CN1260482C - 与旋转致动器结合的铰链结构 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种在折叠式移动电话中使用的铰链结构，初始的打开动作是通过将动作构件的按压冲程借助于凸轮/凸轮从动件机构转变成铰链的旋转运动来完成的。因此，避免了不希望的、由将要打开的两个部件之间的内力所产生的反作用，而且可以实现没有震动的顺利打开动作。特别地，可以这样设置该铰链，即，使该铰链通常沿打开方向被推动，同时保持接合器啮合从而使铰链处于完全折叠状态，而且通过按压该动作构件可沿打开方向弹性恢复地驱动该铰链从而使接合器脱离开。

Description

与旋转致动器结合的铰链结构

技术领域

本发明涉及一种用来连接两部件以使该两部件可相互成角度移动的铰链，尤其涉及一种与一个旋转致动器和一个弹性驱动机构结合的铰链结构，从而使其中的一个部件可相对另一个部件折叠和打开。

背景技术

现有的大部分便携式电话都设有一个麦克风部件和一个扬声器部件，麦克风部件和扬声器部件通过一个铰链连接，从而可在使用过程中打开并且在不使用时折叠起来。为了提高这种可折叠式电话设备的方便性，在公开号为8-125725的日本专利申请中公开了一种铰链开启/闭合装置，其可使电话设备的两部件在闭合或折叠状态下稳定地握持并且仅通过使用一只手就可方便地打开或开启。在这个铰链开启/闭合装置中，使用扭转盘簧来向铰链装置提供转动驱动力。

但是，当这两部件完全折叠时，扭转盘簧存储了最大量的转动能量，而且当按下按钮以打开这两部件时，该转动能量被迅速释放，而其反作用力可引起电话设备的弹性运动。另外，保持电话设备折叠的保持力与操作按钮所需的力有关。因此，当保持力变大时，操作按钮所需的力也会变大，这会不利于电话的操作。

通过利用一个阻尼机构来提供适量的摩擦阻力或减弱弹力都可以避免上述问题。然而这两种方法都难以获得合适的初始操作速度、充分小的操作力以及在操作的整个冲程中的平稳操作。

发明内容

针对现有技术中存在的上述问题，本发明的主要目的是提供一种铰链结构，其利用一个简单的结构可实现平稳地折叠和打开。

本发明的第二目的是提供一种铰链结构，其可适用于可折叠的蜂窝式或其它型式的移动电话。

为了实现上述目的，本发明提供一种铰链结构，具有彼此连接并可相互成角度移动的第一部件和第二部件，还包括：

一个动作构件，其由第一部件沿轴向可滑动地支撑并具有一个轴向伸出的外端；

一个第一弹性构件，其沿轴向向外伸出方向推动该动作构件；

一个第二弹性构件，其由一个压缩扭转盘簧构成，压缩扭转盘簧具有一个通过固定在所述第一部件上的一个部件啮合的第一端，

一个接合器件，其设置得可以轴向移动和转动并且连接到所述第二弹性构件的一个第二端和动作构件的一个内端，该接合器件具有凹槽，

一个固定到第一部件上的端盖，该端盖具有凸起，当接合器件受第二弹性构件的轴向力的作用处于啮合状态时，这些凸起与接合器件(30)的凹槽啮合，当接合器件克服第二弹性构件的轴向力的作用处于非啮合状态时，这些凸起能够搭接在接合器件的端面上，

一个凸轮件，其具有一个凸轮并且以可以轴向滑动但不能转动的方式连接到接合器件上，

一对凸起，其成形于锁紧件的一个内圆周表面上，该凸起与凸轮件的轴向凹槽相啮合，以便当通过动作构件将接合器件按下小于预定冲程时防止凸轮件旋转，而当通过动作构件或通过所述搭接在接合器件的端面上的凸起将接合器件按下超过预定冲程时允许凸轮件旋转，和

一个凸轮从动件，其固定地连接到第二部件上，以一种沿轴向可滑动但不能转动的方式与凸轮件相配合，使得凸轮件的初始轴向运动促使凸轮从动件旋转，

其中，第二弹性构件沿一个预定的角度方向对第一部件和第二部件施加旋转偏置力。

这样，由于铰链结构的初始打开动作是由手动操作来完成的，所以可以避免将由作用在两部件之间的惯性力所产生的不希望的反作用力传递给使用者，而且没有震动的非常顺利的打开动作也可以实现。

通过设置一个第二弹性构件并使其沿相对第一部件的打开方向推动该第二部件，可进一步改善打开动作。特别是，根据本发明，第二弹性构件的弹力可以设置得相对弱，这样，在打开铰链时的震动将进一步降低。

根据本发明的优选实施例，铰链结构还包括一个接合器，当动作构件被按下超过一个预定冲程时，该接合器通过凸轮件使凸轮从动件处于可自由转动的状态，从而放松了该凸轮从动件相对第一部件旋转不动的啮合。而且当该第一部件与第二部件相互折叠并使动作构件放松时，该接合器适于通过凸轮件使凸轮从动件相对于第一部件处于旋转不动的状态。因此，可以实现相对没有摩擦阻力的打开动作和受控的折叠动作，这样，可使折叠和打开动作都获得最优化。

特别地，可以这样设置该铰链，即，使该铰链通常沿打开方向被推动，同时保持接合器啮合从而使铰链处于完全折叠状态，而且通过按压该动作构件，可沿打开方向弹性驱动该铰链，从而使接合器脱离开。

附图说明

图1为应用本发明的移动电话的外部立体图；

图2为移动电话的铰链的分解立体图；

图3为当铰链完全折叠时的剖视图；

图4为通过按压按钮打开铰链时的剖视图；以及

图5为移动电话的折叠和打开动作的示意图。

具体实施方式

下面将结合附图对本发明进行详细说明。

图1为应用本发明的移动电话的外部视图。该移动电话1包括一个设有键盘的麦克风部件2，设有LCD面板的扬声器部件3，以及连接这两个部件从而使其相对彼此可折叠的铰链4。由于电话设备的基本结构都是公知的，所以在下文将省略对其描述。

参照图2和图3，圆柱形壳体12由诸如不锈钢的金属制成，并具有一个大约为7.4mm的内径，其左开口端部设有一个向内的径向凸缘。该凸缘通过拉拔形成，并起到将内部组件保持在其位置上的作用。在壳体12的左端固定有凸轮从动件15，其包括一个具有相对较小直径的主体部分16和一个凸缘部分17，其中该主体部分16从壳体12的左端开口伸出两个部件从而使其相对彼此可折叠的铰链4。由于电话设备的基本结构都是公知的，所以在下文将省略对其描述。

参照图2和图3，圆柱形壳体12由诸如不锈钢的金属制成，并具有一个大约为7.4mm的内径，其左开口端部设有一个向内的径向凸缘。该凸缘通过拉拔形成，并起到将内部组件保持在其位置上的作用。在壳体12的左端固定有凸轮从动件15，其包括一个具有相对较小直径的主体部分16和一个凸缘部分17，其中该主体部分16从壳体12的左端开口伸出来，凸缘部分17与壳体12的径向凸缘相啮合。凸轮从动件15通常呈环形，在其内圆周表面上，一对螺旋凸轮凹槽18相对中心轴线呈对称关系地设置，其将在下文详述。

环形锁紧件25容置在壳体12内并抵靠在凸轮从动件15的右端上。在锁紧件25的外圆周表面上设有一对凸起26，其与壳体12的相应开口13啮合以便保持凸轮从动件15处于可旋转但轴向紧固的状态，并且保持锁紧件25处于旋转和轴向都不动的状态。圆柱形凸轮件19的右端插入并保持在锁紧件25的内孔中，而且该凸轮件19的左端略紧地装配到凸轮从动件15的右端中。在此情形(铰链的打开状态)下，位于凸轮件19上的一对凸轮20略紧地与凸轮凹槽18啮合。如下文所述，当凸轮件19向左移动时，凸轮件19的左端进入到凸轮从动件15中，并且借助于凸轮20和凸轮凹槽18之间的配合，凸轮从动件15可相对凸轮件19转动。在锁紧件25的内圆周表面上设有一对凸起27，该凸起与在凸轮件19的中部形成的轴向凹槽21相啮合。每个轴向凹槽21具有一个预定长度，从而锁紧件25的凸起27可啮合凸轮件19的轴向凹槽21，这样，当设置在凸轮从动件15中的凸轮件19的左端长度小于一个预定值时，则可以以旋转不动的方式来夹持凸轮件19。当设置在凸轮从动件15中的凸轮件19的左端长度大于该预定值时，凸起27就会从凸轮件19中脱离出来，这样凸轮件19就可自由地转动。

凸轮从动件15的凸轮凹槽18和凸轮件19的凸轮20通过凸轮斜面22和23相互啮合，凸轮斜面22和23具有这样一个螺旋角，即以一个预定的冲程(例如1.6mm)使凸轮件19进入到凸轮从动件15中的轴向运于其右端的凸缘部分32。凸轮件19的右端设有一对凸起24，该凸起24与设在接合器件30的内孔中的相应轴向凹槽31a啮合，这样，凸轮件19和接合器件30沿轴向可以彼此相对滑动却不会相对转动。轴向凹槽31a终止于接合器件30的左端附近并构成内接合部分31b。这样，当在接合器件30中向里推动凸轮件19超过一个预定冲程时，借助于内接合部分31b和凸起24之间的啮合，凸轮件19将促使接合器件30开始向左移动。

接合器件30的右端与一个端盖35相啮合，该端盖35本身还通过一个沿端盖35的外圆周表面形成的环形轴肩与壳体12的轴向端部相啮合。通过将设在壳体12的轴向端部上的突出部14压入到在端盖35的外圆周周围形成的相应凹槽38中，端盖35可一体地固定到壳体12上。

一个扭转盘簧29内置于锁紧件25和接合器件30的凸缘部分32之间，以便可转动地推动接合器件30并朝向端盖35轴向推动接合器件30。扭转盘簧29的螺旋线的轴向两端部沿轴向延伸并分别固定到位于锁紧件25的轴向孔28中和位于接合器件30的凸缘部分32中的轴向孔34中。在径向相对的位置上面对壳体的端盖35的内端面上，设有一对轴向伸出的啮合凸起36，并且该啮合凸起36通常(当铰链完全折叠或打开时)固定到接合器件30的凸缘部分32的相应凹槽33中以防止接合器件30转动。

圆柱形连接件39插入到端盖35和接合器件30的中心孔中，而且连接件39的自由端或左端与凸轮件19右端的中心孔卡紧配合，这样凸轮件19和连接件39彼此轴向连接而一体地作轴向运动。

压缩盘簧41可弹性恢复地插入在按钮42和位于端盖35的外端表面的内圆周上的环形轴肩表面之间。金属杆44插入到连接件39的中心孔中，以可靠的方式和足够的机械力将按压按钮42的力向内传递到凸轮件19上。

下面结合图4详细说明根据本发明的与一个旋转致动器结合的铰链的动作模式。

当扬声器部件3折叠在麦克风部件2上时，扭转盘簧29的轴向力向右推动接合器件30。在这种情况下，端盖35的凸起36与接合器件30的凹槽32啮合(接合器的啮合状态)，这样即使扭转盘簧29施加一个转动力到接合器件30上，接合器件30相对于壳体12也不会转动。因此，接合器是由端盖35的凸起36，接合器件30的凹槽32和扭转盘簧29来构成的。

凸轮件19联接到接合器件30上，而且在一个预定范围内，该凸轮件19相对接合器件30只能轴向滑动而旋转不动。在压缩盘簧41作用到按钮42上的轴向力作用下，凸轮件19移向右侧。而且，在此情况下，借助于轴向凹槽21和凸起27之间的啮合，凸轮件19和锁紧件25旋转不动。因此，与凸轮件19左端的凸轮20相啮合的凸轮从动件15也旋转不动。因此，扬声器部件3和麦克风部件2保持相互折叠。

在这种情况下，当将按钮42向左推动一小冲程(1.6mm)时，一体地与按钮42连接起来的连接件39向左移动，而且联接到连接件39的内端面上的凸轮件19也向左移动。因为凸轮件19借助于轴向凹槽21和凸起27之间的啮合而相对锁紧件25保持旋转不动，所以在凸轮件19左端上的凸轮20可无旋转地轴向向左移动。因此，通过在凸轮凹槽18和凸轮20上形成的凸轮斜面22和23的相互作用，凸轮从动件15转动。该转动可使一体地连接到凸轮从动件15上的扬声器部件3打开或开启一个大约10度的角度(如图5中的角度Pr)。

随着将按钮42进一步按下，凸轮件19的凸轮20最终到达凸轮从动件15的凸轮凹槽18的线性部分18a，并且凸轮从动件15不再进一步旋转。由于内接合部分31b和凸起24之间的啮合，凸轮件19的连续地轴向向内运动使接合器件30向左移动。当完全按压下按钮42时，接合器件30的凸起36从端盖35的凹槽33中脱离出来(接合器的脱离状态)，并且在锁紧件25和凸轮件19之间的旋转不动的啮合由于锁紧件25的凸起27和凸轮件的轴向凹槽21之间的啮合而同时被放松。

结果，将通常作用在接合器件30上的扭转盘簧29的旋转偏置力释放出来。由于凸轮从动件15的凸轮凹槽18和凸轮件19的凸轮20彼此处于旋转不动的啮合状态，而且凸轮件19和接合器件30也彼此处于旋转不动的啮合状态，所以接合器件30、凸轮件19和凸轮从动件15都在一个单独的主体中旋转。换句话说，麦克风部件2和扬声器部件3可相对彼此自动地打开。最大打开角度(图5中所示的MAX)是由铰链4的打开角度决定的。

在此条件下，由于凸起36搭接在边缘32的端面上，因此尽管存在扭转盘簧29的轴向偏置力，仍可防止接合器件30向右移动。同样，由于设置在凸轮件19和锁紧件25之间的阻止旋转装置24处于不匹配的相位关系，因此尽管存在压缩盘簧41的轴向偏置力，仍可防止凸轮件19向右移动。结果，只要没有外力作用在铰链上，该铰链将保持打开状态。在此状态下，按钮42处于完全按下的状态。

当克服扭转盘簧29的转动偏置力而手动地将麦克风部件2和扬声器部件3相互折叠上时，凸轮从动件15和凸轮件19初始一起旋转，但是一旦锁紧件25的凸起27和凸轮件19的轴向凹槽21之间的相位关系匹配起来，压缩盘簧41的轴向力就推动凸起27和轴向凹槽21对准，并且向右推动凸轮件19。此时，由于凸轮凹槽18的线性部分18a与凸轮20啮合，所以没有转动力施加到凸轮件19上。

因为扭转盘簧29的向右轴向偏置力通常作用在接合器件30上面，所以一旦端盖35的凸起36和凸缘32的凹槽33彼此对准起来，接合器就被啮合。结果，抑止了扭转盘簧29的转动偏置力。压缩盘簧41的轴向偏置力只是用于进一步向右推动凸轮件19，并且在凸轮斜面22和23的作用下，凸轮从动件15转动直到麦克风部件2和扬声器部件3中一个完全地折叠在另一个之上。在这种情况下，压缩盘簧41的轴向偏置力使两个部件保持完全折叠状态，并且按钮42恢复到完全伸出状态。

根据上述的实施例，由于可以将一个折叠在另一个上的两个部件通过轻微按压按钮就可部分打开，并且当进一步按压按钮时，在扭距弹簧的偏置力的作用下可完全自动地打开，所以对被折叠的设备来说可以获得更好的便利性。这两个部件的折叠形式与传统设备相同。特别是，打开的动作分成两个阶段，首先是通过作用到按钮并传送到凸轮上的手控力，其次是通过弹簧的力。因此，与初始打开动作依靠于弹力的传统铰链相比，可以将初始打开该铰链时的震动减到最小，并且由于不再依赖弹簧力来初始打开扭矩，因而所需要的弹簧力会降低。此外，由于该铰链结合有一个作为独立装置的旋转致动器，所以相同的致动器可以用于多个不同的装置中，并且在简化生产过程和部件管理方面具有突出的优点。

上面的描述可直接应用到移动电话设备中，而且本发明也能用在连接膝上型计算机的键盘部件和显示部件的铰链装置中，以及用在连接容器的主体和盖体的铰链装置中。在前述实施例中，折叠状态为通常状态，但是也可以将打开状态设定成通常状态，并且通过适当地选择接合器的啮合位置和扭转偏置力的方向，也可以将该铰链设计成自动地折叠。另外，与一个公知的使用粘性流体的旋转阻尼器结合，可以获得更加平滑的动作。

Claims (1)

1.一种铰链结构，具有彼此连接并可相互成角度移动的第一部件(2)和第二部件(3)，还包括：

一个动作构件(42)，其由第一部件沿轴向可滑动地支撑并具有一个轴向伸出的外端；

一个第一弹性构件(41)，其沿轴向向外伸出方向推动该动作构件；

一个第二弹性构件(29)，其由一个压缩扭转盘簧构成，压缩扭转盘簧具有一个通过固定在所述第一部件上的一个部件(25)啮合的第一端，

一个接合器件(30)，其设置得可以轴向移动和转动并且连接到所述第二弹性构件的一个第二端和动作构件的一个内端，该接合器件具有凹槽(33)，

一个固定到第一部件上的端盖(35)，该端盖具有凸起(36)，当接合器件受第二弹性构件(29)的轴向力的作用处于啮合状态时，这些凸起(36)与接合器件(30)的凹槽(33)啮合，当接合器件克服第二弹性构件的轴向力的作用处于非啮合状态时，这些凸起(36)能够搭接在接合器件(30)的端面上，

一个凸轮件(19)，其具有一个凸轮(20)并且以可以轴向滑动但不能转动的方式连接到接合器件上，

一对凸起(27)，其成形于锁紧件(25)的一个内圆周表面上，该凸起与凸轮件的轴向凹槽(21)相啮合，以便当通过动作构件将接合器件按下小于预定冲程时防止凸轮件旋转，而当通过动作构件或通过所述搭接在接合器件(30)的端面上的凸起(36)将接合器件按下超过预定冲程时允许凸轮件旋转，和

一个凸轮从动件(15)，其固定地连接到第二部件上，以一种沿轴向可滑动但不能转动的方式与凸轮件(19)相配合，使得凸轮件的初始轴向运动促使凸轮从动件旋转，

其中，第二弹性构件沿一个预定的角度方向对第一部件和第二部件施加旋转偏置力。

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