CN104350227B - 一种智能结构的弹性铰链 - Google Patents

Abstract

一种智能结构的弹性铰链，涉及到一种弹性铰链技术领域，尤其是涉及到用于烤箱门上使用的弹性铰链的结构改进方面。解决传统弹性铰链结构复杂、可靠性差，使用不便的技术不足，包括有可适配安装在门框上的第一铰链臂和可适配安装在门上的第二铰链臂；条形壳体尾部中设有一杠杆，U字形分叉上通过滚轮销轴连接有一滚轮，在第二铰链臂位于铰链轴的后侧上设有与滚轮配合的凸轮块,凸轮块上包含有一个凹位、一个凸位及一个凸轮面；在开启角度小于5度时有一定的闭合力；门继续受力打开，在大于15度小于30度时失去外力时门可自动回位并停止在15度左右位置，方便观察；在30～88度开启范围内时，门可以停止在范围内任一角度位置。

Description

一种智能结构的弹性铰链

技术领域

本发明涉及到一种弹性铰链技术领域，尤其是涉及到用于烤箱门上使用的弹性铰链的结构改进方面。

背景技术

由于电器设备中的铰链除了起设备主体与门的活动连接之外，有时还需考虑到门在关闭时的密封性，门在开启过程中门的状态保持性，以及关门过程的平稳性，而传统弹性铰链一般是采用弹簧、阻尼机构及卡位结构实现开启后特定位置的保持及特定角度范围内的平衡，关闭过程中均速平稳，关门后的密封。传统弹性铰链存在结构复杂，可靠性差，尤其是阻尼机构故障率高，门在开启后保持的状态受到卡位结构的约束，且卡位结构使用不便，若卡位稳定性好，就需要较大外力进行操作，若卡位稳定性差，容易脱落。

发明内容

综上所述，本发明的目的在于解决传统弹性铰链结构复杂、可靠性差，使用不便的技术不足，而提出的一种智能结构的弹性铰链。

为解决本发明所提出的技术问题，采用的技术方案为：一种智能结构的弹性铰链，包括有可适配安装在门框上的第一铰链臂和可适配安装在门上的第二铰链臂；所述的第一铰链臂包括有一个条形壳体，条形壳体的前端与第二铰链臂尾端通过铰链轴活动连接；在条形壳体中设有弹簧推拉杆，在弹簧推拉杆上套装有压缩弹簧；其特征在于：所述的条形壳体尾部中设有一杠杆，杠杆通过支点销轴与条形壳体活动连接；杠杆的上端与所述弹簧推拉杆尾端之间设有一连接臂，连接臂的尾端通过第一销轴与杠杆的上端活动连接，连接臂的前端通过第二销轴与弹簧推拉杆的尾端活动连接；杠杆的下端与所述第二铰链臂之间设有联动杆，联动杆尾端通过第三销轴与杠杆的下端活动连接，联动杆前端通过第四销轴与第二铰链臂活动连接；在条形壳体底部有折弯成90度的弹簧挡片，弹簧挡片中间设有供弹簧推拉杆活动卡入的U型槽，弹簧推拉杆的前端延伸有U字形分叉，套装在弹簧推拉杆上的压缩弹簧的首尾两端分别顶于弹簧推拉杆的U字形分叉及条形壳体的弹簧挡片上；U字形分叉上通过滚轮销轴连接有一滚轮，滚轮销轴的两端延伸在条形壳体的两侧壁中，在条形壳体的两侧壁上设有与滚轮销轴配合的条形限位槽，在第二铰链臂位于铰链轴的后侧上设有与滚轮配合的凸轮块,凸轮块上包含有一个凹位、一个凸位及一个凸轮面；

铰链没安装时，不受外力时，滚轮在压缩弹簧及凸轮块的作用下停止在凸轮块的凹位内，并受力卡在此位不会产生晃动，第一铰链臂（1）和第二铰链臂（2）成小于90度夹角，以保证铰链安装在门上时有一闭合力。

当铰链安装在门上，而门处于关闭位置时，第一铰链臂与第二铰链臂呈90度夹角，安装在第二铰链臂上的门重心作用力以铰链轴为支点产生的扭矩与联动杆受压缩弹簧的弹性拉力以铰链轴为支点产生的扭矩共同作用使门贴紧在烤箱框架上，实现紧密密封；

门受力打开，第一铰链臂与第二铰链臂的夹角随之受力扩大，在此过程中，在滚轮没有越过凸轮块的凸位之前，安装在第二铰链臂上的门失去外力作用时，在压缩弹簧、滚轮及凸轮块作用下门自动回到关闭位置；当滚轮处于凸轮块的凸位时，门所处的位置为受力突变位，在凸位前打开门的力由小变大，在凸位时最大，越过凸位后变小；滚轮处于凸轮面位置，门失去外力时，门在压缩弹簧、滚轮、凸轮块及门重心产生的作用力共同作用下自动回位到开启15±3度的位置（即第一铰链臂与第二铰链臂呈105±3度夹角）；

当第一铰链臂与第二铰链臂的夹角继续受力扩大，在滚轮脱离凸轮块的凸轮面后，安装在第二铰链臂上的门重心产生的作用力以铰链轴为支点产生的转矩与联动杆受压缩弹簧的弹性拉力以铰链轴为支点产生的转矩处于平衡状态。

所述的凸轮块上的凸位与滚轮对应时，第二铰链臂与第一铰链臂所处的夹角为95度。

安装在第二铰链臂上的门重心作用力以铰链轴为支点产生的转矩与联动杆受压缩弹簧的弹性拉力以铰链轴为支点产生的转矩达到平衡状态时，第二铰链臂与第一铰链臂所处的夹角为120～178度。

所述的第二铰链臂与第一铰链臂最小夹角为87度。

所述的弹簧推拉杆的尾端或者连接臂上设有与第二销轴配合的缓冲槽。

所述的条形限位槽及缓冲槽限制第二铰链臂与第一铰链臂最大夹角为178度。

所述的第二铰链臂与联接杆铰接前孔内先安装一无油轴承。

所述的第二铰链臂与外壳铰接前孔内先安装一轴套。

所述的第四销轴穿过无油轴承后与第二铰链臂活动连接。

所述的铰链轴穿过轴套与第二铰链臂活动连接。

所述的第一铰链臂的条形壳体为一U型槽结构。

本发明的有益效果为：本发明的第一铰链臂以水平状态安装在设备的主体上，第二铰链臂安装在门上使门与设备连接，实现设备的门在开启角度小于5度时即没有越过凸轮块凸位时失去外力时自动回到关闭状态，并有一定的闭合力，使门紧密密封；在凸位时实现力的突变，产生最大开启力；门继续受力打开，在大于15度小于30度时失去外力时门可自动回位并停止在15度左右位置，方便观察；此时要关闭门必须施加一定的外力；在30～88度开启范围内时，门可以停止在范围内任一角度位置；本发明未使用卡位和阻尼机构，结构稳定可靠，故障率低。

附图说明

图1为本发明的立体结构示意图；

图2为本发明的分解结构示意图；

图3为本发明的截面结构示意图；

图4为本发明在安装使用之前的结构示意图图；

图5为本发明应用过程中门处于关闭时的结构示意图；

图6为本发明应用过程中门处于15度开启时的结构示意图；

图7为本发明应用过程中门处于45度开启时的结构示意图；

图8为本发明应用过程中门处于88度开启时的结构示意图。

具体实施方式

以下结合附图和本发明优选的具体实施例对本发明的结构作进一步地说明。

参照图1至图8中所示，本发明主要由第一铰链臂1和第二铰链臂2两部分组成。第一铰链臂1又称水平铰链臂，应用时安装在设备的主体5上，所述的设备最常用的为电烤箱；第二铰链臂2安装在门4上，使门与设备形成活动连接，第二铰链臂2随设备的门4开启而同步发生角度变化，如图5中所示，设备的门4处于关闭状态，也即是第一铰链臂1与第二铰链臂2夹角为90度状态；本发明需要现实的最佳效果为：如图4中所示，在本发明安装之前第一铰链臂1与第二铰链臂2可以达到87度夹角，门4在关闭状态时可以受预压力紧闭，可以实现可靠密封。如图6中所示，门4开启过程在没有超过15度时，也即是第一铰链臂1与第二铰链臂2夹角没超过105度时，门4在失去外力作用时，门4就会自动回到关闭状态；在门4开启超过15度，且未超过30度时，门4可以自动回位到15°位置上停止；如图7和图8中所示，门4受外力继续打开，在开启角度达到30~88°角度范围内，门4可以停止在该范围内的任意位置。

所述的第一铰链臂1包括有一个条形壳体10，条形壳体10为一条U型槽结构，条形壳体10的槽内设有弹簧推拉杆11、压缩弹簧12、杠杆13、连接臂14及联动杆15等部件。条形壳体10的前端与第二铰链臂2尾端通过铰链轴3活动连接，第二铰链臂2可绕铰链轴3旋转；为了减小铰链轴3与第二铰链臂2上的连接孔间的摩擦力，铰链轴3套接有一轴套31后与第二铰链臂2活动连接，轴套31中间段有滚花，可与第二铰链臂2牢固联接。压缩弹簧12套装在弹簧推拉杆11上，弹簧推拉杆11与联动杆15在条形壳体10的槽内呈上下并排，弹簧推拉杆11设于联动杆15上方；杠杆13设于条形壳体10尾部，通过支点销轴131与条形壳体10活动连接；杠杆13的上端与所述弹簧推拉杆11尾端之间设有一连接臂14，连接臂14的尾端通过第一销轴141与杠杆13的上端活动连接，连接臂14的前端通过第二销轴142与弹簧推拉杆11的尾端活动连接；连接臂14上设有与第二销轴142配合的缓冲槽143；联动杆15连接在杠杆13与所述第二铰链臂2之间，联动杆15尾端通过第三销轴151与杠杆13的下端活动连接，联动杆15前端通过第四销轴152与第二铰链臂2活动连接；为了减小第四销轴152与第二铰链臂2上连接孔之间的摩擦力，第四销轴152套接有一个无油轴承1521后与第二铰链臂2活动连接。

为了压缩弹簧12能对弹簧推拉杆11产生向前（图3中的水平向右的方向）的弹性作用力，在条形壳体10底部有折弯成90度角的弹簧挡片16，弹簧挡片16中间设有供弹簧推拉杆11卡入的U型槽，弹簧推拉杆11可在U型槽中滑动及小角度范围摆动，弹簧推拉杆11前端延伸有U字形分叉111，套装在弹簧推拉杆11上的压缩弹簧12的首尾两端分别顶于U字形分叉111和弹簧挡片16上。U字形分叉111通过滚轮销轴112连接有一滚轮113，滚轮销轴112的两端延伸在条形壳体10的两侧壁中，在条形壳体10的两侧壁上设有与滚轮销轴112配合的条形限位槽101，条形限位槽101及缓冲槽143的长度及位置决定滚轮销轴112水平移动距离。滚轮销轴112水平移动距离决定第二铰链臂2与第一铰链臂1的可以达到的最大和最小夹角，本实施例中能达到的最大角度为178度，最小角度为87度。

在第二铰链臂2位于铰链轴3的后侧（图3中铰链轴3左侧）上设有与滚轮113配合的凸轮块21,凸轮块21上包含有一个凹位212、一个凸位211及一个凸轮面213。凸轮块21的作用主要是与滚轮113相配合，当铰链未安装（如图4）时，在不受外力时滚轮113在压缩弹簧12作用下紧紧的压在凸轮块21的凹位212中，并且不会产生晃动，以保证铰链安装在门上时有一闭合力，第二铰链臂2与第一铰链臂1呈小于90度夹角，最好是87度夹角。当第二铰链臂2与门4安装，门4处于关闭位置时，第一铰链臂1与第二铰链臂2呈90度夹角（如图5），门4在安装在第二铰链臂2上的门4重心产生的作用力以铰链轴3为支点产生的转矩以及压缩弹簧12通过弹簧推拉杆11、滚轮113对第二铰链臂2的作用力以铰链轴3为支点产生的转矩的共同作用下贴紧设备主体5，也即烤箱框架，产生闭合力，实现紧密密封；

当本发明的铰链安装在门4上，在开启过程中，在门4的开启没有超过5度时，也即是第一铰链臂1与第二铰链臂2夹角没超过95度时，门4在失去外力作用时，门4就会自动回到关闭状态（图5所示状态），同时保证门4关闭时的密封性；

当滚轮113处于凸轮块21的凸位211时，门4所处的位置为受力突变位（门的开启夹角为95度左右），在凸位211前打开门4的力由小变大，在凸位211时最大，越过凸位211到达凸轮面213时变小；滚轮113处于凸轮面213位置，当门4失去外力时，门4在压缩弹簧12、滚轮113、凸轮块21及门4重心产生的作用力共同作用下自动回位到开启15±3度的位置，最好是开启15度（第一铰链臂1与第二铰链臂2呈105度夹角），即为观察孔位；此角度范围滚轮113与凸轮块21始终接触，凸轮块21对滚轮113的的作用力随凸轮块21的形状变化而变化，对门4的作用力是由凸轮块21凸轮面213压缩滚轮113从而压缩弹簧12实现。滚轮113在压缩弹簧12的弹力及凸轮块作用沿凸轮面滚动时，销轴142在缓冲槽143中滑动。当门4开启超过30度小于88度时，如图7和图8中所示位置，也即是第一铰链臂1与第二铰链臂2夹角在大于120度，小于或等于178度时，门4可以在该范围内的任一位置停止并保持。原理是安装在第二铰链臂2上的门4重心作用力以铰链轴3为支点产生的转矩与联动杆15受压缩弹簧12的弹性拉力以铰链轴3为支点产生的转矩达到平衡状态。门开启角度在30~88度范围，滚轮113与凸轮块21处于脱离状态（此时弹簧推拉杆11在压缩弹簧12作用下处于连接臂14的缓冲槽143的终端），对门4的作用力是由联动杆15随门开启角度的变化通过杠杆13、连接臂14、弹簧推拉杆11对压缩弹簧12的压缩来实现，门4开启角度越大，压缩弹簧12的压缩量越大，产生的转矩也越大，产生的转矩与门4重力产生的转矩在门开启角度30~88度范围内相匹配，门4可在此范围内任意位置停止。

Claims (9)

1.一种智能结构的弹性铰链，包括有第一铰链臂（1）和第二铰链臂（2）；所述的第一铰链臂（1）包括有一个条形壳体（10），条形壳体（10）的前端与第二铰链臂（2）尾端通过铰链轴（3）活动连接；在条形壳体（10）中设有弹簧推拉杆（11），在弹簧推拉杆（11）上套装有压缩弹簧（12）；其特征在于：所述的条形壳体（10）尾部中设有一杠杆（13），杠杆（13）通过支点销轴（131）与条形壳体（10）活动连接；杠杆（13）的上端与所述弹簧推拉杆（11）尾端之间设有一连接臂（14），连接臂（14）的尾端通过第一销轴（141）与杠杆（13）的上端活动连接，连接臂（14）的前端通过第二销轴（142）与弹簧推拉杆（11）的尾端活动连接；杠杆（13）的下端与所述第二铰链臂（2）之间设有联动杆（15），联动杆（15）尾端通过第三销轴（151）与杠杆（13）的下端活动连接，联动杆（15）前端通过第四销轴（152）与第二铰链臂（2）活动连接；在条形壳体（10）底部有折弯成90度的弹簧挡片（16），弹簧挡片（16）中间设有供弹簧推拉杆（11）活动卡入的U型槽，弹簧推拉杆（11）的前端延伸有U字形分叉（111），套装在弹簧推拉杆（11）上的压缩弹簧（12）的首尾两端分别顶于弹簧推拉杆（11）的U字形分叉（111）及条形壳体（10）的弹簧挡片（16）上；U字形分叉（111）上通过滚轮销轴（112）连接有一滚轮（113），滚轮销轴（112）的两端延伸在条形壳体（10）的两侧壁中，在条形壳体（10）的两侧壁上设有与滚轮销轴（112）配合的条形限位槽（101），在第二铰链臂（2）位于铰链轴（3）的后侧上设有与滚轮（113）配合的凸轮块（21）,凸轮块（21）上包含有一个凹位（212）、一个凸位（211）及一个凸轮面（213）；

铰链没安装时，不受外力时，滚轮（113）在弹簧力及凸轮块（21）的作用下停止在凸轮块的凹位（212）内，并受力卡在此位不会产生晃动，第一铰链臂（1）和第二铰链臂（2）成小于90度夹角；

当铰链安装在门上，而门处于关闭位置时，第一铰链臂（1）与第二铰链臂（2）呈90度夹角，门在安装在第二铰链臂（2）上的门重心产生的作用力以铰链轴（3）为支点产生的转矩以及压缩弹簧（12）通过弹簧推拉杆（11）、滚轮（113）对第二铰链臂（2）的作用力以铰链轴（3）为支点产生的转矩的共同作用下贴紧烤箱框架；

随着门的开启角度变大，第一铰链臂（1）与第二铰链臂（2）的夹角也随之受力扩大，在滚轮（113）没有越过凸轮块（21）的凸位（211）之前，安装在第二铰链臂（2）上的门（4）失去外力作用时，在压缩弹簧（12）、滚轮（113）及凸轮块（21）作用下门（4）自动回到关闭位置；当滚轮（113）处于凸轮块（21）的凸位（211）时，门（4）所处的位置为受力突变位，在凸位（211）前打开门（4）的力由小变大，在凸位（211）时最大，越过凸位（211）到达凸轮面（213）时变小；滚轮（113）处于凸轮面（213）位置，门（4）失去外力时，门（4）在压缩弹簧（12）、滚轮（113）、凸轮块（21）及门（4）重心产生的作用力共同作用下自动回位到开启15±3度的位置；

当第一铰链臂（1）与第二铰链臂（2）的夹角随门的开启继续受力扩大，在滚轮（113）脱离凸轮块（21）的凸轮面（213）后，安装在第二铰链臂（2）上的门（4）重心产生的作用力以铰链轴（3）为支点产生的转矩与联动杆（15）受压缩弹簧（12）的弹性拉力以铰链轴（3）为支点产生的转矩处于平衡状态。

2.根据权利要求1所述的一种智能结构的弹性铰链，其特征在于：所述的凸轮块（21）上的凸位（211）与滚轮（113）对应时，第二铰链臂（2）与第一铰链臂（1）所处的夹角为95度。

3.根据权利要求1所述的一种智能结构的弹性铰链，其特征在于：安装在第二铰链臂（2）上的门重心作用力以铰链轴（3）为支点产生的转矩与联动杆（15）受压缩弹簧（12）的弹性拉力以铰链轴（3）为支点产生的转矩达到平衡状态时，第二铰链臂（2）与第一铰链臂（1）所处的夹角为120～178度。

4.根据权利要求1所述的一种智能结构的弹性铰链，其特征在于：所述的第二铰链臂（2）与第一铰链臂（1）最小夹角为87度。

5.根据权利要求1所述的一种智能结构的弹性铰链，其特征在于：所述的弹簧推拉杆（11）的尾端或者连接臂（14）上设有与第二销轴（142）配合的缓冲槽（143）。

6.根据权利要求5所述的一种智能结构的弹性铰链，其特征在于：所述的条形限位槽（101）及缓冲槽（143）限制第二铰链臂（2）与第一铰链臂（1）最大夹角为178度。

7.根据权利要求1所述的一种智能结构的弹性铰链，其特征在于：所述的用第四销轴（152）将第二铰链臂（2）与联动杆（15）铰接前，在第二铰链臂（2）孔内先安装一无油轴承（1521）。

8.根据权利要求1所述的一种智能结构的弹性铰链，其特征在于：所述的用铰链轴（3）将第一铰链臂（1）与第二铰链臂（2）铰接前，在第二铰链臂（2）孔内安装一轴套（31）。

9.根据权利要求1所述的一种智能结构的弹性铰链，其特征在于：所述的第一铰链臂（1）的条形壳体（10）为一U型槽结构。