CN105178753A - 阻尼铰链 - Google Patents

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Abstract

一种用于控制铰链从打开位置转动到关闭位置的阻尼装置包含：安装在一轴线上并可以相对于壳体转动的转轴；该壳体包括与转轴啮合的阻尼活塞，该转轴带有凸轮表面；该阻尼活塞能在一孔中运动，该孔相对于该转轴径向地延伸；该阻尼活塞带有从动件表面，该从动件表面被一弹簧促使与该转轴的该凸轮表面啮合；该凸轮表面被设置成促使该阻尼活塞在该铰链移向关闭位置时远离该转轴轴线；该阻尼装置包括用于液压流体的流路，其被布置以致阻尼活塞从关闭位置的运动导致流体在该流路中自由流动，并进一步被布置以致阻尼活塞从打开位置运动往关闭位置导致流体流动受限制，以阻尼关闭运动；其中，该凸轮从动件表面是垂直于活塞轴线，并在该活塞的中央位置有升高的从动件头部；并且其中该凸轮表面和该从动件表面的构形是被选择以致该转轴的角度转动增量所引致的该阻尼活塞的位移在接近关闭位置时的值是最大的。

Description

阻尼铰链
技术领域
本发明涉及用于门或其他关闭物的铰链的阻尼装置。本发明特别涉及用于有框或无框玻璃门或木门的阻尼铰链或关闭件。本发明也涉及用于连接到门带阻尼的关闭件。本发明特别涉及但并非仅涉及用于木门或玻璃门的内铰链。
背景技术
木门或玻璃门多数是重的。玻璃门可能有双层或三层玻璃，特别是当其拟被用于室外使用或用于冷藏库时。木门可能是非常大的，并可能需要坚固的铰链，以提供可靠的自动关门到对中关闭位置，免得需要额外的门闩或止动装置。这些门可以包含如US6560821或WO2011/020630中公开的内置門擋。
虽然多种的阻尼装置已经被公开，仍然期望铰链或关闭件在其接近关闭位置时可以提供受控程度的进一步阻尼。在这种装置中，可以在不妨碍正常关门下避免因门砰地关上的损坏。
发明内容
按照本发明，一种用于控制铰链从打开位置转动到关闭位置的阻尼装置包含：
安装在轴线上并可以相对于壳体转动的转轴；
壳体包括与转轴啮合的阻尼活塞，转轴带有凸轮表面；
该阻尼活塞能在孔中运动，孔相对于转轴径向延伸；
该阻尼活塞带有从动件表面或凸轮从动件表面，弹簧促使该从动件表面与转轴的凸轮表面啮合；
该凸轮表面被设置成促使阻尼活塞在铰链移向关闭位置时远离转轴轴线；
该阻尼装置进一步包括用于液压流体的流路，其被布置以致阻尼活塞从关闭位置往打开位置的运动导致流体在流路中自由流动，并进一步被布置以致阻尼活塞从打开位置运动往关闭位置导致流体流动受限制，以阻尼关闭运动；
其中，凸轮从动件表面是垂直于活塞轴线，并在活塞的中间位置有升高的从动件头部；并且
其中凸轮表面和从动件表面的构形是被选择以致在接近关闭位置时，转轴的角度转动增量所引致的阻尼活塞的移位是最多的。
按照本发明的铰链优选为用于木门或玻璃门，更优选为用于木门或有框的玻璃门的内部铰链。可以提供一对夹具以将门板紧固到铰链。铰链运动到打开或关闭位置相应地将门活动到打开或关闭位置。
或者，按照本发明的门的关闭件可以方便地被紧固到木门或其他门的上边缘，并带有紧固到门框的鉸接式臂。在这种装置中，转轴被安装在壳体内以绕延伸穿过壳体并与门的铰链轴线隔开的轴线转动。这阻尼装置在这说明书中描述为与阻尼铰链相关，但可以了解到用于门的关闭件装置的阻尼活塞和转轴的配置可以是相同的。
转动增量可为转过例如10°的角度转动增量，活塞的移位按着每10°的转动增量而确定。在本发明中，从20°到10°、或从10°到0°的转动时流体的排量超过对应90°和20°之间范围内的10°增量的流体排量。
在第一实施例中，铰链可进一步包含关闭活塞，其与阻尼活塞平行或直径相对，并被设置以作用在转轴的关闭凸轮表面。
或者，该阻尼和该关闭活塞可以位于门的不同铰链中，以致一个铰链提供关闭力而另一个铰链(特别是在关闭运动的最终阶段)提供阻尼关闭运动的力。
在优选实施例中，凸轮从动件表面和关闭凸轮表面两者也是在转轴轴线的两个位置之间延伸。
优选地，凸轮表面没有中断的沿着转轴的阻尼和关闭凸轮表面的整个高度或轴向长度延伸。这令转轴和阻尼活塞制造简单而经济和减少磨损。
特别优选铰链可以在从完全关闭位置运动到完全打开位置时相对于转轴在单方向或在两个方向也能转动90°。这种装置容许止动表面在需要时被提供为垂直于转轴上的关闭凸轮表面。
在优选实施例中，阻尼装置被布置为在铰链关闭的最后阶段期间增加阻尼活塞的移位。例如，阻尼活塞远离转轴轴线的移位可以在转动通过由20°到0°，优选由10°到0°，更优选为由5°到0°的角度增量期间增加。这对被阻尼活塞排出的流体提供更大的压力。但是，流体的流动被一个或多个可调节阀限制，从而阻尼力被施加到转轴，减低转动的速率并阻尼门的运动。转轴的转动速率随着接近0°位置而减低，因为阻尼流路对流体流速设置了最高限值。
铰链的凸轮和凸轮从动件的表面的构形，特别是径向的轮廓，有利地被选择以控制当铰链接近关闭位置时阻尼活塞在最后那些角度增量期间所移动的距离。
阻尼凸轮表面的轮廓和从动件的构形优选被选择以控制在转动期间阻尼活塞从转轴轴线的距离，特别是导致活塞在完全关闭位置时是的距离为最长的。优选地，在关闭位置附近，这距离急劇增加。
在以前已知的阻尼铰链或关闭件中，控制施加在最后关门10°期间的阻尼力可是困难的，因为需要有精确的制作公差，例如对平面接触表面±0.2毫米公差。相对于以前已知的装置，本发明可减少依赖精确的制作公差的需要。
凸轮从动件表面优选被固定到活塞并与其成一体。使用滚轮或其他可活动的接触表面是不优选的，因为其难于保持制作精确度以准确的控制阻尼力、在长期使用时难以防止磨损。
凸轮从动件表面大体上垂直于活塞的轴线，但其在活塞的中间位置带有升高的从动件头部。从动件头部可以与转轴轴线平行延伸。相邻的凸轮从动件表面可大体上是平面或凹面。或者，该表面可以是其他的轮廓以控制从转轴轴线到活塞的距离。
凸轮从动件表面可带有一宽度，这宽度是被选为在某一需要提供增强的阻尼的角度方位时与转轴的凸轮表面啮合，该角度方位通常是邻近完全关闭位置。
凸轮从动件的从动件头部优选从相邻的从动件表面的平面延伸向转轴轴线，并可沿活塞轴线和向着转轴轴线方向带有最大维度。在转轴转动时从动件的中央部分的轴向维度的增加速率可以是受控的以容许相应地控制在阻尼流路中的流体压力。
在平面图中转轴的凸轮表面的轮廓可为偏心的，其中在铰链的完全关闭位置中与凸轮从动件表面(特别是从动件头部)啮合的位置中径向维度为最大。优选地，在完全关闭位置中，凸轮表面在穿过活塞的中间线的中心线两边对称。
主要关闭和阻尼凸轮表面可一起形成心形或梨形的凸轮轮廓。但是，在优选实施例中，轮廓是主教帽(mitre)形状，其中两个凸表面从大体上平面的基部延伸以形成尖端，其中关闭凸轮表面包含所述基部，而阻尼凸轮表面从基部延伸至尖端，尖端位于完全关闭位置的接触点。
或者，转轴可以在截面的平面图中为三角形。
在第一实施例，关闭和阻尼凸轮表面沿转轴轴线的位置相同。这种装置减低了施加在转轴和轴承上的交互拧力，并容许壳体的高度被减到最低。
或者，在第二实施例中，关闭和阻尼凸轮表面可布置在不同的轴向位置以致一个在壳体中沿着转轴轴线在另一个之上。优选地，关闭和阻尼活塞可在转轴轴线的同一侧平行。这样的装置是在GB2484527中公开，其公开内容以引用的方式全面并入本说明书的公开内容中。
在优选实施例中，关闭和阻尼装置从转轴轴线在相对方向上径向延伸。
在进一步的替代实施例，转轴可带有轴向地位于两个关闭凸轮表面之间的阻尼凸轮表面，关闭推头包含两个板状件，其向转轴延伸以与两个关闭凸轮表面啮合。
相反地，关闭凸轮表面可位于两个阻尼凸轮从动件表面之间，阻尼活塞带有两个凸轮从动件，其向转轴延伸以与两个从动件表面啮合。
在这些装置中，减少了对转轴的磨损，因为每个活塞只与各自的凸轮表面啮合。但是这种装置可能没那么坚固。
使用分开的关闭和阻尼装置容许其各自可以简单和坚固的构造制造出来，以致关闭力和阻尼力和每个装置的阻尼曲线可被选得适合任何特别应用。例如，重的门或大的门在使用时容易砰地关上，就可以使用更强的阻尼装置。
该阻尼活塞相对于该关闭活塞位于转轴的相对侧，这提供了与关闭活塞和阻尼活塞两者都在转轴轴线的同一侧的铰链相比更为平衡的构造。该些轴承的磨损得以减少，使得该些凸轮表面在长时间使用后而对不准的可能性较低。在内部止动表面相对细小的情况下，这是特别重要的，因为如果该转轴不能精确地对准，则这些表面的边缘可能会变得易磨损。
该阻尼活塞可包含活塞头和可在缸体中滑动地运动的套环。
工作流体优选是油或者液压流体。
在优选实施例中，有可调节阀位于壳体内；
第一导管在该阻尼活塞的一侧的第一腔室和该可调整阀之间相通；
第二导管在于该阻尼活塞的另一侧的第二腔室和该可调整阀之间相通；
因此该阀的调整控制了工作流体从该第一腔室至该第二腔室的流量，以阻尼该铰链移向该关闭位置或定心位置。
使用单个可调整阀是优选的。然而，如需要的话，可使用两个或多个可调整阀。当使用两个阀时，一个阀可在该铰链的整个关闭运动期间打开，而另一个阀可因该阻尼活塞运动而在铰链的某选定角度位置(例如当该铰链临近该完全关闭位置时)关闭。
该阻尼装置包含工作流体的流路，其从弹簧所在、邻近阻尼活塞的后端形成的腔室延伸至该可调整阀，并从该可调整阀延伸至该阻尼活塞的外部前表面与该转轴的凸轮于其中啮合的腔室。因此，该些活动部件都保持在良好的润滑状态。
单个或多个可调整阀可位于该壳体的外部，使调整简单而方便。
该关闭装置位于该壳体内分开的腔室中，可填充有油或其他流体，但这不是必需的。当使用活塞装置时，可设有一个或多个开口，以在该活塞在使用中伸缩时，使该工作流体可环流。该开口的维度可被设置以限制流体的流量，为该铰链提供额外的阻尼。或者，该开口可大得足以允许自由流动。
当该铰链是与玻璃门一同使用时，该些夹具可适于将玻璃门板紧固地啮合。该玻璃门板可带有洞，以容纳通过该些夹具的螺栓。作为另一选择或此外，该些夹具还可透过摩擦力或透过使用粘合剂来与该玻璃板啮合。
附图说明
现将参照附图，通过举例但不带任何限制性意义的方式进一步描述本发明，其中：
图1显示了按照本发明的铰链的分解图；
图2显示了如图1所示的铰链的阻尼活塞的各个视图；
图3显示了如图1所示的铰链的转轴；
图4为表示转轴以及关闭和阻尼活塞的示意图；
图5和图6为铰链的截面图；
图7为表示铰链运动的平面图；
图8显示了替代的阻尼活塞；
图9显示了图8的阻尼活塞，其与转轴和关闭活塞共同使用；
图10显示了图8的阻尼活塞，其与替代的转轴共同使用；
图11为另一替代装置的关闭活塞、阻尼活塞和转轴的示意图；
图12显示了替代的阻尼活塞；和
图13显示了替代转轴。
具体实施方式
图1所示的铰链包含壳体(1)，其带有盖板(2、3)和有一条或多条槽以容纳门的玻璃板的槽形件(4)。地面板(5)带有插口(6)和盖(7)。地面板带有用作固定到地上的螺栓孔。插口(6)带有键孔插口(8)以容纳转轴(10)的形状相应的凸出部(9)。转轴(10)被容纳在壳体(1)中的孔(如图5所示)，并被安装到轴承(11、12)上以容许壳体在使用中转动而维持密封不漏油。
在替代实施例中，壳体可被布置成位于地面或天花板中的凹陷处，而安装面板可被适配成被紧固到门的下边缘或上边缘以致转轴相对于被固定的壳体与门一起转动。然而，阻尼装置的功能在这两个实施例中是一样的。
关闭活塞(13)是被可滑动地容纳在壳体(1)的孔(17)之中，被内弹簧(14)和外弹簧(15)促往转轴(10)。孔(17)是被端盖(16)关闭以提供密封结构。
该活塞(13)带有中空的圆柱形主体，其维度被设为容纳弹簧(14、15)。推头(18)带有如图5所示的平行平面的上表面和下表面(19、20)。
推头(18)带有平面接触表面(21)，其横向于活塞延伸，垂直于上表面和下表面(19、20)和与转轴轴线平行以形成板状构形。
转轴(10)形成座位装置，其包含平面凸轮表面(22)以及被布置成容纳推头的相应表面(19、20、21)并与其完全啮合的导向表面(23、24)，以形成供活塞的座位，在铰链的完全关闭位置中活塞在其中被容纳在一稳定的配置。
弹簧(14、15)施加至活塞上的力在使用时将铰链促进关闭、定心的位置。
阻尼装置包含容纳在壳体(1)的孔(没显示)中的阻尼活塞(25)。阻尼活塞由弹簧(26)被促向转轴(10)。端盖(27)包围并密封该孔。在中空活塞主体(25)之中的单向閥(128)和阀座(129)，在铰链转动至打开位置、阻尼活塞沿着孔移向转轴时容许油或其他液压流体流动，但在关门期间当活塞移离转轴时防止液压流体流动。这样，打开铰链就不被阻尼。在关门的时候，液体被逼穿过包括一个或多个如下所述的可调整阀的阻尼流路。
图2-4显示阻尼活塞和转轴的配置。
图2显示了阻尼活塞的透视图、平面图和两个正视图。圆柱形活塞主体(25)带有向前延伸的支承构件(29)而凸轮从动件表面大体显示为(28)。支承构件(29)被用来支承从动件表面(28)并具有具变化的竖直维度。支承件的侧面外部(30)的竖直维度为最大，从而减低活塞在使用时扭动。区域(31)的维度减少，而中央从动件的头部(32)的竖直维度较大。从动件的头部(32)是用于作为转轴(10)的阻尼凸轮表面从动件。凸轮从动件表面(28)带有升高的中央部(32)，其从阻尼活塞的端部的大体平面的相邻表面(33)延伸以形成沿着与转轴轴线平行的表面(33)竖直地延伸的头部(32)。头部(32)形成用于在或接近完全关闭位置时与转轴的阻尼凸轮表面的尖端啮合的长形凸轮从动件。头部(32)的截面轮廓或其高度和宽度是被选成将阻尼活塞推离转轴一段适当的距离，导致液压流体在阻尼流路之中的压力增加，从而提供更大的阻尼力。这是为了在铰链接近完全关闭方位时对衡由关闭活塞所提供的关闭力。
从动件的头部带有上端和下端(34、35)以提供长形接触表面以从转轴传送转动力以增加当铰链关闭时液压流体在腔室的压力，腔室由阻尼活塞(25)的后内表面、孔和端盖(27)所限定。
图3显示了转轴(10)的各个视图。杆(36)在下部带有凸出部(9)以与地面板(5)的键孔插口(8)啮合。圆柱形套环(37、38)被安排与壳体中孔的内表面(没显示)啮合从而确保转轴正确对准。杆的上端(39)被容纳于壳体的插口中的轴承(12)中。
转轴带有主要平面关闭凸轮表面(22)，其大体上横跨转轴轴线而延伸。上和下导向表面(23、24)径向地在凸轮表面(22)之上和之下延伸，以形成在铰链在关闭位置时給板状推头(18)的、平行侧面的座位。垂直于主要凸轮表面(22)的保持打开的止动表面(41、42)是位于转轴的两侧，以在铰链的完全打开位置与推头(18)的接触表面(21)啮合。
阻尼凸轮表面(40)径向地从转轴向外延伸，并带有两侧对称的主教帽形状构形，其尖端(45)在铰链的完全关闭位置中面向阻尼活塞。上和下导板被置于凸轮表面(40)之上和之下，以容纳和安置阻尼活塞(25)的从动件表面(28)。导板的径向维度比凸轮表面(40)更大，并包含主教帽形状的凸轮表面(48、49、51、52)，其各自带有后向的尖端(50)。
图5和图6为铰链的截面图和示出用于液压流体的流路。位于壳体(1)的上表面的带螺纹的可调整针阀(53、54)是用于调节在铰链移向关闭位置时被阻尼活塞排出的液压流体的流动。当铰链关闭时，阻尼活塞(25)被凸轮(40)转动而推离转轴轴线。第一腔室中的液压关闭单向阀(128)因此流体被逼流经通道(56、57、58)经过可调整阀(54、53)并进入在阻尼活塞头的前面和转轴之间的第二腔室。调整阀(53、54)的开口能控制流体流动的最高速率，并进一步控制铰链阻尼程度。
在铰链从完全打开90°的位置转往完全关闭0°的位置期间，转轴相对壳体转动，转过多个例如10°的角度增量。凸轮表面(40)的主教帽形状的弯曲和径向维度被选定以使凸轮从动件的大体上平面的表面在每顺序的10°的增量(例如由90°到80°的10°增量、80°到70°的10°增量等等)中从转轴轴线被移离相同或渐渐增长的距离。当凸轮的尖端(45)接近中央位置，典型为在20°至10°的10°增量中，凸轮表面(40)的端部与从动件的头部(32)啮合，增加活塞移离转轴轴线的速率。这增加了液压流体在第一腔室的压力和减低铰链关闭时的最高速度。
当达到由10°到0°的最后10°角度增量时，尖端(45)接触从动件的头部，导致在孔中的活塞的运动速率增加直至在达到完全关闭0°的位置时提供最大阻尼力。通过这个方法，流体流动速率和因此阻尼力大大的增加以防止连接着铰链的门砰的一声关上。
图7是显示图8或10中所示的阻尼活塞在转轴增量地转动时的运动的一系列平面视图。
图8显示替代的阻尼活塞的透视图、平面图和正视图。该活塞带有圆柱形主体(60)和横跨活塞头部的凸轮从动件的头部。中央从动件的头部(61)沿直径的竖直延伸横跨过活塞，与转轴轴线平行。凹部(62、63)从头部(61)侧向延伸以形成竖直延伸部分，其位于离转轴轴线较远的径向距离。凹部的截面轮廓被选定以形成凸轮从动件表面以与转动中的转轴合作以控制活塞的轴向运动。
在活塞头部的侧外边缘供有平面台(64、65)。这种升高了的构件用来减低活塞在使用时在孔中扭动的倾向，而且抵着壳体的止动表面(66)(如图5所示)以防止阻尼活塞在使用时向转轴轴线过度延伸。
图9是一示意图，其示出一种铰链装置，其中关闭活塞(67)和如图8所述的阻尼活塞(68)被平行地设置以与转轴(71)的各自的凸轮表面(69、70)啮合。这配置是与GB2484527中公开的铰链一同使用，其公开内容以参照的方式全面并入本文。
图10是图8的阻尼活塞被用于只提供阻尼功能的铰链的另一配置。活塞(72)与转轴(73)的凸轮表面如上所述的啮合。可提供分开的关闭铰链。
图11显示按照本发明的阻尼活塞与关闭活塞(75)共同使用的替代装置的示意图，关闭活塞(75)带有两个(上和下)的板状推头(76、77)，每个对应各自的位于转轴(80)的上和下凸轮表面(78、79)，其位于阻尼凸轮表面(81)之上和之下。该些凸轮表面被上和下圆柱板(82、83、84、85)所限，以致阻尼活塞(86)的从动件(87)被容纳在相邻的圆柱板(83、84)之间。平面的从动件表面(88)带有位于中央的从动件头部(89)，其和转轴轴线平行地竖直延伸。
图12显示另一替代的阻尼活塞，其包含圆柱形活塞主体(90)，活塞主体带有向前往转轴轴线延伸的圆柱形从动件支承件(91)。从动件支承件(91)的直径比阻尼活塞主体(90)小。从动件的中央表面带有从动件头部(92)，其如前所述地跟转轴轴线平行地竖直延伸。凹部(93、94)在头部(92)的两侧，而止动部分(95、96)位于从动件表面的两侧边缘。
图13显示另一转轴配置，其与图3所示的相似但没有导板(48、49、51、52)，以致阻尼凸轮表面(100、101)延伸到关闭凸轮表面的整个高度或轴向长度。

Claims (13)

1.一种用于控制铰链从打开位置转动到关闭位置的阻尼装置包含：
安装在一轴线上并可以相对于壳体转动的转轴；
该壳体包括与转轴啮合的阻尼活塞，该转轴带有凸轮表面；
该阻尼活塞能在一孔中运动，该孔相对于该转轴径向地延伸；
该阻尼活塞带有从动件表面，该从动件表面被一弹簧促使与该转轴的该凸轮表面啮合；
该凸轮表面被设置成促使该阻尼活塞在该铰链移向该关闭位置时远离转轴轴线；
该阻尼装置包括用于液压流体的流路，其被布置以致该阻尼活塞从关闭位置的运动导致流体在该流路中自由流动，并进一步被布置以致阻尼活塞从打开位置运动往关闭位置导致流体流动受限制，以阻尼关闭运动；
其中，该凸轮从动件表面是垂直于活塞轴线，并在该活塞的中央位置有升高的从动件头部；并且
其中该凸轮表面和该从动件表面的构形是被选择以致该转轴的角度转动增量所引致的该阻尼活塞的位移在接近关闭位置时的值是最大的。
2.如权利要求1所述的装置，该转轴带有凸轮表面并进一步包含关闭活塞，其与阻尼活塞直径相对或平行，并被设置以作用在该凸轮表面。
3.如前述任一项权利要求所述的装置，其中该凸轮从动件大体上是平面的，在该凸轮从动件的中间位置形成从平面的表面向该转轴轴线延伸的头部。
4.如前述任一项权利要求所述的装置，其中在平面视图中，在铰链处于完全关闭的位置与凸轮从动件啮合的位置中，该凸轮表面的轮廓的径向维度为最大。
5.如权利要求4所述的装置，其中在完全关闭位置中，该凸轮表面在穿过活塞的轴线的中心线两边对称。
6.如权利要求4或5所述的装置，其中该凸轮表面包含两个凸表面形成一尖端。
7.如权利要求6所述的装置，其中该转轴的该凸轮表面带有主教帽形状的轮廓。
8.如权利要求1-6中任一项项所述的装置，其中该转轴的截面为三角形。
9.如前述任一项权利要求所述的装置，其中该转轴带有关闭凸轮表面和阻尼凸轮表面，两表面沿该转轴轴线的位置为相同的。
10.如权利要求1-8中任一项所述的装置，其中转轴带有关闭凸轮表面和阻尼凸轮表面，两表面布置在转轴轴线的不同位置。
11.如前述任一项权利要求所述的装置，进一步包含位于该壳体内的可调节阀；
第一导管，其在该阻尼活塞一侧的第一腔室和该可调整阀之间相通；
第二导管，其在该阻尼活塞另一侧的第二腔室和该可调整阀之间相通；
因此该阀的调整控制了工作流体从该第一腔室至该第二腔室的流量，以阻尼该铰链移向该关闭位置或定心位置。
12.如权利要求11所述的装置，包含一个或多个可调节阀。
13.一种铰链装置系统，包含如权利要求1所述的阻尼装置，进一步包含分开的铰链，包括关闭活塞和带有用于施加关闭力到门的凸轮表面的转轴。
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