铰链机构转让专利
申请号 : CN200480003307.1
文献号 : CN1745254B
文献日 : 2010-12-08
发明人 : 佐藤均 , 光井泰弘 , 大开实 , 日向野荣
申请人 : 三菱制钢株式会社
摘要 :
本发明目的是提供一种耐用、感觉好并且尺寸和重量较小的铰链，以用于要求更加小型化和轻质化的便携式电话或膝上型电脑。对于转动凸轮(4)和固定凸轮(5)在360°内只接合一次的两个凸轮组，通过使其中的一个凸轮组在铰链机构的转动范围或打开/关闭范围的开始点产生加载力，而使另一个凸轮组在转动或打开/关闭范围的结束点产生加载力，来构成一可以在任意打开/关闭范围的开始点和结束点产生加载力的铰链机构。本发明的铰链机构耐用、感觉好并且尺寸和重量较小。
权利要求 :
1.一种铰链机构，其中该铰链使得第一构件和第二构件在预定的角度范围内进行自由转动或打开/关闭运动，并且在转动或打开/关闭运动的范围的开始点和结束点在所述第一构件和所述第二构件之间施加加载力，其中，该铰链包括一弹簧、轴和两个凸轮组，其中，每个凸轮组都包括固定凸轮和转动凸轮，该轴插入并贯穿所述两个凸轮组和弹簧，该弹簧设置在这两个凸轮组之间且按压这两个凸轮组，所述两个凸轮组中的每个凸轮组都由具有在360°的转动内接合一次的结构的凸轮构成，所述两个凸轮组具有互为不同的相位，并且仅对所述两个凸轮组中的一个凸轮组通过使其在弹簧力的作用下接合而在所述转动或打开/关闭运动范围的开始点施加加载力，而仅对另一个凸轮组通过使其在弹簧力的作用下接合而在所述转动或打开/关闭运动范围的结束点施加加载力。
2.一种根据权利要求1所述的铰链机构，其特征在于，该铰链机构还具有一用以在所述转动或打开/关闭运动的范围的中间保持所述第一构件和所述第二构件的转动或打开/关闭状态的凸轮组，其中通过所述弹簧使所述凸轮组在中间接合来保持转动或打开/关闭状态。
3.一种根据权利要求1所述的铰链机构，其特征在于，安装有一用以限制所述转动或打开/关闭运动的范围的止动器构件，所述止动器构件由分别设置于轴的边缘以及铰链外壳的边缘的凸起或凸起区域构成。
4.一种具有一转动轴和一打开/关闭轴的双轴铰链，其中，根据权利要求1所述的铰链机构设置在该双轴铰链的至少一个轴上，以用作转动轴或打开/关闭轴的转矩产生装置。
说明书 :
技术领域
本发明涉及一种铰链机构，该机构用于电子装置例如便携式电话、膝上型电脑、电子记事本(PDA)、DVD监视器和遥控装置的折叠或转动机构。
背景技术
几乎所有的在转动轴上产生滑动摩擦转矩、咬合(click)转矩或加载力(压力)的常规双轴铰链机构都涉及利用弹簧挤压一个或多个凸轮组，以产生滑动摩擦转矩、咬合转矩或加载力(参照特开2002-206520号公报)。
图8示出一常规铰链机构的示例。下面将对用于打开和关闭的铰链机构进行说明。放置一固定凸轮101，使得一打开/关闭轴102插入该固定凸轮，并通过使固定凸轮101的孔101-1与打开/关闭轴102形状接合，以使固定凸轮101不能绕打开/关闭轴102转动但可沿打开/关闭轴102的轴向滑动。放置一转动凸轮103，通过使转动凸轮103的外部形状与外壳104的内部截面形状接合，使得该转动凸轮不能相对于外壳104围绕打开/关闭轴转动；而通过打开/关闭轴102所穿过转动凸轮103的孔103-1的圆形形状，使得该转动凸轮可以自由地围绕打开/关闭轴102转动。在两个固定凸轮101之间设置有一螺旋弹簧105，该螺旋弹簧驱动两对转动凸轮103和固定凸轮101的组合(凸轮组)。打开/关闭轴102的一端具有一凸缘102-1以防止脱开，并且另一端连接有一安装头106。通过将外壳104连接到第一构件105，并使头部106与第二构件连接，从而构成铰链机构。在这里，不能相对于打开/关闭轴转动的凸轮被称作固定凸轮，可以(相对于打开/关闭轴)转动的凸轮被称为转动凸轮。
图9示出固定凸轮101和转动凸轮103的凸轮面的形状。通常根据使用该铰链的装置的运动范围来确定凸轮的凹凸不平的构型，该图示出一用于在约160°和170°之间的范围内进行打开和关闭的装置一例如便携式电话的铰链的凸轮面的示例。各个凸轮受到来自螺旋弹簧105的负荷，当固定凸轮101的凸起区域101-2和转动凸轮103的凸起区域103-2接触时，在打开/关闭运动范围的中间会产生滑动转矩。当固定凸轮101和转动凸轮103的凸起和凹部开始接合并且斜面101-4、103-4相接触时，来自螺旋弹簧105的负荷被转换成转动力，从而产生用于转动的加载力。当固定凸轮101和转动凸轮103的凸起和凹部完全接合时，由螺旋弹簧的负荷引起的转动力减小，于是只剩下凸轮101和凸轮103之间的接触力。在具有咬合产生(吸收)机构的一般规格下，在第一构件和第二构件之间设有一限制打开和关闭的机构，从而可确定在转动力消除的区域之前所要求的打开/关闭范围。
用于常规铰链机构的凸轮形状构成为使得凸轮组将在图9所示的两个或更多凸起和凹部的位置接合，以提高在转动凸轮101和固定凸轮103处将螺旋弹簧的负荷转换成沿转动方向的力的效率。因为凸起和凹部在两个或更多位置接合，并且该凸起和凹部在一个180°的打开/关闭角的范围内完全接合两次，所以对于打开/关闭范围至少为180°的装置，在打开/关闭的范围内会因凸轮组的非必须的接合产生咬合的感觉。因此，不能实现其中第一构件和第二构件在打开/关闭范围的两端都产生加载力，并且在打开/关闭范围内凸轮的接合不产生额外的咬合感觉的铰链结构。另外，在实际的装置中，需要额外的空间以便产生加载力，从而该机构常常不能应用到打开/关闭范围不足180°的装置中。因此，对于打开/关闭范围接近180°或更大的装置，不能利用使用凸轮的铰链机构，这带来的结果是：不能在打开/关闭范围的两端都产生加载力，或者由于添加了复杂的压力或锁紧机构而增大了装置的尺寸。
图8示出一常规铰链机构的示例。下面将对用于打开和关闭的铰链机构进行说明。放置一固定凸轮101，使得一打开/关闭轴102插入该固定凸轮，并通过使固定凸轮101的孔101-1与打开/关闭轴102形状接合，以使固定凸轮101不能绕打开/关闭轴102转动但可沿打开/关闭轴102的轴向滑动。放置一转动凸轮103，通过使转动凸轮103的外部形状与外壳104的内部截面形状接合，使得该转动凸轮不能相对于外壳104围绕打开/关闭轴转动；而通过打开/关闭轴102所穿过转动凸轮103的孔103-1的圆形形状，使得该转动凸轮可以自由地围绕打开/关闭轴102转动。在两个固定凸轮101之间设置有一螺旋弹簧105，该螺旋弹簧驱动两对转动凸轮103和固定凸轮101的组合(凸轮组)。打开/关闭轴102的一端具有一凸缘102-1以防止脱开，并且另一端连接有一安装头106。通过将外壳104连接到第一构件105，并使头部106与第二构件连接，从而构成铰链机构。在这里，不能相对于打开/关闭轴转动的凸轮被称作固定凸轮，可以(相对于打开/关闭轴)转动的凸轮被称为转动凸轮。
图9示出固定凸轮101和转动凸轮103的凸轮面的形状。通常根据使用该铰链的装置的运动范围来确定凸轮的凹凸不平的构型，该图示出一用于在约160°和170°之间的范围内进行打开和关闭的装置一例如便携式电话的铰链的凸轮面的示例。各个凸轮受到来自螺旋弹簧105的负荷，当固定凸轮101的凸起区域101-2和转动凸轮103的凸起区域103-2接触时，在打开/关闭运动范围的中间会产生滑动转矩。当固定凸轮101和转动凸轮103的凸起和凹部开始接合并且斜面101-4、103-4相接触时，来自螺旋弹簧105的负荷被转换成转动力，从而产生用于转动的加载力。当固定凸轮101和转动凸轮103的凸起和凹部完全接合时，由螺旋弹簧的负荷引起的转动力减小，于是只剩下凸轮101和凸轮103之间的接触力。在具有咬合产生(吸收)机构的一般规格下，在第一构件和第二构件之间设有一限制打开和关闭的机构，从而可确定在转动力消除的区域之前所要求的打开/关闭范围。
用于常规铰链机构的凸轮形状构成为使得凸轮组将在图9所示的两个或更多凸起和凹部的位置接合，以提高在转动凸轮101和固定凸轮103处将螺旋弹簧的负荷转换成沿转动方向的力的效率。因为凸起和凹部在两个或更多位置接合，并且该凸起和凹部在一个180°的打开/关闭角的范围内完全接合两次，所以对于打开/关闭范围至少为180°的装置，在打开/关闭的范围内会因凸轮组的非必须的接合产生咬合的感觉。因此，不能实现其中第一构件和第二构件在打开/关闭范围的两端都产生加载力，并且在打开/关闭范围内凸轮的接合不产生额外的咬合感觉的铰链结构。另外，在实际的装置中，需要额外的空间以便产生加载力，从而该机构常常不能应用到打开/关闭范围不足180°的装置中。因此，对于打开/关闭范围接近180°或更大的装置，不能利用使用凸轮的铰链机构，这带来的结果是：不能在打开/关闭范围的两端都产生加载力，或者由于添加了复杂的压力或锁紧机构而增大了装置的尺寸。
发明内容
本发明要解决的问题是提供一种耐用、感觉很好并且尺寸和重量较小的铰链部件，以用于要求更加小型化和轻质化的便携式电话和膝上型电脑。
根据第一方面的发明提供了一种铰链机构，其中该铰链使得第一构件和第二构件在预定的角度范围内进行自由转动或打开/关闭运动，并且在转动或打开/关闭运动的范围的开始点和结束点在所述第一构件和所述第二构件之间施加加载力，其中，该铰链包括弹簧、轴和两个凸轮组，其中每个凸轮组都包括固定凸轮和转动凸轮，该轴插入并贯穿所述两个凸轮组与弹簧，该弹簧设置在这两个凸轮组之间且按压这两个凸轮组，所述两个凸轮组中的每个凸轮组由具有在360°的转动内接合一次的结构的凸轮构成，所述两个凸轮组具有互不相同的相位，并且仅对所述两个凸轮组中的一个凸轮组通过使其在弹簧力的作用下接合而在所述转动或打开/关闭运动范围的开始点施加加载力，而仅对另一个凸轮组通过使其在弹簧力的作用下接合而在所述转动或打开/关闭运动范围的结束点施加加载力。
根据第二方面的发明提供了一种根据第一方面的铰链机构的优选方案，该机构具有一用以在开闭范围的中间保持所述第一构件和所述第二构件的开闭状态的凸轮组，其中，通过所述弹簧使所述凸轮组在中间接合来保持转动或打开/关闭状态。
根据第三方面的发明提供了一种根据第一方面的铰链机构的优选方案，其中加装有一用以限制运动范围的止动器构件，该止动器构件由分别设置在轴的边缘以及铰链外壳的边缘的凸起或凸起区域构成。
根据第四方面的发明提供了一种具有一转动轴和一打开/关闭轴的双轴铰链，其中，根据第一方面的铰链机构设置在该双轴铰链的至少一个轴上，以用作转动轴或打开/关闭轴的转矩产生装置。
根据第一方面的发明提供了一种铰链机构，其中该铰链使得第一构件和第二构件在预定的角度范围内进行自由转动或打开/关闭运动，并且在转动或打开/关闭运动的范围的开始点和结束点在所述第一构件和所述第二构件之间施加加载力，其中，该铰链包括弹簧、轴和两个凸轮组，其中每个凸轮组都包括固定凸轮和转动凸轮，该轴插入并贯穿所述两个凸轮组与弹簧，该弹簧设置在这两个凸轮组之间且按压这两个凸轮组，所述两个凸轮组中的每个凸轮组由具有在360°的转动内接合一次的结构的凸轮构成，所述两个凸轮组具有互不相同的相位，并且仅对所述两个凸轮组中的一个凸轮组通过使其在弹簧力的作用下接合而在所述转动或打开/关闭运动范围的开始点施加加载力，而仅对另一个凸轮组通过使其在弹簧力的作用下接合而在所述转动或打开/关闭运动范围的结束点施加加载力。
根据第二方面的发明提供了一种根据第一方面的铰链机构的优选方案，该机构具有一用以在开闭范围的中间保持所述第一构件和所述第二构件的开闭状态的凸轮组，其中，通过所述弹簧使所述凸轮组在中间接合来保持转动或打开/关闭状态。
根据第三方面的发明提供了一种根据第一方面的铰链机构的优选方案，其中加装有一用以限制运动范围的止动器构件，该止动器构件由分别设置在轴的边缘以及铰链外壳的边缘的凸起或凸起区域构成。
根据第四方面的发明提供了一种具有一转动轴和一打开/关闭轴的双轴铰链，其中，根据第一方面的铰链机构设置在该双轴铰链的至少一个轴上，以用作转动轴或打开/关闭轴的转矩产生装置。
附图说明
图1是与本发明第一方面的实施例有关的部件的构成图及其完成图；
图2是与本发明第一方面的实施例有关的凸轮位置和凸轮构型图；
图3是与本发明第一方面的第二实施例有关的凸轮位置和凸轮构型图；
图4是与本发明第二方面的实施例有关的部件的构成图；
图5是与本发明第二方面的实施例有关的凸轮位置和凸轮构型图；
图6是与本发明第三方面的实施例有关的构成图；
图7是与本发明第三方面的实施例有关的构成图；
图8是示出常规铰链机构的示例的组装图；以及
图9是示出常规铰链机构所使用的凸轮的凸轮面构型图。
图2是与本发明第一方面的实施例有关的凸轮位置和凸轮构型图；
图3是与本发明第一方面的第二实施例有关的凸轮位置和凸轮构型图；
图4是与本发明第二方面的实施例有关的部件的构成图；
图5是与本发明第二方面的实施例有关的凸轮位置和凸轮构型图；
图6是与本发明第三方面的实施例有关的构成图；
图7是与本发明第三方面的实施例有关的构成图；
图8是示出常规铰链机构的示例的组装图；以及
图9是示出常规铰链机构所使用的凸轮的凸轮面构型图。
具体实施方式
下面将基于附图对本发明的实施例进行说明。
图1示出根据本发明铰链机构的第一方面的实施例的部件构成和组装后的铰链外观。下面将对用于进行打开/关闭的铰链机构进行解释。当然，如果替换这里的轴，该铰链也可作为转动轴的铰链使用。从图1的右侧开始，该铰链由第一构件1、头部2、润滑构件3、转动凸轮4、固定凸轮5、螺旋弹簧6、固定凸轮5、转动凸轮4、外壳7、润滑构件3、打开/关闭轴8、紧固销9和第二构件10组成。第一构件1与头部2接合并固定在头部2上，同时第二构件10与外壳7接合并固定在外壳7上，从而形成一可以打开/关闭第一构件1和第二构件10的铰链机构。
这里，可以将第一构件看成容纳一电子装置的主要单元或主要元件的壳体构件，而可将第二构件假定成一电子装置的显示装置或保护构件例如盖或罩。例如，在折叠式便携电话中，该第一构件为安装有键盘等的操作侧构件，而第二构件为安装有液晶监视器的图像观察侧构件。此外，对于连接有液晶监视器的装置例如膝上型电脑和电子记事本，第一构件为设置有键盘等的壳体侧构件，而第二构件为监视器侧构件。
头部2由金属或树脂制成，并具有一孔2-1和一孔2-2，孔2-1用于插入并紧固打开/关闭轴8，而用于固定头部2以防止该头部2由于螺旋弹簧6的负荷而松开的紧固销9穿过孔2-2。头部2的外形应当是除圆形以外的其它形状，例如正方形、六角形、椭圆形、十字形或星形，以防止头部2和第一构件1(相对)转动。润滑构件3由树脂薄板或金属薄板制成，设置该构件的目的是防止由凸轮以外的构件之间的摩擦导致的磨损。然而，如果由于各构件的材料等的作用而使磨损和摩擦不会带来问题，或者如果可通过在这些位置应用油脂以防止磨损，则可省略这些润滑构件3。
转动凸轮4和固定凸轮5通过压制、烧结或机加工等形成。转动凸轮4具有其中在圆周上设有两个直线部分(沿中心轴线将管件的外侧部分削去以形成两个平的平面)的近似椭圆的截面构型，该转动凸轮与外壳7的内部形状接合以防止相对于该外壳7的转动；并且将打开/关闭轴8所贯穿的转动凸轮4的孔4-1做成圆形，以使该打开/关闭轴8可以相对于转动凸轮4自由地转动。固定凸轮5的外形通常为其尺寸允许该固定凸轮5在外壳7内自由转动的近似圆形；打开/关闭轴8所贯穿的固定凸轮5的孔5-1具有在圆周上设有两个直线部分的近似椭圆形的形状，该孔与打开/关闭轴8接合，以防止相对于打开/关闭轴8转动，或者换句话说，以便与打开/关闭轴8一起转动。
设置螺旋弹簧6以向转动凸轮4和固定凸轮5施加负荷，但如果对铰链机构有尺寸限制或如果需要很大的负荷和摩擦转矩时，也可以使用板簧例如碟形弹簧或波形弹簧。外壳7由金属或树脂制成，并且其内部形状具有其中在圆周上设有两个直线部分的近似椭圆形的截面，以与转动凸轮4的外部形状相接合。只要不会相对转动，转动凸轮4的外部形状和外壳7的内部形状可以为近似椭圆形以外的其它构型。此外，外壳7的外部形状具有与其内侧形状类似的近似椭圆形的截面，但如果使用其它的形状，那么该形状必须是圆形以外的形状，例如正方形、六角形、椭圆形、十字形或星形，以防止第二构件的(相对)转动。然而，也可以使用防止转动技术，即，在(外壳的)外形的一部分上设置凹部或凸起，以与设置在第二构件上的凸起或凹部接合。打开/关闭轴8是通过机加工、压制或烧结等形成的金属制品，其一端具有一用于固定头部2的孔8-1，另一端具有一用于防止脱开的凸缘8-2。打开/关闭轴8的截面构型为与固定凸轮5的孔5-1相同的具有近似椭圆形截面的构型，以与固定凸轮5的孔5-1接合，从而防止固定凸轮5相对于该转动轴转动。固定凸轮5的孔5-1和打开/关闭轴5-1的截面构型可以是近似椭圆形以外的其它形状，只要该形状可以防止相对转动即可。
图2示出用于本示例的转动凸轮4和固定凸轮5的凸轮面的形状和凸轮布置。转动凸轮4的凸轮面在两个位置设有凸起4-2、4-3，并且在两个位置设有凹部4-4，所述凸起(4-2、4-3)的尺寸不相同，并且所述凸起在图中用剖面线表示。在相应的凸起和凹部之间形成有斜面4-5。类似地，固定凸轮5的凸轮面具有两个凸起5-2和两个凹部5-3、5-4，并且这两个凹部的尺寸不相同。在相应的凸起和凹部之间形成有斜面5-5。仅当转动凸轮4的较大凸起4-2和固定凸轮5的较大凹部5-3到达相同位置时，转动凸轮4和固定凸轮5才接合，所以转动凸轮4和固定凸轮5每转动一周只接合一次，在接合时第一构件1和第二构件10之间将产生加载力。在本示例中，由于在螺旋弹簧6的两侧放置有两组固定凸轮和转动凸轮组件(凸轮组)，并且各个凸轮组每转动一周只接合一次，所以如果通过凸轮面的构型或凸轮的布置来调节各凸轮组接合的相位，则可以通过一侧的一个凸轮组在打开/关闭范围的开始点施加加载力，而通过另一个凸轮组在打开/关闭范围的结束点施加另一加载力。从而，即使第一构件1和第二构件10的打开/关闭范围不小于180°，也可以在打开/关闭范围的两个任意的开始和结束点施加加载力。注意，在图2的凸轮面示例中示出了一铰链机构的结构示例，该机构可以在约180°的打开/关闭范围的开始和结束点产生加载力。
图3示出根据用于本发明的铰链机构的第一方面的第二实施例的固定凸轮5和转动凸轮4的凸轮面的构型和凸轮布置。转动凸轮4的凸轮面在一个位置设有一凸起4-2，还在一个位置设有一凹部4-4，在该凸起和该凹部之间形成有一斜面4-5。固定凸轮5的凸轮面在一个位置设有一凸起5-2，还在一个位置设有一凹部5-3，在该凸起和该凹部之间形成有一斜面5-5。每个凸轮组只具有一组凸起和凹部，并且每转动一周只接合一次，以在第一构件1和第二构件10之间产生加载力。在本实施例中，由于在螺旋弹簧6的两侧放置有两组固定凸轮和转动凸轮组件(凸轮组)，并且各个凸轮组每转动一周只接合一次，所以如果通过凸轮面的构型来调节各凸轮组接合的相位，则可以通过一侧的一个凸轮组在打开/关闭范围的开始点施加加载力，而通过另一个凸轮组在打开/关闭范围的结束点施加另一加载力。从而，即使第一构件1和第二构件10的打开/关闭范围不小于180°，也可以在打开/关闭范围的两个任意的开始和结束点施加加载力。在图3的实施例中，各个凸轮组具有一个接合位置，因而将螺旋弹簧6的负荷转换成沿转动方向的加载力的效率较低，但本实施例的特征是凸轮面的结构简单，并且凸轮易于加工。
这些实施例只是第一方面的示例，可以设想驱动两个凸轮组的其它结构。例如，可以进行如下变形：将一与头部2功能相同的构件一体形成在打开/关闭轴8的端部；除去凸缘8-2而利用止动环和铆接进行紧固。
图4示出与本发明铰链机构的第二方面的第二实施例有关的部件的结构。与图3的实施例不同，在一个转动凸轮11的前面11-1和后面11-2上形成有一新的凸轮，并附加地设有第五凸轮12。第五凸轮12具有与打开/关闭轴8的截面构型相同的近似椭圆形的截面构型，以与固定凸轮相同的方式阻止相对于打开/关闭轴8转动。由于第五凸轮12相对于外壳7转动，在该第五凸轮和外壳7之间会发生摩擦和磨损，所以在它们之间增加了一润滑构件3。设置润滑构件3以防止由凸轮以外的摩擦导致的各构件的磨损；但如果由于各构件的材料等的作用而使磨损和摩擦不会带来问题，或者如果可通过在这些位置应用油脂以防止磨损，则可省略这些润滑构件3。在图1示出的实施例中，与对应于第五凸轮12的凸轮接合的凸轮是图1左侧的转动凸轮4。另一方面，在本实施例中，在转动凸轮11的反面附加地形成有一新的凸轮面11-2，从而转动凸轮11的新凸轮面11-2和第五凸轮12形成了第三凸轮组。
图5示出图4所示实施例的各凸轮的凸轮面的构型和凸轮的布置方法。由于除了第三凸轮组之外的凸轮的表面以外的构型与图2的凸轮构型相同，所以省略对其的说明。转动凸轮11具有形成在凸轮面11-1上的凸起11-2、11-3、凹部11-4和斜面11-5以及形成在新凸轮面11-2上的两个凹部11-6。第五凸轮12在两个位置设有凸起12-2。凸轮11、12的凹部和凸起在铰链功能的180°的打开/关闭范围内的中间位置160°处接合，从而示出一可以在打开/关闭范围的中间保持打开状态的示例。在这里，保持中间的打开状态的接合处于160°处，但这表明该结构能够提供一可与在打开/关闭范围的开始和结束点产生加载力的凸轮组无关地在任何位置保持中间打开状态的凸轮组。
图6示出用于本发明的铰链机构的第三方面的一实施例的结构。图中示出一示例，其中，通过设置用于限制打开/关闭角度的止动器13-1、13-2而使铰链机构增加可阻止至少360°的转动的功能。在这里，将打开/关闭轴和外壳的边缘的凸起设置成止动器机构，在该机构中，当打开/关闭轴转动时，该轴将碰到打开/关闭轴的外壳上的凸起，从而阻止越过该位置的转动。可选地，可以在外壳或者打开/关闭轴上形成两个凸起，或者可以在外周面上形成一凸起区域，从而两个凸起之间的范围或者在凸起区域以外的范围可作为能够转动的角度限制范围。
通过向铰链机构添加限制打开/关闭角度的止动器，就不必在第一构件1和第二构件10之间设置打开/关闭限制机构(止动器机构)，从而可以获得一简化的装置结构。
图7示出用于本发明的铰链机构的第四方面的一实施例的结构。通过将本发明的铰链机构14安装到一双轴铰链15的打开/关闭轴侧，可以获得一设有该铰链机构的双轴铰链，该双轴铰链的特征在于：一个凸轮组在打开/关闭范围的开始点处施加加载力，另一凸轮组在打开/关闭范围的结束点处提供加载力。应该注意，当构造双轴铰链时，第一至三方面的铰链机构不是必须仅安装在打开/关闭轴侧，该铰链机构可以安装在转动轴侧或同时安装在打开/关闭轴侧和转动轴侧，这取决于使用条件。
工业实用性
根据第一方面的发明示出这样一种效果：通过使一个凸轮组在转动或打开/关闭范围的开始点施加加载力，而使另一个凸轮组在结束点施加加载力，可以获得一种具有两个或多个凸轮组的铰链机构，其中，即使转动或打开/关闭范围不小于180°，也可以在开始和结束点施加加载力。
根据第二方面的发明示出这样一种效果：通过将一新的凸轮组添加到根据第一方面的铰链机构，可以获得一种能在转动或打开/关闭范围内的一中间位置处临时保持动作角度的铰链结构。
根据第三方面的发明示出这样一种效果：通过向根据第一方面的铰链机构添加一止动器，就可通过该铰链机构本身来限制转动或打开/关闭范围。
根据第四方面的发明示出这样一种效果：通过在双轴铰链的至少一个轴上设置根据第一方面的铰链机构——该铰链机构作为对具有转动和打开/关闭轴的双轴铰链的转动轴或打开/关闭轴产生转矩的装置，可以获得一双轴铰链，其中即使转动范围或打开/关闭范围接近180°或更大，该双轴铰链也可以在开始点和结束点施加加载力。
图1示出根据本发明铰链机构的第一方面的实施例的部件构成和组装后的铰链外观。下面将对用于进行打开/关闭的铰链机构进行解释。当然，如果替换这里的轴，该铰链也可作为转动轴的铰链使用。从图1的右侧开始，该铰链由第一构件1、头部2、润滑构件3、转动凸轮4、固定凸轮5、螺旋弹簧6、固定凸轮5、转动凸轮4、外壳7、润滑构件3、打开/关闭轴8、紧固销9和第二构件10组成。第一构件1与头部2接合并固定在头部2上，同时第二构件10与外壳7接合并固定在外壳7上，从而形成一可以打开/关闭第一构件1和第二构件10的铰链机构。
这里，可以将第一构件看成容纳一电子装置的主要单元或主要元件的壳体构件，而可将第二构件假定成一电子装置的显示装置或保护构件例如盖或罩。例如，在折叠式便携电话中，该第一构件为安装有键盘等的操作侧构件，而第二构件为安装有液晶监视器的图像观察侧构件。此外，对于连接有液晶监视器的装置例如膝上型电脑和电子记事本，第一构件为设置有键盘等的壳体侧构件，而第二构件为监视器侧构件。
头部2由金属或树脂制成，并具有一孔2-1和一孔2-2，孔2-1用于插入并紧固打开/关闭轴8，而用于固定头部2以防止该头部2由于螺旋弹簧6的负荷而松开的紧固销9穿过孔2-2。头部2的外形应当是除圆形以外的其它形状，例如正方形、六角形、椭圆形、十字形或星形，以防止头部2和第一构件1(相对)转动。润滑构件3由树脂薄板或金属薄板制成，设置该构件的目的是防止由凸轮以外的构件之间的摩擦导致的磨损。然而，如果由于各构件的材料等的作用而使磨损和摩擦不会带来问题，或者如果可通过在这些位置应用油脂以防止磨损，则可省略这些润滑构件3。
转动凸轮4和固定凸轮5通过压制、烧结或机加工等形成。转动凸轮4具有其中在圆周上设有两个直线部分(沿中心轴线将管件的外侧部分削去以形成两个平的平面)的近似椭圆的截面构型，该转动凸轮与外壳7的内部形状接合以防止相对于该外壳7的转动；并且将打开/关闭轴8所贯穿的转动凸轮4的孔4-1做成圆形，以使该打开/关闭轴8可以相对于转动凸轮4自由地转动。固定凸轮5的外形通常为其尺寸允许该固定凸轮5在外壳7内自由转动的近似圆形；打开/关闭轴8所贯穿的固定凸轮5的孔5-1具有在圆周上设有两个直线部分的近似椭圆形的形状，该孔与打开/关闭轴8接合，以防止相对于打开/关闭轴8转动，或者换句话说，以便与打开/关闭轴8一起转动。
设置螺旋弹簧6以向转动凸轮4和固定凸轮5施加负荷，但如果对铰链机构有尺寸限制或如果需要很大的负荷和摩擦转矩时，也可以使用板簧例如碟形弹簧或波形弹簧。外壳7由金属或树脂制成，并且其内部形状具有其中在圆周上设有两个直线部分的近似椭圆形的截面，以与转动凸轮4的外部形状相接合。只要不会相对转动，转动凸轮4的外部形状和外壳7的内部形状可以为近似椭圆形以外的其它构型。此外，外壳7的外部形状具有与其内侧形状类似的近似椭圆形的截面，但如果使用其它的形状，那么该形状必须是圆形以外的形状，例如正方形、六角形、椭圆形、十字形或星形，以防止第二构件的(相对)转动。然而，也可以使用防止转动技术，即，在(外壳的)外形的一部分上设置凹部或凸起，以与设置在第二构件上的凸起或凹部接合。打开/关闭轴8是通过机加工、压制或烧结等形成的金属制品，其一端具有一用于固定头部2的孔8-1，另一端具有一用于防止脱开的凸缘8-2。打开/关闭轴8的截面构型为与固定凸轮5的孔5-1相同的具有近似椭圆形截面的构型，以与固定凸轮5的孔5-1接合，从而防止固定凸轮5相对于该转动轴转动。固定凸轮5的孔5-1和打开/关闭轴5-1的截面构型可以是近似椭圆形以外的其它形状，只要该形状可以防止相对转动即可。
图2示出用于本示例的转动凸轮4和固定凸轮5的凸轮面的形状和凸轮布置。转动凸轮4的凸轮面在两个位置设有凸起4-2、4-3，并且在两个位置设有凹部4-4，所述凸起(4-2、4-3)的尺寸不相同，并且所述凸起在图中用剖面线表示。在相应的凸起和凹部之间形成有斜面4-5。类似地，固定凸轮5的凸轮面具有两个凸起5-2和两个凹部5-3、5-4，并且这两个凹部的尺寸不相同。在相应的凸起和凹部之间形成有斜面5-5。仅当转动凸轮4的较大凸起4-2和固定凸轮5的较大凹部5-3到达相同位置时，转动凸轮4和固定凸轮5才接合，所以转动凸轮4和固定凸轮5每转动一周只接合一次，在接合时第一构件1和第二构件10之间将产生加载力。在本示例中，由于在螺旋弹簧6的两侧放置有两组固定凸轮和转动凸轮组件(凸轮组)，并且各个凸轮组每转动一周只接合一次，所以如果通过凸轮面的构型或凸轮的布置来调节各凸轮组接合的相位，则可以通过一侧的一个凸轮组在打开/关闭范围的开始点施加加载力，而通过另一个凸轮组在打开/关闭范围的结束点施加另一加载力。从而，即使第一构件1和第二构件10的打开/关闭范围不小于180°，也可以在打开/关闭范围的两个任意的开始和结束点施加加载力。注意，在图2的凸轮面示例中示出了一铰链机构的结构示例，该机构可以在约180°的打开/关闭范围的开始和结束点产生加载力。
图3示出根据用于本发明的铰链机构的第一方面的第二实施例的固定凸轮5和转动凸轮4的凸轮面的构型和凸轮布置。转动凸轮4的凸轮面在一个位置设有一凸起4-2，还在一个位置设有一凹部4-4，在该凸起和该凹部之间形成有一斜面4-5。固定凸轮5的凸轮面在一个位置设有一凸起5-2，还在一个位置设有一凹部5-3，在该凸起和该凹部之间形成有一斜面5-5。每个凸轮组只具有一组凸起和凹部，并且每转动一周只接合一次，以在第一构件1和第二构件10之间产生加载力。在本实施例中，由于在螺旋弹簧6的两侧放置有两组固定凸轮和转动凸轮组件(凸轮组)，并且各个凸轮组每转动一周只接合一次，所以如果通过凸轮面的构型来调节各凸轮组接合的相位，则可以通过一侧的一个凸轮组在打开/关闭范围的开始点施加加载力，而通过另一个凸轮组在打开/关闭范围的结束点施加另一加载力。从而，即使第一构件1和第二构件10的打开/关闭范围不小于180°，也可以在打开/关闭范围的两个任意的开始和结束点施加加载力。在图3的实施例中，各个凸轮组具有一个接合位置，因而将螺旋弹簧6的负荷转换成沿转动方向的加载力的效率较低，但本实施例的特征是凸轮面的结构简单，并且凸轮易于加工。
这些实施例只是第一方面的示例，可以设想驱动两个凸轮组的其它结构。例如，可以进行如下变形：将一与头部2功能相同的构件一体形成在打开/关闭轴8的端部；除去凸缘8-2而利用止动环和铆接进行紧固。
图4示出与本发明铰链机构的第二方面的第二实施例有关的部件的结构。与图3的实施例不同，在一个转动凸轮11的前面11-1和后面11-2上形成有一新的凸轮，并附加地设有第五凸轮12。第五凸轮12具有与打开/关闭轴8的截面构型相同的近似椭圆形的截面构型，以与固定凸轮相同的方式阻止相对于打开/关闭轴8转动。由于第五凸轮12相对于外壳7转动，在该第五凸轮和外壳7之间会发生摩擦和磨损，所以在它们之间增加了一润滑构件3。设置润滑构件3以防止由凸轮以外的摩擦导致的各构件的磨损；但如果由于各构件的材料等的作用而使磨损和摩擦不会带来问题，或者如果可通过在这些位置应用油脂以防止磨损，则可省略这些润滑构件3。在图1示出的实施例中，与对应于第五凸轮12的凸轮接合的凸轮是图1左侧的转动凸轮4。另一方面，在本实施例中，在转动凸轮11的反面附加地形成有一新的凸轮面11-2，从而转动凸轮11的新凸轮面11-2和第五凸轮12形成了第三凸轮组。
图5示出图4所示实施例的各凸轮的凸轮面的构型和凸轮的布置方法。由于除了第三凸轮组之外的凸轮的表面以外的构型与图2的凸轮构型相同，所以省略对其的说明。转动凸轮11具有形成在凸轮面11-1上的凸起11-2、11-3、凹部11-4和斜面11-5以及形成在新凸轮面11-2上的两个凹部11-6。第五凸轮12在两个位置设有凸起12-2。凸轮11、12的凹部和凸起在铰链功能的180°的打开/关闭范围内的中间位置160°处接合，从而示出一可以在打开/关闭范围的中间保持打开状态的示例。在这里，保持中间的打开状态的接合处于160°处，但这表明该结构能够提供一可与在打开/关闭范围的开始和结束点产生加载力的凸轮组无关地在任何位置保持中间打开状态的凸轮组。
图6示出用于本发明的铰链机构的第三方面的一实施例的结构。图中示出一示例，其中，通过设置用于限制打开/关闭角度的止动器13-1、13-2而使铰链机构增加可阻止至少360°的转动的功能。在这里，将打开/关闭轴和外壳的边缘的凸起设置成止动器机构，在该机构中，当打开/关闭轴转动时，该轴将碰到打开/关闭轴的外壳上的凸起，从而阻止越过该位置的转动。可选地，可以在外壳或者打开/关闭轴上形成两个凸起，或者可以在外周面上形成一凸起区域，从而两个凸起之间的范围或者在凸起区域以外的范围可作为能够转动的角度限制范围。
通过向铰链机构添加限制打开/关闭角度的止动器，就不必在第一构件1和第二构件10之间设置打开/关闭限制机构(止动器机构)，从而可以获得一简化的装置结构。
图7示出用于本发明的铰链机构的第四方面的一实施例的结构。通过将本发明的铰链机构14安装到一双轴铰链15的打开/关闭轴侧，可以获得一设有该铰链机构的双轴铰链，该双轴铰链的特征在于：一个凸轮组在打开/关闭范围的开始点处施加加载力，另一凸轮组在打开/关闭范围的结束点处提供加载力。应该注意，当构造双轴铰链时，第一至三方面的铰链机构不是必须仅安装在打开/关闭轴侧，该铰链机构可以安装在转动轴侧或同时安装在打开/关闭轴侧和转动轴侧，这取决于使用条件。
工业实用性
根据第一方面的发明示出这样一种效果：通过使一个凸轮组在转动或打开/关闭范围的开始点施加加载力，而使另一个凸轮组在结束点施加加载力，可以获得一种具有两个或多个凸轮组的铰链机构，其中，即使转动或打开/关闭范围不小于180°，也可以在开始和结束点施加加载力。
根据第二方面的发明示出这样一种效果：通过将一新的凸轮组添加到根据第一方面的铰链机构，可以获得一种能在转动或打开/关闭范围内的一中间位置处临时保持动作角度的铰链结构。
根据第三方面的发明示出这样一种效果：通过向根据第一方面的铰链机构添加一止动器，就可通过该铰链机构本身来限制转动或打开/关闭范围。
根据第四方面的发明示出这样一种效果：通过在双轴铰链的至少一个轴上设置根据第一方面的铰链机构——该铰链机构作为对具有转动和打开/关闭轴的双轴铰链的转动轴或打开/关闭轴产生转矩的装置，可以获得一双轴铰链，其中即使转动范围或打开/关闭范围接近180°或更大，该双轴铰链也可以在开始点和结束点施加加载力。