 90o wird der Punkt 6c erreicht, bei welchem der Radius am grössten ist.
Auf dieses folgt ein gerades Stück 6d, das bei etwa 150 Bogenwinkel in ein Kurvenstück 6e mit konstantem Radius übergeht. Dieses endet bei einer Einbuchtung 6f, welche der Einbuchtung 6a gegenüberliegt, also um 1800 von ihr entfernt ist. Die Kurvenstücke sowie der bzw. die Scheitelpunkte jedes Nockens werden je nach dem Verwendungszweck des Scharniers gewählt.
Die beiden Nocken 5 und 6 sind so auf der Achse 1 befestigt, dass in einem bestimmten Bereich die zum Nocken 5 gehörende Feder allein die Schliesskraft ausübt, worauf im anschliessenden Bereich auch die Feder der Nocke 6 zu wirken beginnt, so dass nun beide Federn miteinander wirken und sich dadurch vor dem Schliessen der Türe ein annähernd doppeltes Drehmoment ergibt. Im gezeigten Beispiel erfolgt dieser Einsatz der Nocke 6 bei etwa 700 Öffnungswinkel.
Zur weiteren Erläuterung sei auf Fig. 8 verwiesen. Um den beweglichen Flügel 4 in Richtung des Pfeiles 19 zu schwenken, ist eine Kraft nötig, um den durch das Anlegen der Rollen auf die Nocken 5, 6 hervorgerufenen Widerstand zu überwinden.
Kommt nun die Rolle 14 auf das gerade Stück 6d, so nimmt dieser Widerstand rasch bis auf die Hälfte ab, und die Türe lässt sich in diesem Bereich leicht öffnen oder schliessen.
Gelangen die Rollen schliesslich in die Einbuchtungen 5d bzw.
6f (Fig. 9 und 10), so wird der bewegliche Scharnierflügel 4 arretiert. Diese Einbuchtungen müssen nicht unbedingt bei einem Bogenwinkel von 1800 gegenüber den Einbuchtungen 5a und 6a angeordnet sein; sie können auch bei 900 liegen, so dass die Türe bis um 900 geöffnet und dort arretiert werden kann.
Der Radius der Nockenfläche kann wie dargestellt zuerst ansteigen, worauf er wieder abnimmt, so dass im abnehmenden Bereich ein selbständiges Öffnen möglich ist. Man kann auch den Radius konstant belassen, so dass die Türe in jeder möglichen Stellung innerhalb dieses Bereiches angehalten werden kann.
Im Ausführungsbeispiel nach den Figuren 1 und 2 sind zwei koaxiale Nocken 22 und 23 von geringer Dicke und mit geringem Abstand voneinander auf einer Scharnierachse 20 mittels Keilen 30 befestigt. Die beiden Nocken bestehen bei dieser Ausführungsform aus Metall. Auf der Scharnierachse 20 sind auch die Teile 21a und 21b des festen Scharnierflügels 21 befestigt; dazwischen sind schwenkbar die Teile 24a und 24b des beweglichen Flügels 24 angebracht. Auf dem letzteren befindet sich ein Halter 25, unter welchem ein U-förmig gebogenes Ende 26a einer Feder 26 verläuft. Dieses Ende 26a ist mittels einer Schraube 27 am Scharnierflügel 24 befestigt. Auf dem anderen Ende der Feder 26 ist eine Rolle 28 frei drehbar gelagert, welche von der Feder 26 elastisch gegen die Nocken 22 und 23 angelegt wird. Die Feder 26 weist mehrere Windungen 26b auf.
Bei der dargestellten Ausführungsform des Scharniers sind beide Nocken formgleich; man kann aber auch entsprechend Fig. 6 die Kurvenform unterschiedlich gestalten, um die Drehkraft entprechend dem Öffnungswinkel zu variieren.
Mit 29 sind die Befestigungslöcher für das Scharnier bezeichnet.
Die Ausführungsform nach den Fig. 3, 4 und 5 ist im wesentlichen gleich. Auf einer Scharnierachse 31 sind die Teile 32a, 32b des festen Scharnierflügels 32 befestigt, ebenso befindet sich in der Mitte der Scharnierachse 31 auch eine Nocke 33 aus Nylon mit einem Keil 34. An der Scharnierachse 31 ist ferner der bewegliche Scharnierflügel 35 mit seinen Teilen 35a und 35b schwenkbar angebracht. Dieser Scharnierflügel trägt auch einen Halter 36. Unter diesem befindet sich der U-förmige Teil 37a einer Feder 37, welcher mit einer Schraube 38 am beweglichen Scharnierflügel 35 befestigt ist. Am gegen überliegenden Ende der Feder 37 ist eine Rolle 39 aus Metall drehbar angebracht, die elastisch auf die Kurvenfläche der genannten Nocke 33 aufliegt. Im festen Scharnierflügel 32 ist eine Aussparung 40 für die Rolle angebracht.
Mit 41 sind die Löcher für die Befestigung des Scharniers bezeichnet. Der Umfang der Nocke 33 weist eine Einbuchtung 33a und dieser genau gegenüber eine weitere Einbuchtung 33b auf. Wenn die Rolle in die Einbuchtung 33a oder 33b eingreift, wird die Tür festgehalten, auch bei Wind wird sie nicht bewegt. Wenn man die Einbuchtung 33b entsprechend dem benötigten Öffnungswinkel der Tür anbringt, kann man in diesem Winkel die Tür offen stehen lassen. Wenn man ferner, wie bei diesem Beispiel, von der Einbuchtung 33a im Bereich von 0 bis 700 Bogenwinkel den Radius der Kurvenfläche der Nocke zunehmen lässt, schliesst die Tür automatisch, wenn sie eine Stellung unter 90 erreicht hat.
Wird die Kurvenfläche der Nocke kreisförmig und ohne Exzentrizität ausgeführt, kann man die Tür in jeder beliebigen Stellung offen stehen lassen.
The invention relates to a hinge with a fixed and a movable hinge wing which can be pivoted about the hinge axis. Such hinges are commonly used on hand-openable doors or container lids.
The main purpose is to automatically close the door or the cover when it has been opened by a certain angle. A further aim is to maintain this opening angle when a further specific opening angle is reached (which is usually greater than the aforementioned angle) until the door or the cover is closed again by hand.
Hinges for these purposes are usually not able to control the opening or closing speed of the door attached to them, respectively. of the attached lid. Rather, special devices are provided for this purpose, which also take over the automatic closing of doors, in particular.
These devices, known as door closers on doors, work with oil pressure resistance and spring force. Door closers are usually installed between the upper corner of the door and the door frame. Not only are the space for this device limited, it often looks unattractive and its cost is high. Furthermore, there is the disadvantage that the force for rotating the door, which constantly acts on the upper door corner, is detrimental to the service life of the door. In the case of automatic door closers, which only work with spring force alone, there is also the following disadvantage: Since the spring is tensed the more the opening angle of the door or lid increases, the tension force increases. The force that is required to hold the door or the lid open therefore also increases.
Since the closing force increases in the same proportion, the door suddenly closes when you let go of it. Because of the inertia, the force is greatest at the end of the closing process. Not only does this generate noise, but there is also a risk that the door will be easily damaged and that the person operating the door will be injured if a body part is trapped in the door.
The purpose of the hinge according to the invention is to avoid these disadvantages. It is characterized by at least one spring attached to the movable hinge wing, which carries a roller at its end adjacent to the fixed hinge wing, as well as by at least one cam attached to the hinge axis on which the roller or rollers runs or when the movable hinge wing is pivoted .
expire.
In this way, it is possible to combine a conventional hinge and the previously mentioned device for closing the door or the lid. In addition, since the spring is attached to the hinge and the closing force acts on it and no longer on the door or cover, the risk of damage due to the use of force when closing or opening is reduced. The appearance of the door or the lid is also improved.
Exemplary embodiments of the hinge according to the invention are shown in the accompanying drawings; show it:
1 shows a first embodiment of the hinge in a plan view,
2 shows a section through the same, with part of the door frame and the door,
3 shows a second embodiment of the hinge in a plan view,
4 shows a section through the same,
Fig. 5 is a perspective view of the same,
6 shows a third embodiment of the hinge in a plan view, with two cams,
7 is a side view of the same,
8 shows a section through the same,
Fig. 9 is a side view of the first cam of this Ausfüh approximately form, and
Fig. 10 is a side view of the second cam.
As a first comparison of the various embodiments shows, they all have in common that at least one cam is attached to the hinge axis, and that one or more rollers run on the circumference of this cam. Several cams, each with a roller, can be provided for heavy doors. The curve shape of the cam or the cam depends on the desired closing force which is to act on the door or the lid, on the opening angle at which the door, respectively. the lid is to be locked and is selected according to the intended use.
First, the embodiment according to FIGS. 6-10 will be explained.
The hinge has a hinge axis 1, a hinge wing 2 attached, for example, to a door frame (not shown) (hereinafter referred to as a fixed wing for the sake of simplicity) and a hinge wing 4 attached to the door or to a cover (hereinafter referred to as a pivoting wing). The hinge axis 1 is attached in parts 2a, 2b and 2c of the fixed hinge wing 2; identical parts 4a, 4b of the pivotable wing 4 are mounted freely pivotable about the axis 1 between the parts of the fixed wing. A first cam 5 is fastened between the parts 4a and 2b and a second cam 6 is fastened between the parts 2b and 4b on the axis 1, each by means of a wedge 3 (FIG. 8).
Instead of the wedges 3, a non-circular, for example a polygonal cross-sectional shape of the hinge axis 1 and the corresponding bores of the cams 5 and 6 could prevent relative rotation of the same relative to one another. Holders 7 and 8 are attached to the pivotable hinge wing 4. These holders clamp a U-shaped bent end of a spring 9 and 10 firmly. These ends are further fixed on the wing 4 by means of screws 11 and 12. At the opposite end of each spring a roller 13 or 14 is freely rotatably attached, which rests against the cam 5 or 6. The two springs 7 and 8 each have between the ends an intermediate part 17 and 18 that is rolled 2-3 times to enlarge the spring area. Holes 15 and 16 are used to attach the hinge to the frame or to the door.
The cam 5 has the circumferential shape shown in FIG. 9. An indentation 5a for the closed position of the door is followed by a curved piece 5b with an increasing radius. The radius reaches its maximum at approximately 900 arc angles from the indentation 5a. It then continuously decreases again in the subsequent area 5c, at least over part of it. This is followed by an indentation 5d, which is exactly opposite the indentation 5a. The cam 6 also has an indentation for the closed position (this indentation is denoted by 6a), which is followed by a curved piece 6b with an increasing radius. A little before an arc angle of 90o is reached, point 6c is reached at which the radius is greatest.
This is followed by a straight piece 6d, which merges into a curved piece 6e with a constant radius at about 150 arc angles. This ends at an indentation 6f which is opposite the indentation 6a, that is to say is 1800 away from it. The curve pieces as well as the apex or vertices of each cam are selected depending on the intended use of the hinge.
The two cams 5 and 6 are attached to the axis 1 in such a way that the spring belonging to the cam 5 alone exerts the closing force in a certain area, whereupon the spring of the cam 6 also begins to act in the subsequent area, so that now both springs together act and this results in an almost double torque before closing the door. In the example shown, this use of the cam 6 takes place at approximately 700 opening angles.
Reference is made to FIG. 8 for a further explanation. In order to pivot the movable wing 4 in the direction of the arrow 19, a force is necessary in order to overcome the resistance caused by the application of the rollers on the cams 5, 6.
If the roller 14 now comes to the straight piece 6d, this resistance quickly decreases to half, and the door can be easily opened or closed in this area.
If the rollers finally get into the indentations 5d or
6f (FIGS. 9 and 10), the movable hinge wing 4 is locked. These indentations do not necessarily have to be arranged at an arc angle of 1800 with respect to the indentations 5a and 6a; they can also be at 900, so that the door can be opened up to 900 and locked there.
As shown, the radius of the cam surface can first increase, whereupon it decreases again, so that independent opening is possible in the decreasing area. You can also leave the radius constant so that the door can be stopped in any possible position within this range.
In the exemplary embodiment according to FIGS. 1 and 2, two coaxial cams 22 and 23 of small thickness and at a small distance from one another are fastened on a hinge axis 20 by means of wedges 30. In this embodiment, the two cams are made of metal. On the hinge axis 20, the parts 21a and 21b of the fixed hinge wing 21 are attached; the parts 24a and 24b of the movable wing 24 are pivotally mounted therebetween. On the latter there is a holder 25, under which a U-shaped bent end 26a of a spring 26 runs. This end 26a is fastened to the hinge wing 24 by means of a screw 27. On the other end of the spring 26, a roller 28 is freely rotatably mounted and is applied elastically against the cams 22 and 23 by the spring 26. The spring 26 has a plurality of turns 26b.
In the illustrated embodiment of the hinge, both cams have the same shape; however, the curve shape can also be designed differently in accordance with FIG. 6 in order to vary the rotational force according to the opening angle.
With 29 the mounting holes for the hinge are designated.
The embodiment according to FIGS. 3, 4 and 5 is essentially the same. The parts 32a, 32b of the fixed hinge wing 32 are fastened on a hinge axis 31, and there is also a nylon cam 33 with a wedge 34 in the middle of the hinge axis 31. On the hinge axis 31 there is also the movable hinge wing 35 with its parts 35a and 35b pivotally mounted. This hinge wing also carries a holder 36. Under this is the U-shaped part 37a of a spring 37, which is fastened to the movable hinge wing 35 with a screw 38. At the opposite end of the spring 37, a roller 39 made of metal is rotatably attached, which rests elastically on the curved surface of the said cam 33. In the fixed hinge wing 32 there is a recess 40 for the roller.
With 41 the holes for attaching the hinge are designated. The circumference of the cam 33 has an indentation 33a and exactly opposite it a further indentation 33b. When the roller engages in the indentation 33a or 33b, the door is held in place, even if it is windy. If the indentation 33b is made in accordance with the required opening angle of the door, the door can be left open at this angle. If, furthermore, as in this example, the radius of the curved surface of the cam is allowed to increase from the indentation 33a in the range from 0 to 700 arc angles, the door closes automatically when it has reached a position below 90.
If the cam surface is circular and has no eccentricity, the door can be left open in any position.