CN103104591A - 自动闭合式枢纽器及使用其的掀盖式电子装置 - Google Patents

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Abstract

在一种自动闭合式枢纽器中，固定轴安装于第一本体上，第二本体可转动地安装于固定轴上，相邻的轴向移动件及径向移动件设置于固定轴中。当第二本体相对于第一本体正向转动时，径向移动件产生正径向移动来推动轴向移动件产生正轴向移动。储能组件安装在固定轴中，轴向移动件的正轴向移动使储能组件储存能量，储能组件释放能量以使轴向移动件及径向移动件分别产生负轴向移动及负径向移动。第二本体的旋转套筒可转动地套设于固定轴上并具有沟槽。当径向移动件接触到沟槽时，径向移动件的负径向移动驱使第二本体相对于第一本体逆向转动。

Description

自动闭合式枢纽器及使用其的掀盖式电子装置
技术领域
本发明涉及一种自动闭合式枢纽器及使用该自动闭合式枢纽器的掀盖式电子装置，而且特别是涉及一种利用斜面滑块机构及扭力限制器来达到自动闭合及保持静止状态的枢纽器及使用该枢纽器的掀盖式电子装置。
背景技术
枢纽器是手机、平台式扫描仪或办公室事务机等电子装置中常用的机械零件，利用两个枢纽器可以将电子装置的机体与盖体枢接在一起。例如在使用扫描仪中，使用者可以打开盖体放置文件，关闭盖体压制文件，使得扫描动作可以进行。特别是将馈纸机构设置在盖体上的扫描仪，整个盖体的重量因为馈纸机构而增加，为了避免盖体因为自身的重量而突然关闭，所使用的枢纽器通常被设计成能在任意角度保持静止状态，以便使用者放置文件在平台上。这种枢纽器通常是使用多组摩擦片，搭配弹簧所施加的侧向压力，以达到利用摩擦力来固定盖体的角度。另一种枢纽器是使用扭簧并限制扭簧的扭力而达到枢纽器可固定在任意角度的目的。上述这些枢纽器面临到的问题是摩擦片需要由钢片制成，使得成本提高。此外，利用弹簧对摩擦片施力所造成的摩擦力，容易因为弹簧弹性衰减而无法轻易调整、控制。
另外，枢纽器也被设计成能在某角度上自动闭合盖体，以避免因使用者没有将盖体完全关闭而造成其它问题。这种具有自动闭合功能的枢纽器一般是使用塑料件干涉变形的特性，当盖体转动到一定角度时，便借由释放塑料件变形的力量来提供一下压力，使盖体能自动闭合。这种枢纽器面临的问题是无法轻易且精准地控制自动闭合角度，且塑料件长期处于变形的状态而会有寿命缩短的问题。
发明内容
本发明的一个目的是提供一种利用斜面滑块机构及扭力限制器来达成自动闭合及保持静止状态的枢纽器及使用该枢纽器的掀盖式电子装置。
为达到上述目的，本发明提供一种自动闭合式枢纽器，包含第一本体、固定轴、第二本体、轴向移动件、径向移动件及储能组件。固定轴安装于第一本体上。第二本体可转动地安装于固定轴上，且包含旋转套筒可转动地套设于固定轴上，旋转套筒具有沟槽。轴向移动件设置于固定轴中，可沿着固定轴的轴向移动。径向移动件设置于固定轴中，相邻轴向移动件，可沿着固定轴的径向移动。当第二本体相对于第一本体正向转动时，径向移动件产生正径向移动来推动轴向移动件，使轴向移动件产生正轴向移动。储能组件安装于固定轴中，轴向移动件的正轴向移动使储能组件储存能量，储能组件释放能量以使轴向移动件及径向移动件分别产生负轴向移动及负径向移动。当径向移动件接触到沟槽时，径向移动件的负径向移动驱使第二本体相对于第一本体逆向转动。
此外，前述枢纽器可以还包含扭力限制器，套设于固定轴上，并且与旋转套筒结合，与旋转套筒同时转动，当第二本体与第一本体相对转动到超过预定角度时，扭力限制器提供扭力以保持第二本体停留于此角度。
本发明还提供一种掀盖式电子装置，包含基座、盖体及前述枢纽器。盖体可转动地连接至基座。枢纽器将盖体可转动地连接至基座。
上述的枢纽器及掀盖式电子装置，因不需使用摩擦片，不但可以降低成本，并可以有效及精准地控制第一本体及第二本体相对固定的角度。因为扭力限制器所能提供的扭力的规格相当多，也能精准地控制枢纽器的第一本体及第二本体之间呈固定，所以设计者可以视产品规格选用不同的扭力限制器，达到模块化的设计，也使得枢纽器的应用能更具有弹性。此外，利用轴向移动件及径向移动件所构成的斜面滑块机构，搭配储能组件，可以使枢纽器具备自动闭合的功能，并可以简单地借由改变径向移动件的斜面角度及运动行程，来改变盖体自动闭合的起始角度。
为让本发明的上述内容能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合所说明书附图，作如下详细说明。
附图说明
图1显示依据本发明的实施例的掀盖式电子装置的示意图；
图2显示依据本发明的实施例的枢纽器的立体图；
图3显示图2的固定轴的轴体的立体图；
图4与图5分别显示图2的枢纽器在盖体开启状态的立体图及示意图；
图6显示图2的枢纽器在盖体开启状态的局部剖面图；
图7显示图2的枢纽器在盖体即将自动闭合状态的示意图；
图8与图9分别显示图2的枢纽器在盖体闭合状态的立体图及示意图；
图10显示图2的枢纽器在盖体闭合状态的局部剖面图；
图11与图12显示径向移动件的外斜面的角度与自动闭合角度的关系图。
附图标记
A1、A2、A3：倾斜角度
AD：轴向
Ap：预定角度
B1、B2、B3：自动闭合角度
D：文件
NAD：负轴向移动
NRD：负径向移动
PAD：正轴向移动
PRD：正径向移动
RD：径向
S：纸张
1：基座
1S：插槽
2：平台
3：扫描模块
4：盖体
5：馈纸器
10：枢纽器
20：固定轴
21：轴体
22：空腔
22S：底壁
23：贯通槽
24：固定器
26：螺丝
30：第一本体
31：第一穿孔
32：第二穿孔
40：第二本体
42：沟槽
44：旋转套筒
45：盖体固定座
46：接触面
50：轴向移动件
52：第一滑动斜面
60：径向移动件
62：第二滑动斜面
64：外斜面
66：突出部
70：储能组件
80：扭力限制器
100：扫描设备
具体实施方式
图1显示依据本发明的实施例的掀盖式电子装置的示意图。如图1所示，在本实施例中，掀盖式电子装置以扫描设备100为例子。扫描设备100包含基座1、扫描模块3、盖体4及两个枢纽器10。基座1具有平台2。扫描模块3设置于基座1中，用以对放置于平台2上的文件D进行扫描。盖体4可转动地连接至基座1，用以压制文件D。枢纽器10将盖体4可转动地连接至基座1。当电子装置不是扫描设备时，平台2及扫描模块3都是可以省略的组件。
枢纽器10包含第一本体30及第二本体40。在本实施例中，盖体4固定于第二本体40上，第一本体30设置于基座1上，特别是可移动地设置于基座1上，以允许盖体4能压制具有不同厚度的文件D。第一本体30可插入基座1上的插槽1S中，以便上下移动。馈纸器5可设置于盖体4上，以馈送纸张S让扫描模块3进行扫描。本实施例的枢纽器10能产生盖体自动闭合和保持静止状态的效果。本说明书中的「自动闭合角度」指的是盖体4与基座1的夹角，也就是第二本体40与第一本体30的夹角的互补角。当盖体4与基座1的夹角小于或等于自动闭合角度时，盖体4会自动闭合；当盖体4与基座1的夹角大于自动闭合角度时，盖体4会停留在对应此夹角的位置而不会转动，保持静止状态。
图2显示依据本发明的实施例的枢纽器10的立体图。如图2所示，枢纽器10除了包含第一本体30及第二本体40以外，进一步包含固定轴20及扭力限制器80。固定轴20包含轴体21及固定器24。穿过轴体21的螺丝26可将固定器24固定至轴体21。
图3显示图2的固定轴20的轴体21的立体图。如图2与图3所示，轴体21具有互相连通的空腔22及贯通槽23。
图4与图5分别显示图2的枢纽器在盖体开启状态的立体图及示意图。图6显示图2的枢纽器在盖体开启状态的局部剖面图。如图2至图6所示，枢纽器10除了包含第一本体30、第二本体40、固定轴20及扭力限制器80以外，进一步包含轴向移动件50、径向移动件60及储能组件70。固定轴20安装于第一本体30上，第二本体40可转动地安装于固定轴20上。第二本体40包含旋转套筒44，可转动地套设于固定轴20上，旋转套筒44具有沟槽42。第二本体40包含盖体固定座45，图1的盖体4固定于盖体固定座45上(请参见图7与图9)。固定轴20穿设于第一本体30的第一穿孔31及第二穿孔32中。轴向移动件50、径向移动件60及储能组件70设置于空腔22中。径向移动件60可伸缩于贯通槽23中。
轴向移动件50可沿着固定轴20的轴向AD移动。相邻轴向移动件50的径向移动件60可沿着固定轴20的径向RD移动。轴向移动件50具有第一滑动斜面52，径向移动件60具有第二滑动斜面62，第二滑动斜面62紧靠着第一滑动斜面52，并且可相对地滑行。通过相邻的第一滑动斜面52及第二滑动斜面62，轴向移动件50与径向移动件60互相推动。这种通过斜面的互相运动而将轴向运动与径向运动进行互相转换的机构，在本说明书中称为斜面滑块机构。
自动闭合功能的动力需要由储能组件70提供。为达此目的，储能组件70需要在使用者掀起盖体4时储存能量。如图4至6所示，当第二本体40相对于第一本体30正向转动时，也就是盖体4被掀起而离开平台2时，径向移动件60产生正径向移动PRD来推动轴向移动件50，使轴向移动件50产生正轴向移动PAD。储能组件70安装于固定轴20中，轴向移动件50的正轴向移动PAD使储能组件70储存能量。在本实施例中，储能组件70是弹簧。图6所示的弹簧为压缩状态，而在以下图10中所示的弹簧为松弛状态。在其它实施例中，储能组件70可以是其它弹性组件或磁性组件等可以储存能量的组件。
图7显示图2的枢纽器10在盖体即将自动闭合状态的示意图。如图7与图6所示，当使用者下压盖体4至预定角度Ap时(也就是第二本体40与第一本体30相对转动到预定角度Ap时)，沟槽42随着旋转套筒44的转动，被转动到面对贯通槽23的位置，由于径向移动件60不再受到旋转套筒44的圆弧壁面的限制，储能组件70会开始释放能量，使轴向移动件50及径向移动件60分别产生负轴向移动NAD及负径向移动NRD。所以，当径向移动件60接触到沟槽42时，径向移动件60的负径向移动NRD驱使第二本体40相对于第一本体30逆向转动(参见图7的箭头)，以提供自动闭合功能。详言的，径向移动件60的负径向移动NRD使得径向移动件60凸出于固定轴20，并与沟槽42接触。径向移动件60驱使第二本体40相对于第一本体30逆向转动直到凸出于固定轴20的径向移动件60与沟槽42啮合为止，也就是直到盖体4盖合至平台2上为止，如后续的图8至图10所示。
如图6与图7所示，在实施的结构上，径向移动件60具有外斜面64，形成突出部66，突出部66抵住与沟槽42接触的接触面46，以驱动第二本体40相对于第一本体30逆向转动。
如图2、图6与图7所示，枢纽器10的扭力限制器80套设于固定轴20上，并且与旋转套筒44结合，与旋转套筒44同时转动。当第二本体40与第一本体30相对转动到超过预定角度Ap时(譬如预定角度Ap为10度，当第二本体40与第一本体30相对转动的角度为20度时)，扭力限制器80提供扭力以保持第二本体40停留于此角度(20度)，也就是提供保持静止的功能，使图1的盖体4不会因为自身重量而盖合于平台2上，可供使用者放置文件或取走文件。
图8与图9分别显示图2的枢纽器10在盖体闭合状态的立体图及示意图。图10显示图2的枢纽器10在盖体闭合状态的局部剖面图。如图1与图8至图10所示，当盖体4盖合至平台2上时，突出部66落入沟槽42中而到达定位，外斜面64与接触面46也互相接触密合。另一方面，轴向移动件50在储能组件70的推挤下，碰触到空腔22的底壁22S而到达定位。在此情况下，当盖体4被掀起时，储能组件70会再次储存能量。
图11与图12显示径向移动件60的外斜面64的角度与自动闭合角度的关系图。借由改变径向移动件60的外斜面64的倾斜角度以及其与旋转套筒44之间的滑动行程，可轻易控制自动闭合角度。当外斜面64的倾斜角度较大时，自动闭合角度较小；当外斜面64的倾斜角度较小时，自动闭合角度较大。因此，图12的自动闭合角度B2对应于图11的外斜面64的倾斜角度A2，图12的自动闭合角度B1对应于图11的外斜面64的倾斜角度A1，图12的自动闭合角度B3对应于图11的外斜面64的倾斜角度A3。沟槽42与径向移动件60的接触面46应配合外斜面64的倾斜角度作形状上的改变，以使沟槽42和径向移动件60的轮廓相符合。
上述的枢纽器及扫描设备，因不需使用摩擦片，不但可以降低成本，并可以有效及精准地控制第一本体及第二本体相对固定的角度。因为扭力限制器所能提供的扭力的规格相当多，也能精准地控制枢纽器的第一本体及第二本体之间呈固定状态，所以设计者可以视产品规格选用不同的扭力限制器，达到模块化的设计，也使得枢纽器的应用能更具有弹性。此外，利用轴向移动件及径向移动件所构成的斜面滑块机构，搭配储能组件，可以使枢纽器具备自动闭合的功能，并可以简单地借由改变径向移动件的斜面角度及运动行程，来改变盖体自动闭合的起始角度。
在较佳实施例的详细说明中所提出的具体实施例仅用来方便说明本发明的技术内容，而非将本发明狭义地限制于上述实施例，在不超出本发明的精神及以下申请专利范围的情况，所做的种种变化实施，都属于本发明的范围。

Claims (12)

1.一种自动闭合式枢纽器，包含：
第一本体；
固定轴，安装于所述第一本体上；
第二本体，可转动地安装于所述固定轴上，所述第二本体包含旋转套筒，可转动地套设于所述固定轴上，所述旋转套筒具有沟槽；
轴向移动件，设置于所述固定轴中，可沿着所述固定轴的轴向移动；
径向移动件，设置于所述固定轴中，相邻所述轴向移动件，可沿着所述固定轴的径向移动，其中当所述第二本体相对于所述第一本体正向转动时，所述径向移动件产生正径向移动来推动所述轴向移动件，使所述轴向移动件产生正轴向移动；及
储能组件，安装于所述固定轴中，所述轴向移动件的所述正轴向移动使所述储能组件储存能量，所述储能组件释放能量以使所述轴向移动件及所述径向移动件分别产生负轴向移动及负径向移动；
其特征在于，当所述径向移动件接触到所述沟槽时，所述径向移动件的所述负径向移动驱使所述第二本体相对于所述第一本体逆向转动。
2.如权利要求1所述的枢纽器，其特征在于，所述轴向移动件具有第一滑动斜面，所述径向移动件具有第二滑动斜面，所述第二滑动斜面紧靠所述第一滑动斜面，并且可相对地滑行，其中，通过相邻的所述第一滑动斜面及所述第二滑动斜面，所述轴向移动件与所述径向移动件互相推动。
3.如权利要求1所述的枢纽器，其特征在于，所述径向移动件的所述负径向移动使得所述径向移动件凸出于所述固定轴，以与所述沟槽接触，以及所述径向移动件驱使所述第二本体相对于所述第一本体逆向转动直到凸出于所述固定轴的所述径向移动件与所述沟槽啮合为止。
4.如权利要求1所述的枢纽器，其特征在于，所述径向移动件具有外斜面，形成突出部，所述突出部与所述沟槽接触以驱动所述第二本体相对于所述第一本体逆向转动。
5.如权利要求1所述的枢纽器，其特征在于，当所述第二本体与所述第一本体相对转动到预定角度时，所述径向移动件接触所述沟槽，并驱动所述第二本体逆向转动。
6.如权利要求5所述的枢纽器，其特征在于，进一步包含：
扭力限制器，套设于所述固定轴上，并且与所述旋转套筒结合，与所述旋转套筒同时转动，当所述第二本体与所述第一本体相对转动到超过所述预定角度时，所述扭力限制器提供扭力以保持所述第二本体停留于所述角度。
7.如权利要求1所述的枢纽器，其特征在于，所述固定轴包含：
轴体，具有互相连通的空腔及贯通槽，所述轴向移动件、所述径向移动件及所述储能组件设置于所述空腔中，所述径向移动件伸缩于所述贯通槽中。
8.如权利要求1所述的枢纽器，其特征在于，所述固定轴穿设于所述第一本体的第一穿孔及第二穿孔中。
9.如权利要求1所述的枢纽器，其特征在于，所述储能组件为弹簧。
10.一种掀盖式电子装置，其特征在于，包含：
基座；
盖体，可转动地连接至所述基座；及
如权利要求1至9中的任意一项所述的枢纽器，将所述盖体可转动地连接至所述基座。
11.如权利要求10所述的掀盖式电子装置，其特征在于，所述盖体固定于所述第二本体上，所述第一本体设置于所述基座上。
12.如权利要求10所述的掀盖式电子装置，其特征在于，进一步包含扫描模块，设置于所述基座中，其中所述基座具有平台，所述扫描模块对放置于所述平台上的文件进行扫描，所述盖体用以压制所述文件。
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