专利名称：在电子设备中使用的双轴铰链的制作方法
技术领域：
本发明一般涉及能够打开以暴露两个设备部分的两个相对表面 的可折叠电子设备，更特别地涉及用于链接这两个设备部分的铰链。
背景技术：
诸如移动电话、膝上型计算机以及PDA之类的可折叠电子设备 包括由铰链链接的两个设备部分。铰链可以是单轴结构，其中具有 耦接沟槽的两个铰链板分别连接到设备部分，穿过该耦接沟槽插入 的销作为枢轴以联结这两个铰链板。单轴铰链也可以利用巻绕在枢 轴销上的螺旋弹簧来构造，其中螺旋弹簧的每 一 端紧固在 一 个设备 部分上。采用膝上型计算机作为示例，上面的设备部分是包含显示屏的 盖，下面的设备部分是包含主板和键盘的主机部分。当膝上型计算 机处于打开位置放置在平坦的表面上并且盖和主机部分之间的夹角 较大(例如120度到180度之间)时，如果盖相比于主机部分而言 很重，则该膝上型计算机可能会摇摆。这种情况下，盖的重心相对 于主机部分的重心的杠杆作用点(leverage point)落在铰《连上。随着 显示屏做得越来越大，盖变得越来越沉，处于这种打开位置的膝上 型计算机就会变得越来越不稳定。有利地并且希望提供一种在电子设备中使用的铰链，以减少"摇 摆"情形，从而使得设备更加稳定。发明内容本发明的第一方面是一种提高蛤壳式设计的设备的稳定性的方 法，其中设备具有经由铰链可绕轴旋转地连接至下部分的上部分。当设备打开使得上部分和下部分之间的夹角大于90度时，通过将铰 链杠杆作用点移动远离该下部分可以提高稳定性。本发明的第二方面是一种具有两个铰链臂的铰链，铰链臂用于 装配杆以将电子设备的上部分链接到下部分，其中每个铰链臂具有 不同的枢轴点，用于可旋转地装配上部分，使得允许铰链杠杆作用 点移动远离下部分的重心。本发明的第三方面是一种具有用于打开和闭合的这种铰链的电 子设备。根据本发明的铰链具有两个铰链臂，每个铰链臂具有第 一段和 第二段。每个铰链臂的第一段可绕轴旋转地连接到第一支架。两个 第一支架用于固定装配设备的上部分，从而允许上部分相对于铰链 臂围绕第一旋转轴旋转。铰链具有连接到每个铰链臂的第二段上的杆以限定4交4连的第二旋转轴。当设备处于闭合位置并且放置在表面上时，每个铰链臂的纵轴 基本上垂直于该表面。不过，纵轴和该表面之间的夹角可以大于或 者小于90度。在此位置处，铰链杠杆作用点位于杆附近。当用户打 开设备时，上部分与铰链臂 一 起围绕第二旋转轴旋转远离下部分， 直到旋转角度例如基本上达到角度P。当旋转角度达到角度P时， 铰链臂的第一段与该表面接触。在此位置，上部分和下部分之间的 夹角等于角度P。角度P例如可以等于105度。不过，角度P可以 大于或者小于105度，或者小于90度。如果用户进一步打开设备使得上部分和下部分之间的夹角大于 角度P,则用户使上部分沿着第一旋转轴相对于铰链臂旋转。如此， 用户可以调整上部分和下部分之间的夹角直到上部分与该表面接 触，同时保持铰链臂相对于下部分基本不动。上部分可以在角度Q 内沿着第一旋转轴相对于铰链臂旋转。角度P和Q的总和例如可以 是180度。通过使用具有两个独立旋转轴的铰链将上面的设备部分相对于 下面的设备部分进行旋转，本发明有效地将铰链上的杠杆作用点移动远离设备下部分的重心。因为下部分的重心与杠杆作用点之间的 距离增大了，所以在设备下部分的重心抗衡上部分的重心方面，设 备变得更加稳定。当用户闭合设备时，上部分相对于铰链臂围绕第一旋转轴旋转 直到上部分和下部分之间的夹角等于角度P。如果用户进一步闭合设 备，则上部分与铰链臂 一 起相对于下部分围绕第二旋转轴旋转。在上述实施方式中，当设备处于闭合位置并且用户打开该设备 时，上部分相对于铰链臂不动直到纵轴基本上平行于下部分。从而， 当铰链臂相对于下部分围绕第二旋转轴旋转时，上部分和铰链臂之 间的夹角保持相同。在一种不同的实施方式中，上部分和铰链臂之 间的夹角随着铰链臂相对于下部分的旋转而增加。从而，当用户打 开设备时，第一旋转轴和第二旋转轴二者都使用上了 。当结合附图1至图4j阅读本说明书后，本发明将变得更加清楚。
图1示出了根据本发明的具有杆的铰链，其中主杠杆作用点位于杆的旋转轴附近；图2示出了杠杆作用点如何移动远离杆的旋转轴； 图3示出了铰链的调整区域；图4a-图4j示出了电子设备，其具有可旋转地链接到下部分以便 打开和闭合的上部分，其中图4a示出了处于闭合位置的设备；图4b示出了上部分相对于下部分围绕杆旋转以打开设备，其中 上部分和下部分之间的夹角小于角度P;图4c示出了设备的打开，其中上部分和下部分之间的夹角基本 上等于角度P;图4d示出了设备的打开，其中上部分绕铰链臂的上段上的枢轴 点旋转；图4e示出了设备的打开，其中上部分和下部分之间的夹角基本上等于180度；图4f示出了上部分的位置调整，同时铰链臂相对于下部分保持 不动；图4g示出了上部分和下部分之间的夹角进一步缩窄，同时铰链 臂相对于下部分保持不动；图4h示出了设备的闭合，其中上部分相对于下部分围绕杆旋转；图4i示出了本发明的另一实施方式，其中设备的上部分相对于 下部分围绕两个枢轴点旋转；图4j示出了随着上部分进一步相对于下部分旋转，杠杆作用点 的移位。
具体实施方式
根据本发明的铰链具有两个旋转轴。 一个旋转轴由连接在两个 铰链臂之间的杆所限定。每个铰链臂具有用于可旋转地装配支架的 枢轴。每个铰链臂上的枢轴限定了另一个旋转轴。如图1所示，铰 链100具有两个铰链臂110。每个铰链臂具有第一段、第二段以及可 绕轴旋转地装配在第一段的枢轴115处的第一支架120。铰链100 具有装配在两个铰链臂110的第二段之间的杆130。铰链100还具有 位于杆130相对两端处的两个套管134,用于装配两个第二支架140。 铰链100具有两个抑制套圈136,用于限制套管134沿着杆130的横 向运动。铰链旨在电子设备中使用，该电子设备具有可旋转地连接 至下部分的上部分(参见图4a-图4j)。第一支架用于装配电子设备 的上部分IO。例如，每个第一支架具有两个螺紋孔122、 124,使得 上部分可以通过螺钉等固定装配在第一支架上。第二支架用于固定 装配电子设备的下部分，从而允许铰链臂IIO相对于下部分围绕杆 130旋转。如图1所示，多个电连接器200和电缆210用于在电子设 备的上部分和下部分之间传送电信号。电连接器和电缆都是本领域 公知的，其不是本发明的一部分。当铰链臂110定向为接近垂直位置时，根据本发明的铰链100具有位于杆130附近的主杠杆作用点。当电子设备处于闭合位置水 平放置在表面(未示出)上时，第一支架120基本上平行于该表面和电子设备的下部分的底部(参见图4a)。当用户打开设备时，第一支架120和铰链臂110相对于下部分 围绕杆130旋转，同时上部分相对于铰链臂110保持不动(参见图 4b)。上部分可以围绕杆130旋转直至每个铰链臂110的上段或第 一段与表面接触。在此位置，设备的杠杆作用点已经从铰链臂110 的第二段移动到第 一段。移位后的杠杆作用点基本上位于铰链臂110 的;f区轴115下方。在铰链臂110的第一段与表面接触之后，第一支架120可以相 对于铰链臂110围绕枢轴115旋转，从而增大电子设备的上部分和 下部分之间的夹角(参见图4d和图4e) d如图3所示，第一支架 120相对于铰链臂110旋转使得电子设备的上部分和下部分之间的 夹角可以在调整区域内进行调整。图4a到图4h示出了电子设备，其具有可旋转地链接到下部分以 便打开和闭合的上部分。如图所示，电子设备1具有上部分10和下 部分50。如果电子设备1例如是膝上型计算机，则上部分10通常具 有显示面板，下部分50是包含主板和键盘的主机部分。通常希望减 轻整个膝上型计算机的重量，而同时增大显示面板的尺寸。结果， 上部分相比于下部分变得更重。当上部分和下部分之间的夹角4交大 时，例如120度到180度之间，膝上型计算机变得不太稳定。根据 本发明的4交链100将杠杆作用点移动远离下部分的重心，从而有效 地增加了在抗衡上部分的重心时下部分的力矩。如此，当电子设备 处于打开位置时，其变得更加稳定。图4a示出了处于闭合位置的设备1。如图所示，第一支架120 基本上平行于下部分50的底部，并且杠杆作用点基本上位于沿着铰 链臂110的纵轴上。在此位置，铰链臂110的纵轴基本上垂直于电 子设备的上部分10。如图4b所示，当设备l打开时，上部分10与4交链臂110—起相对于下部分50围绕由杆130所限定的旋转轴旋转。纵轴仍然垂直 于上部分10。图4c示出了设备1打开直至上部分10和下部分50之 间的夹角等于角度P。优选地角度P大约为105度。不过，P可以小 于或大于105度。例如，P可以等于或小于90度。在这点上，铰链 臂110的上段或第一段与表面接触，并且设备1的杠杆作用点已经 向外移位，进一步远离下部分50的重心。然而，在上部分10和下 部分50之间的夹角达到角度P之前，铰链臂的第 一段与表面之间隔 有空间，并且铰链的杠杆作用点靠近杆130。如图4b和图4c所示， 当上部分10相对于下部分50围绕杆130旋转时，上部分相对于4交 链臂110保持不动。因而，铰链臂IIO和上部分IO之间的夹角不变 化。如果用户希望增大上部分10和下部分50之间的夹角，则用户 可以进一步将上部分IO相对于铰链臂110围绕枢轴115旋转，如图 4d和图4e所示。图4e示出了设备1的打开，其中上部分10和下部 分50之间的夹角基本上等于180度。如果上部分和下部分之间的夹角大于90度(例如参见图4c和图 4d),则上部分的重心和下部分的重心位于4交^i臂110的不同侧。 因为杠杆作用点和下部分的重心之间的距离增加了近似等于两个旋转轴之间的距离的长度，所以电子设备变得更加稳定。当用户闭合电子设备1或者调整上部分10和下部分50之间的 夹角时，优选的是上部分IO相对于铰链臂IIO旋转，同时下部分50 相对于铰链臂IIO保持不动，如图4f和图4g所示。在上部分10和 铰链臂之间的夹角达到角度P之后(参见图4g)，上部分IO相对于 下部分围绕杆130旋转，如图4h所示。围绕杆130的旋转可以继续 执行直到电子设备处于闭合位置(参见图4a)。 -在结合图4a到图4h所描述的实施方式中，只有旋转轴之一用于 打开和闭合设备l。如图4b和图4c所示，只有由杆130所限定的旋 转轴用于改变上部分10和下部分50之间的夹角。上部分相对于4交 链臂不动，直到纵轴基本上平行于下部分。因而，上部分10和铰链臂110之间的夹角维持不变，同时铰链臂相对于下部分围绕杆130旋转。
在不同的实施方式中，上部分和铰链臂之间的夹角随着铰链臂
相对于下部分i走转而增加。从而，，当用户打开i殳备时，第一旋转轴 和第二旋转轴二者都被使用。
如图4i所示，当上部分IO相对于下部分50旋转时，铰链臂110 上的枢轴115和杆130二者都用于旋转。这样，在用户打开设备时， 上部分IO和铰链臂IIO之间的夹角就增大了。当铰链臂IIO的纵轴 平4亍于表面时，如图4j所示，上部分10和下部分50之间的夹角例 如远大于90度。如果用户希望增大夹角，则用户继续使上部分10 相对于下部分50旋转直到铰链臂的第一段与表面相接触。之后，上 部分IO在枢轴点115相对于铰链臂110旋转，同时保持4交链臂110 相对于下部分50不动。可以理解，当用户闭合设备l时，两个旋转 轴都被 <吏用上以允许上部分10相对于下部分5 0旋转。
综上，本发明提供了 一种在蛤壳式设计的电子设备中使用的铰 链，其中该设备具有经由铰链可绕轴旋转地连接到下部分的上部分。 该4交4连包4舌
至少两个铰链臂，每个铰链臂具有第 一端和相对的第二端； 第一装配元件，用于在第一旋转轴处在第一端上将第二设备部 分可绕轴旋转地装配到铰链臂上，以便当第 一设备部分和第二设备 部分之间的夹角在第一角度范围内时，通过使第二设备部分相对于 铰链臂围绕第 一旋转轴旋转来改变第 一设备部分和第二设备部分之 间的夹角；以及
第二装配元件，用于在第二旋转轴处在第二端上将第一设备部 分可绕轴旋转地装配到铰链臂上，以便当第一设备部分和第二设备 部分之间的夹角在超出第一角度范围的第二角度范围内时，通过使 第 一设备部分相对于铰链臂围绕第二旋转轴旋转来改变第 一设备部 分和第二设备部分之间的夹角。
当设备放置在一个表面上并且第一设备部分和第二设备部分之间的夹角在第一角度范围内时，铰链臂的第一端提供杠杆作用点。 当夹角在第二角度范围内时，铰链臂的第二端与该表面接触以提供 进一步远离第二设备部分的重心的不同的杠杆作用点。例如，第一
角度范围为0度到105度，第二角度范围为105度到180度。然而，
第一角度范围和第二角度范围可以进行不同的设计，角度p可以小
于或大约105度。例如，角度P可以小于90度，也可以大于105度。 而且，当设备处于闭合位置时，铰链臂的纵轴和表面之间的夹角可 以大于或者小于90度。
在本发明的一种实施方式中，当夹角在第一角度范围内时，只 有第一旋转轴用于旋转。在本发明的另一实施方式中，当夹角在第 一角度范围内时，第一旋转轴和第二旋转轴二者都用于旋转。在这 两种实施方式中，当夹角在第二角度范围内时，都只有第二旋转轴 用于旋转。
通过使用具有两个独立旋转轴的铰链将上面的设备部分相对于 下面的设备部分进行旋转，本发明有效地将4交链上的杠杆作用点移 动远离设备下部分的重心。因为下部分的重心与杠杆作用点之间的 距离增大了，所以在设备下部分的重心抗衡上部分的重心方面，设 备变得更加稳定。
根据本发明的铰链可以使用在诸如PDA、膝上型或笔记本计算 机、移动电视机、移动电话、游戏操作台之类的电子设备上。
因此，尽管本发明已经针对其一个或多个实施方式进行了描述， 但是本领域技术人员将会理解在不脱离本发明范围的情况下可以在 形式和细节方面做出前述以及各种其他变化、省略和偏离。
权利要求
1.一种提高电子设备的稳定性的方法，该电子设备具有第一设备部分和经由铰链可旋转地连接至第一设备部分的第二设备部分，该铰链具有在第一位置和第二位置的杠杆作用点，该第一设备部分和第二设备部分中的每个都具有重心，该设备能够操作在闭合位置和打开位置，其中当设备操作在打开位置时，第一设备部分和第二设备部分构成一夹角，该夹角具有至少第一角度范围和超出该第一角度范围的第二角度范围，所述方法特征在于当该夹角在第一角度范围内时，将该杠杆作用点定位于第一位置；以及当该夹角在第二角度范围内时，移位该杠杆作用点至第二位置以进一步远离该第二设备部分的重心，使得增大该杠杆作用点和该第二设备部分的重心之间的距离。
2. 如权利要求l所述的方法，所述方法进一步的特征在于 在铰链上提供第 一旋转轴，用于当第 一设备部分和第二设备部分之间的夹角在第 一角度范围内时，通过将第 一设备部分相对于第二 设备部分围绕该第 一旋转轴旋转来改变第 一设备部分和第二设备部 分之间的夹角；以及在铰链上提供第二旋转轴，用于当第一设备部分和第二设备部分 之间的夹角在第二角度范围内时，通过将第 一 设备部分相对于第二 设备部分围绕该第二旋转轴旋转来改变第 一设备部分和第二设备部 分之间的夹角。
3. 如权利要求2所述的方法，进一步的特征在于 在该第一旋转轴处提供杆，用于将第二设备部分可绕轴旋转地装配到该4交《连上，乂人而当该夹角在第一角度范围内时，允许该第一设 备部分相对于该第二设备部分进行旋转。
4. 如权利要求3所述的方法，进一步的特征在于 在铰链上提供两个铰链臂，每个铰链臂具有用于装配该杆的第一端，以及用于将该第一设备部分可绕轴旋转地装配在第二旋转轴上 的相对的第二端，从而当该夹角在第二角度范围内时，允许该第一 设备部分相对于铰链臂进行旋转。
5. 如权利要求2所述的方法，其特征在于当第一设备部分和 第二设备部分之间的夹角在第 一 角度范围内时，该第二旋转轴也用 于旋转。
6. 如权利要求l所述的方法，其特征在于当该夹角在第二角 度范围内时，第一设备部分的重心和第二设备部分的重心位于该铰链的不同侧。
7. 如权利要求6所述的方法，其特征在于当第一设备部分的 重心和第二设备部分的重心位于该铰链的同 一 侧时，该夹角在第一角度范围内。
8. —种在电子设备中使用的铰链，该电子设备具有可旋转地装 配到第二设备部分上的第一设备部分，第一设备部分和第二设备部 分中的每一个都具有重心，该设备能够操作在闭合位置和打开位置， 其中当该设备操作在打开位置时，第一设备部分和第二设备部分构 成一夹角，该夹角具有至少第一角度范围和超出该第一角度范围的 第二角度范围，所述铰链的特征在于至少两个铰链臂，每个铰链臂具有第 一端和相对的第二端； 第一装配元件，用于在第一旋转轴处在第一端上将第二设备部分 可绕轴旋转地装配到铰链臂上，以便当第一设备部分和第二设备部 分之间的夹角在第一角度范围内时，通过使第二设备部分相对于铰 链臂围绕第 一旋转轴旋转来改变第 一设备部分和第二设备部分之间 的夹角；以及第二装配元件，用于在第二旋转轴处在第二端上将第一设备部分 可绕轴旋转地装配到铰链臂上，以便当第 一设备部分和第二设备部 分之间的夹角在超出第 一角度范围的第二角度范围内时，通过使第 一设备部分相对于铰链臂围绕第二旋转轴旋转来改变第 一设备部分和第二设备部分之间的夹角。
9. 如权利要求8所述的铰链，其特征在于该设备放置在表面 上并且该夹角在第一角度范围内，铰链臂的第二端与该表面隔开。
10. 如权利要求9所述的铰链，其特征在于当该夹角在第二 角度范围内时，铰链臂的第二端与该表面接触，从而提供进一步远 离第二设备部分的重心的杠杆作用点。
11. 如权利要求8所述的铰链，其特征在于该第一装配元件 包括杆以及一个或多个支架，用于相对于铰链臂可旋转地装配第二 设备部分。
12. 如权利要求8所述的铰链，其特征在于该第二装配元件 包括一个或多个支架，用于相对于铰链臂可旋转地装配第一设备部分。
13. 如权利要求8所述的铰链，其特征在于当该夹角在第一 角度范围内时，该第二旋转轴也用于旋转以便改变第 一 设备部分和 第二设备部分之间的夹角。
14. 如权利要求8所述的铰链，其特征在于当该夹角在第二 角度范围内时，第二设备部分的重心和第一设备部分的重心位于该 铰链臂的不同侧。
15. 如权利要求14所述的铰链，其特征在于当第一设备部分 的重心和第二设备部分的重心位于铰链臂的同 一侧时，该夹角在第一角度范围内。
16. —种电子设备，特征在于 铰链；第一设备部分；以及经由该铰链可旋转地装配到该第 一设备部分上的第二设备部分， 第一设备部分和第二设备部分中的每一个都具有重心，该设备能够 操作在闭合位置和打开位置，其中当该设备操作在打开位置时，第 一设备部分和第二设备部分构成一夹角，该夹角具有至少第一角度 范围和超出该第 一角度范围的第二角度范围，所述电子设备的特征在于所述铰链包括至少两个铰链臂，每个铰链臂具有第 一端和相对的第二端； 第一装配元件，用于在第一旋转轴处在第一端上将第二设备部分 可绕轴旋转地装配到铰链臂上，以便当第 一设备部分和第二设备部 分之间的夹角在第一角度范围内时，通过使第二设备部分相对于铰 链臂围绕第 一旋转轴旋转来改变第 一设备部分和第二设备部分之间 的夹角；以及第二装配元件，用于在第二旋转轴处在第二端上将第一设备部 分可绕轴旋转地装配到铰链臂上，以便当第 一 设备部分和第二设备 部分之间的夹角在超出第一角度范围的第二角度范围内时，通过使 第 一设备部分相对于铰链臂围绕第二旋转轴旋转来改变第 一设备部 分和第二设备部分之间的夹角。
17. 如权利要求16所述的电子设备，其特征在于该第一装配 元件包括杆以及一个或多个支架，用于相对于铰链臂可旋转地装配 第二设备部分。
18. 如权利要求16所述的电子设备，其中该第二装配元件包括 一个或多个支架，用于相对于铰链臂可旋转地装配第一设备部分。
19. 如权利要求16所述的电子设备，其特征在于当第二设备 部分与一表面相接触放置并且该夹角在第二角度范围内时，铰链臂 的第二端与该表面相接触，从而为该设备提供杠杆作用点。
20. 如权利要求16所述的电子设备，其特征在于当该夹角在 第一角度范围内时，第二旋转轴也用于旋转以便改变第一设备部分 和第二设备部分之间的夹角。
21. 如权利要求16所述的电子设备，包括移动电话。
22. 如权利要求16所述的电子设备，包括移动电视机。
23. 如权利要求16所述的电子设备，包括个人数字助理设备。
24. 如权利要求16所述的电子设备，包括膝上型计算机。
全文摘要
一种具有两个铰链臂的铰链，铰链臂用于在第一旋转轴处可旋转地装配蛤壳式设计的电子设备的下部分，以及用于在第二旋转轴处可旋转地装配该电子设备的上部分。当下部分和上部分之间的夹角在第一角度范围内时，铰链臂相对于下部分旋转以便改变该夹角，并且铰链杠杆作用点基本上位于第一旋转轴的下方。当该夹角在超出第一角度范围的第二角度范围内时，铰链臂相对于上部分旋转以便改变该夹角，并且将杠杆作用点移动远离该下部分。如此，当夹角在第二角度范围内时提高了电子设备的稳定性。
文档编号G06F1/16GK101636705SQ200780017232
公开日2010年1月27日 申请日期2007年3月20日 优先权日2006年4月6日
发明者K·科姆帕 申请人:诺基亚公司