EP4656828A1 - Scharnier für gepäckfach - Google Patents

Scharnier für gepäckfach

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Publication number
EP4656828A1
EP4656828A1 EP24178331.5A EP24178331A EP4656828A1 EP 4656828 A1 EP4656828 A1 EP 4656828A1 EP 24178331 A EP24178331 A EP 24178331A EP 4656828 A1 EP4656828 A1 EP 4656828A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
hinge
bearing bushing
torsion spring
pawl
adjusting element
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
EP24178331.5A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Dominik Bähr
Olav Schendel
Markus ROTTLER
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
SFS Group International AG
Original Assignee
SFS Group International AG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by SFS Group International AG filed Critical SFS Group International AG
Priority to EP24178331.5A priority Critical patent/EP4656828A1/de
Priority to US19/218,873 priority patent/US20250359640A1/en
Priority to CN202510688792.4A priority patent/CN121024433A/zh
Publication of EP4656828A1 publication Critical patent/EP4656828A1/de
Pending legal-status Critical Current

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    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A45—HAND OR TRAVELLING ARTICLES
    • A45C—PURSES; LUGGAGE; HAND CARRIED BAGS
    • A45C13/00—Details; Accessories
    • A45C13/005—Hinges
    • A45C13/007—Hinges with spring means
    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E05—LOCKS; KEYS; WINDOW OR DOOR FITTINGS; SAFES
    • E05D—HINGES OR SUSPENSION DEVICES FOR DOORS, WINDOWS OR WINGS
    • E05D3/00—Hinges with pins
    • E05D3/02—Hinges with pins with one pin
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    • E05D5/14—Construction of sockets or sleeves
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    • E05Y2900/50—Application of doors, windows, wings or fittings thereof for vehicles
    • E05Y2900/502—Application of doors, windows, wings or fittings thereof for vehicles for aircraft or spacecraft
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    • E05Y2900/50—Application of doors, windows, wings or fittings thereof for vehicles
    • E05Y2900/53—Type of wing
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    • E05Y—INDEXING SCHEME ASSOCIATED WITH SUBCLASSES E05D AND E05F, RELATING TO CONSTRUCTION ELEMENTS, ELECTRIC CONTROL, POWER SUPPLY, POWER SIGNAL OR TRANSMISSION, USER INTERFACES, MOUNTING OR COUPLING, DETAILS, ACCESSORIES, AUXILIARY OPERATIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR, APPLICATION THEREOF
    • E05Y2900/00—Application of doors, windows, wings or fittings thereof
    • E05Y2900/50—Application of doors, windows, wings or fittings thereof for vehicles
    • E05Y2900/53—Type of wing
    • E05Y2900/538—Interior lids

Definitions

  • the present invention relates to a damped, force-assisted hinge, particularly for use in vehicles and aircraft.
  • Overhead bins especially in aircraft, are highly stressed components and present a technical challenge for aircraft cabin outfitters.
  • the available cabin space must be used optimally, handling should be simple, and the opening and closing behavior must meet the requirements of passenger exchange.
  • the following discussion focuses on overhead bins, which are typically designed as fixed containers on the cabin ceiling with a flap for opening and closing.
  • the flap is attached to the bin by means of two hinges.
  • a separate locking mechanism secures the flap, preventing luggage from falling out.
  • Both the hinges and the locking mechanism must meet high safety standards to ensure safety even in cases of overloading, improper operation, and challenging flight attitudes. It is known to mechanically assist the opening movement of the flap after unlocking. It is also known to dampen this opening movement so that the flap does not spring open uncontrollably.
  • the EP 0 894 933 A2 This describes a hinge with a device for assisting the opening movement and a device for simultaneously damping this opening movement.
  • the components for this are compactly integrated into the hinge.
  • the damping is designed so that the opening speed of the flap decreases as the opening angle increases.
  • the opening movement is assisted by one or two pre-tensioned torsion springs.
  • the EP 1 217 158 A2 This describes a hinge with a fixed and a movable hinge leaf, which share a hinge axis designed as a hollow axle.
  • a torsion spring is arranged within the hollow axle to assist the opening movement.
  • the writing DE 20 2007 014 471 U1 The figure shows a hinge for a luggage compartment with a torsion spring as the drive for the opening movement.
  • the preload for the torsion spring is adjusted by rotating a component that is inserted into one end of the hollow axle. This component holds one end of the spring and has external teeth on a pin on the other side.
  • a retaining ring is inserted into the hollow axle. The retaining ring engages the external teeth of the pin on the inside and locks into a corresponding internal tooth on the hollow axle. This defines the position of the component relative to the hollow axle.
  • the US 2013/081228 A1 describes a swiveling hinge with fluid damping for luggage compartments.
  • the object of the present invention is to further develop the state of the art, in particular to improve the handling and safety of luggage compartments in cars and airplanes.
  • the following disclosure describes a hinge in a functional assembly.
  • the hinge(s) On the luggage compartment lid, the hinge(s) is attached at the top, so the lid basically opens upwards against gravity.
  • a hinge for the aforementioned applications as a luggage compartment generally comprises two hinge leaves, with the first hinge leaf having a bearing bushing.
  • the second hinge leaf has a first and a spaced-apart second bearing bushing, which are arranged coaxially (aligned).
  • the bearing bushing of the first hinge leaf is rotatably mounted between the bearing bushings of the second hinge leaf about a common hinge axis.
  • the hinge comprises an axle tube that is non-rotatably connected to the bearing bushing of the first hinge leaf and rotatably mounted in the bearing bushings of the second hinge leaf.
  • a torsion spring is located inside the axle tube, its first end being attached to the The axle tube is attached and connected at its second end to an adjustment element for the preload of the torsion spring.
  • the hinge has a damping element for its pivoting movement, which is arranged in a rotationally secure manner in the first bearing bushing of the second hinge leaf and is connected to the axle tube on the other hand.
  • the arrangement of the torsion spring, pawl, and ratchet wheel allows the locking action of the pawl to be ensured even without axial preload on the torsion spring.
  • this hinge it is not necessary to anchor the torsion spring in the axle tube or on the adjusting element with axial tensile strength.
  • Torsion springs made of spring steel are frequently pre-tensioned in the closing direction, meaning they are twisted in the direction of the coils, to achieve a desired restoring torque. This inevitably increases the number of coils in the torsion spring, which in turn leads to a decrease in the spring's diameter due to the constant wire length, while simultaneously increasing its length. This pre-tensioned spring could deflect laterally within the axle tube due to its reduced outer diameter. However, if the torsion spring is pre-tensioned axially, the axial tension decreases with increasing torsion.
  • the spring is twisted in the opening direction against the winding direction to ensure the torque required during operation.
  • the spring becomes shorter and increases in diameter. This can be compensated for by appropriately dimensioning the axle tube.
  • the advantage is that the spring ends can be arranged in corresponding receiving pockets or openings in the adjusting element or in the axle tube with axial longitudinal play, and no pressure is exerted in the axial direction.
  • the locking action of the pawl can be supported by a spring arranged between the second bearing bushing and the pawl in such a way that it counteracts a pivoting movement of the pawl out of engagement with the ratchet wheel.
  • a compression spring is preferred.
  • the aforementioned detent element for adjusting the torque of the torsion spring essentially comprises a ratchet wheel and a pawl.
  • detent elements are known in many designs in the prior art.
  • the ratchet wheel has external teeth on its outer contour, typically with one steep and one flat tooth flank, similar to a sawtooth.
  • the tip of the pawl can slide over the flat flank when rotating forward, while when attempting to rotate backward, it engages the steep flank, forming a positive connection and preventing rotation.
  • the pawl tip is held against the locking piece perpendicular to its direction of movement by a force-fit connection (spring force).
  • spring force Depending on the geometric design of the tooth flanks, it is possible to disengage the pawl from the ratchet wheel by applying a force against the retaining spring. If—in an idealized scenario—the locking tooth flank has a perfectly radial orientation, then, in addition to the force of the retaining spring, the friction of the contact surfaces between the pawl and the tooth flank must also be overcome. This makes it clear that—in the present arrangement—the surface pressure between the ratchet wheel and the pawl caused by spring torsion plays a role when the pawl is to be disengaged. Therefore, it is advantageous to reduce this surface pressure by rotating the ratchet wheel slightly against the locking direction, thus relieving the pressure on the pawl.
  • This relief step is particularly necessary when the inhibiting tooth flank is inclined in the locking direction and the pawl thus rests in a kind of pocket of the gear rim.
  • the stop element has a stop disc that rotates with the adjusting element and has a limiter in the form of a radially outwardly projecting circular sector, and uses a stop pin that is fixedly mounted in the second bearing bushing.
  • the limiter in conjunction with the stop pin, thus prevents the torsion spring from being pre-tensioned beyond the range defined by the two stops.
  • the angular range ⁇ of the limiter is chosen such that the first end of the circular sector forms the stop for the target torque in the "open” state of the hinge.
  • the second end of the circular sector forms the stop for over-rotation protection of the torsion spring.
  • the adjustment of the setting element can be carried out according to the following pattern: The individual components, such as in Figure 1 The components shown are assembled into a hinge in the "open” position. The basic spring tension is set so that the resulting torque of the torsion spring corresponds to the specified torque in the "open” or “held open” position. The detent element is then connected to the bearing bushing with a torque-locking connection, and the pawl is engaged. The orientation of the stop disc is selected so that a locking pin, extending through the bearing bushing into the limiter's operating range, is positioned near or at the first stop of the circular ring sector. This setup is also referred to as the factory setting.
  • the torsion spring can rotate back to its factory setting at the first stop.
  • the second stop is reached after a defined number of clicks when the locking element is rotated forward. This prevents the user from over-rotating the torsion spring and thus damaging or destroying it.
  • the torsion spring With each click, the torsion spring is pre-tensioned more, increasing the return torque that helps open the luggage compartment door. This allows a single hinge to be used for luggage compartment doors of varying weights, within the limits determined by the spring's torsion.
  • the number of clicks serves as a guide for the adjuster, indicating how to adjust the spring. to the extent that he has already pre-tensioned the hinge. Alternatively, he can use a torque wrench, which is inserted into the inner grip for the tool on the locking element.
  • This adjustment guide is an example, but not the only possible one. However, a professional can extract from it the objectives and a procedural logic that allows them to achieve the same result through an alternative sequence.
  • the stop disc can be manufactured as an integral part of the adjusting element.
  • the adjusting element can preferably be produced as an injection-molded plastic part. Additives such as fibers can be added to increase strength.
  • the ratchet wheel can also be manufactured as an integral part of the adjusting element.
  • the damping element can be designed so that the damping decreases as the hinge opens.
  • the hinge is pre-tensioned in the "open" position. Therefore, when the luggage compartment lid is closed, the torsion spring is tensioned even further.
  • This design is chosen to prevent partially open or partially open lids in everyday use. Conversely, this also means that a (just barely closed) luggage compartment lid experiences the greatest torque immediately after unlocking; it could therefore spring open unexpectedly. For this reason, the damping element compensates for the torque most effectively immediately after the lid is unlocked.
  • the decreasing damping ensures that the lid is damped less as the opening angle increases. Ideally, the characteristic curve is adjusted so that the opening speed is essentially constant.
  • the housing of the second bearing bushing can be provided with a release opening through which the pawl can be unlocked using an inserted tool.
  • This design is inconspicuous yet easily accessible. As described above, this usually requires a relief mechanism for the pawl.
  • a luggage compartment for an aircraft or vehicle therefore comprises a container for holding items with an opening that can be closed by a flap.
  • the connection between the container and the flap is realized by at least two hinges as described above.
  • the adjustment mechanism with audible clicks then allows for easy adjustment of both hinges to the same opening and closing characteristics.
  • Figure 1 shows the exploded view of the components of a hinge according to this description.
  • Reference numbers 100 and 200 denote the first and second hinge leaf, respectively.
  • the first hinge leaf 100 has a bearing bushing 110, which is to be arranged between the two bearing bushings 210 and 220 of the second hinge leaf 200.
  • 310 and 320 denote bearing shells that can be inserted into the bearing bushings 210 and 220 and may have friction-reducing properties.
  • the axle tube 300 is a central connecting element with an outer contour 330, which can be inserted into the bearing bushing 110 with a corresponding inner contour 120 in a rotationally secure manner.
  • a torsion spring 400 is inserted into the axle tube 300; the first end 410 can be in the form of a loop or a pin-shaped end, depending on the design of the wire end.
  • the anchoring in the axle tube 300 can then be achieved, for example, in a slot or by inserting the wire end into a corresponding, simple opening (not shown in the figure). Eliminating the need for axial tension clamping significantly simplifies the assembly of the hinge.
  • the axle tube is connected to a damping element 500 in a torque-locking manner, e.g., by interlocking corresponding surface structures.
  • the damping element 500 in turn, has an outer contour that allows it to be inserted into the first bearing bushing and anchored there in a multitude of angular positions.
  • the second end 420 of the torsion spring 400 can be inserted into an adjusting element 600, similar to the anchoring in the axle tube 300.
  • the adjusting element 600 comprises, here integrally realized in one body, a detent element 610 and a ratchet wheel 615 with a gear-like outer contour.
  • the pawl 620 engages the ratchet wheel 615 and is pivotally mounted about an axis realized by an axle pin 640.
  • a spring in this case a compression spring 630, secures the position of the pawl 620 when engaging the ratchet wheel 615.
  • the indicated planes P and P' coincide after the hinge components are assembled. This also explains why the pivot pin 640 fits into the side wall of the second bearing bushing 220 in the bearing opening 225.
  • the compression spring 630 is positioned between the outer lever arm of the pawl 620 and the housing of the bearing bushing 220.
  • Reference mark 660 indicates the internal access point (here: hexagonal recess) for a turning tool, which can be used to rotate the detent element 610. Access to the internal access point 660 is maintained through an opening in the cover (lid 650) even after the hinge is assembled.
  • the arrow below the locking blade indicates the direction in which a tool should be applied to unlock the pawl.
  • the insertion opening in the housing of the bearing bushing 220 is located in Figure 1 not discernible.
  • Figure 2 Figure 900 shows a hinge as described above in the mounted state in the "open" position.
  • the reference symbols describe the same components as in Figure 1
  • the hinge axis is specified as 910.
  • Figure 3 is a functional diagram of a stop disc 700 with the circular sector-shaped limiter 710. Its stop surfaces 711 and 712 are shown as examples and represent only one of several possible configurations.
  • the stop pin 720 is shown in the stop position with surface 712. For orientation, the outline of the cover 650 is indicated with a dashed line.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Pivots And Pivotal Connections (AREA)
  • Closing And Opening Devices For Wings, And Checks For Wings (AREA)

Abstract

Ein Scharnier für Gepäckfächer umfasst zwei Scharnierblätter, wobei hier das erste Scharnierblatt eine Lagerbuchse aufweist und das zweite Scharnierblatt zwei. Die Lagerbuchse des ersten Scharnierblattes wird zwischen den Lagerbuchsen des zweiten Scharnierblattes um eine gemeinsame Scharnierachse drehbar angeordnet. In einem Achsrohr, das mit der Lagerbuchse des ersten Scharnierblattes drehfest verbunden und in den Lagerbuchsen des zweiten Scharnierblattes drehbar gelagert wird, befindet sich eine Torsionsfeder, die an ihrem ersten Ende am Achsrohr befestigt ist und an ihrem zweiten Ende mit einem Einstellelement für die Vorspannung der Torsionsfeder verbunden ist.
Ein Dämpfungselement für die Schwenkbewegung des Scharniers wird einerseits in der ersten Lagerbuchse des zweiten Scharnierblattes verdrehsicher angeordnet und andererseits mit dem Achsrohr verbunden. Das Einstellelement wird für die Vorspannung der Torsionsfeder verwendet und umfasst im Wesentlichen drei Elemente:
A) ein in der zweiten Lagerbuchse des zweiten Scharnierblatts angeordnetes Rastelement mit einem Sperrrad, das einen Aussen-Zahnradkranz aufweist. B) eine an der zweiten Lagerbuchse gelagerte Sperrklinke zum Eingriff in den Aussen-Zahnradkranz des Sperrrades und C) ein Anschlagelement, das den Drehwinkelbereich α des Einstellelements begrenzt.
Die Anordnung von Torsionsfeder, Sperrklinke und Sperrrad erlaubt, die Sperrwirkung der Sperrklinke auch ohne axiale Vorspannung der Torsionsfeder sicherzustellen. Insbesondere ist es bei diesem Scharnier nicht notwendig, die Torsionsfeder in axialer Richtung zugfest im Achsrohr bzw. am Einstellelement zu verankern.
in einem Gepäckfach für Fahr- und Flugzeugefinden üblicherweise zwei Scharniere pro Gepäckfach-Klappe Anwendung.

Description

  • Die vorliegende Erfindung befasst sich mit einem gedämpften, kraftunterstützten Scharnier insbesondere für die Verwendung in Fahr- und Flugzeugen.
    • HINTERGRUND
  • Gepäckfächer, speziell in Flugzeugen, sind hochbelastete Bauteile und stellen für die Ausrüster von Flugzeugkabinen eine technische Herausforderung dar. Der in der Kabine zur Verfügung stehende Raum soll optimal ausgenutzt werden, die Handhabung soll einfach sein und das Öffnungs- bzw. Schliessverhalten muss den Anforderungen beim Passagierwechsel entsprechen. Im Folgenden sollen Gepäckfächer betrachtet werden, die üblicherweise als fest am Kabinenhimmel installierter Behälter mit einer Klappe zum Öffnen und Verschliessen ausgeführt werden. Die Klappe wird dabei mittels zweier Scharniere am Gepäckfach befestigt. Ein separater Schliessmechanismus verriegelt die Klappe, so dass keine Gepäckstücke aus dem Gepäckfach herausfallen können. Sowohl die Scharniere wie auch der Schliessmechanismus müssen hohen Sicherheitsanforderungen entsprechen, um auch bei Überladung, unsachgemässer Bedienung und anspruchsvollen Fluglagen die Sicherheit zu gewährleisten. Es ist bekannt, die Öffnungsbewegung der Klappe dazu nach dem Entriegeln mechanisch zu unterstützen. Ebenso ist es bekannt, diese Öffnungsbewegung so zu dämpfen, dass die Klappe dabei nicht unkontrolliert hochschnellt.
    • STAND DER TECHNIK
  • Im Stand der Technik sind eine Vielzahl von Dokumenten zu mit Klappen verschliessbaren Gepäckablagefächern, speziell für Flugzeuge, verfügbar.
  • Die EP 0 894 933 A2 beschreibt ein Scharnier mit einer Vorrichtung zur Unterstützung der Öffnungsbewegung und einerVorrichtung zur gleichzeitigen Dämpfung dieser Öffnungsbewegung. Die Bauteile hierzu sind kompakt im Scharnier konzentriert. Die Dämpfung ist so ausgelegt, dass mit sich vergrösserndem Öffnungswinkel die Bewegungsgeschwindigkeit der Klappe abnimmt. Die Öffnungsbewegung wird durch eine bzw. zwei vorgespannte Torsionsfeder(n) unterstützt.
  • Die EP 1 217 158 A2 beschreibt ein Scharnier mit einem festen und einem beweglichen Scharnierblatt, die eine als Hohlachse ausgebildete Scharnierachse aufweisen. In der Hohlachse ist eine Torsionsfeder zur Unterstützung der Öffnungsbewegung angeordnet.
  • Die Schrift DE 20 2007 014 471 U1 zeigt ein Scharnier für ein Gepäckfach mit einer Torsionsfeder als Antrieb für die Öffnungsbewegung. Die Einstellung der Vorspannung für die Torsionsfeder erfolgt durch Verdrehen eines Bauteils, das in einem Ende der Hohlachse eingeführt wird und einseitig ein Ende der Feder aufnimmt und auf der anderen Seite eine Aussenverzahnung auf einem Zapfen aufweist. Ist die gewünschte Vorspannung erreicht, wird ein Sicherungsring in die Hohlachse eingeführt, der innenseitig in die Aussenverzahnung des Zapfens eingreift und aussenseitig mit einer dafür vorgesehene Innenverzahnung der Hohlachse verriegelt. Dadurch wird die Position des Bauteils relativ zur Hohlachse definiert
  • Die US 2013/081228 A1 beschreibt ein schwenkbares Scharnier mit Fluid-Dämpfung für Gepäckfächer.
  • Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung den Stand der Technik weiterzubilden, insbesondere die Handhabung und Sicherheit von Gepäckfächern in Fahr- und Flugzeugen zu verbessern.
    • BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
  • Diese Aufgabe wird durch ein Scharnier gelöst mit den Merkmalen des unabhängigen Anspruchs 1. Die Unteransprüche beschreiben weitere Varianten und Ausführungsbeispiele.
  • Wenn nicht anders vermerkt, beschreibt die folgende Offenbarung ein Scharnier in funktionsfähiger Zusammenstellung. An der Gepäckraumklappe wird das oder die Scharnier(e) dabei oben angeschlagen, die Klappe öffnet sich also grundsätzlich gegen die Schwerkraft nach oben.
  • Ein Scharnier für die oben genannten Anwendungen als Gepäckfach umfasst grundsätzlich zwei Scharnierblätter, wobei hier das erste Scharnierblatt eine Lagerbuchse aufweist. Das zweite Scharnierblatt weist eine erste und eine beabstandete zweite Lagerbuchse auf, diese sind koaxial (fluchtend) angeordnet. Die Lagerbuchse des ersten Scharnierblattes ist zwischen den Lagerbuchsen des zweiten Scharnierblattes um eine gemeinsame Scharnierachse drehbar angeordnet.
  • Ferner umfasst das Scharnier ein Achsrohr, das mit der Lagerbuchse des ersten Scharnierblattes drehfest verbunden und in den Lagerbuchsen des zweiten Scharnierblattes drehbar gelagert ist. In dem Achsrohr befindet sich eine Torsionsfeder, die an ihrem ersten Ende am Achsrohr befestigt ist und an ihrem zweiten Ende mit einem Einstellelement für die Vorspannung der Torsionsfeder verbunden ist.
  • Weiterhin weist das Scharnier ein Dämpfungselement für dessen Schwenkbewegung auf, welches einerseits in der ersten Lagerbuchse des zweiten Scharnierblattes verdrehsicher angeordnet und andererseits mit dem Achsrohr verbunden ist.
  • Das erwähnte Einstellelement findet Verwendung fürdie Vorspannung der Torsionsfeder und umfasst im Wesentlichen drei Elemente:
    1. A) ein in der zweiten Lagerbuchse des zweiten Scharnierblatts angeordnetes Rastelement mit einem Sperrrad, das einen Aussen-Zahnradkranz aufweist. B) eine an der zweiten Lagerbuchse gelagerte Sperrklinke zum Eingriff in den Aussen-Zahnradkranz des Sperrrades und C) ein Anschlagelement, das den Drehwinkelbereich α des Einstellelements begrenzt.
  • Die Anordnung von Torsionsfeder, Sperrklinke und Sperrrad erlaubt dabei, die Sperrwirkung der Sperrklinke auch ohne axiale Vorspannung der Torsionsfeder sicherzustellen. Insbesondere ist es bei diesem Scharnier nicht notwendig, die Torsionsfeder in axialer Richtung zugfest im Achsrohr bzw. am Einstellelement zu verankern.
  • Torsionsfedern aus Federstahl werden im Einsatz häufig in schliessender Richtung verspannt, das heisst in Windungsrichtung tordiert, um ein gewünschtes Rückdrehmoment zu erhalten. Dadurch erhöht sich zwangsläufig die Zahl der Windungen der Torsionsfeder, was wiederum dazu führt, dass wegen der gleichbleibenden Drahtlänge der Durchmesser der Torsionsfeder sich verringert, aber zugleich deren Länge zunimmt. Das führt dazu, dass eine dermassen vorgespannte Feder, wegen ihres verringerten Aussendurchmessers im Achsrohr seitlich ausweichen könnte. Ist die Torsionsfeder aber in axialer Richtung auf Zug vorgespannt, ergibt sich die Situation, dass mit zunehmender Torsion die axiale Spannung abnimmt.
  • Daher wird in der vorliegenden Anordnung die Feder in öffnender Richtung entgegen der Windungsrichtung tordiert, um das im Betrieb nötige Drehmoment zu gewährleisten. Beim Spannen der Feder durch Torsion gegen die Windungsrichtung wird die Feder kürzer und nimmt im Durchmesser zu. Dies lässt sich durch eine entsprechende Dimensionierung des Achsrohrs auffangen. Vorteil ist, dass die Federenden sich in entsprechenden Aufnahmetaschen oder Öffnungen im Einstellelement bzw. im Achsrohr mit axialem Längsspiel anordnen lassen und kein Druck in axialer Richtung entsteht.
  • Weiterhin kann die Sperrwirkung der Sperrklinke durch eine Feder unterstützt werden, die zwischen der zweiten Lagerbuchse und der Sperrklinke so angeordnet ist, dass sie einer Ausschwenkbewegung derSperrklinke aus dem Eingriff mit dem Sperrrad entgegenwirkt. In der vorliegenden Anordnung wird eine Druckfeder bevorzugt.
  • Das oben erwähnte Rastelement zur Einstellung des Drehmoments der Torsionsfeder umfasst im Wesentlichen ein Sperrrad und eine Sperrklinke. Solche Rastelemente sind im Stand der Technik in vielen Ausführungen bekannt. Das Sperrrad besitzt an seiner Aussenkontur eine Verzahnung (Aussen-Verzahnung) mit üblicherweise einer steilen und einer flachen Zahnflanke nach Art eines Sägezahnes. Über die flache Flanke kann die Spitze der Sperrklinke beim Vorwärtsdrehen hinweg gleiten, während sie bei versuchtem Rückwärtsdrehen gegen die steile Flanke stößt, mit ihr einen Formschluss bildet und die Drehung verhindert.
  • Die Klinkenspitze wird kraftschlüssig (mit Federkraft) senkrecht zur Bewegungsrichtung des Sperrstücks gegen das Sperrstück gehalten. Je nach geometrischer Auslegung der Zahnflanken ist es möglich, durch Einwirken einer Kraft entgegen der Sicherungsfeder die Sperrklinke aus dem Sperrrad zu drängen. Wenn - in idealisierter Betrachtung - die hemmende Zahnflanke eine exakt radiale Ausrichtung besitzt, muss neben der Kraft derSicherungsfeder auch die Reibung der Kontaktflächen zwischen der Sperrklinke und der Zahnflanke überwunden werden. Daraus wird deutlich, dass - im vorliegenden Arrangement - die durch die Federtorsion bewirkte Flächenpressung zwischen Sperrrad und Sperrklinke eine Rolle spielt, wenn die Sperrklinke ausgerückt werden soll. Daher ist es von Vorteil, diese Flächenpressung zu verringern, indem das Sperrrad ein wenig entgegen der Sperrrichtung gedreht und so die Sperrklinke entlastet wird.
  • Dieser Entlastungsschritt ist insbesondere dann nötig, wenn die hemmende Zahnflanke in Sperrrichtung geneigt ist und die Sperrklinke somit in einer Art Tasche des Zahnradkranzes anliegt.
  • Wie aus dem geschilderten Funktionsprinzip deutlich wird, ist die Sperrwirkung der Sperrklinke ohne axiale Vorspannung der Torsionsfeder gewährleistet. Dieser Vorteil kommt insbesondere zum Tragen im Vergleich zu stirnseitig verzahnten Rastelementen, die auf eine axiale Mindest-Zugspannung angewiesen sind, um ihre Sperrwirkung sicherzustellen.
  • Ein weiteres Merkmal der Erfindung ist, dass das Anschlagelement eine mit dem Einstellelement mitdrehende Anschlagscheibe mit einem Begrenzer in der Form eines radial nach aussen weisenden Kreisringsektors aufweist und einen in der zweiten Lagerbuchse drehfest angebrachten Anschlagstift verwendet. Der Begrenzer verhindert somit im Zusammenspiel mit dem Anschlagstift, dass die Torsionsfederjenseits des durch die beiden Anschläge vorgegebenen Bereichs vorgespannt werden kann. Für den Fachmann wird mit Blick auf die zugehörige Figur klar, dass durch eine einfache Anpassung der Fläche des Kreisringsektors bzw. des Winkelbereichs eine Abstimmung auf die Charakteristika der Torsionsfeder erfolgen kann. Auf diese Weise kann mit einer härteren oder weicheren Torsionsfeder und einem Einstellelement mit angepasstem Anschlagelement dieses Funktionsprinzip variiert werden.
  • Vorteilhaft wird der Winkelbereich α des Begrenzers so gewählt, dass das erste Ende des Kreisringsektors den Anschlag für das Soll-Drehmoment im Zustand "offen" des Scharniers bildet. Das zweite Ende des Kreisringsektors bildet den Anschlag für einen Überdrehschutz der Torsionsfeder. Der Sinn dieser Festlegung wird im Folgenden klar:
    Die Justage des Einstellelementes kann nach folgendem Mustererfolgen: Die einzelnen Bestandteile, wie zum Beispiel in Figur 1 gezeigt, werden zu einem Scharnier in der Stellung "offen" zusammengebaut. Die Grundeinstellung fürdie Federspannung wird dabei so eingestellt, dass das erzielte Drehmoment der Torsionsfeder dem vorgegebenen Drehmoment in der Stellung "offen" bzw. "offen halten" entspricht. Dann wird das Rastelement mit der Lagerbuchse drehmomentschlüssig verbunden und die Sperrklinke eingelegt. Dabei wird die Ausrichtung der Anschlagscheibe so gewählt, dass ein Sicherungsstift, der durch die Lagerbuchse in den Wirkungsbereich des Begrenzers reicht, in der Nähe oder am ersten Anschlag des Kreisringsektors angeordnet wird. Diese Einrichtung wird auch als Werkseinstellung bezeichnet.
  • Wird nun die Sperrklinke gelöst, kann die Torsionsfeder sich maximal in die Werkseinstellung am ersten Anschlag zurückdrehen. Der zweite Anschlag wird nach einer definierten Anzahl von Rastklicks beim Vorwärtsdrehen des Rastelements erreicht und verhindert dann, dass ein Anwender die Torsionsfeder überdreht und so beschädigt oder zerstört. Mit jedem Klick wird dabei die Torsionsfeder stärker vorgespannt und das Rückstellmoment, welches die Gepäckfachklappe öffnen hilft, grösser. Damit kann ein Scharnier - im Rahmen der durch die Federtorsion vorgegebenen Grenzen - für verschieden schwere Gepäckfachklappen eingesetzt werden. Die zählbaren Rastklicks dienen einem Einsteller dabei als Orientierung, wie weit er das Scharnier bereits vorgespannt hat. Alternativ kann er einen Drehmomentschlüssel verwenden, der am Rastelement in den Innen-Angriff für das Werkzeug eingesteckt wird.
  • Verzählt er sich bei den Klicks oder wählt ein falsches Drehmoment, kann er durch Einführen eines Entriegelungsstiftes durch die Entriegelungsöffnung in der zweiten Lagerbuchse die Sperrklinke entriegeln. Das Scharnier kann so auf die Werkseinstellung zurückgeführt werden.
  • Diese Justageanleitung ist beispielhaft, aber nicht die einzig mögliche. Ein Fachmann kann ihr jedoch die Ziele und eine Vorgehenslogik entnehmen, die ihm eine alternative Abfolge mit demselben Ergebnis erlaubt.
  • Vorteilhaft lässt sich die Anschlagscheibe als ein integraler Teil des Einstellelements fertigen. Bevorzugt lässt sich das Einstellelement als Spritzgussteil aus Kunststoff herstellen. Zuschlagstoffe wie Fasern zur Erhöhung der Festigkeit können zugesetzt werden. Auch das Sperrrad kann als ein integraler Teil des Einstellelements hergestellt werden.
  • Weiterhin kann man das Dämpfungselement so ausgelegen, dass die Dämpfung bei zunehmender Öffnung des Scharniers abnimmt. Wie aus der oben aufgeführten Justageanleitung entnommen werden kann, wird das Scharnier in der "offen" Stellung vorgespannt. Wird die Gepäckfachklappe also geschlossen, wird die Torsionsfeder dadurch noch weiter gespannt. Diese Festlegung wird getroffen, um halboffene bzw. halböffnende Klappen im Nutzungsalltag auszuschliessen. Umgekehrt bedeutet das aber auch, dass eine (just noch geschlossene) Gepäckfachklappe unmittelbar nach dem Entriegeln das grösste Drehmoment erfährt; sie könnte also unerwartet hochschnellen. Daher kompensiert das Dämpfungselement das Drehmoment am stärksten unmittelbar nach dem Entriegeln der Klappe. Die abnehmende Dämpfung sorgt dafür, dass die Klappe beim Öffnen umso schwächer gedämpft wird, je grösser der Öffnungswinkel wird. Idealerweise erfolgt die Abstimmung der Kennlinie so, dass die Geschwindigkeit der Öffnungsbewegung im Wesentlichen gleichförmig erfolgt.
  • Am Gehäuse der zweiten Lagerbuchse kann eine Entriegelungsöffnung vorgesehen werden, durch die mittels eines eingeführten Werkzeugs die Sperrklinke entriegelt werden kann. Diese Realisierung ist unauffällig und dennoch einfach zugänglich. Wie vorbeschrieben, ist dazu in der Regel eine Entlastung der Sperrklinke vorzusehen.
  • Ein Gepäckfach für ein Flug-oder Fahrzeug gemäss dieser Offenbarung umfasst also einen Behälter zur Aufnahme von Gegenständen mit einer durch eine Klappe verschliessbaren Öffnung. Die Verbindung zwischen Behälter und Klappe wird durch mindestens zwei Scharniere wie oben beschrieben realisiert. Die Justagemöglichkeit mit hörbaren Klicks erlaubt dann eine einfache Einrichtung beider Scharniere auf die gleiche Öffnungs- und Schliess-Charakteristik.
    • BESCHREIBUNG DER FIGUREN
  • Die Erfindung wird nun mit Bezug auf die begleitenden Zeichnungen anhand besonders bevorzugter Ausführungsformen beispielhaft erläutert.
    • Figur 1
    zeigt eine explodierte Ansicht einer Ausführung der Erfindung
    Figur 2
    zeigt eine endmontierte Variante desselben Scharniers
    Figur 3
    zeigt ein Detail der der Anschlagscheibe
  • Figur 1 zeigt die explodierte Zusammenstellung von Bestandteilen eines Scharniers gemäss dieser Beschreibung. Referenzzeichen 100 bzw. 200 bezeichnen das erste bzw. zweite Scharnierblatt, wobei das erste Scharnierblatt 100 eine Lagerbuchse 110 aufweist, die zwischen den beiden Lagerbuchsen 210 und 220 des zweiten Scharnierblattes200 anzuordnen ist. 310 und 320 bezeichnen Lagerschalen, die in die Lagerbuchsen 210 und 220 einsteckbar sind und reibungsmindernde Eigenschaften haben können. Das Achsrohr 300 ist ein zentrales verbindendes Element mit einer Aussenkontur 330, die in die Lagerbuchse 110 mit einer korrespondierenden Innenkontur 120 verdrehsicher eingeschoben werden kann. Eine Torsionsfeder 400 wird in das Achsrohr 300 eingelegt, das erste Ende 410 kann je nach Ausführung des Drahtendes als Schlaufe oder als stiftförmiges Ende vorliegen. Die Verankerung im Achsrohr 300 kann dann beispielsweise in einem Schlitz oder durch Einstecken des Drahtendes in eine entsprechende, einfache Öffnung realisiert werden (in der Figur nicht dargestellt). Der Verzicht auf eine axiale Einspannung auf Zug vereinfacht die Montage des Scharniers erheblich.
  • Das Achsrohr ist mit einem Dämpfungsglied 500 drehmomentschlüssig, z.B. durch Ineinanderstecken entsprechender Oberflächenstrukturen, verbunden. Das Dämpfungselement 500 weist wiederum eine Aussenkontur auf, die es erlaubt, es in einer Vielzahl von WinkelPositionen in die erste Lagerbuchse einzuschieben und dort zu verankern. Das zweite Ende 420 der Torsionsfeder 400 kann in ein Einstellelement 600 eingesteckt werden ähnlich der Verankerung im Achsrohr 300. Das Einstellelement 600 umfasst, hier integral in einem Körper realisiert, ein Rastelement 610 und ein Sperrrad 615 mit einer Zahnrad-Aussenkontur.
  • Zum Eingriff in das Sperrrad 615 ist die Klinke 620 vorgesehen, die um eine Achse schwenkbar gelagert ist, die durch einen Achsstift 640 realisiertwird. Eine Feder, hier Druckfeder 630 sichert die Position der Sperrklinke 620 beim Eingriff ins Sperrrad 615.
  • Die angedeuteten Ebenen P bzw. P' fallen nach Zusammenbau der Scharnierteile zusammen. Damit wird auch nachvollziehbar, dass der Achsstift 640 in der Seitenwange der zweiten Lagerbuchse 220 in der Lageröffnung 225 Aufnahme findet. Die Druckfeder 630 findet Platz zwischen dem äusseren Hebelarm der Sperrklinke 620 und dem Gehäuse der Lagerbuchse 220. Referenzzeichen 660 markiert den Innenangriff (hier: Sechskantaufnahme) für ein Drehwerkzeug, mit dem das Rastelement 610 gedreht werden kann. Durch eine Öffnung in der Abdeckung (Deckel 650) ist der Zugang zum Innenangriff 660 auch nach Zusammenbau des Scharniers zugänglich.
  • Der Pfeil unterhalb der Sperrklinge deutet an, in welcher Richtung ein Werkzeug zur Entriegelung auf die Sperrklinke einwirken sollte. Die Einführöffnung im Gehäuse der Lagerbuchse 220 ist in Figur 1 nicht erkennbar.
  • Figur 2 zeigt ein Scharnier 900 gemäss obiger Offenbarung im montierten Zustand in "offen" Stellung. Die Referenzzeichen beschreiben die dieselben Bauteile wie in Figur 1. Die Scharnierachse ist mit 910 angegeben.
  • Figur 3 ist ein Funktionsschema einer Anschlagscheibe 700 mit dem kreissektor-förmigen Begrenzer 710. Dessen Anschlagflächen 711 und 712 sind exemplarisch eingezeichnet und stellen nur eine von mehreren Gestaltungsmöglichkeiten dar. Der Anschlagstift 720 ist im Anschlag mit Fläche 712 gezeigt. Zur Orientierung wurde gestrichelt die Kontur des Deckels 650 angedeutet.

Claims (11)

  1. Scharnier (900) für ein Gepäckfach, mit einem ersten und zweiten Scharnierblatt (100, 200), wobei
    - das erste Scharnierblatt (100) eine Lagerbuchse (110) aufweist und
    - das zweite Scharnierblatt (200) eine erste (210) und eine beabstandete zweite (220), koaxial angeordnete Lagerbuchse aufweist, zwischen denen die Lagerbuchse (110) des ersten Scharnierblatts (100) um eine gemeinsame Scharnierachse (910) drehbar ist,
    und mit einem Achsrohr (300),
    - das mit der Lagerbuchse (110) des ersten Scharnierblattes (100) drehfest verbunden und
    - in den Lagerbuchsen (210, 220) des zweiten Scharnierblattes (200) drehbar gelagert ist;
    und mit einer Torsionsfeder (400), die in dem Achsrohr angeordnet und
    - an ihrem ersten Ende (410) am Achsrohr befestigt ist und
    - an ihrem zweiten Ende (420) mit einem Einstellelement (600) für die Vorspannung der Torsionsfeder (400) verbunden ist;
    und mit einem Dämpfungselement (500) für die Schwenkbewegung des Scharniers,
    - welches einerseits in der ersten Lagerbuchse (210) des zweiten Scharnierblattes (200) verdrehsicher angeordnet ist und
    - andererseits mit dem Achsrohr (300) verbunden ist;
    dadurch gekennzeichnet, dass das Einstellelement (600) für die Vorspannung der Torsionsfeder (400) umfasst:
    - ein in der zweiten Lagerbuchse des zweiten Scharnierblatts (200) angeordnetes Rastelement (610) mit einem Sperrrad (615) mit einem Aussen-Zahnradkranz,
    - eine an der zweiten Lagerbuchse gelagerte Sperrklinke (620) zum Eingriff in den Aussen-Zahnradkranz des Sperrrades (615) und
    - ein Anschlagelement, das den Drehwinkelbereich α des Einstellelements (600) begrenzt;
    wobei die Sperrwirkung der Sperrklinke (620) ohne axiale Vorspannung der Torsionsfeder (400) gewährleistet ist.
  2. Scharnier nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Sperrwirkung der Sperrklinke (620) durch eine Feder (630) unterstützt wird, die zwischen der zweiten Lagerbuchse (220) und der Sperrklinke (620) so angeordnet ist, dass sie einer Ausschwenkbewegung der Sperrklinke aus dem Eingriff mit dem Sperrrad (615) entgegenwirkt.
  3. Scharnier nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Feder (630) als Druckfeder ausgebildet ist.
  4. Scharnier nach Anspruch 1-3, dadurch gekennzeichnet, dass das Anschlagelement eine mit dem Einstellelement (600) mitdrehende Anschlagscheibe (700) mit einem Begrenzer (710) in der Form eines radial nach aussen weisenden Kreisringsektors und einen in der zweiten Lagerbuchse (220) drehfest angebrachten Anschlagstift (720) umfasst.
  5. Scharnier nach Anspruch 1-4, dadurch gekennzeichnet, dass der Winkelbereich α des Begrenzers (710) so gewählt wird, dass das erste Ende des Kreisringsektors (710) den Anschlag für das Soll-Drehmoment im Zustand "offen" des Scharniers bildet und das zweite Ende des Kreisringsektors (720) den Anschlag für einen Überdrehschutz der Torsionsfeder darstellt.
  6. Scharnier nach Anspruch 4-5, dadurch gekennzeichnet, dass die Anschlagscheibe (700) als integraler Teil des Einstellelements (600) ausgebildet ist.
  7. Scharnier nach Anspruch 1-6, dadurch gekennzeichnet, dass das Sperrrad (615) ein integraler Teil des Einstellelements (600) ist.
  8. Scharnier nach Anspruch 1-7, dadurch gekennzeichnet, dass das Dämpfungselement (500) so ausgelegt ist, dass die Dämpfung bei zunehmender Öffnung des Scharniers abnimmt.
  9. Scharnier nach Anspruch 1-8, dadurch gekennzeichnet, dass die Kennlinie des Dämpfungselements (500) so ausgelegt ist, dass die Geschwindigkeit der Öffnungsbewegung im Wesentlichen gleichförmig ist.
  10. Scharnier nach Anspruch 1-9, dadurch gekennzeichnet, dass im Gehäuse der zweiten Lagerbuchse (220) eine Entriegelungsöffnung vorgesehen ist, durch die mittels eines eingeführten Werkzeugs die Sperrklinke (620) entriegelt werden kann.
  11. Gepäckfach für ein Flug- oder Fahrzeug, umfassend einen Behälter zur Aufnahme von Gegenständen, mit einer durch eine Klappe verschliessbaren Öffnung, dadurch gekennzeichnet, dass die Verbindung zwischen Behälter und Klappe durch mindestens zwei Scharniere nach Anspruch 1-10 erfolgt.
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