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TECHNISCHES
GEBIET
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Diese
Erfindung betrifft eine Gelenkstruktur zum Verbinden zweier Bauteile,
und die Gelenkstruktur ist besonders geeignet zum Verbinden eines
Behälterverschlußdeckels
mit einer Behälterverschlußbasis.
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ALLGEMEINER
STAND DER TECHNIK UND VOM STAND DER TECHNIK AUFGEWORFENE TECHNISCHE
PROBLEME
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Eine
Vielzahl von Verpackungen, die Spenderverpackungen oder Behälter umfassen,
sind für Produkte
der Körperpflege,
wie etwa Shampoo, Lotionen etc., wie auch für andere flüssige Materialien entwickelt
worden. Eine Ausführung
von Verschluß für diese
Arten von Behältern
hat normalerweise eine bistabile Gelenkstruktur, die einen Deckel
mit einer Basis verbindet, die über
der Behälteröffnung befestigt
ist. Die Gelenkstruktur hat eine Schnappfunktion mit Vorspannkraft,
die den Deckel in einer gewählten geschlossenen
oder geöffneten
Position hält.
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Eine
Ausführung
einer bistabilen Gelenkstruktur, die in einem Verschluß enthalten
ist, wird in der US-Patentschrift
US
3,135,456 beschrieben. Diese Patentschrift beschreibt eine
Gelenkstruktur mit Schnappfunktion, die einen dünnen Gelenksteg aufweist, der
eine Basis und einen Deckel verbindet, um Bewegung des Deckels zwischen
einer offenen und geschlossenen Position zuzulassen. Die Gelenkstruktur
hat zwei voneinander beabstandete Drehachsen. Insbesondere enthält die Gelenkstruktur zwei
voneinander beabstandete Gelenke, wobei ein Gelenk eine bogenförmige Anordnung
aufweist, um den Deckel mit dem Gelenksteg zu verbinden und das
andere Gelenk eine bogenförmige
Anordnung aufweist, um die Basis mit dem Gelenksteg zu verbinden.
Die zwei Drehachsen werden durch zwei parallele Linien definiert,
wobei, an Punkten wo die zwei Gelenke sich am nächsten kommen, eine Linie das Deckelgelenk
berührt
und die andere Linie das Basisgelenk berührt.
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Demgegenüber hat
die Gelenkstruktur für
einen zylindrischen Verschluß,
beschrieben in der US-Patentschrift
US 4,403,712 , eine einzelne,
geometrische Hauptachse und hat zwei Stege, wobei jeder durch zwei
Gelenke definiert wird, die auf beiden Seiten des Steges auseinanderlaufen.
In handelsüblichen
Ausführungsformen
des zylindrischen Verschlusses, der eine Einachsengelenkstruktur
aufweist, wie in der US-Patentschrift Nr. 4,403,712 beschrieben, ändert sich
die Gelenkdicke entlang der Länge
der Gelenke. Die Dickenübergangsbereiche können Spannungserhöher definieren,
die letztendlich während
der wiederholten Betätigung
eine schädliche
Auswirkung auf die Struktur haben können.
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Ebenfalls
wird, in einigen handelsüblichen Verschlüssen, die
von Seaquist Closures, 711 Fox Street, Box 20, Mukwanago, Wisconsin
53149, USA verkauft werden, und die die in der US-Patentschrift 4,403,712
beschriebene Einachsengelenkstruktur aufweisen, der Steg mit einem
Bereich erhöhter
Dicke benachbart zu dem seitlichen Rand des Stegs bereitgestellt.
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Eine
Gelenkstruktur mit Schnappfunktion mit beträchtlich verbesserten Betätigungsmerkmalen
im Vergleich zu den Gelenkstrukturen beschrieben in den US-Patentschriften
Nrn. 3,135,456 und 4,403,712, ist eine Doppelachsengelenkstruktur,
beschrieben in der US-Patentschrift Nr. 5,642,824. Die Gelenkstruktur
ist von der Ausführungsform,
die einen Steg umfaßt,
der einen zentralen Abschnitt zwischen zwei breiteren Enden aufweist,
wobei ein bogenförmiges
Gelenk die Basis mit dem Steg entlang einer Seite des Stegs zwischen
den Enden verbindet und wobei ein bogenförmiges Gelenk den Deckel mit dem
Steg entlang einer anderen Seite des Stegs zwischen den Enden verbindet.
Die Gelenkstruktur umfaßt
mindestens eine Anschlagfläche,
die derart angeordnet ist, daß wenn
der Deckel in der geschlossenen Position ist, die Anschlagfläche sich
benachbart zu dem zentralen Abschnitt des Stegs von nahe einem der
Gelenke in Richtung des anderen Gelenks erstreckt. Während des
Schließens
und Öffnens
des Deckels wird die Anschlagfläche
durch den zentralen Abschnitt des Stegs berührt, wodurch die Position des
Stegs kontrolliert wird.
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Obwohl
die Doppelachsengelenkstruktur, beschrieben in der US-Patentschrift
Nr. 5,642,824 mit verbesserten Betätigungsmerkmalen funktioniert, gibt
es einige Anwendungen, wie diejenigen, die eine große Anzahl
von Öffnungs-
und Schließzyklen
bedingen, in denen die Doppelachsengelenkstruktur, wie auch andere
vorgespannte Gelenkstrukturen oder bistabile Gelenkstrukturen mit
Schnappfunktion sehr wahrscheinlich versagen oder brechen können.
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Das
Dokument WO 99/38781 beschreibt einen einteilig geformten Kunststoffverschluß, der ein Unterteil
und einen Deckel umfasst, die miteinander durch ein Gelenk verbunden
sind. Dieses Dokument beschreibt eine Krümmung mit wechselnder Höhe und Wanddicke,
die sich entlang einer Verbindungsstelle erstreckt. Insbesondere
beschreibt dieses Dokument, daß eine
Materialdicke von einer Mitte des Gelenks zu den äußeren seitlichen
Rändern
des Gelenks abnimmt. WO 99/38781 beschreibt alle Merkmale gemäß dem Oberbegriff
von Anspruch 1.
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Dokument
WO 99/57029 beschreibt ein Vielachsengelenk und einen Verschluß, der das
Gleiche benutzt, wobei der Verschluß als ein einzelnen Stück aus Kunststoffmaterial
gegossen werden kann. Die US-Patentschrift 4,915,268 beschreibt
ebenfalls einen Verschluß mit
einer Abgabeeinrichtung, der ein Gelenk aufweist, wobei allerdings
das Gelenk selbst nicht ausführlich
beschrieben wird.
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Es
wird angenommen, daß in
einer Gelenkstruktur mit Schnappfunktion, die einen Steg umfaßt, der
ein breites Ende aufweist, die Spannungen ungleichmäßig entlang
des seitlichen Rands des Stegendes verteilt werden. Dies ist jedoch
so, um die Spannungen zu erhöhen,
wo der seitliche Rand sich mit der Verschlußbasis und dem Deckel verbindet. Versagen
oder Brechen solcher Gelenkstrukturen wird normalerweise an den
Bereichen ausgelöst,
wo ein seitlicher Rand des Gelenkstrukturstegs mit der Verschlußbasis und/oder
dem Deckel verbunden ist.
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Daher
wäre es
wünschenswert,
eine verbesserte Bauart eines Gelenks mit Schnappfunktion bereitzustellen,
bei der die Spannungen in der Gelenkstruktur sorgfältiger kontrolliert
werden könnten.
Es wäre
insbesondere vorteilhaft, wenn eine solche verbesserte Bauart eine
definierte oder verbesserte Verteilung der Spannung entlang der äußeren, seitlichen Ränder der
Gelenkstrukturen bereitstellen könnte.
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Es
wäre insbesondere
wünschenswert
eine Gelenkstruktur bereitzustellen, die reduzierte Spannungen aufweisen
würde,
wo die seitlichen Ränder des
Gelenkstruktursteges mit der Verschlußbasis und/oder dem Deckel
verbunden sind.
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Eine
verbesserte Bauart einer Gelenkstruktur sollte der Gelenkstruktur
ebenfalls erlauben, den gewünschten Öffnungs-
und Schließwinkelbereich für den Deckel
bereitzustellen. Eine Gelenkstruktur mit einer solchen Fähigkeit
kann Funktionsmerkmale bereitstellen, die in bestimmten Anwendungen
wünschenswert
sind.
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Es
wäre ebenfalls
wünschenswert,
wenn eine solche verbesserte Gelenkstruktur leicht in einen Verschluß eingearbeitet
werden könnte,
der effizienten Herstellungstechniken für hohe Volumina und hoher Qualität mit einer
reduzierten Produktauschußrate
entgegenkommen würde.
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Ferner
sollte eine solche verbesserte Gelenkstruktur vorteilhafterweise
seiner Benutzung in Verschlüssen
mit einer Vielzahl von herkömmlichen Behältern entgegenkommen,
die eine Vielzahl von herkömmlichen
Behälterabschlüssen aufweisen,
wie etwa Anordnungen mit herkömmlichen
Gewinde oder Schnappverschlußbefestigung.
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Die
vorliegende Erfindung wird definiert durch eine bistabile Gelenkstruktur
mit Schnappfunktion nach Anspruch 1, die Ansprüche 2 bis 10 betreffen besonders
vorteilhafte Ausführungen
der Gelenkstruktur nach Anspruch 1. Die vorliegende Erfindung stellt
dadurch eine verbesserte Gelenkstruktur bereit, die Konstruktionen
umfassen kann, die die oben erläuterten
Vorteile und Merkmale aufweisen.
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ZUSAMMENFASSUNG
DER ERFINDUNG
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Gemäß der vorliegenden
Erfindung wird eine Gelenkstruktur zum Verbinden zweier Bauteile
bereitgestellt und die Gelenkstruktur ist besonders geeignet zur
Benutzung beim Verbinden eines Verschlußdeckels mit der Basis des
Verschlusses, wobei der Verschluß angepaßt ist, um befestigt zu werden an,
oder als einheitliches Teil ausgebildet zu werden von, einem Behälter. Die
Gelenkstruktur weist erhöhte
Beständigkeit
gegen Bruch oder Versagen auf. Die verbesserte Beständigkeit
gegen Versagen ist die Folge einer Anordnung, die eine bestimmte
Verteilung der Spannung entlang der äußeren Ränder der Gelenkstruktur und
eine gleichzeitige Spannungsreduktion an den Stellen bereitstellt,
wo die äußeren Ränder der
Gelenkstruktur mit den zwei Bauteilen, wie etwa einer Verschlußbasis und
einem Verschlußdeckel,
verbunden sind.
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Die
Gelenkstruktur ist eine vorgespannte, bistabile Gelenkstruktur mit
Schnappfunktion. Die Gelenkstruktur ist eine zusammenhängende Struktur,
die als Einheit mit den zwei Bauteilen geformt ist, wie etwa dem
Verschlußdeckel
und der Verschlußbasis.
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Die
Gelenkstruktur umfaßt
einen Steg, der einen schmalen Abschnitt und mindestens einen seitlichen
Rand aufweist. Die Gelenkstruktur umfaßt ebenfalls ein Gelenk, das
eines der Bauteile mit dem Steg entlang einer Seite des Stegs verbindet.
Die Gelenkstruktur umfaßt
ein weiteres Gelenk, das das andere der Bauteile mit dem Steg entlang
einer anderen Seite des Stegs verbindet.
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Der
Steg weist einen Bereich reduzierter Dicke auf. Der Bereich reduzierter
Dicke befindet sich zwischen, und ist reduziert in der Dicke relativ
zu, den zwei Gelenken. Der Bereich reduzierter Dicke erstreckt sich
bis an den äußeren Rand.
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Der
Bereich reduzierter Dicke wird definiert durch eine im wesentlichen
trapezförmige
Aussparung, die eine Seite längs
dem seitlichen Rand des Stegs aufweist. Der Steg weist eine im wesentlichen gleichmäßige Dicke
auf, bis auf den Bereich reduzierter Dicke. Bei einer bevorzugten
Ausführungsform weist
der Bereich reduzierter Dicke eine Dicke auf, die ungefähr ein Drittel
kleiner ist als der verbleibende Abschnitt der Stegdicke.
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In
einer bevorzugten Benutzung der Gelenkstruktur der vorliegenden
Erfindung ist die Gelenkstruktur in einem Verschluß vorgesehen,
der für
eine Öffnung
zu einem Behälterinneren
bereitgestellt ist. Der Verschluß umfaßt eine Basis zum Befestigen
an dem Behälter über der Öffnung.
Die Basis definiert eine Abgabeöffnung,
die mit der Öffnung
verbunden ist. Der Verschluß umfaßt einen
Deckel, der zwischen einer geschlossenen Position, die die Öffnung verschließt, und
einer offenen Position, die von der Öffnung beabstandet ist, beweglich
ist. Die bistabile Gelenkstruktur mit Schnappfunktion verbindet
den Deckel mit der Basis.
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Die
Gelenkstruktur umfaßt
einen Steg, der einen schmalen, zentralen Abschnitt zwischen zwei breiteren
Enden aufweist, die beide einen seitlichen Rand definieren. Die
Gelenkstruktur umfaßt
ebenfalls ein bogenförmiges
Gelenk, das den Steg längs
einer Seite des Stegs zwischen den seitlichen Rändern verbindet. Die Gelenkstruktur
umfaßt
ein weiteres bogenförmiges
Gelenk, das die Verschlußbasis
mit dem Steg längs
einer anderen Seite des Stegs zwischen den seitlichen Rändern verbindet.
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Der
Steg weist zwei von einander beabstandete Abschnitte reduzierter
Dicke auf. Die Bereiche reduzierter Dicke befinden sich zwischen,
und sind reduziert in der Dicke relativ zu, den bogenförmigen Gelenken.
Jeder Bereich reduzierter Dicke erstreckt sich zu einem der benachbarten
seitlichen Ränder.
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Zahlreiche
andere Vorteile und Merkmale der vorliegenden Erfindung werden leicht
ersichtlich werden durch die nachfolgende, ausführliche Beschreibung der Erfindung,
durch die Ansprüche
und durch die beigefügten
Zeichnungen.
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KURZE BESCHREIBUNG
DER ZEICHNUNGEN
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Die
beigefügten
Zeichnungen, die einen Teil der Beschreibung bilden, in der gleiche
Ziffern eingesetzt werden, um durchwegs gleiche Teile zu kennzeichnen,
zeigen,
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1 ist
eine perspektivische Ansicht einer ersten Ausführungsform einer Gelenkstruktur
der vorliegenden Erfindung, wie sie in einem Verschluß eingearbeitet
ist, gezeigt in der offenen Position wie nach dem Formen;
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2 ist
eine Draufsicht des Verschlusses in dem voll geöffneten Zustand wie nach dem
Formen;
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3 ist
eine Seitenansicht des Verschlusses, gezeigt in dem offenen Zustand
wie nach den Formen, und auf einem Behälter befestigt;
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4 ist
eine stark vergrößerte, unvollständige Draufsicht
des Gelenkstrukturbereichs des Verschlusses, gezeigt in dem voll
geöffneten
Zustand wie nach dem Formen, und die Draufsicht ist im Allgemeinen
entlang der Ebene 4-4 von 3 betrachtet;
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5 ist
eine unvollständige,
perspektivische Ansicht der in 4 gezeigten
Gelenkstruktur;
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6 ist
eine unvollständige
Seitenansicht, im Allgemeinen entlang der Ebene 6-6 von 4 betrachtet;
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7 ist
eine unvollständige
Querschnittsansicht, im Allgemeinen entlang der Ebene 7-7 von 4 betrachtet;
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8 ist
eine hintere Seitenansicht des Verschlusses im voll geschlossenen
Zustand, um die geschlossene Gelenkstruktur zu zeigen;
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9 ist
eine Ansicht ähnlich
wie 6, jedoch zeigt 9 eine zweite
Ausführungsform
der Gelenkstruktur; und
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10 ist
eine Ansicht ähnlich
wie 6, jedoch zeigt 10 eine
dritte Ausführungsform
der Gelenkstruktur.
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BESCHREIBUNG
DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
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Obwohl
diese Erfindung für
Ausführungsformen
in vielen unterschiedlichen Formen anwendbar ist, offenbart diese
Beschreibung und die beigefügten Zeichnungen
lediglich einige spezifische Formen als Beispiele der Erfindung.
Es ist nicht beabsichtigt, die Erfindung auf die so beschriebenen
Ausführungsformen
zu beschränken,
und der Umfang der Erfindung wird in den angefügten Ansprüchen aufgezeigt.
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Zur
Vereinfachung der Beschreibung wird ein Verschluß, in dem die Gelenkstruktur
dieser Erfindung eingearbeitet ist, in verschiedenen Positionen beschrieben,
und Begriffe wie obere, untere, horizontal etc. werden mit Bezug
auf diese Positionen benutzt. Es wird allerdings verstanden werden,
daß der Verschluß in anderen
Lagen hergestellt, gelagert und benutzt werden kann, als den beschriebenen.
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Mit
Bezug auf die Figuren wird eine erste Ausführungsform einer Gelenkstruktur
der vorliegenden Erfindung in den 1 bis 8 dargestellt,
wie sie in einen Verschluß eingearbeitet
ist, der im Allgemeinen in einigen dieser Figuren durch die Bezugsziffer 40 gekennzeichnet
ist. Der Verschluß 40 ist
angepaßt,
um auf einem Behälter
angeordnet zu werden, wie etwa einem Behälter 42 (3),
der eine herkömmliche
Mündung
oder Öffnung
(nicht sichtbar) aufweist, die durch einen Hals 43 (3)
oder anderen passenden Strukturen gebildet wird. Der Behälterhals 43 kann
eine kreisförmige
oder nicht kreisförmige
Anordnung aufweisen und die Basis des Behälters 42 kann eine
andere Querschnittsanordnung aufweisen, wie etwa zum Beispiel eine
ovale Querschnittsform. Der Verschluß 40 wird aus einem
thermoplastischen Material geformt, das für den Behälterinhalt verträglich ist.
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Der
Behälter 42 kann
in der in 1 gezeigten Lage gelagert und
benutzt werden, wobei der Verschluß 40 sich auf dem
oberen Ende des Behälters
befindet. Der Behälter 42 kann
ebenfalls normal in einer umgekehrten Position (nicht dargestellt)
gelagert werden. Wenn er in einer umgekehrten Position gelagert
wird, setzt der Behälter 42 den
Verschluß 40 als
Auflagebasis ein.
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Der
Behälter 42 ist
normalerweise ein zusammenpressbarer Behälter, der eine flexible Wand oder
Wände aufweist,
die durch den Benutzer gegriffen und zusammengedrückt werden
können,
um den inneren Druck innerhalb des Behälters 42 zu erhöhen, um
so das Produkt aus dem Behälter
auszupressen, wenn der Verschluß 40 geöffnet ist
(wie hier nachfolgend erklärt).
Die Behälterwand
hat normalerweise eine derartige ausreichende Eigenelastizität, daß wenn die
Presskraft zurückgenommen
wird, die Behälterwand
zu ihrer normalen, unbelasteten Form zurückkehrt.
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Der
Verschluß 40 umfaßt eine
Basis oder einen Aufbau 50 zum Befestigen an dem Behälterhals 42.
Die Basis 50 umfaßt
eine Randleiste 52 (3), die
eine herkömmliche
Schnappverschlußwulst
oder -nut (nicht sichtbar) oder andere geeignete Mittel zum Verbinden
geeigneter zusammenwirkender Mittel aufweist, wie etwa eine ineinander
greifende Wulst oder Nut (nicht sichtbar) auf dem Behälterhals 43,
um die Verschlußbasis 50 an
dem Behälter 42 zu
befestigen. Die Verschlußbasis 50 könnte alternativ
eine innere, ringförmige
Verbindungswand mit Innengewinde zum Eingriff in ein Außengewinde
auf dem Behälterhals 43 umfassen.
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Am
oberen Ende der Verschlußbasisrandleiste 52 weist
die Verschlußbasis 50 eine
querverlaufende Abdeckung 56 auf, die sich über das
obere Distalende des Behälterhalses 43 erstreckt.
Die Abdeckung 56 weist normalerweise eine sich nach unten
erstreckende, ringförmige,
innere flexible Dichtung (nicht sichtbar) auf, die gegen den inneren
Rand des Behälterhalses 43 in
der Behälterhalsöffnung aufgenommen
wird, um so eine leckfreie Abdichtung zwischen der Verschlußbasisabdeckung 56 und
dem Behälterhals 43 bereitzustellen.
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Wie
in den 1 bis 3 dargestellt, weist die Verschlußbasisabdeckung 56 einen
Ausgießer 62 auf,
der nach oben hervorsteht, um eine Ausgabeöffnung 60 über der
Behälterhalsöffnung zu
definieren.
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Der
Verschluß 40 umfaßt einen
Deckel 70 (1 bis 3), der
mit der Basis 50 mit einer Gelenkstruktur 80 verbunden
ist. Der Deckel 70 umfaßt eine umlaufende Randleiste 82 (1),
die eine umlaufende Abschlußfläche 84 definiert.
Die umlaufende Deckelfläche 84 ist
angepaßt,
um die Verschlußbasis
zu berühren
oder ihr mindestens gegenüberzuliegen,
wenn der Deckel 70 geschlossen ist. Vorzugsweise, wie in 1 dargestellt,
definiert die Verschlußbasis 50 eine
umlaufende Schulter 86, die unterhalb des Hauptteils der
Abdeckung 56 ausgespart ist, und die ausgesparte Schulter 86 liegt
der Fläche 84 der
Deckelrandleiste 82 gegenüber, wenn der Deckel 70 geschlossen
ist.
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Der
Verschlußdeckel 70 umfaßt eine
querverlaufende Abdeckung oder Bedeckung 88 (1). Von
der Unterseite der Deckelabdeckung 88 aus erstreckt sich
ein ringförmiges
Bauteil 90, das angepaßt
ist, um von der Innenseite des Ausgießers 62 der Verschlußbasis aufgenommen
zu werden und sich mit ihr abdichtend zu verbinden, wenn der Deckel 70 geschlossen
ist.
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In
der bevorzugten Ausführungsform
wird die Gelenkstruktur 80 als ein zusammenhängendes
Teil des Verschlusses mit der Basis 50 und dem Deckel 70 geformt.
Ein bevorzugtes Material zum Formen des Verschlusses ist Polypropylen.
Es wurde festgestellt, daß dieses
Material einen relativ starken, dauerhaften Verschluß bereitstellt.
Die Materialfunktionen in der Gelenkstruktur 80 mit wünschenswerten Vorspannkräften weisen
die Fähigkeit
auf typischen Belastungen standzuhalten, die von einem Benutzer eingebracht
werden, wenn der Benutzer den Deckel 70 öffnet und
schließt,
und weisen die Fähigkeit
auf, einer relativ großen
Anzahl von Öffnungs-
und Schließzyklen
ohne Fehlfunktion gerecht zu werden.
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Wie
in den 4 und 5 dargestellt, umfaßt die Gelenkstruktur 80 einen
Steg 100, der einen zentralen, schmalen Abschnitt zwischen
zwei breiteren Enden 102 aufweist. Die zwei Enden 102 sind
in der dargestellten bevorzugten Ausführungsform im Allgemeinen parallel.
Die Gelenkstruktur 80 umfaßt grundsätzliche Merkmale, die in der
US-Patentschrift 5,642,824 beschrieben werden.
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Ein
erstes, bogenförmiges
Gelenk 121 verbindet die Basis 50 mit dem Steg 100 längs einer
Seite des Stegs 100 zwischen den Enden 102. Ein
zweites bogenförmiges
Gelenk 122 verbindet den Deckel 70 mit dem Steg 100 längs einer
anderen Seite des Stegs 100 zwischen den Enden 102.
Wie in 4 dargestellt, liegt das erste Gelenk 121 auf
einem Bogen konzentrisch mit dem Bogen, der einen benachbarten,
umlaufenden Bereich der Verschlußbasis 50 definiert,
und das zweite Gelenk 122 liegt auf einem Bogen, der einen
benachbarten, umlaufenden Bereich des Deckels 70 definiert.
Wie in 8 dargestellt, liegt das erste Gelenk 121 in
einer nach oben konvexen Krümmung
auf der Seite der Verschlußbasis 50.
Wie in 8 dargestellt, liegt das zweite Gelenk 122 auf
einer nach oben konkaven Krümmung auf
der Seite des Verschlußdeckels 70.
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In
einer bevorzugten Ausführungsform,
wie in 8 dargestellt, weist die innere Fläche des
ersten Gelenks 121 eine bestimmte Anordnung auf, wenn der
Deckel ganz offen ist. Insbesondere, mit Bezug auf 6,
weist die innere Fläche
des ersten Gelenkes 121 (wenn der Deckel ganz offen ist)
eine gekrümmte
Radiusfläche
auf, die zwischen der bogenförmigen
Linie 128 und einer anderen bogenförmigen Linie 132 definiert
ist. Benachbart zu der Basisseite des Gelenks 121 gibt
es eine Radiusfläche 124,
die zwischen der bogenförmigen
Linie 128 und einer bogenförmigen Linie 126 definiert
ist. Die bogenförmige
Linie 126 definiert die Berührungslinie zwischen der Radiusfläche 124 und
einer benachbarten Schulterfläche 136 auf
der Basis 50. Die bogenförmige Linie 132 definiert
die Berührungslinie
zwischen der Radiusfläche
des ersten Gelenks 121 und des benachbarten Abschnitts
des Stegs 100.
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In
einer bevorzugten, handelsüblich
vorgesehenen Ausführungsform,
in der der Verschluß 40 aus
Polypropylen hergestellt wird, beträgt der Radius der Fläche 124 0,01
Inch (0,254 mm), der Radius der nach oben zugewandten inneren Fläche des
Gelenks 121 (wie gesehen in 4) beträgt 0,03
Inch (0,762 mm) und die Dicke des Stegs 100 beträgt 0,012
Inch (0,035 mm).
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Das
zweite Gelenk 122 weist eine Anordnung auf, die im Allgemeinen
identisch zu der des ersten Gelenks 121 ist, außer daß das zweite
Gelenk 122 natürlich
in die entgegengesetzte Richtung ausgerichtet ist, um den Steg 100 mit
dem Deckel 70 zu verbinden.
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Wenn
der Deckel ganz geöffnet
ist (7), weist die innere Fläche des zweiten Gelenks 122 eine
gekrümmte
Radiusfläche
auf, die zwischen einer bogenförmigen
Linie 128A (4) und einer bogenförmigen Linie 132A (4)
definiert ist. Längs der
Deckelseite des zweiten Gelenks 122 gibt es eine Radiusfläche 132A (4).
Die Radiusfläche 124A ist
definiert zwischen der bogenförmigen
Linie 128A und einer bogenförmigen Linie 126A.
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Die
bogenförmige
Linie 126A definiert die Berührungslinie zwischen der Fläche 124A und
einer benachbarten Schulter 136A auf dem Deckel 70.
Die bogenförmige
Linie 128A definiert die Berührungslinie zwischen der Radiusfläche 124A und
der benachbarten Radiusfläche
des zweiten Gelenks 122. Die Linie 132A definiert
die Berührungslinie
zwischen der Radiusfläche
des zweiten Gelenks 122 und des benachbarten Abschnitts
des Stegs 100.
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Das
zweite Gelenk 122 weist vorzugsweise dieselbe Anordnung
und dieselben Abmessungen auf wie das erste Gelenk 121.
Deshalb sind der Radius der Fläche 124A und
der Radius der Fläche
des Gelenks 122 gleich dem Radius der Fläche 124,
beziehungsweise dem Radius der Fläche des ersten Gelenks 121.
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Mit
Bezug auf 7, wenn der Deckel 70 ganz
geöffnet
ist, ist die Radiusfläche
auf der Außenseite
eines jeden Gelenks 121 und 122 längs der
Außenseite
des Stegs 100 gekennzeichnet durch die Bezugsziffer 140.
In einer bevorzugten, handelsüblich
vorgesehenen Ausführungsform
beträgt
der Radius der Fläche 140 ungefähr 0,012
Inch (0,305 mm), jedoch beträgt
der Radius in der Mitte des Gelenks 0,010 Inch (0,252 mm) und an
jedem seitlichen Rand beträgt
der Radius 0,015 Inch (0,381 mm), wobei sich der Radius allmählich von
der Mitte bis zu den zwei seitlichen Rändern vergrößert.
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Die
Gelenkstruktur 80 ist in der Verschlußbasis 50 durch eine
Nut 142 aufgenommen, die in der Verschlußbasisrandleiste 52 (5)
definiert ist. Auf ähnliche
Weise ist die Gelenkstruktur 80 in dem Verschlußdeckel 70 durch
eine Nut 144 in der Verschlußdeckelrandleiste 82 (5)
aufgenommen.
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Vorzugsweise
ist der Steg 100 im Wesentlichen symmetrisch um eine Mittellinie 135 (4). Eine
andere Linie 137 ist rechtwinklig zu der Mittellinie 135 und
läuft durch
die Mitten der Verschlußbasis 50 und
des Verschlußdeckels 70.
Der Abstand zwischen der Mittellinie 135 und dem Schnittpunkt
der Linie 137 mit dem Gelenk 121 ist gleich dem
Abstand zwischen der Mittellinie 135 und dem Schnittpunkt der
Linie 137 mit dem Gelenk 122.
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Normalerweise
sind die maximalen äußeren Abmessungen
der Schulter 86 auf der Verschlußbasisrandleiste 52 ungefähr 0,01
Inch (0,254 mm) größer als
die entsprechenden maximalen, äußeren Abmessungen
der Deckelrandleiste 82 an der der Deckelrandleiste gegenüberliegenden
Fläche 84.
Als Folge davon ist der Mittelpunkt der Gelenkstruktur 80 längs der
Linie 137 geringfügig
in Richtung des Deckels 70 versetzt im Vergleich zu dem
Punkt, der sich in der Mitte zwischen den Mitten des Deckels 70 und der
Basis 50 (auf dem Schnittpunkt der Linie 137)
befindet.
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Der
zentrale Abschnitt des Stegs 100 der Gelenkstruktur 80 ist
schmäler
als die zwei Enden 102. Der breiteste Teil der Gelenkstruktur 80 tritt
an jedem Ende 102 auf. Vorzugsweise sind die Breiten der
zwei Enden 102 gleich. Ein bedeutender Abschnitt der Breite
eines jeden Endes 102 ist durch eine gerade Linie 102' definiert,
wenn sich der Deckel 70 in dem ganz geöffneten Zustand befindet. Das
gerade Liniensegment 102' ist
symmetrisch angeordnet relativ zu der längsgerichteten Mittellinie 135 der
Gelenkstruktur 80. An jedem Ende des Segments 102' ist das Ende
des ersten Gelenks 121 definiert durch einen Rand 102'', und das Ende des zweiten Gelenks 122 ist
definiert durch einen Rand 102A''.
Die Ränder 102'' und 102A'' neigen
oder krümmen
sich geringfügig
in Richtung der Mittellinie 137 des Verschlusses, wobei
die Mittellinie 137 durch die Mitten der Verschlußbasis 50 und
des Verschlußdeckels 70 laufen.
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Jedes
Ende der Radiusfläche 124 ist
definiert durch einen Rand 102'',
und jedes Ende der Radiusfläche 124A ist
definiert durch einen Rand 102A''.
Jeder Rand 102''' und 102A''' krümmt oder neigt
sich derart von dem Rand 102'', beziehungsweise 102A'' aus, daß sich die Ränder 102''' und 102A''' mit
den Flächen 136,
beziehungsweise 136A, in einer Ausrichtung verbinden, die
im Wesentlichen parallel zu der Verschlußmittellinie 137 ist,
die die Mitten der Basis und des Deckels des Verschlusses verbindet.
Wenn der Deckel 70 geschlossen ist (8), neigt
die Spannung dazu, eine geringfügige Krümmung eines
jeden Endensegments 102' zu
verursachen.
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In
der bevorzugten Ausführungsform,
dargestellt in den 1 bis 8, nimmt
die Breite der Schulter 136 von jedem Ende der Gelenkstruktur 80 in
Richtung der Mitte der Gelenkstruktur 80 ab, wo die Breite
der Schulter 136 sehr klein wird, oder vorzugsweise im
Wesentlichen verschwindet. Dies tritt auf, weil eine Anschlagsfläche 150 (5)
zum Kontrollieren der Position des Stegs 100 auf das Schließen oder Öffnen hin
des Deckels 70 bereitgestellt ist. In der bevorzugten dargestellten
Ausführungsform
ist die Anschlagsfläche 150 als
eine Einheit der Verschlußbasis 50 geformt.
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Die
Anschlagsfläche 150 steht
von der Verschlußbasis 50 nach
außen
hervor. Die Verschlußbasis 50 weist
Wandabschnitte 157 (4 und 5) auf,
die sich von einem Ende der Nuten 142 aus erstrecken und
mit der Anschlagsfläche 150 zusammenlaufen.
Die Verschlußbasis 50 weist
ebenfalls eine im Allgemeinen vertikal ausgerichtete, bogenförmige Fläche 158 (4 und 5)
auf, die sich von der oberen Fläche
der Schulter 86 aus und über das obere Ende der Anschlagsfläche 150 hinaus
erstreckt. Die bogenförmige
Fläche 148 erstreckt
sich um den Umfang der Verschlußbasisabdeckung 56, und
die umlaufende Schulter 86 steht von dort nach außen auf
jeder Seite der Anschlagsfläche 150 ab.
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In 5 definiert
die bogenförmige
Linie 155 einen oberen Rand einer Radiusfläche am oberen Ende
der Fläche 158,
und die bogenförmige
Linie 153 definiert einen unteren Rand einer Radiusfläche am oberen
Ende der Fläche 158.
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Die
Anschlagsfläche 150 steht
nach außen von
der Fläche 158 hervor,
wie in den 4, 5 und 7 gezeigt.
Der äußere Rand
des Vorsprungs 162 ist definiert durch eine konvexe Radiusfläche 164 (5),
die mit der vertikalen Anschlagsfläche 150 zusammenläuft. In
einer vorliegenden, handelsüblich vorgesehenen
Ausführungsform
weist die Fläche 164 einen
Radius von ungefähr
0.01 Inch (0,254 mm) auf.
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Das
bogenförmige
Gelenk 121 ist unterhalb der Abdeckung 56, unterhalb
des Vorsprungs 162 am oberen Ende der Anschlagsfläche 150,
und unterhalb der Schulterfläche 86 der
Verschlußbasis
beabstandet.
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In
dem Bereich der Gelenkstruktur 80 ist die Verschlußbasisnut 142 in
der Verschlußbasiswand 52 längs ihres
Bodens durch die Schulter 136 (4, 5 und 7),
die in Richtung der Mitte der Gelenkstruktur 80 an Breite
abnimmt, definiert. Benachbart zu dem zentralen Abschnitt der Gelenkstruktur 80 nimmt
die Breite der Schulterfläche 136 auf
nahezu Null ab, während
die hervorstehende Anschlagsfläche 150 weiter
nach außen
in die Fläche 136 ragt.
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Der
Radius der bogenförmigen
Fläche 158 (am äußeren Rand
der Abdeckung 56 benachbart zu der Gelenkstruktur 80)
ist größer als
der Radius der äußeren, vertikalen
Fläche
der Anschlagsfläche 150. Außerdem sind
sowohl der innere als auch der äußere Radius
der Schulter 136 größer als
der Radius der äußeren, vertikalen
Fläche
der Anschlagfläche 150.
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Die
Anschlagsfläche 150 ist
definiert durch eine bogenförmige
Fläche,
die vorzugsweise derart symmetrisch relativ zu den Stegenden 102 angeordnet
ist, daß die
Fläche 150 nach
außen
von der zylindrischen Fläche 158 in
die Schulter 136 ragt. In der bevorzugten Ausführungsform
kann die Anschlagsfläche 150,
an der Mittellinie 137 der Gelenkstruktur 80,
gekennzeichnet werden als sich sowohl (1) nach oben erstreckend,
auf eine Höhe
oberhalb der Basisschulterfläche 86, als
auch (2) nach unten längs
einer vertikalen Linie zu der Schulter 136 geringfügig unterhalb
des ersten Gelenks 121.
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Der
Vorsprung 162 am oberen Ende der Anschlagsfläche 150 ist
ausgespart unterhalb der oberen Fläche der Basisabdeckung 56.
Die Höhe
des Anschlagsvorsprungs 162 ist derart festgelegt, daß wenn der
Deckel 70 geschlossen ist, die Deckelschulterfläche 136A (4 und 5)
den Anschlagsflächenvorsprung 162 nicht
beeinträchtigt.
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Die
Anschlagsfläche 150 legt
einen vertikal ausgerichteten Anschlag fest, über den der Gelenksteg 100 sich
nicht hinausbewegen kann, wenn der Deckel 70 geschlossen
und geöffnet
ist. Die Anschlagsfläche 150 kontrolliert
die Position des Gelenkstruktursteges 100 auf Schließen und Öffnen des Deckels 70 hin.
Vorzugsweise weist die Anschlagsfläche 150 eine vertikale
Höhe auf,
an der Stelle längs
der Mitte der Gelenkstruktur 80 (auf der Mittellinie 137 der
Mitten der Basis 50 und des Deckels 70 des Verschlusses),
die sich auf oder oberhalb des zweiten Gelenks 122 befindet,
wenn der Deckel 70 ganz geschlossen ist. Mit anderen Worten,
an der längsgerichteten
Mitte der Gelenkstruktur 80 (auf der Mittellinie 137)
erstreckt sich die Anschlagsfläche 150 um
einen Abstand nach oben oberhalb des Gelenks 121, der größer ist
als der kürzeste
Abstand zwischen den Gelenken 121 und 122. Auf
das Schließen
oder Öffnen
hin des Deckels 70 greift der Gelenkstruktursteg 100 in
die Anschlagsfläche 150 derart
ein, daß die
Position des Stegs 100, wie ausführlicher in der US-Patentschrift
Nr. 5,642,824 beschrieben, kontrolliert ist. Im Allgemeinen biegt
sich der Steg 100 nach innen in Richtung der, und gegen
die Anschlagsfläche 150,
wenn der Deckel 70 teilweise geschlossen ist. Die Anschlagsfläche 150 sollte
sich vorzugsweise benachbart des zentralen Stegabschnitts 100 von
dem ersten Gelenk 121 in Richtung des zweiten Gelenks 122 (wenn
der Deckel geschlossen ist) um mehr als die Hälfte des kürzesten Abstands zwischen den
Gelenken (gemessen an der Mittellinie 137 zwischen den
Stegenden 102) erstrecken. Allerdings erstreckt sich die
Anschlagsfläche 150 an
der Mittellinie 137 der Gelenkstruktur 80 vorzugsweise
ganz bis zu dem Gelenk 122, und geringfügig darüber hinaus, wenn der Deckel 70 geschlossen
ist, und es wird derzeit angenommen, daß dies die genaueste Kontrolle
bereitstellt.
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Die
radiale Ausdehnung der hervorstehenden Anschlagsfläche 150 kann
leicht während
der Herstellung gemäß den Gelenkmerkmalen,
die für eine
bestimmte Anwendung gewünscht
werden, geändert
werden. Wenn die Anschlagsfläche 150 um
einen beträchtlichen
Betrag nach außen
ragt, dann berührt
der Gelenkstruktursteg 100 die Anschlagsfläche 150 früher während des Schließvorgangs.
Wenn das Herausragen der Anschlagsfläche 150 geringer ist, dann
würde der
Gelenkstruktursteg 100 die Anschlagsfläche 150 später im Schließvorgang
berühren,
oder nur dann, wenn der Deckel im Wesentlichen 100 Prozent
geschlossen ist.
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Wenn
die Anschlagsfläche 150 weiter
nach außen
ragt, kann die Vorspannwirkung der Gelenkstruktur 80 verstärkt werden,
um einen Öffnungs-
und Schließvorgang
mit mehr „Einschnappen" oder Kraft bereitzustellen.
Wenn das Herausragen der Anschlagsfläche 150 reduziert
wird, kann die Vorspannkraft geringer gemacht werden, und der Öffnungs- und
Schließvorgang
wird „weicher". Ferner, wenn die Anschlagsfläche 150 weiter
nach außen
ragt, definiert die ganz geöffnete
Position des Deckels 70 einen größeren Öffnungswinkel, relativ zu der
Verschlußbasis 50,
als wenn die Anschlagsfläche
um einen kleineren Betrag nach außen ragen würde.
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In
einer vorliegenden, handelsüblich
vorgesehenen Ausführungsform
beträgt
der Radius der Anschlagsfläche 150 0,553
Inch (14,046 mm) und der Durchmesser der bogenförmigen Fläche 158, von der sie
herausragt, beträgt
ungefähr
1,320 Inch (33,528 mm). Die Höhe
der Anschlagsfläche 150 (an der
Vorsprungsfläche 162)
beträgt
0,03 Inch (0,762 mm) von der Formtrennebene 177 (7),
die durch die innere Fläche
des Gelenkstegs 100 definiert ist, wenn der Deckel in einer
ganz geöffneten
Position, wie nach dem Formen, ist. Im Gegensatz dazu wäre in der
handelsüblich
vorgesehenen Ausführungsform,
wenn der Deckel 70 in der geschlossenen Position ist, der
niedrigste Bereich des zweiten Gelenks 122 (an der Mittellinie 137 zwischen
den Gelenkstegenden 102) um 0,005 Inch (0,127 mm) niedriger
als der Anschlagsflächenvorsprung 162.
Daher erstreckt sich die Anschlagsfläche 150 nach oben
geringfügig über den
niedrigsten Punkt des Deckelgelenks 122 hinaus, wenn der
Deckel 70 geschlossen ist.
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Die
Einarbeitung der Anschlagfläche 150 in die
Gelenkstruktur 80 der vorliegenden Erfindung ist kein notwendiger
Teil der vorliegenden Erfindung. Die Gelenkstruktur der vorliegenden
Erfindung kann mit anderen Gelenkstrukturen eingesetzt werden, die die
Anschlagsfläche 150 nicht
einsetzen und/oder die einen festen, mittleren Gelenkdrehpunkt zwischen zwei
gleich beabstandeten Gelenken 121 und 122 einsetzen.
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Im
Allgemeinen, in einer vorliegenden handelsüblich vorgesehenen Ausführungsform,
ist es erwünscht,
eine Gelenkstruktur 80 bereitzustellen, in der die Belastung
der Gelenkstruktur 80 nicht zu hoch ist, wenn der Deckel 70 in
der ganz geschlossenen Position ist. Dies minimiert die Neigung
der Gelenkstruktur 80, ihre Vorspannfähigkeit der Schnappfunktion
zu verlieren, wenn der Deckel 70 über lange Zeiträume in der
ganz geschlossenen Position bleibt.
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In
alternativen Bauarten, wo die Gelenkstruktur 80 ein größeres Maß an Belastung
aufweisen würde,
wenn der Deckel 70 in der ganz geschlossenen Position ist,
könnte
die Belastung mit der Zeit zu einer Kriechdehnung des Verschlußmaterials
und nachfolgender Entspannung führen.
Dies würde
das Maß an
Vorspannkraft reduzieren, das das Gelenk während des Öffnens und Schließens des
Deckels einsetzen würde.
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Die
Funktionsweise der Gelenkstruktur 80, insofern als die
Struktur hier beschrieben wurde, wird ausführlich in der US-Patentschrift
Nr. 5,642,824 beschrieben. Im Allgemeinen, wenn die Gelenkstruktur 80 von
der geöffneten
zu der geschlossenen Position bewegt wird, und umgekehrt, erzeugen
die Änderungen
im Abstand zwischen den Gelenken 121 und 122 nahe
den Enden 102 relativ zu den kleineren Änderungen im Abstand zwischen
den Gelenken 121 und 122 an der Mittellinie 137 eine
beträchtliche
Zugkraft oder „Dehnung" an den äußersten
Enden 102. Dies verursacht, daß die Gelenkstruktur 80 in
jeder Position zwischen der ganz geöffneten und ganz geschlossenen
Position instabil ist. Dies führt
dazu, daß die Gelenkstruktur 80 eine
innewohnende Vorspannung aufweist (wenn der Deckel sich zwischen
der ganz geöffneten
und ganz geschlossenen Position befindet). Dies zwingt die Gelenkstruktur 80 eine
der zwei bistabilen Positionen anzunehmen (entweder ganz offen oder
ganz geschlossen).
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Die
Dehnung oder Zugspannung in der Gelenkstruktur 80 dient
dazu, eine vorübergehende
Verformung in der Gelenkstruktur 80 zu erzeugen, die ausreichend
ist, um den Deckel 70 automatisch in Richtung der geschlossenen
Position oder in Richtung der offenen Position zu bewegen, wenn
er von jeder Position zwischen der ganz geöffneten und ganz geschlossenen
Position freigegeben wird. Der Deckel wird sich automatisch in die
ganz geschlossene Position bewegen, wenn er freigegeben wird, solange
er zunächst
näher an
der ganz geschlossenen Position ist. Auf der anderen Seite wird
sich der Deckel automatisch in die ganz geöffnete Position bewegen, wenn
der Deckel von einer Ausgangsposition freigegeben wird, die näher an der
ganz geöffneten Position
ist.
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Es
wird verstanden werden, daß die
von den Figuren dargestellte, ganz geöffnete Ausrichtung des Verschlusses
der ursprünglichen
Position, wie nach dem Formen, entspricht. Diese Position, wie nach dem
Formen, zeigt die Basis und den Deckel um 180° geöffnet. Wenn der Deckel 70 zunächst geschlossen
wird und danach geöffnet
wird und frei von allen äußeren Kräften gehalten
wird, wird die Gelenkstruktur normalerweise den Deckel in einer
geöffneten
Position halten, die einen Öffnungswinkel
aufweist, der etwas kleiner ist als der Öffnungswinkel von im Wesentlichen
180° der
ursprünglichen,
offenen Ausrichtung, wie nach dem Formen.
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Gemäß der vorliegenden
Erfindung ist die Gelenkstruktur 80 gestaltet, um eine
gewählte
Spannung oder bestimmte Spannungsverteilung längs der äußeren Ränder 102 des Stegs 100 bereitzustellen. Insbesondere
wurde festgestellt, daß die
Reduzierung der Stegdicke an den Bereichen 200 die Spannung
am Mittelpunkt von und längs
von jedem Rand 102 benachbart zu dem Bereich 200 erhöht. Dies
verursacht eine Spannungsreduzierung, wo sich die Ränder 102 mit
der Verschlußbasis 50 und
dem Verschlußdeckel 70 verbinden.
An diesen Stellen ist es am wahrscheinlichsten, daß Versagen
oder Bruch der Gelenkstruktur 80 ausgelöst werden. Daher wird eine
Reduzierung der Spannungen an diesen vier Punkten der Gelenkstruktur 80 die
Wahrscheinlichkeit des Versagens der Gelenkstruktur 80 reduzieren.
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In
einer vorliegenden, vorgesehenen Ausführungsform der Struktur 80 umfaßt der Steg 100 zwei
voneinander beabstandete Bereiche 200 (4 bis 7),
die eine reduzierte Dicke in dem Steg zwischen, und relativ zu den
Gelenken 121 und 122 definieren. Vorzugsweise
erstreckt sich jeder Bereich 200 seitlich zu den benachbarten
seitlichen Rändern 102.
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Der
Steg 100 weist eine im Allgemeinen gleichmäßige Dicke
zwischen den Gelenken 121 und 122 auf, und jeder
Bereich 200 von reduzierter Dicke führt zu einer Reduzierung der
Stegdicke von ungefähr
einem Drittel. In der in den 1 bis 7 dargestellten
Ausführungsform
kann der Steg 100 dadurch gekennzeichnet werden, daß er (1)
eine innere Fläche,
die der Basis und dem Deckel des Verschlusses zugewandt ist (wenn
der Deckel in der geschlossenen Position ist), und (2) eine äußere Fläche, die der
gegenüberliegenden
Innenseite zugewandt ist, aufweist, wobei jeder Bereich 200 reduzierter
Dicke auf der Innenfläche
des Stegs durch eine im Allgemeinen trapezförmige Aussparung, die eine
Seite längs
von einer der seitlichen Ränder 102 aufweist, definiert
ist. Die Tiefe der Aussparung in der dargestellten bevorzugten Ausführungsform
beträgt
ungefähr
ein Drittel der Dicke des benachbarten Abschnitts gleichmäßiger Dicke
des Stegs 100. Es ist vorgesehen, daß in einer Gelenkstruktur aus
Polypropylen, wo der im Allgemeinen gleichmäßig dicke Abschnitt des Stegs
eine Dicke zwischen ungefähr 0,010
Inch (0,054 mm) und 0,015 Inch (0,381 mm) und vorzugsweise ungefähr 0,012
Inch (0,305 mm) aufweist, der bevorzugte Bereich der Dicke des Teils reduzierter
Dicke des Stegs mindestens halb so dick oder dicker als der benachbarte,
gleichmäßig dicke Abschnitt
des Stegs ist.
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Wie
aus 6 ersichtlich ist, umfaßt jede trapezförmige Aussparung
an jedem Bereich 200 zwei Seiten, die beide parallel zu
einem benachbarten Gelenk 121 oder 122 sind, und
jede dieser Seiten umfaßt
eine untere, bogenförmige
Fläche 202,
eine zwischenliegende, gerade Fläche 204 und
eine obere, bogenförmige
Fläche 206.
Die untere bogenförmige Fläche 202 geht
auf einer Seite in eine im Allgemeinen ebene Bodenfläche über, die
den Boden der Aussparung definiert und geht auf der anderen Seite in
die gerade Fläche 204 über. Die
obere bogenförmige
Fläche 206 geht
auf einer Seite in die gerade Fläche 204 über und
auf der anderen Seite in die obere, freigelegte innere Fläche des
Stegs 100, wie in 6 gezeigt.
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Wie
in 6 gezeigt ist die Breite des Bereichs 200 reduzierter
Dicke an einem Ende durch eine Seite definiert, die im Allgemeinen
parallel zu dem seitlichen Stegrand 102 ist, und dieses
Ende ist durch eine untere, bogenförmige Fläche 222, durch eine
zwischenliegende gerade Fläche 224,
und eine obere bogenförmige
Fläche 226 definiert.
Die untere bogenförmige
Fläche 224 geht
auf einer Seite in die ebene Bodenwand 208 des Bereichs 200 reduzierter Dicke über und
geht auf der anderen Seite in die gerade Fläche 224 über. Die
obere bogenförmige
Fläche 226 geht
auf einer Seite in die gerade Fläche 224 über und
auf der anderen Seite in die freigelegte, nach oben zugewandte,
innere Fläche
des Stegs 100. Die gekrümmten
Flächen 202, 206, 222 und 226 fungieren,
um Spannungskonzentrationen innerhalb des Stegs an den unteren und
oberen Rändern
der Aussparung, innenseitig von dem seitlichen Stegrand 102,
zu reduzieren.
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Allerdings
ist die tatsächliche
Spannung in der Mitte der Länge
des seitlichen Stegrands 102, benachbart zu dem Bereich 200 reduzierter
Dicke, größer als
die Spannung in der Mitte des Stegrands in einem Gelenksteg des
Stands der Technik (z.B. wie in der US-Patentschrift Nr. 5,642,824
gezeigt), der entweder eine im Wesentlichen gleichmäßige Dicke oder
eine erhöhte
Dicke längs
des Randes zwischen den Gelenken aufweist. Die Spannung längs des seitlichen
Rands 102 des Stegs 100 ist am höchsten in
der Mitte der Länge
des seitlichen Rands 102, und die Spannung nimmt von dem
Mittenbereich des seitlichen Rands 102 nach außen in Richtung
der Gelenke 121 und 122 ab. Die höhere Spannung
in der Mitte jedes Seitenrandes 102 reduziert die Spannungen, wo
sich der Steg 100 mit den Gelenken 121 und 122 an
beiden seitlichen Rändern 102 verbindet.
Die Spannungsreduzierungen an diesen vier Punkten auf der Gelenkstruktur
minimiert die Wahrscheinlichkeit, daß Gelenkversagen an diesen
Punkten ausgelöst wird.
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Eine
zweite Ausführungsform
einer Gelenkstruktur 80A, eingearbeitet in einen Verschluß, der eine
Verschlußbasis 50A und
einen Deckel 70A aufweist, wird in 9 gezeigt.
Die Gelenkstruktur 80A umfaßt einen Steg 100A,
der mit der Verschlußbasis 50A durch
ein Gelenk 121A verbunden ist und mit dem Verschlußdeckel 70A durch
ein Gelenkl 22A verbunden ist. In der zweiten Ausführungsform
der Gelenkstruktur 80A umfasst der Steg 100A einen ersten
Bereich 200A reduzierter Dicke auf einer Seite des Stegs
und einen zweiten Bereich 200A' auf der anderen Seite des Stegs 100A.
Jeder Bereich 200A und 200A' weist vorzugsweise dieselbe Anordnung wie
der oben beschriebene Bereich 200 für die erste Ausführungsform,
mit Bezug auf die 1 bis 8, auf.
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10 stellt
eine dritte Ausführungsform
der Gelenkstruktur 80B dar, die in einen Verschluß eingearbeitet
ist, der eine Verschlußbasis 50B und
einen Verschlußdeckel 70B aufweist.
Die Gelenkstruktur 80B umfaßt einen Steg 100B,
der auf einer Seite durch ein Gelenk 121B mit der Verschlußbasis 50B verbunden
ist und auf der anderen Seite mit dem Verschlußdeckel 70B durch
ein Gelenk 122B verbunden ist. Die Gelenkstruktur 80B ist
im Wesentlichen identisch mit der oben mit Bezug auf die 9 beschriebenen
zweiten Ausführungsform
der Gelenkstruktur 80A, außer daß die dritte Ausführungsform
der Gelenkstruktur 80B keinen oberen Bereich 200A reduzierter
Dicke aufweist. Die dritte Ausführungsform der
Gelenkstruktur 80B umfaßt lediglich eine untere Aussparung
oder einen Bereich 200B reduzierter Dicke, der vorzugsweise
dieselbe Anordnung aufweist wie die oben mit Bezug auf die zweite
Ausführungsform
der Gelenkstruktur 80A, dargestellt in 9,
beschriebene Aussparung 200A'.
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In
noch weiteren Ausführungsformen
(nicht dargestellt) kann die Gelenkstruktur eine feste, zentrale
Achse und zwei gleichmäßig beabstandete, dreiecksförmige Stege
umfassen. Jeder Steg befindet sich an einem Ende der Achse und ist
mit einem Scheitel des Stegs am Achsenende ausgerichtet. Jeder Steg
weist einen seitlichen Rand gegenüber dem Scheitel an der festen
Achse auf und jeder Steg weist einen Bereich reduzierter Dicke benachbart
zu dem seitlichen Rand auf.
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Es
wird verstanden werden, daß die
Formen der Bereiche reduzierter Dicke (wie etwa die Bereiche 200 in
der ersten Ausführungsform
der in den 1 bis 8 dargestellten
Gelenkstruktur)) geändert
werden können,
um unterschiedliche Stufen der Wirkung beim Erzeugen einer gleichmäßigeren
Verteilung der Spannung längs
eines jeden seitlichen Randes des Gelenkstegs bereitzustellen. Dies
erlaubt daher die Steuerung des Umfangs an Spannungsreduzierung
an den vier Bereichen der Gelenkstruktur, wo die seitlichen Ränder des
Stegs mit den Gelenken verbunden sind. Die Spannungsreduzierung
ist von besonderer Bedeutung in jedem Zustand der Gelenkstruktur,
in dem die Gelenkstruktur einer Spannung während der normalen Betätigung ausgesetzt
wird, wie etwa wenn die Gelenkstruktur aus ihrem ursprünglichen
Zustand, wie nach dem Formen, heraus bewegt wird.
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Normalerweise
wird die Gelenkstruktur in einem ganz geöffneten Zustand geformt. Das
heißt, wenn
eine solche Gelenkstruktur zunächst
als Teil eines Verschlusses geformt wird, wird die Verschlußgelenkstruktur
mit dem Deckel in einem zunächst
geöffneten
Zustand geformt. Nach dem Formen ist die Verschlußgelenkstruktur
im Wesentlichen spannungsfrei. Spannungen werden in der Gelenkstruktur entwickelt,
wenn die Gelenkstruktur aus ihrem anfänglich geformten, geöffneten
Zustand heraus in Richtung des geschlossenen Zustands bewegt wird. Die
Spannung in der Gelenkstruktur erreicht ein Maximum an dem Punkt „über der
Mitte" (d.h. an
einer Zwischenposition zwischen der geschlossenen und geöffneten
Position). Die Spannung in der Verschlußgelenkstruktur wird etwas
reduziert, wenn der Deckel in die ganz geschlossene Position bewegt
wird, die Gelenkstruktur bleibt jedoch unter einer ausreichenden
Spannung, um den Deckel vorzuspannen und den Deckel in der geschlossenen
Position zu halten. Besonders während
der Bewegung des Verschlußdeckels
aus dem ganz geöffneten
Zustand in Richtung des geschlossenen Zustands können die erhöhten Spannungen
Versagen des Gelenks verursachen. Da die vorliegende Erfindung die
Spannungen beim Betätigen
des Gelenks an den vier Bereichen der Gelenksstegecken an den zwei
Gelenken reduziert, kann die Gelenkstruktur ausgeführt werden,
um vielen Öffnungs-
und Schließzyklen
ohne Fehlfunktion gerecht zu werden und/oder kann mit weniger Material
und/oder mit kostengünstigeren
Materialien mit niedrigerer Festigkeit ausgeführt werden mit.
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Es
ist ersichtlich, daß die
vorliegende Erfindung daher eine verbesserte Gelenkstruktur bereitstellt,
die besonders geeignet ist für
eine Benutzung in einem Verschluß, der einen Deckel aufweist,
wobei es wünschenswert
ist, daß der
Deckel mit einer Einschnappbewegung funktioniert, während er
sich zu und von einer geschlossenen Position bewegt.
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Die
Gelenkstruktur steht minimal von der Hinterseite des Verschlusses
hervor, wenn der Verschlußdeckel
in der geschlossenen Position ist. Dies ist passend für Maschinen
mit hohen Verschlußgeschwindigkeiten,
die in herkömmlichen
Behälterabfülllinien
für Produkte
eingesetzt werden. Dies erlaubt, daß der Verschluß bei Behältern benutzt
werden kann, die bei hohen Liniengeschwindigkeiten weitergeleitet
werden.
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Es
wird verstanden werden, daß ein
Verschluß,
in dem die Gelenkstruktur der vorliegenden Erfindung eingearbeitet
ist, ein System zum Abdecken einer Öffnung an einem Behälter mit
einem Verschluß bereitstellt,
der eine Basis und einen Deckel aufweist, die mit einer mehrachsigen,
bistabilen Gelenkstruktur oder mit einer bistabilen Gelenkstruktur mit
einer einzelnen, festen Achse verbunden sind. Die Gelenkstruktur
kann einen Steg und eine eingreifende Anschlagsfläche einbeziehen,
die ausgeführt werden
können,
um eine kleine oder große
Vorspannkraft und einen kleinen oder großen Deckelöffnungswinkel bereitzustellen.
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Es
wird ebenfalls verstanden werden, daß der Verschluß mit einer
Vielzahl von Strukturen von Abgabedurchgängen bereitgestellt werden
kann.
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Es
wird leicht von der vorangehenden ausführlichen Beschreibung der Erfindung
und deren Darstellungen entnommen werden, daß zahlreiche andere Varianten
und Abwandlungen ausgeführt werden
können,
ohne vom Umfang der neuartigen Konzepte oder Grundgedanken dieser
Erfindung abzuweichen.