TWI676097B - 轉軸結構與應用此轉軸結構的電子裝置 - Google Patents

轉軸結構與應用此轉軸結構的電子裝置 Download PDF

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鄭憲鴻
Hsien-Hung Cheng
陳有裕
You-Yu Chen
周家瑋
Chia-Wei Chou
張伯毅
Po-Yi Chang
蕭丞佑
Cheng-Yo Hsiao
劉維定
Wei-Ting Liu
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仁寶電腦工業股份有限公司
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Abstract

一種轉軸結構包括第一基座、第二基座、至少一第一連桿、第二連桿以及扭力組件。第一連桿具有第一樞接部、第一滑接部以及第二樞接部，其中第一樞接部樞接第一基座，且第一滑接部滑接第二基座。第二連桿設置於第一連桿的一側，且具有第二滑接部、轉軸部、第三樞接部以及第四樞接部。第二滑接部滑接第一基座。第三樞接部樞接第二基座。第二樞接部樞接第四樞接部。扭力組件具有套設於轉軸部的套接部與連接第二基座的連接部。套接部用以在相對於轉軸部旋轉的過程中產生扭力。一種使用此轉軸結構的電子裝置也被提出。

Description

轉軸結構與應用此轉軸結構的電子裝置
本發明是有關於一種轉軸結構與電子裝置，且特別是有關於一種轉軸結構與應用此轉軸結構的電子裝置。
常見的電子裝置例如筆記型電腦，其兩機體透過轉軸結構彼此樞接，故能相對旋轉。一般來說，轉軸結結構中的轉軸上通常套設有多個彈片，在兩機體相對旋轉的過程中，這些彈片產生軸向推力，並因磨擦產生扭力，以使相對旋轉後的兩機體之間的展開角度被限制住。除此之外，轉軸結構也可用以樞接平板電腦與支架的組合、顯示器與支架的組合或兩顯示器的組合。
然而，為提高轉軸結構的可靠度，例如避免兩機體在使用者未施力於其上的狀態下因扭力大小不足而相對旋轉，常見的作法是加大轉軸結構中的這些彈片的尺寸或提高這些彈片的數量，但這樣的作法並不利於電子裝置朝輕薄化發展。
本發明提供一種轉軸結構與應用此轉軸結構的電子裝置，能符合輕薄化的設計需求。
本發明一實施例的轉軸結構包括第一基座、第二基座、至少一第一連桿、第二連桿以及扭力組件。第二基座相對於第一基座設置。第一連桿具有第一樞接部、相對於第一樞接部的第一滑接部以及位於第一樞接部與第一滑接部之間的第二樞接部，其中第一樞接部樞接第一基座，且第一滑接部滑接第二基座。第二連桿設置於第一連桿的一側，且具有第二滑接部、相對於第二滑接部的轉軸部、位於第二滑接部與轉軸部之間的第三樞接部以及位於第二滑接部與第三樞接部之間的第四樞接部，其中第二滑接部滑接第一基座，第三樞接部樞接第二基座，且第二樞接部樞接第四樞接部。扭力組件具有相對的套接部與連接部，其中套接部套設於轉軸部，用以在相對於轉軸部旋轉的過程中產生扭力，且連接部連接第二基座。
本發明一實施例的電子裝置包括第一機體、第二機體以及上述轉軸結構，其中第一機體透過上述轉軸結構可旋轉地連接第二機體，第一基座固定於第一機體，且第二基座固定於第二機體。
在本發明的一實施例中，上述的扭力組件包括滑桿與導桿，滑桿包括套接部與滑動部，且導桿包括連接部與導引部。滑動部可滑動地穿設於導引部，且連接部可旋轉地連接第二基座。
在本發明的一實施例中，上述的套接部的內周面與轉軸部的外周面相接觸，且轉軸部的外周面具有相連接的第一區段與第二區段，第一區段的外徑小於第二區段的外徑。
在本發明的一實施例中，上述的套接部的內周面設有凹槽，轉軸結構更包括扭力加強件，設置於凹槽內，並抵接轉軸部的外周面。
在本發明的一實施例中，上述的第一基座具有並列的第一收容槽與至少一第二收容槽，且第二基座具有並列的第三收容槽與至少一第四收容槽。第一收容槽對準第三收容槽，且用以容納第二連桿與扭力組件。第二收容槽對準第四收容槽，且用以容納第一連桿。
在本發明的一實施例中，上述的轉軸結構更包括彈性件，其具有相對的第一端部與第二端部，分別抵接第一基座與第二基座。
在本發明的一實施例中，上述的彈性件為扭力彈簧，且第二基座具有定位部。扭力彈簧套設於定位部上。
在本發明的一實施例中，上述的第二基座還具有止擋部，位於定位部的一側，用以在彈性件的第一端部與第一基座分離時止擋第一端部。
基於上述，本發明的電子裝置所採用的轉軸結構中的第一連桿與第二連桿的其一與扭力組件配合，因此，在第一機體與第二機體相對旋轉的過程中，扭力組件可施加扭力於第一連桿與第二連桿的其一。扭力組件在設計上更具彈性，且有助於縮減轉軸結構的厚度，故能符合輕薄化的設計需求。
為讓本發明的上述特徵和優點能更明顯易懂，下文特舉實施例，並配合所附圖式作詳細說明如下。
圖1是本發明一實施例的電子裝置處於第一狀態下的局部示意圖。圖2是圖1的轉軸結構的分解示意圖。圖3是圖1的電子裝置中的轉軸結構所在處的局部剖面示意圖。請參考圖1至圖3，在本實施例中，電子裝置100可以是筆記型電腦、平板電腦與支架的組合、顯示器與支架的組合或兩顯示器的組合，本發明對於電子裝置100的類型不作限制。電子裝置100包括第一機體110、第二機體120以及轉軸結構200，其中第一機體110透過轉軸結構200可旋轉地連接第二機體120，且因轉軸結構200可產生扭力，第一機體110與第二機體120之間的夾角可被轉軸結構200限制住。舉例來說，圖1所示的第一機體110與第二機體120處於第一狀態(即閉合狀態)，兩者之間的夾角可視為0度，在使用者未施力於第一機體110與第二機體120而使兩者相對旋轉時，轉軸結構200所產生的扭力將使第一機體110與第二機體120被限制在第一狀態(即閉合狀態)，避免第一機體110與第二機體120任意地相對旋轉。
轉軸結構200包括第一基座210、第二基座220、至少一第一連桿230、第二連桿240以及扭力組件250，其中第一基座210固定於第一機體110，且相對於第一基座210設置的第二基座220固定於第二機體120。在本實施例中，第一連桿230的數量為兩個，且對稱設置於第二連桿240的相對兩側，基於此配置，轉軸結構200的運動穩定度得以被提高。然而，第一連桿230的數量不限於兩個，第二連桿240與單一個第一連桿230的配合也可採用。
另一方面，第一基座210具有並列的第一收容槽211與至少一第二收容槽212，其中第二收容槽212的數量與第一連桿230的數量相對應，舉例來說，若第一連桿230的數量為兩個，則兩第二收容槽212對稱設置於第一收容槽211的相對兩側。相應地，第二基座220具有並列的第三收容槽221與至少一第四收容槽222，第一收容槽211與第三收容槽221相對準，用以容納第二連桿240。第四收容槽222的數量與第一連桿230的數量相對應，舉例來說，若第一連桿230的數量為兩個，則兩第四收容槽222對稱設置於第三收容槽221的相對兩側。每一個第二收容槽212對準一個第四收容槽222，用以容納一個第一連桿230。基於上述收容槽的設計，有助於縮減轉軸結構200的厚度，以符合輕薄化的設計需求。
在本實施例中，每一個第一連桿230具有第一樞接部231、相對於第一樞接部231的第一滑接部232以及位於第一樞接部231與第一滑接部232之間的第二樞接部233，其中第一基座210在每一個第二收容槽212所在處設有樞接孔213，且第二基座220在每一個第四收容槽222所在處設有滑槽223。每一個第一連桿230的第一樞接部231可透過軸桿201a樞接對應的樞接孔213，而第一滑接部232可透過軸桿201b滑接對應的滑槽223。另一方面，第二連桿240具有第二滑接部241、相對於第二滑接部241的轉軸部242、位於第二滑接部241與轉軸部242之間的第三樞接部243以及位於第二滑接部241與第三樞接部243之間的第四樞接部244，其中第一基座210在第一收容槽211所在處設有滑槽214，且第二基座220在第三收容槽221所在處設有樞接孔224。第二連桿240的第二滑接部241可透過軸桿201c滑接滑槽214，而第三樞接部243可透過軸桿201d樞接樞接孔224。
承上述，每一個第一連桿230的第二樞接部233透過軸桿201e樞接第二連桿240的第四樞接部244，進一步來說，每一個第一連桿230具有相對於第一基座210旋轉與相對於第二基座220滑動等運動自由度，第二連桿240具有相對於第二基座220旋轉與相對於第一基座210滑動等運動自由度，且第二連桿240與每一個第一連桿230能相對旋轉。基於此設計，第一機體110與第二機體120能透過轉軸結構200穩定地相對旋轉。
請繼續參考圖1至圖3，在本實施例中，相對準的第一收容槽211與第三收容槽221，用以容納第二連桿240與扭力組件250。進一步來說，扭力組件250具有相對的套接部250a與連接部250b，其中套接部250a套設於第二連桿240的轉軸部242，用以在相對於轉軸部242旋轉的過程中產生扭力，且連接部250b連接第二基座220。更進一步來說，扭力組件250包括滑桿251與導桿252，其中滑桿251包括套接部250a與滑動部250c，且導桿252包括連接部250b與導引部250d。此處，導引部250d可為滑槽，且滑動部250c可滑動地穿設於導引部250d。
另一方面，第二基座220在第三收容槽221所在處設有樞接孔225，且連接部250b透過軸桿201f可旋轉地連接樞接孔225。也就是說，扭力組件250具有相對於第二連桿240旋轉與相對於第二基座220旋轉等運動自由度，且滑桿251能相對於導桿252滑動，故扭力組件250不僅能在第二連桿240與每一個第一連桿230相對運動的過程中施加扭力於第二連桿240的轉軸部242，也不會對第二連桿240與每一個第一連桿230的相對運動造成阻礙，更能提高第二連桿240與每一個第一連桿230相對運動時的穩定度。
以下就扭力組件250的設計進行說明，在本實施例中，套接部250a的內周面251a與第二連桿240的轉軸部242的外周面242a相接觸，其中外周面242a具有相連接的第一區段242b與第二區段242c，且第一區段242b的外徑小於第二區段242c的外徑。如圖3所示，套接部250a的內周面251a接觸外周面242a的第二區段242c，但與第一區段242b保持距離。
進一步來說，套接部250a的內周面251a設有凹槽251b，其中轉軸結構200更包括扭力加強件260，且設置於凹槽251b內。在電子裝置100處於第一狀態(即閉合狀態)下，套接部250a的內周面251a的局部透過扭力加強件260抵接外周面242a的第一區段242b。舉例來說，扭力加強件260具有彈性變形的裕度，以因應外周面242a的輪廓變化而產生適當的彈性變形，並且恆抵接轉軸部242的外周面242a。藉由套接部250a的內周面251a與轉軸部242的外周面242a的接觸以及扭力加強件260與轉軸部242的外周面242a的接觸，套接部250a與轉軸部242可因相對旋轉時的摩擦而產生扭力，以限制第二連桿240與每一個第一連桿230的相對運動自由度、第二連桿240相對於第一基座210及第二基座220運動的自由度以及每一個第一連桿230相對於第一基座210及第二基座220運動的自由度。由於扭力組件250在設計上更具彈性，且有助於縮減轉軸結構200的厚度，因此能符合輕薄化的設計需求。
在部分實施例中，滑桿251的滑動部250c與導桿252的導引部250d的配合可採用油壓阻尼、液壓阻尼或氣壓阻尼等設計，而阻尼力作用於第二連桿240的轉軸部242可對應產生扭力。
圖4是圖1的電子裝置轉換至第二狀態後的示意圖。圖5是圖4的電子裝置中的轉軸結構所在處的局部剖面示意圖。為清楚表示轉軸結構200的配置，第一機體110的局部採用虛線繪示。請參考圖4與圖5，處於第二狀態(即展開狀態)下的電子裝置100，其第一機體110與第二機體120之間的展開角度例如是90度，但本發明對於展開角度不作限制。如圖5所示，套接部250a的局部透過扭力加強件260抵接外周面242a的第二區段242c，也就是說，扭力加強件260自外周面242a的第一區段242b移至第二區段242c。因第二區段242c的外徑大於第一區段242b的外徑，扭力加強件260的彈性變形量隨之加大，且扭力加強件260的彈性回復力作用於轉軸部242所對應產生的扭力也隨之加大。另一方面，因應第二連桿240與每一個第一連桿230的相對運動，滑桿251的滑動部250c相對於導桿252的導引部250d滑移一段行程，此行程視第一機體110與第二機體120之間的展開角度而定。
藉由套接部250a的內周面251a與轉軸部242的外周面242a的接觸以及扭力加強件260與轉軸部242的外周面242a的接觸，套接部250a與轉軸部242可因相對旋轉時的摩擦而產生扭力，以限制第二連桿240與每一個第一連桿230的相對運動自由度、第二連桿240相對於第一基座210及第二基座220運動的自由度以及每一個第一連桿230相對於第一基座210及第二基座220運動的自由度，以使電子裝置100得被限制在第二狀態(即展開狀態)。待使用者施力於第一機體110與第二機體120而使兩者相對旋轉，以改變第一機體110與第二機體120之間的展開角度，例如使展開角度加大或縮小。
請參考圖1、圖2與圖4，在本實施例中，處於第一狀態(即閉合狀態)下的電子裝置100，其第一機體110與第二機體120彼此鎖定，使用者需先解除第一機體110與第二機體120之間的鎖定關係才能使第一機體110與第二機體120相對旋轉。為在解除第一機體110與第二機體120之間的鎖定關係後，使第一機體110與第二機體120之間產生一預開角度，轉軸結構200設有彈性件，例如是扭力彈簧270，其套設於第二基座220上的定位部226，且定位部226可以是組裝於第二基座220上的螺絲。扭力彈簧270具有相對的第一端部271與第二端部272，分別抵接第一基座210與第二基座220。
在圖1所示的於第一狀態(即閉合狀態)下，扭力彈簧270被壓縮，且受限於第一機體110與第二機體120之間的鎖定關係而無法釋放儲蓄的彈性位能。在解除第一機體110與第二機體120之間的鎖定關係後，扭力彈簧270儲蓄的彈性位能可獲得釋放，以透過第一端部271與第二端部272分別推抵第一基座210與第二基座220，使第一基座210(及第一機體110)與第二基座220(及第二機體120)透過第一連桿230、第二連桿240以及扭力組件250的配合而相對旋轉。
在本實施例中，第二基座220還具有止擋部227，位於定位部226的一側，當第一機體110與第二機體120之間的展開角度大於一預設值時，扭力彈簧270的第一端部271與第一基座210分離，其中止擋部227設置於止擋第一端部271的移動路徑上，用以止擋第一端部271，避免第一端部271產生過度位移，如圖4所示。並且，在第一機體110與第二機體120之間的展開角度大於此預設值後，扭力彈簧270隨第二機體120運動。反之，在電子裝置100自圖4所示的第二狀態(即展開狀態)轉換回圖1所示的於第一狀態(即閉合狀態)的過程中，第一基座210的局部會移動通過第一端部271，以再次推抵第一端部271，使得扭力彈簧270回復至壓縮狀態。
綜上所述，本發明的電子裝置所採用的轉軸結構中的第一連桿具有相對於第一基座旋轉與相對於第二基座滑動等運動自由度，而第二連桿具有相對於第二基座旋轉與相對於第一基座滑動等運動自由度，並且，第一連桿與第二連桿相互樞接而能相對旋轉。另一方面，轉軸結構中的扭力組件與第二連桿的轉軸部配合，在第一機體與第二機體相對旋轉的過程中，扭力組件可施加扭力於第二連桿的轉軸部，因轉軸部未與第一基座或第二基座相連，扭力組件在設計上更具彈性，且有助於縮減轉軸結構的厚度，從而能符合輕薄化的設計需求。
雖然本發明已以實施例揭露如上，然其並非用以限定本發明，任何所屬技術領域中具有通常知識者，在不脫離本發明的精神和範圍內，當可作些許的更動與潤飾，故本發明的保護範圍當視後附的申請專利範圍所界定者為準。
100‧‧‧電子裝置
110‧‧‧第一機體
120‧‧‧第二機體
200‧‧‧轉軸結構
201a~201f‧‧‧軸桿
210‧‧‧第一基座
211‧‧‧第一收容槽
212‧‧‧第二收容槽
213、224、225‧‧‧樞接孔
214、223‧‧‧滑槽
220‧‧‧第二基座
221‧‧‧第三收容槽
222‧‧‧第四收容槽
226‧‧‧定位部
227‧‧‧止擋部
230‧‧‧第一連桿
231‧‧‧第一樞接部
232‧‧‧第一滑接部
233‧‧‧第二樞接部
240‧‧‧第二連桿
241‧‧‧第二滑接部
242‧‧‧轉軸部
242a‧‧‧外周面
242b‧‧‧第一區段
242c‧‧‧第二區段
243‧‧‧第三樞接部
244‧‧‧第四樞接部
250‧‧‧扭力組件
250a‧‧‧套接部
250b‧‧‧連接部
250c‧‧‧滑動部
250d‧‧‧導引部
251‧‧‧滑桿
251a‧‧‧內周面
251b‧‧‧凹槽
252‧‧‧導桿
260‧‧‧扭力加強件
270‧‧‧扭力彈簧
271‧‧‧第一端部
272‧‧‧第二端部
圖1是本發明一實施例的電子裝置處於第一狀態下的局部示意圖。 圖2是圖1的轉軸結構的分解示意圖。 圖3是圖1的電子裝置中的轉軸結構所在處的局部剖面示意圖。 圖4是圖1的電子裝置轉換至第二狀態後的示意圖。 圖5是圖4的電子裝置中的轉軸結構所在處的局部剖面示意圖。

Claims (16)

  1. 一種轉軸結構，包括： 一第一基座； 一第二基座，相對於該第一基座設置； 至少一第一連桿，具有一第一樞接部、相對於該第一樞接部的一第一滑接部以及位於該第一樞接部與該第一滑接部之間的一第二樞接部，其中該第一樞接部樞接該第一基座，且該第一滑接部滑接該第二基座； 一第二連桿，設置於該第一連桿的一側，且具有一第二滑接部、相對於該第二滑接部的一轉軸部、位於該第二滑接部與該轉軸部之間的一第三樞接部以及位於該第二滑接部與該第三樞接部之間的一第四樞接部，其中該第二滑接部滑接該第一基座，該第三樞接部樞接該第二基座，且該第二樞接部樞接該第四樞接部；以及 一扭力組件，具有相對的一套接部與一連接部，其中該套接部套設於該轉軸部，用以在相對於該轉軸部旋轉的過程中產生扭力，且該連接部連接該第二基座。
  2. 如申請專利範圍第1項所述的轉軸結構，其中該扭力組件包括一滑桿與一導桿，該滑桿包括該套接部與一滑動部，且該導桿包括該連接部與一導引部，其中該滑動部可滑動地穿設於該導引部，且該連接部可旋轉地連接該第二基座。
  3. 如申請專利範圍第1項所述的轉軸結構，其中該套接部的內周面與該轉軸部的外周面相接觸，且該轉軸部的外周面具有相連接的一第一區段與一第二區段，該第一區段的外徑小於該第二區段的外徑。
  4. 如申請專利範圍第1項所述的轉軸結構，其中該套接部的內周面設有一凹槽，該轉軸結構更包括一扭力加強件，設置於該凹槽內，並抵接該轉軸部的外周面。
  5. 如申請專利範圍第1項所述的轉軸結構，其中該第一基座具有並列的一第一收容槽與至少一第二收容槽，且該第二基座具有並列的一第三收容槽與至少一第四收容槽，該第一收容槽對準該第三收容槽，且用以容納該第二連桿與該扭力組件，該第二收容槽對準該第四收容槽，且用以容納該第一連桿。
  6. 如申請專利範圍第1項所述的轉軸結構，更包括： 一彈性件，具有相對的一第一端部與一第二端部，分別抵接該第一基座與該第二基座。
  7. 如申請專利範圍第6項所述的轉軸結構，其中該彈性件為扭力彈簧，且該第二基座具有一定位部，該扭力彈簧套設於該定位部上。
  8. 如申請專利範圍第7項所述的轉軸結構，其中該第二基座還具有一止擋部，位於該定位部的一側，用以在該彈性件的該第一端部與該第一基座分離時止擋該第一端部。
  9. 一種電子裝置，包括： 一第一機體； 一第二機體；以及 一轉軸結構，該第一機體透過該轉軸結構可旋轉地連接該第二機體，其中該轉軸結構包括： 一第一基座，固定於該第一機體； 一第二基座，相對於該第一基座設置，且固定於該第二機體； 至少一第一連桿，具有一第一樞接部、相對於該第一樞接部的一第一滑接部以及位於該第一樞接部與該第一滑接部之間的一第二樞接部，其中該第一樞接部樞接該第一基座，且該第一滑接部滑接該第二基座； 一第二連桿，設置於該第一連桿的一側，且具有一第二滑接部、相對於該第二滑接部的一轉軸部、位於該第二滑接部與該轉軸部之間的一第三樞接部以及位於該第二滑接部與該第三樞接部之間的一第四樞接部，其中該第二滑接部滑接該第一基座，該第三樞接部樞接該第二基座，且該第二樞接部樞接該第四樞接部；以及 一扭力組件，具有相對的一套接部與一連接部，其中該套接部套設於該轉軸部，用以在相對於該轉軸部旋轉的過程中產生扭力，且該連接部連接該第二基座。
  10. 如申請專利範圍第9項所述的電子裝置，其中該扭力組件包括一滑桿與一導桿，該滑桿包括該套接部與一滑動部，且該導桿包括該連接部與一導引部，其中該滑動部可滑動地穿設於該導引部，且該連接部可旋轉地連接該第二基座。
  11. 如申請專利範圍第9項所述的電子裝置，其中該套接部的內周面與該轉軸部的外周面相接觸，且該轉軸部的外周面具有相連接的一第一區段與一第二區段，該第一區段的外徑小於該第二區段的外徑。
  12. 如申請專利範圍第9項所述的電子裝置，其中該套接部的內周面設有一凹槽，該轉軸結構更包括一扭力加強件，設置於該凹槽內，並抵接該轉軸部的外周面。
  13. 如申請專利範圍第9項所述的電子裝置，其中該第一基座具有並列的一第一收容槽與至少一第二收容槽，且該第二基座具有並列的第三收容槽與至少一第四收容槽，該第一收容槽對準該第三收容槽，且用以容納該第二連桿與該扭力組件，該第二收容槽對準該第四收容槽，且用以容納該第一連桿。
  14. 如申請專利範圍第9項所述的電子裝置，其中該轉軸結構更包括： 一彈性件，該彈性件的相對兩端部分別抵接該第一基座與該第二基座。
  15. 如申請專利範圍第14項所述的電子裝置，其中該彈性件為扭力彈簧，且該第二基座具有一定位部，該扭力彈簧套設於該定位部上。
  16. 如申請專利範圍第15項所述的電子裝置，其中該第二基座還具有一止擋部，位於該定位部的一側，用以在該彈性件的該第一端部與該第一基座分離時止擋該第一端部。
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