三段式变扭力结构及应用其的双轴芯转轴的制作方法

本发明涉及一种双轴芯转轴，具体是涉及一种三段式变扭力结构及应用其的双轴芯转轴。

背景技术：

转轴也称为枢纽器，是一种能够提供相互转动的连接元件，主要应用于转动的部件和其基体之间，目前，广泛应用于各种数码产品和电子设备中，比如笔记本电脑，通过转轴转动可实现笔记本电脑的本体与显示屏之间的开合功能。

现有技术中，转轴的旋转扭力及自闭合功能通常通过设置在转轴的轴芯上的凹轮的凹点或凸点与凸轮上凸点或凹点之间的配合实现，即由蝶形弹片、螺母等组成的锁紧部件提供预紧力，由轴芯带动凸轮转动，使凸轮与凹轮之间接触的面产生相对运动，以提供旋转扭力，当凸轮上的凸点落入凹轮上的凹点内时，旋转扭力得以变小，产生自闭合效果，但是，由于笔记本电脑等电子设备的薄型化发展要求，连接基体和显示屏的转轴所能占用的空间也越趋缩小，而凸轮与凹轮形式的旋转扭力及自闭合结构往往需要占用较大的空间，已经无法满足电子设备薄型化发展需要。

技术实现要素：

为了解决上述技术问题，本发明提出一种三段式变扭力结构及应用其的双轴芯转轴，在实现特定角度自闭合功能的同时，实现了三段不同的旋转扭力，以满足不同的应用场合，且占用空间较小，可较好满足笔记本电脑等电子设备的薄型化发展需求。

本发明的技术方案是这样实现的：

一种三段式变扭力结构，包括两个轴芯、第一连接板、第二连接板和至少一扭力片a和至少一扭力片b，所述第一连接板、所述第二连接板间隔套设在两个所述轴芯上，使两个所述轴芯间隔一定距离，且两个所述轴芯相对所述第一连接板及所述第二连接板能够轴向止动周向自由转动；至少一扭力片a及至少一扭力片b重叠设置，并被夹持定位于所述第一连接板和所述第二连接板之间，且所述扭力片a上具有与每个轴芯对应的具有伸缩量的c型通孔a；所述扭力片b上具有与每个轴芯对应的具有伸缩量的c型通孔b；

两个所述轴芯被所述c型通孔a及所述c型通孔b弹性包覆，所述轴芯被所述c型通孔a及所述c型通孔b包覆的圆轴部分的外表面被剖削，形成一沿轴向的剖削面，所述c型通孔a的内表面包括闭合弧面a、与所述剖削面宽度一致的用于提供包覆力的扭力弧面a和连接于所述闭合弧面a与所述扭力弧面a之间的爬坡面a；所述c型通孔b的内表面包括闭合弧面b、用于提供不同包覆力的两段扭力弧面b、连接于所述闭合弧面b与所述扭力弧面b之间的第一爬坡面b、连接于两段所述扭力弧面b之间的第二爬坡面b和连接于所述扭力弧面b与所述闭合弧面b之间的第三爬坡面b，且两段所述扭力弧面b的宽度之和与所述剖削面的宽度一致。

进一步的，一个所述轴芯被所述扭力片a及扭力片b包覆的轴径小于另一所述轴芯被所述扭力片a及扭力片b包覆的轴径，且所述扭力片a与所述扭力片b的形状和大小均相同，所述扭力片a和所述扭力片b均呈一端大一端小的长圆片状。

进一步的，所述扭力片a的c型通孔的开口朝向与所述扭力片b的c型通孔的开口朝向不同。

进一步的，所述扭力片a的扭力弧面a与所述扭力片b的两段扭力弧面b在轴向不重叠。

一种双轴芯转轴，包括三段式变扭力结构，还包括双轴同步结构，所述双轴同步结构包括第三连接板、第一传动轮、第二传动轮和传动机构，所述第三连接板套设在两个所述轴芯上，并与所述第一连接板间隔一定距离，两个所述轴芯相对所述第三连接板能够轴向止动周向自由转动；所述第一传动轮与所述第二传动轮设于所述第一连接板与所述第三连接板之间，所述第一传动轮套固于一个所述轴芯上，所述第二传动轮套固于另一个所述轴芯上，所述第一传动轮与所述第二传动轮之间通过传动机构传动连接，使两个所述轴芯同步转动。

进一步的，所述第一轴芯上的第一传动轮、所述传动机构、所述第二轴芯上的第二传动轮构成斜齿轮传动式双轴同步机构或蜗轮蜗杆传动式双轴同步机构或四齿轮传动式双轴同步机构或螺旋槽传动式双轴同步机构。

进一步的，两个所述轴芯相对所述第一连接板、第二连接板和第三连接板能够轴向止动周向自由转动的结构为：两个所述轴芯上均设有止挡缘和锁紧部件，所述止挡缘对其对应的轴芯上的第三连接板的外侧进行止挡定位，所述锁紧部件对其对应的轴芯上的第二连接板的外侧进行锁紧定位。

进一步的，所述第一传动轮与一个所述轴芯一体成型，所述第二传动轮与另一个所述轴芯一体成型，所述止挡缘与其对应的轴芯一体成型，所述第三连接板上形成有对应两个所述轴芯的两个第一弹性缺口，所述第三连接板定位于所述止挡缘与所述第一传动轮及所述第二传动轮之间。

进一步的，设有第四连接板，所述第四连接板上形成有对应两个所述轴芯的两个第二弹性缺口，所述第三连接板的第一弹性缺口从所述轴芯的一侧卡接于所述轴芯上，所述第四连接板的第二弹性缺口从所述轴芯相对的另一侧卡接于所述轴芯上，且所述第三连接板及所述第四连接板定位于所述止挡缘与第一传动轮及所述第二传动轮之间；所述第一连接板相对的两侧形成有向所述第三连接板及所述第四连接板延伸的延长臂，所述第三连接板及所述第四连接板上形成有对应所述延长臂的槽口，所述延长臂插置于所述槽口。

进一步的，所述锁紧部件包括垫片、蝶形弹片和螺母，所述垫片、所述蝶形弹片套设于其对应的轴芯上，并位于所述第二连接板的外侧，所述螺母与其对应的轴芯螺纹连接。

本发明的有益效果是：本发明提出了一种三段式变扭力结构及应用其的双轴芯转轴，是一种新的提供扭力和自闭合的方式，通过设置扭力片a及扭力片b和在轴芯上形成剖削面，借助轴芯上的剖削面与扭力片a上的闭合弧面a及扭力弧面a的配合，可以实现特定角度自闭合功能，借助轴芯上的剖削面与扭力片b上的闭合弧面b及两段扭力弧面b的配合，可以实现特定角度自闭合功能的同时，提供三段不同的旋转扭力，以满足不同的应用场合。通过扭力片a实现自闭合和旋转扭力的技术原理为：在扭力片a上形成具有伸缩量的c型通孔a，该c型通孔a可对轴芯进行弹性包覆，即围成c型通孔a的包覆壁构成了一个具有弹性的卡爪，其套在轴芯上时，可弹性包覆在轴芯外侧面上，这样，由于包覆力的存在，轴芯在转动时，轴芯与c型通孔a的内侧面之间将产生相对摩擦，以作为轴芯相对转动的旋转扭力；在需要闭合的角度，轴芯上的非剖削面部分恰好落入闭合弧面a内，此过程中，c型通孔a对轴芯的包覆力变小，即旋转扭力变小，可实现自动闭合。在需要工作的角度，轴芯上的剖削面与非剖削面之间的界线由闭合弧面经爬坡面爬向扭力弧面a，此过程中，c型通孔a对轴芯的包覆力变大，即旋转扭力变大，需要较大的力才可以转动轴芯，从而提供一定的旋转扭力。通过扭力片b实现三段旋转扭力的技术原理为：在扭力片b上形成具有伸缩量的c型通孔b，该c型通孔b可对轴芯进行弹性包覆，即围成c型通孔b的包覆壁构成了一个具有弹性的卡爪，其套在轴芯上时，可弹性包覆在轴芯外侧面上，这样，由于包覆力的存在，轴芯在转动时，轴芯与c型通孔b的内侧面之间将产生相对摩擦，以作为轴芯相对转动的旋转扭力；在第一段旋转扭力中，轴芯上的非剖削面部分恰好落入闭合弧面b内，此过程中，c型通孔b对轴芯的包覆力最小；在第二段旋转扭力中，轴芯上的剖削面与非剖削面之间的界线由闭合弧面b经第一爬坡面爬向第一段的扭力弧面b，此过程中，c型通孔b对轴芯的包覆力变大，即旋转扭力变大，需要较大的力才可以转动轴芯，从而产生第二段旋转扭力。在第三段旋转扭力中，轴芯上的剖削面与非剖削面之间的界线由第一段的扭力弧面b经第二爬坡面爬向第二段的扭力弧面b，此过程中，c型通孔b对轴芯的包覆力变大，即旋转扭力变大，需要更大的力才可以转动轴芯，从而产生第三段旋转扭力。较佳的，扭力片a的扭力弧面a与扭力片b的两段扭力弧面b不重合，这样，实际应用时，扭力片a可持续产生夹持力，并在345-360度加持力消失，产生自闭合效果；而扭力片b在0-340度实现第一、第二段变扭力，在340-360实现第一段变扭力，即此时扭力瞬变，产生自闭合效果，并在开合时实现夹持力。本发明三段式变扭力结构可代替凸轮凹轮闭合结构，提供三段旋转扭力的同时，可在特定角度实现自闭合功能。应用其的双轴芯转轴，在提供不同旋转扭力和实现特定角度自闭合功能的同时，由于扭力片a及扭力片b直接包覆在轴芯上，轴径可设计的较小，因此，能够减小转轴占用的空间，可较好满足笔记本电脑等电子设备的薄型化发展需求。

附图说明

图1为本发明三段式变扭力结构示意图；

图2为本发明中扭力片a结构示意图；

图3为本发明中扭力片a与轴芯配合结构示意图；

图4为本发明中扭力片b结构示意图；

图5为本发明中扭力片b与轴芯配合结构示意图；

图6为本发明中扭力片a与扭力片b配合结构示意图；

图7为本发明双轴芯转轴一视角结构示意图；

图8为本发明双轴芯转轴另一视角结构示意图；

图9为本发明带支架的双轴芯转轴结构示意图；

图10为本发明中两个轴芯结构示意图。

具体实施方式

为了能够更清楚地理解本发明的技术内容，特举以下实施例详细说明，其目的仅在于更好理解本发明的内容而非限制本发明的保护范围。实施例附图的结构中各组成部分未按正常比例缩放，故不代表实施例中各结构的实际相对大小。其中所说的结构或面的上面或上侧，包含中间还有其他层的情况。

如图1、图2、图3、图4、图5和图6所示，一种三段式变扭力结构，包括两个轴芯1,2、第一连接板3、第二连接板4和至少一扭力片a5和至少一扭力片b6，所述第一连接板、所述第二连接板间隔套设在两个所述轴芯上，使两个所述轴芯间隔一定距离，且两个所述轴芯相对所述第一连接板及所述第二连接板能够轴向止动周向自由转动；至少一扭力片a及至少一扭力片b重叠设置，并被夹持定位于所述第一连接板和所述第二连接板之间，且所述扭力片a上具有与每个轴芯对应的具有伸缩量的c型通孔a501；所述扭力片b上具有与每个轴芯对应的具有伸缩量的c型通孔b601；两个所述轴芯1,2被所述c型通孔a501及所述c型通孔b502弹性包覆，所述轴芯被所述c型通孔a及所述c型通孔b包覆的圆轴部分的外表面被剖削，形成一沿轴向的剖削面101，201，所述c型通孔a的内表面包括闭合弧面a5011、与所述剖削面宽度一致的用于提供包覆力的扭力弧面a5012和连接于所述闭合弧面a与所述扭力弧面a之间的爬坡面a5013；所述c型通孔b的内表面包括闭合弧面b6011、用于提供不同包覆力的两段扭力弧面b6012,6013、连接于所述闭合弧面b与所述扭力弧面b之间的第一爬坡面b6014、连接于两段所述扭力弧面b之间的第二爬坡面b6015和连接于所述扭力弧面b与所述闭合弧面b之间的第三爬坡面b6016，且两段所述扭力弧面b的宽度之和与所述剖削面的宽度一致。

上述结构中，通过设置扭力片a及扭力片b和在轴芯上形成剖削面，借助轴芯上的剖削面与扭力片a上的闭合弧面a及扭力弧面a的配合，可以实现特定角度自闭合功能和旋转扭力，借助轴芯上的剖削面与扭力片b上的闭合弧面b及两段扭力弧面b的配合，可以实现特定角度自闭合功能的同时，提供两段不同的旋转扭力，以满足不同的应用场合。通过扭力片a实现自闭合和旋转扭力的技术原理为：在扭力片a上形成具有伸缩量的c型通孔a，该c型通孔a可对轴芯进行弹性包覆，即围成c型通孔a的包覆壁构成了一个具有弹性的卡爪，其套在轴芯上时，可弹性包覆在轴芯外侧面上，这样，由于包覆力的存在，轴芯在转动时，轴芯与c型通孔a的内侧面之间将产生相对摩擦，以作为轴芯相对转动的旋转扭力；在需要闭合的角度，轴芯上的非剖削面部分恰好落入闭合弧面a内，此过程中，c型通孔a对轴芯的包覆力变小，即旋转扭力变小，可实现自动闭合。在需要工作的角度，轴芯上的剖削面与非剖削面之间的界线由闭合弧面经爬坡面爬向扭力弧面a，此过程中，c型通孔a对轴芯的包覆力变大，即旋转扭力变大，需要较大的力才可以转动轴芯，从而提供一定的旋转扭力。通过扭力片b实现三段旋转扭力的技术原理为：在扭力片b上形成具有伸缩量的c型通孔b，该c型通孔b可对轴芯进行弹性包覆，即围成c型通孔b的包覆壁构成了一个具有弹性的卡爪，其套在轴芯上时，可弹性包覆在轴芯外侧面上，这样，由于包覆力的存在，轴芯在转动时，轴芯与c型通孔b的内侧面之间将产生相对摩擦，以作为轴芯相对转动的旋转扭力；在第一段旋转扭力中，轴芯上的非剖削面部分恰好落入闭合弧面b内，此过程中，c型通孔b对轴芯的包覆力最小；在第二段旋转扭力中，轴芯上的剖削面与非剖削面之间的界线由闭合弧面b经第一爬坡面爬向第一段的扭力弧面b，此过程中，c型通孔b对轴芯的包覆力变大，即旋转扭力变大，需要较大的力才可以转动轴芯，从而产生第二段旋转扭力。在第三段旋转扭力中，轴芯上的剖削面与非剖削面之间的界线由第一段的扭力弧面b经第二爬坡面爬向第二段的扭力弧面b，此过程中，c型通孔b对轴芯的包覆力变大，即旋转扭力变大，需要更大的力才可以转动轴芯，从而产生第三段旋转扭力。较佳的，扭力片a的扭力弧面a与扭力片b的两段扭力弧面b不重合，这样，实际应用时，扭力片a可持续产生夹持力，并在345-360度加持力消失，产生自闭合效果；而扭力片b在0-340度实现第一、第二段变扭力，在340-360实现第三段变扭力，即此时扭力瞬变，产生自闭合效果，并在开合时实现夹持力。这样，第一段旋转扭力可应用于普通角度的旋转扭力，第二段旋转扭力较大，可应用于触控操作位置，比如，使用者以触控方式操作折叠式电子产品上盖的显示荧幕时，会提供良好的支撑效果，减少显示荧幕晃动的缺点，第三段旋转扭力瞬间变小，可应用于开合时的自闭合。本发明三段式变扭力结构可代替凸轮凹轮闭合结构，提供三段旋转扭力的同时，可在特定角度实现自闭合功能。应用其的双轴芯转轴，在提供不同旋转扭力和实现特定角度自闭合功能的同时，由于扭力片a及扭力片b直接包覆在轴芯上，轴径可设计的较小，因此，能够减小转轴占用的空间，可较好满足笔记本电脑等电子设备的薄型化发展需求。

上述结构中，旋转扭力不仅取决于轴芯与单个扭力片a及扭力片b之间的弹性包覆力，还取决于轴芯与多个扭力片a及扭力片b之间的摩擦面积，因此，通过调节扭力片a及扭力片b的厚度或数量可以获得需要的旋转扭力。且由于扭力片直接包覆在轴芯上，借助包覆力实现旋转扭力，因此，其相对于凸轮和凹轮，轴芯的轴径能够设计的更小，即占用空间较小，可较好满足了笔记本电脑等电子设备的薄型化发展需求。

理论上，两个轴芯可设计成相同轴径也可以设计不同轴径，在设计成相同轴径时，为了满足占用空间较小，扭力片对应的两个轴芯的轴径可尽量往小设计，以达到减小产品尺寸的目的，但如果两个轴芯都设计的很细，扭力片提供的包覆式旋转扭力将无法满足实际使用的要求，因此，作为一种更优选的实施方式，优选的，一个所述轴芯被所述扭力片a及扭力片b包覆的轴径小于另一所述轴芯被所述扭力片a及扭力片b包覆的轴径，且所述扭力片a与所述扭力片b的形状和大小均相同，所述扭力片a和所述扭力片b均呈一端大一端小的长圆片状。即将一个轴芯设计的较粗，以满足扭力片提供的包覆式旋转扭力的整体强度需求，而将另一个轴芯尽量设计的较细，以满足减小转轴占用空间的需求。

扭力片a的c型通孔a的开口朝向与扭力b的c型通孔b的开口朝向可以重叠，也可以不重叠，优选的，参见图6，所述扭力片a的c型通孔的开口朝向与所述扭力片b的c型通孔的开口朝向不同，即扭力片a的c型通孔a的开口朝向与扭力b的c型通孔b的开口朝向不重叠，以提供较好包覆稳定性。

扭力片a的扭力弧面a与扭力片b的两段扭力弧面b在轴向上可以设计成重叠或不重叠。优选的，参见图6，扭力片a的扭力弧面a与所述扭力片b的两段扭力弧面b在轴向不重叠。

如图1、图7、图8和图9所示，一种双轴芯转轴，包括上述三段式变扭力结构，还包括双轴同步结构，所述双轴同步结构包括第三连接板7、第一传动轮8、第二传动轮9和传动机构，所述第三连接板套设在两个所述轴芯上，并与所述第一连接板间隔一定距离，两个所述轴芯相对所述第三连接板能够轴向止动周向自由转动；所述第一传动轮与所述第二传动轮设于所述第一连接板与所述第三连接板之间，所述第一传动轮套固于一个所述轴芯上，所述第二传动轮套固于另一个所述轴芯上，所述第一传动轮与所述第二传动轮之间通过传动机构传动连接，使两个所述轴芯同步转动。

本发明双轴芯转轴应用了三段式变扭力结构，由于缩小了两个轴芯的轴径，轴芯及其上设置的部件的尺寸得以随之减小，在作为笔记本电脑等电子设备的铰链结构时，可实现特定角度自闭合功能，还可以实现三段扭力变化，同时，可以较好满足笔记本电脑等电子设备的薄型化发展需求。且通过双轴同步结构可实现双轴芯同步转动，以实现360度旋转定位的功能，满足笔记本显示屏和电脑系统端的同步开合转动，并使其转动部位连接的更完美和顺畅。

优选的，所述第一轴芯上的第一传动轮、所述传动机构、所述第二轴芯上的第二传动轮构成斜齿轮传动式双轴同步机构或蜗轮蜗杆传动式双轴同步机构或四齿轮传动式双轴同步机构或螺旋槽传动式双轴同步机构。作为第一传动轮与第二传动轮间的传动机构，可以采用斜齿轮传动式双轴同步机构或蜗轮蜗杆传动式双轴同步机构或四齿轮传动式双轴同步机构或螺旋槽传动式双轴同步机构，这些双轴同步机构均为现有技术，其连接关系及动作原理，在此不再赘述。

优选的，参见图7，两个所述轴芯相对所述第一连接板、第二连接板和第三连接板能够轴向止动周向自由转动的结构为：两个所述轴芯上均设有止挡缘10和锁紧部件11，所述止挡缘对其对应的轴芯上的第三连接板的外侧进行止挡定位，所述锁紧部件对其对应的轴芯上的第二连接板的外侧进行锁紧定位。这样，通过止挡缘与锁紧部件的配合，可以实现对两个轴芯上设置的扭力片式自闭合结构和双轴同步结构进行定位，实现两个轴芯相对第一连接板、第二连接板和第三连接板轴向止动周向自由转动的功能。其中锁紧部件用于布置于转轴的末端，提供轴向的压迫弹力。

作为一种优选的实施方式，参见图7，示例出了一种齿轮传动式双轴同步机构，其中第一传动轮、第二传动轮均为主动齿轮，传动机构为两个传动齿轮12，两个轴芯上分别设置一个主动齿轮，其中第一连接板和第三连接板定位于两个主动齿轮的两端；传动齿轮通过转轴转动设于第一连接板和第三连接板之间，并位于两个主动齿轮之间，两个主动齿轮分别与一个传动齿轮啮合，两个传动齿轮之间相互啮合，构成四齿轮传动式的双轴芯转轴。通过主动齿轮与传动齿轮之间的啮合传动，可以实现双轴芯转轴360度自由翻转，以满足笔记本等产品不同的变形形态。

本实施例中两个主动齿轮套设于其对应的轴芯上，为了减小双轴芯转轴的尺寸，优选的，参见图7和图8，第一传动轮与一个所述轴芯一体成型，所述第二传动轮与另一个所述轴芯一体成型，所述止挡缘与其对应的轴芯一体成型，所述第三连接板上形成有对应两个所述轴芯的两个第一弹性缺口701，所述第三连接板定位于所述止挡缘与第一传动轮及所述第二传动轮之间。上述结构中，由于第一传动轮及第二传动轮与轴芯一体成型，第三连接板与第一连接板配合，用于对两个传动齿轮进行定位，因此，第三连接板只能以卡合的方式卡套在轴芯上，通过设置第一弹性缺口，可实现与轴芯的卡套连接。

由于第三连接板是以卡合的方式实现与轴芯的连接，转轴在转动过程中，可能导致在卡合方向出现松动，导致齿轮传动的不稳定，因此，优选的，参见图7，设有第四连接板13，所述第四连接板上形成有对应两个所述轴芯的第二弹性缺口1301；所述第三连接板的第一弹性缺口从所述轴芯的一侧卡接于所述轴芯上，所述第四连接板的第二弹性缺口从所述轴芯相对的另一侧卡接于所述轴芯上，且所述第三连接板及所述第四连接板定位于所述止挡缘与第一传动轮及所述第二传动轮之间，所述第一连接板相对的两侧形成有向所述第三连接板及所述第四连接板延伸的延长臂14，所述第三连接板及所述第四连接板上形成有对应所述延长臂的槽口15，所述延长臂插置于所述槽口。这样，第四连接板从轴芯的另一侧卡套在轴芯上，并通过延长臂与槽口的配合，限制了第三连接板及第四连接板在卡合方向的移动，因此，能够避免松动，导致齿轮传动不稳定。

优选的，参见图7，所述锁紧部件包括垫片1101、蝶形弹片1102和螺母1103，所述垫片、所述蝶形弹片套设于其对应的轴芯上，并位于所述第二连接板的外侧，所述螺母与其对应的轴芯螺纹连接。锁紧部件用于施加轴向的压力，以对其上套设的第一连接板、第二连接板及它们之间的扭力片a及扭力片b提供压紧定位功能。

双轴芯转轴作为铰链结构应用于笔记本电脑等电子设备中时，参见图9，还需要安装支架16，以实现与笔记本电脑等电子设备的基体部分和显示屏之间的连接，这样，两个轴芯整体上包括顺序设置的连接部分110,210、圆轴部分120，220,、非圆部分130，230和螺纹部分140，240，参见图10，连接部分用于安装支架16，以实现与笔记本电脑等电子设备的基体部分和显示屏之间的连接，圆轴部分用于安装三段式变扭力结构和双轴同步结构，该部分相对安装三段式变扭力结构和双轴同步结构可周向自由转动，且圆轴部分的外表面被剖削形成剖削面101,201；非圆部分用于安装锁紧部件，以使锁紧部分随轴芯一起转动，螺纹部分用于安装螺母，提供预紧力。

综上，本发明提出一种三段式变扭力结构及应用其的双轴芯转轴，在实现特定角度自闭合功能的同时，实现了三段不同的旋转扭力，以满足不同的应用场合，且占用空间较小，可较好满足笔记本电脑等电子设备的薄型化发展需求。

以上实施例是参照附图，对本发明的优选实施例进行详细说明。本领域的技术人员通过对上述实施例进行各种形式上的修改或变更，但不背离本发明的实质的情况下，都落在本发明的保护范围之内。