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Die
Erfindung betrifft ein Scharnier, bestehend aus zwei um eine Schwenkachse
relativ zueinander verschwenkbaren Scharnierteilen, wobei am einen
Scharnierteil ein erstes Lagerauge und am anderen Scharnierteil
zwei entlang der Schwenkachse versetzte, das erste Lagerauge zwischen
sich aufnehmende zweite Lageraugen vorgesehen sind.
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Solche
Scharniere kommen überall
dort zum Einsatz, wo zwei Bauteile relativ zueinander verschwenkbar
anzuordnen sind. Die Scharnierteile weisen üblicherweise einen plattenförmigen Befestigungsabschnitt
auf und werden an den Bauteilen befestigt, üblicherweise verschraubt. Bei
den Bauteilen kann es sich um beliebige Gegenstände handeln, beispielsweise
Holzplatten oder dergleichen. Üblicherweise
wird die Schwenkachse von einem die Lageraugen der beiden Scharnierteile
durchsetzenden Achsbolzen durchsetzt. Die Scharnierteile sind frei zueinander
beweglich, das heißt,
die beiden hierüber schwenkbar
gekoppelten Bauteile können
relativ zueinander ungedämpft über das
Scharnier verschwenkt werden. Mitunter kommt es jedoch vor, dass
auch eine gedämpfte
Bewegung zweckmäßig wäre. In einem
solchen Fall sind dann separate Dämpfungselemente wie beispielsweise
Gasdruckzylinder oder dergleichen vorzusehen. Dies macht die Schwenklagerung
solcher Bauteile, beispielsweise im Möbelbaubereich, aufwändig und
teuer, nachdem mindestens ein zusätzliches Dämpfungselement verwendet werden
muss.
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Der
Erfindung liegt damit das Problem zugrunde, ein Scharnier anzugeben,
das gleichzeitig eine Möglichkeit
zur Dämpfung
der über
das Scharnier selbst realisierten Schwenkbewegung der gekoppelten
Bauteile zueinander ermöglicht.
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Zur
Lösung
dieses Problems ist bei einem Scharnier der eingangs genannten Art
erfindungsgemäß vorgesehen,
dass in einer die Lageraugen durchsetzenden Bohrung ein Friktionselement
vorgesehen ist, das drehfest mit dem oder den Lageraugen nur eines
der Scharnierteile verbunden ist, und dessen Reibung zu einem bei
der Schwenkbewegung feststehenden Reibungsgegenlager variierbar
ist.
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Bei
dem erfindungsgemäßen Scharnier
ist mit besonderem Vorteil in die Lageraugen, also im unmittelbaren
Schwenkbewegungsabschnitt, ein Friktions- oder Reibungselement integriert, über das bei
einer Schwenkbewegung der beiden Scharnierteile relativ zueinander
ein Reibungswiderstand, der die Schwenkbewegung dämpft bzw.
der Schwenkbewegung entgegensteht, erzeugt wird. Hierzu ist das Friktionselement
mit dem einen Lagerauge des einen Scharnierteils oder den beiden
Lageraugen des anderen Scharnierteils drehfest verbunden, wird also bei
einer Bewegung des Scharnierteils über diese Drehverbindung um
die Schwenkachse mitbewegt. Mit dem anderen Scharnierteil ist das
Friktionselement reibungsgekoppelt, es steht z. B. mit der Innenwand
der beiden Lageraugen oder (bei der Alternativausgestaltung) des
einen Lagerauges des anderen Scharnierteils in einer Reibungsverbindung.
Diese Reibungsverbindung erzeugt den von der Schwenkbewegung überwindenden
Reibungs- oder Dämpfungswiderstand.
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Die
Integration dieses Friktionselements in das Scharnier selbst verleiht
dem Scharnier folglich eine Doppelfunktion. Zum einen ermöglicht es
grundsätzlich
die Schwenklagerung der beiden angeschlossenen Bauteile relativ
zueinander, zum anderen bewirkt es gleichzeitig die Bewegungsdämpfung. Hieraus
folgt, dass bei Einsatz eines erfindungsgemäßen Scharniers keine zusätzlichen
Dämpfungselemente
in Form von Gasdruckzylindern oder dergleichen mehr erforderlich
sind, nachdem das erfindungsgemäße Scharnier
eine intrinsische Bewegungsdämpfung über das
integrierte Friktionselement aufweist.
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Mit
besonderem Vorteil ist die Reibung bzw. der Reibungswiderstand des
Friktionselements zu einem feststehenden Reibungsgegenlager, z.
B. zu dem oder den Lageraugen, zu dem oder zu denen es bei einer
Schwenkbewegung relativ beweglich ist und mit denen es in der Reibungsverbindung
steht, variierbar. Diese Erfindungsausgestaltung ermöglicht es,
die Reibung und damit den Reibungswiderstand und damit den Grad
der Bewegungsdämpfung
der Situation angepasst einstellen zu können. Je nachdem, ob eine schwergängige oder
eine leichtgängige Schwenkbewegung
ermöglicht
werden soll, ist der Reibungswiderstand entspre chend groß oder klein zu
wählen,
was anwenderseitig bei der Montage eingestellt werden kann.
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Zur
Ermöglichung
einer Veränderbarkeit
der Reibung bzw. des Reibungswiderstands sieht eine zweckmäßige Erfindungsausgestaltung
vor, dass das Friktionselement über
zwei Keilflächen
relativ zueinander verschiebbare Stellelemente umfasst, deren Relativposition
zueinander für
den Grad der Reibung bestimmend ist, und die von einer Stellschraube, über die
die Relativposition beider Stellelemente veränderbar ist, durchsetzt sind.
Diese beiden Stellelemente sind über
die Stellschraube axial zueinander verstellbar, wobei die Stellschraube
in der Schwenkachse bzw. diese bildend verläuft. Bei einer Axialverschiebung
laufen die Stellelemente auf ihren Keilflächen aufeinander auf, das heißt, die
Axialbewegung führt
zu einer Radialbewegung, mithin also zu einer Vergrößerung des
Außendurchmessers
der geometrischen Form, die die beiden Stellelemente bilden. Das
heißt,
das Friktionselement wird insgesamt bei einer axialen Näherung der
beiden Stellelemente zueinander radial gesehen aufgeweitet, woraus
eine Erhöhung
der Reibung bzw. des Reibungswiderstandes resultiert. Im umgekehrten
Fall nimmt der radiale Durchmesser des Friktionselements ab, der
Reibungswiderstand wird erniedrigt. Die Außenseiten der Stellelemente
sollten rundlich sein, so dass sich insgesamt eine primär zylindrische
Grundform des aus den beiden Stellelementen gebildeten Stellkörpers ergibt.
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Um
sicherzustellen, dass das Friktionselement, das über die Keil-Stellelemente
in seiner Reibungsanlage zum jeweiligen Scharnierteil verstellbar ist,
möglichst
großflächig bzw.
mit möglichst
gleichmäßig verteiltem
Reibungswiderstand z. B. an der Innenwand des oder der Lageraugen
des jeweiligen Scharnierteils anliegt, sieht eine besonders vorteilhafte
Erfindungsausgestaltung vor, dass die beiden Stellelemente von wenigstens
einer Hülse,
die entweder am entsprechenden Lagerauge anliegt, oder die ein feststehendes
Reibungsgegenlager bildet, an dem die Stellelemente bei der Schwenkbewegung reiben,
umgeben sind. Diese zylindrische Hülse, an deren Innenwand die
beiden Stellelemente anliegen, wird über die Stellelemente je nach
deren Relativposition zueinander geweitet, wobei sich infolge dieser Hülsendeformation
eine größerflächige Anlagefläche zur
Lageraugenin nenwand ergibt, als wenn die beiden Stellelemente direkt
an der Lageraugeninnenwand anliegen würden. Gleichwohl ist die Hülse nicht zwingend,
vielmehr wäre
es gleichermaßen
denkbar, den Reibungswiderstand allein über die verstellbaren Stellelemente,
die dann direkt an der Lageraugeninnenwand reibend anliegen würden, zu
variieren.
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Die
Hülse umgreift
die beiden Stellelemente bevorzugt mittig und wirkt reibend mit
der Innenwand des ersten Lagerauges, das von den beiden anderen Lageraugen
seitlich eingeschlossen ist, zusammen bzw. liegt an dessen Innenwand
an, wenn die Stellelemente reibend bezüglich der Hülsen, die dann das feststehende
Reibungsgegenlager bildet, bewegt werden. Die beiden Stellelemente
werden in diesem Fall mit den beiden äußeren Lageraugen drehverbunden.
Grundsätzlich
wäre auch
eine umgekehrte Ausgestaltung denkbar, nämlich eine Drehverbindung der
Stellelemente mit dem ersten mittleren Lagerauge, während in
diesem Fall dann zwei Hülsen im
Bereich der beiden äußeren Lageraugen
vorhanden wären.
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Die
Hülse selbst
kann mantelseitig geschlossen sein. Sie besteht bevorzugt aus Kunststoff,
was es trotz der geschlossenen Ausgestaltung ermöglicht, dass sie hinreichend über die
beweglichen Stellelemente deformiert und gegen die Lageraugeninnenwand
gespannt werden kann. Alternativ dazu besteht die Möglichkeit,
die Hülse
auch mantelseitig zu schlitzen, wobei der Schlitz vorzugsweise nicht
parallel zur Schwenkachse verläuft.
Hierdurch wird vermieden, dass sich der Schlitz genau im Anlagebereich
zum Lagerauge befindet, wodurch die Reibungswirkung reduziert werden
würde.
Denkbar ist beispielsweise ein schräg oder wendelförmig umlaufender
Schlitz.
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Die
Hülse ist
zweckmäßigerweise
aus Kunststoff. Auch die Stellelemente können aus Kunststoff sein. Denkbar
ist aber auch eine Metallausführung, insbesondere
dann, wenn sie unter Fortfall der Hülse selbst reibend mit dem
Lagerauge zusammenwirken.
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Zur
Drehverbindung des Friktionselements bzw. der einzelnen Stellelemente
ist an jedem Stellelement im zum jeweiligen zweiten Lagerauge weisenden
Bereich ein Arretiervorsprung vorgesehen, der in eine an der Innenwandung
des jeweiligen zweiten Lagerauges vorgesehene Nut eingreift. Auf
diese Weise ist eine einfache Mitnehmerarretierung realisiert, wobei
der Arretiervorsprung bzw. die Nut bei einer Kunststoffausführung der
entsprechenden Elemente ohne weiteres herausgearbeitet werden kann.
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In
Weiterbildung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass die Stellschraube über den
Schraubenkopf am einen Stellelement gegengelagert und über eine
Mutter am anderen Stellelement gegengelagert ist. Hier kommt also
eine Kontermutter zum Einsatz, die bevorzugt in einer der üblichen
Sechseck-Form der Mutter entsprechenden Ausnehmung aufgenommen ist,
so dass sie sich bei einem Einschrauben der Stellschraube nicht
mitdreht und folglich die Variation des Reibungswiderstands allein durch
Ein- oder Ausschrauben der Stellschraube verändert werden kann. Alternativ
zur Verwendung einer solchen Stellschraube ist es natürlich auch
denkbar, dass die über
ihren Schraubenkopf am Einstellelement gegengelagerte Stellschraube
in ein Innengewinde am anderen Stellelement eingeschraubt ist. Bei
dieser Erfindungsausgestaltung, bei der zumindest das Stellelement,
das das Innengewinde aufweist, in das die Stellschraube eingeschraubt
wird, aus Metall sein sollte, wird also die Axialbewegung durch
direktes Verbinden des einen Stellelements mit der Stellschraube,
die das andere Stellelement durchsetzt und an diesem gegengelagert
ist, realisiert.
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Weiterhin
kann vorgesehen sein, dass auch die Scharnierteile aus Kunststoff
sind. In diesem Fall besteht also grundsätzlich die Möglichkeit,
bis auf die Stellschraube und gegebenenfalls die gegenlagernde Mutter
alle Elemente aus Kunststoff zu fertigen, was besonders kostengünstig möglich ist.
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Weitere
Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus
dem im folgenden beschriebenen Ausführungsbeispiel sowie anhand der
Zeichnungen. Dabei zeigen:
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1 eine
Perspektivansicht eines erfindungsgemäßen Scharniers,
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2 einen
Längsschnitt
durch das Scharnier aus 1,
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3 eine
Seitenansicht des Friktionselements, und
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4 einen
Schnitt durch das Friktionselement aus 3.
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1 zeigt
ein erfindungsgemäßes Scharnier 1,
bestehend aus einem ersten Scharnierteil 2 und einem zweiten
Scharnierteil 3, die beide um eine Schwenkachse S verschwenkbar
sind. Jedes Scharnierteil 2, 3 weist eine seitlich
abstehende Befestigungsplatte 4, 5 auf, über die
das Scharnier 2 an entsprechenden Bauteilen wie beispielsweise
Holzplatten oder dergleichen befestigt werden kann.
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Das
Scharnierteil 2 weist ein erstes Lagerauge 6 auf,
das zweite Scharnierteil 3 weist zwei seitliche Lageraugen 7 auf,
die zwischen sich das erste Lagerauge 6 des Scharnierteils 2 aufnehmen.
Alle Lageraugen 6, 7 weisen eine vom Durchmesser
her im Wesentlichen identische Durchbrechung 8, 9 auf, wobei
die Durchbrechung 8 im ersten Lagerauge und die Durchbrechungen 9 in
den beiden zweiten Lageraugen 7 miteinander fluchten. Dies
ist in 2 deutlich gezeigt. In die sich hieraus ergebende
Längsdurchbrechung
ist ein Friktionselement 10 eingesetzt, das, siehe insbesondere 4,
aus zwei Stellelementen 11, 12 besteht, die jeweils
eine Keilfläche 13, 14 aufweisen.
Beide Keilflächen 13, 14 sind,
siehe 4, einander zugewandt, das heißt, die zwei Stellelemente 11, 12 laufen über die
Keilflächen
aufeinander auf. In der in 4 gezeigten
Stellung ergibt sich, querschnittlich gesehen, eine im Wesentlichen
zylindrische Form, das heißt,
die beiden Stellelemente 11, 12 bilden, gesehen
in Richtung der Schwenkachse S, einen im Wesentlichen zylindrischen
Körper.
An ihren jeweiligen Enden 15, 16, an denen die
Stellelemente 11, 12 bezogen auf den anschließenden länglichen,
die Keilflächen 13, 14 aufweisenden
Abschnitt radial gesehen entsprechend erweitert sind, sind jeweils
Arretiervorsprünge 17, 18 vorgesehen.
In der Montagestellung greifen diese Arretiervorsprünge 17, 18 in
entsprechende Nuten 19 ein, wobei jedes zweite Lagerauge 7 eine
solche Nut 19 aufweist (in 1 ist lediglich
die Nut 19 eines Lagerauges 7 dargestellt). Hierüber ergibt
sich eine drehfeste Verbindung der Stellelemente 11, 12 mit dem
zweiten Scharnierteil 3, das heißt, bei einer Drehbewegung
des zweiten Scharnierteils wird das Friktionselement 10 bzw.
werden die beiden Stellelemente 11, 12 gemeinsam
mit dem zweiten Scharnierteil 3 bzw. dessen Lageraugen 7 verschwenkt.
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Wie 4 ferner
zeigt, sind die Stellelemente 11, 12 im Bereich
ihrer länglichen,
die Keilflächen 13, 14 aufweisenden
Abschnitte von einer zylindrischen Hülse 20 umgeben. Diese
Hülse 20,
vorzugsweise aus Kunststoff, erstreckt sich zwischen den radial
gesehen etwas erweiterten Enden 15, 16. Sie ist bevorzugt
nicht geschlitzt.
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Weiterhin
weisen die beiden Stellelemente 11, 12 jeweils
eine Durchbrechung 21, 22 auf, wobei sich diese
Durchbrechungen zu einer durchgehenden Gesamtdurchbrechung ergänzen. In
der Montagestellung, siehe den Schnitt gemäß 2, wird
in diese Gesamtdurchbrechung eine Stellschraube 23 gesteckt,
deren Schraubenkopf 24 in einer entsprechenden Eintiefung 25 im
gezeigten Beispiel am Stellelement 12 aufgenommen ist.
Am Stellelement 11 ist eine Mutternaufnahme 26 für eine gegenlagernde Mutter 27 vorgesehen,
deren Form der Außenkontur dieser
Mutter 27 entspricht. In der Montagestellung ist die Mutter 27 infolge
der Formgebung der Ausnehmung 26 drehfest in dieser aufgenommen.
In die Mutter 27 wird die Stellschraube 23 eingeschraubt,
siehe 2.
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Zum
Montieren der Einzelelemente des Scharniers 1 werden zunächst die
beiden Scharnierteile 2, 3 zusammengesetzt, so
dass die Lageraugen 7 das Lagerauge 6 zwischen
sich aufnehmen. Anschließend
wird die Hülse 20 in
die Lageraugenbohrung 8 eingesetzt, wonach die beiden Stellelemente 11, 12 von
außen
in die Hülse 20 eingesetzt
werden, so dass die beiden Keilflächen 13, 14 aufeinander
liegen. Während
dieser Einsetzbewegung werden die beiden Arretiervorsprünge 17, 18 in
die entsprechenden Nuten 19 der zweiten Lageraugen 7 eingesetzt, so
dass die drehfeste Verbindung hergestellt wird. Sodann wird die
Stellschraube 23 durchgesteckt und mit der gegenlagernden
Mutter 27 verschraubt.
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Zum
Einstellen des Reibungswiderstandes, mithin also der Dämpfung der
Verschwenkbewegung der Scharnierteile 2, 3 relativ
zueinander, wird nun die Stell schraube 23 mehr oder weniger
weit in die Mutter 27 eingeschraubt. Nachdem hierüber die
beiden Stellelemente 11, 12 verspannt werden,
führt ein Einschrauben
der Stellschraube 23 dazu, dass die beiden Stellelemente 11, 12 zusammengezogen
werden. Dies bewirkt, dass die beiden Stellelemente 11, 12 auf
den Keilflächen 13, 14 auflaufen.
Hieraus resultiert, dass sich der Stellelementverbund radial gesehen
aufweitet. Hierbei wird die Hülse 20 aufgeweitet,
das heißt,
sie wird – nachdem
sie ohnehin bereits zumindest leicht an der Innenwandung der Bohrung 8 anliegt – infolge
der radialen Aufweitung der Stellelement-Kombination noch fester
an die Lageraugeninnenwandung, also die Bohrung 8 gedrückt. Hierdurch
wird der Reibungswiderstand und mithin der Dämpfungswiderstand erhöht. In entsprechender Weise
kann er reduziert werden, indem die Stellschraube 23 wieder
etwas nach außen
geschraubt wird, mithin also die beiden Stellelemente auf ihren Keilflächen 13, 14 wieder
auseinander gleiten.
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Die
Länge der
Hülse ist
ersichtlich nur etwas kürzer
bzw. entspricht im Wesentlichen der Länge des Lagerauges 6 bzw.
dessen Bohrung 8, um eine maximale Reibungsanlagefläche zu realisieren.
Die Bewegbarkeit der Hülse 20 ist
letztlich über
entsprechende Anschläge 28, 29 an
den beiden Stellelementen 11, 12 axial gesehen
begrenzt. Hierüber
ist auch der maximale Verspannweg, also die maximale Annäherbarkeit
der Stellelemente 11, 12 aneinander bei einem
Zusammenschrauben der Stellschraube 23 und der Mutter 27 begrenzt.
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Bei
einer Verschwenkbewegung werden wie beschrieben die Stellelemente 11, 12 infolge
der drehfesten Verbindung mit dem zweiten Stellelement 3 über die
Lageraugen 7 relativ zum ersten Scharnierteil 2 bzw.
dessen Lagerauge 6 bewegt. Wird während dieser Relativbewegung
die Hülse 20 gemeinsam
mit den Stellelementen 11, 12 gemeinsam relativ
zum ersten Lagerauge 6 bewegt, so kommt es zwangsläufig zu
einer Reibung zwischen der Außenseite
der Hülse 20 und
der Innenseite der Bohrung 8. Das heißt, die Innenwand der Bohrung 8 des
Lagerauges 6 bildet das feststehende Reibungsgegenlager
für die
Hülse 20 als
Teil des Friktionselements. An dieser Stelle ist darauf hinzuweisen,
dass die Reibungsfläche
nicht zwangsläufig
zwischen der Außenwand
der Hülse 20 und
der Innenwand der Bohrung 8 gegeben sein muss. Denkbar
wäre es
nämlich auch,
dass der von Haus aus gegebene Reibungswiderstand der Außenseite
der Hülse 20 zur
Innenwand der Bohrung 8 größer ist als der Reibungswiderstand der
Außenseite
der Stellelemente 11, 12 zur Innenseite der Hülse 20.
In diesem Fall würde
die Hülse
lagefest zu dem Lagerauge 6 verbleiben, während die Außenseiten
der Stellelemente 11, 12 reibend relativ zur Innenwandung
der Hülse 20,
die Bewegung dabei dämpfend,
bewegt werden. In diesem Fall bildet also die Hülse bzw. deren Innenwandung
selbst das Reibungsgegenlager für
das Friktionselement, hier bestehend letztlich aus den beiden Stellelementen 11, 12.
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Unabhängig davon,
welche Teile nun relativ zu anderen Teilen reibend bewegt werden,
kann durch die erfindungsgemäße Ausgestaltung
des Friktionselements umfassend die beiden Stellelemente 11, 12,
die in ihrer Relativlage zueinander über die Stellschraube 23 und
die Mutter 27 verstellt werden können, der Reibungswiderstand
beliebig variiert werden.
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Anstelle
der Verwendung einer Mutter 27 wäre es auch denkbar, die Bohrung 21 des
Stellelements 11 mit einem Innengewinde zu versehen, wobei
das Stellelement 11 in diesem Fall bevorzugt aus Metall
wäre, gegebenenfalls
könnte
auch das Stellelement 12 aus Metall sein. In diesem Fall
wäre gleichermaßen eine
entsprechende Relativverstellung der Stellelemente 11, 12 unter
Veränderung
des Durchmessers bzw. der radialen Aufweitung möglich.
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Bevorzugt
sind, bis auf die Stellschraube 23 und die bevorzugt vorgesehene
Mutter 27, jedoch alle Elemente aus Kunststoff gefertigt.