可自动执行角度翻转的枢轴机构及其电子装置的制作方法

本发明涉及一种枢轴机构及其电子装置与操作方法，尤其涉及一种可自动执行角度翻转的枢轴机构、电子装置及其操作方法。

背景技术：

传统的笔记本电脑由屏幕端与主机端组合而成。使用者操作笔记本电脑时，都是以手动方式直接翻开屏幕端、或将屏幕端合于主机端，此种使用方式较为麻烦。因此，如何设计出一种能够依照使用者需求将屏幕端自动开合至特定角度的笔记本电脑，便为相关电脑设备产业的发展目标之一。

技术实现要素：

本发明的主要目的在于提供一种可自动执行角度翻转的枢轴机构、电子装置及其操作方法，以解决上述的问题。

本发明的一种实施方式提供一种可自动执行角度翻转的枢轴机构，其包含有一转轴、一第一连接件、一第二连接件、一角度传感单元以及一马达单元。该第一连接件以可相对转动方式套接于该转轴。该第二连接件固接于该转轴。该角度传感单元设置于该转轴的一端，用以读取该转轴的一旋转角度。该角度传感单元可以是电位计、重力感测器或加速度计等。该马达单元连接于该转轴。该马达单元根据该角度传感单元的读取信息，牵引该转轴与该第二连接件产生旋转。

本发明的另一实施方式公开了该联轴件连接于该转轴与该马达单元之间。该马达单元根据该角度传感单元的读取信息，通过该联轴件牵引该转轴与该第二连接件产生旋转。

本发明的另一实施方式公开了该转轴上具有一环型槽，该第一连接件套接该环型槽，该第二连接件卡合于该环型槽以随着该转轴进行同步转动。

本发明的另一实施方式还公开了该转轴为具有一缺口的一柱状结构，该马达单元的一端为具有一凹口的一杆状结构，该联轴件的两端分别卡合于该转轴的该缺口与该马达单元的该凹口。

本发明的另一实施方式还公开了该枢轴机构还利用一固定元件穿设该联轴件以结合该转轴和/或该马达单元。

本发明的另一实施方式还公开了一种可自动执行角度翻转的枢轴机构，其包含有至少二转轴、一旋转件、一马达单元以及一角度传感单元。该至少二转轴以非同轴方式彼此相连结。该旋转件连接该至少二转轴。该马达单元连接于该旋转件。该马达单元驱动该旋转件相对于该至少二转轴的其中一转轴旋转，以利用该旋转件推动该至少二转轴的另一转轴环绕该其中一转轴。该角度传感单元连接于该马达单元或该旋转件，用以读取该马达单元驱动该旋转件产生的一旋转角度。

本发明的另一实施方式还公开了该枢轴机构还包含有传动齿轮组，啮合在该至少二转轴之间。该旋转件推移该另一转轴，驱使该另一转轴通过该传动齿轮组环绕该其中一转轴。

本发明的另一实施方式还公开了该枢轴机构还包含有一桥接单元，该角度传感单元经由该桥接单元连接该旋转件。该桥接单元为一齿轮组或一传动皮带组。

本发明的另一实施方式还公开了该桥接单元利用一桥接齿轮啮合于该旋转件上的一齿状结构。

本发明的另一实施方式还公开了该枢轴机构还包含有一联轴件，连接于该马达单元与该旋转件之间，该马达单元驱动该联轴件牵引该旋转件产生旋转。

本发明的另一实施方式还公开了该桥接单元利用一桥接齿轮啮合于该联轴件上的一齿状结构。

本发明的另一实施方式还公开了该旋转件包含一基部以及一延伸部，该基部固接于该联轴件且以松配合方式套接该其中一转轴，该延伸部的一端连结该基部，该延伸部的另一端固接该另一转轴。

本发明的另一实施方式还公开了该联轴件具有一锁孔，该旋转件还包含一固定元件，该固定元件穿设该基部与该锁孔，以结合该旋转件与该联轴件。

本发明的另一实施方式还公开了该联轴件牵引该旋转件旋转时，该其中一转轴静止不动。

本发明的另一实施方式还公开了该枢轴机构还包含有至少一扭力元件，该至少一扭力元件的两端分别套接在该其中一转轴与该另一转轴上、或是该至少一扭力元件单独套接于该至少二转轴的至少其中之一。

本发明的另一实施方式还公开了该马达单元经由该桥接单元连接于该旋转件。

本发明的另一实施方式还公开了一种可自动执行角度翻转的电子装置，其包含有一第一主体、一第二主体以及一枢轴机构。该第一主体具有一控制器。该第二主体可转动地连接该第一主体。该枢轴机构设置在该第一主体与该第二主体之间。该枢轴机构包含一枢轴件、一马达单元以及一角度传感单元。该枢轴件的两部件分别连结该第一主体与该第二主体。该马达单元电连接于该控制器以驱动该枢轴件。该角度传感单元连动于该枢轴件或该马达单元以读取其旋转角度。该控制器在符合特定条件时，根据该角度传感单元的读取信息驱动该马达单元牵引该枢轴件带动该第二主体相对该第一主体旋转，以将该第二主体定位在一预设角度。

本发明的另一实施方式还公开了该枢轴件包含有一转轴、一第一连接件以及一第二连接件。该角度传感单元设置于该转轴的一端以读取该转轴的一旋转角度，该联轴件连接于该转轴与该马达单元之间。该第一连接件以可相对转动方式套接于该转轴、且连结该第一主体。该第二连接件固接于该转轴、且连结该第二主体。

本发明的另一实施方式还公开了该枢轴件还包含有一联轴件，连接于该转轴与该马达单元之间，该马达单元通过该联轴件牵引该转轴与该第二连接件产生旋转。

本发明的另一实施方式还公开了该枢轴件包含有至少二转轴以及一旋转件。该至少二转轴以非同轴方式彼此相连结，该至少二转轴的其中一转轴经由一第一连接件连结该第一主体，该至少二转轴的另一转轴经由一第二连接件连结该第二主体。该旋转件连接于该至少二转轴。该马达单元连接于该旋转件，该马达单元驱动该旋转件相对于该其中一转轴旋转，以利用该旋转件推动该另一转轴环绕该其中一转轴。

本发明的另一实施方式还公开了该桥接单元利用一桥接齿轮啮合于该旋转件上的一齿状结构。或者，该电子装置还包含有一联轴件，连接于该马达单元与该旋转件之间，该马达单元驱动该联轴件牵引该旋转件产生旋转；该桥接单元利用一桥接齿轮啮合于该联轴件上的一齿状结构。

本发明的另一实施方式还公开了一种自动执行角度翻转的方法，应用于具有一第一主体、一第二主体及一枢轴机构的电子装置，该第二主体通过该枢轴机构可转动地连接该第一主体。该方法包含有利用该枢轴机构的一角度传感单元取得该第二主体相对该第一主体的一夹角，该电子装置的一控制器比较该夹角是否符合一门槛范围，以及该控制器根据该比较结果，判断是否利用该枢轴机构的一马达单元驱动该第二主体相对于该第一主体进行正向旋转或反向旋转。

本发明的另一实施方式还公开了该方法还包含有该控制器判断该第二主体旋转后相对于该第一主体的另一夹角是否符合该门槛范围，以决定是否驱动该马达单元再次转动该第二主体。

本发明的另一实施方式还公开了该控制器利用该电子装置的一摄影镜头执行人脸辨识程序，分析该摄影镜头的一撷取影像里的人脸图案是否落在一预设位置，据此判断是否驱动该马达单元旋转该第二主体。

本发明提供的可自动执行角度翻转的枢轴机构及其电子装置的优点和有益效果在于：本发明以角度传感单元测量电子装置的屏幕端相对于主机端的开合角度，开合角度过大或过小的时候，枢轴机构都会自动带动屏幕端旋转，直到调整为符合使用者预设角度的态样为止。枢轴机构可为单轴式枢转设计，马达单元直接通过转轴驱使屏幕端相对主机端转动；枢轴机构还可为双轴式枢转设计，马达单元只牵引旋转件转动，旋转件在旋转时不会牵动第一转轴(为空转状态)，但仍会推移第二转轴以环绕第一转轴的方式作用，故而让屏幕端相对主机端转动。

附图说明

图1与图2分别为本发明实施例的电子装置在不同操作态样的外观示意图。

图3为本发明实施例的电子装置在另一视角的部分结构示意图。

图4为本发明第一实施例的枢轴机构的元件爆炸图。

图5与图6分别为本发明第一实施例的枢轴机构在不同视角的组装图。

图7为本发明另一实施例的桥接单元的外观示意图。

图8为本发明另一实施例的扭力元件的外观示意图。

图9为图8所示扭力元件与旋转件、联轴件、马达单元及角度传感单元的元件爆炸图。

图10为本发明第二实施例的枢轴机构的元件爆炸图。

图11为本发明第二实施例的枢轴机构的组装图。

图12为本发明实施例的自动执行角度翻转方法的流程图。

图13与图14分别为本发明第一实施例的枢轴机构的另一变化态样的组装图。

图15与图16分别为本发明另一实施例的枢轴机构在不同视角的组装图。

图17为本发明第二实施例的枢轴机构的另一变化态样的组装图。

附图标记说明

10电子装置

12第一主体

14第二主体

16、16’、16”枢轴机构

18第一转轴

20第一连接件

22第二转轴

24传动齿轮组

241第一主齿轮

242第二主齿轮

243次齿轮

26第二连接件

28旋转件

281基部

282延伸部

283固定元件

30联轴件

301锁孔

32马达单元

34角度传感单元

36、36’桥接单元

361、362桥接齿轮

363桥接齿轮

364传动皮带

38轴件

40、40’扭力元件

42螺帽件

44弹力件

46垫圈

48控制器

50转轴

501环型槽

502缺口

52第一连接件

54第二连接件

56马达单元

561凹口

58联轴件

60角度传感单元

62固定元件

64摄影镜头

步骤s100、s102、s104、s106、s108、s110

具体实施方式

请参阅图1至图3，图1与图2分别为本发明实施例的电子装置10在不同操作态样的外观示意图，图3为本发明实施例的电子装置10在另一视角的部份结构示意图。电子装置10包含第一主体12、第二主体14以及枢轴机构16。电子装置10为笔记本电脑时，第一主体12为主机端，第二主体14为屏幕端，枢轴机构16设置在第一主体12与第二主体14之间，让第二主体14能以可转动方式连接第一主体12。在本发明较佳实施例中，枢轴机构16为双轴式机构，第二主体14相对第一主体12翻转时，第二主体14邻近该第一主体12的一侧会环绕第一主体12的相对侧转动，如图2所示，借此避开结构干涉；然而枢轴机构的型式并不限于此。

请参阅图4至图6，图4为本发明第一实施例的枢轴机构16的元件爆炸图，图5与图6分别为本发明第一实施例的枢轴机构16在不同视角的组装图。枢轴机构16的第一转轴18(至少二转轴的其中一转轴)经由第一连接件20连结第一主体12。第二转轴22(至少二转轴的另一转轴)以非同轴方式连结第一转轴18，例如第二转轴22通过啮合在第一转轴18与第二转轴22之间的传动齿轮组24而能连动于第一转轴18，第二转轴22经由第二连接件26连结第二主体14。传动齿轮组24的第一主齿轮241套接在第一转轴18，第二主齿轮242套接在第二转轴22，两个次齿轮243啮合在第一主齿轮241与第二主齿轮242之间，以使第一主体12和第二主体14能反向同步转动。

枢轴机构16的旋转件28连接第一转轴18与第二转轴22，联轴件30连接于马达单元32与旋转件28之间。第一转轴18、第二转轴22与旋转件28为枢轴机构16的枢轴件的各部件。详细来说，旋转件28包含基部281以及延伸部282，基部281形似套筒结构，延伸部282为板状结构。基部281固接于联轴件30、且以松配合方式套接第一转轴18；旋转件28利用固定元件283穿设联轴件30的锁孔301和基部281，以能锁合旋转件28与联轴件30，让两者同动。延伸部282的一端连结基部281，另一端固接于第二转轴22。枢轴机构16的角度传感单元34经由桥接单元36连接联轴件30；此实施态样中，桥接单元36为包含两个桥接齿轮的齿轮组，桥接齿轮361通过轴件38连结角度传感单元34，桥接齿轮362啮合于桥接齿轮361与联轴件30的齿状结构之间，让角度传感单元34得以同步取得联轴件30的旋转角度。

其它实施态样中，桥接单元可为传动皮带组。请参阅图7，图7为本发明另一实施例的桥接单元36’的外观示意图。桥接单元36’可包含桥接齿轮363与传动皮带364。桥接齿轮363通过轴件38连结于角度传感单元34，传动皮带364套在桥接齿轮363与联轴件30的齿状结构上，角度传感单元34可通过桥接单元36’的传动皮带364同步取得联轴件30的旋转角度。

如图4与图5所示，枢轴机构16还将扭力元件40的两端分别套接在第一转轴18与第二转轴22上。枢轴机构16的扭力源来自于扭力元件40相对第一转轴18和第二转轴22转动时产生的摩擦力。扭力元件40的位置介于第一转轴18与第二转轴22之间，故两个转轴之间的距离较长；然扭力元件40的设计可不限于此。请参阅图8与图9，图8为本发明另一实施例的扭力元件40’的外观示意图，图9为图8所示扭力元件40’与旋转件28、联轴件30、马达单元32及角度传感单元34的元件爆炸图。扭力元件40’可以单独套接在第一转轴18和/或第二转轴22上。以第一转轴18为例，扭力元件40’的螺帽件42锁在第一转轴18时，螺帽件42压缩弹力件44，进而压迫垫圈46和第一转轴18产生摩擦力。在图8与图9所示实施例中，扭力元件40’单独设置在第一转轴18和/或第二转轴22的轴心，所以第一转轴18与第二转轴22之间的距离可设计成较短形式，连带得以缩小枢轴机构16的整体尺寸。

请参阅图13与图14，图13与图14分别为本发明第一实施例的枢轴机构16的另一变化态样的组装图。前述实施例的马达单元32直接连结到联轴件30去带动旋转件28，然于其它可能的实施态样中，如图13所示，马达单元32连结于桥接单元36的桥接齿轮362；由于桥接齿轮362啮合于桥接齿轮361与联轴件30的齿状结构之间，马达单元32驱动桥接齿轮362，桥接齿轮362便能同步牵引桥接齿轮361和联轴件30，让连结于桥接齿轮361的角度传感单元34得以即时侦测到联轴件30与旋转件28的旋转角度。如图14所示，马达单元32可连结于桥接单元36的桥接齿轮361，此时角度传感单元34直接侦测马达单元32驱动桥接齿轮361造成的旋转角度；由于桥接齿轮361经由桥接齿轮362带动联轴件30与旋转件28，故角度传感单元34亦能间接取得联轴件30与旋转件28的旋转角度。

请参阅图15与图16，图15与图16分别为本发明另一实施例的枢轴机构16”在不同视角的组装图。于此实施例中，枢轴机构16”不具有联轴件的元件设计。详细来说，马达单元32连接到桥接单元36的桥接齿轮361或桥接齿轮362，并由桥接齿轮362直接啮合于旋转件28上的齿状结构，其用意在于缩小枢轴机构16”的整体结构尺寸，适用于特殊款式的轻薄笔记本电脑。从图15与图16可知，马达单元32仅通过桥接单元36驱动旋转件28以第一转轴18为中心，牵引第二转轴22环绕第一转轴18运行。

角度传感单元34可以是一种电位计、重力感测器或加速度计。第二主体14相对第一主体12翻转时，第二转轴22通过旋转件28、联轴件30以及桥接单元36将旋转作动传递给角度传感单元34。桥接单元36施加旋转作动给角度传感单元34时，角度传感单元34会产生对应的电压值(可分析转换为联轴件30的旋转角度)，电子装置10的控制器48分析该电压值，便能得知第二主体14与第一主体12的夹角，从而将该夹角显示于第二主体14的屏幕上、或者另行致发电子装置10的特定应用程式(例如执行自动执行角度翻转程序)。

使用者可针对电子装置10预先设定一组或多组的屏幕开合角度参数(例如第二主体14相对第一主体12的惯用夹角)。电子装置10开机时，控制器48电连接于枢轴机构16以读取角度传感单元34产生的电压值，借此确认屏幕的初始开合角度。接着比较该初始开合角度是否符合门槛范围(预设的屏幕开合角度参数)，两者相符表示第二主体14的角度适当，枢轴机构16不作动；两者不符表示第二主体14的角度不如预期，控制器48便驱动马达单元32带动联轴件30牵引旋转件28旋转。旋转件28相对第一转轴18转动时，第一转轴18处于静止不动的状态(因为基部281以松配合方式套接第一转轴18)，旋转件28推移第二转轴22，使第二转轴22通过传动齿轮组24环绕第一转轴18。第二转轴22环绕第一转轴18带动第二主体14相对第一主体12翻转；待控制器48分析角度传感单元34的数据，确认第二主体14已旋转到预设角度，枢轴机构16停止运作，第二主体14就能定位在该预设角度。

请参阅图10与图11，图10为本发明第二实施例的枢轴机构16’的元件爆炸图，图11为本发明第二实施例的枢轴机构16’的组装图。枢轴机构16’包含转轴50、第一连接件52、第二连接件54、马达单元56、联轴件58以及角度传感单元60。转轴50、第一连接件52与第二连接件54为枢轴机构16’的枢轴件的各部件。角度传感单元60设置于转轴50的一端以读取其旋转角度。转轴50上具有环型槽501，第一连接件52套接环型槽501而能与转轴50相对转动；第一连接件52通常以紧配合方式套接环型槽501，然实际应用不限于此。第二连接件54卡固于环型槽501，以随着转轴50进行同步转动。第一连接件52连结电子装置10的第一主体12，第二连接件54连结第二主体14。联轴件58连接于转轴50与马达单元56之间。

特别一提的是，转轴50可为具有缺口502的柱状结构(圆柱体或多边柱体皆可)，马达单元56提供具有凹口561的杆状结构。联轴件58两端的形状分别对应，以卡合于转轴50的缺口502与马达单元56的凹口561。或者，轴机构16’还可利用固定元件62，其可穿设联轴件58以锁附于转轴50上、或穿设联轴件58以锁附于马达单元56的杆状结构。

请参阅图17，图17为本发明第二实施例的枢轴机构16’于另一变化态样的组装图。此变化态样的枢轴机构16’不具有联轴件的元件设计。马达单元56可利用固定元件62结合于转轴50，意即马达单元56直接驱动转轴50产生转动；省去联轴件，能够缩小枢轴机构16’的整体结构尺寸，以适用于特殊款式的轻薄笔记本电脑。

第二实施例中，当电子装置10开机时，控制器48会读取角度传感单元60的电压值以确认屏幕的初始开合角度。接下来，控制器48比较该初始开合角度是否符合门槛范围，两者相符的时候不驱使枢轴机构16’作动，两者不符时则驱动马达单元56经由联轴件58旋转转轴50。第二连接件54连同第二主体14随着转轴50产生转动，而能调整电子装置10的屏幕端(第二主体14)的俯仰视角。转轴50旋转时，角度传感单元60仍会即时地读取转轴50当下的旋转角度，控制器48持续地比对转轴50的旋转角度是否落在门槛范围；若该旋转角度落于门槛范围外，表示此状况仍符合自动执行角度翻转的特定条件，控制器48需操控枢轴机构16’，带动第二连接件54及其第二主体14的旋转方向与旋转角度，直到第二主体14定位在预设角度才停止枢轴机构16’的作动。

请参阅图12，图12为本发明实施例的自动执行角度翻转方法的流程图。图11所示方法适用于图1所示电子装置10及其搭配的第一实施例的枢轴机构16或第二实施例的枢轴机构16’。首先，控制器48利用角度传感单元34、60取得第二主体14相对第一主体12的夹角(步骤s100)，其中该夹角可由角度传感单元34、60取得的电压值转换得出；接着比较该夹角是否符合预设的门槛范围(步骤s102)。夹角符合门槛范围，马达单元32、56停止作动(步骤s104)；若夹角不符合门槛范围，比较该夹角大于或小于预设角度(步骤s106)。该夹角大于预设角度时，马达单元32、56驱动第二主体14正向旋转以并拢于第一主体12(步骤s108)；该夹角小于预设角度时，马达单元32、56驱动第二主体14反向旋转以远离第一主体12(步骤s110)。执行完步骤s108及步骤s110后，较佳仍须再次执行步骤s100，直到该夹角调整到符合使用者预设态样为止。

前述的门槛范围为第二主体14相对于第一主体12展开的特定角度范围(屏幕开合角度参数的容许范围)，在此角度范围内都属于符合使用者操作习惯的态样。角度传感单元34、60取得的夹角(屏幕的初始开合角度)不符合门槛范围时还需相比较于预设角度(例如特定角度范围的边界值、或其它特定数值)，才能判定第二主体14相对第一主体12的展开角度是否过大或过小，并决定马达单元32、56要驱动第二主体14正向旋转或反向旋转。该些门槛范围和预设角度除了可由使用者预先设定外，还能利用电子装置10的摄影镜头64(如图2所示)执行的人脸辨识程序判断第二主体14相对第一主体12的展开角度。控制器48可分析摄影镜头64所撷取影像里的人脸图案是否落在撷取影像中的预设位置或范围内。人脸图案的位置偏低，表示第二主体14的展开角度过大；人脸图案的位置偏高，表示第二主体14的展开角度过小，从而控制器48可执行前述的角度翻转方法自动调整第二主体14相对第一主体12的夹角。

综上所述，本发明以角度传感单元测量电子装置的屏幕端相对于主机端的开合角度，开合角度过大或过小的时候，枢轴机构都会自动带动屏幕端旋转，直到调整为符合使用者预设角度的态样为止。枢轴机构可为单轴式枢转设计，马达单元直接通过转轴驱使屏幕端相对主机端转动；枢轴机构还可为双轴式枢转设计，马达单元只牵引旋转件转动，旋转件在旋转时不会牵动第一转轴(为空转状态)，但仍会推移第二转轴以环绕第一转轴的方式作用，故而让屏幕端相对主机端转动。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，凡依本发明权利要求所做的均等变化与修饰，皆应属本发明的涵盖范围。