CN117450161A - 转轴装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种转轴装置，包括有固定轴、转动套筒、固定连接件、扭簧、转动连接件以及摩擦阻抗总成。固定轴具有固定端与自由端。转动套筒可转动地套设于固定轴的固定端与自由端之间。固定连接件的结合端固定连接于自由端，且固定连接件的连接端开设有垂直于固定轴的轴向的第一卡槽。扭簧的第一端配置有第一卡合引脚，扭簧的第二端配置有第二卡合引脚，且第一卡合引脚用于嵌入第一卡槽。转动连接件具有固定部与延伸部。延伸部凸设于固定部，且朝向固定连接件延伸。延伸部开设有垂直于固定轴的轴向的第二卡槽，且第二卡合引脚用于嵌入第二卡槽。摩擦阻抗总成设置于固定轴，用以对转动套筒提供扭力阻抗。本发明的技术方案可以达到开轻关重的效果。

Description

转轴装置

技术领域

本发明有涉及转轴装置，特别是涉及一种提供“开轻关重”特性的转轴装置。

背景技术

可折叠电子装置(foldable electronic device)(例如笔记本电脑、可折叠手机或其他电子元件)，是通过转轴装置连接二机体，使得二机体之间的夹角可以在0度(互相迭合)至接近360度之间任意改变。二机体通常可区分为放置于桌面的基座部以及上掀部。对于使用者而言，理想的开盖方式是单手掀起上掀部，而闭盖时略有阻力以避免误操作而意外闭盖。

因此，转轴装置必须有“开轻关重”的操作特性。现有技术是以多个扭簧的结合，在不同方向上提供不等的扭力，达成“开轻关重”的操作特性。但前述组合复杂，特别是在有限空间设置多个扭簧有结构复杂而组装困难的问题。

另一种作法是以凸轮结构达成在特定角度时有较大的阻抗，而在其余角度单纯以摩擦阻力提供阻抗。前述较大的阻抗是用于在闭盖状态下提供固定作用，同时也在开启至闭盖之间提供一段较大的扭力阻抗。但相反地，闭盖状态下提供固定作用，反而使得开盖时具有扭力峰值，而少了“开轻”的特性，而不利于单手操作。

发明内容

基于上述技术课题，本发明提出一种转轴装置，提供“开轻关重”特性的转轴装置，其结构简单体积小。

本发明提出一种转轴装置，包括有固定轴、转动套筒、固定连接件、扭簧、转动连接件以及摩擦阻抗总成。固定轴具有固定端与自由端。转动套筒可转动地套设于固定轴，且位于固定端与自由端之间。固定连接件具有结合端与连接端。结合端固定连接于自由端，且连接端开设有垂直于固定轴的轴向的第一卡槽。扭簧具有第一端与第二端。第一端配置有第一卡合引脚，第二端配置有第二卡合引脚，且第一卡合引脚用于嵌入第一卡槽。转动连接件具有固定部与延伸部。延伸部凸设于固定部，且朝向固定连接件延伸。延伸部开设有垂直于固定轴的轴向的第二卡槽，且第二卡合引脚用于嵌入第二卡槽。摩擦阻抗总成设置于固定轴，用以对转动套筒提供扭力阻抗。

优选地，自由端、转动套筒以及固定部的外周面设置有咬合纹路或凹凸结构。

优选地，结合端具有插孔，插孔的型态是非圆形的配置，自由端的截面型态是非圆形，并且匹配插孔，使得固定连接件不会相对于固定轴转动。

优选地，当扭簧与固定轴同轴地配置时，第一卡合引脚与第二卡合引脚是垂直于固定轴的轴向。

优选地，摩擦阻抗总成包括有挡止件，固定于固定轴上；凸轮件，套设于固定轴，其中，凸轮件可于固定轴的轴向上相对于固定轴滑动，且凸轮件在固定轴的旋转方向上固定于固定轴；以及压缩弹性件，套设于固定轴，且压缩弹性件的两端分别顶抵于挡止件与凸轮件，使得凸轮件接触转动套筒，而对转动套筒提供阻抗。

优选地，挡止件是螺帽，螺锁于固定轴。

优选地，固定轴还具有导引段，导引段的截面型态是非圆形的配置；凸轮件具有导引孔，导引孔的型态匹配导引段的截面型态，且凸轮件套设于导引段。

优选地，转动套筒具有朝向凸轮件的套筒接触面，且凸轮件具有朝向转动套筒的凸轮接触面，套筒接触面与凸轮接触面与用于互相接触。

优选地，套筒接触面与凸轮接触面分别设置凸块与凹部；凹部具有底面、第一斜面与第二斜面，第一斜面与第二斜面连接于底面，且凸块用以滑动落入凹部，使得凸块接触于第一斜面与第二斜面。

优选地，当凸块落入凹部，扭簧提供顺向扭力。

进一步地，转轴装置还包括有转动件，转动件具有套设孔。转动套筒设置于套设孔而固定于转动件，且转动连接件的固定部设置于套设孔并且固定于转动件。

优选地，扭簧设置于套设孔中。

进一步地，转轴装置还包括有基座，基座具有固定孔，所述固定连接件的自由端插入固定孔，并固定于固定孔。

通过上述技术方案，本发明的转轴装置由初始状态转变为开盖状态时，扭簧提供的顺向扭力抵消了凸轮件产生的阻抗与摩擦阻抗。相反地，转轴装置由开盖状态转变为初始状态时，扭簧提供的顺向扭力形成主要的阻抗，达到“开轻关重”的效果，有利于单手使用可折叠的电子装置。

附图说明

图1是本发明实施例中，转轴装置的分解立体图。

图2是本发明实施例中，转轴装置的立体图。

图3与图4是本发明实施例中，转轴装置的不同立体图，示例实际应用状态。

图5与图6是本发明实施例中，转动连接件、扭簧与固定连接件的分解立体图。

图7是本发明实施例中，转动连接件、扭簧与固定连接件的剖面示意图。

图8是本发明实施例中，固定轴与摩擦阻抗总成的立体图。

图9与图10是本发明实施例中，转动套筒与凸轮件的侧视图。

图11是本发明实施例中，转轴装置的侧视图。

图12是本发明实施例中，转动套筒与凸轮件的另一侧视图。

附图标记说明：100-转轴装置；110-固定轴；112-固定端；114-自由端；116-导引段；1161-导引孔；120-转动套筒；122-套筒接触面；124-凹部；1241-第一斜面；1242-第二斜面；1243-底面；130-固定连接件；132-结合端；134-连接端；1342-第一卡槽；140-扭簧；141-第一端；1411-第一卡合引脚；142-第二端；1422-第二卡合引脚；150-转动连接件；152-固定部；154-延伸部；1542-第二卡槽；160-摩擦阻抗总成；162-挡止件；164-压缩弹性件；166-凸轮件；1662-凸轮接触面；1663-凸块；210-基座；212-固定孔；220-转动件；222-套设孔；T-顺向扭力。

具体实施方式

如图1、图2、图3与图4所示，是本发明实施例所提供的一种转轴装置100，包括有固定轴110、转动套筒120、固定连接件130、扭簧140、转动连接件150以及摩擦阻抗总成160。转轴装置100可以单独设置，也可以成对的设置于同一轴线。转轴装置100用于连接二个机体，使二个机体之间可以相对转动开阖，组成可折叠(foldable)的电子装置，例如支架与键盘结合之承载总成。

如图1、图2、图3与图4所示，固定轴110可以是高刚性的材质，例如不锈钢所制成。固定轴110具有固定端112与自由端114。固定端112固定于二个机体其中之一，例如固定端112连接于基座210。具体而言，基座210具有固定孔212，并且自由端114的外周面设置有平行于轴向的咬合纹路或凹凸结构。固定端112用以插入固定孔212，而以紧配合关系固定于固定孔212。同时咬合纹路或凹凸结构避免固定轴110相对于基座210转动，以使固定轴110的固定端112固定于基座210。不排除固定轴110的固定端112是以其他固定手段固定于基座210。自由端114用于可转动地结合于另一个机体，例如转动件220。具体而言，转动件220具有套设孔222，转动套筒120设置于套设孔222中而固定于转动件220。自由端114经由转动套筒120而可转动地结合于转动件220，使得转动件220可以相对于固定轴110转动。在一具体实施例中，基座210可以是键盘的一部份、连接于键盘或是连接于具有键盘的机体；转动件220可以是用于承载平板装置、萤幕的支架的一部分，或是连接于的附加元件。或者，基座210与转动件220可以是转轴装置100的一部分，分别用以连接二机体，使得二机体可以透过转轴装置100相对地转动开阖。

如图1、图2、图3与图4所示，转动套筒120可转动地套设于固定轴110，且位于固定端112与自由端114之间。转动套筒120置于套设孔222，并且固定于转动件220，使得转动套筒120与转动件220连动。转动套筒120同时作为轴承使得自由端114可转动地结合于转动件220。同样地，转动套筒120的外周面设置有平行于轴向的咬合纹路或凹凸结构，藉以利用咬合纹路或凹凸结构干涉固定转动套筒120于套设孔222中。

如图1、图2、图3与图4所示，固定连接件130具有结合端132与连接端134。结合端132用于固定连接于固定轴110的自由端114，使得固定连接件130固定于固定轴110，而不会相对于固定轴110转动。在一具体实施例中，结合端132具有插孔1321，插孔1321的型态是非圆形的配置，例如近似矩型、三角形或D字形。自由端114的截面型态也是非圆形，并且匹配插孔1321，使得固定连接件130至少在轴向上固定于固定轴110，而不会相对于固定轴110转动。

如图1、图5、图6与图7所示，扭簧140具有第一端141与第二端142。第一端141配置有第一卡合引脚1411，且第二端142配置有第二卡合引脚1422。第一卡合引脚1411与第二卡合引脚1422是横向配置，亦即在扭簧140与固定轴110同轴地配置时，第一卡合引脚1411与第二卡合引脚1422是垂直于固定轴110的轴向。如图4所示，扭簧140设置于套设孔222中，且第一卡合引脚1411用于嵌入固定连接件130的第一卡槽1342，以使得第一卡合引脚1411与固定连接件130连动。

如图1、图5、图6与图7所示，转动连接件150具有固定部152与延伸部154。固定部152设置于套设孔222，并且固定于转动件220。延伸部154位于套设孔222中。固定部152的外周面设有咬合纹路或凹凸结构，藉以利用咬合纹路或凹凸结构干涉将固定部152固定于套设孔222中。延伸部154凸设于固定部152，且朝向固定连接件130延伸，亦即延伸部154是位于套设孔222中。延伸部154开设有垂直于固定轴110的轴向的第二卡槽1542。扭簧140的第二卡合引脚1422用于嵌入延伸部154的第二卡槽1542，以使得第二卡合引脚1422与延伸部154连动。实际上，由于转动连接件150与转动套筒120都是结合于转动件220，因此转动件220、转动连接件150与转动套筒120是连动的，可相对于基座210与固定轴110转动，而扭转扭簧140，使得扭簧140产生反向的扭力。

如图1、图2与图3所示，摩擦阻抗总成160设置于固定轴110，用以对转动套筒120提供扭力阻抗。

如图2与图8所示，摩擦阻抗总成160包括有挡止件162、压缩弹性件164以及凸轮件166。挡止件162固定于固定轴110上，并且凸轮件166套设于固定轴110。于凸轮件166可于固定轴110的轴向上相对于固定轴110滑动，且凸轮件166在固定轴110的旋转方向上固定于固定轴110。压缩弹性件164套设于固定轴110，且压缩弹性件164的两端分别顶抵于挡止件162与凸轮件166，而受到压缩。压缩弹性件164推动凸轮件166，使得凸轮件166接触转动套筒120，而对转动套筒120提供阻抗。

如图2与图8所示，在一具体实施例中，挡止件162是螺帽，螺锁于固定轴110。也就是螺帽也可以结合于自由端114的螺纹。压缩弹性件164可直接顶抵于挡止件162与凸轮件166，压缩弹性件164与挡止件162/凸轮件166之间也可以设置垫片。

压缩弹性件164不限定形式。如图2与图8所示，压缩弹性件164可以是多个碗状弹性片，多个碗状弹性片套设于固定轴110，并且相邻的碗状弹性片互为反置。在不同实施例中，压缩弹性件164可以是压缩弹簧，套设于固定轴110。

如图1与图8所示，固定轴110还具有导引段116，位于自由端114与固定端112之间。导引段116的截面型态是非圆形的配置，例如近似矩型、三角形或D字形。凸轮件166具有导引孔1161，且导引孔1161型态也是非圆形的配置，并且匹配导引段116的截面型态。凸轮件166套设于导引段116，透过导引段116与导引孔1161的配合，使得凸轮件166可在轴向上相对于固定轴110滑动，以被压缩弹性件164推动以接触于转动套筒120。同时，凸轮件166在轴向上不相对于固定轴110转动，亦即在固定轴110被固定的情况下，凸轮件166在轴向上也不会转动。

如图9与图10所示，凸轮件166与转动套筒120之间可以透过凸轮结构结合。转动套筒120具有朝向凸轮件166的套筒接触面122，且凸轮件166具有朝向转动套筒120的凸轮接触面1662。套筒接触面122与凸轮接触面1662与用于互相接触。凸轮接触面1662与套筒接触面122分别设置凸块1663与凹部124。凸块1663与凹部124配置为凸块1663位于凸轮接触面1662，而凹部124位于套筒接触面122；在不同实施例中，凸块1663位于凸轮接触面1662，而凹部124位于套筒接触面122。凹部124具有底面1241、第一斜面1242与第二斜面1243；第一斜面1242与第二斜面1243连接于底面1241相对两侧缘，并且相应于固定轴110的切线方向。凸块1663的型态配合凹部124，用以滑动落入凹部124中。使得凸块1663至少以相对两侧接触于第一斜面1242与第二斜面1243。

转轴装置100具有初始状态与开盖状态。

如图10与图11所示，于初始状态，凸块1663落入凹部124中，凸块1663至少以相对两侧接触于第一斜面1242与第二斜面1243；凸轮接触面1662与套筒接触面122互相贴合。此时，扭簧140是承受反向扭转，而具有朝向顺向扭力T。由于凸块1663落入凹部124中产生定位作用，而使得转向扭簧140的顺向扭力T不会驱动转动连接件150转动。初始状态可以是转动件220相对于基座210呈现闭阖的状态；于折叠式键盘或笔记本电脑的场合，初始状态就是阖盖的状态。

如图12所示，于开盖状态，转动件220相对于基座210转动顺向角度，例如图中呈现转动向量为指向左方而转动件220向后朝顺向方向翻转。转动件220同时带动转动套筒120与转动连接件150顺向转动。此时，转动套筒120也同时相对于凸轮件166转动，而使得凸块1663沿着第一斜面1242脱离凹部124。此时，由于扭簧140也提供顺向扭力T，透过转动连接件150与转动件220传递至转动套筒120。在顺向扭力T的抵消下(顺向扭力T的作用方向带动凸块1663脱离凹部124)，凸块1663脱离凹部124的阻抗峰值被抵消。因此，使用者在将转轴装置100由初始状态变换为开盖状态时，就不容易感受到凸块1663脱离凹部124的阻抗峰值。例如将折叠式键盘或笔记本电脑由折叠状态打开为开盖状态，不容易感受到凸块1663脱离凹部124的阻抗峰值，而达成“开轻”的效果。此时，在变换为开盖状态的过程，仅有凸块1663产生的摩擦阻抗减去顺向扭力T。

相反地，当由开盖状态回复到初始状态时，如图10与图11所示，转动件220同时带动转动套筒120与转动连接件150反向转动。受到转动连接件150的带动，扭簧140承受反向扭转，而产生顺向扭力T，即带动转轴装置100由开盖状态转变为初始状态的扭力。此时，使用者明显感受到扭簧140提供的顺向扭力T。例如将折叠式键盘或笔记本电脑由开盖状态阖上为折叠状态时，使用者感受到扭簧140提供的顺向扭力T，而达成“关重”的效果。此时，转动套筒120也同时相对于凸轮件166转动，而使得凸块1663沿着第一斜面1242进入凹部124，而达成定位效果，让使用者可以感受到凸块1663落入凹部124的定位手感。由于凸块1663落入凹部124中产生定位作用，而使得转向扭簧140的顺向扭力T不会驱动转动连接件150转动，而维持初始状态。

通过上述技术方案，本发明的转轴装置100由初始状态转变为开盖状态时，扭簧提供的顺向扭力T抵消了凸轮件166产生的阻抗与摩擦阻抗。相反地，转轴装置100由开盖状态转变为初始状态时，扭簧提供的顺向扭力T形成主要的阻抗，达到“开轻关重”的效果，有利于单手使用可折叠的电子装置。

以上所述者，仅是本发明的较佳实施例而已，并非用来限定本发明实施的范围，即凡依本发明权利要求所述的形状、构造、特征及精神所做的等同变化与修饰，均应包括有于本发明的权利要求的范围内。

Claims (13)

1.一种转轴装置，其特征在于，包括有：

固定轴，具有固定端与自由端；

转动套筒，可转动地套设于所述固定轴，且位于所述固定端与所述自由端之间；

固定连接件，具有结合端与连接端；其中，所述结合端固定连接于所述自由端，且所述连接端开设有垂直于所述固定轴的轴向的第一卡槽；

扭簧，具有第一端与第二端；其中，所述第一端配置有第一卡合引脚，且所述第二端配置有所述第二卡合引脚，且所述第一卡合引脚用于嵌入所述第一卡槽；

转动连接件，具有固定部与延伸部；其中，所述延伸部凸设于所述固定部，且朝向所述固定连接件延伸；所述延伸部开设有垂直于固定轴的轴向的第二卡槽，且所述第二卡合引脚用于嵌入所述第二卡槽；以及

摩擦阻抗总成，设置于所述固定轴，用以对所述转动套筒提供扭力阻抗。

2.根据权利要求1所述的转轴装置，其特征在于，所述自由端、所述转动套筒以及所述固定部的外周面设置有咬合纹路或凹凸结构。

3.根据权利要求1所述的转轴装置，其特征在于，所述结合端具有插孔，所述插孔的型态是非圆形的配置，所述自由端的截面型态是非圆形，并且匹配所述插孔，使得所述固定连接件不会相对于所述固定轴转动。

4.根据权利要求1所述的转轴装置，其特征在于，当所述扭簧与所述固定轴同轴地配置时，所述第一卡合引脚与所述第二卡合引脚是垂直于所述固定轴的轴向。

5.根据权利要求1所述的转轴装置，其特征在于，所述摩擦阻抗总成包括有：

挡止件，固定于所述固定轴上；

凸轮件，套设于所述固定轴，其中，所述凸轮件可于所述固定轴的轴向上相对于所述固定轴滑动，且所述凸轮件在所述固定轴的旋转方向上固定于所述固定轴；以及

压缩弹性件，套设于所述固定轴，且所述压缩弹性件的两端分别顶抵于所述挡止件与所述凸轮件，使得所述凸轮件接触所述转动套筒，而对所述转动套筒提供阻抗。

6.根据权利要求5所述的转轴装置，其特征在于，所述挡止件是螺帽，螺锁于固定轴。

7.根据权利要求5所述的转轴装置，其特征在于，所述固定轴还具有导引段，所述导引段的截面型态是非圆形的配置；所述凸轮件具有导引孔，所述导引孔的型态匹配所述导引段的截面型态，且所述凸轮件套设于所述导引段。

8.根据权利要求5所述的转轴装置，其特征在于，所述转动套筒具有朝向所述凸轮件的套筒接触面，且所述凸轮件具有朝向所述转动套筒的凸轮接触面，所述套筒接触面与所述凸轮接触面与用于互相接触。

9.根据权利要求8所述的转轴装置，其特征在于，所述套筒接触面与所述凸轮接触面分别设置凸块与凹部；所述凹部具有底面、第一斜面与第二斜面，所述第一斜面与所述第二斜面连接于所述底面，且所述凸块用以滑动落入所述凹部，使得所述凸块接触于所述第一斜面与所述第二斜面。

10.根据权利要求9所述的转轴装置，其特征在于，当所述凸块落入所述凹部，所述扭簧提供顺向扭力。

11.根据权利要求1所述的转轴装置，其特征在于，还包括有转动件，所述转动件具有套设孔；其中，所述转动套筒设置于所述套设孔而固定于所述转动件，且所述转动连接件的所述固定部设置于所述套设孔并且固定于所述转动件。

12.根据权利要求11所述的转轴装置，其特征在于，所述扭簧设置于所述套设孔中。

13.根据权利要求1所述的转轴装置，其特征在于，还包括有基座，所述基座具有固定孔，所述固定连接件的所述自由端插入所述固定孔，并固定于所述固定孔。