DE2427087A1

DE2427087A1 - Anordnung zum verbinden oder trennen materieller kanten oder flaechen

Info

Publication number: DE2427087A1
Application number: DE19742427087
Authority: DE
Inventors: Volkmar Dipl Phys Kobelt
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1974-06-05
Filing date: 1974-06-05
Publication date: 1975-12-18
Also published as: IT1035848B; GB1494412A; US4035875A

Description

Volkmar Kobelt

Anordnung zum Verbinden oder Trennen materieller Kanten oder Flächen

Die Erfindung betrifft eine Anordnung zum Verbinden oder Trennen insbesondere biegsamer materieller Kanten oder Flächen.

Aus alltäglicher Erfahrung sind die Reiß- oder Gleitverschlüsse bekannt, die dem wiederholten Verbinden und Trennen zweier biegsamer Kanten dienen. Dabei erfolgt das Verbinden und das Trennen in Form einer Verschiebung der Grenze zwischen den Bereichen des Verbundenseins und des Getrenntseins. Zumindest für das Verbinden muß dabei ein Schieber betätigt werden, der an die genannte Grenze gekoppelt ist und die beiden Reißverschlußhälften zusammenbau, auseinanderführt. In verbreiteten Anwendungsfällen, z.B. bei Reißverschlüssen in Kleidungsstücken, wird dieser Schieber mit der Hand betätigt. Das macht Schwierigkeiten, wenn der Reißverschluß durch schwer erreichbare Gebiete führt. Außerdem wird das unerwünschte Einklemmen von Stoff-Teilen zwischen Schieber und Reißverschlußhälften dadurch gefördert, daß das Verbinden über den Umweg einer Kraftwirkung auf den Schieber in Längsrichtung bewirkt wird, wodurch sich nach'der Erfahrung Falten im Stoff gerade dort bilden, wo sie das Verbinden stören und sich verklemmen können. Dabei kommt oft eine reflexhaft falsche Reaktion des Betätigenden hinzu, nämlich eine kurzzeitig verstärkte Kraftanwendung.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, das Verbinden und Trennen von biegsamen Kanten wie Reißverschlußhälften ohne Betätigung eines Schiebers zu ermöglichen, aber nach wie vor in Form einer Verschiebung der Grenze zwischen verbundenem und getrenntem Bereich. Die letzte Forderung ergibt sich aus wichtigen Anwendungen,bei denen es angemessen

50985 1/0535

erscheint, in dieser Form zueinandergehörende Punkte der · Reißverschlußhälften beim Verbinden aufeinanderzuführen."

Diese Aufgabe wird nach der Erfindung dadurch gelöst, daß längs der zu verbindenden Kanten Elemente angeordnet sind von der Art, daß - im verbundenen Zustand zueinandergehörende - Elemente der beiden Kanten einander anziehen, wenn ihr Abstand voneinander einen passenden Wert unterschreitet. Das Anziehen kann beispielsweise bewirkt werden durch Magneten oder durch mechanische Vorrichtungen wie etv/a zangenförmige Gebilde, die passende Gegenstücke umgreifen und in sich hineinziehen können. Ausgelöst wird dieser Vorgang zum Beispiel durch die Annäherung der zueinandergehörigen Elemente aneinander und eine dadurch in Kraft tretende passende Wechselwirkung zum-Auslösen des Anziehens, oder durch eine Wirkung von benachbarten schon mehr oder weniger verbundenen Elementen über zu diesem Zweck angeordnete Mittel, oder beides. Die Elemente sind dabei so angeordnet, daß in der Nachbarschaft von schon völlig verbundenen Elementen an der Grenze zwischen verbundenem und getrenntem Bereich sieh auch immer solche befinden, bei denen das Einander-Anziehen durch hinreichende Annäherung schon ausgelöst ist, - sofern die Verbindung noch nicht völlig hergestellt ist. Dabei kann oft auch von einer gewissen Steifheit der zu verbindenden Kanten Gebrauch gemacht werden, die dafür sorgt, daß zu verbindende Elemente an der Grenze zwischen verbundenem und getrenntem Bereich richtig aufeinandergeführt werden.

Die Wirkungsweise ist also die, daß an der Grenze zwischen verbundenem und getrenntem Bereich die Kanten (über die Elemente) einander anziehen und somit die Grenze sich selbsttätig im Sinne einer Vergrößerung des verbundenen Bereichs verschiebt, wenn nicht die Kanten im getrennten Bereich durch äußere Kräfte auseinandergehalten werden.

Wählt man für die anziehenden Elemente solche, die man durch Auseinanderziehen wieder voneinander so trennen kann,

509851/0535

2427D87

daß sie einander erneut anziehen können, kann man durch . eine solche Anordnung einen herkömmlichen Reißverschluß ersetzen. Dabei kann eine Wechselwirkung zwischen benachbarten Elementen dafür - sorgen, daß Trennung oder Verbindung oder beides (zerstörungsfrei und mit einer der Anwendung angemessenen Kraft) nur an der Grenze zwisehen verbundenem und getrenntem Bereich erfolgen kann. Zum Vorantreiben des Srennens sind die Kanten im schon getrennten Bereich auseinanderzuziehen , zum Vorantreiben des Verbindens sind sie freizugeben.

Bei dieser Lösung ist das Verbinden - als selbsttätig verlaufend - vor dem Trennen ausgezeichnet. Man kann aber aueh genau analog das Trennen selbsttätig verlaufen lassen, indem man längs der Kanten Elemente anordnet, die einander abstoßen^ wobei das Abstoßen wieder- durch die verschiedenen genannten mehr oder weniger direkten Wirkungen von der Nachbarschaft her ausgelöst wird. Verwendet man hier Elemente zum wiederholten Trennen und Verbinden* muß das Verbinden allerdings wohl durch unmittelbare Einwirkung an der zu verschiebenden Grenze erfolgen»

Das geschilderte Prinzip zum selbsttätigen Verschieben der Grenze zwischen den Bereichen des Verbundenseins und des Getrenntseins kann ohne weiteres auch auf zu verbindende oder zu trennende biegsame Flächen angewendet werden. Dabei ist der Unterschied in dem Pail? daß die Grenze eine Gerade ist, nicht so wesentlich« Man kann sich aber leicht Fälle denken, in denen sich der Zustand des Verbunden- bzw« Getrenntseins von einem Punkt oder einem allgemeiner und von Fall, zu Fall verschieden geformten Bereich aus nach allen Seiten ausbreitet.. In vielen Fällen erhält man eine Anordnung zum Verbinden bzw. Trennen von Flächen^ indem man Anordnungen, die für das Verbinden bzw. Trennen von Kanten erdacht waren? auf den Flächen hinreichend dicht anbringt.

50985 1/0535

Weiterhin ist die Zahl der durch Verschiebung einer Grenze zu verbindenden bzw. zu trennenden Kanten bzw. Flächen nicht auf zwei beschränkt.

Die Rede von Elementen soll nicht ausschließen, daß diese stetig oder im Falle von Kanten sogar ohne Strukturierung in Längsrichtung ineinander übergehen,in vielen Fällen natürlich abgesehen von einem Grenzbereich zwischen verbundenem und getrenntem Bereich.

Für manche Anwendungen ist es wünschenswert, einzelne Funktionen von fern ein- und ausschalten zu können. Beispielsweise wird man dann die Eigenschaft der Elemente, einander anzuziehen, zu einem Zeitpunkt einschalten, an dem das Verbinden beginnen soll. Zu einer anderen Zeit wird man diese Eigenschaft wieder ausschalten wollen,.z.B. zugleich mit der Verriegelung, die ein !Trennen im verbundenen Bereich durch äußere Kräfte verhindert, - so daß ein Trennen der gesamten Verbindung auf einen Schlag möglich ist.

Zu dem Zweck wird - in einer dem Stand der Erfindung angemessenen Weise - ein Signal z.B. elektrischer, mechanischer, pneumatischer oder hydraulischer Art in gleicher Weise allen Elementen zugeführt. Ein mechanisches Signal wäre beispielsweise eine kurze Verschiebung einer längs einer der Kanten angeordneten biegsamen Zahnstange. Das Signal wird im allgemeinen längs der Kanten bzw. Flächen geführt werden, v/obei eine Abhängigkeit vom Zustand benachbarter Elemente möglich ist; so daß es beispielsweise möglich ist, ein Energie verbrauchendes Signal nur bis zur Grenze zwischen verbundenem und getrenntem Bereich zu führen.

Zur Erläuterung sei angemerkt, daß im Falle der Anordnungen mit besonderer Wechselwirkung zwischen benachbarten Elementen im allgemeinen ein besonderer Abschluß an den Enden bzw. Rändern vorzusehen sein wird, der aber von der einzelnen Ausführung und der vorgesehenen Anwendung abhängt.

509851/0535

Das neue Prinzip ermöglicht offensichtlich, im Gegensatz · zu Reißverschlüssen mit Schieber, Verzweigungen zu verbindender bzw. zu trennender Kanten.

Der Vorteil derjenigen Ausführungen, die als Ersatz herkömmlicher Reißverschlüsse dienen können, liegt darin, daß kein Schieber betätigt zu werden braucht, daß beim Verbinden keine Kräfte an der Grenze zwischen verbundenem und getrenntem Bereich in Richtung auf den getrennten Bereich zu wirken und so die Bildung von Stoff-Falten, die sich verklemmen können, vermieden wird, - und daß sich die wirkenden Kräfte, wenn sich dennoch ein Stoff-Teil verklemmt, in Grenzen halten. Ferner sind neuartige Bauformen mit weiteren Vorteilen möglich.

Eine technische Anwendung einer derartigen Reißverschlußausführung wäre z.B. eine Anordnung zum schnellen Entleeren eines Behälters für Flüssigkeit oder Schüttgut. Dazu wird der biegsame' Boden des Behälters durch sich selbsttätig schließende Reißverschlüsse geeignet eingeteilt, deren Öffnung durch kurze mechanische Einwirkung an einer Stelle oder einigen Stellen eingeleitet und durch den Druck des Füllguts vorangetrieben oder durch Fernsteuerung bewirkt wird. Auch Öffnen auf einen Schlag ist möglich', wenn die Verriegelung durch Fernsteuerung aufgehoben wird.

Eine gleichartige Anordnung in einer Wand eines möglichst geschlossen zu haltenden Behälters kann ein Manipulieren eines Organs durch diese Wand hindurch ermöglichen, wobei die Öffnung sich dem Organ anpaßt.

Anordnungen zum selbsttätigen - auch nicht umkehrbaren Verbinden könnten zum Beschleunigen von Verpackungsvorgängen

benutzt werden. Desgleichen zum Verbinden von Schaltdrähten (ein Beispiel, in dem das Verbinden von Kanten nicht dem

Verbinden von ausgedehnten Körpern längs ihrer Kanten dient). Anordnungen zum selbsttätigen Trennen könnten zum Beschleunigen von Entpackungsvorgangen benutzt werden.

50985 1/0535

Eine Anwendung der selbsttätigen Verbindung von Kanten oder Flächen betrifft die vielpoligen Steckverbinder oder ähnliche Anordnungen zum Verbinden vieler Elemente. Führt man z.B. den einen Stecker als biegsame Leiste aus, und ordnet man auf beiden Steckern die Mittel zum selbsttätigen Verbinden an, braucht man beim für die Einwirkung äußerer Kräfte noch verbleibenden Trennen nicht die Summe der Kräfte etwa gegen die Reibung durch Kontaktdrücke auf einmal aufzuwenden.

Als Ausführungsbeispiele sind zunächst diejenigen zu nennen, bei denen' zwischen benachbarten Elementen keine besondere Wechselwirkung besteht, - also abgesehen von der Nachbarschaft selbst und gegebenenfalls einer Steifheit der die Elemente tragenden biegsamen Kante bzw. Fläche oder etwa, wenn die Kante bzw. Fläche aus gelenkig miteinander verbundenen G-liedern besteht, einer Einschränkung der Bewegungsfreiheit benachbarter Glieder gegeneinander.

So zeigt Fig.1 zwei Reihen von jeweils gelenkig oder z.S. durch Tragbänder miteinander verbundenen Magneten, die beim Verbinden durch konische Ausformung der einen und passende Umrandung der anderen aufeinandergeführt werden.

Fig. 2 zeigt eine vereinfachte Ausführung ohne Längs-Aufteilung. Sie setzt voraus, daß die Kanten nicht dehnbar sind oder daß es auf eine Verschiebung der Kanten gegeneinander in Längsrichtung nicht'iankommt. Die bei einer solchen Anordnung mit konstantem Querschnitt erforderlichen offenbar etwas ausgefallenen Materialeigenschaften können durch geeignete Strukturierung simuliert werden, ohne daß der Wirkungsweise und damit auch der zugrundeliegenden Idee Abbruch getan wird; Näheres weiter unten.

Fig.3 deutet einen Zusatz zu den beschriebenen magnetischen Ausführungen an, durch den ein Zusammenbacken von nicht zusammengehörigen Elementen verhindert wird. Dazu enthalten die Elemente der einen Kante elastische Zungen, Federn oder

509851/0535

dergl., die Ausbuchtungen der anderen Elemente im Wege stehen und deren Widerstand nur mit angemessener Kraft zu überwinden ist.

Führt man die Magneten als Elektromagneten aus, so kann man von fern die Gesamt-Funktion der Anordnung ein- und ausschalten. Sorgt man dabei durch geeignete Ausgestaltung der Wechselwirkung benachbarter Elemente dafür, daß der elektrische Strom nur längs verbundener Bereiche fließt, kann man auch dadurch z.B. das Zusammenbacken von nicht zueinander gehörenden Elementen verhindern.

Pig. 4 zeigt als Beispiel ein Paar elastischer Elemente, die man anstelle der Magneten verwenden kann, links getrennt, rechts verbunden, jeweils im Grund- und Aufriß. Das eine Element besteht dabei aus z.B. zwei Paaren 1 und 2 von Blattfedern, ,.die auf einer Platte z.B. längs der Kanten eines Rechtecks symmetrisch befestigt sind. Das andere Element ist starr und kann zwischen die vier Blattfedern geschoben werden.,Im getrennten Zustand sind die Federn 1 auseinandergebogen und ruhen mit vorderen Kanten auf den Rändern der Federn 2. Das andere Element ist so geformt, daß es bei der Bewegung der Elemente aufeinander zu zunächst die gespannten Federn 1 noch etwas auseinanderdrückt und dann die Federn 2 soweit, daß sie den Federn 1 nicht mehr im Weg sein können, und dann die Federn 1 sich stetig entspannen läßt, wodurch die Bewegung gefördert wird. Der Vorgang ist durch Anwendung äußerer Kräfte offensichtlich völlig umkehrbar.

Im Gegensatz zu diesen Beispielen ist eine besondere Wechselwirkung zwischen benachbarten Elementen z.B. nötig, wenn der verbundene Bereich gegen Auseinanderziehen oder der getrennte Bereich gegen Zusammendrücken durch eine Verriegelung geschützt sein soll, die Verbinden bzw. Trennen nur in Form einer Verschiebung der Grenze zwischen den Bereichen zuläßt. Man wird beispielsweise bei Reißverschluß-

609851/0535

Ausführungen daran denken, das Anziehen oder Verriegeln von den "benachbarten Elementen, die schon weitgehend verbunden sind, etwa über Hebel, Wellen oder Riegel auslösen zu lassen.

Hervorzuheben sind dabei die Ausführungen für die Verbindung bzw. Trennung von (zwei oder mehr) Kanten, die alle Funktionen aufgrund geeigneter Wahl ihres im Prinzip längs der Kanten konstanten Querschnitts und ihres Materials erfüllen. Diese ähneln zum Teil den bekannten Profil-Reißverschlüssen, brauchen jedoch keinen Schieber, sondern nutzen beispielsweise magnetische, pneumatische und insbesondere elastische Energie-Unterschiede zwischen verbundenem und getrenntem Bereich zum Vorantreiben der Grenze zwischen den Bereichen aus. Im Folgenden wird der Einfachheit halber zunächst von der Verwehdung elastischer Energie ausgegangen.

Fig. 5 zeigt ein für einen Reißverschluß geeignetes Ausführungsbeispiel im Querschnitt im getrennten und verbundenen Zustand. (Hierbei wie im folgenden sind die Querschnitte von Schalen nur als Linien gezeichnet.) Zur Verdeutlichung der räumlichen Beziehung sind die für die Anwendung als Reißverschluß nötigen Tragbänder 3 und 4 eingezeichnet. An dem einen Tragband 5 ist ein längs aufgeschnittenes Rohr 5 mit im wesentlichen starrem Querschnitt befestigt. In diesem befindet sich ein kleineres längs aufgeschnittenes Rohr 6 aus elastischem Material, das die zum Verbinden nötige elastische Energie trägt, indem es im getrennten Zustand auseinandergebogen mit seinen Schnittkanten auf den im Querschnitt hakenförmig ausgeformten Rändern 7 längs der Schnittkanten des äußeren Rohrs aufliegt. An dem anderen Tragband 4 befindet sich ein biegsamer Stab 8 von solcher Dicke, daß er zwischen den Rändern '7 des großen Rohrs hindurchgeführt werden kann, und der im verbundenen Zustand vom elastischen kleineren Rohr 6 umfaßt wird, das seinerseits nicht zwischen die Ränder des großen Rohrs paßt.

509851/0535

Zur Veranschaulichung der Wirkungsweise zeigt Fig. 6 eine-Umgebung des Grenzgebiets zwischen verbundenem und getrenntem Bereich. An der Stelle, an der der biegsame Stab durch die Schnitt-Kanten der beiden Rohre hindurchtritt, biegt er insbesondere die Kanten des inneren Rohrs auseinander. Zum verbundenen Bereich hin geht von dieser Stelle aus das '■:.-innere Rohr in seinen entspannten Zustand über, zum getrennten Bereich hin geht es in seinen gespannten Zustand über. Eine Steifheit geeigneter Querschnitts-Teile des inneren Rohrs in Längsrichtung verhindert, daß sich das innere Rohr vom Grenzbereich aus ohne Vergrößerung des verbundenen Bereichs (also ohne Hineinziehen des biegsamen Stabs an den sich entspannenden Stellen) entspannt. Insbesondere kann man so zufplge der Unsymmetrie zwischen verbundenem und getrenntem Bereich erreichen, daß an der Stelle des größten Abstands zwischen den Schnittkanten des elastischen Rohrs diese gar nicht mehr auf dem biegsamen Stab aufliegen. Jedoch ist das Problem der Stabilität der Energie-Bereiche bei im Bereich höherer Energie festgehaltenen Enden oder das Problem der festen Verkopplung zwischen Energie- und Verbindungszustand kein grundsätzliches und kann in unserem Beispiel auch durch leichte Modifikation der räumlichen Anordnungen gelöst werden. Beispielsweise brauchen sich die Mittel zum Gespannthalten des inneren Rohrs nicht

an den Schnittkanten der beiden Rohre zu befinden, sondern an anderer Stelle, am inneren Rohr außen, am äußeren Rohr innen. So kann erreicht werden, daß im gespannten Zustand (d.h. im-getrennten Bereich) die Schnittkanten des elasti-

Rohrs
schetf^aher beieinander sind als der blegsämehStab dick ist, und damit Spielraum für ein stabiles Ineinandergleiten der Spann-Mittel gegeben ist.

Bei allenfalls leichter Modifikation der Anordnungen längs der beiden Kanten kann man den biegsamen Stab auch im Innern des gespannten Rohrs führen und ihn an der Grenze zum Bereich der Entspannung nach außen führen, um so eine Anordnung zum selbsttätigen Trennen einer Verbindung zu erhalten. ·

509851/0535

- Io -

Dieses Ausführungsbeispiel gehorcht einem Prinzip, zu dem man viele weitere-Beispiele finden kann: Längs der Kanten angeordnete biegsame Profile, also Teile mit längs der jeweiligen Kante konstantem Querschnitt, der auch aus mehreren lose zusammenhängenden Teilen bestehen kann, sind im Zustand der Verbindung so miteinander verhakt, daß eine Trennung verbundener oder eine Verbindung getrennter Bereiche nicht ohne Verformung des Querschnitts möglich ist. Weiterhin können sich die Profile in energetisch verschiedenen Zuständen befinden, die im elastischen Pall mit verschiedenen Querschnitten verbunden sind. Die an der Grenze zwischen verbundenem und getrenntBmvSaSn dem Vorangehenden nötige Verformung wird nun gleichzeitig zur stabilen Trennung von energetisch verschiedenen Bereichen benutzt, die auf diese Art längs derselben Anordnung gleichzeitig möglich sind, indem das Auseinanderführen und Verkanten der Profile an der Grenze etwa ein Verkanten, Auseinanderdrücken oder Zusammendrücken von Profilteilen derart bewirkt, daß aufgrund, einer Steifheit von Profilteilen in Längsrichtung die Profile vom Punkt der Verformung aus in beide Richtungen stabil in den jeweiligen Zustand übergehen.

Es folgen weitere Beispiele zu diesem Prinzip, zunächst elastische Ausführungen, wobei die elastische Energie aber auch durch nichtelastische ersetzt werden kann.

Die Ausführungen nach Pig. 7 bis Pig. 1o gleichen dem letzten Beispiel darin, daß ein längs aufgeschnittenes elastisches Rohr im verbundenen Zustand einen Stab umschließt. Sie unterscheiden sich vom letzten Beispiel dadurch, daß sich das jeweilige Mittel zum Gespannt-Halten des elastischen Rohrs im Zustand höherer Energie im Inneren des Rohrs befindet. In Pig. 7 spreizt ein bandförmiger Körper einander gegenüberliegende Teile der Rohrwand auseinander bzw. gibt sie durch seine eigene Ortsveränderung frei. In Pig. 8 geschieht die Freigabe durch Verdrehen des Bandes, das längs einer seiner Kanten lose mit dem äußeren Rohr verbunden ist. In

509851/0535

2427G87

Pig. 9 ist das Band zwar längs einer seiner Kanten fest mit dem äußeren Rohr verbunden, aber ausreichend "biegsam, so daß es sich von der Linie, die es zum Spannen des äußeren Rohrs mit seiner anderen Kante berühren muß, hinreichend wegbiegen kann. In Fig. 1o können zwei längs einander gegenüberliegenden Linien des Rohrs befestigte Platten mit ihren - geeignet geformten - freien Kanten aufeinander (gespannter Zustand) oder nebeneinander (entspannter Zustand) ruhen. Ersetzt man die beiden Platten durch eine geeignet geformte Schale, die stabil nach der einen oder anderen Seite gebeult werden kann, erhält man eine Anordnung ohne lose Teile und unstetige Wirkungsweisen innerhalb der einzelnen Profile. Für einmaligen Gebrauch kann man die Mittel zum Gespannt-Halten auch so gestalten, daß sie beim Verbinden zerstört werden.

Fig. 11 zeigt eine einfache Anordnung zum selbsttätigen Trennen. Dabei wird das elastische Rohr durch den biegsamen Stab, den es im verbundenen Zustand enthält, auseinandergebogen.

Eine ähnliche Anordnung zum selbsttätigen Verbinden zeigt Fig. 12. Im energiereicheren Zustand der Trennung ruhen dabei die Kanten des gespannten elastischen Rohrs aufeinander. Im Zustand der Verbindung überlappen sich dann die Querschnittsenden an den Schnittkanten. Soll der biegsame Stab z.B. mit einem Tragband (z.B. als Teil eines Reißverschlusses) verbunden sein, so wird die Verbindung mit hinreichend starrem Querschnitt zickzackförmig zwischen den einander überlappenden Querschnittsteilen des elastischen Rohrs hindurchgeführt. Eine stattdessen gerade Hindurchführung kann man erreichen, wenn mail wenigstens eines der

vgohrteile^
überlappendenvsegmentiert-kammförmig ausführt und in dem Verbindungsteil Öffnungen für die Zähne des Kamms läßt. Dies bedeutet im übrigen keine wesentliche Abweichung vom Prinzip des konstanten Querschnitts: Die Anordnung wirkt (bis auf klein zu haltende und u.U. unerwünschte Nebenwir-

509851/0535

kungen) wie eine solche mit konstantem Querschnitt aus verschiedenen Materialien, lie einander teils durchdringen, teils nicht durchdringen können; die aber nun, da es sie in Wirklichkeit nicht gibt, auf die angegebene Weise simuliert werden.

In den Beispielen wurde der biegsame Stab der Anschaulichkeit halber als recht massiv gezeichnet. Diese Eigenschaft ist für die Funktion natürlich nicht immer nötig oder angebracht. Dementsprechend zeigt Fig. 13 eine vereinfachte Abwandlung der in Fig. 12 dargestellten Anordnung und Fig. 14 eine hinsichtlieh der beiden Kanten völlig symmetrische Ausführung mit ziekzackförmigem Ineinandergreifen.

Fig. 15 zeigt noch eine (gleich symmetrisch gezeichnete) Abart der zickzackförmigen Ausführungen ohne besondere Verriegelung, die sich aber z.B. durch zusätzliche Kanten zwischen den ebenen Teilen leicht anbringen läßt.

Die Figuren 16, 17 und 18 zeigen Anordnungen zum selbsttätigen Verbinden, bei denen wie in früheren Beispielen das eine Profil ein längs aufgeschnittenes Rohr ist, das das andere Profil umfaßt. Im Gegensatz zu den früheren Beispielen ist hier aber das umfaßte Profil das aktivere, das zwei energetisch verschiedene Zustände haben kann, in denen es verschieden dick ist. Auf gleiche Art lassen sich offenbar Anordnungen zum selbsttätigen Trennen bilden. Die beiden Kennzeichen: äußeres und inneres Profil aktiv₉ lassen sich auch miteinander verbinden. Ferner sind Anordnungen mit mehreren nebeneinanderliegenden oder ineinandergeschachtelten Profilteilen mit den verschiedenen oder gleichen Wirkungsweisen denkbar.

Pneumatische Energie läßt sich anstelle von oder zusammen mit elastischer Energie in Form eines Gas- oder Flüssigkeitsdrucks in hohlen Profilteilen verwenden; wobei der Druck zugleich zur Fernsteuerung benutzt werden kann.

509851/0535

Weitere Beispiele von Anordnungen mit konstantem Querschnitt und Verwendung magnetischer Energie sind in den Pig. 19 und 2o dargestellt. In Fig. 19 ziehen zwei biegsame magnetische Stäbe einander an, wobei einer von einem elastischen längs aufgeschnittenen Rohr umgeben wird, das der Verriegelung im verbundenen und im getrennten Zustand dient. In Fig. 2o erfolgt das Anziehen indirekt über die Kanten des längs aufgeschnittenen Rohrs, das an der Grenze der Bereiche durch magnetische Wirkung zusammengebogen,wird. Bei Verwendung von Elektromagneten eignet sich diese Anordnung für das Trennen auf einen'· Schlag.

Die Anordnungen mit konstantem Querschnitt eignen sich offenbar besonders gut für wasserdichte Reißverschlüsse, indem verfügbare Kräfte für das Aneinanderdrücken absperrender Profilteile benutzt werden.

Besondere Einwirkungen können bei einigen Ausführungen einen Übergang vom Zustand höherer in den Zustand niederer Energie einleiten, ohne daß die beabsichtigte Verbindung bzw. Trennung stattfindet; also eine Entkopplung zwischen der Grenze zwischen Verbundensein und Getrenntsein und der Grenze zwischen höherer und niedrigerer Energie, die sich dann allein weiterbewegt. Um diesen unerwünschten Vorgang in Grenzen zu halten, kann man zumindest bei Ausführungen mit konstantem Querschnitt davon Gebrauch machen, daß dabei kantige Querschnitts-Teile aneinander gleiten, die das im Normalfall nicht oder in anderer Form tun. Man ordnet dann hinreichend dicht längs dieser Kanten Abweichungen vom Querschnitt wie Einbuchtungen, Erhebungen oder dergl. an, um das Weiter-Gleiten zu verhindern.

Für eine günstigste Auslegung der Anordnungen mit konstantem Querschnitt dürfte die Verwendung von Material mit anisotropen elastischen Eigenschaften vorteilig sein. Eine Möglichkeit wäre das Simulieren solcher Eigenschaften durch gewelltes Material. So läßt sich z.B. in der Anordnung nach Fig. 7

£09851/0535

durch Quer-Wellen im spreizenden Band die erwünschte Steifheit für das Auseinanderdrücken des elastischen Rohrs verbinden mit der Biegsamkeit, die für die Verlagerung des Bandes im Übergangsbereich erforderlich ist. Bei der Anordnung nach Fig. 8 wird durch entsprechende Gestaltung darüberhinaus die für die Torsion des Bandes im Übergangsbereich erforderliche Dehnbarkeit erzeugt. Querwellen in anderen Teilen können der für Anwendungen erforderlichen Biegsamkeit im Großen dienen. Ein ähnlicher Effekt sollte sich mit Platten oder Schalen erzielen lassen, die mit parallelen Einschnitten von beiden Seiten versehen sind. Mit Scharen von Einschnitten von einer oder von beiden Seiten sollten sich auch unstetige elastische Eigenschaften vielfältig simulieren lassen, wenn die Einschnitte so dimensioniert sind, daß ihre Eänder bei einem passenden Grad der Verbiegung aneinanderstoßen»

Auch kann man die Profile segmentieren, indem in Längsrichtung abwechselnd größere Querschnittsteile herausgenommen und stehengelassen werden, so daß nur noch längs enger Bereiche - etwa der gleitenden Kanten - ein Zusammenhang besteht. Diese zusammenhängenden Kanten könnten dann auch noch als Ketten ausgeführt werden, an deren Gliedern die Segmente befestigt sind, die in manchen Fällen ein zwangloses Befestigen von Tragbändern ermöglichen.

Ausführungen örtlich wechselnder Stärke und Anziehungs- bzw. Abstoßungskraft, deren Möglichkeit im allgemeinen Fall mit oder ohne besondere Wechselwirkung zwischen den Elementen nicht ausdrücklich erwähnt zu werden brauchte, sind offenbar auch bei den Anordnungen auf der Grundlage konstanten Querschnitts bei hinreichend langsamer Änderung des Querschnitts in Längsrichtung möglich.

Es sei noch darauf hingewiesen, daß insbesondere bei den Anordnungen mit besonderer Wechselwirkung zwischen benachbarten Elementen an vorkommenden Enden ein besonderer Abschluß vorzusehen ist, der von der Gesamtfunktion der

509851/0535

jeweiligen Anordnung abhängt. So muß man beispielsweise bei Reißverschlüssen nach völliger Verbindung wieder mit dem Öffnen beginnen können; und je nachdem darf eine völlige Trennung nicht möglich sein oder das selbsttätige Verbinden muß bei einem trennbaren Reißverschluß nach Zusammenfügen der Enden wieder eingeleitet werden können. Hierfür ergeben sich bei Betrachtung der einzelnen Ausführungen jeweils sehr naheliegende Möglichkeiten. Eine neuartige Aufgabe ergibt sich jedoch aus dem für manche Anwendungen etwa bei Reißverschlüssen bestehenden Wunsch, ein selbsttätiges Beginnen des Schließens zu verhindern. Dazu könnte man Verdickungen, Verbreiterungen oder Ausbuchtungen der Profile in der Nähe des geschlossenen Endes vorsehen, die nur mit besonderem Kraftaufwand zu überwinden sind. (Mit solchen Mitteln könnte man den Reißverschluß auch in mehrere Abschnitte einteilen.) Stattdessen oder außerdem könnte man die elastischen Profile der obigen Beispiele an ihren Enden um eine Achse senkrecht zur örtlichen Ebene der Reißverschluß-Hälften beweglich miteinander verbinden, um durch eine Hebelwirkung das Zusammenschnellen zu erschweren.

Für manche Anwendungen könnte es sinnvoll sein, bei Anordnungen mit konstantem Querschnitt auf ein Verhindern des Längs-Verschiebens (durch Befestigung am Ende) zu verzichten; die beteiligten Profile können auch verschieden lang sein.

509851/0535

Claims

Patentansprüche:

hl Anordnung zum Verbinden oder Trennen zweier oder mehrerer materieller Kanten oder Flächen, insbesondere biegsamer oder gelenkig aus Gliedern bestehender, wobei das Verbinden bzw. Trennen in Form einer Verschiebung der Grenzen zwischen verbundenen und getrennten Bereichen längs der Kanten bzw. Flächen erfolgt, und wobei Haupt- oder Hilfsfunktionen über die gesamte Anordnung von fern ein- und ausschaltbar sein mögen; gekennzeichnet durch eine ausreichend dichte oder stetige Verteilung von Elementen über die Kanten bzw. Flächen, wobei die Elemente verschiedener Kanten bzw. Flächen die Eigenschaft haben, einander anzuziehen bzw. abzustoßen, sofern ihr Abstand voneinander einen gewissen Wert unterschreitet oder zusätzlich eine Wirkung von benachbarten Elementen dieses Verhalten auslöst. Ferner können die Elemente noch für weitere Funktionen ausgestaltet sein, z.B. für das Führen während des Verbindens oder das Verriegeltsein verbundener oder getrennter Teile; auch hierfür können die Elemente als mit benachbarten weehselwirkend gestaltet sein. Gegebenenfalls sind die Elemente von fern durch ein einfaches Signal insgesamt von einem Zustand in einen anderen umschaltbar, wobei das Signal auch längs der Anordnung abhängig vom Zustand der Elemente fortgeleitet werden kann.

2. Anordnung zum Verbinden oder Trennen zweier materieller Flächen nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine Verteilung von Anordnungen zum Verbinden bzw. Trennen zweier materieller Kanten über die Flächen.

3· Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die anziehenden bzw. abstoßenden Elemente und gegebenenfalls die Mittel zur Wechselwirkung mit benachbarten Elementen von der Art sind, daß sie beim Auseinanderziehen der verbundenen bzw. Zusammendrücken der getrennten Kanten bzw. Flächen durch äußere Kräfte wieder in ihren Ausgangszustand kommen, also wieder anziehen bzw. abstoßen können.

509851/0535

4· Anordnung nach Anspruch 1 mit diskreten Paaren von Elementen, deren Wirkung aufeinander nur von ihrem Abstand voneinander abzuhängen braucht; dadurch gekennzeichnet, daß die Elemente eines Paares von folgender Art sind: Das eine ■ besteht aus Blattfedern - neben Mitteln zu deren Befestigung -, die sowohl entspannt sein als auch einander gespannt halten können, indem z.B. einige an ihrem Rand auf den Kanten anderer aufliegen können. Das ihm entsprechende besteht aus einem starren Körper, der so geformt ist, daß bei der selbsttätig verlaufenden Bewegung zunächst die gespannten Blattfedern vom vorbeigleitenden starren Körper gehalten werden, währenddessen die spannenden aus dem für diese Funktion nötigen Bereich gedrängt werden, wonach die gespannten Federn immer am Körper gleitend - sich entspannen und damit die Fortsfizung der Bewegung fördern.

5. Anordnung zum selbsttätigen Verbinden oder Trennen materieller Kanten nach Anspruch 1; gekennzeichnet durch eine Ausformung der Kanten als biegsame Profile, deren Querschnitte auch mehrere lose miteinander verbundene Teile haben können, und die innerhalb der Bereiche des Verbundenseinä und des Getrenntseins konstanten oder langsam veränderlichen Querschnitt haben, und die (oder z.B. deren eines) energetisch verschiedene Zustände haben können, die jeweils im Bereich des Verbundenseins bzw. des Getrenntseins vorliegen und durch den Grenzbereich zwischen diesen beiden Bereichen stabil voneinander getrennt werden, so daß die Energie des Bereichs höherer Energie zum Vorantreiben der Grenze im Sinne einer Verkleinerung dieses Bereichs verwendet werden kann;- oder durch Herleitbarkeit aus einer solchen Ausformung, z.B. nach Zusätzen und Änderungen für weitere Funktionen oder für eine annähernde Verwirklichung mit anders nicht geeigneten Materialien, oder bei Zusammensetzung von im Großen ungleichförmigen Anordnungen aus Teilen, die im Kleinen dem Anspruch genügen.

09851/0535

6. Anordnung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß· die biegsamen Profile so geformt sind, daß im Zustand der Verbindung eine gewisse Verhakung der Querschnitte besteht, so daß die Profile nicht ohne Verformung der Querschnitte voneinander getrennt werden können, und daß die somit im Grenzbereich zwischen verbundenem und getrenntem Bereich durchrdas notwendige Auseinanderführen und Verkanten der Profile gegebene Verformung zusammen mit einer Steifheit der Profile (in passenden Querschnittsbereichen) in Längsrichtung die stabile Trennung der Bereiche in der Weise bewirkt, daß die Profile vom Ort der Verformung nach beiden Richtungen in den jeweiligen Zustand übergehen.

7. Anordnung zum selbsttätigen Verbinden oder Trennen zweier materieller Kanten nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß das eine Profil u.a. aus einem längs aufgeschnittenen Rohr mit biegsamem Querschnitt, oder sonst veränderbarem Abstand der Schnittkanten voneinander besteht (dessen Querschnitts-Enden oder Schnittkanten sich gegebenenfalls auch überlappen können), das - als Träger der verschiedenen Energiezustände - entspannt sein oder aufgebogen durch weitere in den Profilen vorhandene Mittel gespannt gehalten werden kann, während das andere Profil im wesentlichen starren Querschnitt hat und sich im verbundenenZZustand im Innern des Rohrs befindet.

8. Anordnung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Mittel zum Gespannt-Halten aus einem größeren auf der gleichen Seite aufgeschnittenen Rohr besteht, das das Rohr mit biegsamem Querschnitt enthält und das im wesentlichen starren Querschnitt hat und durch dessen Schnitt das andere Profil paßt, ferner aus Nuten oder Zusätzen von hakenförmigem Querschnitt im Innern des größeren Rohrs, auf die die Ränder bzw. der freie Rand oder zusätzliche Kanten des inneren Rohrs im gespannten Zustand aufliegen.

9. Anordnung nach Anspruch 7» dadurch gekennzeichnet, daß das Mittel zum Gespannt-Halten aus einem bandförmigen Teil des

5098 51/0535

-Λ -

Profils besteht, auf dessen Kanten die Wand des Rohrs mit biegsamem Querschnitt im gespannten Zustand aufliegt.

10. Anordnung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Mittel zum Gespannt-Halten im Querschnitt aus starr mit den Innenwänden des Rohrs mit biegsamem Querschnitt verbundenen Teilen besteht, die in den Innenraum hineinragen und im gespannten Zustand auf gleichartigen Gegenstücken ruhen, im entspannten Zustand an diesen vorbeiführen..

11. Anordnung nach Anspruch 7» gekennzeichnet durch mit den Rohrwänden verbundene elastische Querschnittsteile, die stabil nach verschiedenen Seiten gebeult werden können, wobei die gesamte Anordnung verschiedene elastische Energien annimmt.

12. Anordnung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Kanten des Rohrs mit biegsamem Querschnitt so ausgeformt sind, z.B. eine als Wut, daß sie im gespannten Zustand stabil aufeinander ruhen können.

13. Anordnung zum selbsttätigen Verbinden zweier Kanten nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß vom anderen Profil z.B. zu einem Tragband eine Verbindung von etwa zickzackförmigem Querschnitt besteht, die in das erste Profil im entspannten Zustand zwischen den einander überlappenden Wandteilen hindurch eingreifen kann.

H. Anordnung zum selbsttätigen Trennen zweier materieller Kanten nach Anspruch 7» dadurch gekennzeichnet, daß das Rohr mit biegsamem Querschnitt durch das in ihm enthaltene andere Profil auseinandergedrückt und so gespannt gehalten wird.

50985 1/05 35

15· Anordnung zum selbsttätigen Verbinden oder Trennen zweier materieller Kanten nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß das eine Profil zwei energetisch verschiedene Zustände hat, in denen es verschieden dick ist, während das andere aus einem längs aufgeschnittenen Rohr besteht und das erste im verbundenen Zustand umfaßt.

16. Anordnung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß längs Querschnittsteilen, z.B. Kanten, die - bei einem Wandern der Grenze zwischen energetisch verschiedenen Bereichen ohne Mitwandern der Grenze zwischen getrenntem und verbundenem Bereich - aneinander gleiten, Kerben oder sonst geeignete Unterbrechungen der Gleichförmigkeit angeordnet sind, die das Weiterwandern der Grenze verhindern können.

17. Anordnung nach Anspruch 5» gekennzeichnet durch Verwendung von Material mit anisotropen elastischen Eigenschaften oder von gewelltem Material, oder durch Segmentierung, indem beispielsweise Teile des Querschnitts in Längsrichtung abwechselnd vorhanden sind und fehlen (z.B. herausgefräst sind), so daß ζ. B. ausreichende Biegsamkeit im Großen und ausreichende Anziehungs- bzw. Abstoßungskraft besser vereinbar sind.