JP2008169992A - 簡易自動開放型二軸ヒンジ - Google Patents

Abstract

【課題】本発明による簡易自動開放型二軸ヒンジでは、平行二軸ヒンジを基にして自動開放機構を搭載し１軸当りの部品数を減少することによって、小型で組み立てやすい自動開放ヒンジを提供することを課題とする。
【解決手段】本発明による簡易自動開放型二軸ヒンジでは、平行二軸ヒンジにおいて、一方の軸Ａ上に開放時及び折り畳み時に位置規制するためのカム機構Ａと該カム機構Ａを解放するための解放手段を設け、もう一方の軸Ｂ上にヒンジ基体に対して取り付け部を開放方向に付勢する手段と開放時及び折り畳み時に位置規制するためのカム機構Ｂとを備えたことを特徴とする。
【選択図】図１

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平行二軸微小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、表示部と操作部とを回動可能に連結するためヒンジ装置が用いられている。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表示部及び操作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。

従来の二軸型ヒンジとしては、たとえば、特許文献１に開示されているように４段歯車を用いたものが提案されている。歯車を使用したヒンジの場合、ヒンジ軸に固定された歯車は回動方向を逆にしなければならないので、歯車数としては偶数が必須となる。このヒンジの場合、ヒンジ軸の各歯車は間に２個の歯車を挟んで連結されるため、径をそれほど大きくする必要がなくなり、ヒンジ自体を小型にできる。しかし、このようなヒンジの場合、携帯機器を開くには手でヒンジを展開しなければならず、片手での操作は容易ではない。

このような折り畳み型携帯機器の開放動作を容易にするための機構も種々提案されている。たとえば特許文献２においては、一軸型ヒンジに自動開放機構を備えたものが開示されている。この文献の実施例によると、回り止め手段付きシャフトと、スライダーカムと、第１スプリングと、アウターカムと、インナーカムと、スライドキーと、第２スプリングと押しボタンとからなる。

また、特許文献３には別の自動開放型ヒンジが開示されている。こちらの場合は、略中空筒状の回転体と、ベースと、固定ホルダーと、駆動カムと、保持カムと、クラッチ部とを備えている。

上記２例の自動開放型ヒンジはいずれも１軸ヒンジであり、１つの軸上に複雑な機構をすべて収納しなければならないため、自動開放機構を取り入れると小型化が難しいという問題点があった。

特開２００６−２３４１６０号公報 特開２００３−１６１３１２号公報 特開２００４−４０７１０号公報

上記のような従来の問題点を解決するため、本発明による簡易自動開放型二軸ヒンジでは、平行二軸ヒンジを基にして自動開放機構を搭載し１軸当りの部品数を減少することによって、小型で組み立てやすい自動開放ヒンジを提供することを課題とする。

上述の課題を解決するため本発明による簡易自動開放型二軸ヒンジでは、平行二軸ヒンジにおいて、一方の軸Ａ上に開放時及び折り畳み時に位置規制するためのカム機構Ａと該カム機構Ａを解放するための解放手段を設け、もう一方の軸Ｂ上にヒンジ基体に対して取り付け部を開放方向に付勢する手段と開放時及び折り畳み時に位置規制するためのカム機構Ｂとを備えたことを特徴とする。

前記軸Ａ及び軸Ｂは、連動手段により連結されていることが望ましい。連動手段としては、ギア、ワイヤ、ベルト等が利用できるが、これらに限定されるものではない。

また、前記軸Ａ上のカム機構Ａにおいて、本体取付け部Ａの軸受け部上に複数のカム溝を有するカムＡが形成されていることが好適である。このカム溝がヒンジを折り畳んだ際の位置規制用カム溝とヒンジを開放した際の位置規制用のカム溝とからなり、ヒンジを折り畳んだ際の位置規制用カム溝の断面が略長方形状であることが望ましい。また、前記カムＡに隣接して前記カム溝に嵌合可能な突起を有するカムフォロワＡを配設し、少なくとも前記突起の片側が該カムフォロワＡの表面に対して略垂直に形成されていることが好適である。カムフォロワＡについては、前記軸Ａ上において軸方向に摺動自在に配設されていることが望ましい。さらに、このカムフォロワＡは、前記本体取付け部Ａの軸受け側に付勢されていることが好適である。また、このカムフォロワＡは軸Ａの回りの回転を規制することが望ましく、そのためには一端部に回り止め板を連結することができる。

また、本発明の別の特徴としては、前記軸Ａに取り付ける取付け部Ａ上におけるヒンジを折り畳んだ際の位置規制用のカム溝が断面略長方形であり、ヒンジを開放した際の位置規制用のカム溝が断面Ｖ字状或いは台形状であることである。

前記軸Ｂ側においては、ヒンジ基体支持板にカム溝Ｂが形成され、前記軸Ｂ上に摺動可能かつ回転規制されて設けられたカムフォロワＢが前記ヒンジ基体支持板方向に付勢されていることも好適である。

さらに、前記カム機構解放手段が押しボタンであり、一端部がヒンジを取り付ける機器の外装筐体内側に係止され、他端部は該筐体より突出していることが望ましい。

また、前記カム解放機構及び前記二軸上のそれぞれのカム機構は一体形成されたヒンジケース内に収納されていることがさらに好適である。

本発明による簡易自動開放型二軸ヒンジでは、平行二軸ヒンジを基にして自動開放機構を搭載し１軸当りの部品数を減少することによって、小型で組み立てやすい自動開放ヒンジを提供することが可能となる。

以下、実施例に基づいて本発明を説明する。図１は、本発明による簡易自動開放型二軸ヒンジの第１の実施例要部を示す部分断面図である。本実施例においては、有底筒状のヒンジケース３１内にヒンジ基体支持板３４Ａ及び３４Ｂが配設され、これらの支持板の間に二軸ヒンジの二軸１１Ａ及び１１Ｂを連結連動させるためのギア機構５０が配置されている。ヒンジのそれぞれの軸１１Ａ及び１１Ｂは一端部においてそれぞれ取り付け部Ａ１Ａ及び１Ｂに固定され、他端においてはヒンジ基体支持板３４Ａおよび３４Ｂにより回動自在に支持されている。

取付け部Ａ１Ａの軸受け部（カム面）２２Ａ内側表面には、カムとして機能する複数の溝が形成されている。この軸受け部２２Ａに隣接してカムフォロワＡ２１Ａが配設される。カムフォロワＡ２１Ａは、軸Ａ１１Ａ上に摺動自在に嵌挿されており、軸受け部２２Ａと反対側の端部において回り止め板２５が接合されている。回り止め板２５上には複数の回り止め用穴が形成されており、ヒンジ基体支持板３４Ａ上に形成された回り止め突起２７が挿通されることにより、カムフォロワＡ２１Ａは軸Ａ１１Ａの回りに回転することなく軸方向のみに摺動可能に保持される。また、カムフォロワＡ２１Ａの軸受け部２２Ａ側端部には、大径のバネ受け部２３が形成されており、付勢バネ３３Ａをこのバネ受け部２３と回り止め突起２７とで支持することにより、カムフォロワＡ２１Ａは軸受け部２２Ａ側に付勢されつつ、軸方向に弾性的に摺動可能となる。

取付け部Ａ１Ａの軸受け部２２Ａ外側と携帯機器の外装筐体２内側との間には押しボタン３が軸方向に摺動可能かつ外部筐体に対して回動可能に収納されており、押しボタン３の端部からはカム開放用突起４１が伸びていて、軸受け部２２Ａ上の貫通孔３６を通してカムフォロワＡ２１Ａに当接している。押しボタン３の反対側端部は外装筐体２より突出しており、カム解放動作のために押し込むことができるよう構成されている。

もう一方のヒンジ軸１１Ｂは一端が取付け部１Ｂに固定され、他端はヒンジ基体支持板２６Ａを通してギア機構に連結され、ヒンジ基体支持板２６Ｂまで伸びている。この軸Ｂ１１Ｂは、ヒンジ基体支持板２６Ａ及び２６Ｂに対しては摺動自在に支持されている。軸Ｂ１１Ｂ上には、ヒンジ基体支持板２６Ａに隣接してカムフォロワＢ２１Ｂが軸方向に摺動可能かつ軸の回りには回動規制された状態で配設され、付勢バネ３３Ｂによりヒンジ基体支持板２６Ａ側に付勢されている。カムフォロワＢ２１Ｂのヒンジ基体支持板２６Ａ側表面には突起２４Ｂが形成されている。一方ヒンジ基体支持板２６Ａ上には複数の溝からなるカム面Ｂ２２Ｂが形成され、ヒンジ開放状態及びヒンジ折り畳み状態において突起２４Ｂが嵌合するように配置されている。

付勢バネ３３Ｂの外側に隣接して、やはり軸Ｂ１１Ｂ上に捻りコイルバネ３２が配設され、一端部は取り付け部Ｂ１Ｂ、また他端部はヒンジケース３１に当接することにより、取付け部Ｂ１Ｂをヒンジケース（ヒンジ基体）に対して開放方向に付勢している。

捻りコイルバネ３２の配置構成を図２に断面図として示した。捻りコイルバネ３２は軸Ｂ１１Ｂ上に配設され、一端部がヒンジケース３１に当接し、他端部は図示してないが取り付け部Ｂ１Ｂに当接することにより、取付け部Ｂ１Ｂをヒンジケース（ヒンジ基体）に対して開放方向に付勢している。

図３には、カムフォロワＡアセンブリ２０の要部を示した。カムフォロワ２１Ａは中空状に形成されていて、軸Ａ１１Ａ上に嵌挿される。カムフォロワＡ２１Ａの一端部には大径のバネ受け部２３が形成されていて、このバネ受け部２３の外側に突起２４Ａが設けてある。この突起の一側面はバネ受け部２３表面に対して略垂直に形成されているが、その反対側の側面には傾斜を設けている。また、このカムフォロワＡの反対側端部には、周囲に複数の回り止め用穴３５を有する回り止め板２５が固着されている。

図４にはヒンジ軸支持板２６Ａの構成を示した。ヒンジ軸支持板２６Ａの外形はヒンジケース３１の内面形状に適合した長円形に構成されており、軸支持穴３７Ａ及び３７Ｂを具備する。軸支持穴３７Ａの周囲には複数の回り止め突起２７が形成されている。一方、軸支持穴３７Ｂの周囲には、複数のカム溝２９Ｂが形成されている。このカム溝２９Ｂの断面形状は、Ｖ字型或いは台形状が好ましい。

図５には、ヒンジ軸支持板２６ＡとカムフォロワＡアセンブリ２０及びカムフォロワＢ２４Ｂの組立図を示した。軸Ａ１１Ａ及び軸Ｂ１１Ｂを挿通したヒンジ軸支持板２６Ａに対して、軸Ａ１１Ａ上にはカムフォロワＡアセンブリ２０を嵌挿し、回り止め板２５上の回り止め用穴３５にヒンジ軸支持板２６Ａ上の回り止め突起２７を嵌合させる。また、カムフォロワＢ２１Ｂは、軸Ｂ１１Ｂ上に挿通した後軸方向に摺動可能かつ軸の回りには回動規制された状態で設置する。

図６は取付け部Ａ１Ａのカム面２２Ａにおけるカム溝の配置を示す。折り畳み時位置規制用カム溝２８と開放時位置規制用カム溝２９Ａがそれぞれ軸に対して回転対称の位置に形成されている。図７に示したように、折り畳み時位置規制用カム溝２８は断面が略長方形に形成され、開放時位置規制用カム溝２９Ａは、片側壁面がカム面２２Ａに対して略垂直かつ他方の壁面はカム面２２Ａに対して傾斜を持って形成されている。

図８には押しボタン３の構成を示す。押しボタン３は一端部から複数のカム開放用突起４１が突出しており、カムフォロワＡ２１Ａに当接される。また、カム開放用突起４１の根元部には保持突起部４３が形成され、これにより押しボタン３を機器外装筐体２と取付け部Ａ１Ａとの間に保持する。

図９は本実施例に用いたヒンジケース３１の平面図であり、ヒンジケース３１は片側が開放した断面長円形の有底筒状に形成され、底部において軸受けとなる２個の貫通孔を有する。

図１０は、本実施例に用いた二軸連結連動のためのギア機構であり、４個のギアの組み合わせからなる。しかし、二軸連結連動機構はこれに限定されるものではなく、ワイヤ、ベルト、リンク等他の機構を利用することができることはもちろんである。

次に、本実施例によるヒンジモジュールの動作について説明する。まず、ヒンジモジュールが閉じた状態、すなわち携帯機器が折りたたまれた状態においては、カムフォロワＡ２１Ａの突起２４Ａが取付け部Ａ１Ａのカム面２２Ａにおける折り畳み時位置規制用カム溝２８に嵌合している。この溝は断面長方形状に形成されており、ヒンジが折りたたまれた状態では折り畳み時位置規制用カム溝２８の略垂直壁面と突起２４Ａの略垂直側面とが当接し、それ以上の折り畳み方向への応力に抗している。突起２４Ａの他方の側面は傾斜しているため、通常ではこの突起はカム溝内に収納されているが、ある一定以上の応力がヒンジ開放方向に加わった場合、すなわち手で携帯機器を開こうとした場合は、突起２４Ａの傾斜側面がカム溝２８壁面を乗り越えてカム規制が解除される。

本発明による二軸ヒンジでは簡易自動機構を搭載しているため、携帯機器が折りたたまれた状態で押しボタン３を押すと、カムフォロワＡアセンブリ２０がカム開放用突起４１により押されて、図１における右方向に摺動する。この動作により突起２４Ａとカム溝２８の係止が解除され、取付け部Ｂ１Ｂが捻りコイルバネ３２の弾性力により開放側へ回動する。カムフォロワＡアセンブリ２０は、付勢バネ３３Ａにより付勢されているため、常にカム面２２Ａに付勢されているため、押しボタン３への押圧力を解除すると、押しボタン３は元の位置まで戻って停止する。

押しボタンによりヒンジが解放されると、ヒンジは開放位置まで回動する。開放位置に達すると、カムフォロワＡ２１Ａの突起２４Ａがカム面２２Ａ上のカム溝２９Ａに嵌合し、それ以上のヒンジの回動を規制する。この際、カムフォロワＢ２４Ｂ上の突起２４Ｂも、カム面２２Ｂ上のカム溝２９Ｂに嵌合し、ヒンジの回動規制を補助する。

以上、本発明の好適な実施例に基づいて説明したが、細部については本発明の精神から逸脱しない範囲において改変しうることは言うまでもない。

本発明による簡易自動開放型二軸ヒンジでは、平行二軸ヒンジを基にして自動開放機構を搭載し１軸当りの部品数を減少することによって、小型で組み立てやすい自動開放ヒンジを提供することが可能となるので、携帯機器の便利性向上に大いに寄与するものである。

本発明によるヒンジモジュールの第１の実施例要部を示す部分断面図である。 図１に示したヒンジモジュール実施例に用いた捻りコイルバネ３２の配置構成を示す断面図である。 図１に示したヒンジモジュール実施例に使用したカムフォロワＡアセンブリの要部を示す図である。 図１に示したヒンジモジュール実施例に使用したヒンジ軸支持板の構成を示す図である。 カムフォロワＡアセンブリとヒンジ軸支持板の組立を示す説明図である。 図１に示したヒンジモジュール実施例に使用した取付け部Ａのカム面配置を示す説明図である。 図１に示したヒンジモジュール実施例におけるカムとカムフォロワとの関係を示す説明図である。 図１に示したヒンジモジュール実施例に使用した押しボタンの構成を示す説明図である。 図１に示したヒンジモジュール実施例に使用したヒンジケースの平面図である。 図１に示したヒンジモジュール実施例に使用したギア機構の説明図である。

符号の説明

１Ａ 取付けフレームＡ
１Ｂ 取付けフレームＢ
２ 機器の外装筐体
３ 押しボタン
４ ヒンジ基体
１１Ａ、１１Ｂ ヒンジ軸
２０ カムフォロワＡアセンブリ
２１Ａ、２１Ｂ カムフォロワ
２２Ａ、２２Ｂ カム面
２３ バネ受け部
２４Ａ、２４Ｂ 突起
２５ 回り止め板
２６Ａ、２６Ｂ ヒンジ基体支持板
２７ 回り止め突起
２８ 折り畳み時位置規制用カム溝
２９Ａ、２９Ｂ 開放時位置規制用カム溝
３１ ヒンジケース
３２ 捻りコイルバネ
３３Ａ、３３Ｂ 付勢バネ
３５ 回り止め用穴
３６ 貫通孔
３７Ａ、３７Ｂ 軸支持穴
４１ カム開放用突起
４２ 軸穴
４３ 保持突起部
５０ ギア機構

Claims (12)

1. 平行二軸ヒンジにおいて、一方の軸Ａ上に開放時及び折り畳み時に位置規制するためのカム機構Ａと該カム機構Ａを解放するための解放手段を設け、もう一方の軸Ｂ上にヒンジ基体に対して取り付け部を開放方向に付勢する手段と開放時及び折り畳み時に位置規制するためのカム機構Ｂとを備えたことを特徴とする簡易自動開放型二軸ヒンジ。
2. 前記軸Ａ及び軸Ｂは、連動手段により連結されていることを特徴とする請求項１記載の簡易自動開放型二軸ヒンジ。
3. 前記軸Ａ上のカム機構Ａにおいて、本体取付け部Ａの軸受け部上に複数のカム溝を有するカムＡが形成されていることを特徴とする請求項１または２記載の簡易自動開放型二軸ヒンジ。
4. 前記カム溝がヒンジを折り畳んだ際の位置規制用カム溝とヒンジを開放した際の位置規制用のカム溝とからなり、ヒンジを折り畳んだ際の位置規制用カム溝の断面が略長方形状であ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簡易自動開放型二軸ヒンジ。
5. 前記カムＡに隣接して前記カム溝に嵌合可能な突起を有するカムフォロワＡを配設し、少なくとも前記突起の片側が該カムフォロワＡの表面に対して略垂直に形成されていることを特徴とする請求項４記載の簡易自動開放型二軸ヒンジ。
6. 前記カムフォロワＡが前記軸Ａ上において軸方向に摺動自在に配設されていることを特徴とする請求項５記載の簡易自動開放型二軸ヒンジ。
7. 前記カムフォロワＡは、前記本体取付け部Ａの軸受け側に付勢されていることを特徴とする請求項６に記載の簡易自動開放型二軸ヒンジ。
8. 前記カムフォロワＡは、軸Ａの回りの回転が規制されていることを特徴とする請求項７に記載の簡易自動開放型二軸ヒンジ。
9. 前記カムフォロワＡの回転規制手段が、その一端部に連結された回り止め板であることを特徴とする請求項８に記載の簡易自動開放型二軸ヒンジ。
10. 前記軸Ｂ側においては、ヒンジ基体支持板にカム溝Ｂが形成され、前記軸Ｂ上に摺動可能かつ回転規制されて設けられたカムフォロワＢが前記ヒンジ基体支持板方向に付勢されていることを特徴とする請求項１乃至９のいずれかに記載の簡易自動開放型二軸ヒンジ。
11. 前記カム機構Ａの解放手段が押しボタンであり、一端部がヒンジを取り付ける機器の外装筐体内側に係止され、他端部は該筐体より突出していることを特徴とする請求項１乃至１０のいずれかに記載の簡易自動開放型二軸ヒンジ。
12. 前記カム解放機構及び前記二軸上のそれぞれのカム機構は一体形成されたヒンジケース内に収納されていることを特徴とする請求項１乃至１１のいずれかに記載の簡易自動開放型二軸ヒンジ。