NO20161727A1

NO20161727A1 - Vriderpinne

Info

Publication number: NO20161727A1
Application number: NO20161727A
Authority: NO
Inventors: Mika Heikinmatti; Tomi Reivonen; Risto Kallinen
Original assignee: Abloy Oy
Priority date: 2015-11-30
Filing date: 2016-11-01
Publication date: 2017-05-31
Also published as: SE541807C2; FI126977B; SE1651534A1; FI20155896A

Description

Oppfinnelsens område Field of the invention

Foreliggende oppfinnelse vedrører en vriderpinne. Vriderpinne brukes i dører for å koble et håndtak til en dørlås. The present invention relates to a turning pin. Twist pin is used in doors to connect a handle to a door lock.

Bakgrunn Background

En dørlås er forbundet med en pinne med et håndtak som brukes til å åpne og lukke døren. Vrideren gjør det også mulig å trekke tilbake en låsefalle i låskassen. Normalt består vriderpinnen av metall. I noen tilfeller, for eksempel ved skyvedører, er det også kjent å benytte pinner av plast, som beskrevet i EP1398435. A door lock is connected by a pin with a handle that is used to open and close the door. The twister also makes it possible to retract a latch in the lock box. Normally, the turning pin consists of metal. In some cases, for example with sliding doors, it is also known to use plastic pins, as described in EP1398435.

På ytterdører fører pinnen varme fra innsiden til utsiden. Varmestrømmen gjennom pinnen kan være betydelig, spesielt om vinteren. Dette skyldes at ytterdørpinner er av metall. Metallene som brukes i pinner er gode varmeledere. On external doors, the pin conducts heat from the inside to the outside. The heat flow through the stick can be significant, especially in winter. This is because the outer door studs are made of metal. The metals used in sticks are good conductors of heat.

Sammenfatning av oppfinnelsen Summary of the Invention

Formålet med foreliggende oppfinnelse er å redusere varmestrømmen gjennom en vriderpinne. Dette oppnås på den i det selvstendige patentkravet beskrevne måten. De uselvstendige patentkravene beskriver forskjellige utførelsesformer av oppfinnelsen. The purpose of the present invention is to reduce the heat flow through a twist stick. This is achieved in the manner described in the independent patent claim. The independent patent claims describe different embodiments of the invention.

Vriderpinnen ifølge oppfinnelsen består av et komposittmateriale med fibre som forsterkning og harpiks eller polymere som bindemiddel. Fibrene strekker seg fra pinnens ene ende til dens andre ende, og fibrene utgjør 55 - 70 volumprosent av komposittmaterialet i pinnen. Komposittmaterialet danner en skallkonstruksjon rundt pinnens langsgående midtakse, og hvilken skallkonstruksjon består av flere lag på hverandre. Fibrene i lagene er på tvers av pinnens langsgående midtakse, slik at i det minste fibrene i det ytre laget generelt er i en vinkel på 40 - 50 grader i forhold til pinnens langsgående midtakse, og fibrene i de øvrige lagene står hovedsakelig i en vinkel på 30 - 60 i forhold til pinnens langsgående midtakse, og i det minste fibrene i det ytre laget tilfredsstiller et bestemt eller bestemte retthetskrav. The twisting pin according to the invention consists of a composite material with fibers as reinforcement and resin or polymers as binder. The fibers extend from one end of the stick to its other end, and the fibers make up 55 - 70 percent by volume of the composite material in the stick. The composite material forms a shell structure around the longitudinal central axis of the pin, and which shell structure consists of several layers on top of each other. The fibers in the layers are transverse to the longitudinal central axis of the pin, so that at least the fibers in the outer layer are generally at an angle of 40 - 50 degrees to the longitudinal central axis of the pin, and the fibers in the other layers are mainly at an angle of 30 - 60 in relation to the longitudinal central axis of the pin, and at least the fibers in the outer layer satisfy a certain or certain straightness requirement.

Kortfattet beskrivelse av tegningene Brief description of the drawings

I det følgende vil oppfinnelsen bli beskrevet i mer detalj ved hjelp av figurene på de medfølgende tegninger, hvor In what follows, the invention will be described in more detail with the help of the figures in the accompanying drawings, where

figur 1 viser et eksempel på en vriderpinne i henhold til oppfinnelsen når den er montert i en dør, figure 1 shows an example of a turning pin according to the invention when it is mounted in a door,

figur 2 viser et eksempel på en vriderpinne i henhold til oppfinnelsen, figure 2 shows an example of a turning stick according to the invention,

figur 3 er et eksempel på en vriderpinne i henhold til oppfinnelsen i snitt, figure 3 is an example of a turning stick according to the invention in section,

figur 4 viser et annet eksempel på en pinne i henhold til oppfinnelsen i snitt, og figure 4 shows another example of a stick according to the invention in section, and

figur 5 illustrerer retthetskravet på fibrene. figure 5 illustrates the straightness requirement on the fibres.

Detaljert beskrivelse Detailed description

Figur 1 viser et eksempel på en vriderpinne 1 ifølge oppfinnelsen når den er montert i en ytterdør 14. Vrideren 10 er en innvendig vrider, og vrideren 11 er en utvendig vrider. Den indre vrideren har en utsparing 10A for pinnen. Vrideren på utsiden har en tilsvarende utsparing 11A. Døren 14 har en monteringsåpning 15 for pinnen 1. Videre har døren en lås 16 som i figur 1 er tegnet som en stiplet linje. Pinnen gjør det mulig ved rotasjon av en av vriderne å trekke inn en låsefalle i døren samt å åpne eller lukke døren. Figure 1 shows an example of a twister pin 1 according to the invention when it is mounted in an outer door 14. The twister 10 is an internal twister, and the twister 11 is an external twister. The inner twister has a recess 10A for the pin. The twister on the outside has a corresponding recess 11A. The door 14 has a mounting opening 15 for the pin 1. Furthermore, the door has a lock 16 which in Figure 1 is drawn as a dashed line. The pin makes it possible, by rotation of one of the twisters, to pull in a latch in the door and to open or close the door.

Det fremgår av figur 1 at pinnen 1 fører varme fra innsiden av døren til utsiden av døren. Den indre vrideren 10A og også den utvendige vrideren 11A bidrar til varmeoverføringen ettersom vriderne er av metall, og de øker varmeoverføringsarealet. Ettersom pinnen 1 ifølge oppfinnelsen består av et komposittmateriale, har det en betydelig mindre varmeledningsevne enn en pinne av metallet. Figure 1 shows that pin 1 conducts heat from the inside of the door to the outside of the door. The inner twister 10A and also the outer twister 11A contribute to the heat transfer as the twisters are metal and they increase the heat transfer area. As the pin 1 according to the invention consists of a composite material, it has a significantly lower thermal conductivity than a metal pin.

Komposittmaterialer er i seg selv kjent, men de har ikke tidligere blitt benyttet for vriderpinner med suksess fordi pinnen må tåle en relativt stor dreiemomentbelastning. Pinnen må tåle et dreiemoment på minst 40 Nm. Dessuten må dens holdbarhet være så god at pinnen kan brukes i flere tiår. Composite materials are known in themselves, but they have not previously been used for turning pins with success because the pin must withstand a relatively large torque load. The pin must withstand a torque of at least 40 Nm. Moreover, its durability must be so good that the stick can be used for decades.

At man bruker et komposittmateriale resulterer i seg selv ikke i en pinne som realistisk er nyttig og holdbar. Dette gjelder spesielt ytterdørpinner. Kravene og levetiden kan være lavere for innerdører. Using a composite material does not in itself result in a stick that is realistically useful and durable. This particularly applies to exterior door studs. The requirements and service life may be lower for interior doors.

Figur 2 viser et eksempel på en pinne 1 ifølge oppfinnelsen, og figur 3 viser et eksempel på en pinne i henhold til oppfinnelsen i et snitt. Vriderpinnen 1 ifølge oppfinnelsen består av et komposittmateriale 2 med fibre 3 som forsterkning og harpiks eller polymer 4 som bindemiddel. En polymer er et molekyl der flere små molekyler holdes sammen av kjemiske bindinger. Polymere kan klassifiseres i syntetiske og naturlige polymere. Plast er vanlige syntetiske polymere. Plast som PPS eller PP kan brukes som bindemiddel. Fibrene består av karbonfiber. Videre kan fibrene bestå av andre materialer som Kevlar, glass og naturfibre. Lin er et eksempel på naturfibre. Figure 2 shows an example of a stick 1 according to the invention, and Figure 3 shows an example of a stick according to the invention in a section. The turning pin 1 according to the invention consists of a composite material 2 with fibers 3 as reinforcement and resin or polymer 4 as binder. A polymer is a molecule in which several small molecules are held together by chemical bonds. Polymers can be classified into synthetic and natural polymers. Plastics are common synthetic polymers. Plastics such as PPS or PP can be used as a binder. The fibers consist of carbon fiber. Furthermore, the fibers can consist of other materials such as Kevlar, glass and natural fibres. Flax is an example of a natural fiber.

Fibrene 3 strekker seg fra pinnens 1 ene ende til dens annen ende, og fibrene utgjør 55 - 70 volumprosent av komposittmaterialet i pinnen. Komposittmaterialet 2 danner en skallkonstruksjon rundt pinnens langsgående midtakse. Figur 2 illustrerer midtaksen ved hjelp av linjen A. Skallkonstruksjonen er oppbygget av flere lag 5 på hverandre. Det kan være 8-12 stykk lager på hverandre. The fibers 3 extend from one end of the stick 1 to its other end, and the fibers make up 55 - 70 percent by volume of the composite material in the stick. The composite material 2 forms a shell structure around the longitudinal central axis of the pin. Figure 2 illustrates the central axis using line A. The shell construction is made up of several layers 5 on top of each other. There can be 8-12 pieces of stock on top of each other.

Fibrene i lagene ligger på tvers av pinnens langsgående midtakse, slik at i det minste fibrene i det ytre lag 5 i hovedsak står i en vinkel på 40 - 50 grader i forhold til pinnen langsgående midtakse, og fibrene i de øvrige lagene står hovedsakelig i en vinkel på 30 - 60 i forhold til pinnens langsgående midtakse, og i det minste fibrene i de ytre lagene tilfredsstiller et bestemt retthetskrav. Som det fremgår av figur 2, kan fibervinkelen i forhold til midtaksen være en annen i hjørneområdene B mellom pinnens sider enn vinklene i de ovennevnte områder. Dessuten kan fiberretthetskravet være et annet i hjørnene enn på overflatene av komposittlagene i pinnen. The fibers in the layers lie across the longitudinal central axis of the pin, so that at least the fibers in the outer layer 5 are mainly at an angle of 40 - 50 degrees in relation to the longitudinal central axis of the pin, and the fibers in the other layers are mainly at a angle of 30 - 60 in relation to the longitudinal central axis of the pin, and at least the fibers in the outer layers satisfy a certain straightness requirement. As can be seen from figure 2, the fiber angle in relation to the central axis can be different in the corner areas B between the sides of the pin than the angles in the above-mentioned areas. Furthermore, the fiber straightness requirement may be different in the corners than on the surfaces of the composite layers in the stick.

Figur 3 illustrerer hvordan skallet består av flere lag 5 på hverandre. Pinnen 1 ifølge utførelsesformen i figur 3 er hul i midten langs pinnens lengdeakse. Figur 4 viser en annen utførelsesform i hvilket det hule området av pinnen er fylt med et materiale 17 med dårlig varmeledningsevne. Materialet med dårlig varmeledningsevne kan for eksempel være polyuretan. Figur 4 viser også et mulig tilleggslag 18 på det ytterste komposittmateriallaget 5. Hensikten med tilleggslaget er å øke slitasjemotstanden hvis ønskelig. Materialet i tilleggslaget kan være et materiale som er egnet for formålet, slik som epoksy. Pinnen kan også ha flere enn ett tilleggslag 18 på nevnte ytterste komposittmateriallaget 5. Til en pinne med tilleggslag vurderer man også deres tykkelser for at pinnen skal være inntrekkbar i vrideren og låsehuset. Figure 3 illustrates how the shell consists of several layers 5 on top of each other. The pin 1 according to the embodiment in Figure 3 is hollow in the middle along the longitudinal axis of the pin. Figure 4 shows another embodiment in which the hollow area of the pin is filled with a material 17 with poor thermal conductivity. The material with poor thermal conductivity can be, for example, polyurethane. Figure 4 also shows a possible additional layer 18 on the outermost composite material layer 5. The purpose of the additional layer is to increase wear resistance if desired. The material in the additional layer can be a material suitable for the purpose, such as epoxy. The stick can also have more than one additional layer 18 on said outermost composite material layer 5. For a stick with additional layers, their thicknesses are also considered so that the stick can be retracted into the twister and the lock housing.

Ovenfor nevnte retthetskravet er at en fibers posisjon på en bestemt strekning, i hvilket som helst punkt av fiberen, holder seg innenfor et visst område. The above-mentioned straightness requirement is that a fiber's position on a specific stretch, at any point of the fiber, stays within a certain range.

Figur 5 illustrerer dette retthetskravet. Fiberen 3 i figur 5 tilfredsstiller retthetskravet ettersom fiberlengden L, i hvilket som helst punkt av fiberen, holder seg innenfor et bestemt område AC. Fiberen 3 holder seg altså innenfor en virtuell sylinder 20 av en bestemt form hvis høyde og tverrsnitt er henholdsvis L og AC. Lengden L og tverrsnittarealet AC kan defineres som avhengig av fiberdiameteren 3. Lengden L kan for eksempel være k<*>fiberens diameter, hvori k er en koeffisient, slik som 10. Arealet AC kan for eksempel være avhenge av fiberens diameter, slik at arealets AC diameter er j<*>fiberens diameter, hvori j er en koeffisient, slik som 4 . Da blir arealet pi/4<*>(j<*>fiberens diameter)<2>. Ettersom målene på fiberens diameter angis i um, er det hensiktsmessig å angi også L og arealets AC diameter i um. Ettersom pinnen normalt haren hovedsakelig kvadratisk form i tverrsnitt, kan retthetskravet være et annet i hjørnene enn på sidene av kvadratet, dvs. lagene i pinnen. Figure 5 illustrates this correctness requirement. The fiber 3 in Figure 5 satisfies the straightness requirement as the fiber length L, at any point of the fiber, stays within a certain area AC. The fiber 3 thus stays within a virtual cylinder 20 of a specific shape whose height and cross-section are respectively L and AC. The length L and the cross-sectional area AC can be defined as depending on the fiber diameter 3. The length L can, for example, be k<*>the diameter of the fiber, where k is a coefficient, such as 10. The area AC can, for example, depend on the diameter of the fiber, so that the area AC diameter is the diameter of the j<*>th fiber, where j is a coefficient, such as 4 . Then the area becomes pi/4<*>(j<*>the fiber's diameter)<2>. As the measurements of the fiber's diameter are stated in µm, it is appropriate to also state L and the diameter AC of the area in µm. As the stick normally has a mainly square shape in cross-section, the straightness requirement can be different in the corners than on the sides of the square, i.e. the layers in the stick.

På den ovennevnte måten oppnås en komposittpinne som både tåler de påkjenninger for hvilke vriderpinner eksponeres og har en lang levetid. Ved å bruke flere lag skapes en sterkere konstruksjon enn ved å bruke en enkelt tykk konstruksjon. At fibrene i det ovennevnte er tverrgående plassert i forhold til pinnens lengdeakse forsterker også konstruksjonen. Dessuten forlenger de tverrgående fibrene avstanden forvarmen som overføres langs fibrene, dvs. øker varmemotstanden. In the above-mentioned way, a composite pin is obtained which both withstands the stresses to which twist pins are exposed and has a long service life. By using several layers, a stronger construction is created than by using a single thick construction. The fact that the fibers in the above are placed transversely in relation to the pin's longitudinal axis also strengthens the construction. In addition, the transverse fibers extend the distance of the preheat that is transferred along the fibers, i.e. increase the heat resistance.

Det er også spesielt viktig at det ytre komposittmateriallaget 5 (det laget som er lengst bort sett fra pinnens langsgående midtakse) tilfredsstiller retthetskravene av den ovennevnte type. Hvis retthetskravene ikke er tilfredsstilt, er pinnens ytre komposittmateriallager svekket ved et punkt eller punkter, hvorfor pinnen ved bruk ikke nødvendigvis håndterer belastningene. Retthetskravet rettes i det minste mot det ytterste laget fordi det ytre komposittmateriallaget alltid utsettes for den største belastningen. It is also particularly important that the outer composite material layer 5 (the layer furthest from the pin's longitudinal central axis) satisfies the straightness requirements of the above-mentioned type. If the straightness requirements are not met, the pin's outer composite material layer is weakened at a point or points, which is why the pin does not necessarily handle the loads during use. The straightness requirement is directed at least towards the outermost layer because the outer composite material layer is always exposed to the greatest load.

Den lagdelte skallkonstruksjonen tåler krefter veldig godt, og den hule eller med et varmeisolerende materiale fylte midtområde i pinnen gjør at pinnens varmeoverføringsmotstand er større enn i en pinne som i sin helhet består av ett og samme materiale. Ved den foreliggende oppfinnelse oppnås en varmeledningskoeffisient under 0,5 W/Km. I de fleste utførelsesformer av oppfinnelsen er tykkelsen på lagene i skallet omtrent 2 mm. Dette betyr at dersom komposittlagene er 10 i antall, er tykkelsen av hvert enkelt lag omtrent 0,2 mm. Som allerede konstatert ovenfor, inkluderer hvert komposittlager fiber fra pinnens ene ende til dens andre ende. The layered shell construction withstands forces very well, and the hollow or heat-insulating material filled central area of the pin means that the pin's heat transfer resistance is greater than in a pin that is entirely made of one and the same material. With the present invention, a heat conduction coefficient below 0.5 W/Km is achieved. In most embodiments of the invention, the thickness of the layers in the shell is approximately 2 mm. This means that if the composite layers are 10 in number, the thickness of each individual layer is approximately 0.2 mm. As already noted above, each composite stock includes fibers from one end of the pin to its other end.

Fibrene vises i figur 1, slik at de alle er vendt i samme retning i respektive lag. Hvis pinnen imidlertid er produsert ved bruk av fiberstrømper, i hvilke fibrene er vevd sammen på tvers av hverandre, går omtrent halvparten, eller halvparten, av fibrene i respektive lag medurs, og omtrent halvparten, eller halvparten, av fibrene går moturs i respektive lag. Selv da, står i hvert fall fibrene i det ytterste laget i en vinkel på 40 - 50 grader i forhold til pinnens langsgående midtakse, og fibrene i de øvrige lagene er i en vinkel på 30 - 60 grader i forhold til pinnens langsgående midtakse, og i det minste fibrene i det ytterste laget tilfredsstiller et bestemt retthetskrav. Hensikten er at vinkelen av fibrene i det ytterste laget er så nær 45 grader som mulig. The fibers are shown in Figure 1, so that they all face the same direction in their respective layers. If, however, the stick is produced using fiber stockings, in which the fibers are woven together across each other, approximately half, or half, of the fibers in respective layers run clockwise, and approximately half, or half, of the fibers run counterclockwise in respective layers. Even then, at least the fibers in the outermost layer stand at an angle of 40 - 50 degrees in relation to the longitudinal central axis of the pin, and the fibers in the other layers are at an angle of 30 - 60 degrees in relation to the longitudinal central axis of the pin, and at least the fibers in the outermost layer satisfy a certain straightness requirement. The purpose is that the angle of the fibers in the outermost layer is as close to 45 degrees as possible.

Vriderpinnens størrelse er normalt 8<*>8 mm, men kan også være 10<*>10 mm i noen spesielle tilfeller. 110 mm og 120 mm i sin tur standardlengder på pinnen. Dette innebærer at et forholdsvis lite område utsettes for relativt store påkjenninger, slik som dreiemoment på 40 Nm og overflatetrykk over 500 MPa på overflatene i nærheten av pinnens hjørner. Oppfinnelsen kan håndtere disse store påkjenningene med materialer som generelt haren mye lavere varmeledningsevne enn de metaller som brukes i pinner, hvilket har blitt oppnådd ved de ovenfor beskrevne konstruksjonsløsninger. The size of the turning pin is normally 8<*>8 mm, but can also be 10<*>10 mm in some special cases. 110 mm and 120 mm in turn standard lengths of the stick. This means that a relatively small area is exposed to relatively large stresses, such as torque of 40 Nm and surface pressure of over 500 MPa on the surfaces near the corners of the pin. The invention can handle these large stresses with materials that generally have much lower thermal conductivity than the metals used in pins, which has been achieved by the construction solutions described above.

Av det ovennevnte eksempel fremgår det at det er mulig å skape en utførelsesform av oppfinnelsen gjennom mange ulike løsninger. Dessuten er det mulig å lage komposittpinnen brannsikker ved tilsetning av et flammehemmende middel i bindemidlet. Foreliggende oppfinnelse kan således implementeres i mange forskjellige utførelsesformer innenfor rammen av det selvstendige patentkravet. From the above example, it is clear that it is possible to create an embodiment of the invention through many different solutions. It is also possible to make the composite stick fireproof by adding a flame retardant to the binder. The present invention can thus be implemented in many different embodiments within the scope of the independent patent claim.

Claims

1. Twister stick (1) of a composite material (2) which has fibers (3) as reinforcement and a resin or a polymer as binder, characterized in that the fibers (3) extend from one end of the stick (1) to its other end and the fibers makes up 55 - 70 percent by volume of the composite material in the stick, which composite material (2) forms a shell structure around the longitudinal central axis of the pin, and which shell structure consists of several layers (5) on top of each other, which layer's fibers are transverse to the longitudinal central axis of the pin so that at least the fibers in the outermost layer (5) are essentially at an angle of 40 - 50 degrees in relation to the longitudinal central axis of the pin, and that the fibers in the other layers in essentially stands at an angle of 30 - 60 degrees in relation to the longitudinal central axis of the stick, and at least the fibers in the outermost layer meet one or more specific straightness requirements.

2. Pin according to claim 1, characterized in that the pin (1) is hollow in the middle in the direction of the pin's longitudinal axis.

3. Pin according to claim 2, characterized in that the hollow area in the stick is filled with a material that has poor thermal conductivity.

4. Pin according to claims 1-3, characterized in that the requirement for straightness or the requirements for straightness is that the fiber in its position, at a certain length anywhere in the fiber, remains in a certain area.

5. Pin according to claim 4, characterized by the number of layers being 8 - 12.

6. Pin according to claims 1-4, characterized in that the stick also has at least one layer on said outermost composite material layer.