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Die Erfindung betrifft ein Drehgelenk
mit wenigstens einem Anschlag, so dass die beiden Gelenkteile nur
begrenzt relativ zueinander verschwenkbar sind.
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Derartige Drehgelenke werden in einer
Vielzahl von Anwendungen – mit
unterschiedlichen Anforderungen an Genauigkeit des Schwenkwinkels, Belastbarkeit
des Drehgelenkes etc. – benötigt.
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Ein typischer Anwendungsfall ist
der Einsatz eines solchen Drehgelenkes in einem Klappstuhl, bei dem
also die Sitzfläche
relativ zum Rest des Stuhles verschwenkbar ist, und dabei insbesondere
bei fest montierten Stühlen,
wie sie in Veranstaltungssälen, insbesondere
Stadien, montiert werden.
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Angesichts der meist großen benötigten Anzahl
derartiger Stühle
und somit auch Drehgelenke ist es die Aufgabe gemäß der vorliegenden
Erfindung, ein Drehgelenk zu schaffen, welches einerseits hoch belastbar
ist, so dass auch auf der Sitzfläche springende
Personen nicht zur Zerstörung
des Drehgelenkes führen,
und andererseits die einfache und damit kostengünstige Herstellung und auch
Montage des Drehgelenkes zu gewährleisten.
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Die
DE 198 56 684 A1 zeigt zwar ein Drehgelenk
mit zwei gegeneinander um eine Schwenkachse verschwenkbaren Gelenkteilen,
deren Verschwenkbarkeit auch durch Anschläge begrenzt ist. Die Gelenkteile
sind jedoch kompliziert geformt und daher aufwendig in der Herstellung.
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Diese Aufgabe wird durch die Merkmale
des Anspruches 1 gelöst.
Vorteilhafte Ausführungsformen
ergeben sich aus den Unteransprüchen.
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Durch die Ausbildung der beiden Gelenkteile aus
jeweils einer Basisplatte, an der die entsprechenden Funktionselemente,
also Achsbolzen, Anschlagbolzen oder andere Anschlagelemente, angeordnet sind,
ergibt sich eine sehr einfache Herstellbarkeit, indem die Basisplatten
je nach Bedarf in der gewünschten
Form und Größe sowie
Stärke
ausgestanzt oder ausgeschnitten werden können. Die Lagerung des einen
Gelenkteiles gegenüber
dem anderen Gelenkteil erfolgt dabei vorzugsweise dadurch, dass
in der Basisplatte des einen Gelenkteiles ein Achsbolzen von dieser
Basisplatte abstrebend fest angeordnet ist, auf dessen freien Ende
die andere Basisplatte mit einer entsprechenden Lagerbohrung gelagert
ist.
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Als gegeneinander wirkende Anschlagelemente
werden dabei einerseits Anschlagbolzen verwendet, die ebenfalls
an einer der Basisplatten und von dieser abstrebend – beabstandet
von der Schwenkachse – angeordnet
werden, und die mit anderen Anschlagelementen, die an der anderen
Basisplatte des anderen Gelenkteiles befestigt sind, je nach Drehlage
zusammenwirken können.
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Um die Kräfte auf diese Anschlagbolzen
bzw. Anschlagelemente möglichst
niedrig zu halten, werden die Anschlagelemente radial möglichst
weit außen,
also möglichst
weit von der Schwenkachse entfernt, in der Basisplatte angeordnet.
Die damit zusammenwirkenden Anschlagelemente sind Anschlagplatten,
die radial verlaufen.
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Eine besonders einfache und günstige Bauform
ergibt sich, wenn dabei eine der Basisplatten, insbesondere diejenige,
welche die Anschlagplatten trägt,
Bestandteil eines topfförmigen
Basisteiles ist, dessen freier Rand die gegenüberliegende Basisplatte des
anderen Gelenkteiles erreicht, da bei dieser Bauform die Anschlagplatten
nicht nur an ihrer radialen Außenkante
sondern auch an einer ihrer stirnseitigen Kanten mit den Innenflächen dieses
topfförmigen
Basisteiles verbunden, insbesondere verschweißt werden, können.
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Die Anschlagbolzen werden dagegen
vorzugsweise am gleichen Gelenkteil angeordnet, welches auch den
Achsbolzen trägt,
wobei der Achsbolzen von der Basisplatte weiter abstehen muss als
die Anschlagbolzen, und zwar wenigstens um die Dicke der auf ihm
laufenden Basisplatte bzw. des topfförmigen Basisteiles.
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Ein Faktor, der sowohl die Belastbarkeit
als auch die Herstellkosten des Drehgelenkes, insbesondere des einen
Gelenkteiles, maßgeblich
beeinflußt
ist die Art der Verbindung der Bolzen, also des Achsbolzens und/oder
des wenigstens einen Anschlagbolzens – mit der sie tragenden Basisplatte.
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Da die Basisplatte in der Regel eine
Dicke von mehr als 5mm besitzt, ist ein stumpfes Anschweißen der
Bolzen auf einer Fläche
der Basisplatte nur durch Schweißen am Umfang des Bolzens möglich, was
zeitaufwendig und teuer ist und auch einen starken Verzug der Basisplatte
zur Folge hat und damit eine aufwendige Nacharbeitung.
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Demgegenüber werden somit Befestigungsarten
bevorzugt, bei denen die Bolzen durch entsprechend in der Basisplatte
vorhandene Bohrungen gesteckt und in diesen fixiert werden.
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Das einfache Verschrauben der Bolzen
in einem entsprechenden Innengewinde der Bohrung der Basisplatte
ist dabei immer noch vergleichsweise teuer für eine Massenfertigung.
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Das kraftschlüssig lediglich Einpressen der Bolzen
in eine entsprechende Bohrung mit dem notwendigen Übermaß hält in der
Regel der Dauerbelastung nicht stand, da durch vielfaches Bewegen
der Anschlagbolzen sich diese Presspassung löst, wobei zudem der Bolzen
als Axialanschlag eine Schulter aufweisen muss, was dessen Herstellungskosten ebenfalls
erhöht.
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In einer bevorzugten Ausführungsform
wird deshalb ein vorzugsweise ohne Schulter ausgebildeter, also
z. B. zylindrischer Bolzen in eine entsprechende Bohrung eingesetzt
und anschließend
eine Formschlußverbindung
durch Vergrößern des
Außendurchmessers
des Bolzens im Bereich der Bohrung und insbesondere eine Ausbildung
eines verbreiterten Bolzenkopfes erreicht.
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Zu diesem Zweck kann wenigstens das
entsprechende stirnseitige Ende des Bolzens hohl ausgebildet sein
und das Aufweiten mittels Einbringen eines mechanischen Aufweitdornes
oder Ähnlichem
in die Öffnung
erfolgen.
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Eine andere Möglichkeit besteht darin, die Bolzen
mittels Eintaumeln zu befestigen, wobei ein rotierendes Werkzeug
auf das geringfügig überstehende
Ende des in der Basisplatte stillstehenden Bolzens aufgesetzt und
mittels axialen Druckes und/oder Vibrationen und/oder rotierender
z. B, exzentrischer Bewegung des Werkzeuges ein Fließen des
Materials im Inneren des Bolzens insbesondere im Dickenbereich der
Bohrung in der Basisplatte, aber auch im überstehenden Bereich, bewirkt
wird, was dort zur Bildung des verbreiterten Kopfes führt, falls
ein solcher als Lösungsvorschlag
nicht von Anfang an verwendet wird.
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Das äußere Erscheinungsbild ähnelt nach der
Fertigstellung derjenigen eines Nietkopfes, jedoch ist auf der gegenüberliegenden
Seite der Basisplatte, also dem lang auskragenden Funktionsteil
des Bolzens, weder eine Verformung noch eine Durchmesserverdickung
wahrnehmbar.
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Durch derartige kraftschlüssige Verbindungsverfahren
kann einerseits die Dicke der Basisplatte sehr gering gehalten werden,
und andererseits das benötigte „Fleisch" der Basisplatte
um die Bolzen herum, also insbesondere der Abstand zwischen der Bohrung
bzw. dem Bolzen und dem äußeren Rand der
Basisplatte, sehr gering gehalten werden. Bei gleich geringem Abstand
würde beim
Einschweißen oder
Aufschweißen
der Bolzen bereits ein Dauerbruch der Platte in Betrieb auftreten.
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Ein weiterer Vorteil ist, dass dabei
der Durchmesser des ursprünglichen
Bolzens und der Durchmesser der entsprechenden Bohrung nicht allzu
genau aufeinander abgestimmt sein müssen, also keine Paßbohrungen
vorgenommen werden müssen.
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Darüber hinaus leidet auch die
Belastbarkeit der Basisplatte durch die für die Bolzen vorgenommenen
Bohrungen weniger als beim Einschweißen oder Einschrauben von Bolzen
in die Bohrungen, aufgrund der innigen Verbindung zwischen der Mantelfläche des
Bolzens und dem Innenumfang der entsprechenden Bohrungen der Basisplatte.
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Dadurch ist es beispielsweise möglich, bei zwei
Anschlagbolzen und einem Achsbolzen die beiden Anschlagbolzen bezüglich des
Achsbolzens diametral einander gegenüber und somit die drei Bolzen auf
einer gemeinsamen Linie anzuordnen, was normalerweise zu einer starken
Reduzierung der Belastbarkeit gegen Biegung der Basisplatte um diese
Linie herum führt.
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Durch die kraftschlüssige Anlage
des Außenumfanges
der Bolzen im gesamten Innenumfang der entsprechenden Bohrungen
ist hier eine so starke innere Abstützung gegeben, dass dies dennoch möglich ist.
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Die Anordnung dieser drei Bolzen
auf einer Linie hat jedoch andererseits den Vorteil, dass eine maschinelle
Montage der Bolzen an der Basisplatte relativ einfach möglich ist,
indem dabei die Basisplatte in Richtung der gemeinsamen Linie durch
die drei Bolzen lediglich um die entsprechende Positionierung in
einer Maschine oder in einem Montagewerkzeug verschoben werden muß.
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Eine Ausführungsform gemäß der Erfindung ist
im folgenden anhand der Figuren beispielhaft näher beschrieben. Es zeigen:
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1a:
eine Frontalansicht eines ersten erfindungsgemäßen Gelenkteils mit einem Achsbolzen und
zwei Anschlagbolzen,
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1b:
eine Seitenansicht auf das erste erfindungsgemäßes Gelenkteil aus 1a in der durch einen Pfeil
B angedeuteten Richtung,
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2a:
eine Frontalansicht eines zweiten erfindungsgemäßen Gelenkteils, das zu dem
in den 1a und 1b gezeigten Gelenkteil komplementär ist und
zwei Anschlagelemente aufweist,
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2b:
eine Seitenansicht bzw. Schnittansicht eines erfindungsgemäßen Gelenkteils
aus 2a,
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3a:
das Zusammenwirken der beiden erfindungsgemäßen Gelenkteile in der ersten End-Stellung,
in der beide Anschläge
zusammenwirken (durchgezogene Linien) sowie in der zweiten End-Stellung,
in der nur ein Anschlag zusammenwirkt (gepunktete Linien),
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3b:
eine Schnittansicht der ineinandergesteckten, zusammenwirkenden
erfindungsgemäßen Gelenkteile.
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Die 1a und 1b zeigen das erste erfindungsgemäße Gelenkteil 1 mit
seiner Basisplatte 1a. Die Basisplatte 1a weist
einen im wesentlichen rechteckigen Querschnitt, wobei eine der Seiten
des Rechtecks etwa als Halbkreis ausgebildet ist. Etwa im Mittelpunkt
dieses Halbkreises befindet sich eine Achsbohrung 8 zur
Aufnahme eines Achsbolzens 3, der auch die Schwenkachse 10 des
Drehgelenks ist.
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Diametral hinsichtlich der Achsbohrung 8 einander
gegenüber
sind z. B. auf einer zu der dem Halbkreis gegenüberliegenden Rechteckseite
parallelen Linie zwei Anschlagbohrungen 9a, 9b angeordnet,
die zur Aufnahme der Anschlagbolzen 5a, 5b dienen.
Weiterhin weist die Basisplatte 1a zwischen der durch die
Achsboh rung 8 und den beiden Anschlagbohrungen 9a, 9b definierten
Linie und ihrer dem Halbkreis gegenüberliegenden Seite zwei Bohrungen 11 auf,
mit Hilfe derer das Gelenkteil 1 gegebenenfalls an einem
anderen Bauteil, z. B. einem festen Aufbau, befestigt werden kann.
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Der Achsbolzen 3 sowie die
Anschlagbolzen 5a, 5b sind, wie in 1b gezeigt, in der Achsbohrung 8 bzw.
den Anschlagbohrungen 9a, 9b eingebracht und drehfest
sowie axialfest befestigt. Die Befestigung erfolgt hierbei durch
eine flächige,
kraftschlüssige
Verbindung der Bolzen mit den Bohrungen. In der vorliegenden Ausführungsform
werden die in der Mantelfläche
flächigen,
kraftschlüssigen Verbindungen
durch Eintaumeln erreicht. Aufgrund der bei diesem Vorgang auf die
Bolzen 3, 5a, 5b wirkenden Kräfte können deren
Kopfbereiche 3', 5a', 5b', wie in 1b gezeigt, geringfügig verbreitert sein.
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Die 2a und 2b zeigen das erfindungsgemäße zweite
Gelenkteil 2, das im vorliegenden Ausführungsbeispiel in Form eines
topfförmigen,
runden, sogenannten Klöpperbodens 6 ausgebildet
ist. Die Stirnseite des dosenartig geformten Klöpperbodens 6 bildet
hierbei die Basisplatte 2a des Gelenkteils 2. Die
Schwenkachse 10 des Drehgelenks verläuft hier durch den Mittelpunkt
der im wesentlichen kreisförmigen
Basisplatte 2a, in der zentral auch eine Lagerbohrung 4 ausgebildet
ist. Beim Zusammenwirken der beiden Gelenkteile 1, 2 ist
der Achsbolzen 3 in der Lagerbohrung 4 gelagert
(vgl. 3b). Hierbei steht
der Achsbolzen 3 nicht notwendigerweise in direktem Kontakt
mit der Achsbohrung 4, gegebenenfalls wird dazwischen eine
(nicht gezeigte) Hülse
auf den Achsbolzen 3 gesetzt.
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Von der Basisplatte 2a des
Gelenkteils 2 streben in Richtung des Inneren des Klöpperbodens 6 erfindungsgemäße Anschlagelemente
in Form zweier Anschlagplatten 7a, 7b ab. In der
vorliegenden Ausführungsform
erstrecken sich die Anschlagplatten 7a, 7b jeweils
plattenförmig
mit konstanter Dicke radial über
den gesamten Abstand zwischen dem Rand der Lagerbohrung 4 und
der Wand 12 des Klöpperbodens 6 und
sind mit dieser sowie der Basisplatte 2a durchgehend fest
verbunden, insbesondere verschweißt. Die Anschlagplatten 7a schließen in ihrer
Höhe an
der Wand 12 mit deren freiem Ende ab, jedoch nimmt ihre
Höhe in
Richtung der Lagerbohrung 4 ab.
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Die beiden Anschlagplatten 7a, 7b bilden
zueinander einen Zwischenwinkel β.
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Im Betrieb des Drehgelenks sind die
beiden komplementären
Gelenkteile 1,2 entlang der Schwenkachse 10 ineinandergesteckt,
wie in 3b gezeigt wird.
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Hierbei wird das Gelenkteil 1 mit
seiner die Bolzen aufweisenden Seite in die der Basisplatte 2a des
Gelenkteils 2 gegenüberliegende Öffnung eingeführt, bis
die Lagerbohrung 4, wie oben beschrieben, den Achsbolzen 3 aufnimmt
und der topfförmige Klöpperkörper 6 das
Gelenkteil 1 umschließt,
entweder umfassend, wie in 3a gezeichnet,
oder aufsitzend, wie in 3b gezeichnet.
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Hierbei greifen die beiden Gelenkteile 1, 2 derart
ineinander, das jeweils eine der Anschlagplatten 7a, 7b in 3a oberhalb bzw. unterhalb
der gedachten Verbindungslinie zwischen den beiden Anschlagbolzen 5a, 5b angeordnet
ist. Somit ist gewährleistet,
dass die Schwenkbewegung der Gelenkteile 1, 2 durch
zwei Anschlagpositionen begrenzt ist.
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Die erste dieser beiden möglichen
Anschlagpositionen ist in 3a durch
die durchgezogenen Linien dargestellt. In dieser Situation wirken
sowohl die Anschlagplatte 7a mit dem Anschlagbolzen 5a als auch
die Anschlagplatte 7b mit dem Anschlagbolzen 5b zusammen,
wodurch ein in Pfeilrichtung S wirkendes Drehmoment auf beide Anschläge verteilt
wird, um eine höhere
Belastung des Drehgelenks zu ermöglichen.
Bei Verwendung des Drehgelenks in einem Klappstuhl würde vorzugsweise
diese Anschlagposition für
die Situation gewählt
werden, in der der Stuhl aufgeklappt und mit einem entsprechenden
Körpergewicht
der daraufsitzenden Person belastet wird.
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In der zweiten, in 3a durch die gepunkteten Linien dargestellten
Anschlagposition wirkt hingegen nur die Anschlagplatte 7a mit
dem Anschlagbolzen 5b zusammen, sofern der Zwischenwinkel β zwischen
den Anschlagbolzen 5 bzw. den Anschlagplatten 7 kleiner
als 180° ist.
Aufgrund der in dieser Situation geringeren von dem Drehgelenk aufnehmbaren
Belastung, würde
diese Anschlagposition für die
Ruhestellung eines Klappstuhls, also für seine nach oben weggeklappte
Stellung, verwendet werden.
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Aus 3a wird
ersichtlich, dass der dem Drehgelenk zur Verfügung stehende Schwenkwinkel α unter anderem
von dem Zwischenwinkel β zwischen
den Anschlagplatt 7a und 7b abhängig ist,
sodass eine Einstellung des maximalen Schwenkbereichs durch geeignete
Wahl des Zwischenwinkels β, der
Dicke und Exzentrizität
der Anschlagbolzen 5 und/oder der Dicke der Anschlagplatten 7 ermöglicht wird.