DE29800086U1 - Scharnier für klappbare oder schwenkbare Frontplatten - Google Patents

Description

DURMA

PATENTANWÄLTE FELIX-MOTTL-STRASSE 1A D-76185 KARLSRUHE

S4977/97-Gbm
5. Januar 1998

Schroff GmbH

Scharnier für klappbare oder schwenkbare Frontplatten

Beschreibung

Die Erfindung betrifft ein Scharnier für klappbare oder schwenkbare Frontplatten, insbesondere zur Anwendung bei Schränken, Gehäusen und Baugruppenträgern der Elektrotechnik und Elektronik. Ein solches Scharnier besteht aus einem feststehenden Lagerteil und einem Drehteil, das auf die zu bewegende Frontplatte montiert wird.

In der Industrieelektronik werden die mit den elektronischen Komponenten bestückten Leiterkarten in Modulschienen eingeschoben, welche ihrerseits Teil eines Schrankes, Gehäuses oder Baugruppenträgers darstellen. Die Leiterkarten tragen an ihrer Rückseite Steckverbinder. Nach vorne hin werden die eingebauten Leiterkarten üblicherweise mit Teil- oder Gesamtfrontplatten abgedeckt. Sofern die Leiterplatten später nicht mehr zugänglich sein müssen, werden diese Frontplatten fest mit den Modulschienen verschraubt. Oft müssen die eingebauten elektronischen Komponenten aber auch zugänglich bleiben, beispielsweise für Wartungs- und Einstellarbeiten.

Mittels eines Scharniers um eine horizontale oder vertikale Drehachse klapp-

bzw. schwenkbare Frontplatten sind Stand der Technik. Das Scharnier besteht aus einem feststehenden Teil, welches mit der Modulschiene verbunden ist und das Lager bildet, und einem beweglichen Teil, welches mit der Frontplatte verbunden ist und somit das Drehteil darstellt.

Die bekannten Scharniere für klappbare oder schwenkbare Frontplatten weisen alle eine Drehachse auf, welche in einem unveränderlichen Abstand vor der zu bewegenden Frontplatte liegt. Die relative Lage dieser Drehachse zur Umgebung, also z.B. zur Modulschiene oder Gehäusekante, bestimmt die Kinematik des Scharniers und ist entscheidend für den maximal möglichen Drehwinkel.

In der Einschubtechnik der Elektrotechnik und Elektronik haben zwei Entwicklungen in jüngerer Zeit die Konstruktion von Scharnieren für die klappbare bzw. schwenkbare Anbringung von Frontplatten erheblich erschwert. Zum einen sollte aus Gründen der Hochfrequenz-Ab schirmung die Frontplatte über die gesamte Höhe des Schrankes, Gehäuses oder Baugruppenträgers reichen und nicht etwa unten gekürzt sein, nur um einen einfachen Bewegungsablauf zu ermöglichen. Zum anderen erfordert der Einsatz von vielpoligen Steckverbindern an den Steckbaugruppen spezielle Ein- und Aushebegriffe, die sich an genormten Vorsprüngen der Modulschienen, sogenannten Dächern, abstützen. Beide Forderungen, nämlich ungekürzte Frontplatte und möglicher Dachüberstand der Modulschiene, sind mit den bisher bekannten Scharnierkonstruktionen nicht gleichzeitig erfüllbar, da es hierfür keinen geeigneten theoretischen Ort für eine Drehachse gibt, sofern auch noch ein hinreichend großer Drehwinkel ermöglicht werden soll.

Der vorliegenden Erfindung liegt somit das technische Problem zugrunde, ein Scharnier für klappbare oder schwenkbare Frontplatten zu entwickeln, bei dem die Frontplatte die gesamte Höhe des abzudeckenden Schrankes, Gehäuses oder Baugruppenträgers einnimmt, und bei dem weder die Unterkante der Frontplatte noch etwa das Drehteil des Scharniers selbst mit einem feststehenden Teil, wie z.B. der Modulschiene oder einem Überstand, kollidiert. Dabei soll das zu entwickelnde Scharnier nur aus zwei Teilen bestehen und ferner einen möglichst großen Drehwinkel erlauben. Eine zusätzliche Aufgabe besteht darin, daß die scharnierte Frontplatte ohne Einsatz eines Werkzeugs aushängbar sein soll.

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Die Lösung der gestellten Aufgabe beruht auf der Erkenntnis, daß sich die genannten, einander scheinbar widersprechenden Anforderungen mit einem Scharnier, das eine feststehende Drehachse hat, nicht erfüllen lassen. Um nämlich eine ungekürzte Frontplatte frei bewegen zu können, müßte die feststehende Drehachse außerhalb der Frontplattenfläche und damit zwangsläufig im Bereich des Daches der Modulschiene liegen.

Gelöst wird das Problem erfindungsgemäß dadurch, daß das Lagerteil ein Langloch und eine Steuerkulisse aufweist, daß das Drehteil einen runden Lagerzapfen und einen zugeordneten Steuernocken hat, daß der Lagerzapfen drehbar und quer zu seiner Drehachse verschiebbar in dem Lagerloch sitzt, und daß der Steuernocken in der Steuerkulisse geführt ist und den Lagerzapfen in Abhängigkeit vom Drehwinkel im Langloch verschiebt. Das erfindungsgemäße Scharnier hat damit eine wandernde Drehachse, die in Abhängigkeit vom Öffnungswinkel der Frontplatte (Drehwinkel) ihre Lage relativ zur Umgebung verändert. Die Veränderung der relativen Lage der Drehachse wird dadurch ermöglicht, daß das Drehteil einen runden Lagerzapfen aufweist und in einem Langloch des Lagerteils sitzt, wodurch sich der Lagerzapfen während der Drehbewegung hin- und herverschieben kann. Gesteuert wird diese Verschiebung des Lagerzapfens - und damit die Verlagerung der Drehachse - durch die Steuerkulisse des Lagerteils im Zusammenwirken mit dem Steuernocken am Drehteil.

Aufgrund seiner wandernden Drehachse ermöglicht es das erfindungsgemäß ausgebildete Scharnier, eine Frontplatte ungekürzter Höhe über einen sehr weiten Bereich zu klappen bzw. zu schwenken, ohne daß es eine Kollision der drehbaren Teile mit den feststehenden Teilen der Umgebung gibt. Insbesondere kann bei einem Schrank, Gehäuse oder Baugruppenträger für die Industrieelektronik die (genormte) Modulschiene an ihrem vorderen Ende einen beliebigen Überstand (Dach) aufweisen, ohne daß die Unterkante der scharnierten Frontplatte damit kollidiert.

Bevorzugt umfaßt die Steuerkulisse des Lagerteils eine Kurvenbahn, auf welcher der Steuernocken gleitet. Die Kontur dieser Kurvenbahn bestimmt die Ortskurve der Drehachse und die Bewegungsbahn der unteren Kante der scharnierten Frontplatte.

Die Steuerkulisse kann eine Anlageschulter für den Steuernocken umfassen, welche die Ruhelage des Drehteils bestimmt.

Der Steuernocken des Drehteils ist zweckmäßigerweise radial am Lagerzapfen angeordnet und hat die Form eines Kreissegments. Dadurch wird ein sanftes Auflaufen des Steuernockens in der Steuerkulisse bzw. dessen Kurvenbahn erzielt.

Um das Scharnier möglichst klein und kompakt zu halten, weist in bevorzugter Ausführung das Lagerteil ein Lagergehäuse auf, in welchem das Langloch ausgebildet ist, und welches ferner die Steuerkulisse aufnimmt. Dabei ist die Steuerkulisse und das Langloch in axialer Richtung hintereinander angeordnet, wobei der Lagerzapfen des Drehteils durch die Steuerkulisse hindurch in das Langloch ragt, während der Steuernocken in die vorgelagerte Steuerkulisse eingreift.

In vorteilhafter Weiterbildung der Erfindung trägt der Lagerzapfen an seinem freien Ende einen radial nach außen abstehenden Sperriegel, der bei einem bestimmten Drehwinkel durch das Langloch hindurchpaßt. Hierdurch wird das Drehteil bzw. die daran befestigte Frontplatte aushängbar, und zwar ohne jedes Werkzeug einfach durch seitliches Verschieben der Frontplatte - ähnlich einer normalen Zimmertür - in einer definierten, durch die Form des Sperriegels und des Langlochs vorgegebenen Position. Ein ungewolltes Aushängen ist nicht möglich, denn über nahezu den gesamten Schwenkbereich ist das Drehteil durch den Sperriegel, der hinter das Langloch greift - ähnlich einem Schlüsselbart in einem Schloß - verriegelt. Die Aushängposition, bei welcher der Sperriegel durch das Langloch hindurchgezogen werden kann, muß gezielt gesucht werden, wodurch ein unbeabsichtigtes Aushängen und Abfallen der Frontplatte ausgeschlossen ist.

Damit sich der Sperriegel frei drehen kann, ist zweckmäßigerweise im Lagergehäuse anschließend an das Langloch ein Drehraum ausgebildet. Die gesamte Konstruktion für die Aushängesperre erfordert somit lediglich eine geringfügige Verlängerung des Lagergehäuses um die Breite des Sperriegels. Trotz dieser Zusatzfunktion bleibt das Scharnier äußerst kompakt.

Optimal ist eine ungefähr zylindrische Ausbildung des Lagergehäuses, wobei das Drehteil einen entsprechend ausgebildeten Flansch aufweist, welcher die

Stirnseite des Lagergehäuses beweglich abdeckt.

Der einfachen Befestigung des Lagerteils und des Drehteils dient jeweils ein Befestigungsloch zur Aufnahme einer Schraube, vorzugsweise einer Senkkopfschraube.

Aufgrund seiner äußerst kompakten Konstruktion ist das erfindungsgemäß ausgebildete Scharnier prädestiniert für die Herstellung aus Druckguß oder, bei etwas geringeren Anforderungen an die Festigkeit, aus spritzgegossenem Kunststoff.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nachstehend unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen näher erläutert. Darin zeigen:

Figur 1

Lagerteil und Drehteil eines Scharniers, in einer perspektivischen Ansicht von vorne;

Figur 2

Figur 3

Figur 4

Lagerteil und Drehteil des Scharniers von Figur 1, in einer perspektivischen Ansicht von hinten;

das Scharnier der Figuren 1 und 2 in einer Anwendung bei einem Baugruppenträger mit klappbarer Frontplatte, in einem vereinfachten Prinzipbild;

den Bewegungsablauf beim Aufklappen der Frontplatte, schematisch;

Figuren 5-10

Figuren 11-14

die Bewegung des Lagerzapfens und des Steuernockens während des Aufklappens der Frontplatte, bei ausgewählten Öffnungswinkeln von 0°, 40°, 90°, 135°, 180° und 210°;

die Bewegung des Lagerzapfens und des Steuernockens während des Zuklappens der Frontplatte, bei ausgewählten Öffnungswinkeln von 155°, 90°, 35° und 0°;

Figuren 15-17 die Lage des Sperriegels bei ausgewählten Öffnungswinkeln

von 0°, 135° und 210°.

Gemäß den Figuren 1 und 2 besteht das Scharnier aus einem Lagerteil (1) und einem Drehteil (2). Beide Teile sind einstückig aus Aluminium-Druckguß hergestellt.

Das Lagerteil (1) hat einen Sockel (3) und ein ungefähr zylindrisch ausgebildetes Lagergehäuse (4). Ein Befestigungsloch (5) dient zur Befestigung an einem Schrank, Gehäuse oder Baugruppenträger. In dem Lagergehäuse (4) ist eine zur Stirnseite hin offene Steuerkulisse (6) ausgebildet (vgl. Figur 2). Diese Steuerkulisse (6) umfaßt eine Kurvenbahn (7) und eine Anlageschulter (8). In axialer Richtung anschließend an die Steuerkulisse (6) ist innerhalb des Lagergehäuses (4) ein Langloch (9) ausgebildet, welches das eigentliche Drehlager bildet. Hinter dem Langloch (9) befindet sich ein Drehraum (10).

Das Drehteil (2) weist einen ungefähr halbkreisförmigen Flansch (11) auf, welcher bei montiertem Scharnier die Stirnseite des Lagergehäuses (4) des Lagerteils (1) abdeckt. Ein Befestigungsloch (12) dient der Montage mittels einer Senkkopfschraube. Anschließend an den Flansch (11) erstreckt sich in axialer Richtung ein runder Lagerzapfen (13). Am Schaft des Lagerzapfens (13) ist radial ein Steuernocken (14) angeordnet, welcher die Form eines Kreissegments hat. An seinem freien Ende trägt der Lagerzapfen (13) einen radial nach außen abstehenden Sperriegel (15), dessen Kontur mit dem Langloch (9) im Lagerteil (1) korrespondiert.

Figur 3 verdeutlicht das konstruktive Prinzip des Scharniers anhand eines Anwendungsfalles. Das Lagerteil (1) sitzt auf der Frontseite einer genormten Modulschiene (16) eines Baugruppenträgers der Industrieelektronik. Man erkennt, daß der Querschnitt des Lagerteils (1) so auf den Querschnitt der Modulschiene (16) abgestimmt ist, daß diese eine überstehende Lippe, ein sogenanntes Dach (17), von beliebiger Länge aufweisen kann. Dieses Dach (17) dient der Abdeckung der Unterkante einer ungekürzten Frontplatte (18), die mittels des Scharniers klappbar an der Modulschiene (16) befestigt werden soll. Hierzu wird das Drehteil (2) auf die Vorderseite der Frontplatte (18) montiert und später in das Lagerteil (1) eingeführt. Die Höhe des Sockels (3) entspricht ungefähr der

Dicke der zu montierenden Frontplatte (18).

In Funktion, wie in Figur 4 dargestellt, sitzt der runde Lagerzapfen (13) des Drehteils (2) drehbar und quer zu seiner Drehachse verschiebbar in dem Langloch (9) des Lagerteils (1). Man erkennt, daß die durch die Mittelachse des Lagerzapfens (13) definierte Drehachse des Scharniers nicht ortsfest ist, sondern in Abhängigkeit vom Drehwinkel auf einer kurzen Gerade um ein Maß hin- und herwandert, welches der Längsausdehnung des Langlochs (9) entspricht. Mit (19) ist die Bewegungsbahn der innenliegenden Unterkante der klappbaren Frontplatte (18) bezeichnet. Es sind drei ausgewählte Lagen der Frontplatte (18) dargestellt, entsprechend Öffnungswinkeln von 0° (Ruheposition), 45° und 90°. Die kritische Bewegungsbahn (19) liegt außerhalb des Querschnitts der Modulschiene (16). Dies ist möglich, weil in Abhängigkeit vom Öffnungswinkel der Lagerzapfen (13) im Langloch (9) verschoben wird. Man erkennt ferner, daß das Drehteil (2) nicht mit dem Dach (17) der Modulschiene (16) in Berührung kommt.

Die zwangsgesteuerte Verlagerung der Drehachse erfolgt im Zusammenspiel zwischen Steuernocken (14) des Drehteils (2) und Steuerkulisse (6) des Lagerteils (1). Je nach Drehwinkel drückt der Steuernocken (14) den Lagerzapfen (13) im Langloch (9) nach vorne oder nach hinten.

Die Figuren 5 bis 10 verdeutlichen den Bewegungsablauf beim Öffnen der Frontplatte (18).

In Figur 5 befindet sich die Frontplatte (18) in ihrer Ruhelage. Der Öffnungsbzw. Drehwinkel gegenüber der Vertikalen beträgt also 0°. Der Steuernocken (14) schlägt an der Anlageschulter (8) der Kurvenbahn (7) der Steuerkulisse (6.) an. Der Lagerzapfen (13) wird dabei in seine hintere Position innerhalb des Langlochs (9) gedrückt.

Figur 6 zeigt die 40°-Position der Frontplatte (18). Unmittelbar nach dem Herausdrehen aus der Ruheposition von Figur 5 wird der Lagerzapfen (13) durch den Steuernocken (14) in seine vordere Position im Langloch (9) gedrückt. Hierdurch wird ein Eintauchen der unteren Kante der Frontplatte (18) in den Querschnitt der Modulschiene (16) vermieden.

In Figur 7 steht die Frontplatte horizontal; dies entspricht einem Öffnungswinkel von 90°. Der Lagerzapfen (13) sitzt nach wie vor in seiner vorderen Position.

Bei einem Öffnungswinkel von 135°, wie in Figur 8 dargestellt, sitzt der Lagerzapfen (13) immer noch in der vorderen Position. Nach dem sanften Auflaufen des Steuernockens (14) auf die Kurvenbahn (7) der Steuerkulisse (6) wird der Lagerzapfen (13) nun aber in die hintere Position gedrückt.

Figur 9 zeigt den Lagerzapfen (13) in seiner hinteren Position bei einem Öffnungswinkel von 180°. Soweit läßt sich die Frontplatte (18) allerdings nur Herausklappen, wenn die Modulschiene (16) ein kurzes Dach (17) aufweist. Ist die Modulschiene (16) dagegen mit einem langen Dach (17') - wie in der Zeichnung angedeutet - versehen, begrenzt dieses den Öffnungswinkel auf deutlich unter 180°.

In Figur 10 hat die Frontplatte (18) ihre mögliche Endposition, entsprechend einem Öffnungswinkel von 210°, erreicht. Dieser maximale Öffnungswinkel wird durch die Länge des kurzen Daches (17) vorgegeben. Der Lagerzapfen (13) sitzt unverändert in der hinteren Position im Langloch (9).

Figur 11 zeigt den Beginn der Schließbewegung der Frontplatte (18). Bis zu der hier dargestellten Position, welcher einem Öffnungswinkel von 155° entspricht, sind die Bewegungsabläufe innerhalb des Scharniers identisch denjenigen beim Öffnen. Aber gleich wird der Lagerzapfen (13) durch den Steuernocken (14) in seine vordere Position im Langloch (9) gedrückt werden.

In Figur 12 befindet sich der Lagerzapfen (13) wieder in der vorderen Position. Die Frontplatte (18) steht horizontal.

Bei einem Öffnungswinkel von 35°, wie in Figur 13 dargestellt, sitzt der Lagerzapfen (13) gerade noch in der vorderen Position, beginnt aber nun, diese zu verlassen. Bewirkt wird dies durch das Auflaufen des Steuernockens (14) auf die Anlageschulter (8) in der Steuerkulisse (6).

Wird die Frontplatte (18) weiter zugeklappt, so wird der Lagerzapfen (13) durch den Steuernocken (14) in seine hintere Position gezogen. Figur 14 zeigt die Rück-

kehr zur Ruhelage der Frontplatte (18).

Obwohl hier stets nur ein einziges Scharnier, bestehend aus Lagerteil (1) und Drehteil (2), dargestellt und beschrieben ist, ist klar, daß zur klappbaren Montage einer Frontplatte (18) mindestens zwei solcher Scharniere benötigt werden. Die Aushängbarkeit wird prinzipiell dadurch erreicht, daß es nur linke oder nur rechte Scharniere gibt; d.h., ähnlich einer normalen Zimmertüre ist ein Aushängen durch ein Verschieben der Frontplatte (18) zur Seite, bis der Lagerzapfen (13) nicht mehr im Eingriff ist, möglich. Dabei verhindert der am Lagerzapfen (13) angeordnete Sperriegel (15) ein unbeabsichtigtes Herausrutschen des Drehteils (2) aus dem Lagerteil (1).

Die Wirkungsweise der Aushängesperre ergibt sich aus den weiteren Figuren 15, 16 und 17, welche die Bewegung des Sperriegels (15) in seinem freien Drehraum (10) hinter dem Langloch (9) bei drei ausgewählten Öffnungswinkeln zeigen. Nur bei der in Figur 16 dargestellten Position, entsprechend einem Öffnungswinkel von 135°, sitzt der Sperriegel (15) deckungsgleich zum Langloch (9). In dieser Position ist also ein Aushängen oder Einhängen der Frontplatte (18) möglich. Bei allen anderen Drehwinkeln, wie z.B. 0° (Figur 15) oder 210° (Figur 17), verhindert die Hintergreifung des Sperriegels (15) ein unbeabsichtigtes Aushängen. Die Aushängeposition von 135° (Figur 16) muß also ganz gezielt gesucht und gefunden werden, bevor das Drehteil (2) mit der daran montierten Frontplatte (18) seitlich aus dem Lagerteil (1) herausgezogen werden kann.

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S 4977/97-Gbm 5. Januar 1998

Zusammenstellung der Bezugszeichen

1	Lagerteil
2	Drehteil
3	Sockel (von 1)
4	Lagergehäuse
5	Befestigungsloch
6	Steuerkulisse
7	Kurvenbahn (von 6)
8	Anlageschulter (von 6)
9	Langloch
10	Drehraum
11	Flansch (von 2)
12	Befestigungsloch
13	Lagerzapfen
14	Steuernocken
15	Sperriegel
16	Modulschiene
17,17'	Dach (an 16)
18	Frontplatte
19	Bewegungsbahn (von 18)

Claims (12)

S 4977/97-Gbm 5. Januar 1998 Schutzansprüche

1. Scharnier für klappbare oder schwenkbare Frontplatten, insbesondere zur Anwendung bei Schränken, Gehäusen und Baugruppenträgern der Elektrotechnik und Elektronik, bestehend aus einem Lagerteil und einem Drehteil, dadurch gekennzeichnet, daß

- das Lagerteil (1) ein Langloch (2) und eine Steuerkulisse (6) aufweist;

- das Drehteil (2) einen runden Lagerzapfen (13) und einen zugeordneten Steuernocken (14) aufweist;

- der Lagerzapfen (13) drehbar und quer zu seiner Drehachse verschiebbar in dem Langloch (9) sitzt;

- der Steuernocken (14) in der Steuerkulisse (6) geführt ist und den Lagerzapfen (13) in Abhängigkeit vom Drehwinkel im Langloch (9) verschiebt.

2. Scharnier nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß die Steuerkulisse (6) des Lagerteils (1) eine Kurvenbahn (7) umfaßt, auf welcher der Steuernocken (14) gleitet.

3. Scharnier nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet , daß die Steuerkulisse (6) eine Anlageschulter (8) für den Steuernocken (14) umfaßt, welche die Ruhelage des Drehteils (2) bestimmt.

4. Scharnier nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Steuernocken (14) des Drehteils (2) radial am Lagerzapfen (13) angeordnet ist.

5. Scharnier nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet , daß der Steuernocken (14) die Form eines Kreissegments hat.

6. Scharnier nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Lagerteil (1) ein Lagergehäuse (4) aufweist, in welchem das Langloch (9) und die Steuerkulisse (6) ausgebildet sind.

7. Scharnier nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet , daß die Steuerkulisse (6) und das Langloch (9) in axialer Richtung hintereinander angeordnet sind und der Lagerzapfen (13) durch die Steuerkulisse (6) hindurchragt.

8. Scharnier nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Lagerzapfen (13) an seinem freien Ende einen radial nach außen abstehenden Sperriegel (15) trägt, der bei einem bestimmten Drehwinkel durch das Langloch (9) hindurchpaßt.

9. Scharnier nach Anspruch 7 und 8, dadurch gekennzeichnet , daß im Lagergehäuse (4) anschließend an das Langloch (9) ein Drehraum (10) für den Sperriegel (15) ausgebildet ist.

10. Scharnier nach einem der Ansprüche 6 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß das Lagergehäuse (4) ungefähr zylindrisch ausgebildet ist und das Drehteil (2) einen Flansch (11) aufweist, welcher die Stirnseite des Lagergehäuses (4) abdeckt.

11. Scharnier nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß das Lagerteil (1) und das Drehteil (2) jeweils ein Befestigungsloch (5) bzw. (12) aufweisen.

12. Scharnier nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß das Lagerteil (1) und das Drehteil (2) jeweils einstückig aus Druckguß oder spritzgegossenem Kunststoff hergestellt sind.