主轴结构、折叠铰链及电子设备的制作方法

1.本技术涉及终端技术领域，尤其涉及到一种主轴结构、折叠铰链及电子设备。


背景技术：

2.随着柔性折叠屏技术日趋成熟，整机铰链机构方案/性能也不断的提高，柔性折叠终端产品必将是未来的一大趋势。折叠终端产品(如折叠手机、折叠平板、折叠电脑、折叠电视等电子设备)需要满足较高的可靠性、较好的操作体验及外观，这样才能被消费者所接受。以可折叠手机为例，柔性折叠手机屏幕是连续可折叠的，为保证折叠过程中屏幕不受拉扯或挤压，产品整机外观在其折弯部分(柔性材料、铰链等形式)将有很大的变形，而一般的结构无法做到这么大的变形量，存在裂纹、断裂、低寿命等可靠性问题。
3.因此，对于柔性折叠终端产品其折弯变形部分需要设计特殊的铰链，以满足产品的折叠功能、外观、整机操作体验和可靠性等需求。其中，主轴是柔性折叠铰链的核心零件，整个铰链的受力和转动导向均在主轴上，其尺寸精度决定铰链的开合稳定性，其材料强度决定铰链的承力大小，且主轴在铰链重量上占比高，会影响到整机的质量。
4.但是，目前柔性折叠铰链中的主轴质量较大，且加工难度高、精度低。


技术实现要素：

5.本技术提供了一种主轴结构、折叠铰链及电子设备，用于实现主轴零件的轻量化，同时兼顾主轴的加工难度与精度。
6.第一方面，本技术提供一种主轴结构，该主轴结构可以应用于折叠铰链，属于折叠铰链的核心零件，在折叠铰链展开与折叠过程中，整个折叠铰链的受力和转动导向均在该主轴结构上。该主轴结构沿其长度方向包括：两个主体结构段以及位于两个主体结构段之间的连接段，这三个部分属于主轴结构的核心结构，两个主体结构段均为金属材质，至少一部分连接段为金属材质，以保证主轴结构的强度；其中，每个主体结构段与连接段之间通过连接件连接，连接件的材质选择非金属材质，可以减轻整个主轴结构的质量。此处，连接段至少一部分为金属材质指的是连接段可以全部是金属材质，也可以是部分金属材质、部分非金属材质。在制作主轴结构时，两个主体结构段以及连接段可以预成型后，再通过注塑工艺填充非金属溶液，非金属溶液固化后形成连接件。
7.上述主轴结构采用金属与非金属结合的方式，可以在保证主轴结构的核心结构强度的同时，降低整个结构的重量，有利于主轴结构实现轻量化；对比于现有技术中的全金属结构，该主轴结构可以减少金属材质的部分，金属成型的精度以及平面度可以得到提高，还能够提升生产良率，降低生产成本。
8.一种可能实现的方式中，为了提高主体结构段与连接件之间的结合力，主体结构段可以形成有用于连接连接件的连接部；对应地，为了提高连接段与连接件之间的结合力，连接段也可以形成有用于连接连接件的连接部。具体地，连接部可以包括通孔、连接柱或燕尾槽中的任意一个或多种的组合，这些结构的连接部都可以使得金属与非金属在结合位置“穿插”，从而提高二者之间的结合力。在主体结构段与连接件接合位置，主轴结构的厚度不小于1.2mm，且主体结构段的金属厚度不小于0.5mm；对应地，在连接段与连接件接合位置，主轴结构的厚度不小于1.2mm，且连接段的金属厚度不小于0.5mm。另外，当上述连接部包括通孔时，通孔的直径不小于0.6mm，且通孔的数量不小于3。
9.一种可能实现的方式中，连接段包括层叠设置的第一连接体和第二连接体；其中，第一连接体为非金属材质，第二连接体为金属材质，且第一连接体和第二连接体具有注塑一体式结构。此处的第一连接体可以与连接件的材质相同，采用注塑工艺与连接件预成型为一体，然后再与连接段及两个主体结构段连接。
10.其中，第二连接体可以具体包括金属片和固定于金属片的至少一个金属块，所有金属块在金属片上的正投影小于金属片朝向所述金属块一侧的面积。金属片相当于半预埋于第一连接体，能够使得第二连接体与第一连接体取得更好的结合效果。此处，至少一个金属块指的是金属块可以是一个、两个、三个或者更多个，金属块的数量不做限定。为了提高金属片与第一连接体之间的结合力，金属片可以形成有抓胶孔和/或凸包。此处，抓胶孔的直径不小于0.6mm，凸包的深度不小于0.4mm。
11.第二方面，本技术还提供一种主轴结构，包括第一铰链结构、第二铰链结构以及如上述第一方面中提供的任一种主轴结构，第一铰链结构和第二铰链结构分别与主轴结构铰接。第一铰链结构可以相对主轴结构旋转，第二铰链结构也可以相对主轴结构旋转，第一铰链结构和第二铰链结构的旋转动作相当于折叠铰链的折叠与展开。由于主轴结构采用了金属与非金属结合的方式，在保证折叠铰链功能实现的基础上，可以减轻折叠铰链的质量，可以提高折叠铰链的使用便捷性。
12.第三方面，本技术还提供一种电子设备，包括第一本体和第二本体，第一本体和第二本体通过上述第二方面提供的折叠铰链连接；其中，第一本体固定于第一铰链结构，第二本体固定于第二铰链结构。当第一铰链结构和第二铰链结构相对主轴结构旋转时，可以带动第一本体和第二本体动作，从而实现柔性显示屏的折叠与展开。
附图说明
13.图1为本技术实施例提供的一种主轴结构的结构示意图；
14.图2为本技术实施例提供的一种主轴结构的简化结构示意图；
15.图3a为图2中a-a的剖面结构示意图；
16.图3b至图3e本技术实施例提供的一种主轴结构的剖面结构示意图；
17.图3f为本技术实施例提供的一种主轴结构中主体结构段与连接件的连接结构示意图；
18.图4为本技术实施例提供的一种主轴结构的剖面结构示意图；
19.图5为本技术实施例提供的一种主轴结构的剖面结构示意图；
20.图6a和图6b为本技术实施例提供的一种主轴结构中第一连接体与金属片结合的结构示意图；
21.图7为本技术实施例提供的一种主轴结构中第一连接体与第二连接体结合的结构示意图；
22.图8为本技术实施例提供的一种折叠铰链的结构示意图；
23.图9和图10为本技术实施例提供的一种可折叠手机的结构示意图。
24.附图标记：00-可折叠手机；01-第一主体；02-第二主体；03-柔性显示屏；100-折叠铰链；10-主轴结构；20-第一铰链结构；30-第二铰链结构；1-主体结构段；2-连接段；21-第一连接体；22-第二连接体；221-金属片；222-金属块；3-连接件；41-凸起；42-通孔；43-连接柱；44-燕尾槽。
具体实施方式
25.首先介绍一下本技术的应用场景，目前柔性铰链在可折叠电子设备中扮演着越来越重要的角色，其中，柔性铰链中的主轴是实现电子设备折叠的核心零件，其质量会影响整机的质量；而目前的主轴一般采用金属材质，质量较大，还存在加工难度高与精度低的缺点。因此，本技术实施例提供一种主轴结构，采用金属与非金属结合的方式减轻主轴结构的质量，在满足主轴结构的轻量化要求时，该主轴结构还可以兼顾加工难度与精度。本技术实施例提供的主轴结构可以应用于任何具有折叠功能的电子设备中，电子设备可以是可折叠手机、可折叠显示屏、可折叠平板等。
26.为了使本技术的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本技术作进一步地详细描述。
27.以下实施例中所使用的术语只是为了描述特定实施例的目的，而并非旨在作为对本技术的限制。如在本技术的说明书和所附权利要求书中所使用的那样，单数表达形式“一个”、“一种”、“所述”、“上述”、“该”和“这一”旨在也包括例如“一个或多个”这种表达形式，除非其上下文中明确地有相反指示。
28.在本说明书中描述的参考“一个实施例”或“一些实施例”等意味着在本技术的一个或多个实施例中包括结合该实施例描述的特定特征、结构或特点。由此，在本说明书中的不同之处出现的语句“在一个实施例中”、“在一些实施例中”、“在其他一些实施例中”、“在另外一些实施例中”等不是必然都参考相同的实施例，而是意味着“一个或多个但不是所有的实施例”，除非是以其他方式另外特别强调。术语“包括”、“包含”、“具有”及它们的变形都意味着“包括但不限于”，除非是以其他方式另外特别强调。
29.如图1所示的本技术实施例提供的主轴结构10的结构示意图，此处的图1是以俯视的视角观察该主轴结构10。具体地，该主轴结构10沿其长度方向包括两个主体结构段1以及位于两个主体结构段1之间的连接段2，在主轴结构10工作中，这三个部分承担了大部分的受力与转动导向，其中，连接段2相较于两个主体结构段1较为薄弱，因此，两个主体结构段1采用金属材质，连接段2则至少一部分采用金属材质；在每一个主体结构段1与连接段2之间，设置有非金属材质的连接件3，连接件3将主体结构段1与连接段2连接在一起，非金属材质的连接件3，可以减轻整个主轴结构10的质量。可以理解的是，连接段2至少一部分为金属材质指的是，连接段2可以全部是金属材质，也可以是部分金属材质、部分非金属材质。
30.上述主体结构段1、连接段2及连接件3可以具有注塑一体式结构，在制作工艺上，将成型的连接段2、两个主体结构段1按照主轴结构10的结构设计放置于模具中，其中，两个主体结构段1放置于模具两端，连接段2放置于两个主体结构段1之间，且连接段2与每个主体结构段1之间形成间隙；采用注塑工艺将非金属溶液注塑在主体结构段1与连接段2之间，非金属溶液固化后形成连接件3，使得两个主体结构段1、连接段2及连接件3之间形成注塑
一体式结构，这种成型工艺相当于金属包胶工艺。而用于形成连接件3的非金属溶液可以是塑胶 树脂，还可以是碳纤维 树脂。
31.当然，还可以将主体结构段1、连接段2及连接件3分别预成型后，再将各个结构组装在一起得到图1中的主轴结构10。
32.为了进一步分析主轴结构10的结构，将图1所示的主轴结构10中的结构简化，可以得到如图2所示主轴结构10的简化结构示意图。请参照图2中a-a剖面结构示意图3a，此处的两个主体结构段1及连接段2均为金属材质，当然，不同的结构可以采用不同的金属。
33.为了提高金属与非金属之间的结合力，每个主体结构段1可以形成有用于连接连接件3的连接部，而连接段2也可以形成有用于连接连接件3的连接部，即主体结构段1和连接段2可以至少一个结构(例如一个主体结构段1，或两个主体结构段1，或连接段2，或一个主体结构段1和连接段2，或连接段2和两个主体结构段1)形成上述连接部；并且，对于连接段2，由于连接段2的两端均会与连接件3接触，因此，当连接段2上形成连接部，可以仅在一端形成连接部，也可以在两端都形成连接部。此外，不同位置的连接部的形状可以不同，关于连接部的形状将在以下实施例中做以示例性介绍。
34.请继续参照图3a，图3a中连接部以凸起41的形式出现；以图3a中左边的第一个主体结构段1为例，凸起41自主体结构段1向连接件3的方向延伸，凸起41的厚度小于主体结构段1的厚度，且凸起41与主体结构段1的上下表面均形成台阶；相应地，在连接段2上也形成有凸起41，该凸起41自连接段2向连接件3的方向延伸，凸起41的厚度小于连接段2的厚度，且凸起41与连接段2的上下表面均形成台阶。在采用金属包胶工艺制作主轴结构10时，将连接段2及两个主体结构段1放置于模具中，在主体结构段1与连接段2之间注塑非金属溶液，非金属溶液会填充到凸起41与主体结构段1形成的台阶部分以及凸起41与连接段2形成的台阶部分，在非金属溶液固化形成连接件3后，凸起41相当于伸入到连接件3内，使得主体结构段1与连接件3之间的连接、连接段2与连接件3之间的连接更加紧密牢固。
35.在另一种可能实现的方式中，请参照图3b，在图3a所示结构的基础上，在凸起41上形成通孔42，连接部即相当于凸起41与通孔42的组合。在采用金属包胶工艺制作主轴结构10时，将连接段2及两个主体结构段1放置于模具中，在主体结构段1与连接段2之间注塑非金属溶液，非金属溶液除了会填充到凸起41与主体结构段1形成的台阶部分以及凸起41与连接段2形成的台阶部分，还会填充到通孔42内，在非金属溶液固化形成连接件3后，连接件3相当于伸入主体结构段1或连接段2内，主体结构段1与连接件3之间的连接、连接段2与连接件3之间的连接会更加紧密牢固。此处，为了取得较好的连接效果，通孔42的直径一般不小于0.6mm，且通孔42的数量需要不小于3个，此处不再以图例示出。
36.在又一种可能实现的方式中，请参照图3c，在图3a所示结构的基础上，在凸起41上形成连接柱43，连接部即相当于凸起41与连接柱43的组合。在采用金属包胶工艺制作主轴结构10时，将连接段2及两个主体结构段1放置于模具中，在主体结构段1与连接段2之间注塑非金属溶液，非金属溶液会填充到凸起41与主体结构段1形成的台阶部分以及凸起41与连接段2形成的台阶部分，在非金属溶液固化形成连接件3后，连接柱43相当于伸入连接件3内，主体结构段1与连接件3之间、连接段2与连接件3之间的连接会更加紧密牢固。
37.还可以对图3c中的连接柱43设置的位置进行变形，得到图3d所示，在图3c所示结构的基础上，在凸起41的上下两个表面均形成连接柱43；或者，如图3e所示，连接柱43并不
限定设置在凸起41的某一侧。
38.在又一种可能实现的方式中，请参照图3f，以一个主体结构段1和连接件3的连接方式为例(俯视视角)，在主体结构段1上形成燕尾槽44，此处的燕尾槽44相当于连接部；在采用金属包胶工艺制作主轴结构10时，将连接段2及两个主体结构段1放置于模具中，在主体结构段1与连接段2之间注塑非金属溶液，非金属溶液会填充到上述燕尾槽44内，在非金属溶液固化形成连接件3后，连接件3相当于与主体结构段1榫卯连接，主体结构段1与连接件3之间、连接段2与连接件3之间的连接会更加紧密牢固。
39.可以理解的是，如图3a至与3f所示的几种主轴结构10只是示例性说明，在采用金属包胶工艺制作主轴结构10时，在金属部分(主体结构段1或连接段2)与非金属(连接件3)的连接处形成金属包胶区域，该金属包胶区域主轴结构10的厚度需要不小于1.2mm，位于金属包胶区域的金属厚度则需要不小于0.5mm。当然，上述结构可以根据需要采用其他的成型方式，此处不再举例说明。
40.其中，两个主体结构段1及连接段2的材质可以是不锈钢，也可以是铝合金或锆合金；针对不同的材质，主体结构段1及连接段2的成型工艺也不同。具体地，当主体结构段1及连接段2材质为不锈钢，主体结构段1及连接段2可以采用金属粉末冶金成型；当主体结构段1及连接段2材质为铝合金或锆合金，主体结构段1及连接段2可以采用真空压铸工艺。连接段2及两个主体结构段1可以单独制作，且主体结构段1及连接段2的结构可以采用模具直接成型，成型精度更高，零件的平面度和长度方向的尺寸公差更小，零件制造良率更高，可以降低生产成本。
41.本技术实施例还提供另一种主轴结构10，图4示出了该主轴结构10的剖面结构示意图。在图4中，连接段2分为两部分：层叠设置的第一连接体21以及第二连接体22，第一连接体21为非金属材质，第二连接体22则为金属材质，二者具有注塑一体式结构。在采用金属包胶工艺制作主轴结构10时，可以将两个主体结构段1、第二连接体22放置于模具内，然后向模具内注塑非金属溶液，当非金属溶液固化形成连接件3以及第一连接体21。
42.而图4所示的主轴结构10，还可以将两个连接件3和连接段2先进行预成型，连接段2中的第一连接体21可以与两个连接件3为同种材质，第一连接体21、两个连接件3和第二连接体22采用金属包胶工艺预先制作为一个整体，然后将这个整体再与两个主体结构段1组装在一起。此处，组装方式可以选用榫接 粘接的方式。
43.此外，在图4中，主体结构段1形成有凸起41，并在凸起41上形成有通孔42，可以提高非金属与金属材质的结合力，此处不再赘述。
44.在图4所示主轴结构10的基础上，如图5所示，第二连接体22还可以进一步包括金属片221和固定于金属片221的至少一个金属块222(图4中仅示出一个金属块222)；其中，金属块222在金属片221上的正投影小于金属片221朝向金属块222一侧的面积，在采用金属包胶工艺制作主轴结构10时，非金属溶液会将金属片221未设置金属块222的部分包裹，可以提高非金属与金属材质的结合力。
45.如果采用将两个连接件3和连接段2先进行预成型为一个整体的工艺，可以先采用金属包胶工艺将第一连接体21与金属片221结合，其结合后的结构可以参照图6a，金属片221用于连接金属块222的面裸露在第一连接体21表面，或者，如图6b所示，第一连接体21全包裹金属片221；当第一连接体21与金属片221结合的结构如图6b所示时，可以采用cnc
(computer numerical control machine tools，计算机数字化控制精密机械加工)后加工使金属片221用于连接金属块222的表面裸露，方便将金属块222固定到金属片221上。最后，将第一连接体21、金属片221以及金属块222的整体结构与两个主体结构段1组装在一起即可得到主轴结构10。此处，第一连接体21与金属片221采用金属包胶工艺结合时，可以在金属片221上形成抓胶孔和/或凸包，以增强二者之间的结合力。其中，抓胶孔的直径不小于0.6mm，凸包的深度则不小于0.4mm，此种结构较为常见，此处不再以图例示出。
46.如图7则示出了另一种连接段2的结构，其中连接段2包括第一连接体21、金属片221以及多个金属块222(图7中示出了四个)；其中，金属片221可以与第一连接体21以模内注塑的方式结合为一体，然后通过cnc加工，使金属片221图示下表面用于设置金属块222的部分裸露，然后将金属块222固定于金属片221；或者在结合第一连接体21和金属片221时，直接使金属片221用于连接金属块222的部分裸露，然后将金属块222固定到金属片221。可以理解的是，图5和图7所示出的连接段2的结构中，金属块222的数量仅做示例，本技术并不限定金属块222的结构；且，金属块222的结构也可以有其他的形状，此处不做赘述。
47.需要说明的是，图5和图7所示结构中的金属片221的厚度需要不小于0.3mm。此处金属片221的材质和金属块222的材质可以相同，也可以不同；当金属片221的材质与金属块222的材质相同，二者之间可以使用焊接、粘接、铆接等方式连接在一起；当属片221的材质与金属块222的材质不同，二者之间可以使用粘接、铆接等方式连接在一起。
48.综上，本技术实施例所提供的主轴结构10在核心结构部分采用金属，而在其他结构则采用非金属结构，利用金属与非金属结合的方式，减少主轴结构10中的金属结构部分，可以在保证主轴结构10的核心结构强度的同时，降低整个结构的重量，有利于主轴结构10实现轻量化；其中金属材质的零部件可以单独制作，其金属成型的精度以及平面度可以得到提高，还能够提升生产良率，降低生产成本。
49.基于上述实施例，本技术实施例还提供一种折叠铰链100，如图8所示，该折叠铰链100包括第一铰链结构20、第二铰链结构30以及上述实施例中的任一种主轴结构10，第一铰链结构20和第二铰链结构30分别与主轴结构10铰接；在使用中，第一铰链结构20可以相对主轴结构10旋转，第二铰链结构30也可以相对主轴结构10旋转，第一铰链结构20和第二铰链结构30的旋转动作相当于折叠铰链100的折叠与展开。由于主轴结构10采用了金属与非金属结合的方式，在保证折叠铰链100功能实现的基础上，可有效减轻折叠铰链100的质量，可以提高折叠铰链100的使用便捷性。
50.此外，本技术实施例还提供一种电子设备，该电子设备可以是可折叠手机、可折叠显示屏、可折叠平板等。具体可以以图9和图10所示的可折叠手机00为例，该可折叠手机00包括第一本体01、第二本体02以及覆盖第一本体01表面和第二本体02表面的柔性显示屏03，其中，第一本体01和第二本体02通过上述折叠铰链100连接，且第一本体01固定于第一铰链结构20，第二本体02固定于第二铰链结构30，当第一铰链结构20和第二铰链结构30相对主轴结构10旋转时，可以带动第一本体01和第二本体02动作，从而实现柔性显示屏03的折叠与展开。应当理解，图9示出了可折叠手机00的柔性显示屏03在外的折叠状态，图10则示出了可折叠手机00的柔性显示屏03在内的折叠状态。
51.以上，仅为本技术的具体实施方式，但本技术的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本技术揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在
本技术的保护范围之内。因此，本技术的保护范围应以权利要求的保护范围为准。