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Die Erfindung betrifft ein Scharnier, das für eine Tür wie zum
Beispiel eine gewöhnliche Schwingtür oder eine Klapp- oder
Klappentür einschließlich einer vertikal schwenkenden Klapptür
verwendet werden kann, die typischerweise für einen
Toilettendeckel oder ähnliches verwendet wird.
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Türscharniere sind bekannt, die ein viskoses Fluid wie zum
Beispiel Polyisobutylen oder ein ähnliches hochmolekulares
viskoses Fluid in Verbindung mit einer Feder verwenden, um
einen hohen Widerstand gegen abrupte Bewegungen der Tür in
einer Richtung zu erhalten; es wird Gebrauch gemacht von dem
viskosen Scherwiderstand des viskosen Fluids und des
Torsionswiderstandes der Feder, um eine sanfte und leichte
Drehbewegung zu erreichen.
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Bei einem Türscharnier dieses Typs, bei dem die Federkraft der
Feder verwendet wird, um die Tür in der Öffnungsrichtung
vorzuspannen, kann es jedoch sehr schwer werden, wenn sie
geschlossen wird. Damit die Tür ohne Schwierigkeit geschlossen
werden kann, kann es notwendig sein, daß das Scharnier
irgendeinen zusätzlichen Mechanismus aufweist, der wiederum die
gesamte Scharnierstruktur sehr kompliziert macht.
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FR-A-1422988 offenbart ein Scharnier, das eine Achse für
Verbindung mit einer Tür oder ähnlichem, ein Gehäuse, an dem
die Achse drehbar angebracht ist, ein bewegliches
Nockenelement, das gleitbar auf der Achse angebracht ist und so
angeordnet ist, daß es sich mit derselben dreht, und eine Feder
aufweist, die so angeordnet ist, daß sie das bewegliche
Nockenelement axial entlang der Achse in Flächen-an-Fläche-
Kontakt mit einem am Gehäuse befestigten Nocken vorspannt,
wobei die sich berührenden Flächen der Nocken so profiliert
sind, daß die Nocken die Achse relativ zum Gehäuse bei einer
vorbestimmten Winkelstellung innerhalb eines Bereiches von
Drehwinkeln der Achse fixieren. Insbesondere wird das
Scharnier für eine Tür verwendet, und die Nocken fixieren die Tür
bei einer vorbestimmten Stellung, um eine Schwingbewegung oder
Schwenkbewegung zu verhindern.
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US-A-2814049 offenbart ein Scharnier für einen Toilettensitz,
in dem eine Feder eine Torsionskraft ausübt, um den Sitz in
Öffnungsrichtung vorzuspannen.
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In Übereinstimmung mit der Erfindung wird eine Scharnier
geschaffen, das eine Achse für Verbindung mit einer Tür oder
ähnlichem, ein Gehäuse, an dem die Achse drehbar angebracht
ist, ein bewegbares Nockenelement, das gleitbar auf der Achse
angebracht und so angeordnet ist, daß es sich mit derselben
dreht, und eine Feder aufweist, die so angeordnet ist, daß sie
das bewegbare Nockenelement axial entlang der Achse in
Fläche-an-Fläche-Berührung mit einem an dem Gehäuse befestigten
Nocken vorspannt, wobei die sich berührenden Flächen der
Nocken so profiliert sind, daß die Nocken die Achse relativ
zum Gehäuse bei einer vorbestimmten Winkelstellung innerhalb
eines Bereiches von Drehwinkeln der Achse fixieren, wobei das
scharnier dadurch gekennzeichnet ist, daß die Feder auch so
angeordnet ist, daß sie eine Torsionskraft auf die Achse
ausübt, um die Achse in einer vorbestimmten Drehrichtung
relativ zum Gehäuse vorzuspannen.
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Bei Verwendung dieses Scharniers dient jegliche äußere Kraft,
die auf die Tür ausgeübt wird, an der das Scharnier befestigt
ist, als eine Drehkraft zum Drehen der Drehachse des
Scharniers entweder in der Öffnungsrichtung oder in der
Schliefrichtung der Tür. Da die Drehachse zusammen mit dem bewegbaren
Nockenelement, das sie trägt, gedreht wird, wird die daran
angebrachte Feder aufgedreht, um ein Drehmoment für die
Rückbewegung der Tür in die entgegengesetzte Richtung zu
erzeugen.
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Nimmt man zum Beispiel an, daß eine Klapptür oder Klappentür
mit einem Gehäuse versehen ist und sich zwischen einer
0º-Winkelstellung oder geschlossenen Stellung und einer
110º-Winkelstellung oder völlig offenen Stellung dreht und daß, wenn sich die
Klapptür mit der Drehachse des Scharniers für eine
Schließbewegung dreht, die Feder im Scharnier aufgedreht wird, um
Torsionsenergie zu speichern, dann beschleunigt die Feder
natürlich die Öffnungsbewegung der Tür, um es für den Benutzer
leichter zu machen, die Tür zu öffnen.
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Die Feder wird auch verwendet, um das bewegbare Nockenelement
gegen den festen Nocken zu drücken; vorzugsweise ist das
bewegbare Nockenelement mit einer Anzahl von Rippen versehen,
die jeweils eine geneigte Seitenwand haben, während der feste
Nocken mit derselben Anzahl von Nuten versehen ist, die
jeweils eine dazu passende geneigte Seitenwand haben. Das
bewegbare Nockenelement wird gedreht, bis seine Rippen an den
entsprechenden geneigten Seitenwänden der Nuten des festen
Nockens angeordnet sind und dann zur Anlage kommen, um die Tür
in ihrer maximal offenen Stellung (110º-Winkelstellung) zu
fixieren.
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Wird die Tür daher bis zu einer dazwischen liegenden
Winkelstellung geöffnet (z.B. 100º-Winkelstellung), die nahe der
maximalen Winkelstellung (110º-Winkelstellung) ist, in der die
Rippen des bewegbaren Nockenelements bereits auf den
entsprechenden geneigten Seitenwänden der Nuten des feststehenden
Nockens angeordnet sind, so wird das bewegbare Nockenelement
unvermeidbar weitergedreht, bis es wegen der Gleitbewegung
seiner Rippen auf den geneigten Seitenwänden der Nuten des
feststehenden Nockens vollständig mit dem feststehenden Nocken
in Eingriff ist, und die Tür wird in der Winkelstellung
fixiert, um irgendeine zufällige oder unbeabsichtigte
Schließbewegung der Tür zu verhindern.
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Anders gesagt sind vorzugsweise der feste Nocken und das
bewegbare Nockenelement des Scharniers so aufgebaut, daß ein
Drehmoment zum weiteren Öffnen der Tür erzeugt wird, sobald
die Tür bis zu einer vorgegebenen Winkelstellung geöffnet ist.
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Dieses Verhalten des Scharniers kann durch Verändern des
Aufbaus des festen Nockens und des bewegbaren Nockenelements
verändert werden, so daß die Tür, an der das Scharnier
angebracht ist, in einer anderen Winkelstellung oder in einer
völlig geschlossene Stellung fixiert wird.
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Ebenfalls in Übereinstimmung mit der Erfindung wird ein
Scharnier geschaffen, das eine Achse für Verbindung mit einer
Tür oder ähnlichem, ein Gehäuse, an dem die Achse drehbar
angebracht ist, ein bewegbares Nockenelement, das gleitbar an
der Achse angebracht ist und so angeordnet ist, daß es sich
mit derselben dreht, und eine Feder aufweist, die zwischen dem
bewegbaren Nockenelement und einem Federträger angeordnet ist,
der an der Achse befestigt ist, um das bewegbare Nockenelement
axial entlang der Achse in Fläche-an-Fläche-Berührung mit
einem an dem Gehäuse befestigten Nocken vorzuspannen, wobei
das Scharnier dadurch gekennzeichnet ist, daß die Feder an
ihren gegenüberliegenden Enden mit dem Federträger und einer
im Gehäuse ausgebildeten sich axial erstreckenden Nut in
Eingriff steht, wobei die Feder so angeordnet ist, daß sie
eine Torsionskraft auf die Achse ausübt, um die Achse in eine
vorbestimmte Drehrichtung relativ zum Gehäuse vorzuspannen,
wobei die sich berührenden Flächen der Nocken so profiliert
sind, daß ein Drehmoment auf die Achse durch die axiale
Druckkraft der Feder ausgeübt wird, wenn sich die Achse
relativ zum Gehäuse innerhalb eines Bereichs von Drehwinkeln
befindet, daß ein Glied drehbar innerhalb des Gehäuses
angebracht ist, daß ein Zwischenraum zwischen dem bewegbaren Glied
und dem Gehäuse mit einem viskosen Fluid gefüllt ist, und daß
eine Federkupplung zwischen dem bewegbaren Element und dem
Federträger so verbunden ist, daß das bewegbare Glied sich mit
der Achse nur in einer Richtung der Achsendrehung dreht.
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Bei der Verwendung dieses Scharniers dient irgendeine auf die
Tür, an der das Scharnier angebracht ist, ausgeübte Kraft als
eine Drehkraft zum Drehen der Drehachse des Scharniers
entweder in der Öffnungsrichtung oder in der Schließrichtung der
Tür. Der Federträger, mit dem die Drehachse in Eingriff steht,
wird mit Hilfe der Federkupplung in Abhängigkeit von der
Drehrichtung mit dem bewegbaren Glied in Eingriff gebracht
oder außer Eingriff gebracht; so bewegt sich das bewegbare
Glied nicht mit der Drehachse, wenn die Achse in einer
vorgegebenen Richtung sich dreht, und daher wird kein viskoser
Scherwiderstand innerhalb des viskosen Fluids des Scharnier
erzeugt.
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Wird zum Beispiel angenommen, daß eine Klapptür mit dem
Scharnier versehen ist und sich zwischen einer
0º-Winkelstellung oder geschlossenen Stellung und einer 110º-Winkelstellung
oder völlig offenen Stellung dreht und daß, wenn sich die
Klapptür mit der Drehachse und dem Federträger für eine
Schließbewegung dreht, sie die Feder des Scharniers aufdreht,
um Torsionsenergie zu speichern, so wird die Feder natürlich
die Öffnungsbewegung der Tür beschleunigen, um es für den
Benutzer leichter zu mache, die Tür zu öffnen.
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Vorzugsweise sind der Federträger und das bewegbare Glied mit
Hilfe der Federkupplung während der Schließbewegung in
Eingriff, so daß das bewegbare Glied mit der Drehachse und dem
Federträger gedreht wird, um viskosen Scherwiderstand in dem
viskosen Fluid zu erzeugen, das im Raum zwischen dem
bewegbaren Glied und dem Gehäuse des Scharniers enthalten ist, so daß
das Scharnier als Dämpfer wirkt, der der Drehung der Drehachse
Widerstand entgegensetzt.
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Dank der Federkraft der Feder und des viskosen
Scherwiderstandes des viskosen Fluids wird die Tür daher sanft und weich
geschlossen werden.
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Die Feder wird auch dazu verwendet, um das bewegbare
Nockenelement gegen den festen Nocken zu drücken, so daß ein
Drehmoment innerhalb des Scharniers erzeugt wird, um die Drehung der
Achse zu beschleunigen, vorzugsweise in der Öffnungsrichtung
der Tür, zumindest dann, wenn die Tür bis zu einer
vorbestimmten Winkelstellung (z.B. der 55º-Winkelstellung) geöffnet
worden ist und bis die Tür ihre maximale Winkelstellung (110º-
Winkelstellung) erreicht, wo sie vorzugsweise fixiert wird.
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Das Verhalten des Scharniers kann dadurch geändert werden,
indem der Aufbau des festen Nockens und des bewegbaren
Nockenelements so geändert werden, daß die Tür, an der das
Scharnier angebracht ist, in einer anderen Winkelstellung oder in
einer voll geschlossenen Stellung fixiert werden kann.
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Bei einer anderen Ausführungsform sind der feste Nocken und
das bewegbare Nockenelement des Scharniers so aufgebaut, daß,
wenn die Tür, an der das Scharnier angebracht ist, nahe zu
ihrer voll geschlossenen Stellung kommt, die Tür einem durch
die Feder erzeugten Drehmoment ausgesetzt wird, das versucht,
die Tür in der anderen Richtung zu bewegen. Als Ergebnis
hiervon wird die Tür sanft und weich geschlossen.
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Ist die Tür vollständige geschlossen und wird dann ein wenig
geöffnet, so drückt die Feder das bewegbare Nockenelement
gegen den festen Nocken, so daß die Drehachse einem Drehmoment
ausgesetzt ist, das die Öffnungsbewegung der Tür in den
anfänglichen Abschnitten der Öffnungsbewegung beschleunigt, um
es dem Benutzer leichter zu machen, sie zu öffnen.
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Die vorliegende Erfindung soll nun in größerem Detail unter
Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben werden,
die bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung darstellen. Es
zeigen:
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Fig.1 bis 7 eine erste Ausführungsform des Scharniers
der Erfindung;
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Fig.1 in einem Längsschnitt die Ausführungsform,
wenn sie fixiert ist;
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Fig.2 in einem Längsschnitt die Ausführungsform,
wenn sie vom fixierten Zustand gelöst ist;
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Fig.3 in einer perspektivischen Explosionsansicht
die Ausführungsform;
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Fig.4a und 4b perspektivische Ansichten, die das bewegbare
Nockenelement und den festen Nocken der
Ausführungsform zeigen;
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Fig.5a und 5b Längsschnitte, die die stellungsmäßige
Beziehung zwischen dem festen Nocken und dem
beweglichen Nockenelement, der Feder und der
Drehachse zeigen, wenn die Ausführungsform
fixiert ist und wenn sie nicht fixiert ist;
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Fig.6(a)(b)(c) Radialschnitte, die den Eingriff zwischen
dem festen Nocken und dem bewegbaren
Nockenelement unter drei unterschiedlichen
Stellungsbeziehungen zeigen; und
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Fig.7 in einer Seitenansicht eine
Toilettenanordnung, bei der die Ausführungsform der
Erfindung eingebaut ist;
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Fig.8 bis 12 eine zweite Ausführungsform des
Türscharniers der Erfindung;
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Fig.8 in einem Längsschnitt die Ausführungsform,
wenn sie fixiert ist;
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Fig.9 in einem Längsschnitt die Ausführungsform,
wenn sie vom fixierten Zustand gelöst ist;
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Fig.10a und 10b perspektivische Ansichten des bewegbaren
Nockenelements und des festen Nockens der
Ausführungsform;
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Fig.11a und 11b Radialschnitte des Eingriffs zwischen dem
bewegbaren Nockenelement und dem festen
Nocken unter zwei unterschiedlichen
Stellungszuständen; und
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Fig.12 eine Seitenansicht einer Toilettenanordnung,
in der die Ausführungsform der Erfindung
eingebaut ist;
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Fig.13 bis 17 eine dritte Ausführungsform des Türscharnier
der Erfindung;
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Fig.13 in einer teilweise aufgeschnittenen
Seitenansicht die Ausführungsform, wenn sie
fixiert ist;
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Fig.14 in einer teilweise geschnittenen
Seitenansicht die Ausführungsform, wenn sie vom
fixierten Zustand gelöst ist;
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Fig.15 (a) u. (b) perspektivische Ansichten des bewegbaren
Nockenelements und des festen Nockens der
Ausführungsform;
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Fig.16(a)(b)(c) Radialschnitte, die den Eingriff zwischen
dem bewegbaren Nockenelement und dem festen
Nocken unter drei unterschiedlichen
Stellungszuständen zeigen; und
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Fig.17 eine schematische Draufsicht einer Tür, in
der die dritten Ausführungsform eingebaut
ist;
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Fig.18 (a) u. (b) perspektivische Ansichten des bewegbaren
Nockenelements und des festen Nockens einer
vierten Ausführungsform der Erfindung;
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Fig.19 (a) u. (b) Querschnitte, die den Eingriff des festen
Nockens und des bewegbaren Nockenelements
der vierten Ausführungsform unter zwei
unterschiedlichen Stellungszuständen zeigen;
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Fig.20 eine Seitenansicht einer Toilettenanordnung,
in der die vierte Ausführungsform aufweist;
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Fig.21 (a) u. (b) perspektivische Ansichten des bewegbaren
Nockenelements und des festen Nockens einer
fünften Ausführungsform der Erfindung;
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Fig.22a,22b,22c Querschnitte, die den Eingriff des festen
Nockens und des bewegbaren Nockenelements
der fünften Ausführungsform unter drei
verschiedenen Stellungszuständen zeigen;
und
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Fig.23 eine Seitenansicht einer Toilettenanordnung,
die die fünfte Ausführungsform aufweist.
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
Fig. 1 bis 7 zeigen eine erste Ausführungsform der Erfindung.
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Wie dies aus den Fig. 1 bis 3 ersichtlich ist, weist das
horizontal angeordnete zylindrische Gehäuse 1 einen Vorsprung
1b, der sich von der Mitte der inneren Oberfläche seiner
Endwand 1a nach innen erstreckt, und einen mit Gewinde
versehenen Abschnitt 1c, der am Innenumfang des anderen Endes
angeordnet ist, und auch eine Vielzahl von Längsnuten 1d...
auf, die den mit Gewinde versehenen Abschnitt 1c kreuzen.
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Eine horizontal angeordnete zylindrische und bewegbare Kapsel
2 hat eine Länge, die ungefähr die Hälfte der effektiven Länge
des Innern des Gehäuse 1 beträgt, und einen äußeren
Durchmesser, der ein wenig kleiner ist als der innere Durchmesser des
Gehäuses. Ihre Endwand 2a ist in der Mitte ihrer äußeren
Oberfläche mit einer Bohrung 2b zum Aufnehmen des Vorsprunges
1b versehen, und am äußeren Umfang ist in der Nähe ihres
offenen Endes eine kreisförmige Nut 2d zum Aufnehmen eines
O-Ringes 3 vorgesehen, so daß das Gehäuse 1 die bewegbare
Kapsel 2 axial relativ zueinander drehbar sind und der Raum A
zwischen ihnen luftdicht durch den Ring 3 abgedichtet ist.
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Der Raum A wird so durch die Endwand 1a und die Umfangswand 1e
des Gehäuses 1 und die Endwand 2a und die Umfangswand 2e der
bewegbaren Kapsel 2 begrenzt und enthält in sich viskoses
Fluid B, das ein hochmolekulares viskoses Fluid wie z. B.
Polyisobutylen, Pech oder Teer oder hochviskoses Wasserglas
sein kann.
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Ein horizontal angeordneter zylindrischer Federträger 4 weist
entlang seiner Achse eine zylindrische Ausnehmung 4a und ein
vielkantiges Loch 4b, die Seite an Seite angeordnet sind, und
auch einen Flansch 4c an seinem äußeren Rand, der nach außen
und radial von dem der Ausnehmung 4a näheren Ende vorsteht.
Der Federträger 4 ist so innerhalb der bewegbaren Kapsel 2
angeordnet, daß er um die Achse des Gehäuses 1 mit Hilfe einer
in einer Richtung wirkenden Federkupplung 5 drehbar ist, die
zwischen der Ausnehmung 4a und dem Vorsprung 2c der bewegbaren
Kapsel 2 angeordnet ist.
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Diese in einer Richtung wirkende Federkupplung 5 ist dadurch
realisiert, daß ein hochelastischer Stahldraht mit einem
rechteckigen oder kreisförmigen Querschnitt so gewickelt ist,
daß er eine dichtgewikkelte Spule bildet, die sich selbst
gegen die innere Randoberfläche der Ausnehmung 4a des
Federträgers 4 drückt, wobei ein Ende 5a der Kupplung 5 senkrecht
relativ zu ihrer Achse vorsteht und durch eine Ausnehinung 2f
aufgenommen wird, die an den Vorsprung 2c der bewegbaren
Kapsel 2 ausgebildet ist, wobei das äußere Ende 5b innerhalb
des für die Kupplung 5 vorgesehenen Raumes freibleibt.
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Der feste Nocken 6 hat eine scheibenähnliche Form mit einer
beträchtlichen Dicke und ist mit einer axialen
Durchgangsbohrung 6a und einer Vielzahl von sich axial erstreckenden Rippen
6b... versehen, die an seinem äußeren Umfang angeordnet sind
und durch die entsprechenden Nuten 1d... des Gehäuses für
Eingriff aufgenommen werden, wobei der feste Nocken durch eine
Deckelplatte 7 sicher gehalten wird, die so in den mit Gewinde
versehenen Abschnitt 1c des Gehäuses 1 eingeschraubt ist, daß
er weder axial bewegbar noch um seine Achse drehbar ist.
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Wie dies in den Fig. 4(b), 6(a), 6(b) und 6(c) gezeigt ist,
ist der feste Nocken 6 mit drei sich radial erstreckenden
Nuten 6c... versehen, die an seiner inneren Endoberfläche 6d
angeordnet sind und gleiche Abstände voneinander aufweisen,
wobei jede der Nuten 6c... eine geneigte Seitenwand 6e
zwischen der inneren Endoberfläche 6d des Nocken 6 und dem
Nutengrund aufweist.
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Die Drehachse 8 verläuft durch die Durchgangsbohrung 6a des
festen Nockens 6, so daß sie um die Achse des Gehäuses 1
drehbar ist.
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Die Drehachse 8 hat eine vielkantige Verlängerung 8a, deren
Ende durch das dazu passende vielkantige Loch 4b des
Federträgers 4 aufgenommen wird, um damit fest im Eingriff zu stehen.
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Wie dies in den Fig. 3, 4(a), 6(a), 6(b) und 6(c) gezeigt ist,
hat das bewegbare Nockenelement 9 ebenfalls eine
scheibenähnliche Form mit einer beträchtlichen Dicke und ist mit einer
axialen und vielkantigen Durchgangsbohrung 9a und drei sich
radial erstreckenden Rippen 9c... versehen, die auf einer
Endoberfläche 9b angeordnet sind und gleiche Abstände
voneinander aufweisen, wobei die Rippen mit den entsprechenden
Nuten 6c... des feststehenden Nockens 6 in Eingriff sind.
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Insbesondere weist jede der Rippen 9c des bewegbaren
Nockenelementes 9 eine geneigte Seitenwand 9d auf, die mit der
geneigten Seitenwand 6e des feststehenden Nockens 6
zusammenpaßt.
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Das bewegbare Nockenelement 9 ist so um die vielkantige
Verlängerung 8a der Drehachse 8 innerhalb des Gehäuses 1 und
zwischen dem Federträger 4 und dem festen Nocken 6 angeordnet,
daß es nicht frei um die Achse des Gehäuses drehbar ist, aber
axial relativ zur Drehachse 8 gleiten kann. Anders gesagt
kommen, wenn sich das bewegbare Nockenelement 9 mit der
Drehachse 8 dreht, seine Rippen 9c... in Eingriff mit den
entsprechenden Nuten 6c... und kommen dann außer Eingriff mit
denselben.
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Die Feder 10 ist innerhalb des Gehäuses 1 angeordnet, wobei
ihre Enden am Flansch 4c des Federträgers 4 und einer
Oberfläche des bewegbaren Nockenelements 9 anliegen.
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Wie dies dargestellt ist, ist die Feder 10 ein Schraubenfeder,
die so konstruiert ist, daß sie die Drehachse 8 in einer
Richtung vorspannt, jeglicher Drehbewegung der Achse 8 in der
anderen Richtung Widerstand entgegensetzt und gleichzeitig das
bewegbare Nockenelement 9 gegen den festen Nocken 6 drückt.
Ist die Feder 10 nicht zusammengedrückt, so hat sie daher eine
Länge, die beträchtlich größer ist als die Entfernung zwischen
dem Flansch 4c des Federträgers 4 und der die Feder
aufnehmenden Oberfläche des bewegbaren Nockenelements 9. Wie dies
weiter oben erwähnt wurde, ist ein Ende 10a der Feder 10 durch
den Flansch 4c des Federträgers 4 aufgenommen, während ihr
anderes Ende 10b gleitbar durch eine sich axial erstrekkende
Nut 1f aufgenommen ist, die auf dem Innenumfang des Gehäuses 1
ausgebildet ist. Die Feder 10 kann mit Kraft aufgedreht
werden, bevor ihre Enden 10a und 10b durch die entsprechende
Aufnahmeglieder aufgenommen werden, so daß die Drehachse 8
durch die Feder um einen gewissen Winkel vom Bezugswinkel oder
Winkel 0º winkelmäßig vorgespannt ist.
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Der Teil der Drehachse 8, der von dem Gehäuse 1 vorsteht, ist
starr mit dem Drehzentrum einer Tür oder eines ähnlichen
Gegenstandes (nicht gezeigt) verbunden, so daß auf dieselbe
ein Drehwirkung ausgeübt wird.
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Werden die Drehachse 8 und der Federträger 4 in einer Richtung
oder in der Richtung, die durch den Fall C in Fig. 1 gezeigt
ist, gedreht, so wird die in einer Richtung wirkende
Federkupplung 5 dazu gebracht, eng mit der inneren
Umfangsoberfläche der Ausnehmung 4a des Federträgers 4 in Berührung zu
kommen, bis die bewegbare Kapsel 2 verbunden ist und sich mit
der Drehachse 8 und dem Federträger 4 dreht.
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Werden dagegen die Drehachse 8 und der Federträger 4 in der
anderen Richtung oder der durch den Pfeil D in Fig. 1
gezeigten Richtung gedreht, so wird die in einer Richtung wirkende
Federkupplung 5 auf der inneren Umfangsoberf läche der
Ausnehmung 4a gleiten, so daß sie schließlich von der Drehachse 8 und
dem Federträger 4 gelöst wird.
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Kurz gesagt spielt die in einer Richtung wirkende
Federkupplung 5 die Rolle, den Kraftübertragungsweg, der durch die
Drehachse 8, den Federträger 4 und die bewegbare Kapsel 2
gebildet wird, aufrechtzuerhalten oder zu unterbrechen in
Abhängigkeit von der Drehrichtung der Drehachse 8 und des
Federträgers 4.
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Wenn ein Scharnier mit der oben beschriebenen Konstruktion für
einen Toilettensitz und einen Toilettendeckel, wie dies in
Fig. 1 gezeigt ist, oder für eine Klapptür oder Klappentür
(nicht gezeigt) verwendet wird, so wird die Drehachse 8 mit
dem Toilettensitz 11 verbunden, und das Gehäuse wird an einem
Halteglied für den Toilettensitz oder eine Toilettenschüssel
12 in solcher Weise angebracht, daß der Toilettensitz 11 um
einen Winkel, der größer ist als 90º, zwischen seiner
horizontalen geschlossenen Stellung oder 0º-Winkelstellung und seiner
weit offenen Stellung oder 110º-Winkelstellung geschwenkt
werden kann, wie dies in Fig. 7 dargestellt ist. Es sollte
bemerkt werden, daß die Öffnungsbewegung des Toilettensitzes
der Drehung der Drehachse 8 in der Richtung entspricht, die
durch den Pfeil D in Fig. 1 gezeigt ist.
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Wird der Toilettensitz 11 von seiner 0º-Winkelstellung
geöffnet und die Drehachse 8 in der Richtung des Pfeiles D gedreht,
so wird auch der Federträger 4 in der Richtung des Pfeiles D
aufgrund der Tatsache gedreht, daß er mit der Drehachse 8 in
Eingriff steht, daß der Federträger 4 in Richtung des Pfeiles
D durch die Feder 10 vorgespannt ist und daß die Drehachse 8
der Federkraft der Feder 10 in Richtung des Pfeiles D über den
Federträger 4 ausgesetzt ist. Die Drehung des Federträgers 4
führt zu einer Verringerung des Durchmesser der in einer
Richtung wirkenden Federkupplung 5, die wiederum die feste
Verbindung der in einer Richtung wirkenden Federkupplung 5 mit
den Federträger 4 löst, so daß die Verbindung zwischen dem
Federträger 4 und der bewegbaren Kapsel 2 ebenfalls gelöst
wird, um einen Zustand "nicht verbunden" der Kupplung zu
erzeugen, bei dem nur die Drehachse 8 und der Federträger 4 in
Richtung des Pfeiles D gedreht werden, während die bewegbare
Kapsel 2 nicht gedreht wird und daher der Scherwiderstand des
viskosen Fluids B unwirksam bleibt.
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Wird das bewegbare Nockenelement 9 mit der Drehachse 8 in
Richtung des Pfeiles D aufgrund ihres gegenseitigen Eingriffs
gedreht, so werden die vorderen Enden der Rippen 9c... gegen
die Oberfläche 6d des feststehenden Nockens 6 und in einem
Zustand gedrückt, wie dies in Fig. 6(a) gezeigt ist.
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Wird die Drehachse 8 weiter in Richtung des Pfeiles D durch
die Öffnungsbewegung des Toilettensitzes 11 gedreht, bis der
letztere die 100º-Winkelstellung erreicht, wie dies in Fig. 7
dargestellt ist, so bewegen sich die Rippen 9c.. des
bewegbaren Nockens 9 zu den entsprechenden geneigten Seitenwänden
6e.. des festen Nockens 6. In diesem Zustand wird innerhalb
des Systems ein Drehmoment erzeugt, um die Öffnungsbewegung
des Toilettensitzes 11 zu beschleunigen, da die Federkraft der
Feder 10 versucht, das bewegbare Nockenelement 9 zum
feststehenden Nocken vorzuspannen, so daß die Rippen 9c in die
entsprechenden Nuten 6c... entlang den geneigten Seitenwänden
6e... geführt werden, bis die Rippen 9c... vollständig durch
die entsprechenden Nuten 6c... aufgenommen sind, und daher ist
das bewegbare Nockenelement 9 sicher im Eingriff mit den
festen Nocken, um den Toilettensitz 11 (Drehachse) in seiner
offenen Stellung (110º-Winkelstellung) zu fixieren.
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Wird dagegen der Toilettensitz 11 geschlossen und die
Drehachse 8 in der Richtung des Pfeiles C von Fig. 1 zusammen mit dem
Federträger 4 gedreht, so kommt die in einer Richtung
wirkenden Federkupplung 5 in feste Berührung mit der inneren
Umfangsoberfläche der Ausnehmung 4a des Federträgers 4, so daß
die bewegbare Kapsel 2 mit dem Federträger 4 und der Drehachse
8 verbunden wird, so daß die drehbare Kapsel 2 mit der
Drehachse 8 gedreht wird, um einen viskosen Scherwiderstand in dem
viskosen Fluid B zu erzeugen, der der Drehbewegung der
Drehachse 8 Widerstand entgegensetzt.
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Da bei diesem Vorgang die Schraubenfeder 10 weiter durch die
Drehung des Federträgers 4 aufgedreht wird, übt sie einen
Widerstand gegen die Drehbewegung der Drehachse 8 auf, um die
Schließbewegung des Toilettensitzes 11 zu verlangsamen, bis
dieser sanft und weich die geschlossene Stellung oder
0º-Winkelstellung erreicht.
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Da das bewegbare Nockenelement 9 in Richtung des Pfeiles C von
Fig. 1 mit der Drehachse 8 von der Stellung, wie sie in Fig.
6(c) gezeigt ist, gedreht wird, steigen die Rippen 9c... des
bewegbaren Nockenelements 9 an den entsprechenden geneigten
Seitenwänden 6e... der Nuten 6c.... gegen die Federkraft der
Feder 10 auf, bis sie zur Oberfläche 6d des festen Nockens 6
kommen, um den Toilettensitz 11 von der offenen und fixierten
Stellung zu lösen.
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Pfeil E in Fig. 7 zeigt die Richtung, in der die Federkraft
der Feder 10 an die Drehachse 8 und damit an den Toilettensitz
11 angelegt wird, und Pfeil F zeigt die Richtung des viskosen
Scherwiderstandes des viskosen Fluids B an, während Pfeil G
die Richtung zeigt, in der kein viskoser Scherwiderstand
gefunden wird.
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Fig. 8 bis 12 zeigen eine zweite Ausführungsform der
Erfindung.
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Wie dies aus den Fig. 8 bis 12 ersichtlich ist, weist das
Gehäuse 1 einen zylindrischen Vorsprung 1g auf, der vom
Zentrum seines Endes 1a vorsteht, wobei eine axiale Bohrung 1h
entlang der Achse des zylindrischen Vorsprunges 1g ausgebildet
ist.
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Die Drehachse 8 läuft durch die axiale Durchgangsbohrung 6a
eines feststehenden Nockens 6, der starr durch das Gehäuse 1
festgehalten wird, so daß die Drehachse 8 und das Gehäuse 1
zueinander konzentrisch sind.
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Eine Verlängerung der Drehachse 8, die sich innerhalb des
Gehäuse 1 befindet, ist drehbar durch die Axialbohrung 1h
aufgenommen, und der Bereich dieser Verlängerung zwischen dem
äußeren Ende des zylindrischen Vorsprunges 1g und dem
bewegbaren Nockenelement 6 bildet einen vielkantige Abschnitt 8a,
wobei ein bewegbares Nockenelement 9 um den vielkantige
Abschnitt 8a auf solche Weise angeordnet ist, daß es axial in
Bezug auf die Drehachse 8 gleiten kann und um die
Rotationsachse der Drehachse 8 mit derselben sich drehen kann.
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Eine Feder 10 ist innerhalb des Gehäuses 1 zwischen der
inneren Oberfläche des Endes 1a und der inneren Oberfläche des
bewegbaren Nockenelements 9 angeordnet, wobei ihr eines Ende
10a gekrümmt ist, um einen Haken zu bilden, und innerhalb
einer Ausnehmung 11 gehalten ist, die an dem Ende 1a
ausgebildet ist, wobei ihr anderes Ende 10b durch eine axiale Nut 8b
aufgenommen ist, die an dem bewegbaren Nockenelement 9
ausgebildet ist, so daß es nur in Axialrichtung gleiten kann, und
daher kann die Feder 10 weiter aufgedreht werden, wenn die
Drehachse 8 in Richtung des Pfeiles C von Fig. 8 gedreht wird.
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Die effektive Länge der Feder 10 ist so ausgewählt, daß sie
länger ist als die Entfernung zwischen der inneren Oberfläche
des Endes la des Gehäuses 1 und der inneren Oberfläche des
bewegbaren Nockenelements 9, und daher wird das bewegbare
Nockenelement 9 dauernd zum feststehenden Nocken 6 durch die
Feder 10 vorgespannt.
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Der feststehende Nocken 6 hat an seiner Oberfläche, die zum
bewegbaren Nockenelement 9 gerichtet ist, drei radiale Nuten
6e..., die voneinander um denselben Winkel oder 120º
beabstandet sind und einen im wesentlichen halbkreisförmigen
Querschnitt haben, während das bewegbare Nockenelement 9 mit drei
entsprechenden radialen Rippen 9c... versehen ist, die
ebenfalls voneinander gleich beabstandet sind und einen im
wesentlichen kreisförmigen Querschnitt haben, so daß sie in Eingriff
kommen und außer Eingriff kommen können mit den entsprechenden
Nuten 6e...
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Es sollte bemerkt werden, daß anders als bei der ersten
Ausführungsform diese zweite Ausführungsform nicht mit einer
bewegbaren Kapsel 2 noch mit einem Federträger 4 und daher
auch nicht mit einem viskosen Fluid B versehen ist.
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Wird die zweite Ausführungsform für einen Toilettensitz 11
einer Toilettenanordnung verwendet, wie sie in Fig. 12 gezeigt
ist, so wird die Drehachse 8 mit dem Toilettensitz 11 in einer
Weise ähnlich wie bei der ersten Ausführungsform verbunden.
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Wird der Toilettensitz 11 von seiner geschlossenen Stellung
oder 0º-Winkelstellung geöffnet und wird die Drehachse 8 in
Richtung des Pfeiles D in Fig. 8 gedreht, so wird das
bewegbare Nockenelement 9 mit der Drehachse 8 in dieser Richtung
gedreht, und die Drehachse 8 wird in der selben Richtung durch
die Feder 10 vorgespannt, während die Rippen 9c... des
bewegbaren Nockenelements 9 gegen die innere Oberfläche 6d des
festen Nockens 6 durch die Feder 10 gedrückt werden, wie dies
in Fig. 11(a) dargestellt ist.
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Wird der Toilettensitz 11 weiter geöffnet, bis er die voll
offene oder 110º-Winkelstellung erreicht, so werden die Rippen
9c.. des bewegbaren Nockenelements 9 vollständig durch die
entsprechenden Nuten 6c... des feststehenden Nockens 6
aufgenommen, um so einen gegenseitigen Eingriff des bewegbaren
Nockenelements 9 und des feststehenden Nockens 6 zu erzielen,
und der Toilettensitz 11 wird in seiner Stellung
(110º-Winkelstellung) fixiert.
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Wird der Toilettensitz 11 von der offenen Stellung
geschlossen, so wird die Drehachse 8 in der durch den Pfeil C in Fig.
8 gezeigten Richtung gedreht, und die Feder 10 wird ebenfalls
in der Richtung aufgedreht, so daß die Federkraft der Feder 10
der Drehung der Drehachse 8 Widerstand entgegensetzt, und als
Ergebnis hiervon wird der Toilettensitz 11 sanft und weich in
seine voll geschlossene Stellung oder 0º-Winkelstellung
geschlossen.
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Bei diesem Vorgang werden die Rippen 9c... des bewegbaren
Nockenelements 9 vom Eingriff mit den entsprechenden Nuten 6c
des festen Nockens 6 durch die Drehbewegung des bewegbaren
Nockenelements 9 in Richtung des Pfeils C gegen die
Vorspannungskraft der Feder 10 gelöst, so daß der Toilettensitz 11
von seiner offenen Stellung gelöst wird.
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Fig. 13 bis 17 stellen eine dritte Ausführungsform der
Erfindung dar. Diese Ausführungsform unterscheidet sich von der
ersten Ausführungsform dadurch, daß der feste Nocken 6 und das
bewegbare Nockenelement 9 Profile haben, die von denjenigen
des festen Nockens 6 und des bewegbaren Nockenelements 9 der
ersten Ausführungsform verschieden sind.
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Bei dieser Ausführungsform sind die geneigte Seitenwand 6e
jeder der Ausnehmungen 6c... des festen Nockens 6 und die
damit zusammenpassende geneigte Seitenwand 9d jeder der Rippen
9c... des bewegbaren Nockenelements 9 an der Seite angeordnet,
die derjenigen ihres Gegenstücks ihrer ersten Ausführungsform
entgegengesetzt ist. Ansonsten ist diese dritte
Ausführungsform ähnlich wie die erste Ausführungsform ausgebildet.
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Wird diese Ausführungsform für eine normale Schwingtür 11a
verwendet, wie dies in Fig. 17 dargestellt ist, so ist die
Drehachse 8 mit der Tür 11a in einer Weise ähnlich wie bei der
ersten Ausführungsform verbunden.
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Wird die Tür 11a von ihrer 0º-Winkelstellung in einer
Richtung, die durch den Pfeil D gezeigt ist, zur offenen Stellung
hingedreht, so wird die Drehachse 8 mit dem bewegbaren
Nockenelement 9 ebenfalls in der Richtung des Pfeils D gedreht, bis
die Tür 11a die vollständig offene Stellung oder
110º-Winkelstellung erreicht, da die Federkraft der Feder 10 an die
Drehachse 8 angelegt ist.
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Wird dagegen die Tür 11a zum Schließen gedreht, so wird die
Drehachse 8 in Richtung des Pfeiles C gedreht, um die Feder 10
weiter aufzudrehen wie im Falle der ersten Ausführungsform, so
daß die Tür 11a sanft und weich durch die Federkraft der Feder
und den viskosen Scherwiderstand des viskosen Fluids in der
Scharnieranordnung geschlossen wird, die jeder abrupten
Schließbewegung der Tür 11a Widerstand entgegensetzen.
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Wird das bewegbare Nockenelement 9 mit der Drehachse 8 in
Richtung des Pfeils C gedreht und kommt die Tür 11a nahe an
ihre voll geschlossene 0º-Winkelstellung oder den Punkt H in
Fig. 17, wird es gegen die innere Oberfläche 6d des festen
Nockens 6 durch die Feder 10 gedrückt, und die vorderen Kanten
der Rippen 9c... des bewegbaren Nockenelements 9 bewegen sich
zu den entsprechenden geneigten Seitenwänden 6e... der Nuten
6c... des festen Nockens 6, wie dies in Fig. 16(a) dargestellt
ist. Dann gleiten die geneigten Seitenwände 9d... des
bewegbaren Nockenelements 9 auf den entsprechenden geneigten
Seitenwänden 6e... des festen Nockens 6, bis die Rippen 9c... des
bewegbaren Nockenelements 9 voll in Eingriff mit den
entsprechenden Ausnehmungen 6c.. des festen Nockens 6 kommen, wie
dies in Fig. 16(b) gezeigt ist, so daß sich die Tür 11a vom
Punkt H zur 0º-Winkelstellung bewegt und dort fixiert wird.
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Es sollte bemerkt werden, daß die Pfeile E, F und G in den
Fig. 12 und 17 Richtungen anzeigen, die dieselben sind, wie
diejenigen, die durch die Pfeile E, F und G in Fig. 7 gezeigt
sind.
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Gemäß einer vierten Ausführungsform der Erfindung ist ein
Scharnier vorgesehen, das eine Konstruktion hat, die im
wesentlichen identisch ist mit derjenigen der ersten
Ausführungsform, sich aber von derselben im unten Beschriebenen
unterscheidet.
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Wie bei der ersten Ausführungsform weist ein Scharnier gemäß
der vierten Ausführungsform der Erfindung einen
verhältnismäßig dicken, scheibenförmigen festen Nocken 6 mit einer
zentralen kreisförmigen axialen Durchgangsbohrung 6a und einer
Vielzahl von axialen Rippen 6b... auf, die auf seiner äußeren
Umfangsoberfläche angeordnet sind, wobei die axialen Rippen
6b... durch entsprechende axiale Nuten 1d... des Gehäuses 1
aufgenommen sind, und der dort mit Hilfe einer Deckelplatte 7
starr festgehalten wird, die in den mit Gewinde versehenen
Abschnitt 1c des Gehäuses 1 eingeschraubt ist, so daß er sich
weder axial bewegen noch drehen kann. Wie dies aus den Fig. 18
und 19 ersichtlich ist, ist jedoch die innere Oberfläche 6d in
Form einer geneigten Oberfläche 6e und einer senkrechten Wand
6h ausgebildet, deren Höhe durch den höchsten Bereich 6f und
den niedrigsten Bereich 6g der geneigten Oberfläche 6e
bestimmt ist.
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Wie dies in den Fig. 18(a), 19(a) und 19(b) gezeigt ist, weist
das Scharnier auch ein verhältnismäßig dickes,
scheibenförmiges bewegbares Nockenelement 9 mit einer zentralen
vielkantigen axialen Durchgangsbohrung 9a auf, deren äußere Oberfläche
9d in Form einer geneigten Oberfläche und einer senkrechten
Wand 9g ausgebildet ist, die der geneigten Oberfläche 6a und
der senkrechten Wand 6h des feststehenden Nockens 6
entsprechen, wobei die Höhe derselben durch den höchsten Teil 9e und
niedrigsten Teil 9f der geneigten Oberfläche 9d bestimmt wird.
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Das bewegbare Nockenelement 9 ist an der vielkantigen
Verlängerung 8a einer Drehachse 8 auf solche Weise befestigt, daß es
axial, jedoch nicht in Umfangsrichtung beweglich ist, so daß
es frei mit der Drehachse 8 rotiert und mit dem feststehenden
Nocken 6 in Eingriff oder außer Eingriff gebracht werden kann,
während es sich axial bewegt, wie dies in Fig. 19(a) und 19(b)
gezeigt ist.
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Ein Scharnier gemäß der vierten Ausführungsform der Erfindung
arbeitet in der folgenden Weise.
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Es wird nun auf Fig. 20 Bezug genommen. Wird der Toilettensitz
11, an dem das Scharnier angebracht ist, von seiner
geschlossenen Stellung S1 zu einer ersten offenen Stellung S2 (d. h.
geöffnet um 55º) gedreht, so wird der höchste Teil 9e des
bewegbaren Nockenelements 9 zur geneigten Oberfläche 6e des
festen Nockens 6 bewegt, wie dies in Fig. 19(a) gezeigt ist,
und es wird ein Drehmoment erzeugt, um den Toilettensitz 11
aufgrund der Wirkung der Feder 10 als Druckfeder und der Form
der beiden Nocken 6 und 9 zu öffnen, so daß der bewegbare
Nocken 9 in Richtung des Pfeiles D von Fig. 19(b) durch die
gegenseitige Wirkung der beiden geneigten Oberflächen 6d und
9c gedreht wird, bis die senkrechten Wände 6h und 9g der
Nocken 6 und 9 aneinander anliegen. Als Ergebnis davon wird
der Toilettensitz 11 in eine völlig offene Stellung 83
geöffnet und dort fixiert.
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Wird dagegen der Toilettensitz 11 für eine Schließbewegung in
seiner völlig offenen Stellung bewegt, so werden die Drehachse
8 und der Federträger 4 in Richtung des Pfeiles C in Fig. 1
gedreht, und die in einer Richtung wirkende Federkupplung 5
fängt an, enge Berührung mit der inneren Umfangswand der
Ausnehmung 4a des Federträgers 4 zu machen und die bewegbare
Kapsel 2 mit dem Federträger 4 und der Drehachse 8 zu
verbinden, so daß die bewegbare Kapsel 2 mit der Drehachse 8 gedreht
wird und ein viskoser Scherwiderstand in dem viskosen Fluid B
erzeugt wird, um die Drehung der Drehachse 8 zu behindern.
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Bei diesem Vorgang wird die Feder 10 weiter durch die Drehung
des Federträgers 4 aufgedreht, und daher wird die Drehung der
Drehachse 8 durch die Federkraft der Feder 10 behindert. Als
Ergebnis wird der Toilettensitz 11 sanft und weich bewegt, bis
er seine geschlossen Stellung S1 erreicht.
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Da das bewegbare Nockenelement 9 mit der Drehachse 8 in
Richtung des Pfeiles C, der in Fig. 1 gezeigt ist, gedreht
wird, werden das bewegbare Nockenelement 9 und der feste
Nocken 6 voneinander getrennt, während das bewegbare
Nockenelement 9 gedreht wird, und zwar weil die geneigte Oberfläche
9d an der geneigten Oberfläche 6e des festen Nockens 6
hochsteigt.
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Gemäß einer fünften Ausführungsform der Erfindung ist ein
Scharnier vorgesehen, das eine Konstruktion hat, die im
wesentlichen gleich derjenigen der ersten früher beschriebenen
Ausführungsform ist, sich davon jedoch im unten angegebenen
Sinne unterscheidet.
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Wie dies in den Fig. 21(b) und 22(a) gezeigt ist, weist ein
Scharnier gemäß der fünften Ausführungsform der Erfindung
einen verhältnismäßig dicken, scheibenförmigen festen Nocken 6
mit drei radialen Nuten 6c... an seiner inneren Oberfläche 6d
auf, die voneinander gleichen Abstand haben, wobei einer der
Seitenwände jeder dieser Nuten 6c... als eine geneigte
Seitenwand 6e ausgebildet ist, die sich von der inneren Oberfläche
6d bis zum Grund der Nut 6c erstreckt, wobei die andere
Seitenwand eine senkrechte Seitenwand 6i ist.
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Wie dies aus Fig. 21(a) ersichtlich ist, hat das bewegbare
Nockenelement 9 des Scharniers die Form einer verhältnismäßig
dicken Scheibe mit einer vielkantigen mittigen axialen
Durchgangsbohrung 9a und drei sich radial sich erstreckenden Rippen
9c... an ihrer äußeren Oberfläche, die voneinander gleichen
Abstand aufweisen.
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Jede der Rippen 9c.. hat ein Profil, das demjenigen der Nut 6c
entspricht, die sie aufnimmt, obwohl die Breite der
ersterwähnten ein wenig geringer ist als diejenige der Nut 6c, so
daß das bewegbare Nockenelement 9 sogar dann leicht gedreht
werden kann, wenn die Rippen 9c... voll mit den entsprechenden
Nuten 6c... in Eingriff stehen.
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Jede der Rippen 9c... hat eine geneigte Seitenwand 9d, die mit
der entsprechenden geneigten Seitenwand 6e des festen Nockens
6 zusammenpaßt, und eine senkrechte Seitenwand 9h, die
ebenfalls mit der entsprechenden senkrechten Seitenwand 6i des
festen Nockens 6 zusammenpaßt.
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Das bewegbare Nockenelement 9 ist an einer vielkantigen
Verlängerung 8a der Drehachse 8 zwischen dem Federträger 4 und
dem festen Nocken 6 auf solche Weise befestigt, daß es in
Bezug auf die Drehachse 8 axial gleiten kann, aber in
Umfangsrichtung nicht gleiten kann, und daß es mit der Drehachse 8
sich drehen kann, so daß es mit dem festen Nocken 6, wie dies
in den Fig. 22(a) und (b) gezeigt ist, in Eingriff gebracht
und außer Eingriff gebracht werden kann.
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Ein Scharnier gemäß der fünften Ausführungsform der Erfindung
arbeitet in der folgenden Weise.
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Es wird auf Fig. 23 Bezug genommen. Wird der Toilettensitz 11
leicht von seiner geschlossenen Stellung oder Stellung 81 in
eine offene Stellung oder Stellung 84 bewegt, so gelangen die
Rippen 9c... des bewegbaren Nockenelements 9 in Anlage gegen
die entsprechenden geneigten Seitenwände 6e... des festen
Nockens 6, wie dies in Fig. 22(b) dargestellt ist.
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In diesem Zustand gleiten die geneigten Seitenwände 9d... des
bewegbaren Nockenelements 9 an den entsprechenden geneigten
Seitenwänden 6e... des festen Nockens 6 aufgrund der axial
vorspannenden Wirkung der Feder 10 herunter, und als Ergebnis
hiervon wird das bewegbare Nockenelement 9 in Richtung des
Pfeiles D gedreht.
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Anders gesagt wird innerhalb des Scharniers ein Drehmoment
erzeugt, um die Drehachse 8 und den Toilettensitz 11 zu
drehen, der daher mit Leichtigkeit durch leichte anfängliche
Öffnungsanstrengung des Benutzers bewegt wird.
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Bewegt sich der Toilettensitz 11 an der Stellung S4, die in
Fig. 23 dargestellt ist, vorbei, so gelangen die Rippen 9c des
bewegbaren Nockenelements 9 in Eingriff mit den entsprechenden
Nuten 6e... des festen Nockens 6. Als Ergebnis wird das
Drehmoment des Scharniers aufgrund der axialen Vorspannung der
Feder auf Null reduziert, wie dies in der geschlossenen
Stellung S1 der Fall ist.
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Jetzt wird der Toilettensitz 11 in seine offene Stellung S3
durch die Federkraft der Feder 10 bewegt.
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Wird dagegen der Toilettensitz 11 von seiner offenen Stellung
wegbewegt, so werden die Drehachse 8 und der Federträger 4 in
der Richtung des Pfeiles C von Fig. 1 gedreht, um die in einer
Richtung wirkende Federkupplung 5 in enge Berührung mit dem
Federträger 4 zu bringen, so daß die bewegbare Kapsel 2 mit
dem Federträger 4 und der Drehachse 8 verbunden wird, und die
bewegbare Kapsel 2 wird gedreht, um einen viskosen
Scherwiderstand innerhalb des viskosen Fluids B zu erzeugen, die der
Drehbemühung der Drehachse 8 Widerstand entgegensetzt.
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Da die Feder 10 durch die Drehung des Federträgers 4 bei
diesem Vorgang weiter aufgedreht wird, verhindert die
Federkraft der Feder 10 irgendeine abrupte Bewegung des
Toilettensitzes 11, so daß dieser sanft und weich in seine geschlossene
Stellung S1 bewegt wird.
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Unter diesen Umständen wird, während das bewegbare
Nockenelement 9 von der in Fig. 22(c) gezeigten Stellung in Richtung
des Pfeiles C in Fig. 1 oder in die Richtung entgegengesetzt
zum Pfeil D in Fig. 22(c) bewegt wird, das bewegbare
Nockenelement 9 gedreht, während seine geneigten Seitenwände 9d... an
den entsprechenden geneigten Seitenwänden 6e des festen
Nockens 6 nach links in Fig. 1 hochsteigen, um die Feder 10 zu
komprimieren und sie gleichzeitig, gesehen wie in Fig. 2, nach
links zu bewegen.
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Als Ergebnis hiervon werden die Rippen 9c... des bewegbaren
Nockenelements 9 hart gegen die innere Oberfläche 6d des
festen Nockens 6 durch die Feder 10 gedrückt. Der Druck der
Feder 10 wirkt als eine Bremskraft für die Schließbewegung des
Toilettensitzes 11 in den letzten Abschnitten seiner
Schließbewegung. Daher wird der Toilettensitz 11 sanft und weich von
der offenen Stellung S4 in Fig. 23 zur geschlossenen Stellung
S1 bewegt.
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Da eine Tür, die ein Scharnier gemäß Anspruch 1 verwendet und
eine Feder aufweist, deren Federkraft dauernd die Tür zum
Öffnen vorspannt, entweder bis zu irgendeinem gewünschten
Winkel geöffnet werden kann oder geschlossen werden kann und
dort unter einer fixierten Bedingung festgehalten werden kann,
wenn die Drehachse des Scharniers fest mit der Tür verbunden
ist, kann es, wie sich dies aus der obigen detaillierten
Beschreibung der vorliegenden Erfindung ergibt, für eine
Klapptür oder Klappentür oder irgendeine andere vertikal drehbare
Tür wie einen Toilettensitz verwendet werden, um die Tür in
einer offenen Stellung im fixierten Zustand sogar dann zu
halten, wenn die Federkraft der Feder in der Stellung zu Null
gemacht wird und die Tür durch ein Hindernis wie z. B. einen
Draht, der hinter der Toilettenanordnung, die den Deckel
aufweist, angeordnet ist, zurückgestoßen werden kann. Dadurch
wird die Tür gegen irgendeine Bemühung zum Drehen und andere
Kräfte geschützt, die unbeabsichtigt auf die Tür ausgeübt
werden, und kann in einer offenen Stellung gehalten werden,
obwohl sie sanft und weich gegen die Federkraft der Feder, die
das Scharnier aufweist, zurückgedreht werden kann und in der
Stellung fixiert werden kann, so daß irgendeine abrupte
Bewegung der Tür vermieden werden kann.
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Da das Scharnier so konstruiert werden kann, daß es ein
Drehmoment sowohl zum Öffnen als auch zum Schliefen der Tür
durch Änderung des Profils des festen und bewegbaren
Nockenelements erzeugen kann, kann darüber hinaus falls notwendig
eine Tür vorgesehen sein, die von einer gewissen
Zwischenstellung in eine voll offene oder geschlossene Stellung geöffnet
oder geschlossen werden kann und dort fixiert werden kann. Da
eine einzige Feder alle diese Erfordernisse erfüllen kann, ist
das Scharnier mit sehr einfacher Konstruktion aufgebaut und
kann daher mit niedrigen Kosten hergestellt werden.
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Eine Klapptür oder Klappentür oder ein Toilettensitz, der mit
einem Scharnier gemäß Anspruch 2 versehen ist, bei dem die
Drehachse starr mit der Tür verbunden ist, kann bis zu
irgendeiner Winkelstellung aufgrund der Feder, die darin enthalten
ist, geöffnet werden, die bis zu der Stellung als
Torsionsfeder wirkt und danach als eine Druckfeder wirkt, um ein
bewegbares Nockenelement gegen ein festes Nockenelement zu drücken,
um ein Drehmoment zum weiteren Öffnen der Tür zu erzeugen, so
daß die Tür sanft und weich in ihre voll offene Stellung
gedreht und dort fixiert werden kann. Dann kann die Tür sanft
und weich zurück in ihre geschlossene Stellung dank des
Drehmoments, das in dem Scharnier zum Öffnen der Tür erzeugt
worden ist, dank der Federkraft der Feder und dem viskosen
Scherwiderstand des darin enthaltenen Fluids gedreht werden,
die abrupte Schließbewegung der Tür ausgleichen, gedreht
werden. Da die Tür so konstruiert werden kann, daß sie durch
Ändern des Profils der festen und bewegbaren Nocken bis zu
irgendeiner gewünschten Winkelstellung geöffnet werden kann,
kann die Tür irgendeinen gewünschten Betrieb in Bezug auf
Öffnen und Schließen ausführen. Da eine einzige Feder sowohl
als Torsionsfeder als auch als Druckfeder verwendet wird, ist
das Scharnier mit einer sehr einfachen Konstruktion
ausgestattet und kann daher kostengünstig hergestellt werden.
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Da eine Klappentür oder ein Toilettensitz ein Scharnier gemäß
Anspruch 3 verwendet, das eine Feder aufweist, die als
Kompressionsfeder zum konstanten Vorspannen eines bewegbaren
Nockenelements zu einem darin enthaltenen festen Nocken
arbeitet, die, wenn sie entsprechend ausgebildet sind, ein
Drehmoment zum Drehen der Drehachse in der Richtung der
Öffnungsbewegung der Tür erzeugen, werden die anfänglichen
Schritte des Öffnungsbetriebes der Tür besonders weich und
sanft ausgeführt. Darüber hinaus ist auch der Schließvorgang
der Tür sanft und weich, da das Drehmoment zum Drehen der
Drehachse in Öffnungsrichtung der Tür die Schließbewegung der
Tür verzögert.
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Da eine einzige Feder sowohl als Torsionsfeder als auch als
Druckfeder verwendet wird, sollte hier noch einmal
hervorgehoben werden, daß das Scharnier mit sehr einfacher Konstruktion
ausgebildet ist und daher zu niedrigen Kosten hergestellt
werden kann.