JP2008298278A - 電子機器およびこの電子機器に用いるヒンジ装置 - Google Patents

電子機器およびこの電子機器に用いるヒンジ装置 Download PDF

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Abstract

【課題】軽量化を実現することのできる電子機器およびこの電子機器に用いるヒンジ装置を提供することにある。
【解決手段】第2のブラケット240から軸方向に離れた軸上に第1のブラケット210と第2のブラケット210の軸回りの相対的な変位に基づくヒンジ軸230の回動を規制する回動規制部を設けたので、シャフト221にアーム215の回動規制端部213と接触するストッパ219Aを備えたストッパ部材219を追加することで回転規制部を容易に形成することができ、回転規制構造を備えた小型で軽量のヒンジ装置を容易に形成することができる。
【選択図】図7

Description

本発明は、電子機器およびこの電子機器に用いるヒンジ装置に関する。
従来、ポータブルコンピュータのような電子機器は、キーボードを有する本体と、液晶表示装置を内蔵した表示ユニットとを備えている。表示ユニットは、ヒンジ装置を介して本体ユニットに回動可能に支持されている。
ヒンジ装置は、第1のブラケット、第2のブラケットおよびヒンジ軸を有している。ヒンジ軸の一端は、第1のブラケットに回動可能に支持されているとともに、ヒンジ軸の他端は、第2のブラケットに固定されている。そのため、第1のブラケットと第2のブラケットは、ヒンジ軸の軸回り方向に相対的に回動可能となっている。
このようなヒンジ装置として、回動範囲規制構造を有するヒンジ装置が提案されている(例えば、特許文献1参照。)。
特許文献1に示されたヒンジ装置は、第一連結体と第二連結体とが枢着軸で回動自在に枢着された構成を有しており、第一連結体に設けられる切欠凹部と第二連結体に設けられるストッパー片との接触に基づいて回動不能となるように形成されている。
しかし、特許文献1の構成では、第一連結体と第二連結体に係止構造を設ける必要があり、これらの加工に要する手間が生じる。このような問題を解消するものとして、回転シャフトに係止片を有する部材を同軸的に設けたヒンジ装置が提案されている(例えば、特許文献2参照。)。
特許文献2に示されたヒンジ装置は、回転シャフトに同軸的に設けたフリクションワッシャーの係止片が蓋体に固定される支持部材の係合長孔に係合することにより、回転シャフトの回動を規制する。
特開2002−250330号公報 特開平9−196048号公報
しかし、特許文献2によると、回動軸に設けられる回動規制用の係止片を支持部材に係合させているため、支持部材には係止に必要な開口等の構成を設けなければならず、構成の複雑化、重量増を招くといった問題がある。
従って、本発明の目的は、軽量化を実現することのできる電子機器およびこの電子機器に用いるヒンジ装置を提供することにある。
本発明は、上記目的を達成するため、本体に固定される第1のブラケットと、前記第1のブラケットを回動可能に支持する軸と、表示部に固定されるとともに前記軸を取り付けられた第2のブラケットと、前記第2のブラケットから軸方向に離れた前記軸上に設けられ、前記軸上で前記第1のブラケットと前記第2のブラケットの軸回りの相対的な変位に基づく回動を規制する回動規制部とを有するヒンジ装置を備えた電子機器を提供する。
また、本発明は上記目的を達成するため、第1のブラケットと、前記第1のブラケットを回動可能に支持する軸と、前記軸を取り付けられた第2のブラケットと、前記第2のブラケットから軸方向に離れた前記軸上に設けられ、前記軸上で前記第1のブラケットと前記第2のブラケットの軸回りの相対的な変位に基づく回動を規制する回動規制部とを有するヒンジ装置を提供する。
また、本発明は上記目的を達成するため、第1のブラケットと、前記第1のブラケットを回動可能に支持する軸と、固定系に支持される一方の軸端から他方側に離れた前記軸上に設けられ、前記軸上で前記第1のブラケットと前記軸の軸回りの相対的な変位に基づく回動を規制する回動規制部とを有するヒンジ装置を提供する。
本発明によれば、電子機器の軽量化を実現することができる。
以下、本発明の実施の形態を、ポータブルコンピュータに適用した図面に基づいて説明する。
(実施の形態の構成)
図1および図2は、電子機器としてのポータブルコンピュータ1を示す。このポータブルコンピュータ1は、本体ユニット2と表示ユニット3とを備えている。
本体ユニット2は、例えば、机の天板のような設置面(図示せず)に設置可能な偏平な箱状の第1の筐体4を有している。第1の筐体4は、例えばマグネシウム合金のような金属材料で作られている。
第1の筐体4は、ベース5と、トップカバー6とで構成されている。トップカバー6は、上壁4bと、側壁4cと、後壁4eを有し、ベース5の上端開口を閉塞している。
第1の筐体4は、側壁4cと後壁4eとで規定される角部に凹部7a,7bが形成されている。凹部7a,7bは、第1の筐体4の表示ユニット3側である後端に位置するとともに、第1の筐体4の幅方向に互いに離れて設けられている。
第1の筐体4は、キーボード取付部8とバッテリ収容部9とタッチパッド19を備えている。キーボード取付部8は、上壁4bの上面に開口する矩形状の凹所であり、キーボード10を支持している。バッテリ収容部9は、キーボード10の背後に位置している。バッテリ収容部9は、第1の筐体4の底壁、上壁4bおよび後壁4eに連続して開口する凹所であり、バッテリパック11を取り外し可能に支持している。タッチパッド19は、トップカバー6の上壁4bにキーボード10より手前に位置するように設けられており、スイッチ19aおよび19bと指紋読取部19cを有する。
また、第1の筐体4の側壁4cには、メモリカードスロット25、USB(Universal Serial Bus)端子26A,26Bおよびディスプレイ端子29が設けられている。第1の筐体の上壁4bのキーボード10よりも上側に、電源スイッチ27や他のスイッチ28A,28Bが設けられている。
表示ユニット3は、第2の筐体13と液晶表示部14とを備えている。第2の筐体13は、第1の筐体4と略同じ大きさの偏平な箱状であり、その一端に一対の脚部15a,15bを有している。脚部15a,15bは、第2の筐体13の幅方向に互いに離れているとともに、第1の筐体4の凹部7a,7bに入り込んでいる。
第2の筐体13は、液晶表示部14を支持するLCD(Liquid Crystal Display)カバー16と、このLCDカバー16に被せられたLCDマスク17とを備えている。液晶表示部14は、画像を表示するスクリーン14aを有している。スクリーン14aは、LCDマスク17に形成した開口部18を通じて第2の筐体13の外方に露出している。
図2に示すように、第1の筐体4のトップカバー6は、一対のヒンジ支持部20a,20bを有している。一方のヒンジ支持部20aは、左側の凹部7aとバッテリ収容部9の左端部との間に位置している。他方のヒンジ支持部20bは、右側の凹部7bとバッテリ収容部9の右端部との間に位置している。これらヒンジ支持部20a,20bは、ビス23によってビス止め固定される金属製の第1および第2のヒンジ装置21,22を介して表示ユニット3を回動可能に支持している。
第1および第2のヒンジ装置21,22は、トップカバー6のヒンジ支持部20a,20bにビス止め固定される第1のブラケット210を有し、第1のブラケット210には、ビス23を貫通させるビス通し孔211と位置決め孔212とを有する。
表示ユニット3は、閉じ位置と開き位置との間で回動可能となっている。閉じ位置では、表示ユニット3は本体ユニット2の上に横たわり、キーボード10を上方から覆い隠すようになっている。開き位置では、表示ユニット3は本体ユニット2の後端部から起立しており、これによりキーボード10およびスクリーン14aが露出するようになっている。
第1のヒンジ装置21は、トップカバー6の一方のヒンジ支持部20aと第2の筐体13の左側の脚部15aとの間に跨って設けられる。第2のヒンジ装置22は、トップカバー6の他方のヒンジ支持部20bと第2の筐体13の右側の脚部15bとの間に跨って設けられる。
第1および第2のヒンジ装置21,22は、脚部15a,15bに収容されている第2のブラケットから軸方向に離れた軸上に第1のブラケットと第2のブラケットの相対的な変位に基づく軸の回動を規制する回動規制部を有している。回動規制部は、開き位置の所定の角度において表示ユニット3の回動を規制する。また、閉じ位置において表示ユニット3が開き方向に回動しないようにヒンジ軸を保持するカム機構部を備えている。
図3は、図2に示すヒンジ支持部20aにおける第1のブラケット210のビス固定状態を示す部分拡大図である。ヒンジ装置21は、第1のブラケット210のビス通し孔211を介して挿入されるビス23によってヒンジ支持部20aのビス固定部200にビス止め固定される。位置決め部201は、第1のブラケット210の位置決め孔212に挿入されて第1のブラケット210を位置決めしている。
図4は、図2に示すヒンジ支持部20bにおける第1のブラケット210のビス固定状態を示す部分拡大図である。ヒンジ装置22は、第1のブラケット210のビス通し孔211を介して挿入されるビス23によってヒンジ支持部20bのビス固定部200にビス止め固定される。位置決め部201は、第1のブラケット210の位置決め孔212に挿入されて第1のブラケット210を位置決めしている。
図5は、ヒンジ装置21を示す斜視図である。ヒンジ装置21は、ヒンジ支持部20aにビス止め固定されるカバー固定片214を備えた第1のブラケット210と、第1のブラケット210に一体的に設けられるカム部215Aを備えたアーム215と、アーム215のカム部215Aと後述するカム面が接触するように設けられるカム部材216と、カム部材216に弾性力を付与する皿バネ217と、アーム215のカム部215Aと面接触する摩擦板218と、第1のブラケット210の回動軸を中心とする回動量を規制するストッパ219Aを有するストッパ部材219と、カム部215A,カム部材216,皿バネ217,摩擦板218,およびストッパ部材219を同軸状に支持する略四角断面状のシャフト221と、孔220Aを貫通したシャフト221とのかしめによる固定部222で固定される固定板220と、シャフト221と連続的に設けられてフランジ231を有するヒンジ軸230と、ヒンジ軸230に固定される第2のブラケット240とを有する。
ヒンジ装置21のシャフト221上におけるカム部215A,カム部材216,皿バネ217,摩擦板218,およびストッパ部材219の軸方向への移動は、ヒンジ軸230と一体的に設けられるフランジ231によって規制される。
第1のブラケット210は、カバー固定片214とアーム215とが一体的に形成されている。アーム215には更にヒンジ軸230と第1のブラケット210との相対的な回動を規制するための回動規制端部213が形成されている。
また、第1のブラケット210は、アーム215に一体的に設けられているカム部215Aとシャフト221上に隣接して設けられるカム部材216とでヒンジ装置21のカム機構部を構成している。カム機構部は、カム部215Aのカム面215aとカム部材216のカム面216aとの面接触に基づいて、第1のブラケット210と第2のブラケット240とを一定の角度で保持させるものである。図5においては、カム面215aとカム面216aとが凹凸係合した状態を示している。
シャフト221は、カム部215Aを回動可能に支持している。また、シャフト221は、カム部材216,皿バネ217を軸方向に摺動可能に支持している。また、シャフト221は、フランジ231側に摩擦板218およびストッパ部材219が固定されている。
第2のブラケット240は、ヒンジ軸230に固定される軸固定部241と、軸固定部241と一体化されたアーム242と、アーム242先端に設けられるLCDカバー固定片243と、第2のブラケット240を表示ユニット3のLCDカバーに固定するビスを貫通させるビス通し孔244とを有する。LCDカバー16は、ビス止め位置にLCDカバー固定片243を係止した状態でビス通し孔244にビスを貫通させることによりビス止め固定される。
図6は、ヒンジ装置22を示す斜視図である。ヒンジ装置22は、第1のブラケット210が2つのビス通し孔211と2つの位置決め孔212を有する点で相違することを除き、図5に示すヒンジ装置21と同様の構成を有する。
図7は、ヒンジ装置21の回動規制部およびカム機構部における分解図である。なお、ヒンジ装置22についてもヒンジ装置21と同様に構成されている。
ヒンジ装置21および22は、皿バネ217を除く部分がステンレス鋼(SUS)によって形成されており、第1のブラケット210およびカム部材216には、耐摩耗性を高めるために表面処理としてパーカー処理が施されている。
カム部材216は、シャフト221の断面と同等の略四角断面状の孔216Aを有し、シャフト221に取り付けられることによってシャフト221上での回動を規制される。
皿バネ217は、高張力鋼によって緩曲線状の断面を有するように形成されており、2枚の皿バネ217の凹面217aが向かい合うように組み合わせられて対を形成するようにシャフト221に取り付けられている。一対の皿バネ217は、凸面217bに対して圧縮する方向に外力が加えられると、外力に応じて変形して反発力を生じる。本実施の形態では、一対の皿バネ217を3組用いた構成としている。
第1のブラケット210のカム部215Aは、凸面215cと平坦面215dからなるカム面215aを有する。また、カム部材216は、凸面216cと平坦面216dからなるカム面216aを有し、平坦面216dはカム面215aの凸面215cと凹凸係合する形状を有している。なお、カム部215Aの凸面215cは、角部がなだらかな曲面によって形成されている。
摩擦板218は、カム部215Aとの接触面にグリースを供給するための穴218Aを有する。穴218Aから供給されるグリースによって接触面に適量の油分が供給されることにより、摺動抵抗の増大が抑制される。
ストッパ部材219は、シャフト221上に回動可能に設けられる第1のブラケット210のカム部215Aの外周上に位置するようにストッパ219Aが折り曲げ加工されている。ストッパ219Aは、第1のブラケットと第2のブラケットのヒンジ軸230回りの相対的な変位に基づく回動に伴い、ストッパ219Aの側面に第1のブラケット210の回動規制端部213が接触することによって回動が規制される。
(実施の形態の動作)
このような構成のポータブルコンピュータ1において、表示ユニット3を本体ユニット2に対して閉じた状態から開く動作におけるヒンジ装置22の動作について説明する。
図8は、表示ユニット3が本体ユニット2に対して閉じられた状態を示し、(a)はヒンジ装置と表示ユニットおよび本体ユニットの状態を示す概略図、(b)は(a)の状態におけるヒンジ装置のカム機構部の状態を示す概略図である。なお、カム機構部については、ヒンジ装置22のヒンジ軸230の部分をキーボード側から水平方向に見た状態を示している。
図8(a)に示すように、表示ユニット3が本体ユニット2に対して閉じた状態であるとき、シャフト221を回動軸とする表示ユニット3と本体ユニット2とのなす角度はほぼ0°である。このとき、図8(b)に示すように、カム部215Aのカム面215aとカム部材216のカム面216aとが部分的に接触した状態にある。
図8(b)に示す状態では、凸面215cの角部のなだらかな曲面形状に基づいて平坦面216dとの凹凸係合を促す方向(表示ユニット3を閉じる方向)にトルクが生じる。このことにより、表示ユニット3にはシャフト221を回動軸とする閉方向のトルクが付加されるので、表示ユニット3が不用意に開くことがない。なお、本実施の形態では、凸面215cと平坦面216dとが凹凸係合するときの角度(表示ユニット3の傾き)を−15°に設定しているが、この設定では表示ユニット3の傾きが5°以下で、シャフト221に上記したカム機構部の作用に基づく閉方向のトルクが生じる。
図9は、表示ユニット3が本体ユニット2に対して90°まで開かれた状態を示し、(a)はヒンジ装置と表示ユニットおよび本体ユニットの状態を示す概略図、(b)は(a)の状態におけるヒンジ装置のカム機構部の状態を示す概略図である。
図9(a)に示すように、表示ユニット3が本体ユニット2に対して90°まで開かれた状態であるとき、図9(b)に示すように、凸面215cと凸面216cとの接触部250は面接触抵抗の小なる状態にある。このことにより、表示ユニット3はシャフト221を回動軸として小さな外力で回動させることが可能である。
図10は、表示ユニット3が本体ユニット2に対して135°まで開かれた状態を示し、(a)はヒンジ装置と表示ユニットおよび本体ユニットの状態を示す概略図、(b)は(a)の状態におけるヒンジ装置のカム機構部の状態を示す概略図である。
図10(a)に示すように、表示ユニット3が本体ユニット2に対して135°まで開かれると、ストッパ部材219に設けられたストッパ219Aが第1のブラケット210に設けられるアーム215の回動規制端部213に当接する。このことにより、シャフト221の回動が規制され、表示ユニット3の角度が135°に保持される。
(本実施の形態の効果)
本実施の形態によれば、第2のブラケット240から軸方向に離れた軸上に第1のブラケット210と第2のブラケット240の軸回りの相対的な変位に基づくヒンジ軸230の回動を規制する回動規制部を設けたので、シャフト221にアーム215の回動規制端部213と接触するストッパ219Aを備えたストッパ部材219を追加することで回転規制部を容易に形成することができ、回転規制構造を備えた小型で軽量のヒンジ装置を容易に形成することができる。
また、第1のブラケット210および第2のブラケット240のビス固定部には回転規制機構が設けられないことから、本体ユニット2および表示ユニット3への固定を上記したビス止め以外の固定方法で固定することも可能となる。
図11は、第2のブラケット240に代えるヒンジ軸230の他の固定形態を示す部分斜視図である。このヒンジ軸230では、図5で説明した第2のブラケット240の軸固定部241,アーム242,およびLCDカバー固定片243に代えて、ヒンジ軸230の端部を圧延加工した平坦部230Aを設け、その表面に接触抵抗を高めるためのローレット加工230aを施したものである。
この平坦部230Aは、例えば、表示ユニット3の脚部15a,15bに圧入することによってヒンジ軸230を固定することができる。この場合、上記した回転規制部の機能を損なうことなく、部品点数を更に低減でき、より軽量化されたヒンジ装置21,22を提供することができる。また、平坦部230Aの部分を90°折り曲げてもよい。
なお、本発明は、上記実施の形態に限定されず、種々変形実施が可能である。例えば、回動規制端部213によるシャフト221の回動規制を135°以外の角度に設定することも可能である。
液晶表示部14を反転させて本体ユニット2上に配置するペンタブレット型のポータブルコンピュータ1では、液晶表示部14が回動軸を中心として180°まで回動することが望まれる。このような使用状況では、ストッパ219Aの位置を変更することで対応することができる。
また、回動規制端部213およびストッパ219Aによる回動規制部についても、例えば、ストッパ部材219側に回動規制端部を設け、アーム215にストッパを設ける構成としてもよい。
図1は、本発明の実施の形態に係るポータブルコンピュータの斜視図である。 図2は、本発明の実施の形態に係るポータブルコンピュータの一部を分解した斜視図である。 図3は、図2に示すヒンジ支持部における第1のブラケットのビス固定状態を示す部分拡大図である。 図4は、図2に示すヒンジ支持部における第1のブラケットのビス固定状態を示す部分拡大図である。 図5は、ヒンジ装置を示す斜視図である。 図6は、ヒンジ装置を示す斜視図である。 図7は、ヒンジ装置の回動規制部およびカム機構部における分解図である。 図8は、表示ユニットが本体ユニットに対して閉じられた状態を示し、(a)はヒンジ装置と表示ユニットおよび本体ユニットの状態を示す概略図、(b)は(a)の状態におけるヒンジ装置のカム機構部の状態を示す概略図である。 図9は、表示ユニットが本体ユニットに対して90°まで開かれた状態を示し、(a)はヒンジ装置と表示ユニットおよび本体ユニットの状態を示す概略図、(b)は(a)の状態におけるヒンジ装置のカム機構部の状態を示す概略図である。 表示ユニットが本体ユニットに対して135°まで開かれた状態を示し、(a)はヒンジ装置と表示ユニットおよび本体ユニットの状態を示す概略図、(b)は(a)の状態におけるヒンジ装置のカム機構部の状態を示す概略図である。 図11は、第2のブラケットに代えるヒンジ軸の他の固定方法を示す部分斜視図である。
符号の説明
1…ポータブルコンピュータ、2…本体ユニット、3…表示ユニット、4…第1の筐体、4b…上壁、4c…側壁、4e…後壁、5…ベース、6…トップカバー、7a,7b…凹部、8…キーボード取付部、9…バッテリ収容部、10…キーボード、11…バッテリパック、13…第2の筐体、14…液晶表示部、14a…スクリーン、15a,15b…脚部、16…LCDカバー、17…LCDマスク、18…開口部、19…タッチパッド、19a…スイッチ、19b…スイッチ、19c…指紋読取部、20a,20b…ヒンジ支持部、20b…ヒンジ支持部、21,22…ヒンジ装置、23…ビス、25…メモリカードスロット、26A,26B…USB端子、27…電源スイッチ、28A,28B…スイッチ、29…ディスプレイ端子、200…ビス固定部、201…位置決め部、210…第1のブラケット、211…ビス通し孔、212…位置決め孔、213…回動規制端部、214…カバー固定片、215…アーム、215A…カム部、215B…孔、215a…カム面、215c…凸面、215d…平坦面、216…カム部材、216A…孔、216a…カム面、216c…凸面、216d…平坦面、217…皿バネ、217a…凹面、217b…凸面、218…摩擦板、218A…穴、219…ストッパ部材、219A…ストッパ、220…固定板、220A…孔、221…シャフト、222…固定部、230…ヒンジ軸、230A…平坦部、230a…ローレット加工、231…フランジ、240…第2のブラケット、241…軸固定部、242…アーム、243…LCDカバー固定片、244…ビス通し孔、250…接触部

Claims (10)

  1. 本体に固定される第1のブラケットと、
    前記第1のブラケットを回動可能に支持する軸と、
    表示部に固定されるとともに前記軸を取り付けられた第2のブラケットと、
    前記第2のブラケットから軸方向に離れた前記軸上に設けられ、前記軸上で前記第1のブラケットと前記第2のブラケットの軸回りの相対的な変位に基づく回動を規制する回動規制部とを有するヒンジ装置を備えた電子機器。
  2. 前記回動規制部は、前記第2のブラケットから軸方向に離れた前記軸上で前記軸と一体的に設けられ、前記第2のブラケットの一部と接触するように設けられるストッパを有し、
    前記ストッパは、前記表示部が前記本体に対して所定の開度となったときに前記第2のブラケットと接触するように前記軸上に固定されている請求項1に記載の電子機器。
  3. 第1のブラケットと、
    前記第1のブラケットを回動可能に支持する軸と、
    前記軸を取り付けられた第2のブラケットと、
    前記第2のブラケットから軸方向に離れた前記軸上に設けられ、前記軸上で前記第1のブラケットと前記第2のブラケットの軸回りの相対的な変位に基づく回動を規制する回動規制部とを有するヒンジ装置。
  4. 前記回動規制部は、前記第2のブラケットから軸方向に離れた前記軸上で前記軸と一体的に設けられ、前記第2のブラケットの一部と接触するように設けられるストッパを有する請求項3に記載のヒンジ装置。
  5. 第1のブラケットと、
    前記第1のブラケットを回動可能に支持する軸と、
    固定系に支持される一方の軸端から他方側に離れた前記軸上に設けられ、前記軸上で前記第1のブラケットと前記軸の軸回りの相対的な変位に基づく回動を規制する回動規制部とを有するヒンジ装置。
  6. 前記回動規制部は、前記一方の軸端から他方側に離れた前記軸上で前記軸と一体的に設けられ、前記第2のブラケットの一部と接触するように設けられるストッパを有する請求項5に記載のヒンジ装置。
  7. 前記ストッパは、前記第2のブラケットの端面の一部に接触するように設けられる請求項6に記載の電子機器。
  8. 前記ストッパは、前記軸および前記ブラケットと同様の材料で形成される請求項6又は6に記載のヒンジ装置。
  9. 前記ストッパは、前記軸に同軸状に固定される部材の一部を折り曲げて形成されている請求項6から8のいずれか1項に記載のヒンジ装置。
  10. 前記軸は、前記軸端に前記固定系との接合性を高める表面加工がなされている請求項5に記載のヒンジ装置。
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