SCHARNIERMODUL Die Erfindung betrifft ein Scharniermodul gemäss Oberbe- griff von Patentanspruch 1, insbesondere für anspruchsvolle Anwendungen in der Luftfahrt und bei Leichtbaueinrichtun- gen. Es sind verschiedene Arten von Scharniermodulen bekannt, welche jedoch noch verschiedene Nachteile auf- weisen. Für platzsparende Anwendungen sind beispielsweise Scharnierbänder eingesetzt, welche jedoch relativ aufwendig herzustellen und zu montieren sind. Im Falle von Repara- turen ist es zudem erforderlich, eine ganze Türe auszubauen und zu ersetzen. Anspruchsvolle Einsatzgebiete solcher Scharniermodule sind insbesondere in der Luftfahrt für Flugzeugküchen (Galleys), Emergency Ausrüstungen in Heli- koptern, in fahrbaren Behältern wie Trolleys und ganz allgemein zum Einsatz in Türen, Klappen, Hauben, Deckeln, Klapptischen, fahrbaren Behältern, Inneneinrichtungen usw.

Weitere Anwendungen finden sich im Catering-Bereich und in Landpassagierfahrzeugen wie Bahnen, Bussen etc. Anspruchs- volle Anwendungen bilden vor allem Leichtbaueinrichtungen, wo gleichzeitig geringes Gewicht und relativ hohe mechanische Anforderungen zu erfüllen sind. Überdies sind platzsparende Einrichtungen notwendig.

Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein hochwertiges Scharniermodul zu schaffen, aus wenigen Standardteilen bestehend, welches einfach ist in der Herstellung und Montage, einfachen Ersatz, rasche Reparaturen und einfachen Ein-und Ausbau an Ort ermöglicht und welches zudem in dünnwandigen Türen und Behältern sehr flach einbaubar ist.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäss gelöst durch ein Schar- niermodul gemäss Patentanspruch 1. Der einfache Aufbau mit wenigen Teilen ermöglicht eine einfache Herstellung und Montage an Ort auch bei besonders eingeschränkten Raumver- hältnissen.

Die abhängigen Patentansprüche betreffen vorteilhafte Wei- terbildungen, welche sich auszeichnen durch einen besonders einfachen Aufbau, wenige Teilen und besonders günstige Eigenschaften bezüglich Raumnutzung, Einbau, Herstellung, Service, Reparatur und mechanischer Stabilität.

Im folgenden wird die Erfindung anhand von Beispielen und Figuren weiter erläutert. Es zeigen Fig. 1 ein erfindungsgemässes Scharniermodul mit Querkeil in Aufsicht Fig. 2 das Beispiel von Fig. 1 im Grundriss Fig. 3 das Beispiel in Seitenansichten Fig. 4 eine zugeordnete Scharnieraufnahme in einer Türe Fig. 5,6 Scharniermodule mit grossem Öffnungswinkel Fig. 7 ein Scharniermodul kombiniert mit einem Federmodul als Öffner/Schliesser Fig. 8,9 Beispiele von Scharniermodulen mit integriertem Federmodul Fig. 10 ein Scharniermodul mit zwei Türteilen Fig. 11 ein zugeordnetes Schliessmodul Fig. 12 eine Türe mit Scharnier-, Feder-und Schliessmodulen Fig. 13 ein Modul mit Befestigungsaufsatz Die Figuren 1 bis 3 zeigen in drei verschiedenen Ansichten, in X, Y und Z-Richtung gesehen, ein Beispiel eines erfin- dungsgemässen Scharniermoduls 1 und die Fig. 4 zeigt die zugeordnete Ausnehmung in einer Türe 10 zur Aufnahme des Türteils 3. Das Scharniermodul weist eine Scharnierachse Z, einen an einem Rahmen 5 befestigten Rahmenteil 2 (im Normalfall als fester Scharnierteil) und einen an einer Türe 10 befestigten Türteil 3 (als beweglichen Scharnier- teil) auf. Der Türteil 3 weist seitliche Profilnuten- führungen 4 zum Einschieben in Türrichtung X in eine entsprechend komplementär profilierte Ausnehmung 14 mit einer Profilöffnungsbreite B2 in der Türe auf. Damit wird der Türteil bezüglich der Richtungen Z und Y formschlüssig gehalten. In eine Ausnehmung 7 des Türteils wird ein Querkeil 6 eingelegt, welcher über die Profilöffnungsbreite B2 hinausreicht. Der Querkeil 6 reicht hier auch um einen Abstand L beidseitig über die Einschiebebreite B des Türteils 3 hinaus. Dieser überstehende Teil des Querkeils ist in eine entsprechende Ausnehmung 16 in der Türe eingelegt. Der Querkeil 6 wird durch eine wieder lösbare Fixierung 8 mit dem Türteil 3 verbunden, welcher damit auch bezüglich der Türrichtung X fomschlüssig in der Türe gehalten ist. Somit bilden also die Profilnutenführung 4 und der von oben d. h. in Richtung Y eingelegte Querkeil 6 eine formschlüssige Verankerung des Türteils 3 in der Türe 10. Zusätzlich wird der Querkeil 6 über einen Spannabstand entsprechend dem Spaltabstand S zwischen der Oberfläche 42 am Türteil 3 und der Auflagefläche 17 der Ausnehmung 16 in der Türe durch Anziehen vorgespannt bzw. fest eingespannt, so dass der Türteil 3 zusätzlich zum Formschluss auch kraftschlüssig mit der Türe 10 verbunden ist. Damit wird auch ein gewisses Spiel zwischen Türteil, Querkeil und Ausnehmung in der Türe aufgehoben bzw. fixiert, welches Spiel zur Berücksichtigung von Fertigungstoleranzen und zwecks leichtem Einschieben und Montieren bewusst gewählt ist (z. B. 0.1-0.2 mm).

Als besonders einfache und vorteilhafte lösbare Fixierung dient in diesem Beispiel eine Schraube 8, welche zusätzlich noch mit einem wieder lösbaren Sicherungskleber, z. B.

Loctite, gesichert ist.

Zusammenfassend ist das erfindungsgemässe Scharniermodul 1 wie folgt definiert : Es weist eine Scharnierachse Z, einen an einem Rahmen 5 befestigten Rahmenteil 2 und einen an einer Türe 10 befestigten bewegbaren flachen Türteil 3 auf. Der Türteil weist eine seitliche Profilnutenführung 4 zum Einschieben in Türrichtung X in eine profilierte Ausnehmung 14 der Türe mit einer Profilöffnungsbreite B2 auf. Ein Querkeil 6, welcher über die Profil öffnungsbreite B2 hinausreicht, ist in Y-Richtung in eine Ausnehmung 7 des Türteils sowie in eine Ausnehmung 16 in der Türe eingelegt. Der Querkeil ist durch eine lösbare Fixierung 8, insbesondere eine Schraube, mit dem Türteil 3 verbunden und über einen Spannabstand S vorgespannt, so dass Türteil, Querkeil und Türe kraftschlüssig und formschlüssig miteinander verbunden sind. Dies ergibt ein aus wenigen Standardteilen bestehendes stabiles, flaches und sehr einfach montierbares Scharniermodul für anspruchsvolle Anwendungen besonders in der Luftfahrt und im Leichtbau. Die ganze Befestigung des Schanriermoduls erfolgt im Behälterinnenraum 18, so dass von aussen nur die wenig vorstehende, allseitig gerundete Scharnierachse Z sichtbar ist.

Die formschlüssige Verbindung und das kraftschlüssige Spannen des Keils 6 wird deutlich aus den Schnittdar- stellungen der Figuren 3 : Fig. 3a zeigt einen Schnitt (A-A) durch den Querkeil 6.

Fig. 3b zeigt einen Schnitt (B-B) durch den Türteil mit Profilform 4.

Fig. 3c zeigt am selben Ort einen Schnitt (C-C) aus Fig. 4 durch die Türe mit Profilierung 14.

Das Beispiel der Fig. 1 bis 4 weist, als besonders vorteilhafte, mechanisch stabile und wenig Bauhöhe benötigende Ausführung der seitlichen Profilfuhrung 4 am Türteil 3 und der zugeordneten Profilierung 14 in der Türe 10, ein flaches T-Profil auf. Diese Formgebung mit Profilöffnungsbreite B2 ist zudem sehr einfach herstellbar, z. B. durch Fräsen in Aluminium und auch einfach montierbar.

Die besonders flache Ausführung des ganzen Scharniermoduls eignet sich besonders für dünnwandige Leichtbau-Türen mit hohen mechanischen Anforderungen wie dies z. B. in Flugzeug- einrichtungen, insbesondere bei Behältern für Küchen (Galleys), Trolleys usw., erforderlich ist.

Die Dimensionierung eines solchen Scharniermoduls in der Türe kann beispielsweise folgende Masse nach Fig. 3a bis 3c aufweisen : Einschubbreite des Türteils 3 : B = 32 mm, überstehende Lange des Querkeils L = 4 mm, d. h. eine Lange des Querkeils von insgesamt B + 2L = 40 mm Profilöffnungsbreite B2 = 26.4 mm Profilstrukturbreite bl = 3 mm und Profilhöhen dl = 1.5 mm, d2 = 2 mm und d3 = 2.5 mm, womit hier ein Spaltabstand = Spannabstand S = d3-d2 von 0.5 mm eingestellt ist. Das Spiel zwischen Türteil 3 und Profilaufnahme in der Türe liegt z. B. zwischen 0.1 und 0.3 mm.

Die Türdicke d4 beträgt z. B. 6 mm im Bereich der Module und kann daneben z. B. auf 2-3 mm reduziert sein, was sehr dünne und leichte Türen ermöglicht.

Die Profilteile sind z. B. aus hochfestem Aluminium gefer- tigt und der Querkeil aus rostfreiem Federstahl. Dies ergibt ein sehr flaches, kompaktes Scharniermodul, welches hohe mechanische Beanspruchungen aufnehmen kann.

Neben diesem gezeigten T-Profil sind natürlich auch andere an sich bekannte Profilformen mit Hinterschneidung möglich, z. B. trapezförmige (Schwalbenschwanz), treppenförmige oder auch gerundete Profilquerschnitte. Der Rahmenteil 2 und der Türteil 3 sind z. B. einfach herstellbar aus extrudierten Aluminiumprofilen, wobei der Rahmenteil 2 hier mittels zweier Schrauben 9 einfach am Rahmen oder Gestell 5, wie z. B. an einem Rahmenprofil 5.1 in Fig. 2, montierbar ist, ohne dass zum Auswechseln eines Scharniermoduls die Türe demontiert werden muss.

Fig. 5 zeigt ein Beispiel eines Scharniermoduls, welches mit nur einem Gelenk einen besonders grossen Tür-Öffnungs- winkel W von mindestens 270° ermöglicht. Bisher waren für so grosse Öffnungswinkel meist Scharniere mit zwei Gelenken notwendig. Mit einer Kröpfung 41 des Türteils wird die Scharnierachse Z so weit in Richtung Y nach vorne verscho- ben, dass die Türe 10 sich um volle 270° ausschwenken lässt bis zum Anschlag am Rahmen 5. So nimmt die vollständig geöffnete Türe praktisch keinen zusätzlichen Platz ein.

Dies ist besonders wichtig z. B. bei Trolleys in Flugzeugen oder bei fahrbaren Behältern in Zügen und Autobussen, wo in den Gängen sehr wenig Platz zur Verfügung steht und deshalb eine Fronttüre eines Trolleys, z. B. zum Verteilen von Mahlzeiten, ganz bis zum Anliegen an die Seitenwand, also um W = 270°, geöffnet werden muss.

In diesem Beispiel ist der Rahmen als durchgehendes Rahmen- profil 5.2 ausgebildet, wobei auch der Rahmenteil 2.2 des Scharniers aus diesem Rahmenprofil gebildet wird, indem an der Stelle des Scharniermoduls ein entsprechendes Schar- niergelenk ausgefräst wird zum Einfügen des Türteils 3.

Fig. 6 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel eines Schar- niermoduls mit einem Rahmenteil 2.3, welcher samt seiner Verschraubung 9 vollständig in einem Profilrahmen 5.3 versenkt ist. Bei Anwendungen in Luftfahrzeugen oder auch Landtransportfahrzeugen ist es wichtig, dass Beschläge und Scharniermodule möglichst keine vorstehenden kantigen Teile aufweisen, welche eine Verletzungsgefahr bilden könnten.

Dies ist möglich mit den erfindungsgemässen Scharnier- modulen, welche im Behälter-Innenraum 18 einbaubar sind, so dass dann nur das minimal vorstehende Scharnier selber aussen sichtbar wird, und wobei alle vorstehenden Teile allseitig gerundet sind.

Auch diese Beispiele von Fig. 5 und 6 illustrieren, dass sich die erfindungsgemässen Scharniermodule für sehr dünnwandige Leichtbautüren eignen.

Fig. 7 zeigt eine Kombination 27 eines Scharniermoduls 1 mit einem Federmodul 20. Diese beiden Module weisen hier einen einstückigen gemeinsamen Rahmenteil 2,22 auf. Das Federmodul 20 ist als Öffner oder Schliesser eingesetzt, wobei eine Feder 21 je nach Bedarf und Einbauart eine Öffnungs-bzw. Schliesskraft auf die Türe ausübt. Das Federmodul weist eine Zylinderfeder 21 auf einem Achsstift 25 auf, welcher hier mit der Scharnierachse Z zusammen- fällt, d. h. 25 und Z sind hier als ein Stück ausgebildet.

Die Feder 21 ist am einen Ende 24 im Rahmenteil 22 form- schlüssig gehalten und ihr anderes, freies Ende 23, hier in Form eines Bogens, wird abgestützt auf eine Aufnahmefläche 13 an der Türe 10. Die mögliche relativ grosse Länge der Feder 21 ergibt günstige Federeigenschaften auch für grosse Türoffnungswinkel W und gute Dauerhaftigkeit. Der Rahmen- teil 2 beider Module 1 und 20 kann hier z. B. aus einem Aluminium-Extrusionsprofil bestehen und auf einfache Art durch Fräsen der Scharnierform gefertigt sein.

Fig. 8 und 9 zeigen Beispiele von besonders einfachen Scharniermodulen 27 mit integriertem Federmodul, wobei eine Zylinderfeder 21 auf der Scharnierachse Z angeordnet ist.

Das Beispiel von Fig. 8 weist einen Rahmenteil 22 auf, welcher im wesentlichen dem Beispiel von Fig. 1 entspricht, sowie einen vergrösserten Türteil 3 mit einem längeren Keil 6, welcher hier durch zwei Schrauben 8 fixiert und gespannt ist.

Fig. 9 zeigt ein besonders kompaktes Beispiel eines kombi- nierten Scharnier-und Federmoduls 27, dessen Einbaudimen- sionen identisch sind mit dem Beispiel von Fig. 1. Dazu ist im mittleren Bereich auf der Scharnierachse Z eine etwas kürzere Feder 21.2 integriert. Es lassen sich also drei unterschiedliche Varianten eines solchen Moduls aus einer minimalen Anzahl von Standardteilen bilden : -ohne Feder (nach Fig. 2) oder -mit Feder als Öffner und -mit Feder als Schliesser, welche sich zudem auf einfachste Weise, d. h. durch Lösen und Fixieren von nur drei Schrauben (8,9) beliebig austauschen und ersetzen.

Fig. 10 zeigt eine weitere Variante des erfindungsgemässen Scharniermoduls, welche im wesentlichen aus zwei komplemen- tären Türteilen 3,3'besteht. D. h. der Rahmenteil 2 ist hier ebenfalls als Türteil 3'ausgebildet mit einer Profil- nutenführung 4'und einem Querkeil 6'. Beide Scharnierteile 3,3'können hier somit aus dem gleichen Alu-Extrusions- profil als Halbzeug gefertigt sein, wobei auch die zugeord- neten Aufnahmen im Rahmen 5 wie auch in der Türe 10 gleich geformt sind. Dieses Scharniermodul kann sich z. B. eignen für Anwendungen, bei denen sowohl der Rahmen wie auch die Türe besonders dünnwandig sein sollten, z. B. für Leichtbau- anwendungen unter besonders engen Raumverhältnissen.

Fig. 11 zeigt ein dem Scharniermodul zugeordnetes Schliess- modul 30, welches ebenfalls sehr flach gebaut und im Leichtbau und anderen anspruchsvollen Anwendungen einsetz- bar ist. Das Schliessmodul 30 weist einen Schieber 32 auf, welcher auf einem Kunststoffbolzen 35 aufliegt, wobei der Bolzen 35 einerseits als Schlagdämpfer beim Zuschlagen der Türe und anderseits als spielaufhebendes Gleitelement für den Schieber 32 wirkt. Im Beispiel ist ein Schieberschloss dargestellt, wobei analog dazu, im selben Gehäuse, auch Laschenschlösser gebaut werden können, bei welchen ein Hebel auf den Schieber 32 wirkt und diesen betätigt.

Fig. 12 illustriert das erfindungsgemässe Scharnier-und Verriegelungssystem an einer relativ grossen Türe 10 mit hohen mechanischen Anforderungen. Diese Türe weist oben und unten je zwei Scharniermodule 1 mit einem dazwischen ange- ordneten Federmodul 20 auf und auf der andern Seite des Türblatts zwei zugeordnete Schliessmodule 30, z. B. in Form eines Schieberschlosses und eines Laschenschlosses. Diese Türe erfüllt besonders hohe mechanische Anforderungen, z. B. gemäss Sicherheitsvorschriften der Luftfahrt, wo beispiels- weise mit einer Belastung von 100 kg auf eine Scharnier- seite gerechnet werden muss. Selbstverständlich können auch kombinierte Scharnier-und Federmodule 27 (Fig. 8,9) eingesetzt werden.

Eine kleinere oder weniger belastete Tür kann beispiels- weise zwei Scharniermodule 1 und ein Federmodul 20 oder ein Scharniermodul 1 und ein kombiniertes Scharnier-und Federmodul 27 sowie ein Schliessmodul 30 aufweisen. Dies illustriert die einfache, baukastenmässige Anwendung der erfindungsgemässen Scharnier-, Schliess-und Verriegelungs- module, welche aus einer minimalen Anzahl von Standard- teilen bestehen, die einfach herstellbar und montierbar sind und sehr gute mechanische Eigenschaften aufweisen, die zudem dank geringer Bauhöhe wenig Einbauplatz benötigen und die sich universell einsetzen lassen. Fig. 13 zeigt ein Modul, das zusätzlich einen Befestigungs- aufsatz 44 aufweist, hier mit einer Drehachse in X-Rich- tung, an welcher weitere Betätigungselemente, z. B. eine Gasdruckfeder 45 zum selbsttätigen Öffnen einer Tür, drehbar befestigt werden können. Dieses Modul kann sowohl als Scharniermodul 1 wie auch ohne Scharnier nur als Befestigungsmodul ausgeführt werden.

Besonders für Leichtbauanforderungen werden die erfindungs- gemässen Scharniermodule mit Vorteil beispielsweise aus Leichtmetall hergestellt, wobei extrudierte Aluminium- profile als Halbzeug einsetzbar sind oder wobei die Teile auch in Leichtmetallguss herstellbar sind.

Für Anwendungen mit weniger hohen mechanischen Anforde- rungen sind auch Teile aus technischen Thermoplasten wie Polyamid PA oder Polyethylentherephthalat PET usw. einsetzbar. Bevorzugt sind Spritzgussteile aus faser- verstärkten Thermoplasten, wobei für die Scharniergelenke Kohlefaserverstärkung eingesetzt wird, welche eine eigen- schmierende Wirkung besitzt. (Nicht aufeinander bewegte Teile der erfindungsgemässen Scharniermodule könnten auch aus glasfaserverstärktem Material hergestellt sein.) Besonders gute mechanische Eigenschaften sind auch auf einfache Art erreichbar mit langfaserverstärkten Thermo- plast-Fliesspress-Teilen wiederum vorzugsweise mit Kohle- faserverstärkung.

Eine besonders leichte Ausführung eines Querkeils 6, welcher gute Federeigenschaften aufweisen muss, kann aus endlosfaserverstärktem Thermoplast mit einem Fasergehalt von mindestens 50 Vol% durch Heisspressen hergestellt werden. Für steife Querkeile wird vorzugsweise UD-Kohle- faserverstärkung eingesetzt. Je nach Ausbildung des Spann- abstandes bzw. des Spaltabstandes S zum Spannen des Quer- keils kann auch weichere Glasfaserverstärkung eingesetzt werden.

In dieser Beschreibung werden die folgenden Bezeichnungen verwendet : 1 Scharniermodul 2 Rahmenteil, fester Teil von 1 3 Türteil, bewegbarer Teil 4 seitliche Profilnutenführung (in X-Richtung) 5 Rahmen, Halterung 6 Querkeil, Spannelement 7 Ausnehmung für 6 in 3 8 Fixierung, Schraube 9 Rahmenschrauben 10 Türe, Flügel 13 Aufnahme für 23 von 20 14 Profilaufnahme für 4 in 10 16 Ausnehmung für 6 in 10 17 Auflagefläche von 16 18 Behälter Innenraum 20 Federmodul als Öffner/Schliesser 21 Zylinderfeder auf Stift 22 Rahmenteil von 20 23 bewegbares Federende als Türteil 24 festes Ende, fixiert in 22 25 Achs-Stift 27 kombiniertes Scharnier-und Federmodul 1 + 20 30 Schliessmodul 31 Gehäuse 32 Schieber 35 Kunststoff-Bolzen als Dämpfer und Gleitelement 41 Kröpfung 42 Oberflache an 3 44 Befestigungsaufsatz 45 Gasdruckfeder B Breite von 3 B2 Profilöffnungsbreite dl, d2 d3, bl Abmessungen, Dimensionen L Abstand SpannabstandSSpaltabstand, AchsrichtungZScharnierachse, X Türrichtung zuXZYsenkrecht W Türöffnungswinkel