WO1994020713A1 - Einteiliger kunststoffschnappscharnierverschluss - Google Patents

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WO1994020713A1
WO1994020713A1 PCT/CH1994/000049 CH9400049W WO9420713A1 WO 1994020713 A1 WO1994020713 A1 WO 1994020713A1 CH 9400049 W CH9400049 W CH 9400049W WO 9420713 A1 WO9420713 A1 WO 9420713A1
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snap hinge
piece plastic
plastic snap
closure
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Werner Fritz Dubach
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Alfatechnic Patent Ag
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Classifications

    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E05—LOCKS; KEYS; WINDOW OR DOOR FITTINGS; SAFES
    • E05D—HINGES OR SUSPENSION DEVICES FOR DOORS, WINDOWS OR WINGS
    • E05D1/00—Pinless hinges; Substitutes for hinges
    • E05D1/02—Pinless hinges; Substitutes for hinges made of one piece

Definitions

  • the present invention relates to a one-piece plastic snap hinge closure, consisting of a lower part and a cover, which are connected to one another via an integral hinge in the region of the overlapping jacket walls of the lower part and cover, and at least one intermediate element producing the snap action.
  • Plastic snap hinge locks of the type mentioned at the outset are known in large numbers and in a wide variety of designs. If one analyzes the snap hinges on plastic closures, one finds that these are principally composed of two basic elements. On the one hand, they have a main joint around which the cover is pivoted relative to the lower part and, on the other hand, one or more intermediate elements which produce the snap action. Such intermediate elements can have the shape of bands, triangles or angular spiral springs or even length-adjustable tension spring elements.
  • the essence of the present invention relates only to the design of the joint connecting the two parts, lower part and cover. This joint is usually designed as a film hinge in one-piece plastic snap hinge locks. When the closure is completely closed or completely open, this film hinge is free of forces.
  • a second problem with the design of the joint between the lower part and the cover is that it always protrudes from the jacket wall.
  • the fact that this joint must protrude from the jacket walls has to do with the geometry of the snap hinge locks on the one hand and this is due to manufacturing reasons.
  • the snap hinges are usually injection molded in the fully open state, a vertical material wall W remains in the injection mold below the joint. If the joint is designed to be as close as possible to the jacket walls, this material wall in the injection mold becomes so thin that the service life of the injection mold is considerably reduced and is extremely susceptible to defects.
  • the present invention has therefore set itself the task of creating a one-piece plastic snap hinge closure according to the preamble of the claim, the joint of which is designed such that the disadvantages described above are largely eliminated.
  • Figure 1 is a partial section through a film hinge joint of a conventional snap hinge closure in the closed and
  • FIG. 3 shows a snap hinge closure according to the invention mounted on a container with a view of the joint
  • Figure 4 shows the same closure in a side view.
  • FIG. 5 shows a diagonal section through the closure according to FIGS. 3 and 4 perpendicular to the swivel axis direction.
  • Figure 6 shows the joint on a larger scale in section and in
  • Figure 7 discloses the same joint with a slightly different cross-sectional shape of the tilting element.
  • Figure 8 shows the spring characteristic of a snap hinge lock with the known joint according to FIGS. 1 and 3 and
  • Figure 9 shows the spring characteristic of a snap hinge according to the invention, which is equipped with the new joint.
  • FIGS. 1 and 2 of the drawing which represent a joint of a snap hinge according to the prior art, are not discussed again here.
  • FIG. 3 shows a snap hinge closure designed according to the invention in the closed, assembled state.
  • the lower part 1 of the closure is placed on an undetectable neck of a container 4.
  • the essentially cylindrical lower part 1 is closed by a cover 2.
  • Lower part 1 and cover 2 are integrally connected on the one hand by the two triangular intermediate elements 3 and on the other hand by the two pivot axes 6 with the pressure-resistant tilting element 7 located therebetween.
  • the two intermediate elements 3 serve to generate the snap effect.
  • the entire snap hinge is barely visible from the outside when closed.
  • the two pivot axes 6 are here dash-dotted straight and parallel to one another. draws. With a flattening 13, the jacket walls of the lower part and the cover are flat in the region of the pivot axes.
  • a pusher 5 is arranged on the cover 2 in order to facilitate the opening of the closure. This can be clearly seen in FIG. 4.
  • FIG. 5 shows a diagonal section through the plastic snap hinge closure along the line XX according to FIG. 3.
  • the pouring spout 8 arranged in the lower part 1, which is surrounded by a concentric ring wall 14 which is clamped onto a container neck becomes.
  • an annular wall 9 sealingly encompassing the spout 8.
  • the pressure-resistant tilting element 7 can be seen and it can also be clearly seen that the pivot axes 6 run symmetrically with respect to the parting plane T represented by a dotted line.
  • pivot axes are arranged within the jacket walls, as a result of which, for the first time, a non-protruding hinge is realized in this type of snap hinge.
  • the outer wall of the lower part 1 is designated 10, the outer wall of the cover 2 11.
  • the tilting element 7 has the shape in section of an isosceles triangle.
  • the example shown here is a right-angled isosceles triangle.
  • the tilting element 7 is consequently delimited on both sides by the thin points 12 which define the pivot axes.
  • This roof-shaped, pressure-resistant tilting element 7 thus forms a support surface 15 on both sides.
  • one support surface 15 comes to rest on an inclined counter surface 16 on the lower part 10 and the other support surface 15 on an also inclined counter surface 17 on the cover 2.
  • the opening angle between the support surface 15 and the counter surface 16 or between the opposite support surface 15 and the counter surface 17 on the cover is 90 ° in each case. This allows the pivoting movement of the cover 2 to the lower part 1 into two pivoting movements of 90 ⁇ each.
  • the angle between the two support surfaces 15 is less than 90 °, but this requires that the counter surfaces 16 and 17 must be made somewhat flatter.
  • the gable of the roof-shaped tilting element 7 can be cut off, as shown in FIG. This results in a tilting element which has the shape of an isosceles trapezoid in cross section having.
  • FIG. 7 also shows the right angle that is to be maintained between the support surfaces 15 and the counter surfaces 16 or 17.

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft einen einteiligen Kunststoffschnappscharnierverschluss, bestehend aus einem Unterteil und einem Deckel, die über ein integrales Gelenk im Bereich der übereinanderstehenden Mantelwände von Unterteil und Deckel miteinander verbunden sind, sowie aus mindestens einem die Schnappwirkung erzeugenden Zwischenelement. Das Gelenk besteht aus mindestens zwei sich nicht schneidenden Schwenkachsen (6) wobei zwischen je zwei benachbarten Schwenkachsen (6) ein druckfestes Kippelement (7) angeordnet ist, so dass während des Schliess- beziehungsweise Öffnungsvorganges nacheinander je eine Teilschwenkung um die Schwenkachse (6) zwischen Unterteil (1) und Kippelement (7), und eine weitere Teilschwenkung um die Schwenkachse (6) zwischen Kippelement (7) und Deckel (2) stattfindet.

Description

Einteiliger Kunststoffschnappεcharnierverschluss
Die vorliegende Erfindung betrifft einen einteiligen Kunst¬ stoffschnappscharnierverschluss, bestehend aus einem Unterteil und einem Deckel, die über ein intergrales Gelenk im Bereich der übereinanderstehenden Mantelwände von Unterteil und Deckel miteinander verbunden sind, sowie aus mindestens einem die Schnappwirkung erzeugenden Zwischenelement.
Kunststoffschnappscharnierverschlüsse der eingangs genannten Art sind in grosser Zahl und in vielfältigen Gestaltungsformen bekannt. Analysiert man die Schnappscharniere an KunststoffVerschlüssen, stellt man fest, dass diese prin¬ zipiell aus zwei Grundelementen zusammengesetzt sind. Zum einen haben sie ein Hauptgelenk, um welches die Schwenkbe¬ wegung des Deckels relativ zum Unterteil erfolgt und andererseits ein oder mehrere Zwischenelemente, die die Schnappwirkung erzeugen. Solche Zwischenelemente können die Gestalt von Bändern, Dreiecken oder winkelförmigen Biegefedern oder gar längenveränderbaren Zugfederelementen haben. Das Wesentliche der hier vorliegenden Erfindung, betrifft nur die Gestaltung des die beiden Teile, Unterteil und Deckel, verbindenden Gelenkes. Dieses Gelenk wird bei einteiligen Kunststoffschnappscharnierverschlüssen meist als Filmscharnier gestaltet. Im vollkommen geschlossenen, beziehungsweise vollkommen geöffneten Zustand des Verschlusses ist dieses Filmscharnier kräftefrei. In allen dazwischenliegenden Positionen werden auf dieses Filmscharnier Druck- und Verschiebungskräfte ausgeübt. Bei genauerer Betrachtung stellt man mikroskopische Riss- und Kerbbildungen fest. Dehnungen im Filmscharnier, sowie sich stark ausbreitende Weissbruchstellen sind im Bereich des Filmscharniers deutlich erkennbar. Diese herkömmlichen, einachsigen Scharniere werden im Bereich des labilen Gleichgewichts bei jedem Oeffnungs- beziehungsweise Schliessvorgang am stärksten belastet. Die durch die Zwischenelemente erzeugten Kräfte ziehen die beiden Verschlussteile zwar zueinander, da diese aber in allen von der vollkommen geschlossenen Lage abweichenden Zwischenlagen nicht vertikal übereinanderliegen, ergibt sich eine Reaktionskraft, die vom Filmscharnier aufgenommen werden muss. Verringert man die Zugkräfte generell, so wird die Haltbarkeit des Filmscharniers verlängert, jedoch verliert man gleichzeitig und zwar in starkem Masse die Schnappwirkung des Verschlusses. Ein zweites Problem bei der Gestaltung des Gelenkes zwischen Unterteil und Deckel besteht darin, dass dieses immer gegen¬ über der Mantelwand vorsteht. Dass dieses Gelenk gegenüber den Mantelwänden vorstehen muss, hat einerseits mit der Geometrie der Schnappscharnierverschlüsse zu tun und andererseits ist dies aus fertigungstechnischen Gründen bedingt. Je stärker das Gelenk gegenüber den Mantelwänden vorsteht, um so stärker wird die Schnappwirkung des Verschlusses und umgekehrt nimmt diese Schnappwirkung ab, je weniger weit das Gelenk gegenüber den Mantelwänden vorsteht. Da die Schnappscharniere üblicherweise im vollkommmen geöffneten Zustand gespritzt werden, bleibt in der Spritzform unterhalb dem Gelenk eine vertikale Materialwand W stehen. Gestaltet man das Gelenk möglichst nah an den Mantelwänden anliegend, so wird diese Materialwand in der Spritzform derart dünn, dass die Standzeit der Spritzform erheblich reduziert wird und äusserst defektanfällig wird.
Die vorliegende Erfindung hat sich daher die Aufgabe gestellt, einen einteiligen Kunststoffschnappscharnierverschluss gemäss Oberbegriff des Patentanspruches zu schaffen, dessen Gelenk so gestaltet ist, dass die vorher beschriebenen Nachteile weitgehend behoben sind.
Diese Aufgabe löst ein einteiliger Kunststoffschnappschar- nierverschluss mit den Merkmalen des Patentanspruches 1. Weitere vorteilhafte Ausgestaltungsformen gehen aus den ab¬ hängigen Ansprüchen hervor. Ihre Bedeutung ist in der nach- folgenden Beschreibung erläutert. In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel des Erfindungsgegenstandes, sowie Details der Ausgestaltung des Gelenkes dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung erklärt. Es zeigt:
Figur 1 einen Teilschnitt durch ein Filmscharniergelenk eines herkömmlichen Schnappscharnierverschlusses im geschlossen und
Figur 2 im vollkommen geöffenten Zustand;
Figur 3 ein auf einen Behälter montierter, erfindungsgemässer Schnappscharnierverschluss mit Blick auf das Gelenk und
Figur 4 denselben Verschluss in der Seitenansicht.
Figur 5 zeigt einen Diagonalschnitt durch den Verschluss ge¬ mäss den Figuren 3 und 4 senkrecht zur Schwenkachs¬ richtung. In
Figur 6 ist das Gelenk in grösserem Massstab im Schnitt dargestellt und in
Figur 7 ist dasselbe Gelenk mit einer etwas anders gestalteten Querschnittsform des Kippelementes offenbart. Schliesslich zeigt Figur 8 die Federcharakteristik eines Schnappscharnierver¬ schlusses mit dem bekannten Gelenk gemäss den Figuren 1 und 3 und
Figur 9 die Federcharakteristik eines erfindungsge ässen Schnappscharnieres, welches mit dem neuen Gelenk ausgestattet ist.
Auf die beiden Figuren 1 und 2 der Zeichnung, die ein Gelenk eines Schnappscharnieres gemäss Stand der Technik darstellen, wird hier nicht nochmals eingegangen.
In der Figur 3 ist ein erfindungsgemäss gestalteter Schnapp- scharnierverschluss in geschlossenem montierten Zustand dargestellt. Der Unterteil 1 des Verschlusses ist auf einen nicht erkennbaren Hals eines Behälters 4 aufgesetzt. Der im wesentlichen zylindrische Unterteil 1 wird von einem Deckel 2 verschlossen. Unterteil 1 und Deckel 2 sind einerseits durch die beiden dreieckigen Zwischenelemente 3 und andererseits durch die beiden Schwenkachsen 6 mit dem dazwischenliegenden, druckfesten Kippelement 7 intergral miteinander verbunden. Die beiden Zwischenelemente 3 dienen der Erzeugung der Schnapp¬ wirkung. Das gesamte Schnappscharnier ist im geschlossenen Zustand von aussen kaum erkennbar. Lediglich zur Verdeutlichung sind die beiden Schwenkachsen 6 hier strich¬ punktiert gerade und parallel zueinander verlaufend einge- zeichnet. Durch eine Abplattung 13 sind die Mantelwände des Unterteils und des Deckels im Bereich der Schwenkachsen flach. An der dem Scharnier gegenüberliegenden Seite des Verschlusses ist am Deckel 2 ein Drücker 5 angeordnet, um die Oeffnung des Verschlusses zu erleichtern. Dies ist in der Figur 4 deutlich erkennbar.
Figur 5 zeigt einen Diagonalschnitt durch den Kunststoff- schnappscharnierverschluss entlang der Linie X-X gemäss der Figur 3. In der Figur 5 erkennt man auch die im Unterteil 1 angeordnete Ausgusstülle 8, die von einer konzentrischen Ringwand 14 umgeben ist, welche auf einen Behälterhals auf- geklemmt wird. Auf der Innenfläche des Deckels 2 ist eine die Tülle 8 dichtend umgreifende Ringwand 9 angeordnet. In dieser Darstellung erkennt man das druckfeste Kippelement 7 und sieht auch deutlich, dass die Schwenkachsen 6 symmetrisch, bezüglich der durch eine punktierte Linie dargestellte Trennebene T verlaufen. Ferner sieht man, dass die Schwenkachsen innerhalb der Mantelwände angeordnet sind, wodurch erstmals ein nicht vorstehendes Scharnier bei dieser Art von Schnappscharnieren realisiert ist. Die Mantelwand des Unterteiles 1 ist mit 10 bezeichnet, die Mantelwand des Deckels 2 mit 11.
Das besonders wesentliche Gelenk ist in der Figur 6 in grösserem Massstab nochmals dargestellt. Hier ist jedoch die Situation des vollständig geöffneten Verschlusses gezeigt. Man sieht deutlich, dass das Kippelement 7 im Schnitt die Form eines gleichschenkligen Dreieckes aufweist. Im hier dargestellten Beispiel handelt es sich um ein rechtwinklig gleichschenkliges Dreieck. Das Kippelement 7 wird folglich beidseitig durch die Dünnstellen 12 begrenzt, welche die Schwenkachsen definieren. Dieses dachförmige, druckfeste Kippelement 7 bildet somit beidseitig eine Stützfläche 15. Im geschlossenen Zustand des Verschlusses kommt die eine Stütz¬ fläche 15 auf eine geneigte Gegenfläche 16 am Unterteil 10 und die andere Stützfläche 15 an einer ebenfalls geneigten Gegenfläche 17 am Deckel 2 zum Anliegen. Der Oeffnungswinkel zwischen der Stützfläche 15 und der Gegenfläche 16, beziehungsweise zwischen der gegenüberliegenden Stützfläche 15 und der Gegenfläche 17 am Deckel beträgt jeweils 90°. Dies erlaubt die Aufteilung der Schwenkbewegung des Deckels 2 zum Unterteil 1 in je zwei Schwenkbewegungen von je 90β.
Prinzipiell ist es durchaus möglich, dass der Winkel zwischen den beiden Stützflächen 15 kleiner als 90° ist, dies verlangt jedoch, dass die Gegenflächen 16 und 17 entsprechend etwas flacher gestaltet sein müssen. Je kleiner der Winkel zwischen den beiden Stützflächen 15, um so mehr würde das Kippelement 7 in den Verschluss hineinragen. Da aber der über die Gegenfläche 16, beziehungsweise 17 hinausragende Teil der Stützflächen 15 wirkungslos ist, kann man den Giebel des dachförmigen Kippelementes 7 abschneiden, wie dies in Figur 7 dargestellt ist. Dadurch ergibt sich ein Kippelement, welches im Querschnitt die Form eines gleichschenkligen Trapezes aufweist. In der Figur 7 ist auch der rechte Winkel eingezeichnet, der zwischen den Stützflächen 15 und den Gegenflächen 16, beziehungsweise 17 eingehalten werden soll.
Prinzipiell wäre es möglich, statt der beiden rechten Winkel zwei unterschiedliche, zueinander auf 180β komplimentäre Winkel anzubringen. Dies führt jedoch zu einer Neigung des Kippelementes im vollständig geschlossenen Zustand des Ver¬ schlusses. Dies kann ausnahmsweise für ganz speziell ge¬ staltete Verschlüsse erwünscht sein.
Man erkennt auch in den Figuren 6 und 7, dass die die Schwenkachsen bildenden Dünnstellen 12 innerhalb der Mantel¬ wände 10, beziehungsweise 11 des Unterteiles 1, beziehungs¬ weise der Kappe 2 zu liegen kommen.
Beim Schliessen des erfindungsgemässen Verschlusses wird der Deckel 2 gemeinsam mit dem Kippelement 7 erst um die Schwenk¬ achse zwischen der Stützfläche 15 und der Gegenfläche 16 am Unterteil 1 geschwenkt, bis diese beiden Flächen zum Anschlag kommen, worauf bei der Schwenkung um weitere 90" die Schwenkbewegung um die zweite Schwenkachse zwischen der Stützfläche 15 und der Gegenfläche 17 am Deckel 2 erfolgt. Beim Oeffnen erfolgen diese beiden Schwenkbewegungen in umge¬ kehrter Reihenfolge. Verg e c t man nun e Fe erc ara ter st en e nerse ts er herkömmlichen Schnappscharnierverschlüsse und andererseits der erfindungsgemässen Schnappscharnierverschlüsse, so kommt man zu den entsprechenden Kennlinien gemäss den Figuren 8 und 9. Die Figur 8 zeigt den herkömmlichen Schnappscharnierverschluss mit einem Gelenk, welches nur eine Schwenkachse aufweist und erkennt, dass im Totpunktbereich eine maximale Formveränderung von L auftritt, während der Schnappscharnierverschluss gemäss der Erfindung mit zwei Schwenkachsen die maximale Formveränderung erheblich vermindert. Hierdurch ergibt sich über die gesamte Schwenkbewegung des Deckels länger eine relativ grosse Schwenkkraft, ohne dass jedoch eine derart grosse Verformung bewirkt wird, wie bei einer einachsigen Gestaltung des Gelenkes. Hierdurch ist auch eine vollständige Oeffnung des Deckels um 180° gewährleistet. Dies war bisher lediglich eine Wunschvorstellung, die jedoch nie realisiert wurde. Ferner ist es auch aus diesem Graphiken erklärbar, dass auf das Gelenk, beziehungsweise auf die beiden Schwenkachsen eine erheblich geringere Spitzenbelastung auftritt, was zu einer Reduzierung der Riss- und Kerbbildung führt. Dehnungen oder Weissbrüche, die bei Scharnieren an Schnappscharnier¬ verschlüssen des Standes der Technik deutlich von Auge er¬ kennbar sind, lassen sich bei den erfindungsgemässen Ver¬ schlüssen kaum noch wahrnehmen.

Claims

PATENTANSPRÜCHE
1. Einteiliger Kunststoffschnappscharnierverschluss bestehend aus einem Unterteil (1) und einem Deckel (2), die über ein integrales Gelenk im Bereich der übereinanderstehenden Mantelwände (10,11) vom Unterteil und Deckel miteinander verbunden sind; sowie aus mindestens einem die Schnappwirkung erzeugenden Zwischenelement (3), dadurch gekennzeichnet, dass das Gelenk aus mindestens zwei sich nicht schneidenden Schwenkachsen (6) besteht, wobei zwischen je zwei benachbarten Schwenkachsen (6) ein druckfestes Kippelement (7) angeordnet ist, so dass während des Schliess- beziehungsweise Oeffnungsvorganges nachein¬ ander je eine Teilschwenkung um die Schwenkachse (6) zwischen Unterteil (1) und Kippelement (7) , und eine weitere TeilSchwenkung um die Schwenkachse (6) zwischen Kippelement (7) und Deckel (2) stattfindet.
2. Einteiliger Kunststoffschnappscharnierverschluss nach An¬ spruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die beiden Schwenk¬ achsen (6) mindestens einen parallelen Streckenabschnitt aufweisen, zwischen denen das druckfeste Kippelement (7) angeordnet ist (Figur 3).
3. Einteiliger Kunststoffschnappscharnierverschluss nach An- spruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die beiden Schwenk¬ achsen (6) im geschlossenen Zustand des Verschlusses spiegelsymmetrisch zur Trennebene (T) verlaufen.
4. Einteiliger Kunststoffschnappscharnierverschluss nach An¬ spruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Kippelement (7) beidseitig eine Stützfläche (15) aufweist, wobei im ge¬ schlossenen Zustand des Verschlusses, die eine Stützfläche (15) an einer Gegenfläche (16) am Unterteil (1) und die andere Stützfläche (15) an einer Gegenfläche (17) am Deckel (2) anliegt.
5. Einteiliger Kunststoffschnappscharnierverschluss nach An¬ spruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Kippelement (7) einen Querschnitt in der Form eines gleichschenkligen Dreieckes aufweist.
6. Einteiliger Kunststoffschnappscharnierverschluss nach An¬ spruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Kippelement (7) einen Querschnitt in der Form eines gleichschenkligen Tra¬ pezes aufweist.
7. Einteiliger Kunststoffschnappscharnierverschluss nach An¬ spruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Kippelement (7) bezüglich der Peripherie des Kunststoffschnappscharnierver¬ schlusses nach innen ragt.
8. Einteiliger Kunststoffschnappscharnierverschluss nach An- spruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass im vollständig geöffneten Zustand des Verschlusses, der Winkel zwischen der einen Stützfläche (15) des Kippelementes (7) und der Gegenfläche (16) am Unterteil (1), sowie andererseits der Winkel zwischen der anderen Stützfläche (15) und der Gegenfläche (17) am Deckel (2) je 90° beträgt.
9. Einteiliger Kunststoffschnappscharnierverschluss nach An¬ spruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Winkel zwischen den beiden Stützflächen (15) des Kippelementes (7) weniger als 90° beträgt.
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