TWI711365B

TWI711365B - 轉軸模組與可攜式電子裝置

Info

Publication number: TWI711365B
Application number: TW108141450A
Authority: TW
Inventors: 黃奕達; 凌正南; 戴文杰; 李武晟; 莊坤侑
Original assignee: 宏碁股份有限公司; 德達金屬有限公司
Priority date: 2019-11-14
Filing date: 2019-11-14
Publication date: 2020-11-21
Also published as: US11500428B2; US20210255671A1; US20210149455A1; TW202119896A; US11036261B2

Abstract

一種轉軸模組，包括第一支架、導桿、彈性件、第二支架以及連桿。導桿可移動地設置於第一支架。彈性件抵接於導桿與第一支架之間。第二支架樞接於導桿。連桿樞接在第一支架與第二支架之間。在第二支架相對於第一支架旋轉的過程中，導桿相對於第一支架移動以變形彈性件。另揭露一種可攜式電子裝置。

Description

轉軸模組與可攜式電子裝置

本發明是有關於一種轉軸模組與可攜式電子裝置。

可攜式計算裝置如掌上型電腦、手提式電腦、筆記型電腦、個人電腦平板、及個人數位助理（PDA）業已越來越普遍。通常而言，可攜式計算裝置會使用基部單元及為該基部單元之顯示組態而成的顯示總成，以符合使用者操作與觀看之用。尤以觸控顯示的技術與時俱增，對於這些可攜式電腦而言，觸控螢幕已逐漸成為基本配備。

以筆記型電腦為例，其在兩個機體之間是以轉軸（hinge）作為造成機體間運動的機構，然而一旦搭配以觸控螢幕，則在機體展開的同時，轉軸尚須符合足以支撐使用者施壓在觸控螢幕上的力量。在此同時，連接在機體之間的纜線也需經由轉軸結構通過，因此如何兼具轉軸的支撐力、結構強度，使其符合使用者的操作需求，便成為相關設計者所需面對的問題。

一般而言，隨著筆記型電腦走向輕薄短小的設計趨勢，其相關構件在其尺寸隨著縮小的同時，也會隨之面臨結構強度削弱的情形。舉例來說，當筆記型電腦的機體相對地閉闔時，受限於尺寸縮小後所可能面臨因轉軸的扭力不足而容易造成機體之間形成間隙。甚至，還需藉由設置其他的卡扣機構，例如卡勾或磁鐵等，方能解決機體無法完全閉闔的困擾。

本發明提供一種轉軸模組與可攜式電子裝置，其藉由導桿與彈性件的搭配，而使第一支架與第二支架相對旋轉的同時也造成彈性件的變形，並依據彈性件的狀態提供機體所需的扭力，以符合機體維持狀態或改變狀態時的需求。

本發明的轉軸模組，適用於可攜式電子裝置。轉軸模組包括第一支架、導桿、彈性件、第二支架以及連桿。導桿可移動地設置於第一支架。彈性件抵接於導桿與第一支架之間。第二支架樞接於導桿。連桿樞接在第一支架與第二支架之間。在第一支架與第二支架彼此相對旋轉的過程中，導桿相對於第一支架移動以變形彈性件。

本發明的可攜式電子裝置，包括第一機體、第二機體、第一支架、導桿、彈性件、第二支架以及連桿。第一支架設置於第一機體，第二支架設置於第二機體且樞接於導桿。導桿可移動地設置於第一支架。彈性件抵接於導桿與第一支架之間。第二支架樞接於導桿。連桿樞接在第一支架與第二支架之間。在第一機體與第二機體彼此相對旋轉開闔的過程中，第一支架與第二支架相對旋轉而驅動導桿相對於第一支架移動以變形彈性件。

基於上述，轉軸模組藉由在第一支架與第二支架之間設置可移動穿設於第一支架的導桿，以及同時樞接第一支架、第二支架的連桿，而使第一支架、導桿、連桿與第二支架形成讓第一支架與第二支架能進行相對旋轉的連桿機構，並使導桿隨著上述相對旋轉而能相對於第一支架來回移動。接著，再於第一支架與導桿之間設置彈性件，便能順利地讓第一支架與導桿之間的相對移動而對彈性件產生變形，如此便能將彈性件的彈力反饋於上述相對旋轉的運動中，進而對第一支架與第二支架提供相對旋轉所需的扭力。

據此，藉由將彈性件的彈力產生過程與上述連桿機構結合，可攜式電子裝置在其機體進行相對旋轉開闔時，彈性件的彈力便能依據其開闔狀態而提供對應的扭力以及維持狀態所需的支持力，並進而讓使用者感受到機體開輕關重的手感，且有助於在機體輕薄化的同時，使上述支持力與手感不因此而減縮。

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是依據本發明一實施例的可攜式電子裝置的示意圖。圖2是轉軸模組的示意圖。同時提供直角座標X-Y-Z以利於構件描述。請同時參考圖1與圖2，在本實施例中，可攜式電子裝置10包括機體200、300以及轉軸模組100，其中機體200、300藉由轉軸模組100而得以相對旋轉開闔。在此雖繪示一對轉軸模組100，但不因此限制其配置在可攜式電子裝置10內的數量。

圖3是圖2的轉軸模組的***圖。請同時參考圖2與圖3，需先說明的是，雖在圖3所示轉軸模組100的部件是成對繪示，但其不因此而限制其部件的數量。

在本實施例中，轉軸模組100包括第一支架110、導桿130、彈性件140、第二支架120以及連桿150。第一支架110設置於機體300，第二支架120設置於機體200，導桿130可移動地設置於第一支架110，彈性件140抵接於導桿130與第一支架110之間，第二支架120樞接於導桿130，連桿150樞接在第一支架110與第二支架120之間。

進一步地說，第一支架110配置於機體300，且第一支架110具有位於後側的通道111及位於前側的軸孔112，同時對照圖2與圖3，通道111是沿X軸延伸，則是沿Y軸延伸。導桿130是由桿體131、連接部132與抵接部133所構成，桿體131鄰接在連接部132與抵接部133之間，桿體131可移動地穿設於第一支架110的通道111，彈性件140穿設於桿體131且抵接在抵接部133與第一支架110之間，第二支架120樞接於導桿130的連接部132。如圖3所示，通道111是由具備不同孔徑的分段A1、A2組成，其中分段A1的孔徑小於分段A2的孔徑，而在通道111內形成段差，以讓彈性件140的一端抵接於所述段差處，而讓彈性件140的另一端抵接於抵接部133。

請接著參考圖3，導桿130的連接部132是「ㄇ」字型凹槽結構，第二支架120經由轉軸170而與連接部132樞接。進一步地說，轉軸170具有軸部171、172，其中軸部171嵌設於第二支架120的軸孔121而使二者同步運動，而軸部172藉由第一扭力組件160而與連接部132維持存在扭力的樞接關係。更進一步地說，轉軸模組100還包括軸181，而第一扭力組件160包括扭力件161與填充件162。軸部172穿過連接部132的側板後即會穿過扭力件161。類似地，軸181穿過連接部132的側板後也會穿過扭力件161，且讓填充件162抵接在軸部172與軸181之間，以將扭力件161、填充件162、軸部172與軸181緊密地抵接在一起。因此，當軸部172與軸181在扭力件161內進行樞轉時，便能在軸部172、軸181、填充件162與扭力件161之間產生摩擦力。如圖3所示的，扭力件161是具有側向開口的非封閉（C字型）構件，因此其能據以產生彈性變形，如此便能讓第二支架120與導桿130的連接部132在樞轉過程中產生扭力。

再者，轉軸模組100還包括軸182、183，連桿150的一端移入第二支架120的切口之後，連桿150的樞接孔B2便與穿設於軸孔122的軸182相互樞接。位於連桿150之另一端的樞接孔B1則與穿設軸孔112的軸183相互樞接。在此，具有軸孔112的結構可視為本實施例的第二扭力組件190，其可採與第一扭力組件160類似的結構設計，而讓連桿150與第一支架110產生相對旋轉時能藉由第二扭力組件190產生所需的扭力。在此並未限定扭力組件的設置位置，在轉軸模組100中存在相對樞轉的相鄰構件之間設置扭力組件，皆能有效地產生所需扭力。

基於上述，藉由第一支架110、第二支架120、導桿130、彈性件140與連桿150等構件的設置，便能使轉軸模組100具備連桿機構的驅動模式，其中第一支架110與第二支架120的樞接軸向、連桿150與第一支架110的樞接軸向以及連桿150與第二支架120的樞接軸向是呈現彼此平行。當機體200、300進行相對樞轉開闔時，讓第一支架110與第二支架120產生相對旋轉的運動模式，轉換為導桿130受驅動而相對於第一支架110移動的運動模式，並進而變形彈性件140。後續將有進一步說明。

請再參考圖2，如同前述的運動機制，由於本實施例的導桿130能相對於第一支架110沿X軸產生相對移動，進而導致彈性件140因而受力變形，此即代表在導桿130的連接部132與第一支架110之間形成可動間隙G1。圖4A至圖4D分別繪示轉軸模組於不同狀態的側視圖。在本實施例中，請先參考圖2、圖3與圖4A，所示轉軸模組100在這些圖式中是處於相同狀態，也就是機體200、300是處於相對折疊、閉闔的狀態。

請先參考圖4A與圖4D，機體200、300在圖4A所示為折疊閉闔狀態，在圖4D所示是展開狀態，且彈性件140在圖4A所示是壓縮狀態，而在圖4D所示是舒張狀態。在此，所述舒張狀態代表彈性件140具有最小變形量或無變形。由此可知，本實施例的彈性件140使轉軸模組100在機體200、300的展開過程中逐漸釋放彈力（彈性件140減緩變形），而在閉闔過程中則逐漸增加彈力（彈性件140增加變形）。從圖4A至圖4D的過程是以機體300與第一支架110為基準，隨著機體200（與第二支架120）逐漸相對於機體300（與第一支架110）樞轉並展開。

請參考圖4A與圖4B，所示過程是機體200、300從折疊閉闔狀態開始進行展開。在此過程中，連桿150是朝向正X軸方向移動，導桿130朝向負X軸方向移動，也就是相當於增加可動間隙G1（即，圖4B的可動間隙G1實質上大於圖4A的可動間隙G1），且進一步地提高彈性件140的變形量。也就是說，在圖4B所示狀態，可動間隙G1達最大值，而彈性件140具有最大變形量。

接著，依序參考圖4B至圖4D，第二支架120的繼續旋轉動作將帶動連桿150逐漸往負X軸方向移動（移離第一支架110），並據以造成可動間隙G1逐漸縮短，而使導桿130逐漸朝向正X軸方向移動（導桿130的連接部132移向第一支架110）。如前所述圖4B的彈性件140是處接近於極致壓縮的狀態，圖4B至圖4D的過程是相當於使彈性件140逐漸舒張以釋放其彈力的過程，同時也使可動間隙G1逐漸縮減，直至圖4D所示，可動間隙G1存在最小值，而此時的彈性件140具有最小變形量甚至處於無變形狀態。在此，圖4D所示可動間隙G1小於圖4C所示可動間隙G1，圖4C所示可動間隙G1小於圖4A所示可動間隙G1，以及圖4A所示可動間隙G1小於圖4B所示可動間隙G1。

由上述也可無疑問地得知，圖4D至圖4A的過程即代表機體200、300相互折疊閉闔的過程。換句話說，本實施例的轉軸模組100藉由上述構件配置，而讓第一支架110與第二支架120的相對位置能與彈性件140的彈力變化相互對應，也代表著，機體200、300的相對位置是與彈性件140的彈力變化相互對應。

需說明的是，如前所述圖4B所示是可動間隙G1最大，且彈性件140具有最大變形量的狀態，此舉也代表著，當使用者欲閉闔機體200、300，也就是從圖4D逐漸移回圖4A的過程中，藉由圖4B至圖4A的過程而讓連桿150存在反向移動（圖4D至圖4B所示連桿150朝向正X軸方向移動，圖4B至圖4A所示連桿150朝向負X軸移動，因而造成連桿150產生「回拉」動作），而藉由所述反向行程以確保圖4A的閉闔狀態。也就是說，使用者欲開始展開機體200、300時，需先行克服圖4A至圖4B所需的連桿150移動行程並施力於彈性件140以提供進一步變形（因圖4B的彈性件140具有最大變形量）後，方能順利地執行從圖4B至圖4D的展開過程，而以此作為使用者展開機體200、300的操作門檻，同時也代表可攜式電子裝置10的機體200、300能因所述操作門檻而迫使其能穩定地維持在圖4A的完全閉闔狀態。

需注意的是，彈性件140的彈力恆驅動導桿130的連接部132移近第一支架110，也相當於恆驅動連桿150移近第一支架110，因此藉由在圖4B所造成的極值位置（此時可動間隙G1具最大值，彈性件140具最大變形量），而造成連桿150的移動方向與彈性件140的驅動方向在圖4A至圖4B的過程中呈現相反，或是讓連桿150的移動方向與使用者施力變形彈性件140的驅動方向在圖4B至圖4A的過程中呈現相反，以造成上述操作門檻。

承上，在機體200、300的相對展開過程中（圖4B至圖4D），一旦克服圖4B狀態後，即代表著機體200、300能藉助彈性件140的彈力而使其協助機體200、300的相對展開動作，進而降低使用者展開機體200、300所需的施力。反過來說，當使用者欲將可攜式電子裝置10從圖4D所示狀態進行閉闔至圖4B所示狀態，則代表使用者的施力需逐漸壓縮彈性件140，因而造成使用者的施力需逐漸增加。據此，本實施例的轉軸模組100能提供使用者開闔機體200、300時「開輕關重」的操作手感。

如此一來，即使機體200、300朝向輕薄短小的趨勢進行設計，也能不受影響地以上述所產生的彈力而提供機體200、300閉闔所需的維持力。

換句話說，對於轉軸模組100而言，本實施例藉由所述連桿機構的設置，而讓第一支架110與第二支架120的相對樞轉轉換為導桿130相對於第一支架110而僅沿X軸的移動，此舉簡化了連桿機構的運動輸出，並因導桿130受限於第一支架110的通道111而提高連桿機構輸出時的穩定性。也就是說，設計者僅需著眼於導桿130的運動狀態便能據以控制轉軸模組100的運動狀態。

此外，相較於現有技術的轉軸模組，其扭力結構多是直接設置於轉軸上，因此常因尺寸輕薄化的設計而減縮其產生的扭力。然而，本實施例藉由上述連桿機構的存在，且對應地在導桿130與第一支架110之間設置彈性件140（使其抵接於第一支架110與導桿130之間），即使可攜式電子裝置100需進行輕薄化，但因導桿130、通道111與彈性件140是沿X軸設置，並無損於其沿Z軸的縮減（沿Z軸的縮減可視為相當於機體200、300的厚度縮減），故而能在不受到尺寸輕薄化的影響以提供轉軸模組100所需的足夠扭力。

綜上所述，在本發明的上述實施例中，轉軸模組藉由在第一支架與第二支架之間設置可移動穿設於第一支架的導桿，以及同時樞接第一支架、第二支架的連桿，而使第一支架、導桿、連桿與第二支架形成讓第一支架與第二支架能進行相對旋轉的連桿機構，並使導桿隨著上述相對旋轉而能相對於第一支架來回移動。接著，再於第一支架與導桿之間設置彈性件，便能順利地讓第一支架與導桿之間的相對移動而對彈性件產生變形，如此便能將彈性件的彈力反饋於上述相對旋轉的運動中，進而對第一支架與第二支架提供相對旋轉所需的扭力。

再者，上述連桿機構也在其完全閉闔前的操作行程提供操作門檻，也就是讓連桿的移動方向與彈性件的彈力驅動方向呈現相反，據以確保機體能處於完全閉闔狀態。

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。

10:可攜式電子裝置 100:轉軸模組 110:第一支架 111:通道 112:軸孔 120:第二支架 121、122:軸孔 130:導桿 131:桿體 132:連接部 133:抵接部 140:彈性件 150:連桿 160:第一扭力組件 161:扭力件 162:填充件 170:轉軸 171、172:軸部 181、182、183:軸 190:第二扭力組件 200、300:機體 A1、A2:分段 B1、B2:樞接孔 G1:可動間隙 X-Y-Z:直角座標

圖1是依據本發明一實施例的可攜式電子裝置的示意圖。圖2是轉軸模組的示意圖。圖3是圖2的轉軸模組的***圖。圖4A至圖4D分別繪示轉軸模組於不同狀態的側視圖。

100:轉軸模組

110:第一支架

120:第二支架

130:導桿

131:桿體

132:連接部

133:抵接部

140:彈性件

150:連桿

160:第一扭力組件

170:轉軸

181、183:軸

190:第二扭力組件

G1:可動間隙

X-Y-Z:直角座標

Claims

一種轉軸模組，適用於可攜式電子裝置，該轉軸模組包括：一第一支架；一導桿，可移動地設置於該第一支架；一彈性件，抵接於該導桿與該第一支架之間；一第二支架，樞接於該導桿；以及一連桿，樞接在該第一支架與該第二支架之間，在該第一支架與該第二支架彼此相對旋轉的過程中，該導桿相對於該第一支架移動以變形該彈性件，以使該第一支架與該第二支架的相對位置是與該彈性件的彈力變化相互對應。
如申請專利範圍第1項所述的轉軸模組，其中該導桿具有一桿體、一連接部與一抵接部，該桿體鄰接在該連接部與該抵接部之間，該桿體可移動地穿設於該第一支架，該彈性件穿設於該桿體且抵接在該抵接部與該第一支架之間，該第二支架樞接於該連接部。
如申請專利範圍第2項所述的轉軸模組，其中該連接部與該第一支架之間存在一可動間隙，該第二支架相對於該第一支架旋轉而驅動該導桿而改變該可動間隙。
如申請專利範圍第3項所述的轉軸模組，當該第二支架相對於該第一支架旋轉而使該可動間隙達一最大值時，該彈性件具有最大變形量。
如申請專利範圍第3項所述的轉軸模組，當第二支架相對於該第一支架旋轉而使該可動間隙達一最小值時，該彈性件無變形或具有最小變形量。
如申請專利範圍第2項所述的轉軸模組，還包括一第一扭力組件，設置於該連接部且抵接在該第二支架與該導桿之間。
如申請專利範圍第2項所述的轉軸模組，還包括一第二扭力組件，設置於該第一支架且抵接在該連桿與該第一支架之間。
如申請專利範圍第2項所述的轉軸模組，其中該彈性件的彈力恆驅動該連接部移近該第一支架。
如申請專利範圍第1項所述的轉軸模組，其中該第一支架與該第二支架的樞接軸向、該連桿與該第一支架的樞接軸向以及該連桿與該第二支架的樞接軸向彼此平行。
一種可攜式電子裝置，包括：一第一機體；一第一支架，設置於該第一機體；一導桿，可移動地設置於該第一支架；一彈性件，抵接於該導桿與該第一支架之間；一第二機體；一第二支架，設置於該第二機體且樞接於該導桿；以及一連桿，樞接在該第一支架與該第二支架之間，在該第一機體與該第二機體彼此相對旋轉開闔的過程中，該第一支架與該第二支架相對旋轉而驅動該導桿相對於該第一支架移動以變形該彈性件，以使該第一機體與該第二機體的相對位置是與該彈性件的彈力變化相互對應。
如申請專利範圍第10項所述的可攜式電子裝置，其中該導桿具有一桿體、一連接部與一抵接部，該桿體鄰接在該連接部與該抵接部之間，該桿體可移動地穿設於該第一支架，該彈性件穿設於該桿體且抵接在該抵接部與該第一支架之間，該第二支架樞接於該連接部。
如申請專利範圍第11項所述的可攜式電子裝置，其中該連接部與該第一支架之間存在一可動間隙，該第二支架相對於該第一支架旋轉而驅動該導桿而改變該可動間隙。
如申請專利範圍第12項所述的可攜式電子裝置，當該第二支架相對於該第一支架旋轉而使該可動間隙達一最大值時，該彈性件具有最大變形量，且該第一機體與該第二機體相對閉闔。
如申請專利範圍第12項所述的可攜式電子裝置，當第二支架相對於該第一支架旋轉而使該可動間隙達一最小值時，該彈性件無變形或具有最小變形量，且該第一機體與該第二機體相對展開。
如申請專利範圍第11項所述的可攜式電子裝置，其中該轉軸模組還包括一第一扭力組件，設置於該連接部且抵接在該第二支架與該導桿之間。
如申請專利範圍第11項所述的可攜式電子裝置，其中該轉軸模組還包括一第二扭力組件，設置於該第一支架且抵接在該連桿與該第一支架之間。
如申請專利範圍第11項所述的可攜式電子裝置，其中該彈性件的彈力恆驅動該連接部移近該第一支架。
如申請專利範圍第10項所述的可攜式電子裝置，其中該第一支架與該第二支架的樞接軸向、該連桿與該第一支架的樞接軸向以及該連桿與該第二支架的樞接軸向彼此平行。