專利名稱：帶外殼的夾式摩擦鉸鏈的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種摩擦轉(zhuǎn)矩鉸鏈。尤其是，本發(fā)明涉及徑向壓在一個(gè)軸上、上面形成有一個(gè)外殼的一個(gè)摩擦元件或多個(gè)摩擦元件。
背景技術(shù)：
本領(lǐng)域公知的是使用摩擦鉸鏈裝置在相對(duì)主體以可選定角度的位置支持物體。一類摩擦鉸鏈?zhǔn)菑椈摄q鏈，利用一個(gè)螺旋彈簧纏繞一個(gè)軸。在一個(gè)放松的狀態(tài)，彈簧內(nèi)徑小于軸的外徑以和軸摩擦嚙合以便彈簧和軸趨向于一同轉(zhuǎn)動(dòng)。使用中軸與一個(gè)旋轉(zhuǎn)體連接。當(dāng)旋轉(zhuǎn)體和軸被轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，彈簧一端或“趾端”被定向去接觸一個(gè)終點(diǎn)，該終點(diǎn)典型是一個(gè)固定支撐的部分。彈簧趾端與終點(diǎn)的接合將促使彈簧相對(duì)于軸滑動(dòng)而非相對(duì)于軸旋轉(zhuǎn)。這將會(huì)產(chǎn)生扭矩。這樣一個(gè)彈簧鉸鏈能被設(shè)計(jì)成提供一個(gè)在其整個(gè)動(dòng)作范圍內(nèi)相對(duì)恒定的扭矩或轉(zhuǎn)動(dòng)阻力。
另一類摩擦鉸鏈裝置是一種帶有一個(gè)軸和成形于軸和彈簧四周并圍繞軸和彈簧的一個(gè)罩的包覆鉸鏈。彈簧與軸摩擦嚙合并因此隨軸轉(zhuǎn)動(dòng)。圍繞軸周圍的密封，雖然具有與彈簧外表面有直接的表面接觸并阻止彈簧相對(duì)于該罩轉(zhuǎn)動(dòng)。因而，當(dāng)軸相對(duì)于該罩轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，軸和彈簧之間的摩擦力向遍及軸的動(dòng)作范圍的轉(zhuǎn)動(dòng)提供幾乎恒定的扭矩或阻力。這樣一種包覆彈簧裝置在US5542505中被公開(kāi)。
另一類摩擦鉸鏈裝置包括一個(gè)軸和帶有多個(gè)固定在其上的卡圈。每個(gè)卡圈具有一個(gè)從外表面突出的連接部分。這個(gè)連接部分與一個(gè)外殼嚙合。因而，當(dāng)軸相對(duì)外殼轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，卡圈通過(guò)與外殼連接部分的接合被阻止轉(zhuǎn)動(dòng)。相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)卡圈和軸之間的摩擦提供一個(gè)遍及動(dòng)作范圍的基本上恒定的扭矩或轉(zhuǎn)動(dòng)阻力。這樣的排列在已獲得的美國(guó)專利US5697125中被普遍的描述。通常，這樣一個(gè)摩擦鉸鏈需要多片結(jié)構(gòu)，也就是，外殼由卡圈分離地構(gòu)成。必須確保外殼與卡圈的連接部位適當(dāng)?shù)貒Ш稀＿@些部件的尺寸精度是非常重要的。
每一個(gè)所知的鉸鏈，當(dāng)具有某種優(yōu)點(diǎn)時(shí)，也存在局限。一個(gè)鉸鏈在制造中需要加工費(fèi)用低，部件精度低，防水，具有充足的潤(rùn)滑劑容積的構(gòu)造，成形過(guò)程中鑄型中沒(méi)有移動(dòng)的部件，成形后，鉸鏈的幾何形狀有更大的適應(yīng)性，更小的整體尺寸，或具有這些優(yōu)點(diǎn)的各種組合，將在本領(lǐng)域記錄上是一個(gè)提高。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明是一種摩擦轉(zhuǎn)矩鉸鏈及其制造方法。依照本發(fā)明的摩擦轉(zhuǎn)矩鉸鏈具有一個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)軸，一個(gè)或多個(gè)摩擦元件和一個(gè)外殼。每個(gè)摩擦元件具有一個(gè)外邊緣和一個(gè)容納所述軸的孔洞。摩擦元件被安裝在軸上并與軸摩擦嚙合。
在一個(gè)實(shí)施例中，至少一些摩擦元件包含一個(gè)在摩擦元件外邊緣內(nèi)部的槽口。外殼完全包圍所述多個(gè)摩擦元件和軸并且充分填充摩擦元件的槽口。
本發(fā)明的轉(zhuǎn)矩摩擦鉸鏈?zhǔn)峭ㄟ^(guò)在一個(gè)軸上安裝多個(gè)摩擦元件從而使其嚙合在一起形成的。軸和卡圈被放入一個(gè)具有接受它們的空間的模子里。流動(dòng)的材料被注入模子中以使材料充分包圍摩擦元件。流動(dòng)的材料硬化為一個(gè)外殼并完全包住摩擦元件。


圖1是依照本發(fā)明的摩擦轉(zhuǎn)矩鉸鏈。
圖2顯示去掉部分外殼和部分露出鉸鏈內(nèi)部的摩擦轉(zhuǎn)矩鉸鏈10。
圖3顯示摩擦元件的透視圖。
圖4顯示組裝在軸上的數(shù)個(gè)摩擦元件。
圖5顯示下?？颉?br> 圖6顯示一個(gè)在下模具中的摩擦元件軸總成。
圖7顯示卡圈的另一實(shí)施例。
圖8顯示卡圈的另一實(shí)施例。
圖9顯示卡圈的另一實(shí)施例。
圖10顯示卡圈的另一實(shí)施例。
圖11顯示另一摩擦元件軸總成的分解圖。
圖11A顯示一個(gè)彈簧墊圈。
具體實(shí)施例方式
圖1是本發(fā)明的摩擦轉(zhuǎn)矩鉸鏈10。轉(zhuǎn)矩鉸鏈10包括端外殼12，摩擦元件外殼14，和軸16。端外殼12包括端翼18，摩擦元件外殼14包括摩擦元件翼20。
軸16是圓柱狀并且與端外殼12接合以便軸16隨端外殼12的相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)而轉(zhuǎn)動(dòng)。軸16與依次與外殼14接合的摩擦元件例如卡圈(圖1中未顯示)摩擦嚙合。摩擦元件被接合到摩擦元件外殼14以便其隨摩擦元件外殼14的相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)而轉(zhuǎn)動(dòng)。當(dāng)軸16隨端外殼12轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，鉸鏈10能產(chǎn)生隨摩擦元件外殼14的相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)的扭矩。
在操作中，摩擦鉸鏈10被用于相對(duì)另一個(gè)物體鉸接一個(gè)物體。例如，摩擦鉸鏈10能被用于相對(duì)膝上電腦的基座鉸接膝上電腦的屏幕。特別是，端外殼12通過(guò)端翼18可以被安裝在膝上電腦屏幕上，而摩擦元件外殼14通過(guò)摩擦元件翼20被安裝在膝上電腦的基座上。電腦屏幕的轉(zhuǎn)動(dòng)，以及隨之的端外殼12的轉(zhuǎn)動(dòng)，促使其上固定有端外殼12的軸16轉(zhuǎn)動(dòng)。其間，屏幕和軸16相對(duì)于電腦基座轉(zhuǎn)動(dòng)，并由此相對(duì)于摩擦元件外殼14轉(zhuǎn)動(dòng)，促使摩擦元件相對(duì)軸16滑動(dòng)。這提供了相對(duì)恒定的轉(zhuǎn)動(dòng)扭矩。
圖2顯示的是本發(fā)明的摩擦鉸鏈10。端外殼12的部分和摩擦元件外殼14的部分被切除以暴露外殼12和14內(nèi)的部分摩擦鉸鏈10。此外，外殼12和14被部分地透視以進(jìn)一步顯示摩擦鉸鏈10中位于外殼12和14內(nèi)部的一些部分。摩擦鉸鏈10進(jìn)一步包括卡圈24和端帽25。
軸16具有三個(gè)軸向長(zhǎng)度，一個(gè)第一部分13，一個(gè)第二部分15和一個(gè)第三部分17。第二部分15具有一個(gè)比第一部分13和第三部分17更小的表面直徑，第一部分13和第三部分17每一個(gè)都有一個(gè)更大的表面直徑。第二部分15位于第一部分13和第三部分17之間。因此，軸16是“階梯狀的”。第一部分13和第三部分17的大表面直徑到第二部分15的小表面直徑之間的過(guò)渡段形成了肩19。軸16的第一部分13在的端外殼12內(nèi)并且也被凸起以致產(chǎn)生的肋22伸過(guò)外殼12。摩擦元件外殼14下面的一個(gè)或多個(gè)卡圈24被安裝在軸16的第三部分17上。卡圈24被安裝在軸16上以便它們?cè)诖颂幠Σ羾Ш?。卡?4被并排安裝以便它們彼此接觸。每個(gè)卡圈24包括多個(gè)槽口和一個(gè)與摩擦元件外殼14嚙合的開(kāi)口(圖2未顯示)。
操作中，端外殼12可相對(duì)于摩擦元件外殼14轉(zhuǎn)動(dòng)以產(chǎn)生相對(duì)恒定的扭矩。端外殼12與所產(chǎn)生的軸16的肋22嚙合以便軸16隨端外殼12轉(zhuǎn)動(dòng)。摩擦元件外殼14與卡圈24的槽口(圖2中未顯示)嚙合，并因而，卡圈24隨摩擦元件外殼14轉(zhuǎn)動(dòng)。軸16與卡圈24干涉配合，以便外殼12和14的相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)產(chǎn)生一個(gè)相對(duì)恒定的摩擦扭矩，從而卡圈24和軸16之間的摩擦力被轉(zhuǎn)動(dòng)力克服。
圖3顯示一個(gè)卡圈24?？ㄈ?4基本上是C形?？ㄈ?4具有一個(gè)寬度26和一個(gè)厚度27。卡圈24包括一個(gè)外緣36和一個(gè)內(nèi)緣38?？ㄈ?4也包括在外緣36上的定位槽口28、30、32和34。內(nèi)外緣36和38之間的距離形成了第一、第二和第三徑向?qū)挾?9、31和33。內(nèi)、外緣36和38的端部形成了卡圈開(kāi)口39。內(nèi)緣38包括第一區(qū)段40、第二區(qū)段42、第三區(qū)段44、第四區(qū)段46和第五區(qū)段48。中心軸線37被顯示在卡圈24的中心。
圖4顯示多個(gè)卡圈24安裝在軸16上?？ㄈ?4的內(nèi)緣38的第一、第三和第五區(qū)段40、44和48相對(duì)于軸線37被配置成具有同樣的直徑。相對(duì)于軸線37，由第一、第三和第五區(qū)段40、44和48形成的直徑較軸16的第三部分17的表面直徑小。這樣，當(dāng)卡圈24被安裝在軸16的第三部分17上時(shí)，在軸16和卡圈24之間產(chǎn)生了一個(gè)干涉配合。
卡圈24的內(nèi)緣38的第二和第四區(qū)段42和46延伸超過(guò)了由第一、第三和第五區(qū)段40、44和48形成的直徑。這樣，當(dāng)卡圈24被安裝到軸16上時(shí)，沿軸16的側(cè)面形成第一和第二袋50和52。當(dāng)多個(gè)卡圈24堆疊在軸16上，每個(gè)卡圈24的內(nèi)緣38的第二和第四區(qū)段42和46彼此對(duì)齊，第一和第二袋50和52沿軸16的長(zhǎng)度方向伸展。潤(rùn)滑油或其它潤(rùn)滑物質(zhì)可被注入袋50和52中以減少軸16和卡圈24之間的磨損。端帽25(圖4中未顯示)安裝在軸16上并被推到緊靠卡圈24兩端以封閉袋50和52。這樣將保持潤(rùn)滑油在袋50和52中而且不外泄。
在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，第一和第二袋通過(guò)沿軸16的軸線包括一個(gè)在軸16上的溝槽獲得。這個(gè)實(shí)施例中卡圈24的內(nèi)緣38的第一、第二、第三、第四和第五區(qū)段40、42、44、46和48以同樣的直徑展開(kāi)，因此這些袋由軸16上的溝槽形成，而不是由卡圈24上的區(qū)段形成。潤(rùn)滑油或其它潤(rùn)滑物質(zhì)被注入袋中以減少軸16和卡圈24之間的磨損。
在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，第一和第三徑向?qū)挾?9和33小于第二徑向?qū)挾?1。卡圈24具有更大的徑向?qū)挾?1以承受彎曲應(yīng)力，這將在下面與鉸鏈10的操作一起進(jìn)一步討論。
卡圈24進(jìn)一步包括第一、第二、第三和第四定位槽口28、30、32和34。這些定位槽口形成于卡圈24上鄰近外緣36。當(dāng)卡圈24如圖4中顯示被堆疊在軸16上時(shí)，槽口28、30、32和34對(duì)齊形成第一、第二、第三和第四定位縫54、56、58和60。這些定位縫54、56、58和60有益于卡圈24和摩擦元件外殼14的接合。摩擦元件外殼14形成于安裝在軸16上的卡圈24的組合的上面以便摩擦元件外殼14完全包圍卡圈24，并包括定位縫54、56、58和60。
類似的，在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，卡圈24形成開(kāi)口39。當(dāng)卡圈24如圖4所示被堆疊在軸16上時(shí)，開(kāi)口39對(duì)齊形成定位槽57。定位槽57也有益于卡圈24和摩擦元件外殼14的接合。摩擦元件外殼14形成于安裝在軸16上的卡圈24的組合的上面以便摩擦元件外殼14完全包圍卡圈24，并包括定位槽57。定位槽57可用來(lái)取代定位縫54、56、58和60，或與它們一起用。類似的，定位縫54、56、58和60，或它們的一個(gè)子集可用來(lái)取代定位槽57或與其一起用。
因?yàn)槟Σ猎鈿?4形成于安裝在軸16上的卡圈24的組合的上面以便摩擦元件外殼14完全包圍卡圈24，并包括定位槽57，潤(rùn)滑油或其它潤(rùn)滑物質(zhì)不能被放入開(kāi)口39或槽57的區(qū)域中。假如放入的話，在安裝在軸16上的卡圈24上形成外殼14的過(guò)程中，外殼14將移動(dòng)潤(rùn)滑油。這樣，袋50和52(或至少其中一個(gè))對(duì)于確保軸16和卡圈24之間的良好潤(rùn)滑是重要的。在優(yōu)選實(shí)施例中通過(guò)端帽25封閉袋50和52也是重要的。如果它們不被封閉，外殼14在其形成過(guò)程中將袋50和52中的潤(rùn)滑油移走。沒(méi)有良好的潤(rùn)滑，鉸鏈10將發(fā)生過(guò)度的磨損。
參照?qǐng)D4-6解釋摩擦鉸鏈10的裝配。數(shù)個(gè)卡圈24安裝在軸16上向著與形成的肋22相對(duì)的軸16的一端上，如圖4中所示。潤(rùn)滑油或其它潤(rùn)滑物質(zhì)被注入袋50和52中并且然后端帽25被安裝在軸16上以封閉袋50和52。
接下來(lái)，端外殼12和摩擦元件外殼14形成在軸16和數(shù)個(gè)卡圈24的結(jié)合體上。在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，端外殼12和摩擦元件外殼14采用一個(gè)注模工藝形成。其它模形方法也可用于本發(fā)明，例如模鑄工藝。
如圖5-6所示，軸16和多個(gè)卡圈24的結(jié)合體被放置于一個(gè)下?？?0中。下?？?0具有一個(gè)頂表面71，腔72和澆道74。腔72被形成接受軸16和多個(gè)卡圈24的結(jié)合體的第一和第二腔部分72A和72B。下?？?0中的腔72具有承托軸16的第一和第二支架76和78。澆道74用于向腔72輸送注模材料。
下?？?0與上?？?未顯示)連接以包圍軸16和卡圈24。上?？蚺c下模框70對(duì)稱，或是其“鏡像”。下?？?0與上?？蜓乇砻?1連接，從而形成一個(gè)防漏液的容器以充分包圍軸16和卡圈24。一旦上?？蚺c下模框70連接，流動(dòng)的材料通過(guò)澆道74被注入腔72中。注模材料可以包括任何當(dāng)加熱時(shí)就會(huì)流動(dòng)的熱塑材料。注模材料圍繞軸16流動(dòng)并充滿上、下模之間的空間并在腔72A部分形成端外殼12。注模材料圍繞由卡圈24的外表面36形成的周界流動(dòng)并充滿上、下模具之間的空間并在腔72B部分形成摩擦元件外殼14。當(dāng)上、下模具被移開(kāi)，端外殼12和摩擦元件外殼14被留下包圍住軸16和卡圈24。
下?？?0被成形以接受軸16和卡圈24。帶有凸起肋22的那部分軸16與腔72A部分配合，安裝在軸16上的卡圈24與腔72B部分配合。下模框70在第一支架76處接觸軸16緊接凸起肋22。下?？?0在第二支架78處也與軸16接觸。通過(guò)間隔一定距離的兩個(gè)不同的位置與軸16接觸，在澆鑄過(guò)程中，下?？?0(隨同上模框)固定軸16，并防止其沿箭頭79所示的方向側(cè)到側(cè)的移動(dòng)。
下?？?0的第一支架76具有一個(gè)有獨(dú)特形狀以配合軸16的頂表面77。頂表面77位于一個(gè)柱形平面。因而，當(dāng)軸16和卡圈24被放置入下模框70中時(shí)頂表面77與腔72中的軸16的下半部分接觸。第一支架76的頂表面77的中心80比其端部82更寬。這樣，軸16與第一支架76的頂表面77的接觸表面在中心80處比在端部82處更大。
軸16被放入下?？?0中以便僅以第二部分15的較小表面直徑接觸第一支架76。支架76最寬的部分是中心80并且支架76在中心80的寬度與軸16第二部分15的軸向長(zhǎng)度幾乎相同。這樣，肩19(由第一和第三部分13和17的大表面直徑到第二部分15的小表面直徑的過(guò)渡段形成)在中心80處與支架76的兩側(cè)83嚙合。肩19與支架76的側(cè)面83嚙合防止軸16沿箭頭81所示方向軸向移動(dòng)。(并且由于上模具對(duì)稱于下模具70，它也以同樣的方式與軸16和卡圈24接觸)。
模注過(guò)程中保持軸16和卡圈24的穩(wěn)定，對(duì)于摩擦鉸鏈10的裝配是重要的。通過(guò)確保軸16的穩(wěn)定，摩擦鉸鏈10可預(yù)見(jiàn)和可重復(fù)的裝配是可能的。在箭頭79和81指示的每個(gè)方向上防止軸16移動(dòng)。第一和第二支架76和78的組合防止按照箭頭79指示的方向側(cè)向運(yùn)動(dòng)。軸16具有由具有更大的表面直徑的第一和第三部分13和17所包圍的第二部分15的更小的表面直徑，軸16的階梯狀的直徑提供一個(gè)“槽”(在肩19之間)，并且支架76提供一個(gè)“凸舌”，“凸舌”和“槽”防止沿箭頭81所示方向的軸向移動(dòng)。
類似的，軸16的直徑可以是階梯式的以便被具有較小表面直徑的第一和第三部分13和17包圍的第二部分15有一個(gè)更大的表面直徑。這樣，肩19的直徑仍然是階梯式的，并且仍被下模框70嚙合以防止軸向移動(dòng)。在這個(gè)可選擇的實(shí)施例中，兩個(gè)隔開(kāi)的支架(剛好在第二部分15的兩端外側(cè))而不是單一支架76將與肩19嚙合。
下模具70的第一支架76的獨(dú)特形狀和軸16階梯式的直徑在防止軸16在外殼12和14成形后相對(duì)它們軸向移動(dòng)是重要的。第一支架76在其端部82比在其中部80處窄。因而，當(dāng)?shù)谝恢Ъ?6在中心80的寬度與軸16第二部分15的軸向長(zhǎng)度幾乎相同時(shí)，第一支架76在端部82的寬度明顯小于軸16第二部分15的軸向長(zhǎng)度。這樣，流入腔72以形成外殼12和14的注模材料流過(guò)端部82處的肩19。由于第一支架76在中心80的寬度與軸16第二部分15的軸向長(zhǎng)度幾乎相同，沒(méi)有注模材料會(huì)流過(guò)中心80的肩19。
結(jié)果，外殼12和14被形成，從軸16的第一和第三部分13和17的大表面直徑過(guò)度到第二部分15的小表面直徑和肩19，正如圖2所示，其中外殼12和14被部分透視。如圖2所示，形成的外殼12和14留下一個(gè)從鉸鏈10的側(cè)面看形狀象一個(gè)足球形的開(kāi)放的曝露軸16。在通過(guò)一些區(qū)域至少部分嚙合的肩19形成膠鏈10以后，這樣形成的外殼12和14防止軸16沿箭頭81所示方向軸向移動(dòng)。
在鉸鏈10的操作中，外殼12和14彼此相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)。軸16與卡圈24干涉配合以便外殼12和14的相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)產(chǎn)生一個(gè)相對(duì)恒定的摩擦扭矩作為卡圈24和軸16之間的摩擦力而被轉(zhuǎn)動(dòng)力克服。本發(fā)明中克服卡圈24和軸16之間摩擦力所需的轉(zhuǎn)動(dòng)力的量值是變化的。本發(fā)明中通過(guò)增加或減少鉸鏈10中使用的卡圈24的數(shù)量改變卡圈24和軸16之間摩擦力的量值是容易的。一個(gè)單一的卡圈24或任何數(shù)量的多個(gè)卡圈或摩擦元件都可以被用于實(shí)現(xiàn)本發(fā)明。卡圈24用的越多，用于克服卡圈24和軸16之間的摩擦力所需的轉(zhuǎn)動(dòng)力或轉(zhuǎn)矩越大。卡圈24用的越少，例如使用一個(gè)卡圈，用于克服卡圈24和軸1 6之間的摩擦力所需的轉(zhuǎn)動(dòng)力或轉(zhuǎn)矩越小。
在鉸鏈10的操作中，外殼14與卡圈24嚙合以便當(dāng)外殼12和14彼此相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)外殼14與卡圈24之間不會(huì)相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)。通過(guò)成形外殼14來(lái)完成外殼14和卡圈24之間的嚙合，外殼14甚至可以成形于卡圈24的定位槽中。由于在這些定位槽或定位縫中有成形的外殼14，所以就能防止卡圈24和外殼14之間的旋轉(zhuǎn)。
例如，如圖4中的卡圈24具有第一、第二、第三和第四定位縫54、56、58和60。當(dāng)軸16和卡圈24位于上下模具里時(shí)，流動(dòng)的材料環(huán)繞卡圈24，同時(shí)也流入第一、第二、第三和第四定位縫54、56、58和60。這樣，外殼14以極高的精度與卡圈24的外緣36匹配，同時(shí)以極高的精度與第一、第二、第三和第四定位縫54、56、58和60匹配。類似地，在卡圈24中具有開(kāi)口39和定位槽57，外殼14也以極高的精度與定位槽57匹配。這樣，卡圈24和外殼14的嚙合精度是本發(fā)明設(shè)計(jì)中固有的，而不依賴于鉸鏈10的裝配。
在操作鉸鏈10時(shí)，當(dāng)外殼12和14發(fā)生相對(duì)旋轉(zhuǎn)，卡圈24與外殼14的嚙合以及軸16和卡圈24的相干裝配會(huì)使卡圈24產(chǎn)生應(yīng)力。卡圈24會(huì)受到“接觸壓力”和“彎曲應(yīng)力”。接觸壓力是軸16和卡圈24的相干裝配引起的軸16和卡圈24之間的摩擦力或壓力。彎曲應(yīng)力是在軸16趨向旋轉(zhuǎn)卡圈24時(shí)引起的力產(chǎn)生的，但是卡圈24不會(huì)旋轉(zhuǎn)，因?yàn)榭ㄈ?4與外殼14是嚙合的。這樣必將趨向于“彎曲”卡圈24。
在本發(fā)明的實(shí)施例中，第一和第三徑向?qū)挾?9和33比第二徑向?qū)挾?1小，以適應(yīng)彎曲應(yīng)力。第二徑向?qū)挾?1的位置處的彎曲應(yīng)力趨向于最大，因此，可以增加該處的厚度來(lái)補(bǔ)償彎曲應(yīng)力。在另一實(shí)施例中，只要所選擇的厚度尺寸能夠適應(yīng)任何彎曲應(yīng)力，第一、第二和第三徑向?qū)挾?9、31和33都可以是相等的。
在本發(fā)明的另一實(shí)施例中，袋50和袋52距開(kāi)口39的間距均等。這樣，卡圈24內(nèi)緣38的第一、第三和第五區(qū)段40、44和48具有與軸16大約相同的接觸面積，而且各部分環(huán)繞軸16均勻隔開(kāi)。這樣的分布使卡圈24和軸16之間的接觸壓力趨向均勻。在這一實(shí)施例中，與軸16接觸的卡圈24的內(nèi)緣38的第一、第三和第五區(qū)段40、44和48的每一部分相對(duì)于中心軸線37大約50度，而與軸16不接觸的第二和第四區(qū)段42和46的每一部分相對(duì)于中心軸線37大約是70度。
在第一和第三徑向?qū)挾?9和33外部并遠(yuǎn)離第二徑向?qū)挾?1的位置提供第一、第二、第三和第四槽口28、30、32和34具有在高彎曲應(yīng)力點(diǎn)不消弱卡圈24的優(yōu)點(diǎn)。同樣，第一、第二、第三和第四槽口28、30、32和34的位置遠(yuǎn)離袋50和52，這樣就能防止在高彎曲應(yīng)力點(diǎn)不會(huì)過(guò)度的削弱卡圈24。
使用單一模具框(上和下模具框結(jié)合到一起)就能形成外殼12和14。使用單一模具與現(xiàn)有技術(shù)中使用三個(gè)以上不同模具制造鉸鏈相比是一個(gè)提高。能夠簡(jiǎn)化制造過(guò)程并降低工具成本。在鉸鏈10的外殼12和14的成型過(guò)程中和過(guò)程后也沒(méi)有使用移動(dòng)部件。這也是對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的提高。在成型過(guò)程中移動(dòng)部件將會(huì)導(dǎo)致制造中的矛盾。
在卡圈24的外部形成外殼14時(shí)，在卡圈24上形成一個(gè)充分地防水密封。當(dāng)鉸鏈10在操作時(shí)，軸16和卡圈24之間將會(huì)發(fā)生嚴(yán)重的磨損。軸16和卡圈24之間的潤(rùn)滑油有助于減少磨損。因此，使軸16和卡圈24之間保持潤(rùn)滑并防止外界的物質(zhì)進(jìn)入軸16和卡圈24之間就成為重要的設(shè)計(jì)特征。軸16和卡圈24外的外殼14具有附加的密封為軸16和卡圈24提供附加的保護(hù)，達(dá)到降低磨損和保護(hù)鉸鏈的作用。
第一、第二、第三和第四定位縫54、56、58和60以及定位槽57都位于卡圈24的外部邊緣36的內(nèi)部。換句話說(shuō)，第一、第二、第三和第四定位縫54、56、58和60以及定位槽57位于卡圈24的中心軸線37和外部邊緣36之間。這樣，鉸鏈10的整體尺寸可以比以前的鉸鏈的尺寸小，卻沒(méi)有犧牲其性能。因?yàn)榭ㄈ?4和外殼14之間的嚙合或連接是在卡圈24的外緣36的內(nèi)部形成的，其整體尺寸由卡圈24的尺寸控制，或由它的外部邊緣控制，與用于嚙合外殼的卡圈上的凸起正好相反。
盡管本發(fā)明已經(jīng)描述了優(yōu)選的實(shí)施例，本領(lǐng)域的技術(shù)人員會(huì)認(rèn)識(shí)到，在不脫離本發(fā)明的精神和范圍內(nèi)在形式或細(xì)節(jié)上可以作相應(yīng)的改變。例如，在不脫離本發(fā)明的精神和范圍內(nèi)可以作卡圈24的形狀的變化。圖7-10表示了卡圈的可變的形狀，應(yīng)用這些形式同樣能夠獲得本發(fā)明的優(yōu)勢(shì)。
圖7所示一卡圈84?？ㄈ?4通常是C形?？ㄈ?4包括一外部邊緣96和一內(nèi)部邊緣98。外部邊緣96和內(nèi)部邊緣98之間的間隔形成了第一、第二和第三徑向?qū)挾?9、91和93，本實(shí)施例中它們是相等的。外部邊緣96和內(nèi)部邊緣98終止于卡圈口99。內(nèi)部邊緣98包括第一區(qū)段100，第二區(qū)段102，第三區(qū)段104，第四區(qū)段106和第五區(qū)段108。所示的中心軸線97位于卡圈84的中心。
在本實(shí)施例中，如上所述，卡圈84通過(guò)卡圈口99與外殼14配合(將口99排列成一行形成定位槽)。第二區(qū)段102與第一區(qū)段100、第三區(qū)段104和第五區(qū)段108的尺寸相同。這樣，只在第四區(qū)段106處形成一個(gè)袋，第一、第二、第三和第五區(qū)段100、102、104和108接觸軸16。
圖8所示一卡圈114。卡圈114的形狀象一個(gè)問(wèn)號(hào)。卡圈114包括一伸出部分116，第一、第二和第三袋118、120和122以及口124。在本實(shí)施中，卡圈114摩擦安裝在軸16上，并與外殼14在突出部分116處嚙合。外殼14完全環(huán)繞伸出部分116以便在此處嚙合。第一、第二和第三袋118、120、122充滿潤(rùn)滑物質(zhì)從而減小軸16和卡圈114之間的磨損。這些袋118、120、122(或至少其中之一)是必須的，因?yàn)楫?dāng)外殼14在卡圈114外部形成時(shí)，如上所述，口124區(qū)域處的潤(rùn)滑油就會(huì)被取代。
圖9所示的卡圈134?？ㄈ?34通常為C形?？ㄈ?34包括一伸出部分136和口138。在本實(shí)施例中，很多卡圈134摩擦安裝在軸16上并通過(guò)伸出部分136與外殼14配合。外殼14完全環(huán)繞伸出部分136以便在此處嚙合。所包括的袋與以上描述的卡圈24的袋類似。
圖10所示的卡圈154。卡圈134通常為O形。卡圈154包括第一、第二、第三和第四槽口156、158、160和162。在本實(shí)施例中，多個(gè)卡圈154摩擦安裝在軸16上并通過(guò)如上所述的槽口156、158、160和162與外殼14嚙合?？ㄈ?54還包括第一和第二區(qū)段164和166，它們構(gòu)成以上所述的袋。
本領(lǐng)域技術(shù)人員也能認(rèn)識(shí)到在不脫離本發(fā)明精神及范圍的情況下，也可以應(yīng)用摩擦元件的各種構(gòu)造。例如，圖11所示，一可選擇的摩擦元件軸組件180用于形成與本發(fā)明相一致的一個(gè)摩擦鉸鏈。摩擦元件軸組件180包括軸182，滑動(dòng)墊圈184，墊圈彈簧186和鎖定螺母188。軸182包括肩190，螺紋部分192和有凸起部分194?；瑒?dòng)墊圈184包括凸緣196。
軸182的螺紋部分192是雙“D”形，它通常是兩邊帶有平面的圓柱?；瑒?dòng)墊圈184穿過(guò)軸182靠在肩190上，相對(duì)于軸182自由旋轉(zhuǎn)。墊圈彈簧186靠近滑動(dòng)墊圈184。墊圈彈簧186具有一個(gè)洞，它與軸182的外徑配合，也就是，它也是雙“D”形。這樣，墊圈彈簧186鎖住軸182并隨其旋轉(zhuǎn)。鎖定螺母188螺紋連接到軸182的螺紋部分192，并強(qiáng)制墊圈彈簧186緊靠滑動(dòng)墊圈184。
摩擦元件軸組件180放置在下模具中，從而形成與以上圖5和6所示相同的摩擦鉸鏈。凸緣196與摩擦元件外殼14固定裝配形成摩擦元件軸組件180，并隨外殼部分旋轉(zhuǎn)。軸182有凸起部分194與端外殼12固定連接形成了軸的端部。因此，軸182可以與端外殼共同旋轉(zhuǎn)。當(dāng)外殼12和14彼此相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，墊圈彈簧186壓迫滑動(dòng)墊圈184會(huì)在摩擦鉸鏈中產(chǎn)生摩擦力。
墊圈彈簧186是一個(gè)膜形的墊圈，因此它的外部邊緣從中心孔向外延伸。當(dāng)它的外部邊緣被滑動(dòng)墊圈184擠壓時(shí)，就形成了袋。潤(rùn)滑油或其它的潤(rùn)滑物質(zhì)可以注入到袋中被封閉，并且在模制外殼14時(shí)不受干擾。
權(quán)利要求
1.一摩擦轉(zhuǎn)矩鉸鏈包括一可旋轉(zhuǎn)的軸；一個(gè)或多個(gè)摩擦元件，每一個(gè)磨擦元件均具有一個(gè)外緣、外緣特性和一個(gè)與所述軸嚙合的表面，其中摩擦元件安裝在軸上，這樣它們的外緣和外緣特性共同構(gòu)成一個(gè)外部元件周邊；一模制的元件外殼，具有一內(nèi)腔，內(nèi)腔的形狀與摩擦元件的外部周邊相匹配，這樣元件外殼與摩擦元件的整體周邊嚙合，防止元件外殼與摩擦元件之間的相對(duì)旋轉(zhuǎn)；以及一種困在摩擦元件和軸之間的潤(rùn)滑物質(zhì)。
2.如權(quán)利要求1所述的摩擦轉(zhuǎn)矩鉸鏈，其中軸和摩擦元件形成一個(gè)與軸直接鄰接的袋，袋里裝有潤(rùn)滑物質(zhì)。
3.如權(quán)利要求1所述的摩擦轉(zhuǎn)矩鉸鏈，其特征是在摩擦元件外緣上有一個(gè)槽口，其中元件外殼填充槽口。
4.如權(quán)利要求1所述的摩擦轉(zhuǎn)矩鉸鏈，其特征是在摩擦元件外緣有一開(kāi)口，并且元件外殼填充該開(kāi)口。
5.如權(quán)利要求1所述的摩擦轉(zhuǎn)矩鉸鏈，其特征是在所述元件的外緣上有伸出部分，并且元件外殼環(huán)繞伸出部分并與其嚙合。
6.如權(quán)利要求1所述的摩擦轉(zhuǎn)矩鉸鏈，其進(jìn)一步包括所述軸具有第一和第二直徑表面，因而給出從第一直徑表面過(guò)渡到第二直徑表面的一個(gè)肩；以及所述元件外殼至少部分形成在軸的肩上，以防止軸相對(duì)于元件外殼發(fā)生軸向移動(dòng)。
7.如權(quán)利要求3所述的摩擦轉(zhuǎn)矩鉸鏈，其中所述摩擦元件包括位于摩擦元件一個(gè)區(qū)域處的槽口，在該區(qū)域具有相對(duì)較低的彎曲應(yīng)力以增大摩擦接觸面的表面壓力并在最小的整體尺寸中保持最大的轉(zhuǎn)矩。
8.如權(quán)利要求3所述的摩擦轉(zhuǎn)矩鉸鏈，其中各個(gè)所述元件的槽口對(duì)齊形成縫，該縫與模具成型的外殼嚙合。
9.如權(quán)利要求4所述的摩擦轉(zhuǎn)矩鉸鏈，其中的每一摩擦元件都包括兩個(gè)直接鄰近所述軸的袋，兩個(gè)袋彼此隔開(kāi)并與所述開(kāi)口均勻相間，以便摩擦元件在三個(gè)均勻分開(kāi)的位置與軸接觸，以便在軸和摩擦元件之間形成最佳力的分布。
10.如權(quán)利要求1所述的摩擦轉(zhuǎn)矩鉸鏈，進(jìn)一步包括成形在軸的一部分上并與軸牢固連接的端外殼，這樣端外殼和元件外殼相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)就會(huì)產(chǎn)生摩擦轉(zhuǎn)矩。
11.一摩擦轉(zhuǎn)矩鉸鏈，包括一可旋轉(zhuǎn)的軸；多個(gè)摩擦元件，每一摩擦元件具有一寬度、一厚度、一外緣、一外緣特性和一個(gè)容納軸的軸孔，其中寬度比厚度大，所述摩擦元件安裝在軸上，從而使它們的外緣和外緣特性共同構(gòu)成外部元件周邊；以及一模具成型的元件外殼，該外殼具有內(nèi)腔，內(nèi)腔的形狀與摩擦元件的外部周邊的形狀匹配，這樣元件外殼與整個(gè)摩擦元件的周邊嚙合，防止元件外殼與摩擦元件的相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)。
12.如權(quán)利要求11所述的摩擦轉(zhuǎn)矩鉸鏈，其特征是在外緣內(nèi)部有多個(gè)槽口，它們對(duì)齊形成槽縫并與外殼嚙合，從而防止元件之間以及元件與外殼之間的相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)。
13.一摩擦轉(zhuǎn)矩鉸鏈，包括一可旋轉(zhuǎn)的軸；一個(gè)或多個(gè)軸元件，每個(gè)軸元件具有一外緣并且每個(gè)元件與軸相連，防止與軸之間發(fā)生相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)；一個(gè)或多個(gè)摩擦元件，每個(gè)摩擦元件具有一外緣、一外緣特性以及一個(gè)與軸元件嚙合的表面，其中摩擦元件安裝在軸上，這樣它們的外緣、外緣特性以及軸元件的外緣共同構(gòu)成一個(gè)外部元件的周邊；一元件外殼，外殼具有內(nèi)腔，內(nèi)腔的形狀與摩擦元件和軸元件的外部元件周邊相匹配，這樣元件外殼與摩擦元件和軸元件的整個(gè)周邊嚙合，防止元件外殼和摩擦元件之間的相對(duì)旋轉(zhuǎn)；以及一種困在摩擦元件和軸元件之間的潤(rùn)滑物質(zhì)。
14.一種形成摩擦轉(zhuǎn)矩鉸鏈的工藝，包括提供一可旋轉(zhuǎn)軸；將一個(gè)或多個(gè)摩擦元件安裝在可旋轉(zhuǎn)軸上以便它們?cè)诖四Σ羾Ш希辉谀Σ猎洼S之間設(shè)置一袋，將潤(rùn)滑物質(zhì)填充進(jìn)袋；提供一具有腔的模具，用來(lái)容納安裝到軸上的摩擦元件；將帶有摩擦元件的軸放置在模具里；向模具注入流體物質(zhì)，這樣該物質(zhì)就會(huì)環(huán)繞摩擦元件；以及使進(jìn)入外殼后的流體物質(zhì)硬化，這樣該物質(zhì)就會(huì)完全圍住摩擦元件并且完全圍住充滿潤(rùn)滑物質(zhì)的袋。
15.如權(quán)利要求14所述的形成轉(zhuǎn)矩鉸鏈的工藝，其特征在于軸具有第一和第二直徑表面，由此在第一直徑表面到第二直徑表面的過(guò)渡部分形成一個(gè)肩。
16.如權(quán)利要求14所述的形成轉(zhuǎn)矩鉸鏈的工藝，其特征在于軸具有軸特性是嚙合一個(gè)第二外殼，并且防止軸與第二外殼之間的相對(duì)旋轉(zhuǎn)；其中模具具有環(huán)繞軸特性的第二腔，這樣使流體物質(zhì)形成與軸嚙合的第二外殼。
17.一種形成摩擦轉(zhuǎn)矩鉸鏈的工藝，包括提供一可旋轉(zhuǎn)的軸，具有第一直徑的第一部分與具有第二直徑的第二部分相接，它們的直徑不同，因而形成一個(gè)肩；將多個(gè)摩擦元件安裝在可旋轉(zhuǎn)的軸的第二部分上，這樣它們?cè)诖四Σ羾Ш?；在軸的肩上和軸上的多個(gè)摩擦元件上模鑄以形成外殼。
18. 如權(quán)利要求17所述的形成轉(zhuǎn)矩鉸鏈的工藝，其特征在于，還包括在軸上安裝摩擦元件以便形成一個(gè)袋；以及在軸上模鑄之前向袋中填充潤(rùn)滑物。
19. 如權(quán)利要求17所述的形成轉(zhuǎn)矩鉸鏈的工藝，其特征在于，可旋轉(zhuǎn)軸具有階梯式的直徑，向上階梯和向下階梯構(gòu)成兩個(gè)肩通過(guò)肩與模具框的嚙合在模鑄時(shí)使軸定位；通過(guò)肩與外殼的嚙合在模鑄后使軸定位。
全文摘要
本發(fā)明是一個(gè)摩擦轉(zhuǎn)矩鉸鏈(10)及其制造方法。摩擦轉(zhuǎn)矩鉸鏈(10)包括一個(gè)可轉(zhuǎn)動(dòng)軸(16)，至少一個(gè)摩擦元件(24)和一個(gè)元件外殼(14)。摩擦元件(24)被安裝在軸(16)上并與之摩擦嚙合。摩擦元件(24)具有一個(gè)元件外形。元件外殼(14)具有一個(gè)形狀與摩擦元件的元件外形相配合的內(nèi)腔。元件外殼(14)大致上與數(shù)個(gè)摩擦元件整個(gè)的元件外形接觸。這樣防止元件外殼(14)和摩擦元件(24)的相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)。
文檔編號(hào)E05D11/08GK1543530SQ02812041
公開(kāi)日2004年11月3日 申請(qǐng)日期2002年4月15日 優(yōu)先權(quán)日2001年4月17日
發(fā)明者D·瓦爾斯特德, D 瓦爾斯特德 申請(qǐng)人:里爾精密制造公司