DE10210507A1

DE10210507A1 - Scharniergelenk

Info

Publication number: DE10210507A1
Application number: DE2002110507
Authority: DE
Inventors: Ralf Pohl; Ralf Mohrhagen; Roger Polley
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2002-03-11
Filing date: 2002-03-11
Publication date: 2003-10-02
Anticipated expiration: 2022-03-12
Also published as: DE10210507B4

Abstract

Scharniergelenk (1), das ein erstes Scharnierteil (2) und ein zweites Scharnierteil (3) aufweist, die relativ zueinander schwenkbar angeordnet sind, wobei jedes Scharnierteil (2, 3) eine flächig ausgebildete Platine (4, 5) aufweist, an der mindestens ein Gelenkteil (6, 7) angeordnet ist, und wobei die Platine (4, 5) und das mindestens eine Gelenkteil (6, 7) durch eine stoffschlüssige Verbindung (8) miteinander verbunden sind.

Description

Die Erfindung betrifft ein Scharniergelenk, das ein erstes Scharnierteil und ein zweites Scharnierteil aufweist, die relativ zueinander schwenkbar angeordnet sind, wobei jedes Scharnierteil eine flächig ausgebildete Platine aufweist, an der mindestens ein Gelenkteil angeordnet ist.
Scharniergelenke dieser Art sind bekannt. Bei der Herstellung insbesondere zweiteiliger Türbänder, die als Scharniergelenke ausgebildet sind, kommen flächig ausgebildete Metallplatinen zum Einsatz. Diese Platinen werden so zugeschnitten, dass sich in ihrem Seitenbereich entsprechend der Anzahl der gewünschten Gelenkteile (Rollen) sich flächig erstreckende Lappen bilden. Diese Lappen werden durch einen Umformvorgang gerollt (Rolllappen), so dass die dabei entstehende Öse als Gelenkpunkt genutzt werden kann, wobei mittels der gerollten Lappen zwei Scharnierteile (Bandhälften) verbunden werden können. So entstehen insbesondere Einroller-, Zweiroller- bzw. Dreirollerplatinen.
Die auf diese Art und Weise hergestellten Rollen weisen kein geschlossenes Profil auf. Die umgeformten Lappen werden vielmehr soweit zu einer Rolle geformt, bis die Lappenaußenkante an die Platine stößt. Durch das nicht geschlossene Profil, also durch den vorhandenen Spalt zwischen Rolle und Platine, ergibt sich eine Verringerung sowohl der statischen als auch der dynamischen Belastbarkeit des Scharniergelenks. Da die genaue Fertigung eines gleichbleibenden Rollendurchmessers schwierig ist, ergibt sich leicht bei ungleichmäßigem Innendurchmesser der Rolle ein schlechter Sitz der in die Rollen eingesetzten Gleitlager. Nachteilhaft ist ferner, dass beim Einsenken des in der Regel benötigten Axiallagersitzes ein hoher Werkzeugverschleiß entsteht; hoher Verschleiß ist auch beim Fräsen der Rollen an deren Innen- und Außenseiten festzustellen, was insbesondere im Falle der Verwendung rostfreien Stahls zu beobachten ist. Durch den Zuschnitt der Platine mit seitlich vorstehenden Rolllappen entsteht weiterhin in nachteilhafter Weise ein hoher Schrottanteil bei der Platinenfertigung.
Insgesamt ergibt sich bei der Fertigung vorbekannter Scharniergelenke eine Vielzahl von Arbeitsgängen, die die Herstellung des Scharniergelenks teuer gestaltet. Weiterhin sind Winkelfehler und Achsversätze zu beobachten, so dass die Gängigkeit des Scharniergelenks nachteilhaft beeinflusst wird. Weiterhin sind hohe Einstell- und Rüstzeiten der Fertigungsanlagen festzustellen, was die Produktion der Gelenke verteuert.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Scharniergelenk der eingangs genannten Gattung derart weiterzubilden, dass die genannten Nachteile vermieden werden können. Die Fertigung des Scharniergelenks soll also wirtschaftlich möglich sein und präzise erfolgen, wobei auch eine Reduzierung des Schrottanteils bei der Platinenfertigung und eine Vereinfachung des Aufbaus des Scharniergelenks angestrebt wird. Weiterhin soll die Funktionsfähigkeit des Scharniergelenks dadurch verbessert werden, dass es in einfacher Weise möglich ist, Winkelfehler und Achsversätze zwischen Platinen und Gelenkteilen zu verhindern.
Die Lösung dieser Aufgabe durch die Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass die Platine und das mindestens eine Gelenkteil durch eine stoffschlüssige Verbindung miteinander verbunden sind.
Bevorzugt ist hier an eine Verschweißung gedacht, wobei sich besonders die Laserverschweißung und die Plasmaverschweißung bewährt haben.
Mit Vorteil bestehen die Gelenkteile aus einem Massivteil, das eine hohlzylindrische Form aufweist. Alternativ dazu ist es auch möglich, dass das Gelenkteil aus einem langgestreckten Massivteil hergestellt wird, das eine vieleckige oder prismatische Außenkontur und eine zylindrische Bohrung aufweist. Dabei kann das Ausgangsmaterial auch ein entsprechendes Vollprofil sein, das dann mit einer entsprechenden zylindrischen Bohrung versehen wird.
Besonders bevorzugt ist das Massivteil zur Bildung eines Gelenkteils ein Abschnitt eines Rohres, insbesondere eines nahtlosen Rohres. Dieses Rohr kann nahtlos gezogen, stranggepresst, rundgeknetet oder gestaucht sein. Darüber hinaus sind auch andere Fertigungsverfahren für die Produktion des Rohres denkbar.
Die stoffschlüssige Verbindung zwischen Platine und Gelenkteil weist bevorzugt kein zugegebenes Schweißmittel auf. Dies ist insbesondere bei der Laserverschweißung und bei der Plasmaverschweißung entbehrlich.
Platinen und/oder Gelenkteile können aus verzinktem Stahlblech bestehen. Dabei ergibt sich der besondere Vorteil, dass sich die Zinkschicht beim Verschweißen auf die Schweißnaht legt, so dass ein nochmaliges Verzinken der Schweißnaht nicht notwendig ist. Alternativ können die Platinen und/oder Gelenkteile auch aus Aluminium oder insbesondere schweißbaren Nichteisenmetallen bestehen.
Alternativ können Platinen und/oder Gelenkteile auch aus Aluminium bestehen.
Die Platinen, die beim erfindungsgemäßen Scharniergelenk zum Einsatz kommen, können als ebenes flächiges Gebilde ausgeformt sein. Alternativ ist es aber auch möglich, dass die Platine mit Abkantungen, Nuten, Einkerbungen, Stegen, Zahnsegmenten und dergleichen versehen oder als Winkelprofil, T-Profil, Kreissegmentprofil und dergleichen ausgebildet ist.
Durch die stoffschlüssige Verbindung zwischen Platine und Gelenkteil wird es in besonders einfacher Weise möglich, eine präzise relative Positionierung beider Bauteile zueinander bei der Fertigung zu bewerkstelligen. Dabei kann bevorzugt vorgesehen werden, dass die Achse der Bohrung des Gelenkteils in der Mittenebene der Platine liegt. Genauso ist es aber auch möglich vorzusehen, dass die Achse der Bohrung des Gelenkteils parallel zur Mittenebene der Platine und mit einem Abstand zu dieser angeordnet ist. Somit kann das Scharniergelenk jedem konkreten Anwendungsfall optimal angepasst werden.
Wie auch schon bei bekannten Scharniergelenken, kann schließlich vorgesehen werden, dass mindestens ein Gelenkteil mit einer Axiallagerstelle versehen ist.
Mit der vorgeschlagenen Ausgestaltung lassen sich vielfältige Vorteile erreichen, verglichen mit vorbekannten Scharniergelenken:
Durch das stoffschlüssige Anbringen der Gelenkteile an der Platine lässt sich eine optimale Ausrichtung beider Bauteile zueinander vornehmen, so dass Winkelfehler und Achsversätze weitgehend ausgeschlossen sind. Durch das geschlossene Rollenprofil können weiterhin höhere statische und dynamische Belastungen bei gleicher Materialstärke aufgenommen werden. Dadurch ist eine Reduzierung des Rollendurchmessers (Durchmesser des Gelenkteils) möglich, was zu einer weiterer Kostenreduzierung führt. Es können auch kostengünstige, selbstschmierende, wartungsfreie und dünnwandige Gleitlager für die Radial-/Axiallagerung eingesetzt werden (Kombilager).
Beim Verschweißen mehrerer Rollen mit einer Platine kommt der Vorteil der präzisen Positionierung der Gelenkteile an der Platine zur Wirkung, da hierbei praktisch keine Achsversätze bzw. Winkelfehler hingenommen werden müssen.
Durch die stoffschlüssige Verbindung mittels Schweißen ist eine nachträgliche Bearbeitung der Schweißnaht überflüssig. Wie schon erwähnt, kann insbesondere bei der Verwendung verzinkter Stahlbleche darauf verzichtet werden, die Schweißnaht nochmals zu verzinken, d. h. zu überarbeiten, da sich die aufgedampfte Zinkschicht beim Schweißen auf die Schweißnaht legt.
Bei der Fertigung des Scharniergelenks entstehen weiterhin erhebliche Materialersparnisse durch den Wegfall von üblicherweise eingesetzten Messingbüchsen bei Zweiroller-Scharniergelenken sowie der Messinggleitlagerbüchse für die Radiallagerung bei Einroller-Scharniergelenken. Ein weiterer Einspareffekt ergibt sich dadurch, dass der Schrottanteil bei der Fertigung der Platinen deutlich geringer ist. Während er üblicherweise ca. 30% beträgt, kann er im erfindungsgemäßen Falle bis auf ca. 5% reduziert werden.
Im Falle dessen, dass die Bänder paarweise eingebaut werden, ist es nicht notwendig, im oberen angebrachten Band Axiallager einzusetzen.
Damit entfallen auch die Einsenkungen, die hierfür üblicherweise vorgesehen werden müssen. Nur das unten angebrachte Band enthält zwei Axiallager sowie zwei Radiallager, damit ein Anschlag links bzw. rechts möglich ist.
Vorteile ergeben sich auch daraus, dass die Schmiermittel, die für eine Fertigung der Rollen gemäß dem Stand der Technik zwingend nötig sind, sowie eine anschließende Entfettung in einer Reinigungsanlage entfallen, was sich auch bei den Recyclingkosten für das Reinigungsmedium vorteilhaft bemerkbar macht.
Durch die verbesserte Qualität des Produkts in Maß- und Formgenauigkeit ergibt sich auch ein attraktiveres Aussehen des Scharniergelenks. Insgesamt ergibt sich damit die Möglichkeit, die gattungsgemäßen Scharniergelenke in wesentlich kostengünstigerer Weise herzustellen und mit höherer Präzision zu versehen, so dass auch die Qualität des Produkts erhöht ist.
In der Zeichnung sind Ausführungsbeispiele der Erfindung dargestellt. Es zeigen:
Fig. 1a und 1b zwei zugehörige Bandhälften (Scharnierteile) eines Scharniergelenks in der Seitenansicht,
Fig. 2a und 2b die zu Fig. 1a und 1b zugehörigen Draufsichten,
Fig. 3 eine zu Fig. 1a alternative Ausgestaltung eines Scharnierteils,
Fig. 4 die zu Fig. 3 zugehörige Draufsicht,
Fig. 5a und 5b eine zu Fig. 1a und 1b alternative Ausgestaltung eines Scharniergelenks,
Fig. 6a und 6b die zu Fig. 5a und 5b zugehörigen Draufsichten,
Fig. 7 eine Platine in der Draufsicht,
Fig. 8 eine zu Fig. 7 alternative Ausführungsform und
Fig. 9a, 9b, 9c und 9d ein Gelenkteil samt Platine in der Draufsicht, wobei die Platine relativ zum Gelenkteil mit unterschiedlichen Versätzen angeordnet ist.
In Fig. 1a und Fig. 1b ist ein Scharniergelenk 1 zu sehen, das aus zwei zusammenwirkenden Scharnierteilen 2 und 3, nämlich aus einem ersten Scharnierteil (erste Bandhälfte) 2 und einem zweiten Scharnierteil (zweite Bandhälfte) 3; besteht. Jedes Scharnierteil 2, 3 besteht aus einer ebenen flächigen Platine 4 bzw. S. an der Gelenkteile 6 und 7 angebracht sind. Die Anordnungen der Gelenkteile 6, 7 an den Platinen 4, 5 erfolgt durch eine Verschweißung 8, also durch eine stoffschlüssige Verbindung. Die Gelenkteile 6, 7 sind als Rohrabschnitte ausgebildet und weisen eine Bohrung 9 auf.
Beide Scharnierteile 2, 3 sind in voneinander entfernt angeordneten Positionen skizziert. Beim fertig montierten Scharniergelenk 1 grenzen beide Scharnierteile 2, 3 aneinander, wobei sich eine gelenkige Lagerung der beiden Teile 2, 3 relativ zueinander dadurch ergibt, dass eine nicht dargestellte Achse in die Bohrungen 9 der Gelenkteile 6 und 7 eingeschoben wird.
Die radiale Lagerung erfolgt in bekannter Weise dadurch, dass zwischen der - nicht dargestellten - Welle und den Bohrungen 9 Lagerteile eingesetzt werden, die sowohl die radiale als auch die axiale Lagerung beider Teile 2, 3 zueinander vornehmen. Ein Axiallager 11 ist in Fig. 1a skizziert.
Die zugehörigen Draufsichten auf beide Scharnierteile 2 und 3 sind in den Fig. 2a und 2b dargestellt.
In Fig. 3 ist eine zu Fig. 1a alternative Darstellung skizziert, bei der kein Axiallager im Gelenkteil 6 angeordnet ist. Ansonsten entspricht das Scharnierteil 2 demjenigen gemäß Fig. 1a. Fig. 4 zeigt die zu Fig. 3 zugehörige Draufsicht.
Wie den Fig. 5a, Sb sowie 6a und 6b entnommen werden kann, kann das erfindungsgegenständliche Scharniergelenk 1 auch bei der Verwendung von mehr als einem bzw. zwei Gelenkteilen 6, 7 ins Auge gefasst werden. Wie den Fig. 5a und Sb zu entnehmen ist, sind hier am ersten Scharnierteil 2 drei Gelenkteile 6 angeschweißt (stoffschlüssige Verbindung 8), während das zweite Scharnierteil 3 zwei Gelenkteile 7 aufweist. Zu entnehmen ist Fig. 5b auch, dass das zweite Scharnierteil 3 mit zwei Axiallagern 11 in den Gelenkteilen 7 ausgestattet ist.
Wie Fig. 7 bzw. Fig. 8 zeigt, kann die Platine 4, 5 entweder mit Abkantungen 10 versehen sein (s. Fig. 7) oder sich eben erstrecken (s. Fig. 8).
In besonders einfacher Weise ist es möglich, beim erfindungsgemäß vorgeschlagenen Scharniergelenk 1 die relative Position der Platine 4, 5 auf der einen Seite und der Gelenkteile 6, 7 auf der anderen Seite festzulegen und präzise herzustellen. Hierzu ist in Fig. 9a zunächst zu sehen, dass die Achse der Bohrung 9 in der Mittenebene der Platine 4, 5 liegt, d. h. die Achse fluchtet mit der Platinenebene. In den Fig. 9b, 9c und 9d ist zu sehen, dass die Achse der Bohrung 9 und die Mittenebene der Platine 4, 5 auch parallel zueinander in einem (frei festlegbaren) Abstand a zueinander angeordnet sein können. Auf diese Art und Weise ist es möglich, einen beliebigen Versatz zwischen der Platine 4, 5 und den Gelenkteilen 6, 7 zu realisieren.
Die Fertigung einer Platine 4, 5 kann mit Hilfe eines Stanznipplers erfolgen, wobei auch ein Laserschweißkopf in die Nippleranlage integriert sein kann (sog. Kombianlage). Zur Herstellung einer Platine wird diese zunächst gelocht und die Bohrungen angesenkt, woraufhin die Außenkontur der Platine mit einem Laser geschnitten werden kann. Die Platine kommt riefenfrei von der Anlage und ist damit sofort ohne weitere Nacharbeiten weiterverarbeitbar. Es ist auch möglich, kratzerfrei vorgeschliffenes, sandgestrahltes, verzinktes oder gebürstetes Material - auch Aluminium bzw. Nichteisenmetalle - zu verarbeiten.
Auf einer Schweißanlage (bevorzugt auf einer Laserschweißanlage oder Plasmaschweißanlage) werden dann Platine 4, 5 und Profilrolle (Gelenkteil 6, 7) ohne Zusatz von Schweißmitteln stoffschlüssig miteinander verbunden.
Auch die Herstellung von Scharniergelenken aus Aluminium ist möglich, wobei bevorzugt Aluminiumdruckguss zum Einsatz kommt.
Weiter können Platine und Profilrolle aus unterschiedlichen Stahlsorten bestehen (beispielsweise die Platine aus ST 37-2 und die Profilrolle aus 1.4301 Edelstahl). Selbst Stähle mit mehr als 0,25% Kohlenstoffgehalt sind mit prozessintegrierter Kurzzeitwärmebehandlung (z. B. induktiv unterstütztes Laserschweißen) verarbeitbar.
Die an der Profilrolle ausgebildete Nase kann eine unterschiedliche Breite, z. B. 2, 3, 4 mm usw., aufweisen, wodurch sich eine variable Platinenstärke ergibt (vgl. Fig. 9a bis 9d).
Während in den Figuren hohlzylindrisch ausgebildete Gelenkteile 6, 7 gezeigt sind, kann genauso auch eine Rolle (Gelenkteil) zum Einsatz kommen, deren Außenkontur viereckig, sechseckig, achteckig oder in beliebiger anderer Weise ausgeführt ist.
Die in die Gelenkteile 6, 7 eingesetzten Gleitlager ermöglichen eine Gleitgeschwindigkeit von maximal 2,5 m/s. Eine statische Belastung von maximal 250 N/mm² bzw. eine dynamische Belastung von maximal 140 N/mm² ist möglich.

Claims

1. Scharniergelenk (1), das ein erstes Scharnierteil (2) und ein zweites Scharnierteil (3) aufweist, die relativ zueinander schwenkbar angeordnet sind, wobei jedes Scharnierteil (2, 3) eine flächig ausgebildete Platine (4, 5) aufweist, an der mindestens ein Gelenkteil (6, 7) angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Platine (4, 5) und das mindestens eine Gelenkteil (6, 7) durch eine stoffschlüssige Verbindung (8) miteinander verbunden; sind.

2. Scharniergelenk nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die stoffschlüssige Verbindung (8) eine Verschweißung ist.

3. Scharniergelenk nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Verschweißung (8) eine Laserverschweißung ist.

4. Scharniergelenk nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Verschweißung (8) eine Plasmaverschweißung ist.

5. Scharniergelenk nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eines der Gelenkteile (6, 7) aus einem Massivteil besteht, das eine hohlzylindrische Form aufweist.

6. Scharniergelenk nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eines der Gelenkteile (6, 7) aus einem langgestreckten Massivteil besteht, das eine vieleckige oder prismatische Außenkontur und eine zylindrische Bohrung (9) aufweist.

7. Scharniergelenk nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Massivteil ein Abschnitt eines Rohres ist.

8. Scharniergelenk nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Rohr keine Naht aufweist.

9. Scharniergelenk nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Rohr nahtlos gezogen ist.

10. Scharniergelenk nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Rohr stranggepresst ist.

11. Scharniergelenk nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Rohr rundgeknetet ist.

12. Scharniergelenk nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Rohr gestaucht ist.

13. Scharniergelenk nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass die stoffschlüssige Verbindung (8) kein zugegebenes Schweißmittel aufweist.

14. Scharniergelenk nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Platinen (4, 5) und/oder die Gelenkteile (6, 7) aus verzinktem Stahlblech bestehen.

15. Scharniergelenk nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Platinen (4, 5) und/oder die Gelenkteile (6, 7) aus Aluminium oder insbesondere schweißbaren Nichteisenmetallen bestehen.

16. Scharniergelenk nach einem der Ansprüche 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eine Platine (4, 5) als ebenes flächiges Gebilde ausgeformt ist.

17. Scharniergelenk nach einem der Ansprüche 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eine Platine (4, 5) mindestens eine Abkantung (10) aufweist.

18. Scharniergelenk nach einem der Ansprüche 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eine Platine (4, 5) als Winkelprofil, T-Profil oder Kreissegmentprofil ausgebildet ist.

19. Scharniergelenk nach einem der Ansprüche 1 bis 18, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eine Platine (4, 5) mit Nuten, Einkerbungen, Stegen oder Zahnsegmenten versehen ist.

20. Scharniergelenk nach einem der Ansprüche 1 bis 19, dadurch gekennzeichnet, dass die Achse der Bohrung (9) mindestens eines Gelenkteils (6, 7) in der Mittenebene der Platine (4, 5) liegt.

21. Scharniergelenk nach einem der Ansprüche 1 bis 19, dadurch gekennzeichnet, dass die Achse der Bohrung (9) mindestens eines Gelenkteils (6, 7) parallel zur Mittenebene der Platine (4, 5) und mit einem Abstand (a) zu dieser angeordnet ist.

22. Scharniergelenk nach einem der Ansprüche 1 bis 21, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein Gelenkteil (6, 7) mit einer Axiallagerstelle (11) versehen ist.