EP2166895B1 - Mechanisch-magnetische verbindungskonstruktion - Google Patents

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EP2166895B1
EP2166895B1 EP20080826415 EP08826415A EP2166895B1 EP 2166895 B1 EP2166895 B1 EP 2166895B1 EP 20080826415 EP20080826415 EP 20080826415 EP 08826415 A EP08826415 A EP 08826415A EP 2166895 B1 EP2166895 B1 EP 2166895B1
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EP
European Patent Office
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magnet
armature
magnetic
force
mechanical
Prior art date
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EP20080826415
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EP2166895A2 (de
EP2166895B8 (de
Inventor
Joachim Fiedler
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Fidlock GmbH
Original Assignee
Fidlock GmbH
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Publication date
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Publication of EP2166895B1 publication Critical patent/EP2166895B1/de
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    • A45—HAND OR TRAVELLING ARTICLES
    • A45C—PURSES; LUGGAGE; HAND CARRIED BAGS
    • A45C13/00—Details; Accessories
    • A45C13/10—Arrangement of fasteners
    • A45C13/1069—Arrangement of fasteners magnetic
    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E05—LOCKS; KEYS; WINDOW OR DOOR FITTINGS; SAFES
    • E05B—LOCKS; ACCESSORIES THEREFOR; HANDCUFFS
    • E05B47/00—Operating or controlling locks or other fastening devices by electric or magnetic means
    • E05B47/0038—Operating or controlling locks or other fastening devices by electric or magnetic means using permanent magnets
    • E05B47/004—Operating or controlling locks or other fastening devices by electric or magnetic means using permanent magnets the magnets acting directly on the bolt
    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E05—LOCKS; KEYS; WINDOW OR DOOR FITTINGS; SAFES
    • E05B—LOCKS; ACCESSORIES THEREFOR; HANDCUFFS
    • E05B65/00—Locks or fastenings for special use
    • E05B65/52—Other locks for chests, boxes, trunks, baskets, travelling bags, or the like
    • E05B65/5284—Other locks for chests, boxes, trunks, baskets, travelling bags, or the like in which a movable latch is passed through a staple loop
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01F—MAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
    • H01F7/00—Magnets
    • H01F7/02—Permanent magnets [PM]
    • H01F7/0205—Magnetic circuits with PM in general
    • H01F7/0226—PM with variable field strength
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
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    • Y10T—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
    • Y10T24/00—Buckles, buttons, clasps, etc.
    • Y10T24/32—Buckles, buttons, clasps, etc. having magnetic fastener
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    • Y10T292/11—Magnetic
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    • Y10T70/00—Locks
    • Y10T70/50—Special application
    • Y10T70/5093—For closures
    • Y10T70/554—Cover, lid, cap, encasing shield
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
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    • Y10T70/50—Special application
    • Y10T70/5093—For closures
    • Y10T70/554—Cover, lid, cap, encasing shield
    • Y10T70/5544—Pivoted
    • Y10T70/5549—Cover-carried lock

Definitions

  • the invention relates to a mechanical-magnetic connection construction, d. H. a magnetic force assisted mechanical interlock particularly suited for closures used on bags, rucksacks and similar articles, this list is not intended to limit the scope of the invention.
  • connection constructions can be divided into two main groups.
  • the opening and closing mechanism consists of a combination of mostly positive and non-positively acting components.
  • springs are used to maintain a locked state so that closing and opening must occur against the spring force.
  • Such connection constructions are known in the art, so that reference is made only to the state of the art from the content of subclasses IPC A44B.
  • Plug buckles known in which a spring latching is formed so that a separating element, such as a wedge, with a tapered surface, the latch gradually spreads until it disengages and is released.
  • Closures such as these buckle have by the gradual overcoming of the detent on a soft opening feel, but have an unsatisfactory closing haptics, since they can be closed with considerable force and usually only with two hands.
  • connection constructions are the magnetically-acting connection structures in which the magnetic force is used to hold the connection together. These connection constructions are also well known for closures of bags and other containers of the professional world, so that here too only reference is made to the content of the subclasses of IPC E05C.
  • a positive mechanical lock usually has a mechanical component that is loaded when the lock is loaded to train, pressure or shearing.
  • the size of the mechanical resistance of this component defines the stability of the connection structure.
  • Mechanical connection structures are inexpensive to produce because z. B. in pocket closures only very inexpensive iron parts or plastic parts are used.
  • connection constructions have the property that a locking spring force has to be overcome manually during mating. Therefore, in some cases, the handling of the connection constructions is not very comfortable, so that use is made of magnetic connection constructions, because they pull themselves together due to the magnetic force.
  • haptic The force felt when closing and opening on the hand.
  • haptics The force felt when closing and opening on the hand. Especially with closures that are operated by hand, the haptics of the human hand force must be adjusted.
  • the magnet and the associated anchor must be dimensioned according to the holding force. If no special requirements are placed on the locking force and the haptics, these connections are in principle applicable.
  • closures must be oversized in certain cases, however, if z. B. safety requirements are met. This can z. B. be required in a backpack for mountaineers. This backpack may not open even if the closure is charged with a multiple of the normal locking force, which z. B. may occur in a crash.
  • closures are designed with such a requirement profile as mechanical closures, since with mechanical structures and high safety factors can be realized without much additional effort. In this respect, these connection constructions have prevailed on the mass market.
  • the opening haptic is unsatisfactory, because during the opening magnet and armature in their Hauptanziehungscardi, ie the direction in which they have moved when closing each other, are separated and thus a jerky feel is connected, since the magnetic attraction in the closed position is maximum and after strongly unlinear drops.
  • the mechanical tumbler secured here by an additional magnet-armature system in the closed position which is also opened opposite to the magnetic field, so that the feel for unlocking the shutter has a jerky course and is therefore unsatisfactory.
  • the connecting structure designed as a door opening and closing device, in which two components are displaceable relative to one another in order to hold a door closing in a retracted state of the components and to open the door in an extended state.
  • the connecting structure has a locking device for locking the components to each other in the retracted state, which is realized by a arranged on the one component groove, in which a guided on the other component ball for coupling the components engages and in the retracted state with a Locking portion of the groove in plant is.
  • the connecting structure also has a magnet-armature construction, which is formed by a magnet on the one component and metallic plates on the other component and serves to hold the door in the retracted state of the components magnetically in the closed position. When one component is extended relative to the other component, the magnetic attraction between the magnet and the armature is weakened, thereby reducing the magnetic attraction force on the door so that the door can be opened.
  • connection construction has two connection modules and serves to connect two elements, to each of which one of the connection modules can be fastened.
  • the locking piece and the locking element are designed so that the mechanical strength is sufficient depending on the actual occurring or possible loads.
  • connection construction furthermore has a magnet armature construction, wherein the magnet is arranged in one of the connection modules and the armature is arranged in the other connection module.
  • the magnetic force between armature and magnet is chosen so large that during the closing operation, the connecting modules are pulled from a predetermined minimum distance from each other, whereby the spring locking element urges against the locking piece until it snaps into engagement.
  • magnet and armature are dimensioned so that the spring force of the spring locking element is overcome. It will be clear to those skilled in the art that magnet-armature constructions can not consist of only a single magnet and a single armature.
  • a magnet-armature construction will be understood to mean any combination of magnets and armatures which are least of one another, it being known to the person skilled in the art that the armature may consist of a ferromagnetic material or may also be a magnet. Certain magnetic anchor designs not only attract, but can also repel when opposing two magnetic poles of the same name. Unless special additional conditions apply, it does not matter if the magnet is moved relative to the armature or the armature is opposite to the magnet. It is also clear that the interaction between magnet and armature is the same as between two magnet attracting.
  • connection modules When the connection modules are connected, there is a mechanical lock and also a magnetic attraction. It should be noted, however, that magnetic attraction absorbs only a negligible part of the main load of the connection.
  • the magnetic anchor construction almost exclusively serves to automatically close the connection.
  • connection module with the magnet and the connection module with the armature are displaced laterally relative to one another until the magnetic force is sufficiently weakened in order to be able to easily separate the modules by hand. This is the case when the armature surface facing the magnet has become sufficiently small. It is clear that the displacement between the magnet and the armature can also be a twist or a pivot.
  • the movable magnet is coupled to the unlocking element, i. h., With the magnet and the unlocking element is moved, wherein the term “coupled” not only means that the unlocking element must be rigidly connected to the magnet.
  • a coupling also means a connection via a spring.
  • a coupling is also present when a driver moves the unlocking, but this driver is not always applied to the unlocking, d. h., if there is a game.
  • this connecting structure has a particularly soft opening haptics.
  • the locking structure and the magnet-armature construction are each returned to their original position, in which the contraction and the snapping are possible.
  • This provision of the functional elements of the locking structure and the magnet-armature construction is effected by return means. All that needs to do is to apply a force to the component to be returned.
  • the force of a return spring is preferably used, which is biased when opening the connecting structure. It is clear to the person skilled in the art that this return spring need only be so strong in order to force the functional elements moved during opening back into their starting position. This only a very small force is required, so that only a weak return spring is required. This is one reason why the aforementioned soft and pleasant feel is retained.
  • the magnet-armature construction on a plurality of locking elements or a locking element with a plurality of locking portions With this embodiment of the invention, it is z. B. possible to better distribute the attacking load force.
  • the magnet-armature construction on a coupling device which has a game in the direction of movement of the movable magnet, so that the unlocking element is pulled by means of a stop only in the direction of the magnet when the game is used up
  • the advantage of this embodiment is that the displacement of the magnet from the armature can be greater than the distance the unlocking element has to be displaced until the spring locking element is out of engagement with the locking piece.
  • connecting structures can be built in which the displacement of the magnet from the armature due to structural constraints must be greater than the path that the unlocking element is moved.
  • the magnetic anchor construction as a coupling device on a coupling spring whose spring force along the direction of movement of the magnet and the unlocking extends.
  • the advantage of this embodiment is that with this combination of features a security against the opening of the connecting structure has been created under stress.
  • the coupling spring is dimensioned so that in the unloaded state of the mechanical locking device when moving the magnet via the coupling device and the unlocking element is pulled along. In the loaded state, however, the frictional force between the spring locking element and the locking piece is greater than the spring force, ie, the magnet can, for. B. be moved by hand without the mechanical lock opens. If the mechanical lock is relieved in this state, the spring immediately pulls or pushes the unlocking element in the opening direction so that the connection can be opened.
  • a hand-tangible object is provided on one of the connection modules, which can be placed by hand on the other connection module.
  • This embodiment of the invention is suitable for. B. for connecting a bicycle lamp with the bicycle handlebar.
  • the anchor is directly connected to the object in one piece.
  • the magnet-armature construction in a connection module at least one magnet and in the other connection module at least one ferromagnetic armature or poled on attraction magnet. This arrangement is preferred when a low cost connection is needed.
  • This arrangement is preferred when a robust connection is required, because in this magnetic anchor construction no mechanical contact of the magnetic surface with the surface of the armature occurs, so that damage to the sensitive magnetic surface z. B. is avoided when repeated shifting, even if foreign objects such. B. sand in between.
  • This arrangement is preferred when the magnetic force is particularly good to be exploited, which is achieved by the bundling of the magnetic field lines in the magnetic guide plate.
  • the magnet-armature construction in each connection module on a magnet with ferromagnetic baffles, wherein the baffles in the closed position are attractive. This arrangement is preferred when a robust connection with a high tightening force is required in the closed state, and when at least low repulsion is desired when opening.
  • the magnet-armature construction at least two each opposite magnets, which are both in a closed position of the connection in a tightening position and in the open position in a repelling position. This arrangement is preferred when a connection with high tightening force in the closed state and high repulsion force is required when opening.
  • the magnet-armature construction has a magnet arrangement in which in each connection module, a magnet and a ferromagnetic armature are arranged so that in the closed state, the magnets are in opposition to the armature and are polarized so that in the open state, the magnets are polarized on repulsion.
  • This arrangement is preferred when a cost-effective connection with high tightening force in the closed state and low repulsion force is required when opening.
  • the unlocking element in addition to the kraftumlenkenden rising sliding surface, which brings the spring locking element out of engagement with the locking piece, a second sliding surface, which after urging the spring locking element in the disengaged position, the force of the tensioned spring locking element in a Ejection force between the first connection module and the second connection module deflects to eject the first connection module from the second connection module.
  • the ejection force arises when either the spring locking pieces were urged from a straight position to an oblique position and the resulting skew the spring tension of the spring locking element has been partially converted into an ejection force, insofar as the second sliding surface allows sliding with low friction of the elements to each other, or if the unlocking presses with the second sliding surface on a slope on the spring locking element or an obliquely formed second sliding surface on the unlocking with the spring locking element interacts or combinations of the aforementioned possibilities, which convert by means of known to those skilled chamfers and sliding surfaces, the spring tension at least partially into an ejection force.
  • Fig. 1 f shows a special function.
  • connection modules 1 and 2 designate the connection modules to be connected, which are separated by a dividing line 3 for the sake of clarity. Both connection modules are thus separated, d. H. spaced opposite.
  • connection module 1 consists of a magnet 4, a locking piece 5 and an unlocking element 40 with a kraftumlenkenden portion 40 a.
  • the Unlocking element 40 is connected via a coupling device 7 with the magnet 4.
  • the connecting module 2 consists of a ferromagnetic armature 8 and a spring locking element 9, which has a locking piece 9a and a spring portion 9b.
  • the locking piece 9a is located on the locking piece 5 with an engagement surface 9c, which may be tapered.
  • an engagement surface 9c which may be tapered.
  • Fig. 1z and Fig. 1z ' show the separate connection modules with movable or fixed locking piece.
  • the coupling device 7 is a rigid or an elastic connection between the magnet 4 and the locking piece 5.
  • the coupling device 7 may also be a partially fixed and loose connection, ie a connection with a game.
  • the coupling device 7 is a rigid connection.
  • the magnet 4, the coupling device 7 and the locking piece 5 are to be regarded as an integral body.
  • the force application point of the displacement force Fv is arbitrary.
  • the displacement force Fv acts on the magnet 4.
  • the coupling device 7 is a tension spring, then the force application point is no longer freely selectable, ie the force application point for the displacement force Fv must be selected on the magnet 4, as in Fig. 1f shown.
  • Fig. 1f a particular general embodiment of the invention is shown, which in conjunction with the Fig. 1e will be explained below.
  • the coupling device 7 is a tension spring.
  • Fig. 1e It can be seen that with the displacement of the magnet 4 and the displacement of the locking piece 5 is carried out.
  • the connected connection modules 1 and 2 are under tensile stress in the loading direction B, ie the locking piece 5 and the locking piece 9a of the spring locking element 9 are pressed against each other.
  • This surface pressure of the superposed surface portions prevents the unlocking element 40 from being pulled by the tension spring in the direction of the displaced magnet.
  • there is a safety lock that can not be opened under load, since only the magnet 4 is displaced.
  • the unlocking element 40 is blocked because the frictional force is greater than the spring force of the tension spring.
  • Fig. 1g - 1i show a further particular advantageous development of the invention. Show Fig. 1g '- 1i' the same stages as Fig. 1g - 1i from a different perspective. Fig. 1g shows the closure in the closed state accordingly Fig. 1d , New is in Fig. 1h in that the unlocking element 40 has a second sliding surface 40b which is urged against the locking piece 9a when it is opened. The second sliding surface 40b and the locking piece 9a have such a geometry that, as in FIG Fig. 1i shown, the spring tension of the tensioned locking spring 9b is deflected in an ejection force in the arrow direction.
  • Fig. 1c explained. It is clear to the person skilled in the art that the function of the spring section 9b can also be taken over by the locking piece 5 if the locking piece 5 can yield elastically in the direction of the arrow by means of a spring section 5a. Also, a combination is possible, that is, it is both a spring portion 9b, and a spring portion 5a provided. Thus, the shows Fig. 1c ' the same functional stages as the Fig. 1 c.
  • the Fig. 2a - b show a special coupling device 7. Since the general function of the invention already in Fig. 1 has been described, not all functional phases are shown graphically below.
  • the Fig. 2a shows a closed connection construction, ie, this functional phase 2a corresponds to the functional phase in Fig. 1d ,
  • the magnet 4 is connected via a coupling device 7 with the unlocking element 40.
  • the coupling device 7 has a clearance 7d along the direction of movement of the magnet when opening. From the Fig. 2 It can be seen that a coupling engagement piece 7c, which is firmly connected to the unlocking element 40, engages in a coupling recess 7b.
  • the coupling recess 7b is longer than the coupling engagement piece 7c, so that a coupling play 7d is formed.
  • Fig. 2a is the coupling engaging piece 7c at the left end of the coupling recess 7b.
  • the advantage of this coupling devices with a game is that the magnet-armature construction can be built so that a particularly soft feel results in particularly strong attractive magnet-armature systems chosen by the distance of the displacement of the magnet 4 is particularly long is while at the same time the distance of the displacement of the unlocking element 40 may be smaller and less friction occurs here.
  • This can be z. B. are advantageously used for a closure in which several narrow spring locking elements, which cause a uniform tumbler, to be unlocked simultaneously.
  • Fig. 3a - b show another special coupling device 7.
  • the general function has already been after Fig. 1 described, and the special effect of a paddock with play was after Fig. 2 described.
  • Fig. 3 the coupling recess 7b is much longer.
  • a return spring 10 is coupled to the unlocking element 40, which is stretched when moving the magnet 4 when the coupling play 7 d is used up. After opening the connecting structure, ie after unlocking, the unlocking element return spring 10a pulls the unlocking element 40 back again.
  • This coupling device is used for example for safety belt fasteners.
  • the Fig. 4a - b show another special coupling device 7.
  • the general function has already been after Fig. 1 described, and the special effect of a paddock with play was after Fig. 2 described.
  • a magnet return spring 10 b is coupled to the magnet 4, which is compressed when moving the magnet 4. After opening the connecting structure, ie after unlocking, the magnet return spring 10b pushes the magnet back over the coupling device 7 and thus also the unlocking element 40 again when the coupling play 7d has been used up.
  • the Fig. 5a - c show another special coupling device 7.
  • the general function has already been after Fig. 1 described and the special effect of a paddock with play was after Fig. 2 described.
  • This connection construction relates to a safety function against opening under load, as already in Fig. 1f described.
  • the Fig. 5a shows the closed connection structure under load, ie, the locking piece 9a is pressed in the direction of arrow on the locking piece 5. Between the locking piece 5 and the magnet 4, a magnetic unlocking-coupling spring 10c is arranged. If the magnet 4 after Fig. 5b shifted in the direction of the arrow, the magnet-unlocking element-coupling spring 10c expands, while the unlocking element 40 is held in position by means of the locking piece 9a.
  • the magnetic unlocking element coupling spring 10c pulls the locking piece 5 to the left so that the locking piece 9a is urged by the unlocking member to the disengaged position.
  • the movement of the magnet is rectilinear.
  • the Fig. 6 shows a closure for bags or satchels.
  • the Fig. 6a shows a perspective view of the essential components of the closure.
  • the closure consists of the connection modules 1 and 2, which are attached to the bag.
  • the attachment can be done in various ways, for. B. by sewing, gluing, riveting or screwing. On the type of mounting options will not be indicated in the following embodiments, since it is clear to the skilled person how such products are attached.
  • the connection module 1 is designed as a plug with a longitudinally extending wedge-shaped plug-in section 11.
  • In the plug portion 11 is a fixed locking piece 5 and the plug with the eleventh integrally formed unlocking element 40 with the kraftumlenkenden rising sliding surfaces 40a1, 40a2, 40a3, 40a4 provided.
  • the spring locking element 9 is shown separately and is inserted into the spring locking element receiving opening 12 in the arrow direction.
  • the magnets are shown in the following views.
  • FIG. 6b and FIG. 2 c show two sectional views AA-1, AA-2 and BB-1, BB-2, respectively, from which it can be seen how the two connection modules unlock.
  • the spring locking element 9a1 and 9a2 on the locking pieces 5 and 5 'on This corresponds to the functional phase in Fig. 1d
  • the spring locking elements 9a1 and 9a2 are already bent back from the kraftumlenkenden rising sliding surfaces 40a1 and 40a3. This corresponds to the functional phase in Fig. 1e ,
  • magnets 4a and 4b also anchor magnets 8a and 8b attractively facing, then the magnets 4a and b and the armature magnets 8a and b are poled unretenamig.
  • magnets 4a and b and the armature magnets 8a and b are shifted from each other, then two magnetic poles of the same name face each other, which cause a repulsion, which is described in the separation of the connection modules.
  • Fig. 7 shows an embodiment of the invention as a buckle.
  • Fig. 7a shows a perspective view of the buckle in the closed state comparable Fig. 1 d.
  • the connection module 2 is designed as a plug 2, which has a belt seat 64 and is inserted into the housing 1a.
  • the rocker arm 1b is tiltably mounted via the stub axles 62a, b in the axle bearings 63a, b.
  • the rocker arm can be tilted.
  • Fig. 7b shows the sectional view C - C of the closed buckle analogous to Fig. 1d ,
  • the armature 8 is arranged in the rocker arm 1b, the magnet 4 is arranged. Both are attractive in the closed position.
  • a positive connection between connection module 1 and 2 is about the locking of the locking pieces 9a1, 2 with the locking pieces 5a, b. The locking pieces are firmly connected to the housing 1a.
  • Fig. 7f shows the buckle in phase analogous to Fig. 1e ,
  • the kraftumlenkenden rising sliding surfaces 40a1, 2 of the unlocking the locking pieces 9a1, 2 far enough against the spring force of the locking springs 9b1, 2 pushed back that the locking pieces 9a1, 2 are out of engagement with the locking pieces 5a, b and the form-fitting is released.
  • the magnet 4 and the armature 8 are tilted against each other and the magnetic attraction is correspondingly weakened, so that the buckle is also released magnetically to open.
  • the Fig. 8 shows a closure for strap ends on backpacks or bags or for holding an ice pick.
  • the two connection modules 1 and 2 are no longer linearly shifted from each other, but rotated concentrically to each other.
  • the Fig. 8a shows the essential components except magnet and armature in an exploded view.
  • the rotary member 1b for receiving the magnets 4a, b (not shown) has a locking member 5 formed as a peripheral edge fixedly connected to the rotary member and also fixedly connected unlocking members 40 with the rising sliding surface 40a.
  • the rotary part 1b is in the first connection module 1a rotatably mounted. It is rotated with the operating lever 50, which is firmly connected during assembly with the rotary member 1b.
  • the spring locking element 9 is designed particularly soft resilient and thus offers a particularly soft feel while stable mechanical locking by the Queryak on the locking pieces 9a1, 2.
  • the spring locking element 9 is annular, wherein the ring forms the spring portion 9b.
  • two locking pieces 9a1 and 9a2 are connected to the ring, that is, the spring locking element 9 is integrally formed.
  • At the locking pieces 9a1 and 9a2 is ever a bevel 9c, which is identical to the bevel 9c from the Fig. 1 ,
  • the locking pieces 9a1, 9a2 are movably mounted in the recesses 12a, b in the second connecting module 2.
  • Fig. 8b shows the position of the cutting plane BB.
  • Fig. 8d shows the sectional view BB-1, in which the closed closure is shown.
  • the closed closure is shown.
  • Fig. 8c shows the sectional view BB-2, in which the shutter in the actuated state analogous to Fig. 1e is drawn.
  • the locking pieces 9a1, 9a2 have been pushed aside from the force deflecting rising sliding surfaces 40a1, 40a2 of the unlocking member 40 so that the locking pieces 9a1, 9a2 and the locking piece 5 are disengaged.
  • Fig. 8c and 8d show Fig. 8c and 8d the arrangement of the magnet-armature system.
  • the magnets 4a, 4b are rotatably mounted in the connection module 1a together with the rotary part 1b.
  • the armature magnets 8a and 8b are fixedly arranged in the connection module 2.
  • the magnets 4a, 4b and the armature magnets 8a, 8b face each other so that in Fig. 8d opposing poles attractively facing each other or ever an anchor and a magnet are attractively opposed.
  • Fig. 8c the magnets 4a, 4b have been moved, and there are at least two poles of the same name opposite, so that the closure is pushed open by the magnetic force.
  • Fig. 8e shows in sectional view AA-1 again the closed position analog Fig. 1d and in sectional view AA-2, the shifted position after Fig. 1e in that the force deflecting rising sliding surfaces 40a1, 40a2 have urged the locking pieces 9a1, 9a2 into disengaged position.
  • connection modules either in rotation, tilting or sliding, either shifted against each other as a whole or be moved against each other via an actuator, ie magnet or armature in a connection module are movably mounted.
  • various magnet systems that repel in the translated state may be used.
  • the locking piece 5 may be fixedly connected to the movable in connection module 1 a magnet 4, as in the embodiment according to Fig. 8 shown.
  • the locking piece 5 can be firmly connected to the connection module 1a, while the magnet is movably mounted in the connection module 1a, as in the embodiment according to FIG Fig. 7 is shown.

Landscapes

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Description

  • Die Erfindung betrifft eine mechanisch-magnetische Verbindungskonstruktion, d. h. eine mechanische Verriegelung mittels Magnetkraftunterstützung, die besonders für Verschlüsse geeignet ist, wie sie an Taschen, Rucksäcken und vergleichbaren Gegenständen benutzt werden, wobei diese Aufzählung nicht den Einsatzbereich der Erfindung beschränken soll.
  • Grundsätzlich lassen sich derartige Verbindungskonstruktionen in zwei Hauptgruppen einteilen. Es gibt mechanische Verbindungskonstruktionen, deren Öffnungs- und Schließmechanismus aus einer Kombination von meist form- und kraftschlüssig wirkenden Bauteilen besteht. Häufig werden Federn eingesetzt, um einen Verriegelungszustand beizubehalten, sodass das Schließen und das Öffnen gegen die Federkraft erfolgen muss. Derartige Verbindungskonstruktionen sind der Fachwelt bekannt, sodass lediglich auf den Stand der Technik aus dem Inhalt der Unterklassen IPC A44B verwiesen wird.
  • Beispielsweise sind aus dem Dokument US 5974 637 Steckschnallen bekannt, bei denen eine Federverrastung so ausgebildet ist, dass ein Trennelement, wie ein Keil, mit einer angeschrägten Fläche die Verrastung allmählich so weit aufspreizt, bis sie außer Eingriff gelangt und freigegeben ist. Verschlüsse wie diese Steckschnalle weisen durch die allmähliche Überwindung der Rastung eine weiche Öffnungshaptik auf, weisen jedoch eine unbefriedigende Schließhaptik auf, da sie mit erheblicher Kraft und meist nur mit zwei Händen geschlossen werden können.
  • Eine weitere Hauptgruppe der Verbindungskonstruktionen sind die magnetisch wirkenden Verbindungskonstruktionen, in denen die Magnetkraft genutzt wird, die Verbindung zusammenzuhalten. Auch diese Verbindungskonstruktionen sind gerade für Verschlüsse von Taschen und anderen Behältnissen der Fachwelt hinreichend bekannt, sodass auch hier lediglich auf den Inhalt der Unterklassen von IPC E05C verwiesen wird.
  • Weiterhin sind Kombinationen zwischen diesen beiden Hauptgruppen bekannt. Bei diesen Kombinationen wird in der Regel versucht, spezifische Anforderungen an eine Verbindungskonstruktion dadurch zu erfüllen, in dem gezielt die unterschiedlichen Eigenschaften einer mechanischen Verbindung und einer magnetischen Verbindungskonstruktionen kombiniert werden.
  • Nachfolgend sollen zur besseren Nachvollziehbarkeit der Vorteile der Erfindung zuerst einige Haupteigenschaften der mechanischen und der magnetischen Verbindungskonstruktionen diskutiert werden.
  • Eine formschlüssige mechanische Verriegelung hat in der Regel ein mechanisches Bauteil, das bei Belastung der Verriegelung auf Zug, Druck oder Abscherung belastet wird. Die Größe des mechanischen Widerstandes dieses Bauteils definiert die Stabilität der Verbindungskonstruktion. Mechanische Verbindungskonstruktionen sind preiswert herstellbar, da z. B. bei Taschenverschlüssen lediglich sehr preiswerte Eisenteile oder Kunststoffteile verwendet werden.
  • Diese mechanischen Verbindungskonstruktionen haben prinzipiell die Eigenschaft, dass beim Zusammenstecken manuell eine Verriegelungsfederkraft überwunden werden muss. Daher ist die Handhabung der Verbindungskonstruktionen in einigen Fällen nicht sehr komfortabel, sodass auf magnetische Verbindungskonstruktionen zurückgegriffen wird, denn diese ziehen sich auf Grund der Magnetkraft von selbst zueinander.
  • Die beim Schließen und beim Öffnen an der Hand empfundene Kraft wird nachfolgend als Haptik bezeichnet. Gerade bei Verschlüssen, die von Hand betätigt werden, muss die Haptik der menschlichen Handkraft angepasst werden.
  • Bei Magnetverbindungen, bei denen die Magnetkraft direkt dazu verwendet wird, das Öffnen der Verbindung zu verhindern, müssen der Magnet und der dazugehörige Anker entsprechend der Haltekraft dimensioniert sein. Wenn keine besonderen Anforderungen an die Zuhaltekraft und an die Haptik gestellt werden, sind diese Verbindungen prinzipiell verwendbar.
  • Die Verschlüsse müssen in bestimmten Fällen jedoch überdimensioniert sein, wenn z. B. Sicherheitsanforderungen zu erfüllen sind. Das kann z. B. bei einem Rucksack für Bergsteiger gefordert sein. Dieser Rucksack darf sich auch dann nicht öffnen, wenn der Verschluss mit einem Vielfachen der normalen Zuhaltekraft belastet wird, was z. B. bei einem Absturz eintreten kann. Insofern werden Verschlüsse mit einem derartigen Anforderungsprofil als mechanische Verschlüsse ausgebildet, da mit mechanischen Konstruktionen auch hohe Sicherheitsfaktoren ohne großen Mehraufwand realisierbar sind. Insofern haben sich diese Verbindungskonstruktionen am Massenmarkt durchgesetzt.
  • Weiterhin sind aus dem Stand der Technik verschiedene mechanische Verbindungskonstruktionen bekannt, bei denen zusätzlich zu einer mechanischen Verriegelung auch noch Magnete eingesetzt werden. Die Magnete dienen jedoch lediglich dazu, die mechanische Verriegelung im Schließzustand zusammenzuhalten. Dabei wird die Magnetkraft anstelle der Federkraft einer mechanischen Feder genutzt. Diese Konstruktionen weisen keine angenehme Haptik auf. Sie lassen sich meist relativ leicht schließen, jedoch schwieriger öffnen.
  • In dem Dokument US 6295702 ist ein mechanisch versperrter Magnetverschlussbeschrieben, bei dem während des Schließvorgangs Magnet und Anker eine mechanische Rastung zuziehen, die beim Öffnungsvorgang zuerst entriegelt werden muss, bevor der Magnetverschluss geöffnet werden kann.
  • Die Öffnungshaptik ist unbefriedigend, da während der Öffnung Magnet und Anker in ihrer Hauptanziehungsrichtung, d. h. der Richtung, in der sie sich beim Schließen zueinander bewegt haben, getrennt werden und damit eine ruckartige Haptik verbunden ist, da die magnetische Anziehungskraft in Schließstellung maximal ist und danach stark unlinear abfällt. Zudem wird die mechanische Zuhaltung hier durch ein zusätzliches Magnet-Anker-System in Schließstellung gesichert, das ebenfalls entgegengesetzt zum magnetischen Feld geöffnet wird, sodass auch die Haptik zur Entsicherung des Verschlusses einen ruckartigen Verlauf hat und somit unbefriedigend ist.
  • Aus dem Dokument US 6182336 ist weiterhin eine mechanische Zuhaltung eines Magnetverschlusses bekannt, die durch eine schräge Fläche eines Bedienknopfes geöffnet wird. Die Öffnungshaptik ist aber auch hier unbefriedigend, da während der Öffnung Magnet und Anker in ihrer Hauptanziehungsrichtung, d. h. der Richtung, in der sie sich beim Schließen zueinander bewegt haben, getrennt werden und damit eine ausgeprägte ruckartige Haptik verbunden ist, da die magnetische Anziehungskraft in Schließstellung maximal ist und danach stark unlinear abfällt.
  • Aus der US 4,270,781 ist eine als Öffnungs- und Schließvorrichtung für eine Tür ausgebildete Verbindungskonstruktion, bei der zwei Bauteile relativ zueinander verschiebbar sind, um in einem eingefahrenen Zustand der Bauteile eine Tür schließend zu halten und in einem ausgefahrenen Zustand die Tür zu öffnen. Die Verbindungskonstruktion weist eine Verriegelungsvorrichtung zum Verriegeln der Bauteile zueinander in dem eingefahrenen Zustand auf, die verwirklicht ist durch eine an dem einen Bauteil angeordnete Nut, in die eine an dem anderen Bauteil geführte Kugel zum Koppeln der Bauteile eingreift und die in dem eingefahrenen Zustand mit einem Sperrabschnitt der Nut in Anlage ist. Die Verbindungskonstruktion weist zudem eine Magnet-Anker-Konstruktion auf, die durch einen Magneten an dem einen Bauteil und metallische Platten an dem anderen Bauteil gebildet ist und dazu dient, in dem eingefahrenen Zustand der Bauteile die Tür magnetisch in der Schließstellung zu halten. Beim Ausfahren des einen Bauteils gegenüber dem anderen Bauteil wird die magnetische Anziehungskraft zwischen dem Magneten und dem Anker geschwächt und dadurch die magnetische Anziehungskraft auf die Tür reduziert, so dass die Tür geöffnet werden kann.
  • Für folgende Anforderungen ist aus dem Stand der Technik keine Verbindungskonstruktion bekannt:
    1. a. Verriegelung erfolgt mechanisch,
    2. b. Verbindungskonstruktion zieht sich von selbst zusammen,
    3. c. Verbindungskonstruktion lässt sich leicht öffnen, d. h. weist eine gute Haptik auf, die
    4. d. gleichmäßig, d. h. ruckfrei über den gesamten Bedienweg verläuft.
  • Es ist demzufolge die Aufgabe der Erfindung, eine Verbindungskonstruktion bereitzustellen, die alle drei Anforderungen a bis c gleichzeitig erfüllt.
  • Diese Aufgabe wird mit einer mechanisch-magnetischen Verbindungskonstruktion nach Anspruch 1 gelöst. Diese Verbindungskonstruktion weist zwei Verbindungsmodule auf und dient zum Verbinden von zwei Elementen, an denen jeweils eines der Verbindungsmodule befestigbar ist.
  • Die Verbindungskonstruktion weist nachfolgende Merkmale auf:
    • Eine Verriegelungsvorrichtung mit wenigstens einem federnd ausweichenden Federverriegelungselement, das in einem der Verbindungsmodule angeordnet ist,
      wenigstens einem Sperrstück zum formschlüssigen Verriegeln der Verbindungsmodule, das in dem anderen Verbindungsmodul angeordnet ist und einem bewegbaren Entriegelungselement mit einer kraftumlenkenden ansteigenden Gleitfläche. Das Federverriegelungselement ist so ausgebildet, dass es beim Schließen der Verbindungskonstruktion gegen das Sperrstück gedrängt wird. Das Federverriegelungselement, das Sperrstück und die miteinander in Berührung kommenden Flächenabschnitte des Federverriegelungselements und des Sperrstücks sind so ausgebildet, dass das Federverriegelungselement seitlich ausgelenkt wird und schließlich in das Sperrstück einschnappt, wenn sich das Verriegelungselement und das Sperrstück relativ aufeinander zu bewegen. Es ist dem Fachmann klar, dass die Verwendung des Begriffs "Feder" lediglich die Eigenschaft "federnd" beschreiben soll. Demzufolge fallen auch alle Ausführungsformen darunter, bei denen elastische Materialien eingesetzt werden. Es ist weiterhin klar, dass die "federnde" oder die "elastische" Eigenschaft auch dem Sperrstück zugeordnet werden kann.
  • Das Sperrstück und das Verriegelungselement sind so ausgebildet, dass die mechanische Festigkeit in Abhängigkeit von den tatsächlich auftretenden oder möglichen Belastungen ausreichend ist.
  • Weiterhin ist das Entriegelungselement so bewegbar, dass es das Federverriegelungselement von einer Eingriffsposition, in der das Federverriegelungselement in Eingriff mit dem Sperrstück ist, in eine Nichteingriffsposition drängt, in der das Federverriegelungselement nicht in Eingriff mit dem Sperrstück ist. Dabei ist die kraftumlenkende ansteigende Gleitfläche des Federverriegelungselements so ausgebildet, dass sie bei einer Verschiebung das Federverriegelungselement gegen die Federkraft beiseite drängt. Diese Merkmalskombination soll nachfolgend näher erläutert werden:
    • Wenn die Verbindungskonstruktion zusammengeschnappt ist, liegt eine formschlüssige Verbindung vor. Um den Formschluss zu lösen, wird das bewegbare Entriegelungselement verschoben, bis das Federverriegelungselement so weit von der kraftumlenkenden ansteigenden Gleitfläche beiseite gedrängt worden ist, bis das Sperrstück nicht mehr in Eingriff mit dem Federverriegelungselement steht, d. h. das Federverriegelungselement und das Sperrstück werden von der Eingriffsposition in die Nichteingriffsposition gebracht. Dabei ist dem Fachmann klar, dass die Kraft umlenkende ansteigende Gleitfläche nicht notwendigerweise am Ende des Federverriegelungselements anzugreifen braucht, sondern auch an einer anderen, frei wählbaren, federnden Stelle des Federverriegelungselements angreifen kann.
  • Die Verbindungskonstruktion weist weiterhin eine Magnet-Anker-Konstruktion auf, wobei in einem der Verbindungsmodule der Magnet und in dem anderen Verbindungsmodul der Anker angeordnet ist. Die Magnetkraft zwischen Anker und Magnet ist so groß gewählt, dass beim Schließvorgang die Verbindungsmodule ab einem vorbestimmten Mindestabstand zueinander gezogen werden, wodurch das Federverriegelungselement gegen das Sperrstück drängt, bis es in Eingriff schnappt. Mit anderen Worten, Magnet und Anker sind so dimensioniert, dass die Federkraft des Federverriegelungselements überwunden wird. Hier ist dem Fachmann klar, dass Magnet-Anker-Konstruktionen nicht nur aus einem einzelnen Magneten und einem einzelnen Anker bestehen können. Nachfolgend wird daher unter einer Magnet-Anker-Konstruktion jede Kombination von Magneten und Ankern verstanden, die sich wenigsten zueinander ziehen, wobei dem Fachmann bekannt ist, dass der Anker aus einem ferromagnetischen Material besteht oder auch ein Magnet sein kann. Bestimmte Magnet-Anker-Konstruktionen ziehen sich nicht nur an, sondern können sich auch abstoßen, wenn zwei gleichnamige Magnetpole in Gegenüberlage gebracht werden. Wenn nicht besondere zusätzliche Bedingungen gelten, ist es gleichgültig, ob der Magnet gegenüber dem Anker oder der Anker gegenüber dem Magnet bewegt wird. Es ist auch klar, dass die Wirkbeziehung zwischen Magnet und Anker die gleiche ist wie zwischen zwei anziehenden Magneten.
  • Wenn die Verbindungsmodule verbunden sind, bestehen eine mechanische Verriegelung und auch eine magnetische Anziehung. Es ist jedoch zu betonen, dass die magnetische Anziehung nur einen unwesentlichen Teil der Hauptbelastungskraft der Verbindung aufnimmt. Die Magnet-Anker-Konstruktion dient nahezu ausschließlich dem selbsttätigen Schließen der Verbindung.
  • Damit beim Trennen des Magneten vom Anker die eingangs erwähnte angenehme, d. h. ruckfreie Haptik entsteht, werden der Verbindungsmodul mit dem Magnet und Verbindungsmodul mit dem Anker seitlich zueinander so weit verschoben, bis die Magnetkraft ausreichend geschwächt ist, um die Module leicht von Hand trennen zu können. Das ist dann der Fall, wenn die dem Magneten gegenüber stehende Ankerfläche hinreichend klein geworden ist. Es ist klar, dass die Verschiebung zwischen dem Magneten und dem Anker auch eine Verdrehung oder ein Verschwenken sein kann.
  • Der bewegbare Magnet ist mit dem Entriegelungselement gekoppelt, d. h., mit dem Magneten wird auch das Entriegelungselement bewegt, wobei der Begriff "gekoppelt" nicht nur bedeutet, dass das Entriegelungselement mit dem Magnet starr verbunden sein muss. Unter einer Kopplung ist auch eine Verbindung über eine Feder zu verstehen. Eine Kopplung ist auch dann vorhanden, wenn ein Mitnehmer das Entriegelungselement verschiebt, dieser Mitnehmer aber nicht immer an dem Entriegelungselement anliegt, d. h., wenn ein Spiel vorhanden ist. Diese Zusammenhänge werden in der Beschreibung der Ausführungsbeispiele noch näher erläutert.
  • Nachfolgend werden die wesentlichen Merkmale und Eigenschaften die Haupteigenschaft der Erfindung zusammengefasst beschrieben:
    • Wenn der Magnet weit genug vom Anker verschoben wurde, sodass die magnetische Anziehungskraft zwischen Anker und Magnet ausreichend schwach ist, ist das Federverriegelungselement allmählich zurückgedrängt worden, d. h., es befindet sich in der Nichteingriffsposition. In dieser Nichteingriffsposition ist die Verbindungsvorrichtung sowohl mechanisch entriegelt, als auch magnetisch gelöst.
  • Mit anderen Worten, zum Öffnen des Verschlusses wird die Magnetkraft durch das seitliche Verschieben von Magnet und Anker mit geringem Kraftaufwand allmählich geschwächt oder ganz aufgehoben und der Federverriegelungsmechanismus wird mit geringem Kraftaufwand allmählich geöffnet. Somit ist verständlich, dass diese Verbindungskonstruktion eine besonders weiche Öffnungshaptik aufweist.
  • Es ist klar, dass beim Schließen der Verbindungskonstruktion die vorstehend beschriebene Öffnungsposition zwischen Entriegelungselement und Federverriegelungsmechanismus und zwischen Anker und Magnet nicht vorliegen darf, d. h., beim Schließen müssen sich das Sperrstück, das Federverriegelungselement und das Entriegelungselement so gegenüberstehen, dass es zum Einschnappen kommen kann. Andererseits müssen sich beim Schließen auch der Magnet und der Anker in einer Position gegenüberstehen, in der die Magnetkraft zwischen Magnet und Anker stark genug ist, um die Federkraft des Federverriegelungselements zu überwinden, damit der Einschnappvorgang erfolgen kann.
  • Mit anderen Worten, es muss nach dem Öffnen oder spätestens kurz vor dem Schließen der Verbindungskonstruktion dafür gesorgt werden, dass die Verriegelungskonstruktion und die Magnet-Anker-Konstruktion jeweils wieder in ihre Ausgangsposition zurückgestellt sind, in welcher das Zusammenziehen und das Einschnappen ermöglicht werden. Diese Rückstellung der Funktionselemente der Verriegelungskonstruktion und der Magnet-Anker-Konstruktion wird durch Rückstellmittel bewirkt. Dazu muss lediglich eine Kraft an dem rückzustellenden Bauteil angreifen. Bei der vorliegenden Erfindung wird vorzugsweise die Kraft einer Rückstellfeder dazu verwendet, die beim Öffnen der Verbindungskonstruktion vorgespannt wird. Dem Fachmann ist klar, dass diese Rückstellfeder lediglich so stark sein muss, um die beim Öffnen bewegten Funktionselemente wieder in ihre Ausgangsposition zu drängen. Dazu ist lediglich eine sehr geringe Kraft erforderlich, sodass auch nur eine schwache Rückstellfeder erforderlich ist. Das ist eine Ursache dafür, dass die eingangs erwähnte weiche und angenehme Haptik erhalten bleibt.
  • Die Rückstellung kann jedoch auch mit magnetischen Mitteln erfolgen. Dieser Effekt ist dem Fachmann hinreichend bekannt, sodass nur eine Möglichkeit von vielen erläutert wird:
    • Wenn ein Anker und ein Magnet aneinander haften, dann kann diese magnetische Haftverbindung gelöst werden, in dem der Anker vom Magneten abgeschoben wird. Wenn die sich anziehenden Flächen von Magnet und Anker gleich groß sind, dann verkleinert sich der anziehende Flächenabschnitt, wenn Anker und Magnet seitlich voneinander abgeschoben werden. Beim Abschieben muss eine Rückstellkraft überwunden werden, denn der Magnet und der Anker werden durch die Magnetkraft in der Ausgangsposition gehalten. Je kleiner die Reibung zwischen den sich anziehenden Flächen ist, um so größer ist die Rückstellkraft. Dieser bekannte Effekt kann noch verstärkt werden, wenn Magnet und Anker bestimmte Formen und/oder Magnetisierungen aufweisen. So ist z. B. klar, dass sich eine dreieckige Ankerfläche bei geeigneter Magnetisierung nach einer näherungsweise gleich großen, ebenfalls dreieckigen Magnetfläche ausrichtet.
  • Die vorstehend anhand einer Verschiebebewegung beschriebene technische Lehre kann der Fachmann analog auch auf eine Drehbewegung oder auf eine Kippbewegung anwenden, ohne dass dazu eine erfinderische Tätigkeit erforderlich ist.
  • Nach einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung nach Anspruch 2 weist die Magnet-Ankerkonstruktion mehrere Verriegelungselemente oder ein Verriegelungselement mit mehreren Verriegelungsabschnitten auf. Mit dieser Weiterbildung der Erfindung ist es z. B. möglich, die angreifende Belastungskraft besser zu verteilen.
  • Nach einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung nach Anspruch 3 weist die Magnet-Ankerkonstruktion eine Koppelvorrichtung auf, die in der Bewegungsrichtung des bewegbaren Magneten ein Spiel hat, sodass das Entriegelungselement mittels eines Anschlags erst dann in die Richtung des Magneten gezogen wird, wenn das Spiel aufgebraucht ist. Der Vorteil dieser Ausführungsform besteht darin, dass der Verschiebeweg des Magneten vom Anker größer sein kann als der Weg, den das Entriegelungselement verschoben werden muss, bis das Federverriegelungselement außer Eingriff mit dem Sperrstück ist. Mit dieser Ausführungsform können Verbindungskonstruktionen gebaut werden, bei denen der Verschiebeweg des Magneten vom Anker bedingt durch konstruktive Randbedingungen größer sein muss als der Weg, den das Entriegelungselement bewegt wird.
  • Nach einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung nach Anspruch 4 weist die Magnet-Ankerkonstruktion als Koppelvorrichtung eine Koppelfeder auf, deren Federkraft sich entlang der Bewegungsrichtung des Magneten und des Entriegelungselements erstreckt. Der Vorteil dieser Ausführungsform besteht darin, dass mit dieser Merkmalskombination eine Sicherheit gegen das Öffnen der Verbindungskonstruktion unter Belastung geschaffen wurde. Die Koppelfeder ist so dimensioniert, dass im unbelasteten Zustand der mechanischen Verriegelungsvorrichtung beim Verschieben des Magneten über die Koppelvorrichtung auch das Entriegelungselement mitgezogen wird. Im belasteten Zustand ist die Reibkraft zwischen dem Federverriegelungselement und dem Sperrstück jedoch größer als die Federkraft, d. h., der Magnet kann z. B. von Hand verschoben werden, ohne dass sich die mechanische Verriegelung öffnet. Wenn in diesem Zustand dann die mechanische Verriegelung entlastet wird, zieht oder drückt die Feder das Entriegelungselement sofort in die Öffnungsrichtung, sodass sich die Verbindung öffnen lässt.
  • Nach einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung nach Anspruch 5 weist die Magnet-Ankerkonstruktion eine Koppelvorrichtung auf, die in der Bewegungsrichtung des bewegbaren Magneten ein Spiel hat, sodass das Entriegelungselement mittels eines Anschlags erst dann in die Richtung des Magneten gezogen wird, wenn das Spiel aufgebraucht ist. Weiterhin ist eine Rückstellfeder für das Entriegelungselement vorgesehen, deren Federkraft sich entlang der Bewegungsrichtung des Entriegelungselements erstreckt. Wenn der Magnet vom Anker verschoben wird und das Spiel der Koppelvorrichtung aufgebraucht ist, wird die Rückstellfeder gespannt. Wenn die Verbindung gelöst ist, ziehen sich der Magnet und der Anker in die Gegenüberlage, und gleichzeitig wird das Entriegelungselement in seine Ausgangslage gedrängt.
  • Aus den Unteransprüchen 3 bis 5 ist erkennbar, dass es noch eine Vielzahl von Kombinationen dieser Art gibt, bei denen Anschläge, Mitnehmer und Federn zu Einsatz kommen, die jedoch alle der gleichen technischen Lehre folgen, so dass der Fachmann je nach technischen Randbedingungen eine geeignete Kombination auswählen kann, ohne dass dazu eine erfinderische Tätigkeit erforderlich ist. Insbesondere können Zug- und Druckfedern kombiniert werden.
  • Nach einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung nach Anspruch 6 ist eine von Hand oder mit dem Fuß betätigbare Betätigungsvorrichtung zum Bewegen des Magneten oder des Ankers vorgesehen, welcher in einem der beiden Verbindungsmodule beweglich gelagert ist.
  • Nach einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung nach Anspruch 7 ist an einem der Verbindungsmodule ein von Hand greifbarer Gegenstand vorgesehen ist, der von Hand auf das andere Verbindungsmodul aufsetzbar ist. Diese Ausführungsform der Erfindung eignet sich z. B. dafür, um eine Fahrradlampe mit dem Fahrradlenker zu verbinden. In diesem Fall ist der Anker direkt mit dem Gegenstand einstückig verbunden.
  • Nach einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung nach Anspruch 8 weist die Magnet-Ankerkonstruktion in einem Verbindungsmodul wenigstens einen Magneten und in dem anderen Verbindungsmodul wenigstens einen ferromagnetischen Anker oder einen auf Anziehung gepolten Magneten auf. Diese Anordnung wird bevorzugt, wenn eine kostengünstige Verbindung benötigt wird.
  • Nach einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung nach Anspruch 9 weist die Magnet-Ankerkonstruktion in einem Verbindungsmodul einen Magneten mit zwei ferromagnetischen Leitblechen und in dem anderen Verbindungsmodul einen ferromagnetischen Anker auf, wobei die Leitbleche so angeordnet sind, dass sie in magnetischer Wirkbeziehung mit dem ferromagnetischen Anker stehen und der Magnet den Anker nicht berührt. Diese Anordnung wird bevorzugt, wenn eine robuste Verbindung benötigt wird, denn bei dieser Magnet-Ankerkonstruktion erfolgt keine mechanische Berührung der Magnetoberfläche mit der Oberfläche des Ankers, sodass eine Beschädigung der empfindlichen Magnetoberfläche z. B. beim wiederholten Verschieben vermieden wird, selbst wenn Fremdkörper, wie z. B. Sand dazwischen liegen.
  • Nach einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung nach Anspruch 10 weist die Magnet-Ankerkonstruktion in einem Verbindungsmodul einen Magneten mit einem ferromagnetischen Leitblech und in dem anderen Verbindungsmodul einen ferromagnetischen Anker auf, wobei der Magnet und das Leitblech so angeordnet sind, dass sie in magnetischer Wirkbeziehung mit dem ferromagnetischen Anker stehen. Diese Anordnung wird bevorzugt, wenn die Magnetkraft besonders gut ausgenutzt werden soll, was durch die Bündelung der Magnetfeldlinien in dem Magnetleitblech erreicht wird.
  • Nach einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung nach Anspruch 11 weist die Magnet-Ankerkonstruktion in jedem Verbindungsmodul einen Magneten mit ferromagnetischen Leitblechen auf, wobei die Leitbleche in Schließstellung sich anziehend gegenüberstehen. Diese Anordnung wird bevorzugt, wenn eine robuste Verbindung mit einer hohen Anzugskraft im Schließzustand benötigt wird, und wenn beim Öffnen eine zumindest geringe Abstoßung erwünscht ist.
  • Nach einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung nach Anspruch 12 weist die Magnet-Ankerkonstruktion wenigsten je zwei sich gegenüber liegende Magnete auf, die in der Schließstellung der Verbindung beide in einer Anzugsposition und bei der Offenstellung in einer Abstoßposition sind. Diese Anordnung wird bevorzugt, wenn eine Verbindung mit hoher Anzugskraft im Schließzustand und mit hoher Abstoßungskraft beim Öffnen benötigt wird.
  • Nach einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung nach Anspruch 13 weist die Magnet-Ankerkonstruktion eine Magnetanordnung auf, bei der in jedem Verbindungsmodul ein Magnet und ein ferromagnetischer Anker so angeordnet sind, dass im Schließzustand die Magnete in Gegenüberlage der Anker sind und so polarisiert sind, dass sich im Offenzustand die auf Abstoßung gepolten Magnete gegenüberstehen. Diese Anordnung wird bevorzugt, wenn eine kostengünstige Verbindung mit hoher Anzugskraft im Schließzustand und mit geringer Abstoßungskraft beim Öffnen benötigt wird.
  • Nach einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung nach Anspruch 14 weist das Entriegelungselement zusätzlich zur der kraftumlenkenden ansteigenden Gleitfläche, die das Federverriegelungselement außer Eingriff mit dem Sperrstück bringt, eine zweite Gleitfläche auf, die nach dem Drängen des Federverriegelungselements in die Nichteingriffsposition die Kraft des gespannten Federverriegelungselements in eine Auswurfkraft zwischen dem ersten Verbindungsmodul und dem zweiten Verbindungsmodul umlenkt, um das erste Verbindungsmodul aus dem zweiten Verbindungsmodul auszuwerfen. Dem Fachmann ist klar, dass die Auswurfskraft entsteht, wenn entweder die Federverriegelungsstücke aus einer gerade Position in eine schräge Position gedrängt wurden und durch die entstandene Schräge die Federspannung des Federverriegelungselements teilweise in eine Auswurfkraft umgesetzt wurde, insofern die zweite Gleitfläche ein Gleiten mit geringer Reibung der Elemente zueinander ermöglicht, oder wenn das Entriegelungselement mit der zweiten Gleitfläche auf eine Schräge am Federverriegelungselement drückt oder eine schräg ausgebildete zweite Gleitfläche am Entriegelungselement mit dem Federverriegelungselement in Wechselwirkung steht oder Kombinationen der vorgenannten Möglichkeiten, die mittels dem Fachmann bekannte Anschrägungen und Gleitflächen die Federspannung zumindest teilweise in eine Auswurfkraft umsetzen.
  • Die Erfindung wird nachfolgend mit Hilfe von Ausführungsbeispielen und dazugehörigen Zeichnungen näher erläutert:
    • Fig. 1a - e, Fig. 1z
    zeigen eine Prinzipdarstellung der Erfindung.
    Fig. 1f
    zeigt einen besonderen Anwendungsfall der Erfindung.
    Fig. 1g-i, Fig. 1g'-i'
    zeigen einen besonderen Anwendungsfall der Erfindung.
    Fig. 2a - b
    zeigen eine Prinzipdarstellung der Erfindung mit einer ersten speziellen Koppelvorrichtung.
    Fig. 3a - b
    zeigen eine Prinzipdarstellung der Erfindung mit einer zweiten speziellen Koppelvorrichtung.
    Fig. 4a - b
    zeigen eine Prinzipdarstellung der Erfindung mit einer dritten speziellen Koppelvorrichtung.
    Fig. 5a - c
    zeigen eine Prinzipdarstellung der Erfindung mit einer vierten speziellen Koppelvorrichtung.
    Fig. 6
    zeigt die Erfindung in einem ersten speziellen AusführungsBeispiel.
    Fig. 7
    zeigt die Erfindung in einem weiteren speziellen Ausführungsbeispiel.
    Fig. 8
    zeigt die Erfindung in einem weiteren speziellen Ausführungsbeispiel.
    Liste der wesentlichen Bezugszeichen
    • 1
    erstes Verbindungsmodul
    2
    zweites Verbindungsmodul
    3
    Trennlinie
    4
    Magnet
    5
    Sperrstück
    7
    Koppelvorrichtung
    7a
    Koppelplatte
    7b
    Koppelausnehmung
    7c
    Koppeleingriffsstück
    7d
    Koppelspiel
    8
    Anker, Ankermagnet
    9
    Federverriegelungselement
    9a
    Verriegelungsstück des Federverriegelungselements
    9b
    Federabschnitt des Federverriegelungselements
    10a
    Sperrstück-Rückstellfeder
    10b
    Magnet-Rückstellfeder
    10c
    Magnet-Sperrstück-Koppelfeder
    40
    Entriegelungselement
    40a
    kraftumlenkende ansteigende Gleitfläche
    40b
    zweite Gleitfläche
    50
    Bedienhebel
  • Mit der Prinzipdarstellung in Fig. 1 a bis 1e wird die allgemeine Funktion der Erfindung beschrieben. Fig. 1 f zeigt eine Sonderfunktion.
  • Mit den Bezugszeichen 1 und 2 sind die zu verbindenden Verbindungsmodule bezeichnet, die zur Erhöhung der Übersichtlichkeit durch eine Trennlinie 3 getrennt sind. Beide Verbindungsmodule stehen sich also getrennt, d. h. beabstandet gegenüber.
  • Das Verbindungsmodul 1 besteht aus einem Magneten 4, einem Sperrstück 5 und einem Entriegelungselement 40 mit einem kraftumlenkenden Abschnitt 40a. Das Entriegelungselement 40 ist über eine Koppelvorrichtung 7 mit dem Magneten 4 verbunden.
  • Das Verbindungsmodul 2 besteht aus einem ferromagnetischen Anker 8 und einem Federverriegelungselement 9, welches ein Verriegelungsstück 9a und einen Federabschnitt 9b aufweist. Wenn sich das bewegbare Verbindungsmodul 2 von unten, d. h. in Pfeilrichtung A dem feststehenden Verbindungsmodul 1 nähert, dann wird eine Position nach Fig. 1b erreicht.
  • In dieser Position liegt das Verriegelungsstück 9a mit einer Eingriffsfläche 9c, die angeschrägt sein kann, an dem Sperrstück 5 an. Mittels der Magnetkraft F zwischen den Magneten 4 und 8 wird das federnd gehaltene Verriegelungsstück 9a gegen die Unterkante des Sperrstücks 5 gedrängt. Die Magnetkraft F und die Federkonstante des Federabschnitt 9b sind so bemessen, dass der Federabschnitt 9b in Pfeilrichtung zurückfedert, sodass eine Position nach Fig. 1c erreicht wird.
  • In dieser Zwischenposition ist das Verriegelungsstück 9a in Pfeilrichtung zurückgedrängt worden. Wenn es die Oberkante des Sperrstücks 5 erreicht hat, drängt der Federabschnitt 9b das Verriegelungsstück 9a in die in Fig. 1d gezeigt Pfeilrichtung.
  • In dieser Position sind die Magnetfläche und die Ankerfläche in Berührung oder dicht beieinander, und das Verriegelungsstück 9a liegt nun auf der Oberfläche des Sperrstücks 5, d. h., die Verriegelung ist zugeschnappt. Es ist somit nicht mehr möglich, das Verbindungsmodul 2 nach unten, d. h. in Belastungsrichtung B zu ziehen, da die Verriegelung das verhindert.
  • Es ist zu betonen, dass die Magnetkraft für die Festigkeit der Verbindung keinen wesentlichen Einfluss hat.
  • Das Lösen der Verbindungsmodule 1 und 2 voneinander ist in Fig. 1 e gezeigt. Dazu wird der Magnet 4 seitlich in der Pfeilrichtung C von dem Anker 8 abgeschoben. Damit werden zwei Funktionen ausgeführt:
    1. a. Das Federverriegelungselement 9 wird über die Kopplungsvorrichtung verschoben, sodass das Verriegelungsstück 9a durch die kraftumlenkende ansteigende Gleitfläche 40a des Entriegelungselements 40 soweit zurückgedrängt wird, bis das Verriegelungsstück 9a und das Sperrstück 5 nicht mehr in Eingriff stehen.
    2. b. Durch die seitliche Verschiebung des Magneten 4 tritt eine erhebliche Schwächung der Magnetkraft F ein, sodass der Anker 8 nicht mehr oder nur noch schwach von dem Magneten angezogen wird.
  • Diese zwei Funktionen bewirken ein haptisch angenehm weiches Öffnen der Verbindung, da durch die zumindest stark geschwächte Magnetkraft F das für Magnetverschlüsse sonst so typische ruckartige Trennen nicht eintritt.
  • Es ist es dem Fachmann klar, dass es gleichwertig ist, ob, wie in Fig. 1e' gezeigt, das Sperrstück 5 fest im Verbindungsmodul 1 angeordnet ist und nur das Entriegelungselement 40 bewegt wird, oder ob das Sperrstück und das Entriegelungselement, wie in Fig. 1e gezeigt, einstückig ausgeführt sind und gemeinsam bewegt werden.
  • Fig. 1z und Fig. 1z' zeigen die getrennten Verbindungsmodule mit beweglichem bzw. festem Sperrstück.
  • Nach dem Trennen der Verbindungsmodule wird durch geeignete und noch zu beschreibende Maßnahmen die Magnet-Anker-Anordnung wieder in die Ausgangsposition nach Fig. 1a zurückgestellt, wobei hier zu beachten ist, dass durch die Magneteigenschaft bereits eine selbsttätige Rückstellung erfolgt. Der Fachmann weiß, dass der Grad der Rückstellung von mehreren Faktoren abhängig ist, wobei die Reibung zwischen Magnet und Anker ein wesentlicher Faktor ist.
  • Nachfolgend wird die Koppelvorrichtung 7 erläutert. Die Koppelvorrichtung 7 ist eine starre oder eine elastische Verbindung zwischen dem Magneten 4 und dem Sperrstück 5. Die Koppelvorrichtung 7 kann jedoch auch eine teilweise feste und lose Verbindung sein, d. h. eine Verbindung mit einem Spiel.
  • Zuerst wird angenommen, dass die Koppelvorrichtung 7 eine starre Verbindung ist. In diesem Fall ist der Magnet 4, die Koppelvorrichtung 7 und das Sperrstück 5 als ein integraler Körper zu betrachten. Demzufolge ist der Kraftangriffspunkt der Verschiebekraft Fv frei wählbar. In der Fig. 1e greift die Verschiebekraft Fv am Magneten 4 an.
  • Wenn die Koppelvorrichtung 7 eine Zugfeder ist, dann ist der Kraftangriffspunkt nicht mehr frei wählbar, d. h. der Kraftangriffspunkt für die Verschiebekraft Fv muss am Magneten 4 gewählt werden, wie in der Fig. 1f gezeigt.
  • In Fig. 1f ist eine besondere allgemeine Ausführungsform der Erfindung dargestellt, die in Verbindung mit der Fig. 1e nachfolgend erläutert wird. Die Koppelvorrichtung 7 ist eine Zugfeder. Aus Fig. 1e ist erkennbar, dass mit der Verschiebung des Magneten 4 auch die Verschiebung des Sperrstücks 5 erfolgt ist. In Fig. 1f stehen die verbundene Verbindungsmodule 1 und 2 unter Zugspannung in Belastungsrichtung B, d. h. das Sperrstücks 5 und das Verriegelungsstück 9a des Federverriegelungselements 9 werden aneinander gepresst. Durch diese Flächenpressung der aufeinander liegenden Flächenabschnitte wird verhindert, dass das Entriegelungselement 40 von der Zugfeder in die Richtung des verschobenen Magneten gezogen wird. Somit liegt eine Sicherheitsverriegelung vor, die sich unter Belastung nicht öffnen lässt, da lediglich der Magnet 4 verschiebbar ist. Das Entriegelungselement 40 ist blockiert, da die Reibkraft größer ist als die Federkraft der Zugfeder.
  • Fig. 1g - 1i zeigen eine weitere besondere vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung. Dabei zeigen Fig. 1g' - 1i' dieselben Stadien wie Fig. 1g - 1i aus einer anderen Perspektive. Fig. 1g zeigt den Verschluss im Schließzustand entsprechend Fig. 1d. Neu ist in Fig. 1h, dass das Entriegelungselement 40 eine zweite Gleitfläche 40b aufweist, die beim Öffnen gegen das Verriegelungsstück 9a gedrängt wird. Die zweite Gleitfläche 40b und das Verriegelungsstück 9a haben eine solche Geometrie, dass, wie in Fig. 1i gezeigt, die Federspannung der gespannten Verriegelungsfeder 9b in eine Auswurfkraft in Pfeilrichtung umgelenkt wird. Dies ist besonders vorteilhaft bei Verschlüssen, die ein Magnet-Anker-System aufweisen, das in Öffnungsposition noch eine geschwächte Rest-Anzugskraft hat. Durch die Abstimmung der Federkraft der Verriegelungsfeder 9b auf die Restanziehung in Öffnungsposition zwischen Magnet 4 und Anker 8, sowie mittels einer geeigneten Geometrie des kraftumlenkenden Abschnitts 40b sowie der Schräge des Verriegelungsstücks 9c kann die Auswurfkraft in Pfeilrichtung so bemessen sein, dass diese Restanzugskraft zwischen Magnet 4 und Anker 8 überwunden wird und der Verschluss selbstständig öffnet.
  • Abschließend wird noch die Fig. 1c' erläutert. Es ist dem Fachmann klar, dass die Funktion des Federabschnitts 9b auch von dem Sperrstück 5 übernommen werden kann, wenn das Sperrstück 5 mittels eines Federabschnitts 5a federnd in Pfeilrichtung ausweichen kann. Ebenfalls ist auch eine Kombination möglich, d. h., es ist sowohl ein Federabschnitt 9b, als auch ein Federabschnitt 5a vorgesehen. Somit zeigt die Fig. 1c' die gleichen Funktionsstadien wie die Fig. 1 c.
  • Die bisherigen Ausführungen zu der Koppelvorrichtung betrafen die starre und die elastische Koppelvorrichtung. Wenn die Koppelvorrichtung eine Verbindung mit einem Spiel ist, kann die Funktion nicht mit der Fig. 1 erläutert werden. Dazu werden nachfolgende Figuren verwendet.
  • Die Fig. 2a - b zeigen eine spezielle Koppelvorrichtung 7. Da die generelle Funktion der Erfindung bereits in Fig. 1 beschrieben wurde, sind nachfolgend nicht mehr alle Funktionsphasen zeichnerisch dargestellt. Die Fig. 2a zeigt eine geschlossene Verbindungskonstruktion, d. h., diese Funktionsphase 2a entspricht der Funktionsphase in Fig. 1d.
  • Der Magnet 4 ist über eine Koppelvorrichtung 7 mit dem Entriegelungselement 40 verbunden. Die Koppelvorrichtung 7 weist ein Spiel 7d entlang der Bewegungsrichtung des Magneten beim Öffnen auf. Aus der Fig. 2 ist erkennbar, dass ein Koppeleingriffsstück 7c, welches mit dem Entriegelungselement 40 fest verbunden ist, in eine Koppelausnehmung 7b eingreift. Die Koppelausnehmung 7b ist länger als das Koppeleingriffsstück 7c, sodass ein Koppelspiel 7d entsteht. In der Fig. 2a liegt das Koppeleingriffsstück 7c am linken Ende der Koppelausnehmung 7b an. Wenn der Magnet 4 in Pfeilrichtung verschoben wird, bewegt sich die Koppelplatte 7a mit der Koppelausnehmung 7b ebenfalls in diese Richtung, bis das Koppeleingriffsstück 7c am rechten Ende der Koppelausnehmung 7b anliegt, d. h., das Koppelspiel 7d wurde durchfahren, ohne dass sich das Sperrstück 5 bewegt. Wenn der Magnet noch weiter verschoben wird, wird auch das Entriegelungselement 40 mitgezogen, sodass, wie aus Fig. 1e bekannt, das Verriegelungsstück 9a von der kraftumlenkenden ansteigenden Gleitfläche 40a des Entriegelungselements 40 beiseite gedrängt wird, bis die Nichteingriffsposition erreicht ist. Somit ist die Verbindungskonstruktion geöffnet, da sowohl die formschlüssige Verriegelung gelöst ist, als auch die Anzugskraft zwischen dem Magneten 4 und dem Anker 8 geschwächt oder stark geschwächt ist. Dadurch ergibt sich ein haptisch angenehmes Öffnungsverhalten, wenn die Verbindungskonstruktion von Hand geöffnet wird. Durch geeignete Maßnahmen erfolgt eine Rückstellung in die Ausgangsposition nach Fig. 2a.
  • Der Vorteil dieser Koppelvorrichtungen mit einem Spiel ist, dass die Magnet-Anker-Konstruktion so gebaut werden kann, dass sich eine besonders weiche Haptik bei sich besonders stark anziehend gewählten Magnet-Anker-Systemen ergibt, indem die Strecke der Verschiebung des Magneten 4 besonders lang ist, während gleichzeitig die Strecke der Verschiebung des Entriegelungselements 40 kleiner sein kann und hier geringere Reibung auftritt. Dies kann z. B. vorteilhaft eingesetzt werden für einen Verschluss, bei dem mehrere schmale Federverriegelungselemente, die eine gleichmäßige Zuhaltung bewirken, gleichzeitig entriegelt werden sollen.
  • Die Fig. 3a - b zeigen eine weitere spezielle Koppelvorrichtung 7. Die generelle Funktion wurde bereits nach Fig. 1 beschrieben, und die spezielle Wirkung einer Koppel mit Spiel wurde nach Fig. 2 beschrieben. In Fig. 3 ist die Koppelausnehmung 7b wesentlich länger. Zusätzlich ist am Entriegelungselement 40 eine Rückstellfeder 10 angekoppelt, die bei Verschieben des Magneten 4 gedehnt wird, wenn das Koppelspiel 7 d aufgebraucht ist. Nach dem Öffnen der Verbindungskonstruktion, d. h. nach der Entriegelung, zieht die Entriegelungselement-Rückstellfeder 10a das Entriegelungselement 40 wieder zurück.
  • Der Vorteil dieser Koppelvorrichtungen mit Spiel ist eine sehr zuverlässige Rückstellung in die Schließposition, unabhängig von der magnetischen Rückstellung.
  • Diese Koppelvorrichtung wird beispielsweise für Sicherheitsgurtverschlüsse eingesetzt.
  • Die Fig. 4a - b zeigen eine weitere spezielle Koppelvorrichtung 7. Die generelle Funktion wurde bereits nach Fig. 1 beschrieben, und die spezielle Wirkung einer Koppel mit Spiel wurde nach Fig. 2 beschrieben. Zusätzlich ist am Magneten 4 eine Magnet-Rückstellfeder 10b angekoppelt, die beim Verschieben des Magneten 4 gestaucht wird. Nach dem Öffnen der Verbindungskonstruktion, d. h. nach der Entriegelung, drückt die Magnet-Rückstellfeder 10b den Magneten über die Koppelvorrichtung 7 und somit auch das Entriegelungselement 40 wieder zurück, wenn das Koppelspiel 7d aufgebraucht ist.
  • Der Vorteil dieser Koppelvorrichtungen mit Spiel ist, dass bei Annäherung der Module die Magnete immer in der Position der maximalen Anziehung sind und sich somit besonders effektiv zueinanderziehen. Diese Koppelvorrichtung wird für schlecht zugängliche Verschlüsse eingesetzt, die sich optimal anziehen sollen.
  • Die Fig. 5a - c zeigen eine weitere spezielle Koppelvorrichtung 7. Die generelle Funktion wurde bereits nach Fig. 1 beschrieben und die spezielle Wirkung einer Koppel mit Spiel wurde nach Fig. 2 beschrieben. Diese Verbindungskonstruktion betrifft eine Sicherheitsfunktion gegen Öffnen unter Last, wie bereits in Fig. 1f beschrieben. Die Fig. 5a zeigt die geschlossene Verbindungskonstruktion unter Last, d. h., das Verriegelungsstück 9a wird in Pfeilrichtung auf das Sperrstück 5 gepresst. Zwischen dem Sperrstück 5 und dem Magneten 4 ist eine Magnet-Entriegelungselement -Koppelfeder 10c angeordnet. Wird der Magnet 4 nach Fig. 5b in Pfeilrichtung verschoben, dehnt sich die Magnet-Entriegelungselement-Koppelfeder 10c, während das Entriegelungselement 40 mittels des Verriegelungsstücks 9a in seiner Position festgehalten wird. Wenn die Belastungskraft B entfallen ist, zieht die Magnet-Entriegelungselement-Koppelfeder 10c das Sperrstück 5 nach links, sodass das Verriegelungsstück 9a vom Entriegelungselement in die Nichteingriffsposition gedrängt wird. Das Zurückschieben des Entriegelungselements 40 nach rechts erfolgt über den linken Endabschnitt der Koppelausnehmung 7b.
  • Der Vorteil dieser Koppelvorrichtungen mit Spiel ist, dass ein Öffnen unter Last verhindert ist. Diese Koppelvorrichtungen werden beispielsweise für gesicherte Verschlüsse von belasteten Gurten, Tauen, Seilen etc. eingesetzt, wie sie für Bergsteiger- oder Yachtbedarf gefordert werden.
  • Nachfolgend werden die Prinzipdarstellungen aus den Fig. 1 bis 5 in speziellen Ausführungsbeispielen beschrieben. Soweit es möglich ist, wird bei den speziellen Ausführungsbeispielen angegeben, auf welcher der Prinzipdarstellungen der Fig. 1 bis 5 das betreffende spezielle Ausführungsbeispiel basiert.
  • Es ist dem Fachmann klar, dass die Bewegungen des Magneten und des Entriegelungselements 40 und der anderen Elemente nicht auf eine geradlinige Bewegung beschränkt ist. Die geradlinige Bewegung ist jedoch zur Erläuterung am besten geeignet, sodass für die Beschreibung der Prinzipdarstellung der Erfindung in den Fig. 1 bis 5 die gradlinige Bewegung gewählt wurde. Es ist dem Fachmann auch klar, dass es bezüglich der Anordnung von Koppelvorrichtungen und deren Gestaltung eine Vielzahl von Varianten gibt, allein bereits durch die Kombination der aufgezeigten Varianten, sodass ein Fachmann bei Bedarf geeignete Kombinationen oder Modifikationen finden kann, ohne selbst erfinderisch tätig werden zu müssen.
  • Im den nachfolgenden Ausführungsbeispielen ist die Bewegung des Magneten geradlinig.
  • Die Fig. 6 zeigt einen Verschluss für Taschen oder Schulranzen. Die Fig. 6a zeigt eine perspektivische Ansicht der wesentlichen Bestandteile des Verschlusses. Der Verschluss besteht aus den Verbindungsmodulen 1 und 2, die an der Tasche befestigt werden. Grundsätzlich kann die Befestigung auf verschiedene Art und Weise erfolgen, z. B. durch Annähen, Kleben, Vernieten oder Verschrauben. Auf die Art der Befestigungsmöglichkeiten wird in den nachfolgenden Ausführungsformen nicht weiter hingewiesen, da des dem Fachmann klar ist, wie derartige Produkte befestigt werden. Das Verbindungsmodul 1 ist als Stecker mit einem sich längs erstreckenden keilförmigen Steckabschnitt 11 ausgebildet. In dem Steckabschnitt 11 ist ein feststehendes Sperrstück 5 und das mit dem Stecker 11 einstückig ausgebildete Entriegelungselement 40 mit den kraftumlenkenden ansteigenden Gleitflächen 40a1, 40a2, 40a3, 40a4 vorgesehen. Das Federverriegelungselement 9 ist separat dargestellt und wird in die Federverriegelungselement-Aufnahme-Öffnung 12 in Pfeilrichtung eingesetzt. Die Magnete sind in den folgenden Ansichten gezeigt.
  • Die Fig. 6b und Fig. c zeigen je zwei Schnittansichten A-A-1, A-A-2 bzw. B-B-1, B-B-2, aus denen ersichtlich ist, wie sich die beiden Verbindungsmodule entriegeln. In der Schnittansicht A-A-1 bzw. B-B-1 liegen die Federverriegelungselement 9a1 und 9a2 an den Sperrstücken 5 und 5' auf. Das entspricht der Funktionsphase in Fig. 1d. In der Schnittansicht A-A-2 bzw. B-B-2 sind die Federverriegelungselemente 9a1 und 9a2 bereits von den kraftumlenkenden ansteigenden Gleitflächen 40a1 und 40a3 zurückgebogen. Das entspricht der Funktionsphase in Fig. 1e.
  • Aus den Längsschnitten C-C-1 und C-C-2 in Fig. 6d ist die Lage der Magneten 4a und 4b und Anker 8a und 8b aus ferromagnetischem Material erkennbar. Dem Fachmann ist klar, dass die Anker 8a und 8b ebenfalls Magnete sein können. Die Lage der Magnete 4a und 4b und der Anker 8a und 8b ist vom Fachmann so zu bestimmen, dass sich in der dargestellten Schnittansicht C-C-1 die beiden Verbindungsmodul aneinanderziehen, d. h., es müssen entweder zwei sich anziehende Magnete oder ein Magnet und ein Anker sich gegenüberstehen. Wenn z. B. den Magneten 4a und 4b ebenfalls Ankermagnete 8a und 8b anziehend gegenüberstehen, dann sind die Magnete 4a und b und die Ankermagnete 8a und b ungleichnamig gepolt. Wenn die Magnete 4a und b und die Ankermagnete 8a und b zueinander verschoben werden, dann stehen sich zwei gleichnamige Magnetpole gegenüber, die eine Abstoßung bewirken, was beim Trennen der Verbindungsmodule beschrieben wird.
  • Fig. 7 zeigt ein Ausführungsbeispiel der Erfindung als Steckschnalle. Fig. 7a zeigt eine perspektivische Ansicht der Steckschnalle in geschlossenem Zustand vergleichbar Fig. 1 d. Das Verbindungsmodul 2 ist als Stecker 2 ausgeführt, welches eine Gurtaufnahme 64 hat und in das Gehäuse 1a eingesteckt ist. Im Gehäuse 1a ist der Kipphebel 1b über die Achsenstummel 62a, b in den Achslagern 63a, b kippbar gelagert. Über den Bedienhebel 50 kann der Kipphebel gekippt werden.
  • Fig. 7b zeigt die Schnittansicht C - C der geschlossenen Steckschnalle analog zu Fig. 1d. Im Stecker 2 ist der Anker 8 angeordnet, im Kipphebel 1b ist der Magnet 4 angeordnet. Beide stehen sich in Schließstellung anziehend gegenüber. Eine formschlüssige Verbindung zwischen Verbindungsmodul 1 und 2 besteht über die Verrastung der Verriegelungsstücke 9a1, 2 mit den Sperrstücken 5a, b. Die Sperrstücke sind fest mit dem Gehäuse 1a verbunden.
  • Fig. 7f zeigt die Steckschnalle in der Phase analog zu Fig. 1e. Hier haben die kraftumlenkenden ansteigenden Gleitflächen 40a1, 2 der Entriegelungselemente die Verriegelungsstücke 9a1, 2 soweit gegen die Federkraft der Verriegelungsfedern 9b1, 2 zurückgedrängt, dass die Verriegelungsstücke 9a1, 2 außer Eingriff mit den Sperrstücken 5a, b sind und der Formschluss aufgehoben ist. In der rechten Ansicht von Fig. 7f ist erkennbar, dass der Magnet 4 und der Anker 8 kippend gegeneinander verschoben sind und die magnetische Anziehung entsprechend geschwächt ist, sodass die Steckschnalle auch magnetisch zum Öffnen freigegeben ist.
  • Außerdem ist in Fig. 7f entsprechend Fig. 1h die Auswurfunterstützung nach Anspruch 15 gezeichnet. Im verschobenen Zustand wirken die Gleitflächen 40b1, 2 des Entriegelungsmechanismus und/oder die Anschrägungen 9c1, 2 des Federverriegelungsmechanismus so zusammen, dass die Federspannung der Federn 9b1,2 in eine Auswurfkraft des Steckers 2 aus dem Gehäuse 1a umgelenkt wird.
  • Die Fig. 8 zeigt einen Verschluss für Gurtenden an Rucksäcken oder Taschen oder auch für die Halterung eines Eispickels. Bei diesem Verschluß werden die beiden Verbindungsmodule 1 und 2 nicht mehr linear zueinander verschoben, sondern konzentrisch zueinander gedreht.
  • Die Fig. 8a zeigt die wesentlichen Bauteile außer Magnet und Anker in einer Explosionsdarstellung. Das Drehteil 1b zur Aufnahme der Magnete 4a, b (nicht gezeigt) hat ein als umlaufenden Rand ausgebildeten, fest mit dem Drehteil verbundenes Sperrstück 5 und ebenfalls fest verbundene Entriegelungselemente 40 mit der ansteigenden Gleitfläche 40a. Das Drehteil 1b ist im ersten Verbindungsmodul 1a drehbar gelagert. Es wird mit dem Bedienhebel 50, der beim Zusammenbau mit dem Drehteil 1b fest verbunden wird, gedreht.
  • Das Federverriegelungselement 9 ist besonders weich federnd ausgelegt und bietet dadurch eine besonders weiche Haptik bei gleichzeitiger stabiler mechanischer Verriegelung durch den Querzug auf die Verriegelungsstücke 9a1, 2. Das Federverriegelungselement 9 ist ringförmig, wobei der Ring den Federabschnitt 9b bildet. In Gegenüberlage sind zwei Verriegelungsstücke 9a1 und 9a2 mit dem Ring verbunden, d.h., das Federverriegelungselement 9 ist einstückig ausgebildet. An den Verriegelungsstücken 9a1 und 9a2 ist je eine Anschrägung 9c, die identisch ist mit der Anschrägung 9c aus der Fig. 1. Die Verriegelungsstücke 9a1, 9a2 sind in den Aussparungen 12a,b im zweiten Verbindungsmodul 2 beweglich gelagert.
  • Fig. 8b zeigt die Lage der Schnittebene B-B. Fig. 8d zeigt die Schnittdarstellung B-B-1, in der der geschlossene Verschluss dargestellt ist. Hier wurden beim Schließen die Verriegelungsstücke 9a1, 9a2 vom Sperrstück 5 beiseite gedrückt und sind hier hinter dem Sperrstück 5 eingerastet gezeichnet.
  • Fig. 8c zeigt die Schnittdarstellung B-B-2, in der der Verschluss in betätigtem Zustand analog zu Fig. 1e gezeichnet ist. Hier wurden von den kraftumlenkenden ansteigenden Gleitflächen 40a1, 40a2 des Entriegelungselements 40 die Verriegelungsstücke 9a1, 9a2 so beiseite gedrängt, dass die Verriegelungsstücke 9a1, 9a2 und das Sperrstück 5 außer Eingriff sind.
  • Außerdem zeigen Fig. 8c und 8d die Anordnung des Magnet-Anker-Systems. Die Magnete 4a, 4b sind zusammen mit dem Drehteil 1b drehbar im Verbindungsmodul 1a gelagert. Die Ankermagnete 8a und 8b sind fest im Verbindungsmodul 2 angeordnet. Im Schließzustand stehen sich die Magnete 4a, 4b und die Ankermagnete 8a, 8b so gegenüber, dass sich in Fig. 8d ungleichnamige Pole anziehend gegenüberstehen oder je ein Anker und ein Magnet sich anziehend gegenüberstehen. In Fig. 8c sind die Magnete 4a, 4b verschoben worden, und es stehen sich zumindest 2 gleichnamige Pole gegenüber, sodass der Verschluss durch die Magnetkraft aufgestoßen wird.
  • Fig. 8e zeigt in Schnittansicht A-A-1 nochmals die Schließposition analog Fig. 1d und in Schnittansicht A-A-2 die verschobene Position nach Fig. 1e, in der die kraftumlenkenden ansteigenden Gleitflächen 40a1, 40a2 die Verriegelungsstücke 9a1, 9a2 in Nichteingriffsposition gedrängt haben.
  • Nach diesen ausführlichen Erläuterungen ist ersichtlich geworden, dass weitere Ausführungen der Erfindung möglich sind, indem in jeder Bewegungsform d. h. drehend, kippend oder schiebend, die Verbindungsmodule entweder als Ganzes gegeneinander verschoben werden oder über eine Betätigungsvorrichtung gegeneinander verschoben werden, d. h. Magnet oder Anker in einem Verbindungsmodul beweglich gelagert sind. Außerdem ist dem Fachmann klar, dass verschiedene Magnetsysteme verwendet werden können, die sich im verschobenen Zustand abstoßen. Schließlich ist dem Fachmann klar, dass es unterschiedlichste Anordnungen für das Sperrstück 5 gibt. Das Sperrstück 5 kann mit dem in Verbindungsmodul 1 a beweglich gelagerten Magneten 4 fest verbunden sein, wie in Ausführungsbeispiel nach Fig. 8 gezeigt. Alternativ kann das Sperrstück 5 mit Verbindungsmodul 1a fest verbunden sein, während der Magnet in Verbindungsmodul 1 a beweglich gelagert ist, wie in Ausführungsbeispiel nach Fig. 7 gezeigt ist.
  • Die in den unterschiedlichen Ausführungsformen gezeigte Anwendung der Erfindung nach Anspruch 1 wird nachfolgend noch einmal in einer verallgemeinerten Form beschrieben:
    • Die Schließ- und Öffnungsphasen laufen in einem Kreislauf ab:
      • Schließen:
        • Phase 1:
          • Während der Annäherung, d. h. im Wirkbereich der Magnetkräfte streben die Verschlusshälften seitlich zurück in Gegenüberstellung mit maximaler Anziehung.
        • Phase 2:
          • Magnetkraft in Schließstellung mit maximaler Anziehung überwindet Rastverschluss.
      • öffnen:
        • Phase 3:
          • Magnetkraft wird abgeschwächt durch seitliches Verschieben von Magnet 4 und Anker.
        • Phase 4:
          • Zusammen mit dieser Verschiebung wird der Rastverschluss allmählich durch die kraftumlenkende ansteigende Gleitfläche 40a außer Eingriff gedrängt.
  • In dem beschriebenen Kreislauf wirken folgende Kräfte:
    • Phase 1: Magnetkraft wirkt zueinander und seitlich.
    • Phase 2: Magnetkraft überwindet Rastkraft auf kurzer Wegstrecke.
    • Phase 3: Bediener verursacht durch Verschiebekraft eine allmähliche Überwindung der Magnetkraft auf einer längeren Wegstrecke, was zu einer angenehmen Haptik führt.
    • Phase 4: Bediener verursacht durch Verschiebekraft eine allmähliche Überwindung der Rastkraft auf einer längeren Wegstrecke, was zu einer angenehmen Haptik führt.

Claims (14)

  1. Mechanisch-magnetische Verbindungskonstruktion zum Verbinden von zwei Elementen, an denen jeweils ein Verbindungsmodul (1, 2) befestigbar ist, wobei die Verbindungsmodule (1, 2) nachfolgende Merkmale aufweisen:
    - eine Verriegelungsvorrichtung mit
    - wenigstens einem in eine Richtung (y) ausweichenden Federverriegelungselement (9), das in einem der Verbindungsmodule (1, 2) angeordnet ist, und
    - einem Sperrstück (5) zum formschlüssigen Verriegeln der Verbindungsmodule (1, 2), das in dem anderen der Verbindungsmodule (1, 2) angeordnet ist, und
    - einem bewegbaren Entriegelungselement (40) mit einer kraftumlenkenden ansteigenden Gleitfläche (40a), das ebenfalls in dem anderen der Verbindungsmodule (1, 2) angeordnet ist, und
    - eine Magnet-Anker-Konstruktion mit
    - wenigstens einem Magneten (4), der in einem der Verbindungsmodule (1, 2) angeordnet ist, und
    - wenigstens einem Anker (8), der in dem anderen der Verbindungsmodule (1, 2) angeordnet ist,
    wobei
    - die Verriegelungsvorrichtung und die Magnet-Anker-Konstruktion durch nachfolgende Merkmale in Wirkverbindung sind:
    a. das Verbindungsmodul mit Magnet (4) und das Verbindungsmodul mit Anker (8) sind seitlich zueinander verschiebbar und so ausgebildet, dass eine Abschwächung der Magnetkraft eintritt, je weiter der Magnet (4) und Anker (8) gegeneinander verschoben werden,
    b. das Verbindungsmodul mit Magnet (4) oder Verbindungsmodul mit Anker (8) ist mit dem Entriegelungselement (40) über eine Koppelvorrichtung (7) gekoppelt, so dass bei der seitlichen Verschiebung zwischen Magnet (4) und Anker (8) das Federverriegelungselement (9) durch das Entriegelungselement (40) von einer Eingriffsposition, in der das Federverriegelungselement (9) in Eingriff mit dem Sperrstück (5) ist, in eine Nichteingriffsposition bewegt wird, in der das Federverriegelungselement (9) nicht mehr in Eingriff mit dem Sperrstück (5) ist, wobei die kraftumlenkende ansteigende Gleitfläche (40a) das Federverriegelungselement (9) beiseite drängt,
    c. die Magnetkraft ist so ausgelegt, dass
    - beim Schließvorgang die Verbindungsmodule (1, 2) ab einem vorbestimmten Mindestabstand zueinander gezogen werden, wodurch das Federverriegelungselement (9) gegen das Sperrstück (5) drängt, bis es in Eingriff schnappt, und
    - beim Öffnungsvorgang nach dem Erreichen der Nichteingriffsposition zwischen Sperrstück (5) und Federverriegelungselement (9) die Magnetkraft ausreichend geschwächt ist, um die Verbindungsmodule (1, 2) zu trennen, und
    d. es sind Rückstellmittel wenigstens zur Rückstellung des Entriegelungselements (40) in die Ausgangsposition vorgesehen, in der das Federverriegelungselement (9) in Eingriff mit dem Sperrstück (5) bringbar ist.
  2. Mechanisch-magnetische Verbindungskonstruktion nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass mehrere Verriegelungselemente oder ein Verriegelungselement mit mehreren Verriegelungsabschnitten vorgesehen sind.
  3. Mechanisch-magnetische Verbindungskonstruktion nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Koppelvorrichtung (7) in der Bewegungsrichtung des bewegbaren Magneten (4) ein Spiel (7d) aufweist, sodass das Entriegelungselement (40) mittels eines Anschlags erst dann in die Richtung des Magneten (4) gezogen wird, wenn das Spiel (7d) aufgebraucht ist.
  4. Mechanisch-magnetische Verbindungskonstruktion nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Koppelvorrichtung (7) eine Koppelfeder (10c) ist, deren Federkraft sich entlang der Bewegungsrichtung des Magneten (4) und des Entriegelungselements (40) erstreckt, wobei die Federkraft und die Reibkraft zwischen dem Sperrstück (5) und dem Federverriegelungselement (9) so dimensioniert sind, dass bei Belastung der Verbindungsvorrichtung die Reibkraft größer ist als die Federkraft und das Entriegelungselement (40) in Schließstellung verbleibt.
  5. Mechanisch-magnetische Verbindungskonstruktion nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass eine Rückstellfeder (10a) vorgesehen ist, deren Rückstellfederkraft sich entlang der Bewegungsrichtung des Magneten (4) und des Entriegelungselements (40) erstreckt, sodass das Entriegelungselement (40) nach dem Öffnen der Verbindungskonstruktion in seine Ausgangsposition zurückgedrängt wird.
  6. Mechanisch-magnetische Verbindungskonstruktion nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass eine von Hand oder mit dem Fuß bewegbare Betätigungsvorrichtung (50) vorgesehen ist, die mit der Magnet-Anker-Konstruktion so verbunden ist, dass der Magnet (4) relativ zum Anker (8) bewegbar und das bewegte Teil beweglich in einem der beiden Verbindungsmodule (1, 2) gelagert ist.
  7. Mechanisch-magnetische Verbindungskonstruktion nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass eines der Verbindungsmodule (1, 2) ein Gegenstand ist, der auf das andere der Verbindungsmodule (1, 2) aufsetzbar und zum Abnehmen so bewegbar ist, dass zwischen Magnet (4) und Anker (8) eine Relativbewegung bewirkt wird.
  8. Mechanisch-magnetische Verbindungskonstruktion nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Magnet-Ankerkonstruktion in einem der Verbindungsmodule (1, 2) wenigstens einen Magneten (4) und in dem anderen der Verbindungsmodule (1, 2) wenigstens
    a. einen ferromagnetischen Anker (8) oder
    b. einen auf Anziehung gepolten Magneten aufweist.
  9. Mechanisch-magnetische Verbindungskonstruktion nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Magnet-Ankerkonstruktion in einem der Verbindungsmodule einen Magneten (4) mit zwei ferromagnetischen Leitblechen und in dem anderen der Verbindungsmodule einen ferromagnetischen Anker (8) aufweist, wobei die Leitbleche so angeordnet sind, dass sie in magnetischer Wirkbeziehung mit dem ferromagnetischen Anker (8) stehen.
  10. Mechanisch-magnetische Verbindungskonstruktion nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Magnet-Ankerkonstruktion in einem der Verbindungsmodule (1, 2) einen Magneten (4) mit einem ferromagnetischen Leitblech und in dem anderen der Verbindungsmodule (1, 2) einen ferromagnetischen Anker (8) aufweist, wobei der Magnet (4) und das Leitblech so angeordnet sind, dass sie in magnetischer Wirkbeziehung mit dem ferromagnetischen Anker (8) stehen.
  11. Mechanisch-magnetische Verbindungskonstruktion nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Magnet-Ankerkonstruktion in jedem Verbindungsmodul (1, 2) einen Magneten (4) mit ferromagnetischen Leitblechen aufweist, wobei die Leitbleche sich anziehend gegenüberstehen und in mechanischen Kontakt bringbar sind.
  12. Mechanisch-magnetische Verbindungskonstruktion nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Magnet-Ankerkonstruktion eine Magnetanordnung mit wenigsten je zwei sich gegenüber liegenden Magneten (4) aufweist, die in einer Schließstellung der Verbindungskonstruktion in einer Anzugsposition und in einer Offenstellung in einer Abstoßposition sind.
  13. Mechanisch-magnetische Verbindungskonstruktion nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Magnet-Ankerkonstruktion eine Magnetanordnung aufweist, bei der in jedem Verbindungsmodul (1, 2) ein Magnet (4) und ein ferromagnetischer Anker (8) so angeordnet sind, dass im Schließzustand die Magnete (4) in Gegenüberlage der Anker (8) sind und im Offenzustand sich die auf Abstoßung gepolten Magnete (4) gegenüberstehen.
  14. Mechanisch-magnetische Verbindungskonstruktion nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Entriegelungselement (40) zusätzlich zu der kraftumlenkenden ansteigenden Gleitfläche (40a), die das Federverriegelungselement (9) außer Eingriff mit dem Sperrstück (5) drängt, eine weitere Gleitfläche (40b) aufweist, die nach Verschieben des Federverriegelungselements (9) in die Nichteingriffsposition die Kraft des gespannten Federverriegelungselements (9) in eine Trennkraft zwischen Verbindungsmodul (1) und (2) umlenkt.
EP08826415A 2007-07-17 2008-07-12 Mechanisch-magnetische verbindungskonstruktion Active EP2166895B8 (de)

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