CN104695790B - 一种具有悬停功能的旋压式铰链组件及卧式冷柜 - Google Patents

Abstract

本发明涉及冷藏设备技术领域，尤其涉及一种具有悬停功能的旋压式铰链组件及卧式冰柜，一种具有悬停功能的旋压式铰链组件，包括：转动轴、滑动轴和调节紧固机构，所述转动轴与滑动轴通过类棘齿结构相互卡接配合，所述调节紧固机构包括螺杆、弹簧和调节螺母，所述螺杆依次穿设在弹簧、滑动轴、转动轴上，且螺杆的前端通过调节螺母连接、紧固，所述调节螺母用于调节弹簧的预紧力，所述滑动轴可滑动的与转动轴对接，所述弹簧可推动滑动轴与转动轴相抵接，所述转动轴外部套设有可与其一体转动的转动套筒，滑动轴不可转动的设置在滑动套筒内。还提供了一种卧式冷柜。通过转动轴、滑动轴和弹簧的配合，可实现约10‑90度任意角度悬停功能，绿色环保。

Description

一种具有悬停功能的旋压式铰链组件及卧式冷柜

技术领域

本发明涉及冷藏设备技术领域，尤其涉及一种具有悬停功能的旋压式铰链组件及卧式冷柜。

背景技术

随着科技的发展和人民生活水平的不断提高，人们日益增长的多元化需求让冷柜行业得到了有力的发展条件。特别是商用冷柜的的生产技术将得到快速发展。然而目前市场上绝大多数冷柜产品均使用弹簧铰链结构。

普通冷柜门体由后部弹簧铰链支撑。弹簧铰链由上铰链1＇、下铰链2＇和铰链轴3＇组成。通过铰链轴3＇将上铰链1＇、下铰链2＇连接成为可转动结构。上铰链1＇侧壁上接有一摇臂轴，摇臂轴可沿下铰链2＇侧壁凹槽运动。摇臂轴连接导板下部接有弹簧4＇，弹簧4＇靠底部横梁支撑。

如图1所示，当门体打开时，上铰链以铰链轴为中心向上转动，弹簧由受压缩状态缓慢伸长，可以较为轻松的开启门体；当门体关闭时，上铰链以铰链轴为中心向下转动，弹簧缓慢压缩，可以有效减缓门体下落速度。

上述传统铰链方案尤其是在商用冷柜需要经常开关门的情况下存在诸多缺点：1、用户在使用过程中开关门会产生噪音。2、弹簧铰链裸露在外，影响冷柜整体美观且不利于防腐。3、传统铰链只能在某一点或是很小的角度范围内悬停。不能很好的满足用户取物需求。4、在不需要扶持门体的情况下，门体需打开到最大角度，会造成大量冷量流失。5、开门达到最大角度后易产生惯性冲击，影响用户体验和铰链寿命。6、弹簧铰链结构失效后弹簧可能飞出伤人。

发明内容

本发明的目的在于提出一种具有悬停功能的旋压式铰链组件，通过转动轴、滑动轴和弹簧的配合，将周向转动改变为轴向运动，有效消除噪音，转动轴和滑动轴从冷柜一侧插入安装在箱体口框和门体之间，不仅可以有效保护弹簧不被腐蚀而且保证了即使因为用户不当操作导致铰链结构破坏时也不会伤人。

本发明还提供了一种卧式冷柜，实现约10-90度任意角度悬停功能极大的方便了用户开门取物的需求，同时也避免了不必要的冷量流失，绿色环保。同时铰链组件的悬停功能可以有效减小开门达到最大角度后产生的惯性冲击，保护铰链和门体不受过大扭矩冲击。

为达此目的，本发明采用以下技术方案：

一种具有悬停功能的旋压式铰链组件，包括：转动轴、滑动轴和调节紧固机构，所述转动轴与滑动轴通过类棘齿结构相互卡接配合，所述调节紧固机构包括螺杆、弹簧和调节螺母，所述螺杆依次穿设在弹簧、滑动轴、转动轴上，且螺杆的前端通过调节螺母连接、紧固，所述调节螺母用于调节弹簧的预紧力，所述滑动轴可滑动的与转动轴对接，所述弹簧可推动滑动轴与转动轴相抵接，所述转动轴外部套设有可与其一体转动的转动套筒，滑动轴不可转动的设置在在滑动套筒内，且滑动轴可相对滑动套筒滑动。

其中，所述类棘齿结构为一组相互配合的公棘齿和母棘齿曲面，两棘齿分别设置在转动轴、滑动轴上且相可相对滑动的相套接。

其中，所述公棘齿和母棘齿均包括三个轴对称分布的滑行曲面，所述滑行曲面的顶部为具有设定宽度的台面。

其中，在门体与箱体口框的夹角为0-10°时，所述公棘齿和母棘齿在对应的滑行曲面上部的台面上抵接；当门体与箱体口框的夹角为10-90度(不包括90度)时，所述公棘齿和母棘齿以面接触的方式自顶部向下滑行，弹簧对滑动轴具有轴向的推力，所述推力在公棘齿和母棘齿径向切线方向产生扭矩，使得门体可在大于10度小于90度的任一角度悬停；当门体与箱体口框的夹角为90度时，所述公棘齿和母棘齿的对应滑行曲面至设定的A点，此时，公棘齿和母棘齿仅对应的空心圆筒相抵接。

其中，所述转动轴和转筒套筒之间通过键连接可一体转动。

其中，所述第一连接件还包括设置在转动轴顶部的铰链螺钉孔和插入所述铰链螺钉孔内的自攻螺钉，所述自攻螺钉的另一端固定在门体上。

其中，所述转动轴顶部还设置有铰链螺钉孔和插入所述铰链螺钉孔内的自攻螺钉，所述自攻螺钉的另一端固定在门体上。

其中，所述凸条或卡条为不完全对称的防错设计。

所述滑动轴的一端轴向连接有轴承，所述螺杆穿过轴承部分抵压在滑动轴上，所述螺杆的下端还套接有垫片，所述弹簧的两端分别抵压在轴承和垫片上。

其中，所述调节紧固机构上设有的调节螺母可以设置铰链组件的初始状态。

一种卧式冷柜，所述卧式冷柜包括箱体和门体，所述箱体和门体通过所述的具有悬停功能的旋压式铰链组件相连接。

本发明的有益效果是：通过转动轴、滑动轴和弹簧的配合，将周向转动改变为周向运动，实现约10-90度任意角度悬停功能极大的方便了用户开门取物的需求，同时也避免了不必要的冷量流失，绿色环保。同时铰链组件的悬停功能可以有效减小开门达到最大角度后产生的惯性冲击，保护铰链和门体不受过大扭矩冲击。通过在转动轴和滑动轴的卡接面涂设润滑剂，有效消除噪音；转动轴和滑动轴从冷柜一侧插入安装在箱体口框和门体之间，不仅可以有效保护弹簧不被腐蚀而且保证了即使因为用户不当操作导致铰链结构破坏时也不会伤人。该铰链结构紧凑，稳定，拆卸、安装和维修都较为便利。

附图说明

图1是现有技术的弹簧铰链的结构示意图；

图2是本发明具体实施方式提供的具有悬停功能的旋压式铰链组件的结构示意图；

图3是本发明具体实施方式提供的具有悬停功能的旋压式铰链组件的爆炸图；

图4是本发明具体实施方式提供的转动轴的结构示意图；

图5是本发明具体实施方式提供的滑动轴的结构示意图；

图6是本发明具体实施方式提供的具有悬停功能的旋压式铰链组件的内部剖视图；

图7是本发明具体实施方式提供的具有悬停功能的旋压式铰链组件的装配图；

图8是本发明具体实施方式提供的具有悬停功能的旋压式铰链组件的受力示意图；

图9是本发明具体实施方式提供的具有悬停功能的旋压式铰链组件应用于卧式冷柜的结构示意图。

图中：

1、转动轴；2、滑动轴；3、弹簧；4、轴承；5、螺杆；6、垫片；7、公棘齿；8、滑行曲面；9、转动套筒；10、滑动套筒；11、安装槽；12、凸条；13、卡槽；14、门体；15、铰链螺钉孔；16、箱体口框；17、母棘齿；1＇、上铰链；2＇下铰链、；3＇、铰链轴；4＇弹簧。

具体实施方式

下面结合附图并通过具体实施方式来进一步说明本发明的技术方案。

如图1-7所示，一种具有悬停功能的旋压式铰链组件，包括：转动轴1、滑动轴2和调节紧固机构，所述转动轴1与滑动轴2通过类棘齿结构相互卡接配合，以实现与转动轴1相连接的门体14相对于箱体口框16的悬停和落下。

所述调节紧固机构包括螺杆5、弹簧3和调节螺母，所述螺杆5依次穿设在弹簧3、滑动轴2、转动轴1上，且螺杆5的前端通过调节螺母连接、紧固，所述调节螺母用于调节弹簧3的预紧力，所述滑动轴2可滑动的与转动轴1对接，所述弹簧3可推动滑动轴2与转动轴1相抵接，所述门体14压合在箱体口框16上时，所述弹簧3对滑动轴2的推力最大，所述滑动轴2距离转动轴1的距离最远。

如图9所示，所述转动轴1外部套设有可与其一体转动的转动套筒9，滑动轴2不可转动的设置在在滑动套筒10内，且滑动轴2可相对滑动套筒滑动。所述转动套筒9固定在门体14上，所述滑动套筒10固定在箱体口框16上。

所述转动轴1和滑动轴2分别插入安装在箱体口框16和门体14上的转动套筒9和滑动套筒10上，所述门体14受到使用者向上转动的力矩，此时所述滑动轴2与转动轴1通过滑行曲面结构传递扭矩，同时弹簧3变形量减小，当使用者施加的转动的力矩消失后，理论上，弹簧3通过滑行曲面结构传递的力矩等于门体14转动后自重产生的力矩。此时，通过转动轴1和滑动轴2的卡紧的摩擦力可抵消因各种实际误差因素导致的力矩不平衡。从而支持门体14悬停。

具体的，所述类棘齿结构为一组相互配合的公棘齿7和母棘齿17，两棘齿分别设置在转动轴1、滑动轴2上且相可相对滑动的相套接。

所述公棘齿7和母棘齿8的中部均开设有用于安装螺杆5的空心圆筒，所述公棘齿7的空心圆筒端面的高度高于公棘齿7的滑行曲面结构的顶部，所述母棘齿7的空心圆筒端面的高度低于母棘齿17的滑行曲面结构的底部。

进一步的，所述公棘齿7和母棘齿17均包括三个对称分布的滑行曲面，所述滑行曲面的顶部为具有设定宽度的台面。所述台面为空心圆筒的端面。所述公棘齿7的空心圆筒和母棘齿17的空心圆筒的高度之和小于滑行曲面的竖直高度。

具体转动门体14时，在门体14与箱体口框16的夹角为0-10°时，所述公棘齿7和母棘齿17在对应的滑行曲面8上部的台面上抵接，弹簧3无法提供扭矩，门体14相对于箱体口框16无法实现悬停。

当门体14与箱体口框16的夹角为10-90度不包括90度时，所述公棘齿7和母棘齿17的对应滑行曲面8自顶部向下滑行直至设定的A点之前，弹簧3对滑动轴2具有轴向的推力，所述推力在公棘齿7和母棘齿17的对应滑行曲面8的横向切线方向产生扭矩，使得门体14可在大于10度小于90度的任一角度悬停。

当门体14与箱体口框16的夹角为90度时，所述公棘齿7和母棘齿17的对应滑行曲面至设定的A点，此时，公棘齿7和母棘齿17仅对应的台面相抵接，弹簧3对滑动轴2的推力可以通过调节紧固机构的调节螺母按需进行调节设置。通过调节紧固机构可以针对不同型号不同重量的冷柜门体尽可能的减少弹簧的规格，同时还可以通过调节螺母很快的设置弹簧3弹力与门体14相匹配的平衡点。极大的降低了产品研发测试成本和周期。

如图7所示，所述转动轴1和转筒套筒9之间通过第一连接件固定连接，所述第一连接件包括开设在转动轴1外部的多个安装槽11和设置在转动套筒9内壁上的多个与安装槽11相对应的凸条12。

进一步的，所述第一连接件还包括设置在转动轴1顶部的铰链螺钉孔15和插入所述铰链螺钉孔15内的自攻螺钉，所述自攻螺钉的另一端固定在门体14上。以防止转动轴1在转动套筒9内左右窜动。

所述滑动轴2和滑动套筒10之间通过连接件固定连接，所述连接件包括开设在滑动轴2外部的多个卡槽13和设置在滑动套筒10内壁上的多个卡条。进一步的，所述滑动轴2可以沿滑动套筒10的轴向在滑动套筒10内滑行。所述滑动轴2在门体14开关的过程中，做往复直线运动。

所述连接件包括开设在滑动轴2外部的多个卡槽13和设置在滑动套筒10内壁上的多个卡条。所述卡槽13和卡条的数量相同，且优选的，所述卡槽13和卡条的接触面上还涂有润滑液。优选的，所述滑动套筒10上还设置有润滑装置，用于时时润滑卡槽13和卡条的接触面，延长使用期限。

转动轴1与滑动轴2上设有的不完全对称的安装槽11和卡槽13，从冷柜一侧插入安装在门体和口框圆柱套筒之间。不仅可以有效保护弹簧不被腐蚀而且保证了即使因为用户不当操作导致铰链结构破坏时也不会伤人。通过相匹配的安装槽11或卡槽13的宽度和深度及配合间隙可以有效的保证铰链组件的稳定性。避免因缝隙过大导致铰链滑脱。

具体的，所述第一连接件包括开设在转动轴1外部的多个安装槽11和设置在转动套筒9内壁上的多个与安装槽11相对应的凸条12。所述安装槽11和凸条12的结构减少了人工操作的误差，在组装、维修或者拆卸时，更为便利。进一步的，所述凸条12或卡条为不完全对称。不完全对称的防错设计可以有效避免因工人装配错误引发的铰链失效的问题。

优选的，所述转动轴1和滑动轴2的对应滑行曲面8上分别涂有凡士林，以有效消除门体14开启时的微小的噪音。

具体的，所述滑动轴2的一端轴向连接有轴承4，所述螺杆5穿过轴承4固定在滑动轴2上，所述螺杆5的下端还套接有垫片6，所述弹簧3的两端分别抵压在轴承4和垫片6上。所述垫片6和轴承4的直径不小于弹簧3的直径。

由于铰链组件在开门过程中扭矩不断减小，门体14打开到90度时弹簧3处于初始设置状态；关门过程中扭矩不断增大，完全闭合时铰链受到的扭矩最大。也就是说，铰链长期处于最大的扭矩状态。因此对于铰链核心部件转动轴1与滑动轴2的材质各方面要求较高。因此转动轴1与滑动轴2采用聚甲醛(POM)材质，POM具有很低的摩擦系数和很好的几何稳定性。此外，及时在低温下仍有很好的抗蠕变特性、几何稳定性和抗冲击特性。因此，选用POM材质的铰链可以保证在承受较大强度的力矩的情况下而保证铰链不被破坏。

具体实施时，当处于理想无摩擦状态时，如图8所示，以门体14深度为L且形规则且密度均匀。因此重心在其几何中心处如图。门体14与水平面成θ角，那么铰链组件的力矩该为：M＝GLcosθ/2。

由上述公式可以看出，门体14闭合角度θ与铰链组件力矩M为余弦曲线关系。进一步的，铰链组件的力矩是由弹簧3提供的。弹簧3提供的弹力被分解为轴向分力F1和圆周分力F2。圆周分力F2产生的力矩即为M。通过对配合曲面的设计可以使F2产生的力矩符合余弦曲线关系同时弹簧3的收缩量Δχ也符合余弦曲线关系。

进一步的，通过对滚动铰链1和滑动轴2配合曲面的运动分析，可以得出门体转动的角度θ与转动轴1和滑动轴2之间的距离Δχ的运动关系：γΔχ＝βcosθ；(γ、β为诸多常量简化系数。)当转动轴1与滑动轴2相对运动符合上述关系式时。冷柜门体在开关门过程中门体自重产生的力矩与铰链组件受到的力矩时刻处于动态平衡状态。

以上分析均为理想无摩擦状态下的结果。实际上由于零件制造精度与配合间隙等因素铰链在无摩擦状态下很难实现上述的时刻动态平衡状态。在实际过程中，由于静摩擦力的存在，滑动轴2上的凹槽与圆柱套筒内凸条配合面上会承受相当大的正压力，因此在门体静止时会承受较大的静摩擦力fx。

由于门体重力产生的扭矩GLcosθ/2与弹簧的扭矩M理论设计上相等，但实际过程中由于各种因素会存在一定误差ΔM，此误差作用在配合曲面上会产生很小的轴向分力F2,此分力小于最大静摩擦力fmax。

因此，只要满足F2≤fmax，门体就能够实现悬停功能。由于最大静摩擦力fmax的存在，只有当外力作用产生的轴向分力大于fmax-F2，门体14才会转动。因此，作用在门门体14上的力处于一个区间范围外门体14才会实现转动。这样极大的降低了设计难度与产品测试周期。

还提供了一种卧式冷柜，如图9所示，一种卧式冷柜，所述卧式冷柜包括箱体和门体，所述箱体和门体通过所述的具有悬停功能的旋压式铰链组件相连接。所述旋压式铰链组件可应用于所有类型的卧式冷柜。

综上所述，通过转动轴、滑动轴和弹簧的配合，将周向转动改变为轴向运动，实现约10-90度任意角度悬停功能极大的方便了用户开门取物的需求，同时也避免了不必要的冷量流失，绿色环保。同时铰链组件的悬停功能可以有效减小开门达到最大角度后产生的惯性冲击，保护铰链和门体不受过大扭矩冲击。通过在转动轴和滑动轴的卡接面涂设润滑剂，有效消除噪音；转动轴和滑动轴从冷柜一侧插入安装在箱体口框和门体之间，不仅可以有效保护弹簧不被腐蚀而且保证了即使因为用户不当操作导致铰链结构破坏时也不会伤人。该铰链结构紧凑，稳定，拆卸、安装和维修都较为便利。

以上结合具体实施例描述了本发明的技术原理。这些描述只是为了解释本发明的原理，而不能以任何方式解释为对本发明保护范围的限制。基于此处的解释，本领域的技术人员不需要付出创造性的劳动即可联想到本发明的其它具体实施方式，这些方式都将落入本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种具有悬停功能的旋压式铰链组件，其特征在于，包括：转动轴(1)、滑动轴(2)和调节紧固机构，所述转动轴(1)与滑动轴(2)通过类棘齿结构相互卡接配合，所述调节紧固机构包括螺杆(5)、弹簧(3)和调节螺母，所述螺杆(5)依次穿设在弹簧(3)、滑动轴(2)、转动轴(1)上，且螺杆(5)的前端通过调节螺母连接、紧固，所述调节螺母用于调节弹簧(3)的预紧力，所述滑动轴(2)可滑动的与转动轴(1)对接，所述弹簧(3)可推动滑动轴(2)与转动轴(1)相抵接，所述转动轴(1)外部套设有可与其一体转动的转动套筒(9)，滑动轴(2)不可转动的设置在在滑动套筒(10)内，且滑动轴(2)可相对滑动套筒滑动；

所述类棘齿结构为一组相互配合的公棘齿(7)和母棘齿(17)，两棘齿分别设置在转动轴(1)、滑动轴(2)上且相可相对滑动的相套接；

所述公棘齿(7)和母棘齿(17)均包括三个轴对称分布的滑行曲面，所述滑行曲面的顶部为具有设定宽度的台面；

当门体(14)与箱体口框(16)的夹角为90度时，所述公棘齿(7)和母棘齿(17)的对应滑行曲面(8)至设定的点，此时，公棘齿(7)和母棘齿(17)仅对应的空心圆筒的台面相抵接。

2.根据权利要求1所述的具有悬停功能的旋压式铰链组件，其特征在于，在门体(14)与箱体口框(16)的夹角为0-10°时，所述公棘齿(7)和母棘齿(17)在对应的滑行曲面上部的台面上抵接；当门体(14)与箱体口框(16)的夹角为10-90度(不包括90度)时，所述公棘齿(7)和母棘齿(17)以面接触的方式自顶部向下滑行，弹簧(3)对滑动轴(2)具有轴向推力，使得门体(14)可在大于10度小于90度的任一角度悬停。

3.根据权利要求1-2任一项所述的具有悬停功能的旋压式铰链组件，其特征在于，所述转动轴(1)和转筒套筒(9)之间通过键连接可一体转动。

4.根据权利要求3所述的具有悬停功能的旋压式铰链组件，其特征在于，所述转动轴(1)顶部还设置有铰链螺钉孔(15)和所述铰链螺钉孔(15)内的自攻螺钉，所述自攻螺钉的另一端固定在门体(14)上。

5.根据权利要求3所述的具有悬停功能的旋压式铰链组件，其特征在于，所述滑动轴(2)和滑动套筒(10)之间通过连接件连接，所述连接件包括开设在滑动轴(2)外部的多个卡槽(13)和设置在滑动套筒(10)内壁上的多个卡条。

6.根据权利要求5所述的具有悬停功能的旋压式铰链组件，其特征在于，所述转动轴(1)外部开有多个安装槽(11)，所述转动套筒(9)内壁上设有多个与安装槽(11)相对应的凸条(12)，所述凸条(12)或卡条为不完全对称。

7.根据权利要求1所述的具有悬停功能的旋压式铰链组件，其特征在于，所述滑动轴(2)的一端轴向连接有轴承(4)，所述螺杆(5)穿过轴承(4)部分抵压在滑动轴(2)上，所述螺杆(5)的下端还套接有垫片(6)，所述弹簧(3)的两端分别抵压在轴承(4)和垫片(6)上。

8.一种卧式冷柜，其特征在于，所述卧式冷柜包括箱体和门体，所述箱体和门体通过如权利要求1-7任一项所述的具有悬停功能的旋压式铰链组件相连接。