CN110332254B - 单向轴承总成及其应用 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种单向轴承总成，包括：转动环；固定环，所述转动环与所述固定环同轴布置；多个楔块，所述多个楔块设置于所述转动环和所述固定环之间；以及解锁机构，设置为使得所述转动环在锁止状态和的解锁状态之间切换；当所述转动环处于锁止状态时，所述转动环沿第一方向可转动，但沿与所述第一方向相反的第二方向不可转动；当所述转动环处于解锁状态时，所述转动环沿所述第一方向和沿所述第二方向均可转动。本发明还提供了该单向轴承总成的多种应用。本发明的单向轴承总成能够在任何所需的位置进行承载，并能够即时响应使用者的需求而解锁单向轴承。

Description

单向轴承总成及其应用

技术领域

本发明涉及一种轴承及其应用，尤其涉及一种单向轴承总成及其应用。

背景技术

汽车副仪表板根据不同配置的需求，会安装扶手总成零件，为驾驶者或者乘员提供一个手肘舒适的摆放位置，同时多数扶手总成具有翻转开启的功能，在副仪表板内部还会设计一个储物空间，扶手总成同时相当于一个储物箱盖。然而，通常情况下，对于扶手功能而言，多数扶手只在关闭状态下，才能提供乘员手肘的支撑功能，而开启后则无法支撑受力了，因此，这样的扶手总成位置单一，不能满足尽可能多的乘员的人体体型或需求。

目前，随着客户需求的不断提高，业内也推出了几种能够在翻转过程中调节旋转搁手位置的扶手转轴机构。例如，专利DE102006048107B4、DE102009031702A1、DE102011017083B4、WO2004018253A1、CN100509479C、CN102729861B、DE19904410C2、DE102006014822A1和CN100519265C中都公开了一种能够在翻转过程中调节旋转搁手位置的扶手转轴机构，这些扶手转轴机构均采用了单向棘齿或棘轮来实现机械运动功能。上述转轴机构的具体机械运动原理如下：扶手在翻转到某特定角度之前(例如45度)，可以使扶手在3-4个或者更多的角度位置承载搁手，在这些位置扶手只能做旋转打开方向的运动，而不能再做回转关闭方向的运动，从而使得扶手总成可以在旋转过程中提供给乘员可调节的、不同的搁手位置；当不需要使用扶手某一个搁手位置或调整位置又或者关闭扶手总成，只需要将扶手总成翻转超过那个特定角度(例如45度)，则扶手总成即可以回转到关闭位置，在此关闭扶手的过程中将不会再有之前如打开扶手过程中所出现的不能关闭扶手的情况出现。而在上述一系列的运动过程不需要其他开关机构，只需要翻转扶手操作即可。

然而，由于上述现有扶手的承载位置数量受限于单向棘齿的数量，在扶手的功能旋转角度内只能提供几个位置，即单向多级承载转轴机构，不能最大限度地适用于更多的使用者。同时由于棘齿的间歇式啮合，会产生一定的异响，需要通过增加缓冲零件消除。

目前现有技术也有单向无级承载转抽机构，但同样包含了棘齿机构，在加上滚珠式的单向轴承机构，迷宫机构相互组合来实现无级调节承载位置的功能。不过像单向棘齿机构和滚珠式单向轴承机构中承载零件比较多，成本相对较高。

鉴于上述情况，目前需要设计一种新型的单向轴承总成，从而实现旋转功能角度内任意位置都可以实现承载搁手并无需增加特殊缓冲零件消除异响。同时机构简化，成本相对现有无级承载转轴机构较低。

发明内容

为了解决上述现有技术存在的问题，本发明旨在提供一种单向轴承总成及其应用，以在实现任意位置承载，无异响，减少承载零件。

本发明提供了一种单向轴承总成，包括：转动环；固定环，所述转动环与所述固定环同轴布置；多个楔块，所述多个楔块设置于所述转动环和所述固定环之间；以及解锁机构，设置为使得所述转动环在锁止状态和的解锁状态之间切换；当所述转动环处于锁止状态时，所述转动环沿第一方向可转动，但沿与所述第一方向相反的第二方向不可转动；当所述转动环处于解锁状态时，所述转动环沿所述第一方向和沿所述第二方向均可转动。

所述转动环响应于所述多个楔块的偏转而在锁止状态和解锁状态之间切换。

当所述转动环处于锁止状态时，所述楔块分别与所述转动环和所述固定环偏心相切，形成自锁角；

当所述转动环处于解锁状态时，所述楔块与所述转动环和所述固定环中的至少一个之间形成间隙。

所述解锁机构包括设置于所述转动环和所述固定环之间的解锁环，所述转动环响应于所述解锁环的转动而在锁止状态和解锁状态之间切换。

所述解锁环设置为贴近所述转动环，所述解锁环沿第一方向可转动但沿第二方向不可转动，所述解锁环通过沿第一方向转动来使转动环从锁止状态切换到解锁状态。

所述多个楔块响应于所述解锁环的转动而发生偏转。

当所述解锁环设置在所述转动环外部且贴近所述转动环时，所述楔块的偏转方向与所述解锁环的转动方向相反；当所述解锁环设置在所述转动环内部且贴近所述转动环时，所述楔块的偏转方向与所述解锁环的转动方向相同。

所述解锁环包括处于同一圆弧轨迹上的多个解锁筋。

单个所述解锁筋设置于两个相邻的所述楔块之间，所述解锁筋响应于所述解锁环的转动而推动所述楔块发生偏转。

所述楔块具有相背设置的止位面和解锁面，其中，所述止位面与所述解锁筋在所述转动环处于锁止状态时紧密贴合，所述解锁面与所述解锁筋在所述转动环处于解锁状态时紧密贴合。

所述解锁机构还包括离合转轮，所述离合转轮推动所述解锁环转动。

所述离合转轮设有梯形槽，所述解锁环设有梯形筋，当所述转动环处于解锁状态时，所述梯形筋从所述梯形槽中脱离。

所述离合转轮设有行程控制槽，所述外环设有行程控制筋筋，所述外环通过所述行程控制筋在所述行程控制槽中的移动带动离合转轮转动。

所述解锁机构还包括扭簧，所述扭簧一端连接所述解锁环，对所述解锁环施加驱使所述楔块保持解锁状态的力矩。

所述解锁机构还包括螺旋压缩弹簧，所述螺旋压缩弹簧对所述离合转轮施加压紧所述解锁环的力，该力用来抵消所述解锁环处于所述锁止状态时，所述扭簧对所述解锁环施加的力矩。

所述单向轴承总成还包括用于容纳多个楔块的保持架，所述保持架设置为相对于所述固定环静止。

所述楔块还包括与所述保持架连接的固定轴，所述楔块通过所述固定轴相对于所述保持架偏转。

所述单向轴承总成还包括弹簧圈，所述楔块包括用于容纳所述弹簧圈的沉槽，所述弹簧圈设置为将多个所述楔块限定在所述保持架中。

所述弹簧圈对所述楔块施加转矩，所述转矩使得所述转动环从解锁状态切换到锁止状态。

所述保持架和所述弹簧圈均设于所述固定环和所述转动环之间。

所述沉槽包括由不同心也不同半径的第一圆弧面和第二圆弧面组成的槽底。

所述多个楔块设置为圆环阵列均匀且旋转对称地排列。

另一方面，本发明提供了一种转轴机构，包括：固定支架；旋转支架，所述旋转支架通过转轴相对于所述固定支架在初始位置和最大转动角度位置之间转动；以及根据上文所述单向轴承总成，所述单向轴承总成设置于所述转轴上使得所述旋转支架在以下状态间切换：1)被允许在初始位置和最大转动角度位置之间的任意中间位置向初始位置转动；2)被限制在初始位置和一设置角度位置之间的任意中间位置向初始位置转动。

所述单向轴承总成的转动环与所述旋转支架连接，固定环与所述转轴连接并固定于所述转轴上。

所述转轴包括花键轴。

所述固定支架的轴向两端设有花键孔，所述旋转支架上设有支架花键孔，在固定支架的一个花键孔和旋转支架的支架花键孔之间依次设置安装一个轴套、碟形弹簧和摩擦阻尼环，所述轴套固定在所述固定支架上，所述摩擦阻尼环抵靠在旋转支架上；在固定支架的另一个花键孔和旋转支架之间安装有另一轴套和定位摩擦阻尼环。

另一方面，本发明提供了一种翻转扶手箱，包括：储物箱体，具有储物隔间；和扶手，相对于所述储物箱体在遮盖所述储物隔间的关闭位置和露出所述储物隔间的最大打开位置之间可转动；所述扶手与所述储物箱体通过一根据上文所述的转轴机构相连，使得所述扶手可以在锁止状态和解锁状态之间切换，当所述扶手处于锁止状态时，被限制从所述关闭位置和一设置角度位置之间的任意中间位置转动到所述关闭位置；当所述扶手处于解锁状态时，被允许从所述关闭位置和所述最大打开位置之间的任意中间位置转动到所述关闭位置。

所述储物箱体与转轴机构的固定支架连接，所述扶手与转轴机构的旋转支架连接。

另一方面，本发明提供了一种升降杯托，包括：具有开口的基座；盖板，可以相对于所述基座在关闭位置和经过多个使用位置的解锁位置之间移动；所述盖板在所述关闭位置遮蔽所述开口和在所述多个使用位置露出所述开口以容纳饮料容器，以及所述盖板在所述解锁位置可以相对于所述基座向着所述关闭位置移动；其特征在于，通过上文所述单向轴承总成，使得所述盖板在第一状态和第二状态之间可切换，当所述盖板处于第一状态时，被允许从所述关闭位置向所述任意使用位置移动，同时被限制从任意所述使用位置向所述关闭位置移动；当所述盖板处于第二状态时，被允许从所述任意使用位置经过所述解锁位置向所述关闭位置移动。

所述盖板与一具有齿条的滑动支架连接；所述基座与一安装有单向轴承总成的固定支架连接。

所述单向轴承总成包括设置在所述单向轴承总成的外环上的齿轮，所述齿轮与所述滑动支架上的所述齿条啮合。

所述升降杯托还包括与所述基座和所述盖板均连接的卷簧，以提供所述盖板从所述解锁位置向所述关闭位置移动的作用力。

根据本发明的单向轴承总成，通过套设于内环上的制动楔块在锁止状态下直接接触内环和外环的相对的壁面而形成单向轴承，使得该旋转装置能够无极地停在任何所需的位置，采用了解锁环以及离合转轮的迷宫机构，旋转装置在使用者转动超过某一最大值时，外环将其与离合转轮的相对转动角转动达到该最大值，推动离合转轮旋转，并带动解锁环旋转，从而其解锁筋推动制动楔块，从而响应使用者的需求解除单向轴承，最大限度地适应于更多的使用者。而且，本发明的无级承载旋转装置避免了现有技术中的棘齿的间歇式啮合，从而消除异响，达到静音的目的。

附图说明

图1是包括本发明的单向轴承总成的车辆的内部示意性透视图；

图2是图1的车辆的另一个角度的内部示意性透视图；

图3是包括根据本发明第一种实施例的单向轴承总成的转轴机构的示意图；

图4是图3转轴机构的爆炸示意图；

图5是图4转轴机构除去固定支架和旋转支架外的爆炸示意图；

图6A和图6B是图5中外环的结构示意图；

图7是图5中内环的结构示意图；

图8是图5中保持架的结构示意图；

图9是图5中制动楔块的结构示意图；

图10是图5中第一定位环的结构示意图；

图11A和图11B是图5中解锁环的结构示意图；

图12是图5中离合转轮的结构示意图；

图13是图5中轴套的结构示意图；

图14是图5中摩擦阻尼环的结构示意图；

图15是图5中轴向定位环的结构示意图；

图16是图5中花键轴的结构示意图；

图17是图5中定位摩擦阻尼环的结构示意图；

图18是图3的转轴机构在转轴位置的局部轴向截面示意图；

图19是旋转支架处于初始位置的状态示意图；

图20是图19状态下的B-B截面示意图，其示出了制动楔块和内环、外环的位置关系；

图21是图19状态下的C-C截面示意图，其示出了制动楔块和弹簧圈的位置关系；

图22是图19状态下的D-D截面示意图，其示出了行程控制筋与行程控制槽的起始端面接触，以及解锁环与梯形槽的起始端面接触；

图23是旋转支架从初始位置向解锁位置移动过程中，行程控制筋与行程控制槽的末端面接触时的截面示意图；

图24是旋转支架从初始位置向解锁位置移动过程中，解锁环与梯形槽的末端面接触时的截面示意图；

图25是旋转支架处于解锁位置的状态示意图；

图26是图25状态下的B-B截面示意图，其示出了制动楔块和内环、外环的位置关系；

图27是图25状态下的C-C截面示意图，其示出了制动楔块和弹簧圈的位置关系；

图28是图25状态下的轴向截面示意图，其示出了离合转轮的位置；

图29是图25状态下的轴向截面示意图，其示出了解锁环的梯形筋与离合转轮的梯形槽的位置关系；

图30是旋转支架处于最大打开位置的状态示意图；

图31是本发明第二种实施例的单向轴承总成的保持架、制动楔块和内环的结构安装示意图；

图32是图31的结构爆炸图；

图33本发明第三种实施例的单向轴承总成的部分结构安装示意图；

图34是图33的结构爆炸图；

图35是本发明第四种实施例的单向轴承总成的部分结构爆炸示意图；

图36是包括本发明第2种实施例的单向轴承总成中的升降杯托/储物盒的关闭位置示意图；

图37是图36中的升降杯托/储物盒的使用位置示意图。

具体实施方式

下面结合附图，给出本发明的较佳实施例，并予以详细描述。

图1是包括本发明单向轴承总成的车辆内部示意性透视图，图2是图1的车辆的另一个角度内部示意图。根据示例性实施例，车辆V包括具有扶手箱F和升降杯托CH的内部I，该扶手箱F包括储物箱体S和扶手A，其中，储物箱体S包括储物隔间(图上未示出)。储物箱体S和扶手A可以通过根据本发明的一个优选实施例的具有单向轴承总成的转轴机构相连，使得该扶手A可以相对于储物箱体S转动，使得扶手A在遮盖储物箱体S的储物隔间的关闭位置和露出储物箱体S的储物隔间的最大打开位置之间转动。该升降杯托CH包括具有开口(图上不可见)的基座B和遮蔽开口的盖板C，盖板C也可以通过根据本发明的另一个优选实施例的具有单向轴承总成的滑轨机构与基座B连接，使得盖体C可以相对于基座B滑动并由基座B上设置的开关(图上未示出)控制盖板C在遮蔽开口的关闭位置和露出开口以便容纳饮料容器的使用位置之间滑动。可以理解的是，具有单向轴承总成的转轴机构和/或滑轨机构还可以布置于座椅扶手上或者其他具有转动或者滑动的功能零件上。

实施例一：转轴机构

下面先介绍根据本发明的一个优选实施例的具有单向轴承总成的转轴机构。

图3是根据本发明的一个优选实施例的具有单向轴承总成的转轴机构的示意图。根据示例性实施例，该具有单向轴承总成C的转轴机构包括：与图2所示的储物箱体S连接的固定支架5，以及通过转轴与图2所示的扶手A连接且相对于固定支架5在初始位置(对应于扶手A遮盖储物隔间的关闭位置)和最大转动角度位置(对应于扶手A露出储物隔间的最大打开位置)之间转动的旋转支架4。本实施例中转轴设置为花键轴35。单向轴承总成C固定在花键轴35上，用于实现旋转支架4被允许在初始位置和最大转动角度位置之间的任意中间位置向初始位置转动，以及旋转支架4被限制在初始位置和最大转动角度位置之间的任意中间位置向初始位置转动。

图4是图3转轴机构的爆炸图。根据示例性实施例，该旋转支架4的轴向一端设有花键孔41，另一端设有圆孔42；固定支架5的轴向两端各设有一花键孔51。

图5是图4中除固定支架5和旋转支架外4的转轴机构爆炸图，其中也示出了单向轴承C的爆炸结构。根据示例性实施例，该单向轴承总成C包括：同轴布置的外环11、内环16，以及夹设在外环11和内环16之间的保持架13、制动楔块14和弹簧圈15。弹簧圈15用于将制动楔块14安装到保持架13上，制动楔块14径向上朝向保持架13内部的为制动楔块14的径向向内侧，相反，制动楔块14径向上朝向保持架13外部的为制动楔块14的径向向外侧。

外环11如图6A、6B所示，包括用于容纳保持架13、制动楔块14、弹簧圈15和内环16的一端封闭的空心圆柱体110，空心圆柱体110的封闭端111上设置有花键112。封闭端111中央还具有贯穿花键112的圆孔114，用于套设花键轴35，以保证外环11可以绕花键轴35旋转。空心圆柱体110的内壁面113设置为与制动楔块14偏心相切。空心圆柱体110远离封闭端111的开口端面上还设有沿空心圆柱体110的轴向方向向外延伸的行程控制筋115。行程控制筋115采用圆环阵列间隔分布，其个数基于旋转支架4预先设定的解锁位置来设置，解锁位置相对于初始位置的角度越大，行程控制筋115的个数越少。本实施例中，行程控制筋115优选设为3个。所谓解锁位置，理解为旋转支架4转动到解锁位置时，旋转支架4可以从该位置向初始位置转动，而旋转支架4在初始位置和解锁位置之间的任意位置时，都无法向初始位置旋转。

内环16如图7所示，为一个空心圆柱体160，空心圆柱体160中央设有贯通的花键槽161，花键槽161与花键轴35匹配，以确保内环16与花键轴35相对静止；空心圆柱体160的外壁面162设置为与制动楔块14偏心相切。

保持架13如图8所示，大致为空心圆柱体130，该空心圆柱体130的圆周壁上等分设置有多个用于容纳制动楔块14的开口131。保持架13的一侧端面上设置有沿轴向向外突出的定位筋132，定位筋132的个数可以设置为1个或多个。

如图9A、9B所示，制动楔块14的数量为多个且圆环阵列均匀且旋转对称地排列。制动楔块14包括位于径向向内侧的内弧面143和位于径向向外侧的外弧面144。其中，内弧面143包括两段不同心也不同半径的第三、第四圆弧面(或者第三、第四螺旋线面，或者第三圆弧面和第四螺旋线面)1431、1433，第三圆弧面1431和第四圆弧面1433彼此相邻形成相交线1432。外弧面144包括两段不同半径的第一、第二圆弧面(或者第一、第二螺旋线面，或者第一圆弧面和第二螺旋线面)1441、1443，第一圆弧面和第二圆弧面1441、1443彼此相邻形成相交线1442。第一圆弧面1441和第三圆弧面1431的半径均大于外环11的内壁面113的半径与内环16的外壁面162的半径的差值的二分之一，这是传统单向轴承的基本概念。但本发明的单向轴承总成，创造性地增加了第二圆弧面1443和第四圆弧面1433，第二圆弧面1443和第四圆弧面1433的半径均小于外环11的内壁面113的半径和内环16的外壁面162半径的差值的二分之一，如此在单向轴承机构解锁时，外弧面144和内弧面143距离外环11的内壁面113和/或内环16的外壁面162的间隙足够大，相比传统的楔块所采用的单圆弧面或者螺旋线弧面，其解锁功能更顺畅，解锁和锁止功能切换更敏锐。

制动楔块14还包括开口朝向径向向外侧的用于容纳弹簧圈15的沉槽145，从而保证每个制动楔块14被弹簧圈15限定在保持架13上。沉槽145的槽底包括不同心也不同半径的第五圆弧面1451和第六圆弧面1452，由于第五圆弧面1451为偏心圆弧面，弹簧圈15对制动楔块14的第五圆弧面1451的压力使制动楔块14产生自转的转矩，该转矩保证单向轴承总成C处于锁止状态时，制动楔块14的内弧面143和内环16的外壁面162偏心相切，相切位置在第三圆弧面1431上或者与相交线1432重合；同时，制动楔块14的外弧面144与外环11的内壁面113偏心相切，相切位置在第一圆弧面1441上或者与相交线1442重合。制动楔块14具有位于制动楔块14的径向向内侧的解锁面146和止位面147，且止位面147与解锁面146相背设置。

为了提高结构性能，制动楔块、保持架、定位环和内环还可以设计成其它形式。如图31、图32所示，可以想到，制动楔块14’可以包括轴向设置的固定轴142’，制动楔块14’通过固定轴142’与保持架13’上设置的轴孔133’连接，使得制动楔块14’能够相对于保持架13’更稳定地偏转，同时内环16的锁止更稳定。还可以想到，第一定位环12也可以和保持架13’集成一体，集成后的保持架13’与保持架13相比，取消了保持架13上的定位筋132，而在轴向一端增加了与花键轴35匹配的花键孔134’，以将保持架13’固定在花键轴35上。还可以想到，为了使保持架13’更加稳定，可以在保持架13’的轴向另一端设置止位槽135’，同时在内环16’上增加与止位槽135’匹配的止位筋163’，从而确保保持架13’、花键轴35，内环16’三个零件都保持相对静止。

如图5所示，单向轴承总成C还包括容置于外环11内的第一定位环12，如图10所示，第一定位环12包括与花键轴35匹配的花键孔121，以确保第一定位环12相对于花键轴35固定。第一定位环12还包括与保持架13的定位筋132配合的定位槽122，以确保保持架13相对第一定位环12固定，即保持架13也相对于花键轴35固定。

如图5所示，单向轴承总成C还包括解锁机构，根据本发明一个实施例，解锁机构包括解锁环21、扭簧22、离合转轮23以及螺旋压缩弹簧24。

解锁环21如图11A、11B所示，包括彼此轴向连接的空心的主圆柱体211和次圆柱体212，其中主圆柱体211的直径大于次圆柱体212的直径。主圆柱体211的圆周壁包括多个沿主圆柱体211轴向向外延伸的间隔排布的解锁筋213。解锁筋213设置为截面是扁平三角形的柱状结构，其中扁平三角形的最小角对应的棱边为解锁棱2131，解锁棱2131与制动楔块14的解锁面146匹配实现解锁。主圆柱体211朝向次圆柱体212的端面上设置有梯形筋214以及用于固定扭簧22一端的安装孔215。解锁环21的中央还设有一个贯通主圆柱体211和次圆柱体212的圆孔216，用于套设花键轴35，以保证解锁环21可以绕花键轴35旋转。

为了在机构解锁过程中，准确控制解锁环的解锁旋转角度，解锁环21还可以设计成解锁环21’。如图33、图34所示，两者结构基本相同，只是解锁环21’在其次圆柱体212’内增加了一处止位筋217’，它与花键轴35上的任意一个花键槽(图上未示出)匹配，用来精确控制解锁环21’绕着花键轴35的解锁转动角度。解锁环21’的转动角度是受制动楔块自转角度控制，这里通过增加止位筋217’，让解锁环21’的解锁转动角度更精确。

离合转轮23如图12所示，设置为一可以容纳解锁环21的次圆柱体212和扭簧22的空心圆柱体230，空心圆柱体230一端封闭，封闭端231的外端面抵靠螺旋压缩弹簧24，使离合转轮23始终受到螺旋压缩弹簧24的压力；封闭端231的中央设有用于套设花键轴35的圆孔232，以保证解锁环21可以绕花键轴35旋转。空心圆柱体230靠近另一端的圆柱壁上设置有多个与外环11的行程控制筋115对应的行程控制槽233，行程控制槽233的径向宽度小于空心圆柱体230的壁厚，行程控制筋115可以在行程控制槽233内往复移动，从而实现外环11推动离合转轮23沿不同方向转动；同时，在临近行程控制槽233的空心圆柱体230的端面上还设置有多个与解锁环21的梯形筋214有间隙匹配的梯形槽234，以使离合转轮23与解锁环21同步运动。

为了避免由于螺旋压缩弹簧24的压力过大，造成离合转轮23与解锁环21之间的摩擦力过大，在机构解锁后的运动过程中发生单向轴承总成意外锁止而造成机构失效，不能关闭扶手，离合转轮23还可以设计成离合转轮23’。如图33、图34所示，离合转轮23’上的梯形槽234’与解锁环21’上的梯形筋214’为无间隙匹配。为了机构解锁后，离合转轮23与解锁环21不发生接触，避免上述失效可能性，定位环34a还可以设计成离合定位环34a’，离合定位环34a’包括梯形槽344a’。离合转轮23’还包括与梯形槽344a’匹配的梯形筋235’，且梯形槽344a’与梯形筋235’在旋转支架处于初始状态时存在间隙，这个间隙对应的是解锁环21’的解锁转动角度。需注意的是，梯形筋235’从梯形槽344a’中脱离的轴向行程要大于解锁环21’的梯形筋214’从离合转轮23’的梯形槽234’中脱离的轴向行程。

如图5所示，转轴机构还包括套设于花键轴35上的轴套31、碟型弹簧32、摩擦阻尼环33、轴向定位环34和定位摩擦阻尼环36。

如图13所示，轴套31包括一底座311、设置在该底座311的一侧端面上的花键312以及与花键轴35配合的花键孔313。如图5所示，本实施例中，轴套31设置为一对，分别套设于花键轴35的两端且容置于固定支架5上的两个花键孔51之间，其中，轴套31的花键312(参见图18)分别与两个花键孔51配合，使得轴套31相对于固定支架5静止，且轴套31的花键孔313使得轴套31相对于花键轴35固定，继而相对于固定支架5固定。

如图14所示，摩擦阻尼环33包括与花键轴35匹配的内圆孔331，使摩擦阻尼环33能够绕花键轴35旋转。摩擦阻尼环33还包括与外环11的花键112(参见图18)配合的凹槽332，使得摩擦阻尼环33与外环11同步转动。

如图5所示，轴向定位环34的数量为三个，包括容置于离合转轮23内的第一轴向定位环34a，以及布置在螺旋压缩弹簧24和定位摩擦阻尼环36之间的第二轴向定位环34b和第三轴向定位环34c。除了第一轴向定位环34a上还设有用于固定扭簧22另一端的通孔342a(参见图15)外，三者结构基本相同，都包括与花键轴35配合的花键槽341，而且三个轴向定位环34的花键槽341能够与花键轴35上的棘齿351、352和353(参见图16)卡接，以防止三个轴向定位环34沿轴向移动。

为了避免扭簧22施加给离合转轮23的转矩超过解锁环21与离合转轮23之间的摩擦力导致的失效问题，解锁机构可以取消扭簧22，如图33-34所示，取而代之的是，可以采用解锁环21’并在解锁环21’的次圆柱体212’的端面增加棘齿218’，同时在离合定位环34a’相对应的端面上增加两个棘齿槽345a’。棘齿218’与棘齿槽345a’匹配，且棘齿218’在两个棘齿槽345a’中转动的角度对应解锁环21’的解锁转动角度。

定位摩擦阻尼环36如图17所示，包括与花键轴35匹配的内圆孔361，使定位摩擦阻尼环36可以绕花键轴35旋转。定位摩擦阻尼环36的外圆环面上交替等分地设置多个轴向定位筋362和径向定位筋363，其中，径向定位筋363穿过旋转支架4的圆孔42并与圆孔42相互挤压匹配，而轴向定位筋362则抵靠圆孔42周边的旋转支架4，使定位摩擦阻尼环36和旋转支架4同步旋转。

图18示出了图3的转轴机构在转轴位置的局部轴向截面示意图。花键轴35贯穿旋转支架4、固定支架5和单向轴承总成C，以及轴套31、碟型弹簧32、摩擦阻尼环33、轴向定位环34(图上可见34a和34b)和定位摩擦阻尼环36(图上不可见)。具体地，在固定支架5和旋转支架4同一侧的花键孔51和花键孔41之间依次设置一个轴套31、碟形弹簧32和摩擦阻尼环33。在固定支架5和旋转支架4的另一侧的花键孔51和圆孔42之间依次设置定位摩擦阻尼环36和另一个轴套31(图上省略)。两个轴套31固定在固定支架5上。摩擦阻尼环33抵靠在旋转支架4上，使得摩擦阻尼环33上的凹槽332与穿过旋转支架4的花键孔41的外环11上的花键112配合，实现外环11、摩擦阻尼环33与旋转支架4三者同步运动。外环11的行程控制筋115与离合转轮23的行程控制槽233配合，使得外环11和离合转轮23形成一个封闭圆柱体，这个封闭圆柱体内部包括依次套设在花键轴35上的第一定位环12、内环16、套在内环16外的保持架13、通过弹簧圈15设置在保持架13开口131出的多个制动楔块14、解锁环21、套在解锁环21的次圆柱体212上的扭簧22、以及螺旋压缩弹簧24。第一定位环12、内环16、解锁环21和第一轴向定位环34a依次抵靠以免在外环11和离合转轮23内轴向移动。螺旋压缩弹簧24套设在花键轴35上且一端抵靠离合转轮23，另一端抵靠第二轴向定位环34b，从而防止离合转轮23轴向移动。定位摩擦阻尼环36穿过旋转支架4的圆孔42后与第三轴向定位环34c抵靠，定位摩擦阻尼环36上的轴向定位筋362则抵靠圆孔42周边的旋转支架4以防止定位摩擦阻尼环36轴向移动，同时定位摩擦阻尼环36上的径向定位筋363与圆孔42相互挤压匹配，使得定位摩擦阻尼环36与旋转支架4同步转动。

具有转轴机构的翻转扶手箱

下面介绍一下具有转轴机构100的翻转扶手箱F的使用过程。

(扶手处于关闭位置)

如图1所示，扶手A相对于扶手箱体S处于遮蔽储物隔间的关闭位置，即如图19所示，旋转支架4相对于固定支架5处于初始位置。

此时，内环16相对于花键轴35固定，相当于固定环。弹簧圈15对制动楔块14的第五圆弧面1451的压力使制动楔块14产生自转的逆时针转矩(如图21所示)，该转矩使得动楔块14的外弧面144与外环11的内壁面113偏心相切形成相切点a，制动楔块14的内弧面143与内环16的外壁面162偏心相切形成相切点b，但是相切点a与外弧面144上的第一圆弧面1441的圆心点c以及外环11的内壁面113的圆心点d的连线不经过制动楔块14的自转中心o；同样，相切点b与内弧面143上的第三圆弧面1431的圆心点e以及内环16的外壁面162的圆心点(即外环11的内壁面113的圆心点的d)的连线也不经过制动楔块14的自转中心o，如图20所示，故相切点a、相切点b和圆心点e形成制动楔块14与内环16之间的自锁角，同时，相切点a、相切点b和圆心点c形成制定楔块14与外环11之间的自锁角。当外环11要顺时针旋转时，由于外环11与制动楔块14是相切接触的，制动楔块14会被外环11带动绕制动楔块14的自转中心o顺时针旋转，从而不会对外环11的顺时针旋转造成阻碍。反之，当外环11要逆时针旋转时，则会受制动楔块14的阻碍使得外环11无法逆时针旋转。

同样此时，如图22所示，扭簧22的一端与解锁环21上的安装孔215连接，如图18所示，从而扭簧22对解锁环21施加一个顺时针转矩，这使得插入到离合转轮23上的梯形槽234中的解锁环21上的梯形筋214始终与梯形槽234中的顺时针方向上的起始端面2341(如图12所示)接触，但同时外环11上的行程控制筋115与离合转轮23上的行程控制槽233的顺时针方向上的起始端面2331(如图12所示)的接触，这抵消了扭簧22对解锁环21施加的转矩，解锁环21与离合转轮23保持静止，继而保证了解锁筋213的解锁棱2131与制动楔块14上的解锁面146只是相互接触而没有相互作用。

综上所述，旋转支架4相对于固定支架5处于初始位置时，解锁环21未起作用，外环11只能沿顺时针方向转动而不能沿逆时针方向转动，外环11处于单向锁止状态。

(扶手从关闭位置向解锁位置转动)

当扶手A从关闭位置向解锁位置转动的过程中，旋转支架4带动外环11顺时针转动，外环11相当于转动环。当外环11上的行程控制筋115与离合转轮23上的行程控制槽233的顺时针方向上的末端面2332(如图12所示)接触时，螺旋压缩弹簧24施加到离合转轮23上的力来压紧解锁环21，以抵消扭簧22对解锁环21施加的转矩，解锁环21与离合转轮23保持静止，如图23所示。

当外环11继续顺时针转动时，外环11开始推动离合转轮23一起顺时针转动，直至离合转轮23上的梯形槽234中的顺时针方向上的末端面2342(如图12所示)与解锁环21上的梯形筋214接触，解锁环21与离合转轮23保持静止，如图24所示。

综上所述，这个过程，解锁环21未起作用，外环11只能沿顺时针方向转动而不能沿逆时针方向转动，外环11处于单向锁止状态。扶手A不能回到关闭位置，即扶手A可以承受用户的加载。

需要注意的是，当解锁环21的梯形筋214在离合转轮23的梯形槽234中移动时，解锁环21和离合转轮23之间的会产生摩擦力。而当扭簧22对离合转轮23施加的转矩超过了离合转轮23与解锁环21之间的摩擦力时，会导致离合转轮23的梯形槽234在解锁位置之前就与解锁环21的梯形筋214发生脱离，即提前解锁，导致机构失效。故可以取消扭簧22，使用如上文所述且如图33-图34所示的解锁环21’，并在解锁环21’的次圆柱体212’的端面增加棘齿218’，同时在离合定位环34a’相对应的端面上增加两个棘齿槽345a’。棘齿218’与棘齿槽345a’匹配，继而消除机构失效的情况，同时控制解锁环21’的位置。

(扶手转动到解锁位置)

如图25所示，当扶手A继续转动到解锁位置，即外环11带动离合转轮23开始推动解锁环21顺时针转动，解锁环21上的解锁棱2131推动制动楔块14上的解锁面146，使得制动楔块14绕自身旋转中心o顺时针旋转直至制动楔块14的止位面147与保持架13接触后停止，如图26所示，制动楔块14的外弧面144与外环11的内壁面113之间存在间隙，制动楔块14的内弧面143与内环16的外壁面162也存在间隙。此时，弹簧圈15与制动楔块14接触的圆弧面已由第五圆弧面1451变成了第六圆弧面1452(如图27所示)。同时，由于解锁环21在制动楔块14的止位面147接触到保持架13后就无法再旋转了，那么随着离合转轮23被外环11继续推动旋转，克服了螺旋压缩弹簧24对离合转轮23的压力，离合转轮23的梯形槽234会被解锁环21的梯形筋214沿轴向推动而令离合转轮23发生轴向平移(如图28所示)，使得解锁环21的梯形筋214从离合转轮23的梯形槽234中脱离，如图29所示。至此，外环11被解锁。从解锁环21推动制动楔块14绕自身旋转中心o旋转开始，到解锁环21的梯形筋214从离合转轮23的梯形槽234中脱离的这一过程被称为解锁行程。此后，外环11再逆时针旋转，因为离合器已经解锁，就不会受到制动楔块14锁止和离合转轮23的限制。

综上所述，扶手A在解锁位置时，外环11既可以沿顺时针旋转，又可以沿逆时针旋转，即外环11处于解锁状态。因此，扶手A既可以转动到最大打开位置，也可以回到关闭位置。

需要注意的是，虽然解锁环21的梯形筋214从离合转轮23的梯形槽234中脱离，但梯形筋214的顶面2141仍与离合转轮23接触，如图29所示，螺旋压缩弹簧24对于离合转轮23的压力，加上离合转轮23的转动会在离合转轮23与解锁环23之间产生摩擦力，此摩擦力可能会影响解锁环21克服扭簧22旋转，影响机构的功能。故可以使用解锁环21’、离合转轮23’和离合定位环34a’的设计，由于梯形筋235’从梯形槽344a’中脱离的轴向行程要大于解锁环21’的梯形筋214’从离合转轮23’的梯形槽234’中脱离的轴向行程，所以当梯形筋235’从梯形槽344a’中脱离时，梯形筋214’也完全从梯形槽234’中脱离，并且梯形筋214’的顶面也不会与离合转轮23’接触，如此便消除了摩擦力可能导致的失效情况。

(扶手转动到最大打开位置)

如图30所示，当扶手A转动到最大打开位置时，碟形弹簧32施加给摩擦阻尼环33的压力会传递给旋转支架4，继而通过旋转支架4传递到定位摩擦阻尼环36上，这有利于摩擦阻尼环36与轴套31之间产生足够的摩擦力以确保扶手A再最大打开位置保持稳定。

(扶手从最大打开位置回到初始位置)

当扶手A从最大打开位置反向转动回到初始位置的过程中，外环11逆时针转动，外环11上的行程控制筋115会先与离合转轮23上的行程控制槽233的起始端面2331接触，然后外环11开始带动离合转轮23逆时针转动，直到离合转轮23上的梯形槽234重新与解锁环21上的梯形筋214接合并且与梯形槽234的起始端面2341接触，从而离合转轮23带动解锁环21逆时针转动。解锁环21的逆时针转动，解锁环21上的解锁筋213推动制动楔块14的止位面147发生逆时针旋转，直至制动楔块14的内弧面143和外弧面144重新与内环16的外壁面162和外环11的内壁面113相切，弹簧圈15重新与第五圆弧面1451接触，外环11重新被单向锁止，此时，扶手A回到初始位置。

通过本实施例可知，解锁环21设置在转动环(外环11)内部且贴近转动环，制动楔块14的偏转方向设置为与解锁环21的转动方向相同。但可以想到的是，解锁环21也可以设置在转动环外部且贴近转动环，则制动楔块14的偏转方向设置为与解锁环21的转动方向相反。

通过本实施例可知，外环11被设置为转动环，而内环16被设置为固定环。但可以想到的是，外环11也可以被设置为固定环，而内环16被设置为转动环。无论外环11还是内环16设置为转动环，当转动环处于锁止状态时，转动环只能沿一个方向转动，不可以沿相反方向转动；只有当转动环处于解锁状态时，转动环才可以沿两个不同方向转动。

在本实施例中，解锁环21只能设置为贴近转动环。当解锁环21设置为贴近转动环时，解锁环21沿与转动环在锁止状态下的可转动的方向同向转动，使得转动环从锁止状态切换到解锁状态。

实施例二：包括具有单向轴承总成的滑轨机构的升降杯托

下面再介绍一下具有本发明的一个优选实施例的单向轴承总成的滑轨机构。

此滑轨机构被用于汽车内部一升降杯托CH上。此升降杯托CH，如图36-37所示，包括具有开口O的基座B和遮蔽开口O的盖板C，以及滑轨机构。滑轨机构设置为使得盖板C相对于基座B在关闭位置、经过使用位置和解锁位置之间滑动。关闭位置时盖板C遮蔽开口O，使用位置时盖板C露出开口O并固定在基座B上以便容纳饮料容器，解锁位置时盖板C可以相对于基座向着关闭位置移动。

滑轨机构包括与盖板C连接的滑动支架7以及与基座B连接的固定支架6。单向轴承总成安装在固定支架6上。这里的单向轴承总成采用的是如图33-34中所示的解锁环21’、离合转轮23’和离合定位环34a’，并且在外环11上增加了齿轮116，可以与滑动支架7上的齿条71啮合。升降杯托CH还包括连接滑动支架7和基座B的卷簧72，以提供盖板C从解锁位置向关闭位置移动的作用力。

在盖板C处于关闭位置时，盖板C与开口O的外周面齐平。使用时，将水杯或者水瓶放置在盖板C上，按压水瓶推动盖板C下降，并在到达单向轴承总成解锁前的任意位置停止，从而实现升降杯托的多个使用位置。要关闭盖板C时，只需按压水瓶或者盖板下降达到解锁位置，然后拿走水杯或者解除压力，盖板C即能在卷簧72的作用下自动恢复到关闭位置。升降杯托的盖板C下降时的工作行程相当于转轴机构的旋转支架4的翻转开启行程，盖板C从最低的使用位置到解锁位置之间的行程等同于转轴机构中解锁行程。再次不再赘述。

以上所述的，仅为本发明的较佳实施例，并非用以限定本发明的范围，本发明的上述实施例还可以做出各种变化。即凡是依据本发明申请的权利要求书及说明书内容所作的简单、等效变化与修饰，皆落入本发明专利的权利要求保护范围。本发明未详尽描述的均为常规技术内容。

Claims (30)

1.一种单向轴承总成，其特征在于，包括：

转动环；

固定环，所述转动环与所述固定环同轴布置；

多个楔块，所述多个楔块设置于所述转动环和所述固定环之间；以及

解锁机构，设置为使得所述转动环在锁止状态和解锁状态之间切换；

当所述转动环处于锁止状态时，所述转动环沿第一方向可转动，但沿与所述第一方向相反的第二方向不可转动；

当所述转动环处于解锁状态时，所述转动环沿所述第一方向和沿所述第二方向均可转动；

所述单向轴承总成还包括用于容纳多个楔块的保持架，所述保持架设置为相对于所述固定环静止以限定所述楔块的自转中心；

当所述转动环处于锁止状态时，所述楔块分别与所述转动环和所述固定环偏心相切，形成自锁角；

当所述转动环处于解锁状态时，所述楔块与所述转动环和所述固定环之间均形成间隙。

2.根据权利要求1所述的单向轴承总成，其特征在于，所述转动环响应于所述多个楔块的偏转而在锁止状态和解锁状态之间切换。

3.根据权利要求1所述的单向轴承总成，其特征在于，所述解锁机构包括设置于所述转动环和所述固定环之间的解锁环，所述转动环响应于所述解锁环的转动而在锁止状态和解锁状态之间切换。

4.根据权利要求3所述的单向轴承总成，其特征在于，所述解锁环设置为贴近所述转动环，所述解锁环通过沿第一方向转动来使转动环从锁止状态切换到解锁状态。

5.根据权利要求3所述的单向轴承总成，其特征在于，所述多个楔块响应于所述解锁环的转动而发生偏转。

6.根据权利要求5所述的单向轴承总成，其特征在于，当所述解锁环设置在所述转动环外部且贴近所述转动环时，所述楔块的偏转方向与所述解锁环的转动方向相反；

当所述解锁环设置在所述转动环内部且贴近所述转动环时，所述楔块的偏转方向与所述解锁环的转动方向相同。

7.根据权利要求3所述的单向轴承总成，其特征在于，所述解锁环包括处于同一圆弧轨迹上的多个解锁筋。

8.根据权利要求7所述的单向轴承总成，其特征在于，单个所述解锁筋设置于两个相邻的所述楔块之间，所述解锁筋响应于所述解锁环的转动而推动所述楔块发生偏转。

9.根据权利要求7所述的单向轴承总成，其特征在于，所述楔块具有相背设置的止位面和解锁面，其中，

止位面与所述解锁筋在所述转动环处于锁止状态时紧密贴合，

解锁面与所述解锁筋在所述转动环处于解锁状态时紧密贴合。

10.根据权利要求3所述的单向轴承总成，其特征在于，所述解锁机构还包括离合转轮，所述离合转轮推动所述解锁环转动。

11.根据权利要求10所述的单向轴承总成，其特征在于，所述离合转轮设有梯形槽，所述解锁环设有梯形筋，当所述转动环处于解锁状态时，所述梯形筋从所述梯形槽中脱离。

12.根据权利要求11所述的单向轴承总成，其特征在于，所述离合转轮设有行程控制槽，所述转动环设有行程控制筋，所述转动环通过所述行程控制筋在所述行程控制槽中的移动带动离合转轮转动。

13.根据权利要求10所述的单向轴承总成，其特征在于，所述解锁机构还包括扭簧，所述扭簧一端连接所述解锁环，对所述解锁环施加驱使所述楔块保持解锁状态的力矩。

14.根据权利要求13所述的单向轴承总成，其特征在于，所述解锁机构还包括螺旋压缩弹簧，所述螺旋压缩弹簧对所述离合转轮施加压紧所述解锁环的力，该力用来抵消所述解锁环处于所述锁止状态时，所述扭簧对所述解锁环施加的力矩。

15.根据权利要求1所述的单向轴承总成，其特征在于，所述楔块还包括与所述保持架连接的固定轴，所述楔块通过所述固定轴相对于所述保持架偏转。

16.根据权利要求1所述的单向轴承总成，其特征在于，所述单向轴承总成还包括弹簧圈，所述楔块包括用于容纳所述弹簧圈的沉槽，所述弹簧圈设置为将多个所述楔块限定在所述保持架中。

17.根据权利要求16所述的单向轴承总成，其特征在于，所述弹簧圈对所述楔块施加转矩，所述转矩使得所述转动环从解锁状态切换到锁止状态。

18.根据权利要求16所述的单向轴承总成，其特征在于，所述保持架和弹簧圈均设于所述固定环和所述转动环之间。

19.根据权利要求16所述的单向轴承总成，其特征在于，所述沉槽包括由不同心也不同半径的第一圆弧面和第二圆弧面组成的槽底。

20.根据权利要求1所述的单向轴承总成，其特征在于，所述多个楔块设置为圆环阵列均匀且旋转对称地排列。

21.转轴机构，其特征在于，包括：

固定支架；

旋转支架，所述旋转支架通过转轴相对于所述固定支架在初始位置和最大转动角度位置之间转动；以及

根据权利要求1-20之一所述单向轴承总成，所述单向轴承总成设置于所述转轴上使得所述旋转支架在以下状态间切换：1）被允许在初始位置和最大转动角度位置之间的任意中间位置向初始位置转动；2）被限制在初始位置和一设置角度位置之间的任意中间位置向初始位置转动。

22.根据权利要求21所述的转轴机构，其特征在于，所述单向轴承总成的转动环与所述旋转支架连接，固定环与所述转轴连接并固定于所述转轴上。

23.根据权利要求21所述的转轴机构，其特征在于，所述转轴包括花键轴。

24.根据权利要求21所述的转轴机构，其特征在于，所述固定支架的轴向两端设有花键孔，所述旋转支架上设有支架花键孔，在固定支架的一个花键孔和旋转支架的支架花键孔之间依次设置安装一个轴套、碟形弹簧和摩擦阻尼环，所述轴套固定在所述固定支架上，所述摩擦阻尼环抵靠在旋转支架上；在固定支架的另一个花键孔和旋转支架之间安装有另一轴套和定位摩擦阻尼环。

25.翻转扶手箱，包括：

储物箱体，具有储物隔间；和

扶手，相对于所述储物箱体在遮盖所述储物隔间的关闭位置和露出所述储物隔间的最大打开位置之间可转动；

其特征在于，所述扶手与所述储物箱体通过一根据权利要求21-24之一所述的转轴机构相连，使得所述扶手可以在锁止状态和解锁状态之间切换，当所述扶手处于锁止状态时，被限制从所述关闭位置和一设置角度位置之间的任意中间位置转动到所述关闭位置；当所述扶手处于解锁状态时，被允许从所述关闭位置和所述最大打开位置之间的任意中间位置转动到所述关闭位置。

26.根据权利要求25所述的翻转扶手箱，其特征在于，所述储物箱体与转轴机构的固定支架连接，所述扶手与转轴机构的旋转支架连接。

27.升降杯托，包括：

具有开口的基座；

盖板，可以相对于所述基座在关闭位置和经过多个使用位置的解锁位置之间移动；所述盖板在所述关闭位置遮蔽所述开口和在所述多个使用位置露出所述开口以容纳饮料容器，以及所述盖板在所述解锁位置可以相对于所述基座向着所述关闭位置移动；

其特征在于，通过权利要求1-20之一所述单向轴承总成，使得所述盖板在第一状态和第二状态之间可切换，当所述盖板处于第一状态时，被允许从所述关闭位置向所述任意使用位置移动，同时被限制从任意所述使用位置向所述关闭位置移动；当所述盖板处于第二状态时，被允许从所述任意使用位置经过所述解锁位置向所述关闭位置移动。

28.根据权利要求27所述的升降杯托，其特征在于，所述盖板与一具有齿条的滑动支架连接；所述基座与一安装有所述单向轴承总成的固定支架连接。

29.根据权利要求28所述的升降杯托，其特征在于，所述单向轴承总成包括设置在所述单向轴承总成的转动环上的齿轮，所述齿轮与所述滑动支架上的所述齿条啮合。

30.根据权利要求27所述的升降杯托，其特征在于，所述升降杯托还包括与所述基座和所述盖板均连接的卷簧，以提供所述盖板从所述解锁位置向所述关闭位置移动的作用力。

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