TWI598022B - 電子裝置及其樞軸機構 - Google Patents

Description

電子裝置及其樞軸機構

本發明係有關於一種電子裝置及其樞軸機構，特別是有關於一種以彈性元件抵接於連桿並利用彈性元件的彈力使連桿之間快速形成既定角度的樞軸機構以及具備該樞軸機構的電子裝置。

樞軸機構經常用於電子裝置中，例如筆記型電腦的螢幕與本體之間會應用到樞軸機構，另外平板電腦的外殼通常會設置支架，用來支持平板電腦，在支架與平板電腦的外殼之間也會設置樞軸機構。圖1A-1D表示習知的平板電腦及其腳架的操作方法，其表示將習知的平板電腦10的腳架20掀開至既定角度的步驟，首先如圖1A所示，取出平板電腦10，然後如圖1B所示，以一隻手施力握持住平板電腦10，然後如圖1C所示，再以另一隻手施力啟動腳架20的樞軸使腳架20可以旋轉，最後如圖1D所示，使腳架20繞樞軸旋轉且定位在既定的角度而得以支持平板電腦10。

就上述習知的平板電腦而言，當需要掀開腳架時，必需以兩隻手操作，並且以超過兩個以上的施力步驟才能將腳架打開至既定的角度來支持平板電腦。

本發明的目的在於提供一種樞軸機構，藉由抵接於連桿組的彈性元件使連桿組旋轉而直接形成既定的角度，當應用於電子裝置時，例如平板電腦，其腳架與裝置本體分別設置於不同的連桿上並利用彈性元件的彈力直接使腳架打開至適當的角度，因此使用者只需要以一次性的施力操作平板電腦即可將腳架打開至適當角度。

本發明所提供的樞軸機構的一實施例包括基座、第一連桿、第二連桿、第三連桿以及一彈性件。第一連桿樞設於基座，並可繞第一軸向旋轉，第一連桿具有第一滑槽，第二連桿樞設於基座，並可繞第二軸向旋轉，第三連桿具有第一端以及第二端，第一端樞接於第二連桿，第二端可滑動地結合於第一連桿的第一滑槽，彈性件連接於第二連桿與第三連桿之間，且抵接於第二連桿與第三連桿。藉由第一連桿設置的第一滑槽，使第一連桿與第三連桿可以做相對移動而藉此使第一連桿、第二連桿與第三連桿平行於基座地收合於基座，在各連桿收合時需對連桿組施以外力並使彈性件做彈性變形而累積彈性位能於彈性件中，當移除此外力時，彈性件的彈力使第一連桿與基座之間直接形成上述第一角度。

在另一實施例中，彈性件為一扭簧，設置於第二連桿與第三連桿的樞接處，且扭簧的兩端分別抵接於第二連桿與第三連桿。

在另一實施例中，第一連桿朝一第一方向延伸，第一方向垂直於第一軸向，第一滑槽的延伸方向平行於第一方向。

在另一實施例中，彈性件使第三連桿相對於第二連桿旋轉且推移第一連桿相對於基座旋轉直到第三連桿的第二端被止擋於第一滑槽的末端，當第二端被止擋於第一滑槽的末端時，第一連桿與基座形成第一角度。

在另一實施例中，第一角度為30度。

在另一實施例中，樞軸機構更包括第一滑動件，第一滑動件耦接於第一連桿，其中基座具有第二滑槽，第二滑槽呈圓弧形並對應於一圓心，第一軸向通過圓心，第一滑動件適於第二滑槽中滑動，使第一連桿繞第一軸向而相對於基座旋轉。

在另一實施例中，第一連桿繞第一軸向而相對於基座旋轉第一角度範圍。

在另一實施例中，第一角度範圍為30度至90度。

在另一實施例中，樞軸機構更包括第二滑動件，其中第一滑動件具有第三滑槽，第三滑槽呈圓弧形且對應於圓心，第二滑動件連接於第一連桿且適於於第三滑槽中滑動，使第一連桿繞第一軸向而相對於基座旋轉。

在另一實施例中，第一連桿繞第一軸向而相對於基座旋轉第二角度範圍。

在另一實施例中，第二角度範圍為90度至150度。

在另一實施例中，樞軸機構更包括蓋體，覆蓋第二滑槽的側面並限制第一滑動件於第二滑槽中滑動。

在另一實施例中，樞軸機構更包括摩擦墊圈以及彈簧墊圈，摩擦墊圈設置於第二連桿與基座的樞接處且位於第二連桿與基座之間，彈簧墊圈設置於第二連桿與基座的樞接處並抵接於第二連桿，使摩擦墊圈被夾持於第二連桿與基座之間。

在另一實施例中，第一軸向平行於第二軸向。

本發明的樞軸機構藉由彈性件抵接於第二連桿與第三連桿，在各連桿收合時需對對連桿組施以外力並使彈性件做彈性變形而累積彈性位能於彈性件中，當移除此外力時，彈性件的彈力作用於第二連桿及第三連桿而使第一連桿與基座之間直接形成上述第一角度，另外藉由第一滑動件可於基座的第二滑槽中滑動，第二滑動件可於第一滑動件的第三滑槽中滑動，使第一連桿相對於基座可以在大於第一角度的較大的角度範圍中旋轉。

本發明的另一目的在於提供一種電子裝置，藉由本發明的樞軸機構結合其裝置本體與支架，當支架收合於裝置本體時，必須對彈性件施加外力，當外力解除時，彈性件的彈力使支架直接打開至適當的角度。

本發明所提供的電子裝置的一實施例包括裝置本體、支架以及如上所述之樞軸機構，其中支架連接於樞軸機構的第一連桿，而裝置本體連接於樞軸機構基座。因此當支架收合時可以保持與裝置本體的表面齊平，當希望打開支架時，藉由彈性件的彈力可以使支架直接打開至上述的第一角度。

在另一實施例中，電子裝置更包括鎖扣件，當第一連桿平行疊合於基座時，鎖扣件抵抗彈性變形產生的彈力而使支架定位於裝置本體。藉由鎖扣件可以使支架保持收合於裝置本體的狀態，即利用鎖扣件保持對彈性件施加外力，當解除鎖扣件的鎖扣時，即移除對彈性件所施加的外力，而使彈性件的彈力作用於對連桿組，使支架直接打開至上述的第一角度。

本發明的電子裝置，由於利用上述樞軸機構連接裝置本體與支架，可以藉由彈性件的彈力使支架直接打開至預設的角度，對使用者而言，只需要單手操作即可使支架打開至預設的角度，相當方便。另外，藉由第一滑動件與第二滑動件裝設於圓弧形的第二滑槽與第三滑槽所構成的虛擬軸心可以實現支架與裝置本體無縫開合的動作。

為讓本發明之上述和其他目的、特徵和優點能更明顯易懂，下文特舉較佳實施例，並配合所附圖式，作詳細說明如下。

請參閱圖2A與圖2B，其表示本發明的電子裝置的操作方式的示意圖。本發明的電子裝置1000包括裝置本體100、支架200以及樞軸機構300。本發明的電子裝置1000可以是例如平板電腦，支架200藉由樞軸機構300樞接於裝置本體100，因此支架200可相對於裝置本體100旋轉。在本實施例中，支架200是例如安裝於裝置本體100的背面，裝置本體100的正面可以是例如具有一螢幕，藉由支架200旋轉一適當的角度，可以支持裝置本體100使裝置本體100與桌面呈傾斜狀，讓使用者便於使用電子裝置1000，例如操作觸控螢幕或觀看螢幕顯示的影像。支架200可以收合於裝置本體100，在本實施例中，支架200旋轉至與裝置本體100的表面齊平後即收合於裝置本體100中，支架200並且可由鎖扣件(圖未示)固定於裝置本體100，鎖扣件可以是例如磁力式的鎖扣件或機械式的鎖扣件，並無特別限定。當使用者使電子裝置1000時，如圖2A所示，使用者可以用單手握持裝置本體100，然後解除鎖扣件對支架200的固定作用，使支架200可以相對於裝置本體100旋轉。由於支架200是藉由樞軸機構300樞接於裝置本體100，以下說明樞軸機構300的詳細結構以及支架200藉由樞軸機構300相對於裝置本體100的旋轉狀態。

請參閱圖3A、圖3B與圖4，其表示本發明的樞軸機構的一實施例。本發明的樞軸機構300的一實施例主要包括基座310、第一連桿320、第二連桿330、第三連桿340以及彈性件350。第一連桿320樞設於基座310，並可繞第一軸向L1旋轉，第一連桿320具有第一滑槽322，第二連桿330樞設於基座310，並可繞第二軸向L2旋轉，第三連桿340具有第一端342以及第二端344，第一端342樞接於第二連桿330，第二端344可滑動地結合於第一連桿320的第一滑槽322，彈性件350連接於第二連桿330與第三連桿340之間，且抵接於第二連桿330與第三連桿340。藉由第一連桿320設置的第一滑槽322，使第一連桿320與第三連桿340可以做相對移動而藉此使第一連桿320、第二連桿330與第三連桿340平行於基座310地收合於基座310，其中當第一連桿320、第二連桿330與第三連桿340受外力平行於基座310疊合時，彈性件350受力而產生彈性變形，當外力移除時，彈性件350的彈力作用於第三連桿340而使第三連桿340相對於第二連桿330旋轉一角度，由於第三連桿340的第二端344可滑動地結合於第一連桿320的第一滑槽322，因此第三連桿340可推移第一連桿320相對於基座310旋轉直到第三連桿340的第二端344被止擋於第一滑槽322的末端，當第二端344被止擋於第一滑槽322的末端時，第一連桿320與基座310之間形成第一角度。

在本實施例中，基座310具有本體312，本體312可以是例如一矩形的塊體，在本體312內形成第二滑槽314，第二滑槽314呈圓弧狀，圓弧對應於圓心O且其兩端均開口於本體312的頂部，第一軸向L1延伸通過圓心O，第二滑槽314的側面開口於本體312的側邊，在本實施例中，樞軸機構300更包括第一滑動件360，第一滑動件360可滑動地設置於第二滑槽314中，第一連桿320的一端耦接於第一滑動件360，在本實施例中，第一滑動件360也呈圓弧狀且其形狀對應於第二滑槽314的形狀，因此第一滑動件360設置於第二滑槽314中並可於第二滑槽314中滑動。在本實施例中，在第一滑動件360的內表面更形成第三滑槽362，第三滑槽362也呈圓弧狀且也對應於圓心O，樞軸機構300更包括第二滑動件370，在本實施例中，第二滑動件370呈圓弧狀且其形狀對應於第三滑槽362，第二滑動件370設置於第三滑槽362中並可於第三滑槽362中滑動，第二滑動件370連接於第一連桿320的一端，在本實施例中，第一連桿320與第二滑動件370一體成形，如此藉由第二滑動件370在第三滑槽362中滑動且第一滑動件360在第二滑槽314中滑動，使第一連桿320可以繞圓心O旋轉，即繞第一軸向L1旋轉，而且藉由第一滑動件360在第二滑槽314中滑動而使第一連桿320相對於基座310繞第一軸向L1旋轉，而且藉由第二滑動件370在第三滑槽362中滑動而使第一連桿320相對於基座310繞第一軸向L1旋轉，而形成一種兩段式旋轉的結構，在本實施例中，第二滑動件370的側壁設有圓弧形的凸肋372，而在第一滑動件360的第二滑槽362的內周壁形成圓弧形的導槽364，藉由第二滑動件370的凸肋372結合於第二滑槽362的圓弧形的導槽364，當第二滑動件370沿著第三滑槽362旋轉到凸肋372抵接於導槽364的末端時，第二滑動件370可帶動第一滑動件360在第二滑槽314中滑動。第一連桿320的另一端設有一垂直的直立壁，在直立壁上形成第一滑槽322，在此處定義第一連桿320朝第一方向S延伸，第一方向S垂直於第一軸向L1，而第一滑槽322的延伸方向平行於第一方向S。另外，樞軸機構300更包括一蓋體30，在第一滑動件360與第二滑動件370安裝於第二滑槽314後，蓋體30覆蓋第二滑槽314的側面並限制第一滑動件360於第二滑槽314中滑動。

第二連桿330一端設有通孔332，另一端設有凸柱334，在鄰近於凸柱334處設有止擋件336，在本體312的側面設有貫穿本體312的螺孔316，螺栓5穿過第二連桿330的通孔332後自本體312的側面螺合於本體312的螺孔316，使第二連桿330可旋轉地結合於基座310並可以繞螺栓5旋轉，而定義第二軸向L2通過螺栓5，因此第二連桿330可繞第二軸向L2旋轉。在本實施例中，第一軸向L1平行於第二軸向L2。

第三連桿340的第一端342具有通孔341，第二端344具有一凸柱345，在鄰近於通孔341處設有止擋件346，第二連桿330的凸柱334可旋轉地結合於第三連桿340的通孔341，使第二連桿330與第三連桿340可相對旋轉，另外，第三連桿340的凸柱345可滑動且可旋轉地結合於第一連桿320的第一滑槽322。

在本實施例中，彈性件350為一扭簧，設置於第二連桿330與第三連桿340的樞接處，且扭簧的兩端分別抵接於第二連桿330與第三連桿340。彈性件350設於第二連桿330與第三連桿340的樞接處並套設於第二連桿330的凸柱334上，而且彈性件350藉由C型扣環固定在第二連桿330的凸柱334上，扭簧的一端插設於第二連桿330的止擋件336，扭簧的另一端抵接於第三連桿340的止擋件346，當施力使第二連桿330與第三連桿340相對旋轉時，彈性件350(扭簧)可承受力矩產生彈性變形，當外力移除時，彈性件350的彈力會作用於第三連桿340而使第三連桿340相對於第二連桿330旋轉而呈現一角度。

在本實施例中，樞軸機構300更包括摩擦墊圈380以及彈簧墊圈390，摩擦墊圈380設置於第二連桿330與基座310的樞接處且位於第二連桿330與基座310之間，彈簧墊圈390設置於第二連桿330與基座310的樞接處並抵接於第二連桿330，使摩擦墊圈380被夾持於第二連桿330與基座310之間。彈簧墊圈390設置於螺栓5的頭部與第二連桿330之間，當螺栓5鎖合於基座310時，摩擦墊圈380會被夾持於第二連桿330與基座310之間，彈簧墊圈390會施加彈力推壓第二連桿330，使摩擦墊圈380緊迫地被夾持於第二連桿330與基座310之間，摩擦墊圈380可提供摩擦力給予第二連桿330，當第二連桿330繞第二軸向L2旋轉時可藉由摩擦力定位於任意位置。

以下說明樞軸機構300應用於本發明的電子裝置1000。請參閱圖5至圖8，本發明的電子裝置1000的裝置本體100連接於樞軸裝置300的基座310，而支架200則連接於樞軸裝置300的第一連桿320。如圖5所示，支架200與裝置本體100呈現收合狀態，此時，第一連桿320、第二連桿330以及第三連桿340皆與基座310平行地疊合在一起，此時彈性件350被推壓而產生彈性變形，支架200以鎖扣件(圖未示)固定於裝置本體100。當使用者在使用電子裝置1000時，可先參照圖2A，以單手握持電子裝置1000，解除鎖扣件對支架200的鎖扣，然後如圖6所示，彈性件350的彈力作用於第二連桿330與第三連桿340，第二連桿330由於裝置本體100的止擋而抵接於裝置本體100上，但彈力會使第三連桿340旋轉，同時作用力由第三連桿340傳遞至第一連桿320，而由於第三連桿340的凸柱345可以在第一連桿320的第一滑槽322中移動，所以作用力使第一連桿320不僅繞第一軸向L1旋轉，同時也相對於第三連桿340移動，直到第三連桿340的凸柱345抵接於第一連桿320的第一滑槽322的末端為止，此時第一連桿320相對於基座310呈第一角度α，如此使得設置於第一連桿320的支架200與設置於基座310的裝置本體100之間也形成上述第一角度α，在本實施例中，第一角度α可以是例如30度，便於使用者可以操作電子裝置1000，例如觀看電子裝置1000的螢幕所呈現的影像。

另外，如果使用者希望將支架200轉動更大的角度，如圖7所示，第二連桿330繞第二軸向L2旋轉，且第一滑動件360與第二滑動件370分別在第二滑槽314與第三滑槽362中滑動而使第一連桿320繞第一軸向L1相對於基座310旋轉一第一角度範圍θ ₁，在本實施例中，第一角度範圍θ ₁為30 ^o≤θ ₁≤90 ^o。如圖8所示，第一滑動件360與第二滑動件370分別在第二滑槽314與第三滑槽362中繼續滑動，而且藉由第一滑動件360在第二滑槽314中到達極限位置後，第二滑動件370可繼續在第三滑槽362中滑動而可以使第一連桿320繞第一軸向L1相對於基座310繼續在一第二角度範圍θ ₂旋轉並達到最大角度，在本實施例中，第二角度範圍θ ₂為90 ^o≤θ ₂≤150 ^o。

本發明的樞軸機構300藉由在第二連桿330與第三連桿340之間設置彈性件350而可以實現以一次性的外力使電子裝置1000的支架200自動地打開至預設的角度，即上述的第一角度α，而且不到兩個步驟即可打開支架至上述的預設角度，讓使用者便於使用電子裝置1000，另外藉由第一滑動件360與第二滑動件370裝設於圓弧形的第二滑槽314與第三滑槽362所構成的虛擬軸心可以實現支架200與裝置本體100無縫開合的動作。

雖然本發明已以較佳實施例揭露如上，然其並非用以限定本發明，本發明所屬技術領域中具有通常知識者，在不脫離本發明之精神和範圍內，當可作些許之更動與潤飾，因此本發明之保護範圍當視後附之申請專利範圍所界定者為准。

5：螺栓 10：平板電腦 20：腳架 30：蓋體 100：裝置本體 200：支架 300：樞軸機構 310：基座 312：本體 314：第二滑槽 316：螺孔 320：第一連桿 322：第一滑槽 330：第二連桿 332：通孔 334：凸柱 336：止擋件 340：第三連桿 341：通孔 342：第一端 344：第二端 345：凸柱 346：止擋件 350：彈性件 360：第一滑動件 362：第三滑槽 364：導槽 370：第二滑動件 372：凸肋 380：摩擦墊圈 390：彈簧墊圈 1000：電子裝置 L1：第一軸向 L2：第二軸向 O：圓心 S：第一方向 α：第一角度 θ ₁：第一角度範圍 θ ₂：第二角度範圍

圖1A-圖1D為習知的平板電腦打開其支架的動作的示意圖。 圖2A與圖2B分別表示本發明的電子裝置的一實施例打開其支架的動作的示意圖。 圖3A及圖3B為本發明的樞軸機構的一實施例的立體示意圖。 圖4為圖3A與圖3B的樞軸機構的實施例的立體分解示意圖。 圖5至圖8為圖3A與圖3B的樞軸機構應用於圖2A與2B的電子裝置的側視示意圖，圖5至圖8表示電子裝置的支架被打開時樞軸機構的作動狀態。

5：螺栓 30：蓋體 300：樞軸機構 310：基座 320：第一連桿 322：第一滑槽 330：第二連桿 340：第三連桿 342：第一端 344：第二端 345：凸柱 350：彈性件 360：第一滑動件

Claims (16)

1. 一種樞軸機構，包括： 一基座； 一第一連桿，樞設於該基座，並可繞一第一軸向旋轉，該第一連桿具有一第一滑槽； 一第二連桿，樞設於該基座，並可繞一第二軸向旋轉； 一第三連桿，具有一第一端以及一第二端，該第一端樞接於該第二連桿，該第二端可滑動地結合於該第一連桿的該第一滑槽；以及 一彈性件，設置於該第二連桿與該第三連桿之間，且可抵接於該第二連桿與該第三連桿。
2. 如申請專利範圍第1項所述之樞軸機構，其中該彈性件為一扭簧，設置於該第二連桿與該第三連桿的樞接處，且該扭簧的兩端分別抵接於該第二連桿與該第三連桿。
3. 如申請專利範圍第1項所述之樞軸機構，其中該第一連桿朝一第一方向延伸，該第一方向垂直於該第一軸向，該第一滑槽的延伸方向平行於該第一方向。
4. 如申請專利範圍第1項所述之樞軸機構，其中該彈性件使該第三連桿相對於該第二連桿旋轉且推移該第一連桿相對於該基座旋轉直到該第三連桿的該第二端被止擋於該第一滑槽的末端，當該第二端被止擋於該第一滑槽的末端時，該第一連桿與該基座形成一第一角度。
5. 如申請專利範圍第4項所述之樞軸機構，其中該第一角度為30度。
6. 如申請專利範圍第1項所述之樞軸機構，其更包括一第一滑動件，耦接於該第一連桿，其中該基座具有一第二滑槽，該第二滑槽呈圓弧形並對應於一圓心，且該第一軸向通過該圓心，該第一滑動件適於該第二滑槽中滑動，使該第一連桿繞該第一軸向而相對於該基座旋轉。
7. 如申請專利範圍第6項所述之樞軸機構，其中該第一連桿繞該第一軸向而相對於該基座旋轉一第一角度範圍。
8. 如申請專利範圍第7項所述之樞軸機構，其中該第一角度範圍為30度至90度。
9. 如申請專利範圍第6項所述之樞軸機構，其更包括一第二滑動件，其中該第一滑動件具有一第三滑槽，該第三滑槽呈圓弧形且對應於該圓心，該第二滑動件連接於該第一連桿且適於該第三滑槽中滑動，使該第一連桿繞該第一軸向而相對於該基座旋轉。
10. 如申請專利範圍第9項所述之樞軸機構，其中該第一連桿繞該第一軸向而相對於該基座旋轉一第二角度範圍。
11. 如申請專利範圍第10所述之樞軸機構，其中該第二角度範圍為90度至150度。
12. 如申請專利範圍第6項所述之樞軸機構，其更包括一蓋體，覆蓋該第二滑槽的側面並限制該第一滑動件於該第二滑槽中滑動。
13. 如申請專利範圍第1項所述之樞軸機構，其更包括一摩擦墊圈以及至少一彈簧墊圈，該摩擦墊圈設置於該第二連桿與該基座的樞接處且位於該第二連桿與該基座之間，該彈簧墊圈設置於該第二連桿與該基座的樞接處並抵接於該第二連桿，使該摩擦墊圈被夾持於該第二連桿與該基座之間。
14. 如申請專利範圍第1項所述之樞軸機構，其中該第一軸向平行於該第二軸向。
15. 一種電子裝置，包括： 一裝置本體； 一支架；以及 一如申請專利範圍第1至14項中任一項所述之樞軸機構，其中該支架連接於該第一連桿，該裝置本體連接於該基座。
16. 如申請專利範圍第15項所述之電子裝置，其更包括一鎖扣件，當該第一連桿平行疊合於該基座時，該鎖扣件抵抗該彈性變形產生的彈力而使該支架定位於該裝置本體。