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CN110043556B - 一种扭力可调的铰链、铰链连接结构及眼镜 - Google Patents

一种扭力可调的铰链、铰链连接结构及眼镜 Download PDF

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CN110043556B CN201910434990.2A CN201910434990A CN110043556B CN 110043556 B CN110043556 B CN 110043556B CN 201910434990 A CN201910434990 A CN 201910434990A CN 110043556 B CN110043556 B CN 110043556B
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Abstract

本发明公开了一种扭力可调的铰链、铰链连接结构及眼镜；铰链包括滚花转轴和支撑轴套，滚花转轴一端轴向贯穿支撑轴套且与其转动配合；位于支撑轴套内的滚花轴段与支撑轴套之间设置有环形弹簧；支撑轴套内压装有用于对环形弹簧施加压紧力的压紧组件，在压紧力作用下环形弹簧的内圈与滚花轴段的滚花结构形成用于在相对转动时调节扭力的弹性啮合。铰链连接结构包括上、下铰链臂和铰链；上铰链臂包括套设在支撑轴套一端且与其同步转动的上安装部；下铰链臂包括套设在滚花转轴另一端且与其同步转动的下安装部，眼镜包括眼镜主体、镜腿和连接于两者之间的铰链。本发明能满足旋转扭动时力值维持在设定的扭力值范围内，结构简单且通用性强。

Description

一种扭力可调的铰链、铰链连接结构及眼镜
技术领域
本发明属于铰链技术领域，尤其涉及一种扭力可调的铰链及铰链连接结构。
背景技术
铰链是用来连接两个固体并允许两者之间做相对转动的机械装置。在AR、 VR等眼镜类产品的研究与开发中，由于眼镜采用高紧密的摄像头模组，且眼镜佩戴过程镜头光路需要较高的稳定性，就要求使用的转动铰链在较大活动范围内能维持较小的力值区间。
目前的铰链无法在较大活动范围内维持较小的力值区间；因此通用性差，无法满足消费电子市场的需求。
发明内容
本发明的目的在于提供一种扭力可调的铰链、铰链连接结构及眼镜，能满足旋转扭动时力值维持在设定的扭力值范围内，结构简单且通用性强。
本发明是这样实现的，一种扭力可调的铰链，所述铰链包括滚花转轴和两端封闭的支撑轴套，所述滚花转轴一端轴向贯穿所述支撑轴套且与所述支撑轴套转动配合；
所述滚花转轴的滚花轴段位于所述支撑轴套内，所述滚花轴段与所述支撑轴套之间设置有环形弹簧；
所述支撑轴套内压装有用于对所述环形弹簧施加压紧力的压紧组件，在所述压紧力作用下所述环形弹簧的内圈与所述滚花轴段的滚花结构形成用于在相对转动时调节扭力的弹性啮合。
作为一种改进，所述支持轴套包括一端敞口的轴套本体，所述轴套本体的敞口端设置有封装端盖；且所述封装端盖与所述轴套本体之间设置有周向定位结构。
作为一种改进，所述周向定位结构包括相适配的导向筋和导向槽；
所述轴套本体内周壁间隔设置有多个轴向延伸的所述导向筋，所述封装端盖伸入所述轴套本体的一端的外周设有所述导向槽；且在所述压紧力作用下所述环形弹簧的外圈与所述导向筋形成弹性啮合。
作为一种改进，所述导向筋的横截面为半圆形。
作为一种改进，所述滚花转轴穿出所述封装端盖的一端设置有用于安装端盖密封卡簧的第一环形卡槽，所述端盖密封卡簧用于对所述封装端盖进行压紧限位。
作为一种改进，所述封装端盖位于所述轴套本体外部的一端的外周设有用于安装C型卡簧的第二环形卡槽。
作为一种改进，所述封装端盖位于所述轴套本体外部的一端的外周面包括两个对称设置的第一平面部。
作为一种改进，所述压紧组件包括顺次压装的弹簧垫片和压紧密封圈；所述弹簧垫片与所述环形弹簧直接接触。
作为一种改进，所述滚花转轴为阶梯轴；所述阶梯轴包括依次同轴连接的第一轴段、第二轴段、第三轴段和第四轴段，且所述第一轴段至所述第四轴段的外径逐阶减小，所述第三轴段为所述滚花轴段；
所述第一轴段用于与所述第二轴段连接的一端面与所述轴套本体封闭端的端面贴合，所述第一轴段的另一端面设有螺纹安装孔，且所述第一轴段的外周面包括两个对称设置的第二平面部。
作为一种改进，所述滚花轴段为直纹滚花轴段。
本发明是这样实现的，一种铰链连接结构，括上铰链臂、下铰链臂和所述的扭力可调的铰链；
所述上铰链臂包括上安装部，所述上安装部套设在所述支撑轴套一端且与所述支撑轴套同步转动；
所述下铰链臂包括下安装部，所述下安装部套设在所述滚花转轴另一端且与所述滚花转轴同步转动。
作为一种改进，所述支撑轴套一端的外周面包括两个对称设置的第一平面部，所述滚花转轴另一端的外周面包括两个对称设置的第二平面部；
所述上安装部内侧壁设有环形限位平台，所述支撑轴套一端设置的C型卡簧与所述环形限位平台配合对所述上铰链臂进行轴向限位；且所述环形限位平台下方的所述上安装部内侧壁对称设置有两个用于与所述第一平面部配合进行传力的上平面部；
所述下安装部内侧壁对称设置有两个用于与所述第二平面部配合进行传力的下平面部，且所述下安装部的一端设有用于与所述滚花转轴连接的安装孔。
作为一种改进，还包括上铰链装饰盖和下铰链装饰盖，所述上铰链装饰盖插装在所述上安装部的上端，所述下铰链装饰盖插装在所述下安装部的下端。
本发明是这样实现的，一种眼镜，包括眼镜主体和位于眼镜主体两侧的镜腿；还包括所述的扭力可调的铰链；所述铰链连接于所述眼镜主体和所述镜腿之间。
由于采用了上述技术方案，取得的有益效果如下：
本发明的铰链、铰链连接结构及眼镜，其中压紧组件给于支撑轴套内的环形弹簧一个压紧力；在该压紧力作用下环形弹簧的内圈形成内齿形结构，并与滚花轴段的滚花结构形成用于在相对转动时调节扭力的弹性啮合。弹性啮合同实际的齿轮啮合不同，弹性啮合在滚花转轴旋转的时候回发生跳齿现象，在环形弹簧弹力的作用下就表现为波浪状(波动力)的力值曲线，压紧力导致的摩擦力提供初始恒定力；初始恒定力和波动力的设置能满足在迫使铰链转动时，铰链的活动扭矩或扭力值能维持在特定的范围内，但是实际使用时处在固定使用工况下的力通常为一定值；其中初始压紧力可通过压紧组件的硬度、尺寸及预压量来调节；波动力的波动区间通过滚花深度、及滚花与环形弹簧的弹性啮合深度来调节，啮合深度越深，相应的波动力值越大。
综上，本发明满足铰链旋转扭动时力值维持在设定的力值范围内，结构简单且通用性强；可以满足消费电子市场的需求。
附图说明
图1是本发明铰链的结构示意图；
图2是本发明铰链的轴向剖视图；
图3是本发明铰链去掉轴套本体后的结构示意图；
图4是本发明铰链的分解结构示意图；
图5是图4中轴套本体的结构示意图；
图6是图4中封装端盖的结构示意图；
图7是轴套本体与环形弹簧的安装位置示意图；
图8是图4中滚花转轴的结构示意图；
图9是滚花转轴与环形弹簧的安装位置示意图；
图10是轴套本体、环形弹簧和滚花转轴安装后结构的轴向投影图；
图11是扭力值调节原理曲线图：
图12是本发明铰链连接结构的结构示意图；
图13是图12的分解结构示意图；
图14是本发明眼镜的局部图；
图中，1-滚花转轴，11-第一轴段，111-螺纹安装孔，112-第二平面部，12- 第二轴段，13-滚花轴段，14-第四轴段，141-第一环形卡槽，2-支撑轴套，21- 轴套本体，211-导向筋，22-封装端盖，221-导向槽，222-第二环形卡槽，223- 第一平面部，3-环形弹簧，31-内齿形结构，32-外齿形结构，4-压紧组件，41- 弹簧垫片，42-压紧密封圈，5-C型卡簧，6-端盖密封卡簧，7-上铰链臂，71- 上安装部,711-环形限位平台，712-上平面部，8-下铰链臂，81-下安装部,811- 下平面部，812-安装孔，813-螺钉，9-上铰链装饰盖，10-下铰链装饰盖，a- 铰链，b-眼镜主体，c-镜腿，d-铰链连接结构。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
由图1至图4、图10共同所示，一种扭力可调的铰链a包括滚花转轴1和两端封闭的支撑轴套2，滚花转轴1一端轴向贯穿支撑轴套2且与支撑轴套2 转动配合；滚花转轴1的滚花轴段13位于支撑轴套2内，滚花轴段13与支撑轴套2之间的环形空间内设置有环形弹簧3，该环形弹簧3是由一定圈数的直线弹簧首尾相连而成的环形的弹簧圈。本实施例中的滚花轴段13为直纹滚花轴段。
支撑轴套2内压装有用于对环形弹簧3施加压紧力的压紧组件4，在压紧力作用下环形弹簧3的内圈形成的内齿形结构31(参见图10)与滚花轴段13 的滚花结构形成用于在相对转动时调节扭力的弹性啮合。其中压紧组件4包括顺次压装的弹簧垫片41和压紧密封圈42，弹簧垫片41与环形弹簧3直接接触。
由图5至图7、图10共同所示，本实施例中，支撑轴套2包括一端敞口的轴套本体21(筒状结构)，轴套本体21的敞口端设置有封装端盖22(阶梯状)；轴套本体21的封闭端设有供滚花转轴1穿入的通孔；封装端盖22与轴套本体 21之间设置有周向定位结构；其中该周向定位结构包括：轴套本体21内周壁间隔设置的多个轴向延伸的导向筋211，封装端盖22伸入轴套本体21的一端的外周设置的与导向筋211相适配的导向槽221；且在上述压紧力作用下环形弹簧3的外圈形成的外齿形结构32(参见图10)与导向筋211形成弹性啮合。若导向筋211设计的越尖锐，其啮合深度越深，发生跳齿时需要的波动力值越大，为了进一步确保转动铰链在较大活动范围内能维持较小的力值区间，将导向筋211的横截面设计为半圆形。
为了方便安装和预紧力的产生，封装端盖22设计成阶梯状圆柱结构，封装端盖22伸入轴套本体21的一端的径向尺寸小于封装端盖22位于轴套本体21 外部的一端的径向尺寸；封装端盖22位于轴套本体21外部的一端的外周设有用于安装C型卡簧5的第二环形卡槽222；C型卡簧5是为了与铰链臂连接时进行单边轴向限位的。本实施例中，封装端盖22位于轴套本体21外部的一端在与铰链臂连接时，考虑到圆柱面不容易进行旋转力的传递，因此将封装端盖22 位于轴套本体21外部的一端的外周面设计了两个对称设置的第一平面部223；与此同时铰链臂上也需具备相适配的平面部。若封装端盖22位于轴套本体21 外部的一端的横截面为多边形，那么铰链臂也需设计相应的多边形容纳腔与之匹配。同样，封装端盖22位于轴套本体21外部的一端在与铰链臂连接时，也可以通过粘接、热熔焊接来规避圆柱面不容易进行旋转力的传递的弊端。实际应用时，将封装端盖22位于轴套本体21外部的一端与铰链臂连接实现同步转动的形式很多，在此不一一列举；上述所述列举的形式不能理解为对本发明的限制。
由图8至图10共同所示，本实施例中，滚花转轴1为阶梯轴；该阶梯轴包括依次同轴连接的第一轴段11、第二轴段12、第三轴段(为滚花轴段13)和第四轴段14，且第一轴段11至第四轴段14的外径逐阶减小；第四轴段14穿出封装端盖22；第一轴段11用于与第二轴段12连接的一端面与轴套本体21 封闭端的端面贴合，第一轴段11的另一端面设有螺纹安装孔111，且第一轴段 11的外周面包括两个对称设置的第二平面部112。
第一轴段11在与另一铰链臂连接时，同样考虑到圆柱面不容易进行旋转力的传递，因此将第一轴段11的外周面设计了两个对称设置的第二平面部112；与此同时铰链臂上也需具备相适配的平面部。若第一轴段11的横截面为多边形，那么铰链臂也需设计相应的多边形容纳腔与之匹配。同样，第一轴段11在与铰链臂连接时，可以通过粘接、热熔焊接来规避圆柱面不容易进行旋转力的传递的弊端。将第一轴段11与铰链臂连接实现同步转动的形式很多，在此不一一列举；上述所述列举的形式不能理解为对本发明的限制。
其中：第四轴段14穿出封装端盖22的一端设置有用于安装端盖密封卡簧 6的第一环形卡槽141，端盖密封卡簧6用于对封装端盖22进行压紧限位；在本实施例中，可以将端盖密封卡簧6理解为压紧力的源头；若不考虑安装和零部件更换方便的问题，封装端盖22和轴套本体21可以通过紧固件连接或焊接。
由图11所示，扭力调节的原理如下：
因端盖密封卡簧6压紧限位，使封装端盖22对压紧密封圈42产生一定的压紧力，压紧密封圈42又将该压紧力通过弹簧垫片41传递给环形弹簧3，径向(可理解为直线弹簧的径向，或单圈弹簧的径向)压缩环形弹簧3；在压紧力作用下环形弹簧3的内圈形成的内齿形结构31与滚花轴段13的滚花结构形成用于在相对转动时调节扭力(产生阻尼)的弹性啮合，且在上述压紧力作用下环形弹簧3的外圈形成的外齿形结构32与导向筋211形成弹性啮合。由于弹簧啮合同实际的齿轮啮合不同，弹簧具有弹性因此弹簧啮合在滚花铰链轴1旋转的时候回发生跳齿现象，在环形弹簧3弹力的作用下就表现为波浪状(波动力值)的力值曲线，压紧力导致的摩擦力提供初始恒定力值(扭力初始值)。初始恒定力和波动力的设置能满足在迫使铰链转动时，铰链的活动扭矩或扭力值能维持在特定的范围内，但是实际使用时处在固定使用工况下的力通常为一定值；满足铰链旋转扭动时力值维持在设定的力值范围内。其中：初始压紧力可通过压紧组件4中压紧密封圈42(橡胶圈)的硬度、尺寸及预压量来调节；波动力的波动区间通过滚花深度、及滚花与环形弹簧3的弹性啮合深度来调节，啮合深度越深，相应的波动力值越大。初始恒定力值及波动力值同时都受环形弹簧3(实际为直线弹簧)刚度的影响，环形弹簧3的径向刚度间接影响初始恒定力值，环形弹簧3的轴向(可理解为直线弹簧的轴向)刚度间接影响铰链的波动力值。
在本发明中还涉及一种铰链连接结构d，本发明的描述中，需要理解的是“上”、“下”等描述的方位或位置关系是基于附图中显示关系，仅仅是为了便于简化描述，不能理解为对本发明的限制。
由图12和图13共同所示，铰链连接结构d包括上铰链臂7、下铰链臂8 和铰链a；上铰链臂7包括上安装部71(筒状结构)，上安装部71向下套设在封装端盖22位于轴套本体21外部的一端与封装端盖22(即支撑轴套2)同步转动；下铰链臂8包括下安装部81(筒状结构)，下安装部81向上套设在第一轴段11且与第一轴段11(即滚花转轴1)同步转动。
本实施例中，上安装部71内侧壁设有环形限位平台711，且环形限位平台 711下方的上安装部71内侧壁对称设置有两个用于与第一平面部223配合进行传力的上平面部712；上安装部71与铰链a进行安装前，先从铰链a上取下C 型卡簧5,然后将上安装部71套设在设有第一平面部223的封装端盖22一端，第一平面部223与上平面部712对应接触，此时封装端盖22的第二环形卡槽 222正好位于环形限位平台711上方，将下C型卡簧5安装在第二环形卡槽222 中，C型卡簧5对上安装部71进行单边轴向限位(限制向上运动)的。同时轴套本体21对上安装部71进行了另一单边轴向限位(实际是上平面部71限制了其向下运动)。
下安装部81内侧壁对称设置有两个用于与第二平面部112配合进行传力的下平面部811，且下安装部81下端设有用于与第一轴段11中螺纹安装孔111 相对应的安装孔812，并利用一螺钉813将下安装部81与第一轴段11进行紧固。
上铰链装饰盖9向下插装在上安装部7上端，可以遮盖端盖密封卡簧6、C 型卡簧5以及C型卡簧5上方的封装端盖22；下铰链装饰盖10向上插装在下安装部8的下端；可以遮盖螺钉813和部分第一轴段11。
上述已经详细说明了将封装端盖22位于轴套本体21外部的一端与上铰链臂7连接实现同步转动的形式很多，第一轴段11与下铰链臂连接实现同步转动的形式很多，也列举三种实现形式，在此不做赘述。
在本发明中还涉及一种眼镜，由图14所示，眼镜包括眼镜主体b，位于眼镜主体b两侧的镜腿c，眼镜主体b和镜腿c之间通过上述的铰链a连接；在与铰链a匹配连接时，眼镜主体b一端需设计成上铰链臂7或下铰链臂8结构；同样镜腿c一端需设计成下铰链臂8或上铰链臂7结构。即眼镜主体b一端、镜腿c一端和铰链a构成上述的铰链连接结构d。同理，上述铰链a和铰链连接结构d也可以广泛用翻盖盒及其他应用场合。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (14)

1.一种扭力可调的铰链，其特征在于，所述铰链包括滚花转轴和两端封闭的支撑轴套，所述滚花转轴一端轴向贯穿所述支撑轴套且与所述支撑轴套转动配合；
所述滚花转轴的滚花轴段位于所述支撑轴套内，所述滚花轴段与所述支撑轴套之间设置有环形弹簧；
所述支撑轴套内压装有用于对所述环形弹簧施加压紧力的压紧组件，在所述压紧力作用下所述环形弹簧的内圈与所述滚花轴段的滚花结构形成用于在相对转动时调节扭力的弹性啮合；所述弹性啮合在所述滚花转轴旋转的时候会发生跳齿现象，在所述环形弹簧弹力的作用下表现为波浪状的力值曲线。
2.根据权利要求1所述的扭力可调的铰链，其特征在于，所述支撑轴套包括一端敞口的轴套本体，所述轴套本体的敞口端设置有封装端盖；且所述封装端盖与所述轴套本体之间设置有周向定位结构。
3.根据权利要求2所述的扭力可调的铰链，其特征在于，所述周向定位结构包括相适配的导向筋和导向槽；
所述轴套本体内周壁间隔设置有多个轴向延伸的所述导向筋，所述封装端盖伸入所述轴套本体的一端的外周设有所述导向槽；且在所述压紧力作用下所述环形弹簧的外圈与所述导向筋形成弹性啮合。
4.根据权利要求3所述的扭力可调的铰链，其特征在于，所述导向筋的横截面为半圆形。
5.根据权利要求2所述的扭力可调的铰链，其特征在于，所述滚花转轴穿出所述封装端盖的一端设置有用于安装端盖密封卡簧的第一环形卡槽，所述端盖密封卡簧用于对所述封装端盖进行压紧限位。
6.根据权利要求2所述的扭力可调的铰链，其特征在于，所述封装端盖位于所述轴套本体外部的一端的外周设有用于安装C型卡簧的第二环形卡槽。
7.根据权利要求2所述的扭力可调的铰链，其特征在于，所述封装端盖位于所述轴套本体外部的一端的外周面包括两个对称设置的第一平面部。
8.根据权利要求1所述的扭力可调的铰链，其特征在于，所述压紧组件包括顺次压装的弹簧垫片和压紧密封圈；所述弹簧垫片与所述环形弹簧直接接触。
9.根据权利要求2所述的扭力可调的铰链，其特征在于，所述滚花转轴为阶梯轴；所述阶梯轴包括依次同轴连接的第一轴段、第二轴段、第三轴段和第四轴段，且所述第一轴段至所述第四轴段的外径逐阶减小，所述第三轴段为所述滚花轴段；
所述第一轴段用于与所述第二轴段连接的一端面与所述轴套本体封闭端的端面贴合，所述第一轴段的另一端面设有螺纹安装孔，且所述第一轴段的外周面包括两个对称设置的第二平面部。
10.根据权利要求1所述的扭力可调的铰链，其特征在于，所述滚花轴段为直纹滚花轴段。
11.一种铰链连接结构，其特征在于，包括上铰链臂、下铰链臂和权利要求1-5任一项所述的扭力可调的铰链；
所述上铰链臂包括上安装部，所述上安装部套设在所述支撑轴套一端且与所述支撑轴套同步转动；
所述下铰链臂包括下安装部，所述下安装部套设在所述滚花转轴另一端且与所述滚花转轴同步转动。
12.根据权利要求11所述的铰链连接结构，其特征在于，所述支撑轴套一端的外周面包括两个对称设置的第一平面部，所述滚花转轴另一端的外周面包括两个对称设置的第二平面部；
所述上安装部内侧壁设有环形限位平台，所述支撑轴套一端设置的C型卡簧与所述环形限位平台配合对所述上铰链臂进行轴向限位；且所述环形限位平台下方的所述上安装部内侧壁对称设置有两个用于与所述第一平面部配合进行传力的上平面部；
所述下安装部内侧壁对称设置有两个用于与所述第二平面部配合进行传力的下平面部，且所述下安装部的一端设有用于与所述滚花转轴连接的安装孔。
13.根据权利要求11所述的铰链连接结构，其特征在于，还包括上铰链装饰盖和下铰链装饰盖，所述上铰链装饰盖插装在所述上安装部的上端，所述下铰链装饰盖插装在所述下安装部的下端。
14.一种眼镜，包括眼镜主体和位于眼镜主体两侧的镜腿；其特征在于，还包括权利要求1-9任一项所述的扭力可调的铰链；所述铰链连接于所述眼镜主体和所述镜腿之间。
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