JP2010127381A - 回転角度規制機構付きセミオート型ヒンジ - Google Patents
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Abstract
【解決手段】ヒンジの一軸に挿通した第一カムと第二カムとを弾性材による押圧を伴って当接させることによって回転摩擦トルクを発生させ、該第一カムと第二カムにおける本体部と液晶部とが折り畳まれた状態から全開にした状態までの液晶回転可能域がヒンジの回転可能域よりも狭小に設定され、前記第一カムの当接面に突起状体が形成され、前記第二カムの当接面の中心角0°〜180°において0°に切欠部、次いで回転初期部位より凸頂部、斜降面及び深谷部が回転方向に順に形成され、中心角50°未満に前記凸頂部を有し、かつ前記本体部と液晶部とが折り畳まれた際に前記第一カムの突起状体における前記第二カムの切欠部への滑落を防止する回転角度規制機能が中心角0°〜凸頂部との間に形成されているセミオート型ヒンジである。
【選択図】図2
Description
特に携帯電話用のヒンジは、液晶部が閉じられた状態から通話やメールあるいはカメラ等を操作する際に、本体部と液晶部との隙間に指を押し込むか、液晶部を手で掴み押し上げることによって液晶部を開いていく。現在の一般的な製品では回転初期(中心角0°)より中心角70°〜90°開いた後、ヒンジの機能が作用して自動的に液晶部が開いていく。現在の一般的な製品では最大開き角度は中心角165°近辺に設定されている。
即ち、現在の一軸ヒンジにおいては、突起の頂点を中心に左右に大きな滑り傾斜面が形成された第二カム(通称スライドカム)と、第二カムの滑り傾斜面と第一カムの突起とが対向するようにヒンジ軸に外挿し、更に第二カムを圧縮コイルばねの反発力で付勢し、第一カムと第二カムとの間に回転摺動トルクが発生するように構成されていた。
これはスライドカムの当接面に形成された頂点や傾斜面等の凹凸面が丁度180°で対称に形成されている機構である。このような機構では、カムの当接面の摩擦による回転トルクは、90°毎の凹凸面の位置とばね力に依存して変化する。
更に、通常は90°回転した凸部の頂部でトルク値が最大となるので、この位置付近を液晶部が自動的に開閉する際の動作発生部としている。
また携帯電子機器の使用によりカム等のヒンジ部品が経時劣化した場合や、衝撃落下等の応力にも対抗し得る長寿命、高耐久性もセミオート型ヒンジを提供することを目的とする。
更に好ましくは、自動的に開く角度を中心角70°〜90°の半分以下とし、自動的に閉じ始める角度を70°〜60°の半分以下にすることを目的とする。
(1)本発明は、本体部と液晶部とが折り畳み可能な携帯電子機器用一軸セミオート型ヒンジであって、ヒンジの一軸に挿通した第一カムと第二カムとを弾性材の押圧を伴って当接させることによって回転摩擦トルクを発生させ、該第一カムと第二カムにおける本体部と液晶部とが折り畳まれた状態から全開にした状態までの液晶回転可能域がヒンジの回転可能域よりも狭小に設定され、前記第一カムの当接面に突起状体が形成され、前記第二カムの当接面の中心角0°〜180°において0°に切欠部、次いで回転初期部位より凸頂部、斜降面及び深谷部が回転方向に順に形成され、中心角50°未満に前記凸頂部を有し、かつ前記本体部と液晶部とが折り畳まれた際に前記第一カムの突起状体における前記第二カムの切欠部への滑落を防止する回転角度規制機能が中心角0°〜凸頂部との間に形成されていることを特徴とするセミオート型ヒンジである。
ここで弾性材としては、コイルばね、板ばね、皿ばね等が挙げられる。特に好ましくはコイルばねである。
の円周に設けた溝に凹凸面を交互に有し、前記回転角度規制用回転カムと回転角度規制用固定カムとの凸面同士を突き当てることによってヒンジの回転角度可能域を規制することによって第一カムの突起状体における第二カムの切欠部への滑落を防止することを特徴とする上記(1)に記載されたセミオート型ヒンジである。
(6)本発明は、前記回転角度規制用機能が中心角0°〜15°と180°対象位置の180〜195°の2位置に形成されていることを特徴とする上記(5)に記載されたセミオート型ヒンジである。
本発明における携帯電子機器用一軸セミオート型ヒンジは、第一カムと第二カムとを当接させることによって回転摩擦トルクを発生させる。
また前記第一カムの当接面には突起状体が形成されている。
本願の第1および第2カムは180°対象に同じ形態の凸凹の形状を有すカム形状が配置されているので、以下回転角度の表記は、0〜180°の領域に限定し説明する。
前記第二カムの当接面の中心角0°〜180°において0°未満に切欠部、次いで回転初期部位より凸頂部、斜降面及び深谷部が回転方向に順に形成され、中心角50°未満に前記凸頂部を有している。
さらに好ましくは、前記第二カムの凸頂部が中心角20〜40°の位置に配置され、かつ前記深谷部が、中心角150°〜180°の位置に配置されるのが好ましい。
このようなセミオート型ヒンジを用いることによって、携帯電話等の携帯電子機器における液晶部の開閉操作をすばやく行うことができ、また利便性を飛躍的に向上させることができる。
このような問題を解決する構成として、回転角度規制機能が中心角0°〜凸頂部の位置に形成するのが好ましい。更に前記回転角度規制機能が中心角0°〜15°の位置に形成されていることがより好ましい。
本発明に係るセミオート型ヒンジにおいては、上記(2)に係る発明については、回転軸と第1カム間で、上記(3)に係る発明については、回転軸と第2カムの間で、上記(4)に係る発明については、回転角度規制用回転カムと回転角度規制用固定カムの間で滑落防止機構が働き、第1カムの突起状体が第2カムの切欠部に滑落する危険を防止する機能を発揮する。
深谷部となっている。
また第一カム2の突起状体2−1が第2カムのA−C-D-E方向に動く場合がヒンジを開く動作であり、第1カムの突起2−1がD点を通過するとヒンジが自動で開く動作域に入る
。
図17は、第1カムの突起状体が第2カムの斜面A-C間の中間Bにあり、この位置で上記した滑落防止機構が作用して突起状体がAの切欠部方向への移動や滑落を防止する様子を
示している。
図17は、ヒンジが閉じた状態と滑落防止機能が作用する回転角度位置が同一であり、この後ヒンジを開く場合はこの位置が初期回転開始位置となる。
本実施形態に係るセミオート型ヒンジを携帯電話等に組み込み使用する場合、ヒンジは回転角度規制値に対し若干回転させた位置を初期回転開始位置するオフセット角度で設置し、落下等の状況以外の一般使用に当たっては、回転角度規制機構が働かない様にすることも可能である。
更に自動的に開く角度を中心角70°〜90°の半分以下とし、自動的に閉じ始める角度を70°〜60°の半分以下にするという効果を奏する。
実施形態1
図1は本実施形態1に係るセミオート型ヒンジ10を示す分解図である。
図1に示す如く、本実施形態に係るセミオート型ヒンジ10は、筐体1、第一カム2、第二カム3、弾性材(コイルばね)4及びヒンジ軸5とから構成されている。なお符号6はスライディングリングであり、符号7は固定用板である。
前記ヒンジ軸5は筐体1に内挿されており、該ヒンジ軸5には第一カム2及び第二カム3とが挿通されている。第二カムの当接面の反対側にはコイルばね4が配置され、第一カム2と第二カム3とを当接させることによって回転トルクを付勢している。
図2に示す如く、ヒンジ軸5に第一カム2と、第二カム3と、コイルばね4とを順に挿通し、ヒンジ軸5の先端を筐体の側壁に設けた貫通孔に挿入し、スライディングリング6を外挿し、固定用板7によって端部を固定する。
第二カム3はコイルばね4によって押圧されており、筐体1と同期して回転可能に係止されるが、軸方向に移動可能となっている。
図3(a)に示す如く、本実施形態1に用いられる筐体1は、側壁にヒンジ軸を挿通する貫通孔1−2を有している。また筐体1の開口部における周面二箇所には第二カム3を軸方向への移動を案内するガイド溝1−3が形成されている。
また図3(b)に示す如く、筐体1の平面及び底面は曲面であるが、両側面は平滑部1−4となっている。
図4(a)に示す如く、本実施形態1に用いられるヒンジ軸5は、右側面が前記筐体1の側壁に設けた貫通孔に挿入し、固定用板7によって固定される端部5−3を有する。左側面は鍔5−1となっている。さらにシャフトの一部にはDカット断面部5−2が形成されている。
また図4(b)に示す如く、ヒンジ軸5の鍔5−1の外周には第一角度規制用突起5−4が形成されている。
図5(a)に示す如く、本実施形態1に用いられる第二カム3は、側面に前記筐体1のガイド溝1−3に係合するスライド突起3−4が形成されている。スライド突起3−4の一側面は切欠部3−8となっている。また第一カム2との当接面は、回転初期の部位である斜面3−3、凸頂部3−9、急斜面3−7、斜降面3−1と続き深谷部3−2が形成されており、コイルばねはカムの底部3−6に反撥力を押圧している。
また第二カムの軸中心はDカット形状の軸孔3−5となっており、前記ヒンジ軸5のD
カット断面部5−2と嵌合する。即ち、本実施形態1においては、筐体1と第二カム3及びヒンジ軸5とは回転ガタがなく同期して回転するように形成されている。
上述の如く、本実施形態1において凸頂部3−9は中心角20〜40°に形成されており、該凸頂部3−9を第一カム2の突起状体2−1が通過すると、斜降面3-7、3−1
における開きトルクが発生する。従って、本実施形態1に係るセミオート型ヒンジを組み込んだ携帯電子機器は、自動的に開く角度が中心角70°〜90°の半分以下となる。
図6(a)に示す如く、本実施形態1に用いられる第一カム2は、右側面に第二回転角度規制用突起2−5を有している。また第一カム2の貫通孔2−3は円筒状に形成されており、前述のヒンジ軸5のシャフトに対しては回転可能な形状になっている。
また図6(b)及び(c)に示す如く、第一カム2の当接面との反対面には二箇所に突起状体2−1が形成されている。かかる突起状体2−1は、前述の第二カム3と当接する箇所である。
回転角度規制機能は、第一カム2とヒンジ軸5の鍔5−1とが当接しながら相互に回転することによって、ヒンジ軸5の鍔5−1に形成され第2カム3と同期して回転するヒン
ジ軸5に設置した前記第一回転角度規制突起5−4と、第一カム2の左側面に形成された第二回転角度規制突起2−5とが突き立てられることによって回転角度規制機能が発揮される。
頂部3−9の間で発生するように設計される。このように第一回転角度規制突起と第二角度規制突起とを突き当てることによって、図6(b)に示される2つの第一カムの突起状体2−1が第二カムの切欠部3−8への滑落を防止する効果が生じる。
3−2に位置し、いわゆる斜降面3−1を滑り降りた時の内部の状態を示した正面透視図である。(b)及び(c)は第一カム2とヒンジ軸5との回転における回転角度規制機能の発生を説明する右側面図である。先ず図7(b)は、ヒンジが回転を開始する初期状態を示し第1カムの突起状体2−1が第2カムの斜面3−3にあり、且つヒンジ軸5の鍔に設置された第1回転角度規制用突起5−4と第1カム2の第2回転角度規制用突起2−5
がA点で吸込み力を発揮しながら突き当たり回転規制を受けている状態を示す。尚、この図では第1カム2がAからB方向に回転する場合が自動的に開く方向であり、逆にBからA方向が閉じ方向を表す。(c)は、ヒンジ軸5に対して第1カム2が180°回転し、図7(a)と同じ状態で停止した場合を示す。本実施形態1に係るヒンジは、軸5の回転
域は、(b)に示したA〜Bの180°以内に限定し、360°回転は不可と規定している。
図8は、本実施形態2に係るセミオート型ヒンジを示す分解斜視図である。図8に示す如く、本実施形態に係るセミオート型ヒンジ30は、筐体31、第一カム32、第二カム33、コイルばね34及びヒンジ軸35とから構成されている。図に示す如く、ヒンジ軸35に第一カム32と、第二カム33と、コイルばね34とを順に挿通し、ヒンジ軸の右
端を固定板35−5によって固定する。さらにヒンジ軸35の先端を、筐体の側壁に設けた貫通孔31−2に挿入し、スライディングリング36を外挿し、固定用板37によって端部を固定する。第二カムの当接面の反対側にはコイルばね34が配置され、第一カム32と第二カム33とを当接させることによって回転トルクを付勢している。
第二カム33はコイルばね34によって押圧されており、筐体31と同期して回転可能に係止されるが、軸方向へは移動可能となっている。
図9(a)に示す如く、本実施形態2に用いられるヒンジ軸35は、右側面が前記筐体31の側壁に設けた貫通孔31−2に挿入し、固定用板37によって固定される端部を有している。左端には別部材からなる固定板35−5が固着されている。またヒンジ軸35の右端近傍は、Dカット断面部35−2となっている。さらにヒンジ軸の軸周面には、図に示す如く第一角度規制用突起35−6が形成されている。
また図9(b)に示す如く、前記第一角度規制用突起35−6は、軸対称二箇所に形成されている。さらにヒンジ軸の右端には略四角形状の固定板35−5が固着されている。
図10(a)に示す如く、本実施形態2に用いられる第二カム33は、側面に前記筐体31のガイド溝31−3に係合するスライド突起33−4が形成されている。また第一カム32との当接面には凹凸形状が形成されており、コイルばねに押圧されてカムトルクが生じるようになっている。
また第二カム33の左側面には、第二角度規制用突起33−7が形成されている。また第二カム33の軸中心は円筒状であり、内挿されるヒンジ軸とは同期して回転しない。
従って、第二カム33とヒンジ軸35の軸周面に形成された第一角度規制用突起35−6とが相互に回転することによって、ヒンジ軸35に形成された前記第一回転角度規制突起35−6と、第二カム33の左側面に形成された第二回転角度規制突起33−7とが突き立てられることによって回転角度規制機能が発揮される。
本実施形態2においては、凸頂部33−9は中心角20°〜40°の位置に形成される。このような構成によって、後述する第一カム32の突起状体が斜降面33−1をコイルばねに押圧されることにより、カムの当接面に吸込トルクが発生する。
回転角度規制機能は、中心角0°〜第二カム33の前記凸頂部33−9の間で発生するように設計される。
さらに本実施形態2において凸頂部は、中心角30〜50°に形成されており、該凸頂部を第一カム32の突起状体が通過すると、斜降面33−1における吸込トルクが発生する。従って、本実施形態2に係るセミオート型ヒンジを組み込んだ携帯電子機器は、自動的に開く角度が中心角70°〜90°の半分以下となる。
図11(a)に示す如く、本実施形態2に用いられる第一カム32は、左側面に第二カ
ム33に当接する突起状体12−1が形成されている。また第一カム32の貫通孔は円筒状に形成されている。
また図11(b)に示す如く、第一カム32の右側面には略四角形状の凹溝32−6が形成されている。該凹溝32−6は、前述のヒンジ軸35の固定用板35−5が嵌合し、ヒンジ軸35と第一カム32とは同期して回転可能になる。
度規制用突起33−7とヒンジ軸35に設置された第1回転角度規制用突起31−6の位置関係を固定板37側から見た模式図である。(a)と(b)は、第1回転角度規制用突起31−6と第2回転角度規制用突起33−7が離れた位置にあり、回転角度規制を受けていない状態にあることが判る。
図13は、本実施形態3に係るセミオート型ヒンジを示す分解斜視図である。図13に示す如く、本実施形態に係るセミオート型ヒンジ50は、筐体51、第一カム52、第二カム53、コイルばね54、ヒンジ軸55、回転角度規制用固定カム58及び回転角度規制用回転カム59とから構成されている。
図に示す如く、ヒンジ軸55に第一カム52と、第二カム53と、コイルばね54と、回転角度規制用回転カム59と、回転角度規制用固定カム58とを順に挿通し、ヒンジ軸55の先端を、筐体51の側壁に設けた貫通孔に挿入し、スライディングリング56を外挿し、固定用板57によって端部を固定する。第二カム53と回転角度規制用回転カム59との間にコイルばね54を配置し、第一カム52と第二カム53及び回転角度規制用固定カム58と回転角度規制用回転カム59とを当接させることによって回転トルクを付勢している。
第二カム53はコイルばね54によって押圧されており、筐体51と同期して回転可能に係止されるが、軸方向へは移動可能となっている。
図14(a)に示す如く、本実施形態3に用いられる筐体51は、側壁にヒンジ軸を挿通する貫通孔を有している。また筐体51の開口部における周面二箇所には第二カム53を軸方向への移動を案内するガイド溝51−3が形成されている。符号51−6は、回転
角度規制用回転カム59の軸方向への移動を規制する凸部である。
また図14(b)に示す如く、筐体51の平面及び底面は曲面であるが、両側面は平滑部51−4となっている。
図14(c)に示す如く、本実施形態3に用いられるヒンジ軸55は、側面が前記筐体51の側壁に設けた貫通孔に挿入され、固定用板57によって固定される端部を有している。またヒンジ軸55の左端近傍は、Dカット断面部55−6となっている。かかるDカット断面部55−6は、回転角度規制用固定カム58の回転をヒンジ軸55に同期させるための機構となっている。
また図14(d)に示す如く、前記ヒンジ軸55の右左端は略四角形状の鍔55−7が形成されている。かかる鍔は第一カム52に嵌合して固定される。
図15(a)に示す如く、回転角度規制用固定カム58は、側面に凸部58−2及び平滑部58−7を有している。また図15(b)に示す如く、回転角度規制用固定カム58の中心には貫通孔58−4が形成されている。かかる貫通孔58−4は、Dカット断面を有しており、前記ヒンジ軸のDカット断面55−6に嵌合することによってヒンジ軸55と回転角度規制用固定カム58は同期して回転可能となる。また、固定カム58の凸部58−2は、(b)に示すようにハッチングされた突起58−5と斜面58−6からなる。
図16(b)は、ヒンジが回転し回転規制用固定カム58の斜面58−6と回転規制用回転カム59の斜面59−3が当接した位置を示す。図中におけるばね54は、ヒンジ回転により最大圧縮位置から開放されていることが判る。
図16(c)は、セミオート型ヒンジの回転角度の後半を示す図であって、回転規制用固定カム58と回転規制用回転カム59のそれぞれの突起部(58−5と59−4)が当接し、回転移動する際に発生する摩擦トルクによってフリーストップ動作が追加されたヒンジ例を示している。
図18に示された曲線特性を有するヒンジは、トルクの変化点が45度付近にあるので、このヒンジを携帯電話の実機に組み込むとするとB点(10度)までの不動域は、取り付けオフセットとなるので、自動的に液晶側の筐体が開く動作を開始する角度は、45−10=35°、同様に閉じ側は、変化点が約28°であるので、28−10=18°となる。これは従来機種の半分以下を実現するものである。
従って、本実施形態1、2、3に係るセミオート型ヒンジを組み込んだ携帯電子機器は、自動的に開く角度が中心角70°〜90°の半分以下となり、さらに自動的に閉じ始める角度を70°〜60°の半分以下することが可能になるという効果を奏する。
2,32,52 第一カム
2−1 突起状体
2−5,33−7 第二回転角度規制突起
3,33,53 第二カム
3−2 深谷部
3−1,3−7 斜降面
3−9 凸頂部
4,34,54 弾性材
5,35,55 ヒンジ軸
5−1 鍔
5−4,35−6 第一回転角度規制用突起
6,36 スライディングリング
7,37 固定用板
10,30,50 セミオート型ヒンジ
58 回転角度規制用固定カム
59 回転角度規制用回転カム
Claims (6)
- 本体部と液晶部とが折り畳み可能な携帯電子機器用一軸セミオート型ヒンジであって、ヒンジの一軸に挿通した第一カムと第二カムとを弾性材による押圧を伴って当接させることによって回転摩擦トルクを発生させ、該第一カムと第二カムにおける本体部と液晶部とが折り畳まれた状態から全開にした状態までの液晶回転可能域がヒンジの回転可能域よりも狭小に設定され、前記第一カムの当接面に突起状体が形成され、前記第二カムの当接面の中心角0°〜180°において0°に切欠部、次いで回転初期部位より凸頂部、斜降面及び深谷部が回転方向に順に形成され、中心角50°未満に前記凸頂部を有し、かつ前記本体部と液晶部とが折り畳まれた際に前記第一カムの突起状体における前記第二カムの切欠部への滑落を防止する回転角度規制機能が中心角0°〜凸頂部との間に形成されていることを特徴とするセミオート型ヒンジ。
- 前記セミオート型ヒンジの一軸が、片端に鍔が形成されたヒンジ軸であって、該ヒンジ軸が筐体に内挿されており、該ヒンジ軸に少なくとも第一カム、第二カム、及び弾性材とが挿通され、前記筐体に第二カムを該筐体と同期して回転可能に係止し、前記回転角度規制機能を前記ヒンジ軸の鍔に形成された第一回転角度規制用突起と第一カムの当接面との反対面に形成された第二回転角度規制用突起との突き当てにより発生させることによって第一カムの突起状体における第二カムの切欠部への滑落を防止することを特徴とする請求項1に記載されたセミオート型ヒンジ。
- 前記セミオート型ヒンジにおけるヒンジの一軸に、少なくとも第一カム、第二カム、及び弾性材とが挿通され、該ヒンジ軸が筐体に内挿され、該筐体に第二カムを該筐体と同期して回転可能に係止し、前記回転角度規制機能を前記ヒンジ軸の軸周面に形成された第一回転角度規制用突起と第二カムの当接面との反対面に形成された第二回転角度規制用突起との突き当てにより発生させ、第一カムの突起状体における第二カムの切欠部への滑落を防止することを特徴とする請求項1に記載されたセミオート型ヒンジ。
- 前記セミオート型ヒンジにおけるヒンジの一軸に、少なくとも第一カム、第二カム、弾性材、回転角度規制用回転カム及び回転角度規制用固定カムとが挿通され、該ヒンジの一軸が筐体に内挿され、該筐体に第二カムを該筐体と同期して回転可能に係止し、前記回転角度規制機能が前記回転角度規制用回転カムと前記回転角度規制用固定カムとを当接することによって発生させ、前記回転角度規制用回転カムはヒンジ軸に回転可能に外挿され、かつ当接面の径方向に円周状に設けた溝に凹凸面が交互に形成され、前記回転角度規制用固定カムはヒンジ軸に同期して回転するように外挿され、かつ当接面の円周に設けた溝に凹凸面を交互に有し、前記回転角度規制用回転カムと回転角度規制用固定カムとの凸面同士を突き当てることによってヒンジの回転角度可能域を規制することによって第一カムの突起状体における第二カムの切欠部への滑落を防止することを特徴とする請求項1に記載されたセミオート型ヒンジ。
- 前記凸頂部、斜降面、深谷部が軸径の円周に沿って180°対象に配置され、前記第二カムの凸頂部が中心角20〜40°及び200〜220°に、かつ前記深谷部が中心角150°〜180°及び330°〜360°の2位置に配置されていることを特徴とする請求項1乃至4のいずれか一に記載されたセミオート型ヒンジ。
- 前記回転角度規制用機能が中心角0°〜15°と180°対象位置の180〜195°の2位置に形成されていることを特徴とする請求項5に記載されたセミオート型ヒンジ。
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