ITMI20101429A1 - Cerniera articolata a scatto con inserto stabilizzatore - Google Patents

Description

Descrizione dell'Invenzione Industriale dal titolo:

"CERNIERA ARTICOLATA A SCATTO CON INSERTO STABILIZZATORE"

DESCRIZIONE

La presente invenzione riguarda le cerniere con movimento di apertura e chiusura a scatto, nelle quali una coppia di quadrilateri articolati, rispettivamente fissati all'anta e ad una parete di un mobile, presentano degli elementi in comune.

Questo tipo di cerniere è noto soprattutto per quelle applicazioni in cui si desidera avere la possibilità di mantenere uno sportello stabilmente in condizione aperta. E' questo, per esempio, il caso tipico degli armadietti disposti in ambienti sottoposti a scosse e vibrazioni come nei veicoli quali furgoni, caravan e simili; le cerniere anzidette permettono ad un utilizzatore di aprire o chiudere gli armadietti facendo ruotare l'anta di 90° rispetto ad un asse orizzontale, per portarla da una condizione sollevata ad una condizione abbassata e viceversa, corrispondenti all'apertura o chiusura del mobile.

Le cerniere mantengono l'anta stabilmente chiusa o aperta grazie ad un meccanismo a scatto, che prevede la presenza di una o più molle le quali agiscono sui quadrilateri articolati delle cerniere.

Un esempio di questo stato della tecnica è descritto nella domanda di brevetto europeo EP 2166 165, che riguarda una cerniera dotata di una molla che agisce su di una coppia di leve articolate estese tra i bilancieri di uno dei quadrilateri, per contrastare la rotazione dell'anta del mobile.

Questa soluzione rappresenta un notevole progresso rispetto alle cerniere pre-esistenti in quanto favorisce la semplificazione della loro struttura e ne riduce le dimensioni; volendo pertanto utilizzare queste cerniere per ante di dimensioni e peso maggiore, diventa necessario incrementare la loro capacità di mantenere sollevati i pannelli delle ante nella condizione di apertura.

Si nota infatti che in questa soluzione l'anta viene mantenuta aperta stabilmente per il solo effetto della forza della molla che agisce sui quadrilateri articolati: in determinate condizioni operative (ad esempio in presenza di scosse o vibrazioni), la forza della molla potrebbe tuttavia non essere sufficiente a mantenere stabilmente l'anta aperta; del resto non è neppure possibile di utilizzare molle aventi una costante elastica maggiore, perché ciò comporterebbe, per contro, un'apertura difficoltosa .

Inoltre l'utilizzo di una molla capace di esercitare una forza maggiore comporta la necessità di predisporre lo spazio per il suo alloggiamento, che in cerniere per mobili di questo tipo è necessariamente ridotto.

La presente invenzione si propone pertanto di superare quanto finora fatto in questo settore della tecnica.

Il problema tecnico che si pone alla base dell'invenzione è pertanto quello di predisporre una cerniera a scatto del tipo noto dalla domanda di brevetto europeo già menzionata, nella quale la condizione di apertura possa venire mantenuta stabilmente anche con l'aumentare del peso dell'anta, ma senza aumentare le dimensioni della cerniera. L'idea di soluzione di questo problema consiste nel predisporre un sistema di aggancio incorporato nella cerniera, che agisce solo quando essa è in condizione aperta.

Il problema tecnico sopra delineato è risolto da una cerniera le cui caratteristiche sono enunciate nelle rivendicazioni annesse a questa descrizione; tali caratteristiche e gli effetti che ne derivano, risulteranno più chiaramente dalla spiegazione riportata qui appresso relativa ad un esempio preferito ma non esclusivo di realizzazione del trovato, mostrato nei disegni allegati in cui:

le fig. da 1 a 4 mostrano una cerniera secondo l'invenzione in rispettive condizioni operative;

- la fig. 5 mostra un dettaglio in esploso della cerniera delle figure precedenti;

la fig. 6 è una vista dal basso di una parte della cerniera delle figure precedenti;

- la fig. 7 è un grafico che mostra l'andamento delle forze delle molle in funzione dell'angolo di rotazione della cerniera.

Con riferimento ai disegni appena considerati, in essi con 1 è complessivamente indicata una cerniera in accordo con l'invenzione, la quale è del tipo a scatto con due quadrilateri articolati aventi alcuni elementi in comune. La cerniera 1 presenta due piastre di fissaggio 2 e 3 che sono destinate ad essere fissate (con delle viti) rispettivamente su una parete P e sull'anta A di un mobile, tipo un pensile o simili; come si vede, in questo caso nella condizione chiusa del mobile corrispondente a quella di fig. 1, le piastre 2 e 3 della cerniera 1 sono disposte perpendicolari, mentre nella condizione aperta dell'anta corrispondente a fig. 4 hanno giaciture sostanzialmente complanari .

Solidale alla piastra 2 si trova una staffa 4 che costituisce il telaio o lato fisso di un quadrilatero articolato, che comprende due bilancieri 5 e 7 collegati da una biella 6; quest'ultima si estende anche oltre il punto di imperniamento con il bilanciere 7 e la sua estensione 8 forma uno dei bilancieri del secondo quadrilatero articolato della cerniera.

Infatti, anche il secondo quadrilatero comprende due bilancieri 8, 10 uniti da una biella 9, mentre la piastra 3 ne costituisce l'ultimo lato; come si può notare, la biella 9 è formata dall'estensione del bilanciere 7 del primo quadrilatero, così che si capisce come i due quadrilateri abbiano degli elementi comuni che li rendono cinematicamente collegati tra loro.

In definitiva, quindi, il primo quadrilatero comprende la staffa 4, i bilancieri 5, 7 e la biella 6, articolati in corrispondenza dei perni di vertici 11, 12, 13 e 14; il secondo quadrilatero comprende i bilancieri 8, 10 e la biella 9, articolati in corrispondenza dei perni di vertici 13, 15, 16 e 17.

In accordo con questo esempio dell'invenzione, il bilanciere 10 è attraversato lungo la sua estensione in prossimità del perno di incernieramento 17 con la piastra 3, da un perno di impegno trasversale 18.

Alla piastra 3 è poi accoppiato in modo scorrevole un inserto 19 provvisto di una sede di alloggiamento 20 per il perno di impegno 18.

Sull'inserto 19, visibile in maggior dettaglio in fig. 5 e 6, sono previste delle sedi per degli elementi elastici 21, in questo esempio costituiti da tre molle.

Va osservato sin d'ora che il numero delle molle 21 può cambiare a piacere e che queste possono essere anche sostituite da elastomeri o simili senza per questo fuoriuscire dall 'ambito e dagli insegnamenti della presente invenzione .

Le molle 21 si estendono tra il perno del vertice di incernieramento 16 (posto tra il bilanciere 8 e la piastra 3) ed l'inserto 19, e spingono su quest'ultimo in direzione del vertice di incernieramento 17 opposto.

Si noti che il perno del vertice di incernieramento 16 è fisso rispetto alla piastra 3, mentre l'inserto 19 è mobile, così che un suo spostamento determina l'allungamento o la compressione delle molle 21.

La corsa dell'inserto 19 in questa direzione è fermata da una traversa di battuta 29 predisposta nella piastra 3, che impegna una sede trasversale 19a nell'inserto 19 impedendo a quest'ultimo uno spostamento eccessivo in direzione del vertice di incernieramento 17.

La sede di alloggiamento 20 per il perno di impegno 18 è definita sull'inserto 19 così da presentare una bocca di apertura rivolta all' incirca a 45° rispetto al piano definito dalla piastra 3 e diretta verso il vertice di incernieramento 17, ed è posta sul corpo dell'inserto 19 in un modo tale per cui tra la sede 20 ed il vertice di incernieramento 16 siano alloggiate le molle 21.

Tale sede di alloggiamento 20 presenta dimensioni lievemente maggiori di quelle del perno 18, così da permettere il suo inserimento/estrazione senza generare attriti non desiderati.

L'inserto 19 comprende una porzione di guida 23 che si estende dal suo corpo perpendicolarmente alla piastra 3; tale porzione di guida 23 comprende una parete di guida 24 per il perno di impegnol8.

La parete di guida 24 è attigua alla sede di alloggiamento 20 e disposta perpendicolarmente alla piastra 3.

Durante il funzionamento il perno 18 si sposta solidale con il bilanciere 10 da una prima condizione stabile in cui è esterno alla sede di alloggiamento 20 (corrispondente ad una condizione di cerniera chiusa, mostrata in fig.l) ad una seconda condizione stabile in cui è alloggiato nella sede 20 (corrispondente ad una condizione di cerniera aperta, mostrata in fig.4).

Nelle condizioni intermedie mostrate nelle fig. 2 e 3 il perno di impegno 18 viene guidato nel suo inserimento nella sede 20 dalla parete di guida 24.

L'inserto 19 infatti, durante l'apertura della cerniera 1, si sposta rispetto alla piastra 3: quando l'anta A comincia ad aprirsi, come mostrato in fig. 2, il perno 18, seguendo il movimento del bilanciere 10, spinge sulla parete di guida 24 e, vincendo la forza delle molle 21, provoca lo spostamento dell'inserto 19 in direzione del vertice di incernieramento 16.

Proseguendo nel movimento di apertura, come mostrato in fig. 3, il perno di impegno 18, seguendo il movimento del bilanciere 10, continua ad esercitare una forza sull'inserto 19 direzione del vertice di incernieramento 16, mantenendolo dislocato in tale posizione contro alla forza delle molle 21 fino a che la cerniera raggiunge la posizione di fig. 4.

In concomitanza con questa condizione l'inserto 19, per effetto delle molle 21 e non più ostacolato dall'interferenza tra il perno 18 e la parete 24, viene spinto verso il vertice 17, in senso opposto.

Questo spostamento dell'inserto 19 provoca l'insediamento stabile del perno 18 nella sede di alloggiamento 20, come mostrato in fig. 4.

La velocità di apertura della cerniera 1 è vantaggiosamente ridotta dall'attrito del perno 18 sulla parete 24, così da evitare che l'anta A si apra troppo velocemente e possa provocare eventuali danni.

Inoltre la condizione di fig. 4 presenta una elevata stabilità, poiché per riportare l'anta in condizione di chiusura è necessario vincere la forza delle molle 21, provocando una nuova dislocazione dell'inserto 19 e la conseguente fuoriuscita del perno 18 dalla sede 20.

Passando ora all'altro quadrilatero articolato, si può notare che esso comprende un organo elastico 25 interposto tra il perno di incernieramento 14 ed una appendice 26 del bilanciere 5: l'appendice 26 consente all'organo elastico di applicare una coppia rispetto all'asse di rotazione del bilanciere 5 che coincide con il suo perno di incerniera mento 11.

L'organo elastico 25 è in questo esempio una molla elicoidale posta in un guscio telescopico, come ad esempio quelle mostrate nel brevetto EP 1138 857 a nome TGN S.p.A. Si segnala sin d'ora che l'organo elastico 25 potrebbe essere equivalentemente una molla semplice (cioè priva del guscio telescopico) o una delle soluzioni descritte nella domanda EP 2166165 a nome della stessa richiedente e comprendenti due elementi articolati ed una molla agente su di essi, fissata alla piastra.

In questo esempio, l'organo elastico 25 è fissato su una appendice 26 del bilanciere 5 che sporge da quest'ultimo dalla sua parte rivolta verso l'interno del quadrilatero articolato .

In accordo con la forma preferita di realizzazione visibile nelle figure allegate, in corrispondenza della condizione di apertura (fig.4) e chiusura (fig.l) della cerniera l'appendice 26 si trova da parti opposte rispetto alla linea orizzontale che unisce i vertici 11 e 14 del primo quadrilatero articolato.

È da notare che le figure 2 e 3 si riferiscono a condizioni operative intermedie di passaggio tra quelle mostrate nelle figg. 1 e 2: a tal proposito si fa notare che in queste condizioni intermedie la distanza tra i punti di vincolo (appendice 26 e vertice 14) dell'organo elastico 25 è pertanto la minima ottenibile, data la geometria del sistema.

In questo modo le condizioni di equilibrio stabile della cerniera 1 sono proprio quelle corrispondenti alle fiq. 1 e 4 ovvero chiusa ed aperta, mentre nelle altre coniiqurazioni la forza esercitata dall'organo elastico 25, se non ostacolata da un utente, tende a riportare la cerniera nella configurazione stabile più vicina, determinando quindi un movimento a scatto della cerniera 1. Il passaggio tra le condizioni di fig. 1 e 4 comporta di sottoporre l'organo elastico 25 ad una compressione, generando una forza elastica in concomitanza con condizioni instabili del meccanismo, nel senso che un lieve movimento in un verso o nell'altro della cerniera 1 fa scattare l'organo elastico 25 e porta l'anta A dalla condizione di chiusura a quella di apertura o viceversa.

Da quanto sinora descritto è possibile comprendere come la cerniera 1 sopra considerata risolva il problema tecnico delineato inizialmente per l'invenzione.

Infatti grazie all'azione dell'inserto 19 e del perno di impegno 18, la cerniera 1 rimane stabilmente nella condizione di apertura; si osservi che in questo stato le molle 21 sono in una condizione di estensione e quindi il peso dell'anta è prevalentemente compensato dall'impegno del perno 18 nella sede 20.

Per la chiusura dell'anta A essa viene fatta ruotare ed in seguito a ciò le molle 21 vengono progressivamente compresse dal perno 16, così che la reazione elastica da esse prodotta aumenta proporzionalmente (per la ben nota legge di Hooke dell'elasticità) fino a che il perno 18 si disimpegna dalla sede 20 e seguendo il profilo dell'inserto 19 si allontana da esso (fig. 1 e 2).

In pratica in questa fase il profilo dell'inserto 19 ed il perno di impegno 18 formano un meccanismo a camma nel quale il primo viene mantenuto in contatto con il secondo dalla reazione delle molle 21: in questa fase le molle si allungano progressivamente dal punto di massima compressione (fig. 3) fino a quello di rilascio di fig. 2, quando il perno 18 si stacca dall'inserto 19.

L'anta A può quindi essere chiusa senza sforzo, anche in considerazione del fatto che nell'altro quadrilatero articolato della cerniera, cioè quello formato dalla staffa 4 della piastra 2 con i bilancieri 5, 7 e la biella 6, le fasi di compressione ed espansione dell'organo elastico 25 sono coordinate con quelle delle molle 21.

A tal fine l'appendice 26 si sposta in relazione alle rotazioni del bilanciere 5 e come si vede dalla successione delle figure da 1 a 4, essa passa da una posizione soprastante ad una sottostante rispetto al perno di incerniera mento 11.

Nel passaggio tra queste posizioni, l'organo elastico 25 si allunga e si comprime a seconda dell'angolo di rotazione del bilanciere 5: di conseguenza il movimento a scatto dell'anta A è il risultato della reazione elastica coordinata delle molle 21 e dell'organo elastico 25.

In questo modo la cerniera 1 è in grado di sostenere ante A di peso maggiore, a parità di altre condizioni con le cerniere note, pur avendo le medesime dimensioni esterne. Ciò è dovuto al fatto che in accordo con l'invenzione l'inserto 19 ed il suo accoppiamento con il perno di impegno 18, costituiscono un meccanismo di aggancio reversibile (cioè che può essere liberato per la chiusura dell'anta) che conferisce stabilità al mantenimento dell'anta nella condizione aperta.

Nella circostanza si deve osservare che la presenza di rispettivi sistemi elastici, cioè le molle 21 e l'organo elastico 25, per i due quadrilateri articolati della cerniera, permette di avere un miglior controllo del funzionamento di quest'ultima: infatti è possibile sfasare l'espansione e la compressione delle molle 21 e dell'organo elastico 25 in modo che la forza elastica da essi esercitata sui rispettivi quadrilateri (proporzionale alla rotazione dei loro bilancieri), sia opportunamente coordinata .

Per esempio facendo in modo che quando le molle 21 sono in fase di espansione l'organo elastico sia in fase di compressione (e viceversa), si ottiene un comportamento uniforme della cerniera nel passaggio dalla condizione di apertura a quella di chiusura dell'anta, come mostrato nel diagramma di fig. 7, dove è riportato l'andamento della forza esercitata dalle molle 21 e 25 in funzione dell'angolo di apertura della cerniera, ovvero di apertura dell'anta A rispetto al pannello P.

Nel grafico la molla anteriore sta ad indicare le molle 21, mentre posteriore è l'organo elastico 25.

Infine è da rilevare che in accordo con l'insegnamento dell'invenzione, l'inserto 19 è alloggiato in corrispondenza della piastra di base 3 tra i due bilancieri 8 e 10, così che esso non comporta alcun aumento d'ingombro rispetto ad essi.

Ulteriormente, essendo l'inserto 19 realizzato preferibilmente in plastica, esso è un componente leggero che può essere facilmente sostituito in caso di rottura. Naturalmente sono possibili varianti dell'invenzione rispetto a quanto sinora descritto.

Già si è detto in precedenza del fatto che le molle 21 possono essere sostituite da elementi elastici realizzati in gomma o similari; alla stessa stregua è da osservare che il numero delle molle (o degli elementi elastici equivalenti) potrà essere diverso da tre come nell'esempio raffigurato .

Questo aspetto rappresenta infatti un importante vantaggio del trovato in quanto avendo delle molle in parallelo, variando il numero delle molle o la loro costante elastica (ad esempio sostituendo una o più molle con altre aventi costante elastica diversa), si varia la forza risultante che esse applicano sul supporto 19 e quindi, più in generale, il comportamento della cerniera in chiusura o in apertura .

E' solo il caso di ricordare che nel caso di elasticità in parallelo, vale a dire soggette ad una medesima deformazione, la forza risultante è data dalla somma delle loro costanti elastiche moltiplicata per la deformazione. Queste varianti rientrano comunque nell'ambito delle rivendicazioni che seguono.

Claims (10)

1. RIVENDICAZIONI 1. Cerniera a scatto per mobili, comprendente un primo ed un secondo quadrilatero articolati (3, 10, 7, 8; 4, 5, 6, 7), associati a rispettive piastre (2, 3) di fissaggio su una parete (P) e un'anta (A) di un mobile e collegati tra loro per consentire il movimento dell'anta (A) rispetto alla parete (P), caratterizzato dal fatto di comprendere un inserto (19) associato ad uno dei quadrilateri articolati (3, 10, 7, 8; 4, 5, 6, 7), mobile tra almeno due posizioni prefissate per cooperare con il relativo quadrilatero articolato per mantenere l'anta stabilmente in condizione aperta.
2. 2. Cerniera secondo la rivendicazione 1, comprendente mezzi (21) attivi sull'inserto (19) per esercitare una forza elastica su di esso nel movimento tra dette posizioni.
3. 3. Cerniera secondo le rivendicazioni 1 o 2, in cui l'inserto (19) è alloggiato tra due bilancieri (8, 10) del relativo quadrilatero articolato (3, 10, 7, 8).
4. 4. Cerniera secondo una qualunque delle rivendicazioni precedenti, in cui l'inserto (19) comprende una sede (20) nella quale si impegna un perno (18) solidale con uno dei bilancieri (10) del quadrilatero cui è associato l'inserto, per mantenere l'anta (A) stabile nella condizione aperta.
5. 5. Cerniera secondo una qualunque delle rivendicazioni precedenti, in cui l'inserto (19) è scorrevole tra dette almeno due posizioni in corrispondenza della piastra (3) di fissaggio del relativo quadrilatero articolato (3, 10, 7, 8; 4, 5, 6, 7) alla parete (P) o all'anta (A) del mobile.
6. 6. Cerniera secondo una qualunque delle rivendicazioni precedenti, in cui i mezzi attivi sull'inserto (19) per esercitare una forza elastica comprendono delle molle (21) alloggiate in una sede interna all'inserto.
7. 7. Cerniera secondo una qualunque delle rivendicazioni precedenti, comprendente un organo elastico (25) associato all'altro quadrilatero articolato (3, 10, 7, 8; 4, 5, 6, 7) rispetto a quello dell'inserto (19), che esercita una forza elastica tra due bilancieri (5, 7) in relazione alla loro rotazione, coordinata con l'azione dell'inserto (19).
8. 8. Cerniera secondo la rivendicazione 7, in cui l'organo elastico è attivo su una appendice (26) di uno dei bilancieri (5, 7) tra cui esercita una forza,.
9. 9. Cerniera secondo le rivendicazioni 7 o 8, in cui l'organo elastico comprende una molla (25).
10. 10. Cerniera secondo una qualunque delle rivendicazioni da 7 a 9, in cui l'organo elastico (25) è collegato ad una appendice (26) di un bilanciere (5) in modo che le rotazioni di quest'ultimo facciano passare l'organo elastico (25 da una condizione di espansione ad una di compressione viceversa, coordinate con quelle di espansione e compressione di molle 21 associate all'inserto 19