JP2006161971A - ヒンジ装置 - Google Patents

Abstract

【課題】携帯電話のような小形機器に対して好適に適用する。
【解決手段】筒部材１１と、筒部材１１を回転自在に支持する一対の固定軸１２、１３と、固定軸１２、１３の間において筒部材１１を回転自在に貫通する回転軸１４とを設け、固定軸１２、１３、回転軸１４は、同一平面上に直交させて配置する。
【選択図】図１

Description

この発明は、携帯電話において、本体部に対して表示部を開閉自在に、しかも回転自在に連結するために特に好適に使用することができるヒンジ装置に関する。

本体部に対し、液晶ディスプレイのような表示部を開閉自在に、しかも回転自在に連結するために、小形のヒンジ装置が実用されている（たとえば特許文献１）。

このものは、本体部側の固定軸と、表示部側の回転軸とを備える２軸形のヒンジであり、１本の長い固定軸と、固定軸を介して揺動自在に支持するベース板と、ベース板上に回転自在に立設する回転軸とを備えている。なお、固定軸には、回転軸の回転範囲を９０°に制限する規制板が併せて固定され、ベース板には、回転軸の回転範囲の両端においてクリック感を発現させるノッチが形成されている。ただし、このものは、携帯用のビデオカメラ用に開発されたものである。
特開平１１−２４７８３７号公報

かかる従来技術によるときは、固定軸、回転軸は、それぞれの軸心がベース板を介して離れて配置されているため、小形化することに限界があり、携帯電話のような小形機器に適用することが困難であるという問題があった。

そこで、この発明の目的は、かかる従来技術の問題に鑑み、筒部材を介し、固定軸、回転軸を同一平面上に直交させて配置することによって、携帯電話のような小形機器に対しても好適に適用することができるヒンジ装置を提供することにある。

かかる目的を達成するためのこの発明の構成は、筒部材と、筒部材を回転自在に支持する一対の固定軸と、固定軸の間において筒部材を回転自在に貫通する回転軸と、筒部材に組み込む規制機構とを備えてなり、固定軸、回転軸は、同一平面上に直交させて配置し、規制機構は、筒部材の特定の回転角度において回転軸の回転を許容することをその要旨とする。

なお、各固定軸、回転軸には、それぞれ本体部、表示部に連結するブラケットを付設することができ、筒部材の特定の回転角度においてクリック感を発現するノッチ機構を筒部材に組み込むことができる。

また、回転軸の回転範囲を規定する制限機構を筒部材に組み込むことができ、回転軸の回転範囲を規定する制限機構を筒部材に組み付けることができる。

かかる発明の構成によるときは、固定軸、回転軸は、それぞれたとえば携帯電話の本体部、表示部に連結することにより、本体部に対して表示部を開閉し、回転させることができる。一方、本体部側の固定軸、表示部側の回転軸は、筒部材を介し、同一平面上に直交させて配置されている。すなわち、固定軸、回転軸の各軸心は、筒部材内において、同一平面上に直交するから、全体サイズを最小に小形化することができ、携帯電話のような小形機器にも、好適に組み込んで適用することができる。

また、固定軸、回転軸の連結強度は、筒部材の強度に依存するが、筒部材は、単純な板材ではなく、三次元的な立体であるから、所要強度を実現することも極めて容易である。ただし、筒部材は、一対の固定軸を介して軸方向の両端部を回転自在に支持し、固定軸の間に回転軸を回転自在に貫通させることができればよく、その外形形状は、角筒状、円筒状などの任意の形状であってもよい。なお、表示部は、筒部材を回転させることにより本体部から開き、特定の開き角度において、回転軸を介して回転させることができる。回転軸は、規制機構を介し、筒部材の特定の回転角度において回転を許容されるからである。

本体部、表示部に連結するブラケットを各固定軸、回転軸に付設すれば、ブラケットを介し、本体部、表示部を各固定軸、回転軸に対して必要十分に強固に連結することができる。

ノッチ機構は、筒部材の特定の回転角度、すなわち表示部の特定の開き角度においてクリック感を発現し、たとえば表示部の回転可能位置を適確に示すことができる。ただし、ノッチ機構は、表示部の回転可能位置に加えて、表示部の開閉限界を含む１または２以上の表示部の開き角度に対応してクリック感を発現させるようにしてもよい。

制限機構は、回転軸の回転範囲を規定することにより、表示部の回転範囲を制限することができる。なお、制限機構は、筒部材の内部に組み込んでもよく、筒部材の外部に組み付けてもよい。

以下、図面を以って発明の実施の形態を説明する。

ヒンジ装置は、筒部材１１、一対の固定軸１２、１３、回転軸１４を主要部材としてなる（図１、図２）。

筒部材１１は、左右に長い角筒状に形成されている（図１、図３）。筒部材１１の軸上には、フランジ１２ａ付きの固定軸１２、フランジ１３ａ付きの固定軸１３を回転自在に挿入する大小の孔１１ａ、１１ｂが連続して形成されている。ただし、孔１１ａ、１１ｂの内径は、それぞれ固定軸１３のフランジ１３ａ、固定軸１２のフランジ１２ａの外径に適合しているものとする。大径の孔１１ａの内面には、相対向する位置にスリット１１ｃ、１１ｃが形成され、小径の孔１１ｂの先端は、固定軸１２に適合する開口１１ｄが形成されている。また、孔１１ａ、１１ｂを接続する段部には、角孔１１ｅが孔１１ａ側に上下に貫通して形成され、孔１１ｂの開口１１ｄ寄りには、回転軸１４を回転自在に貫通させる孔１１ｆが形成されている。ただし、孔１１ｂ、１１ｆの各軸心は、同一平面上において直交し、スリット１１ｃ、１１ｃの形成位置は、孔１１ｆと同方向であり、角孔１１ｅの形成方向は、孔１１ｆと直交しているものとする。

そこで、固定軸１２、１３を筒部材１１の孔１１ｂ、１１ａに組み込み（図１、図２）、回転軸１４を筒部材１１の孔１１ｆに貫通させると、固定軸１２、１３は、筒部材１１を軸まわりに回転自在に支持することができる。また、回転軸１４は、固定軸１２、１３の間において筒部材１１を回転自在に貫通し、このとき、固定軸１２、１３と、回転軸１４とは、筒部材１１を介し、同一平面上に直交させて配置されている。なお、筒部材１１の開口１１ｄから長く突出する固定軸１２の先端、筒部材１１の孔１１ａから僅かに突出する固定軸１３には、それぞれの短い角柱部分に対して図示しない携帯電話の本体部に連結するブラケットＢ1 が付設され、筒部材１１を貫通する回転軸１４の先端には、短い角柱部分に対して図示しない表示部に連結するブラケットＢ2 が付設されている。また、回転軸１４は、一端の大径のフランジ１４ａと、筒部材１１の外部において装着するＥリング１４ｂとを介して筒部材１１から抜止めされている。

筒部材１１内において、固定軸１２のフランジ１２ａは、回転軸１４の大径部１４ｃに形成する平行な切欠面１４ｄ、１４ｄの一方に対面している（図４、図５）。ただし、フランジ１２ａには、平行な切欠面１２ｂ、１２ｂが形成されており、大径部１４ｃには、底部が円弧状に膨出する浅い切欠き１４ｅと、底部が山形に突出する深い切欠き１４ｆとが切欠面１４ｄ、１４ｄの間に互いに背向するようにして形成されている。なお、切欠き１４ｆの高さｈは、切欠面１２ｂ、１２ｂの間隔ｄに適合するものとし、切欠き１４ｅは、切欠き１４ｆの上下に延長されている。

そこで、回転軸１４は、フランジ１２ａの切欠面１２ｂ、１２ｂの部分だけを切欠き１４ｆに収納するようにして、１８０°だけ反時計方向に回転させることができる（図４、図５の各矢印方向）。回転軸１４は、フランジ１２ａの切欠面１２ｂ、１２ｂの部分が切欠き１４ｆに進入することにより、フランジ１２ａが一方の切欠面１４ｄに対向する位置から他方の切欠面１４ｄに対向する位置まで回転させることができ、それ以上の回転は、フランジ１２ａが切欠き１４ｅの円弧状の底部に接触して阻止されてしまうからである。すなわち、回転軸１４の切欠き１４ｆは、固定軸１２の切欠面１２ｂ、１２ｂ付きのフランジ１２ａとともに、回転軸１４の回転範囲を規定する制限機構を形成しており、制限機構は、筒部材１１に組み込まれている。

ただし、このようにして回転軸１４が回転し得るのは、切欠き１４ｆの上下面が切欠面１２ｂ、１２ｂと平行になるような筒部材１１の特定の回転角度に限られている。それ以外の回転角度では、筒部材１１と一体に旋回する回転軸１４の傾きに起因して、フランジ１２ａの切欠面１２ｂ、１２ｂの部分が切欠き１４ｆに正しく進入することができなくなり、回転軸１４の回転が阻止されてしまうからである。すなわち、回転軸１４の切欠き１４ｆは、フランジ１２ａの切欠面１２ｂ、１２ｂとともに、筒部材１１の特定の回転角度において回転軸１４の回転を許容する規制機構を形成しており、規制機構は、筒部材１１に組み込まれている。

固定軸１３には、止めワッシャ１３ｂを介し、カムディスク１５、コイルばね１６、押え板１７が装着されている（図１、図２）。ただし、止めワッシャ１３ｂは、固定軸１３の先端にかしめられており、押え板１７には、筒部材１１のスリット１１ｃ、１１ｃに係合する係合突部１７ａ、１７ａが形成されている。そこで、固定軸１３は、カムディスク１５、コイルばね１６、押え板１７とともに筒部材１１の孔１１ａに挿入し、筒部材１１の角孔１１ｅを介して押え板１７を回転させ、係合突部１７ａ、１７ａの位置をスリット１１ｃ、１１ｃから外すことにより、筒部材１１から抜止めすることができる。

また、固定軸１３の前方には、回転軸１４の一方の切欠面１４ｄに対面するキャップ１９が配設され（図１、図５）、キャップ１９は、コイルばね１８とともに筒部材１１の孔１１ｂに組み込まれている。ただし、コイルばね１８の一端は、キャップ１９に収納され、他端は、止めワッシャ１３ｂに当接している。そこで、コイルばね１８は、キャップ１９を切欠面１４ｄに押し当てることにより、回転軸１４の回転範囲の両端においてクリック感を発現し、回転中に摩擦トルクを発生させるノッチ機構を形成しており、ノッチ機構は、筒部材１１に組み込まれている。

固定軸１３のフランジ１３ａの前面には、一対のカム１３ｃ、１３ｃが径方向に形成されている（図６（Ａ））。また、カムディスク１５の外周には、筒部材１１のスリット１１ｃ、１１ｃに係合する係合突部１５ａ、１５ａが形成され（同図（Ｂ））、固定軸１３のフランジ１３ａに対向する面には、カム１３ｃ、１３ｃに係合する高低のカム１５ｂ、１５ｂ…が放射状に形成されている。そこで、カムディスク１５は、コイルばね１６を介してフランジ１３ａに押し付けることにより、カム１３ｃ、１３ｃ、１５ｂ、１５ｂ…を介し、筒部材１１の特定の回転角度においてクリック感と開閉トルクとを発現する別のノッチ機構を形成しており、このノッチ機構も、筒部材１１に組み込まれている。カムディスク１５は、固定軸１３に摺動自在に装着されており、係合突部１５ａ、１５ａがスリット１１ｃ、１１ｃに係合していることにより、筒部材１１と一体に回転することができるからである。なお、図６（Ａ）、（Ｂ）は、それぞれ固定軸１３、カムディスク１５の拡大斜視図である。

かかるヒンジ装置は、本体部Ａ、液晶ディスプレイＤ1 付きの表示部Ｄを有する携帯電話に組み込み（図７）、本体部Ａに対して表示部Ｄを開閉し、表示部Ｄを回転させることができる。ただし、図７において、ヒンジ装置は、筒部材１１に対してのみ代表的に符号が付されており、本体部Ａは、ブラケットＢ1 、Ｂ1 を介してヒンジ装置の固定軸１２、１３に連結され、表示部Ｄは、ブラケットＢ2 を介してヒンジ装置の回転軸１４に連結されている。また、図７において、ヒンジ装置、ブラケットＢ1 、Ｂ1 、Ｂ2 は、図示しないカバーを介して体裁よく隠蔽するものとする。

表示部Ｄは、本体部Ａの表面に液晶ディスプレイＤ1 を伏せるようにして閉じることができ（図７（Ａ）の一点鎖線）、また、液晶ディスプレイＤ1 を表にして、本体部Ａに対して約１６０°の使用状態に開くことができる（同図（Ａ）の二点鎖線）。回転軸１４上の表示部Ｄは、筒部材１１を回転させることにより、本体部Ａに対して開閉させることができるからである。また、このとき、カムディスク１５、コイルばね１６、フランジ１３ａによるノッチ機構は、表示部Ｄの閉じ側、開き側の限界に加えて、その中間の表示部Ｄの直立位置（同図（Ａ）の実線）に相当する筒部材１１の回転角度において、クリック感を発現させることができる。ただし、表示部Ｄの閉じ側、開き側の限界は、表示部Ｄが本体部Ａと機械的に干渉することにより規定するものとし、ヒンジ装置によって規定される訳ではない。

筒部材１１を９０°回転させて表示部Ｄを直立位置に開くと（図７（Ａ）の実線）、回転軸１４の切欠き１４ｆ、固定軸１２の切欠面１２ｂ、１２ｂによる規制機構は、回転軸１４の回転を許容し、直立状態の表示部Ｄを反時計方向に１８０°回転させることができる（図７（Ｂ）〜（Ｄ））。なお、このとき、回転軸１４の切欠面１４ｄ、１４ｄ、固定軸１２のフランジ１２ａによる制限機構は、表示部Ｄの回転範囲を規定しており、コイルばね１８、キャップ１９、切欠面１４ｄ、１４ｄによるノッチ機構は、表示部Ｄの回転範囲の両端においてクリック感を発現し、回転中に適切な摩擦トルクを発生する。ただし、表示部Ｄの回転方向は、回転軸１４を軸まわりに１８０°回転させて筒部材１１に組み込むことにより、時計方向にすることも可能である。また、１８０°回転させた表示部Ｄは、本体部Ａに対して約１６０°に開くことができる（図７（Ｄ）の二点鎖線）。

さらに、１８０°回転させた表示部Ｄは、液晶ディスプレイＤ1 を表にして本体部Ａ上に閉じることができる（図７（Ｅ）の実線、二点鎖線）。また、図７（Ｅ）の表示部Ｄは、逆の手順をたどることにより、図７（Ａ）の実線に復帰させ、同図の一点鎖線、二点鎖線のいずれかに復帰させることができる。ただし、表示部Ｄは、図７（Ａ）、（Ｄ）のように、回転軸１４の回転角度０°、１８０°の状態にあるときに限り、本体部Ａに対して開閉させることができ、図７（Ｂ）、（Ｃ）のように、それ以外の回転角度では、開閉不能となっている。切欠き１４ｆ、切欠面１２ｂ、１２ｂによる規制機構は、回転軸１４の回転角度０°、１８０°以外では、フランジ１２ａの切欠面１２ｂ、１２ｂの部分が切欠き１４ｆに進入することにより、筒部材１１の回転を阻止しているからである。

他の実施の形態

一方の固定軸１２は、フランジ１２ａを切り離し、コイルばね１８を介してフランジ１２ａを回転軸１４に向けて付勢することができる（図８、図９）。ただし、フランジ１２ａの後面側には、固定軸１２側の半月状の係合突部１２ｃ、１２ｃの間に進入して係合する平板状の係合部１２ｄが突設されており、フランジ１２ａは、固定軸１２に対し、係合部１２ｄ、係合突部１２ｃ、１２ｃを介して相対回転不能に連結されている。

一方、固定軸１３に装着するカムディスク１５、コイルばね１６、押え板１７は、固定軸１３の先端のＥリング１３ｄを介して抜止めされている。また、係合突部１７ａ、１７ａ付きの押え板１７は、弾性を有する合成樹脂製とし、筒部材１１のスリット１１ｃ、１１ｃに係合突部１７ａ、１７ａを対応させて孔１１ａに圧入し、係合突部１７ａ、１７ａを筒部材１１の上下の小さな角孔１１ｅ、１１ｅに弾発的に係合させることにより、固定軸１３を抜止めしている。ただし、角孔１１ｅ、１１ｅは、スリット１１ｃ、１１ｃを横断するようにして形成されている（図１０）。

フランジ１２ａは、コイルばね１８を介して回転軸１４の一方の切欠面１４ｄに押し付けられ（図１１）、コイルばね１８とともに、回転軸１４の回転範囲の両端においてクリック感を発現するノッチ機構を形成している。また、フランジ１２ａの切欠面１２ｂ、１２ｂの部分は、回転軸１４の切欠き１４ｆに進入することにより、筒部材１１の特定の回転角度において回転軸１４の回転を許容する規制機構を形成するとともに、回転軸１４の回転範囲を規定する制限機構を形成している。

ただし、回転軸１４の切欠き１４ｆは、底部が円弧状に膨出しており、上下面がフランジ１２ａの切欠面１２ｂ、１２ｂと平行なときにのみ、フランジ１２ａの切欠面１２ｂ、１２ｂの部分の進入が可能である。また、切欠き１４ｆの背面側は、大径部１４ｃがそのまま連続しており、したがって、回転軸１４は、フランジ１２ａが相対的に切欠面１４ｄを越えて切欠き１４ｆの背面側に移行しようとすると、コイルばね１８に抗してフランジ１２ａが後退し、係合部１２ｄが固定軸１２に当接して回転が阻止されるものとする。なお、図１１（Ｂ）は、同図（Ａ）のＹ−Ｙ線矢視断面相当図である。

筒部材１１の特定の回転角度において回転軸１４の回転を許容する規制機構と、回転軸１４の回転範囲を規定する制限機構とを機械的に分離することができる（図１２、図１３）。

回転軸１４のフランジ１４ａは、長方形と半円とを接合する形状に形成されており、長方形の一方の短辺が筒部材１１の一面に形成する凹部１１ｇの一辺に接するように配置されている（図１２、図１４（Ａ））。そこで、回転軸１４は、規制機構により回転が許容されると、フランジ１４ａの半円側に１８０°だけ回転させることができ（図１４（Ａ）の矢印方向）、フランジ１４ａ、凹部１１ｇは、筒部材１１の外部に組み付ける制限機構を形成している。ただし、図１４（Ａ）、（Ｂ）は、それぞれ図１２のＺ矢視相当図、図１４（Ａ）のＡ−Ａ線矢視断面相当図である。なお、筒部材１１には、スリット１１ｃ、１１ｃ、開口１１ｄ付きの孔１１ａが形成され（図１４（Ｂ））、各スリット１１ｃの中途には、角孔１１ｅが設けられている。

固定軸１２から分離する切欠面１２ｂ、１２ｂ付きのフランジ１２ａは、スリット１１ｃ、１１ｃに係合する係合突部１２ｅ、１２ｅが外周に形成されている（図１２、図１５（Ｂ））。また、フランジ１２ａの円柱状の係合部１２ｄの先端には、一対の扇面形の係合突部１２ｆ、１２ｆが突設されている。一方、固定軸１２には、フランジ１２ａ側の係合突部１２ｆ、１２ｆに適合する係合突部１２ｃが形成されている（図１２、図１５（Ａ））。ただし、固定軸１２には、筒部材１１の大径の孔１１ａの内径に適合させるために、補助フランジ１２ｇが形成されている。

そこで、筒部材１１を回転させてフランジ１２ａを回転させ、フランジ１２ａ側の係合突部１２ｆ、１２ｆを固定軸１２側の係合突部１２ｃの両側に位置させると（図１６（Ａ）、（Ｂ））、コイルばね１８を介して回転軸１４の一方の切欠面１４ｄに押し付けられているフランジ１２ａは、コイルばね１８に抗して固定軸１２側に後退可能となり、回転軸１４の回転を許容することができる（図１６（Ａ）の矢印方向、二点鎖線）。すなわち、フランジ１２ａ側、固定軸１２側の係合突部１２ｆ、１２ｆ、１２ｃは、筒部材１１の内部に組み込む規制機構を形成している。ただし、回転軸１４の大径部１４ｃには、フランジ１２ａの切欠面１２ｂ、１２ｂの部分が進入し得る切欠面１４ｄ、１４ｄが形成されており、回転軸１４の大径部１４ｃには、フランジ１２ａの切欠面１２ｂ、１２ｂの部分が進入し得る切欠面１４ｄ、１４ｄが形成されており、図１３には、このようにして回転軸１４の回転が許容されている状態が図示されている。

なお、図１２において、固定軸１３は、フランジ１３ａを分離するとともに、平行な平面１３ｅ、１３ｅを軸方向に形成する変形軸となっている。また、フランジ１３ａは、筒部材１１のスリット１１ｃ、１１ｃに適合する係合突部１３ｆ、１３ｆを外周に突設するとともに、固定軸１３の大径部１３ｇに適合するキャップ状に形成されている。また、カムディスク１５は、固定軸１３に適合する変形孔を介し、固定軸１３に対し、前後に摺動自在であるが、相対回転不能に装着されている。そこで、筒部材１１を回転させると、フランジ１３ａは、筒部材１１と一体に回転し、固定軸１３上の固定のカムディスク１５と係合してクリック感を発現することができる。なお、図１２の押え板１７、Ｅリング１３ｄは、図８の押え板１７、Ｅリング１３ｄと全く同一である。

以上の説明において、規制機構は、回転軸１４の回転を許容する筒部材１１の回転角度として、９０°以外の任意の角度を設定することができる。また、制限機構に、回転軸１４の回転範囲として、１８０°以外に、３６０°未満の任意の角度を設定してもよい。筒部材１１の回転、回転軸１４の回転に応じてクリック感を発現する各ノッチ機構も、それぞれの任意の回転角度においてクリック感を発現させてもよい。

なお、この発明は、携帯電話に限らず、開閉動作、回転動作を必要とする任意の用途に適用可能である。ただし、そのときの本体部Ａ、表示部Ｄは、ヒンジ装置を介して連結する２部材のそれぞれを指称するものとする。

全体構成分解斜視図 要部拡大斜視図 筒部材の縦断面図 要部拡大分解斜視図 要部動作説明図（１） 要部斜視説明図（１） 使用状態動作説明図 他の実施の形態を示す図１相当図（１） 他の実施の形態を示す図２相当図（１） 他の実施の形態を示す図３相当図 他の実施の形態を示す図４、図５相当説明図 他の実施の形態を示す図１相当図（２） 他の実施の形態を示す図２相当図（２） 筒部材の構成説明図 要部斜視説明図（２） 要部動作説明図（２）

符号の説明

Ａ…本体部
Ｄ…表示部
Ｂ1 、Ｂ2 …ブラケット
１１…筒部材
１２、１３…固定軸
１４…回転軸

特許出願人 オリエンタルチエン工業株式会社
代理人 弁理士 松 田 忠 秋

Claims (5)

1. 筒部材と、該筒部材を回転自在に支持する一対の固定軸と、該固定軸の間において前記筒部材を回転自在に貫通する回転軸と、前記筒部材に組み込む規制機構とを備えてなり、前記固定軸、回転軸は、同一平面上に直交させて配置し、前記規制機構は、前記筒部材の特定の回転角度において前記回転軸の回転を許容することを特徴とするヒンジ装置。
2. 前記各固定軸、回転軸には、それぞれ本体部、表示部に連結するブラケットを付設することを特徴とする請求項１記載のヒンジ装置。
3. 前記筒部材の特定の回転角度においてクリック感を発現するノッチ機構を前記筒部材に組み込むことを特徴とする請求項１または請求項２記載のヒンジ装置。
4. 前記回転軸の回転範囲を規定する制限機構を前記筒部材に組み込むことを特徴とする請求項１ないし請求項３のいずれか記載のヒンジ装置。
5. 前記回転軸の回転範囲を規定する制限機構を前記筒部材に組み付けることを特徴とする請求項１ないし請求項３のいずれか記載のヒンジ装置。
   

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