DE3529333C2

DE3529333C2 -

Info

Publication number: DE3529333C2
Application number: DE3529333A
Authority: DE
Inventors: Richard L. New Britain Conn. Us Valenti; Daniel J. Cheshire Conn. Us Mccormick
Original assignee: Stanley Works
Current assignee: Stanley Works
Priority date: 1984-08-17
Filing date: 1985-08-16
Publication date: 1990-04-26
Also published as: US4573239A; DE3529333A1; CA1248310A

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein aus zwei Scharnier blättern mit insgesamt drei Gelenkteilen bestehendes Schar nier nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Ein solches Scharnier ist aus der US-PS 30 15 126 bekannt.

Diese Druckschrift beschreibt ein Scharnier mit drei Gelenk teilen mit einem langgestreckten mittleren Gelenkteil, in das zwei Einsätze mit glatter Oberfläche eingesetzt sind, die einen Bund aufweisen, wobei die Bunde jeweils zwischen dem genannten Gelenkteil und den benachbarten äußeren Gelenkteilen liegen.

Scharniere der genannten Art werden als Massenprodukte aus Blechteilen hergestellt. Dabei kommt es unvermeidbar zu Fertigungstoleranzen aufgrund von Toleranzen in den Werk zeugen als auch von Toleranzen im verarbeiteten Material, beispielsweise infolge von Dickenschwankungen oder Schwan kungen in den Rückfederungseigenschaften, die nach dem Biegen der Gelenkteile eine gewisse Rückstellung hervor rufen. Wenn der Einsatz einen Außendurchmesser aufweist, der an den Soll-Innendurchmesser der Öffnung im zugehörigen Gelenkteil angepaßt ist, in die er eingesetzt werden soll, dann kann es je nach Toleranz dazu kommen, daß der Einsatz in dem Gelenkteil entweder wackelt und vor dem Zusammenbau des Scharniers wieder herausfällt, oder daß er darin zu fest sitzt, sodaß das Einführen des Scharnierstiftes er schwert oder gar völlig unmöglich wird. Eine automatisierte Fertigung wird dadurch sehr erschwert und im Grenzfall unmöglich gemacht.

Wenn die Einsätze in dem Gelenkteil zu locker sitzen, dann ist außerdem nicht definiert, welches Einzelteil des Schar niers gegenüber dem anderen festgelegt ist bzw. rotiert. Es kann dadurch zu Ungleichmäßigkeiten in den Eigenschaften der Scharniere kommen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Scharnier der eingangs genannten Art anzugeben, das für eine automati sierte Massenfertigung geeignet ist und bei dem eindeutig definiert ist, welche Teile innerhalb der Gelenkverbindung sich gegeneinander drehen.

Diese Aufgabe wird durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs 1 gelöst. Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.

Bei dem erfindungsgemäßen Scharnier weisen die buchsen förmigen Einsätze sowohl an der Innenseite als auch an der Außenseite Rippen auf. Die außenseitigen Rippen verlaufen in axialer Richtung und wirken einer Verdrehung des Ein satzes in dem Scharnierblatt, in das der Einsatz eingesetzt ist, entgegen.

Die Rippen sind verformbar, sodaß sie in der Lage sind, Fertigungstoleranzen der vorgenannten Art auszu gleichen. Während der Fertigung können die Einsätze daher nicht mehr aus dem Scharnierblatt herausfallen. Die inneren Rippen gleichen Fertigungstoleranzen, die beim Einführen der Scharnierstifte störend sein könnten, aus.

Die Erfindung wird nachfolgend unter Bezugnahme auf in den Zeichnungen dargestellte Ausführungsbeispiele näher er läutert. Es zeigt:

Fig. 1 eine perspektivische Darstellung eines erfindungs gemäßen Scharnierbandes, bei dem eines der Schar nierblätter in ausgezogenen Linien in einer ersten Stellung und in gestrichelten Linien in einer ver schwenkten Stellung gezeigt ist, bei dem das in der Mitte liegende Gelenkteil einen größeren Durch messer als die beiden außenliegenden Gelenkteile aufweist und bei dem ein einziger einstückiger Scharnierstift verwendet wird,

Fig. 2 eine perspektivische Darstellung einer der Buchsen oder Einsätze des Scharniers nach Fig. 1,

Fig. 3 eine vergrößerte Ansicht von unten auf den Einsatz nach Fig. 2,

Fig. 4 eine Seitenansicht eines zweiteilig ausgebildeten Scharnierstiftes, der bei einer bevorzugten Aus führungsform des erfindungsgemäßen Scharniers Ver wendung findet,

Fig. 5 eine Seitenansicht einer anderen Ausführungsform eines zweiteiligen Scharnierstifts zur Verwendung bei einem Scharnier nach Fig. 1,

Fig. 6 eine schematische Seitenansicht einer bevorzugten Ausführung eines zwei Gelenkteile aufweisenden Scharnierblattes ohne Scharnierstift,

Fig. 7 einen Teilschnitt durch das Scharnierblatt nach Fig. 6 entlang der Linie 7-7,

Fig. 8 eine schematische Seitenansicht eines T-Scharniers nach der Erfindung,

Fig. 9 einen Teilschnitt entlang der Linie 9-9 aus Fig. 8, und

Fig. 10 ein Verfahren zum Zusammenbau der erfindungsgemäßen Scharniere.

In Fig. 1 ist ein erfindungsgemäßes Scharnierband mit zwei Scharnierblättern 12 und 14 gezeigt. Ein mit 16 be zeichneter Scharnierstift ermöglicht eine relative Ver schwenkung zwischen den Scharnierblättern 12 und 14, wie durch den Doppelpfeil 18 bezogen auf die mit ausgezogenen und mit gestrichelten Linien gezeigte Stellung des Blattes 14 in Fig. 1 angegeben ist.

Das linke, ein Gelenkteil aufweisende Scharnierblatt 12 besitzt ein etwa dreieckförmiges Anschlag- oder Befesti gungsteil 20 mit einer Vielzahl von Senkbohrungen 22 zur Aufnahme jeweils einer nicht dargestellten Flachkopfschrau be für Holz oder Blech. An der der Dreieckspitze gegenüber liegenden Kante weist das Anschlagteil 20 ein mittig liegendes Gelenkteil 24 mit einer axialen Öffnung zur Auf nahme des Scharnierstiftes 16 auf.

An jeder Stirnseite des Gelenkteils 24 ist jeweils ein zy lindrischer rohrförmiger Einsatz oder eine Buchse 26 in die Öffnung des Gelenkteils eingesetzt. Wie die Fig. 2 und 3 zeigen, weist jede Buchse 26 einen im we sentlichen zylindrischen Hauptteil 28 auf, sowie einen radial nach außen überstehenden Flansch oder Bund 30 an einem seiner Enden. Der zylindrische Hauptteil 28 weist mehrere axial verlaufende Außen- und Innenrippen 32 bzw. 34 auf. Die Außenrippen 32 sind im Abstand zueinander am Umfang des zylindrischen Hauptteils 28 vorgesehen, während die Innen rippen 34 jeweils um 90° zueinander versetzt an der Innen fläche des zylindrischen Hauptteils 28 vorgesehen sind.

Die Öffnung im Gelenkteil 24 und die zylindrischen Haupt teile 28 mit ihren Außenrippen 32 weisen korrespondierende Abmessungen auf, so daß die Buchsen 26 in der Gelenköffnung mit Reibschluß liegen, wodurch eine relative Bewegung zwi schen ihnen verhindert und bei der Formung der Gelenköff nungen entstehende Ungenauigkeiten in den Abmessungen aus geglichen werden können. Der Außendurchmesser des Bundes 30 jeder Buchse 26 entspricht etwa dem Außendurchmesser des Ge lenkteils 24, so daß der Bund 30 auf dem zugehörigen Ende des Gelenkteils 24 aufliegt und mit dessen Außenwandung bündig abschließt.

Das rechte, zwei Ansätze oder Gelenkteile aufweisende Scharnier blatt 14 weist ebenfalls ein etwa dreieckförmiges Anschlag- oder Befestigungsteil 40 mit Senkbohrungen 42 auf, sowie zwei axial im Abstand voneinander angeordnete Gelenk teile 44 an jedem Ende, die eine axiale Öffnung bilden. Die Öffnungen in den im Abstand voneinander liegenden Gelenk teilen 44 und dem mittig liegenden Gelenkteil 24 sind in Achsrichtung fluchtrecht zueinander angeordnet zwecks Auf nahme eines sie durchsetzenden Scharnierstifts 16. Wie Fig. 1 zeigt, sind Innen- und Außendurchmesser der Gelenk teile 44 kleiner als die entsprechenden Durchmesser beim mittig liegenden Gelenkteil 24, wie es bei Verwendung eines erfindungsgemäßen einstückigen Scharnierstifts mit einem gleichmäßigen Schaft zweckmäßig ist, um Raum für die Aufnahme der Einsätze 26 im mittig liegenden Gelenkteil 24 zu schaffen.

Fig. 4 zeigt ein Teil 16 a einer bevorzugten Ausbildung eines zweiteiligen Scharnierstifts 16. Bei dieser Bauform greift jeweils ein Teil des zweiteiligen Scharnierstifts von seinem zugeordneten Ende im außenliegenden Gelenkteil 44 in das mittig liegende Gelenkteil 24 ein. Dieses Teil besitzt einen Kopf 50 an seinem freien Ende und einen im wesentlichen zylindrischen Schaft mit einem ersten Ab schnitt 54, der an den Kopf 50 anschließt, einer Umfangsnut 56 am Ende des ersten Abschnitts 54 und einem zweiten Abschnitt 58 gleichen Durchmessers wie der erste Abschnitt 54, und daran anschließend einem dritten Abschnitt 60 geringeren Durchmessers, der mit einer abgeschrägten Schulter 62 anschließt. Die Bunde 30 der Buchsen 26 liegen im zusammengebauten Zustand unter halb der abgeschrägten Schulter 62, während der dritte Abschnitt 60 in die Buchse 26 eingreift. Diese Ausbildung ermöglicht, daß die einzelnen Gelenkteile gleichen Durch messer aufweisen können.

Wie aus den Fig. 6 und 7 hervorgeht, sind in die im Abstand liegenden Gelenkteile 44 des Scharnierblattes 14 Sicken, Stollen oder Rippen 64, 66 eingeformt, die in die Nut 56 des Stiftteils 16 a eingreifen, um eine relative Ver drehung und eine axiale Bewegung des Stiftteils 16 a im Gelenkteil zu verhindern. Dieses Anformen erfolgt nach dem Ein bau der Scharnierstiftteile 16 a in die zusammengesetzten Scharnierblätter 12, 14.

In Fig. 5 sind die Teile des Scharnierstifts mit den Bezugszeichen 16 a, 16 b gekennzeichnet und weisen eine Endkappe 70 jeweils an einem ihrer Enden sowie Schaftteile gleichen Durchmessers auf. Nach dem Zusammenbau werden die Gelenkteile 44 an mehreren Punkten nach dem Einsetzen des Scharnierstifts gequetscht oder gedrückt, so daß sich das Metall an dieser Stelle verformt und in die Scharnierstift teile 16 a, 16 b eingreift und auf diese Weise eine mechani sche Verbindung innerhalb der Gelenkteile 44 herstellt. Hierdurch kann radialer Spielraum zwischen den Stiftteilen 16 a, 16 b und der Innenwandung der Gelenkteile 44 verbleiben, wenn sie im Durchmesser gleich sind wie der des mittleren Gelenkteils 24. Durch das Eindrücken an mehreren Punkten können diese gegen relative Bewegung gesichert und die Zen trierung innerhalb der Buchse gewährleistet werden.

Auf diese Weise wird bei allen Ausführungsformen des Schar nierstifts 16 letztlich eine Preßpassung oder eine mecha nisch ineinandergreifende Verbindung zwischen dem Scharnier stift 16 - also seinen beiden Teilen - und den im Abstand voneinander liegenden Gelenkteilen 44 erreicht, so daß eine Relativbewegung zwischen innen, d.h. eine gegenseitige Drehbewegung oder eine axiale Bewegung, ausgeschlossen ist.

Eine Relativbewegung beim zusammengebauten Scharnier fin det also lediglich im mittleren Gelenkteil 24 zwischen dem Scharnierblatt 12 mit den Buchsen 26 und dem Scharnier stift 16 - d.h. seinen beiden Teilen - statt. Die Innenrippen 34 an der Buchse 26 dienen als Toleranzausgleich für Ferti gungsungenauigkeiten und sind zur Zentrierung des Stiftes 16 innerhalb der Öffnung verformbar.

In Fig. 8 ist ein T-Scharnier mit Scharnierblättern 112, 114 und Anschlagteilen 120 und 140 sowie Gelenkteilen 124, 144 gezeigt. Der Scharnierstift 116 besteht aus einem Paar Stiftteilen, die in die außenliegenden Gelenkteile 144 je weils über deren Außenseite am Scharnierblatt 114 einge führt werden.

Zur Verhinderung einer Verdrehung und axialen Verschiebung zueinander innerhalb der Gelenkteile werden diese nach dem Zusammenbau, wie das Bezugszeichen 180 angibt, gequetscht, so daß sie in eine Umfangsnut des Stifts 116 eingreifen, also vorzugsweise einrasten. Die Einsätze 126 liegen wiederum im mittleren Gelenkteil 124.

In Fig. 10 ist ein Verfahren zum Zusammenbau dar gestellt, bei dem ein zweiteiliger Scharnierstift gemäß Fig. 4 für das erfindungsgemäße Scharnier verwendet wird. Das Scharnierblatt 12 mit dem mittig liegenden Gelenk teil 24 wird in Position A geführt und die Buchsen 26 werden zu jeder Seite des Gelenkteils 24 herangeführt und koaxial zu der Öffnung im Gelenkteil ausgerichtet. Nicht dargestell te Solenoide bewegen die Buchsen 26 in der durch die Pfeile angegebenen Richtung zwecks Einpressens der Buchsen in die Gelenkteilöffnungen. Das Scharnierblatt 12 wird dann in die Stellung B übergeführt und das Scharnierblatt 14 mit den im Abstand liegenden Gelenkteilen 44 wird in seine Lage koaxial zum Scharnierblatt 12 geführt. Die Scharnier blätter 12, 14 werden bei der Überführung in die Stellung C automatisch geschlossen (obgleich sie hier der Deutlich keit halber offen gezeigt sind). Zugeführt werden nunmehr in ihre ausgerichtete Stellung zwei Teile 16 a und 16 b eines Scharnier stifts 16 mit Endkappen 70, bei denen sich an die End kappe ein Abschnitt größeren Durchmessers 72 anschließt, gefolgt von einem Abschnitt 74 mit reduziertem Durchmesser, der jeweils in die zugeordnete Buchse 26 eingreift. Die Stiftteile 16 a und 16 b werden in die Scharnierteile 24, 44 einge trieben, wobei die Abschnitte größeren Durchmessers in den Gelenkteilen 44 eine Preßpassung bilden, während die Ab schnitte reduzierten Durchmessers in den Buchsen frei dreh bar bleiben. Nach einem bevorzugten Merkmal werden in die Gelenkteile 44 zwecks Eingreifens in die gezeigten Schar nierstiftnuten, wie anhand der Fig. 4, 6 und 7 beschrieben, Sicken gedrückt.

Viele andere Verfahren zum Verriegeln des Scharnierstifts oder seiner Teile mit dem zwei Gelenkteile aufweisenden Scharnierblatt können angewandt werden, doch haben sich die beschriebene Sickenbildung sowie die Preßpassung als beson ders wirksam und wirtschaftlich erwiesen und sind außerdem leicht automatisch durchführbar. Vorgeformte Scharnierstif te, wie in den Fig. 4, 5 und 10 gezeigt, lassen sich leicht einführen und können nach Belieben nach dem Zusammenbau durch mechanische Verformung fest mit den Gelenkteilen verbunden werden, um deren Relativbewegung auszuschließen.

Die Einsätze können aus einem thermoplastischen Material geformt werden, das geringe Reibung aufweist und eine lange Lebensdauer hat, wie beispielsweise Acetalharz oder hochfestes, durch glasfaserverstärktes Tetrafluorethylen verstärktes Nylon. Andere Harze mit hoher Gleitfähigkeit, Haltbarkeit, Elastizität und Verschleißfestigkeit sind ebenfalls verwendbar, desgleichen Buchsen aus metallischen Verbundwerkstoffen, beispielsweise öl- oder harzversetzte Metalle.

Aus der vorstehenden ausführlichen Beschreibung und aus den Zeichnungen ist zu entnehmen, daß die erfindungsgemäßen Scharniere einen einfachen und wirtschaftlichen Zusammenbau ermöglichen, der verhältnismäßig lange Lebensdauer sicher stellt. Die Scharniere können schnell und wirtschaftlich zusammengesetzt werden und die Montageverfahren lassen sich leicht und kostensparend auf automatische Fertigungseinrich tungen übertragen.

Claims

1. Aus zwei Scharnierblättern mit insgesamt drei Ge lenkteilen bestehendes Scharnier, enthaltend:

a) ein erstes Scharnierblatt mit einem ersten Befesti gungsteil und einem ersten Gelenkteil, das in der Mitte des einen Endes des ersten Befestigungsteils ausgebildet ist und eine axiale, durchgehende, zen trale Öffnung aufweist,
b) ein Paar buchsenförmiger Einsätze, die an den beiden Enden des ersten Gelenkteils angeordnet sind und sich in dessen Öffnung erstrecken, wobei jeder Einsatz einstückig ausgebildet ist, bestehend aus einem tubusförmigen Hauptteil von im wesent lichen kreisförmigen Querschnitt und einem sich radial nach außen erstreckenden Bund an einem Ende des Hauptteils, der an dem benachbarten Ende des ersten Gelenkteils anliegt,
c) ein zweites Scharnierblatt mit einem zweiten Be festigungsteil und einem Paar in gegenseitigem Ab stand zueinander angeordneter, zweiter Gelenkteile, die an einem Ende des zweiten Befestigungsteils ausgebildet sind und das erste Gelenkteil mit den darin eingesetzten Einsätzen derart zwischen sich aufnehmen, daß die Bunde der Einsätze an den inneren Enden der zweiten Gelenkteile direkt an liegen, mit einer axialen Durchgangsöffnung in den zweiten Gelenkteilen, die mit der Durchgangs öffnung im ersten Gelenkteil fluchtet, und
d) eine Scharnierstiftanordnung, die sich durch die Durchgangsöffnungen der ersten und zweiten Gelenk teile erstreckt und mit den zweiten Gelenkteilen in drehfestem Eingriff ist, in den Einsätzen aber drehbar ist, um eine Schwenkbewegung zwischen den beiden Scharnierblättern zu ermöglichen, bestehend aus zwei Stiftteilen, die von beiden Enden der zweiten Gelenkteile in diese und in das erste Gelenkteil eingesteckt sind, wobei die Wände der Öffnungen in den zweiten Gelenkteilen Anlageflächen für die Stiftteile bilden,

dadurch gekennzeichnet, daß

e) die Einsätze (26) jeweils mit axial verlaufenden Rippen (32) an der Außenfläche des Hauptteils (28) versehen sind, die durch das Einpressen des Einsatzes (26) in die Öffnung des ersten Gelenkteils (24) verformt sind und einen Reibungseingriff mit dem ersten Gelenk teil (24) herstellen, der eine Drehung des Ein satzes (26) in dem ersten Gelenkteil (24) verhin dert, und mit Rippen (34) an der Innenfläche des Hauptteils (28) versehen sind, die in Umfangsrich tung verteilt ausgebildet sind und Anlageflächen für die Stiftteile (16 a, 16 b) der Scharnierstiftan ordnung bilden.

2. Scharnier nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß jedes der Stiftteile (16 a, 16 b) am einen Ende einen Kopf (70; 50) aufweist, der außerhalb des zugehörigen Gelenkteils (44) liegt.

3. Scharnier nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekenn zeichnet, daß jedes der zweiten Gelenkteile (44) einen Vorsprung (64) an seiner Innenseite aufweist, der mit dem zugehörigen Stiftteil (16 a, 16 b) zusammenwirkt.

4. Scharnier nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Stiftteile (16 a, 16 b) eine in Umfangsrichtung ver laufende Rille (56) aufweisen und daß in diese der Vor sprung (64) an der Innenseite der Bohrung des zugehörigen Gelenkteils (44) klemmend eingreift.