CN101658017A - 铰链套管和组装铰链机构的方法 - Google Patents

铰链套管和组装铰链机构的方法 Download PDF

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Abstract

一种铰链机构(30)，其可枢转地连接蛤壳式电子装置(10)的两个外壳(12，14)，且包括铰链头(40)，铰链体(32)，以及在铰链头(40)和铰链体(32)周围的保持套管(50，52)。铰链机构(30)和保持套管(50，52)紧密装配于在装置(10)的外壳中整体形成的开口中。当用户在打开位置与闭合位置之间枢转外壳(12，14)时，保持套管(50，52)扩展以填充在铰链(30)的外表面与开口的内表面之间可能形成的任何空间间隙内。这样维持铰链(30)与外壳(12，14)之间的紧密装配。

Description

铰链套管和组装铰链机构的方法
背景技术
本发明总体上涉及到铰链机构，更特别地涉及到用于蛤壳式(clamshell-type)电子装置的铰链机构。
技术领域
诸如翻盖电话的蛤壳式电子装置的制造商通常利用铰链可枢转地连接两个外壳。一般而言，铰链枢转地连接包括显示器的外壳与包括键盘或其它输入界面的另一外壳。其它蛤壳式电子装置，例如膝上型电子设备和笔记本型计算机，例如，也使用这些类型的铰链。
虽然有许多不同类型的可用铰链，对于电子装置制造商来说，目前的趋势是使用“筒铰链(cartridge hinge)”。筒铰链通常装配于两个外壳中的一个或两个内，并包含凸轮机构和弹簧。弹簧使凸轮机构在轴向偏压，以使凸轮机构屈从地抵抗用户打开或关闭外壳。一旦用户克服了这个初始阻力，弹簧可提供力促使外壳变动到打开位置或关闭位置。
由于筒铰链较小、自包含且廉价，吸引制造商将筒铰链用于他们的装置上。另外，许多不同类型和大小的筒铰链是易于购买到的“现成商品”。这排除了制造商们定制或专门设计用于特定装置的铰链的需要。尽管有这些有利特征，但筒铰链并非没有缺点。
在结构上，电子装置的大多数常规筒铰链非常小。这些小尺寸在装置组装的手工劳动阶段可能会有问题。例如，人难以有效地操纵这种小部件。此外，常规筒铰链需要特殊工具来组装筒铰链并在电子装置组装期间安装筒铰链以确保筒铰链与装置的外壳之间紧密装配。另外，装置的重复打开和关闭可能会造成筒铰链外部与包含筒铰链的电子装置外壳内部之间的磨损。这种磨损造成筒铰链与装置外壳间原来的紧密装配松动。因此，所造成的筒铰链与装置外壳之间的松动的装配降低了筒铰链的效果并打击了消费者对制造商的装置的信心。虽然，零部件可以被替换或修复，但对于制造商而言，从可行性来说，相关联的费用有效地阻止了这些行为。
发明内容
本发明是涉及一种枢转地连接蛤壳式电子装置的两个外壳的铰链机构。在一个实施例中，铰链机构包括铰链体和铰链头，铰链体与整体形成于电子装置第一外壳中的开口匹配，铰链头与整体形成于电子装置的第二外壳中的相对应的开口匹配。铰链体至少部分地包含用于屈从地抵抗用户在打开位置与闭合位置之间枢转第一外壳与第二外壳的部件。形成为套筒的弹性保持套管安置于该等开口内并在铰链体和铰链头的外表面的周围。保持套管的大小和形状适于维持铰链体与铰链套管和它们的相应开口之间的紧密装配。
用户可使外壳相对于彼此枢转以打开和关闭电子装置。但是，重复地打开和关闭装置可能造成在铰链体和/或铰链头的外表面与它们相应开口的内表面之间形成空间间隙。另外，装置摔落或温度变化也可能会造成空间间隙形成。这些小空间间隙可使铰链体和铰链套管与它们相应开口之间原始紧密装配松动。保持套管扩展以填充这些空间间隙，且因此，维持铰链体和铰链头与开口的内表面之间的紧密装配。
附图说明
图1示出了适合用于本发明的一个实施例的电子装置。
图2示出了本发明的一个实施例的分解图。
图3示出了根据本发明的一个实施例配置的铰链机构。
图4示出了根据本发明的一个实施例铰链机构在外壳内的可能放置。
图5示出了将电子装置组装成包括根据本发明的一个实施例所配置的铰链机构的可能采用的方法的流程图。
图6示出了将电子装置组装成包括根据本发明的一个实施例所配置的铰链机构可采用的另一方法的流程图。
图7示出了本发明的另一个实施例的分解图。
具体实施方式
现转至附图，本发明包括铰链机构，它可枢转地连接蛤壳式电子装置的两个外壳。在一个实施例中，形成为套筒的一对保持套管基本上包围筒铰链。筒铰链和保持套管一起被安置在相对应的开口中使得保持套管在筒铰链和它们相应开口的内表面之间。保持套管用于填充可能会在筒铰链与开口内表面之间形成的空间间隙，以保持筒铰链和开口之间的紧密装配。
图1示出了蜂窝电话10，其包括根据本发明的一个实施例配置的铰链机构。虽然说明书和附图描述了就可枢转地连接蜂窝电话10的两个外壳描述了本发明，但它只是用于说明目的。根据本发明配置的一个或多个铰链机构可枢转地连接任何蛤壳式电子装置的两个或两个以上的外壳。合适装置的实例包括，但不限于，膝上型计算装置和笔记本型计算装置，移动通信装置，和个人电子装置，诸如个人数字助理(PDA)，计算器等等。
蜂窝电话10包括通过诸如筒铰链这样的内部安置的铰链机构可枢转地连接到第二外壳14上的第一外壳12。筒铰链30允许第一外壳12和第二外壳14相对于彼此在“打开”位置与“关闭”位置之间枢转。特别地，筒铰链30最初屈从地抵抗用户打开和关闭第一外壳12和第二外壳14。但是，一旦用户克服了这个初始力，筒铰链30用于促使第一外壳12和/或第二外壳14到打开位置或关闭位置。
第一外壳12和第二外壳14包括，显示器16，扬声器18，用户界面20和麦克风22等。蜂窝电话10通常还在第一外壳12和/或第二外壳14内包括通信电路(未图示)允许用户通过无线通信网络(未图示)与远程方通信。通常，这种电路包括一个或多个微处理器，存储器，和根据任何已知标准操作的远程和/或短程收发器。合适标准包括，但是不限于，全球移动通讯系统(GSM)，TIA/EIA-136，cdmaOne，cdma2000，UMTS，宽带CDMA和蓝牙。
图2是示出根据本发明的一个实施例配置的筒铰链30如何可枢转地连接第一外壳12和第二外壳14的分解图。第一外壳12包括整体形成的套筒24，而第二外壳14包括一对整体形成的相对柱26。整体形成的套筒24和柱26中的至少一个各具有开口或空腔。柱26中的开口接纳与筒铰链30的主体32相匹配的第一保持套管50，而套筒24中的开口接纳与筒铰链30的头部40相匹配的第二保持套管52。整体形成的套筒24的另外一侧连接到可移除的轴衬28，轴衬28被插入到另一柱26内。端盖60可以被插入到柱26中的一个或两个内以覆盖任何开口。组装后，第一外壳12和第二外壳12相对于彼此在筒铰链30上在打开位置和关闭位置之间枢转。
附图3和4更详细地示出了筒铰链30的一个实施例。但本领域中技术人员应明白，这只用于说明目的，且筒铰链30可被设计成具有其它形状和大小。
如图3中看出，筒铰链30包括大体上为圆柱形的外壳或主体32，主体32封闭凸轮构件36和装设于浮动轴38上的凸轮从动件34。浮动轴38延伸穿过铰链体32的后壁，并且由“C形夹”44保持。铰链头40被固定地附连到轴38的另一端。在此实施例中的偏压机构包括弹簧42，其使凸轮从动件34偏压。当用户打开和关闭外壳12，14时，铰链头40和凸轮36随外壳12一起移动，而凸轮从动件34和铰链体32随外壳14一起移动。第一保持套管50的大小和形状适于基本上包围筒铰链30上的铰链体32的一部分。第二保持套管52的大小和形状适于基本上包围筒铰链30的铰链头40。端盖60可耦合到筒铰链30的一端。
在操作中，基于凸轮轮廓，弹簧42在轴向向外朝向凸轮36偏压，但也压缩以允许凸轮从动件34在轴向向内移动。凸轮从动件34的轴向移动由凸轮36的轮廓决定。特别地，当用户在打开位置和关闭位置之间枢转外壳12时，铰链头40和凸轮36旋转。随着凸轮从动件36旋转，形成于凸轮36上的凸起棘爪或凸轮表面推动形成在凸轮从动件34上的相对应凸轮表面。当弹簧42被压缩允许凸轮从动件34在轴向向内移动时，它们抵抗用户的枢转运动。但是，一旦用户打开电话外壳到达预定打开角度，弹簧42根据凸轮轮廓使凸轮从动件34在轴向向外偏压。这便于外壳12，14的半自动打开和关闭。
因为便于外壳12，14打开和关闭的部件大部分包含在铰链体32内，重要的是铰链体32紧密装配于外壳14的柱26内且在安装之后不移动。同样，重要的是铰链头40紧密装配于外壳12的套筒24内，并且在安装后不移动。重复打开和关闭将扭矩置于铰链体32和铰链头40上，这种扭矩可能会造成铰链体32和/或铰链头40在柱26和/或套筒24的内表面上磨损。这种磨损也使柱26和/或套筒24内部变形，并造成铰链体32与柱26之间，铰链头40与套筒24之间的空间间隙。这些空间间隙将允许铰链体32和铰链头40在柱26和套筒24内略微旋转或滑移。由这种旋转造成的“活动”或松动降低了铰链效果，造成当打开和关闭外壳12，14时的“咔嚓”声，并降低消费者对装置的信心。为了减少或防止柱26和套筒24内表面上这种类型的磨损和撕裂，本发明的一个实施例分别将第一保持套管50和第二保持套管52安置于铰链体32和铰链头40上。
第一保持套管50和第二保持套管52可形成为套筒，套筒紧密装配于柱26和套筒24的开口内。保持套管50，52的内表面和外表面可为相对平滑、低摩擦表面以允许保持套管50，52在铰链体32和铰链头40上在轴向滑动，以及滑动到柱26和套筒24内。在一些实施例中，用于构造保持套管50，52的一个或两个的材料包括收缩装配于铰链体32和铰链头40周围的材料。用于构造保持套管50，52的材料更优地是弹性的，使得保持套管50，52在安装后可扩展。这种扩展有效地允许保持套管50，52“填充”由于重复打开和关闭外壳12，14所形成的任何空间间隙。另外，材料的弹性防止在柱26和套筒24中形成的裂缝或破裂。合适材料的一些实例包括，但不限于，缩醛树脂(DERLIN)、尼龙和其它硬塑料或金属。
在一些实施例中，每个保持套管50，52由不同材料构成。举例而言，用于构造铰链体32，铰链头40和外壳12，14的材料可不同。因此，每个可有不同刚度或弹性。当选择用于保持套管50，52的合适材料时，优选地选择刚度低于用于构造铰链头32、铰链体40和外壳12、14材料刚度的材料。但是，材料刚度应足够大使得打开和关闭外壳12，14所产生的扭矩不会使保持套管50，52变形。这允许在轴向组装期间对保持套管材料进行径向压缩。压缩的保持套管50，52将趋向于扩展以填充存在于铰链体32与柱26之间，铰链头40与套筒40之间的任何空间间隙。因此，这种预压缩也允许保持套管50，52在装置10使用期间扩展，以维持铰链体32和铰链头40与柱26和套筒24之间的原始紧密装配。
图4示出一个实施例，展示筒铰链30包括安装在柱26和套筒24中的保持套管50，52。为了清楚起见，未示出端盖60。如在图4中看出，第一保持套管50被安置于柱26内，第二保持套管52安置于套筒24内。因此，第一保持套管50和第二保持套管52具有与其相对应的柱26和套筒24的内部大体上相同的形状。铰链体32和铰链头40分别安置于第一保持套管50和第二保持套管52内部。因此，保持套管50，52位于铰链体32与铰链头40外表面，和它们相对应的柱26和套筒24的内表面之间。
铰链体32和铰链头40紧密装配于它们相应的保持套管50，52内，而保持套管50，52依次紧密地装配于柱26和套筒24内。这种紧密防止由于重复打开和关闭外壳12，14所产生的扭矩造成保持套管50，52，铰链体32，和铰链头40在柱26和套筒24内旋转。在使用期间，保持套管50，52在柱26和套筒24内扩展以填充铰链体32和部件26内部与铰链头40和套筒24内部之间的任何空间间隙。因为空间间隙保持被填充，保持套管50，52将铰链体32和铰链头40紧密地保持于柱26和套筒24内。这防止铰链体32和铰链头40在柱26和套筒24的开口中松动，也防止与铰链体32和铰链头40松动相关联时“咔嚓”声。
保持套管50，52中的一个或两个也可互换。特别地，一些消费者维持长期持有他们的电子装置。在这期间，筒铰链30的组成部件可变得被磨损或破坏，需要替换。对于常规装置，替换铰链可能要求特殊工作点和/或工具拆卸/重新组装装置10。因此维修成本相对于铰链成本而言较高。但本发明允许制造商通过从铰链体32和/或铰链头40相应的保持套管50，52中滑动铰链体32和/或铰链头40而移除坏的筒铰链30。于是制造商仅需替换保持套管50内的铰链。类似地，制造商们可替换保持套管50，52中的一或两个并保持相同的筒铰链30，或将筒铰链30和保持套管50，52作为一个单元替换掉。在这些情况中的任何情况下，显著地降低了维修所需的成本和时间。
图5示出了根据一个实施例安装筒铰链30的方法70。需要指出的是，图5假设筒铰链30已组装并且对于制造商而言是可用的现成商品。最初，安装员将第一保持套管50放置于筒铰链30的铰链体32之上(框72)。安装员接着将第二保持套管52放置于铰链头40之上(框74)。在保持套管50，52就位后，安装员可将套筒24中的开口与柱26中的开口和可移除轴衬对准，以对准外壳12，14(框76)。安装员接着从外壳14的一侧插入筒铰链30，首先是铰链头40到柱26之一内，并将筒铰链30滑动到开口内(框78)。
为了筒铰链30相对容易地滑动通过柱26的开口并进入套筒24，外壳12，14应被打开至“无扭矩”角度α(见图7)。无扭矩角度α是在在铰链体32和铰链头40并不彼此偏压的打开位置，外壳12、14之间的角度。在一个实施例中，无扭矩角度α大约为150°-170°。安装后，铰链头40将被安置在套筒24和保持套管52内，铰链体32将被安置在柱26和保持套管50内。安装员接着将端盖60附着到柱26上和硬挡止件(未示出)上(框80)。硬挡止件防止装置10打开超过外壳12、14形成无扭矩角度α的点。这确保已组装的筒铰链30有预定偏压扭矩，该偏压扭矩促使外壳12，14打开或关闭。
应该指出的是，安装方法70可节约制造商组装蜂窝电话10的时间和费用。特别地，常规安装方法要求安装员在将套筒24与柱26对准之前使用特殊的“夹具”工具来压缩铰链头40到铰链体32内。这在铰链体32内压缩弹簧42使得安装员能将铰链体32放置于柱26内并使铰链头40与套筒24开口对准。当安装员释放压缩力时，弹簧42解压以推动铰链头40向外通过开口到套筒24内。
本发明中，虽然已从柱26的侧部开口完成安装。这就是说，筒铰链30在轴向地被推入部件26的外侧开口，并到套筒24内。因为套筒和柱已对准了，不需要特殊工具来压缩弹簧42。另外，在组装过程中，无需将铰链头40压缩到铰链体32内。此外，筒铰链30和保持套管50，52由预定轴向力推入到套筒24和柱26的开口内，该预定轴向力在径向压缩弹性保持套管50，52。如先前陈述的那样，压缩的保持套管50，52倾向于扩展形成在筒铰链30与套筒24和柱26的开口内表面之间的紧密装配。另外，随着装置10在打开位置与闭合位置之间移动，保持套管50，52随时间扩展以填充在筒铰链30与开口内表面之间可能形成的任何不希望的空间间隙。这保持筒铰链30与开口内表面之间的紧密装配。
图6示出了根据另一个实施例安装筒铰链30的方法。如图7的方法70，方法80假设安装员已有组装好的筒铰链。最初，安装员将保持套管50放置于柱26的开口内(框92)。安装员也将第二保持套管52放置于套筒24的开口内(框94)。在保持套管50，52就位后，安装员使套筒24与柱26对准(框96)，并从外壳1 4的一侧将已组装的筒铰链的头40插入到柱26之一。安装员接着推动筒铰链30通过保持套管50和柱26使得铰链头40插入到套筒24中的保持套管52内。一旦筒铰链30就位，如前面所述，安装员接着附着端盖60和硬挡止件(框100)。
通过保持套管50插入铰链体32径向地压缩保持套管50。同样，将铰链头40插入到保持套管52内在径向压缩保持套管52。如前所述，压缩的保持套管50，52倾向于扩展以填充在筒铰链30与套筒24和柱26中开口的内表面之间的任何空间间隙。这产生和维持筒铰链30与套筒24和柱26的内表面之间的紧密装配。
当然，在不偏离本发明的本质特征的情况下，可以本文所具体陈述的方式之外的其它方式来执行本发明。例如，图7示出了一个实施例，其中一对筒铰链30，每个包括一个保持套管50，可枢转地连接第一主体12和第二主体14。筒铰链30中的一个或两个也可包括如同先前描述的一个保持套管52。因而在所有方面，所述实施例被认为是说明性的而非限制性的，且在所附权利要求书的意义和等效范围内的所有变化预期涵盖于本发明中。

Claims (24)

1、一种可枢转地连接电子装置(10)的外壳(12，14)的铰链机构(30)，所述铰链机构包括：
铰链体(32)，其被配置为装配于在第一外壳(12)上形成的开口内；以及
第一保持套管(50)，其安置于所述开口内并在所述铰链体(32)的周围，其大小适于将所述铰链体(32)保持在所述开口内。
2、如权利要求1所述的铰链机构，其中所述第一保持套管(50)包括基本上包围所述铰链体(32)的可互换的套筒。
3、如权利要求2所述的铰链机构，其中所述套筒包括被配置成在所述开口内扩展以将所述铰链体(32)保持在所述开口内的材料。
4、如权利要求2所述的铰链机构，其中所述套筒包括弹性构件，所述弹性构件安置于所述铰链体(32)的外表面与所述开口的内表面之间。
5、如权利要求1所述的铰链机构，还包括：
铰链头(40)，其耦接到所述铰链体(32)；以及，
第二保持套管(52)，其安置于第二外壳(14)中相对应的开口内并在所述铰链头(40)的周围，所述第二保持套管(52)的大小适于将所述铰链头(40)保持在所述相应开口内。
6、如权利要求5所述的铰链机构，其中所述第二保持套管(52)包括基本上包围所述铰链头(40)的可互换的构件。
7、如权利要求5所述的铰链机构，其中所述第二保持套管(52)包括被配置成在所述相对应开口内扩展以将所述铰链头(40)保持在所述相对应开口内的材料。
8、如权利要求5所述的铰链机构，其中所述第二保持套管(52)包括弹性构件，所述弹性构件安置于所述铰链头(40)的外表面与所述相对应开口的内表面之间。
9、如权利要求1所述的铰链机构，还包括端盖(60)，所述端盖(60)的大小适于装配于所述开口和所述第一保持套管(50)的端部内。
10、一种电子装置(10)，包括：
第一外壳(12)，其枢转地连接到第二外壳(14)；以及
铰链机构(30)，其被配置成枢转地连接所述第一外壳和第二外壳(12，14)，所述铰链机构(30)包括：
铰链体(32)，其被配置成装配于在所述第一外壳(12)中形成的开口内；和
第一保持套管(50)，其安置于所述开口内并在所述铰链体(32)的周围，且其大小适于将所述铰链体(32)保持在所述开口内。
11、如权利要求10所述的电子装置，其中第一保持套管(50)包括基本上包围所述铰链体(32)的可互换的套筒。
12、如权利要求11所述的电子装置，其中所述套筒包括弹性构件，所述弹性构件被配置成在所述开口内扩展以将所述铰链体(32)保持在所述开口内。
13、如权利要求10所述的电子装置，还包括：
铰链头(40)，其耦接到所述铰链体(32)；和
第二保持套管(52)，其安置于所述第二外壳(14)中相对应开口内并在所述铰链头(40)的周围，所述第二保持套管(52)的大小适于将所述铰链头(40)保持在所述相对应的开口内。
14、如权利要求13所述的电子装置，其中所述第二保持套管(52)包括基本上包围所述铰链头(40)的可互换的构件。
15、如权利要求14所述的电子装置，其中所述可互换的构件包括弹性构件，所述弹性构件被配置为在相应的开口内扩展以将所述铰链头(40)保持到相对应的开口内。
16、如权利要求11所述的电子装置，还包括第二铰链机构(30)，第二铰链机构(30)被配置成枢转地连接所述第一外壳和第二外壳(12，14)，所述第二铰链机构(30)包括：
铰链体(32)，其被配置成装配于在所述第一外壳(12)中形成的第二开口内中；和
保持套管(50)，其安置于所述第二开口内并在所述第二铰链机构(30)的铰链体(32)周围，且大小适于将所述第二铰链机构(30)的铰链体(32)保持在所述第二开口内。
17、如权利要求10所述的电子装置，其中所述铰链机构包括筒铰链。
18、一种可枢转地连接电子装置(10)的第一外壳和第二外壳(12，14)的方法，该方法包括：
将电子装置(10)的第一外壳(12)中形成的开口与所述电子装置(10)的第二外壳(14)中形成的相对应开口对准；
将铰链体(32)插入到所述这些对准的开口中使得第一保持套管(50)安置于所述铰链体(32)的外表面与所述开口的内表面之间，所述第一保持套管(50)的大小适于将所述铰链体(32)保持在所述开口内。
19、如权利要求18所述的方法，其中使所述第一外壳(12)中形成的开口与所述第二外壳(14)中形成的相对应开口对准包括：使整体形成于所述第二外壳(14)上的套筒(24)在整体形成于所述第一外壳(12)上的一对柱(26)之间对准。
20、如权利要求18所述的方法，其中所述第一保持套管(50)包括弹性套筒，并且其中将铰链体(32)插入到所述对准的开口内包括：
将所述弹性套筒插入到所述开口内；和
将所述铰链体(32)插入到安置于所述开口中的所述弹性套筒内。
21、如权利要求20所述的方法，其中所述铰链体(32)包括铰链头(40)，其中所述方法还包括：
将第二保持套管(52)插入到所述相对应的开口内；和，
将所述铰链头(40)插入到所述相对应的开口内。
22、如权利要求18所述的方法，其中所述第一保持套管(50)包括弹性套筒，且其中将铰链体(32)插入到所述对准的开口内包括：将所述铰链体(32)插入到所述弹性套筒内。
23、如权利要求22所述的方法，还包括将所述铰链体(32)插入到所述开口内，其中所述铰链体(32)具有安置于所述铰链体(32)的外表面周围的所述弹性套筒。
24、如权利要求22所述的方法，其中所述铰链体(32)连接到铰链头(40)，其中所述方法还包括：
将所述铰链头(40)插入到第二保持套管(52)内；和
将其上具有所述第一保持套管(50)的所述铰链体(32)和其上具有所述第二保持套管(52)的所述铰链头(40)插入到所述开口内，使得所述第一保持套管(50)安置于所述铰链体(32)的外表面与所述开口的内表面之间，且所述第二保持套管(52)安置于所述铰链头(40)的外表面与所述相对应的开口的内表面之间。
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