DE19681672B4

DE19681672B4 - Reibmomentscharnier mit Klemmschelle

Info

Publication number: DE19681672B4
Application number: DE19681672T
Authority: DE
Inventors: Dean M. Brooklyn Park Gannon
Original assignee: Reell Precision Manufacturing Corp
Current assignee: Reell Precision Manufacturing Corp
Priority date: 1995-11-27
Filing date: 1996-11-13
Publication date: 2007-04-26
Anticipated expiration: 2016-11-14
Also published as: CN1202214A; JP2000501149A; USRE37712E1; AU7676596A; GB2322668A; CN1109803C; JP3836149B2; WO1997020125A1; US5697125A; DE19681672T1; GB2322668B; GB9810246D0

Abstract

Reibmomentscharnier (20, 40, 50, 70, 90), umfassend ein erstes Teil (36, 56, 76, 96, 130, 140) mit einer axialen Dicke, welches erste und zweite Arme (32, 34; 82, 84; 102, 104) aufweist, die beide ein erstes und ein zweites Ende aufweisen, wobei die ersten Enden der ersten und zweiten Arme (32, 34; 82, 84; 102, 104) verbunden sind und einen Verbindungsbereich (30, 64, 80, 100, 132, 142) benachbart zu den verbundenen ersten Enden der ersten und zweiten Arme (32, 34; 82, 84; 102, 104) bilden, und die Arme eine Außenfläche (27, 77, 97) besitzen sowie eine radiale Dicke und eine axiale Dicke und die Arme eine axiale Öffnung (38) bilden, die zumindest einen Bereich einer inneren Fläche (39, 109) der Arme darstellt, und die zweiten Enden der Arme eine Öffnung (36, 106) zwischen den äußeren und den inneren Flächen bilden;
ein zweites Teil (22, 52, 72, 98), welches relativ...

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG
Die vorliegende Erfindung betrifft reibmomenterzeugende Scharniere. Insbesondere betrifft die Erfindung eine Klemmschelle oder eine Anzahl von Klemmschellen, die radial auf eine Welle aufgepreßt ist (sind), um eine Drehreibung oder ein Reibmoment zwischen der Welle und der Klemmschelle bzw. den Klemmschellen zu erzeugen.
Reibmomentscharniere werden verwendet, um Objekte in bestimmten Winkelpositionen relativ zu einem Hauptkörper abzustützen. Reibmomentscharniere werden z. B. verwendet, um einen Bildschirm eines Notebook-Computers in verschiedenen Winkelstellungen relativ zum Hauptkörper des Computers zu halten. Sie werden ebenso verwendet, um Sonnenblenden in Kraftfahrzeugen in verschiedenen Winkeln zu halten.

Ein Typ eines Reibmomentscharnieres ist ein Federscharnier, welches eine Schraubenfeder verwendet, die um eine Welle gewunden ist. Im entspannten Zustand besitzt die Feder einen Innendurchmesser, der kleiner ist als der Außendurchmesser der Welle, um mit der Welle unter Reibung so zusammenzuwirken, daß Feder und Welle dazu neigen, sich gemeinsam zu drehen. In Funktion ist die Welle mit einem drehbaren Körper verbunden. Wenn der Körper und die Welle gedreht werden, ist eines der Federenden oder „Füße" so ausgerichtet, daß es auf einen Anschlag stößt, welcher typischerweise Teil der feststehenden Abstützung ist. Das Aufstoßen des Federendes am Anschlag führt dazu, daß die Feder um die Welle gleitet, statt sich zusammen mit der Welle zu drehen. Dieses Gleiten verursacht ein Reibmoment. Ein solches Federscharnier kann so konstruiert sein, daß es ein ziemlich konstantes Reibmoment oder eine Drehreibung über den gesamten Bewegungsbereich gewährleistet.

Ein weiterer Typ eines Reibmomentscharnieres arbeitet mit axialem Druck. Ein solches Scharnier mit axialem Druck umfaßt mindestens zwei Reibscheiben, die auf einer Welle gegeneinander gedrückt werden. Das Reibmomentscharnier mit axialem Druck benutzt eine Druckkraft, die entlang einer Achse parallel zur Welle wirkt. An einer der Reibscheiben ist ein Arm befestigt, während die andere Reibscheibe an der Welle befestigt ist. Wenn der Arm relativ zur Welle verdreht wird, erzeugt die Reibung zwischen den Oberflächen der Scheiben ein Reibmoment.

Sowohl beim Federscharnier als auch beim Reibscharnier mit axialem Druck treten Beschränkungen und Schwierigkeiten auf. So ist es beim Reibscharnier mit axialem Druck oft schwierig, die Reibscheiben an den Armen und ebenso an der Welle zu befestigen. Die Schwierigkeit beim Befestigen der Arme an den Scheiben erhöht sich noch besonders, wenn zusätzliche Scheiben an der Welle befestigt werden sollen, um das Reibmoment weiter zu erhöhen. Im einzelnen ist es notwendig, daß jede Scheibe, die hinzugefügt werden soll, an einem zusätzlichen Arm befestigt werden muß. In den meisten Anwendungsfällen ist es aufgrund von Platzproblemen unmöglich, zusätzliche Arme zu befestigen.

Die Scharniere mit axialem Druck müssen einen Mechanismus aufweisen, welcher eine ausreichende axiale Druckkraft erzeugt, um die Reibung zwischen den Scheiben aufrecht zu erhalten. Es ist oft schwierig, eine relativ konstante axiale Druckkraft auf die Scheiben auszuüben. Dadurch wird ein ungleichmäßiges Reibmoment erzeugt, was eine sehr ungünstige Lösung darstellt.

Auch die spezielle Verbindung zwischen den Reibscheiben und dem Arm kann das durch den axialen Druck erzeugte Reibmoment des Scharnieren beeinträchtigen. Der Reibeffekt ist nicht konstant oder bestimmbar und kann auch zu einem nichtkonstanten Reibmoment führen.

Schließlich müssen die Reibscheiben mit sehr engen Toleranzen gefertigt werden. Abweichungen in der Größe dieser Scheiben beeinflussen das Gesamtreibmoment der Vorrichtung beträchtlich. Dies bringt Probleme bei der Einhaltung exakter Toleranzen bei der Herstellung zahlreicher Bauteile mit sich.

Bei dem Federscharnier ist oft die Gesamtgröße des Federscharnieres zu groß für bestimmte Anwendungen, die ein relativ großes Reibmoment erfordern. Um das Reibmoment bei der Konstruktion eines Federscharnieres beträchtlich zu erhöhen, ist es am effektivsten, zusätzliche Federn auf der Welle anzuordnen. Dies erhöht die Größe des Gehäuses, welches für die Aufnahme des Reibfederscharnieres benötigt wird, beträchtlich. Bei vielen Anwendungen machen die räumlichen Beschränkungen die Hinzufügung von Federelementen unmöglich.

Zusätzlich ist es bei Federscharnieren erforderlich, daß der Federanschlag an der Basis befestigt ist, oder in anderer Weise mit dieser so zusammenwirkt, daß die Feder festgehalten wird, wenn die Welle relativ zur Basis verdreht wird. Wenn jedoch der Federanschlag verlängert wird, um mit einem Anschlagbereich an der Basis zusammenzuwirken, erfolgt dieses Zusammenwirken nur in einer Drehrichtung der Welle. In der entgegengesetzten Richtung hebt der Anschlagbereich von der Basis ab, so daß sich die Feder zusammen mit der Welle drehen kann. Das heißt, der das Drehmoment erzeugende Effekt des Federscharnieres tritt nur in einer Richtung ein. Es gibt auch zweiseitig wirkende Federscharniere, aber diese erfordern normalerweise, daß ein Federfuß an beiden Enden der Feder mit der Basis zusammenwirkt, so daß die Feder festgehalten wird, wenn die Welle sowohl in der einen als auch in der anderen Richtung gedreht wird.

Die Federscharniere erfordern auch sehr genaue Bearbeitungstoleranzen. Die Federfüße müssen am Anschlagbereich der Stützstruktur exakt enden. Die exakte Anordnung der Federfüße relativ zum Anschlag ist bei der Anwendung der Federscharniere kritisch. Wenn der Zwischenraum zwischen dem Federfuß und dem Anschlag zu groß ist, hat das Scharnier freies Spiel, d. h. es wird in einem begrenzten Bereich, bis der Federfuß auf den Anschlag auftrifft, kein Reibmoment ausgeübt. Wenn andererseits die radiale Toleranz zwischen dem Federfuß und dem Anschlag zu klein ist, wird die Feder von der Welle auf Abstand gehalten, wodurch kein oder nur ein geringes Reibmoment entsteht.

Schließlich wird das Gesamtreibmoment des Federscharnieres normalerweise auch beträchtlich durch die Gegendrehelemente der Vorrichtung beeinflußt. Insbesondere wird das Gesamtreibmoment des Federscharnieres durch das Zusammenwirken des Federfußes mit dem Anschlag an der Basis beeinflußt. Wenn der Federfuß an der Basis anschlägt, neigt die Feder dazu, sich „abzuwickeln", d. h. von der Welle abzuheben. Dies vermindert die Reibung zwischen Feder und Welle, was dazu führt, daß sich das von dem Federscharnier erzeugte Reibmoment verringert.

Ein reibmomenterzeugendes Scharnier ist beispielsweise auch in der Patentschrift DE 38 158 09 C2 beschrieben. Hier ist ein Drehbolzen in einem Lagerbock aufgenommen, wobei der Lagerbock eine Lagernut aufweist, die aus paarweise gegenüberliegenden Umfangsarmen gebildet ist und wobei vorgesehen ist, dass der Bolzen mit Presssitz in der Nut gelagert ist, die von den Umfangsteilen gebildet ist. Nachteilig bei dieser Lösung ist, dass das gewünschte bzw. erforderliche Reibmoment nur durch konstruktive Veränderungen, beispielsweise Verbreiterung der Umfangsarme in Bolzenachsrichtung, oder hinzufügen weiterer Umfangsarmpaare, beeinflussbar ist. Dies erweist sich jedoch als relativ aufwendig, womit ein solches Reibscharnier unflexibel in seiner Anwendung ist.

Ein anderes reibmomenterzeugendes Scharnier ist beispielsweise aus der US-Patentschrift 2,462,304 bekannt. Zur Erzeugung des Reibmoments ist hier eine zylinderförmige Reibhülse bzw. Reibschelle vorgesehen, die zwischen einer Hülse und einem in diese Hülse drehbar gelagerten Bolzen angeordnet ist. Durch Anpassung der axialen Länge dieser Reibhülse bzw. durch die Anordnung einer unterschiedlichen Anzahl von Reibhülsen lässt sich das gewünschte bzw. erforderliche Reibmoment einstellen. Obwohl es hierzu gegenüber dem in der DE 38 158 09 beschriebenen Scharnier eines geringeren Aufwands bedarf, bleibt auch das in der US 2,462,304 beschriebene Reibscharnier in seinen Verwendungsmöglichkeiten eingeschränkt und ist damit relativ unflexibel.

Aufgabe der Erfindung ist es, ein Reibmoment erzeugendes Scharnier bereitzustellen bei dem sich auf einfache Weise das erzeugbare Reibmoment einstellen lässt (variable Anpassungsmöglichkeit). Das Scharnier soll zudem robust, verschleißarm und kostengünstig in der Herstellung sein.

Diese Aufgabe wird gelöst durch ein Reibmomentscharnier gemäß dem Anspruch 1 oder gemäß einem der nebengeordneten Ansprüche. Vorteilhafte Weiterbildungen sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.

ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG

Die vorliegende Erfindung betrifft eine ein Reibmoment erzeugende Vorrichtung mit ersten und zweiten Teilen sowie einer Halteeinrichtung. Das erste Teil besitzt einen ersten Arm, einen zweiten Arm und einen Verbindungsbereich. Die ersten und zweiten Arme besitzen eine innere und eine äußere Fläche und bilden eine Öffnung. Die ersten und zweiten Arme bilden einen Schlitz zwischen den inneren und den äußeren Flächen. Wenn das Teil sich im entspannten Zustand befindet, hat mindestens eine der inneren oder der äußeren Flächen einen bestimmten Durchmesser. Das zweite Teil besitzt eine Fläche, welche mit einer der inneren oder äußeren Fläche des ersten Teiles zusammenwirkt. Die Halteeinrichtung wirkt mit dem Verbindungsbereich des ersten Teiles so zusammen, daß bei relativer Drehung des zweiten Teiles und der Halteeinrichtung sich das zweite Teil relativ zum ersten Teil verdreht.

In einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist das zweite Teil eine drehbare Welle. Die Welle hat eine Oberfläche mit einem Außendurchmesser, der größer ist als ein bestimmter Durchmesser der Innenfläche des ersten Teiles, wenn sich das erste Teil im entspannten Zustand befindet. Die Oberfläche der Welle wirkt mit Preßpassung mit der inneren Oberfläche des ersten Teiles zusammen. Das Halteteil wirkt mit dem Verbindungsbereich des ersten Teiles so zusammen, daß sich die Welle bei relativer Drehung der Welle und des Halteteiles relativ zum ersten Teil verdreht.

In einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist das zweite Teil eine Buchse. Die Buchse besitzt eine Oberfläche mit einem Innendurchmesser, der kleiner ist als ein bestimmter Durchmesser der äußeren Fläche des ersten Teiles, wenn sich das erste Teil in entspanntem Zustand befindet. Die Oberfläche der Buchse wirkt mit Preßpassung mit der äußeren Fläche des ersten Teiles zusammen. Das Halteteil umfaßt eine Welle, die so gestaltet ist, daß sie mit dem Verbindungsbereich des ersten Teiles so zusammenwirkt, daß die Buchse bei relativer Drehung der Buchse und der Welle sich relativ zum ersten Teil verdreht.

KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
1 ist eine perspektivische Ansicht eines Reibmomentscharnieres in einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
1A ist eine Seitenansicht eines Reibmomentscharnieres in einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
2 ist eine perspektivische Ansicht eines nur teilweise montierten Reibmomentscharnieres einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
3 ist eine perspektivische Ansicht einer Klemmschelle für ein Reibmomentscharnier einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
4 ist eine perspektivische Ansicht eines Reibmomentscharnieres nach einer ersten Modifikation der vorliegenden Erfindung.
5 ist eine perspektivische Ansicht eines Reibmomentscharnieres nach einer zweiten Modifikation der vorliegenden Erfindung.
6 ist eine perspektivische Ansicht einer Klemmschelle für ein Reibmomentscharnier nach der zweiten Modifikation der vorliegenden Erfindung.
7 ist eine perspektivische Ansicht eines Reibmomentscharnieres nach einer dritten Modifikation der vorliegenden Erfindung.
8 ist eine perspektivische Ansicht einer Klemmschelle für das Reibmomentscharnier nach der dritten Modifikation der vorliegenden Erfindung.
9 ist eine perspektivische Ansicht eines Reibmomentscharnieres nach einer vierten Modifikation der vorliegenden Erfindung.
10 ist eine perspektivische Ansicht einer Klemmschelle für das Reibmomentscharnier nach der vierten Modifikation der vorliegenden Erfindung.
11 zeigt die Schnittbildanordnung einer Anzahl von Klemmschellen auf einem Blechmaterialstreifen.
12 ist eine perspektivische Ansicht einer Klemmschelle für ein Reibmomentscharnier nach einer fünften Modifikation der vorliegenden Erfindung.
13 ist eine perspektivische Ansicht einer Klemmschelle für ein Reibmomentscharnier nach einer sechsten Modifikation der vorliegenden Erfindung.
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG VON BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
Die 1 bis 3 zeigen eine ein Reibmoment erzeugende erfindungsgemäße Vorrichtung 20. Die ein Reibmoment erzeugende Vorrichtung 20 umfaßt eine Welle 22 mit einer Wellenoberfläche 24, einer Anzahl von Klemmschellen 26 und einem Halter 28. Die Schellen 26 stehen in Reibeingriff mit der Wellenoberfläche 24 der Welle 22. Der Halter 28 besitzt eine Halter-Innenfläche 29.
Jede Schelle 26 weist eine Schellen-Außenfläche 27 auf und umfaßt einen Verbindungsbereich 30, einen ersten Arm 32 und einen zweiten Arm 34. Die ersten und zweiten Arme 32 und 34 sind unverbunden, um eine Öffnung oder einen Schlitz 36 zu bilden. Die ersten und zweiten Arme 32 und 34 umfassen eine innere Schellenfläche 39, welche eine Öffnung 38 bildet (siehe 3). Wenn das Teil 26 sich in entspanntem Zustand befindet, hat dessen Innenfläche 39 einen Durchmesser, der kleiner ist als der Außendurchmesser der Wellenoberfläche 24. Dementsprechend steht, wenn die Welle 22 in der Öffnung 38 mit dem Teil 26 Verbindung hat, die innere Schellenfläche 39 in Reibeingriff mit der Wellenoberfläche 24. Die Arme 32 und 34 des Teiles 26 üben einen radialen Druck auf die Welle 22 aus.
In einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung bildet die äußere Schellenfläche 27 der ersten und zweiten Arme 32 und 34 eine kreisrunde Form. Der Verbindungsbereich 30 bildet einen rechteckförmigen Vorsprung mit abgerundeten, vorstehenden Ecken, die tangential von der Kreisform der ersten und zweiten Arme 32 und 34 hervorstehen. In dieser Weise erscheint das Profil der äußeren Schellenfläche 27 im wesentlichen kreisförmig, mit einem vorstehenden Bereich, der tangential von dem Kreis hervorsteht. Der Durchmesser des Profiles der äußeren Schellenfläche 27 ist so, daß die radiale Dicke der Arme 32 und 34 im wesentlichen größer ist als die axiale Dicke der Schelle 26.
Ebenfalls in der bevorzugten Ausführungsform der Erfindung umfaßt der Halter 28 ein Gehäuse, welches die Schellen 26 umschließt, und die Welle 22 im wesentlichen aufnimmt. Der Halter 28 hat einen zylinderartigen Körper mit einem Querschnitt, welcher im wesentlichen zum Außenprofil der Schellenaußenfläche 27 paßt. Die Halter-Innenfläche 29 folgt in ihrer Form der Schellenaußenfläche 27. In dem die ersten und zweiten Arme 32 und 34 umschließenden kreisförmigen Bereich ist die innere Halterfläche 29 von der Schelle 26 beabstandet und bildet einen Zwischenraum 35 (siehe 1A). Der vorstehende Bereich, welcher von dem kreisförmigen Bereich hervorsteht, bildet den Verbindungsbereich 30 und wirkt direkt mit der Innenfläche 29 des Halters zusammen.
In Funktion wird die das Reibmoment erzeugende Vorrichtung 20 dazu verwendet, ein Reibmoment auszuüben. Der Halter 28 ist an einer feststehenden Einrichtung, z. B. dem Basisteil eines Notebook-Computers befestigt. Die Welle 22 ist an einem drehbaren Körper, z. B. einem zum Notebook-Computer gehörenden Bildschirm befestigt. Die Reibung zwischen dem Teil 26 und der Welle 22 erzeugt ein Reibmoment, welches dazu verwendet werden kann, den Bildschirm in verschiedenen Winkelpositionen relativ zum Basisteil zu halten.
Wenn die Welle 22 gedreht wird, z. B. wenn der Bildschirm des Computers angehoben wird, bewirkt die durch die Preßpassung zwischen der Wellenoberfläche 24 und der Innenfläche des Teiles 39, daß das Teil 26 dazu neigt, sich zusammen mit der Welle 22 zu drehen. Die Innenfläche des Halters 29 wirkt mit dem Verbindungsbereich 30 des Teiles 26 jedoch so zusammen, daß sich das Teil 26 relativ zum Halter 28 nicht drehen kann, wenn die Welle 22 gedreht wird.
In Funktion verursacht die Verhinderung der Drehung des Teiles 26 relativ zur Welle 22 einen Drehwiderstand oder ein Reibmoment, wenn der Bildschirm des Computers relativ zur Basis des Computers angehoben wird. In der zuvor beschriebenen bevorzugten Ausführungsform ist der Widerstand, welcher durch das von der Vorrichtung 20 erzeugte Reibmoment verursacht wird, in jeder Drehrichtung der Welle 22 im wesentlichen gleich. Ein ungleiches Reibmoment kann in entgegengesetzten Richtungen erzeugt werden, indem die Arme 32 und 34 mit einer ungleichen radialen Dicke oder mit einer ungleichen radialen Länge von dem Verbindungsbereich 30 aus versehen werden (siehe 13).
Die erfindungsgemäße Vorrichtung ermöglicht es, in kleineren Gehäusen ein größeres Reibmoment zu erzeugen als dies bei früheren Konstruktionen möglich war. Durch Aufbringung zusätzlicher Teile 26 auf die Welle 22 der erfindungsgemäßen Vorrichtung kann das Reibmoment erhöht werden. Anders als bei früheren Federscharnierkonstruktionen, bei denen die Hinzufügung einer gesamten Feder notwendig war, um das Reibmoment zu erhöhen, sind die erfindungsgemäßen Teile relativ dünn. Somit kann mit der vorliegenden Erfindung das Reibmoment selektiv erhöht werden, ohne daß die Gesamtgröße der Vorrichtung wesentlich vergrößert werden müßte.
In gleicher Weise sind, wo früher axiale Druckscharniere zusätzliche Verbindungsarme und dergleichen benötigten, um das Reibmoment zu erhöhen, bei der vorliegenden Erfindung keine derartigen Merkmale notwendig. Dadurch ist die relative Größe der erfindungsgemäßen Vorrichtungen geringer als bei Konstruktionen des Standes der Technik.
Außerdem können die erfindungsgemäßen Vorrichtungen angewendet werden, ohne daß oft Komplikationen hinsichtlich des Anschlages oder der Stabilisierung eines Federfußes auftreten. Wie vorstehend erwähnt wurde, kann die Anschlagvorrichtung für einen Federfuß das erzeugte Reibmoment beeinflussen. Bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung bleibt jedoch das erzeugte Reibmoment durch die die Drehung verhindernden Elemente unbeeinflußt. Insbesondere das erfindungsgemäße, die Drehung verhindernde Element, nämlich der Verbindungsbereich der Schelle, ist von den die Reibung erzeugenden Elementen, nämlich der Außenfläche der Welle und der Innenfläche der Schelle, getrennt.
4 zeigt eine alternative, ein Reibmoment erzeugende erfindungsgemäße Vorrichtung 40. Die das Reibmoment erzeugende Vorrichtung 40 umfaßt eine Welle 22 mit einer Wellenoberfläche 24, einer Anzahl von Klemmschellen 26 und einen Halter 42. Die Klemmschellen 26 wirken unter Reibung mit der Wellenoberfläche 24 der Welle 22 zusammen. Der Halter 42 besitzt eine innere Haltefläche 44, welche die Außenfläche 27 der Schelle berührt.
Die Welle 22 und die Schellen 26 wirken im wesentlichen so zusammen, wie dies vorstehend im Zusammenhang mit der ein Reibmoment erzeugenden Vorrichtung 20 erläutert wurde. Der Halter 42 umgibt jedoch nur den Verbindungsbereich 30 der Schelle 26. Die innere Haltefläche 44 folgt der Kontur der Außenfläche 27 der Schelle im Verbindungsbereich 30.
In Funktion wird die ein Reibmoment erzeugende Vorrichtung 40 verwendet, um ein Reibmoment im wesentlichen so zu erzeugen, wie dies vorstehend unter Bezugnahme auf die ein Reibmoment erzeugende Vorrichtung 20 erläutert wurde. Wenn die Welle 22 gedreht wird, verursacht die Reibung zwischen der Welle 22 und der Schelle 26, daß die Schelle 26 dazu neigt, sich zusammen mit der Welle 22 zu drehen. Die innere Haltefläche 44 berührt den Verbindungsbereich 30 der Schelle 26 so, daß sich die Schelle 26 relativ zum Halter 42 nicht drehen kann, wenn die Welle 22 gedreht wird, und sie erzeugt so einen Drehwiderstand oder ein Reibmoment.
Die 5 und 6 zeigen alternative, ein Reibmoment erzeugende erfindungsgemäße Vorrichtungen 50. Die das Reibmoment erzeugende Vorrichtung 50 umfaßt eine Welle 52 mit einer Wellenoberfläche 54, einer Anzahl von Klemmschellen 56 und einem Halter 58. Die Teile 56 wirken reibend mit der Wellenoberfläche 54 der Welle 52 zusammen, und jedes besitzt einen ersten Verbindungsbereich 60 und einen zweiten Verbindungsbereich 62, die einen Schlitz 64 bilden (siehe 6). Der Halter 58 ist so ausgerichtet, daß er in den Schlitz 64 paßt und eine äußere Haltefläche 59 besitzt. In dieser Weise berührt zumindest ein Teil der äußeren Haltefläche 59 die ersten und zweiten Verbindungsbereiche 60 und 62.
In Funktion wird die ein Reibmoment erzeugende Vorrichtung 50 verwendet, um ein Reibmoment zu erzeugen, welche im wesentlichen der zuvor beschriebenen, ein Reibmoment erzeugenden Vorrichtung 20 entspricht. Wenn die Welle 52 ver dreht wird, bewirkt die Reibung zwischen der Welle 52 und dem Teil 56, daß das Teil 56 dazu neigt, sich zusammen mit der Welle 52 zu drehen. Die äußere Haltefläche 59 des Halters 58 wirkt jedoch mit den ersten oder zweiten Verbindungsbereich 60 und 62 so zusammen, daß das Teil 56 sich relativ zum Halter 58 nicht drehen kann, wenn die Welle 52 verdreht wird.
Wenn z. B. die Welle 52 in Richtung des in 5 eingezeichneten Pfeiles 51 verdreht wird, neigt auch das Teil 56 dazu, sich in derselben Richtung zu drehen. Wenn die Welle 52 jedoch gedreht wird, stößt der Verbindungsbereich 60 so an die äußere Haltefläche 59, daß sich das Teil 56 nicht drehen kann. In ähnlicher Weise neigt das Teil 56, wenn die Welle 52 in der zum Pfeil 51 in 5 entgegengesetzten Richtung verdreht wird, dazu, sich ebenfalls in dieser Richtung zu drehen, und der zweite Verbindungsbereich 62 stößt an die äußere Haltefläche 59 so an, daß sich das Teil 56 ebenfalls nicht drehen kann.
In jeder Drehrichtung verursacht die Preßpassung zwischen der äußeren Haltefläche 59 des Halters 58 und den ersten oder zweiten Verbindungsbereichen 60 und 62 einen Widerstand gegenüber der Drehung bzw. ein Reibmoment. Das Reibmoment, welches durch die ein Reibmoment erzeugende Vorrichtung 50 verursacht wird, ist im wesentlichen in beiden Drehrichtungen der Welle 52 gleich.
Die 7 und 8 zeigen eine alternative, ein Reibmoment erzeugende erfindungsgemäße Vorrichtung 70. Die das Reibmoment erzeugende Vorrichtung 70 umfaßt eine Welle 72 mit einer Wellenoberfläche 74, eine Anzahl von Klemmschellen 76 und einen Halter 78. Die Klemmschellen 76 wirken unter Reibung mit der Wellenoberfläche 74 der Welle 72 zusammen. Der Halter 78 besitzt eine innere Haltefläche 79, welche die Außenfläche der Schelle 77 berührt.
Die Welle 72 und die Schellen 76 wirken im wesentlichen so zusammen, wie dies vorstehend unter Bezugnahme auf die ein Reibmoment erzeugende Vorrichtung 20 beschrieben wurde. Die Schelle 76 umfaßt jedoch einen Verbindungsbereich 80, einen ersten Arm 82 und einen zweiten Arm 84, welche eine rechteckige äußere Form bilden. Somit erscheint das Profil der Außenfläche der Schelle 77 im wesentlichen als Rechteck (siehe 8).
Der Halter 78 umgibt nur den Verbindungsbereich 80 der Schelle 76. Die innere Haltefläche 79 folgt der Kontur der Außenfläche der Schelle 77 am Verbindungsbereich 80.
In Funktion wird die ein Reibmoment erzeugende Vorrichtung 70 in gleicher Weise zur Erzeugung eines Reibmomentes verwendet, wie dies im wesentlichen zuvor anhand der ein Reibmoment erzeugenden Vorrichtung 20 beschrieben wurde. Wenn die Welle 72 gedreht wird, bewirkt die Reibung zwischen der Welle 72 und der Schelle 76, daß die Schelle 76 dazu neigt, sich zusammen mit der Welle 72 zu drehen. Die Innenfläche des Halters 79 berührt jedoch den Verbindungsbereich 80 der Schelle 76 so, daß sich die Schelle 76 relativ zum Halter 78 nicht drehen kann. Dies erzeugt das Reibmoment.
Die 9 und 10 zeigen eine alternative, ein Reibmoment erzeugende erfindungsgemäße Vorrichtung 90. Die ein Reibmoment erzeugende Vorrichtung 90 umfaßt eine nichtrunde Welle 92, eine Anzahl von Klemmschellen 96, von denen jede eine Außenfläche 97 aufweist, und eine Buchse 98, welche eine innere Buchsenfläche 99 besitzt. Die Außenfläche 97 der Schelle wirkt unter Reibung mit der Innenfläche 99 der Buchse zusammen.
Jede Schelle 96 besitzt eine Außenfläche 97 und umfaßt einen ersten Arm 102 und einen zweiten Arm 104. Die ersten und zweiten Arme 102 und 104 sind unverbunden, um einen Schlitz 106 zu bilden, und so gestaltet, daß sie einen Verbindungsbereich 100 bilden. Die ersten und zweiten Arme 102 und 104 umschließen eine innere Fläche 109 der Schelle, welche eine Öffnung 108 bildet (siehe 10). Wenn die Schelle 96 sich in entspanntem Zustand befindet, hat die Außenfläche 97 der Schelle einen Durchmesser der größer ist als der der Innenfläche 99 der Buchse 98. Dadurch wirkt, wenn die Schelle 96 in der Buchse 98 angeordnet wird, die Innenfläche 99 der Buchse unter Reibung mit der Außenfläche 97 der Schelle zusammen.
Die Welle 92 weist eine Wellenoberfläche 94 auf und besitzt einen Eingriffsbereich 110, welcher den Verbindungsbereich 100 umschließt. Der Verbindungsbereich 100 ist so geformt, daß er in den Eingriffsbereich 110 so paßt, daß die Welle 92 in die Schellen 96 eingefügt werden kann, wenn diese innerhalb der Buchse 98 ausgerichtet sind.
In Funktion wird die ein Reibmoment erzeugende Vorrichtung 90 zur Ausübung eines Reibmomentes verwendet. Die Buchse 98 wird an der feststehenden Einrichtung befestigt. Die Welle 92 wird an einem drehbaren Körper befestigt. Die Reibung zwischen der Schelle 96 und der Buchse 98 erzeugt das Reibmoment, welches dazu verwendet wird, den drehbaren Körper in verschiedenen Winkelstellungen relativ zur feststehenden Einrichtung abzustützen.
Wenn die Welle 92 gedreht wird, verursacht das Zusammenwirken des Eingriffsbereiches 110 mit dem Verbindungsbereich 100 ebenso wie die Reibung die durch die Preßpassung zwischen der Außenfläche 97 der Schelle und der Innenfläche 99 der Buchse erzeugt wird, daß die Buchse 98 dazu neigt, sich zusammen mit der Welle 92 zu drehen. Weil jedoch die Buchse 98 an der feststehenden Einrichtung befestigt ist, gleitet die Schelle 96 relativ zur Buchse 98 und erzeugt einen Reibwiderstand oder ein Reibmoment. Das Reibmoment, welches von der ein Reibmoment erzeugenden Vorrichtung 90 erzeugt wird, ist im wesentlichen in beiden Drehrichtungen der Welle 92 gleich.
In 11 ist erkennbar, daß eine Anzahl von Schellen 26 aus Blechmaterial 120 ausgestanzt werden können. Verfahren wie das Stanzen, das Feinschneiden und die Funkenerosion (EDM) können verwendet werden, um Klemmschellen 26 mit hoher Wiederholgenauigkeit bei relativ niedrigen Kosten herzustellen. In dieser Weise können die Klemmschellen 26 mit sehr genauen Toleranzen hergestellt werden, um diese in der erfindungsgemäßen Vorrichtung verwenden und ein in hohem Maße wiederholgenaues Reibmoment erzeugen zu können.
Scharnierkonstruktionen des Standes der Technik, z. B. Federscharniere basieren auf sehr schwierigen Umformverfahren, um aus Flachmaterial gerundete und geformte Bauteile herzustellen. Dies führt zu unregelmäßigen Toleranzen der Teile und zu einem unregelmäßigen Reibmoment. Durch Vermeiden aller Umformverfahren wird durch die vorliegende Erfindung ein sehr beständiges Reibmoment erzeugt.
Durch Anwendung des Stanzverfahrens können der Schelle 26 leicht verschiedene Formen verliehen werden. Zum Beispiel kann eine Schelle 56 (siehe 6), eine Schelle 76 (siehe 8) und eine Schelle 96 (siehe 10) unter Anwendung eines Stanzverfahrens hergestellt werden. Weiterhin kann die Schelle 26 Verbindungsbereiche 30 mit verschiedenen Formen aufweisen. Die 12 und 13 zeigen Schellen 130 und 140 mit entsprechenden Verbindungsbereichen 132 und 142.
Eine ein Reibmoment erzeugende erfindungsgemäße Vorrichtung, welche eine Schelle 130 mit einem Verbindungsbereich 132 aufweist, umfaßt einen Halter, welcher so geformt ist, daß er mit dem Verbindungsbereich 132 zusammenpaßt, um eine relative Drehung der Schelle 130 mit der Drehung einer Welle, die sich durch die Schelle 130 erstreckt, zu verhindern.
Eine Schelle 140 umfaßt eine Verbindungsbereich 142 und einen Schlitz 144. Der Verbindungsbereich 142 ist mehr neben dem Schlitz 144 als direkt gegenüber von diesem angeordnet. Dadurch erzeugt eine ein Reibmoment erzeugende erfindungsgemäße Vorrichtung, welche eine Schelle 140 mit einem Verbindungsbereich 142 aufweist, ein unterschiedliches Reibmoment in Abhängigkeit davon, in welcher Richtung eine sich durch die Schelle 140 erstreckende Welle gedreht wird.
Obgleich die vorliegende Erfindung anhand von bevorzugten Ausführungsformen beschrieben wurde, ist für die Fachwelt erkennbar, daß Veränderungen sowohl in der Form als auch im Detail vorgenommen werden können, ohne daß der Schutzumfang der Erfindung verlassen wird.

Claims

Reibmomentscharnier (20, 40, 50, 70, 90), umfassend ein erstes Teil (36, 56, 76, 96, 130, 140) mit einer axialen Dicke, welches erste und zweite Arme (32, 34; 82, 84; 102, 104) aufweist, die beide ein erstes und ein zweites Ende aufweisen, wobei die ersten Enden der ersten und zweiten Arme (32, 34; 82, 84; 102, 104) verbunden sind und einen Verbindungsbereich (30, 64, 80, 100, 132, 142) benachbart zu den verbundenen ersten Enden der ersten und zweiten Arme (32, 34; 82, 84; 102, 104) bilden, und die Arme eine Außenfläche (27, 77, 97) besitzen sowie eine radiale Dicke und eine axiale Dicke und die Arme eine axiale Öffnung (38) bilden, die zumindest einen Bereich einer inneren Fläche (39, 109) der Arme darstellt, und die zweiten Enden der Arme eine Öffnung (36, 106) zwischen den äußeren und den inneren Flächen bilden; ein zweites Teil (22, 52, 72, 98), welches relativ zum ersten Teil drehbar befestigt ist und eine Fläche (24, 54, 74, 99) aufweist, die so angeordnet ist, dass sie mit Presssitz gegen die Innen- bzw. Außenfläche des ersten Teiles (36, 56, 76, 96, 130, 140) wirkt; und eine Halteeinrichtung (28, 42, 58, 78, 92) welche mit dem Verbindungsbereich (30, 64, 80, 100, 132, 142) des ersten Teiles (36, 56, 76, 96, 130, 140) in der Weise zusammenwirkt, dass das zweite Teil (22, 52, 72, 92) bei relativer Drehung gegenüber der Halteeinrichtung (28, 42, 58, 78, 98) sich relativ zum ersten Teil verdreht, dadurch gekennzeichnet, dass die radiale Dicke größer ist als die axiale Dicke und dass zum Erreichen des gewünschten Reibmoments eine Mehrzahl der ersten Teile (36, 56, 76, 96, 130, 140) aneinander liegend angeordnet sind.
Reibmomentscharnier (20, 40, 50, 70, 90) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das zweite Teil (22, 52, 72, 98) eine drehbare Welle ist und die Öffnung (38) einen bestimmten Durchmesser der inneren Fläche des ersten Teiles bildet, die Welle eine Oberfläche mit einem Außendurchmesser aufweist, der größer ist als der bestimmte Durchmesser der Innenfläche des ersten Teiles (36, 56, 76, 96, 130, 140), so dass die Oberfläche der Welle mit Presssitz mit der Innenfläche des ersten Teiles zusammenwirkt.
Reibmomentscharnier (20, 40, 50, 70, 90) nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Halteeinrichtung mit dem Verbindungsbereich (30, 64, 80, 100, 132, 142) des ersten Teiles so zusammenwirkt, dass die Welle bei relativer Drehung der Welle und der Halteeinrichtung (28, 42, 58, 78, 92) sich relativ zum ersten Teil verdreht.
Reibmomentscharnier (90) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das zweite Teil eine Buchse (98) ist und die Außenfläche des ersten Teiles (36, 56, 76, 96, 130, 140) einen bestimmten Durchmesser aufweist, und die Buchse (98) eine Oberfläche mit einem inneren Durchmesser aufweist, der kleiner ist als der bestimmte Durchmesser der Außenfläche des ersten Teiles (36, 56, 76, 96, 130, 140), so dass die Oberfläche der Buchse (98) mit Presssitz mit der Außenfläche des ersten Teiles zusammenwirkt.
Reibmomentscharnier (90) nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Verbindungsbereich (100) des ersten Teiles (96) in der Öffnung (108) des ersten Teils angeordnet ist und die Halteeinrichtung eine Welle (92) umfasst, die sich durch die Öffnung (108) erstreckt und eine Oberfläche aufweist, die so gestaltet ist, dass sie mit dem Verbindungsbereich des ersten Teiles (96) so zusammenwirkt, dass die Buchse (98) bei relativer Drehung gegenüber der Welle sich relativ zum ersten Teil verdreht.
Reibmomentscharnier (20, 40, 50, 70, 90) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Teil eine Klemmschelle ist, die aus einem Flachmaterial (120) ausgestanzt ist.
Reibmomentscharnier (20, 40, 50, 70), umfassend ein Teil (36, 56, 76) mit einer Achse und einer sich axial erstreckenden Dicke, wobei das Teil eine äu ßere Kante, eine axiale Öffnung (38) und eine Öffnung (36) zwischen der äußeren Kante und der Öffnung (36), welche erste und zweite elastische Arme (32, 34; 82, 84) bildet, sowie einen Verbindungsbereich (30, 60, 62, 80) benachbart zu den ersten und zweiten Armen aufweist, und die Öffnung (38) einen bestimmten Durchmesser besitzt, der größer ist als die sich axial erstreckende Dicke; eine drehbare Welle (22, 52, 72), die relativ zum Teil drehbar befestigt ist und sich durch die Öffnung (38) erstreckt, wobei die Welle einen Durchmesser aufweist, welcher in dem Maße größer ist als der Durchmesser der Öffnung, dass die Welle (22, 52, 72) unter Reibung mit dem Teil zusammenwirkt; sowie eine Halteeinrichtung (28, 42, 58, 78) zum Zusammenwirken des Verbindungsbereiches des Teiles in der Weise, dass die Welle bei relativer Drehung gegenüber der Halteeinrichtung sich um die Achse relativ zum Teil verdreht, wobei das Teil (36, 56, 76) eine radiale Dicke und eine axiale Dicke aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass die radiale Dicke größer ist als die axiale Dicke und dass zum Erreichen des gewünschten Reibmoments eine Mehrzahl der Teile (36, 56, 76) aneinander liegend angeordnet sind.
Reibmomentscharnier (20, 40, 50, 70) nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Halteeinrichtung (28, 42, 58, 78) in einer Position relativ zur Welle befestigt ist, um bei Drehung der Welle eine Drehung des Teiles (36, 56, 76) zu verhindern.
Reibmomentscharnier (20, 40, 50, 70) nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Reibung zwischen der Welle und dem Teil unabhängig vom Zusammenwirken der Halteeinrichtung mit dem Verbindungsbereich ist.
Reibmomentscharniervorrichtung, umfassend eine Buchse (98) mit einer inneren Oberfläche und einem Innendurchmesser; mindestens eine Klemmschelle (96, 130, 140), bei welcher der Außendurch messer in dem Maße größer als der Innendurchmesser der Buchse (98) ist, dass die Oberfläche der Klemmschelle unter Reibung mit der inneren Oberfläche der Buchse zusammenwirkt, und jede Klemmschelle eine axiale Dicke aufweist sowie eine Öffnung, die zentrisch zur Klemmschelle angeordnet ist und die Klemmschelle einen sich axial durch deren Dicke erstreckenden Schlitz aufweist, welcher zwei voneinander beabstandete elastische Arme bildet, und eine Welle (92), die sich durch die Öffnung (108) jeder Klemmschelle erstreckt, wobei die Welle so gestaltet ist, dass sie mit der Klemmschelle nicht drehbar derart zusammenwirkt, dass sich die Klemmschelle mit der Welle dreht, wenn die Welle verdreht wird, wobei die Klemmschelle (96, 130, 140) eine radiale Dicke und eine axiale Dicke aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass die radiale Dicke größer ist als die axiale Dicke und dass zum Erreichen des gewünschten Reibmoments eine Mehrzahl der Klemmschellen (96) aneinander liegend angeordnet sind.
Reibmomentscharnier (20, 40, 50, 70), umfassend: eine drehbare Welle (22, 52, 72); eine Mehrzahl von flachen Teilen (36, 56, 76, 130, 140), die an der Welle befestigt sind, und jede Welle eine Achse, eine sich radial erstreckende Dicke, eine axiale Öffnung und eine Außenfläche besitzt, welche ein Profil bildet, und die Welle sich durch die Öffnung des Teiles in der Weise erstreckt, dass die Welle unter Reibung mit den Teilen zusammenwirkt; und einen Verbindungsbereich (30, 64, 80, 132, 142), welcher mit den Teilen in der Weise zusammenwirkt, dass sich bei relativer Drehung der Welle und des Verbindungsbereiches die Welle (22, 52, 72) relativ zu den Teilen (36, 56, 76, 130, 140) verdreht, wobei die flachen Teile (36, 56, 76, 130, 140) eine radiale Dicke und eine axiale Dicke aufweisen, dadurch gekennzeichnet, dass die radiale Dicke größer ist als die axiale Dicke und dass zum Erreichen des gewünschten Reibmoments eine Mehrzahl der flachen Teile (36, 56, 76, 130, 140) aneinander liegend angeordnet sind.
Reibmomentscharnier (20, 40, 50, 70), umfassend: eine drehbare Welle (22, 52, 72); eine Mehrzahl von flachen Metallteilen (36, 56, 76, 130, 140), die nebeneinander auf der Welle befestigt sind, wobei jedes Teil eine Öffnung aufweist, durch welche sich die Welle erstreckt und eine Reibwirkung zwischen dem Teil und der Welle verursacht, und jedes Teil eine Außenfläche aufweist, die einen Durchmesser bildet, und jedes Teil zwei Oberflächen besitzt, die im Wesentlichen parallel zueinander und im Wesentlichen quer zur Welle angeordnet sind; und einen Verbindungsbereich (30, 60, 62, 80, 132, 142), welcher mit den Teilen in der Weise zusammenwirkt, dass, wenn sich die Welle (22, 52, 72) relativ zu den Teilen verdreht, der Verbindungsbereich die Teile zusammenhält und verhindert, dass sich die Teile mit der Welle drehen, wobei die flachen Metallteile (36, 56, 76, 130, 140) eine radiale Dicke und eine axiale Dicke aufweisen, dadurch gekennzeichnet, dass die radiale Dicke größer ist als die axiale Dicke und dass zum Erreichen des gewünschten Reibmoments eine Mehrzahl der flachen Metallteile (36, 56, 76, 130, 140) angeordnet sind.
Reibmomentscharnier (20, 40, 50, 70), umfassend: eine Mehrzahl von Klemmschellen (36, 56, 76, 130, 140), welche eine Achse und eine sich radial erstreckende Dicke aufweisen, wobei die Klemmschellen eine Außenfläche und eine axiale Öffnung besitzen; eine drehbare Welle (22, 52, 72), die relativ zu den Klemmschellen drehbar befestigt ist und sich durch die Öffnungen der Klemmschellen erstreckt, wobei die Welle einen Durchmesser aufweist, der größer ist als der Durchmesser der Öffnung der Klemmschellen, so dass die Welle unter Reibung mit den Klemmschellen zusammenwirkt; und einen Halter, welcher mit den Klemmschellen so zusammenwirkt, dass sich bei relativer Drehung der Welle um die Achse die Welle relativ zu den Klemmschellen verdreht, wobei die Klemmschellen (36, 56, 76, 130, 140) eine radiale Dicke und eine axiale Dicke aufweisen, dadurch gekennzeichnet, dass die radiale Dicke größer ist als die axiale Dicke und dass zum Erreichen des gewünschten Reibmoments eine Mehrzahl der Klemmschellen (36, 56, 76, 130, 140) aneinander liegend angeordnet sind.
Reibmomentscharnier (20, 40, 50, 70), umfassend: eine Welle (22, 52, 72), die eine Achse mit einer axialen Länge und einem Durchmesser aufweist; eine Mehrzahl von Teilen (36, 56, 76, 130, 140), die auf der Welle in der Weise befestigt sind, dass jedes unter Reibung mit der Welle zusammenwirkt; einen Halter, welcher mit den Teilen (36, 56, 76, 130, 140) in der Weise zusammenwirkt, dass sich bei relativer Drehung der Welle um ihre Achse die Welle relativ zu den Teilen verdreht; wobei die Teile (36, 56, 76, 130, 140) eine radiale Dicke und eine axiale Dicke aufweisen, dadurch gekennzeichnet, dass die radiale Dicke größer ist als die axiale Dicke und dass zum Erreichen des gewünschten Reibmoments eine Mehrzahl der Teile (36, 56, 76, 130, 140) angeordnet sind.