扭力来确定正确铰链
门板铰链是当今世界上最常见且应用最广泛的装置之一。也正是因为其随处可见，在很多情况下会被人们忽视。然而，工业和设备设计人员经过仔细研究之后发现铰链还可具备一系列复杂的功能，这些功能可以有效改善他们所设计的设备的操作性能。
当设计铰接装置时，无论所铰接的面板属于简单的机柜还是大型的复杂医疗设备，选择适当的扭矩力度对于实现可靠的操作和直观的用户体验都至关重要。
了解不同的扭矩力以及它们最适用的应用场景可以帮助设备和系统设计人员选择具有适当扭矩力度的铰链解决方案，以改善用户的体验和应用的可靠性。
了解扭矩
扭矩有一个相对简单的定义：将门板或面板从关闭位置移动到打开位置所需的能量。所需的能量取决于门板的重量、从关闭到打开（再到关闭）的移动距离或运动弧度，以及是否需要将面板移动到弧形运动中的某一位置并保持固定，亦或是从完全打开移动到完全关闭位置。
目前，铰链和定位技术的主要供应商提供的产品组合包括“扭矩连续体”，以及多种具有不同扭矩特性的铰链产品。工业设计师可以从这些连续体中筛选出不同的产品，以满足功能和人体工学的要求并提供不同的触点体验，进而为用户留下独特的质量印象和功能印象。这些产品的功能包括：
- 在不借助辅助支撑或其他组件的情况下，保持门板处于打开或关闭状态，以及将面板平稳地移动到位
- 实现直观的零偏移运动，以便在门板或盖板打开时可以牢固地保持在用户确定的位置或预先确定的位置，并且一步到位
- 提供特定的触觉反馈，以增强铰链装置的质感
- 无需气杆等额外组件或为了保持铰链阻力而拧紧螺钉等日常维护的特性有助于降低总体成本
- 在打开和关闭操作过程中提供更平稳、更坚实的感觉，并且能够消除振动
所选铰链的扭矩水平可以改变或提升用户对特定设备的感知。以飞机上的托盘桌为例。座椅设计人员必须在这些应用中使用极轻的塑料组件，因为这样有助于航空公司减轻飞机重量和节约燃料。
但是，如果托盘桌在打开时发生掉落的情况，乘客就可能质疑飞机本身的质量。如果使用具有出厂设置阻力水平的恒定扭矩铰链，乘客只需用适当的力量就可以放下托盘桌，这会令托盘桌具有更坚固的质感，从而创造出积极的飞行环境感知体验。此外，采用优质材料设计和制造的恒定扭矩定位铰链在数千次飞行后仍可保持所需的阻力，而无需维护或更换零件。
选择具有合适扭矩的正确铰链
常见的铰链也最简单，即没有任何阻力，用于打开和关闭操作的标准自由摆动铰链。人们只需要施加必要的力量来打开或关闭门板，或者利用重力来完成相同的操作。
除这基本装置外，铰链技术还可以根据其提供的扭矩和控制的运动类型，分为四大类，也称为“构件”。
- 恒定扭矩定位铰链 - 装配这种铰链的装置能够在运动范围内的每个位置牢固固定
- 止动和双稳态铰链 - 这种铰链能够自动运动到特定位置并保持固定，例如 90 度位置
- 阻尼铰链 - 这种铰链可自动控制运动速度，无需手动控制
- 平衡铰链 - 这是一种采用平衡技术的铰链，它可以使人在打开较重的物体时感到轻松自如，或者通过简单的触摸即可将物体弹开
尽管许多应用只需要一种类型的铰链，但是这些不同类别的铰链可以整合到一起，成为在单个设备中提供多种定位方式的铰链。选择具有正确扭矩的正确铰链需要考虑三个关键因素：重量、重心和运动方向。
重量：如果面板足够轻或不足数磅则简单的无扭矩铰链就是最为经济有效的解决方案。随着门板或面板重量的增加，恒定扭矩铰链或止动铰链将成为更有效的解决方案。尽管以这些铰链的扭矩水平仍然需要用户施加一些外力，但它们可以防止门板掉落。当门板的重量接近 15 至 20 磅，甚至超过 500 磅时，平衡技术将成为更有效的解决方案。借助平衡技术，铰链可防止门板掉落并令门板感觉更轻，用户无需施加额外的力量即可克服门板重量，进行打开或关闭
重心：门板或面板的重心受到板的宽度和形状以及附件位置的影响。一个重量较轻，但重心远离铰接点的门板与一个重量较重，而重心接近铰接点的门板，会令人产生相同的感觉。例如，覆盖在拖拉机发动机舱上的舱盖可能很窄，且由轻质材料制成，但由于它外形细长，重心较远，因此抬起它所需的扭矩比抬起一个只有 12 或 18 英寸宽的箱子或面板所需的扭矩更大。
新型的平衡铰链利用扭力杆技术来产生平衡能量，并通过凸轮和滚轮系统将这些能量应用于整个弧形运动的过程中。根据这一理念，打开一个 200 磅重的发动机舱盖，感觉就像抬起一扇只有 10 磅重的门板，而整个打开和关闭动作的力度是平衡的。
运动方向：关于运动方向，确定面板或门板的铰接方式是垂直还是水平十分重要。如果面板以垂直方式铰接，并且左右移动，则它不需要像上下移动的水平铰接面板那样克服重力。在某些情况下，水平铰接的门板可能还需要垂直移动并固定在某个位置。这样，技术人员就可以进入机器内部并开展作业。在这种情况下，将门板从水平方向移动到垂直方向所需的能量会更多，因此恒定扭矩铰链或平衡铰链可能更加适用，尤其是当技术人员需要门板保持打开状态以在其下方进行作业时。
恒定扭矩定位铰链：牢牢固定在每个位置
恒定扭距定位铰链能确保设备实现直观的运动，因此，设备可以固定在某一位置以便用户进行触摸或随意的互操作，而当用户需要移动设备时，却不用花费很大力气。一个很常见的例子就是超市收银台上的触摸屏。
恒定扭矩定位铰链将触摸屏固定在底座上，使收银员或用户可以上下倾斜触摸屏，以实现最佳的视觉效果和交互效果。当点击屏幕上的图标时，屏幕不会偏离所需位置。此外，恒定扭矩定位铰链还可实现对屏幕的单手操作，无需通过按下按钮或翻转操纵杆来对其进行定位。
索斯科 E6 系列等恒定扭矩定位铰链能够实现可靠的定位和稳定的操作，无需辅助支撑部件即可将门板或面板固定到位。
虽然恒定扭矩定位铰链早已投入应用，但仍有供应商不断对这项技术进行创新。例如，单向恒定扭矩定位铰链只在一个运动方向上提供反重力的恒定扭矩，而在另一个方向上则可以自由摆动。这种类型的产品在带有大尺寸门板的储物柜等应用中能够发挥出巨大的作用。通过消除铰链在一个方向上的摩擦力，门板可以轻松地打开，而在另一个方向上施加的扭矩则能使门板保持打开的状态，便于人员进出。
止动铰链：驱动并保持预定位置
止动铰链可提供非常具体的运动和触觉反馈：门板或装置能够打开并锁定到预定角度，通常会产生明显的“咔嗒”声。这种类型的铰链通常适用于轻型柜门或其他必须保持打开状态的设备，便于用户通过。止动铰链要求用户不断移动设备，直至其达到工作环境所需的适当位置，例如，预设的 90 度。
有一种被称为双稳态的止动铰链变体，它包含一个内置的弹簧机构，一旦门板被打开，它就会自动将门板或设备推至预设的角度。当门板、检修门或盖板必须打开至某个最小角度以便于人员进出，或者需要避免与周围设备发生碰撞时，此功能将发挥巨大功效。
阻尼铰链：受控开启
如果门板、隔间或其他设备装配了阻尼铰链，当受到外力作用时，它会稳定地移动到打开或关闭位置，而不是突然弹开或需要用户将其推至关闭状态。在汽车内饰等高端应用中，这种顺畅、平稳的运动形式正逐渐得到广泛应用，因为在这些应用领域，使用者期望获得更直观的使用体验。对于眼镜盒、USB 接线盒以及其他需要经常打开和关闭的储物空间来说，阻尼铰链能给用户留下技术含量高、内饰设计精致的印象，这正是众多设计人员孜孜以求的关键要素。
平衡铰链：移动重物易如反掌
平衡铰链是扭矩连续体的重要组成部分，装有这种铰链的重型门板和面板能够轻松打开和移动。内置于平衡铰链中的弹簧机构可以在门板或面板关闭时存储能量。当打开时，能量被释放出来并提供将门板或面板移动到完全打开位置所需的力量。
对于装有重型门板并且需要经常打开和关闭的应用（例如工业复印机）来说，平衡技术有助于减轻作业疲劳并提高操作效率。例如，具有对称扭矩铰链的门板可能需要 56 磅的外力才能从完全关闭位置打开到 90 度位置。如果使用平衡铰链，打开门板所需的力可以减小到 3 磅。
以前，为了能够打开重型门板，设计人员会采用气杆或其他设备来提供额外的升力，但这些设备随时间推移容易出现技术问题和故障。现在，平衡铰链提供了一种更为经济的一体化解决方案。最新的平衡铰链可以与门锁相结合，实现弹出式操作：刚刚打开时，重型门板会抬起几度，便于用户将其牢牢抓住，然后再将其移动到所需位置。
对于需要提升大型盖板和面板的应用，用户可以使用索斯科的 CB 系列平衡铰链或类似的平衡扭力弹簧系统来抵消重型门板的重量，实现运动控制，从而轻松安全地打开和关闭面板。
新型的平衡铰链利用扭力杆技术来产生平衡能量，并通过凸轮和滚轮系统将这些能量应用于整个弧形运动的过程中。根据这一理念，打开一个 80 磅重的面板，感觉就像抬起一扇只有 5 磅重的门板，而整个打开和关闭动作的力度是平衡的。
为“打开和关闭”创造无与伦比的触觉价值
铰链技术的主要供应商认识到，每当打开、关闭或移动装有铰链的设备时，用户在施加外力的同时也在感受着独特的触觉体验。结合了多种扭矩选择和触点体验的更多铰链技术的出现为工业设计师提供了一套全新的工具来增强用户体验，从而改善用户对所用设备的印象。
这种扭矩连续体为创建更成熟的解决方案提供了机会。设计人员可以组合具有不同扭矩水平的不同类型铰链以满足多种需求。例如，一个铰链可以兼具止动和阻尼功能，以便轻松地将门板打开到固定位置并卡入到位，而在关闭时只需轻轻一推即可使门板以受控方式自行移动到关闭位置。
解决问题的关键在于确定每种应用的全部使用情况，即应该施加多少人体工学外力来打开、定位和关闭设备，以及需要哪些用户反馈才能有效且可重复地完成此动作。借助完全定制扭矩水平的功能，设计人员能够从根本上决定用户将会获得的体验。业界领先的铰链供应商在处理这些应用情况方面具有丰富的经验，可以帮助您确定最佳解决方案，并可以提供丰富的专业知识，以经济高效的方式为每种应用配置具有正确扭矩水平的正确铰链。
