具有多層扭杆彈簧的鉸鏈組件的製作方法

2023-05-03 21:38:06 3

專利名稱：具有多層扭杆彈簧的鉸鏈組件的製作方法
技術領域：
本發明涉及用於將第一構件旋轉地附接於第二構件以允許第一構件相對於第二構件在關閉位置和打開位置之間旋轉運動的鉸鏈組件。
背景技術：
現有技術中已知用於將第一構件旋轉地附接於第二構件以允許第一構件相對於第二構件在關閉位置和打開位置之間旋轉運動的鉸鏈組件。具體地，在公開於2006年6月6日、Ligtenberg等人的美國專利US7055215 BI中示出了一種通過在關閉操作期間在彈簧中儲存能量促進第一構件相對於第二構件打開的加載有彈簧的鉸鏈組件。然而，這些鉸鏈需要特殊加工的彈簧，該彈簧極其昂貴且製造複雜。本發明的多層扭杆彈簧，其用作通過在關閉操作期間儲存能量促進第一構件相對於第二構件打開，在維持相同性能的情況下顯著地降低成本和製造彈簧的複雜性。閱讀以下描述和附圖之後，本發明的這些和其它優勢將變得明顯。未發現現有技術中鉸鏈組件存在教導和暗示本發明的獨特特徵或達到本發明的優勢。

發明內容
本發明涉及鉸鏈組件，用於將第一構件旋轉地附接於第二構件以允許第一構件相對於第二構件在關閉位置和打開位置之間旋轉運動。本發明的鉸鏈組件包括通過在關閉操作期間在彈簧中儲存能量輔助第一構件相對於第二構件打開的彈簧。該彈簧採用獨特的多層扭杆彈簧設計。鉸鏈組件還包括摩擦機構，該摩擦機構在鉸鏈軸上施加足夠的摩擦力，使得第一構件可在對應鉸鏈彈簧的鬆弛狀態的角位置的任ー側保持在理想角位置的範圍內，並且包括對應鉸鏈彈簧的鬆弛狀態的角位置。此外，具有獨特設計和特徵的多層扭杆彈簧本身就是重要的發明。本發明的再一方面在於將扭杆彈簧應用於摩擦鉸鏈。因此，本發明的目的在於提供ー種多層扭杆彈簧。本發明的另一目的在於提供一種採用多層扭杆彈簧的彈簧輔助摩擦鉸鏈。本發明的再一目的在於提供一種採用扭杆彈簧的彈簧輔助摩擦鉸鏈。閱讀以下描述和附圖之後，本發明的這些和其它目的將變得明顯。


圖I為本發明的鉸鏈組件的環境視圖，其顯示了應用於膝上型電腦的鉸鏈組件，其中膝上型電腦的蓋子處於關閉位置。圖2為本發明的鉸鏈組件的環境視圖，其顯示了應用於膝上型電腦的鉸鏈組件，其中膝上型電腦的蓋子相對於膝上型電腦的基部處於對應鉸鏈彈簧的鬆弛狀態的角位置。圖3為本發明的鉸鏈組件的環境視圖，其顯示了應用於膝上型電腦的鉸鏈組件，其中膝上型電腦的蓋子相對於膝上型電腦的基部處於對應膝上型電腦蓋子的完全打開狀態的角位置。
圖4為顯示安裝於膝上型電腦的本發明的鉸鏈組件的局部環境視圖。圖5為帶有膝上型電腦的截面的局部環境視圖，用於顯示本發明的鉸鏈組件在膝上型電腦上的安裝。圖6-13為本發明的鉸鏈組件的視圖，其顯示了鉸鏈轉接器相對於鉸鏈組件的基部處於對應鉸鏈彈簧的鬆弛狀態的角位置。圖14為本發明的鉸鏈組件的分解視圖。 圖15為本發明的鉸鏈組件的等比例視圖，其顯示了鉸鏈轉接器相對於鉸鏈組件的基部處於對應鉸鏈彈簧的鬆弛狀態的角位置。圖16為本發明的鉸鏈組件的等比例視圖，其顯示了鉸鏈轉接器相對於鉸鏈組件的基部處於對應鉸鏈彈簧的鬆弛狀態的角位置，其中移除了彈簧護罩以顯示鬆弛狀態的多層扭杆彈簧。圖17為本發明的鉸鏈組件的等比例視圖，其顯示了鉸鏈轉接器相對於鉸鏈組件的基部處於對應鉸鏈彈簧的鬆弛狀態的角位置。圖18為本發明的鉸鏈組件的等比例視圖，其顯示了鉸鏈轉接器相對於鉸鏈組件的基部處於對應鉸鏈彈簧的鬆弛狀態的角位置，其中鉸鏈組件被剖開以掲示其內部細節。圖19為本發明的鉸鏈組件的等比例視圖，其顯示了鉸鏈轉接器相對於鉸鏈組件的基部處於對應鉸鏈彈簧的完全扭轉狀態的角位置，其中彈簧護罩和帽被移除，且鉸鏈組件的端件被剖切以顯示處於完全扭轉狀態的多層扭杆彈簧。圖20為本發明的鉸鏈組件的等比例視圖，其顯示了鉸鏈轉接器相對於鉸鏈組件的基部處於對應膝上型電腦蓋子的完全打開位置的角位置。圖21為本發明的鉸鏈組件的等比例視圖，其顯示了鉸鏈轉接器相對於鉸鏈組件的基部處於對應膝上型電腦蓋子的完全打開位置的角位置，其中彈簧護罩被移除以顯示多層扭杆彈簧處於對應膝上型電腦蓋子的完全打開位置的扭轉狀態。圖22為本發明的鉸鏈組件的沿圖26中線A-A截取以掲示其內部細節的截面視圖。圖23為本發明的鉸鏈組件的等比例視圖，其顯示了鉸鏈轉接器相對於鉸鏈組件的基部處於對應鉸鏈彈簧的完全扭轉狀態的角位置。圖24為本發明的鉸鏈組件的等比例視圖，其顯示了鉸鏈轉接器相對於鉸鏈組件的基部處於對應鉸鏈彈簧的完全扭轉狀態的角位置，其中彈簧護罩被移除以顯示多層扭杆彈簧處於其完全扭轉狀態。圖25為顯示多層扭杆彈簧處於其完全扭轉狀態的局部放大視圖。圖26-27為本發明的鉸鏈組件的頂視圖和側視圖，用於提供顯示圖22和28_35中截面視圖的截取線的嚮導。圖28為本發明的鉸鏈組件的沿圖27中線D-D截取的截面視圖，其顯示了鉸鏈轉接器相對於鉸鏈組件的基部處於對應膝上型電腦蓋子的完全打開位置的角位置。圖29為本發明的鉸鏈組件的沿圖27中線D-D截取的截面視圖，其顯示了鉸鏈轉接器相對於鉸鏈組件的基部處於對應鉸鏈彈簧的鬆弛狀態的角位置。圖30為本發明的鉸鏈組件的沿圖27中線D-D截取的截面視圖，其顯示了鉸鏈轉接器相對於鉸鏈組件的基部處於對應鉸鏈彈簧的完全扭轉狀態的角位置。
圖31為本發明的鉸鏈組件的沿圖27中線C-C截取的截面視圖，其顯示了鉸鏈轉接器相對於鉸鏈組件的基部處於對應膝上型電腦蓋子的完全打開位置的角位置。圖32為本發明的鉸鏈組件的沿圖27中線C-C截取的截面視圖，其顯示了鉸鏈轉接器相對於鉸鏈組件的基部處於對應鉸鏈彈簧的鬆弛狀態的角位置。圖33為本發明的鉸鏈組件的沿圖27中線C-C截取的截面視圖，其顯示了鉸鏈轉接器相對於鉸鏈組件的基部處於對應鉸鏈彈簧的完全扭轉狀態的角位置。圖34為本發明的鉸鏈組件的沿圖27中線B-B截取的截面視圖，其顯示了鉸鏈轉接器相對於鉸鏈組件的基部處於對應鉸鏈彈簧的鬆弛狀態的角位置。圖35為本發明的鉸鏈組件的沿圖27中線B-B截取的截面視圖，其顯示了鉸鏈轉接器相對於鉸鏈組件的基部處於對應鉸鏈彈簧的完全扭轉狀態的角位置。
圖36-41為用於將鉸鏈組件附接於第一構件例如膝上型電腦蓋子的本發明的鉸鏈組件的轉接器的視圖。圖42-49為用於相對於鉸鏈軸軸向約束多層扭杆彈簧的一端的本發明的鉸鏈組件的彈簧端帽的視圖。圖50-57為用於相對於第二構件例如膝上型電腦基部旋轉地約束多層扭杆彈簧的一端的本發明的鉸鏈組件的端件的視圖。圖58-62為本發明的鉸鏈組件的多層扭杆彈簧的一個簧片的視圖。圖63-70為本發明的鉸鏈組件的鉸鏈基部的視圖。圖71-76為本發明的鉸鏈組件的鉸鏈軸的視圖。圖77-82為本發明的鉸鏈組件的摩擦機構的摩擦元件的視圖。圖83-89為本發明的鉸鏈組件的摩擦機構護罩的視圖。圖90-95為本發明的鉸鏈組件的摩擦機構的槽插件的視圖。圖96-102為本發明的鉸鏈組件的扭杆彈簧護罩的視圖。圖103為本發明的鉸鏈組件的第二實施例的環境視圖，其顯示了應用於膝上型電腦的鉸鏈組件，其中膝上型電腦的蓋子處於關閉位置。圖104為本發明的鉸鏈組件的第二實施例的環境視圖，其顯示了應用於膝上型電腦的鉸鏈組件，其中膝上型電腦的蓋子相對於膝上型電腦的基部處於對應鉸鏈彈簧的鬆弛狀態的角位置。圖105為本發明的鉸鏈組件的第二實施例的環境視圖，其顯示了應用於膝上型電腦的鉸鏈組件，其中膝上型電腦的蓋子相對於膝上型電腦的基部處於對應膝上型電腦蓋子的完全打開狀態的角位置。圖106-107為顯示本發明的鉸鏈組件的第二實施例在膝上型電腦上的安裝的局部環境視圖。圖108為帶有膝上型電腦的截面的局部環境視圖，顯示了本發明的鉸鏈組件的第ニ實施例在膝上型電腦上的安裝。圖109-112為本發明的鉸鏈組件的第二實施例的視圖，其顯示了鉸鏈轉接器相對於鉸鏈組件的基部處於對應鉸鏈彈簧的鬆弛狀態的角位置。圖113為本發明的鉸鏈組件的第二實施例的視圖，其顯示了鉸鏈轉接器相對於鉸鏈組件的基部處於對應鉸鏈彈簧的鬆弛狀態的角位置，其外殼體和內套筒被移除以顯示扭杆彈簧。圖114-115為本發明的鉸鏈組件的第二實施例的截面視圖，其顯示了鉸鏈轉接器相對於鉸鏈組件的基部處於對應鉸鏈彈簧的鬆弛狀態的角位置。圖116-117為本發明的鉸鏈組件的第二實施例的分解視圖。圖118為本發明的鉸鏈組件的第二實施例的等比例視圖，其顯示了鉸鏈轉接器相對於鉸鏈組件的基部處於對應鉸鏈組件的關閉狀態和鉸鏈彈簧的完全扭轉狀態的角位置。
圖119-121為本發明的鉸鏈組件的第二實施例的視圖，其顯示了鉸鏈轉接器相對於鉸鏈組件的基部處於對應鉸鏈組件的關閉狀態和鉸鏈彈簧的完全扭轉狀態的角位置，且部分被切除以掲示內部細節。圖122為本發明的鉸鏈組件的第二實施例的等比例視圖，其顯示了鉸鏈轉接器相對於鉸鏈組件的基部處於對應膝上型電腦蓋子的打開位置的角位置。圖123為本發明的鉸鏈組件的第二實施例的視圖，其顯示了鉸鏈轉接器相對於鉸鏈組件的基部處於對應膝上型電腦蓋子的完全打開位置的角位置，且部分被切除以掲示內部細節。圖124為本發明的鉸鏈組件的第二實施例的沿圖109中線B-B截取的截面視圖，其顯示了鉸鏈轉接器相對於鉸鏈組件的基部處於對應膝上型電腦蓋子的完全關閉位置的角位置。圖125為本發明的鉸鏈組件的第二實施例的沿圖109中線B-B截取的截面視圖，其顯示了鉸鏈轉接器相對於鉸鏈組件的基部處於對應鉸鏈組件的鬆弛狀態的角位置。圖126為本發明的鉸鏈組件的第二實施例的沿圖109中線B-B截取的截面視圖，其顯示了鉸鏈轉接器相對於鉸鏈組件的基部處於對應膝上型電腦蓋子的完全打開位置的角位置。圖127為本發明的鉸鏈組件的第二實施例的沿圖109中線C-C截取的截面視圖，其顯示了鉸鏈轉接器相對於鉸鏈組件的基部處於對應膝上型電腦蓋子的完全關閉位置的角位置。圖128為本發明的鉸鏈組件的第二實施例的沿圖109中線C-C截取的截面視圖，其顯示了鉸鏈轉接器相對於鉸鏈組件的基部處於對應鉸鏈組件的鬆弛狀態的角位置。圖129為本發明的鉸鏈組件的第二實施例的沿圖109中線C-C截取的截面視圖，其顯示了鉸鏈轉接器相對於鉸鏈組件的基部處於對應膝上型電腦蓋子的完全打開位置的角位置。圖130為本發明的鉸鏈組件的第二實施例的沿圖109中線D-D截取的截面視圖，其顯示了鉸鏈轉接器相對於鉸鏈組件的基部處於對應膝上型電腦蓋子的完全關閉位置的角位置。圖131為本發明的鉸鏈組件的第二實施例的沿圖109中線D-D截取的截面視圖，其顯示了鉸鏈轉接器相對於鉸鏈組件的基部處於對應鉸鏈組件的鬆弛狀態的角位置。圖132為本發明的鉸鏈組件的第二實施例的沿圖109中線D-D截取的截面視圖，其顯示了鉸鏈轉接器相對於鉸鏈組件的基部處於對應膝上型電腦蓋子的完全打開位置的角位置。圖133為本發明的鉸鏈組件的第二實施例的沿圖109中線E-E截取的截面視圖，其顯示了鉸鏈轉接器相對於鉸鏈組件的基部處於對應膝上型電腦蓋子的完全關閉位置的角位置。圖134為本發明的鉸鏈組件的第二實施例的沿圖109中線E-E截取的截面視圖，其顯示了鉸鏈轉接器相對於鉸鏈組件的基部處於對應鉸鏈組件的鬆弛狀態的角位置。圖135為本發明的鉸鏈組件的第二實施例的沿圖109中線E-E截取的截面視圖，其顯示了鉸鏈轉接器相對於鉸鏈組件的基部處於對應膝上型電腦蓋子的完全打開位置的角位置。
圖136-142為用於將鉸鏈組件附接於第一構件例如膝上型電腦蓋子的本發明的鉸鏈組件的第二實施例的轉接器的視圖。圖143-150為用於相對於鉸鏈基部軸向約束多層扭杆彈簧的一端的本發明的鉸鏈組件的第二實施例的第一彈簧端帽或保持器的視圖。圖151-158為用於相對於鉸鏈軸軸向約束多層扭杆彈簧的一端的本發明的鉸鏈組件的第二實施例的第二彈簧端帽或保持器的視圖。圖159-162為本發明的鉸鏈組件的第二實施例的多層扭杆彈簧的ー個簧片的視圖。圖163-170為本發明的鉸鏈組件的第二實施例的鉸鏈基部的視圖，該鉸鏈基部還構成本發明的鉸鏈組件的第二實施例的摩擦機構。圖171-178為本發明的鉸鏈組件的第二實施例的鉸鏈軸的視圖。圖179-186為遮蓋本發明的鉸鏈組件的第二實施例的扭杆彈簧的外殼體的視圖。圖187-194為配合在外殼體和扭杆彈簧之間的本發明的鉸鏈組件的第二實施例的內扭杆彈簧護罩或套筒的視圖。附圖中相似標號始終表示相應特徵。
具體實施例方式參照圖1-102，本發明涉及用於將第一構件旋轉地附接於第二構件以允許第一構件相對於第二構件在關閉位置和打開位置之間旋轉運動的鉸鏈組件300，500。參照圖1-5，顯示了根據本發明製造的用於將膝上型電腦200的蓋子204旋轉地附接於膝上型電腦200的基部202的兩個鉸鏈組件300和500。膝上型電腦蓋子204典型地封裝有膝上型電腦屏幕206，且其相對於膝上型電腦基部202的角位置應當可在適合於各種體型的人適當觀看膝上型電腦屏幕206的角位置的範圍內調節。鉸鏈組件300為左鉸鏈組件，而鉸鏈組件500為右鉸鏈組件。右鉸鏈組件500為鉸鏈組件300關於垂直於各鉸鏈組件的軸的縱向軸線且位於在兩個鉸鏈組件中間的平面的鏡像。因此，僅對鉸鏈組件300進行詳細描述。膝上型電腦蓋子204典型地相對於膝上型電腦基部202通過某種卡鎖(未顯示)可釋放地緊固在關閉位置。用戶可操作卡鎖，以釋放或鬆開膝上型電腦蓋子204，使其相對於膝上型電腦基部202朝打開位置旋轉運動。鉸鏈組件300可用於將第一構件旋轉地附接於第二構件以允許第一構件相對於第二構件在關閉位置和打開位置之間旋轉運動。在圖示舉例中，第一構件為膝上型電腦蓋子204，而第二構件為膝上型電腦基部202。鉸鏈組件300包括長形的軸320，轉接器340，鉸鏈基部302，摩擦機構430，端件360，扭杆彈簧380，帽400，和扭杆彈簧護罩420。
參照圖1-35和71-76，長形的軸320至少具有第一端部326，第二部分324和頭部322。軸320的第一端部326設置有橫截面為三角形且繞軸320的第一端部326的周圍均勻分布的多個長形的齒328。多個長形的齒328中的每ー個在軸320的第一端部326的至少 大部分長度上延伸。在圖示舉例中，軸320的第二部分324的直徑相較於第一端部326更大。軸320的頭部322採用圓柱盤形式，其直徑相較於第二部分324更大。軸320的頭部322具有橫向即垂直於軸320的縱向軸線延伸的槽330。軸320的頭部322具有在槽330的兩側從頭部322突出的一對凸起332。凸起332從軸320的頭部322沿平行於軸320的縱向軸線且遠離第一端部326和第二部分324的方向延伸。凸起332在其外表面具有多個肋334。在圖示舉例中，肋334彎曲且截面具有鋸齒輪廓。轉接器340在軸320的第一端部326附接於軸320。轉接器340附接於軸320的第一端部326，使得轉接器340被約束成與軸320作為整體旋轉。轉接器340適於固定附接於第一構件，在圖示舉例中為膝上型電腦蓋子204，以便與第一構件作為整體一起移動。參照圖1-35和36-41，轉接器340具有本體部分342，本體部分342呈在平面視圖中具有兩個倒圓角的矩形。轉接器340的本體部分342設置有多個孔344以允許通過螺釘346將轉接器340牢固地緊固於第一構件例如膝上型電腦蓋子204。轉接器340具有設置在矩形本體部分342的一側的孔348。轉接器340的孔348設計成通過壓入配合或過盈配合容納軸320的第一端部326，使得軸320牢固地緊固於轉接器340，且軸320和轉接器340旋轉地聯接以作為整體一起旋轉。軸的端部326上的齒328通過提供在轉接器340的孔348的內表面和軸320的第一端部326的外表面之間強勁咬緊力，有利於將軸320和轉接器340旋轉地聯接。因此，在圖示實施例中，轉接器340的孔348和軸320的第一端部326的帶齒外表面，形成用於將軸320牢固地緊固於轉接器340和將軸320和轉接器340旋轉地聯接在一起的部件。還可採用許多其它適當的部件，將軸320牢固地緊固於轉接器340和將軸320和轉接器340旋轉地聯接在一起。軸320的第一端部326的外表面可為光滑的，且通過過盈配合插入孔348以將軸320和轉接器340緊固和聯接在一起。與軸320和孔348中的槽協同操作的鍵可用於將軸320和轉接器340緊固和聯接在一起。延伸穿過孔348的壁的緊固件可用於將軸320和轉接器340緊固和聯接在一起，該緊固件延伸進入軸320上的對應孔或與軸320摩擦接合。而且，可利用夾緊裝置將轉接器340夾緊在軸320上，例如通過設置完全延伸穿過孔348的壁的縱向槽和設置鄰接縱向槽且具有螺釘的一個或兩個凸緣，可擰緊該螺釘以將縱向槽的邊緣箍在一起而將轉接器340夾緊在軸320上。鉸鏈基部302適於固定附接於第二構件，在該舉例中為膝上型電腦基部202，以便與第二構件作為整體一起移動。鉸鏈基部302具有旋轉地支撐軸320的至少ー個支承表面304、306，使得當轉接器340附接於第一構件和鉸鏈基部302附接於第二構件時，第一構件旋轉地附接於第二構件，以便第一構件可相對於第二構件在關閉位置和打開位置之間旋轉地移動。在圖示舉例中，第一構件和第二構件分別為膝上型電腦蓋子204和膝上型電腦基部202。鉸鏈基部302的支承表面支撐軸320的第二部分324的一部分，以通過鉸鏈基部302為軸320提供旋轉支撐。參照圖1-35和63-70，在圖示舉例中，鉸鏈基部302具有兩個支承表面304和306。鉸鏈基部302具有最靠近轉接器340的ー側部308和最遠離轉接器340的ー側部310。側部308具有允許軸320從鉸鏈基部302向外延伸到轉接器340的開ロ 312。側部310具有開ロ 314，該開ロ 314允許從鉸鏈基部302的最遠離轉接器340的側部至少部分地接觸和接近軸320的頭部322。沿開ロ 314的邊緣的一部分設置有曲形凹部316。凹部316具有端壁318和319。鉸鏈基部302具有凸緣301，凸緣301具有多個孔303以允許通過螺釘305將鉸鏈基部302牢固地緊固於第二構件例如膝上型電腦基部202。參照圖1-35、63-70和77_95，鉸鏈組件300設置有用於摩擦地抵抗軸320相對於鉸鏈基部302的旋轉動作的摩擦機構430。摩擦機構430由鉸鏈基部302支撐。摩擦機構430位於支承表面304和306之間。摩擦機構430包括多個摩擦元件440，槽插件，和摩擦機構護罩460。鉸鏈基部302具 有在支承表面304和306之間沿平行於軸320的縱向軸線的方向延伸的槽307。摩擦元件440是對稱摩擦夾緊類型，並具有C形部分442和柄444。柄444在C形部分442的末端446和448之間的間隙對側的位置從C形部分442的外表面向外突出。摩擦元件440與軸320的第二部分324在支承表面304和306之間延伸的部分接合。C形部分442的內半徑小於軸320的第二部分324的外表面的半徑，使得當圍繞軸320的第二部分324放置時C形部分442膨脹。摩擦元件440的C形部分442的弾性促使摩擦元件440的C形部分442在軸320的第二部分324上施加夾緊力。槽插件450配合進入槽307。槽插件450的橫截面呈U形，且延伸槽307的長度。摩擦元件440的柄444容納在槽插件450內，且因此容納在槽307內以防止摩擦元件440與軸320 —起旋轉。因此，防止了摩擦元件440相對於鉸鏈基部302旋轉。通過摩擦元件440的C形部分442施加在軸320上的夾緊カ，產生抵抗軸320相對於鉸鏈基部302的旋轉動作的摩擦扭力。可通過調整摩擦元件440的幾何形狀、數量和材料，使由摩擦元件440產生的摩擦扭カ匹配用於具體應用的任何特定值。摩擦機構護罩460的橫截面呈C形，且延伸支承表面304和306之間的間隙的長度。摩擦機構護罩460的邊緣與摩擦元件440的C形部分442的外表面和形成支承表面304和306的鉸鏈基部302的部分之間密封。摩擦機構護罩460防止汙垢和磨損性顆粒進入摩擦機構430並保持潤滑，其是保證順滑的鉸鏈操作和防止早期摩擦元件失效所需，並限定在摩擦機構430上。槽插件450相較於鉸鏈基部302由相對較硬的材料製成，且用於將由摩擦元件440的柄施加的カ均勻分布在槽307的壁上，使得摩擦元件440的柄不會戳入槽307和使槽307彎曲。端件360適於固定附接於第二構件，在該舉例中為膝上型電腦基部202，以便與第ニ構件作為整體一起移動。端件360具有凸緣362和插槽364。插槽364具有前方開ロ366，後壁368，側邊緣370和372，頂邊緣374和底部邊緣376。前方開ロ 366呈矩形。端件360的凸緣362具有多個孔378，允許通過螺釘379將端件360牢固地緊固於第二構件例如膝上型電腦基部202。圖1-5顯示緊固於膝上型電腦基部202的端件360。參照圖1-35和42-62，扭杆彈簧380從端件360延伸至軸320的頭部322。扭杆彈簧380具有第一端382和第二端384。扭杆彈簧380為彈性的，且具有縱向軸線。扭杆彈簧380的第一端382被約束成與軸320作為整體旋轉。扭杆彈簧380的第二端384通過端件360約束，使得在端件360和扭杆彈簧380的第二端384之間繞扭杆彈簧380的縱向軸線基本上沒有相對旋轉，以便當軸320開始處於中性位置時軸320相對於端件360的旋轉促使扭杆彈簧380繞其縱向軸線扭轉。中性位置指對應扭杆彈簧380的鬆弛狀態的鉸鏈組件300的任何部分的位置。扭杆彈簧380隨著扭轉而儲存能量和趨於通過扭杆彈簧380的彈性而施加カ使軸320和轉接器340恢復至其中性位置。扭杆彈簧380由以重疊方式堆疊在一起的多個簧片390製成。各彈簧簧片390是長形的矩形帶的形式，其具有在長形的矩形帶的一端從任ー側延伸的側向耳片391以形成T形頭392。因為彈簧簧片390堆疊在一起，扭杆彈簧380的第一端382呈〃T〃形。扭杆彈簧380的第一端382被約束而不能相對於軸320的頭部322旋轉，且扭杆彈簧380的第二端384被約束而不能相對於端件360旋轉，使得當軸320開始在中性位置吋，軸320相對於端件360的旋轉促使扭杆彈簧380繞其縱向軸線扭轉。通過帽400約束扭杆彈簧380的第一端382相對於軸320的頭部322旋轉。帽400具有矩形開ロ 401，矩形開ロ 401分別具有倒圓的側向邊緣402和頂部和底部邊緣403和404。帽400具有容納軸320的頭部322的凸起332的兩個腔405，以將帽400牢固地緊固於軸320的頭部322。各腔405容納相應的ー個凸起332。凸起332將與腔405過盈配合。通過在腔405的內表面和凸起332的外表面之間提供較強的抓緊力，凸起的外表面上的肋334有利於將帽400牢固地緊固於軸320的頭部322。因此，在圖示實施例中，腔405和凸起332形成用於將帽400牢固地緊固於軸320的頭部322的部件。 帽400具有肋406和兩個軸向側向突出部407和408。軸向側向突出部407和408沿平行於軸320的縱向軸線的方向從帽400的任ー側延伸。當帽400牢固地緊固於軸320的頭部322吋，軸向側向突出部407和408至少部分地配合進入軸的頭部322的槽330，並封閉槽330的端部。當帽400牢固地緊固於軸320的頭部322時，肋406至少部分地延伸進入鉸鏈基部302的凹部316以限制鉸鏈軸320相對於鉸鏈基部302的旋轉。肋406接合凹部316的端壁319，以阻止鉸鏈軸320和轉接器340在對應膝上型電腦蓋子204的完全打開位置的位置旋轉。肋406接合凹部316的端壁318，以阻止鉸鏈軸320和轉接器340在稍微超過膝上型電腦蓋子204的關閉位置的位置旋轉。肋406和凹部316構成用於防止可導致扭杆彈簧380的破壞的扭杆彈簧380的過應カ的安全部件。扭杆彈簧380延伸穿過帽400的開ロ 401。帽400的倒圓的側向邊緣402與扭杆彈簧380的最外簧片390的表面393直接接觸。在帽400的開ロ 401的倒圓的側向邊緣402之間的距離設定成使得扭杆彈簧380在開ロ 401的倒圓的側向邊緣402之間的配合非常緊湊或餘隙很小。因此，開ロ 401的倒圓的側向邊緣402用於在軸320和扭杆彈簧380之間傳遞扭力。利用開ロ 401的倒圓的側向邊緣402在軸320和扭杆彈簧380之間傳遞扭力，需要扭カ傳遞邊緣402與彈簧簧片390的T形頭392之間具有微小位移。這將避免在T形頭392和彈簧簧片390的矩形帶本體部分的剰餘部分之間的接頭處的應カ集中的問題，而該應カ集中可能導致扭杆彈簧380的早期失效。而且，帽400的開ロ 401的邊緣402的倒圓防止最外彈簧簧片390的邊緣的應カ集中，該應カ集中也可能導致彈簧簧片390的失效和因此造成的扭杆彈簧380的失效。帽400的開ロ 401的頂邊緣407和底部邊緣408之間的距離，使得簧片390的T形頭392不能穿過開ロ 401，且簧片390的T形頭392保持在帽400和軸頭部322之間。該布置約束簧片390的T形頭392的軸向運動即沿平行於軸320的縱向軸線的方向的運動。當扭杆彈簧380處於鬆弛狀態時，最遠離T形頭392的簧片390的端部394以重疊方式堆疊在一起，且端394形成扭杆彈簧380的第二端384。扭杆彈簧380延伸穿過插槽364的開ロ 366。插槽開ロ 366的側向邊緣370和372被倒圓。插槽開ロ 366的倒圓的側向邊緣370和372與扭杆彈簧380的最外簧片390的表面393直接接觸。插槽364的開ロ366的倒圓的側向邊緣370和372之間距離使得扭杆彈簧380在開ロ 366的倒圓的側向邊緣370和372之間的配合非常緊湊或餘隙很小。因此，開ロ 366的倒圓的側向邊緣370和372用於在端件360和扭杆彈簧380之間傳遞扭力。利用開ロ 366的倒圓的側向邊緣370和372在端件360和扭杆彈簧380之間扭カ傳遞，使得在彈簧簧片390的寬度上應カ分布均勻，和防止在最外彈簧簧片390的邊緣的應カ集中。其結果是，延長彈簧簧片390的壽命和降低彈簧簧片390的失效的機率和因此降低扭杆彈簧380的失效的機率。插槽364的開ロ366的頂邊緣374和底部邊緣376之間的距離使得開ロ 366的頂邊緣374和底部邊緣376不會幹涉簧片390的端部394在插槽364內的運動。隨著扭杆彈簧380繞其縱向軸線扭轉任意給定量，越遠離簧片390的堆疊中心的 簧片390，彈簧簧片390的螺旋路徑的扭轉的每角度的長度越長。因此，鉸鏈簧片390的端部394開始被牽拉遠離插槽364的後壁368，使得鉸鏈簧片390越遠離簧片的堆疊的中心的，則其端部394被牽拉得離後壁368越遠。該結果圖示在圖19和25中。約束該鉸鏈簧片390的端部394的軸向運動將導致彈黃黃片破壞。因此，隨著扭杆彈黃380扭轉，多個黃片390的每ー個的至少一端須自由軸向移動。各彈簧簧片390的端部394須足夠遠地進入插槽開ロ 366，使得在軸320的旋轉的整個範圍內沒有可能被完全拉出插槽開ロ 366。可在軸的頭部322中設置插槽364的鏡像物而代替帽400。在這種配置中，彈簧簧片無需具有T形頭；彈簧簧片將僅是矩形帶的形式。除了在鬆弛狀態下所有彈簧簧片被保持在端件360的插槽後壁和軸的頭部322的插槽之間之外，將不會軸向約束扭杆彈簧的任一端。隨著扭杆彈簧380扭轉，根據軸320的旋轉方向，堆疊中心一側的簧片端394趨於朝向頂邊緣374或底部邊緣376在軸320的旋轉方向上向上或向下移動，且堆疊中心另ー側的簧片端394趨於朝相反方向且仍在軸320的旋轉方向的相同方向上移動。仍必須調節這些運動，以避免彈簧簧片390的過應力，其也可能導致彈簧簧片失效。因此，如先前提及，插槽364的開ロ 366的頂邊緣374和底部邊緣376之間的距離使得開ロ 366的頂邊緣374和底部邊緣376不會幹涉簧片390的端部394在插槽364內的運動。扭杆彈簧護罩420安裝在端件360和鉸鏈基部302之間的扭杆彈簧380的暴露部分上。扭杆彈簧護罩420呈兩端具有開ロ的管狀。扭杆彈簧護罩420用作油脂或潤滑劑容器，其不會限制彈簧簧片390的任何運動和偏轉，而提供用於各個彈簧簧片的潤滑。扭杆彈簧護罩420端部的開ロ 422和424分別與鉸鏈基部302和端件360之間密封。扭杆彈簧護罩420提供彈簧簧片390之間的持續潤滑，需要時保證彈簧簧片彼此之間可滑動，防止彈簧簧片的過應カ和損壞。扭杆彈簧護罩420在ー側具有形式為矩形或正方形開ロ 424的對齊特徵，以有利於扭杆彈簧380的組裝過程。兩開ロ 422和424可為圓形或任何其它形狀，只要足夠大而不會幹涉扭杆彈簧380的扭轉即可。通過如圖所示安裝在膝上型電腦上的鉸鏈組件300和其鏡像鉸鏈組件500，對應扭杆彈簧380的鬆弛狀態的轉接器340和膝上型電腦蓋子204的中性位置，位於膝上型電腦蓋子的完全打開位置和膝上型電腦蓋子的完全關閉位置之間。在圖示舉例中，膝上型電腦蓋子的中性位置與完全打開位置的夾角為32°，與關閉位置的夾角為85°。將基於膝上型電腦蓋子開始處於中性位置，描述鉸鏈組件300的操作。為了關閉膝上型電腦蓋子204，開始需要施加足夠的カ以克服摩擦機構430的摩擦扭力。隨著膝上型電腦蓋子204朝向關閉位置旋轉，鉸鏈軸320旋轉，促使扭杆彈簧380扭轉。隨著扭杆彈簧380扭轉，繼續關閉膝上型電腦蓋子204所需的カ因扭杆彈簧380的弾性而增加，然而，由於蓋子的重力作用和需要時通過用戶自身體重，因此相較於向上提拉，用戶下推在機械上具有優勢，所以這並非缺陷。而且，隨著扭杆彈簧380扭轉，能量儲存在扭杆彈簧380的形變中。當膝上型電腦蓋子204處於關閉位置時，卡鎖(未顯示)可釋放地將膝上型電腦蓋子204緊固在關閉位置。為了打開膝上型電腦蓋子，用戶操作卡鎖以釋放膝上型電腦蓋子204以便旋轉至打開位置。膝上型電腦蓋子204從關閉位置自動移開，無需用戶任何努力，因為扭杆彈簧380施加的扭力克服摩擦機構430的摩擦阻カ或扭力，直至抵達某點，該點介於中性位置和關閉位置之 間，在該點，扭杆彈簧380施加的扭カ下降至等於摩擦機構430的摩擦扭力。在該點，膝上型電腦蓋子204停止移動，且用戶可舒服地手動移動膝上型電腦蓋子204至該點與膝上型電腦蓋子204的完全打開位置之間的適合他或她需要的任何理想位置。儘管扭杆彈簧380在離開中性位置的任何位置將發生一定變形，但是在對應膝上型電腦屏幕206的正常使用範圍的位置範圍內，摩擦機構430的摩擦扭カ會將膝上型電腦屏幕保持在理想位置。用於彈簧簧片390的材料為鋼，例如不鏽鋼、彈簧鋼或具有彈簧鋼韌度的任意鋼。軸320也由鋼製成。端件360、轉接器340和鉸鏈基部302可由模鑄金屬例如鋁、鋅或耐衝擊塑料製成。對於低扭カ應用，彈簧簧片390可由合成物或聚合物材料製成，只要其具有所需彈性。參照圖103-194，可見根據本發明的鉸鏈組件600、800的第二說明性實施例。各鉸鏈組件600，800用於將第一構件旋轉地附接於第二構件以允許第一構件相對於第二構件在關閉位置和打開位置之間旋轉運動。參照圖103-105，顯示了根據本發明製造的用於將膝上型電腦200a的蓋子204a旋轉地附接於膝上型電腦200a的基部202a的兩個鉸鏈組件600和800。膝上型電腦蓋子204a典型地封裝有膝上型電腦屏幕206a，且其相對於膝上型電腦基部202a的角位置應當可在適合於各種體型的人適當觀看膝上型電腦屏幕206a的角位置的範圍內調節。鉸鏈組件600為左鉸鏈組件，而鉸鏈組件800為右鉸鏈組件。右鉸鏈組件800為鉸鏈組件600關於垂直於各鉸鏈組件的軸的縱向軸線且位於兩個鉸鏈組件中間的平面的鏡像。因此，僅對鉸鏈組件600進行詳細描述。膝上型電腦蓋子204a典型地相對於膝上型電腦基部202a通過某種卡鎖(未顯示)可釋放地緊固在關閉位置。用戶可操作卡鎖，以釋放或鬆開膝上型電腦蓋子204a，使其相對於膝上型電腦基部202a朝打開位置旋轉運動。鉸鏈組件600可用於將第一構件旋轉地附接於第二構件以允許第一構件相對於第二構件在關閉位置和打開位置之間旋轉運動。在圖示舉例中，第一構件為膝上型電腦基部202a，而第二構件為膝上型電腦蓋子204a。鉸鏈組件600包括長形的軸620，轉接器640，鉸鏈基部602，摩擦機構730，端件660，扭杆彈簧680，第一帽700，和殼體677。參照圖103-132和171-178，長形的軸620至少具有第一端部626，第二或中間部分624和第二端部622。軸620的第一端部626設置有多個長形的齒628，長形的齒628的橫截面呈三角形，且繞軸620的第一端部626的周圍均勻分布。多個長形的齒628的姆ー個在軸620的第一端部626的至少大部分長度上延伸。齒628在本技術領域也公知為花鍵。在圖示舉例中，相較於第一端部626，軸620的第二或中間部分624具有較大直徑。軸620的第二端部622也設置有構造類似於齒628的多個齒或花鍵623。相較於第二端部622，軸620的中間部分624具有較大直徑。軸620的第二端部622插入第一帽700的孔625內，以將第一帽700固定於軸620的第二端部622，使得在軸620的第二端部622和第一帽700之間沒有相對運動。在軸的第二端部622上的齒623，通過在第一帽700的孔625的內表面和軸620的第二端部622的外表面之間提供較強咬緊力，而有利於將軸620旋轉地聯接於第ー帽700。這是因為當軸620的第二端部622壓配於第一帽700的孔625時，齒623在第一帽700的孔625的內表面和軸620的第二端部622的外表面之間提供更多有效抓緊力。因此，在圖示實施例中，第一帽700的孔625和軸620的第二端部622的帶齒外表面形成用於將軸620牢固地緊固於第一帽700和將軸620和第一帽700旋轉地聯接在一起的部件(也見圖 143-150)第一帽700還具有前方開ロ 630，前方開ロ 630具有側邊緣632和634，頂邊緣633和底部邊緣635。前方開ロ 630呈矩形。轉接器640在軸620的第一端部626附接於軸620。轉接器640附接於軸620的第一端部626，使得轉接器640被約束成與軸620作為整體旋轉。轉接器640適於固定附接於第一構件，在圖示舉例中為膝上型電腦基部202a，以便與第一構件作為整體移動。參照圖103-135和136-142，轉接器640具有本體部分642，本體部分642設置有多個孔644以允許通過螺釘646將轉接器640牢固地緊固於第一構件例如膝上型電腦基部202a。轉接器640具有設置在本體部分642的一側的孔648。轉接器640的孔648設計成通過壓入配合或過盈配合容納軸620的第一端部626，使得軸620牢固地緊固於轉接器640，且軸620和轉接器640旋轉地聯接成作為整體一起旋轉。在軸的第一端部626上的齒628，通過在轉接器640的孔648的內表面和軸620的第一端部626的外表面之間提供較強咬緊カ，而有利於將軸620旋轉地聯接於轉接器640。因此，在圖示實施例中，轉接器640的孔648和軸620的第一端部626的帶齒外表面形成用於將軸620牢固地緊固於轉接器640和將軸620和轉接器640旋轉地聯接在一起的部件。還可採用許多其它適當的部件，將軸620牢固地緊固於轉接器640和第一帽700，並將軸620與轉接器640和第一帽700旋轉地聯接在一起。其中包括對於軸320與轉接器340附接而列舉的相同部件。當然，其中孔648、625和348具有分別與齒628、623和328匹配的齒的部件在該列舉之內。鉸鏈基部602適於固定附接於第二構件，在該舉例中為膝上型電腦蓋子204a，以便與第二構件作為整體移動。鉸鏈基部602具有旋轉地支撐軸620的至少ー個支承表面604，606，使得當轉接器640附接於第一構件且鉸鏈基部602附接於第二構件時，第一構件旋轉地附接於第二構件，以便第一構件可相對於第二構件在關閉位置和打開位置之間旋轉地移動。在圖示舉例中，第一構件和第二構件分別為膝上型電腦基部202a和膝上型電腦蓋子204a。鉸鏈基部602的支承表面支撐軸620的第二或中間部分624的一部分，以通過鉸鏈基部602為軸620提供旋轉支撐。參照圖103-135和163-170，在圖示舉例中，鉸鏈基部602具有兩個支承表面604和606。鉸鏈基部602具有最靠近轉接器640的ー側部608和最遠離轉接器640的ー側部610。側部608具有允許軸620從鉸鏈基部602向外延伸至轉接器640的開ロ 612。側部610具有允許軸620從鉸鏈基部602朝向扭杆彈簧680向外延伸至其能夠接合第一帽700的開ロ 614。止擋突出部616沿開ロ 612的邊緣的一部分設置。止擋突出部616具有端壁618和619。鉸鏈基部602具有凸緣601，凸緣601具有允許通過螺釘605將鉸鏈基部602牢固地緊固於第二構件例如膝上型電腦蓋子204a的多個孔603。參照圖103-135和163-170，鉸鏈組件600設 置有用於摩擦抵抗軸620相對於鉸鏈基部602旋轉動作的摩擦機構730。在該舉例中，摩擦機構730集成於鉸鏈基部602的材料。摩擦機構730通過一端附接於凸緣601的至少ー個箍740、742形成。箍740，742繞軸620的中間部分624的至少一部分卷繞，且箍740，742終止於與箍在凸緣601上的附接處分離的自由端，以限定箍740，742的C形輪廓。在圖示舉例中，兩個箍740和742設置成繞軸620的中間部分624沿相反方向卷繞。箍740和742分別限定支承表面604和606。箍740和742還通過摩擦地咬緊軸620的中間部分624以提供作為軸620和鉸鏈基部602之間相對旋轉的阻力的摩擦扭カ而限定摩擦機構730的摩擦元件。C形箍740和742的內半徑初始小於軸620的第二部分624的外表面的半徑，使得當繞軸620的第二部分624放置時各C形箍740和742膨脹。C形箍740和742的彈性促使C形箍740和742在軸620的第二部分624上施加咬緊力。因為摩擦元件740，742在一端附接於凸緣601，所以防止了摩擦元件740，742相對於鉸鏈基部602旋轉。C形箍或摩擦元件740，742在軸620上施加的咬緊力，生成抵抗軸620相對於鉸鏈基部602旋轉動作的摩擦扭カ。通過改變摩擦元件740，742的幾何形狀，數量和材料，可使摩擦元件740，742產生的摩擦扭カ匹配用於具體應用的任何特定值。端件660，也稱第二帽，必須相對於第二構件保持固定關係，第二構件在該舉例中為膝上型電腦蓋子204a，以便扭杆彈簧680產生用於鉸鏈組件600的適當操作的彈簧扭力。在鉸鏈組件600中，端件660通過固定於鉸鏈基部602而相對於第二構件固定，鉸鏈基部602然後被安裝在第二構件上，而不像鉸鏈組件300的端件360的情況那樣直接安裝在第二構件上。因此，一旦鉸鏈基部602安裝在第二構件上，端件660便相對於第二構件固定，使得端件660與第二構件作為整體移動。端件660具有兩個側向突出部662和插槽664。插槽664具有前方開ロ 667，後壁668，側邊緣670和672，頂邊緣674和底部邊緣676。前方開ロ 667呈矩形。端件660的突出部662接合且配合進入外殼體677 —端設置的相應凹ロ675，以便防止端件660和殼體677之間的相對旋轉。殼體677又固定在鉸鏈基部602上，以便將端件660旋轉地固定於鉸鏈基部602。殼體677為圓柱形並包住扭杆彈簧680。通過膠粘劑、銷、其它緊固件或通過任何其它適當手段與殼體677的孔摩擦配合，端件660軸向保持在殼體677遠離鉸鏈基部602的一端。殼體677具有與鉸鏈基部凸緣601的一部分對齊的一個或更多凸緣673。在圖示舉例中，設置有騎跨於鉸鏈基部凸緣601的一部分上的兩個凸緣673。各凸緣673設置有與鉸鏈基部凸緣601上的一個或更多的對應的孔681對齊的ー個或更多孔678，以允許通過例如鉚釘679將殼體677進而端件660牢固地緊固於鉸鏈基部602。參照圖103-135和159-162，扭杆彈簧680從端件660延伸至軸620上的第一端帽700。扭杆彈簧680具有第一端682和第二端684。扭杆彈簧680為彈性的，且具有縱向軸線。扭杆彈簧680的第一端682被約束成與軸620 —同旋轉,可使得在軸620和扭杆彈簧680的第一端682之間繞扭杆彈簧680的縱向軸線基本上沒有相對旋轉。扭杆彈簧680的第二端684通過端件660約束,可使得在端件660和扭杆彈簧680的第二端684之間繞扭杆彈簧680的縱向軸線基本上沒有相對旋轉，使得當軸620開始處於中性位置吋，軸620相對於端件660的旋轉促使扭杆彈簧680繞其縱向軸線扭轉。中性位置指對應扭杆彈簧680的鬆弛狀態的鉸鏈組件600的任意部分的位置。扭杆彈簧680隨著扭轉而儲存能量，並趨於通過扭杆彈簧680的彈性而施加使軸620和轉接器640恢復至其中性位置的力。
扭杆彈簧680由以重疊方式堆疊在一起的多個簧片690製成。各彈簧簧片690米用長形的矩形帶的形式。扭杆彈簧680的第一端682被約束而不能相對於軸620的第二端部622旋轉，且扭杆彈簧680的第二端684被約束而不能相對於端件660旋轉，使得當軸620開始處於中性位置吋，軸620相對於端件660的旋轉促使扭杆彈簧680繞其縱向軸線扭轉。在軸620上設置有凸耳706。當鉸鏈組件600完全組裝時，凸耳706定位成接觸鉸鏈基部602的止擋突出部616，以限制鉸鏈軸620相對於鉸鏈基部602的旋轉。在對應膝上型電腦蓋子204a的完全打開位置的位置，凸耳706接合止擋突出部616的端壁619以阻止鉸鏈軸620和轉接器640旋轉。在稍微超過膝上型電腦蓋子204a的關閉位置的位置，凸耳706接合止擋突出部616的端壁618以阻止鉸鏈軸620和轉接器640旋轉。凸耳706和止擋突出部616構成用於防止扭杆彈簧680過應カ的安全部件，過應カ可能導致扭杆彈簧680的破壞。當扭杆彈簧680處於鬆弛狀態時，最遠離端件660的簧片690的第一端部692以重疊方式堆疊在一起。簧片690的第一端692形成扭杆彈簧680的第一端682。當扭杆彈簧680處於鬆弛狀態時,最遠離第一帽700的簧片690的端部694以重疊方式堆疊在一起,且第二端694形成扭杆彈簧680的第二端684。扭杆彈簧680延伸穿過端件660的插槽664的開ロ 667。插槽開ロ 667的側向邊緣670和672被倒圓。插槽開ロ 667的倒圓的側向邊緣670和672與扭杆彈簧680的最外簧片690的表面693直接接觸。端件660的插槽的開ロ 667的倒圓的側向邊緣670和672之間的距離使得扭杆彈簧680在開ロ 667的倒圓的側向邊緣670和672之間的配合非常緊湊或餘隙很小。因此，開ロ 667的倒圓的側向邊緣670和672用於在端件660和扭杆彈簧680之間傳遞扭力。利用開ロ 667的倒圓的側向邊緣670和672在端件660和扭杆彈簧680之間傳遞扭カ，可使在彈簧簧片690的寬度上應カ分布均勻，並可防止在最外彈簧簧片690的邊緣應力集中。其結果是，可延長彈簧簧片690的壽命和降低彈簧簧片690且因此扭杆彈簧680的失效的機率。端件660的插槽的開ロ 667的頂邊緣674和底部邊緣676之間的距離使得開ロ 667的頂邊緣674和底部邊緣676不會幹涉簧片690的端部694在插槽664內運動。隨著扭杆彈簧680繞其縱向軸線扭轉任意給定量，越遠離簧片690的堆疊的中心的簧片690，彈簧簧片690的螺旋路徑的扭轉的每角度的長度越長。因此，鉸鏈簧片690的端部694開始被牽拉而遠離插槽664的後壁668，使得鉸鏈簧片690越遠離簧片的堆疊的中心，則其端部694被牽拉得離後壁668被越遠。該結果顯示在圖119-121中。約束鉸鏈簧片690的端部694的該軸向運動將導致彈黃黃片破壞。因此，隨著扭杆彈黃680扭轉，多個簧片690的姆ー個的至少一端須自由軸向移動。各彈簧簧片690的端部694須足夠遠地進入插槽開ロ 667，使得在軸620的旋轉的整個範圍內其沒有可能被完全拉出插槽開ロ 667。端帽700上的開ロ 630為插槽開ロ 667的鏡像物。扭杆彈簧680延伸穿過第一帽700的開ロ 630。開ロ 630的側向邊緣632和634被倒圓。開ロ 630的倒圓的側向邊緣632和634與扭杆彈簧680的最外簧片690的表面693直接接觸。端帽700的開ロ 630的倒圓的側向邊緣632和634之間的距離使得扭杆彈簧680在開ロ 630的倒圓的側向邊緣632和634之間的配合非常緊湊或餘隙很小。因此，開ロ 630的倒圓的側向邊緣632和634用於在端帽700和扭杆彈簧680之間傳遞扭力。利用開ロ 630的倒圓的側向邊緣632和634在端帽700和扭杆彈簧680之間傳遞扭力，可使在彈簧簧片690的寬度上應カ分布均勻，並防止在最外彈簧簧片690的邊緣應力集中。其結果是，延長彈簧簧片690的壽命，並降低彈簧簧片690和因此扭杆彈簧680的失效的機率。端帽700的開ロ 630的頂邊緣633和底部邊緣635之間的距離使得開ロ 630的頂邊緣633和底部邊緣635不會幹涉簧片690的端部692在通過第一帽700和軸的第二端部622形成的插槽內運動。
隨著扭杆彈簧680繞其縱向軸線扭轉任意給定量，越遠離簧片690的堆疊的中心的簧片690，彈簧簧片690的螺旋路徑的扭轉的每角度的長度越長。因此，鉸鏈簧片690的端部692開始被牽拉而遠離軸的第二端部622，使得鉸鏈簧片690越遠離簧片的堆疊的中心，則其端部692被牽拉得離軸的第二端部622越遠。該結果顯示在圖119-121中。因此，在該實施例600中，隨著扭杆彈簧680扭轉，多個簧片690的姆ー個的兩端自由軸向移動。各彈簧簧片690的端部692必須足夠遠地進入開ロ 630，使得在軸620的旋轉的整個範圍內其沒有可能被完全拉出開ロ 630。所有彈簧簧片690被保持在端件660上的插槽的後壁和通過第一帽700和軸的第二端部622形成的插槽之間。隨著扭杆彈簧680扭轉，堆疊的中心的一側的簧片端部694趨於根據軸620的旋轉的方向朝向頂邊緣674或底部邊緣676沿軸620的旋轉的方向向上或向下移動，且堆疊的中心的另ー側的簧片端部694趨於沿相反方向，但仍與軸620的旋轉方向相同的方向移動。必須調節這些運動以避免彈簧簧片690的過應力，其也可能導致早期彈簧簧片失效。因此，如先前提及，插槽664的開ロ 667的頂邊緣674和底部邊緣676之間的距離使得開ロ667的頂邊緣674和底部邊緣676不會幹涉簧片690的端部694在插槽664內的運動。此情形與彈簧簧片690的端部692相同。兩個內套筒720，721在殼體677內配合於端件660和第一帽700之間的扭杆彈簧680的一部分上。兩個內套筒720，721是在兩端具有開ロ的管狀。兩個內套筒720，721用作油脂或潤滑劑容器，且不會限制彈簧簧片690的任何的運動和偏轉，但可用於各個彈簧簧片的潤滑。在各內套筒720，721的一端的開ロ 722分別與第一帽700和端件660之間密封。內套筒720，721的開ロ 724之間彼此密封。內套筒720，721在各彈簧簧片690之間提供持續潤滑，以保證需要時彈簧簧片彼此間可滑動，防止彈簧簧片的過應カ和損壞。各內套筒720，721的一端的開ロ 722採用矩形開ロ形式，用作有利於扭杆彈簧680的組裝過程的ー側上的對齊特徵。兩個內套筒720和721還用於支承外殼體677。通過如圖所示安裝在膝上型電腦上的鉸鏈組件600和其鏡像物鉸鏈組件800，對應扭杆彈簧680的鬆弛狀態的鉸鏈基部602和膝上型電腦蓋子204a的中性位置，處於膝上型電腦蓋子的完全打開位置和膝上型電腦蓋子的完全關閉位置之間。在圖示舉例中，膝上型電腦蓋子的中性位置與完全打開位置之間的角度為32°，且與關閉位置之間的夾角為85°。將基於膝上型電腦蓋子開始處於中性位置，描述鉸鏈組件600的操作。為了關閉膝上型電腦蓋子204a，開始必須施加足夠的力，以克服摩擦機構730產生的摩擦扭力。隨著膝上型電腦蓋子204a朝向關閉位置旋轉，端件660旋轉，促使扭杆彈簧680扭轉。隨著扭杆彈簧680扭轉，繼續關閉膝上型電腦蓋子204a所需的カ因扭杆彈簧680的弾性而增加，然而，由於蓋子的重力作用和需要時通過用戶自身重量，對用戶來說，相較於向上提拉，下推在機械上更具優勢，所以這並非缺點。而且，隨著扭杆彈簧680扭轉，在扭杆彈簧680的變形中儲存能量。當膝上型電腦蓋子204a處於關閉位置時，卡鎖(未顯示)可釋放地將膝上型電腦蓋子204a緊固在關閉位置。為了打開膝上型電腦蓋子，用戶可操作卡鎖以釋放膝上型電腦蓋子204a使其旋轉至打開位置。膝上型電腦蓋子204a從關閉位置自動移開，無需用戶的任何努力，隨著扭杆彈簧680施加的扭カ克服摩擦機構730的摩擦阻力或扭カ，直至抵達某點，該點介於中性位置和關閉位置之間，且在該點，扭杆彈簧680施加的扭カ下降至等於摩擦機構730的摩擦扭力。在該點，膝上型電腦蓋子204a停止移動，且用戶可舒服地手動移動膝上型電腦蓋子204a至該點和膝上型電腦蓋子204a的完全打開位置之間的適合他或她需要的任意理想位置。儘管扭杆彈簧380在離開中性位置的任何位置發生一定變形，但是在對應膝上型電腦屏幕206a的正常使用範圍的位置範圍內，摩擦機構730的摩擦扭カ會將膝上型電腦屏幕保持在理想位置。
在兩個公開實施例300和600之間，摩擦機構730和430可互換，且用於將扭杆彈簧680，380旋轉地聯接於鉸鏈軸620，320的結構也可互換。公開實施例的這種交換在本發明的保護範圍內。用於彈簧簧片690的優選材料為鋼，例如不鏽鋼、彈簧鋼或具有彈簧鋼韌度的任何鋼。優選的是，鉸鏈基部602也由彈性鋼製成。軸620也由鋼製成。端件或第二帽660和轉接器640可由模鑄金屬例如鋁、鋅或耐衝擊塑料製成。對於低扭カ應用，彈簧簧片690可由合成物或聚合物材料製成，只要具有所需彈性即可。儘管鉸鏈組件300和600以膝上型電腦的上下文進行了說明，但是扭杆彈簧380，680提供的平衡功能可用於允許摩擦鉸鏈應用於重工業應用，其中，僅摩擦扭カ便可能需要極其大的操作力，或超出正常人為因素的極限。扭杆彈簧的層疊設計，允許在緊湊空間內實現平衡功能，且成本相對較低。鉸鏈組件300，600或採用層疊扭杆彈簧設計的類似鉸鏈組件可用於典型地使用氣彈簧的其它應用，例如工具箱蓋子，儲物箱，行李門，甲板艙ロ，和車輛提升門。應理解，本發明不受以上描述的實施例的限制，而包含在所附權利要求的範圍內的任何和所有實施例。
權利要求
1.一種扭杆彈簧系統，包括 第一構件，適於約束所述扭杆彈簧的第一端相對於所述第一構件的旋轉； 第二構件，適於約束所述扭杆彈簧的第二端相對於所述第二構件的旋轉；和 扭杆彈簧，從所述第一構件延伸到所述第二構件，所述扭杆彈簧具有第一端、第二端、彈性和縱向軸線，所述扭杆彈簧的所述第一端被約束不能相對於所述第一構件旋轉，且所述扭杆彈簧的所述第二端被約束不能相對於所述第二構件旋轉，使得當所述扭杆彈簧開始處於鬆弛狀態時，所述第一構件相對於所述第二構件的旋轉促使所述扭杆彈簧繞其縱向軸線扭轉，使得所述扭杆彈簧趨於儲存能量和由於所述扭杆彈簧的所述彈性而施加力使所述第一構件相對於所述第二構件恢復至對應所述扭杆彈簧的所述鬆弛狀態的初始角位置，其中所述扭杆彈黃由堆置在一起的多個黃片製成。
2.根據權利要求I所述的扭杆彈簧系統，其特徵在於，隨著所述扭杆彈簧扭轉，所述多個簧片的每一個的至少一端自由地軸向移動。
3.一種鉸鏈組件，用於將第一構件旋轉地附接於第二構件以允許所述第一構件相對於所述第二構件在關閉位置和打開位置之間旋轉運動，所述鉸鏈組件包括 (a)長形的軸，至少具有第一端部，第二部分和頭部； (b)轉接器，在所述第一端部附接於所述軸，所述轉接器附接於所述軸的所述第一端部，使得所述轉接器被約束成與所述軸作為整體旋轉，所述轉接器適於固定附接於所述第一構件以便與所述第一構件作為整體一起移動； (C)鉸鏈基部，適於固定附接於所述第二構件以便與所述第二構件作為整體一起移動，所述鉸鏈基部具有旋轉地支撐所述軸的至少一個支承表面，使得當所述轉接器附接於所述第一構件且所述鉸鏈基部附接於所述第二構件時，所述第一構件旋轉地附接於所述第二構件，使得所述第一構件能夠相對於所述第二構件在關閉位置和打開位置之間旋轉地移動，所述鉸鏈基部的所述支承表面支撐所述軸的所述第二部分的一部分以通過所述鉸鏈基部為所述軸提供旋轉支撐； (d)摩擦機構,用於摩擦地抵抗所述軸相對於所述鉸鏈基部的旋轉動作,所述摩擦機構由所述鉸鏈基部支撐； (e)端件，適於固定附接於所述第二構件以便與所述第二構件作為整體一起移動；和 (f)扭杆彈簧，為根據權利要求I所述的扭杆彈簧，從所述端件延伸至所述軸的所述頭部，所述扭杆彈簧具有第一端、第二端、彈性和縱向軸線，所述扭杆彈簧的所述第一端被約束成與所述軸作為整體旋轉，所述扭杆彈簧的所述第二端被約束成使得繞所述扭杆彈簧的所述縱向軸線在所述端件和所述扭杆彈簧的所述第二端之間基本上沒有相對旋轉，使得當所述軸開始處於中性位置時，所述軸相對於所述端件的旋轉促使所述扭杆彈簧繞其縱向軸線扭轉，使得所述扭杆彈簧趨於儲存能量和由於所述扭杆彈簧的所述彈性而施加力使所述軸恢復至所述軸的所述中性位置。
4.根據權利要求3所述的鉸鏈組件，其特徵在於，隨著所述扭杆彈簧扭轉，所述多個簧片的每一個的至少一端自由地軸向移動。
5.一種鉸鏈組件，用於將第一構件旋轉地附接於第二構件以允許所述第一構件相對於所述第二構件在關閉位置和打開位置之間旋轉運動，所述鉸鏈組件包括 (a)軸，至少具有第一端部和第二端部；(b)轉接器，在所述第一端部附接於所述軸，所述轉接器附接於所述軸的所述第一端部，使得所述轉接器被約束成與所述軸作為整體旋轉，所述轉接器適於固定附接於所述第一構件以便與所述第一構件作為整體一起移動； (c)鉸鏈基部，適於固定附接於所述第二構件以便與所述第二構件作為整體一起移動，所述鉸鏈基部具有旋轉地支撐所述軸的至少一個支承表面，使得當所述轉接器附接於所述第一構件且所述鉸鏈基部附接於所述第二構件時，所述第一構件旋轉地附接於所述第二構件，以便所述第一構件能夠相對於所述第二構件在關閉位置和打開位置之間旋轉地移動； (d)摩擦機構，用於摩擦地抵抗所述軸相對於所述鉸鏈基部的旋轉動作； (e)端件，適於相對於所述鉸鏈基部保持固定關係；和 (f)扭杆彈簧，為根據權利要求I所述的扭杆彈簧，在所述端件和所述軸的所述第二端部之間延伸，所述扭杆彈簧具有第一端、第二端、彈性和縱向軸線，所述扭杆彈簧的所述第一端被約束不能相對於所述軸旋轉，所述扭杆彈簧的所述第二端被約束不能相對於所述端件繞所述扭杆彈簧的所述縱向軸線旋轉，使得當所述軸開始處於中性位置時，所述軸相對於所述端件的旋轉促使所述扭杆彈簧繞其縱向軸線扭轉，使得所述扭杆彈簧趨於儲存能量，和由於所述扭杆彈簧的所述彈性而施加力使所述軸恢復至所述軸的所述中性位置。
6.根據權利要求5所述的鉸鏈組件，其特徵在於，所述軸具有介於所述第一端部和所述第二端部之間的第二部分，其中所述第二端部構成頭部， 其中，所述鉸鏈基部的所述支承表面支撐所述軸的所述第二部分的一部分，以通過所述鉸鏈基部為所述軸提供旋轉支撐， 其中，所述摩擦機構由所述鉸鏈基部支撐， 其中，所述端件適於固定附接於所述第二構件以便相對於所述鉸鏈基部保持固定關係，和 其中，所述扭杆彈簧從所述端件延伸至所述軸的所述頭部，且所述扭杆彈簧的所述第一端被約束成與所述軸作為整體旋轉。
7.根據權利要求6所述的鉸鏈組件，其特徵在於，隨著所述扭杆彈簧扭轉，所述多個簧片的每一個的至少一端自由地軸向移動。
8.根據權利要求5所述的鉸鏈組件，其特徵在於，進一步包括 殼體，在所述鉸鏈基部和所述端件之間延伸，所述殼體具有所述扭杆彈簧延伸穿過的孔，所述殼體在一端緊固於所述鉸鏈基部和在另一端緊固於所述端件，由此使所述端件相對於所述鉸鏈基部保持固定關係。
9.根據權利要求8所述的鉸鏈組件，其特徵在於，隨著所述扭杆彈簧扭轉，所述多個簧片的每一個的至少一端自由地軸向移動。
10.一種鉸鏈組件，用於將第一構件旋轉地附接於第二構件以允許所述第一構件相對於所述第二構件在關閉位置和打開位置之間旋轉運動，所述鉸鏈組件包括 (a)長形的軸，至少具有第一端部、第二部分和頭部； (b)轉接器，在所述第一端部附接於所述軸，所述轉接器附接於所述軸的所述第一端部，使得所述轉接器被約束成與所述軸作為整體旋轉，所述轉接器適於固定附接於所述第一構件以便與所述第一構件作為整體一起移動； (C)鉸鏈基部，適於固定附接於所述第二構件以便與所述第二構件作為整體一起移動，所述鉸鏈基部具有旋轉地支撐所述軸的至少一個支承表面，使得當所述轉接器附接於所述第一構件且所述鉸鏈基部附接於所述第二構件時，所述第一構件旋轉地附接於所述第二構件，以便所述第一構件能夠相對於所述第二構件在關閉位置和打開位置之間旋轉地移動，所述鉸鏈基部的所述支承表面支撐所述軸的所述第二部分的一部分以通過所述鉸鏈基部為所述軸提供旋轉支撐； (d)摩擦機構,用於摩擦地抵抗所述軸相對於所述鉸鏈基部的旋轉動作,所述摩擦機構由所述鉸鏈基部支撐； (e)端件，適於固定 附接於所述第二構件以便與所述第二構件作為整體一起移動；和 (f)扭杆彈簧，從所述端件延伸至所述軸的所述頭部，所述扭杆彈簧具有第一端、第二端、彈性和縱向軸線，所述扭杆彈簧的所述第一端被約束成與所述軸作為整體旋轉，所述扭杆彈簧的所述第二端被約束成使得繞所述扭杆彈簧的所述縱向軸線在所述端件和所述扭杆彈簧的所述第二端之間基本上沒有相對旋轉，以便當所述軸開始處於中性位置時，所述軸相對於所述端件的旋轉促使所述扭杆彈簧繞其縱向軸線扭轉，使得所述扭杆彈簧趨於儲存能量，和由於所述扭杆彈簧的所述彈性而施加力使所述軸恢復至所述軸的所述中性位置。
11.根據權利要求10所述的鉸鏈組件，其特徵在於，所述扭杆彈簧由堆疊在一起的多個簧片製成。
12.根據權利要求11所述的鉸鏈組件，其特徵在於，隨著所述扭杆彈簧扭轉，所述多個簧片的每一個的至少一端自由地軸向移動。
13.—種鉸鏈組件，用於將第一構件旋轉地附接於第二構件以允許所述第一構件相對於所述第二構件在關閉位置和打開位置之間旋轉運動，所述鉸鏈組件包括 (a)軸，至少具有第一端部和第二端部； (b)轉接器，在所述第一端部附接於所述軸，所述轉接器附接於所述軸的所述第一端部，使得所述轉接器被約束成與所述軸作為整體旋轉，所述轉接器適於固定附接於所述第一構件以便與所述第一構件作為整體一起移動； (C)鉸鏈基部，適於固定附接於所述第二構件以便與所述第二構件作為整體一起移動，所述鉸鏈基部具有旋轉地支撐所述軸的至少一個支承表面，使得當所述轉接器附接於所述第一構件且所述鉸鏈基部附接於所述第二構件時，所述第一構件旋轉地附接於所述第二構件，以便所述第一構件能夠相對於所述第二構件在關閉位置和打開位置之間旋轉地移動； (d)摩擦機構，用於摩擦地抵抗所述軸相對於所述鉸鏈基部的旋轉動作； (e)端件，適於相對於所述鉸鏈基部保持固定關係；和 (f)扭杆彈簧，在所述端件和所述軸的所述第二端部之間延伸，所述扭杆彈簧具有第一端、第二端、彈性和縱向軸線，所述扭杆彈簧的所述第一端被約束成不能相對於所述軸旋轉，所述扭杆彈簧的所述第二端被約束成不能相對於所述端件繞所述扭杆彈簧的所述縱向軸線旋轉，使得當所述軸開始處於中性位置時，所述軸相對於所述端件的旋轉促使所述扭杆彈簧繞其縱向軸線扭轉，以便所述扭杆彈簧趨於儲存能量，和由於所述扭杆彈簧的所述彈性而施加力使所述軸恢復至所述軸的所述中性位置。
14.根據權利要求13所述的鉸鏈組件，其特徵在於，所述軸具有介於所述第一端部和所述第二端部之間的第二部分，其中所述第二端部構成頭部，其中，所述鉸鏈基部的所述支承表面支撐所述軸的所述第二部分的一部分，以通過所述鉸鏈基部為所述軸提供旋轉支撐， 其中，所述摩擦機構由所述鉸鏈基部支撐， 其中，所述端件適於固定附接於所述第二構件以便相對於所述鉸鏈基部保持固定關係，和 其中，所述扭杆彈簧從所述端件延伸至所述軸的所述頭部，且所述扭杆彈簧的所述第一端被約束成與所述軸作為整體旋轉。
15.根據權利要求14所述的鉸鏈組件，其特徵在於，所述扭杆彈簧由堆疊在一起的多個簧片製成。
16.根據權利要求15所述的鉸鏈組件，其特徵在於，隨著所述扭杆彈簧扭轉，所述多個簧片的每一個的至少一端自由地軸向移動。
17.根據權利要求13所述的鉸鏈組件，其特徵在於，進一步包括 殼體，在所述鉸鏈基部和所述端件之間延伸，所述殼體具有所述扭杆彈簧延伸穿過的孔，所述殼體在一端緊固於所述鉸鏈基部，在另一端緊固於所述端件，由此使所述端件相對於所述鉸鏈基部保持固定關係。
18.根據權利要求17所述的鉸鏈組件，其特徵在於，所述扭杆彈簧由堆疊在一起的多個簧片製成。
19.根據權利要求18所述的鉸鏈組件，其特徵在於，隨著所述扭杆彈簧扭轉，所述多個簧片的每一個的至少一端自由地軸向移動。
全文摘要
摩擦鉸鏈組件包括彈簧，該彈簧通過在關閉操作期間在彈簧中儲存能量輔助第一構件相對於第二構件打開。該彈簧採用獨特的多層扭杆彈簧設計。
文檔編號H05K7/16GK102625968SQ201080038596
公開日2012年8月1日 申請日期2010年8月29日 優先權日2009年8月30日
發明者E.諾文 申請人:索斯科公司