铰链结构的制作方法

本发明涉及一种铰链结构。

背景技术：

一般而言，电子装置多具有应用因外力可往复转动自如的枢轴或铰链，例如移动电话、笔记本电脑等，而达到让机体可旋转而具有开、阖状态。

上述关于枢轴或铰链结构中，对于摩擦片或垫片的调整，是经操作固定件或螺帽的锁固迫紧程度来获得所需的扭力。如果调整的程度太松，铰链结构无法获得理想的机体定位效果；如果调整的程度太紧，容易因应力集中而造成变形，同时也会造成使用者操作费力、手感不理想的情形。

然，无论上述何种状态，扭力皆是在构件组装完成后即已被限定。也就是说，铰链结构的扭力并无法因应使用需求而具备调整的可能性，也因此限缩了机体结构的发展可能。

技术实现要素：

本发明提供一种铰链结构，其通过转轴与扭力件的对应扭力提供部能随转轴旋转而改变，而对闭阖后的笔记本电脑提供扭力释放的效果。

本发明的铰链结构，适于连接在电子装置的两个机体之间，以使机体通过铰链结构而旋转开阖。铰链结构包括第一转轴、第二转轴以及扭力件。第一转轴组装于其中一机体，第一转轴具有第一制动部与第二制动部。第二转轴组装于另一机体，第二转轴具有第三制动部与第四制动部。第一转轴与第二转轴分别可旋转地配置于扭力件中，扭力件分别环绕且握持(grasp)第一转轴的轴面与第二转轴的轴面。扭力件具有第一扭力提供部与第二扭力提供部，第一扭力提供部在第一制动部与第二制动部的移动路径上，第二扭力提供部在第三制动部与第四制动部的移动路径上。第一扭力提供部抵接于第一制动部所产生的扭力小于第一扭力提供部抵接于第二制动部所产生的扭力。第二扭力提供部抵接于第三制动部所产生的扭力小于第二扭力提供部抵接于第四制动部所产生的扭力。

基于上述，在本发明的上述实施例中，电子装置通过铰链结构能进行扭力的变化，以因应机体旋转开阖所需，因此能提高相关结构的适配能力。尤以电子装置的机体是相互闭阖(折叠)的状态时，铰链结构能因此降低所述状态时的扭力，将能使机体结构降低有受到扭力影响而变形的可能，进而让机体得以符合轻薄结构的设计趋势。

为让本发明的上述特征和优点能更明显易懂，下文特举实施例，并配合所附附图作详细说明如下。

附图说明

图1a是依据本发明一实施例的电子装置的示意图。

图1b是图1a的电子装置的侧视图。

图1c是现有技术电子装置的侧视图。

图2a与图2b以不同视角示出图1a的铰链结构的爆炸图

图2c以另一视角示出图1a的铰链结构的部分构件示意图。

图3a至图3f是铰链结构随机体开阖于不同角度的示意图。

图4a与图4b分别示出铰链结构于不同状态的局部示意图。

图4c示出铰链结构于另一状态的局部示意图。

图4d示出本发明另一实施例的铰链结构的局部示意图。

图5示出本发明另一实施例的铰链结构的局部侧视图。

图6a与图6b示出本发明另一实施例的铰链结构的爆炸图。

图6c是图6a或图6b中扭力件的局部侧视图。

图7示出本发明另一实施例的铰链结构的局部示意图。

【符号说明】

100：电子装置

110：第一机体

120：第二机体

130、230、430：铰链结构

131、431、531：第一转轴

132、432：第二转轴

133、333、433、533：扭力件

134：切换组件

134a、334：限位件

134b：切换件

134c：第三限位部

134d：第四限位部

134e：扭力调整件

135：固定组件

135a、135b：部件

136：支撑组件

136a、136b：支架

137：外盖

140：卡扣结构

333a：末缘

333b、334a：法线方向

334b：变形空间

433a：第一镂空部

433b：第二镂空部

a1：第一限位部

a2：第二限位部

a3：侧框

b1、b13：第一导引孔

b2：第二导引孔

b3：第三扭力孔

b4：第四扭力孔

c1、c3、c5：第一扭力孔

c2、c4：第二扭力孔

d1、d2、d3、d4、d5：接触面

e1、e2：尺寸

h1、x3：厚度

t1、t11：第一制动部

t2、t21：第二制动部

t3、t31：第三制动部

t4、t41：第四制动部

t5、t51：第一扭力提供部

t6、t61：第二扭力提供部

x1、x2、z1：轴

x-y-z：直角坐标

具体实施方式

图1a是依据本发明一实施例的电子装置的示意图。图1b是图1a的电子装置的侧视图。图1c是现有技术电子装置的侧视图。请先参考图1a与图1b，在本实施例中，电子装置100例如是笔记本电脑，其包括第一机体110、第二机体120与连接其间的铰链结构130，第一机体110与第二机体120通过铰链结构130而得以旋转开阖。同时，铰链结构130能提供扭力，以对呈展开状态的电子装置100提供支撑机体所需的支撑力。请接着参考图1b与图1c，诚如前述，现有技术的铰链结构是以摩擦片之间的摩擦力来获取上述机体支撑时所需的扭力，因此一旦组装完毕后，即代表铰链结构所能产生的扭力即予以固定而无法改变。如此一来，将造成如图1c所示，当笔记本电脑呈闭阖状态时，第一机体110实质上是折叠承靠在第二机体120上，但铰链结构230仍会对第一机体110提供扭力，因此此时的扭力反而造成第一机体110产生翘曲并形成间隙g1，尤其当电子装置100还设置有磁吸或卡扣结构140，如图1a所示，对于第一机体110而言，若前述扭力在闭阖时仍存在，将进一步地造成所述间隙g1呈现扩大的趋势。另外，现有笔记本电脑多是朝向轻薄的设计趋势，若仍提供固定扭力的铰链结构将对机体造成更明显的变形状态。

图2a与图2b以不同视角示出图1a的铰链结构的爆炸图。基于上述，本发明所提供铰链结构130包括第一转轴131、第二转轴132、扭力件133、切换组件134、固定组件135、支撑组件136与外盖137，其中支撑组件136包括支架136a、136b，第一转轴131通过支架136a而组入第一机体110，第二转轴132通过支架136b而组入第二机体120。接着，第一转轴131与第二转轴132各依序穿设切换组件134的限位件134a、扭力件133、扭力调整件134e，其中扭力件133嵌合在限位件134a、扭力调整件134e之间，而后再以固定组件135的部件135a，例如是c型扣环，而将限位件134a、扭力件133与扭力调整件134e扣持于第一转轴131，且以固定组件135的部件135b，例如是c型扣环，而将限位件134a、扭力件133与扭力调整件134e扣持于第二转轴132。需说明的是，本实施例的第一转轴131与第二转轴132分别是自由穿设(枢接)于限位件134a、扭力调整件134e，也就是说，第一转轴131与第二转轴132所需的扭力来自与扭力件133之间的对应关系，后续会有进一步描述。

图2c以另一视角示出图1a的铰链结构的部分构件示意图。请同时参考图2a至图2c，在本实施例中，切换组件134包括切换件134b、第三限位部134c、第四限位部134d与前述的限位件134a、扭力调整件134e，其中切换件134b的相对两端的轮廓分别适配第一转轴131的轴面与第二转轴132的轴面，第三限位部134c设置于第一转轴131，第四限位部134d设置于第二转轴132，而限位件134a具有第一限位部a1与第二限位部a2。当第一转轴131与第二转轴132穿设于限位件134a的第一导引孔b1与第二导引孔b2之后，第一限位部a1位在第三限位部134c的旋转路径上，第二限位部a2位在第四限位部134d的旋转路径上。切换件134b活动地设置于限位件134a的侧框a3内，而能在第一转轴131与第二转轴132之间移动，且当第一转轴131与第二转轴132分别以轴x1、x2转动时，前述第三限位部134c、第四限位部134d也随之转动，并据以驱动切换件134b在轴x1、x2之间来回移动。接着，第一转轴131与第二转轴132分别接续地穿设于扭力件133的第一扭力孔c1与第二扭力孔c2，以及扭力调整件134e的第三扭力孔b3与第四扭力孔b4。在本实施例中，扭力调整件134e与切换件134b分设于限位件134a的相对两侧。在此，扭力调整件134e用以在第一转轴131与第二转轴132转动至特定角度时释放应力(当转轴的平面与扭力调整件的平面相互承靠时)，达到扭力降低的效果，后续将会进一步描述扭力调整件134e的结构特征。

图3a至图3f是铰链结构随机体开阖于不同角度的示意图。在此，以图1a(图2c)所示闭阖状态为基准，定义为0度，在此状态下呈现出图3a与图3b所示的剖视图。请同时参考图2c、图3a与图3b，其中图3a是以切换件134b为基准的剖视图，其示出其与第三限位部134c、第四限位部134d的对应关系。图3b则用以示出第三限位部134c、第四限位部134d与限位件134a上的第一限位部a1、第二限位部a2的对应关系。

图3c与图3d是电子装置100呈展开状态，且展开角度为180度。请同时参考图3a与图3c，由此可知，电子装置100的第一机体110受使用者施力而从0度状态展开至180度状态的顺时针旋转过程中，图3a示出的第三限位部134c与切换件134b彼此结构干涉，而切换件134b也同时局部抵靠于第四限位部134d，故此时的切换件134b实质上被限制于图3a所示位置而无法在轴x1、x2之间(沿轴z1)移动。再者，图3b所示出第二限位部a2在其顺时针方向的行进路径上并未有结构干涉。因此，从0度状态转换至180度状态的过程，是以轴x2进行此时的转动动作，也就是第一机体110、支架136a、第一转轴131、切换组件134、扭力件133与固定组件135之间的相对位置并未改变。

接着，如图3d所示，此时第二限位部a2会因第四限位部134d的(干涉)止挡而无法继续以顺时针方向转动。但，对于切换件134b而言，设置在第二转轴132上的第四限位部134d已然不在切换件134b的移动路径上，因此使用者持续施力于第一机体110，即代表支架136a持续受力而继续沿顺时针方向旋转时，第三限位部134c会进一步地将切换件134b沿轴z1向上顶推，而使切换件134b改为适配至第二转轴132。在此过程中(图3c至图3e，图3d至图3f)，所述使用者的施力持续驱动第一机体110，而仅以轴x1进行转动直至第三限位部134c被第一限位部a1止挡。藉此，便完成电子装置100从0度展开至360度的过程。需说明的是，将前述步骤予以反向执行，便能让电子装置100复位至图1a所示状态。

在确立前述图3a至图3f所示的转动过程后，便能据以提供转轴与扭力件的对应特征。图4a与图4b分别示出铰链结构于不同状态的局部示意图。请同时参考图2a、图4a与图4b，在本实施例中，第一转轴131具有第一制动部t1与第二制动部t2。第二转轴132具有第三制动部t3与第四制动部t4。第一转轴131与第二转轴132分别可旋转地配置于扭力件133的第一扭力孔c1与第二扭力孔c2中，扭力件133分别环绕且握持(grasp)第一转轴131的轴面与第二转轴132的轴面。扭力件133具有第一扭力提供部t5与第二扭力提供部t6，第一扭力提供部t5在第一制动部t1与第二制动部t2的移动路径上，第二扭力提供部t6在第三制动部t3与第四制动部t4的移动路径上。在此，第一制动部t1是第一转轴131的轴面上的平面，第三制动部t3是第二转轴132的轴面上的平面，第一扭力提供部t5是第一扭力孔c1的平面孔壁，第二扭力提供部t6是第二扭力孔c2的平面孔壁。

对第一转轴131而言，其轴面是由第一制动部t1与第二制动部t2所共同形成，且第二制动部t2是呈圆柱面，并与呈平面的第一制动部t1组成第一转轴131在其截面上的封闭轮廓。类似地，对第二转轴132而言，其轴面是由第三制动部t3与第四制动部t4所共同形成，且第四制动部t4是呈圆柱面，并与呈平面的第三制动部t3组成第二转轴132在其截面上的封闭轮廓。

在本实施例中，第一扭力孔c1的截面与第二扭力孔c2的截面分别是包覆式的开放结构，也就是扭力孔会因转轴与孔壁轮廓不同而在转轴旋转的过程中产生不同程度的变形，进而造就不同的扭力。同时比较图4a与图4b的第一转轴131对应第一扭力孔c1的改变即能清楚得知，第一扭力提供部t5抵接于第一制动部t1所产生的扭力小于第一扭力提供部t5抵接于第二制动部t2所产生的扭力，而第二扭力提供部t6抵接于第三制动部t3所产生的扭力小于第二扭力提供部t6抵接于第四制动部t4所产生的扭力。换句话说，对于第一转轴131而言，在图4a所示状态，也就是前述的0度状态时，扭力件133对于第一转轴131所产生的扭力，明显小于图4b所示状态，也就是第一转轴131已产生旋转角度的状态。由于第二转轴132也将如第一转轴131所示使第二扭力孔c2产生变形，在此省略而不赘述。基于上述，通过非圆轮廓，本实施例的扭力件133能因应第一转轴131或第二转轴132的旋转状态而产生不同扭力，尤其在电子装置100处于闭阖状态时，能将扭力降至最低，也就是相对于展开状态而言，在闭阖状态下铰链结构130能有效地释放扭力，而有效地避免因扭力造成机体变形的状态发生。

请再参考图4a，尤其是其局部放大图。本实施例的扭力件133是以厚度h1的板件弯折而成第一扭力孔c1与第二扭力孔c2，而第一转轴131的最大外径在对应的平面孔壁t5的正投影尺寸是e1，且(e1)/(h1)＝1.5～5。再者，当第一扭力提供部t5抵接第一制动部t1时，第一制动部t1在对应的平面孔壁上的正投影尺寸是e2，且(e1)/(e2)＝1.2～5。同样地，上述比例关系也适用于第二转轴132与第二扭力孔c2的对应关系，在此便不再赘述。

图4c示出铰链结构于另一状态的局部示意图。请参考图4c，同样以第一转轴131为例。在本实施例中，当第一扭力提供部t5并未抵接第一制动部t1时，第二制动部t2与第一扭力孔c1的孔壁抵接于至少两处，如图所示接触面d1与接触面d2。同样地，当第二扭力提供部t6并未抵接第三制动部t3时，第四制动部t4与第二扭力孔c2的孔壁抵接于至少两处。再者，当第一扭力提供部t5并未抵接第一制动部t1时，第一扭力孔c1的孔壁包覆第一转轴131的轴面的包覆率是0.2～0.4。同样地，当第二扭力提供部t6并未抵接第三制动部t3时，第二扭力孔c2的孔壁包覆第二转轴132的轴面的包覆率是0.2～0.4。需说明的是，包覆率是以接触面d1与接触面d2之和转换至截面后与圆周角360度所占比率，即(d1+d2)/360，而予以定义。

图4d示出本发明另一实施例的铰链结构的局部示意图。请参考图4d，与前述实施例不同的是，对于扭力件333而言，卷绕式的开放结构的末缘333a与所述平面孔壁(相当于第一扭力提供部t5)的法线方向333b一致。在此关于末缘333a的设置除能提供额外结构以避免第一转轴131脱出外，其也提供第一转轴131除第一扭力提供部t5之外的额外平面孔壁以供承靠。再者，末缘333a也能藉以增加扭力件333对于第一转轴131的包覆率，同时也能提供第一转轴131在旋转时所需的避位空间。

图5示出本发明另一实施例的铰链结构的局部侧视图。本实施例的铰链结构类似于前述图2a与图2b所示，包括扭力件133与切换组件的限位件334，其中限位件334可被视为前述实施例的限位件134a或扭力调整件134e或两者的结合。以对应第一转轴131的轴x1为基准(图中省略第一转轴131的实体轮廓而以轴x1为例示)，在本实施例中，切换组件的限位件334具有第一导引孔b13，且第一导引孔b13的截面呈椭圆，而所述椭圆的长轴与扭力件133的平面孔壁，即第一扭力提供部t5的法线方向334a一致。如此一来，第一导引孔b13将能提供扭力件133因转轴旋转而造成变形时所需的避位空间，也就是图中箭头所示的变形空间334b。此举有效地避免限位件因扭力孔是圆孔而产生阻碍扭力件133变形的可能，且因此避免对第一转轴131产生阻碍，而有利于提高第一转轴131在旋转时的结构与扭力输出的稳定性。正如前述限位件334可被视为前述实施例的限位件134a或扭力调整件134e或两者的结合，也就是说，本实施例的第一导引孔b13也可是用于前述实施例的第一导引孔b1、第二导引孔b2、第三扭力孔b3与第四扭力孔b4的至少其中之一。

图6a与图6b分别示出本发明另一实施例的铰链结构的爆炸图。请同时参考图6a与图6b，在此需先说明的是，本实施例与前述实施例相同的结构或构件是以相同标号标示，因此本实施例与前述不同处在于铰链结构430的扭力件433，其可视为将前述实施例的扭力件133与扭力调整件134e结合为一体结构，而第一转轴431与第二转轴432则如同前述第一转轴131与第二转轴132，而第一制动部t11与第三制动部t31也一如前述的第一制动部t1与第三制动部t3，图6c是图6a或图6b中扭力件的局部侧视图，请同时参考图6a至图6c，在本实施例中，第一扭力孔c3的截面与第二扭力孔c4的截面分别是封闭结构，且扭力件433还具有第一镂空部433a与第二镂空部433b，分别对应第一扭力孔c3与第二扭力孔c4，扭力件433在第一扭力孔c3与第一镂空部433a之间形成弹性结构，且在第二扭力孔c4与第二镂空部433b之间形成另一弹性结构。

进一步地说，对于第一扭力孔c3而言，当第一扭力提供部t51(平面孔壁)抵接第二制动部t21(圆柱面)时，第一扭力提供部t51朝向第一镂空部433a变形。同样地，当第二扭力提供部t61(平面孔壁)抵接第四制动部t41(圆柱面)时，第二扭力提供部t61朝向第二镂空部433b变形，且第一扭力提供部t51的变形方向与第二扭力提供部t61的变形方向(如图中箭头)彼此相对且方向相反。此外，镂空部433a、433b与对应的第一扭力孔c3、第二扭力孔c4之间的弹性结构厚度是x3，其与扭力件433的平均材料厚度比例为0.8～1.5。需说明的是，图6a与图6b所述扭力孔、镂空部与转轴的对应关系也适用于前述实施例所描述的扭力调整件134e，而同样能在转轴的平面抵接于扭力孔的平面时达到扭力释放的效果。

需说明的是，虽然本实施例所采用结构部分相异于前述实施例，但其对于转轴转至特定位置时，其与扭力件之间干涉情形产生同样的降低效果，例如从图6c的右侧转换至图6c的左侧，故也能提供铰链结构在对应笔记本电脑呈闭阖状态时所需的扭力释放效果。

图7示出本发明另一实施例的铰链结构的局部示意图。第一转轴531一如前述实施例，其具有第一制动部t1与第二制动部t2，而不同的是，扭力件533的第一扭力孔c5是呈对称式的开放轮廓(扭力件533的第二扭力孔一如前述，在此省略)，且扭力件533具有第一扭力提供部t5与第二扭力提供部(对应第二扭力孔，在此未示出)。当第一扭力提供部t5并未抵接第一制动部t1时，第二制动部t2与第一扭力孔c5的孔壁抵接于至少三处，如图中所示接触面d3～d5，而不变的是，此时第一扭力孔c5的孔壁包覆第一转轴531的轴面的包覆率也如上述实施例是0.2～0.4，其中包覆率的定义已如上述。

综上所述，在本发明的上述实施例中，电子装置通过铰链结构能进行扭力的变化，以因应机体旋转开阖所需，因此能提高相关结构的适配能力。尤以电子装置的机体是相互闭阖(折叠)的状态时，铰链结构能因此降低此时所产生的扭力，将能使机体结构降低有受到扭力挤压的情形，进而让机体得以符合轻薄结构的设计趋势。

铰链结构进一步通过转轴与扭力件之间的截面轮廓限定，而据以让旋转动作造成轮廓适配性改变。在其中一实施例中，扭力件具有呈开放结构的扭力孔且其具有平面孔壁与圆柱孔壁，而对应地，转轴的轴面具有平面与圆柱轴面，因此能在特定角度，尤其是笔记本电脑呈闭阖的0度状态，使所述平面抵靠平面孔壁，一旦转轴旋转至非0度状态，则造成扭力孔环绕且握持转轴的轴面，也就是造成两者干涉而据以产生扭力。反过来说，一旦笔记本电脑呈0度状态，则代表此时转轴已复位至平面抵靠平面孔壁的位置，而得以释放扭力。

虽然本发明已以实施例揭示如上，然其并非用以限定本发明，任何所属技术领域中的技术人员，在不脱离本发明的精神和范围内，当可作些许的更改与润饰，故本发明的保护范围当视权利要求所界定的为准。