CN101245819B

CN101245819B - 双向离合器

Info

Publication number: CN101245819B
Application number: CN2007101675979A
Authority: CN
Inventors: 高桥大辅
Original assignee: TOK Bearing Co Ltd
Current assignee: TOK Bearing Co Ltd
Priority date: 2007-02-15
Filing date: 2007-10-29
Publication date: 2011-06-08
Anticipated expiration: 2027-10-29
Also published as: JP4281069B2; JP2008196667A; CN101245819A

Abstract

本发明提供可提高长期使用的耐用性和工作可靠性的双向离合器。该双向离合器具有：轴部件(12)相对转动自如地贯通的基体部件(10)；在该基体部件上立起设置且以等间隔配置在轴部件的周向上的多个保持部件(10D)；配置在该多个保持部件间并在与轴部件的外周面之间留有预定间隔且在轴部件的径向上移动自如地配置的挡块部件(16)；由这些轴部件、保持部件及挡块部件所形成的空间部(18)；插入到该空间部中的转动部件(20)。该双向离合器还具有将上述挡块部件向轴部件方向加力的第一加力构件(24)。

Description

双向离合器

技术领域

本发明涉及允许轴部件向一个方向转动并阻止向另一方向转动，并且通过施加预定以上的转矩而可使轴部件向另一方向转动，且在该状态下阻止相反地向一个方向转动的所谓双向离合器。

背景技术

如上所述的双向离合器在上下进行开闭动作的盖和门例如笔记本型个人计算机的盖的合叶部等处使用。在此类个人计算机中，在盖的内面一侧有液晶板等显示部，在打开该盖时，需要将液晶板保持在任意的角度位置。即，双向离合器用于使个人计算机的操作者不仅能以较小的力来转动盖，而可使其静止在任意的转动位置。

作为双向离合器的其它用途，可可列举具有可绕水平方向的轴部件转动的门的家具和天窗等。即，在克服重力将门打开时，为使该门停止在任意的转动位置而可使用双向离合器。

作为现有的双向离合器，公知有例如专利文献1(日本特许第2880296号公报)、专利文献2(日本特许公开公报2006-052791号)及专利文献3(日本特许公开公报2006-052792号)中所公开的内容。

这些现有的双向离合器具备：具有可穿过轴部件的中央开口的多个板部件；可与各板部件的中央开口的内端面卡定地沿轴部件的外周面以等间隔地配置的滚针(以下简称为针)。

多个板部件相互之间具有相同的形状，且以中央开口的内端面沿轴部件的轴线大体形成同一面的方式在整齐排列的层叠状态下使用。在与双向离合器的轴线正交的方向的截面上，相对于截面为圆形的轴部件，将其包围的各板部件其面对轴部件的内端面为直线或大体为直线，且外端面在沿轴部件的外周面以等间隔在多个位置具有较细部，该较细部具有向内侧弯曲的凹面形状的截面形状。该板部件的较细部通过向径向的外力作用而具备可稍微且临时变形并可恢复原形状的弹性。

现有的双向离合器还在与该板部件的较细部接触的位置具备用于保持针的保持部。针由保持部保持于由轴部件的外周面和板部件的较细部的内端面及保持部的侧面所包围的凹部。凹部在轴部件的圆周方向的中央部位，因轴部件的外周圆弧和板部件的较细部内端面的大体直线形状的关系而具有轴部件的外周面和板部件的较细部的内端面的距离最短的狭窄部，该狭窄部的两侧两者间的距离呈倒锥状地扩展而形成了扩展部。

狭窄部的轴部件的外周面和板部件的较细部的内端面的距离设定为比针的直径小。此外，扩展部离狭窄部最远的部分为，轴部件的外周面和板部件的较细部的内端面的距离设定为比针的直径大。再有，在保持部，具有将针向狭窄部方向加力的弹簧部件。

其次，对上面描述的现有双向离合器的动作进行说明。

如果在使针相对于轴部件而向凹部的狭窄部移动的方向上施加转矩，则狭窄部的轴部件的外周面和板部件的较细部的内端面间的距离比针的直径小，所以针向轴部件施加制动力。即，针随着轴部件的转动而转动并楔状地嵌入狭窄部中，在针和轴部件之间产生较大的摩擦力，该摩擦力作为制动力作用在轴部件上。此时，对针加力的弹簧部件起到了提高针所产生的对轴部件的制动动作的可靠性的作用。但是，在上述转矩超过预定值时，针使板部件的较细部弹性变形，并推压狭窄部使其扩展而向相反一侧移动。

另一方面，当在使针相对于轴部件而远离凹部的狭窄部的方向施加转矩时，针克服弹簧部件的弹性力而留在扩展部，在扩展部内空转，且不会对该轴部件作用如上所述的制动力。

而且，上述那样的双向离合器，如果假设是在例如笔记本型个人计算机的盖的合叶部使用的情况，则在操作者用手将盖从该闭锁位置打开时，可用较小的力来使盖转动，且在使盖转动到任意角度的位置后操作者将手从盖离开时，上述的制动力发挥作用，从而将盖保持在该角度位置。此外，在用较大的力将盖向闭锁位置压入时，由于针使板部件的较细部弹性变形并推压狭窄部使其扩展而开始转动，从而使上述制动力解除，因此盖将返回到原来的闭锁位置。

作为上述现有的双向离合器的问题，首先，可举出因长期使用而使工作可靠性下降的耐用性的问题。即，存在的问题是，在使板部件的较细部反复弹性变形时，该较细部逐渐塑性变形且凹部的狭窄部成为变宽的状态，在对轴部件制动时，针和轴部件之间产生的摩擦力变小而不能获得所需的制动之类的长期使用所产生的对轴部件的制动力减小。

此外，作为现有的双向离合器的其它问题，可举出难以调整作用在轴部件上的制动力且制造成本增高这点。

即，在改变作用在轴部件上的制动力时，虽然主要通过板的数量、板的形状等进行调整，但在该情况下，需要重新制作板模具或壳模具，从而导致制造成本的上升。此外，虽然板部件使用模具而从钢板通过冲压加工来制造，但由于在一个双向离合器中使用多个板部件，所以在板模具的尺寸精度不高时，对于每个板部件的尺寸形状的制造误差变大，且作用在轴部件上的制动力也因各板而产生不同。而且，为了确保多个板部件的尺寸精度，模具等要花费高成本。

本发明的目的是与现有的双向离合器相比，提供一种作用在轴部件上的制动力因长期使用所产生的衰减小而耐用性高、工作可靠性高的双向离合器。

本发明的另一目的是提供零部件数量少且制动力的调整容易、由此产生的成本增加也少的双向离合器。

本发明的双向离合器具有：轴部件相对转动自如地贯通的基体部件；在该基体部件上立起设置且在轴部件的周向上隔开间隔地配置的多个保持部件；配置在该多个保持部件之间且在与轴部件的外周面之间留有预定间隔且移动自如地配置在轴部件的径向上的挡块部件；插入到由这些轴部件、保持部件及挡块部件形成的空间部中的转动部件。所述空间部的在轴部件的周向中央的轴部件和挡块部件的距离最小的狭窄部和在该狭窄部的两侧呈倒锥形地扩展形成的扩展部；本发明的双向离合器还具有将所述挡块部件向轴部件方向加力的第一加力构件。

本发明的双向离合器还具有支撑于上述保持部件上且在上述空间部将转动部件向狭窄部方向加力的第二加力构件。

此外，在本发明的双向离合器中，挡块部件优选由高硬度材料形成。由于挡块部件为其径向内面与转动部件接触且由第一加力构件强力推压的结构，所以上述挡块部件的径向内面易于磨损，为了提高其耐用性，优选由高硬度材料形成。另外，挡块部件也可以用作为硬度较低材料的树脂材料形成，并可在挡块部件的与转动部件接触的面上设置用高硬度材料形成的板部件。这样一来，不会使挡块部件整体为价格昂贵的高硬度材料，且可实现制造成本的降低。再有，也可将挡块部件构成为作为硬度较低材料的树脂材料和高硬度材料的复合体，而用高硬度材料形成挡块部件的与转动部件接触的面。这里，高硬度材料包括金属、陶瓷或硬度较高的树脂。

在本发明的双向离合器中，对上述挡块部件加力的第一加力构件优选由卷绕在上述保持部周围的螺旋弹簧构成。此外，对上述挡块部件加力的第一加力构件也可由设置在上述保持部周围的横截面为C字形的大体圆筒形状的板弹簧构成。

根据如上所述的本发明的构成，转动部件在空间部中从狭窄部的一方扩展部挤压狭窄部并使其扩展而向另一方扩展部移动时，由于挡块部件取决于在其外面设置的加力构件的弹性力而进行轴部件的径向移动，所以可在轴部件上作用总是稳定的制动力，并可大幅度地提高双向离合器的长期使用的耐用性和工作可靠性。

此外，根据本发明，由于可不使用现有的板部件的制造所需的高价模具来制造挡块部件，所以可降低双向离合器的制造成本。

再有，根据本发明，对挡块部件加力的加力构件可使用制造廉价的螺旋弹簧，并且由于作用在轴部件上的制动力的调整仅通过更换为具有期望的弹簧常数的螺旋弹簧便可进行，所以可使双向离合器的制造成本大幅度地下降。

因此，根据本发明，由于即使在制造使对轴部件的制动力不同的各种产品的情况下只要采用适当的具有不同弹簧常数的加力构件即可，所以不需要如以往那样为每个产品准备板部件制造用的模具，可大幅度地降低双向离合器的制造成本。

附图说明

图1是表示本发明的双向离合器的第一实施方式的侧视图。

图2是沿图1的2-2线的剖视图。

图3是沿图2的3-3线的剖视图。

图4是沿图2的4-4线的剖视图。

图5是图2的局部放大图。

图6是表示本发明的双向离合器的第二实施方式的与图2对应的剖视图。

图7是表示本发明的双向离合器的第三实施方式的与图3对应的剖视图。

图8是表示对挡块部件的加力构件的变形例的与图3相对应的剖视图。

图9是表示本发明的双向离合器的第四实施方式的与图2对应的剖视图。

图中：

10-基体部件，10A-基体部件主体，10B-突状部，10C-孔，10D-扇形保持部，10D₁-内侧弯曲面，10D₂-外侧弯曲面，10D₃-槽部，10D₄-隔壁部，12-轴部件，12A-止销，12B-平坦面部，14-导引通道，16-挡块部件，18-空间部，18A-狭窄部，18B-扩展部，20-针，22-板弹簧(针加力构件)，24-螺旋弹簧(挡块部件加力构件)，26-保持板，28-保持环

具体实施方式

下面，参照图1到图5说明本发明的第一实施方式。再有，图1是表示本发明的双向离合器的第一实施方式的侧视图，图2是沿图1的2-2线的剖视图，图3是沿图2的3-3线的剖视图，图4是沿图2的4-4线的剖视图，图5是图2的主要部分的放大图。

如图1到图4所示，双向离合器具备基体部件10，该基体部件10由适当的金属材料或树脂材料制作。基体部件10具有环状的主体10A，在主体10A的轴向外面在其径向上形成了一对突状部10B(参照图1及图3)。该突状部10B是用于将双向离合器不能转动地安装在对象机构部件上的突起部。

如图3所示，在基体部件主体10A的中心部形成了轴部件12转动自如地穿过的孔10C。如图1所示，在轴部件12的一个端部一侧贯穿地设有止销12A，利用该止销12A来防止基体部件主体10A从轴部件12的该端部脱落。

如图1所示，在轴部件12的一个端部，以例如横截面为D字形的方式形成了平坦面部12B。该另一端部通过该平坦面部12B而与例如笔记本型个人计算机的盖的合叶轴转动自如地连接成一体。

如图2所示，环状的基体部件10还具有从主体10A的内面一侧一体化地与轴部件12平行地立起设置的保持部10D。该保持部10D具有扇形的横截面且形成三处以上，在图示的实施方式中，形成了四处。这些扇形保持部10D在轴部件12的周向上以等间隔配置，各保持部10D具备沿轴部件12的外周面延伸的弯曲的内面10D₁和沿环状的基体部件主体10A的外面延伸的弯曲的外面10D₂。各弯曲内面10D₁由比形成轴部件12外周面的圆大一些的同心圆形成，各弯曲外面10D₂由比形成环状的基体部件主体10A外周面的圆小的同心圆形成。

如图2所示，在互相邻接的两个保持部10D之间，形成了在轴部件12的径向上延伸的导引通道14，在各导引通道14的径向内端的开口部，露出了轴部件12的外周面。

如图2及图3所示，本发明的双向离合器还具备沿各导引通道14在径向滑动自如地被容纳的挡块部件16。各挡块部件16的径向内面由相对于轴部件12的径向的面正交的平坦面构成，且与轴部件12的外周面和左右两侧的保持部10D的侧面共同作用而形成空间18。在本实施例中，虽然将各挡块部件16的径向内面表示为平坦面，但并不限于此，也可以是其它结构，例如，可以是朝向轴部件12方向凸出的曲面(圆或椭圆的弧线)或者两个斜面(在两者的交点处的一端分别比另一端更靠近轴部件12，也就是类似于金字塔剖面的形状)等。

挡块部件16为高硬度的金属制成，在该实施例中，由铁系烧结材料形成。作为高硬度的金属，此外还可使用渗碳淬火钢材等。此外，构成挡块部件16的材料不限于金属。如果是高硬度材料，即使是陶瓷或树脂等耐用的高硬度材料也可使用。

双向离合器还具备容纳在空间部18内的作为转动部件的针20。该针20的轴部件12的轴线方向的长度如图3所示实质上与挡块部件16的长度相同。

如图5详细地所示，相对于挡块部件16的径向内面由对轴部件12的径向的面正交的平坦面构成，而轴部件12的外周面为正圆曲面，所以空间部18在中央部具有挡块部件16的径向内面和轴部件12的外周面的距离最窄的狭窄部18A，在狭窄部18A的两侧具有沿轴部件12的周围方向呈倒锥形地扩展形成的扩展部18B。狭窄部18A的挡块部件16的径向内面和轴部件12的外周面的距离比针20的直径小。扩展部18B的挡块部件16的径向内面和轴部件12 的外周面的距离比针20的直径大。

如图4及图5所示，在互相邻接的两个扇形保持部10D的相对的侧面、即形成导引通道14的侧面上，形成了相对于该侧面垂直地贯穿设置的槽部10D₃(参照图4)。此外，如图4所示，在各槽部10D₃内的深处与基体部件主体10A一体地形成了隔壁部10D₄。

如图2、图4及图5所示，在该各槽部10D₃内的深处形成的隔壁部10D₄上安装了板弹簧22。各板弹簧22被弯曲加工，且其一个端部安装在隔壁部10D₄的自由端，另一端部以向各空间部18的狭窄部18A内伸出的方式弯曲，且配置在空间部18内并作为将针20向狭窄部18A弹性地加力的构件(本发明的第二加力构件)发挥功能。因该板弹簧22的存在，可提高针20对轴部件12的制动动作的可靠性。

对针20的加力构件并不限于板弹簧，只要是发挥弹力的材料，本行业现已公知的任何材料理所当然地均可使用。

如图1至图5所示，双向离合器还具备在四个扇形保持部10D的外侧弯曲面10D₂的周围卷绕安装的螺旋弹簧24。该螺旋弹簧24作为将四个挡块部件16向轴部件12弹性地加力的构件(本发明的第一加力构件)发挥功能。

另外，对挡块部件16的加力构件不限于螺旋弹簧，只要是可安装在保持部10D的外侧弯曲面10D₂周围并发挥弹力的材料，本行业现已公知的任何材料理所当然地均可使用。例如，也可以是横截面为C字形的大致圆筒的板簧。

此外，对于挡块部件16的加力构件也可设在各挡块部件的每个上。例如，如图8所示，以包围基体部件10、扇形保持部10D、后述的保持板26周围的方式设有圆筒形的壳体111，在该壳体111的内周面和各挡块部件16的外面之间的相应位置处设有波状弯曲的板弹簧124，通过该板弹簧124而可将各个挡块部件16向轴部件12弹性地加力。当然，对挡块部件16的加力构件也可从本行业公知的加力构件中适当选择。

如图1及图3所示，双向离合器还具备用于与基体部件主体10A共同作用而夹持挡块部件16、针部件20及螺旋弹簧24，且使其不向轴向脱出的保持板26，该保持板26由装卸自如的E环等卡定件28保持在预定位置。

其次，参照图5对以上所述的双向离合器的动作进行说明。

以下的说明对双向离合器的轴部件12与笔记本型个人计算机的盖的合叶轴一体转动地结合的情况进行。

此外，在图5所示的状态中，笔记本型的个人计算机的盖位于闭锁位置，双向离合器的针20位于图5所示的空间部18的一方(图5中的左侧)扩展部18B处。

图5中，在盖从闭锁位置向箭头A方向转动时，轴部件12也向相同方向转动。与之相伴，针20在图中顺时针方向上转动，且克服板弹簧22的作用力而向与箭头A相同方向即图中逆时针方向移动。但是，由扇形保持部10D的侧面妨碍其移动，且在径向距离比针20的直径大的扩展部18B内空转。

在盖从闭锁位置移动到一定的开位置且盖的打开操作停止时，因重力的作用，而在轴部件12上作用要使盖向闭锁位置方向返回的力。此时，轴部件12向与图5的箭头A相反方向转动，与之相伴，针20向图中逆时针方向转动，且向与箭头A相反的方向移动到狭窄部18A。在狭窄部18A，由于轴部件12的外周面和挡块部件16的径向内面之间的距离比针的直径小，所以针20随着轴部件12的转动而转动并像楔那样嵌入到狭窄部中，且向轴部件12施加制动力。这样，盖被保持于打开操作停止了的开位置。

其次，在关闭盖时，需要用预定以上的力按压盖的操作。该力是取决于允许挡块部件16向径向外方移动的螺旋弹簧24的弹性力而确定的，且为该弹性力以上的力。此时，当对轴部件12作用向与图5的箭头A相反的方向的转矩为由螺旋弹簧24的弹性力所确定的预定值以上时，针20克服螺旋弹簧24的弹性力而推压狭窄部18A而使其扩展，并使挡块部件16向轴部件12的径向外方移动。在挡块部件16向外方移动时，针20向超过了狭窄部18A的相反一侧(图5中的右侧)的扩展部18B移动。在该图5中右侧的扩展部18B，由于没有产生对针的运动的阻力，所以盖可流畅地回到闭锁位置。

其次，参照与图2对应的图6说明本发明的双向离合器的第二实施方式。

第二实施方式除了关于挡块部件16的结构的变更之处点外其余与第一实施方式相同。即，在第二实施方式中，挡块部件16A由低硬度的树脂材料形成。在低硬度挡块部件16A的径向内面和针20之间设有用高硬度材料形成的板部件16B。该板部件16B优选由高硬度材料例如铁系烧结金属材料构成。也可使用渗碳淬火钢材。此外，陶瓷以及只要硬度高达所需以上的树脂材料也可使用。

此外，在该第二实施方式中，也可将挡块部件作为由用低硬度的树脂材料形成的低硬度部16A和在该低硬度部16A的径向内面一侧用高硬度材料形成的高硬度部16B所构成的复合体一体地构成。

在如上所述的第一及第二实施方式中，在针20随着轴部件12的转动而转动并可靠地保证偏置于狭窄部18A中的情况下，也可省略针加力构件即板弹簧22。

此外，在如上所述的第一及第二实施方式中，以将基体部件主体10A的内面一侧用在十字方向上延伸的导引通道14四等分的方式设置四个扇形保持部10D，且使用了在各导引通道14中各一个总计四个挡块部件16。但是，扇形保持部10D、导引通道14、挡块部件16的数量并不限于此。只要分别为多达三个以上的数目，则可获得双向离合器的稳定动作。但是，优选将它们等间隔地配置在轴部件12周围。

此外，虽然在上面对第一及第二实施方式有关双向离合器的轴部件12与笔记本型个人计算机的盖的合叶轴一体转动地结合的情况进行了说明，但可以理解的是，在双向离合器的基体部件10与笔记本型个人计算机的盖的合叶轴一体转动地结合的情况下实质上也相同。

其次，参照图7说明本发明的双向离合器的第三实施方式。

第三实施方式除了有关转动部件的变更之处外，其余与图3所示的实施方式相同。即，在第三实施方式中，取代图3的实施方式的针，转动部件120由轴向排列的多个球构成，在图示实施例中为两个球。通过采用该实施方式而具有可进一步抑制制造成本的优点。

再有，参照图9说明本发明的双向离合器的第四实施方式。

第四实施方式除了扇形保持部、挡块部件以及板弹簧的数量不同之外，其余与图2所示的实施方式相同。在第四实施方式中，扇形保持部10D的数量为六个，相应地，挡块部件16和针20的数量也为六个，而板弹簧22的数量则变为十二个。通过采用该实施方式可使转动更流畅且可减少针的磨损从而延长双向离合器的寿命。

Claims

1.一种双向离合器，其特征在于，具有：

轴部件相对转动自如地贯通的基体部件；

在该基体部件上立起设置且在轴部件的周向上隔开间隔地配置的多个保持部件；

配置在该多个保持部件之间且在与轴部件的外周面之间留有预定间隔且移动自如地配置在轴部件的径向上的挡块部件；

由这些轴部件、保持部件及挡块部件形成的空间部；

插入到该空间部中的转动部件；

所述空间部的在轴部件的周向中央的轴部件和挡块部件的距离最小的狭窄部和在该狭窄部的两侧呈倒锥形地扩展形成的扩展部；

将所述挡块部件向轴部件方向加力的第一加力构件。

2.根据权利要求1所述的双向离合器，其特征在于：

设有支撑于所述保持部件上且在所述空间部将所述转动部件向所述狭窄部方向加力的第二加力构件。

3.根据权利要求1或2所述的双向离合器，其特征在于：

所述挡块部件由高硬度材料形成。

4.根据权利要求1或2所述的双向离合器，其特征在于：

所述挡块部件用低硬度材料形成，并在该挡块部件的与所述转动部件接触的面上设置用高硬度材料形成的板部件。

5.根据权利要求1或2所述的双向离合器，其特征在于：

所述挡块部件构成为低硬度材料和高硬度材料的复合体，并用所述高硬度材料形成所述挡块部件的与所述转动部件接触的面。

6.根据权利要求3所述的双向离合器，其特征在于：

所述高硬度材料包括金属、陶瓷或树脂。

7.根据权利要求4所述的双向离合器，其特征在于：

所述高硬度材料包括金属、陶瓷或树脂。

8.根据权利要求5所述的双向离合器，其特征在于：

所述高硬度材料包括金属、陶瓷或树脂。

9.根据权利要求1或2所述的双向离合器，其特征在于，所述第一加力构件由卷绕在所述保持部件周围的螺旋弹簧构成。

10.根据权利要求1或2所述的双向离合器，其特征在于，所述第一加力构件由在所述保持部件周围设置的横截面为C字形的大体圆筒形状的板弹簧构成。

11.根据权利要求1或2所述的双向离合器，其特征在于，所述转动部件是沿轴部件的轴向配置的多个球。

12.根据权利要求1或2所述的双向离合器，其特征在于，还包括设置成包围所述基体部件、所述保持部件的壳体，并且，所述第一加力构件由在所述壳体的内周面和各挡块部件的外面之间的相应位置处设置的波浪状弯曲的板弹簧构成。