CN1189805A - 弹性的铰链装置;例如用于整体式注塑成型的塑料封口 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种弹性的铰接装置,它没有主铰链但至少有两个铰接部分。在铰接部分之间有一个或多个顺序排列的摆动分段(1)。摆动分段(1)各至少有两个连接部分(5),它们各由一个有抗弯刚性的受压部分(2.4、2.5)和一个有拉伸弹性的受拉部分(3.3、3.4)构成。连接部分分别通过铰接(10)固定在中间构件(20.1、21.1)上或直接固定在铰接部分上。借助于至少一个配属的推移部分(4.3、4.4),受压部分和受拉部分设置成至少彼此基本上抗剪刚性的。

Description

弹性的铰链装置；例如用于 整体式注塑成型的塑料封口

本发明涉及一种按专利权利要求1前序部分所述的铰链。

由先有技术已知各种弹性铰链，例如尤其用于整体式注塑成型的塑料封口中的那些铰链。通常，这种用于塑料封口的铰链应造成所谓弹跳效果(Schnappeffekt)。术语“弹跳效果”应理解为在铰链装置被迫通过一定的起始偏转(死点)后铰链自动打开，以在关闭时有类似的效果，此时当铰链超越一个死点后自动回转到关闭位置。这一效果原则上由专门的弹性件提供。与此弹跳效果相关的，弹跳力和作用角被看作是特征值。术语“弹跳力(Schnappkraft)”应理解为是对抗铰链打开或关闭的阻力。作用角(wirkungswinkel)由铰接部分由于弹性作用自动克服的范围来定义并因而由铰接部分静止位置之间的区域确定。

大多数此类铰链的基本原理在于，一个盖的部分围绕着一根确定的运动主轴线回转。

欧洲专利文件EP0056469介绍了一种用于塑料封口的铰链，它的旋转轴线由一个确定的连接盖和被封口体的主薄膜铰链构成并明确地确定。弹跳效果通过与此主铰链侧面所设的弹性臂配合作用获得。在一种实施形式中弹跳效果基于弯曲成U形的中间件，在另一种实施形式中弹跳效果基于封口部分壁区的弯曲，在这种情况下封盖在中部通常受到弯曲。在这里弹跳效果也可以通过绕窄侧的弯曲作用造成。

由专利文件WO92/13775或EP0331940已知的铰接装置，结合旋转轴利用原发的弯曲作用，以便获得用于弹跳效果的弹性作用。由于存在几何旋转轴，所以相应的封口基本上按圆形轨迹打开。在所述的结构中，在关闭封口时，某些部分从封口的外轮廓伸出。

美国专利5148912号介绍了一种用于由被封口体和盖组成封口装置的铰接装置，其中，盖有与被封口体本身相同的圆形截面。盖和被封口体通过两个柔性的带状连接臂连接，连接臂设计成梯形。这些连接臂设计为弯曲弹性的并通过薄膜区固定在封口上和被封口体上。薄膜区在被封口体一侧的薄膜铰链互相倾斜排列。从后面看封口时，这些薄膜铰链必然但随机地成向下开口的V形。两个在盖一侧的薄膜铰链配置成与之成镜对称性。这种铰链没有良好的弹跳效果，因为不能建立起恰当的弹性力。

这些已知的铰接装置有各种缺点。对于所有已知的具有旋转轴的铰链，拉紧带或类似构件相对于旋转轴错开设置(铰链轴偏置)，在这种情况下，旋转轴在凸的注塑成型的封口中必须设在封口外轮廓之外。但是出自于技术和美观的原因不希望有外伸的构件。另一个缺点在于，由于复杂的力学作用不可能预见弹跳效果，通常导致不充分的弹跳效果，或导致不允许的材料应力。还有一个缺点是，传统的铰接装置只能有不可预见的和不够的作用角，它往往只有约100°。在已知的基本原理中由于不可预见的作用方式，所以尤为不利的是，当由于设计的原因需要新的封口几何尺寸时往往必须制作复杂的原型系列，以便获得技术上令人满意的封口运动学。在传统的封口中存在的主铰链，迫使封口的部分在注塑状态必须互相靠得很近。因此，相应的注塑模有这样的缺点，即，在这一区域内，由于必不可免的封口体之间的连接，壁厚必须设计得很薄。由此出现的冷却和磨损问题，对于注塑模的周期和寿命带来不利的影响。

这种已知的可以用塑料注塑成一体的铰接装置另一个限制是，只能获得最多只有一个弹跳效果的系统。换句话说，对于封口的打开过程，在最多一个死点的两侧最多达到两个静止位置。这些静止位置主要是封口的打开和关闭状态。由于通常出现的塑性变形，打开时的静止位置与注塑状态的位置不一致。

构成这种封口的工作基础的力学作用主要是弯曲弹性作用。借助于弯曲使弯曲构件变形所需的能量确定了铰链的弹跳效果。若一个构件受到对此效果为重要的弯曲，则与其特征值(例如弯板的厚度)相比，此构件相应的弯曲变形的量必然较大，或弯曲弹簧在无负载状态占有大的空间尺寸。因此对于很小的封口或对于特殊的封口几何形状(在铰链区内小的曲率半径)，不再可能由传统的铰接装置所需要的功能件如主铰链和拉紧带实现，或会导致它们有不充分的弹跳效果或不允许的材料应力。此外，还有一项限制在于，封口在铰链所在区内必须有一种凸的外形。

在观察各种现有的塑料封口的力流时，发现对于同类的封口区别很大。薄膜区(薄膜铰链)在许多结构中有不可允许的过高的应力。若封口设有形式上的薄膜区的固定的旋转运动轴，则可看到在功能上重要的部分中，尤其在薄膜区内，部分严重卡死。例如通过主薄膜铰链互相固定连接的铰接部分即使在打开的状态也总是构成一个比较刚性的组件。当在铰链打开状态迫使封盖相对于主客器沿主铰链相对运动时，正是由于这种盖与主容器的刚性连接会在功能上重要的铰链构件中引进高的应力，其结果是导致封口的破坏。

在所有这些传统的铰接原理中，铰接部分打开或关闭时彼此相对运动的轨迹基本上是一个圆形轨迹，它由主薄膜铰链准确地规定。如果对铰接部分打开时的相对运动提出一些要求，那么在此类结构的铰链中是不可能满足的。

许多材料(也包括可注塑成型的塑料)，当它们长时间地受载时表现出不良的特征。蠕变和老化对封口的作用带来负面的影响。因此，造成的相应缺点是，在这些已知的铰接装置中并没有考虑到这些情况，以及在静止位置往往有相当大的残余应力。

因此本发明的任务是提供一种铰链，这种铰链在有基本上可预先确定的良好的弹跳力和大的可能的作用角，如果要求也可以大于180°的情况下，在避免材料过负荷的同时，允许铰接部分彼此绕一条想象的运动轴线作确定的但可改变的相对运动，如果希望，也允许有多个稳定的静止位置。此外，本发明的目的是要提供一种铰链，这种铰链也可使用于小的和复杂的尤其是凹的封口何形状中，而且基本上可以设在封口外轮廓形状以内。特别是注塑成型模应能最合理地设计，以便一方面缩短生产周期，另一方面延长注塑模的寿命。

这些目的通过在专利权利要求中所阐明的本发明来达到。

若铰接部分有一条确定的相对运动曲线则例如在这种情况下是有利的，即，必须越过一个障碍区。但当两个铰接部分含有在功能上配合作用的部分时，这种运动途径也具有重要意义。在塑料封口的领域中，例如，为了达到最佳密封，重要的是使出口与其密封的匹配件按一个有利的角度相配。

本发明可以提供一种较接系统，它在打开和关闭过程通过两个或多个基本上无应力的静止位置和在它们之间的死点。死点两侧的状态是预定的和可调整的。以为了正确地利用准稳定状态将铰链的功能部分在结构上加以集中为基础，人们可以获得在打开和关闭过程中有不同弹跳力的多个弹跳效果。在这种情况下对功能有要意义的力学作用不再是绕窄侧的弯曲作用，而是协调好的拉和压的作用及其可能的二次现象。若本发明在功能上重要的部分受载弯曲，那么这只不过是一种二次效果。这种弯曲变形采取适当的技术措施(例如将有关的受压部分设计的抗弯刚性的)原则上可以完全避免。

按本发明的铰链类型还具有的特点在于，在例如注塑成型的整体式塑料封口时，没有任何易带来干扰的部分伸出封口轮廓之外。

本发明的思想是力图对所需要的功能部分作这样的设计和集中，即，其结果是能获得一种基本上可预先确定的封口运动学，与此同时，保证封口的终端位置和中间静止位置基本上是无应力的。

弹跳效果和尤其是弹跳力，按本发明仅仅通过在铰接部分之间集中的功能部分产生。塑料封口的盖和被封口体便因而可以设计为具有可自由确定的刚性和基本上可具有任意的几何形状。

因为铰接部分不是通过在旋转运动轴线中的主铰链互相固定连接的，所以铰接部分偶然的相对运动，例如垂直于回转运动的扭转不会对铰链带来任何损害。本发明没有任何固定的旋转运动轴线。在运动过程的任何时刻只能确定一条瞬时的空间不固定的回转轴线，它也可能有时是歪斜的。此在运动过程处于运动中的假想的轴线在物理上是不存在的，而且与铰链的结构部分是不一致的。尽管如此，盖的部分沿规定的轨迹动动并可靠地到达给它规定的终端位置。通过铰链机构的几何设计，基本上可以影响和控制此假想轴线的位置和运动，并因而影响和控制了铰接部分的相对运动。可以提供多个自由度和可以提供大于180°的总的作用角，以及，如果需要，有多个弹跳效果。一些具体的实施形式还允许，尤其在整体式注塑成型的塑料封口中，在封口的外轮廓内功能部分的一种至少基本上完全的组合。

借助于附图和曲线图详细说明按本发明的作用原理和本发明的实施例。

图1表示一个摆动分段1示意的功能结构，它有两个中间构件20、21、两个受压部分2.1、2.2、两个受拉部分3.1、3.2以及两个推移部分4.1和4.2；

图2表示一个摆动分段1的实施例处于闭合状态；图3表示图2的实施例处于打开状态；

图4示意表示具有两个顺序连接的摆动分段的铰链25.1-25.3的运动曲线和三个摆动状态；

图5表示按图2和3的一个摆动分段在一个整体式注塑成型的塑料封口25中的应用举例，处于封口闭合的状态；

图6表示按图5的塑料封口处于打开状态；

图7表示具有两个通过薄膜区11连接的受压部分2.1、2.2的摆动分段1处于闭合状态；

图8表示具有局部推移部分6的摆动分段1另一种实施例；

图9示意表示总作用角为180°的一种特殊实施例的作用方式；

图10示意表示具有所表示的强制角k的连接部分5；

图11示意表示具有其角度关系的摆动过程；

图12表示按本发明的几何优化的曲线图；

图13表示具有两个顺序连接的摆动分段1.1和1.2的实施例，处于闭合的状态；

图14表示图13所示实施例处于部分打开状态，此时第一摆动分段1.1打开；以及

图15表示图13和图14所示实施例处于完全打开的状态，此时摆动分段1.1、1.2打开。

下面借助于整体式可注塑成型的塑料弹跳式封口详细说明本发明。但本发明不仅局限于此类塑料件。按本发明的至少铰接两个铰接部分的铰链由一个或多个摆动分段组成，它们总是以刚性的中间构件或铰接部分本身为界。一个单个的摆动分段，用于给铰链以一定的部分弹跳力和部分角(相对于整个开/关运动而言)，并负责提供一个弹跳效果。若多个摆动分段顺序连接，则此铰链获得与摆动分段数相同的多个弹跳效果。此铰链在打开或关闭时经过多个死点，死点数量与所具有的顺序连接的摆动分段的数量相等。因此每个摆动分段构成总作用角中一个确定的部分。此相应的部分角可通过一个摆动分段中功能重要的部分恰当的几何设计，使之具有符合期望的一定的值。在一个摆动分段的部分角与几何结构之间存在着一定的关系并可充分利用这种关系。

图1示意表示一个摆动分段处于关闭状态时的功能部分。此摆动分段包括两个受压部分2.1、2.2，它们例如通过薄膜铰链与两个中间构件20、21铰接。两个受拉部分3.1和3.2平行于这些受压部分排列。在受压部分2.1、2.2与两个受拉部分3.1、3.2之间设有两个推移部分4.1和4.2。因此，此摆动分段有两个功能组，亦即两个连接部分5.1、5.2，它们本身则各包括一个受压部分2、一个受拉部分3和一个推移部分4。这些功能上重要的部分与刚性的中间构件20和21铰接。在注塑成型的塑料盖中这种铰接可借助于薄膜区或起类似作用的措施获得。在这里，中间构件20和21作为摆动分段1的边界，或此摆动分段直接与这里没有进一步表示的铰接部分连接。

为了使摆动分段1从关闭状态到达打开状态，刚性的中间构件20、21必须这样相对运动，即，使中间构件20绕一条瞬时的旋转轴线向后运动，在这里此轴线大体平行于两个受压部分中点的连线并在关闭过程中不是固定的。在这种情况下必须使用的力表征此摆动分段1的弹跳力。这样的力当然产生在包含此摆动分段的铰链被打开时。所需的力发生变化，直至到达摆动分段的死点。若此力增大，则在功能重要的部分中的应力也增加。受拉部分3.1、3.2总是更多地受拉力，受压部分2.1、2.2总是更多地受压力。若这些负荷在对于所采用的材料为允许的范围内，则这些有关部分的缩短和伸长都是可逆的。能量储存在这些部分内。受压部分和受拉部分起压缩弹簧或有拉伸弹性的弹簧元件的作用，并使每个连接部分具有弹性效果。若到达临界的死点，则摆动分段毫不犹豫地跃入打开位置。

受压部分2.1、2.2和受拉部分3.1、3.2的比例和结构应确定为能产生最佳作用角和弹跳力。重要的是在受压部分中能加入要求的压力，而且不会伴随有任何压曲。为此，应注意受压部分的厚度与受拉部分的厚度之比。受压部分的厚度过小导致不利的弹跳特征。在图1中所画的通过每一个连接部分5.1、5.2的受压部分和受拉部分端点的虚线辅助线构成夹角，如下面还要阐述的那样，它用来按照本发明保证一个摆动分段所期望的部分角。此外，为了获得最佳的弹跳力，在封口的终端位置由两个垂直于分别通过受压部分2.1、2.2和受拉部分3.1、3.2延伸的平面的矢量30和31所夹的包围角具有重要意义。在本发明转换成实际结构时应当注意，采取适当的技术措施防止在受压部分中，例如由于偏心地加压引起的弯曲应力，造成受压部分的压曲。在特别的使用场合，受压部分2.1和2.2可互相连接在一起。这一连接可尤其设计为耐压和抗弯曲的板，并与受压部分构成一个单元。此耐压板局部，或在需要的情况下沿其整个宽度，借助于恰当的铰链元件固定在中间构件20和21上。

在研究传统的用于塑料封口的铰接系统时人们可以发现，即使它们基于同样的原理，形状或结构不同的封口有差别很大的弹跳效果和不同的弹跳力。这些封口中的有些设计甚至可能完全失去弹跳效果，尽管这种弹跳效果是相应的专利文献中明显要达到的目的。造成原因在于其复杂的力学过程，而这些铰链是以这种力学过程为基础的，或其原因在于铰接部分本身对于封口的功能而言是起重要作用的部分，并因而即使在发生微小的几何变化时便已经不容易有或甚至完全没有可预见的效果出现。采用本发明克服了这些缺点，按本发明功能重要的部分减少到最低程度，并且在地点及其空间尺寸方面加以集中，但与此同时与传统的铰链原理相比可具有更灵活的运动过程。本发明尤其是与具有固定的旋转运动轴线的卡搭封口不同，它们彼此总是借助于一条在空间固定的旋转轴线作相对的旋转运动。

摆动分段1的作用原理以所存在的一个或多个承压的受压部分2.1、2.2为基础，它们在工作上与作适当配置的承拉的受拉部分3.1、3.2结合在一起。通过使受压部分和受拉部分在它们的空间尺寸和范围方面彼此协调，保证正确地加入压力和拉力。在不良的运动过程中不可避免地也会在受拉部分上作用二次压力负荷。不过这些不希望产生的力比正常工作时出现的拉伸负荷要小得多，并考虑到铰链预期的作用可以忽略不计。类似地也适用于受压部分。为防止铰链机构受剪切并避免不允许的运动过程，每个摆动分段1至少设有一个推移部分4.1、4.2。在例如注塑成型的塑料件中它们可设计为一个薄的有抗剪刚度的薄膜或薄膜区。这一推移部分4.1、4.2对本发明有重要意义，它可以防止不希望的运动过程并围绕其假想的运动轴线协调封口件的位置。此推移部分可如图1所示分别将一个受拉部分与一个受压部分直接连接起来，但也可以设在别的地方。弹性力和总的作用角，亦即一个摆动分段的弹跳效果，按本发明主要只借助于受压部分和受拉部分而不是通过弯曲弹性获得。

图2和3表示了一个摆动分段的最佳实施形式。这两个图表示摆动分段1处于关闭状态(图2)和处于打开状态(图3)。它包含两个受压部分2.1和2.2以及两个受拉部分3.1和3.2。保证受压部分和受拉部分必要的配合作用的相应的推移部分4.1、4.2，在这里通过抗剪刚性的薄膜构成，在此实施例中出自于外观的原因，尤其是在铰链按注塑成型技术用塑料制造时，此薄膜设计为薄的连续的薄膜。以此方式制成并基本上为梯形的部分有一明显加强的加压侧和一明显地较薄的拉伸弹性的拉伸侧。摆动分段1于是由两个连接部分5.1、5.2组成，它们通过薄膜区10与作为摆动分段边界的刚性的中间构件20.1、21.1连接。薄膜区10的应力可通过重要部分恰当的几何结构和抗压或抗拉刚性保持在允许的范围内。过大的力可在一定范围内通过薄膜区许可部分的塑性变形来降低。受压部分2设计为使它们在通常的工作负荷下决不会压曲。由图3可以清楚看出，摆动分段如何绕薄膜区10运动和停止在其打开位置上。无论在图2还是在图3中所表示的位置，摆动分段的所有部分基本上都是无应力的。在摆动过程中原则上在中间构件20.1、21.2和在连接部分5.1、5.2中都不需要弯曲作用。连接部分不发生弯曲或压曲。

在图4中示意表示了铰链25.1的铰接部分23、24可能的相对运动。在这里铰接部分23、24通过两个串联的摆动分段连接。第一摆动分段由中间构件20、21和由连接部分5.2构成。第二个摆动分段由中间构件21、22和由连接部分5.1构成。图4表示铰链的三个摆动状态。图中表示了铰链处于闭合状态25.1、处于第一摆动状态25.2亦即打开第一摆动分段、以及最后处于打开状态25.3，此时两个摆动分段都打开。铰链的打开途径用空间曲线和箭头32表示。此打开途径可主要通过各摆动分段的结构和设计来影响。由图4可见，所画的打开途径与传统的圆形打开途径差别很大，这种圆形的打开途径尤其在具有固定的旋转运动轴线的铰链中是必不可免的。但是这里与其他已知的没有旋转轴线的铰链也不同，所提供的仍然是一个确定的运动途径。由连接部分5.2和由中间构件20、21构成的第一摆动分段，或有一个较小的弹跳力，或有一个与由连接5.2和中间构件21、22构成的第二摆动分段相同的弹跳力，所以有几何条件引起的提前的弹跳效果。在打开铰链时，第一摆动分段首先跃入其打开状态。在图4表示的所有第三个摆动状态都基本上是无应力的，因为采用了后面要说明的按本发明的关系式。

图5和6表示一个这样的摆动分段在整体式可注塑成型的塑料卡搭封口25中的应用。封口25包含两个铰接部分，亦即被封口体24和相应的盖23。在被封口体24上的加料口16应与盖23的相配件16配合工作。铰接部分通过封口面15分开。在这里的封口只有唯一的一个摆动分段，它包括连接部分5.3和5.4。连接部分5.3、5.4通过薄膜区10与盖23或与被封口体24连接。因为在这里只有唯一的一个摆动分段，所以上面所述的中间构件由盖23或被封口体24本身代替。此摆动分段的几何结构可以使总作用角大180°，并因而打开角在这里约为200°，所以封口处于打开位置(图6)时盖相对于封口面向下倾斜，以及使加料口16可以完全接近。若理想地设计封口，则在操纵封口时没有或只有最低程度的塑性变形发生，所以张开角(注塑成型时的位置)和摆动分段的作用角大小相同。斜面18可以在无需支付更多的模具费用的情况下使塑料盖加工成能达到上面所提及的打开位置，与此同时封口部分的外壁互不妨碍。当然，如果由于模具技术方面的原因，也可以按要求在180°打开位置注塑成型一个相应的封口。连接部分5.3和5.4各由设计得有很强抗弯刚性的受压部分2.3、2.4、受拉部分3.3、3.4和位于它们之间的推移薄膜4.3、4.4组成。连接部分5.3、5.4的外侧设计成平面并能最佳地与关闭后的塑料盖结合成一体。图4和5中的塑料盖截面形状对于应用图中所表示的摆动分段是最佳的，因为可以实现直的薄膜区10和最佳的包围角。但此类摆动分段也可以与其它的封口几何结构组合。完全可以采用圆形截面或其它与这里所介绍的不同形状的截面、或设置略有弯曲的薄膜区10，或在此地点设有别的铰接机构。为保证有良好的弹跳效果，薄膜区尽可能设计为理想的铰链轴。当然也可以采取适当的功能一致的措施。当外轮廓为弯曲的情况下连接部分可以相应地成形。本发明的一项突出的优点在于，连接部分5.3、5.4原则上可以与封口面位置无关地设置。例如它们可以沿垂直方向相对于被封口体24移动并因而完全组合在其中，其结果是允许在封口的几何形状和设计可能性方面有更大的自由度。由图5和6可以清楚看出，在关闭状态摆动分段垂直于铰接部分或封口面，在这里直接过渡到刚性的被封口体24或盖23中。

图7表示了摆动分段1的另一种最佳实施例。此摆动分段包括两个受压部分2.1、2.2和两个受拉部分3.1、3.2，它们分别互相平行排列。设计成抗弯刚性的受压部分2.1、2.2位于直接与铰链中面相邻，并通过薄膜区11互相连接。此中面并不一定要与对称面重合。在此最佳实施形式中，为了美观，各有一个受拉部分3可通过薄的抗剪刚性的薄膜与受压部分2连接。当然，在此实施例和在其它实施例中壁厚可以改变，不过在这种情况下应保证维持摆动分段对本发明为重要的功能。例如，推移部分4.1设计为具有与受拉部分3.1、3.2的壁厚一致的或局部更大的壁厚，只要仍然保证受拉部分3.1、3.2的拉伸弹性功能。在这里的连接部分5.1、5.2通过薄膜区11互相直接连接，并各有一个明显加强的加压侧和一个比较薄的拉伸弹性的拉伸侧。

图8表示了摆动分段1的另一种实施形式，它由两个受压部分2.1、2.2和两个受拉部分3.1、3.2组成。设计为抗弯刚性的受压部分2.1、2.2借助于两个垂直于主运动面的薄膜区10.2固定在相邻的刚性中间构件20.2、21.2上。受拉部分3.1、3.2设计为它们各借助于两个比较长的薄膜区10.1固定在中间构件20.2、21.2上。在长的薄膜区10.1和受拉部分3.1、3.2之间的过渡区，承担上面所介绍的推移部分的作用。在这里推移部分与受拉部分3.1、3.2连接。在这种情况下连接部分5不再理解为空间单元，但仍然具有对本发明重要的功能部分，亦即受压部分、受拉部分和推移部分。若一个受拉部分的两个薄膜区10.1连续连接，则形成一个梯形薄膜。为了获得相对地拉伸弹性的受拉部分3.1、3.2，薄膜真正的拉伸边缘维持原状，而在面对受压部分的一侧设相应的槽。如此设计的受拉部分可将较大的拉力传入较长的薄膜区并因而卸去拉力负荷。

摆动分段另一种最佳实施形式由两个受拉部分和两个受压部分组成，两个受压部分互相刚性地连接在一起。设计为这种组合的抗弯刚性的受压部分位于铰链的中面(但不一定非是对称面不可)内，并借助于两个垂直于主运动面的薄膜区固定在相邻的刚性中间构件上。若受拉部分与受压部分沿它们的全长通过抗剪刚性的薄膜连接以及薄膜借助于薄膜区与中间构件连接，则形成一个由受拉部分与推移部分组成的梯形区。

借助于以下的图9-12可以表明本发明思想的广泛的意义。借助于一个摆动分段的一种具体情况，更详细地说明作用方式。原则上通过具体选择几何角和长度可以改变一个摆动分段的部分角、弹跳力和材料负荷。在这里应再次强调指出，每一个摆动分段原则上只包括整个铰链运动的一个部分角。但在以下所述的只有唯一的一个摆动分段的最简单情况下，摆动分段的部分角与总作用角是一致的。必要的关系式在后面说明。

图9示意表示只有一个摆动分段的实施形式，在这里此摆动分段只表示了连接部分5的一部分。此摆动分段的特征在于有两个对称面40、41。通常在铰链的任一打开位置都保持这些对称面40、41。此设计有一个(理论上的)作用角为180°。此外认为，打开角为0°时的位置理解为是所画的关闭状态，而打开角为180°时理解为是打开位置。在说明此具体的实施形式的作用方式时涉及已提及的两个对称面。用这种研究方式可以借助于部分模型说明此作用。为了简化，各有一个受压部分和一个受拉部分位于一个平面内，并看作是一个几何单元。下列参数对本发明具有重要意义。一方面是在这里所假定的一个中间构件的两个薄膜区之间的角度，或由受压部分和受拉部分端点确定的线所夹的角。包围角ω是中间构件的平面之间在铰链俯视图中可看到的在关闭位置的角(参见图1箭头30、31)。如果在其它的实施形式中这些中间构件不是垂直于铰链构件，或受压部分与受拉部分互相不是平行地定向，则必须相应地进行角ω的确定。当受压部分和受拉部分为这里所存在的平行排列时，则通过受压部分确定的平面和通过受拉部分确定的平面(图9没有表示)互相隔开一定距离。这两个角度决定性地确定了作用在中间构件上的强制力(并因而弹跳力)和打开角。图9表示了这些对称面。在全部运动过程中对称面40是摆动分段固定的对称面。它通常构成在连接部分5之间的对称面。

对称面41是可运动的并在每一个运动状态构成一个第二对称面。它总是构成每个连接部分5自身的对称面。由图9可见其在摆动分段处于关闭状态时的位置41.1和处于打开状态的位置41.2。

基于对称性条件，作用方式借助于部分模型来研究，它占摆动分段的四分之一。此部分模型表示在图9中。图中表示了二分之一个中间构件21和部分连接部分5。所表示的模型近似地描述了摆动分段的力学过程。关系式和造成弹跳力的强制作用在下面借助于模型来说明。术语“强制作用(Zwangung)”理解为迫使材料变形，这种变形引起一种弹性(可逆的)应力状态。材料抵抗这种强制的弹性变形，弹跳效果以此为基础。按本发明设计特殊的拉伸区和加压区。表示为加压区的部分设计的防止从其平面向外压曲。表示为拉伸区的部分，其长度和厚度可以改变，使得由于几何结构引起的强迫伸长保持材料负荷在弹性的(可逆的)材料特性范围之内。摆动分段相对于对称面41的对称设计，保证有良好的弹跳力，与此同时避免在摆动分段内的双重铰链效果。

假定，为了说明模型将起铰链作用的薄膜区10看作是理想的铰链。“理想的铰链”理解为是这样一种铰链，它的铰链构件本身没有内摩擦和没有伸长。因此假定，所有时刻的旋转运动无摩擦地绕一固定轴线10进行。表示为中间构件21的部分其前提条件是不会变形。每一个连接部分5看作一个在其平面内可在拉伸范围内伸长的构件。连接部分5始终保持在一个平面内，所以超出此平面的压曲认为是不允许的。

符号*.1总是表示铰链处于关闭位置，符号*.2表示铰链处于打开状态。当在此空间内观察点P时可以最好地理解强制的原因。此点P位于中间构件5的对称线43上和在运动的对称面41内。它的位置取决于摆动分段的打开角。P在对称线上的位置对于这一观察没有重要意义。由于铰链所受到的条件，P在一个具有中心在点A上以及铰链轴10作为旋转轴线的圆形轨道K1上运动。然而由于摆动分段按本发明的强制的对称条件，迫使点P在曲线K2上，在此模型中此曲线K2近似于具有中心在B上的圆。

在固定点B与K2上的运动点之间的直线e2(为了视图清晰起见在图9中没有表示，可参见图10)，在摆动分段的每个打开角时在其位于K2上的点内构成平面41上的表面法线。直线e2与连接部分5一起运动。当直线e2不受任何强制时，在固定点B与在K1上的运动的点之间的直线e1描述了直线e2。此外，在图9中可清楚地看出半个包围角ω/2和角/2，它们对弹跳效果有决定性的影响。

图10示意表示半个中间构件5的强制状态。符号43.3表示在强制力作用下对称线43的位置。连接部分5的加压区和拉伸区2.3也以一些线来表示。用于确定角K的点P的结构位置当然并不是非要位于在这里所表示的部分对称线43的中心。另一方面此位置取决于所选择的加压区和拉伸区2、3的材料强度，并由在直线43上的应力中性点确定。在这里，应力中性点理解为这样的点，即，应力沿直线43在此点是平衡的。

图11在一个局部示意图中表示具有打开角γ小于180°的摆动分段的相互关系。一个摆动分段的打开角γ可按要求选择。为了在摆动分段的关闭位置和打开位置按本发明获得两个无应力的状态，应满足下面所述的关系式。此按本发明的关系式在打开角γ大于180°时也能应用。除了在这里只是局部表示的中间构件21以外，还表示了处于关闭位置5.1和处于打开位置5.2的二分之一个连接部分5。中间构件21和连接部分5通过铰链轴10连接。

对于摆动分段的两个无应力状态，在摆动分段的打开角γ、包围角ω和连接部分的角之间的关系由下式确定：

图12表示摆动分段的强制角K作为摆动分段的角ω和打开角γ的函数的典型曲线。其中以选择一个角φ为出发点，客一角度应导致按本发明无应力的终端位置。如已说明的那样，K意味着对材料强制体用的一种度量。在给定包围角ω时，在具有水平切线的点中给出了材料最大的强制作用和弹跳力的死点。死点位于摆动分段打开角γ的二分之一处。

图13-15表示有两个摆动分段1.1、1.2的铰链，它们有刚性的中间构件20、21和22，和两个铰接部分23、24。当然，摆动分段也可以直接过渡到铰接部分中。这些摆动分段均示意表示并例如与借助于图2和3所表示的摆动分段相应。图13中表示铰链处于关闭位置。若摆动分段1.1跃入其打开位置，则第一个理论上无应力的铰链摆动状态相应于在图14中所表示的状态。在此摆动状态没有任何外力作用在铰链上。摆动分段1.1完全打开，而摆动分段1.2仍完全关闭。在图14中所表示的铰链已经受到第一个部分弹跳效果的作用。若进一步打开铰链，则到达另一个死点并使铰链跃入另一个基本上无应力的摆动状态，如图15所示。在图13-15中所示的铰链，它已处于完全打开的摆动状态。示意表示的铰链的打开角远大于180°。

尤其在整体式注塑成型的铰链构件中，本发明最好规定总作用角为180°，以简化模具制造。出自于加工技术方面的原因，例如在图2、3、7和8中所表示实施例那样的具有尽可能少的铰接点的摆动分段，其几何结构应是最佳的。本发明突出的优点还在于，在模具的费用低和维护方便的情况下，由于功能部分集中，并基本上避免在封口上尤其在与铰链相邻区开槽或缝，可以带来良好的密封。在基本上避免开槽的情况下，密封可通过采取如国际专利申请PCT/EP95/00651中所规定的那样的措施优化。在特别的实施形式中，所述之受拉部分和受压部分也可以不是平行的，而是互相按一个角度配置。对于长的铰接部分也可以并列地设两个或多个摆动分段。在这种情况下摆动分段的各个并列的部分互相可以不连接，或在需要时借助于在功能上不重要的薄膜连接。因此可以设想，将多个摆动分段在它们的作用方式方面组合起来，以便例如起到强化弹跳效果的作用。

Claims (11)

1.弹性铰接装置，它没有主铰链但至少有两个铰接部分和与之铰链的连接臂，其特征在于一个或多个顺序排列的摆动分段(1)，摆动分段至少各有两个连接部分(5)，每一个连接部分包括一个有抗弯刚性的受压部分(2)和一个有拉伸弹性的受拉部分(3)，它们分别通过铰接固定在中间构件(20)上或直接固定在铰接部分(24、25)上，以及借助于至少一个配属的推移部分(4)设置成至少基本上是抗剪刚性的。

2.按照权利要求1所述的铰接装置，其特征为：中间构件(20)和摆动分段(1)无论在打开位置还是在关闭位置基本上都是无应力的。

3.按照权利要求1或2所述的铰接装置，其特征为：一个摆动分段(1)的受压部分(2)和受拉部分(3)互相平行布置，以及，由受压部分(2)确定的平面和由受拉部分(3)确定的平面彼此相隔一定距离。

4.按照权利要求1至3之一所述的铰接装置，其特征为：每两个连接部分(5)通过一平行于主运动平面设置的铰链轴(11)互相铰接在一起。

5.按照前列诸权利要求之一所述的铰接装置，其特征为：由受压部分(2)和受拉部分(3)的端点确定的线构成的夹角具有满足下列公式的值其中，ω是在铰链的俯视图中看各由一个受压部分(2)和一个受拉部分(3)构成的平面上的两条法线之间的投影角，γ是一个摆动分段的张开角。

6.按照前列诸权利要求之一所述的铰接装置，其特征为：受压部分(2)和受拉部分(3)彼此设置成这样，即，在每一个打开位置，使垂直于主运动面和可运动的对称面(41)，构成受压部分(2)和受拉部分(3)相对于自身的对称面。

7.按照前列诸权利要求之一所述的铰接装置，其特征为：推移部分(4)通过一个抗剪刚性的薄膜构成，它沿受压部分(2)和受拉部分(3)的全长与它们连接。

8.按照前列诸权利要求之一所述的铰接装置，其特征为：推移部分(4)通过细长的薄膜区(10.1)与中间构件(20)连接，以及，在与受压部分(2)没有任何直接连接的情况下与受拉部分(3)连接。

9.按照前列诸权利要求之一所述的铰接装置，其特征为：一个摆动分段(1)的受压部分(2)基本上刚性地互相连接在一起。

10.按照前列诸权利要求之一所述的铰接装置，其特征为：多个摆动分段(2)这样互相连接在一起，即，使此铰接装置有一些其数量与其摆动分段的数量相等的无应力状态；以及，在每两个这种状态之间有一个死点；以及，此铰接装置在每一个这种死点之外自动和弹性地采取下一个紧邻的无应力状态。

11.按照前列诸权利要求之一所述的铰接装置用于整体式注塑成型的塑料封口。

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