DE4100246C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Brillenscharnier umfassend eine erste Scharnierhälfte, welche einen scheibenförmigen Scharnierring aufweist, eine zweite Scharnierhälfte, welche zwei miteinander verbindbare und zwischen sich einen Scharnierschlitz zur Aufnahme des Scharnierrings bildende Teile aufweist, und einen Drehachsenbolzen, welcher mit einer Zylinderachse ein Drehzentrum für die beiden Scharnierhälften bildet.

Derartige Brillenscharniere sind beispielsweise aus den US-Patenten 14 41 041, 17 79 265 und 25 67 879 bekannt.

Bei all diesen Druckschriften wird die Schwergängigkeit des Brillenscharniers durch die Reibung zwischen dem Scharnierring und dessen Anlageflächen an den beiden Teilen der zweiten Scharnierhälfte erzeugt.

Bei anderen bekannten, hauptsächlich aus Metall herge­ stellten Brillenscharnieren wird die Gelenklagerung und das Anziehen der Gelenkverbindung entweder über konven­ tionelle Schraubverbindungen, welche auch mit zusätzlichen Sicherungen gegen ein Lösen versehen sind (DE-28 22 556; DE-22 36 806; DE-32 01 649; DE-34 01 213; DE-37 29 687), oder über schraubbare Scharnierachsen anderer Geometrie (EP 02 55 508), ausgeführt.

Andere Entwicklungen ohne eine Schraubverbindung als Gelenklagerung (DE 29 43 067) werden mit speziellen Lager­ elementen und Scharnierteilen ausgeführt, wobei schwierig herzustellende Teile aus Kunststoff gefertigt werden (DE-29 06 516). In einer weiteren Ausführung (EP 01 46 527) wird der Gelenkkopf eines Brillengelenks von einer Kugel gebildet und die Teilungsebene einer Scharnierhälfte verläuft in der Äquatorialebene.

Funktionell betrachtet entsteht an der Rotationsachse beim Bewegen des Brillenbügels ein Drehmoment. Dieses Moment wirkt direkt oder indirekt auf die Schraubverbindung. Damit kann für Gelenklagerungen über Schraubverbindungen keine grundsätzliche Sicherheit der Gelenkverbindung gegen Lösen gegeben werden, da die Schraubenanzugskraft als Drehmoment aufgebracht wird und dadurch um die Drehachse ein rotatorischer Freiheitsgrad vorhanden ist. Durch die relative Rotationsbewegung der Scharnierhälften gegen­ einander wirkt auf die angezogene schraubbare Drehachse bei jedem Schwenken des Brillenbügels ein "Lösereib­ moment". Unter der Berücksichtigung der realen Belastungen an Brillen kann nicht verhindert werden, daß die Ver­ schraubung der Drehachse sich löst, eine absolute Sicher­ heit dagegen kann nicht garantiert werden. In der Praxis treten Scharnier- oder Bügelausfälle an den genannten Scharnieren deshalb immer noch auf. Die bekannten Gelenk­ lagerungen ohne eine Schraubverbindung als Drehachse haben durch Lagerteile aus Kunststoff festigkeitsbedingte Nach­ teile gegenüber Scharnieren aus Metallkonstruktionen. Vor allem die Werkstoffeigenschaften von Kunststoff beeinflussen unter den Belastungen an den Scharnieren durch die niedrige Werkstoff-Fließgrenze und eine starke Wärmeabhängigkeit der Kunststoffestigkeit den sicheren Einsatz dieser Brillenscharniere. In der Ausfüh­ rung eines Brillenscharniers (EP 01 46 527) werden die Schwergängigkeit des Scharniers und die äußeren Biegebe­ anspruchungen über die einfache äquatoriale Rotationskör­ perlagerung um die Gelenkachse erreicht bzw. aufgenommen. Dabei wird lediglich durch die Werkstoffelastizität die gewünschte Funktionstüchtigkeit des Scharniers erreicht.

Ausgehend von der US-PS 14 41 041 liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Brillenscharnier mit verbesserter Reibregulierung bei der Drehbewegung zu schaffen.

Diese Aufgabe wird bei einem Brillenscharnier der eingangs genannten Art erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der Scharnierring mit Laufflächen in den Scharnierschlitz eingreift, die schräg in einem Winkel von ungleich 90° zur Zylinderachse verlaufen, im wesentlichen mit einer Punkt­ berührung im Scharnierschlitz anliegen und dadurch ein Drehmoment auf den Scharnierring ausüben, welches zu einem Reibmoment am Drehachsenbolzen führt, das zusammen mit der Punktberührung die Schwergängigkeit des Brillenscharniers festlegt.

Die Erfindung ist somit darin zu sehen, daß die Schwer­ gängigkeit des Brillenscharniers im wesentlichen durch ein Reibmoment am Drehachsenbolzen erreicht wird und nicht - wie aus dem Stand der Technik bekannt - das Reibmoment im Bereich der Anlageflächen des Scharnierrings an den beiden dem Scharnierring zugewandten Flächen, wie im Stand der Technik offenbart.

Das heißt, daß ein Reibmoment über den zylindrischen Form­ schluß am Drehbolzen auftritt und somit an einer ganz anderen Stelle als aus dem Stand der Technik bekannt. Dadurch wird eine verbesserte Reibregulierung bei höherer Lebensdauer des Brillenscharniers erreicht.

Weitere vorteilhafte Ausführungsformen sind Gegenstand der Unteransprüche 2 bis 7.

Die Erfindung betrifft somit ein Brillenscharnier, be­ stehend aus drei Scharnierteilen. Eine Scharnierhälfte besteht aus zwei form- und kraftschlüssig verbundenen Scharnierelementen. Die Rotationsachse der beiden Scharnierhälften ist ein Zylinderbolzen, dessen Achse die reibkraftbeanspruchten Rotationsflächen der Scharnier­ hälften nicht rechtwinklig schneidet, sondern eine Keil- und Schrägflächengeometrie aufweist.

Die entwickelte Konstruktion besitzt zum einen die Wir­ kung, daß die Rotationsachse nicht über ein äußeres Moment gelöst werden kann, zum anderen wird durch die Keil- und Schrägflächengeometrie der Scharniereinzelelemente die Schraubenvorspannkraft erhöht.

Desweiteren wird in der Drehachse mit einer günstigen Kraftverteilung eine spielfreie und funktionsgerechte Rotationslagerung realisiert.

Die Erfindung löst somit die Aufgabe, die bekannten Scharniergelenke daraufhin zu verbessern, daß das Problem des Lösens der Scharnierhälften funktional in der Neuent­ wicklung gelöst wird, bzw. um ein Lösen der Drehachse durch die auftretenden äußeren Kräfte grundsätzlich zu verhindern.

Zudem werden die vorgegebenen technischen Entwicklungen anderer Scharnierfunktionen der bekannten Konstruktionen, wie zum Beispiel eine möglichst spielfreie Lagerung und eine lang einsetzbare Gelenkverbindung als Weiterentwick­ lung in dem neuen Produkt umgesetzt. Die Herstellung des neuen Brillenscharniers ist dabei grundsätzlich nicht schwieriger und mit konventionellen Fertigungsmethoden industriegerecht konzipiert. Damit kann ebenfalls eine marktgerechte und sinnvolle Nutzung transparent darge­ stellt werden.

Eine vorteilhafte Lösung sieht vor, daß mit einem zusätz­ lichen Zylinderbolzen als Drehachse in einer Klemm- und leichten Preßverbindung der konventionelle Schraubenzy­ linder abgelöst wird. Die Scharnierhälften werden dabei nicht wie üblich über die Achse senkrecht miteinander ver­ bunden, sondern mit einem davon abweichenden Schrägungs­ winkel ungleich 90° ausgeführt.

Die Keilgeometrie und der teilweise Formschluß an einer Scharnierhälfte erhöhen die Verbindungskräfte, bzw. ver­ hindern eine äußere Drehmomentenbelastung der Schrauben­ achse.

Die Lagerflächen liegen durch eine bestimmte Keilflächen­ geometrie nicht rechtwinklig zum Gelenkbolzen. Aus den sich ergebenden Punkt- und Linienberührungen an den schrägwinkligen Rotationsflächen und am Gelenkbolzen selbst entstehen, vergleicht man andere Scharniere, kon­ struktiv bedingte neue Kraftwirkungsrichtungen in der Lagerung.

Damit wird eine Schwergängigkeit beim Schwenken des Bügels dauerhaft gewährleistet. Äußere räumlich angreifende Biegebeanspruchungen am Brillenbügel wirken auf die Lage­ rung am Gelenkbolzen nicht nur als Aufbiegung am Scharnierteil, sondern der Gelenkbolzen wird durch den schrägwinkligen Kraftangriff radial in die Lagerbohrungen gepreßt.

Desweiteren wird ein erheblicher Teil des äußeren Biege­ momentes durch den Formschluß am Gelenkbolzen aufgenommen. So läßt sich ohne eine feste bleibende Verbindung zweier Scharnierteile mit einem separaten Gelenkbolzen eine sichere und neuartige Gelenkverbindung realisieren.

Die mit der Erfindung erzielten Vorteile bestehen insbe­ sondere darin, daß ein Lösen der Brillenscharniere in der Rotationsachse durch ein äußeres Drehmoment nicht mehr möglich ist. Desweiteren wird am Scharnier die Einleitung eines Drehmomentes auf die Schraubverbindung verhindert.

Als weitere Verbesserung sind, gegenüber anderen Schar­ nieren, die Kraftrichtungsverhältnisse der Scharnierlage­ rung derart ausgebildet, daß sie die Funktionstüchtigkeit der Gelenklagerung aktiv unterstützen. Damit wird auch die Bewegung der Scharnierhälften in der Rotationsebene mit der vorliegenden Geometrie und den auftretenden Reaktions­ kräften gehemmt.

Auch Biegungen senkrecht zur Rotationsebene des Scharniers werden durch diese Geometrie besser aufgefangen, so daß das Brillenscharnier vor einem Totalausfall geschützt ist.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist im Bild 1, 2 und 3 dargestellt und wird im folgenden näher beschrieben. Das Scharnier teilt sich in drei Scharniereinzelelemente. Eine erste Scharnierhälfte 1 kann als Gesamtblock aus einem vorgegebenen Profil mit einfacher Zerspantechnologie her­ gestellt werden. Als eine zentrale Weiterentwicklung zu bekannten Ausführungen verläuft hier ein als Rotations­ zylinder ausgebildete Bohrung nicht rechtwinklig zu Lauf­ flächen A und B (Bild 3).

In eine zweite Scharnierhälfte aus den Teilen 2 und 3 (Bild 3) wird ein zusätzlicher Drehachsenbolzen 4 in das obere 3 bzw. untere Teil 2 unter leichtem Preßsitz einge­ lassen. Mit einer Schraube 5 ist das ein Scharnierelement bildende Teil 3 kraftschlüssig mit dem ein Scharnierele­ ment bildenden Teil 2 zu verbinden. Ein Formschluß beider Teile 2, 3 wird an der Fläche R erreicht. Die konstruktive Ausführung eines Scharnierschlitzes gebildet durch die miteinander verschraubten Teile 2 und 3 sieht vor, daß der Scharnierschlitz zum Gegenstück der Scharnierhälfte 1 mit einer solchen Breitentoleranz ausgelegt wird, damit ein Reibmoment bei einer Drehbewegung erzeugt wird. Das Reib­ moment entsteht dabei am Drehachsenbolzen 4 über den zylindrischen Formschluß und den Punktberührungen der dazu schräg liegenden radialen Laufflächen A und B der Schar­ nierhälfte 1 sowie der die andere Scharnierhälfte bilden­ den Teile 2 und 3.

Der Drehachsenbolzen 4 soll gleichfalls in einer leichten Preßpassung zur Scharnierhälfte 1 nach der Fertigung eingesetzt werden.

Das an der Fläche A (Bild 3) entstehende Drehmoment beim Schwenken des Scharniers wird vom Teil 3 direkt auf die Anlegefläche R des Scharnierelements übertragen. Deshalb kann an der Schraube kein Lösemoment durch die Drehbewe­ gung auftreten und sichert für diesen Fall die Verschrau­ bung der Teile 2 und 3 gegen Lösen.

Die konstruktive Entwicklung erreicht unter den geome­ trischen Ausführungen und Passungsverhältnissen weiteres. Die Keilgeometrie zwischen dem schrägliegenden, scheiben­ förmigen Scharnierring der Scharnierhälfte 1 und den Teilen 2 und 3 bewirkt eine Steigerung der Auflagerkraft­ verhältnisse im verschraubten Zustand des Scharnierteiles 3. Die maximale Schraubenanzugskraft wird damit in den Berührflächen konstruktiv gesteigert.

Auf der Schrägwinkelgeometrie basiert ein weiterer tech­ nischer Effekt. Die Reaktionskräfte an der Scharnierhälfte 1 erzeugen in den Berührflächen ein Drehmoment. Dieses Moment wirkt als entgegengesetzte Reaktionskraft auf den Drehachsenbolzen 4 (Bild 2). Selbst bei einer leichten radialen Spielpassung in der Drehachse wird durch das Drehmoment ein ausreichend notwendiger Widerstand bzw. eine Art Gangregulierung umgesetzt. Diese Weiterentwick­ lung erfüllt ohne Zusatzelemente somit eine neue Reibre­ gulierung der Drehbewegung am Brillenbügel mit langan­ dauernder Wirkung. Um den Abrieb in den bewegten Flächen­ teilen gering zu halten, soll mit einer optimalen Werk­ stoffauswahl der Einzelelemente erreicht werden, daß für die Lebensdauer einer Brille die geforderte Schwergängig­ keit beim Schwenken des Bügels noch vorteilhafter ausge­ nützt wird.

Um die Gesamtsteifigkeit eines derartigen Brillenschar­ niers zu erhöhen, kann das Teil 3 entsprechend dem Bild 4 ausgeführt werden. Mit einer Verstärkungsrippe 8 kann einer auftretenden Aufbiegung des Teils 3 konstruktiv entgegen gewirkt werden, bzw. die Steifigkeit des Schar­ nierteils 3 soll im Verbund mit dem Teil 2 eine weitere Verbesserung darstellen. Fertigungstechnisch betrachtet ist diese anspruchsvollere Geometrie im Vergleich zur Keilgeometrie des sonst gleichen Teils 3 nach Bild 1 nicht ganz einfach herzustellen, scheint aber als Massenprodukt mit konventionellen Zerspanmethoden noch vergleichbar kostengünstig produzierbar.

Eine weitere Ausgestaltung des Gelenks wird mit Bild 5 am Scharnierteil 2 erläutert. Die Winkel E₃ und E₄ sind fertigungstechnisch einfach herzustellen. Diese Winkel lassen sich relativ zur Scharnierhälfte 1 bzw. dem Keil­ verschluß 3 variieren. Damit besteht die einfache Möglich­ keit geometrisch beim Zusammenklemmen des gesamten Schar­ niers die elastischen Bereiche der Bauteile gegeneinander so auszulegen, damit die erwähnten Funktionen der Schwer­ gängigkeit beim Schwenken des Bügels oder die Gesamtfes­ tigkeit des Scharniers vorteilhafter ausgenützt werden können.

Selbstverständlich sind weitere vielfältige geometrische Gestaltungsmöglichkeiten der Scharnierhälften 1 sowie der Teile 2 und 3 unter der Beibehaltung der grundlegenden Funktionen möglich.

Das Brillenscharnier läßt sich sowohl am Brillenbügel, wie auch an der Brillenfassung einsetzen. Die Befestigungs­ arten werden dabei in keinerlei Hinsicht eingeschränkt.

Claims (7)

1. Brillenscharnier umfassend eine erste Scharnierhälfte (1), welche einen scheibenförmigen Scharnierring aufweist, eine zweite Scharnierhälfte, welche zwei miteinander verbindbare und zwischen sich einen Scharnierschlitz zur Aufnahme des Scharnierrings bildende Teile (2, 3) aufweist, und einen Drehachsen­ bolzen (4), welcher mit einer Zylinderachse ein Dreh­ zentrum für die beiden Scharnierhälften (1; 2 und 3) bildet, dadurch gekennzeichnet, daß der Scharnierring mit Laufflächen (A, B) in den Schar­ nierschlitz eingreift, die schräg in einem Winkel von ungleich 90° zur Zylinderachse verlaufen, im wesent­ lichen mit einer Punktberührung im Scharnierschlitz anliegen und dadurch ein Drehmoment auf den Schar­ nierring ausüben, welches zu einem Reibmoment am Drehachsenbolzen führt, das zusammen mit der Punktbe­ rührung die Schwergängigkeit des Brillenscharniers festlegt.

2. Brillenscharnier nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der Drehachsenbolzen (4) mit leichtem Preßsitz in die beiden Teile (2, 3) der zweiten Scharnierhälfte eingelassen ist.

3. Brillenscharnier nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Drehachsenbolzen (4) mit leichter Preßpassung in dem Scharnierring der ersten Scharnierhälfte (1) eingelassen ist.

4. Brillenscharnier nach einem der voranstehenden An­ sprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Teile (2, 3) durch eine Schraube (5) zusammengehalten sind, welche neben dem Drehachsenbolzen (4) sitzt.

5. Brillenscharnier nach einem der voranstehenden An­ sprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das obere Teil (3) der zweiten Scharnierhälfte durch ein Formschluß­ element (R) gegenüber dem unteren Teil (2) der zweiten Scharnierhälfte fixierbar ist.

6. Brillenscharnier nach einem der Ansprüche 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß das obere Teil (3) und das untere Teil (2) in Form eines Keilverschlusses aneinander anliegen.

7. Brillenscharnier nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Teile (2, 3) bleibend miteinander verbunden sind.