一种在限定范围内可任意角度锁止和解锁的转轴

摘要

本发明公开了一种在限定范围内可任意角度锁止和解锁的转轴，包括轴套、转动配合在轴套内的芯轴件、销轴以及弹性元件，所述芯轴件包括芯轴基体和芯轴基体顶部平面延伸的耳板，芯轴基体通过基体圆弧外壁与轴套内壁转动配合，耳板的顶部设置有用于轴套内壁转动配合的耳板圆弧外壁，所述耳板的左右两侧设置有销轴，销轴的中心轴线与轴套的中心轴线平行，芯轴基体的顶部平面左右两侧分别分布安装有弹性元件，弹性元件的顶部与销轴抵触连接。本发明结构设计简单巧妙，能够实现轴套和芯轴件之间一定角度范围内连续可靠的锁止，且解锁操作方便，整体结构紧凑，制作成本低廉。

说明书

技术领域

本发明涉及转轴技术领域，具体为一种在限定范围内可任意角度锁止和解锁的转轴。

背景技术

可锁止转轴，主要应用在既要进行转动运动，同时还需要在某一转动角度可靠停止的部件。其应用场景非常广泛，比如汽车高铁等的座椅靠背角度调节，桌板角度调节，显示器支架角度调节等。

传统的可锁止缺点和不足：

1、要么本身没有锁止能力，需要借助机构组合，如气弹簧自身的锁止等进行靠背角度锁止，结构复杂，使用和维护成本较高，寿命有限。

2、要么转轴本身具有锁止能力，但是锁止的角度不连续，只能在特定的几个间隔角度下进行锁止，很多采用机械啮合的方式，其操作体验较差，虽然锁止可靠性较好，但是对于需要锁止角度连续可调的场景就无能为力了。

3、要么转轴通过挤压(比如电控或者机械控制)摩擦的方式传递锁止力矩的，虽然此时可以连续可调，但是仅通过挤压摩擦传递的力矩其可靠性较差，摩擦力的影响因素很多，其输出结果也不太可控，同时为了输出较大的力矩，其摩擦接触面必须很大，这在大部分的转轴使用场景都不合适。

综合上述现有产品的三个缺点可知，目前市面上还没有相关的纯机械式、结构紧凑、任意位置可靠锁止的转轴产品。

发明内容

本发明的目的在于提供一种在限定范围内可任意角度锁止和解锁的转轴，以解决上述背景技术中提出的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种在限定范围内可任意角度锁止和解锁的转轴，包括轴套、转动配合在轴套内的芯轴件、销轴以及弹性元件，所述芯轴件包括芯轴基体和芯轴基体顶部平面延伸的耳板，芯轴基体通过基体圆弧外壁与轴套内壁转动配合，耳板的顶部设置有用于轴套内壁转动配合的耳板圆弧外壁，所述耳板的左右两侧设置有销轴，销轴的中心轴线与轴套的中心轴线平行，芯轴基体的顶部平面左右两侧分别分布安装有弹性元件，弹性元件的顶部与销轴抵触连接。

优选的，所述耳板的左右两侧侧壁分别与轴套内壁形成销轴活动空腔，销轴活动空腔的截面尺寸从上至下逐渐减小设置。

优选的，还包括布置在轴套内的解锁推块，解锁推块的下端面两侧分别与对应的销轴接触连接。

优选的，所述解锁推块的下端面两侧均开设有用于与销轴配合接触的弧形导槽，弧形导槽的弧面曲率半径大于销轴的半径。

优选的，所述解锁推块的左右侧壁设置有用于与轴套内壁对应的推块圆弧侧壁。

优选的，所述解锁推块的上端面还开设有用于安装推柱的安装通孔，所述轴套的圆弧外壁上开设有供推柱活动的弧形活动导槽。

优选的，所述芯轴基体的前后端面延伸有轴头，轴头的中心轴线与轴套中心轴线重合。

优选的，所述轴套前后端的内壁上开设有限位环槽。

优选的，还包括按压块，按压块底部延伸有压块插柱，压块插柱插装固定在安装通孔内。

优选的，还包括活动套装在轴套外部的筒圈、掰杆和推柱，筒圈上活动穿设有推柱，推柱的下端插装在安装通孔内，筒圈的外壁上对应推柱延伸有一组筒圈座板，所述掰杆的端部延伸有凸轮，凸轮通过中心转轴转动安装在筒圈座板上，且凸轮的轮缘与推柱的顶端抵触连接。

优选的，所述芯轴基体的底部也设置为平面，芯轴基体的底部平面也延伸有耳板，底部的耳板左右两侧也设置有销轴，芯轴基体的底部平面左右两侧也分别分布安装有对应的弹性元件，弹性元件的底部与对应的销轴抵触连接；

所述筒圈上活动穿设有一组对称的推柱，筒圈的外壁上对称延伸有一组筒圈座板；

还包括中间连接杆以及与掰杆平行设置的底部掰杆，所述底部掰杆的端部延伸有反向凸轮，反向凸轮通过中心转轴转动安装在对应的筒圈座板上，且反向凸轮的轮缘与对应的推柱顶端抵触连接，底部掰杆的另一端转动连接有中间连接杆，中间连接杆的另一端与掰杆转动连接，中间连接杆与推柱的中心轴线平行。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：结构设计简单巧妙，能够在较大的使用角度范围内，实现轴套和芯轴件之间的任意角度可靠稳定锁止，且解锁操作方便，整体结构紧凑，制作成本低廉。

附图说明

图1为一种在限定范围内可任意角度锁止和解锁的转轴实施例1的立体结构示意图；

图2为一种在限定范围内可任意角度锁止和解锁的转轴实施例1的端面结构示意图；

图3为一种在限定范围内可任意角度锁止和解锁的转轴实施例1中轴套的立体结构示意图；

图4为一种在限定范围内可任意角度锁止和解锁的转轴实施例1去除轴套后的立体结构示意图；

图5为一种在限定范围内可任意角度锁止和解锁的转轴实施例1去除轴套后的爆炸结构示意图；

图6为一种在限定范围内可任意角度锁止和解锁的转轴实施例1逆时针锁止时的结构示意图；

图7为一种在限定范围内可任意角度锁止和解锁的转轴实施例1顺时针锁止时的结构示意图；

图8为一种在限定范围内可任意角度锁止和解锁的转轴实施例2的立体结构示意图；

图9为一种在限定范围内可任意角度锁止和解锁的转轴实施例2去除轴套后的立体结构示意图；

图10为一种在限定范围内可任意角度锁止和解锁的转轴实施例3的立体结构示意图；

图11为一种在限定范围内可任意角度锁止和解锁的转轴实施例3去除轴套后的立体结构示意图；

图12为一种在限定范围内可任意角度锁止和解锁的转轴实施例4的立体结构示意图；

图13为一种在限定范围内可任意角度锁止和解锁的转轴实施例4去除轴套后的立体结构示意图。

图中：1-轴套，12-限位环槽，13-弧形活动导槽，2-芯轴件，21-芯轴基体，22-耳板，23-轴头，3-销轴，4-弹性元件，5-解锁推块，51-弧形导槽，52-推块圆弧侧壁，53-安装通孔，6-销轴活动空腔，7-按压块，8-筒圈，81-筒圈座板，82-掰杆，83-凸轮，84-底部掰杆，85-反向凸轮，86-中间连接杆，9-推柱。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例1：请参阅图1～7，一种在限定范围内可任意角度锁止和解锁的转轴，包括轴套1、转动配合在轴套1内的芯轴件2、销轴3以及弹性元件4，所述芯轴件2包括芯轴基体21和芯轴基体21顶部平面延伸的耳板22，芯轴基体21通过基体圆弧外壁与轴套1内壁转动配合，耳板22的顶部设置有用于轴套1内壁转动配合的耳板圆弧外壁，所述耳板22的左右两侧设置有销轴3，销轴3的中心轴线与轴套1的中心轴线平行，芯轴基体21的顶部平面左右两侧分别分布安装有弹性元件4，弹性元件4的顶部与销轴3抵触连接。

本发明的锁止原理：弹性元件4给销轴3施加预压力，预压力使得销轴同时与耳板22侧壁、轴套的内圆面接触，为了实现双向自锁，销轴的数目至少是2个。

如图6所示，左侧的销轴3、弹性元件4、轴套1和芯轴件2四者之间产生的合力，使得销轴3与轴套1之间实现自锁，同时销轴3和芯轴件2之间也实现自锁，如此，通过销轴3的力学传递，使得芯轴件2相对于轴套1不能在沿顺时针方向进行转动，从而锁止顺时针方向的转动；

如图7所示，同理，右侧的销轴使得芯轴件2和轴套1锁止逆时针方向的转动，两个方向的转动的限制，使得轴套1和芯轴件2实现完全锁止。

其中，所述耳板22的左右两侧侧壁分别与轴套1内壁形成销轴活动空腔6，销轴活动空腔6的截面尺寸从上至下逐渐减小设置。

作为优选地方案，芯轴基体21的顶部平面左右两侧开设有弹性件安装槽，弹性元件4安装在弹性件安装槽内，使得弹性元件4完全被压缩时，销轴3同时与芯轴基体21的顶部平面、耳板22的侧壁接触，而销轴3与轴套1内之间留有微小活动间隙。

本发明还包括布置在轴套1内的解锁推块5，解锁推块5的下端面两侧分别与对应的销轴3接触连接。

本发明的解锁原理：当无外力作用于解锁推块5时，此时芯轴件2通过销轴3和轴套1接触自锁，此时实现锁止。

而当有外力向下推动解锁推块5的时候，解锁推块5推动销轴3向下运动，使得销轴3和轴套1的内壁脱离接触，从而使得芯轴件2和轴套1之间解除自锁关系，从而实现解锁，此时芯轴件2相对于轴套1的转动是不受约束的，可自由运动。

所述解锁推块5的下端面两侧均开设有用于与销轴3配合接触的弧形导槽51，弧形导槽51的弧面曲率半径大于销轴3的半径。使得销轴3能够更好地与解锁推块5适配接触。

所述解锁推块5的左右侧壁设置有用于与轴套1内壁对应的推块圆弧侧壁52。能够使得解锁推块5能够更好地适配安装在轴套1内。

所述解锁推块5的上端面还开设有用于安装推柱9的安装通孔53，所述轴套1的圆弧外壁上开设有供推柱9活动的弧形活动导槽13。可通过推柱9推动解锁推块5，即可实现解锁，操作使用方便，弧形活动导槽13能够为推柱9的运动提供活动空间。

所述芯轴基体21的前后端面延伸有轴头23，轴头23的中心轴线与轴套1中心轴线重合。芯轴件2可通过轴头23与外界传动部件连接。

所述轴套1前后端的内壁上开设有限位环槽12，可在限位环槽内安装限位卡圈、端面轴承等部件，从而对芯轴件2的前后端进行限位，避免芯轴件2从轴套1内脱出。

实施例2：请参阅图8～9，与实施例1的区别在于，本实施例还包括按压块7，按压块7底部延伸有压块插柱，压块插柱插装固定在安装通孔53内。

对于锁紧力或者操作舒适度要求不是很高的场合，比如可调角度的手机支架，可采用实施例2的方案，内部只有2个销轴，通过手动推动按压块7，克服弹性元件4的弹力，即可进行解锁，结构简单，成本低廉。

实施例3：请参阅图10～11，与实施例1的区别在于，本实施例还包括活动套装在轴套1外部的筒圈8、掰杆82和推柱9，筒圈8上活动穿设有推柱9，推柱9的下端插装固定在安装通孔53内，筒圈8的外壁上对应推柱9延伸有一组筒圈座板81，所述掰杆82的端部延伸有凸轮83，凸轮83通过中心转轴转动安装在筒圈座板81上，且凸轮83的轮缘与推柱9的顶端抵触连接。

通过推动掰杆82，使得凸轮83转动，转动的凸轮83会向下抵压推柱9，推柱9推动解锁推块5和销轴3向下运动，从而实现解锁，相对与实施例2而言，结构稍微复杂点，相较而言操作力度更小，使用体验更好。

实施例4：请参阅图12～13，与实施例3的区别在于，所述芯轴基体21的底部也设置为平面，芯轴基体21的底部平面也延伸有耳板22，底部的耳板22左右两侧也同时设置有销轴3，芯轴基体21的底部平面左右两侧也分别分布安装有对应的弹性元件4，弹性元件4的底部与对应的销轴3抵触连接；

所述筒圈8上活动穿设有一组对称的推柱9，筒圈8的外壁上对称延伸有一组筒圈座板81；

还包括中间连接杆86以及与掰杆82平行设置的底部掰杆84，所述底部掰杆84的端部延伸有反向凸轮85，反向凸轮85通过中心转轴转动安装在对应的筒圈座板81上，且反向凸轮85的轮缘与对应的推柱9顶端抵触连接，底部掰杆84的另一端转动连接有中间连接杆86，中间连接杆86的另一端与掰杆82转动连接，中间连接杆86与推柱9的中心轴线平行。

对于锁紧力或者稳定性要求很高的场合，比如医疗设备中的显示器支架，或者需要承受较大力矩的可调式桌板等场景，可采用实施例4的技术方案，内部对称设置有4个销轴，保证了锁止力和可靠性，同时使用掰动式触发结构，单手推动掰杆82，掰杆82同时会驱动中间连接杆86和底部掰杆84，即可进行解锁，操作使用方便，兼具了性能和易用性。

对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。

此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。