TWI550175B - 插掣鉸鍊 - Google Patents

Description

插掣鉸鍊

本發明係關於一種鉸鏈總成，其用於將一第一部件以旋轉方式附接至一第二部件以允許該第一部件相對於該第二部件之旋轉移動，該鉸鏈總成在該第一部件相對於該第二部件之一或多個預定角位置處提供該第一部件與該第二部件之間的相對旋轉之增加之阻力。

在先前技術中已知用於將一第一部件以旋轉方式附接至一第二部件以允許該第一部件相對於該第二部件之旋轉移動之鉸鏈總成。此外，在先前技術中亦已知在該第一部件相對於該第二部件之一或多個預定角位置處提供該第一部件與該第二部件之間增加之相對旋轉阻力之鉸鏈總成。在該技術中稱作插掣鉸鏈之此種鉸鏈總成之實例可見於於1995年5月9日頒予Allen Riblett之美國專利編號US 5,412,842、於2005年9月13日頒予Ana Christina Pinto美國專利編號US 6,941,617 B2、於2008年1月22日頒予David A. Lowry等之美國專利編號US 7,320,152 B2、於2000年11月7日頒予Eugene Novin等之美國專利編號US 6,141,831、於2006年6月27日頒予David A. Lowry之美國專利編號US 7,065,834 B2及於1998年6月16日頒予Andres A. Bolinas等之美國專利編號US 5,765,263中。

一般而言，鉸鏈具有經調適用於附接至一第一鉸接部件之一第一鉸鏈部分及經調適附接至一第二鉸接部件之一第二鉸鏈部分。一鉸鏈軸支撐該第一鉸鏈部分及第二鉸鏈部分用於彼此之相對旋轉，該鉸鏈軸繼而提供該第一鉸接部件與第二鉸接部件之間的相對旋轉。術語「鉸接部件」係指使用鉸鏈連接在一起使得其可相對於彼此旋轉或樞轉之第一部件及第二部件。插掣鉸鏈具有在該第一鉸鏈部分相對於該第二鉸鏈部分之一或多個預定角位置處提供第一鉸鏈部分與該第二鉸鏈部分之間增加之相對旋轉阻力之一額外功能以便在相對於該第二鉸接部件之一或多個期望角位置處提供對第一鉸接部件之固持。此額外功能係所謂的鉸鏈之插掣功能。

專利編號US 5,412,842及US 6,941,617 B2展示使用若干螺旋彈簧之插掣鉸鏈，該等螺旋彈簧經定位以相對於鉸鏈軸之縱向軸線橫向延伸以將諸如滾珠軸承等部件偏壓成與鉸鏈軸中之凹槽嚙合以便提供鉸鏈之插掣功能。相對於鉸鏈軸側向延伸之螺旋彈簧所需之空間阻礙了此等先前技術鉸鏈對於某些應用係足夠緊湊的。

專利編號US 7,320,152 B2、US 6,141,831及US 7,065,834 B2展示使用配合於鉸鏈軸周圍且沿鉸鏈軸縱向延伸之螺旋彈簧之插掣鉸鏈。該彈簧加偏壓於一凸輪，該凸輪可沿與該鉸鏈軸之縱向軸線一致之一方向來回滑動。防止該凸輪相對於該第一鉸鏈部分及第二鉸鏈部分中之一者相對旋轉，出於簡便之原因將指明其為第二鉸鏈部分。通常，此將係裝納彈簧之鉸鏈部分。該凸輪具有嚙合提供於另一鉸鏈部分(在此情形中其將係第一鉸鏈部分)中之對應凹陷之一或多個隆起以提供鉸鏈之插掣功能。此類型之插掣鉸鏈可製作成一極其緊湊大小；然而，此類型之插掣鉸鏈具有其若干部分係曝露於滑動摩擦之缺點，與前一類型之先前技術插掣鉸鏈中之因滾珠軸承之滾動摩擦而產生之磨損相比，滑動摩擦可造成較快磨損。

專利編號US 5,765,263展示一第三類型之先前技術插掣鉸鏈。在此類型之鉸鏈中，一部件經加偏壓以自該鉸鏈軸徑向向外凸出。該鉸鏈軸係固定至該第二鉸鏈部分且延伸至該第一鉸鏈部分中之一鑽孔中以使得該第一鉸鏈部分可在該鉸鏈軸上旋轉。自該軸徑向凸出之該部件嚙合該第一鉸鏈部分之該鑽孔中之一或多個凹槽以提供該鉸鏈之插掣功能。此類型之插掣鉸鏈對於某些應用無法製作得足夠緊湊，乃因為了裝納該徑向凸出之部件該鉸鏈軸必須在直徑及長度方面在大小上足夠大。此類型之插掣鉸鏈具有其若干部分係曝露於滑動摩擦之額外缺點，與第一類型之先前技術插掣鉸鏈中之因所用滾珠軸承之滾動摩擦而產生之磨損相比，滑動摩擦可造成較快磨損。

該等先前技術鉸鏈總成中無一者可見教示或暗示本發明之獨特特徵或達成本發明之益處。

本發明係關於一種鉸鏈總成，其用於以旋轉方式將一第一部件附接至一第二部件以允許該第一部件相對於該第二部件之旋轉移動。本發明之鉸鏈總成包括一彈簧，該彈簧將一或多個針輥(亦稱作滾針軸承)偏壓成與鉸鏈軸之外表面嚙合。該等針輥嚙合該鉸鏈軸之表面中之一或多個凹槽以提供該鉸鏈之插掣功能。該彈簧呈環繞該鉸鏈軸之一剖面之圓周之至少一部分之一彈性帶之形式。該彈性帶可係以與鉸鏈軸之中心縱向軸線約係一致的曲率中心彎曲。該彈簧具有一凹陷，該凹陷面向該鉸鏈軸之該表面且接納該針輥之一部分。將該針輥偏壓成與該鉸鏈軸之表面嚙合之該彈簧(自此稱作插掣彈簧)自其鬆弛狀態向外膨脹以配合於軸及針輥周圍(尤其當針輥在鉸鏈軸之表面中之凹槽之外時)，使得插掣彈簧在該針輥上施加動作以將該針輥壓抵於該鉸鏈軸之表面之一力。該插掣彈簧在該針輥上施加之該力在該針輥與鉸鏈軸之表面之間產生通常徑向指向該鉸鏈軸之中心縱向軸線之一力。該插掣彈簧至少在該滾針軸承不位於該鉸鏈軸之表面中之凹槽中之任一者中時以某一力將該針輥壓抵於該鉸鏈軸之表面，且更佳地其始終做此動作。針輥可隨著鉸鏈軸相對於彈簧旋轉在鉸鏈軸之表面上滾動。

該鉸鏈軸係固定至該第一鉸鏈部分使得該鉸鏈軸與該第一鉸鏈部分作為一單元一起旋轉且繼而當將該第一鉸鏈部分緊固至該第一鉸接部件時該鉸鏈軸與該第一鉸接部件一起旋轉。該鉸鏈軸係由該第二鉸鏈部分支撐而獲得相對於該第二鉸鏈部分之旋轉移動。該插掣彈簧係裝納於該第二鉸鏈部分中且被防止相對於該第二鉸鏈部分旋轉。因此，該插掣鉸鏈總成具有用於防止該插掣彈簧相對於該第二鉸鏈部分旋轉之構件。

該鉸鏈總成亦包括一摩擦機構，該摩擦機構在該鉸鏈軸上施加一充分摩擦力使得即使當該第一鉸接部件相對於該第二鉸接部件不處於其插掣位置中之任一者中時亦抵抗該第一鉸接部件相對於該第二鉸接部件之非有意移動。該第一鉸接部件或該第一鉸鏈部分之該插掣位置對應於該第一鉸接部件或該第一鉸鏈部分分別相對於該第二鉸鏈部分且繼而相對於該第二鉸接部件之一角位置，在該角位置下該等針輥中之一或多者嚙合該鉸鏈軸之該表面中之一凹槽。先前技術中無一者教示或暗示本發明之獨特插掣彈簧。另外，先前技術中無一者教示或暗示將針輥用於一插掣鉸鏈中。

插掣鉸鏈之插掣機構係指負責當該第一鉸鏈部分與該第二鉸鏈部分相對於彼此處於對應於其插掣位置之預定角位置中之一或多者時在該第一鉸鏈部分與該第二鉸鏈部分之間提供增加之相對旋轉阻力之鉸鏈總成之部分。處於插掣位置中之該第一鉸鏈部分與該第二鉸鏈部分之間增加之相對旋轉阻力係相對於當該第一鉸鏈部分與該第二鉸鏈部分不處於其插掣位置時其之間的相對旋轉阻力來量測。

因此，本發明之一目的係提供一種大小緊湊之插掣鉸鏈。

本發明之另一目的係提供一種在插掣機構中採用滾動摩擦之插掣鉸鏈。

本發明之又一目的係提供一種除插掣機構之外尚採用一摩擦機構之插掣鉸鏈，該摩擦機構即使在該第一鉸鏈部分與該第二鉸鏈部分相對於彼此不處於一插掣位置時仍提供該第一鉸鏈部分與該第二鉸鏈部分之相對旋轉之一預定阻力。

本發明之又一目的係提供一種採用包括一插掣彈簧之一插掣機構之插掣鉸鏈，該插掣彈簧呈包繞該鉸鏈軸之一橫剖面之周界之至少一部分之一帶之形式。

本發明之又一目的係提供一種採用包括至少一個針輥之一插掣機構之插掣鉸鏈，該至少一個針輥在該第一鉸鏈部分與該第二鉸鏈部分相對於彼此處於一插掣位置中時嚙合該鉸鏈軸中之一凹槽。

本發明之又一目的係提供一種採用包括一插掣彈簧及至少一個針輥之一插掣機構之插掣鉸鏈，該插掣彈簧呈包繞該鉸鏈軸之一橫剖面之周界之至少一部分之形式，且該至少一個針輥在該第一鉸鏈部分與該第二部分相對於彼此處於一插掣位置中時受該插掣彈簧偏壓而嚙合於該鉸鏈軸之一凹槽中。

根據以下說明及圖式將明瞭本發明之此等及其他目的及優點。

在該等所附圖式中，類似之參考符號一致地表示對應之特徵。

參照圖1至圖53，本發明係關於一鉸鏈總成200，其用於將一第一部件以旋轉方式附接至一第二部件以允許在若干預定位置之間第一部件相對於該第二部件之旋轉移動，該等預定位置可包括閉合位置及打開位置、插掣位置、摺疊位置及凸起位置等。鉸鏈總成200具有稱作一插掣鉸鏈或插掣鉸鏈總成之類型之性質。鉸鏈與鉸鏈總成在本文中可互換地使用。

插掣鉸鏈200可用於將一第一部件以旋轉方式附接至一第二部件以允許該第一部件相對於該第二部件之旋轉移動。在該所圖解說明之實例中，該第一部件係盒蓋204且該第二部件係盒202。然而，鉸鏈200通常應適合作為用於將任一類型之門、蓋、膝上型電腦螢幕、數位光碟(DVD)播放器觀覽螢幕及諸如此類以樞軸方式附接至任一類型之底座或開放式框架之一鉸鏈。在該所圖解說明之實例中，使用彼此係鏡像影像之兩個鉸鏈總成200來以樞軸方式將盒蓋204附接至盒202。插掣鉸鏈200包括一鉸鏈軸210、一第一鉸鏈部分240、一第二鉸鏈部分260、一插掣機構280及一摩擦機構300。

參照圖1至圖29，鉸鏈軸210具有至少一第一端部分212、一第二部分214及一第三部分216。軸210之第一端部分212具有均勻分佈於軸210之第一端部分212之圓周周圍之三角形剖面之複數個細長齒218。該複數個細長齒218中之每一者延伸達軸210之第一端部分212之長度之至少大半。

在該所圖解說明之實例中，第一鉸鏈部分240呈經調適用於附接至第一部件204之一適配器240之形式。適配器240在軸210之第一端部分212處附接至軸210。將適配器240附接至軸210之第一端部分212使得適配器240經約束與軸210作為一單元一起旋轉。適配器240經調適用於固定地附接至第一部件204以便與該第一部件作為一單元一起移動。參照圖1至圖29，適配器240具有一本體部分242。適配器240之本體部分242具有複數個孔244用以允許藉由螺杆246將適配器240牢固地緊固至第一部件204。

適配器240具有提供於本體部分242之一個側上之一鑽孔248。適配器240之鑽孔248經設計以便以一壓配合或過盈配合接納軸210之第一端部分212，使得將軸210牢固地緊固至適配器240且軸210與適配器240以旋轉方式耦合以作為一單元一起旋轉。該軸之端部分212之齒218藉由在適配器240之鑽孔248之內表面與軸210之第一端部分212之外表面之間提供較強緊握力來幫助將軸210以旋轉方式耦合至適配器240。因此，在該所圖解說明之實施例中，適配器240之鑽孔248與軸210之第一端部分212之帶齒外表面形成用於將軸210牢固地緊固至適配器240且將軸210與適配器240以旋轉方式耦合在一起之構件。

亦可採用諸多其他適合構件來將軸210牢固地緊固至適配器240且將軸210與適配器240以旋轉方式耦合在一起。軸210之第一端部分212之外表面可係光滑的且可以一過盈配合插入至鑽孔248中以將軸210與適配器240緊固且以旋轉方式耦合在一起。可使用一鍵與軸210及鑽孔248中之狹槽協作來將軸210與適配器240緊固且以旋轉方式耦合在一起。可使用延伸穿經鑽孔248之壁延伸進軸210之對應孔中或以摩擦方式嚙合軸210之緊固件來將軸210與適配器240緊固且以旋轉方式耦合在一起。此外，可諸如藉由提供完全延伸穿經鑽孔248之壁之一縱向狹槽且提供一或多個具有若干螺杆之毗鄰該縱向狹槽之凸緣來使用一加緊配置將適配器240夾緊至軸210，該等螺杆可經上緊以將該縱向狹槽之邊緣拉到一起以將適配器240夾緊至軸210。

在該所圖解說明之實施例中，第二鉸鏈部分260係一外殼或底座260。摩擦機構300及插掣機構280係裝納於鉸鏈底座260中。鉸鏈底座260經調適用於固定附接至第二部件202以便與第二部件作為一單元一起移動。鉸鏈底座260具有以旋轉方式支撐軸210之至少一個支承表面262、264，使得當將適配器240附接至第一部件204且將鉸鏈底座260附接至第二部件202時，第一部件以旋轉方式附接至第二部件使得第一部件可相對於第二部件以旋轉方式移動。鉸鏈底座260之支承表面262、264支撐軸210之對應部分220、222以藉由鉸鏈底座260提供對軸210之旋轉支撐。

參照圖1至圖45，在該所圖解說明之實例中，鉸鏈底座260具有兩個支承表面262及264。鉸鏈底座260具有距適配器240最近之一個側266及距適配器240最遠之一個側268。側266具有允許軸210自鉸鏈底座260向外延伸至適配器240之一開口270。鉸鏈底座260具有複數個孔274以允許藉由螺杆276將鉸鏈底座260牢固地緊固至第二部件202。在該所圖解說明之實施例中，鉸鏈底座260係製作成具有兩個半部290、292之一「蛤殼」組態，該兩個半部配合在一起以形成底座260。在該所圖解說明之實例中，使用鉚釘291及293來將鉸鏈底座260之兩個半部290、292緊固在一起以形成底座260。

參照圖1至圖53，插掣鉸鏈200具有一插掣機構280，插掣機構280在對應於第一鉸接部件204之相對於第二鉸接部件202之一或多個預定角位置之第一鉸鏈部分240相對於第二鉸鏈部分260之一或多個預定角位置處提供第一鉸鏈部分240與第二鉸鏈部分260之間且繼而提供第一鉸接部件204與第二鉸接部件202之間的增加之相對旋轉阻力。於彼處在第一鉸鏈部分240與第二鉸鏈部分260之間存在增加之相對旋轉阻力之該第一鉸鏈部分240相對於第二鉸鏈部分260之一或多個預定角位置對應於第一鉸鏈部分240或第一鉸接部件204相對於第二鉸鏈部分260或相對於第二鉸接部件202之插掣位置。第一鉸鏈部分240與第二鉸鏈部分260之間或第一鉸接部件204與第二鉸接部件202的增加之相對旋轉阻力係由於在第一鉸鏈部分240與第二鉸鏈部分260之間或第一鉸接部件204與第二鉸接部件202之間一定施加等於或高於一預定臨限值之一扭矩以引起在第一鉸鏈部分240與第二鉸鏈部分260之間且繼而在第一鉸接部件204與第二鉸接部件202之間的相對旋轉之事實。此預定臨限扭矩值高於當第一鉸鏈部分240(及相關之第一鉸接部件204)不處於其若干插掣位置中之一者中時致使第一鉸鏈部分240與第二鉸鏈部分260之間且繼而致使第一鉸接部件204與第二鉸接部件202之間的相對旋轉所需之臨限扭矩值。

出於陳述方便之原因，將諸如本文中所使用之「鉸鏈200處於一插掣位置中」作為「第一鉸鏈部分240或第一鉸接部件204相對於第二鉸鏈部分260或相對於第二鉸接部件202處於一插掣位置中」之陳述之簡明表達。用於相對於第二鉸接部件202移動第一鉸接部件204脫離第一鉸接部件204之一插掣位置之臨限扭矩明顯高於當第一鉸接部件204不處於一插掣位置時用於相對於第二鉸接部件202移動第一鉸接部件204之臨限扭矩。用於相對於第二鉸接部件202移動第一鉸接部件204脫離該第一鉸接部件204之一插掣位置之臨限扭矩應足夠高以防止因第一鉸接部件204在處於其既定正常操作環境中時預期會受到之減速及/或推擠而產生之第一鉸接部件204相對於第二鉸接部件202之大多數非有意移動同時准許由一人使用者相對於第二鉸接部件202有意地移動第一鉸接部件204。

插掣機構280包括一或多個彈簧282，該一或多個彈簧282將一或多個針輥284(亦稱作滾針軸承)偏壓成與鉸鏈軸210之外表面嚙合。針輥284嚙合鉸鏈軸210之表面中之一或多個凹槽286以提供鉸鏈200之插掣功能。每一彈簧282呈環繞鉸鏈軸210之圓周之至少一部分之一彈性帶之形式。每一彈簧282具有面向鉸鏈軸210之表面且接納一各別針輥284之一部分之一或多個凹陷或凹窩288。將針輥284偏壓成與鉸鏈軸210之表面嚙合之每一彈簧282(自此以後稱作一插掣彈簧282)自其鬆弛狀態向外膨脹以配合於軸210及針輥284周圍，尤其當針輥284在位於鉸鏈軸210之表面中之凹槽286之外時，以使得每一插掣彈簧282在針輥284上施加動作以將針輥284壓抵於鉸鏈軸210之表面之一力。每一插掣彈簧282在針輥284上所施加之力在針輥284與鉸鏈軸210之表面之間產生通常徑向指向鉸鏈軸210之中心縱向軸線之一力。每一插掣彈簧282至少在滾針軸承284不位於鉸鏈軸210之表面中之凹槽286中之任一者中時以某一力將針輥284壓抵於鉸鏈軸210之表面；但更佳地，每一插掣彈簧282始終做此動作。針輥284可隨著鉸鏈軸210相對於彈簧282旋轉在鉸鏈軸210之表面上滾動。

鉸鏈軸210係固定至第一鉸鏈部分240以使得鉸鏈軸210與第一鉸鏈部分240作為一單元一起旋轉且繼而在將第一鉸鏈部分240緊固至第一鉸接部件204時鉸鏈軸210與第一鉸接部件204作為一單元一起旋轉。鉸鏈軸210係由第二鉸鏈部分260支撐用於相對於第二鉸鏈部分260之旋轉移動。插掣彈簧282係裝納於第二鉸鏈部分260中且被防止相對於第二鉸鏈部分260旋轉。因此，插掣鉸鏈總成200具有用於防止插掣彈簧282相對於第二鉸鏈部分260旋轉之構件。第一鉸接部件204或第一鉸鏈部分240之插掣位置對應於第一鉸接部件204或第一鉸鏈部分240分別相對於第二鉸鏈部分260且繼而相對於第二鉸接部件202之一角位置，在該插掣位置下，該等針輥284中之一或多者嚙合鉸鏈軸210之表面中之一凹槽286。

在該所圖解說明之實例中，每一插掣彈簧282具有係彈性的且環繞鉸鏈軸210之至少一部分之一彎曲部分294。彎曲部分294形成環繞鉸鏈軸210之至少一部分之彈性帶，此在上文中已闡述。彎曲部分294具有兩個自由端296。每一自由端296具有一凹窩288。彎曲部分294經調適以定位凹窩288使得凹窩288面向鉸鏈軸210之表面。凹窩288各自接納一各別針輥284之一部分。彎曲部分294較佳地經定大小以使得在彎曲部分294之端處之凹窩288將針輥284定位於軸210之任一側上且彼此相對。彎曲部分294較佳地經定大小以使得在彎曲部分294之端處之凹窩288呈面向關係且將針輥284與軸210之中心縱向軸線約相齊地定位於軸210之任一側上且定位成在彼此對面。

凹窩288提供一支承表面用於以旋轉方式支撐針輥284抵靠著鉸鏈軸210之表面。較佳地，凹窩288之支承表面係呈一正圓柱體之一扇區之外表面之形狀。插掣彈簧282將壓縮力施加至經中央定位之具有插掣凹槽286之鉸鏈軸210之大致圓柱形部分214。插掣彈簧282所產生之力係藉由圓柱形針輥284施加至鉸鏈軸210且維持針輥284與鉸鏈軸210之表面接觸且確保當插掣凹槽286與針輥284對齊時針輥284嚙合插掣凹槽286。針輥284經定位部分地在插掣彈簧282之凹窩288中。當針輥284與凹槽286嚙合時針輥284中之每一者至少部分地接納於一對應凹槽286中。每一針輥284係呈在一端具有一截頭圓錐部分之一正圓柱體形式。因此，每一針輥284具有第一端部分及第二端部分，其中在其之間延伸一圓柱形表面。本文中所用術語「圓柱形輥」係指其支承表面係圓柱形的任一輥，即使其端部分偏離一完美圓柱體。

鉸鏈軸210可具有包括一件及兩件組態之一或多件。在該所圖解說明之實例中，鉸鏈軸210具有兩件構造且包括附接在一起以使得其作為一單元旋轉之一軸部分224及一套筒部分226。插掣凹槽286係提供於套筒部分226之外表面中。此配置准許對鉸鏈之一定程度之定製以便以最少量之工具作業及部分改變及相關聯之成本來匹配每一客戶之特定要求。簡單地可藉由改變插掣凹槽286之數目及位置來定製鉸鏈200之插掣位置以滿足個別客戶要求。在該所圖解說明之實例中，套筒部分226具有內齒228，內齒228嚙合提供於軸部分224之一部分(其對應於鉸鏈軸210之部分214)上之外齒229，以使得軸部分224與套筒部分226作為一單元旋轉。

根本上，可將每一插掣彈簧282視為兩個彈性臂281、283附接在一起以形成插掣彈簧彈性部分294之形式。彈性臂281、283之間的附接界定彈簧282之中間或中央部分285且彈性臂281、283之終端部分287、289界定插掣彈簧282之端部分296。彈性臂281、283之終端部分287、289且因此插掣彈簧282之端部分296係間隔開以使得其界定在插掣彈簧彈性部分294中之一間隙299。界定插掣彈簧彈性部分294之中央或中間285之彈性臂281、283之間的附接經定位而對置於間隙299。插掣彈簧彈性部分294之端部分296中之切口形成凹窩288，凹窩288界定匹配輥284之圓柱形外表面之一部分之表面以界定軸頸軸承，該軸頸軸承經調適以便在經組合鉸鏈200中以旋轉方式支撐輥284且幫助維持輥284相對於插掣彈簧282處於一固定位置中。當鉸鏈200經完全組合時，與插掣彈簧282之鬆弛狀態相比較，插掣彈簧282之端部分296因鉸鏈軸210及針輥284之定位而分開。此配置形成由插掣彈簧282產生之維持由插掣彈簧282之一或多個凹窩288至少部分地支撐之一或多個針輥284與鉸鏈軸210之表面接觸且確保當插掣凹槽286與針輥284對齊時針輥284嚙合插掣凹槽286。

如前文所述，鉸鏈200之一或多個插掣彈簧282中之每一者具有用於防止插掣彈簧282相對於鉸鏈底座或外殼260旋轉之構件。在該所圖解說明之實例中，每一插掣彈簧282具有附接至彈性部分294且自彈性部分294之外周界向外延伸之一凸出部295。在該經完全組合之鉸鏈200中，彈性部分294之外周界背向鉸鏈軸210且彈性部分294之內周界面向鉸鏈軸210。因此，凸出部295沿背離鉸鏈軸210之一方向且沿相對於鉸鏈軸210之中心縱向軸線之一徑向方向自彈性部分294向外延伸。在該所圖解說明之實施例中，凸出部295自彈性部分294之中心延伸且呈實質上呈一「T」形狀之一支腿之形式。插掣彈簧282之支腿295係接納於形成於鉸鏈底座或外殼260中之一通道297中以防止插掣彈簧282隨軸210旋轉。因此，防止插掣彈簧282相對於鉸鏈底座260旋轉。原理上，每一插掣彈簧282之支腿295可係能夠嚙合鉸鏈底座260中之一阻擋結構以防止插掣彈簧282相對於鉸鏈底座260旋轉之任一形狀。支腿295甚至可具有與摩擦元件302之莖幹308相同之形狀。然而，較佳地，支腿295經定形以使得其完全固定插掣彈簧282相對於軸210之中心縱向軸線之徑向位置以更準確地相對於軸210來定位輥284以提供在較緊密度容限內之特定插掣位置。

在該所圖解說明之實施例中，通道297具有形狀實質為一「T」之一剖面以匹配插掣彈簧282之支腿295之形狀，在該所圖解說明之實施例中，通道297及通道278係由平行於軸210之一部分延伸之一單個通道298形成，其中一個通道係另一個通道之延伸物。然而，通道297與通道278可係分離的或具有不同形狀。

參照圖1至圖53，插掣鉸鏈200具有一摩擦機構300，摩擦機構300用於以摩擦方式抵抗軸210相對於鉸鏈底座260之旋轉運動。摩擦機構300係選用的且當適配器240自一個預定插掣位置移動至另一插掣位置時提供軸210旋轉之一控制阻力。摩擦機構300係由鉸鏈底座260支撐。摩擦機構300位於底座260中之對應於軸210之第三部分216之一位置處。摩擦機構300包括一或多個摩擦元件302、一通道278及軸210之第三部分216。鉸鏈底座260具有在軸210之第三部分216之至少一部分之長度上沿平行於軸210之縱向軸線之一方向延伸之一通道278。摩擦元件302具有對稱摩擦箝器類型之性質且具有一C形部分306及一莖幹308。莖幹308在對置於介於C形部分306之尖端310與尖端312之間的間隙之一位置處自C形部分306之外表面向外凸出。摩擦元件302嚙合軸210之第三部分216。C形部分306之內半徑小於軸210之第三部分216之外表面之半徑，以便C形部分306在被置於軸210之第三部分216周圍時膨脹。摩擦元件302之C形部分306之彈性致使摩擦元件302之C形部分306在軸210之第三部分216上施加一緊握力。因此，摩擦元件302將壓力施加至軸210之表面上以增加鉸鏈軸旋轉之阻力。

摩擦元件302之莖幹308係接納於通道278中以防止摩擦元件302隨軸210旋轉。因此，防止摩擦元件302相對於鉸鏈底座260旋轉。摩擦元件302之C形部分306施加於軸210上之緊握力產生抵抗軸210相對於鉸鏈底座260之旋轉運動之一摩擦扭矩。可藉由調整摩擦元件302之幾何形狀、數目及材料來針對一特定應用將摩擦元件302產生之摩擦扭矩匹配為任一特定值。底座260圍封摩擦元件302且將塵土及磨料顆粒阻止在摩擦機構300之外且將確保平穩鉸鏈操作及防止過早摩擦元件故障所需之潤滑劑限定於底座260內部。在該所圖解說明之實例中，存在一個摩擦元件302。

軸210係由鋼製成。適配器240及鉸鏈底座260可係由諸如鋁或鋅之一壓鑄造金屬或一高衝壓塑膠製成。

插掣鉸鏈200之所圖解說明之實施例可用於(舉例而言)一膝上型電腦或一DVD播放器之LCD型觀覽螢幕以及該等圖式中所圖解說明之盒蓋204之樞轉附接。鉸鏈200具有兩個插掣位置。在使用中，兩個鉸鏈200係安裝於共同軸上。每一所圖解說明之鉸鏈200提供具有距水平線處於100°及120°兩個插掣位置之一旋轉運動設定檔。鉸鏈200之處於其插掣位置之固持扭矩擬最大約係20磅-英吋。鉸鏈200之在其插掣位置之外時的旋轉阻力小於處於其插掣位置之固持扭矩之10%。鉸鏈200之總行程係約180°。沿平行於安裝孔274之軸向方向之一方向量測之鉸鏈底座260之最大厚度係約10 mm或更少。

鉸鏈200具有若干部分且其各部分易於製造。鉸鏈200提供高插掣扭矩量且准許使得介於其插掣位置之間的角旋轉小於迄今為止可能之情形，全部皆在一緊密侷限之徑向包封區或空間中。此特徵組合迄今為止仍困惑著此領域中之設計者們。達成此特性組合之關鍵係使用軛架形插掣彈簧元件282來藉由定位於彈簧282之軛架臂與軸表面之間的相對較小直徑之針輥或銷輥284將一彈簧力徑向施加至一軸210之兩個側上。軛架臂281、283經定形不僅有效地最佳化彈簧負載應力(每一臂之整個月牙形狀)，而且經定形在每一臂之端中具有用以將針輥284跨越軸210之直徑彼此對置地固持及定位之凹窩288。針輥284隨著軸210相對於外殼260扭轉而滾動。插掣彈簧282係相對剛性之彈簧，從而以相對較小之變形提供極高負載。

在鉸鏈200中，該等插掣位置可分開約20°或更少。在該所圖解說明之實施例中，在軸210中提供兩對對置凹槽286。每一對對置凹槽286對應於鉸鏈200之兩個插掣位置中之一者。形成對應於一給定插掣位置之一對對置凹槽286之該等凹槽中之每一凹槽係藉由該對針輥284中之一各別針輥同時嚙合以將鉸鏈200固持在彼給定插掣位置中。對應於一給定插掣位置之每一對對置凹槽286沿穿經軸210之中心縱向軸線之一線位於鉸鏈軸210之對置側上。在第一對凹槽286之間延伸跨越軸210之假想線與在第二對凹槽286之間延伸跨越軸210之假想線形成約20°之一銳角。因此，每一對凹槽286對應於距水平線為100°及120°之插掣位置之一各別一者。針輥284沿其長度分佈彈簧力使得減小軸210上之壓力，從而形成對鉸鏈軸210之較少磨損，與將球形滾珠軸承用於鉸鏈之插掣機構之插掣鉸鏈相比較，鉸鏈軸210係鉸鏈200中之較昂貴組件。與先前技術鉸鏈之螺旋彈簧相比較，在插掣彈簧282不依賴於彈簧與外殼之間的反作用力來產生施加至針輥284之偏壓力以便插掣彈簧282減小鉸鏈外殼所經受之應力之意義上，插掣彈簧282係獨立的。可藉由使鉸鏈外殼中之插掣彈簧282之數目變化來定製鉸鏈200之插掣位置處之固持扭矩以滿足客戶要求。在該所圖解說明之實例中，使用三個插掣彈簧282。可藉由使摩擦元件或元件302之數目或剛性變化來定製鉸鏈200之當鉸鏈200處於其插掣位置之外時之旋轉阻力。

作為第一實施例200之一替代方案，可如圖54中所展示顛倒通道297與凹槽286之位置。在此一實施例中，凹槽286a係提供於鉸鏈底座260a中且通道297a係提供於鉸鏈軸210a中。當完全組合此替代鉸鏈時，與插掣彈簧282a之鬆弛狀態相比較，插掣彈簧282a之端部分296a因鉸鏈底座之內表面與針輥284a之定位應受迫而彼此更靠近。軸頸軸承表面288a由此應提供於彈性部分294a之外周界上而非彈性部分294之內周界上，軸頸軸承表面288a提供於彈性部分294之內周界上係實施例200之情形。此配置致使插掣彈簧282a所產生之力維持由插掣彈簧之一或多個軸頸軸承表面288a至少部分地支撐之該一或多個針輥284a與鉸鏈底座260a之內表面接觸且確保當針輥284a與插掣凹槽286a對齊時針輥284a嚙合插掣凹槽286a。因此，插掣彈簧282a之臂將輥壓抵於鉸鏈底座之內表面。插掣彈簧282a之凸出部295a應朝向介於彈性部分294a之自由端之間的間隙延伸且應嚙合軸210a中之通道297a以防止插掣彈簧282a與軸210a之間的相對旋轉，在其他方面該兩個實施例應係相同的。凹槽286a可類似地提供於單獨套筒226a中，套筒226a係附接至鉸鏈底座260a且克服相對於鉸鏈底座260a之旋轉而固定以提供容易之定製。

應理解，本發明並不限於上文所闡述之實施例，而是涵蓋在以下申請專利範圍之範疇內之任一及所有實施例。

200．．．鉸鏈總成

202．．．盒

204．．．盒蓋

210．．．鉸鏈軸

210a．．．鉸鏈軸

212．．．第一端部分

214．．．第二部分

216．．．第三部分

218．．．細長齒

220．．．對應部分

222．．．對應部分

224．．．軸部分

226．．．套筒部分

226a．．．套筒

228．．．內齒

229．．．外齒

240．．．第一鉸鏈部分/適配器

242．．．本體部分

244．．．孔

246．．．螺杆

248．．．鑽孔

260．．．第二鉸鏈部分

260a．．．鉸鏈底座

262．．．支承表面

264．．．支承表面

266．．．側

268．．．側

270．．．開口

274．．．孔

276．．．螺杆

278．．．通道

280．．．插掣機構

281．．．軛架臂

282．．．插掣彈簧

282a．．．插掣彈簧

283．．．軛架臂

284．．．針輥

284a．．．針輥

286．．．凹槽

286a．．．凹槽

287．．．終端部分

288．．．凹窩

288a．．．軸頸軸承表面

289．．．終端部分

290．．．半部

291．．．鉚釘

292．．．半部

293．．．鉚釘

294．．．彈性部分

294a．．．彈性部分

295．．．凸出部

295a．．．凸出部

296．．．自由端

297．．．通道

297a．．．通道

298．．．通道

299．．．間隙

300．．．摩擦機構

302．．．摩擦元件

306．．．C形部分

308．．．莖幹

310．．．尖端

312．．．尖端

圖1至圖4係本發明之鉸鏈總成之環境視圖。

圖5至圖11係本發明之鉸鏈總成之視圖。

圖12A至圖12B係本發明之鉸鏈總成之分解視圖。

圖13係展示剖面A-A及剖面B-B之切線之一導引視圖。

圖14至圖16係沿切線A-A之剖面圖。

圖17至圖18係沿切線B-B之剖面圖。

圖19至圖23係本發明之鉸鏈總成之適配器之視圖。

圖24至圖26係本發明之鉸鏈總成之鉸鏈軸部分之視圖。

圖27至圖29係本發明之鉸鏈總成之鉸鏈軸套筒部分之視圖。

圖30至圖41係本發明之鉸鏈總成之鉸鏈底座半部之視圖。

圖42至圖45係用於附接本發明之鉸鏈總成之鉸鏈底座半部之鉚釘之視圖。

圖46至圖48係本發明之鉸鏈總成之插掣彈簧之視圖。

圖49至圖50係本發明之鉸鏈總成之針輥之視圖。

圖51至圖53係本發明之鉸鏈總成之摩擦元件之視圖。

圖54係根據本發明製作的一插掣鉸鏈之第二實施例之一剖面圖。

200．．．鉸鏈總成

240．．．第一鉸鏈部分/適配器

244．．．孔

260．．．第二鉸鏈部分

274．．．孔

290．．．半部

292．．．半部

Claims (23)

1. 一種鉸鏈總成，其用於將一第一部件以旋轉方式附接至一第二部件以允許該第一部件相對於該第二部件之旋轉移動，該鉸鏈總成包含：(a)一軸，其具有至少一第一部分及一第二部分；(b)一適配器，其附接至該軸之該第一部分以使得該適配器經約束以與該軸作為一單元一起旋轉，該適配器經調適以用於附接至該第一部件以便與該第一部件作為一單元一起移動；(c)一鉸鏈底座，其經調適以用於附接至該第二部件以便與該第二部件作為一單元一起移動，該鉸鏈底座以旋轉方式支撐該軸，使得當將該適配器附接至該第一部件且將該鉸鏈底座附接至該第二部件時，該第一部件以旋轉方式附接至該第二部件，使得該第一部件可相對於該第二部件以樞轉方式移動；及(d)一插掣機構，其用於只要在該適配器與該鉸鏈底座之間施加之一扭矩低於一臨限扭矩值就將該適配器相對於該鉸鏈底座固持於至少一個插掣位置中，該插掣機構包含：至少一個圓柱形輥，其具有一第一端部分、一第二端部分及在該輥之該第一端部分與該輥之該第二端部分之間延伸之一圓柱形表面；至少一個凹槽，其提供於該軸之該第二部分及該鉸鏈底座中之一者中；及偏壓構件，其用於將該輥偏壓成與該凹槽嚙合使得當該適配器相對於該鉸鏈底座處於該插掣位置時該輥嚙合該凹槽， 其中該偏壓構件包含：匹配該輥之該圓柱形表面之至少一部分之至少一個用以可旋轉地支撐該輥之軸頸軸承表面，使得該軸頸軸承表面具有一圓柱形表面之一扇區之形狀；至少一個彈性臂，其具有至少一個自由端部分，該軸頸軸承表面係提供於該彈性臂之該自由端部分中；及用於防止該偏壓構件與該軸及該鉸鏈底座中之一者之間的相對旋轉之構件。
2. 一種鉸鏈總成，其用於將一第一部件以旋轉方式附接至一第二部件以允許該第一部件相對於該第二部件之旋轉移動，該鉸鏈總成包含：(a)一軸，其具有至少一第一部分及一第二部分；(b)一適配器，其附接至該軸之該第一部分以使得該適配器經約束以與該軸作為一單元一起旋轉，該適配器經調適以用於附接至該第一部件以便與該第一部件作為一單元一起移動；(c)一鉸鏈底座，其經調適以用於附接至該第二部件以便與該第二部件作為一單元一起移動，該鉸鏈底座以旋轉方式支撐該軸，使得當將該適配器附接至該第一部件且將該鉸鏈底座附接至該第二部件時，該第一部件以旋轉方式附接至該第二部件，使得該第一部件可相對於該第二部件以樞轉方式移動；及(d)一插掣機構，其用於只要在該適配器與該鉸鏈底座 之間施加之一扭矩低於一臨限扭矩值就將該適配器相對於該鉸鏈底座固持於至少一個插掣位置中，該插掣機構包含：至少一個圓柱形輥，其具有一第一端部分、一第二端部分及在該輥之該第一端部分與該輥之該第二端部分之間延伸之一圓柱形表面；至少一個凹槽，其提供於該軸之該第二部分及該鉸鏈底座中之一者中；及偏壓構件，其用於將該輥偏壓成與該凹槽嚙合使得當該適配器相對於該鉸鏈底座處於該插掣位置時該輥嚙合該凹槽，其中該偏壓構件包含：匹配該輥之該圓柱形表面之至少一部分之至少一個用以可旋轉地支撐該輥之軸頸軸承表面，使得該軸頸軸承表面具有一圓柱形表面之一扇區之形狀；第一及第二彈性臂，其各自具有至少一個自由端部分，該對軸頸軸承表面中之每一者係提供於該第一彈性臂及該第二彈性臂中之一各別一者之該自由端部分中；及用於防止該偏壓構件與該軸及該鉸鏈底座中之一者之間的相對旋轉之構件。
3. 如請求項2之鉸鏈總成，其中該第一彈性臂及該第二彈性臂係彼此附接以使得其界定該偏壓構件之一彈性部分，且該第一彈性臂與該第二彈性臂之間的該附接界定該偏壓構件之該彈性部分之中間部分，且該第一彈性臂之該自由端與該第二彈性臂之該自由端間隔開以便在該第一彈性臂之該自由端與該第二彈性臂之該自由端之間 界定一間隙，該偏壓構件之該彈性部分之該中間部分經定位而與該間隙相對，且其中用於防止相對旋轉之該構件係附接至該偏壓構件之該彈性部分之該中間部分。
4. 如請求項3之鉸鏈總成，其中該對凹槽係提供於該軸之該第二部分中，且其中用於防止相對旋轉之該構件包含沿遠離該間隙之一方向自該偏壓構件之該彈性部分之該中間部分延伸之一凸出部；且一通道係提供於該鉸鏈底座中，其中該凸出部嚙合該通道以防止該偏壓構件與該鉸鏈底座之間的相對旋轉。
5. 如請求項4之鉸鏈總成，其中該凸出部實質上呈一「T」之形狀，且該通道具有實質上匹配該凸出部之該「T」形狀之一剖面。
6. 如請求項4之鉸鏈總成，其中該偏壓構件界定一插掣彈簧，且該鉸鏈底座經調適以允許在該鉸鏈總成中包括包括該等插掣彈簧中之一或多者之一數目，使得可藉由使該等插掣彈簧之該數目變化來使該臨限扭矩值變化。
7. 如請求項1之鉸鏈總成，其中該偏壓構件界定一插掣彈簧，且該鉸鏈底座經調適以允許在該鉸鏈總成中包括包括該等插掣彈簧中之一或多者之一數目，使得可藉由使該等插掣彈簧之該數目變化來使該臨限扭矩值變化。
8. 如請求項6之鉸鏈總成，其中該至少一個插掣位置係一第一插掣位置，其中該對凹槽係一第一對凹槽，且其中該鉸鏈總成進一步包含提供於該軸之該第二部分中之一第二對凹槽使得當該適配器相對於該鉸鏈底座處於該第 一插掣位置時該對輥嚙合該第一對凹槽以便只要施加於該適配器與該鉸鏈底座之間的一扭矩低於該臨限扭矩值就將該適配器相對於該鉸鏈底座固持於該第一插掣位置中，且使得當該適配器相對於該鉸鏈底座處於一第二插掣位置時該對輥嚙合該第二對凹槽以便只要施加於該適配器與該鉸鏈底座之間的一扭矩低於該臨限扭矩值就將該適配器相對於該鉸鏈底座固持於該第二插掣位置中。
9. 如請求項2之鉸鏈總成，其中該至少一個插掣位置係一第一插掣位置，其中該對凹槽係一第一對凹槽，且其中該鉸鏈總成進一步包含提供於該軸之該第二部分及該鉸鏈底座中之一者中之一第二對凹槽使得當該適配器相對於該鉸鏈底座處於該第一插掣位置時該對輥嚙合該第一對凹槽以便只要施加於該適配器與該鉸鏈底座之間的一扭矩低於該臨限扭矩值就將該適配器相對於該鉸鏈底座固持於該第一插掣位置中，且使得當該適配器相對於該鉸鏈底座處於一第二插掣位置時該對輥嚙合該第二對凹槽以便只要施加於該適配器與該鉸鏈底座之間的一扭矩低於該臨限扭矩值就將該適配器相對於該鉸鏈底座固持於該第二插掣位置中。
10. 如請求項9之鉸鏈總成，其中該臨限扭矩值係一第一臨限扭矩值，其中只要施加於該適配器與該鉸鏈底座之間的一扭矩低於當該適配器不相對於該鉸鏈底座處於任一插掣位置時之一第二臨限扭矩值，就防止該適配器相對於該鉸鏈底座旋轉，且其中該第二臨限扭矩值小於該第 一臨限扭矩值。
11. 如請求項1之鉸鏈總成，其中該臨限扭矩值係一第一臨限扭矩值，其中只要施加於該適配器與該鉸鏈底座之間的一扭矩低於當該適配器不相對於該鉸鏈底座處於任一插掣位置時之一第二臨限扭矩值，就防止該適配器相對於該鉸鏈底座旋轉，且其中該第二臨限扭矩值小於該第一臨限扭矩值。
12. 如請求項10之鉸鏈總成，其進一步包含：一摩擦機構，其用於以摩擦方式抵抗該軸相對於該鉸鏈底座之旋轉運動，該摩擦機構包括裝納於該鉸鏈底座中之一或多個摩擦元件。
13. 如請求項11之鉸鏈總成，其進一步包含：一摩擦機構，其用於以摩擦方式抵抗該軸相對於該鉸鏈底座之旋轉運動，該摩擦機構包括裝納於該鉸鏈底座中之一或多個摩擦元件。
14. 如請求項1之鉸鏈總成，其中該至少一個凹槽係形成於一單獨套筒中，該單獨套筒附接至該軸及該鉸鏈底座中之一者且克服相對於該一者之旋轉而固定以提供容易之定製。
15. 如請求項8之鉸鏈總成，其中該等凹槽係形成於一單獨套筒中，該單獨套筒附接至該軸且克服相對於該軸之旋轉而固定以提供容易之定製。
16. 如請求項3之鉸鏈總成，其中該對凹槽係提供於該鉸鏈底座中，且其中用於防止相對旋轉之該構件包含沿朝向 該間隙之一方向自該偏壓構件之該彈性部分之該中間部分延伸之一凸出部；且一通道係提供於該軸中，其中該凸出部嚙合該通道以防止該偏壓構件與該軸之間的相對旋轉。
17. 一種插掣彈簧，其包含：至少一個彈性臂，其具有一自由端部分、至少一個軸頸軸承表面，該至少一個軸頸軸承表面經調適以用於以旋轉方式支撐提供於該彈性臂之該自由端部分中之一輥，該軸頸軸承表面匹配該輥之一圓柱形表面之至少一部分以用於以旋轉方式支撐該輥使得該軸頸軸承表面具有一圓柱形表面之一扇區之形狀；及用於防止該插掣彈簧與一支撐結構之間的相對旋轉之構件。
18. 如請求項17之插掣彈簧，其中該至少一個彈性臂係一第一彈性臂，其中該至少一個軸頸軸承表面係一對軸頸軸承表面中之一者，且其中該插掣彈簧進一步包含：一第二彈性臂，其具有一自由端部分，該對軸頸軸承表面中之每一者係提供於該第一彈性臂及該第二彈性臂中之一各別一者之該自由端部分中。
19. 如請求項18之插掣彈簧，其中該第一彈性臂與該第二彈性臂係彼此附接以使得其界定該插掣彈簧之一彈性部分，該第一彈性臂與該第二彈性臂之間的該附接界定該插掣彈簧之該彈性部分之中間部分，且該第一彈性臂之該自由端與該第二彈性臂之該自由端間隔開以便在該第 一彈性臂之該自由端與該第二彈性臂之該自由端之間界定一間隙，該插掣彈簧之該彈性部分之該中間部分經定位而與該間隙相對，且其中用於防止相對旋轉之該構件係附接至該插掣彈簧之該彈性部分之該中間部分。
20. 如請求項19之插掣彈簧，其中用於防止相對旋轉之該構件包含沿遠離該間隙之一方向自該插掣彈簧之該彈性部分之該中間部分延伸之一凸出部。
21. 如請求項20之插掣彈簧，其中該對軸頸軸承表面係提供於該插掣彈簧之該彈性部分之一內周界上。
22. 如請求項19之插掣彈簧，其中用於防止相對旋轉之該構件包含沿朝向該間隙之一方向自該插掣彈簧之該彈性部分之該中間部分延伸之一凸出部。
23. 如請求項22之插掣彈簧，其中該對軸頸軸承表面係提供於該插掣彈簧之該彈性部分之一外周界上。