专利名称：扭力变化的铰链及其电子装置的制作方法
技术领域：
本实用新型关于一种铰链及具有该铰链的电子装置，尤指一种扭力变化的铰链及具有该铰链的电子装置。
背景技术：
铰链是设计用来使两物件能相对旋转，常见于日常生活中许多具有开合设计的物品或结构中，例如珠宝盒、行李箱，甚至房门、旋转门等等。现今常用的电子装置，例如贝壳手机、笔记本型电脑等，对于铰链亦有其应用。由于传统铰链的体积过大，无法直接应用于电子装置中，因此目前市面上已开发出体积小且功能更多样化的铰链结构。目前市面上电子装置用的铰链本身除了提供定位或自锁(auto-lock)功能外，其所能提供的扭力多为定值，或可视为定值。例如笔记本型电脑使用的铰链，设计人员为使铰链提供的扭力确实能支撑荧幕的重量，以防止荧幕落下，其扭力通常不小。当使用者欲掀开荧幕时，使用者需施予相当的力量以同时克服铰链的扭力及荧幕的重量所产生的扭力，此施力对荧幕外壳的影响可在使用二年以上的笔记本型电脑上观察到，接近铰链的外壳已有多处裂纹。然而，事实上当荧幕已掀开时，荧幕的重量所产生的扭力有限，铰链此时实无需提供过大的扭力来即可维持荧幕位置；此时过大的扭力反而是使用上的负面效应。另外，当铰链的扭力来源主要由孔轴配合来实现时，些微的配合公差即易能造成能产生的扭力颇大的变化，为避免浪费零组件，重工势不可免，故重工将为此类铰链不可或缺的制程。然而，重工机会越大的制程，其良率也就越低，生产效能也越差，尤其是重工涉及对零件再加工，例如反复弯折，将使得前述问题更形严重。更麻烦的是，产品的可靠度难以提升。一般制造者为避免产品失效，多将制程参数改变以使能产生足够的扭力，此虽可避免因扭力不足的报废率，但过大的扭力却加深前述操作不便及外壳裂纹的问题的严重度。有鉴于前述问题，目前已有一种利用扭簧来补偿荧幕重量所产生的扭力的铰链， 使得使用者可仅需克服铰链本身的扭力(主要起因为相邻组件间产生的摩擦力)，故若铰链于作动中的动摩擦力可被大幅降低，使用者即可以相当轻的力量掀开或合上荧幕；换言之，于前述以扭簧为扭力来源的设计理念下，习知以摩擦力作为扭力来源的铰链，其制程变异造成扭力不稳定的问题即可以被大幅减轻，同时，制造商惯以增加扭力以确保铰链良率的手段而造成使用铰链的装置，其零件损坏的问题亦可一并被去除。然而，此扭簧的设计参数多是针对某一实体结构条件而设定，主要是针对所欲适用的机型的荧幕重量。明显地，某一特定的扭簧原则上仅能适用于一定的实体结构条件范围内的装置，不利于减少制程错误、物料的管理及扭簧本身的设计。若欲以调整铰链零件间的摩擦力所产生的扭力作为扩大铰链可适用的范围的手段，则前述制造变异、过大的扭力设计所造成的问题又将浮现。
实用新型内容本实用新型的目的之一在于提供一种铰链，其藉由锥面间的摩擦力与扭簧提供的扭力交互作用，以提供随铰链支架的相对旋转角度变化的扭力。本实用新型的铰链包含枢轴、第一支架、第二支架及扭簧。该枢轴其上定义一转轴，该枢轴具有外锥面，围绕该转轴。该第一支架与该枢轴固定连接。该第二支架与该枢轴以可旋转方式连接，该第二支架具有轴孔、及形成于该轴孔内的内锥面，该第二支架以该轴孔套设于该枢轴上，该内锥面紧压该外锥面。该扭簧分别连接于该枢轴及该第二支架，以能产生一扭力，用以驱动该第二支架相对于该枢轴转动。根据本实用新型所述的铰链，第一支架紧抵第二支架以使内锥面紧压外锥面。进一步地，该铰链还包含螺帽，可调整地旋锁于该枢轴上以止挡该第一支架以使该第一支架紧抵该第二支架。根据本实用新型所述的铰链还包含螺帽，可调整地旋锁于该枢轴上以紧抵该第二支架以使该内锥面紧压该外锥面。根据本实用新型所述的铰链，第二支架包含固定件及与该固定件连接的枢接件， 该轴孔形成于该枢接件，该枢接件是由弹性板材自该固定件延伸弯曲制成。进一步地，枢接件包含第一轴承部及第二轴承部，以形成该轴孔，该第一轴承部是由相对于该转轴以第一旋转方向弯折该弹性板材的一部分形成，该第二轴承部是由相对于该转轴以相反于该第一旋转方向的第二旋转方向弯折该弹性板材的另一部分形成。根据本实用新型所述的铰链，第一支架与枢轴为一体成型结构。根据本实用新型所述的铰链，外锥面的锥度为7/40。利用锥面接触的特性，使得该内锥面与该外锥面间产生的摩擦力得以稳定控制， 亦即由该第二支架与该枢轴相对旋转所产生的扭力亦得以控制，并且可避免为调整摩擦力而重工所带来的风险。进一步地，藉由控制由该第二支架与该枢轴所产生的扭力，再加上该扭簧本身的扭力变化的特性，使得该铰链可配合不同的装置的实体结构条件进行稳定的整体扭力调整。此解决了习知技术中，为扩大具有扭簧的铰链可适用的范围，而引起制造变异、过大的扭力设计所造成的问题。此外，本实用新型的铰链亦具有扭簧与藉由孔轴配合所产生的摩擦力共同提供稳定、可靠且可调整的扭力的效果。本实用新型的另一目的在于提供一种电子装置，其利用本实用新型的铰链，以提供该电子装置的本体于各种相对角度时所需的扭力，进而使用者可轻松地掀开或合上该电子装置。本实用新型的电子装置包含第一本体、第二本体及上述本实用新型的铰链。该铰链的结构特征已如前述，不再赘述。该第一本体连接于该第一支架，该第二本体连接于该第二支架的该固定件，该第一本体与该第二本体藉由该铰链能相对旋转。由于该铰链的特性， 于该第一本体与该第二本体相对旋转时，依不同的使用状况，因该第一本体或该第二本体的重量而产生的力矩可由该铰链产生的扭力抵销，使用者可仅施以相对小的力道，主要以克服该铰链所产生的摩擦力，即可达到掀开或合上该电子装置的效果。简言之，本实用新型的铰链及其电子装置利用扭簧并以锥面作为孔轴配合的接触介面，提供随铰链支架的相对旋转角度变化的扭力，以抵销该电子装置之本体的重量所产生之力矩，使得使用者可轻松掀开或合上该电子装置。相较于先前技术，本实用新型的铰链之锥面接触设计使得利用摩擦力产生的扭力可精确的且无损零件地被调整，此解决习知铰链无法调整或难以调整的问题；本实用新型的铰链之锥面接触设计再搭配扭簧本身随旋转角度提供不同的扭力的特征，可提供更多种的扭力变化曲线，进而扩大可适用电子装置的范围，此解决习知具有扭簧的铰链仅能提供单一扭力变化曲线而仅能适用于一定的实体结构条件范围内之装置的问题。
图1为根据本实用新型的一较佳实施例的电子装置的示意图。图2为图1中电子装置左边的铰链的示意图。图3为图2中铰链的爆炸图。图4为根据另一实施例的铰链的示意图。图5为根据本实用新型的另一较佳实施例的铰链的示意图。
具体实施方式
为使对本实用新型的目的、构造、特征、及其功能有进一步的了解，兹配合实施例详细说明如下。请参阅图1，其为根据本新型的一较佳实施例的电子装置1的示意图。电子装置1 包含二铰链12 (以虚线绘示于图1中)、第一本体14及第二本体16，第一本体14及第二本体16藉由铰链12连接并能相对旋转。于本实施例中，电子装置1为笔记本型电脑，第一本体14包含键盘模组及与显示模组和键盘模组电连接的处理模组，第二本体16包含显示模组，但本实用新型不以此配置为限，例如于另一实施例中，第二本体16包含键盘模组及与显示模组及键盘模组电连接的处理模组，而第一本体14则包含显示模组。补充说明的是， 前述二个铰链12的结构虽为对称，但其各部件的相互关系均相同，故后续描述仅择其一说明；另外，前述二个铰链12为相对设置，此设计有助于结构作动稳定，但本实用新型不以此为限。请参阅图2及图3，图2为图1中左边的铰链12的示意图，图3为图2中铰链12 的爆炸图。铰链12包含枢轴122、第一支架124、第二支架1 及扭簧128。枢轴122其上定义一转轴1222并具有外锥面1224，围绕转轴1222。第一支架IM与枢轴122固定连接， 以达到第一支架124与枢轴122 —同旋转的目的。于本实施例中，第一本体14连接于第一支架124，第一支架IM具有异形孔1242并以此异形孔1242与枢轴122衔接，再利用螺帽130旋锁于枢轴122上，以实现前述固定连接；但本实用新型不以此为限，例如直接以孔轴紧配的方式亦能达成前述固定连接，或是以焊接、黏着等方式亦可，此时螺帽130则可免除。相对于第一支架124，第二支架1 则与枢轴122以可旋转方式连接，使得第一支架IM与第二支架126能相对旋转。第二支架1 包含固定件1262及与固定件1262连接的枢接件1264，固定件1262连接第二本体16，第二支架1 具有形成于枢接件1264的轴孔1沈6、及形成于轴孔1266内的内锥面1沈8，第二支架126以轴孔1266套设于枢轴122 上，内锥面1268紧压外锥面1224，故于第一支架IM相对枢轴122旋转时，内锥面1268与外锥面12M间产生摩擦。于本实施例中，基于锥面接触的特性，利用第一支架IM紧抵第二支架126，使得内锥面1268紧压外锥面1224，但本实用新型不以此为限。另外，为避免内锥面1268或外锥面12 过度磨耗及为使旋转稳定，故实作上多于内锥面1268及外锥面1224间填充润滑油，并于外锥面12M上形成数条沟槽12 ，用以提供容置润滑油的空间， 以收长期润滑之效。扭簧1 分别连接于枢轴122及第二支架126。于本实施例中，扭簧128的一端固定于枢轴122的一端，以梢接、焊接或卡合等方式均可，本实用新型不以此为限；扭簧1 的另一端卡持于第二支架126连接于固定件1262的卡勾部1270。藉此，于第二支架1 相对于枢轴122旋转时，扭簧128能产生扭力，用以驱动第二支架1 相对于枢轴122旋转。 此扭力与前述内锥面1268与外锥面12M间产生的摩擦力交互作用即为铰链12可提供的扭力。进一步来说，于第一支架124与第二支架1 相对旋转时，内锥面1268与外锥面 12M间产生的动摩擦力可视为定值，故对于不同的旋转角度，扭簧1 提供的扭力可变，以使铰链12对外提供的扭力亦为可变。于一般使用情形中，扭簧1 于电子装置1呈闭合状态时，已有预形变，可提供大致与第二本体16的重量所产生力矩相当的扭力；藉此，使用者可轻松地掀开第二本体16，通常使用者仅需克服内锥面1268与外锥面12M间产生的摩擦力即可。另外，扭簧128的扭力对旋转角度的关系不以线性为必要，可针对第二本体16的重量随着相对枢轴122旋转的角度所产生的力矩变化而设计。此外，藉由改变第二支架1 与枢轴122的相对位置，即可改变内锥面1268与外锥面12M间产生的摩擦力，进而改变铰链12对外提供的扭力变化曲线，以适应不同重量的第二本体16。相较于先前技术，本实用新型的铰链12利用锥面结构，可轻易控制第二支架126与枢轴122的相对位置，亦即较精确地调整内锥面1268与外锥面12 间产生的夹持力，此夹持力即用于相对旋转时产生摩擦力。由于锥面特性，本实用新型的铰链12于实施前述调整时，不会有先前技术中为了调整夹持力，需对零件进行重工而易造成零件结构不稳定的情形；本实用新型进一步还能藉由前述调整以克服批量材料特性变异的问题。于本实施例中，利用螺丝130即可轻松且精确地调整紧抵第二支架126的第一支架IM相对于枢轴122的位置，进而达到控制第二支架1 与枢轴122之相对位置的目的。另外，于本实施例中，枢接件1264由弹性板材自固定件1262延伸弯曲制成，枢接件1264包含第一轴承部1272及第二轴承部1274，以形成轴孔1266。第一轴承部1272藉由相对于转轴1222以第一旋转方向1276弯折该弹性板材的一部分形成，第二轴承部1274 藉由相对于转轴122以相反于第一旋转方向1276的第二旋转方向1278弯折该弹性板材的另一部分形成。此双向双包的设计，可提升结构的对称性，但本实用新型不以此为限，例如单方向双包，或是单包亦适用于本实用新型。补充说明的是，于实作上，本实用新型的第二支架可以以一般切削加工的方式制作。请参阅图2及图4，图4为根据另一实施例的铰链13的示意图，铰链13的结构大致与铰链12的结构相同，不同之处说明如后。于图2中铰链12的结构中，螺帽130可调整地旋锁于枢轴122上以止挡第一支架124以使第一支架IM紧抵第二支架126，进而使内锥面1268紧压外锥面1224(请并参阅图3)，因此螺帽130于此具有固定及调整的功能，但于实作上，本实用新型不以此为限。例如，当第一支架1 直接以焊接、黏着或紧配合等方式固定于枢轴122上，本实用新型仍可在第一支架124固定于枢轴122上时，同时控制第一支架1 相对于枢轴122的位置，亦能达到前述调整的功效。又例如，于图4中铰链13的结构中，铰链13另包含螺帽132，可调整地旋锁于枢轴122上以紧抵第二支架126以使内锥面1268紧压外锥面1224，此时第一支架124的固定自可另以螺帽或其他固定方式固定，例如
焊接、黏着等方式。请参阅图4及图5，图5为根据本实用新型的另一较佳实施例的铰链22的示意图。 于本实施例中，铰链22的结构大致与铰链13的结构相同。由于第二支架126已直接由螺帽134固定、调整，故第一支架125直接与枢轴122 —体成型，此可减少零件(如铰链13的第一支架124)并增加整体结构的可靠度。补充说明的是，于前述各实施例中，具有实心特征的枢轴122的外锥面12M的锥度将影响第二支架126与枢轴122间的相对位置对产生的正向力的变化率，亦即较大的锥度可使得较小的相对位置变化产生较大的正向力变化。换言之，外锥面12M的锥度除具有排除前述材料特性变异或制造变异的功能外，亦对铰链12、13及22对外提供的扭力变化曲线有影响。于本实施例中，外锥面12M的锥度约为7/40(其锥角约为10度)，但本实用新型不以此为限。相较于先前技术，本实用新型的铰链利用锥面接触设计使得以摩擦力产生的扭力可精确的且无损零件地被调整，此解决习知铰链无法调整或难以调整的问题；又，本实用新型的铰链采用锥面接触搭配扭簧本身随旋转角度提供不同的扭力的特征的设计，可提供更多种的扭力变化曲线，进而扩大可适用电子装置的范围，此解决习知具有扭簧的铰链仅能提供单一扭力变化曲线而仅能适用于一定的实体结构条件范围内之装置的问题。此外，本实用新型的铰链可减少重工率，藉由可调整的构件设计，进一步提升产品的稳定度及可靠度。本实用新型已由上述相关实施例加以描述，然而上述实施例仅为实施本实用新型的范例。必需指出的是，已揭露的实施例并未限制本实用新型的范围。相反地，在不脱离本实用新型的精神和范围内所作的更动与润饰，均属本实用新型的专利保护范围。
权利要求1.一种扭力变化的铰链，其特征在于包含枢轴，其上定义一转轴，该枢轴具有外锥面，围绕该转轴；第一支架，与该枢轴固定连接；第二支架，与该枢轴以可旋转方式连接，该第二支架具有轴孔、及形成于该轴孔内的内锥面，该第二支架以该轴孔套设于该枢轴上，该内锥面紧压该外锥面；以及能产生扭力并用以驱动该第二支架相对于该枢轴转动的扭簧，分别连接于该枢轴及该~‘^ ^Κ O
2.如权利要求1所述的铰链，其特征在于该第一支架紧抵该第二支架以使该内锥面紧压该外锥面。
3.如权利要求2所述的铰链，其特征在于该铰链还包含螺帽，可调整地旋锁于该枢轴上以止挡该第一支架以使该第一支架紧抵该第二支架。
4.如权利要求1所述的铰链，其特征在于该铰链还包含螺帽，可调整地旋锁于该枢轴上以紧抵该第二支架以使该内锥面紧压该外锥面。
5.如权利要求1所述的铰链，其特征在于该第二支架包含固定件及与该固定件连接的枢接件，该轴孔形成于该枢接件，该枢接件是由弹性板材自该固定件延伸弯曲制成。
6.如权利要求5所述的铰链，其特征在于该枢接件包含第一轴承部及第二轴承部，以形成该轴孔，该第一轴承部是由相对于该转轴以第一旋转方向弯折该弹性板材的一部分形成，该第二轴承部是由相对于该转轴以相反于该第一旋转方向的第二旋转方向弯折该弹性板材的另一部分形成。
7.如权利要求1所述的铰链，其特征在于该第一支架与该枢轴为一体成型结构。
8.如权利要求1所述的铰链，其特征在于该外锥面的锥度为7/40。
9.一种具有扭力变化的铰链的电子装置，其特征在于包含如权利要求1-8中任意一项所述的铰链；第一本体，连接于该第一支架；以及第二本体，连接于该第二支架；其中，该第一本体与该第二本体藉由该铰链相对旋转。
专利摘要本实用新型公开一种扭力变化的铰链及其电子装置。该铰链包含枢轴、第一支架、第二支架及扭簧。该枢轴其上定义一转轴，该枢轴具有外锥面，围绕该转轴。该第一支架与该枢轴固定连接。该第二支架与该枢轴以可旋转方式连接并具有轴孔、及形成于该轴孔内的内锥面，该第二支架以该轴孔套设于该枢轴上，该内锥面紧压该外锥面。该扭簧分别连接于该枢轴及该第二支架，以能产生扭力，用以驱动该第二支架相对于该枢轴转动。本实用新型藉由该锥面间的摩擦力与该扭簧提供的扭力交互作用，以提供该电子装置的本体于各种相对角度时所需的扭力。
文档编号F16C11/04GK201944105SQ20102064938
公开日2011年8月24日 申请日期2010年11月26日 优先权日2010年11月26日
发明者刘家宏, 孙长恩 申请人:苏州达方电子有限公司, 达方电子股份有限公司