弹性自锁铰链的制作方法
【专利摘要】本发明提出一种弹性自锁铰链，由固定端、旋转端、销轴、弹性元件和调节元件组成；旋转端与固定端通过销轴连接在一起，旋转端与固定端配合的面上具有沿销轴孔周向逐渐增高的凸缘，固定端与旋转端配合的面上具有沿销轴孔周向逐渐增深的凹槽，凸缘与凹槽匹配；销轴上具有外螺纹；调节元件与销轴螺纹配合；弹性元件套在销轴上，并处于调节元件与旋转端之间。本发明通过旋转端凸缘和固定端凹槽设计、在销轴上增加简单的弹性元件和调节元件，实现了使弹性自锁铰链具备旋转、缓冲、限位和自锁功能的目的，而且弹性自锁铰链还保持重量轻、尺寸小、可靠性高的特点。
【专利说明】
弹性自锁铰链
技术领域
[0001]本发明涉及机械连接技术领域，具体为一种弹性自锁铰链，具备旋转、缓冲、限位和自锁功能。
【背景技术】
[0002]在机构设计中，常常用到铰链。而在特殊场合下，如展开锁紧机构，还需要铰链同时具备旋转、缓冲、限位和自锁的功能。
[0003]目前常见到的铰链通常只有旋转功能，其限位和自锁功能是依靠附加的锁定机构来实现，其缺点为:需要具有额外的锁定机构，除了会导致重量增加外，也会降低结构可靠性。另外锁定机构不具有缓冲功能导致铰链在锁定瞬间会产生较大冲击，所以对产品的抗冲击性能有较高要求。
[0004]在越来越多的应用领域中，要求铰链具有重量轻、尺寸小、可靠性高的特点，因此需要设计一种在收展过程中同时具备旋转、缓冲、限位和自锁功能，不再需要锁定机构的铰链。
【发明内容】
[0005]为解决现有技术存在的问题，本发明提出了一种弹性自锁铰链，具备旋转、缓冲、限位和自锁功能。
[0006]本发明的技术方案为:
[0007]所述一种弹性自锁铰链，具有固定端、旋转端和销轴，销轴安装在固定端，旋转端安装在销轴上，且能够绕销轴转动；
[0008]其特征在于:
[0009]所述弹性自锁铰链还具有弹性元件和调节元件；
[0010]所述旋转端与固定端配合的面上具有沿销轴孔周向逐渐增高的凸缘;所述固定端与旋转端配合的面上具有沿销轴孔周向逐渐增深的凹槽;所述凸缘与凹槽匹配；
[0011 ]所述销轴上具有外螺纹;所述调节元件与销轴螺纹配合;所述弹性元件套在销轴上，并处于调节元件与旋转端之间。
[0012]进一步的优选方案，所述一种弹性自锁铰链，其特征在于:凸缘与凹槽的螺旋升角小于摩擦角。
[0013]进一步的优选方案，所述一种弹性自锁铰链，其特征在于:当凸缘与凹槽处于完全贴合状态时，弹性元件具有初始弹力;通过改变调节元件的轴向位置，能够改变弹性元件初始弹力值。
[0014]进一步的优选方案，所述一种弹性自锁铰链，其特征在于:所述调节元件为螺母。
[0015]有益效果
[0016]本发明通过旋转端凸缘和固定端凹槽设计、在销轴上增加简单的弹性元件和调节元件，实现了使弹性自锁铰链具备旋转、缓冲、限位和自锁功能的目的，而且弹性自锁铰链还保持重量轻、尺寸小、可靠性高的特点。
[0017]本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。
【附图说明】
[0018]本发明的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中:
[0019]图1:弹性自锁铰链结构示意图；
[0020]图2:弹性自锁铰链旋转运动示意图；
[0021 ]图3:旋转端逐渐增高的凸缘；
[0022]图4:固定端逐渐增深的凹槽；
[0023I图5:凸缘与凹槽贴合示意图；
[0024]图6:弹性自锁铰链旋转压缩弹性元件示意图；
[0025]图7:安装时弹性元件示意图；
[0026]图8:最大旋转角度时弹性元件完全压实示意图。
【具体实施方式】
[0027]下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
[0028]在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
[0029]如图1所示，本实施例中的弹性自锁铰链由固定端1、旋转端2、销轴3、弹性元件4和调节元件5组成。
[0030]如图2所示，销轴安装在固定端，旋转端安装在销轴上，旋转端与固定端通过销轴连接在一起，旋转端可绕销轴自由旋转。实现了基本的旋转功能。
[0031]如图3所示，旋转端的上部，与固定端配合的面上设计有与展开反方向的，沿销轴孔周向逐渐增高的凸缘；同时，如图4所示，在固定端与旋转端配合的面上设计有与展开反方向的，沿销轴孔周向逐渐增深的凹槽。所述凸缘与凹槽匹配，在弹性自锁铰链初始安装位置，旋转端的凸缘与固定端的凹槽完全贴合，如图5所示。
[0032]销轴上具有外螺纹，调节元件(本实施例中为螺母)与销轴螺纹配合;弹性元件套在销轴上，并处于调节元件与旋转端之间。当旋转端由初始安装位置旋转至其他位置时，旋转端的凸缘与固定端的凹槽不再完全贴合，此时旋转端沿销轴轴向向下移动，如图6所示，由于铰链中调节元件相对于销轴的位置在调节安装后是固定的，因此旋转端下移将压缩下端的弹性元件，使弹性元件储能，进而起到缓冲的作用。
[0033]而对于限位功能，其中安装位置限位是通过凸缘与凹槽端面的贴合来实现，如图5所示。而旋转角度的限位是通过铰链中与销轴固定的调节元件来实现，有以下两种情况:
[0034]I)调节元件与销轴的位置固定后，旋转端旋转的同时将产生下移(如图6所示)，这将压缩下端的弹性元件(如图1、图7所示)，待弹性元件完全压实(如图8所示)后旋转端将无法继续旋转，即完成旋转限位。调整调节元件的位置可调整旋转端最大下移距离，进而改变允许的最大旋转角度。
[0035]2)调节元件与销轴的位置固定后，将旋转端下移将压缩弹性元件，弹性元件的弹力使得铰链旋转的阻力矩增大，待旋转阻力矩与驱动动力矩相等后，铰链将停止旋转，即完成旋转限位。调整调节元件的位置可调整弹性元件初始安装弹力，进而改变允许的最大旋转角度。
[0036]自锁功能实现是通过设计使旋转端凸缘和固定端凹槽的螺旋升角小于摩擦角时，即可实现铰链具备自锁功能。其中摩擦角Θ和旋转端、固定端之间的摩擦系数μ有以下关系:Θ =arctan(y)。
[0037]尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。
【主权项】
1.一种弹性自锁铰链，具有固定端、旋转端和销轴，销轴安装在固定端，旋转端安装在销轴上，且能够绕销轴转动； 其特征在于: 所述弹性自锁铰链还具有弹性元件和调节元件； 所述旋转端与固定端配合的面上具有沿销轴孔周向逐渐增高的凸缘;所述固定端与旋转端配合的面上具有沿销轴孔周向逐渐增深的凹槽;所述凸缘与凹槽匹配； 所述销轴上具有外螺纹;所述调节元件与销轴螺纹配合;所述弹性元件套在销轴上，并处于调节元件与旋转端之间。2.根据权利要求1所述一种弹性自锁铰链，其特征在于:凸缘与凹槽的螺旋升角小于摩擦角。3.根据权利要求2所述一种弹性自锁铰链，其特征在于:当凸缘与凹槽处于完全贴合状态时，弹性元件具有初始弹力;通过改变调节元件的轴向位置，能够改变弹性元件初始弹力值。4.根据权利要求1所述一种弹性自锁铰链，其特征在于:所述调节元件为螺母。
【文档编号】F16C11/04GK106015309SQ201610517786
【公开日】2016年10月12日
【申请日】2016年7月4日
【发明人】万人民, 李洪超, 胡亮, 沈军龙
【申请人】中国电子科技集团公司第三十九研究所