惯性锁定摩擦铰接件的制作方法

惯性锁定摩擦铰接件


背景技术：

1.摩擦铰接件通常用于许多应用，并且在整个行业中有多种类型。一种具体的应用是在汽车应用中用于隔间(compartment)封闭件。当在用于中央控制台和其他隔间的铰接件内添加摩擦时，用户会得到一种坚实的感觉，并且可以指望盖保持打开状态，直到手动移动关闭。在某些负载条件下，单独的摩擦铰接件不会阻止箱打开。为此，已知使用闩锁或惯性锁来保持盖关闭，特别是在汽车隔间中以满足安全标准。惯性锁用于不希望用户每次打开隔间时都对闩锁进行操作的情况。在无闩锁的隔间设计中，通常使用惯性锁代替闩锁以满足安全标准。这些功能仅在暴露于某些冲击载荷时才可防止隔间盖移动。然而，这些惯性锁具有缺点，包括外观上的缺点、包装尺寸大、装置接合后需要重置、接合需要时间并且还可能需要复杂的组装。
2.因此，需要一种提供摩擦力矩和惯性锁定功能两者的紧凑型设计，以满足这些应用的成本和外观期望。同样重要的是在设计中提供这些特征以对由于惯性力引起的系统移动部分的旋转角度进行限制。


技术实现要素：

3.一个实施方式是一种惯性锁定摩擦铰接件系统，惯性锁定摩擦铰接件系统包括：第一铰接元件；第二铰接元件；联接到第一铰接元件的轴组件，轴组件具有轴组件凹部；以及联接到第二铰接元件的摩擦组件，摩擦组件具有摩擦组件凹部。所述轴组件和所述摩擦组件以可旋转的方式联接，以进行相对摩擦的旋转。限制部件定位在惯性锁定摩擦铰接件内使得：当所述限制部件被完全容纳在所述摩擦组件凹部和所述轴组件凹部中的一者内时，允许所述轴组件和所述摩擦组件在摩擦作用下相对于彼此旋转，使得所述惯性锁定摩擦铰接件系统处于解锁状态。所述限制部件还定位成使得：当所述限制部件至少部分地位于所述摩擦组件凹部和所述轴组件凹部两者内时，防止所述轴组件和所述摩擦组件相对旋转，使得所述惯性锁定摩擦铰接件系统处于锁定状态。
4.一个实施方式为任一前述实施方式的惯性锁定摩擦铰接件系统，其中所述惯性锁定摩擦铰接件系统被构造为：当重力作用于所述惯性锁定摩擦铰接件时处于所述解锁状态，并且所述惯性锁定摩擦铰接件系统被构造为：当外部冲击力作用于所述惯性锁定摩擦铰接件时处于所述锁定状态。
5.一个实施方式是任一前述实施方式的惯性锁定摩擦铰接件系统，其中所述惯性锁定摩擦铰接件系统被构造为使得：作用于所述惯性锁定摩擦铰接件系统上的重力使所述限制部件被完全容纳在所述摩擦组件凹部和所述轴组件凹部中的一者内，使得所述惯性锁定摩擦铰接件系统处于所述解锁状态。
6.一个实施方式是任一前述实施方式的惯性锁定摩擦铰接件系统，其中所述惯性锁定摩擦铰接件系统被构造为使得：作用于所述惯性锁定摩擦铰接件系统的外部冲击力使所述限制部件被部分地容纳在所述摩擦组件凹部和所述轴组件凹部中的每一者内，使得所述惯性锁定摩擦铰接件系统处于所述锁定状态。
7.一个实施方式是任一前述实施方式的惯性锁定摩擦铰接件系统，其中所述轴组件包括轴壳体和轴，并且所述摩擦组件包括摩擦壳体，所述摩擦壳体容纳有至少一个摩擦元件，以及其中，所述至少一个摩擦元件以过盈配合的方式配置在所述轴上。
8.一个实施方式是任一前述实施方式的惯性锁定摩擦铰接件系统，其中轴沿轴的轴线旋转，以及其中，当所述惯性锁定摩擦铰接件系统在所述锁定状态与所述解锁状态之间变化时，所述限制部件相对于所述轴径向移动。
9.一个实施方式为任一前述实施方式的惯性锁定摩擦铰接件系统，其中，所述限制部件为销和矩形块中的一者。
10.一个实施方式是任一前述实施方式的惯性锁定摩擦铰接件系统，其中所述限制部件还包括偏压机构，所述偏压机构被构造成将所述限制部件保持在所述摩擦组件凹部和所述轴组件凹部中的一者中，直到冲击力在所述偏压机构上产生负载，从而将所述限制部件至少部分地移入所述摩擦组件凹部和所述轴组件凹部两者中。
11.一个实施方式是一种惯性锁定摩擦铰接件，惯性锁定摩擦铰接件包括具有轴组件凹部的轴组件和具有摩擦组件凹部的摩擦组件。轴组件和摩擦组件以可旋转的方式联接，以进行相对摩擦的旋转。限制部件定位在所述惯性锁定摩擦铰接件内使得:当所述惯性锁定摩擦铰接件处于解锁状态时，所述限制部件不与所述摩擦组件凹部和所述轴组件凹部两者接合，使得所述轴组件和所述摩擦组件被允许在摩擦作用下相对于彼此旋转。所述限制部件还被定位成使得：当所述惯性锁定摩擦铰接件处于锁定状态时，所述限制部件至少部分地与所述摩擦组件凹部和所述轴组件凹部两者接合，使得所述轴组件和所述摩擦组件通过所述限制部件被锁定并且被防止相对旋转。
12.一个实施方式为任一前述实施方式的惯性锁定摩擦铰接件系统或惯性锁定摩擦铰接件，其中所述惯性锁定摩擦铰接件被构造为：当重力作用于所述惯性锁定摩擦铰接件时处于所述解锁状态，并且所述惯性锁定摩擦铰接件被构造为：当外部冲击力作用于所述惯性锁定摩擦铰接件时处于所述锁定状态。
13.一个实施方式是任一前述实施方式的惯性锁定摩擦铰接件系统或惯性锁定摩擦铰接件，其中所述惯性锁定摩擦铰接件被构造为使得：作用于所述惯性锁定摩擦铰接件的外部冲击力使所述限制部件与所述摩擦组件凹部和所述轴组件凹部中的每一者部分地接合，从而使所述惯性锁定摩擦铰接件处于所述锁定状态。
14.一个实施方式是任一前述实施方式的惯性锁定摩擦铰接件系统或惯性锁定摩擦铰接件，其中所述轴组件包括轴壳体和轴，并且所述摩擦组件包括摩擦壳体，所述摩擦壳体容纳有至少一个摩擦元件，以及其中，所述至少一个摩擦元件以过盈配合的方式配置在所述轴上。
15.一个实施方式是任一前述实施方式的惯性锁定摩擦铰接件系统或惯性锁定摩擦铰接件，其中所述轴沿轴的轴线旋转，以及其中，当所述惯性锁定摩擦铰接件系统在所述锁定状态与所述解锁状态之间变化时，所述限制部件相对于所述轴径向移动。
16.一个实施方式是任一前述实施方式的惯性锁定摩擦铰接件系统或惯性锁定摩擦铰接件，其中在向所述惯性锁定摩擦铰接件施加冲击力的情况下，所述限制部件朝向所述轴径向地过渡(transition，转变)。
17.一个实施方式为任一前述实施方式的惯性锁定摩擦铰接件系统或惯性锁定摩擦
铰接件，其中，所述限制部件为销、矩形块和棘爪中的一者。
18.一个实施方式是一种惯性锁定摩擦铰接件，惯性锁定摩擦铰接件包括具有轴组件凹部的轴组件和具有摩擦组件凹部的摩擦组件。所述轴组件和所述摩擦组件以可旋转的方式联接，以进行相对摩擦的旋转。限制部件定位在所述惯性锁定摩擦铰接件内使得:当所述惯性锁定摩擦铰接件处于解锁状态时，所述限制部件被完全容纳在所述摩擦组件凹部和所述轴组件凹部中的一者内，使得所述轴组件和所述摩擦组件被允许在摩擦作用下相对于彼此旋转。所述限制部件还定位成使得：当所述惯性锁定摩擦铰接件处于锁定状态时，所述限制部件被至少部分地容纳在所述摩擦组件凹部和所述轴组件凹部两者中，使得所述轴组件和所述摩擦组件通过所述限制部件被锁定并且被防止相对旋转。
19.一个实施方式是任一前述实施方式的惯性锁定摩擦铰接件系统或惯性锁定摩擦铰接件系统，其中所述惯性锁定摩擦铰接件系统被构造为：当外部冲击力作用于所述惯性锁定摩擦铰接件时，所述惯性锁定摩擦铰接件系统从所述锁定状态变为所述解锁状态或者从所述解锁状态变为所述锁定状态。
20.一个实施方式是任一前述实施方式的惯性锁定摩擦铰接件系统或惯性锁定摩擦铰接件，其中在所述惯性锁定摩擦铰接件系统上的外部冲击力或者使所述限制部件被完全容纳在所述摩擦组件凹部和所述轴组件凹部中的一者内，使得所述惯性锁定摩擦铰接件系统处于解锁状态，或者使所述限制部件被部分地容纳在所述摩擦组件凹部和所述轴组件凹部中的每一者中，使得所述惯性锁定摩擦铰接件系统处于所述锁定状态。
21.一个实施方式是任一前述实施方式的惯性锁定摩擦铰接件系统或惯性锁定摩擦铰接件，其中所述轴组件包括轴壳体和轴，并且所述摩擦组件包括摩擦壳体，所述摩擦壳体容纳有至少一个摩擦元件，以及其中所述至少一个摩擦元件以过盈配合的方式配置在所述轴上。
22.一个实施方式是任一前述实施方式的惯性锁定摩擦铰接件系统或惯性锁定摩擦铰接件，其中轴沿轴的轴线旋转，并且其中，当所述惯性锁定摩擦铰接件系统在所述锁定状态与所述解锁状态之间变化时，所述限制部件相对于所述轴径向移动。
附图说明
23.包括附图以提供对实施方式的进一步理解并且附图被并入并构成本说明书的一部分。附图图示了实施方式并且与说明书一起用于解释实施方式的原理。其他实施方式和实施方式的许多预期优点将很容易理解，因为它们通过参考以下详细描述而变得更好地理解。附图的元件不一定彼此成比例。相似的附图标记表示相应的相似部件。
24.图1示出了根据一个实施方式的结合有惯性锁定摩擦铰接件的铰接系统的立体图。
25.图2示出了根据一个实施方式的结合有惯性锁定摩擦铰接件的图1的铰接系统的分解图。
26.图3示出了根据一个实施方式的惯性锁定摩擦铰接件的立体图。
27.图4示出了根据一个实施方式的图3中的惯性锁定摩擦铰接件的分解图。
28.图5-图7示出了根据一个实施方式的图3-图4中的惯性锁定摩擦铰接件的剖视图。
29.图8示出了根据一个实施方式的惯性锁定摩擦铰接件的分解图。
30.图9-图10示出了根据一个实施方式的图8中的惯性锁定摩擦铰接件的剖视图。
31.图11示出了根据一个实施方式的结合有惯性锁定摩擦铰接件的铰接系统的立体图。
32.图12示出了根据一个实施方式的结合有惯性锁定摩擦铰接件的图11的铰接系统的局部分解图。
33.图13示出了根据一个实施方式的三部分式惯性锁定摩擦铰接件的立体图。
34.图14示出了根据一个实施方式的图13的三部分式惯性锁定摩擦铰接件的分解图。
35.图15-图17示出了根据一个实施方式的图13-图14中的惯性锁定摩擦铰接件的剖视图。
36.图18示出了根据一个实施方式的惯性锁定摩擦铰接件的立体图。
37.图19示出了根据一个实施方式的图18中的惯性锁定摩擦铰接件的分解图。
38.图20-图23示出了根据一个实施方式的图18-图19中的惯性锁定摩擦铰接件的剖视图。
39.图24示出了根据一个实施方式的惯性锁定摩擦铰接件的立体图。
40.图25示出了根据一个实施方式的图24中的惯性锁定摩擦铰接件的分解图。
41.图26-图28示出了根据一个实施方式的图24-图25中的惯性锁定摩擦铰接件的剖视图。
具体实施方式
42.在下面的详细描述中，参考了构成详细描述的一部分的附图，并且在附图中以示例的方式示出了可以在其中实践本发明的具体实施方式。在这方面，方向性术语，例如“顶部”、“底部”、“前面”、“后面”、“前导”、“尾随”等，是参考附图的取向使用的描述。因为实施方式的部件可以定位在多个不同的取向上，因此方向性术语用于说明的目的并且绝不是限制性的。应当理解，在不脱离本发明的范围的情况下，可以利用其他实施方式并且可以进行结构或逻辑改变。因此，以下详细描述不应被视为限制性意义，并且本发明的范围由所附权利要求限定。
43.应当理解，除非另有特别说明，否则本文描述的各种示例性实施方式的特征可以相互组合。
44.图1示出了根据一个实施方式的结合有惯性锁定摩擦铰接件16的铰接系统10。图2进一步示出了铰接系统10的分解图，示出了图1中不可见的其他部件。在一个实施方式中，铰接系统10包括基部14和顶部12。在一个实施方式中，基部14包括开口18并且顶部12包括开口19，所述开口18和开口19分别构造成对惯性锁定摩擦铰接件16的各部分进行容纳或包含惯性锁定摩擦铰接件16的各部分。这样，顶部12通过惯性锁定摩擦铰接件16而相对于基部14被以摩擦的方式铰接。在所示实施方式中，虽然示出了两个惯性锁定摩擦铰接件16，但在一些实施方式中可以使用一个惯性锁定摩擦铰接件16，而在其他实施方式中使用两个以上惯性锁定摩擦铰接件16。
45.在一个实施方式中，铰接系统10是控制台(console)，例如位于汽车前排座椅之间的控制台。惯性锁定摩擦铰接件16内的摩擦力矩将顶部12保持为关闭在基部14上。这样，铰接系统10不需要单独的闩锁来保持顶部12关闭。用户可以通过简单地施加比惯性锁定摩擦
铰接件16内的摩擦力矩大的力来打开顶部12。这允许简单的单手操作，并且铰接件位置处的摩擦允许当在隔间的后角处占据空间时的有效包装。
46.此外，在超过惯性锁定摩擦铰接件16内的惯性力的情况下，例如当安装有铰接系统10的汽车受到外部动态力时，例如受到通常会导致盖打开的冲击时，惯性锁定摩擦铰接件16将盖12保持完全关闭并锁定就位。这确保：防止盖12明显旋转远离基部14，使得其中的任何内容物在冲击或碰撞的情况下不能突出到汽车中。惯性锁定摩擦铰接件16也可以类似地用于除汽车以外的应用中。
47.在一个实施方式中，当铰接系统10如图1和图2所示定向时，重力fg沿箭头fg的方向向下作用。在此取向中，作用在惯性锁定摩擦铰接件16上的重力将惯性锁定摩擦铰接件16保持在解锁状态。以此方式，用户可以通过克服惯性锁定摩擦铰接件16的摩擦力矩或力来相对于基部14打开和关闭盖12。然而，当铰接件系统10受到动态力或冲击力时，由冲击引起的惯性力以与重力fg同向的分量克服重力fg，使得惯性锁定摩擦铰接件16处于锁定状态。这样，不管施加到盖12的力如何，盖12都不能打开或相对于基部14移动。
48.图3-图7示出了根据一个实施方式的惯性锁定摩擦铰接件16。在一个实施方式中，惯性锁定摩擦铰接件16包括轴组件30、摩擦组件40和限制部件50。在一个实施方式中，第一铰接元件12联接到摩擦组件40并且第二铰接元件14联接到轴组件30。当第一铰接元件12和摩擦组件40相对于第二铰接元件14和轴组件30转动时，由于惯性锁定摩擦铰接件16产生摩擦力矩，如将在下面进一步说明的。在一个实施方式中，例如当添加到控制台或其他隔间时，用户体验到坚固的感觉并且可以指望诸如盖之类的铰接元件12保持打开直到手动移动关闭以及保持关闭直到手动移动打开。这允许简单的单手操作。此外，惯性锁定摩擦铰接件16允许取消闩锁和卡扣部件。
49.在一个实施方式中，轴组件30包括轴壳体32和轴34。在一个实施方式中，轴壳体32还包括轴壳体开口33和轴组件凹部54。在一个实施方式中，摩擦组件40包括多个摩擦元件44和摩擦壳体42。在一个实施方式中，摩擦壳体42包括摩擦组件凹部52。
50.在一个实施方式中，当对惯性锁定摩擦铰接件16进行组装时，轴34牢固地附接在轴壳体开口33内。在一个实施方式中，轴34具有压入轴壳体开口33中的滚花端部，使得它们固定在一起。轴34构造成绕轴34的轴线x旋转，并且轴34和轴壳体32通过固定在一起而一起旋转。
51.摩擦元件44以过盈配合放置在轴34上并且也被包含在摩擦壳体42内。在一个实施方式中，润滑脂(grease)放置在摩擦元件44与轴34之间。在一个实施方式中，摩擦壳体42具有摩擦壳体开口43，摩擦壳体开口43具有与摩擦元件44的外轮廓的一部分匹配的轮廓，从而防止摩擦元件44与摩擦壳体42相对旋转。因此，当轴壳体32相对于摩擦壳体42旋转时，轴34在摩擦元件44内旋转。由于轴34与摩擦元件44之间的过盈配合，它们的相对旋转在惯性锁定摩擦铰接件16内产生摩擦力矩。惯性锁定摩擦铰接件16内的摩擦力矩的量可以很容易地通过相应地增加或减少摩擦元件44的数量来上下调节。
52.在轴壳体32和摩擦壳体42的至少一个相对取向的位置，摩擦组件凹部52和轴组件凹部54是对准的，例如，如图5所示。在一个实施方式中，限制部件50完全位于轴组件凹部54内，也如图5所示。在该位置，惯性锁定摩擦铰接件16处于解锁状态，使得包括轴壳体32的轴组件30和包括摩擦壳体42的摩擦组件40可以通过施加比惯性锁定摩擦铰接件16的摩擦力
矩大的力而相对于彼此旋转。
53.图6示出了轴壳体32如何相对于摩擦壳体42旋转(如图所示的逆时针方向)，因为限制部件50保持完全位于轴组件凹部54内。在该旋转期间，轴壳体32的限制部件50通过摩擦壳体42的外径被保持在轴组件凹部54中。因此，在此取向期间发生的任何加速和减速都不会移动限制部件50。只有当摩擦组件凹部52和轴组件凹部54对准时，限制部件50才会通过重力和/或导致接合的冲击力而移动。
54.在一个实施方式中，使惯性锁定摩擦铰接件16受到外部冲击或动态力导致惯性锁定摩擦铰接件16从解锁状态变为锁定状态。例如，当惯性锁定摩擦铰接件16受到冲击力fi时，如图7所示，由于其惯性力，有时也称为摩擦力，这导致限制部件50部分移出轴组件凹部54并至少部分移入摩擦组件凹部52中。当发生这种情况时，轴壳体32和摩擦壳体42会被限制部件50阻止明显的相对旋转。当限制部件50部分定向在轴组件凹部54内并且部分定向在摩擦组件凹部52内时，惯性锁定摩擦铰接件16处于锁定状态。当惯性锁定摩擦铰接件16安装在控制台中时，盖12然后抵靠基部14锁定关闭并且将对基部14内的任何内容物进行保留。
55.在一个实施方式中，当惯性锁定摩擦铰接件16安装在铰接件系统10中时，惯性锁定摩擦铰接件16被定向为使得重力fg向下作用，从而导致限制部件50保持在轴组件凹部54内(如图5所示)。当铰接件系统在与重力fg相同的方向上受到动态力或冲击力fi时，阻挡器50的惯性使其想要相对于地面保持就位，而铰接件16的其余部分根据冲击而向下加速。在铰接件系统10安装在汽车上的应用中，轴组件30、摩擦组件40、第一铰接元件12和第二铰接元件14都固定至汽车并且都将随着汽车上的冲击力fi而加速。然而，由于限制部件50没有固定并且在轴组件凹部54和摩擦组件凹部52内自由移动，因此限制部件的惯性力将导致限制部件向上移动(相对于如何在图7中所示的)，或沿径向朝向轴的轴线x移动。
56.在一个实施方式中，当动态力或冲击力fi消散时，重力fg将导致限制部件50沿径向远离轴的轴线x移动并返回到轴组件凹部54(图5)内，使得惯性锁定摩擦铰接件16再次处于解锁状态，然后盖12可相对于基部14移动。在一个实施方式中，将限制部件50移出轴组件凹部54进入锁定位置所需的冲击力fi的量约为将限制部件50保持在那里的重力fg的2倍,并且被施加在与重力fg相同的方向上。
57.在图3-图7所示的实施方式中，限制部件50构造为销或大致柱形的形状。摩擦组件凹部52和轴组件凹部54的相应形状然后被构造成适应限制部件50的形状。限制部件50的其他构型是可能的，如将要说明的。
58.具有惯性锁定摩擦铰接件16的铰接件系统10包括直接位于摩擦铰接件机构的部件内的惯性锁定机构。通过结合这两种机构，简化了系统10的组装，因为两种功能结合到一个系统中，从而消除了已知的独立系统的额外部件。将包括限制部件50的惯性锁定特征件定位在轴34的旋转轴线x附近，除了在轴线处提供摩擦之外，还产生允许惯性锁定额外时间接合的优点。惯性锁定摩擦铰接件16由于将盖12的能量引导至枢轴区域而具有应对高应力的挑战。然而，惯性锁定摩擦铰接件16和盖12的结构可以容纳而无需增加太多质量(mass)。可以使用用于创建摩擦铰接件的几种变体，包括摩擦盘和其他摩擦力矩技术，以提供相同的功能。
59.此外，由于惯性锁定摩擦铰接件16的摩擦力矩和惯性作用两者，因此既不需要与
现有系统相关联的单独的闩锁机构也不需要单独的惯性锁定机构。例如，将惯性锁定摩擦铰接件16安装在铰接件系统10中，不需要闩锁来保持顶部12紧靠基部14。如图1-图2所示，当惯性锁定摩擦铰接件16朝向铰接件系统10的后部安装时，在铰接系统10的前部不需要闩锁，而在一些现有系统中需要闩锁以确保顶部12保持关闭。这释放了宝贵的空间，特别是在其他机构需要空间的应用程序中。
60.图1-图7中所示的惯性锁定摩擦铰接件16在任一旋转方向上提供对称功能。在由于高惯性力或摩擦要求而需要多个铰接件的应用中，一种设计可用于所有铰接件。其他惯性锁定设计可能需要左右一对。图1-图7中所示的惯性锁定摩擦铰接件16可与轴组件30一起使用或与附接到旋转系统部件(图1中的顶部12)的摩擦组件40一起使用。
61.图8-图10示出了惯性锁定摩擦铰接件116的分解图和剖视图。在一个实施方式中，惯性锁定摩擦铰接件116还包括联接到限制部件150的弹簧158。在一个实施方式中，弹簧158被配置为处于松弛状态以将限制部件150保持在轴组件凹部154内。在该位置，惯性锁定摩擦铰接件116处于解锁状态，使得轴壳体132和摩擦壳体142可以通过施加比惯性锁定摩擦铰接件116的摩擦力矩大的力而相对于彼此旋转。
62.图10示出在惯性锁定摩擦铰接件116受到足以将张力载荷施加到弹簧158的冲击力fi之后，惯性锁定摩擦铰接件116将弹簧158从弹簧的松弛状态移动到拉伸状态，从而允许限制部件150从轴组件凹部154中移出。这样，限制部件150至少部分地延伸到摩擦组件凹部152内，使惯性锁定摩擦铰接件116处于锁定状态，并且轴壳体132与摩擦壳体142被防止相对转动。因此，惯性锁定摩擦铰接件116可以被设计为提供由于弹簧158而产生的可调节量的张力负载，使得将惯性锁定摩擦铰接件116从解锁状态过渡到锁定状态所需的冲击力fi的量对于任何特定应用是可定制的。
63.弹簧158的取向也可以调整。例如，弹簧158可配置成将限制部件150保持在摩擦组件凹部152内，使得惯性锁定摩擦铰接件116处于解锁状态。当施加足以向弹簧158提供足够张力负载的冲击力fi时，限制部件150将至少部分地延伸到轴组件凹部154中，使得惯性锁定摩擦铰接件116处于锁定状态，并且轴壳体132和摩擦壳体142被防止相对旋转。其他偏压机构也可用于储存需要用惯性力克服的能量，以将惯性锁定摩擦铰接件116从解锁状态过渡到锁定状态。例如，压缩弹簧、板簧(leaf spring)、磁铁、流体压力和类似的偏压机构可用于将限制部件150保持在锁定或解锁位置，使得必须克服偏压机构以便从锁定变为解锁或从解锁变为锁定。
64.此外，惯性锁定摩擦铰接件116的取向，以及因此弹簧158和限制部件150的取向，都可以调整，以便弹簧158和限制部件150与预期的冲击力fi对准，使得力的施加将导致锁定状态与解锁状态之间的过渡。
65.图11-图12图示了惯性锁定摩擦铰接件116在铰接件系统100内的实施方式。在该系统中，惯性锁定摩擦铰接件116相对于基部114对可移动门112进行铰接。在一个实施方式中，可移动门112是汽车中的杂物箱(glove box)。与图1-图2中的铰接件系统10类似，铰接件系统100以沿箭头fg的方向向下作用的重力fg被定向。在此定向中，惯性锁定摩擦铰接件116的弹簧158内存储的能量将惯性锁定摩擦铰接件116保持在解锁状态，而不管重力fg如何。这样，用户只需克服惯性锁定摩擦铰接件116的摩擦力或力矩，即可相对于基部114打开和关闭门112。
66.在一个实施方式中，图10所示的惯性锁定摩擦铰接件116的定向用于铰接件系统100中。因此，当如图12所示的冲击力fi施加到铰接件系统100时，限制部件150从轴组件凹部154移出并且至少部分地进入摩擦组件凹部152，使得惯性锁定摩擦铰接件116处于锁定状态，并且轴壳体132和摩擦壳体142被防止相对旋转。这样，无论在冲击事件期间施加到门112的力如何，门112都不能相对于基部114打开。
67.在惯性锁定摩擦铰接件116的这种定向中，当惯性锁定摩擦铰接件116处于解锁状态时，弹簧158也可用于确保将限制部件150保持在轴组件凹部154中。由于重力fg的方向垂直于图12的铰接件系统100中的摩擦组件凹部152和轴组件凹部154的定向，因此重力fg将无助于确保将限制部件150保持在轴组件凹部154中。弹簧158在一个实施方式中可以为此目的而添加。
68.汽车内的一些安全标准可能需要图11和图12的铰接件系统100，以防止物体脱离箱体并变成飞行的抛射物。各种其他铰接系统可以容易地实施一个或更多个惯性锁定摩擦铰接件116以利用其有利的性能特征。例如，惯性锁定摩擦铰接件16或116可以用在医院推车中，以防止推车翻倒时内容物飞出。
69.图13-图17示出了根据一个实施方式的惯性锁定摩擦铰接件216。在一个实施方式中，惯性锁定摩擦铰接件216包括轴组件230、摩擦组件240和限制部件250。在一个实施方式中，惯性锁定摩擦铰接件216仅包括这三个主要部件。如前所述，第一铰接元件，例如顶部12、基部14、门112或基部114，联接到摩擦组件240，而第二铰接元件，例如顶部12、基部14、门112或基部114，联接到到轴组件230，并且限制部件250在它们之间的相对运动导致惯性锁定摩擦铰接件216在锁定状态和解锁状态之间转变。
70.在一个实施方式中，轴组件230被配置为单个部件并且摩擦组件240被配置为单个集成部件。这种配置大大降低了零件数量、组装费用和总体成本。在一个实施方式中，这三个部件轴组件230、摩擦组件240和限制部件250均使用注射成型工艺制成，特别是当它们是塑料材料时更是如此。在另一个实施方式中，每个都是使用金属注射成型(mim)工艺制成的。其他工艺及工艺的组合也可用于构造轴组件230、摩擦组件240和限制部件250各自作为单个部件。
71.在一个实施方式中，轴组件230具有轴壳体部分232、轴部分234和轴组件凹部254。在一个实施方式中，摩擦组件240包括摩擦部分244、摩擦壳体部分242和摩擦组件凹部252。图13-图17的惯性锁定摩擦铰接件216与上文针对图1-图10所述的惯性锁定摩擦铰接件类似地操作，不同之处在于轴组件230和摩擦组件240均被构造为单个部件。
72.在一个实施方式中，当组装惯性锁定摩擦铰接件216时，轴组件230的轴部分234以过盈配合的方式延伸到摩擦组件240的摩擦部分244中。在一个实施方式中，它们之间还添加了润滑脂。如图所示，例如在图13-图14中，摩擦部分244至少部分地与摩擦壳体部分242间隔开，使得摩擦部分244可以在轴部分234被迫进入摩擦部分244时略微弯曲。因此，当轴组件230和摩擦组件240彼此相对旋转时，轴部分232在摩擦部分244内旋转，在惯性锁定摩擦铰接件216内产生摩擦力矩。
73.在轴组件230和摩擦组件240的至少一个相对取向的位置中，摩擦组件凹部252和轴组件凹部254是对准的，例如，如图15所示。在一个实施方式中，限制部件250完全位于轴组件凹部254内，如图15和图16所示。在该位置，惯性锁定摩擦铰接件216处于解锁状态，使
得轴组件230和摩擦组件240可以通过施加比惯性锁定摩擦铰接件216的摩擦力矩大的力而相对于彼此旋转。图16说明了当限制部件250保持完全位于轴组件凹部254内时摩擦组件240如何相对于轴组件230旋转(如图所示逆时针方向)。
74.在一个实施方式中，使惯性锁定摩擦铰接件216经受冲击力fi导致惯性锁定摩擦铰接件216从解锁状态变为锁定状态。例如，当惯性锁定摩擦铰接件216受到冲击力fi时，如图17所示，限制部件250上的惯性力使限制部件部分移出轴组件凹部254并至少部分移入摩擦组件凹部252。当发生这种情况时，轴组件230和摩擦组件240被限制部件250阻止显着的相对旋转。当限制部件250部分定向在轴组件凹部254内且部分定向在摩擦组件凹部252内时，惯性锁定摩擦铰接件216处于锁定状态。
75.在图13-图17所示的实施方式中，限制部件250被配置为矩形块。摩擦组件凹部252和轴组件凹部254的相应形状然后被配置为适应限制部件250的形状。在一个实施方式中，轴组件凹部254的表面和摩擦组件凹部252的表面，和/或限制部件250的表面可以设计成具有微小的角度，这在一些实施方式中可以提供改进的接合。
76.图18-图23示出了根据一个实施方式的惯性锁定摩擦铰接件316。在一个实施方式中，惯性锁定摩擦铰接件316包括轴组件330、摩擦组件340和限制部件350。惯性锁定摩擦铰接件316的操作类似于前述的惯性锁定摩擦铰接件16、116和216。
77.在一个实施方式中，轴组件330包括轴壳体332和轴334。在一个实施方式中，轴壳体332还包括轴组件凹部354。在一个实施方式中，摩擦组件340包括多个摩擦元件344和摩擦壳体342。在一个实施方式中，摩擦壳体342包括摩擦组件凹部352。
78.在一个实施方式中，当组装惯性锁定摩擦铰接件316时，轴334牢固地附接在轴壳体332中的开口内，使得它们固定在一起。这样，轴334和轴壳体332一起旋转。连同可选的润滑脂，摩擦元件344被放置在轴334上并且还被容纳在摩擦壳体342内。在一个实施方式中，摩擦元件344包括固定板构件344a、摩擦盘构件344b、贝莱维尔式(belleville)盘形弹簧344c和保持环344d。在一个实施方式中，固定板构件344a与壳体342同步(clock)，摩擦盘构件344b与轴334同步，并且保持环344d利用将所有构件轴向保持在一起的压缩力而压配合到轴334。贝莱维尔式盘形弹簧344c提供对摩擦盘构件344b的压缩力。因此，当轴壳体332相对于摩擦壳体342旋转，固定板构件344a与摩擦盘构件344b之间的压缩力在它们相对旋转期间在惯性锁定摩擦铰接件316内产生摩擦力矩。惯性锁定摩擦铰接件316内的摩擦力矩的量可以通过调节贝莱维尔式盘形弹簧344c的压缩或通过增加或减少固定板构件344a和摩擦盘构件344b的数量来容易地向上或向下调节。通过轴壳体332和摩擦壳体342的相对旋转产生摩擦力矩的其他方式也是可能的。
79.也类似于上述惯性锁定摩擦铰接件16、116和216，在对于惯性锁定摩擦铰接件316而言的轴壳体332和摩擦壳体342的至少一个相对取向的位置中，摩擦组件凹部352和轴组件凹部354是对准的，例如，如图22所示。在一个实施方式中，限制部件350完全位于轴组件凹部354内，也如图22所示。在该位置，惯性锁定摩擦铰接件316处于解锁状态，使得包括轴壳体332的轴组件330和包括摩擦壳体342的摩擦组件340通过施加比惯性锁定摩擦铰接件316的摩擦力矩大的力而可以相对于彼此旋转。图23说明了当限制部件350保持完全位于轴组件凹部354内时，轴壳体332是如何相对于摩擦壳体342旋转的(如图所示逆时针旋转)。
80.在一个实施方式中，使惯性锁定摩擦铰接件316经受外部冲击力fi导致惯性锁定
摩擦铰接件316从解锁状态变为锁定状态。例如，当惯性锁定摩擦铰接件316受到冲击力fi时，这会导致限制部件350由于其惯性力而部分移出轴组件凹部354，并至少部分移入摩擦组件凹部352，如图21所示。当发生这种情况时，轴壳体332和摩擦壳体342通过每个限制部件350的接合而被阻止显着的相对旋转。当限制部件350部分定向在轴组件凹部354内并且部分定向在摩擦组件凹部352内时，惯性锁定摩擦铰接件316处于锁定状态。
81.当惯性锁定摩擦铰接件316安装在控制台中时，如图1所示，然后盖12靠着基部14锁定关闭，并将任何内容物保留在基部14内。当惯性锁定摩擦铰接件316安装在杂物箱中时，例如在图11中，然后门112靠着基部114锁定关闭并且将任何内容物保留在其中。在一个实施方式中，当惯性锁定摩擦铰接件316安装在杂物箱中时，根据取向，它还可以包括联接到限制部件350的弹簧，例如图10中的弹簧158。
82.如图19所示，限制部件350大体为矩形块，而图4中的限制部件50为销状或柱形形状，并且图14中的限制部件250为另一种矩形形状。因此，许多不同的形状可用于限制部件，其中轴组件凹部和摩擦组件凹部以互补形式成形以容纳限制部件。实施方式中的各种类型的限制部件、摩擦元件和偏压机构可以在惯性锁定摩擦铰接件内进行不同的组合。
83.图24-图28示出了根据一个实施方式的惯性锁定摩擦铰接件416。在一个实施方式中，惯性锁定摩擦铰接件416包括轴组件430、摩擦组件440和限制部件450。在一个实施方式中，轴组件430包括轴壳体432、轴434和轴壳体凹部454。在一个实施方式中，摩擦组件440包括多个摩擦元件444、摩擦壳体442和摩擦壳体凹部452。惯性锁定摩擦铰接件416的操作类似于先前描述的惯性锁定摩擦铰接件16、116、216和316。
84.在一个实施方式中，当组装惯性锁定摩擦铰接件416时，轴434牢固地附接在轴壳体432中的开口内，使得它们固定在一起并且轴434和轴壳体432一起旋转。摩擦元件444以过盈配合的方式放置在轴434上并且也被容纳在摩擦壳体442内，从而防止摩擦元件444与摩擦壳体442相对旋转。因此，当轴壳体432相对于摩擦壳体442旋转时，轴434在摩擦元件444内旋转，在惯性锁定摩擦铰接件416内产生摩擦力矩。
85.在一个实施方式中，限制部件450被配置为棘爪阻挡件。当惯性锁定摩擦铰接件416处于解锁状态时，限制部件450或棘爪搁置在枢转轴456上(见图27)并且不接合摩擦壳体凹部452或轴壳体凹部454。如图26和图28所示，限制部件450与轴壳体432一起旋转并且重力将限制部件450保持在与摩擦壳体凹部452脱离接合的位置。当限制部件450是如图所示的棘爪时，限制部件的几何形状使得限制部件的重心cg(参见图27)是离开枢转轴456的并且处于在正常重力下将其保持在脱离接合状态的位置中。与先前描述的实施方式类似，来自该实施方式的摩擦部分的摩擦力矩是在正常操作期间抵抗轴壳体432与摩擦壳体442之间的运动的全部。
86.当与法向重力相同方向的外部冲击力fi超过设计时设定的值时，限制部件450旋转到与轴壳体凹部454接合的位置，从而防止轴壳体432与摩擦壳体442之间的相对旋转并且将惯性锁定摩擦铰接件416放置在这种锁定状态中。摩擦壳体凹部452和轴壳体凹部454以及限制部件450的棘爪特征件被设计成具有锁定角以防止在锁定状态期间在负载作用下脱离接合。当惯性力消散时，棘爪由于重力而返回到脱离接合位置，使得惯性锁定摩擦铰接件416返回到解锁状态。
87.尽管本文已经说明和描述了特定实施方式，但是本领域的普通技术人员将理解，
在不脱离本发明的范围的情况下，对于所示出和描述的特定实施方式而言，可以用各种替代和/或等效实施方式来代替。本技术旨在涵盖本文所讨论的特定实施方式的任何修改或变化。因此，本发明旨在仅由权利要求及权利要求的等同物来限制。

技术特征：
1.一种惯性锁定摩擦铰接件系统，所述惯性锁定摩擦铰接件系统包括：第一铰接元件；第二铰接元件；轴组件，所述轴组件联接至所述第一铰接元件，所述轴组件具有轴组件凹部；摩擦组件，所述摩擦组件联接至所述第二铰接元件，所述摩擦组件具有摩擦组件凹部；其中，所述轴组件和所述摩擦组件以可旋转的方式联接，以进行相对摩擦的旋转；限制部件，所述限制部件定位在惯性锁定摩擦铰接件内使得：当所述限制部件被完全容纳在所述摩擦组件凹部和所述轴组件凹部中的一者内时，允许所述轴组件和所述摩擦组件在摩擦作用下相对于彼此旋转，使得所述惯性锁定摩擦铰接件系统处于解锁状态，以及所述限制部件定位成使得：当所述限制部件至少部分地位于所述摩擦组件凹部和所述轴组件凹部两者内时，防止所述轴组件和所述摩擦组件相对旋转，使得所述惯性锁定摩擦铰接件系统处于锁定状态。2.根据权利要求1所述的惯性锁定摩擦铰接件系统，其中，所述惯性锁定摩擦铰接件系统被构造为：当重力作用于所述惯性锁定摩擦铰接件时处于所述解锁状态，并且所述惯性锁定摩擦铰接件系统被构造为：当外部冲击力作用于所述惯性锁定摩擦铰接件时处于所述锁定状态。3.根据权利要求1所述的惯性锁定摩擦铰接件系统，其中，所述惯性锁定摩擦铰接件系统被构造为使得：作用于所述惯性锁定摩擦铰接件系统上的重力使所述限制部件被完全容纳在所述摩擦组件凹部和所述轴组件凹部中的一者内，使得所述惯性锁定摩擦铰接件系统处于所述解锁状态。4.根据权利要求1所述的惯性锁定摩擦铰接件系统，其中，所述惯性锁定摩擦铰接件系统被构造为使得：作用于所述惯性锁定摩擦铰接件系统的外部冲击力使所述限制部件被部分地容纳在所述摩擦组件凹部和所述轴组件凹部中的每一者内，使得所述惯性锁定摩擦铰接件系统处于所述锁定状态。5.根据权利要求1所述的惯性锁定摩擦铰接件系统，其中，所述轴组件包括轴壳体和轴，并且所述摩擦组件包括摩擦壳体，所述摩擦壳体容纳有至少一个摩擦元件，以及其中所述至少一个摩擦元件以过盈配合的方式配置在所述轴上。6.根据权利要求5所述的惯性锁定摩擦铰接件系统，其中，所述轴沿轴的轴线旋转，以及其中，当所述惯性锁定摩擦铰接件系统在所述锁定状态与所述解锁状态之间变化时，所述限制部件相对于所述轴径向移动。7.根据权利要求1所述的惯性锁定摩擦铰接件，其中，所述限制部件为销和矩形块中的一者。8.根据权利要求1所述的惯性锁定摩擦铰接件，其中，所述限制部件还包括偏压机构，所述偏压机构被构造成将所述限制部件保持在所述摩擦组件凹部和所述轴组件凹部中的一者中，直到冲击力在所述偏压机构上产生负载，从而将所述限制部件至少部分地移入所述摩擦组件凹部和所述轴组件凹部两者中。9.一种惯性锁定摩擦铰接件，所述惯性锁定摩擦铰接件包括：轴组件，所述轴组件具有轴组件凹部；摩擦组件，所述摩擦组件具有摩擦组件凹部；
其中，所述轴组件和所述摩擦组件以可旋转的方式联接，以进行相对摩擦的旋转；限制部件，所述限制部件定位在所述惯性锁定摩擦铰接件内使得:当所述惯性锁定摩擦铰接件处于解锁状态时，所述限制部件不与所述摩擦组件凹部和所述轴组件凹部两者接合，使得所述轴组件和所述摩擦组件被允许在摩擦作用下相对于彼此旋转，以及所述限制部件被定位成使得：当所述惯性锁定摩擦铰接件处于锁定状态时，所述限制部件至少部分地与所述摩擦组件凹部和所述轴组件凹部两者接合，使得所述轴组件和所述摩擦组件通过所述限制部件被锁定并且被防止相对旋转。10.根据权利要求9所述的惯性锁定摩擦铰接件，其中，所述惯性锁定摩擦铰接件被构造为：当重力作用于所述惯性锁定摩擦铰接件时处于所述解锁状态，并且所述惯性锁定摩擦铰接件被构造为：当外部冲击力作用于所述惯性锁定摩擦铰接件时处于所述锁定状态。11.根据权利要求9所述的惯性锁定摩擦铰接件，其中，所述惯性锁定摩擦铰接件被构造为使得：作用于所述惯性锁定摩擦铰接件的外部冲击力使所述限制部件与所述摩擦组件凹部和所述轴组件凹部中的每一者部分地接合，从而使所述惯性锁定摩擦铰接件处于所述锁定状态。12.根据权利要求9所述的惯性锁定摩擦铰接件，其中，所述轴组件包括轴壳体和轴，并且所述摩擦组件包括摩擦壳体，所述摩擦壳体容纳有至少一个摩擦元件，以及其中，所述至少一个摩擦元件以过盈配合的方式配置在所述轴上。13.根据权利要求12所述的惯性锁定摩擦铰接件，其中，所述轴沿轴的轴线旋转，以及其中，当所述惯性锁定摩擦铰接件系统在所述锁定状态与所述解锁状态之间变化时，所述限制部件相对于所述轴径向移动。14.根据权利要求13所述的惯性锁定摩擦铰接件，其中，在向所述惯性锁定摩擦铰接件施加冲击力的情况下，所述限制部件朝向所述轴径向地过渡。15.根据权利要求9所述的惯性锁定摩擦铰接件，其中，所述限制部件为销、矩形块和棘爪中的一者。16.一种惯性锁定摩擦铰接件，所述惯性锁定摩擦铰接件包括：轴组件，所述轴组件具有轴组件凹部；摩擦组件，所述摩擦组件具有摩擦组件凹部；其中，所述轴组件和所述摩擦组件以可旋转的方式联接，以进行相对摩擦的旋转；限制部件，所述限制部件定位在所述惯性锁定摩擦铰接件内使得:当所述惯性锁定摩擦铰接件处于解锁状态时，所述限制部件被完全容纳在所述摩擦组件凹部和所述轴组件凹部中的一者内，使得所述轴组件和所述摩擦组件被允许在摩擦作用下相对于彼此旋转，以及所述限制部件定位成使得：当所述惯性锁定摩擦铰接件处于锁定状态时，所述限制部件被至少部分地容纳在所述摩擦组件凹部和所述轴组件凹部两者中，使得所述轴组件和所述摩擦组件通过所述限制部件被锁定并且被防止相对旋转。17.根据权利要求16所述的惯性锁定摩擦铰接件系统，其中，所述惯性锁定摩擦铰接件系统被构造为：当外部冲击力作用于所述惯性锁定摩擦铰接件时，所述惯性锁定摩擦铰接件系统从所述锁定状态变为所述解锁状态或者从所述解锁状态变为所述锁定状态。18.根据权利要求17所述的惯性锁定摩擦铰接件系统，其中，在所述惯性锁定摩擦铰接件系统上的外部冲击力或者使所述限制部件被完全容纳在所述摩擦组件凹部和所述轴组
件凹部中的一者内，使得所述惯性锁定摩擦铰接件系统处于解锁状态，或者使所述限制部件被部分地容纳在所述摩擦组件凹部和所述轴组件凹部中的每一者中，使得所述惯性锁定摩擦铰接件系统处于所述锁定状态。19.根据权利要求16所述的惯性锁定摩擦铰接件系统，其中，所述轴组件包括轴壳体和轴，并且所述摩擦组件包括摩擦壳体，所述摩擦壳体容纳有至少一个摩擦元件，其中所述至少一个摩擦元件以过盈配合的方式配置在所述轴上，以及其中，所述轴沿轴的轴线旋转，并且其中当所述惯性锁定摩擦铰接件系统在所述锁定状态与所述解锁状态之间变化时，所述限制部件相对于所述轴径向移动。20.根据权利要求16所述的惯性锁定摩擦铰接件系统，其中，所述轴组件、所述摩擦组件和所述限制部件均为单个集成的部件。

技术总结
一个方面是一种惯性锁定摩擦铰接件，惯性锁定摩擦铰接件包括具有轴组件凹部的轴组件和具有摩擦组件凹部的摩擦组件。轴组件和摩擦组件以可旋转的方式联接，以进行相对摩擦的旋转。铰接件包括定位在铰接件内的限制部件，使得当铰接件处于解锁状态时，限制部件不与摩擦组件凹部和轴组件凹部两者接合，使得轴组件和摩擦组件被允许相对于彼此旋转。限制部件被定位成使得：当惯性锁定摩擦铰接件处于锁定状态时，限制部件至少部分地与所述摩擦组件凹部和所述轴组件凹部两者接合，使得轴组件和摩擦组件通过限制部件被锁定并且被防止相对旋转。件通过限制部件被锁定并且被防止相对旋转。件通过限制部件被锁定并且被防止相对旋转。


技术研发人员：本杰明
受保护的技术使用者：里尔精密制造公司
技术研发日：2021.11.11
技术公布日：2023/8/1