索尼——五节连杆机构

zada小明

通常的笔记本电脑在合上的时候显示屏是朝向内侧的，也就是与键盘相对的。因此，打开笔记本电脑后，手边会出现键盘，眼前会出现显示器，用户可以方便地进行各种操作。
不过，即能当平板电脑又能当笔记本电脑使用的索尼“VAIO Duo 11”和东芝“dynabook R822”，在合上时显示屏却是朝向外侧的，也就是显示面朝上，变成了名副其实的平板电脑。

       但是，若像以前一样，抓住靠近自己的一端向上打开，显示屏就会朝向与用户相反的另一侧。这样就无法作为笔记本电脑使用。索尼和东芝是怎样做的呢？其实，这些产品通过让显示器滑动，实现了从平板型到笔记本型的顺畅变形。

       以同时可以作为平板电脑和笔记本电脑使用为目的的混合型*1笔记本电脑有很多变形方式，但索尼和东芝对滑动式情有独钟。其原因在于“可轻松从平板型变形为笔记本型”（两公司）。时而为平板电脑，时而为笔记本电脑，可根据应用场合随时变换，为了追求这种便利性，两公司选择了滑动式设计。
首先，我们来看一下VAIO duo 11从平板型变形为笔记本型的动作过程。在键盘端的机身与显示器重叠的状态（平板型）〔图1（a）〕下，用手指抓住显示器上侧的边缘向上提拉，显示器便会朝着靠近用户的方向缓缓立起，同时向后移动〔图1（b）〕。伴随着这一动作，键盘也会出现。

移动完成之后，VAIO duo 11就会变成显示器朝着斜上方的状态，形状变为可使用键盘的笔记本电脑〔图1（c）〕。索尼将其命名为“Surf Slider方式”。

要轻松实现这一动作，可以设置用来辅助显示器的前端（下端）沿着机身表面移动的直线导轨，以及用来连接显示器背面中央和机身后端的连杆〔图2（a）〕。但“在键盘的两侧设置直线导轨的话，存在用户手部会碰到导轨的弊端，外观设计上不允许”（索尼VAIO＆Mobile业务本部企划一部硬件企划一科的伊藤好文）。

图2：滑动机构的探索 （a）采用通过直线导轨支撑显示器下端的方法时，键盘左右会出现凹凸，用户的易用性不好，外观设计方面也无法让人满意。（b）如果采用通过两根连杆支撑显示器的机构，变成笔记本型时，就能将变形机构全部隐藏在显示器背面。

       于是，索尼将目光投向了在显示器背面配置两根连杆，同时在显示器和机身之间构成四节连杆机构的方式〔图2（b）〕*2。采用这种方式，电脑变形为笔记本型之后，连杆机构就会全部隐藏到显示器后面，外观设计方面不会存在问题。

*2 一根连杆无法控制显示器的角度，因此用两根连杆连接显示器和机身。

       设计这种连杆机构时，索尼尤其注重的是“让显示器下端紧贴着键盘表面移动”（索尼VAIO＆Mobile事业本部VAIO第一事业部设计一部三科机械工程师木村泰典）。各连杆的长度及轴的位置不同，显示器画出的轨迹（倾斜度及高度）也不一样。索尼将平板型时的重叠状态、笔记本型时的显示器倾斜状态、可以设置连杆轴的空间，以及显示器下端的轨迹作为制约条件，摸索了这些条件的最佳组合。

       刚开始，显示器的动作总是无法达到目的。于是，索尼又追加了一根连杆，使其变成了五节连杆（图3、4）。首先，在连接到显示器的连杆中，并未将短连杆（连杆A）的机身端的轴固定住，而是使其能够小幅滑动。然后，为了能够通过长连杆（连杆B）的动作控制该轴（以下称可动轴）的位置，又追加了一根新连杆（副连杆）。副连杆用来连接靠近连杆B根部（机身端）的位置和可动轴。

图3：连杆机构的工作示意图
为了让显示器的下端紧贴着键盘上面移动，除了两根连杆之外，还增加了副连杆。使位于机身端的连杆A的轴（可动轴）的位置随着显示器的开闭度移动。

图4：安装在显示器中的连杆机构（折叠状态） 在平板型状态下拆掉机身时的样子。显示器背面安装了各种连杆。右侧的机身安装部可以运动升起。

       具体而言，当VAIO duo 11处于合上笔记本电脑的状态（平板型）时，可动轴与连杆B的机身端轴之间的距离最大。让显示器滑动时，连杆B也立起，可动轴随之移动，与连杆B的轴之间的距离就会缩短。

       其实，如果连杆A及B的长度和显示器部分的轴间距离固定，可实现平板形状的可动轴位置就能确定*3。这就是距离连杆B最远的位置。但是，如果在可动轴固定于该位置的情况下启动连杆机构，滑动完成之后，显示器下端仍会处于稍微悬空的状态。

*3 连杆A的长度和机身端轴间距离的合计值，与连杆B的长度和显示器端轴间距离的合计值相同。

       如果在此次的连杆机构构成中以一定角度固定连杆B来考虑，当可动轴的位置靠近连杆B的轴时，就能降低显示器部分的下端。因此，此次采用的方法是，随着滑动动作的完成，使可动轴逐渐靠近连杆B的轴，让显示器下端的高度基本保持均匀。

还配备了油液缓冲器
索尼通过五节连杆机构，实现了从平板型到笔记本型的变形。但光是这样还不够。VAIO Duo11除了连杆之外，还嵌入了多个部件（图5、6）


图5：构成连杆机构的各种部件
除了三根连杆之外，还嵌入了辅助这些连杆运动的弹簧、凸轮组件以及用来吸收冲击的油液缓冲器。

图6：打开连杆机构后的状态 作为笔记本电脑使用时的连杆位置关系（已拆掉机身）。可动轴与连杆B的轴最为接近。

       第一个部件是为了在从平板型变形为笔记本型时沿着打开显示器的方向施加力，在连杆机构中内置了弹簧*4。用户为了将其当做笔记本电脑使用而让显示器滑动，也就是要立起显示器时，需要逆重力移动。因此，索尼通过弹簧辅助了向上提拉的动作，使用户能够轻松移动显示器。

*4 弹簧和凸轮组件嵌在连杆B（长连杆）的机身端轴中。

       第二个部件是为了使平板型与笔记本型的状态趋于稳定，安装了凸轮组件。目的是为了使电脑在开合过程中克服阻力达到开合动作的最初和最后状态而施加力。尽管开合动作之初凸轮组件会产生阻力，但接下来会辅助后面的动作。而且，还起到了防止显示器因自身重量等随便由笔记本型变形为平板型的作用。

       第三个部件是笔记本电脑中不常见的油液缓冲器。如上所述，弹簧和凸轮组件会向连杆机构施加力量。油液缓冲器起到的作用是承受这些力量，在用户用力打开显示器时，减轻末端部分产生的冲击。

       油液缓冲器的机身安装在连杆B上，从机身延伸出来的轴部的顶端固定有拳头一样的树脂部件。该树脂部件接近于连杆B的最大立起状态时，就会与连杆机构的底部部件接触。通过这种方法来缓和冲击*5。

*5 据索尼介绍，油液缓冲器是专门为VAIO Duo11定制的。因安装空间有限，油液缓冲器的直径需要缩小到数毫米，通用品中没有可满足尺寸和特性要求的产品。

       当然，嵌入这些机构之后，“电脑也不能变得又厚又重”（伊藤）。尤其“在如何收纳（副连杆机构的）短连杆上煞费了一番苦心”（木村）。从侧面来看，三根连杆的高度基本相同。索尼在使这些连杆确保强度的情况下，确定了三维形状

绶带

精致巧妙啊~   

w932443004

好复杂的机械啊