JP2007064427A - 2軸型ヒンジ装置 - Google Patents

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Abstract

【課題】 ヒンジで結合された第1筐体と第2筐体とを開いたときの状態を多様化し、第1筐体と第2筐体とを回転動作させるときの回転角度の自由度を拡大可能とする2軸型ヒンジ装置を提供する。
【解決手段】 第1筐体と第2筐体を開閉可能に結合するために並列して配置された2つの開閉軸10、11を持つ2軸型ヒンジ装置1であって、開閉軸10、11に挿通した固定カム16、18と回転カム15、19とが当接カム面で当接し、開閉軸10、11が回転する開閉動作時に摺動摩擦トルク又はクリックトルクを発生するよう構成したトルクユニットを、1つの開閉軸10又は11に挿通したばね17の両端部に2箇所以上独立して配置して構成した1軸のヒンジ2組と、2組の1軸のヒンジに配置する回転カム15、19部を、両開閉軸10、11に共通な1つの結合部品に形成して組み付けることにより、1軸のヒンジが並列に2組配置された状態で一体化された2軸型ヒンジ装置を構成する。
【選択図】 図2

Description

本発明は、携帯電話、ノート型パソコン、電子手帳、DVDモニター、リモコン等の小型電子機器の折り畳み用の回転機構部に使用される、2組の1軸ヒンジを並列に配置した2軸型ヒンジ装置に関する。
一般に、2つ折り型の携帯電話には、キーボードが設置された第1筐体と画像を写す液晶モニター(LCD)が組み込まれた第2筐体との間を1軸のヒンジ装置で結合することにより、この1軸ヒンジの軸を中心として第2筐体(LCD側)を回転させる開閉動作を行うように構成したものがある。
さらに、2つ折り型の携帯電話には、第1筐体と第2筐体間との間を2本の軸を交差させた構造の2軸ヒンジで結合することにより、第1筐体と第2筐体との間で、一方の1軸ヒンジにより開閉動作可能に構成し、これに直交する他方の1軸ヒンジで液晶モニターを設けた第2筐体の回転動作を可能に構成したものがある。
また、従来の図17に示す如き2つ折り型の携帯電話で、第1筐体と第2筐体とを開閉動作可能に連結する1軸ヒンジでは、シャフト100に圧縮コイルばね101を挿通し、この圧縮コイルばね101の両端部にそれぞれ回転カム103と固定カム104とから構成されたトルク発生部を2箇所設置して構成することにより、高耐久性、小型化、軽量化を図ったものが提案されている(例えば、特許文献1参照。)。
前述のような2つ折り型の携帯電話では、第1筐体と第2筐体との間に、単一の1軸ヒンジを組み付けて開閉動作を行わせる構造であるため、この一1軸ヒンジを中心に開閉動作をさせたときに第1筐体と第2筐体との一部が衝突することを避けるため、回転角度を制限する回転ストッパー機構を設置する。この回転ストッパー機構は、いわゆる筐体ストッパー機構と称され、ヒンジを設置した第1筐体と第2筐体とに突き当てのための突起を設け、この突起が当接することで、第1筐体と第2筐体との開閉角度を制限するように構成している。
このため、2つ折り型の携帯電話では、第1筐体に対して第2筐体を、筐体ストッパー機構により180°以下の回転角度で開いた状態に設定して使用するのが普通である。
このような2つ折り型の携帯電話においては、第1筐体に対して第2筐体を略360°に近い角度範囲で回転可能にし、又は第1筐体と第2筐体とを180°回転して開いた状態で段差がない水平となるようにする等の、開状態の多様化、回転動作の自由度の拡大に対する強い要求がある。
特開2002−206520号公報
本発明は、上述した点に鑑み、開閉可能な小型電子機器を構成するためヒンジで結合された第1筐体と第2筐体とを開いたときの状態を多様化し、第1筐体と第2筐体とを回転動作させるときの回転角度の自由度を拡大可能とする、2軸型ヒンジ装置を新たに提供することを目的とする。
本発明の請求項1に記載の2軸型ヒンジ装置は、第1筐体と第2筐体を開閉可能に結合するための、並列して配置される2つの開閉軸を持つ2軸型ヒンジ装置において、開閉軸に挿通した固定カムと回転カムとが当接カム面で当接し、開閉軸が回転する開閉動作時に摺動摩擦トルク又はクリックトルクを発生するよう構成したトルクユニットを、1つの開閉軸に挿通したばねの両端部に2箇所以上独立して配置して構成した1軸のヒンジ2組と、2組の1軸のヒンジに配置する回転カム部を、両開閉軸に共通な1つの結合部品に形成して組み付けることにより、1軸のヒンジが並列に2組配置された状態で一体化するよう構成したことを特徴とする。
上述のように構成することにより、摺動摩擦トルク又はクリックトルクを発生する2箇所以上のトルクユニットを有する1軸のヒンジを、回転カム部を共通部品とすることにより、部品点数を削減し、第1筐体に対し第2筐体を約360°回転可能とし、第2筐体が任意の角度で停止可能とし、第1筐体と第2筐体とを段差の出ない開状態にすることを可能とし、開閉動作時に、一方の開閉軸を中心として筐体の周回操作をできるようにして、第1筐体と第2筐体とを開いたときの状態を多様化し、第1筐体と第2筐体とを回転動作させるときの回転角度の自由度を拡大できる。
本発明の請求項1に記載の2軸型ヒンジ装置は、第1筐体と第2筐体を開閉可能に結合するための、並列して配置される2つの開閉軸を持つ2軸型ヒンジ装置において、各開閉軸に貫通したばねの両端部に2箇所以上独立して配置され、開閉軸に挿通した固定カムと回転カムとが当接カム面で当接し、開閉軸が回転する開閉動作時に摺動摩擦トルク又はクリックトルクを発生するよう構成したトルクユニットと、開閉軸と同期して回転するよう配置したロックブロック部に設けた突起と、開閉軸に回転可能に軸着したボディーストッパー部に設けた突起との当接により、開閉軸の回転角度を制限するための回転ストッパー部とを有する、1軸のヒンジ2組と、2組の1軸のヒンジに配置する回転カム部を、両開閉軸に共通な1つの結合部品に形成して組み付けることにより、1軸のヒンジが並列に2組配置された状態で一体化するよう構成したことを特徴とする。
請求項3に記載した発明は、請求項1又は請求項2に記載の2軸型ヒンジ装置において、2組の1軸のヒンジに配置する回転カム部を、両開閉軸に共通な1つの結合部品に形成して組み付けると共に、ボディーストッパー部を両開閉軸に共通な1つの結合部品に形成して組み付けることにより、1軸のヒンジが並列に2組配置された状態で一体化し、第1筐体に設置された一方の1軸のヒンジの軸を回転中心としてその円周に沿って第2筐体が180°回転したときに、第1筐体と第2筐体とが水平な状態となり、さらに約360°まで回転可能に構成したことを特徴とする。
請求項4に記載した発明は、請求項1又は請求項2に記載の2軸型ヒンジ装置において、2組の1軸のヒンジのいずれか一方の開閉軸に、回転角度を制限するための回転ストッパーを設置したことを特徴とする。
前述のように構成することにより、摺動摩擦トルク又はクリックトルクを発生する2箇所以上のトルクユニットを有し、さらに回転ストッパー機構を有する1軸のヒンジを、回転カム部を共通部品とすることにより、部品点数を削減し、第1筐体に対し第2筐体を、回転ストッパー機構が許す範囲で最大約360°回転可能とし、第2筐体が任意の角度で停止可能とし、第1筐体と第2筐体とを段差の出ない開状態にすることを可能とし、開閉動作時に、一方の開閉軸を中心として筐体の周回操作をできるようにして、第1筐体と第2筐体とを開いたときの状態を多様化し、第1筐体と第2筐体とを回転動作させるときの回転角度の自由度を拡大でき、また、回転を制限する回転ストッパーを設けたことで、任意の角度で筐体の回転停止や、回転開始時に一方の開閉軸を優先回転操作できる。
請求項5に記載した発明は、請求項1又は請求項2に記載の2軸型ヒンジ装置において、開閉動作時に摺動摩擦トルク又はクリックトルクを発生するトルクユニットを1つの開閉軸に貫通したばねの両端に2箇所以上独立して設置した1軸のヒンジで、開閉軸の回転中に複数のクリックトルクを発生させるために、トルクユニット別に、固定カムと回転カムとの当接カム面に形成される凸凹のカム溝部の角度および溝部の数を変えて構成したことを特徴とする。
請求項6に記載した発明は、請求項1又は請求項2に記載の2軸型ヒンジ装置において、開閉軸に配置するトルクユニットを構成する、固定カムと回転カムとの当接カム面を平坦に形成し、摺動摩擦トルクのみを発生させるように構成したことを特徴とする。
前述のように構成することにより、請求項1又は請求項2に記載の発明の作用、効果に加えて、固定カムと回転カムとの当接カム面に形成する凸凹溝の角度や数を変え、或いは平坦に形成することにより、回転操作される筐体が停止する角度や停止回数を増やすことができる。
請求項7に記載した発明は、請求項1又は請求項2に記載の2軸型ヒンジ装置において、開閉軸の一部を長径と短径を有する断面形状に形成した部分に、開閉軸の軸方向に移動可能で開閉軸と同期して回転するよう設置した固定カムと、開閉軸に回転可能に設置した回転カムとを、当接カム面でばねの付勢力により圧接させて摩擦トルクを発生させるように構成したことを特徴とする。
前述のように構成することにより、請求項1又は請求項2に記載の発明の作用、効果に加えて、少なくとも固定カムの動作を安定させ、いわゆるグラグラ感やガタつきを防止できる。
本発明の請求項8に記載の2軸型ヒンジ装置は、第1筐体と第2筐体を開閉可能に結合するための、並列して配置される2つの開閉軸を持つ2軸型ヒンジ装置において、開閉軸に挿通した回転カムの両面に、それぞれ固定カムを配置し、回転カムの両面と対応する固定カムとが各当接カム面で、ばねの付勢力により圧接され、開閉軸が回転する開閉動作時に摺動摩擦トルク又はクリックトルクを発生するよう構成したトルクユニットを設けて構成した1軸のヒンジ2組と、2組の1軸のヒンジに配置する回転カム部を、両開閉軸に共通な1つの結合部品に形成して組み付けることにより、1軸のヒンジが並列に2組配置された状態で一体化するよう構成したことを特徴とする。
上述のように構成することにより、摺動摩擦トルク又はクリックトルクを発生する2個以上のトルクユニットを有する1軸のヒンジを、回転カム部を共通部品とし、一つの回転カムの両面に、それぞれ固定カムを配置することにより、部品点数を削減して小型化可能とし、第1筐体に対し第2筐体を約360°回転可能とし、第2筐体が任意の角度で停止可能とし、第1筐体と第2筐体とを段差の出ない開状態にすることを可能とし、開閉動作時に、一方の開閉軸を中心として筐体の周回操作をできるようにして、第1筐体と第2筐体とを開いたときの状態を多様化し、第1筐体と第2筐体とを回転動作させるときの回転角度の自由度を拡大できる。
請求項9に記載した発明は、請求項1又は請求項2に記載の2軸型ヒンジ装置において、少なくとも両開閉軸に共通な1つの結合部品に形成された回転カムの外形と、略同一の内部形状を有するヒンジケース内に、トルクユニットを収納するように構成したことを特徴とする。
上述のように構成することにより、請求項1又は請求項2に記載の発明の作用、効果に加えて、トルクユニットをケースに収納することで、筐体の設計および組込みを簡素化できる。また各開閉軸を筐体の片側の部分に集中して組込みできるので、各開閉軸の反対側にダーミー軸又は配線等を実装可能なエリアを確保できる。
請求項10に記載した発明は、請求項1又は請求項2に記載の2軸型ヒンジ装置において、2つの開閉軸の各々の両端部に、それぞれ第1筐体又は第2筐体との接合部位を構成したことを特徴とする。
上述のように構成することにより、請求項1又は請求項2に記載の発明の作用、効果に加えて、第1筐体と第2筐体とに対して2軸型ヒンジ装置を組み付ける際、2つの開閉軸における両端部で支持できるので、固定力を向上でき筐体の補強構造の簡素化を図ることができる。
請求項10に記載した発明は、請求項1又は請求項2に記載の2軸型ヒンジ装置において、両開閉軸に共通な1つの結合部品に形成された回転カムに、機器筐体又はケースに締結する締結部品用の締結用穴部を形成したことを特徴とする。
上述のように構成することにより、請求項1又は請求項2に記載の発明の作用、効果に加えて、機器筐体又はケースに対して2軸型ヒンジ装置を容易に固定できるようにする共に強固に固定して、ガタ防止と耐久強度の向上を図ることができる。
本発明の2軸型ヒンジ装置によれば、開閉可能な小型電子機器を構成するためヒンジで結合された第1筐体と第2筐体とを開いたときの状態を多様化し、第1筐体と第2筐体とを回転動作させるときの回転角度の自由度を拡大できるという効果がある。
以下、本発明の2軸型ヒンジ装置における第1の実施の形態について、図1乃至図6、図8、図15及び図16を参照しながら説明する。
本第1の実施の形態に係わる2軸型ヒンジ装置1は、2つ折り型の携帯電話を両筐体間に段差がない略水平状態に開いた状態を図16に示すように、キーボード7−1を配置した第1筐体7と、LCDモニター8−1を配置した第2筐体8との間を結合するように装着して用いられる。
この2軸型ヒンジ装置1は、図1(2軸型ヒンジ装置について請求項2に関する実施の形態の一例に関わる部品が示されている)及び図2(2軸型ヒンジ装置について請求項2に関する実施の形態の組立て例が示されている)に示すように、2組の1軸ヒンジの回転軸を並列に配置して一体に構成する。
この2軸型ヒンジ装置1では、一方の開閉軸10(図1及び図2に向かって下側の開閉軸)を第1筐体7(キーボード側)に組み付け、他方の開閉軸11(図1及び図2に向かって上側の開閉軸)を第2筐体8(LCD側)に組み付ける。
これら一対の開閉軸10と開閉軸11は、金属製であり、切削、ヘッダー等の加工により所定形状に形成し、必要に応じて熱処理や表面処理を施して製造する。これら一対の開閉軸10と開閉軸11には、図3(請求項7の発明の実施の形態が示されている)に示すように、図に向かって左から大径の円の一部がカットされた小判形状(円以外の長径と短径を有する断面形状)を成す第1のスプライン形状部11−1と、断面円形の丸軸部11−2と、小径の円の一部がカットされた小判形状を成す第2のスプライン形状部11−3と、精度の高い位置合わせとカシメの緩みを防止するために断面略四角に形成された固定部11−4とを形成する。
相互に平行で所定間隔に配置した一対の開閉軸10と開閉軸11には、一対のストッパー用ロックブロック12と、一体構造のストッパー用ボディーストッパー13と、一対のトルクプレート14と、一体構造の第1回転カム15と、一対の第1固定カム16と、一対の圧縮コイルばね17と、一対の第2固定カム18と、一体構造の第2回転カム19と、一対のリベッテイングリング20とを組み付ける。
このストッパー用ロックブロック12は、図4(a)(b)(c)(なお、図4(a)(b)(c)には、請求項2の実施の形態の一例に関わる部品が示されている)に示すように、第1のスプライン形状部11−1に嵌合するための嵌合凹部12−2と、丸軸部11−2が貫通する軸穴12−4を穿設する。
さらに、ストッパー用ロックブロック12には、回転ストッパーを構成する例えば断面台形状の突起12−3を突設する。この突起12−3は、軸穴12−4を中心として図4(c)にハッチングで示した対称な位置に、2つ突設する。
このストッパー用ロックブロック12では、突起12−3を設けた範囲の角度を40°とし、平坦部12−6(図4(c)に白抜きで示した部分)の範囲の角度を140°としている。
このように構成された各ストッパー用ロックブロック12は、開閉軸10と開閉軸11との、第1のスプライン形状部11−1と丸軸部11−2との境目部分に一体的に回動するよう嵌合して配置する。
ストッパー用ボディーストッパー13は、図4(d)、(e)(なお、図4(d)、(e)には、請求項2の実施の形態の一例に関わる部品が示されている)に示すように、各開閉軸10,11に共通部品として組み付けられる。
このストッパー用ボディーストッパー13には、各開閉軸10、11を回転可能に貫通する軸穴13−2、軸穴13−5を穿設し、その周囲に回転ストッパーを構成するための例えば断面台形状の突起13−4を突設する。
この突起13−4部分は、ストッパー用ロックブロック12の突起12−3の部分と当接することにより、回転角度を制限する回転ストッパー機構を構成する。
このストッパー用ボディーストッパー13は、軸穴13−2、軸穴13−5にそれぞれ対応する各開閉軸10,11の丸軸部11−2部分が回動自由に挿通されるように配置する。なお、側面13−6は、凸凹溝面を形成しない平面に形成する。
この図4(d)に示すストッパー用ボディーストッパー13では、軸穴13−2又は13−5を軸中心として図にハッチングで対称に示す2箇所のストッパー用突起13−4と、図に白抜き部で示した平坦部13−3とを設け、上下のストッパー用突起部13−4の角度を50°とし、平坦部13−3の角度を130°としている。
トルクプレート14は、回転カム14の平板面との間で摺動摩擦によりトルクを発生するための部品であり、図6(a)(b)(なお、図6(a)(b)は、請求項1、請求項2、請求項5および請求項6の実施の形態の一例に関わる部品が示されている)に示すように、対応する開閉軸10,11と同期して回転するため、第2のスプライン形状部11−3部分に嵌合する小判形状に形成した嵌合用の軸穴14−2を穿孔する。
なお、図では、トルクプレート14の側面14−3、14−4を平板面で示しているが、この軸穴14−2の軸径方向の円周上に図示しない溝もしくは穴を設置し、摩擦トルクのアップやグリス溜りを設置するように構成してもよい。
第1回転カム15と第2回転カム19とは、図5(なお、図5は、請求項1、請求項2および請求項5の実施の形態の一例に関わる部品が示されている)に示すように、各開閉軸10,11に共通部品として組み付ける一体構造の部材に構成する。なお、第2回転カム19は、第1回転カム15と同等の構造であるため、以下に第1回転カム15について説明する。
この第1回転カム15には、各第2のスプライン形状部11−3部分を回動自由に軸挿する軸穴15−2,軸穴15−4とを所定間隔を開けて穿設し、その周囲に突起部(図にハッチングで示した部分)15−1、15−3、15−7、平坦部(底部)15−5、斜面部15−6を、軸穴を中心に180°対称な位置に構成する。
なお、図5(d)に示すように、第1回転カム15−9は、突起部15−7が54°、片側の斜面部15−6が36°、平坦部15−5が54°の溝付カム面を上下に2箇所設置した例を示す。
この第1回転カム15は、ヒンジケース25に収納固定された場合に2軸ヒンジの移動もしくはガタを防止する目的で図5(c)、(d)で示すような突起15−8を外周に設けてもよい。
第1固定カム16と、第2固定カム18とには、図6(c)、(d)(なお、図6は、請求項1、請求項2、請求項5および請求項6の実施の形態の一例に関わる部品が示されている)に示すように、各開閉軸10,11に挿入され軸方向に摺動可能だが、軸と同期して回転するために小判形状に形成された軸穴16−2を穿設する。なお、第2固定カム18は、第1固定カム16と同等の構造であるため、以下に第1固定カム16について説明する。
この第1固定カム16には、その円盤状カムの平面円周に沿って、突起部(図にハッチングで示す部分)16−3、平坦部(底部)16−5、斜面部16−4を、軸穴16−2を中心に180°対称な位置に構成する。なお、図6(c)に示す第1固定カム16は、突起部16−3が54°、片側の斜面部16−4が36°、平坦部16−5が54°の溝を設置した例を示す。図6(c)で示した第1固定カム16の溝角度は、図5(d)の第1回転カム15−9に示された溝角度と同一である。
両カム15−9、16は、凸凹溝の整合当接や不整合当接の繰り返しによりクリックおよび摺動トルクを発生するトルクユニットを構成し、クリックトルクを約360°回転中に2回発生させる。
なお、図5の回転カム15と図6の固定カム16との凸凹カム溝は、180°対称位置に角度54°で突起と平坦部を設置する構成に限定されるものではなく、クリック位置とトルクの強さの必要に応じて凸凹溝の数、角度を設計変更したカムに構成しても良い。さらに、トルクユニットは、異なるクリック特性を示すユニットを同軸上に設置することも可能である。また図5および図6に示す凸凹溝の形状は、斜面が在る扇形もしくは台形に限られるものではなく、円柱あるいは四角柱状のボス、ボスと穴の組合せに構成しても良い。
圧縮コイルばね17は、図8(a)(なお、図8(a)(b)は、請求項1及び請求項2の実施の形態の一例に関わる部品が示されている)に示すように、端面を並行に研磨し、そのコイル部分を、各開閉軸10,11に遊挿可能な大きさに形成した圧縮コイルばねとして構成する。この圧縮コイルばね17は、固定カム16の溝付カム面の裏平面側と、第2固定カム18の溝付カム面の裏平面側との間に配置する。
なお、図8(b)に示す皿ばね17−1は、ばね用板材からプレス加工で作製でき、圧縮コイルばね17の代わりとして使用できる。本発明では、ヒンジのサイズ、耐久性等の仕様から、圧縮コイルばね17又は皿ばね17−1の何れかを選択して使用する。
リベッテングリング20は、各開閉軸10,11の固定部11−4部分に、カシメ加工により固定できる構造に構成する。
次に、上述した構成の各部品により、2軸型ヒンジ装置1を組み立てるときの手順について説明する。
この2軸型ヒンジ装置1の組立に当たり、まず開閉軸10,11には、その第1のスプライン形状部11−1と丸軸部11−2との境界部分にそれぞれロックブロック12を挿通し、さらに丸軸部11−2の部分に、共通部品であるボディストッパー13を挿通し、その第2のスプライン形状部11−3部分に各トルクプレート14を挿通する。
次に、各開閉軸10,11の第2のスプライン形状部11−3部分には、他の部品よりも外形が大きい共通部品である回転カム15を挿通してから各第1固定カム16を挿通し、回転カム15の凸凹溝カム面に固定カム16の凸凹溝カム面を当接させるよう組立てる。
次に、各開閉軸10,11の第2のスプライン形状部11−3部分には、圧縮コイルばね17を、固定カム16の溝付カム面の裏平面側に挿通する。さらに各開閉軸10,11の第2のスプライン形状部11−3部分には、2箇所目のトルク発生部として圧縮コイルばね17に続いて第2固定カム18を挿通し、共通部品である第2回転カム19を挿通してカム面を当接させるように組立て、最後に固定部11−4の部分がリベッテングリング20を貫通した状態で固定することにより図2に示すような2軸型ヒンジ装置1を完成する。
このリベッテングリング20を固定部11−4に固定するときには、圧縮コイルばね17を圧縮させるように荷重を掛けつつ各開閉軸10,11の固定部11−4まで圧入後、軸端部をカシメ加工により固定する。
なお、図1および図2に示す2軸型ヒンジ装置1では、開閉軸10と、開閉軸11とに組み付ける各部品を基本的に同一な形状、動きをなすもので構成している。しかし本発明の2軸型ヒンジ装置は、ヒンジ仕様により、開閉軸10、開閉軸11とでヒンジを構成する部品の形状、構成数、動きが違うように構成しても良い。
この図2に示した2軸型ヒンジ装置1では、トルクユニットの第1回転カム15、第1固定カム16、第2固定カム18,第2回転カム19の状態が、凸凹溝がお互いに不整合である摺動状態で圧接されている。2軸型ヒンジ装置1では、この摺動状態において、圧縮コイルばね17が軸方向に最も圧縮され、大きな反発力を発揮する状態となっている。
また、この2軸型ヒンジ装置1では、クリックトルクが、第1回転カム15、第2回転カム19と、第1固定カム16、第2固定カム18との、凸凹溝付カム面が整合当接する4箇所のトルクユニットで発生する。
また摺動トルクは、ストッパー用ロックブロック12とストッパー用ボディーストッパー13との間、ストッパー用ボディーストッパー13とトルクプレート14との間、トルクプレート14と第1回転カム15との間、及び第2回転カム19とリベッテイングリング20との間の、合計8箇所で発生する。なお、固定および回転カムが不整合の当接の場合は、摺動トルクを発生する。
この図2に示した2軸型ヒンジ装置1における回転角度を制限する回転ストッパーは、図4に示すように、40°のロックブロックの突起12−3が、130°のストッパー用ボディーストッパー13の平坦部13−3に摺接可能とされ、140°のロックブロックの平坦部12−6が、50°のボディーストッパーの突起13−4に摺接可能とされる。
このように構成された両部品の回転可能域は、突起12−3および突起13−4が平坦部13−3および平坦部12−6の角度域内で回転して両端に位置する突起13−4および突起12−3に突き当たるまでの角度として設定される。
この例では、平坦部(130°)―突起(40°)=90°および平坦部(140°)―突起(50°)=90°が回転可能域である。図4(d)の例では、突起13−4と平坦部13−3の角度設定が上下の回転ストッパーで同じであり、かつ図4(c)で示されるストッパー用ロックブロック12を2個使用すると、上下の両1軸ヒンジの回転可能域は共に90°である。この例の場合、2軸型ヒンジ装置1の最大回転角度は、90°の2倍の180°となる。
なお、回転ストッパーの設定は、突起および平坦部の数、角度あるいは軸径方向の円周に沿って並列に設置する方法、ストッパー用ロックブロック12及びストッパー用ボディーストッパー13について上下の各開閉軸10,11で異なる条件設定の部品を採用する方法を組み合わせることが可能であり、360°の回転範囲で更に多様な組み合わせが可能である。また、ストッパー用ロックブロック12及びストッパー用ボディーストッパー13の材料には、強度と耐磨耗に優れた金属、樹脂等を利用できる。また突起は、プレスおよび樹脂成形で形成する他に、ピンの埋設により構成しても良い。
次に、本発明の第2実施の形態に係る2軸型ヒンジ装置について、図7(なお、図7は、本発明の2軸型ヒンジ装置について請求項1の実施の形態に関わる組立て例を示している)により説明する。
この図7に示す2軸型ヒンジ装置1は、共通部品の回転カム15、19により1軸ヒンジを並列に配置し一体化した構成である。この2軸型ヒンジ装置1は、各開閉軸10,11に、凸凹溝付の第1回転カム15、凸凹溝付の第1固定カム16、圧縮コイルばね17、第2固定カム18、第2回転カム19を挿入し、最後にリベッテングリング20を各開閉軸10,11の固定部11−4に圧入後カシメ加工により固定して構成する。
この2軸型ヒンジ装置1は、図7に示した状態で、第1回転カム15、第2回転カム19と、第1固定カム16,第2固定カム18との何れも、凸凹溝カムが不整合状態であり、摺動トルクを発生している状態にある。この図7に示す状態では、第1回転カム15の溝付面の裏平板部と各開閉軸10,11の第1のスプライン形状部11−1の端面部との間、及び,第2回転カム19の溝付面の裏平板部とリベッテイングリング20の平板部との2箇所で、回転時に摩擦による摺動トルクを発生する。
この図7に示す2軸型ヒンジ装置1では、各開閉軸10,11において、回動範囲に、ストッパー用ロックブロック12及びストッパー用ボディーストッパー13による制限が無いので、最も大きな回転動作の自由度がえられる。
なお、本第2実施の形態における以上説明した以外の構成、作用、及び効果は前述した第1実施の形態と同様であるので、その説明を省略する。
次に、本発明の第3実施の形態に係る2軸型ヒンジ装置について、図9(なお、図9は、請求項9の実施の形態の一例に関わる部品が示されている)により説明する。本第3実施の形態に係る2軸型ヒンジ装置は、回転ストッパー付の2軸型ヒンジ装置1をケース21に収納して構成したものである。
図9(d)及び(e)に示すように、ケース21は、断面が小判型の筒状ケースの片側に底板21−2を設け、この底板21−2に、各開閉軸10,11がそれぞれ貫通する穴21−3を穿設して構成する。
図9(a)、(b)、(c)に示すように、このケース21に収納して構成した2軸型ヒンジ装置1は、第1回転カム15,第2回転カム19及びストッパー用ボディーストッパー13の外形と略同一の内部形状を有するケース21に2軸型ヒンジ装置1を収納したものである。
このケース21に収納して構成した2軸型ヒンジ装置1では、ケース21に穿設した軸穴21−3に、各開閉軸10,11をそれぞれ貫通後、ケース21の外部に延出した固定部11−4にリベッテイングリング20をカシメ固定することにより、2軸型ヒンジ装置1とケース21とを一体化する。
このケース21に収納して構成した2軸型ヒンジ装置1は、図9(a),(b),(c)に示す状態で、開閉軸10に対し開閉軸11が90°回転した状態にあり、開閉軸11側のトルクユニットのカムが整合したクリック状態にあり、開閉軸10側のトルクユニットが摺動状態にあるところを示す。
なお、図9(b)に示すようにケース21に収納して構成した2軸型ヒンジ装置1は、第1回転カム15,第2回転カム19とストッパー用ボディーストッパー13の両部品の外形と、ケース21の内壁が接触する状態に収納しているが、いずれか一方の部品の外形でこれを代用しても良い。
このケース21に収納して構成した2軸型ヒンジ装置1は、図9(b)に示す状態で、開閉軸10が摺動トルクで開閉軸11がクリックトルク状態となっている。今、開閉軸10,11を回転させようとすると、当然摩擦トルクが小さい状態にある開閉軸10が最初に動く。これを利用して、本第3実施の形態の2軸型ヒンジ装置1では、開閉軸10又は開閉軸11に接続された第1筐体又は第2筐体のどちらか片側のみを先に回転開始し、又は片側の筐体を先に停止させると言う回転優先操作が可能である。この回転優先操作は、回転ストッパーの機能と併用することができる。
図9(f)は、図7に示す2軸型ヒンジ装置1を、ケース21に収納後、リベッテイングリング20による固定手段に代わる手段として固定用プレート22および固定用リング23で固定した構成を示す。
図9(g)(なお、図9は、請求項10の実施の形態の一例に関わる部品が示されている)に示すように、図7に示す2軸型ヒンジ装置1をケース21に収納すると共に、各開閉軸10,11を、ケース21の両端部から伸張させたヒンジユニットとして構成する。
このヒンジユニットでは、ケース21の両端部から伸張した開閉軸の伸張部10−12,伸張部11−12によって、筐体への接合を両軸受けの構造で行えるので、ダミーシャフトの省略や筐体設計の簡素化を可能とするというメリットがある。
なお、本第3実施の形態における以上説明した以外の構成、作用、及び効果は前述した第1実施の形態と同様であるので、その説明を省略する。
次に、本発明の第4実施の形態に係る2軸型ヒンジ装置について、図10(なお、図10は、請求項2および請求項6に記載された例を示す)により説明する。本第4実施の形態に係る2軸型ヒンジ装置は、開閉軸10と開閉軸11とのトルクユニットの特性を異なるように構成したものである。
この図10に示す2軸型ヒンジ装置1は、図2に示す回転ストッパー付の2軸型ヒンジ装置1に対して、開閉軸11のヒンジユニット構成する、クリックトルクのための第1回転カム15と第2回転カム19と、第1固定カム16,第2固定カム18とを、凸凹溝を無くした平板状回転カムとして構成することにより、摺動トルクのみを発生させるようにする。このように構成することにより、開閉軸11では、摺動トルク面が6箇所構成されることになる。
なお、本第4実施の形態における以上説明した以外の構成、作用、及び効果は前述した第1実施の形態と同様であるので、その説明を省略する。
次に、本発明の第5実施の形態に係る2軸型ヒンジ装置について、図11(なお、図11は、請求項4および請求項6に記載された例を示す)により説明する。本第5実施の形態に係る2軸型ヒンジ装置は、開閉軸10に構成する1軸ヒンジ部分の回転ストッパー機構を省略し、溝付カムトルクユニットを設けて構成したものである。
この図11に示す2軸型ヒンジ装置1は、図2に示す回転ストッパー付の2軸型ヒンジ装置1に対して、開閉軸10に構成する1軸ヒンジ部分の回転ストッパー機構を、溝無し平板カムによるトルクユニットとして構成する。
また、開閉軸10に構成する1軸ヒンジ部分は、図11の状態で、図11に向かって左右のトルクユニットでカムの動作状態を変える構成とし、左側のユニットをカム溝が不整合(摺動トルク)となり、右側のものが整合(クリックトルク)状態となっている。
この2軸型ヒンジ装置1では、図6(c)に示した小判形軸穴16−2の方向あるいは溝位置16−3の角度を変える手段により、トルクユニットのクリック位置が異なるように構成することができる。
なお、本第5実施の形態における以上説明した以外の構成、作用、及び効果は前述した第1実施の形態と同様であるので、その説明を省略する。
次に、本発明の第6実施の形態に係る2軸型ヒンジ装置について、図12(なお、図12は、請求項1に記載された例を示す)により説明する。本第6実施の形態に係る2軸型ヒンジ装置は、開閉軸10,11に構成する左右のトルクユニットを、クリックトルクの発生角度が左右で異なるように構成したものである。
この図12に示す2軸型ヒンジ装置1では、トルクユニットの溝カムの配置を、クリックの強さ(吸い込みおよび脱出力)、360°回転中のクッリク回数、開閉軸10,11の内どちらを先に回転開始もしくは停止させるかと言う優先回転操作の要求に応じて任意に設計して構成することができる。
なお、本第6実施の形態における以上説明した以外の構成、作用、及び効果は前述した第1実施の形態と同様であるので、その説明を省略する。
次に、本発明の第7実施の形態に係る2軸型ヒンジ装置について、図13(なお、図13は、請求項11に記載された例を示す)により説明する。本第7実施の形態に係る2軸型ヒンジ装置は、第1回転カム15の突起部15−3にヒンジ固定用のネジ穴15−10を設け、機器筐体又はケースとしてのヒンジケース25と2軸型ヒンジ装置の機構部分とを、締結部品(例えば、ねじ、リベット、ピン)であるねじ26で締結して一体化する。
このように2軸型ヒンジ装置の機構部分をヒンジケース25に締結する構成では、ケース25内でヒンジが移動し、あるいは挿入隙間によってガタが発生することを防止することができる。
なお、本第7実施の形態における以上説明した以外の構成、作用、及び効果は前述した第1実施の形態と同様であるので、その説明を省略する。
次に、本発明の第8実施の形態に係る2軸型ヒンジ装置について、図14(なお、図14は、請求項8に記載された例を示す)により説明する。本第8実施の形態に係る2軸型ヒンジ装置は、1軸ヒンジ部分を並列に結合するための共通部品である第1回転カム15の両側面に、第1固定カム16,第2固定カム18とにそれぞれ当接する溝付カム面を構成する。
すなわち、この図14に示す2軸型ヒンジ装置1では、各開閉軸10,11における第2のスプライン形状部11−3の長さ方向中央部に、両側面にそれぞれ溝付カム面を形成した第1回転カム15を配置し、これら両側面の溝付カム面に、それぞれ対応する第1固定カム16、第2固定カム18を当接させ、第1のスプライン形状部11−1の段状端面と第1固定カム16との間及びリベッテイングリング20と第2固定カム18との間にそれぞれ圧縮コイルばね17を架設して圧接させるように構成する。
なお、この図14に示す2軸型ヒンジ装置1では、各開閉軸10,11の中央に2組のトルクユニットを構成する他に、他のトルクユニットを各圧縮コイルばね17の両側に追加して構成しても良い。
なお、本第8実施の形態における以上説明した以外の構成、作用、及び効果は前述した第1実施の形態と同様であるので、その説明を省略する。
次に、上述のように構成された2軸型ヒンジ装置1によって第1筐体と第2筐体とを結合した2つ折り型の携帯電話における多様な第1筐体7と第2筐体8との開状態と、第1筐体7と第2筐体8との回転角度の自由度が拡大されている状態とを図15により説明する。
図15(a)は、両筐体7,8が閉じられキーボード7−1とLCD8−1が対面した状態を示す。図15(b)、(c)は、(a)の状態から第1筐体7又は第2筐体8の何れかが90°回転した場合を示す。
図15(d),(e),(f)は、(b)、(c)の状態から同じように90°回転し180°開いた場合を示す。図15(g),(h)は、さらに270°迄回転して開いた場合を示す。
図15(i)は、約360°回転し第1筐体7と第2筐体8とが閉じた状態を示す。完全に開いた状態の図15(i)から図15(a)に至る閉時の様子は、上記した動作順の逆を辿ることで実現できる。
なお、図15に示した開閉時の第1筐体7、第2筐体8の動作は、90°毎に開閉軸10,開閉軸11のそれぞれの1軸ヒンジ部分間に、始動時の回転トルクに差又は回転ストッパーをつけた構成により生じる動きの多様性を示す。なお、図示しないが、2軸型ヒンジ装置1における開閉軸10と開閉軸11とに対して構成される2組の1軸ヒンジ部分を完全に同じトルク仕様とした場合には、第1筐体7と第2筐体8との動きを、常時、ケース21に対する垂線と両筐体の間の開き角度が同じ状態を維持しつつ動作させるようにできる。
図15(e)(なお、図15(e)は請求項3に記載された例を示す)に示すように、ケース21、第1および第2筐体が水平になるのは、開閉軸10及び開閉軸11に構成された1軸ヒンジ部分の回転角度を同じに構成した場合(ここでは回転角度を90°に構成した場合)に実現される。さらに、2軸型ヒンジ装置1の構成では、開閉軸10を回転の中心として、その円周上を開閉軸11が回転する軌跡を描く状態(a,b,e,g,i)を、交互に開閉軸10と開閉軸11とが同じ角度を回転させることにより実現できる。
さらに、図15(d)に示す状態は、図15(a)に示す第1筐体7と第2筐体8とが閉じた状態から、第2筐体8の開閉軸11のヒンジのみが180°開いた場合となる。
図15(f)に示す状態は、逆に第1筐体7の開閉軸10のヒンジのみが開いた状態を示す。図15(d),(f)に示す状態は、1軸ヒンジを使用した従来例でも実現可能な最大の開き角度と筐体間の段差ありの位置関係を示す。
なお、本発明の2軸型ヒンジ装置は、溝付カムによるクリックトルクと、ヒンジ自身が有する回転ストッパー機構とに、一般に用いられている摺動トルク機構や筐体ストッパー機構を組み合わせて構成することで、設計上任意の角度で一方の筐体を停止させ、2つの筐体間に段差を発生させないように開閉する状態、及び特定した軸を中心とした周回操作の動作を実現できる。
なお、本発明は、上述した実施の形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲で、その他種々の構成を取り得ることは勿論である。
本発明(請求項2の発明に関する)の第1実施の形態に係わる2軸型ヒンジ装置の部品構成を示す分解正面図である。 本発明(請求項2の発明に関する)の第1実施の形態に係わる2軸型ヒンジ装置を示す組立状態の正面図である。 本発明(請求項7の発明に関する)の第1実施の形態に係わる2軸型ヒンジ装置の開閉軸を示す部品説明図である。 (a)(b)(c)は、本発明(請求項2の発明に関する)の第1実施の形態に係わる2軸型ヒンジ装置のストッパー用ロックブロックを示す正面図、側面図、背面図であり、(d)、(e)は、ストッパー用ボディーストッパーを示す正面図、側面図である。 (a)(b)(c)は、本発明(請求項1、請求項2および請求項5の発明に関する)の第1実施の形態に係わる2軸型ヒンジ装置の第1回転カムを示す側面図、正面図、背面図であり、(d)は、他の構成の第1回転カムを示す正面図である。 (a)(b)は、本発明(請求項5、請求項6および請求項7の発明に関する)の第1実施の形態に係わる2軸型ヒンジ装置のトルクプレートを示す正面図、側面図であり、(c)(d)は、第1固定カムを示す正面図、側面図である。 本発明(請求項1の発明に関する)の第2実施の形態に係わる2軸型ヒンジ装置を示す組立状態の正面図である。 (a)は、本発明(請求項1および請求項2の発明に関する)の第1実施の形態に係わる2軸型ヒンジ装置の圧縮コイルばねを示す側面図、であり、(b)は、これに代用可能な皿ばねを示す正面図及び側面図である。 (a)、(b)、(c)、(d)、(e)、(f)、(g)は、本発明(請求項9および請求項10の発明に関する)の第3実施の形態に係わる2軸型ヒンジ装置を示す左側面図、組立状態の正面図、右側面図、ケース部分を示す左側面図、ケース部分を示す正面図、他の構成の組立状態を示す正面図、さらに他の構成を示す組立状態の正面図である。 本発明(請求項2および請求項6の発明に関する)の第4実施の形態に係わる2軸型ヒンジ装置を示す組立状態の正面図である。 本発明(請求項4および請求項6の発明に関する)の第5実施の形態に係わる2軸型ヒンジ装置を示す組立状態の正面図である。 本発明(請求項1の発明に関する)の第6実施の形態に係わる2軸型ヒンジ装置を示す組立状態の正面図である。 (a)、(b)、(c)は、本発明(請求項11の発明に関する)の第7実施の形態に係わる2軸型ヒンジ装置の第1回転カム部分を示す側面図、正面図、2軸型ヒンジ装置要部を示す正面図である。 本発明(請求項1および請求項8の発明に関する)の第8実施の形態に係わる2軸型ヒンジ装置を示す正面図である。 (a)、(b)、(c)、(d)、(e)、(f)、(g)、(h)、(i)は、本発明(請求項1、請求項2および請求項3の発明に関する)の2軸型ヒンジ装置を備えた2つ折り型の携帯電話の開閉状態のバリエーションを例示する側面図である。 本発明の2軸型ヒンジ装置を備えた2つ折り型の携帯電話を示す斜視図である。 従来の1軸ヒンジを例示する組立状態の正面図である。
符号の説明
1 ヒンジユニット
2 ストッパー無しヒンジユニット
3 ケースつきヒンジユニット
4 ダブルカム式1軸ヒンジ
7 第1筐体(キーボード側)
8 第2筐体(LCD側)
10 第1開閉軸
11 第2開閉軸
12 ストッパー用ロックブロック
13 ストッパー用ボディーストッパー
14 トルクプレート
15 第1回転カム
16 第1固定カム
17 圧縮コイルばね
18 第2固定カム
19 第2回転カム
20 リベッテイングリング
21 ケース
22 固定用プレート
23 固定用リング
25 筐体ヒンジケース
26 固定用ネジ

Claims (11)

  1. 第1筐体と第2筐体を開閉可能に結合するための、並列して配置される2つの開閉軸を持つ2軸型ヒンジ装置において、
    前記開閉軸に挿通した固定カムと回転カムとが当接カム面で当接し、前記開閉軸が回転する開閉動作時に摺動摩擦トルク又はクリックトルクを発生するよう構成したトルクユニットを、前記1つの開閉軸に挿通したばねの両端部に2箇所以上独立して配置して構成した1軸のヒンジ2組と、
    前記2組の1軸のヒンジに配置する前記回転カム部を、前記両開閉軸に共通な1つの結合部品に形成して組み付けることにより、前記1軸のヒンジが並列に2組配置された状態で一体化するよう構成したことを特徴とする2軸型ヒンジ装置。
  2. 第1筐体と第2筐体を開閉可能に結合するための、並列して配置される2つの開閉軸を持つ2軸型ヒンジ装置において、
    前記各開閉軸に貫通したばねの両端部に2箇所以上独立して配置され、前記開閉軸に挿通した固定カムと回転カムとが当接カム面で当接し、前記開閉軸が回転する開閉動作時に摺動摩擦トルク又はクリックトルクを発生するよう構成したトルクユニットと、
    前記開閉軸と同期して回転するよう配置したロックブロック部に設けた突起と、前記開閉軸に回転可能に軸着したボディーストッパー部に設けた突起との当接により、前記開閉軸の回転角度を制限するための回転ストッパー部とを有する、1軸のヒンジ2組と、
    前記2組の1軸のヒンジに配置する前記回転カム部を、前記両開閉軸に共通な1つの結合部品に形成して組み付けることにより、前記1軸のヒンジが並列に2組配置された状態で一体化するよう構成したことを特徴とする2軸型ヒンジ装置。
  3. 前記2組の1軸のヒンジに配置する前記回転カム部を、前記両開閉軸に共通な1つの結合部品に形成して組み付けると共に、前記ボディーストッパー部を前記両開閉軸に共通な1つの結合部品に形成して組み付けることにより、前記1軸のヒンジが並列に2組配置された状態で一体化し、前記第1筐体に設置された一方の前記1軸のヒンジの軸を回転中心としてその円周に沿って前記第2筐体が180°回転したときに、前記第1筐体と前記第2筐体とが水平な状態となり、さらに約360°まで回転可能に構成したことを特徴とする請求項1又は請求項2に記載の2軸型ヒンジ装置。
  4. 前記2組の1軸のヒンジのいずれか一方の前記開閉軸に、回転角度を制限するための前記回転ストッパーを設置したことを特徴とする請求項1又は請求項2に記載の2軸型ヒンジ装置。
  5. 開閉動作時に摺動摩擦トルク又はクリックトルクを発生する前記トルクユニットを前記1つの開閉軸に貫通した前記ばねの両端に2箇所以上独立して設置した前記1軸のヒンジで、前記開閉軸の回転中に複数のクリックトルクを発生させるために、前記トルクユニット別に、前記固定カムと前記回転カムとの前記当接カム面に形成される凸凹のカム溝部の角度および溝部の数を変えて構成したことを特徴とする請求項1又は請求項2に記載の2軸型ヒンジ装置。
  6. 前記開閉軸に配置するトルクユニットを構成する、前記固定カムと前記回転カムとの前記当接カム面を平坦に形成し、摺動摩擦トルクのみを発生させるように構成したことを特徴とする請求項1又は請求項2に記載の2軸型ヒンジ装置。
  7. 前記開閉軸の一部を長径と短径を有する断面形状に形成した部分に、前記開閉軸の軸方向に移動可能で前記開閉軸と同期して回転するよう設置した前記固定カムと、前記開閉軸に回転可能に設置した前記回転カムとを、前記当接カム面で前記ばねの付勢力により圧接させて摩擦トルクを発生させるように構成したことを特徴とする請求項1又は請求項2に記載の2軸型ヒンジ装置。
  8. 第1筐体と第2筐体を開閉可能に結合するための、並列して配置される2つの開閉軸を持つ2軸型ヒンジ装置において、
    前記開閉軸に挿通した回転カムの両面に、それぞれ固定カムを配置し、前記回転カムの両面と対応する前記固定カムとが各当接カム面で、ばねの付勢力により圧接され、前記開閉軸が回転する開閉動作時に摺動摩擦トルク又はクリックトルクを発生するよう構成したトルクユニットを設けて構成した1軸のヒンジ2組と、
    前記2組の1軸のヒンジに配置する前記回転カム部を、前記両開閉軸に共通な1つの結合部品に形成して組み付けることにより、前記1軸のヒンジが並列に2組配置された状態で一体化するよう構成したことを特徴とする2軸型ヒンジ装置。
  9. 少なくとも前記両開閉軸に共通な1つの結合部品に形成された前記回転カムの外形と、略同一の内部形状を有するヒンジケース内に、前記トルクユニットを収納するように構成したことを特徴とする請求項1又は請求項2に記載の2軸型ヒンジ装置。
  10. 前記2つの開閉軸の各々の両端部に、それぞれ前記第1筐体又は前記第2筐体との接合部位を構成したことを特徴とする請求項1又は請求項2に記載の2軸型ヒンジ装置。
  11. 前記両開閉軸に共通な1つの結合部品に形成された前記回転カムに、機器筐体又はケースに締結する締結部品用の締結用穴部を形成したことを特徴とする請求項1又は請求項2に記載の2軸型ヒンジ装置。
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