CN102459793A - 用于将翼扇绕铰链轴线铰接地连接在框架上的铰链 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种铰链(100)，用于将门、窗的翼扇或类似物绕铰链轴线(S)铰接地连接在框架上，所述铰链具有：能固定在所述框架上的框架铰链件(1)，该框架铰链件包括框架固定部分(3)和框架铰接部分(4)；能固定在所述翼扇上的翼扇铰链件(2)，该翼扇铰链件包括翼扇固定部分(5)和翼扇铰接部分(6)；和限定所述铰链轴线(S)的铰链销(7)，其中在所述框架铰接部分(4)中设置包围所述铰链销(7)的初级线圈(12)，其中在所述翼扇铰接部分(6)中设置包围所述铰链销(7)的次级线圈(19)，并且其中所述铰链销(7)构造为用于两个线圈(12，19)的引导磁通线的芯，所述铰链销(7)包括用于在所述翼扇与所述框架之间传递机械力的支承元件，以及用于在所述初级线圈与所述次级线圈(12，19)之间引导磁通线的磁通元件。

Description

用于将翼扇绕铰链轴线铰接地连接在框架上的铰链

技术领域

本发明涉及一种用于将门、窗的翼扇或类似物绕铰链轴线铰接地连接在框架上的铰链，具有：能固定在所述框架上的框架铰链件，该框架铰链件包括框架固定部分和框架铰接部分；能固定在所述翼扇上的翼扇铰链件，该翼扇铰链件包括翼扇固定部分和翼扇铰接部分；和限定所述铰链轴线的铰链销，其中在所述框架铰接部分中设置围绕所述铰链销的初级线圈，其中在所述翼扇铰接部分中设置围绕所述铰链销的次级线圈，并且其中所述铰链销构造为用于两个线圈的引导磁通线的芯。

背景技术

用于如住房、商店或逃生门等物体的门越来越多地具有改善安全性或舒适性的装置，这些装置借助于电能操作。

为了能量供应，这些装置例如经由滑动触点或经由柔性电缆与外部能源电流(galvanisch)地连接，或者这些装置本身具有蓄能器，例如蓄电池或电池。

上述第一种情况的缺点在于，滑动触点易受破坏，并且电缆连接明显损害视觉外观。在第二种情况中，由于必需使用单独的储能器而提高操作成本。此外，储能器的空间需求可损害功能性和视觉外观。

由这种类型的DE 10 2004 017 341 A1已知一种具有用于无接触能量传递的集成变压器的铰链。该铰链包括设置在框架铰链件中的初级线圈，以及设置在翼扇铰链件中的次级线圈。将次级线圈磁耦合到初级线圈上(初级线圈和次级线圈沿铰链轴线方向彼此间隔开)起穿过两个线圈的铰链销的作用。

尽管原则上为了避免上述缺点，从固定的框架到可枢转地设置在框架上的翼扇中的无接触能量传递是值得追求的，但各种试验表明，利用由DE 10 2004 017 341 A1已知的铰链，仅非常小的电功率能够从初级线圈传递到次级线圈，因为在传递时功率损耗非常高。

发明内容

因此本发明的目的在于提供一种铰链，其允许在如为了操作可用的设置在翼扇上的舒适性装置或安全性装置所必需的程度上无接触地传递电能。

该目的通过在权利要求1中描述的铰链实现。

根据本发明，铰链销包括用于在翼扇与框架之间传递机械力的支承元件，以及用于在初级线圈与次级线圈之间引导磁通线的磁通元件。该铰链销因而实现双重功能：其一方面如同在常规铰链中那样传递在框架与翼扇之间的机械力，另一方面其负责改善在初级线圈与次级线圈之间的磁耦合。由于这两个功能通过铰链销的不同元件实现，因此这两个元件可特别适配于各自的功能。对于支承元件，例如，材料可仅仅根据其机械性质而选择。磁性特性不需要考虑。例如具有充分韧性和硬度的钢合金是适当的，但例如可包含例如纤维增强件的现代的塑料材料也是适当的。对于磁通元件，特别是可使用具有铁磁性质的材料、特别是具有尽可能高的导磁性的材料，其中不取决于其机械性质。

令人惊奇的是，事实表明，由于该功能分离，通过使用用于支承元件和磁通元件的适当材料，铰链销可制成与在常规铰链中相同的尺寸，该尺寸适于在迄今为止的高度传递力，但另一方面具有导磁性，该导磁性导致将次级线圈磁耦合到初级线圈上，该耦合在如为了操作可用的设置在翼扇上的舒适性装置或安全性装置所必需的程度上足以无接触地传递电能。

为了能够在支承元件中实现不同的优选获得希望的机械性质的成型结构，特别有利的是，所述磁通元件由具有铁磁性质的可流动加工的材料制成。磁通元件的材料因而可例如在可流动状态下引入到支承元件的凹槽、凹腔、中空空间等中并随后时效硬化。

具有铁磁性质的在可流动状态下能加工的材料例如是可烧结的粉末材料，其例如由如(III)氧化铁和碳化钡或碳化锶的原始材料制成。但同样还可以的是，磁通元件由铁磁颗粒(例如也由如(III)氧化铁和碳化钡或碳化锶的原始材料制成)和可固化或固化的塑料材料(然后在其中嵌入铁磁颗粒)的混合物而制成。

所述塑料材料可以涉及热塑性材料。于是这样地制造铰链销，其中设有铁磁颗粒的热塑性材料以粉末形式供给到铰链销的支承元件的为其设置的位置上，接着加热直到超过熔化温度并最后重新冷却，或者支承元件的这些位置已在加热超过熔化温度的可流动状态下供给。

但同样可以的是，作为可时效硬化的塑料材料，例如使用多组分材料或例如在电磁能的影响的情况下时效硬化的材料，这些材料在时效硬化过程之前掺入铁磁颗粒。

非常特别优选的是，塑料材料还具有减小摩擦的性质，因为在这种情况下可省略一般经常必需的用于减小摩擦的支承套，并且一般支承套所需的容积附加地提供用于铰链销和/或线圈。特别是具有由PTFE或白垩构成的添加剂的POM以及具有由MoSO₄构成的添加剂的聚酰胺或其他的滑动轴承改性的材料考虑作为材料。因此根据本发明的铰链的一种优选的实施形式如下设置：对于支承元件设置由机械稳定材料制成的细长形的构件，并且磁通元件与该支承元件这样固定地连接，使得磁通元件的圆周表面至少部分地覆盖支承元件。当磁通元件由具有减小摩擦的性质的材料制成时，该磁通元件可在没有附加的套筒形滑动元件的情况下贴靠到线圈的内圆周表面上，以实现磁通元件与线圈之间的尽可能小的间隙，从而改善磁耦合。

为了在支承元件与磁通元件之间形成特别可靠的连接，特别有利的是，支承元件包括相对于铰链轴线倾斜地延伸的通道，磁通元件伸入到该通道中，换言之：用具有铁磁性质的材料填充该通道。除了通过由此形成的形锁合的连接改善磁通元件在支承元件上的固定以外，由于该措施还提高具有铁磁性质的材料在铰链销的总容积上的容积含量，并因而进一步改善用于引导磁通线的能力。

为了进一步改善线圈与磁通元件之间的磁耦合，磁通元件可完全包围支承元件。

但为了改善磁通元件在支承元件上的固定同样可以的是，设置至少部分地包围磁通元件的罩。该罩可以由具有减小摩擦的性质的材料制成，并承担单独的滑动套筒的功能。在此，该罩优选嵌入到磁通元件的材料中，并在径向上没有或略微地超过磁通元件伸出，因此线圈与铰链销之间的气隙尽可能小。

在铰链销的前述实施形式中，支承元件至少基本上设置在磁通元件的内部。但同样可以的是，磁通元件设置在支承元件中的中心容积中。可建议如下的铰链销的实施形式：用于磁通元件的材料与支承元件的材料相比不具有适于形成铰链销的表面的材料性质，并且铰链销的表面应由支承元件的材料形成。但因此还可考虑到，在该情况下，由于在线圈内部与由铰链销形成的芯之间的较大间距，在次级线圈与初级线圈之间的耦合性能下降。

为了对此实现改善，可设置横向于铰链轴线从支承元件的容积一直延伸到支承元件的圆周表面的通道，这些通道用具有铁磁性质的材料填充。于是至少在靠近线圈内部的位置，在该位置所述通道穿过保持元件的圆周表面，磁通元件分布地位于铰链销的圆周表面上。

在非常特别优选的根据本发明的铰链的扩展方案中，然而该扩展方案不限于包括一个支承元件和一个磁通元件的铰链销的变型方案，并且该扩展方案就此而言与该变型方案无关地符合本身的发明意义，所述线圈中的至少一个包括在端面设置的接触元件，该接触元件与设置在连接元件的面对所述端面的一侧上的对应接触元件相互作用。由于该措施，显著简化这样构造的线圈的电接触导通，因为线圈首先不导电地插入到相应的铰链部分的铰接部分中，并且可通过随后装入连接元件而形成电接触。

附图说明

在附图中示意性地示出根据本发明的铰链的各种实施例。在附图中：

图1示出沿实施例的铰链轴线的纵剖视图，但没有铰链销的结构的细节；

图2a)-2e)示出至少部分地沿铰链轴线的方向剖切的铰链销的各种实施例；

图3示出根据图1中的剖切线III-III的剖视图；

图4示出线圈的电接触导通的变型方案的通过铰链轴线的纵剖视图；以及

图5示出相同电接触导通部从下方看的根据图4的视图。

具体实施方式

在附图中整体上由100标示的铰链构造为所谓的两件式铰链。其包括：下部的框架铰链件1，用于将铰链100装配在未在图中示出的框架上；和上部的翼扇铰链件2，在图中未示出的翼扇可装配在该翼扇铰链件上。框架铰链件1包括框架固定部分3和框架铰接部分4，翼扇铰链件2包括翼扇固定部分5和翼扇铰接部分6。

框架铰链件1和翼扇铰链件2可绕铰链轴线S枢转地借助于铰链销7彼此连接，该铰链销的中心纵轴线与铰链轴线S重叠，因而限定该铰链轴线。

铰链销7穿过在铰链销容纳部8中的框架铰接部分4并穿过在铰链销容纳部9中的翼扇铰接部分6。在铰链销容纳部8中的下部支承套10和在铰链销容纳部9中的上部支承套11用作铰链销7在铰链销容纳部8、9中的支承。支承套由减小摩擦的塑料材料制成，例如基于POM制成，如其对于这种支承套的构造在常规铰链中已知的那样。

下部的支承套10从下方看仅仅在铰链销容纳部8的长度的一部分上延伸，上部的支承套11与此相应地从上方看仅仅在铰链销容纳部9的长度的一部分上延伸。在铰链销容纳部8的剩余长度中设置初级线圈12，其线圈绕组13相对于铰链轴线S居中地卷绕。该线圈被简单地卷绕并根据传递的功率而具有至少两个绕组层。线圈绕组13由外套14包围。该外套的外部轮廓这样适配于铰链销容纳部8的轮廓，使得初级线圈12不能相对旋转地容纳在框架铰接部分4中。该外套以其下端面15支撑在下部的支承套10上。该外套14的上端面16形成用于次级线圈19的外套18的下端面17的支座，次级线圈在初级线圈12中以相应初级线圈的方式支承在翼扇铰接部分6中的铰链销容纳部9中，并与其相应地以其上端面20支撑在上部的支承套11上。次级线圈19具有与初级线圈12相同的结构，其中当供应给初级线圈12的电能在感应传递到次级线圈19上时应进行变换时，线圈绕组21在绕组的数量和使用的线圈线材的尺寸方面可以不同地构造。

为了改善初级线圈12与次级线圈19之间的感应耦合，图1中仅示出轮廓的铰链销7包括用于在翼扇与框架之间传递机械力的支承元件21以及用于引导初级线圈和次级线圈的磁通线的磁通元件22(见图2)。不同地实施支承元件21和磁通元件22的各种铰链销示于图2a)至2e)中。

在图2a)和2b)中以纵剖视面示出的铰链销中，支承元件21构造为棒形。其由具有适于传递在使用翼扇时作用在框架上的力的性质的钢合金制成。支承元件21用热塑性塑料材料23包围注塑，所述热塑性塑料材料掺有由铁磁材料构成的颗粒24。

塑料材料23在图2a)所示的实施例中由罩25包围，该罩由减小摩擦的塑料材料制成，以减小在铰链销7与支承套11、12之间以及外套14、18的内圆周表面与线圈之间的摩擦。罩25构造为具有多列孔27的套筒26。在所述孔中，包括颗粒24的塑料材料23一直到达铰链销的圆周表面28，以改善磁通元件22与线圈12、19之间的感应耦合。

铰链销的实施形式的上部终端和下部终端根据图2a)和2b)形成末端件29、30。为了固定在支承元件21上，所述末端件具有栓塞31，该栓塞与支承元件21的盲孔32分别形成压配合。

铰链销7的另一实施例在图2c)中以纵剖视图示出。在该实施例中，支承元件21被磁通元件22完全包围。磁通元件也由具有铁磁颗粒24的塑料材料23制成。塑料材料涉及热固性塑性材料，例如基于聚酯或环氧树脂的热固性塑性材料，其表面在时效硬化之后能机械加工。

在图2d)中另外的局部纵向剖切的实施例中，铰链销7仅仅在一部分长度上设有磁通元件22。为此，支承元件21具有环形槽33，其长度L等于由两个线圈12、19覆盖的近似长度。在环形槽的区域中设置贯通通道34，环形槽34和通道34被掺有颗粒24的塑料材料23填充。

在根据图2e)的铰链销7的另一实施形式中，磁通元件22设置在容积35内，该容积在上方在支承元件21的由两个线圈12、19覆盖的长度上延伸。为此，容积35至少部分地被铁磁颗粒24填充，这些铁磁颗粒也可嵌入在塑料材料中。为了改善感应耦合，从容积35到达圆周表面28的通道36设有线圈12、19，在该通道中磁通元件22也伸到圆周表面28。

应指出，塑料材料23和颗粒24的图示仅仅为示例性的，特别是所图示的颗粒大小和相对于塑料材料的容积含量并不对应于实际情况。颗粒可明显更小，其相对于塑料材料含量的容积含量明显更大。此外同样可能的是，由铁磁材料制造磁通元件，而没有将颗粒嵌入在塑料基体中，例如通过烧结粉末材料制造，只要可靠地实现磁通元件22与支承元件的充分牢固的连接即可。

两个线圈12、19可固定地设有电连接导线37、38。这些连接导线因而可从铰链销容纳部8、9通过框架铰接部分4或翼扇铰接部分6中的横向孔39、40引出，并通过设置在框架固定部分3或翼扇固定部分5中的通道41引到框架或翼扇。如由图3可见，通道41借助于盖42封闭，因此导线27、38从外部不可见或者不可操纵。在图3中仅仅示出根据翼扇铰链件2的布线，该布线可在框架铰链件1中以对应的方式实现。

特别是，当为接触导通和电缆敷设提供的空间受限时，将线圈12、19装配到对应的铰链销容纳部8、9中由于与线圈固定连接的连接电缆而难以实现。可通过在图4和图5中示出的电接触导通设法解决。其中线圈(在这些线圈中仅仅初级线圈12在图4和图5中示例性示出)具有在端面上的接触元件43，该接触元件与对应接触元件44在装配状态下相互作用。对应接触元件44装设在连接元件45上，该连接元件可具有盘的形式，并与电导线37导电连接。当然，这种类型的接触导通可与铰链销的以上图示的特定构造无关地使用，并且其因而也具有自身的发明意义。

附图标记列表

100 铰链

1 框架铰链件

2 翼扇铰链件

3 框架固定部分

4 框架铰接部分

5 翼扇固定部分

6 翼扇铰接部分

7 铰链销

8 铰链销容纳部

9 铰链销容纳部

10 下部的支承套

11 上部的支承套

12 初级线圈

13 线圈绕组

14 外套

15 下端面

16 上端面

17 下端面

18 外套

19 次级线圈

20 上端面

21 支承元件

22 磁通元件

23 塑料材料

24 颗粒

25 罩

26 套筒

27 孔

28 圆周表面

29 末端件

30 末端件

31 栓塞

32 盲孔

33 环形槽

34 通道

35 容积

36 通道

37 导线

38 导线

39 横向孔

40 横向孔

41 通道

42 盖

43 接触元件

44 对应接触元件

45 连接元件

L 长度

S 铰链轴线

Claims (15)

1.铰链(100)，用于将门、窗的翼扇或类似物绕铰链轴线(S)铰接地连接在框架上，所述铰链具有：

能固定在所述框架上的框架铰链件(1)，该框架铰链件包括框架固定部分(3)和框架铰接部分(4)；

能固定在所述翼扇上的翼扇铰链件(2)，该翼扇铰链件包括翼扇固定部分(5)和翼扇铰接部分(6)；和

限定所述铰链轴线(S)的铰链销(7)；

其中在所述框架铰接部分(4)中设置包围所述铰链销(7)的初级线圈(12)，

其中在所述翼扇铰接部分(6)中设置包围所述铰链销(7)的次级线圈(19)，并且

其中所述铰链销(7)构造为用于两个线圈(12，19)的引导磁通线的芯，

其特征在于，所述铰链销(7)包括用于在所述翼扇与所述框架之间传递机械力的支承元件(21)，以及用于在所述初级线圈(12)与所述次级线圈(19)之间引导磁通线的磁通元件(22)。

2.按照权利要求1所述的铰链，其特征在于，所述磁通元件(22)由具有铁磁性质的能在可流动状态下加工的材料制成。

3.按照权利要求2所述的铰链，其特征在于，所述磁通元件(22)由能烧结的粉末材料制成。

4.按照权利要求2所述的铰链，其特征在于，所述磁通元件(22)由铁磁颗粒(24)的混合物和可固化的或固化的塑料材料(23)制成。

5.按照权利要求4所述的铰链，其特征在于，所述塑料材料(23)是热塑性材料。

6.按照权利要求4所述的铰链，其特征在于，所述塑料材料为多组分材料。

7.按照权利要求4至6任一项所述的铰链，其特征在于，所述塑料材料(23)具有减小摩擦的性质。

8.按照权利要求1至7任一项所述的铰链，其特征在于，所述支承元件(21)是由机械稳定的材料制成的细长形的构件，并且所述磁通元件(23)是与所述支承元件(22)固定地连接的、至少部分地覆盖所述支承元件的圆周表面的构件。

9.按照权利要求8所述的铰链，其特征在于，所述支承元件(22)包括至少一个相对于所述铰链轴线(S)倾斜延伸的通道(34)，所述通道用具有铁磁性质的材料填充。

10.按照权利要求8或9所述的铰链，其特征在于，所述磁通元件(22)完全包围所述支承元件(21)。

11.按照权利要求8至10任一项所述的铰链，其特征在于，设有至少部分地包围所述磁通元件的罩(25)。

12.按照权利要求11所述的铰链，其特征在于，所述罩(25)由具有减小摩擦的性质的材料组成。

13.按照权利要求1至7任一项所述的铰链，其特征在于，所述支承元件(21)包括居中的沿所述铰链轴线(S)的方向延伸的容积(35)，该容积用具有铁磁性质的材料填充。

14.按照权利要求13所述的铰链，其特征在于，设有至少一个横向于所述铰链轴线(S)从所述容积(35)一直延伸到所述支承元件的圆周表面的通道(36)，该通道用具有铁磁性质的材料填充。

15.铰链(100)，特别是根据权利要求1至14任一项所述的铰链，用于将门、窗的翼扇或类似物绕铰链轴线(S)铰接地连接在框架上的，所述铰链具有：

能固定在所述框架上的框架铰链件(1)，该框架铰链件包括框架固定部分(3)和框架铰接部分(4)；

能固定在所述翼扇上的翼扇铰链件(2)，该翼扇铰链件包括翼扇固定部分(5)和翼扇铰接部分(6)；和

限定所述铰链轴线(S)的铰链销(7)；

其中在所述框架铰接部分(4)中设置包围所述铰链销(7)的初级线圈(12)，并且

其中在所述翼扇铰接部分(6)中设置包围所述铰链销(7)的次级线圈(19)，

其特征在于，所述线圈(12，19)中的至少一个包括在端面设置的接触元件(43)，所述接触元件与设置在连接元件(45)的面对所述端面的一侧上的对应接触元件(44)相互作用。

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