DE102015103036B4 - Bistable closure element - Google Patents
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Abstract
Abdeckung (10...50) zum Aufstecken auf eine zu verschließende Öffnung (1), mit einer Stirnwand (11...51), die in bistabiler Weise zwischen einem ersten in Aufsteckrichtung gewölbten Zustand und einem zweiten entgegen der Aufsteckrichtung gewölbten Zustand verformbar ist, und einem am Umfangsrand der Stirnwand (11...51) angeformten ringförmigen Randabschnitt (12...52), der dazu ausgelegt ist, eine klemmende Befestigung der Abdeckung (10...50) an einem Wandbereich (2) der Öffnung (1) zu bewirken, indem der Randabschnitt (12...52) in dem ersten Zustand innen oder in dem zweiten Zustand außen gegen den Wandbereich (2) drückt, wobei der Randabschnitt (12...52) Dehnungsnuten (14...54) aufweist, die eine Vergrößerung des Außenumfangs der Abdeckung (10...50) in dem ersten bistabilen Zustand gegenüber dem zweiten bistabilen Zustand ermöglichen, dadurch gekennzeichnet, dass die Dehnungsnuten (14...54) durch Einfaltungen des Randabschnitts (12...52) geschaffen sind, die ausgehend vom Übergangsbereich zwischen Randabschnitt (12...52) und Stirnwand (11...51) bis zum äußersten Außenrand der Abdeckung (10...50) reichen und die dazu ausgelegt sind, sich von einem eingefalteten in einen ausgebreiteten Zustand aufzuspannen, wenn sich die Stirnwand (11...51) von dem zweiten in den ersten bistabilen Zustand verformt, wobei die Dehnungsnuten (14...54) in radialen Öffnungen (14a...54a) am Außenumfang des Randabschnitts (12...52) enden.Cover (10 ... 50) for attachment to an opening to be closed (1), with an end wall (11 ... 51), which in a bistable manner between a first curved in the mounting direction and a second state buckled against the mounting direction deformable is formed, and on the peripheral edge of the end wall (11 ... 51) integrally formed annular edge portion (12 ... 52), which is adapted to a clamping attachment of the cover (10 ... 50) on a wall portion (2) Opening (1) by the edge portion (12 ... 52) presses in the first state inside or in the second state on the outside against the wall portion (2), wherein the edge portion (12 ... 52) expansion grooves (14. ..54), which allow an enlargement of the outer circumference of the cover (10 ... 50) in the first bistable state in relation to the second bistable state, characterized in that the expansion grooves (14 ... 54) are formed by folding the edge section (10). 12 ... 52) are created starting from the Transition region between the edge portion (12 ... 52) and end wall (11 ... 51) extend to the outermost outer edge of the cover (10 ... 50) and which are adapted to spread from a folded to a spread state, when the end wall (11 ... 51) deforms from the second to the first bistable state, wherein the expansion grooves (14 ... 54) in radial openings (14a ... 54a) on the outer periphery of the edge portion (12 ... 52 ) end up.
Description
Seit den 1920er Jahren ist es bekannt, kleine runde Metalldosen mit einem Schnappverschluss herzustellen, der sich durch Druck auf seine Stirnwand in bistabiler Weise öffnen und schließen lässt. Derartige Schnappverschlüsse sind beispielsweise in der Patentschrift
Derartige Metalldosen aus Weißblech werden zum Beispiel von der Firma Hoffmann Neopac als Merchandising-Produkte unter den Marken Klick-Klack® bzw. Klipp-Klapp® vertrieben. Eine nähere Beschreibung solcher Dosen findet sich zum Beispiel in der Patentschrift
Im Stand der Technik noch nicht erkannt und zumindest nicht beschrieben ist, dass für das Funktionieren des Schnappmechanismus der oben erwähnten Dosenverschlüsse die Übertragung der bistabilen Verformung der Stirnwand auf den angrenzenden ringförmigen Randabschnitt entscheidend ist. Nur wenn die Umklappbewegung zwischen konvexer und konkaver Wölbung der Stirnwand ihre Verformspannungskräfte an den Randabschnitt weitergibt, kann sie zu einem Aufspreizen der Metallzinnen und eine entsprechende Vergrößerung des Außenumfangs der Verschlusskappe führen, die dann auch ein Öffnen der Metalldose erlaubt. Von zentraler Bedeutung ist dabei, dass der am Übergang zwischen Stirnwand und Randabschnitt eingeschlossene Winkel für beide bistabilen Zustände gleich groß ist, d. h. dass das Verschlusskappenmaterial an diesem Übergang steif genug ist, um die Verformung der Stirnwand vollständig an den Randabschnitt weiterzugeben.Not yet recognized and at least not described in the prior art, the transfer of the bistable deformation of the end wall to the adjacent annular edge portion is crucial to the functioning of the snap mechanism of the above-mentioned can closures. Only when the Umklappbewegung between convex and concave curvature of the front wall passes their Verformspannungskräfte to the edge portion, it can lead to a spreading of the metal crenels and a corresponding increase in the outer circumference of the cap, which then also allows opening of the metal can. Of central importance here is that the angle enclosed at the transition between the front wall and the edge section is the same for both bistable states, ie. H. the closure cap material is stiff enough at this transition to fully propagate the deformation of the end wall to the rim portion.
Bei den eingangs erwähnten herkömmlichen Metalldosenverschlusskappen wird die erforderliche Materialsteifigkeit im Übergang zwischen Stirnwand und Randabschnitt schon allein dadurch erreicht, dass die Pillendose aus einem Stück Blech durch Umbiegen des Randbereichs und Ausstanzen der Metallzinnen geformt ist. Durch die Biegeverhärtung des Materials am Übergang zwischen Stirnwand und Randabschnitt kommt die erforderliche Materialsteifigkeit automatisch zustande.In the aforementioned metal can caps the required material stiffness in the transition between the end wall and edge portion is achieved solely by the fact that the pill box is formed from a piece of sheet metal by bending the edge region and punching the metal crenellated. Due to the bending hardening of the material at the transition between the end wall and the edge section, the required material rigidity is achieved automatically.
Nachteilig an den bekannten Klick-Klack-Verschlusskappen ist allerdings, dass sie bislang nur aus Metall, insbesondere aus Weißblech erhältlich sind. Es besteht generell ein Bedarf für deren Herstellung aus billigeren und leichteren Kunststoffmaterialien. Ferner ist es wünschenswert, derartige Dosen auch so herstellen zu können, dass sie in ihrem geschlossenen Zustand eine Stirnwand mit konkaver Wölbung haben, weil ein unbeabsichtigtes Öffnen dann erschwert ist. Schließlich wäre es wünschenswert, derartige Verschlusselemente möglichst luft- und wasserdicht zu machen, um ihre Einsetzbarkeit über den bisherigen Bereich als Pillendosen hinaus zu erweitern.A disadvantage of the known click-clack caps, however, that they are currently available only from metal, especially tinplate. There is a general need for their production from cheaper and lighter plastic materials. Furthermore, it is desirable to be able to produce such doses so that they have in their closed state an end wall with concave curvature, because an unintentional opening is then difficult. Finally, it would be desirable to make such closure elements as air-tight and waterproof as possible in order to expand their applicability beyond the previous area as pill boxes out.
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, den Klick-Klack-Mechanismus auch für dünnwandige Kunststoff-Abdeckungen nutzbar zu machen. Insbesondere sollen die Abdeckungen ein zuverlässiges Schließen und Öffnen ermöglichen und möglichst kostengünstig herstellbar sein.The object of the present invention is to make the click-click mechanism also available for thin-walled plastic covers. In particular, the covers should allow a reliable closing and opening and be produced as inexpensively as possible.
Eine zumindest teilweise Lösung dieser Aufgabe gelingt durch die Merkmale des beigefügten Anspruchs 1. Die Unteransprüche betreffen bevorzugte Ausführungsformen.An at least partial solution of this object is achieved by the features of appended
Damit die Herstellung der Verschlusskappen aus Kunststoff gelingt, ist es entscheidend, die Erkenntnis zu gewinnen und umzusetzen, dass der Winkel am Übergang zwischen Stirnwand und Randabschnitt in beiden bistabilen Stellungen konstant bleiben muss. Bei dem herkömmlichen Dosenverschluss aus Metall wurde diese Randbedingung mehr oder weniger zufällig dadurch erfüllt, dass das Weißblechmaterial in diesem Übergangsbereich aufgrund der Biegeverhärtung ausreichend steif war. Bei einer Herstellung aus Kunststoff entsteht aber keine derartige Biegeverhärtung, so dass die notwendige Materialsteifigkeit auf andere Weise erzielt werden muss.In order for the production of plastic caps to succeed, it is crucial to gain the knowledge and implement that the angle at the transition between the end wall and the edge portion in both bistable positions must remain constant. In the conventional metal metal can closure, this boundary condition was more or less coincidentally fulfilled by the fact that the tinplate material in this transition region was sufficiently rigid due to the bending hardening. In a production of plastic but no such bending hardening, so that the necessary material stiffness must be achieved in other ways.
Dies gelingt erfindungsgemäß dadurch, dass im Übergangsbereich zwischen Stirnwand und Randabschnitt Versteifungsrippen vorgesehen sind, die nach dem Prinzip einer Sicke eine Änderung des Winkels im Übergangsbereich erschweren. Alternativ lässt sich die Versteifung auch durch eine Erhöhung der Materialdicke an den fraglichen Stellen erzielen.This is achieved according to the invention in that stiffening ribs are provided in the transition region between the end wall and the edge section, which, according to the principle of a bead, make it difficult to change the angle in the transitional area. Alternatively, the stiffening can also be achieved by increasing the material thickness at the points in question.
Statt der Metallzinnen im herkömmlichen Metall-Verschlussdeckel sollte bei dünnwandigen Kunststoffverschlüssen aus Stabilitätsgründen eine geschlossene Randbereichsausführung gewählt werden. Auch optisch und funktional stellt dies eine wünschenswerte Verbesserung dar. Erfindungsgemäß befinden sich im Randabschnitt dazu Dehnungsnuten, die ein Aufweiten des Randbereichs im Zustand konkaver Stirnwandkrümmung ermöglichen. Diese Dehnungsnuten können als Materialausbuchtungen aus der durch den ringförmigen Randabschnitt definierten Ebene hergestellt sein oder in gegenüber der Durchschnittswandstärke ausgedünnten radialen Bereichen des Randabschnitts bestehen.For reasons of stability, a closed edge area design should be chosen instead of the metal curbs in the conventional metal closure cap for thin-walled plastic closures. Optically and functionally, this also represents a desirable improvement. According to the invention, expansion grooves are provided in the edge section, which allow widening of the edge region in the state of concave front wall curvature. These Expansion grooves can be made as material bulges from the plane defined by the annular edge portion or exist in thinned with respect to the average wall thickness radial regions of the edge portion.
Die Materialverdickungen bzw. -verdünnungen lassen sich bei Kunststoffen in dem funktionsbedingt notwendigen Ausmaß gut im Spritzgussverfahren herstellen. Die Variante mit den Versteifungsrippen und Dehnungsnuten als tatsächliche sickenartige Ausbuchtungen von Kunststoffmaterial mit im Wesentlichen gleicher Wandstärke lässt sich darüber hinaus auch im besonders kostengünstig umsetzbaren thermischen Umformverfahren (sogenanntes Tiefziehen) realisieren.The material thickening or dilutions can be produced well in plastic in the functionally necessary extent by injection molding. The variant with the stiffening ribs and expansion grooves as actual bead-like bulges of plastic material with substantially the same wall thickness can also be realized in the particularly inexpensive convertible thermal forming process (so-called deep drawing).
Gemäß einem besonders bevorzugten Ausführungsbeispiel weist die Stirnwand ferner ein Griffelement auf, an dem sich die Stirnwand leicht von Hand anheben und eindrücken lässt. Dies ist besonders dann wichtig, wenn das Verschlusselement nicht von außen als Kappe über der zu verschließenden Öffnung sitzt, sondern als Deckel innen in die Seitenwand der zu verschließenden Öffnung eingreift. Im geschlossenen Zustand ließe sich der Deckel dann nämlich ohne passendes Griffelement nicht mehr aus der Öffnung entnehmen. Das Griffelement bringt darüber hinaus den Vorteil mit sich, dass es den Zentrumsbereich der Stirnwand verstärkt, der bei dem Umklapp-Prozess zwischen konvexer und konkaver Stellung ja möglichst steif in seiner horizontalen Ausrichtung bleiben soll.According to a particularly preferred embodiment, the end wall further comprises a handle element on which the end wall can be easily lifted by hand and pressed. This is particularly important if the closure element is not from the outside as a cap sitting over the opening to be closed, but engages as a lid inside in the side wall of the opening to be closed. In the closed state, the lid could then no longer be removed from the opening without a matching handle element. The grip element also has the advantage that it reinforces the center region of the end wall, which should remain as stiff as possible in its horizontal alignment during the folding process between convex and concave position.
Besonders bevorzugt ist eine Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung, bei der die Seitenwand der zu verschließenden Öffnung innen auf einem Absatz, einer Stufe oder dergleichen ein Dichtungselement, insbesondere einen O-Ring, aufweist, gegen den der erfindungsgemäße Deckel im geschlossenen Zustand mit seinem Randabschnitt derart fest angepresst wird, dass ein dichtender Verschluss der Öffnung möglich ist. Diese Idee einer Abdichtung war bei den herkömmlichen Verschlusskappen aus Metall schon deshalb nicht möglich, weil diese immer außen in Eingriff mit der Metalldose kamen und außerdem die Schlitze zwischen den sternförmig am Randabschnitt angeordneten Metallzinnen eine dichtende Ausgestaltung nicht zugelassen haben.Particularly preferred is an embodiment of the present invention, wherein the side wall of the opening to be closed inside on a shoulder, a step or the like, a sealing element, in particular an O-ring, against which the lid according to the invention in the closed state with its edge portion so firmly is pressed that a sealing closure of the opening is possible. This idea of a seal was in the conventional caps made of metal already not possible because they always came out of the way into engagement with the metal can and also the slots between the star-shaped arranged on the edge portion metal crenels have not allowed a sealing design.
Im Folgenden wird die Erfindung anhand von mehreren Ausführungsbeispielen näher erläutert. Darin zeigt:In the following, the invention will be explained in more detail with reference to several embodiments. It shows:
In der vorliegenden Beschreibung wird das Verschlusselement der zu verschließenden Öffnung allgemein als Abdeckung bezeichnet. Greift die Klemmbefestigung der Abdeckung außen an der Öffnungswand an, so wird die Abdeckung als Kappe bezeichnet; klemmt die Abdeckung hingegen innen gegen die Öffnungswand, so wird sie als Deckel bezeichnet.In the present description, the closure element of the opening to be closed is generally referred to as a cover. Attaches the clamp attachment of the cover outside of the Opening wall, the cover is referred to as a cap; on the other hand, if the cover jams against the opening wall inside, it is called a lid.
Die
Die Kappe
Die Kappe
Um den Winkel μ in der
Die Vergrößerung des Außenumfangs im gezeigten konkaven bistabilen Zustand gegenüber dem (nicht gezeigten) konvexen Zustand erfordert ferner eine ausreichende Dehnungsflexibilität des umlaufenden Randbereichs
Die so geschaffenen Einfaltungen des Randabschnitts
Die
Wie in
Für die Variante des ersten Ausführungsbeispiels gemäß den
Die
Der Hauptunterschied zum ersten Ausführungsbeispiel besteht darin, dass der Winkel β im Übergangsbereich zwischen der Stirnwand
Die Abdeckung
Die
Die
In
Wie in der
Wie später anhand der
Die
Ferner ist bei dem dritten Ausführungsbeispiel das Griffelement nicht mehr in Form eines Griffdoms ausgebildet, sondern als Henkel bzw. Bügelgriff
Erkauft werden diese Gestaltungsmöglichkeiten mit dem Nachteil, dass für die Kappe
Die
Der Randabschnitt
Die
Außerdem ist die Gesamtzahl der Rippen
Die Kappe
Die
Wie besonders gut an der
Im Zentralbereich der Stirnwand
Die
Die Versteifungsrippen
Die
Führt man die Abdeckung
Wie in der
Um die Öffnung
Besonders vorteilhaft an dem Verschluss-System gemäß den
Die
Das Grundprinzip der Vergrößerung des Außendurchmessers von einem Wert b' im geöffneten Zustand der
Die
Bei dem Beispiel 4 wird zusätzlich zu den bereits erwähnten Vorteilen die Absicht verfolgt, eine möglichst dichtende Verriegelung der Abdeckung
Das Umspringen des Deckels
Zusätzlich zu dem oben erwähnten Dichtungsmechanismus weist der Deckel
Der Umfangsendabschnitt
Zusammenfassend betrifft die vorliegende Erfindung eine Abdeckung
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