CN1163049C - 铰接装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种把活动构件铰接到固定构件上的铰接装置，其中活动构件可以相对固定构件移动到打开或折叠位置。该铰接装置包括一个套体；一个具有凸轮的凸轮构件；一个凸轮从动构件，该构件上有与凸轮相互作用的凸轮从动部分；以及一个弹性构件，该构件用来驱动凸轮构件。凸轮构件可以在套体内作线性移动而凸轮从动构件可以作转动运动。凸轮构件包括凸轮轮廓表面，凸轮轮廓表面包括尖顶和凹槽，每个凹槽又有两个或两个以上的止动槽。凸轮从动构件包括伸向凸轮轮廓面的凸起，凸起的头部可以插入到止动槽内。

Description

铰接装置

技术领域

本发明总体上涉及一种铰接装置，特别是，涉及用来连接一个设备，诸如手机中的两个部件的铰接装置，其中该设备包括两个组成构件，它们可以按需要绕轴相对运动到该设备的打开或折叠位置。

发明背景

一种便携设备，比如便携可折叠式手机，包括一个上面有许多按键的键盘和一个液晶显示屏。对于可折叠型手机，键盘通常放在一个构件上而液晶显示屏放在另外一个构件上。当手机不用时，就把键盘或液晶显示屏移动到手机的折叠位置，两者相对地贴在一起。同样，当手机使用时，就把键盘或液晶显示屏移动到手机的打开位置。正是这种铰接装置才使得两个构件彼此连接，并自由地移动到折叠或打开位置。

便携设备，比如手机，尺寸变得越来越小，而提供的功能越来越多。这种特点在基于IMT2000标准的无线电话上更加显著。用户除了用手机打电话外，还可以输入短信息并通过短信息服务(SMS)发送出去，还可以观看动态画面。在某些情况下，用户还可以上网。

现有的手机通常只在某一角度打开或展开。这种打开的角度是通过优化测量确定的。目前，手机为用户提供了各种各样的功能，根据每一种功能，在打开角度上用户的个人偏爱是不一样的。因此，只能在某一个角度打开的手机就不能方便地满足用户的各种需要。

发明概述

因此，本发明旨在解决上述问题。本发明的目的就是提供一种用来连接一个设备内的两个组成构件的铰接装置，其特征在于，这种铰接装置能提供两个或两个以上的打开位置，且在每一位置上，一构件相对于另一构件保持稳定。

上述的目的通过提供一种铰接装置来实现，该铰接装置可转动地铰接一个设备的两个组成构件。这种铰接装置包括一个套体。套体包括一个凸轮构件，一个凸轮从动构件和一个弹性构件。凸轮构件和凸轮从动构件设置为相互接触。凸轮构件和凸轮从动构件在相对位置分别有一个凸轮轮廓面和一个凸轮从动部分。弹性构件驱动凸轮从动构件和凸轮构件其中之一，使二者紧靠，使得凸轮轮廓面和凸轮从动部分相互啮合。

本发明提供一种把活动构件铰接到固定构件上的一种铰接装置，其中活动构件可以相对固定构件移动到打开或折叠位置，这种铰接装置包括：一个套体；一个凸轮构件，其上有凸轮并放在套体内；一个凸轮从动构件，其上有凸轮从动部分，凸轮从动部分与凸轮构件的凸轮相互作用；以及一个弹性构件，该构件用来驱动凸轮构件或凸轮从动构件去靠紧对方，使得凸轮从动件上的从动部分与凸轮构件上的凸轮相互接触，其特征在于：在套体内，凸轮从动构件和凸轮构件两者之一作线性移动，另一个作由线性移动产生的转动运动，使得活动构件能相对固定构件转动，并且当固定构件和活动构件运动到打开位置时，凸轮构件和凸轮从动构件相互作用，在两个或两个以上预定打开位置保持稳定。

附图简述

通过阅读下面参照附图所描述的优选实施例，本领域技术人员会明白本发明的目的和特点，其中：

图1是本发明的实施例所述的包括一个铰接装置的折叠式手机的透视图，其中第一构件和第二构件未装配，并放大表示未装配的铰接装置；

图2是图1中的铰接装置的分解透视图；

图3是图1中的铰接装置的凸轮侧面曲线图；

图4a～4c是铰接装置的剖视图，用来显示图1中的铰接装置的操作；以及

图5是使用状态侧视图，显示图1中手机的可以打开或展开。

优选实施例详述

下面，将参考附图详细描述本发明的优选实施例。

参照图1，便携折叠式手机10包括第一机座构件11和第二机座构件12。铰接装置14安装在第一机座构件11和第二机座构件12之间用来连接它们。铰接装置14插入到第一机座构件11的安装孔里。然后联结上第二机座构件12，为了阻止铰接装置14整体转动，安装孔具有与铰接装置14的套体基本匹配的形状。另外，安装孔和铰接装置的尺寸设置为使得在安装孔和铰接装置14的外表面之间形成一定的摩擦力，使得只有在很大的外力作用下才可能使二者脱离。

参照图1，铰接装置14包括一个可转动的伸向第二机座构件12的外伸轴16。联接件17安装在外伸轴16内。联接件17包括一个啮合表面18。第二机座构件12装有轴衬19用来与联接件17相匹配。轴衬19有一个啮合表面与表面18相互作用。可选地，在另一个实施例中，第二机座构件12可装有外伸轴，而铰接装置可装有轴衬。在又一个实施例中，外伸轴16可直接装在构件12上而不用联结件17。

参照图2，本发明的一个实施例所述的铰接装置14包括一个套体24，一个凸轮从动构件26，一个凸轮构件28和一个弹性构件30，这些构件都按序安装在套体24中。铰接装置14还包括联接件17。

套体24是一个伸长的外壳，它包括平面24a和弧形面24b。当套体被安装在手机的机座构件上时，平面24a起到阻止套体转动的作用。除此之外，如下面将描述的，该平面24a还起到阻止安装在套体内的凸轮构件28转动的作用。套体24的纵向中心线确定了铰接装置14的转动轴线100。在套体24的一端是端面36，端面上有轴孔34。与该端相对的另一端是开口的。套体24包括从平面24a的末端延伸出去的延伸段40。当内部部件插入套体24后，延伸段40被弯折以封住开口端。

然而，本发明并不局限于这种封闭开口端的方法。为了封住开口端，使得弹性构件30不能伸出，除弯折延伸段40以外，也可以使用其他的方法。例如，即使没有额外延伸段，开口端也可以在内部构件装进套体后通过各种金属板的塑性变形方法使面24a或24b变形来实现封闭。除此之外，也可以在构件装入套体后，用一个盖子来实现封闭。

优选地，套体24用诸如铜板的金属材料制成并利用拉拔方法加工。可选地，套体24也可以用塑性树脂材料注模法来制造。

参照图2，凸轮从动构件26包括盘形支撑52和从盘形支撑52中心沿着转动轴线100伸出的外伸轴16。外伸轴16包括啮合表面16a和在啮合表面上形成的啮合棱台16b。若没有联接件17，啮合表面和啮合棱台直接与机座构件相啮合。

凸轮从动构件与外伸轴16相对的另一端上，从支撑52伸出中心引导杆55。中心引导杆55在其两侧上有两个侧翼56，它们沿着与转动轴线平行的方向(下文指的就是转动轴方向)延伸，比中心引导杆55短一些。侧翼56相对铰接装置14的转动轴线100对称地设置。侧翼56用作凸轮从动部分或凸轮从动件。凸轮从动部分或凸轮从动件指与后面论述的凸轮轮廓面相互作用的部分。每一个侧翼56都有一个斜面56a，使得侧翼越往尾端厚度越小，并在尾端加以圆整。本领域技术人员能够理解，可以确定侧翼尾端的厚度、倾斜度和曲度以与下文要讲的凸轮轮廓面上的止动槽相互作用。当然，凸轮从动件的结构不局限于侧翼56的结构。在另一实施例中，凸轮从动件可包括与中心引导杆相分离的圆柱。

凸轮从动构件26从套体24的开口端插入。凸轮从动构件26在套体24中可以绕转动轴线100转动，如上所述，凸轮从动构件26的外伸轴16通过套体24的孔34延伸。

联接件17紧紧地固定在外伸轴16里。联接件17用来增加从转动轴线到啮合面的距离，增大啮合面的面积和啮合棱台的尺寸，从而确保凸轮从动构件的转动传递到手机10的机座构件12上。根据机座构件12的结构，可以不需要联接件。

还是参照图2，凸轮构件28以能在套体24内做线性移动，但不能在套体24内绕转动轴线转动的方式装在套体24内。为达此目的，凸轮构件28包括与套体形状相匹配的平面28a。在凸轮构件28的面对凸轮从动件26的一端形成凸形部分64。凸形部分64包括形成于凸轮构件面对凸轮从动件26的一侧的凸轮轮廓面66。凸形部分64包括相对转动轴线100径向相对的两个尖顶68，69，和相对转动轴线100径向相对的，被尖顶68，69分开的两个凹槽70，71。凸轮轮廓面66包括尖顶68，69和凹槽70，71、以及连接尖顶68，69与凹槽70，71的一个曲面，

如图2和图3所示，凹槽70，71有多个止动槽70a，70b，70c。尽管在图2和图3中只显示3个止动槽，实际上，可以有2个，4个或更多，这是不受限制的。

参照图3，连接尖顶和凹槽的凸轮轮廓面是一个斜面，凸轮轮廓面66上的第一止动槽70a位于凸轮轮廓面的斜面上较低的部分。第二止动槽70b位于凸轮轮廓面的较缓斜面的底端。第三止动槽70c位于斜面端部之外的一个凸起70d之后。参照图2和图3，凸轮构件28的凸轮轮廓面的从转动轴线呈放射状的侧面优选地具有相同的高度，不管其距转动轴线的距离是多少。

参照图2，凸轮构件28优选地包括一个沿其中心线伸出的圆柱形凸台76。凸台76上有一沿转动轴线100延伸的通孔77，穿过凸轮构件28。位于凸轮从动构件26上的中心引导杆55装在通孔77上来引导凸轮构件和凸轮从动构件的相对运动。

凸轮构件28从套体24的开口端装入。这个时候，凸轮轮廓面与凸轮从动构件上的侧翼56相对。凸轮构件合适地装入到套体24内，以便允许其在套体24内沿转动轴线作线性移动，而不允许其在套体24内作转动。

弹性构件30迫使凸轮构件28紧靠在凸轮从动构件26上。弹性构件30优选地是一个压缩螺旋弹簧，更优选的是圆锥形的压缩螺旋弹簧。

继凸轮构件26之后，凸轮从动构件28和弹性构件30相继装入套体24中，通过沿弯折线50(如图1和图2)弯折延伸段40来至少部分封住套体24的开口端。

凸轮构件，凸轮从动构件和联接件都用塑性树脂材料通过注模法来制造，优选地用工程塑性树脂材料。可选地，这些构件也可以用金属材料通过粉末冶金来制造。

下面，参照图3，4a-4c和图5，阐述本发明所述的铰接装置14的操作。图4a显示铰接装置处于第一机座构件11和第二机座构件12折叠的状态。这时，机座构件11和12在如图所示的P1位置保持接触，侧翼56处于图3中的P1位置。因为弹性构件30迫使凸轮构件28紧靠在凸轮从动构件26上，所以侧翼56受到迫使其沿斜面向下运动的力。这个力会驱使凸轮从动件26转动，从而驱动第二机座构件12向第一机座构件11移动。因此，第一机座构件11和第二机座构件12在折叠状态保持稳定。

在这种情况下，当两构件绕铰链相对运动，以打开手机10使手机10可以使用，那么侧翼56就到达凸轮轮廓面66的尖顶68。这种状态如图46所示，对应于侧翼处于图3和图5的P2位置的状态。当两构件进一步相对移开时，侧翼56跨过凸轮轮廓面66上的尖顶68。从两机座构件11，12互相接触的折叠状态到侧翼56跨过凸轮轮廓面的尖顶68的状态，凸轮从动构件26转动了角度B或更多。当侧翼56跨过凸轮轮廓面66上的尖顶68、69时，侧翼56会在没有外力作用下沿着凸轮轮廓面66的斜面下滑，这是因为弹性构件30正驱动着凸轮构件28使其紧靠凸轮从动件26。这时，第一机座构件11和第二机座构件12会自然的相互分开。在机座构件11，12彼此分离的运动过程中，侧翼56由于惯性将到达图3中的P4位置，并停留在第二止动槽70b里。此时，打开角度为D(如图3和图5)。

如果需要，用户可以调整打开角度。例如，当用户移动机座构件11、12相互靠近使打开角度小一点时，侧翼56到达P3位置并停在第一止动槽70a内。这时，打开角度为C(如图3和图5)。

当用户转动机座构件11、12相互分开使打开角度大一些时，侧翼56到达P5位置并停在第三止动槽70c内。这种状态如图4c所示。在这种情况下，两机座构件相互分离得最远以至于手机完全打开。此时，打开角度为E(如图3和图5)。

因此，当改变打开角度时，侧翼会跨过止动槽间的凸起。所以，操作手机的用户能感觉到打开位置的改变，比如“咔嗒”声。

在本发明的优选实施例中，在P3，P4和P5位置的打开角度设定为大约130°，150°和163°。用户可以很方便地在每一个位置使用手机的不同功能。例如，使用满足IMT2000标准的手机，用户可以很方便地观看动态画面(比如，观看电视或比赛转播)，此时，用户只需把手机设定在P3位置，放在一个平坦的地方即可。通常，用户在P4位置打电话。除此之外，用户可以在P5位置很方便地输入短信息。这样，在每一个位置使用的功能可能是不同的，但并不局限于上述功能。此外，如上所述，当两构件彼此分开时，构件会自动停止在P4位置。但是，改变凹槽的外形轮廓，也可以使两机座构件自动停在P3或P5位置。

当用户使用本发明所述的铰接装置时，手机的打开角度可以调整。用户可以在每一个位置很方便的使用手机的不同功能。因止动槽设在凸轮轮廓面上，所以，用户会感觉到打开位置的改变，比如“咔嗒”声，这样，可以很方便地调整打开角度。除此之外，因为手机的两机座构件以预定角度相互分开，所以用户不需要精确调整角度。联接件确保铰接装置和机座构件相啮合。

虽然，本发明结合优选实施例加以说明，但它绝不仅限于此。本领域的技术人员会明白，本发明可以进行修改和改变，而不脱离本发明的范围和实质，而且本发明包括这些修改和改变。

Claims (7)

1.一种铰接装置，用于把活动构件与固定构件铰接在一起，其中活动构件可以相对固定构件移动到打开或折叠位置，其特征在于，该铰接装置包括：

凸轮构件，它包括至少一个凸轮轮廓面，并且该至少一个凸轮轮廓面中的每一个具有尖顶、从尖顶的两侧延伸的斜面以及至少两个止动件；

凸轮从动构件，它包括至少一个伸向凸轮轮廓面的凸轮从动部分，并且该至少一个凸轮从动部分中的每一个与该至少一个凸轮轮廓面中的每一个接触并相互作用；

弹性构件，其迫使凸轮构件和凸轮从动构件其中之一去靠紧对方，使得凸轮从动构件上的凸轮从动部分与凸轮构件的凸轮轮廓面相互接触；

其中，凸轮从动构件和凸轮构件两者之一作线性移动，另一个作由线性移动引起的转动运动，使得活动构件能相对固定构件转动；

其中，凸轮轮廓面的斜面与接触斜面的凸轮从动部分之间的相互作用导致作转动运动的构件的自动转动运动，而凸轮轮廓面的止动件与接触止动件的凸轮从动部分之间的相互作用导致自动转动运动停止；以及

从而当活动构件相对固定构件运动到打开位置时，凸轮构件和凸轮从动构件相互作用，从而活动构件可以在两个或两个以上预定打开位置上保持不动。

2.如权利要求1所述的铰接装置，其特征在于，凸轮轮廓面的每一个止动件具有一个止动槽，凸轮从动构件的凸轮从动部分具有一个侧翼，并且侧翼的一个端部构造为插入到止动槽内。

3.如权利要求2所述的铰接装置，进一步包括一个套体，它包容凸轮构件、凸轮从动构件和弹性构件，其特征在于，凸轮构件和凸轮从动构件两者之一在套体内作线性移动，并且套体与固定构件和活动构件两者之一相啮合，而凸轮从动构件和凸轮构件中的另一个与固定构件和活动构件中的另一个连接。

4.如权利要求2或3所述的铰接装置，其特征在于，一根沿转动轴线延伸的中心引导杆与凸轮从动构件连接，并且在凸轮构件上有一个引导孔，中心引导杆插入该引导孔中。

5.如权利要求3所述的铰接装置，其特征在于，凸轮从动构件包括一个伸向套体外部的延伸轴，并且该铰接装置还包括一个固接于该延伸轴的联接件。

6.如权利要求2、3或5所述的铰接装置，其特征在于，凸轮构件的至少一个止动槽设置在斜面上。

7.如权利要求6所述的铰接装置，其特征在于，至少一个止动槽设置在斜面的端部以外。

Images