CN111692199A - 可维持任意角度并防止过弯的铰链机构及折叠显示设备 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种可维持任意角度并防止过弯的铰链机构，属于柔性显示设备的技术领域，包括铰链固定件，所述铰链固定件的至少一端布置有转动模组，转动模组包括至少一转动轴，该转动轴的一端连接有铰链架且铰链架配设有对其转动角度限位的防过弯组件，另一端设有与其同步转动的第一凸轮；还包括滑动设置于转动轴上的第二凸轮，第二凸轮配设有驱动其接触并啮合第一凸轮的弹性件，以达到实现机身打开至任意角度并维持当前角度状态，同时，具有防过弯的功能，以防止柔性屏长时间使用后出现翘曲以及折痕的现象。

Description

可维持任意角度并防止过弯的铰链机构及折叠显示设备

技术领域

本发明属于柔性显示设备的技术领域，具体而言，涉及一种可维持任意角度并防止过弯的铰链机构及折叠显示设备。

背景技术

随着柔性显示技术的飞速发展，为满足现在智能手机市场的需求，陆续推出多种多样的柔性折叠显示设备的相关产品。通过核心的铰链机构设计，在铰链上搭载一块可折叠的柔性屏，而对于铰链的设计，则直接关系到折叠产品的成败，包括产品弯折的操作感、耐久性等等，并直接影响用户的使用感。

当前折叠设备在设计和使用感上都参差不齐，从市面上，已有的折叠设备中可以发现，目前，大多数产品都无法做到机身在弯折过程中实现任意角度停止。若用户在使用过程中，无法实现使机身维持在任意需要的角度，那么对用户的使用感上，将是一个很大的遗憾，同时，也是一个潜在的必然需求。

此外，针对外折类型的铰链产品而言，当机身从闭合至完全打开时，不仅需要在180°能够保持展平的铰链机构，更需要能够防止柔性折叠设备转动超过180°的铰链机构。当机身在展平后超过180°时，会对柔性屏产生拉扯力。当柔性设备经过长时间的开合操作后，会使其搭载的柔性面板产生拉长的问题，进一步导致当前市面上的外折产品类似的翘曲、折痕等外观问题，更甚者，会直接影响柔性设备整机的使用寿命。

因此，无论是在柔性面板厂商的立场，或是用户的使用感上，可维持任意角度和防过弯的设计是必不可少的功能。

发明内容

鉴于此，为了解决现有技术存在的上述问题，本发明的目的在于提供一种可维持任意角度并防止过弯的铰链机构及折叠显示设备以达到实现机身打开至任意角度并维持当前角度状态，同时，具有防过弯的功能，以防止柔性屏长时间使用后出现翘曲以及折痕的现象。

本发明所采用的技术方案为：一种可维持任意角度并防止过弯的铰链机构，包括铰链固定件，所述铰链固定件的至少一端布置有转动模组，转动模组包括至少一转动轴，该转动轴的一端连接有铰链架且铰链架配设有对其转动角度限位的防过弯组件，另一端设有与其同步转动的第一凸轮；还包括滑动设置于转动轴上的第二凸轮，第二凸轮配设有驱动其接触并啮合第一凸轮的弹性件。

进一步地，所述转动模组还包括装于所述铰链固定件上的模组壳体，所述模组壳体内装有齿轮支撑件，齿轮支撑件内转动设有所述铰链架，且铰链架的一端装配有所述转动轴，以实现对转动轴、铰链架的稳定装配。

进一步地，所述防过弯组件包括设于齿轮支撑件上的限位凸台和设于铰链架上的转动凸台，所述限位凸台位于转动凸台的转动运动轨迹上，以通过限位凸台对转动凸台的运动限位，进而，实现铰链机构的防过弯功能。

进一步地，所述铰链固定件设为对称体，且铰链固定件包括固定件底座和固定件盖板，所述固定件盖板装于固定件底座上且在两者之间形成内腔，该内腔内装有所述转动模组。

进一步地，所述防过弯组件包括设于铰链架上的限位凸块，所述限位凸块通过固定件盖板对其限位，进而，实现铰链机构的防过弯功能。

进一步地，所述铰链固定件的端部两侧对称布置有所述铰链架，且同一端部两侧的两所述铰链架通过转动模组驱动作同步联动运动，以实现两侧铰链架的同步运动。

进一步地，所述第一凸轮包括齿轮部和A凸轮部；所述转动模组包括两个呈对称布置的转动轴，各所述转动轴上均设有第一凸轮且各个第一凸轮的齿轮部啮合传动，通过第一凸轮联动各所述转动轴作同步联动运动，第一凸轮的结构设计，既可满足铰链架的同步运动，又可配合第二凸轮实现任意角度停止的功能。

进一步地，所述第二凸轮同时套于两所述转动轴上，且该第二凸轮的一端设有与A凸轮部对应匹配的B凸轮部，以实现铰链架在任意角度停止的功能。

进一步地，所述弹性件设为弹簧，弹簧套于所述转动轴上，且弹簧的一端抵于第二凸轮上，另一端抵于所述模组壳体上，以为第二凸轮提供足够的弹力并使其抵紧在第一凸轮上。

在本发明中还提供了一种折叠显示设备，包括呈对称布置的上外壳和下外壳，所述上外壳与下外壳通过上述任意一项所述的可维持任意角度并防止过弯的铰链机构驱动运动。

本发明的有益效果为：

1.采用本发明所提供的可维持任意角度并防止过弯的铰链机构及折叠显示设备，其通过在转动轴上设有第一凸轮和第二凸轮，第一凸轮和第二凸轮在弹性件的作用下，能够实现通过该铰链机构在打开或关闭折叠显示设备时，维持在任意角度，可以大大地满足用户的使用感和科技感；同时，由于对于铰链架的运动通过防过弯组件进行限定，可很好的避免机身开合给柔性屏带来的拉扯，从而很好地保护柔性屏，采用本技术方案的折叠显示设备能够满足市场的需求，从而实现产品的差异化优势。

附图说明

图1是发明提供的可维持任意角度并防止过弯的铰链机构的整体结构示意图；

图2是发明提供的可维持任意角度并防止过弯的铰链机构的内部结构示意图；

图3是发明提供的可维持任意角度并防止过弯的铰链机构中转动模组的内部结构示意图；

图4是发明提供的可维持任意角度并防止过弯的铰链机构中齿轮支撑件的结构示意图；

图5是发明提供的可维持任意角度并防止过弯的铰链机构中第一凸轮的结构示意图；

图6是发明提供的可维持任意角度并防止过弯的铰链机构中第二凸轮的结构示意图；

图7是发明提供的可维持任意角度并防止过弯的铰链机构在实施例1中防过弯的结构示意图；

图8是发明提供的可维持任意角度并防止过弯的铰链机构在实施例1中铰链架的结构示意图；

图9是发明提供的可维持任意角度并防止过弯的铰链机构在实施例2中防过弯的结构示意图；

图10是发明提供的折叠显示设备的整体结构示意图；

附图中标注如下：

1-固定件盖板，2-铰链架，3-固定件底座，4-模组壳体，5-卡圈，6-齿轮支撑件，7-第一凸轮，8-第二凸轮，9-弹簧，10-限位凸台，11-A斜面，12-A平面，13-B斜面，14-B平面，15-转动凸台，16-限位凸块，17-上外壳，18-下外壳，19-铰链外壳。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。

因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。

在本发明实施例的描述中，需要说明的是，指示方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该发明产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，或者是本领域技术人员惯常理解的方位或位置关系，或者是该发明产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本发明实施例的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是直接连接，也可以通过中间媒介间接连接。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义；实施例中的附图用以对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。

实施例1

老式的折叠铰链机构，因无关闭扭矩或自身较为脆弱，为防止因自重而打开，通常是贴有磁铁以保持关闭。在本实施例的铰链机构中，当上、下外壳18打开/关闭时，可提供高扭矩，整个设计中采用了凸轮和耐久性较好弹性件相结合的方式，具体的结构设计如下：

如图1、图2所示，包括铰链固定件，并以铰链固定件作为基准，铰链固定件设为对称体并以其中线作为对称中线，铰链固定件包括固定件底座3和固定件盖板1，所述固定件盖板1与固定件底座3相匹配，且固定件盖板1通过多个螺钉装于固定件底座3上，以在两者之间形成内腔，该内腔内装有转动模组，以转动模组作为该铰链机构能正常工作的核心部件。

在所述铰链固定件的两端分别布置有转动模组，并在该铰链固定件的各端部两侧对称布置有铰链架2，位于同一端部两侧的铰链架2通过该端部转动模组驱动作同步联动运动。以下具体阐述关于转动模组的内部结构设计：

如图3所示，为了实现转动模组与铰链固定件之间的牢固装配，转动模组包括装于所述铰链固定件上的模组壳体4，模组壳体4通过螺钉安装于固定件底座3上。在模组壳体4内装有齿轮支撑件6，齿轮支撑件6内转动设有所述铰链架2，且铰链架2的一端装配有所述转动轴，通过转动轴的转动实现驱动铰链架2的转动运动。

由于在本实施例中，在铰链固定件的端部两侧设有两对称布置的铰链架2，因此，两所述铰链架2均转动设于齿轮支撑件6上，且各所述铰链架2的一端连接有转动轴，优选的，在铰链架2的端部设有轴套段，转动轴的一端套于该轴套段的内部，另一端则转动设于模组壳体4的底部并通过卡圈5将其锁紧，以实现铰链架2与转动轴作同步转动。

如图5、图6所示，在两所述转动轴设有分别与其同步转动的第一凸轮7，优选的，在转动轴上设有呈扁圆形的轴段，而第一凸轮7则套装于该轴段上，以确保第一凸轮7能与转动轴作同步运动。其中，第一凸轮7包括齿轮部和A凸轮部，A凸轮部设于齿轮部的端部，A凸轮部包括A凸轮轮廓，A凸轮轮廓由A平面12和A斜面11组成。由于两所述转动轴也呈对称设置，其对称中线与铰链固定件的对称中线相重合，当两所述转动轴分别装配第一凸轮7之后，两个第一凸轮7的齿轮部则相互啮合，且在铰链架2的转动过程中，通过第一凸轮7的齿轮部联动，两个第一凸轮7上齿轮部的参数相同，以实现在第一凸轮7的相互啮合传动作用下，各所述转动轴作同步联动运动，进而，位于铰链固定件同一端部两侧的铰链架2也做同步联动运动。

在实际应用中，如图3所示，弹性件的类型采用弹簧9、弹性垫片等具有较好弹性的元件，弹性件的作用之一在于：防止因为第一凸轮7和第二凸轮8相互运动时，由自身自重引起晃动感。在本实施例中，所述弹性件设为弹簧9，弹簧9套于所述转动轴上，且弹簧9的一端抵于第二凸轮8上，另一端抵于所述模组壳体4的内部底面上，弹簧9的载荷根据所需的扭矩进行调节，本次所采用的弹簧9负重为3.5KG。

为实现该铰链机构在开合过程中，能够实现维持在任意开合角度的功能，主要采用第一凸轮7、第二凸轮8、弹簧9等部件实现任意角度的停止。在第一凸轮7上设有倾斜面和平面，在第二凸轮8上也设有与之相应的结构，目的是加上弹簧9的弹力共同完成任意停止的功能具体设计如下：

还包括滑动设置于转动轴上的第二凸轮8，第二凸轮8同时套于两所述转动轴上，第二凸轮8相较于转动轴仅能沿其轴线作滑动运动且两者不能相对转动，第二凸轮8配设有驱动其接触并啮合第一凸轮7的弹性件，弹性件为第二凸轮8提供抵紧作用力，且该第二凸轮8的一端设有与A凸轮部对应匹配的B凸轮部。其中，B凸轮部包括B凸轮轮廓，凸轮轮廓由B平面14和B斜面13组成。

为了使得用户有更好的使用感，本实施例的铰链机构的开合运动并能够维持在任意角度，在本次设计中铰链机构能够在0°-30°和150°-180°自动关闭，在30°-150°可以任意角度停止，其工作过程具体如下：

(1)在0°-30°时，第一凸轮7进行旋转运动，会沿着B凸轮轮廓中B斜面13进行旋转，在旋转过程中，弹簧9不断的受压，当第一凸轮7的A平面12与第二凸轮8的B平面14配合时，弹簧9弹力达到一定值，铰链机构停止自动打开，此时，可打开至30°，且此时弹簧9会发生第一次变位并且负重增加；

(2)在30°-150°时，第一凸轮7与第二凸轮8的配合并沿两者的A平面12、B平面14，由于，此时的弹簧9一直受压，存在一定的弹力，弹簧9会维持在第一次变位和负重。在运动过程中，由于弹簧9弹力传递到第二凸轮8，使得第二凸轮8的B平面14与第一凸轮7的A平面12在第一凸轮7旋转时产生足够的摩檫力，从而使得铰链机构可以在任意角度停止。此时，发生的扭矩依靠折叠连接件传递，故整机在转动时，可形成所需的扭矩；

(3)在150°-180°时，弹簧9发生第二次变位和负重减小，此时弹簧9在慢慢的释放弹力，此时，第一凸轮7和第二凸轮8在斜面状态下作相对旋转运动，此时，铰链机构可自动打开，直至整个装置进行自动打开至180°。

对于折叠设备，为了防止用户用力过度或者因设备本身零部件重量导致设备在打开在180°时，超过180°发生过度弯折的显象，而过度弯折会导致屏幕受到拉力，导致屏幕的损坏。在设计时需要考虑到这一问题，为实现该铰链机构在打开至180°时，具备良好的防过弯功能，具体设计如下：

铰链架2配设有对其转动角度限位的防过弯组件，通过防过弯组件的限制，铰链机构打开至180°时，无法继续转动，以防止设备发生过弯，进而，防止柔性屏在弯折部分发生翘曲以及折痕等现象。

如图4、图7所示，所述防过弯组件包括设于齿轮支撑件6上的限位凸台10和设于铰链架2上的转动凸台15，所述限位凸台10位于转动凸台15的转动运动轨迹上。在本实施例中，在齿轮支撑件6的上、下两侧的中部均设有所述限位凸台10，限位凸台10自身也是对称体，其中线与两转动轴之间的对称中线相互平行；在铰链架2转动设于齿轮支撑件6的端部上设有所述转动凸台15，在铰链架2的转动过程中，转动凸台15也进行转动，同时，限位凸台10的侧边则位于转动凸台15的运动轨迹上，以对转动凸台15进行限位，进而，两侧的铰链架2转动180°时，铰链架2则不能继续运动，从而达到防止过弯的效果。

实施例2

相较于实施例1，在本实施例中，对防过弯组件作另一种变形，也能够达到相同的防过弯的技术效果，相较于实施例1，则无需设计转动凸台15和限位凸台10，如图9所示，具体设计如下：

防过弯组件包括设于铰链架2上的限位凸块16，在铰链架2的末端设计出厚度为0.3mm的限位凸块16，所述限位凸块16通过固定件盖板1对其限位。

工作原理为：

由于固定件底座3与固定件盖板1之间是通过螺钉进行固定连接，因此，固定件底座3与铰链架2之间的存在一定间隙。由于在铰链架2的末端设有限位凸块16，使得铰链架2与固定件底座3之间的间隙为0，因此，当铰链架2运动至180°时，由于固定件底座3与铰链架2之间的间隙为0mm，使得铰链架2不能够再继续进行转动，进而，确保铰链机构不会发生过度弯折的现象。

当然，此种方式对加工精度的要求极高。因为当固定件底座3与铰链架2之间的间隙大于0，铰链机构则会发生过弯，当固定件底座3与铰链架2之间发生干涉时，会导致固定件盖板1或固定件底座3发生拱起现象，所以对加工要求极高。

如图10所示，在本实施例中还提供了一种折叠显示设备，包括呈对称布置的上外壳17和下外壳18，所述上外壳17与下外壳18通过上述实施例1或实施例2中的可维持任意角度并防止过弯的铰链机构驱动作同步联动运动。具体连接结构如下：

包括铰链固定件和内置于该铰链固定件内部的转动模组，铰链固定件的两端均设有转动模组，每个转动模组的两侧对称设置有铰链架2，且铰链架2与转动模组装配连接，进而，以在铰链固定件的同一侧有两个平行的铰链架2。位于铰链固定件同一侧的两个铰链架2上安装有铰链外壳19，铰链外壳19的作用是防尘，防水，避免折叠模组因灰尘导致第一凸轮7的齿轮部之间磨损增大，减少设备的使用寿命，在铰链固定件同一侧的两个铰链架2上安装有上外壳17或下外壳18，以此构成折叠显示设备。

本发明不局限于上述可选实施方式，任何人在本发明的启示下都可得出其他各种形式的产品，但不论在其形状或结构上作任何变化，凡是落入本发明权利要求界定范围内的技术方案，均落在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种可维持任意角度并防止过弯的铰链机构，包括铰链固定件，其特征在于，所述铰链固定件的至少一端布置有转动模组，转动模组包括至少一转动轴，该转动轴的一端连接有铰链架且铰链架配设有对其转动角度限位的防过弯组件，另一端设有与其同步转动的第一凸轮；还包括滑动设置于转动轴上的第二凸轮，第二凸轮配设有驱动其接触并啮合第一凸轮的弹性件。

2.根据权利要求1所述的可维持任意角度并防止过弯的铰链机构，其特征在于，所述转动模组还包括装于所述铰链固定件上的模组壳体，所述模组壳体内装有齿轮支撑件，齿轮支撑件内转动设有所述铰链架，且铰链架的一端装配有所述转动轴。

3.根据权利要求2所述的可维持任意角度并防止过弯的铰链机构，其特征在于，所述防过弯组件包括设于齿轮支撑件上的限位凸台和设于铰链架上的转动凸台，所述限位凸台位于转动凸台的转动运动轨迹上。

4.根据权利要求1所述的可维持任意角度并防止过弯的铰链机构，其特征在于，所述铰链固定件设为对称体，且铰链固定件包括固定件底座和固定件盖板，所述固定件盖板装于固定件底座上且在两者之间形成内腔，该内腔内装有所述转动模组。

5.根据权利要求4所述的可维持任意角度并防止过弯的铰链机构，其特征在于，所述防过弯组件包括设于铰链架上的限位凸块，所述限位凸块通过固定件盖板对其限位。

6.根据权利要求1所述的可维持任意角度并防止过弯的铰链机构，其特征在于，所述铰链固定件的端部两侧对称布置有所述铰链架，且同一端部两侧的两所述铰链架通过转动模组驱动作同步联动运动。

7.根据权利要求6所述的可维持任意角度并防止过弯的铰链机构，其特征在于，所述第一凸轮包括齿轮部和A凸轮部；所述转动模组包括两个呈对称布置的转动轴，各所述转动轴上均设有第一凸轮且各个第一凸轮的齿轮部啮合传动，通过第一凸轮联动各所述转动轴作同步联动运动。

8.根据权利要求7所述的可维持任意角度并防止过弯的铰链机构，其特征在于，所述第二凸轮同时套于两所述转动轴上，且该第二凸轮的一端设有与A凸轮部对应匹配的B凸轮部。

9.根据权利要求2所述的可维持任意角度并防止过弯的铰链机构，其特征在于，所述弹性件设为弹簧，弹簧套于所述转动轴上，且弹簧的一端抵于第二凸轮上，另一端抵于所述模组壳体上。

10.一种折叠显示设备，包括呈对称布置的上外壳和下外壳，其特征在于，所述上外壳与下外壳通过如权利要求1-9任意一项所述的可维持任意角度并防止过弯的铰链机构驱动运动。

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