CN111698356A - 齿合径向同步铰链及所制造的折叠屏手机 - Google Patents
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Abstract
齿合径向同步铰链及所制造的折叠屏手机,属于机械技术。齿合径向同步铰链的构造包括:结构条、转轴、径向滑块,径向滑块与结构条之间是通过滑槽或滑柱之间的配合连接关系连接,而且还通过加工在结构条与径向滑块之上的齿条、齿轮或拨槽或拨卡的相互驱动,当整个铰链被弯曲时,各个径向滑块将联动且被约束在同一柱面上,使得整个铰链的各处弯曲的曲率相同;带有齿合径向同步铰链的折叠屏手机主体构造特点是在手机附加屏的结构与手机主体结构之间加装了齿合径向同步铰链;该铰链的2端是通过粘接、焊接、铆接、过度的刚性或弹性构件连接方式分别在手机附加屏的结构与手机主体结构生根;且该铰链的安装位置位于OLED复合层的下方。
Description
[技术领域]
本发明属于结构设计领域;确切的讲是利用齿或拨卡驱动下的径向同步位移部件的联动控制,实现屏幕的增加之目的。
[背景技术]
随着通信产业的不断发展,智能手机具有开放的操作系统、硬件和软件可扩充性,以及支持第三方的二次开发。
智能手机的整体结构:智能手机可以被看作袖珍的计算机。它有处理器、存储器、输入输出设备(键盘、显示屏、USB接口、耳机接口、摄像头等)及I/O 通道。手机通过空中接口协议(例如GSM、CDMA、PHS等)和基站通信,既可以传输语音,也可以传输数据。
智能手机的主电路板是手机中最重要的部件:它位于智能手机的内部,与各部件之间通过数据软线或触点相连接。主电路板可以说是手机的核心部件,它负责手机信号的输入、输出、处理、手机信号的发送,以及整机的供电、控制等工作。不同品牌的智能手机电路板的设计会有所不同,有的智能手机只有一块电路板,有的智能手机除了有主电路外,还有副电路板。副电路板一般连接接口、摄像头等附件。智能手机的主电路板上安装的都是贴片元器件,排列十分紧密,并且电路板上的主要芯片都采用BGA形式焊接在电路板上。智能手机电路结构: 智能手机的电路是智能手机的核心,负责手机的供电、控制以及手机各种功能的实现。智能手机的电路主要包括:射频电路、语音电路、处理器及存储器电路、电源及充电电路、操作及屏显电路、接口电路,以及其他功能电路(如蓝牙、天线、收音、传感器、振动器、摄像头电路等)。
具体设计过程包括:主板方案的确定、手机外形的确定、结构建模、外观手板的制作和外观调整、结构设计、结构设计优化:、结构评审、大结构手板的验证等等.除此之外还要经过;模具检讨、投模期间的项目跟进、试模及改模、试产、量产过程.在手机结构领域,折叠屏幕技术无疑是发展趋势:
折叠屏成为推动手机平板“融合”的最佳方案:作为鼻祖的三星已经付诸实施多年,在三星SDC开发者大会上展示了“Infinity Flex Display”折叠屏幕方案。三星首款可折叠屏手机——GalaxyFold的面世,不仅解决了手机屏幕尺寸和便携性之间的矛盾,同时也带来了更加出色的视觉体验,因此业界普遍认为,折叠屏有望继全面屏之后引领又一轮的手机变革风潮。全球顶级投行高盛认为,三星 Galaxy Fold是苹果面临的“主要潜在挑战”。从发布会来看,Galaxy Fold拥有不同于传统手机的特性,比如搭载了超边界折叠屏,提供多达6个摄像头以及双电池系统的配置。应该说,Galaxy Fold不仅能提供令人满意的视觉体验,在拍照、性能以及续航方面也超越了传统旗舰的水准。因此Galaxy Fold不仅仅带来了手机屏幕的变革,它甚至会推动手机产业上升到一个更高的层次。在演示中,效果还是十分惊艳的,你可以看见类似平板大小的屏幕向内折叠后变成了一块小屏幕,而外侧显示则和日常我们使用的手机没什么差别,科技感十足,完全跳出了目前手机厂商在全面屏探索的窠臼,说是颠覆也不为过。区别于之前的铰链设计,三星的“Infinity FlexDisplay”折叠屏是将一整块屏幕折叠,根据三星申请的折叠屏专利显示,这块折叠屏拥有两层电极层,能够分别进行通电,底部基板则是采用了柔性塑料材料,能够利于屏幕弯曲折叠。从结构设计上看,Galaxy Fold采用了内折设计,有打开和闭合两种状态。当处于闭合状态时,呈现在用户眼前的是尺寸为4.6英寸、分辨率为1960x840像素、屏幕密度为420ppi、宽高比为21:9 的封面显示屏,其尺寸和普通手机差不多。将Galaxy Fold打开后,呈现在用户眼前的则是尺寸为7.3英寸、分辨率为2152x1536像素、宽高比为4.2:3、屏幕密度同样为420ppi的主显示屏。通俗点说,在闭合状态下,Galaxy Fold是一款普通智能手机,而在展开状态下,Galaxy Fold则摇身变成一个平板电脑。单看结构很容易理解,问题是如何确保开闭过程中屏幕性能不下降,让用户获得流畅自如的体验。这就得提到三星全新的超边界折叠屏,它可实现360度弯曲,满足任何折叠需求。基于这种屏幕技术,在用户反复开闭的过程中,屏幕性能始终保持最佳状态,让用户不会在视觉上出现任何断层的感觉。Galaxy Fold不论是在屏幕打开还是折叠状态下,其显示的应用程序都能无缝转换,让用户可以在主屏幕和封面屏幕之间随时切换。三星表示,如果开发人员允许他们对应用进行缩放,那么所有常规的Android应用程序都将会在Galaxy Fold上完美运行,比如当手机从纵向模式切换到横向模式时,系统也会根据平板电脑模式调整应用程序。此外,Galaxy Fold还能够在打开模式下为用户提供更高效的使用体验,以适应更复杂的场景需求。Galaxy Fold强大的的多窗口功能可以同时处理三项任务。
华为、苹果的折叠处的铰链的设计都极为复杂,华为采用5小段分配的转弯设计,采用多达100多个零部件,且历时3年的潜心研发;苹果的雷同设计更是采用了200多个零部件;技术难度在于需要折弯处的实时等半径的优美展开,不仅需要一定的的支撑力度,还需要10万次以上的使用寿命。
三星也拓展了一款3层折返堆叠的拉伸屏手机,类似于“卷轴”式体验,专利文件显示其要从两个方向来进行弯曲、拉伸;困难程度要远远高于2层折叠屏。
[发明内容]
现有产品缺陷:目前的手机弯折机构的设计代表是:三星、苹果、联想等;他们的设计思路的共同特点:多条连接板的铰链弯折的保持力主要依靠铰链的摩擦或钢丝与塑性条形支撑物件的组合;保持力的作用点过分集中于铰链弯折处,致使结构复杂、保持力过小或过分挤占两端空间等缺点。
本发明的目的:针对目前产品的缺陷,设计出一种适合于OLED屏幕的轻薄的内部折弯的抽出式构造,具有结构简单、省空间、外形美观及运行可靠等优点。
本发明特点:构思简单、成本增加有限、体积减小显著、运行可靠等。
本发明的具体实施方式:
齿合径向同步铰链的构造包括:结构条、转轴、径向滑块。结构条的构造包括:沿着结构条走向的转轴或轴孔、径向滑槽或滑柱、齿轮、齿条或拨卡或拨槽;径向滑块的构造包括:径向滑柱或滑槽、齿条、齿轮或拨槽或拨卡;装配及工作原理:所有结构条之间是由转轴约束连接在一起的,径向滑块与结构条之间是通过滑槽或滑柱之间的配合连接关系连接,而且还通过加工在结构条与径向滑块之上的齿条、齿轮或拨槽或拨卡的相互驱动(驱动构造分别加工在2个相对运动的物件上,对应关系:齿轮匹配齿条、拨卡对应拨槽),使得径向滑块与结构条之间沿着滑槽的走向产生相互位移。同时各个径向滑块之间的拨卡孔部与拨卡柱部之间进行嵌套接插配合,当整个铰链被弯曲时,各个径向滑块将联动且被约束在同一柱面上,使得整个铰链的各处弯曲的曲率相同。为了使得手机屏幕展开时的铰链的挺直的刚性程度,需要解决铰链伸直时的卡紧问题,就要求铰链上带有铰链伸直状态下的阻滞构造。
带有齿合径向同步铰链的折叠屏手机主体构造包括:主板、摄像头、电池、喇叭、麦克、有线或无线的接口器件、屏幕及壳体;装配关系为,壳体的内部及周边容纳:主板、电池、喇叭、麦克、接口器件,而屏幕则作为手机表面的一部分,且显示面朝外;手机的其它技术均可使用,诸如:E-SIM发卡技术、屏幕发声技术、无线充电技术;蓝牙技术等等;其特点就在于:在手机附加屏的结构与手机主体结构之间加装了齿合径向同步铰链;该铰链的2端是通过粘接、焊接、铆接、过度的刚性或弹性构件连接方式分别在手机附加屏的结构与手机主体结构生根;且该铰链的安装位置位于OLED复合层的下方。
进一步:齿合径向同步铰链所述的阻滞构造,其特征在于:该阻滞构造是直接利用转轴、径向滑槽或滑柱U型滑道的运动表面的的表面的摩擦力;或者卡扣功能的弹性机构、弹簧推拉机构,弹性机构指的是在该铰链中的相对运动的2 个部件上分别安装或加工有定位凹陷、弹性体凸起(弹性体凸起可以是原有结构件的一部分,也可以是附加在结构件上弹性片或弹簧顶起的被周围边界约束的钢珠、块状物),由于2个部件之间的相对运动所造成弹性体的对定位凹陷的嵌入即形成了阻力定位功能;弹簧推拉机构是利用至少将弹簧的一端连接在铰链的运动部件上,利用弹簧2个连接点位置的改变而使得运动部件的受力方向发生改变。
进一步:由于屏幕处于齿合径向同步铰链所折弯的外圆部分,在弯折与展平状态所需要的屏幕长度有所不同,弯折的屏幕长度略长于平直状态下的长度,其长度差值可达1mm以上;因而要么保持手机附加屏周边对屏幕的约束的松弛状态,使得屏幕能在其中允许少量串动;或者使得该铰链的2端在与手机附加屏的结构与手机主体结构之间连接时,加装外推弹簧及直线约束,可以弹性的微调手机附加屏的结构与手机主体结构之间的距离,以适应屏幕组件长度的变化。
本发明的有益效果在于:极大的简化了弯折屏幕手机的结构,轻薄美观。
[附图说明]
图1齿合径向同步铰链结构示意图
图2齿合径向同步铰链同步协调弯折示意图
图3带有齿合径向同步铰链的折叠屏手机外形示图
标号说明:
1 结构条
2 径向滑块
3 径向滑槽
4 转轴
5 齿轮部位
6 滑柱
8 齿条部位
9 拨卡孔部
10 拨卡柱部
11 镜像对称的另一端
12 爆炸图
13 OLED复合层
15 铰链层
16 互联轴孔
17 法线
18 放大图
19 手机附加屏
20 手机主体结构
21 被折叠的手机屏幕
22 铰链的2个端区
23 手机屏幕放置面
[实施例证]
以下结合附图就较佳实施例对本发明作进一步说明:
如图1、图2所示:
图1中的爆炸图(12)是表达零件的装配关系、放大图(18)是局部的放大,为表达简介,镜像对称的另一端(11)的结构未画出;整个铰链的2端结构是径向对称的,一个结构条(1)的两端各配置1个径向滑块(2),共配置2 个,数量比为1:2的关系。
齿合径向同步铰链的构造是:结构条(1)之间依靠转轴(4)进行彼此连接,结构条(1)之间能绕着转轴(4)相互转动;转动的角度可以依靠结构条 (1)外部形状来约束。
径向滑块(2)的滑柱(6)嵌入结构条(1)的径向滑槽(3)中自由滑动,结构条(1)的齿轮部位(5)与径向滑块(2)的齿条部位(8)相互齿合,使得当结构条(1)之间能绕着转轴(4)相互转动时,径向滑块(2)被齿轮部位 (5)驱动而沿着径向滑槽(3)的方向移动,另一方面,2个相邻的径向滑块(2) 之间通过拨卡孔部(9)与拨卡柱部(10)之间的嵌套接插配合,多个结构条(1) 之间依靠转轴(4)进行彼此连接后形成一条铰链,从而约束所有的径向滑块的位移联动,使得整个铰链弯曲时各个转轴的轴线都在同一个柱面的圆周上,我们将该柱面的圆周的法线定义为径向,径向滑槽(3)正是在此方向上。
结构条(1)之间能绕着转轴(4)相互转动;转动的角度可以依靠结构条 (1)外部形状来约束。
主要从侧面图2中可以看出:各个结构条(1)的2个互联轴孔(16)彼此手拉手互联后,形成一个完整的铰链,图2的左端图为铰链伸直状态下的个结构条(1)与径向滑块(2)的连接关系,图2的右端图为6段互联铰链构造共被弯曲180度的结构条(1)与径向滑块(2)的相互驱动关系;也可以看出法线(17) 的方向与径向滑块(2)的位移方向一致。
如图3所示:
铰链的2个端区(22)的结构与图1、2显示的结构相同,结构条的长度满足几乎等于上述2个端区的距离;被折叠的手机屏幕(21)通过铰链的连个边连接于手机主体。OLED复合层(13)包含OLED显示层、表面防划保护层等,至少在折弯区间需要软基材质层,再下面一层则是铰链层(15)。
铰链的2边构造是通过粘接、焊接、铆接、过度的刚性或弹性构件连接方式分别在手机附加屏(19)的结构与手机主体结构(20)结构生根结合;且该铰链的安装位置位于OLED复合层的下方,这种连接方式都是常规连接,接触点是在壳体或手机框部。
软基材质层被放置在OLED复合层(13)与铰链层(15)之间,起到缓冲及保护作用。手机的屏幕组件放置于图1、2所示的手机屏幕放置面(23)的面处。
Claims (4)
1.齿合径向同步铰链,其特征就在于:构造包括:结构条、转轴、径向滑块;结构条的构造包括:沿着结构条走向的转轴或轴孔、径向滑槽或滑柱、齿轮、齿条或拨卡或拨槽;径向滑块的构造包括:径向滑柱或滑槽、齿条、齿轮或拨槽或拨卡;装配及工作原理:所有结构条之间是由转轴约束连接在一起的,径向滑块与结构条之间是通过滑槽或滑柱之间的配合连接关系连接,而且还通过加工在结构条与径向滑块之上的齿条、齿轮或拨槽或拨卡的相互驱动,驱动构造分别加工在2个相对运动的物件上,对应关系:齿轮匹配齿条、拨卡对应拨槽,各个径向滑块之间的拨卡孔部与拨卡柱部之间进行嵌套接插配合;铰链上带有铰链伸直状态下的阻滞构造。
2.带有齿合径向同步铰链的折叠屏手机,构造包括:主板、摄像头、电池、喇叭、麦克、有线或无线的接口器件、屏幕及壳体;装配关系为,壳体的内部及周边容纳:主板、电池、喇叭、麦克、接口器件,而屏幕则作为手机表面的一部分,且显示面朝外;其特征就在于:在手机附加屏的结构与手机主体结构之间的结合加装了齿合径向同步铰链;该铰链的2端是通过粘接、焊接、铆接、过度的刚性或弹性构件连接方式,就是分别在手机附加屏的结构与手机主体结构生根;且该铰链的安装位置位于OLED复合层的下方。
3.根据权利要求1齿合径向同步铰链所述的阻滞构造,其特征在于:该阻滞构造是直接利用转轴、径向滑槽或滑柱U型滑道的运动表面的的表面的摩擦力;或者卡扣功能的弹性机构、弹簧推拉机构,弹性机构指的是在该铰链中的相对运动的2个部件上分别安装或加工有定位凹陷、弹性体凸起,由于2个部件之间的相对运动所造成弹性体的对定位凹陷的嵌入即形成了阻力定位功能;弹簧推拉机构是利用至少将弹簧的一端连接在动轴式折叠屏手机的运动部件上,利用弹簧2个连接点位置的改变而使得运动部件的受力方向发生改变。
4.根据权利要求2带有齿合径向同步铰链的折叠屏手机所述的手机附加屏的结构与手机主体结构之间的结合的弹性构件连接方式的特征在于:由于屏幕处于齿合径向同步铰链所折弯的外圆部分,在弯折与展平状态所需要的屏幕长度有所不同,弯折的屏幕长度略长于平直状态下的长度,其长度差值可达1mm以上;因而要么保持手机附加屏周边对屏幕的约束的松弛状态,使得屏幕能在其中允许少量串动;或者使得该铰链的2端在与手机附加屏的结构与手机主体结构之间连接时,加装外推弹簧及直线约束,可以弹性的微调手机附加屏的结构与手机主体结构之间的距离,以适应屏幕组件长度的变化。
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