魯班枕如同世間自然萬物一樣,
是一個陰陽共存的統(tǒng)一體,
靜、動結(jié)合,靜為陰,動為陽;
卯為陰,榫為陽;張為陰,合為陽;
折疊起來,又恰似陰陽合壁,
繼而循環(huán)往復,如日月交疊,寒暑變更。
筆記本電腦篇
從筆記本電腦,到翻蓋功能機,再到如今的折疊屏手機,自我們的數(shù)碼設備有翻折結(jié)構(gòu)的那天起,就離不開它的身影 —— 鉸鏈(轉(zhuǎn)軸)。
轉(zhuǎn)軸,顧名思義即是鏈接產(chǎn)品零部主件必須用到的、用于轉(zhuǎn)動工作中既承受彎矩又承受扭矩的軸。筆記本的轉(zhuǎn)軸看似不起眼,作用卻不容忽視。不同的轉(zhuǎn)軸,賦予了筆記本不同的風格,讓筆記本擁有不同的外觀,甚至是新的功能。在一些創(chuàng)新機型和概念機型當中,往往會發(fā)現(xiàn)轉(zhuǎn)軸的作用不容忽視?梢哉f,筆記本轉(zhuǎn)軸形態(tài)的改變,正是筆記本電腦工業(yè)設計水平提高的縮影。
一、發(fā)展歷程
PC轉(zhuǎn)軸產(chǎn)業(yè)隨著1985年東芝在歐洲發(fā)布了世界上一臺筆記本電腦東芝T1100之后而產(chǎn)生,大致分為三階段:
第一個階段從1985年-2000年,此階段為轉(zhuǎn)軸行業(yè)開始發(fā)展階段,由于操作系統(tǒng)、CPU、主板、LCD屏幕等電腦主要零部件限于當時的生產(chǎn)技術,導致筆記本電腦價格居高不下,很難進入大眾市場,因此轉(zhuǎn)軸產(chǎn)業(yè)也發(fā)展緩慢。
第二個階段從2000年-2008年,此階段為轉(zhuǎn)軸行業(yè)快速發(fā)展階段。隨著電腦生產(chǎn)技術的提升以及各主要零部件如 CPU、主板、LCD屏幕等價格的降低,筆記本電腦被越來越多的群眾所接受,因此轉(zhuǎn)軸行業(yè)也迎來了飛速發(fā)展的階段。
第三個階段從2008年至今,為平穩(wěn)發(fā)展階段。近年來,隨著平板電腦高速發(fā)展和應用,造成筆記本電腦市場逐漸趨向平穩(wěn)。
1. 軸功能和形態(tài)的演變
隨著筆記本電腦的快速更新?lián)Q代,轉(zhuǎn)軸產(chǎn)品的功能和形態(tài)都發(fā)生了較大的變化。
從上圖上看,2013年是PC轉(zhuǎn)軸行業(yè)轉(zhuǎn)變的重要分水嶺,此前的轉(zhuǎn)軸產(chǎn)品都是傳統(tǒng)型、一字型、包覆型、鋁合金型、自動閉合型。2013年之后大量可變形的筆電轉(zhuǎn)軸產(chǎn)品如雙軸型、中心型產(chǎn)品面世。這一方面是適應了筆記本輕薄、造型多變的行業(yè)趨勢,轉(zhuǎn)軸產(chǎn)品趨精密化、輕薄化。筆電產(chǎn)品向著更輕薄、更便攜發(fā)展,要求與之配套的轉(zhuǎn)軸產(chǎn)品也更加輕便、精密、耐磨,同時在功能上適應多種傳動需求。例如,以往的筆記本電腦轉(zhuǎn)軸只能旋轉(zhuǎn) 180 度,現(xiàn)在的轉(zhuǎn)軸產(chǎn)品能實現(xiàn) 360 度的旋轉(zhuǎn),同時還能實現(xiàn)分體式、滑軌等多種傳動功能。同時,一體機電腦、二合一平板電腦等新穎便攜式電腦的面世,也對轉(zhuǎn)軸產(chǎn)品功能提出了更多的要求。
另一方面也使得整個行業(yè)向精密化發(fā)展。這種變化趨勢淘汰了一些技術落后、以量取勝的粗放型企業(yè),一些技術領先企業(yè)成為行業(yè)新的領頭羊,同時也提升了整個行業(yè)的平均毛利率水平,使得PC轉(zhuǎn)軸行業(yè)脫穎而出成為五金轉(zhuǎn)軸行業(yè)中的高附加值細分行業(yè)之一。
2. 案例:表鏈式鉸鏈結(jié)構(gòu)
聯(lián)想的 Yoga 系列改用過一種叫「表鏈式鉸鏈」的結(jié)構(gòu)作翻轉(zhuǎn)軸(下左圖),靈感來自于鋼表的金屬表鏈,層層嵌套的結(jié)構(gòu),優(yōu)點是靈活且小巧,缺點是整個結(jié)構(gòu)復雜且外露,如今聯(lián)想又似乎放棄這種表鏈式鉸鏈結(jié)構(gòu),改回原來的結(jié)構(gòu)了。
而復雜鉸鏈的結(jié)構(gòu)和形態(tài)不止一種,它能通過各種不同結(jié)構(gòu)設計、不同小轉(zhuǎn)軸的數(shù)量,甚至外加不同的機械結(jié)構(gòu)來實現(xiàn)不同的形態(tài)變化,來適應不同產(chǎn)品的需求。記憶中第一個將復雜鉸鏈結(jié)構(gòu)玩出花樣的是微軟的 Surface Book。從外觀上看,Surface Book 的鉸鏈轉(zhuǎn)軸(下右圖)就像是幾個相互咬合的嵌套結(jié)構(gòu),實際上內(nèi)部是復雜的多重鉸鏈。
要知道 Surface Book 是一款屏幕可分離的變形本,且屏幕(平板)部分較重,而這個鉸鏈在展開時,一部分能像地毯一樣鋪開緊貼桌面,可以增加筆記本底盤的承托力,平衡屏幕和鍵盤底座的重量,在筆記本模式下使用不至于頭重腳輕 —— Surface Book 的鉸鏈結(jié)構(gòu)既照顧了開合的結(jié)構(gòu),又兼顧了重量的平衡。
二、競爭格局
筆記本電腦轉(zhuǎn)軸業(yè)務涉及沖壓加工、裝配、檢測等多個工藝流程,綜合了機械工程、結(jié)構(gòu)工程、材料、自動化、信息化等跨學科知識,生產(chǎn)工藝復雜,具有較高的技術壁壘。而除了技術壁壘外,進入筆記本電腦轉(zhuǎn)軸行業(yè)還面臨先入壁壘、規(guī)模壁壘等障礙。
行業(yè)先入企業(yè)經(jīng)過嚴格的供應商資格認證后,與下游終端客戶達成長期穩(wěn)定的合作關系,雙方合作的黏性較強。在既定供應體系下,若供應商足以達到其技術水平、性能和供貨等要求,下游品牌制造商不會輕易更換供應商。其次,具有一定規(guī)模的企業(yè),在成本、利潤空間及議價能力方面更具優(yōu)勢,也能滿足消費電子產(chǎn)品市場短時需求量大的交付要求。
在2008 年以前中國大陸地區(qū)只有少數(shù)幾家筆記本電腦轉(zhuǎn)軸生產(chǎn)廠家,年出貨量不足 100 萬套。隨著行業(yè)的快速發(fā)展,近幾年有大量中小企業(yè)進入該領域。
隨著產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)移的影響以及我國電子產(chǎn)品消費市場的日益增長,我國的筆記本電腦轉(zhuǎn)軸制造行業(yè)快速增長。大陸近幾年來出現(xiàn)的大量生產(chǎn)筆記本電腦轉(zhuǎn)軸中小企業(yè),雖然國內(nèi)企業(yè)在研發(fā)能力和管理能力上與國際大型企業(yè)尚有一定差距,但行業(yè)的緊密交流將有效帶動國內(nèi)企業(yè)迅速提升。隨著更多大陸廠商掌握核心技術,以及本土化采購趨勢下,國內(nèi)筆電轉(zhuǎn)軸生產(chǎn)廠商有望面臨產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)移機會。
三、筆記本轉(zhuǎn)軸設計屬性
1.阻尼效果
當物體受到外力作用而振動時,會產(chǎn)生一種使外力衰減的反力。它和作用力的比被稱為阻尼系數(shù)。通常阻尼力的方向總是和運動的速度方向相反。因此,材料的阻尼系數(shù)越大,意味著其減震效果或阻尼效果越好。但是并不是阻尼越大越好,阻尼大到一定程度時兩個物體之間變成了剛性連接,阻尼一般和彈簧一起使用,阻尼過大,將起不到緩沖的效果。
阻尼的作用主要有以下四個方面:
(1)有助于減少機械結(jié)構(gòu)的共振振幅;
(2)有助于機械系統(tǒng)受到瞬時沖擊后,很快恢復到穩(wěn)定狀態(tài);
(3)有助于減少因機械振動產(chǎn)生的聲輻射,降低機械性噪聲;
(4)有助于降低結(jié)構(gòu)傳遞振動的能力。
阻尼轉(zhuǎn)軸的原理實際上是通過墊圈和墊圈之間的按壓產(chǎn)生摩擦力。摩擦力的大小與安裝的墊圈個數(shù)的多少和螺母緊固的松緊程度有關。例如,打開筆記本電腦屏幕時,筆記本電腦的旋轉(zhuǎn)軸需要一定程度的力,但這個力可以不是很大。此外,即使停止旋轉(zhuǎn),屏幕也不會上下左右晃動而掉落,通過旋轉(zhuǎn)軸的摩擦力可以將筆記本電腦屏幕固定在所需位置。
阻尼轉(zhuǎn)軸結(jié)構(gòu)根據(jù)應用場景和分類,可以分為單文字式阻尼軸、搭接式阻尼軸、彈片式阻尼軸等。
2.開合角度
是指筆記本屏幕閉合旋轉(zhuǎn)的角度,常規(guī)設計有兩種類型,一種是傳統(tǒng)的轉(zhuǎn)軸設計,這類轉(zhuǎn)軸設計通常不會有超過180度的翻轉(zhuǎn)能力,另外一種則是360度翻轉(zhuǎn),可以更好地適應使用環(huán)境的優(yōu)勢,對于經(jīng)常變換使用場景的用戶而言,是很有用的。也就是說筆記本轉(zhuǎn)軸翻轉(zhuǎn)開合角度越大,適用的場景就越廣。
3. 限位角度
限位方式有兩種,一種是根據(jù)轉(zhuǎn)軸旋轉(zhuǎn)角度限位,即在轉(zhuǎn)軸上設定限位,另外一種是在筆記本機殼上設定限位,兩者達到的限位效果都一樣,具體看哪種方式簡便。按照正常的來說可以叫帶阻尼的并限位角度的轉(zhuǎn)軸。這樣的轉(zhuǎn)軸比較多,我們常見的限位角度轉(zhuǎn)軸有135度、145度、180度、270度等。
4. 自鎖功能
通常筆記本轉(zhuǎn)軸鉸鏈都是帶自鎖功能,其作用是筆記本屏幕在接近零度時(常見在15-30度之前)傾向力增大達到閉合自鎖效果,F(xiàn)在的筆記本轉(zhuǎn)軸帶自鎖的結(jié)構(gòu)比較多,如圖左、中、右分別為包圓結(jié)構(gòu)、單軸墊片結(jié)構(gòu)、雙軸墊片結(jié)構(gòu)。
5. 磨損補償結(jié)構(gòu)
如下為轉(zhuǎn)軸常用補償示意圖,補償原理是利用彈簧徑向壓著轉(zhuǎn)動環(huán)密切接觸到底座上.也就是靠磨擦力。因為彈簧一直壓著轉(zhuǎn)動環(huán),所以轉(zhuǎn)動環(huán)與底座磨掉一部分后彈簧還是會補償壓力.不會像用螺絲堅固磨掉部分后螺絲就會松掉。