铰链结构的制作方法

专利名称：铰链结构的制作方法
技术领域：
本发明是关于一种铰链结构，尤其是关于一种适用于移动电话等便携式电子装置的双轴 铰链结构。冃眾仪不目前，市场上所销售的便携式电子装置有移动电话、个人数字助理(PDA， Personal Digital Assistant)等，其中移动电话按其外型及结构可分为直板型、翻盖型、折叠型及滑 盖型四种，就翻盖型及折叠型的移动电话而言，其通常包括一个盖体及一个本体，盖体通过 铰链结构沿其开合方向可旋转的连接于本体，并还可通过铰链结构定位。一种现有的铰链结构，其包括一个具波峰面的凸轮、 一个具波谷面的转轴及一个弹簧用 以迫使上述凸轮的波峰面及转轴的波谷面紧密接触，且上述凸轮、转轴及弹簧均收容于一个 壳体内。 一种翻盖型及折叠型移动电话的盖体可通过克服弹簧的弹力使凸轮的波峰面与转轴 的波谷面相对运动以实现盖体沿其开合方向绕移动电话的本体旋转。然而，随着移动通讯技术的发展，拍照、摄像、视频播放等新技术在移动电话领域应用 越来越广泛，而上述现有铰链结构仅具使盖体相对本体处于开合两种状态的简单功能，导致 移动电话用户拍照、摄像、视频播放时受角度限制，尤其是在需取得的图像横向尺寸大于纵 向尺寸时只能将移动电话横向摆设，这样操作不方便；在用移动电话进行视频播放时同样存 在有上述不便，这使得移动电话在规格和性能方面受到诸多限制。由此可见，传统的仅能实 现开合两种状态的铰链结构已不能满足用户的使用要求。尽管市场上已经出现一些可在两个 方向转动的移动电话，然后该种移动电话所应用的铰链结构容易磨损和松动，稳定性不佳， 故同样不能满足消费的使用要求。发明内容鉴于以上内容，有必要提供一种可提供两个方向转动且稳定性好、不易磨损的铰链结构一种铰链结构，包括一个基座、 一个第一铰链和一个第二铰链，第一铰链使铰链结构提 供第一方向的转动，第二铰链使铰链结构提供第二方向的转动，第一铰链连接至基座，所述 第二铰链包括一个转轴、 一个转动件、滚针、 一个固定件及一个弹片，该转动件的一端面上 开设有第一滚针槽，固定件一端面上开设有用以部分容纳所述滚针的第二滚针槽，所述滚针
在第二滚针槽内滚动，转动件与滚针保持接触且相对滚针滑动，转轴不可转动地插入转动件 ，转轴可转动地插入基座、弹片及固定件，弹片与固定件及基座弹性抵接，所述弹片用于滚 针滚动时产生弹力。与现有技术相比，所述铰链结构的第一铰链和第二铰链使其可提供两个方向的转动，且 转动件转动时可对滚针产生挤压，进而使固定件挤压弹片，使弹片产生弹力，从而使第二铰 链的各元件之间保持紧密接触，进而产生较为稳定的摩擦力矩，使铰链运动平稳，另外，当 所述当滚针同时容纳于第一滚针槽与第二滚针槽时，所述铰链结构能够保持良好的稳定状态 ，此外，由于转动件通过滚针与固定件间接接触，这样转动件与固定件之间不易磨损，从而 延长铰链结构的使用寿命。


图l是本发明铰链结构较佳实施例的立体分解图； 图2是本发明铰链结构较佳实施例的另一方向的立体分解图； 图3是本发明铰链结构较佳实施例的立体组装图； 图4是本发明铰链结构较佳实施例的图3沿IV-IV线的剖视图；图5是应用本发明铰链结构的便携带式电子装置打开状态图。
具体实施方式
本发明的较佳实施例公开一种铰链结构，其适用于移动电话、PDA (Personal Digital Assistant,个人数字助理)的携带式电子装置。在本实施例中，以移动电话为例加以说明请参阅图1及图2，本较佳实施例中的铰链结构10包括一个基座12、 一个固定板14、第一 铰链16和第二铰链(图未标)，第一铰链16使铰链结构10提供绕第一方向的转动，第二铰链 使铰链结构10提供绕垂直于第一方向的第二方向的转动。基座12包括一个安装部122、 一个容置部124及一个延伸部126,其中安装部122位于容置 部124与延伸部126之间，且整个基座12为一体成型。安装部122中央开设有一个转轴孔1222 ,该转轴孔1222的一侧设有一个弧形侧壁1223，该转轴孔1222的另一侧开设有一个定位槽 1224，该定位槽1224为方形，其由两个定位侧壁(图未标)围成，两个定位侧壁之间形成一 个开口 (图未标)，该开口朝向转轴孔1222。容置部124大体为筒状，其中心开设有一个容 置腔(图未标)，该容置腔包括一个异形孔1242和一个圆形孔1243,在本实施例中，容置部 124内开设异形孔1242的部分进一步开设有两凹槽1245,从而在容置部124内壁的异形孔 1242与圆形孔1243的连接处形成一个阶梯1244。容置部124靠近安装部122的定位槽122处开 设有一个锁固槽1246，该锁固槽1246与容置部124的容置腔相通。延伸部126内设有一个通道 1262以容纳连接线缆。固定板14为长条状，其中心开设有一个大体为椭圆形的变形孔142,其两端分别开设有 一个安装孔144。该安装孔144用于将固定板14安装到移动电话上。固定板14并不限于长条状 ，其可为任意其他形状，如圆形板状或方形板状等。第一铰链16包括一个壳体1W)、 一个主动件161、 一个随动件162、 一个弹簧163、 一个摩 擦片164、 一个锁固件165、 一个枢轴166和一个插销167。壳体160大体为筒状，其一端敞开，另一端为开设有端孔1602的半封闭端。壳体160的内 外表面截面形状均为异形，即非圆形，在本实施例中，其大体为椭圆形。主动件161中心开设有一个大体为椭圆形的第一变形孔1612,主动件161包括颈部1614和 凸轮部1616,凸轮部1616尺寸大于颈部1614。第一销孔1618沿径向贯穿颈部1614，即其轴线 方向垂直于第一变形孔1612的轴线。凸轮部1616远离颈部1614的一端设有凸轮面1619,凸轮 面1619上设两个凸峰(图未标)。随动件162大体为柱状，其中心开设有一个圆孔1622。随动件162的一端设有一个与主动 件161的凸轮面1619配合的凸轮面1624，凸轮面1624上开设有两个对称的凹谷(图未标)。 随动件162的截面形状与壳体16()的内侧壁截面形状对应，在本实施例中，随动件162侧壁上 具两个相对的切面1626，以形成大体为椭圆形的截面。弹簧163为一个柱状螺旋弹簧，其可被拉伸和压縮。弹簧163可被其他弹性件代替，如橡 胶棒、弹片等。摩擦片164为片状，其中心开设有一个大体为椭圆形的第二变形孔1642,摩擦片164周缘 处设有两个对称的第一凸起1644,第一凸起1644对应基座12的凹槽1245。摩擦片164设于弹 簧163和锁固件165之间，从而避免锁固件165因其与弹簧163之间的直接摩擦，使锁固件165 不易磨损。锁固件165中心开设一个大体为椭圆形的轴孔1650,其包括一个大体为柱状的端部1652 ,端部1652周缘处设有两个对称的第二凸起1653，使其截面形状和大小对应基座12的容置部 124的异形孔1242和摩擦片164的截面。至少两个卡爪1654设置于端部1652的一端，且该卡爪 1654设于靠近端部1652的周缘处，每一个卡爪1654具有一个卡止面1656,在本实施例中，四 个卡爪1654均匀设置。端部1652另一端于两个第二凸起1653之间设有两个对称的凸片1658， 凸片1658为沿着端部1652边缘延伸而成，摩擦片164恰好可容纳于该两个凸片1658之间。枢轴166包括一个凸缘部1662和一个轴部1664，凸缘部1662尺寸大于轴部1664。凸缘部 1662设于轴部1664—端， 一个第二销孔1666开设于轴部1664另一端。轴部1664的截面形状大 体为椭圆形，第一、第二变形孔1612、 1642和轴孔1650的形状和大小对应该轴部1664的截面 。枢轴166的轴部1664的截面形状、主动件161的第一变形孔1612、摩擦片164的第二变形孔 1642和锁固件165的轴孔1650均不限于所述椭圆形，其可为其他异形，即非圆形，如三角形 、五边形、六边形等，只需枢轴166不可于所述第一、第二变形孔1612、 1642和轴孔1650内 转动即可。插销167为一个圆柱体，其插入主动件161的第一销孔1618和枢轴166的第二销孔1666。 装配第一铰链16时，请同时参阅图3和图4，枢轴166的轴部1664依次穿过锁固件165的轴 孔1650、摩擦片164的第二变形孔1642、弹簧163、随动件162的圆孔1622、主动件161的第一 变形孔1612和壳体160，然后将插销167插入主动件161的第一销孔1618和枢轴166的第二销孔 1666，从而使枢轴166、主动件161、随动件162、弹簧163、摩擦片164和锁固件165不能相互 脱离。最后将锁固件165的卡爪1654朝内收縮而从异形孔1242—端插入基座12的容置腔，卡 爪1654从另一端伸出而伸入锁固槽1246,这时卡爪1654松开而使其卡止面1656卡止于与锁固 槽1246相连的端面，锁固件165的端部1652卡止于基座12的阶梯1244,由此将第一铰链16连 接至基座12。此时，弹簧163预设压力，其两端分别弹性抵接随动件162和摩擦片164，主动 件161的凸轮面1619和随动件16:2的凸轮面1624配合，主动件161的凸峰位于随动件162的凹谷 处；随动件162全部、主动件16l和弹簧163部分容纳于壳体160内，主动件161的颈部1614从 壳体160的端孔1602处伸至壳体160外，弹簧163另一部分、锁固件165部分和摩擦片164全部 容纳于基座12的容置部124内，基座12的阶梯1244防止锁固件165朝圆形孔1643方向移动；随 动件162不可相对壳体160转动，主动件161、摩擦片164、锁固件165和枢轴166不可相对基座 12转动。可以理解，枢轴166的第二销孔1666可以省略，而在此处设置螺纹，并在枢轴166伸出壳 体160时旋入一个螺母，也可将枢轴166开设第二销孔1666的一端在插入壳体160等部件后铆 接，这时，插销167和主动件16l的颈部1614可省略，第一销孔1666也无需开设。第二铰链包括一个转动件182、 一个固定件184、两个滚针185、 一个弹片186、 一个垫片 188和一个转轴189。转动件182大体为环状体，其一端面上对称开设有两个第一滚针槽1820，其大体为半圆 柱形，该第一滚针槽1820用于部分收纳滚针185。转动件182在其设有第一滚针槽1820的端面 边缘处沿轴线方向垂直延伸有一个限位块1822。转动件182中心还开设有一个大体为椭圆形 的变形孔1824。 固定件184包括一个凸轮部1841及一个与凸轮部1841相连的定位部1842。凸轮部1841大 体为环状体，其一端面上对称开设有两个第二滚针槽1843,其深度略大于第一滚针槽1820， 且大体为半圆柱形，其位置与转动件182的第一滚针槽1820相对应。固定件184的凸轮部 1841中心还开设有一个圆形的轴孔(图未标)。定位部1842是从凸轮部1841周缘处沿径向向 外延伸而成，其大体为T形，其包括一个定位块1844及一个连接定位块1844与凸轮部1841的 连接块1845。连接块1845与凸轮部1841相连处的两侧对称各形成一个限位面，即第一限位面 1846与第二限位面1847。定位部1842的第一限位面1846及第二限位面1847用于与转动件182 的限位块1822配合而限制铰链结构10在第二方向的转动角度。滚针185为圆柱体，其可始终保持大半部分容纳在固定件184之第二滚针槽1843内，故滚 针185可在固定件184的第二滚针槽1843内滚动，而转动件182可相对滚针185滑动。弹片186中心开设有一个圆形中心孔1862,弹片186设于固定件184和基座12之间，用于 当受到固定件184挤压时产生弹力。可以理解，弹片186也可为螺旋弹簧所代替。垫片188为摩擦垫片，其中心开设有一个圆形中心孔1882，其周缘处设有一个防止垫片 188相对基座18转动的方形凸边1884。转轴189包括一个圆柱状的第一轴部1892，第一轴部1892两端分别设有圆柱状的第一止 挡部1893和第二止挡部1894, —个截面大体为椭圆的第二轴部1895设于第一止挡部1893的第 一轴部1892相对端， 一个截面大体为椭圆的第三轴部1896设于第二止挡部1894的第一轴部 1892相对端。转轴189的第二轴部1895和第三轴部1896的截面形状、固定板14的变形孔142、 转动件182的变形孔1824均不限于所述椭圆形，其可为其他异形，即非圆形，如三角形、五 边形、六边形等，只需转轴189不可于所述变形孔142、 1824内转动即可。垫片188设于基座 12与转轴189的第一止挡部1893之间，从而防止基座12因其与转轴189的第一止挡部1893间的 摩擦而磨损，且因垫片188的方形凸边1884的限制，垫片188不能相对基座12旋转。请再次参阅图3和图4，装配第二铰链时，将弹片186置于基座12的安装部122处，使其弹 片186的中心孔1862与安装部122的转轴孔1222对准，接着将固定件184叠放在弹片186上方， 且使固定件184的轴孔与安装部122的转轴孔1222对准，固定件184的凸轮部1841—侧抵持安 装部122的弧形侧壁1223,固定件184的定位部1842容纳在安装部122的定位槽1224内，接着 将两个滚针185大半部分分别容纳在固定件184的两个第二滚针槽1843内，然后将转动件182 叠放在固定件184上，使转动件182的两个第一滚针槽1820分别与两个滚针185的小半部分配 合。转轴189的第三轴部1896插入固定板14的变形孔142、第二轴部1895依次插入垫片188的 中心孔1882,基座12的转轴孔1222、弹片186的中心孔1862、固定件184的轴孔和转动件182
的变形孔1824，最后将第二轴部1895和第三轴部1896端部分别铆接而形成第一铆合部1897和第二铆合部1898，从而防止上述部件相互脱离。转动件182和转轴189不可相对固定板14转动可以理解，转轴189铆接的两端可分别设置螺纹，并在该端部旋入一个螺母，也可参照 第一铰链16的插销方式，从而代替铆接方式。请一并参阅图5，移动电话包括一个本体20、 一个盖体30和连接本体20与盖体30的铰链 结构IO,壳体160不可转动地连接至本体20上，固定板14固定连接至盖体30上。在图5的状态 下，盖体30相对本体20绕第一方向转动一定角度而打开，且盖体30相对本体20绕第二方向转 动一定角度。当对盖体30施力使其绕第一方向转动时，主动件161、摩擦片164、锁固件165和枢轴 166、基座12、固定板14和第二铰链与盖体30—起相对本体20转动，壳体160和随动件162则 相对本体20不可转动。在此过程中，主动件161的凸峰逐步爬出随动件162的凹谷，弹簧163 被压縮，继续转动盖体30直到当凸峰重新回到凹谷，此时弹簧163回复原状，盖体30打开。 盖体30关闭时，工作原理与打开时相同。盖体30在第二方向处于原始位置时，铰链结构10的滚针185—小半部分容纳在第一滚针 槽1820内，大半部分容纳在固定件184的第二滚针槽1843内。当对盖体30施力使其绕第二方 向转动时，固定板14、转动件182和转轴189与盖体30—起相对本体20转动，基座12、固定件 184、弹片186、垫片188和第一铰链16则相对本体20不转动，而滚针185滑出转动件182的第 一滚针槽1820，且保持在固定件184的第二滚针槽1843内滚动，如此转动件182则相对滚针 185滑动，因此转动件182与固定件184不直接接触。当盖体30朝一个方向转动一预定角度时 ，转动件182的限位块1822抵持在固定件184的第一限位面1846而使盖体30不能继续转动，即 盖体30转动达到极限位置，此时滚针185未容纳第二滚针槽1843的部分又滑入第一滚针槽 1820内。当盖体30反向转动一预定角度时，转动件182的限位块1822抵靠在固定件184的第二 限位面1847而不能继续转动，此时盖体30返回原始位置。当盖体30转动时，滚针185滑出转 动件182的第一滚针槽1820,转动件182转动时挤压滚针185，进而使固定件184挤压弹片186 ，使弹片186发生弹性变形，并对基座12产生弹力，从而使基座12、垫片188、垫片188与转 轴189的第一止挡部1893之间紧密接触，从而产生方向与盖体30转动力矩相反的摩擦力矩， 由此使盖体30的转动更为稳定，且盖体30的转动可停留在任意位置。当盖体30处于预定角度时，本实施例中为处于(T和180°时，弹片182滚针185同时容纳 在转动件182的第一滚针槽1820与固定件184的第二滚针槽1843内，从而可使固定件184较为
稳定地保持在原来位置而不至于使盖体30轻易绕第二方向转动。所述的铰链结构10的第一铰链16和第二铰链使其可提供两个方向的转动，且转动件182 转动时可对滚针185产生挤压，进而使固定件184挤压186弹片，使弹片186产生弹力从而使第 二铰链的各元件之间保持紧密接触，进而产生较为稳定的摩擦力矩，使铰链结构10运动平稳 ,另外，当所述滚针185同时容纳位于第一滚针槽1820与第二滚针槽1843时，铰链结构10能 够保持良好的稳定状态，此外，由于转动件182通过滚针185与固定件184间接接触，这样转 动件182与固定件184之间不易磨损，从而延长铰链结构10的使用寿命。可以理解，壳体160也可不可转动地连接至盖体30，对应地将固定板14固定连接至本体 20。本实施例中，就壳体160连接至本体20、固定板14连接至盖体30的情况说明铰链结构10 应用于移动电话的工作过程，固定板14也可省略，而将转轴189直接固定连接至盖体30或本 体20。滚针185的个数不限于两个，也可以为一个或者多个，相应地，第一滚针槽1820与第 二滚针槽也仅为一个或者多个。
权利要求
1.一种铰链结构，包括一个基座、一个第一铰链和一个第二铰链，第一铰链使铰链结构提供第一方向的转动，第二铰链使铰链结构提供第二方向的转动，第一铰链连接至基座，其特征在于所述第二铰链包括一个转轴、一个转动件、滚针、一个固定件及一个弹片，该转动件的一端面上开设有第一滚针槽，固定件一端面上开设有用以部分容纳所述滚针的第二滚针槽，所述滚针在第二滚针槽内滚动，转动件与滚针保持接触且相对滚针滑动，转轴不可转动地插入转动件，转轴可转动地插入基座、弹片及固定件，弹片与固定件及基座弹性抵接，所述弹片用于滚针滚动时产生弹力。
2.如权利要求l所述的铰链结构，其特征在于所述铰链结构在第二 方向处于原始位置或者极限位置时，滚针的一部分容纳在所述固定件的第一滚针槽内，滚针 的另一部分容纳在第二滚针槽内。
3.如权利要求l所述的铰链结构，其特征在于所述第一滚针槽与第 二滚针槽均为半圆柱形，且第二滚针槽深度大于第一滚针槽，与所述滚针为圆柱体。
4.如权利要求l所述的铰链结构，其特征在于所述转动件在其设有 第一滚针槽的端面边缘处沿轴线方向垂直延伸有一个限位块，所述固定件包括一个凸轮部及 一个定位部，定位部从凸轮部周缘处沿径向向外延伸而成，定位部与凸轮部的相连处的两侧 形成有第一限位面及第二限位面，该第一限位面及第二限位面与转动件的限位块配合而限制 铰链结构在第二方向的转动角度。
5.如权利要求4所述的铰链结构，其特征在于所述转动件大体为环状体，所述固定件的凸轮部为环状体，所述固定件的定位部为T形，该定位部包括一个定位块及一个连接定位块与凸轮部的连接块，该第一限位面及第二限位面形成于连接块与凸轮部 相连处的两侧。
6.如权利要求4所述的铰链结构，其特征在于所述基座包括一个安装部，安装部中央开设有一个转轴孔，该转轴可转动地插入该转轴孔，该转轴孔的一侧设有 一个弧形侧壁，该转轴孔的另一侧开设一个定位槽，该定位槽为方形，固定件的所述凸轮部 一侧抵持于该弧形侧壁，所述定位部为方形，其容置于该定位槽内。
7.如权利要求6所述的铰链结构，其特征在于所述铰链结构还包括一个固定板，转轴不可转动地插入固定板，所述转轴包括有顺序设置的第二轴部、第一止挡 部、第一轴部、第二止挡部和第三轴部，固定板及转动件中心分别开设有变形孔，固定件中 心开设有圆形轴孔，第二和第三轴部截面形状均分别对应变形孔以不可转动地插入变形孔， 可转动地插入固定件的圆形轴孔，第二和第三轴部端部在装配时铆接。
8.如权利要求7所述的铰链结构，其特征在于所述第二铰链还包括一个设于基座与转轴的第一止挡部之间的垫片，该垫片周缘设有一个防止垫片相对基座转动 的方形凸边。
9.如权利要求6所述的铰链结构，其特征在于所述基座还包括一个与安装部相连的容置部，其大体为筒状，容置部靠近安装部处开设有锁固槽，容置部内开设 有一个与锁固槽相通的容置腔，容置腔包括一个异形孔和一个圆形孔，容置部内壁的异形孔 和圆形孔连接处形成一个阶梯。
10.如权利要求9所述的铰链结构，其特征在于所述第一铰链包括一个壳体、 一个主动件、 一个随动件、 一个弹性件、 一个锁固件、 一个枢轴，枢轴依次插入 锁固件、弹性件、随动件、主动件和壳体，弹性件弹性推抵随动件，枢轴、锁固件和主动件 不可相对转动，随动件和壳体不可相对转动，随动件和主动件可相对转动，且其分别包括一 个相互配合的凸轮面。
11.如权利要求10所述的铰链结构，其特征在于所述壳体大体为筒 状，其一端敞开，另一端开设有端孔，壳体的内外表面截面形状均为异形，随动件的截面形 状与壳体的内侧壁截面形状对应，第一铰链还包括一个设于锁固件与随动件之间的摩擦片， 主动件包括一个凸轮部，凸轮面设于凸轮部端部，枢轴包括一个凸缘部和一个轴部，凸缘部 设于轴部一端，主动件、摩擦片和锁固件上分别开设有形状为异形的第一、第二变形孔和轴 孔，第一、第二变形孔和轴孔的形状均对应轴部的截面形状。
12.如权利要求ll所述的铰链结构，其特征在于所述主动件还包括 一个颈部， 一个第一销孔横向开设于颈部内， 一个第二销孔开设于枢轴的凸缘部相对端，颈 部和枢轴的轴部部分从壳体的端孔伸出，第一铰链还包括一个插销，插销插入所述第一和第 二销孔。
13.如权利要求ll所述的铰链结构，其特征在于所述锁固件包括一 个大体为柱状的端部，端部截面形状对应基座的容置部的异形孔截面而不可相对基座转动， 至少两个卡爪设置于端部一端，卡爪具有一个卡止面，卡爪可从基座的容置部一端伸入而从 锁固槽处伸出，且卡爪的卡止面抵接容置部端面，端部抵接基座的阶梯处，端部另一端设有 两个对称的凸片，摩擦片容纳于该两个凸片之间。
全文摘要
本发明公开了一种铰链结构，其包括基座、第一铰链和第二铰链，第一铰链使铰链结构提供第一方向的转动，第二铰链使铰链结构提供第二方向的转动，第一铰链连接至基座，所述第二铰链包括转轴、转动件、滚针、固定件及弹片，该转动件的一端面上开设有第一滚针槽，固定件一端面上开设有用以部分容纳所述滚针的第二滚针槽，所述滚针在第二滚针槽内滚动，转动件与滚针保持接触且相对滚针滑动，转轴不可转动地插入转动件，转轴可转动地插入基座、弹片及固定件，弹片与固定件及基座弹性抵接，所述弹片用于当滚针滚动时产生弹力。所述铰链结构可提供两个方向转动，且稳定性好、不易磨损。
文档编号F16C11/00GK101153625SQ200610200938
公开日2008年4月2日 申请日期2006年9月28日 优先权日2006年9月28日
发明者孟凡明, 浦 罗, 蔡进步, 许盛城 申请人:鸿富锦精密工业(深圳)有限公司;鸿海精密工业股份有限公司