本发明涉及一种枢轴机构及便携式电子装置，尤其涉及一种适用在具有相枢接的显示屏幕与系统主机并且显示屏幕可相对于系统主机大角度翻转的枢轴机构及便携式电子装置。
背景技术：
一般而言，笔记本型计算机或折叠式电子产品采用枢轴机构分别连接显示屏幕与系统主机的设计，使得显示屏幕可旋转至盖合于系统主机上的位置以便于收合或随身携带，或是可旋转至相对于系统主机展开一定角度(例如120度)的位置以便于操作。现今，更有笔记本型计算机产品藉由采用特殊的枢轴机构而能使具有触控功能的显示屏幕可以进一步地相对于系统主机旋转近360度而贴合在系统主机的底面，而从笔记本型计算机使用模式变形成为平板计算机使用模式。在实际应用中，上述枢轴机构通常利用枢轴与连接构件之间的相对旋转所产生的摩擦力以提供足够的扭矩，从而产生使用者可将显示屏幕旋转至所欲操作的任何角度停止的无段式调整功效，并且可有效地避免显示屏幕忽然闭合而导致显示屏幕与系统主机受到撞击损坏的情况发生。
然而，在上述设计中，由于枢轴机构所提供的扭矩只能使显示屏幕相对于系统主机停止在所需的展开状态，故往往会在使用者对显示屏幕进行触控操作的过程中因使用者施力过大(如手指按压力道过大)导致显示屏幕无法稳定停止在所需的展开状态而继续旋转，如此即会对使用者在操作笔记本型计算机或折叠式电子产品上造成诸多的不便与困扰。
因此，需要提供一种枢轴机构及便携式电子装置来解决上述问题。
技术实现要素：
本发明的目的之一在于提供一种适用在具有相枢接的显示屏幕与系统主机并且显示屏幕可相对于系统主机大角度翻转的枢轴机构及其便携式电子装置，以解决上述问题。
根据一实施例，本发明的枢轴机构应用在一第一机体以及一第二机体的枢接，以使该第一机体经由该枢轴机构枢转至叠合于该第二机体上的一第一位置或与该第二机体夹一展开角度的一第二位置，该枢轴机构包括：一轴杆、一第一连接构件、一第二连接构件、一限位框架、一轨道底座、一导销以及一弹性件；该第一连接构件固定于该第一机体且可枢转地套接于该轴杆上；该第二连接构件固定于该第二机体且不可转动地固定于该轴杆上；该限位框架固定于该第一连接构件上且可枢转地套接于该轴杆上，一条状导槽形成于该限位框架上；该轨道底座不可转动地固定于该轴杆上且邻接于该限位框架，该轨道底座具有相连通的一第一弧形导轨、一过渡导轨、一第二弧形导轨以及一第三弧形导轨，其中该第一弧形导轨的一端连通该过渡导轨且另一端分别连通该第二弧形导轨以及该第三弧形导轨，该过渡导轨分别连通该第二弧形导轨以及该第三弧形导轨，该过渡导轨连通该第一弧形导轨的位置形成有一第一止挡阶梯结构；该导销可活动地穿设于该条状导槽中，并可在该限位框架相对于该轨道底座转动时以其一端在该第一弧形导轨、该过渡导轨、该第二弧形导轨、或该第三弧形导轨中移动；该弹性件连接该导销且抵靠该第一连接构件，用来提供弹力以迫使该导销的该端在移动时能保持紧抵该第一弧形导轨、该过渡导轨、该第二弧形导轨或该第三弧形导轨；其中，当该第一机体从该第一位置往一第一枢转方向枢转该展开角度至该第二位置时，该导销沿着该第一弧形导轨移动至该过渡导轨且止抵于该过渡导轨的一第一止挡端面；当该第一机体从该第二位置往相反于该第一枢转方向的一第二枢转方向枢转一操作角度至一第三位置时，该导销将沿着该第一止挡阶梯结构往该第二弧形导轨移动；当该第一机体从该第三位置再继续反转往该第一枢转方向枢转时，该导销沿着该过渡导轨移动至该第二弧形导轨；当该第一机体再反转往该第二枢转方向枢转回叠合于该第二机体上的该第一位置时，该导销从该第二弧形导轨通过该第三弧形导轨而返回到该第一弧形导轨。
根据另一实施例，本发明的便携式电子装置包括：一第一机体、一第二机体以及一枢轴机构；该第一机体以及该第二机体经由该枢轴机构枢接，以使该第一机体经由该枢轴机构枢转至叠合于该第二机体上的一第一位置或与该第二机体夹一展开角度的一第二位置，该枢轴机构包括：一轴杆、一第一连接构件、一第二连接构件、一限位框架、一轨道底座、一导销以及一弹性件；该第一连接构件固定于该第一机体且可枢转地套接于该轴杆上；该第二连接构件固定于该第二机体且不可转动地固定于该轴杆上；该限位框架固定于该第一连接构件上且可枢转地套接于该轴杆上，一条状导槽形成于该限位框架上；该轨道底座不可转动地固定于该轴杆上且邻接于该限位框架，该轨道底座具有相连通的一第一弧形导轨、一过渡导轨、一第二弧形导轨以及一第三弧形导轨，其中该第一弧形导轨的一端连通该过渡导轨且另一端分别连通该第二弧形导轨以及该第三弧形导轨，该过渡导轨分别连通该第二弧形导轨以及该第三弧形导轨，该过渡导轨连通该第一弧形导轨的位置形成有一第一止挡阶梯结构；该导销可活动地穿设于该条状导槽中，并可在该限位框架相对于该轨道底座转动时以其一端在该第一弧形导轨、该过渡导轨、该第二弧形导轨或该第三弧形导轨中移动；该弹性件连接该导销且抵靠该第一连接构件，用来提供弹力以迫使该导销的该端在移动时能保持紧抵该第一弧形导轨、该过渡导轨、该第二弧形导轨或该第三弧形导轨；其中，当该第一机体从该第一位置往一第一枢转方向枢转该展开角度至该第二位置时，该导销沿着该第一弧形导轨移动至该过渡导轨且止抵于该过渡导轨的一第一止挡端面；当该第一机体从该第二位置往相反于该第一枢转方向的一第二枢转方向枢转一操作角度至一第三位置时，该导销将沿着该第一止挡阶梯结构往该第二弧形导轨移动；当该第一机体从该第三位置再继续反转往该第一枢转方向枢转时，该导销沿着该过渡导轨移动至该第二弧形导轨；当该第一机体再反转往该第二枢转方向枢转回叠合于该第二机体上的该第一位置时，该导销从该第二弧形导轨通过该第三弧形导轨而回到该第一弧形导轨。
综上所述，本发明采用导销在第一机体相对于第二机体展开时止抵于轨道底座上的过渡导轨的止挡端面的止挡设计，确保第一机体在使用者进行相关操作(如触控操作)的过程中不会继续翻转，从而有效地解决先前技术中所提到的显示屏幕在使用者进行操作的过程中因使用者施力过大(如手指按压力道过大)导致显示屏幕无法停止在所需的展开状态而继续旋转的问题。此外，如有需要时，使用者还可以将第一机体稍微拉回后就能继续相对于第二机体翻转至更大角度，并且当将第一机体相对于第二机体翻转回来的过程中并不会遭遇先前的止挡作用而能很平顺且连续地翻转回来。如此一来，本发明所提供的便携式电子装置即可提供使用者稳定良好的操作手感。
关于本发明的优点与精神可以藉由以下的实施方式及所附附图得到进一步的了解。
附图说明
图1为根据本发明的一实施例所提出的便携式电子装置的部分放大示意图。
图2为图1的枢轴机构的分解示意图。
图3为图1的第一机体叠合于第二机体上的侧视图。
图4为图3的导销位于轨道底座的第一弧形导轨中的放大示意图。
图5为图3的第一机体往第一枢转方向枢转展开角度的侧视图。
图6为图5的导销抵接过渡导轨的第一止挡端面的放大示意图。
图7为图5的第一机体往第二枢转方向枢转操作角度的侧视图。
图8为图7的导销抵接过渡导轨的第二止挡端面的放大示意图。
图9为图7的第一机体往第一枢转方向枢转以使导销移动至第二弧形导轨的侧视图。
图10为图9的导销移动至第二弧形导轨的放大示意图。
图11为图10的导销移动至第三弧形导轨的放大示意图。
主要组件符号说明：
10便携式电子装置12第一机体
14第二机体16枢轴机构
18轴杆20第一连接构件
21轴套22第二连接构件
24限位框架25条状导槽
26轨道底座28导销
30弹性件32第一弧形导轨
34过渡导轨36第二弧形导轨
38第三弧形导轨40、42、44、46止挡阶梯结构
48抵接销50弹簧
52杆部54头部
s1第一止挡端面s2第二止挡端面
d1第一枢转方向d2第二枢转方向
α展开角度β操作角度
γ夹角
具体实施方式
请参阅图1，其为根据本发明的一实施例所提出的便携式电子装置10的部分放大示意图，如图1所示，便携式电子装置10包含第一机体12、第二机体14以及枢轴机构16，第一机体12以及第二机体14经由枢轴机构16彼此枢接以可相对旋转闭合或展开，在此实施例中，便携式电子装置10可较佳地为笔记本型计算机，第一机体12可较佳地为显示屏幕，第二机体14可较佳地为系统主机，但本发明不以此为限。
请参阅图1、图2、图3以及图4，图2为图1的枢轴机构16的分解示意图，图3为图1的第一机体12叠合于第二机体14上的侧视图，图4为图3的导销28位于轨道底座26的第一弧形导轨32中的放大示意图，其中为了清楚地显示导销28在轨道底座26上的动作，图3中省略弹性件30的绘示，且第一机体12以及第二机体14在图3中以虚线部分简示之。由图1、图2、图3以及图4可知，枢轴机构16包含轴杆18、第一连接构件20、第二连接构件22、限位框架24、轨道底座26、导销28以及弹性件30。第一连接构件20固定在第一机体12上，并可枢转地套接于轴杆18的一端上(例如利用轴套21)而使第一连接构件20可相对于轴杆18转动并产生扭矩。而第二连接构件22固定于第二机体14上，并与轴杆18的另一端相固接而使第二连接构件22不能相对于轴杆18转动。藉此，枢轴机构16即可利用第一连接构件20与轴杆18之间的相对旋转所产生的摩擦力(但不受前述结构限制，其亦可改采用其他常见的枢轴扭矩设计，例如将扭簧连接于第一连接构件20与轴杆18之间以产生扭矩的设计，其相关描述常见于先前技术中，故不再赘述)以提供足够的扭矩，从而产生使用者可将第一机体12相对于第二机体14旋转至所欲操作的展开角度停止的无段式调整功效。
限位框架24固定于第一连接构件20上且可枢转地套接于轴杆18上，条状导槽25形成于限位框架24上以用来引导导销28的移动。轨道底座26固定于轴杆18上不能转动且具有第一弧形导轨32、过渡导轨34、第二弧形导轨36以及第三弧形导轨38。第一弧形导轨32的一端连通过渡导轨34且另一端分别连通第二弧形导轨36以及第三弧形导轨38。过渡导轨34分别连通第二弧形导轨36以及第三弧形导轨38。过渡导轨34连通第一弧形导轨32的位置形成有止挡阶梯结构40以防止导销28从过渡导轨34回到第一弧形导轨32。在实际应用中，为了更加确实地防止导销28误移动而卡死的情况发生，如图4所示，过渡导轨34连通第二弧形导轨36以及第三弧形导轨38的位置可较佳地形成有止挡阶梯结构42以止挡导销28从第二弧形导轨36或第三弧形导轨38回到过渡导轨34。过渡导轨34在过渡导轨的第一止挡端面s1以及第二止挡端面s2之间可较佳地形成有止挡阶梯结构44以使导销28可沿着止挡阶梯结构44进入第二弧形导轨36。第三弧形导轨38连通第一弧形导轨32的位置可较佳地形成有止挡阶梯结构46以止挡导销28从第一弧形导轨32回到第三弧形导轨38。值得一提的是，上述止挡阶梯结构42、44、46的结构高度段差设计为选择性可省略的配置，藉以简化轨道底座26的轨道结构设计。
至于导销28与弹性件30的设计，其可如图2以及图4所示，导销28可活动地穿设于条状导槽25中，并可在限位框架24相对于轨道底座26转动时以其一端在第一弧形导轨32、过渡导轨34、第二弧形导轨36或第三弧形导轨38中移动。弹性件30连接导销28且抵靠第一连接构件20，更详细地说，在此实施例中，弹性件30可包含抵接销48以及弹簧50，抵接销48具有杆部52以及头部54。头部54抵接第一连接构件20，弹簧50套设于杆部52上且以预压方式抵接于头部54以及导销28，藉此，弹性件30可提供弹力以迫使导销28的该端在移动时能保持紧抵第一弧形导轨32、过渡导轨34、第二弧形导轨36或第三弧形导轨38，从而使得导销28可确实地沿着不同高度的第一弧形导轨32、过渡导轨34、第二弧形导轨36或第三弧形导轨38移动而不致错位脱落或悬空。在实际应用中，抵接销48的头部54可较佳地呈半圆球状(但不受此限)，以使第一连接构件20与头部54之间可呈现点接触状态，藉以降低第一连接构件20与头部54之间的摩擦力，从而使抵接销48在第一连接构件20上的抵接滑动可更加地平稳顺畅。
以下针对便携式电子装置10的操作进行详细的描述，首先在便携式电子装置10的展开操作方面，请参阅图1、图3、图4、图5以及图6，图5为图3的第一机体12往第一枢转方向d1枢转展开角度α的侧视图，图6为图5的导销28抵接过渡导轨32的第一止挡端面s1的放大示意图。当使用者欲展开便携式电子装置10时，使用者仅需向前往第一枢转方向d1(如图5所示的逆时针方向)扳动第一机体12从如图3所示的第一位置相对于第二机体14枢转展开角度α(例如135度，但不以此为限)至如图5所示的第二位置。在此过程中，第一连接构件20可随着第一机体12枢转，且经由限位框架24带动导销28从如图3所示的位置沿着第一弧形导轨32移动至如图5所示的抵接过渡导轨34的第一止挡端面s1的位置(此时，由图6可知，在导销28越过止挡阶梯结构40后，弹簧50可提供弹性力以驱动导销28紧抵过渡导轨34)。如此一来，通过上述过渡导轨34的第一止挡端面s1抵接导销28的止挡设计，第一机体12可稳固地停止在如图1所示的第二位置而确保第一机体12在使用者进行相关操作(如触控操作)的过程中不会继续翻转，从而有效地解决先前技术中所提到的显示屏幕在使用者进行操作的过程中因使用者施力过大(如手指按压力道过大)导致显示屏幕无法停止在所需的展开状态而继续旋转的问题，藉以在使用便携式电子装置10的过程中提供给使用者稳定良好的操作手感。
在便携式电子装置10的机体角度调整操作方面，请参阅图5、图6、图7、图8、图9以及图10，图7为图5的第一机体12往第二枢转方向d2枢转操作角度β的侧视图，图8为图7的导销28抵接过渡导轨32的第二止挡端面s2的放大示意图，图9为图7的第一机体12往第一枢转方向d1枢转以使导销28移动至第二弧形导轨36的侧视图，图10为图9的导销28移动至第二弧形导轨36的放大示意图。当使用者欲继续扩大便携式电子装置10的展开角度时，使用者仅需往第二枢转方向d2(如图7所示的顺时针方向，也就是朝向先前第一枢转方向d1的相反方向向后反转)扳动第一机体12从如图5所示的第二位置相对于第二机体14枢转操作角度β(例如15度，但不以此为限)至如图7所示的第三位置。在此过程中，第一连接构件20可随着第一机体12枢转，且经由限位框架24带动导销28从如图5所示的位置在过渡导轨34中沿着止挡阶梯结构40移动至如图7所示的抵接过渡导轨34的第二止挡端面s2的位置(止挡阶梯结构40亦可同时防止导销28从过渡导轨34回到第一弧形导轨32)，藉此，上述过渡导轨34的第二止挡端面s2抵接导销28的止挡设计(其可为选择性可省略的配置，藉以简化轨道底座26的轨道结构设计)即可提醒使用者停止反向扳动第一机体12的动作，以避免使用者过度反转第一机体12的错误操作。需注意的是，由图8可知，在导销28越过止挡阶梯结构44之后，弹簧50可提供弹性力以驱动导销28紧抵过渡导轨34。
在完成上述反向扳动第一机体12的操作后，使用者可继续向前往第一枢转方向d1扳动第一机体12至所欲调整的展开角度以便进行后续操作，举例来说，使用者可往第一枢转方向d1扳动第一机体12从如图7所示的第三位置相对于第二机体14枢转至如图9所示的第一机体12与第二机体14之间具有夹角γ(较佳地为一锐角(如60度)，但不受此限)的位置，其中随着第一机体12的枢转，第一连接构件20系可以带动导销28从如图8所示的位置沿着过渡导轨34移动至如图9所示的位于第二弧形导轨36中的位置(此时，由图10可知，在导销28越过止挡阶梯结构42之后，弹簧50可提供弹性力以驱动导销28紧抵第二弧形导轨36)。如此一来，枢轴机构16可利用第一连接构件20与轴杆18之间的相对旋转所产生的摩擦力提供足够的扭矩，以使第一机体12停止在图9所示的位置，以便使用者可直立起便携式电子装置10而进行后续操作(如观看影像等)。至于针对将第一机体12继续往第一枢转方向d1枢转至其他角度(例如将第一机体12相对于第二机体14转动近360度的叠合位置等)的其他枢转操作的相关描述，其可参照上述说明类推，在此不再赘述。
至于在便携式电子装置10的收合操作方面，请参阅图3、图4、图9、图10以及图11，图11为图10的导销28移动至第三弧形导轨38的放大示意图，以下以第一机体12位于如图9所示的位置为例(但不以此为限)进行说明，当使用者欲进行便携式电子装置10的收合操作时，使用者仅需往第二枢转方向d2扳动第一机体12从如图9所示的位置相对于第二机体14枢转至如图3所示的叠合于第二机体14上的第一位置，以便使用者随身携带便携式电子装置10或是进行便携式电子装置10的摆放或收纳等操作，其中随着第一机体12的枢转，第一连接构件20可经由限位框架24带动导销28从如图9所示的位置沿着第二弧形导轨36通过第三弧形导轨38(如图11所示)而回到如图4所示的第一弧形导轨32的位置。需注意的是，由图10以及图11可知，在导销28依序沿着第二弧形导轨36以及第三弧形导轨38移动的过程中，止挡阶梯结构42可防止导销28从第二弧形导轨36或第三弧形导轨38误进入过渡导轨34的情况发生。另外，由图4以及图6可知，止挡阶梯结构46可在导销28沿着第一弧形导轨32移动至过渡导轨34的过程中，防止导销28从第一弧形导轨32误进入第三弧形导轨38的情况发生。
综上所述，本发明采用导销在第一机体相对于第二机体展开时止抵于轨道底座上的过渡导轨的止挡端面的止挡设计，确保第一机体在使用者进行相关操作(如触控操作)的过程中不会继续翻转，从而有效地解决先前技术中所提到的显示屏幕在使用者进行操作的过程中因使用者施力过大(如手指按压力道过大)导致显示屏幕无法停止在所需的展开状态而继续旋转的问题。此外，如有需要时，使用者还可以将第一机体稍微拉回后就能继续相对于第二机体翻转至更大角度，并且当将第一机体相对于第二机体翻转回来的过程中并不会遭遇先前的止挡作用而能很平顺且连续地翻转回来。如此一来，本发明所提供的便携式电子装置即可提供使用者稳定良好的操作手感。
以上所述仅为本发明的较佳实施例，凡是根据本发明权利要求书所做的等同变化与修饰，皆应属本发明的涵盖范围。