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Die vorliegende Erfindung betrifft ein sanft schließendes Scharnier für eine Vorrichtung und eine Vorrichtung, welche das sanft schließende Scharnier aufweist. Ein sanft schließendes Scharnier im Sinne der Erfindung ist ein Scharnier, mit dem Türen und bewegliche Teile in der Regel von Vorrichtungen oder Möbeln geöffnet und sanft geschlossen werden können. Derartige Scharniere weisen einen Scharnierkäfig auf, der an einen Teil, üblicherweise den feststehenden Teil der Vorrichtung montiert ist, und einen Scharnierarm, der an den anderen Teil, üblicherweise den beweglichen Teil der Vorrichtung montiert ist. Der Scharnierarm und der Scharnierkäfig des sanft schließenden Scharniers sind drehgelenkig um eine gemeinsame Schwenkachse angeordnet. Üblicherweise weisen derartige sanft schließende Scharniere Dämpfungselemente auf, die kinetische Energie absorbieren, die während des Schließens der Vorrichtungstür erzeugt wird.
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Beim Schließen einer Tür einer Vorrichtung ist das haptische Erlebnis eines der Merkmale, die Verbraucherprodukte hinsichtlich wahrgenommener Qualität und Luxus auszeichnen. Darüber hinaus kann es für einen produkt- und markenbezogenen einzigartigen Wiedererkennungswert sorgen. Vom technischen Standpunkt aus sollte das sanft schließende Scharnier in einfacher, aber dennoch wirkungsvollster Weise umgesetzt werden, um so die Produktionskosten zu reduzieren, eine bequeme und kostengünstige Wartung zu ermöglichen und Umwelteinflüsse zu reduzieren.
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Es wurde festgestellt, dass Bedarf an der Umsetzung eines sanft schließenden Scharniers mit einer Schließcharakteristik, die einen eher stufenweisen oder im Wesentlichen linearen Gradienten aufweist, und mit einem Minimum an Komponenten besteht. Daher ist es das Ziel der vorliegenden Erfindung, solch ein sanft schließendes Scharnier bereitzustellen.
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Das Problem wird durch das sanft schließende Scharnier gemäß Anspruch 1 gelöst. Bevorzugte Ausführungsformen sind in den abhängigen Ansprüchen beschrieben.
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Das sanft schließende Scharnier weist einen Scharnierkäfig, einen Scharnierarm, der drehgelenkig um eine Schwenkachse am Scharnierkäfig angeordnet ist, ein Dämpfungselement und eine Hängestange mit einem ersten Ende und einem zweiten Ende und ein Federelement auf. An ihrem ersten Ende ist die Hängestange an einer bezogen auf die Schwenkachse radial versetzten Position drehgelenkig am Scharnierarm angeordnet und an ihrem zweiten Ende ist die Hängestange über das Dämpfungselement gleitend am Scharnierkäfig aufgenommen, so dass ein Kippen des Scharnierarms einen Reibkontakt zwischen dem Dämpfungselement und der Hängestange verursacht. Das Dämpfungselement weist vorzugsweise ein elastisches Material auf und ist so ausgebildet, dass der Federdruck des Federelements der Intensität des Reibkontaktes zwischen dem Dämpfungselement und der Hängestange mittels elastischer Verformung des Dämpfungselements entspricht.
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So schwenkt beim Kippen des Scharnierarms der Scharnierarm um die Schwenkachse und übt ein Moment auf die exzentrisch montierte Hängestange aus. Die Bewegung der Hängestange verändert die Wirklänge zwischen ihren beiden Aufhängepunkten und verändert den Federdruck entsprechend. Kräfte, die vom Federdruck herrühren, verursachen eine elastische Verformung des Dämpfungselements, das wiederum den Reibkontakt zwischen der Hängestange und dem Dämpfungselement verstärkt oder löst. Mit anderen Worten, das Dämpfungselement fungiert als eine selbstanpassende elastische oder polymere Bremse.
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Dazu kann die Feder in direktem Kontakt mit dem elastischen Element stehen. Es können jedoch auch Zwischenkomponenten zwischen dem Federelement und dem Dämpfungselement vorgesehen sein. Die Lage, Form oder Ausrichtung des Federelements kann vielfältig umgesetzt werden. Im Sinne der Erfindung sollte der Federdruck mit der Verformung des Dämpfungselements in der Nähe des Aufnahmebereichs der Hängestange korreliert werden.
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Dabei kann erreicht werden, dass sich der Reibkontakt stufenweise oder im Wesentlichen linear bezogen auf den Neigungswinkel des Scharniers erhöht. Die ganz einfache Gestaltung des sanft schließenden Scharniers gemäß der Erfindung lässt ein Minimum an Komponenten zu, die leicht zu produzieren und ohne Weiteres erhältlich sind. Die exakte Korrelation zwischen Neigungswinkel und Intensität des Reibkontaktes kann überdies unter Verwendung von verschiedenen Federelementen und verschiedenen Versätzen der Montageposition des ersten Endes der Hängestange eingestellt werden.
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Das elastische Material kann verschiedene Polymer- oder Copolymer-Materialien umfassen, die aus dem Stand der Technik bekannt sind. Für Anwendungen in Hochtemperaturumgebung umfasst es günstigerweise Polymermaterialien wie PTFE, PEEK oder dergleichen. Für noch höhere Temperaturanforderungen kann es Kohlenstoff- oder Glasmaterialien umfassen.
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Vorzugsweise weist das Dämpfungselement eine Öffnung zur Aufnahme der Hängestange auf. Die Nutzung einer Öffnung ermöglicht eine Kombination der Funktionen „Sichern“ und „Bremsen“ der Hängestange in dem Scharnierkäfig. In einer bevorzugten Ausführungsform ähnelt die Form der Öffnung dem Querschnitt der Hängestange. Vorzugsweise hat die Hängestange einen rechteckigen Querschnitt.
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Vorzugsweise weist das sanft schließende Scharnier einen elektrischen Mikroschalter auf, der so ausgebildet ist, dass er die Gasversorgung in Abhängigkeit der Position des Scharnierarms abschaltet oder freigibt. Mit Hilfe eines solchen elektrischen Mikroschalters kann die neue NCC-Anforderung der britischen Norm erfüllt werden, die eine Sicherheitsgasabschaltung beim Schließen des Deckels eines Gaskochers o. ä. fordert.
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Vorzugsweise weist der Scharnierarm einen Nocken auf, der so ausgebildet ist, dass er den elektrischen Mikroschalter betätigt, indem er ein Schalterbauteil, das an dem elektrischen Mikroschalter vorgesehen ist, kontaktiert und/oder in dieses eingreift. Der Nocken kann eine Verlängerung des Scharnierarms sein oder kann eine separate Komponente sein, die an dem Scharnierarm befestigt ist. So kann der elektrische Mikroschalter an dem Scharnierkäfig so ausgerichtet werden, dass der Nocken in das Schalterbauteil des elektrischen Mikroschalters eingreifen kann. Eine solche Installation bietet eine weitgehend ausfallsichere Gasabschaltung allein aufgrund der Position des Deckels.
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Vorzugsweise weist der Scharnierarm einen im Wesentlichen U-förmigen Abschnitt mit einem ersten Schenkel und einem zweiten Schenkel auf, wobei der erste Schenkel mit der Scharnierstange, die die Schwenkachse definiert, in Eingriff steht und der zweite Schenkel einen im Wesentlichen flachen Überstand aufweist, der so ausgebildet ist, dass er an einer Vorrichtungstür montiert werden kann. Der U-förmige Abschnitt ermöglicht die Montage der Hängestange sowie der Montagestange derart, dass der Scharnierarm diese Komponenten während der Betätigung des Scharniers nicht behindert. Ebenso ermöglicht der U-förmige Abschnitt das „reichen um“ einen Rahmenabschnitt, wenn sich das Scharnier in einer geöffneten Stellung befindet. Der flache Überstand liefert hauptsächlich eine Montagefläche zur Montage an eine Tür- oder Rahmenkonstruktion.
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Vorzugsweise lagert der erste Schenkel ferner eine Montagestange zum drehgelenkigen Anordnen der Hängestange an dem Scharnierarm. Aus Sicht des Kraftflusses ist es günstig, die Montagestange an dem ersten Schenkel etwas unter der Position der Schwenkachse zu installieren. Eine solche Anordnung führt bei einer Betätigung des Scharniers zu einer annähernd linearen Veränderung des Federdrucks.
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Vorzugsweise ist das sanft schließende Scharnier so ausgebildet, dass bei einem Schwenkwinkel, welcher den Öffnungswinkel des sanft schließenden Scharniers darstellt, von vorzugsweise 40° bis 45° das sanft schließende Scharnier in der geschwenkten Position bleibt. Die Schließcharakteristik des sanft schließenden Scharniers gemäß der Erfindung kann unter Berücksichtigung einer Vielzahl von Parametern, wie beispielsweise Federsteifigkeit, Versatzabstand zwischen Schwenkachse und Montagestange, Elastizität des Dämpfungselements, Abstand der Schwenkachse zum Dämpfungselement und Querschnitt der Hängestange, eingestellt werden. Die beanspruchte Schließcharakteristik kann durch viele verschiedene Ausgestaltungen dieser Parameter erreicht werden und bewirkt, dass das Scharnier absichtlich offen gelassen werden kann, um beispielsweise ein Entlüften der Vorrichtung zu ermöglichen.
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Vorzugsweise ist das sanft schließende Scharnier so ausgebildet, dass bei einem Schwenkwinkel von weniger als etwa 40° das sanft schließende Scharnier automatisch schließt. Dazu kann das Scharnier günstigerweise aus einer offenen Stellung durch einfaches Schließen des Scharniers auf einen Winkel kleiner als 40° geschlossen werden. Das Schließen wird von dem sanft schließenden Scharnier beendet, ohne dass ein weiteres Eingreifen des Nutzers erforderlich ist.
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Vorzugsweise hat der Scharnierkäfig eine Breite von etwa 38 mm in einer Richtung parallel zur Schwenkachse. Mit einer Breite von etwa 38 mm ist es möglich, das sanft schließende Scharnier günstigerweise in die überwiegende Mehrheit der vorhandenen Vorrichtungen zu installieren. Da keine weiteren Installationen erforderlich sind, kann das Scharnier gemäß der Erfindung auch als ein Ersatzscharnier für viele der vorhandenen Vorrichtungen bereitgestellt werden.
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Vorzugsweise weist der Scharnierkäfig wenigstens eine Käfigbefestigungslasche auf, wobei der Scharnierarm wenigstens eine Befestigungsöffnung aufweist, wobei gegebenenfalls der Scharnierkäfig zwei Befestigungslaschen aufweist, die in einem Abstand von etwa 54 mm voneinander beabstandet sind.
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Vorzugsweise steht der Scharnierarm mehr als 42 mm von der Schwenkachse vor. Da die vorstehenden Teile als Hebel für den Scharnierarm dienen, ist ein ausreichender Abstand zur Schwenkachse bevorzugt, damit Kräfte, die auf die befestigte Tür oder den Rahmen wirken, unter einem kritischen Wert gehalten werden. So kann eine Beschädigung der befestigten Tür oder des Rahmens durch den Scharnierarm vermieden werden.
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Das Ziel der Erfindung wird ferner durch die Bereitstellung einer Vorrichtung erreicht, welche das sanft schließende Scharnier gemäß der Erfindung aufweist.
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Die Erfindung wird nunmehr unter Bezugnahme auf die Figuren, die eine bevorzugte Ausführungsform zeigen, ausführlich beschrieben. In den Figuren ist schematisch:
- 1 eine Explosionsdarstellung des sanft schließenden Scharniers;
- 2 eine perspektivische Ansicht des zusammengebauten sanft schließenden Scharniers in einer offenen Stellung; und
- 3 eine perspektivische Ansicht des zusammengebauten sanft schließenden Scharniers in einer geschlossenen Stellung
gezeigt.
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In 1 ist ein sanft schließendes Scharnier 10 für eine Vorrichtung, beispielsweise zur klappbaren Montage eines Deckels, einer Kochplatte oder einer Herdplatte (nicht gezeigt), gezeigt. Das sanft schließende Scharnier 10 weist einen Scharnierkäfig 12 und einen Scharnierarm 14 auf, der drehgelenkig um eine Schwenkachse A an dem Scharnierkäfig 12 angeordnet ist. Das Dämpfungselement 16 weist einen kegelförmigen Teil am unteren Ende und einen scheibenförmigen Teil am oberen Ende auf und ist in dem Scharnierkäfig 12 beweglich aufgenommen, so dass es seine Ausrichtung während des Kippens des Scharniers 10 verändern kann. An ihrem ersten Ende 17 ist die Hängestange 18 im zusammengebauten Zustand des Scharniers an einer bezogen auf die Schwenkachse A radial versetzten Position drehgelenkig am Scharnierarm angeordnet. Dazu ist die Hängestange an einer Montagestange 20 montiert, die im Scharnierarm 12 installiert ist. An ihrem zweiten Ende 19 ist die Hängestange 18 gleitend von dem Dämpfungselement 16 aufgenommen. Zwischen dem ersten Ende 17 und dem zweiten Ende 19 der Hängestange 18 ist ein Federelement 22 in Form einer Wickelfeder derart vorgesehen, dass es im zusammengebauten Zustand des Scharniers 10 mit dem Dämpfungselement 16 und einem Anschlag 24 der Hängestange 18 in Kontakt steht. Die Hängestange 18 ist gleitend in dem Scharnierkäfig 12 befestigt, wenn sie in der Öffnung 26 des Dämpfungselements 16 aufgenommen ist. Nun verändert sich bei der Betätigung des Scharniers der effektive Abstand zwischen der Öffnung 26 und dem Anschlag 24. Folglich verändert sich die für das Federelement 22 verfügbare Länge, was zu einer Formänderung der Öffnung 26 und daher der Intensität des Reibkontaktes zwischen der Öffnung 26 des Dämpfungselements 16 und der Hängestange 18 führt.
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Der in 1 gezeigte Scharnierarm 14 weist einen U-förmigen Abschnitt mit einem ersten Schenkel 14A und einem zweiten Schenkel 14B sowie einen fest installierten Nocken 29 und eine Montageöffnung 34 auf. An dem ersten Schenkel sind die Schwenkstange 30 und die Montagestange 20 befestigt. Der Nocken 29 ist so ausgebildet, dass er mit einem Schalterbauteil 28A des elektrischen Mikroschalters 28 in Eingriff steht, wenn sich der Scharnierarm 14 in einer geschlossen Stellung befindet. Dabei kann eine Betätigung des elektrischen Mikroschalters 28 einzig durch die Betätigung des Scharniers erreicht werden, wodurch ein vergleichsweise ausfallsicherer Notschalter oder Abschaltschalter wie ein Gasabschaltschalter oder dergleichen bereitgestellt werden kann. An dem Scharnierkäfig 12 sind Montagelaschen 32 vorgesehen.
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2 offenbart eine offene Stellung des sanft schließenden Scharniers 10 im zusammengebauten Zustand. Alle gezeigten Komponenten sind oben im Kontext von 1 erläutert. Wie in 2 zu sehen ist, lagert der U-förmige Abschnitt des Scharnierarms die Scharnierstange 30 an einem ersten Schenkel 14A, wohingegen sich das Federelement 22 im ausgedehnten Zustand befindet und eine geringe Kraft auf das Dämpfungselement 16 (nicht gezeigt) ausübt. In diesem Zustand ist die Hängestange 18 lose in der Öffnung 26 des Dämpfungselements 16 befestigt, was einen leichtgängigen Lauf des Scharniers ermöglicht. Mit anderen Worten, es gibt nur einen geringen oder keinen Reibkontakt zwischen der Öffnung 26 des Dämpfungselements 16 und der Hängestange 18. Ebenso ist gezeigt, dass der Nocken 29 in den elektrischen Mikroschalter 28 eingreift, indem er ein Schalterbauteil 28A (nicht gezeigt) betätigt.
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3 offenbart dasselbe sanft schließende Scharnier 10 wie in 2 gezeigt, nur in der geschlossenen Stellung. Die Wickelfeder, die das Federelement 22 darstellt, ist nunmehr zusammengedrückt und übt eine stärkere Kraft auf das Dämpfungselement 16 (nicht gezeigt) aus, was wiederum einen stärkeren Reibkontakt zwischen dem Dämpfungselement 16, genauer gesagt der Öffnung 26 des Dämpfungselements 16, und der Hängestange 18, die gleitend in der Öffnung 26 befestigt ist, bewirkt. In der Folge wird in dieser Stellung jegliche Bewegung der Hängestange 18 aufgrund des stärkeren Reibkontaktes gebremst. Ferner ist gezeigt, dass im geschlossenen Zustand des sanft schließenden Scharniers 10 der Nocken 29 das Schalterbauteil 28A des elektrischen Mikroschalters 28 freigibt.
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Bezugszeichenliste
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- A
- Schwenkachse
- α
- Schwenkwinkel (Öffnungswinkel des Scharniers)
- 10
- sanft schließendes Scharnier
- 12
- Scharnierkäfig
- 14
- Scharnierarm
- 14A
- erster Schenkel
- 14B
- zweiter Schenkel
- 14C
- flacher Überstand
- 16
- Dämpfungselement
- 17
- erstes Ende
- 18
- Hängestange
- 19
- zweites Ende
- 20
- Montagestange
- 22
- Federelement
- 24
- Anschlag
- 26
- Öffnung
- 28
- elektrischer Mikroschalter
- 28A
- Schalterbauteil
- 29
- Nocken
- 30
- Scharnierstange
- 32
- Befestigungslasche
- 34
- Befestigungsöffnung
