Was sind Drehmomentscharniere – und wie funktionieren sie?

Reibungsscharniere kommen in einer Vielzahl von Alltagsgegenständen zur Anwendung. Von Elektrogeräten über medizinische Einrichtungen, der Automobilindustrie und der Luft- und Raumfahrt bis hin zu Waffensystemen. Drehmomentscharniere sind außerdem in so gut wie allen modernen Transportmitteln wie Flugzeugen, Zügen, Booten und Kraftfahrzeugen zu finden.

Friktionsscharniere werden sowohl in der Industrie als auch vom Endverbraucher eingesetzt, von Küchengeräten bis hin zu Verkaufsdisplay. Eine der bekanntesten Anwendungen sind Laptop-Bildschirme. Ein Drehmoment-Scharnier sorgt bei diesen dafür, dass der Screen genau dort bleibt, wo man ihn eingestellt hat.

Was ist ein Reibungsscharnier?

Drehmomentscharniere bieten der Drehbewegung des Scharniers selbst Widerstand, so dass sie dazu geeignet sind, Deckel, Türen und Anzeigetafeln über längere Zeit in einem bestimmten Winkel zu halten. Diese Scharniere haben sich in der Elektronikbranche und in einer Vielzahl von kommerziellen und industriellen Anwendungsbereichen aufgrund ihrer Zweckmäßigkeit und Haltbarkeit durchgesetzt.

Wie funktioniert ein Friktionsscharnier?

Der Widerstand wird durch einen Mechanismus innerhalb des Scharniers erzeugt, der Reibung verursacht und dadurch verhindert, dass sich ein Bauteil unerwünscht bewegt. Entscheidend dafür ist die technische Abstimmung der spezifischen Toleranzen zwischen den einzelnen mechanischen Komponenten. Oft werden zusätzliche Materialien wie Federn und Schmiermittel verwendet, um den gewünschten Grad an Widerstand oder Dämpfung für die Scharnierbewegung zu erreichen.

In einigen Fällen besteht das Ziel darin, dass sich das Objekt am Drehmomentscharnier mit einer bestimmten Geschwindigkeit vollständig schließt. In anderen Fällen wird das Drehmoment verwendet, um einen oder beide Gegenstände, an denen die Scharniere befestigt sind, in einer bestimmten Position zu halten. Diese muss jedoch nicht unbedingt vollständig geöffnet oder geschlossen sein.

Falls Reibungsschaniere dazu verwendet werden, eines der schwenkbaren Elemente in Position zu halten, sind sie so konstruiert, dass sie durch eine Kraft mit einem bestimmten Drehmoment, das größer als ihr Nenndrehmoment ist, bewegt werden können.

Friktionsscharniere sind außerdem so konstruiert, dass sie über den gesamten Öffnungsbereich hinweg gleichmäßig und leichtgängig funktionieren, so dass der Benutzer nicht ruckartig an der Tür oder Klappe ziehen oder reißen muss, um sie zu öffnen. Sie verhindern ebenso ein Zurückfedern, so dass es schwer (bis unmöglich) ist, die Tür oder Klappe zuzuschlagen. Dadurch wird das Risiko von Schäden an der Ausrüstung oder, schlimmer noch, von Verletzungen des Benutzers verringert.

Die Vorteile von Drehmomentscharnieren:

  1. Effizient: Stoppt in einem beliebigen Winkel, ganz ohne Stopper.
  2. Sauberes Design: Es werden keine Deckelhalterungen benötigt, so dass im Inneren mehr Platz zur Verfügung steht.
  3. Sicherheit: Verhindern unerwünschte Bewegungen von Türen, Deckeln und Klappen und bieten somit zusätzliche Sicherheit für die Benutzer.

Was hält Drehmomentscharniere in ihrer Position?

Die Struktur der Scharnierwelle beruht auf Reibung. Wenn die Tür oder Klappe geöffnet oder geschlossen wird, erzeugt die Bewegung (die Rotationskraft des Objekts) Reibung, die den Mechanismus des freien Anschlags bewirkt. Grundsätzlich kommen in Drehmomentscharnieren 4 unterschiedliche Typen von Reibungsmechanismen vor.

  1. Scheibentyp (Reibscheibe): Die Reibung wird dadurch erzeugt, dass eine Wellenfeder zuerst über eine Achse geschoben wird. Um danach am Ende von dieser zwischen einer Klammer und einer Mutter oder Presspassung fixiert zu werden.
  2. Rollentyp: Bei diesem Typ wird, um die Reibung zu erzeugen, zuerst ein Spannstift aus Stahl über einen Schaft geschoben und anschließend im Inneren des Drehmomentscharniers befestigt. Um die für das Drehmoment notwendige Reibung zu erzeugen, wird die Interferenz zwischen dem Innendurchmesser des Spannstiftes und dem Außendurchmesser des Schaftes ausgenutzt.
  3. Fragezeichentyp: Der Name dieses Typs kommt von dem fragezeichenförmigen Stahlband, welches zur Erzeugung des Drehmoment verwendet wird. Dieses wird zuerst über einen Schaft innerhalb des Scharniers geschoben. Und anschließend wird seine Basis an einem anderen Punkt im Inneren festgemacht. Um die für das Drehmoment notwendige Reibung zu erzeugen, wird wieder eine Interferenz ausgenutzt. Diesmal zwischen dem Innendurchmesser des Spannstiftes und dem Außendurchmesser des Schaftes.
  4. Konischer Typ: Ein konischer Schaft mit einem Gewindeende wird in eine Manschette mit konischem Innendurchmesser eingeführt und durch eine Halterung geführt. Durch das Anziehen einer Mutter auf dem Schaft wird ein Drehmoment erzeugt, das den Schaft in die Hülse zieht, sodass sich das Zusammenspiel zwischen Schaft und Hülse verstärkt.

Welche Arten von Reibungsscharnieren gibt es?

Drehmomentscharnier ist nicht gleich Drehmomentscharnier. Auch, wenn alle von diesen auf dem gleichen Prinzip beruhen, gibt es kleine, aber feine Unterschiede in der technischen Ausführung, welche zu verschiedenen Modellen und Varianten führen. Im Folgenden wollen wir kurz auf die verschiedenen Arten von Friktionsscharnieren und deren Unterschiede, Eigenschaften und spezifischen Vorteile eingehen.

  • Kunststoffscharniere: Sind eine leichte (sowie auch günstige) Alternative zu Metallscharnieren und bieten einen geschmeidigen, leisen Betrieb. Zur Herstellung von Reibungsscharnieren aus Kunststoff können verschiedene Materialien mit unterschiedlichen Eigenschaften zum Einsatz kommen. Dadurch erhält auch das Endprodukt eine abweichende Beschaffenheit.
  • Drehmomentscharniere mit regulierbarer Reibung: Durch Anziehen oder Lösen einer Einstellschraube lässt sich der Widerstand verändern. Diese Scharniere erschweren allerdings Einstellungen am Bewegungsablauf der Klappe oder Tür, da sie nicht auseinandergenommen werden können, ohne Schäden am Mechanismus zu riskieren.
  • Soft-Close-Friktionsscharniere: Keine zuschlagenden Deckel, Klappen oder Türen mehr – diese Scharniere halten diese zuerst in ihrem weitesten Winkel offen und schließen sie danach langsam.
  • 360°-Friktionsscharniere: Die ermöglichen eine 360°-Bewegung.
  • Multi-Achsen-Reibscharniere:  Lassen sich nicht nur um 360° drehen, sondern auch nach oben und unten kippen.
  • Scharniere für T-Nut-Rahmen: Dienen zum Anbringen von Türen, Deckeln und Maschinenschutzvorrichtungen an T-geschlitzten Rahmen.
  • Friktions-Deckelstützen: Diese Stützen bieten einen konstanten Widerstand über den gesamten Bewegungsbereich und halten Deckel in jedem Winkel bis zu 70° oder gar 90° offen. Einfach den Deckel anheben oder senken und loslassen – der Reibungswiderstand hält ihn in Position. Diese Art von Deckelstützen können einzeln verwendet werden, sollten aber bei Deckeln, die länger als 60 cm sind, nur paarweise zum Einsatz kommen.
  • Mehrgelenk-Friktionsscharniere: Bei diesen werden mehrere Gelenke bzw. Achsen über die sogenannten Getriebeglieder zu einem mehrteiligen Scharnier verbunden, um komplexere Schließ- und Öffnungsbewegungen zu ermöglichen.
  • Scherenbandscharniere: Scherenbänder sind Scharniere, die variabel eingestellt werden können und für das sichere Öffnen und Schließen von Fenstern verwendet werden.

Wie Sie das richtige Friktionsscharnier auswählen

Drehmomentscharniere sind in einer Vielzahl von Drehmomentstärken, Spezifikationen, Montagepositionen und Eigenschaften erhältlich, so dass sie für alle Arten von Anwendungen geeignet sind. Um das richtige Scharnier auszuwählen, müssen Sie

  1. die Funktion, die es erfüllen muss,
  2. das Gewicht und die Abmessungen des Objekts, welches stützen soll,
  3. sowie die Art seiner Montage

berücksichtigen. Beziehen Sie außerdem auch alle Umgebungsfaktoren wie Hitze oder Feuchtigkeit in Ihre Überlegungen mit ein, da diese ebenso die Funktionsfähigkeit und Lebensdauer eines Drehmomentscharniers beeinträchtigen können. Und wahrscheinlich ist Ihnen auch die Ästhetik zumindest bis zu einem gewissen Grad wichtig, um das optisch ansprechende Aussehen Ihrer Anwendung zu gewährleisten.

Ein wichtiger Schritt bei der Auswahl des richtigen Drehmomentscharniers für Ihr Projekt besteht darin, ein Scharnier zu finden, das die nötige Widerstandskraft hat, um das Objekt, welches es stützen soll, auch sicher zu halten. Das Drehmoment ist die Kraft, die auf den Reibungsmechanismus ausgeübt wird. Die Spezifikation des Scharniers muss dem tatsächlichen Drehmoment entsprechen, welches das Objekt auf es ausüben wird.