CN212677207U - 动轴式折叠屏手机 - Google Patents

Abstract

动轴式折叠屏手机，属于机械及结构领域。主体结构构造包括：主板、摄像头、屏幕及壳体；在手机主体结构上增加了包括托板构件在内的翻转屏幕机构；托板构件的组成包括：托板柱面部位、托板平面部位、托板轴部位；托板轴部与托板轴导轨进行铰轴链接；托板轴导轨自由滑动于手机主体内的与屏幕平面平行走向的约束孔洞内，使得托板在托板轴导轨了的铰轴约束下的转动外还能同时在约束孔洞的约束下被托板轴导轨承载着沿着与屏幕平行的方向扩展。显示中段的弯折部分是展开镂空的或是被梳状铺板兼导轨支撑的；托板构件的伸出、收回动力是被显示中段的弯折部分推挤、牵引或者是被齿轮齿条机构、蜗轮蜗杆传动的齿轮机构、皮带传动的齿轮机构完成。

Description

动轴式折叠屏手机

[技术领域]

本发明属于结构设计领域；确切的讲是利用滚动轴结构来翻折屏幕，实现屏幕的增加之目的。

[背景技术]

随着通信产业的不断发展，智能手机具有开放的操作系统、硬件和软件可扩充性，以及支持第三方的二次开发。

智能手机的整体结构:智能手机可以被看作袖珍的计算机。它有处理器、存储器、输入输出设备(键盘、显示屏、USB接口、耳机接口、摄像头等)及I/O 通道。手机通过空中接口协议(例如GSM、CDMA、PHS等)和基站通信，既可以传输语音，也可以传输数据。

智能手机的主电路板是手机中最重要的部件:它位于智能手机的内部，与各部件之间通过数据软线或触点相连接。主电路板可以说是手机的核心部件，它负责手机信号的输入、输出、处理、手机信号的发送，以及整机的供电、控制等工作。不同品牌的智能手机电路板的设计会有所不同，有的智能手机只有一块电路板，有的智能手机除了有主电路外，还有副电路板。副电路板一般连接接口、摄像头等附件。智能手机的主电路板上安装的都是贴片元器件，排列十分紧密，并且电路板上的主要芯片都采用BGA形式焊接在电路板上。智能手机电路结构:智能手机的电路是智能手机的核心，负责手机的供电、控制以及手机各种功能的实现。智能手机的电路主要包括：射频电路、语音电路、处理器及存储器电路、电源及充电电路、操作及屏显电路、接口电路，以及其他功能电路(如蓝牙、天线、收音、传感器、振动器、摄像头电路等)，如图4所示。

具体设计过程包括:主板方案的确定、手机外形的确定、结构建模、外观手板的制作和外观调整、结构设计、结构设计优化、结构评审、大结构手板的验证等等.除此之外还要经过；模具检讨、投模期间的项目跟进、试模及改模、试产、量产过程.在手机结构领域，折叠屏幕技术无疑是发展趋势：

折叠屏成为推动手机平板“融合”的最佳方案：作为鼻祖的三星已经付诸实施多年，在三星SDC开发者大会上展示了“Infinity Flex Display”折叠屏幕方案。三星首款可折叠屏手机——GalaxyFold的面世，不仅解决了手机屏幕尺寸和便携性之间的矛盾，同时也带来了更加出色的视觉体验，因此业界普遍认为，折叠屏有望继全面屏之后引领又一轮的手机变革风潮。全球顶级投行高盛认为，三星Galaxy Fold是苹果面临的“主要潜在挑战”。从发布会来看，Galaxy Fold 拥有不同于传统手机的特性，比如搭载了超边界折叠屏，提供多达6个摄像头以及双电池系统的配置。应该说，Galaxy Fold不仅能提供令人满意的视觉体验，在拍照、性能以及续航方面也超越了传统旗舰的水准。因此Galaxy Fold不仅仅带来了手机屏幕的变革，它甚至会推动手机产业上升到一个更高的层次。在演示中，效果还是十分惊艳的，你可以看见类似平板大小的屏幕向内折叠后变成了一块小屏幕，而外侧显示则和日常我们使用的手机没什么差别，科技感十足，完全跳出了目前手机厂商在全面屏探索的窠臼，说是颠覆也不为过。区别于之前的铰链设计，三星的“Infinity FlexDisplay”折叠屏是将一整块屏幕折叠，根据三星申请的折叠屏专利显示，这块折叠屏拥有两层电极层，能够分别进行通电，底部基板则是采用了柔性塑料材料，能够利于屏幕弯曲折叠。从结构设计上看， Galaxy Fold采用了内折设计，有打开和闭合两种状态。当处于闭合状态时，呈现在用户眼前的是尺寸为4.6英寸、分辨率为1960x840像素、屏幕密度为420ppi、宽高比为21:9的封面显示屏，其尺寸和普通手机差不多。将Galaxy Fold打开后，呈现在用户眼前的则是尺寸为7.3英寸、分辨率为2152x1536像素、宽高比为4.2:3、屏幕密度同样为420ppi的主显示屏。通俗点说，在闭合状态下，Galaxy Fold是一款普通智能手机，而在展开状态下，Galaxy Fold则摇身变成一个平板电脑。单看结构很容易理解，问题是如何确保开闭过程中屏幕性能不下降，让用户获得流畅自如的体验。这就得提到三星全新的超边界折叠屏，它可实现360 度弯曲，满足任何折叠需求。基于这种屏幕技术，在用户反复开闭的过程中，屏幕性能始终保持最佳状态，让用户不会在视觉上出现任何断层的感觉。GalaxyFold不论是在屏幕打开还是折叠状态下，其显示的应用程序都能无缝转换，让用户可以在主屏幕和封面屏幕之间随时切换。三星表示，如果开发人员允许他们对应用进行缩放，那么所有常规的Android应用程序都将会在Galaxy Fold上完美运行，比如当手机从纵向模式切换到横向模式时，系统也会根据平板电脑模式调整应用程序。此外，Galaxy Fold还能够在打开模式下为用户提供更高效的使用体验，以适应更复杂的场景需求。Galaxy Fold强大的的多窗口功能可以同时处理三项任务，这意味着用户在玩游戏、看视频、看地图时，将不会面临繁琐的应用界面切换，一边玩游戏一边看视频一边看地图将变得轻松又简单。

这正好解决了目前智能手机普遍存在的痛点。当应用越来越多、用户场景越来越复杂时，传统手机单窗口运行模式显得“捉襟见肘”。Galaxy Fold不仅拓宽了屏幕资源，而且在系统层面解决了多任务同时运行的瓶颈。当然，这背后没有强大的硬件配置为后盾显然是不行的，Galaxy Fold采用7纳米工艺打造的高通骁龙855芯片，加上12GB运行内存和512GB存储空间，整体配置表现都达到了旗舰机型水准。业界认为，2019年折叠屏手机迎来新一轮爆发，三星Galaxy Fold很好的展现了三星强大的技术实力和产品竞争力。基于Galaxy Fold的性能和体验，我们不难看出，折叠屏并不仅是屏幕技术的突破，会令手机行业迈向一个全新的发展阶段。

三星也拓展了一款3层折返堆叠的拉伸屏手机，类似于“卷轴”式体验，专利文件显示其要从两个方向来进行弯曲、拉伸；困难程度要远远高于2层折叠屏。

[发明内容]

现有产品缺陷：目前的手机弯折机构的设计代表是：三星、苹果、联想等；他们的设计思路的共同特点：多条连接板的铰链弯折的保持力主要依靠铰链的摩擦或钢丝与塑性条形支撑物件的组合；保持力的作用点过分集中于铰链弯折处，致使结构复杂、保持力过小或过分挤占两端空间等缺点。

本发明的目的:针对目前产品的缺陷，设计出一种适合于OLED屏幕的轻薄的弯折特性的动轴滚柱构造，具有结构简单、省空间、外形美观及运行可靠等优点。

本发明特点：构思简单、成本增加有限、体积减小显著、运行可靠等。

本发明的具体实施方式:

动轴式折叠屏手机的主体结构与常规手机一样，构造包括：主板、摄像头、电池、喇叭、麦克、有线或无线的接口器件、屏幕及壳体；装配关系为，壳体的内部及周边容纳：主板、电池、喇叭、麦克、接口器件，而屏幕则作为手机表面的一部分，且显示面朝外；本发明的最为根本的特征在于：在手机主体结构上增加了包括托板构件在内的翻转屏幕机构；托板构件的组成包括：托板柱面部位、托板平面部位、托板轴部；托板轴部与托板轴导轨进行铰轴链接；托板轴导轨自由滑动于手机主体内的与屏幕平面平行走向的约束孔洞内，使得托板在托板轴导轨了的铰轴约束下的转动外还能同时在约束孔洞的约束下被托板轴导轨承载着沿着与屏幕平行的方向扩展，这样托板轴导轨承载着托板平动的同时，铰轴又使得托板与托板轴导轨之间能进行不小于180度的相对转动，而完成显示屏的部分的折叠需要。再有；手机的屏幕采用OLED与全部软性基底的复合构造；或者是显示屏的固定部分的底部允许使用硬性基底，软性基底的使用长度不短于托板柱面的的半圆柱表面展开长度且折弯后恰好铺满整个托板柱面，而其余部分基底采用硬质材料，在软硬基底之间的连接采用粘接、熔接或都与下方的底板固定在一起的间接连接方式，但托板柱面部分与屏幕基底之间处于游离的自由表面状态，以保障托板轴部转动时屏幕的顺畅展开。

附属特征还包括：显示中段的弯折部分是展开镂空的或是被梳状铺板兼导轨支撑的；支撑板是连续的板状，或带有孔隙非连续的板状。附属特征还包括：托板构件的伸出、收回动力是被显示中段的弯折部分推挤、牵引或者是被齿轮齿条机构、蜗轮蜗杆传动的齿轮机构、皮带传动的齿轮机构完成。

附属特征还包括：翻转屏幕机构的折叠关闭与完全翻转放开的锁紧保持，是靠运动部件的摩擦力，或是依靠双稳态的卡扣机构，或者是弹簧推拉机构。

弹性体指的是：用弹簧或由弹簧支撑的刚性物件来触碰定位凹陷的构造，这样弹簧或由弹簧支撑的刚性物件都具有适应凸凹不平的表面而变形的能力。

进一步：显示中段的弯折部分是展开镂空的或是被梳状铺板兼导轨支撑的；

与托板轴导轨刚性连接的插入及抽出屏幕组件底部的梳状铺板兼导轨起到作为支撑作用，是在圆弧状弯折的屏幕部分离开托板的柱面部分时继续支撑架空的屏幕部分；另外固定梳状铺板固定在手机主体结构上的屏幕组件的下方且与梳状铺板兼导轨呈现互补的对插的形状状态，这样就使得屏幕下方的铺板，不发生相互重叠，离散的缝隙不至于影响触碰手感(由于铺板上方的屏幕层自身也具有一定的挺直程度，因而即使固定梳状铺板与梳状铺板兼导轨之间产生局部间隙，也不会破坏使用者的手摸触感)；或者是梳状铺板兼导轨的梳状铺板部分为连续的非梳状的铺板，手机主体的非折叠的显示屏的底部是双层铺板，下面的一层连续铺板就作为与托板轴导轨刚性固定的硬质铺板，来抽出支撑镂空的屏幕部分。

进一步：托板构件的伸出、收回动力是被显示中段的弯折部分推挤、牵引或者是被齿轮齿条机构、蜗轮蜗杆传动的齿轮机构、皮带传动的齿轮机构完成；

与常规的齿轮传动一样，当托板被转动时托板柱面所对应的理想整体柱面沿着一条直线做纯滚动；这样随着托板一起转动的齿轮及与另一个转轴被固定在托板轴导轨的齿轮，连同皮带(21)一起构成齿轮组(19)，在齿条(20)的切合下，完成运动协调(调整3个齿轮的齿数关系，使得与齿条(20)切合的齿轮节圆的滚动线速度等于屏幕软基材料展开的线速度)运动，满足托板的转动所导致的屏幕软基无堆积展开的速度(脱离的托板的柱面部分表面，展成平面的部分长度的成长速度)与齿轮滚过齿条的速度相等；防止由于人为或外力的作用下使得OLED 的屏幕层过度拉伸或折叠，而意外损坏。

进一步：翻转屏幕机构的折叠关闭与完全翻转放开的锁紧保持，是靠运动部件的摩擦力，或是依靠双稳态的卡扣机构，或者是弹簧推拉机构；在动轴式折叠屏手机的相对运动的2个部件上安装或加工有定位凹陷、弹性体、由于相对运动所造成弹性体的对定位凹陷的嵌入即形成了阻力定位功能；弹簧推拉机构是利用至少将弹簧的一端连接在动轴式折叠屏手机的运动部件上，利用弹簧2个连接点位置的改变而使得运动部件的受力方向发生改变。

本发明的有益效果在于:极大的简化了弯折屏幕手机的结构，轻薄美观。

[附图说明]

图1动轴式折叠屏手机的外观状态示意图

图2动轴式折叠屏手机核心部件的折叠运行示意图

图3动轴式折叠屏手机的全面折叠运行示意图

图4保持运动协调的齿轮齿条同步构造么示意图

标号说明：

1 托板

2 托板轴部

3 托板轴导轨

4 梳状铺板兼导轨(或)

5 固定梳状铺板

6 定位凹陷

8 弹性体

9 托板柱面

10 显示屏的固定部分

11 手机主体结构

12 软质连接板

13 摄像头窗口

15 显示屏的折叠部分

16 圆弧状弯折的屏幕部分

17 托板的柱面部分

18 铰轴

20 齿条

24 过度齿轮轴

25 双叠齿轮轴

26 主动齿轮

27 过度齿轮

28 双叠齿轮

29 托板轴导轨滑道

40 俯视透视图局部

41 表层的OLED及保护层

42 托板翻折过度1

43 托板翻折过度2

44 手机正面图

45 缩小后的手正面、背面图

[具体实施方式]

以下结合附图就较佳实施例对本发明作进一步说明：

如图1、图2及图3所示：

首先如图1所示：手机屏幕展开的侧面视图在最上方，下面分别是展开的手机正面图(44)，及缩小后的手正面、背面图(45)。

与常规手机一样，承载着手机所有器件(包括：主板、电池、喇叭、麦克、按键、接口器件等)，托板(1)则通过托板柱面(9)，承载着需要折叠的显示屏的部分(15)；托板(1)与托板轴导轨(3)的连接关系是通过托板轴部(2)与之使用铰轴(18)连接，托板轴导轨(3)能在托板轴导轨滑道(29)内进行滑动的往复的直线运动；使得托板(1)与托板轴导轨(3)之间能进行不小于180 度的相对转动；插入屏幕组件底部作为支撑作用的梳状铺板兼导轨(4)起到在圆弧状弯折的屏幕部分(16)离开托板的柱面部分(17)时的承载作用。

手机主体结构(11)上开有摄像头窗口(13)等；固定梳状铺板(5)固定在手机主体结构(11)上的屏幕组件的下方，且与梳状铺板兼导轨(4)呈现互补的对插的形状状态(使得铺板的厚度均已，不发生相互重叠；由于铺板上方的屏幕层自身也具有一定的挺直程度，因而即使固定梳状铺板(5)与梳状铺板兼导轨(4)之间产生局部间隙，也不会破坏使用者的手摸触感)

显示屏的固定部分(10)可以使用硬性的底基材料作为衬底的铺垫物；软质连接板(12)的长度可以是整个屏幕的长度，至少长度不小于托板柱面(9) 的长度，折弯后恰好铺满整个托板柱面(9)的半圆柱面。

安装在托板轴导轨(3)的弹性体(8)(内部是空管构造，其中放置弹簧顶起开孔出的物块，物块通常是卡滞在开口处，当外力向内压迫物块时，物块将陷入空管内部，而产生弹性物块)，其开口处的物块正好陷入定位凹陷(6)时，将锁止2机构的相对运动，使用强力才能再或相对运动。

图3所示的屏幕的最表面是表层的OLED及保护层(41)，向内收起的过度状态为箭头托板翻折过度1(42)及托板翻折过度2(43)所示。

如图4所示：

参照俯视透视图局部(40)可看出：托板(1)与托板轴部(2)进行铰轴 (18)连的接，当托板(1)带动主动齿轮(26)相对于托板轴导轨(3)绕铰轴 (18)转动时，将依次齿合安装在托板轴导轨(3)上的过度齿轮轴(24)、双叠齿轮轴(25)的过度齿轮(27)、双叠齿轮(28)转动，而双叠齿轮(28)的大节圆齿部分齿合固定安装在手机内部的齿条(20)，使得托板轴导轨(3)沿着托板轴导轨滑道(29)平移运动，配合托板(1)的180度的旋转展开的运动模式。概括的讲：与常规的齿轮传动一样，当托板被转动时托板柱面所对应的理想整体柱面沿着一条直线做纯滚动；这样随着托板一起转动的齿轮及与另一个转轴被固定在托板轴导轨的齿轮一起构成齿轮组，在齿条(20)的切合下，完成运动协调(调整3个齿轮的齿数关系，使得与齿条(20)切合的齿轮节圆的滚动线速度等于屏幕软基材料展开的线速度)运动，满足托板的转动所导致的屏幕软基无堆积展开的速度(脱离的托板的柱面部分表面，展成平面的部分长度的成长速度)与齿轮滚过齿条的速度相等；防止由于人为或外力的作用下使得OLED的屏幕层过度拉伸或折叠，而意外损坏。

为了不遮挡视线：图中的齿条(20)、托板(1)只是画出了残存部分。

Claims (4)

1.动轴式折叠屏手机，主体结构造包括：主板、摄像头、电池、喇叭、麦克、有线或无线的接口器件、屏幕及壳体；装配关系为，壳体的内部及周边容纳：主板、电池、喇叭、麦克、接口器件，而屏幕则作为手机表面的一部分，且显示面朝外；其特征就在于：在手机主体结构上增加了包括托板构件在内的翻转屏幕机构；托板构件的组成包括：托板柱面部位、托板平面部位、托板轴部位；托板轴部与托板轴导轨进行铰轴链接；托板轴导轨自由滑动于手机主体内的与屏幕平面平行走向的约束孔洞内，使得托板在托板轴导轨了的铰轴约束下的转动外还能同时在约束孔洞的约束下被托板轴导轨承载着沿着与屏幕平行的方向扩展，这样托板轴导轨承载着托板平动的同时，铰轴又使得托板与托板轴导轨之间能进行不小于180度的相对转动，而完成显示屏的部分的折叠需要；再有；手机的屏幕采用OLED与全部软性基底的复合构造；或者是显示屏的固定部分的底部允许使用硬性基底，软性基底的使用长度不短于托板柱面的半圆柱表面展开长度且折弯后恰好铺满整个托板柱面，而其余部分基底采用硬质材料，在软硬基底之间的连接采用粘接、熔接或都与下方的底板固定在一起的间接连接方式，但托板柱面部分与屏幕基底之间处于游离的自由表面状态，以保障托板轴部转动时屏幕的顺畅展开；显示中段的弯折部分是展开镂空的或是被梳状铺板兼导轨支撑的；支撑板是连续的板状，或带有孔隙非连续的板状；板构件的伸出、收回动力是被显示中段的弯折部分推挤、牵引或者是被齿轮齿条机构、蜗轮蜗杆传动的齿轮机构、皮带传动的齿轮机构完成；翻转屏幕机构的折叠关闭与完全翻转放开的锁紧保持，是靠运动部件的摩擦力，或是依靠双稳态的卡扣机构，或者是弹簧推拉机构。

2.根据权利要求1所述的动轴式折叠屏手机，其中所述的显示中段的弯折部分是展开镂空的或是被梳状铺板兼导轨支撑的，其特征在于：与托板轴导轨刚性连接的插入及抽出屏幕组件底部的梳状铺板兼导轨起到作为支撑作用，是在圆弧状弯折的屏幕部分离开托板的柱面部分时继续支撑架空的屏幕部分；另外固定梳状铺板固定在手机主体结构上的屏幕组件的下方且与梳状铺板兼导轨呈现互补的对插的形状状态，这样就使得屏幕下方的铺板，不发生相互重叠，或者是梳状铺板兼导轨的梳状铺板部分为连续的非梳状的铺板，手机主体的非折叠的显示屏的底部是双层铺板，下面的一层连续铺板就作为与托板轴导轨刚性固定的硬质铺板，来抽出支撑镂空的屏幕部分。

3.根据权利要求1所述的动轴式折叠屏手机，其中所述的托板构件的伸出、收回动力是被显示中段的弯折部分推挤、牵引或者是被齿轮齿条机构、蜗轮蜗杆传动的齿轮机构、皮带传动的齿轮机构完成，其特征在于：与常规的齿轮传动一样，当托板被转动时托板柱面所对应的理想整体柱面沿着一条直线做纯滚动；这样随着托板一起转动的齿轮及与另一个转轴被固定在托板轴导轨的齿轮，连同皮带一起构成齿轮组，在齿条的齿合下，完成运动协调运动，满足托板的转动所导致的屏幕软基无堆积展开的速度与齿轮滚过齿条的速度相等。

4.根据权利要求1所述的动轴式折叠屏手机，其中所述的翻转屏幕机构的折叠关闭与完全翻转放开的锁紧保持，是靠运动部件的摩擦力，或是依靠双稳态的卡扣机构，或者是弹簧推拉机构，其特征在于：双稳态的卡扣机构指的是：在动轴式折叠屏手机的相对运动的2个部件上安装或加工有定位凹陷、弹性体、由于相对运动所造成弹性体的对定位凹陷的嵌入即形成了阻力定位功能；弹簧推拉机构是利用至少将弹簧的一端连接在动轴式折叠屏手机的运动部件上，利用弹簧2个连接点位置的改变而使得运动部件的受力方向发生改变。

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