DE3321420A1 - Scharniergelenk - Google Patents

Description

The Secretary of State for Defence in Her Britannic Majesty's Government

of the United Kingdom of Great Britain and Northern Ireland, Whitehall, London SWlA 2HB, England

Scharniergelenk

Die Erfindung betrifft ein Scharniergelenk nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Ein Anwendungsgebiet der Erfindung ist die gelenkige Verbindung von Bauteilen, deren beiderseitige Oberflächen im gestreckten Zustand vollkommen bündig sein sollen, beispielsweise die Abschnitte einer transportablen, zusammenfaltbaren Behelfsbrücke.

Beispielsweise bei transportablen, zusammenfaltbaren Behelfsbrücken ist es wünschenswert, daß die Ober- und Unterseiten der einzelnen Brückenabschnitte im auseinandergefalteten, gestreckten Zustand vollkommen miteinander bündig sind. Die Bündigkeit der Unterseiten der Brückenabschnitte ermöglicht das Ausfahren der Brücke über Rollen während des BrückenlegeVorgangs, während die Bündigkeit

der Oberseiten der Brückenabschnitte den Fährverkehr über die Brücke erleichtert.

Einfache Scharniergelenke bekannter Bauart, wie sie üblicherweise bei bekannten transportablen Behelfsbrücken und vielen anderen zusammenfaltbaren Konstruktionen Anwendung finden, weisen einen Scharnierzapfen in Verbindung mit einer Scharnierbuchse auf, wobei die Scharnierachse notwendigerweise in der Ebene der Ober- oder Unterseite der Brücke oder allenfalls nach außen aus dieser Ebene heraus versetzt verläuft, um einen Drehwinkelbereich des Scharniergelenks um volle 180 ° sicherzustellen. Dies hat notwendigerweise zur Folge, daß die aus Scharnierzapfen und Scharnierbuchse bestehende Scharniergelenkkonstruktion mindestens teilweise über die Brückenober- oder -Unterseite übersteht, wenn sich die Brückenabschnitte im auseinandergefalteten, gestreckten Zustand befinden.

Außerdem ist auch eine kompliziertere Bauart eines Scharniergelenks bekannt, das zwar eine beidseitige Bündigkeit der Oberflächen der miteinander verbundenen Bauteile im gestreckten Zustand ermöglicht, aber nur im Zusammenhang mit leichten Bauteilen einsetzbar ist, beispielsweise bei zusammenklappbaren Tischplatten oder bei Deckelklappen. Dabei handelt es sich um ein Doppelscharniergelenk, wobei die beiden miteinander verbundenen Bauteile jeweils über ein Einzelscharniergelenk üblicher Bauart an ein bewegliches Zwischenstück angelenkt sind, das im gestreckten Zustand der beiden Bauteile in einer zwischen deren Ober- und Unterseiten liegenden Ebene angeordnet ist. Dieses Doppelscharniergelenk weist aber kein definiertes Bewegungsverhalten auf, d. h. bei einer Schwenkbewegung der beiden miteinander verbundenen Bauteile relativ zueinander findet eine Scharnierdrehung in jedem Bewegungs-Zeitpunkt mehr oder weniger zufällig im einen oder anderen der beiden Einzelscharniergelenke statt, und wenn breitere

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Bauteile durch zwei mit gegenseitigem Abstand entlang der vorgesehenen Quasi-Scharnierachse angeordnete Doppelscharniergelenke dieser Bauart miteinander verbunden sind, tritt infolge der unregelmäßigen Scharnierdrehbewegungen eine Verwindung zwischen den beiden Bauteilen auf. Infolgedessen ist ein solches Doppelscharniergelenk nur bei ziemlich leichten Bauteilen zweckmäßig einsetzbar, die beim Auseinander- und Zusammenfalten von Hand geführt werden können.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Scharniergelenk der eingangs genannten Gattung zu schaffen, das zur Verbindung schwerer, großer Bauteile, beispielsweise von· Brückenabschnitten, geeignet ist und im gestreckten Zustand dieser Bauteile einen vollkommen bündigen Verlauf von deren Ober- und Unterseiten ohne irgendwelche Vorsprünge zuläßt.

Diese Aufgabe wird bei einem Scharniergelenk der in Rede stehenden Gattung gemäß der Erfindung durch die im kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1 angegebene Konstruktion gelöst.

Damit wird ein definiertes Bewegungsverhalten des Scharniergelenks bei der Streck- oder Beugebewegung erreicht, indem die Ablauffolge der relativen Drehungen zwischen dem Zwischenglied und den beiden Gelenkkörpern während der Beuge- bzw. Streckbewegung genau festgelegt ist.

Damit eignet sich das erfindungsgemäße Scharniergelenk auch für große und schwere Konstruktionen, beispielsweise zur gelenkigen Verbindung von Transportbrückenabschnitten, die in üblicher Weise scherenartig auseinanderfaltbar sind, indem der eine Brückenabschnitt um eine von der Quasi-Scharnierachse entfernte, dazu parallele Drehachse geschwenkt wird.

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Das Zwischenglied ist zx\^reckmäßig jeweils mittels eines Scharnierzapfens an jedem der beiden Gelenkkörper angelenkt, und das Widerstandselement kann eine vorgespannte Torsionsfeder sein, die an dem einen Scharnierzapfen befestigt ist.

Die Stärke dieser Feder braucht nur ausreichend groß gewählt zu werden, um irgendwelche unterschiedliche Scharnierzapfenreibungen und irgendwelche Drehmomente zu überwinden, die durch ungünstige, sich aus dem jeweiligen speziellen Anwendungsfall ergebenden Scharnierzapfenreaktionen entstehen.

Die in der Schrägstellung des Gelenks aneinander anliegenden Stirnflächen der beiden Gelenkkörper sind vorzugsweise mit Verriegelungsmitteln versehen, die, wenn das Gelenk in seiner Streckstellung nur Scherkräften ausgesetzt ist, als formschlüssig ineinandergreifende Verzahnungsprofile ausgebildet sein können. Wenn das Scharniergelenk in seiner Streckstellung außerdem aber auch Zugkräften standhalten muß, finden als Verriegelungsmittel vorzugsweise in der Streckstellung miteinander fluchtende ösen Anwendung, in welche ein Verriegelungsbolzen eingesteckt irerden kann.

Das erfindungsgemäße Scharniergelenk kann für das oben schon erwähnte scherenartige Auseinanderfalten der betreffenden Bauteile ausgelegt werden, indem eine übliche Scherenbefestigung mit einem drehbaren Scherenlenker und einem damit zusammenwirkenden feststehenden Stützarm Anwendung findet. Diese Scherenbefestigung ist am zweiten Gelenkkörper nahe dessen in der Streckstellung dem anderen Gelenkkörper zugewandten Stirnfläche so angeordnet, daß sie von dieser Stirnfläche nach außen wegragt. Wenn zwei durch das Scharniergelenk verbundene Bauteile in der erwähnten Weise scherenartig auseinandergefaltet werden sollen, ist dasjenige Bauteil, an welchem der erste Gelenkkörper angeordnet ist, seinerseits um einen vom Scharniergelenk entfernten, an einer Halterung angeordneten Gelenkpunkt schwenkbar, und der Scherenlenker ist ebenfalls mit dieser Halterung gekuppelt. Er-

folgt die Streckbewegung des Scharniergelenks scherenartig durch Abwärtsschwenken des einen Bauteils durch einen im wesentlichen vertikalen Quadranten oberhalb der den HaI-terungsgelenkpunkt enthaltenden Horizontalebene, ist eine als Widerstandselement wirksame Torsionsfeder an dem einen Scharnierzapfen entbehrlich, da dann das auf das Zwischenglied wirkende Gewicht des anderen Bauteils selbst die Punktions eines Widerstandselements ausübt.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nachstehend unter Bezugnahme auf die anliegenden Zeichnungen mehr im einzelnen beschrieben. In den Zeichnungen zeigen:

Fig. 1 in perspektivischer Darstellung ein

Scharniergelenk nach der Erfindung,

Pig. 2 ein zwischen zwei scherenartig auseinanderfaltbaren Brückenträgern angeordnetes Scharniergelenk nach der Erfindung in Seitenansicht, und

die Pig. 3 in schematischer Darstellung das bis 6 Scharniergelenk nach Fig. 2 in der

Beugestellung, während der die ersten 90 ° des Drehwinkels umfassenden Streckbewegungsphase, weiter während der die letzten 90 des Drehwinkels umfassenden Streckbewegungsphase, und in der Streckstellung. .

Das in Pig. I dargestellte Scharniergelenk weist einen ersten Gelenkkörper 1, der an seiner einen Seite 2 mit einer Aussparung versehen ist und einen zweiten Gelenkkörper 3 auf, der ebenfalls an seiner einen Seite 4 mit einer Aussparung versehen ist. Beide Gelenkkörper 1 und 3 sind jeweils mittels eines Scharnierzapfens 5 bzw. 6 gelenkig mit einem

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beweglichen Zwischenglied 7 verbunden.

Die mögliche Drehung des Zwischenglieds 7 mit Bezug auf den ersten Gelenkkörper 1 ist mittels eines am Zwischenglied 7 befestigten Anschlagzapfens 8 auf einen Drehwinkel von 90 begrenzt. Dieser Anschlagzapfen 8 wirkt mit zwei Begrenzungskerben 9 und 10 zusammen, die an den beiden Enden des Bewegungsbereiches dieses Anschlagzapfens 8 in der Aussparung des Gelenkkörpers 1 gebildet sind. Die mögliehe Drehung des Zwischenglieds 7 mit Bezug auf den zweiten Gelenkkörper 3 ist ebenfalls durch einen entsprechend angeordneten Anschlagzapfen 11 am anderen Ende des Zwischengliedes 7 auf einen Drehwinkel von 90 begrenzt, wobei der Anschlagzapfen 11 wiederum mit zwei Begrenzungskerben 12 und 13 zusammenwirkt, wie an den beiden Enden seines Bewegungsbereiches in der Aussparung des Gelenkkörpers 3 gebildet sind.

Die in der Streckstellung des Scharniergelenks aneinander anliegenden Stiernflächen 2 und 4 der beiden Gelenkkörper 1 und 3 sind mit zueinander komlementären Verzahnungsprofilen 14 und 15 versehen, die in der Streckstellung des Scharniergelenks, also bei aneinander anliegenden Stirnflächen 2 und 4, ineinandergreifen und zur Aufnahme von das gestreckte Scharniergelenk auf Scherung beanspruchende Querkräfte dienen.

Zwischen dem ersten Gelenkkörper 1 und dem Scharnierzapfen 5 ist eine vorgespannte Torsionsfeder 16 angeordnet, die einen Widerstand gegen eine Drehung des Zwischenglieds relativ zum Gelenkkörper 1 im Gegenuhrzeigersinn (bezogen auf die Darstellung nach Pig. 1), also gegen eine Drehung im Sinne einer Streckung des Scharniergelenks bildet. Damit wird ein definiertes Bewegungsverhalten des Scharniergelenks erreicht, nämlich in der Weise, daß bei einer Streckung des

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Scharniergelenks zunächst der zweite Gelenkkörper 3 eine Drehung mit Bezug auf das Zwischenglied 7 um den vollen Drehwinkel von 90 durchlaufen muß, bevor die Drehung des Zwischenglieds 7 relativ zum ersten Gelenkkörper 1 beginnt. Beim Beugen des Scharniergelenks erfolgen diese beiden Einzeldrehbewegungen in umgekehrter Reihenfolge.

In Fig. 2 ist ein ähnliches Scharniergelenk in Verbindung mit zwei Brückenträgern dargestellt. Bei dieser Anordnung ist der eine Gelenkkörper 1 am vorderen Ende 20 des hinteren Brückenträgers 21 befestigt, der seinerseits mit seinem hinteren Ende 22 schwenkbar an einer Halterung angelenkt ist. Der andere Gelenkkörper 3 trägt den vorderen Brückenträger 24.

Die Anordnung ist für eine scherenartige Arbeitsweise ausgelegt und weist dazu einen Scherenanschluß 30 mit einem Stützarm 31 auf, an welchem das eine Ende eines Scherenlenkers 32 mittels eines Scherengelenks 33 drehbar angelenkt ist. Der Stützarm 31 selbst ist mittels zweier Stifte 34 und 35 am Gelenkkörper 3 befestigt. Das andere Ende des Scherenlenkers 32 ist über ein Zugglied 36 mit der Halterung 23 verbunden. Bei dieser speziellen Anordnung ist die in Fig. 1 dargestellte Torsionsfeder 16 nicht mehr erforderlieh, da deren Funktion nunmehr von dem hängenden vorderen Brückenträger 24 wahrgenommen wird. Damit die Gelenkverbindung zwischen den beiden Brückenträgern 21 und 24 in deren gestreckter Stellung auch auf Zug beansprucht werden kann, sind die in Fig. 1 dargestellten komplementären Profile 14 und 15 bei der Anordnung nach Fig. 2 durch ösen 37 und 38 ersetzt, die bei gestreckten Brückenträgern miteinander fluchten und durch einen Riegelbolzen 39 (siehe Fig. 6) miteinander verbindbar sind.

Das Strecken der Brückenträger wird nunmehr unter Bezugnahme auf die Fig. 3 bis 6 näher beschrieben. Wenn die zu-

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sammengefalteten Brückenträger 21 und 24 gestreckt werden sollen, werden sie zunächst mittels eines nicht dargestellten, auf der Tragkonstruktion 23 angeordneten Hydraulikzylinders in die in Fig. 3 dargestellte Stellung angehoben. In dieser Stellung befinden sich die Anschlagzapfen 8 und 11 in Anlage mit den Begrenzungskerben 10 und 13. Der hintere Brückenträger 21 wird dann im Uhrzeigersinn (bezogen auf die Darstellung in den Fig. 2 bis 6) um sein hinteres Ende 22 herum weiter geschwenkt, was zur Folge hat, daß sieh der Scherenlenker 32 an dem Stützarm 31 anlegt und folglich der vordere Brückenträger 21 im Gegenührzeigersinn um seinen Scharnierzapfen 6 herum gedreht wird, bis der Anschlagzapfen 11 mit der Begrenzungskerbe 12 in Anlage kommt, was der Fall ist, wenn die beiden Brückenträger so weit auseinandergefaltet worden sind, daß sie miteinander einen Winkel von 90 bilden.

Während dieser, die ersten 90 umfassenden Phase des Entfaltungsvorgangs kann keine Drehung um den anderen Scharnierzapfen 5 stattfinden, da das durch das Gewicht des vorderen Brückenträgers 24 auf das Zwischenglied 7 übertragene, im Uhrzeigersinn wirkende Drehmoment den Anschlagzapfen 8 gegen die Begrenzungskerbe 10 gedrückt hält. Wenn jedoch der Anschlagzapfen 11 in Anlage mit der Begrenzungskerbe 12 kommt, wird das über den Scherenlenker 32 auf den vorderen Brückenträger 24 ausgeübte, im Gegenuhrzeigersinn wirkende Drehmoment auf das Zwischenglied 7 übertragen, so daß dieses nunmehr eine Drehung um den Scharnierzapfen 5 herum ausführt und folglich der Ansehlagzapfen 8 sich von der Begrenzungskerbe 10 wegbewegt. Die xfeitere Drehung erfolgt dann um den Scharnierzapfen 5 (Fig. 5)· Diese Drehung um den Scharnierzapfen 5 erstreckt sich über die weiteren 90 des insgesamt 180 umfassenden Entfaltungsvorgangs, bis der Anschlagzapfen 8 in Anlage mit der Begrenzungskerbe 9 kommt, wenn die Brückenträger vollständig entfaltet sind und sich nunmehr im gestreckten Zustand befinden (Fig. 6). Sodann

kann der Verriegelungsbolzen 39 in die miteinander fluchtenden ösen 37 und 38 eingesteckt werden und der Scherenanschluß 30 kann bei Bedarf abgenommen werden.

Während der die weiteren 90 ° umfassenden zweiten Phase des EntfaltungsVorgangs (Fig. 5) liegt der Scherenhebel nicht mehr auf dem Stützhebel 31 auf und xvirkt direkt auf den Anlenkpunkt 33» um den vorderen Brückenträger 24 und das Zwischenglied 7 in die gestreckte Stellung mit dem hinteren Brückenträger 21 zu ziehen.

Beim Zusammenfalten der Brücke erfolgt der ganze Vorgang in umgekehrter Reihenfolge. Da die Anordnung vollkommen symmetrisch ist, einschließlich des Scherenanschlusses kann das Zusammenfalten gleichermaßen vom einen wie auch vom anderen Ende der Brücke aus erfolgen.

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Claims (8)

Patentansprüche

1. Scharniergelenk, bestehend aus zwei Gelenkkörpern, die bei gestrecktem Gelenk mit ihren einander zugewandten Stirnflächen aneinander anliegen, und aus einem Zwischenglied, das an seinem einen Ende mit dem einen Gelenkkörper und an seinem anderen Ende mit dem anderen Gelenkkörper jeweils drehbar verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, daß jeder der beiden drehbaren Verbindungen zwischen dem Zwischenglied (7) und den beiden Gelenkkörpern (1, 3) ein Anschlagmechanismus (8, 9, 10; 11, 12, 13) zugeordnet ist, der den möglichen Drehwinkel zwischen dem Zwischenglied (7) und dem betreffenden Gelenkkörper (1; 3) auf die Hälfte des möglichen Gesamtdrehwinkels zwischen den beiden Gelenkkörpern begrenzt, und daß zwischen dem Zwischenglied (7) und dem einen Gelenkkörper (1) ein Widerstandselement (16;

31) angeordnet ist, das einer Drehung zwischen dem Zwischenglied und diesem einen Gelenkkörper so lange entgegenwirkt, wie eine Drehung zwischen dem Zwischenglied (7) und dem anderen Gelenkkörper (3) möglich ist.

2. Scharniergelenk nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Zwischenglied (7) jeweils mittels eines Scharnierzapfens (5, 6) mit jedem der beiden Gelenkkörper (1, 3) verbunden ist.

3. Scharniergelenk nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Anschlagmechanismen jeweils einen am Zwischenglied (7) angeordneten Anschlagzapfen (8; 11) und zwei an dem betreffenden Gelenkkörper (1; 3) angeordnete Begrenzungskerben (9, 10; H, 12) aufweisen, mit denen der

Anschlagzapfen in den beiden Grenzstellungen des Drehwinkelbereiches zwischen dem Zwischenglied und dem betreffenden Gelenkkörper zusammenwirkt.

4. Scharniergelenk nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Widerstandselement eine vorgespannte Torsionsfeder (16) ist, die an dem betreffenden Scharnierzapfen (5) befestigt ist.

5· Scharniergelenk nach Anspruch 3 zur gelenkigen Verbindung zweier in einer im wesentlichen vertikalen Ebene scherenartig auseinanderfaltbarer Bauteile, die an den beiden Gelenkkörpern befestigt sind, wobei das eine Bauteil (21) um einen Halterungspunkt herum schwenkbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß das Widerstandselement durch das gewichtbehaftete andere Bauteil (24) gebildet ist, dessen Gewicht am Zwischenglied (7) angreift.

6. Scharniergelenk nach einem der Ansprüche 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die in der Streckstellung des Gelenks aneinander anliegenden Stirnflächen (2, 4) mit Verriegelungsmitteln versehen sind.

7. Scharniergelenk nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Verriegelungsmittel zueinander komplementäre, formschlüssig ineinandergreifende und auf Scherung beanspruchbare Verzahnungsprofile (14, I5) aufweisen.

8. Scharniergelenk nach Anspruch 6, dadurch gekenn-

zeichnet, daß die Verriegelungsmittel in der Streckstellung des Gelenks miteinander fluchtende Ösen (37, 38) aufx^eisen, in welche ein Verriegelungsbolzen (39) einsteckbar ist.