DE112009005030T5

DE112009005030T5 - Verriegelungssystem

Info

Publication number: DE112009005030T5
Application number: DE200911005030
Authority: DE
Inventors: Kwang Ho Kim
Original assignee: Hewlett Packard Development Co LP
Current assignee: Hewlett Packard Development Co LP
Priority date: 2009-02-28
Filing date: 2009-02-28
Publication date: 2012-08-09
Anticipated expiration: 2029-03-01
Also published as: DE112009005030B4; US9223355B2; WO2010098774A1; GB201114779D0; US20110299233A1; CN102334081B; GB2480037A; GB2480037B; CN102334081A

Abstract

Ein Verriegelungssystem verwendet eine Momentaustauschstoßdämpfung. Eine Verriegelung ist schiebbar innerhalb eines Gehäuses so angeordnet, dass die Verriegelung zwischen einer Verriegelungsposition und einer Freigabeposition gleiten kann. Eine Dämpferfeder drängt einen Dämpfer gegen einen Keil der egelung hin zu der Freigabeposition drängt, stößt der Verriegelungskeil so auf den Dämpfer, um ein Moment von der Verriegelung zu dem Dämpfer so auszutauschen, dass die Verriegelung in der Verriegelungsposition verbleibt.

Description

Hintergrund
Verriegelungen können im Allgemeinen unbeabsichtigt betätigt werden. Eine solche unbeabsichtigte Verriegelungsbetätigung kann zu einem unerwünschten Entriegeln eines gesicherten Elements führen.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
1 ist eine Unteransicht eines Verriegelungssystems.
2 ist eine Seitenquerschnittsansicht des Verriegelungssystems aus 1.
3 ist ein Flussdiagramm eines Verfahrens gemäß dem das Verriegelungssystem aus 1 auf einen Stoß und auf eine kontinuierliche Kraft antwortet.
4 bis 11 sind Seitenquerschnittsansichten des Verriegelungssystems aus 1 auf unterschiedlichen Stufen des Verfahrens von 3.
12 ist eine perspektivische Hinteransicht eines Alles-In-Einem-Computers, der das Verriegelungssystem aus 1 umfasst.
13 ist eine perspektivische Hinteransicht des Computers aus 12 in einer Wartungsposition mit entfernter Abdeckung.
14 ist eine perspektivische Ansicht eines Ständers des Computers aus 12.
Detaillierte Beschreibung
Alles-In-Einem-Computer integrieren Rechenkomponenten und eine Anzeige in ein einzelnes Gehäuses. Einige Alles-In-Einem-Computer liefern ein Zugriffsfeld oder eine Zugriffsplatte auf der Rückseite (der Seite gegenüberliegend zu der Anzeige) zur Wartung und für Aktualisierungen (z. B. Installieren von Speicher). Die Zugriffsplatte kann durch einen klappbaren Ständer abgedeckt sein, wenn der Alles-In-Einem-Computer in einer Versandposition ist.
Zur Wartung kann der Alles-In-Einem-Computer mit der Anzeige nach unten auf eine Oberfläche gelegt sein. Der Ständer kann geschwenkt werden in und verriegelt werden in eine offene Position, um Zugriff auf die Zugriffsplatte zu liefern und, wenn die Zugriffsplatte entfernt ist, auf das Innere des Alles-In-Einem-Computers. Wenn die Verriegelung unabsichtlich ausfällt, kann der Ständer in eine geschlossene Position zusammenfallen, wodurch potentiell eine Hand oder Finger eines Benutzers oder Technikers verletzt werden können, die an dem Computer arbeiten.
Ein Verriegelungssystem AP1, gezeigt in 1 und 2, verhindert ein plötzliches unbeabsichtigtes Zusammenfallen einer klappbaren Anordnung, ohne Arretierungen zu erfordern, die aufgrund von Verschleiß ausfallen können. Das Verriegelungssystem AP1 umfasst einen Verriegelungsmechanismus 11 und ein Gelenk 13. Das Gelenk 13 umfasst ein Schließblech 15, Der Verriegelungsmechanismus 11 umfasst ein Verriegelungsgehäuse 19, eine Verriegelung 20, eine Verriegelungsfeder 21, einen Stoßdämpfer 23 und eine Dämpferfeder 25. Die Verriegelung 20 umfasst einen Keil 27, eine längliche Welle 29, einen Dämpferstopp 31 und einen Federstopp 33. Die Welle 29 erstreckt sich zumindest teilweise durch den Dämpfer 23 und die Verriegelungsfeder 21 erstreckt sich zumindest teilweise durch die Dämpferfeder 25.
Der Betrieb des Verriegelungssystems AP1 erfolgt gemäß einem Verfahren ME1, das im Flussdiagramm aus 3 gezeigt ist. Das Verfahren ME1 beginnt bei Verfahrenssegment M1 mit dem Verriegelungssystem AP1 in der Verriegelungsposition, was die Situation in 1 und 2 ist. Genauer gesagt wird Verriegelung 20 vorwärts in eine Verriegelungsposition gegen ein Merkmal des Verriegelungsgehäuses 19 gedrängt. Der Dämpfer 23 wird durch die Dämpferfeder 25 gegen die Rückseite des Dämpferstopps 31 der Verriegelung 20 gedrängt, so dass der Stoßdämpfer 23 an die Verriegelung 20 anstößt.
Aus dem Verfahrenssegment M1 teilt sich das Verfahren ME1 in einen „Stoß”-Zweig B1 und einen „kontinuierliche Kraft”-Zweig B2. Bei Verfahrenssegment M12 von Zweig B1 stößt das Schließblech 15 auf den Verriegelungskeil 27, um die Verriegelung von ihrer Verriegelungsposition in eine Freigabeposition zu richten (in der die Verriegelungsfeder 21 komprimiert werden würde). Dieser Stoß ist durch den Übergang zwischen 4 (in der das Schließblech 15 sich hin zu dem Verriegelungskeil 27 bewegt) und 5 (in der das Schließblech 15 den Verriegelungskeil 27 kontaktiert) angezeigt. Als Ergebnis des Stoßes wird das Moment auf die Verriegelung 20 übertragen.
Anstelle auf diesen Stoß durch Bewegen hin zu einer Freigabeposition zu antworten, tauscht die Verriegelung 20 sein Moment mit dem angrenzenden Dämpfer 23 aus, bei Verfahrenssegment M13. Dies verursacht, dass sich der Dämpfer 23 in der Freigaberichtung bewegt, wodurch die Dämpferfeder 25 bei Verfahrenssegment M14 komprimiert wird, während dem sich der Dämpfer 23 von der Verriegelung 20 trennt und nicht länger an diese angrenzt (wie in 6 gezeigt ist), die in der Verriegelungsposition verbleibt. Bei Verfahrenssegment M15 zwingt die Dämpferfeder 25 den Dämpfer 23 zurück gegen den Verriegelungsstopp 31, so dass der Dämpfer 23 wiederum an die Verriegelung 20 anstößt, wie in 7 angezeigt ist. Da die Verriegelung 20 nicht aus der Verriegelungsposition ausgetreten ist, gibt das Schließblech 15 den Verriegelungskeil 27 nicht frei. In dem Kontext eines Monitorständers wird das Zusammenfallen verhindert.
Bei Verfahrenssegment M22 von Zweig B2 wird das Gelenk 13 unter der Steuerung eines Benutzers in eine Faltposition bewegt, wie in 8 angezeigt ist. Wenn die Schließplatte bzw. das Schließblech 15 die Verriegelung 20 kontaktiert, nimmt der Verriegelungsstopp 31 den Dämpfer 23 in Eingriff, wie in 9 angezeigt ist. Bei Verfahrenssegment M23 verursacht eine weitere kontinuierliche Kraft von dem Benutzer, dass sich die Verriegelung 20 und der Dämpfer 23 zusammen hin zu der Freigabeposition bewegen, wie in 10 angezeigt ist. Bei Verfahrenssegment M24 ist das Schließblech 15 in der Lage, die Verriegelung 20 freizugeben, wie in 11 angezeigt ist. Bei dem Verfahrenssegment M25 bringen die Dämpferfeder 25 und die Verriegelungsfeder 21 den Dämpfer 23 und die Verriegelung 21 in die Verriegelungsposition zurück.
Das Verriegelungssystem AP1 wird in dem Kontext eines Alles-In-Einem-Computers 50 verwendet, gezeigt in 12. Der Alles-In-Einem-Computer 50 ist derart gezeigt, dass er einen Körper 51, einen Ständer 53 und eine Wartungsabdeckung 55 aufweist. Die Abdeckung 55 kann entfernt werden, um interne Computerkomponenten freizulegen, z. B. zum Hinzufügen oder Ersetzen eines Speichermoduls, wie in 13 gezeigt ist.
In 13 ist der Computer 50 in einer Wartungsposition gezeigt, mit dem Ständer 53 in einer vollständig geöffneten Position im Hinblick auf einen Gelenk- bzw. Scharnier-Bügel 57, der fluchtend zu dem Computerkörper 51 angebracht ist. Die Abdeckung 55 wurde von dem Körper 51 entfernt, um Zugriff auf interne Komponenten des Computers 50 zu liefern, z. B. so dass Speichermodule hinzugefügt werden können. Eine Gelenkabdeckung 59 umfasst eine Freigabe bzw. Entriegelung 61 zum Lösen bzw. Entriegeln des Ständers 53 aus einer vollständig offenen Position. Wenn der Ständer 53 plötzlich hin zu einer geschlossenen Position zusammenfällt (gegen den Körper 51) und auf die Hand eines Benutzers (z. B. während der Benutzer ein Speichermodul einfügt), könnte eine Verletzung erfolgen. Das Verriegelungssystem AP1 hilft, ein solches Zusammenfallen und eine zugeordnete Verletzung zu verhindern.
Der Ständer 53 ist detaillierter in 14 mit entfernter Gelenkabdeckung 59 gezeigt. Die Gelenkfedern 63 zwingen den Ständer 53, sich zu schließen. Ein Verriegelungsmechanismus ist entworfen, dieses Schließen zu verhindern, bis die Entriegelung 61 aktiviert wird. Wenn der Arretiermechanismus jedoch ausfällt, verhindert der Verriegelungsmechanismus 11, dass sich der Ständer 13 plötzlich schließt.
In dem Kontext des Ständers 53 stoppt das Verriegelungssystem AP1 den Ständer sicher, wenn er versehentlich aus der vollständig offenen Position freigegeben wird. Im Gegensatz zu dem herkömmlichen Reibungsarretierungssystem, wo sich das Verhalten der Arretierung mit dem Verschleiß der Arretierungsmerkmale verschlechtert, ändert sich das Verhalten des Verriegelungssystems AP1 nicht bei wiederholter Verwendung. Das Verriegelungssystem ermöglicht dem Benutzer, den Ständer zwischen Wartungs- und Versandposition zu schalten, ohne eine manuelle Operation der Verriegelung. Im Gegensatz zu dem arretierungsbasierten Ständersystem arbeitet das Verriegelungssystem AP1 mit einer Rückkopplung mit kontinuierlicher Kraft und führt zu einer verbesserten Benutzererfahrung. Das Verriegelungssystem AP1 kann vollständig in einem Gehäuse eingeschlossen sein, das vor dem Benutzer verdeckt ist und unterliegt keiner Fehlhandhabung, Verwechselung oder Beschädigung.
Während ein herkömmliches Verriegelungssystem entworfen sein kann, um das Gelenk während der normalen Benutzeroperation automatisch zu verriegeln und freizugeben, kann es den versehentlich freigegebenen Ständer nicht stoppen. Die Kräfte, die an der normalen Benutzeroperation des Ständers und der versehentlichen Freigabe des Ständers beteiligt sind, sind von sehr unterschiedlichem Wesen. Während die Kraft, die auf den Ständer durch einen Benutzer während einer normalen Operation ausgeübt wird, in ihrem Wesen statisch ist, sind die Kräfte, die aus einer versehentlichen Freigabe des Ständers resultieren, in ihrem Wesen dynamisch. Die dynamische Kraft des sich schließenden Ständers kann ohne weiteres die Federkraft der Verriegelung überwinden, wenn die Verriegelung entworfen ist, um sich in einer beliebigen Richtung zu bewegen: Freigabe und Verriegelung. Wenn eine sehr steife Federverriegelung oder Arretierung verwendet wird, kann sie eingestellt sein, den versehentlich freigegebenen Ständer zu stoppen, aber die Benutzeroperation eines solchen Ständers kann eine große Kraft erfordern, um die Feder- oder Arretierungskraft zu überwinden, die die Verwendbarkeit stört. Wenn eine Verriegelung vom Typ eines Riegels verwendet wird, erfolgt die Aktion in einer Richtung und kann einen Benutzer erfordern, um die Verriegelung manuell zu lösen. Das Verriegelungssystem AP1 kombiniert ein Zwei-Wege-Schiebeverriegelungssystem und ein Stoßdämpfersystem, um das Stoppen des zufällig gelösten bzw. freigegebenen Ständers zu verursachen, sowie diesen ohne zusätzliche Mittel zum manuellen Steuern der Verriegelung freizugeben.
Das Verriegelungssystem AP1 kann ein versehentliches Schließen des Ständers stoppen, bevor er einen Punkt erreicht, wo eine Hand eines Benutzers zwischen dem sich schließenden Ständer und dem Gehäuse des Monitors gefangen werden kann. Der Eingriff der Verriegelung mit dem sich versehentlich schließenden Ständer wird erreicht durch Verwenden der dynamischen Ansprechcharakteristika des Verriegelungssystems auf die Impulseingabe. Die Antwort bzw. das Ansprechen des Verriegelungssystems auf eine statische Krafteingabe, wie z. B. Falten des Ständers, löst die Verriegelung automatisch aus der versiegelten Position. Ein Computer- oder Monitorprodukt, das das Verriegelungssystem AP1 einlagert, kann herkömmliche Versandarretierungsmechanismen bei dem Ständergelenk weg lassen; daher umfasst das Ein- und Ausfalten des Ständers minimale Kraft; der Betrieb des Ständers ist reibungslos mit Rückkopplung einer steten Kraft.
Das Verriegelungssystem AP1 liefert ferner eine hörbare Rückkopplung zu dem Benutzer, wenn der sich ausfaltende Ständer die geschlossene Wartungsposition erreicht. Das Verriegelungssystem AP1 umfasst drei Hauptfunktionsanordnungen, Ständergelenk, Schiebeverriegelungsmechanismus und Stoßdämpferanordnung, wie in 1 gezeigt ist. Das Schließblech 15 ist ein Teil des Ständergelenksystems und dreht sich um die Achse der Gelenkwelle, wenn der Ständer betrieben wird. Das Schließblech 15 ist ein Metallteil, das mit einer gekrümmten Oberfläche gebildet ist und an dem Gelenk angeordnet ist, so dass es eine Schnittstelle mit einem Keilprofil der Schiebeverriegelung bildet.
Die Wechselwirkung zwischen Schließblech 15 und Schiebeverriegelung 20 ändert die Richtung der Kraft, die durch den sich schließenden Ständer auf eine Richtung ausgeübt wird, die parallel zu der Achse des Gelenks ist. Diese Richtungsänderung der Kraft leitet ferner einen Teil der Stoßenergie durch Reibung ab und reduziert das lineare Moment der Schiebeverriegelung, wodurch es durch die Stoßdämpferanordnung besser handhabbar wird. Das Schließblech kann aus einem Teil des herkömmlichen Gelenksystems gebildet sein durch Modifizieren desselben mit einer geformten Oberfläche. Oder es kann ein separates Metallteil sein, das zu der herkömmlichen Gelenkachse hinzugefügt wird.
Die Federkonstanten der Rückstellfedern der Verriegelung und des Dämpfers sind so bestimmt, dass die kombinierte Federkraft das Federmoment der Ständergelenkfeder überwinden kann, so dass die Verriegelung in Eingriff bleibt in einer geschlossenen Position nach den Transienten der Stoßantwort (impact response). Wenn der Benutzer den Ständer aus der vollständig gefalteten Versandposition öffnet, drückt die Rückstellfeder automatisch die Verriegelung in die Bereit-Position und liefert dem Benutzer die hörbare Rückkopplung, dass der Ständer vollständig ausgefaltet ist in die Wartungs- bzw. Dienstposition.
Wenn die Geschwindigkeit des sich schließenden Ständers höher ist als in dem Fall, wo der offene Ständer versehentlich freigegeben wird (3 bis 7), ist die Wechselwirkung zwischen Ständer, Schiebeverriegelung und Stoßdämpfer in ihrem Wesen dynamisch. Wenn der Ständer versehentlich aus der vollständig geöffneten Position freigegeben wird, wird potentielle Energie, die in der Gelenkfeder gespeichert ist, in eine kinetische Energie umgewandelt. Ein Teil dieser Energie wird auf die Schiebeverriegelung ausgeübt durch eine Wechselwirkung zwischen dem Schließblech und dem Keilende der Schiebeverriegelung. Diese Energie wird zu der Schiebeverriegelung übertragen und das lineare Moment setzt die Verriegelung in Bewegung hin zu dem Stoßdämpfer. Da jedoch die Stoßdämpfermasse an die Verriegelungsmasse anstößt durch das Vorspannen der Rückstellfeder, wird das ausgeübte lineare Moment auf die Masse des Stoßdämpfers übertragen, ohne die Verriegelungsmasse zu bewegen.
Das lineare Moment setzt die Masse des Dämpfers in Bewegung weg von der Verriegelung, während die Schiebeverriegelung in Position bleibt, so dass der Stoßdämpfer nicht an die Verriegelung anstößt. Die zurück prallende Dämpfermasse steht jeglicher transienten Bewegung der Verriegelung entgegen. Da die Verriegelung sich um keine ausreichende Distanz bewegt, kann das Schließblech des Ständers die Verriegelung nicht freigeben und der Ständer stoppt an der Verriegelungsposition an dem Ende der Stoßtransienten (impact transient). Die kombinierte Kraft der Rückstellfedern auf die Schiebeverriegelung und den Dämpfer überwindet das Federdrehmoment der Gelenkfeder und der Ständer verblieb stabil an der Verriegelungsposition nach den Transienten.
Wenn die Geschwindigkeit des sich schließenden Ständers niedrig ist, wie in dem Fall (8 bis 11), wo der Benutzer versucht, den Ständer über die Sicherheitsverriegelungsposition zu Lagerung und Versand hinaus zu falten, ist die Wechselwirkung zwischen den drei Körpern in ihrem Wesen statisch. Der Stoßdämpfer wird als eine einfache Feder entartet bzw. degeneriert und die Schiebeverriegelung und die Dämpfermasse bewegen sich miteinander, wenn der Benutzer den Ständer abwärts in die Versandposition drückt.
Wenn sich der Ständer schließt, wird die Kraft, die auf den Ständer durch den Benutzer ausgeübt wird, durch das lange Moment des Arms des Ständers verstärkt und überwindet ohne weiteres die Rückstellfederkraft. Das Schließblech gibt die Schiebeverriegelung frei und der Ständer erreicht die Faltposition.
Alternative Verriegelungssysteme können bei verschiedenen Typen von Ständern und in anderen Kontexten verwendet werden, um eine beabsichtigte Bewegung zu liefern, während plötzliche Bewegungen ansprechend auf Stöße verhindert werden. Unterschiedliche Abmessungen der Verriegelung und anderer Komponenten können eingesetzt werden, sowie unterschiedliche Materialien. Diese und andere Variationen und Modifikationen an dem dargestellten Verriegelungssystem werden für die nachfolgenden Ansprüche geliefert.

Claims

Ein Verriegelungssystem, das folgende Merkmale aufweist: eine Verriegelung, wobei die Verriegelung schiebbar so angeordnet ist, dass die Verriegelung zwischen einer Verriegelungsposition und einer Freigabeposition gleiten kann, wobei die Verriegelung einen Verriegelungskeil und einen Dämpferstopp aufweist; eine Verriegelungsfeder, die die Verriegelung hin zu der Verriegelungsposition drängt; einen Stoßdämpfer; eine Dämpferfeder zum Drängen des Dämpfers gegen den Dämpferstopp, so dass, wenn ein mechanischer Stoß die Verriegelung hin zu der Freigabeposition drängt, der Verriegelungskeil auf den Dämpfer stößt, um das Moment von der Verriegelung zu dem Dämpfer so auszutauschen, dass die Verriegelung in der Verriegelungsposition bleibt.
Ein Verriegelungssystem gemäß Anspruch 1, bei dem ansprechend auf eine kontinuierliche Kraft, die die Verriegelung hin zu der Freigabeposition drängt, sich die Verriegelung mit dem Stoßdämpfer hin zu der Freigabeposition bewegt.
Ein Verriegelungssystem gemäß einem der Ansprüche 1 oder 2, das ferner ein Gelenk mit einem Schließblech aufweist, wobei der Stoß umfasst, dass das Schließblech auf den Verriegelungskeil stößt, wenn sich das Gelenk öffnet oder schließt.
Ein Verriegelungssystem gemäß einem der Ansprüche 1 bis 3, bei dem die Verriegelung eine längliche Welle umfasst, die sich zumindest teilweise durch den Stoßdämpfer erstreckt.
Ein Verriegelungssystem gemäß einem der Ansprüche 1 bis 4, bei dem sich die Verriegelungsfeder zumindest teilweise durch die Dämpferfeder erstreckt.
Ein Verriegelungssystem gemäß einem der Ansprüche 1 bis 5, bei dem die Verriegelung einen Federstopp umfasst, wobei die Verriegelungsfeder den Federstopp kontaktiert.
Ein Verriegelungssystem gemäß Anspruch 6, bei dem die Dämpferfeder den Stoßdämpfer gegen den Verriegelungsstopp drängt.
Ein Verriegelungssystem gemäß einem der Ansprüche 1 bis 7, das einen Computer aufweist, wobei der Computer einen Körper, einen Ständer und ein Gelenk aufweist, um das sich der Ständer relativ zu dem Körper drehen kann, wobei das Gelenk die Verriegelung, die Verriegelungsfeder, den Stoßdämpfer und die Dämpferfeder einlagert.
Ein Verriegelungssystem gemäß Anspruch 8, bei dem der Computer ein Alles-In-Einem-Computer mit einer Anzeige in dem Körper ist.
Ein Verfahren, das folgende Schritte aufweist: Anstoßen einer Verriegelung, während die Verriegelung in einer Verriegelungsposition ist, um die Verriegelung aus einer Verriegelungsposition in eine Freigabeposition zu drängen; und Übertragen eines Moments von der Verriegelung auf einen Stoßdämpfer, um den Stoßdämpfer hin zu der Freigabeposition zu drängen, während die Verriegelung in der Verriegelungsposition gelassen wird.
Ein Verfahren gemäß Anspruch 10, das ferner das Ausüben einer kontinuierlichen Kraft aufweist, die die Verriegelung hin zu der Freigabeposition drängt, so dass die Verriegelung den Stoßdämpfer in Eingriff nimmt und sich der Freigabeposition zusammen mit dem Stoßdämpfer nähert.
Ein Verfahren gemäß Anspruch 11, bei dem eine Verriegelungsfeder die Verriegelung hin zu der Verriegelungsposition drängt, wobei die kontinuierliche Kraft das Drängen durch die Verriegelungsfeder überwindet.
Ein Verfahren gemäß einem der Ansprüche 10 oder 11, bei dem eine Dämpferfeder den Stoßdämpfer hin zu der Verriegelungsposition und gegen einen Dämpferstopp der Verriegelung drängt, wobei die kontinuierliche Kraft das Drängen durch die Dämpferfeder überwindet.
Ein Verfahren gemäß einem der Ansprüche 10 bis 13, bei dem während des Stoßens der Stoßdämpfer an die Verriegelung anstößt, und bei dem ansprechend auf das Übertragen der Stoßdämpfer die Verriegelung so bewegt, dass der Stoßdämpfer nicht an die Verriegelung anstößt.
Ein Verfahren gemäß einem der Ansprüche 10 bis 12, das ferner nach dem Übertragen aufweist, dass eine Dämpferfeder verursacht, dass sich der Stoßdämpfer so bewegt, dass er an die Verriegelung anstößt.