用于可折叠电子设备的锁定装置的制作方法

1.本发明涉及一种用于电子设备的铰链组件，所述铰链组件可在展开位置与折叠端位置之间移动。


背景技术：

2.平板电脑和手机等电子设备的尺寸是设计电子设备时的一个重要考虑因素。用户常常要求设备的外部尺寸尽可能小，同时仍然提供尽可能大的显示器。
3.例如，这个问题可以通过可折叠电子设备来解决，该可折叠电子设备包括一个或多个支撑体，例如，这些支撑体通过铰链互连，由显示器覆盖。一个或多个支撑体和显示器可以折叠在一起以提供尽可能小的电子设备，并且可以展开以提供尽可能大的显示器。
4.优选地，铰链可以锁定在展开位置和折叠位置。但是，任何锁定组件的制造公差的堆叠会影响电子设备在展开位置的平坦度，并且必须同步几个枢轴点之间的移动，以便提供足够的锁定力。


技术实现要素：

5.本发明的目的是提供一种改进的可折叠电子设备。上述和其它目的通过独立权利要求请求保护的特征实现。其它实现方式在从属权利要求、说明书和附图中是显而易见的。
6.根据第一方面，提供了一种用于电子设备的铰链组件，所述铰链组件可在展开位置与折叠端位置之间移动，所述铰链组件包括一排互连且邻接的铰链叶片以及至少一个线性致动器，当所述铰链组件处于所述展开位置时，所述铰链叶片在公共平面上对齐，当所述铰链组件移动到所述折叠端位置时，每个铰链叶片围绕铰链组件旋转轴线相对相邻的铰链叶片旋转，所述线性致动器包括旋转轴和线性驱动装置，所述线性驱动装置的第一端与所述旋转轴互连，所述线性驱动装置的相对第二端连接到至少一个铰链叶片，致动器轴线在所述第一端与所述第二端之间延伸并垂直于所述铰链组件旋转轴线，其中，所述线性致动器沿着所述致动器轴线的致动促使每个铰链叶片围绕所述铰链组件旋转轴线相对相邻的铰链叶片旋转，所述线性致动器还包括锁定装置，所述锁定装置用于将所述铰链组件锁定在所述展开位置和所述折叠端位置中的至少一个，所述锁定装置包括凸轮元件，所述凸轮元件与位于所述旋转轴上的凸轮部分互锁。
7.该方案使由铰链组件互连的电子设备的各部分容易在不费力的情况下枢转，同时仍然被牢固地锁定在所需位置之一，即锁定在展开位置或折叠端位置。此外，通过仅有一个锁定装置，各个制造公差不存在堆叠，从而在展开位置提供较好的平坦度，同时避免必须在几个枢轴点之间同步移动以提供足够的锁定力。
8.在第一方面的一种可能的实现方式中，所述旋转轴与所述铰链组件旋转轴线平行延伸，并且所述线性驱动装置沿着所述致动器轴线延伸，所述凸轮元件包围所述旋转轴的一部分，使得所述凸轮元件和所述旋转轴共享中心轴线，从而提供可靠的锁定装置，而该锁定装置占用很少的空间。
9.在第一方面的另一种可能的实现方式中，所述旋转轴垂直于所述铰链组件旋转轴线和所述致动器轴线延伸，所述凸轮元件布置在所述旋转轴的一端附近，所述凸轮元件包括圆形元件，所述圆形元件在垂直于所述旋转轴的中心轴线的第一平面上延伸，所述凸轮元件的中心轴线与所述旋转轴的所述中心轴线平行延伸，所述凸轮部分包括在所述第一平面上延伸的圆形部分，并包括用于接纳所述圆形元件的至少一个周边凹口。这可以显著减小凸轮元件和凸轮部分上所需的锁定力，同时保持设备锁定力相同。此外，提高了锁定位置精度。
10.在第一方面的另一种可能的实现方式中，所述铰链组件还包括使所述凸轮元件向所述凸轮部分偏置的弹性元件。
11.在第一方面的另一种可能的实现方式中，所述弹性元件包括弹簧。
12.在第一方面的另一种可能的实现方式中，所述铰链组件包括中性轴线，所述旋转轴的中心轴线与所述中性轴线相交，所述线性驱动装置的第一端接合所述旋转轴，所述线性驱动装置的第二端接合单个铰链叶片的第一位置和第二位置，所述第一位置和所述第二位置位于所述中性轴线的相对侧上，并与所述中性轴线具有等距离的间距。这支持线性致动器的致动沿着电子设备的两个主表面同步。
13.在第一方面的另一种可能的实现方式中，所述线性驱动装置包括环，第一环部分和第二环部分在所述中性轴线的相对侧上，以与所述中性轴线等距离的间距延伸，所述旋转轴的第一旋转使所述环在第一方向上旋转，所述旋转轴的第二旋转使所述环在第二方向上旋转，从而提供安全、简单和可靠的线性致动。
14.在第一方面的另一种可能的实现方式中，所述线性驱动装置包括链条或金属线。
15.在第一方面的另一种可能的实现方式中，所述线材部分地缠绕在所述旋转轴周围。
16.在第一方面的另一种可能的实现方式中，当所述铰链组件处于所述折叠端位置时，所述铰链组件的第一外表面的第一尺寸大于所述铰链组件的第二外表面的对应第二尺寸，所述线性致动器由所述第一尺寸与所述第二尺寸之间的差致动。这使铰链组件具有尽可能小的外部尺寸，同时具有足够的运动范围。
17.根据第二方面，提供了一种电子设备，所述电子设备包括第一框架部分、第二框架部分、连接到所述第一框架部分和所述第二框架部分中的至少一个的显示器，以及上述铰链组件，所述铰链组件将所述第一框架部分和所述第二框架部分互连，使得所述第一框架部分和所述第二框架部分可在展开位置与第一折叠端位置之间相对彼此枢转，当处于所述展开位置时，所述第一框架部分和所述第二框架部分在公共平面上对齐并可释放地锁定，当处于所述第一折叠端位置时，所述第二框架部分叠加在所述第一框架部分上并可释放地锁定。
18.这使铰链组件具有尽可能小的外部尺寸，同时具有运动范围，例如，该运动范围使第一框架部分和第二框架部分可以在展开位置与折叠位置之间移动；处于展开位置时，这些部分延伸以提供最大电子设备宽度，处于折叠位置时，两个部分彼此叠加在一起，使得这两个部分延伸以仅提供最小电子设备宽度。
19.在第二方面的一种可能的实现方式中，所述铰链组件将所述第一框架部分和所述第二框架部分互连，使得所述第一框架部分和所述第二框架部分可在展开位置与第二折叠
端位置之间相对彼此枢转，当处于所述第二折叠端位置时，所述第一框架部分叠加在所述第二框架部分上并可释放地锁定。
20.根据下文描述的实施例，这一方面和其它方面是显而易见的。
附图说明
21.在本发明的以下详述部分中，将参考附图中示出的示例性实施例更详细地解释各方面、实施例和实现方式。
22.图1a示出了本发明的一个实施例提供的铰链组件的部分透视图，其中，铰链组件处于折叠端位置；
23.图1b示出了本发明的一个实施例提供的铰链组件的示意性透视图，其中，铰链组件处于折叠位置；
24.图1c示出了本发明的一个实施例提供的铰链组件的示意性侧视图，其中，铰链组件处于展开位置以及两个折叠端位置；
25.图1d示出了本发明的另一实施例提供的铰链组件的示意性侧视图，其中，铰链组件处于展开位置和折叠端位置；
26.图2a示出了本发明的一个实施例提供的铰链组件的部分透视图，其中，铰链组件处于折叠端位置；
27.图2b示出了图2a的实施例的截面侧视图，其中，铰链组件处于展开端位置；
28.图2c示出了图2a和图2b的实施例的透视图，其中，铰链组件处于展开端位置；
29.图3a示出了本发明的一个实施例提供的铰链组件的线性致动器的部分透视图；
30.图3b示出了图2a的实施例的另一透视图；
31.图4a示出了本发明的一个实施例提供的铰链组件的透视图，其中，铰链组件处于展开位置；
32.图4b示出了图4b的实施例的透视图，其中，线性致动器被突出显示；
33.图5a示出了本发明的另一实施例提供的铰链组件的部分透视图，其中，铰链组件处于折叠端位置；
34.图5b示出了图5a的实施例的截面侧视图；
35.图5c示出了图5a和图5b的实施例的俯视图；
36.图6示出了本发明的一个实施例提供的铰链组件实施例的透视图，其中，铰链组件处于折叠端位置；
37.图7示出了本发明的另一实施例提供的铰链组件实施例的透视图，其中，铰链组件处于折叠端位置；
38.图8示出了本发明的一个实施例提供的电子设备的截面侧视图，其中，电子设备处于展开位置以及两个折叠端位置；
39.图9示出了本发明的一个实施例提供的电子设备的截面侧视图，其中，电子设备处于展开位置以及两个折叠端位置。
具体实施方式
40.图8和图9示出了电子设备17，包括第一框架部分4、第二框架部分5、连接到第一框
架部分4和第二框架部分5中的至少一个的显示器2，以及铰链组件1，所述铰链组件1将第一框架部分4和第二框架部分5互连，使得第一框架部分4和第二框架部分5可在展开位置p1与第一折叠端位置p2a之间相对彼此枢转。在一个实施例中，铰链组件1也可在展开位置p1与第二折叠端位置p2b之间移动。当铰链组件1折叠时，电子设备17也从展开位置折叠到折叠端位置。电子设备17还可以包括与显示器2相对布置的后盖。
41.如图1c和图1d所示，当处于展开位置p1时，第一框架部分4和第二框架部分5在公共平面上对齐并可释放地锁定，并且当处于第一折叠端位置p2a时，第二框架部分5叠加在第一框架部分4上并可释放地锁定。如图1b和图1c所示，当处于第二折叠端位置p2b时，第一框架部分4叠加在第二框架部分5上并可释放地锁定。
42.铰链组件1包括一排互连且邻接的铰链叶片9(如图1a至图1d所示)以及至少一个线性致动器7。
43.铰链叶片9可以呈锥形，并通过沿着致动器轴线a2延伸的细长连接元件互连，如图2b所示。铰链叶片9可以在一个方向上呈锥形(如图1d所示)，或者在两个方向上呈锥形(如图1c所示)。单向锥形使铰链组件1可以仅在一个方向上折叠(例如折叠到第一折叠端位置p2a)，而双向锥形使铰链组件1可以在两个方向上折叠，即，折叠到第一折叠端位置p2a和第二折叠端位置p2b。
44.当铰链组件1处于展开位置p1时，铰链叶片9在公共平面上对齐，如图1c和图1d中的中间图所示。当铰链组件1移动到折叠端位置p2a、p2b中的一个时，每个铰链叶片9围绕铰链组件旋转轴线a1相对相邻的铰链叶片9旋转，如图1c和图1d的最下图，以及图1c的最上图所示。
45.如图2a至图5c所示，线性致动器7包括在第二框架部分5内延伸的旋转轴12和至少一个线性驱动装置13。线性驱动装置13的第一端与旋转轴12互连，线性驱动装置13的相对第二端连接到至少一个铰链叶片9或第一框架部分4。致动器轴线a2在第一端与第二端之间延伸，并垂直于铰链组件旋转轴线a1。线性致动器7沿着致动器轴线a2的致动促使每个铰链叶片9围绕铰链组件旋转轴线a1相对相邻的铰链叶片9旋转。
46.当铰链组件1处于第一折叠端位置p2a时，铰链组件1的第一外表面8a的第一尺寸可以大于铰链组件1的第二外表面8b的对应第二尺寸，如图1c所示。线性致动器7由第一尺寸与第二尺寸之间的差致动。
47.线性致动器7还包括锁定装置3，所述锁定装置用于将铰链组件1锁定在展开位置p1和折叠端位置p2a、p2b中的至少一个。锁定装置3包括凸轮元件6，所述凸轮元件6与位于旋转轴12上的凸轮部分10互锁。
48.如图2a至图3b所示，旋转轴12可以与铰链组件旋转轴线a1平行延伸，而线性驱动装置13沿着致动器轴线a2延伸。凸轮元件6可以布置在旋转轴12上，包围旋转轴12的一部分，使得凸轮元件6和旋转轴12共享中心轴线a3。凸轮元件6至少部分地静止，使得它不围绕共享中心轴线a3旋转，以便当旋转轴12旋转时，旋转轴12的凸轮部分10与凸轮元件6的不同部分互锁。例如，如果凸轮元件6具有两个锁定位置，即在每次180度旋转时，则铰链组件1在每次180度旋转时也具有锁定位置，例如，当处于电子设备可以闭合的第一折叠端位置p2a，然后处于电子设备可以处于平板模式的展开位置时，并且在进一步180度旋转之后，处于电子设备可以处于手机模式的第二折叠端位置p2b时。
49.凸轮元件6可以沿着共享中心轴线a3在相反的方向上移动，使得凸轮元件6可以响应于旋转轴12和凸轮部分10的旋转而沿着共享中心轴线a3振荡。在这种情况下，铰链组件1可以包括弹性元件16(例如弹簧)，该弹性元件16与旋转轴12和凸轮元件6共享同一中心轴线a3。弹性元件16布置成使得它使凸轮元件6向凸轮部分10偏置，从而保持凸轮部分10与凸轮元件6之间的互锁，至少持续线性致动器7没有致动的时间。
50.在另一个实施例中，如图5a至图5c所示，旋转轴12垂直于铰链组件旋转轴线a1和致动器轴线a2延伸，具有中心轴线a3b。凸轮元件6布置在旋转轴12的一侧或端部附近。
51.凸轮元件6包括圆形元件11，该圆形元件11可以是板形的，并在垂直于旋转轴12的中心轴线的第一平面上延伸。凸轮元件6的中心轴线a3a与旋转轴12的中心轴线a3b平行延伸。
52.布置在旋转轴12上的凸轮部分10可以包括圆形部分14，该圆形部分14在第一平面上延伸(例如以圆形板或两个平行的圆形板的形式延伸)，并且具有明显大于旋转轴12的直径的外径，从而可以显著减小凸轮元件6和凸轮部分10上所需的锁定力，同时保持设备锁定力相同。圆形部分14包括用于接纳圆形元件11的至少一个周边凹口15。
53.圆形元件11可以在第一平面上沿相反方向移动，使得圆形元件11可以响应于旋转轴12和凸轮部分10围绕中心轴线a3b的旋转而振荡，如图5c中的箭头所示。铰链组件1可以包括弹性元件16(例如弹簧)，该弹性元件16在第一平面内或与第一平面平行延伸。弹性元件16布置成使得它使圆形元件11向凸轮部分10偏置，从而保持凸轮部分10与圆形元件11之间的互锁，至少持续线性致动器7没有致动的时间。
54.铰链组件1包括中性轴线n，旋转轴12的中心轴线可以与中性轴线n相交。线性驱动装置13的第一端接合旋转轴12，例如在第二框架部分5内延伸，而线性驱动装置13的第二端接合单个铰链叶片9的第一位置和第二位置。线性驱动装置13的第二端也可以接合第一框架部分4。第一位置和第二位置位于中性轴线n的相对侧上，并与中性轴线n具有等距离的间距，如图5b所示。连接铰链叶片9的上述细长连接元件可以沿着中性轴线n延伸。
55.在图2a至图3b所示的实施例中，例如，旋转轴12的中心轴线a3在第二框架部分5内，在与中性轴线n相同的平面上延伸。在图5a至图5c所示的实施例中，例如，旋转轴12的中心轴线a3b在垂直于中性轴线n的第二框架部分5内延伸，但是，旋转轴12沿着其中心轴线a3b的纵向范围仅限于在显示器与电子设备的可选后盖之间延伸。
56.线性驱动装置13可以包括环，第一环部分13a和第二环部分13b在中性轴线n的相对侧上，以与中性轴线n等距离的间距延伸。该环可以在线性驱动装置13的第二端处开口，如图2a、图2b和图5b所示。旋转轴12在第一方向上围绕旋转轴12的中心轴线a3、a3b的第一旋转使环在第一方向上旋转，旋转轴12在第二方向上围绕旋转轴12的中心轴线a3、a3b的第二旋转使环在第二方向上旋转。
57.线性驱动装置13可以包括如图7所示的链条或如图6所示的线材。
58.当线性驱动装置13包括线材时，它可以部分地缠绕在旋转轴12周围，如图2c所示，并沿着致动器轴线a2，在中性轴线n的相对侧上以与中性轴线n等距离的间距延伸穿过铰链叶片9。
59.线性驱动装置13可以包括两个单独的链条部分13a、13b，这两个单独的链条部分13a、13b以与中性轴线n等距离的间距，在图2b中提出的细长连接元件的相对侧上平行延
伸。当铰链组件1处于展开位置p1时，链条部分沿着致动器轴线a2延伸穿过铰链叶片9。
60.旋转轴12可以包括至少一个小齿轮，线性驱动装置13的链条可以连接到在第一位置与小齿轮接合的第一齿条，如图7所示。旋转轴12和小齿轮的第一旋转使齿条沿着致动器轴线a2在第一方向上移动，从而在第一方向上拉动链条，并且旋转轴12和小齿轮的相反的第二旋转使齿条沿着致动器轴线a2在第二方向上移动，从而在第二方向上推动链条。链条或第二链条部分可以连接到第二齿条，该第二齿条在与第一位置相对的第二位置处接合小齿轮，并沿着致动器轴线a2延伸。第一齿条和第二齿条在中性轴线n的相对侧上，以与中性轴线n等距离的间距延伸。旋转轴12和小齿轮的第一旋转同时使第一齿条在第一方向上移动，并使第二齿条在第二方向上移动，使得第一齿条在第一方向上拉动链条，而第二齿条同时在第二方向上推动链条。旋转轴12和小齿轮的相反的第二旋转同时使第一齿条在第二方向上移动，并在第一方向上使第二齿条移动，使得第一齿条在第二方向上推动链条，而第二齿条同时在第一方向上拉动链条。
61.如上所述，本发明还涉及包括上述铰链组件1的电子设备17。电子设备的显示器2和/或后盖可以固定连接到第一框架部分4，并且使第一框架部分4或第二框架部分5枢转将致动线性致动器7。线性致动器7促使显示器2和/或后盖相对于铰链组件1滑动，使得显示器2和/或后盖与第二框架部分5之间的重叠变化。当可折叠组件1处于第一折叠端位置p2a时，显示器2与第二框架部分5之间的重叠达到最小。对应地，当铰链组件1处于第二折叠端位置p2b时，重叠达到最大，如图8所示。
62.在另一个实施例中，显示器2或后盖2b可以固定连接到第一框架部分4和第二框架部分5。线性致动器7促使第二框架部分5相对于铰链组件1滑动，例如在滑动轨道上滑动，使得铰链组件1与第二框架部分5之间的距离变化，如图9所示。当可折叠组件1处于第一折叠端位置p2a时，铰链组件1与第二框架部分5之间的距离达到最小；当可折叠组件1处于第二折叠端位置p2b时，铰链组件1与第二框架部分5之间的距离达到最小。
63.本文已经结合各种实施例描述了各个方面和实现方式。但是，通过研究附图、公开内容和所附权利要求，本领域的技术人员在实践所要求保护的主题时可以理解和实现所公开的实施例的其它变型。在权利要求书中，词语“包括”不排除其它元素或步骤，术语“一”或者“一个”不排除多个。在仅凭某些措施被记载在相互不同的从属权利要求书中这个单纯的事实并不意味着这些措施的结合不能被有效地使用。
64.权利要求书中使用的附图标记不应被解释为限制范围。