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Die
Erfindung betrifft ein Scharnier für ein Fenster oder eine
Tür nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
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Gattungsgemäße
Scharniere dieser Art gehen aus der
DE 296 05 809 U1 und der
DE 20 2006 008 400 U1 hervor.
Bei dem aus der
DE
296 05 809 U1 bekannten Scharnier hat der Scharnierbolzen
einen zylindrischen Querschnitt mit einer Abflachung und durchgreift
zwei Lageraugen eines rahmenseitigen Lagerbocks. Die Lageraugen
des Lagerbocks haben eine auf die Abflachung in dem Querschnitt des
Lagerbolzens abgestimmte Öffnung, so dass der Lagerbolzen
drehfest in den Lageraugen aufgenommen ist. Zwischen den Lageraugen
durchgreift der Lagerbolzen eine aus Blech geformte im wesentlichen
zylindrische Scharnierhülse, welche innenseitig mit einer
gegenüber der Scharnierhülse festgelegten Kunststoffhülse
versehen ist. Auch die Kunststoffhülse ist im Querschnitt
an die Abflachung des Scharnierbolzens angepasst. Bei einer Schwenkbewegung der
Scharnierhülse und damit der Kunststoffhülse wird
der abgeflachte Innendurchmesser der Kunststoffhülse relativ
zum Lagerbolzen verschwenkt, wobei der abgeflachte Bereich der Kunststoffhülse
in den zylindrischen Teil des Lagerbolzens gelangt, was zu einer
Bremsbewegung desselben führt.
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Auch
bei dem aus der
DE
20 2006 008 400 U1 bekannten Scharnier besitzt der Scharnierbolzen eine
Abflachung, durch die der Scharnierbolzen in dem Lagerbock drehfest
aufgenommen wird.
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Nachteilig
bei dem bekannten Stand der Technik ist es, dass die Herstellung
der Lagerbolzen vergleichsweise aufwendig ist. Die zylindrischen
Lagerbolzen müssen mittels eines spanabhebenden Verfahrens
mit der Abflachung versehen werden, was bei der hohen Stückzahl,
die benötigt werden, von großem Nachteil ist.
Es kann auch vorgesehen werden, dass ein entsprechend geformter
Draht mittels eines spanabhebenden Verfahrens mit den Rillen versehen
wird. Zudem ist das Einführen der Scharnierbolzen in den
Lagerbock bei einer derartigen Formgebung kompliziert, insbesondere
aufgrund der beengten Platzverhältnisse im Bereich der
Bänder von Türen und Fenstern.
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Aus
der
DE 195 14 867
C2 ist ein Scharnier bekannt, bei dem der Lagerbolzen einen
Vierkantquerschnitt hat. Die Scharnierhülse weist dabei
keine Hülse auf, mit der eine gegenseitige Lagerung zum Lagerbolzen
erreicht wird.
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Die
Aufgabe der Erfindung besteht in der Abhilfe der genannten Nachteile
des Standes der Technik.
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Zur
Lösung bei einem gattungsgemäßen Scharnier
ist vorgesehen, dass der Lagerbolzen zumindest im Bereich der Scharnierhülse
und dem Lagerbock zugeordneten Längenabschnitten einen
polygonförmigen Mehrkantquerschnitt hat. Dadurch kann der
Lagerbolzen aus einem polygonförmigen Draht durch Ablängen
und ggf. Anbringen von Abdrehungen und/oder Stauchungen hergestellt
werden. Eine spanabhebende Bearbeitung des Schaftes ist nicht notwendig.
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Bevorzugt
wird dabei eine Ausgestaltung, bei der die Längskanten
des Lagerbolzens abgerundet sind, da dadurch die Herstellung vereinfacht
wird. Scharfkantige Körperbegrenzungen sind schwierig herzustellen
und verlangen zudem einen sorgsamen Umgang in nachfolgenden Bearbeitungsschritten
um eine Beschädigung zu vermeiden. Die abgerundeten Kanten
sind dabei so auszulegen, dass eine Beschädigung der Kanten
bei der Herstellung der Lagerbolzen nicht erfolgt. Bei einer allzu
scharfkantigen Ausgestaltung sind Beschädigungen der Längskanten nicht
ausgeschlossen und führen zu einem vorzeitigen Verschleiß des
Scharniers.
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Es
ist dabei auch vorgesehen, dass die Hülse einen auf den
Querschnitt des Lagerbolzens abgestimmten Innenquerschnitt besitzt,
so dass die drehfest in der Scharnierhülse einsitzende
Hülse eine Drehhemmung bewirkt.
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Eine
besondere Ausgestaltung sieht vor, dass der Lagerbolzen den Querschnitt
eines gleichschenkligen Dreiecks aufweist. Diese Ausgestaltung bewirkt
eine besonders einfache Herstellung, bei der der Lagerbolzen innerhalb
eines Öffnungswinkels des Scharniers von 90° eine
Bremsstellung aufweist. Zudem kann der Lagerbolzen in drei Stellungen
in den Lagerbock eingeführt werden, was die Handhabung
erleichtert.
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Eine
besonders bevorzugte Ausgestaltung sieht vor, dass der Lagerbolzen
einen als Gleichdick ausgebildeten Querschnitt hat. Bei dieser Ausgestaltung
kann der Lagerbolzen durch einen Rollvorgang hergestellt werden,
indem ein Draht mit durchgängigem Gleichdick-Querschnitt
zwischen zwei Platten konstanten Abstandes gerollt wird. Ein Gleichdick
ist eine Kurve konstanter Breite, deren geschlossene Linie in jeder
Lage innerhalb eines geeigneten Quadrates stets alle vier Seiten
berührt. Dabei sind die Längskanten abgerundet
und die Seitenkanten des Querschnitts – im Gegensatz beispielsweise
zu einem gleichseitigen Dreieck – bauchig. Zudem stellt diese
Form gegenüber einem zylindrischen Querschnitt eine enorme
Materialeinsparung und damit Kostenreduzierung dar. Vorzugsweise
ist das Gleichdick als dreiseitiges Gleichdick ausgebildet.
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Es
ist ferner vorgesehen, dass der Lagerbolzen endseitig mit einem
konischen Abschnitt versehen ist und der Abschnitt eine Querschnittsform
entsprechend der Querschnittsform des Schaftes mit einer dagegen
geringeren Abmessung hat. Der Schaft ist der Bereich des Lagerbolzens,
der der Scharnierhülse und dem Lagerbock zugeordnet ist.
Dadurch wird bei der Montage des Lagerbolzens neben einer Zentrierung
des Lagerbolzens an sich auch eine Ausrichtung der Längsseitenkanten
bezogen auf den Innenquerschnitt der Hülse erreicht.
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Wenn
der Lagerbolzen einen verdickten Kopf aufweist, dessen Querschnittsform
dem des Schaftes entspricht und dessen Querschnittsausrichtung mit
der Querschnittsausrichtung des Schaftes übereinstimmt,
kann durch Ausrichten des über die Lageraugen des Lagerbocks
vorstehenden Kopfs des Lagerbolzens auch eine Ausrichtung des in
der Scharnierhülse einsitzenden Längenabschnitts
erreicht werden, so dass eine entsprechend geformte Aufnahme eines
Ausricht- und Einführwerkzeugs an dem Rahmen oder Flügel
relativ ausgerichtet werden kann.
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Schließlich
ist noch vorgesehen, dass die Querschnittsausrichtung des Lagerbolzens
bezogen auf eine senkrecht zum Rahmen verlaufende Normale symmetrisch
ist. Dadurch wird erreicht, dass der Lagerbolzen eine definierte
und leicht erkennbare Ausrichtlage einnimmt, wenn die Montage erfolgt.
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Wenn
der Lagerbolzen endseitig den Lageraugen des Lagerbocks zugeordnete
Eindrehungen mit zylindrischem Querschnitt aufweist, in die Rastfedern
der Lageraugen zur axialen Lagefixierung eingreifen, so ist dies
zur Sicherung der Scharnierverbindung zweckmäßig.
Die Eindrehungen lassen sich durch einen Drehvorgang herstellen.
Vereinfacht ist aber eine Herstellung durch ein Walzen, bei dem
der Lagerbolzen zwischen zwei parallelen Platten abrollt, so dass
unter Beibehaltung des polygonen Querschnitts in diesem Bereich
die Eindrehungen über den gesamten Umfang mit einem geringen
Fertigungsaufwand erzeugt werden können. Dabei ist eine
Herstellung als Gleichdick, wie in Anspruch 5 angegeben besonders
vorteilhaft.
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Weitere
vorteilhafte Ausgestaltungen ergeben sich aus den Zeichnungen. Es
zeigt:
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1 einen
Lagerbolzen in einer räumlichen Darstellung,
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2 den
Lagerbolzen aus 1 in einer zweidimensionalen
Darstellung,
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3 einen
Schnitt entlang der Linie C-C in 2,
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4 einen
Schnitt entlang der Linie B-B in 2,
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5 einen
Schnitt entlang der Linie A-A in 2,
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6 einen
Lagerbock in einer räumlichen Darstellung,
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7 einen
Lagerbock in einem Längsschnitt,
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8 einen
Querschnitt des Lagerbocks entlang der Linie D-D in der 7 und
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9 einen
Schnitt durch ein zusammengesetztes Scharnier.
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Der
Lagerbolzen 1 eines Scharniers für ein Fenster
oder eine Tür ist ausweislich der 1 als länglicher
Stift mit einem gegenüber einem Schaft 2 verdickten
Kopf 3 ausgebildet. Der Schaft 2 weist Nuten 4, 5 sowie
eine endseitige Verjüngung 6 auf, wobei die Nut 5 im
Bereich der Verjüngung 6 liegt.
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In
Verbindung mit der 2 ist erkennbar, dass die Nut 4 gegenüber
der Nut 5 verbreitert ausgeführt ist und dass
die im Abstand 7 von dem Kopf 3 beabstandete Nutwand
einen rechtwinkligen Verlauf zum Schaft 2 hat, während
die in Richtung des Endes 8 gelegene Nutwand 9 einen
flacheren Winkel einnimmt. Die Nut 5 ist durch zwei in
flachen Winkeln verlaufende Nutwände 10, 11 nahezu
als Mulde ausgebildet. Der Abstand der Nut 5 von dem Kopf 3 ist mit 12 bezeichnet,
während die Verjüngung 6 in einem Abstand 13 beginnt.
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Anhand
der 3, 4 und 5 ist in Verbindung
mit der 2 erkennbar, dass der Lagerbolzen
eine von einer in der 3 strichpunktiert angedeutete
Kreisform 14 abweichende Querschnittsform 15 aufweist.
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Der
Schaft 2 hat auf seiner gesamten Länge einen polygonförmigen
Mehrkantquerschnitt, bei dem die Längskanten 16 abgerundet
sind. Dabei kann der Lagerbolzen 1 den Querschnitt eines
gleichschenkligen Dreiecks aufweisen. Bevorzugt wird aber – entsprechend
der Darstellung nach 3 bis 5 – dass
der Lagerbolzen 1 einen als dreiseitiges Gleichdick ausgebildeten
Querschnitt 15 hat. Dadurch kann der Lagerbolzen 1 durch
einen Rollvorgang hergestellt werden, indem ein den Querschnitt des
Gleichdicks aufweisender Draht zwischen zwei parallele Platten gerollt
wird. Ein Gleichdick ist eine Kurve konstanter Breite, deren geschlossene
Linie in jeder Lage innerhalb eines geeigneten Quadrates stets alle
vier Seiten berührt, so dass ein Gleichdick zwischen den
Platten wie ein zylindrischer Körper rollt.
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Die
Längskanten des Querschnitts sind abgerundet und die Seitenkanten
des Querschnitts – im Gegensatz zu einem gleichseitigen
Dreieck – bauchig. Zudem stellt diese Form gegenüber
einem zylindrischen Querschnitt eine enorme Materialeinsparung und
damit Kostenreduzierung dar.
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Eine
bevorzugte Auslegung des Gleichdicks sieht dabei ein Verhältnis
der Maße 17, 18 von 1,0566 vor. Die Maße 17, 18 beschreiben
den Durchmesser des kleineren, im Gleichdick aufgenommenen Kreisbogens 18' und
die größte Erstreckung des Gleichdicks. Das Verhältnis
der Radien 19, 20 liegt vorzugsweise bei 2,5.
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In
Verbindung mit den 4 und 5 wird deutlich,
dass die Querschnittsform über den gesamten Schaft 2 gleich
ist und auch in der Nut 5 (5) ein Gleichdick
bildet. Auch der Kopf 3 kann die Querschnittsform eines
Gleichdicks haben, wobei dessen Querschnittsausrichtung mit der
Querschnittsausrichtung des Schaftes 3 übereinstimmt.
Hier ist jedoch eine abgeflachte Form vorgesehen, mit der erreicht
wird, dass der Kopf in dem Lagerbock 22 drehfest fixiert
ist. Dadurch kann durch Ausrichten des über die Lageraugen
des Lagerbocks 1 vorstehenden Kopfs 3 auch eine
Ausrichtung des in der Scharnierhülse einsitzenden Längenabschnitts
bzw. Schaftes 2 erreicht werden, so dass eine entsprechend
geformte Aufnahme eines Ausricht- und Einführwerkzeugs
für den Lagerbolzen 1 an dem Rahmen oder Flügel
relativ ausgerichtet werden kann, wie nachstehend noch beschrieben
wird.
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Die
Proportionen des Kopfes 3, des Schaftes 2 und
der Nuten 4, 5 sind bezogen auf die Radien 19, 20 jeweils
gleich, so dass der Lagerbolzen 1 entsprechend der vorgenannten
Herstellungsweise mit den Nuten 4, 5 durch Rollen
versehen werden kann.
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In
der 6, 7 und 8 ist der
Lagerbock 22 erkennbar, der im Ausführungsbeispiel
zwei Lageraugen 23, 24 aufweist, die durch einen
Steg 25 verbunden sind. Der Lagerbock 22 ist zu
einer Mittelachse 26 symmetrisch ausgebildet, so dass dieser sowohl
für nach rechts als auch links öffnenbare Flügel
verwendbar ist. In dem Steg 25 sind Durchbrüche 27 zur
Aufnahme von Befestigungsschrauben vorgesehen.
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Die
Lageraugen 23, 24 weisen Bohrungen 28, 29 auf,
die in ihrer Form an den Querschnitt des Lagerbolzens 1 angepasst
sind, so dass dieser unverdrehbar in den Lageraugen 23, 24 aufgenommen ist.
Die Lageraugen 23, 24 sind jeweils endseitig mit Kragen 30 versehen,
die durch eine Materialreduzierung der zwischen den Abschnitten
gelegenen Bereiche entstehen. Die Reduzierung der Wandstärken führt
dabei nicht zu einer Reduzierung der Tragfähigkeit, da
sich der Lagerbolzen 1 unter Belastung verformt und sich
an den Endbereichen der Lageraugen 23, 24 abstützt,
so dass diese mehr belastet werden als der zwischen diesen liegende
Abschnitte.
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Die
Bohrungen 28, 29 sind zweifach abgesetzt ausgeführt
und weisen dementsprechend zwei Stufen 31, 32 auf.
Die äußere Stufe 31 ist auf die Abmessungen
und Form des Kopfes 3 des Lagerbolzens 1 abgestimmt,
so dass dieser in dem Lagerauge 23 drehfest aufgenommen
werden kann. Dazu ist die Stufe mit einer seitlichen Abflachung 31' versehen, an
der sich der Kopf 3 anlegt. Die Stufe 32 ist auf
die Kante 33 (2) des Lagerbolzens 1 derart
abgestimmt, dass diese Kante 33 auf Höhe der Stufe 32 des
Lagerauges 23 liegt, wenn der Kopf 3 des Lagerbolzens 1 an
der Stufe 31 des Lagerauges 24 anliegt. Zudem
ist die Lager der Verjüngung 6 auf den Abstand
der Lageraugen so abgestimmt, dass diese in der vorstehend beschriebenen
Montagelage in das Lagerauge 23 eintaucht, nicht aber der
dagegen vergrößerte Schaft 2. Durch die
Verjüngung 6 ist der Lagerbolzen 1 gegenüber
der Bohrung 28 oder 29 mit einem geringen Spiel
versehen. Bei einer Belastung, die zu einem Verformen des Lagerbolzens 1 führt, gelangt
daher die Kante 33 des Lagerbolzens 1 an die Stufe 32 und
hintergreift diese, wodurch eine zusätzliche axiale Fixierung
des Lagerbolzens 1 in dem Lagerbock 22 erreicht
wird.
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Es
ist insbesondere aus der 8 erkennbar, dass die Querschnittsausrichtung
des Lagerbolzens 1 bezogen auf eine senkrecht zum Lagerbock 22 bzw.
dem hier nicht dargestellten Rahmen verlaufende Normale 34 symmetrisch
ist. Dadurch wird erreicht, dass der Lagerbolzen 1 eine
definierte und leicht erkennbare Ausrichtlage bezüglich
des Lagerbocks 22 einnimmt, wenn die Montage erfolgt. Zur Montage
des Lagerbolzens 1 kann zudem ein Einführwerkzeug
vorgesehen sein, welches im Wesentlichen die Ausrichtung des Lagerbolzens 1 relativ
zu einer Bezugkante 34, die vorzugsweise mit der Rahmensichtfläche übereinstimmt, übernimmt.
Dazu greift der Kopf 3 des Lagerbolzens 1 beispielsweise in
eine entsprechend der Form des Kopfes 3 ausgeformte und
bemessene Öffnung des Einführwerkzeugs. Durch
Anlage einer Begrenzungskante des Einführwerkzeuges an
der Bezugskante 34 wird das Einführwerkzeug so
ausgerichtet, dass der Lagerbolzen 1 bezogen auf die Bohrung 28, 29 relativ
zum Lagerbock 22 ausgerichtet ist und – bedingt
durch die an dem Ende 8 des Lagerbolzens 1 angebrachte Fase – einführbar
ist. Die Fase an dem Lagerbolzen 1 wird durch einen konischen
Abschnitt gebildet und der konische Abschnitt hat eine Querschnittsform entsprechend
der Querschnittsform des Schaftes 2 mit einer dagegen geringeren
Abmessung:
Die vorbeschriebene Ausgestaltung des Lagerbocks 1 als
dreiseitiges Gleichdick bewirkt neben der besonders einfachen Herstellung,
dass das Scharnier innerhalb eines Öffnungswinkels von
90° eine Bremsstellung aufweist. Anhand der 9 ist
erkennbar, dass in der Scharnierhülse 36 drehfest
eine Hülse 37 aus elastischem Material eingesetzt
ist. Diese ist relativ zu der Scharnierhülse 36 durch
einen längsverlaufenden Ansatz 38 drehfest in
der Scharnierhülse aufgenommen und weist eine Bohrung auf, die
in Form und Abmessung auf den Lagerbolzen 1 abgestimmt
ist. Bei einer Schwenkbewegung der Scharnierhülse 36 wird
die Hülse 37 relativ zu dem drehfest in dem Lagerbock 22 aufgenommenen
Lagerbolzen 1 verschwenkt, so dass die vorspringenden Abschnitte
des Gleichdicks des Lagerbolzens 1 in einen enger bemessenen
Abschnitt der Hülse 37 gelangen. Dabei wird die
Drehbewegung unter elastischer Verformung der Hülse 37 gehemmt.
Ausgehend davon, dass die Radien 19 größer
sind als die Radien 20 und dass die Radien 19 näher
an der Mittelachse 39 (3) des Gleichdicks
liegen als die Radien 20, ergibt sich, dass bei einer Schwenkbewegung
von 180° die kleiner bemessenen Radien des Gleichdicks
von Hülse 37 und Lagerbolzen 1 wieder ineinandergreifen
würden und bei einer 60°-Schwenkbewegung eine
maximale Bremswirkung eintritt. Somit ergibt sich ein maximales
Bremsmoment durch das Scharnier bei ca. 60°.
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Ein
weiterer Vorteil der geschilderten Ausgestaltung besteht darin,
dass der Lagerbolzen 1 in drei Stellungen in den Lagerbock
eingeführt werden kann, was die Handhabung erleichtert.
Die Ausgestaltung bewirkt daneben eine vereinfachte Herstellung
eines nichtzylindrischen und relativ zu dem Lagerbock drehfest anbringbaren
Lagerbolzens.
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Abschließend
soll noch ergänzt werden, dass die endseitig am Lagerbolzen 1 angebrachten und
den Lageraugen 23, 24 des Lagerbocks 22 zugeordnete
Nuten 4,5 – mit hier nicht dargestellten – Rastfedern
zur axialen Lagefixierung zusammenwirken. Die Rastfedern sitzen
dazu in Ausnehmungen 40 an der Rückseite der Lageraugen 23, 24.
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- 1
- Lagerbolzen
- 2
- Schaft
- 3
- Kopf
- 4
- Nut
- 5
- Nut
- 6
- Verjüngung
- 7
- Abstand
- 8
- Ende
- 9
- Nutwand
- 10
- Nutwand
- 11
- Nutwand
- 12
- Abstand
- 13
- Abstand
- 14
- Kreisform
- 15
- Querschnittsform
- 16
- Längskanten
- 17
- Maß
- 18
- Maß
- 19
- Radius
- 20
- Radius
- 21
- Lagerbock
- 22
- Lagerbock
- 23
- Lagerauge
- 24
- Lagerauge
- 25
- Steg
- 26
- Mittelachse
- 27
- Durchbruch
- 28
- Bohrung
- 29
- Bohrung
- 30
- Kragen
- 31
- Stufe
- 32
- Stufe
- 33
- Kante
- 34
- Normale
- 35
- Bezugskante
- 36
- Scharnierhülse
- 37
- Hülse
- 38
- Ansatz
- 39
- Mittelachse
-
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
-
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Zitierte Patentliteratur
-
- - DE 29605809
U1 [0002, 0002]
- - DE 202006008400 U1 [0002, 0003]
- - DE 19514867 C2 [0005]