DE69006643T2

DE69006643T2 - Scharniervorrichtung zur Drehkupplung zweier Elemente.

Info

Publication number: DE69006643T2
Application number: DE69006643T
Authority: DE
Inventors: Isao Hino
Original assignee: NHK Spring Co Ltd
Current assignee: NHK Spring Co Ltd
Priority date: 1989-06-14
Filing date: 1990-06-14
Publication date: 1994-07-14
Anticipated expiration: 2010-06-15
Also published as: US5018244A; EP0402924A1; JPH0317368A; JP2887680B2; CA2018916A1; CA2018916C; EP0402924B1; DE69006643D1

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Scharniervorrichtung zur Drehkopplung eines ersten Teiles mit einem zweiten Teil nach dem Oberbegriff des Patentanspruches 1.
Solch eine Feder ist aus der DE-A-30 03 613 bekannt.
Laptop-Personalcomputer und Textverarbeitungssysteme weisen einen Hauptkörper und eine drehbare Einheit wie eine Anzeigeeinheit und eine Scharniervorrichtung, die die Einheit drehbar mit dem Hauptkörper verbindet, auf. Verschiedene Scharniervorrichtungen dieser Art sind bekannt, eine von ihnen weist ein Lager, das an dem Hauptkörper zu befestigen ist, und eine durch das Lager drehbar gelagerte Welle, die an einem Ende mit der drehbaren Einheit verbunden ist, auf.
Einige der herkömmlichen Scharniervorrichtungen weisen weiter Reibungsmittel auf, das zum Halten und Neigen der drehbaren Einheit an dem Hauptkörper mit einem gewünschten Winkel ausgelegt ist. Das Reibungsmittel enthält ein federndes Teil wie eine Wellenfeder oder eine Belleville-Feder. Das federnde Teil ist zwischen das Lager und den Flansch, der an der Welle gebildet ist, eingefügt und zusammengedrückt, wodurch eine Reibungskraft zwischen dem Lager und dem Flansch ausgeübt wird. Mittels dieser Reibungskraft wird die drehbare Einheit gehalten und zu dem Hauptkörper in einem gewünschten Winkel geneigt. Wenn eine äußere Kraft größer als die Reibungskraft auf die Einheit angewendet wird, wird die Einheit in die Richtung gedreht, in die die externe Kraft angewendet wird.
Die Reibungskraft, die das federnde Teil erzeugt, wird in die axiale Richtung der Welle angelegt. Das federnde Teil sollte eine größere Federkonstante aufweisen als in dem Fall, in dem die Reibungskraft in die radiale Richtung der Welle angelegt wird. Weiter hängt die Reibungskraft sehr von der Größe des federnden Teiles ab. Wenn das federnde Teil eine Größe unterschiedlich von der Konstruktionsgröße aufweist oder wenn seine Größe aufgrund von Abnutzung reduziert ist, ändert sich die Reibungskraft stark. Zum Ausschließen oder Verringern dieser Änderung in der Reibungskraft kann eine Beilagescheibe zwischen das federnde Teil und den Flansch oder das Lager eingefügt werden. Die Benutzung der Beilagescheibe ist ein Hinzufügen einer Komponente, und es ist nicht einfach die Beilage aus vielen auszuwählen, die die geeigneteste Dicke aufweist.
Da das federnde Teil eine Kraft in die axiale Richtung der Welle ausübt, muß es einen relativ großen Außendurchmesser aufweisen, damit eine geeignete Reibungskraft erhalten wird. Folglich ist das Reibungsmittel proportional groß, was es schwierig macht, die Scharniervorrichtung zu miniaturisieren.
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Scharniervorrichtung vorzusehen, die klein ist und eine einfache Struktur aufweist und trotzdem eine geeignete Reibungskraft ausüben kann.
Um diese Aufgabe zu lösen, ist gemäß der Erfindung eine Scharniervorrichtung zur Drehkopplung eines ersten Teiles mit einem zweiten Teil vorgesehen, die die Merkmale von Patentanspruch 1 aufweist.
Das Festziehmittel erzeugt eine Reibungskraft zwischen der Umfangsoberfläche der Welle und der inneren Umfangsoberfläche des zylindrischen Abschnittes. Mittels dieser Reibungskraft kann das zweite Teil gehalten und zu dem ersten Teil in einem gewünschten Winkel geneigt werden.
Weitere bevorzugte Ausführungsformen sind in den Unteransprüchen angegeben.
Diese Erfindung kann besser aus der folgenden detaillierten Beschreibung verstanden werden, wenn sie im Zusammenhang mit den begleitenden Zeichnungen genommen wird, in denen:
Figur 1 eine Vorderansicht ist, die eine Scharniervorrichtung gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung darstellt;
Figur 2 eine Seitenansicht der in Figur 1 gezeigten Scharniervorrichtung ist;
Figur 3 eine Schnittansicht ist, die entlang der Linie III - III in Figur 2 genommen ist;
Figur 4 eine Frontansicht ist, die das Lagerteil der in Figur 1 gezeigten Scharniervorrichtung zeigt;
Figur 5 eine Schnittansicht ist, die entlang der Linie V - V in Figur 4 genommen ist;
Figur 6 eine perspektivische Ansicht eines Festziehteiles ist, das in der in Figur 1 gezeigten Scharniervorrichtung benutzt wird;
Figur 7 eine Seitenansicht eines Gerätes ist, in das die Scharniervorrichtung von Figur 1 eingebaut ist;
Figur 8 eine Vorderansicht einer Modifikation des Lagerteiles ist;
Figuren 9 und 10 perspektivische Ansichten sind, die zwei Modifikationen des Festziehteiles zeigen;
Figur 11 eine Vorderansicht ist, die eine andere Modifikation des Festziehteiles darstellt;
Figur 12 eine Vorderansicht einer Scharniervorrichtung gemäß einer zweiten Ausführungsform der Erfindung ist;
Figur 13 eine Vorderansicht ist, die das Lagerteil zeigt, das in der in Figur 12 gezeigten Scharniervorrichtung benutzt wird;
Figur 14 eine Vorderansicht ist, die eine Modifikation des in Figur 13 gezeigten Lagerteiles darstellt;
Figur 15 eine Schnittansicht ist, die entlang der Linie A - A in Figur 14 genommen ist;
Figur 16 eine Vorderansicht ist, die eine Scharniervorrichtung gemäß einer dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung darstellt;
Figur 17 eine Schnittansicht der in Figur 16 gezeigten Scharniervorrichtung ist;
Figur 18 eine Seitenansicht ist, die eine Scharniervorrichtung gemäß einer vierten Ausführungsform der Erfindung zeigt; und
Figur 19 eine Schnittansicht ist, die entlang der Linie B - B in Figur 18 genommen ist.
Die Scharniervorrichtung gemäß einer ersten Ausführungsform der Erfindung wird nun unter Bezugnahme auf die Figuren 1-7 beschrieben.
Wie in Figur 1 gezeigt ist, weist die Scharniervorrichtung 10 ein Lagerteil 11, eine Welle 25 und ein Festziehteil 40 auf. Das Lagerteil weist einen Basisabschnitt 12 und einen hohlen zylindrischen Abschnitt 13, der einstöckig mit dem Abschnitt 12 gebildet ist, auf. Der Abschnitt 12 weist Löcher 15 so auf, daß er mit Schrauben (nicht gezeigt) an einem ersten Teil 51 befestigt werden kann, wodurch das erste Teil mit einem zweiten Teil 52 mittels der Scharniervorrichtung 10 verbunden wird.
Das Lagerteil 11 ist aus z. B. einem synthetischen Harz wie Polyazetal gemacht. Statt dessen kann das Teil 11 aus einem anderen abnutzungsbeständigen synthetischen Harz, bevorzugt technischer Kunststoff, gemacht werden. Der Abschnitt 13 weist ein Durchgangsloch 16 auf, das sich in die axiale Richtung des Abschnittes 13 erstreckt.
Wie in Figur 1 gezeigt ist, besteht der zylindrische Abschnitt 13 aus einem dickwandigen Abschnitt 17, der eine Länge L&sub1; aufweist, und einem Hülsenabschnitt 18, der koaxial mit dem Abschnitt 17 gebildet ist und eine Länge L2 aufweist. Der Hülsenabschnitt 18 weist den gleichen Innendurchmesser wie der Abschnitt 17 und einen kleineren Außendurchmesser als der Abschnitt 17 auf. In anderen Worten, er weist eine kleinere Wanddicke als der dickwandige Abschnitt 17 auf. Der Hülsenabschnitt 18 weist Schlitze 21 auf, die sich parallel zu der Achse des Abschnittes 18 erstrecken und in regelmäßigen Abständen voneinander in der Umfangsrichtung des Hülsenabschnittes 18 angeordnet sind.
Die Welle 25, die aus Metall wie rostfreier Stahl gemacht ist, erstreckt sich durch das Loch 16 des zylindrischen Abschnittes 13. Sie besteht aus einem geraden säulenartigen Abschnitt 26 und einem Verbindungsende 27, das an einem Ende des säulenartigen Abschnittes 26 gebildet ist. Ringförmige Rillen 30 und 31 sind in den entsprechenden Endabschnitten des säulenförmigen Abschnittes 26 gebildet. Anschlagringe 32 und 33, z. B. C-Ringe sind in diese ringförmigen Rillen 30 und 31 eingepaßt. Der Abstand zwischen den Anschlagringen 32 und 33 ist ein wenig länger als die Länge (L&sub1; + L&sub2;) des hohlen zylindrischen Abschnittes 13. Folglich wird die Welle 25 durch die Ringe 32 und 33 daran gehindert, sich in die axiale Richtung des hohlen zylindrischen Abschnittes 13 zu bewegen. Das Verbindungsende 27 weist ein paar von flachen Oberflächen 36 auf. Der säulenförmige Abschnitt 26 weist einen Außendurchmesser nahezu gleich oder geringfügig größer als der Innendurchmesser d auf, den der hohle zylindrische Abschnitt 13 hat, wenn er nicht durch das Festziehteil 40 festgezogen ist.
Das Festziehteil 40, das auf dem Hülsenabschnitt 18 angebracht ist, wodurch es den Abschnitt 18 festzieht, besteht aus vier identischen Ringfedern 41, von denen eine in Figur 6 dargestellt ist. Die Ringfedern 41 sind in einem Abstand voneinander in der axialen Richtung des Hülsenabschnittes 18 angeordnet. Sie sind hergestellt worden, indem Längen 42 aus Metalldraht, wie rostfreier Stahldraht in Ringe gebogen worden sind, wie in Figur 6 gezeigt ist, weisen die Federn 41 jeweils zwei freie Enden 43 und 44 auf. Der Innendurchmesser D, den die Ringfedern 41 in ihrem freien Zustand aufweisen, ist kleiner als der Außendurchmesser des Hülsenabschnittes 18. Sobald sie daher auf dem Hülsenabschnitt 18 angebracht sind, ziehen die Federn 41 den Abschnitt 18 fest, wodurch der Durchmesser des Abschnittes 18 verringert wird. Als Resultat berührt die innere Umfangsoberfläche 47 des Abschnittes 18 die Umfangsoberfläche 48 der Welle 25, wodurch eine Reibungskraft zwischen der Oberfläche 47 und der Oberfläche 48 erzeugt wird.
Die oben beschriebene Scharniervorrichtung 10 kann in dem in Figur 7 gezeigten Gerät benutzt werden. Wie in dieser Figur gezeigt ist, weist das Gerät 50 einen Hauptkörper 51 (erstes Teil), eine drehbare Anzeigeeinheit 52 (zeites Teil) und zwei Scharniervorrichtungen 10 (nur eine ist gezeigt), die die Anzeigeeinheit 52 an dem unteren linken und dem unteren rechten Abschnitt mit dem Hauptkörper 51 verbinden. Genauer, der Basisabschnitt 12 des Lagerteiles 11 von jeder Schwenkvorrichtung 10 ist an dem Hauptkörper 51 befestigt, und das Verbindungsende 27 der Welle der Scharniervorrichtung 10 ist mit der Anzeigeeinheit 52 verbunden. Folglich kann sich die Anzeigeeinheit 52 um die Welle 25 zwischen einer geschlossenen Position Pol in der sie die Oberseite des Hauptkörpers 51 abdeckt, und einer offenen Position P&sub1;, in der sie aufrecht von dem Hauptkörper 51 gehalten wird, gedreht werden.
Die zwischen der inneren Umfangsoberfläche 47 des zylindrischen Abschnittes 13 und der Umfangsoberfläche 48 der Welle 25 erzeugte Reibungskraft ist groß genug zum Halten der Anzeigeeinheit 52 an jeder Position P&sub2; zwischen der geschlossenen Position P&sub0; und der offenen Position P&sub1;. Dieses ist der Fall, da beide Oberflächen 47 und 48 groß sind. Wenn eine äußere Kraft größer als die Reibungskraft an die Anzeigeeinheit 52 angelegt wird, dreht sich die Anzeigeeinheit in die Richtung, in die die externe Kraft ausgeübt wird. Damit die Reibungskraft zwischen den Oberflächen 47 und 48 erhöht wird, kann eine Zahl von kleinen Vorsprüngen auf der Oberfläche 47 oder der Oberfläche 48 oder beiden gebildet werden.
Figur 8 stellt eine Modifikation des Lagerteiles 11 dar. Diese Modifikation ist durch Schlitze 21 gekennzeichnet, wobei sich jede Weite allmählich von einem Ende 21a zu dem anderen Ende 21b vergrößert. Wenn das modifizierte Lagerteil 11 in der Scharniervorrichtung 10 benutzt wird und das Festziehteil 40 auf dem Hülsenabschnitt 18 des Teiles 11 angebracht ist, wird eine Reibungskraft zwischen den Oberflächen 47 und 48 erzeugt, die sich allmählich in die axiale Richtung der Welle 25 ändert. Das Festziehteil 40 kann aus Ringfedern 55 bestehen, wie in Figur 9 gezeigt ist, die aus Längen 53 aus Draht gemacht sind, der einen quadratischen Querschnitt aufweist, oder aus Ringfedern 57, wie in Figur 10 gezeigt ist, die aus Längen von streifenförmigen Federelementen 56 gemacht sind. Weiterhin kann das Festziehteil 40 so eine Schraubenfeder 59 sein, wie sie in Figur 11 gezeigt ist.
Ein Scharniervorrichtung 60 gemäß einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird jetzt unter Bezugnahme auf Figuren 12 und 13 beschrieben. Die Scharniervorrichtung 60 ist identisch zu der oben genannten Scharniervorrichtung 10 mit der Ausnahme, daß Schlitze 21 des Lagerteiles 11 ein Ende 61 offen an der Endfläche 62 des hohlen zylindrischen Abschnittes 13 aufweisen. Offensichtlich kann der Hülsenabschnitt 18 des zylindrischen Abschnittes 13 leichter gebogen werden als bei der Scharniervorrichtung 10 (Figur 1). Somit zieht das Festziehteil 40 den Hülsenabschnitt 18 auf der Umfangsoberfläche 48 der Welle 25 ausreichend fest.
Sowohl bei der ersten Ausführungsform (Figuren 1 und 4) als auch bei der zweiten Ausführungsform (Figuren 12 und 13) weist der Hülsenabschnitt 18 vier Schlitze auf. Gemäß der Erfindung ist die Zahl der Schlitze nicht auf vier beschränkt. Zum Beispiel kann der Hülsenabschnitt 18 nur einen Schlitz aufweisen.
Figuren 14 und 15 zeigen eine andere Modifikation des Lagerteiles 11. Dieses modifizierte Lagerteil 11 ist dadurch gekennzeichnet, daß der Hülsenabschnitt 18 Rillen 65 aufweist, die in der äußeren Umfangsoberfläche gebildet sind und sich parallel zu der Achse des Abschnittes 18 erstrecken. Da jene Abschnitte des Abschnittes 18, in denen die Böden 66 der Rillen 65 gebildet sind, dünner als die verbleibenden Abschnitte sind, kann der Hülsenabschnitt 18 nach innen in seiner axialen Richtung gebogen werden. Wenn der Hülsenabschnitt 18 auf diese Weise gebogen wird, berührt die gesamte innere Umfangsoberfläche die Umfangsoberfläche der Welle 25.
Figuren 16 und 17 stellen eine Scharniervorrichtung 70 gemäß einer dritten Ausführungsform der Erfindung dar. Diese Scharniervorrichtung ist mit der ersten und zweiten Ausführungsform identisch mit der Ausnahme, daß der Hülsenabschnitt 18 weder Schlitze noch Rillen aufweist. Der Hülsenabschnitt 18, der viel dünner als der dickwandige Abschnitt 17 ist, wird nach innen in seine radiale Richtung gebogen, wodurch die Welle 25 festgezogen wird.
Figuren 18 und 19 zeigen eine Scharniervorrichtung 80 gemäß einer vierten Ausführungsform der Erfindung. Diese Vorrichtung 80 unterscheidet sich von den oben beschriebenen Ausführungsformen in dreierlei Hinsicht. Zuerst weist die Welle 25 einen Durchmesser etwas größer als der Innendurchmesser des zylindrischen Teiles 13 auf. Zweitens sind keine Federn entsprechend den Ringfedern 41 benutzt. Drittens ist entweder der zylindrische Abschnitt 13 oder die Welle aus synthetischem Harz gemacht und kann daher leicht deformiert werden. Da die Welle 25 in das Loch 16 des Abschnittes 13 eingeführt ist und einen Durchmesser etwas größer als der der Loches 16 aufweist, wird eine geeignete Reibungskraft zwischen der Welle 25 und dem zylindrischen Abschnitt 13 erzeugt.
Die Scharniervorrichtung gemäß dieser Ausführungsform braucht nicht nur in dem in Figur 7 gezeigten Gerät verwendet werden, sondern auch in anderen Typen von Geräten, welches ein drehbares Teil aufweist. Weiter kann sie zum Stützen von Türen oder Abdeckungen verschiedener Geräte benutzt werden.

Claims

1. Scharniervorrichtung zur Drehkopplung eines ersten Elementes mit einem zweiten Element, wobei die Scharniervorrichtung aufweist:

ein an dem ersten Teil zu befestigendes Lagerteil (11) und eine mit einem Ende (27) an dem zweiten Teil zu befestigende Welle (25);

wobei das Lagerteil (11) einen Basisabschnitt (12) und einen hohlen zylindrischen Abschnitt (13) mit einem axialen Durchgangsloch (16) mit einem kreisförmigen Querschnitt aufweist;

wobei die Welle (25) in das Loch (16) des zylindrischen Abschnittes (13) eingeführt ist und die innere Umfangsoberfläche des zylindrischen Abschnittes (13) berührt; und

Festziehmittel (40), das den zylindrischen Abschnitt (13) auf der Umfangsoberfläche (48) der Welle (25) festzieht, dadurch gekennzeichnet,

daß das Festziehmittel (40) auf dem zylindrischen Abschitt (13) angebracht ist und Ringfedern (41, 55, 57) oder eine Schraubenfeder (59), die um den zylindrischen Abschnitt (13) gewunden sind, aufweist,

wobei die Ringfedern (41, 55, 57) oder die Schraubenfeder (59) einen Innendurchmesser haben, der kleiner als der Außendurchmesser des zylindrischen Abschnittes (13) ist, wenn die Ringfedern (41, 55, 57) oder die Schraubenfeder (59) in freiem Zustand sind.

2. Scharniervorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Ringfedern (41, 55) durch Biegen von Längen (42, 53) von Federdraht, der jeweils zwei freie Enden (43, 44) aufweist, in Ringe gebildet worden sind und voneinander getrennt in der axialen Richtung des zylindrischen Abschnittes (13) gesetzt sind oder durch Biegen von streifenförmigen Federelementen (56) in Ringe.

3. Scharniervorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der zylindrische Abschnitt (13) einen dickwandigen Abschnitt (17), der einstöckig mit dem Basisabschnitt (12) gebildet ist, und einen Hülsenabschnitt (18), der koaxial zu dem dickwandigen Abschnitt (17) gebildet ist und den gleichen Innendurchmesser wie der dickwandige Abschnitt (17) und einen Außendurchmesser kleiner als der des dickwandigen Abschnittes (17) aufweist und daß das Festziehmittel (40) auf dem Hülsenabschnitt (18) angebracht ist.

4. Scharniervorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Innendurchmesser des Hülsenabschnittes (18) im freien Zustand nicht größer als der Außendurchmesser der Welle (25) ist.

5. Scharniervorrichtung nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Länge des Hülsenabschnittes (18) mehr als zweimal länger als der Innendurchmesser des Hülsenabschnittes (18) ist.

6. Scharniervorrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Hülsenabschnitt (18) Schlitze (21) aufweist, die sich parallel zu der Achse des Hülsenabschnittes (18) erstrecken.

7. Scharniervorrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Schlitze (21) in einem Abstand voneinander in der Umfangsrichtung des Hülsenabschnittes (18) angeordnet sind, daß die Schlitze (21) zwei Enden (21a, 21b) und eine Breite, die sich allmählich von dem ersten Ende (21a) zu dem zweiten Ende (21b) erhöht, aufweisen können.

8. Scharniervorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet,

daß der Hülsenabschnitt (18) Rillen (65) aufweist, die sich parallel zu der Achse des Hülsenabschnittes (18) erstrecken und/oder

daß der zylindrische Abschnitt (13) einen Innendurchmesser aufweist, der kleiner als der Durchmesser der Welle (25) über die gesamte Länge ist.

9. Scharniervorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß das Lagerteil (11) aus synthetischem Harz gemacht ist und daß die Welle (25) aus Metall gemacht ist, oder daß das Lagerteil (11) aus Metall gemacht ist und daß die Welle (25) aus synthetischem Harz gemacht ist.