JP4500279B2 - ヒンジ装置 - Google Patents

Description

この発明は、携帯機器等における二つの構成部、例えば携帯電話機の送話側筐体及び受話側筐体を回動可能に連結するためのヒンジ装置に関する。

一般に、携帯電話機の送話側筐体と受話側筐体とを回動可能に連結するヒンジ装置は、下記特許文献１に記載されているように、送話側筐体の連結筒部に回動不能に嵌合される固定部材と、受話側筐体の連結筒部に回動不能に嵌合される可動部材とを備えている。固定部材と可動部材とは、回動可能に連結されている。これにより、受話側筐体が送話側筐体に回動可能に連結されている。受話側筐体の回動範囲は、通常、折畳位置と通話位置との間に制限されている。

固定部材の可動部材側の一端部には、カム部材が回動不能に設けられている。可動部材は、カム部材に対して接近離間可能であり、コイルばねによってカム部材に向かって付勢されている。可動部材とカム部材との間には、コイルばねの付勢力を回動付勢力に変換する変換機構が設けられている。この変換機構によって変換された回動付勢力により、カム部材と可動部材とが相対回動するように回動付勢される。カム部材に作用する回動付勢力は、固定部材に伝達され、固定部材から送話側筐体に伝達される。一方、可動部材に作用する回動付勢力は、受話側筐体に伝達される。これにより、受話側筐体が送話側筐体に対し折畳位置や通話位置に回動されるとともに、それらの位置に維持される。

固定部材の可動部材側と逆側の端部には、拡縮径可能な係止部が形成されている。この係止部の外周面には、環状溝が形成されている。この環状溝には、連結筒部の内周面に形成された環状突出部が嵌合する。これにより、固定部材が連結筒部に移動不能に係止され、ひいてはヒンジ装置全体が送話側筐体及び受話側筐体の両連結筒部に抜け止め状態で装着されている。

特開２００５−３３１０３２号公報

係止部の外周面の両側部には、平面部が形成されている。この平面部は、連結筒部の内周面に形成された平面部に突き当たる。これにより、固定部材が連結筒部に回動不能に連結されている。したがって、固定部材と送話側筐体との間の回動付勢力の伝達は、両平面部を介して行われる。よって、係止部の平面部は、その各部に作用する押圧力を小さくするために、できる限り大きくすることが望ましい。ところが、係止部の外周面には環状溝が形成されている。このため、係止部の長さが、環状溝の幅の分だけ短くなり、それに応じて平面部の面積が小さくなってしまう。この結果、固定部材及び連結筒部の両平面部が早期に摩耗しやすいという問題があった。固定部材及び連結筒部の両平面部が摩耗すると、固定部材と送話側筐体との間にガタが発生し、ひいては送話側筐体と受話側筐体との間にガタが発生してしまう。

この発明は、上記の問題を解決するために、固定部材と、この固定部材に回動可能に、かつ接近離間移動可能に連結された可動部材と、上記固定部材と上記可動部材との間に配置され、上記可動部材に対して回動可能なカム部材と、上記可動部材と上記カム部材とを相対回動するように回動付勢する回動付勢手段とを備え、上記固定部材の上記カム部材側と逆側の端部に拡縮径可能な係止部が形成され、この係止部の外周面に係止溝が形成されたヒンジ装置において、
上記カム部材には、当該カム部材から突出して上記固定部材側に延びる係合部を形成し、上記係合部は上記固定部材の外側で当該固定部材と重なることを特徴としている。
この場合、上記係合部が平板状に形成されていることが望ましい。
また、上記係合部が上記係止溝を越えて上記逆側の端部側まで延びていることが望ましい。
さらに、上記カム部材が上記固定部材に上記係合部を介して回動不能に連結されていることが望ましい。

上記特徴構成を有するこの発明によれば、例えば携帯電話機の送話側筐体又は受話側筐体の連結筒部にカム部材の係合部を係合させることにより、連結筒部にカム部材を回動不能に連結することができる。したがって、カム部材に作用する回動付勢力は、係合部を介して連結筒部に伝達される。ここで、係合部は、カム部材に形成されているので、その長さが固定部材の環状溝によって短くなってしまうことがなく、環状溝を横断するように長くすることができる。したがって、係合部及びこれが係合する連結筒部の内面の早期摩耗を防止することができる。

以下、この発明を実施するための最良の形態を、図面を参照して説明する。
図１は、この発明に係るヒンジ装置１（図２〜図４参照）が用いられた携帯電話機Ａを示す。この携帯電話機Ａは、送話側筐体Ｂと受話側筐体Ｃとを有している。送話側筐体Ｂの一端部には、二つの連結筒部Ｂａが互いの軸線を一致させた状態で形成されている。受話側筐体Ｃの一端部にも、二つの連結筒部Ｃａが互いの軸線を一致させた状態で形成されている。二つの連結筒部Ｃａ，Ｃａは、二つの連結筒部Ｂａ，Ｂａ間に挿入されている。隣接する二つの連結筒部（図１（Ａ）において右側に位置する二つの連結筒部）Ｂａ，Ｃａは、この発明に係るヒンジ装置１により連結筒部Ｂａ，Ｃａの軸線、つまり回動軸線Ｌを中心として回動可能に連結されている。隣接する他の二つの連結筒部Ｂａ，Ｃａは、単なる軸体により回動軸線Ｌを中心として回動可能に連結されている。勿論、当該他の二つの連結筒部Ｂａ，Ｃａもこの発明に係るヒンジ装置１によって回動可能に連結してもよい。なお、送話側筐体Ｂと受話側筐体Ｃとは、相対回動可能であるが、ここでは説明の便宜上、送話側筐体Ｂが位置固定され、受話側筐体Ｃが送話側筐体Ｂに対して回動するものとする。

受話側筐体Ｃの回動範囲は、折畳位置と図１に示す通話位置との間のほぼ１６０°の範囲に制限されている。折畳位置は、受話側筐体Ｃの前面Ｃｂが送話側筐体Ｂの前面Ｂｂに突き当たることによって規制されている。通話位置は、受話側筐体の一端部が送話側筐体Ｂの一端部に突き当たることによって規制されている。後述するように、受話側筐体Ｃは、折畳位置から通話位置側へ向かう所定の角度範囲に位置すると、ヒンジ装置１によって折畳位置まで回動させられた後、折畳位置に維持される。また、受話側筐体Ｃは、通話位置から折畳位置側へ向かう所定の角度範囲に位置すると、ヒンジ装置によって通話位置まで回動させられた後、通話位置に維持される。

ヒンジ装置１は、図２〜図４及び図６に示すように、ヒンジ本体２を有している。ヒンジ本体２は、鉄、その他の金属からなるものであり、断面八角形の有底筒状に形成されている。ヒンジ本体２の底部２ａ側の一端部は、送話側筐体Ｂの連結筒部Ｂａに回動不能に嵌合されている。したがって、ヒンジ本体２は、送話側筐体Ｂに位置固定され、回動することがない。なお、この実施の形態では、ヒンジ本体２の外形を八角形にするとともに、連結筒部Ｂａの内径を八角形にすることにより、両者を回動不能に連結しているが、他の多角形状にして回動不能に連結してもよく、両者を断面円径にし、キー結合等によって回動不能に連結してもよい。

ヒンジ本体２の開口側の端部は、受話側筐体Ｃの連結筒部Ｃａに回動可能に嵌合されている。つまり、連結筒部Ｃａの内周は、ヒンジ本体２の外面の対角線の長さとほぼ同一の内径を有する断面円径の孔として形成されており、ヒンジ本体２の八つの角部が連結筒部Ｃａの内周面に周方向へ摺動可能に接しているのである。ヒンジ本体２が連結筒部Ｃａに回動可能に嵌合することにより、連結筒部Ｃａが連結筒部Ｂａに回動軸線Ｌを中心として回動可能に連結され、ひいては受話側筐体Ｃが送話側筐体Ｂに回動軸線Ｌを中心として回動可能に連結されている。

ヒンジ本体２の底部２ａの中央部には、軸線を回動軸線Ｌと一致させた貫通孔２ｂが形成されている。この貫通孔２ｂには、軸線を回動軸線Ｌと一致させた金属製の連結軸３が樹脂製の減摩部材４を介して回動可能に挿通されている。連結軸３は、その基端部に形成された頭部３ａが減摩部材４を介して底部２ａに突き当たることにより、ヒンジ本体２の底部２ａ側から開口部側へ向かう方向へ貫通孔２ｂから抜け出ることが阻止されている。なお、減摩部材４は、フッ素樹脂等の摩擦抵抗が小さい樹脂からなるものであり、ヒンジ本体２と連結軸３との間の摩擦抵抗を減少させるとともに、金属からなるヒンジ本体２と連結軸３とが直接接触することによる金属屑や騒音の発生を防止するためのものである。

連結軸３の先端部は、ヒンジ本体２の開口部から外部に突出しており、そこには固定部材５が設けられている。固定部材５は、樹脂からなるものであり、その中央部には、貫通孔５ａが形成されている。この貫通孔５ａには、連結軸３の先端部が回動不能に、かつ少なくとも所定の位置において連結軸の基端側から先端側へ向かう方向へ移動不能に嵌合されている。

固定部材５のヒンジ本体２側と逆側の端面には、係止筒部（係止部）５ｂがその軸線を回動軸線Ｌと一致させて設けられている。係止部５ｂの外周面の先端部には、先細りのテーパ部５ｃが形成されている。係止部５ｂの外周面の基端部には、環状溝（係止溝）５ｄが形成されている。この環状溝５ｄには、連結筒部Ｃａの内周面に形成された環状突出部Ｃｃが嵌合している。これにより、固定部材５が連結筒部Ｃａに回動軸線Ｌ方向へ位置固定され、ひいてはヒンジ装置１全体が連結筒部Ｂａ，Ｃａ内に抜け止め状態で装着されている。

係止筒部５ｂの先端面には、割り溝５ｅが形成されている。この割り溝５ｅの深さは、係止筒部５ｂの長さより深くなっている。また、割り溝５ｅは、係止筒部５ｂの一側部から他側部まで延び、係止筒部５ｂを回動軸線Ｌと直交する方向に横断している。係止筒部５ｂを横断する割り溝５ｅが形成されることにより、係止筒部５ｂが弾性的に拡縮径可能になっている。したがって、固定部材５を連結筒部Ｂａから連結筒部Ｃａ内に挿入してテーパ面５ｃを環状突出部Ｃｃに突き当て、その状態で固定部材５をさらに押すと、係止筒部５ｂが弾性的に縮径する。テーパ面５ｃが環状突出部Ｃｃを通過すると、係止筒部５ｂが弾性的に拡径し、環状溝５ｄ内に環状突出部Ｃｃが嵌合する。なお、係止筒部５ｂを横断する割り溝５ｅが形成されることにより、環状溝５ｅが周方向において二つに分断されている。

ヒンジ本体２の開口部側の端部には、可動部材６が回動不能に、かつ回動軸線Ｌ方向へ移動可能に嵌合されている。この可動部材６は、連結軸３によって回動可能に、かつ相対移動可能に貫通されている。可動部材６は、コイルばね７により固定部材５側に向かって付勢されている。なお、コイルばね７は、底部２ａにばね受け１０を介して突き当たっている。

固定部材５と可動部材６との間には、金属製のカム部材８が設けられている。カム部材８は、連結筒部Ｃａに回動軸線Ｌ方向へ移動可能に嵌合しているが、コイルばね７により可動部材６を介して付勢され、固定部材５に突き当てられている。それによって位置固定されており、実質的には移動することがない。しかも、カム部材８は、後述する平板部（係合部）８ａによって連結筒部Ｃａに回動不能に連結されている。したがって、カム部材８は、受話側筐体Ｃと一体に回動する。なお、カム部材８は、連結軸３によって回動不能に貫通されているが、回動可能に貫通されていてもよい。

カム部材８がコイルばね７により連結軸３に抜け止めされた固定部材５に突き当てられるとともに、ヒンジ本体２がコイルばね７により連結軸３の頭部３ａに減摩部材４を介して突き当てられている。この結果、ヒンジ本体２、減摩部材４、固定部材５、可動部材６、コイルばね７及びカム部材８が連結軸３を介して一体的に連結されており、ヒンジ装置１は、図４に示すように、その全体を一体に取り扱うことができるようにユニット化されている。

図２に示すように、可動部材６とカム部材８との間には、コイルばね７の付勢力を回動付勢力に変換する変換機構９が設けられている。変換機構９は、図２、図７及び図８に示すように、可動部材６のカム部材８との対向面に設けられた一対の球体９１，９２と、カム部材８の可動部材６との対向面に設けられた一対の凹部９３，９４とを有している。

一対の球体９１，９２は、その略半分を可動部材６から突出させた状態で可動部材６に埋設固定されている。一対の球体９１，９２は、回動可能に埋設してもよい。また、一対の球体に代えて例えば半球状をなす突出部を形成してもよい。一対の球体９１，９２は、回動軸線Ｌを中心とする円周上に周方向へ１８０°離れて配置されている。

一対の凹部９３，９４は、球体９１，９２が配置された円周と同一の円周上に周方向へ１８０°離れて配置されている。しかも、図７及び図８に示すように、受話側筐体Ｃが折畳位置に位置しているときには、一対の球体９１，９２が一対の凹部９３，９４の底面の周方向における一端部に突き当たり、受話側筐体Ｃが通話位置に位置しているときには、一対の球体９１，９２が一対の凹部９４，９３の底面の周方向における他端部に突き当たるように配置されている。

一対の球体９１，９２が一対の凹部９３，９４の底面の一端部に突き当たると、コイルばね７の付勢力が一方向への回動付勢力に変換される。この回動付勢力により、カム部材８及び受話側筐体Ｃが通話位置から折畳位置へ向かう方向に回動付勢され、折畳位置に維持される。しかも、一対の球体９１，９２は、受話側筐体Ｃが折畳位置とそこから所定角度だけ通話位置側へ離れた位置との間に位置しているときには、凹部９３，９４の底面の一端部に突き当たっている。したがって、受話側筐体Ｃは、同角度範囲に位置すると、折畳位置まで回動させられる。

一対の球体９１，９２が一対の凹部９４，９３の底面の他端部に突き当たると、コイルばね７の付勢力が他方向への回動付勢力に変換される。この回動付勢力により、カム部材８及び受話側筐体Ｃが折畳位置から通話位置へ向かう方向に回動付勢され、通話位置に維持される。しかも、一対の球体９１，９２は、受話側筐体Ｃが通話位置とそこから所定角度だけ折畳位置側へ離れた位置との間に位置しているときには、凹部９４，９３の底面の他端部に突き当たっている。したがって、受話側筐体Ｃは、同角度範囲に位置すると、通話位置まで回動させられる。
上記の内容から明らかなように、コイルばね６と変換機構９とによって回動付勢手段が構成されている。

図４〜図６に示すように、固定部材５の外周面には、平面部５ｆが二つ形成されている。平面部５ｆは、回動軸線Ｌに沿って固定部材５の一端から他端まで延びている。二つの平面部５ｆ，５ｆは、固定部材５の周方向に１８０°離れ、かつ割り溝５ｅと直交するように配置されている。平面部５ｆは、一つ又は三つ以上形成してもよく、割り溝５ｅから周方向へ離れた箇所に形成してもよい。

カム部材８の外周部には、平板部（係合部）８ａが二つ形成されている。平板部８ａは、カム部材８から固定部材５に向かう方向へ回動軸線Ｌと平行に延びている。二つの平板部８ａ，８ａは、平面部５ｆ，５ｆと周方向において同一位置に配置されている。しかも、平板部８ａ，８ａの内面８ｂ，８ｂ間の距離は、平面部５ｆ，５ｆ間の距離とほぼ等しくなっており、平板部８ａ，８ａの各内面８ｂ，８ｂは、平面部５ｆ，５ｆにそれぞれほぼ接している。これにより、カム部材８と固定部材５とが回動不能に連結されている。

平板部８ａは、カム部材８に形成されているので、平面部５ｆが環状溝５ｄによって分断されているのに対し、環状溝５ｄによって分断されることがない。この実施の形態では、平板部８ａが環状溝５ｄを覆うように、つまり環状溝５ｄを横切って延びている。したがって、平板部８ａの回動軸線Ｌに沿う長さは、環状溝５ｄの存在に拘わらず長くすることができる。

図５に示すように、連結筒部Ｃａの内周面の平板部８ａと対向する箇所には、係合凹部Ｃｄが形成されている。係合凹部Ｃｄの幅は、係合凹部Ｃｄに平板部８ａを容易に挿入することができるよう、平板部８ａの幅より若干広くなっている。係合凹部Ｃｄ，Ｃｄの底面間の間隔は、平板部８ａ，８ａの外面８ｃ，８ｃ間の距離とほぼ等しくなっており、平板部８ａ，８ａの各外面８ｃ、８ｃは、係合凹部Ｃｄ，Ｃｄの各底面Ｃｅ，Ｃｅにそれぞれほぼ接している。これにより、カム部材８が連結筒部Ｃａに回動不能に連結されている。

係合凹部Ｃｄの幅は、平板部８ａの幅とほぼ同一にし、係合凹部Ｃｄの両側面Ｃｆ，Ｃｆを平板部８ａの両側面８ｄ，８ｄに接触させるようにしてもよい。それによって、カム部材８を連結筒部Ｃａに回動不能に連結してもよい。ただし、そのようにする場合には、平板部８ａを係合凹部Ｃｄに挿入し易くするために、平板部８ａ，８ａの外面８ｃ，８ｃの距離を、係合凹部Ｃｄ、Ｃｄの底面Ｃｅ，Ｃｅの距離より若干短くするのが望ましい。

上記構成のヒンジ装置１によれば、カム部材８を連結筒部Ｃａに回動不能に連結するための平板部８ａをカム部材８に設けているから、平板部８ａの回動軸線Ｌに沿う長さが固定部材５の環状溝５ｄによって短くされることがなく、十分に長くすることができる。したがって、平板部８ａと係合凹部Ｃｄとの互いに当接する外面８ｃと底面Ｃｅが早期に摩耗するのを防止することができる。したがって、カム部材８と連結筒部Ｃａとの間にガタが発生することがない。よって、送話側筐体Ｂと受話側筐体Ｃとの間にガタが発生するのを長期にわたって防止することができる。

図９は、上記ヒンジ装置１の固定部材５に代えて用いられる固定部材５′を示す。この固定部材５′においては、環状溝５ｄに代えて二つのストレート溝（係止溝）５ｄ′が形成されている。二つのストレート溝５ｄ′，５ｄ′は、固定部材５′の周方向へ互いに１８０°離れて配置されており、回動軸線Ｌと直交する方向へ延びて平面部５ｆと直交している。固定部材５′の他の構成は、上記固定部材５と同様であり、同様な部分には同一符号を付してその説明を省略する。なお、この固定部材５′が用いられる場合には、環状突出部Ｃｃに代えて、ストレート溝５ｄ′，５ｄ′にそれぞれ嵌り込む二つの突出部が形成される。

図１０は、上記ヒンジ装置１において用いられる固定部材のさらに他の例を示す。この固定部材５″は、固定部材５′を変形したものであり、ストレート溝５ｄ′に代えてストレート溝（係止溝）５ｄ″が形成されている。このストレート溝５ｄ″は、カム部材８側の端部が開放されている。したがって、このヒンジ装置１では、ストレート溝５ｄ″が突出部に係合することによって図１０の右方への移動が阻止されるが、左方への移動は突出部がカム部材８に突き当たることによって阻止される。その他の構成は、固定部材５′と同様である。

なお、この発明は、上記の実施の形態に限定されるものでなく、その要旨を逸脱しない範囲において適宜変更可能である。
例えば、ヒンジ装置１は、携帯電話機以外のノートブック型パソコン等の携帯機器にも用いることができる。その場合には、操作キーが設けられる筐体と表示画面が設けられる筐体とに連結筒部をそれぞれ設けてもよく、あるいは各筐体に連結筒部の内周面と同様な内周面を有する連結孔を形成し、各連結孔にヒンジ装置１の各部を挿入してもよい。
また、上記の実施の携帯においては、可動部材６に球体９１，９２を設け、カム部材８に凹部９３，９４を設けているが、可動部材６に凹部９３，９４を設け、カム部材８に球体９１，９２を設けてもよい。
さらに、上記の実施の携帯においては、係合部として平板部８ａを形成しているが、カム部材８を連結筒部Ｃａに回動不能に係合することができるものであれば、他の形状であってもよい。また、平面部５ｆに平板部８ａを接触させることによって固定部材５をカム部材８に回動不能に連結しているが、固定部材５は必ずしもカム部材８に回動不能に連結する必要がない。したがって、平面部５ｆは形成しなくてもよい。ただし、平面部５ｆを形成すれば、平板部８ａ，８ａの間隔を狭くすることができる。したがって、平面部５ｆを形成することが望ましい。さらに、固定部材５とカム部材８とを回動不能に連結する場合には、平面部５ｆと平板部８ａとの係合によらず、固定部材５とカム部材８との互いに突き当たる端面どうしを係合させ、それによって固定部材５とカム部材８とを回動不能に連結してもよい。

この発明に係るヒンジ装置が用いられた携帯電話機を示す図であって、図１（Ａ）はその平面図、図１（Ｂ）はその側面図である。 図１（Ａ）のＸ−Ｘ線に沿う拡大断面図である。 図２のＸ−Ｘ線に沿う断面図である。 この発明に係るヒンジ装置を示す斜視図である。 図２のＹ−Ｙ線に沿う拡大断面図である。 この発明に係るヒンジ装置の分解斜視図である。 この発明に係るヒンジ装置において用いられているカム部材の平面図である。 図７のＸ−Ｘ線に沿う拡大断面図である。 この発明に係るヒンジ装置において用いられる固定部材の他の例を示す斜視図である。 この発明に係るヒンジ装置において用いられる固定部材のさらに他の例を示す斜視図である。

符号の説明

１ ヒンジ装置
５ 固定部材
５′ 固定部材
５″ 固定部材
５ｂ 係止筒部（係止部）
５ｄ 環状溝（係止溝）
５ｄ′ ストレート溝（係止溝）
５ｄ″ ストレート溝（係止溝）
６ 可動部材
７ コイルばね（回動付勢手段）
８ カム部材
８ａ 平板部（係合部）
９ 変換機構（回動付勢手段）

Claims (4)

1. 固定部材と、この固定部材に回動可能に、かつ接近離間移動可能に連結された可動部材と、上記固定部材と上記可動部材との間に配置され、上記可動部材に対して回動可能なカム部材と、上記可動部材と上記カム部材とを相対回動するように回動付勢する回動付勢手段とを備え、上記固定部材の上記カム部材側と逆側の端部に拡縮径可能な係止部が形成され、この係止部の外周面に係止溝が形成されたヒンジ装置において、
   上記カム部材には、当該カム部材から突出して上記固定部材側に延びる係合部を形成し、上記係合部は上記固定部材の外側で当該固定部材と重なることを特徴とするヒンジ装置。
2. 上記係合部が平板状に形成されていることを特徴とする請求項１に記載のヒンジ装置。
3. 上記係合部が上記係止溝を越えて上記逆側の端部側まで延びていることを特徴とする請求項１又は２に記載のヒンジ装置。
4. 上記カム部材が上記固定部材に上記係合部を介して回動不能に連結されていることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載のヒンジ装置。

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