用于移动电子设备的铰链机构的制作方法

专利名称：用于移动电子设备的铰链机构的制作方法
技术领域：
本公开内容涉及用于诸如移动电话和移动计算机等的移动电子设备的铰链机构。
背景技术：
诸如常规的“翻盖电话”等的常规的铰接的移动电子设备通常包括在单个枢转轴周围铰接的两个主体部分或叶片。在闭合位置，甚至借助于在两个叶片之间的接触平面来定位这一单个枢转轴。因为这一几何形状，两个叶片不能打开180°和/或铰链向上伸出带有两个叶片面的平面。其他铰接的移动电子设备包括两个枢转轴，相对于每一叶片固定一个枢转轴，且带有经由两个枢转轴连接叶片的单个联动件。然而，这一装配可以引起在各叶片之间的不确定运动，这是因为两个叶片可以相对于联动件独立地自由枢转。还有其他移动电子设备包括一个或多个不相对于叶片固定的滑动枢转轴。这些设备可以是极度复杂的，且也可以显示出在两个叶片之间的不确定运动。概述在此公开的是用于移动电子设备的允许在设备的两个部分之间的至少180°确定性枢转运动的多轴铰链机构的实施方式。在一些示例性的实施方式中，用于移动电子设备的铰链机构包括第一叶片和第二叶片，该第一叶片包括第一固定枢转轴和第二固定枢转轴，该第二叶片包括第三固定枢转轴和第四固定枢转轴，这四个枢转轴相互基本平行。第一联动件在第一枢转轴处可枢转地耦合到第一叶片且在第四枢转轴处可枢转地耦合到第二叶片。第二联动件在第二枢转轴处这样可枢转地耦合到第一叶片且在第三枢转轴处可枢转地耦合到第二叶片。第一叶片和第二叶片在基本垂直于各枢转轴的平面中相对于彼此可枢转至少约180°。这些实施方式中的一些还可以包括与第一联动件和第二联动件类似且隔开的第二组联动件。在一些实施方式中，在铰链处于闭合位置时，在以第一枢转轴、第二枢转轴、第三枢转轴和第四枢转轴的轴向上观察时，第一联动件和第二联动件相对于彼此横向。在一些实施方式中，第一联接件长度减去第二联接件长度的绝对值大于或等于在第一叶片的两个轴之间的第一间隔减去在第二叶片的两个轴之间的第二间隔的绝对值。在一些实施方式中，第一枢转轴和第二枢转轴之间的距离约等于第三枢转轴和第四枢转轴之间的距离，且第一枢转轴和第四枢转轴之间的距离约等于第二枢转轴和第三枢转轴之间的距离。在一些实施方式中，在第一叶片和第二叶片处于闭合位置时，第一枢转轴和第三枢转轴之间的距离约等于第二枢转轴和第四枢转轴之间的距离。在一些实施方式中，当第一叶片和第二叶片在闭合位置和打开位置之间枢转时， 仅允许基本确定的运动。在一些实施方式中，当第一叶片和第二叶片从闭合位置移动到打开位置时，第一联动件绕第一枢转轴相对于第一叶片枢转少于90°，且第二联动件绕第二枢转轴相对于第一叶片枢转多于90°。在一些实施方式中，第一叶片包括外部主表面和内部主表面，第二叶片包括外部主表面和内部主表面，在第一叶片和第二叶片处于打开位置时，第一叶片和第二叶片的内部主表面是基本地共面的，在第一叶片和第二叶片处于打开位置时，第一叶片和第二叶片的外部主表面是基本地共面的，且第一枢转轴和第二枢转轴是在第一叶片的内部主表面和外部主表面之间的大约一半，且第三枢转轴和第四枢转轴是在第二叶片的内部主表面和外部主表面的之间的大约一半。在一些实施方式中，第一叶片和第二叶片可在基本垂直于第一枢转轴、第二枢转轴、第三枢转轴和第四枢转轴平面中相对于彼此在第一闭合位置和第二闭合位置之间枢转约360°。在这些实施方式中的一些中，在第一叶片和第二叶片处于第一闭合位置或处于第二闭合位置时，第一枢转轴、第二枢转轴、第三枢转轴和第四枢转轴是基本地共面的。在一些实施方式中，可以包括一个或多个凸轮机构以便偏置各叶片相对于彼此的枢转运动(例如朝向闭合位置或打开位置)。凸轮机构可以包括径向双稳态偏心凸轮、径向摩擦棘爪凸轮、轴向双稳态偏心凸轮和/或轴向摩擦棘爪凸轮。在一些实施方式中，铰链机构也可以包括具有第一端部和第二端部的弹簧(第一端部与第一叶片啮合)和包括第一端部和第二端部的推动装置，该推动装置的第一端部与弹簧的第二端部啮合且可以相对于第一叶片滑动，其中第一联动件和第二联动件中的一个包括邻近第一叶片的凸轮部分，该凸轮部分与推动装置的第二端部相互作用以便将铰链向闭合位置或打开位置偏置。在一些实施方式中，联动件中的一个或多个也可以包括纵向通道，可以通过该通道引导连接两个叶片的柔性印刷电路(FPC)和/或其他柔性电连接器。包括这样的通道的联动件可以具有比不包括这样的通道的其他联动件宽的中间部分。在一些实施方式中，第一联动件和第二联动件可以相互嵌套。在一些实施方式中， 每一叶片可以包括结构上支持联动件、将联动件耦合到叶片和/或帮助引导FPC和/或在各叶片之间的其他电连接器的框状机壳部件。铰接的移动电子设备的一些实施方式包括第一叶片，第一叶片包括第一枢转轴和第二枢转轴，第一枢转轴和第二枢转轴相互隔开，且相对于第一叶片固定；第二叶片包括第三枢转轴和第四枢转轴，第三枢转轴和第四枢转轴相互隔开且相对于第二叶片固定，第一枢转轴、第二枢转轴、第三枢转轴和第四枢转轴相互基本平行；第一联动件可枢转地耦合到第一叶片，以使得第一联动件可绕第一枢转轴相对于第一叶片枢转，且第一联动件可枢转地耦合到第二叶片，以使得第一联动件可绕第四枢转轴相对于第二叶片枢转；并且第二联动件可枢转地耦合到第一叶片，以使得第二联动件可绕第二枢转轴相对于第一叶片枢转， 且第二联动件可枢转地耦合到第二叶片，以使得第二联动件可绕第三枢转轴相对于第二叶片枢转；其中，第一叶片和第二叶片中的至少一个包括电子用户界面装置，且其中，第一叶片和第二叶片可在基本垂直于第一枢转轴、第二枢转轴、第三枢转轴和第四枢转轴平面中相对于彼此在闭合位置和打开位置之间枢转至少约180°。在这些实施方式中的一些中，第二联动件包括从邻近的第二枢转轴延伸到邻近的第三枢转轴的纵向通道，该移动设备进一步包括在第一叶片和第二叶片之间延伸的柔性印刷电路(FPC)，FPC穿过第二联动件中的纵向通道。在这些实施方式中的一些中，铰接的移动电子设备也包括第一侧面和对置的第二侧面，第一侧面和第二侧面基本垂直于第一枢转轴，第一联动件和第二联动件比靠近第二侧面更靠近第一侧面；铰接的移动电子设备还包括可枢转地耦合到第一叶片和第二叶片的第三联动件，第三联动件比靠近第一侧面更靠近第二侧面，第三联动件包括从邻近的第一叶片延伸到邻近的第二叶片的纵向通道；并且铰接的移动电子设备还包括在第一叶片和第二叶片之间延伸的同轴电缆，同轴电缆穿过第三联动件中的纵向通道。在这些实施方式中的一些中，第一叶片包括第一主表面和对置的第二主表面，第二叶片包括第三主表面和对置的第四主表面，且第一主表面、第二主表面、第三主表面和第四主表面中的每一个包括电子显示屏幕。铰接的移动电子设备的一个示例性的实施方式包括第一叶片，第一叶片包括第一枢转轴和第二枢转轴，第一枢转轴和第二枢转轴相互隔开且相对于第一叶片固定。铰接的移动电子设备也包括第二叶片，第二叶片包括第三枢转轴和第四枢转轴，第三枢转轴和第四枢转轴相互隔开且相对于第二叶片固定，第一枢转轴、第二枢转轴、第三枢转轴和第四枢转轴相互基本平行。铰接的移动电子设备也包括第一联动件，第一联动件可枢转地耦合到第一叶片，以使得第一联动件可绕第一枢转轴相对于第一叶片枢转，且第一联动件可枢转地耦合到第二叶片，以使得第一联动件可绕第四枢转轴相对于第二叶片枢转。铰接的移动电子设备也包括第二联动件，第二联动件可枢转地耦合到第一叶片，以使得第二联动件可绕第二枢转轴相对于第一叶片枢转，且第二联动件可枢转地耦合到第二叶片，以使得第二联动件可绕第三枢转轴相对于第二叶片枢转，第二联动件包括从邻近的第二枢转轴延伸到邻近的第三枢转轴的纵向通道，第一联动件和第二联动件相互嵌套。铰接的移动电子设备也包括第三联动件，第三联动件可枢转地耦合到第一叶片，以使得第三联动件可绕第一枢转轴相对于第一叶片枢转，且第三联动件可枢转地耦合到第二叶片，以使得第三联动件可绕第四枢转轴相对于第二叶片枢转，第三联动件包括从邻近的第二枢转轴延伸到邻近的第三枢转轴的纵向通道。铰接的移动电子设备也包括第四联动件，第四联动件可枢转地耦合到第一叶片，以使得第四联动件可绕第二枢转轴相对于第一叶片枢转，且第四联动件可枢转地耦合到第二叶片，以使得第四联动件可绕第三枢转轴相对于第二叶片枢转，第三联动件和第四联动件相互嵌套且与第一联动件和第二联动件隔开。铰接的移动电子设备也至少包括用于将第一叶片和第二叶片的枢转移动相对于彼此偏置的一个凸轮机构。铰接的移动电子设备也包括在第一叶片和第二叶片之间延伸的柔性印刷电路(FPC)，FPC穿过第二联动件中的纵向通道并且电连接第一叶片和第二叶片的部件。铰接的移动电子设备也包括在第一叶片和第二叶片之间延伸的电连接器，该电连接器穿过第三联动件中的纵向通道并且电连接第一叶片和第二叶片的部件。第一叶片和第二叶片可在基本垂直于第一枢转轴、第二枢转轴、第三枢转轴和第四枢转轴的平面中相对于彼此在闭合位置和打开位置之间枢转至少约180°，且在设备处于闭合位置时，在以第一枢转轴、第二枢转轴、第三枢转轴和第四枢转轴的轴向上观察时，第一联动件和第二联动件相对于彼此横向，且第三联动件和第四联动件相对于彼此横向。本公开内容在此参考许多示例性的实施方式。各发明特征包括在此单独公开以及在与其他元素的新颖的和不明显的子组合中公开两者的所有新颖的和不明显的元素。在本公开内容中，应理解，术语“一个”、“一”和“至少一个”包含所指定的元素中的一个或多个。 即，如果存在特定的元素中的两个，则也存在这些元素中的一个且因而存在“一个”元素。短语“和/或”意味着“和”、“或”和“和”以及“或”两者。


图1是被构造成用于铰接的移动电子设备的具有经由四个联动件铰接在一起的两个叶片的示例性铰链机构的透视图。图2是图1的设备处于打开位置的俯视图。图3A-图3D阐释另一示例性铰链机构在闭合位置和打开位置之间的运动。图4A-图4D阐释另一示例性铰链机构在第一闭合位置和第二闭合位置之间的运动。图5A-图5D阐释具有用于将运动向打开位置和闭合位置偏置的凸轮机构的又一示例性铰链机构的运动。图6A是示例性铰接的移动电子设备的一部分处于打开位置的透视图，该透视图示出带有径向凸轮机构的两个联动件。图6B是图6A的铰接的移动电子设备处于闭合位置的侧视图。图7是在移动电子设备处于闭合位置时图6A的两个联动件的透视图，该侧视图示出穿过各联动件中的一个的FPC。图8A和图8B是图6A和6B中示出的移动设备的剖视图。图9是具有带有轴向凸轮机构的被示出为处于打开位置的两个联动件的另一示例性铰链机构的俯视图。图10是具有两个嵌套的联动件的被示出为处于打开位置的另一示例性铰接的移动电子设备的一部分的透视图。图11是示出FPC通过处于打开位置的联动件的路线的图10的设备的剖视图。图12是被示出为处于闭合位置的图10的设备的透视图。图13是示出FPC通过处于闭合位置的联动件的路线的图10的设备的一部分的剖视图。图14是具有两个嵌套的联动件的被示出为处于打开位置的又一示例性铰接的移动电子设备的内部部分的透视图。图15是被示出为处于闭合位置的图14的设备的外部部分的透视图。图16是从打开位置内部示出的图14的设备的一部分的透视图。图17是示出FPC通过联动件和处于打开位置的机壳的路线的图14的设备的一部分的透视图。图18是示出FPC通过联动件和处于打开位置的机壳的路线的图14的设备的剖视图。详细描述图1示出包括与多轴铰链机构100耦合在一起的第一叶片102和第二叶片104的铰接的移动电子设备的实施方式。在此所使用的术语“叶片”是指可相对于铰链的另一主体部分枢转的铰链的主体部分。移动电子设备可以是例如诸如智能电话等的手持式设备或诸如膝上型计算机等的便携式计算机。铰接的移动电子设备可以包括在每一叶片的主表面上的多个用户界面屏幕。例如，屏幕106被示出为被安置在叶片102的外部主表面上。屏幕可以用于用户输入和/或显示目的。也可以用多个较小的屏幕和/或诸如键盘等的其他用户界面机构来代替屏幕。 铰接的设备的示例性实施方式可以根据期望在任何表面上和在各表面的任何组合上包括这样的用户界面机构。图1示出设备处于折叠位置或闭合位置，且第一叶片102和第二叶片104被安置为相互邻近和/或接触。图2示出设备处于打开位置，其中，与图1相比较，叶片102已经相对于叶片104 枢转打开180°，暴露每一叶片的内部主表面。屏幕112被示出为处于叶片104的内部主表面中，且屏幕110被示出为处于叶片102的内部主表面中。铰链机构100至少包括耦合第一叶片102和第二叶片104的两个联动件。图1和图2示出设备带有两对这样的联动件。左侧一对包括外部第一联动件120A和内部第二联动件130A，同时右侧一对包括外部第三联动件120B和内部第四联动件130B。该设备也包括各叶片相对于联动件绕其枢转的四个平行枢转轴。图1和图2示出第一枢转轴122、第二枢转轴124、第三枢转轴132和第四枢转轴134。第一轴122和第三轴132穿过第一叶片102且相对于第一叶片固定。第二轴IM和第四轴134穿过第二叶片 104且相对于第二叶片固定。第一联动件120A、120B在第一枢转轴处122可枢转地耦合到第一叶片102，以使得第一联动件可绕第一枢转轴相对于第一叶片枢转，且第一联动件120A、120B在第二枢转轴处1 可枢转地耦合到第二叶片104，以使得第一联动件可绕第二枢转轴相对于第二叶片枢转。类似地，第二联动件130A、130B在第三枢转轴处132可枢转地耦合到第一叶片102， 以使得第二联动件可绕第三枢转轴相对于第一叶片102枢转，且第二联动件130A、130B在第四枢转轴处134可枢转地耦合到第二叶片104，以使得第二联动件可绕第四枢转轴相对于第二叶片枢转。这一固定轴的双联动的装置构造可以限定在各叶片之间的相对自由的移动，以使得借助于一个叶片保持固定，另一叶片仅可以沿着单个预先确定的路径前后移动， 这就是类似于传统的翻盖电话绕仅单个枢转轴直接地连接的两个叶片的情况。在此将这样的受限运动定义为“确定性”运动。在一些实施方式中，设备可以仅包括单个第一联动件120和/或单个第二联动件 130。在其他实施方式中，设备可以包括第一联动件和第二联动件中的一种或两者中的三个或更多个。术语“第一联动件120”在下文中被用来共同地和个别地两者意指第一联动件 120A和第一联动件120B。类似地，术语“第二联动件130”在下文中被用来共同地和个别地两者意指第二联动件130A和第二联动件130B。在对在此描述的其他实施方式的引用中也使用类似的命名法。如图3A中所示出，在一些实施方式中，在处于闭合位置时，四个枢转轴可以以方形图案同等地相互隔开。在这些实施方式中，在处于闭合位置时，从第一轴122到第三轴 132的距离(Cl1)、从第四轴134到第二轴124的距离(d2)、从第一轴122到第四轴134的距离(d3)以及从第三轴132到第二轴124的距离(d4)全部相等。距离Cl1可以被称为第一间隔，且距离(12可以被称为第二间隔。借助于这一轴图案，在以各轴的方向观察时(例如参见图3A)，联动件120、联动件130以直角相互等分。而且，在这一图案中，第一联动件120的 “联接件长度”(被定义为第一轴122和第二轴IM之间的距离(d5))可以等于第二联动件的“联接件长度”(被定义第三轴132和第四轴134之间的距离(d6))。在例如图1和图5A中所示出的那些的其他实施方式中，在处于闭合位置时，四个枢转轴可以形成矩形图案。在被示出为处于闭合位置的图1中，例如，距离Cl1仍然等于距离屯，距离d3仍然等于距离d4，且联动件长度(15和(16仍然相等。然而，距离Cl1和距离d2 小于距离d3和距离d4。在未示出的还有其他实施方式中，在处于闭合位置时，四个枢转轴可以形成非矩形图案，同时仍然允许在各叶片之间的确定性180°枢转运动。在一个示例中，如图3A和图5A中所示出，为了实现至少180°枢转，在投影到垂直于四个轴的平面上时，在处于闭合位置时，连接第一轴122和第二轴124的线必须与连接第三轴132和第四轴134的线相交 (即，各联动件必须相对于彼此横向或交叉)。在另一示例中，为了实现180°枢转，d5减去 d6(即，在最长联动件和最短联动件之间的差)的绝对值必须大于或等于d3减去d4(即，在每一叶片中的各轴的间距之间的差)的绝对值。在一些实施方式中，可以将各枢转轴安置在各叶片的两个主表面之间的中间。例如，如图3A-图3C中所示出，第一轴122和第三轴132处于在第一叶片102的内部主表面和外部主表面之间的中间的一半心，且第二轴IM和第四轴134处于在第二叶片104的内部主表面和外部主表面的之间的中间的中心。在这一实施方式中，各轴可以相对于各叶片处于中心，且在处于打开位置时，如图3C中所示出，内部主表面上的屏幕110和屏幕112可以相互共面或齐平，且带有或不带有屏幕106和屏幕108的各外部主表面也可以相互共面。 各叶片中的各轴的居中也可以帮助在结构上将联动件装配在每一叶片的框架内，并且增加了各联动件的可用宽度。图3A-图3C示出当第一叶片枢转且从图3A中的闭合位置平移到图3C中的打开位置时第一叶片102相对于第二叶片104的运动。逆向运动可以关闭设备。在打开运动期间，第一联动件120相对于第二叶片104枢转少于90°，同时第二联动件130相对于第二叶片104枢转多于90°。在以图3A到图3C的顺序示出的实施方式中，在其中各枢转轴同等地隔开且对于方形图案的场合，第一联动件120相对于第二叶片104枢转约45°，同时第二联动件相对于第二叶片104枢转约135°。在闭合位置，在以各枢转轴的方向观察时，第一联动件120和第二联动件130可以相互横向和/或相互歪斜。在此所使用的术语“横向”意味着连接第一联动件120的两个枢转轴122、124的第一线d5和连接第二联动件130的两个枢转轴132、134的第二线d6形成交叉的或相交的图案。在图3A中示出的特定的实施方式中，各联动件由于各枢转轴的对称性而相互垂直。在打开位置，在以各枢转轴的方向观察时，第一联动件120和第二联动件130可以相互平行。在图3C中示出的实施方式中，各联动件相互平行和相互成直线，且四个枢转轴是共面的。重要的是，在闭合位置和打开位置之间，第一叶片102可以相对于第二叶片104仅在单个确定路径中移动。换句话说，各联动件和各枢转轴的几何结构限制了每当打开和关闭各叶片时各叶片相对于彼此以相同的方式移动。这是出现在常规单轴翻盖电话中但不出现在具有单个联动件的常规双轴设备中的特征。在后一种情况中，所容许的运动可以包括不确定运动。
图3D是图3C的剖视图，示出第一联动件120相对于第二联动件130的示例性间距和布局。在这一实施方式中，联动件120、联动件130相互交错且隔开，且不直接地相互接触。如图3A中所示出，在闭合位置，叶片102、104可以相互隔开。这一间距可以帮助减少对各叶片的内部主表面上的屏幕110和屏幕112的损坏。当设备枢转为打开和闭合时， 该间距也可以在各叶片之间提供间隙。除了在各叶片之间的间距之外，各叶片的面对的边 114和边116可以倒角以便帮助当各叶片枢转为打开和闭合时在各叶片之间提供间隙。如图;3B中所示出，在打开/闭合运动的中间部分期间，倒角的边114、116允许第一叶片102 绕过第二叶片104。在114、116处的边不倒角的各实施方式中，在闭合位置，需要将两个叶片隔开得更远。在114、116处的边倒角时，期望在各叶片之间的间距在运动中始终保持相同或者当各叶片枢转为打开时该间距减少。边114、116的倒角也可以影响可用于屏幕110 和屏幕114的空间。较少的倒角可以得到更多可用屏幕空间。在一些实施方式中，叶片102、104可以从第一闭合位置经过打开位置且到第二闭合位置枢转完整的360°。在图3C中示出的示例中，例如，如果边113和边115较多地倒角，则第一叶片102可以相对于第二叶片104继续顺时针摆动，直到在屏幕106处的主表面变得平行于和邻近于在屏幕108处的表面。然而，可以存在将运动限制为图3A-图3C中所示出的运动的其他物理限制。例如，如图1中所示出的，联动件120、联动件130被各叶片的结构部分限制为旋转经过图3C的位置。图4A-图4D示出铰链的设备的另一实施方式，其中第一叶片202可以相对于第二叶片204枢转360°。在图4A中示出的第一闭合位置中，屏幕210和屏幕212相互邻近，同时在图4D中示出的第二闭合位置中，屏幕206和屏幕208相互邻近。当两个叶片在两个闭合位置之间移动时，除了枢转之外，这两个叶片也相对于彼此平移。第一联动件220在枢转轴222处可枢转地耦合到第一叶片202且在枢转轴2M处可枢转地耦合到第二叶片204。第二联动件230在枢转轴232处可枢转地耦合到第一叶片 202且在枢转轴234处可枢转地耦合到第二叶片。如图4A和图4D中所示出，在闭合位置，第一联动件220和第二联动件230成直线且四个枢转轴平行。尽管各叶片在两个闭合位置之间相对于彼此平移且枢转360°，但各联动件相对于每一叶片仅枢转180°。如图4C中所示出，在打开位置，第一联动件220和第二联动件230相对于彼此横向，同时屏幕210和屏幕212并排成直线，且屏幕206和屏幕208并排成直线。在一些实施方式中，可以省略、改变其大小或用替代的界面来代替屏幕206、屏幕 208、屏幕210、屏幕212中的一个或多个。例如，在一些实施方式中，可以移除屏幕206和屏幕208以使得在第一闭合位置中两个剩余屏幕受到保护。例如，这可以是用于将设备存储在口袋中的期望位置。然后，在设备处于第二打开位置时，剩余屏幕中的每一个可以位于设备的暴露的表面上以便用于用户交互。应明白，对于图4A-图4D中所示出的设备，类似地， 许多其他屏幕构造是可能的。在许多实施方式中期望包括将两个叶片相对于彼此的枢转运动偏置为例如朝向闭合位置或朝向打开位置和/或例如借助于一个或多个高摩擦关节向两个叶片的枢转运动提供阻力的机构。
图5A-图5D阐释具有用于偏置两个叶片相对于彼此的运动的凸轮机构的移动设备的铰接的机构300的实施方式。第一叶片302和第二叶片304由第一联动件320在枢转轴322和枢转轴3M处且由第二联动件330在枢转轴332和枢转轴334处可枢转地耦合。 在一种实施方式中，每一叶片是约6. 8mm厚。第一叶片302可以包括屏幕306和屏幕310， 且第二叶片304可以包括屏幕308和屏幕312。第一联动件320和第二联动件330中的一个或两者可以包括微软各枢转轴的凸轮部分。各凸轮部分可以包括由升起的部分的分隔的一个或多个凹的部分以便形成凸轮。例如，联动件320包括在轴322周围的包括由升起的部分327分隔的第一棘爪3 和第二棘爪328的凸轮部分。类似地，联动件330包括在轴 334周围的包括由升起的部分327分隔的第一棘爪3 和第二棘爪328的凸轮部分。联动件的凸轮部分可以与推杆或推动装置、弹簧和/或其他偏置元件相互作用以便偏置各叶片的相对运动。例如，图5A-图5D的实施方式包括与第一联动件320的凸轮部分和第一叶片302相互作用的第一推动装置340和第一弹簧360以及与第二联动件330的凸轮部分和第二叶片304相互作用的第二推动装置350和第二弹簧370。第一推动装置340 包括与第一联动件320的棘爪3沈、3观和升起的部分327相互作用的凸的第一端342和与第一弹簧360相互作用的第二端344。第一弹簧360的相对端362邻接于第一叶片302或被固定到第一叶片302。类似地，第二推动装置350包括与第二联动件330的棘爪336、338 和升高的部分337相互作用的凸的第一端352和与第二弹簧370的第二端354。第二弹簧 370的相对端372邻接于第二叶片304或被固定到第二叶片304。当设备从图5A中示出的闭合位置移动到图5B中示出的中间位置时，推动装置的凸的第一端342、352从第一棘爪3沈、336移动到与升高的部分327、337接触。因为轴322、 334与各叶片固定在一起，这强迫推动装置340、350从轴322、334滑动离开并向弹簧360、 370滑动，由此压缩弹簧，如图5B中所示出的。当设备从图5B的中间位置移动到图5C的打开位置时，推动装置的凸的第一端 342、352从升起的部分327、337移动离开且移动到第二棘爪328、338中。因为轴322、3；34 与各叶片固定在一起，当经压缩的弹簧360、370伸展时，这允许推动装置340、350向轴322、 334滑动回去，如图5C中所示出。应注意，铰接的设备的一些实施方式可以仅包括在一个联动件和一个叶片之间的单个凸轮机构。单个凸轮和弹簧可以足以偏置各叶片的枢转运动。因为联动件和叶片限于在确定性运动中相互一致移动，偏置在任何联动件和任何叶片之间的运动足以偏置整个铰链的运动。尽管未示出，但铰接的移动设备的一些实施方式可以包括一个或多个摩擦关节。 例如，相对于各叶片中的一个固定的枢轴针可以在枢转轴处紧密地装配在各联动件中的一个中的孔径内，以使得该紧密装配提供足以将两个叶片相对于彼此保持在期望的位置的摩擦阻力，直到用户手动地克服阻力以便进一步打开或关闭设备。在另一示例中，被安置在邻近联动件的枢轴针上的一个或多个垫圈可以创建离合器状的摩擦关节，这是因为在打开或关闭设备时两个垫圈或一个垫圈和联动件或叶片的表面在旋转运动中相互摩擦。又一示例包括所谓的“问号”摩擦关节，其中一片金属板例如紧密地环绕在枢轴针周围以便创建摩擦表面。可以代替凸轮类型偏置机构或与其组合使用这些类型的摩擦关节。在其他实施方式中，可以使用其他运动偏置或运动阻力机构来控制各叶片相对于彼此的枢转运动。可以采用各种类型的凸轮机构和摩擦铰链机构的组合，诸如例如径向双稳态偏心凸轮、轴向双稳态偏心凸轮、径向摩擦棘爪凸轮和轴向摩擦棘爪凸轮。图9中示出轴向凸轮机构的示例。应明白，不同于凸轮机构的许多其他已知的偏置机构(例如磁机构和其他弹簧机构)也可以合适地用于偏置各叶片的枢转运动。还应明白，图4A-图4D中示出的360°实施方式也可以包括偏置机构。图6-图8阐释具有用于偏置两个叶片相对于彼此的运动的凸轮机构的铰接的移动电子设备400的另ー实施方式。此实施方式是至少包括一个联动件的设备的示例，该联动件包括可以通过其在两个叶片之间引导柔性印刷电路(FPC)、同轴电缆、扁平帯状电缆、 连接线和/或其他电通信装置的管道或通道。參考图6A，设备包括第一叶片402、第二叶片404、第一联动件420、第二联动件 430、第一推动装置440和第二推动装置450。第二联动件430可以显著地比第一联动件420 厚，以使得第二联动件430可以包括被用来从第一叶片402和第二叶片404之间引导FPC 490的纵向地通过的管道。在图6A中所示出的打开位置中，推动装置440与棘爪4 啮合， 且第二推动装置450与棘爪438啮合。在所示出的实施方式中，联动件420、联动件430与各叶片的内部主表面差不多齐平或共面，且在其他实施方式中，各联动件可以与各叶片的内部主表面完全地齐平，这可以在打开位置中提供期望外观。图6B示出处于闭合位置的设备且阐释两个联动件420、联动件430的相对宽度。在一个示例中，第二联动件430可以是第一联动件420的大约三倍宽度，例如分別是大约3mm 禾ロ 1mm。如图7中可见，在处于闭合位置吋，第二联动件430包括从邻近的枢转轴432延伸到邻近的枢转轴434的内部管道492。FPC 490可以从叶片402通过管道492扩展到叶片 404。通过使得FPC 490引导通过管道492，FPC可以受到保护，且FPC的弯曲可以得到控制。管道492可以是完全地封闭的，形成通过联动件430的隧道状的通道，或者管道492可以是在ー侧部分开放的。在图7中所示出的实施方式中，在推动装置450和叶片402的外部主表面中的屏幕(未示出)之间引导FPC。图8A和8B分別示出FPC如何引导通过处于闭合位置和打开位置的设备。在图8A 的闭合位置中，FPC可以具有微量的松弛，而在图8B的打开位置中，FPC可以具有较大的量的松弛。如图8B中所示出，通过联动件430的管道492的构造可以帮助引导在设备的重复打开和关闭期间FPC聚束和绷紧的方式，以便保护FPC免受扭折、箍缩或例如来自凸轮机构的其他损坏。如上面所提到的，铰接的移动电子设备的一些实施方式包括两组联动件，ー个组在设备的任ー侧上(如图1中所示出的)。在这些实施方式中的ー些中，内部联动件430两者可以比外部联动件420更宽和/或更厚(例如參见图6A和6B)，且内部联动件430两者可以包括纵向延伸通过它们的管道492 (例如參见图7-图8B)。管道492中的至少ー个可以被用来引导FPC，且管道492中的另ー个可以被用来引导诸如第二FPC或同轴电缆等的第 ニ电通信装置，例如用于天线或用于在各叶片之间传递功率。图5-图8示出包括径向凸轮机构的设备的示例。换句话说，在设备打开和关闭时， 推动装置相对于相应的凸轮枢转轴径向移动。其他实施方式可以包括轴向凸轮机构，其中在设备打开和关闭时推动装置相对于相应的凸轮枢转轴轴向移动。在图9中阐释ー个这样
13的示例。类似于以上所描述的其他实施方式，这ー设备包括第一叶片502、第二叶片504、第一联动件520、第二联动件530和枢转轴524、枢转轴522、枢转轴532和枢转轴534。在所示出的实施方式中，当联动件绕轴522、534旋转吋，定向为垂直于轴522、534的凸轮元件M4、 5M中的棘爪绕各轴枢转，且引起推动装置540、550轴向滑动并与轴向定向的弹簧560、570 相互作用。推动装置540、550可以包括突出部分M2、552，当经过相应的凸轮元件544、5M 的棘爪和升高的部分，突出部分542、552上拱和下拱。凸轮元件544、5M可以包括联动件 520、530中的一部分，或者可以包括穿过联动件的分隔的轴向定向的针元素。轴向凸轮机构可以类似于以上所描述的径向凸轮机构运行为偏置各叶片502、504的枢转运动。图10-图13阐释具有嵌套的联动件的铰接的移动电子设备的实施方式，嵌套的联动件中的ー个包括用于在两个叶片之间引导FPC的管道。图10示出处于打开位置的设备的一个嵌套的铰链的内側。设备可以具有两个或更多个这样的铰链，每ー个都包括两个嵌套的联动件。在此所使用的术语“嵌套的”意味着在设备处于任何枢轴的位置时，不存在将整个第一联动件与整个第二联动件分隔的平面。作为对比，联动件120和联动件130是不嵌套的，这是因为它们由垂直于枢转轴平面完全地分离，如图2和图3D中所示。类似地， 联动件320和联动件330是不嵌套的，如图5D中所示出，且联动件420和联动件430是不嵌套的，如图6B中所示出。图10示出借助于裂开联动件620和中间联动件630耦合到第二叶片604的第一叶片102。裂开联动件可以是“U ”形，且包括基础部分626，基础部分ぬ6带有从基础部分延伸的第一臂622和第二臂624。两个臂622、6M在它们之间形成间隙。中间联动件630 可以是“H”形，且包括第一基础部分631、第二基础部分638和连接各基础部分的连接部分 636、637。连接部分636、637在裂开联动件620的臂622、6 之间穿过该间隙。如图11和图13中所示出的，中间联接件630包括用于在各叶片之间引导FPC 690 的在连接部分636、637之间的管道692。在设备处于打开位置吋，内部连接部分636是可见的，且在设备处于闭合位置吋，外部的连接部分637是可见的。管道692可以是通过中间联动件630的完全地封闭的隧道状孔径，或者可以在ー侧部分地开放。如图11和图13中所示出的，类似于以上所描述的各实施方式，设备可以包括四个平行枢转轴。枢转轴650可以将中间联动件可枢转地耦合到第一叶片602，且枢转轴652可以将中间联动件可枢转地耦合到第二联动件。轴650可以穿过中间联动件630的第一基础部分631，从端部632延伸到634。轴652可以类似地穿过中间联动件的第二基础部分638。枢转轴660和枢转轴662可以分别将裂开联动件620可枢转地耦合到第一叶片 602和第二叶片604。轴660可以穿过裂开联动件的基础部分626，且轴662可以穿过臂622 和臂624中的每ー个。类似于图5-图8中所示出的设备，包括嵌套铰链的各设备也可以包括用于在设备打开和关闭时偏置各叶片的枢转运动的偏置机构。这样的偏置机构可以包括如上所述的轴向凸轮机构和/或径向凸轮机构或其他合适的偏置机构。图14-图18阐释具有嵌套的联动件的铰接的移动电子设备的另ー实施方式，这些嵌套的联动件中的ー个包括用于在两个叶片之间引导FPC的管道。图14示出处于打开位置的一对示例性嵌套联动件的内视图，且图15示出处于闭合位置的外视图。这ー对联动件包括两者将第一叶片702可枢转地耦合到第二叶片704的第一联动件720和第二联动件730。第一叶片720包括在枢转轴784处被耦合到第二叶片的基础部分7 和在枢转轴786处被耦合到第一叶片702的中间(或臂)部分722。第二叶片730 包括在枢转轴782处被耦合到第一叶片702的第一基础部分731、在枢转轴780处被耦合到第二叶片704的第二基础部分738和连接第一基础部分和第二基础部分的中间(或桥)部分736。桥部分736包括形成纵向地延伸通过第二联动件730的管道792的外部法兰737， 可以通过管道792引导FPC 790。如图16中所示出的，第一叶片702可以包括第一机壳703，且第二叶片704可以包括第二机壳705。机壳703和机壳705可以包括框架结构以便支持联动件720、730、凸轮 740、750、弹簧760、770和FPC 790。可以使用针来在四个枢转轴处将各联动件可枢转地耦合到机売。这样的枢轴针可以被固定到机壳且允许各联动件绕枢轴针旋转。在一些实施方式中，可以将ー个或多个枢轴针攻丝为与联动件或机壳的ー个或多个部分配合。第一联动件720还可以包括沿着枢转轴784从基础部分7 伸展的杆件742。类似地，第二联动件730还可以包括沿着枢转轴782从基础部分731伸展的杆件752。杆件 742、752可以耦合到各自的联动件720、730，以使得各杆件与各自的联动件一致旋转。杆件 742、752包括各自的凸轮部分744、754，当各联动件相对于机壳旋转以便偏置在第一叶片和第二叶片之间的枢转运动时，各自的凸轮部分744、7M与各自的推动装置740、750和弹簧760、770相互作用。图17示出处于打开位置的设备的外视图，且移除了各叶片的外部表面。每ー叶片包含机壳703、705中的一个，且带有经由两个机壳互连两个叶片的嵌套的联动件720、730。 FPC 790可以在每一端上具有其中它连接到各叶片中的每ー个的宽的部分以及经过机壳并通过联动件730中的管道792的中间部分。图18示出处于打开位置的设备的剖视图，且外部显示器706和外部显示器708位于设备的上表面上，机壳703和叶片702位于左边，且机壳705和叶片704位于右边。FPC 可以是结合到各叶片或分別接近扣件710和712的机壳703、705、或在离联动件720、730较远的其他位置处。可以每ー叶片上的结合位置在FPC 790中形成适量的松弛，以使得在设备处于闭合位置吋，例如图15中所示出的，在结合点之间在FPC中仍然保留至少某ー小量的松弛。期望不再任何位置处在FPC上施加张カ以便避免损坏。然而，可以是的FPC中的松弛的量最小化，以便减少辅助管束回路714、716的大小，从而避免由太多松弛而引起的对FPC的过度聚束、扭折或其他损坏。如图18中所示出的，可以在机壳中提供空间以便在处于打开位置时以它们的最大尺寸容纳辅助管束回路714、716，且联动件730中的管道792 和这ー联动件720的基7 可以被成型为将在设备的打开位置和闭合位置之间引导FPC的移动，以便每当设备被打开或被关闭引起FPC以相同的方式弯曲。在此描述的许多实施方式共享若干期望特征。第一，各设备具有固定枢轴且在确定性运动中打开和关闭。第二，各设备打开到平坦位置，且两个叶片并排，且在内部主表面上面没有突出。第三，各设备足够耐久以便承受至少100，000次打开/关闭循环而没有显著的损坏。第四，各联动件在两个叶片之间提供电互连装置的受保护的路线。第五，各设备使得各叶片的主表面上用于显示屏幕和/或键盘的空间最大化。第六，各设备允许相反的叶片上的屏幕/键盘在打开位置中尽可能靠近。以及第七，各设备包括用于偏置各叶片的枢转运动的机构。
考虑到所公开的原理可以应用到其中的许多可能的实施方式，应明白，所阐释的各实施方式仅是优选示例且不应被看作是限制保护范围。相反，保护范围由所附权利要求书来限定。因此，要求保护落在这些权利要求的范围和精神内的所有内容。
权利要求
1.一种用于移动电子设备的铰链机构，包括包括第一枢转轴(12 和第二枢转轴(13 的第一叶片(102)，所述第一枢转轴和所述第二枢转轴相互隔开且相对于所述第一叶片固定；包括第三枢转轴(134)和第四枢转轴(124)的第二叶片(104)，所述第三枢转轴和所述第四枢转轴相互隔开且相对于所述第二叶片固定，所述第一枢转轴、第二枢转轴、第三枢转轴和第四枢转轴相互基本平行；第一联动件(120)，所述第一联动件(120)可枢转地耦合到所述第一叶片，以使得所述第一联动件可绕所述第一枢转轴相对于所述第一叶片枢转，且所述第一联动件(120)可枢转地耦合到所述第二叶片，以使得所述第一联动件可绕所述第四枢转轴相对于所述第二叶片枢转；以及第二联动件(130)，所述第二联动件(130)可枢转地耦合到所述第一叶片，以使得所述第二联动件可绕所述第二枢转轴相对于所述第一叶片枢转，且所述第二联动件(130)可枢转地耦合到所述第二叶片，以使得所述第二联动件可绕所述第三枢转轴相对于所述第二叶片枢转；其中，所述第一叶片和所述第二叶片可在基本垂直于所述第一枢转轴、第二枢转轴、 第三枢转轴和第四枢转轴的平面中相对于彼此在闭合位置和打开位置之间枢转至少约 180°。
2.如权利要求1所述的铰链机构，其特征在于第一联接件长度(d5)是所述第一枢转轴和所述第四枢转轴之间的距离； 第二联接件长度(d6)是所述第二枢转轴和所述第三枢转轴之间的距离； 第一间隔(Cl1)是所述第一枢转轴和所述第二枢转轴之间的距离；以及第二间隔(d2)是所述第三枢转轴和所述第四枢转轴之间的距离； 其中，所述第一联接件长度减去所述第二联接件长度的绝对值大于或等于所述第一间隔减去所述第二间隔的绝对值。
3.如前述各权利要求所述的铰链机构，其特征在于，所述第一枢转轴和所述第二枢转轴之间的距离(Cl1)约等于所述第三枢转轴和所述第四枢转轴之间的距离(d2)，且所述第一枢转轴和所述第四枢转轴之间的距离(d5)约等于所述第二枢转轴和所述第三枢转轴之间的距离(d6)。
4.如前述各权利要求所述的铰链机构，其特征在于，在所述第一叶片和所述第二叶片处于闭合位置时，所述第一枢转轴和所述第三枢转轴之间的距离(d3)约等于所述第二枢转轴和所述第四枢转轴之间的距离(d4)。
5.如前述各权利要求所述的铰链机构，其特征在于，在所述第二枢转轴和所述第三枢转轴的方向上，所述第二联动件的中间部分比所述第一联动件的中间部分宽，所述第二联动件包括通过所述第二联动件的所述中间部分从邻近的所述第二枢转轴延伸到邻近的所述第三枢转轴的纵向通道G92)，所述纵向通道是被构造成在所述第一叶片和所述第二叶片之间引导柔性电连接器G90)。
6.如前述各权利要求所述的铰链机构，进一步包括包括第一端部和第二端部的弹簧(360)，所述第一端部与所述第一叶片啮合；以及包括第一端部和第二端部的推动装置(340)，所述推动装置的所述第一端部与所述弹簧的所述第二端部啮合，且可相对于所述第一叶片滑动；其中，所述第一联动件和所述第二联动件中的一个包括邻近所述第一叶片的凸轮部分 (327)，所述凸轮部分与所述推动装置的所述第二端部相互作用以便将铰链向所述闭合位置或所述打开位置偏置。
7.如前述各权利要求所述的铰链机构，其特征在于，所述第一联动件和所述第二联动件相互嵌套。
8.如前述各权利要求所述的铰链机构，其特征在于，所述第一叶片和所述第二叶片可在基本垂直于所述第一枢转轴、第二枢转轴、第三枢转轴和第四枢转轴的平面中相对于彼此在第一闭合位置和第二闭合位置之间枢转约360°。
9.一种铰接的移动电子设备，包括包括第一枢转轴(12 和第二枢转轴(132)的第一叶片(102)，所述第一枢转轴和所述第二枢转轴相互隔开且相对于所述第一叶片固定；包括第三枢转轴(134)和第四枢转轴(13 的第二叶片(104)，所述第三枢转轴和所述第四枢转轴相互隔开且相对于所述第二叶片固定，所述第一枢转轴、第二枢转轴、第三枢转轴和第四枢转轴相互基本平行；第一联动件(120)，所述第一联动件(120)可枢转地耦合到所述第一叶片的第一联动件(120)，以使得所述第一联动件可绕所述第一枢转轴相对于所述第一叶片枢转，且所述第一联动件(120)可枢转地耦合到所述第二叶片，以使得所述第一联动件可绕所述第四枢转轴相对于所述第二叶片枢转；以及第二联动件(130)，所述第二联动件(130)可枢转地耦合到所述第一叶片，以使得所述第二联动件可绕所述第二枢转轴相对于所述第一叶片枢转，且所述第二联动件(130)可枢转地耦合到所述第二叶片，以使得所述第二联动件可绕所述第三枢转轴相对于所述第二叶片枢转；其中，所述第一叶片和所述第二叶片中的至少一个包括电子用户界面装置(106)；以及其中，所述第一叶片和所述第二叶片可在基本垂直于所述第一枢转轴、第二枢转轴、 第三枢转轴和第四枢转轴的平面中相对于彼此在闭合位置和打开位置之间枢转至少约 180°。
10.一种铰接的移动电子设备，包括包括第一枢转轴(12 和第二枢转轴(13 的第一叶片(102)，所述第一枢转轴和所述第二枢转轴相互隔开且相对于所述第一叶片固定；包括第三枢转轴(134)和第四枢转轴(13 的第二叶片(104)，所述第三枢转轴和所述第四枢转轴相互隔开且相对于所述第二叶片固定，所述第一枢转轴、第二枢转轴、第三枢转轴和第四枢转轴相互基本平行；第一联动件(120A)，所述第一联动件(120A)可枢转地耦合到所述第一叶片，以使得所述第一联动件可绕所述第一枢转轴相对于所述第一叶片枢转，且所述第一联动件(120A) 可枢转地耦合到所述第二叶片，以使得所述第一联动件可绕所述第四枢转轴相对于所述第二叶片枢转；第二联动件(130A)，所述第二联动件(130A)可枢转地耦合到所述第一叶片，以使得所述第二联动件可绕所述第二枢转轴相对于所述第一叶片枢转，且所述第二联动件(130A) 可枢转地耦合到所述第二叶片，以使得所述第二联动件可绕所述第三枢转轴相对于所述第二叶片枢转，所述第二联动件包括从邻近的所述第二枢转轴延伸到邻近的所述第三枢转轴的纵向通道，所述第一联动件和所述第二联动件相互嵌套；第三联动件(120B)，所述第三联动件(120B)可枢转地耦合到所述第一叶片，以使得所述第三联动件可绕所述第一枢转轴相对于所述第一叶片枢转，且所述第三联动件(120B) 可枢转地耦合到所述第二叶片，以使得所述第三联动件可绕所述第四枢转轴相对于所述第二叶片枢转，所述第三联动件包括从邻近的所述第二枢转轴延伸到邻近的所述第三枢转轴的纵向通道；第四联动件(130B)，所述第四联动件(130B)可枢转地耦合到所述第一叶片，以使得所述第四联动件可绕所述第二枢转轴相对于所述第一叶片枢转，且所述第四联动件(130B) 可枢转地耦合到所述第二叶片，以使得所述第四联动件可绕所述第三枢转轴相对于所述第二叶片枢转，所述第三联动件和第四联动件相互嵌套且与所述第一联动件和所述第二联动件隔开；用于偏置第一叶片和第二叶片相对于彼此的枢转移动的至少一个凸轮机构； 在所述第一叶片和所述第二叶片之间延伸的柔性印刷电路(FPC)，所述FPC穿过所述第二联动件中的所述纵向通道并且电连接所述第一叶片和所述第二叶片的部件；以及在所述第一叶片和所述第二叶片之间延伸的电连接器，所述电连接器穿过所述第三联动件中的所述纵向通道并且电连接所述第一叶片和所述第二叶片的部件；其中，所述第一叶片和所述第二叶片可在基本垂直于所述第一枢转轴、第二枢转轴、 第三枢转轴和第四枢转轴的平面中相对于彼此在闭合位置和打开位置之间枢转至少约 180°，且在所述设备处于闭合位置时，在以所述第一枢转轴、第二枢转轴、第三枢转轴和第四枢转轴的轴向上观察时，所述第一联动件和所述第二联动件相对于彼此横向，且所述第三联动件和第四联动件相对于彼此横向。
全文摘要
本发明公开了用于移动电子设备的铰链机构。一种用于移动电子设备的铰链机构包括第一叶片和第二叶片，该第一叶片包括第一固定枢转轴和第二固定枢转轴，该第二叶片包括第三固定枢转轴和第四固定枢转轴，四个枢转轴相互基本平行。第一联动件在第一枢转轴处可枢转地耦合到第一叶片且在第四枢转轴处可枢转地耦合到第二叶片。第二联动件在第二枢转轴处这样可枢转地耦合到第一叶片且在第三枢转轴处可枢转地耦合到第二叶片。第一叶片和第二叶片可相对于彼此枢转至少约180°。可以包括凸轮机构以便偏置各叶片的枢转运动。连接各叶片的FPC或其他电连接器可以穿过各联动件中的至少一个中的通道。
文档编号F16C11/10GK102572029SQ20111038242
公开日2012年7月11日 申请日期2011年11月16日 优先权日2010年11月17日
发明者D·博恩 申请人:微软公司