CN112825007B - 转轴模块与可携式电子装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种转轴模块，包括第一支架、导杆、弹性件、第二支架以及连杆。导杆可移动地设置于第一支架。弹性件抵接于导杆与第一支架之间。第二支架枢接于导杆。连杆枢接在第一支架与第二支架之间。在第二支架相对于第一支架旋转的过程中，导杆相对于第一支架移动以变形弹性件。另揭示一种可携式电子装置。

Description

转轴模块与可携式电子装置

技术领域

本发明涉及一种转轴模块与可携式电子装置。

背景技术

可携式计算装置如掌上型电脑、手提式电脑、笔记本电脑、个人电脑平板、及个人数字助理(PDA)业已越来越普遍。通常而言，可携式计算装置会使用基部单元及为该基部单元的显示组态而成的显示总成，以符合使用者操作与观看之用。尤以触控显示的技术与时俱增，对于这些可携式电脑而言，触控屏幕已逐渐成为基本配备。

以笔记本电脑为例，其在两个机体之间是以转轴(hinge)作为造成机体间运动的机构，然而一旦搭配以触控屏幕，则在机体展开的同时，转轴尚须符合足以支撑使用者施压在触控屏幕上的力量。在此同时，连接在机体之间的缆线也需经由转轴结构通过，因此如何兼具转轴的支撑力、结构强度，使其符合使用者的操作需求，便成为相关设计者所需面对的问题。

一般而言，随着笔记本电脑走向轻薄短小的设计趋势，其相关构件在其尺寸随着缩小的同时，也会随之面临结构强度削弱的情形。举例来说，当笔记本电脑的机体相对地闭阖时，受限于尺寸缩小后所可能面临因转轴的扭力不足而容易造成机体之间形成间隙。甚至，还需通过设置其他的卡扣机构，例如卡勾或磁铁等，方能解决机体无法完全闭阖的困扰。

发明内容

本发明提供一种转轴模块与可携式电子装置，其通过导杆与弹性件的搭配，而使第一支架与第二支架相对旋转的同时也造成弹性件的变形，并依据弹性件的状态提供机体所需的扭力，以符合机体维持状态或改变状态时的需求。

本发明的转轴模块，适用于可携式电子装置。转轴模块包括第一支架、导杆、弹性件、第二支架以及连杆。导杆可移动地设置于第一支架。弹性件抵接于导杆与第一支架之间。第二支架枢接于导杆。连杆枢接在第一支架与第二支架之间。在第一支架与第二支架彼此相对旋转的过程中，导杆相对于第一支架移动以变形弹性件。

本发明的可携式电子装置，包括第一机体、第二机体、第一支架、导杆、弹性件、第二支架以及连杆。第一支架设置于第一机体，第二支架设置于第二机体且枢接于导杆。导杆可移动地设置于第一支架。弹性件抵接于导杆与第一支架之间。第二支架枢接于导杆。连杆枢接在第一支架与第二支架之间。在第一机体与第二机体彼此相对旋转开阖的过程中，第一支架与第二支架相对旋转而驱动导杆相对于第一支架移动以变形弹性件。

基于上述，转轴模块通过在第一支架与第二支架之间设置可移动穿设于第一支架的导杆，以及同时枢接第一支架、第二支架的连杆，而使第一支架、导杆、连杆与第二支架形成让第一支架与第二支架能进行相对旋转的连杆机构，并使导杆随着上述相对旋转而能相对于第一支架来回移动。接着，再于第一支架与导杆之间设置弹性件，便能顺利地让第一支架与导杆之间的相对移动而对弹性件产生变形，如此便能将弹性件的弹力反馈于上述相对旋转的运动中，进而对第一支架与第二支架提供相对旋转所需的扭力。

据此，通过将弹性件的弹力产生过程与上述连杆机构结合，可携式电子装置在其机体进行相对旋转开阖时，弹性件的弹力便能依据其开阖状态而提供对应的扭力以及维持状态所需的支持力，并进而让使用者感受到机体开轻关重的手感，且有助于在机体轻薄化的同时，使上述支持力与手感不因此而减缩。

为让本发明的上述特征和优点能更明显易懂，下文特举实施例，并配合附图作详细说明如下。

附图说明

图1是依据本发明一实施例的可携式电子装置的示意图；

图2是转轴模块的示意图；

图3是图2的转轴模块的爆炸图；

图4A至图4D分别示出转轴模块于不同状态的侧视图。

附图标号说明：

10：可携式电子装置

100：转轴模块

110：第一支架

111：通道

112：轴孔

120：第二支架

121、122：轴孔

130：导杆

131：杆体

132：连接部

133：抵接部

140：弹性件

150：连杆

160：第一扭力组件

161：扭力件

162：填充件

170：转轴

171、172：轴部

181、182、183：轴

190：第二扭力组件

200、300：机体

A1、A2：分段

B1、B2：枢接孔

G1：可动间隙

X-Y-Z：直角坐标

具体实施方式

图1是依据本发明一实施例的可携式电子装置的示意图。图2是转轴模块的示意图。同时提供直角坐标X-Y-Z以利于构件描述。请同时参考图1与图2，在本实施例中，可携式电子装置10包括机体200、300以及转轴模块100，其中机体200、300通过转轴模块100而得以相对旋转开阖。在此虽示出一对转轴模块100，但不因此限制其配置在可携式电子装置10内的数量。

图3是图2的转轴模块的爆炸图。请同时参考图2与图3，需先说明的是，虽在图3所示转轴模块100的部件是成对示出，但其不因此而限制其部件的数量。

在本实施例中，转轴模块100包括第一支架110、导杆130、弹性件140、第二支架120以及连杆150。第一支架110设置于机体300，第二支架120设置于机体200，导杆130可移动地设置于第一支架110，弹性件140抵接于导杆130与第一支架110之间，第二支架120枢接于导杆130，连杆150枢接在第一支架110与第二支架120之间。

进一步地说，第一支架110配置于机体300，且第一支架110具有位于后侧的通道111及位于前侧的轴孔112，同时对照图2与图3，通道111是沿X轴延伸，则是沿Y轴延伸。导杆130是由杆体131、连接部132与抵接部133所构成，杆体131邻接在连接部132与抵接部133之间，杆体131可移动地穿设于第一支架110的通道111，弹性件140穿设于杆体131且抵接在抵接部133与第一支架110之间，第二支架120枢接于导杆130的连接部132。如图3所示，通道111是由具备不同孔径的分段A1、A2组成，其中分段A1的孔径小于分段A2的孔径，而在通道111内形成段差，以让弹性件140的一端抵接于所述段差处，而让弹性件140的另一端抵接于抵接部133。

请接着参考图3，导杆130的连接部132是“ㄇ”字型凹槽结构，第二支架120经由转轴170而与连接部132枢接。进一步地说，转轴170具有轴部171、172，其中轴部171嵌设于第二支架120的轴孔121而使二者同步运动，而轴部172通过第一扭力组件160而与连接部132维持存在扭力的枢接关系。更进一步地说，转轴模块100还包括轴181，而第一扭力组件160包括扭力件161与填充件162。轴部172穿过连接部132的侧板后即会穿过扭力件161。类似地，轴181穿过连接部132的侧板后也会穿过扭力件161，且让填充件162抵接在轴部172与轴181之间，以将扭力件161、填充件162、轴部172与轴181紧密地抵接在一起。因此，当轴部172与轴181在扭力件161内进行枢转时，便能在轴部172、轴181、填充件162与扭力件161之间产生摩擦力。如图3所示的，扭力件161是具有侧向开口的非封闭(C字型)构件，因此其能据以产生弹性变形，如此便能让第二支架120与导杆130的连接部132在枢转过程中产生扭力。

再者，转轴模块100还包括轴182、183，连杆150的一端移入第二支架120的切口之后，连杆150的枢接孔B2便与穿设于轴孔122的轴182相互枢接。位于连杆150的另一端的枢接孔B1则与穿设轴孔112的轴183相互枢接。在此，具有轴孔112的结构可视为本实施例的第二扭力组件190，其可采与第一扭力组件160类似的结构设计，而让连杆150与第一支架110产生相对旋转时能通过第二扭力组件190产生所需的扭力。在此并未限定扭力组件的设置位置，在转轴模块100中存在相对枢转的相邻构件之间设置扭力组件，皆能有效地产生所需扭力。

基于上述，通过第一支架110、第二支架120、导杆130、弹性件140与连杆150等构件的设置，便能使转轴模块100具备连杆机构的驱动模式，其中第一支架110与第二支架120的枢接轴向、连杆150与第一支架110的枢接轴向以及连杆150与第二支架120的枢接轴向是呈现彼此平行。当机体200、300进行相对枢转开阖时，让第一支架110与第二支架120产生相对旋转的运动模式，转换为导杆130受驱动而相对于第一支架110移动的运动模式，并进而变形弹性件140。后续将有进一步说明。

请再参考图2，如同前述的运动机制，由于本实施例的导杆130能相对于第一支架110沿X轴产生相对移动，进而导致弹性件140因而受力变形，此即代表在导杆130的连接部132与第一支架110之间形成可动间隙G1。图4A至图4D分别示出转轴模块于不同状态的侧视图。在本实施例中，请先参考图2、图3与图4A，所示转轴模块100在这些附图中是处于相同状态，也就是机体200、300是处于相对折叠、闭阖的状态。

请先参考图4A与图4D，机体200、300在图4A所示为折叠闭阖状态，在图4D所示是展开状态，且弹性件140在图4A所示是压缩状态，而在图4D所示是舒张状态。在此，所述舒张状态代表弹性件140具有最小变形量或无变形。由此可知，本实施例的弹性件140使转轴模块100在机体200、300的展开过程中逐渐释放弹力(弹性件140减缓变形)，而在闭阖过程中则逐渐增加弹力(弹性件140增加变形)。从图4A至图4D的过程是以机体300与第一支架110为基准，随着机体200(与第二支架120)逐渐相对于机体300(与第一支架110)枢转并展开。

请参考图4A与图4B，所示过程是机体200、300从折叠闭阖状态开始进行展开。在此过程中，连杆150是朝向正X轴方向移动，导杆130朝向负X轴方向移动，也就是相当于增加可动间隙G1(即，图4B的可动间隙G1实质上大于图4A的可动间隙G1)，且进一步地提高弹性件140的变形量。也就是说，在图4B所示状态，可动间隙G1达最大值，而弹性件140具有最大变形量。

接着，依序参考图4B至图4D，第二支架120的继续旋转动作将带动连杆150逐渐往负X轴方向移动(移离第一支架110)，并据以造成可动间隙G1逐渐缩短，而使导杆130逐渐朝向正X轴方向移动(导杆130的连接部132移向第一支架110)。如前所述图4B的弹性件140是处接近于极致压缩的状态，图4B至图4D的过程是相当于使弹性件140逐渐舒张以释放其弹力的过程，同时也使可动间隙G1逐渐缩减，直至图4D所示，可动间隙G1存在最小值，而此时的弹性件140具有最小变形量甚至处于无变形状态。在此，图4D所示可动间隙G1小于图4C所示可动间隙G1，图4C所示可动间隙G1小于图4A所示可动间隙G1，以及图4A所示可动间隙G1小于图4B所示可动间隙G1。

由上述也可无疑问地得知，图4D至图4A的过程即代表机体200、300相互折叠闭阖的过程。换句话说，本实施例的转轴模块100通过上述构件配置，而让第一支架110与第二支架120的相对位置能与弹性件140的弹力变化相互对应，也代表着，机体200、300的相对位置是与弹性件140的弹力变化相互对应。

需说明的是，如前所述图4B所示是可动间隙G1最大，且弹性件140具有最大变形量的状态，此举也代表着，当使用者欲闭阖机体200、300，也就是从图4D逐渐移回图4A的过程中，通过图4B至图4A的过程而让连杆150存在反向移动(图4D至图4B所示连杆150朝向正X轴方向移动，图4B至图4A所示连杆150朝向负X轴移动，因而造成连杆150产生“回拉”动作)，而通过所述反向行程以确保图4A的闭阖状态。也就是说，使用者欲开始展开机体200、300时，需先行克服图4A至图4B所需的连杆150移动行程并施力于弹性件140以提供进一步变形(因图4B的弹性件140具有最大变形量)后，方能顺利地执行从图4B至图4D的展开过程，而以此作为使用者展开机体200、300的操作门槛，同时也代表可携式电子装置10的机体200、300能因所述操作门槛而迫使其能稳定地维持在图4A的完全闭阖状态。

需注意的是，弹性件140的弹力恒驱动导杆130的连接部132移近第一支架110，也相当于恒驱动连杆150移近第一支架110，因此通过在图4B所造成的极值位置(此时可动间隙G1具最大值，弹性件140具最大变形量)，而造成连杆150的移动方向与弹性件140的驱动方向在图4A至图4B的过程中呈现相反，或是让连杆150的移动方向与使用者施力变形弹性件140的驱动方向在图4B至图4A的过程中呈现相反，以造成上述操作门槛。

承上，在机体200、300的相对展开过程中(图4B至图4D)，一旦克服图4B状态后，即代表着机体200、300能藉助弹性件140的弹力而使其协助机体200、300的相对展开动作，进而降低使用者展开机体200、300所需的施力。反过来说，当使用者欲将可携式电子装置10从图4D所示状态进行闭阖至图4B所示状态，则代表使用者的施力需逐渐压缩弹性件140，因而造成使用者的施力需逐渐增加。据此，本实施例的转轴模块100能提供使用者开阖机体200、300时“开轻关重”的操作手感。

如此一来，即使机体200、300朝向轻薄短小的趋势进行设计，也能不受影响地以上述所产生的弹力而提供机体200、300闭阖所需的维持力。

换句话说，对于转轴模块100而言，本实施例通过所述连杆机构的设置，而让第一支架110与第二支架120的相对枢转转换为导杆130相对于第一支架110而仅沿X轴的移动，此举简化了连杆机构的运动输出，并因导杆130受限于第一支架110的通道111而提高连杆机构输出时的稳定性。也就是说，设计者仅需着眼于导杆130的运动状态便能据以控制转轴模块100的运动状态。

此外，相较于现有技术的转轴模块，其扭力结构多是直接设置于转轴上，因此常因尺寸轻薄化的设计而减缩其产生的扭力。然而，本实施例通过上述连杆机构的存在，且对应地在导杆130与第一支架110之间设置弹性件140(使其抵接于第一支架110与导杆130之间)，即使可携式电子装置100需进行轻薄化，但因导杆130、通道111与弹性件140是沿X轴设置，并无损于其沿Z轴的缩减(沿Z轴的缩减可视为相当于机体200、300的厚度缩减)，故而能在不受到尺寸轻薄化的影响以提供转轴模块100所需的足够扭力。

综上所述，在本发明的上述实施例中，转轴模块通过在第一支架与第二支架之间设置可移动穿设于第一支架的导杆，以及同时枢接第一支架、第二支架的连杆，而使第一支架、导杆、连杆与第二支架形成让第一支架与第二支架能进行相对旋转的连杆机构，并使导杆随着上述相对旋转而能相对于第一支架来回移动。接着，再于第一支架与导杆之间设置弹性件，便能顺利地让第一支架与导杆之间的相对移动而对弹性件产生变形，如此便能将弹性件的弹力反馈于上述相对旋转的运动中，进而对第一支架与第二支架提供相对旋转所需的扭力。

据此，通过将弹性件的弹力产生过程与上述连杆机构结合，可携式电子装置在其机体进行相对旋转开阖时，弹性件的弹力便能依据其开阖状态而提供对应的扭力以及维持状态所需的支持力，并进而让使用者感受到机体开轻关重的手感，且有助于在机体轻薄化的同时，使上述支持力与手感不因此而减缩。

再者，上述连杆机构也在其完全闭阖前的操作行程提供操作门槛，也就是让连杆的移动方向与弹性件的弹力驱动方向呈现相反，据以确保机体能处于完全闭阖状态。

虽然本发明已以实施例揭示如上，然其并非用以限定本发明，任何所属技术领域中技术人员，在不脱离本发明的精神和范围内，当可作些许的更改与润饰，故本发明的保护范围当视权利要求所界定的为准。

Claims (12)

1.一种转轴模块，适用于可携式电子装置，所述转轴模块包括：

第一支架；

导杆，可移动地设置于所述第一支架；

弹性件，抵接于所述导杆与所述第一支架之间；

第二支架，枢接于所述导杆；以及

连杆，枢接在所述第一支架与所述第二支架之间，在所述第一支架与所述第二支架彼此相对旋转的过程中，所述导杆相对于所述第一支架移动以变形所述弹性件，以使所述第一支架与所述第二支架的相对位置是与所述弹性件的弹力变化相互对应，其中所述导杆具有杆体、连接部与抵接部，所述杆体邻接在所述连接部与所述抵接部之间，所述杆体可移动地穿设于所述第一支架，所述弹性件穿设于所述杆体且抵接在所述抵接部与所述第一支架之间，所述第二支架枢接于所述连接部，所述转轴模块还包括第一扭力组件，设置于所述连接部且抵接在所述第二支架与所述导杆之间，所述转轴模块还包括第二扭力组件，设置于所述第一支架且抵接在所述连杆与所述第一支架之间。

2.根据权利要求1所述的转轴模块，其中所述连接部与所述第一支架之间存在可动间隙，所述第二支架相对于所述第一支架旋转而驱动所述导杆而改变所述可动间隙。

3.根据权利要求2所述的转轴模块，当所述第二支架相对于所述第一支架旋转而使所述可动间隙达最大值时，所述弹性件具有最大变形量。

4.根据权利要求2所述的转轴模块，当第二支架相对于所述第一支架旋转而使所述可动间隙达最小值时，所述弹性件无变形或具有最小变形量。

5.根据权利要求1所述的转轴模块，其中所述弹性件的弹力恒驱动所述连接部移近所述第一支架。

6.根据权利要求1所述的转轴模块，其中所述第一支架与所述第二支架的枢接轴向、所述连杆与所述第一支架的枢接轴向以及所述连杆与所述第二支架的枢接轴向彼此平行。

7.一种可携式电子装置，包括：

第一机体；

第一支架，设置于所述第一机体；

导杆，可移动地设置于所述第一支架；

弹性件，抵接于所述导杆与所述第一支架之间；

第二机体；

第二支架，设置于所述第二机体且枢接于所述导杆；以及

连杆，枢接在所述第一支架与所述第二支架之间，在所述第一机体与所述第二机体彼此相对旋转开阖的过程中，所述第一支架与所述第二支架相对旋转而驱动所述导杆相对于所述第一支架移动以变形所述弹性件，以使所述第一机体与所述第二机体的相对位置是与所述弹性件的弹力变化相互对应，其中所述导杆具有杆体、连接部与抵接部，所述杆体邻接在所述连接部与所述抵接部之间，所述杆体可移动地穿设于所述第一支架，所述弹性件穿设于所述杆体且抵接在所述抵接部与所述第一支架之间，所述第二支架枢接于所述连接部，所述可携式电子装置还包括第一扭力组件，设置于所述连接部且抵接在所述第二支架与所述导杆之间，所述可携式电子装置还包括第二扭力组件，设置于所述第一支架且抵接在所述连杆与所述第一支架之间。

8.根据权利要求7所述的可携式电子装置，其中所述连接部与所述第一支架之间存在可动间隙，所述第二支架相对于所述第一支架旋转而驱动所述导杆而改变所述可动间隙。

9.根据权利要求8所述的可携式电子装置，当所述第二支架相对于所述第一支架旋转而使所述可动间隙达最大值时，所述弹性件具有最大变形量，且所述第一机体与所述第二机体相对闭阖。

10.根据权利要求8所述的可携式电子装置，当第二支架相对于所述第一支架旋转而使所述可动间隙达最小值时，所述弹性件无变形或具有最小变形量，且所述第一机体与所述第二机体相对展开。

11.根据权利要求7所述的可携式电子装置，其中所述弹性件的弹力恒驱动所述连接部移近所述第一支架。

12.根据权利要求7所述的可携式电子装置，其中所述第一支架与所述第二支架的枢接轴向、所述连杆与所述第一支架的枢接轴向以及所述连杆与所述第二支架的枢接轴向彼此平行。