CN201858252U - 扭力变化的铰链及具有该铰链的电子装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型关于一种扭力变化的铰链及具有该铰链的电子装置。该铰链包含枢轴、第一支架及第二支架。该枢轴其上定义转轴，该枢轴具有外锥面，围绕该转轴。该第一支架与该枢轴固定连接。该第二支架与该枢轴以可旋转方式连接，该第二支架包含固定件及与该固定件连接的枢接件，该枢接件具有轴孔、平行该转轴形成连通该轴孔的开缝、及形成于该轴孔内的内锥面，该内锥面紧压该外锥面。相较于先前技术，本实用新型的铰链及其电子装置利用孔轴配合的结构设计，即可随不同的旋转方向而提供不同的扭力，以有效适应电子装置于掀开和合上操作环境上的不同，并且整体结构简单，无需额外的扭簧，即能有效防止电子装置的壳体突然落下的现象。

Description

扭力变化的铰链及具有该铰链的电子装置

技术领域

本实用新型涉及一种铰链及具有该铰链的电子装置，尤指一种扭力变化的铰链及具有该铰链的电子装置。

背景技术

铰链是设计用来使两物件能相对旋转，常见于日常生活中许多具有开合设计的物品或结构中，例如珠宝盒、行李箱，甚至房门、旋转门等等。现今常用的电子装置，例如贝壳手机、笔记型电脑等，对于铰链亦有其应用。由于传统铰链的体积过大，无法直接应用于电子装置中，因此目前市面上已开发出体积小且功能更多样化的铰链结构。

目前市面上电子装置用的铰链本身除了提供定位或自锁(auto-lock)功能外，其所能提供的扭力多为定值，或可视为定值。例如笔记型电脑使用的铰链，设计人员为使铰链提供的扭力确实能支撑荧幕的重量，以防止荧幕落下，其扭力通常不小。此时，当使用者欲掀开荧幕时，使用者需施力相当的力量以同时克服铰链的扭力及荧幕的重量所产生的扭力，此施力对荧幕外壳的影响可在使用二年以上的笔记型电脑上观察到，接近铰链的外壳已有多处裂纹。换句话说，一般铰链设计并无法区隔掀开和合上操作情境的不同，故造成设计出来的参数特性对其中一种操作情境适用，对另一种操作情境则不甚适合。

另外，当铰链的扭力来源是由孔轴配合来实现时，细微的配合公差即易造成能产生的扭力颇大的变化，为避免浪费零组件，重工势不可免，故重工将为此类铰链不可或缺的制程。然而，重工机会越大的制程，其良率也就越低，生产效率也越差，尤其是重工涉及对零件再加工，例如反复弯折，将使得前述问题更形严重。更麻烦的是，产品的可靠度难以提升。一般制造者为避免产品失效，多将制程参数改变以使能产生足够的扭力，此虽可避免因扭力不足的报废率，但过大的扭力却加深前述操作不便及外壳裂纹的问题的严重度。

显然地，定扭力的铰链除可能造成较高的操作力量外，亦可能会增加电子装置壳体产生裂纹的机会。目前另有一种利用扭簧来补偿荧幕重量的铰链，使得使用者可仅需克服铰链本身的扭力(主要起因为相邻组件间产生的摩擦力)，故若铰链于作动中的动摩擦力可被大幅降低，使用者即可以相当轻的力量掀开或合上荧幕。然而，此扭簧的设计参数多是在某一操作条件下所设定，例如于水平面上使用，故当使用者未于此操作条件下使用时，例如使用者斜躺操作，前述扭簧的设计即失效或部分失效，对使用者而言，这相当于瑕疵。换句话说，此铰链的设计人员虽意识到掀开和合上操作环境的不同，但其解决方案仍未能适用于使用者大部分的使用环境。

实用新型内容

本实用新型的目的之一在于提供一种铰链，其可因铰链的旋转方向不同而提供不同的扭力，以适用于不同的操作环境。

本实用新型的扭力变化的铰链，其包含枢轴、第一支架以及第二支架。该枢轴上定义转轴，该枢轴具有外锥面，围绕该转轴；该第一支架与该枢轴固定连接；该第二支架与该枢轴以可旋转方式连接，该第二支架包含固定件及与该固定件连接的枢接件，该枢接件具有轴孔、平行该转轴形成连通该轴孔的开缝、及形成于该轴孔内的内锥面，该内锥面紧压该外锥面。

根据所述的铰链，该第一支架紧抵该枢接件，以使该内锥面紧压该外锥面。

根据所述的铰链，该铰链还包含螺帽，该螺帽可调整地旋锁于该枢轴上以止挡该第一支架，以使该第一支架紧抵该枢接件。

根据所述的铰链，该铰链还包含螺帽，该螺帽可调整地旋锁于该枢轴上以紧抵该枢接件，以使该内锥面紧压该外锥面。

根据所述的铰链，该枢接件是由弹性板材自该固定件延伸弯曲制成的枢接件。

根据所述的铰链，该枢接件包含连接部及与该连接部连接的轴承部，该连接部连接该固定件，该轴孔形成于该轴承部，该内锥面相对于该转轴自该连接部至该开缝以第一方向围绕该外锥面。

根据所述的铰链，该枢轴具有第一平面，该枢接件具有形成于该轴孔内的第二平面，当该第一支架与该第二支架相对旋转至预定相对角度时，该第一平面平贴于该第二平面。

根据所述的铰链，该外锥面的锥度约为7/40。

根据一具体实施方式，本发明提供一种具有扭力变化的铰链的电子装置，其包含上述的铰链、第一本体以及第二本体。该第一本体连接于该第一支架；该第二本体连接于该第二支架的该固定件；其中，该第一本体与该第二本体藉由该铰链相对旋转。

根据所述的电子装置，该第一本体或该第二本体包含显示模组；或者该第一本体或该第二本体包含键盘模组。

相较于先前技术，本实用新型的铰链及其电子装置利用孔轴配合的结构设计，即可随不同的旋转方向而提供不同的扭力，以有效适应电子装置于掀开和合上操作环境上的不同，并且整体结构简单，无需额外的扭簧，即能有效防止电子装置的壳体突然落下的现象。另外，本实用新型的铰链及其电子装置利用具有锥面接触的孔轴配合设计，使得于组装时，孔轴间的夹持力得以轻易控制，解决习知铰链重工率过高的问题，并进一步提升产品可靠度。

于本实用新型的优点与精神可以由以下的附图说明及具体实施方式详述得到进一步的了解。

附图说明

图1为根据本新型的一较佳实施例的电子装置的示意图。

图2为图1中左边的铰链的示意图。

图3为图2中铰链的分解图。

图4为图2中铰链于旋转作动时的侧视图。

图5为图2中铰链于另一方向旋转作动时的侧视图。

图6为图2中铰链于闭合状态时的侧视图。

图7为图2中铰链的前视图。

图8为根据另一实施例的铰链的前视图。

具体实施方式

请参阅图1，其为根据本新型的一较佳实施例的电子装置1的示意图。电子装置1包含二铰链12(以虚线绘示于图1中)、第一本体14及第二本体16，第一本体14及第二本体16藉由铰链12连接并能相对旋转。于本实施例中，电子装置1为笔记型电脑，第一本体14包含显示模组，第二本体16包含键盘模组及与显示模组及键盘模组电连接的处理模组，但于实际应用上，第二本体16可包含显示模组，而第一本体14则包含键盘模组及与显示模组及键盘模组电连接的处理模组。补充说明的是，前述二个铰链12的结构虽对称，但其各部件的相互关系均相同，故后续描述仅择其一说明；另外，前述二个铰链12相对设置，此设计有助于结构作动稳定，但本实用新型均不以此为限。

请参阅图2及图3，图2为图1中左边的铰链12的示意图，图3为图2中铰链12的分解图。铰链12包含枢轴122、第一支架124及第二支架126。枢轴122其上定义转轴1222并具有外锥面1224，围绕转轴1222。第一支架124与枢轴122固定连接，以达到第一支架124与枢轴122一同旋转的目的。于本实施例中，第一本体14连接于第一支架124，第一支架124具有异形孔1242并以此异形孔1242与枢轴122衔接，再利用螺帽128旋锁于枢轴122上，以实现前述固定连接；但本实用新型不以此为限，例如直接以孔轴紧配的方式亦能达成前述固定连接，或是以焊接、粘着等方式亦可。

相对于第一支架124，第二支架126则与枢轴122以可旋转方式连接，使得第一支架124与第二支架126能相对旋转。第二支架126包含固定件1262及与固定件1262连接的枢接件1264，固定件1262连接第二本体16，枢接件1264具有轴孔1266、平行转轴1222形成连通轴孔1266的开缝1268、及形成于轴孔1266内的内锥面1270。轴孔1266套于枢轴122上，使得内锥面1270紧压外锥面1224，故于第一支架124相对枢轴122旋转时，内锥面1270与外锥面1224间产生摩擦，由此摩擦引起的摩擦力即作为铰链12的扭力，主要用于抵抗第一支架124与第二支架126间的相对旋转。为避免内锥面1270或外锥面1224过度磨耗及为使旋转稳定，故实际应用上多于内锥面1270及外锥面1224间填充润滑油，并于外锥面1224上形成数条沟槽1226，用以提供容置润滑油的空间，以达长期润滑的效果。

此外，于本实施例中，第二支架126直接以弹性板材弯折一体成形，其中枢接件1264即以该弹性板材自固定件1262延伸弯曲制成。枢接件1264包含连接部1272及与连接部1272连接的轴承部1274，连接部1272连接固定件1262，轴孔1266形成于轴承部1274，内锥面1270相对于转轴1222自连接部1272至开缝1268以第一方向1228围绕外锥面1224。补充说明的是，虽本实施例的第二支架126直接以板材制成，但实际应用上本实用新型的第二支架亦得以块材加工制得，本实用新型均不以此为限。

由于轴孔1266因开缝1268的存在而不完整，故内锥面1270与外锥面1224间产生的摩擦机制将异于传统孔轴摩擦的机制。请参阅图4，其为图2中铰链12于旋转作动时的侧视图。于第一支架124相对转轴1222(以十字记号标示于图中)以第一方向1228旋转时，枢轴122对第二支架126的轴承部1274产生的摩擦力(以短箭头表示其方向)将使轴承部1274的轴孔1266有向内缩的倾向(以虚线表现于图4中)，使得轴承部1274将枢轴122夹得更紧，此又进一步使枢轴122对轴承部1274产生的摩擦力更大，一再循环。换句话说，当第一支架124持续以第一方向1228旋转时，旋转所需的扭力变大。补充说明的是，此摩擦力发生在内锥面1270与外锥面1224的接触介面上。另外，图4中用以表现轴孔1266内缩的虚线旨在示意，并非指出实际作动时的轮廓线，实际上，内锥面1270与外锥面1224始终紧贴，并无实体上的干涉发生。

请参阅图5，其为图2中铰链12于另一方向旋转作动时的侧视图。相反于图4的旋转方向，于第一支架124相对转轴1222以相反于第一方向1228的第二方向1230旋转时，枢轴122对第二支架126的轴承部1274产生的摩擦力(以短箭头表示其方向)将使轴承部1274的轴孔1266有向外扩的倾向(以虚线表现于图5中)，使得轴承部1274将枢轴122夹持变松，此又进一步使枢轴122对轴承部1274产生的摩擦力减小，一再循环。换句话说，当第一支架124持续以第二方向1230旋转时，旋转所需的扭力变小。关于摩擦力的发生位置及轴孔1266虚线的意义与前述图4相同，不再赘述。

总的来说，于第一支架124以第一方向1228旋转时，外锥面1224与内锥面1270间产生第一动摩擦力，而于第一支架124以第二方向1230旋转时，外锥面1224与内锥面1270间产生第二动摩擦力，该第一动摩擦力大于该第二动摩擦力，其比约为1∶0.75。于本实施例中，第一支架124作为固定承架以供第一本体14连接。于实际应用上，第一本体14主要重量由显示模组贡献，故第一支架124通常亦与显示模组的框体连接以直接支撑显示模组的重量，并能减少第一本体14的壳体承受过大的应力。第二支架126作为旋转承架以供第二本体16连接。因此，基于铰链12的扭力变化特性，于第一本体14与第二本体16相对旋转时，使用者得相较于先前技术使用较轻的力量即可掀开电子装置1，而于合上电子装置1时，第一本体14不致因使用者手滑而落下，甚至撞击第二本体16而造成电子装置1的损伤。也正因本实用新型的铰链12具有防落下的效果，铰链12本身于静态时提供的扭力亦可设计成小于先前技术的铰链，此可避免先前技术的铰链于作动时所需过大扭力易造成与其连接的其他组件损伤(例如荧幕的塑胶壳体破裂)的问题。

补充说明的是，于第一支架124以第一方向1228旋转时，开缝1268的间隙虽然会因板材延展而缩小，但缩小的程度并不大，故于第二支架126的实际应用上，开缝1268的间隙可以很小，原则上仅需轴承部1274的自由侧不接触连接部1272即可，本实用新型并不特别限定。另外，于本实施例中，第二支架126虽仅藉由轴孔1266与枢轴122配合枢接，但本实用新型不以此为限。于实际应用上，本实用新型的第二支架即使包含其他与枢轴枢接的结构，可用以增加旋转的稳定性，具有开缝连通轴孔的枢接件仍能发挥前述开轻、关重的效用。

请参阅图6，其为图2中铰链12于闭合状态时的侧视图。枢轴122具有第一平面1232(可并参阅图3)，枢接件1264具有形成于轴孔1266内的第二平面1276(可并参阅图3)，当第一支架124与第二支架126相对旋转至预定相对角度时，第一平面1232平贴于第二平面1276，如图6所示。由于此平面贴合的结构具有定位功能，因此于本实施例中，前述预定相对角度为设定成当第一支架124与第二支架126大致平行时，亦即第一本体14及第二本体16闭合时；但本实用新型不以此为限。

请参阅图7，其为图2中铰链12的前视图。于本实施例中，第二支架126藉由内锥面1270与外锥面1224滑动接触而与枢轴122枢接，第二支架126因外锥面1224的锥度而有向右移动的倾向，故利用第一支架124紧抵枢接件1264以阻止第二支架126向右移动，进而使内锥面1270能紧压外锥面1224。进一步来说，螺帽128不仅用于固定第一支架124，并且螺帽128藉由可调整地旋锁于枢轴122上以止挡第一支架124以使第一支架124能紧抵枢接件1264。但于实际应用上，亦可利用其他零件来实现止挡第二支架126向右移动的目的。请参阅图8，其为根据另一实施例的铰链12的前视图。于此实施例中，铰链12另包含螺帽130，可调整地旋锁于枢轴122上以紧抵枢接件1264进而止挡第二支架126向右移动并使内锥面1270紧压外锥面1224，此时第一支架124已无需负担止挡第二支架126，故于实际应用上，第一支架124即可独立与枢轴122连接，例如置于第二支架126的另一侧。另外，于本实施例中，于螺帽130与第一支架124间设置数个垫圈132可减少第一支架124于旋转时对螺帽130的影响。

补充说明的是，摩擦力值的大小主要依正向力而定，而此正向力主要依枢轴与第二支架间的孔轴配合情形而定。于实际制造中，第二支架与枢轴等零件均是先依预定尺寸制造，再予以组装。然而，由于制造公差必然存在，故纵使第二支架与枢轴相对组装位置不变，其所产生的正向力亦将有所不同。若再考虑零件材料特性的变异，则前述正向力的变异将更大。本实用新型采用锥面接触的方式，使得第二支架与枢轴间的孔轴配合变得可以调整，例如利用螺帽128调整止挡第二支架126的第一支架124相对于外锥面1224的位置，又或利用螺帽130直接调整第二支架126相对于外锥面1224的位置，以达到改变内锥面1270与外锥面1224间的正向力的大小的目的，故可克服制造变异或材料特性变异的问题，亦避免先前技术中为了重工而造成零件损伤的问题。

另外，于实际应用上，具有实心特征的枢轴122的外锥面1224的锥度将影响第二支架126与枢轴122间的相对位置对产生的正向力的变化率，亦即较大的锥度可使得较小的相对位置变化产生较大的正向力变化。又，前述开缝1268所造成扭力不同的现象可视为基于轴承部1274变形量的改变，而轴承部1274的基准变形量(相对于旋转所造成的变形量改变)则于组装铰链12时设定，即藉由控制第二支架126相对外锥面1224的相对位置来达成；换句话说，外锥面1224的锥度除可排除前述材料特性变异或制造变异的问题外，亦具有设定因旋转方向不同而引起的扭力差值的功能。于本实施例中，外锥面1224的锥度约为7/40(锥角约为10度)，但本实用新型不以此为限。

相较于先前技术，本实用新型的铰链及其电子装置利用开缝结构以使铰链的孔轴配合的机制异于习知铰链，以使得可随不同的旋转方向而提供不同的扭力，以有效适应电子装置于掀开和合上操作环境上的不同，例如产生前述实施例中开轻、关重的效用。又，本实用新型的铰链整体结构简单，无需额外的扭簧，即能有效防止电子装置的壳体突然落下的现象。另外，本实用新型的铰链及其电子装置利用具有锥面接触的孔轴配合设计，使得孔轴间的夹持力得以轻易控制，大幅减少重工率，并进一步提升产品可靠度。

根据以上具体实施方式的详述，希望能更加清楚描述本实用新型的特征与精神，而并非以上述所揭露的具体实施方式来对本实用新型加以限制。

Claims (10)

1.一种扭力变化的铰链，其特征在于包含：

枢轴，其上定义转轴，该枢轴具有外锥面，围绕该转轴；

第一支架，与该枢轴固定连接；以及

第二支架，与该枢轴以可旋转方式连接，该第二支架包含固定件及与该固定件连接的枢接件，该枢接件具有轴孔、平行该转轴形成连通该轴孔的开缝及形成于该轴孔内的内锥面，该内锥面紧压该外锥面。

2.根据权利要求1所述的铰链，其特征在于：该第一支架紧抵该枢接件，以使该内锥面紧压该外锥面。

3.根据权利要求2所述的铰链，其特征在于：该铰链还包含螺帽，该螺帽可调整地旋锁于该枢轴上以止挡该第一支架，以使该第一支架紧抵该枢接件。

4.根据权利要求1所述的铰链，其特征在于：该铰链还包含螺帽，该螺帽可调整地旋锁于该枢轴上以紧抵该枢接件，以使该内锥面紧压该外锥面。

5.根据权利要求1所述的铰链，其特征在于：该枢接件是由弹性板材自该固定件延伸弯曲制成的枢接件。

6.根据权利要求1所述的铰链，其特征在于：该枢接件包含连接部及与该连接部连接的轴承部，该连接部连接该固定件，该轴孔形成于该轴承部，该内锥面相对于该转轴自该连接部至该开缝以第一方向围绕该外锥面。

7.根据权利要求1所述的铰链，其特征在于：该枢轴具有第一平面，该枢接件具有形成于该轴孔内的第二平面，当该第一支架与该第二支架相对旋转至预定相对角度时，该第一平面平贴于该第二平面。

8.根据权利要求1所述的铰链，其特征在于：该外锥面的锥度约为7/40。

9.一种具有扭力变化的铰链的电子装置，其特征在于包含：

如权利要求1至8中任意一项权利要求所述的铰链；

第一本体，连接于该第一支架；以及

第二本体，连接于该第二支架的该固定件；

其中，该第一本体与该第二本体藉由该铰链相对旋转。

10.根据权利要求9所述的电子装置，其特征在于：该第一本体或该第二本体包含显示模组；或者，该第一本体或该第二本体包含键盘模组。

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