CN1017176B - 用弹性材料制成的双稳铰链单元 - Google Patents
用弹性材料制成的双稳铰链单元Info
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Abstract
一种用弹性材料制成的双稳铰链单元(10)，包括两个相同的元件(14，15)，每一元件的两个悬臂(18，20)由简条折叠线(22)连接在一起。一块三角形的刚性板(16)安置在该拆叠线之间并由其所限定。两个元件基本上相互平行，中间隔有距离并在两个刚性元件(12，13)之间形成主铰接线。将该刚性元件沿着该主铰接线相互朝着对方回转时，四个悬臂却开始挠曲，起到弹簧的作用，两块三角形板在垂直于元件的平面内回转大约180°。
Description
本发明涉及一种用弹性材料制成的双稳铰链单元，这种铰链单元连接两个具有一定刚性的刚性元件，以便在一个中间不稳定位置的两端形成两个稳定的位置。
现有技术的双稳铰链单元，如欧洲专利EP-B-056469号，是一种整体的塑料弹性铰链，用以连接一个容器和它的封闭盖。在该铰链单元的一个稳定的位置上，封闭盖是处在打开的位置，而在其另一个稳定的位置上，该封闭盖是处在关闭的位置。
本发明的目的在于改进一种双稳铰链单元，使其制造，特别是模制能够更为方便，制造时所用的模具更为简化，而铰链单元本身的使用寿命更长。
按照本发明的双稳铰链单元，这个目的是这样解决的，该铰链单元包括有两个相同的元件，每一元件有两个悬臂，该悬臂是通过两条折叠线和一个设置在上述两条折叠线之间并由它们所限定的具有一定刚性而且基本上为三角形的板相互连接在一起的，上述两个元件基本上相互平行，中间隔有一定距离安置着，两个刚性元件之间形成主铰接线，当沿着该主铰接线折叠时，四个悬臂即开始偏转，并起到弹簧的作用，而两块三角形的板将在垂直于两个元件的一个平面内进行大约180°的回转。
按照本发明的典型的双稳铰链单元有两个具有一定刚性的刚性
元件，通过两个挠性的桥接结构连接在一起，两个桥接结构之间隔开一定距离，形成所谓的两个元件。每一个桥接结构有一个大致为三角形的中央部分或板，通过作为挠性或“活”的铰链的折叠线与另外两个三角形部分或称为悬臂的连接在一起，悬臂与各自的刚性元件相连接。当两个刚性元件朝着对方相互折叠时，两个中央三角形板即在一个垂直于两个桥接部分的平面内进行大约180°的回转，与此同时，每一桥接结构的悬臂向内挠曲，以便使中央三角形板能倒转过来。
下面结合附图对本发明的几个具体实施例进行说明，在所有的视图中，相同的标号代表相同的部分，其中：
图1，图2和图3是本发明第一个实施例分别处于打开的稳定位置、中间的不稳定位置和关闭的稳定位置时的透视图;
图4a至图4c是本发明第二个实施例分别处于打开的稳定位置，中间的不稳定位置和关闭的稳定位置时的透视图;
图5a和图5b是本发明第三个实施例分别处于关闭和打开的位置时的透视图;
图6a和图6b是本发明的双稳铰链将一个容器和盖连接在一起，分别处于打开和关闭位置时的透视图;
图7a和图7b是本发明的双稳铰链将一个环形圈的两个半环连接在一起，分别处于打开和关闭位置时的透视图;
图8是本发明的双稳铰链将一个箱子和其箱盖连接在一起，在打开位置时的透视图;
图9a至图9c是本发明的又一个实施例，分别处于打开的稳定位置，中间的不稳定位置和关闭的稳定位置时的透视图;和
图10a至图10c是显示图9a至图9c的实施例的动作情况的示意图。
如图1，图2和图3所示，双稳铰链10是由一个第一刚性元件12，一个第二刚性元件13和作为挠性桥接结构的两个相同的元件所组成。从图1中可以清楚地看出，每个元件14和15是由一个位于中央的中央三角形板16和两个形成末端三角形部分的悬臂18和20所组成。每一个中央三角形板16由作为“活”铰链的整体的折叠线22连接至其各自的悬臂18和20。
以图1与图2作比较，可以看出，当刚性元件12和13朝向对方相互回转时，悬臂18和20即开始挠曲，特别是在其两个内端向内挠曲，以便使中央三角形板16能开始反转或倒置其方位。更加具体地说，三角形板16绕着一根基本上平行于元件14和15主方向的轴线进行回转，这样，该三角形板就在一个横截于元件14和15主方向的平面内进行回转。在图2中，两个中间三角形板16已回转了大约90°，因而它们处于大致同一个平面内。刚性元件12和13继续朝着对方相互运动达到如图3所示的构形，则需要中间三角形板16继续回转，直至它们完全反转并与各个悬臂18和20成平行关系。从图3可以看到，在这种构形中，刚性元件12和13相互间达到最靠近的位置。从图2的图形转向图3时，悬臂18和20从它们在图2的挠曲位置返回到基本上与它们在图1所保持的基本上同样的位置。这样，图3和图1表示稳定的位置，而图2表示一个中间的不稳定位置。
图4a，图4b和图4c显示了一个具有略为不同构形的双稳
铰链单元10′，这种铰链单元的功能与图1至图3所描述的基本相同。在这种构形中，中央三角形板16′呈一种锥形，这样就起到了附加的弹簧装置的作用，从而减少了悬臂18′和20′的挠曲度。其余的元件结构和工作过程都与图1至图3所显示和说明的相同。这些元件都由同样的标号再加上一个撇号“′”来表示。因此就没有必要对这一实施例的各种元件的构形和动作过程再作描述。
图5a和5b显示了铰链单元10的第三个实施例，在其中，折叠线是以凹槽的形式设置在元件14和15的外表面上。由于折叠线22的这一结构形式，三角形板16被折叠到紧贴在悬臂18和20的内表面上，如图5a所示。
将这一实施例与图1至4的实施例作比较时，可以看出，在第一和第二实施例中，折叠线22和22′是以凹槽的形式设置在元件14和15的内表面上，因而，三角形板16和16′分别被折叠到紧贴在悬臂18，20和18′20′的外表面上。
为了更容易将三角形板16或16′分别折叠到悬臂18，20和18′，20′的外表面或内表面上，元件14和15的平面相对于垂直平面来说明可以少许倾斜一点。如果折叠线22，22′的凹槽是在元件14，15的内表面上形成的，则这种倾斜应朝着使元件14，15的三角形板16和16′的尖部收敛的方向上进行;如果折叠线22，22′的凹槽是在元件14，15的外表面上形成的，则这种倾斜应朝着使元件14，15的三角形板16和16′的尖部发散开的方向上进行。
图6a和6b显示应用双稳铰链单元10将一个盖30连接在容器32上的透视图。
图7a至图7b显示了双稳铰链单元的一个类似的应用情况，图中标号10表示位于两个半圆筒体38和40之间的铰链单元，两个半圆筒体可以合在一起形成一个环或管，如图7b所示。
图8显示应用两个同样的双稳铰链单元10将一个箱盖44铰链连接在一个箱子46上。
图9a，图9b和图9c显示另一种比较不太相同的双稳铰链单元的实施例。这种铰链单元包括有第一和第二刚性元件12″和13″，由作为桥接结构的两个相同的元件连接在一起，该起桥接作用的元件配有类似先前几个实施例中的悬臂18″和20″和一个中央三角形板16″。特别如图9a所示，铰链单元处于稳定的打开位置时，悬臂18″，20″和三角形板16″形成一个如角锥形的结构，而两个刚性元件12″和13″处在同一个第一平面内。
以图9a，图9b和图9c作相互比较可以看出，当刚性元件12″和13″朝着对方相互进行回转时，悬臂18″和20″即开始挠曲，特别是在其两个内端向内挠曲，以便中央三角形板16″能开始反转或倒置其方位。在关闭和稳定的位置上，如图9c所示，端头部分12″和13″处于两个平行的平面内，一个在另一个的上面，这里端头部分13″仍保持在第一平面内的原来的方位。在这个关闭的位置上，悬臂18″和20″和三角形板16″都在一个基本上垂直于第一平面的第二平面内排成一行。
图10a，10b和10c，相当于图9a，9b和9c所示双稳铰链单元，用以显示当刚性元件12″朝着刚性元件13″进行回转时，悬臂18″，20″的方位和偏转情况以及三角形板16″
的运动情况的示意图。
当然，所有在附图中显示的各种不同的实施例都能参照图6至8所列出的例子来加以应用。
基本上是以三角形的板（16，16′，16″）控制着铰链打开的范围。
如果三角形板（16，16′，16″）的角度小于90°，从打开到闭合的范围在理论上应较大。
这一情况可以用来对铰链单元，甚至在其关闭位置也能提供一种弹簧力。
三角形板（16，16′，16″）的角度大于90°时，由打开到闭合的范围就会小于180°
上述铰链单元可由塑料材料整体地模制而成。
虽然在附图中未经表示，本发明的双稳铰链单元也能用于纸板箱工业，在此情况下，铰接线可以用刻痕或折叠方法来形成。这意味着，为了沿着上述铰接线折叠以形成纸板或其部件，铰链单元的折叠线可以通过在纸板上进行刻痕来形成。
Claims (28)
1、一种用弹性材料制成的双稳铰链单元(10)，连接两个具有一定刚性的刚性元件(12，13)，以便在一个中间不稳定位置的两端形成两个稳定的位置，其特征在于：该铰链单元(10)包括两个相同的元件(14，15)，每个元件具有两个悬臂(18，20)，该悬臂是通过两条折叠线(22)和一个设置在上述两个折叠线之间并由它们所限定的具有一定刚性基本上为三角形的板(16)相互连接在一起的，而
上述元件(14，15)基本上相互平行并隔开一定距离安置着，在上述两个刚性元件(12，13)之间形成主铰接线，当沿着该主铰接线进行折叠时，四个悬臂(18，20)将开始偏转并起到弹簧的作用，而两个三角形板(16)将在垂直于元件(14，15)的一个平面内回转大约180°。
2、根据权利要求1的铰链单元，其特征在于该三角形板（16′）呈锥形，由此起到了附加的弹簧装置的作用，从而减少了悬臂（18′，20′）的挠曲度。
3、根据权利要求1的铰链单元，其特征在于该折叠线（22）由每一元件（14，15）的一个表面上的凹槽所形成。
4、根据权利要求2的铰链单元，其特征在于该折叠线（22）由每一元件（14，15）的一个表面上的凹槽所形成。
5、根据权利要求3的铰链单元，其特征在于，当该凹槽（22）是在元件（14，15）的相互面朝着对方的内表面上形成时，则该三角形板（16）在其回转时，就被折叠至贴在悬臂（18，20）的外表面上。
6、根据权利要求4的铰链单元，其特征在于，当该凹槽（22）是在元件（14，15）的相互面朝着对方的内表面上形成时，则该三角形板（16）在其回转时，就被折叠至贴在悬臂（18，20）的外表面上。
7、根据权利要求3的铰链单元，其特征在于，当该凹槽（22）是在元件（14，15）的外表面上形成时，则该三角形板（16）在其回转时，就被折叠至贴在悬臂（18，20）的内表面上。
8、根据权利要求4的铰链单元，其特征在于，当该凹槽（22）是在元件（14，15）的外表面上形成时，则该三角形板（16）在其回转时，就被折叠至贴在悬臂（18，20）的内表面上。
9、根据权利要求1至8的任何一项所述的铰链单元，其特征在于它是由一种塑料材料整体地模制而成。
10、根据权利要求1所述的铰链单元，其特征在于，为了沿着所说的主铰接线折叠以制成纸板箱，其折叠线是纸板上的刻痕线。
11、根据权利要求1至8的任何一项所述的铰链单元，其特征在于，当该铰链单元（10）处于第一稳定位置上，该两个刚性元件（12，13）在对称并平行于上述元件（14，15）的轴线的轴线上相互毗邻对着时，每一元件（14，15）的悬臂（18，20）和三角形板（16）基本上是在同一个平面内排成为一行;当在上述铰链单元（10）处于第二稳定位置上，两个刚性元件（12，13）被定位于垂直于上述第一稳定位置的轴线的同一个平面内时，该三角形板（16）就被折叠在上述悬臂（18，20）上面。
12、根据权利要求9所述的铰链单元，其特征在于，当在该铰链单元（10）处于第一稳定位置上，该两个刚性元件（12，13）在对称并平行于上述元件（14，15）的轴线的轴线上相互毗邻对着时，每一元件（14，15）的悬臂（18，20）和三角形板（16），基本上是在同一个平面内排成为一行;当在上述铰链单元（10）处于第二稳定位置上，该两个刚性元件（12，13）被定位于垂直于上述第一稳定位置的轴线的同一个平面内时，该三角形板（16）就被折叠在上述悬臂（18，20）上面。
13、根据权利要求10所述的铰链单元，其特征在于，当在该铰链单元（10）处于第一稳定位置上，该两个刚性元件（12，13）在对称并平行于上述元件（14，15）的轴线的轴线上相互毗邻对着时，当在上述铰链单元（10）处于第二稳定位置上，该两个刚性元件（12，13）被定位于垂直于上述第一稳定位置的轴线的同一个平面内时，该三角形板（16）就被折叠在上述悬臂（18，20）上面。
14、根据权利要求1至8的任何一项所述的铰链单元，其特征在于，当在该铰链单元（10′）处于第一稳定位置上，该两个刚性元件（12′，13′）被定位于基本上是同一个第一平面内时，每一元件（14′，15′）的悬臂（18′，20′）和三角形板（16′）就形成一个角锥形结构;而当在上述铰链单元（10′）处于第二稳定位置上，上述两个刚性元件（12′，13′）被定位在两个相互平行的不同平面内，其中一个平面就是在第一稳定位置中的第一平面时，上述悬臂（18′，20′）和三角形板（16′）就在基本上垂直于第一平面的一个第二平面内排成一行。
15、根据权利要求9所述的铰链单元，其特征在于，当在该铰链单元（10′）处于第一稳定位置上，该两个刚性元件（12′，13′）被定位于基本上是同一个第一平面内时，每一元件（14′，15′）的悬臂（18′，20′）和三角形板（16′）就形成一个角锥形结构;而当该铰链单元（10′）处于第二稳定位置上就形成一个角锥形结构;而上述两个刚性元件（12′，13′）被定位在两个相互平行的不同平面内，其中一个平面就是在第一稳定位置中的第一平面时，上述悬臂（18′，20′）和三角形板（16′）就在基本上垂直于第一平面的一个第二平面内排成一行。
16、根据权利要求10所述的铰链单元，其特征在于，当在该铰链单元（10′）处于第一稳定位置上，该两个刚性元件（12′，13′）被定位于基本上是同一个第一平面内时，每一元件（14′，15′）的悬臂（18′，20′）和三角形板（16′）就形成一个角锥形结构;而当在上该铰链单元（10′）处于第二稳定位置上，上述两个刚性元件（12′，13′）被定位在两个相互平行的不同平面内，其中一个平面就是在第一稳定位置中的第一平面时，上述上述悬臂（18′，20′）和三角形板（16′）就在基本上垂直于第一平面的一个第二平面内排成一行。
17、根据权利要求11的铰链单元，其特征在于，该刚性元件（12，13）连在圆筒形容器（32）及与其相配合的封闭盖（30）的周边侧壁上。
18、根据权利要求11的铰链单元，其特征在于，该刚性元件（12，13）与圆筒形容器（32）及与其相配合的封闭盖（30）的周边侧壁形成一个整体。
19、根据权利要求11的铰链单元，其特征在于，该刚性元件（12，13）连在长方形箱子（46）及与其相配合的箱盖（44）的周边侧壁上。
20、根据权利要求11的铰链单元，其特征在于，该刚性元件（12，13）与长方形箱子（46）及与其相配合的箱盖（44）的周边侧壁形成一个整体。
21、根据权利要求14的铰链单元，其特征在于，该刚性元件（12，13）连在圆筒形容器（32）及与其相配合的封闭盖（30）的周边侧壁上。
22、根据权利要求14的铰链单元，其特征在于，该刚性元件（12，13）与圆筒形容器（32）及与其相配合的封闭盖（30）的周边侧壁形成一个整体。
23、根据权利要求14的铰链单元，其特征在于，该刚性元件（12，13）连在长方形箱子（46）及与其相配合的箱盖（44）的周边侧壁上。
24、根据权利要求14的铰链单元，其特征在于，该刚性元件（12，13）与长方形箱子（46）及与其相配合的箱盖（44）的周边侧壁形成一个整体。
25、根据权利要求11的铰链单元，其特征在于，该刚性元件（12，13）连在一个环状结构的两个半环（38，40）的周边侧壁上。
26、根据权利要求11的铰链单元，其特征在于，该刚性元件（12，13）与一个环状结构的两个半环（36，40）的周边侧壁形成一个整体。
27、根据权利要求14的铰链单元，其特征在于，该刚性元件（12，13）连在一个环状结构的两个半环（38，40）的周边侧壁上。
28、根据权利要求14的铰链单元，其特征在于，该刚性元件（12，13）与一个环状结构的两个半环（38，40）的周边侧壁形成一个整体。
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