平行四边形结构在混合变形本上的应用

2016-07-25大连富地重工机械制造有限公司辽宁大连116200

中国新技术新产品 2016年11期

娄柱（大连富地重工机械制造有限公司，辽宁大连 116200）

平行四边形结构在混合变形本上的应用

娄柱
（大连富地重工机械制造有限公司，辽宁大连 116200）

摘要：现在的混合变形本已经相当的普及，且能够在电脑形态与平板形态之间自由切换的混合变形本已经成为现代移动电脑的主流。不过现在市场上常见的混合变形本的变形方式都有着各自的缺陷，本文介绍了一种基于平行四边形的混合变形本变形结构，并对本结构进行行结构分析以及相对于其他结构进行对比。经过细致的结构和外观优化使其与笔记本电脑实现了完美融合，达到了美观和实用的二者兼顾。

关键词：混合本；笔记本；平行四边形；变形

现在的混合变形本已经相当普及，并且能够在电脑形态与平板形态之间自由切换的混合变形本已经成为了现代移动电脑的主流。不过现在市场上常见的混合变形本的变形方式都有着各自的缺陷，所以本文介绍了一种基于平行四边形的混合变形本变形结构，本结构能够使混合变形本在电脑形态、显示器形态和平板形态之间以一种方式简单且动作幅度小的方法自由切换，并且可以在显示器形态下，当需要进行方便快捷的键盘输入时快速切换为显示器输入形态，以实现方便快捷的键盘输入。由于本结构采用的是一种结构简单的立体连杆机构，并且将连杆的形状进行了合理的优化，所以在结构上实现了紧凑化、扁平化，更加适合于混合变形本的轻薄化和便携化，使现代的轻薄便携混合变形本实现多种模式的自由切换成为可能。

一、混合变形本的现状

1 混合变形本市场前景

有这样一种讲法，如果以公元2000年作为科技史的一个分水岭，那么公元2000年之前可以称之为PC时代；而公元2000年之后则被称为后PC时代，而后PC时代是指将计算机、通信和消费产品的技术结合起来，以3C产品的形式通过Internet进入家庭。传统的PC市场由于受到多种新型产品的蚕食，PC市场正在逐年萎缩。

不过PC厂商们并没有泄气，反而找到了PC市场的新动力，那就是混合变形本。混合变形本即有着平板电脑的便携性，又有着传统PC的强大性能，从功能上实现了一机多用，是未来PC的发展方向。

2 混合变形本的类别及其特点

（1）第一类：双屏类

此类混合变形本将两块屏幕分别安装在屏幕的正反面，即顶盖部分集成了第二块屏幕，盖上盖子，则成为平板电脑。双屏类结构优缺点：

优点：平板形态与电脑形态间切换迅速。

缺点：永远有一面显示屏朝外。两块屏幕，价格昂贵。在插入电源线或其他数据线时无法在显示器形态与电脑形态间快速切换。

（2）第二类：插拔分体类

此类混合本采用插拔式分体结构，拆下键盘，是一台轻薄便携的平板电脑，连接键盘，是一台性能强大的超极本。插拔分体类结构优缺点：

优点：拆下键盘即为平板，简单方便。

缺点：笔记本形态下头重脚轻，重心不稳。平板形态向笔记本形态切换时需要先找到键盘接入后才能实现。

（3）第三类：360°翻转类

此类混合本采用屏幕360°翻转的方式翻转到键盘背后，使屏幕与键盘重叠，从而实现电脑形态与平板形态间的切换。360°翻转类结构优缺点：

优点：结构简单，成本相对低廉。

缺点：显示器形态和平板形态下键盘朝外，容易在使用中造成键盘的磨损。当接入电源线或其他数据线时着无法实现切换。

（4）第四类：软键盘类

此类混合本将屏幕保护壳变成了便携式键盘，操作时将便携式键盘翻开即是平板，将其放到桌面上即是电脑。软键盘类结构优缺点：

优点：结构简单，携带方便。

缺点：电脑形态下必须依赖于桌面，无法脱离桌面单独使用。电脑形态下显示器角度固定不变无法调节。

（5）第五类：旋转屏类

此类是在传统笔记本屏幕中间处加设一个转轴，当需要切换为平板形态时，将屏幕向后旋转180°然后向键盘侧折叠，即成为了平板形态。旋转屏类结构优缺点：

优点：屏幕可以旋转，可视范围广。

缺点：显示器形态和平板形态下无法实现快速输入，切换动作幅度大。当插入电源线或其他数据线时则无法实现变形为显示器形态。

二、平行四边形结构在混合本上的应用

1 混合变形本的应用场合及形态

随着混合本制作工艺提升，以及大量创新思想涌现，在产品系列中又出现了一大批可以实现3种、4种、5种甚至6种变形形态的二合一产品。但是在所有变形形态中笔者认为最为实用的3种形态为：电脑形态、显示器形态和平板形态，所以本文讨论的基于平行四边形结构的混合变形本将主要用于实现以上三种形态的快速切换。

2 平行四边形结构的具体设计

为了最大程度的实现混合变形本在各种场合下的应用和在电脑形态、显示器形态和平板形态之间的快速切换，笔者认为混合变形本的形态应该基于传统笔记本电脑的形态基础之上，只需一步简单的操作即可实现向显示器形态或平板形态的转换。由此笔者做出了如图1所示的方案设计。

如图1所示混合变形本能够在电脑形态、显示器形态和平板形态间快速切换，且在切换时无须移动键盘，这样的设计方式能够使其即便在接入电源或者其他数据线时也能够实现3种形态的快速切换。基于平行四边形结构的混合变形本具体结构包括键盘、显示屏、连接轴、右前连杆、右后连杆、左前连杆、左后连杆。显示屏通过连接轴、右前连杆、右后连杆、左前连杆、左后连杆与键盘相连接，右前连杆、右后连杆、左前连杆、左后连杆的一端分别与键盘铰接，另一端分别与连接轴铰接，两套连杆机构分别作用于连接轴，保证了连接轴和显示屏在当混合变形本进行电脑形态、显示器形态和显示器输入形态之间切换时与键盘的角度保持不变。

3 外观结构优化

由于这样的结构原理致使平行四边形偏向两边的距离是相同的，如图2所示，所以为了保证显示屏无论在电脑形态、显示器形态还是平板形态都能够与键盘融为一体，那么位于键盘上的平行四边形的两个铰点则必须相对于键盘居中且左右对称。

图1

图2

图3

图4

如图3所示连杆长度计算方法如下：

式中：

L：连杆长度；

S1：键盘宽度；

S2：铰点间距；

h1：显示屏厚度；

h2：键盘厚度。

连杆宽度计算方法如下：

式中：

P：连杆宽度。

如上述公式所示，连杆的宽度在一定程度上取决于键盘与显示屏的宽度和厚度，连杆的宽度不能过宽，如果连杆的宽度过宽，则当连杆机构工作时会相互发生干涉而无法实现变形，如果连杆的宽度太窄，又会影响刚度和强度，使其在工作时发生折弯变形或者损坏。所以最优的连杆设计原则应该如下：

另外由于两套连杆机构均暴露在外侧，如不加处理则会影响整体美观，故笔者做了如图4所示的变形处理，经过如图的处理后，两连杆无论在电脑形态、显示器形体还是平板形态下均能够与主体融为一体，使其更加美观。

4 各形态间切换的具体操作

（1）切换为电脑形态

当混合变形本从合盖状态展开成电脑形态时，右前连杆、右后连杆、左前连杆、左后连杆和连接轴在空间位置上相对于键盘不变，显示屏围绕其本身与连接轴所形成的铰接进行旋转，当显示屏旋转到合适的角度时，笔记本电脑便展开成了电脑形态。

（2）切换为显示器形态

当混合变形本从电脑形态向显示器形态切换时，拉动显示屏，使显示屏向前移动，显示屏与连接轴在连接轴、右前连杆、右后连杆、左前连杆、左后连杆所组成的立体连杆机构的控制下保持与键盘的角度向前移动，当显示屏移动到主体的最前端时，混合变形本便切换成了显示器形态。

（3）切换为平板形态

当笔记本电脑从显示器形态向平板形态切换时，推动显示屏的上端，使显示屏平放在键盘上面，混合变形本便切换成了平板形态。

三、本结构与其他结构在实用性上的对比

1 本结构应用在混合变形本上的优点

（1）在从电脑形态向显示器形态切换时显示器的角度不会发生变化，避免了形态间切换时对显示器角度的调节。

（2）任何形态的切换均无须移动电脑键盘主体，动作更轻便简洁。

（3）当本电脑插入电源线和其他数据线时本类型变形方式仍可以实现各种形态的自由切换而不受影响。

（4）在显示器形态和平板形态下均有快速输入模式，能够实现各种需求情况下的快速输入。

2 本结构与其他结构的对比

本结构与其他结构的对比见表1。

表1各结构在实用性方面的对比

结论

经过多方面的论述和对比，笔者认为将平行四边形结构应用于混合变形笔记本，不但能够使其实现电脑形态、显示器形态和平板形态间的快速切换，还能够使其相对于其他现有的结构更能适应复杂的应用场合，不但使其切换速度明显提升，而且在接线状态和快速输入方面也体现出了绝对的优势。所以基于平行四边形结构的混合变形笔记本将更加符合市场的需求，是未来混合变形本的发展趋势。