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Kunststoffprofilscharnier für -Schaltschranktüren
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Die Erfindung betrifft ein aus Kunststoff gespritztes Profilscharnier
für Schaltschranktüren o. dgl., bestehend aus einem unterem und einem oberen Scharnierteil
mit aus Metall bestehenden, vom Kunststoff umspritzten Gelenkzapfen und Gewindebohrungen.
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Derartige aus Kunststoff bestehende Profilscharniere sind bereits
in Verwendung und haben sich insofern bewährt, als sie ein besonders geräuschloses
und leichtes öffnen und Schließen der Schaltschranktüren ermöglichen. Es hat sich
bei der Benutzung des bekannten Profilscharniers jedoch gezeigt, daß in manchen
Fällen noch Festigkeitsprobleme bestehen, und daß wegen des meist isolierenden Charakters
des Kunststoffes oftmals besondere Erdungsbänder zwischen der aus Metallblech bestehenden
Schaltschranktür und dem ebenfalls metallischen Schaltschrankrahmen vorgesehen werden
mußten.
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Die Befestigungsprobleme ergaben sich insbesondere daraus, daß in
dem Kunststoff angebractte Gewindebohrungen für die darin eingeschraubten Befestigungszapfen
oder Befestigungsschrauben
keinen ausreichenden Halt ergaben. Es
hat sich gezeigt, daß selbst das Einspritzen von Gewindebüchsen in den Kunststoff
in manchen Fällen noch nicht ausreicht, um das Scharnier ausreichend fest mit dem
Türblatt bzw. der Türzarge zu verbinden. Dies gilt insbesondere für größere Schaltschranktüren
aufgrund des verhältnismäßig hohen Gewichts der Metalltür.
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Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Profilscharnier der
eingangs genannten Art dahingehend zu verbessern, daß seine Festigkeit noch erhöht
werden kann und insbesondere bei Bedarf so gestaltet werden kann, daß es zwischen
Türblatt und Türrahmen einen elektrischen Leitweg ergibt. Gelöst wird die Aufgabe
dadurch, daß gemäß dem Kennzeichenteil des ersten Anspruchs die Gewindebohrungen
in einer metallischen, plattenförmigen, langgestreckten Einlage nahe deren Enden
angebracht sind, welche Einlage parallel im Abstand zur Scharnierachse und zum Gelenkzapfen
bzw. zur Gelenkbohrung und so innerhalb des Kunststoffscharniermaterials eingelagert
ist, daß die bezüglich des Scharniers äußere Gewindebohrung unterhalb bzw. oberhalb
des Gelenkzapfenendes bzw. des Gelenkbohrungsendes liegt und daß die Platte bis
nahe an oder ganz zur Befestigungsfläche des Scharniers durchgezogene Gewindetüllen
besitzt, die die Gewindebohrung bilden.
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Durch diese Anordnungen werden beide oben genannten Teilaufgaben gelöst.
Zum einen ergibt die plattenförmige langgestreckte Einlage aus Metall eine so innige
Verbindung mit den Kunststoffmaterial des Profilscharnierteils, daß ein Ausreißen
von Befestigungsmitteln wie Befestigungsschrauben oder Befestigungszapfen, ggf.
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einschließlich zugehöriger Gewindeeinsätze, nicht mehr erfolgt.
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Außerdem eröffnet sich die Möglichkeit, Metalltür und Metallzarge
über das Scharnier elektrisch miteinander zu verbinden, indem über die durchgezogenen
Gewindetüllen oder über die in die Gewindetüllen eingeschraubten Befestigungsmittel
ein elektrischer Kontakt zur langgestreckten Einlage herstellbar ist, andererseits
zwischen dieser Einlage und dem Gelenkzapfen bzw. Gelenkstift andererseits
ein
elektrischer Kontakt dadurch herstellbar ist, daß die äußere Gewindebohrung unterhalb
bzw. oberhalb des Gelenkzapfenendes bzw. Gelenkbohrungsendes liegt, und daß dadurch
bei entsprechender Bemessung und Anordnung der äußeren Gewindebohrung und dem Gelenkzapfen
diese Teile sich im Betrieb des Profilscharniers ständig unter Metallkontakt berühren.
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Auf diese Weise wird nicht nur die Festigkeit des Kunststoffscharniers
wesentlich erhöht, es wird auch bei vielen Anwendungen ein besonderes Erdungsband
zwischen Metalltürblatt und Metalltürzarge bei Schaltschränken vermieden.
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Um die mechanische Festigkeit noch zu erhöhen, ist es günstig, wenn
gemäß einer Weiterbildung der Erfindung die Einlage oder Platte zwischen den beiden
Gewindetüllen, in denen sich die Befestigungselemente (Befestigungsschraube oder
Befestigungszapfen, letzteres könnte z.B. ein Anschweißzapfen sein) befinden, Einschnitte
(z.B. sägezahnförmige Einschnitte) oder Ausschnitte (z.B. kreisförmige Durchbrüche)
zur Kunststoffmaterialverstärkung besitzt. Durch diese Einschnitte oder Durchbrüche
werden nämlich zusätzliche Kraftübertragungsbrücken geschaffen, die die Haltbarkeit
des Kunststoff scharniers wesentlich erhöhen können.
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Natürlich läßt sich die Festigkeit der Anordnung auch dadurch erhöhen,
daß zwischen den beiden oben erwähnten Gewindetüllen weitere Gewindetüllen angeordnet
werden, wodurch sich eine weitere Ausführungsform der Erfindung ergäbe. So könnte
insbesondere statt der hinsichtlich des Scharniers äußeren Gewindetülle eine UmMiegung
der Einlage vorgesehen werden, die in das Ende der Gelenkbohrung hineinreicht und
dadurch zum einen Auflage- und Stützpunkt für den Gelenkzapfen bildet und dadurch
die Festigkeit der Anordnung erhöht, zum anderen aber auch einen elektrischen Kontakt
zwischen Gelenkzapfen und Scharniereinlageplatte bewirkt.
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Es ist auch günstig, wenn ich das Gewinde der Gewindetülle nach innen
hin im Kunststoff fortsetzt, weil dadurch Schrauben mit Überlängen
aufgenommen
werden können und insbesondere der vorstehend erwähnte Erdungszweck sich leichter
verwirklichen läßt, obwohl dieser auch durch andere Mittel wie beispielsweise durch
einen von der Platte ausgehenden und bis an den Querschnitt des Gelenkzapfens heranreichenden
Vorsprung verwirklicht werden könnte, insbesondere wenn dieser, wie vorstehend schon
erläutert, am jeweiligen Ende des Profils vorgesehen wird, so daß sich das Axialgewicht
des Gelenkzapfens auf diesen Vorsprung legt.
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Eine derartige Gewindefortsetzung innerhalb des Kunststoffes läßt
sich durch Einschneiden des Gewindes in üblicher Weise erreichen, oder aber einfacher
noch dadurch, daß vor dem Umspritzen in die Gewindetülle eine Schraube, insbesondere
Madenschraube eingeschraubt wird, die dann nach dem Umspritzen wieder herausgedreht
wird und das gewünschte Gewinde zurückläßt.
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Statt das Gewinde der Gewindetülle nach innen hin im Kunststoff durch
ein Gewinde fortzusetzen, kann es in manchen Fällen günstig sein, wenn das Gewinde
der Gewindetülle statt dessen in eine koaxiale Bohrung übergeht, deren Durchmesser
dem Kerndurchmesser des Gewindes entspricht. Wenn dann später die Befestigungsschraube
oder der Befestigungsbolzen eingeschraubt wird und dieser Bolzen eine größere Gewindelänge
besitzt, als es dem Gewindetüllengewinde entspricht, dreht sich die Schraube in
den etwas nachgiebigen Kunststoff der Bohrung ein und bewirkt dadurch eine gewünschte
Arretierung der Schraube oder des Gewindebolzens.
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Diese koaxiale Bohrung kann-durch mechanisches Bearbeiten, z.B.
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Bohren, hergestellt werden, oder aber wiederum einfacher während des
Spritzens des Kunststoffscharnierteils, indem vor dem Spritzvorgang durch die Gewindetülle
ein Stift gesteckt wird, der nach dem Spritzvorgang wieder herausgezogen wird. Dieser
Stift besitzt natürlich den Kerndurchmesser des Gewindes, kann also durch das Gewinde
gerade noch hindurchgesteckt werden.
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Um den eingangs erwähnten Erdungszweck mittels der Befestigungsschraube
oder eines Befestigungsbolzens ohne Benutzung einer besonderen
von
der Platte ausgehenden Nase oder Umbiegung zu verwirklichen, kann gemäß einer noch
anderen Weiterbildung der Erfindung die äußere Gewindetülle so angeordnet sein,
daß die Verlängerung des Kernquerschnitts ihres Gewindes tangential das Ende des
Gelenkzapfens bzw. der Gelenkbohrung berührt oder in die Gelenkbohrung auch teilweise,
z.B. hälftig, eindringt.
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Wenn dann außerdem noch in die äußere Gewindetülle eine Befestigungsschraube
oder ein Befestigungszapfen eingeschraubt wird, dessen Gewindeteil so lang ist,
das es bis in den Querschnitt von Gelenkzapfen bzw. Gelenkbohrung reicht, ergibt
sich ein elektrischer Kontakt zwischen Gelenk zapfen und dem Befestigungselement
(Befestigungsschraube, Befestigungszapfen), wobei der elektrische Kontakt z.B. dadurch
besonders intensiv wird, daß sich beim Einschrauben das Gewinde in den eingespritzten
Gelenkzapfen einschneidet, während andererseits im Fall der Gelenkbohrung das Gewinde
am Ende dieser Bohrung um die Gewindeschnittiefe oder auch z.B. um den Gewindelochradius
aus dem Kunststoffmaterial vorspringt und so einen elektrischen Kontakt bewirkende
Berührungsfläche für den in die Gelenkbohrung eingesetzten Gelenkzapfen bildet.
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Es ist klar, daß dadurch noch der weitere Vorteil erreicht wird, daß
der in den Querschnitt der Gelenklsohrurlg hilleirlreicllonde Gewindeteil des Befestigungselementes
gleichzeitig den Auflage punkt für eine die Stirnfläche eines -evtl. konisch zugespitzten-
Gelenkzapfens oder eine zusätzlich vorgesehene, die Gleitung verbessernde Kugel
darstellen könnte. Derartige Gleithilfskugeln sind zwar bereits bei Kunststoffscharnieren
benutzt worden, jedoch zeigte sich dabei häufig der Nachteil der zu hohen Flächenpressung,
die wiederum der Stabilität des Kunststoffscharniers abträglich war. Indem nunmehr
das Gewindeteil des Befestigungselementes den Auflagepunkt für den Gelenkzapfen
oder für eine Gleitkugel bildet, entfällt diese den Kunststoff belastende hohe Flächenpressung,
da sich das Auflage gewicht auf die größere, samte Fläche des Befestigungselementes
verteilen kann.
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Ähnliches gilt übrigens auch für den eingespritzten Gelenkzapfen,
obwohl dieser noch durch in radialer Richtung verlaufende Einsenkungen oder Vorsprünge
innerhalb des Kunststoffes blockiert und zusätzlich abgestützt werden kann, wie
ein weiterer Anspruch lehrt.
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Man kann auch ein übriges tun und das Gewindeteil mit einer Ringnut
versehen, deren Profil an das Ende des Gelenkzapfens oder an die Gleitkugel angepaßt
werden kann, beispielsweise eine Längserstreckung oder ein Teilkreisprofil besitzt,
dessen Länge bzw. dessen Krümmungsradius gleich oder auch größer als der Durchmesser
der Gelenkzapfenstirnfläche bzw. als der Radius der Gleitkugel ist. Diese Ringnut
wird zweckmäßigerweise so angeordnet, daß bei eingeschraubtem Befestigungselement
die Ringnut den Querschnitt der Gelenkbohrung im wesentlichen mittig durchläuft.
Geringfügige Abweichungen sind aber zulässig, sofern der Profilradius der Ringnut
größer als der Durchmesser der Gleitkugel bzw. die Längserstreckung einer Rechteckprofil
aufweisenden Nut länger als der Durchmesser der Gelenkzapfenstirnfläche ist, insbesondere
bis zum Ende der Schraube reicht.
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Normalerweise wird man für jedes Scharnierteil zwei Gewindetüllen
bzw. Befestigungsschrauben oder Befestigungszapfen vorsehen, bei manchen Anwendungen
sind aber auch mehr als zwei derartige Befestigungseinrichtungen von Vorteil. Um
den evtl.
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gewünschten Erdungskontakt herzustellen, könnte dann das Befestigungselement
einer derartigen weiteren Gewindetülle zugeordnet sein.
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Es sei noch erwähnt, daß als Gelenkzapfen ein lose im Scharnier angeordneter
Stift sein kann, der an seinen freien Enden z.B.
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konisch sich verjüngend ausgeführt sein kann, um beispielsweise das
Einführen des Gelenkzapfens in die Gelenkzapfenbohrungen zu erleichtern. In diesem
Falle wie auch in anderen Fällen ist es günstig, wenn die Länge von Gelenkzapfenbohrung
und Gelenkzapfen derart gewählt ist, daß zwischen den Anstoßflächen der
beiden
Scharnierteile ein Luftspalt verbleibt und so sichergestellt ist, daß der Stift
bzw. der Gelenkzapfen stets auf der Schraube oder der Umbiegung der Metalleinlage
ruht und dort die Verschiebungskräfte aufnimmt. Auch Materialverschleiß an der Reibstelle
würde dann durch den dann engerwerdenden Spalt nicht zum Abbrechen des Kontaktes
führen.
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Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines Ausführungsbeispiels näher
erläutert, das in den Zeichnungen dargestellt ist.
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Es zeigt Fig. 1a - 1c ein Metallscharnier für Schaltschranktüren mit
Befestigungszapfen; Fig. 2a - 2c eine ähnliche Konstruktion wie in Fig. 1a - 1c,
jedoch mit Befestigungsschrauben und zusätzlicher Dichtungsanordnung; Fig. 3a -
3e Ober- und Unterteil eines aus Kunststoff bestehenden erfindungsgemäßen Scharniers
in verschiedenen Ansichten; Fig. 4a eine Draufsicht auf die plattenförmige Einlage;
Fig. 4b eine Seitenansicht auf die Einlageplatte der Fig. 4a; Fig. 4c einen vergrößerten
Querschnitt durch die in Fig. 4a dargestellten Einlageplatte; Fig. 5 eine vergrößerte
Schnittdarstellung zur Erläuterung, wie die Einlageplatte und der Gelenkzapfen während
des Spritzvorganges gehalten sind;
Fig. 6 eine vergrößerte Schnittdarstellung
des unteren erfindungsgemäßen Scharnierteils,gemäß einer Ausführungsform, das an
einem Türblatt angeschraubt ist; Fig. 7 eine vergrößerte Schnittdarstellung des
oberen Teils des erfindungsgemäßen Scharniers,gemäß einer anderen Ausführungsform,
das mittels Schweißgewindezapfen am Türblatt befestigt ist; Fig. 8 in einer Axialschnittansicht
eine weitere Ausführungsform des Scharniers; Fig. 9 in einer Ansicht ähnlich der
Fig. 8 eine noch andere Ausführungsform; und Fig. 10 in einer Ansicht ähnlich der
Fig. 5 eine weitere Ausführungsform.
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In Fig. 1a ist in Teilschnittansicht ein Türblatt 10 und eine Türzarge
20 aus Metallblech dargestellt, die mittels eines Scharniers 14 verbunden sind.
Das Scharnier besitzt ein oberes Teil 16 und ein unteres Teil 18, die jeweils bei
der hier dargestellten Konstruktion mittels Schweißbolzen 22, 24 am Türblatt 10
bzw. Türzarge 20 befestigt sind. In der Fig. 1a ist außerdem noch ein Schutzstreifen
12 erkennbar, der die freiliegenden Enden der Schweißbolzen 24 abdeckt.
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Fig. ib zeigt eine Draufsicht auf das obere Scharnierteil 16 mit dem
Anschweißzapfen oder Anschweißbolzen 24, während Fig. 1c eine Seitenansicht des
Scharniers 14 erkennen läßt. Wie in Phantomlinien dargestellt ist, besitzt das Scharnier
eine Gleitkugel 26, die in einer Einsenkung 28 des Gelenkzapfens 30 eingelegt ist
und das obere Scharnierteil 16 an der Endfläche 32 der Zapfenbohrung 34 trägt und
auf diese Weise die Reibungskräfte verringert.
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Das in der Fig. 1 dargestellE Scharnier kann aus Metall bestehen und
die Anschweißzapfen 24 sind dann mit dem oberen Teil 16 einstückig, wie auch die
Anschweißzapfen 22 sowie der Gelenkzapfen 30 mit dem unteren Scharnierteil 18 einstückig
sein kann. Bei aus Metall gefertigtem Scharnier treten Festigkeitsprobleme und Erdungsprobleme
nicht auf.
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Die Figuren 2a - 2c zeigen eine ähnliche Konstruktion wie die Fig.
1a - 1c, mit dem Unterschied, daß statt der Anschweißzapfen 22, 24 Schraubgewinde
in den beiden Scharnierteilen vorgesehen sind, um Türblatt bzw. Türzarge mit Hilfe
von Schrauben 38 und Unterlegscheiben 40 befestigen zu können. Außerdem ist in Fig.
2a zu erkennen, daß eine besondere aus nachgiebigem Material bestehende Türabdichtung
13 vorgesehen ist.
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Das dargestellttScharnier hat trotz der Anordnung einer Gleitkugel
noch den Nachteil, daß die Leichtgängigkeit des Scharniers beinträchtigt sein kann,
insbesondere dann, wenn das Scharniermaterial im Laufe der Zeit korrodiert, was
insbesondere bei Schaltanlagen der Fall sein kann, die einer korrosionsfördernden
Umgebungsluft ausgesetzt sind, beispielsweise in Elektrolyseanlagen.
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Um diese Probleme zu vermeiden, kann man die in den Figv 1 und 2 dargestellten
Scharniere auch aus Kunststoff spritzen, doch ergeben sich dann zum einen die bereits
eingangs geschilderten Festigkeitsprobleme, zum anderen auch Probleme hinsichtlich
der Erdung des Türblatts 10 mit Bezug auf die Türzarge 20. So könnte ein im Kunststoff
angebrachtes Gewinde 36, siehe Fig. 2c, bei größerer Belastung ausreißen. Auch die
Anordnung von metallischen Gewindeeinsätzen in dem Kunststoff kann unter Umständen
zu wenig stabil sein. Aus diesem Grunde ist in Fig. 3 ein Profilscharnier dargestellt,
das wesentlich größere Festigkeit aufweist, als ein Kunststoffscharnier gemäß der
Konstruktion der Fig. 1 und 2. So zeigt die Fig. 3a is einer Seitenansicht den unteren
Teil 18 eines Scharniers, das aus einem Kunststoffkörper 42 besteht,
in
dem ein aus Metall bestehender Gelenkzapfen 30 sowie in dazu parallelem Abstand
eine metallische, plattenförmige, langgestreckte Einlage 44 angeordnet ist. Diese
Einlage ist in Fig. 3a in Phantomlinien in Seitenansicht dargestellt, Fig. 4a zeigt
sie in Draufsicht, Fig. 4b in einer Ansicht von oben und Fig. 4c in einer vergrößerten
Querschnittsansicht. Die Einlage 44 besitzt an ihren Enden jeweils eine Gewindebohrung
46, in die entweder eine Befestigungsschraube gemäß Fig. 2a oder ein mit Gewinde
versehener Anschweißzapfen gemäß Fig. 1a eingeschraubt werden kann, sofern das Kunststoffmaterial
ausreichend wärmeunempfindlich ist, um den Schweißvorgang unbeschadet zu überstehen.
Wie zu erkennen ist, liegt die untere (äußere) Gewindebohrung 48 unterhalb des Endes
des Gelenkzapfens 30 bzw. oberhalb des Gelenkbohrungsendes, wenn man die Fig. 3c
betrachtet, die das obere Teil 16 des Scharniers wiedergibt, das in ganz ähnlicher
Weise wie das untere Teil am Türblatt befestigt werden kann. Dieses zuletzt genannte
Merkmal hat zunächst einmal den Vorteil, daß die für die äußere Gewindebohrung 48
vorgesehene Befestigungsschraube mit längerem Gewindeteil versehen werden kann und
daher größere Stabilität erhält. Ein weiterer Vorteil liegt darin, daß sich durch
dieses Merkmal die Möglichkeit einer besonders einfachen Erdung ergibt, die später
noch näher erläutert wird.
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Wie aus den Fig. 3 und 4 deutlich wird, besitzt die Einlage oder Platte
44 bis nahe an oder ganz zur Befestigungsfläche 50 des Scharniers durchgezogene
Gewindetüllen 52, die die Gewindebqhrung 46 bzw. 48 für die Befestigungsschraube
38 bzw. Befestigungszapfen 22, 24 bildet. Wie Fig. 4c erkennen läßt, wird die Gewindetülle
52 dadurch gebildet, daß Metallplattenmaterial im Bereich der Gewinde 46, 48 um
beispielsweise die halbe Plattendicke versetzt ist, also daß sich einerseits eine
Erhebung 54 bildet, deren Stirnfläche 56 entweder bündig mit der Oberfläche 50 des
Kunststoffkörpers 42 (Fig. 3a) bzw. 43 (Fig. 3c) abschließt oder geringfügig unter
dieser Oberfläche 50 bleibt. Gleichzeitig bildet sich auf der anderen Seite der
Platte 44 eine Einsenkung
58, die zum einen die Haftung innerhalb
des Kunststoffkörpers verbessert, zum anderen dem Gewindezapfenteil des Befestigungselementes
(Schraube 38 oder Schweißbolzen 22, 24) hinter der Platte 44 mehr Freiraum gibt.
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Die Fig. 3 und 4 lassen auch erkennen, daß zwischen den beiden Gewindebohrungen
bzw. Gewindetüllen 46, 48, zwei kreisförmige Durchbrüche 60 vorgesehen sind, durch
die das Kunststoffmaterial hindurchreicht und dadurch die Stabilität des Kunststoffkörpers
42, 43 erhöht. Statt des dargestellten kreisförmigen Durchbruches 60 können natürlich
auch anders geformte Durchbrüche oder auch nur Einschnitte innerhalb der Platte
44 vorgesehen werden.
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Bei besonders schweren Türen kann es im übrigen günstig sein, nicht
nur, wie dargestellt, zwei Gewinde bzw. Gewindetüllen vorzusehen, sondern zwischen
diesen an den Einlageplattenenden liegenden Gewindetüllen noch weitere Gewindetüllen
vorzusehen, um weitere Befestigungselemente aufzunehmen. So zeigt die Fig. 9 eine
derartige "zusätzliche" Gewindetülle 92, während die Gewindetülle 48 der Fig. 3
bis 6 ersetzt wird durch eine Umbiegung 96, deren Aufgabe noch erläutert wird.
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Die Haltekräfte, die von jedem eingeschraubten Befestigungselement
übertragen werden können, lassen sich steigern, wenn das Gewinde 62 der Gewindetülle
52 sich nach innen hin im Kunststoff fortsetzt, wie es durch die Bezugszahl 64 beispielsweise
in Fig. 3a angedeutet ist.
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Es ist an sich gleichgültig, wie diese Gewindefortsetzung im Runststoffkörper
erzeugt wird; als eine Möglichkeit bietet sich dazu natürlich das Einschneiden mittels
eines Gewindeschneiders an. Die Herstellung kann aber auch auf einfachere Weise
dadurch erfolgen, daß, wie Fig. 5 zeigt, in die Einlage 44 vor dem Spritzvorgang
eine Schrau e, beispielsweise eine Madenschraube 66 so weit eingedreht wird, daß
das untere Ende 68 dieser Madenschraube
über die Platte 44 um
ein Stück hinausreicht, das der später gewünschten Gewindelochtiefe innerhalb des
Kunststoffkörpers 42 entspricht. Beim anschließenden Spritzvorgang, bei dem auch
z.B. der in Fig. 5 dargestellte Gelenkzapfen 30 umspritzt wird, bewirkt die Madenschraube
66, daß nicht nur die Gewindebohrung 46 der Einlage 44 frei von Kunststoff bleibt,
sondern auch der ganze von der Madenschraube innerhalb des Kunststoffkörpers 42
eingenommene Raum. Wenn anschließend die Madenschraube 66 herausgedreht wird, erhält
man das gewünschte innerhalb des Kunststoffs liegende Gewindeloch 64. Man kann natürlich
auch die Madenschraube 66 belassen und diese später als Anschraub- oder auch als
Anschweißbolzen 23, 24 gemäß Fig. 7 benutzen, wenn dies Vorteile bringt.
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Werden zur späteren Befestigung der Scharnierteile keine Schweißbolzen
24 mit Schweißung 90 oder Anschraubbolzen 23 mit Muttern 25, siehe Fig. 7, verwendet,
sondern gemäß Fig. 6 Schrauben 38, kann es günstig sein, für diese Schrauben eine
besondere Sicherung vorzusehen; die verhindert, daß sich während des Betriebs des
Scharniers diese Schrauben wieder lockern. Eine solche Sicherung kann natürlich
mittels einer üblichen Sicherungsbeilagscheibe 39 (Fig. 8) erfolgen, günstig ist
hier jedoch auch noch eine andere Möglichkeit: Verwendet man eine Madenschraube
66, an deren unterem Ende die Gewindegänge beseitigt sind, so daß nur noch der massive
Kern vorhanden ist, bleibt am unteren Ende des Gewindeloches ein glattwandiges Sackloch
mit einem Durchmesser zurück, der dem Kerndurchmesser des Gewindes 46 entspricht.
Eine anschließend eingeschraubte Befestigungsschraube wird sich, wenn sie lang genug
ist, in die Wandungen des Kernlochs eingraben und dadurch je nach Zähigkeit des
Kunststoffes mehr oder weniger stark festgehalten.
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Ein ähnlicher Vorteil ergibt sich auch dann, wenn gemäß Fig. 5, untere
Hälfte, statt der Madenschraube 66 einfach ein glatter Stift 70 mit einem Durchmesser,
der dem Kerndurchmesser des zugehörigen Gewindes 48 entspricht, durch dieses Gewindeloch
48
hindurchgesteckt und anschließend der Spritzvorgang ausgeführt
wird. Wird nach dem Spritzen der Stift 70 herausgezogen, bleibt hinter der Gewindebohrung
48 innerhalb des Kunststoffs eine glatte, koaxiale Bohrung zurück, deren Durchmesser
dem Kerndurchmesser des Gewindes entspricht. Wird anschließend eine Mutter in die
Gewindebohrung 48 eingedreht, dreht sich bei ausreichender Länge der Schraube diese
wiederum in den Kunststoff ein und blockiert sich dadurch.
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In Fig. 5 ist zu erkennen, daß der Stift 70 eine so große Länge besitzt,
daß er bis in den Querschnittsbereich des Längszapfens 30 (oder alternativ der Gelenkbohrung
34, nicht dargestellt) reicht oder gar über diese hinausyeht. Die Anordnung ist
gemäß Fig. 5 derart getroffen, daß der Stift 70 und damit später die Verlängerung
des Kernquerschnitts der Gewindebohrung 48 tangential das Ende 72 des Gelenkzapfens
30 (bzw. der Gelenkzapfenbohrung 34) berührt.
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In Fig. 8 ragt der halbe Kernquerschnitt der Gewindebohrung 48 und
damit der halbe Kern einer später eingedrehten Befestigungsschraube 38 sogar in
die Bohrung 34 für den Gelenkstift 30a hinein.
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Wird, siehe wieder die Fig. 6, in die nach lIerausziehen des Zapfen
70 gebildete Bohrung eine Befestigungsschrauhe oder auch ein Befestigungszapfen,
wie Anschweißzapfen eingeschraubt, dessen Gewindeteil so lang ist, daß es bis in
den Querschnitt des Gelenkzapfens hineinreicht, gräbt sich das Gewinde 74 der Schraube
38 in die Endfläche 72 des Gelenkzapfens 30 ein und bewirkt dadurch einen guten
elektrischen Kontakt zwischen Gelenkzapfen 30 und Schraube 38 und damit Metalltürzarge
20.
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Diese Konstruktion vereinigt somit verschiedene Vorteile, nämlich
einmal die gute Kontaktherstellung zwischen Gelenkzapfen 30 und Türblatt 20, zum
anderen aber auch eine erhöhte Stabilität der Befestigung mittels S hraube 38 durch
deren große Länge sowie auch eine zusätzliche Verankerung des Zapfens 30 durch
sein
Aufsitzen auf der Schraube 38, so daß sich eine zusätzliche axiale Festigkeit gegen
nach unten wirkende Kräfte ergibt.
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Um auch eine axiale Festigkeit in die entgegengesetzte Richtung für
den Gelenkzapfen 30 zu erhalten, ist der Zapfen 30 mit einer Ringnut 76 versehen,
in die das Kunststoffmaterial beim Spritzen eindringt und später dadurch den Zapfen
30 axial festhält. Statt dieser Ringnut 76 können natürlich auch andere Vorsprünge
oder Einsenkungen auf der Oberfläche des Zapfens 30 innerhalb des Kunststoffkörpers
42 vorgesehen werden.
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Wie die Fig. 7 erkennen läßt, ergeben sich ähnliche Vorteile beim
oberen Teil 16 des Gelenks, der beispielsweise mit dem metallischen Türblatt 10
verbunden ist. Dort ist zur Darstellung einer etwas abgewandelten Ausführungsform
in das von dem Stück 70 gebildete und zur Gewindebohrung 46 koaxiale Sackloch 78
ein Anschweißzapfen 24 eingeschraubt, der mit seinem Gewindeteil 80 die Gewindebohrung
46 durchdrungen hat und sich auch teilweise in das Material des Kunststoffkörpers
43 unter Eigenblockierung eingeschnitten hat, während ein an den Gewindeteil 80
anschließender glatter Gewindekernteil 82 bis über den Querschnitt der Gelenkbohrung
34 hinausreicht. Dieser Gewindekernteil 82, der im Gegensatz zu Kunststoffmaterial
eine hohe Flächenpressung zuläßt, kann somit als Auflagefläche für die Stirnfläche
84 des in der Zapfenbohrung 34 angeordneten Gelenkzapfens 30 dienen. Zur Reibungsverringerung
kann in der bereits eingangs geschilderten Weise auch eine Gleitkugel 26 zwischen
der Stirnfläche 84 und dem Gewindekernteil 82 vorgesehen sein.
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Um die Flächenpressung einer derartigen Kugel 26 im Bereich des Gewindekernteils
82 zu verringern, kann es günstig sein, diesen Gewindekernteil mit einer Ringnut
86 mit einem der Gleitkugel26 angepaßten Profil zu versehen, wobei die Ringnut 86
so angeordnet ist, daß bei eingeschraubtem Befestigungselement 24 die Ringnut 86
den Querschnitt der Gelenkbohrung 34 im wesentlichen mittig durchläuft. Natürlich
kann auch die Stirnfläche 84 des Gelenkzapfens 30 eine Einsenkung 28 aufweisen,
wie sie in den Fig. 1c und 2c erkennbar ist.
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Außerdem ist es oft günstig, das obere Ende des Zapfens 30 konisch
abzuschrägen, siehe Bezugszahl 88, um das Aufstecken des oberen Gelenkteils 16 auf
dem unteren Gelenkteil 18 und damit das Einhängen der Tür zu erleichtern.
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Die in Fig. 7 dargestellte Konstruktion ist wiederum derartig, daß
sie nicht nur einen gewünschten elektrischen Kontakt zwischen dem Gelenk zapfen
30 und dem Befestigungselement 24 und damit dem Türblatt 10 herstellt, auch die
mechanische Festigkeit ist sowohl in radialer Richtung bzgl. des Zapfens 30 als
auch in axialer Richtung wesentlich vergrößert. Wie zu erkennen ist, ist das Türblatt
10 hier mittels einer Verschweißung 90 befestigt, doch läßt sich statt des Schweißbolzens
24 natürlich auch wiederum eine Schraube ähnlich der in Fig. 6 unter der Bezugszahl
38 dargestellten Schraube verwenden, wobei diese Schraube dann wiederum ein gewindefreies
Ende 82 besitzen könnte, um als Auflage für den Gelenkzapfen 30 zu dienen. Auch
ein Anschraubbolzen 23 könnte nützlich sein, wie er im unteren Teil der Fig. 7 dargestellt
ist, insbesondere dann, wenn das Blech des Türblattes 10 dünn ist, so daß die Schweißwärme
das Kunststoffmaterial erreicht. In diesem Fall könnte anstelle der Schweißung 90
eine Mutter 25 zur Befestigung dienen.
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Es sei erwähnt, daß selbstverständlich auch eine ganz normale voll
mit Gewinde versehene Schraube bzw. Bolzen verwendet werden kann, falls die Anforderungen
an die Zapfenauflage nicht ganz so hoch sind. Die Stirnfläche 84 des Zapfens 30
würde dann auf dem mit Gewinde versehenen Äußeren der Schraube bzw. des Bolzens
23, 24 auf liegen, was die Reibung zwar etwas erhöhen würde, aber für viele Zwecke
vollkommen ausreichend ist.
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Es sei noch erwähnt, daß der Erdungskontakt auch durch ein weiteres
Befestigungselement hergestellt werden könne, das in einer weiteren Gewindetülle
angeordnet ist (nicht dargestellt).
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So könnte zwischen den beiden z.B. in Fig. 3a dargestellten Gewindetüllen
mit den Gewndebohrungen 46, a8 noch eine weitere
Gewindetülle vorgesehen
sein, deren Gewinde sich innerhalb des Kunststoffkörpers 42 bis zum Gelenkzapfen
30 fortsetzt. Dreht man nun eine Schraube in diese Gewindetülle hinein und ist diese
Schraube ausreichend lang, so wird sie sich schließlich gegen den Gelenkzapfen 30
legen und so zwischen Platte 44 und Gelenk 30 einen Erdungskontakt herstellen, wobei
die Platte 44 mit den Türelementen wiederum über die Befestigungsschrauben elektrisch
in Verbindung steht, die durch die in den Gelenktüllen 46, 48 eingesetzten Schrauben
gebildet wird. Auch die im Gewinde 46 eingeführte Schraube kann diesen Erdungskontakt
mit dem Zapfen 30 herstellen, insbesondere dann, wenn es sich bei dem Befestigungselement
um einen Anschraub- oder Schweißbolzen 23, 24 handelt, da dieser mit verhältnismäßig
großem Toleranzwert einschraubbar ist. Handelt es sich dagegen um eine Schraube,
werden die Verhältnisse schwieriger, weil die Schraube sowohl außen mit ihrem Kopf
festaufliegen muß, als auch dann auf dem Zapfen 30, was zwei Freiheitsgrade bedingt,
die normalerweise eine sehr enge Toleranz erfordern.
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Es sei noch erwähnt, daß der in Fig. 5 dargestellte Zapfen 70 ähnlich
wie die Madenschraube 66 auch als Positionierungshilfe für die Einlage 44 während
des Spritzvorganges dient, gleichzeitig aber u.U. auch als Positionierungshilfe
für den Scharnierzapfen 30.
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Ganz analog läßt sich während des Spritzvorganges der Stempel positionieren,
der zur Herstellung der Zapfenbohrung 34 dient, so daß das Ende dieser Bohrung 34
genau tangential an das Sackloch 78 angrenzt, wenn der Stempel wie auch der das
Sackloch 78 erzeugende Stift 70 entfernt sind.
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Die Fig. 8 und 9 zeigen besonders günstige Konstruktionen. So sind
gemäß beiden Figuren beide Scharnierteile von identischer Konstruktion (Verringerung
der Kosten für Herstellung und Lagerhaltung) und der Scharnierzapfen ist ein in
beide Scharnierteile 16, 18 lose eingesteckter Stift 30a (kann somit leicht ausgewechselt
werden).
Während bei Fig. 8 der Stift 30a auf der Befestigungsschraube 38 aufliegt, stützt
er sich gemäß Fig. 9 auf einer Umbiegung 96 der Metalleinlage 44a ab. Der Stift
30a ist am Ende kegelstumpfförmig und erleichtert dadurch das Einschieben in die
Scharnierteile. Außerdem ergibt sich eine genau definiereFuflagefläche für die Axialkräfte.
Zwischen den Scharnierteilen 16 und 18 ist ein Luftspalt 94 vorgesehen, der sicherstellt,
daß der Stift 30a an seinen beiden Enden gegen die Schrauben 38 bzw. die Enden 96
der Metalleinlage 44a gedrückt wird. Der Spalt 94 sollte so groß sein, daß auch
bei Verschleißerscheinungen an der Reibstelle zwischen Stift 30a und seiner Auflage
es nicht zu einer Berührung der Kunststoffteile 42, 43 und damit zu einer Kontaktunterbrechung
kommt.
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Fig. 10 zeigt eine ähnliche Konstruktion wie Fig. 6, allerdings ist
gemäß Fig. 10 das "innere" Gewinde 46 bzw. die zugehörige Bohrung bis zur Bohrung
für den Gelenkzapfen 30 durchgezogen (Möglichkeit eines zusätzlichen Erdungskontaktes).