Scharnier für ein Fenster oder eine Tür

Die Erfindung betrifft ein Scharnier für ein Fenster oder eine Tür nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 .

Gattungsgemäße Scharniere dieser Art gehen aus der DE 29605809 U1 und der DE 202006008400 U1 hervor. Bei dem aus der DE 29605809 U1 bekannten Scharnier hat der Scharnierbolzen einen zylindrischen Querschnitt mit einer Abflachung und durchgreift zwei Lageraugen eines rahmenseitigen Lagerbocks. Die Lageraugen des Lagerbocks haben eine auf die Abflachung in dem Querschnitt des Lagerbolzens abgestimmte öffnung, so dass der Lagerbolzen drehfest in den

Lageraugen aufgenommen ist. Zwischen den Lageraugen durchgreift der Lagerbolzen eine aus Blech geformte im wesentlichen zylindrische Scharnierhülse, welche innenseitig mit einer gegenüber der Scharnierhülse festgelegten Kunststoffhülse versehen ist. Auch die Kunststoffhülse ist im Querschnitt an die Abflachung des Scharnierbolzens angepasst. Bei einer Schwenkbewegung der Scharnierhülse und damit der Kunststoffhülse wird der abgeflachte Innendurchmesser der Kunststoffhülse relativ zum Lagerbolzen verschwenkt, wobei der abgeflachte Bereich der Kunststoffhülse in den zylindrischen Teil des Lagerbolzens gelangt, was zu einer Bremsbewegung desselben führt.

Auch bei dem aus der DE 202006008400 U1 bekannten Scharnier besitzt der

Scharnierbolzen eine Abflachung, durch die der Scharnierbolzen in dem Lagerbock drehfest aufgenommen wird.

Nachteilig bei dem bekannten Stand der Technik ist es, dass die Herstellung der Lagerbolzen vergleichsweise aufwendig ist. Die zylindrischen Lagerbolzen müssen mittels eines spanabhebenden Verfahrens mit der Abflachung versehen werden, was bei der hohen Stückzahl, die benötigt werden, von großem Nachteil ist. Es kann auch vorgesehen werden, dass ein entsprechend geformter Draht mittels eines spanabhebenden Verfahrens mit den Rillen versehen wird. Zudem ist das Einführen der Scharnierbolzen in den Lagerbock bei einer derartigen Formgebung kompliziert, insbesondere aufgrund der beengten Platzverhältnisse im Bereich der Bänder von Türen und Fenstern.

Aus der DE 19514867 C2 ist ein Scharnier bekannt, bei dem der Lagerbolzen einen Vierkantquerschnitt hat. Die Scharnierhülse weist dabei keine Hülse auf, mit der eine gegenseitige Lagerung zum Lagerbolzen erreicht wird.

Die Aufgabe der Erfindung besteht in der Abhilfe der genannten Nachteile des Standes der Technik.

Zur Lösung bei einem gattungsgemäßen Scharnier ist vorgesehen, dass der Lagerbolzen zumindest im Bereich der Scharnierhülse und dem Lagerbock zugeordneten Längenabschnitten einen polygonförmigen Mehrkantquerschnitt hat. Dadurch kann der Lagerbolzen aus einem polygonförmigen Draht durch Ablängen und ggf. Anbringen von Abdrehungen und/oder Stauchungen hergestellt werden. Eine spanabhebende Bearbeitung des Schaftes ist nicht notwendig.

Bevorzugt wird dabei eine Ausgestaltung, bei der die Längskanten des Lagerbolzens abgerundet sind, da dadurch die Herstellung vereinfacht wird. Scharfkantige Körperbegrenzungen sind schwierig herzustellen und verlangen zudem einen sorgsamen Umgang in nachfolgenden Bearbeitungsschritten um eine Beschädigung zu vermeiden. Die abgerundeten Kanten sind dabei so auszulegen, dass eine Beschädigung der Kanten bei der Herstellung der Lagerbolzen nicht erfolgt. Bei einer allzu scharfkantigen Ausgestaltung sind Beschädigungen der Längskanten nicht ausgeschlossen und führen zu einem vorzeitigen Verschleiß des Scharniers.

Es ist dabei auch vorgesehen, dass die Hülse einen auf den Querschnitt des

Lagerbolzens abgestimmten Innenquerschnitt besitzt, so dass die drehfest in der Scharnierhülse einsitzende Hülse eine Drehhemmung bewirkt.

Eine besondere Ausgestaltung sieht vor, dass der Lagerbolzen den Querschnitt eines gleichschenkligen Dreiecks aufweist. Diese Ausgestaltung bewirkt eine besonders einfache Herstellung, bei der der Lagerbolzen innerhalb eines öffnungswinkels des Scharniers von 90° eine Bremsstellung aufweist. Zudem kann der Lagerbolzen in drei Stellungen in den Lagerbock eingeführt werden, was die Handhabung erleichtert.

Eine besonders bevorzugte Ausgestaltung sieht vor, dass der Lagerbolzen einen als Gleichdick ausgebildeten Querschnitt hat. Bei dieser Ausgestaltung kann der Lagerbolzen durch einen Rollvorgang hergestellt werden, indem ein Draht mit durchgängigem Gleichdick-Querschnitt zwischen zwei Platten konstanten Abstandes gerollt wird. Ein Gleichdick ist eine Kurve konstanter Breite, deren geschlossene Linie

in jeder Lage innerhalb eines geeigneten Quadrates stets alle vier Seiten berührt. Dabei sind die Längskanten abgerundet und die Seitenkanten des Querschnitts - im Gegensatz beispielsweise zu einem gleichseitigen Dreieck - bauchig. Zudem stellt diese Form gegenüber einem zylindrischen Querschnitt eine enorme Materialeinsparung und damit Kostenreduzierung dar. Vorzugsweise ist das Gleichdick als dreiseitiges Gleichdick ausgebildet.

Es ist ferner vorgesehen, dass der Lagerbolzen endseitig mit einem konischen Abschnitt versehen ist und der Abschnitt eine Querschnittsform entsprechend der Querschnittsform des Schaftes mit einer dagegen geringeren Abmessung hat. Der Schaft ist der Bereich des Lagerbolzens, der der Scharnierhülse und dem Lagerbock zugeordnet ist. Dadurch wird bei der Montage des Lagerbolzens neben einer Zentrierung des Lagerbolzens an sich auch eine Ausrichtung der Längsseitenkanten bezogen auf den Innenquerschnitt der Hülse erreicht.

Wenn der Lagerbolzen einen verdickten Kopf aufweist, dessen Querschnittsform dem des Schaftes entspricht und dessen Querschnittsausrichtung mit der

Querschnittsausrichtung des Schaftes übereinstimmt, kann durch Ausrichten des über die Lageraugen des Lagerbocks vorstehenden Kopfs des Lagerbolzens auch eine Ausrichtung des in der Scharnierhülse einsitzenden Längenabschnitts erreicht werden, so dass eine entsprechend geformte Aufnahme eines Ausricht- und Einführwerkzeugs an dem Rahmen oder Flügel relativ ausgerichtet werden kann.

Schließlich ist noch vorgesehen, dass die Querschnittsausrichtung des Lagerbolzens bezogen auf eine senkrecht zum Rahmen verlaufende Normale symmetrisch ist. Dadurch wird erreicht, dass der Lagerbolzen eine definierte und leicht erkennbare Ausrichtlage einnimmt, wenn die Montage erfolgt.

Wenn der Lagerbolzen endseitig den Lageraugen des Lagerbocks zugeordnete Eindrehungen mit zylindrischem Querschnitt aufweist, in die Rastfedern der Lageraugen zur axialen Lagefixierung eingreifen, so ist dies zur Sicherung der Scharnierverbindung zweckmäßig. Die Eindrehungen lassen sich durch einen Drehvorgang herstellen. Vereinfacht ist aber eine Herstellung durch ein Walzen, bei dem der Lagerbolzen zwischen zwei parallelen Platten abrollt, so dass unter

Beibehaltung des polygonen Querschnitts in diesem Bereich die Eindrehungen über den gesamten Umfang mit einem geringen Fertigungsaufwand erzeugt werden

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können. Dabei ist eine Herstellung als Gleichdick, wie in Anspruch 5 angegeben besonders vorteilhaft.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen ergeben sich aus den Zeichnungen. Es zeigt:

Fig. 1 einen Lagerbolzen in einer räumlichen Darstellung,

Fig. 2 den Lagerbolzen aus Fig. 1 in einer zweidimensionalen Darstellung,

Fig. 3 einen Schnitt entlang der Linie C-C in Fig. 2,

Fig. 4 einen Schnitt entlang der Linie B-B in Fig. 2,

Fig. 5 einen Schnitt entlang der Linie A-A in Fig. 2,

Fig. 6 einen Lagerbock in einer räumlichen Darstellung,

Fig. 7 einen Lagerbock in einem Längsschnitt,

Fig. 8 einen Querschnitt des Lagerbocks entlang der Linie D-D in der Fig. 7 und

Fig. 9 einen Schnitt durch ein zusammengesetztes Scharnier.

Der Lagerbolzen 1 eines Scharniers für ein Fenster oder eine Tür ist ausweislich der Fig. 1 als länglicher Stift mit einem gegenüber einem Schaft 2 verdickten Kopf 3 ausgebildet. Der Schaft 2 weist Nuten 4, 5 sowie eine endseitige Verjüngung 6 auf, wobei die Nut 5 im Bereich der Verjüngung 6 liegt.

In Verbindung mit der Fig. 2 ist erkennbar, dass die Nut 4 gegenüber der Nut 5 verbreitert ausgeführt ist und dass die im Abstand 7 von dem Kopf 3 beabstandete Nutwand einen rechtwinkligen Verlauf zum Schaft 2 hat, während die in Richtung des Endes 8 gelegene Nutwand 9 einen flacheren Winkel einnimmt. Die Nut 5 ist durch zwei in flachen Winkeln verlaufende Nutwände 10, 1 1 nahezu als Mulde ausgebildet. Der Abstand der Nut 5 von dem Kopf 3 ist mit 12 bezeichnet, während die Verjüngung 6 in einem Abstand 13 beginnt.

Anhand der Fig. 3, 4 und 5 ist in Verbindung mit der Fig. 2 erkennbar, dass der Lagerbolzen eine von einer in der Fig. 3 strichpunktiert angedeutete Kreisform 14 abweichende Querschnittsform 15 aufweist.

Der Schaft 2 hat auf seiner gesamten Länge einen polygonförmigen Mehrkantquerschnitt, bei dem die Längskanten 16 abgerundet sind. Dabei kann der Lagerbolzen 1 den Querschnitt eines gleichschenkligen Dreiecks aufweisen. Bevorzugt wird aber - entsprechend der Darstellung nach Fig. 3 bis 5 - dass der Lagerbolzen 1 einen als dreiseitiges Gleichdick ausgebildeten Querschnitt 15 hat. Dadurch kann der Lagerbolzen 1 durch einen Rollvorgang hergestellt werden, indem ein den Querschnitt des Gleichdicks aufweisender Draht zwischen zwei parallele Platten gerollt wird. Ein Gleichdick ist eine Kurve konstanter Breite, deren geschlossene Linie in jeder Lage innerhalb eines geeigneten Quadrates stets alle vier Seiten berührt, so dass ein Gleichdick zwischen den Platten wie ein zylindrischer Körper rollt.

Die Längskanten des Querschnitts sind abgerundet und die Seitenkanten des Querschnitts - im Gegensatz zu einem gleichseitigen Dreieck - bauchig. Zudem stellt diese Form gegenüber einem zylindrischen Querschnitt eine enorme Materialeinsparung und damit Kostenreduzierung dar.

Eine bevorzugte Auslegung des Gleichdicks sieht dabei ein Verhältnis der Maße 17, 18 von 1 ,0566 vor. Die Maße 17, 18 beschreiben den Durchmesser des kleineren, im Gleichdick aufgenommenen Kreisbogens 18' und die größte Erstreckung des Gleichdicks. Das Verhältnis der Radien 19, 20 liegt vorzugsweise bei 2,5.

In Verbindung mit den Fig. 4 und 5 wird deutlich, dass die Querschnittsform über den gesamten Schaft 2 gleich ist und auch in der Nut 5 (Fig. 5) ein Gleichdick bildet. Auch der Kopf 3 kann die Querschnittsform eines Gleichdicks haben, wobei dessen Querschnittsausrichtung mit der Querschnittsausrichtung des Schaftes 3 übereinstimmt. Hier ist jedoch eine abgeflachte Form vorgesehen, mit der erreicht wird, dass der Kopf in dem Lagerbock 22 drehfest fixiert ist. Dadurch kann durch Ausrichten des über die Lageraugen des Lagerbocks 1 vorstehenden Kopfs 3 auch eine Ausrichtung des in der Scharnierhülse einsitzenden Längenabschnitts bzw. Schaftes 2 erreicht werden, so dass eine entsprechend geformte Aufnahme eines Ausricht- und Einführwerkzeugs für den Lagerbolzen 1 an dem Rahmen oder Flügel relativ ausgerichtet werden kann, wie nachstehend noch beschrieben wird.

Die Proportionen des Kopfes 3, des Schaftes 2 und der Nuten 4, 5 sind bezogen auf die Radien 19, 20 jeweils gleich, so dass der Lagerbolzen 1 entsprechend der

vorgenannten Herstellungsweise mit den Nuten 4, 5 durch Rollen versehen werden kann.

In der Fig. 6, 7 und 8 ist der Lagerbock 22 erkennbar, der im Ausführungsbeispiel zwei Lageraugen 23, 24 aufweist, die durch einen Steg 25 verbunden sind. Der Lagerbock 22 ist zu einer Mittelachse 26 symmetrisch ausgebildet, so dass dieser sowohl für nach rechts als auch links öffnenbare Flügel verwendbar ist. In dem Steg 25 sind Durchbrüche 27 zur Aufnahme von Befestigungsschrauben vorgesehen.

Die Lageraugen 23, 24 weisen Bohrungen 28, 29 auf, die in ihrer Form an den Querschnitt des Lagerbolzens 1 angepasst sind, so dass dieser unverdrehbar in den Lageraugen 23, 24 aufgenommen ist. Die Lageraugen 23, 24 sind jeweils endseitig mit Kragen 30 versehen, die durch eine Materialreduzierung der zwischen den Abschnitten gelegenen Bereiche entstehen. Die Reduzierung der Wandstärken führt dabei nicht zu einer Reduzierung der Tragfähigkeit, da sich der Lagerbolzen 1 unter Belastung verformt und sich an den Endbereichen der Lageraugen 23, 24 abstützt, so dass diese mehr belastet werden als der zwischen diesen liegende Abschnitte.

Die Bohrungen 28, 29 sind zweifach abgesetzt ausgeführt und weisen dementsprechend zwei Stufen 31 , 32 auf. Die äußere Stufe 31 ist auf die Abmessungen und Form des Kopfes 3 des Lagerbolzens 1 abgestimmt, so dass dieser in dem Lagerauge 23 drehfest aufgenommen werden kann. Dazu ist die Stufe mit einer seitlichen Abflachung 31 ' versehen, an der sich der Kopf 3 anlegt. Die Stufe

32 ist auf die Kante 33 (Fig. 2) des Lagerbolzens 1 derart abgestimmt, dass diese Kante 33 auf Höhe der Stufe 32 des Lagerauges 23 liegt, wenn der Kopf 3 des Lagerbolzens 1 an der Stufe 31 des Lagerauges 24 anliegt. Zudem ist die Lager der Verjüngung 6 auf den Abstand der Lageraugen so abgestimmt, dass diese in der vorstehend beschriebenen Montagelage in das Lagerauge 23 eintaucht, nicht aber der dagegen vergrößerte Schaft 2. Durch die Verjüngung 6 ist der Lagerbolzen 1 gegenüber der Bohrung 28 oder 29 mit einem geringen Spiel versehen. Bei einer Belastung, die zu einem Verformen des Lagerbolzens 1 führt, gelangt daher die Kante

33 des Lagerbolzens 1 an die Stufe 32 und hintergreift diese, wodurch eine zusätzliche axiale Fixierung des Lagerbolzens 1 in dem Lagerbock 22 erreicht wird.

Es ist insbesondere aus der Fig. 8 erkennbar, dass die Querschnittsausrichtung des Lagerbolzens 1 bezogen auf eine senkrecht zum Lagerbock 22 bzw. dem hier nicht dargestellten Rahmen verlaufende Normale 34 symmetrisch ist. Dadurch wird erreicht,

dass der Lagerbolzen 1 eine definierte und leicht erkennbare Ausrichtlage bezüglich des Lagerbocks 22 einnimmt, wenn die Montage erfolgt. Zur Montage des Lagerbolzens 1 kann zudem ein Einführwerkzeug vorgesehen sein, welches im Wesentlichen die Ausrichtung des Lagerbolzens 1 relativ zu einer Bezugkante 34, die vorzugsweise mit der Rahmensichtfläche übereinstimmt, übernimmt. Dazu greift der Kopf 3 des Lagerbolzens 1 beispielsweise in eine entsprechend der Form des Kopfes 3 ausgeformte und bemessene öffnung des Einführwerkzeugs. Durch Anlage einer Begrenzungskante des Einführwerkzeuges an der Bezugskante 34 wird das Einführwerkzeug so ausgerichtet, dass der Lagerbolzen 1 bezogen auf die Bohrung 28, 29 relativ zum Lagerbock 22 ausgerichtet ist und - bedingt durch die an dem Ende 8 des Lagerbolzens 1 angebrachte Fase - einführbar ist. Die Fase an dem Lagerbolzen 1 wird durch einen konischen Abschnitt gebildet und der konische Abschnitt hat eine Querschnittsform entsprechend der Querschnittsform des Schaftes 2 mit einer dagegen geringeren Abmessung:

Die vorbeschriebene Ausgestaltung des Lagerbocks 1 als dreiseitiges Gleichdick bewirkt neben der besonders einfachen Herstellung, dass das Scharnier innerhalb eines öffnungswinkels von 90° eine Bremsstellung aufweist. Anhand der Fig. 9 ist erkennbar, dass in der Scharnierhülse 36 drehfest eine Hülse 37 aus elastischem Material eingesetzt ist. Diese ist relativ zu der Scharnierhülse 36 durch einen längsverlaufenden Ansatz 38 drehfest in der Scharnierhülse aufgenommen und weist eine Bohrung auf, die in Form und Abmessung auf den Lagerbolzen 1 abgestimmt ist. Bei einer Schwenkbewegung der Scharnierhülse 36 wird die Hülse 37 relativ zu dem drehfest in dem Lagerbock 22 aufgenommenen Lagerbolzen 1 verschwenkt, so dass die vorspringenden Abschnitte des Gleichdicks des Lagerbolzens 1 in einen enger bemessenen Abschnitt der Hülse 37 gelangen. Dabei wird die Drehbewegung unter elastischer Verformung der Hülse 37 gehemmt. Ausgehend davon, dass die Radien 19 größer sind als die Radien 20 und dass die Radien 19 näher an der Mittelachse 39 (Fig. 3) des Gleichdicks liegen als die Radien 20, ergibt sich, dass bei einer Schwenkbewegung von 180° die kleiner bemessenen Radien des Gleichdicks von Hülse 37 und Lagerbolzen 1 wieder ineinandergreifen würden und bei einer 60°- Schwenkbewegung eine maximale Bremswirkung eintritt. Somit ergibt sich ein maximales Bremsmoment durch das Scharnier bei ca. 60°.

Ein weiterer Vorteil der geschilderten Ausgestaltung besteht darin, dass der Lagerbolzen 1 in drei Stellungen in den Lagerbock eingeführt werden kann, was die Handhabung erleichtert. Die Ausgestaltung bewirkt daneben eine vereinfachte

Herstellung eines nichtzylindrischen und relativ zu dem Lagerbock drehfest anbringbaren Lagerbolzens.

Abschließend soll noch ergänzt werden, dass die endseitig am Lagerbolzen 1 angebrachten und den Lageraugen 23, 24 des Lagerbocks 22 zugeordnete Nuten 4,5 - mit hier nicht dargestellten - Rastfedern zur axialen Lagefixierung zusammenwirken. Die Rastfedern sitzen dazu in Ausnehmungen 40 an der Rückseite der Lageraugen 23, 24.

Bezugszeichenliste

1 Lagerbolzen

2 Schaft

3 Kopf

4 Nut

5 Nut

6 Verjüngung

7 Abstand

8 Ende

9 Nutwand

10 Nutwand

1 1 Nutwand

12 Abstand

13 Abstand

14 Kreisform

15 Querschnittsform

16 Längskanten

17 Maß

18 Maß

19 Radius

20 Radius

21 Lagerbock

22 Lagerbock

23 Lagerauge

24 Lagerauge

25 Steg

26 Mittelachse

27 Durchbruch

28 Bohrung

29 Bohrung

30 Kragen

31 Stufe

32 Stufe

33 Kante

34 Normale

35 Bezugskante

Scharnierhülse

Hülse

Ansatz

Mittelachse