PL178867B1 - Układ zawiasowy sprężysty - Google Patents

Abstract

1 . Uklad zawiasowy sprezysty, bez zawiasu g lównego, majacy pierwsza czesc zawiasu i druga czesc zawiasu oraz co najmniej dwa ramiona la- czace, które lacza te czesci zawiasu, znamienny tym, ze kazde ramie laczace zawiera co najmniej jeden element laczacy (5.1,5.2), a co najmniej dwa umieszczone na róznych ramionach laczacych elementy laczace (5.1, 5.2) tworza czesc przechyl- na (1), przy czym kazdy z elementów laczacych (5.1, 5.2) jest wzdluz dwóch, zwróconych ku cze- sciom (23, 24) zawiasu i nie graniczacych ze soba boków co najmniej na pewnym obszarze ograni- czony przez pocienione miejsca (10), zawierajace pomiedzy soba kat (? ), a ponadto kazdy z ele- mentów laczacych (5.1,5.2) zawiera jeden element sciskany (2.1, 2.2) i jeden element rozciagany (3.1, 3.2), które sa ze soba polaczone za pomoca ele- mentu scinanego (4.1, 4.2), umieszczonego przy- najmniej czesciowo w obszarze pomiedzy ele- mentem sciskanym (2.1, 2.2) i elementem rozcia- ganym (3.1,3.2). Fig.1 PL

Description

Przedmiotem wynalazku jest układ zawiasowy sprężysty, zwłaszcza dla formowanych wtryskowo jednoczęściowych zamknięć z tworzyw sztucznych.

Ze stanu techniki znane są różne sprężyste zawiasy, znajdujące zastosowanie zwłaszcza w jednoczęściowych, formowanych wtryskowo zamknięciach z tworzyw sztucznych. Z reguły w takich zawiasach dla zamknięć z tworzyw sztucznych wykorzystywany jest tak zwany efekt zatrzaskowy. Pod pojęciem efektu zatrzaskowego rozumie się samoczynne otwieranie zawiasu po określonym wymuszonym wychyleniu początkowym (punkt martwy) układu zawiasowego oraz analogiczny efekt przy zamykaniu, polegający na tym, że zawias po przekroczeniu punktu martwego wraca samoczynnie w położenie zamknięte. Efekt ten jest w zasadzie realizowany przez specjalne elementy sprężyste. W związku z takimi efektami zatrzaskowymi siła zatrzaskowa i kąt działania stanowią wielkości charakterystyczne. Pod pojęciem siły zatrzaskowej rozumie się opór, jaki stawia układ zawiasowy przy jego otwieraniu względnie zamykaniu. Kąt działania jest zdefiniowany przez obszar, który części zawiasu pokonują samoczynnie wskutek działania sprężystego, jest zatem wyznaczony przez obszar pomiędzy spoczynkowymi położeniami części zawiasu.

Zasada działania przeważającej części takich zawiasów polega na obracaniu pokrywy wokół określonej głównej osi ruchu.

Z europejskiego opisu patentowego nr EP 0 056 469 znany jest zawias dla zamknięcia z tworzywa sztucznego, którego oś obrotu jest jednoznacznie wyznaczona przez określony główny zawias taśmowy, łączący pokrywę i korpus zamknięcia. Efekt zatrzaskowy jest osiągany poprzez współdziałanie sprężystych ramion, umieszczonych z boku tego zawiasu głównego. Efekt ten polega w jednej postaci wykonania na wygięciu elementów pośrednich o kształcie litery U, a w innej postaci wynalazku na wygięciu obszarów ścianek części zamknięcia, przy czym z reguły pokrywa zamknięcia jest zginana w środkowym obszarze. Efekt zatrzaskowy następuje tu również w wyniku zginania wokół wąskiego boku.

Układy zawiasowe, znane z opisów patentowych nr WO 92/13775 lub EP 0 331 940, wykorzystują pierwotne efekty zginania w połączeniu z osią główną aby wytworzyć działanie sprężyste, powodujące efekt zatrzaskowy. Odpowiednie zamknięcia otwierają się, z uwagi na istniejące główne osie geometryczne, w zasadzie po torze kołowym. W znanych konstrukcjach, przy zamkniętym zamknięciu, pewne części wystają poza zewnętrzny zarys zamknięcia.

W patencie amerykańskim nr 5 148 912 przedstawiony jest układ zawiasowy dla zamknięcia z korpusem i pokrywą w którym zamknięcie ma taki sam kołowy przekrój, jak sam korpus. Pokrywa i korpus zamknięcia są połączone za pomocą dwóch elastycznych, paskowych ramion łączących o kształcie trapezowym. Te ramiona łączące są sprężyste w zakresie zginania oraz zamocowane na zamknięciu i korpusie za pomocą pocienionych miejsc. Znajdujące się po stronie korpusu taśmowe zawiasy w postaci pocienionych miejsc są usytuowane ukośnie względem siebie. Jeżeli ogląda się zamknięcie od tyłu, wówczas wspomniane zawiasy taśmowe są w sposób wymuszony, lecz przypadkowy, ustawione w kształcie otwartej

178 867 do dołu litery V. Oba zawiasy taśmowe znajdujące się po stronie pokrywy są ponadto ustawione w układzie symetrii lustrzanej. Zawias ten nie wykazuje dobrego efektu zatrzaskowego, ponieważ nie są w nim wytwarzane odpowiednie siły sprężyste.

Znane układy zawiasowe mają szereg wad. We wszystkich znanych zawiasach z osią główną, w stosunku do której są przesunięte taśmy zaciskowe lub podobne elementy (przesunięcie osi przegubowej), istnieje konieczność umieszczenia tej osi głównej w formowanych wtryskowo wypukłych zamknięciach poza zewnętrznymi zarysami zamknięć. Wystające elementy są jednak niepożądane ze względów technicznych i estetycznych. Kolejna wada polega na tym, że z uwagi na znaczne oddziaływania mechaniczne efekt zatrzaskowy nie jest przewidywalny, w związku z czym z reguły jest on niewystarczający lub powoduje niedopuszczalne obciążenia materiału. Niekorzystny jest również fakt, że w typowych układach zawiasowych możliwe są jedynie nieprzewidywalne i niedostateczne kąty działania, wynoszące często jedynie około 100°. Z uwagi na nieprzewidywalne działanie szczególną wadę znanych rozwiązań stanowi to, że w przypadku pożądanych ze względu na wzornictwo, nowych kształtów zamknięć, należy każdorazowo wykonać kosztowne serie prototypowe, aby osiągnąć zadowalającą technicznie kinematykę zamknięcia. Istniejący w typowych zamknięciach zawias główny sprawia, że części zamknięcia w stanie wtrysku muszą znajdować się bardzo blisko siebie. Odpowiednia forma wtryskowa ma zatem tę wadę, że grubości ścianek w tym obszarze, z uwagi na wymuszone połączenie między korpusami zamknięcia, muszą być bardzo małe. Występujące wskutek tego problemy związane z chłodzeniem i ścieraniem oddziałują negatywnie na czas trwania cyklu i trwałość formy wtryskowej.

Kolejne ograniczenie takich znanych układów zawiasowych, które mogą być wykonywane w postaci jednoczęściowej, formowanej wtryskowo kształtki z tworzywa sztucznego, polega na tym, że można wykonać jedynie układy o maksymalnie jednym efekcie zatrzaskowym. Innymi słowy dla procesu otwierania zamknięcia o maksymalnie jednym punkcie martwym osiągane są maksymalnie dwa położenia spoczynkowe. Te położenia spoczynkowe stanowi w zasadzie położenie otwarte i położenie zamknięte zamknięcia. Z uwagi na występujące zazwyczaj odkształcenia plastyczne otwarte położenie spoczynkowe nie pokrywa się z pozycją w stanie formowania wtryskowego.

Efekty mechaniczne, leżące u podstaw działania takich zamknięć, stanowią w zasadzie zjawiska sprężystego zginania. Energia, jaka jest potrzebna do odkształcenia elementu zginanego za pomocą zginania, wyznacza siłę zatrzaskową zawiasu. Jeżeli na element zadziała się siłę potrzebną dla takiego efektu, wówczas odpowiednie odkształcenia tego elementu, powstałe wskutek zginania, są duże w porównaniu z jego wielkościami charakterystystycznymi (na przykład grubość zginanej płyty) względnie sprężyny zginane wykazują w stanie nieobciążonym znaczne wydłużenie. W przypadku bardzo małych zamknięć lub szczególnej ich geometrii (niewielkie promienie krzywizn w obszarze zawiasu) niezbędne funkcyjne elementy typowych układów zawiasowych, jak zawias główny i taśmy zaciskowe, są niemożliwe do zrealizowania względnie prowadzą do uzyskania niedostatecznych efektów zatrzaskowych lub niedopuszczalnych obciążeń materiału. Ograniczenie polega również na tym, że zamknięcia muszą mieć w obszarze zawiasu wypukły zarys.

Jeżeli weźmie się pod uwagę strumień sił w różnych istniejących zamknięciach z tworzyw sztucznych, wówczas można stwierdzić, że przy każdym z typów zamknięcia występuje znaczna ilość odmian. Miejsca pocienione (zawiasy taśmowe) podlegają w wielu konstrukcjach niedopuszczalnym obciążeniom. Jeżeli w zamknięciu zadana jest stała główna oś ruchu w postaci pocienionego miejsca, wówczas w elementach istotnych pod względem funkcjonalnym, zwłaszcza w obszarach taśmowych, występują po części duże obciążenia. Części zawiasu, przykładowo połączone ze sobą na stałe za pomocą głównego zawiasu taśmowego, tworzą w stanie otwartym stosunkowo sztywny podzespół. Jeżeli przy otwartym zawiasie zamknięcie zostanie przemieszczone wzdłuż zawiasu głównego w stosunku do głównego pojemnika, wówczas sztywne połączenie między pokrywą i pojemnikiem może wprowadzać w elementy

178 867 zawiasu, istotne pod względem funkcjonalnym, duże naprężenia, mogące prowadzić od zniszczenia zamknięcia.

Tor, jaki opisują względem siebie części zawiasu przy otwieraniu lub zamykaniu, jest we wszystkich tych znanych konstrukcjach zawiasów torem kołowym, dokładnie określonym przez główny zawias taśmowy. Jeżeli w rozwiązaniach tego typu nie są spełnione wymagania odnośnie ruchu części zawiasu względem siebie, to mogą występować trudności podczas otwierania.

Wiele materiałów (również stosowane do formowania wtryskowego tworzywa sztuczne) wykazuje niekorzystne zachowanie w warunkach długotrwałego obciążenia. Te zjawiska pełzania i efekty związane ze starzeniem oddziałują negatywnie na funkcjonowanie zamknięcia.

Dlatego też niekorzystne jest to, że znane układy zawiasowe nie uwzględniają tych okoliczności i w położeniach spoczynkowych wykazują często znaczne obciążenia resztkowe.

Celem wynalazku jest opracowanie konstrukcji zawiasu, który przy zadawanych w dużym stopniu z góry, odpowiednich siłach zatrzaskowych i możliwie jak największych kątach działania, w razie potrzeby nawet powyżej 180°, z jednoczesnym wyeliminowaniem nadmiernych obciążeń materiału, umożliwia określony, a zarazem zmienny, ruch części zamknięcia względem siebie wokół osi wirtualnej i w razie potrzeby kilka stabilnych pozycji spoczynkowych. Celem wynalazku jest również opracowanie konstrukcji zawiasu, który nawet w przypadku małych zamknięć o skomplikowanej geometrii, zwłaszcza wypukłych kształtach, można osadzić i umieścić w dużym stopniu wewnątrz zewnętrznego zarysu zamknięcia. Należy zwłaszcza umożliwić optymalne ukształtowanie formy wtryskowej, aby z jednej strony skrócić czas trwania cyklu produkcyjnego, z drugiej zaś zwiększyć trwałość formy wtryskowej.

Układ zawiasowy sprężysty bez zawiasu głównego, mający pierwszą część zawiasu i drugą część zawiasu oraz co najmniej dwa ramiona łączące, które łączą te części zawiasu, według wynalazku charakteryzuje się tym, że każde ramię łączące zawiera co najmniej jeden element łączący, a co najmniej dwa umieszczone na różnych ramionach łączących elementy łączące tworzą część przechylną przy czym każdy z elementów łączących jest wzdłuż dwóch, zwróconych ku częściom zawiasu i nie graniczących ze sobą boków co najmniej na pewnym obszarze ograniczony przez pocienione miejscą zawierajęce pomiędzy sobą kąt φ, a ponadto każdy z elementów łączących zawiera jeden element ściskany i jeden element rozciągany, które są ze sobą połączone za pomocą elementu ścinanego, umieszczonego przynajmniej częściowo w obszarze pomiędzy elementem ściskanym i elementem rozciąganym.

Korzystnie, co najmniej jedna część przechylna jest połączona poprzez człon pośredni z częścią zawiasu względnie z sąsiadującą częścią przechylną.

Korzystnie, człony pośrednie i części przechylne są zarówno w pozycji otwartej, jak też w pozycji zamkniętej, w zasadzie wolne od naprężeń.

Korzystnie, elementy ściskane i elementy rozciągane części przechylnej są usytuowane równolegle względem siebie, zaś płaszczyzny wyznaczone przez elementy ściskane i przez elementy rozciągane znajdują się w odstępie względem siebie.

Korzystnie, każde dwa elementy łączące są połączone przegubowo ze sobą za pomocą osi przegubu usytuowanej równolegle do głównej płaszczyzny ruchu.

Korzystnie, kąt φ, zawarty pomiędzy liniami wyznaczonymi przez końcowe punkty elementów ściskanych i elementów rozciąganych, ma wartość spełniającą poniższe równanie:

φ = 2 * arctan sin (γ / 2) .1- cos (γ /2) * sin (ω/2) przy czym ω jest kątem rzutowanym w widoku zawiasu z góry, pomiędzy dwiema normalnymi do płaszczyzn wyznaczonych przez poszczególne elementy ściskane i elementy rozciągane, zaś γ jest kątem otwarcia części przechylnej.

178 867

Korzystnie, elementy ściskane i elementy rozciągane są tak usytuowane względem siebie, że w każdej pozycji otwarcia prostopadła do głównej płaszczyzny ruchu, poruszająca się płaszczyzna symetrii stanowi płaszczyznę symetrii elementów ściskanych i elementów rozciąganych względem siebie.

Korzystnie, element ścinany stanowi łącząca element ściskany i element rozciągany na całej ich długości, wytrzymała na ścinanie membrana.

Korzystnie, element ścinany jest za pomocą podłużnych, pocienionych miejsc połączony z członami pośrednimi i bez bezpośredniego połączenia z elementem ściskanym jest połączony z elementem rozciąganym.

Korzystnie, elementy ściskane części przechylnej są połączone w zasadzie sztywno ze sobą.

Korzystnie, kilka części przechylnych jest tak połączonych ze sobą, że układ zawiasowy ma, odpowiadającą ilości części przechylnych, ilość stanów wolnych od naprężeń, przy czym pomiędzy każdymi dwoma takimi stanami znajduje się punkt martwy, poza którym układ zawiasowy przechodzi samoczynnie sprężyście w najbliższy stan wolny od naprężeń.

Korzystnie, element ścinany jest połączony z elementem ściskanym i elementem rozciąganym i ma taką samą grubość ścianki jak element rozciągany.

Wynalazek umożliwia skoncentrowanie istotnych pod względem funkcjonalnym elementów jednej części przechylnej w dwóch elementach łączących, które są połączone poprzez przegubowe miejsca pocienione z częściami zawiasu. Te elementy łączące składają się z elementu ściskanego, elementu rozciąganego i z elementu ścinanego, czynnie łączącego w sposób koordynujący element ściskany i element rozciągany.

Określona krzywa ruchu części zawiasu względem siebie jest korzystna na przykład wówczas, gdy należy pokonać obszar przeszkody. Droga ruchu ma jednak znaczenie także wówczas, gdy obie części zawiasu maja elementy współpracujące pod względem funkcjonalnym. W przypadku zamknięć z tworzyw sztucznych istotne jest na przykład to, aby otwór wylewowy stykał się z uszczelniającym go przeciw elementem pod korzystnym kątem, zapewniając w ten sposób optymalne uszczelnienie.

Wynalazek dostarcza układ zawiasowy, który podczas procesu otwierania i zamykania dysponuje dwoma lub więcej, w zasadzie wolnymi od naprężeń, położeniami spoczynkowymi i leżącymi pomiędzy nimi punktami martwymi. Stany poza punktami martwymi są zadane z góry i kontrolowane. W jednym procesie otwierania i zamykania można osiągnąć kilka efektów zatrzaskowych o różnych siłach zatrzaskowych, bazując na konstrukcyjnej koncentracji funkcjonalnych elementów zawiasu dla celowego wykorzystania stanów ąuasi-stabilnych. Efektami mechanicznymi istotnymi dla funkcjonowania zamknięcia nie są przy tym efekty zginania wokół wąskiego boku, lecz skoordynowane efekty rozciągania i ściskania wraz z towarzyszącymi im ewentualnymi zjawiskami wtórnymi. Jeżeli istotne pod względem funkcjonalnym elementy niniejszego wynalazku zostaną poddane obciążeniom zginającym, to jest to tylko efekt wtórny. Takie odkształcenia, powstałe w wyniku zginania, są możliwie skutecznie eliminowane za pomocą odpowiednich środków technicznych (na przykład wytrzymały na zginanie element ściskany).

Zawias według wynalazku charakteryzuje się ponadto tym, że na przykład w jednoczęściowych, formowanych wtryskowo zamknięciach z tworzyw sztucznych z zarysu zamknięcia nie wy stają żadne przeszkadzające elementy.

Idea wynalazku polega na takim ukształtowaniu i skoncentrowaniu wymaganych elementów funkcjonalnych, aby osiągnąć zadawalną z góry kinematykę zamknięcia, przy czym jednocześnie położenia końcowe i pośrednie położenia spoczynkowe zamknięcia mają być w zasadzie wolne od naprężeń.

Efekt zatrzaskowy, zwłaszcza zaś siła zatrzaskowa, są według wynalazku wytwarzane wyłącznie za pomocą skoncentrowanych, usytuowanych pomiędzy częściami zawiasu, elementów funkcjonalnych. Pokrywa i korpus zamknięcia z tworzywa sztucznego mogą w ten sposób mieć dowolnie zadawaną sztywność i w dużym stopniu dowolną geometrię.

178 867

Ponieważ części zawiasu nie są połączone na stałe za pomocą zawiasu głównego w głównej osi ruchu, wiec niezamierzone ruchy części zawiasu względem siebie lub skręcenia poprzeczne do ruchu uchylnego nie prowadza do uszkodzenia zawiasu. Układ zawiasowy według wynalazku nie ma stałej głównej osi ruchu. W każdym momencie przebiegu ruchu można wyznaczyć jedynie chwilową, nie umiejscowioną na stałe w przestrzeni, oś obrotu, która chwilowo może być również ustawiona ukośnie. Ta poruszająca się w trakcie przebiegu ruchu, wirtualna oś nie istnieje fizycznie i nie pokrywa się z jakimkolwiek elementem konstrukcyjnym zawiasu. Pomimo to części pokrywy poruszają się po przewidzianym torze i osiągają niezawodnie zamierzoną dla nich pozycję końcową. Za pomocą geometrycznej konstrukcji mechanicznych elementów zawiasu w istotnym stopniu zmienia się i steruje położeniem i ruchem tej osi wirtualnej, a co za tym idzie, ruchem części zawiasu względem siebie. Możliwa jest większa liczba stopni swobody, ponadto można osiągnąć całkowity kąt działania wynoszący powyżej 180° oraz - w razie potrzeby - kilka efektów zatrzaskowych. Specjalne postaci wykonania umożliwiają co najmniej w przybliżeniu całkowite pomieszczenie elementów funkcjonalnych w zewnętrznym zarysie zamknięcia, zwłaszcza w przypadku jednoczęściowych, formowanych wtryskowo zamknięć z tworzyw sztucznych.

Przedmiot wynalazku jest uwidoczniony w przykładach wykonania na rysunku, na którym fig. 1 przedstawia w postaci schematu strukturę funkcjonalną części przechylnej z dwoma członami pośrednimi, dwoma elementami ściskanymi, dwoma elementami rozciąganymi oraz dwoma elementami ścinanymi, fig. 2 - przykład wykonania części przechylnej w stanie zamkniętym, fig. 3 - przykład wykonania z fig. 2 w stanie otwartym, fig. 4 - krzywą ruchu i trzy stany wychylenia zawiasu z dwiema, ustawionymi jedna za drugą częściami przechylnymi, fig. 5 - przykład zastosowania części przechylnej z fig. 2 i fig. 3 w jednoczęściowym, uformowanym wtryskowo zamknięciu z tworzywa sztucznego w stanie zamkniętym, fig. 6 - zamknięcie z tworzywa sztucznego z fig. 5 w stanie otwartym, fig. 7 - część przechylną z dworną połączonymi za pomocą pocienionego miejscą elementami ściskanymi, w stanie zamkniętym, fig. 8 - kolejny przykład wykonania części przechylnej z częściowymi elementami ścinanymi, fig. 9 - schemat zasady działania szczególnego przykładu wykonania o całkowitym kącie działania równym 180°, fig. 10 - element łączący z zaznaczonym kątem wymuszonym k, fig. 11 - schemat procesu przechylania z zależnościami kątowymi, fig. 12 - wykres optymalizacji geometrii według wynalazku, fig. 13 - przykład wykonania z dwiema, ustawionymi jedna za drugą częściami przechylnymi w stanie zamkniętym, fig. 14 - przykład z fig. 13 w stanie częściowo otwartym, przy otwartej pierwszej części przechylnej, fig. 15 - przykład z fig. 13 i fig. 14 w stanie całkowicie otwartym, z otwartymi częściami przechylnymi.

Opisane poniżej przykłady wykonania dotyczą jednoczęściowych, formowanych wtryskowo zamknięć zatrzaskowych z tworzywa sztucznego. Wynalazek nie jest jednak ograniczony jedynie do tego rodzaju elementów z tworzywa sztucznego, zawias według wynalazku, łączący przegubowo co najmniej dwie części, składa się z jednej lub kilku części przechylnych, z których każda jest obramowana sztywnymi członami pośrednimi względnie samymi częściami zawiasu. Każda z części przechylnych ma za zadanie nadać zawiasowi określoną częściową siłę zatrzaskową i częściowy kąt (w odniesieniu do całkowitego ruchu otwierania/zamykania) i jest odpowiedzialna za jeden efekt zatrzaskowy. Jeżeli ustawi się za sobą kilka części przechylnych, wówczas zawias dysponuje taką ilością efektów zatrzaskowych, ile ma części przechylnych. Zawias przechodzi podczas otwierania i zamykania przez tyle punktów martwych, ile ma ustawionych jedna za drugą części przechylnych. Każda z części przechylnych ma zatem określony udział w całkowitym kącie działania. Odpowiedni kąt częściowy może, poprzez odpowiednie geometryczne usytuowanie istotnych pod względem funkcjonalnym elementów części przechylnej, przyjmować określoną żądaną wielkość. Zależność pomiędzy częściowym kątem części przechylnej i geometrycznym ustawieniem istnieje i jest celowo wykorzystywana.

Figura 1 ukazuje w postaci schematu funkcjonalne elementy części przechylnej 1 w stanie zamkniętym. Część przechylna 1 zawiera dwa elementy ściskane 2.1, 2.2, połączone

178 867 przegubowo, na przykład za pomocą zawiasów taśmowych, z dwoma, członami pośrednimi 20, 21. Równolegle do tych elementów ściskanych są ustawione dwa elementy rozciągane 3.1 i 3.2. Pomiędzy elementami ściskanymi 2.1, 2.2 i obydwoma elementami rozciąganymi 3.1, 3.2 umieszczone są dwa elementy ścinane 4.1 i 4.2. Część przechylna ma zatem dwie grupy funkcjonalne, mianowicie dwa elementy łączące 5.1, 5.2, które ze swej strony zawierają po jednym elemencie ściskanym 2, elemencie rozciąganym 3 i elemencie ścinanym. Istotne dla funkcjonowania elementy są połączone przegubowo ze sztywnymi członami pośrednimi 20 i 21. W wykonanych metodą wtrysku pokrywach z tworzywa sztucznego przegubowość ę można osiągnąć za pomocą pocienionych miejsc lub innych rozwiązań o analogicznym działaniu. Człony pośrednie 20 i 21 ograniczają tutaj część przechylną 1 względnie część przechylna jest połączona bezpośrednio z nie przedstawionymi bliżej częściami zawiasu.

Aby przeprowadzić część przechylną 1 ze stanu zamkniętego w stan otwarty, sztywne człony pośrednie 20, 21 należy tak przemieścić względem siebie, aby człon pośredni 20 przemieścił się do tyłu wokół chwilowej osi obrotu, która tutaj jest usytuowana w przybliżeniu równolegle do linii łączącej środki symetrii obu elementów ściskanych i nie jest stała podczas procesu zamykania. Siła, jaką należy wówczas przyłożyć, wyznacza siłę zatrzaskową części przechylnej 1. Taka siła występuje oczywiście przy otwieraniu zawiasu, zawierającego część przechylną. Wymagana siła zmienia się aż do osiągnięcia martwego punktu części przechylnej. Jeżeli siła ta ulegnie zwiększeniu, wówczas zwiększą się również naprężenia w elementach istotnych pod względem funkcjonalnym. Elementy rozciągane 3.1, 3.2 podlegają zawsze w większym stopniu obciążeniom rozciągającym, natomiast elementy ściskane 2.1, 2.2 podlegają zawsze w większym stopniu obciążeniom ściskającym. Jeżeli obciążenia te mieszczą się w obszarze dopuszczalnym dla zastosowanego materiału, wówczas odpowiednie elementy skracają się względnie wydłużają w sposób odwracalny. W elementach tych zostaje zmagazynowana energia. Elementy ściskane i rozciągane działają jak sprężyny naciskowe względnie jak elementy sprężyste w zakresie rozciągania, wywołując efekt sprężysty w każdym elemencie łączącym. Gdy osiągnięty zostanie krytyczny punkt martwy, wówczas część przechylna przeskakuje samoczynnie w pozycję otwartą.

Proporcje pomiędzy elementami ściskanymi 2.1, 2.2 i elementami rozciąganymi 3.1, 3.2 oraz ich wzajemne rozmieszczenie są tak dobrane, że kąt działania i siły zatrzaskowe są optymalne. Istotne jest to, aby element ściskany mógł przejmować bez wyboczenia wymagane siły ściskające. W tym celu należy zwrócić uwagę na stosunek grubości elementów ściskanych do grubości elementów rozciąganych. Zbyt mała grubość elementów ściskanych prowadzi do niekorzystnego zachowania pod względem efektu zatrzaskowego. Naniesione na fig. 1, przerywane linie pomocnicze, poprowadzone przez końcowe punkty elementu ściskanego i rozciąganego w każdym elemencie łączącym 5.1, 5.2, tworzą kąt φ , który, jak jest objaśnione poniżej, jest według wynalazku wykorzystany do osiągnięcia żądanego częściowego kąta części przechylnej. Ponadto dla osiągnięcia optymalnej siły zatrzaskowej istotne znaczenie ma kąt opasania, wyznaczony w skrajnych pozycjach zamknięcia przez dwa wektory 30 i 31 normalne do płaszczyzn wyznaczonych przez elementy ściskane 2.1, 2.2 i elementy rozciągane 3.1, 3.2. Przy konstrukcyjnej realizacji wynalazku należy zwrócić uwagę na to, aby za pomocą odpowiednich środków technicznych wyeliminować w elemencie ściskanym naprężenia zginające, wywołane na przykład poprzez mimośrodowe ściskanie i mogące prowadzić do jego wyboczenia. W specjalnych zastosowaniach elementy ściskane 2.1 i 2.2 mogą być połączone ze sobą. Połączenie to ma korzystnie postać wytrzymałej na ściskanie i wyboczenie płytki, tworzącej podzespół wraz z elementami ściskanymi. Ta odporna na ściskanie płytka jest na pewnym odcinku lub, w razie potrzeby, na swej całej szerokości, zamocowana na członach pośrednich 20 i 21 za pomocą odpowiednich elementów zawiasowych.

Przy rozpatrywaniu typowych systemów zawiasowych dla zamknięć z tworzywa sztucznego można stwierdzić, że różniące się kształtem lub konstrukcją zamknięcia, nawet gdy opierają się na tej samej zasadzie działania, wykazują bardzo różne efekty zatrzaskowe i różne siły zatrzaskowe. Pewne odmiany tych zamknięć nie mają nawet w ogóle efektu

178 867 zatrzaskowego, chociaż stanowi on sformułowany na piśmie cel odpowiednich opisów patentowych. Przyczyna tego stanu rzeczy tkwi w złożonych procesach mechanicznych, na których opierają się takie zawiasy, względnie na tym, że części zawiasu same mają znaczny udział w funkcjonowaniu zamknięcia, w związku z czym nawet nieznaczne zmiany geometryczne sprawiają, że występują efekty, które są trudne, a nawet niemożliwe, do przewidzenia. Powyższe wady zostały wyeliminowane przez niniejszy wynalazek w ten sposób, że istotne pod względem funkcjonalnym elementy zredukowano do minimum pod względem ilościowym oraz skoncentrowano je pod względem przestrzennym, umożliwiając zarazem bardziej elastyczne przemieszczenia w porównaniu z typowymi konstrukcjami zawiasów. Odnosi się to zwłaszcza do zamknięć zatrzaskowych o stałych głównych osiach ruchu, które wykonują względem siebie zawsze ruch obrotowy o jednej ustalonej w przestrzeni osi obrotu.

Zasada działania części przechylnej 1 polega na istnieniu jednego lub kilku elementów ściskanych 2.1, 2.2, które współpracują! są czynnie połączone z odpowiednio usytuowanymi elementami rozciąganymi 3.1, 3.2. Jeżeli elementy ściskane i rozciągane są dopasowane do siebie pod względem wymiarów, to uzyskuje się celowe wprowadzanie sił ściskających i rozciągających. Przy niepożądanych przebiegach ruchu nieuniknione jest oddziaływanie wtórnych obciążeń ściskających na element rozciągany. Te niepożądane siły są jednak znacznie mniejsze niż obciążenia rozciągające, jakie występują przy normalnym użytkowaniu, dzięki czemu można je pominąć przy rozważaniu funkcjonowania zawiasu. To samo dotyczy elementów ściskanych. Aby mechaniczne części zawiasu chronić przed ścinaniem i zapobiec występowaniu nieprawidłowych przemieszczeń, na jedną część przechylną 1 przypada co najmniej jeden element ścinany 4.1, 4.2. W przypadku kształtek formowanych wtryskowo z tworzywa sztucznego może on mieć postać na przykład cienkiej, sztywnej przy ścinaniu membrany lub pocienionego miejsca. Ten element ścinany 4.1, 4.2 ma istotne znaczenie dla wynalazku, ponieważ zapobiega niepożądanym przebiegom ruchu i koordynuje ruch części zamknięcia wokół wirtualnej osi ruchu. Element ścinany może, jak widać na fig. 1, łączyć bezpośrednio jeden element rozciągany z jednym elementem ściskanym, może jednak również znajdować się w innym miejscu. Siła napinająca i całkowity kąt działania, a co za tym idzie, efekt zatrzaskowy części przechylnej, są według wynalazku osiągane jedynie za pomocą elementów ściskanych i rozciąganych, bez udziału zginanych sprężyn.

Korzystny przykład wykonania części przechylnej jest przedstawiony na fig. 2 i fig 3. Figury te ukazują część przechylną 1 w stanie zamkniętym (fig. 2) i w stanie otwartym (fig. 3). Część ta zawiera dwa elementy ściskane 2.1 i 2.2 oraz dwa elementy rozciągane 3.1 i 3.2. Odpowiednie elementy ścinane 4.1 i 4.2, zapewniające żądane współdziałanie elementów ściskanych i rozciąganych, mają tu postać sztywnej przy ścinaniu membrany, która w tym przykładzie wykonania ma ze względów wizualnych postać cienkiej, ciągłej membrany, zwłaszcza jeżeli zawias jest wykonany metodą wtrysku z tworzywa sztucznego. Powstałe w ten sposób, w zasadzie trapezowe elementy mają wyraźną, usztywnioną stronę ściskaną i wyraźną, stosunkowo cienką, sprężystą przy rozciąganiu stronę rozciąganą. Część przechylna 1 składa się wówczas z dwóch elementów łączących 5.1, 5.2, połączonych za pomocą pocienionych miejsc 10 ze sztywnymi członami pośrednimi 20.1, 21.1, stykającymi się z częścią przechylną. Obciążenie pocienionych miejsc można utrzymać w dopuszczalnym zakresie za pomocą odpowiedniej geometrii względnie sztywności istotnych elementów przy ściskaniu lub rozciąganiu. Zbyt duże siły można w pewnych obszarach zredukować poprzez odkształcenie plastyczne dopuszczalnej części pocienionych miejsc. Elementy ściskane 2 są tak zbudowane, że w żadnym wypadku nie mogą ulec wyboczeniu pod obciążeniami typowymi dla eksploatacji. Na fig. 3 wyraźnie widać, w jaki sposób część przechylna jest przemieszczana wokół pocienionych miejsc 10 i przechodzi w otwartą pozycję spoczynkową. W pozycjach przedstawionych zarówno na fig. 2, jak i na fig. 3, wszystkie elementy części przechylnej są w zasadzie wolne od naprężeń. W tracie procesu przechylania nie jest w zasadzie wymagane zginanie ani w członach pośrednich 20.1, 21.2, ani też w elementach łączących 5.1, 5.2. Nie występuje również przeginanie lub wyboczenie elementów łączących.

178 867

Możliwy ruch względny części 23, 24 zawiasu 25.1 jest przedstawiony schematycznie na fig. 4. Części 23, 24 zawiasu są tutaj połączone za pomocą dwóch ustawionych szeregowo części przechylnych. Pierwsza część przechylna składa się z członów pośrednich 20, 21 i elementów łączących 5.2. Druga część przechylna składa się z członów pośrednich 21, 22 i elementów łączących 5.1. Fig. 4 ukazuje trzy stany przechylenia zawiasu. Zawias jest przedstawiony w stanie zamkniętym 25.1, w pierwszej pozycji wychylonej 25.2, to znaczy z otwartą pierwszą częścią przechylną wreszcie w stanie otwartym 25.3, w którym otwarte są obie części przechylne. Droga 32 otwierania zawiasu jest uwidoczniona za pomocą krzywej przestrzennej względnie strzałki. Ta droga 32 otwierania może być w znacznym stopniu regulowana poprzez ustawienie i ukształtowanie cząstkowych części przechylnych. Na fig. 4 widać, że zaznaczona droga otwierania różni się znacznie od typowych kołowych dróg otwierania, występujących zwłaszcza w zawiasach o stałej głównej osi ruchu otwierania. W odróżnieniu od innych znanych zawiasów bez osi głównej, istnieje tutaj określona droga ruchu. Pierwsza część przechylną składająca się z elementów łączących 5.2 i członów pośrednich 20,21, dysponuje albo mniejszą albo taką samą siłą zatrzaskową jak druga część przechylna, składająca się z elementów łączących 5.1 i członów pośrednich 21, 22, wykazuje jednak wcześniejszy, co wynika z jej geometrii, efekt zatrzaskowy. Podczas otwierania zawiasu pierwsza część przechylna wskakuje najpierw w swoją pozycję otwartą. Wszystkie trzy, zaznaczone na fig. 4, stany przechylenia są w zasadzie wolne od naprężeń, jeżeli zastosowane zostaną podane niżej zależności według wynalazku.

Na fig. 5 i fig. 6 przedstawione jest zastosowanie takiej części przechylnej dla jednoczęściowego, formowanego wtryskowo zawiasu w postaci zamknięcia zatrzaskowego 25 z tworzywa sztucznego. Zamknięcie zatrzaskowe 25 zawiera dwie części 23, 24 zawiasu, w postaci korpusu 24 i odpowiedniej pokrywy 23. Otwór wlotowy 16 w korpusie 24 powinien współpracować z przeciwelementem 17 w pokrywie 23. Części zawiasu są oddzielone płaszczyzną 15 zamknięcia. Zamknięcie ma tutaj tylko jedną część przechylną która zawiera elementy łączące 5.3 i 5.4. Elementy łączące 5.3 i 5.4 są za pomocą pocienionych miejsc 10 połączone z pokrywą 23 względnie korpusem 24. Ponieważ jest tutaj tylko jedna część przechylna, opisane wyżej człony pośrednie są zastąpione przez pokrywę 23 względnie sam korpus 24. Geometria tej części przechylnej umożliwia osiągnięcie całkowitego kąta działania wynoszącego ponad 180°, tutaj około 200°, w związku z czym zamknięcie w pozycji otwartej (fig. 6) jest nachylone do dołu względem płaszczyzny zamknięcia, udostępniając zarazem w pełni otwór wlotowy 16. Jeżeli zamknięcie jest wykonane idealnie, tak że przy uruchamianiu zamknięcia nie występują w ogóle lub występują jedynie minimalne odkształcenia plastyczne, wówczas kąt otwarcia (pozycja podczas wtrysku) i kąt działania części przechylnej maja jednakową wielkość. Zukosowanie 18 umożliwia takie wykonanie polny wy z tworzywa sztucznego, bez dużych kosztów narzędziowych, że wspomniana pozycja otwarta może być osiągnięta bez obawy, że zewnętrzne ścianki zamknięcia będą sobie wzajemnie przeszkadzać. Oczywiście możliwe jest również wykonanie odpowiedniego zamknięcia metodą wtrysku w pozycji otwartej o kącie 180°, jeżeli jest to konieczne ze względów narzędziowych. Każdy z elementów łączących 5.3 i 5.4 składa się z bardzo sztywnych przy zginaniu elementów ściskanych 2.3, 2.4, elementów rozciąganych 3.3, 3.4 i leżących pomiędzy nimi ścinanych membran 4.3, 4.4. Zewnętrzna strona elementów łączących 5.3, 5.4 jest płaska i zawiera się optymalnie w zewnętrznym zarysie zamkniętej pokrywy z tworzywa sztucznego. Przekrój pokrywy z tworzywa sztucznego, ukazanej na fig. 4 i fig. 5, jest optymalny dla zastosowania przedstawionej tu części przechylnej, ponieważ można tu zrealizować proste pocienione miejsca 10 oraz optymalny kąt opasania. Ten rodzaj części przechylnej można jednak również połączyć z innymi kształtami zamknięć. Można zatem zastosować przekroje kołowe lub przekroje inne niż tutaj opisane, a także lekko zakrzywione pocienione miejsca 10 lub umieścić w innych miejscach inne elementy przegubowe. Aby zapewnić prawidłowy efekt zatrzaskowy, pocienione miejsca powinny mieć możliwie idealny kształt osi przegubowych. Oczywiście można do tego celu wykorzystać inne rozwiązania, równoważne pod względem funkcjonalnym. Przy zakrzywionych zarysach zewnętrznych elementy łączące mogą być odpowiednio

178 867 ukształtowane. Szczególna zaleta rozwiązania według wynalazku polega na tym, że elementy łączące 5.3, 5.4 mogą być usytuowane w zasadzie niezależnie od położenia płaszczyzny zamknięcia. Można zatem na przykład przesunąć je pionowo w kierunku korpusu 24 zamknięcia, całkowicie weń wbudowując, co daje dużą swobodę w zakresie kształtów zamknięcia i możliwości wzorniczych. Z fig. 5 i fig. 6 wynika, że w stanie zamkniętym część przechylna jest ustawiona prostopadle do części zawiasu względnie do płaszczyzny zamknięcia i przechodzi bezpośrednio w sztywny korpus 24 względnie pokrywę 23 zamknięcia.

Inny korzystny przykład wykonania części przechylnej 1 jest przedstawiony na fig. 7. Cześć przechylna zawiera tutaj dwa elementy ściskane 2.1, 2.2 oraz dwa elementy rozciągane 3.1, 3.2, ustawione równolegle do siebie. Sztywne w zakresie zginania elementy ściskane 2.1, 2.2 znajdują się bezpośrednio obok płaszczyzny środkowej zawiasu i są połączone ze sobą za pomocą pocienionego miejsca 11. Płaszczyzna środkowa nie musi pokrywać się z płaszczyzną symetrii. W tym korzystnym przykładzie wykonania każdy element rozciągany 3 może być ze względów estetycznych połączony z elementem ściskanym 2 za pomocą sztywnej membrany. Oczywiście zarówno w tym, jak i w innych przykładach wykonania można zmieniać grubość ścianek, przy czym należy zapewnić utrzymanie istotnych dla wynalazku funkcji części przechylnej. Element ścinany 4.1 może mieć na przykład grubość ścianki równą lub lokalnie większą niż grubość ścianki elementu rozciąganego 3.1, 3.2, o ile zapewniona jest funkcjonalna sprężystość elementu rozciąganego 3.1, 3.2 w zakresie rozciągania. Zastosowane tutaj elementy łączące 5.1, 5.2 są połączone bezpośrednio ze sobą za pomocą osi 11 przegubu w postaci pocienionych miejsc 11, zaś każdy z nich ma wyraźną usztywnioną stronę ściskaną oraz stosunkowo cienką sprężystą stronę rozciąganą.

Kolejny przykład wykonania części przechylnej 1 jest przedstawiony na fig. 8 i składa się z dwóch elementów ściskanych 2.1, 2.2 oraz dwóch elementów rozciąganych 3.1, 3.2. Sztywne elementy ściskane 2.1, 2.2 są zamocowane na graniczących z nimi członach pośrednich 20.2, 21.2 za pomocą dwóch, ustawionych prostopadle do głównej płaszczyzny ruchu, pocienionych miejsc 10.2. Elementy rozciągane 3.1, 3.2 są zamocowane na członach pośrednich 20.2, 21.2 za pomocą dwóch, stosunkowo długich, pocienionych miejsc 10.1. Przejście pomiędzy długimi pocienionymi miejscami 10.1 i elementami rozciąganymi 3.1, 3.2 przejmuje tu funkcję opisanych wyżej elementów ścinanych. Elementy ścinane są tutaj połączone z elementami rozciąganymi 3.1, 3.2. Elementy łączące 5 nie są tu niczym więcej jak przestrzennymi podzespołami, mają jednak, podobnie jak uprzednio, elementy funkcjonalne, to znaczy element ściskany, rozciągany i ścinany. Jeżeli połączyłoby się dwa pocienione miejsca 10.1 jednego elementu rozciąganego, wówczas powstałaby trapezowa membrana 6. Aby otrzymać stosunkowo sprężyste w zakresie rozciągania elementy rozciągane 3.1, 3.2, pozostawia się właściwą krawędź rozciąganą membrany, natomiast po stronie elementu ściskanego umieszcza się odpowiednie wybranie. Tak ukształtowany element rozciągany może wprowadzać stosunkowo duże siły rozciągające w stosunkowo długie pocienione miejsca, odciążając je w ten sposób.

Część przechylna w innym korzystnym przykładzie wykonania składa się z dwóch elementów rozciąganych i dwóch elementów ściskanych, przy czym te ostatnie są połączone sztywno ze sobą. Połączone w ten sposób, sztywne elementy ściskane znajdują się w płaszczyźnie środkowej (ale niekoniecznie w płaszczyźnie symetrii) zawiasu i są zamocowane na stykających się z nimi, sztywnych członach pośrednich za pomocą dwóch, ustawionych prostopadle do głównej płaszczyzny ruchu, pocienionych miejsc. Jeżeli połączy się elementy rozciągane i elementy ściskane na całej długości za pomocą sztywnej, cienkiej membrany, zaś membranę połączy się za pomocą pocienionych miejsc z członami pośrednimi, wówczas powstaje trapezowy obszar, składający się z elementu rozciąganego i elementu ścinanego.

Poniżej jest przedstawiona na podstawie fig. 9 do fig. 12 główna idea wynalazku. Zasada działania jest opisana w odniesieniu do szczególnego przypadku wykonania części przechylnej. Poprzez dobór kątów geometrycznych i długości kątów częściowych można zasadniczo zmieniać siłę zatrzaskową i obciążenie materiału części przechylnej. Należy w tym miejscu jednak ponownie stwierdzić, że każda część przechylna obejmuje w zasadzie tylko

178 867 jeden kąt częściowy całego ruchu zawiasu. W opisanym poniżej, najprostszym przypadku pojedynczej części przechylnej częściowy kąt tej części przechylnej odpowiada jednak całkowitemu kątowi działania. Obowiązujące tu zależności są objaśnione poniżej.

Figura 9 ukazuje schematycznie przykład wykonania z jedną częścią przechylną, z której przedstawiona jest tylko część elementu łączącego 5. Część przechylna charakteryzuje się tutaj dwiema płaszczyznami symetrii 40, 41. Dodatkowe odnośniki kl oznaczają przy tym elementy geometryczne w pozycji zamkniętej, natomiast odnośniki k2 oznaczają tu te elementy w pozycji otwartej. Płaszczyzny symetrii 40, 41 są zachowane w każdym otwartym położeniu zawiasu. Ten przykład wykonania ma (teoretyczny) kąt działania równy 180°. Poniżej przyjęto założenie, że pozycja z kątem otwarcia równym 0° oznacza stan zamknięty, zaś pozycja z kątem otwarcia równym 180° oznacza stan otwarty. Przy objaśnianiu zasady działania tego szczególnego przykładu wykonania odniesiono się do obu wspomnianych płaszczyzn symetrii. Ten sposób odniesienia umożliwia opisanie zasady działania w oparciu o częściowy problem. Dla uproszczenia po jednym elemencie ściskanym i jednym elemencie rozciąganym potraktowano jako leżące w jednej płaszczyźnie i tworzące całość pod względem geometrycznym. Następujące parametry są istotne z punktu widzenia wynalazku. Z jednej strony jest to kąt φ pomiędzy dwoma pocienionymi miejscami członu pośredniego względnie kąt zawarty pomiędzy liniami wyznaczonymi przez linie, biegnące przez końcowe punkty elementów ściskanych i rozciąganych. Kąt opasania ω stanowi, widoczny w widoku zawiasu z góry, kąt pomiędzy płaszczyznami członów pośrednich w pozycji zamkniętej (porównaj fig. 1, strzałki 30, 31). Jeżeli człony pośrednie w innych przykładach wykonania nie są prostopadłe do części zawiasu względnie elementy rozciągane i ściskane nie są równoległe do siebie, wówczas należy odpowiednio dobrać kąt ω. W przedstawionym tutaj, równoległym układzie elementów ściskanych i rozciąganych płaszczyzna wyznaczona przez elementy ściskane oraz płaszczyzna wyznaczona przez elementy rozciągane (nie przedstawiona bliżej na fig. 9) znajdują się względem siebie w odpowiednim odstępie. Oba kąty określają w sposób miarodajny zakleszczenie (a wraz z nim siłę zatrzaskową) na członach pośrednich oraz kąt otwarcia. Płaszczyzna symetrii 40 stanowi w trakcie całego ruchu stacjonarną płaszczyznę symetrii części przechylnej. Tworzy ona w ogólności płaszczyznę symetrii pomiędzy elementami łączącymi 5.

Płaszczyzna symetrii 41 jest ruchoma i w każdym etapie ruchu tworzy drugą płaszczyznę symetrii. Stanowi ona odpowiednio płaszczyznę symetrii każdego elementu łączącego 5. Na fig. 9 widoczne jest jej położenie w położeniu zamkniętym 41.1 i położeniu otwartym 41.2 części przechylnej.

Z uwagi na istniejącą symetrię zasada działania została rozważona w oparciu o częściowy model, który odpowiada jednej czwartej części przechylnej. Ten model częściowy jest ukazany na fig. 9. Przedstawia ona połowę członu pośredniego 21 i część elementu łączącego 5. Przedstawiony model opisuje w przybliżeniu mechaniczne zachowanie części przechylnej. Zależności i wywołane zakleszczenie, powodujące siłę zatrzaskową, są przedstawione poniżej w oparciu o wspomniany model. Pod pojęciem zakleszczenia rozumie się wymuszone odkształcenie materiału, wywołujące sprężysty (odwracalny) stan naprężeń. Materiał przeciwstawia się wymuszonemu odkształceniu sprężystemu, na czym polega efekt zatrzaskowy. Według wynalazku kształtowane są specyficzne strefy rozciągania i ściskania. Obszary pełniące rolę stref ściskania są tak ukształtowane, że nie jest możliwe wyboczenie z ich płaszczyzny. Obszary nazywane strefami rozciągania można tak zmieniać pod względem ich długości i grubości, że wydłużenie wymuszone odpowiednio dobraną geometrią zapewnia pozostanie obciążeń materiału w obszarze sprężystym (odwracalnym). Symetryczne względem płaszczyzny symetrii 41 ukształtowanie części przechylnej zapewnia dobrą siłę zatrzaskową, zapobiegając wystąpieniu podwójnego efektu zawiasowego wewnątrz części przechylnej.

Na potrzeby modelu przyjęto założenie, że działające jako zawiasy pocienione miejsca 10 są zawiasami idealnymi. Pod pojęciem idealnego zawiasu rozumie się zawias, w którym nie występuje tarcie wewnętrzne, a w samych częściach zawiasu nie występują

178 867 wydłużenia. Przyjęto zatem, że ruch obrotowy wszystkich punktów odbywa się bez tarcia wokół stałej osi 10. Człony pośrednie 21 nie podlegają odkształceniu. Każdy z elementów łączących 5 jest traktowany jako element rozciągliwy w swej płaszczyźnie. Elementy łączące 5 pozostają zawsze w jednej płaszczyźnie, w związku z czym wyboczenie z tej płaszczyzny nie jest możliwe.

Przyczyna zakleszczenia może stać się bardziej zrozumiała, jeżeli rozważy się punkt P w przestrzeni. Punkt P leży na osi symetrii 43 członów pośrednich 5 i w ruchomej płaszczyźnie symetrii 41. Jego położenie jest zależne od kąta otwarcia części przechylnej. Położenie P na osi symetrii nie ma istotnego znaczenia dla niniejszych rozważań. Punkt P poruszałby się, uwarunkowany ruchem zawiasowym, po torze kołowym kl ze środkiem w punkcie A i osią 10 zawiasu jako osią obrotu.

Z uwagi jednak na narzuconą według wynalazku symetrię części przechylnej punkt P porusza się po krzywej k2, którą w przyjętym modelu opisuje w przybliżeniu okrąg o środku w punkcie B.

Prosta e2 pomiędzy stacjonarnym punktem B i ruchomym punktem na krzywej k2, która w celu uproszczenia rysunku nie jest przedstawiona na fig. 9 (porównaj fig. 10), przy dowolnym kącie otwarcia części przechylnej stanowi prostą normalną do płaszczyzny 41 w punkcie leżącym na k2. Ta prosta e2 porusza się razem z elementem łączącym 5. Prosta el, pomiędzy stacjonarnymi punktami B i ruchomym punktem na krzywej kl, opisywałaby prostą e2, jeżeli nie podlegałaby ona zakleszczeniu. Na fig. 9 widoczna jest poza tym dobrze połowa kąta opasania ω/2 oraz kąt φ/2, które mają wpływ na efekt zatrzaskowy.

Figura 10 ukazuje schematycznie stan zakleszczenia połowy elementu łączącego 5. Odnośnikiem 43.3 oznaczone jest położenie osi symetrii 43, jakie przybiera ona wskutek zakleszczenia. W postaci linii przedstawione są również strefy ściskania i rozciągania 2, 3 elementu łączącego 5. Konstrukcyjne położenie punktu P, potrzebne dó wyznaczenia kąta κ, nie musi oczywiście znajdować się koniecznie w środku przedstawionego tu odcinka osi symetrii 43. Położenie to jest natomiast zależne od wybranych grubości stref ściskania i rozciągania 2, 3 oraz jest wyznaczone przez zerowy punkt naprężeń na prostych 43. Pod pojęciem zerowego punktu naprężeń rozumie się tutaj punkt, w którym naprężenia wzdłuż prostych 43 pozostają w stanie równowagi.

Figura 11 ukazuje w schematycznym ujęciu częściowym zależności, występujące w części przechylnej o kącie otwarcia γ mniejszym niż 180°. Kąt otwarcia γ części przechylnej można dobrać odpowiednio do wymagań. Aby w zamkniętym i otwartym położeniu części przechylnej osiągnąć według wynalazku dwa stany wolne od naprężeń, musi być spełniona opisana poniżej zależność. Ta zależność według wynalazku obowiązuje również dla kątów otwarcia γ powyżej 180°. Poza przedstawionym tu tylko częściowo członem pośrednim 21 ukazana jest także połowa elementu łączącego 5 w pozycji zamkniętej 5.1 i w pozycji otwartej 5.2. Człon pośredni 21 i element łączący są połączone za pomocą osi 10 zawiasu.

Dla dwóch wolnych od naprężeń stanów części przechylnej zależność pomiędzy kątem otwarcia γ części przechylnej, kątem opasania ω i kątem φ elementów łączących jest określony następującym równaniem:

φ = 2 * arctan sin (γ / 2) _ 1 - cos (γ / 2) * sin (ω/2)

Na fig. 12 przedstawiony jest typowy przebieg kąta κ zakleszczenia w funkcji kąta ω i kąta otwarcia γ części przechylnej. Założony został taki kąt φ, który prowadzi do pozycji końcowych, według wynalazku wolnych od naprężeń. Jak już wspomniano, κ oznacza stopień zakleszczenia materiału. Przy zadanym kącie opasania ω w punktach o poziomej stycznej występuje maksymalne zakleszczenie materiału i martwy punkt siły zatrzaskowej. Martwy punkt leży w połowie kąta otwarcia γ części przechylnej.

178 867

Figura 13 do fig. 15 ukazują zawias, zawierający dwie części przechylne 1.1, 1.2 ze sztywnymi członami pośrednimi 20, 21 i 22, oraz dwiema częściami 23, 24 zawiasu. Części przechylne mogą oczywiście przechodzić bezpośrednio w części zawiasu. Części przechylne są zaznaczone schematycznie i odpowiadają na przykład częściom przechylnym, opisanym w odniesieniu do fig. 2 i fig. 3. Zawias jest przedstawiony na fig. 13 w stanie zamkniętym. Jeżeli część przechylna 1.1 przeskoczy w położenie otwarte, wówczas pierwsze, teoretycznie wolne od naprężeń, wychylone położenie zawiasu odpowiada położeniu, przedstawionemu na fig. 14. W tym stanie na zawias nie oddziałują żadne siły zewnętrzne. Cześć przechylna 1.1 jest całkowicie otwarta, natomiast część przechylna 1.2 jest nadal całkowicie zamknięta. W zawiasie przedstawionym na fig. 14 nastąpił już pierwszy częściowy efekt zatrzaskowy. Jeżeli otworzy się zawias dalej, wówczas osiąga się kolejny punkt martwy, a zawias przeskakuje w kolejny, w zasadzie wolny od naprężeń, stan wychylenia, odpowiednio do fig. 15. W zawiasie ukazanym na fig. 13 do fig. 15 jest to położenie całkowicie otwarte. Kąt otwarcia zaznaczonego schematycznie zawiasu wynosi znacznie więcej niż 180°.

Według wynalazku korzystne jest, zwłaszcza w przypadku jednoczęściowych, formowanych wtryskowo części zawiasu, jeżeli całkowity kąt działania wynosi 180°, ponieważ upraszcza to konstrukcję narzędzia. Ze względów technologicznych korzystne są takie geometrie części przechylnych, które zawierają możliwie najmniejszą ilość punktów przegubowych, tak jak przykłady wykonania, uwidocznione na fig. 2, fig. 3, fig. 7 i fig. 8. Szczególna zaleta wynalazku polega również na tym, że przy zachowaniu prostej konstrukcji i łatwej konserwacji narzędzi, dzięki koncentracji elementów funkcjonalnych w połączeniu z daleko idącym wyeliminowaniem szczelin lub wybrań w zamknięciach, zwłaszcza w obszarze graniczącym z zawiasem, można uzyskać dobre uszczelnienie. Uszczelnienie można zrealizować, przy daleko posuniętej eliminacji wybrań, za pomocą rozwiązania opisanego w międzynarodowym zgłoszeniu patentowym nr PCT/EP95/00651. W szczególnych przykładach wykonania opisane strefy rozciągania i ściskania mogą być usytuowane nie równolegle, lecz pod kątem względem siebie. Przy wydłużonych częściach zawiasu można również umieścić obok siebie dwie lub więcej części przechylnych. Poszczególne, umieszczone obok siebie elementy części przechylnych nie są przy tym połączone ze sobą lub, w razie potrzeby, są połączone za pomocą membrany, istotnej pod względem funkcjonalnym. Można zatem połączyć ze sobą kilka części przechylnych, aby uzyskać wzmocnienie efektu zatrzaskowego.

118 8⁶¹

178 867

178 867

Fig.7

Rg-δ 21.2 lo.i

178 867

Fig. 9

178 867

Fig.10

Fig.11

178 867

Fig,.12

178 867

118 861

Claims (12)

1. Zastrzeżenia patentowe

   1. Układ zawiasowy sprężysty, bez zawiasu głównego, mający pierwszą część zawiasu i drugą część zawiasu oraz co najmniej dwa ramiona łączące, które łączą te części zawiasu, znamienny tym, że każde ramię łączące zawiera co najmniej jeden element łączący (5.1, 5.2), a co najmniej dwa umieszczone na różnych ramionach łączących elementy łączące (5.1, 5.2) tworzą część przechylną (1), przy czym każdy z elementów łączących (5.1, 5.2) jest wzdłuż dwóch, zwróconych ku częściom (23, 24) zawiasu i nie graniczących ze sobą boków co najmniej na pewnym obszarze ograniczony przez pocienione miejsca (10), zawierające pomiędzy sobą kąt (φ), a ponadto każdy z elementów łączących (5.1, 5.2) zawiera jeden element ściskany (2.1, 2.2) i jeden element rozciągany (3.1, 3.2), które są ze sobą połączone za pomocą elementu ścinanego (4.1, 4.2), umieszczonego przynajmniej częściowo w obszarze pomiędzy elementem ściskanym (2.1, 2.2) i elementem rozciąganym (3.1,3.2).
2. 2. Układ zawiasowy według zastrz. 1, znamienny tym, że co najmniej jedna część przechylna (1, 1.1) jest połączona poprzez człon pośredni (20, 21) z częścią (23, 24) zawiasu względnie z sąsiadującą częścią przechylną (1,1.2).
3. 3. Układ zawiasowy według zastrz. 2, znamienny tym, że człony pośrednie (20) i części przechylne (1) są zarówno w pozycji otwartej, jak też w pozycji zamkniętej, w zasadzie wolne od naprężeń.
4. 4. Układ zawiasowy według zastrz. 1, znamienny tym, że elementy ściskane (2) i elementy rozciągane (3) części przechylnej (1) są usytuowane równolegle względem siebie, zaś płaszczyzny wyznaczone przez elementy ściskane (2) i przez elementy rozciągane (3) znajdują się w odstępie względem siebie.
5. 5. Układ zawiasowy według zastrz. 1, znamienny tym, że każde dwa elementy łączące (5.1, 5.2) są połączone przegubowo ze sobą za pomocą osi (11) przegubu usytuowanej równolegle do głównej płaszczyzny ruchu.
6. 6. Układ zawiasowy według zastrz. 1, znamienny tym, że kąt φ, zawarty pomiędzy liniami wyznaczonymi przez końcowe punkty elementów ściskanych (2) i elementów rozciąganych (3), ma wartość spełniającą poniższe równanie:

   φ 2 * arctan sin (γ /2)

   1 - cos (γ / 2) * sin (ω/2) przy czym ω jest kątem rzutowanym w widoku zawiasu z góry, pomiędzy dwiema normalnymi do płaszczyzn wyznaczonych przez poszczególne elementy ściskane (2) i elementy rozciągane (3), zaś γ jest kątem otwarcia części przechylnej.
7. 7. Układ zawiasowy według zastrz. 1, znamienny tym, że elementy ściskane (2) i elementy rozciągane (2) są tak usytuowane względem siebie, że w każdej pozycji otwarcia prostopadła do głównej płaszczyzny ruchu, poruszająca się płaszczyzna symetrii (41) stanowi płaszczyznę symetrii elementów ściskanych (2) i elementów rozciąganych (3) względem siebie.
8. 8. Układ zawiasowy według zastrz. 1, znamienny tym, że element ścinany (4) stanowi łącząca element ściskany (2) i element rozciągany (3) na całej ich długości, wytrzymała na ścinanie membrana.
9. 9. Układ zawiasowy według zastrz. 1, znamienny tym, że element ścinany (4) jest za pomocą podłużnych, pocienionych miejsc (10.1) połączony z członami pośrednimi (20) i bez bezpośredniego połączenia z elementem ściskanym (2) jest połączony z elementem rozciąganym (3).

   178 867
10. 10. Układ zawiasowy według zastrz. 1, znamienny tym, że elementy ściskane (2) części przechylnej (1) są połączone w zasadzie sztywno ze sobą.
11. 11. Układ zawiasowy według zastrz. 1, znamienny tym, że kilka części przechylnych (1) jest tak połączonych ze sobą że układ zawiasowy ma, odpowiadającą ilości części przechylnych, ilość stanów wolnych od naprężeń, przy czym pomiędzy każdymi dwoma takimi stanami znajduje się punkt martwy, poza którym układ zawiasowy przechodzi samoczynnie sprężyście w najbliższy stan wolny od naprężeń.
12. 12. Układ zawiasowy według zastrz. 1, znamienny tym, że element ścinany (4) jest połączony z elementem ściskanym (2) i elementem rozciąganym (3) i ma taką samą grubość ścianki jak element rozciągany (3).

    * * *