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Scharnier mit einer selbsttätigen Feststellvorrichtung
Die Erfindung betrifft ein Scharnier mit einer selbsttätigen Feststellvorrichtung für Türen od. dgl., insbesondere von Möbeln, mit zwei durch bewegliche Scharnierelemente miteinander verbundenen
Scharnierteilen und mit einem an einem der Scharnierteile abgestützten Federelement, das an einem der beweglichen Scharnierelemente angreift. Gegenstand des Patentes Nr. 285365 ist ein derartiges Scharnier, bei dem eines der beweglichen Scharnierelemente, insbesondere der innere von zwei die beweglichen
Scharnierelemente bildenden Schwinghebeln, mit wenigstens einem Nocken versehen ist, der mit dem
Federelement zusammenwirkt.
Es ist ein gewöhnliches Scharnier mit zwei durch einen einzigen Bolzen gelenkig miteinander verbundenen Scharnierhälften bekannt, bei dem als Feststellvorrichtung für die Schliesslage ein senkrecht zum Scharnierbolzen bewegliches federbelastetes Rastglied, vorzugsweise eine Kugel, innerhalb der einen, gehäuseförmigen Scharnierhälfte angeordnet ist, das kurz vor Erreichen der Schliessstellung von der Biegekante der andern, als winkelförmig gebogener Scharnierlappen ausgebildeten Scharnierhälfte entgegen der Federkraft zurückgedrückt wird und in der Schliessstellung in eine hinter der Biegekante angeordnete Rastfläche einrastet, wobei der Scharnierlappen während seiner übrigen Schwenkbewegung von der Federkraft unbeeinflusst ist.
Abgesehen davon, dass ein solches einfaches Scharnier gegenüber einem als Gelenkviereck ausgebildeten Scharnier in seinen Einsatzmöglichkeiten als verdeckt angebrachtes Scharnier beschränkt ist, ist dabei ausserdem vor Erreichen der, der Schliesslage entsprechenden Endstellung ein Widerstand zu überwinden. Die Tür wird zwar durch die bekannte Vorrichtung nicht geöffnet, jedoch auch nicht in ihre Schliesslage gedrängt.
Erwünscht wäre ein Scharnier mit einer Wirkungsweise, wobei die Tür ebenfalls fast im ganzen Schwenkbereich frei drehbar ist und erst im letzten kleinen Stück dieses Schwenkbereiches durch das Scharnier in die Schliesslage gedrückt wird, ohne dass beim übergang erst ein Widerstand zu überwinden ist. Eine solche Wirkungsweise weist aber weder das eben beschriebene bekannte Scharnier auf, noch ist sie bei einem andern bekannten, ebenfalls aus zwei schwenkbar miteinander verbundenen Scharnierhälften bestehenden Scharnier erzielbar, bei welchem ein aus zwei teleskopartig ineinander verschiebbaren Hülsen mit einer in ihrem Innenraum eingeschlossenen Druckfeder gebildeter Stützkörper Anwendung findet. Dabei ist jeder der beiden Hülsenkörper an einer der beiden Scharnierhälften angelenkt.
Der Anlenkpunkt für einen Hülsenkörper ist hiebei derart gewählt, dass er in den beiden Endstellungen der Schwenkbewegung auf verschiedenen Seiten der Verbindungslinie zwischen dem Scharniergelenkbolzen und dem Anlenkpunkt des andern Hülsenkörpers liegt. Diese Bauart hat den Nachteil, dass die Feder mit Ausnahme einer einzigen neutralen Stellung im gesamten Schwenkbereich der Tür wirksam ist und diese, wenn sie nicht festgehalten wird, entweder in die Schliesslage oder in die Öffnungslage schleudert. Eine derartige bistabile Bewegungswirkung einer Tür ist im allgemeinen nicht erwünscht, da sie Verletzungen von Personen verursachen und im Laufe der Zeit auch zu einer Beschädigung der Tür bzw. der Scharniere führen kann.
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Auch als Gelenkviereck ausgebildete und mit einem Federelement versehene bekannte Scharniere weisen den Nachteil der Wirksamkeit dieses Federelementes im gesamten Schwenkbereich mit
Ausnahme eines einzigen toten Punktes auf, so dass eine damit versehene Tür innerhalb ihres
Schwenkbereiches nicht in der eben eingenommenen Lage stehen bleibt, sondern im allgemeinen in eine ihrer Endstellungen geschleudert wird. Das Federelement ist dabei an je einem festen Punkt des einen
Scharnierteiles und des äusseren oder inneren Schwinghebels des Gelenkviereckes angelenkt. Der
Anlenkpunkt am Schwinghebel kann entweder zwischen seinen beiden Gelenkpunkten oder an einem eigens hiefür vorgesehenen Arm des Schwenkhebels vorgesehen sein.
Auf diese Weise ist bei den bekannten Scharnieren eine bestimmte Charakteristik hinsichtlich ihres Öffnungs- und
Schliessmomentes sowie der Lage des toten Punktes innerhalb des Schwenkbereiches erzielbar, welche
Charakteristik aber am fertigen Scharnier nicht mehr abgeändert werden kann. Eine Wirksamkeit des
Federelementes ausschliesslich in der unmittelbaren Umgebung einer Endstellung des Scharniers zum elastischen Festhalten in dieser Stellung, wobei bei der Schwenkbewegung zum Erreichen dieser
Endstellung ein Widerstand zu überwinden ist, ist mit diesen bekannten Konstruktionen nicht erzielbar.
Die Erfindung zielt darauf ab, das den Gegenstand des Stammpatentes Nr. 285365 bildende
Scharnier weiter zu verbessern, wobei das Federelement aus einer schraubenförmigen Feder besteht, ohne dass hiebei die Nachteile der bekannten Scharniere auftreten. Die Erfindung besteht im wesentlichen darin, dass die schraubenförmige Feder mittels eines an sich bekannten, von der Feder unabhängigen Wälzorgans auf den Nocken des einen beweglichen Scharnierelementes wirkt. Der Grund für die Verwendung einer Schraubenfeder liegt darin, dass mit Schraubenfedern gegenüber den bisher angewendeten Biegefedern bei gleichem Gewicht grössere elastische Reaktionen erzielbar sind.
Ausserdem ergeben sich hiebei Vorteile bei der Herstellung und Montage des Federelementes. Diese
Vorteile, die sich aus einer schraubenförmigen Feder ergeben, kombinieren mit denen, die für die hier beschriebene selbsttätige Feststellvorrichtung kennzeichnend sind, und vermehren diese. Durch die
Anwendung eines an sich bekannten, von der Feder unabhängigen Wälzorgans zwischen der Feder und dem Nocken des einen beweglichen Scharnierelementes kann die Gleitreibung zwischen den gegeneinander beweglichen und miteinander in Berührung stehenden Teilen praktisch ausgeschaltet werden, wodurch die in der Feder gespeicherte Energie besser ausgenutzt und der Verschleiss der Teile und die Geräuschentwicklung herabgesetzt werden.
Eine einfache und eindeutige Anordnung der Feder am Scharnier ist erzielbar, wenn die Feder in einer an einem der Scharnierteile fest verbundenen und aus dem Scharnier hervorragenden Kapsel angeordnet ist und mittels einer freien Kugel, die in der Kapsel liegt und aus dieser hervorragt, auf den
Nocken einwirkt. Durch eine einfache Weiterbildung dieser Ausführung kann die Federkraft einstellbar gemacht werden, wenn der Boden der Kapsel der Feder aus einer im zylindrischen Teil der Kapsel eingeschraubten, verstellbaren Schraube besteht.
Nach einem weiteren Merkmal der Erfindung ist die das Federelement bildende zylindrische schraubenförmige Feder auf einer Spindel aufgezogen und wirkt über diese auf die Achse einer Rolle ein, die am Nocken, der fest mit einem der Schwinghebel des Scharniers verbunden ist, anliegt.
Dadurch ergibt sich eine eindeutige Trennung der beiden hauptsächlichen Funktionen des Aufspeicherns und der Wiedergabe einer gewissen potentiellen, elastischen Energie einerseits und der Führung der Rolle anderseits. Ferner kann, wenn die Rolle von einem Tragstück geführt ist, welches um einen mit dem ortsfesten Element des Scharniers fest verbundenen Bolzen schwenkbar angeordnet ist, dieses schwenkbare Tragstück komplett mit Rolle und eventuellen reibungsbeständigen Kugellagern vormontiert werden.
In den Zeichnungen ist die Erfindung an Hand zweier Ausführungsbeispiele schematisch veranschaulicht. Un zwar zeigen : Fig. l einen Teilschnitt eines die erste verbesserte erfindungsgemässe Vorrichtung enthaltenden Scharniergelenkes in Offenlage, Fig. 2 eine Ansicht zum Teil im Aufriss, zum Teil im Schnitt einer zur Vorrichtung gehörenden Kapsel, Fig. 3 eine Ansicht zum Teil im Aufriss und zum Teil im Schnitt einer gegenüber der Fig. 2 veränderten Kapsel, Fig. 4 eine perspektivische Ansicht einer zur Vorrichtung gehörenden Feder, Fig. 5 die zur Vorrichtung gehörende Kugel, Fig. 6 eine Schnittansicht eines zur Vorrichtung gehörenden Federkomplexes, dessen Kapsel eine veränderte Ausführung gegenüber den Fig. 4 und 5 aufweist, Fig.
7 eine perspektivische Ansicht eines mit einem Nocken versehenen Schwenkhebels gemäss dem Hauptpatent, Fig. 8 eine der Fig. l gleiche Ansicht, jedoch befindet sich das Scharnier in Schliessstellung, Fig. 9 einen teilweisen Schnitt eines die zweite verbesserte erfindungsgemässe Vorrichtung enthaltenden Scharniergelenkes in Offenlage, Fig. 10 eine perspektivische Ansicht einer zylindrischen schraubenförmigen Feder, welche zur Vorrichtung der Fig. 9 gehört, Fig. ll eine perspektivische Ansicht einer Führungsspindel für die Feder gemäss Fig. 10, Fig. 12
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eine perspektivische Ansicht von zwei miteinander verbundenen Führungsspindeln gemäss Fig. 11, Fig.
13 eine auseinandergezogene perspektivische Darstellung eines schwenkbaren zur Vorrichtung gehörenden Tragstückes, sowie von zwei Bolzen und der damit verbundenen Rolle, Fig. 14 eine perspektivische Ansicht eines gegenüber dem gemäss Fig. 13 geänderten schwenkbaren Tragstückes, die Fig. 15 und 16 zeigen zwei auseinandergezogene perspektivische Darstellungen einiger Bauteile in zwei verschiedenen Ausführungen, Fig. 17 eine der Fig. 8 ähnliche Ansicht, jedoch befindet sich das Scharnier in Schliessstellung, Fig. 18 einen Bauteil der Fig. 17, welcher ein Einstellorgan umfasst.
In der nachstehenden Beschreibung werden für die zum Stammpatent gehörenden Teile die gleichen Bezugsnummern wie für das Stammpatent verwendet, während die neuen Teile mit vom Stammpatent ausgehenden neuen Nummern bezeichnet werden.
Ferner ist zu bemerken, dass die beweglichen und die ortsfesten Teile des Scharniers, die der zu öffnenden Türe oder Klappe und dem ortsfesten Teil des Möbels entsprechen, wie sie in den Zeichnungen dargestellt und beschrieben sind, auch in ihrer relativen Stellung umgekehrt werden können, ohne dass dadurch etwas an der Funktion oder den mechanischen Wirkungen der Vorrichtung geändert wird.
Aus den Fig. l bis 8, die eine erste Verbesserung der Erfindung darstellen, ist ersichtlich, dass das Federelement des Scharniergelenkes gemäss dem Stammpatent aus einer zylindrischen schraubenförmigen Feder besteht, die mit --201-- bezeichnet ist. Diese Feder hat ihren Sitz in einer
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einem Absatz --206--, mit welchem die Kapsel--202-- versehen ist, zurückgehalten wird, so dass nur ein kleiner Teil der Kugel --205-- unter der Einwirkung der Feder --201-- aus diesem Absatz hervorragt.
Die Kapsel --202-- ist mit einem Arretierungsring-203-versehen, der dazu dient, die
Kapsel gegenüber dem ortsfesten Scharniergelenk--7--zu blockieren.
Die Kapsel --202-- kann durch Drehen einer Stange oder durch Pressguss oder Spritzgiessen hergestellt werden. Nach einer in Fig. 3 dargestellten Ausführungsform ist die mit-207- bezeichnete Kapsel durch Tiefziehen von Blech verwirklicht worden.
Gemäss der in Fig. 6 dargestellten Ausführungsform hat die mit --208-- bezeichnete Kapsel einen von einer Schraube --209-- gebildeten Boden, wodurch es möglich ist, auch bei bereits montiertem Scharnier die Reaktionskraft der Feder --201-- nach Wunsch zu regulieren, indem die
Feder durch Einschrauben der Schraube --209-- mehr oder weniger gespannt wird.
Die Arbeitsweise des verbesserten und vorstehend beschriebenen Scharniergelenkes ist folgendermassen :
Wenn das Scharnier offen ist (Fig. l), ist die Feder --201-- auf das Höchste zusammengedrückt, da sich die Kugel --205-- auf das obere Profil des Nockens --25-- stützt, mit welchem der Schwenkhebel --21-- versehen ist. Beim Schliessen des Scharniers (Pfeilrichtung-F--) läuft der Schwenkhebel --21-- zuerst unmerklich um seinen Bolzen --12-- und wird dann immer schneller, bis die Kugel --205-- in der Nähe der Schliessstellung über den oberen Rand des Nockens-25hinausgeht und sich plötzlich dem Bolzen-12-nähert und dabei eine teilweise Entspannung der Feder --201-- erlaubt.
Während dieser teilweisen Entspannungsbewegung gibt die Feder einen Teil der elastischen, potentiellen Energie zurück, die sie, wie noch gesagt wird, während der Schliessung, die der jetzt beschriebenen Öffnung vorausgegangen ist, gesammelt hat, indem sie auf den Schwenkhebel --21-- ein Spannungsmoment zum Schliessen und Geschlossenhalten des Scharniers und somit auf die damit verbundene Türe oder Klappe ausübt.
Bei geschlossenem Scharnier (Fig. 8) bewegt sich der Schwenkhebel --21-- zu Beginn der Öffnung des Scharniers (Pfeilrichtung-F'--) um seinen Bolzen-12-, wobei der Nocken --25-- gegen die Kugel --205-- gedrückt und diese gezwungen wird, in die Kapsel-202zurückzutreten, wodurch die Feder --201-- zusammengedrückt wird, die dadurch die verfügbare Energie für die Sperrung der Türe für eine nachfolgende Schliessung aufspeichert.
In den Fig. 9 bis 18 ist eine weitere Ausführungsform der Vorrichtung dargestellt. Nach dieser Ausführungsform umfasst die automatische Sperrvorrichtung mindestens eine schraubenförmige zylindrische Feder--301--, die auf einer in einer in der Endwand des ortsfesten Elementes--7-- des Scharniers herausgearbeiteten Öffnung-303-gleitenden Führungsspindel-302-aufgezogen ist (Fig. 11). Die Spindel --302-- weist im unteren der Rolle zugewandten Teil eine Verbreiterung - auf, die als Anschlag eines Endes der Feder--301--dient und an ihrem Ende eine
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--302-- undFederelement (Fig.
12) zwei Spindeln --302a-- umfassen, auf welchen zwei Federn-301- aufgezogen werden. Die Spindeln sind parallel zueinander und, wie oben beschrieben, ebenfalls mit
Verbreiterungen --304a-- und Einsenkungen --305a-- versehen. Die beiden Spindeln sind durch eine Brücke --310-- verbunden.
Hinsichtlich der Ausführungsform gemäss Fig. 12 gilt das bereits für die Ausführungsform gemäss Fig. 11 Gesagte.
Die kleine Rolle --307-- ist frei auf dem fest mit dem Tragstück --308-- verbundenen Bolzen --306-- drehbar. Das Tragstück ist frei um den Bolzen --309-- schwenkbar, der fest mit dem ortsfesten Element --7-- des Scharniers verbunden ist (Fig. 13).
Das schwenkbare Tragstück --308-- weist zwei symmetrische Seitenwände auf, die mit Löchern-311-für den Bolzen --309--, um welchen das Tragstück selbst geschwenkt werden kann sowie mit Löchern --312-- für den Bolzen --306-- der Rolle --307-- versehen sind. Das Tragstück --308-- weist ausserdem Absätze-313--, die zur Aufnahme des Kopfes und der Vernietung des Bolzens --306-- dienen, und eine Brücke-314--auf, die die beiden genannten symmetrischen Seitenwände miteinander verbindet.
Die Fig. 14 stellt ein gegenüber dem Tragstück --308-- abgeändertes Tragstück --316-- dar.
In diesem sind die beiden Seitenwände nicht in der Mitte, sondern durch die seitlich angebrachte Brücke-315-verbunden.
Das für das Tragstück --308-- Gesagte gilt ebenfalls für das Tragstück-316-, da es unabhängig von seiner Ausführungsform immer zur Führung der Rolle dient.
In Fig. 15 ist eine Muffe --317-- dargestellt, die vorzugsweise aus reibbeständigem Material besteht und zwischen der kleinen Rolle --318-- und dem Bolzen --306-- eingefügt ist.
Gemäss einer in Fig. 16 dargestellten Ausführungsform können zwei gleiche aus reibbeständigem Material und an ihren Enden mit einem Flansch versehene Büchsen --319a-- symmetrisch in die Rolle --320-- zwischen dieser und dem Bolzen --306-- eingefügt werden.
Es ist zu bemerken, dass gleicherweise, wie für die Rollen-318 und 320-vorgesehen, Muffen und Büchsen aus reibbeständigem Material an einer oder mehrerer Anlenkungen --11, 12 bis 18, 19-angebracht werden können, die die Knotenpunkte des im Scharnier enthaltenen Gelenkviereckes bilden.
In Fig. 18 ist eine Gewindebüchse --340-- dargestellt, die in ein Gewindeloch --303a-- der Endwand des festen Elementes --7-- des Scharniers geschraubt werden kann. Gegen diese Büchse --340-- stützt sich das Ende der Feder --301--, so dass man, je nachdem die Büchse mehr oder weniger festgeschraubt wird, eine grössere oder geringere Vorspannung der Feder --301-- und somit eine grössere oder geringere Federkraft erzielt. Diese Einstellung kann auch bei bereits angebrachtem Scharnier vorgenommen werden.
Die Arbeitsweise der Erfindung ist die folgende :
Wenn das Scharnier offen ist (Fig. 9), ist die Feder --301-- auf das Höchste zusammengedrückt, da sich die Rolle --307- auf dem höchsten Profil des Nockens-25--, mit welchem der Schwenkhebel --21-- versehen ist, aufliegt.
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Schliessstellung des Scharniers die Rolle --307-- beginnt den Rand des Nockens --25-- zu überrollen und folglich durch die Feder-301-gestossen, sich der Achse des Bolzens--12nähert.
Gleichzeitig schwenkt das Tragstück-308-um seinen festen Bolzen-309--, wobei die Rolle --307-- mit dem Rand des Nockens --25-- in Berührung bleibt.
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ergibt sich am Rand des Nockens --25-- eine angewandte Kraft, die mit dem Arm, der dem Radius des Nockens wesentlich gleich ist, dem Schwenkhebel (und über diesen dem beweglichen Scharnierelement) ein Moment überträgt, um das Scharnier zu schliessen und geschlossen zu halten.
Wenn die Türe geschlossen ist, wobei das Scharnier die in Fig. 17 gezeigte Stellung einnimmt, und wieder geöffnet werden soll (Pfeilrichtung-F'--) und mit der Türe die sie tragenden Scharniere, drückt der Schwenkhebel --21-- mit seinem Nocken --25-- gegen die kleine Rolle--307--.
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Reibung bei der darauffolgenden Schliessung wieder zurückgegeben wird.
Nach einem sehr kurzen öffnungsbogen, der nach Belieben vorbestimmt werden kann, indem zweckmässigerweise die gegenseitige Stellung der Rolle zum Nocken bemessen wird, befindet sich die Rolle --307-- jetzt auf dem Profil mit konstantem Radius des Nockens --25-- und, während sich der Schwenkhebel --21-- weiterhin um seinen Bolzen-12-dreht, erfolgt die weitere Öffnung des Scharniers ohne weiteren Arbeitsaustausch zwischen dem elastischen und kinematischen System, so dass sich die Türe frei dreht, als ob keine Schliessvorrichtung vorhanden wäre.
Tatsächlich übt die
Spannung des elastischen Systems, obwohl sie die Türe weder gegen ihre Schliess-noch öffnungsstellung schiebt, eine günstige Wirkung automatischer Aufnahme der Spiele aus, die unvermeidlicherweise in den verschiedenen Anlenkungen enthalten sind, wodurch das Verhalten des Scharniers weicher und geräuschloser gestaltet wird.
Es sei hervorgehoben, dass das Einsetzen von Muffen oder Büchsen aus reibungsbeständigem Material an den Anlenkungspunkten eine Verminderung der Reibungen unter Inanspruchnahme der unvermeidlichen Spiele der Anlenkungen selbst infolge der Anpassungsmöglichkeiten dieser Materialien ermöglicht.
Somit stellen die verschiedenen Verbesserungen, die Gegenstand der Erfindung sind, einen weiteren wesentlichen technischen Fortschritt in der einschlägigen Branche dar.
PATENTANSPRÜCHE. :
1. Scharnier mit einer selbsttätigen Feststellvorrichtung, für Türen od. dgL, insbesondere von Möbeln, mit zwei durch bewegliche Scharnierelemente miteinander verbundenen Scharnierteilen und mit einem an einem der Scharnierteile abgestützten Federelement, das an einem der beweglichen Scharnierelemente angreift, wobei eines der beweglichen Scharnierelemente, insbesondere der innere von zwei die beweglichen Scharnierelemente bildenden Schwinghebeln, mit wenigstens einem Nocken versehen ist, der mit dem Federelement zusammenwirkt, nach Patent Nr. 285365, wobei das
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die schraubenförmige Feder (201,301) mittels eines an sich bekannten, von der Feder unabhängigen Wälzorgans (205,307, 318,320) auf den Nocken (25) des einen beweglichen Scharnierelementes (21) wirkt.
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