CN111756888B - 电子装置及其致动机制 - Google Patents

Abstract

本发明说明一种致动机制，设置于电子装置。电子装置包括开口及功能元件。致动机制包括移动件、第一杠杆、第二杠杆、第一记忆合金件以及第二记忆合金件。移动件的其中一侧对应于开口。移动件包括第一限位槽及第二限位槽。功能元件设置于移动件。第一杠杆包括第一短轴及第一长轴，第一长轴的一端连接于第一限位槽。第二杠杆包括第二短轴及第二长轴，第二长轴的一端连接于第二限位槽。第一记忆合金件的一端连接于第一短轴。第二记忆合金件的一端连接于第二短轴。

Description

电子装置及其致动机制

技术领域

本发明涉及一种电子装置，特别涉及一种电子装置的致动机制。

背景技术

显示屏、或具有显示屏的电子装置，例如手机、平板电脑、笔记本电脑、一体成型电脑(All in One PC)等，为求视觉上的美观效果，多数电子装置采用高屏占的设计。亦即，将显示屏的边框大幅缩小，甚至是采用无边框的设计。然而，此种窄边框或无边框的显示屏设计，会压缩到其他功能元件所能设置的位置，例如相机模块。

具体而言，相机模块的镜头设置在显示屏的边框，且常见设置于上侧的边框。窄边框、或无边框的设计，限缩了设置镜头的位置。另外，电子产品的使用者越来越重视网路安全及隐私，平时会自行用贴纸贴住镜头的位置，以避免可能发生偷拍的情形。

对于上述的问题，目前是将相机模块及其镜头设置于电子装置内，待需使用时，再使镜头移动至电子装置的外部。常见的作法是利用马达、电磁阀等致动机制，连接相机模块与电子装置的壳体。

然而，由于马达、电磁阀等致动机制的体积较大，仅能应用在笔记本电脑、一体成型电脑、或显示屏等较大型且较厚的电子装置。对于体积较小、厚度较薄的手机、平板电脑、或是其他薄型化的电子装置，则无法使用。因此，如何提供一种薄型化的致动机制，使其可应用在薄型的电子装置，为本技术领域从业或研发人员所亟欲解决的问题。

发明内容

有鉴于上述课题，本发明的主要目的是提供一种电子装置及其致动机制，借由两杠杆及两记忆合金件之间的连接关系，即可使移动件致动，以解决现有技术的致动机制的体积庞大难以应用在薄型电子装置的问题。

为达成上述目的，本发明提供一种致动机制，设置于电子装置。电子装置包括开口及功能元件。致动机制包括移动件、第一杠杆、第二杠杆、第一记忆合金件以及第二记忆合金件。移动件的其中一侧对应于开口。移动件包括第一限位槽及第二限位槽。功能元件设置于移动件。第一杠杆包括第一短轴及第一长轴，第一长轴的一端连接于第一限位槽。第二杠杆包括第二短轴及第二长轴，第二长轴的一端连接于第二限位槽。第一记忆合金件的一端连接于第一短轴。当第一记忆合金件受热时，第一记忆合金件的长度变短，以对第一短轴产生拉力，并带动第一杠杆转动，且第一长轴推动移动件往开口的方向移动。第二记忆合金件的一端连接于第二短轴。当第二记忆合金件受热，第二记忆合金件的长度变短，以对第二短轴产生拉力，并带动第二杠杆转动，且第二长轴推动移动件往电子装置之内部的方向移动。

为达成上述目的，本发明另提供一种电子装置，其包括壳体、功能元件以及致动机制。壳体具有开口。致动机制设置于壳体。致动机制包括移动件、第一杠杆、第二杠杆、第一记忆合金件及第二记忆合金件。移动件的其中一侧对应于开口。移动件包括第一限位槽及第二限位槽。功能元件设置于移动件。第一杠杆包括第一短轴及第一长轴，第一长轴的一端连接于第一限位槽。第二杠杆包括第二短轴及第二长轴，第二长轴的一端连接于第二限位槽。第一记忆合金件的一端连接于第一短轴。当第一记忆合金件受热时，第一记忆合金件的长度变短，以对第一短轴产生拉力，并带动第一杠杆转动，且第一长轴推动移动件往开口的方向移动。第二记忆合金件的一端连接于第二短轴。当第二记忆合金件受热，第二记忆合金件的长度变短，以对第二短轴产生拉力，并带动第二杠杆转动，且第二长轴推动移动件往电子装置之内部的方向移动。

根据本发明一实施例，第二限位槽比第一限位槽靠近于开口。

根据本发明一实施例，移动件于第一位置及第二位置之间移动，第一位置为移动件位于电子装置的内部，第二位置为移动件至少部分位于电子装置的外部。

根据本发明一实施例，致动机制还包括扭簧，其具有第一引脚及第二引脚。第一引脚连接于第一杠杆，第二引脚连接于第二杠杆。当移动件位于第一位置，第二引脚实质上垂直于第二长轴。当移动件位于第二位置，第一引脚实质上垂直于第二长轴。

根据本发明一实施例，移动件包括限位部，致动机制还包括导引轨道。限位部容置于导引轨道内，并限制移动件于第一位置及该第二位置之间移动。

根据本发明一实施例，致动机制还包括底板，设置于电子装置的壳体，并与开口相邻。导引轨道设置于底板，且第一杠杆及第二杠杆设置于底板。

根据本发明一实施例，导引轨道、第一杠杆及第二杠杆设置于壳体。

根据本发明一实施例，第一限位槽及第二限位槽平行于开口。

根据本发明一实施例，第一杠杆还包括第一支点，第一杠杆以第一支点为轴转动。第二杠杆还包括第二支点，第二杠杆以第二支点为轴转动。

根据本发明一实施例，第一杠杆及第二杠杆分别为L型杆体。

根据本发明一实施例，第一记忆合金件及第二记忆合金件分别具有预定温度。当第一记忆合金件及第二记忆合金件的温度高于预定温度，第一记忆合金件及第二记忆合金件的长度变短。

承上所述，依据本发明的电子装置及其致动机制，且致动机制包括移动件、两个(第一、第二)杠杆、及两个(第一、第二)记忆合金件，杠杆的(第一或第二)短轴连接于记忆合金件，而(第一或第二)长轴连接于移动件。借由记忆合金件加热收缩的特性，且当记忆合金件收缩时，杠杆会以固定的支点转动，使记忆合金件的直线收缩运动可转换成旋转运动。利用杠杆的力臂、力矩的放大效应放大上抬的位移量，以提供移动件足够的致动行程，以将移动件及功能元件推出至电子装置的外部。另外，由于记忆合金件及杠杆的体积小、厚度薄，可应用在薄型的手机或平板电脑等电子装置，而无需使用马达、电磁阀等体积大的致动机制。

附图说明

图1A为本发明的电子装置的示意图。

图1B为图1A所示的电子装置的部分放大示意图。

图2为图1B所示的致动机制及功能元件的示意图。

图3为图2所示的第一记忆合金件受热变形所产生的致动示意图。

图4为图2所示的移动件移动至第二位置的示意图。

图5为图4所示的第二记忆合金件受热变形所产生的致动示意图。

【附图标记列表】

1 电子装置

10 致动机制

11 移动件

111 第一限位槽

112 第二限位槽

113 限位部

12 第一杠杆

121 第一短轴

1221 第一滑动部

122 第一长轴

123 第一支点

13 第二杠杆

131 第二短轴

132 第二长轴

1321 第二滑动部

133 第二支点

14 第一记忆合金件

15 第二记忆合金件

16 底板

17 导引轨道

18 扭簧

181 第一引脚

182 第二引脚

20 壳体

21 开口

30 功能元件

P1 第一位置

P2 第二位置

F 施力方向

具体实施方式

为能让贵审查委员能更了解本发明的技术内容，特举优选的具体实施例说明如下。

图1A为本发明的电子装置的示意图，图1B为图1A所示的电子装置的部分放大示意图，请参考图1A及图1B所示。本实施例的电子装置1包括致动机制10、壳体20以及功能元件30。其中，电子装置1可例如但不限于手机、平板电脑、笔记本电脑、一体成型电脑(All inOne PC)、或显示屏，优选地可以为体积小、且厚度较薄的手机或平板电脑。功能元件30则可以为在电子装置1的内部及外部之间移动的元件，本实施例是以相机模块为例。

如图1B所示，壳体20具有开口21，功能元件30连接于致动机制10。致动机制10与功能元件30设置于壳体20的内部，且位于显示屏及壳体20的底部之间，并与开口21相邻。通过致动机制10的机制设计，使功能元件30可通过开口21，于壳体20的内部、外部之间往复运动。

图2为图1B所示的致动机制及功能元件的示意图，请同时参考图1B及图2所示。致动机制10包括移动件11、第一杠杆12、第二杠杆13、第一记忆合金件14及第二记忆合金件15。在本实施例中，致动机制10还包括底板16，其设置于电子装置1的壳体20，并与开口21相邻。致动机制10的各元件，例如移动件11、第一杠杆12、第二杠杆13、第一记忆合金件14及第二记忆合金件15，皆设置于底板16。在其他实施例中，前述致动机制10的各元件也可直接设置于壳体20，本发明并不限制。

移动件11的其中一侧对应于开口21，且功能元件30设置于移动件11。优选地，功能元件30设置于靠近开口21的一侧，使功能元件30可连同移动件11穿过开口21移动至电子装置1的外部。而移动件11的致动是由两杠杆(第一杠杆12及第二杠杆13)及两记忆合金件(第一记忆合金件14及第二记忆合金件15)所共同达成。

本实施例的第一杠杆12包括第一短轴121、第一长轴122及第一支点123，第一支点123位于第一短轴121及第一长轴122之间。第一支点123固定于底板16，使第一杠杆12(及其第一短轴121与第一长轴122)可以第一支点123为轴转动。另外，第一短轴121连接于第一记忆合金件14，第一长轴122则连接于移动件11。具体而言，第一记忆合金件14的一端连接于第一短轴121，另一端则固定于底板16或壳体20，本实施例以固定在底板16为例。移动件11包括第一限位槽111及第二限位槽112，第二限位槽112相比于第一限位槽111更为靠近开口21。优选地，第一限位槽111与第二限位槽112平行设置，且皆与开口21相互平行。在其他实施例中，第一限位槽111及第二限位槽112相较于开口21并无限制必须为平行，仅须有水平分量即可，本发明并不限制。第一长轴122的一端连接于第一限位槽111。优选地，第一长轴122可具有第一滑动部1221，其容置于第一限位槽111内。

同样的，第二杠杆13包括第二短轴131、第二长轴132及第二支点133，第二支点133位于第二短轴131及第二长轴132之间。在本实施例中，第一杠杆12及第二杠杆13皆为L型杆体。第二支点133亦固定于底板16，使第二杠杆13(即第二短轴131与第二长轴132)可以第二支点133为轴转动。需要说明的是，在致动机制10的各元件直接设置于壳体20的实施例中，第一支点123及第二支点133亦直接固定于壳体20。第二短轴131连接于第二记忆合金件15，第二长轴132则连接于移动件11，且第二长轴132亦具有第二滑动部1321，其容置于第二限位槽112内，使第二长轴132的一端连接于第二限位槽112。第二记忆合金件15的一端连接于第二短轴131，另一端则固定于底板16或壳体20。

借由前述结构及连接关系，使移动件11可进行往复运动。在本实施例中，第一记忆合金件14及第二记忆合金件15为形状记忆合金(Shape Memory Alloy,SMA)材质的线材，例如镍钛合金，且可因受热而收缩(长度变短)。具体而言，第一记忆合金件14及第二记忆合金件15分别具有预定温度，也就是形状记忆合金的相变温度。在本实施例中，选用的镍钛形状记忆合金线转换为奥氏体(austenite)晶相的致动温度为摄氏68度至78度，故预定温度介于摄氏68度至78度之间。当第一记忆合金件14或第二记忆合金件15的温度高于预定温度时，可相变为高温的奥氏体(austenite)晶相，此时第一记忆合金件14或第二记忆合金件15可以产生收缩，使第一记忆合金件14或第二记忆合金件15的长度变短。优选地，第一记忆合金件14或第二记忆合金件15受热时可产生3％至5％的收缩程度。亦即，较常温状态的总长度减少3％至5％。另外，当第一记忆合金件14或第二记忆合金件15的温度下降至低于预定温度时，例如下降至摄氏52度至42度时，第一记忆合金件14或第二记忆合金件15的晶相会由奥氏体(austenite)转换为马氏体(martensite)，进而恢复长度较长的初始形状。

另外，形状记忆合金(第一记忆合金件14及第二记忆合金件15)的受热方式经常是利用电流短路的加热方式，过程中为了达到整条合金线能够平均升温也会搭配PWM(Pulse-Width Modulation)的供电方式。借由前述方式，可达到通电时加热形状记忆合金并产生形变(本实施例为长度收缩而变短)；当停止通电时，形状记忆合金利用微小线径的巨大体表面积比，可迅速散热并恢复到初始形状的效果。在本实施例中，可设计为使用者选取相机功能时，对第一记忆合金件14通电，而关闭相机功能时，对第二记忆合金件15通电。

当使用者选取相机功能时，可对第一记忆合金件14通电加热。当第一记忆合金件14受热时，第一记忆合金件14收缩而使得其长度变短。此时，对第一短轴121产生拉力，并带动第一杠杆12转动，如图3所示，图3为图2所示的第一记忆合金件受热变形所产生的致动示意图。以图2及图3的视角，本实施例的第一记忆合金件14设置于第一杠杆12的右侧，故当第一记忆合金件14受热收缩时，可拉动第一短轴121往右侧转动，并使第一杠杆12以顺时针的方向转动。此时，第一长轴122往上抬，且第一长轴122可借由第一滑动部1221于第一限位槽111中之移动，进而推动移动件11往开口21的方向移动(开口21的位置请参考图1B)，并移动至如图4所示的位置，以将功能元件30推出至电子装置1的外部。图4为图2所示的移动件移动至第二位置的示意图。

为清楚说明各元件的致动关系，在本实施例中，将移动件11的致动起点位置与终点位置分别称为第一位置P1及第二位置P2。换言之，移动件11于第一位置P1及第二位置P2之间移动。其中，第一位置P1为移动件11位于电子装置1的内部，亦即，功能元件30未使用而被收纳至电子装置1内时，移动件11的所在位置，如图2所示。第二位置P2为移动件11至少部分位于电子装置1的外部，亦即，功能元件30被移动至电子装置1的外部时，移动件11的所在位置，如图4所示。

当使用者选取相机功能时，第一记忆合金件14受热而长度变短，并使第一杠杆12转动，而将移动件11自第一位置P1推动至第二位置P2。当使用者关闭相机功能时，可对第二记忆合金件15通电加热，第二记忆合金件15受热时，使第二记忆合金件15的长度变短。此时，对第二短轴131产生拉力，并带动第二杠杆13转动，如图5所示，图5为图4所示的第二记忆合金件受热变形所产生的致动示意图。以图4及图5的视角，本实施例的第二记忆合金件15设置于第二杠杆13的右侧，故当第二记忆合金件15受热收缩时，可拉动第二短轴131往右侧转动，并使第二杠杆13以逆时针的方向转动。此时，第二长轴132往下压，借由第二滑动部1321于第二限位槽112中的移动，进而推动移动件11往电子装置1的内部的方向移动，并移动至如图2所示的第一位置P1。

本实施例是通过形状记忆合金加热收缩的特性，且当形状记忆合金(第一记忆合金件14或第二记忆合金件15)收缩时，杠杆(第一杠杆12或第二杠杆13)会以固定的支点(第一支点123或第二支点133)转动，使形状记忆合金的直线收缩可转换成旋转运动。即便形状记忆合金的收缩量有限，仍可借由力臂、力矩的放大效应放大上抬的位移量，以提供移动件11足够的致动行程。第一长轴122的第一滑动部1221容置于第一限位槽111，及第二长轴132的第二滑动部1321容置于第二限位槽112，还可将第一滑动部1221、第二滑动部1321的旋转致动转换为移动件的直线运动。另外，由于形状记忆合金(第一记忆合金件14或第二记忆合金件15)及杠杆(第一杠杆12或第二杠杆13)的体积小、厚度薄，还可应用在薄型的手机或平板电脑等电子装置1。

优选地，致动机制10还包括导引轨道17，且移动件11包括限位部113。限位部113容置于导引轨道17内，以限制移动件11于第一位置P1及第二位置P2之间移动。在本实施例中，导引轨道17设置于底板16，且为垂直于开口21的直线轨道，借此限制移动件11以直线的方式往复运动。在其他实施例中，借由限制移动件11的宽度略小于或等于开口21的宽度，以限制移动件11呈直线运动。在其他实施例中，例如不具底板16的实施例中，导引轨道17亦可直接设置于壳体20，本发明并不限制。另外，在其他实施例中，导引轨道17亦可以设置于移动件11的底面，并于底板16或壳体20对应形成限位部，亦可以达到限制移动件11以直线的方式于第一位置P1及第二位置P2之间移动的效果。

优选地，本实施例的致动机制10还包括扭簧18，其具有第一引脚181及第二引脚182。第一引脚181连接于第一杠杆12，第二引脚182连接于第二杠杆13。借由扭簧18的设置可将移动件11固定在第一位置P1或第二位置P2。先以第一记忆合金件14受热而长度变短，并使第一杠杆12转动以将移动件11推动至第二位置P2(如图4所示)为例说明。当移动件11位于第二位置P2，第一引脚181实质上垂直于第一长轴122。此时，第一引脚181的施力方向F平行于第一长轴122(力臂)，而无法推动第一长轴122，以固定第一杠杆12的角度。即便第一记忆合金件14停止受热而回复至初始形状(原长度)，第一杠杆12亦不会恢复原状(即不会回到图2所示的位置)，进而可将移动件11固定于第二位置P2。

另外，扭簧18具有预压值。当第二记忆合金件15受热收缩而拉动第一短轴121，并使第二长轴132以第二支点133为轴逆时针转动。当第二长轴132的位移值大于扭簧18的预压值，即可解除固定状态，以推动移动件11移动至第一位置P1。同理，当移动件11位于第一位置P1时，第二引脚182实质上垂直于第二长轴132，此时，第二引脚182的施力方向F平行于第二长轴132(力臂)，进而无法推动第二长轴132，以固定第二杠杆13的角度，并将移动件11固定于第一位置P1。同样的，当第一长轴122的位移值大于扭簧18的预压值，始可解除固定状态，使移动件11可被推动至第一位置P1。

综上所述，依据本发明的电子装置及其致动机制，且致动机制包括移动件、两个(第一、第二)杠杆、及两个(第一、第二)记忆合金件，杠杆的(第一或第二)短轴连接于记忆合金件，而(第一或第二)长轴连接于移动件。借由记忆合金件加热收缩的特性，且当记忆合金件收缩时，杠杆会以固定的支点转动，使记忆合金件的直线收缩运动可转换成旋转运动。利用杠杆的力臂、力矩的放大效应放大上抬的位移量，以提供移动件足够的致动行程，以将移动件及功能元件推出至电子装置的外部。另外，由于记忆合金件及杠杆的体积小、厚度薄，可应用在薄型的手机或平板电脑等电子装置，而无需使用马达、电磁阀等体积大的致动机制。

虽然本发明已以实施方式说明如上，然其并非限定本发明，任何本发明所属技术领域中的技术人员，在不脱离本发明的精神和范围内，当可作各种更动与润饰，因此本发明的保护范围当视后附的权利要求书的范围为准。

Claims (15)

1.一种致动机制，设置于电子装置，该电子装置包括开口及功能元件，该致动机制包括：

移动件，其中一侧对应于该开口，该移动件包括第一限位槽及第二限位槽和限位部，该功能元件设置于该移动件；其中，该移动件于第一位置及第二位置之间移动，该第一位置为该移动件位于该电子装置的内部，该第二位置为该移动件至少部分位于该电子装置的外部；

第一杠杆，包括第一短轴及第一长轴，该第一长轴的一端连接于该第一限位槽；

第二杠杆，包括第二短轴及第二长轴，该第二长轴的一端连接于该第二限位槽；

第一记忆合金件，其一端连接于该第一短轴，当该第一记忆合金件受热时，该第一记忆合金件的长度变短，以对该第一短轴产生拉力，并带动该第一杠杆转动，且该第一长轴推动该移动件往该开口的方向移动；以及

第二记忆合金件，其一端连接于该第二短轴，当该第二记忆合金件受热，该第二记忆合金件的长度变短，以对该第二短轴产生拉力，并带动该第二杠杆转动，且该第二长轴推动该移动件往该电子装置之内部的方向移动；

其中，该致动机制还包括：

扭簧，具有第一引脚及第二引脚，该第一引脚连接于该第一杠杆，该第二引脚连接于该第二杠杆，当该移动件位于该第一位置，该第二引脚实质上垂直于该第二长轴，当该移动件位于该第二位置，该第一引脚实质上垂直于该第一长轴；以及

导引轨道，该限位部容置于该导引轨道内，并限制该移动件于该第一位置及该第二位置之间移动。

2.如权利要求1所述的致动机制，其中，该第二限位槽比该第一限位槽靠近于该开口。

3.如权利要求1所述的致动机制，还包括：

底板，设置于该电子装置，并与该开口相邻，该导引轨道设置于该底板，且该第一杠杆及该第二杠杆设置于该底板。

4.如权利要求1所述的致动机制，其中，该第一限位槽及该第二限位槽平行于该开口。

5.如权利要求1所述的致动机制，其中，该第一杠杆还包括第一支点，该第一杠杆以该第一支点为轴转动，该第二杠杆还包括第二支点，该第二杠杆以该第二支点为轴转动。

6.如权利要求1所述的致动机制，其中，该第一杠杆及该第二杠杆分别为L型杆体。

7.如权利要求1所述的致动机制，其中，该第一记忆合金件及该第二记忆合金件分别具有预定温度，当该第一记忆合金件及该第二记忆合金件的温度高于该预定温度，该第一记忆合金件及该第二记忆合金件的长度变短。

8.一种电子装置，包括：

壳体，具有开口；

功能元件；以及

致动机制，设置于该壳体，该致动机制包括：

移动件，其中一侧对应于该开口，该移动件包括第一限位槽及第二限位槽和限位部，该功能元件设置于该移动件；其中，该移动件于第一位置及第二位置之间移动，该第一位置为该移动件位于该电子装置的内部，该第二位置为该移动件至少部分位于该电子装置的外部；

第一杠杆，包括第一短轴及第一长轴，该第一长轴的一端连接于该第一限位槽；

第二杠杆，包括第二短轴及第二长轴，该第二长轴的一端连接于该第二限位槽；

第一记忆合金件，其一端连接于该第一短轴，当该第一记忆合金件受热时，该第一记忆合金件的长度变短，以对该第一短轴产生拉力，并带动该第一杠杆转动，且该第一长轴推动该移动件往该开口的方向移动；以及

第二记忆合金件，其一端连接于该第二短轴，当该第二记忆合金件受热，该第二记忆合金件的长度变短，以对该第二短轴产生拉力，并带动该第二杠杆转动，且该第二长轴推动该移动件往该电子装置之内部的方向移动；

其中，该致动机制还包括：

扭簧，其具有第一引脚及第二引脚，该第一引脚连接于该第一杠杆，该第二引脚连接于该第二杠杆，当该移动件位于该第一位置，该第二引脚实质上垂直于该第二长轴，当该移动件位于该第一位置，该第一引脚垂直于该第一长轴；以及

导引轨道，该限位部容置于该导引轨道内，并限制该移动件于该第一位置及该第二位置之间移动。

9.如权利要求8所述的电子装置，其中，该第二限位槽比该第一限位槽靠近于该开口。

10.如权利要求8所述的电子装置，其中，该导引轨道、该第一杠杆及该第二杠杆设置于该壳体。

11.如权利要求8所述的电子装置，其中，该致动机制还包括底板，设置于该壳体，并与该开口相邻，该导引轨道设置于该底板，且该第一杠杆及该第二杠杆设置于该底板。

12.如权利要求8所述的电子装置，其中，该第一限位槽及该第二限位槽平行于该开口。

13.如权利要求8所述的电子装置，其中，该第一杠杆还包括第一支点，该第一杠杆以该第一支点为轴转动，该第二杠杆还包括第二支点，该第二杠杆以该第二支点为轴转动。

14.如权利要求8所述的电子装置，其中，该第一杠杆及该第二杠杆分别为L型杆体。

15.如权利要求8所述的电子装置，其中，该第一记忆合金件及该第二记忆合金件分别具有预定温度，当该第一记忆合金件及该第二记忆合金件的温度高于该预定温度，该第一记忆合金件及该第二记忆合金件的长度变短。

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