CN1727625B - 汽车门控制装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及可用预定力将门保持在多种预定位置的门控制装置。特别是，本发明涉及一种汽车门控制器，它可用预定力将汽车门保持于多个预定开启位置。在一些优选实施例中，本发明可将门保持在无限个开启位置上。

Description

汽车门控制装置

技术领域

本发明涉及可用预定力量将门保持于多种预定开启位置的门控制装置。特别是，本发明涉及一种汽车门控制器，它可用预定力量将汽车门保持于多种预定开启位置。在优选实施例中，本发明可将门保持在无限个开启位置上。

背景技术

最好是能控制汽车门的运动于多种预定开启位置以确保使用者便利和安全的出入。汽车门通常至少在一个开启位置上以足以承受风阵和在一定坡度上停车所需的力量或抵抗力来制动。

汽车门控制的一种常用形式是通过可释放的储能反应于系统的强制运动而阻止运动的机械器具。这种器具常位于车辆支柱和门之间，可构造成与门的铰链形成整体，也可以是独立的自主机械装置。储能可利用带线圈和转矩结构的弹簧形式来实现，这也是最常用的结构形式。当门被开启或关闭时，门控制器构造成可释放能量以进入控制位置，而离开控制位置时则储存能量。将能量储存于弹簧系统中的一种方法是借助于与门一起运动的膜动盘(cam)配置。这个膜动盘可在铰链内工作以最终产生绕铰链枢转轴的力矩，或者，在可在各选定开启位置处产生防止门运动的力矢量的独立控制器中线性工作。

通常是，膜动盘配置取可跟随膜动盘外形的滚柱形式。压力由弹簧或橡胶圆盘提供。与这些配置相关的共同问题包括弹簧或橡胶圆盘暴露于包括潮气和尘土的自然环境，需要诸如润滑的维护，和提供阻力的机构(即，弹簧或橡皮圆盘)的退化。

因此，需要的是既可免遭自然环境的影响又可减少过早失效的汽车门控制装置。

发明内容

本发明涉及门控制装置，它可借助于预定力将门保持在若干预定开启位置处。特别是，本发明涉及可借助于预定力将汽车门保持在若干预定开启位置的汽车门控制器。在优选实施方案中，本发明可将门保持在无限个开启位置。

在某些实施例中，本发明提供一种用于控制铰链销旋转的器具，它包括第一外锥体和布置在第一外锥体内并偏置成倚靠于外锥体使第一内锥体和外锥体相互结合的第一内锥体，其中，第一内锥体中有一用来接受铰链的孔，这样，当铰链销旋转时，第一内锥体将在第一外锥体内旋转。在某些优选实施例中，该器具还包括一个外壳，第一外锥体布置在该外壳内，以实质上防止第一外锥体在外壳内的转动。在另一些优选实施例中，第一外锥体还包括与外壳啮合的第一外锥体凸缘，以实质上防

止第一外锥体在外壳内的转动。在某些优选实施例中，外壳和第一外锥体凸缘是六角形的。

在某些优选实施例中，所述器具还包括一个弹簧，该弹簧布置在外壳内，用以偏置内锥体倚靠于外锥体。在某些优选实施例中，第一外锥体凸缘有上和下表面，第一外锥体凸缘下表面中有至少三个滚珠轴承，和其中，第一内锥体包括有上和下表面的凸缘，第一内锥体上表面包括与所述滚珠轴承啮合的膜动盘表面。在另一些优选实施例中，凸缘表面中有一系列换挡凹陷，使内锥体可运动于滚珠轴承处于凹陷内和第一内和外锥体啮合在一起的锁闭位置和滚珠轴承退出凹陷并造成第一内和外锥体分离从而允许绕铰链销轻便运动的释放位置之间。

在某些优选实施例中，所述器具还包括其中有一用来接受铰链销的孔的第二内锥体和包括有上表面和下表面的凸缘，并且该器具还包括一个第二外锥体，后者有与外壳啮合的凸缘，第一和第二内锥体彼此对置，使弹簧与第一和第二内锥体凸缘啮合。在另一些优选实施例中，第二外锥体凸缘有上和下表面，第二外锥体凸缘下表面中有至少三个滚珠轴承，和其中，第二内锥体凸缘上表面包括与所述滚珠轴承啮合的膜动盘表面。在又一些实施例中，膜动盘表面内有一系列换挡凹陷，使第二内锥体可运动于滚珠轴承处于凹陷内和第二内和外锥体啮合的锁闭位置和滚珠轴承旋转退出凹陷并造成第二上和下锥体分离从而允许绕铰链销轻便运动的释放位置之间。在某些优选实施例中，所述器具还包括其中有一铰链销孔的外壳盖。

在某些优选实施例中，第一外锥体凸缘包括上和下表面，第一外锥体凸缘下表面内有至少三个滚珠轴承，该器具还包括一块膜动盘板，后者包括与第一外锥体凸缘下表面对置的膜动盘表面，该膜动盘表面内有对应于所述至少三个滚珠轴承位置的一系列凹陷。在某些优选实施例中，第一内锥体包括有上表面的凸缘，所述膜动盘板包括至少一个向上伸出的锁定件和第一外锥体凸缘内有至少一个用来接受该向上伸出的锁定件的孔，该孔的大小应允许所述至少一个向上伸出的锁定件可在孔中运动于锁闭和释放位置之间，所述器具还包括位于膜动盘和第一锥体凸缘上表面之间的一个摩擦盘，使第一内锥体可运动于滚珠轴承处于凹陷内和第一外和内锥体啮合的锁闭位置和内锥体旋转时摩擦盘造成膜动盘旋转从而滚珠轴承造成第一外锥体脱离第一内锥体使铰链销旋转，并且，膜动盘的转动受向上伸出的锁定件与第一外锥体凸缘接合的限制的释放位置之间。

在某些优选实施例中，所述器具还包括固定于外壳上的盖，盖中有一个用于接受铰链销的孔并包括盖的内表面，其中，弹簧被偏置成倚靠于盖的下表面和外锥体凸缘。在某些优选实施例中，所述器具还包括位于盖的下表面和内锥体之间的垫圈。

在某些实施例中，本发明提供了一种用于控制铰链销旋转的器具，它包括带其中至少有三个滚珠轴承的凸缘的第一外锥体和带其中有凹陷的膜动盘表面的第一内锥体；其中，第一内锥体中有一个用来接受铰链销的孔，因此，当铰链销转动时，第一内锥体将在第一外锥体内转动，和其中，膜动盘表面啮合滚珠轴承，使在锁闭位置时，滚珠轴承处于换挡凹陷中和内与外锥体啮合，而在释放位置时，滚珠轴承退出换挡凹陷和内与外锥体脱离，从而允许绕铰链销的轻便运动。

在某些实施例中，本发明提供了一种用于控制铰链销旋转的器具，它包括一个外锥体，该外锥体包括至少三个滚珠轴承和至少一个膜动盘向上伸出的锁定件孔；一个内锥体，该内锥体中有一个用来接受铰链销的孔，使铰链销旋转时，内锥体在第一外锥体内旋转；一个布置在内和外锥体凸缘之间的膜动盘，该膜动盘包括对应于滚珠轴承位置的多个凹陷和布置在外锥体凸缘中的至少一个凹口内的至少一个向上伸出的锁定件，所述凹口的大小应允许向上伸出的锁定件可运动于闭锁和释放位置之间，其中，膜动盘的旋转受向上伸出锁定件与外锥体凸缘的啮合的限制；和位于膜动盘和第一内锥体凸缘上表面之间的一个摩擦盘，其中，第一内锥体可运动于滚珠轴承处于凹陷内和第一外和内锥体啮合的锁闭位置和内锥体转动时摩擦盘造成膜动盘旋转从而使滚珠轴承与膜动盘相互作用造成所述第一外锥体脱离第一内锥体的释放位置之间。

附图说明

图1是摩擦门力控制器的分解图。

图2是组装好的摩擦力门控制器处于锁闭位置时的剖视图。

图3A-E是摩擦力门控制器的断面图；

图4A-B是摩擦力门控制器的锁闭和释放位置时的剖视图。

图5A-B是摩擦力门控制器在门铰链内和外铰链外的视图。

图6是无限个位置摩擦力门控制器的分解图。

图7展示装配好的无限个位置摩擦力门控制器的剖面图。

图8A-B是说明无限位置摩擦力门控制器在锁闭和释放位置时的部分剖视图。

图9A-B是无限个位置摩擦力门控制器在锁闭和释放位置时的剖视图。

图10A-F是说明无限个位置摩擦力门控制器在静止状态(10A和B)，反时钟旋转(10C和D)和顺时针旋转(10E和F)时的各种视图。

图11A-C给出外锥体凸缘滚珠轴承与膜动盘关系的各种视图。

具体实施方式

本发明提供的门控制器适用于多种类型的门，也适用于利用铰链的其他设备，例如大门。在某些实施例中，本发明的门控制器利用斜削锥体(tapered cones)来提供阻力(例如，摩擦力)。斜削的锥体，它最好用金属构成，实质上不随使用而退化，并能保持它们的外形和锁闭性能。在另一些优选实施例中，斜削锥体和控制机构的其他部分被封闭在外壳内，因而它们可免受诸如灰尘，砂粒，盐和潮气等环境的伤害。在某些优选实施例中，门控制器需要少量维护，例如润滑。在某些实施例中，本发明的门控制器允许门或其他设备利用铰链而可开启至无限个位置。在另一些实施例中，所述门控制器可改型成现存的铰链机构。

图1-11给出了本发明门控制器的各种优选实施例。本发明并不限于这些具体实施例。作为参考，本发明的实施方案以门控制器的如下两种类型示出，即1)摩擦力门控制器和2)无限位置门控制器。

摩擦力门控制器

图1-5中给出本发明门控制器的一个优选实施例。该摩擦力门控制装置可应用于汽车(例如，车门，车盖，行李箱等)，当然，也可应用于任何利用铰链的设备中。摩擦力门控制器允许将门开启至若干预定位置。本发明不限制于任何特定机构。确实，对该机构的理解不一定要实现本发明。但是，可以预期，本摩擦力门控制器是按如下原理工作的，即高摩擦力是通过将斜削锥形推至斜削套筒上而获得的(下面将更详细说明)。

参见图1，摩擦力控制器100构造成接受并与铰链销110接合。在某些实施例中，摩擦力门控制器100包括有第一和第二外锥体凸缘130和240的第一和第二外锥体120和220，有第一和第二内锥体凸缘180和230的第一和第二内锥体140和210，弹簧150，外壳160，和外壳盖170。摩擦力门控制器100的组件不限于特定材料组成(例如，钢，塑料，钛，或其混合物)。在一些优选实施例中，摩擦力门控制器100组件的材料组成是拉制性钢(draw quality steel)(例如，SAE1050拉制性钢)。在某些实施例中，第一和第二外锥体120和220经热处理达到所需硬度(例如，RC值45-50或RB值在1至100之间)。在一些优选实施例中，第一和第二外锥体120和220热处理至RC45-50或RB70的硬度。在某些实施例中，第一第二内锥体140和210热处理至所需硬度(例如，RC值45-50或RB值在1至100之间)。在一些优选实施例中，第一和第二内锥体140和210热处理至RC45-50或RB50的硬度。

仍参考图1，铰链销110包括在铰链销110远端处的成形(例如，圆形，椭圆形，正方形，矩形，星形)传动件165，它对应于第一内锥体140端部相似形状的孔168(下面将更详细说明)。在一些优选实施例中，铰链销110的传动件是方形的。在某些优选实施例中，铰链销110通过铆接在铰链销端部上的方法固定至第一内锥体140上。装配摩擦力门控制器100时，铰链销110的传动件经锻造形成一个头，它起着将所述器具保持在一起的作用(下面将更详细说明)。

仍参见图1，第一和第二外锥体120和220具有带窄顶部122和222和宽底部124和224的锥形形状。第一和第二外锥体120和220的顶部122和222包含铰链销可插入穿过的孔175和178。第一和第二外锥体120和220还有第一和第二外锥体啮合表面121和221。第一和第二外锥体凸缘130和240从第一和第二外锥体120和220的相应底部124和224上伸出。第一和第二外锥体凸缘130和240可以有任何所需的形状(例如，非圆形，六角形，椭圆形，正方形，矩形，星形)。在一些优选实施例中，第一和第二外锥体凸缘130和240的形状与外壳160的形状相对应，以防止第一和第二外锥体120和220在外壳160中的旋转，与此同时，允许第一和第二外锥体120和220的轴向运动(下面将更详细说明)。在某些优选实施例中，第一和第二外锥体凸缘130和240是六角形的。

仍参见图1，第一和第二内锥体140和210具有带窄顶部142和212和宽底部144和214的锥形形状。顶部和底部142和212中有孔168和169以接受铰链销110。第一和第二内锥体140和210还有第一和第二内锥体啮合表面141和211。第一和第二外锥体120和220相应适配于第一和第二内锥体140和210上，使第一内锥体啮合表面141啮合第一外锥体啮合表面121，第二内锥体啮合表面211啮合第二外锥体啮合表面221(下面将更详细说明)。

仍参照图1，外壳160有封闭的底部162和开启的顶部164。外壳160可取任何形状(例如非圆形，六角形，椭圆形，正方形，矩形，星形)。在一些优选实施例中，外壳160的形状与第一和第二外锥体凸缘130和240的形状相适应。在一些特定优选实施例中，外壳160是六角形的。外壳160不限于特定的宽度或深度。在一些优选实施例中，第一和第二外锥体凸缘130和240的形状与外壳160的形状对齐，因而在允许第一和第二外锥体120和220轴向运动的同时，实际上避免了第一和第二外锥体120和220在外壳160中的转动(下面将更详细说明)。

仍参照图1，弹簧150不限于特定材料组成。在一些优选实施例中，弹簧150是螺旋弹簧。组装摩擦力门控制器100时，弹簧150围绕第一和第二外锥体120和220延伸并接触外锥体凸缘130和240。这样，弹簧150提供了将第一和第二外锥体120和220倚靠于内锥体140和210偏置的力(下面将更详细说明)。

在某些实施例中，如图1中所示，第一和第二外锥体凸缘130和240有上表面132和242和下表面134和244。同样，第一和第二内锥体140和210包括有上表面182和232和下表面184和234的第一和第二内锥体凸缘180和230。在另一些实施例中，第一和第二外锥体凸缘130和240的下表面134和244中有多个容纳外锥体凸缘滚珠轴承190的坑。在一些优选实施例中，第一和第二外锥体凸缘130和240中各有三个滚珠轴承。在某些实施例中，第一和第二内锥体凸缘180和230的上表面182和232有第一和第二内锥体凸缘膜动盘表面200和215。在一些优选实施例中，第一和第二内锥体凸缘膜动盘表面200和215可与外锥体凸缘滚珠轴承190啮合(下面将更详细说明)。

在某些实施例中，如图1所示，第一和第二内锥体凸缘膜动盘表面200和215(图中未示出，下面将参照图3更详细说明)包括一系列换挡凹陷201。在一些优选实施例中，沿第一和第二内锥体凸缘膜动盘表面200和215的换挡凹陷的大小设计成可接受第一外锥体凸缘滚珠轴承190。

在一些优选实施例中，如图1中所示，第一和第二内锥体140和210可运动于锁闭和释放位置之间。在锁闭位置时，外锥体凸缘的滚珠轴承190处于沿第一和第二内锥体凸缘膜动盘表面200和215的换挡凹陷内，而第一和第二内锥体140和210则与相应的第一和第二外锥体120和220啮合。在释放位置时，外锥体凸缘的滚珠轴承190退出沿第一内锥体凸缘膜动盘表面200的换挡凹陷，造成第一和第二内锥体140和210脱离第一和第二外锥体120和220从而允许绕铰链销110的轻便运动(下面将更详细说明)。

仍参照图1，外壳盖170中有一中心孔，铰链销110可穿过该孔插入。组装摩擦力门控制器100时，外壳盖170封闭外壳160并起到引导铰链销110插入的作用。

图2给出组装好的摩擦力门控制器100在锁闭位置时的剖面轮廓图像。如图所示，第一和第二内锥体140和210通过第一和第二内锥体啮合表面141和211和第一和第二外锥体啮合表面121和221分别与第一和第二外锥体120和220啮合。在一些优选实施例中，弹簧150接触第一和第二外锥体凸缘130和240以将第一和第二外锥体凸缘130和240偏置成倚靠于第一和第二内锥体凸缘180和230上。这样，第一内锥体凸缘180啮合外壳盖的内表面163和第二内锥体凸缘230啮合外壳盖的下表面172。

仍参照图2，铰链销110穿过外壳盖170插入。铰链销110的传动件165和铆钉265将第一和第二内锥体140和210相互固定。在某些实施例中，铰链销110的传动件是经锻造而形成在第一内锥体140和第二内锥体210接合处的头。

仍参照图2，外锥体凸缘滚珠轴承190处于沿第一和第二内锥体凸缘膜动盘表面200和215的换挡凹陷201内。相应滚珠轴承在相应膜动盘表面内的定位有助于摩擦力门控制器100在一系列换挡凹陷中的锁定。

图3A-D是内锥体(可适用于第一外锥体和第二外锥体)，滚珠轴承(可适用于外锥体凸缘的滚珠轴承190)和内锥体凸缘膜动盘表面(可适用于第一内锥体膜动盘表面200和第二内锥体膜动盘表面)在锁闭和释放位置时的轮廓图。为便于说明，图3将用第一外锥体凸缘130，第一内锥体凸缘180，外锥体凸缘滚珠轴承190，换挡凹陷201和第一内锥体凸缘膜动盘表面200来描述。

图3A示出处于第一内锥体凸缘膜动盘表面200中换挡凹陷201内闭锁位置的外锥体凸缘滚珠轴承190。外锥体凸缘滚珠轴承190也卡紧在外锥体凸缘130中的滚珠轴承窝131内。第一外锥体凸缘滚珠轴承190和第一内锥体凸缘膜动盘表面200之间存在最小量公隙。这个位置对应于图3E中的位置280(用箭头表示)，其中，滚珠轴承190大致处于膜动盘表面200中换挡凹缘201的中心位置上。仍参照图3E，膜动盘表面200中换挡凹陷201在位置280(锁闭位置)处是最深的并沿位置283(释放位置)的方向逐渐变浅。虽然并未清晰示出，内锥体凸缘180和外锥体凸缘130之间最好存在最小量公隙。

图3B示出处于初始释放位置中的第一外锥体凸缘滚珠轴承190，此时滚珠轴承顺第一锥体凸缘膜动盘表面200换挡凹陷201的斜坡向上运动。参见图3E，这个位置对应于位置281，如箭头所示。如图所示，第一外锥体凸缘130已脱离第一内锥体凸缘180，其结果是第一和第二内锥体啮合表面与第一和第二外锥体啮合表面的分离。此外，外锥体凸缘滚珠轴承190沿第一内锥体凸缘膜动盘表面200的换挡凹陷斜坡的向上运动在第一外锥体保持在固定位置上的同时允许第一内锥体转动。

图3C示出处于释放位置中的外锥体凸缘滚珠轴承190，它处于第一内锥体凸缘膜动盘表面200换挡凹陷的最高点(如图3E中箭头所示的位置282)处。

图3D示出处于沿第一内锥体凸缘膜动盘表面200的换挡凹陷201内锁闭位置的第一外锥体凸缘滚珠轴承190。如图3A中所示，外锥体凸缘滚珠轴承190和第一内锥体凸缘膜动盘表面200之间存在最小量公隙。如图3A中所示，第一外锥体凸缘130可啮合第一内锥体凸缘180。但是，在一种优选结构中，虽然未示出，凸缘130和凸缘180之间的最小公隙是理想的。

图4A和B给出处于锁闭和释放位置的摩擦力门控制器100的剖视图。图4A示出处于锁闭位置的摩擦力控制器100。如图所示，第一外锥体120与第一内锥体140啮合，第二外锥体220与第二内锥体210啮合。各相应外锥体相对于外壳160固定就位。铰链销110的传动件165处于相应内锥体的接合处，铆钉265处在第二内锥体210的内侧上。图中有一个处于沿第一内锥体凸缘膜动盘表面200换挡凹陷201内锁闭位置(即，图3E中的位置280)的外锥体凸缘滚珠轴承190。虽未示出，在滚珠190和表面200之间可存在最小公隙。弹簧150环绕各外锥体120和220的外面。弹簧150将第一和第二外锥体120和220偏置成倚靠于相应的第一和第二内锥体140和210，使第一和第二内锥体啮合表面141和211与第一和第二外锥体啮合表面121和221相互接触。所述器具处于锁闭位置时，内和外锥体的啮合表面之间的摩擦力限制了绕铰链箱110的转动。

图4B给出处于释放位置的摩擦力门控制器100。施加足以克服内和外锥体啮合表面所提供的摩擦力的力可允许绕铰链销110旋转。铰链销110的旋转造成外锥体凸缘滚珠轴承190顺第一内锥体凸缘膜动盘表面200换挡凹陷201的斜坡向上运动。滚珠轴承(例如，第一外锥体凸缘滚珠轴承190)离开膜动盘表面(例如，第一内锥体凸缘膜动盘表面200)换挡凹陷201的运动造成相应内锥体脱离相应外锥体。各外锥体在外壳160内保持不转动的同时，外锥体可沿轴向运动。各内锥体与相应外锥体的分离显著地减小了内和外锥体啮合表面之间的摩擦力，因而允许各内锥体绕铰链销110轻便转动。

在某些实施例中，如图5A中所示，摩擦力门控制器100布置在门铰链270的内部。在另一些实施例中，如图5B中所示，摩擦力门控制器100布置在门铰链270的外面。

在本发明的优选实施例中，在与门或其他设备(例如，汽车门或大门)连接时，所述摩擦力门控制器将按如下方式工作。在闭合位置时(例如，当门关闭时)，外锥体凸缘滚珠轴承处于沿内锥体凸缘膜动盘表面的换挡凹陷内。外锥体啮合外壳以使外锥体相对于外壳固定，因而防止外锥体转动。弹簧将外锥体偏置或倚靠于相关内锥体，从而提供将门保持在预定位置(即，由膜动盘表面中换挡凹陷决定的位置)所需的摩擦力。要使门从锁闭位置松开，则必须提供一个力，以克服由内锥体，外锥体，和弹簧所提供的保持力。铰链销转动时，内锥体也转动，从而将外锥体凸缘滚珠轴承推出换挡凹陷并顺内锥体凸缘膜动盘表面的斜坡向上移动，这又造成外摩擦锥体脱离内锥体。虽然外锥体并不转动，但外锥体的确沿轴向运动，以允许锥体分离，从而允许用微力即可使门运动。当门运动并到达下一个制动位置(对应于换挡凹陷)时，弹簧以如下方式推动外锥体，即外锥体凸缘滚珠轴承将停留在沿内锥体凸缘膜动盘表面的下一个相关换挡凹陷中。

所述摩擦力门控制器不限于仅应用于传统的门铰链内。在一些优选实施例中，本发明摩擦力门控制器可应用于汽车车门，汽车行李箱盖，汽车档板盖，和汽车后舱盖门中。

无限位置摩擦力门控制器。

无限位置摩擦力门控制器也可用于各种汽车应用(例如，汽车门，汽车档板，汽车行李箱，等)和实际上应用铰链的任何设备(例如，大门)中。无限位置摩擦力门控制器有许多超出现有技术的改进。第一，在一些优选实施例中，本发明的无限位置摩擦力门控制器允许门为人的进出而开启于无限个位置。这样，无限个位置摩擦力门控制器不是依赖于若干预定制动位置而是无限个可变位置。第二，在一些优选实施例中，本发明的无限个位置摩擦力门控制器既可装配在门铰链中并成为装置的一个整体部分，也可装配在门铰链的外面，成为装置的一个外面部件。第三，在一些优选实施例中，有完全封闭了本发明的无限个位置摩擦门控制器的外壳，从而可防止砂粒或潮气进入器件和功能的破坏。

参见图6，无限个位置摩擦力门控制器600最好构造成可接受并与铰链销610接合。在某些实施例中，器具600包括有外锥体凸缘630的外锥体620，有内锥体凸缘680的内锥体640，弹簧650，外壳660，外壳盖670，膜动盘672，摩擦盘674，和磨擦垫圈676。器具600的组件不限于特定材料组成(例如，钢，钛，或其混合物)。在一些优选实施例中，除非另有说明，器具600各组件的材料组成是拉制性钢(draw qualitysteel)(例如，SAE1050拉制性钢)。外锥体620可热处理至所需硬度(例如，RC值45-50或RB值在1与100之间)。在一些优选实施例中，外锥体620热处理至RC45-50或RB70的硬度。在一些优选实施例中，内锥体640是SAE1050拉制性钢。内锥体640可热处理至所需硬度(例如，RC值45-50或RB值在1和100之间)。在一些优选实施例中，内锥体640热处理至RC45-50或RB50的硬度。

参见图6，在某些实施例中，外锥体620的形状是带窄顶部621和宽底部622的锥体。顶部621中有一成形为可接受铰链销610的孔625。外锥体620还有外锥体啮合表面626。外锥体620可配合在内锥体640上(下面将更详细说明)。在某些实施例中，内锥体640的形状是带窄顶部641和宽底部642的锥体。顶部641中有成形为可接受铰链销610的孔644。在一些优选实施例中，孔644与铰链销传动件613的形状相对应。在某些优选实施例中，孔644是正方形的。内锥体640有内锥体啮合表面645。外锥体620配合在内锥体640上，使内锥体和外锥体啮合表面626和645相互接触(下面将更详细说明)。在某些实施例中，如图6中所示，内锥体640有带上和下表面681和682的内锥体凸缘680。在一些优选实施例中，内锥体凸缘680的上表面681与摩擦盘674啮合(下面将更详细说明)。

仍参照图6，外锥体凸缘630从外锥体620的底部622伸出。外锥体凸缘630不限于任何特定形状。实际上。外锥体凸缘可取多种形状(例如，非圆形，六角形，椭圆形，正方形，矩形，星形)。在一些优选实施中，外锥体凸缘630的形状对应于外壳660的形状，以防止外锥体620在外壳660中的转动。在某些优选实施例中，外锥体凸缘630是六角形的。在某些实施例中，如图6中所示，外锥体凸缘630有上和下表面631和632。外锥体凸缘630的下表面中有许多坑，它们的大小设计成可接受滚珠轴承690。在某些实施例中，如图6中所示，外锥体凸缘630中有至少一个外锥体凸缘凹口700。在另一些实施例中，膜动盘672的上表面包括至少一个向上伸出的锁定件710。在一些优选实施例中，外锥体凸缘凹口700的大小设计成允许膜动盘向上伸出件在凹口中运动，因而允许膜动盘672运动于锁闭和释放位置之间(下面将更详细说明)。

仍参见图6，如前所要这，外壳660成形为与外锥体凸缘630的形状相符。相应地，外壳660可取任意形状(例如，非圆形，六角形，椭圆形，正方形，矩形，星形)。在一些优选实施例中，外壳660的形状是六角形的。仍参照图6，弹簧650绕外锥体620延伸，从而器具处于锁闭位置时将外锥体620偏置成倚靠于内锥体640。

仍参见图6，膜动盘672有上和下表面675和692。在一些优选实施例中，膜动盘672的上表面675接触外锥体凸缘640的下表面(下面将更详细说明)。在某些实施例中，膜动盘672还包括多个凹陷698。在一些优选实施例中，沿膜动盘672的凹陷698是对应于滚珠轴承690的布置而相互隔开的。

仍参见图6，摩擦盘674有上和下表面677和678。最好是，摩擦盘674的上和下表面677和678可提供内锥体凸缘680和膜动盘672之间所需的摩擦系数。在一些优选实施例中，摩擦盘674的下表面678与内锥体凸缘680的上表面681啮合。在锁闭位置时，外锥体凸缘滚珠轴承690处于膜动盘换挡凹陷中，外锥体620和内锥体640相互啮合(下面将更详细说明)。在释放位置时，内锥体640转动时，摩擦盘674造成膜动盘672的转动，从而使外锥体凸缘滚珠轴承690造成外锥体620脱离内锥体640而使铰链销610绕枢轴转动，其中，膜动盘672的转动则受膜动盘向上伸出锁定件710与外锥体凸缘630啮合的限制(下面将更详细说明)。

仍参见图6，外壳盖670中有一中心孔671，铰链销610可穿过它插入。组装无限个位置摩擦力门控制器600时，外壳盖670封闭外壳660并起到引导铰链销610插入的作用。

图7给出已组装好的无限个位置摩擦力门控制器600处于锁闭位置时的剖视图。可以看到，铰链销610有一成形(例如，非圆形，六角形，椭圆形，正方形，矩形，星形)传动件613，它与内锥体640接合(下面将更详细说明)。在一些优选实施例中，铰链销传动件613是正方形的。在某些实施例中，铰链销610的传动件613是锻造形成的头，它将铰链销610固定至内锥体640。外壳盖670封闭外壳660并起到引导铰链销610插入的作用。垫圈676的上表面与外壳盖670啮合，垫圈676的下表面与内锥体640的上表面啮合。

仍参照图7，内锥体640与外锥体620啮合，使内和外锥体啮合表面相互接触。弹簧650啮合外壳盖670和外锥体凸缘630以偏置外锥体620，膜动盘672，摩擦盘674和内锥体640相互倚靠并倚靠于外壳660。在一些优选实施例中，膜动盘672的上表面被偏置成倚靠于外锥体凸缘640的下表面和摩擦盘674的上表面。所示二个外锥体凸缘滚珠轴承690处于膜动盘672中的凹陷内，内锥体凸缘680的上表面被偏置成倚靠于摩擦盘674的下表面。膜动盘向上伸出锁定件710布置在外锥体凸缘凹口700中。

图8A和B给出处于锁闭和释放位置中的内锥体凸缘680，摩擦盘674，膜动盘672，外锥体凸缘凹口700，膜动盘向上伸出锁定件710，外锥体凸缘滚珠轴承690和外锥体凸缘630的部分剖面图。

图8A说明处于锁闭位置中的所述器具。外锥体凸缘滚珠轴承690处于沿膜动盘672的凹陷698中。在剖面中可见，凹陷698有深的中心部分，并沿每个方向逐渐变浅。如图所示，外锥体620的下表面啮合膜动盘672的上表面。所示膜动盘向上伸出锁定件710处在外锥体凸缘凹口700中。膜动盘672的下表面啮合摩擦盘674的上表面，和摩擦盘674的下表面啮合内锥体凸缘680的上表面。

图8B说明处于释放位置中的所述器具。所示外锥体凸缘滚珠轴承690正沿膜盘672凹陷698的倾斜表面694向上运动。滚珠轴承690的运动造成外锥体凸缘630脱离膜动盘672。

图9A和B给出锁闭和释放位置中的无限个位置摩擦力门控制器600的剖视图。图9A表示处于锁闭位置中的器具600。如图所示，内锥体640啮合于外锥体620内，这时，内和外锥体啮合表面645和626相互接触。内锥体凸缘680与外壳660接触。膜动盘672的上表面啮合外锥体凸缘630的下表面和摩擦盘674的上表面。外锥体凸缘滚珠轴承690处于膜动盘672中的凹陷内。内锥体凸缘680的上表面啮合摩擦盘674的下表面。摩擦盘674的下表面啮合内锥体680的上表面。膜动盘向上伸出锁定件710穿过外锥体凸缘凹陷700伸出。

图9B说明释放位置中的器具600。铰链销610的转动造成外锥体凸缘滚珠轴承650顺膜动盘672中凹陷的斜坡向上运动。外锥体凸缘滚珠轴承650从膜动盘672内凹陷中出来的运动造成内锥体640脱离外锥体620。外锥体620在轴向可自由运动的同时相对于外壳660保持不可转动。

图10A-F示出的原理和部分剖视图展示了膜动盘向上伸出件与外锥体凹口的相互关系。图10A和10B给出锁闭位置的器具600。参照图10B，滚珠轴承690处于膜动盘凹陷698内使上锥体凸缘630与膜动盘672啮合。参照图10A和10B，每个外锥体凸缘凹口700有第一和第二内表面701和702。在锁闭位置，膜动盘向上伸出件710处于第一和第二内凹口表面701和702之间。可以看到，向上伸出件710的大小设计成提供第一和第二内凹口表面701和702之间的公隙。这个公隙允许膜动盘的有限转动。

图10C和10D给出绕铰链销610反时针运动后在释放位置中的器具600。参见图10D，滚珠轴承690已退出膜动盘672中的凹陷，从而造成外锥体凸缘的下表面脱离膜动盘672的上表面。膜动盘向上伸出件是可以在第一和第二内表面701和702之间自由运动的，因此，膜动盘672有有限度的旋转自由。在反时针旋转的情况下，膜动盘672的转动受膜动盘向上伸出件710与外锥体凸缘凹口700的第二内凹口表面702啮合的控制。

图10E和10F给出绕铰链销610顺时针转动后在释放位置中的器具600。参见图10E，滚珠轴承690已退出膜动盘672中的凹陷，从而造成外锥体凸缘的下表面脱离膜动盘672的上表面。顺时针旋转情况下，膜动盘672的转动受膜动盘向上伸出件710与外锥体凸缘凹口700的第一内凹口表面701啮合的控制。

图11A-C给出外锥体凸缘滚珠轴承690和凹陷698之间沿膜动盘672的关系的各种视图。图11A给出锁闭和释放位置中器具600的膜动盘构造的剖面轮廓。在锁闭位置，滚珠轴承690处于凹陷698的最深部分内，外锥体凸缘630和膜动盘672啮合。在释放位置，滚珠轴承690已沿斜坡694向上运动，从而造成外锥体凸缘630和膜动盘的分离。滚珠轴承690的最大运动距离由箭头800示出，滚珠轴承690运动所导致的最大上升高度由箭头805示出。

图11B给出器具600的膜动盘配置，特别是，滚珠轴承690与膜动盘672中凹陷698的相互关系的示意概观。可以看到，滚珠轴承690在凹陷698中心的锁闭位置和凹陷698的窄，浅端的释放位置之间顺斜坡向上运动。

图11C给出膜动盘配置在工作期间所涉及到的作用力示意图。F1是弹簧力，F2是使滚珠轴承顺斜坡α运动的力，β是平衡F1和F2所需的摩擦系数。

一般说，当器具处于锁闭位置时，内锥体和外锥体在外壳内是完全啮合的并提供反抗运动的最大摩擦力，外锥体凸缘滚珠轴承布置在膜动盘中的凹陷内，摩擦盘与内锥体凸缘和膜动盘啮合，膜动盘向上伸出锁定件处于外锥体凸缘凹口的中心，弹簧对摩擦盘和内、外锥体提供恒定压力。当铰链销开始转动时，膜动盘转动使外锥体凸缘滚珠轴承顺膜动盘中凹陷的斜坡向上运动，从而造成外锥体脱离内锥体并释放两锥体之间的磨擦。膜动盘的转动受膜动盘向上伸出锁定件与外锥体凸缘凹口内表面啮合的限制。虽然膜动盘的转动因此受到控制，但内锥体则仍可继续转动。内锥体随后的转动需要有足够的力来克服造成感到门不易移动或紧的内锥体凸缘，摩擦盘，和膜动盘之间的摩擦力。当内锥体停止转动时，外锥体凸缘滚珠轴承滚动回到沿膜动盘的换挡凹陷的最深点，从而使外锥体下降回到内锥体上，从而锁住内和外锥体。

在上述说明中提到的所有出版物和专利在此都引用为参考文献。虽然本发明是结合特定优选实施例予以说明的，但应理解，本发明，作为专利权申请，不应不适当地限制于这些特定实施例。实际上，对相关领域技术人员来说，对为实现本发明而描述的若干模式的各种改动显然是在下述权利要求书范围内所预期的。

Claims (17)

1.用来控制铰链销(110，610)转动的器具(100，600)，包括：

第一外锥体(120)；

第一内锥体(140)，它布置在所述第一外锥体内并被偏置成倚靠于所述第一外锥体，使第一内锥体和第一外锥体彼此啮合，所述第一内锥体中有一个用来接受铰链销的孔，使铰链销转动时，第一内锥体在第一外锥体内转动；

外壳(160，660)，第一外锥体布置在该外壳中，以实际上防止第一外锥体在外壳中的转动，

所述第一外锥体还包括第一外锥体凸缘(130)，所述第一外锥体凸缘(130)与外壳啮合以实际上防止第一外锥体在外壳内的转动，所述第一外锥体凸缘有上和下表面(132，134)，第一外锥体凸缘下表面中有至少三个滚珠轴承(190)，

所述第一内锥体包括有上和下表面(182，184)的第一内锥体凸缘(180)，第一内锥体上表面包括可与所述滚珠轴承啮合的第一膜动盘表面(200)。

2.如权利要求1所述的器具，其中所述外壳和所述第一外锥体凸缘是六角形的。

3.如权利要求1所述的器具，还包括一个弹簧(150，650)，所述弹簧布置在外壳内，将所述第一内锥体偏置成倚靠于所述第一外锥体。

4.如权利要求1所述的器具，其中所述第一膜动盘表面中有一系列凹陷(201)，使所述第一内锥体可运动于所述滚珠轴承处于凹陷中并且第一内锥体与第一外锥体啮合在一起的锁闭位置和所述滚珠轴承退出凹陷并造成所述第一内锥体和第一外锥体脱离因而允许绕铰链轻便转动的释放位置之间。

5.如权利要求3所述的器具，还包括其中有用于接受铰链销的孔的第二内锥体(210)和包括有上表面(232)和下表面(234)的第二内锥体凸缘(230)，所述器具还包括有第二外锥体凸缘(240)的第二外锥体(220)，第二外锥体凸缘(240)啮合所述外壳，所述第一内锥体和所述第二内锥体相互对置，使所述弹簧啮合所述第一内锥体凸缘和所述第二内锥体凸缘。

6.如权利要求5所述的器具，其中所述第二外锥体凸缘有上和下表面(242，244)，第二外锥体凸缘下表面中有至少三个滚珠轴承(190)，和其中所述第二内锥体凸缘上表面包括可与所述滚珠轴承啮合的第二膜动盘表面(215)。

7.如权利要求6所述的器具，其中所述第二膜动盘表面中包括一系列换挡凹陷(201)，使所述第二内锥体可运动于所述滚珠轴承处于所述凹陷中并且第二内锥体与第二外锥体啮合的锁闭位置和旋转时滚珠轴承退出凹陷造成第二内锥体与第二外锥体分离从而允许绕铰链锁轻易转动的释放位置之间。

8.如权利要求5所述的器具，其中所述器具还包括其中有一铰链销孔的外壳盖(170)，所述盖布置在外壳上，使第一内锥体被偏置成倚靠于外壳盖上。

9.如权利要求3所述的器具，其中所述第一外锥体凸缘包括上和下表面(132，134)，第一外锥体凸缘下表面中有至少三个滚珠轴承(190)，所述器具还包括有与第一外锥体凸缘下表面对置的第一膜动盘表面的第一膜动盘，所述第一膜动盘表面中有与所述至少三个滚珠轴承的位置对应的一系列凹陷。

10.如权利要求9所述的器具，其中所述第一内锥体包括有一上表面的第一内锥体凸缘，和其中所述第一膜动盘包括至少一个向上伸出的锁定件和所述第一外锥体凸缘中有至少一个用来接受所述向上伸出锁定件的孔，所述孔的大小设计成可允许所述至少一个向上伸出的锁定件在该孔中运动于锁闭和释放位置之间，其中所述第一膜动盘的转动受向上伸出锁定件与第一外锥体凸缘啮合的限制；

所述器具还包括在第一膜动盘和第一内锥体凸缘上表面之间的摩擦盘，其中所述第一内锥体可运动于滚珠轴承处于所述凹陷中并且第一外锥体与第一内锥体啮合的锁闭位置和所述第一内锥体转动时所述摩擦盘造成第一膜动盘转动因而滚珠轴承与膜动盘的相互作用造成第一外锥体脱离第一内锥体的释放位置之间。

11.如权利要求10所述的器具，还包括固定于外壳的盖，所述盖中有用来接受铰链销的孔和包括一盖的内表面，其中所述弹簧偏置盖的内表面和第一外锥体凸缘。

12.如权利要求11所述的器具，还包括在所述盖的内表面和所述第一内锥体之间的一个垫圈。

13.如权利要求1所述的器具，其中所述铰链销是安装于门上的。

14.如权利要求1所述的器具，其中所述器具在铰链的内部。

15.如权利要求1所述的器具，其中所述器具在铰链的外面。

16.一种用于控制铰链销转动的器具，包括：

外锥体，它有一个包括至少三个滚珠轴承的凸缘；

内锥体，它有一个包括若干换挡凹陷的膜动盘表面；

所述内锥体中有一个用来接受铰链销的孔，因而当铰链销转动时，内锥体就在外锥体内转动；所述膜动盘表面啮合所述滚珠轴承，使在锁闭位置时滚珠轴承位于所述换挡凹陷内并且所述内锥体和所述外锥体啮合，而在释放位置时滚珠轴承退出换挡凹陷，造成所述内锥体和所述外锥体分离因而允许绕铰链销的轻便运动。

17.一种用于控制铰链销转动的器具(600)，包括：

外锥体(620)，它包括至少三个滚珠轴承(690)和至少一个膜动盘向上伸出锁定件孔；

内锥体(640)，其中有一个用来接受铰链销的孔，因此，当铰链销转动时，所述内锥体将在外锥体内转动；

布置在所述内锥体和所述外锥体之间的膜动盘(672)，所述膜动盘包括对应于所述滚珠轴承位置的凹陷(698)和布置在所述外锥体内至少一个膜动盘向上伸出锁定件孔中的至少一个向上伸出锁定件(710)，所述膜动盘向上伸出锁定件孔的尺寸设计成可允许向上伸出锁定件运动于锁闭和释放位置之间，其中膜动盘的转动受向上伸出锁定件与外锥体凸缘啮合的限制；

处于膜动盘和内锥体凸缘(680)上表面(681)之间的摩擦盘(674)，其中所述内锥体可运动于滚珠轴承位于所述凹陷中并且所述外锥体与所述内锥体啮合的锁闭位置和所述内锥体转动时摩擦盘造成膜动盘转动因而滚珠轴承与膜动盘的相互作用造成所述外锥体脱离所述内锥体的释放位置之间；

所述膜动盘与滚珠轴承啮合，从而，在锁闭位置中滚珠轴承处于所述凹陷中并且所述内锥体与所述外锥体啮合，而在释放位置，当所述内锥体转动时，所述膜动盘转动，使膜动盘与滚珠轴承的相互作用造成所述外锥体脱离所述内锥体。

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