JP2005121068A - 回転装置およびこれを備えた携帯電話機器 - Google Patents

Abstract

【課題】 開閉時の姿勢保持力を低下させることなく軽い操作力での素早い旋回動作が可能となるとともに、早いスピードで筐体を展開する場合でも終点位置での反動(衝撃力)を効果的に緩和できる回転装置を提供する。
【解決手段】 上下の筐体を旋回自在に、かつ、開閉自在に連結する連結部３に設ける回転装置において、下筐体から上筐体に亙って設置され双方の筐体を互いに旋回可能とする支軸４２と、支軸４２を介して下筐体に対して回転自在に設置される回転体４３と、回転体４３に対して支軸４２とは直交する方向に設置され、双方の筐体を開閉可能とする開閉軸５１と、下筐体が上筐体に対して旋回動作中に転動するとともに上筐体が下筐体に対して所定位置まで旋回すると旋回動作をバネ力で阻止してロックする剛球７２を回転体４３と支軸４２との間に有するダンパロック機構７とを備える。
【選択図】 図４

Description

本発明は、２つの筐体を開閉自在に、かつ、旋回自在に結合するとともに、開放状態または（表示部が外側に向いた）待ち受け状態に筐体の向きを切替えてロックすることができる回転装置およびこれを備えた携帯電話機器に関する。

従来の携帯電話機としては、図1２に示すように、送話部１０４とキー操作部１０５を有する下筐体１０１と、受話部１０６とモニタ（表示部）１０７を有する上筐体１０２とがヒンジ部１０３により開閉可能に連結された折り畳み式のものが知られている。

さらに、上下の筐体部分を開閉動作（垂直方向に回転して折畳む）だけでなく旋回動作させる（水平方向に旋回させる）機構を付加することにより、図１３に示す「閉鎖状態」だけでなく、上筐体１０２のモニタ（表示部）１０７を設けてある方の面が外側に向くように表裏面を反転させた図１４の状態（以下、これを「待ち受け状態」とよぶ）で上下の筐体を閉じ合わせるように向きを変更し、これにより着信番号や着信メールなどの情報を直ちに目視で確認できるようにした機種も開発されている。

そして、このように下筐体１０１と上筐体１０２に開閉および旋回の双方の動作を可能にさせる連結構造として、例えば特許公報1、２に記載のような、いわゆる２軸ヒンジ機構が知られている。
特開２０００−２４０６３６号公報（図１） 特開２００２−１５５９２３号公報（図１）

このような２軸ヒンジ機構を介して上下の筐体を開閉可能に、かつ、旋回可能に連結した携帯電話機では、図１４に示すような上筐体１０２をモニタ画面（表示部）１０７が外側に露出した前述の「待ち受け状態」で相手からの着信を待つ場合、着信があった時に相手からの通話に応答するため、オフフック(通話開始)のためのボタン操作が必要になる。また、通話するためには、送話部と受話部とが、使用者の口と耳との距離程度に間隔が離れて配置する必要がある。

つまり、図１４の「待ち受け状態」では、モニタ画面１０７のある一面１０２Ａ側に受話部１０６が配置されているため、図１４の待ち受け状態からそのまま上筐体１０２を（図１４において紙面垂直方向に）展開させて開放させたのでは、図１２のような「開放状態」にはなれない。つまり、モニタ画面１０７のある一面１０２Ａ側とは反転した他面１０２Ｂ(図１３参照)側が開放されてしまうことになる。

そこで、図１４の「待ち受け状態」から、図１２の「開放状態」を実現するには、（１）上筐体１０２を一旦紙面の垂直方向に開放させ、さらにそこから水平方向に（紙面に平行に）１８０度旋回させるか、（２）図１２の開放状態から上筐体１０２を水平方向にダイレクトに１８０度旋回させるかの何れかの方法で切替え操作を行って、図１２の「開放状態」へ姿勢を切替えることが必要となる。

ところで、通話相手からの着信に迅速に応えて相手からの通話を切られないようにするためには、「待ち受け状態」から「開放状態」への切替えまでに要する時間(「切替え操作時間」)を短縮させるため、「開放状態」や「待ち受け状態」以外のところでは、旋回に要する操作力(以下、これを「旋回操作力」とよぶ)を低減させて上筐体を素早く展開および旋回させる（又はダイレクトに１８０度旋回させてもよい）ことが要求されている。

一方、従来の回転構造では、上下の筐体が不用意にぐらつかないようにして安定した状態を確保するため、図１２に示す「開放状態」および図１４に示す「待ち受け状態」では、バネ力などで上下の筐体を一時的に固定させる構成となっていることが多い。ところが、一般に、このような構成とすると、「開放状態」および「閉鎖状態」以外、つまり姿勢保持位置（０°、１８０°）以外でもそのバネ力が作用することになる。そのため、旋回操作にはある程度大きな力が必要であり、その分、「切替え操作時間」も増大している。

このような事情から、例えばバネ力の大きさを低下させることなども検討されているが、このようにバネ力を低下させれば、旋回操作力が軽減できるので「切替え操作時間」を短縮させることが可能になり、その点では問題ない。ところが、これと同時に、「開放状態」および「待ち受け状態」を維持するための保持力も低下してしまう、といった問題があった。

そこで、本発明は、上記した事情に鑑み、筐体開閉時の姿勢保持（ロック）力を低下させなくても軽い操作力で素早い切替え操作が実現可能になるとともに、筐体を素早く旋回させる場合でも終点位置での停止の際の大きな慣性力(反動で発生する衝撃力)を効果的に減殺或いは緩和できる回転装置およびこれを備えた携帯電話機器を提供することを目的とする。

本発明の回転装置は、２つの筐体を旋回自在に、かつ、開閉自在に連結する連結部に設置する回転装置において、
前記２つの筐体のうちいずれか一方の筐体から前記他方の筐体に亙って設置され前記双方の筐体を互いに旋回可能とする支軸と、
この支軸を介して前記一方の筐体に回転自在に設置する回転体と、
この回転体に対して前記支軸と直交する方向に回転自在に設置し、前記双方の筐体を開閉可能とする開閉軸と、
前記一方の筐体が他方の筐体に対して旋回動作中に転動するとともに前記一方の筐体が他方の筐体に対して所定位置まで旋回すると嵌入して前記一方の筐体をロックさせる剛球を前記回転体と前記支軸との間に有するダンパロック機構と
を備えることを特徴としている。

上記構成によれば、回転体と支軸との間の所定位置に剛球が嵌入することでロック動作が行われ、それ以外の領域では剛球が嵌入することがないので、回転体と支軸との間で剛球が転動することで、滑らかな旋回動作が実現する。

また、本発明の回転装置は、２つの筐体を旋回自在に、かつ、開閉自在に連結する連結部に設置する回転装置において、
前記２つの筐体のうちいずれか一方の筐体に固設する固定ベースと、この固定ベースに一体に取付けるとともに前記一方の筐体から前記他方の筐体に亙って突設する支軸と、この支軸に対して回転可能に設け前記２つの筐体のうち前記他方の筐体を固設する回転体とを有し、前記２つの筐体を旋回可能に連結する回転ユニットと、
前記固定ベースに設ける規制部および前記回転体に設けて前記規制部に係止させる被規制部を有し、前記固定ベースに対して前記回転体の回転角度の許容範囲を設定する回転角度制限手段と、
前記回転体の回転中心部に設ける収容室に収容し前記支軸に一体に固着する剛球ホルダと、この剛球ホルダに摺動可能に保持する剛球と、この剛球に押出力を付与する板バネと、前記回転体の収容室内の前記剛球が転動する内周面に設けた前記剛球が嵌入するロック溝とを有するダンパロック機構と、
前記一方の筐体と前記他方の筐体とに亙って設ける開閉軸を有し、前記２つの筐体を開閉可能に連結する開閉ユニットと、
前記開閉軸の開閉角度の許容範囲を設定する開閉角度制限手段と
を備えることを特徴としている。

上記構成によれば、板バネの押圧作用による剛球とロック溝の噛み合い力動作により、筐体の開放時および閉鎖時でのロック（保持）力を発生させることができる。しかも、剛球がロック溝以外の領域に位置するときには滑らかな転動動作を行うことができるので、剛球とこの剛球が転動するときに相手側となる回転体との間の隙間を大きくすれば、剛球が回転体との接触圧を小さくでき、その分、回転トルクを抑えることができる。その結果、確実なロック力を必要最小限だけ確保しつつ、旋回操作力の軽減を同時に図ることが可能となる。

また、本発明の回転装置は、２つの筐体を旋回自在に、かつ、開閉自在に連結する連結部に設置する回転装置において、
前記２つの筐体のうちいずれか一方の筐体に固設した固定ベースと、この固定ベースと一体に取付けるとともに前記一方の筐体から前記他方の筐体に亙って突設する支軸と、この支軸に対して回転可能に設ける回転体とを有し、前記２つの筐体を旋回可能に連結する回転ユニットと、
前記固定ベースに設ける規制部および前記回転体に設けて前記規制部に係止させる被規制部を有し、前記固定ベースに対して前記回転体の回転角度の許容範囲を設定する回転角度制限手段と、
内周面に第１ロック溝を有する回転室を中央部に形成し前記回転体の中央部に設ける収容室に嵌着する第１カムプレートと、前記第１ロック溝に対してシフトした、内周面の所定位置に第２ロック溝を有する回転室を中央部に形成し前記回転体の前記収容室に前記第１カムプレートと積層状態で嵌着する第２カムプレートと、第1カム部を設けるとともに前記第１、第２カムプレートの前記回転室に遊挿し前記支軸に固着する剛球ホルダと、この剛球ホルダの前記第１カム部と係合する第２カム部を有し前記回転体の収容室に固設するカム部材と、前記剛球ホルダに摺動可能に抱持する剛球と、この剛球に所定方向の押出力を付与する板バネとを有し、前記一方の筐体に対して前記他方の筐体が旋回するのに伴い前記回転体が回転すると前記剛球ホルダの変位動作により、前記剛球が第１カムプレートと第２カムプレートの間を転動するとともに前記第１、第２のロック溝に嵌入してロックされるダンパロック機構と、
前記支軸に直交する前記回転体の半径方向に配設され前記一方の筐体と前記他方の筐体とに亙って設ける開閉軸とを有し、前記２つの筐体を開閉可能に連結する開閉ユニットと、
前記回転体に対して前記開閉軸の開閉角度の許容範囲を設定する開閉角度制限手段と
を備えることを特徴としている。

通常、２軸ヒンジで構成する回転装置は、動作品位を高めるために、姿勢保持位置（０°,１８０°）でのガタツキを低減させることが重要である。また、一般に、姿勢保持位置では、剛球とロック溝が嵌合して（噛み合って）力学的に安定した中立点が形成されるが、各種の構成部品の係合部（例えば、支軸と固定ベースとの間、支軸と剛球ホルダとの間、剛球と剛球ホルダとの間）に隙間を生じていると、筐体の先端部分などにガタとして現れやすい。

そこで、本発明では、前述の構成により、剛球が、閉鎖（０°）位置近傍を通過する際には一方のカムプレート上を走行し、その後、閉鎖位置近傍をある程度過ぎると第１カム部により剛球ホルダが他方のカムプレートに向けて上方向にスライドし、最後には、他方のカムプレート上へ走行相手を変更するように、剛球の転動相手を第１、第２のカムプレート（２部材）に振り分けている。一方、この第１カムプレートと第２のカムプレートはこれらに形成されるロック溝の位置をずらすように、相対位置を微妙に異ならせて組み合わせてあるため、回転体は姿勢保持位置（０°,１８０°）から多少前後にシフトした任意の開放角度位置で開放動作することが可能となる。

従って、例えば、開放角度が１８０°より若干大きめとなるように第１、第２のカムプレートのロック溝を配置することにより、閉鎖位置（０°）でガタを発生している構成部品にガタを吸収する方向へ誘導させるためのトルク（これを、「吸込みトルク」とよぶ）を第１カムプレートで発生されるとともに、開放位置（１８０°）での吸込みトルクを第２のカムプレートで発生させることができるように構成している。従って、姿勢保持位置（０°、１８０°）での回転体は、中立点で力学的に不安定なガタツキをなくすための吸い込み力を維持したまま、回転体の被規制部(突起)が固定ベースの規制部（起立壁）に押し当てられるため、開閉状態での構成部品のガタツキを除去できる。

また、本発明の回転装置は、前記回転室の内周面または前記剛球ホルダの外周面に、前記回転室の内周面と前記剛球ホルダの外周面との隙間間隔を変化させる径方向に凹状又は凸状を有する変形部を設け、前記回転室の内周面または前記剛球ホルダの外周面と前記剛球との接触圧を変更させることを特徴としている。

上記構成によれば、回転体は、各カムプレートの回転室と剛球ホルダとの径方向の嵌合隙間を自由に設定できるため、剛球と回転体の接触圧を自由にコントロールするが可能となり、使い勝手のよい回転トルクを設定することが可能となる。

また、本発明の回転装置は、前記回転室と前記剛球ホルダとの隙間を、前記ロック溝付近にて最小寸法に形成し、前記剛球が前記回転体または剛球ホルダとの接触圧を前記ロック溝に近づくにつれて高くしていることを特徴としている。

一般に、軽い操作力で回転展開が可能になると、早い展開スピードを所定位置に設定した開放状態の直前で確実に制動させて減速し、全開位置に達したときに発生する衝撃力を効果的に減殺または緩和する構造が必要である。そこでこのような要求を実現するため、本発明では、上記構成とすることにより、つまり摩擦による制動力を利用して減速させるとともに衝撃力を吸収するダンパ作用を発生させている。これにより、軽快な操作感が得られるとともに、姿勢保持位置でのガタツキもない動作品位の高い２軸ヒンジ機構が実現できる。

また、本発明の回転装置を備えた携帯電話機は、第１および第２の筐体が連結部を介して開閉可能に、かつ、旋回可能に連結される携帯電話機器において、
前記連結部に前述のいずれかの回転装置を備えることを特徴としている。

この構成により、軽い操作感で、姿勢保持位置のガタツキもない動作品位の高い２軸ヒンジの回転装置を備えた携帯電話機器が実現できる。

本発明によれば、上下の筐体部分が開放状態および待ち受け状態の双方でのロック（保持）力を低下させることなく旋回に要する操作力を低減できるので、軽い操作感を得ることができ、しかも早い速さで開放状態に展開する時でも終点位置での反動（衝撃力）を緩和できる回転装置が実現できる。

以下、本発明の実施形態について、添付図面を参照しながら詳細に説明する。
［第１の実施形態］
図１及び図２は、本発明の第１の実施形態に係る携帯電話機を示すものであり、この携帯電話機は、下筐体１と、上筐体２と、この２つの筐体１、２を開閉可能に、かつ、旋回可能に連結する連結部３とを備えている。

下筐体１にはキー操作部１１および送話部１２などを設けているとともに、上筐体２には液晶表示部２１および受話部２２などを設けている。

連結部３には、図３および図４に示すように、回転ユニット４と、開閉ユニット５と、回転角度制限手段６と、ダンパロック機構７と、開閉角度制限手段８とを有する２軸ヒンジの回転装置を備えている。

Ａ．回転ユニット４について：
連結部３の回転ユニット４は、上下の筐体１，２を旋回可能に(図２（Ａ）ではβで示す紙面に平行な水平方向に)連結するものであり、図３および図４に示すように、固定ベース４１と、支軸４２と、回転体４３とを有している。

このうち、固定ベース４１は、図３および図４に示すように、下筐体１側に固設する略薄板ステップ形状を呈しており、中央部には後述の支軸４２が回転不能な状態で貫通する角孔４１Ａを穿設しているとともに、その角孔４１Ａを挟む両側には、後述する回転角度制限手段６の一方を構成する規制部として一対の起立壁４１Ｂ，４１Ｃを形成している。

支軸４２は、固定ベース４１の角孔４１Ａに回転不能な状態に嵌合させ下筐体１に不動状態で取付けるため断面四角形状に形成されており、下筐体１から上筐体２に向けて突設されている。

回転体４３は、図３に示すように、支軸４２（下筐体１側）に対して後述の剛球ホルダ７１を介して回転可能に取付けるため、固定ベース４１に支承されているとともに、剛球７２を介して剛球ホルダ７１に回転自在に支持されている。そして、この回転体４３は、中央部が膨出した略角棒形状に形成されているとともに、中心部を支軸４２が回転自在に挿通する中心孔が底部側に穿設されている。また、この回転体４３の中心部には、剛球ホルダ７１を回転自在に収容する収容室４３Ａが中心孔と連通して穿設されている。

収容室４３Ａには、図５に示すように、水平方向に切断したときの内周面４３１の形状が略真円形状となるように形成されており、この内周面４３１には互いに１８０度位相をずらして、換言すれば点対称位置に、ロック溝４３２，４３３が形成されている。このロック溝４３２、４３３は、図５に示すように、中央にある程度深く窪んだ凹部４３２Ａ、４３３Ａとこの凹部の周辺両側に内周面４３１より突出する凸部４３２Ｂ、４３３Ｂとを設けている。なお、このロック溝の形状は、図６に示すように、凹部４３２Ａ、４３３Ａの周辺の凸部４３２Ｃ，４３３Ｃが緩やかな下り坂の形状で構成してもよい。

また、この回転体４３の左右両端には、後述する開閉軸５１(開閉ヒンジ部８１)およびガイド軸５２が装着される第１の軸装孔(角孔)４３Ｂおよび第２の軸装孔(丸孔)４３Ｃが形成されている。

なお、この回転体４３と固定ベース４１とは、回転動作の際の摩擦トルクが低減されるよう、互いに対向する面（つまり、図４において、固定ベース４１の上面と回転体４３の下面と）はできるだけ小さい接触面積で接触するようになっている。このため、回転体４３の下面側の中心孔を取囲む部分のみ下方へ僅かに突設させており、この突設した下面が固定ベース４１の上面に接触・摺動するようになっている。

Ｂ．開閉ユニット５について：
開閉ユニット５は、上下の筐体１，２を開閉可能(図１（Ｂ）にαで示す方向)に連結するものであり、下筐体１と上筐体２との間に設ける開閉軸５１と、開閉軸５１と同一軸線上に設置されたガイド軸５２とを備えている。

このうち、開閉軸５１は、図３及び図４に示すように、支軸４２と直交する回転体４３の半径方向に配設されており、一端が後述の開閉ヒンジ部８１に連結されているとともに、他端が上筐体２側（図１、２参照）に固設されている。

ガイド軸５２は、一端が第２の軸装孔(丸孔)４３Ｃに挿入・固着（回転自在でもよい）にされているとともに、他端が上筐体２に回転自在（固設されていてもよい）に取付けられている。

Ｃ．回転角度制限手段について：
回転角度制限手段６は、固定ベース４１に対して回転体４３の回転角度の許容範囲を設定するものであり、図４に示すように、固定ベース４１に設ける規制部６Ａと、回転体４３に設け規制部６Ａに係止する被規制部６Ｂとを有している。規制部６Ａは、固定ベース４１に設けた一対の起立壁４１Ｂおよび起立壁４１Ｃで構成されている。一方、被規制部６Ｂは、回転体４３の一面(図３では下面)の一方側の端部に設けた凸状の突起（ストッパを構成する）４３Ｄで構成されている。従って、上筐体２をβ方向に旋回させる際に、これと一体に回転する回転体４３側の突起４３Ｄが、下筐体１に一体に固定された固定ベース４１側の起立壁４１Ｂと起立壁４１Ｃとのいずれかに当接し、上筐体２がそれ以上旋回するのを規制（本実施形態では１８０度）している。

Ｄ．ダンパロック機構７について：
ダンパロック機構７は、下筐体１に対して上筐体２が旋回する際にスムースな旋回動作を保障するとともに上筐体２が所定位置まで旋回するとその旋回動作を制動してロックするためのものであり、剛球ホルダ７１と、剛球７２と、板バネ７３と、規制板７４と、止め輪７５と、回転体４３の収容室４３Ａの内周面４３１に設けたロック溝４３２，４３３とを備えている。

このうち、剛球ホルダ７１は、支軸４２と一体に固着されて回転体４３の旋回中心部に設けた前述の収容室４３Ａに回転自在に収容されており、下筐体１に対して不動状態になっている。また、図５において、この剛球ホルダ７１の外周面７１１と回転体４の内周面４３１との間に設ける隙間Ｌは、上部筐体２が旋回動作させるために必要な旋回操作力の大きさを決定するものであり、隙間Ｌが小さいほど剛球７２が内周面４３１を転動するときの接触圧が増大する。

剛球７２は、剛球ホルダ７１の半径方向に摺動可能に保持された剛性の高い金属で球状に形成されており、剛球ホルダ７１の互いに１８０度離間して（位相を１８０度ずらして）一対設けた押出孔７１Ａ，７１Ｂに、半径方向にスライド可能な状態で配設されている。

板バネ７３は、各剛球７２に対して剛球ホルダ７１の半径方向外方へ向けた押出力を付与するものであり、それぞれ断面略Ｍ字型を有する形状のものが、押出孔７１Ａ，７１Ｂ内の剛球７２に圧接する状態で設置されている。

規制板７４および止め輪７５は、図３及び図４に示すように、固定ベース板４１との間で回転体４３および剛球ホルダ７１を挟持してこれらの抜け止めを行うものである。

Ｅ．開閉角度制限手段８について：
開閉角度制限手段８は、開閉軸５１に開閉方向のトルクを付与するとともに回転体４３に対して開閉軸５１の開閉角度の許容範囲を設定するものである。本実施形態では、例えば、バネなどを含む適宜の開放機構や自閉機構などを内蔵する開閉ヒンジ部８１が用いられている。この開閉ヒンジ部８１は、一端が回転体４３の第１の軸装孔(角孔)４３Ｂに回転不動の状態で挿入されているとともに、他端が開閉軸５１に連結されている。

次に、本実施形態に係る２軸ヒンジの回転装置について、特にダンパロック機構７の構成および動作について、詳細に説明する。
本実施形態の回転装置では、このダンパロック機構７により、図１に示す「開放状態」（１８０度旋回した状態）と、図２に示す表示部２１が外部に露出した状態で折り畳んだ「待ち受け状態」(旋回角度がゼロの状態)との２箇所でロック力が作用し、上筐体２の姿勢をそのまま保持する姿勢保持力（０°、１８０°）を発生する構造となっている。

具体的には、図１に示す通常の開放状態のときに、図３および図４において、シャフト４２を介し固定ベース４１に係合する剛球ホルダ７１に保持された各剛球７３が、剛球ホルダ７１に弾設された板バネ７３により、剛球ホルダ７１に対して回転自在の回転体４３に設けられたロック溝４３２、４３３に嵌入することで、上筐体２が安定した不動状態となるようににロックされる。また、図２に示す「待ち受け状態」でも、板バネ７３のばね力が付勢された各剛球７３がロック溝４３２、４３３に嵌入することで、上筐体２が安定した状態にロックされる。このように、通常の開放状態と待ち受け状態の２箇所でロック動作が行われ、上筐体２が安定した不動状態にロックされる。

しかも、本実施形態の回転装置では、ダンパロック機構７により、図５（又は図６）に示すように、過度の回転力で上筐体２が旋回するような状態の場合には、通常の開放状態と待ち受け状態とに到達する直前に大きな制動力が作用して、ロック動作に入る際の大きな衝撃力（反力）が発生するのを効果的に減殺、緩和、若しくは吸収できるように構成されている。

即ち、これは、図３に示すように、剛球ホルダ７１の外周面７１１と回転体４の内周面４３１との間に隙間Ｌを設けているが、この隙間Ｌは、上筐体２が旋回動作するときの旋回操作力に影響をおよぼすものであり、前述したように、隙間Ｌが小さいほど剛球７２が内周面４３１を転動するときの接触圧が増大し、上筐体２の旋回操作力も増大するようになっている。

そこで、本実施形態では、図５に示すように、前述したように、ロック溝４３２，４３３を構成する中心部が（深く）窪んだ凹部４３２Ａ，４３３Ａと、この周辺に凸部４３２Ｂ，４３３Ｂとを設けている。これにより、ロック溝４３２，４３３の近傍では、外周面７１１と内周面４３１との間の隙間Ｌが狭まるようになっている。その結果、上筐体２を旋回させる場合に、その旋回角度が０°および最大旋回角度の１８０°に近づくと、大きな制動力を利かせることができるようになっている。例えば、過度の力で旋回させるような場合には、旋回角度が０°および最大旋回角度の１８０°でロック動作を行うときに、操作する手などに急激な制動ロック力が反力(衝撃力)として作用するのを減殺、緩和、または吸収させることができ、一種のダンパとしての機能を発揮できるようになっている。

このように、上筐体２を旋回角度が０°および最大旋回角度の１８０°の２箇所で姿勢保持するときのロック力は、板バネ７３のバネ力で自由に設定又は変更することもできる。一方、板バネ７３からのバネ力を受けている剛球７２は、外周面７１１と内周面４３１との間の隙間Ｌを任意に設定することで、内周面４３１との接触圧を自由にコントロールできる。従って、上筐体２の旋回角度が０°の直後から１８０°の直前までの旋回操作力は、隙間Ｌの大きさを調整(変更)することで、０°及び１８０°での姿勢保持力（ロック力）とは別に独立して自由に設定（変更）できる。例えば、大きな姿勢保持力を設定する一方、軽めの旋回操作力が設定できるようになる。

なお、上筐体２の旋回角度が０°および１８０°の直前で旋回力に制動(または減殺)をかけてロック動作を行う図５の構成の場合には、急激な旋回操作力で上筐体２を旋回させると、ロック動作の直前の内周面４３１の凸部４３２Ｂ，４３３Ｂで急激に回転力を低下させることとなるために、剛球７２が凸部４３２Ｂ，４３３Ｂに接触又は衝突する際にある程度の衝撃力を手などに受けるおそれがある。

その場合、例えば図６に示すように、凹部４３２Ａ，４３３Ａの周辺の変形部を構成する凸部４３２Ｃ，４３３Ｃが緩やかな下り坂の形状で構成すればよい。このように構成すると、凹部４３２Ａ，４３３Ａの近傍では、凹部４３２Ａ，４３３Ａに近づくにつれて隙間Ｌが徐々に狭まるので、過度の大きな旋回操作力で上筐体２を急激に旋回させても、摩擦力は次第に増大するように発生し、無理のないダンパ作用が得られる。その結果、剛球７２が内周面４３１に強く衝突して大きな衝撃力を発生することがなくなる。つまり、旋回力が次第に弱められていくので、手などに強い衝撃を受けるのを防止できる。
なお、本実施形態の変形例である図６に示す構成のものは、旋回角度が０°および１８０°における上筐体２の姿勢保持力（ロック力）が弱いので、この保持状態での安定性については、図５に示す構成の方が優れている。

このように、本実施形態によれば、例えば不使用状態やドライブ中などのように、着信の際に直ぐには通話に出られないときには、図１の「開放状態」から開閉軸５１を中心とした折畳み動作を行うことで、上筐体２の液晶表示部２１が下筐体１のキー操作部１１と向かい合わせの状態となって閉じ合わされる。これにより、液晶表示部２１が内部に隠れた「閉鎖状態」に切替えることができる。

また、本実施形態によれば、図１の「閉鎖筐体」から図２の「待ち受け状態」に切替えるときには、図１の「開放状態」から、上筐体２を１８０°旋回させることにより上筐体２の姿勢を素早く切替えることができる(または、前述の「閉鎖状態」から図１の「開放状態」を経由して図２の「待ち受け状態」に変更することもできる)。この旋回動作を行う場合、隙間Ｌをできるだけ小さくすれば、上筐体２を旋回するのに必要な旋回操作力を高めに設定できるので、ロック動作の際の衝撃力を低減することができる。

［第２の実施形態］
次に、本発明の第２の実施形態に係る回転装置について、図７から図９を参照しながら説明する。なお、本実施形態において、第１の実施形態と同一部分には同一符号を付して重複説明を避ける。
本実施形態の２軸ヒンジの回転装置は、第１の実施形態のように回転体４３の収納室４３Ａに剛球ホルダ７１を直接内挿させるのではなく、回転体４３の収納室４３Ａの底面に、後述する押出しカム部材（第２カム部（凹カム部）を構成）７６を不動状態に設置する。また、回転体４３において、剛球ホルダ７１の外周面に対向する収納室４３Ａの内周面４３１には、回転不能な状態で第１、第２のカムプレート７７,７８を設置している。さらに、剛球ホルダ（第１カム部（凸カム部）を構成）７１をこの押出しカム部材７６上に搭載させるような状態で、収納室４３Ａ内の第１、第２のカムプレート７７,７８の回転室７７Ａ、７８Ａ内に回転自在に遊挿している。

また、図７に示すように、押出しカム部材７６と剛球ホルダ７１には、これら双方の後述する被押出しカム部７１Ｃと押出しカム部７６Ａとを互いに圧接させるために、剛球ホルダ７１の直上に規制板７４を介して皿バネ７９を都合４枚積層させている。

なお、図７に示すように、これら押出しカム部材７６、剛球ホルダ７１、規制板７４、及び皿バネ７９の抜け止め手段として止め輪７５Ａが支軸４２の上端部に取付けてあるとともに、収納室４３Ａの内周面４３１から第１、第２のカムプレート７７,７８が脱出するのを防止するために、止め輪７５Ｂが内周面４３１に固設されている。

本実施形態の回転体４３の収納室４３Ａは、第１の実施形態のような開口断面が真円形或いは略真円形ではなく、回り止め効果が得られる開口断面が略四角形状(角形)に開口されており、この収納室４３Ａの床面に断面略四角形状の押出しカム部材７６が搭載された状態で、内周面に嵌合されている。

押出しカム部材７６は、予め設定された回転角度位置で剛球ホルダ７１に押し上げ力を付与する(持ち上げる)ためのものであり、図７において、剛球ホルダ７１の下面に対向する上面に押出しカム部７６Ａを設けている。一方、剛球ホルダ７１には、図７において、押出しカム部材７６の上面に対向する下面に、押出しカム部７６Ａに押出される被押出しカム部７１Ｃを設けている。

第１のカムプレート７７は、上筐体２の一方向への旋回(例えば「待ち受け状態」を設定する方向への旋回)動作を制動する（若しくは旋回動作時にダンパ力を付与する）とともに、他（反対）方向への旋回(例えば「開放状態」を設定する方向への旋回)動作を自由に許容するものであり、回転体４３の収容室４３Ａに回り止めされた状態で一体に嵌合させるために外形が角型を呈している。この第１のカムプレート７７は、中心部に支軸４２が貫通するとともに剛球ホルダ７１が侵入可能な大きさの回転室７７Ａを設けており、この回転室７７Ａの内周面にはロック溝７７Ｂを構成する中心部が窪んだ凹部７７１Ａ，７７２Ａと、この周辺に凸部７７１Ｂ，７７２Ｂとを設けている。

第２のカムプレート７８は、上筐体２の他（反対）方向への旋回動作を制動する（若しくは旋回動作時にダンパ力を付与する）とともに、一方向への旋回動作を自由に許容するものであり、第１のカムプレート７７と同様に、回転体４３の収容室４３Ａに回り止めされた状態で嵌合させるために外形が角型を呈している。この第２のカムプレート７８は、中心部に支軸４２が貫通するとともに剛球ホルダ７１が侵入可能な大きさの回転室７８Ａを設けており、この回転室７８Ａの内周面にはロック溝７８Ｂを構成する中心部が窪んだ凹部７８１Ａ，７８２Ａと、この周辺に凸部７８１Ｂ，７８２Ｂとを設けている。

次に、本実施形態に係る回転装置の作用について、図７を参照しながら説明する。
回転体４３が一方向(図７では反時計方向)へ旋回すると、所定の角度回転したところで、回転体４３と一体に嵌合した押出しカム部材７６の押出しカム部７６Ａが、皿ばね７９の押下力に抗して、この押出しカム部７６Ａに圧接する被押出しカム部７１Ｃを裏面(下面)に有する剛球ホルダ７１を、上方へ持ち上げる。その結果、この剛球ホルダ７１に保持された剛球７２の転動動作の相手である当接面が、（第１カムプレート７７の）回転室７７Ａの内周面から（第２カムプレート７８の）回転室７８Ａの内周面に移行する。これにより、第２カムプレート７８では、図２の「待ち受け状態」に切替えるために旋回動作する際の制動時の衝撃力を減殺、緩和、または吸収できるとともに、後述するがたつき防止作用も発生する。

一方、回転体４３が逆回転(図７では反時計方向)すると、所定の角度回転したところで、押し上げられていた剛球ホルダ７１は下方に降下する。このため、剛球７２の転動動作の際に当接相手との接点部分が描く走行軌跡は、第２カムプレート７８から第１カムプレート７７に戻る。これにより、第１カムプレート７７では、図１の「開放状態」に切替えるために旋回操作するときの制動時の反動（衝撃力）を減殺、緩和、または吸収できるとともに、同様に後述するがたつき防止作用も行われる。

次に、本実施形態のがたつき防止機構について、図９から図１１を参照しながら説明する。
通常、一般に、ヒンジでは、省スペースで大きなトルク出力を得るため、例えば、支軸側に凸部(または凹部でもよい)を設ける一方、この支軸側の凸部(または凹部でもよい)と対向するように支軸を支持する軸受け部材の内周面には、１８０°位相をずらした２箇所に凹部(または凸部でもよい)を配置した構造のロック機構を用いることが多い。また、この凹部は、通常、接近して設けた２つの山状の突起とこれらの突起に挟まれた谷状の窪みとで構成されていることが多い。

ところで、一般的に、支軸側の凸部と軸受け部材の凹部（それぞれ、逆でもよい）とが所定角度だけ相対的にシフトして丁度嵌合（噛み合う）する状態のところでは、支軸側の凸部が軸受け部材の凹部に嵌まり込み、位置的にずれがなく安定した不動状態に固定される、いわゆる「力学的な中立点」が形成される。ところが、各部品の組付け精度や加工精度などが悪いと、各部品の係合部（本実施形態の場合、例えば、支軸と固定ベース間、支軸４２と剛球ホルダ７１間、剛球７２と剛球ホルダ７１間）などでは隙間が発生して、係合ガタとして筐体先端などに現れることが多い。

そこで、このガタをなくすために、本実施形態では２つのカムプレート、つまり第１、第２のカムプレート７７，７８を組み合わせた構成によるがたつき防止機構を設けている。以下、がたつき防止機構の作用（ガタを解消させる原理）について、特に図１１の回転角度とトルクの関係を示すグラフ（カム線図）を用いて説明する。

初めに、前述の力学的な中立点とは、剛球７２が、ロック溝７７Ｂまたは７８Ｂにおいて両斜面に乗っている（当接している）場合に相当し、ここから剛球が動き出してどちらかの斜面のみと接触点を持つと、次に説明するトルク（これを「吸い込みトルク」とよぶ）Ｔ（図１１（Ａ）参照）が発生する。

この吸い込みトルクＴを発生させる角度エリアＬ（図１１（Ａ）参照）が前述した各構成部品の係合部などで発生する係合ガタの発生する角度範囲（Ｋ）（図１１（Ｂ）参照）より大きいと、回転体４３は凸状の突起４３Ｄ（規制部６Ｂ）を介し、固定ベース４１に対し常に押し付けられ、ガタの発生は見られなくなる。

そこで、回転角が１８０°である本発明の２軸ヒンジの回転装置では、上筐体２の回転動作の際に、剛球７２の走行軌跡を第１のカムプレート７７から第２のカムプレート７８へ移行させる（或は、第２のカムプレート７８から第１のカムプレート７７へ移行させる）ことにより、図１１（Ｂ）に示すように、ヒンジの旋回可能な角度Ｍが、次式（１）
Ｍ＝１８０°＋Ｋ＋γ ・・・（１）
ここで、Ｋ：係合ガタの発生する角度範囲
γ：ロック溝７７Ｂとロック溝７８Ｂが
形成するＸ−Ｙ平面上の角度差
となるように構成し、旋回角度を変更（拡大）可能に構成している。これにより、剛球７２の走行軌跡がカムプレート７７からカムプレート７８に移動すると、ロック溝７７Ｂとロック溝７８Ｂとの角度差分だけ余計に走行する(旋回)ことが可能になるように構成されている。

例えば、筐体が「閉鎖状態」（０°）では、剛球７２は、ロック溝７７Ｂを構成する中心部が深く窪んだ凹部７７１Ａ（または７７２Ａ）の斜面上に乗っており、吸い込みトルクＴが発生している（「吸い込み力発生状態」）。

次に、回転体４３が旋回すると、剛球７２は剛球ホルダ７１に保持されながら、第１カムプレート７７上を走行するが、回転角度（例えば、図１１では点Ｐ）になったとき、押出しカム部材７６により剛球ホルダ７１が押上げられて上方向（カム部材７６とは反対方向）にスライドし、剛球７２の転動相手（走行軌跡）が第２カムプレート７８に移行する。

ここで、第２カムプレート７８に設けられたロック溝７８Ｂは、図９（Ａ）及び図１１（Ｂ）に示すように、回転角度０°に対し角度Ｋだけずらした位置に配置されており、回転体４３は「開放状態」（１８０°）へ移行しても、吸い込み力発生状態のエリア内にある。そのため、吸い込みトルクＴを維持することが可能となり、各部品の係合部などで係合ガタを発生していても、これを吸収することができるので、ガタつくことはない。

なお、本発明は上述した実施形態に何ら限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において種々の形態で実施し得るものである。
また、以上の実施形態では、２軸ヒンジの回転装置を携帯電話機に適用したが、本発明の回転装置は、この携帯電話機以外に、例えば各種の通信端末機器、パソコンなどのＯＡ機器、ビデオカメラ、スチルカメラ、その他の各種電子機器への適用が可能である。

本発明の回転装置は、上下の筐体部分が開姿勢および閉姿勢の双方で保持力を低下させることなく旋回に要する操作力を低減できるので軽い操作感を得ることができる。また、早いスピードで開姿勢に展開する時の衝撃力を緩和し、開姿勢および閉姿勢におけるガタツキも無くせるので動作品位の高い回転装置が実現できる効果を有し、特にこの回転装置を携帯電話機器等の連結部のヒンジ部分に適用するのに有用である。

（Ａ）は本発明に係る回転装置を使用した携帯電話機の開放状態を示す平面図 （Ｂ）は同じ開放状態を示す側面図 （Ａ）は本発明に係る回転装置を使用した携帯電話機の閉鎖状態を示す平面図 （Ｂ）は同じ閉鎖状態を示す側面図 本発明の第１の実施形態に係る回転装置の縦断面図 本発明の第１の実施形態に係る回転装置の分解斜視図 本発明の第１の実施形態に係る回転装置の横断面図 本発明の第１の実施形態に係る回転装置の変形例を示す横断面図 本発明の第２の実施形態に係る回転装置の縦断面図 本発明の第２の実施形態に係る回転装置の分解斜視図 本発明の第２の実施形態に係る回転装置の第１カムプレートを示す断面図 本発明の第２の実施形態に係る回転装置の第２カムプレートを示す断面図 （Ａ）は本発明の第１カムプレートのカム線図 （Ｂ）は本発明の第２カムプレートのカム線図 携帯電話機一般における閉鎖状態を示す概略平面図 携帯電話機一般における待ち受け状態を示す概略平面図 携帯電話機一般における開放状態を示す概略平面図

符号の説明

１ 下筐体
１１ キー操作部
１２ 送話部
２ 上筐体
２１ 液晶表示部
２２ 受話部
３ 連結部
４ 回転ユニット
４１ 固定ベース
４１Ａ 角孔
４１Ｂ，４１Ｃ 起立壁（規制部）
４２ 支軸
４３ 回転体
４３Ａ 収容室
４３１ （回転体４の）内周面
４３２，４３３ ロック溝（ダンパロック機構）
４３２Ａ，４３３Ａ 凹部
４３２Ｂ，４３３Ｂ 凸部
４３２Ｃ、４３３Ｃ 凸部（変形部）
４３Ｂ 第１の軸装孔(角孔)
４３Ｃ 第２の軸装孔(丸孔)
４３Ｄ 凸状の突起（被規制部）
５ 開閉ユニット
５１ 開閉軸
５２ ガイド軸
６ 回転角度制限手段
６Ａ 被規制部
６Ｂ 規制部
７ ダンパロック機構
７１ 剛球ホルダ（凸カム部を構成）
７１Ｃ 被押出しカム部
７１１ （剛球ホルダの）外周面
７２ 剛球
７３ 板バネ
７４ 規制板
７５ 止め輪
７６ 押出しカム部材（凹カム部を構成）
７６Ａ 押出しカム部
７７,７８ 第１、第２のカムプレート
７７Ａ 回転室
７７Ｂ ロック溝
７７１Ａ，７７２Ａ 凹部
７７１Ｂ，７７２Ｂ 凸部
７８Ａ 回転室
７８Ｂ ロック溝
７８１Ａ，７８２Ａ 凹部
７８１Ｂ，７８２Ｂ 凸部
７９ 皿バネ
８ 開閉角度制限手段
８１ 開閉ヒンジ部
Ｌ 隙間
Ｔ 吸い込みトルク
Ｍ ヒンジの回転角度
Ｋ 係合ガタの発生する角度範囲
γ ロック溝間の角度差

Claims (6)

1. ２つの筐体を旋回自在に、かつ、開閉自在に連結する連結部に設置する回転装置において、
   前記２つの筐体のうちいずれか一方の筐体から前記他方の筐体に亙って設置され前記双方の筐体を互いに旋回可能とする支軸と、
   この支軸を介して前記一方の筐体に回転自在に設置する回転体と、
   この回転体に対して前記支軸と直交する方向に回転自在に設置し、前記双方の筐体を開閉可能とする開閉軸と、
   前記一方の筐体が他方の筐体に対して旋回動作中に転動するとともに前記一方の筐体が他方の筐体に対して所定位置まで旋回すると嵌入して前記一方の筐体をロックさせる剛球を前記回転体と前記支軸との間に有するダンパロック機構と
   を備える回転装置。
2. ２つの筐体を旋回自在に、かつ、開閉自在に連結する連結部に設置する回転装置において、
   前記２つの筐体のうちいずれか一方の筐体に固設する固定ベースと、この固定ベースに一体に取付けるとともに前記一方の筐体から前記他方の筐体に亙って突設する支軸と、この支軸に対して回転可能に設け前記２つの筐体のうち前記他方の筐体を固設する回転体とを有し、前記２つの筐体を旋回可能に連結する回転ユニットと、
   前記固定ベースに設ける規制部および前記回転体に設けて前記規制部に係止させる被規制部を有し、前記固定ベースに対して前記回転体の回転角度の許容範囲を設定する回転角度制限手段と、
   前記回転体の回転中心部に設ける収容室に収容し前記支軸に一体に固着する剛球ホルダと、この剛球ホルダに摺動可能に保持する剛球と、この剛球に押出力を付与する板バネと、前記回転体の収容室内の前記剛球が転動する内周面に設けた前記剛球が嵌入するロック溝とを有するダンパロック機構と、
   前記一方の筐体と前記他方の筐体とに亙って設ける開閉軸を有し、前記２つの筐体を開閉可能に連結する開閉ユニットと、
   前記開閉軸の開閉角度の許容範囲を設定する開閉角度制限手段と
   を備える回転装置。
3. ２つの筐体を旋回自在に、かつ、開閉自在に連結する連結部に設置する回転装置において、
   前記２つの筐体のうちいずれか一方の筐体に固設した固定ベースと、この固定ベースと一体に取付けるとともに前記一方の筐体から前記他方の筐体に亙って突設する支軸と、この支軸に対して回転可能に設ける回転体とを有し、前記２つの筐体を旋回可能に連結する回転ユニットと、
   前記固定ベースに設ける規制部および前記回転体に設けて前記規制部に係止させる被規制部を有し、前記固定ベースに対して前記回転体の回転角度の許容範囲を設定する回転角度制限手段と、
   内周面に第１ロック溝を有する回転室を中央部に形成し前記回転体の中央部に設ける収容室に嵌着する第１カムプレートと、前記第１ロック溝に対してシフトした、内周面の所定位置に第２ロック溝を有する回転室を中央部に形成し前記回転体の前記収容室に前記第１カムプレートと積層状態で嵌着する第２カムプレートと、第1カム部を設けるとともに前記第１、第２カムプレートの前記回転室に遊挿し前記支軸に固着する剛球ホルダと、この剛球ホルダの前記第１カム部と係合する第２カム部を有し前記回転体の収容室に固設するカム部材と、前記剛球ホルダに摺動可能に抱持する剛球と、この剛球に所定方向の押出力を付与する板バネとを有し、前記一方の筐体に対して前記他方の筐体が旋回するのに伴い前記回転体が回転すると前記剛球ホルダの変位動作により、前記剛球が第１カムプレートと第２カムプレートの間を転動するとともに前記第１、第２のロック溝に嵌入してロックされるダンパロック機構と、
   前記支軸に直交する前記回転体の半径方向に配設され前記一方の筐体と前記他方の筐体とに亙って設ける開閉軸とを有し、前記２つの筐体を開閉可能に連結する開閉ユニットと、
   前記回転体に対して前記開閉軸の開閉角度の許容範囲を設定する開閉角度制限手段と
   を備える回転装置。
4. 前記回転室の内周面または前記剛球ホルダの外周面に、前記回転室の内周面と前記剛球ホルダの外周面との隙間間隔を変化させる径方向に凹状又は凸状を有する変形部を設け、前記回転室の内周面または前記剛球ホルダの外周面と前記剛球との接触圧を変更させる請求項２から３のいずれか１項記載の回転装置。
5. 前記回転室と前記剛球ホルダとの隙間は前記ロック溝付近にて最小寸法に形成し、前記剛球が前記回転体または剛球ホルダとの接触圧を前記ロック溝に近づくにつれて高くしている請求項２から４のいずれか１項記載の回転装置。
6. 第１および第２の筐体が連結部を介して開閉可能に、かつ、旋回可能に連結される携帯電話機器において、
   前記連結部に請求項１から５のいずれか１項記載の回転装置を備える携帯電話機器。

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