CN107407114A - 产生不对称摩擦转矩的枢转装置和方法 - Google Patents

Abstract

提供一种枢转装置，其具有不对称摩擦转矩。该枢转装置包括轴(14)，沿纵向轴线延伸；套筒(22)，包围轴(14)，所述套筒(22)限定纵向延伸的间隙(28)，所述套筒(22)和所述轴(14)被构造为围绕纵向轴线相对彼此旋转；以及螺旋压缩元件(30)，包围套筒(22)并向套筒(22)施加压缩力，其中使套筒(22)和轴(14)相对彼此沿第一方向旋转所需的第一转矩不同于使套筒(22)和轴(14)相对彼此沿与第一方向相反的第二方向旋转所需的第二转矩。还提供了一种为枢转装置提供不对称摩擦转矩的方法。

Description

产生不对称摩擦转矩的枢转装置和方法

本申请涉及并主张2015年2月19日提交的题为“PIVOT DEVICE AND METHOD OFGENERATING ASSYMETRIC FRICTION TORQUE(产生不对称摩擦转矩的枢转装置和方法)”的美国临时申请第62/118,202号的权益，其内容通过援引而全文并入本文中。

技术领域

本发明涉及枢转装置的领域，该枢转装置被构造为当组件的两个零件沿反方向相对于彼此旋转时产生不对称摩擦转矩。

背景技术

枢转装置可包括至少两个被构造为相对于彼此旋转的零件。例如，枢转装置可采用铰链的形式，其中需要转矩来使套筒与轴相对彼此旋转。

例如，在某些应用中，可能会期待不对称的摩擦转矩，从而将包括枢转装置的整体组件维持在关闭位置，并抗拒运动到打开位置，但是将允许使用者更容易从打开位置关闭组件。例如，枢转装置可合并入许多利用蛤壳式设计的应用中，例如移动电话或笔记本电脑，其中通常期望使相对于基部打开盖的阻力大于相对于基部关闭盖的阻力，或反之亦然。这种枢转装置的其它应用示例可以是驱动机构或锁定机构，其中在机构的各零件在两个不同位置之间位移的期间，例如门闩或棘爪从锁定位置运动到解锁位置期间，会期待不对称摩擦转矩。

这种枢转装置产生不对称摩擦转矩所需的构造可能复杂或需要许多零件。因此，需要在成本、可制造性、消除对一个或多个部件或其它元件(例如润滑)的需要、以及性能的至少一个方面改进的枢转装置。

发明内容

本发明的一个方案提供一种具有不对称摩擦转矩的枢转装置。该枢转装置可包括轴，沿纵向轴延伸；套筒，至少部分包围所述轴，该套筒限定至少一个纵向延伸的间隙，该套筒和轴被构造为围绕纵向轴线相对彼此旋转；以及螺旋压缩元件，包围套筒并向套筒施加压缩力。枢转装置可进一步构造为，使得套筒和轴相对彼此沿第一方向旋转所需的第一转矩不同于套筒和轴相对彼此沿与第一方向相反的第二方向旋转所需的第二转矩。在一些实施例中，轴或套筒中的至少一个被固定，而另一个被安装为相对于固定元件旋转。枢转装置可采用枢转连接两个部件从而绕轴的纵向轴线相对运动的铰链的形式，其中两个部件之一包括套筒，而两个部件中的另一个包括轴。

由枢轴的套筒限定的间隙可大体沿纵向轴线的方向从套筒的内表面延伸到外表面。间隙也可设置为槽的形式，该槽分离套筒的弧形段。在一些实施例中，槽可呈螺旋形，该螺旋形对应于压缩元件的压缩力的螺旋方向。压缩元件可采用偏置构件的形式，例如是具有围绕套筒的纵向轴缠绕的一个或多个簧圈的卷簧。套筒防止轴与压缩元件之间的直接接触。

本发明的另一个方案提供一种方法，该方法提供一种具有不对称摩擦转矩的枢转件。该方法包括用限定纵向延伸的间隙的套筒包围轴，使得套筒和轴被构造为绕纵向轴线相对彼此旋转，并用向套筒施加压缩力的螺旋压缩元件包围套筒，使得套筒和轴相对彼此沿第一方向旋转所需的第一转矩不同于套筒和轴相对彼此沿与第一方向相反的第二方向旋转所需的第二转矩。

本发明的又一方案提供一种组件，该组件使联接的多个部件相对彼此枢转运动。该组件包括一个或多个枢转装置。

在本发明的另一方案中，枢转装置包括围绕轴的多个套筒，每个套筒限定纵向延伸的间隙，并且每个套筒和轴被构造为绕纵向轴线相对彼此旋转。螺旋压缩元件包围每个套筒，并对每个套筒施加压缩力。

附图说明

通过参照附图详细描述本发明的示例性实施例，本发明的以上和其它方案以及特征将对本领域的普通技术人员显现，在附图中：

图1是示出本发明的方案的示意图。

图2a是根据本发明的枢转装置的第一实施例的分解图。

图2b是第一实施例的前视立体图，其中柄部已从竖直位置逆时针旋转；

图2c是第一实施例的前视立体图，其中柄部在竖直位置；

图2d是第一实施例的前视立体图，其中柄部已从竖直位置顺时针旋转；

图3a是图2c所示的第一实施例的后视图；

图3b是图2c所示的第一实施例的侧视图；

图3c是图2c所示的第一实施例的前视图；

图3d是图2c所示的第一实施例的俯视图；

图4a是图2b所示的第一实施例的后视图；

图4b是图2b所示的第一实施例的侧视图；

图4c是图2b所示的第一实施例的前视图；

图4d是图2b所示的第一实施例的俯视图；

图5a是图2d所示的第一实施例的后视图；

图5b是图2d所示的第一实施例的侧视图；

图5c是图2d所示的第一实施例的前视图；

图5d是图2d所示的第一实施例的俯视图；

图6a是图2b所示的第一实施例的俯视图；

图6b是图2c所示的第一实施例的俯视图；

图6c是图2d所示的第一实施例的俯视图；

图7a是根据本发明的第一实施例的枢转装置的壳体的后视立体图；

图7b是第一实施例的壳体的侧视图；

图7c是第一实施例的壳体的后视图；

图7d是第一实施例的壳体的前视图；

图7e是第一实施例的壳体的俯视图；

图7f是第一实施例的壳体的仰视图；

图8是根据本发明的枢转装置的第二实施例的分解图；

图9a是第二实施例的前视立体图，其中柄部已从竖直位置逆时针旋转；

图9b是第二实施例的前视立体图，其中柄部在竖直位置；

图9c是第二实施例的前视立体图，其中柄部已从竖直位置顺时针旋转；

图10a是图9b所示的第二实施例的后视图；

图10b是图9b所示的第二实施例的侧视图；

图10c是图9b所示的第二实施例的前视图；

图10d是图9b所示的第二实施例的俯视图；

图11a是图9a所示的第二实施例的后视图；

图11b是图9a所示的第二实施例的侧视图；

图11c是图9a所示的第二实施例的前视图；

图11d是图9a所示的第二实施例的俯视图；

图12a是图9c所示的第二实施例的后视图；

图12b是图9c所示的第二实施例的侧视图；

图12c是图9c所示的第二实施例的前视图；

图12d是图9c所示的第二实施例的俯视图；

图13a是图9a所示的第二实施例的俯视图；

图13b是图9b所示的第二实施例的俯视图；

图13c是图9c所示的第二实施例的俯视图；

图14a是根据本发明的第二实施例的枢转装置的壳体的后视立体图；

图14b是第二实施例的壳体的侧视图；

图14c是第二实施例的壳体的后视图；

图14d是第二实施例的壳体的前视图；

图14e是第二实施例的壳体的俯视图；

图14f是第二实施例的壳体的仰视图；

图15是根据本发明的第三实施例的处于安装状态的转矩铰链的前视立体图；

图16是根据本发明的第三实施例的处于未安装状态的转矩铰链的前视立体图；

图17a是图16的转矩铰链的前视立体图，其中两个铰链叶被移除；

图17b是根据图17a所示的第三实施例的部分转矩铰链的俯视图；

图17c是根据图17a所示的第三实施例的部分转矩铰链的前视图；

图17d是根据图17a所示的第三实施例的部分转矩铰链的侧视图；

图18a是图16的转矩铰链的前视立体图，其中一个铰链叶被移除；以及

图18b是图18a的转矩铰链的前视立体图，其中一个铰链叶被旋转到竖直位置。

具体实施方式

现在将参照示例性实施例及这些实施例的变型来描述本发明。尽管本文参照特定实施例示出并描述本发明，但是本发明并非意在局限于所示和所描述的细节。而是，在权利要求书的等同物的广度和范围内可对细节进行各种更改，而不背离本发明。

大体上，本发明提供一种具有不对称摩擦转矩的枢转装置。本文所使用的“不对称摩擦转矩”包括一种构造，其使第一元件沿第一方向旋转所需的转矩大于使第一元件沿相反方向旋转所需的转矩。

枢转装置的第一元件例如可以是轴，而第二元件例如可以是套筒，其中在轴被插入到套筒中的孔的状态下，轴和套筒沿纵向轴线同轴地延伸。套筒包括也沿套筒的长度纵向延伸的间隙。然后，施加压缩力的压缩元件(例如卷簧)被应用到套筒的外表面，使得在压缩元件与套筒之间具有过盈配合。更具体地，例如，可由压缩元件引起套筒的压缩，该压缩元件呈过盈配合在套筒的外径上的缠绕螺旋元件的形式，例如由在套筒上伸展的螺旋卷绕元件引起套筒的压缩。在一些实施例中，轴或套筒中的至少一个被固定，而另一个被安装为相对于固定元件旋转。

现有的枢转装置(例如摩擦铰链)依赖于例如由径向应用在旋转元件(例如枢轴或轴)周面的卷簧提供的压缩力来产生转矩。或者是卷簧，或者是被插入卷簧中的轴可被固定，而另一元件可旋转。弹簧的握力(cluthing force)提供抵抗元件相对于彼此旋转的摩擦力。

普遍的想法是，为了提供不对称转矩，卷簧应直接接触轴的周面。申请人意外发现这样直接接触不是必要的。根据本发明的各实施例，包括螺旋表面或形状的压缩元件(例如卷簧或具有内螺纹或螺旋表面的护套)不需要与滑动表面直接接触。替代性地，压缩元件对位于压缩元件与滑动表面之间的中间元件(例如有槽的柱形套筒)施加压缩力。在柱形套筒上伸展的压缩元件所产生的压缩力在套筒表面的周向上具有径向定向，并且在轴或枢轴在套筒内旋转期间，该径向力将产生摩擦力矩。设置的带槽的套筒以及压缩元件的螺旋本质将响应于摩擦力矩在带槽套筒中产生缠绕效果。该缠绕效果引起具有轴向分量和横向分量的套筒形变，在轴向分量中套筒的一部分相对于套筒的另一部分轴向移动，在横向分量中套筒的一部分相对于套筒的另一部分沿与套筒的轴成横向的方向移动。

在优选实施例中，压缩元件相对于枢轴或轴的纵向轴线施加径向力。通过这样，能够使中间元件形变，以便使中间元件在枢轴或轴上的配合“变紧”，并增大中间元件与枢轴或轴之间的摩擦程度。当压缩元件的力被设置为沿径向时，已经发现中间元件的形变量取决于枢轴或轴相对于中间元件的旋转方向，因此提供不对称摩擦转矩。

例如，柱形枢轴可被插入到对应套筒中，使得枢轴和套筒匹配，然后卷簧可被应用于套筒的外周面，由此对套筒与枢轴之间的滑动表面产生压力。压缩元件不必接合除中间元件外的枢转装置的其它部件。因此，本发明的一个方案时提供一种简单构造的装置，其中不对称转矩可由三个元件获得；即，轴、有缝的中间元件和螺旋压缩元件。压缩元件维持其在中间元件的表面上的位置，以提供一压缩力，在铰链操作期间该压缩力通过中间元件被施加并分布在轴的滑动表面周围。

中间元件包括间隙。例如，在套筒中，间隙可形成为沿套筒的整个轴向长度通过套筒的壁厚。间隙减少中间元件的环向应力，并允许中间元件的扭转形变。间隙的形状可以是直的，即平行于中间元件的纵向轴线，或者间隙可以呈螺旋形。螺旋形间隙的匝数可以小于1，例如为四分之一匝，或大于1匝。当使用卷簧作为压缩元件时，间隙优选是螺旋形槽并对应于卷簧的螺旋方向。螺旋形槽的节距(pitch)也优选大于卷簧的簧圈(coil，盘圈)的节距。

设置在中间元件中的间隙或槽可选地没有材料填充、或可完全或部分填充。例如，中间元件的材料或其它材料可部分或完全填充或桥接该间隙或槽。例如，中间元件的材料的变薄的网(web)能够延伸跨过间隙或槽。如另一示例，例如柔性或可形变材料的不同材料可用于部分或完全填充的间隙或槽。而且，或替代性地，例如材料的网或补充套筒的单独部件可延伸穿过间隙或槽，这样的部件被插置在中间元件与轴之间、或中间元件与压缩元件之间。

当如上所述构造时，周面相对于中间元件的旋转将产生与由压缩元件产生的力成比例的阻力(即摩擦转矩)。压缩元件产生的力取决于元件的材料、周面的直径以及中间元件与周面之间的摩擦系数。此外，取决于中间元件的扭转刚性和中间元件的间隙的形状，当周面在中间元件内沿一个方向旋转或反方向旋转时，增大的摩擦转矩的大小和方向将不同。

不对称摩擦转矩是以下情况得到的结果：中间元件的内周面与移动表面摩擦接触时，压缩力被施加到中间元件的外侧，且中间元件设有间隙和自由端。“自由端”的意思是中间元件被构造为从附接点沿一个方向延伸，类似于臂或悬臂设计。

不对称摩擦转矩将对于具有较低扭转阻力的中间元件更显著，对于由具有更高扭转阻力的更刚性材料制成的中间元件较不显著。而且，具有匹配压缩元件的螺旋方向的螺旋形槽的中间元件将提供比具有平行于中间元件的纵向轴线的直间隙的中间元件更显著的不对称摩擦转矩。例如，套筒形式的中间元件可由塑料制成，以在反方向上获得最高阻力比，或者可通过使用具有更高弹性模量的材料(例如金属)作为套筒来减小阻力比。

如以上解释的，不对称摩擦转矩是由螺旋压缩元件产生的有槽中间元件的形变的结果，其中螺旋压缩元件压缩在中间元件内旋转的柱形表面。例如，当枢转装置包括卷簧、带槽的套筒和枢轴时，由摩擦阻力产生的转矩被施加到套筒的外表面，与旋转枢轴摩擦接触的内周面将沿纵向产生沿套筒的全长度均匀分布的扭转形变。如果套筒的形变方向和枢轴的旋转方向与卷簧的螺旋方向一致，则套筒的外周与卷簧的内周之间的摩擦力将卷绕卷簧，由此增大套筒的外周上的压缩力以及对枢轴的旋转的摩擦阻力。枢轴沿与卷簧的螺旋方向相反的方向进行旋转将引起套筒沿反方向扭转形变，卷簧将解开卷绕，由此降低套筒上的压力，且需要较小的力来克服摩擦力矩而使枢轴旋转。通过为套筒提供自由端来促进扭转形变。

通常，本发明的优选实施例包括螺旋压缩元件，例如螺旋卷绕的弹簧；中间元件，例如位于压缩元件内的套筒；和轴，例如位于中间元件内的枢轴，中间元件被构造为进行形变，例如通过包括槽来进行形变，以便依据轴相对于中间元件的旋转方向来提供不对称转矩。

现在参照附图，其中相似的附图标记在整个附图的描述中指代相似的元件，提供根据本发明的枢转装置的实施例。

图1是示出本发明的方案的示意图。如图1所示，枢转装置1具有不对称摩擦转矩。枢转装置1可包括旋转表面，例如沿纵向轴线延伸进出图1的平面的轴2。中间元件(例如套筒3)至少部分包围轴2，套筒3限定纵向延伸的间隙，例如间隙5。套筒3和轴2被构造为绕纵向轴线相对彼此旋转。

尽管套筒3具有单个间隙5，但是其选择性地设有多于一个这样的间隙。例如，间隙5的间隙可沿套筒3的全长度延伸，并且一个或多个附加间隙或槽可设置为至少部分沿套筒3的长度延伸。可以根据需要设置这样的附加间隙以便调整套筒的形变度。

例如元件4的压缩元件至少部分包围套筒3，并向套筒3施加压缩力。使套筒3和轴2相对彼此沿第一方向(例如方向L)旋转所需的第一转矩不同于使套筒3和轴2相对于彼此沿与第一方向相反的第二方向(例如方向R)旋转所需的第二转矩。

如前所述，最初认为需要轴2与压缩元件4之间的直接接触以便提供不对称转矩。然而，意外发现即使在压缩元件4与轴2之间插置套筒3，使压缩元件4与轴2之间没有直接接触，也可获得这样的不对称转矩。

如图2a至图7f所示，根据本发明的方案的枢转装置的第一实施例是包括适配器10、壳体20和卷簧30的组件。图2a提供了组件的分解图，其中适配器10具有柄部11，轴14从柄部11的前表面12的下端部延伸。柄部11选择性地包括一个或多个紧固件孔16a、16b，使得柄部11可附接到第一部件(未示出)，例如笔记本电脑的面板或屏幕。壳体20包括支架21和在支架21的上部的套筒22。套筒22的至少一部分从支架21的前表面24延伸，套筒22的相对端是自由端。类似于适配器10，壳体20可选择性地包括一个或多个紧固件孔26a、26b，使得支架21可固定到第二部件(未示出)，例如笔记本电脑的第二面板或键盘部分。套筒22还包括间隙28，间隙28延伸通过套筒22的厚度并沿套筒22的整个纵向长度延伸。

参照图2a至图5d，提供了根据本发明的枢转装置的第一实施例。轴14的直径应大于或等于延伸通过套筒22的纵向轴线的孔的直径，使得在轴14的外周与套筒22的内周面之间存在摩擦接触。卷簧30(优选为盘簧形式)被应用于套筒22的外周面。卷簧30的圈的内径优选等于或小于套筒22的外径，使得卷簧30将压缩力施加到套筒22的外周面。

卷簧30选择性地由构造为提供压缩并理想地包括表面部的任何元件替代，该表面部相对于轴的轴线成锐角延伸，例如是相对于轴的旋转轴线螺旋延伸的表面。而且，这样的压缩元件至少部分围绕中间元件延伸，但优选绕中间元件具有一个或多个完整的匝(尤其如果呈螺旋延伸元件的形式)，以便提高改进或基本恒定的径向压缩。

图2b、2c和2d示出相同的组件，其示出柄部11在三个不同位置。在图2c中，柄部11在竖直位置。阻止柄部11逆时针方向旋转、即从图2c的竖直位置旋转到图2b所示的位置的摩擦转矩大于阻止柄部11沿顺时针方向旋转、即从竖直位置旋转到图2d所示的位置的摩擦转矩。

不对称摩擦转矩的原因在图6a、6b和6c中示出。参照图6b，当柄部11在竖直位置时，通过将卷簧30安装到套筒20的外周面来组装枢转装置。如在图6a、6b和6c中看到的，柄部11从图6b的位置旋转到图6a的位置引起套筒22的扭转形变。随着柄部11的旋转，套筒22位于间隙28两侧的两个弧形部沿相反的方向转移。总位移被标为尺寸A。

如以上解释的，扭转位移遵从卷簧30的簧圈的引起卷簧30卷绕的定向。紧固动作增大通过套筒22施加到轴14的表面的压缩力，由此增大摩擦转矩，即旋转阻力。如图6c所示，当手柄11沿相反方向旋转时，套筒的扭转位移引起套筒22在间隙28两侧上的两个相对的弧形部纵向转移，如尺寸A'所示，沿着与图6a中观察到的位移相反的方向进行转移。扭转位移再次遵从卷簧30的簧圈的定向，但是这次引起弹簧30解开卷绕，由此减小对套筒22的外表面和轴14的压缩力。

如本领域技术人员将理解的，当柄部11旋转时，套筒22沿任意方向的扭转位移量可受到一个或多个因素控制。改变轴14的外周面与套筒22的内周面之间的摩擦系数、和/或套筒22的外周面与卷簧30的内周面之间的摩擦系数，例如通过使接触表面变粗糙、改变匹配部件的相对直径、改变间隙28的宽度、或改变接触表面的纵向长度也将使摩擦转矩改变。

卷簧30与套筒22之间的接触表面也可改变，以产生更恒定的扭转位移。第一实施例的卷簧30被示出为由具有圆形横截面的盘卷线制成。套筒的表面上的压缩力将因此被集中或聚集在一条线上，该条线包括在横截面的周面上的多个单点，长度等于未盘卷的簧线(wire)的长度。随着时间流逝，该集中的压缩力将引起套筒的外表面的形变，尤其如果套筒由相对较软的材料制成，例如塑料或聚合物材料。因此，随着卷簧被卷绕和解除卷绕，每个簧圈趋于自身越来越深地嵌入到套筒的表面中。

如果，代替地，卷簧由具有方形或矩形横截面形状的簧线制成(例如，螺旋卷绕的弹簧可以由方形截面的簧线制成)，则将改善弹簧对套筒的外表面产生的形变。圆形的线弹簧与套筒的接触面积非常小，因此产生非常高的局部压力。例如，方形线将具有大得多的接触面积以及小得多的表面压力，因此具有更少的局部形变。因此，将引起更恒定的摩擦转矩，接触点将分布在簧线的横截面的宽度上，而不是单个点上，在枢转装置的寿命期间，引起套筒的表面的形变较小，并产生更恒定的摩擦转矩。

最后，如上所述，用于制造套筒22和卷簧30的材料可被更改，从而可以通过材料的弹性模量来控制套筒22和/或卷簧30所产生的扭转位移。使用具有较低弹性模量的材料(例如塑料)来制造套筒提供的优点还在于，相对于金属，可使用廉价的材料来制造套筒。由于没有金属与金属的接触表面，还避免需要用于润滑的油脂或油，从而可选地消除这种润滑。扭转形变也可受到更改套筒22和卷簧30的径向厚度的影响，其中较薄的径向厚度可有利于更大的扭转位移，而较大的厚度可形成更刚性的套筒22或卷簧30以及较小的扭转位移。也可通过为套筒22设置从套筒的一端沿其纵向长度部分延伸的缝来减小套筒22的刚性。

可影响套筒的扭转位移的另一因素是间隙的定向和形状。参照图7a至7f，根据本发明的第一实施例制成的枢转装置的壳体20可包括与套筒22的纵向轴线平行的直间隙28。在图8至14f示出的本发明的第二实施例中，当前的间隙128包围套筒122的外周面形成四分之一匝的螺旋形。第二实施例的所有其它特征与第一实施例的特征相同。适配器110配合地联接到壳体120的套筒122的内孔，该适配器110包括柄部111和从柄部111的前表面112延伸的轴114。壳体120包括支架121，套筒122从支架121的前表面124延伸。再次，柄部111和支架121选择性地包括一个或多个紧固件孔116a/116b、126a/126b。最后，卷簧130被应用于套筒122的外周向表面。如图14a至14f最佳观察到的，枢转装置的第一实施例与第二实施例之间的唯一差异是套筒122中的间隙128的形状/定向。

参照图13a、13b和13c，柄部从图13b的位置旋转到图13a的位置引起套筒122的扭转位移和卷簧130的卷绕，增大柄部111的旋转期间的摩擦转矩。同样，随着柄部111旋转，套筒122在间隙128两侧上的两个弧形部沿相反方向转移。总位移记为尺寸B。柄部111沿反方向的旋转，即从图13b的位置到图13c的位置的旋转，将引起反方向的扭转位移并解除卷簧130的卷绕，从而随着柄部111旋转而减小摩擦转矩。套筒122的两个弧形部沿反方向的纵向位移标为B’。使用垂直于卷簧130的纵向轴线的径向延伸轴线作为参考，间隙128的节距大于卷簧130的各簧圈的节距。

按这种方式定向间隙128，通过减小套筒122沿卷簧130的螺旋方向的扭转阻力来放大扭矩的不对称。与具有直槽的套筒(例如第一实施例的套筒22)相比，可在相同的压力下获得套筒122的更多形变。增大螺旋形间隙128的匝数将成比例地增大潜在的扭转形变，并还增大一个旋转方向与另一旋转方向之间的摩擦转矩之比。本领域普通技术人员将认识到，通过使用特别设计的工具处理和/或模制成型工艺，由塑料模制成型的套筒可成型有螺旋形间隙，该螺旋形间隙比本发明的第二实施例所示的四分之一匝更多。

现在参照图15至18b，提供了利用本发明的第三实施例的扭矩铰链。如图15所示，扭矩铰链200可用来连接两个面板202、204，使得两个面板202、204可相对于彼此旋转。根据本发明的扭矩铰链可包括至少两个叶部。然而，根据第三实施例的扭矩铰链200优选具有四个叶部206a/206b和208a/208b。

枢轴保持叶206a、206b由螺栓210a、210b紧固到第一面板202，同时卷簧保持叶208a、208b由类似的螺栓212a、212b紧固到第二面板204。本领域技术人员已知的任何数量的紧固工具可用来将扭矩铰链的叶部附接到各面板。

如本领域技术人员将认识到的，扭矩铰链200可旋转180°，使得枢轴保持叶206a、206b被紧固到第二面板204，同时卷簧保持叶208a、208b被紧固到第一面板202。依据应用，可以存在第一面板202或第二面板204之中的任一个面板被固定而另一个面板进行旋转的情况。

参照图16和图17a-17d，扭矩铰链200优选包括四个叶部。如果使用螺栓或类似的紧固件将叶部附接到面板，则面板可包括接纳紧固件的通孔211a、211b、213a、213b。每个卷簧保持叶208a、208b设有带纵向间隙220a、220b的套筒218a、218b。每个套筒218a、218b的一端被附接到保持叶，而相对端是未附接的自由端。在枢轴214被插入通过两个套筒218a、218b的内孔之前，卷簧222a、222b被应用到一个套筒218a、218b。

两个卷簧222a、222b具有沿反方向卷绕的簧圈。因此，除了是彼此的镜像之外，左右卷簧保持叶208a、208b相同。在枢轴214被插入通过两个套筒218a、218b的孔之后，应用枢轴保持叶206a、206b。枢轴保持叶206a、206b优选设置为镜像的两个相对半部，类似于卷簧保持叶208a、208b，并且枢轴的相对的端部设有滚花部段216a、216b，使得每个枢轴保持叶206a、206b可被压配合到一个滚花部段216a、216b。滚花部段216a、216使枢轴214能够与枢轴保持叶206a、206b一起旋转。可选地，可以提供在枢轴的端部上包覆成型的单个枢轴保持叶；然而，压配合是优选的。

如图17b和17c所示，左卷簧222a的簧圈沿与右卷簧222b的簧圈的反方向卷绕。这是因为左右套筒218a、218b以相反的关系朝向彼此延伸。当沿纵向轴线从右滚花部段216b的一侧观察扭矩铰链时，枢轴214将相对于右套筒218b顺时针旋转。然而，当沿该纵向轴线从左滚花部段216a的一侧观察扭矩铰链时，该枢轴214将相对于左套筒218a逆时针旋转。

因此，卷簧222a、222b优选沿相反的方向卷绕，使得在枢轴214的旋转期间，在扭矩铰链的两侧，引起卷簧卷绕并增大产生的扭矩摩擦的扭转形变将是相同的。如果卷簧222a、222b具有沿相同方向卷绕的簧圈，则当枢轴保持叶206a、206b沿任一方向一同旋转时，一个套筒的扭转摩擦将增大，而相对的套筒的扭转摩擦将减小，因此引起对称的扭矩摩擦。

如之前解释的，可以许多方式更改在扭矩铰链反方向旋转时产生的扭矩摩擦的大小和比例。例如，铰链的叶相对于彼此旋转的范围，套筒中的间隙的位置、方位和尺寸，以及接触表面之间的摩擦系数和面积(及枢轴、套筒和卷簧之间的接触表面)，和套筒/卷簧材料的弹性模量和厚度。

虽然本文已示出并描述了优选实施例，但是应理解这些实施例仅作为示例给出。本领域技术人员将会想到许多变型、改变和替换，而不背离本发明的精神。因此，随附权利要求旨在覆盖落在本发明的精神和范围内的所有这样的变型。

Claims (29)

1.一种枢转装置，其具有不对称摩擦转矩，所述枢转装置包括；

轴，沿纵向轴线延伸；

套筒，至少部分包围所述轴，所述套筒限定纵向延伸的间隙，所述套筒和所述轴被构造为相对彼此围绕所述纵向轴线旋转；以及

压缩元件，至少部分包围所述套筒并向所述套筒施加压缩力；

其中，使所述套筒和所述轴相对彼此沿第一方向旋转所需的第一转矩不同于使所述套筒和所述轴相对于彼此沿与第一方向相反的第二方向旋转所需的第二转矩。

2.如权利要求1所述的枢转装置，其中由所述套筒限定的所述间隙沿大体平行于所述纵向轴线的方向延伸。

3.如权利要求1所述的枢转装置，其中由所述套筒限定的所述间隙由所述套筒的内表面和外表面中的至少一个中所形成的凹部提供。

4.如权利要求1所述的枢转装置，其中由所述套筒限定的所述间隙从所述套筒的内表面延伸到外表面。

5.如权利要求4所述的枢转装置，其中由所述套筒限定的所述间隙提供一条缝，该缝分离所述套筒的相对的弧形部段。

6.如权利要求5所述的枢转装置，其中分离所述套筒的相对的弧形部段的所述缝相对于所述套筒的纵向轴线呈螺旋形。

7.如权利要求6所述的枢转装置，其中所述压缩元件是卷簧，所述卷簧包括多个簧圈，且限定在所述套筒中的所述缝的螺旋形大体对应于所述卷簧的簧圈的螺旋方向。

8.如权利要求5所述的枢转装置，其中所述套筒被构造为具有未附接的自由端。

9.如权利要求1所述的枢转装置，其中所述套筒阻止所述轴与所述压缩元件之间的接触。

10.如权利要求1所述的枢转装置，其中所述压缩元件是围绕所述套筒的纵向轴线缠绕的簧圈。

11.如权利要求1所述的枢转装置，其中所述套筒被固定为抵抗旋转，且所述轴被安装为相对于所述套筒旋转。

12.如权利要求1所述的枢转装置，其中所述轴被固定为抵抗旋转，且所述套筒被安装为相对于所述轴旋转。

13.如权利要求1所述的枢转装置，其中所述枢转装置形成枢转地连接两个部件围绕所述轴的纵向轴线相对彼此运动的铰链。

14.如权利要求13所述的枢转装置，其中所述两个部件之一包括所述套筒，所述两个部件中的另一个包括所述轴。

15.一种为枢转装置提供不对称摩擦转矩的方法，所述方法包括：

用套筒包围轴，所述套筒限定纵向延伸的间隙，使得所述套筒和所述轴被构造为围绕纵向轴线相对彼此旋转；以及

用压缩元件包围所述套筒，所述压缩元件向所述套筒施加压缩力，使得在所述轴旋转时，螺旋力分量被施加到所述套筒，以及使所述套筒和所述轴相对彼此沿第一方向旋转所需的第一转矩不同于使所述套筒和所述轴相对于彼此沿与第一方向相反的第二方向旋转所需的第二转矩。

16.如权利要求15所述的方法，其中包围所述轴的步骤包括使所述套筒限定的所述间隙定向为沿着大体平行于所述纵向轴线的方向延伸。

17.如权利要求15所述的方法，其中包围所述轴的步骤包括使所述间隙定向为，使得所述间隙的螺旋形状相对于所述套筒的纵向轴线被定位。

18.如权利要求17所述的方法，其中用压缩元件包围所述套筒的步骤包括用卷簧包围所述套筒，其中所述卷簧包括多个簧圈，使得由所述套筒限定的间隙的螺旋形状大体对应于所述卷簧的簧圈的螺旋方向。

19.一种具有联接为相对于彼此枢转运动的多个部件的组件，所述组件包括一个或多个根据权利要求1所述的枢转装置。

20.如权利要求19所述的组件，其包括多个枢转装置，其中所述多个枢转装置之一的轴的纵向轴线与另一个枢转装置的轴的纵向轴线相同。

21.如权利要求1所述的枢转装置，所述枢转装置包括：

多个套筒，包围所述轴，每个所述套筒限定纵向延伸的间隙，并且每个所述套筒和所述轴被构造为围绕所述纵向轴线相对彼此旋转；以及

压缩元件，包围每个所述套筒，并对每个所述套筒施加压缩力。

22.如权利要求21所述的枢转装置，每个所述套筒具有自由端。

23.如权利要求22所述的枢转装置，其中第一个所述套筒的自由端面向沿所述轴的纵向轴线的一个方向，第二个所述套筒的自由端面向沿所述轴的纵向轴线的相反方向。

24.如权利要求23所述的枢转装置，其中包围第一个所述套筒的所述压缩元件被定向在包围第二个所述套筒的所述压缩元件的相反方向。

25.一种枢转装置，其具有不对称摩擦转矩，所述枢转装置包括；

轴，沿纵向轴线延伸；

压缩元件，至少部分包围所述轴并向所述轴施加压缩力；

套筒，至少部分包围所述轴，并插置在所述轴与所述压缩元件之间，所述套筒和所述轴被构造为围绕所述纵向轴线相对于彼此旋转；以及

其中，使所述套筒和所述轴相对彼此沿第一方向旋转所需的第一转矩不同于使所述套筒和所述轴相对彼此沿与第一方向相反的第二方向旋转所需的第二转矩。

26.如权利要求25所述的枢转装置，其中所述套筒限定纵向延伸的间隙，由此在所述套筒和所述轴相对彼此旋转时允许所述套筒的形变。

27.如权利要求26所述的枢转装置，其中在所述套筒和所述轴沿所述第一方向相对彼此旋转时所述套筒的形变量不同于所述套筒和所述轴沿所述第二方向相对彼此旋转时所述套筒的形变量。

28.如权利要求25所述的枢转装置，其中所述压缩元件被构造为，使得在所述轴旋转时，一螺旋力分量被施加到所述套筒，由此在所述套筒和所述轴相对彼此旋转时引起所述套筒的至少一部分的轴向形变。

29.如权利要求28所述的枢转装置，其中在所述套筒和所述轴沿所述第一方向相对彼此旋转时所述套筒的该部分的形变量不同于所述套筒和所述轴沿所述第二方向相对彼此旋转时所述套筒的该部分的形变量。