TWM499040U

TWM499040U - 具有扭力變化之多軸式轉軸裝置

Info

Publication number: TWM499040U
Application number: TW103220931U
Authority: TW
Inventors: An-Szu Hsu; Chun-Han Lin
Original assignee: First Dome Corp
Priority date: 2014-11-26
Filing date: 2014-11-26
Publication date: 2015-04-11
Also published as: CN204419835U

Description

具有扭力變化之多軸式轉軸裝置

本創作有關一種具有扭力變化之多軸式轉軸裝置；特別是指一種可供組合於電子設備，形成多個旋轉軸心的轉軸結構，應用關節模組干涉量變化，改變轉軸距離而產生扭力差之新型者。

應用因外力可往復轉動自如的樞軸或轉軸，來配裝在電子器物上，例如行動電話、筆記型電腦、PDA、數位取像機、電子書等，使其蓋、顯示螢幕或觀景窗可轉動而具有開、閉作用，係已為習知技藝。例如，台灣第97222022號「轉軸結構」、第96217011號「樞軸定位構件」、及第98207366號「樞軸結構」等專利案，係提供了典型的實施例。

假設以筆記型電腦之類的電子設備為說明例，通常包括系統端的機體模組及顯示用的顯示模組；機體模組及顯示模組之間則使用樞軸器連接，並且使顯示模組能以該樞軸器為動作軸心向上打開成使用狀態，或反向將顯示模組閉合於機體模組上而成為閉合狀態。這類樞軸器的重要性在於它作為電子設備的動作軸心之外，結構設計上還必須考慮到顯示模組打開到達操作角度（例如，筆記型電腦的顯示螢幕通常打開到135°左右）的位置時，樞軸器本身結構能具有足夠的支撐力量，提供顯示螢幕或顯示模組在該操作角度位置形成定位。

為了使電子器物的顯示模組（例如，螢幕）及/或機體模組在使用方面具備有更多的操作模式和應用範圍，習知技藝也已揭露一種在顯示模組和機體模組之間設置雙轉軸，使顯示模組及/或機體模組可產生不同操作模式或轉動角度的結構。例如，台灣第99211350號「雙樞軸樞紐器」、US 7512426 B2「MOBILE COMMUNICATIONS DEVICE WITH SYNCHRONISING HINGE」專利案等，係提供了可行的實施例。

一個有關這類轉軸或樞軸器在操作、運動和結構設計方面的課題是，上述習用樞軸器考量到支撐結構強度及動作順暢度，通常是以兩組分佈的方式，設置在電子設備（如筆記型電腦）的顯示模組及機體模組端邊樞接處的兩側位置。因此，在操作顯示螢幕或顯示模組轉動掀開時，轉軸的協調性較不理想；同時，兩個設置在接近同一中心線的樞軸器旋轉自由度也受到限制，使得整個電子設備無論打開或閉合的轉動過程，動作順暢度較差。

為了改善上述情形，習知技藝也揭示了一種樞軸器應用多個旋轉中心的技術手段；例如，台灣第101224879號「多節式轉軸結構」、第101224880號「插組式多節轉軸結構」專利案等，係提供了具體的實施例。所述的參考資料應用主動關節組和隨動關節組的組合；主動關節組兩相對的關節片之間設置一中間連動片組，以及兩相對的關節片設有同步引動部，銜接中間連動片組。隨動關節組具有兩隨動片，設置在該主動關節組兩相對的關節片間。所述相對的關節片朝內端位置對應隨動片朝外端的位置，組合一軸銷；上述中間連動片組朝外端的位置對應各隨動片朝內端的位置，組合一軸銷；使多數主動關節組及隨動關節組併合排列，以多個旋轉中心自由旋轉，而共同形成一多節式轉軸結構。

代表性的來說，這些參考資料顯示了在有關轉軸或其相關結合組件在使用和結構設計方面的情形。如果重行設計考量該轉軸和相關組件結構，以及上述的應用情形，使其不同於習用者，將可改變它的使用型態，而有別於舊法；實質上，也會增加它的應用範圍和操作方面的簡便性。因此，考量了下列課題： 1. 考量使該轉軸或其相關結合組件在符合同步運動的結構設計、操作簡便的條件下，提供一個扭力關節機構，增加該同步運動的轉軸在操作配合方面的穩定性和定位或固定效果。 2. 同時，可依據傳動規格，簡便的改變或調整該扭力關節機構的數量或扭力，並且符合電子器物輕巧、薄型化的造型設計要求。 3. 進一步考量應用關節組在同步運動的過程中，使它們產生干涉（量）變化，而相對改變轉軸距離，產生扭力差之作用。而這些課題在上述的參考資料中均未被具體教示或揭露。

本創作主要目的在提供一種具有扭力變化之多軸式轉軸裝置，應用關節組干涉量變化，改變轉軸距離而產生扭力差之作用。包括主動關節組、隨動模組及/或副隨動模組和扭力關節組的組合。主動關節組設有兩相對的關節件和銜接於其間的至少一連動器，共同組合有軸銷；扭力關節組設有兩相對的扭力關節件和位於其間的至少一扭力器；以及，扭力關節組的扭力關節件朝內端的位置設有單向包軸部，扭力關節組的扭力器設置有雙包軸部，用以組合軸銷。隨動模組及/或副隨動模組設於該主動關節組兩相對關節件或扭力關節組兩相對的扭力關節件之間，包括至少兩隨動器及/或副隨動器。兩隨動器及/或副隨動器的相對端形成凸輪結構的同步引動部相互銜接，而形成連動和干涉量變化；使主動關節組和扭力關節組任一相對的關節件或扭力關節件在具有扭力變化的作用下，以多個旋轉中心自由旋轉，形成開、合機制。

因此，主動關節組之關節件朝內端的位置、扭力關節組朝內端的單向包軸部對準該隨動器朝外端或副隨動器朝外端的位置，分別組合第一軸銷、第二軸銷；主動關節組連動器、扭力關節組扭力器的雙包軸部對準該隨動器朝內端或副隨動器朝內端的位置，設置組合第三軸銷、第四軸銷；使主動關節組和扭力關節組任一相對的關節件或扭力關節件在具有扭力變化作用的效果下，以多個旋轉中心自由旋轉，形成平順的開、合機制。

根據本創作具有扭力變化之多軸式轉軸裝置，該扭力關節組兩相對的扭力關節件朝內端位置的單向包軸部形成一彈性包筒的結構，包覆上述的第一軸銷、第二軸銷。扭力器的雙包軸部包括第一包軸部、第二包軸部和分別連接第一包軸部、第二包軸部的缺口，使扭力器具有彈性夾制軸銷的力量（或稱扭力）。該第一包軸部的缺口和第二包軸部的缺口位在同一水平參考面或參考線上。以及，主動關節組兩相對的關節件分別設有同步引動部；主動關節組的連動器兩端分別設有連動部，對應銜接主動關節組的同步引動部。

根據本創作具有扭力變化之多軸式轉軸裝置，該隨動模組兩隨動器及/或副隨動模組兩副隨動器，分別設有軸孔，來組合軸銷。兩隨動器及/或兩副隨動器的同步引動部分別形成在其軸孔的外部位置；分別定義有a區、連接a區的b區、連接b區的c區；b區到軸孔（或軸銷）的距離小於a區或c區到軸孔（或軸銷）的距離。因此，在兩隨動器及/或兩副隨動器同步引動部的a區或c區互相觸接或位在最接近的位置時，兩隨動器及/或兩副隨動器的干涉量最大，迫使軸銷改變位置或距離，推壓扭力關節組，而產生扭力變化或扭力差。

請參閱第1、2及3圖，本創作具有扭力變化之多軸式轉軸裝置包括主動關節組、隨動關節組和扭力關節組的組合，分別以參考編號10、70和100表示之。圖中顯示了主動關節組10形成板塊結構、隨動關節組70形成複數個板片體型態和扭力關節組100形成板片體結構，共同併合、組合多數軸銷形成一多軸式轉軸裝置。

為了方便說明元件之間的連結關係，在下文的相關說明中，以第1、2或3圖所標示的中心線或基（準）線C為參考位置；朝接近基線C的方向說明為「朝內」方向，遠離基線C的方向說明為「朝外」方向。

第1、2及3圖描繪了主動關節組10至少包括兩相對之第一關節件20、第二關節件30和位在中間區域的至少一連動器40；上述兩相對之第一關節件20及第二關節件30，在接近其個別之兩端位置，分別設有「朝外」的組合端21、31和「朝內」的軸孔22、32，並且在該兩相對關節件20、30之至少其一的「朝內」端設有同步引動部23、33。圖中顯示同步引動部23、33是形成在軸孔22、32外部位置的齒狀物。第一關節件20、第二關節件30的組合端21、31分別組合在一電子器物A的顯示模組A1和機體模組A2。

在一個可行的實施例中，主動關節組10的第一關節件20、第二關節件30的組合端21、31設有固定槽24、34，用來樞接該扭力關節組100。

第1、2及3圖也顯示了連動器40設置於兩相對之第一關節件20及第二關節件30之間；連動器40成板塊體結構或複數個板片體組合的型態，在接近兩端位置分別設有軸孔41、42和連動部43、44。以及，連動部43、44是形成在軸孔41、42外部位置的齒狀物。連動部43、44與上述第一關節件20或／及第二關節件30之「朝內」同步引動部23、33互相對應銜接，使主動關節組10的第一關節件20或／及第二關節件30可與該連動器40彼此產生同步運動。

在所採的實施例中，隨動模組70設置在主動關節組10之第一關節件20、第二關節件30之間的位置。隨動模組70至少包括第一隨動器50、第二隨動器60；第一隨動器50、第二隨動器60分別設有兩分開的「朝外」軸孔51、61及「朝內」軸孔52、62。

圖中顯示第一隨動器50、第二隨動器60至少在相對朝內端的位置設有彼此相銜接的同步引動部53、63；以及，第一隨動器50、第二隨動器60的同步引動部53、63是形成在軸孔52、62外部位置的齒狀物。

在可行的實施例中，第一隨動器50和第二隨動器60的結構型態不同於主動關節組10的連動器40；但第一隨動器50、第二隨動器60的結構型態也可相同於連動器40的結構。

請參考第1、2及3圖，扭力關節組100至少包括兩相對之第一扭力關節件80、第二扭力關節件90和位在中間區域的至少一扭力器400；第一扭力關節件80和第二扭力關節件90成板片體型態。上述兩相對之第一扭力關節件80及第二扭力關節件90，在接近其個別之兩端位置，分別設有「朝外」的組合端81、91、「朝內」的單向包軸部82、92和連接單向包軸部82、92的缺口84、94，使單向包軸部82、92形成一彈性包筒的結構，使扭力關節組100的第一扭力關節件80、第二扭力關節件90具有一彈性夾制軸銷的力量（或稱扭力）。

在所採的實施例中，扭力關節組100的第一扭力關節件80、第二扭力關節件90的組合端81、91分別組合在主動關節組第一關節件20的固定槽24、第二關節件30的固定槽34裏面，和主動關節組10同步運動。

第1、2及3圖也顯示了扭力關節組100的扭力器400成板片體結構，設置於兩相對之第一扭力關節件80及第二扭力關節件90之間。該扭力器400同向彎折成類似眼鏡框結構，而具有雙包軸部，分別定義為第一包軸部401、第二包軸部402；扭力器400也具有連接第一包軸部401、第二包軸部402的缺口405、406，所述缺口405、406位在同一水平參考面或水平參考線X上，使扭力器400具有彈性夾制軸銷的力量（或稱扭力）。

在可行的實施例中，扭力關節組第一扭力關節件80的單向包軸部82、第二扭力關節件90的單向包軸部92可分別和扭力器400的第一包軸部401、第二包軸部402形成摩擦連動的型態。

請再參閱第1、2及3圖，在一個較佳的實施例中，多軸式轉軸裝置還包括一副隨動模組700。副隨動模組組700至少包括一個或多個板體結構組合的第一副隨動器710和第二副隨動器720，設置在扭力關節組100之第一扭力關節件80、第二扭力關節件90之間。第一副隨動器710、第二副隨動器720分別設有兩分開的「朝外」軸孔711、721及「朝內」軸孔712、722，分別用來樞接第一軸銷71、第二軸銷72、第三軸銷73、第四軸銷74。

在所採的實施例中，第一副隨動器710、第二副隨動器720至少在相對朝內端（及/或朝外端）的位置設有彼此相銜接的同步引動部713、723；在主動關節組10或扭力關節組100因人員操作電子器物A而轉動時，第一副隨動器710、第二副隨動器720配合同步引動部713、723、隨動模組70形成同步運動。

第2、3圖顯示了該副隨動模組700第一副隨動器710、第二副隨動器720的同步引動部713、723分別定義有a區、連接a區的b區、連接b區的c區；b區到軸孔712或722的距離小於a區（或c區）到軸孔712或722的距離，使a區或c區相較於b區來說，形成一類似凸輪結構。即，b區到第三軸銷73或第四軸銷74的距離小於a區（或c區）到第三軸銷73或第四軸銷74的距離）。

因此，在第一副隨動器710、第二副隨動器720的同步引動部713、723的a區或c區互相觸接或位在最接近的位置時，第一副隨動器710、第二副隨動器720的干涉量最大，至少迫使第三軸銷73、第四軸銷74及/或第一軸銷71、第二軸銷72改變位置或距離，推壓扭力關節組100，而產生扭力變化或扭力差；此部分在下文中還會予以敘述。

圖中描繪了上述的主動關節組10、扭力關節組100與隨動模組70、副隨動模組700併合排列後，能使兩相對之第一關節件20、第二關節件30的「朝內」軸孔22、32對應扭力關節組第一扭力關節件80的單向包軸部82、第二扭力關節件90的單向包軸部92，分別對準第一隨動器50、第二隨動器60的「朝外」軸孔51、61和第一副隨動器710、第二副隨動器720的「朝外」軸孔711、721，樞接或穿合第一軸銷71、第二軸銷72。以及，主動關節組10的連動器40對應扭力關節組扭力器400的第一包軸部401、第二包軸部402，分別對準第一隨動件50、第二隨動件60的「朝內」軸孔52、62和第一副隨動器710、第二副隨動器720的「朝內」軸孔712、722，樞接或穿合第三軸銷73、第四軸銷74。

因此，主動關節組10、扭力關節組100及隨動模組70、副隨動模組700併合排列，組合該第一軸銷71、第二軸銷72、第三軸銷73、第四軸銷74，而共同形成一具有彈性夾制定位力量和扭力變化作用的多軸式轉軸裝置。

請參考第3、4圖，顯示依上述實施例在主動關節組10和扭力關節組100的第一關節件20、第一扭力關節件80或第二關節件30、第二扭力關節件90同時旋轉擺動時，主動關節組10的「朝內」同步引動部23或33將因為與中間的連動器40「朝外」連動部43或44互相銜接組合，進而驅使連動器40產生相對逆向之轉動，同步連動該隨動模組70、副隨動模組700之第一隨動器50、710或第二隨動器60、720；逐漸使整個多軸式轉軸裝置在具備有扭力關節組100作用的情形下，形成同步旋轉狀態。

圖中顯示當其中主動關節組10或扭力關節組100之一關節件（第一關節件20、第一扭力關節件80或第二關節件30、第二扭力關節件90）同時受力擺轉時，另一相對關節件將同步受作用而擺轉。也就是說，假設第一關節件20、第一扭力關節件80「朝外」端以順時針方向受力擺轉時（即第3圖的狀態施力轉動成第4圖顯示的狀態），該第一關節件20、第一扭力關節件80「朝內」端將相對在連動器40「朝外」端之外周上產生順時針旋轉位移，也帶動扭力器400的第一包軸部401產生旋轉位移，連動牽引其中之第一隨動器50、第一副隨動器710的「朝外」端產生同方向之位移；並且，使第一隨動器50、第一副隨動器710的「朝內」端亦順時針旋轉。

以及，該第一隨動器50及第二隨動器60之間，以同步引動部53、63銜接連動，並且帶動第一副隨動器710，使得相銜接之第二隨動器60和第二副隨動器720的「朝內」端即同步逆時針轉動；因此，該第二隨動器60和第二副隨動器720的「朝外」端因而相對產生逆時針方向擺轉。

第3、4圖也顯示了主動關節組10、扭力關節組100的兩相對設置的第一關節件20、第一扭力關節件80及第二關節件30、第二扭力關節件90將因而以基線C為基準，產生同步的反向擺轉，共同形成相對開展或閉合之動作，或至少由其中一相對關節片朝向另一相對關節片擺轉接近（閉合）或遠離（開啟）。

可了解的是，該兩相對關節件（第一關節件20、第二關節件30或第一扭力關節件80、第二扭力關節件90）間之相對擺轉角度可從0°〜360°的範圍，而建立了一理想的旋轉自由度。並且，該扭力關節組100也提供了電子器物A在開、合的操作過程，操作力消失時，隨即定位的作用。

必須加以說明的是，第3、4圖的實線部份特別顯示了該副隨動模組700的第一副隨動器同步引動部713的a區（或c區）、第二副隨動器同步引動部723的a區（或c區），到達了彼此互相觸接或最接近的位置；此時，第一副隨動器710、第二副隨動器720的干涉量最大，至少迫使第三軸銷73、第四軸銷74及/或第一軸銷71、第二軸銷72改變位置或距離（例如，第3、4圖的假想線部份描繪的情形），推壓扭力關節組100擴張缺口405、406及/或缺口84、94；使扭力關節組100產生的反作用力或本能的更加夾緊第三軸銷73、第四軸銷74及/或第一軸銷71、第二軸銷72，而產生扭力變化或扭力差的作用。所述扭力變化或扭力差的作用可讓顯示模組A1、機體模組A2的開、關操作作業達到更確實的定位效果。

特別是，在第一副隨動器710、第二副隨動器720從干涉量較小的b區要進入到干涉量大的a區或c區時，會產生一種自動定位的作用。因此，經由副隨動模組700（或第一副隨動器710、第二副隨動器720）同步引動部713、723的a區、b區、c區或a、c區的凸輪形狀、輪廓的結構設計，將可控制或調整改變上述產生自動定位作用的位置或角度。

本創作由於多軸式結構具有多個旋轉動作中心，整個轉軸的旋轉自由度可大幅提升，同時由於兩端同步擺轉開展或閉合，使轉軸裝設於各種具有兩相對開展及閉合分離之電子器物A（例如可折式顯示器、掌上型遊戲機、隨身電子秘書、手機、電子書、電子器物外套……等）的旋轉功能更順暢。並且，應用副隨動模組700或隨動模組70的同步引動部713、723或53、63形成凸輪或其類似結構，來調整它們的干涉量，形成不同的扭力定位或扭力差的作用，以及控制或調整改變上述產生自動定位作用的位置或角度；整體空間型態上顯屬創新與具有功效上的增益。

以上實施例僅用為方便舉例說明本創作，並非加以限制，例如，前述用以同步銜接之各同步引動部及連動部，在實施上至少可有相嚙合之齒部、相對磨擦件、交叉同步牽引元件或其他等效引動元件可供運用構成，而此均係對於熟習此一技藝人士依該實施例所可作的各種簡易變形與修飾，仍應含括於以下的申請專利範圍。

10‧‧‧主動關節組

20‧‧‧第一關節件

21、31‧‧‧組合端

22、32‧‧‧軸孔

23、33‧‧‧同步引動部

24、34‧‧‧固定槽

30‧‧‧第二關節件

40‧‧‧連動器

41、42‧‧‧軸孔

43、44‧‧‧連動部

50‧‧‧第一隨動器

51、52、61、62‧‧‧軸孔

53、63‧‧‧同步引動部

60‧‧‧第二隨動器

70‧‧‧隨動模組

71‧‧‧第一軸銷

72‧‧‧第二軸銷

73‧‧‧第三軸銷

74‧‧‧第四軸銷

80‧‧‧第一扭力關節件

81、91‧‧‧組合端

82、92‧‧‧單向包軸部

84、94‧‧‧缺口

90‧‧‧第二扭力關節件

100‧‧‧扭力關節組

400‧‧‧扭力器

401‧‧‧第一包軸部

402‧‧‧第二包軸部

405、406‧‧‧缺口

700‧‧‧副隨動模組

710‧‧‧第一副隨動器

711、712、721、722‧‧‧軸孔

713、723‧‧‧同步引動部

720‧‧‧第二副隨動器

a、b、c‧‧‧區

A‧‧‧電子器物

A1‧‧‧顯示模組

A2‧‧‧機體模組

C‧‧‧基線

X‧‧‧水平參考線

第1圖係本創作之組合實施例示意圖；圖中假想線部份也描繪了顯示模組、機體模組結合多軸式轉軸的情形。

第2圖係本創作之結構分解示意圖；顯示了主動關節組、隨動模組、扭力關節組和副隨動模組的結構情形。

第3圖係本創作之操作實施例平面示意圖；描繪了操作顯示模組、機體模組打開，副隨動器的a區形成干涉的結構配合情形。

第4圖係本創作之操作實施例平面示意圖；描繪了顯示模組、機體模組位在180°的位置時，主動關節組、副隨動模組、扭力關節組和軸銷組合的情形。