CN111711717A - 动轴行星齿轮折叠屏手机 - Google Patents

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Abstract

动轴行星齿轮折叠屏手机，属于电子及结构领域.其特征就在于：在手机主体结构外增加了包括外延结构构件、连接外延结构构件的动轴行星齿轮折叠机构；外延结构构件是手机主体结构的延续部分，动轴行星齿轮折叠机构的构造包括：太阳支架、太阳齿轮、行星齿轮及行星支架；太阳齿轮固定在太阳支架上且保持相对静止，行星齿轮则约束在行星支架上的行星轴上；在齿条的牵引下，行星齿轮就带动行星支架在滑道或滑柱的约束下进行位移；当外延结构构件相对于手机主体结构被展平时，齿条齿合驱使行星齿轮向手机主体及外延结构构件内侧运动以减短的动轴行星齿轮折叠机构两端的伸出长度来适应屏幕的固有长度，托板柱面部分与屏幕基底之间处于游离的自由表面状态，以保障托板轴部转动时屏幕的顺畅展开。

Description

动轴行星齿轮折叠屏手机
[技术领域]
本发明属于结构设计领域；确切的讲是利用端面滑道构造来实现屏幕面积增加的结构方法,达到屏幕面积变化之目的。
[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)，如图4所示。
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，这意味着用户在玩游戏、看视频、看地图时，将不会面临繁琐的应用界面切换，一边玩游戏一边看视频一边看地图将变得轻松又简单。
这正好解决了目前智能手机普遍存在的痛点。当应用越来越多、用户场景越来越复杂时，传统手机单窗口运行模式显得“捉襟见肘”。Galaxy Fold不仅拓宽了屏幕资源，而且在系统层面解决了多任务同时运行的瓶颈。当然，这背后没有强大的硬件配置为后盾显然是不行的，Galaxy Fold采用7纳米工艺打造的高通骁龙855芯片，加上12GB运行内存和512GB存储空间，整体配置表现都达到了旗舰机型水准。业界认为，2019年折叠屏手机迎来新一轮爆发，三星Galaxy Fold很好的展现了三星强大的技术实力和产品竞争力。基于Galaxy Fold的性能和体验，我们不难看出，折叠屏并不仅是屏幕技术的突破，会令手机行业迈向一个全新的发展阶段。
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屏幕的轻薄的弯折特性的动轴滚柱构造，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:
动轴行星齿轮折叠屏手机的手机主体结构与常规手机一样，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；本发明的最为根本的特征在于：在手机主体结构外增加了包括外延结构构件、连接外延结构构件的动轴行星齿轮折叠机构；外延结构构件是手机主体结构的延续部分(用于容纳手机部件及架装屏幕等功能)，动轴行星齿轮折叠机构的构造包括：太阳支架、太阳齿轮、行星齿轮及行星支架；太阳齿轮固定在太阳支架上且保持相对静止，行星齿轮则约束在行星支架上的行星轴上；行星支架与太阳支架的一端被太阳轴约束连接，而行星支架的另一端则约束于手机主体结构上的滑道或滑柱上并满足能与显示屏平行的方向做直线位移的往复运动；本发明是可以使用1个或2个太阳齿轮，在使用1个太阳齿轮的情况下，外延结构构件被安装太阳支架上由太阳齿轮导引其翻转折叠，当在使用2个太阳齿轮的情况下，外延结构构件与手机主体结构都被安装在动轴行星齿轮折叠机构的两端，且同样约束于手机主体结构、外延结构构件的与显示屏平行且允许直线位移的滑道或滑柱上；为了解决手机的柔性屏幕的固定长度与折叠的过程的折叠面的表面的长度的变化的矛盾，太阳轴的沿着与屏幕平行的方向的位移配合是必要的，则使用固定在手机外延结构构件及手机主体结构内的齿条来齿合行星齿轮，这样在齿条的牵引下，行星齿轮就带动行星支架在滑道或滑柱的约束下进行位移；当外延结构构件相对于手机主体结构被展平时，齿条齿合驱使行星齿轮向手机主体及外延结构构件内侧运动以减短的动轴行星齿轮折叠机构两端的伸出长度来适应屏幕的固有长度，相反情况：当屏幕完全折叠后，齿条齿合驱使行星齿轮向手机主体及外延结构构件外侧运动以增加的动轴行星齿轮折叠机构两端的伸出长度来适应屏幕的固有长度；手机的屏幕采用 OLED与全部软性基底的复合构造；或者是显示屏的固定部分的底部允许使用硬性基底，软性基底的使用长度不短于托板柱面的的半圆柱表面展开长度且折弯后恰好铺满整个托板柱面，而其余部分基底采用硬质材料，在软硬基底之间的连接采用粘接、熔接或都与下方的底板固定在一起的间接连接方式，但托板柱面部分与屏幕基底之间处于游离的自由表面状态，以保障托板轴部转动时屏幕的顺畅展开。
附属特征还包括：显示中段的弯折部分是展开镂空的或是被梳状铺板兼导轨支撑的；支撑板是连续的板状，或带有孔隙非连续的板状。附属特征还包括：托板构件的伸出、收回动力是被显示中段的弯折部分推挤、牵引或者是被齿轮齿条机构、蜗轮蜗杆传动的齿轮机构、皮带传动的齿轮机构完成。
进一步：太阳支架及行星支架的各个交叠的柱面区域是镂空的或是被加工成梳状缺口的柱面形状；当行星支架绕着太阳支架转动时，梳状结构呈现互补的对插的形状状态，这样就使得屏幕下方的铺板即不会发生相互重叠，当产生缺口时，离散的缝隙不至于影响触对屏幕的整体支撑，或者是太阳支架及行星支架的各个交叠的柱面区域为连续的非梳状的不同半径的柱面的双层穿插铺板，具有高差的柱面铺板优于镂空对屏幕部分的支撑效果。
进一步：用2个行星支架的以太阳轴为圆心的柱面部分是保持互相不齿合的独立状态，或是在安装上相互齿合的齿轮，可以确保手机主体结构与外延结构构件在张开角度时保持同步，使得折叠起来外形更加优美。
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动轴行星齿轮折叠机构的构造示意图
图2行星齿轮与齿条齿合的作用示意图
图3带有相互齿合的齿轮下的，行星齿轮与齿条齿合的作用示意图
图4动轴行星齿轮折叠屏手机，整体运行示意图
标号说明：
1 太阳支架
2 太阳齿轮
3 太阳轴
4 梳状结构
5 下部挡板
6 行星支架
7 行星支架的太阳轴为圆心的柱面部分
8 行星齿轮
9,10 行星轴
11 双叠行星齿轮
12 手机主体结构
13 滑道
14 遮挡连接板
15 齿条
16 屏幕总成
17 外延结构
18 动轴行星齿轮折叠机构
19 显示屏的固定部分
20 摄像头窗口
21 箭头1
22 位移距离
23 太阳轴孔
24 软质连接板
25 USB接口
26 表层的OLED及保护层
27 显示屏的折叠部分
28 局部放大图
[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、图3所示：
图1的下方是齿轮结构的是局部放大图(28)，图2是表达行星支架旋转 90度前后的齿条伸出及缩进状态，图3则表示2个行星支架的同步齿合的转动状态。
从爆炸图中可以看出：太阳支架(1)的太阳齿轮(2)与太阳支架固定连接，不发生相互转动，遮挡连接板(14)起到加固与装饰的作用；太阳轴(3) 穿过太阳轴孔(23)约束着行星支架(6)绕其转动，各自的梳状结构(4)相互穿插，下部挡板(5)的作用是遮挡及防尘功能；行星轴(9)，(10)分别约束着行星齿轮(8)及双叠行星齿轮(10)；当行星支架(6)绕太阳轴(3)转动时，太阳齿轮(2)将齿合行星齿轮(8)，并传动齿合双叠行星齿轮(10)转动，双叠行星齿轮(10)的大直径齿的节圆处能获得大于或等于梳状结构(4) 相互穿插的相对速度；计算表明：当行星支架(6)绕太阳轴(3)转过的角度与齿条(15)的运动速度成正比关系，这样当屏幕由平直到弯折的过程中，通过双叠行星齿轮(10)与固定安装在手机结构体的齿条(15)齿合时，行星支架(6)会被双叠行星齿轮(10)拉向手机主体结构方向(齿条(15)伸出的部分有所减少：齿条应该安装在双叠行星齿轮(10)的另一侧，与本图中所示的相反，按本图的装配关系所获得三维齿条的位移方向与需要的相反，但只需要改变安装位置就行，驱动原理雷同)，以抵消弯折柱面的展开所造成的屏幕(16) 所依赖底面的长度的增加；屏幕组件(16)的结构是：表层的OLED及保护层 (26)是复合层，甚至还包括触摸屏构造，下方是软质连接板(24)，起到支撑、缓冲及折弯的作用；软质连接板(24)用于显示屏的折叠部分(27)的区段，其余的屏幕部分可以选用硬质的连接板。
图3所示：当将2条行星支架(6)的以太阳轴为圆心的柱面部分(7)的至少90度的部分，安装或加工上相互齿合的齿轮，可以确保手机主体结构与外延结构构件在张开角度时保持同步，使得折叠起来外形更加优美。
如图4所示：
动轴行星齿轮折叠机构(18)将手机主体结构(12)与外延结构(17)连接在一起；手机主体结构(12)及外延结构(17)上的滑道(13)约束着动轴行星齿轮折叠机构(18)的行星支架(6)部位在其中往复位移，固定在手机主体结构(12)上的齿条(15)与双叠行星齿轮(11)齿合，外延结构(17)的折叠方向如箭头1(21)所示，当动轴行星齿轮折叠机构的外露齿条与手机主体结构(12)固定后，屏幕折叠过程将导致齿条的伸缩，从而在屏幕展开时，齿条的伸出部分被延长，屏幕叠起时齿条的伸出部分被收短，如位移距离(22) 所示。
屏幕总成(16)包括：表层的OLED及保护层(26)、显示屏的固定部分 (19)、显示屏的折叠部分(27)及软质连接板(24)部分。
手机的其它结构、功能应有尽有诸如：USB接口(25)、摄像头窗口(20)。

Claims (2)

1.动轴行星齿轮折叠屏手机，其构造包括：手机屏幕组件、手机后壳组件、PCB主板、摄像头、电池、拾音器、发声器件，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：在手机主体结构外增加了包括外延结构构件、连接外延结构构件的动轴行星齿轮折叠机构；外延结构构件是手机主体结构的延续部分，动轴行星齿轮折叠机构的构造包括：太阳支架、太阳齿轮、行星齿轮及行星支架；太阳齿轮固定在太阳支架上且保持相对静止，行星齿轮则约束在行星支架上的行星轴上；行星支架与太阳支架的一端被太阳轴约束连接，而行星支架的另一端则约束于手机主体结构上的滑道或滑柱上并满足能与显示屏平行的方向做直线位移的往复运动；本发明是可以使用1个或2个太阳齿轮，在使用1个太阳齿轮的情况下，外延结构构件被安装太阳支架上由太阳齿轮导引其翻转折叠，当在使用2个太阳齿轮的情况下，外延结构构件与手机主体结构都被安装在动轴行星齿轮折叠机构的两端，且同样约束于手机主体结构、外延结构构件的与显示屏平行且允许直线位移的滑道或滑柱上；使用固定在手机外延结构构件及手机主体结构内的齿条来齿合行星支架上的行星齿轮；在齿条的牵引下，行星齿轮就带动行星支架在滑道或滑柱的约束下进行位移；安装的位移方向为：当外延结构构件相对于手机主体结构被展平时，齿条齿合驱使行星齿轮向手机主体及外延结构构件内侧运动以减短的动轴行星齿轮折叠机构两端的伸出长度来适应屏幕的固有长度，相反情况：当屏幕完全折叠后，齿条齿合驱使行星齿轮向手机主体及外延结构构件外侧运动以增加的动轴行星齿轮折叠机构两端的伸出长度来适应屏幕的固有长度；手机的屏幕采用OLED与全部软性基底的复合构造；或者是显示屏的固定部分的底部允许使用硬性基底，软性基底的使用长度不短于托板柱面的的半圆柱表面展开长度且折弯后恰好铺满整个托板柱面，而其余部分基底采用硬质材料，在软硬基底之间的连接采用粘接、熔接或都与下方的底板固定在一起的间接连接方式，但托板柱面部分与屏幕基底之间处于游离的自由表面状态，以保障托板轴部转动时屏幕的顺畅展开。
2.根据权利要求1动轴行星齿轮折叠屏手机所述的行星支架，其特征在于：2个相对的行星支架的以太阳轴为圆心的柱面部分是保持互相接触的独立状态，或是在以太阳轴为圆心的柱面的至少90度的部分安装或加工上相互齿合的齿轮，确保同步。
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