DE68908585T2

DE68908585T2 - Bi-stabile Gelenkvorrichtung aus elastischem Material.

Info

Publication number: DE68908585T2
Application number: DE89102701T
Authority: DE
Inventors: Louis A Krawagna
Original assignee: Creanova AG
Current assignee: Creanova AG
Priority date: 1988-03-07
Filing date: 1989-02-16
Publication date: 1993-12-23
Anticipated expiration: 2009-02-17
Also published as: DE331940T1; DK102089D0; AU3105789A; DE68908585D1; US4982866A; CN1017176B; EP0331940B1; EP0331940A2; DK171018B1; ATE93591T1; CN1036615A; CA1308527C; ES2011222A4; DK102089A; AU614817B2; EP0331940A3; ES2011222T3; GB8805380D0

Description

Die Erfindung betrifft eine bi-stabile Scharniereinheit aus elastischem Material, die zwei relativ unflexible Endteile verbindet, um zwei stabile Stellungen auf jeder Seite einer dazwischenliegenden instabilen Stellung einzunehmen.
Bi-stabile Scharniereinheiten nach dem Stand der Technik (EP-B-056 469) werden als einteiliges Schnappgelenk aus Kunststoffmaterial für die Verbindung eines Behälters mit seinem Verschluß verwendet. In der einen stabilen Position befindet sich der Verschluß in seiner Öffnungsstellung, während sich der Verschluß in der anderen stabilen Position der Scharniereinheit in seiner Verschlußstellung befindet.
Es ist die Aufgabe der Erfindung, eine bi-stabile Scharniereinheit so zu verbessern, daß ihre Herstellung, insbesondere durch Formen, erleichtert werden kann, die zur Herstellung verwendeten Formen vereinfacht werden können, und die Scharniereinheit selbst eine längere Lebensdauer hat.
Bei einer bi-stabilen Scharniereinheit wird die Aufgabe erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Scharniereinheit zwei gleiche Elemente umfaßt, von denen jedes zwei Auslegerarme hat, die miteinander über zwei Faltlinien verbunden sind, und eine im wesentlichen dreieckige, relativ starre Platte aufweist, die zwischen den Faltlinien angeordnet und durch diese begrenzt ist, und daß die Elemente im wesentlichen parallel und mit Abstand zueinander angeordnet sind und die Hauptscharnierlinie zwischen den Endteilen bilden, wobei durch Falten längs der Hauptscharnierlinie die vier Auslegerarme sich nach innen zu biegen beginnen und als Federn wirken, sowie die zwei dreieckigen Platten um annähernd 180º in eine zu den Elementen senkrechte Ebene schwenken.
Die erfindungsgemäße bi-stabile Scharniereinheit hat normalerweise zwei relativ unflexible Endteile, die mittels zweier flexibler Überbrückungskonstruktionen verbunden sind, die voneinander beabstandet sind und die beiden Elemente bilden. Jede Überbrückungskonstruktion hat einen etwa dreieckigen Mittelabschnitt oder eine Platte, die über Faltlinien, die als flexible oder "lebende" Scharniere wirken, mit zwei weiteren dreieckigen Abschnitten oder Auslegerarmen verbunden ist, die mit den entsprechenden Endabschnitten verbunden sind. Wenn sich die Endabschnitte aufeinander zu biegen, drehen sich die dreieckigen Platten um annähernd 180º in einer Ebene, die senkrecht zu den Überbrückungsabschnitten liegt, und gleichzeitig verbiegen sich die Auslegerarme jeder Überbrückungskonstruktion nach innen und ermöglichen die Umkehrung der mittleren dreieckigen Platte.
Verschiedene Ausführungen der vorliegenden Erfindung sind in den beigefügten Zeichnungen dargestellt, bei denen gleiche Bezugszeichen in den verschiedenen Ansichten gleiche Teile bezeichnen, und wobei:
Fig. 1, 2 und 3 perspektivische Ansichten einer ersten Ausführung der vorliegenden Erfindung jeweils in der geöffneten stabilen Stellung, der instabilen Zwischenstellung und der geschlossenen stabilen Stellung sind;
Fig. 4 a bis 4 c perspektivische Ansichten einer zweiten Ausführung der vorliegenden Erfindung jeweils in der geöffneten stabilen Stellung, der instabilen Zwischenstellung und der geschlossenen stabilen Stellung sind;
Fig. 5 a und 5 b pespektivische Ansichten einer dritten Ausführung der vorliegenden Erfindung in der geschlossenen bzw. der geöffneten Stellung sind;
Fig. 6 a und 6 b perspektivische Ansichten eines Behälters und Deckels, die mittels des erfindungsgemäßen bi-stabilen Scharniers verbunden sind, in der geöffneten bzw. geschlossenen Stellung sind;
Fig. 7 a und 7 b perspektivische Ansichten eines aus zwei Hälften, die mittels des erfindungsgemäßen bi-stabilen Scharniers verbunden sind, bestehenden Rings in der geöffneten bzw. geschlossenen Stellung sind;
Fig. 8 eine perspektivische Ansicht eines Kastens in der geöffneten Stellung ist, bei dem ein Deckel oder eine Klappe mittels des erfindungsgemäßen bi-stabilen Scharniers am Hauptkasten angelenkt ist;
Fig. 9 a bis 9 c perspektivische Ansichten einer weiteren Ausführung der Erfindung jeweils in der geöffneten stabilen Stellung, der instabilen Zwischenstellung und der geschlossenen stabilen Stellung sind; und
Fig. 10 a bis 10 c schematische Darstellungen sind, die die Funktion der in Fig. 9 a bis 9 c dargestellten Ausführung veranschaulichen.
Ein bi-stabiles Scharnier 10 besteht, wie in Fig. 1, 2 und 3 dargestellt, aus einem ersten starren Element 12, einem zweiten starren Element 13 und zwei gleichen Elementen, die als flexible Überbrückungsstrukturen 14 und 15 wirken. Jedes Element 14 und 15 besteht, wie am deutlichsten aus Fig. 1 zu ersehen, aus einer mittleren dreieckigen Platte 16, die mittig angeordnet ist, und zwei Auslegerarmen, die dreieckige Endabschnitte 18 und 20 bilden. Jede mittlere dreieckige Platte 16 ist über integrale Faltlinien, die als "lebende" Scharniere 22 wirken, mit ihrem entsprechenden Auslegerarm 18 und 20 verbunden.
Wenn die Endkonstruktionen 12 und 13 aufeinanderzu schwenken, werden die Auslegerarme 18 und 20, wie aus dem Vergleich von Fig. 1 und 2 zu ersehen ist, verformt; insbesondere an ihren Innenkanten nach innen verformt, und ermöglichen so, daß die mittleren dreieckigen Platten 16 beginnen, sich zu wenden oder ihre Ausrichtung umzukehren. Das heißt, die dreieckigen Platten 16 drehen sich um eine Achse, die im wesentlichen parallel zur Hauptrichtung der Elemente 14 und 15 ist, so daß die Drehung in einer Ebene quer zur Hauptrichtung der Elemente 14 und 15 stattfindet. In Fig. 2 haben sich die mittleren dreieckigen Platten 16 um annähernd 90º gedreht, so daß sie jetzt in annähernd der gleichen Ebene liegen. Weitere Bewegung der Endteile 12 und 13 aufeinander zu, um die in Fig. 3 dargestellte Anordnung zu erreichen, erfordert fortgesetzte Drehung der mittleren dreieckigen Platten 16, bis sie vollkommen gewendet sind und parallel an den entsprechenden Auslegerarmen 18 und 20 anliegen. In dieser Anordnung haben sich die Endelemente 12 und 13, wie in Fig. 3 zu sehen, einander am weitesten genähert. Während der Bewegung von Fig. 2 zu Fig. 3 kehren die Auslegerarme 18 und 20 aus ihrer verformten Stellung in Fig. 2 in im wesentlichen die gleiche Stellung zurück, die sie in Fig. 1 einnahmen. Damit stellen Fig. 3 und 1 stabile Stellungen dar, während Fig. 2 eine instabile Zwischenstellung darstellt.
Fig. 4 a, 4 b und 4 c stellen eine etwas andere Anordnung einer bi-stabilen Scharniereinheit 10' dar, die im wesentlichen wie die unter Bezugnahme auf Fig. 1 bis 3 beschriebene funktioniert. Bei dieser Anordnung hat die mittlere dreieckige Platte 16' eine konische Form, wodurch sie als zusätzliche Federeinrichtung wirkt und somit die Biegung der Auslegerarme 18' und 20' verringert. Die übrigen Elemente haben den gleichen Aufbau und die gleiche Funktion wie im Zusammenhang mit Fig. 1 bis 3 erläutert. Diese Elemente sind mit den gleichen Bezugszeichen unter Hinzufügung eines Strichs gekennzeichnet. Daher ist es nicht erforderlich, die Anordnung oder die Bewegung der verschiedenen Elemente bei dieser Ausführung zu beschreiben.
Fig. 5 a und 5 b stellen eine dritte Ausführung der Scharniereinheit 10 dar, bei der die Faltlinien in Form von Ausnehmungen an den äußeren Oberflächen der Elemente 14 und 15 vorhanden sind. Aufgrund dieses Aufbaus der Faltlinien 22 wird die dreieckige Platte 16, wie in Fig. 5 a dargestellt, auf die inneren Oberflächen der Auslegerarme 18 und 20 gefaltet.
Beim Vergleich dieser Ausführung mit den in Fig. 1 bis 4 dargestellten Ausführungen ist anzumerken, daß bei der ersten und der zweiten Ausführung die Faltlinien 22 und 22' als Ausnehmungen an der inneren Oberfläche der Elemente 14 und 15 ausgebildet sind und daher der dreieckige Abschnitt 16 und 16' auf die äußeren Oberflächen der Auslegerarme 18, 20 bzw. 18', 20' gefaltet wird.
Um das Falten der dreieckigen Platte 16 oder 16' auf die äußeren oder inneren Oberflächen der Auslegerarme 18, 20 bzw. 18', 20' zu erleichtern, kann die Ebene der Elemente 14 und 15 in Bezug auf die vertikale Ebene leicht geneigt sein.
Diese Neigung wird in Richtung des Zusammenlaufens der Spitzen der dreieckigen Platten 16 und 16' der Elemente 14, 15 ausgeführt, wenn die Ausnehmungen der Faltlinien 22, 22' an den inneren Oberflächen der Elemente 14, 15 ausgeformt sind.
Diese Neigung wird in Richtung des Auseinanderlaufens der Spitzen der dreieckigen Platten 16 und 16' der Elemente 14, 15 ausgeführt, wenn die Ausnehmungen der Faltlinien 22, 22' an den äußeren Oberflächen der Elemente 14, 15 ausgeformt sind.
Fig. 6 a und 6 b zeigen in perspektivischer Ansicht den Einsatz der bi-stabilen Scharniereinheit 10 bei der Verbindung eines Deckels oder einer Klappe 30 mit einem Behälter 32.
Fig. 7 a und 7 b veranschaulichen eine ähnliche, mit 10 bezeichnete Verwendung der bi-stabilen Scharniereinheit zwischen zwei halbzylindrischen Abschnitten 38 und 40, die zusammenbracht werden können und so einen Ring oder eine Röhre bilden, wie dies in Fig. 7 b dargestellt ist.
Fig. 8 stellt den Einsatz von identischen bi-stabilen Scharniereinheiten 10 dar, mit denen ein Deckel oder eine Klappe 44 an einem Kasten 46 angebracht ist.
Fig. 9 a, 9 b und 9 c stellen eine weitere und etwas andere Ausführung der bi-stabilen Scharniereinheit dar, die ein erstes und ein zweites starres Element 12" und 13" umfaßt, die mittels zweier gleicher Überbrückungskonstruktionselemente mit Auslegern 18" und 20" verbunden sind, sowie eine mittlere dreieckige Platte 16", die den vorangehenden Ausführungen ähnelt. In der stabilen geöffneten Stellung der Scharniereinheit bilden die Ausleger 18", 20" und die dreieckige Platte 16", wie insbesondere in Fig. 9 a dargestellt, eine pyramidenförmige Konstruktion, und die starren Elemente oder Endteile 12" und 13" liegen in der gleichen ersten Ebene.
Wenn die Endteile 12" und 13" aufeinander zu schwenken, werden die Auslegerarme 18" und 20", wie aus dem Vergleich der Fig. 9 a, 9 b und 9 c zu ersehen ist, verformt, insbesondere an ihren Innenkanten nach innen verformt, und ermöglichen so, daß die mittleren dreieckigen Platten 16" beginnen, sich zu wenden oder ihre Ausrichtung umzukehren. In der geschlossenen und stabilen Stellung, die in Fig. 9 c dargestellt ist, befinden sich die Endteile 12" und 13" in zwei parallelen Ebenen übereinander, wobei Endteil 13" seine Lage in der ersten Ebene beibehält. In dieser geschlossenen Stellung befinden sich die Auslegerarme 18", 20" und die dreieckige Platte 16" in einer gleichen und zweiten Ebene, die im wesentlichen senkrecht zur ersten Ebene liegt.
Fig. 10 a, 10 b und 10 c, die Fig. 9 a, 9 b und 9 c entsprechen stellen schematisch die Ausrichtung und Biegung der Auslegerarme 18", 20" und die Bewegung der dreieckigen Platte 16" beim Schwenken des Endteils 12" auf das Endteil 13" zu dar.
Natürlich können alle in den Zeichnungen dargestellten unterschiedlichen Ausführungen im Zusammenhang mit den in Fig. 6 bis 8 gezeigten Beispielen verwendet werden.
Die im wesentlichen dreieckige Platte (16, 16', 16") bestimmt den Öffnungsbereich des Scharniers.
Wenn der Winkel der dreieckigen Platte (16, 16', 16") kleiner ist als 90º, wird der Bereich zwischen geöffneter und geschlossener Stellung theoretisch größer.
Dies kann genutzt werden, um eine Federkraft auch in der geschlossenen Stellung der Scharniereinheit zu erzeugen.
Ist der Winkel der dreieckigen Platte (16, 16', l6") größer als 90º, ist der Bereich zwischen geöffneter und geschlossener Stellung kleiner als 180º.
Die erfindungsgemäße bi-stabile Scharniereinheit kann, auch wenn dies nicht in den Zeichnungen dargestellt ist, in der Kartonagenindustrie eingesetzt werden, wobei die Scharnierlinien durch ein Falz- und Faltverfahren hergestellt werden können. Das heißt, die Faltlinien der Scharniereinheit werden durch Falzen von Pappe zur Herstellung eines Kartons oder von Teilen eines Kartons durch Falten an der Hauptscharnierlinie hergestellt.

Claims

1. Bi-stabile Scharniereinheit (10) aus einem elastischen Material, die zwei relativ unflexible Endteile (12, 13) verbindet, um zwei stabile Stellungen auf jeder Seite einer dazwischenliegenden instabilen Stellung einzunehmen,

dadurch gekennzeichnet, daß

die Scharniereinheit (10) aus zwei gleichen Elementen (14, 15) besteht, von denen jedes aus zwei Auslegerarmen (18, 20) besteht, die miteinander über zwei Faltlinien (22) verbunden sind, und eine im wesentlichen dreieckige, relativ starre Platte (16) aufweist, die zwischen den Faltlinien (22) angeordnet und durch diese begrenzt ist, und daß

die Elemente (14, 15) im wesentlichen parallel und mit Abstand zueinander angeordnet sind und die Hauptscharnierlinie zwischen den Endteilen (12, 13) bilden, wobei durch Falten längs der Hauptscharnierlinie die vier Auslegerarme (18, 20) sich nach innen zu biegen beginnen und als Federn wirken sowie die zwei dreieckigen Platten (16) um annähernd 180º in eine zu den Elementen (14, 15) senkrechte Ebene schwenken.

2. Scharniereinheit nach Anspruch 1, wobei die dreieckigen Platten (16') eine konische Form haben, wodurch sie als zusätzliche Federeinrichtung zum Vermindern der Biegung der AusIegerarrne (18', 20') wirken.

3. Scharniereinheit nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Faltlinien (22) durch Ausnehmungen innerhalb einer der Oberflächen jedes der Elemente (14, 15) gebildet sind.

4. Scharniereinheit nach Anspruch 3, wobei, wenn die Ausnehmungen (22) an den inneren Oberflächen der Elemente (14, 15), die einander zugewandt sind, gebildet sind, die dreieckigen Platten (16) bei ihrem Schwenken auf die äußeren Oberflächen der AusIegerarrne (18, 20) gefaltet werden.

5. Scharniereinheit nach Anspruch 3, wobei, wenn die Ausnehmungen (22) auf den äußeren Oberflächen der Elemente (14, 15) gebildet sind, die dreieckigen Platten (16) bei ihrem Schwenken auf die inneren Oberflächen der Auslegerarme (18, 20) geschwenkt werden.

6. Scharniereinheit nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei sie einstückig aus einem Kunststoffmaterial gegossen ist.

7. Scharniereinheit nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei die Faltlinien (22) durch Einritzen von Pappen gebildet sind, um einen Karton durch Falten längs der Hauptscharnierlinie zu bilden.

8. Scharniereinheit nach einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei die Auslegerarme (18, 20) und die dreieckige Platte (16) jedes Elementes (14, 15) im wesentlichen in der gleichen Ebene ausgerichtet sind, wenn in einer ersten stabilen Stellung der Scharniereinneit (10) die zwei Endteile (12, 13) folgerichtig längs einer Symmetrieachse und parallel zu den Achsen der Elemente (14, 15) ausgerichtet sind, und die dreieckige Platte (16) auf die Auslegerarme (18, 20) gefaltet ist, wenn in der zweiten stabilen Stellung der Scharniereinheit (10) die zwei Endteile (12, 13) in im wesentlichen der gleichen Ebene ausgerichtet sind, die senkrecht zu der Achse in der ersten stabilen Stellung liegt.

9. Scharniereinheit nach einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei die Auslegerarme (18", 20") und die dreieckige Platte (16") jedes Elementes (14", 15") eine Pyramide bilden, wenn in einer ersten stabilen Stellung der Scharniereinheit (10") die zwei Endteile (12", 13") in einer im wesentlichen gleichen ersten Ebene ausgerichtet sind, sowie die Auslegerarme (18", 20") und die dreieckige Platte (16") in einer im wesentlichen gleichen zweiten Ebene ausgerichtet sind, die im wesentlichen senkrecht zu der ersten Ebene liegt, wenn in der zweiten stabilen Stellung der Scharniereinheit (10") die zwei Endteile (12", 13") Parallel zueinander in unterschiedlichen Ebenen ausgerichtet sind, von denen eine die erste Ebene in der ersten stabilen Stellung ist.

10. Scharniereinheit nach Anspruch 8 oder 9, wobei die Endteile (12, 13) an Umfangswänden eines zylindrischen Behälters (32) oder einer rechteckigen Schachtel (46) und einem zugeordneten Verschluß (30) oder einem Deckel (44), jeweils befestigt oder mit diesen einstückig ausgebildet sind.

11. Scharniereinheit nach Anspruch 8 oder 9, wobei die Endteile (12, 13) an Umfangswänden der zweite Hälften (38, 40) einer ringförmigen Struktur befestigt oder mit diesen einstückig ausgebildet sind.