TWI389632B - Both open light and automatic locking of the hub - Google Patents

Description

兼具開輕關重及自動閉鎖的樞紐器

本發明係有關一種樞紐器，尤指一種兼具開輕關重及自動閉鎖的樞紐器，適用於掀蓋式的電子裝置。

掀蓋式電子裝置的樞紐器是裝設於螢幕和本體之間，用以支撐螢幕，並使螢幕可相對本體樞轉開啟或閉合。由於筆記型電腦等電子裝置的各種需求，樞紐器也發展出多樣的不同功能，如自動閉鎖、開輕關重、止擋、防晃動…等等。

習知的樞紐器結構如TW I317402號發明專利「鉸鏈裝置及行動機器」所示，該鉸鏈裝置具有吸入機構、彈起機構及摩擦機構。在關閉所打開的第一殼體和第二殼體時，使第一殼體相對於第二殼體向閉合方向轉動，此時，當支撐部件經過第一位置時，支撐部件借助於吸入機構而自動旋轉至閉合位置，從而第一殼體和第二殼體保持為閉合狀態。第一殼體相對於第二殼體向打開方向轉動，即支撐部件相對于安裝部件向打開方向轉動，此時，支撐部件經過第一位置時，受到彈起機構的作用力而自動彈開旋轉至第二位置。過了第二位置後，當停止支撐部件的旋轉時，支撐部件借助於摩擦機構停止在該位置，從而能夠使用第一殼體和第二殼體。

上述的裝置雖然可達到自動閉鎖及自動彈起的功能，但生產組裝時，吸入機構及彈起機構是在Y軸向組裝，而摩擦機構是X軸向的組裝，因此，有兩個不同的組裝方向，組裝難度較高，且整體裝置所佔用的空間較大。

本發明的主要目的，即在提供一種兼具開輕關重及自動閉鎖的樞紐器，藉由第一凸輪機構的旋轉凸輪與固定凸輪分別設有軸向凸伸的凸部，使相對轉動時可產生自動彈起、開輕關重及自動閉鎖的效果。

本發明的另一目的，即在提供一種兼具開輕關重及自動閉鎖的樞紐器，藉由第二凸輪機構使螢幕或蓋體在開啟過程可產生停滯力，以支撐螢幕或蓋體停止在任一角度。

本發明的另一目的，即在提供一種兼具開輕關重及自動閉鎖的樞紐器，其包含第一凸輪機構及第二凸輪機構，兩個凸輪機構均在同一軸向組裝，而使組裝更為容易快速，且可減少佔用空間。

為達上述目的，本發明兼具開輕關重及自動閉鎖的樞紐器所採取的技術手段係包含：一固定支架；一旋轉支架；一心軸，穿設於該固定支架及該旋轉支架，並固定於該固定支架；一中空軸，套設於該心軸，並穿設於該固定支架，且其一端固定於該旋轉支架，與該旋轉支架同轉；一第一凸輪機構，套設於該心軸，其包含一固定凸輪、一與該固定凸輪相接的旋轉凸輪，以及一第一彈性元件，該固定凸輪與旋轉凸輪的相接面分別設有軸向凸伸的凸部，且該旋轉凸輪套固於該中空軸，與該中空軸同轉；以及一第二凸輪機構，套設於該心軸，其包含一固定凸輪、一與該固定凸輪相接的旋轉凸輪，及一第二彈性元件，該固定凸輪與該旋轉凸輪的相接面分別設有至少一凹凸部。

當旋轉支架相對於固定支架轉動開啟時，帶動第一凸輪機構的旋轉凸輪轉動，當旋轉凸輪的凸部頂點越過固定凸輪的凸部頂點時，旋轉支架會自動彈起，且扭力逐漸減小使螢幕易於開啟，而具有“開輕”的效果，以省力地單手開啟。反之，當反向閉合時，旋轉凸輪的凸部要越過固定凸輪的凸部，扭力會增加，以避免螢幕或蓋體因自身重量而自動掉下撞擊本體造成損壞，而具有“關重”的效果。當旋轉凸輪往閉合方向轉動越過固定凸輪的凸部時，即自動落下形成閉鎖。

第二凸輪機構可平衡第一凸輪機構的扭力，在第一凸輪機構自動彈開後扭力減小時，藉由其凹凸部可提高扭力，使螢幕或蓋體在開啟過程可產生停滯力，以支撐螢幕或蓋體停止在任一角度。

由於第一凸輪機構與第二凸輪機構皆設置在同一軸向，因此只需一個方向的組裝，組裝較為容易快速，且可減少佔用空間。

本發明兼具開輕關重及自動閉鎖的樞紐器所採取的另一技術手段係包含：一固定支架；一旋轉支架；一心軸，穿設於該固定支架及該旋轉支架；一第一凸輪機構，套設於該心軸，其包含一固定凸輪、一與該固定凸輪相接的旋轉凸輪，及一第一彈性元件，該固定凸輪與旋轉凸輪的相接面分別設有軸向凸伸的凸部；以及一第二凸輪機構，套設於該心軸，其包含一固定凸輪、一與該固定凸輪相接的旋轉凸輪，及一第二彈性元件，該固定凸輪與該旋轉凸輪的相接面分別設有至少一凹凸部。

根據本發明的一實施例，該心軸固定於該固定支架，且上述的兩個固定凸輪皆固定於心軸，而上述的兩個旋轉凸輪皆固定於旋轉支架，與旋轉支架同轉。

根據本發明的另一實施例，該心軸固定於旋轉支架，且上述的兩個旋轉凸輪固定於該心軸，心軸、旋轉凸輪和旋轉支架同轉，而上述的兩個固定凸輪則固定於固定支架。

為能進一步瞭解本發明之特徵、技術手段以及所達成之具體功能、目的，茲列舉較具體之實施例，繼以圖式、圖號詳細說明如後。

請參閱第1-3圖，係本發明第一實施例之立體組合圖、元件分解圖及剖面示意圖。本發明兼具開輕關重及自動閉鎖的樞紐器包含有一固定支架1及一旋轉支架2，該固定支架1以一固定部11結合於電子裝置的本體，而旋轉支架2以一固定部21結合於電子裝置的螢幕或蓋體。該固定支架1上並結合一副支架12。一心軸3穿設於旋轉支架2的一非圓形的軸孔22、固定支架1的一圓孔13，並以一斷面為非圓形的第一軸桿31穿設於副支架12的一非圓形限制孔14，以固定於固定支架1。

一中空軸4套設於該心軸3，並以一非圓形的軸段41穿設於固定支架1的圓孔13，且中空軸4的一端固定於該旋轉支架2的軸孔22，以與該旋轉支架2同轉，並相對於固定支架1轉動。

一第一凸輪機構5，套設於該心軸3的第一端，且該第一端末端設有一迫緊元件6，迫緊元件6可為螺帽。該第一凸輪機構5包含一固定凸輪51、一旋轉凸輪52及一第一彈性元件53，第一彈性元件53可為複數彈片530。該固定凸輪51以一非圓形的限制孔511套合於心軸3的第一軸桿31，以避免轉動，且其與旋轉凸輪52的相接面設有二個軸向凸伸的凸部512，如第4圖所示。旋轉凸輪52以一非圓形的限制孔521套設於中空軸4的軸段41，以與中空軸4同轉。且旋轉凸輪52和固定凸輪51的相接面亦設有二個軸向凸伸的凸部522。該些凸部512、522各具有一頂點5120、5220，頂點兩側為第一斜面5121、5221與第二斜面5122、5222。當樞紐器在0度時，亦即螢幕在閉合狀態時，旋轉凸輪52的第一斜面5221擋止於固定凸輪51的第二斜面5122形成閉鎖狀態，如第6圖所示。

一第二凸輪機構7，套設於該心軸3第二端的一非圓形的第二軸桿32，且該第二端末端設有一迫緊元件8，迫緊元件8可為螺帽。第二凸輪機構7包含一固定凸輪71、一旋轉凸輪72及一第二彈性元件73，第二彈性元件73可為複數彈片730。該固定凸輪71以一非圓形的限制孔711套合於第二軸桿32，以避免轉動，其與旋轉凸輪72的相接面設有凹凸部712，該凹凸部712為一內圈凸塊與一外圈凸塊，該些凸塊兩側各有一斜面。而旋轉凸輪72以一凸柱721固定於旋轉支架2的一嵌孔23，以與旋轉支架2同轉。旋轉凸輪72與旋轉支架2之間並設有一摩擦片9，摩擦片9係套固於心軸3上。再如第5圖所示，旋轉凸輪72和固定凸輪71的相接面設有凹凸部722，凹凸部722包含有一個可令內圈凸塊嵌入的內圈凹槽，以及一個可令外圈凸塊嵌入的一外圈凹槽，該些凹槽兩側各有一斜面。除上述的實施方式外，固定凸輪71的凹凸部712亦可設為凹槽，而旋轉凸輪72的凹凸部722設為凸塊。

請參閱第6圖，為樞紐器於0度的狀態示意圖，第7圖為樞紐器旋轉15度的狀態示意圖。藉由上述結構，當螢幕開啟時，旋轉支架2帶動中空軸4旋轉，中空軸4帶動第一凸輪機構5的旋轉凸輪52轉動，旋轉凸輪52的第一斜面5221沿著固定凸輪51的第二斜面5122移動爬坡，同時固定凸輪51壓縮第一彈性元件53。當旋轉約15度時，旋轉凸輪52的頂點5220接觸固定凸輪51的頂點5120，如第7圖所示。過了15度後，第一彈性元件53釋放使旋轉支架2彈起，旋轉凸輪52的第二斜面5222沿著固定凸輪51的第一斜面5121移動下坡至35度，如第8圖所示，為轉動開啟35度的示意圖。15-35度時，扭力逐漸減小，而具有“開輕”的效果，可輕鬆省力的開啟螢幕。

第二凸輪機構7在樞紐器轉動15度旋轉支架2彈起後，旋轉凸輪72凹凸部722的斜面轉至接觸固定凸輪71的凹凸部712而爬坡，使固定凸輪71壓縮第二彈性元件73，此時扭力增加。開啟55度之後，旋轉凸輪72的相接面接觸固定凸輪71的凹凸部712，而維持一定的扭力。因此，第二凸輪機構7可平衡第一凸輪機構5的扭力，以達到所需的扭力值，使樞紐器在旋轉支架2彈開停止之後提高扭力而產生停滯力，讓螢幕轉動時可支撐螢幕停止在任一角度。

當螢幕閉合時，第一凸輪機構5的旋轉凸輪52在35~15度時，其第二斜面5222沿著固定凸輪51的第一斜面5121爬坡轉動使扭力增加，而具有“關重”的效果，可避免螢幕因自身重量而自動掉下撞擊電子裝置的本體造成損壞。當旋轉凸輪52的頂點5220過了固定凸輪51的頂點5120時，旋轉凸輪52的第一斜面5221即沿著固定凸輪51的第二斜面5122自動滑下形成閉鎖狀態。

由於本發明的元件都是在單一軸向的組裝，因此，組裝容易快速，且整體樞紐器所佔用的空間較小。

請參閱第9-10圖，為本發明的第二實施例。本實施例刪除第一實施例的中空軸，只設置一心軸。而第一凸輪機構5與第二凸輪機構7的旋轉凸輪52、72皆固定於旋轉支架2上，以與旋轉支架2同轉。心軸3以第一軸桿31穿設固定於固定支架1的一非圓形軸孔15，第二軸桿32穿設於旋轉支架2的一圓孔24，且固定凸輪51、71分別套固於心軸3的第一軸桿31與第二軸桿32。

旋轉凸輪52、72各以一圓孔套設於心軸3的第一軸桿31與第二軸桿32，並各以一凸柱523、721嵌固於旋轉支架2的嵌孔23，以與旋轉支架2同轉。固定凸輪51、71各以一非圓形的限制孔511、711套固於心軸3的第一軸桿31與第二軸桿32。

第一凸輪機構5的旋轉凸輪52與固定凸輪51的相接面與第一實施例相同分別設有二個軸向凸伸的凸部512、522。第二凸輪機構7的旋轉凸輪72與固定凸輪71的相接面與第一實施例相同分別設有至少一凹凸部722、712。

第一凸輪機構5亦包含套設於第一軸桿31的一第一彈性元件53，且心軸3的第一軸桿31末端設一迫緊元件6。第二凸輪機構7亦包含套設於第二軸桿32的一第二彈性元件73，且心軸3的第二軸桿32末端設一迫緊元件8。該旋轉凸輪72與旋轉支架2之間並設有一摩擦片9。

藉此，螢幕開關時，旋轉支架2帶動兩個旋轉凸輪52、72相對於兩個固定凸輪51、71轉動，而產生如同第一實施例具有自動彈開、開輕關重及自動閉鎖的效果，且在旋轉支架2自動彈起後，第二凸輪機構7可支撐螢幕停止在任一角度。由於第一凸輪機構5與第二凸輪機構7皆在同一軸向組裝，因而組裝難度較低，整體體積較小，不佔用空間。

請參閱第11-13圖，為本發明的第三實施例。本實施例刪除第一實施例的中空軸，只設置一心軸。而第一凸輪機構5與第二凸輪機構7的固定凸輪51、71皆固定於固定支架1上。心軸3穿設固定於旋轉支架2，與旋轉支架2同轉，且旋轉凸輪52、72套固於心軸3，與心軸3同轉。

心軸3以非圓形的第二軸桿32穿設於固定支架1的一圓孔13，以及旋轉支架2的一非圓形軸孔22，而固定於旋轉支架2。且旋轉凸輪52、72各以一非圓形限制孔521、723套固於心軸3的第一軸桿31與第二軸桿32。固定凸輪51、71各以一凸柱513、713嵌固於固定支架1的嵌孔16中。

第一凸輪機構5的旋轉凸輪52與固定凸輪51的相接面與第一實施例相同分別設有二個軸向凸伸的凸部512、522。第二凸輪機構7的旋轉凸輪72與固定凸輪71的相接面與第一實施例相同分別設有至少一凹凸部722、712。

第一凸輪機構5亦包含套設於第一軸桿31的一第一彈性元件53，且心軸3的第一軸桿31末端設一迫緊元件6。第二凸輪機構7亦包含套設於第二軸桿32的一第二彈性元件73，且心軸3的第二軸桿32末端設一迫緊元件8。該固定凸輪71與旋轉支架2之間並設有一摩擦片9。

藉此，螢幕開關時，旋轉支架2帶動心軸3轉動，心軸3帶動兩個旋轉凸輪52、72相對於兩個固定凸輪51、71轉動，而產生如同第一實施例具有自動彈開、開輕關重及自動閉鎖的效果，且在旋轉支架2自動彈起後，第二凸輪機構7可支撐螢幕停止在任一角度。且第一凸輪機構5與第二凸輪機構7皆在同一軸向組裝，組裝難度較低，整體體積較小，不佔用空間。

本發明雖為實現上述目的而揭露了較佳的具體實施例，惟其並非用以限制本發明之構造特徵，任何該技術領域之通常知識者應知，在本發明的技術精神下，任何輕易思及之變化或修飾皆是可能的，且皆為本案之申請專利範圍所涵蓋者。

1．．．固定支架

11．．．固定部

12．．．副支架

13．．．圓孔

14．．．限制孔

15．．．軸孔

16．．．嵌孔

2．．．旋轉支架

21．．．固定部

22．．．軸孔

23．．．嵌孔

24．．．圓孔

3．．．心軸

31．．．第一軸桿

32．．．第二軸桿

4．．．中空軸

41．．．軸段

5．．．第一凸輪機構

51．．．固定凸輪

511．．．限制孔

512．．．凸部

5120．．．頂點

5121．．．第一斜面

5122．．．第二斜面

513．．．凸柱

52．．．旋轉凸輪

521．．．限制孔

522．．．凸部

5220．．．頂點

5221．．．第一斜面

5222．．．第二斜面

523．．．凸柱

53．．．第一彈性元件

530．．．彈片

6、8．．．迫緊元件

7．．．第二凸輪機構

71．．．固定凸輪

711．．．限制孔

712．．．凹凸部

713．．．凸柱

72．．．旋轉凸輪

721．．．凸柱

722．．．凹凸部

723．．．限制孔

73．．．第二彈性元件

730．．．彈片

9．．．摩擦片

第1圖，係本發明第一實施例之組合立體圖。

第2圖，係本發明第一實施例之元件分解圖。

第3圖，係本發明第一實施例之剖視圖。

第4圖，係本發明第一凸輪機構的旋轉凸輪與固定凸輪的示意圖。

第5圖，係本發明第二凸輪機構的旋轉凸輪與固定凸輪的示意圖。

第6圖，係本發明於0度閉合狀態的示意圖。

第7圖，係本發明於開啟15度之狀態示意圖。

第8圖，係本發明於開啟35度之狀態示意圖。

第9圖，係本發明第二實施例之組合立體圖。

第10圖，係本發明第二實施例之元件分解圖。

第11圖，係本發明第三實施例之組合立體圖。

第12圖，係本發明第三實施例另一角度之組合立體圖。

第13圖，係本發明第三實施例之元件分解圖。

1．．．固定支架

11．．．固定部

12．．．副支架

13．．．圓孔

14．．．限制孔

2．．．旋轉支架

21．．．固定部

22．．．軸孔

23．．．嵌孔

3．．．心軸

31．．．第一軸桿

32．．．第二軸桿

4．．．中空軸

41．．．軸段

5．．．第一凸輪機構

51．．．固定凸輪

511．．．限制孔

512．．．凸部

52．．．旋轉凸輪

521．．．限制孔

522．．．凸部

53．．．第一彈性元件

530．．．彈片

6、8．．．迫緊元件

7．．．第二凸輪機構

71．．．固定凸輪

711．．．限制孔

712．．．凹凸部

72．．．旋轉凸輪

721．．．凸柱

73．．．第二彈性元件

730．．．彈片

9．．．摩擦片

Claims (15)

1. 一種兼具開輕關重及自動閉鎖的樞紐器，係包含：一固定支架；一旋轉支架；一心軸，穿設於該固定支架及該旋轉支架，並固定於該固定支架；一中空軸，套設於該心軸，並穿設於該固定支架，且其一端固定於該旋轉支架，與該旋轉支架同轉；一第一凸輪機構，套設於該心軸，其包含一固定凸輪、一與該固定凸輪相接的旋轉凸輪，以及一第一彈性元件，該固定凸輪與旋轉凸輪的相接面分別設有軸向凸伸的凸部，且該旋轉凸輪套固於該中空軸，與該中空軸同轉；以及一第二凸輪機構，套設於該心軸，其包含一固定凸輪、一與該固定凸輪相接的旋轉凸輪，及一第二彈性元件，該固定凸輪與該旋轉凸輪的相接面分別設有至少一凹凸部。
2. 如申請專利範圍第1項所述之兼具開輕關重及自動閉鎖的樞紐器，其中，該第一凸輪機構的凸部具有一頂點，頂點兩側形成有第一斜面及第二斜面。
3. 如申請專利範圍第1項所述之兼具開輕關重及自動閉鎖的樞紐器，其中，該第一凸輪機構套設於該心軸的一非圓形第一軸桿，該第一軸桿穿設於該固定支架的一圓孔，且該中空軸以一非圓形的軸段穿設於該固定支架的圓孔，該旋轉凸輪並以一非圓形的限制孔套固於該中空軸的軸段，該固定凸輪則以一非圓形限制孔套合於該第一軸桿，該第一軸桿末端設有一迫緊元件。
4. 如申請專利範圍第3項所述之兼具開輕關重及自動閉鎖的樞紐器，其中，該固定支架上結合一副支架，且該心軸的第一軸桿穿設固定於該副支架。
5. 如申請專利範圍第1項所述之兼具開輕關重及自動閉鎖的樞紐器，其中，該第二凸輪機構套設於該心軸的一非圓形的第二軸桿，該旋轉凸輪以一凸柱嵌固於該旋轉支架的一嵌孔中，而該固定凸輪以一限制孔套合於該第二軸桿，該第二軸桿末端設一迫緊元件。
6. 如申請專利範圍第1項所述之兼具開輕關重及自動閉鎖的樞紐器，其中，該第一彈性元件及第二彈性元件各為複數彈片。
7. 如申請專利範圍第1項所述之兼具開輕關重及自動閉鎖的樞紐器，其中，該第二凸輪機構的固定凸輪的凹凸部為凸塊，而旋轉凸輪的凹凸部為凹槽；或是固定凸輪的凹凸部為凹槽，而旋轉凸輪的凹凸部為凸塊。
8. 一種兼具開輕關重及自動閉鎖的樞紐器，係包含：一固定支架；一旋轉支架；一心軸，穿設於該固定支架及該旋轉支架；一第一凸輪機構，套設於該心軸，其包含一固定凸輪、一與該固定凸輪相接的旋轉凸輪，及一第一彈性元件，該固定凸輪與旋轉凸輪的相接面分別設有軸向凸伸的凸部；以及一第二凸輪機構，套設於該心軸，其包含一固定凸輪、一與該固定凸輪相接的旋轉凸輪，及一第二彈性元件，該固定凸輪與該旋轉凸輪的相接面分別設有至少一凹凸部。
9. 如申請專利範圍第8項所述之兼具開輕關重及自動閉鎖的樞紐器，其中，該第一凸輪機構的凸部具有一頂點，頂點兩側具有第一斜面及第二斜面。
10. 如申請專利範圍第8項所述之兼具開輕關重及自動閉鎖的樞紐器，其中，該心軸固定於該固定支架，且所述的兩個固定凸輪皆套合於心軸，而所述的兩個旋轉凸輪皆固定於旋轉支架。
11. 如申請專利範圍第10項所述之兼具開輕關重及自動閉鎖的樞紐器，其中，所述的旋轉凸輪各以一凸柱嵌固於該旋轉支架的一嵌孔。
12. 如申請專利範圍第10項所述之兼具開輕關重及自動閉鎖的樞紐器，其中，該心軸以非圓形的一第一軸桿穿設固定於該固定支架，並以一非圓形的第二軸桿穿設於該旋轉支架，第一凸輪機構套設於該第一軸桿，且第一軸桿末端設一迫緊元件，而第二凸輪機構套設於該第二軸桿，且第二軸桿末端設一迫緊元件。
13. 如申請專利範圍第8項所述之兼具開輕關重及自動閉鎖的樞紐器，其中，該心軸固定於旋轉支架，且所述的兩個旋轉凸輪套合於該心軸，而所述的兩個固定凸輪則固定於該固定支架。
14. 如申請專利範圍第13項所述之兼具開輕關重及自動閉鎖的樞紐器，其中，所述的固定凸輪各以一凸柱嵌固於該固定支架的一嵌孔。
15. 如申請專利範圍第13項所述之兼具開輕關重及自動閉鎖的樞紐器，其中，該心軸以非圓形的一第一軸桿穿設於該固定支架，並以一非圓形的第二軸桿穿設固定於該旋轉支架，第一凸輪機構套設於該第一軸桿，且第一軸桿末端設一迫緊元件，而第二凸輪機構套設於該第二軸桿，且第二軸桿末端設一迫緊元件。