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Gelenk oder Scharnier aus elastomerem Werkstoff Die Erfindung betrifft
ein Gelenk oder Scharnier aus elastomerem Werkstoff zum Verbinden zweier oder mehrerer
gegeneinander abwinkelbarer Teile.
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Es sind Scharniere bekannt, die im wesentlichen aus einem Gummistreifen
bestehen, der an seinen beiden gegenüberliegenden Kanten mit irgendwelchen abzuwinkelnden
Teilen verbunden ist.
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Es ist ferner bei schlauchförmigen Abdichtungen für Dehnungsfugen
bekannt (CHPS 433418), an den Gelenkstellen die Schlauchwand durch nach außen mündende
Einkerbungen zu schwächen. Auf diese Weise ist ein leichteres Einfalten des Profils
in den Gelenkstellen möglich.
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Der Erfindung liegt die Auf gabe zugrunde, ein Gelenk oder Scharnier
der eingangs erwähnten Art zu schaffen, welches noch leichtgängiger ist als die
bekannten Gummigelenke und welches keine Schwächung des Materialquerschnitts mit
sich bringt.
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Die Erfindung löst diese Aufgabe dadurch, daß der die Teile verbindende
eigentliche Gelenkteil mehrteilig, unter Bildung von senkrecht zu einer Winkelebene
jeweils zweier gegeneinander abwinkelbarer Teile verlaufender Schichten ausgebildet
ist.
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Die Erfindung macht sich dabei die Gesetzmäßigkeit zu Nutze, wonach
das Biegemoment sich proportional zur dritten Potenz der Dicke des abzubiegenden
Teils verhält. Schon durch eine Unterteilung in zwei gleich dicke Hälften reduziert
sich dabei das Biegemoment auf ein Viertel des Ausgangswertes.
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Es ist vorstellbar, daß an einem zentralen Gelenk zwei oder mehrere
Teile angeschlossen sind, die wahlweise gegeneinander abgewinkelt werden. In diesem
Fall ist ein dreidimensional ausgedehntes Gelenk vorteilhaft. Ein solches liegt
aber auch schon bereits bei einem scharnierartigen Gelenk mit zwei gegeneinander
abwinkelbaren Teilen vor.
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Um ein noch weicheres Gelenk zu erhalten schlägt die Erfindung vor,
daß der eigentliche Gelenkteil mehr als zwei Schichten umfaßt.
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Die Erfindung macht möglich, Gelenke in elastomeren Werkstoffen, wie
beispielsweise natürlichen oder künstlichen Gummi, derart auszubilden, daß sie praktisch
kraftlos arbeiten ohne eine Schwächung bei Zugbeanspruchung hinnehmen zu müssen.
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eine zweckmäßige Weiterbildung der Erfindung besteht darin, daß die
Schichten im Sinne des zwischen den Teilen zu bildenen Winkels gekrümmt bzw. abgewinkelt
sind. Eine solche Krümmung kann dann vorgegeben sein, wenn die abzuwinkelnden Teile
in ihrer Ausgangslage bereits einen Winkel miteinander einschließen. Sie kann aber
auch bei in der gleichen Ausgangsebene liegenden, gegeneinander abzuwinkelnden Teilen
vorteilhaft sein. Durch die Ausbauchung in einer Richtung, die sich infolge der
Krümmung ergibt, kann die Knickrichtung der beiden als der Ausgangslange aufeinander
zubewegten Teile vorher bestimmt werden. Dies ist beispielsweise bei Faltwänden
von Bedeutung, wenn die Faltteile aus der gestreckten Lage in die zusammengefaltete
Lage zu bringen sind.
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Die oben beschriebenen Vorteile der Erfindung können no=h dadurch
wesentlich erhöht werden, daß zwischen den Schichten, mindestens in der geöffneten
Gelenkstellung,Hohlräume gebildet sind.
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Diese Hohlräume ermöglichen nämlich eine freie räumliche Bewiegung
der einzelnen Schichten, ohne daß diese gegeneinander reiben. Im Idealfall ist dabei
zu beachten, daß die Hohlräume von Schicht zu Schicht so tief sind, daß sie in der
maximal abgewinkelten Stellung der Teile gerade geschlossen sind.
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Diesem Fall kommt bei langgestreckten Hohlräumen ein im Sinne des
Bewegungswinkels gebogener Querschnitt besonders nahe. Der Querschnitt kann sichelförmig,
dreieckig oder trapezförmig ausgebildet sein. Im Falle des räumlich ausgedehnten
Gelenks kann der Querschnitt kalottenförmig ausgebildet sein.
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Weben dem eingangserwähnten llauptanwendungsfall in elastomerem Werkstoff,
kann das erfindungsgemäßeGelenk aber auch noch bei Verarbeitung anderer Werkstoffe
angewendet werden. Grundsätzlich kommen alle elastischen Werkstoffe, beispielsweise
Stahlbleche, aber auch Nunststoffe, wie beispielsweise Thermoplaste oder auch flexible,
nicht elastische Werkstoffe in Frage.
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Gcrade durch die Krümmung des Gelenkes bzw. seiner Teile in Richtung
der Biegung, wie das beispielsweise durch die Sichelform erreicht wird, ist es möglich,
den Anfangswiderstand der Biegung nahezu vollständig abzubauen, da keine der Schichten
des Gelenks als Druckgurt wirkt. Alle Schichten werden von vornherein nur auf Biegung
beansprucht.
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s sind zahlreiche Anwendungsmöglichkeiten des erfindungsgemäßen Gelenks
oder Scharniers möglich. Eine Möglichkeit betrifft elastomere, gegebenenfalls einseitig
offene Hohlprofile zum dichtenden Verbinden zwei gegeneinander beweglicher Teile;
eine weitere Möglichkeit betrifft Faltenbälge, eine dritte Möglichkeit betrifft
hohle, gegebenenfalls mit inneren Verrippungen versehene langgestreckte Dehnprofile
zum dichtenden Verbinden zweier gegeneinander beweglicher Teile, z. B. der Fugenränder
einer Dehnungsfuge. Bei all diesen Anwendungsfällen erleichtert das erfindungsgemäße
Gelenk in den Profilecken oder in den Faltstellen das komprimieren der Profile ganz
wesentlich, ohne die Profile hinsichtlich ihrer Haltbarkeit und Zugfähigkeit zu
schwächen.
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Insbesondere braucht keine Schwächung im Wandquerschnitt solcher Profile
hingenommen werden.
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Mehrere Ausführungsbeispiele der Erfindung sind auf der Zeichnung
dargestellt. Es zeigt: Fig. 1 einen Querschnitt durch einen Wandabschnitt eines
Faltenbalgs in einer gedehnten Stellung Fig. 2 den Faltenbalg gemäß Fig. 1 in einer
zusammengeschobenen Stellung
Fig. 3 einen Ruerschnitt durch ein
Gelenkstück mit sichelförmigem Hohlraum Fig. 4 einen Querschnitt durch ein Gelenkstück
mit haubenförmigem Hohlraum Fig. 5 einen Querschnitt durch ein Gelenkstück mit trapezförmigem
Hohlraum Fig. 6 einen Querschnitt durch ein Gelenkstück mit etwa dreieckigem Hohlraum
Fig. 7 einen Querschnitt durch ein Dichtungsprofil mit Gelenkstücken der in Fig.
3 gezeigten Art Fig. 8 einen Querschnitt durch ein Gelenk mit drei daran angeschlossenen
Armen.
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Der in Fig. 1 im Querschnitt dargestellte Ausschnitt aus einem Faltenbalg
1 umfaßt nacheinander massive Wandteile 1a, Ib, lc usw. und zwischen diesen Wandteilen
angeordnete Gelenke 2a, 2b, 2c usw. Die Gelenke bestehen jeweils aus zwei Schichten
3a und 4a, 3b und 4b usw., zwischen denen ein Hohlraum 5a, 5b 5c usw. eingeschlossen
ist. ;3er Hohlraum ist sichelförmig und jeweils in Richtung der Biegung gekrümmt.
In der ausgezogenen Stellung gemäß Fig. 1 ist der Hohlraum klaffen; in der in Fig.
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2 gezeigten zsammengefahrenen Stellung des Faltenbalgs 1 ist der Hohlraum
gans oder nahezu geschlossen.
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Die Fig. 3 bis 6 zeigen jeweils verschiedene Gelenkausbildungen. In
Fig. 3 liegen die durch das Gelenk 6 verbundenen Teile 7 und 8 in der gleichen Ebene.
Beide Schichten 9a und 9b des Gelenkteils sind in der gleichen Richtung gekriimmt
und geben damit die Biegerichtung der Teile 7 und 8 vor. erden die Teile 7 urd 8
gemäß den feiten P1 und P2 aufeinanderzu abgewinkelt,
so ist dies
praktisch reibungslos möglich. Die Schichten 9a und 9b werden lediglich auf Biegung
beansprucht. Würde man die Teile 7 und 8 umgekehrt durchbiegen, so müßten in beiden
Schichten Druckkräfte bis zur Durchbiegung in der gewünschten Richtung überwunden
werden.
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In den Fig. 4 bis 6 sind die durch das eigentliche Gelenkteil verbundenen
Anschlußteile 10, 11 in der Ausgangsstellung bereits gegeneinander angewinkelt.
In diesem Fall ist es ohne weiteres möglich, die innere Schicht 13 geradlinig verlaufen
zu lassen. Als Hohlräume bieten sich hierbei im Querschnitt die Haubenform 15 gemäß
Fig. 4 und die Trapezform 16 gemäß Fig. 5 an. Die in Fig. 6 gezeigte Dreicksform
17 des Hohlraums kommt der in Fig. 3 gezeigten Sichelform 18 sehr nahe.
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Fig. 7 zeigt den Anwendungsfall des erfindungsgemäßen Gelenks an einem
Dichtungsprofil 19. Das Dichtungsprofil kann beispielsweise mit den Seitenteilen
20 und 21 an den Fugenrändern einer Dehnungsfuge, beispielsweise zwischen Bauwerksteilen,
angeschlossen sein. Durch den Einbau der Gelenke 22 in den Ecken und der Gelenke
23 in der mittleren Faltebene,kann das Dichtungsprofil praktisch kraftlos zusammengedrückt
und auseinandergezogen werden. Dadurch wird die Verbindung zwischen dem Dichtungsprofil
und den Fugenrändern geschont, was beispielsweise bei einer Klebeverbindung ein
wesentlicher Vorteil ist. Die gestrichelten Linien in der Fig. 7 deuten eine geringfügig
zusammengeschobene Stellung des Dichtungsprofils an.
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Fig. 8 zeigt einen Schnitt durch ein langgestrecktes Profil 24, dessen
Mittelzone 25 als Dreifach-Gelenk ausgebildet ist, mit den Armen 26, 27, 28. Die
Biegung der Arme gegeneinander wird erleichtert, durch die Aufteilung der Mittelzone
25 in die Schichten 29, 30 und 31. Bevorzut ist der von den drei Schichten eingreschlosserle
Raum hohl.
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