TWI751764B

TWI751764B - 轉軸機構

Info

Publication number: TWI751764B
Application number: TW109137758A
Authority: TW
Inventors: 王傳化; 李武晟; 凌正南; 吳東昇; 劉志鈞; 戴文杰; 黃奕達
Original assignee: 宏碁股份有限公司
Priority date: 2020-10-30
Filing date: 2020-10-30
Publication date: 2022-01-01
Also published as: US20220137674A1; US11747866B2; TW202218519A

Abstract

一種轉軸機構，包括至少兩個轉軸模組以及至少一切換組件。切換組件設置於相鄰的兩個轉軸模組之間。切換組件包括彼此能同軸相對旋轉的第一轉動件與第二轉動件，第一轉動件同軸設置於相鄰的兩個轉軸模組的其中之一以同步轉動，第二轉動件同軸設置於所述相鄰的兩個轉軸模組的其中之另一以同步轉動。第一轉動件具有第一驅動部，第二轉動件具有第二驅動部，第一驅動部與第二驅動部互在彼此的旋轉路徑上，且第一驅動部與第二驅動部沿旋轉路徑存在空行程。當第一驅動部與第二驅動部行經空行程時，相鄰的兩個轉軸模組產生的扭力彼此斷聯。

Description

轉軸機構

本發明是有關於一種轉軸機構。

現有的轉軸模組常應用在筆記型電腦等折疊式電子裝置中，主要用以樞接在上述折疊式電子裝置的兩個機體之間，以利於機體藉由轉軸模組相對旋轉開闔。

為了符合輕薄的設計趨勢，上述折疊式電子裝置的相關構件仍需進一步地縮減其外形，然而用以支撐機體的轉軸模組卻因需維持一定的扭力而無法隨之進行縮減。

再者，習知轉軸模組的扭力件是由多個彈性墊片所組成，其用以在機體旋轉時以其摩擦力形成用以支撐機體所需的扭力，此類的扭力件所產生的扭力大小是基於彈性墊片數量的多寡且扭力值為固定，因此無法提供使用者更進一步的省力效果。

本發明提供一種轉軸機構，其在相鄰兩個轉軸模組之間配置切換組件，以對所述兩個轉軸模組的扭力進行聯結或斷聯，以提供使用者較為省力的操作手感。

本發明的轉軸機構，包括至少兩個轉軸模組以及至少一切換組件。切換組件設置於相鄰的兩個轉軸模組之間。切換組件包括彼此能同軸相對旋轉的第一轉動件與第二轉動件，第一轉動件同軸設置於相鄰的兩個轉軸模組的其中之一以同步轉動，第二轉動件同軸設置於所述相鄰的兩個轉軸模組的其中之另一以同步轉動。第一轉動件具有第一驅動部，第二轉動件具有第二驅動部，第一驅動部與第二驅動部互在彼此的旋轉路徑上，且第一驅動部與第二驅動部沿旋轉路徑存在空行程。當第一轉動件與第二轉動件相對旋轉，且第一驅動部與第二驅動部行經空行程時，相鄰的兩個轉軸模組產生的扭力彼此斷聯。

基於上述，轉軸機構由於其在相鄰兩個轉軸模組之間配置切換組件，其中切換組件包括彼此同軸相對旋轉的第一轉動件與第二轉動件，且第一轉動件同軸連動於其中一轉軸模組，而第二轉動件同軸連動於另一轉軸模組。再者，第一轉動件與第二轉動件分別具有位在彼此轉動路徑上的驅動部，且轉動路徑還存在驅動部並未相互驅動的空行程。據此，當第一轉動件與第二轉動件相對旋轉，且第一驅動部與第二驅動部行經空行程時，相鄰的兩個轉軸模組產生的扭力彼此斷聯。反過來說，當第一轉動件與第二轉動件相對旋轉，但第一驅動部與第二驅動部並未行經所述空行程時，則第一轉動件與第二轉動件的驅動部會彼此驅動旋轉，也就是代表此時的第一轉軸模組與第二轉軸模組所產生的扭力使處於相互聯結的狀態，故藉由上述切換組件而讓轉軸模組的扭力產生不同狀態的切換，以提供使用者較為省力的操作手感。

圖1是依據本發明一實施例的轉軸機構的示意圖。圖2A與圖2B分別以不同視角繪示是圖1的轉軸機構的爆炸圖。在此提供直角座標X-Y-Z以利於構件描述。請同時參考圖1、圖2A與圖2B，本發明轉軸機構100包括至少兩個轉軸模組以及至少一切換組件，且切換組件設置於相鄰的兩個轉軸模組之間。本實施例是以一個切換組件160鄰接在第一轉軸模組H1、第二轉軸模組H2之間為例。在本實施例中，切換組件160包括彼此能同軸相對旋轉的第一轉動件161與第二轉動件162，第一轉動件161同軸設置於相鄰的兩個轉軸模組的其中之一（即，第一轉軸模組H1）以同步轉動，第二轉動件162同軸設置於所述相鄰的兩個轉軸模組的其中之另一（即，第二轉軸模組H2）以同步轉動。在本實施例所述軸皆指X軸而言。

圖2C是切換組件的爆炸圖。請同時參考圖2A至圖2C，在本實施例中，轉軸機構100還包括第一支架151、第二支架152與第三支架153，而第一轉軸模組H1包括軸體110與扭力組件120，其中軸體110區分為三個鄰接的區段C1、C2與C3，扭力組件120包括固定件122、鎖附件121與扭力件123，區段C1穿設於第一支架151、固定件122與扭力件123後與鎖附件121鎖附在一起。固定件122的末端延伸並嵌設於第一支架151的固定孔151a。第三支架153組裝至軸體110的區段C2，而區段C3組裝至第一轉動件161。第二轉軸模組H2包括軸體130與扭力件140，第二支架152與軸體130組裝在一起，扭力件140套設於軸體130且其相對兩端分別固定至第二支架152與第二轉動件162。

換句話說，如圖1、圖2A與圖2B所示，第一轉軸模組H1、切換組件160與第二轉軸模組H2依序同軸地連接在第一支架151與第二支架152之間，進而將第一轉軸模組H1、切換組件160與第二轉軸模組H2視為單軸（同沿X軸）構件。當將轉軸機構100應用於折疊式電子裝置的兩個機體時，其中第三支架組裝於其中一機體，而第一支架151與第二支架152同組裝於另一機體，也就是相當於第一支架151與第二支架152是組裝於同一結構體。據此，經由上述構件組裝關係，第一支架151與第三支架153是藉由第一轉軸模組H1而彼此相對旋轉，第二支架152與第三支架153是藉由第一轉軸模組H1與第二轉軸模組H2而彼此相對旋轉，且由切換組件160提供所需的切換效果以聯結或斷聯第一轉軸模組H1與第二轉軸模組H2所產生的扭力。

再者，第一轉動件161具有第一驅動部161a，第二轉動件162具有第二驅動部162a，第一驅動部161a與第二驅動部162a互在彼此的旋轉路徑上，且第一驅動部161a與第二驅動部162a沿旋轉路徑存在空行程，而當第一驅動部161a與第二驅動部162a行經空行程時，相鄰的兩個轉軸模組H1、H2所產生的扭力彼此斷聯，此部分會再於後續詳述。

請再參考圖2A至圖2C，在本實施例中，本實施例的第一轉動件161與第二轉動件162是彼此同軸（同沿X軸）耦接的一對凸輪，如圖2C所示，第一驅動部161a與第二驅動部162a是所述一對凸輪於耦接處的凸部與凹部。詳細而言，第一轉動件161與第二轉動件162是彼此同軸設置的旋轉套筒（第一轉動件161）與轉子（第二轉動件162），所述轉子沿X軸可轉動地埋設於所述旋轉套筒內。

再者，轉軸機構100的切換組件160還包括固定銷163與定位銷164，其中軸體110的區段C3插設於第一轉動件161後，藉由固定銷163同時穿設插孔161b以固定第一轉動件161與區段C3。又如圖2A與圖2B所示，扭力件140的一端固接於第二支架152，而其另一端沿X軸同軸地固接於第二轉動件162，而後，定位銷164穿設於第一轉動件161的擴孔161c而固定至第二轉動件162的插孔162b，以在第二轉動件162沿X軸相對於第一轉動件161旋轉時，定位銷164得以在擴孔161c移動而提供定位效果。

圖3A至圖3C繪示轉軸機構於不同狀態的局部剖視圖。請先參考圖3A並對照圖2A至圖2C，在本實施例中，第一轉動件161的第一驅動部161a例如是位於旋轉套筒內的凸部，而第二轉動件162的第二驅動部162a例如是凹部，且所述凸部與所述凹部互在彼此的旋轉路徑上。又如圖3A所示，第二驅動部162a實質上包括形成凹部兩側的側壁w1、w2，而讓凸部是可旋轉地耦接於凹部中，且在圖3A所示狀態下，凸部與凹部的側壁w2之間存在空行程L1。

請同時參考圖3A至圖3C，在此同時搭配折疊式電子裝置的兩個機體200、300，以能清楚地瞭解轉軸機構100所造成機體200、300的旋轉開闔狀態。在本實施例中，圖3A所示例如是折疊式電子裝置呈現閉闔的第一狀態（其展開角度視為0度），此時機體200疊置於機體300上。圖3B所示例如是折疊式電子裝置呈現展開的第二狀態，此時機體200、300藉由轉軸機構100而相對旋轉展開至第一角度（如圖3B所示，其展開角度為90度）。圖3C所示例如是折疊式電子裝置呈現展開的第三狀態，此時機體200、300可藉由轉軸機構100而相對旋轉展開直至第二角度（如圖3C所示，其展開角度為135度），且需注意的是，使用者能據以操作機體200、300而使其停留在第二狀態與第三狀態之間的任意角度狀態。

進一步地說，如圖1、圖2A與圖2B所示，第一轉軸模組H1與第二轉軸模組H2各自具有扭力件123、140，其中扭力件123用以提供第一扭力，扭力件140例如是扭簧，其用以提供第二扭力，並藉由切換組件160能將所述第一扭力與所述第二扭力予以聯結或斷聯。據此，本實施例的轉軸機構100可通過設計而將圖3A所示第一狀態下的扭簧（扭力件140）是處於變形的狀態，也就是讓閉闔時的折疊式電子裝置時的扭力件140能蓄積第二扭力，進而作為使用者展開機體200、300時的輔助力，也就是相當於讓第二轉軸模組H2提供的第二扭力作為讓轉軸結構100從第一狀態轉換至第二狀態之用，以達到省力的效果。

在從圖3A至圖3B的過程中，第二轉軸模組H2所提供的第二扭力驅動軸體130進行旋轉，代表切換組件160的轉子（第二轉動件162）也會隨著軸體130進行旋轉，且由於在圖3A所示的第一狀態時，側壁w1是抵接於第一驅動部161a，因此第二轉動件162如圖3A至圖3B以X軸進行順時針旋轉時，也同時會驅動第一轉動件161同步且同向旋轉而至圖3B所示狀態，其中由前述圖2A與圖2B所示構件關係即能清楚得知，第一轉動件161進行旋轉時也會同步驅動第一轉軸模組H1的軸體110產生同向旋轉，故能順利地驅動第三支架153至圖3B所示的第二狀態。換句話說，圖3B所示的第二狀態可視為第二轉軸模組H2所提供的第二扭力，讓機體200、300從圖3A的閉闔狀態展開後的初始展開角度，或是視為折疊式電子裝置的機體200、300從閉闔狀態進行初展開的預設角度。

在本實施例中，第二扭力實質上大於第一扭力，且從圖3A至圖3B的旋轉過程中，切換組件160仍使第一扭力與第二扭力產生聯結，此即代表在從圖3A轉換至圖3B的過程中，第一扭力足以克服第二扭力而達到圖3B所示狀態。即，第一扭力超過第二扭力的部分是驅動轉軸機構100（及機體200）從圖3A的第一角度旋轉至圖3B的第二角度，而在圖3B所示的第二狀態，代表此時的第一扭力值等於機體200重量與第一扭力值之和。在此並未限制扭力值與展開角度，其能依據需求而提供對應的扭力設計，進而達到圖3A至圖3B所需的「開輕」的操作手感。

接著，當使用者繼續將機體200、300相對旋轉展開，例如使用者施力於機體200（及第三支架153），而使其從第二狀態轉換至第三狀態時，即如圖3B至圖3C所示，此時第一驅動部161a會以前述空行程L1進行旋轉，而如所示過程，在以空行程L1進行旋轉時，第二轉動件162並未隨同第一轉動件161旋轉，這也代表此時第二轉軸模組H2及其所產生的第二扭力已與第一轉軸模組H1及其所產生的第一扭力斷聯。換句話說，在第二狀態（圖3B）至第三狀態（圖3C）的過程中，僅第一轉軸模組H1的扭力件123提供支撐機體200所需的第一扭力。更進一步地說，所述第一扭力能支撐機體200停留在第二狀態與第三狀態之間的任意展開狀態。

圖4繪示本發明另一實施例的轉軸機構的示意圖。請參考圖4，與前述實施例不同的是，本實施例的轉軸機構包括第一轉軸模組H1、第二轉軸模組H2、第三轉軸模組H3、鄰接在第一轉軸模組H1與第三轉軸模組H3之間的切換組件160A，以及鄰接在第二轉軸模組H2與第三轉軸模組H3之間的切換組件160B，其中第一轉軸模組H1與第二轉軸模組H2一如前述實施例，第三轉軸模組H3則具有類似於第一轉軸模組H1的扭力件123，而切換組件160A與160B類似於前述實施例的切換組件160，惟不同處在於第一轉動件161與第二轉動件162的相對旋轉行程各自不同，其是依據所需條件而對應調整。

由前述實施例可據以推論至本實施例的轉軸機構能提供四種不同狀態，其中第一狀態與第二狀態如前述圖3A、圖3B所示，第二轉軸模組H2提供的第二扭力能據以將折疊式電子裝置從閉闔的第一狀態轉換至展開的第二狀態，而後，切換組件160B將第二轉軸模組H2（及其所產生的扭力）與第三轉軸模組H3、第一轉軸模組H1斷聯，此時，切換組件160A仍聯結第一轉軸模組H1與第二轉軸模組H2，以讓類似於圖3B所示第二狀態的轉軸機構能接著由使用者施力驅動至第三狀態，且停留在第二狀態與第三狀態之間的任意狀態。最後，切換組件160A斷聯第一轉軸模組H1與第三轉軸模組H3，而讓使用者能驅動轉軸機構從第三狀態轉換至第四狀態，且停留在第三狀態與第四狀態之間的任意狀態。如同前述，本實施例並未限制旋轉角度，其可依據所需而適當調整第一轉軸模組H1、第二轉軸模組H2與第三轉軸模組H3的扭力，使其能取得第一狀態至第四狀態的效果。

舉例來說，本實施例的轉軸機構能從閉闔狀態（如前所述的0度）轉換至第二狀態（如前所述的90度），再轉換至第三狀態（如前所述的135度），並再轉換至第四狀態（例如展開至180度）。也就是說，從閉闔（第一狀態）至完全展開（第四狀態）的轉換過程中，逐漸解除第二轉軸模組H2、第三轉軸模組H3的聯結關係。

由本實施例與前述實施例也可清楚推知，本發明能藉由多個轉軸模組、多個切換組件以及多個支架來達成所需的閉闔/展開狀態。也就是說，但凡讓任一切換組件連接在相鄰的兩個轉軸模組之間，其中一支架設置於結構體（例如機體200），其餘支架設置於另一結構體（例如機體300）且沿X軸排列，並使多個轉軸模組與多個切換組件彼此間隔地且依序同軸地連接在其餘支架的首位與末位之間，皆能以前述實施例所示的轉軸模組與切換組件的構件組成與對應關係而達成所需狀態。

綜上所述，在本發明的上述實施例中，轉軸機構由於其在相鄰兩個轉軸模組之間配置切換組件，其中切換組件包括彼此同軸相對旋轉的第一轉動件與第二轉動件，且第一轉動件同軸連動於其中一轉軸模組，而第二轉動件同軸連動於另一轉軸模組。再者，第一轉動件與第二轉動件分別具有位在彼此轉動路徑上的驅動部，且轉動路徑還存在驅動部並未相互驅動的空行程。據此，當第一轉動件與第二轉動件相對旋轉，且第一驅動部與第二驅動部行經空行程時，相鄰的兩個轉軸模組產生的扭力彼此斷聯。反過來說，當第一轉動件與第二轉動件相對旋轉，但第一驅動部與第二驅動部並未行經所述空行程時，則第一轉動件與第二轉動件的驅動部會彼此驅動旋轉，也就是代表此時的第一轉軸模組與第二轉軸模組所產生的扭力使處於相互聯結的狀態，故藉由上述切換組件而讓轉軸模組的扭力產生不同狀態的切換，以提供使用者較為省力的操作手感。

由上還能進一步推知，轉軸機構能藉由將轉軸模組與切換組件複數化並予以串接，而達到提供分段扭力的效果。簡單地說，提供多個轉軸模組與多個切換組件，並將任一切換組件鄰接在相鄰的兩個轉軸模組之間，即能藉由扭力件的扭力設計，而達到在轉軸機構的旋轉過程（也相當於折疊式電子裝置的開闔過程）所需多段扭力的效果。

100:轉軸機構 110、130:軸體 120:扭力組件 121:鎖附件 122:固定件 123:扭力件 140:扭力件 151:第一支架 151a:固定孔 152:第二支架 153:第三支架 160、160A、160B:切換組件 161:第一轉動件 161a:第一驅動部 161b:插孔 161c:擴孔 162:第二轉動件 162a:第二驅動部 162b:插孔 163:固定銷 164:定位銷 200、300:機體 C1、C2、C3:區段 H1:第一轉軸模組 H2:第二轉軸模組 H3:第三轉軸模組 L1:空行程 w1、w2:側壁 X-Y-Z:直角座標

圖1是依據本發明一實施例的轉軸機構的示意圖。圖2A與圖2B分別以不同視角繪示是圖1的轉軸機構的爆炸圖。圖2C是切換組件的爆炸圖。圖3A至圖3C繪示轉軸機構於不同狀態的局部剖視圖。圖4繪示本發明另一實施例的轉軸機構的示意圖。

100:轉軸機構

110:軸體

120:扭力組件

140:扭力件

151:第一支架

152:第二支架

153:第三支架

160:切換組件

H1:第一轉軸模組

H2:第二轉軸模組

X-Y-Z:直角座標

Claims

一種轉軸機構，包括：至少兩個轉軸模組；以及至少一切換組件，設置於相鄰的兩個所述轉軸模組之間，所述切換組件包括彼此能同軸相對旋轉的第一轉動件與第二轉動件，所述第一轉動件同軸設置於所述相鄰的兩個轉軸模組的其中之一以同步轉動，所述第二轉動件同軸設置於所述相鄰的兩個轉軸模組的其中之另一以同步轉動，所述第一轉動件與所述第二轉動件是彼此同軸設置的旋轉套筒與轉子，所述轉子可轉動地埋設於所述旋轉套筒內，所述切換組件還包括固定銷，所述轉軸模組包括軸體與扭力件，在相鄰的兩個所述轉軸模組中，其中一所述轉軸模組的所述軸體通過所述固定銷而與所述旋轉套筒固定在一起，而另一所述轉軸模組的所述扭力件的相對兩端分別連接所述另一轉軸模組的所述軸體與所述轉子之間，其中所述第一轉動件具有第一驅動部，所述第二轉動件具有第二驅動部，所述第一驅動部與所述第二驅動部互在彼此的旋轉路徑上，且所述第一驅動部與所述第二驅動部沿所述旋轉路徑存在空行程，當所述第一轉動件與所述第二轉動件相對旋轉，且所述第一驅動部與所述第二驅動部行經所述空行程時，所述相鄰的兩個轉軸模組產生的扭力彼此斷聯。
如請求項1所述的轉軸機構，所述第一轉動件與所述第二轉動件是彼此同軸耦接的一對凸輪，所述第一驅動部與所述第二驅動部是所述一對凸輪於耦接處的凹部與凸部。
如請求項1所述的轉軸機構，還包括定位銷，固定於所述轉子且可移動地穿設於所述旋轉套筒的擴孔。
如請求項1所述的轉軸機構，所述相鄰的兩個轉軸模組包括第一轉軸模組與第二轉軸模組，而所述轉軸機構還包括第一支架、第二支架與第三支架，所述第一支架與所述第三支架藉由所述第一轉軸模組而彼此相對旋轉，所述第二支架與所述第三支架藉由所述第一轉軸模組與所述第二轉軸模組而彼此相對旋轉。
如請求項4所述的轉軸機構，所述第一轉軸模組、所述切換組件與所述第二轉軸模組依序同軸地連接在所述第一支架與所述第二支架之間。
如請求項4所述的轉軸機構，所述第一支架與所述第二支架組裝於同一結構體。
如請求項4所述的轉軸機構，所述第一轉軸模組提供第一扭力，所述第二轉軸模組提供第二扭力，所述第二扭力將所述轉軸機構從第一狀態轉換至第二狀態，所述第一扭力用以維持所述轉軸機構在所述第二狀態至第三狀態之間的任意狀態，且在所述第二狀態與所述第三狀態之間時，所述第一驅動部與所述第二驅動部行經所述空行程，而使所述第一扭力與所述第二扭力彼此斷聯。
如請求項1所述的轉軸機構，包括多個所述轉軸模組、多個所述切換組件以及多個支架，任一所述切換組件連接在相鄰的兩個所述轉軸模組之間，其中一支架設置於結構體，其餘支架設置於另一結構體且沿軸排列，其中所述多個轉軸模組與所述多個切換組件彼此間隔地且依序同軸地連接在所述其餘支架的首位與末位之間。