Как устроен скрытый шарнирный механизм в Galaxy Z Flip

С выходом Galaxy Z Flip Samsung продемонстрировала потенциал мобильной инженерии и переосмыслила категорию складных устройств.

Теперь пользователи могут фиксировать экран раскрытого гаджета под разными углами. Это удобно для съемки селфи, общения с друзьями по видео без использования рук, что стало возможно благодаря уникальному в своем роде скрытому шарнирному механизму (Hideaway Hinge).
Слово «шарнир» у многих ассоциируется с простым компонентом, благодаря которому дверь может открываться и закрываться. Скрытый шарнир Galaxy Z Flip это нечто большее. Это революционная инновация и каркас устройства, на котором выстроен весь смартфон.
Спроектировать такой шарнир непросто. Для того, чтобы его можно было использовать в коммерческом производстве, было необходимо решить ряд важных задач.
Прежде всего, нужно создать крепкий, износостойкий механизм компактного размера, который обеспечивает плавный опыт использования. Во-вторых, придумать способ предотвратить попадание мелких частиц, таких как пыль и песок, в крошечный зазор между шарниром и экраном.
Для решениях этих задач инженеры Samsung запатентовали новую технологию скрытого шарнира: двухкулачковый механизм и технологию очистки. В этой статье мы рассказываем, как они устроены.
Гребнеобразный двухкулачковый механизм является ключевым компонентом шарнира Galaxy Z Flip, благодаря которому смартфон раскладывается и удерживает положение под разными углами.
Механизм состоит из двух кулачков конусообразной формы с плоским верхом на обоих концах шарнира и пружины, обеспечивающей их подвижность. Когда устройство сложено, пружина давит на кулачки, обеспечивая надежную фиксацию. При раскрытии смартфона верхний кулачок начинает скольжение.
Смартфон открыт под 90 градусов, когда кулачки соприкасаются друг о друга плоской частью поверхностей.
В полностью раскрытом состоянии верхний кулачок сходит за ровную поверхность, оказываясь на другой стороне склона. Пружина создает натяжение, чтобы заблокировать шарнир в этом положении и зафиксировать устройство под 180 градусов.
Поддержание внутренних компонентов в чистоте необходимо для сохранения производительности смартфона. Проблема предотвращения попадания пыли и грязи в складное устройство еще сложнее, поскольку их конструкции подразумевают микроскопические зазоры между корпусом и шарниром.
При проектировании шарнира Galaxy Z Flip инженерам Samsung пришлось не только учесть пространство между корпусом и шарниром, но и соблюсти три условия: эластичность (учитывая возможные изменения в размере зазора); долговечная гибкость (шарнир тестируется на 200 000 сгибаний1); и толщина (для сохранения тонкого форм-фактора устройства).
Изначально планировалось использовать эластичные материалы подобно волокнам на зубной щетке, которые могут подстраиваться под форму зуба. Это помогает предотвратить попадание внешних частиц и пыли, при этом способствуя плавному сгибанию и разгибанию устройства.
Однако волокна на зубной щетке не настолько износостойки к механическим факторам. Исследуя этот вопрос, инженеры изучили нейлоновые волокна щеток для пылесосов, так как последние сохраняют форму и эластичность на протяжении долгого времени использования.
Зазор в шарнире ничтожно мал – примерно миллиметр в толщину. Поэтому была изобретена новая методика рассекания нейлоновых волокон лезвием так, чтобы они могли поместиться внутри микроскопических зазоров, сохраняя при этом их эластичность.

Источник