本发明涉及按权利要求1前序部分所述之铰链机构。

对于有关节的铰链连接，尤其用于整体式压注成型的塑料盖，已知 有各种不同的设计。对于这种整体式塑料盖，通常两个可相对转动的铰 接部分通过一个主铰链或多个位于一根轴上的主铰链(轴向段)连接起 来。为了在操纵铰链时能获得一种突然啪地一下的效果，也就是说能感 觉得出并确定通过克服一个死点位置已处于打开和关闭状态，一股至少 设置一个附加的中间件、弹性件、张紧带或相应的构件。它们装在主铰 链的侧面，或在多个主铰链的情况下装在它们的中间，并与两个铰接部 分相连。在这种情况下中间件或张紧带设置成，使主铰链位于由中间件 与盖的部分连接位置所确定的压紧平面之外。主铰链相对于中间件连接 位置的偏移(铰链轴偏置)，在打开和闭合铰链时造成拉力和压力，它 们由中间件和主铰链传递和承受，并带来啪地一下的效果。

例如由专利说明书DE1813187、EP0056469、CH488085、 EP0447357或专利申请EP524275和1993年10月14日的 DE4335107.7，已知这种以铰链轴偏置为基础的作用原理，其中，铰接 部分可绕一根相对于铰接部分刚性设置的确定的主轴回转，以及，补充 的功能件相对于其在铰接部分上的连接位置受到一个几何上的偏转。

这种系统除了通常已知的有较高或过高的材料应力问题(在铰链区 有材料裂纹或断裂的危险)外，还存在着另一个缺点，即，由于需要薄 片式主铰链，所以铰接部分的空间运动过程受很大限制，以及，由于必 须偏置所以此薄片式主铰链突出在盖的轮廓之外。铰接部分在两个静止 位置，亦即处于闭合和开启状态，以及在运动过程中的相互位置不能有 根本的影响，因为进行的是纯轴向旋转。此外，鉴于铰接部分审美和几 何上的造型设计，也给相应的铰链机构带来各种限制和制约。还有，这 种结构的运动学与铰接部分的具体设计、所使用的材料、以及在注塑件 的情况下与具体的生产工艺、模具和加工误差都有密切的关系。由于这 些制约而发生材料不合理的设计并不少见，它们在加工中易受损坏并会 影响正常使用的工作寿命。

由US-PS3135456已知一种没有主铰链的设计。其中容器的两个 可彼此相对转动的部分，通过一个装在外侧的橡胶弹性凸耳互相连接。 这一设计没有解决材料大量伸长的问题，而是通过采用橡胶弹性的可大 量拉伸的材料，表面上回避了这一问题。这种铰链受到高的材料负载， 并除此之外有一种极其不稳定的、不可预见的大面积倒转特性。

由欧洲专利说明书EP0331940已知一种双稳态的铰链装置，它在关 键部位考虑了上述缺点。此铰链装置避免了直接连接两个铰接部分的主 铰链。这两个铰接部分用两个相同的对称的连接臂互相连接起来，其中， 每一个连接臂包含两个支承臂(悬臂cantilever arms)，它们将连接臂 与铰接部分连接在一起。支承臂本身通过一块基本上为三角形的板互相 连接。按照该发明的铰链装置的特点在于，有比较大的开启角和出众的 啪地一下的效果，而且尽管是比较刚性的结构，并不导致材料有过高的 应力。

US-A-5148912介绍了一种铰链机构，其中，两个铰接部分通 过两个连接臂互相连接起来，沿连接臂的整个长度是柔性的或弹性的。 由于两个铰接部分的圆形轮廓，所以这两个连接臂必然，但也是巧合地 具有梯形的形状。此种按先有技术的铰链，既没有刚性的中间件(它们 有梯形的形状)，也没有连接件(它们成形在链接部分上)。因此，这 种已知的铰链也没有显示出有良好的啪地一下的效果。也就是说，打开 和关闭状态不是铰接部分的稳定位置，它们会从处于中间的回转位置自 动地回到这些位置。

WO-A-9213775介绍了一种铰链机构，其中，连接臂由弹簧 类的构件制成。它们既不是梯形的中间件，也不是成形在铰接部分上的 连接件。按照先有技术的这种铰链也不是上文所述意义上的双稳态的。

在WO-A-8404906中介绍了一种类似的铰链机构。在那里，带 状的连接臂沿其全长是柔性的，并且设有基本上刚性的梯形连接件。除 此之外，这些连接臂并不是处于铰接部分的外轮廓以内，因此从审美的 观点是不能令人满意的。由上面所述显然这种铰链并未显示出有良好的 啪地一下的效果。

本发明的目的是要提供一种铰链机构，尤其是用于整体式塑料盖的 铰链机构，它在保持上述发明(EP0331940)的优点的同时，在材料应 力方面，尽管将开启角扩大到180°以上，仍只有较低的材料负荷，并允 许有目的地控制空间的运动过程，以及，对于铰接部分的结构造型和它 们的运动学给予了充分的自由度。

此目的通过在专利权利要求中确定的本发明来达到。

如果对没有主轴的薄片式铰链的塑料盖(如前面EP中所介绍的) 的打开和关闭运动进行对称的观察，则可看到一种复杂的空间运动。尽 管有良好的双稳态特性，但不能做到在无应力状态下力图达到的180°开 启角，此外，在从一个确定的位置过渡到另一个时，人们可以在死点观 察到连接臂有显著的伸长。与材料有关，闭合角大于0°，而打开角比180° 小得相当多(约160°)。这意味着在长期行为中，材料除了两个确定的 位置为应力最小外始终处于应力状态，以及在操纵时，受到显著的伸长， 在塑料的情况下这最终会导致产生裂纹，并因而降低这种盖的使用寿 命。

如果仔细地观察过程，可以看出，过渡到两个稳定位置伴随着在材 料中有倒转过程，尽管是轻微的。这种倒转过程是材料的变形，它们同 时在所有三个空间方向发生(如同一个跳跃的玩具青蛙)，这暂时导致 不稳定状态，并因而将这两个稳定的位置清楚地分在倒转的两侧。此外， 采取形式上为预先形成折痕这种设计措施，这有助于控制运动过程。显 然，尽管有精确的注塑技术，借助于这种技术可以压制出“控制机构”， 但并未获得完全如人们所期望的那样的控制力。杂散的力(有些影响到 材料的塑性特性)不仅造成令人不满意的机械特性，而且还附加地造成 材料腐蚀现象，这些当然是不希望的。

也许其原因在于，在设计过程中通常存在的倾向是，尽可能多地操 纵和控制，以及其结果是看不出材料可能的、导向目标的“合作”，并 因而也是不允许的。替代引入和利用这种合作的观点，迫使人们在(很) 窄小的范围内全面规划运动过程。现在在这里提出本发明的思想。

如果人们注意到计入材料固有特性的可能性，便可以利用一个整个 系列的这种“合作顺序”，这总是与一种侧面的、不过多地妨碍而相反 有助于此进程的运动过程的控制一起进行。在这种实施例的情况下，材 料(在最佳实施例中是塑料)可以运动到它倾向于运动的地方，而控制 措施只是在规定了特殊运动的地方才采取。通过这个在刚性操纵和柔和 导引之间的活动范围，避免了不必要的应力。

以此方式，通过结构措施有目的和无阻碍地控制了空间运动过程， 并因而按照所提出的目的，做到了给予铰接部分的构型以很大的自由 度。因此，按本发明的理论克服了迄今的限制，可以在材料负荷许可的 情况下，使得打开角高达270°，或甚至是三稳态的铰链成为可能。

现在借助于下面提出的图解和附图来详细说明本发明的结构设计和 实施例。图1和图2至5的图解介绍了为理解本发明的基本思路。

图1表示一个带铰链轴偏置的盖帽的基本运动过程和几何关系；

图2至5用图解表示动作、打开角和伸长与结构性措施的关系，参 数如图1中所示为Lθ1、Lθ2和d；

图6具有平行设置的连接臂5和相对于在盖闭合时的一个平面不对 称的整体式塑料盖第一种实施例原理图；

图7在两个盖的部分或铰接部分之间的连接臂5放大示意图；

图8掀开状态下的实施例，可见盖和容器的内部；

图9从图8所示的一侧表示已掀开的铰链一个连接臂5.1；

图10从图8所示的一侧表示已掀开的铰链另一个连接臂5.2；

图11从图8所示的一侧表示已掀开的铰链两个连接臂5.1和5.2；

图12表示图8的实施例处于合盖的状态，是从内部看铰链，而不 是如图6那样从后面看；

图13借助于一个示意表示的实施例表示按本发明的卸荷运动；

图14至19与图12中视图类似，表示连接臂5.1和5.2另一种实施 例；

图20具有非对称延伸的弯曲区9、10的实施例运动过程示意图；

图21a-21a连接件6、7的各种实施例；

图22连接臂5实施例详细的三维图；

图23封盖铰链区密封装置实施例；

图24按图23沿剖切线B-B通过腹板15的剖面图；

图25小高度封盖的实施例；以及

图26-29本发明的其他实施例。

在下面的实施例中，详细说明本发明是借助于整体或塑料盖的例 子。在这种情况下所作的观察和给予的说明，当然都可以毫无疑问地转 用于其他应用场合和材料，尤其是纸板类材料。在这种塑料盖的情况下， 这两个铰接部分可由盖身或盖的下部和封盖构成。

图1表示基本上的传统的盖的一部分并带有偏置的铰链轴，这是大 比例放大的侧视图。连接盖身1和封盖2的薄片式主铰链3垂直于图纸 平面。在这里设有中间件61(在有些盖中称张紧带)，这是一种新型的 中间件并相对于盖闭合面V非对称地安装。若将中间件61看作为一个“平 行的纤维束”，则在连接位置A1和A2之间的每一条纤维由一个上段L1 (封盖段)和一个下段L2(盖身段)组成。每一条纤维相对于薄片主铰 链3有确定的距离d。在图1中表示的这些参数L1、L2和d是针对中间 件61的外边缘62的。

由于铰链轴偏置原理所要求的材料伸长(取决于具体结构，也包括 压缩)，在死点区达到其最大值。由于比值L1/L2可能改变(参见连接位 置A1和A2的斜度)，所以每一条纤维的伸长和打开角γ必须分别计算。 但是在这一阶段对于原则性的研究没有必要这样做。对于一种伸长量和 打开角γ的简化研究，区段长度L1、L2和轴偏置量d的参数便已足够。 实际上这些参数一般为：

L1最大＝L2最大＝约3毫米(在先有技术中总是对称的)，以及d ＝约1毫米。

这些是这类盖的常用尺寸。

下面借助于图2至5讨论一些图解，它们表示了在结合图1讨论过 的参数改变后的负荷情况。为了简化表示，L1总是标准化为值1。其他 两个参数L2和d均以与L1的比值来确定。

在图2的曲线图中，表示了按图1的盖的打开角γ随参数的变化。L2 从OL1变化到bL1，d从OL1变化到L1。此表示为面的函数表示，随着铰 链轴偏置量d增加和在尽可能短的段L2的情况下，理论上可得出最大打开 角，当L2/L1趋近于0(L2趋近于0)时，打开角理论上可达约250°。因 为迄今作出巨大努力后达到的打开角比180°小得多，所以在这里还有潜 力，按照目前先有技术的理论原则上还可以挖掘这一潜力。具有形状弹性 (formelasfisch)的张紧带的原理符合这一方向(见德国专利申请 P4335107.7)。

图3的曲线图表示在死点的纤维伸长，这同时是最大的纤维伸长。L2 仍从0变到bL1，和d从0变到L1。此函数表示，在所要求的大打开角时， 亦即短的段长L2，当偏置量d较小时纤维伸长就已经产生40％和更多。 比较这两个曲线图表明，算出的最大伸长正好发生在所要求的打开角为最 佳的区域内。仔细地分析这一感兴趣的区域可得出下列各点：

现在图4的曲线图只是针对打开角大于180°的范围表示打开角γ随参 数的变化，也就是表示180°至250°的区域。L2从0变到约2L2，d从0 变到L1。合成的函数的面在里表示得很清楚：打开角应越大的设计范围 是如何狭窄，以及在这种情况下产生多大的伸长，这表示在下一个曲线图 中。

在图5的曲线图中表示了纤维伸长与L1和d的函数关系，所表示的是 与图4的曲线图中相同的区段。由图可以看出，在感兴趣的区域内，亦即γ ＞180°，伸长超过30％，而当打开角200°和更大时甚至接近80％。由此 可以看出，对于传统的方案实际上只有一个很狭窄的(理论上的)区域是 可以接受的。可以看出，在实际上已经不允许的大伸长为30％时，结果所 限的打开角还只有180°和更小。因此必须避免导致这种伸长的设计，并寻 找一种造型，其中除了结构性措施外还利用材料的合作，以达到提出的目 的。欧洲专利说明书EP0331940中已往指出了一个途径，如何可以避开对 具有铰链轴偏置的传统原理的限制。但按EP0331940的方案完全以纯几何 学的倒转过程为基础，它只给予盖的运动学以小的自由度。

有了上面的知识足以理解存在的困难，并知道先有技术的障碍何在。 借助于第一种实施例，说明何处和如何克服这些困难。

图6表示一个可用注塑成型法制成的整体或塑料盖，它例如用聚丙烯 (PP)注射成型。用于本发明的塑料通常考虑有或没有普通添加剂和/或 填充料的聚合物，尤其是热塑性塑料，它们可成型为具有典型的厚度50- 2000微米的柔韧薄膜，并在这种形状下是抗弯曲的。盖有一个盖身1和一 个封盖2，在这里它们构成两个铰接部分。图中表示的盖处于闭合状态， 也就是说，盖2在闭合平面V的区域内贴靠在盖身1上。盖身1和盖2只 通过两个连接臂5.1和5.2连接，它们最好安置在凹穴内。因此，按本发明 的铰链机构设计为没有任何从盖的轮廓突出的部分。在这两个连接臂5.1 和5.2之间，与已知的铰链机构具有主铰链和偏置铰链不同，这里没有另外 的连接盖件1、2的铰链。这就可以将盖身1设计为例如有一块向上伸出 的腹板15。盖2上有相应的槽，在闭合状态它紧贴着腹板15。此腹板15 起导引盖2的作用，并可有目的地用于在盖内部的普通的出口(图中被覆 盖)。易于看出，腹板15可允许有各种设计的可能性，以便使盖2有配合 准确和导引准确的定位。特别有利的是向上凸的形状，这可以使盖2在闭 合时不可能歪斜。在此图中可以完全清楚地看出，此铰链机构没有设计薄 片式主铰链。本发明有目的地避免用一个几何或物理上的主轴来连接这两 个盖的部分，这一主轴会以这种方式限制复盖运动，即，要运动的铰接部 分的各点被迫要作一个圆轨迹的运动。

这两个连接臂5.1和5.2各包括一个与盖身1连接的下连接件6.1、 6.2以及各包括一个与盖2连接的上连接件7.1、7.2。上和下连接件6.1、 6.2与7.1、7.2分别通过一个基本上有抗弯刚度的中间件4.1、4.2连接。 按本发明，连接件6、7以及中间件4设计为，一方面在回转件与连接件 之间的连接位置的扭转应力保持得尽可能小，另一方面在打开和关闭运动 时使盖有目标地亦即对准目标地运动(控制)。

图7大比例放大表示两个连接臂5.1和5.2。这两个连接臂在图中简 化(不考虑它们的厚度和/或曲率)表示为两个倾斜的相互相直立的矩形， 它们放在两个互成夹角α的平面ε1和ε2中。在此实施例中，这两个连接臂 5.1和5.2相对于一个垂直于图纸平面的对称面σ1设计为对称的。在另一方 面相对于连接臂的纵向在这里是非对称的。每一个连接臂的下连接件6.1、 6.2和上连接件7.1、7.2有不同的形状。与上面讨论过的按EP0331940的 结构不同，它通过三角形和对称的结构工作，而这里无论是连接件6、7 还是中间件4都是梯形。梯形的最好是非对称的设计带来的结果是，运动 过程不受限制。按本发明不打算限制盖的运动作倒转，而相反，通过梯形 的设计有意识地引入材料特性，并尤其是利用来吸收扭转和弯曲力。在连 接件6、7与中间件4之间最好设直线弯曲区9.1、9.2或10.1、10.2。 这些弯曲区9、10最好设计为铰接部位(面的或线的弯曲区)，例如铰链 状减薄部位，在塑料铰链的情况下具体设计为薄片式铰链；但如已阐明的 那样，它们只是构成控制件的一个主要部分。在这里没有表示的闭合面(参 见图1)垂直于对称面σ1。另一个与闭合面平行的平面在这里用ε3表示。 按照本发明连接臂设计为，在引入材料特性的情况下在中心区造成连接臂 有目标的偏转运动，从而降低或避免了过度的材料应力，尤其是不允许的 伸长。连接件6、7不同的设计造成一条虚拟的旋转轴线，它基本上位于 线M的高度，线M由弯曲区9.1、10.1或9.2、10.2的交点确定。在这 里应强调指出，这条虚的旋转轴线不应与一条几何上的或甚至物理上的主 轴线混淆，因为在复杂的三维运动过程中，这条虚的旋转轴线不断地移动。 下面借助于本发明不同的实施例说明偏转和卸荷原理。

连接件6和7、分开的弯曲区9和10、以及在它们之间的中间件4， 使结构设计呈现出大量的变化。根据位置、长度和角度，它们共同构成“运 动单元”，尽管它们有大的打开角和确定的开和关的位置，但只有小的应 力并因而小的伸长。在下面当谈到伸长时，总是认为，此说法当然还包括 相应的缩短在内，根据铰链的结构设计会产生这种压缩。材料的合作可看 作为，弹性可被利用用来沿多个方向依次地，如一步步地与两个连接臂的 运动相互配合。弯曲区9、10有助于铰链机构确定地运动，并将倒转过程 基本上集中在这些区中。连接臂5的其余部分只有很轻微或根本没有倒转 或弯曲。按本发明的梯形的造型变化导致一些可能性和一种运动学，与已 知的方案相比，它揭示了一些新的可能性。尤其是，按本发明的理论打开 角高达270°，或甚至盖有多个稳定位置，就象下文还要说明的那样。这是 与已知的张紧带或按EP0331940具有三角形构件和两条铰接线(折叠线) 的结构不同的。因此，按本发明第一铰接部分相对于第二个铰接部分可以 有多个稳定的回转位置，其中，一般在每两个这种稳定的回转位置之间有 一个死点。因此，在本发明的范围内并非只打算获得两个(或多个)稳定 的回转位置，而是要使铰接部分总是能从每一个从如此设置的这种死点转 开的回转位置，弹性地回到其中一个稳定的回转位置去。换句话说，不仅 要有多个稳定性，而且企图将多个稳定性与一种弹簧效果或啪地一下的效 果结合起来。

图8表示掀开180°和基本上处于无应力状态的实施例。人们可看到盖 和容器的内部。盖身1和封盖2通过两个连接臂5.1和5.2连接起来。为了 封闭，现在要将封盖2转出图纸平面。这两个连接臂就象两个桥拱从图纸 平面突出。根据连接件6、7的长度(它们必须有不同长度)、铰接部位 或弯曲区9、10的角向位置以及连接段4的长度，铰链在打开和关闭时的 行为不同。此外，还画出了附加的弯曲区11.1、11.2、12.1、12.2，它 们在这里可以形成另一个无应力的打开状态。

图9表示了其中一个安装成桥拱状的连接臂5.1，它的梯形中间件4.1 朝观察者方向倾斜，所以观察者看到的是如图8所示的同一个表面，而在 图10中的另一个连接臂5.2面朝着观察者，所以他看到的是中间件4.2朝 他倾斜的下侧。用弧线β表示关闭和打开运动。图11表示两个连接臂5， 这是当观察者从它们之间看时他所看到的情况。可以看出，由于弯曲区 11.1、11.2(和12.1、12.2)彼此倾斜地延伸，所以它们彼此向侧向倾 斜。用A表示的双箭头可表示一个横向于图9中用β表示的打开和关闭运 动的运动。此用A表示的运动可以最好地用来描述一个(在这里朝侧向作 用)死点伸长/卸荷运动。在按先有技术的张紧带中只是受拉并因而起如同 一个沿一个方向作用的弹簧的作用，而连接臂5.1和5.2作相互配合的卸荷 运动，这一运动可通过弯曲区9和10的布局、连接件6和7长度的确定和 /或借助于附加的弯曲区11、12，可在一个宽范围内加以调整。因此，本 发明为连接件(或在它们的过渡区)提供了特殊的伸长卸荷装置，它们造 成所需要的卸荷运动。

以此方法，人们获得了大于200°的打开角和无应力的终端位置，以及 伸长小于10％，仅仅需要承受连接部位弯曲的薄片铰链的反作用力。在连 接臂中的弹性拉伸或压缩是次要的。通过连接臂5的非对称设计(相对于 平面σ1非对称，参见图7)还可以移动此回转运动，所以盖帽可向一侧倾 斜地掀开。本发明一个突出的优点在于，可以影响卸荷运动的程度，并因 而可以影响啪地一下的效果。因为盖的部分1、2对此没有影响，所以人 们获得了一种合乎目的的、可以预告的盖的运动学和所希望的弹簧效果。

图12表示图8的实施例处于闭合状态。这是从里面朝铰链看，而不 是象图6那样从背面去看。尽管在图8至11中所谈到的空间运动很复杂， 但这两个连接臂5.1和5.2在这里所表示的闭合状态下仅仅是间距为K的直 的连接装置，因此它们可安排成象两条传统的张紧带。在掀开时，这些连 接臂啪地一声张开，没有大的应力，但具有明显啪地一下的效果，成为如 图9和10所示的桥拱形状，其中，在打开和关闭运动时，按图11的补偿 运动将死点中的过量应力从侧向导出。这一作用受到已提及的附加弯曲区 11、12的有力支持。

借助于图13可以详细说明曾提及的死点伸长/卸荷运动。在一个示意 表示的盖的下部1上装有两个连接臂5.1和5.2，在这里同样只是示意地将 它们画成平面的。对于理解此卸荷运动来说，伸长卸荷件(在这里是两个 连接件6.1、6.2)具有重要意义。若连接臂5.1和5.2从图中所表示的位 置(盖已闭合)沿箭头B的方向朝外回转，则在两个连接臂的中部M存在 应力引起的压缩作用，它抵消在连接臂外缘产生的伸长。与连接件6、7 相比具有抗弯刚度的中间件4.1、4.2，必然在中部M有沿箭头I1和I2的 方向朝盖的里面偏移的趋势。若现在这一运动受阻，就象在传统的盖中尤 其具有偏置铰链轴时就是这种情况，则首先在中间件4.1、4.2或连接臂5.1 和5.2的外缘产生伸长，伸长量在借助于图2-5所阐明的范围内。

按本发明则规定，连接件6.1、6.2(或在此图中没有表示的上连接 件7.1、7.2)执行一个卸荷运动。如图13所示，产生的不仅仅是沿箭头 I1、I2的方向朝盖的轴线作用的力，而且还有沿箭头T1和T2方向的扭转 力。结构中一般的应力状态由拉伸、弯曲和扭转应力叠加而成。采用本发 明的结果是，借助于一种卸荷运动，它在中部M既吸收扭转力又吸收沿径 向作用的力，减小或补偿了沿连接臂5.1和5.2的纵向作用的有害的拉伸 力。为卸荷运动所需的装置，由附加的弯曲区11、12和/或通过设计连接 件6.1、6.2(材料合成，几何形状)来构成。以此方式可以做到，在第二 个铰接部分相对于第一个铰接部分在两个稳定的、包括一个死点在内的回 转位置之间相对转动时，每一个连接件在最大死点区实施一个弹性的卸荷 运动。

若伸长卸荷构件设计为，通过卸荷运动基本上消除了材料应力，则减 小了弹性力和削弱了啪地一下的效果。在中部M，连接臂5.1、5.2的压 缩边31.1、31.2受到压力。另一方面，对拉伸边32.1、32.2受拉伸负荷。 现在按本发明的铰链机构的设计带来的结果是，在打开和关闭运动过程 中，在连接臂5的内部有一个中性区N(没有或只有极小的压力和拉力)， 图中只表示在连接臂5.1上。由图13可见，这一中性区N离连接臂5.1中 央的方向比较远。连接件最好设计为使中性区N位于连接臂5的中央1/3 处。由此获得沿连接臂整个宽度b平衡在应力剖面，以及如已介绍的那样 防止产生有害的材料负荷。因此，伸长卸荷构件，例如附加的弯曲区11、 12，最好根据材料和几何形状设计为，使材料伸长位于最理想的部位，从 而可清楚地感觉得到啪地一下的效果，与此同时并不产生过大的应力。

下面的一些附图表示了一些最佳的结构实例，表示的都是与图12相 同的视图。它们源自于一种方法的多种变型，它们有不同的负荷结构和力 流，并因而显示了各不相同的特性，可以按需利用它们。

图14表示具有向内折角的连接臂5.1、5.2的实施例。在这里，在两 个构件1和2上的连接部位的间距K1、K2是相同的。弯曲区9、10设在 弯折部的一侧。在掀开和闭合时，盖1基本上在两个连接臂之间的高度M 处转动，并在无应力状态下调整到打开角大于200°。此外，可以看出，应 力补偿运动特别大，这对于某些材料是一种优点。在此实施例中取消了附 加的弯曲区10.1、10.2、11.1、11.2，因为斜置的连接件6.1、6.2、 7.1、7.2有良好的扭转和弯曲特性，并因而避免了过度的材料应力。

图15表示具有向外折角的连接臂的实施例。在两个构件1和2上连 中部位的间距K1、K2不相等。弯曲区9、10仍设在弯折部的一侧。在掀 开和闭合时，盖1具有足够大的应力补偿运动地在两个连接臂之间的高度 M处回转，并基本上无应力地调整到大于200°的打开角。

图16表示具有向外安置的连接臂的实施例。在两个构件1和2上连 接部位的间距K1、K2是不同的，而且K1＞K2。在掀开和闭合时，盖1 在两个连接臂之间的高度M处转动，并调整到约为180°的打开角。应力补 偿运动小于上面的一些实施例，但完全足够。在图中未表示的K1＜K2这 种相反的情况下，具有打开角约180°的盖1处在底部2下面的一个位置。

图17表示具有平行安置的连接臂的实施例。在两个构件1和2上连 接部位的间距K1、K2是相等的。弯曲区9、10设置成互相离得比较远， 或连接件6.1、6.2、7.1、7.2只有一个较小的长度(几乎成三角形)。 在掀开和闭合时，盖1具有明显的啪地一下效果地在高度M处转动，并调 整到一个约180°的打开角。此外，可以看出应力补偿运动较小，弯曲区9、 10保留有轻微的应力。对于某些应用场合这可能恰恰是正确的，也就是在 那里，盖例如在运动中不应当摆动。在弯曲区9、10之间较大的距离a， 对于铰接部分在180°打开位置下彼此应拉开距离时是特别有利的。因此， 这当然也会影响在注射状态下注塑模具所需要的距离。

图18表示具有平行安置的连接臂(K1＝K2)和具有非对称的连接 件6、7的设计或非对称的弯曲区9、10的布局(不同的连接斜度)(见图 7，相对于σ1不对称)的实施例，也就是说，在连接臂上有不同的角度和相 对于连接臂梯形有不同的高度。在掀开和闭合时，盖1具有明显的啪地一 下效果地转到一个相对于底部歪斜的位置。此运动绕一根相对于盖的闭合 面(见图1)倾斜的轴线进行。这种实施例只是说明按本发明的方案可以 提供多种多样的可能性。

所有从图14至18的实施例表示了具有两个互相倾斜的连接部位或弯 曲区9、10的这种基本形式的变型，以便在没有发生材料过度伸长的情况 下获得所希望的啪地一下的效果。然而，若设置一个或多个连接部位或弯 曲区11.1、11.2、12.1、12.2时，通过本发明可以附加地和显著增大打 开角。根据要连接部分(盖/容器)的材料和/或结构，连接部位或连接件6、 7设计得刚度特别大，所以实际上取消了“开盖合作(offnungs- mithilfe)”。因此，制有一个或两个这种其他的弯曲区域或铰接部位是有 利的。这些可以只有弯曲功能，或还有附加的啪地一下的功能。

图19表示具有在一个铰接部分(这里是盖身1)附近附加的一个倾 斜弯曲区的特殊实施例。在两个构件1和2上连接部位的间距Kθ1、Kθ2 是相等的。弯曲区9、10的设置与其他实施例类似。附加的弯曲区用直线 弯曲区11.1、11.2构成，它们将连接件6.1、6.2与盖身1的凸块16.1、 16.2连接在一起。此外，还设有附加的弯曲区12.1、12.2，它们将上连接 件7.1、7.2与封盖2连接起来。凸块16.1、16.2与身1刚性连接。附加 的弯曲区11.1、11.2倾斜成，使它们能实施借助于图11已说明的卸荷运 动A。连接装置或弯曲区9、10、11的排列可与一个Z字形作比较，也 就是说，这些线相对于连接臂5的边具有交替的正或负斜角。若附加的弯 曲区11.1、11.2的斜度选得较大(如图19中举例表示的那样＞45°)，则 此铰链有一个附加的锁定位置。在掀开和闭合时，封盖2具有啪地一下的 效果地，首先类似于已说明的那些举例中的情况那样，绕弯曲区9、10转 动，并调整到约为180°的第一打开角。若现有通过附加地加手动力进一步 操纵此盖，则出现基本上绕弯曲区11.1、11.2的第二次啪地一下的效果， 并将封盖2带到约270°的第二打开位置。因此本发明可以有三个封盖的稳 定位置。本发明因而允许以全新的方式制成一种三稳态或(在附加弯曲区 时)多稳态的铰链连接装置，按先有技术迄今还没有一种已知的铰链能做 到这一点。

若连接臂只是用略有倾斜或水平的附加弯曲区11.1、11.2，经由凸 块16.1、16.2或直接在过渡区与铰接部分连接，则产一一个双稳态的打开 运动，此时，卸荷通过连接件6.1、6.2、7.1、7.2向外倾斜来实现(例 如参见图10)。如图所示，在具有凸块16.1、16.2的实施例中，应力补 偿运动没有不利的影响，以及，弯曲区9、10、11基本上是无应力的。

按本发明，弯曲区9、10或附加弯曲区11、12的斜度有目的地使 用，以便能在柔和地控制的条件下影响运动过程，并因而获得有利的打开 运动。与此同时，应考虑连接臂5的相互排列。因为铰链的运动既与弯曲 区的斜度有关，也与连接臂5的相互排列有关，这些参数最好加以协调。

这些参数的意义可借助于图20说明。此图仍示意表示设在一个圆形 盖身1上的两个连接臂5.1、5.2。图中表示为平的(没有厚度)连接臂共 同构成一个夹角α。两条通过盖身轴线并垂直于连接臂的线构成夹角ω＝ 360°-α。弯曲区9.1、10.1和9.2、10.2构成夹角φ。显然，理论上获得 的打开角取决于这两个角与φ的相互关系。借助于三角学的计算可以得出， 对于垂直于盖的部分刚性设置的连接件6、7，为了达到理论打开角180° (忽略材料的影响)，必须满足下列条件：tanφ/2＝cosα/2＝cos(180- ω)/2。因此，例如当ω＝90°时，要求角φ＝70.5°。如前面很早就已说明 的那样，当设置附加的弯曲区11、12时，可以获得相当大的打开角，在 打开位置，这些区允许处于无应力状态。

如已说明的那样，当沿箭头B的方向作打开运动时产生弯曲和扭转 力。在这里重要的是作用在下连接件6.1、6.2上的扭转力FT1和FT2以及 弯曲力FB1，和作用在上连接件7.1、7.2上的扭转和弯曲力FT3、FT4、 FB1。当连接件6、7具有一致的形状时，亦即弯曲区9.1、10.1和9.2、 10.2以相同的角度λ1和λ2设置在连接臂5.1、5.2上，则这些力是相等的。 由图20可见，在这里，下弯曲区9.1、9.2最好有一个比上弯曲10.1、10.2 要大的角λ1。这样做的结果是，作用在下连接件6.1、6.2、上的相应的力 FT1和FT2和FB1，比作用在上连接件7.1、7.2上的相应的力FT3和FT4和 FB2小。其结果是在打开过程中，在弯曲区9、10内没有达到同时弯曲， 而是连接臂5.1、5.2首先绕弯曲区9.1、9.2运动，并只是在这之后才绕 弯曲区10.1、10.2运动。对此，按本发明可有目的地加以利用，以便在打 开和闭合过程中影响运动过程。在按图20的实施例中，例如做到首先使上 封盖(图中未表示)实施基本上在符号M1所在高度上作向外的回转运动， 并只是经过一个延缓后才在符号M2所在区作附加的回转运动。借助于图20 特别清楚地表明了本发明控制运动过程、并与此同时通过材料特性的合作 减小拉伸力的思想。

选择弯曲区9、10的角度λ1和λ2以及距离a，可以为铰链的运动学 提供一个宽的调节范围。尤为有利的是弯曲区9、10的布局，其中，处于 交叉状态的运动区的轴线应尽可能歪斜。尤其是，交叉的弯曲区9.1和10.2 或弯曲区9.2和10.1应尽可能不平行，并尽可能沿轴线方向错开。因此可 以做到，铰链防止盖的部分旋转(在它上面作用了不希望的扭转力)的总 体性能尽可能地稳定。

借助于图21a-21d可以说明影响运动过程的附加的可能性，以及功能 件的其他结构举例。按本发明的材料合作，可通过附加的结构特征得到加 强或影响。图21a表示下连接件6.2，它有一个横向于纵向R的轻微的拱 形20。在一种最佳设计中，这一拱形与盖的部分的当地曲率一致。设置为 相对于纵向倾斜的弯曲区9.2最好有直线形状，然而，用于特殊的设计也可 以是弯曲的，或显示出一种非线性的走向。在这里，中间件4.2同样有一个 与连接件6.2一致的拱形20。若将连接装置9.2设计为薄片式铰链，则主 要由于连接件6.2的拱形，使运动特性与上面很早所介绍的实施例相比不 同。拱形20导致连接件增强抵抗弯曲力FB1的刚性。然而，对于扭转力FT2 只有较小的抵抗能力，所以所要求的伸长卸荷通过一个主要沿箭头FT2方向 的回转运动来实现。若连接装置9.2通过弹性的材料连接构成，则此运动过 程还要附加地叠加拱形部分6.2、4.2的一个三维的倒转过程。因此可附加 地增强啪地一下的效果。

图21b表示连接件6.2，它通过薄片铰链9.2与中间件4.2连接。在这 里，连接件有平直的形状，但在中部通过一个沿纵向R延伸的肋17增强。 这种肋17导致材料增厚和相应地提高连接件6.2沿纵向的刚度。相应地， 也可以通过多个窄肋达到增强沿纵向刚度的目的。类似地，可以设置一些 肋或材料增厚，它们起增强横向于纵向R的刚度的作用。在这种情况下， 显著抑制了连接件6.2横向于纵向R的扭转运动，而这种连接件6.2主要进 行沿箭头FB1方向的弯曲运动。当然，这种刚度的增强也可以与附加的弯曲 区11、12(见例如图19)结合使用。

图21c表示一种实施例，其中，连接件6.2通过薄片铰链9.2与中间 件4.2连接。为了能通过连接件6.2承受扭转力和弯曲力，在连接件的上部 18设材料减薄区。为了使连接件6.2有足够的总体强度，材料减薄最好不 沿着连接件的全部宽度，而是只设在扭转力和弯曲力最大的地方。因此， 为伸长卸荷所需的力和力矩可有目的地由连接件确定的区域承受。在这种 情况下，弯曲区9.2设计为，只利用一个确定的区域实施连接臂实际上的弯 曲。这是通过从在区域18内的材料减薄到连接装置9.2的过渡有一个材料 突然增厚来达到的。

最后图21d表示一种实施例，其中，连接件6.2有一个材料槽19，或 此连接件由两部分组成。这种实施形式特别适用于较大的铰链，以便造成 必要的弯曲弹性。在这种情况下，将槽设置为不影响传力区或只是按要求 的程度影响传力区。可以如在此实施例中那样，槽只占连接件6的一部分， 或一直伸展到弯曲区9。当然，中间件4.2也可以例如为了美观、为了节省 材料的目的或为了影响铰链的运动学，设有相应的材料槽。然而应当注意， 保持中间件4有一定的刚度，以保证按本发明的运动过程，并且不会产生 不协调的倒转效果。在一种特殊的实施例中，可以在保持中间件4弯曲刚 度的同时，通过中间件4的扭转弹簧作用，提供啪地一下的效果。因此将中间 件设计为，它沿纵向与连接件6/7相比有更大的弯曲刚度并且不可能弯曲。沿 相对于连接臂5的横向，例如通过层板或肋状的结构，将中间件4设计为沿这 一方向起扭转弹簧的作用。因此，在操纵铰链机构时，中间件4的扭矩增加 了由连接件造成的弹性力。

图22详细表示了连接臂5，如按图20的实施例那样，其中，连接件 6、7刚性地并垂直于盖的部分安置。图中存在的形状表示的是，在图中没 有表示的铰接部分在180°打开位置下所造成的桥拱。按本发明由弯曲区构 成的夹角φ选择为，使在此180°打开的桥拱中的连接臂，尤其是连接件6、 7，处于无应力状态。在此实施例中，连接件有另一种特别有利的形状。连 接件的壁厚从前面可看到的压缩边31.1、31.2到在此图后面的拉伸边 31.1、31.2逐渐缩小。采取这样的措施做到，使连接件的弯曲和扭转特性 沿着整个宽度b能均匀地确定。壁厚最好设计为，使沿着宽度b在有限区 内形成的弯曲和扭转特性尽可能地均匀。在一种近似法中壁厚连续缩小， 其中，在压缩边31.1、31.2处的壁厚与在拉伸边31.1、31.2处的壁厚之 比，和拉伸边与压缩边相互高度之比相同。当连接臂5的外表面27与盖的 外轮廓相配时，例如在一个圆柱面中，则连接件的内侧21可能与此外轮廓 相配，或如图中所表示的实施例那样在一个平的表面中延伸。

图23表示了一种用于密封铰链区的最佳实施例。图中所表示的是一 个封盖2和两个垂直地设在封盖2上的刚性连接件6.1、6.2。为了看得清 楚起见，连接臂的其余部分，亦即中间件和与另一个盖的部分连接的连接 件没有表示。因此连接件在弯曲区9.1、9.2处切断。封盖有一个圆的横截 面，也就是说连接件6.1、6.2在这里位于相应的圆柱形壁中。在连接件之 间可看到腹板14，在这里它是壁状的、设计为圆柱壁的一部分，并在盖的 外轮廓里面。通过腹板14连接两个薄壁或膜片23.1、23.2，它们又与盖 圆柱壁的外部24.1、24.2连接。下面的盖的部分亦即盖身可以用类似的方 式设置膜片，所以通过腹板14和膜片，在铰链区内得到一种防尘的连接。 两个盖的部分的膜片尺寸最好设计为使它们互相接触或搭接。代替设在腹 板14与盖壁的部分24.1、24.2之间的膜片23.1、23.2，按本发明也可以 在部分24.1、24.2之间设连续的膜片。重要的是，这些膜片对连接件的功 能没有不利的影响，也就是说，不妨碍按本发明的卸荷运动。

图24表示沿剖切线B-B通过图23所示实施例的腹板14的剖面。 在此图24中没有表示的盖身有一个相应的腹板15，此腹板15向上伸出。 为了在连接臂之间能获得尽可能紧密的连接，这两个腹板14和15搭接。 由图可见，腹板15在横截面内有一个端边26，它与腹板14的端边25相 配。为了使盖的运动不受搭接腹板的阻碍，按本发明规定，腹板15的端边 的横截面基本上有凹的形状，而最终要向外翻转的封盖上的腹板端边基本 上有凸的形状，以便获得尽可能好的导引和密封。当然，两个腹板的端边 也可以在横截面中是直线形的。

为了能达到一个较低的盖的结构高度，盖身1的连接件最好不要加接 在闭合面V上，而是在纵向沿着盖的母线向下偏移。在图25中说明了这一 措施。连接臂5.1的连接6.1(局部地)设在闭合面V以下。通过连接臂的 横截面A-A清楚地表示了以此方式借助于一个背部槽22构成连接件， 从而使连接件6按本发明可活动地伸出，以便实施卸荷运动。以相应的方 式可以将连接臂5更进一步地向下移，并基本上完全进入盖身内。因而可 以使封盖或一个盖的部分实现最小的结构高度，并将它例如设计为平板。

图26表示带有一个与盖身1合成一体的铰链机构的实施例。在图中 看不见的连接臂在盖的闭合状态处在盖的外轮廓之内，并容纳在槽28.1、 28.2中。在连接臂与封盖1的连接部位，后者只有一个很小的、最小的高 度或壁厚。在此图中可以非常清楚地看出，在此接近180°的封盖2的打开 位置，铰链机构允许此封盖2进一步向后和向下转动。因此，封盖沿盖的 从纵向L位于盖身的上缘29之下，并可无阻碍地接近出口33。按照此实 施例的盖还可以在设有多个回转位置的情况下使开度高达270°。这时，封 盖以其后边缘有34靠在图中所表示的容器外表面上。

易于明白，对弯曲区9、10和附加的弯曲区11、12不应当从狭窄 的概念上理解其意义。相反，对于按本发明的铰链运动它有重要意义，在 此弯曲区的弯曲刚度与连接件、中间件等的刚度有明显差别，并在面或线 的弯曲区9、10、11、12中引起连接臂5一定的弯曲(弯曲效果的集 中)。因此，连接臂5的其余部分应只有轻微的弹性负荷，以便造成按本 发明的伸长卸荷。从而保证铰链实施有目的的回转运动，而且不产生不确 定的倒转过程(“摇摆运动”)、例如对于弯曲区和中间区可通过采用不 同的材料(不同的弹笥模量)，可以获得等效的按本发明的解决方案。以 同样的方式，例如通过增强中间区的刚度(例如用肋或特殊的形状设计)， 可以获得所要求的效果和实施所要求的卸荷运动。因为在附图中表示的主 要是带薄片式铰链的实施例，所以弯曲区9、10、11、12画得很窄。 如果弯曲区以另一种方式实现，例如材料具有高的弯曲弹性，那么弯曲区 就相应地较宽。尤其从图9和10也可以看出，弯曲区9。10一般受到比 可能存在的附加弯曲区11、12更大的弯曲。因此，不同的弯曲区不必具 有一致的弯曲特性，而可以在需要时根据它们的负荷具有最佳的特性。

在特殊的应用场合，也可以考虑组合的实施形式，它在封盖上设没有 啪地一下效果的弯曲区12，在盖身上设另一个弯曲区11。按本发明的思 想当然也包括这样一些解决方案，即其中连接件有附加的与铰接部分的连 接装置(例如径向或侧向的撑脚)，只要保证所要求的中间件4的伸长卸 荷运动。

借助于图27至29可详细说明本发明的其他实施例，它们以最佳方式 利用早在前面已阐述过的横向于连接臂产生的拉/压剖面。盖的啪地一下的 效果按本发明通过弹性变形或弹簧效果以及连接臂5的构件的共同作用造 成，亦即连接件6、7和中间件4。在打开(或关闭)盖时，对于啪地一 下的效果起决定性作用的应力，通过这些构件4、6、7按本发明的布局 和设计产生。如借助于图13和20所说明的那样，作用在连接件6、7上 的扭转应力，围绕着每个连接臂5的纵轴线产生。沿连接件的短侧，在拉 伸边32.1上建立了一个拉伸区，而沿着连接件的长侧，在压缩边31.1上建 立了一个压缩区(纵向应力)。由于工作引起的在连接臂5的这些外边缘 31.1、31.2上的拉伸或压缩应力是最大的。扭转应力和纵向应力互相耦 合，并组合成一个线负荷，这一负荷的弯曲区9、10传入中间件4。如果 采用矢量的研究方法便易于理解此负荷过程，沿着线负荷的力看作是扭转 力和拉/压力的分量。

在分析力的平均时还可以看出，中间件4在这里基本上只是受沿连接 臂纵向力的作用，并在操纵盖时有上面早已介绍过的拉伸和压缩区，其中， 拉力主要出现在中间件4的长侧边，在拉伸边32.1上，而压力出现在短边， 在压缩边31.1上。由图27-29可以看出，纵向力从弯曲区9、10偏心地 传入中间件4中，也就是说，在此设计中薄片铰链加在中间件4的在图上 看不到的外表面区域内。由于有这种偏心，在中间件4的压缩侧产生二次 弯曲，然而按本发明基本上避免了这种二次弯曲。因此，按本发明中间件4 具有弯曲刚度的设计是有重要意义的。

图27表示了连接件的特别有利的实施形式，它充分利用了拉伸/压缩 的比例关系。连接件6、7设计为对映形态的，并因而导致因对称性引起 的相同应力。起弹性构件作用的连接件6、7，在压缩区朝着压缩边31.1 附近，有一种比较粗壮的腹板状结构。因此避免了连接件有害的压曲。连 接件在拉伸边32.1处的拉伸区相比之下设计得薄得多，并因而能最佳地起 拉伸、压缩和扭转弹簧的作用。如同到现在为止的那些实施例，此连接件4 设计为有均匀的刚度。

图28表示了一种实施形式，其中的中间件4沿连接臂的宽度有变化 的壁厚。在这种情况下重要的是，此中间件按本发明仍然起基本上有弯曲 刚性的板的作用，也就是说，在操纵铰链时这种壁厚的变化不会导致中间 件弯曲。可以清楚看出，中间件在压缩边31.1处的压缩区内设计得粗壮， 以防止压曲或弯曲。但在中间件4的长边缘，亦即在拉伸边32.1壁厚缩小， 例如缩小为压缩区壁厚的1/3或1/4，并允许增强系统总的弹性效果，其中， 这一区承担了一个拉伸弹簧的功能。对于小型的PP盖，这一拉伸区例如可 设计为较薄的膜片，例如0.25-0.5毫米厚。在这里要再强调指出，中间件 保持它作为弯曲刚性构件的功能，并应当避免出现不应有的弯曲变形。因 此，在操纵铰链时沿着拉伸边32.1也不产生中间件4的弯曲。在这里，连 接件6、7有一个基本上矩形的横截面，并有一个比在拉伸边32.1处拉伸 区内中间件的壁厚要大的壁厚(参见图28中的壁厚比例)。

图29表示了一种具有良好弹簧特性的实施例，其中包含了按图27和 28所示实施例的特征。无论连接件6、7还是中间件4，在压缩31.1的 区域内都有一个粗壮的壁厚，并因而避免压曲。相比之下，在拉伸边32.1 所在的拉伸区，壁厚要小得多，并如上所述起弹簧的作用。连接件6、7 和中间件4的横截面在此例子中是一致的。在此实施例中同样也重要的是， 中间件4有这样一个几何尺寸，它应保证在操纵铰链时中间件4有弯曲刚 性。不同壁厚之间的过渡可以比较陡地沿一个较大的区域或在沿纵向的不 同地点进行，这要取决于所要求的弹簧特性。上述特征也可以有利地与前 面所说明的本发明的特征组合起来。