DE3534128A1 - Regulierbares reibungsscharnier - Google Patents

Description

Regulierbares Reibungsscharnier

Die Erfindung bezieht sich auf ein relativ kleines Scharnier für einen Deckel oder ähnliches, insbesondere auf ein Scharnier für einen Deckel, der im geöffneten Zustand in der Lage ist, in diesem Zustand zu verbleiben und nicht zuzuklappen.

Die Erfindung bezieht sich insbesondere auf ein Scharnier für einen Deckel, der, wenn er angehoben ist, in der Lage ist, in dem angehobenen Zustand zu verbleiben und nicht herunterzufallen.

in einer schwebenden US-Patentanmeldung des Anmelders mit der Serial-Nr. 609,361 vom 30. Juni 1983 ist ein regulierbares Reibungsscharnier beschrieben und beansprucht, bei dem die Reibung zwischen dem Scharnierbolzen und der mittleren Bandhülse eines zweibändigen Scharniers mit drei Bandhülsen steuerbar ist. Bei diesem Scharnier ist der Scharnierbolzen in den beiden äußeren Bandhülsen gegen Verdrehen gesichert, und der Reibungswiderstand bei einer Bewegung der zwei Blätter gegeneinander ist allein durch Regulieren der mittleren Bandhülse einstellbar. Dabei wird durch Einstellen einer Regulierschraube erreicht, die Umschlingung des zylindrischen Zentralteils des Scharnierbolzens durch die mittlere Bandhülse anzuziehen oder zu lösen.

Ein Scharnier, bei dem der Innendurchmesser der mittleren

Bandhülse reguliert wird, um den Reibungswiderstand zu

erhöhen oder zu verringern, ist in der US-PS 11 75 568 vom 14. März 1916 gezeigt.

Ein Scharnier, bei dem der Innendurchmesser der beiden äußeren Bandhülsen reguliert wird, ist in der US-PS 10 33 582 vom 23. Juli 1912 beschrieben.

Das regulierbare Reibungsscharnier, das Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist, ist in seiner Ausführung gegenüber den genannten US-Patenten völlig verschieden.

Die Hauptaufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein kleines regulierbares Reibungsscharnier anzugeben, das sauber und geschmackvoll in seiner Erscheinung ist und das an Möbeln oder Gegenständen im Haushalt verwendet werden kann, zum Beispiel für den Deckel eines Plattenspielers.
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Die vorstehende Aufgabe wird dadurch gelöst, daß für die Herstellung des Scharniers Kunststoff verwendet wird. In einem bevorzugten Ausführungsbeispiel eines Scharniers mit drei Bandhülsen wird die gewünschte Reibung durch den stirnseitigen Kontakt zwischen zwei Paaren von Unterlegscheiben und den drei Bandhülsen des Scharniers unter dem Druck einer Torsions-Regulierschraube aus Kunststoff hervorgerufen, die in der Drehachse angeordnet ist und gleichzeitig als Drehbolzen dient.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird im folgenden näher beschrieben. Es zeigen

Fig. 1 eine perspektivische Ansicht der bevorzugten Form eines Scharniers mit drei Bandhülsen,

Fig. 2 eine perspektivische Explosionszeichnung des Scharniers nach Fig. 1,
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Fig. 3 eine teilweise geschnittene Vorderansicht des Scharniers,

Fig. 4 einen Schnitt entlang der Linie 4-4 in Fig. 3,
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Fig. 5 eine Vorderansicht einer veränderten Ausführungsform eines Scharniers,

Fig. 6 eine Vorderansicht eines Scharniers mit fünf Bandhülsen.

In dem regulierbaren Reibungsscharnier gemäß der Erfindung wird die gewünschte Reibung durch den Kontakt der Kunststoffoberflachen der Unterlegscheiben 41 , 42 (Fig. 2) erreicht, die zwischen den stirnseitigen Oberflächen 25, 15, 16, 35 der Bandhülsen 22, 12, 32 der Scharnierbänder 10, 20, 30 angeordnet sind. Die Bandhülsen 22, 12, 32 und die Unterlegscheiben 41, 42 sind zweckmäßigerweise aus unterschiedlichen Kunststoffen hergestellt. Die Kraft, die benötigt wird, um die gewünschte Reibung zu erzielen, wird durch eine Torsions-Regulierschraube 50 erzeugt, die auf der Drehachse des Scharniers angeordnet ist. Das am Ende der Schraube 50 befindliche Gewinde 51 wird von dem innerhalb der Bandhülse 32 des Scharnierbandes 30 vorgesehenen Gewinde aufgenommen. Die anderen Bandhülsen 22, 12 haben kein Gewinde.

Der Zweck, Unterlegscheiben oder scheibenförmige Oberflächen 41, 42 zwischen den Stirnflächen 25, 15, 16, 35 der Kunststoff-Scharnierbandhülsen 22, 12, 32 vorzusehen, besteht darin, das Quietschgeräusch zu vermeiden, das gewöhnlich entsteht, wenn gleiche Materialien aneinanderreiben. Wie bekannt ist, ist zwischen zwei Oberflächen aus gleichem Material der Haftreibungskoeffizient gewöhnlich viel größer als der Gleitreibungskoeffizient. Der Ausdruck "Koeffizient" bedeutet das Verhältnis zwischen der Kraft, die benötigt wird, um die Reibung zu überwinden, und der Kraft, die die beiden Oberflächen zusammenhält. Der Haftreibungskoeffizient ist derjenige Prozentsatz von der Kraft, die die Oberflächen zusammenhält, der benötigt wird, um eine gleitende Bewegung zu starten. Der Gleitreibungskoeffizient ist derjenige Prozentsatz von der Kraft, die die Oberflächen zusammenhält, der benötigt wird, um eine gleitende Bewegung aufrecht zu erhalten. Wenn diese beiden Koeffizienten sehr unterschiedlich sind, wie es der Fall

ist, wenn zwei Oberflächen aus gleichem Material miteinander in Berührung sind, ist die Bewegung zwischen den zwei Oberflächen eine abgehackte Stopp-Gleit-Bewegung, durch die ein quietschendes Geräusch entsteht. Bei einer geeigneten Auswahl unterschiedlicher Materialien liegen die Koeffizienten der Haftreibung und der Gleitreibung jedoch näher beieinander, so daß ein Quietschen verhindert wird.

In einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung sind die Scharnierbänder 10, 20, 30 gegossene Teile aus Kunststoff, z.B. Azetal. Das Scharnierband 20 besteht aus einem Blatt 21, der Bandhülse 22 und einem Zapfen 23. Das Scharnierband 30 besteht aus einem Blatt 31 , der Bandhülse 32 und einem Zapfen 33. Das Scharnierband 10 besteht aus einem Blatt 11, der Bandhülse 12 und den Zapfen 13, 14. Die Torsions-Regulierschraube 50 ist ebenfalls aus Azetal hergestellt. Die Unterlegscheiben 41, 42 bestehen aus Nylon. Die einzigen Teile des Scharniers, die nicht aus Kunststoff bestehen, sind die Muttern 60, die vorzugsweise Stahl gefertigt sind.

Azetal 'ist ein ausreichend elastischer und wärmebeständiger Kunststoff. Durch die Verwendung von Azetal für die Schraube 50 wirkt diese wie eine Feder. Da der Kopf 53 der Schraube 50 auf der inneren Schulter der Bandhülse 22 sitzt, werden die drei Bandhülsen 22, 12, 32 beim Anziehen der Schraube 50 gegen die Unterlegscheiben 41, 42 zusammengedrückt. Ein weiteres Anziehen der Schraube 50 bewirkt, daß diese sich mit jedem Zuwachs von Umdrehung gleichmäßig verlängert. Daraus ergibt sich ein angemessener Bereich für die Drehung der Schraube 50, mit dem die Drehregulierung bewerkstelligt werden kann. Wenn die Schraube aus einem viel steiferen Material bestünde, etwa aus Stahl, ergäbe sich eine nicht regulierbare plötzliche Drucksteigerung und Erhöhung der Reibungskraft.

Der Stopp-Gleit-Charakter, der erreicht wird, wenn ein Material sehr unterschiedliche Koeffienten für die Haftreibung und die Gleitreibung hat, wird in der vorliegenden Erfindung durch Anziehen der Torsions-Regulierschraube 50 aus Kunststoff vorteilhaft verwendet. Wenn die Schraube 50 angezogen ist, wird eine axiale Kraft zwischen dem Schraubengewinde 51 und. der Unterseite 52 des Kopfes 53 erzeugt. Diese Kraft bewirkt beim Drehen einen Reibungswiderstand sowohl im Gewinde 51 als auch im Kopf 53. Da das Material der Schraube 50 mit dem der Scharnierbänder 10, 20, 30 identisch ist - beide sind aus Azetal -, entsteht beim Drehen der Schraube 50 ein knarrenahnliches Gefühl, das ebenso einem zufälligen Lösen der Schraube 50 einen hohen Widerstand entgegensetzt.

In einer bevorzugten Ausführungsform eines Dreibandscharniers nach der vorliegenden Erfindung, wie es in den Figuren 1 bis 4 dargestellt ist, ist das Scharnierblatt auf der einen Seite der Drehachse in zwei Teile 21, 31 geteilt.

Das verhindert das Problem, das durch normale Fertigungstoleranzen bei dem Versuch entsteht, einen genauen Paßsitz zwischen den Oberflächen der Unterlegscheiben 41 , 42 herzustellen. Obwohl hier nicht bevorzugt, ist es möglich, ein Scharnier mit einem einstückigen Blatt 11, 120 auf jeder Seite der Drehachse herzustellen. Ein solches Scharnier ist in Fig. 5 dargestellt, bei dem das einstückige Blatt 120 anstelle der zwei Blätter 21, 31 vorgesehen ist.

In Fig. 6 ist ein fünfteiliges Scharnier dargestellt, mit zwei Scharnierbändern 200, 210 auf der einen Seite und mit drei Bändern 220, 230, 250 auf der anderen Seite der Drehachse.

Bei der in Fig. 6 gezeigten Form benötigt das Scharnier vier Nylon-Unterlegscheiben 241 bis 244 für vier Paare von sich verbindenden Oberflächen zwischen den fünf Bandhülsen 222, 212, 252, 217, 232. Im Vergleich zu dem dreiteiligen

Scharnier, das in den Figuren 1 bis 4 gezeigt ist, hat das fünfteilige Scharnier nach Fig. 6 bei gleichem Festigkeitsgrad der Regulierschraube 50 ein doppelt so hohes Reibungsdrehmoment.
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Tatsächlich könnte die Zahl der Blätter irgend eine ungerade Zahl sein. Die Zahl der Blätter sollte ungerade sein, so daß der Kopf 53 und das Gewinde 51 der Regulierschraube 50 innerhalb der Bandhülsen 222, 232 verbleiben, die integrale Bestandteile der auf derselben Seite der Drehachse befindlichen Blätter 221 , 231 sind. Falls der Kopf 53 und das Gewinde 51 der Schraube 50 sich innerhalb der Bandhülsen befinden würden, die an gegenüberliegenden Seiten der Drehachse liegen, bestünde beim Schwenken des Scharniers die Möglichkeit der relativen Drehung zwischen dem einen Ende der Schraube 50 und einem der Blätter, was dazu führen könnte, daß die Drehmomentregulierung sich verändert.

Bei dem dreiteiligen Scharnier, das in den Figuren 1 bis 4 dargestellt ist, ist das Blatt 11 an einer Seite der Drehachse mit einem Paar angesetzter Zapfen 13, 14 versehen, während die Blätter 21, 31 auf der gegenüberliegenden Seite der Drehachse je einen einzelnen Zapfen 23 bzw. 33 aufweisen. Die Zapfen 13, 14, 23, 33 sind als integraler Bestandteil der Kunststoffblätter 11, 21, 31 ausgebildet und können vorzugsweise, aber nicht notwendig, rohrförmig oder hohl sein, wie in dem Schnitt in Fig. 4 zu sehen ist. Das dient nur zur Herabsetzung des Gewichts der Zapfen.

Die Zapfen 13, 14, 23, 33 werden ohne Außengewinde hergestellt. Die Gewinde werden eingeschnitten, wenn die Muttern 60, die vorzugsweise aus Stahl bestehen, auf die Zapfen aufgeschraubt weiden, um ras Scharnier an den Platten P1 , P2 zu befestigen.

In den Zeichnungen ist der Drehbolzen 50 als Zylinderkopfschraube mit einem Kreuzschlitz 54 zur Aufnahme eines Kreuzschlitzschraubendrehers dargestellt. Es ist jedoch selbstverständlich, daß der Kopf 53 der Schraube 50 auch andere nicht kreisförmige Schlitze haben könnte.

Claims (6)

Dr. DieterVVebi Klaus Seiffert Patentanwälte Dipl.-Chem.Dr.DieterWeber-Dipl.-Phys.Klaus Seiffert Postfach 6145-6200 Wiesbaden Deutsches Patentamt Zweibrückenstraße 1 2 8000 München 2 D-6200 Wiesbaden Gusiav-Freytag-Straße Tck-fon 0 61 21 /37 27 20 + 37 25 Telegrammadresse: Willpaient Telex: 4-186 247 Tplekopierer Gr. Ill 061 21/3721IJ Postscheck: Frankfurt /Main 67 63-602 Bank: Dresdner Bank AG, Wiesbaden, Konto-Nr. 27680700 (BUZ510 80060) Damm 23, September 1985 S/Kl Southco, Inc. Concordville, Pennsylvania 19331 USA Unser Zeichen: 33-85 Regulierbares Reibungsscharnier Priorität: U S A - Patentanmeldung Serial No. 669,611 Anmeldetag: 8. November 1984 PATENTANSPRÜCHE

1. Regulierbares Reibungsscharnier mit einer Drehachse, gekennzeichnet durch folgende Merkmale:

a) ein erster Bestandteil befindet sich auf der einen Seite der Drehachse und weist ein Blatt und eine daran hervorstehende erste Bandhülse mit einer Bohrung auf, deren Achse mit der Drehachse des Scharniers zusammenfällt,

b) ein zweiter Bestandteil befindet sich auf der anderen Seite der Drehachse und weist ein Blatt und ein Paar daran überstehende, voneinander getrennte

Bandhülsen auf, deren koaxiale Mittelachsen mit der Drehachse des Scharniers zusammenfallen,

c) eine der Bandhülsen des Paares weist eine gewindelose zylindrische Bohrung mit einer inneren Schulter auf, während in der anderen Bandhülse des Paares eine Bohrung mit einem Innengewinde vorgesehen ist,

d) zwischen den Bandhülsen des Paares befindet sich ein Zwischenraum, um darin die erste Bandhülse aufzunehmen,

e) der erste und der zweite Bestandteil sind aus einem ersten Kunststoffmaterial hergestellt,

f) eine Unterlegscheibe ist an jeder Seite der ersten Bandhülse vorgesehen, um die beiden Seiten der ersten Bandhülse von den Bandhülsen des Paares zu trennen,

g) die Unterlegscheiben sind aus einem zweiten Kunststoff material hergestellt, das von dem ersten Kunststoff material verschieden ist,

h) das erste und das zweite Kunststoffmaterial sind so ausgewählt, daß der Unterschied zwischen den Koeffizienten der Haftreibung und der Gleitreibung dieses ersten und zweiten Kunststoffmaterials bei inniger Berührung miteinander wesentlich kleiner ist als dann, wenn die Kunststoffe einander gleich sind,

i) eine Regulierschraube zum Einsetzen in die Bohrungen der 3andhülsen ist aus dem ersten Kunststoffmaterial hergestellt und trägt auf der einen Seite einen zylindrischen Kopf, um mit der inneren Schulter der gewindelosen Bandhülse in Eingriff zu kommen, wobei die Regulierschraube an der anderen Seite einen Schaft mit einem Gewinde aufweist, um mit der Gewindebohrung der anderen Bandhülse des Paares in Eingriff zu kommen,
j) der zylindrische Kopf hat einen nicht kreisförmigen Einschnitt, um ein Regulierwerkzeug aufzunehmen.

2. Regulierbares Reibungsseharnier nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das erste Kunststoffmaterial Azetal und das zweite Kunststoffmaterial Nylon ist.

3. Regulierbares Reibungsscharnier nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der zweite Bestandteil zwei getrennte Teile enthält, von denen jeder eine der Bandhülsen des Paares einschließt.

4. Regulierbares Reibungsscharnier mit einer Drehachse, gekennzeichnet durch folgende Merkmale:

a) ein erster Bestandteil weist Blätter und η daran hervorstehende Bandhülsen mit Bohrungen auf, deren Achsen mit der Drehachse des Scharniers zusammenfallen, wobei η eine ganze Zahl ist,

b) ein zweiter Bestandteil weist Blätter und (n+1 ) daran hervorstehende Bandhülsen mit Bohrungen auf, deren Achsen mit der Drehachse des Scharniers zusammenfallen,

c) eine der (n+1) Bandhülsen weist eine gewindelose zylindrische Bohrung mit einer inneren Schulter auf, während in einer anderen der (n+1) Bandhülsen eine Bohrung mit einem Innengewinde vorgesehen ist,

d) zwischen den (n+1) Bandhülsen des zweiten Bestandteils befinden sich Zwischenräume, um darin jeweils eine der η Bandhülsen des ersten Bestandteils aufzunehmen,

e) der erste und der zweite Bestandteil sind aus einem ersten Kunststoffmaterial hergestellt,

f) eine Unterlegscheibe ist an jeder Seite einer jeden der η Bandhülsen vorgesehen, um jede Seite einer jeden der η Bandhülsen von einer Seite einer jeden der (n+1) Bandhülsen zu trennen,

g) die Unterlegscheiben sind aus einem zweiten Kunststoffmaterial hergestellt, das von dem ersten Kunststoff material verschieden ist,

h) das erste und das zweite Kunststoffmaterial sind so ausgewählt, daß der Unterschied zwischen den Koeffizienten der Haftreibung und der Gleitreibung dieses ersten und zweiten Kunststoffmaterials bei inniger Berührung miteinander wesentlich kleiner ist als dann, wenn die Kunststoffe einander gleich sind,

i) eine Regulierschraube zum Einsetzen in die Bohrungen der Bandhülsen ist aus dem ersten Kunststoffmaterial hergestellt und trägt auf der einen Seite einen vergrößerten zylindrischen Kopf, um mit der inneren Schulter der einen der (n+1) Bandhülsen in Eingriff zu kommen, wobei die Regulierschraube an der anderen Seite einen Schaft mit einem Gewinde aufweist, um mit der Gewindebohrung der anderen der (n+1 ) Bandhülsen in Eingriff zu kommen,

j) der zylindrische Kopf hat einen nicht kreisförmigen Einschnitt, um ein Regulierwerkzeug aufzunehmen.

5. Regulierbares Reibungsscharnier nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das erste Kunststoffmaterial Azetal und das zweite Kunststoffmaterial Nylon ist.

6. Regulierbares Reibungsscharnier nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß η = 2 ist.