DE1805267A1

DE1805267A1 - Abgefedertes Scharnier aus Kunststoff

Info

Publication number: DE1805267A1
Application number: DE19681805267
Authority: DE
Inventors: Krawagna Alois Albin
Original assignee: Westhem Corp Ltd
Current assignee: Westhem Corp Ltd
Priority date: 1967-11-03
Filing date: 1968-10-25
Publication date: 1969-12-11
Also published as: CH479798A; FR1590252A; AT280092B; NL160064C; NL6814132A; BE723025A; GB1230215A; US3594852A; DE1805267B2; DE1805267C3; NL160064B

Description

Westhem Corporation i-iraited in Toronto, üntario/Kanada

Abgefedertes Scharnier aus . unststoff

Die Erfindung uezieht sijh auf ein abgefedertes Scharnier aus Kunststoff, das durch seine Abfederung entweder in die Sciiließs teilung oder in die öff'nungs st ellung oder nacn Überschreiten einer Mittelstellung sowohl in die uffnungsstellung, als auch in die Schließstellung gedrängt wird.

Bekannt sind Scnarniere aus Kunststoff, die mit einer zwisciien den Scharnierarmen Defindlichen, die Scharnierachse bildenden Crelenkrille mit dünnem 3iegesteg versehen sind. Fernsr ist ein abgefedertes, einteiliges scharnierartiges Gelenk aus Kunststoff bekannt,'das mindestens zwei sich parallel nebeneinander und rechtwinkelig zur Grelenkachse erstreckende, durch einen Schlitz getrennte Gelenkstreifen aufweist, deren die Gelenkachse bildende Gelenkstreifen gegeneinander versetzt sind, wobei der eine Gelenkstreifen aus einen federnd biegsamen Abschnitt und einem als Zugorgan wirkenden ADSchnitt bestent und dem Gelenk durch die versetzte Lage der Gelenkrillen eine federnde Klappwirkung verleiht,

909850/0626

0AD OHlUiNAL

. Der Erfindung liegt die AufgaDe zugrunde, ein abgefedertes Kunststoffscharnier zu schaffen, das seine federung nicht durch die Verwendung von zwei mit versetzten GeXenkaehson ne-Deneinander liegenden Gelenkstreifen ernult, sondern sie aus der elastischen Biegung eines Federarms auleitet, cer zusammen mit einem mit ihm durch einen Eiügest'_g verbundenen Sugarm den Gelenkstreifen bildet. Ein solches Federscnarnier hat den /orzug, daß es weder einen zweiten Gelenkstreifen, noch versetzt liegende und besonders .dünne Gelenkrillen benötigt, die bei üDermäßiger Dauerüeansprucnung in ihrer Haltbarkeit beeinträchtigt sein können.

Jiese Aufgabe wird uei einera augefederten Kunststoffscnarnier, das mit einem in einem Rahmen angeordneten Gelenkstreifen aus Kunststoff versehen ist, der quer zur Gelenkacnse aus einera durch den Rahmenwerkstoff geaildeten, federnd oiegsamen Federarra und einem mit dem Federarm durcn einen ^iegesteg veroundenen Zugarm bestent, erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der den Gelenkstreifen einfassende Rahmen aus einem starren U-Hahmen besteht, der an seinem dem iederarm des Gelenkstreifens abgekenrten £.nde offen ist, der Federarm in seiner spannungsfreien Lage zur ^bene des starren ^TJ-ii_hmer.s gensigt liegt und der miü dem Federarm durch den Jiegest^-g verbundene Zugarra mit die freien Enaen der Rahmenscnenkel lösoar hintergreifender- Ansalzen versehen ist.

Bei dieser Ausführung des Scharniers kann oeispielsv/eise der den GelenKStreifen einfassende, U-förmige Bahmen an einem ortsfesten 2eil angebracht, der Zugarrn des Gelenkstreifens mit

909Ö50/0626

QAD ORIGINAL

■8* 3

einem beweglichen Jeil verbunden werden, der nacii eier Bewegung aus einer der Grundstellung ues Federarms entsprechenden Ausgangslage selbsttätig wieder in diese Ausgangslage zurückkenrt oder in eine abgeänderte Stellung schnappt. In beiden Füllen ist die Einhaltung der richtigen Ausgangsstellung dadurch gesichert, da(3 sich der Zugarra d-s Gelerikstreifens in der Ausgangsstellung an den ihn hir.t^rgrolfT.^en Rahmenschenkeln abstützt.

In v.'ti Derer Ausgestaltung der .^rfinaung kann das gekenn- ^oicnneue Scharnier auuh z\xr ü.'iiouguxi^ ^iner üe^renztjn a ojeci'tc:: Ji't-üijev.'cgun^ nach -jiner ^iCHtUn₆. oder nacn ^e(_en-

i^xi: .iich&un_ben vei'wenuet werden, dz- sicn ^.o. :-,uia Antrieb von Ji-ehsjhalcern verwenden laße, hierfür ist vor_öese/ien, daü tier den Golenkstreii'en einfasscnae U-i„hucn im Bereich der Lungsmitt^ seiner Ralimensciienkel mit auswerte ragenden ijagerzapfen versehen und mit diesen Lagerzapfen an mittleren Lageröffnungen von dun Hai imen beidseitig einfassenden starren Scheinen drehbar gelagert ist, und diese ocheiben randnalie tasten oder Löcher aufweisen, in die der Zugarm des Gelenkstreifens mit seinen auswärts ragenden Endzapfen eingreift.

Weitere Merkmale des abgefederten Scnarniers nach der Erfindung ergeoen sich aus der nachstehenden Beschreibung und bilden den Gegenstand der weiteren Unteransprüche.

9Q9850/0626

BAD ORIGINAL

Die Zeichnung zeigt Beispiele für die Ausführung des federn, den KunststoffScharniers nach der Erfindung, und zwar zeigen

Fig. 1 eine schaubildliche Ansicht eines solchen Scharniers,

Fig. 2-5 Längsschnitte durch das Scharnier nach der

Linie A-A in Fig. 1 in unterschiedlichen Stellungen des federnden Gelenkteils und

Fig, 6-9 gleichartige Längsschnitte in unterschiedlichen Stellungen durch eine abgeänderte Ausführung des ocharniers.

Das Scharnier nach Fig. 1 besteht aus zwei Teilen 10 und Der Teil 10 ist durch eine Platte 12 gebildet, die zwei Schenkel 14 und einen Schaft 16 aufweist. Die Platte 12 weist eine Drehachse 18 auf, die durch an der Außenseite' der Schenkel 14 angeordnete, in gleicher Flucht liegende Lagerzapfen 20 gebildet ist. Zwischen den Schenkeln 14 befindet sich der.Federarm 22 eines Gelenkstreifens., der mit der Platte 12 im Bereich einer Grundlinie 23 einteilig zusammenhängt und so ausgebildet ist, daß er bezüglich der Platte 12 eine spannungsfreie Lage einzunehmen bestrebt ist. Diese spannungsfreie Lage ist in Fig. 2 mit gestrichelten Linien angedeutet. In dieser Lage schließt der dem Schaft 16 zugekehrte hintere Federarm 22 des Gelenkstreifens mit einer durch die Drehachse 18 und die Grundlinie 23 gelegten Ebene einen spitzen Winkel ein. An den Federarm 22 des Gelenkstreifens schließt sich ein vorderer Zugarm an, der mit dem Federarm durch einen Biegesteg 26 verbunden ist. Der Biegesteg 26 liegt in Abstand von der Grundlinie 23

909850/0628

8AO ORIGINAL

und bildet eine Schärnierachse zwischen aera Federarm 22 und dem ^ugarra 25·

Der Zugarm 25 weist an seinem freien iäidc eine Jrehachse 2'8 auf, die durch axiul ausgerichtete, auswärts ragende Endzapfen 30 dös Zugarms geüildet ist.

Der Teil 11 des Scnarniers besteht gemäß Flg. 1 aus einer starren kreisförmigen ocheioe 32, die eine mittlere Lageröffnung 33 aufweist und in der Nähe ihres Lmfanges ;nit einer Mehrzahl von Löchern 3^ versehen isc, die sämtlich in oleicxiem nbstand von der mittleren Lageröffnung liegen. In der praktischen Ausführung des Scharniers besteht der zv/eite Teil 11 jedoch aus zwei derartigen Scheiben 32, von,denen die an der anderen Seite der Platte 12 befindliche Kreisscheibe nicht dargestellt; ist, um die Ausführung des Scharnierteils 10 besser sichtbar zu machen. Die Lagerzapfen 20 passen in die mittleren Lageröff« nungen 33 äer Scheiben 32, Die zylindrischen lindzapfen 30 passen in die Handlocher 3^ der Scheiben 32, Die beiden Scheiben 32 sind miteinander starr in solcher Weise verbunden, daß sioh ihre Öffnungen 33 und. die Randlöcher "}k fluchtend gegenüberliegen.

Die Schenkel Ik der Platte 12 sind an ihren freien Enden mit gekrümmten Lageransätzen 36 versehen, mit denen sie sich an den Endzapfen 30 abstützen können und hierdurch die Drehung der Platte 12 um die Achse 18 im Gegensinn zur Drehrichtung des Uhrzeigers begrenzen. Diese Wirkung der Lageransätze 36 ist aus Fig. 2 am besten erkennbar. Wenn die Platte 12 in der dort dargestellten Lage ist und die Lagerzapfen 20 und die Endzapfen

909850/062«

30 in" dieLageröffnungen 33. und in zwei Handlocher. 34 der Scheioen 32-eingreifen, sind die Länge des Zugarms 25 und der Abstand zwischen den Öffnungen 33 und eier, gesperrten Handlocher» 3^ derart, daß der Federara 22 etwas gegen die Lagerzapfen 20 vorgebogen ist, Diese Biegung ist zunächst so, daß sich der ^ederarm 22 des Gelenkstreifens an irgend einer Stelle ztiiisehen der mit gestrichelten Linien angedeuteten Lage und der mit ausgezogenen Linien kennt! ichgemacht en Stellung befindet, ilimmt die Platte 12 die in Fig, 2 dargestellte Lage ein, so ist der Federarm 22 des Scharnierstreifens bestreot, nach aufwärts und rechts zu federn und auf die vordere Drehacnse 26 über den Zugarm 25 einen entsprechenden Zug auszuüben, .jieseleichte Spannung des Federarms 22 sucht die Platte 12 in der in Fig. 2 dargestellten Lage zu halten und sichert ihren Verbleib in dieser Lage.

Die weitere Auswirkung dieser Federung ergibt sich aus den unterschiedlichen Stellungen der Teile nach Fig. 3 - 5· Bei der hierdurch kenntlichgemaohten Ausbildung ist die Platte 12 unter der Federwirkung in zwei Stellungen beweglich, von denen die eine in Fig, 1 und 2, die andere Stellung in Fig. 5 dargestellt ist, bei der eine Drehung der Platte um fast 180° stattgefunden hat. Die Platte 12 ist an den Scheiben 32 um die Lagerzapfen 18 drehbar» Wird der Schaft l6 der Platte nach unten gedrückt, so wird die Platte in der Drehrichtung des Uhrzeigers um den Lagerzapfen 18 gedreht, Fig. 3 zeigt die Teile nach einer solchen Drehung um etwa 60° aus der Stellung nach Fig. 2, Der Federarm 22 wird hierbei noch weiter gegen die Lagerachse 18 gebogen,

909850/0628

BAD ORIGINAL

In diesem Zusammenhang ist die Linie ^O zu beachten, bei der es sich um eine gedachte Linie handelt, in deren Richtung der auf den Zugarm 25 ausgeübte Zug liegt. Bei der Stellung nach Fig, 2 liegt die Linie 40 in erheblichem Abstand von der Lagerachse 18. Bei Bewegung der Platte 12 in die Stellung nach Fig. 3 verkleinert sich der Abstand zwischen der Zugkraftlinie ^•0 und der Lagerichse 18, doch verbleibt die Zugkraftlinie kO dabei zunächst noch oDerhalb der Lagerachse 18. Dabei wirkt sich die Federungskraft im Federarm 22 noch gegensinnig zur Ürehrichtung des Uhrzeigers und im Sinne der Wiederherstellung der Lage nach Fig. 2 aus. Kommt nun die Platte 12 in die Lage nach Fig. k_t so verläuft die Zugkraftlinie 40 durch die Lagerachse 18, so daß die Zugwirkung des Federarms vorübergehend ausgeschaltet ist. In dieser Stellung befindet sich die Platte 12 in labilem Gleichgewicht. Wird die Platte 12 nunmehr mit ihrem Schaft 16 in der Drehrichtung des Uhrzeigers weiterge-' dreht, so kommt die Zugkraftlinie ^O auf die andere Seite der Lagerachse 18, wodurch eine federnde Vorspannung entsteht, die die Platte 12 mit ihrem Schaft 16 in die Stellung nach Fig. 5 zu drehen sucht. In dieser Stellung legt sich der Federarra 22 an den Zugarm 25ι wodurch dann die Drehung in dieser Richtung begrenzt ist. Der Federarm 22 ist am meisten durchgebogen, wenn die Zugkraftlinie kO mit der Drehachse 18 gemäß Fig, k zusammenliegt, während die Biegung des Federarms bei der Bewegung in die Stellung nach Fig. 5 nachläßt, wobei der Federarm 22 etwa in seine entspannte Lage zurückkehrt, die in Fig.2 mit gestrichelten Linien kenntlichgemacht ist.

909850/0620

BAD OBtQtNAL

Die wesentliche Bedingung dafür, daß das Scharnier in der beschrieoenen Weise gemäß Fig, 2-5 funktioniert, Desteht darin, daß die scheiben 32 die Lagerachse 18 von der Drehachse .28 in einem abstand halten, der kleiner als der Abstand zwischen der Drehachse 28 und dem ßiegesteg 26 ist. Der Abstand zwischen den Lagerachsen 18 und 28 muß also kürzer als der Zugarm 25 sein.

Ist dagegen der Zugarm 25 kürzer als der Abstand zwischen den Lagerachsen 18 und 28, so entsteht die durch Pig, 6-9 kenntlichgemachte, abweichende Federungswirkung. Bei dieser Ausführung des Scharniers ist die Federung nur in einer Richtung wirksam und wird nicht zeitweilig ausgeschaltet, um anschließend in eine gegensinnige Federungsv/irkung überzugenen. In der Stellung nach Fig. 6 ist die entspannte Lage des Federarms 22 wieder in gestrichelten Linien angedeutet. Die Platte 12 ist hier ebenfalls mit ihren Schenkeln Ik um eine Lagerachse 18 mit Lagerzapfen 20 drehbar. Der Zugarm 25, der hier ersichtlich kürzer ist als der Abstand zwischen den Achsen 18 und 28, ist auch hier mit dem Federarm 22 durch einen Biegesteg 26 verbunden, und die auf den Zugarm übertragene Zugkraft liegt in Richtung der gedachten Linie 40. Wird die Platte 12 mit ihrem Schaft 16 aus der Stellung nach Fig. 6 in der Drehrichtung des Uhrzeigers in die Stellung nach Fig, 7 gedreht, so wird der Federarm 22 bis in die Ebene der Schenkel Ik gebogen, wobei aber die Zugkraftlinie 40 auf der gleichen Seite der Lagerachse 18 verbleibt. Bei weiterer Drehung der Platte in die Lage nach Fig. 8 wird der Federarm 22 zusätzlich durch-

909850/0626

BAD OfffGJNAL

gebogen, wobei er auf die andere Seite der Lagerachse 18 kommt, während-ate Zugkraftlinie ¹K) weiterhin auf der gleichen Seite der Lagerachse 18 verbleibt, 3ei noch weiterer Drehung der Platte 12 in die Lage nach Fig. 9 wird der Feder« arm 22 zusätzlich und noch stärker nach der anderen Seite der Schenkel lh ausgobogen, während die Zugkraftlinie ^O weiterhin auf der gleichen Seite der Lageraehse 18 verbleiet. Da die Zugkraftlinie 40 die Lageracnse la nie schneidet, ist die Platte 12 ständig gegensinnig zur Drehrichtung des Uhrzeigers federnd vorgespannt bezüglich der Scheioen 32, wobei die 7orspannung mit zunehmender Drehung der Platte um die Lageraehse 18 ansteigt«

Die beiden unterschiedlichen Scharnierausführungen nach der Erfindung können durch Drehmomentbezelcnnungen erläutert werden, wenn man davon ausgeht, daß die ScheiDen 32 eine nach links gerichtete Kraft auf die Endzapfen 30 längs der Zugkraftlinie kO ausüben und dass diese nach links gerichtete Kraft auf die ganze Platte 12 durch den Pederarm 22 übertragen wird» Das Drehmoment in jedem vorgegebenen Punkt ist das Produkt aus dem senkrechten Abstand der Lageraehse 18 von der Zugkraft linie ¹VQ und der von dem Zugarm 25 auf die Scheiben 32 ausgeübten Kraft, Koamit die Platte 12 in die Stellung nach Fig_# 3, so ist diese Kraft durch die zusätzliche Biegung des PederarHis vergrößert, aber der senkrechte Abstand der Zugkraftlinie ko von der Drehachse 18 hat sich verkleinert, so daß das Produkt größer oder kleiner als in Fig* 2 ist. In der Stellung nach Fig. k ist Jedoch der Abstand der Lagerachse 18 von der

»03850/0628

6AO ORIGINAL

^umm1

Ziigkraftlinie gleis** KuIl _f so daß auen das Drehmoment gleich Hüll- ist und labiles (Jieichgewichtherrseht« M der -.-··. Stellung nach Fig« 5 weist die Lagerachse 18 wieder einen Abs.¹, stand von der Zugkraftlinie ^O stuf, so daß ein- Drehmoment vfor~ liegt. Da sich Jedoch die Zügkraf^lteie^PO ßun aiuf der aüderen Seite der Lageraöhse 18 befindet,: hat das Drehmoment eine entgegengesetäte HiehtiMg* -

In der zvieifcen Ausführung nach Fig_# 6 - 9 äurefescfrreitet die Z-ugkraftlinie ^O niemals die"Lagere.chse IS, εο daß das Drehmoment stets die gielöne Bichtung hat und die Platte 12 ständig gegensinnig zur Drehrichtung des Jftrzeigerf um die Lägeraehse 18 federnd vorgespannt isc.

Auf der Grundlage der Anordnung nach .fr'ig» I - 5 kann durch eine geringe änderung einzelner Teile der Anordnung ein "Bin-Aus"«.Schalter hergestellt werden, dessen *Ein*-.Stellung aus einer Hehrzahl von verschiedenen um die Scheiben 32 verteilt liegenden Stellungen ausgewählt werden kann* Gemäß Fig. 1 ist der Zugarm 25 derart gegabelt, daß die Endzapfen 30 mis ein-' wärts gerichtetem Druck gegeneinanaer bev/egt werden können* Die äußeren Enden der Endzapfen 30 werden halbkugelig ausge-* bildet, und die sie aufnehmenden Handlocher "}k werden durch halbkugelige Vertiefungen ersetzt* Beim Zusammenbau der Platte 12 mit den beiden Scheiben 32 greifen dann die Lagerzapfen 20 wie sonst in die Lageröffnungen 33 ein, aber die Endlzapfm ju werden in zwei eich gegenüber!!egende Handvertiefungen: 3# eingerastet, Die EKazäpfen 30 können aus jeder beliebigen Ein-

BAO ORIGINAL

raststellung an den Jrehscheioen 3² in die oenachDarte Einr-ist stellung gebracht werden, wooei nur ein entsprechender Druck auf den Schaft 16 der Platte 12 ausgeübt zu werden braucht. Befinden sich die Teile z.3. in der Stellung nach Fig. 2, so können die Endzapfen 30 im Gegensinn der Drehrichtung des Uhrzeigers in die nächste 2inraststellung gebracht werden, wenn man einen aufwärts gerichteten Druck auf das rechte Ende der. Schaftes 16 der Platte 12 ausübt. Befindet sicii die Platte 12 in der in Fig. 5 dargestellten Lage, so können die End::apfen 30 in ο ie in 'Jr en richtung des Uhrzeigers benachoarte Einra.stFC(?llui:,j dadurch georacht werden, daß man das nun auf aor linken Seite der Lirehacnse oefindliche äußere Ende der Platte 12 nach ouen drücke.

Die einzelnen Teile der hier beschriebenen Scharnieranordnung brauchen nicht die dargestellte Ausführung aufzuweisen. Insbesondere können die Scheiben 22 durch eine einzelne Platte ersetzt werden, die Ansätze ester/Ausnehmungen aufweist, in die die Lagerzapfen 20 und die^ndzapfen 30 eingreifen können.

9 0 9 8 S 0 / 0

BAD OFÜGINAL

Claims

Patentansprüche

• 1. Abgefedertes Scharnier, insbesondere für Schnappschalter od.dergl., mit einem in einem Rahmen angeordneten Gelenkstreifen aus Kunststoff, der quer zur Gelenkachse aus einem durch den Rahmenwerkstoff gebildeten, federnd biegsamen Federarm und einem mit dem Federarm durch einen Biegesteg verbundenen Zugarm besteht, dadurch gekennzeichnet, daß der den Gelenkstreifen (22,25) einfassende Rahmen aus einem starren U-Rahrnen (12,14) besteht, der an seinem dem Federarm (22) des Gelenkstreifens (22,25) aügekehrten Ende offen ist, der Federarm (22) in seiner spannungsfreien Lage zur Ebene des starren U-Hahmens (12,14) geneigt liegt und der mit dem Federarm (22) durcn aen Biegesteg (26) verbundene Zugarm (25) mit die freien Enden der Rahmenschenkel (14) lösbar hintergreifenden Ansätzen (30) ver·- eehen ist,

2, Abgefedertes Scharnier nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Rahmenschenkel (14) an ihren freien Enden offene Lagerpfannen (36) aufweisen, an denen sich die Ansätze (30) des Zugarms (25) in leicht vorgespannter Lage des Federarms (22) abstützen«

3, Abgefedertes Scharnier nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Ansätze des Zugarms (25) durch auswärts ragende, zylindrische Endzapfen (30) gebildet sind, die über die Rahmenschenkel (14) seitlich hervorstehen,

4, Abgefedertes Scharnier nach Anspruch 3» dadurch gekennzeichnet, daß der den Gelenkstreifen (22,25) einfassende

909850/0626

SAD ORDINAL

ü-üanmen (12,14·) im Bereich dor Längsmitte seiner Rahmenschen-ReI (14) mit auswärts ragenden Lagerzapfen (20) versehen und mit diesen Lagerzapfen an mittleren Lageröffnungen (33) von dan Rahmen beidseitig einfassenden starren Scheiben (il) drehbar gelagert ist, und diese Scheiben (11) randnahe Rasten oder Locher (3*0 aufweisen, in die der Zugarm (25) des Gelenkstreifens mit seinen auswärts ragenden ^ndzapferi (30) eingreift.

5. abgefedertes Scharnier nacn einem aer vornergenenden Ansprücrio, dadurch gekonnzeicuriiit, daß der ^eaerarm (22) des Gelenkstreifens in seiner entspannten Lage mit der Hauptfläohe des ihn einfassenden Rahmens (12,1^) einjn spitzen winkel einschließt,

6. Abgefedertes scharnier nach Anspruch 4 oder 5> dadurch gekennzeichnet, daß der Abstand zwischen den Lagerzapfen (20) des U-formigen Rahmens (12,14) und den La^erpf armen (36) für die Endzapfen (30) des Zugarms (25) kleiner ist als die Zugarmlänge.

7. Abgefedertes Scharnier nach Anspruch k oder 5» dadurch gekennzeichnet, daß der Abstand zwischen den Lagerzapfen (20) des U-förmigen Rahmens (12,14) und den Lagerpfannen (36) für die Endzapfen (30) des Zugarms (25) größer ist als die Zugarmlänge .

8. Abgefedertes Scharnier nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der dem offenen Ende des Rahmens (12,14) zugekehrte Zugarm (25) des Gelenkstreifens (22,25) gleichfalls U-förmig ausgebildet und nach seinem freien

909850/0626

. SAD ORIGINAL

Ιϊηάβ hin offen ise. '-!

9, Ao^ef ederte-s"¹ äcuarn'i'ur nach einem - aer,vorhergehenden Ansprüche", dadurch^^-gekennzeicnnefc, daß mindestens der Gelenkstreifen (22,25)-austherrooplastisohem Kunststoff, insbesondere aus Polypropylen-,.. uesceht. ' -.' . . χ - ■

«AD OftlGINAL