CN1247872C - 自平衡调整离心装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种手机实现方法，可以张开至180度，配有双轴的合页。所述合页包含一个离心装置(31)，可使手机两翼机壳在张开的一刻互相分离开。所述离心装置还可为张开位置的本身进行准确定位，可以与手机的一种使用方式相关连。另外，本发明的手机实现方法可以使大量的联接导线更容易地在两翼机壳间穿过。

Description

自平衡调整离心装置

技术领域

本发明涉及一种具有机座与盖板的手提电子设备。所述电子设备可以是手提电脑、掌上电脑(PDA)、手机或其它形式的设备。本发明涉及的设备包含通常带有键盘的机座和一般配有显示屏的盖板，用来显示由键盘输入的指令结果。当然，机座与盖板的概念可以颠倒，键盘可以位于盖板上，显示屏可以位于机座上。一般来说，手提电子设备在折合状态时，可以通过外壳来保护对应在一起的显示屏与键盘，但同样也可以想象在机座或盖板的背面安装有显示屏或键盘。

背景技术

常见手提电子设备出现的问题主要在于折合合页的实现方式上。在这些电子设备中，用于折合设备的合页主要包括一些环绕轴承，它们与机座和盖板相连，其间安装有单一的转动杆。这种实现方式简单易行，但多有不便。一方面，当设备处于打开或折合的位置时，合页都是可见的。合页呈隆起状，不够美观，甚至成为设备的脆弱之处。实际上，当设备处于折合状态时，合页对于设备相对应部位的侧面来说就是一个隆起，当设备以这一部位侧面朝下放置时，设备重力实际上就完全压在合页之上，而不是压在整个底部侧面。相反，如果将合页缩回以使里部侧面相对平整的话，合页在设备打开时就会出现隆起。

然而，在手机领域，这种合页配置了设备打开时的角度限制，盖板在打开后，与机座的角度为160度左右。这样，合页就配有了张开限制装置。这些装置是脆弱的。尤其是当手机张开时，装置处于两个平面间的夹角上，趋向于一直开张到180度。目前，尚无合适的材料可以耐受张开手机时的不良操作的力量，这种力量超过了手机开张的正常角度，超过了采用的材料的弹性极限。

从实用角度来讲，为使这些设备能够在打开的状态下，使显示屏保持在一个让使用者感觉舒适的角度，则应使合页带有磨擦装置，使显示屏保持在一个稳定的张开角度，如90度、110度等根据使用者希望的角度。这些磨擦装置却会带来不便，就是不可能使设备自动张开：从而与实用这一目的存在冲突。

另外，这种单一轴的合页给机座与盖板间传输信号的导线带来很多困难。如，我们知道合页中要通过约120根连接线。我们知道这些连接导线需经受设备重复性开合的机械扭转，这样一来这一问题就更加复杂。

一些不同的机械结构被设计出来以实现这一目的。第一种机械结构就是将需承受扭转的导线做在合页的卡栓上。这样，当设备开合与关闭时，这些导线的横向部分承受扭转。这种解决办法只有当合页的直径足够大时才可行。这一解决办法与上面提到的对折叠的(隆起)担忧背道而驰。在另一种解决办法中，导线通过一个柔韧层来实现，柔韧层至少要绕合页一周。不同方向的旋转就是通过这一柔韧层的弯曲之处进行的：可靠性很好，但体积同样较大。

我们也同样了解其它的关节形式。其中一种形式是，合页具有两个旋转轴，互相平衡，分别位于盖板平面和机座平面。这种形式的合页解决了上述的部分问题。然而，它并不支持在特殊使用方式下盖板对应机座的特殊张开状态。因此，无法定位张开角度，因为两个轴会争相张开。在手机的实用上，当有电话打入而震铃时，就需要在手机张开之后，还要按一下按钮来接通电话。

另外，这种合页形式还有一个问题，就是盖板与机座相对应的棱边的形状。实际上，为了打开设备，这些棱边在制作时都要磨圆，以使上下机壳能没有阻力地打开。这种情况的缺点在于，磨圆之后会积攒灰尘，进入关节，使其过早磨损。

发明内容

本发明的目的在于提供一种包含机座、盖板及用于使盖板沿机座进行旋转运动的关节的手提式电子设备，所述电子设备的关节包含至少一个离心机械结构，当进行旋转运动时调节支撑机座与盖板的两个轴头间的间距。

在本发明中，我们解决了上述现有技术中存在的问题，所用的合页(如双轴型)具有第一种特征或第二种特征，最好是同时具有这两种特征。根据第一种特征，双轴型合页与它的两个轴拥有共同的平面。合页所在平面的法线一直会形成机座与盖板张开时角度的等分线。这样，就可能拥有一个精确的角度计算：合页在设备张开时的位置不会有随意性，而只能是唯一的：即其所在平面的法线是张开角度的等分线。在这样的条件下，就可以在这个合页上设置一些不同的装置，尤其是触点，来定位打开时的位置，指令手机的特殊的使用。

根据另一种特征，为了避免磨擦，在打开时，使两部分机壳轻轻互相分离一些，然后再互相呈旋转状运动。这种合页具有一种离心机械结构，可以达到这样的位差。在完善状态，这一位差在张开90度时最大，在关闭或张开180度时为零。这种位差的实现，在设备闭合时，可以使两个机壳互相紧贴。

这种合页具有足够的体积，嵌入设备之中，可在其上安装重要的附件。一方面，我们可以在上面安装扬声器。最好有两个声音出口，一个通往设备关闭时的内侧，另一个通往外部。其主要用途是当有来电时可传播震铃。另外，合页部位还可用来安装摄像头，方向可变，可用于照像或是电视电话，在设备张开在特殊角度时使用。双轴解决办法还具有通过更多导线的性能。

附图说明

阅读下面的描述并研究附图可更好地理解本发明。附图仅具指导性，并不对发明具有限制性。虽然仅以手机作为参照，但上述的其它具有机座与盖板的设备均被涉及。附图显示情况如下：

图1a至1e为根据本发明制造的手提电子设备处于打开或关闭的不同状态的示意图；

图2a和2b为本发明可获得上述所有功能的细节处的示意图；

图3为图2a和2b中合页的示意图；

图4a到4c为本发明的合页从设备张开到关闭的状态的演变示意图；

图5a到5d为本发明合页空间从关闭到张开的位置的另一实施方式；

图6a和6b为本发明合页的两种实施方式，根据位置的不同，摄像头可见或不可见；

图7a到7c为本发明合页实现方式的一个变形。

具体实施方式

图1a到1e表示出根据本发明的手提电子设备从关闭到张开的不同状态。所述设备1包含机座2和盖板3。盖板3可通过关节对应机座2转动。该关节包含一个合页5，其在设备关闭时的高度6与机座2和盖板3的厚度7和8之和相等。正如图1d和1e明确表示的那样，合页5包括一个机械结构，使得高度6所在平面的法线9将盖板3和机座2形成的角度二等分。例如，机座2对应法线9形成的角度10与盖板9与同一法线9形成的角度11相等。

在这样运动时，我们就可确信合页5在设备在一定角度打开的状态下，拥有一个固定的位置。由此，合页的机械结构就可以计算盖板3对应机座2的张开的位置，以使所需用途的定位得到检测。例如，图1e的盖板与机座的张开角度为110度，我们就可以想象设备1可以是一部手机，放置在桌面上，就可以不用手拿进行接听。相反，图1d张开的角度更大，可以用于私密接听，仅有使用者一人可以听到传出的声音。同样，图1c的角度为张开成平面，这时的使用可以是电话会议，摄像头12对着使用者，使用者注视着盖板3上的显示屏13，同时他还可以按动机座2上面带有的键盘14。

图1b显示的是手机的背面，摄像头12位于合页5的背部，朝向方向15，与我们所在的注视显示屏13的方向16相反。通过这种使用方式，我们可以修正摄像头拍摄的用于传输的照片。

图1a至1e所示的使用方法，可以用于前述的其它设备上。例如，对于手提电脑，张开角度的倾斜或多或少地可以加强电脑扬声器传出的声音。另外，图6a和6b所示的合页实现方式的变形同样可以使摄像头和扬声器的使用符合不同的张开状态。

如同图1a与1c所示，机壳2和3在张开状态下，其棱边相对的部位作工精细，可以阻止灰尘的进入。我们将会看到，合页5的转动轴，或双轴，不可能位于合页的外侧面所在平面。它们更趋位于机壳2和3的内侧面。我们在发明中解决了由布局引起的棱边磨擦问题，采用的方法是，使合页在至少一个轴上，包含一个使机座2和盖板3在旋转运动时产生间距17的离心机械结构。当设备关闭时，如图1a，或当设备完全张开时，如1b和1c，这一间距将变为零。对于后两种情况，这一间距通过机壳2和3的内侧面高度差或平齐差来测量。我们随后会发现，这一间距逐步扩大，尤其是当盖板3对应机座2呈90度角时，间距达到最大。

图2a和2b可使我们理解本发明一个实施方式的合页5的结构。这一结构包括一个模块18，如图2a，在与高度6垂直的平面中拥有两个侧平面，分别是19和20。在这两个侧面19、20上各有两个转动杆的轴头，在侧平面19上分别是21和22。虽然可以只在一个侧平面上安装有转动杆轴头，如在侧平面19上，但为使机械更好地平衡，本发明中转动杆轴头同样插穿侧平面20。轴头21和22与机壳2和3的延伸部分上的把手23和24相扣接，如图1d所示。轴关21和22在合页5中转动，它们又与把手23和24紧密扣接，也就是与机壳2和机壳3紧密相连。另一侧与此相同。

这样我们就发现本发明的第一个不可忽视的好处。组成合页5的模块18可独立于机壳2和3之外来制作，在其中安装不同的电路。将模块18安装在机壳2和3之间可以很容易地实现各种机械与电子连接，在下面我们就会看到。导线可以通过(方式在此不作描述)轴头内部。这些轴头为中空的。另一变形形式是，在这些轴头之间的空间中装置与轴头呈正交方向的连接柔韧层。

图2b和3显示，模块18在其两侧面19和20上各包含一个固定在模块18上的面板25。例如，面板25非常吻合地嵌入到模块18中。面板25最好包含两组孔洞，每组孔洞有两个长方形的孔洞。例如，第一组孔洞26包含长方形孔洞27与28。孔洞27与28是做在面板25的厚度上。在指出的方式上，孔洞27是通透的，而孔洞28则是洞穴的形状，是不通透的。当然它们两者也都可以是通透的。但需要至少一个孔洞是通透的，以便使轴头21和22能够穿伸出来，并且让连接线通过。孔洞组26的孔洞27的长方形孔洞空间29与孔洞28的长方形孔洞空间30是正交的。

板片31起到离心的作用，拥有两个支轴32和33。支轴32和33与板片31所在平面呈正交方向延展，板片31与面板25的平面平行。支轴32通过第二孔洞组35的第一个长方形孔洞34。支轴33则嵌入这第二孔洞组35的第二个长方形孔洞36。板片31为坚硬物体，支轴33滑动在长方形孔洞36中，支轴32滑动在长方形孔洞34中，并相互交替。这样，板片31与支轴32和33便承受转动。

通过图3所示的镙钉37，机座2与轴头22固定在一起。支轴32(也是中空的)与轴头22紧紧固定，轴头22的另一头也穿通面板25。当板片31沿方向38自转时，我们发现机座2可以对应盖板3进行转动。另一板片位于第一组长方形孔洞中沿方向39转动。另外，因为支轴32在孔洞34中滑动(同样另一支轴在孔洞27中滑动)，这两个支轴互相分离。这种分离就导致了前述的机座2与盖板3的相互分离。

虽然最好是对称地使面板25拥有两组长方形孔洞25和35，但也可以仅使用一个离心机械结构来实现这一分离。

同时参照图2b，我们看到与轴头22相连的支轴32，可以在另一端与在长方形孔洞27中滑动的支轴40相连接。可通过回力弹簧41相连接。同样，在孔洞36中的支轴33也可与孔洞28中的支轴42通过回力弹簧43相连接。图2b显示弹簧41和43对应于面板25，不在同一平面中，这样，根据板片转动的不同位置，一个弹簧就可以在另一弹簧的上面通过，达到预定位置。

为使分离后准确到位，根据前述的对称特点，两个支轴33与42由共同拉杆44来操作。比如使拉杆44在位于面板25上的沟槽45中滑动。沟槽45与长方形孔洞28和36相平行。也就是说，当支轴33在孔洞36中占据一个特定位置时，另一支轴42因为拉杆44的存在而在另一个孔洞28中处于相对应的位置。这样，我们就达到了图1e这样的结果，即合页5的高度6的法线9一直是等分线。

弹簧43和41的存在并不是必不可少的。然而在完全张开或关闭时，它们会使设备处于稳定的位置。实际上，我们发现，按图4a，当设备完全张开时，支轴32与40相互最为接近。同样，按图4c，当设备关闭时，支轴32与40最为接近。弹簧41与43通过促进这种接近，保障了稳定性。相反，图4b显示，当处于如图1的示的居中张开位置时，支轴32和40互相远离，弹簧41与43拉直。这时，弹簧41与43牵引力最好。通过这种方法，我们就可以达到两种稳定状态：由于弹簧的回力，一种是关闭状态，一种是张开状态。

同样，从图5a到5d，我们看到设备从关闭状态图5a到开张状态图5d，弹簧41与43的处于的相对应的不同的位置。当处于图5b位置时，四个支轴互相位于相同的平面，由于磨擦作用而产生了伪稳定的位置。这一位置对应着盖板3相对于机座2处于张开90度角的状态(也对应着由技术上的磨擦造成的稳定位置)。

本发明中，我们也想设计出另一种图5c所示的稳定位置，对应着张开150度角，合页对应机座2的倾角为15度。我们在图5b所示的伪稳定位置和图5d所示的设备完全张开用于平放时的绝对稳定位置之间，建立一个居中的稳定位置。为这一目的，我们比如可以在长方形孔洞28中，最好同时在孔洞38中，开设一个销槽46。销槽46设置在孔洞28中的一个边壁上。一般来说，孔洞28是用来接收支轴42进行顺畅滑动的。为此目的，一般拉杆上有一个洞来让支轴42通过。这一孔洞是圆的。

根据本发明，我们将拉杆44上用于支轴33和42通过的孔洞按拉杆的方向设计成长方形，以便使支轴33和42在其中按与长方形孔洞28的方向30正交的方向游动。

然后，当支轴42到达与销槽46垂直位置时，会在弹簧43的拉力下进入销槽46。拉杆44上的长方形孔洞允许这一移位。一旦进入销槽，支轴42但会阻止拉杆44的运行，并导致了一个合页的稳定张开位置。这一稳定位置与图5d所示的通过支轴42到达孔洞28的一端而产生的极端位置不同。我们可以通过在长方形孔洞28中制作多个销槽来实现多个希望的稳定位置。当然，相同的设置可以在孔洞36中进行。其它的稳定角度最好除180度外的钝角。

作为变形，销槽也可做在，或作为补充而做在长方孔洞27或34中的边壁上。为完善位置上的支撑，甚至可以同时在一组孔洞中的两个孔洞中设置孔洞。

像46这样的销槽，最好在孔洞边壁上不做成垂直形状，而是做成倾斜形态，以便有利于设备1的机座2和盖板3继续开张或关闭。

为在使用中准确定位，最好将销槽46的底部采用金属制作，并与驱动轨迹相连。支轴33与42本身被带往一个电位，例如将整个板片31带往一个电位。在这种情况下，当支轴42进入销槽46时，他就发出了与销槽46相连的可用的电子信号。这一信号可用作手机的使用参数：使用扬声器通话、私语通话、可视电话、照相等等。当然，长方形孔洞28或27或其它孔洞的边端也可按此模式安装金属，以便使手机在张开时能够定位，以确定使用类型。在这种方式下，面板25便成了绝缘体，而支轴与板片成了导体。

图2b显示，一个摄像头安置在模块18上，位于两侧面板上的支轴线之间。摄像头自身可以转动，其对应方向可以是12或15(图1c和1b)。使用摄像头时可通过其转动轴定位装置来定位。

图6a和6b显示了不同的实现模块18的方法。在此图中，显示了模块18中的长方形孔洞和支轴，模块的高度6小于机座2和盖板3的厚度47和48之和。图6a中，设备处于关闭状态。图6b中，它处于张开180度状态。在这两种情况中，合页的实现一直与机座2和盖板3的平面齐平。在这些图上，我们发现，机壳延伸部分23和24(不可见)通过壳壁49和50而相连。当设备完全张开如图6b时，壳壁49和50会将合页包住。壳壁49和50顺着机壳2和3的边的延伸伸展至合页5。

另外，根据本发明的一种变形，如图1a到1e所示，合页5的高度6与厚度47与48之和相等。不再有壳壁49和50。

合页5具有厚度51，在一种情况下这一厚度低于机座2或盖板3的厚度47或48，在另一种情况下，与这些厚度相等。最好是厚度47与48相同。

当电子设备为手机时，盖板3上除一个显示屏52外还包括一个电子模块54，内有数据存储电路和集成天线55。天线或其它电路54也可以集成在机座2中。集成天线55具有较厚的体积。这一厚度与设计盖板3的想法相左，但却与本发明设计较厚的盖板并利用其剩余的空间用于信息存储电路的解决办法相吻合。这些信息主要是MP3格式的音乐。

合页5除了可以装有摄像头外，还可以装有扬声器。将扬声器置于键盘与显示屏之间在已知的使用方式中对手机来说并不令人不舒服。相反，这一布局在本发明中尤其有利，当手机处于关闭状态时，如图6a所示的位置，我们可以使用合页5来通过小孔56来传出声音，当来电时，震铃声会很好传播。如果没有小孔56，则需要在机座2和盖板3上打孔，以便手机关闭时可以让内置的扬声器的声音传到外面。根据图6b所示的变形，小孔56在手机完全打开时被包住。

可以根据图6a的变形使用摄像头，根据图1d所示，打开手机，准备定位，来启动拍照功能。实际上，手机不完全打开，但大角度打开时，机壳2和3的边端57和58之间的空间足以进行取景拍照。

如需自动张开，本发明可以用电动机来打开设备1。为此目的，如图3所示，电机57可以通过镙母58引动镙钉59。通过开头控制，电机57转动后，引动镙母58的转动，带动镙钉59的转动。镙钉与拉杆44相连，可使之朝向一个方向或另一方向运动。如需手动，我们可以将镙母58的镙纹设置得具有弹性，可以与镙钉59的镙纹脱钩。电机57、镙母58和镙钉59这一整体可以微型化。需要时，可用两个同步控制电机来替代拉杆44，并同样提供销槽46的功能。在这种情况下只需对张开或关闭的定位进行计算。

作为变形，图7a到7c显示了面板25、拉杆44及长方形孔洞27和28的另一种实现方式。

对于面板25，我们将之设计成完全的坑洼状来代替平面状，以便在其中容纳板片31并限制其运动。实际上，当完全开张时，运动的限制来自于在长方形孔洞28中滑动的支轴33或42，它们在其中滑动时受到孔洞边端的限位。因支轴33或42直径较小，我们担心过它们的耐受强度不够。我们加高了面板25上边壁60来限制板片31的移位。将边壁60沿着面板25的四周在同一组孔洞中各长方形孔洞汇合处加高。其高度与板片31的厚度相当。板片31具有等腰三角形的形状，支轴33或42位于三角形顶部，而支轴40或32位于与其相对的底部中间。当板片31运动时，等腰三角形邻近各边互相支撑来对抗阻碍其运动的边壁。这样就增强了支轴33和42的耐受性。

拉杆44最好在面板25上由一个按图7a所示透明安装的顶盖61来支撑。顶盖61本身含有沟槽或凸槽，与拉杆44相对应的沟槽或凸槽相协调工作。这一顶盖可使拉杆44更坚固。顶盖位于已被取消的弹簧42的位置，弹簧42的功能由平面弓形弹簧取代。顶盖61在两侧有开口64和65，呈三角形，来让支轴40和32通过。在一个最好的版本中，这些三角形的开口是需要的，因为轴头21和22的中心与支轴40和32的转动中心并不同轴。在这种情况下，当张开时，就引起了模块18沿着等分线9轻轻位移。在这种变形中，开口64和65与弹簧41替代孔洞27和28起到了定向的作用。因此，开口64和65也形成了长方形孔洞，即使它们的一端比另一端要大。在这种情况下，本发明的定位面板应包括面板25和顶板61。

为使居中位置稳定，销槽46一方面为使长方形孔洞边壁有连续性而具有倾角。另一方面，沟槽46旁边设置了一个厚处66，形成一个重要的阻碍。这一重要阻碍66的设置是为了避免支轴40和32在弹簧41的作用下自然移动。

为强化由弹簧41引起的复位稳定位置，我们没有将长方形孔洞28设计成直形，而是设计成圆拱形。一组孔洞的曲线形状与另一组相对。一方面，这一布局可使设备在张开时两个机壳之间的分离加大。另一方面，可在居中位置时增强弹簧41的张力。这样，两侧机壳就可以更快地抵达平衡位置。

为使之完善，在弹簧41或43与支轴32和40或33和42相连接处，我们设置了一个圆环，用铜或PVC制成。圆环作为弹簧41或43的曲端与支轴外表面间的中介。经验表明，这一圆环要使应力达到150000以上。

Claims (15)

1.一种手提电子设备(1)，包含一个机座(2)，一个盖板(3)，及一个用来使盖板相对机座呈旋转运动的关节(5)，其特征是关节拥有至少一个在转动时使两个支撑机座与盖板的支轴分离的离心机械结构(31)。

2.如权利要求1所述的手提电子设备，其特征是：所述关节包括一个合页，该合页厚度(51)与机座和盖板的厚度(47、48)相同，合页高度(6)与机座和盖板的厚度之和相同。

3.如权利要求1所述的手提电子设备，其特征是：所述关节包括一个合页，所述合页厚度小于机座或盖板的厚度，合页高度小于机座与盖板的厚度之和。

4.如权利要求1所述的手提电子设备，其特征是：所述关节包括：至少一个定位面板(25，61)固定在关节(18)上，所述定位面板包括两组孔洞(25，35)，每组孔洞有两个长方形孔洞(27，28，34，36)，一组中第一个孔洞的长方形空间与同组中第二个孔洞的长方形空间垂直；

一个离心板片(31)，所述离心板片具有两个支轴(32，33)，两个支轴在一组孔洞中的第一个或第二个孔洞中滑动；

支轴中的第一个与机座或盖板相连接(37)，机座和盖板通过支轴转动。

5.如权利要求4所述的手提电子设备，其特征是：所述手提电子设备拥有第二个板片和一个拉杆(44)，所述第二板片分别与盖板或机座相连接，所述拉杆两端与第二支轴相连接。

6.如权利要求5所述的手提电子设备，其特征是：所述手提电子设备拥有一个弹簧(41)，安装在两个第一支轴之间，和/或一个弹簧(43)，安装在两个第二支轴之间。

7.如权利要求4所述的手提电子设备，其特征是：所述手提电子设备拥有能够达到第一、第二稳定张开角度的措施，所述第一稳定张开角度为机座与盖板间的角度为180度，所述第二稳定张开角度(46)为非180度的钝角，所述措施是在长方形孔洞内设有至少一个销槽。

8.如权利要求1所述的手提电子设备，其特征是：所述手提电子设备拥有一个电机，所述电机引起机座对应盖板的旋转运动，尤其是一个电机(57)能够带动拉杆移位。

9.如权利要求1所述的手提电子设备，其特征是：所述关节拥有一个扬声器。

10.如权利要求9所述的手提电子设备，其特征是：扬声器有特别设置，可以使声音根据机座与盖板间的开合状态来传出。

11.如权利要求1所述的手提电子设备，其特征是：所述关节拥有一个摄像头。

12.如权利要求11所述的手提电子设备，其特征是：所述摄像头在关节上具有可调向性。

13.如权利要求1所述的手提电子设备，其特征是：所述手提电子设备是一部手机。

14.如权利要求13所述的手提电子设备，其特征是：所述手提电子设备拥有位于机座或盖板内的集成天线(55)。

15.如权利要求1所述的手提电子设备，其特征是：所述关节包括至少三个稳定位置，其中一个是关闭状态，两个是机座与盖板间具有不同的角度的打开状态。

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