JP2008089165A - ヒンジ装置 - Google Patents

Abstract

【課題】開閉式の携帯機器に用いられるヒンジ装置に関し、筐体の閉塞状態及び開放状態が確実に保持できるとともに、部品点数が削減できかつ耐久性にも優れたヒンジ装置を提供することを課題とする。
【解決手段】ヒンジ装置において、筒状のケースと、基部の中心対称な両位置に係合凸部２２がそれぞれ形成され、各係合凸部は、先端部から基部にかけて対称形状の係合面部を有する第一カム部材６と、上記係合凸部が摺動する係合凹部３６，３６が対称形状に形成され、基部の頂部から中間部にかけて凸面状に形成されかつ次第に傾斜が急になる第一摺動面、さらに最も傾斜の急な斜面からなり上記摺動面部の曲面が凸面から凹面に変わる変曲点３７、及びこの変曲点から次第に傾斜が緩くなる第二摺動面を有する第二カム部材と、第一カム部材と第二カム部材との両者を係合方向に付勢するバネ部材と、各部材を連結し軸支する軸体１６と、を有する構成である。
【選択図】 図１

Description

本発明は、携帯電話機等の開閉式の携帯機器に用いられるヒンジ装置に関する。

折畳式の携帯電話機等においては、本体筐体（送話部）と開閉筐体（受話部）との間に用いられるヒンジ装置として、開閉筐体が所定の開位置（フリップポイント）を基準に、閉方向或いは開方向に回動付勢力が作用して自動的に開放、閉塞するヒンジがあり、通話時等には開閉筐体を開いて使用し、操作後は開閉筐体を閉じてポケット、バックなどに納めて携行する。

例えば、特許文献１に示すヒンジ部材は、図１４に示すように、本体に取付けられるケーシング内に挿入される端面カム９０とこれに接触するトレース部９１を備え、上記端面カム９０は、凹部９２、急斜面部９３、凸部９４、緩斜面部９５が連続的に形成されている。上記トレース部９１は、蓋（開閉筐体）閉鎖時において凸部９４より下がった急斜面上に位置し、押圧手段の押圧力により端面カム９０には閉鎖方向に回動力が作用する。

蓋開放時に手動で蓋を回動すると、端面カム９０は圧縮バネの押圧力に抗してトレース部９１を急斜面部９３に沿って押し上げながら回動する。更に、トレース部９１は凸部９４を乗り越えて緩斜面部９５へと進み、押圧手段により凹部９２に至るまで自動的に降下し、これにより端面カム９０には回転力が付与され自動的に蓋が開放される。

また、特許文献２に示すヒンジ装置は、携帯電話機の送話部と受話部との相対的開成角度が２５°になると、固定カム部側へ摺動付勢されるカムスライダーの凸部は第一傾斜部を乗り越えて開かれ、４５°付近になるとコンプレッションスプリングの弾力により自動的に１５０°まで開かれる。

特開平１１−９８２２８号公報 特開２００１−３５５３７１公報

さて、上記特許文献１のヒンジ部材は、蓋閉鎖時（Ａ）には回動荷重により蓋を本体方向に押圧するが、蓋の開放停止位置（Ｃ）では、トレース部９１が端面カム９０の凹部９２に突入した状態であるため、蓋を押圧する作用が働かずヒンジと蓋との取り付け個所の遊びによりガタツキが発生するという問題がある。

また、特許文献２のヒンジ装置は、送話部の受話部に対する相対回動の方向によりカムの特性が異なるため、送話部と受話部との連結個所の左右部の一方側又は両側に配置して連結するヒンジ装置は、左右対称の特性を有するものを用いる必要がある。このため、送話部の右側用のヒンジ装置、及びこれと対称的な特性の左側用のヒンジ装置といった２種類のヒンジ装置を用いる必要があり、部品点数が増加するという問題がある。

本発明は、上記問題点に鑑みてなされたものであり、筐体の閉塞状態及び開放状態が確実に保持できるとともに、部品点数が削減できかつ耐久性にも優れたヒンジ装置を提供することを目的とする。

以上の技術的課題を解決するため、本発明は図１に示すように、携帯機器の本体筐体と開閉筐体とを回動可能に連結するヒンジ装置において、一端部に底部が形成され、他端部が開口した筒状のケース１２と、上記ケースの他端部側に設けられ、基部の中心対称な両位置に係合凸部２２，２２がそれぞれ形成され、各係合凸部は、先端部から基部にかけて対称形状の係合面部を有し、各係合面部は先端部から中間部にかけて次第に傾斜が急になる第一係合面及びこの第一係合面から延長して形成される第二係合面を有する第一カム部材６と、上記第一カム部材６の係合凸部２２，２２と向かい合わせに設けられ、これら係合凸部２２，２２と向かい合う部位に各係合凸部が係合し摺動する係合凹部３６，３６がそれぞれ形成され、各係合凹部３６，３６は基部の頂部から両側に対称形状の摺動面部を有し、各摺動面部は基部の頂部から中間部にかけて凸面状に形成されかつ次第に傾斜が急になる第一摺動面、さらに最も傾斜の急な斜面からなり上記摺動面部の曲面が凸面から凹面に変わる変曲点３７、及びこの変曲点３７から次第に傾斜が緩くなる第二摺動面を有し、上記第一カム部材６とは相対回動可能に係合する第二カム部材８と、上記ケース１２内に設けられ、上記第一カム部材と上記第二カム部材との両者を係合方向に付勢するバネ部材１０，１１と、上記ケース１２の底部、上記バネ部材、上記第二カム部材８の基部及び上記第一カム部材６の基部を貫通して各部材を連結し軸支する軸体１６と、を有する構成である。

本発明に係るヒンジ装置は、上記第二カム部材８の内径と外径との中間位置において、筒状面に表わされる上記係合凹部３６の外郭形状を、平面に開いて表示したときに上記変曲点３７における斜面の傾斜角度を、軸方向と直交する向きを基準に４８°〜５３°とした構成である。

本発明に係るヒンジ装置は、上記第二カム部材８の係合凹部３６の変曲点３７に、上記第一カム部材６の係合凸部２２の係合面部が当接した状態で上記両カム部材の相対回動が停止し、上記開閉筐体が閉塞或いは開放する状態に保持される構成である。

本発明に係るヒンジ装置は、上記軸体１６に対して、上記第一カム部材６及び上記第二カム部材８をともに回動フリーに連結した構成である。

本発明に係るヒンジ装置は、上記ケース１２の断面形状を小判状とするとともに、上記第一カム部材６の基部の断面の外形形状を上記ケースの内周面の形状より小さい小判状に形成し、上記第一カム部材６の基部の周囲に、上記本体筐体又は開閉筐体に設けた穴部に嵌入する際に潰しが可能な複数の突起部３１を設けた構成である。

以上説明したように、本発明に係るヒンジ装置によれば、先端部から基部にかけて対称形状の係合面部を有し、先端部から中間部にかけて次第に傾斜が急になる第一係合面及びこの第一係合面から延長して形成される第二係合面を有する第一カム部材と、基部の頂部から両側に対称形状の摺動面部を有し、各摺動面部は基部の頂部から中間部にかけて凸面状に形成されかつ次第に傾斜が急になる第一摺動面、さらに最も傾斜の急な斜面からなり摺動面部の曲面が凸面から凹面に変わる変曲点、及びこの変曲点から次第に傾斜が緩くなる第二摺動面を有する構成を採用したから、開閉筐体に良好なトルク（吸込み力）が得られ、筐体の閉塞状態及び開放状態が確実に保持できるとともに、部品点数も削減できかつ簡単な構成で耐久性に優れ、またヒンジ装置の回動方向による特性が同一であるため、携帯機器の本体筐体と開閉筐体とを１個のヒンジ装置で連結する場合、左右の連結個所の何れ側にも用いることができ、また左右に２個用いる場合であっても、左右の別なく１種類のヒンジ装置で足りるため、部品点数の少ない簡単な構成のヒンジ装置が得られて経済性にも優れるという効果を奏する。

また、本発明に係るヒンジ装置によれば、第二のカム部材の係合凹部の変曲点における斜面の傾斜角度を、軸方向と直交する向きを基準に４８°〜５３°とする構成としたから、開閉筐体に良好な吸込み感が得られ、開閉筐体の閉塞状態及び開放状態が確実に保持できるという効果がある。

本発明に係るヒンジ装置によれば、係合凹部の変曲点に第一カム部材の係合凸部の係合面部が当接した状態で両カム部材の相対回動が停止する構成を採用したから、開閉筐体の閉塞時或いは開放時における比較的広い範囲で高い吸込み力が作用し開閉筐体の保持特性に優れるという効果がある。

本発明に係るヒンジ装置によれば、軸体に対して、第一のカム部材及び第二のカム部材をともに回動フリーに連結した構成としたから、軸体と他の部材との接触抵抗の影響が軽減され、開閉動作の軽快感が高められるという効果がある。

本発明に係るヒンジ装置によれば、第一カム部材の基部の周囲に、本体筐体又は開閉筐体に設けた穴部に嵌入する際に潰しが可能な複数の突起部を設けた構成を採用したから、第一カム部材を筐体の穴部へ嵌入する際、突起部は一部又は全部が潰されつつ嵌め入れられ、これにより、第一カム部材の嵌入後は、第一カム部材は筐体の穴部に遊びのない状態で固定することができ、また突起部は、潰すことを前提としており、突起部の突起の寸法の範囲内において各部材の誤差が吸収でき、製品の信頼性が向上するという効果がある。

以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
図１は実施の形態に係り、折畳み式の携帯電話機に用いられるヒンジ装置２の分解斜視図を示したものである。このヒンジ装置２は、ワッシャー４、第一カム部材６、第二カム部材８、コイルバネ１０，１１、ケース１２、スライダー１４、及び軸体１６を構成部材としている。これら部材の内、第一カム部材６及び第二カム部材８によってヒンジ装置（フリップヒンジ）のカム機構が構成される。また上記携帯電話機は、本体筐体と上記ヒンジ装置２により連結される開閉筐体とからなる。なお、ヒンジ装置２は、携帯電話機の他に携帯ゲーム機等の折畳み式の携帯機器にも用いることができる。

上記ワッシャー４及びケース１２はＳＵＳ（ステンレス鋼）などの鋼材、上記第一カム部材６及び第二カム部材８はＰＯＭ（ポリアセタール）、ＡＢＳ等の合成樹脂材からなる。上記スライダー１４は、合成樹脂製のポリスライダー（登録商標）ワッシャーからなる。上記軸体１６はＳＷＣＨなどの鋼材、上記コイルバネ１０，１１は鋼材からなる。

ここで各構成部材について説明する。
図２（ａ）〜（ｇ）に示すように、上記第一カム部材６は断面小判状で、左右の円弧状の部位と上下の平坦な嵌合面部２１，２１からなる基部２０を有し、この基部２０の軸方向の一方側には向い合わせに係合凸部２２，２２が形成された形状である。各係合凸部２２は、それぞれ左右対称形状の係合面部２４，２４を有する山形形状をなしている。

上記基部２０の他方側には、左右の円弧状の位置にそれぞれ端片部３０が軸方向に突出形成されている。これら端片部３０の内側には、円形状の窪み部２８が形成されている。上記窪み部２８は、上記ワッシャー４を収納することでヒンジ装置２全体のコンパクト化を図っている。

また、上記基部２０の両嵌合面部２１，２１には、それぞれ左右部に僅かに突出した突起部３１が軸方向に筋条に設けられている。上記基部２０の中央には、軸方向に貫通する孔部３２が設けられている。

上記第二カム部材８は図３（ａ）〜（ｆ）及び図４に示すように、断面小判状の基部３４の軸方向の一方側には、左右両側に係合凹部３６，３６が形成されている。上記係合凹部３６，３６は、それぞれ頂部３５（又は谷底部３９）を中心に左右対称形状の摺動面部３８，３８が形成された凹形状をなしている。上記基部３４の一方側の上端部近傍の両側面には、それぞれ摺動凸部４２，４２が形成されている。また、基部３４の中央には軸方向に貫通する孔部４４が設けられ、基部３４の軸方向の他方側には、平坦な端面部３３が形成されている。

図４及び図８は、上記第一カム部材６の係合凸部２２、及び第二カム部材８の係合凹部３６の各外郭曲線４３を示したものである。図５に示すように、上記係合凹部３６の外郭の曲線は、孔部４４のある内径φ１側と外径φ３側では異なるが、ここでの外郭曲線４３は第二カム部材８の内径φ１と外径φ３との略中間位置φ２における外郭の形状（この中間位置における径φ２からなる円筒面に形成される形状）を、平面に開いて表示したものである。また、上記係合凸部２２の外郭曲線２５は、上記係合凹部３６の外郭曲線４３に対応する位置における形状を示したものである。

上記第二カム部材８の係合凹部３６の外郭曲線は、対称形状の摺動面部３８，３８を有し、各摺動面部３８は、基部３４の頂部３５から中間部にかけて凸面状に形成されかつ次第に傾斜が急になる第一摺動面４０、さらに中間部において最も傾斜の急な斜面からなり上記摺動面部の曲面が凸面から凹面に変わる変曲点３７、及びこの変曲点３７から次第に傾斜が緩くなり谷底部３９に至る第二摺動面４１を有している。

一方、上記第一カム部材６の係合凸部２２の外郭曲線は、左右対称形状の係合面部２４，２４を有し、各係合面部２４は、先端部２３から中間部にかけて次第に傾斜が急になる第一係合面２６、及び上記傾斜が急な状態の斜面が基部２０まで連続する略直線状の第二係合面２７を有している。また、上記第二カム部材８の外郭曲線と第一カム部材６の外郭曲線とは両形状に差異を設け、第二カム部材と第一カム部材との当接摺動部位以外は常に所定の隙間が生じるようにしている。上記隙間は、グリースが流動するためのスペースとして有効である。

上記ワッシャー４は図６に示すように、円板状の基板４６の周囲部から筒状に立ち上がった筒片部４８が形成され、中央には円形の孔部５０が設けられた形状である。また、ワッシャー４の筒片部４８の端部には、外径が少し拡径された押え部４９が形成されている。

上記ケース１２は図７に示すように、断面小判状の筒部５４の一端側には中心部に挿通孔５６が設けられた底部５８が形成され、他端側は開放口５２が形成された筒状の容器である。このケース１２には、筒部５４の軸対称な部位にそれぞれ平坦な嵌合面部６０，６０が形成され、また各嵌合面部６０には、それぞれ開放口５２から軸方向にストレートに切り込まれた摺動凹部６２，６２が形成されている。

図１に示すように、上記スライダー１４は中央に円形の孔部を有する円板状の部材である。このスライダー１４は、摩擦係数が低い材料が用いられており、ケース１２と軸体１６との間の回転摩擦抵抗を低減する。

上記コイルバネ１０，１１は、太さ及び巻き径が異なり、コイルバネ１０はコイルバネ１１より細くまた巻き径が小さく形成されている。このため、コイルバネ１０はコイルバネ１１の内部に位置する形態で用いられ、両方のバネ力を加えた強い付勢力を得ることができる。このようにヒンジ装置２のバネの付勢力を高めることで、開閉筐体の閉塞時及び開放時の保持特性の強化が図れ、また適切かつ十分な開閉特性が得られる。なお、ここではコイルバネを２個用いたが、コイルバネを１個用いる形態とすることもできる。

また、上記軸体１６は、円板状の頭部６４と軸部６６からなる。この軸部６６は、全体の断面が円形状に形成され、先端部は縮径された断面円形状の取付軸部６８が形成され、この取付軸部６８の端部には穴部が設けられている。

図８は、ヒンジ装置２において、上記係合凹部３６に係合凸部２２が係合したときの状態を示したものである。この状態は、ヒンジ装置２を取り付けた携帯電話機の開閉筐体を閉じて本体筐体に重ねた閉塞状態を示している。ここで係合凸部２２の先端部２３は、係合凹部３６の谷底部３９に当達する直前の位置で停止しており、このとき、係合凸部２２の係合面部は係合凹部３６の摺動面部の変曲点３７の位置で係合している。

上記係合凹部３６において、上記変曲点３７は最も傾斜が急な斜面を形成する位置であり、この最大傾斜の傾斜角度（α：軸と直交する線とのなす角）は、ここでは５０°としている。この傾斜角度（α）は、４８°〜５３°程度の範囲が好適である。

上記最大傾斜の傾斜角度が４８°より小さいと、開閉筐体を閉塞位置或いは開放位置で保持する力が十分得られない。これは、下記社内試験からして傾斜角度が５０°では良好なトルクが得られており、傾斜角度が４５°程度ではトルクが不十分であるためである。また、上記傾斜角度が５３°よりも大きいと第二カム部材８の係合凹部３６を昇る第一カム部材６の係合凸部２２の負荷が過大になり、強度、耐久性に支障をきたすおそれがある。なお、ヒンジ装置２の上記係合凹部３６の外郭曲線は、孔部４４のある内径φ１側ではさらに急な曲線となり、ここでの変曲点における傾斜角度は６５°程度である。

上記ヒンジ装置２の組み立てに際しては、図９，１０に示すように、ケース１２に収納したコイルバネ１０，１１の端部を第二カム部材８の端面部に当接させた状態で、第二カム部材８の両摺動凸部４２，４２をそれぞれケース１２の摺動凹部６２，６２に軸方向摺動自在に嵌合させる。一方、ケース１２の底部５８の外側にスライダー１４を介在させ、軸体１６の軸部６６を挿通孔５６から挿入して、コイルバネ１０，１１及び第二カム部材８の孔部４４を通過させる。

ケース１２の摺動凹部６２，６２により、第二カム部材８はケース１２の軸方向に移動自在であり、この第二カム部材８に上記第一カム部材６を係合させる状態で、軸体１６の軸部６６に第一カム部材６を挿通する。最後に、軸体１６の軸部６６にワッシャー４を嵌め、取付軸部６８の穴部を開くようにかしめてワッシャー４を軸体１６の端部に係止させて取付け、ヒンジ装置２を組み立てる。

上記第一カム部材６はＰＯＭ材を用いており、上記ワッシャー４を用いることにより、軸体１６のかしめから第一カム部材６の端部近傍の変形、破損を防止し保護する。また、ワッシャー４は第一カム部材６の基部２０に設けた窪み部２８に嵌め入れられるが、ワッシャー４の筒片部４８は、第一カム部材６の端片部３０に密着状態で内嵌される形態であるため、この端片部３０を補強して剛性を高める。このとき、ワッシャー４の押え部４９により第一カム部材６の端片部３０が効果的に補強される。

上記ヒンジ装置２は、第二カム部材８がケース１２と嵌合して両者一体に回動し、第一カム部材６は第二カム部材８と係合しつつこの第二カム部材８とは相対的に回動する。上記第一カム部材６及び第二カム部材８は、何れも軸体１６の回動に拘束されずフリーな形態であるため、軸体１６と他の部材との接触抵抗の影響が軽減され、開閉動作の軽快感が高められる。

一方、コイルバネ１０，１１により第一カム部材６と第二カム部材８とは常に両者は圧接する状態に付勢され、第一カム部材６と第二カム部材８との相対回動に伴い、第一カム部材６の係合凸部２２，２２が第二カム部材８の係合凹部３６，３６への侵入及び脱出を繰り返すカム機構を形成する。したがってヒンジ装置２は、上記カム機構を介して、ケース１２（第二カム部材８）に対して第一カム部材６が相対回動する。

上記第二カム部材８は、第一カム部材６との相対回動に伴い、ケース１２の内部を軸方向に摺動移動する。そして、第二カム部材８の係合凹部３６，３６は、各谷底部３９を含めた近傍のスペースにはグリースが充填され、グリース溜まりとして用いられる。このとき、第二カム部材８の係合凹部３６，３６はケース１２の内部に収納されていることから、グリースは係合凹部３６，３６とケース１２の内壁内に収まり、グリース漏れが防げる。

なお、上記第一カム部材６と第二カム部材８とは相対回動を行うものであり、構成上は両カム部材を向い合せた状態で配置位置を入れ替えることは可能であり、カム機構として同様な作用効果が得られる。この場合、第二カム部材８を軸体１６の端部側に配置し、各部材はそれぞれ各配置位置に適合するように構成する。

上記ヒンジ装置２の外形は、上述したようにケース１２と第一カム部材６とから形成され、軸に垂直な断面は全体的に小判形状である。またヒンジ装置２は、第二カム部材８がケース１２内に収納され、第一カム部材６はケース１２の開放口５２から突出した形態であるが、第一カム部材６の断面の外形はケース１２の内形より小さく形成されており、この第一カム部材６を軸方向に押圧することにより、コイルバネ１０，１１の圧縮に伴い第一カム部材６はケース１２内に没入収納が可能に形成されている。

ここで、社内試験により、図８に示すヒンジ装置２と、図１１に示す第一カム部材６７、第二カム部材６９を有するヒンジ装置Ｐとのトルク特性の比較を行なったので、この試験結果について説明する。この実施の形態に係るヒンジ装置２は、上記ヒンジ装置Ｐを基礎に検討を加えて改良したものである。ヒンジ装置Ｐは、第一カム部材６７及び第二カム部材６９の各外郭曲線は、上記ヒンジ装置２と対応する位置に形成されたものである。

ヒンジ装置Ｐの第一カム部材６７及び第二カム部材６９は、係合凸部が摺動する係合凹部の摺動面部は、基部の頂部の少し下方部位から谷底部の手前部位にかけて直線状の斜面部が形成され、谷底部の手前で緩やかなカーブを描く形状である。このヒンジ装置Ｐは、摺動面部が直線的であるため変曲点は明確には表れていない。ヒンジ装置Ｐは、上記係合凹部における最大傾斜角度（β：軸と直交する線とのなす角）が４５．５°である。

上記トルク特性の試験では、ヒンジ装置を取り付けた試験機（開閉筐体と本体筐体とからなる携帯電話機の模型）を、試験装置に横向き（回動軸は垂直）に配置し、開閉筐体の開閉を１００回繰り返した後に測定を行なった。上記試験装置には負荷トルク計が用いられ、この負荷トルク計のアームに上記試験機の開閉筐体を取り付けてこれを開閉させ、その開閉角度とトルクとの関係を測定した。なお、上記試験装置は自社製のものを用いた。

上記ヒンジ装置２（又はヒンジ装置Ｐ）を取付けた試験機は、開閉筐体を閉塞した状態では、係合凸部が係合凹部の谷底部の手前の位置で停止しており、コイルバネの押圧力による吸込みにより停止状態が保持されている。開閉筐体を開くと、係合凸部はコイルバネの押圧力に抗して、係合凹部の一方の摺動面部を上りやがて頂部を乗り越えて他方の摺動面部へと進み、コイルバネの押圧力による吸込みにより係合凹部の谷底部の手前に至るまで自動的に降下し、この位置で開閉筐体はストッパにより所定の開角度（１６５°）に開いた開放状態で停止する。開閉筐体を閉じる場合には、上記と逆に、他方の摺動面部を上り頂部から一方の摺動面部へと進み、係合凹部の谷底部の手前位置で停止する。

図１２は、上記ヒンジ装置２と上記ヒンジ装置Ｐとのトルク特性の測定結果を比較したグラフである。このグラフにおいて、横軸はヒンジ装置が取付けられる携帯電話機の本体筐体に対する開閉筐体の開角度（ｄｅｇ）を示し、縦軸は上記開角度におけるヒンジ装置のトルクを示す。この縦軸はゼロ（０）を基準に、正側は開閉筐体が閉塞位置からフリップポイントまでの間において、ヒンジ装置の吸込み力（閉方向）に抗して開閉筐体を開くときのトルク及びこの吸込み力に係るトルク（Ｔ）を、負側は開閉筐体がフリップポイントから開放位置までの間において、ヒンジ装置の吸込み力（開方向）に係るトルク及びこの吸込み力に抗して開閉筐体を閉じるときのトルク（−Ｔ）を示している。

上記トルク特性を示すトルク曲線は、この実施の形態に係るヒンジ装置２の開動作のときのトルク曲線Ａ、閉動作のときのトルク曲線Ｂと、ヒンジ装置Ｐの開動作のときのトルク曲線ａ、閉動作のときのトルク曲線ｂからなる。このグラフにおいて、開角度が０°は開閉筐体が閉塞した状態を、開角度が略１６５°は開閉筐体が通話位置に開放した状態を示す。

ここで、ヒンジ装置２に係るトルク曲線Ａは、開閉筐体が閉塞した開角度０°の近傍では急激に高いトルクが得られ開角度２５°付近まではその高い状態が維持されている。また、トルク曲線Ｂについても、開閉筐体の開角度２５°付近から高いトルクが得られ閉塞する開角度０°近傍まではその高い状態が維持されている。また、開閉筐体が開放した開角度１６５°の近傍（但しトルクの正負は逆）についても、同様の特性のトルク曲線が得られている。

一方、ヒンジ装置Ｐに係るトルク曲線ａは、開閉筐体の開角度０°の近傍から次第に上昇して開角度２５°付近で高いトルクが得られている。また、トルク曲線ｂについても、開閉筐体の開角度２５°付近からトルクが次第に低下して開角度０°に至っている。開閉筐体が開放した開角度１６５°の近傍（この場合トルクの正負は逆になる）についても、同様の特性のトルク曲線が得られている。

上記測定結果から、ヒンジ装置２はヒンジ装置Ｐと比べて、開閉筐体が閉塞した開角度０°近傍では、開閉筐体の開動作のときも閉動作のときも、ともに２倍程度のトルクが得られており、これは開閉筐体が開放した開角度１６５°近傍でも同様である。これから、ヒンジ装置２においては、変曲点を設けかつこの変曲点で最大傾斜角度を形成した結果、上記開閉筐体の閉塞位置及び開放位置において、ヒンジ装置Ｐには見られない強い吸込みトルクが得られたためと考えられる。

また、トルク曲線Ａの開角度が１２０°以上の範囲においては、トルク曲線Ａはトルク曲線ａと比べて２倍前後の高いトルクを維持しており、これにより開閉筐体の開移動が軽快に行なわれることになる。これは、ヒンジ装置２の第二カム部材８の係合凹部３６に、凸面状に形成された第一摺動面４０を形成したことから、傾斜角度の高い範囲が広く形成され、これにより強い吸込み力が広い範囲で確保されたためと考えられる。このような作用効果は、トルク曲線Ａの開角度５０°以下の範囲についても同様であり、ヒンジ装置２はヒンジ装置Ｐと比べて強い吸込み力が広い範囲で確保されている。

このようにヒンジ装置２は、開閉筐体の閉塞時及び開放時には強い吸込みのトルクが作用し、開閉筐体を本体筐体に強く押圧してがたつきの無い確実な保持がなされることになり、耐久性にも優れる。一方、ヒンジ装置Ｐは、開閉筐体の閉塞時及び開放時におけるトルクはヒンジ装置２の１／２程度しかなく、このため開閉筐体の保持力及び耐久性においても十分な期待はできない。

さて、上記ヒンジ装置２は、図１３に示す折畳式の携帯電話機に取り付けられる。この携帯電話機は、液晶表示画面７１等が設けられた受話部からなる開閉筐体７０と、操作キー等が設けられた送話部からなる本体筐体７２とを有している。

上記開閉筐体７０には、筐体端部に本体筐体７２と接続する第一接続部７４が設けられている。この第一接続部７４の一方側には、ヒンジ装置２の嵌装が可能な断面小判状の嵌合穴部７６が設けられ、他方側にはピン７８が取付けられる。

上記嵌合穴部７６の奥には、この嵌合穴部７６より径の小さい第二穴部が設けられ、嵌合穴部７６の底部の一部をなす段差部７５が形成されている。また、ヒンジ装置２の第一カム部材６及びケース１２の外周はともに小判状であるため、ヒンジ装置２は全体が上記嵌合穴部７６に嵌入可能であり、且つヒンジ装置２は筐体内での回転が阻止される。

一方の本体筐体７２には、筐体端部の各側部に開閉筐体７０と接続する第二接続部８０、及び第三接続部８２が設けられている。この内、ヒンジ装置２の一端部が接続される第二接続部８０には、ヒンジ装置２の第一カム部材６の嵌合が可能で第一カム部材６の回転を阻止する断面小判状の固定穴部８４が設けられている。また、上記ピン７８が接続される第三接続部８２には、このピン７８の先端部が突入可能な穴部８６が設けられ、この穴部８６はピン７８を回動可能に支持する。

そして図１３（ａ）に示すように、上記開閉筐体７０の嵌合穴部７６に、ヒンジ装置２のケース１２部分を軸方向に嵌入すると、ケース１２の底部５８が嵌合穴部７６の段差部７５に当接してこの位置で固定される。このとき、ヒンジ装置２の第一カム部材６の一部（基部２０）は第一接続部７４の端部から突出した状態である。

図１３（ｂ）に示すように、本体筐体７２と開閉筐体７０との接続に際しては、先ず上記ピン７８を上記第三接続部８２の穴部８６に突入し、次に上記開閉筐体７０の第一接続部７４に嵌着したヒンジ装置２の突出した第一カム部材６の基部２０を嵌合穴部７６内に押し込む。上記第一カム部材６を軸体１６とともに押し込むと、第二カム部材８はコイルバネ１０，１１を圧縮しつつその付勢力に抗して摺動凸部４２，４２がケース１２の摺動凹部６２，６２に沿って奥へ摺動する。

ヒンジ装置２の全体が嵌合穴部７６内に押圧没入されると、図１３（ｃ）に示すように、この押圧状態のまま、開閉筐体７０の第一接続部７４を本体筐体７２の第二接続部８０に合わせる。ここで、ヒンジ装置２のコイルバネ１０，１１の反発力を利用して、第一カム部材６の基部２０を本体筐体７２の第二接続部８０の固定穴部８４に突入固定させる。上記第一接続部７４を本体筐体７２の第二接続部８０に合わせる際、コイルバネ１０，１１の反発力により第一カム部材６の基部２０の端片部３０には、相当の力が作用するが、この端片部３０はワッシャー４の筒片部４８により補強されているため変形、破損することはない。

また、本体筐体７２の第二接続部８０に設けた固定穴部８４の穴形状は断面小判状であり、一方第一カム部材６の基部２０も断面小判状でその外形は、固定穴部８４の穴より僅かに小さい程度であり、嵌入した状態では僅かの隙間はあるものの略密着した状態である。

このとき、第一カム部材６の基部２０には上記突起部３１が設けられており、第一カム部材６を固定穴部８４へ嵌入する際、上記突起部３１は一部又は大半が潰されつつ嵌め入れられる。これにより、第一カム部材６の嵌入後は、第一カム部材６は固定穴部８４に遊びのない状態で固定される。また、上記突起部３１は潰すことを前提としており、突起部３１の突起の寸法の範囲内において各部材の製造誤差等を吸収カバーすることができ、不良率も低減される。

上記ヒンジ装置２の携帯電話機への取付けでは、本体筐体７２に対して開閉筐体７０を閉塞した状態及び開放（開角度１６５°）した状態において、第一カム部材６の係合凸部２２の係合面部２４は、第二カム部材８の摺動面部３８の変曲点３７に当接した状態となり、係合凸部２２の先端部２３が谷底部３９に到達する直前の位置で停止するように取り付けられる。

ここで、上記ヒンジ装置２のカム機構の作用について説明する。上記第一カム部材６の係合凸部２２は、先端部２３を中心に左右対称形状であり、また上記第二カム部材８の係合凹部３６は、頂部３５（又は谷底部３９）を中心に左右対称形状である。

このためヒンジ装置２の特性は、第二カム部材８に対する第一カム部材６の相対回動の方向の如何に係わらず同一であり、携帯電話機の本体筐体７２の左右部の何れにも同じ形状のヒンジ装置２を用いることができる。したがって、このヒンジ装置２を本体筐体７２の左右の一方側又は両側に用いる場合、本体筐体７２の右側用、及びこれと対称的な特性の左側用といった２種類のヒンジ装置を用いる必要はなく、一の種類のヒンジ装置２のみで足りるので部品点数の削減にも寄与する。

携帯電話機の開閉筐体７０を開閉すると、ヒンジ装置２が作動して第一カム部材６の係合凸部２２は、第二カム部材８の係合凹部３６への侵入および脱出を繰り返す。そして、開閉筐体７０の開閉の途中位置（フリップポイント：開角度が１６５°／２付近）において係合凸部２２は係合凹部３６の頂部３５に至り、ここから係合凸部２２が左右の各係合凹部３６を降下するに伴い、開閉筐体７０を閉じる方向或いは開く方向に付勢力が作用し自動的に開閉筐体７０が開閉する。

開閉筐体７０を閉じるとき、上記係合凸部２２は上記係合凹部３６へ侵入して第一摺動面４０を通過し、傾斜角度が最大となる変曲点３７へと移動する。このとき、係合凹部３６の途中まで滑り込んだ係合凸部２２は、コイルバネ１０，１１の付勢力により、係合凹部３６の谷底部３９へと吸込まれる作用が生じ、これにより所定のトルクが発生する。

開閉筐体を開くときには、上記係合凸部２２は上記係合凹部３６を上昇し、その先端部２３が頂部３５に至り（フリップポイント）さらに、係合凸部２２は他方の係合凹部３６を降下し谷底部３９へ至る途中（少し手前）の位置で、開閉筐体７０は本体筐体７２に対して所定の開角度（１６５°）で、筐体同士の当接等によるストッパにより開放状態が停止しこの位置で保持固定される。

上記開閉筐体７０の閉塞時或いは開放時における保持状態において、上記係合凸部２２の係合面部２４は係合凹部３６の摺動面部３８の最大傾斜角度となる変曲点３７に当接係合した状態にある。このため、第一カム部材６の係合凸部２２は、第二カム部材８の係合凹部３６への吸込みの力が非常に強い状態で保持され、本体筐体７２に対する開閉筐体７０の閉塞状態及び通話位置に開いた開放状態が確実に保持される。したがって、開閉筐体７０が閉塞状態或いは通話位置でがたついたりすることがない。

また、上記ヒンジ装置２は、上記軸体１６に対して上記第一カム部材６及び第二カム部材８は何れもフリーな状態におかれている。このため、開閉筐体７０が本体筐体７２に対してフリップ回動動作を行っても、軸体１６の回動の有無とは無関係に第一カム部材６と第二カム部材８とは相対回動を行ない、軸体１６の動きによる摩擦抵抗の影響が少ないため、開閉筐体７０がフリップポイントを基準に閉方向或いは開方向へ自動回動するフリップ動作が軽快に行なえる。

ヒンジ装置２は、軸体１６の端部に取付けたワッシャー４と第一カム部材６との間には摩擦が生じて、第一カム部材６と軸体１６とが連動する可能性はある。この場合、第一カム部材６と相対回動する第二カム部材８と連動するケース１２と軸体１６とは相対回動する。しかし、軸体１６の頭部６４とケース１２の底部５８との間に介在したスライダー１４により、両者間の摩擦力が軽減され開閉筐体７０の開閉は軽快に行なえる。

従って、上記実施の形態に係るヒンジ装置２及びこのヒンジ装置２を用いた携帯電話機によれば、筐体の閉塞状態及び開放状態が確実に保持できるとともに、部品点数も削減できかつ簡単な構成で耐久性に優れ、またヒンジ装置の回動方向による特性が同一であるため、携帯機器の本体筐体と開閉筐体とを１個のヒンジ装置で連結する場合、左右の連結個所の何れ側にも用いることができ、また左右に２個用いる場合であっても、左右の別なく１種類のヒンジ装置で足りるため、部品点数の少ない簡単な構成のヒンジ装置が得られて経済性にも優れるという効果を奏する。

本発明の実施の形態に係るヒンジ装置の分解斜視図を示す。 実施の形態に係るヒンジ装置の第一カム部材につき、（ａ）は平面図を、（ｂ）は正面図を、（ｃ）は底面図を、（ｄ）は側面図を、（ｅ）は（ａ）の部分拡大図を、（ｆ）は（ｄ）のＡ−Ａ線断面図を、（ｇ）は斜視図を示す。 実施の形態に係るヒンジ装置の第二カム部材につき、（ａ）は平面図を、（ｂ）は正面図を、（ｃ）は底面図を、（ｄ）は側面図を、（ｅ）は（ｂ）のＢ−Ｂ線断面図を、（ｆ）は斜視図を示す。 実施の形態に係るヒンジ装置の係合凹部及び係合凸部の各外郭曲線の形状を示す図である。 実施の形態に係るヒンジ装置の第二カム部材の斜視図を示す。 ヒンジ装置のワッシャーにつき、（ａ）は全体図を、（ｂ）は（ａ）のＣ−Ｃ線断面図を示す。 ヒンジ装置のケースにつき、（ａ）は平面図を、（ｂ）は正面図を、（ｃ）は（ａ）のＤ−Ｄ線断面図を示す。 実施の形態に係るヒンジ装置の係合凹部と係合凸部との係合状態を外郭曲線で示す図である。 実施の形態に係るヒンジ装置の外観を示す図である。 実施の形態に係るヒンジ装置の断面図である。 試験に用いた別のヒンジ装置の係合凹部と係合凸部との係合状態を外郭曲線で示す図である。 実施の形態に係るヒンジ装置と別のヒンジ装置とのトルク特性の測定結果を比較したグラフを示す図である。 実施の形態に係るヒンジ装置の携帯電話機への取り付けの手順を示す図（ａ）（ｂ）（ｃ）である。 従来例に係るヒンジ部材のカムを示す図である。

符号の説明

６ 第一カム部材
８ 第二カム部材
１０，１１ バネ部材（コイルバネ）
１２ ケース
１６ 軸体
２２ 係合凸部
３１ 突起部
３６ 係合凹部
３７ 変曲点

Claims (5)

1. 携帯機器の本体筐体と開閉筐体とを回動可能に連結するヒンジ装置において、
   一端部に底部が形成され、他端部が開口した筒状のケースと、
   上記ケースの他端部側に設けられ、基部の中心対称な両位置に係合凸部がそれぞれ形成され、各係合凸部は、先端部から基部にかけて対称形状の係合面部を有し、各係合面部は先端部から中間部にかけて次第に傾斜が急になる第一係合面及びこの第一係合面から延長して形成される第二係合面を有する第一カム部材と、
   上記第一カム部材の係合凸部と向かい合わせに設けられ、これら係合凸部と向かい合う部位に各係合凸部が係合し摺動する係合凹部がそれぞれ形成され、各係合凹部は基部の頂部から両側に対称形状の摺動面部を有し、各摺動面部は基部の頂部から中間部にかけて凸面状に形成されかつ次第に傾斜が急になる第一摺動面、さらに最も傾斜の急な斜面からなり上記摺動面部の曲面が凸面から凹面に変わる変曲点、及びこの変曲点から次第に傾斜が緩くなる第二摺動面を有し、上記第一カム部材とは相対回動可能に係合する第二カム部材と、
   上記ケース内に設けられ、上記第一カム部材と上記第二カム部材との両者を係合方向に付勢するバネ部材と、
   上記ケースの底部、上記バネ部材、上記第二カム部材の基部及び上記第一カム部材の基部を貫通して各部材を連結し軸支する軸体と、を有することを特徴とするヒンジ装置。
2. 上記第二カム部材の内径と外径との中間位置において、筒状面に表わされる上記係合凹部の外郭形状を、平面に開いて表示したときに上記変曲点における斜面の傾斜角度を、軸方向と直交する向きを基準に４８°〜５３°としたことを特徴とする請求項１記載のヒンジ装置。
3. 上記第二カム部材の係合凹部の変曲点に、上記第一カム部材の係合凸部の係合面部が当接した状態で上記両カム部材の相対回動が停止し、上記開閉筐体が閉塞或いは開放する状態に保持されることを特徴とする請求項１又は２記載のヒンジ装置。
4. 上記軸体に対して、上記第一カム部材及び上記第二カム部材をともに回動フリーに連結したことを特徴とする請求項１乃至３の何れかに記載のヒンジ装置。
5. 上記ケースの断面形状を小判状とするとともに、上記第一カム部材の基部の断面の外形形状を上記ケースの内周面の形状より小さい小判状に形成し、
   上記第一カム部材の基部の周囲に、上記本体筐体又は開閉筐体に設けた穴部に嵌入する際に潰しが可能な複数の突起部を設けたことを特徴とする請求項１乃至４の何れかに記載のヒンジ装置。

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