JP2009041752A - ヒンジ装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 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し、筐体の開操作が簡単に行なえかつ十分広い開放角度が得られるとともに、筐体の閉塞状態及び開放状態が確実に保持でき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、ケースと、係合凸部が形成された第一カム部材６と、第一カム部材６の係合凸部２２と向い合せに設けられ、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斜面部３４がそれぞれ形成され、各係合斜面部にはそれぞれ、基部から回動方向と垂直に形成された壁面部３５、この壁面部から回動角度で５度から２０度の範囲の位置に形成された頂部３７、壁面部の上端部から頂部に至る上りの第一の斜面部３６、頂部から直線状に傾斜する急な下りの第二の斜面部３８が形成された第二カム部材８と、バネ部材と、各部材を連結し軸支する軸体と、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）に対して開閉筐体（受話部）を回動可能に連結す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、開方向或いは閉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操作者が手で開いて使用し、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に示す折畳み型携帯電話の本体と蓋とを結合するヒンジ部材は、図１２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。

閉鎖された蓋を手で開け始めると、端面カム９０はトレース部９１を急斜面部９３に沿って押し上げながら回動し、３０°開いた位置においてトレース部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の開放停止位置（１５０°開いた位置）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、固定カム部とこのカム部に圧接するカムスライダーを有し、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、上記固定カム部側へ摺動付勢される上記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号公報

さて、携帯電話機の多様化に伴い、片手でも簡単に開操作が行え、かつ開放停止角度も出来るだけ広くしたいというニーズも高まっている。しかし、上記特許文献１の折畳み型携帯電話に用いられるヒンジ部材は、フリップポイントが３０°の角度位置に設けられているが、このヒンジ部材では、フリップポイントの位置角度をさらに狭くするためには、上記急斜面部９３をさらに急な角度にする必要があり、この場合、トレース部９１がこの急斜面部９３を上る負荷が大きくなって、携帯電話機の操作性が低下するという問題がある。また上記ヒンジ部材は開放停止位置が１５０°であるが、この角度をさらに広くすることは、上記と同様に上記急斜面部９３の傾斜角度をさらに急勾配にする必要があり操作上好ましくないという問題がある。

また、特許文献２のヒンジ装置を用いた携帯電話機についても、フリップポイントを２５°の角度位置からさらに狭くするためには、上記第一傾斜部をさらに急な角度にする必要があり、上記と同様に操作性が悪くなるという問題がある。また、開く角度も１５０°であり、この角度をさらに広くすることは、上記と同様の問題があり困難である。

本発明は、上記問題点に鑑みてなされたものであり、筐体の開操作が簡単に行なえかつ十分広い開放角度が得られるとともに、筐体の閉塞状態及び開放状態が確実に保持でき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、上記何れかの筐体に取付けられる有底筒状のケース１２と、上記ケースの端部側に設けられ、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、各係合凸部にはそれぞれ基部から先端部にかけて回動方向と垂直に形成された壁面部２３，２３、及びこの壁面部の先端部から鋭角状に斜面部が形成された第一カム部材６と、上記第一カム部材６の係合凸部２２，２２と向い合せに設けられ、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斜面部３４，３４がそれぞれ形成され、各係合斜面部にはそれぞれ、基部から回動方向と垂直に形成された壁面部３５，３５、この壁面部から回動角度で５度から２０度の範囲の位置に形成された頂部３７，３７、上記壁面部の上端部から上記頂部に至る上りの第一の斜面部３６，３６、上記頂部から直線状に傾斜する急な下りの第二の斜面部３８，３８が形成され、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８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１０，１１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、上記第二の斜面部３８，３８に続き緩やかに傾斜する下りの第三の斜面部３９，３９、及びここからさらに底部４１，４１に至る急な下りの第四の斜面部４０，４０が形成された構成である。

本発明に係るヒンジ装置は、上記第二の斜面部３８，３８と上記第三の斜面部３９，３９との間に、上記第一カム部材の先端部の保持が可能な凹部４２を設けた構成である。

本発明に係るヒンジ装置は、上記第二カム部材８の回動方向に対する上記第二の斜面部３８，３８の角度をＳ２、上記第三の斜面部３９，３９の角度をＳ３、上記第四の斜面部４０，４０の角度をＳ４、及び上記第一カム部材６の回動方向に対する上記斜面部２４，２４の角度をＳ５としたとき、各角度の間には、Ｓ５＞Ｓ４＞Ｓ２＞Ｓ３なる関係を有する構成である。

以上説明したように、本発明に係るヒンジ装置によれば、第一カム部材の係合凸部と向い合せに設けられた第二カム部材の係合斜面部には、基部から回動方向と垂直に形成された壁面部、この壁面部から回動角度で５度から２０度の範囲の位置に形成された頂部、壁面部の上端部から頂部に至る上りの第一の斜面部、頂部から直線状に傾斜する急な下りの第二の斜面部が形成された構成を採用したから、開閉筐体を僅かに開くのみでその後は自動的に操作位置まで開放されるため、開閉筐体の開操作が簡単に行え、また十分広い開放角度が得られるため操作利便性にも優れ、また開閉筐体の閉塞状態及び開放状態が確実に保持でき耐久性にも優れるという効果を奏する。

本発明に係るヒンジ装置によれば、第二の斜面部に続き緩やかに傾斜する下りの第三の斜面部、及びここからさらに底部に至る急な下りの第四の斜面部が形成された構成としたから、開閉筐体の開放途中での操作形態が確保できて利便性に優れ、また開閉筐体の開放状態が確実に保持でき操作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、第二の斜面部と第三の斜面部との間に、第一カム部材の先端部の保持が可能な凹部を設けた構成としたから、開閉筐体の開放途中の操作位置において開閉筐体を確実に保持することができ、携帯機器の操作性に寄与するという効果がある。

また、本発明に係るヒンジ装置によれば、第二カム部材の回動方向に対する第二の斜面部の角度をＳ２、第三の斜面部の角度をＳ３、第四の斜面部の角度をＳ４、及び第一カム部材の回動方向に対する斜面部の角度をＳ５としたとき、各角度の間には、Ｓ５＞Ｓ４＞Ｓ２＞Ｓ３なる関係を有する構成としたから、第一カム部材は、第二カム部材の係合斜面部を快適に移動できて開閉筐体のリズミカルな開閉操作が行え、また第二の斜面部により第一カム部材には自動開放に必要な大きな回動力が得られて開閉筐体が操作位置まで確実に開放され、また開位置において大きな回動力が作用して開閉筐体の保持が確実に行え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、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、後述するように本体筐体７２と上記ヒンジ装置２により連結される開閉筐体７０とを有している。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。

上記第一カム部材６及び第二カム部材８はＳＵＳ（ステンレス鋼）などの鋼材からなり、ケース１２もＳＵＳなどの鋼材からなる。上記スライダー１４は、ポリスライダー（登録商標）などの合成樹脂からなる。上記軸体１６はＳＷＣＨなどの鋼材、上記コイルバネ１０，１１はＳＷＰなどの鋼材からなる。

図２（ａ）〜（ｃ）に示すように、上記第一カム部材６は断面小判状の基部２０の軸方向の一方側には、基部の中心対称な両位置に係合凸部２２，２２が形成された形状である。各係合凸部２２，２２はそれぞれ、凸部の一方にはこのカム部材の回動方向とは垂直な向きに壁面部２３，２３が形成され、また他方には上記壁面部２３に対して３０度から４０度の角度をなす急な斜面部２４，２４が形成され、凸部の先には僅かに平坦な先端部２５が形成された形状をなしている。上記基部２０の左右部位には平坦な嵌合面部２１，２１が、また前後部位には凹部２９，２９がそれぞれ形成され、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）〜（ｃ）に示すように、断面小判状の基部３３の軸方向の一方側には、基部の中心対称な両側にそれぞれ第二カム部材の回動方向とは垂直な向きに壁面部３５，３５が形成され、各壁面部の上端部からそれぞれ係合斜面部３４，３４が形成されている。上記係合斜面部３４，３４は上りと下りの斜面部からなり、壁面部３５，３５の上端部３１からフリップポイントとしての頂部３７，３７に至る上りの第一の斜面部３６，３６、頂部３７，３７から直線状に急な角度で傾斜する下りの第二の斜面部３８，３８、これと連続して傾斜が緩やかな第三の斜面部３９，３９、及びここからさらに底部４１，４１に至る第四の斜面部４０，４０を有している。

また、上記第二の斜面部３８と上記第三の斜面部３９との間には、僅かな凹部４２が形成され、この位置で上記第一カム部材６の係合凸部２２が一時的に保持される。上記基部３３の両側面には、それぞれ摺動凸部４３，４３が形成され、基部３３の中央には軸方向に貫通する孔部４４が設けられている。

上記ケース１２は図１に示すように、断面小判状の筒部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７０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。上記スライダー１４は、中空円板状で摩擦が少なく表面が滑り易いワッシャーである。また、上記軸体１６は、円板状の頭部６４と断面が円形状の軸部６６からなる。

上記ヒンジ装置２の組み立てに際しては、図４に示すように、スライダー１４を嵌めた軸体１６を、ケース１２の底部５８の挿通孔５６からケース内に挿通し、その軸部６６にコイルバネ１０，１１を嵌め、さらに第二カム部材８及び第一カム部材６をそれぞれのカム部を向い合せにして嵌め、第一カム部材６の基部２０を残してこれらをケース１２に収納する。このとき、第二カム部材８の両摺動凸部４３，４３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ておく。そして、第一カム部材６の基部２０から突出した軸体１６の軸部６６の先端部をかしめて取付け、軸体１６に各部材を拘束した状態でヒンジ装置を組み立てる。

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。また、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と各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の係合斜面部３４，３４への上り及び下り移動を繰り返すカム機構を形成する。このようにヒンジ装置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、摺動凸部４３，４３がケース１２の摺動凹部６２，６２を摺動移動し、第二カム部材８はケース１２内を軸方向に往復移動する。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である。

さて、上記ヒンジ装置２は図５に示すように、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。上記本体筐体７２には、開閉筐体７０を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ている。また、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のケース１２（第二カム部材８）は筐体内での回転が阻止される。

一方の開閉筐体７０には、筐体端部の両側部に本体筐体７２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の一端部が固定される第二接続部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。

まず本体筐体７２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。そして、上記ピン７８を第三接続部８２の穴部８６に突入させる一方、第一接続部７４から突出した第一カム部材６を嵌合穴部７６内に押し込み、この押圧状態のまま、本体筐体７２の第一接続部７４を開閉筐体７０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を第二接続部８０の固定穴部８４に突入固定させる。このとき、固定穴部８４に設けた凸部に基部２０の凹部２９，２９が嵌合して固定を確実にする。

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を開放（開角度１６５度）した状態において、第一カム部材６の係合凸部２２の先端部２５は、第二カム部材８の第四の斜面部４０の中間部位に当接した状態となり、上記先端部２５が底部４１に当達する直前の位置で停止するように取り付けられる。上記開放状態では、開閉筐体７０と本体筐体７２間に設けられたストッパー機構により、開閉筐体７０はこれ以上の開移動が阻止される。図６（ａ）に示すように、上記ヒンジ装置２を装着した携帯電話機は、第一の操作位置（開角度１３０度）で一時的に保持され、さらに図６（ｂ）に示す第二の操作位置（開角度１６５度）まで開放することができる。第一の操作位置では表示画面の確認等、また第二の操作位置では通話及びキー操作等を行なう。

次に、上記ヒンジ装置２の回動特性について説明する。
図７は、上記第二カム部材８における係合斜面部３４のカム形状を示す展開図である。このカム形状は、第二カム部材８に対する第一カム部材６の回動角度が略０度から１８０度の範囲について示されている。上記係合斜面部３４の形状は、第二カム部材８の孔部４４のある内径側と外径側では異なるが、このカム形状は第二カム部材８の内径と外径との略中間位置における形状を、平面に開いて表示したものである。

第二カム部材８には壁面部３５を形成し、これにより第一の斜面部３６における第一カム部材６の始点３０を高い位置に設け、ここから僅かに第一の斜面部３６を上った後は、底部４１に向けて傾斜角度の異なる複数の斜面部を下る係合斜面部３４を形成した。上記第一の斜面部３６の始点が低いと第一の斜面部３６の斜面を急角度にする必要があり、これでは開閉筐体７０の開操作時の負荷が大きくなって支障をきたすことになる。また、上記壁面部３５により、係合斜面部３４の範囲を広く確保することができ、このため開閉筐体７０の開角度を広くとることが可能になり、ここでは最大１６５度に開放した開角度が得られている。

上記係合斜面部３４には、上記壁面部３５の上端部３１から頂部３７に至る第一の斜面部３６、頂部３７から下る直線状の第二の斜面部３８、この第二の斜面部３８に続き緩やかに傾斜する第三の斜面部３９、ここからさらに底部４１に至る急な下りの第四の斜面部４０が設けられている。また、上記第二の斜面部３８と上記第三の斜面部３９との間の境界部には、第一カム部材６の先端部２５の突入保持が可能な凹部４２が設けられている。

上記第二の斜面部３８を直線状にしたのは、開閉筐体７０を閉位置から僅かに開いた状態でフリップポイント（頂部）を設ける必要があったこと、及び開閉筐体７０にメリハリ感のある動きを持たせるとともに、係合凸部２２に第二の斜面部３８を一気に摺動降下させることで第一カム部材に自動開放のために必要な大きな回動力を付加させ、開閉筐体７０を軽快に移動させて確実に開閉筐体７０を操作位置まで開放させるためである。

また、フリップポイント通過後は、開閉筐体７０を自動開放させるため、係合斜面部３４におけるカム形状（外郭形状）は、第二の斜面部３８から底部４１に至るまでは、連続的な下り斜面とし、この底部４１から垂直に壁面部３５が形成された凹形状とした。特に、第二の斜面部３８は、頂部３７から直ちに一定角度で傾斜する形状であり、これによりこのヒンジ装置を装着した筐体（開閉筐体）は、開動作に大きな勢いが付勢されることになる。また、上記第二の斜面部３８と第三の斜面部３９との境界に設けた凹部４２により、第一カム部材６の先端部２５が一時的に保持される。このため携帯電話機の第一の操作位置において、開閉筐体７０を確実に保持することができ操作性に寄与する。

ここで、上記第一の斜面部３６は０度から頂部３７の位置である１５．５度の範囲に形成されている。上記頂部３７（フリップポイント）までは回動角度を１５．５度に設定しているが、第一カム部材６の始点３０（開閉筐体の開角度０度）は回動角度が７．５度の位置であるため、これを差し引くと開閉筐体７０の開角度が８度の位置がフリップポイントとなる。このフリップポイントは、開閉筐体７０の開操作が容易に行える範囲として、開角度が５度から２０度の範囲が良好であるが、より好ましくは５度から１５度の範囲に設定するのが適当である。

上記第二の斜面部３８は、上記始点３０から第一の操作位置のある１２０度の範囲、上記第三の斜面部３９から第四の斜面部４０の中間位置は１２０度から１６５度の範囲にそれぞれ形成されている。また、上記第三の斜面部３９の一部として上記凹部４２が形成されているため、この凹部４２に第一カム部材６の先端部２５が突入保持された状態では、本体筐体７２に対する開閉筐体７０の開角度は実質的には１３０度程度である。

また図８に示すように、上記第二カム部材８の回動方向に対する第一の斜面部３６のなす角度（Ｓ１）、同第二の斜面部３８のなす角度（Ｓ２）、同第三の斜面部３９のなす角度（Ｓ３）、同第四の斜面部４０のなす角度（Ｓ４）、及び上記第一カム部材６の回動方向に対する斜面部２４のなす角度（Ｓ５）について、これら各角度の間には、Ｓ５＞Ｓ４＞Ｓ２＞Ｓ３なる関係を有する形態としている。また、上記角度Ｓ１とＳ２とは上りと下りの違いはあるが、斜面の傾きは略同程度の角度としている。第三の斜面部３９のなす角度（Ｓ３）は僅かであるが、これは略０度とすることもできる。

上記各斜面部における角度の大小関係により、第一カム部材６は、第二カム部材８の係合斜面部３４を適格に移動でき、第一カム部材６の自動回動作用に十分な付勢力が得られ、始点（閉位置）及び終点（開位置）において大きな回動力が作用する。また、第一カム部材６及び第二カム部材８の外郭形状を直線状にしたことから、フリップ動作が快適でありかつリズミカルな操作が行える。特に、第二カム部材８の頂部３７から一気に下る直線状の第二の斜面部３８により、第一カム部材６には大きな回動力が得られ、開閉筐体７０が勢いよく所定の操作位置まで開ききることができる。

なお、ここでは上記第二の斜面部３８と第三の斜面部３９との境界（第一の操作位置）を始点３０から１２０度の位置としたが、この境界はこれ以下或いは以上とすることができる。さらに、第三の斜面部３９を設けないで、第二の斜面部３８を直接第四の斜面部４０に接続することも可能である。この場合には開閉筐体７０は、フリップポイントから一気に１６５度の開角度に開放することができる。

図９は、第一の操作位置である第二の斜面部３８と第三の斜面部３９との境界を始点３０から９０度の位置とした場合の、第二カム部材８における係合斜面部３４のカム形状を示した展開図である。ここでは、上記頂部３７（フリップポイント）は回動角度を１２．５度の位置に設定しており、このため第一カム部材６の始点３０（開閉筐体の開角度０度）までの回動角度（７．５度）を差し引くと、開閉筐体７０の開角度が５度の位置がフリップポイントとなる。また、上記第一の操作位置は、本体筐体７２に対する開閉筐体７０の開角度が９０度の位置となる。

図１０（ａ）（ｂ）（ｃ）は、第二カム部材８における係合斜面部３４の各斜面部に対する第一カム部材６の係合状態を示したものである。ここで、第二カム部材８の一方の壁面部３５の位置は、第二カム部材８に対する第一カム部材６の回動角度が０度であり、他方の壁面部３５の位置は回動角度が１８０度である。一方、開閉筐体７０の閉じた状態は開閉筐体７０の開角度が０度であり、ここから開閉筐体７０は開角度が１６５度の位置まで開きここで停止する。

図１０（ａ）は、開閉筐体７０が閉じた状態における第二カム部材８に対する第一カム部材６の位置（始点）を示す。このとき、第一カム部材６の係合凸部２２の先端部２５は、第二カム部材８の第一の斜面部３６の中間位置（ヒンジの回動角度７．５度）に当接係合している。この位置から、操作者が開閉筐体７０を少し開く（開閉筐体の開角度８度等）と、コイルバネ１０，１１の付勢力に抗して、上記係合凸部２２の先端部２５は第二カム部材８の頂部３７（ヒンジの回動角度１５．５度等）に至る。

さらに、上記第一カム部材６の先端部２５が第二カム部材８の頂部３７を通過して第二の斜面部３８に至ると、コイルバネ１０，１１の強い付勢力（頂部３７の位置ではコイルバネは最大に圧縮）により先端部２５は第二の斜面部３８を摺動しつつ降下し、第二カム部材８に対して第一カム部材６は自動的に回動（相対回動）する。そして図１０（ｂ）に示すように、第一カム部材６の先端部２５が第二の斜面部３８の下部に至るとともに、開閉筐体７０は自動的に第一の操作位置まで開き、この位置で保持される。

したがって、操作者が手で携帯電話機の開閉筐体７０を８度以上に開くと、この後はヒンジ装置２の駆動力により開閉筐体７０は自動的に開く。通常、操作者は片手であっても開閉筐体７０を５度〜１５度程度は比較的容易に開けることができ、このため操作者は、片手の操作で簡単に開閉筐体７０を第一の操作位置まで開くことができる。

上記第一の操作位置における操作が終了し、またこの位置での操作が不要の場合、操作者がさらに開閉筐体７０を開くと、上記係合凸部２２の先端部２５は第二カム部材８の第三の斜面部３９を経由して第四の斜面部４０に進入する。そして図１０（ｃ）に示すように、上記係合凸部２２の先端部２５が第四の斜面部４０の中間位置（開閉筐体の開角度１６５度）に到達したとき、開閉筐体７０は本端筐体との間に設けられたストッパー機構により開動作が停止する。

このとき、第一カム部材６の先端部２５は、コイルバネの付勢力を伴って傾斜の急な第四の斜面部４０の途中で停止した状態であるため、大きな回動力が作用した状態となり、開閉筐体７０は確実にこの位置で保持されがたつくことはない。この開閉筐体の開角度１６５度の位置で、操作者は通話及びキー操作などを行う。なお、上記ヒンジ装置２は、社内での耐久試験においても良好な結果が得られている。

また、上記ストッパー機構に代えて、上記第二カム部材８の壁面部３５をストッパーとして機能させることができる。この場合、例えば第一カム部材６の係合凸部２２の壁面部２３に突起を設けておき、第一カム部材６の係合凸部２２の先端部２５が第四の斜面部４０の中間位置（開角度１６５度）に到達したとき、この係合凸部２２の上記突起が上記壁面部３５と当接するようにしておく。これにより、ヒンジ装置２自体にストッパー機能を持たせることができる。

図１１は、上記ヒンジ装置２（図７のカム形状）のトルク特性を示すグラフである。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７２に対する開閉筐体７０の開角度（ｄｅｇ／度）を示し、縦軸は上記開角度におけるトルク（Ｔ）を示す。ここでのトルクは、開閉筐体の開閉に係る正負（＋−）のトルクである。

上記縦軸はゼロ（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、ヒンジ装置の回動力（閉方向）に抗して開閉筐体を開くときのトルク及びこの回動力に係るトルク（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、ヒンジ装置の回動力（開方向）に係るトルク及びこの回動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、開閉筐体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（但しトルクの正負の作用は逆転する）からなる。このグラフにおいて、開角度が０度は開閉筐体が閉塞した状態を、開角度が略１６５度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７０の閉塞位置からフリップポイント（Ｐ）にかけて急激に高いトルクを要し、このフリップポイント通過後は急激にトルクが低下し負のトルク（自動開動作）が１２０度近傍まで作用し、１３０度近傍の第一の操作位置（Ｑ）では正のトルク（要手動開操作）により保持状態から脱出しそのまま第二の操作位置である１６５度の開放状態に至る。また、トルク曲線Ｂについては、開閉筐体の開放位置から負のトルク（要手動閉操作）により第二の操作位置を経由して手動閉操作によりフリップポイントの手前まで閉移動を行い、この後開閉筐体７０は自動的に閉塞する。

開閉筐体の開角度がフリップポイントから第一の操作位置（１３０度）の範囲においては、トルク曲線Ａは十分なトルクを維持しており、これにより開閉筐体７０の自動開移動が軽快に行なわれることになる。開閉筐体が開放した開角度１６５度の近傍についても、同様の特性のトルク曲線が得られている。これから、ヒンジ装置２においては、第一の斜面部及び第四の斜面部を形成した結果、上記開閉筐体の閉塞位置及び開放位置において、強い吸込みトルクが作用し、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、耐久性にも優れるものとなる。

上記ヒンジ装置２を装着した携帯電話機は、本体筐体７２に対して開閉筐体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の係合斜面部３４への上り下り移動を繰り返す。開閉筐体を開くときには、操作者が開閉筐体７０を僅かに開いた位置（フリップポイント）において係合凸部２２は第二カム部材８の頂部３７に至り、ここから係合凸部２２が第二の斜面部３８を下るに伴い、開閉筐体７０を開く方向に付勢力が作用し自動的に開閉筐体７０が操作位置まで開く。さらに、係合凸部２２は第三の斜面部３９を経由して、第四の斜面部４０を下って底部４１へ至る途中の位置で、開閉筐体７０は本体筐体７２に対して所定の開角度（１６５度）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。

開閉筐体７０を閉じるときには、操作者は開閉筐体を閉移動させるが、このとき第一カム部材６の係合凸部２２は第四の斜面部４０を上り第三の斜面部３９、第二の斜面部３８から頂部３７へと移動する。この状態では、第二カム部材８は第一カム部材６に対して、コイルバネを圧縮しながらケース１２の奥へと摺動移動する。さらに係合凸部２２の先端部２５が頂部３７を超えると係合凸部２２は第一の斜面部３６へ至り、コイルバネ１０，１１の付勢力により第一の斜面部３６を下り、その途中位置において開閉筐体７０は本体筐体７２と重なり閉塞する。

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、上記第一カム部材６の係合凸部２２は、第二カム部材８の係合斜面部３４への吸込み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。このため、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。

従って、上記実施の形態に係るヒンジ装置及びこのヒンジ装置を用いた携帯電話機によれば、操作者が開閉筐体を僅かに開くのみでその後は自動的に操作位置まで開くことから、開操作時には優れたアシスト機能を発揮して開操作が容易となり、また筐体の閉塞状態及び開放状態が確実に保持でき、また開閉筐体は広い開放角度に拡げて通話及びキー操作などを行うことができて利便性にも優れる。

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の（ａ）は正面図を、（ｂ）は側面図を、（ｃ）は平面図を示す。 実施の形態に係るヒンジ装置の第二カム部材の（ａ）は正面図を、（ｂ）は側面図を、（ｃ）は平面図を示す。 ヒンジ装置の（ａ）は左側面図を、（ｂ）は正面図を、（ｃ）は右側面図を示す。 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。 携帯電話機を開いた状態を示す図で（ａ）は第一の操作位置を、（ｂ）は第二の操作位置を示す。 ヒンジ装置の第二カム部材における係合斜面部の外郭形状を示す図である。 ヒンジ装置の第二カム部材、第一カム部材の斜面部及び各斜面部の角度を示す図である。 ヒンジ装置の第二カム部材の他の係合斜面部の外郭形状を示す図である。 ヒンジ装置の第一カム部材と第二カム部材との係合状態を示す図（ａ）（ｂ）（ｃ）である。 実施の形態に係るヒンジ装置のトルク特性を示す図である。 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
２３ 壁面部
２４ 斜面部
２５ 先端部
３４ 係合斜面部
３５ 壁面部
３６ 第一の斜面部
３７ 頂部
３８ 第二の斜面部
３９ 第三の斜面部
４０ 第四の斜面部
４１ 底部
４２ 凹部

Claims (4)

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、
   上記何れかの筐体に取付けられる有底筒状のケースと、
   上記ケースの端部側に設けられ、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、各係合凸部にはそれぞれ基部から先端部にかけて回動方向と垂直に形成された壁面部、及びこの壁面部の先端部から鋭角状に斜面部が形成された第一カム部材と、
   上記第一カム部材の係合凸部と向い合せに設けられ、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斜面部がそれぞれ形成され、各係合斜面部にはそれぞれ、基部から回動方向と垂直に形成された壁面部、この壁面部から回動角度で５度から２０度の範囲の位置に形成された頂部、上記壁面部の上端部から上記頂部に至る上りの第一の斜面部、上記頂部から直線状に傾斜する急な下りの第二の斜面部が形成され、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. 上記第二の斜面部に続き緩やかに傾斜する下りの第三の斜面部、及びここからさらに底部に至る急な下りの第四の斜面部が形成されたことを特徴とする請求項１記載のヒンジ装置。
3. 上記第二の斜面部と上記第三の斜面部との間に、上記第一カム部材の先端部の保持が可能な凹部を設けたことを特徴とする請求項２記載のヒンジ装置。
4. 上記第二カム部材の回動方向に対する上記第二の斜面部の角度をＳ２、上記第三の斜面部の角度をＳ３、上記第四の斜面部の角度をＳ４、及び上記第一カム部材の回動方向に対する上記斜面部の角度をＳ５としたとき、各角度の間には、
   Ｓ５＞Ｓ４＞Ｓ２＞Ｓ３
   なる関係を有することを特徴とする請求項２又は３記載のヒンジ装置。

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