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Die
vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Verstellnockeneinrichtung
für Beschlagteile
wie z. B. Scharniere, Laufschienen, Stützelemente für die Vorderwände von
Schubladen usw. sowie für
Beschlagteile mit solch einer Einrichtung.
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Bei
Möbelbeschlagteilen
wie z. B. bei modernen Möbelscharnieren
ist es wichtig, die Feineinstellung der reziproken Position der
Befestigungsteile des Beschlagteils vornehmen zu können, um
in der Lage zu sein, etwaige Herstellungs- und Montagetoleranzen
auszugleichen und die korrekte Ausrichtung der mithilfe des Beschlagteils
miteinander verbundenen Möbelelemente
zu ermöglichen.
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So
kann beispielsweise bei Scharnieren durch eine Positionsverstellung
der beiden Scharnierflügel
die Position der Türen
im Verhältnis
zum Möbelstück und zu
den anderen benachbarten Türen präzise eingestellt
werden.
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Im
Stand der Technik sind zahlreiche Verstelleinrichtungen für Möbelbeschlagteile
vorgeschlagen worden. Zum Beispiel sind Elemente mit Verstellmöglichkeit
durch einfache Schrauben, die durch Gleitschlitze verlaufen, bekannt.
Derartigen Schrauben- und Schlitzverstelleinrichtungen ist eine
nur schwierige Verstellbarkeit eigen, was besonders für schwere
Teile gilt, wie für
Türen oder
dergleichen, da diese Teile manuell aufgenommen und in der korrekten
Position gehalten werden müssen,
bis die Schrauben vollständig
angezogen worden sind.
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Es
wurden auch Verstellnockeneinrichtungen vorgestellt, die im Wesentlichen
aus Nocken mit zwei versetzt angeordneten zylindrischen Oberflächen besteht:
die erste für
die Rotation des Nockens, die zweite für die Reaktion auf eine Gegenfläche durch
die Aktion des zu verstellenden Teils. Nockeneinrichtungen sind
zwar theoretisch einfacher zu verstellen, weisen aber üblicherweise
einen Defekt auf, der ihre ordnungsgemäße Funktionsweise vollständig zunichte
machen kann. Denn die bekannten Nockenverstelleinrichtungen können sich
in den Zwischeneinstellpositionen als instabil erweisen und demzufolge
nicht ordnungsgemäß funktionieren,
insbesondere wenn – was
oft der Fall ist – eine
umfassende Verstellung im Verhältnis
zum Platz erforderlich ist, der zur Positionierung des Nockens verfügbar ist.
Die Instabilität
zeigt sich in einer Tendenz des Nockens zur spontanen Rotation in
Richtung Totpunkt beim Einwirken von Kräften auf das Beschlagteil während seiner
normalen Verwendung. Um diese Instabilität zu verhindern, ist es erforderlich,
Einschränkunken
beim Ausmaß des
Nockenhubs hinzunehmen, so dass folglich Nocken mit einem relativ
großen
Durchmesser verwendet werden müssen.
Diese Lösung
ist jedoch oftmals nicht mit dem begrenzten Platz vereinbar, der
in herkömmlichen
Beschlagteilen verfügbar
ist.
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Darüber hinaus
ermöglichen
Nocken nur in einem sehr begrenzten Bereich ihrer Rotation eine zufrieden
stellende Verstellung, wodurch es noch schwieriger wird, die Abmessungen
des Nockens zu definieren.
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Ein
Beispiel für
Verstellnockeneinrichtungen zum Verstellen von Fenster- und Türscharnieren
ist in DE-C-4431799 vorgestellt.
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Die
generelle Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist die Überwindung
der zuvor erwähnten Probleme
durch Bereitstellung einer Verstellnockeneinrichtung für Beschlagteile
wie z. B. Scharniere, Laufschienen oder Stützelemente für die Vorderwände von
Schubladen, die im Vergleich zum Ausmaß der ermöglichten Verstellung begrenzte
Abmessungen aufweist, das Phänomen
der Instabilität
vermeidet und eine gleichmäßige und
präzise
Einstellung in jeder beliebigen Position des Verstellhubs ermöglicht.
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Eine
weitere Aufgabe ist die Bereitstellung von Beschlagteilen mit einer
derartigen Verstelleinrichtung.
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Diese
Aufgabe wird gemäß der vorliegenden Erfindung
erfüllt,
indem eine Verstellnockeneinrichtung für Beschlagteile bereitgestellt
wird, bei der der Nocken entsprechend den in Anspruch 1 enthaltenen Merkmalen
ausgeführt
ist.
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Die
erfinderischen Prinzipien dieser Erfindung und ihre Vorteile gegenüber dem
Stand der Technik werden aus der folgenden Beschreibung einer möglichen
beispielhaften Ausführungsform
unter Anwendung dieser Prinzipien deutlicher ersichtlich, wobei
Bezug auf die beiliegenden Zeichnungen genommen wird, die folgende
Bedeutung haben:
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1 zeigt
eine schematische Ansicht einer Verstellnockeneinrichtung entsprechend
der vorliegenden Erfindung;
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2 zeigt
ein Diagramm zur Illustration einer Bedingung, die der Drehpunkt
des Nockens entsprechend der vorliegenden Erfindung erfüllen muss;
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3 zeigt
eine Nockenkonstruktion entsprechend der vorliegenden Erfindung
anhand von Punkten;
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4 zeigt
eine Seitenansicht, mit teilweiser Schnittdarstellung entlang der
Linie IV-IV aus 5, eines Möbelscharniers, das mit der
Verstellnockeneinrichtung entsprechend der vorliegenden Erfindung ausgestattet
ist;
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5 zeigt
eine schematische Vorderansicht des Scharniers aus 4;
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6 zeigt
eine Explosions- und teilweise Schnittdarstellung eines zweiten
Möbelscharniers
mit einer Verstellnockeneinrichtung entsprechend der vorliegenden
Erfindung;
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7 zeigt
eine Vorderansicht eines Teils des Scharniers aus 6.
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Bezug
nehmend auf die Abbildungen zeigt 1 schematisch
eine Verstellnockeneinrichtung, die im Allgemeinen durch die Bezugsziffer 30 gekennzeichnet
ist, zum Einstellen der Position zwischen einem ersten Teil, das
integriert mit einem Gehäuse 31 ausgeführt ist
und einen Nocken 32 enthält, und einem zweiten Teil,
das integriert ausgeführt
ist mit einem weiteren Gehäuse 25 (in 1 nicht
dargestellt, jedoch illustriert in 4 und 5)
zur Drehung eines Drehzapfens 33 zur Steuerung des Nockens 32.
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Das
Gehäuse 31 umfasst
eine interne Seitenfläche 34,
gegen die eine entsprechende Seitenfläche 35 des Nockens 32 wirkt.
Die Oberfläche 34 des
Gehäuses 31 weist
einen im Wesentlichen geradlinigen Abschnitt auf, der tangential
zum Kontaktpunkt 36 verläuft, an dem die Oberfläche 35 des
Nockens aufliegt. Eine zweite interne Seitenfläche 37 des Gehäuses 31 ist
so gegenüber
der Oberfläche 34 des
Gehäuses
angeordnet, dass sie einen geradlinigen Abschnitt im Wesentlichen
parallel zum geradlinigen Abschnitt der ersten Oberfläche hat
und eine Stütze
für eine
zweite Seitenfläche 38 des
Nockens bildet. Wie aus den weiter unten beschriebenen Beispielen
hervorgeht, ist das Gehäuse 25 des
Drehzapfens 33 gezwungen, sich in eine Richtung senkrecht zu
den Ebenen 34 und 37 zu bewegen.
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Bei
der Drehung des Nockens um die Achse 48 des Drehzapfens
oszilliert die Achse selbst zwischen einer oberen Position mit maximalem
Abstand von der unteren Wand 34 des Gehäuses 31 (wird erreicht,
wenn der Nocken seinen Maximalradius R2 im Punkt 36 hat)
und einer unteren Position mit minimalem Abstand davon (wird erreicht,
wenn der Nocken seinen Minimalradius R1 im
Punkt 36 hat). In 1 ist der
Nocken in einer Zwischenposition dargestellt.
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Auf
den Nocken wirken ein: eine Aktionskraft, die durch den Pfeil 39 gekennzeichnet
ist und im Kontaktpunkt 36 zwischen dem Nockenkörper und der
unteren Wand 34 des Gehäuses 31 anliegt,
und eine identische und entgegengesetzte Reaktionskraft, die durch
den Pfeil 40 gekennzeichnet ist und zwischen dem Drehzapfen 33 und
dessen Gehäuse 25 wirkt
und von der angenommen werden kann, dass sie durch das Zentrum des
Drehzapfens hindurch verläuft.
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Bei
den bekannten Verstellnockeneinrichtungen, die beispielsweise einen
zylindrischen Nockenkörper
aufweisen, sind die Wirkungslinien der Aktions- und Reaktionskräfte deckungsgleich,
wenn sich der Nocken in einer der extrem oberen oder unteren Positionen
befindet, während
sie in den Zwischenpositionen gegeneinander verlagert sind. In dieser
Situation erzeugen die beiden Kräfte
ein Drehmoment, das dazu tendiert, den Exzenter in Richtung des
Totpunkts zu drehen. Die Reibung zwischen dem Nocken und seinem
Gehäuse
und zwischen dem Drehzapfen und seinem Gehäuse wirken diesem Drehmoment
entgegen, aber unter bestimmten Bedingungen kann das Drehmoment
jedoch überstark
werden, so dass sich der Nocken dann spontan in Richtung Totpunkt
dreht.
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Die
unvorteilhafteste Bedingung liegt vor, wenn sich der Nocken zur
Hälfte
durch die Verstellstrecke bewegt hat, da in dieser Situation die
Verlagerung zwischen der Aktionskraft und der Reaktionskraft ihr
Maximum erreicht. Demzufolge muss, um eine spontane Drehung zu verhindern,
gewährleistet werden,
dass das Drehmoment in dieser Situation nicht den Maximalwert übersteigt,
oberhalb dessen es zu einer spontanen Drehung kommt. Dies setzt
jedoch der maximalen Verstellung, die für einen zylindrischen Nocken
in Bezug auf seine Größe möglich ist, eine
Grenze.
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Das
ist der Hauptgrund, warum das Problem sogar noch ernster wird, wenn
beträchtliche
Verstellungen im Vergleich zum Platz erforderlich sind, der zur
Unterbringung des Exzenters verfügbar
ist. Gemäß den erfinderischen
Prinzipien der vorliegenden Erfindung wurde festgestellt, dass es – wenn sich
der Drehpunkt des Nockens entlang einer bestimmten geraden Linie
oder entlang einer Schar gerader Linien verschiebt, und nicht beispielsweise
entlang eines Bogens oder einer Kreislinie, wie das bei zylindrischen
Nocken der Fall ist – möglich ist,
die Amplitude der Verstellung zu maximieren, ohne dass es zur Instabilität kommt.
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2 zeigt
ein Diagramm, was diesen Sachverhalt veranschaulicht. Die horizontale
Achse stimmt mit der Oberfläche 34 überein,
die tangential zur Oberfläche
des Nockens verläuft.
Die vertikale Achse bildet die Senkrechte am Tangentenpunkt 36. Die
gerade Linie 41 entspricht der Reibungslinie, also der
Linie, die den Tangentenpunkt 36 schneidet und um einen
Winkel Φ gegenüber der
Senkrechten geneigt ist, wobei Φ der
traditionelle Winkel der Gleitreibung zwischen dem Nocken und der
Auflagefläche ist.
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Gemäß der vorliegenden
Erfindung muss sich in jeder Winkelposition des Nockens in seinem aktiven
Hub der Drehpunkt des Nockens im Wesentlichen im Bereich der oben
definierten Reibungslinie befinden. Mit anderen Worten: Der Drehpunkt
des Nockens muss innerhalb eines Streifens 42 liegen, der
die Reibungslinie 41 enthält.
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Die
bestmögliche
Bedingung liegt vor, wenn sich der Drehpunkt konstant auf einer
Begrenzungslinie 43 befindet, die parallel zur Reibungslinie
liegt und gegenüber
dieser einen Abstand mit einem Wert von b = r·fp·cosΦ aufweist,
wobei r identisch mit dem Radius des Drehzapfens 33 und
fp identisch mit dem Reibungskoeffizienten
des Kontakts zwischen dem Drehzapfen 33 und seinem Gehäuse 25 ist.
Unter der bestmöglichen
Bedingung ist der Zustand zu verstehen, in dem die maximal mögliche Amplitude
der Verstellung erreicht wird, ohne dass es an irgendeiner Stelle
des aktiven Hubs des Nockens einen Instabilitätspunkt gibt. Außerdem ist
der Anstieg des Drehzapfens im Wesentlichen proportional zum Drehwinkel
des Nockens, so dass eine gleichmäßige Verstellung über den
gesamten aktiven Hub des Nockens erreicht wird.
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Im
besonderen Fall identischer Reibungskoeffizienten zwischen dem Nocken 32 und
seinem Gehäuse 31 und
zwischen dem Drehzapfen 33 und dessen Gehäuse 25,
das heißt,
wenn fp tanΦ ist,
dann gilt b = r·sinΦ. Das bedeutet,
dass der Nocken eine solche Form aufweisen muss, dass – wie in 1 gezeigt – ein Segment 44,
das durch den Tangentenpunkt 36 und den Drehpunkt 45 verläuft, der
sich am weitesten entfernt von der Oberfläche 34 befindet, um
den Winkel Φ gegenüber der
Senkrechten zur Oberfläche 34 geneigt
ist. Mit anderen Worten: Die bestmögliche Bedingung wird erreicht,
wenn sich für jeden
Drehwinkel des Nockens in seinem aktiven Hub der Punkt 45 auf
der Reibungslinie 41 befindet. Das macht das Umreißen der
Nockenform durch Punkte besonders einfach.
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Im
Fall eines Nockens, der sich – wie
in 1 gezeigt – zwischen
den Oberflächen 34 und 37 dreht,
kann durch Berechnung des Nockenabschnitts 34, der über die
Oberfläche 34 gleitet,
um die oben gezeigte Regel zu erfüllen, problemlos der über die Oberfläche 37 gleitende
Nockenabschnitt 38 berechnet werden, indem einfach gewährleistet
wird, dass der Abstand L zwischen den Oberflächen 37 und 34 in
den Tangentenpunkten mit dem Nocken konstant bleibt.
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Ein
Nocken mit einem aktiven Profil 35 entsprechend der vorliegenden
Erfindung kann ungeachtet des Radius des Drehzapfens im angemessenen
Maß akkurat
identifiziert werden, und zwar durch eine Hülle aus geraden, von der Drehachse
des Nockens beabstandeten Linien, deren Abstand Dn = Dn-1·αp·tanα beträgt, wobei
Dn identisch mit dem Abstand zwischen der
Drehachse und der n-ten Linie ist, Dn-1 identisch
ist mit dem Abstand zwischen der der n-ten Linie vorausgehenden
Linie und der Drehachse des Nockens, αp identisch
ist mit dem für
den Nocken berechneten Teilwinkel ist (d. h. αp ist
identisch mit dem Winkel zwischen der Linie n und der Linie n – 1), wobei α identisch
ist mit dem Neigungswinkel (im Bogenmaß) zwischen der Nockentangente und
der Senkrechten zur Linie, welche den Tangentenpunkt mit dem Mittelpunkt
des Nockens verbindet. Der Winkel α muss kleiner als oder identisch
mit dem Reibungswinkel Φ zwischen
dem Nocken 32 und seinem Gehäuse 31 sein. Insbesondere
gilt für
die bestmögliche
Bedingung: α = Φ. Die Hülle aus
geraden Linien auf dem anderen Profil 38 des Nockens wird erreicht,
indem parallele Linien mit einem Abstand L von den Linien der ersten
Hülle gezogen
werden. 3 zeigt die Gesamthülle. Diese
Hülle kann
günstigerweise
durch ein automatisches Berechnungsprogramm entwickelt werden.
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Wie
aus 3 hervorgeht, umfasst der erste Schritt zur Berechnung
des Profils das Ziehen einer geraden Linie 46 mit einem
Abstand D0 von der Drehachse 48 des
Nockens, der R1 entspricht, also dem vorgesehenen
Mindestabstand zwischen der Drehachse und einer der beiden Wände 34, 37 des
Gehäuses 31,
welches den Nocken 32 trägt. Es ist offensichtlich,
dass das Profil umrissen werden kann, indem der Abstand von der
unteren Wand 34 oder von der oberen Wand 37 des
Gehäuses 31 genommen
wird. Vom gegenüberliegenden
Teil in Bezug auf die Drehachse wird dann eine gerade Linie 47 gezogen,
die parallel zur Linie 46 und in einem Abstand L zu dieser
verläuft.
Die gezogenen Linien werden dann um den Winkel αp um
die Drehachse 48 des Nockens gedreht. Dann wird der neue
Abstand D1 = D0·αp·tanα berechnet,
und die entsprechende Linie, die um den Winkel αp in
Bezug auf die vorherige Linie gedreht ist, sowie die parallele Linie
im Abstand L werden gezogen. Die Konstruktion dieser Hülle wird auf
diese Weise in mehreren Schritten fortgesetzt, bis festgestellt
wird, dass Dn >= R2 ist, das
heißt,
bis die gewünschte
Amplitude der Verstellung erreicht ist. Dieser Punkt muss offensichtlich
erreicht werden, bevor ein 180°-Profil
umrissen wurde.
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Es
ist klar, dass es zur Gewährleistung
einer besseren Präzision
bei der Ermittlung des Nockenprofils erforderlich ist, den Winkel αp ausreichend klein
zu wählen.
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An
dieser Stelle wird deutlich, wie eine Verstellnockeneinrichtung
gemäß der vorliegenden
Erfindung erreicht wird. Die Nähe
des Nockenzentrums zur äußersten
Linie 43 hängt
offensichtlich von den bei der Konstruktion der Einrichtung verwendeten
Toleranzen ab. Tatsächlich
muss berücksichtigt
werden, dass ein Verlassen des Streifens 42 über die
Linie 43 hinaus zum Einsetzen einer Instabilität in der Verstellung
führt.
Allgemein ist es demzufolge vorzuziehen, den Drehpunkt über den
gesamten Verstellungshub geringfügig
weiter innerhalb des Streifens 42 zu behalten.
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Wie
aus 1 hervorgeht, ist es zusätzlich zum oben beschriebenen
aktiven Profil für
den Nocken vorteilhaft, einen radial hervorstehenden Schaft 49 zu
haben, der einen Anschlag für
die Drehung des Nockens bildet, indem er in Eingriff mit Aussparungen 50, 51 im
Gehäuse 31 kommt.
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Es
folgt eine Beschreibung von Ausführungsformen
von Möbelbeschlagteilen,
in denen die erfindungsgemäße Einrichtung
eingesetzt wird.
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4 und 5 zeigen
ein erstes Möbelscharnier – allgemein
mit Bezugsziffer 10 gekennzeichnet –, das gemäß den beanspruchten erfinderischen
Prinzipien hergestellt ist. Das Scharnier 10 umfasst ein
erstes und ein zweites Befestigungselement, die als 11 bzw. 12 gekennzeichnet
sind, die so konstruiert sind, dass sie an zwei schwenkbar miteinander
zu verbindenden Möbelteilen 13, 14 wie
beispielsweise einer Seitenwand und der zugehörigen Tür befestigt werden können.
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Das
Scharnier umfasst einen Arm 15, der an einem Ende mit dem
ersten Befestigungselement 11 und am anderen Ende mit einem
Drehzapfen 16 endet, mit dem es schwenkbar mit dem zweiten
Befestigungselement verbunden ist, um die Gelenkverbindung des Scharniers
zu erreichen. Der Arm 15 besteht aus zwei reziprok verschiebbaren
Teilen 17 und 18. Das erste Teil 17 enthält den Drehzapfen 16,
mit dem es am zweiten Befestigungselement 12 befestigt
ist, und das zweite Teil 18 ist L-förmig, wobei ein Schenkel des
L das erste Befestigungselement 11 und der andere Schenkel
des L die Gleitfläche
für das erste
Teil 17 bildet. Der Gleitvorgang wird durch Seitenkanten 21 geführt, die
einen Führungskanal
bilden, der den Gleitflügel
des ersten Teils 17 bei dessen Gleitbewegung aufnimmt.
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Das
zweite Befestigungselement 12 ist günstigerweise in Form einer
becher- oder kastenförmigen
Aussparung ausgeführt,
um den Drehzapfen aufzunehmen, welcher aus einem einzelnen Stift 27 besteht,
um den das sich drehende Ende von Teil 17 gewunden ist.
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Eine
Feder 28 reagiert zwischen der Becherform und dem Drehzapfen,
um stabile geöffnete
und geschlossene Positionen zu definieren.
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Wie
auch aus 5 deutlich hervorgeht, in der
die Becherform aus Gründen
der Veranschaulichung weggelassen wurde, befindet sich zwischen dem
ersten und dem zweiten Teil eine Verstellnockeneinrichtung 30,
die gemäß der vorliegenden
Erfindung ausgeführt
ist, bestehend aus einem Nocken 32 des in 1 gezeigten
Typs, der mithilfe eines von einem Gehäuse 25 aufgenommenen
Drehzapfens 33 gegenüber
Teil 17 gedreht wird, um auf Seitenflächen eines Gehäuses 31 in
Teil 18 einzuwirken.
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Wie
in 5 deutlich zu sehen ist, weist der Drehzapfen
ein oberes Ende auf, das aus dem ersten Teil 17 herausragt,
um das Bedienungsende (beispielsweise mithilfe eines Schraubendrehers)
des Nockens zu bilden. Bei Drehung des Nockens verschiebt sich Teil 17 im
Verhältnis
zu Teil 18, wodurch eine präzise und stabile seitliche
Einstellung der Position der Tür
ermöglicht
wird.
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6 und 7 sind
schematische Darstellungen eines zweiten Möbelscharniers – allgemein durch
Bezugsziffer 52 gekennzeichnet –, das eine Basis 53 aufweist,
die zur Befestigung an der Seitenwand eines Möbelstücks konstruiert ist, sowie
einen Flügel 54,
der mithilfe von Federstiften 55, 56 auf der Basis 53 einrastet.
Der Flügel 45 trägt in ihrer
Neigung verstellbare Arme 57, die mit einem becherförmigen Befestigungselement 58 verbunden
ist, das für die
Befestigung an einer schwenkbar zu befestigenden Tür konstruiert
ist.
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Bis
hierhin wurde ein im Wesentlichen bekanntes Scharnier beschrieben,
was daher auch nicht näher
beschrieben oder erläutert
wird. Wie ebenfalls in 7 deutlich zu sehen ist, besteht
die Basis 53 aus einem ersten oberen Element 59,
das in den Flügel
passt, sowie aus einem zweiten Element bzw. einer Platte 60,
die am Möbelstück befestigt wird.
Das erste und das zweite Element verschieben sich reziprok in einer
Querrichtung zur Länge
des Flügels.
Zwischen dem ersten und dem zweiten Element befindet sich eine Verstellnockeneinrichtung 30 gemäß der vorliegenden
Erfindung, mit einem in die Platte 60 eingestanzten Gehäuse 31 und
einem darin aufgenommenen Nocken 32. Der Drehzapfen 33 zur Drehung
des Nockens ragt nach oben aus der Basis 53 heraus, um
eine Einstellung des Nockens durch ein nicht dargestelltes Loch
im Flügel
zu ermöglichen.
Mithilfe der Verstelleinrichtung ist es daher möglich, den Flügel 54 quer
zur Basisplatte 60 zu verschieben und damit eine präzise vertikale
Einstellung der Türposition
im Verhältnis
zum übrigen
Möbelstück zu erzielen.
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An
dieser Stelle dürfte
der Einsatz der Einrichtung gemäß der vorliegenden
Erfindung zur Herstellung von Möbelbeschlagteilen
verständlich
geworden sein. Die bisherige Beschreibung einer Ausführungsform
unter Verwendung der erfinderischen Prinzipien der vorliegenden
Erfindung erfolgte offensichtlich anhand eines Beispiels, um diese
erfinderischen Prinzipien zu veranschaulichen, und soll deshalb
nicht als Einschränkung
des Umfangs der hier beanspruchten Erfindung verstanden werden.
So kann beispielsweise die Verstelleinrichtung auch in andere Möbelbeschlagteile
eingesetzt werden, wie zum Beispiel Laufschienen für Schubladen
oder dergleichen.