CN215264568U - 一种可单手开合的铰链结构 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种可单手开合的铰链结构，包括中心轴、与中心轴转动连接的上承架以及与中心轴固定连接的下承架，其特征在于，所述中心轴上还设置有阻尼模块以及用于提供扭矩的动力模块，所述动力模块在所述中心轴上直线往复运动，所述中心轴上还设置有转换模块，所述转换模块分别与所述上承架和所述动力模块连接，所述转换模块用于在所述动力模块的直线往复运动与所述上承架的旋转运动之间相互转换。本实用新型具有结构简单、可靠性高、单手开合方便、生产成本低等特点。

Description

一种可单手开合的铰链结构

技术领域

本实用新型涉及笔记本铰链结构，尤其是涉及一种可单手开合的铰链结构。

背景技术

近年来，笔记本轻薄化趋势日益明显，即便是以性能为主打的游戏本，也开始探寻并推出了轻薄化方案，最终目的，都是为了追求前所未有的高便携性。除了轻薄化之外，单手开合也是用户追求另外一种便携式体验，顾名思义，单手开合就是指用户通过一只手完全打开笔记本合页。然而，目前市场上大部分的铰链基本上都是通过纯阻尼作用实现屏幕的悬停，要实现单手开合就要求笔记本的底盘要“稳重”，这一要求与轻薄化理念在一定程度上是相悖的。

现有技术中能够实现单手开合的有单阻尼式铰链结构，铰链、合页通过中心轴串连在一起，中心轴上装有弹性垫片、摩擦轮、凹凸轮、螺母等部件，通过计算找到合适的压力使弹性垫片产生正压力，再通过摩擦轮将合页挤压产生静摩擦力使屏幕实现悬停。此方案要求系统端有一定的重量，否则无法实现单手开合功能，局限性比较大，只适合一些譬如游戏本这类系统端较重的机型。其它机型若想实现单手开合的功能，需要在系统端增加配重，不仅增加笔记本的重量，而且还会增加生产成本。

除了单阻尼式铰链结构能够实现单手开合外，还有下沉式铰链设计能够实现单手开合的效果，通过将下沉式中心轴的结构反转到笔记本电脑上，在屏幕打开后，中心轴的后端还能起到脚垫的作用，撑起挣个笔记本后部，使得整机在大角度打开后机体更加稳定，更容易实现单手开合。但是下沉式铰链设计不仅成本高，而且破坏了笔记本电脑的整体外观，从笔记本背面看铰链部分外露，影响笔记本的美观度；另外笔记本每次开合到90度以上，铰链底部与桌面接触都会产生摩擦，多次开合后，铰链底部容易掉漆。

实用新型内容

本实用新型主要解决现有技术所存在的适用范围窄、生产成本高、美观度差的技术问题，提供一种可单手开合的铰链结构。

为了解决上述技术问题实现上述实用新型目的，本实用新型提供一种可单手开合的铰链结构，包括中心轴、与中心轴转动连接的上承架以及与中心轴固定连接的下承架，其特征在于，所述中心轴上还设置有阻尼模块以及用于提供扭矩的动力模块，所述动力模块在所述中心轴上直线往复运动，所述中心轴上还设置有转换模块，所述转换模块分别与所述上承架和所述动力模块连接，所述转换模块用于在所述动力模块的直线往复运动与所述上承架的旋转运动之间相互转换。

在一可实施方式中，所述转换模块包括套设在所述中心轴上的转动轴以及与所述中心轴滑动连接的滑动轴，所述转动轴与所述中心轴转动连接，所述转动轴与所述上承架连接，所述滑动轴与所述动力模块连接；所述转动轴与所述滑动轴通过异形面配合设置，在所述转动轴转动下，所述滑动轴沿所述中心轴轴向移动。

在一可实施方式中，所述动力模块包括套设在所述中心轴上的弹性件，所述中心轴上配合设置有调节螺母，所述弹性件设置在所述调节螺母与所述滑动轴之间，所述弹性件分别与所述滑动轴及所述调节螺母相抵，在所述上承架的转动下，所述弹性件推动所述滑动轴轴向滑动，所述滑动轴始终与所述转动轴抵接设置。

在一可实施方式中，所述弹性件与所述调节螺母之间设置有固定垫片，所述固定垫片套设在所述中心轴上且所述固定垫片与所述弹性件抵接。

在一可实施方式中，所述阻尼模块包括套设在所述中心轴上的锁紧组件和滑动套设在所述中心轴上的摩擦片，所述摩擦片的两端面分别与所述锁紧组件以及所述上承架贴合用于提供阻尼。

在一可实施方式中，所述锁紧组件包括转动套设在所述中心轴上的凹轮和滑动套设在所述中心轴上的凸轮，所述凹轮与所述上承架连接，所述凸轮与所述凹轮配合，所述凹轮与所述凸轮相互靠近的端面重合实现屏幕自锁。

在一可实施方式中，所述摩擦片与所述上承架之间设置有压紧件，所述压紧件用于紧密压合所述摩擦片与所述上承架。

在一可实施方式中，所述摩擦片的两端面以及所述上承架与所述摩擦片接触的端面上分别均匀开设有储油槽。

在一可实施方式中，所述凸轮与所述滑动轴之间设置有垫片螺母，所述垫片螺母转动套设在所述中心轴上。

在一可实施方式中，所述转动轴靠近所述滑动轴的一端设置有若干第一配合面，所述滑动轴靠近所述转动轴的一端设置有若干第二配合面，所述第一配合面和所述第二配合面配合设置，所述上承架由闭合状态至开合状态，所述第一配合面和所述第二配合面逐一配合设置。

相对于现有技术，本实用新型一种可单手开合的铰链结构具有以下有益效果：

1.本实用新型通过在现有单阻尼式铰链结构的基础上增加转动轴与滑动轴，转动轴与滑动轴的配合可将弹性件沿轴向的弹力转化为径向的动力，通过作用在转动轴与滑动轴曲面上的压力产生力矩，从而辅助上承架实现单手开合；

2.转动轴与滑动轴的设置能够在一定程度上降低铰链的摩擦力矩，不仅能够提高铰链寿命，而且可靠性更高，单手开合时更省力；

3.本实用新型对笔记本电脑系统端的重量要求较低，无需额外增加配重，既符合笔记本的轻薄化需求，又能方便实现单手开合；

4.在摩擦片以及上承架的端面上均开设有储油槽，设置储油槽可以降低摩擦时的损耗以及增大摩擦片与上承架相对运动时的阻尼；

5.凸轮与转动轴之间设置垫片螺母，旋转垫片螺母，可以对阻尼模块提供的阻尼大小进行预设；

6.在摩擦片之间设置压紧件，上承架与中心轴及摩擦片通过压紧件提供压力的方式紧密压合在一起；

因此，本实用新型具有结构简单、可靠性高、单手开合方便、生产成本低等特点。

附图说明

附图1是本实用新型的一种可单手开合的铰链结构开合到°时的结构示意图；

附图2是本实用新型的一种可单手开合的铰链结构的爆炸示意图；

附图3是本实用新型的一种可单手开合的铰链结构中凹轮的结构示意图；

附图4是本实用新型的一种可单手开合的铰链结构中凸轮的结构示意图。

附图5是本实用新型的一种可单手开合的铰链结构中转动轴的结构示意图；

附图6是本实用新型的一种可单手开合的铰链结构中滑动轴的结构示意图；

附图7是本实用新型的一种可单手开合的铰链结构开合到0°时的结构示意图；

附图8是本实用新型的一种可单手开合的铰链结构开合到150°时的结构示意图。

图中标号说明：1、中心轴；11、挡环；12、连接部；2、上承架；21、支架；22、第一通孔；3、下承架；31、铆钉；4、阻尼模块；41、锁紧组件；411、凹轮；4111、凹槽；4112、限位槽；4113、定位槽；412、凸轮；4121、凸块；4122、限位块；4123、定位柱；42、摩擦片；43、储油槽；44、压紧件；45、连接件；5、动力模块；51、弹性件；52、调节螺母；53、固定垫片；6、转换模块；61、转动轴；611、第一配合面；6111、第一角度面；61111、第一角度区；61112、第二角度区；6112、第二角度面；612、第二通孔；62、滑动轴；621、第二配合面；622、限位件；7、垫片螺母。

具体实施方式

为使本实用新型的目的、特征、优点能够更加的明显和易懂，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而非全部实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

实施例：

图1至图8出示了本实用新型一种可单手开合的铰链结构的一种实施例。

如图1，图2所示，一种可单手开合的铰链结构，包括水平设置的中心轴1、与中心轴1转动连接的上承架2以及与中心轴1固定连接的下承架3，中心轴1的中部固定套设有挡环11，挡环11与中心轴1一体成型，挡环11一侧的中心轴1的截面为圆形，挡环11另一侧的中心轴1侧壁上对称切削成平面，切削方向与中心轴1的长度方向一致。中心轴1上还设置有阻尼模块4，阻尼模块4用于提供阻尼作用，中心轴1上还设置有用于提供扭矩的动力模块5，阻尼模块4以及动力模块5均安装在中心轴1侧壁切削成平面的一端。动力模块5在中心轴1的轴向做直线往复运动，转换模块6用于在动力模块5的直线往复运动与上承架2的旋转运动之间转换，转换模块6可以将动力模块5的直线往复运动转换成上承架2的旋转运动，也可将上承架2的旋转运动转换成动力模块5的直线往复运动。

如图1，图2所示，上承架2转动套设在中心轴1上且上承架2与挡环11靠近切削平面的端面贴合，上承架2通过支架21与笔记本电脑的液晶屏幕连接。中心轴1截面为圆形且中心轴1远离挡环11的一端一体成型有连接部12，下承架3通过铆钉31与中心轴1的连接部12固定连接，下承架3用于与笔记本电脑的系统端连接。

如图1，图2所示，动力模块5包括转动轴61和滑动轴62，转动轴61的轴向与中心轴1的轴向重合且转动轴61转动套设在中心轴1上，滑动轴62的轴向与中心轴1的轴向重合，滑动轴62滑动连接在中心轴1上，转动轴61与滑动轴62通过异形面配合设置。

如图2所示，转动轴61靠近滑动轴62的一端设置有若干第一配合面611，滑动轴62靠近转动轴61的一端设置有若干第二配合面621，第一配合面611与第二配合面621逐一配合，当转动轴61转动时，在第一配合面611与第二配合面621的配合下，滑动轴62沿着中心轴1的轴向滑动。结合图5所示，第一配合面611包括第一角度面6111和第二角度面6112，第一角度面6111和第二角度面6112以与滑动轴62的轴向垂直的方向对称设置，第一角度面6111包括第一角度区61111和第二角度区61112，第一角度区61111和第二角度区61112均为90°，第一角度区61111分为两部分，其中一部分角度范围为10°至20°，另一部分角度范围为70°至80°，第二角度区61112与第一角度区61111同样设置，第二配合面621与第一配合面611逐一配合设置。第一配合面611与第二配合面621之间涂有润滑硅脂，润滑硅脂能够降低第一配合面611与第二配合面621之前的摩擦力，从而提高转动轴61转动的效果。

如图1，图2所示，转换模块6包括与中心轴1配合设置的调节螺母52，调节螺母52与滑动轴62间的中心轴1上套设有弹性件51，弹性件51分别与滑动轴62及调节螺母52相抵。在上承架2的转动下，弹性件51推动滑动轴62轴向滑动并始终与转动轴61抵接，弹性件51可以为弹簧。中心轴1端部设置有与调节螺母52螺纹配合的外螺纹，调节螺母52旋入深度不同，可以预设弹性件51出厂预紧力。

如图1-图2所示，弹性件51通过限位件622与滑动轴62抵接，滑动轴62与限位件622固定，限位件622为轴套，设置限位件622可以避免弹性件51脱离滑动轴62。弹性件51与调节螺母52之间设置有固定垫片53，固定垫片53套设在中心轴1上且弹性件51靠近固定垫片53的一端与固定垫片53抵接，设置固定垫片53，对弹性件51起到稳固作用。

如图1-图2所示，阻尼模块4包括套设在中心轴1上的锁紧组件41和滑动套设在中心轴1上的摩擦片42。锁紧组件41包括凹轮411、凸轮412，凹轮411套设在中心轴1上且凹轮411与中心轴1转动连接，凸轮412套设在中心轴1上且凸轮412与中心轴1滑动配合，凸轮412仅可沿着中心轴1的轴线方向滑动。如图4所示，凹轮411靠近凸轮412的端面上开设有凹槽4111，凹槽4111沿着凹轮411的周向开设且凹槽4111开设有两个，两个凹槽4111沿着凹轮411的周向对称分布，凹槽4111的内侧壁设置成斜面且凹槽4111自槽口至槽底的开口面积逐渐减小。结合图4，凸轮412靠近凹轮411的端面上对称固定有与凹槽4111配合的凸块4121，凸块4121的侧壁对应设置成斜面。凹轮411靠近凸轮412的端面上开设有一个限位槽4112，限位槽4112的内侧壁设置成斜面且限位槽4112自槽口至槽底的开口面积逐渐减小，限位槽4112的开设方向与凹轮411的径向方向重合，且限位槽4112与其中一个凹槽4111连通，凸轮412上对应固定有与限位槽4112配合的限位块4122。如图3所示，凹轮411靠近凸轮412的端面上对称开设有定位槽4113，两个定位槽4113的连线方向与两个凹槽4111的连线方向垂直，定位槽4113的开口截面为圆形且定位槽4113的开口面积自上而下逐渐减小。结合图4，凸轮412上对称固定有与定位槽4113转动连接的定位柱4123，两个定位柱4123的连线方向与两个凸块4121的连线方向垂直。

如图2所示，摩擦片42滑动套设在中心轴1上，摩擦片42仅可沿着中心轴1的轴向滑动而不能绕着中心轴1的周向转动。摩擦片42设置有两个，一个摩擦片42与凹轮411抵接，另一个摩擦片42与上承架2抵接。两个摩擦片42之间设置有压紧件44，压紧件44为弹性垫圈，弹性垫圈设置有多个，多个弹性垫圈依次套设在中心轴1上且两端的弹性垫圈分别与凹轮411以及上承架2抵接，设置弹性垫圈的作用是通过弹性垫圈提供压力的方式将上承架2、中心轴1、摩擦片42紧密压合在一起。摩擦片42的两端面以及上承架2套设在中心轴1上的两端面分别开设有储油槽43，储油槽43在摩擦片42的端面以及上承架2的端面上分别均匀排布，设置储油槽43为了降低摩擦时的损耗以及增大相对运动时的阻尼。

如图2所示，凹轮411上设置有连接件45，连接件45为横杆，横杆的轴向与中心轴1的轴向平行，横杆的侧壁与凹轮411的侧壁固定。上承架2上开设有贯穿其端面的第一通孔22，第一通孔22的轴向与连杆的轴向一致，转动轴61上开设有第二通孔612，第二通孔612的轴向与连杆的轴向一致，连杆一端与第一通孔22插接配合，连杆另一端与第二通孔612插接配合。

如图2所示，凸轮412与转动轴61之间设置有垫片螺母7，垫片螺母7套设在中心轴1上且垫片螺母7与中心轴1螺纹配合，中心轴1的外侧壁上均匀设置有与垫片螺母7螺纹配合的外螺纹，垫片螺母7一端面与凸轮412抵接，另一端面与转动轴61抵接，阻尼大小可通过垫片螺母7进行预设。

下面对本实用新型一种可单手开合的铰链结构，做原理性分析，下述公式中的字母含义如下：

m0：笔记本电脑屏幕质量；

m1：系统端质量；

L0：屏幕重心到中心轴1的距离；

L1：系统重心到后脚垫支撑点的距离；

M0：屏幕自重产生的力矩；

M1：系统自重产生的力矩；

Mfmax：铰链最大静摩擦力下能保持静止的力矩；

Mn：弹性件51弹力通过中心轴1曲面转化成轴向力Fn产生的力矩；

θ：屏幕开合角度。

根据力矩平衡条件可知，若需要实现单手开合，需满足两种边界条件：

笔记本闭合时，θ＝0°，此时抬起屏幕，要求系统端不会翘起，可知，M0≤Mfmax+Mn≤M1+M0；

笔记本打开到最大角度时，θ＝150°，此时的状态最不利于系统端稳定，可知，M0≤Mfmax+Mn≤M1-M0；

附加条件：

Mfmax≥Mn，否则屏幕会自动弹起到90°(超过90°之后Mn的方向与°以内的方向正好相反，因此最终位置还是停留在90°)；

对于系统端越轻的产品，Mfmax要求越小越好(Mfmax≥Mn)，甚至Mfmax可以允许小于M0，即在接近闭合位置，纯阻尼作用无法支撑起整个屏幕，需要通过Mn提供辅助扭矩以支撑整个屏幕。

从上述两种状态可以看出，本实用新型的一种可单手开合的铰链结构由阻尼部分扭矩Mfmax与中心轴1扭矩部分Mn共同作用实现单手开合，且Mn大小只与屏幕开合角度相关，与系统端自重无任何关联，因此可以适用于大部分轻薄本，同时相比较传统的纯阻尼式铰链，阻尼部分扭矩更小，寿命更长，可靠性更高。

结合转动轴61与滑动轴62的曲面结构，对本实用新型的一种可单手开合的铰链结构的多种开合状态做详细描述。

如图5所示，转动轴61的第一配合面611依次由10°面、10°面、70°面、20°面、70°面、10°面、10°面、70°面、20°面以及70°面组成，其中10°面和20°面均是平面，10°面为凹面，20°面为凸面，70°面是曲面。

如图6所示，滑动轴62的第二配合面621依次由由10°面、10°面、70°面、20°面、70°面、10°面、10°面、70°面、20°面以及70°面组成，其中10°面和20°面均是平面，10°面为凹面，20°面为凸面，70°面是曲面。

1)屏幕开合角度在0～10°范围内

转动轴61与滑动轴62端面有20°左右的平面区域，如图7所示，当电脑屏幕平面开合角度正好为0°时，转动轴61的20°端面与滑动轴62的20°端面部分完全重合，因此在0～10°范围内，转动轴61与滑动轴62仍然是端部平面接触，此时辅助扭矩为0，即Mn＝0。但此时弹性件51为最大压缩状态，轴向弹力最大，但未能通过曲面结构传递到径向产生扭矩。此时凹轮411与凸轮412完全契合自锁，弹性垫圈受压减小，Mfmax降低，用户可以通过较小的力度打开笔记本。

2)屏幕开合角度在10°～90°范围内

铰链在转动到90°时，Mn＝0，在0～90°范围内，扭矩Mn随角度的增大逐渐减小直至为0，此时Mn的方向与M0相反。

3)屏幕开合角度在90°～150°范围内

如图8所示，当屏幕开合角度大于90°后，屏幕自重产生的力矩M0与90°之前方向相反，此时状态最不利于单手开合，因此本实用新型设计的转动轴61扭矩Mn在90°后也同步更改方向，用以抵消部分屏幕产生的力矩M0，以保证系统稳定性。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或隐含地包括至少一个该特征。在本实用新型的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

以上所述，仅为本实用新型的具体实施方式，但本实用新型的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。因此，本实用新型的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

Claims (10)

1.一种可单手开合的铰链结构，包括中心轴(1)、与中心轴(1)转动连接的上承架(2)以及与中心轴(1)固定连接的下承架(3)，其特征在于，所述中心轴(1)上还设置有阻尼模块(4)以及用于提供扭矩的动力模块(5)，所述动力模块(5)在所述中心轴(1)上直线往复运动，所述中心轴(1)上还设置有转换模块(6)，所述转换模块(6)分别与所述上承架(2)和所述动力模块(5)连接，所述转换模块(6)用于将所述动力模块(5)的直线往复运动与所述上承架(2)的旋转运动相互转换。

2.根据权利要求1所述的可单手开合的铰链结构，其特征在于，所述转换模块(6)包括套设在所述中心轴(1)上的转动轴(61)以及与所述中心轴(1)滑动连接的滑动轴(62)，所述转动轴(61)与所述中心轴(1)转动连接，所述转动轴(61)与所述上承架(2)连接，所述滑动轴(62)与所述动力模块(5)连接；所述转动轴(61)与所述滑动轴(62)通过异形面配合设置，在所述转动轴(61)转动下，所述滑动轴(62)沿所述中心轴(1)轴向移动。

3.根据权利要求2所述的可单手开合的铰链结构，其特征在于，所述动力模块(5)包括套设在所述中心轴(1)上的弹性件(51)，所述中心轴(1)上配合设置有调节螺母(52)，所述弹性件(51)设置在所述调节螺母(52)与所述滑动轴(62)之间，所述弹性件(51)分别与所述滑动轴(62)及所述调节螺母(52)相抵，在所述上承架(2)的转动下，所述弹性件(51)推动所述滑动轴(62)轴向滑动，所述滑动轴(62)始终与所述转动轴(61)抵接设置。

4.根据权利要求3所述的可单手开合的铰链结构，其特征在于，所述弹性件(51)与所述调节螺母(52)之间设置有固定垫片(53)，所述固定垫片(53)套设在所述中心轴(1)上且所述固定垫片(53)与所述弹性件(51)抵接。

5.根据权利要求2所述的可单手开合的铰链结构，其特征在于，所述阻尼模块(4)包括套设在所述中心轴(1)上的锁紧组件(41)和滑动套设在所述中心轴(1)上的摩擦片(42)，所述摩擦片(42)的两端面分别与所述锁紧组件(41)以及所述上承架(2)贴合用于提供阻尼。

6.根据权利要求5所述的可单手开合的铰链结构，其特征在于，所述锁紧组件(41)包括转动套设在所述中心轴(1)上的凹轮(411)和滑动套设在所述中心轴(1)上的凸轮(412)，所述凹轮(411)与所述上承架(2)连接，所述凸轮(412)与所述凹轮(411)配合，所述凹轮(411)与所述凸轮(412)相互靠近的端面重合实现屏幕自锁。

7.根据权利要求5所述的可单手开合的铰链结构，其特征在于，所述摩擦片(42)与所述上承架(2)之间设置有压紧件(44)，所述压紧件(44)用于紧密压合所述摩擦片(42)与所述上承架(2)。

8.根据权利要求5所述的可单手开合的铰链结构，其特征在于，所述摩擦片(42)的两端面以及所述上承架(2)与所述摩擦片(42)接触的端面上分别均匀开设有储油槽(43)。

9.根据权利要求6所述的可单手开合的铰链结构，其特征在于，所述凸轮(412)与所述滑动轴(62)之间设置有垫片螺母(7)，所述垫片螺母(7)转动套设在所述中心轴(1)上。

10.根据权利要求2所述的可单手开合的铰链结构，其特征在于，所述转动轴(61)靠近所述滑动轴(62)的一端设置有若干第一配合面(611)，所述滑动轴(62)靠近所述转动轴(61)的一端设置有若干第二配合面(621)，所述第一配合面(611)和所述第二配合面(621)配合设置，所述上承架(2)由闭合状态至开合状态，所述第一配合面(611)和所述第二配合面(621)逐一配合设置。

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