JP2009257428A - ヒンジ装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 携帯電話機等の開閉機構に用いられるヒンジ装置に関し、筐体を広角度に開くことができ、また小型化が図れ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】 筒状部材に摺動自在に嵌合され、中空の基部のカム面部には係合凸部３８、第一の凹部４０及び第二の凹部４２がそれぞれ形成された第一のカム１２と、付勢手段１０により上記第一のカムと向かい合わせにカム係合され、係合凸部５８、第一の凹部６０及び第二の凹部６２がそれぞれ形成された第二のカム１４と、軸体４，１１６とを有し、開閉筐体の閉位置において、第一のカムの係合凸部が第二のカムの第一の凹部と、第二のカムの係合凸部が第一のカムの第一の凹部とそれぞれ係合する一方、開閉筐体の最大開位置において、第一のカムの係合凸部が第二のカムの第二の凹部と、第二のカムの係合凸部が第一のカムの第二の凹部とそれぞれ係合し開閉筐体を保持する構成である。
【選択図】 図１

Description

本発明は、携帯電話機等の開閉機構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、開閉筐体（受話部）と本体筐体（送話部）との間にヒンジ装置を用い、本体筐体に対して開閉筐体を所定範囲で回動自在に連結し、開閉筐体を展開したとき或いは閉塞したときに、開閉筐体がガタつかないように保持する構造が採用されている。

上記ヒンジ装置による保持構造としては、例えば特許文献１に示すように、ヒンジ装置自体の回動機構としての二つのカム部材同士の突合せ面に、それぞれ中心対称な位置にカム凸部を、これらカム凸部と向い合う位置にカム凹部を設け、両カムの係合形態により開閉筐体を開いた状態で保持させる機構がある。

このヒンジ装置を用いた筐体は、開閉筐体を開いたときに、上記カム凸部がカム凹部へ進入する途中でストッパー機構が作用し、開閉筐体の回動が停止するので、開閉筐体は開く方向に付勢され吸い込み力が作用した状態におかれ、このため開閉筐体がガタついたりせずに保持される。上記吸い込み力は、カム凸部が係合凹部の斜面に進入する途中でこれを停止させる構造によるものであり、通常上記開閉筐体が開ける最大開角度は本体筐体に対して１６０°程度である。

ここで、上記開閉筐体の最大開角度を１８０°にした場合には、図１６（ａ）に示すように、この位置においてヒンジ装置のカムは、カム凸部１３０の中央部がカム凹部１３２の斜面を通過して中央部（底部）までに進入した状態となる。このため上記ヒンジ装置を用いて、開閉筐体の最大開位置の角度を１８０°とした場合には、上記吸い込み力を発生させることができないため、最大開位置では開閉筐体が保持されなくガタつきが生じる可能性がある。

上記ガタつきを解消するため、例えば図１６（ｂ）に示す片カムタイプのヒンジ装置を用いることが考えられる。この片カムタイプは、カム凹部１３２を２つ設けるのに対して、カム凸部１３０を一方のカムのみに設けた形態である。この形態のヒンジ装置によれば、開閉筐体を開いた角度を１８０°、あるいはそれ以上の２００°などにおいても上記吸い込み力を得ることは可能である。しかし、この片カムタイプの場合には、カム凸部のバランスが悪く、このため耐久性に乏しくまた吸い込み力も弱いといった欠点がある。

これに対して、特許文献２には、携帯電話等折畳み式機器のカバーを機器本体に閉成状態で保持でき、これを所要開成角度まで開成して保持可能なヒンジ装置につき、１８０°を越える広角度まで開成保持機能を発揮可能とするものが開示されている。

上記ヒンジ装置は、図１７に示すように、機器本体に設けた固定ディスク１４０の固定突き合わせ端面１４２における一直径線上の異径位置に設けた第１係嵌凹所対１４４，１４５には、カバーと共転する可動ディスク１４６の一直径線上の異径位置に設けた係嵌凸部対１４８，１４９を、発条力により係嵌してカバーの閉成を保持するものである。また、カバーの開動により発条に抗して固定ディスク１４０を軸方向へ移動させ、可動ディスク１４６の係嵌凸部対１４８，１４９を広角な開成角度α゜（２２５゜）だけ回動して、固定突き合わせ端面１４２における他直径線上の異径位置に設けた第２係嵌凹所対１５０，１５１へ係嵌を切り替え、カバーの開成状態を保持する。このヒンジ装置によれば、１８０゜を越える広角度までの開成保持機能が発揮可能となる。

特開２００３−１２０６５６公報 特開平１０−３１７７７９号公報

しかし、上記特許文献１に記載の１８０°対称側にカム凸部を配置したヒンジ装置は、最大開角度が１８０°の使用は可能であるが、この場合には吸い込み力が得られないため、筐体がガタついて保持が安定しないという問題がある。また、上記カム凸部が１つの片カムのタイプのヒンジ装置では、１つのカム凸部でカム部材同士を突き合わせるためバランスが悪く、またカム凸部の磨耗がはやく耐久性に欠けるという問題がある。

また、上記特許文献２に記載のヒンジ装置は、カム部材について、中心からの径の異なる２種類のカム機構を形成する必要があって形状が複雑となり、またヒンジ装置のコンパクト化が困難であるという問題がある。
一方、携帯電話機等の薄型化に伴い、ヒンジ装置の小型化及び携帯電話機の最大開角度が１８０°でかつその開いた位置で保持できるヒンジ装置に対するニーズが高まっている。

本発明は、上記問題点に鑑みてなされたものであり、筐体を広角度に開くことができ、また小型化が図れ耐久性にも優れたる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、本発明に係るヒンジ装置は、図１等に示すように、本体筐体７０と開閉筐体７２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た筒状部材８，９８と、上記筒状部材の他端部に軸方向に摺動自在に嵌合され、中空の基部のカム面部には係合凸部３８が、この係合凸部からカム面部を一方に回った位置には第一の凹部４０が、この第一の凹部から摺動部４５を隔てた位置には第二の凹部４２がそれぞれ形成された第一のカム１２，１１２と、付勢手段１０，１００により上記第一のカムと向かい合わせにカム係合され、中空の基部のカム面部には係合凸部５８が、この係合凸部からカム面部を一方に回った位置には第一の凹部６０が、この第一の凹部から摺動部６５を隔てた位置には第二の凹部６２がそれぞれ形成された第二のカム１４，１１４と、上記筒状部材、付勢手段、第一のカム及び第二のカムを挿通して各部材同士を連結する軸体４，１１６と、を有し、上記開閉筐体の閉位置において、上記第一のカムの係合凸部が上記第二のカムの第一の凹部と、上記第二のカムの係合凸部が上記第一のカムの第一の凹部とそれぞれ係合する一方、上記開閉筐体の開操作により上記各係合凸部がそれぞれ上記各摺動部を通過して到達した開閉筐体の最大開位置において、上記第一のカムの係合凸部が上記第二のカムの第二の凹部と、上記第二のカムの係合凸部が上記第一のカムの第二の凹部とそれぞれ係合し、上記付勢手段により上記各係合凸部と上記各凹部との係合状態が維持されて上記開閉筐体を保持する構成である。

本発明に係るヒンジ装置は、上記第一のカムの係合凸部３８、第一の凹部４０及び第二の凹部４２と、上記第二のカムの係合凸部５８、第一の凹部６０及び第二の凹部６２の形状及び配置位置を、それぞれ同一とした構成である。

本発明に係るヒンジ装置は、上記開閉筐体７２が最大開位置の半分の中間に位置したときに、上記第一のカムの係合凸部３８の中央部と上記第二のカムの係合凸部５８の中央部とがなす上記基部の中心を基準としたカム配置角度を１８０°とした構成である。上記カム配置角度は詳しくは、第一のカムの係合凸部の中央を通過する半径に対する第二のカムの係合凸部の中央を通過する半径とが挟む中心角度である。

本発明に係るヒンジ装置は、上記開閉筐体７２の最大開位置を、上記本体筐体７０と１７０°〜１９０°の角度をなす位置とし、上記開閉筐体７２の閉位置における上記第一のカムの係合凸部３８の中央部と、上記第二のカムの係合凸部５８の中央部とがなす上記基部の中心を基準としたカム配置角度を８５°〜９５°の範囲とした構成である。

本発明に係るヒンジ装置は、上記第一のカムの摺動部４５及び上記第二のカムの摺動部６５にそれぞれ第三の凹部４４，６４を設け、上記第一のカムの係合凸部が上記第二のカムの第三の凹部と係合したときに、上記第二のカムの係合凸部が上記第一のカムの第三の凹部と係合し、上記開閉筐体を回動途中の位置で一時的に保持する構成である。

以上説明したように、本発明に係るヒンジ装置によれば、中空の基部のカム面部に、係合凸部、第一の凹部、及び第二の凹部がそれぞれ形成された第一のカムと、中空の基部のカム面部に、係合凸部、第一の凹部、及び第二の凹部がそれぞれ形成された第二のカムとを有し、開閉筐体の閉位置において係合凸部が第一の凹部とそれぞれ係合する一方、開閉筐体の最大開位置において、係合凸部が第二の凹部とそれぞれ係合する構成としたから、部品点数の少ない簡単な構造のカム機構により、開閉筐体の広い角度の範囲での開閉及び保持の機能を確保することができ、また耐久性にも優れ、装置の小型化にも寄与し製造が容易であることから経済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、第一のカムの係合凸部、第一の凹部及び第二の凹部と、第二のカムの係合凸部、第一の凹部及び第二の凹部の形状及び配置位置を、それぞれ同一としたから、開閉筐体の開閉時のトルク（摩擦力）の最大箇所がずれて、開閉筐体の開閉時のクリック感が二重に感じられ違和感が生じることがなく、またカム同士の間隔が均一となるためカムの倒れ現象が軽減防止さ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、開閉筐体が最大開位置の半分の中間に位置したときに、係合凸部同士がなすカム配置角度を１８０°としたから、開閉筐体の閉塞時及び最大開位置におけるカム同士のバランスが良くなり、回動時のトルク（摩擦力）のばらつきがなくなり、両カムの耐久性が均一となるとともに耐久性が高められ、また開閉筐体の開閉が軽快に行なえるという効果がある。

本発明に係るヒンジ装置によれば、開閉筐体の最大開位置を１７０°〜１９０°の角度をなす位置とし、係合凸部同士のカム配置角度を８５°〜９５°の範囲としたから、カム同士のバランスがよくなり、両カムの耐久性が良くなりまた滑らかな回動特性が得られ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は第一の実施の形態に係り、折畳式の携帯電話機等の携帯機器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、軸体４、ワッシャー６、筒状部材８、コイルバネ１０、第一のカム１２、及び第二のカム１４等を構成部材としている。これら部材の内、第一のカム１２及び第二のカム１４によってカム機構が構成され、このカム機構により携帯電話機の開閉筐体を最大開角度１８０°まで開きかつ保持することができる。

上記軸体４はアルミニウム製又は鋼材等の金属製、コイルバネ１０は鋼製である。上記筒状部材８はステンレス鋼（ＳＵＳ）製、又は焼結、ＭＩＭ（金属射出成形）により成形された金属材料からなる。上記第一のカム１２及び第二のカム１４はＭＩＭ（金属射出成形）、鋼（ＳＰＣＣ）又はステンレス鋼などの金属材料からなっている。ワッシャー６は金属（ＳＵＳ等）又は樹脂製のポリスライダー（登録商標）ワッシャーからなる。また、第一のカム１２、第二のカム１４及び軸体４には無電解Ｎｉメッキ又はＮｉメッキ等の表面処理が施されている。

ここで各構成部材について説明する。上記軸体４は図１に示すように、円板状の頭部１６と軸部１８からなる。この軸部１８には、先端部以外は断面が円形状の円形軸部１９が、また先端部には断面が四角形状の第一の角軸部２０が、この内側には第二の角軸部２１がそれぞれ形成されている。この第二の角軸部２１は第一の角軸部２０より少し太く形成されており、第二の角軸部２１は上記第二のカム１４の角孔５４と嵌合する。また、第一の角軸部２０の軸中心には穴部２２が設けられている。上記ワッシャー６は、中空円板状の丸形平ワッシャーであり摩擦抵抗が少なく滑りが良いものである。

図２に示すように上記筒状部材８は、一端側には中心部に挿通孔２４が設けられた底部２５が形成され、他端側は開放口２６が形成された断面小判状（長円状）の筒状の容器である。この筒状部材８の筒部の左右の部位には、それぞれ平坦な嵌合面部２８，２８が形成されている。ここで、筒状部材８と上記第一のカム１２の外周面とは、ともに平坦な嵌合面部が同様の位置に形成され、両部材の軸方向と垂直な断面外周形状は略小判状である。そして、第一のカム１２の外形の寸法は、筒状部材８の内周形状より小さく形成されており、第一のカム１２は筒状部材８内に嵌入して軸方向に摺動移動が可能であり、筒内での回動は阻止される。

図３（ａ）（ｂ）は上記第一のカム１２を示したものであり、この第一のカム１２は断面小判状の基部３０を有し、左右に円弧面３１，３１が形成された基部３０の両側部にはそれぞれ平坦な嵌合面部３２，３２が形成され、基部３０の中央には円形の孔部３４が設けられている。

また、上記第一のカム１２の中空の基部３０のカム面部３３には、一方の円弧面の側に係合凸部３８、この係合凸部３８から左に回った位置に第一の凹部４０（開閉筐体０°）、上記係合凸部３８から右に回った位置に第二の凹部４２（開閉筐体１８０°）、及び第三の凹部４４（開閉筐体１１５°）がそれぞれ形成されている。また、上記第一の凹部４０と第三の凹部４４との間には平坦な摺動部４５が形成されている。そして、第二のカム１４の係合凸部５８は、第一のカム１２の第一の凹部４０から上記摺動部４５を経由し、第三の凹部４４を経て第二の凹部４２まで摺動移動する。

ここでは、上記係合凸部３８の中央部を通過する半径と上記第一の凹部４０の中央部を通過する半径とが挟む中心角度を７７°、係合凸部３８の中央部と上記第二の凹部４２の中央部との間の中心角度を７７°、また上記第二の凹部４２の中央部と上記第三の凹部４４の中央部との間の中心角度を７８°としている。なお、上記中心角度は孔部３４の中心を基準とした角度である。

上記係合凸部３８は、平面形状が上記孔部３２の中心を基準にした中心角度が５０°の範囲の扇形状であり、また同一中心の円周方向の断面形状が台形状の突起である。上記第一の凹部４０及び第二の凹部４２は、何れも平面形状が上記中心角度が５０°の範囲の扇形状であり、同一中心の円周方向の断面形状が台形状の窪みである。また、上記第三の凹部４４は、平面形状が上記中心角度が３５°の範囲の扇形状であり、同一中心の円周方向の断面形状が台形状の窪みである。上記第一の凹部４０及び第二の凹部４２は、それぞれヒンジの回動の開始位置及び終了位置を構成するために用いられ、第三の凹部６４は回動途中の一時的な保持を行なうために用いられる。

図４（ａ）（ｂ）は上記第二のカム１４を示したものであり、この第二のカム１４は断面小判状の基部５０を有し、上下に円弧面５１，５１が形成された基部５０の両側部にはそれぞれ平坦な嵌合面部５２，５２が形成され、基部５０の中央には断面正方形状の角孔５４が設けられている。この第二のカム１４の基部５０の外形は、上記筒状部材８と同程度の大きさであり、このため筒状部材８に内嵌する上記第一のカム１２の基部３０の外形より大きく形成されている。

また、上記第二のカム１４の中空の基部５０のカム面部５３には、一方の嵌合面部の側に係合凸部５８、この係合凸部５８から左に回った位置に第一の凹部６０（開閉筐体０°）、上記係合凸部５８から右に回った位置に第二の凹部６２（開閉筐体１８０°）、及び第三の凹部６４（開閉筐体１１５°）がそれぞれ形成されている。また、上記第一の凹部６０と第三の凹部６４との間には平坦な摺動部６５が形成されている。そして、第一のカム１２の係合凸部３８は、第二のカム１４の第一の凹部６０から上記摺動部６５を経由し、第三の凹部６４を経て第二の凹部６２まで摺動移動する。

ここでは、上記係合凸部５８の中央部を通過する半径と上記第一の凹部６０の中央部を通過する半径とが挟む中心角度を７７°、係合凸部５８の中央部と上記第二の凹部６２の中央部との間の中心角度を７７°、また上記第二の凹部６２の中央部と上記第三の凹部６４の中央部との間の中心角度を７８°としている。なお、上記中心角度は角孔５４の中心を基準とした角度である。

上記係合凸部５８、平面形状が上記角孔５４の中心を基準にした中心角度が５０°の範囲の扇形状であり、また同一中心の円周方向の断面形状が台形状の突起である。また、この第二のカム１４の係合凸部５８の外側寄りの部位は、形状の小さい第一のカム１２のカム面とは係合しないため切除されている。第二のカム１４の第一の凹部６０、第二の凹部６２、第三の凹部６４の形状及び配置位置は、それぞれ上記第一のカム１２の第一の凹部４０、第二の凹部４２、第三の凹部４４と同じである。このように、上記第一のカム１２と第二のカム１４とは、カム面（係合凸部、凹部）の形状及び配置位置は同一である。

なお、第三の凹部４４，６４は、開閉の途中で開閉筐体７２の一時保持を行なうために設けたものであり、このような一時保持の必要がない場合には不要である。この場合には、第一のカム１２の第一の凹部４０と第二の凹部４２との間に平坦な摺動部を形成し、また第二のカム１４の第一の凹部６０と第二の凹部６２との間にも平坦な摺動部を形成する。

また、開閉筐体７２の保持が閉位置のみで必要な場合には、ヒンジ装置の各カムは係合凸部３８，５８と第一の凹部４０，６０とからなる形態となり、第二の凹部４２，６２は不要となる。開閉筐体７２の保持が最大開位置のみで必要な場合には、ヒンジ装置の各カムは係合凸部３８，５８と第二の凹部４２，６２とからなる形態となり第一の凹部４０，６０は不要となる。このような形態であっても、両カムのカム面の形状及び配置位置を同一とすること、また下記カム配置角度についても、開閉筐体７２が最大開位置の半分の中間に位置したときに、第一のカムの係合凸部３８の中央部と第二のカムの係合凸部５８の中央部とがなす基部の中心を基準としたカム配置角度を１８０°とすることなどの構成により、同様な効果が得られる。

図５は、上記第一のカム１２と第二のカム１４との各基部に環状に形成された係合凸部、凹部などのカム形状を直線状に展開して示したものである。このカム機構は、コイルバネ１０の付勢力によりカム同士の押圧力を分散させるために、双方のカム面にそれぞれ係合凸部３８，５８を設けたものである。これは上記片カムタイプの広角でも吸い込み力が得られるという利点を生かすとともに、この片カムタイプの欠点であるバランスの悪さ、耐久性を改善したものである。このため、両係合凸部３８，５８により両方のカムのバランスがよくなり、また両カムの接触面における摩擦の分散が図られて耐久性が良くなる。

また、上記第一のカム１２と第二のカム１４とのカム面の形状等をともに同一としたのは、これらの形状が異なると開閉筐体の開閉時のトルク（摩擦力）の最大箇所がずれて、開閉筐体の開閉時のクリック感が二重に感じられ違和感が生じるためである。そして上記第一のカム１２と第二のカム１４とのカム面の形状等を同じとすることで、各カムの係合凸部３８，５８は、同時に同じ形状の凹部に係合するため常に高さ（カム同士の間隔）が均一となり、このためカムの倒れ現象が軽減され、カムの軸体へのこすり或いはカムの筒状部材内壁へのこすり現象が防止されるという効果が生じる。

そして、第一のカム１２と第二のカム１４とが互いに係合する係合凸部、凹部などの形状を同一のカムプロフィールとすることで、動きを同調させこれにより接触面のバランスを持たせ、耐久性及び吸い込み力を確保する。このため、片側のカムのみに係合凸部を設けた形態の特長（最大開角度を１７０°〜１８０°或いはそれ以上可）を維持するとともに、カム同士のバランスを良好にして、耐久性及び吸い込み力が確保できることになる。

上記ヒンジ装置２の組立ては図６に示すように、筒状部材８の底部２５の挿通孔２４から滑り性のよいワッシャー６を介して軸体４の軸部を挿入し、コイルバネ１０及び第一のカム１２を挿通させる。そして、この第一のカム１２のカム面に第二のカム１４のカム面を押し当てる状態で、第二のカム１４の角孔５４に第二の角軸部２１を挿通して嵌め込む。そして、第一の角軸部２０の先端部の穴部２２をかしめて第二のカム１４を軸体４に固定し、コイルバネ１０の付勢力により第一のカム１２と第二のカム１４とのカム面同士が押圧状態で係合するヒンジ装置を組み立てる。ヒンジ装置２の全体の外形は、第二のカム１４及び筒状部材８により形成され、軸に垂直な断面は全体に一様な小判形状である。

このヒンジ装置２は、コイルバネ１０により第一のカム１２は常に第二のカム１４方向に付勢され、第一のカム１２（又は第二のカム１４）の回動に伴い、第一のカム１２の係合凸部３８が第二のカム１４の凹部への進入及び脱出を繰り返すとともに、第二のカム１４の係合凸部５８が第一のカム１２の凹部への進入及び脱出を繰り返すカム機構を形成する。

そして、軸体４の第二の角軸部２１に第二のカム１４の角孔５４が嵌合されて両者は一体に回動する。一方、軸体４の円形軸部１９には、筒状部材８の挿通孔２４及び第一のカム１２の孔部３４が挿通されており、これらは軸体４の回動に対してフリーである。したがってこのヒンジ装置２は、上記カム機構を介して、第二のカム１４に対して筒状部材８（第一のカム１２）が相対回動する。

上記ヒンジ装置２は、図７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、マイク及び操作キーなどの送話部からなる本体筐体７０、液晶画面及びスピーカーなどの受話部からなる開閉筐体７２を有する。

上記本体筐体７０の上端部の両側にはそれぞれ連結部７４，７５が設けられており、一方の連結部７４の内側には断面小判状の嵌合穴７３が設けられ、他方の連結部７５の内側には円形の穴部７６が設けられている。また、上記開閉筐体７２の下端部の中央には連結部７８が設けられ、この連結部７８の一方側には断面小判状の孔部７９が形成され、他方側にも嵌合孔部８１が形成されている。

上記携帯電話機は、ヒンジ装置２及びダミーヒンジ８２を用いて本体筐体７０と開閉筐体７２とを連結したものである。このダミーヒンジ８２は、断面小判状の胴部に断面円形の軸部が突出形成された形状である。上記嵌合孔部８１にダミーヒンジ８２の胴部を嵌入し、このダミーヒンジ８２の軸部を上記連結部７５の穴部７６に差し込む。

一方、連結部７８の孔部７９の底部にコイルスプリング８０を挿入し、さらにこの孔部７９にヒンジ装置２の筒状部材８の部位を第二のカム１４を外側にして差し込む。そして、上記両連結部７４，７８同士を合わせるようにし、コイルスプリング８０を圧縮してヒンジ装置２の第二のカム１４の部位を孔部７９に押し込み、コイルスプリング８０の伸張により上記第二のカム１４を上記連結部７４の嵌合穴７３に嵌入する。これにより、ヒンジ装置２及びダミーヒンジ８２を介して開閉筐体７２は本体筐体７０に対して相対回動可能に連結される。

ここで、上記ヒンジ装置を取り付けた携帯電話機の開閉筐体の開閉角度と、上記第一のカム１２と第二のカム１４とのカム係合との関係について説明する。
図８は、本体筐体７０に対する開閉筐体７２の開閉角度が０°の閉塞された位置におけるカム係合の状態を示す。この状態では、第一のカム１２の係合凸部３８と第二のカム１４の係合凸部５８とがなすカム配置角度は９０°である。ここでカム配置角度とは、第一のカム１２の係合凸部３８の中央を通過する半径に対する第二のカム１４の係合凸部５８の中央を通過する半径とが挟む中心角度である。

そして上記係合凸部３８は、第二のカム１４の第一の凹部６０への進入途中（斜面の途中）に位置し、また上記係合凸部５８は、第一のカム１２の第一の凹部４０への進入途中に位置する。このとき、凹部の途中まで滑り込んだ各係合凸部３８，５８は、コイルバネ１０の付勢力により、凹部の傾斜面を底部へと移動する吸い込み力の作用が生じ、これにより開閉筐体７２が本体筐体７０に押し付けられる状態で閉塞状態が保持される。

ここで、上記カム配置角度についての基本的な考え方は、上記開閉筐体７２の最大開角度（１８０°）の中間位置（半分の９０°）に開閉筐体７２が位置したときに、上記係合凸部３８，５８同士がなすカム配置角度を１８０°となるように規定したことである。このようにカム配置角度を規定したのは、開閉筐体７２を閉塞した時（０°）及び最大開角度（１８０°）に開いた時の係合凸部３８，５８同士がなす角度を同じにして、カム同士の係合のバランスの均一化を図り、これによりトルク（摩擦力）のばらつきをなくし、両カムの耐久性を均一に保つためである。またこの場合、開閉筐体７２の開角度が最大開角度の中間位置（９０°）ではカム配置角度は１８０°となるためカム同士のバランスが良く、開閉筐体の開閉が軽快に行なえる。

具体的には、上記開閉筐体７２の開閉角度が０°におけるカム配置角度９０°は、最大開角度が１８０°であることから、（３６０°−１８０°）／２によって導ける。また、例えば最大開角度が１７０°の場合には、開閉筐体７２の開閉角度が０°におけるカム配置角度は（３６０°−１７０°）／２＝９５°となり、また最大開角度が１９０°の場合のカム配置角度は（３６０°−１９０°）／２＝８５°となる。図９は、最大開角度が１７０°の場合の、開閉筐体７２の開閉角度が０°における係合凸部３８，５８同士のカム配置角度（９５°）、及びカム（係合凸部５８）の移動範囲（１７０°）を示したものである。

したがって、最大開角度が１７０°〜１９０°の広角で使用する場合には、開閉筐体７２の開閉角度が０°におけるカム配置角度は８５°〜９５°の範囲となる。また、両カムの耐久性のばらつきを多少無視した場合には、開閉筐体７２の開閉角度が０°におけるカム配置角度は１０５°程度が限度と考えられ、カム配置角度の範囲は８５°〜１０５°となる。これから、ヒンジ装置２を開閉筐体の最大開角度が１７０°〜１９０°の広角で使用する場合には、上記カム配置角度が８５°〜９５°の範囲内であればバランスが良くて好適であり、また８５°〜１０５°の範囲であっても良好な使用が確保できる。

図１０は、開閉筐体７２を開いて、本体筐体７０に対する開閉筐体７２の開角度が９０°の位置におけるカム係合の状態を示す。この状態では、第一のカム１２の係合凸部３８は第二のカム１４の摺動部６５に位置し、第二のカム１４の係合凸部５８は第一のカム１２の摺動部４５に位置する。このときには、係合凸部３８と係合凸部５８とは１８０°のカム配置角度をなしてバランスが最も良い状態におかれ、係合凸部３８，５８と摺動面部との摩擦力により開閉筐体７２が軽く保持される。

図１１は、さらに開閉筐体７２を開いて、本体筐体７０に対する開閉筐体７２の開角度が１１５°の位置におけるカム係合の状態を示す。この状態では、第一のカム１２の係合凸部３８は第二のカム１４の第三の凹部６４に突入し、第二のカム１４の係合凸部５８は第一のカム１２の第三の凹部４４に突入した位置にある。このときには、係合凸部３８，５８が第三の凹部４４，６４内に係合し、開閉筐体７２が開途中で一時的に保持されこの位置で操作者は所定の操作が行なえる。

図１２は、本体筐体７０に対する開閉筐体７２の開角度が１８０°の最大開位置におけるカム係合の状態を示す。この開閉筐体７２の最大開位置では、本体筐体７０と開閉筐体７２との筐体同士が当接するストッパー機構により、それ以上の開閉筐体７２の回動が阻止される。そしてこの状態では、第一のカム１２の係合凸部３８は、第二のカム１４の第二の凹部６２への進入途中（斜面の途中）に位置し、また第二のカム１４の係合凸部５８は、第一のカム１２の第二の凹部４２への進入途中に位置する。

このとき、凹部の途中まで滑り込んだ各係合凸部３８，５８は、コイルバネ１０の付勢力により、凹部の傾斜面を底部へと移動する吸い込み力の作用が生じ、開閉筐体７２が本体筐体７０に対して１８０°の広角度のフラットな状態で開状態が保持される。そして、開閉筐体７２の開動作が終了するとき、コイルバネ１０の付勢力により開閉筐体７２に勢いが付加されてクリック感が得られ、開閉筐体７２の開動作にメリハリ感が与えられる。この位置で、携帯電話機の操作者は通話、メール通信等の操作を行なう。

したがって、上記実施の形態に係るヒンジ装置によれば、部品点数の少ない簡単な構造のカム機構により開閉筐体の広い角度の範囲での開閉及び保持の機能を確保することができ、筐体の開閉時にも良好なクリック感、メリハリ感が得られ、また耐久性にも優れ、装置の小型化にも寄与し、加えて製造が容易となって経済性にも優れるという効果がある。

図１３は、第二の実施の形態に係り、折畳式の携帯電話機等の携帯機器に用いられるヒンジ装置９２の分解斜視図を示したものである。このヒンジ装置９２は、Ｅリング９４、ワッシャー９６、筒状部材９８、コイルバネ１００、第一のカム１１２、第二のカム１１４、及び軸体１１６等を構成部材としている。これら部材の内、第一のカム１１２及び第二のカム１１４によってカム機構が構成され、このカム機構により携帯電話機の開閉筐体を最大開角度１８０°まで開きかつ保持することができる。ヒンジ装置９２の上記各部材の外形及び細部形状の多くは、上記第一の実施の形態に係るヒンジ装置２の部材と同一であり、この場合には同一の符号を付してここでの詳しい説明は省略する。

このヒンジ装置９２のワッシャー９６、筒状部材９８、コイルバネ１００、第一のカム１１２、第二のカム１１４及び軸体１１６の各材料は、上記ヒンジ装置２の該当する各部材と同様である。

ここで各構成部材について説明する。上記Ｅリング９４は、金属製のＥ形止め輪である。上記ワッシャー９６は、中空円板状の丸形平ワッシャーであり摩擦抵抗が少なく滑りが良いものである。上記筒状部材９８の形状は、上記筒状部材８と同様である。そして、第一のカム１１２の外形の寸法は、筒状部材９８の内周形状より小さく形成されており、第一のカム１１２は筒状部材９８内に嵌入して軸方向に摺動移動が可能であり、筒内での回動は阻止される。

上記第一のカム１１２は、上記第一のカム１２と同様な形状であり、断面小判状の基部３０の上下部は円弧状に形成され、基部３０の両側部にはそれぞれ平坦な嵌合面部３２，３２が形成され、基部３０の中央には円形の孔部３４が設けられている。また、第一のカム１１２の基部３０の表面に形成された係合凸部３８、第一の凹部４０、第二の凹部４２及び第三の凹部４４は、その形状及び配置位置は第一のカム１２と同様である。この第一のカム１１２の第一の凹部４０及び第二の凹部４２は、回動の始端及び終端位置を保持するものであり、第三の凹部４４は回動途中の一時的な保持のために用いられる。

図１４に示すように、上記第二のカム１１４は、孔部５５以外は上記第二のカム１４と同様な形状であり、断面小判状の基部５０を有し、上下に円弧面５１，５１が形成された基部５０の両側部にはそれぞれ平坦な嵌合面部５２，５２が形成され、基部５０の中央には円形の孔部５５が設けられている。この第二のカム１１４の基部５０の外形は、上記筒状部材９８と同程度の大きさであり、このため筒状部材９８に内嵌する上記第一のカム１１２の基部３０の外形より大きく形成されている。

また、第二のカム１１４の基部５０の表面のカム面に形成された係合凸部５８、第一の凹部６０、第二の凹部６２及び第三の凹部６４は、その形状及び配置位置は第二のカム１４と同様である。このためカム機構としてここでの第一のカム１１２及び第二のカム１１４と、上記第一のカム１２及び第二のカム１４とは、ともにカム形状は同一であり、このためカム機構に係る構造、作用及び効果は全て同じである。
上記軸体１１６は図１３に示すように、円板状の頭部１２０と軸部１２２からなる。この軸部１２２は断面が円形状で、その先端部近傍の周囲には環状に溝部１２４が形成されている。

上記ヒンジ装置９２は図１５示すように、上記軸体１１６の軸部１２２に第二のカム１１４、第一のカム１１２及びコイルバネ１００を嵌め込み、この軸部１２２とともにコイルバネ１００などを筒状部材９８に収納する。そして、コイルバネ１００の付勢力に抗して軸体１１６の軸部１２２の先を筒状部材９８の挿通孔２４から突き出し、これに第一のワッシャー９６を嵌め、さらに軸部１２２の溝部１２４に上記Ｅリング９４を係止させ、コイルバネ１００の付勢力により第一のカム１１２と第二のカム１１４とのカム面同士が押圧状態で係合するヒンジ装置を組み立てる。

ヒンジ装置９２の外形は、第二のカム１１４及び筒状部材９８により形成され、軸に垂直な断面は全体に一様な小判形状である。ここで、第一のカム１１２の外形の寸法は、筒状部材９８の内周形状より小さく形成されており、第一のカム１１２は筒状部材９８内に嵌入して軸方向に摺動移動が可能であり、回動は阻止される。

このヒンジ装置９２は、上記ヒンジ装置２と同様、コイルバネ１００により第一のカム１１２は常に第二のカム１１４方向に付勢され、第一のカム１１２（又は第二のカム１１４）の回動に伴い、第一のカム１１２の係合凸部３８が第二のカム１１４の凹部への進入及び脱出を繰り返すとともに、第二のカム１１４の係合凸部５８が第一のカム１１２の凹部への進入及び脱出を繰り返すカム機構を形成する。また、ヒンジ装置９２は、第一のカム１１２が筒状部材９８と嵌合しており、軸体１１６に対して第一のカム１１２、第二のカム１１４及び筒状部材９８は何れも回動はフリーである。したがってこのヒンジ装置９２は、上記カム機構を介して、第二のカム１１４に対して筒状部材９８（第一のカム１１２）が相対回動する。

上記ヒンジ装置９２は、上記ヒンジ装置２と同様な形態で、上記折畳式の携帯電話機に取り付けられる。このヒンジ装置９２を取り付けた携帯電話機の筐体の開閉角度と、上記第一のカム１１２と第二のカム１１４とのカム係合との関係（カム配置角度など）については、上記第一の実施の形態で説明したのと同様でありここでの説明は省略する。

したがって、この第二の実施の形態に係るヒンジ装置によれば、部品点数の少ない簡単な構造のカム機構により開閉筐体の広い角度の範囲での開閉及び保持の機能を確保することができ、筐体の開閉時にも良好なクリック感、メリハリ感が得られ、また耐久性にも優れ、装置の小型化にも寄与し、加えて製造が容易となって経済性にも優れるという効果がある。

本発明の第一の実施の形態に係るヒンジ装置の分解斜視図を示す図である。 実施の形態に係るヒンジ装置の筒状部材を示す図である。 実施の形態に係るヒンジ装置の第一のカムを示す（ａ）６面図、（ｂ）斜視図である。 実施の形態に係るヒンジ装置の第二のカムを示す（ａ）６面図、（ｂ）斜視図である。 実施の形態に係るヒンジ装置の第一のカム及び第二のカムの各カム面を直線状に展開した図である。 実施の形態に係るヒンジ装置の断面図である。 実施の形態に係るヒンジ装置を取り付ける折り畳み式携帯電話機を示す図である。 実施の形態に係り、開閉筐体が閉塞した開角度０°のときの第一のカムと第二のカムとの係合関係を示す図である。 実施の形態に係り、開閉筐体の最大開角度を１７０°とした場合のカム配置角度などを示す図である。 実施の形態に係り、開閉筐体が開途中の開角度９０°のときの第一のカムと第二のカムとの係合関係を示す図である。 実施の形態に係り、開閉筐体が開途中の一時保持位置である開角度１１５°のときの第一のカムと第二のカムとの係合関係を示す図である。 実施の形態に係り、開閉筐体が最大に開いた開角度１８０°のときの第一のカムと第二のカムとの係合関係を示す図である。 本発明の第二の実施の形態に係るヒンジ装置の分解斜視図を示す図である。 第二の実施の形態に係るヒンジ装置の第二のカムを示す（ａ）６面図、（ｂ）斜視図である。 第二の実施の形態に係るヒンジ装置の断面図である。 従来例に係るヒンジ装置の形態を示す図であり（ａ）はカム凸部を対称位置に２つ配置したカム機構、（ｂ）は一方のカム面のみにカム凸部を１つ配置したカム機構を示す。 従来例に係るヒンジ装置のカム機構を示す図（Ａ〜Ｆ）である。

符号の説明

４，１１６ 軸体
８，９８ 筒状部材
１０，１００ 付勢手段（コイルバネ）
１２，１１２ 第一のカム
１４，１１４ 第二のカム
３８，５８ 係合凸部
４０，６０ 第一の凹部
４２，６２ 第二の凹部
４４，６４ 第三の凹部
４５，６５ 摺動部
７０ 本体筐体
７２ 開閉筐体

Claims (5)

1. 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た筒状部材と、
   上記筒状部材の他端部に軸方向に摺動自在に嵌合され、中空の基部のカム面部には係合凸部が、この係合凸部からカム面部を一方に回った位置には第一の凹部が、この第一の凹部から摺動部を隔てた位置には第二の凹部がそれぞれ形成された第一のカムと、
   付勢手段により上記第一のカムと向かい合わせにカム係合され、中空の基部のカム面部には係合凸部が、この係合凸部からカム面部を一方に回った位置には第一の凹部が、この第一の凹部から摺動部を隔てた位置には第二の凹部がそれぞれ形成された第二のカムと、
   上記筒状部材、付勢手段、第一のカム及び第二のカムを挿通して各部材同士を連結する軸体と、を有し、
   上記開閉筐体の閉位置において、上記第一のカムの係合凸部が上記第二のカムの第一の凹部と、上記第二のカムの係合凸部が上記第一のカムの第一の凹部とそれぞれ係合する一方、上記開閉筐体の開操作により上記各係合凸部がそれぞれ上記各摺動部を通過して到達した開閉筐体の最大開位置において、上記第一のカムの係合凸部が上記第二のカムの第二の凹部と、上記第二のカムの係合凸部が上記第一のカムの第二の凹部とそれぞれ係合し、上記付勢手段により上記各係合凸部と上記各凹部との係合状態が維持されて上記開閉筐体を保持することを特徴とするヒンジ装置。
2. 上記第一のカムの係合凸部、第一の凹部及び第二の凹部と、上記第二のカムの係合凸部、第一の凹部及び第二の凹部の形状及び配置位置を、それぞれ同一としたことを特徴とする請求項１記載のヒンジ装置。
3. 上記開閉筐体が最大開位置の半分の中間に位置したときに、上記第一のカムの係合凸部の中央部と上記第二のカムの係合凸部の中央部とがなす上記基部の中心を基準としたカム配置角度を１８０°としたことを特徴とする請求項１又は２記載のヒンジ装置。
4. 上記開閉筐体の最大開位置を、上記本体筐体と１７０°〜１９０°の角度をなす位置とし、上記開閉筐体の閉位置における上記第一のカムの係合凸部の中央部と、上記第二のカムの係合凸部の中央部とがなす上記基部の中心を基準としたカム配置角度を８５°〜９５°の範囲としたことを特徴とする請求項１又は２記載のヒンジ装置。
5. 上記第一のカムの摺動部及び上記第二のカムの摺動部にそれぞれ第三の凹部を設け、上記第一のカムの係合凸部が上記第二のカムの第三の凹部と係合したときに、上記第二のカムの係合凸部が上記第一のカムの第三の凹部と係合し、上記開閉筐体を回動途中の位置で一時的に保持することを特徴とする請求項１，２，３又は４記載のヒンジ装置。

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