CN115336240A - 具有确定性运动的双稳态铰链 - Google Patents

Abstract

一种电子设备铰链包括第一主体、第二主体以及链接件。该链接件可围绕第一枢轴点相对于第一主体旋转，并且可围绕第二枢轴点相对于第二主体旋转。第一枢轴点具有第一旋转阻力，并且第二枢轴点具有与第一旋转阻力不同的第二旋转阻力。该铰链进一步包括第三主体，其可选择性地相对于第一主体定位在第一配置中。第三主体在定位在第一配置中时限制围绕第一枢轴点的第一旋转运动范围。

Description

具有确定性运动的双稳态铰链

背景技术

背景和相关技术

计算设备的使用正变得日益普及。计算设备的范围从标准的台式计算机到可穿戴计算技术等等。在最近几年中得到增长的计算设备的一个领域是混合计算机。混合计算机可充当平板计算机或膝上型计算机。

一些混合计算机是以不同定向使用的翻盖设备。例如，一些混合计算机可以被定向为将触敏表面平放在用户正在其上操作混合计算机的桌子或其他表面上。一些混合计算机在计算机的第一部分中具有键盘并在计算机的第二部分中具有触敏显示器，其中第一部分和第二部分由铰链连接。

传统的铰链具有单个枢轴点，限制了第一部分和第二部分可以定位的几何形状。一些传统的铰链将不允许第一部分和第二部分定向成大于180°。其他多枢轴铰链允许混合计算机的第一部分和第二部分的运动超过180°，但是在铰链的移动期间不能提供对铰链内哪个枢轴点活动的控制。

具有不确定性运动的多枢轴铰链不控制活动铰链，从而导致对混合计算机的可能的损坏、具有夹损或扭结的电线的枢轴点的旋转、以及在混合计算机的第一部分或第二部分的一部分在桌子或其他表面上不平时键盘或触敏表面的弯曲。

本文中所要求保护的主题不限于解决任何缺点或仅在诸如以上所描述的环境那样的环境中操作的各实施例。相反，提供本背景仅用于解说其中可实践本文中所描述的一些实施例的一个示例性技术领域。

发明内容

在一实施例中，一种电子设备铰链包括第一主体、第二主体以及链接件。该链接件可围绕第一枢轴点相对于第一主体旋转，并且可围绕第二枢轴点相对于第二主体旋转。第一枢轴点具有第一旋转阻力，并且第二枢轴点具有与第一旋转阻力不同的第二旋转阻力。该铰链进一步包括第三主体，其可选择性地相对于第一主体定位在第一配置中。当定位在第一配置中时，第三主体限制围绕第一枢轴点的第一旋转运动范围。

在一些实施例中，一种提供铰链中的双稳态运动的方法，包括：将第一主体围绕第一枢轴点相对于链接件旋转到第一主体与链接件之间的第一枢轴点角度；以及检测第三主体相对于第一主体的定位。当第三主体在第一枢轴点角度处相对于第一主体处于第一配置时，该方法包括围绕第二枢轴点相对于第二主体旋转该链接件。当第三主体在第一枢轴点角度处不处于第一配置时，该方法包括继续围绕第一枢轴点相对于链接件旋转第一主体。

提供本公开内容以便以简化的形式介绍以下在具体实施方式中还描述的概念的选集。本概述并不旨在标识所要求保护的主题的关键特征或必要特征，亦非旨在用于帮助确定所要求保护的主题的范围。

附加特征和优点将在以下描述中阐述，且部分会从描述中显而易见，或者可以通过实践本文中的示教来习得。本发明的特征和优点可借助于在所附权利要求书中特别指出的工具和组合来实现和获得。本发明的特征将从以下描述和所附权利要求书中变得更完全的显见，或者可以通过如下文所阐述的本发明的实践来习得。

附图说明

为了描述可以获得本公开的上文所列举的及其他特征的方式，将通过参考附图中所例示的其特定实施例来呈现更具体的描述。为了更好地理解，贯穿各个附图，相同的元素已由相同的附图标记来指定。尽管一些附图可以是概念的示意性或夸大的表示，但至少一些附图可按比例绘制。可以理解附图描绘了一些示例实施例，将通过使用附图以附加特征和细节来描述和解释这些实施例，在附图中：

图1是根据本公开的至少一个实施例的包括具有多个旋转轴的铰链的电子设备的透视图；

图2是根据本公开的至少一个实施例的具有确定性运动铰链的设备的侧视示意图；

图3是打开至90°的图2的具有确定性运动铰链的设备的侧视示意图；

图4是打开至180°的图2的具有确定性运动铰链的设备的侧视示意图；

图5是根据本公开的至少一个实施例的包括具有锁定的枢轴点的凸轮锁铰链的设备的侧剖视示意图；

图6是打开至90°的图5的具有凸轮锁铰链的设备的实施例的侧剖视示意图；

图7是移动从动件的图5的具有凸轮锁铰链的设备的实施例的侧剖视示意图；

图8是打开至180°的图5的具有凸轮锁铰链的设备的实施例的侧剖视示意图；

图9是根据本公开的至少一个实施例的包括具有多个枢轴点的差动轴承铰链的设备的另一实施例的侧视示意图；

图10是打开至90°的图9的具有差动轴承铰链的设备的实施例的侧视示意图；

图11是打开至180°的图9的具有差动轴承铰链的设备的实施例的侧视示意图；

图12是打开至90°的图9的具有差动轴承铰链的设备的实施例的侧视示意图；

图13是返回至翻盖配置的图9的具有差动轴承铰链的设备的实施例的侧视示意图；

图14是根据本公开的至少一个实施例的具有双稳态铰链的电子设备的透视图；

图15是翻盖配置中的图14的电子设备的侧视图；

图16是平板配置中的图14的电子设备的侧视图；

图17是根据本公开的至少一个实施例的具有锁定机构的铰链的分解透视图；

图18是锁定机构处于缩回位置的图17的铰链的分解透视图；

图19是根据本公开的至少一个实施例的图17的锁定机构的侧视图；

图20是根据本公开的至少一个实施例的具有包括硬止动件的铰链的电子设备的透视图；

图21是根据本公开的至少一个实施例的具有包括硬止动件的第三主体的另一电子设备的透视图；

图22是根据本公开的至少一个实施例的闭合铰接式电子设备的方法。

具体实施方式

本公开一般涉及电子设备铰链。更具体地，本公开一般涉及用于选择性地改变铰链的旋转轴以允许电子设备实现各种姿势以供使用和运输或存储的装置、系统和方法。

用于电子设备的铰链可具有多个枢轴点。铰链可以一次仅在一个枢轴点处枢转。在任何给定时间，至少一个枢轴点可以被锁定，使得向铰链的一侧施加力可以导致一次只有一个枢轴点旋转。铰链中特定枢轴点的受控移动被称为确定性运动。在铰链的任何给定位置，仅一个枢轴点可以自由旋转。在其他实施例中，枢轴点可以都能够旋转，但枢轴点具有不同的阻力。围绕每个旋转轴的不同阻力产生围绕在铰链运动范围内的该位置处具有较低阻力的轴或枢轴点的优先旋转。较低阻力枢轴点用作活动枢轴点。在不同旋转方向上或旋转运动范围内的不同位置处，阻力可以是不同的。

通过控制铰链中活动枢轴点和锁定枢轴点的位置，可以控制铰链的第一侧和铰链的第二侧的位置和相对位置。例如，具有根据本公开的具有完全确定性运动的铰链的膝上型计算机可以通过仅绕第一枢轴点旋转从闭合位置(例如，膝上型计算机的屏幕与键盘之间的0°关系)移动到打开位置(例如，膝上型计算机的屏幕与键盘之间的90°关系)。超过90°位置的铰链的移动可以锁定第一枢轴点并解锁第二枢轴点，使得施加到铰链的力绕第二枢轴点旋转直至平面位置(例如，膝上型计算机的屏幕与键盘之间的180°关系)。

直至90°的确定性运动可以确保定位活动枢轴点以扩大设备的占地面积。例如，膝上型计算机或其他翻盖设备的稳定性可以至少部分地基于设备的占地面积的大小有多大。当第一枢轴点与第二枢轴点之间的铰链的部分可以被定位在与设备的第一主体(例如，膝上型计算机的键盘)成一直线时，设备所在的基座变得更大并且该设备的质心低于活动枢轴点是更靠近设备的第二主体(例如，膝上型计算机的显示器)的第二枢轴点的情况。

直至180°的确定性运动可确保设备可以可预见地且可靠地从0°位置处的翻盖配置移动到完全平面配置。例如，混合膝上型计算机可以具有结合到设备的一个或两个主体中的触敏显示器或表面。向触敏表面施加力或压力而不平放在桌子或其他支撑表面上可弯曲或损坏膝上型计算机或铰链。

在返回到铰链的0°定位之际，根据本公开的双稳态铰链在设备的第一部分(例如，显示器)被连接到铰链时与在第一部分与铰链断连或以其他方式移动远离铰链时相比可能表现得不同。例如，当显示器被连接到铰链时，铰链可以提供围绕两个枢轴点返回到原始翻盖配置以闭合膝上型计算机的确定性运动。在一些实施例中，显示器可以在打开以将设备改变为平板配置时相对于铰链被移除、旋转或平移。当显示器相对于铰链被移除、旋转或平移时，闭合铰链可能导致仅绕枢轴点之一旋转，并允许设备进入具有较小铰链高度的平板或嵌套配置。

图1是将电子设备的第一主体102连接到该电子设备的第二主体104的铰链100的透视图。铰链100包括第一枢轴点106和第二枢轴点108。铰链100的第一枢轴点106和第二枢轴点108通过链接件110来连接。当链接件110相对于第一枢轴点106旋转时，链接件110可以移动第二枢轴点108。例如，当链接件110围绕连接到第二主体104(例如，电子设备的基座)的第二枢轴点旋转时，连接到第一主体102(例如，电子设备的显示器)的第一枢轴点106可相对于第二主体104移动。在铰链100的运动范围中和/或铰链100的运动方向上的不同位置处，第一枢轴点106或第二枢轴点108将是活动枢轴点。

在一些实施例中，铰链100可将电子设备的第一主体102连接到电子设备的第二主体104。例如，第一主体102可容纳显示器(诸如触敏显示器)，而第二主体104可容纳一个或多个计算组件，诸如CPU、GPU、一个或多个存储设备、一个或多个输入设备、电源、或可被配置成与第一主体102中的显示器通信(例如，从其接收信息、向其发送信息、或向其发送功率)的其他计算组件。

铰链100可允许第一主体102和第二主体104通过铰链100来传递数据或电子信号。铰链100的确定性运动可以降低损坏数据或跨铰链100提供数据或电子通信的电气引导件的可能性。

在一些实施例中，铰链100的运动可取决于第一主体102或另一主体相对于铰链100的存在和/或位置而改变。例如，显示器可由第一主体102支撑并且可与其分开。在此类实施例中，移除或移动电子设备的显示器改变铰链100的模式，以使得铰链100在显示器未被连接到第一主体102时不同地闭合和/或打开。

在一些实施例中，诸如图2中所示，铰链200可具有闭合位置，其中第一主体202和第二主体204以彼此基本上成0°的关系定向。虽然本公开描述了铰链在0°和180°之间的操作，但是应当理解，在其他实施例中，根据本公开的铰链可以被配置为在0°至360°的任何范围内操作，诸如0°至135°、30°至120°、45°至315°，或第一主体与第二主体之间的任何其他角度范围。

铰链200可利用第一枢轴点206与第二枢轴点208之间的链接件210围绕第一枢轴点206和第二枢轴点208枢转。链接件210可以是任何长度以在铰链200的操作期间在第一主体202和第二主体204之间提供足够的间隙。

图3解说了图2的铰链200的实施例，该铰链200绕第二枢轴点208旋转，以使得第一主体202和第二主体204以彼此成90°的关系定向。在第二枢轴点208移动期间，第一枢轴点206可以锁定在(或保持在)第一枢轴点角度212，直到第二枢轴点达到预定的第二枢轴点角度214(诸如180°)。绕第二枢轴点208的初始旋转通过有效地将链接件210的长度添加到第二主体204来扩大电子设备的占地面积。与具有非确定性运动的铰链或在绕第二枢轴点208旋转之前绕第一枢轴点206旋转的铰链相比，这可以允许电子设备更稳定。

当第二枢轴点角度214达到180°时，第二枢轴点208可以锁定而第一枢轴点206可以解锁。铰链200随后可以绕第一枢轴点206旋转，直到第一枢轴点角度212达到预定定位(诸如180°)，如图4所示。第一主体202、链接件210和第二主体204可以位于单个平面中。

应当理解，在一些实施例中，第一枢轴点206或第二枢轴点208是摩擦铰链。例如，可以向铰链200施加比绕第二枢轴点208移动铰链200所需的力的量更大量的力以绕第一枢轴点206移动铰链200。在其他示例中，可以向铰链200施加比绕第一枢轴点206移动铰链200所需的力的量更大量的力以绕第二枢轴点208移动铰链200。在一些实施例中，如将关于图9至12所描述的，铰链包括在不同旋转方向上提供不同阻力的单向轴承。

图5至图8示出了提供如图2至4中解说的多达180°的确定性运动的铰链300的实施例。图5解说了闭合配置下的铰链300，其中第一主体302和第二主体304彼此成0°定向。第一主体302可绕第一枢轴点306移动，并且第二主体304可绕第二枢轴点308移动。

在图5中，第一枢轴点306由从内部滑动件316突出的从动件318锁定。第一主体302不能绕第一枢轴点306旋转，因为第一凸轮320上具有凸轮表面324，并且从动件318定位在凸轮表面324中。从动件318(和相关联的内部滑动件316)可相对于第一枢轴点移动，但第二凸轮322被定位成限制和/或阻止从动件318的移动。

铰链300可以绕第二枢轴点308移动，因为从动件318可以沿着第二凸轮322的外表面326移动直到第二枢轴点角度314达到180°，如图6所示。一旦第二枢轴点角度314达到180°，从动件316就可以与第二凸轮322的凸轮表面328对齐。第二凸轮322的凸轮表面328可以为从动件318和相关联的内部滑动件316提供间隙以使其相对于枢轴点306、308移动。

图7解说了第一主体302绕第一枢轴点306的移动，其将从动件318和相关联的内部滑动件312推向第二凸轮322。第一凸轮320的凸轮表面324具有释放边缘332和驱动边缘330。当从动件318定位在第一凸轮320的凸轮表面324中时，释放边缘332被配置成限制和/或阻止第一凸轮320相对于从动件318的旋转。驱动边缘330是圆形的以促进在第一凸轮320绕第一枢轴点306旋转时从动件318离开第一凸轮320的移动。例如，当从动件318与第二凸轮322的凸轮表面328对齐时，第一凸轮320的驱动边缘330可以在第一凸轮320的旋转之际将从动件318推向第二凸轮322。释放边缘332可以离开从动件318旋转。

驱动边缘330可以是圆形的，以使得驱动边缘330通过第一凸轮320绕第一枢轴点306的一定量的旋转与从动件318保持接触。在一些实施例中，在驱动边缘330经过从动件318之前，第一凸轮320可以绕第一枢轴点306旋转至多达45°。在其他实施例中，在驱动边缘330经过从动件318之前，第一凸轮320可以绕第一枢轴点306旋转至多达40°。在又一些实施例中，在驱动边缘330经过从动件318之前，第一凸轮320可以绕第一枢轴点306旋转至多达30°。在至少一个实施例中，在驱动边缘330经过从动件318之前，第一凸轮320可以绕第一枢轴点306旋转至多达20°。

参考图8，在从动件318和相关联的内部滑动件316相对于枢轴点306、308移动之后，从动件318可以由第二凸轮322的凸轮表面328接纳，并且从动件318可不再限制第一凸轮322绕第一枢轴点306的旋转，从而解锁第一枢轴点306并允许第一主体302和第一凸轮320自由地旋转，其中从动件318毗邻于第一凸轮320的外表面334。第一主体302和第一凸轮320可以旋转直到第一枢轴点角度312为180°且第一主体302和第二主体304位于单个平面中(或处于另一预定角度)。

图5至图8所描绘的实施例通过单个锁的使用提供了铰链的第一主体和第二主体的从0°至180°定向的确定性运动。在其他实施例中，根据本公开的铰链可具有多于两个凸轮和/或多于一个从动件以提供多个锁。多个锁可以在更大的定向范围和/或铰链的两个旋转方向上提供确定性运动。

图9至11解说了用于提供从闭合翻盖位置到打开位置的决定性运动的铰链的另一实施例。图9是将第一主体402连接到第二主体404的铰链400的实施例的侧视图。铰链400包括毗邻于第一主体402的第一枢轴点406以及毗邻于第二主体404的第二枢轴点408。第一枢轴点406和第二枢轴点408通过其间的链接件410来连接。

铰链400包括在第一枢轴点406和第二枢轴点408处的轴承，它们分别调节第一主体402和链接件410以及第二主体404和链接件410的旋转。第一轴承436在铰链400的第一旋转方向440上提供围绕第一枢轴点406的第一旋转阻力。第二轴承438在铰链400的第一旋转方向440上提供围绕第二枢轴点408的第二旋转阻力。在一些实施例中，第一旋转阻力不同于第二旋转阻力。例如，当第二轴承438围绕第二枢轴点408的第二旋转阻力小于第一轴承436围绕第一枢轴点406的第一旋转阻力时，施加到铰链400以相对于第二主体404移动第一主体402的力将优先围绕第二枢轴点408旋转铰链400。第一轴承436的较大第一旋转阻力将在链接件410和第二主体404围绕第二枢轴点408相对于彼此移动时将第一枢轴点406保持在恒定角度。

图10是其中链接件410相对于第二主体404围绕第二枢轴点408旋转的图9的铰链400的侧视图。链接件410和第二主体404可以达到第二枢轴点角度414，在该点处，围绕第二枢轴点408的旋转结束。在一些实施例中，链接件410和第二主体404在限制进一步旋转的硬止动件中彼此接触。在其他实施例中，第二轴承438包括限制和/或阻止第二枢轴点408进一步旋转以阻止链接件410和第二主体404之间的接触的硬止动件或限位件。

当朝向铰链400的打开位置的进一步旋转被限制在围绕第二枢轴点408时，第二枢轴点的第二旋转阻力有效地增加超过第一枢轴点406和/或第一轴承436的第一旋转阻力。朝向打开位置对第一主体402的力的进一步施加，产生第一主体402和链接件410围绕第一枢轴点406的相对旋转，如图11中所示。

第一主体402将继续围绕第一枢轴点406相对于链接件410旋转，直到第一主体402和链接件410达到打开位置的枢轴点角度412。在一些实施例中，第一枢轴点406的进一步移动受到第一主体402与链接件410之间的接触的限制。在其他实施例中，第一枢轴点406的进一步移动受到第一轴承436的限制，以限制和/或阻止第一主体402与链接件410之间的接触。

在一些实施例中，第二枢轴点414保持在第二枢轴点角度414，从而允许铰链400达到打开位置。图11中所解说的铰链400的打开位置在第一主体402与第二主体404之间为180°。在其他实施例中，铰链400的打开位置在第一主体402与第二主体404之间大于180°。在又其他实施例中，铰链400的打开位置在第一主体402与第二主体404之间小于180°。例如，打开位置可以在第一主体402和第二主体404之间约135°。在特定示例中，打开位置在第一主体402与第二主体404之间约为135°，其中第一枢轴点角度412约为45°，而第二枢轴点角度414约为90°。在至少一个示例中，打开位置可通过调节第一轴承436和第二轴承438中的至少一者来调节。

在一些实施例中，当第一主体402沿第一方向(例如，朝向打开位置)旋转时，第一旋转阻力不同于沿第二方向(例如，返回至闭合位置)旋转时的旋转阻力。图9至图11解说了在第一旋转阻力大于第二旋转阻力时第二枢轴点408相对于第一枢轴点406的优先旋转。当沿第二方向朝向闭合位置旋转铰链时，第一旋转阻力小于第二旋转阻力。通过基于旋转方向来改变第一旋转阻力，铰链400行为将在朝向闭合位置移动时反转。例如，通过在闭合铰链400时将第一旋转阻力减小到小于第二旋转阻力，铰链400将优先围绕第一枢轴点406并且随后围绕第二枢轴点旋转(例如，首先围绕第一枢轴点406并且随后围绕第二枢轴点旋转)。

图12示出了铰链400在第二旋转方向442上从打开位置朝向闭合位置移动。在一些实施例中，第一轴承436是单向轴承，其在第二旋转方向442上提供与第一旋转方向(例如，关于图9描述的第一旋转方向440)不同的阻力。第一枢轴点406在第二旋转方向442上的第一旋转阻力小于第二枢轴点408在第二旋转方向442上的第二旋转阻力。因此，铰链400在沿第二旋转方向442移动时在围绕第二枢轴点408旋转之前围绕第一枢轴点406旋转。

第一主体402围绕第一枢轴点406旋转，直到达到闭合的第一枢轴点角度412。第一旋转阻力随后增加(通过第一主体402和链接件410之间的接触或者通过第一轴承436中的限制)，并且铰链400的旋转(例如，链接件410相对于第二主体404的旋转)围绕第二枢轴点408继续到图13中解说的翻盖闭合位置。

在一些实施例中，第一枢轴点406包括提供随旋转方向变化的第一旋转阻力的单向第一轴承436，并且第二枢轴点408包括提供与旋转方向无关的恒定旋转阻力的第二轴承438。在其他实施例中，第一枢轴点406包括提供随旋转方向变化的第一旋转阻力的单向第一轴承436，并且第二枢轴点408包括提供随旋转方向变化的第二旋转阻力的单向第二轴承438。

即使在第二轴承438随转动方向改变第二旋转阻力时，第一旋转阻力也大于第一旋转方向上的第二旋转阻力，并且第一旋转阻力小于第二旋转方向上的第二旋转阻力。这规定了第二枢轴点408是最初在第一旋转方向上移动时的活动枢轴点，并且第一枢轴点406是最初在第二旋转方向上移动时的活动枢轴点。

换言之，当铰链400以第一主体402与第二主体404成0°和90°之间的角度定位时，活动枢轴点是第二枢轴点408，而当铰链400以第一主体402与第二主体404成90°和180°之间的角度定位时，活动枢轴点是第一枢轴点406。

在一些实施例中，铰链取决于第一主体的状态而表现得不同。例如，铰链可以在第一主体被连接到该铰链时具有不同的运动范围。在另一示例中，第一枢轴点在第三主体被连接到第一主体时具有第一运动范围，并且在第三主体与第一主体断连或相对于第一主体移动的情况下具有不同的第二运动范围。

图14解说了具有连接到第一主体502和第二主体502的铰链500的另一电子设备的实施例。第一主体502支撑第三主体544。第一主体502用作第三主体544的支架。在一些实施例中，第一主体502提供第二主体504与第三主体544之间的电子和/或数据通信。在其他实施例中，第一主体502支撑第三主体544，同时第三主体544和第二主体504通过无线数据通信来进行通信。例如，第三主体544可包括与第一无线通信设备进行通信的处理器，并且第二主体504可包括与第二无线通信设备进行通信的硬件存储设备。第三主体544的处理器可通过第一和第二无线通信设备来访问存储在第二主体504的硬件存储设备上的信息。

第一主体502在所描绘的“膝上型配置”中支撑第三主体544，其中链接件510与第二主体504成直线。当用户在膝上型配置中闭合铰链500时，第一枢轴点506旋转到所示出的(第一主体504与链接件510之间的)90°定向，停止，并且围绕第二枢轴点508的旋转将链接件510提升至与第二主体504的90°配置。链接件510随后提供第一主体502和第二主体504在z方向上的位移以进入图5中示出的翻盖配置。

在一些实施例中，第三主体544在膝上型配置中接触第二主体。第三主体544与链接件504之间的接触在第一枢轴点506的旋转运动范围上提供了物理硬止动并且迫使任何进一步的旋转围绕第二枢轴点508。在其他实施例中，膝上型配置中的第三主体212与第一主体202的存在致动铰链500中的锁定机构以限制第一枢轴点506的旋转运动范围并且迫使任何进一步的旋转围绕第二枢轴点508。

图16是第二闭合配置中的图14和15的电子设备的侧视图。铰链500具有该铰链500的“嵌套配置”中的第二稳定闭合配置，其中链接件510保持与第二主体504成直线(例如，与第二主体204成180°定向)。链接件510与第二主体504成直线在翻盖配置中不提供关于图15描述的位移。在一些实施例中，该嵌套配置允许第一主体502嵌套在第二主体504上，其中第一主体502的表面与第二主体504的表面齐平。在嵌套配置中，第一枢轴点506旋转到第一主体502与第二主体504之间的0°定向(例如，旋转且闭合超过关于图15描述的90°定向)。在一些实施例中，第三主体544被重新定位在第一主体502的背面546上，这提供了电子设备的平板配置。

当第三主体544处于膝上型配置(关于图14所解说和描述)时，铰链500具有第一稳定闭合模式，其中枢轴点506、508中的每一者在闭合到翻盖配置期间是活动的。当第三主体544不处于膝上型配置(例如，从第一主体502移除和/或重新定位到第一主体502上的不同位置，如关于图16所示出和描述的)时，铰链500具有第二稳定闭合模式，其中仅第一枢轴点506是活动的，并且第一枢轴点506具有较大的运动范围。

图17至图21提供了用于限制第一枢轴点的旋转和在第一稳定闭合模式与第二稳定闭合模式之间转换铰链的机构的各种示例性实施例。图17是包括锁定机构648的铰链600的实施例的透视图。在一些实施例中，第一枢轴点606包括锁定机构648。在其他实施例中，第二枢轴点608包括锁定机构648。在又其他实施例中，第一枢轴点606和第二枢轴点608两者都包括锁定机构648。图17中解说的实施例包括在第一枢轴点606上的锁定机构648，其选择性地限制第一枢轴点606的旋转运动范围(例如，第一主体602相对于链接件610的旋转)。

铰链600包括定位在第一主体602中的弧形轨道650，其与链接件610接合以确定第一主体602相对于铰链600中的链接件610的旋转运动范围。轨道650在围绕第一枢轴点606的轨道650的任一端终止于端壁652。在一些实施例中，轨道650围绕第一枢轴点606定位至少135°。在其他实施例中，轨道650围绕第一枢轴点606定位至少180°。在又其他实施例中，轨道650围绕第一枢轴点606定位至少225°。在进一步的实施例中，轨道650围绕第一枢轴点606定位至少270°。第一主体602可相对于链接件610围绕第一枢轴点606旋转，直到链接件610的一部分接触轨道650的端壁652，从而阻止第一主体602进一步旋转。

锁定机构648包括销654，其可相对于第一主体602移动以选择性地进入轨道650。当销654进入轨道650时，销654通过有效地缩短轨道650来限制第一主体602相对于链接件610的旋转运动范围。销端656可以干涉链接件610的一部分相对于第一主体602的运动。

在一些实施例中，当销654被插入轨道650中时，销654将第一主体602相对于链接件610的旋转运动范围限制为45°。在其他实施例中，当销654被插入轨道650中时，销654将第一主体602相对于链接件610的旋转运动范围限制为60°。在又其他实施例中，当销654被插入轨道650中时，销654将第一主体602相对于链接件610的旋转运动范围限制为90°。在至少一个示例中，第一枢轴点606在销被缩回(例如，不在轨道650中)时具有135°的旋转运动范围，而在销被插入时具有45°的旋转运动范围。

在一些实施例中，销654可基于第三主体644相对于第一主体602的位置和/或定位相对于第一主体602移动。例如，当第三主体644在膝上型配置中定位时，如图17中所示(并且如关于图14和15所描述的)，第三主体644物理地接触第一主体602的机械连杆658，该机械连杆658向销654施加力以将销654移动到轨道650中。因此，当第三主体644定位在膝上型配置中时，铰链600围绕第一枢轴点606的旋转运动范围受到限制，并且使第一主体的闭合围绕第二枢轴点608旋转链接件610。

现在参考图18并且与图17相反，当第三主体644相对于第一主体602不处于膝上型配置时(例如，被移除以用作平板电脑或旋转离开第二主体以嵌套在关于图16所描述的平板电脑配置中)，连杆658上的力被移除并且销654自由地朝向远离轨道650的缩回位置移动。当销654处于缩回位置时，第一枢轴点606的旋转运动范围受到轨道650的端壁652限制，而不受与销654的接触的限制。

图19是具有处于缩回位置的销654的图18的第一主体602的侧视图。在一些实施例中，销654朝向缩回位置偏置。例如，图19解说了定位在销654的与轨道650相反的一侧上的磁体660。销654可包括磁性或铁磁材料，以使得磁体660将吸引力662施加到销654上以使销654朝向磁体660偏置。当机械连杆658或其他机构从销654移除反作用力时，吸引力662可以移动销654。因此，在机械连杆658或其他偏置机构不与第三主体接触时，销654可以移向缩回位置。在至少一个实施例中，磁体被定位在第三主体中，以在第三主体处于膝上型配置时向销654施加力以移动销。

在其他实施例中，销654通过其他偏置机构来朝向缩回位置偏置。例如，偏置机构可以是将销654拉向缩回位置的耦合到销654(或销654的可弹性变形部分)和第一主体602的可弹性变形构件。在一些示例中，偏压机构是弹簧，诸如螺旋弹簧或板簧。在其他示例中，偏置机构是弹性聚合物。在又其他示例中，偏置机构是此类元件(诸如螺旋弹簧和磁体)的组合。

在其他实施例中，铰链600可能缺少使销654被动地朝向缩回位置偏置的偏置元件，并且替代地(或附加地)包括由第三主体的位置致动的可致动移动设备。例如，销654可以通过电磁致动在缩回位置与插入位置(即，插入轨道650中)之间移动。磁体660可以是选择性地施加吸引力662或相反的排斥力以移动销654的电磁体。当第三主体定位在膝上型配置中时，电磁体施加排斥力以将销654移动到轨道中650，从而限制第一主体602的旋转运动范围。当第三主体移动离开膝上型配置时，电磁体施加吸引力662，从而允许轨道650的端壁652之间的较大旋转运动范围。

在其他实施例中，移动销654的可致动移动设备是电动机。例如，电动机可以是线性致动器电动机。在其他示例中，电动机可以是螺杆电动机。虽然关于图18和图19所描述的实施例使用了机械连杆658，但是可致动移动设备还由其他设备致动。在一些实施例中，可致动移动设备与压力开关处于数据通信。压力开关可检测第三主体相对于第一主体602的存在或位置，以在第三主体处于膝上型配置、平板配置或其他位置时选择性地致动可致动移动设备。在至少一个实施例中，可致动移动设备由计算机化控制致动。例如，可致动移动设备可以与第一主体、第二主体或第三主体中的处理器处于数据通信，这允许可致动移动设备通过电子设备的软件和/或固件选择性地致动。

现在参考图20，在一些实施例中，铰链700包括在第三主体744和/或链接件710上的机械硬止动件764，以在第三主体744处于膝上型配置时限制围绕第一枢轴点706的旋转运动范围。当第三主体744不处于膝上型配置时，第三主体744和/或链接件710上的硬止动件不接触且不限制旋转运动范围，从而允许围绕第一枢轴点706的较大旋转运动范围。

在一些实施例中，第一主体702和第三主体744通过聚合物翼片766可旋转地彼此耦合。聚合物翼片766允许第三主体744相对于第一主体702铰接并且翻转到第一主体702的后表面746。在其他实施例中，第一主体702和第三主体744通过铰链(诸如钢琴铰链)可旋转地耦合。

图20解说了具有定位在链接件710上的硬止动件764的铰链700的实施例。当第三主体744处于膝上型配置(图20中示出)并且当第一主体702相对于链接件710成90°角定位时，硬止动件764接触第三主体744。当第三主体744围绕聚合物翼片766朝向第一主体702的后表面746旋转时，第一主体702可相对于链接件710旋转超过90°定向并接近相对于链接件710的0°定向。

图21解说了具有定位在第三主体844上的硬止动件864的铰链800的实施例。当第三主体844处于膝上型配置(图21中示出)并且当第一主体802相对于链接件810成90°角定位时，硬止动件864接触链接件810。当第三主体844围绕聚合物翼片766旋转时，第一主体802可相对于链接件710旋转超过90°定向并接近相对于链接件810的0°定向(诸如图16中示出的)并与第二主体806处于同一平面内。

图22是解说在打开配置与多个闭合配置之间移动铰链的方法968的流程图。铰链具有多个枢轴点，其可以各自在铰链旋转内的不同时间和/或位置处活动。例如，铰链具有可分别绕第一枢轴点和第二枢轴点旋转的第一主体和第二主体。第一主体和第二主体通过位于其间的链接件连接，其中第一主体可围绕第一枢轴点相对于该链接件旋转，而第二主体可围绕第二枢轴点相对于该链接件旋转。

方法968包括，在970将第一主体围绕第一枢轴点相对于链接件旋转到第一主体与链接件之间的第一枢轴点角度。例如，第一枢轴点角度可以是90°。在一些实施例中，当相对于第二主体旋转第一主体时，第一枢轴点是活动的，而第二枢轴点是不活动的。在一些示例中，不活动的第二枢轴点被从动件或其他锁定机构锁定，该从动件或其他锁定机构在机械方面干涉链接件和第二主体相对于彼此的旋转(诸如关于图5至图8所描述的)。在其他示例中，第一枢轴点具有第一旋转阻力并且第二枢轴点具有第二旋转阻力，其中第二旋转阻力大于第一旋转阻力。被施加以使第一主体相对于第二主体移动的力由于旋转阻力的差异而将优先相对于第二枢轴点围绕第一枢轴点旋转铰链(诸如关于图9至图13所描述的)。

方法968进一步包括在972检测第三主体相对于第一主体的定位。在一些实施例中，检测第三主体的定位包括将第一主体的锁定机构的一部分与第三主体接触(诸如关于图17和图18所描述的)。在其他实施例中，检测第三主体的定位包括将第一主体的压力开关与第三主体接触。在又其他实施例中，检测第三主体的定位包括利用与锁定机构处于数据通信的微处理器读取电子文件。在进一步的实施例中，检测第三主体的定位包括将链接件的一部分与第三主体接触。在一些实施例中，链接件具有选择性地接合第三主体的硬止动件(诸如关于图20所描述的)。在其他示例中，第三主体具有选择性地接合链接件的硬止动件(诸如关于图21所描述的)。

方法968进一步包括在972检测到第三主体相对于第一主体的定位之后，在974检查第三主体是否处于第一配置。在一些实施例中，第一配置是电子设备的膝上型配置。例如，第三主体可包括显示器，而第二主体可包括键盘或其他人机接口设备。当显示器定位在第一主体上以使得显示器朝向键盘(诸如图1中所示出的)时，第一主体可处于膝上型配置。当显示器未被定位在膝上型配置中时，第三主体可以与第一主体断连(诸如关于图18所描述的)或以不同的取向或位置重新定位在第一主体上(诸如关于图16所描述的)。在其他实施例中，第一配置是第一主体和第三主体的另一配置。

在976处的决策结果之后，铰链可以按多个旋转模式之一继续朝向第二主体旋转第一主体。当决策结果确认第三主体处于第一配置时(例如，在976处的决策结果中为“是”)，第一枢轴点变为不活动并且在978，铰链开始围绕第二枢轴点相对于第二主体旋转链接件(诸如关于图12和图13所描述的)。当决策结果未确认第三主体处于第一配置时(例如，在976处的决策结果中为“否”)，第一枢轴点保持活动并且在980，铰链继续围绕第一枢轴点相对于链接件旋转第一主体(诸如关于图12和图13所描述的)。与“是”决策结果相比，第一枢轴点以较大的旋转运动范围保持活动。

在本公开的至少一个实施例中，铰链具有在该铰链的旋转期间通过不同的活动枢轴点实现的多个稳定定位。铰链允许电子设备或其他设备取决于该铰链如何打开和闭合而不同地布置设备的第一主体和第二主体。铰链可以取决于第三主体相对于第一主体的配置通过将第一主体和第二主体相对于彼此定位来允许设备的多种操作模式。

冠词“一”、“一个”和“该”旨在表示在前面的描述中存在各元素中的一个或多个。术语“包括”、“包含”以及“具有”旨在是包含性的，并表示除所列出的元素以外可以有附加的元素。附加地，将理解，对本公开的“一个实施例”或“一实施例”的引用不旨在被解释为排除也纳入所述特征的附加实施例的存在。例如，相关于本文的一实施例描述的任何元素可以与本文中描述的任何其他实施例的任何元素相组合。本文中所阐述的数字、百分比、比率或其他值旨在包括该值，以及还有“约”或“近似”所阐述的值的其他值，如由本公开的实施例所涵盖的将由本领域普通技术人员所领会的那样。因此，所阐述的值应当被足够宽泛地解释以涵盖至少足够接近用来执行所需功能或实现所需结果的所阐述的值的值。所阐述的值至少包括将在合适的加工或生产过程中预期到的变化，并且可包括在所阐述的值的5％内、1％内、0.1％内或0.01％内的值。

鉴于本公开，本领域普通技术人员将认识到，等同构造不脱离本公开的精神和范围，并且，在不脱离本公开的精神和范围的情况下，可对本文公开的各实施例进行各种改变、替换和变更。包括功能装置加功能摂条款的等效构造旨在覆盖本文描述为执行所述功能的结构，包括以相同方式操作的结构等同物以及提供相同功能的等效结构两者。申请人的明确意图是，除非在‘用于……的装置’一词与相关联的功能一起出现的情况下，否则不对任何权利要求援引装置加功能或其他功能声明。对权利要求的含义和范围内的各实施例的每个添加、删除和修改都将被权利要求所接受。

应当理解，前面描述中的任何方向或参考系仅仅是相对的方向或移动。例如，对“正面”和“背面”或者“顶部”和“底部”或者“左侧”和“右侧”的任何引用仅仅描述了相关元素的相对位置或移动。

本公开可以以其他具体形式来体现，而不背离其精神或特性。所描述的实施例被认为是说明性的而非限制性的。从而，本发明的范围由所附权利要求书而非前述描述指示。落入权利要求书的等效方案的含义和范围内的改变应被权利要求书的范围所涵盖。

Claims (20)

1.一种用于双稳态运动的铰链系统，所述铰链系统包括：

第一主体；

第二主体；

链接件，其中所述链接件能够围绕第一枢轴点相对于所述第一主体旋转并且能够围绕第二枢轴点相对于所述第二主体旋转，其中所述第一枢轴点具有第一旋转阻力，而所述第二枢轴点具有与所述第一旋转阻力不同的第二旋转阻力；以及

第三主体，所述第三主体能够选择性地相对于所述第一主体定位在第一配置中，所述第三主体在定位在所述第一配置中时限制围绕所述第一枢轴点的第一旋转运动范围。

2.如权利要求1所述的铰链系统，进一步包括：

锁，所述锁包括：

定位在所述第一主体与所述第二主体之间的链接件；

连接到所述第一主体并具有第一凸轮表面的第一凸轮，所述第一凸轮能够绕所述第一枢轴点旋转；

连接到所述第二主体的具有第二凸轮表面的第二凸轮，所述第二凸轮能够绕所述第二枢轴点旋转；以及

能够相对于所述第一凸轮和所述第二凸轮移动的从动件，所述从动件被配置为由所述第一凸轮表面和所述第二凸轮表面接纳。

3.如权利要求1所述的铰链系统，进一步包括：在所述第一枢轴点处的单向轴承，所述单向轴承提供在第一旋转方向上围绕所述第一枢轴点的第一旋转阻力和在第二旋转方向上围绕所述第一枢轴点的第三旋转阻力，其中所述第一旋转阻力不同于所述第三旋转阻力。

4.如权利要求3所述的铰链系统，所述第一旋转阻力小于所述第二旋转阻力，并且所述第二旋转阻力小于所述第三旋转阻力。

5.如权利要求1所述的铰链系统，所述第一主体包括具有销的锁定机构，所述销能够在插入位置与缩回位置之间移动，所述插入位置限制所述链接件和所述第一主体围绕所述第一枢轴点的所述第一旋转运动范围。

6.如权利要求5所述的铰链系统，当所述第三主体处于所述第一配置时，所述销处于插入位置。

7.如权利要求5所述的铰链系统，所述锁定机构包括机械连杆，所述机械连杆在所述第三主体接触所述机械连杆时移动所述销。

8.如权利要求5所述的铰链系统，所述锁定机构包括将所述销朝向所述缩回位置偏置的偏置机构。

9.如权利要求5所述的铰链系统，所述锁定机构包括用于选择性地致动所述销在所述缩回位置与所述插入位置之间的移动的可致动移动设备。

10.如权利要求1所述的铰链系统，进一步包括在所述链接件与所述第三主体之间的硬止动件，所述硬止动件在所述第三主体处于所述第一配置时在机械方面限制所述第一旋转运动范围。

11.一种用于提供双稳态运动的铰链系统，所述铰链系统包括：

第一主体；

第二主体；

链接件，其中所述链接件能够围绕第一枢轴点相对于所述第一主体旋转并且能够围绕第二枢轴点相对于所述第二主体旋转，其中所述第一枢轴点具有第一旋转阻力，而所述第二枢轴点具有与所述第一旋转阻力不同的第二旋转阻力；

第三主体，所述第三主体能够选择性地相对于所述第一主体定位在第一配置中；以及

用于基于所述第三主体相对于所述第一主体的定位选择性地限制所述第一枢轴点的第一旋转运动范围的装置。

12.如权利要求11所述的铰链系统，当所述第三主体未被连接到所述第二主体时，所述第一枢轴点具有绕所述第一枢轴点的大于90°旋转的第一旋转运动范围。

13.如权利要求11所述的铰链系统，当所述第三主体被连接到所述第二主体时，用于选择性地限制所述第一旋转运动范围的装置将绕所述第一枢轴点的旋转限制为90°或更小。

14.如权利要求11所述的铰链系统，所述第二枢轴点的第二旋转运动范围为至少90°。

15.如权利要求11所述的铰链系统，所述第三主体能够旋转地耦合到要旋转的所述第一主体为所述第一配置，并且第二配置毗邻于所述第一主体的后表面。

16.一种提供铰链中的双稳态运动的方法，所述方法包括：

将第一主体围绕第一枢轴点相对于链接件旋转到所述第一主体与所述链接件之间的第一枢轴点角度；

检测第三主体相对于所述第一主体的定位；

当所述第三主体在所述第一枢轴点角度处相对于所述第一主体处于第一配置时：

围绕第二枢轴点相对于第二主体旋转所述链接件；以及

当所述第三主体在所述第一枢轴点角度处不处于所述第一配置时：

继续围绕所述第一枢轴点相对于所述链接件旋转所述第一主体。

17.如权利要求16所述的方法，所述第一枢轴点角度为90°。

18.如权利要求16所述的方法，所述第一枢轴点具有比所述第二枢轴点更大的旋转阻力。

19.如权利要求16所述的方法，检测所述第三主体相对于所述第一主体的定位包括将所述链接件的一部分在所述第一枢轴点角度处与所述第三主体的一部分接触。

20.如权利要求16所述的方法，检测所述第三主体的定位包括将所述第一主体的锁定机构的一部分与所述第三主体接触。

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