堅硬、結實,這類詞語總是被用在金屬啊木頭啊之類的材料身上,它們不容易扭曲變形,也很難對摺,當人們想要把「寧折不彎」的它們打開閉合時,就勢必要藉助某種特殊結構。
在衣櫃和房門上,這種結構被叫做「合頁」;而在筆記本電腦上,類似的轉軸結構則被稱之為「鉸鏈」。雖然叫法不同,但顯而易見的是,它們都能讓與之相連的物體實現轉動打開的形態改變。
1982 年,IBM 設計了一款名為 PC Convertible 的手提式電腦。在這款重達 14 公斤的設備上,你已經能看到現在我們常見的翻轉屏幕和開合後才能看到的鍵盤,而它們的連接處就採用了簡單的轉軸設計。
而在 1985 年,東芝還推出一款名為 T1100 的筆記本電腦,同樣也為後續的筆記本轉軸設計帶來的深遠的意義。
到了 1992 年,第一臺 ThinkPad 面世,它的體積得到了最大程度的縮減,不再有屏幕後面的笨重外殼,轉軸也隨著變長以便更好地固定屏幕,類似的設計也間接影響了其它商用筆記本。
哪怕到了今天,筆記本電腦朝著更輕更薄的方向發展,但你在市面上看到的絕大部分設備外觀,依舊在沿用這種傳統的開合結構。
剩下還可以改變的,就只有尺寸、厚度以及與各類元器件相關的配置了,但不易被人察覺的細節變化還是在繼續,鉸鏈便是其中一點,它不僅決定了屏幕的開合角度,也影響著筆記本電腦的結構穩定性。
起初,大部分筆記本轉軸只是做到了 130 度的開合,這已經足以應付日常使用場景,但隨著設備的重量、厚度的不斷縮減,筆記本的使用場景也不再局限於辦公室等固定場景,而可以出現在客廳沙發,臥室的床,甚至是你的膝蓋上。
使用場景擴展後,筆記本屏幕作為平常被用戶注視最多的區域,只有 130 度的開合角顯然有些尷尬了。也因如此,我們開始迎來支持 180 度旋轉的鉸鏈設計,比如聯想 ThinkPad X1 Carbon 系列,有的筆記本甚至還做到了 360 度的翻轉重合。
另外,鉸鏈的發展中也融入了一些人性化的考慮。在戴爾最早的 Adamo XPS 以及索尼 VAIO 筆記本上,鉸鏈在開合時就會同時充當「墊腳」,它會自動抬高整個機身,實現一個小支架的效果。這樣不僅能讓鍵盤更符合人體工學的設計,機身底部也可以留出更多空隙來滿足散熱需求。
大角度翻轉的筆記本成了新主流,因為用戶需求變了
按發展歷程來說,筆記本電腦無疑是要早於智慧型手機的。所以,我們經常會在移動端看到一些筆記本電腦的形態縮影,不管是最早的翻蓋手機,還是現在的雙屏手機,都是很典型的例子。
為了解決屏幕的摺疊問題,這類手機也採用了與傳統筆記本電腦十分相似的鉸鏈結構,區別只是在於將實體鍵盤的那部分換成了手機常用的觸控屏幕。
不過,正如前文所說,用戶對於筆記本電腦使用場景的轉變,也間接驅動了筆記本形態的重新設計。如果想要實現更大角度的開合,甚至是二合一的可拆卸形態,轉軸結構也必須要做出革新。
這裡不得不提及聯想 YOGA ,自從 2011 年英特爾提出主打輕薄的超極本概念後,聯想在筆記本、平板電腦、二合一等產品形態上做了不少改進和革新,而誕生於 2013 年的 Yoga 更是從最開始就實現了 360 度開合的摺疊形態。
事實上,在聯想內部,YOGA 系列產品被稱為是「十年磨一劍」,這是因為聯想的首款雙軸筆記本是從 2003 年開始的,至 2013 年正好 10 年。
尤其在 PC 產業創新受阻的環境下,YOGA 也成了當時市場上最具品牌辨識度的筆記本產品系列。
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它的創新在於中間採用的錶帶式鉸鏈,據說靈感來自發展史悠久的腕錶工藝,共由超過 800 個零件所組成,可以確保數萬次的翻轉壽命。
加上六段式的互鎖齒輪結構,這種錶帶式鉸鏈也能以足夠的阻力來實現任意角度的翻轉。
藉助這條鉸鏈,YOGA 筆記本可以輕鬆地旋轉成多種模式,包括筆記本電腦、平板、站立和帳篷模式。等於說只要用戶願意,就能在任何一個角度將 YOGA 筆記本固定住。
這也是聯想首次在筆記本電腦中引入「多形態多場景」的概念,不再將 PC 局限於傳統的桌面辦公設備。
到了最新一代的 YOGA 7 Pro,聯想的工程師們已經可以將鉸鏈隱藏在轉軸外殼之內,讓產品外觀看起來更為簡潔,而三段式的阻尼設計則可以避免轉動時的鬆動感。
值得一提的是,工程師甚至還在這根轉軸內部放入了外放的揚聲器,等於說筆記本在任何角度下都可以確保發聲方向正對著用戶,實現最佳的影音效果。
在聯想的表鏈式設計後,微軟的 Surface Book 也在轉軸領域採取了類似的改進。據悉,微軟的設計團隊最初就是想做一款類似「書」的筆記本,同時還希望能融合平板與筆記本這兩種形態,所以屏幕也要設計成可分離的。
但這麼做的難點在於,如果屏幕要作為平板獨立運行,就不得不將晶片、硬碟等部分核心元件放在屏幕那側,而非傳統的鍵盤面,這顯然會影響筆記本的重心,轉軸也必須要進行重新設計。
為了解決這個問題,微軟採用了一種捲軸式的鉸鏈結構,雖然較大的弧度令 Surface Book 無法完全閉合,但它通過延展出的鋁合金來改變底座的受力點,支撐起變重的屏幕,確保了整臺筆記本的平衡性。
可以說,聯想、微軟等廠商在鉸鏈結構上的探索,也可以被視為當下筆記本電腦行業發展的縮影。一時間,各種混合形態的筆記本鋪天蓋地而來,吸引著新一代消費者的目光,並取悅那些想要看到創新點的老用戶們。
筆記本的鉸鏈是如何煉成的?
翻轉屏已經成為當代筆記本電腦的新主流,也影響了背後生產它們的工廠。
在聯想位於合肥的聯寶工廠中,我們也得以一窺筆記本轉軸與鉸鏈的生產測試環節。
在參觀工廠時,我們發現筆記本電腦的製造與智慧型手機的生產流程十分相似,兩者都需要經歷實驗室的跌落、質檢等一系列測試,並在生產車間進行主板貼片、焊接、成品檢驗、產品包裝等工序,最後再運往全球各地。
在過去 7 年裡,這座全球最大的 PC 工廠已經累計出貨超過 1.2 億臺,僅 2018 年就達到了 2300 萬臺。
這其中顯然少不了各種自動化設備。據工作人員介紹,聯寶工廠內有一條被稱為「維納斯」的生產線,自動化率已經達到了 75%,為業界最高。其中就有一款專門為主板焊接各種元件的高速貼片機,你在流水線開頭看到的可能還是一塊裸銅的光板,到了末端就直接變成了貼裝了完整零件的電腦主板。
聯想全球供應鏈高級副總裁關偉告訴愛範兒,聯想在生產時會採用一種複雜的「批量柔性生產」方案。比如說像聯想 ThinkPad X1 Carbon 這樣的高端筆記本,配置組合五花八門,但即使有一個配置僅有一臺的數量需求,工廠也可以將這些複雜的需求進行智能匹配,在最短的周期內完成生產。
為了讓流水線達到最高效率,工程師還會在設計階段就解決大部分問題,實現更快速的組裝,快速爬升產能。
以筆記本的轉軸和鉸鏈為例,我就在聯想測試實驗室中就看到了數臺固定在鉸鏈扭力試驗機上的筆記本,它們的屏幕正處於反覆開合的狀態,絲毫沒有停下來的跡象。
根據聯想工程師介紹,這些機器可以精確地測量筆記本鉸鏈的力矩與旋轉角度的變化曲線,還可以自定義速度、目標次數及暫停時間等。
放在平時,每臺新品正式上產線前,都需要先經歷上千次的扭力實驗。
這還不算完,像 YOGA 7 Pro 這樣開合角度較大的筆記本,實驗室內還有另外一套專門的測試設備,測試項目也就變成 360 度的反覆開合,確保在後續生產中不會出現明顯的疏漏。
摺疊屏會成為 PC 行業的下一個「殺手鐧」嗎?
當鉸鏈技術和基礎配套設施已經足以支撐可翻轉筆記本進入到商用領域,人們找到了解決「大屏與便攜」矛盾問題的突破口。
消費電子產品正在迎來新的變化,而摺疊屏就是下一個目標。
時至今年,我們已經看到了三星、華為這些手機廠商推出的摺疊屏手機,它們開始大膽地採用新工藝結構和屏幕技術,試圖搶先獲得來自市場和消費者的認可。
但摺疊屏設備真的是下一個「殺手級」設備嗎?現在還沒人知道答案。
事實上,上半年聯想也曾展示過一臺 ThinkPad X1 的摺疊屏原型機。與現有的雙屏 Yoga 筆記本不同,它的正面就是完整的一塊屏幕,而不再由鉸鏈分成上下兩半,
這也證明摺疊屏 PC 同樣具備落地的可行性,但在硬體之外,摺疊屏的軟體以及第三方開發者支持仍然十分重要。
同時,在剛才所說的鉸鏈設計上,廠商也要考慮柔性屏彎折時的穩定性與耐用性。尤其是今年三星 Galaxy Fold 在臨近上市前就遭遇到結構故障的滑鐵盧,更是讓廣大消費者對摺疊屏設備的未來捏了一把汗。
對於聯想在摺疊屏產品上的未來布局,關偉在採訪中告訴愛範兒,每當一種新工藝或新材質的出現,背後都會有相當大的投入。這涉及到整個研發、生產、製造,甚至是前期的預研工作,而聯想這些年也一直在布局這方面的技術。
「一個美國運營商人員告訴我,現在全球已經有超過 30 多家廠商在做摺疊屏手機,這也包括了我們,但從聯想的角度來看,我們一定是希望讓整個質量完全符合要求,符合用戶的使用習慣,才會正式去發布產品。」
關偉進一步透露,預計在今年 11 月份的 Tech World 大會上,聯想就會正式展示一系列摺疊屏產品,不僅包括筆記本電腦,還包括智慧型手機。
到了 2020 年,聯想工廠還會有專門生產摺疊屏設備的產線,這也意味著聯想的摺疊屏設備已經進入到量產的最後階段。
必須要承認的是,聯想依舊擁有對 PC 產品的敏銳判斷力,也是這家已經成立 35 周年的公司能長期保持全球 PC 市場排名第一的原因。這種自信的底氣,始終源於對新興技術的提前布局,而在即將到來的摺疊屏時代,聯想也比很多人想像中要走得更遠。