CN1173122C - 缓冲器和制造该缓冲器的方法 - Google Patents

Abstract

本发明的目的是提供一种具有简单结构的允许设置任意力矩的、有极好的重复生产性的缓冲器，该缓冲器包括：具有在轴(3)的外圆周表面上形成的翼(4A)、(4B)的轴元件(2)，可旋转地结合有轴元件的圆筒状壳体(1)、设置在轴元件的外圆周表面和壳体的内圆周表面之间的油腔A至D。突起设置在壳体的内圆周表面上，可在轴的外圆周表面上滑动。穿过轴的连通路径(5A)和(5B)，使所有油腔中一对相邻油腔连通，这些油腔每个都由翼和突起围成。在轴元件(2)相对旋转范围内，至少连通路径的一个开口被突起(8A)、(8B)关闭。

Description

缓冲器和制造该缓冲器的方法

                        技术领域

本发明涉及一种安装在铰链中的缓冲器，该缓冲器用来防止盖子(如钢琴的键盘盖、马桶的座盖)在手离开时，由于盖子的自重快速而猛烈的关闭，或防止盖子在打开时落下。

                        背景技术

因为力矩依赖轴或壳体的旋转方向而变化，用来调整轴元件的旋转力矩的一些缓冲器包括置于轴和壳体之间的阀门装置。然而，在壳体中包括阀门装置的这种缓冲器具有复杂的结构，大量的零件和大量的加工步骤，因而生产率极低，因此，如图9所示的一些缓冲器没有阀门装置。

参考图9，缓冲器包括：壳体1，安装在壳体1上的旋转轴2，填充在旋转轴2和壳体1之间粘性液体。由于旋转轴2或壳体1的相对旋转，流程中产生的流阻大小被改变，以此改变旋转力矩，从而减小沉积。

如图9所示，翼13和14形成在旋转轴2上，旋转轴2具有大小在翼13和14之间变化的外径。

壳体1在图9的垂直方向具有最大内径，并具有从壳体1的内表面横向向内凸出的突起15和16。

因此，由于旋转轴2按图9中箭头的方向旋转，使翼13和14可接近突起15和16，分别在翼13和14的前端和壳体1的内圆周面之间的流程17、18变窄。这是因为翼13、14移向壳体1的内径较小的部分。

而且，因为旋转轴2的直径较大部分接近突起15、16，流程19、20也变窄。因此，随着旋转轴2按图9中箭头的方向旋转，旋转力矩增加。应当注意的是，在上述情况下，当旋转轴2从图9所示的状态按箭头反方向旋转时，力矩也增加。

特别的，在翼13从突起16到突起15的范围内移动的情况下，旋转力矩从较大的力矩值逐渐减小，然后又增加。随后，当翼13与突起15接触时，旋转停止。

采用这样的缓冲器，需要在旋转的起始点和终止点附近有较高的力矩来抑制突然旋转，而在中间部分具有较低的阻力。

图9所示的缓冲器靠壳体1的内圆周面和翼13、14之间或突起15、16和旋转轴2的外径面之间产生的流阻来控制旋转力矩的大小。流阻取决于流程的截面积，正是这个原因，壳体1的内径和旋转轴2的外径变化复杂。难于制造如此复杂形状的零件。这在精确制造壳体1和旋转轴2时产生困难。如果每个零件没有恒定的外形，组装的缓冲器就不会有恒定的旋转力矩。

即便在壳体1和旋转轴2都精确制造的情况下，如果壳体1和旋转轴2的组装有间隙，流程的尺寸也会有偏差。同样，不能得到目标力矩。

为了控制旋转力矩，需要严格管理精加工的精度和组装的精度。

而且，为了调整力矩至任何给定的值，需要改变模具，这导致成本的增加。

或者，另一种方式是：改变象油这样的液体的粘度来调整力矩。然而，除非具有不同粘度的油或类似物混合，否则不能得到任意的力矩。在这种方式下，需要预备很多种类的、具有不同粘度的油或类似物，这导致高成本，而且，为了得到所需的力矩，大量的工作花费在油或类似物的比例选择上。

                        发明内容

本发明的目的是提供一种简单结构和允许设置任意力矩、有极好的重复生产性的缓冲器。

本发明的另一个目的是提供一种以低成本制造的、具有任意力矩的缓冲器的方法。

根据本发明的第一个方面，缓冲器包括：具有轴和形成在轴的外圆周面上的翼的轴元件；可旋转地结合有所述轴元件的圆筒形壳体；设置在所述轴元件的外圆周面和所述壳体的内圆周面之间的油腔；设置在所述壳体的内圆周面上并在所述轴的外圆周面上滑动的突起；穿过所述轴的、使全部油腔中相邻一对油腔连通的连通路径，其中油腔各自由所述的翼和所述的突起围成，并且所述连通路径的至少一个开口在轴元件的相对旋转范围内的某一时间点处被设置在所述壳体上的突起关闭。

本发明第二个方面特征是：连通路径的开口中的一个形成在这样的位置：在所述轴元件的相对旋转范围内，使该一个开口始终向所述的油腔打开。

根据第二个方面，轴元件仅在轴元件的旋转范围的某个区域而不是它的其它区域有较高的旋转力矩。例如，给钢琴的键盘盖用这种缓冲器，缓冲器被这样使用：旋转范围的高力矩区域产生在盖关闭之前。这样，可以防止盖因自重在手从盖上移走后快速猛烈的关闭。

本发明第三个方面的特征是：在所述轴元件的相对旋转范围内，设置在所述壳体上的所述突起独立地关闭所述连通路径的两端的所述开口。

根据第三个方面，在轴元件的相对旋转范围内可以设置两个高力矩的区域。这样可以使如钢琴的盖在盖完全打开时自由地保持直立姿态，使盖在关闭的最后时刻不会“嘭”的落下。

本发明第四个方面的特征是：在轴元件的相对旋转的起点和终点中的任一处或两处，设置在壳体上的突起关闭连通路径的开口。

根据第四个方面，在旋转的开始点和结束点可设置高力矩区域。

本发明第五个方面的特征是：多个连通路径设置在一对相邻的油腔之间。

根据本发明的第一到第五方面，可提供一种具有简单结构和允许设置任意力矩的、有极好的重复生产性的缓冲器。

根据第五个方面，可通过改变连通路径的数目来控制油流程的截面积。例如，若流程的截面积基于连通路径的数目调整，则单个的连通路径的直径可相等。这种情况下，不用改变钻孔工具如钻的尺寸就能实现改变流程的截面积。

根据本发明第六个方面，提供了一种制造缓冲器的方法，该缓冲器包括：具有轴和形成在轴的外圆周面上的翼的轴元件；可相对旋转地结合有所述轴元件的圆筒形壳体；设置在所述轴元件的外圆周面和所述壳体的内圆周面之间的油腔；设置在所述壳体的内圆周面上并在所述轴的外圆周面上滑动的突起；以及穿过所述轴的、使全部油腔中的相邻一对油腔连通的连通路径，油腔各自由所述的翼和所述的突起围成，连通路径的至少一个开口在轴元件的相对旋转范围内的某一时间点处被设置在所述壳体上的突起关闭，所述用于制造缓冲器的方法包括以下步骤：用单独的模具模制圆筒形的壳体和具有翼的轴元件；用钻孔工具穿过轴元件开连通路径；以及安装轴元件，使得轴元件可相对于壳体转动。

根据第六个方面，不改变铸模或冲模就能改变力矩。因此，以低成本就能制造具有任意力矩的缓冲器。

                    附图说明

图1A、1B、1C和1D是根据本发明的第一实施例的缓冲器的剖面图，顺序示出了轴元件的旋转状态，图1D示出了连通路径的中断状态。

图2A、2B、2C和2D是第二实施例的缓冲器的剖面图，顺序示出了轴元件的旋转状态，图2D示出了连通路径的中断状态。

图3A、3B、3C和3D是第三实施例的缓冲器的剖面图，顺序示出了轴元件的旋转状态，图3D示出了连通路径的中断状态。

图4A、4B、4C和4D是第四实施例的缓冲器的剖面图，顺序示出了轴元件的旋转状态，图4A和4D示出了连通路径的中断状态。

图5是沿图4B中V-V剖线的剖面图。

图6A、6B、6C和6D分别示出了连通路径的剖面形状的示例。

图7A、7B、7C和7D是第五实施例的缓冲器的剖面图，顺序示出了轴元件的旋转状态，图7D示出了连通路径的中断状态。

图8A、8B、8C和8D是第六实施例的缓冲器的剖面图，顺序示出了轴元件的旋转状态，图8D示出了连通路径的中断状态。

图9是现有技术示例的剖面图。

                    具体实施方式

图1A、1B、1C和1D示出了根据本发明的第一实施例。

如图1所示，第一实施例的缓冲器具有可旋转地结合有轴元件2的筒形壳体1。

轴元件2包括：轴3和一对从轴3的外圆周面向外突出的翼4A、4B。翼4A、4B随着轴元件2的旋转在壳体1的内圆周面上滑动。

在轴3中，每个连通路径5A、5B在靠近翼4A或4B的根部的两端延伸。

在壳体1中，一对突起8A、8B从内圆周表面向内突出，在轴元件2旋转时在轴3的外圆周表面上滑动。

每个突起8A、8B的端部有切口9A或9B。

在如上所述的缓冲器设计中，翼4A、4B和突起8A、8B将轴元件2和壳体1之间的空间限定为油腔A至D，油腔中充满了油。

下边说明轴元件2按图1中的箭头所示的方向旋转的情况。

这个说明是关于翼4A的运动，因为翼4A和4B的位置对称，突起8A和8B的位置对称，轴元件2的旋转等价于相对于壳体1的旋转。

在第一实施例中，本发明的轴元件的旋转范围从翼4A与突起8A接触直到翼4A与突起8B接触。

图1A示出了翼4A沿箭头方向稍微移动的状态，起始处翼4A的左端面与突起8A的右端面接触。因为轴元件2从翼4A的左端面与突起8A的右端面接触处按箭头方向旋转，位于翼4A旋转方向前边的油腔B具有较高压力，而位于翼4A后边的油腔A扩张。此刻，通过连通路径5A的油腔B和油腔A的连通允许油从面向油腔B而开的开口6A经过开口7A流入油腔A。

以这种方式，只要油均匀地从油腔B流向油腔A，轴元件就能平滑地旋转。

特别地，轴元件2的旋转在按图示的箭头方向顺序的从图1A、1B至1C的期间，连通路径5A允许油腔B和油腔A间连通。同样，连通路径5B同时允许油腔D和C间连通。因此，旋转力矩减小。换句话说，轴元件2以低阻力旋转。

然而，随着轴元件2进一步如图10中所示的那样旋转，突起8B关闭了相应地位于连通路径5A前端的开口6A。在开口6A被关闭期间，轴元件2进一步按箭头方向旋转，因此油腔B具有较高的压力。据此，油腔B中的油通过介于壳体1和翼4A之间或轴向的滑动面流入较低压力下的油腔A。或者，油腔B中的油通过介于突起8B和轴3间的滑动面流入较低压力下的油腔C。以这种方式，因为滑动面用作油的流程，所以流阻增加，导致旋转力矩增加。

结果是，有可能使轴元件2从图10所示状态以高阻力旋转，直到翼4A与突起8B接触。

因为在开口6A被突起8B关闭的过程中，开口6A的开口面积逐渐减小，所以力矩逐渐增加。

简言之，使用这种缓冲器，当轴元件2从图1A所示的状态开始按箭头方向旋转到终点之前，旋转阻力开始低，并逐渐变高。

另一方面，当轴元件2从翼4A与突起8B接触处按与箭头相反的方向旋转，直到图1C所示被突起8B关闭的开口6A向着油腔B打开的状态，旋转的阻力高。随后，旋转的阻力一直到翼4A与突起8A接触都低。

在翼4A与突起8A接触期间，形成在突起8A端部的切口9A与连通路径5A的开口7A相遇，从而可使连通路径5A连续打开。简言之，连通路径5A的另一个开口7A从不关闭。上述形状允许旋转力矩仅在旋转的起点或终点中任一个的附近增加。

这种缓冲器可用于钢琴键盘盖的铰链。使用中，缓冲器安装如下：按仅在键盘盖关闭前使旋转力矩增加的方向旋转轴，这样防止了键盘盖在关闭时手松开键盘盖后，其快速而猛烈的落下。

而且，使用根据第一实施例的缓冲器，通过用连通油腔A和油腔B的连通路径5A的流阻来调节旋转力矩。由于流阻取决于流程截面积这一事实，可通过调节连通路径5A的截面积来调整力矩。

壳体1和轴元件2的外形是用铸模或冲模制造的。然后，形成能提供任何给定力矩的具有精确的流程截面积的连通路径。因此，有可能通过不改变铸模或冲模(现有技术是改变模具)而改变连通路径的内径的方法来改变力矩。

在用滑销模制连通路径5A、5B时，可能会发生连通路径的尺寸的变动。然而，这种变动可以用钻床或类似物在精加工时纠正。

图2A、2B、2C和2D示出了第二实施例，其与第一实施例的不同之处在于：绕每个连通路径5A、5B的一个开口设置有切口，以便使连通路径从每个翼4A、4B相应根部开始连续，切口用作开口10A、10B。壳体1包括一对突起11A、11B，没有图1中第一实施例的切口7A、7B。

剩下的外形与第一实施例中的部分相同，与第一实施例相同的组件按相同的参考标号标出。

在第二实施例的缓冲器中，分别为连通路径两个开口中的一个的开口10A、10B中的每一个分别延伸到翼4A、4B的根部。因此，例如，当翼4A与突起11A接触，或直到油腔A的容积减为零，开口10A向着油腔A打开。换句话说，两个开口10A、10B中的每一个在轴元件2的旋转范围内不关闭。

因此，轴元件2按箭头方向从翼4A与突起11A接触处开始旋转，在图2A、2B和2C顺序示出的状态中，连通路径5A连通油腔A和油腔B，同时连通路径5B连通油腔C和D。因此，在上述时期内，轴元件2具有较低的旋转力矩，按箭头方向的旋转具有低的阻力。

如图2C示出的状态，轴元件2进一步按箭头方向旋转，随后连通路径5A的开口6A被突起11B关闭，在关闭了开口6A之后，轴元件2按箭头方向进一步旋转，油腔B中的油从壳体1和轴元件2间的滑动面流入油腔A或C。此刻，流程的流阻很高。这导致高的旋转力矩。应当注意到在流程5A的开口60被关闭的时候，另一个连通路径5B的开口6B被突起11A关闭。

以这种方式使用根据第二实施例的缓冲器，当翼4A按图2所示的箭头的方向从突起11A旋转到突起11B时，旋转阻力开始低，在终点附近较高。

图3A、3B、3C和3D示出第三实施例，其与第二实施例不同之处在于：设置在轴3上的每个连通路径5A、5B由多个小直径通孔构造。其余的外形与第二实施例中相应部分相同。一组通孔的一端与设置在轴3上的切口相连，而形成了每个大的开口10A、10B。

因此，根据第三实施例的缓冲器的操作与图2中示出的第二实施例的缓冲器相似。

若象在第三实施例中那样连通路径由多个通孔构成，连通路径的截面积是多个通孔的截面积的总和。因此，通过控制通孔的数目就可以调节连通路径5A的截面积。

图4A、4B、4C和4D和图5示出了第四实施例，其与第二实施例的不同之处在于：轴不包括切口，每个连通路径的5A、5B的两个开口形成在距翼4A或4B相应的根部一段距离处，剩余的外形与第二实施例中相应的部分相同，图5是轴元件2沿轴线方向的剖面图。

如上所述，连通路径5A的两个开口6A、7A与翼4A间隔开一段距离，设置在壳体1的内圆周面上的突起11A、11B没有切口。因此在轴元件2的旋转范围内，连通路径5A的开口6A、7A数次被相应的突起11B、11A关闭。

特别的，对于按图4A所示的箭头方向从起点开始的旋转，其中起点在翼4A与突起11A接触处，开口7A被突起11A关闭，或连通路径5A没有连通油腔A和油腔B。因此，随着轴元件2旋转，油腔B中的油具有较高的压力，通过介于壳体1和轴元件2间的滑动面流入油腔A和油腔C。此刻的流阻高，旋转力矩也高。

轴元件Z进一步旋转，然后开口7A与突起11A离开，于是如图4B所示，油腔A和油腔B连通起来。油腔B中的油通过连通路径5A流入油腔A。此刻，流阻低，因此旋转力矩也低。

直到图4C所示的状态，连通路径5A连通油腔A和油腔B，因此，旋转力矩低。

从上述的状态，轴元件2进一步按箭头方向旋转，位于旋转方向前边的开口6A叠加在突起11B上，逐渐减小开口的面积。因此，从油腔B到油腔A的流阻逐渐增加，导致旋转力矩的增加。随后，如图4D所示，当开口6A完全被突起11B关闭，流阻达到最大，旋转力矩也达到最大。

应当注意到与连通路径5A的情况相似，另一个连通路径5B连通或关闭油腔D和油腔C。

简言之，使用根据第四实施例的缓冲器，在翼4A、4B在突起11A、11B之间移动的范围内，旋转力矩在移动的起点和终点处都增加。

这种缓冲器用在如马桶的座和盖上很方便当周手将马桶座和盖抬起并放开后，旋转力矩很高能使座和盖各自保持竖直位置，不会落下。在放下座和盖时，既使手离开了座和盖，因为旋转力矩在盖和座达到最低位置时增加，所以盖和座慢慢地落下，因此座和盖永远不会“嘭”的落下。

如上所述，当座和盖抬到它们的最高位置，如果座和盖处于直立位置或稍微超过了直立位置，它们完全靠自己保持直立，既使手拿开也不会落下。用手将座和盖稍微从上述状态向较低方向移动，于是旋转力矩从它的高值减小，旋转开始放低座和盖。

如第一到第三实施例，在第四实施例中，只需简单的改变连通路径5A-5B的截面积，就能调节旋转力矩。因此，与所有组件用铸模或冲模制造的缓冲器相比，对力矩的调节可容易地实现。而且，因为要模制的部分的外形十分简单，所以没有必要制造复杂形状的铸模或冲模。

图5是沿图4B中的V-V剖线的剖面图。参考图5，上述缓冲器具有安装在壳体1上的轴元件2，和用来关闭壳体1的开口的盖12。所有第一至第三实施例的缓冲器具有相同的外形：如上所示，轴元件2安装在壳体1上。图5中的参考字母R代表O型圈。

如图5所示，第四实施例的每个连通路径5A、5B的截面形状是圆，但连通路径的截面形状没有被限定为圆形，如图6A至6D中以示例方式示出的连通路径具有不同的形状。

在图6A至6D中，假定箭头方向是轴元件2的旋转方向，如图6A所示的水平方向矩形的情况，相对于轴元件2的旋转角，截面积或流阻的变化率很高。

如图6B所示在垂直方向开口的情况，与图6A的情况相反，流阻的变化率较低，而变化区延伸。

在图6C和6D中所示的三角形的情况，随着轴元件2旋转，流阻的变化率不同。

如上所述，通过改变连通路径的截面积，可改变流阻的变化率。

然而，在横截面为圆情况下，因为可以用钻加工孔，所以加工过程简单。

在上述的第一至第四实施例中，分别设置连通路径5A、5B，用来使由轴元件2的翼4A、4B限定的油腔A和B间及油腔C和D间连通。然而，连通路径可用来使由壳体1的突起限定的油腔B和C之间及油腔D和A之间分别连通。这也使缓冲器具有灵活性。

例如，图7A、7B、7C和7D示出了第五实施例，其中每个连通路径5A、5B没有设置在由每个翼4A、4B确定的油腔之间。第五实施例在上述点上与第四实施例不同，剩下外形与第四实施例相应部分相同。

特别地，在图7A、7B和7C中，连通路径5A使高压油腔D和低压油腔A连通，同时另一个连通路径5B使高压油腔B和低压油腔C连通。因此，在从图7A至图7C所示的周期中，轴元件2具有低旋转力矩。随后，在图7D中，连通路径5A的开口7A被突起11A关闭，连通路径5B的开口7B被突起11B关闭。因此，轴元件2具有高旋转力矩。

在前述的第一至第四实施例中，设置有一对翼4A、4B。然而，既使只设置了翼4A、4B中的一个，前述实施例的相同效果能够达到。若设置单个翼，壳体可以也只有一个突起。

而且，在前述的实施例中，轴元件的旋转范围被壳体的突起和翼间的触点限定。然而，如果需要控制轴元件2的旋转范围，可以设置除突起之外的制动件来停止翼的移动。制动件可以是任一给定的形状。

如果在突起关闭连通路径的特定开口之前旋转被制动件控制，即使没有在第一至第三实施例中所述的突起和轴上设置切口，开口中的任一个能始终保持打开。

图8A、8B、8C和8D示出了第六实施例，其中单个翼4A设置在轴3上，单个突起11A设置在壳体1上，两个连通路径5A、5B穿过轴3，其余的组件与第四实施例中相应部分相似，以相同的参考标记标出。然而，翼的数目是一个，被翼4A限定的油腔数目是两个，即油腔A、B。

与其它实施例相似，图8A至8B顺序示出了轴元件2按箭头方向旋转的状态。

在图8A中，连通路径5A连通油腔A和B，从上述状态至图8B示出的状态，轴元件具有低旋转力矩。

在图8B中，连通路径5A的开口7A将叠加在突起11A上。从上述状态，轴元件2进一步按箭头方向旋转，因此叠加在突起11A上的开口7A被关闭，造成高力矩旋转区。该高力矩旋转区，或油腔A和B间的连通路径被关闭的状态继续直到图8C中所示的状态。轴元件2进一步旋转，如图8D示出的，面向油腔A的内部的连通路径5B的开口6B允许连通路径5B使油腔A和B连通，因此轴元件2具有低旋转力矩，低力矩旋转区继续直到位于旋转方向后边的连通路径5B的开口7B被突起11A关闭。

总之，如图8A、8B、8C和8D顺序示出的，第六实施例的缓冲器分别在第一位置具有低力矩，第二位置具有低力矩、下一位置具有高力矩，最后位置具有低力矩。

如上所述，根据本发明的缓冲器，通过调整连通路径的截面积可调整旋转力矩的大小。而且，通过改变连通路径的数目、相应于连通路径的两端的开口位置等，就能选择不同的产生高力矩的时间。

Claims (8)

1.一种缓冲器包括：

具有轴和形成在轴的外圆周面上的翼的轴元件；

可旋转地结合有所述轴元件的圆筒形壳体；

设置在所述轴元件的外圆周面和所述壳体的内圆周面之间的油腔；

设置在所述壳体的内圆周面上并在所述轴的外圆周面上滑动的突起；

穿过所述轴的、使全部油腔中相邻一对油腔连通的连通路径，其中油腔各自由所述的翼和所述的突起围成，并且所述连通路径的至少一个开口在轴元件的相对旋转范围内的某一时间点处被设置在所述壳体上的突起关闭。

2.根据权利要求1所述的缓冲器，其特征在于，所述连通路径的开口中的一个形成在这样的位置：在所述轴元件的相对旋转范围内，使该一个开口始终向所述的油腔打开。

3.根据权利要求1所述的缓冲器，其特征在于，在所述轴元件的相对旋转范围内，设置在所述壳体上的所述突起在不同时刻独立地关闭所述连通路径的两端的所述开口。

4.根据权利要求1所述的缓冲器，其特征在于，在所述轴元件的相对旋转的起点和终点中的任一处或两处，设置在所述壳体上的所述突起关闭所述连通路径的所述开口。

5.根据权利要求2所述的缓冲器，其特征在于，在所述轴元件的相对旋转的起点和终点中的任一处或两处，设置在所述壳体上的所述突起关闭所述连通路径的所述开口。

6.根据权利要求3所述的缓冲器，其特征在于，在所述轴元件的相对旋转的起点和终点中的任一处或两处，设置在所述壳体上的所述突起关闭所述连通路径的所述开口。

7.根据权利要求1到6中任一项所述的缓冲器，其特征在于，多个所述连通路径设置在一对相邻的油腔之间。

8.一种制造缓冲器的方法，该缓冲器包括：具有轴和形成在轴的外圆周面上的翼的轴元件；可相对旋转地结合有所述轴元件的圆筒形壳体；设置在所述轴元件的外圆周面和所述壳体的内圆周面之间的油腔；设置在所述壳体的内圆周面上并在所述轴的外圆周面上滑动的突起；以及穿过所述轴的、使全部油腔中的相邻一对油腔连通的连通路径，油腔各自由所述的翼和所述的突起围成，连通路径的至少一个开口在轴元件的相对旋转范围内的某一时间点处被设置在所述壳体上的突起关闭，所述用于制造缓冲器的方法包括以下步骤：

用单独的模具模制圆筒形的壳体和具有翼的轴元件；

用钻孔工具穿过轴元件开连通路径；以及

安装轴元件，使得轴元件可相对于壳体转动。

Images