研特公司HINGE各结构讲解

HINGE
Hinge 介绍
一. HINGE的应用范围：
HINGE应用于电子类、电器类、计算机、信息类、通信类、照相机、仪器类等产品之连结轴，其扭力值从0.1至20公斤，可供手提计算机、平板计算机、液晶显示器、手机、手持式网络通信器等商品使用。

二. HINGE的应用原理及沿革：
Hinge 主要是利用干涉(一字型、双包、锌合金结构)及弹簧反作用力(wash 结构)作用的原理，来产生扭力，以达到所需求之功能性，最初Hinge所使用范围较为狭隘，以定义使用在LCD 与NB 为最大宗，且最初设计大部份均为一字型结构及wash 式结构，其所使用之功能性及结构设计、使用寿命、等等上都有其先天性结构上之限制，故后续才有其双包及锌合金结构等等的出现。

Hinge 结构发展至今，除基本之功能性要求之外，随着3C产业的蓬勃发展，也附加了越来越多的功能，越来越新颖的外型，以提供使用者更多更新更便利的使用方式，相对的，对于Hinge 使用功能的也越来越广泛，如三轴旋转式Hinge、固定角度自动闭合、开轻关重、自动弹开等等，皆是以Hinge 的设计来达到所要求之功能性。

依其特性的不同，主要可以分为一字型结构、双包性结构、锌合金结构、垫片结构、双轴结构、凸轮结构等。

三. Hinge 扭力计算方式
依LCD上盖重量设定扭力值，计算方式如下:
以上盖重量为1Kg 轴心至上盖顶端为250 mm为例
单边扭力之最小理论值为(1 X( 250/2 )XCOS 0°) / 2 = 62.5 Kg/mm = 6.25 Kg/cm (COS 0°为理论上于0°时均可支撑上盖之重量)
理论扭力(动) 6.25 *1.1(修正值)*1.15(衰减率)=扭力最小值(静) 7.90 Kg/cm
扭力最小值(静)7.90+0.5=扭力中心值(静) 8.4 Kg/cm
故建议之扭力规格订为8.4 ±0.5 Kg/cm。

1.扭力(Torque)
扭力计施力于轴上或旋转臂所产生之旋转力谓之；力臂长X磨擦力量之大小为扭力值，一般以kg-mm或kg-cm表示之。

2.静磨擦力（Static Torque）
物体在静止时所承受的磨擦力，静磨擦力一定大于(或接近)动磨擦力。

『静磨擦力』一般是枢轴先旋转左、右各半圈(180°以上)后，再转动时所测得之扭力值。

3.最大静磨擦力（Max Static Torque）(Initid Torque)
物体在移动前施以最大力使其移动者。

『最大静磨擦力』是枢轴在停止状态下4小时后，首次转动之最大扭力。

4.动磨擦力（Dynamic Torque）
物体在移动时所承受的磨擦力。

5.回弹力(Spring-Back)
枢轴于旋转时系以磨擦力支撑；经旋转后产生扭抗力，故停止时有回弹之现象，其回弹角度系以扭抗力之大小而定。

1.寿命测试: 一般测试规格由各家NB厂自行定义(1) 往复开关0°～180°之间均可，寿命2万次以上。

(2) 往复速度一般以每分钟4～15次。

2.耐振测试：
振动频率5~30HZ，经24小时无不良情形。

3.落地测试：
3公尺高度自然落下无不良情形。

4.储存温度测试:
经－20℃及70 ℃，放置96小时，无不良变化且满足枢轴之基本性能。

5.扭力长期变化性能：（放置一年每周测试）
扭力值衰减7％以内。

6.润滑油脂：
使用特殊油脂适合HINGE之专用油脂。

耐ABS腐蚀，经一年放置无不良情形。

放置于100 ℃温度槽内；经24小时未变化。

7.特色：
R、L向可依不同颜色螺帽区别，或用字模、喷印方式，亦可用标签区别。

8. 各零件之硬度检测：
(1)SUS类检测: 一般支架以SUS 居多，以微小(维克式)硬度计(HV) 测
试，常用支架材质为SUS 304 1/2H 硬度为HV 260 °。

(2)SK7(5) 类检测: 一般以辅助承架、垫片、双包承架等居多，以洛式硬度
试验机(HRC)测试，硬度范围约在HRC 45~52°之间。

(3)SUM22(24) 类检测: 快削刚，多用于车制件居多，以洛式硬度试验机(15N)
测试，依不同需求，硬度范围约在15N 60~78°之间。

六. 盐水喷雾试验：
经由24H 盐水喷雾测试，试验其抗腐蚀性
10. 微电脑拉力试验：
于进料时测试材料之抗拉强度与降伏点，与材质证明是否符合。

11. 三次元量测仪：
模具品首批量完成时，会依客户提供原图，量测FAI，检测各尺寸。

12. 膜厚试验：
检测电镀层之模厚，一般约为6μ。

七 .各项结构之特性
垫片型结构
垫片型结构，主要是以弹片搭配螺帽之锁紧方式控制调节扭力大小，依照其
垫片结构特性可延伸出360度无段式、自动弹开式、两段扭力式、固定角度式…。

以下为垫片结构设计之参考值:
垫片结构之优缺点双包结构包结构特性结构，主要是利用冲制件与转轴干
涉之原理，以产生扭力，利用控制干涉量大小，达到控制扭力大小的目的，依照
其双包结构特性可延伸出开轻关重(上盖开启时扭力较轻，关闭时扭力较重)，
固定角度(stopper)定位，自动弹开(pop-up)等较特殊之结构。

以下为双包结构设计之参考值
结构结构外径TORQUE 结构长度Bracket 厚度LCD SIZE LIFE TEST
12.1"以下20000次15% 双包 4 mm 3.5 kg-cm 14 mm SK7 or
SUS301 0.8t
5.5 mm 7 kg-cm 14 mm SK7 1.0t 13.3" 20000次15%
6 mm 10 kg-cm 20 mm SK
7 1.0t 15" 20000次15%
5 mm 4.5 kg-cm 11.5 mm SK7 0.8t 12.1"以下20000次15%
5.6 mm 6 kg-cm 12 mm SK7 1.0t 12.1" 20000次15%
5.6 mm 7 kg-cm 15 mm SK7 1.0t 13.3" 20000次15%
6 mm 9 kg-cm 15 mm SK
7 1.2t 15" 20000次15%
6 mm 8 kg-cm 15 mm SK
7 1.0t 14.1" 20000次15%
6.5 mm 9 kg-cm 17 mm SK7 1.0t 15" 20000次15%
7 mm 10 kg-cm 12 mm SK7 1.2t 15" 20000次15%
以上数据仅供参考
其它：
就Hinge 而言，除特殊之功能性外，最重要即是其扭力值，一般就NB 扭力而言，所定义之扭力公差为，生产时由厂商全检，以确保扭力质量之稳定性。

其检测方式为，依不同机种使用其不同之测试治具，置于扭测机上作扭力值测试，先预摇3次后(0°~ 使用角度)，做扭力值判定，此时采取最大之静摩擦值(扭测机上之PEAK 值)，作为检测之判定值。

2.Hinge 尺寸检验
模具品T1时，可请厂商提供FAI 量测数据，作为参考用，生产前则可请厂商提供尺寸全检治具，作为量测之依据，其量测标准为最佳为Hinge 不需施加外力，可自然落下，允收标准为轻压Hinge 可使其平贴全检治具。

3.Hinge 外观检验
Life Test 前: 表面需干净，不可有明显刮伤、压伤、变形、缺少零件等情形，亦不可有多余油脂外溢之情形。

Life Test 后: 不可有油脂滴落之情形发生，更不可有产生裂痕或断裂，亦或产生粉状之铁屑之情况。

八. Hinge 常见之问题
1.Freedown :
Freedown 为Hinge 最重大issue，此为Hinge 最基本之要求，一般而言无论于Life Test 前后均不可有此一现象发生，一般会发生Freedown 之情况，可能为:
(1)设计初期扭力规格订定过低
(2)Hinge 制作时扭力值过低over Spec.
(3)动静摩差差异过大
(4)测试过后扭力衰减过大，超过订定之规格
(5)产生断裂之情形，使得支撑扭力变低
2.漏油:
漏油主要是为了避免油脂滴落主机或塑胶盖，导致线路腐蚀或塑胶变质，关于漏油问题，一般在厂商提供之油脂证明已有针对此一问题做保证，其所使用之油脂不会对电子线路及塑胶产生任何不良影响，但为避免后续问题，还是将此规范订定为不可低落于Hinge 外之其他零件，依此作为检测标准。

3.扭力值过大over Spec.:
Hinge 扭力设定除了考虑freedown 之情况外，还需考虑扭力过大之情况，一般而言，扭力过大可能使开启时底座随上盖一起被抬起，或使User不易开启，需使用较大之力量，甚至由于Hinge 安全系数较高(一般设定为扭力值 2.5~3 倍)，而塑胶无法承受其力量，导致塑胶破裂等情况。

不过，此情况通常为测试后随着油脂的减少而导致扭力值的爬升，此时则需增加油脂之含量，方可改善此一issue。

4.支架或辅助承架断裂:
Hinge 通常安全系数都要求为扭力值的 2.5 倍以上，通常会发生断裂情况，皆发生在测试时，最常之原因皆为设计时因空间关系，使得安全系数降低，或是组立后因平整度问题，而产生另一侧向力，使Hinge 受力增加超出其安全系数，导致断裂或裂痕。

九：各零件结构识别
1: 单体轴（180度130度）
2: 双体轴（360度）。