NO180347B

NO180347B - Hengselanordning med friksjon

Info

Publication number: NO180347B
Application number: NO922762A
Authority: NO
Inventors: Edward T Rude; Martin Waine
Original assignee: Gen Clutch Corp
Priority date: 1990-11-14
Filing date: 1992-07-13
Publication date: 1996-12-23
Also published as: KR950010842B1; NO922762L; FI102101B; EP0511362A4; DE69116545T2; ATE133231T1; CA2072577C; HUT65573A; FI923203A; FI923203A0; HU9202188D0; US5079799A; JP2740830B2; DE69116545D1; AU634922B2; HU214566B; FI102101B1; AU9036491A; BR9106009A; EP0511362A1

Description

Foreliggende oppfinnelse angår en hengselanordning med friksjon. Lav friksjon er vanligvis en ønskelig egenskap ved hengsler, og de blir derfor vanligvis fremstilt med minst mulig friksjonsdreiemoment. På visse anvendelsesområder er det imidlertid ønskelig at et hengsel har en viss friksjonsmot-stand mot dreiebevegelse. US-patent nr. 2591246 viser en regulerbar fotstøtte som er utstyrt med et friksjonshengsel, og US-patent nr. 4781422 viser et friksjonshengsel som benyttes til å opprettholde vinkelstillingen for skjermen på en bærbar datamaskin. Skjermer på bærbare datamaskiner og skapdø-rer er bare to av mange anvendelsesområder, der det kan være ønskelig å plassere en hengslet del i en viss dreiestilling.

Foreliggende oppfinnelse benytter et skrueviklet bånd som er strammet til om en hengseltapp, og det fås da et hengsel med en slik friksjon at det er nødvendig med et eget dreiemoment for å endre hengslets vinkelåpning, dvs. at det ene element eller den ene hengselside dreies i forhold til den andre.

En mangel ved de tidligere kjente anordninger som benytter friksjon for vinkelinnstiIling, er deres dårlige evne til å opprettholde et konstant friksjonsdreiemoment fra enhet til enhet, og også på lang sikt for den enkelte enhet etterhvert som den slites. Oppfinnelsen tilveiebringer en anordning for å holde momentet konstant uten behov for vesentlige justeringer under fremstillingen. Oppfinnelsen tilveiebringer også et hengsel med friksjonsegenskaper som ikke forandres ved slitasje og ved endrede miljøbetingelser. En annnen mangel ved de tidligere kjente anordninger er for stor slark. I den praktis-ke fremstilling kreves det klaringer mellom delene, og dette medfører slark. Anordningen ifølge oppfinnelsen benytter billige støpte komponenter på en oppfinnerisk måte, der det unngås slark eller dødgang. De tidligere kjente friksjonsan-ordninger har ingen innretning til å oppnå forskjellige momenter for forskjellige rotasjonsretninger. Oppfinnelsen frem-bringer forskjellige momenter for hver rotasjonsretning.

Det er derfor et formål med oppfinnelsen å tilveiebringe et forbedret friksjonshengsel.

Det er også et formål med oppfinnelsen å tilveiebringe en innretning for opplagring og rotasjonsinnstilling av datama-skinskjermer eller andre gjenstander.

Det er også et formål med oppfinnelsen å tilveiebringe en hengselanordning med den friksjon som er nødvendig for å opprettholde vinkelåpningen for et hengsel.

Det er et ytterligere formål med oppfinnelsen å tilveiebringe en hengselanordning med regulerbar friksjon for et hengsel uten noen slark eller dødgang når retningene forandres.

Enda et formål med oppfinnelsen er å tilveiebringe en hengselanordning med forskjellige friksjonsdreiemomenter for hver rotasjonsretning.

Enda et formål med oppfinnelsen er å tilveiebringe en friksjonshengselanordning som er billig å fremstille.

Enda et formål med oppfinnelsen er å tilveiebringe en hengselanordning der dreiemomentet er uavhengig av fremstil-lingstoleransene.

Enda et formål med oppfinnelsen er å tilveiebringe en friksjonshengselanordning med meget små dimensjoner.

Enda et formål med oppfinnelsen er å tilveiebringe en friksjonshengselanordning som utsettes for liten slitasje ved at det foreligger et stort kontaktareal mellom friksjonsele-mentene.

Et ytterligere formål med oppfinnelsen er å tilveiebringe en friksjonshengselanordning, der dreiemomentet ikke varierer på grunn av slitasje.

Ytterligere formål og fordeler med fjærkoblingen ifølge oppfinnelsen vil for en del bli tydeliggjort og for en del være åpenbar ved gjennomlesning av den følgende beskrivelse.

Hengselanordningen med friksjon ifølge oppfinnelsen omfatter et plateelement som er dreibart forbundet med en hengseltapp, og et eller flere bånd som er løst skrueviklet om i det minste en del av hengseltappen og har en første ende som er forbundet med plateelementet samt en andre ende, og hengselanordningen ifølge oppfinnelsen karakteriseres ved at den andre ende på båndet er forbundet med plateelementet ved hjelp av en fjær for å stramme båndet om hengseltappen i en første rotasjonsretning, og at plateelementet er svingbart om hengseltappen i den første rotasjonsretning og i den andre rotasjonsretning som er motsatt den første rotasjonsretning.

Friksjonskraften utvikles mellom båndet og hengseltappen, og dette motvirker bevegelsen av den andre plate i en slik retning at båndet strammes til om hengseltappen. Ved bevegelse av den andre plate i motsatt retning løsnes båndets grep om hengseltappen, slik at det utvikles en meget liten friksjonskraft.

For at hengselsanordningens åpning skal kunne endres, må båndet kunne gli om hengseltappen. For påretningen, som er den retning som krever det største dreiemoment for å frembringe bevegelse, vil det dreiemoment som vil føre til at båndet glir omkring hengseltappen, være bestemt av forholdet T = Me"<*> hvor: u = friksjonskoeffisienten mellom båndet og hengseltappen ,

A = viklingsvinkelen for båndet om hengseltappen og M = det moment som påføres den fremre ende av båndet.

Dette moment M er spenningen i den bakre ende av båndet multiplisert med radien for hengseltappen. Dette kan frembringes på forskjellige måter. I den foretrukne utførelsesform påføres momentet ved hjelp av en fjær, og det er lik fjærkraf-ten multiplisert med den loddrette avstand mellom fjæren og aksen for hengseltappen. I den andre retning kan ikke friksjonsdreiemomentet overstige M.

Hvis anordningen slurer, vil den angjeldende friksjonskoeffisient mellom hengseltappen og båndmaterialet være dyna-misk. Hvis det ikke forekommer noen relativ bevegelse mellom hengseltappen og båndet, vil den maksimale bremsekraft som kan oppnås uten sluring, bli oppnådd ved å benytte den statiske friksjonskoeffisient i den foran nevnte ligning.

I den foretrukne utførelsesform ifølge oppfinnelsen er båndet og en plate i hengselanordningen fremstilt i form av en eneste støpt plastdel.

Noen utførelsesformer for en hengselanordning ifølge oppfinnelsen skal beskrives nærmere med henvisning til vedlag-te tegninger, hvor: fig. 1 viser et utsnitt av to elementer som holdes sammen ved hjelp av et friksjonshengselpar som har stort dreiemoment i den ene retning og et lite restdreiemoment i den andre retning,

fig. 2 er et snitt av hengslet ifølge fig. 1, lagt gjennom fjæren og den bakre ende av båndet,

fig. 3 er det samme snitt som på fig. 2, med unntak av at den ene side av hengslet er blitt dreiet,

fig. 4 er et grunnriss av en annen utførelsesform av hengslet, der det er anordnet to bånd for å øke dreiemomentet,

fig. 5 er et snitt av hengslet ifølge fig. 4, lagt langs linjen 5-5,

fig. 6 er et grunnriss av enda en utførelsesform av hengselanordningen som omfatter to bånd, og som virker på samme måte som hengslet ifølge fig. 4, men som har en annen konstruksj on,

fig. 7 er et snitt gjennom hengslet ifølge fig. 6, lagt langs linjen 7-7,

fig. 8 er et grunnriss av enda en utførelsesform av hengslet som omfatter to bånd, som er utformet for å tilveiebringe dreiemoment i motsatte retninger, og

fig. 9 er et snitt av en alternativ fremgangsmåte for å oppnå det nødvendige strekk i båndet ved å utnytte friksjonen mellom båndet og hengseltappen.

Fig. 1 viser to elementer, del 1 og del 3, som er forbundet med hverandre ved hjelp av to friksjonshengsler ifølge oppfinnelsen. To hengselanordninger benyttes for å gi en god

opphengsling og for å hindre en relativ rotasjon mellom delene 1 og 3 om en hvilken som helst annen akse enn aksen for hengs-lene. Det skal påpekes at det vil også være mulig å benytte en friksjonshengselanordning sammen med et vanlig kjent hengsel.

Et hengselelement 5 som er festet til delen 3 ved hjelp av skruer eller nagler, eller ved hjelp av andre egnede midler, har et skrueformet parti eller bånd 7, som omfatter flere viklinger rundt hengseltappen 9 og et plant festeparti i form av et plateelement 11. En fjær 13 holder båndet 7 tilstrammet om hengseltappen 9 ved at det påføres en kraft mellom plateelementet 11 og den bakre ende på båndet 7. På den andre side av hengselanordningen er en plate 17 udreibart festet på hengseltappen 9 ved hjelp av låsepinner eller andre egnede midler. Platen 17 er festet til delen 1. Fig. 2 er et snitt av den ene hengselanordning på fig. 1, lagt langs linjen 2-2.

Sammenstillingen utføres ved å føre hengseltappen 9 gjennom platen 17 og båndet 7 før monteringen av fjæren 13. Låsetappene 19 holder hengseltappen 9 i platen 17 og hindrer relativ bevegelse. Som best vist på fig. 2 holdes fjæren 13 på plass ved at dens bøyde ender innføres i lommer som er utformet i platen 11 og i den bakre ende 15.

Det er åpenbart for fagfolk på området at fjæren 13, som er vist som en hårnålsfjær, ganske enkelt kan være en trykk-fjær. Ved ganske enkelt å endre den relative orientering mellom den bakre ende 15 og platen 11, kan den samme effekt oppnås med en strekkfjær.

Hengselelementet 5 er fortrinnsvis en plastdel som er støpt av et glassfiberarmert materiale. Et akseptabelt alternativ er imidlertid å fremstille elementet 5 som en sammenstilling med et båndparti og et plateelementparti som er skjøtt sammen. Disse kan være av det samme eller av forskjellige materialer, avhengig av de ønskede egenskaper og av den fremstillingsteknikk som benyttes.

For under bruk å kunne dreie hengselanordningen fra den på fig. 2 viste stilling til den på fig. 3 viste stilling, må det fulle friksjonsdreiemoment overvinnes. Denne dreieretnin-gen er motsatt dreiemomentretningen som utøves av fjæren. Når plateelementet 11 dreies i motsatt retning, vil det slik som vist på fig. l, bli beveget i en slik retning at grepet for båndet 7 om hengseltappen 9 løsnes, samtidig som fjæren 13 opprettholder trykket mot den bakre ende 15. Fordi det nå ikke foreligger noen tilbakeholdingskraft mot den bakre ende av båndet, vil bare et meget lite restdreiemoment være nødvendig for å frembringe bevegelse. Det nødvendige dreiemoment er i virkeligheten lik det dreiemoment om aksen for hengseltappen som skyldes fjæren.

Virkningen av fjæren 13 som hele tiden holder båndet viklet mot hengseltappen 9, betyr at når retningen for bevegelsen reverseres, blir det ingen klaring eller slakk som må tas opp før friksjonsdreiemomentet blir effektivt. Anordningen oppviser derfor ikke noen dødgang eller slark.

Ved at det benyttes støpte deler er det en enkel sak å fremstille hengselanordningen på fig. 1 med to bånd. De to bånd kan arrangeres for å gi et dreiemoment i samme rotasjonsretning eller i motsatte retninger. Hvis de virker i motsatte retninger kan det dreiemoment som utvirkes av hvert bånd være det samme eller forskjellig avhengig av utformingen av båndene og fjærene. Dreiemomentet kan varieres ifølge den foran angit-te ligning ved å variere båndets viklingsvinkel om hengseltappen eller ved å variere det påførte moment M.

Fig. 4 viser en hengselanordning som er lik den på fig.

1, men den har to bånd 21 og 23 og et plateelement 26, som begge er støpt som en enkelt del i det samme hengselelement 25. Begge bånd tjener til å frembringe friksjon i den samme retning. Separate fjærer 27 og 29 tjener til å stramme de bakre båndender. Som for hengselanordningen på fig. 1 er denne hengselanordning utformet for å gi et høyt dreiemoment i den ene retning og et lavt dreiemoment i den andre retning. Fig. 5 viser et snitt av hengselanordningen på fig. 4, lagt langs linjen 5-5.

Fig. 6 viser en hengselanordning som er lik den på fig.

4, med unntak av at i denne hengselanordning består hengselelementet 31 av separate deler, nemlig plateelementet 33 og båndene 35 og 37. Båndene 35 og 37 har knaster 39 resp. 41 beregnet for kontakt med plateelementet 33. Fjærer 43 og 45 opprettholder båndstrammingen, slik som angitt foran, men fordi båndet og plateelementet i dette tilfelle ikke er i ett stykke, vil fjærene også sørge for å holde knastene 39 og 41 i kontakt med plateelementet 33. Om friksjonselementet er fremstilt i ett stykke eller som en sammenstilling av flere deler, er bare et resultat av hva som foretrekkes under fremstillin-

gen. Anordningen virker på samme måte i begge tilfelle. Det skal nå vises til fig. 2, 6 og 7, og når plateelementet 33 dreies mot urviserretningen, økes trykket mot mot knastene 39 og 41, og derved strammes båndene 35 og 37 om hengseltappen 47, slik at friksjonsdreiemomentet øker. Når plateelementet 33 dreies i urviserretningen, vil fjærene 43 og 45 dreie båndet slik at det opprettholdes kontakt mellom knasten og plateelementet 33. Fordi kontakten mellom knastene og plateelementet såvel som mellom båndene og hengseltappen opprettholdes hele tiden, vil det fortsatt ikke oppstå noen vesentlig dødgang eller slark.

Fig. 8 viser en hengselanordning som er lik hengselanordningen på fig. 4, med unntak av at hengselanordningen på fig. 8 gir et høyere dreiemomentnivå i begge rotasjonsretninger. I denne utførelsesform ifølge oppfinnelsen har hengselelementet 49 to bånd 51 og 53. Mens de to bånd ifølge fig.4 ble utformet for å frembringe dreiemoment i samme retning, er båndene på fig. 8 utformet for å frembringe dreiemoment i motsatte retninger. Fordi plateelementet er forbundet med den venstre ende på et bånd og den høyre ende på det andre, medfører dette at skrueviklingene i de to bånd har samme vikleretning. Som i de foran beskrevne utførelsesformer kan de to fjærer velges individuelt til å frembringe samme eller forskjellige dreie-momentverdier for hver retning.

Fig. 9 viser en alternativ fremgangsmåte for å frembringe den nødvendige stramming i båndet. I dette tilfelle frembringes friksjonen mellom hengseltappen 61 og båndet 63 ved hjelp av en trykkmekanisme som er anordnet inne i platen 65. Trykk-mekanismen består i denne utførelsesform av en enkel fjær 67 som trykker en kule 69 radialt innad mot enden av båndet 63. Når platen 65 dreies om hengseltappen 61 og beveger den andre ende av båndet, vil friksjonen som skapes mellom kulen og båndet, holde igjen den bakre ende av båndet, slik at det strammes om hengseltappen. Derved frembringes så og si den samme effekt av fjæren som den som frembringes i de foran anførte utførelsesformer. Denne utførelsesform har imidlertid den ulempe at det oppstår en dødgang eller slark når rota-sjonsretningen endres, fordi friksjonen retarderer bevegelsen av båndenden, og derved skapes en viss løshet i båndet om hengseltappen, mens fjæren i de foran anførte utførelsesformer vil holde båndet stramt om hengseltappen, slik at all dødgang eller slark derved elimineres.

Det er derfor lett å se at de formål som er angitt foran og som fremgår klart av den foranstående beskrivelse, er oppnådd på en effektiv måte, og fordi visse endringer kan foretas i konstruksjonen av fjærkoblingen ifølge oppfinnelsen uten å avvike fra ideen med og rammen for oppfinnelsen, er det derfor hensikten at alle de trekk som omhandles i den foranstående beskrivelse eller vist på de medfølgende tegninger, bør tolkes på en illustrerende og ikke på en begrensende måte.

Det er også lett å forstå at det er hensikten at de følgende patentkrav vil dekke alle fellestrekk og spesielle trekk ved den beskrevne oppfinnelse, og alle utsagn som språk-messig gjelder rammen for oppfinnelsen, vil ligge innenfor denne.

Claims

1. Hengselanordning med friksjon, omfattende et plateelement (11,26,33,55) som er dreibart forbundet med en hengseltapp (9,47,61), og et eller flere bånd (7,21,23,35,37) som er løst skrueviklet om i det minste en del av hengseltappen (9,47,61) og har en første ende som er forbundet med plateelementet (11,26,33, 55) samt en andre ende, karakterisert ved at den andre ende på båndet (7,21,23,35,37) er forbundet med plateelementet (11,26,33,55) ved hjelp av en fjær (13;27,29;43,45) for å stramme båndet (7,21,23,35,37) om hengseltappen (9,47,61) i en første rotasjonsretning, og at plateelementet (11,26,33,55) er svingbart om hengseltappen (9,47,61) i den første rotasjonsretning og i den andre rotasjonsretning som er motsatt den første rotasjonsretning.

2. Hengselanordning ifølge krav 1, karakterisert ved at den første ende på båndet (7,21,23,35,37) er forbundet direkte med plateelementet (11,26,33,55).

3. Hengselanordning ifølge krav 1, karakterisert ved at den første ende på båndet (7,21,23,35,37) er i hovedsaken i kontinuerlig kontakt med plateelementet (11,26,33,55) via en knast (39).

4. Hengselanordning ifølge krav 1, karakterisert ved at den andre ende på båndet (7,21,23,35,37) omfatter en bakre ende (15) hvorpå fjæren (13) utøver en kraft for å stramme båndet (7,21,23,35,37) om hengseltappen (9) i den første rotasjonsretning.

5. Hengselanordning ifølge krav 1, karakterisert ved at den videre omfatter et andre plateelement (17) som ikke er dreibart forbundet med hengseltappen (9).

6. Hengselanordning ifølge krav 1, karakterisert ved at hengseltappen (9) har en øvre del og en nedre del, og at det første bånd (7) er skrueviklet om den øvre del.

7. Hengselanordning ifølge krav 6, karakterisert ved at den videre omfatter et andre bånd (23) som er skrueviklet om den nedre del av hengseltappen (9) og som har en første ende forbundet med det første plateelement (26) og en andre ende, samt en andre fjær (27) som forbinder den andre ende på det annet bånd (23) til det første plateelement (26).

8. Hengselanordning ifølge krav 7, karakterisert ved at den andre ende på det andre bånd (23) er forbundet med det første plateelement (26) ved hjelp av den andre fjær (27) for å stramme det andre bånd (23) rundt akseltappen (9) i den første rotasjonsretning.

9. Hengselanordning ifølge krav 7, karakterisert ved at den andre ende på det andre bånd (23) er forbundet med det første plateelement (26) via den andre fjær (27) for å stramme det andre bånd (23) rundt hengseltappen (9) i den andre rotasjonsretning, som er motsatt den første rotasjonsretning.

10. Hengselanordning som angitt i krav 1, med et bånd (51,53) som er løst skrueviklet om i det minste en del av hengseltappen (61) , karakterisert ved at fjæren (67) ligger an mot en kule (69) og presser denne radialt innad mot enden av båndet (63).