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Einteiliges Schnappscharnier
Das Stammpatent Nr. 243644 bezieht sich auf ein einteiliges Schnappscharnier aus Kunststoff, bei welchem Streifen von besonders geringem Querschnitt die Gelenke bilden. Gemäss der dem
Stammpatent zugrundeliegenden Erfindung wird diese abgefederte Schwenkbewegung dadurch erreicht, dass das scharnierartige Gelenk im Bereich seiner Gelenkachse mindestens zwei rechtwinkelig dazu angeordnete, durch einen Schlitz getrennte Gelenkstreifen mit gegeneinander versetzten, dünnen
Gelenkrillen aufweist, wobei der eine Gelenkstreifen über seine Länge aus einem als Biegefeder wirkenden Abschnitt und einem als Zugarm wirkenden Abschnitt besteht.
Im Rahmen des Stammpatentes ist dieses Gelenk für eine Scharnierklemme beschrieben worden, u. zw. in einer Ausführung mit drei Gelenkstreifen, wobei der aus der Biegefeder und dem Zugarm bestehende Gelenkstreifen mit versetzter Gelenkrille zwischen zwei äusseren Gelenkstreifen mit in gleicher Flucht liegenden Gelenkrillen angeordnet ist. Dabei setzt das Zustandekommen einer Klemmwirkung in der Schliessstellung der Gelenkhälften voraus, dass das Gelenk aus einer Öffnungsstellung mit Federwirkung in eine Schliessstellung schnappt, in der es eine Klemmwirkung auf zwischen den Gelenkhälften befindliche Teile ausüben kann.
Diese unter Federwirkung stattfindende Schliessbewegung setzt voraus, dass die Gelenkrille desjenigen Gelenkstreifens, der aus dem Federarm und einem Zugarm besteht, bezüglich der fluchtenden Gelenkrillen der benachbarten Gelenkstreifen, die die eigentliche Gelenkachse bilden, nach der mit dem Federarm versehenen Gelenkhälfte-Mn-- seitlich versetzt ist.
Zwar ist das Stammpatent weder auf diese besondere Seitenversetzung der mittleren Gelenkrille, noch auf eine bestimmte Zahl von Gelenkstreifen oder auf die dort beschriebene Anwendung des einteiligen Schnappgelenks aus Kunststoff bei einer Scharnierklemme beschränkt, doch haben sich nachträglich Erkenntnisse und Möglichkeiten für eine beträchtliche Erweiterung des Anwendungsbereiches der im Stammpatent beschriebenen Erfindung ergeben, die in diesem Sinne durch die Erfindung eine weitere Ausgestaltung erhält.
Es hat sich nämlich ergeben, dass das einteilige, aus Kunststoff bestehende Schnappgelenk nach dem Stammpatent durch eine abgeänderte Versetzung der Gelenkrillen auch eine völlig abweichende Schnappwirkung erhalten kann, bei der es in der Schliessstellung eine federnde Vorspannung aufweist, die die Gelenkhälften stets von selbst in die öffnungslage treibt.
Diese Wirkung wird nach der Erfindung dadurch erreicht, dass in der gestreckten öffnungslage der Gelenkhälften eine zwischen einem Federarm und einem Zugarm befindliche Gelenkrille des benachbarten Gelenkstreifens nach der dem Zugarm zugekehrten Seite dieser Gelenkrille um einen Abstand versetzt vorgesehen ist, wobei die Gelenkhälften nur mit einer von aussen eingreifenden Schliesskraft in die Schliessstellung schwenkbar und nach Freigabe durch die Federkraft des Armes selbsttätig in die Offenstellung zurückführbar sind.
In der auch beim Stammpatent vorgesehenen Weise weist das mit einer öffnungsfederung herzustellende Gelenk nach der Erfindung zweckmässig im Bereich seiner Gelenkachse drei querliegende, durch Schlitze getrennte Gelenkstreifen auf, nämlich zwei äussere Gelenkstreifen mit in gleicher Flucht liegenden Gelenkrillen, zwischen denen der durch den Federarm und den Zugarm gebildete
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Gelenkstreifen mit zu den fluchtenden Gelenkrillen nach zwei sich kreuzenden Richtungen versetzt liegender Gelenkrille angeordnet ist. Diese Doppelversetzung der Gelenkrillen nach zwei sich kreuzenden Richtungen ergibt eine besonders kräftige Abfederung bei der Öffnungsbewegung der Gelenkhälften.
Über diese besonderen Merkmale hinaus ist die Erfindung auf weitere, in den anschliessenden Unteransprüchen behandelte Merkmale gerichtet, deren Schutzbereich jedoch nicht auf das vorstehend behandelte Kennzeichnungsmerkmal der abgefederten Öffnungsbewegung der Gelenkhälften beschränkt sein soll.
Die Zeichnungen zeigen Beispiele für die Ausführung des selbsttätig aufklappenden, aus Kunststoff einteilig herstellbaren scharnierartigen Gelenks nach der Erfindung, u. zw. zeigen Fig. 1 den Grundriss eines mit diesem Gelenk versehenen Scharniers, Fig. 2 einen Längsschnitt durch das Scharnier nach der Linie 2-2 von Fig. 1, Fig. 3 das Scharnier nach Fig. 1 in der Schliessstellung, Fig. 4 den Längsschnitt durch ein abgeändertes Scharnier in der Öffnungsstellung, Fig. 5 einen Querschnitt durch ein mit dem Gelenk nach der Erfindung versehenes und mit ihm einteilig hergestelltes Pack- oder Schaukästchens für einen Ring in der Öffnungsstellung, Fig. 6 das gleiche Kästchen in der Schliessstellung im Querschnitt nach Linie 6-6 von Fig. 7 und Fig. 7 den Grundriss des Kästchens in der Schliessstellung.
Alle Zeichnungen sind nur schematischer Art und für die Bemessung der Teile nicht massgeblich.
Die genauen Abmessungen der das Gelenk bildenden Flächenteile nach Länge, Breite und Stärke richtet sich nach dem Verwendungszweck, den auftretenden Belastungen durch Gewicht und Querkräfte und nach der verlangten oder für den Verwendungszweck geeigneten Federungskraft. Diese Abmessungen müssen sorgfältig berechnet und zum Teil auch durch Versuche ermittelt werden.
Grundsätzlich sind die abgefederten Gelenke nach der Erfindung einteilig ausgebildet und daher in einem Arbeitsgang in der Massenfabrikation billig herstellbar. Die Herstellung erfolgt vorzugsweise im Spritzguss aus Kunststoff, insbesondere aus Polypropylen, das ein kristallines Gefüge hat, dem Scharnier eine hohe Federungskraft verleiht und selbst bei niedrigen Temperaturen zäh, biegsam und federnd bleibt und nicht spröde wird. Zwar können auch andere Kunststoffe zur Herstellung des Scharniers nach der Erfindung und der damit versehenen Gegenstände verwendet werden, soweit sie die Eigenschaft haben, bei ständigem Hin- und Herbiegen nicht zu brechen, z. B. Polyamide, doch hat sich Polypropylen nach den bisherigen Erfahrungen in den für selbstfedernde Scharniere verlangten Eigenschaften am besten bewährt.
Das Scharnier nach Fig. 1 bis 3 weist zwei flache Scharnierplatten--l und 2--auf, die mit Schraubenlöchern --25-- versehcn sein können. Die beiden Scharnierplatten--l und 2--sind durch einteilig mit ihnen hergestellte, dünne koaxiale Gelenkrillen--20 und 21--verbunden.
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Längsschlitze getrennt liegt, an der Querlinie--26--jedoch mit ihr zusammenhängt. Der grössere Teil der Oberfläche--16a--des Federarms--16--liegt sowohl in der geöffneten Stellung des Scharniers nach Fig. 1 und 2 als auch in seiner Schliessstellung nach Fig. 3 mit der Aussenfläche--la-- bündig in der gleichen Ebene und ragt nicht schräg daraus hervor, wie dies bei dem Scharnier nach Fig. 4 der Fall ist.
Das Scharnier nach Fig. 1 bis 3 kann daher mit seiner Aussenfläche-la-auf einer ebenen Stützfläche flach anliegend befestigt werden, was bei dem Scharnier nach Fig. 4 im Bereich des Federarms --16-- nicht möglich ist. Für das Scharnier nach Fig. 1 bis 3 weist der Federarm--16-an der Verbindungsstelle--26--die gleiche Stärke wie die Scharnierplatte--l--auf, ist aber zum andern Ende --27-- verjüngt ausgebildet, wobei dieses Ende über die Hauptfläche --16a-- des Federarms --16-- etwas nach aussen hervorsteht.
Da sich dieses Ende-27-im Bereich eines Zwischenraumes zwischen den Teilen befinden würde, die man durch ein solches Federscharnier verbinden könnte, wäre das Hervorstehen des Endes--27--über die Aussenfläche--16a-des Federarms--16--nicht störend. Der Federarm--16--ist an seinem verjüngten Ende--27-
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Schlitze getrennt liegt, an seinem äusseren Ende im Bereich einer Querlinie --18-- aber mit ihr zusammenhängt. Die Querlinie--17 und 18--bilden gleichfalls dünne biegsame Gelenkstellen, um die der Zugarm--19--frei schwenkbar ist. Der Zugarm --19-- kann im übrigen über seine ganze Länge dünn und biegsam sein.
Da keine Druckkraft auf ihn ausgeübt wird, braucht er weder steif noch federnd zu sein, obwohl er in Wirklichkeit aus Gründen des Werkstoffs und der Art seiner Verarbeitung diese beiden Eigenschaften dennoch aufweist. Der Zugarm --19-- ist in Fig. 2 an seinen beiden Enden im Bereich der Anlenkstellen--17 und 18--nach der gegenüberliegenden Hauptfläche der Scharnierplatten --1, 2-- einwärts gewinkelt und weist an der Knickstelle eine zusätzliche Gelenkrille
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--29- auf.
Bei der Bewegung aus der geöffneten Stellung nach Fig. 2 in die Schliessstellung nach Fig. 3 führt der Zugarm --19-- Biegungen vornehmlich um die Gelenkstellen--17 und 29--, dazu auch eine kleine Biegung um die Gelenkstelle --18-- aus, während der Federarm --16-- kleinen
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Scharniers an einer Klappe, Tür od. dgl.
Der Federarm --16-- muss die Fähigkeit haben, bei Biegung aus seiner Lage selbsttätig in die Ausgangsstellung wieder zurückzufedern. Er braucht jedoch nicht über seine ganze Länge diese
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seine ganze Länge federnd biegsam, doch soll die Bezeichnung als Federarm nicht auf eine über die ganue Armlänge verteilt liegende Federkraft beschränkt sein.
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dieser seitlichen Versetzung in Richtung der Dicke der Scharnierplatten--l und 2--von den Biegelinien der Gelenkrillen-20 und 21--um den Abstand--b--versetzt.
Wird die Scharnierplatte --2-- in der Drehrichtung des Uhrzeigers relativ zur Scharnierplatte --1-- um die Biegelinien der Gelenkrillen--20 und 21--verschwenkt, so schwenkt der Zugarm--19--um die Biegelinien--17 und 18--einwärts und zieht dabei den Federarm--16--mit seinem verjüngten
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--27-- gleichfallsgleicher Richtung gegen die Scharnierplatte-l--verschwenkt wird, umso stärker wird der Federarm --16-- gebogen. Er erhält seine stärkste Biegung, wenn sich das Scharnier in der Schliessstellung nach
Fig. 3 befindet, in der der Zugarm--19--in seine Knickstelle --19-- so weit gebogen ist, dass er eine gestreckte Lage eingenommen hat.
In dieser Stellung liegt die Biegelinie --17 -- noch weiterhin um einen Abstand --b-- von den Biegelinien der Gelenkrillen-20 und 21--in Richtung der
Plattenstärke versetzt. Während die eingetretene Änderung der Versetzung--b--beträchtlich ist, hat sich die seitliche Versetzung--a-bei der Bewegung des Scharniers aus der Öffnungsstellung nach
Fig. 2 in die Schliessstellung nach Fig. 3 kaum verändert.
Sobald die Kraft nachlässt, mit der die Scharnierplatten --1 und 2-in die Schliessstellung bewegt worden sind, schnappen die Platten selbsttätig unter Wirkung der im Federarm--16--bei seiner Krümmung erzeugten Federungskraft in die Öffnungsstellung nach Fig. 2 zurück. Das Scharnier nach der Erfindung hat daher die Eigenschaft, bei einteiliger Ausführung stets selbständig in die Öffnungslage zu schwenken, was es für manche Anwendungen besonders brauchbar macht, z. B. bei
Klappen und Türen, die bei gestreckten Scharnieren eine durch die Federkraft gesicherte Schliessstellung einnehmen sollen.
Die Herstellung derartiger Scharniere aus Polypropylen wird bevorzugt, weil dieses Material infolge seiner kristallinen Struktur beim Biegen im Bereich der Biegelinien--17, 18, 20 und 21-- durch Kaltstreckung eine Ausrichtung und Verfestigung der Moleküle erfährt. Die ständigen Biegungen während des Gebrauches haben eine Zunahme der Spannkraft und des Reisswiderstandes zur Folge, so dass das Scharnier in den Biegelinien besonders haltbar ist. Bei mit Scharnieren nach der Erfindung durchgeführten Versuchen hat sich ergeben, dass selbst bei einem millionenfachen Wechsel der Öffnungsund Schliessbewegung keine Beschädigung in den Biegelinien und keine Verminderung der Federungskräfte stattfindet. Voraussetzung ist dabei, dass das Scharnier in der gestreckten öffnungsstellung hergestellt wird.
Aus Fig. 2 und 3 ist zu entnehmen, dass die Scharniere--l und 2--zu beiden Seiten der Biegelinien der Gelenkrillen-20, 21- kleine Einsenkungen --30-- aufweisen. Hiedurch wird sichergestellt, dass sich die Scharnierplatten --1 und 2--in der Schliessstellung fest aneinanderlegen und hieran nicht durch eine Materialstauchung im Bereich der Gelenkrillen behindert werden können.
Aus Fig. 3 ist auch zu entnehmen, dass der Federarm --16-- in der Schliessstellung der Scharnierplatten nicht über die Aussenfläche --la-- der Scharnierplatte --1-- hervorsteht, so dass sich das Scharnier fest anliegend einbauen lässt.
In manchen Anwendungsfällen kann es erwünscht oder notwendig sein. dass sich eine Scharnierplatte im Verhältnis zur andern um weniger als 1800 verschwenken lässt. In diesem Falle werden besondere Anschlagkanten vorgesehen, die die Bewegung der Scharnierplatten zueinander
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begrenzen. Durch anderweitige Vorkehrungen lässt sich aber auch erreichen, dass die Scharnierplatten des einteilig hergestellten Scharniers beim öffnen und Schliessen eine Schwenkbewegung um mehr als 180 zueinander ausführen.
Die in Fig. 4 dargestellte Ausführung weicht von dem Scharnier nach Fig. 1 bis 3 nur dadurch ab,
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weist dieses Federscharnier aber die gleichen Eigenschaften auf wie das Scharnier nach Fig. 1 bis 3.
Infolge seiner einteiligen Herstellbarkeit aus Kunststoff kann das abgefederte, scharnierartige Gelenk nach der Erfindung auch zur einteiligen Herstellung von Gegenständen jeglicher Art verwendet werden, die zwei oder mehr durch ein abgefedertes Gelenk verbundene Teile aufweisen und sich ganz oder mindestens teilweise im Spritzguss aus Kunststoff herstellen lassen. Hiefür braucht man sich nur vorzustellen, dass die Scharnierplatten--l und 2-- des Scharniers nach Fig. 1 durch zwei andere, aus Kunststoff herstellbare Klappteile, z. B. eine Puderdose und ihren Klappdeckel, einen Schreibblockträger und seine Abdeckplatte für den Schreibblock od. dgl. ersetzt sind. Eine solche Anwendung ist in Fig. 5 bis 7 für eine Packschachtel dargestellt, die zum Aufnehmen eines Fingerringes bestimmt ist.
Soweit einzelne Teile des abgefederten Gelenkes den Teilen des beschriebenen Scharniers in Fig. 1 bis 4 entsprechen, sind für diese Teile die gleichen Bezugszahlen verwendet worden, die hier jedoch mit Doppelstrichen versehen sind.
Grundsätzlich soll die Packschachtel gleichfalls einteilig im Spritzguss aus Polypropylen oder ähnlichem Kunststoff hergestellt werden. Sie weist einen Behälter --31-- und einen Deckel--32auf. Der Behälter --31-- hat einen flachen Boden--33--, zwei parallele Seitenwände--34-, eine schräge Vorderwand--35--und eine schräge Rückwand--36--. Der Deckel--32--ist ähnlich ausgebildet und weist zwei parallele Seitenwände --37-- und eine gewölbte Deckelfläche auf, die vorn mit--38--, hinten mit--39--bezeichnet ist. Der Behälter --31-- ist an seiner Vorderkante mit einer Schliessnase --50-- versehen, in die sich eine an der Vorderkante des Deckels befindliche Schliesszunge einschieben lässt.
Der Behälter-31-und sein Deckel --32-- sind durch ein Gelenk --40-- verbunden, das dem Scharniergelenk nach der Erfindung entspricht. Dieses Gelenk kann zwar gesondert hergestellt sein und aus einer verkleinerten Ausführung des Scharniers nach Fig. l bis 4 bestehen, das dann mit seinen
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das abgefederte Gelenk ---40-- zusammen mit den Teilen--31 und 32--einteilig im Spritzguss aus Kunststoff hergestellt werden, wodurch sich eine erhebliche Ersparnis an Kunststoff, eine vereinfachte und billigere Herstellung durch Fortfall jeglicher Montagearbeit und ein besseres Aussehen der Klappschachtel ergeben.
Die Rückwände--36 und 39-- sind an ihren Hinterkanten durch zwei Gelenkrillen --20" und 21"--verbunden, die koaxial in V-förmigen Gelenkstreifen angeordnet sind. Zwischen diesen Gelenkstreifen weist der Deckel einen Federarm--16"--auf, der durch eine Biegelinie-17"--
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etwa in einer geraden Ebene liegen.
Der Behälter --31-- ist innen mit zwei Klemmstegen--43--versehen, an denen ein Fingerring--44--verklemmt ist. Die Innenflächen des Behälters und des Deckels können in bekannter Weise samtartig beflockt sein, die Aussenflächen in gleicher Weise beschichtet oder anderweitig, z. B. mit einem Prägemuster verziert sein. Da die Packschachtel keine Unterschneidungen aufweist, kann sie in geöffnetem Zustand einteilig in einer einfachen Spritzgussform hergestellt werden, die keine verwickelten, lösbaren Einzelteile aufzuweisen braucht.
Das Gelenk --40-- ist so ausgebildet, dass der Deckel --39--- beim Schliessen etwas nach vorn gleitet und sich mit seiner Schliesszunge selbsttätig in die Schliessnase --50-- des Behälters
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--31-- einschiebt. Die Gelenkrillen-20", 21"-- sind zur Biegelinie --17"-- um den Abstand - derart versetzt, dass der. Deckel selbsttätig aufspringt, wenn man ihn in der Schliessstellung etwas nach hinten schiebt, damit seine Schliesszunge aus der Schliessnase --50-- des Behälters - -31-- freikommt. Diese Schnappwirkung kommt dadurch zustande, dass beim Schliessen des Deckels sein Federarm--16"--von dem Zugarm --19"-- etwas gekrümmt und gespannt wird.
Je kleiner diese Krümmung ist, umso weniger besteht die Gefahr, dass der Federarm eine bleibende Krümmung annimmt, wenn die Packschachtel während längerer Zeit in der Schliessstellung bleibt.
Das bei Freigabe des Schliessdruckes selbsttätig in die Öffnungsstellung schnappende Federgelenk nach der Erfindung ist nicht auf die hier beschriebenen Anwendungen beschränkt.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Einteiliges Schnappscharnier aus Kunststoff, bei welchem Streifen von besonders geringem Querschnitt die Gelenke bilden nach Patent Nr. 243644, dadurch gekennzeichnet, dass in der gestreckten Öffnungslage der Gelenkhälften (1, 2) eine zwischen einem Federarm (16) und einem Zugarm (19) befindliche Gelenkrille (17) von der Gelenkrille (20, 21) des benachbarten Gelenkstreifens nach der dem Zugarm (19) zugekehrten Seite dieser Gelenkrille (20, 21) um einen Abstand (a) versetzt vorgesehen ist, wobei die Gelenkhälften nur mit einer von aussen eingreifenden Schliesskraft in die Schliessstellung schwenkbar und nach Freigabe durch die Federkraft des Armes (16) selbsttätig in die Offenstellung zurückführbar sind.
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