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Die Erfindung betrifft ein Selbsteinzugssystem für ein bewegliches Möbelteil nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
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Es sind Dämpfungsvorrichtungen bekannt, welche durch Ventiltechnik oder Regelkreise steuerbar sind. In derartigen Systemen kommen beispielsweise magnetoviskose Dämpfungsmedien oder mehrstufige Ventile zum Einsatz. Diese Regelkreise erfordern allerdings zusätzlichen konstruktiven Aufwand und sind teilweise aufgrund der notwendigen Elektrifizierung nicht in Möbeln einsetzbar.
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Aus der
DE 10 2004 058 736 A1 und der
DE 11 2006 002 023 T5 sind Fluiddämpfer bekannt, welche mit Hilfe eines magnetorheologischen Fluids arbeiten. Dabei erfolgt unter dem Einfluss eines Magnetfeldes eine Viskositätsveränderung.
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Die
WO 2010/022424 A1 offenbart einen Möbelbeschlag mit einer Dämpfungsvorrichtung, in welcher eine Vielzahl verschieden großer Festkörper angeordnet ist. Durch die Nutzung des Festkörpergemisches soll einerseits ein Auslaufen eines flüssigen oder viskosen Dämpfungsmediums vermieden werden. Andererseits soll durch die wechselwirkende Reibung der Festkörperpartikel eine Dämpfung erreicht werden. Ein Viskositätsverlust durch die Scherung langkettiger Polymere auf begrenztem Raum soll dabei vermieden werden.
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Beim Einsatz von herkömmlichen Dämpfungssystemen, beispielsweise von Lineardämpfern, in einem Möbel arbeiten diese nur optimal in einem bestimmten Lastbereich. Dies hat zur Folge, dass ein jeweiliges Selbsteinzugssystem für ein bewegliches Möbelteil beispielsweise bei Schubkastensystemen für einen bestimmten Lastbereich optimal funktioniert.
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Die vorliegende Erfindung setzt bei der Aufgabe an, ein Selbsteinzugssystem mit einer Dämpfungsvorrichtung zu schaffen, welches auch bei unterschiedlicher Belastung eines beweglichen Möbelteils, insbesondere eines Schubkastens, einen gleichmäßigen Einzug aufweist.
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Diese Aufgabe wird durch ein Selbsteinzugssystem mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.
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Erfindungsgemäß weist ein Selbsteinzugssystem für ein bewegliches Möbelteil, insbesondere für ein Schubkastensystem, eine Dämpfungsvorrichtung zur Dämpfung einer Einzugsbewegung auf, wobei die Dämpfungsvorrichtung ein dilatantes Dämpfungsfluid aufweist und die Dämpfungsvorrichtung eine selbstregelnde Dämpfung in Abhängigkeit von der Last des bewegbaren Möbelteils über einen vorbestimmten Dämpfungsweg aufweist.
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Durch den Einsatz eines dilatenten Dämpfungsfluids brauchen keine oder nur geringe bauliche Anpassungen in bereits vorhandenen Systemen vorgenommen werden. Im Einsatzfall unter Normallast, beispielsweise bei Schubkästen im unbeladenen Zustand, erfolgt eine Dämpfung wie beim Einsatz von einem herkömmlichen Dämpfungsöl. Sofern eine höhere Last beaufschlagt wird, wird durch die erhöhte Schergeschwindigkeit der Effekt der Dilatanz bzw. der Scherverdickung des Dämpfungsfluids genutzt. Durch die Verdickung des dilatanten Dämpfungsfluids wird eine höhere Dämpfungswirkung erzielt. Sobald das System allerdings auf eine niedrigere Geschwindigkeit abgebremst wurde, hebt sich der Effekt auf. Dadurch wird ein gleichmäßiges Laufbild erreicht. Anschlaggeräusche werden unabhängig von der Last des Schubkastens verringert und ein Selbsteinzug über den gesamten Dämpfungsweg ermöglicht.
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Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.
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Eine Dilatanz in einem Dämpfungsfluid kann vorteilhaft ermöglicht werden, indem das Dämpfungsfluid eine Flüssigkeit oder eine viskose Masse ist, welches suspendierte nanoskalige Feststoffpartikel aufweist. Die nanoskaligen Feststoffpartikel behindern aufgrund ihrer geringen Größe nicht die Funktionsweise der Dämpfungsvorrichtung, beispielsweise die Bewegung eines Kolbens in einem Zylinder.
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Durch die Auswahl der Größe der suspendieren Feststoffpartikel gelingt es eine Suspension mit einem hohen Feststoffvolumengehalt zu erreichen. Dieser hat Einfluss auf die dilatanten Eigenschaften des Dämpfungsfluids.
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Die Dämpfungsvorrichtung ermöglicht die Dämpfung der Einzugsgeschwindigkeit eines Schubkastens bis zum Stillstand, wobei die Last auf die Länge des Dämpfungsweges keinen Einfluss mehr hat. Die Länge des Dämpfungsweges ist allerdings abhängig von den dilatanten Eigenschaften des Dämpfungsfluids. Um den Dämpfungsweg an das jeweilige verwendete Dämpfungsfluid anzupassen und damit eine Bewegung bis zum Stillstand zu ermöglichen, ist es von Vorteil, wenn der Dämpfungsweg durch mechanische Stellmittel an der Dämpfungsvorrichtung einstellbar ist.
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Es ist zudem von Vorteil, wenn das Dämpfungsfluid eine kinematische Anfangsviskosität aufweist, welche anhand des Dämpfungsweges eines unbeladenen Schubkastens bestimmt ist.
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Die Dilatanz des fluiden Dämpfungsmittels ist beispielsweise durch die Konzentration der nanoskaligen Feststoffpartikel in der Flüssigkeit oder der viskosen Masse einstellbar. Dabei kann die Konzentration der nanoskaligen Feststoffpartikel derart gewählt werden, dass die kinematische Viskosität des Dämpfungsfluids während der Bewegung des Schubkastens um zumindest 100 %, vorzugsweise um zumindest 200–400 %, steigt. Dadurch wird auch eine Dämpfung von Schubkästen mit besonders hohen Lasten ohne Anschlagsgeräusche vorteilhaft erreicht.
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Darüber hinaus ist es von Vorteil, wenn die Flüssigkeit oder die viskose Masse ein Öl, besonders bevorzugt ein Silikonöl, aufweist. Dadurch wird eine Schmierung der Dämpfungsvorrichtung ermöglicht.
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Es ist zwar auch denkbar, dass die Dämpfungsvorrichtung eine Rotationsbewegung dämpft, wobei in diesem Fall der Dämpfungsweg anhand des Winkelbetrags bestimmbar ist. Allerdings ist es besonders vor Vorteil, wenn durch die Dämpfungsvorrichtung die Dämpfung einer linearen Einzugsbewegung erfolgt, da aufgrund der linearen Bewegung die dilatanten Eigenschaften des Dämpfungsfluids besser genutzt werden können.
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Es ist von Vorteil, wenn die suspendierten nanoskaligen Feststoffpartikel eine mittlere Partikelgröße zwischen 10–350 nm, besonders bevorzugt 15–100 nm, aufweisen. Kleinere oder größere Nanopartikel haben einen geringeren Einfluss auf die Dilatanz des Dämpfungsfluids.
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Eine vorteilhafte Variante der Erfindung und die sich daraus ergebenden Vorteile für ein Selbsteinzugssystem, sowie mehrere gattungsgemäße Ausführungsvarianten aus dem Stand der Technik werden nachfolgend anhand der Zeichnungen näher erläutert. Sie zeigen:
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1: ein Diagramm zur Beschreibung des Dämpfungsverhaltens eines erfindungsgemäßen Selbsteinzugssystems;
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2: ein Diagramm zur Beschreibung der Änderung der kinematischen Viskosität eines dilatanten Dämpfungsfluids in dem erfindungsgemäßen Selbsteinzugssystem der 1;
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3: ein Diagramm zur Beschreibung des Dämpfungsverhaltens eines Selbsteinzugssystems mit einer gattungsgemäßen Dämpfungsvorrichtung mit konstanter kinematischer Viskosität von 450 CentiStokes;
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4: ein Diagramm zur Beschreibung des Dämpfungsverhaltens eines Selbsteinzugssystems mit einer gattungsgemäßen Dämpfungsvorrichtung mit konstanter kinematischer Viskosität von 300 CentiStokes; und
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5: ein Diagramm zur Beschreibung des Dämpfungsverhaltens eines Selbsteinzugssystems mit einer gattungsgemäßen Dämpfungsvorrichtung mit konstanter kinematischer Viskosität von 150 CentiStokes.
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Es sind vielfältige Dämpfungsvorrichtungen bekannt, in welchen ein Dämpfungsfluid eingesetzt wird. Der Umfang der Dämpfung, also wie stark eine Bewegung innerhalb eines festgesetzten Zeitraumes abgebremst wird, hängt u.a. von der Viskosität des Dämpfungsfluids ab. Entsprechende Dämpfungsvorrichtungen von Linearbewegungen können beispielsweise durch eine Kolben-Zylinderanordnung erhalten werden, wobei die Bewegung des Kolbens durch Verdrängung des Dämpfungsfluids im Zylinder abgebremst wird.
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Eine entsprechende Dämpfungsvorrichtung kann beispielsweise als gesonderte Dämpfungsvorrichtung, vorzugsweise als Lineardämpfungsvorrichtung, oder in einem Beschlag, beispielsweise einen Beschlag für eine Schiebetür oder einem Scharnier eingesetzt werden. Bevorzugt kann eine derartige Dämpfungsvorrichtung auch in Möbeln oder Haushaltsgeräten verwendet werden. Ein Selbsteinzugssystem kann für sämtliche bewegbare Möbelteile verwendet werden.
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Besonders bevorzugt kann die Dämpfungsvorrichtung in einem Selbsteinzugssystem eines Schubkastensystems eingesetzt werden, wodurch die Dämpfung der Einzugsgeschwindigkeit ermöglicht wird.
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1 beschreibt den Bewegungsverlauf beim Ausführen eines Schließvorgangs an einem Schubkasten, welcher eine erfindungsgemäße Dämpfungsvorrichtung aufweist und von einem geöffneten in einen geschlossenen Zustand überführt wird. Dabei wird der Schubkasten in Bewegung versetzt und trifft mit einer Geschwindigkeit v0 in Abhängigkeit von der Last an der Position A auf die Dämpfungsvorrichtung auf. Dabei ist die Dämpfungsvorrichtung derart ausgelegt, dass sie eine Bewegung des Schubkastens bis zum Systemanschlag auch bei unbefüllten Schubkästen gewährleistet.
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Zur Darstellung des Bewegungsverlaufes wurde die Geschwindigkeit über den Dämpfungsweg (in mm) aufgetragen. Als Maximalgeschwindigkeit kann dabei beispielsweise vmax = 1m/s angenommen werden.
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Wie aus 1 hervorgeht, erfolgt innerhalb einer ersten Dämpfungsstrecke x1 bzw. Verzögerungsstrecke x1 zunächst eine lineare oder zumindest annähernd lineare Dämpfung. Dieser Bereich spiegelt die normale Bewegung eines Schubkastens vor der Wirkung der Dämpfungsvorrichtung wieder. Diese lineare Dämpfung ist auf Reibungswiderstände bei der Führung des Schubkastens zurückzuführen.
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Eine lineare Dämpfung bedeutet einen konstanten Abfall der Geschwindigkeit um einen Betrag M bei fortschreitendem Dämpfungsweg im Bereich der ersten Dämpfungsstrecke x1. Der Betrages M ist abhängig von der Last, mit welcher der jeweilige Schubkasten beladen ist. In 1 wurde das Dämpfungsverhalten an einem Schubkasten getestet, welcher jeweils eine Last von 10, 20 und 30 kg aufwies. Dabei ist der Betrag M umso größer, je größer die Last ist, welche auf den Schubkasten wirkt.
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In 2 wurde die Änderung der kinematischen Viskosität ν in [m2/s] eines Dämpfungsfluids in der Dämpfungsvorrichtung bei konstanter Temperatur von 25°C bei fortschreitendem Dämpfungsweg für die Bewegungsverläufe der in 1 abgebildeten Schubladen mit einer Last von 10, 20 und 30 kg dargestellt. Dabei beträgt kinematische Ausgangsviskosität ν0 des Dämpfungsfluids 150 CentiStokes.
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Bei fortschreitendem Verlauf der Bewegung geht die erste Dämpfungsstrecke x1 in die zweite Dämpfungsstrecke x2 über. Innerhalb der zweiten Dämpfungsstrecke erfolgt durch die Wirkweise der Dämpfungsvorrichtung eine nichtlineare Dämpfung des Schubkastens. Dabei baut sich innerhalb der Dämpfungsvorrichtung nach und nach zunehmend ein Widerstand auf, welcher der Bewegung des Schubkastens entgegenwirkt. Dieser Widerstand ist abhängig von der kinematischen Viskosität des Dämpfungsfluids. Durch die nichtlineare Dämpfung erfolgt eine abrupte nichtlineare Verminderung der Geschwindigkeit des Schubkastens.
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Die Zunahme des Widerstandes, welcher der Bewegung des Schubkastens entgegenwirkt und zu einer Verstärkung der nichtlinearen Dämpfung führt, beruht auf der Dilatanz bzw. der Scherzähigkeit des in der Dämpfungsvorrichtung eingesetzten Dämpfungsfluids.
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Wie aus 2 hervorgeht, nimmt die kinematische Viskosität entlang der zweiten Dämpfungstrecke x2 sprungartig um etwa 550 CentiStokes zu und sinkt im Anschluss linear, vorzugsweise um 20 cSt/mm, ab.
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Bei weiter fortlaufendem Verlauf der Bewegung nähern sich, wie in 1 dargestellt, die Geschwindigkeitsverläufe des Schubkastens mit unterschiedlicher Belastung nahezu an, so dass der Schubkasten trotz unterschiedlicher Belastung entlang einer dritten Dämpfungsstrecke x3 bis zu einem Einzugsanschlag B annähernd den gleichen Geschwindigkeitsabfall aufweisen.
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Wie aus 2 hervorgeht, nähert sich die kinematische Viskosität des Dämpfungsfluids während der Bewegung des Schubkastens entlang der dritten Dämpfungsstrecke x3 dem Ausgangswert von 150 CentiStokes wieder an.
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Wie aus 1 erkennbar ist, kommt durch die Verwendung des dilatanten Dämpfungsfluids des Schubkastens unabhängig von der jeweiligen Last des Schubkastens am Systemanschlag B zum Stehen, da sich die Abnahmekurven der Einzugsgeschwindigkeiten entlang der dritten Dämpfungsstrecke x3 für die unterschiedlichen Schubkastensysteme einander angleichen.
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Dabei setzt sich der eigentliche Dämpfungsweg x in 1 und 2 aus den Dämpfungsstrecken x2 und x3 zusammen.
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Wie sich aus der Zusammenschau der 1 und 2 ergibt, erzeugt eine höhere Last des Schubkastens bei gleicher Geschwindigkeit im Dämpfer eine höhere Scherkraft und diese bewirkt eine Erhöhung der kinematischen Viskosität. Dies geht mit einer Verstärkung der Bremsfunktion des Dämpfers einher. Sobald die Scherkraft bedingt durch die stärkere Bremswirkung allerdings wieder zurückgeht, verändert sich in direkter Abhängigkeit auch die kinematische Viskosität des Dämpfungsmediums. Durch diese selbstregelnde Dämpfung in Abhängigkeit von der Last des Schubkastens kann in der Praxis ein gleichmäßiges Laufbild für eine Schubkastenbewegung unabhängig von der Last des Schubkastens erreicht werden.
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Die 3–5 beschreiben Bewegungsverläufe eines Schubkastens mit verschiedenen Nutzlasten unter analogen Bedingungen und bei gleichem Dämpfungsweg, allerdings bei der Verwendung eines herkömmlichen Dämpfungsöls ohne dilatante Eigenschaften, wie sie aus dem Stand der Technik bekannt sind.
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3 beschreibt Bewegungsverläufe eines Schubkastens mit verschiedenen Nutzlasten auf einer Dämpfungsvorrichtung, die mit einem Dämpfungsöl mit einer kinematischen Anfangsviskosität von 450 CentiStokes befüllt ist. Dabei erfolgt eine relativ abrupte Dämpfung, so dass der Schubkasten mit geringerer Last bereits vor dem Durchlaufen des gesamten Dämpfungsweges x zum Stillstand kommt. Dies hat zur Folge, dass dieser Schubkasten nicht am Systemanschlag B anliegt und manuell bis zum Systemanschlag B verschoben werden muss. Ein Selbsteinzug kann somit nur für bestimmte Nutzlasten gewährleistet werden.
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4 beschreibt den Bewegungsverlauf eines Schubkastens auf eine Dämpfungsvorrichtung, die mit einem Dämpfungsöl mit einer kinematischen Anfangsviskosität von 300 CentiStokes befüllt ist. Dabei erfolgt eine relativ ausgeglichene Dämpfung, wobei allerdings der Schubkasten mit einer Last von lediglich 10 kg ebenfalls noch vor dem Durchlaufen des gesamten Dämpfungsweges zum Stillstand kommt. Ein Selbsteinzug kann somit auch in diesen Fällen nur für bestimmte Nutzlasten gewährleistet werden.
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Schubkästen mit einer höheren Last von 30 kg werden in ihrer Einzugsbewegung erst durch den Systemanschlag gebremst. Durch den Zusammenstoß mit dem Einzugsanschlag können sich Schubkästen allerdings wieder in die entgegengesetzte Richtung bewegen, sofern nicht gesondert Haltemittel wie Magnete oder dergleichen vorgesehen sind. Auf derartige zusätzliche Verschlusssysteme kann allerdings bei Verwendung der erfindungsgemäßen Dämpfungsvorrichtung verzichtet werden.
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Auch in 5 erfolgt beim Einzug der Schubkästen mit einer Last von 10 oder 20 kg ein unerwünschter Zusammenstoß mit dem Systemanschlag B? mit einem ebenso unerwünschten Anschlaggeräusch. Dabei beschreibt 5 den Bewegungsverlauf der Schubkästen auf eine Dämpfungsvorrichtung, die mit einem Dämpfungsöl mit einer kinematischen Anfangsviskosität von 150 CentiStokes befüllt ist.
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Die Dilatanz des Dämpfungsfluids kann durch die Zugabe von nanoskaligen Feststoffpartikeln zu einem viskosen oder flüssigen Medium ermöglicht werden, so dass eine Suspension mit scherverdickenden Eigenschaften (sogenannten shearthickening Eigenschaften) entsteht.
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Dabei kann das flüssige Medium ein Schmierstoff, vorzugsweise ein Öl, beispielsweise Mineralöl, sein.
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Besonders bevorzugt ist Silikonöl, aufgrund seiner gleichbleibenden Eigenschaften bei längerem Gebrauch und aufgrund seines Viskositäts-Temperatur-Verhaltens.
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Als nanoskalige Feststoffpartikel können anorganische oder organische Feststoffteilchen eingesetzt werden, welche unlöslich in dem flüssigen Medium sind. Der mittlere Partikeldurchmesser der nanoskaligen Feststoffpartikel liegt im Bereich von 1nm-1µm, vorzugsweise jedoch im Bereich von 10–350 nm.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102004058736 A1 [0003]
- DE 112006002023 T5 [0003]
- WO 2010/022424 A1 [0004]
