JP2008025827A - 平行二軸ヒンジモジュール - Google Patents

Abstract

【課題】 携帯電話やノートブック型パソコンなどの携帯機器に適した小型ヒンジモジュールを提供することを目的としており、小型で構造が単純であっても信頼性の高いヒンジモジュールを提供することを課題とする。
【解決手段】 本発明による平行二軸型ヒンジモジュールは、互いに平行に配置された２つの軸と、該二軸の中間位置において側面から見て互いに交差する方向に取り付けられて該二軸を連結する可とう性条材とからなり、３６０度以内の開閉角で該二軸が互いに反対方向に連動して回動するよう構成されたことを特徴とする。
【選択図】図３

Description

本発明は、携帯電話やノートブック型パソコン等の携帯機器に用いられる微小二軸ヒンジ用として好適なヒンジモジュールに関する。

携帯電話機等の携帯機器においては、最近折り畳み型が主流である。この折り畳み式携帯電話においては、図１に示したように送話部２と受話部１とを回動可能に連結するためヒンジ装置４が用いられている。ヒンジ装置には１軸型と２軸型がある。１軸型では、構造が単純になるという利点はあるが回動範囲が１６０度から１７０度に制限されるという欠点も有する。これに対して２軸型は、構造は若干複雑になるが送話部及び受話部がそれぞれの軸の周りに回動するため、開閉動作が全体の開閉角度の半分ですむという利点がある。

２軸ヒンジ装置においては、二軸型ヒンジでは通常平歯車が用いられるが、歯車構造が動作力に関係し、小型化が難しいという問題がある。また、歯車のバックラッシュにより開閉蓋にガタが生じ、中間開閉機能が損なわれるという欠点もある。

２軸型ヒンジをさらに改良して図２に示したように４段歯車機構を採用したものもあるが、機構が複雑となるため、信頼性確保が難しく、また生産コストが高くなるという問題もある。

ベルトを用いた連結機構については、例えば特許文献１に開示されているようなプーリーとベルトとの組み合わせが良く知られている。この文献ではＶベルトをたすき掛けにして用いることが示されている。

また、特許文献２においては、ワイヤと連動プーリーとの組み合わせが開示されている。この文献においてもワイヤのたすき掛けが示されている。

特許文献３においては、ワイヤとヒンジ機構を使用する構成が開示されているが、ワイヤにより２軸を連結して駆動するような構成ではない。

特許文献４においては、可とう性ベルトをたすき掛けに巻きつけてプーリを連結する構成が示されているが、これはヒンジ用とはまったく異なる用途である。

特公昭６２−５８４２４号公報 特開２００３−８９０８７号公報 特開平８−２２６２６号公報 特公平６−３４４７７号公報

特許文献１および２に示したプーリとベルトとの組み合わせは、たすき掛けを使用してはいるがヒンジ用ではなく、動力伝達用であり、一方向への連続的な回転を意図している。また、動力伝達のためにトルクが必要となるため、プーリを使用して外径を大きくする必要がある。

特許文献３に開示された機構は、先にも述べたようにワイヤによりヒンジ軸を駆動するというものではない。

特許文献４に開示された技術は、可とう性ベルトをたすき掛けにして使用し、しかも一方向への連続回転ではなく往復的な回動を意図している。しかし、この場合もプーリをしようし、大径プーリのモーメントによるトルクを利用している。

本発明は携帯電話やノートブック型パソコンなどの携帯機器に適した小型ヒンジモジュールを提供することを目的としており、小型で構造が単純であっても信頼性の高いヒンジモジュールを提供することを課題とする。

上記課題を解決するため本発明による平行二軸型ヒンジモジュールは、互いに平行に配置された２つの軸と、該二軸の中間位置において側面から見て互いに交差する方向に取り付けられて該二軸を連結する可とう性条材とからなり、３６０度以内の開閉角で該二軸が互いに反対方向に連動して回動するよう構成されたことを特徴とする。

前記可とう性条材が、それぞれの軸上で１回転以上巻きつけられていることが好適である。

前記可とう性条材の両端部が前記二軸のいずれか一方の軸上に固定されていることはさらに望ましい。

前記可とう性条材が、両端部が固定されている軸とは別の軸上においても１箇所固定されている構成をとることもできる。

前記可とう性条材１条だけである必要はなく、１組の条材を使用し、それぞれの条材の両端部は二軸のそれぞれに固定されており、それぞれの条材は各軸上において互いに反対方向に巻きつけられている構成を採用することもできる。

前記二軸のそれぞれに、可とう性条材を案内するためのらせん状案内溝が形成されていると好適であり、前記案内溝の深さが前記条材の直径に略等しいことがさらに好ましい。

前記可とう性条材がスチールワイヤからなることが望ましい。

本発明の別の構成としては、前記可とう性条材が１組のベルトからなり、該ベルトの各々は両端部がそれぞれ別の軸上に固定されており、該ベルト同士は互いに接触しないように並行して配置されていることを特徴とすることもできる。

前記１組のベルトのそれぞれが２枚重ねにされていることが望ましい。

前記ベルト上には、前記ベルト固定部の突起を避けるためのスリットが設けられていることが望ましい。

前記ベルト使用による本発明の構成において、前記ベルトの固定部にベルト位置決め突起を設け、前記ベルト上には該ベルト位置決め突起を挿通するための位置決め穴を設けることが好適である。

またさらに別の本発明の構成として、前記可とう性条材が無端ベルトからなり、一方の軸には他方の軸に対して１８０度捻って装着されていることを特徴とすることもできる。

本発明による平行二軸ヒンジモジュールでは、ヒンジの軸に可とう性条材を直接巻きつけることにより、ヒンジ自体の大きさを極めて小さくすることが可能である。携帯電話等のヒンジの場合、ヒンジの両側にそれぞれ折り畳み型携帯電話の本体が連結され、ヒンジから携帯電話の端部までの距離が長くなるため、携帯電話を開閉する際にはモーメントが大きくなりヒンジ自体でトルクを発生させる必要がない。したがって、ヒンジ軸に直接条材を巻きつけることが可能となるのである。

また、本発明においては可とう性条材をたすき掛けに設置するので、条材が一方向に移動するとそれぞれのヒンジ軸は反対方向に回動することになる。この動きによってヒンジ機能が可能となり、他の部品が必要なくなるのである。

また、本発明では可とう性条材をたすき掛けに設置するので、二軸の中間部分では条材が交差し厚さが薄くなる。このことも携帯機器等の小型ヒンジには好適である。

さらに、可とう性条材としてベルトを使用した場合、ヒンジ軸回動時にかなりの引っ張り応力がかかるため、２枚重ねにすることにより、強度を補強することが可能となる。ベルトを２枚重ねにした場合、通常一方向のみの巻付けでは内側と外側のベルトの行程が異なるため、２枚に異なった応力がかかることになり、強度の補強とならないが、本発明の場合、それぞれのヒンジ軸において反対方向に巻きつけられるため、行程が相殺されて同一となる。従って重ねたベルト２枚に同じ応力がかかることになり、応力を均等に分担することが可能となる。この効果は、ベルトが２枚重ねの場合のみに効果を発揮するものであり、３枚以上では行程が異なるため意味がなくなる。

以下、実施例に基づいて本発明を説明する。図３は本発明による平行二軸ヒンジモジュールの第１の実施例を示す図である。（ａ）は正面図、（ｂ）は側面図である。軸Ａ１１及びＢ１２は側板１４に対して平行に取り付けられている。この例においては２本のスチールワイヤ１３を用い、第１のワイヤ１３（向かって左側）は軸Ａ１１上の左側側板１４寄りにワイヤ締結穴１５により固定され、左側側板１４に対して反時計回りに軸Ａ１１上に巻きつけられた後軸Ｂ１２に伸張され、今度は側板１４に対して時計回りに巻きつけられてからワイヤ締結穴１５において軸Ｂ上に固定されている。一方第２のワイヤ１３（向かって右側）は、軸Ａ１１上の右側側板１４寄りにワイヤ締結穴１５により固定され、右側側板１４に対して反時計回りに軸Ａ１１上に巻きつけられた後軸Ｂ１２に伸張され、今度は右側側板１４に対して時計回りに巻きつけられてから第１のワイヤと同じワイヤ締結穴１５において軸Ｂ上に固定されている。この構成により、図３（ｂ）に示したように、側面から見ると第１及び第２のワイヤは二軸の中間地点において交差する形となる。

本実施例の場合、例えば軸Ａが折り畳み型携帯電話の受話部に接続され、軸Ｂが送話部に接続される。両方の軸は１組のスチールワイヤ１３により連結されているため、軸Ａ１１が左側側板１４に対して時計回りに回転しようとすると左側第１のワイヤ１３が軸Ａ上に巻き取られ、ワイヤ１３が軸Ａ１１側に引っ張られるため軸Ｂ１２上の第１のワイヤ１３が送り出されて軸Ｂ１２を左側側板１４に対して反時計回り、すなわち軸Ａとは反対方向に回転させる。結果として携帯電話の受話部と送話部が開かれることになる。

逆に携帯電話を閉じる場合は、今度は右側第２のワイヤについて同様の原理が働き、受話部と送話部を閉じることができる。

携帯電話等の携帯機器の場合ヒンジ部はかなり小さく、したがって軸の直径は細いことが必要となる。本発明では軸に直接スチールワイヤ等の可とう性条材を巻きつけてあるために大きな回転モーメントが得られず、ワイヤ自身を駆動しようとすると大きな力が必要となるが、このヒンジにはヒンジ直径に対して何倍もの長さを有する携帯電話本体が接続されているため、人が手で携帯電話の開閉操作を行う場合には、大きな回転モーメントが得られ、結果として開閉操作のために大きな力は必要なくなる。

折り畳み型携帯電話では通常送話部と受話部との開閉角度は１８０度程度である。本発明による平行二軸ヒンジの場合、動作角度は３６０度以内で自由に設定できるが、二軸が連動して動作するため、各軸としての動作角はヒンジ自体の動作角の半分ですむ。したがって、ヒンジとして１８０度の動作角を確保するためには、各軸は９０度回動するだけでよい。携帯電話の場合、閉じたときと開いたときにヒンジが固定される必要があるため、軸Ａ１１に約９０度回転した際の両端部でクリックカムが働くようなカムを併設することができる。これは、軸Ｂに設けても良い。

図３に示した実施例の場合、軸Ｂ１２上のワイヤ締結穴１５は２本のワイヤの共通としてあるが、別々に設けることもできる。また、ワイヤ１３の締結方法は、この締結穴１５に差し込んで、例えば接着剤等により固定することができるが、必ずしも穴を設ける必要はなく、ワイヤを軸上に固定できる方法であれば、どのようなものでも利用できる。また、ワイヤの材質としてはスチールが好適であるが、これに限定されるものではない。

また、図３の実施例では、軸Ａ１１上にワイヤ案内溝１６を設けてある。これはワイヤ１３と軸との密着を向上させると同時に、ワイヤの巻きつけ、送り出しを円滑にするためである。この目的のためには、溝１６の深さはワイヤの直径程度が望ましい。ワイヤが溝の中にほぼ隠れることによって、他の部品との干渉を防止する効果も期待できる。

図４には、本発明の別の実施例を示した。（ａ）が側面図、（ｂ）が正面図である。この実施例においては、可とう性条材としてワイヤではなく幅広のベルト１９を使用している。１組のベルト１９を軸方向に並列に配置し、それぞれのベルトが各軸において逆向きに巻きつけられるように固定し、また１組のベルト１９同士は側面から見て交差するように各軸に固定する。固定の方法としては、ベルト１９上にピン嵌合穴２０を設けて、軸上にベルト固定ピン１８により固定する方法、ネジ止め用固定穴２２をベルト１９上に設けてベルト固定ネジ１７により固定する方法、軸上に直接スポット溶接で固定する方法などが利用できる。ベルト１９の場合はワイヤ１３と違ってらせん状に巻きつけることができないので、軸上に１回転以上巻きつける場合は、１周してきたベルトが固定点上を通過することになる。固定点が突出していたり表面が滑らかでない場合にはベルトの動きに影響が出る可能性があるので、必要に応じて固定点を逃げる工夫を取り入れることもできる。図５に示したピン逃げスリット２１は、ピン１８によりベルト１９を固定した場合の逃げの例である。

図７には、図４に示したものとは別のベルト使用による本発明の実施例を示す。ベルトの配置としては図４に示したものと同じであるが、こちらの実施例においては、それぞれのベルト１９を２枚重ねにしてある。ヒンジの小型化や動作性を考えるとベルトは薄いほうが好適であるが、薄すぎると金属疲労により耐久性が低くなってしまう。そこで、この実施例においては薄いベルトを２枚重ねて使用している。ベルトを２枚重ねにした場合、通常一方向のみの巻付けでは内側と外側のベルトの行程が異なるため、２枚に異なった応力がかかることになり、強度の補強とならないが、本実施例の場合、それぞれのヒンジ軸において反対方向に巻きつけられるため、行程が相殺されて同一となる。従って重ねたベルト２枚に同じ応力がかかることになり、応力を均等に分担することが可能となる。また、２枚重ねたベルトを効率的にヒンジ軸７に固定するために、本実施例においてはベルト固定ネジ１７部にベルト位置決め突起２６を設け、またベルト１９上には、ネジ止め固定用穴２２とは別にベルトを貫通する位置決め穴２７を両端部に設けてある。ヒンジ軸７にベルト１９を固定する際には、ベルト位置決め部材２８のベルト位置決め突起２７にベルト１９の位置決め穴２７を挿通した上で、ベルト固定ネジ１７によりヒンジ軸７上にベルト１９を固定する。この方法により、ベルトを所定の長さでヒンジ軸上に固定することが容易となる。

図６には、また別の本発明による平行二軸ヒンジモジュールの実施例を示す。この実施例においては、環状に接続された無端平ベルト２５を使用し、途中で１８０度捻って各軸に装着することにより、側面から見て交差状とすることができる。この実施例においては、ベルトを軸に固定する必要がないので、特に小径の軸が必要な場合に適している。

本発明によれば、携帯電話やノートブック型パソコン等の携帯機器用として、小型で構造が単純であっても信頼性の高いヒンジモジュールを提供することができるため、携帯機器分野の小型化やコスト削減に寄与するものである。

ヒンジ装置を有する携帯電話の例を示す図である。 図１に示した携帯電話に使用する２軸型ヒンジの構造を示す例である。 本発明による平行二軸ヒンジモジュールの第１の実施例を示す図である。（ａ）は正面図、（ｂ）は側面図である。 本発明の第２の実施例を示す図である。（ａ）が側面図、（ｂ）が正面図である。 図４に示した本発明の第２の実施例に用いるベルトの構造を示す図である。 本発明の第３の実施例を示す図である。（ａ）が側面図、（ｂ）が平面図、（ｃ）が正面図である。 本発明の第４の実施例を示すベルトの断面図である。

符号の説明

１ 携帯電話受話部
２ 携帯電話送話部
３ ブラケット
４ ２軸ヒンジ部
５ 大歯車
６ 小歯車
７ ヒンジ軸
１１ 軸Ａ
１２ 軸Ｂ
１３ スチールワイヤ
１４ 側板
１５ ワイヤ締結穴
１６ ワイヤ案内溝
１７ ベルト固定ネジ
１８ ベルト固定ピン
１９ ベルト
２０ ピン嵌合穴
２１ ピン逃げスリット
２２ ネジ止め固定用穴
２３ ネジ止め固定後除去部
２４ スポット溶接部
２５ 無端平ベルト
２６ ベルト位置決め突起
２７ 位置決め穴
２８ ベルト位置決め部材

Claims (13)

1. 互いに平行に配置された２つの軸と、該二軸の中間位置において側面から見て互いに交差する方向に取り付けられて該二軸を連結する可とう性条材とからなり、３６０度以内の開閉角で該二軸が互いに反対方向に連動して回動するよう構成されたことを特徴とする平行二軸ヒンジモジュール。
2. 前記可とう性条材が、それぞれの軸上で１回転以上巻きつけられていることを特徴とする請求項１記載の平行二軸ヒンジモジュール。
3. 前記可とう性条材の両端部が前記二軸のいずれか一方の軸上に固定されていることを特徴とする請求項１または２記載の平行二軸ヒンジモジュール。
4. 前記可とう性条材が、両端部が固定されている軸とは別の軸上においても１箇所固定されていることを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の平行二軸ヒンジモジュール。
5. 前記可とう性条材が１組の条材からなり、それぞれの条材の両端部は二軸のそれぞれに固定されており、それぞれの条材は各軸上において互いに反対方向に巻きつけられていることを特徴とする請求項１または２に記載の平行二軸ヒンジモジュール。
6. 前記二軸のそれぞれに、可とう性条材を案内するためのらせん状案内溝が形成されていることを特徴とする請求項１乃至５のいずれかに記載の平行二軸ヒンジモジュール。
7. 前記案内溝の深さが前記条材の直径に略等しいことを特徴とする請求項１乃至６のいずれかに記載の平行二軸ヒンジモジュール。
8. 前記可とう性条材がスチールワイヤからなることを特徴とする請求項１乃至７のいずれかに記載の平行二軸ヒンジモジュール。
9. 前記可とう性条材が１組のベルトからなり、該ベルトの各々は両端部がそれぞれ別の軸上に固定されており、該ベルト同士は互いに接触しないように並行して配置されていることを特徴とする請求項１記載の平行二軸ヒンジモジュール。
10. 前記１組のベルトのそれぞれが２枚重ねにされていることを特徴とする請求項９記載の平行二軸ヒンジモジュール。
11. 前記ベルト上に、前記ベルト固定部の突起を避けるためのスリットが設けられていることを特徴とする請求項９または１０記載の平行二軸ヒンジモジュール。
12. 前記ベルトの固定部にベルト位置決め突起を設け、前記ベルト上には該ベルト位置決め突起を挿通するための位置決め穴を設けたことを特徴とする請求項９または１０記載の平行二軸ヒンジモジュール。
13. 前記可とう性条材が無端ベルトからなり、一方の軸には他方の軸に対して１８０度捻って装着されていることを特徴とする請求項１記載の平行二軸ヒンジモジュール。

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