CN1590789A

CN1590789A - 电动铰接机构

Info

Publication number: CN1590789A
Application number: CNA2004100598929A
Authority: CN
Inventors: 殿贝佳英
Original assignee: Nidec Copal Corp
Current assignee: Nidec Precision Corp
Priority date: 2003-09-05
Filing date: 2004-06-17
Publication date: 2005-03-09
Also published as: JP2005083432A; KR200362183Y1; US20050050683A1; KR20050025226A; US7140071B2; CN2748688Y

Abstract

在一电动铰接机构中，一偏压装置保持一在第三旋转件和在第二旋转件内的第二啮合部分之间的凹凸啮合状态，因此，第二旋转件跟着第三旋转件转动。而且，偏压装置保持一在第二旋转件内的第一啮合部分和第一旋转件之间的凹凸保持状态，因此第一旋转件跟着第二旋转件转动。此外，当第一旋转件转动时，盖部分跟着它转动。在用手转动盖部分过程中，电机保持断开状态，第二旋转件通过一锁合装置而保持停转。因而，在第一凹凸啮合部分的啮合状态通过用手转动盖部分而释放，借此，盖部分可用手予以自由地转动。

Description

电动铰接机构

技术领域

本发明涉及一电动铰接机构，它用于操作特别是安装在蜂窝电话、个人计算助理、笔记本电脑等的盖或类似物的打开和闭合，。

发明背景

该领域内的传统技术是韩国实用新型之一No.20-0174766。在此官方公报上叙述的蜂窝电话，揭示了一电动铰接机构，该铰接机构被安装在一设有数字小键盘的主体和一设有屏幕的盖部分(可动物件)之间的铰链连接，因此，可电动打开和闭合蜂窝电话的盖部分。因为该铰接机构需要安装在蜂窝电话的铰链部分内，而使用一小型电机。因为小型电机的缘故，有必要增加转矩，为了弥补转矩的不足，采用一齿轮传动电机。为了容许电动和手动开启/闭合盖部分，一凸台设置在齿轮电机输出轴一端，一凹座设置盖侧，使凹座和凸台相配合。因此，盖部分通过在电动开启/闭合中凸台和凹座之间啮合力而开启和闭合，在手动开启/闭合中，凸台从凹座中脱离，因而，盖部分可自由地予以开启/闭合。

专利文献1：韩国实用新型No.20-0174766

专利文献2：日本实用新型No.3079820

专利文献3：日本专利申请揭示No.11-112630

发明内容

然而上面叙述的传统电动铰接机构具有下述问题。换句话说，如果设定在凸台和凹座之间的啮合力稍强了些的话，凹凸啮合将变得不太可能在电动开启/闭合部件过程中分离，因此，这将变得更难以用手动打开和闭合盖部分。此外，如果一用户强行停止电动打开/闭合盖部分，齿轮机构可能受到损坏。与上述的相反，如果设定在凸台和凹座之间的啮合力稍弱了些，齿轮机构将变得不太可能受损，即使在电动打开/闭合盖部分条件下，用户强行地停止打开/闭合操作场合下也不可能受损，但是，在电动打开/闭合盖部分过程中，将会出现凹凸啮合破裂的情况。按照上述情况，要求考虑避免损坏齿轮机构以及方便地用手动操作打开/闭合盖部分两者的问题，鉴于两种类型开启/闭合作业，即手动和电动开启/闭合盖部分作业，都具有难以使机构小型化的问题。

本发明的一个目的，是提供一电动铰接机构，构造成足以与紧密化相称的程度，特别是，考虑到两种类型的旋转操作，即手工转动和电动转动一可动物件。

为完成上述目的，按本发明的电动铰接机构，它通过设有一齿轮机构的电机转动一可动物件，该电动铰接机构包括：一旋转地固定在输出轴上的第一旋转件，它与齿轮机构联锁，并适宜于与可动物件耦连；转动地固定在轴出轴上的第二旋转件，且通过第一凹凸啮合部分与第一旋转件耦合；适宜于连同输出轴整体地转动的第三旋转件，且通过第二凹凸啮合部分与第二旋转件耦连；定位在第二旋转件内设置的第一啮合部分与在第二旋转件内设置的第二啮合部分之间的偏压装置，偏压装置适宜于对着第一旋转件推压第一啮合部分，与对着第三旋转件推压第二啮合部分；以及在电机停机过程中，销合装置用于锁定第二旋转件。

鉴于电机本身转矩的不足够，电动铰接机构配置有齿轮机构，且在手动操作过程中，涉及到避免齿轮机构受到损坏，与方便可动物件转动所需考虑的问题。当接通电机时，为了用电旋转可动物件，第三旋转件随着输出轴的旋转而开始旋转。此时，偏压装置保持一在第三旋转件和在第二旋转件内的第二啮合部分之间的凹凸啮合状态，以致第二旋转件跟着第三旋转件而转动。此外，偏压装置保持一在第二旋转件内的第一啮合部分和第一旋转件之间的凹凸保持状态，以致第一旋转件跟着第二旋转件而转动。此外，当第一旋转件转动，可动物件也跟着第一旋转件转动。这样，输出轴的旋转力顺序地从第二旋转件转移到第一旋转件。即使可动物件在电气转动的中间过程的场合下，用户强制地停止可动物件的转动，第三旋转件继续空转，同时，在第二凹凸啮合部分的啮合分离，第二凹凸啮合部分具有的保持力较小于第一凹凸啮合部分的保持力。结果，输出轴可继续保持转动，以致没有过量负载施加到齿轮机构上，从而避免损坏齿轮机构的事故。另一方面，当用户手动旋转可动物件时，电机保持断开状态，第二旋转件通过锁合装置继续停止转动。因此，第一凹凸啮合部分的啮合状态通过用手旋转可动物件而分离，因此，可动物件可自由地用手转动。这种构造的电动铰接机构，涉及对构成手动和电动旋转可动物件的两种类型转动作业的考虑，同时，为弥补小型电机转矩的不足够，应最大程度的有效地改善小型化。

较佳的，偏压装置包括：第一压缩弹簧定位得足以使在第一啮合部分和第二啮合部分之间包围输出轴，第一压缩弹簧具有与第一啮合部分接触的一端，以及与第二啮合部分接触的另一端；一位于第一压缩弹簧内部的第二压缩弹簧为的是在第一啮合部分和第二啮合部分之间包围输出轴，第二压缩弹簧具有与第一啮合部分接触的一端，以及与设置在输出轴上的弹簧座接触的另一端。

如上所述通过采用第一压缩弹簧和第二压缩弹簧，将两根弹簧的力传递给第一凹凸啮合部分，一根弹簧的力施加到第二凹凸啮合部分。因此，第二凹凸啮合部分的保持力变得比第一凹凸啮合部分的更衰弱，因而，手工旋转可动物件的力，也就是说，所谓手动旋转力得以提高，而在电机起动时，转矩负载减少。这种构形对蜂窝电话，个人计算机等的盖部分开启和闭合是有效的。

锁合装置含有：一定位于第三旋转件附近的制动件，它适宜于按推力方向沿着输出轴滑动；一按推力方向从制动件伸出的爪部分；一设置在第二旋转件内的第二啮合部分内的空穴部分，它可适宜于可把爪部分的末端按推力方向插入空穴内；用于偏置朝向第二旋转件的制动件偏压装置；以及一按推力方向从第三旋转件伸出的开锁凸轮部分，它朝向制动件定位在第二啮合部分和制动件之间，且适宜于对着偏压装置的偏压力按推力方向移动制动件。

采用上述的那些结构，当接通电机时，开锁凸轮部分连同第三旋转件和旋转的输出轴一起转动。其时，凸轮部分顶着偏压力推制动件，制动件的爪部分按推力方向移动。结果是，爪部分离开设置在第二啮合部分内的空穴部分以解除锁定状态，借此，第二旋转件则进入自由旋转状态。由此，第二旋转件随着第三旋转件旋转。当第二旋转件起始转动时，空穴部分也按旋转方向移动。因此，即使制动件通过偏压装置而回行，爪部分将不进入空穴部分，且将持续保持与第二旋转件的接触，以便保持第一和第二旋转件的转动状态。此后，当爪部分移进空穴部分瞬间继续移动，第一和第二旋转件的转动被强制地中断，以致使第二旋转件进入锁定状态。

附图说明

参阅附图可更容易地理解本发明的描述。

图1是按本发明申请的装有电动铰接机构的翻转式蜂窝电话或翻转式手机的前视图；

图2是按本发明表示的电动铰接机构的第一实施例的截面图；

图3是按本发明电动铰接机构的分解剖视图；

图4是表示制动件和第三旋转件的透视图；

图5是表示第一和第二凹凸啮合部分的放大剖视图；

图6是表示第三旋转件从图2中的起始位置旋转90°后的一种状态的放大剖视图；

图7是表示第一和第二凹凸啮合部分的另一实例的放大剖视图。

较佳实施例说明

鉴于下述详细说明和参阅作为解说性目的，更容易理解本发明的技术。参阅下面附图，阅读本发明叙述的实施例。相同部分将尽可能用相同的参考符号表示，不需要重复说明。

按照本发明电动铰接机构，用作安装在蜂窝电话，个人数字助理，笔记本电脑内等等的可动物件(盖或类似的)开启/闭合操作，并持久地在一狭窄空间内使用。如图1所示一翻动式蜂窝电话或手机1主要包括一主体2，主体2内配置有一数字键和其它的控制按钮5：一盖部分4，一装在盖部分4内的一液晶屏幕3，一用于传输和接收无线电波的天线5，以及主体2和盖部分4通过一轴向铰链耦合以使盖部分4得以开启和闭合。此外，蜂窝电话属于电动开启/闭合类型，它允许使用手动和电动操作两者中的任一操作模式，可用一只手开启和闭合盖部分4。为了完成开启和闭合操作，电动铰接机构10被安装在铰接部分S内。

如图2所示，电动铰接装置设有一作为驱动源的小型电机11，它的大小足以插进翻转式蜂窝电话1的铰接部分S内(例如约6毫米直径的筒体)。该电机11是一有铁芯的电机，并具有一圆筒的金属电机壳体(筒体)12。此外，由带有N和S磁极的永久磁铁构成的定子被固定到电机壳体的内壁表面上，而带有围绕铁芯的线圈的转子被放置在电机壳体12的内部。一支承在轴承上的驱动轴13被固定在转子的中央，以及一在电机壳体12内的换向器被固定在驱动轴13的后端上，而一对电刷则滑动地接触此换向器。

该驱动轴13伸出电机壳体12之外，与齿轮机构14内的减速齿轮耦合。该齿轮机构14具有一直径几乎等同于电机壳体12直径的变速箱16，以及为完成需要降低转速的各式各样齿轮被放置在此齿轮箱16内。齿轮箱16设有一支撑架17，它容许把齿轮箱16用螺钉固定在蜂窝电话1的主体2上。

一输出轴18从齿轮机构14的前端伸出。如图2和图3所示，输出轴18未端放置在第一旋转件20的中心孔20e内，第一旋转件20在其周边形成花键条20a；第一旋转件20旋转地固定到输出轴18上，花键条20a和设置在盖部分4的臂4a内的凸起部分4b(图1)相配合。花键条20的耦合完成了盖部分(可动物件)4和第一旋转件20的整体转动。

靠近第一旋转件20的第二旋转件21构成一圆柱形容器，它由盘形第一啮合部分25和杯形第二啮合部分26构成。径向伸出的导向凸台25a设置在第一啮合部分25的周边上，按推力方向延伸用于容纳相应的导向凸台25a的导向凹座26b形成在第二啮合部分26。当第一啮合部分25和第二啮合部分26结合成整体以构成第二旋转件21时，第一啮合部分25和第二啮合部分26一起旋转，且按相对于第二啮合部分以推力方向自由地移动。

此外，输出轴18设置在第二旋转件21中心孔21e内，而第二旋转件21可转动地固定在输出轴18上，并通过凹凸啮合而与第一旋转件20耦合。例如，两个布置在形成相移角180°的梯形截面凹座20c是在第一旋转件20内的一相对面20b中形成的，以及两个布置在形成相位角180°的梯形截面凸台21c是在第二旋转件21内的第一啮合部分25的一相对面21b上形成的，结果是可使凸台21c和凹座20c相配合(参阅图5)。因此，第一凹凸啮合部分A是通过在凹座20c和凸台21c之间的协作而形成的。当第一旋转件20按正向和反向转动，在第二旋转件保持停顿的状态下，凹凸啮合是在任一旋转方向每次转180°而完成。凹座20c和凸台21c的数量和相移角可根据设备、例如蜂窝电话的规格予以恰当改变。

此外，靠近第二旋转件21的第三旋转件22具有一定构形，以便连同输出轴18一起整体地旋转。输出轴被插入此第三旋转件22内的中心孔22e，而防止转动的销子23沿直径方向被驱动进入输出轴18。然后销子23被嵌入第三旋转件22的狭长切口22a内，这是为了实现第三旋转件22和输出轴18的整体转动。第三旋转件22通过第二凹凸啮合部分B而与第二旋转件21内的第二啮合部分26耦合。

例如，两个有梯形截面的凹座22c配置成180°的相移角，这两凹座是在第三旋转件22的相对表面22b内形成的，而有梯形截面的两个凸台26c配置成180°相移角，这两凸台是在第二旋转件内的第二啮合部分26的一相对表面26d上形成的，以致凸台26c和相应的凹座22c相配合(阅图5)。因此，第二凹凸啮合件B是通过凹座22c和凸台26c之间的协作而建立的。当第三旋转件22以正向和反向旋转时，在第二旋转件21继续停转的状态下，凹凸啮合是在每180°的任一转动方向而完成的。凹座22c和凸台26c的数量和相位角可按照诸如蜂窝电话1的设备的规格而予以适当地变更。

此外，该电动铰接机构10利用由压缩弹簧构成的偏压装置30，以便在前述第一和第二凹凸啮合部分A，B处生成一保持力，该偏压装置30定位在第二旋转件21内设置的第一啮合部分25和在第二旋转件21内设置的第二啮合部分26之间，并适宜于将第一啮合部分25压靠着第一旋转件20，和将第二啮合部分26压靠着第三旋转件22。于是，在输出轴18上的第三旋转件22的固定是通过安装在输出轴18上的后C-环34而完成的，而在输出轴18上的第一旋转件20的固定是通过安装在输出轴18上的前C-环36而完成的。

此外，偏压装置30由一第一压缩弹簧31和一第二压缩弹簧32组成，它们被安装在圆柱形的第二旋转件21内，第一压缩弹簧定位得足以使其卷绕在第一啮合部分25和第二啮合部分26之间的输出轴18上，以及第一压缩弹簧31具有与第一啮合部分25接触的一端，另一端则与第二啮合部分26的底表面26c接触。第一压缩弹簧31从输出轴18的推力方向(轴向)，朝着第一旋转件20偏压第一啮合部分25，以及按推力方向朝着第三旋转件22偏压第二啮合部分26。因此，在第二旋转件21内，第一啮合部分25紧压住第一旋转件20，而第二啮合部分26紧压住第三旋转件22。

第二压缩弹簧32位于第一压缩弹簧31内部，以致在第一啮合部分25和第二啮合部分26之间包围输出轴18，第二压缩弹簧32具有与第一啮合部分25接触的一端，而另一端与弹簧座33接触，弹簧座33由装配在输出轴18上的C一环所构成。在这种构形中，第二压缩弹簧32按推力方向(轴向)朝着第一旋转件20仅偏压第一啮合部分25，因此，在第一凹凸啮合部分A内，使辅助推力与第一压缩弹簧31的弹簧力相加。

当如这些构形的偏压装置30由第一压缩弹簧31和第二压缩弹簧组成时，两根弹簧的力施加到第一凹凸啮合部分A上，一根弹簧的力施加到第二凹凸啮合部分B上，相应地，在第二凹凸啮合部分B上的保持力可以做得比在第一凹凸啮合部分A上的更弱些，因此，提高手工旋转盖部分4的力、即所谓手动旋转力变得可行，同时，在起动电机时，保持小转矩负载。这种构形对开启/闭合蜂窝电话、个人计算机等等的盖部分4是有效的。

此外，电动铰接机构10具有一用于完成手动开启/闭合盖部分4的锁合装置40，锁合装置40在电机11停转时锁定第二旋转件21，但在驱动电机11时，则松开第二旋转件21。锁合装置40具有一盘形制动件42，它用于锁定和松开第二旋转件21，制动件42位于第三旋转件22附近，并布置成按推力方向沿着置于中心孔42e内的输出轴18滑动。

此外，制动件42具有一按推力方向从朝着第二旋转件21的一部分周边整体地形成的爪部分42a(参阅图4)。对应于它，用于按推力方向放置爪部分42a的两个空穴部分26a是在第二旋转件21内的第二啮合部分26的周边部分的局部区域内形成的，成对空穴部分26a相对于凸台26c布置成一相移角90°。第二旋转件21每180°的转动，使爪部分42a落入空穴部分26a。当爪部分落入空穴部分26a时，第二旋转件21被锁定。当爪部分42a离开空穴部分26a时，使第二旋转件21开锁。

为适当地实施锁定和开锁，作为一偏压装置的压缩弹簧43位于制动件42和齿轮机构14之间。压缩弹簧43具有一端和制动件42侧接触，另一端和齿轮机构14侧接触，相应地，制动件42朝着第二旋转件21被偏压。此外，为了按推力方向实现开锁，一开锁凸轮部分44按推力方向朝着制动件42伸出，构成设置在第三旋转件22周边部分的局部区域内的端面凸轮。对应于此，一设置在制动件42局部区域内的山形凸台(从动件)46按推力方向伸出，这是为了与凸轮部分44协作向后移动制动件42(参阅图4)。相应地，当凸轮部分44推动凸台46时，制动件42可顶着压缩弹簧43的偏压力按推力方向逆向移动。

为了按推力方向可靠地导引制动件42的正向和反向运动，按推力方向延伸的导向板47通过支撑架47a固定在齿轮箱16的末端。为了达到阻止制动件42旋转的目的，将导向板47插入在制动件42周边部分的局部区域内形成的切口49。

电动铰接机构10的操作，将以上述构造为基础作下述简短说明。

首先，在用一只手电动地打开蜂窝电话1盖部分4的条件下，用户接通设置在主体2侧面上的盖开启/闭合开关(未图示)，起动电机11。接着，第三旋转件22随着输出轴18的正向转动而开始正向旋转，而解锁凸轮部分44连同第三旋转件22与输出轴18的转动一起从起始位置(图2)转动90°。此时，凸轮部分44对着弹簧43的偏压力推动制动件42的凸台46，从而使制动件42的爪部分42a按推力方向向后移动(阅图6)。结果，爪部分42a离开设置在第二啮合部分26的空穴部分26a以达到解锁目的，因此，第二旋转件21进入可自由转动状态。此时，在第二凹凸啮合部分B内，凸台26c与凹座22c相配合，因此，第二旋转件21通过一预定啮合力跟着第三旋转件22转动。

一旦第二旋转件21开始旋转，空穴部分26a也按旋转方向移动。因此，在制动件42不受到凸轮部分44影响后，爪部分42通过偏压力保持与第二旋转件21的接触，而不落入空穴部分26a内。

因为第一旋转件20通过相对于第二旋转件21内的第一啮合部分25的第一压缩弹簧31和第二压缩弹簧32，被保持在一凹凸啮合部分A处的凹凸保持状态下，第一旋转件20跟着第一旋转件21旋转，而盖部分4跟着第一旋转件20的旋转而转动。按此方法分离锁定状态后，输出轴18的旋转力顺序地从第三旋转件22转移第一旋转件20以开始盖部分4的开启操作。在盖部分4完全打开的状态下，当爪部分42a被固定在空穴部分26内的瞬间，它经由一未图示的光电传感器的检测而被确定，从而自动地停止电机11的驱动。

相反，在用一只手电动闭合盖部分4的场合下，用户接通设置在主体2侧面的盖开启/闭合开关(未图示)以起动电机11。于是，输出轴18开始逆向转动以促使第三旋转件22的逆向转动。接着，爪部分42a通过凸轮部分44和凸台46之间的协作而离开空穴部分26a。一旦锁定状态被分离，输出轴18的旋转力顺序地从第三旋转件22转移到第一旋转件20以开始盖部分4的闭合操作。在盖部分4完全闭合的状态下，当通过一未图示的光电传感器的检测确定爪部分42a与空穴部分26a相配合的瞬间，可自动地停止电机11的转动。

在盖部分4的电动开启/闭合的中间过程中，用户强行停止开启/闭合作业的场合下，第三旋转件22在第二凹凸啮合部分B处开始空转，第二凹凸啮合部分B处的保持力与第一凹凸啮合部分A处的相比较弱。结果是，输出轴18开始空转，以致没有过量的负载施加到齿轮机构14上，从而，避免齿轮机构14a的齿轮系遭受损坏事故。

在盖部分4是用手动开启和闭合的场合下，电机11保持断开状态，爪部分42a与空穴部分26a相配合以达到锁定目的。因此，第二旋转件21保持停止。在手动开启/闭合盖部分4时，在凹凸啮合部分A处的啮合被分离，因此，盖部分4可用手自由地打开和闭合。在盖部分4完全打开和闭合的时刻，因为偏压装置30的偏压力，凸台21C被吸进凹座20C内，且提供一在盖部分4的最大开启位置时感觉到的卡搭声。上述电动铰接机构10涉及到对两种类型的开启和闭合操作作出适当的考虑，它包括盖部分4的手动和电动开启/闭合操作，同时为弥补小型电机11转矩的不足够，使用齿轮机构14，因此，对小型化的改进是非常有效的。

要注意本发明决不意味着限制于上述实施例。例如，如图7所示，在第一凹凸啮合部分A处，采用弧状截面凹座50C和半圆形截面凸台51C。同样，也可能在第二凹凸啮合部分B处，采用弧形截面凹座52C和半圆形截面凸台53C。

Claims

1.一电动铰接机构，通过设有齿轮机构的电机转动一可动物件，电动铰接机构含有：

一旋转地固定在输出轴上的第一旋转件，输出轴与齿轮机构联锁，第一旋转件适宜于与可动物体耦联；

一旋转地固定在输出轴上的第二旋转件，它通过第一凹凸啮合部分与第一旋转件耦联；

一适宜于连同输出轴整体地旋转的第三旋转件，它通过第二凹凸啮合部分与第二旋转件耦联；

一位于第一啮合部分与第二啮合部分之间的偏压装置，第一啮合部分设置在第二旋转件内，第二啮合部分设置在第二旋转件内，偏压装置适宜于将第一啮合部分推压在第一旋转件上，和将第二啮合部分推压在第三旋转件上；以及

一锁合装置，用于在电机停转过程中锁定第二旋转件。

2.按权利要求1所述的电动铰接机构，其特征在于，偏压装置含有：

一第一压缩弹簧，其定位在第一啮合部分和第二啮合部分之间以便包围输出轴，第一压缩弹簧具有一端与第一啮合部分接触，另一端与第二啮合部分接触；以及

一第二压缩弹簧，其定位在第一压缩弹簧内部，以便在第一啮合部分与第二啮合部分之间包围输出轴，第二压缩弹簧具有与第一啮合部分接触的一端，以及与设置在输出轴上的弹簧座接触的另一端。

3.按权利要求1所述的电动铰接机构，其特征在于，锁合装置含有：

一位于第三旋转件附近的制动件，适宜于按推力方向沿着输出轴滑动；

一按推力方向从制动件伸出的爪部分；

一设置在第二旋转件内的第二啮合部分的空穴部分，适宜于允许爪部分的末端按推力方向插进；

偏压装置，用于朝向第二旋转件偏压制动件；以及

一朝向制动件按推力方向从第三旋转件伸出的开锁凸轮部分，它位于第二啮合部分和制动件之间，适宜于按推力方向对着偏压装置的偏压力移动制动件。