DE19602923C1 - Brillenfassung mit einer gegen Lösen gesicherten Scharnierverbindung - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine gegen Lösen gesicherte Scharnierverbindung für Brillenfassungsteile wie Bü­ gel- und Backenkombinationen, insbesondere bei Verlust einer Scharnierschraube. Der Scharnierverbindung ist dabei ein funktional abgesichertes Lösen der Schraub­ verbindung integriert, so daß die Wirkung einer echten elastoplastischen Gangregulierung auftritt. Man kennt für Scharnierverbindungen, insbesondere für Brillen­ scharniere, beute alle wichtigen Anforderungen an eine solche Verbindung. Die Scharnierverbindung soll dabei grundsätzlich eine große Sicherheit gegen das Lösen der Scharnierteile besitzen. Mit dieser Hauptforderung befassen sich im Bereich der Brillenscharniere fast alle Ausführungen, wobei man für diesen Zweck ver­ schiedene Varianten entwickelte.

Eine Ausführung nach der DE 41 00 246 er­ möglicht eine größere Sicherheit gegen das Lösen der Scharnierverbindung durch die Trennung von Drehachse und Schraubenachse. Die Nachteile von komplizierten Teilen und die äußerst schwierige Herstellung machen den kommerziellen Einsatz eines solchen Scharniers aber schwierig, da zudem zusätzliche Bauteile gegen­ über konventionellen Scharnieren eingesetzt werden müssen.

Die Ausführung nach EP 0146527 ersetzt die Drehachse ebenfalls durch einen Gelenkkopf um das Lösen der Schraube durch das bei konventionellen Scharnieren auftretende Drehlösemoment auf die Schraube zu umgehen. Die Festigkeit der Drehachse ist aber von der Steifigkeit des in der Äquatorialebene getrennten Scharnieres abhängig. Ein Kraftdiagramm, in der Drehebene gezeichnet, ergibt, daß ein Aufbiegemo­ ment durch Verbiegen eines Brillenbügels keineswegs sicher aufgenommen werden kann.

Eine Ausführung z. B. nach EP 393244 strebt die Lösung über eine spezielle Geometrie der Schraubverbindung an. Infolge der Geometrie soll dort die Schraubenverb­ indung besser gegen Lösen gesichert sein, da die Reib- und Spannungsverhältnisse im Schraubenkopfbereich zu einem besseren Halt der Schraube führen soll. Grund­ sätzlich kann mit dieser Lösung aber nicht verhindert werden, daß sich die Schraube aufgrund der wirkenden Reibkräfte auf den Schraubenbolzen bei der Drehbewe­ gung der Scharnierteile löst, da das Drehmoment des einrolligen Teils doch direkt radial auf den Schrau­ benbalzen wirkt. Damit wird die Hauptanforderung einer echten Lösesicherung der verbundenen Fassungsteile nicht gelöst. In diesem Patent (EP 393244) werden zu­ dem die Kraft- und Gegenkraftverhältnisse ideal-hypo­ thetisch angesetzt, so daß diese Ausführung die Anfor­ derung an eine echte Gangregulierung nicht befriedi­ gend erfüllen kann, da die Gangregulierung doch als Funktion vom Anzugsmoment der Schraubverbindung zu sehen ist.

Aus der DE 37 37 126 C1 ist es bekannt, um die Bohrung im zweirolligen Scharnierteil an der Auflagefläche des Schraubenkopfes eine konusartige Erhöhung und am Schrauben­ bolzeninnenrand unter dem Schraubenkopf eine konusartige Einschnürung vorzusehen. Beim Einschrauben der Schraube soll sich die konusartige Erhöhung so verformen, daß sie in die Einschnürung am Schraubenbolzen eingreift.

Die erforderliche plastische Verformung der konusartigen Erhöhung führt aber dazu, daß ein hoher Druck durch die Schraube aufgebracht werden muß, was zu einem hohen axialen Druck auf die Scharnierflächen und damit zur Schwergängigkeit des Scharniers führt. Außerdem wird das Schraubengewinde hoch belastet. Nach dieser Schrift geht es nicht um die Sicherung der Scharnierteile gegeneinander als vielmehr erstrangig um die Sicherung der Scharnierschraube gegen Verlust. In der DE 36 23 801 C2 ist ein Scharnier, insbesondere für Brillen, angegeben, bei dem in die Schraubenbohrung des mit Spielraum ineinandergefügten ein- und zweirolligen Scharnierteils zunächst eine Lagerhülse eingesetzt ist, von der sich beim Einschrauben der Gelenkschraube Vorsprünge radial herausformen, die in die Zwischenräume der jeweils benachbarten Flächen der Scharnierbohrungen eingreifen. Damit soll beim Einsetzen der Gelenkschrauben eine Deformierung der Scharnierteile und damit Schwergängigkeit des Scharniers vermieden und eine Sicherung der Schraube durch plastische Fixierung erreicht werden.

Ebenso wird in der CH 483 648 eine plastisch verformbare Hülse zwischen der Scharnierschraube und den Bohrungen in den Scharnierteilen eingesetzt, die sich beim Festziehen der Schraube im oberen Teil verformt und somit die Scharnierteile zusätzlich sichert.

Aus der DE 43 06 502 ist es bekannt, daß zwei zweirollige Gelenkelemente, die mit Zapfen und Bohrung miteinander verbunden sind, einen Spalt zwischen sich freilassen, in welchen ein entsprechendes elastisches Formelement formschlüssig eingesetzt ist und somit den Halt der Zapfen-Bohrrung-Verbindung sichert.

Alle beschriebenen Ausführungen von Brillenscharnieren, bei denen es um die Sicherung der Scharnierteile geht, weisen zusätzliche Teile auf und sind kompliziert aufgebaut.

Der Erfindung lag die Aufgabe zugrunde, die bekannten Scharniergelenke daraufhin zu verbessern, daß eine Ausführung geschaffen wird, welche dem unge­ lösten Problem des Lösens der Scharnierschraube im Bereich der konventionell einsetzbaren Scharniere ge­ recht wird, so daß die Scharnierteile sich nicht von­ einander trennen können, auch wenn die Schraube sich löst und verloren geht.

Zudem sollen die weiteren Hauptanforderungen an die Scharniere wie die Gängigkeit, die verfahrenspezifi­ schen Einflüsse, wie z. B. problemloser Einsatz in der Schweiß- und Löttechnologie, erfüllt sein und als lös­ bare Verbindung den Tausch von Fassungsteilen erlau­ ben. Die Herstellung des neuen Brillenscharniers soll dabei grundsätzlich nicht schwieriger sein, um die bekannten Herstellmethoden wirtschaftlich einsetzen zu können und um damit ebenfalls eine marktgerechte und sinnvolle Nutzung möglich zu machen.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß eine Scharnierverbindung geschaffen wird, bei der Scharnierteile nach dem Oberbegriff des Anspruches 1 eingesetzt werden, welche mit einer speziellen Schraubenkopfbohrung und einer Gewindebohrung an einem zweirolligen Scharnierteil versehen sind.

Erfindungsgemäß ist in einem Scharnierteil die Schaftbohrung der Schraube stufenförmig dergestalt ausgebildet, daß eine spitzwinklige Schaftverjüngung, vorzugsweise in einem Spitzwinkelbereich mit einem Winkel von 10° bis 35°, vorgesehen ist. Der innere Durchmesser dieser Schaftverjüngung ist gegenüber dem äquivalenten Schraubenschaft-Querschnitt kleiner als der Schraubenschaftdurchmesser ausgebildet, wodurch beim Einführen und Festziehen der Schraube der spitzwinklige Bereich in eine Freisenkung des einrolligen Scharnierteiles unter Ausnutzung der elastoplastischen Werkstoffeigenschaften umgelegt wird.

Insbesondere entsteht durch das Einbringen und Anzie­ hen der Schraube in die Scharnierbohrung ein Form­ schluß zwischen dem zweirolligen Scharnierteil mit dem Schraubenkopf und dem gegenüberliegenden Gewindeteil und dem einrolligen Scharnierteil mit der Freisenkung. Hierdurch wird die neuartige Scharnierverbindung zu einer Verbindung, die sich im Fall des Lösens der Schraube nach längerem Einsatz und damit dem Verlust der Schraube, wegen des Formschlusses zwischen den beiden Scharnierhälften nicht löst.

Damit wird eine ganz entscheidende Problematik gelöst, daß sich nämlich das Bügelteil an einer Brillenfassung selbst nach dem Verlust der Schraube nicht lösen kann, so daß der Verlust der Schraube keinen weiteren Schaden nach sich zieht.

Weiterhin wird einerseits die Scharniergängigkeit ela­ stoplastisch reguliert, und andererseits wird selbst bei starkem Anziehen der Schraube, wegen der auftre­ tenden plastischen Verformungskraft auf die Schraube, ein Festklemmen in den erforderlichen Drehmomentberei­ chen ausgeschlossen.

Durch die hohen Verformungsreibungskäfte auf den Schraubenschaftbereich ist bei Einhaltung einer sicheren Scharnierfunktion ein Lösen der Schraube erschwert und damit eine zusätzliche Lösesicherheit bewirkt.

Die Laufflächen der Scharnierflächen werden besonders gleichmäßig belastet, weil die auftretenden Schraubenanzugskräfte und die äquivalenten Gegenkräfte hauptsächlich als Funktion der plastischen Verfor­ mungskraft entstehen und die indifferenten Klemmkräfte somit radial im Spannungsfeld um den plastisch verformten Bereich liegen, wodurch sie eine besonders gleichmäßige Reibkraftverteilung auf die radial weiter entfernten Scharnierlaufflächen bewirken.

Ein Ausführungsbeispiel einer gegen Lösen gesicherten Scharnierverbindung selbst bei Verlust des Schraubenbolzens ist in den Zeichnungen Fig. 1 bis Fig. 4 dargestellt und wird nachfolgend beschrieben.

Fig. 1 zeigt eine Seitenansicht des neuen Scharniers;

Fig. 2 zeigt den Querschnitt durch das verschraubte neue Scharnier;

Fig. 3 zeigt den Querschnitt durch die Bohrungs­ geometrie der Scharnierverbindung vor dem Verschrauben mit der Schraube in Verschraubposition; in

Fig. 4 wird die elastoplastische Gangregulierung und Sicherung der Scharnierverbindung im Halbquerschnitt dargestellt.

Wie aus den Zeichnungen ersichtlich ist, besteht das Scharnier aus dem zweirolligen Scharnierteil 1 und einem einrolligen Scharnierteil 2.

Die Scharnierschraube 3 mit dem Gewindebolzen 4 be­ sitzt einen zweistufigen Schaftbereich 5 mit den Durchmessern D1 und D2.

Das zweirollige Scharnierteil weist eine spitzwinklige Verjüngung 8, vorzugsweise mit einem spitzen Winkel zwischen 10° und 35°, auf der der Gewindebohrung gegen­ überliegenden Seite auf. Die verjüngte Schaftbohrung im zweirolligen Scharnierteil weist einen Durchmesser D3 auf, der maximal den Durchmesser D2 erreicht, damit der Gewindebolzen frei eingeführt werden kann, der aber kleiner als D1 ist. Je nach Scharniereinsatztyp oder -fall kann der Winkel angepaßt werden.

An dem gezeigten Ausführungsbeispiel ist an dem ein­ rolligen Scharnierteil eine Freisenkung 7 als Plansen­ kung vorgesehen.

Bei eingebrachter Schraube wird die Verjüngung 8 des zweirolligen Scharnierteils in die Freisenkung 7 des einrolligen Teils 2 elastoplastisch umgelegt, wodurch ein Formschluß 9 zwischen beiden Scharnierteilen ent­ steht. Der Schaftbereich D3 der Schraube 2 liegt dabei nur im zweirolligen Scharnierteil 1, der kleinere Durch­ messerbereich D1 liegt als Schaftbereich im einrolli­ gen Teil 2.

Durch die dargelegte Gestaltung wird das Lösen der Scharnierteile bei einem Verlust der Scharnierschraube durch den Formschluß verbindet.

Weiterhin wird erreicht, daß selbst bei einem starken Anzugsmoment der Schraube die Spannungsverhältnisse auf die Schraube durch die auftretenden plastischen Reibungskräfte einer Verklemmung der Scharnierteile entgegenwirken. Desweiteren wirken die elastoplasti­ schen Reibkräfte auf den Schraubenschaft einem Lösen der Schraube entgegen.

Weil die axiale Schraubenanzugskraft hauptsächlich begrenzt in der radial um die Formschlußzone liegende Bereiche aufgenommen wird, entsteht in den hauptsäch­ lich tragenden Scharnierlaufflächen eine besonders hohe gleichmäßige Flächenbelastung und damit eine be­ sonders gleichmäßige Laufeigenschaft.

Sollte das Lösen des Formschlusses notwendig sein, was für Brillenfassungen aber schon als Ausnahme betrach­ tet werden kann, so wird die Schaftbohrung bis in den Formschlußbereich plangesenkt. Die Scharnierverbindung kann dann durch das Einbringen der Schraube wieder­ hergestellt werden, womit die grundsätzliche Wieder­ montierbarkeit gewährleistet wird.

Anstelle des dargestellten Scharniers läßt sich diese Schraubverbindung ganz allgemein an allen möglichen Scharniervarianten, wie z. B. Federscharnieren oder sonstigen Metallscharnierverbindungen, anwenden.

Claims (2)

1. Brillenfassung mit einer gegen Lösen gesicherten Scharnierverbindung für Fassungsteile, insbesondere bei einem Verlust des Schraubenbolzens, vorzugsweise mit solchen Scharnierteilen für welche eine form­ schlüssige Verbindung eines zweirolligen und eines einrolligen Scharnierteiles vorgesehen ist, dadurch gekennzeichnet, daß am zweirolligen Teil (1) eine spitzwinklige Verjüngung (8) im Schaftbohrungsbereich, vorzugsweise mit einem spitzen Winkel zwischen 10° und 35°, ausgebildet ist und diese Verjüngung des Schaftbohrungs-Querschnittes im unverschraubten Zustand gegenüber dem Schraubenquer­ schnitt im äquivalenten Schaftbereich kleiner ist und daß am einrolligen Scharnierteil (2) eine Frei­ senkung (7) vorgesehen ist, vorzugsweise eine Plan­ freisenkung, die im zusammengesteckten Zustand zur Schrauben­ bohrungsseite des zweirolligen Scharniers (1) weist und in die die spitzwinklige Verjüngung (7) des zweirolligen Scharnier­ teiles (1) nach dem Einsetzen des Schraubenbolzens (3) eingedrückt ist.

2. Brillenfassung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß bei dreiteiligen Scharnieren der Schraubenbolzen (3) einen stufenförmigen Schaftbereich aufweist und beide Scharnierteile (1, 2) nach Einführen und Festziehen des Schraubenbolzens (3) einen Formschluß zwischen den beiden Scharnierhälften bilden.