TWI452211B - 自動閉合式樞紐器及使用其之掀蓋式電子裝置 - Google Patents

Description

自動閉合式樞紐器及使用其之掀蓋式電子裝置

本發明是有關於一種自動閉合式樞紐器及使用其之掀蓋式電子裝置，且特別是有關於一種利用斜面滑塊機構及扭力限制器來達成自動閉合及保持靜止狀態之樞紐器及使用該樞紐器之掀蓋式電子裝置。

樞紐器為手機、平台式掃描器或辦公室事務機等電子裝置中常用的機械零件，利用兩個樞紐器可以將電子裝置的機體與蓋體樞接在一起。例如使用在掃描器中，使用者可以打開蓋體放置文件，關閉蓋體壓制文件，使得掃描動作可以進行。特別是設置饋紙機構在蓋體上的掃描器，整個蓋體的重量因為饋紙機構而增加，為了避免蓋體因為自身的重量而突然關閉，所使用的樞紐器通常被設計成能在任意角度保持靜止狀態，以便使用者放置文件在平台上。這種樞紐器通常是使用多組摩擦片，搭配彈簧所施加的側向壓力，以達到利用摩擦力來固定蓋體的角度。另一種樞紐器是使用扭簧並限制扭簧的扭力而達到樞紐器可固定在任意角度的目的。上述這些樞紐器面臨到的問題是摩擦片需要由鋼片製成，使得成本提高。此外，利用彈簧對摩擦片施力所造成的摩擦力，容易因為彈簧彈性衰減而無法輕易調整、控制。

另外，樞紐器也被設計成能在一角度上自動閉合蓋體，以避免因使用者沒有將蓋體完全關閉而造成其他問題。這種具有自動閉合功能的樞紐器一般是使用塑膠件干涉變形的特性，當蓋體轉動到一定角度時，便藉由釋放塑膠件變形的力量來提供一下壓力，使蓋體能自動閉合。這種樞紐器面臨的問題是無法輕易且精準地控制自動閉合角度，且塑膠件長期處於變形的狀態而會有壽命縮短的問題。

本發明之一個目的是提供一種利用斜面滑塊機構及扭力限制器來達成自動閉合及保持靜止狀態之樞紐器及使用該樞紐器之掀蓋式電子裝置。

為達上述目的，本發明提供一種自動閉合式樞紐器，包含一第一本體、一固定軸、一第二本體、一軸向移動件、一徑向移動件及一儲能元件。固定軸安裝於第一本體上。第二本體可轉動地安裝於固定軸上，且包含一旋轉套筒可轉動地套設於固定軸上，旋轉套筒具有一溝槽。軸向移動件設置於固定軸中，可沿著固定軸之一軸向移動。徑向移動件設置於固定軸中，相鄰軸向移動件，可沿著固定軸之一徑向移動。當第二本體相對於第一本體正向轉動時，徑向移動件產生一正徑向移動來推動軸向移動件，使軸向移動件產生一正軸向移動。儲能元件安裝於固定軸中，軸向移動件之正軸向移動使儲能元件儲存能量，儲能元件釋放能量以使軸向移動件及徑向移動件分別產生一負軸向移動及一負徑向移動。當徑向移動件接觸到溝槽時，徑向移動件之負徑向移動驅使第二本體相對於第一本體逆向轉動。

此外，前述樞紐器可以更包含一扭力限制器，套設於固定軸上，並且與旋轉套筒結合，與旋轉套筒同時轉動，當第二本體與第一本體相對轉動到超過預定角度時，扭力限制器提供一扭力以保持第二本體停留於此角度。

本發明亦提供一種掀蓋式電子裝置，包含一基座、一蓋體及前述樞紐器。蓋體可轉動地連接至基座。樞紐器將蓋體可轉動地連接至基座。

上述之樞紐器及掀蓋式電子裝置，因不需使用摩擦片，不但可以降低成本，並可以有效及精準地控制第一本體及第二本體相對固定之角度。因為扭力限制器所能提供的扭力的規格相當多，也能精準地控制樞紐器之第一本體及第二本體之間呈固定，所以設計者可以視產品規格選用不同的扭力限制器，達到模組化的設計，也使得樞紐器的應用能更具有彈性。此外，利用軸向移動件及徑向移動件所構成的斜面滑塊機構，搭配儲能元件，可以使樞紐器具備自動閉合的功能，並可以簡單地藉由改變徑向移動件的斜面角度及運動行程，來改變蓋體自動閉合的起始角度。

為讓本發明之上述內容能更明顯易懂，下文特舉一較佳實施例，並配合所附圖式，作詳細說明如下。

圖1顯示依據本發明之實施例之掀蓋式電子裝置之示意圖。如圖1所示，於本實施例中，掀蓋式電子裝置以掃描設備100為例子。掃描設備100包含一基座1、一掃描模組3、一蓋體4及兩個樞紐器10。基座1具有一平台2。掃描模組3設置於基座1中，用以對放置於平台2上的一文件D進行掃描。蓋體4可轉動地連接至基座1，用以壓制文件D。樞紐器10將蓋體4可轉動地連接至基座1。當電子裝置不是掃描設備時，平台2及掃描模組3都是可以省略的元件。

樞紐器10包含一第一本體30及一第二本體40。於本實施例中，蓋體4固定於第二本體40上，第一本體30設置於基座1上，特別是可移動地設置於基座1上，以允許蓋體4能壓制具有不同厚度的文件D。第一本體30可***基座1上之一插槽1S中，以利上下移動。一饋紙器5可設置於蓋體4上，以饋送一紙張S讓掃描模組3進行掃描。於本實施例之樞紐器10能產生蓋體自動閉合和保持靜止狀態的效果。本說明書中的「自動閉合角度」指的是蓋體4與基座1的夾角，也就是第二本體40與第一本體30的夾角的互補角。當蓋體4與基座1的夾角小於或等於自動閉合角度時，蓋體4會自動閉合；當蓋體4與基座1的夾角大於自動閉合角度時，蓋體4會停留在對應此夾角的位置而不會轉動，保持靜止狀態。

圖2顯示依據本發明之實施例之樞紐器10之立體圖。如圖2所示，樞紐器10除了包含第一本體30及第二本體40以外，更包含一固定軸20及一扭力限制器80。固定軸20包含一軸體21及一固定器24。穿過軸體21之螺絲26可將固定器24固定至軸體21。

圖3顯示圖2之固定軸20之軸體21之立體圖。如圖2與圖3所示，軸體21具有互相連通之一空腔22及一貫通槽23。

圖4與圖5分別顯示圖2之樞紐器在蓋體開啟狀態之立體圖及示意圖。圖6顯示圖2之樞紐器在蓋體開啟狀態之局部剖面圖。如圖2至圖6所示，樞紐器10除了包含第一本體30、第二本體40、固定軸20及扭力限制器80以外，更包含一軸向移動件50、一徑向移動件60及一儲能元件70。固定軸20安裝於第一本體30上，第二本體40可轉動地安裝於固定軸20上。第二本體40包含一旋轉套筒44，可轉動地套設於固定軸20上，旋轉套筒44具有一溝槽42。第二本體40包含一蓋體固定座45，圖1的蓋體4固定於蓋體固定座45上(請參見圖7與圖9)。固定軸20穿設於第一本體30之一第一穿孔31及一第二穿孔32中。軸向移動件50、徑向移動件60及儲能元件70設置於空腔22中。徑向移動件60可伸縮於貫通槽23中。

軸向移動件50可沿著固定軸20之一軸向AD移動。相鄰軸向移動件50的徑向移動件60可沿著固定軸20之一徑向RD移動。軸向移動件50具有一第一滑動斜面52，徑向移動件60具有一第二滑動斜面62，第二滑動斜面62緊靠著第一滑動斜面52，並且可相對地滑行。透過相鄰的第一滑動斜面52及第二滑動斜面62，軸向移動件50與徑向移動件60互相推動。這種透過斜面的互相運動而將軸向運動與徑向運動進行互相轉換的機構，於本說明書中稱為斜面滑塊機構。

自動閉合功能的動力需要由儲能元件70提供。為達此目的，儲能元件70需要在使用者掀起蓋體4時儲存能量。如圖4至6所示，當第二本體40相對於第一本體30正向轉動時，也就是蓋體4被掀起而離開平台2時，徑向移動件60產生正徑向移動PRD來推動軸向移動件50，使軸向移動件50產生正軸向移動PAD。儲能元件70安裝於固定軸20中，軸向移動件50之正軸向移動PAD使儲能元件70儲存能量。於本實施例中，儲能元件70係為彈簧。圖6所示的彈簧為壓縮狀態，而在以下圖10中所示的彈簧為鬆弛狀態。於其他實施例中，儲能元件70可以是其他彈性元件或磁性元件等可以儲存能量之元件。

圖7顯示圖2之樞紐器10在蓋體即將自動閉合狀態之示意圖。如圖7與圖6所示，當使用者下壓蓋體4至一預定角度Ap時(也就是第二本體40與第一本體30相對轉動到預定角度Ap時)，溝槽42隨著旋轉套筒44的轉動，被轉動到面對貫通槽23的位置，由於徑向移動件60不再受到旋轉套筒44的圓弧壁面的限制，儲能元件70會開始釋放能量，使軸向移動件50及徑向移動件60分別產生負軸向移動NAD及負徑向移動NRD。所以，當徑向移動件60接觸到溝槽42時，徑向移動件60之負徑向移動NRD驅使第二本體40相對於第一本體30逆向轉動(參見圖7的箭頭)，以提供自動閉合功能。詳言之，徑向移動件60之負徑向移動NRD使得徑向移動件60凸出於固定軸20，並與溝槽42接觸。徑向移動件60驅使第二本體40相對於第一本體30逆向轉動直到凸出於固定軸20之徑向移動件60與溝槽42嚙合為止，也就是直到蓋體4蓋合至平台2上為止，如後續的圖8至圖10所示。

如圖6與圖7所示，在實施之結構上，徑向移動件60具有一外斜面64，形成一突出部66，突出部66抵住與溝槽42接觸之一接觸面46，以驅動第二本體40相對於第一本體30逆向轉動。

如圖2、圖6與圖7所示，樞紐器10之扭力限制器80套設於固定軸20上，並且與旋轉套筒44結合，與旋轉套筒44同時轉動。當第二本體40與第一本體30相對轉動到超過預定角度Ap時(譬如預定角度Ap為10度，當第二本體40與第一本體30相對轉動的角度為20度時)，扭力限制器80提供一扭力以保持第二本體40停留於此角度(20度)，也就是提供保持靜止的功能，使圖1之蓋體4不會因為自身重量而蓋合於平台2上，可供使用者放置文件或取走文件。

圖8與圖9分別顯示圖2之樞紐器10在蓋體閉合狀態之立體圖及示意圖。圖10顯示圖2之樞紐器10在蓋體閉合狀態之局部剖面圖。如圖1與圖8至圖10所示，當蓋體4蓋合至平台2上時，突出部66落入溝槽42中而到達定位，外斜面64與接觸面46也互相接觸密合。另一方面，軸向移動件50在儲能元件70的推擠下，碰觸到空腔22的底壁22S而到達定位。於此情況下，當蓋體4被掀起時，儲能元件70會再次儲存能量。

圖11與圖12顯示徑向移動件60之外斜面64的角度與自動閉合角度之關係圖。藉由改變徑向移動件60的外斜面64的傾斜角度以及其與旋轉套筒44之間的滑動行程，可輕易控制自動閉合角度。當外斜面64的傾斜角度較大時，自動閉合角度較小；當外斜面64的傾斜角度較小時，自動閉合角度較大。因此，圖12之自動閉合角度B2對應於圖11之外斜面64的傾斜角度A2，圖12之自動閉合角度B1對應於圖11之外斜面64的傾斜角度A1，圖12之自動閉合角度B3對應於圖11之外斜面64的傾斜角度A3。溝槽42與徑向移動件60的接觸面46應配合外斜面64的傾斜角度作形狀上的改變，以使溝槽42和徑向移動件60的輪廓相符合。

上述之樞紐器及掃描設備，因不需使用摩擦片，不但可以降低成本，並可以有效及精準地控制第一本體及第二本體相對固定之角度。因為扭力限制器所能提供的扭力的規格相當多，也能精準地控制樞紐器之第一本體及第二本體之間呈固定狀態，所以設計者可以視產品規格選用不同的扭力限制器，達到模組化的設計，也使得樞紐器的應用能更具有彈性。此外，利用軸向移動件及徑向移動件所構成的斜面滑塊機構，搭配儲能元件，可以使樞紐器具備自動閉合的功能，並可以簡單地藉由改變徑向移動件的斜面角度及運動行程，來改變蓋體自動閉合的起始角度。

在較佳實施例之詳細說明中所提出之具體實施例僅用以方便說明本發明之技術內容，而非將本發明狹義地限制於上述實施例，在不超出本發明之精神及以下申請專利範圍之情況，所做之種種變化實施，皆屬於本發明之範圍。

A1、A2、A3．．．傾斜角度

AD．．．軸向

Ap．．．預定角度

B1、B2、B3．．．自動閉合角度

D．．．文件

NAD．．．負軸向移動

NRD．．．負徑向移動

PAD．．．正軸向移動

PRD．．．正徑向移動

RD．．．徑向

S．．．紙張

1．．．基座

1S．．．插槽

2．．．平台

3．．．掃描模組

4．．．蓋體

5．．．饋紙器

10．．．樞紐器

20．．．固定軸

21．．．軸體

22．．．空腔

22S．．．底壁

23．．．貫通槽

24．．．固定器

26．．．螺絲

30．．．第一本體

31．．．第一穿孔

32．．．第二穿孔

40．．．第二本體

42．．．溝槽

44．．．旋轉套筒

45．．．蓋體固定座

46．．．接觸面

50．．．軸向移動件

52．．．第一滑動斜面

60．．．徑向移動件

62．．．第二滑動斜面

64．．．外斜面

66．．．突出部

70．．．儲能元件

80．．．扭力限制器

100．．．掃描設備

圖1顯示依據本發明之實施例之掀蓋式電子裝置之示意圖。

圖2顯示依據本發明之實施例之樞紐器之立體圖。

圖3顯示圖2之固定軸之軸體之立體圖。

圖4與圖5分別顯示圖2之樞紐器在蓋體開啟狀態之立體圖及示意圖。

圖6顯示圖2之樞紐器在蓋體開啟狀態之局部剖面圖。

圖7顯示圖2之樞紐器在蓋體即將自動閉合狀態之示意圖。

圖8與圖9分別顯示圖2之樞紐器在蓋體閉合狀態之立體圖及示意圖。

圖10顯示圖2之樞紐器在蓋體閉合狀態之局部剖面圖。

圖11與圖12顯示徑向移動件之外斜面的角度與自動閉合角度之關係圖。

Ap．．．預定角度

10．．．樞紐器

20．．．固定軸

21．．．軸體

23．．．貫通槽

30．．．第一本體

40．．．第二本體

42．．．溝槽

44．．．旋轉套筒

45．．．蓋體固定座

46．．．接觸面

50．．．軸向移動件

52．．．第一滑動斜面

60．．．徑向移動件

62．．．第二滑動斜面

64．．．外斜面

66．．．突出部

Claims (12)

1. 一種自動閉合式樞紐器，包含：一第一本體；一固定軸，安裝於該第一本體上；一第二本體，可轉動地安裝於該固定軸上，該第二本體包含一旋轉套筒，可轉動地套設於該固定軸上，該旋轉套筒具有一溝槽；一軸向移動件，設置於該固定軸中，可沿著該固定軸之一軸向移動；一徑向移動件，設置於該固定軸中，相鄰該軸向移動件，可沿著該固定軸之一徑向移動，其中當該第二本體相對於該第一本體正向轉動時，該徑向移動件產生一正徑向移動來推動該軸向移動件，使該軸向移動件產生一正軸向移動；及一儲能元件，安裝於該固定軸中，該軸向移動件之該正軸向移動使該儲能元件儲存能量，該儲能元件釋放能量以使該軸向移動件及該徑向移動件分別產生一負軸向移動及一負徑向移動；其中當該徑向移動件接觸到該溝槽時，該徑向移動件之該負徑向移動驅使該第二本體相對於該第一本體逆向轉動。
2. 如申請專利範圍第1項所述之樞紐器，其中該軸向移動件具有一第一滑動斜面，該徑向移動件具有一第二滑動斜面，該第二滑動斜面緊靠著該第一滑動斜面，並且可相對地滑行，其中，透過相鄰的該第一滑動斜面及該第二滑動斜面，該軸向移動件與該徑向移動件互相推動。
3. 如申請專利範圍第1項所述之樞紐器，其中該徑向移動件之該負徑向移動使得該徑向移動件凸出於該固定軸，以與該溝槽接觸，以及該徑向移動件驅使該第二本體相對於該第一本體逆向轉動直到凸出於該固定軸之該徑向移動件與該溝槽嚙合為止。
4. 如申請專利範圍第1項所述之樞紐器，其中該徑向移動件具有一外斜面，形成一突出部，該突出部與該溝槽接觸以驅動該第二本體相對於該第一本體逆向轉動。
5. 如申請專利範圍第1項所述之樞紐器，其中當該第二本體與該第一本體相對轉動到一預定角度時，該徑向移動件接觸該溝槽，並驅動該第二本體逆向轉動。
6. 如申請專利範圍第5項所述之樞紐器，更包含：一扭力限制器，套設於該固定軸上，並且與該旋轉套筒結合，與該旋轉套筒同時轉動，當該第二本體與該第一本體相對轉動到超過該預定角度時，該扭力限制器提供一扭力以保持該第二本體停留於該角度。
7. 如申請專利範圍第1項所述之樞紐器，其中該固定軸包含：一軸體，具有互相連通之一空腔及一貫通槽，該軸向移動件、該徑向移動件及該儲能元件設置於該空腔中，該徑向移動件伸縮於該貫通槽中。
8. 如申請專利範圍第1項所述之樞紐器，其中該固定軸係穿設於該第一本體之一第一穿孔及一第二穿孔中。
9. 如申請專利範圍第1項所述之樞紐器，其中該儲能元件係為彈簧。
10. 一種掀蓋式電子裝置，包含：一基座；一蓋體，可轉動地連接至該基座；及如申請專利範圍第1至9項中之任一項所述之樞紐器，將該蓋體可轉動地連接至該基座。
11. 如申請專利範圍第10項之掀蓋式電子裝置，其中該蓋體係固定於該第二本體上，該第一本體係設置於該基座上。
12. 如申請專利範圍第10項之掀蓋式電子裝置，更包含一掃描模組，設置於該基座中，其中該基座具有一平台，該掃描模組對放置於該平台上的一文件進行掃描，該蓋體用以壓制該文件。