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Gebiet der Erfindung
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Die vorliegende Erfindung betrifft das Gebiet der Scharniere. Die Erfindung ist hauptsächlich für das Gebiet der Scharniere gedacht, die zum Verbinden einer Tür mit einem Haushaltsgerätefach hergestellt sind, wie zum Beispiel zum Verbinden einer Tür mit einem Ofenfach.
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Es ist anzumerken, dass sich der Begriff „Haushaltsgerät“ im Folgenden im Allgemeinen auf ein Haushaltsgerät oder eine Haushaltsmaschine des Typs bezieht, der vorwiegend durch elektrischen Strom oder Gas angetrieben wird, wie beispielsweise einen Kühlschrank, einen Geschirrspüler, einen Ofen, eine Waschmaschine usw.
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Bekannter Stand der Technik
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Im Stand der Technik sind Scharniere bekannt, die zum Verbinden einer Tür mit einem Haushaltsgerätefach verwendet werden, wie beispielsweise dem Fach eines Ofens, eines Geschirrspülers und dergleichen.
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Diese Scharniere umfassen typischerweise eine Befestigungshalterung, die zur Befestigung am Haushaltsgerätefach angepasst ist, und eine bewegliche Stütze, um die Tür drehbar an einer solchen Halterung zu befestigen. Insbesondere wird die bewegliche Stütze des Scharniers, die an der Tür befestigt ist, an der Befestigungshalterung geschwenkt, so dass die Tür zwischen einer offenen Position und einer geschlossenen Position um eine Rotationsachse (z.B. horizontal oder vertikal) drehbar ist.
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Bekannte Scharniere können auch mit elastischen Mitteln versehen sein, um die Tür in die geschlossene Position zu führen. Beispielsweise können im Fall von Öfen die elastischen Mittel mit einem Aktivierungsarm gekoppelt sein, der einen ersten Endabschnitt umfasst, der an der Tür oder besser an der jeweiligen beweglichen Stütze gezwungen ist, und einen zweiten Endabschnitt, der mit der Befestigungshalterung gekoppelt ist. Die elastischen Mittel können beispielsweise auf den ersten Endabschnitt einwirken, um die Tür in Richtung der geschlossenen Position zu bewegen.
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Um das Öffnen der Tür zu erleichtern, sind bekannte Scharniere mit einem Motorantrieb versehen, der typischerweise elektrisch ist, und sind angepasst, um die Öffnungs-/Schließfunktionen der Tür auszuführen. Diese Scharniere können beispielsweise mit einer manuellen Benutzersteuerung versehen sein, die nach dem Betätigen einen Elektromotor zum Öffnen oder Schließen der Tür einschaltet. Der Elektromotor, der direkt auf das Scharnier der Tür wirkt, ist normalerweise so dimensioniert, dass die Tür vollständig autonom zwischen der offenen und der geschlossenen Position bewegt werden kann.
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Insbesondere kann der an bekannten Scharnieren verwendete Motor sperrig und teuer sein, um zu ermöglichen, dass sich die Tür von der geschlossenen Position in die offene Position bewegt, indem er der von den elastischen Mitteln ausgeübten Kraft entgegenwirkt, und zusätzlich eine hohe Menge an elektrischer Energie verbrauchen.
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Bekannte motorisierte Geräte können auch Schwierigkeiten beim Öffnen und Schließen der Tür haben (nicht flüssig oder ermüdend für den Benutzer), wenn der Motor defekt ist oder kein elektrischer Strom vorhanden ist. In bestimmten Fällen können bekannte motorisierte Scharniere ohne elektrischen Strom verriegelt bleiben. Dieses Problem ist besonders ärgerlich, wenn motorisierte Scharniere an einem Ofen installiert sind. In diesem Fall kann das Fehlen elektrischer Energie beim Kochen von Lebensmitteln oder sogar die Fehlfunktion des Motors des Scharniers das Öffnen der Ofentür behindern, was zu einer übermäßigen Garzeit führen kann (auch beispielsweise aufgrund der thermische Trägheit des Ofens), die das Essen im Ofen selbst ruinieren oder verbrennen könnte.
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Zusammenfassung der Erfindung
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Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, die vorgenannten Probleme zu lösen und ein Scharnier zum Verbinden einer Tür mit einem motorisierten Haushaltsgerätefach bereitzustellen, während gleichzeitig ein Benutzer die Tür frei bewegen kann, wenn die Tür stationär ist.
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Eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Scharnier bereitzustellen, das unter Verwendung eines Elektromotors mit reduzierter Größe und mit reduziertem Stromverbrauch motorisiert werden kann.
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Diese und weitere Aufgaben werden durch die vorliegende Erfindung dank eines Scharniers und eines Haushaltsgeräts gemäß den unabhängigen Ansprüchen erreicht. Bevorzugte Aspekte sind in den abhängigen Ansprüchen aufgeführt.
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Insbesondere umfasst gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung das Scharnier zum Verbinden einer Tür mit einem Haushaltsgerätefach eine Befestigungshalterung, die zum Befestigen an dem Fach des Haushaltsgeräts angepasst ist, und eine bewegliche Stütze, um die Tür drehbar an der Befestigungshalterung um eine Rotationsachse zu befestigen.
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Das Scharnier umfasst ferner einen Aktivierungsarm, der mit der Befestigungshalterung gekoppelt ist, Bewegungsmittel, die zum Bewegen des Aktivierungsarms angepasst sind, und elastische Gegenmittel, die funktionell zwischen der Befestigungshalterung und dem Aktivierungsarm angeordnet sind.
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Der Aktivierungsarm umfasst einen ersten Endabschnitt, der angepasst ist, um an die bewegliche Stütze der Tür gezwungen zu werden, und einen zweiten Endabschnitt, der angepasst ist, um an die Bewegungsmittel gekoppelt zu sein, um den Aktivierungsarm zwischen einer offenen Position der Tür und einer geschlossenen Position der Tür zu bewegen.
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Gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung sind die elastischen Gegenmittel funktionell dazwischen angeordnet, so dass eine elastische Gegenkraft bereitgestellt wird, die angepasst ist, um den Aktivierungsarm in die geschlossene Position und/oder in die offene Position der Tür zu führen.
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Gemäß einem vorteilhaften Aspekt der vorliegenden Erfindung umfassen die Bewegungsmittel einen Elektromotor und reversible Verbindungsmittel, um den Elektromotor und den Aktivierungsarm selektiv zu koppeln und zu entkoppeln, und insbesondere ermöglichen diese Mittel das direkte oder indirekte Koppeln oder Entkoppeln von der Antriebswelle eines solchen Elektromotors und dem vorgenannten zweiten Endabschnitt des Aktivierungsarms.
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Das Scharnier ist so konfiguriert, dass sichergestellt ist, dass der Elektromotor, wenn der Elektromotor mit dem zweiten Endabschnitt des Aktivierungsarms gekoppelt ist, die Bewegung des Aktivierungsarms bewirkt, insbesondere drückt oder zieht er die bewegliche Stütze der Tür, um sie zu drehen, während, wenn der Elektromotor vom zweiten Endabschnitt entkoppelt ist, die manuelle Bewegung des ersten Endabschnitts des Aktivierungsarms unabhängig vom Elektromotor erfolgt (d.h. ohne am Motor zu arbeiten), damit ein Benutzer die Tür frei bewegen kann.
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Auf diese Weise kann der zweite Endabschnitt des Aktivierungsarms nur dann mit dem Elektromotor gekoppelt werden, wenn eine Türbewegung erforderlich ist, eine Bewegung, die physikalisch durch geeignete Bewegungsmittel ausgeführt wird.
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Vorzugsweise umfassen die Bewegungsmittel einen Schieber, der linear bewegt wird, mittels beispielsweise einer Schraube mittels des Elektromotors. Der Schieber ist auf den zweiten Endabschnitt des Aktivierungsarms beschränkt.
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Insbesondere ist gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung der zweite Endabschnitt des Aktivierungsarms vorzugsweise auf den Schieber beschränkt, so dass er entlang einer Richtung parallel zur Bewegung des Schiebers bewegt werden kann.
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Vorzugsweise sind der erste Endabschnitt und der zweite Endabschnitt des Aktivierungsarms an einem Zwischenabschnitt des Aktivierungsarms drehbar zueinander beschränkt, beispielsweise mittels eines Stifts, der senkrecht zur Bewegungsrichtung des Schiebers angeordnet ist. Bevorzugter sind der erste und der zweite Endabschnitt des Aktivierungsarms um eine Rotationsachse drehbar zueinander beschränkt, die im Wesentlichen parallel zur Rotationsachse der Stütze ist, die in Bezug auf die Befestigungshalterung beweglich ist. Weitere Ausführungsformen können jedoch vorsehen, dass der Aktivierungsarm aus einem einzigen Stück besteht (d.h. dass der erste Endabschnitt und der zweite Endabschnitt des Aktivierungsarms miteinander integriert sind), und immer noch im Schutzbereich der vorliegenden Erfindung verbleiben.
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Einige Ausführungsformen können vorsehen, dass der Elektromotor ein magnetischer Linearmotor ist, alternativ, wie bereits erwähnt, umfassen die Bewegungsmittel eine reversible Schraube, die mittels des Elektromotors (z. B. eines Gleichstrommotors) gedreht werden kann. Der Schieber ist daher mit der Schraube vorzugsweise mittels einer Schraubmutter-Schraubenkupplung gekoppelt, um die Drehung der Schraube in eine Verschiebung des Schiebers umzuwandeln. In dieser Ausführungsform sind die reversiblen Verbindungsmittel konfiguriert, um den Elektromotor und die Schraube selektiv zu koppeln und zu entkoppeln.
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Vorzugsweise ist der Aktivierungsarm einer elastischen Gegenkraft ausgesetzt, die angepasst ist, diesen Aktivierungsarm in die geschlossene Position der Tür zu führen. Die vorgenannte elastische Gegenkraft wird durch elastische Gegenmittel bereitgestellt, die funktionell zwischen der Befestigungshalterung und dem Aktivierungsarm angeordnet sind.
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Einige Ausführungsformen können vorsehen, dass die elastischen Gegenmittel mindestens eine Feder umfassen, die funktionell zwischen dem zweiten Endabschnitt des Aktivierungsarms und der Befestigungshalterung angeordnet ist. Alternativ oder zusätzlich umfassen die elastischen Gegenmittel vorzugsweise eine Feder, die funktionell zwischen der Befestigungshalterung und einem Zwischenabschnitt des Aktivierungsarms angeordnet ist, der zwischen dem ersten und dem zweiten Endabschnitt angeordnet ist.
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Gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung umfassen die reversiblen Verbindungsmittel eine Verbindung vom Kupplungstyp, beispielsweise mittels komplementärer Verzahnung, die mit einem ersten Element versehen ist, das auf ein angetriebenes Element beschränkt ist, das kinematisch mit dem Aktivierungsarm gekoppelt ist, wie beispielsweise eine Schraube und ein zweites Element, das auf die Antriebswelle des Elektromotors beschränkt ist. Das zweite Element ist in Bezug auf das erste Element und/oder umgekehrt zwischen einer Konfiguration des gegenseitigen Eingriffs beweglich, wobei die Drehung der Antriebswelle des Elektromotors auf den Aktivierungsarm übertragen wird, beispielsweise mittels der Schraube und eine Konfiguration des gegenseitigen Ausrückens, wobei sich der Aktivierungsarm und das Element, auf das er beschränkt werden kann, wie beispielsweise eine Schraube, frei bewegen können, unabhängig von der Drehung der Antriebswelle des Elektromotors.
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Vorteilhafterweise umfassen die reversiblen Verbindungsmittel elastische Mittel, die konfiguriert sind, um das zweite Element und/oder das erste Element des Kupplungsgelenks zur Konfiguration des gegenseitigen Ausrückens zu führen.
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Vorzugsweise umfassen die reversiblen Verbindungsmittel einen Elektromagneten (oder einen beliebigen auf dem Fachgebiet bekannten elektromechanischen Aktuator), um das zweite Element und/oder das erste Element der Kupplungsverbindung zu führen, um das gegenseitige Ausrücken zu konfigurieren.
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Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung sind die reversiblen Verbindungsmittel so konfiguriert, dass sie den Elektromotor als Reaktion auf einen Benutzerbetätigungsbefehl mit dem Aktivierungsarm und insbesondere mit dem zweiten Endabschnitt des Aktivierungsarms koppeln.
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Vorzugsweise umfasst das Scharnier Mittel zum Erfassen der elektrischen Stromabsorption des Elektromotors. Die Position, die die Tür während der Bewegung zwischen der offenen und der geschlossenen Position einnimmt, bewirkt vorzugsweise eine Variation der elektrischen Stromaufnahme des Elektromotors und kann, da sie leicht erkennbar ist, vorteilhaft verwendet werden, um die Position des Aktivierungsarms zu erhalten.
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Gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung umfassen die Bewegungsmittel vorzugsweise eine Verbindungshalterung, die konfiguriert ist, um den Elektromotor drehbar auf das Haushaltsgerätefach zu beschränken.
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Eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist ein Haushaltsgerät, das mindestens ein Scharnier gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung umfasst.
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Figurenliste
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Weitere Aspekte und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden aus der folgenden Beschreibung deutlicher, die nur zu Illustrationszwecken und ohne Einschränkung unter Bezugnahme auf die beigefügten schematischen Zeichnungen gemacht wurde, in denen:
- • 1A und 1B Seitenansichten einer bestimmten Ausführungsform des Scharniers gemäß der vorliegenden Erfindung sind, wenn sich der Aktivierungsarm in der geschlossenen Position bzw. in der offenen Position der Tür befindet;
- • 2A eine perspektivische Ansicht einer bestimmten Ausführungsform des Scharniers gemäß der vorliegenden Erfindung ist, wenn sich der Aktivierungsarm in einer Zwischenposition zwischen der geschlossenen und der offenen Position der Tür befindet;
- • 2B eine Vergrößerung der in 2A gezeigten Ansicht ist;
- • 3A eine Explosionsansicht einer bestimmten Ausführungsform der reversiblen Verbindungsmittel des Scharniers gemäß der vorliegenden Erfindung ist;
- • 3B eine Vergrößerung der in 3A gezeigten Ansicht ist;
- • 4A, 4B Längsschnittansichten einer bestimmten Ausführungsform der Bewegungsmittel des Scharniers gemäß der vorliegenden Erfindung sind, wenn die reversiblen Verbindungsmittel jeweils in einer Konfiguration des gegenseitigen Eingriffs bzw. in einer Konfiguration des Ausrückens vorliegen.
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Ausführungsformen der Erfindung
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Die 1A und 1B zeigen eine besondere Ausführungsform des Scharniers 1 gemäß der vorliegenden Erfindung zum Verbinden einer Tür mit einem Haushaltsgerätefach. Insbesondere zeigt 1A das Scharnier 1, wenn sich die Tür in einer geschlossenen Position P1 befindet, und 1B zeigt das Scharnier 1, wenn sich die Tür in einer offenen Position P2 befindet.
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Das Scharnier 1 umfasst eine Befestigungshalterung 2, die zum Befestigen an dem Fach des Haushaltsgeräts geeignet ist, beispielsweise mittels Schrauben oder anderer bekannter Befestigungsmittel. Die Tür ist so konfiguriert, dass sie mittels einer beweglichen Stütze 3 drehbar an der Befestigungshalterung 2 befestigt ist. Diese bewegliche Stütze 3, die aus einer zusätzlichen Halterung bestehen kann, ist innerhalb eines in der Tür selbst angeordneten Gehäuses stabil an der Tür beispielsweise befestigt und ist drehbar auf die Befestigungshalterung 2 beschränkt, beispielsweise mittels eines Stifts 4, so dass sich die Tür um eine Drehachse R-R (z. B. eine horizontale Achse) in Bezug auf die Befestigungshalterung 2 drehen kann.
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In der hier gezeigten Ausführungsform ist die bewegliche Stütze 3 an der Befestigungshalterung 2 schwenkbar, so dass, wenn die bewegliche Stütze 3 an einer jeweiligen Tür befestigt ist, die Tür drehbar an der Befestigungshalterung 2 um eine horizontale Achse R-R befestigt ist.
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Weitere Ausführungsformen können jedoch vorsehen, dass der bewegliche Träger 3 unterschiedlich geformt und auf dem Fachgebiet an sich in die Tür integriert ist, zusätzlich dazu, dass er in verschiedenen Modi an der Befestigungshalterung 2 geschwenkt wird, immer noch im Schutzbereich der vorliegenden Erfindung verbleibend.
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Das Scharnier 1 umfasst ferner einen Aktivierungsarm 5, der mit der Befestigungshalterung 2 gekoppelt sein kann und der auf die bewegliche Stütze 3 oder direkt auf die Tür beschränkt ist, und Bewegungsmittel 6, die dazu angepasst sind, den Aktivierungsarm 5 zwischen einer offenen Position der Tür P2 (beispielhaft in 1B gezeigt) und einer geschlossenen Position der Tür P1 (beispielhaft in 1A gezeigt) zu bewegen. Insbesondere umfasst der Aktivierungsarm 5 einen ersten Abschnitt 5a, der drehbar auf die bewegliche Stütze 3 beschränkt ist (z.B. mittels Stiften 8), und einen zweiten Abschnitt 5b, der dazu angepasst ist, mit den Bewegungsmitteln 6 gekoppelt zu werden. Die Bewegungsmittel 6 wirken auf den zweiten Abschnitt 5b des Aktivierungsarms 5, um den Aktivierungsarm 5 zwischen der offenen Position P2 und der geschlossenen Position P1 der Tür zu bewegen. Es ist anzumerken, dass in der hier gezeigten Ausführungsform ein solcher erster Abschnitt 5a und ein zweiter Abschnitt 5b des Aktivierungsarms 5 Endabschnitte sind, d.h. im Wesentlichen die Endteile dieses Arms 5. Weitere Konfigurationen des Arms 5, die den ersten Abschnitt 5a davon auf den beweglichen Träger 3 beschränken, und ein anderer zweiter Abschnitt 5b davon, der reversibel mit dem vorgenannten Bewegungsmittel 6 gekoppelt werden kann, fallen immer noch in den hier beanspruchten Schutzbereich.
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Das Scharnier 1 umfasst ferner ein elastisches Gegenmittel 7, das funktionell zwischen der Befestigungshalterung 2 und dem Aktivierungsarm 5 angeordnet ist.
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Die Befestigungshalterung 2 umfasst ein Gehäuse 24, vorzugsweise einen kastenartigen Körper, zur Aufnahme des Aktivierungsarms 5.
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Mit Bezug auf die 1A, 1 B und 2A kann das elastische Gegenmittel 7 in dem Gehäuse 24 der Befestigungshalterung 2 untergebracht sein. Insbesondere kann das elastische Gegenmittel 7 eine Feder 7a umfassen, die an einem Halter 25 des Gehäuses 24 befestigt ist, und einen Halter 26 des zweiten Abschnitts 5b des Aktivierungsarms 5. Beispielsweise kann die Feder 7a vorteilhafterweise eine Schraubenfeder sein, die koaxial um die Antriebswelle 5 angeordnet ist. Die Expansionswirkung der Feder 7a neigt dazu, den Aktivierungsarm 5 in die geschlossene Position P1 der Tür zu führen, vorzugsweise, wenn die Tür einen bestimmten Öffnungswinkel erreicht (z.B. weniger als 45 °).
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Einige Ausführungsformen können vorsehen, dass das elastische Gegenmittel 7 eine Feder (nicht gezeigt) umfasst, die funktionell zwischen der Befestigungshalterung 2 und einem Zwischenabschnitt 5c des Aktivierungsarms 5 angeordnet ist, der zwischen dem ersten Endabschnitt 5a und dem zweiten Endabschnitt 5b umfasst ist.
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Die Bewegungsmittel 6 umfassen einen Elektromotor 10 und reversible Verbindungsmittel 9, um den Elektromotor 10 und den Aktivierungsarm 5 und insbesondere diesen Elektromotor 10 und den zweiten Abschnitt 5b des Aktivierungsarms 5 selektiv oder reversibel zu koppeln und zu entkoppeln.
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Das Scharnier 1 ist daher so konfiguriert, dass sichergestellt ist, dass, wenn der Elektromotor 10 mit dem zweiten Abschnitt 5b des Aktivierungsarms 5 gekoppelt ist, die Betätigung des Elektromotors 10 die Bewegung des Aktivierungsarms 5 bewirkt, während, wenn der Elektromotor 10 von diesem zweiten Abschnitt 5b entkoppelt ist, die manuelle Bewegung des Aktivierungsarms 5 und damit seines ersten Abschnitts 5a unabhängig vom Elektromotor 10 (d.h. ohne auf den Elektromotor 10 einzuwirken) erfolgt, um es einem Benutzer zu ermöglichen, die Tür des Haushaltsgeräts frei zu bewegen.
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Mit anderen Worten, wenn der zweite Abschnitt 5b des Aktivierungsarms 5 vom Elektromotor 10 entkoppelt ist, kann der Benutzer die Tür frei bewegen, im Wesentlichen als ob es keine Bewegungsmittel 6 gäbe, d.h. als ob das Scharnier 1 ein nicht motorisiertes Scharnier wäre. Der zweite Abschnitt 5b kann daher nur dann mit dem Elektromotor 10 gekoppelt werden, wenn die Bewegungsmittel 6 aufgefordert sind, den Aktivierungsarm 5 zu bewegen.
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Wie nachstehend besser zu sehen ist, können diese reversiblen Verbindungsmittel 9, die aus einem Gelenk wie dem Kupplungstyp bestehen können und die funktionell zwischen dem Elektromotor 10 und dem Aktivierungsarm 5 angeordnet sind, durch ein spezielles elektromagnetisches Mittel gesteuert werden, beispielsweise durch einen Handschalter oder einen Türbewegungssensor oder sogar einen elektrischen Stromabsorptionsdetektor des Elektromotors 10 selbst beispielsweise, um die mechanische Kopplung oder Entkopplung des Motors 10 zum/vom Arm 5 in Abhängigkeit von den betrieblichen Anforderungen des Haushaltsgeräts, an dem das Scharnier 1 angebracht ist, zu bestimmen.
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Vorzugsweise umfassen diese Bewegungsmittel 6 einen Schieber 11, der mittels des Elektromotors 10 linear bewegt wird. Dieser Schieber 11 ist auf den zweiten Abschnitt 5b des Aktivierungsarms 5 beschränkt, um beispielsweise durch Drücken oder Ziehen diesen Aktivierungsarm 5 zwischen der offenen Position P2 und der geschlossene Position P1 der Tür zu bewegen.
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Insbesondere ist in der in den 2A und 2B gezeigten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung der zweite Abschnitt 5b des Aktivierungsarms 5 auf den Schieber 11 beschränkt, vorzugsweise mittels eines Verbindungsstifts 13, der in einer Führung 15 (zum Beispiel ein paar Nuten oder Schlitze) verschiebbar ist, die an den Seitenwänden der Befestigungshalterung 2 angeordnet sind.
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Die Führung 15 ist vorzugsweise so hergestellt, dass der zweite Endabschnitt 5b des Aktivierungsarms 5 entlang einer Richtung parallel zur Bewegung des Schiebers 11 bewegt werden kann.
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Weitere Ausführungsformen können jedoch vorsehen, dass der zweite Abschnitt 5b des Aktivierungsarms 5 beispielsweise indirekt auf den Schieber 11 des Bewegungsmittels 6 beschränkt ist, beispielsweise mittels eines Verbindungshebels (nicht gezeigt), der funktionell zwischen dem zweiten Endabschnitt 5b des Aktivierungsarms 5 und des Schiebers 11 angeordnet ist, die immer noch im Schutzbereich der vorliegenden Erfindung verbleiben.
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Mit Bezug auf die 1A und 1B ist der erste Endabschnitt 5a des Aktivierungsarms 5 mittels eines Stifts 8 auf den beweglichen Träger 3 beschränkt. Dieser Stift 8 geht durch ein Loch, das an dem ersten Endabschnitt 5a des Aktivierungsarms 5 angebracht ist, und ist entlang einer Führung 14 (zum Beispiel eines Schlitzes) verschiebbar, die an der beweglichen Stütze 3 angebracht ist.
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Der Schlitz oder allgemein die Führung 14 ist vorteilhafterweise so geformt, dass er der beweglichen Stütze 3 während der Bewegung zwischen der offenen Position P2 und der geschlossenen Position P1 der Tür ein gegebenes Bewegungsgesetz auferlegt und die Bewegung vom Aktivierungsarm 5 überträgt zur beweglichen Stütze 3 gemäß bestimmten vordefinierten Abstandsverhältnissen überträgt. Die Form des Schlitzes 14 wird während des Entwurfsschritts ausgewählt, um eine fließende Türbewegung während des Öffnens und Schließens davon zu erhalten.
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Zusätzlich zu der Möglichkeit, die Kraft zu reduzieren, die für die Bewegungsmittel 6 erforderlich ist, um den Aktivierungsarm 5 zu bewegen, ermöglicht diese Konfiguration es, eine Türbewegung mit einem gegebenen Muster zu erhalten, wie zum Beispiel mit gegebenen Beschleunigungen oder Verzögerungen oder im Wesentlichen gleichmäßig (d.h. ohne Beschleunigungen oder Verzögerungen) während seines Weges zwischen der geschlossenen Position P1 und der offenen Position P2.
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Auf diese Weise können beispielsweise einige Ausführungsformen vorsehen, dass der Elektromotor 10 ein magnetischer Linearmotor ist, der typischerweise einen Schieber 11 umfasst, der auf einer Gleitführung (Stator) angeordnet ist, die in den magnetischen Linearmotor integriert ist. Der Schieber 11 wird entlang der Gleitführung mittels eines Magnetfeldes bewegt, das durch auf der Gleitführung angeordnete Spulen bereitgestellt wird. In diesem Fall sind der Schieber und die Gleitführung beim Antreiben der Spulen magnetisch miteinander gekoppelt. Wenn der magnetische Linearmotor deaktiviert ist, gleitet der Schieber 11 frei auf der Gleitführung, insbesondere wenn dieser Schieber und die relative Führung so geformt sind, dass sie durch eine Luftschicht voneinander getrennt sind. In dieser Ausführungsform weisen die Bewegungsmittel 6 die vorgenannten reversiblen Verbindungsmittel (die beispielsweise aus einem Schalter zum selektiven Aktivieren und Deaktivieren der Stromversorgung des magnetischen Linearmotors bestehen) auf, die für die selektive magnetische Kopplung und magnetische Entkopplung der Gleitführung und des Schiebers 11 konfiguriert sind.
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Mit Bezug auf die 1A, 1 B und 2A erfolgt in der hier gezeigten Ausführungsform der Erfindung die Bewegung des Schiebers 11 vorzugsweise mittels einer Schraube 12 vom reversiblen Typ, die durch den Elektromotor 10 gedreht wird. Der Schieber 11 ist, beispielsweise mittels einer komplementären Mutterschraube 11 a, mit der Schraube 12 gekoppelt, um die Drehung der Schraube 12 in eine Verschiebung des Schiebers 11 umzuwandeln.
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Überraschenderweise bietet eine Mehrfachgewindeschraube 12, vorzugsweise mit mehr als zwei Gewinden (z.B. mit fünf Gewinden) und mit einer Steigung zwischen 15 und 35 mm, vorzugsweise mit einer Steigung zwischen 20 mm und 30 mm (z.B. mit einer Steigung von etwa 25 mm) eine optimale Leistung hinsichtlich der Reversibilität und Verringerung der Reibung zwischen dem Schieber 11 und der Schraube 12 (mit einer Schrauben-Mutter-Schraubenkupplung). Insbesondere wenn das reversible Verbindungsmittel 9 den zweiten Abschnitt 5b des Aktivierungsarms 5 vom Elektromotor 10 entkoppelt, bewirkt die Verschiebung des Schiebers 11 aufgrund einer manuellen Bewegung der Tür, dass sich die Schraube 12 mit verringerter Reibung dreht. Mit anderen Worten erzeugt die Umwandlung der Translationsbewegung des Schiebers 11 in eine Drehbewegung der Schraube 12 eine im Wesentlichen vernachlässigbare Reibungskraft.
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Unter Bezugnahme auf die Ausführungsform der 1A, 1B, 2A und 2B sind der erste Endabschnitt 5a und der zweite Endabschnitt 5b des Aktivierungsarms 5 an einem Zwischenabschnitt 5c des Aktivierungsarms 5 drehbar aufeinander beschränkt, beispielsweise mittels eines Stiftes 17, der senkrecht zur Bewegungsrichtung des Schiebers 11 angeordnet ist. Weitere Ausführungsformen können jedoch vorsehen, dass der Aktivierungsarm 5 aus einem einzigen Stück besteht (z.B. dass der erste Endabschnitt 5a und der zweite Endabschnitt 5b des Aktivierungsarms 5a miteinander integral sind), immer noch im Schutzbereich der vorliegenden Erfindung verbleibenend.
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Gemäß einem bevorzugten Aspekt dieser Erfindung kann das Scharnier 1 eine Logiksteuereinheit 16 umfassen, die als Reaktion auf ein oder mehrere Steuersignale des manuellen Typs und/oder des Typs, welcher automatisch von speziellen Sensoren oder Systemstatusdetektoren erzeugt wird, die Bewegungsmittel 6 des Aktivierungsarms 5 steuern soll und insbesondere mindestens die vorgenannten reversiblen Verbindungsmittel 9 zum Koppeln und Entkoppeln des Elektromotors 10 und des Aktivierungsarms 5.
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Diese Logiksteuereinheit 16 kann gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung vorzugsweise konfiguriert sein, um die Bewegungsmittel 6 und/oder insbesondere das vorgenannte reversible Verbindungsmittel 9 als Reaktion auf einen Benutzerbetätigungsbefehl zu betätigen. Dieser Betätigungsbefehl kann beispielsweise mittels eines Knopfes und/oder mittels eines Stimmbefehls oder mittels etwas anderem erteilt werden.
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Die Logikeinheit 16 kann vorzugsweise so konfiguriert sein, dass sie mindestens die reversiblen Verbindungsmittel 9 steuert, um den Elektromotor 10 in Reaktion auf den vorgenannten Betätigungsbefehl mit dem zweiten Abschnitt 5b des Aktivierungsarms 5 zu koppeln.
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Alternativ oder in Verbindung mit einer manuellen Steuerung kann der Betätigungsbefehl der Logikeinheit 16, wie erwähnt, durch Sensoren oder andere Statuserfassungsmittel des Systems übermittelt werden und in der Lage sein, die Notwendigkeit zum Betätigen der Bewegungsmittel 6 zu erfassen und/oder die Kopplung oder Entkopplung der reversiblen Verbindungsmittel 9 betätigen.
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Beispielsweise können, wie bereits erwähnt, einige Ausführungsformen dieser Erfindung vorsehen, dass das Scharnier 1 mit Mitteln 18 ausgestattet ist, um die Stromabsorption des Elektromotors 10 (symbolisch mit einem Rechteck dargestellt) zu erfassen, wie beispielsweise ein Amperemeter oder ähnliche Mittel. Diese Ausführungsform kann auch vorsehen, dass die vorgenannten Mittel 18 zum Erfassen der Stromabsorption des Elektromotors 10 einen Absorptionswert bereitstellen, der die Position angibt, die der Aktivierungsarm 5 während seines Weges zwischen der offenen Position P2 und der geschlossenen Position P1 der Tür einnimmt.
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Insbesondere erzeugt die Gewichtskraft der Tür ein Moment, das sich je nach der von der Tür eingenommenen Position ändert und eine unterschiedliche Stromaufnahme des Elektromotors bewirkt. Mit anderen Worten, wenn sich die Tür von der geschlossenen Position P1 in Richtung der offenen Position P2 dreht, erzeugt die auf die Tür wirkende Gewichtskraft ein zunehmendes Moment, das durch die Mittel 18 erfasst werden kann, um die Stromabsorption des Elektromotors zu erfassen. Darüber hinaus ist es mittels eines oder mehrerer Nockenprofile, die beispielsweise auf der Gleitfläche zwischen dem Aktivierungsarm 5 und der Befestigungshalterung 2 vorgesehen sind, möglich, leicht erkennbare Stromabsorptionsschwankungen des Elektromotors 10 während des Weges des Aktivierungsarms 5 zwischen der Position P1 und der Position P2 zu verursachen. Eine Logiksteuereinheit 16 (auch symbolisch mit einem Rechteck dargestellt) kann diese Variationen erkennen und sie somit einer oder mehreren der vorgenannten Bezugspositionen des Aktivierungsarms 5 zuordnen. Auf diese Weise ist es möglich, eine Anzeige der reale Position des Aktivierungsarms 5 in Bezug auf die Befestigungshalterung 2 zu erhalten.
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Es ist anzumerken, dass weitere Ausführungsformen des Scharniers 1 gemäß der vorliegenden Erfindung vorsehen können, dass das Scharnier 1 nicht direkt mit einer Logiksteuereinheit 16 und/oder Mitteln 18 ausgestattet ist, um die elektrische Stromabsorption des Elektromotors zu erfassen. Diese Komponenten können jedoch beispielsweise in einem Haushaltsgerät (wie beispielsweise einem Ofen) bereitgestellt werden, das das Scharnier gemäß der vorliegenden Erfindung umfasst. In diesem Fall kann die Logiksteuereinheit 16 und/oder die Mittel 18 zum Erfassen der Stromaufnahme des Elektromotors mit dem Elektromotor 10 des Scharniers 1 und/oder mit den reversiblen Verbindungsmitteln 9 verbunden sein, beispielsweise mittels elektrischer Drähte oder auf andere bekannte Weise der Technik.
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Mit Bezug auf die 3A und 3B sind die reversiblen Verbindungsmittel 9, die, wie erwähnt, konfiguriert sind, um den Elektromotor 10 und den Aktivierungsarm 5 selektiv zu koppeln und zu entkoppeln, in dieser Ausführungsform der Erfindung funktionell zwischen diesem Motor 10 und einer Schraube 12 angeordnet, die, wie erwähnt, die Betätigung eines Schiebers 11 ermöglicht, der dazu bestimmt ist, eine Druck- oder Zugbewegung oder eine andere Bewegung, die die Drehung der Tür ermöglicht, auf den Aktivierungsarm 5 zu übertragen. In dieser Ausführungsform umfassen die reversiblem Verbindungsmittel 9 eine Kupplungsverbindung 19, die mit einem ersten Element 19a versehen ist, das auf die Schraube 12 beschränkt ist, und einem zweiten Element 19b, das auf die Motorwelle 10a des Elektromotors 10 beschränkt ist.
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Beispielsweise kann diese Kupplungsverbindung 19 von dem Typ sein, der an den relativ rotierenden Elementen 19a, 19b komplementäre Kupplungsprofile umfasst, wie beispielsweise mit Zähnen oder vom Typ mit Vorsprüngen und Aussparungen, die ein Drehmoment von einem Element zu den anderen 19a, 19b übertragen können, wenn sie sich gegenseitig eingreifen.
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Es ist anzumerken, dass eine Kupplungsverbindung 19 dieses Typs und insbesondere des nachstehend beschriebenen Typs zwischengeschaltet werden kann, um zwei beliebige rotierende Elemente, die stromabwärts des Elektromotors 10 angeordnet sind, unabhängig von der Verwendung einer Schraube 12 selektiv zu koppeln und zu entkoppeln, um die Drehbewegung der Motorwelle des Motors 10 in die translatorische oder rotatorisch-translatorische oder sogar rotatorische Bewegung des Aktivierungsarms 5 umzuwandeln. Mit anderen Worten, unabhängig von der Anordnung, die für die mögliche Transformation der Drehbewegung des Elektromotors 10 in die Bewegung, die von dem Aktivierungsarm 5 benötigt wird, verwendet wird, kann diese Kupplungsverbindung 19, die zu einer bevorzugten Ausführungsform der vorgenannten reversiblen Verbindungsmittel 9 gehört, zwischen zwei beliebigen rotierenden Elementen, angeordnet sein, wie beispielsweise zwischen zwei Wellen, die die Drehbewegung, die vom Elektromotor 10 erzeugt wird, auf die Bewegungsumwandlungsanordnung übertragen, die möglicherweise stromaufwärts des vorgenannten Aktivierungsarms 5 positioniert ist.
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Mit Bezug auf die 4A und 4B ist in der hier gezeigten Ausführungsform das zweite Element 19b beispielsweise axial in Bezug auf das erste Element 19a zwischen einer Konfiguration C1 des gegenseitigen Eingriffs, wobei die Drehung der Motorwelle 10a des Elektromotors 10 auf die Schraube 12 übertragen wird, und einer Ausrückkonfiguration C2, wobei sich die Schraube 12 unabhängig von der Drehung der Motorwelle 10a frei drehen kann, beweglich.
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Vorzugsweise kann ein epizyklisches Untersetzungsgetriebe 20, das angepasst ist, um die Anzahl der Umdrehungen der Motorwelle des Elektromotors 10 zu verringern, zwischen dem zweiten Element 19b der Kupplungsverbindung 19 und dem Elektromotor 10 angeordnet sein. Im Allgemeinen bezeichnet daher die Referenz 10a die Motorwelle bewegt mittels des Elektromotors 10, diese Motorwelle 10a kann daher die Motorwelle sein, die aus dem epizyklischen Untersetzungsgetriebe 20 austritt oder weitere andere Stufen verlässt, die zwischen dem Elektromotor 10 und dem zweiten Element 19b der Kupplungsverbindung 19 angeordnet sind.
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Obwohl die in den 4A und 4B gezeigte Ausführungsform vorsieht, dass das zweite Element 19b in Bezug auf das erste Element 19a der Kopplungsverbindung 19 beweglich ist, können weitere Ausführungsformen vorsehen, dass das erste Element in Bezug auf das zweite Element beweglich ist, oder dass beide, das erste und das zweite Element gegeneinander beweglich sind, immer noch im Schutzbereich der vorliegenden Erfindung verbleibend.
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Das erste und das zweite Element 19a, 19b haben komplementäre Kanten, die vorzugsweise mit leicht verjüngten Zähnen versehen sind (sichtbar beispielsweise in 3B), die so angepasst sind, dass sie in der in 4A gezeigten Konfiguration des gegenseitigen Eingriffs C1 miteinander in Eingriff stehen.
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Vorzugsweise umfassen die reversiblen Verbindungsmittel 9 elastische Mittel 22, die konfiguriert sind, um das erste und das zweite Element der Kupplungsverbindung 19 zu der Ausrückkonfiguration C2 zu führen. Beispielsweise kann das elastische Mittel 22 eine Feder umfassen, die zwischen dem ersten und dem zweiten Element 19a, 19b der Kupplungsverbindung 19 angeordnet ist, wobei die Feder so geformt ist, dass sie ein Element 19a von dem anderen Element 19b wegdrückt und es somit von diesem löst.
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In dieser Ausführungsform umfassen die reversiblen Verbindungsmittel 9 unter Bezugnahme auf die 3A ferner einen Elektromagneten 23, um, wenn sie betätigt werden, das erste und das zweite Element 19a, 19b der Kupplungsverbindung 19 zur Konfiguration des gegenseitigen Eingriffs C1 zu führen. Dieser Aktuator 23 wird vorzugsweise von der Logiksteuereinheit 16 gesteuert (wie symbolisch in den 1A, 1 B und 2A gezeigt).
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Insbesondere als Reaktion auf einen Benutzerbetätigungsbefehl und/oder als Reaktion auf einen Betätigungsbefehl, der automatisch von Sensoren oder Detektoren des Scharniers 1 oder vom Haushaltsgerät erzeugt wird, betätigt (d.h. erregt) die Logiksteuereinheit 16 den Elektromagneten 23, der das zweite Element 19b des Kupplungsgelenks 19 in Richtung der in der 4A gezeigten Konfiguration des gegenseitigen Eingriffs C1 bewegt. Sobald die Konfiguration des gegenseitigen Eingriffs C1 erreicht ist, steuert die Logiksteuereinheit 16 die Betätigung des Elektromotors 10. Insbesondere wird in der hier gezeigten Ausführungsform der Erfindung der Elektromotor 10 betätigt, um die Schraube 12 in eine Richtung oder in die entgegengesetzte Richtung zu drehen, abhängig von der Position der Tür. Diese Position kann zum Beispiel von einem Encoder erfasst werden, der konfiguriert ist, um die Anzahl der vom Elektromotor 10 erreichten Umdrehungen zu erfassen, oder mit bekannten Mitteln, die die Position der Tür erfassen, oder mit Mikroschaltern, die abhängig von der Position der Tür selbst automatisch betätigt werden oder sogar vorzugsweise mit Mitteln 18 zum Erfassen der elektrischen Stromabsorption des zuvor beschriebenen Motors 10.
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Wenn der Elektromotor 10 betätigt wird, wird die Drehung der Motorwelle 10a, d.h. das relative Drehmoment, vom zweiten Element 19b auf das erste Element 19a der Kupplungsverbindung 19 und daher auf die Schraube 12 übertragen, mit der der Schieber 11 verschoben wird, um den Aktivierungsarm 5 zwischen der geschlossenen Position P1 und der offenen Position P2 der Tür zu bewegen.
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Wenn eine der vorgenannten Positionen P1, P2 erreicht wird, die wie oben erwähnt unterschiedlich erfasst wurden, steuert die Logiksteuereinheit 16 das Abschalten des Elektromotors 10 und des Elektromagneten 23. Mit Hilfe der Feder 22, die zwischen den ersten und den zweiten Elementen 19a, 19b der Kupplungsverbindung 19 angeordnet sind (und möglicherweise mittels einer am Elektromagneten 23 vorgesehenen Feder 22) wird die Kupplungsverbindung 19 in die Ausrückkonfiguration C2 geführt, in der der Elektromotor 10 und die Schraube 12 entkoppelt sind.
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In dieser Konfiguration kann die manuelle Bewegung der Tür durch einen Benutzer mühelos ausgeführt werden, im Wesentlichen als ob es keine Bewegungsmittel 6 gäbe.
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Diese Lösung ist auch dann vorteilhaft, wenn während der Bewegung der Tür mittels der Bewegungsmittel 6 kein elektrischer Strom vorhanden ist. Insbesondere wenn der elektrische Strom während der Bewegung der Tür mittels des Elektromotors 10 unterbrochen wird, wird der Elektromagnet 23 nicht mehr erregt, der Elektromotor ist inaktiv und die Schraube 12 stoppt. In diesem Fall bringt die elastische Kraft der Feder 22 das erste Element 19a von dem zweiten Element 19b der Kupplungsverbindung 19 weg, führt sie in die Ausrückkonfiguration C2 und entkoppelt daher den Elektromotor 10 von der Schraube 12.
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In dieser Konfiguration kann die Tür beispielsweise mittels der auf den Aktivierungsarm 5 wirkenden elastischen Gegenkraft, die durch die in der Befestigungshalterung 2 untergebrachten elastischen Gegenmittel bereitgestellt wird, in die geschlossene Position P1 zurückgebracht werden.
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Um die Konstruktion des Scharniers 1 zu vereinfachen, können die Bewegungsmittel 6 vorteilhafterweise eine Verbindungshalterung 27 umfassen, die konfiguriert ist, um den Elektromotor 10 drehbar auf das Haushaltsgerätefach zu beschränken. Insbesondere bewirkt die Bewegung des Aktivierungsarms 5 zwischen der geschlossenen Position P1 und der offenen Position P2 der Tür eine Drehung der Verbindungshalterung 27, an der der Elektromotor 10 befestigt ist.
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Wenn die Bewegungsmittel 6 beispielsweise die Schraube 12 der hier gezeigten Ausführungsform umfassen, tritt diese Drehung sowohl auf, wenn der Elektromotor 10 mit der Schraube 12 gekoppelt ist, als auch wenn der Elektromotor 10 von dieser entkoppelt ist.
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Insbesondere kann sich während der Ausrückkonfiguration C2 zwischen dem ersten und dem zweiten Element 19a, 19b der Kupplungsverbindung 19 die Schraube 12 nach der durch die manuelle Bewegung der Tür verursachten Verschiebung des Schiebers 11 frei drehen. Um die Reibung weiter zu verringern, kann die Schraube 12 vorzugsweise mittels eines Kugellagers 28 (sichtbar in 3B) gehalten werden, das in einem Gehäuse 29 angeordnet ist, in dem die Schraube 12 selbst untergebracht ist. Der Schieber 11 umfasst ferner ein rohrförmiges Element 30, das koaxial mit der Schraube 12 innerhalb des Gehäuses 29 angeordnet ist. Die Drehung der Verbindungshalterung 27 ermöglicht es, das rohrförmige Element 30 des Schiebers 1 koaxial mit der Schraube 12 zu halten, indem die Reibung weiter reduziert wird und damit die Fließfähigkeit der manuellen Bewegung der Tür erhöht wird, wenn der Elektromotor vom Aktivierungsarm 5 entkoppelt ist.
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Schließlich ist anzumerken, dass, obwohl hier selektive Verbindungsmittel 9 des Typs, der eine Kopplungsverbindung 19 umfasst, beschrieben sind, andere selektive Verbindungsmittel, die beispielsweise direkt auf den Elektromotor 10 oder auf seine Komponenten wirken, wie beispielsweise für den erwähnten magnetischen Linearmotor, ein linearer Elektromotor oder ein anderer auf dem Fachgebiet bekannter Typ, der in der Lage ist, die mechanischen Elemente zur Übertragung von Bewegung zu unterbrechen oder miteinander zu verbinden, verwendet werden können, ohne aus diesem Grund vom Umfang der vorliegenden Erfindung abzuweichen.
