DE19618325C2 - Scharnieranordnung - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich allgemein auf Schar­ nieranordnungen und insbesondere auf eine Scharnieranordnung mit einem ersten und einem zweiten Scharnier, welche selek­ tiv wirken, um eine Abdeckungsplatte bezüglich einer Basis­ platte bei einem greiferartigen Gerät zu drehen. Obwohl die Erfindung eine breite Verwendbarkeit aufweist, wird dieselbe nachfolgend im Kontext einer tragbaren Computerorganisierein­ richtung beschrieben, wobei sich bei diesem Gerät die beson­ dere Nützlichkeit der Erfindung erwiesen hat.

In den letzten Jahren entwickelte sich der Wunsch nach Com­ puterorganisiereinrichtungen und insbesondere der Wunsch nach tragbaren Computerorganisiereinrichtungen explosionsartig, welche Merkmale bieten, die sowohl Desktop-Computern als auch Papier und Stift ähnlich sind. Diese Organisiereinrich­ tungen umfassen typischerweise eine Tastatur und einen An­ zeigebildschirm, wobei der Anzeigebildschirm konfiguriert ist, um eine Eingabe von einem stiftartigen Schreiber anzu­ nehmen, welcher es einem Benutzer erlaubt, Bilder auf dem Anzeigebildschirm zu zeichnen. Derartige Organisiereinrich­ tungen sind oft in greiferartigen Geräten ausgeführt, was bedeutet, daß das Gerät eine Basisplatte und eine Ab­ deckungsplatte aufweist, welche bezüglich der Basisplatte gedreht wird, um das Gerät zu öffnen oder zu schließen. Die Basisplatte definiert typischerweise die Tastatur. Die Ab­ deckungsplatte definiert typischerweise den Anzeigebild­ schirm. Eine einzelne Organisiereinrichtung kann somit ent­ weder als ein Desktopcomputer (wobei sowohl die Tastatur als auch der Anzeigebildschirm verwendet wird) oder als ein No­ tizblock (wobei nur der Anzeigebildschirm verwendet wird), betrieben werden, auf dem unter Verwendung des Schreibers Bilder gezeichnet werden können.

Tragbare Computerorganisiereinrichtungen sind somit optimal zur Verwendung entweder in einer "Querformatausrichtung", bei der sowohl der Anzeigebildschirm als auch die Tastatur für den Benutzer zugänglich sind, oder in einer "Hochfor­ matausrichtung" konfiguriert, bei der die Abdeckungsplatte gegen die Basisplatte zurückgefaltet ist, um den Anzeige­ bildschirm allein freizulegen. Auf ähnliche Weise sind die Basis- und die Abdeckungsplatte entgegengesetzt faltbar, um ein greiferartiges Gerät zu schaffen, welches vollständig geöffnet oder vollständig geschlossen werden kann. Dies er­ fordert eine Drehung der Abdeckungsplatte bezüglich der Ba­ sisplatte über eine Bewegung von 360°, was eine Aufgabe dar­ stellt, die oft durch die Dicke der Basis- und der Ab­ deckungs-Platte schwierig gemacht wird. Bisher wurde eine derartige Drehung unter Verwendung von komplizierten Verbin­ dungsanordnungen erreicht, welche mehrfache Benutzermanipu­ lationen erfordern. Diese Anordnungen haben typischerweise die Verwendung von Scharnieren mit sich gebracht, wobei sol­ che Scharniere oft in Schlitzen gehäust sind, welche eine Einstellung der Scharnierposition benötigen, um den vollen Bewegungsbereich der Abdeckungsplatte zu erreichen. Andere Geräte verwendeten Verbindungsanordnungen, bei denen die Abdeckungsplatte mit der Basisplatte über ein mehrachsiges Scharnierarray verbunden ist. Derartige Anordnungen benötig­ ten jedoch wieder unangemessen komplexe Scharniermanipula­ tionen und machten ein Öffnen und Schließen des Geräts auf­ grund des unabhängigen Betriebs der Scharniere zu einer mißlichen Angelegenheit.

Es wird eine Verbindungsanordnung benötigt, welche ein ge­ steuertes Öffnen und Schließen eines greiferartigen Geräts erlaubt, ohne daß komplexe Benutzermanipulationen erforder­ lich sind. Es würde somit wünschenswert sein, eine Schar­ nieranordnung zu schaffen, die ein erstes und zweites Schar­ nier aufweist, wobei ein gesteuerter Wechsel des Drehbe­ triebs von einem Scharnier zu einem anderen erreicht wird. Insbesondere würde es wünschenswert sein, eine Mehrachsen- Scharnieranordnung zu schaffen, die ein erstes und ein zwei­ tes beabstandetes Scharnier aufweist, wobei die Drehung min­ destens eines derartigen Scharniers zu jedem gegebenen Zeit­ punkt automatisch begrenzt ist.

Das U.S. Patent Nr. 4,976,007, gegen das der Anspruch 1 ab­ gegrenzt ist, offenbart ein Verbindungsgerät für tragbare Computer. Das Verbindungsgerät besteht aus einem Verbin­ dungsbauglied, in dem zwei Drehbolzen angeordnet sind, deren beiden Enden gegeneinander verdrehbar sind, um eine Schar­ nierfunktion realisieren zu können. Der erste Drehbolzen ist mit einer Spiralfeder versehen, derart, daß die Spiralfeder die beiden Enden des Drehbolzens in eine bestimmte Richtung vorspannt. Eine zweite Spiralfeder ist nur zu einem kleinen Teil über dem zweiten Drehbolzen angeordnet und zu einem größeren Teil um einen mit einer Bohrung versehenen Pfosten angebracht, in dem der zweite Drehbolzen aufgenommen ist. In einem ersten Bewegungsbereich dreht sich nur der erste Dreh­ bolzen, während der zweite Drehbolzen fest bleibt. An einer bestimmten Position kann der erste Drehbolzen aufgrund eines Anschlags nicht mehr weitergedreht werden. Ab hier wird der zweite Drehbolzen betätigt, wobei sich die zweite Spiralfe­ der verdreht und der Drehung des zweiten Drehbolzens ein Drehmoment und eine mit zunehmender Drehung zunehmende Rei­ bung entgegensetzt.

Das U.S. Patent Nr. 5,278,725 offenbart eine faltbare elek­ tronische Vorrichtung mit einer Hohlscharnieranordnung, durch die ein flexibles Kabel geführt wird. Die Hohlschar­ nieranordnung umfaßt eine Doppelscharnierstruktur mit einem ersten Scharnierabschnitt, einem zweiten Scharnierabschnitt und einem Haltebauglied zum drehbaren Halten des ersten und des zweiten Scharnierabschnitts. Beide Scharniere erlauben unabhägig voneinander eine Drehung um etwa 180°, um eine 360°-Drehung zweier durch die Scharnieranordnung verbundener Strukturen zu erlauben.

Ausgehend von diesem Stand der Technik besteht die Aufgabe der vorliegenden Erfindung darin, eine einfache und sichere Scharnieranordnung zu schaffen, die zudem einen großen Dreh­ winkel ermöglicht.

Diese Aufgabe wird durch eine Scharnieranordnung gemäß An­ spruch 1 gelöst.

Die vorliegende Erfindung begegnet den vorher erwähnten Pro­ blemen durch Schaffen einer Scharnieranordnung mit einem ersten und einem zweiten Scharnier, wobei beide beim Anwen­ den eines unterschiedlichen Drehmoments betreibbar sind. Das erste Scharnier arbeitet beim Anbringen eines ersten Drehmo­ ments, um eine Struktur durch einen ersten Bewegungsbereich hindurch zu drehen, über dem eine relativ hohe, restriktive Kraft dem ersten Scharnier entgegensteht. Das zweite Schar­ nier wirkt beim Anlegen eines zweiten Drehmoments, welches größer als das erste Drehmoment ist, das jedoch nicht aus­ reichend ist, um die restriktive Kraft zu überwinden. Beim Anwenden des zweiten Drehmoments ist die Struktur durch ei­ nen zweiten Bewegungsbereich hindurch drehbar, wobei der zweite Bewegungsbereich typischerweise dem ersten Bewegungs­ bereich folgt. Die Scharniere wirken somit zusammen, um eine erste und eine zweite Platte (oder Struktur) eines Greifer­ artigen Geräts drehbar zu koppeln.

Die Scharniere sind vorzugsweise auf einem Zwischenverbin­ dungselement befestigt, wobei sie ein Paar voneinander beabstandeter Drehachsen definieren. Das erste Scharnier verbindet drehbar die erste Platte mit dem Verbindungsele­ ment, um eine erste Scharnierachse zu definieren, während das zweite Scharnier die zweite Struktur drehbar mit dem Verbindungselement verbindet, um eine zweite Scharnierachse zu definieren. Aufgrund der unterschiedlichen Drehmomente, die benötigt sind, um die Scharniere zu betreiben, ist es offensichtlich, daß das zweite Scharnier während eines Be­ triebs des ersten Scharniers fest ist, während das erste Scharnier während eines Betriebs des zweiten Scharniers fest ist. Dementsprechend ist das Verbindungselement bezüglich der zweiten Platte während eines Betriebs des ersten Schar­ niers fest und bezüglich der ersten Platte während eines Betriebs des zweiten Scharniers fest. Dies ermöglicht eine gesteuerte Drehung der ersten Platte bezüglich der zweiten Platte im wesentlichen über eine Drehung von 360°, ohne daß eine manuelle Einstellung des Verbindungselements notwendig ist.

Bevorzugte Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung werden nachfolgend bezugnehmend auf die beiliegenden Zeich­ nungen detaillierter erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 eine isometrische Ansicht einer tragbaren Computerorganisiereinrichtung, welche teil­ weise aufgebrochen ist, um eine Scharnier­ anordnung zu zeigen, die gemäß einem bevor­ zugten Ausführungsbeispiels der Erfindung aufgebaut ist;

Fig. 2A-2C Seitenansichtszeichnungen der tragbaren Computerorganisiereinrichtung, die in Fig. 1 gezeigt ist, wobei die Zeichnungen eine Drehung einer Abdeckplatte bezüglich einer Basisplatte über im wesentlichen 360° zei­ gen;

Fig. 3 eine vergrößerte und isometrische Explo­ sionsansicht der Scharnieranordnung gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel, wo­ bei die Scharnieranordnung ein erstes und ein zweites Scharnier aufweist, welche in Verbindung mit einem Verbindungselement ar­ beiten;

Fig. 3A und 3B isometrische Ansichten eines der Scharnie­ re, die in Fig. 3 gezeigt sind, wobei das Scharnier aus unterschiedlichen Perspekti­ ven dargestellt ist; und

Fig. 4 eine weiter vergrößerte, isometrische Teil­ ansicht des Computerorganisiereinrichtung von Fig. 1, wobei die Scharnieranordnung gemäß dem bevorzugten Ausführungsbeispiel detailliert gezeigt ist.

Fig. 1 zeigt bei 10 eine tragbare Computerorganisiereinrich­ tung mit einer Basisplatte 12 und einer Abdeckungsplatte 14. Wie gezeigt ist, definiert die Basisplatte 12 eine Tastatur 12a, wobei die Tastatur gemäß einer normalen Computertasta­ tur des Typs konfiguriert ist, der in der Technik bekannt ist. Die Basisplatte definiert ferner einen Hohlraum 12b, der konfiguriert ist, um einen Schreiber 16 aufzunehmen, der im allgemeinen die Form eines Stifts annimmt. Die Ab­ deckungsplatte 14 definiert einen Anzeigebildschirm 14a, welcher konfiguriert ist, um eine Eingabe von dem stiftarti­ gen Schreiber anzunehmen, wodurch es einem Benutzer erlaubt ist, Bilder auf dem Anzeigebildschirm zu zeichnen.

Die Organisiereinrichtung 10 ist in verschiedenen Konfigu­ rationen nützlich, wobei es möglich ist, unter Verwendung entweder der Tastatur, des Anzeigebildschirms oder beider Daten einzugeben und wiederzugewinnen. Die Organisierein­ richtung ist somit in einem greiferartigen Gerät ausge­ führt, was bedeutet, daß die Abdeckungsplatte und die Basis­ platte zueinander verdrehbar sind, um das Gerät zu öffnen oder zu schließen. Die Fig. 2A-2B stellen beispielsweise eine Drehung der Abdeckungsplatte von einer vollständig ge­ schlossenen Ausrichtung (Fig. 2A) zu einer vollständig of­ fenen Ausrichtung (Fig. 2C) dar, wobei verschiedene Zwi­ schenausrichtungen in gestrichelten Linien gezeigt sind. Dies wird über eine Scharnieranordnung 18 erreicht, welche die Basis- und Abdeckungsplatte auf eine Art und Weise kop­ pelt, welche nachfolgend beschrieben ist.

Wie es in Fig. 1 gezeigt ist, umfaßt die Scharnieranordnung 18 ein Verbindungselement 20, welches die Basis- und die Abdeckungsplatte über ein Paar von Scharnieren verbindet, um ein Öffnen und Schließen des Geräts zu ermöglichen. Ein er­ stes Scharnier 30 verbindet drehbar das Verbindungselement mit der Abdeckungsplatte, um eine erste Scharnierachse A zu definieren. Ein zweites Scharnier 40 verbindet drehbar das Verbindungselement mit der Basisplatte, um eine zweite Scharnierachse B zu definieren. Die beiden Scharnierachsen sind voneinander beabstandet, um eine Drehung der Ab­ deckungsplatte bezüglich der Basisplatte durch einen Bereich von im wesentlichen 360° zu erreichen.

Bezugnehmend auf die Fig. 2A-2B ist zu sehen, daß die Ab­ deckungsplatte 14 unter Verwendung sowohl des ersten als auch des zweiten Scharniers bezüglich der Basisplatte 12 drehbar ist, daß jedoch das erste Scharnier nur während eines ersten Bewegungsbereichs der Abdeckungsplatte arbei­ tet, während das zweite Scharnier lediglich während eines zweiten Bewegungsbereichs der Abdeckungsplatte arbeitet. Wenn das Gerät geöffnet wird, folgt der zweite Bereich di­ rekt dem ersten Betriebsbereich, was bedeutet, daß zumindest eines der beiden Scharniere zu jedem gegebenen Zeitpunkt be­ schränkt ist. Dementsprechend wirkt zu einem speziellen Zeitpunkt entweder nur das erste Scharnier oder nur das zweite Scharnier. Fachleute werden es natürlich würdigen, daß die Ausdrücke erstes Scharnier und zweites Scharnier in dieser Anmeldung breit verwendet werden, um entweder auf ein einziges Scharnier oder auf eine Serie von Scharnieren, wel­ che eine einzige Scharnierachse definieren, zu verweisen.

Um das Gerät zu öffnen, wird die Abdeckungsplatte 14 zu An­ fang um eine erste Achse A über das erste Scharnier 30 ge­ dreht, wobei das Verbindungselement 20 fest bezüglich der Basisplatte 12 bleibt. Wenn es der Benutzer wünscht, die Or­ ganisiereinrichtung als einen Desktopcomputer zu verwenden, wird die Abdeckungsplatte zu der "Querformatausrichtung" ge­ dreht, die bei 14' gezeigt ist. Wenn es der Benutzer wünscht, die Organisiereinrichtung als einen Notizblock zu verwenden, wird die Drehung durch den ersten Bewegungsbe­ reich fortgesetzt, wie es durch einen Pfeil 50 gezeigt ist. Beim Erreichen einer vorbestimmten mittleren Offen-Ausrich­ tung (Fig. 2B) wird die Abdeckungsplatte 14 das Verbindungs­ element 20 in Eingriff nehmen, um eine weitere Drehung der Abdeckungsplatte um die erste Achse A zu verhindern. Bei dem gezeichneten Ausführungsbeispiel nimmt eine äußere Ab­ deckungsplattenoberfläche 52 eine äußere Verbindungselement­ oberfläche 54 in Eingriff, wobei die Oberfläche 54 als ein harter Anschlag wirkt. Dies definiert wirksam eine Grenze für den ersten Bewegungsbereich der Abdeckungsplatte bei einem Drehwinkel Θ₁. Die andere Grenze ist bei einem Dreh­ winkel von 0° definiert, bei dem das Gerät vollständig ge­ schlossen ist. Anschließend drehen sich das Verbindungs­ element und die Abdeckungsplatte zusammen um eine zweite Achse B (wie es durch eine Pfeil 60 in Fig. 2C dargestellt ist). Die Abdeckungsplatte und das Verbindungselement drehen sich durch einen zweiten Bewegungsbereich zu der "Hochfor­ matausrichtung", in der die Abdeckungsplatte gegen die Ba­ sisplatte zurückgefaltet ist. Eine Grenze des zweiten Bewe­ gungsbereichs entspricht einer Grenze des ersten Bewegungs­ bereichs, wie es in Fig. 2C bei 14" gezeigt ist. Die andere Grenze ist die vollständig geöffnete Ausrichtung, bei der die Abdeckungsplatte die Basisplatte in Eingriff nimmt, wie es ebenfalls in Fig. 2C gezeigt ist. Die Abdeckungsplatte dreht sich somit offensichtlich um einen Winkel Θ₂ bezüglich der Basisplatte, wobei Θ₂ eine Drehung um im wesentlichen einen Bereich von 360° darstellt. Das Gerät kann dann umge­ dreht werden, damit der Anzeigebildschirm als ein Notizblock verwendet werden kann.

Wenn das Gerät von der vollständig offenen Ausrichtung von Fig. 2C geschlossen wird, wird die Abdeckungsplatte dement­ sprechend zusammen mit dem Verbindungselement um die zweite Achse B durch den vorher identifizierten zweiten Bewegungs­ bereich hindurch gedreht. Beim Erreichen der mittleren Of­ fen-Ausrichtung, wird das Verbindungselement automatisch verriegelt, um eine weitere Drehung desselben zu verhindern. Die Abdeckungsplatte dreht sich jedoch um die erste Achse A durch den vorher identifizierten ersten Bewegungsbereich weiter, bis dieselbe die vollständig geschlossene Ausrich­ tung erreicht, die in Fig. 2A gezeigt ist. Es ist somit offensichtlich, daß das erste Scharnier 30 während einer Drehung innerhalb des ersten Bewegungsbereichs der Ab­ deckungsplatte betreibbar ist, während das zweite Scharnier 40 während einer Drehung innerhalb des zweiten Drehbereichs der Abdeckungsplatte betreibbar ist. Dies wird durch Verwen­ dung von Scharnieren mit unterschiedlichen Drehmomentcharak­ teristika erreicht, wobei das erste Scharnier beim Erreichen eines ersten Drehmoments T₁ betreibbar ist, wohingegen das zweite Scharnier beim Erreichen eines zweiten Drehmoments T₂, welches größer als das erste Drehmoment ist, betreibbar ist.

Der Betrieb der Scharnieranordnung wird bezugnehmend auf Fig. 3 detaillierter beschrieben, welche die Scharnieran­ ordnung 18 in einer isometrischen Explosionsansicht zeigt, während Fig. 4 die zusammengebaute Scharnieranordnung de­ tailliert zeigt. Wie gezeigt wurde, ist das Verbindungs­ element 20 eine zweistückige Konstruktion, wobei die Stücke zusammenkommen, um das erste Scharnier 30 und das zweite Scharnier 40 zu fassen, wodurch eine zusammenwirkende Schar­ nieranordnung definiert ist, mit der ein flüssiges Öffnen und Schließen der Organisiereinrichtung erreicht werden kann. Das Verbindungselement umfaßt ein Rückteil 20a und ein Vorderteil 20b, die speziell für eine Kombination miteinan­ der konfiguriert sind. Das Rückteil definiert beispielsweise einen oberen Sockelabschnitt 22a und einen unteren Sockel­ abschnitt 24a, welche mit einem oberen Sockelabschnitt 22b und einem unteren Sockelabschnitt 24b des Vorderteils kombi­ niert werden, um einen oberen und einen unteren Scharnier­ sockel zu schaffen. Der obere Scharniersockel nimmt das er­ ste Scharnier 30 auf. Der untere Scharniersockel nimmt das zweite Scharnier 40 auf.

Jeder Scharniersockel ist konfiguriert, um eine Drehung sei­ nes Scharniers um eine entsprechende Scharnierachse zu er­ lauben, wobei der untere Scharniersockel ferner eine Verrie­ gelungsvorrichtung definiert, wodurch ein Drehbetrieb des zweiten Scharniers verhindert werden kann. Der untere Sockelabschnitt 24 definiert somit eine erste Kerbe mit ei­ nem Boden 26a, während der untere Sockelabschnitt 24b eine zweite Kerbe mit einem Boden 26b definiert. Die erste Kerbe weist gegenüberliegende Seitenwände 25a, 27a auf. Die zweite Kerbe hat auf ähnliche Weise entgegengesetzte Seitenwände 25b, 27b. Die Seitenwände 27a, 27b sind im allgemeinen senk­ recht zu jeweiligen Kerbenböden. Die Seitenwände 25a, 25b befinden sich in stumpfen Winkeln bezüglich der jeweiligen Kerbenböden, um eine nockenmäßige Ineingriffnahme mit ent­ sprechenden nockenartigen Verriegelungsstreifen zu ermögli­ chen, wie nachfolgend beschrieben ist.

Bezugnehmend nun auf das erste Scharnier 30 wird angemerkt, daß das Scharnier eine Welle 32 aufweist, die in einem Ge­ häuse 34 befestigt ist. Das Gehäuse 34 umfaßt eine Reibungs­ buchse (nicht gezeigt), welche einer Drehung der Welle 32 mit einer im wesentlichen konstanten Reibungskraft entgegen­ wirkt. Die Welle 32 ist somit innerhalb des Gehäuses 34 nur beim Erreichen eines entsprechenden ersten Drehmoment T₁ drehbar, welches das Entgegenwirken der Reibungsbuchse über­ windet. Typischerweise dreht sich die Welle 32 bei einem er­ sten Drehmoment T₁ (T = Torque = Drehmonment) von etwa 11,2 -16,0 Newtonmillimeter.

Die Welle 32 umfaßt einen Streifen 32a, der konfiguriert ist, um innerhalb eines Schlitzes 14b der Abdeckungsplatte 14 (Fig. 4) aufgenommen zu werden, wobei derselbe die Welle 32 bezüglich der Abdeckungsplatte 12 wirksam befestigt. Das Gehäuse 34 umfaßt einen Streifen 34a, der zur Aufnahme in­ nerhalb eines entsprechenden Schlitzes 23 des Rückteils 20a des Verbindungselements konfiguriert ist. Dies befestigt wirksam das Gehäuse 34 bezüglich des Verbindungselements 20.

Das erste Scharnier 30 ist somit beim Anlegen eines Drehmo­ ments T₁ betreibbar, um die Abdeckungsplatte bezüglich des Verbindungselements durch einen ersten Bewegungsbereich hindurch zu drehen. Das Verbindungselement ist jedoch nomi­ nell bezüglich der Basisplatte bis zum Anlegen eines zweiten Drehmoments T₂ (größer als das erste Drehmoment T₁) fest, welches in der Lage ist, die Verriegelungsvorrichtung des zweiten Scharniers 40 zu lösen. Dementsprechend dreht sich die Abdeckungsplatte nomimell bezüglich der Basisplatte durch einen ersten Bewegungsbereich hindurch, der auf beiden Seiten durch die vollständig geschlossene Ausrichtung (Fig. 2A) und die mittlere Offen-Ausrichtung (Fig. 2B) definiert ist. Das Drehmoment T₂ wird typischerweise nicht angelegt, wenn eine Drehung mit einem ersten Drehmoment T₁ wie während des ersten Bewegungsbereichs erreicht werden soll.

Bezugnehmend nun auf das zweite Scharnier 40 ist zu sehen, daß das zweite Scharnier einen Drehbolzen 42 mit einem Streifen 42a aufweist, welcher innerhalb eines Schlitzes 12c der Basisplatte 12 (Fig. 4) sitzt. Dies befestigt wirksam den Drehbolzen bezüglich der Basisplatte. Der Drehbolzen 42 sitzt ferner innerhalb eines Sockels, der durch die unteren Sockelabschnitte 24a, 24b definiert ist, derselbe sitzt je­ doch lösbar verriegelbar, um eine Drehung des Verbindungs­ elements bezüglich der Basisplatte beim Anlegen eines zwei­ ten Drehmoments T₂ zu schaffen. Der Drehbolzen ist in dem Sockel über eine ringförmige Rippe des Verbindungselements (ein Abschnitt, welcher bei 28a gezeigt ist) befestigt, wo­ bei die Rippe konfiguriert ist, um in einen entsprechenden ringförmigen Kanal 48 des Drehbolzens 42 zu passen. Eine Schraubenfeder 44 erstreckt sich entlang des Drehbolzens zwischen einer festen Scheibe 44a und einer auf dieselbe bezogenen beweglichen Scheibe 44b. Die Scheibe 44b definiert eine Wand des ringförmigen Kanals 48. Die andere Wand ist durch die Kontur des Drehbolzens 42 definiert. Der Kanal kann somit beim Überwinden der Vorspannung der Schraubenfe­ der 44 verändert (d. h. verbreitert) werden.

Der Drehbolzen 42 umfaßt ferner einen Kopf 43, von dem sich ein Paar von nockenmäßigen Verriegelungsstreifen 46a, 46b erstrecken, welche in entsprechende Kerben des Verbindungs­ elements 20 aufeinander abgestimmt passen. Die Verriege­ lungsstreifen 46a, 46b sind detailliert in den Fig. 3A und 3B gezeigt, welche das zweite Scharnier von unterschiedli­ chen Perspektiven aus zeigen. Wie hierin gezeigt wurde, de­ finiert jeder Verriegelungsstreifen eine Seitenwand 47a, 47b, welche im allgemeinen zu der entsprechenden den Boden berührenden Oberfläche des Verriegelungsstreifens senkrecht ist, und eine Seitenwand 45a, 45b, welche sich in einem stumpfen Winkel bezüglich der den Boden berührenden Oberflä­ che des entsprechenden Verriegelungsstreifens befindet, um eine nockenmäßige Ineingriffnahme mit einer entsprechenden Kerbenseitenwand zu ermöglichen.

In seiner nominellen Ausrichtung ist der Drehbolzen 42 be­ züglich des Verbindungselements verriegelt, wobei der Dreh­ bolzen (über die Schraubenfeder 44) zu einer verriegelten Position hin vorgespannt ist, in der die Verriegelungsstrei­ fen 46a, 46b in entsprechende Kerben des unteren Sockels des Verbindungselements passen. Es ist jedoch anzumerken, daß es aufgrund der nockennmäßigen Beziehung zwischen den Verriege­ lungsstreifen und den Kerben möglich ist, die Federvorspan­ nung durch Anwenden eines zweiten Drehmoments T₂ an den Drehbolzen (durch den Pfeil 60 in Fig. 2C angezeigt) zu überwinden. Das zweite Drehmoment T₂ ist typischerweise dop­ pelt so groß wie das Drehmoment T₁ und beträgt vorzugsweise 30-32 Newtonmillimeter. Dieses zweite Drehmoment bewirkt, daß die Verriegelungsstreifen nockenmäßig außer Eingriff mit den Kerben kommen, wobei die Verriegelungsstreifen auf den nockenmäßigen Seitenwänden 25a, 25b und auf die äußeren Oberflächen des unteren Sockels laufen. Der Drehbolzen 42 ist somit seitlich bewegbar, wie es bei 70 in Fig. 4 gezeigt ist. Anschließend laufen die Verriegelungsstreifen entlang der äußeren Oberflächen, wobei der Hauptwiderstand für eine derartige Drehung von den Reibungskräften zwischen denselben stammt. Der Drehbolzen dreht sich dann unter einem Drehmo­ ment T₃, welches kleiner als T₂ und T₁ ist.

Das erste Scharnier wirkt somit beim Anlegen eines ersten Drehmoments an die Abdeckungsplatte, um die Abdeckungsplatte durch einen ersten Bewegungsbereich hindurch zu drehen, über dem dem ersten Scharnier eine relativ hohe beschränkende Kraft entgegensteht. Das zweite Scharnier wirkt bei einem ähnlichen Anwenden eines zweiten Drehmoments, welches größer als das erste Drehmoment ist, welches jedoch nicht aus­ reicht, um die restriktive Kraft zu überwinden. Beim Anlegen des zweiten Drehmoments dreht sich die Abdeckungsplatte durch einen zweiten Bewegungsbereich hindurch, wobei der zweite Bewegungsbereich typischerweise dem ersten Bewegungs­ bereich folgt.

Aufgrund der unterschiedlichen Drehmomente, die zum Betrei­ ben der Scharniere notwendig sind, ist es offensichtlich, daß das zweite Scharnier während eines Betriebs des ersten Scharniers fest ist, während das erste Scharnier während eines Betriebs des zweiten Scharniers fest ist. Dementspre­ chend ist das Verbindungselement bezüglich der Basisplatte während eines Betriebs des ersten Scharniers fest und bezüg­ lich der Abdeckungsplatte während eines Betriebs des zweiten Scharniers fest. Dies ermöglicht eine gesteuerte Drehung der ersten Platte bezüglich der zweiten Platte um einen Bereich von im wesentlichen 360°, ohne daß eine manuelle Einstellung des Verbindungselements nötig ist.

Die erfindungsgemäße Scharnieranordnung wird somit das Öff­ nen und Schließen eines greiferartigen Geräts, wie z. B. einer tragbaren Computerorganisiereinrichtung, wesentlich verbessern. Um das Gerät zu öffnen, ist es nur notwendig, die Abdeckungsplatte bezüglich der Basisplatte zu drehen, während die benötigten Drehmomente, um die Scharniere wäh­ rend unterschiedlicher Phasen einer Drehung zu drehen, aus­ gewählt sind, um einen Drehbetrieb von einem Scharnier zu einem anderen gemäß vorbestimmter Kriterien zu wechseln. Ein erstes Scharnier wird bei einem Drehmoment T₁ während eines ersten Bewegungsbereichs der Abdeckungsplatte wirken, über dem einer entgegenstehenden Kraft in der Form eines harten Anschlags begegnet wird. Anschließend wird ein zweites Scharnier beim Anlegen eines zweiten Drehmoments T₂ wirken. Nachdem die Verriegelungsvorrichtung außer Eingriff gebracht ist, wird das zweite Scharnier unter einem dritten Drehmo­ ment T₃ in dem zweiten Bewegungsbereich arbeiten.

Obwohl die vorliegende Erfindung bezugnehmend auf die vor­ hergehenden Betriebsprinzipien und bevorzugten Ausführungs­ beispiele gezeigt und beschrieben worden ist, ist es für Fachleute offensichtlich, daß andere Veränderungen in Form und Detail durchgeführt werden können, ohne vom Bereich der Erfindung, wie er in den beigefügten Ansprüchen definiert ist, abzuweichen. Obwohl die Scharnieranordnung beispiels­ weise in dem Zusammenhang mit einer tragbaren Computerorga­ nisiereinrichtung beschrieben ist, ist es offensichtlich, daß die Erfindung nicht darauf begrenzt ist, da die bean­ spruchte Scharnieranordnung praktisch in jedem Gerät nütz­ lich ist, in dem eine erste Struktur bezüglich einer zweiten Struktur gedreht werden soll.

Claims (10)

1. Scharnieranordnung (18) zur Verwendung bei einem Drehen einer ersten Struktur (14) bezüglich einer zweiten Struktur (12), wobei die Scharnieranordnung (18) fol­ gende Merkmale aufweist:
ein erstes Scharnier (30), welches die erste Struktur (14) mit der zweiten Struktur (12) wirksam koppelt, wobei das erste Scharnier (30) unter einem ersten Dreh­ moment (T₁) betreibbar ist, um die erste Struktur (14) bezüglich der zweiten Struktur (12) durch einen ersten Bewegungsbereich (Θ₁) hindurch zu drehen, über dem ei­ nem Betrieb des ersten Scharniers (30) eine beschrän­ kende Kraft entgegensteht; und
ein zweites Scharnier (40), welches die erste Struktur (14) mit der zweiten Struktur (12) wirksam koppelt, wo­ bei das zweite Scharnier (40) beim Anlegen eines zwei­ ten Drehmoments (T₂), welches größer als das erste Drehmoment (T₁) ist, betreibbar ist, welches jedoch nicht ausreichend ist, um die beschränkende Kraft zu überwinden, um eine Drehung der ersten Struktur (14) bezüglich der zweiten Struktur (12) über das zweite Scharnier (40) durch einen zweiten Bewegungsbereich hindurch zu schaffen,
dadurch gekennzeichnet, daß
das zweite Scharnier (40) eine lösbare Verriegelungs­ vorrichtung (24a, 24b, 42, 44) aufweist, die derart angeordnet ist, daß sie das zweite Scharnier (40) wäh­ rend des ersten Bewegungsbereichs (Θ₁) verriegelt, und daß sie durch das zweite Drehmoment (T₂) lösbar ist, um einen Betrieb des zweiten Scharniers durch den zweiten Bewegungsbereich hindurch mit einem dritten Drehmoment (T₃) zuzulassen, das kleiner als das erste (T₁) und das zweite (T₂) Drehmoment ist.

2. Scharnieranordnung (18) gemäß Anspruch 1, bei der das zweite Scharnier (40) während eines Be­ triebs des ersten Scharniers (30) drehmäßig fest ist, während das erste Scharnier (30) während eines Betriebs des zweiten Scharniers (40) drehmäßig fest ist.

3. Scharnieranordnung (18) gemäß Anspruch 2, welche ferner ein Verbindungselement (20) aufweist, das mit dem ersten und dem zweiten Scharnier (30, 40) ge­ koppelt ist, wobei das erste Scharnier (30) die erste Struktur (14) drehbar mit dem Verbindungselement (20) verbindet, um eine erste Scharnierachse (A) zu definie­ ren, während das zweite Scharnier (40) die zweite Struktur (12) mit dem Verbindungselement (20) drehbar verbindet, um eine zweite Scharnierachse (B) zu defi­ nieren.

4. Scharnieranordnung (18) gemäß Anspruch 3, bei der das Verbindungselement (20) bezüglich der zwei­ ten Struktur (12) während einer Drehung des ersten Scharniers (30) und bezüglich der ersten Struktur (14) während einer Drehung des zweiten Scharniers (40) fest ist.

5. Scharnieranordnung (18) gemäß Anspruch 3 oder 4, bei der die erste und die zweite Scharnierachse (A, B) voneinander beabstandet sind, um eine Drehung der er­ sten Struktur (14) bezüglich der zweiten Struktur (12) über einen Drehbereich von im wesentlichen 360° zu er­ möglichen.

6. Scharnieranordnung (18) gemäß einem beliebigen der vor­ hergehenden Ansprüche, welche ferner einen Anschlag (54) aufweist, der von der ersten Struktur (14) wirksam in Eingriff nehmbar ist, wobei der Anschlag (54) die beschränkende Kraft schafft, um eine Drehung des ersten Scharniers gemäß dem ersten Drehbewegungsbereich (Θ₁) zu begrenzen.

7. Scharnieranordnung (18) gemäß einem beliebigen der vor­ hergehenden Ansprüche, bei der das zweite Drehmoment (T₂) etwa doppelt so groß wie das erste Drehmoment (T₁) ist.

8. Scharnieranordnung (18) gemäß einem beliebigen der vor­ hergehenden Ansprüche, bei der ein Unterschied zwischen dem ersten Drehmoment während dem ersten Drehbereich (T₁) und dem zweiten Drehmoment (T₂) während dem zweiten Bewegungsbereich eine mittlere Offenausrichtung der ersten Struktur (14) bezüglich der zweiten Struktur (12) definiert.

9. Scharnieranordnung (18) gemäß einem beliebigen der vor­ hergehenden Ansprüche, bei dem das zweite Scharnier (40) einen Drehbolzen (42) und einen Sockel (24a, 24b) aufweist, wobei der Dreh­ bolzen (42) einen nockenmäßigen Verriegelungsstreifen (46a, 46b) aufweist, der konfiguriert ist, um eine ent­ sprechende Kerbe des Sockels (24a, 24b) reibungsmäßig in Eingriff zu nehmen, um den Drehbolzen (42) bezüglich des Sockels (24a, 24b) lösbar zu verriegeln, wobei der Drehbolzen (42) beim Anlegen des zweiten Drehmoments (T₂) drehbar ist, um den nockenmäßigen Verriegelungs­ streifen (46a, 46b) außer Eingriff mit der Kerbe zu bringen.

10. Scharnieranordnung gemäß Anspruch 9, bei der das zweite Scharnier (40) unter einem dritten Drehmoment (T₃) beim Außereingriffbringen des nocken­ mäßigen Verriegelungsstreifens (46a, 46b) von der Kerbe drehbar ist, wobei das dritte Drehmoment (T₃) kleiner als das erste Drehmoment (T₁), kleiner als das zweite Drehmoment (T₂) und kleiner als die beschränkende Kraft ist.