CN1168885C - 一种铰链装置 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种铰链装置，它包括一个具有第1～第5圆弧面(51～55)的凸轮部(5)，按下述要求配置第1圆弧面(51)：当便携式电话机的盖体(C)处于中立位置时，片簧(22)也接触在通过圆弧1的曲率中心并与转动轴线(L)正交的直线(Lp)的交叉部(56)上。第2与第3圆弧面(52，53)配置在第1圆弧面(51)的两侧，使第2、第3圆弧面的曲率半径比第1圆弧面(51)的曲率半径小。
Description
技术领域
本发明涉及例如用于使便携式电话机的本体和盖体可转动连接的铰链装置。
背景技术
图10和图11示出了使用这种铰链装置的便携式电话机的一个例子，该便携式电话机A具有本体B和通过铰链装置(图中未示出)与本体B可转动连接的盖体C。盖体C至少与本体B相接触，并可在从闭合其前面的闭合位置I开始经中间位置II到开启位置III之间转动。
用于上述便携式电话机A的现有技术的铰链装置具有铰链本体和可转动地连接在该铰链本体上的铰链轴，铰链本体和铰链轴两者中的一个与便携式电话机的本体B相连接，另一个与盖体C相连接，这样可使得盖体C以转动轴线L(该转动轴线L与铰链的轴线相一致)为中心与本体B可转动地连接起来。
此外，在铰链本体上安装片簧(弹性件)，在铰链轴的外圆周面上形成与片簧顶压接触的凸轮部。凸轮部具有：中立部和从中立部朝铰链轴的圆周方向互相逆向延伸的第一和第二凸轮面。配置中立部，以便使其当盖体C转动到中立位置II时与片簧相接触。配置第一凸轮部，以便使它当盖体C位于闭合位置I和中立位置II之间时与片簧相接触。配置第二凸轮部，以便使它当盖体C位于中立位置II和开启位置III之间时与片簧相接触。
片簧在与中立部接触时不进行使铰链轴转动的储能，但是在与第一凸轮面相接触时进行使铰链轴沿图11的箭头X方向转动的储能，在与第二凸轮面相接触时，进行使铰链轴沿图11箭头Y方向转动的储能。由此盖体C在中立位置保持停止状态，然而一旦离开中立位置，片簧就使盖体C转动到闭合位置或是开启位置。
上述采用现有技术的铰链装置存在以下两个需要同时解决的难题：
其一，就便携式电话机A而言，最好是当盖体C离开中立位置II后，就能立即转动到闭合位置I或是开启位置III。这一点虽然可以通过减小铰链装置的第一和第二凸轮面的曲率半径来实现，但是，如果一旦减小第一第二凸轮面的曲率半径，将使得与盖体C的与所处转动角度相对应的弹性变形量变大。由此，片簧会因时效老化使得性能下降而丧失弹性，在处于闭合位置或在开启位置上，在盖体C和本体B之间产生间隙，或者产生片簧破损之类的问题。
其二，在增加第一和第二凸轮面的曲率半径的场合，可以减小片簧随盖体C转动而产生的弹性变形量，因此可以避免片簧的时效老化。可是，在这种场合，当盖体C位于中立位置邻域时，片簧与盖体C位置相对应的转动力弱。因此，如果手动盖体C使其远离中立位置，存在片簧不能使盖体C转动到闭合位置I或是开启位置III的问题。
发明内容
本发明为了解决上述课题而具有铰链本体和可转动地支持在该本体上的铰链轴，在上述铰链本体上设置有弹性件。在上述铰链轴的外圆周面上设置有顶压接触弹簧部件的凸轮部，上述凸轮部具有：使上述弹性件的顶压力指向上述铰链轴的转动中心的中立部、和从该中立部向铰链轴圆周方向互为逆向延伸而分别把上述弹性件的压力变成使上述铰链轴朝互为相反方向转动的转矩的第一和第二凸轮面。使上述第一和第二凸轮面的中立部邻域(以下称之为邻域部)的曲率半径比第一和第二凸轮面的上述邻域部相连的部分(以下称之为分隔部)的曲率半径小。
另外，最好是，上述第一、第二凸轮面的各分隔部的圆弧面由具有相同曲率半径的圆弧面形成，上述中立部和上述邻域部由比形成上述分隔部圆弧面小的曲率半径的圆弧面形成，使该圆弧面的曲率中心在通过形成上述分隔部圆弧面的曲率中心并与铰链轴的转动中心轴线垂直的直线上，并配置在从形成分隔部的圆弧面的曲率中心离开转动轴线的位置上。
另外，最好是，上述凸轮部还具有转动限定部，所述转动限定部通过形成在与上述弹性件在离开铰链轴圆周方向至少在两处相连接，从而能有节制地使铰链轴保持在规定值的转动位置。
最好是，上述凸轮部以铰链轴的转动轴线为中心呈点对称地设置两个，上述弹性件与各凸轮面相对应设置两个。
附图说明
图1是沿图9所示的本发明第1实施方式X-X线的放大剖视图，是表示使盖体转动至中立位置状态的图。
图2是表示使盖体转动至关闭位置状态的与图1相同的剖视图。
图3是表示使盖体转动至开启位置状态的与图1相同的剖视图。
图4是表示第1实施方式分解轴侧视图。
图5是表示第1实施方式组装前的剖视图。
图6是表示第1实施方式组装后的剖视图。
图7是表示第1实施方式在盖体从中间直立位置经过一定转动时凸轮部和片簧之间关系的图。
图8是表示第1实施方式在盖体转动到开启位置时凸轮部和片簧之间关系。
图9是表示沿第1实施方式铰链装置所用的便携式电话机图11的Z-Z线放大剖视图。
图10是该便携式电话机的平面图。
图11是该便携式电话机的侧视图。
图12是表示本发明的第2实施方式分解轴侧视图。
图13是表示第2实施方式的剖视图。
图14是表示本发明第3实施方式的剖视图。
图15是表示本发明第4实施方式的剖视图。
图16是表示该第4实施方式的分解轴侧视图。
具体实施方式
下面，参照图1～图16说明本发明的具体实施方式。
图1～图9示出了把本发明在图10和图11中所示的适用于便携式电话机A的铰链装置中的一种实施方式。如图4～图6所示，该实施方式的铰链装置1安装有铰链本体2、铰链轴3和加强弹簧4。而且，本发明的铰链装置除便携式电话机A之外的其他便携式电话机，还可适用于使其他可转动连接的两个物品可转动连接的铰链装置。
铰链本体2，其横截面作成近似为方形的壳体，使其一端(位于图5，图6的左边)开放，另一端形成底部21。在底部21的中间形成贯通嵌合孔21a。在底部21相对的两边上形成使铰链本体2的内部向一端延伸的片簧部(弹性件)22，22。各片簧部22以使其随着从铰链本体2的底部21侧朝向开口部而接近另一片簧部22的方式倾斜，使从离开前端部在若干基端侧邻域的部分变成最接近的挟持部22a。使从该挟持部22a到端部之间以随着向开放部一侧从另一片簧部22分隔的方式变成倾斜的导引部22b。这样构成的铰链本体2如图9所示，在其轴线与转动轴线L相一致的状态下，不能转动地嵌合在便携式电话机A的本体B孔的Ba中。
上述加强弹簧4略呈コ字形状，并具有底板部41和从该底板部41的两侧部向同一方向延伸的一对加强板部42，42。在底板部41中间形成贯通底板部的嵌合通孔41a。使嵌合孔41a的内径与孔21a的内径相同。使一对加强板部42，42以随着离开底板部41相互接近的方式倾斜。各加强板部42通过在铰链本体2的片簧部22和与其相对的周壁部之间所形成的间隙23(参照图1和图5)插入铰链本体2内。各加强板部42插入到底板部41直到与底部21相碰为止，在这种状态下，各加强板部42的底板部41侧端部与铰链本体2周壁部的内面有力地接触，同时加强板部42的前端部与片簧22前端部相碰。因此，在使加强弹簧4连接固定在铰链本体2上的同时，使一对片簧22，22以相互接近的方式储能。在加强弹簧4固定在铰链本体2上的状态下，嵌合孔41a使其轴线与嵌合孔21a的轴线相一致。
铰链轴3具有：从一端到另一端依次形成的嵌合轴部31、轴颈部32、一对凸轮轴部33，33、法兰部34和连接轴部35。嵌合轴部31、轴颈部32、和法兰部34、连接轴部35以使各个轴线与铰链轴3的轴线相一致地形成。凸轮轴部33，33与铰链轴3的轴线相分开且互相平行，并且配置成相对铰链轴3的轴线互相成映像关系。
嵌合轴部31其截面制成方形，从铰链本体2向外突出。该嵌合轴部31如图9所示那样不能转动地嵌合在形成在便携式电话机A的盖体C的转动轴线L上孔Ca中。因此铰链轴3和盖体C不转动连接，从而铰链轴3与盖体C一同转动。
轴颈部32和连接轴部35形成圆形截面，分别使轴颈部32在铰链本体2的开口侧端部，连接轴35在嵌合孔21a可转动嵌合连接。由此使铰链轴3和铰链轴本体2可转动地连接，进而，盖体C与本体B可转动地连接。连接轴35的前端部贯通有穿过嵌合孔21a和加强弹簧4的嵌合孔41a，在前端部上形成环形嵌合部35a。通过使该嵌合部35a与底板部41相嵌合而可以避免铰链轴3从铰链本体2的开放侧拔出。
在上述凸轮轴部33，33的外周面上分别形成凸轮部5。各凸轮部5，5具有同一形状且相对转动轴线L对称配置。这里只须对一只凸轮部加以说明。为了使凸轮部5无论盖体C是在闭合位置I、开启位置III之间的任意位置转动时都能与片簧部22的挟持部22a相接触，而在朝向与凸轮轴部33的外周表面中的转动轴线L相反一侧的部分上形成凸轮部的大部分，凸轮部5有第1～第5圆弧面51～55。
如图7所示，第1圆弧面51在离开转动轴线L某一位置上具有曲率中心C1，其曲率半径为R1。第2、第3圆弧面52、53具有相同的曲率中心C2和相同的曲率半径R2。使曲率中心C2在通过曲率中心C1且在与转动轴线L正交的直线(以下称为正交线)Lp上，并配置在曲率中心C1和转动轴线L之间的某一位置上。而且，如设曲率中心C1、C2之间的距离为Dc时，则把距离Dc值设定为略小于曲率半径R2、R1的差值(R2-R1)。因此，第2、第3圆弧面52、53的各一端部分别与沿凸轮轴部33圆周方向的第1圆弧面51的两端部相交叉。第2、第3圆弧面52、53的另一个端部从第1圆弧面51向凸轮轴部33的圆周方向互相逆向只延伸相同长度。
第4、第5圆弧面54、55分别有曲率中心C4、C5和曲率半径R4、R5。设定曲率半径R4、R5大小相同。第4、第5圆弧面54、55的一端部分别与第2、第3圆弧面52、53的另一个端部相连接。第4、第5圆弧面54、55的另一个端部通过曲率中心C4(C5)，且和与垂线Lp相垂直的直线相交叉，从其交叉部57、58向凸轮轴部33的圆周方向只延伸同一长度。
另外，从第1～第5圆弧面51～55的上述组成可以清楚看出，凸轮部5关于垂线Lp对称地形成。
如图1所示，配置第1圆弧面51以使当盖体C在中立位置转动时，在第1圆弧面51和垂线Lp的交叉部56处与片簧部22连接。在片簧部22处于与交叉部56相接触状态下，片簧部22的弹性恢复力作用在垂线Lp上。因此，片簧部22的弹性恢复力不能产生驱动铰链轴3转动的转矩。由此可知，此时交叉部56变成为中立部。所以下面将交叉部56称之为中立部。
当盖体C由中立位置II朝正反方向转动时，则片簧部22离开中立部56。当盖体C的转动角度较小时，片簧部22与第1圆弧面51相接触，而当盖体C的转动角度增大，片簧部22与第2圆弧面52或第3圆弧面53相接触。片簧部22在与第1圆弧面51相接触时，片簧部22的弹性恢复力从其接触点开始指向曲率中心C1。在片簧部22与第2圆弧面52或与第3圆弧面53相接触时，片簧部22的弹性恢复力从其相接点指向第2、第3圆弧面52、53的曲率中心C2。因此，片簧部22的弹性恢复力的作用线离开转动轴线L，片簧部22的弹性恢复力产生使铰链轴3转动的转矩。这时片簧部22从中立部56在第2圆弧面52一侧与凸轮部5相接触时，由片簧部22的转矩对盖体C起作用使盖体C向闭合位置方向转动，片簧部22从中立部56在第3圆弧面53侧与凸轮部5相接触时，由片簧部22的转矩对盖体C起作用使盖体C向开启位置方向转动。
如图2所示，当盖体C转动到闭合位置I时，片簧部22与第2圆弧面52和第4圆弧面54和接触部或邻域部相接触。其结果，片簧部22的弹性恢复力从相接触点指向曲率中心C2或曲率中心C4，由铰链轴3使盖体C从中立位置II朝向闭合位置I侧的方向转动。因此，使盖体C保持与本体B处于相碰的状态亦即保持在闭合位置。
如图3所示，盖体C转动到开启位置III时，片簧部22与一边的凸轮轴部33的交叉部57和另一边的凸轮轴部33的交叉部58同时相接触。因此，片簧部22由铰链轴3所设定大小的力而保持在停止状态。故盖体C适度地保持在开启位置III。由此可知，由交叉部57、58可构成转动限制部。
在使用上述构成的铰链装置1的便携式电话机中，如图7所示那样，设盖体C从中立位置稍微向闭合位置I侧或开启位置III侧转动(在图7后，将盖体C位置固定，使本体B与其相对转动。)，变成片簧部22与自第1圆弧部51的中立部56的略偏离中立部的位置相接触的状态。这时片簧部22的弹性恢复力F1从与第1圆弧部51相接触位置向曲率中心C1而起作用。设该弹性恢复力F1的作用线和转动轴线L之间的距离为D1，则在铰链轴3上作用有大小由片簧部22的弹性恢复力所决定大小的转距(F1×D1)。
另一方面，若不形成第1圆弧部51，为了代替第一圆弧部而假定是处在第2、第3圆弧部52、53，延长至垂线Lp的场合，片簧部22与第2圆弧部52或与第3圆弧部53相接触，(在图7中，与第2圆弧部52相接触)。这时片簧部22的弹性恢复力F2从与片簧部22和第2圆弧部52相接触位置向曲率中心C2而起作用。设该弹性恢复力的作用线和转动轴线L之间的距离为D2，则在铰链轴3作用有大小由片簧部22的弹性恢复力所决定的转矩(F2×D2)。
这时，弹性恢复力F1、F2大小近于相等，然而距离D1比D2大得多，因此就形成有第1圆弧面51的铰链装置1而言，通过使盖体C由中立位置II开始使其稍许向闭合位置I侧或开启位置III侧转动时的片簧部22的转矩(＝F1×D1)代替第1圆弧部51，而可以使该转矩比第2、第3圆弧部52，53延长至垂线Lp的装置(现有技术的铰链装置)的转矩(＝F2×D2)大。因此从中立位置II开始，只要稍许转动盖体C，就立即可以使盖体C向闭合位置I侧或开启位置III侧转动。
另外，正如从上述内容所清楚看到那样，在本实施方式中，由从第1圆弧部51的中立部56开始的一方的一半、第2圆弧部52和第4圆弧部54(去掉交叉部57之后的部分)构成第一凸轮面。由从第1圆弧部51的另一方开始的一半、第3圆弧部53和第5圆弧部55(去掉交叉部58之后的部分)构成第二凸轮面。而且，由第1圆弧面51构成第一和第二凸轮面的中立部56的邻域部，由第2圆弧部52构成与第一凸轮面邻域部相连接的分隔部，由第3圆弧部53构成与第二凸轮面邻域部相连接的分隔部。
在盖体C转动到开启位置III时，如图8实线所示，片簧部22因以与转动轴线L相接近的方式发生弹性位移，而与第4圆弧部54相接触。另外，假定不形成第2圆弧部52和第4圆弧部54，代替它们的是延长第1圆弧部51的场合，由于第1圆弧部51的曲率半径比第2圆弧部52的曲率半径R2小，如图8中例示的假想线所示那样，片簧部22比和第4圆弧部54相接触的场合更靠近轴线L，在盖体C从中立位置II处至开启位置III之间的转动产生更大的弹性位移。由于片簧部22的变形量变大，而易于提前发生疲劳断裂。换句话说，因为第2圆弧部52的曲率半径R2比第1圆弧部51的曲率半径R1大，而可以减小片簧部22的弹性变形量，因此，可以防止片簧部22提前发生疲劳破坏。
接着，对本发明的其他实施方式加以说明。不过在以下的实施方式中，仅对与上述实施方式的不同的构成部分加以说明，对与上述实施方式相同的组成部分，用相同符号并略去对它的说明。
图12和图13例示本发明的第2实施方式，该实施方式的铰链装置1A，在铰链轴3上不形成连接轴部35。因此，加强弹簧4不通过连接轴部35与铰链本体2的底部21相连接，加强弹簧4的两端部通过与片簧部22，22各端面压接触而与片簧部22，22连接起来。因此，该实施方式不需形成嵌合孔21a，41a。另外，通过使片簧部22，22与法兰部34两侧的开口的边缘部34a，34a接触，可以阻止从铰链本体2的底部21朝向开口侧的方向的铰链轴3被拔出。并且为了更可靠地不使铰链轴3被拔出，而将法兰部34的边缘部34a，34a形成直线状，使它与片簧部22，22变成为线接触。
图14表示本发明的第3实施方式，在该实施方式的铰链装置1B上，设置连接轴部35，但在连接轴部35上不形成嵌合部35a。由此，与图12和图13所示的实施方式相同，加强弹簧4与片簧部22，22相连接，通过片簧部22，22来阻止铰链轴3被拔出。
图15和图16表示本发明的第4实施方式，对于该实施方式的铰链装置1C，在片簧部22，22中间部上形成嵌合孔22c。于是，通过使形成在法兰部34侧面的突出部34b与嵌合孔22c相嵌合，来阻止铰链轴3被拔出。不过，该实施方式中，在加强弹簧4的加强板部42上也形成嵌合孔42a，但是，因为该嵌合孔42并不与突出部34b相嵌合，所以没有必要一定要形成。当然，也可以通过使突出部34b嵌合在嵌合孔42a中，来阻止铰链轴3和加强弹簧4被拔出。
本发明并不只限于上述实施方式，可适宜变更。
例如，在上述的实施方式中，将铰链本体2和铰链轴3分别不可转动地连接在便携式电话机A的本体B和盖体C上，但也可将铰链本体2不可转动地连接在盖体C上，将铰链轴3不可转动地连接在本体B上。
另外，在如上述实施方式中，形成离开转动轴线L的两个凸轮轴部33，33，在两个凸轮轴部33，33之间可以形成间隔，但也可以为了不要该间隔，而将两只凸轮轴部33形成为一体。这时，也可把第4、第5圆弧部54，55与片簧部22接触的位置间的部分作为与片簧部22面接触的平面(转动限制部)，也可使上述的位置间的部分凹陷，以便与片簧部22相接触。
再有，虽然可以使作为弹性件的片簧部22与铰链本体2形成一体，但也可先形成为另体再固定在铰链本体2上。
另外，可以将中立部56作为在凸轮轴部33圆周方向上一个点形成，也可通过以铰链轴3的转动中心L为中心的圆弧面形成中立部56，从而保持其在圆周方向上有一定宽度。
另外，可以将凸轮轴部5和片簧部22分别形成两件，但也可以形成一件。
与本发明有关的铰链装置，可作为诸如用于便携式电话机本体和盖体之类的使两个物品可转动连接的铰链装置使用。
Claims (5)
1.一种铰链装置，它具有铰链本体和可转动地支持在该本体上的铰链轴，在上述铰链本体上设置有弹性件。在上述铰链轴的外圆周面上设置有顶压接触弹簧部件的凸轮部，上述凸轮部具有：使上述弹性件的顶压力指向上述铰链轴的转动中心的中立部、和从该中立部向铰链轴圆周方向互为逆向延伸而分别把上述弹性件的顶压力变成使上述铰链轴朝互为相反方向转动转矩的第一和第二凸轮面。
其特征在于：使上述第一和第二凸轮面的中立部邻域部分(以下称之为邻域部)的曲率半径比与上述第一和第二凸轮面的上述邻域部相连的部分(以下称之为分隔部)的曲率半径小。
2.如权利要求1所述铰链装置，其特征在于：上述第一、第二凸轮面的各分隔部的圆弧面由具有相同曲率半径的圆弧面形成，上述中立部和上述邻域部由比形成上述分隔部圆弧面小的曲率半径的圆弧面形成，使该圆弧面的曲率中心在通过形成上述分隔部圆弧面的曲率中心并与铰链轴的转动轴线正交的直线上，并配置在从形成分隔部的圆弧面的曲率中心离开转动轴线的位置上。
3.如权利要求1或2所述铰链装置，其特征在于：上述凸轮部还具有转动限定部，所述转动限定部通过上述凸轮部与上述第一和第二凸轮面中至少有一个面相连接形成在上述铰链轴的外圆周面上，并与上述弹性件在离开铰链轴圆周方向至少在两处相连接，从而能有节制地使上述铰链轴保持在规定值的转动位置。
4.如权利要求1或2所述铰链装置，其特征在于：上述凸轮部以上述铰链轴的转动轴线为中心呈点对称地设置两个，上述弹性件与各凸轮面相对应设置两个。
5.如权利要求3所述铰链装置，其特征在于：上述凸轮部以上述铰链轴的转动轴线为中心呈点对称地设置两个，上述弹性件与各凸轮面相对应设置两个。
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