DE1947513C3

DE1947513C3 - Spring hinge for the automatic closing of a door

Info

Publication number: DE1947513C3
Application number: DE19691947513
Authority: DE
Inventors: Kiyoshi; Kasuya Shigeru; Tokio Inoue
Original assignee: Nippon Electric Industry Co. Ltd., Tokio
Filing date: 1969-09-19
Publication date: 1976-08-26

Description

Die Erfindung betrifft ein Federband zum selbsttäti-Schließen einer Tür, mit einer an einem Rahmen.The invention relates to a spring band for the automatic closing of a door, with one on a frame.

Pfeiler od. dgl. befestigbaren Bandhülse und einer darauf schwenkbar gelagerten, die Tür tragende Bandhülse, in welche·- sich eine konzentrisch zur Bandachse angeordnete, einenends mit der schwenkbaren Bandhülse und andernends mit der feststehenden Randhülse gekoppelte Torsionsschraubenfeder befindet. Pillar or the like attachable hinge sleeve and a pivotably mounted on it, supporting the door Band sleeve, in which · - a concentric to the band axis arranged, one end with the pivotable Band sleeve and on the other end with the fixed edge sleeve coupled torsion coil spring is located.

Bei einem aus der DT-PS 214 763 bekannten Federband dieser Art ist die einerseits mit der schwenkbaren Bandhülse und andererseits mit der feststehenden Bandhülse in Verbindung stehende Torsionsschraubenfeder im wesentlichen in der einen Bandhülse untergebracht. Die Schraubenfeder kann in ihrer Federkraft durch eine Schraubenmutter eingestellt werden, die am äußeren Ende eines die Feder halternden Domes vorgesehen ist. Bei dieser bekannten Ausführungsform nimmt in der Endphase der Schließbewegung die Schließkraft zu sehr ab, so daß die Tür häufig nicht vollkommen geschlossen, d. h. ins Schloß gedrückt wird. Würde man eine hierfür ausreichende Schließfeder verwenden, so würde insbesondere in der Endphase der Öffnungsbewegung die Kraft zum Öffner, der Tür zu groß sein, und die Tür würde sich zu schwungvoll in die Schließrichtung bewegen.In one known from DT-PS 214 763 Spring band of this type is on the one hand with the pivotable band sleeve and on the other hand with the stationary band sleeve related torsion coil spring essentially in one Band sleeve housed. The spring force of the helical spring can be adjusted by a screw nut which is provided at the outer end of a dome holding the spring. With this well-known Embodiment decreases in the final phase of the closing movement, the closing force too much, so that the door often not completely closed, d. H. is pressed into the lock. Would one be sufficient for this Use the closing spring, so the force to the opener would be particularly in the end phase of the opening movement, the door would be too big and the door would move too forcefully in the closing direction.

Bei einem weiteren bekannten Türfederband (US-PS 22 07 836) sind innerhalb eines Scharniergehäuses zwei Schraubenfedern koaxial und mit Abstand zueinander auf einem dornartigen Teil angeordnet und an ihren Enden derart festgehalten, daß sie ein Schließmoment auf die Tür ausüben. Diese beiden gemeinsamen und gleichzeitig über zugehörige Scharnierelemente auf die Tür einwirkenden Federn weisen eine Rückstellkraft auf, die proportional zum Türöffnungswinkel zunimmt. Je nech Auswahl bzw. Stärke der Federn wird die Rückstellkraft entweder so groß sein, daß die geöffnete Tür mit Schwung zugeschlagen wird, oder die Rückstellkraft ist so gering, daß das erzeugte Drehmoment nicht ausreicht, um die Tür im letzten Bewegungsabschnitt, d. h. bei kleinem Türöffnungswinkel, vollkommen zu schließen.In another known door spring hinge (US-PS 22 07 836) two are within a hinge housing Coil springs arranged coaxially and at a distance from one another on a spike-like part and attached to their Ends held in such a way that they exert a closing moment on the door. These two common and At the same time, springs acting on the door via associated hinge elements have a restoring force which increases proportionally to the door opening angle. Depending on the selection or strength of the springs, the Restoring force either be so great that the open door is slammed shut, or the The restoring force is so small that the torque generated is not sufficient to open the door in the last movement segment, i. H. with a small door opening angle, perfect close.

Es ist ferner eine Ausführungsform bekannt (DT-OS 19 06 183), bei der eine Schraubenfeder in Türöffnungsrichtung und eine zweite Schraubenfeder in Türschließrichtung wirkt, wobei die Türschließkraft größer sein soll als die Kraft zum öffnen der Tür. Durch dieses bekannte Federband soll zwar einerseits ein selbsttätiges Schließen einer Tür, andererseits jedoch ein leichtes Öffnen der Tür ermöglicht werden. Um diesen Forderungen gerecht zu werden, wird sich schließlich bei dieser Ausführungsform eine Rückstellkraft ergeben, die bei verhältnismäßig kleinen Türöffnungswinkeln meist nicht ausreicht, um die Tür mit Sicherheit vollkommen zu schließen.An embodiment is also known (DT-OS 19 06 183) in which a helical spring in the door opening direction and a second helical spring in the door closing direction acts, whereby the door closing force should be greater than the force to open the door. Because of this known spring hinge is intended to close a door automatically on the one hand, but on the other hand to close it easily The door can be opened. To meet these demands, will eventually in this embodiment result in a restoring force at relatively small door opening angles usually not enough to completely close the door with certainty.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Federband der eingangs genannten Art zu schaffen, das einerseits ein ausreichend großes Drehmoment besitzt, um die Tür auch bei kleinen Öffnungswinkeln vollkommen zu schließen, und bei dem andererseits zum öffnen der Tür bis zu ihrer maximalen Öffnungsstellung verhältnismäßig geringe Kräfte benötigt werden.The invention is therefore based on the object of creating a spring band of the type mentioned above, which on the one hand has a sufficiently large torque to open the door even at small opening angles to close completely, and on the other hand to open the door to its maximum open position relatively small forces are required.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß in der feststehenden Bandhülse eine zweite ebenfalls in Schließrichtung wirkende und konzentrisch zur Bandachse angeordnete Torsionsschraubenfeder angeordnet ist, die einenends an der feststehenden Bandhülse und andernends an einem zwischen den beiden Federn befindlichen, gegenüber der feststehenden Bandhülse in einem Lagerkörper derselben drehbarAccording to the invention, this object is achieved in that a second band sleeve is inserted into the stationary band sleeve Torsion coil spring also acting in the closing direction and arranged concentrically to the hinge axis is arranged, the one end on the fixed band sleeve and the other end on one between the two springs located opposite the stationary band sleeve in a bearing body of the same rotatable

gelagerten Halterungselement verbunden ist, in welches Halterungselement eine mit der schwenkbaren Bandhülse fest verbundene Welle drehbar eingreift, und daß in diesem Eingriffsbereich in die Welle und in die Innenfläche des Lagerkörpers je eine Ausrundung eingeformt und im Halterungselement eine radial durchgehende öffnung vorgesehen ist, in welcher öffnung ein in radialer Richtung bewegliches Kuppiungsglied eingesetzt ist, welches in der ersten Öffnungsphase der Tür in die Ausrundung der Welle eingreift und dadurch die Welle mit dem Halterungselement drehfeai kuppelt, so daß in dieser Öffnungsphase beide Federn gespannt werden, und welches in der zweiten Öffnungsphase aus der Ausrundung der Welle ausrückt und in die Ausrundung des Lagerkörpers eingreift und dadurch das Halterungselement mit dem Lagerkörper drehfest kuppelt, so daß in dieser Öffnungsphase die zweite Feder keine Schließkraft auf die Tür überträgt und lediglich die erste Feder weiter gespannt wird.mounted mounting element is connected, in which mounting element one with the pivotable band sleeve fixedly connected shaft engages rotatably, and that in this area of engagement in the shaft and in the Inner surface of the bearing body has a rounded portion formed in each case and one radial in the holding element continuous opening is provided, in which opening a coupling member movable in the radial direction is used, which in the first opening phase of the door in the rounding of the shaft engages and thereby rotatably couples the shaft to the mounting element, so that in this opening phase both springs are tensioned, and which in the second opening phase from the rounding of the shaft disengages and engages in the fillet of the bearing body and thereby the holding element with the Bearing body rotatably couples, so that in this opening phase, the second spring does not apply any closing force the door transmits and only the first spring is further tensioned.

Bei der erfindungsgemäßen Ausführungsform wird durch eine sinnvolle Auswahl und durch ein zweckmäßiges Zusammenordnen der beiden Torsionsschraubenfedern mit den beiden Bandhülsen, dem Lagerkörper und dem drehbar gelagerten Halterungselement sowie der zusammenwirkenden Eingriffs- bzw. Kupplungsteile erreicht, daß die Torsionsschraubenfedern unterschiedlich stark gespannt werden, so daß im ersten Öffnungsabschnitt einer Tür eine stärkere Schließkraft und in der zweiten Öffnungsphase eine kleinere Schließkraft auf die Tür ausgeübt wird. Auf diese Weise wird mit Sicherheit gewährleistet, daß das erfindungsgemäße Federband in der zweiten öffnungsphase (bei größer werdendem Türöffnungswinkel) nur mit relativ geringer Schließkraft (der einen Schraubenfeder) auf die Tür einwirkt, so daß trotz der vorhandenen Schließkraft ein relativ leichtes vollkommenes Öffnen der Tür ermöglicht wirci; auf Grund der bei kleinerem Türöffnungswinkel wirksam werdenden zweiten Feder (in der ersten öffnungsphase) ergibt sich dann eine verhältnismäßig große Schließkraft, so daß bei einem nur kurzen öffnen der Tür eine ausreichend große Schließkraft vom Federband auf die Tür ausgeübt wird und die Tür dann auch vollkommen wieder geschlossen werden kann.In the embodiment according to the invention, a sensible selection and an expedient one Assemble the two torsion coil springs with the two band sleeves, the bearing body and the rotatably mounted mounting element and the interacting engagement or coupling parts achieved that the torsion coil springs are tensioned differently, so that in the first The opening section of a door has a stronger closing force and a smaller one in the second opening phase Closing force is exerted on the door. In this way it is ensured with certainty that the inventive Spring hinge in the second opening phase (as the door opening angle increases) only with relative low closing force (the one helical spring) acts on the door, so that despite the existing closing force a relatively easy and complete opening of the door enables wirci; due to the smaller Door opening angle effective second spring (in the first opening phase) then results in a relatively large closing force, so that if the door is only opened briefly, a sufficiently large one Closing force is exerted on the door by the spring hinge and the door is then completely closed again can be.

Vorteilhafte Ausbildungsmöglichkeiten des Federbandes sind in der. Unteransprüchen 2 bis 5 angegeben.Advantageous training opportunities for the spring hinge are in the. Subclaims 2 to 5 specified.

An Hand der Zeichnung sind nachfolgend einige Ausführungsbeispiele der Erfindung ausführlich beschrieben. Es zeigtSome exemplary embodiments of the invention are described in detail below with reference to the drawing. It shows

Fig. 1 eine teilweise geschnittene Perspektivansichi eines erfindungsgemäßen Federbandes,Fig. 1 is a partially sectioned perspective view a spring band according to the invention,

Fig. 2, 3 und 4 Einzelheiten der verschiedenen Teile in mehreren Öffnungsphasen,Figures 2, 3 and 4 show details of the various parts in several opening phases,

F i g. 5a, 5b, 5c, 5d, 6 und 7 graphische Darstellungen charakteristischer Werte einer bestimmten erfindungsgemäßen Ausführungsform,F i g. 5a, 5b, 5c, 5d, 6 and 7 are graphical representations of characteristic values of a certain according to the invention Embodiment,

F i g. 8, 8a, 8b und 8c ein Diagramm bzw. Prinzipdarstellungen von Abwandlungen,F i g. 8, 8a, 8b and 8c a diagram or schematic representations of modifications,

F i g. 9 und 10 Einzelheiten des Türstopmechanismus,F i g. 9 and 10 details of the door stop mechanism,

Fig. 11 eine Schnittansicht des Voreinstell-Mechanismus. Figure 11 is a sectional view of the presetting mechanism.

Wie aus Fig. 1 hervorgeht, ist ein Nadelrollen-Lagerkörper 2 in eine untere äußere zylindrische Bandhülse i eingesetzt, die durch eine Umfangsverzahnung 19 geführt wird. Die Umfangsverzahnung 19 ist auf der Außenfläche des Lagerkörpers 2 und auf der Innenfläche der Bandhülse 1 eingearbeitet. Die Bandhülse 1 weist einen Flügel la auf, der entweder daran befestigt oder einstückig damit ausgebildet ist. Der Flügel la wird an einem Pfeiler, einem Türrahmen od. dgl. befestigt. Eine Welle 4 ist in ein Nadelrollen-Haherungselement 3 eingesetzt, das seinerseits im Lagerkörper 2 angeordnet ist. Die Welle 4 weist eine zyündersegmentartige Ausrundung 13 (s. Fig.2) und einen abgeflachten oberen Teil 18 auf (s. F i g. 11). Eine starke Torsionsschraubenfeder 5 ist innerhalb der unteren Bandhülse 1 vorgesehen. Das eine Ende der Schraubenfeder 5 ist mit dem Halterungselement 3 und das andere Ende mit dem angefrästen Teil eines Federarretierungsdornes 6 verbunden, der im unteren Ende der Bandhülse 1 mittels eines Zylinderstiftes 11 gesichert ist.As can be seen from FIG. 1, a needle roller bearing body 2 is inserted into a lower outer cylindrical band sleeve i , which is guided by a circumferential toothing 19. The circumferential toothing 19 is incorporated on the outer surface of the bearing body 2 and on the inner surface of the band sleeve 1. The band sleeve 1 has a wing la which is either attached to it or formed in one piece therewith. The wing la is od on a pillar, a door frame. The like. Attached. A shaft 4 is inserted into a needle roller tightening element 3, which in turn is arranged in the bearing body 2. The shaft 4 has a cylinder segment-like rounded portion 13 (see FIG. 2) and a flattened upper part 18 (see FIG. 11). A strong torsion coil spring 5 is provided within the lower band sleeve 1. One end of the helical spring 5 is connected to the mounting element 3 and the other end to the milled part of a spring locking mandrel 6, which is secured in the lower end of the band sleeve 1 by means of a cylindrical pin 11.

Das Halterungselement 3 besitzt zwei separat angeordnete, radiale fensterartige öffnungen 20, in die je eine als Kupplungsglied wirkende Nadeirolle 7 eingesetzt ist. Das zwischen dem Halterungselement 3 und der Welle 4 eingebaute Druckkugellager 8 (s. Fig. 1) nimmt die durch das Türgewicht bewirkten Radial- und Axialkräfte auf.The mounting element 3 has two separately arranged, radial window-like openings 20 into which each one acting as a coupling member needle roller 7 is used. The between the holding element 3 and the shaft 4 built-in thrust ball bearing 8 (see Fig. 1) takes the effect of the door weight Radial and axial forces.

Weiterhin ist eine obere äußere zylindrische Bandhülse 9 vorgesehen, die einen Flügel 9a zur Befestigung an der Tür besitzt. Die obere Bandhülse 9 ist durch die Welle 4 rr it der unteren Bandhülse 1 verbunden; die von der Tür ausgeübte Druckkraft wird über die Welle 4, das Druckkugellager 8 und den Lagerkörper 2 vom Pfeiler aufgenommen.Furthermore, an upper outer cylindrical band sleeve 9 is provided, which has a wing 9a for attachment to the door owns. The upper band sleeve 9 is connected to the lower band sleeve 1 by the shaft 4 rr; those of The compressive force exerted on the door is via the shaft 4, the thrust ball bearing 8 and the bearing body 2 from the pillar recorded.

Innerhalb der oberen Bandhülse 9 ist eine schwache Torsionsschraubenfeder 10 vorgesehen, deren eines Ende mit dem Nadelrollen-Lagerkörper 2 und deren anderes Ende mit der Welle 4 verbunden ist, die von einem Vierkantkeil 12 in ihrer Lage gehalten wird. Die Einstellung der beiden Torsionsschraubenfedern 5 und 10 erfolgt durch Verdrehen der Federn und anschließendes Einsetzen des Arretierungsdornes 6 und des Vierkantkeiles 12.Within the upper band sleeve 9, a weak torsion coil spring 10 is provided, one of which End with the needle roller bearing body 2 and the other end is connected to the shaft 4, which of a square wedge 12 is held in place. The adjustment of the two torsion coil springs 5 and 10 is done by turning the springs and then inserting the locking pin 6 and the Square wedge 12.

F i g. 2 ist ein Schnitt der Nadelrolle 7 und der in ihrer Nähe befindlichen Federbandteile beim Schließen der Tür. In dieser Lage sinkt die Nadelrolle 7 in eine in der Welle 4 vorgesehene Ausrundung 13, die vollkommen von der Nadelrolle 7 ausgefüllt wird; der Umfang der Nadeirolle 7 berührt am Punkt N die Seitenfläche 15 einer der im Halterungselement 3 vorgesehenen öffnungen 20. Die Nadelrolle 7 nimmt eine von einem Ende der starken Schraubenieder 5 übertragenen Rückstellkraft U auf; eine Komponente Q der Rückstellkraft U ist auf ein Ende P der an der Welle 4 vorgesehenen Ausrundung 13 gerichtet, und dh Komponente 5 der Rückstellkraft U'izi auf einen Punkt M gerichtet, wo die Nadelrolle 7 den Lagerkörper 2 berührt. Dadurch ergibt sich die Tendenz, die Nadeirolle 7 radial nach außen zu drücken. Eine Lageveränderung der Nadelrolle 7 nach außen ist jedoch nicht möglich, da die Innenfläche des Lagerkörpers 2 mit dem Umfang der Nadelrolle 7 in Berührung steht. Die zuletzt genannte Komponente 5 wirkt daher als Druckkraft R. Falls die Reibungskraft μ\R zwischen der Nadelrolle 7 und dem Lagerkörper 2 als vernachlässigbar angesehen w:-d (μ\ R-* 0), ist das auf die obere äußere Bandhülse 9 wirkende Türschließmoment groß, da das Drehmoment eine Resultierende der Rückstellkräfte der beiden Torsionsschraubenfedern 5 und 10 ist, die durch die Welle 4 verbunden sind.F i g. Fig. 2 is a section of the needle roller 7 and the spring band parts in its vicinity as the door is closed. In this position, the needle roller 7 sinks into a rounded portion 13 provided in the shaft 4, which is completely filled by the needle roller 7; the circumference of the needle roller 7 touches the side surface 15 of one of the openings 20 provided in the holding element 3 at the point N. The needle roller 7 absorbs a restoring force U transmitted from one end of the strong screw down 5; A component Q of the restoring force U is directed to an end P of the fillet 13 provided on the shaft 4, and that is, component 5 of the restoring force U'izi is directed to a point M where the needle roller 7 contacts the bearing body 2. This tends to press the needle roller 7 radially outward. However, it is not possible to change the position of the needle roller 7 towards the outside, since the inner surface of the bearing body 2 is in contact with the circumference of the needle roller 7. The last-mentioned component 5 therefore acts as a compressive force R. If the frictional force μ \ R between the needle roller 7 and the bearing body 2 is viewed as negligible w: -d (μ \ R- * 0), that is acting on the upper outer band sleeve 9 The door closing torque is large because the torque is a resultant of the restoring forces of the two torsion coil springs 5 and 10 which are connected by the shaft 4.

Wenn die Tür aus dieser geschlossenen Stellung geöffnet wird, bewegen sich die Welle 4. die Nadelrolle 7 und das Halterungselement 3 entlang der InnenflächeWhen the door is opened from this closed position, the shaft 4 moves the needle roller 7 and the support member 3 along the inner surface

des Lagerkörpers 2, die die Nadelrolle 7 in der Ausrundung 13 und zwischen der Welle 4 und dem Lagerkörper 2 hält Bis die Nadelrolle 7 den Berührungspunkt H erreicht (an der Ecke der an der Innenfläche des Lagerkörpers 2 vorgesehenen, zylindersegmentartigen Ausrundung 14), wo' der wirksame Winkel der Tür <x° beträgt, steigt das Türschließmoment linear proportional zum Türöffnungswinkel an, da die entwickelte Rückstellkraft proportional zum zusammengesetzten Verdrehweg der starken und schwachen ι ο Federn 5 bzw. 10 ist. Sobald die Nadelrolle 7 beginnt, den Punkt H zu passieren (s. F i g. 3), tritt sie durch die Wirkung der obenerwähnten Radialkraft R allmählich in die Ausrundung 14 des Lagerkörpers 2 ein.of the bearing body 2, which holds the needle roller 7 in the fillet 13 and between the shaft 4 and the bearing body 2 Until the needle roller 7 reaches the contact point H (at the corner of the cylinder segment-like fillet 14 provided on the inner surface of the bearing body 2), where ' the effective angle of the door is <x ° , the door closing torque increases linearly proportionally to the door opening angle, since the restoring force developed is proportional to the combined torsional path of the strong and weak springs 5 and 10. As soon as the needle roller 7 begins to pass the point H (see FIG. 3), it gradually enters the fillet 14 of the bearing body 2 as a result of the above-mentioned radial force R.

Wenn die Tür noch weiter bis zu einer Stellung 15 geöffnet wird, in der der Türöffnungswinkel j3° beträgt (s. Fig.4), kommen der Mittelpunkt O'der Nadelrolle 7, das Ende P der an der Welle 4 vorgesehenen Ausrundung 13 und die Längsmittelachse Oder Welle 4 in eine Linie. Dann bewegt sich die Nadelrolle 7 20 vollkommen aus der Ausrundung 13 der Welle 4 heraus und berührt den Umfang der Welle 4. Die Nadelrolle 7 wird nun zwischen der Außenfläche der Welle 4, der konkaven Oberfläche der im Lagerkörper 2 vorgesehenen Ausrundung 14 und der Seitenflächen 15 der im 25 Halterungselement 3 vorgesehenen öffnung 20 gehalten, indem sie hauptsächlich nur die Kraft F aufnimmt, die zentripetal zum Mittelpunkt der Nadelrolle gerich- \{Cs ■ If the door is opened even further up to a position 15 in which the door opening angle is j3 ° (see Fig. 4), the center O 'of the needle roller 7, the end P of the rounded portion 13 provided on the shaft 4 and the Longitudinal central axis or shaft 4 in a line. Then the needle roller 7 20 moves completely out of the fillet 13 of the shaft 4 and touches the circumference of the shaft 4. The needle roller 7 is now between the outer surface of the shaft 4, the concave surface of the fillet 14 provided in the bearing body 2 and the side surfaces 15 provided for in the 25 support member 3 opening 20 is held by mainly receives only the force F, the centripetal the center of the needle roller addressed \ {Cs ■

tet ist. In dieser Stellung beeinflußt die Rückstellkraft der starken Torsionsschraubenfeder 5 nicht direkt das 30 Türschließmoment. Nur die Rückstellkraft der schwachen Torsionsschraubenfeder 10 wirkt als Türschließ- Hierin bedeutet moment im Bereich der Türöffnungswinkel über diesen Punkt hinaus (d. h., wenn die Türöffnungswinkel größer als j3° sind); die durch die obengenannte Zentripetal- 35 kraft F gebildete Reibungskraft (ß2F) wirkt als Verlustdrehmoment (c in Fi g. 7). Während der weiteren Nadelrollenbewegung (wenn die Tür weiter geöffnet wird) wird das Türschließmoment dann kleiner als bei unterhalb j3° liegenden Winkeln, da die geleistete 40 Arbeit pro Winkeleinheit der Winkelöffnung abnimmt, obwohl die Rückstellkraft der starken Feder 5 ansteigt (U> U'> U"), wenn die Nadelrolle 7 sich radial nach außen bewegt.is tet. In this position, the restoring force of the strong torsion coil spring 5 does not directly affect the door closing moment. Only the restoring force of the weak torsion coil spring 10 acts as a door closing. This means moment in the area of the door opening angle beyond this point (ie when the door opening angles are greater than j3 °); the frictional force (β2F) formed by the centripetal force F mentioned above acts as a loss torque (c in Fig. 7). During the further movement of the needle roller (when the door is opened further) the door closing torque is then smaller than at angles below j3 °, since the work done per angular unit of the angular opening decreases, although the restoring force of the strong spring 5 increases (U> U '> U ") when the needle roller 7 moves radially outward.

F i g. 7 ist eine graphische Darstellung des Verhältnisses zwischen Türöffnungswinkel und Türschließmoment Darin stellt die Ordinate das Türschließmoment und die Abszisse den Türöffnungswinkel θ dar. Der Teil zwischen den Punkten a und b auf der gestrichelten Linie veranschaulicht das resultierende Drehmoment, das durch die starke und schwache Feder erzeugt wird. Auf der in Fig.7 dargestellten Drehmomentkurve bedeutet die Winkelöffnung a° den eingeschlossenen Winkel, der sich zwischen der geschlossenen Türstellung und der Stellung ergibt, in der der Berührungspunkt M das Ende H der Ausnehmung 14 am Lagerkörper 2 erreicht Ferner bedeutet die Winkelöffnung ß" den eingeschlossenen Winkel zwischen der geschlossenen Türstellung und der Stellung, bei der der Mittelpunkt O der Welle 4, das Ende Pder Wellenausnehmung 13 und der Mittelpunkt O' der Nadelrolle 7 auf e'iner Linie zusammentreffen, wie in F i g. 4 veranschaulicht.F i g. 7 is a graph showing the relationship between the door opening angle and the door closing torque. The ordinate represents the door closing torque and the abscissa represents the door opening angle θ. The portion between points a and b on the broken line illustrates the resultant torque generated by the strong and weak springs will. On the torque curve shown in Figure 7, the angular opening a ° means the included angle that results between the closed door position and the position in which the contact point M reaches the end H of the recess 14 on the bearing body 2. Furthermore, the angular opening ß "denotes included angle between the closed door position and the position in which the center O of the shaft 4, the end P of the shaft recess 13 and the center O 'of the needle roller 7 meet on a line, as illustrated in FIG.

Der Punkt, bei dem die Rückstellkraft der starkenThe point at which the restoring force of the strong

Feder 5 bei bis zum Winkel von «° geöffneter Tür auf Hierin bedeutetSpring 5 means that when the door is open to an angle of «°

das Halterungselement 3 wirkt, ist mit N bezeichnet (s. F i g. 2; die gleiche Stellung der Nadelrolle is« in F i g. 3 Tm the holding element 3 acts is denoted by N (see FIG. 2; the same position of the needle roller is shown in FIG. 3 Tm

durch eine strichpunktierte Kreislinie dargestellt). Ein weiteres Drehen der Welle 4 durch öffnen der Tür bis in die in F i g. 3 gezeigte Stellung verlagert den Punkt N zum Punkt N', was einer differentiellen Winkelverstellung ΔΘ° im Bereich des Punktes N entspricht. Dies bedeutet, daß die starke Feder 5 um Δθ° gedreht wird und die Rückstellkraft dementsprechend ansteigt (U< W). F i g. 3 veranschaulicht den Zustand des Nadelrollenbereiches, wenn der öffnungswinkel Θ° beträgt; er entspricht dem Zustand, in dem der öffnungswinkel kleiner als ß° ist. Die Verhältnisse bei bis zum Winkel von ß° geöffneter Tür sind in Fig.4 veranschaulicht. Im Zustand der F i g. 3 läßt die Feder 10 die Rückstellkraft linear proportional zum Türöffnungswinkel größer oder kleiner werden; das Türschließmoment ändert sich dementsprechend in gleicher Weise (s. Fig.6), da die schwache Feder 10 an ihren Enden direkt mit dem Lagerkörper 2 und der Welle 4 verbunden ist.represented by a dash-dotted circle line). Another rotation of the shaft 4 by opening the door as far as the position shown in FIG. 3 shifts the point N to the point N ', which corresponds to a differential angular adjustment ΔΘ ° in the area of the point N. This means that the strong spring 5 is rotated by Δθ ° and the restoring force increases accordingly (U <W). F i g. Fig. 3 illustrates the state of the needle roller portion when the opening angle is Θ °; it corresponds to the state in which the opening angle is smaller than β ° . The relationships with the door open up to an angle of ß ° are illustrated in FIG. In the state of FIG. 3 allows the spring 10 to increase or decrease the restoring force linearly proportional to the door opening angle; the door closing moment changes accordingly in the same way (see FIG. 6), since the weak spring 10 is connected at its ends directly to the bearing body 2 and the shaft 4.

Entsprechend F i g. 3 ergibt sich für die Arbeit, die durch die Drehung der starken Feder 5 um ΔΘ' aufgenommen wird (urj'ter der Annahme, daß Δθ° sehr klein ist und die Reibungskraft nicht berücksichtigt wird) folgendes:According to FIG. 3 the following results for the work that is absorbed by the rotation of the strong spring 5 by ΔΘ ' (based on the assumption that Δθ ° is very small and the frictional force is not taken into account):

7„]7 "]

U-)U-)

ON'ON '

t/bzw. U' t / or. U '

= Drehfederkonstante der starken Torsionsfeder 5 (cmkg/Grad);= Torsion spring constant of the strong torsion spring 5 (cmkg / degree);

= Rückstelldrchmoment (cmkg) der starken Torsionsfeder 5 bei dem Öffnungswinkel oc°;= Restoring torque (cmkg) of the strong torsion spring 5 at the opening angle oc ° ;

= Verdrehwinkel der starken Torsionsfeder; = Twist angle of the strong torsion spring;

= Abstand zwischen der Achse O, der Welle 4 und dem Berührungspunkt N zwischen der Nadelrolle 7 und dem Halterungselement 3, wenn die Tür bis zu einem Winkel a° geöffnet ist: = Distance between the axis O, the shaft 4 and the point of contact N between the needle roller 7 and the mounting element 3 when the door is opened up to an angle a °:

= Abstand zwischen der Achse O und dem Berührungspunkt N', wenn die Tür bis zu einem Winkel von j3° geöffnet is't; = Distance between axis O and contact point N ' when the door is opened to an angle of j3 °;

= Rückstellkräfte (vgl. vorhergehende Abschnitte).= Restoring forces (see previous sections).

Die der starken Torsionsfeder 5 aufgegebene Arbeil (zum Verdrehen der Feder 5 um Δθ° über die Welle 4; beträgt:The work given to the strong torsion spring 5 (to rotate the spring 5 by Δθ ° over the shaft 4; is:

Tm[H υ ). i2l Tm [H υ). i2l

mittleres Türöffnungs-Drehmoment (cmkg das erzeugt wird, wenn die Tür bis zu einei Winkel θ° geöffnet wird.average door opening torque (cmkg that is generated when the door is opened to an angle θ °.

Da die Gleichung (1) der Gleichung (2) gleich sein muß, giltSince the equation (1) must be the same as the equation (2), holds

Hieraus folgtIt follows from this

7"hi -- 7 "hi -

[[Cs- \<-i + 7„| + 7„] [[Cs- \ <- i + 7 "| + 7 "]

\H [(Cs · \<-> + IJ + Z₀] \ H [(Cs · \ <-> + IJ + Z ₀ ]

Hieraus ergibt sich, daß das durch die starke Torsionsschraubenfeder 5 bewirkte Türschließmoment proportional zu Δθ°/(θ° -χ") ist, während im Bereich des öffnungswinkels größer als ß° die durch die starke Feder 5 bewirkte Rückstellkraft überhaupt nicht als Türschließmoment auftritt und nur als innere Energie existiert. Die Werte Δθ°/(θ° -λ°) sowie die verschiedenen Momente für ein erfindungsgemäßes Ausführungsbeispiel sind in den F i g. 5a bis 5d und F i g. 6 veranschaulicht. F i g. 7 zeigt die zusammengesetzte Kurve des Türschließmoments. Da die Reibungskräfte in den obigen Ausführungen außer acht gelassen wurden, werden etwa 80% dieser Werte als die betreffenden tatsächlichen Türdrehmomente angenommen. It follows that the door closing moment caused by the strong torsion coil spring 5 is proportional to Δθ ° / (θ ° -χ ") , while in the area of the opening angle greater than ß ° the restoring force caused by the strong spring 5 does not appear as a door closing moment and exists only as internal energy. The values Δθ ° / (θ ° -λ °) and the various moments for an exemplary embodiment according to the invention are illustrated in Figures 5a to 5d and Figure 6. Figure 7 shows the composite curve of the door closing torque Since the frictional forces have been disregarded in the above explanations, about 80% of these values are assumed to be the actual door torques concerned.

Betrachtet man das Drehmoment-Übertragungssystem für die starke Torsionsschraubenfeder 5 im erfindungsgemäßen Federband, so werden ferner unterschiedliche Charakteristiken des Türschließmomentes leicht dadurch erreicht, daß die Verhältnisse des Angriffspunktes der Kraft auf dem Umfang der Nadelrolle 7 geändert werden, wie sich aus den F i g. 8, 8a, 8b und 8c ergibt, wobei die Kurven a, b, c entsprechend zu den F i g. 8a, 8b bzw. 8c gehören. Diese Abwandlungen ergeben unterschiedliche Charakteristiken und sie können vom Durchschnittsfachmann ohne weiteres ausgeführt werden.If one considers the torque transmission system for the strong torsion coil spring 5 in the spring hinge according to the invention, different characteristics of the door closing moment are also easily achieved in that the ratios of the point of application of the force on the circumference of the needle roller 7 are changed, as can be seen from FIGS. 8, 8a, 8b and 8c, the curves a, b, c corresponding to FIGS. 8a, 8b and 8c, respectively. These modifications give different characteristics and they can be easily carried out by one of ordinary skill in the art.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung kann außerdem einen Stop-Mechanismus enthalten, durch den die Tür geöffnet bleibt, wenn sie bis zu einer Stellung von etwa 85° bis 90° (vgl F i g. 7) geöffnet ist. F i g. 9 zeigt einen Teilschnitt des Federbandes mit der Nadelrolle 7 in der Lage, in der die Tür bei einem öffnungswinkel von etwa 85 bis 90° gehalten wird. Die Welle 4 ist gegenüber der in F i g. 4 dargestellten Lage im Uhrzeigersinn weitergedreht; die Nadelrolle 7 ist dabei durch die Zentripetalkraft F' in eine in der Welle 4 vorgesehene, flache Ausrundung 16 hineingedrückt, wobei die Zentripetalkraft F' durch die Rückstellkraft der starken Feder 5 erzielt wird. In diesem Falle ist die Rückstellkraft i/'"der starken Feder 5 etwas kleiner als die Rückstellkraft U", die dann vorhanden ist, wenn die Nadelrolle 7 den Umfang der Weite 4 berührt (übereinstimmend mit der in F i g. 4 gezeigten Lage), da die Nadelrolle in die auf der Welle 4 vorgesehene flache Ausrundung 16 hineinsinkt (U'"< U"). Die Rückstellkraft der starken Feder 5 wirkt in diesem Falle sogar nicht als Türschließmoment, weil ein Ende Pi an der flachen Ausrundung 16 und nur die Rückstellkraft der schwachen Feder 10 als Türschließmoment wirken. Um jedoch die Tür durch Drehung entgegen dem Uhrzeigersinn aus der in Fig.9 gezeigten Stellung zu schließen, muß die Nadelrolle 7 radial nach außen gedrückt werden, so daß die Nadelrolle 7 den Umfang der Welle 4 berühren kann. Wenn die Arbeit, die zum Herausdrücken der Nadelrolle 7 aus der flachen Ausrundung 16 notwendig ist, durch die von derThe device according to the invention can also contain a stop mechanism by means of which the door remains open when it is opened up to a position of approximately 85 ° to 90 ° (see FIG. 7). F i g. 9 shows a partial section of the spring band with the needle roller 7 in the position in which the door is held at an opening angle of approximately 85 to 90 °. The shaft 4 is opposite to that in FIG. 4 position shown further rotated clockwise; the needle roller 7 is pressed by the centripetal force F ' into a flat fillet 16 provided in the shaft 4, the centripetal force F' being achieved by the restoring force of the strong spring 5. In this case the restoring force i / '"of the strong spring 5 is somewhat smaller than the restoring force U", which is then present when the needle roller 7 touches the circumference of the width 4 (corresponding to the position shown in FIG. 4) , since the needle roller sinks into the flat fillet 16 provided on the shaft 4 (U '"<U"). In this case, the restoring force of the strong spring 5 does not even act as a door closing moment, because one end Pi on the flat fillet 16 and only the restoring force of the weak spring 10 act as the door closing moment. However, in order to close the door by turning it counterclockwise from the position shown in FIG. If the work that is necessary to push the needle roller 7 out of the flat fillet 16 by the

schwachen Feder 10 herrührende Rückstellkraft geleistet werden kann, bleibt die Welle 4 in dieser Stellung nicht stehen; die Kraft der schwachen Feder 10 setzt die Türschließbewegung fort. Wenn aber die zum Herausdrücken notwendige Arbeit größer als die Rückstellkraft der schwachen Feder 10 ist, bleibt die Welle 4 in dieser Lage stehen; dadurch ergibt sich der Stop-Mechanismus, der die Tür in der Stopstellung geöffnet hält. Um die Tür aus dieser Stopstellung zu schließen, mußweak spring 10 resulting restoring force can be made, the shaft 4 remains in this position not standing; the force of the weak spring 10 continues the door closing movement. But if the one to push out necessary work is greater than the restoring force of the weak spring 10, the shaft 4 remains in stand in this situation; this results in the stop mechanism, which keeps the door open in the stop position. To close the door from this stop position, must

ίο eine äußere Kraft in Türschließrichtung über die Tür auf die Welle 4 ausgeübt werden, damit die Nadelrolle 7 herausgedrückt wird. Diese Funktion wird nachfolgend an Hand Fig. 10 erklärt Die Kraft, die zum Herausdrücken der Nadelrolle 7 überwunden werden muß, ist eine resultierende Kraft (f+F') aus der Zentripetalkraft F', der am Ende //der Ausrundung 14 am Lagerkörper 2 entwickelten Reibungskraft und der Reibungskraft, die am Berührungspunkt N'" des Halterungselementes 3 mit der Nadelrolle 7 erzeugt wird. Da die Nadelrolle 7 durch eine Komponente Xi der Türschließkraft K herausgedrückt wird, wobei die Komponente K\ vom Ende Pi der in der Welle 4 vorgesehenen flachen Ausrundung 16 ausgeht, gilt folgende Gleichung (1):ίο an external force in the door closing direction can be exerted on the shaft 4 via the door so that the needle roller 7 is pushed out. This function is explained below with reference to Fig. 10. The force that has to be overcome to push out the needle roller 7 is a resultant force (f + F ') from the centripetal force F', which occurs at the end // of the fillet 14 on the bearing body 2 developed frictional force and the frictional force generated at the point of contact N '"of the support element 3 with the needle roller 7. Since the needle roller 7 is pushed out by a component Xi of the door closing force K , the component K \ from the end Pi of the provided in the shaft 4 The following equation (1) applies:

K 4- Kh 2: K, sin (/. 4- <l>). (11K 4- Kh 2: K, sin (/. 4- <l>). (11

Dabei bedeutetThereby means

K = eine Kraft zum Drehen der Welle 4, wobei diese Kraft von der Türschließkraft herrührt die auf die Tür ausgeübt wird; Kb = die auf die schwache Feder 10 irn Punkt Pi angewandte Rückstellkraft; λ <PiOO'in Fig. 10; K = a force for rotating the shaft 4, this force resulting from the door closing force exerted on the door; Kb = the restoring force applied to the weak spring 10 at point Pi; λ <PiOO 'in Fig. 10;

Φ <OO'Piin Fig. 10; Φ <OO'Pi in Fig. 10;

K\ — eine Kraft, die die Welle 4 an der Drehung hindert und durch folgende Gleichung (2 ausgedrückt wird: K \ - a force that prevents the shaft 4 from rotating and is expressed by the following equation (2:

COS '/'COS '/'

Aus (11 und (2) folet:From (11 and (2)) follows:

(K(K

I / 4- F) ■ sin (/. 4- '/ΊI / 4- F) ■ sin (/. 4- '/ Ί

COS '/'COS '/'

Wenn /C = O ist oder eine Türschließkraft nicht auf dit Tür angewendet wird (um die Tür in der geöffneter Winkelstellung zu haken), gilt folgende Gleichung (3):If / C = O or a door closing force is not on dit Door is used (to hook the door in the open angular position), the following equation (3) applies:

Kh < Kh <

cos Φ cos Φ

Diese Ungleichung (3) kann durch die Wahl eineThis inequality (3) can by choosing a

geeigneten λ und Φ in der Ausführung des Federbande bzw. Scharniers verwirklicht werden. Die Kraft zun Halten der Tür in ihrer geöffneten Winkelstellung is dannsuitable λ and Φ can be implemented in the design of the spring band or hinge. The force to hold the door in its open angular position is then

CdS '/'CdS '/'

Φ)Φ)

Kh.Kh.

wobei diese Kraft die Mindestkraft ist, die auf die Tu ausgeübt wird, um sie zu schließen. Der erfindungsgemäße Stopmechanismus ist dahewhere this force is the minimum force that can be exerted on the Tu is exercised to close them. The stop mechanism according to the invention is there

609 635 121609 635 121

ίοίο

im Federband selbst enthalten und beruht auf dem Gleichgewicht der Kräfte, die durch die starke Feder 5 und die schwache Feder 10 im Federband hervorgerufen werden. Durch das Einbeziehen dieses Stopmechanismus ergeben sich jedoch keine größeren Konstruktionsprobleme. Außerdem werden die Nachteile derzeitiger Ausführungen vollkommen eliminiert, wie z. B. die Erzeugung anormaler Geräusche und die Instabilität der Schließkraft, während die Tür in der Stopstellung gehalten wird. Da ferner die Betätigung zur Erzielung der anfänglichen Verdrehung der Torsionsschraubenfedern üblicherweise erst erfolgt, nachdem die Federbandflügel sicher am Pfeiler bzw. an der Tür befestigt sind, ist die Montage des erfindungsgemäßen Federbandes erheblich erleichtert, ganz unabhängig von der Montageart.contained in the spring band itself and is based on the balance of forces created by the strong spring 5 and the weak spring 10 are caused in the spring band. By including this stop mechanism however, there are no major design problems. In addition, the disadvantages are becoming more current Executions completely eliminated, such as B. the generation of abnormal noises and the instability of the Closing force while the door is held in the stop position. Furthermore, there is the operation to achieve The initial twisting of the torsion coil springs usually only takes place after the spring band wing are securely attached to the pillar or to the door, is the assembly of the spring hinge according to the invention made considerably easier, regardless of the type of installation.

Bei anfänglicher Einstellung des erfindungsgemäßen Federbandes befindet sich die Welle 4 in einer Lage, die 3 bis 10° über die Türschließstellung hinausgeht, wobei die schwache Feder in einer gedrehten Lage gehalten wird. In dieser Stellung drückt die Nadelrolle 7 gegen die als Anschlag dienende Wand 29, die durch eine kleine, stufenartige Vertiefung an der Innenseite des Lagerkörpers 2 gebildet wird, wodurch eine weitere Bewegung entgegen dem Uhrzeigersinn verhindert wird. Solange die durch die Verdrehung der starken Feder 5 bewirkte Rückstellkraft über das Halterungselement 3 auf die Nadelrolle 7 wirkt, kann sich die Nadelrolle 7 nicht so leicht in die Richtung zum öffnen der Tür bewegen; sie wird gegen die Innenwand des Lagerkörpers 2 gedrückt, und die Welle 4 wird gleichfalls weiterhin in ihrer vorgenannten Lage gehalten. Dann wird die Größe des Verdrehweges der starken und der schwachen Federn 5 und 10 so eingestellt, daß die zum einwandfreien Schließen der Tür erforderliche Größe des Türschließmoments geliefert wird. Beim Einbauen der Tür wird der zugehörige Vierkantkeil 12 in den Spalt getrieben, der zwischen der Keilnut 17 in der oberen Bandhülse 9 und dem abgeflachten (angefrästen) oberen Teil 18 der Welle 4 vorgesehen ist, und zwar während sich die Tür in geschlossener Stellung befindet. Wenn die Welle 4 im Uhrzeigersinn um 3 bis 10° gedreht wird (s. gestrichelte Linie in Fig. 11), bewegt sich die Nadelrolle 7 in derselben Richtung ebenfalls um 3 bis 10° weiter, so daß sie die in F i g. 11 als gestrichelte Linie angedeutete Stellung einnimmt Dies ist genau derselbe Zustand wie in Fig. 2; das Türschließmoment zum zufriedenstellenden Schließen der Tür wird durch die Welle 4 auf die Tür übertragen. Der Einfachheit halber sind in F i g. 11 nur einige Teile gezeigt, die um 3 bis 10° weiter bewegt sind. Es dürfte klar sein, daß sich die Teile 3 und 9 ebenso gut wie auch noch andere Teile um 3 bis 10° weiter bewegen.When the spring band according to the invention is initially set, the shaft 4 is in a position which 3 to 10 ° beyond the door closed position, with the weak spring held in a rotated position will. In this position, the needle roller 7 presses against the wall 29 serving as a stop, which by a small, step-like recess is formed on the inside of the bearing body 2, whereby a further Counterclockwise movement is prevented. As long as by twisting the strong Spring 5 caused restoring force acts on the mounting element 3 on the needle roller 7, the Do not move the needle roller 7 so easily in the direction to open the door; it is against the inner wall of the Bearing body 2 pressed, and the shaft 4 will also continue to be in its aforementioned position held. Then the size of the twisting path of the strong and weak springs 5 and 10 becomes like this set that the size of the door closing moment required to close the door properly is delivered. When installing the door, the associated square wedge 12 is driven into the gap, the between the keyway 17 in the upper band sleeve 9 and the flattened (milled) upper part 18 of the shaft 4 is provided while the door is in the closed position. If the shaft 4 is rotated clockwise by 3 to 10 ° (see dashed lines Line in Fig. 11), the needle roller 7 also moves in the same direction by 3 to 10 °, so that they the in F i g. 11 indicated as a dashed line Assumes position This is exactly the same state as in Fig. 2; the door closing moment to the satisfactory Closing the door is transmitted to the door by the shaft 4. For the sake of simplicity, FIG. 11 only some parts shown moved 3 to 10 degrees further. It should be clear that parts 3 and 9, as well as other parts, move 3 to 10 ° further move.

Beim erfindungsgemäßen Federband ergibt sich auf diese Weise eine Art Voreinstellmechanismus. der es ermöglicht, die Federn in verdrehter Lage zu halten bevor das Federband verschickt bzw. ausgeliefert wird ferner gestattet dieser Mechanismus eine Einstellung zur Erzielung eines zufriedenstellenden Türschließmoments dadurch, daß lediglich ein beigefügter Vierkant keil eingetrieben wird.In the case of the spring band according to the invention, a type of presetting mechanism results in this way. the it enables the springs to be held in a twisted position before the spring band is sent or delivered furthermore, this mechanism allows an adjustment to achieve a satisfactory door closing moment in that only an attached square wedge is driven.

Hierzu 4 Blatt ZeichnungenFor this purpose 4 sheets of drawings

Claims

Patent claims:

1. Spring hinge for the automatic closing of a door, with a hinge sleeve that can be fastened to a frame, pillar or the like and a hinge hinge mounted thereon pivotably mounted on it, carrying the door, in which a hinge is arranged concentrically to the hinge axis, at one end with the swiveling hinge sleeve and at the other end with the stationary ι ο band sleeve coupled torsion coil spring is located, characterized in that in the fixed band sleeve (1) a second also acting in the closing direction and arranged concentrically to the band axis torsion coil spring (5) is arranged, one end on the fixed band sleeve (1) and the other end on one (5 and 10) located between the two springs, opposite the fixed Bandhül- te (1) in a bearing body (2) of the same rotatably mounted support member (3), in which support member (3) with the ichwenkbaren belt sleeve (9) fixedly connected shaft (4) engages rotatably, and that in this engagement area in d ie the shaft (4) and a rounded portion (13 or 14) each formed in the inner surface of the bearing body (2) and a radially continuous opening (20) is provided in the mounting element (3), in which opening a coupling member ( 7 is inserted), which engages in the w first opening phase of the door in the fillet (13) of the shaft (4) and thereby couples the shaft (4) rotatably connected to the support member (3), so that in this opening phase, both springs (5 and 10) are clamped, and which in the second opening phase disengages from the fillet (13) of the shaft (4) and engages in the fillet (14) of the bearing body (2) and thereby the holding element (3) with the bearing body (2) non-rotatably coupled, so that in this opening phase the second spring (5) does not transmit any closing force to the door and only the first spring (10) is further tensioned.

2. Spring band according to claim 1, characterized in that that the coupling member (7) is a needle roller and that the opening (20) in the holding element (3) window-like and the fillets (13, 14) in the shaft (4) and in the bearing body (2) like a cylinder segment are trained.

3. Spring band according to claim 1 or 2, characterized in that the second spring (5) is stronger is designed as the first spring (10).

4. Spring band according to claim 1, 2 or 3, characterized in that the in the fixed Hinge sleeve (1) inserted bearing body (2) through a toothing (19) non-rotatably with the hinge sleeve (1) connected is.

5. Spring band according to one of claims 1 to 4, characterized in that in the shaft (4) a further fillet (16) is formed in which ho the needle roller (7) engages during the last part of the opening movement of the door and this in the Holds open position.