JP2010147831A - 携帯端末用平面型ヒンジ装置 - Google Patents

Abstract

【課題】携帯端末機の縦横回転用の平面型ヒンジ装置を薄く小型にする。
【解決手段】平面型ヒンジ装置の固定板１に、バネ３の主要部を収容する孔をあけて、バネ本体部を収容する。バネ３の固定側腕部の先端部を固定板１の固定ピン11で保持する。バネ３の駆動側腕部の先端部を回転板２の駆動ピン21に係合させる。携帯端末機の第１筐体に固定板１を固定し、回転板２を第２筐体に固定する。回転板２は、固定板１の２つの案内溝に案内されて、平面内を回転しながら移動できる。バネ３は、固定板１の厚さ方向に大きくはみ出すことがなく、平面型ヒンジ装置の厚さを薄くできる。
【選択図】図１

Description

本発明は、携帯端末用平面型ヒンジ装置に関し、特に、携帯端末機の表示画面を縦横回転させる携帯端末用平面型ヒンジ装置に関する。

従来の携帯電話機では、下筐体に対して上筐体をスライドさせるために、スライドヒンジを用いている。また、下筐体に対して上筐体を横長にする方向に回転させるために、縦横回転ヒンジを用いている。図７（ａ）、（ｂ）に示すように、縦横回転ヒンジやスライドヒンジ等のヒンジ装置では、固定板の案内溝に沿って回転板やスライド板を動かして、上筐体を回転あるいはスライドさせている。その際、移動を援けたり、回転状態などを安定に保持したりするために、回転板やスライド板を、固定板に対してバネで弾性的に付勢している。図７（ａ）に示すような２本の溝を使う縦横回転ヒンジの従来例には、縦方向移動ピンを、カムを介して付勢するものや、片側で回転するものや、両方向に回転するものや、ワープロ用のものや、キーボードを回転させるものがある。以下に、これに関する従来技術の例をいくつかあげる。

特許文献１に開示された「情報機器」は、簡単な構造で、横長状態と縦長状態とを容易に切り換えられるものである。本体ケースに、支持体をヒンジで回動自在に設ける。ヒンジの軸方向に対して直交する第１ガイド溝と、ヒンジの軸方向の第２ガイド溝を、支持体の前面側に形成する。表示部が設けられた蓋ケースの背面側に、第１ガイド溝内を移動する第１移動部材と、第２ガイド溝内を移動する第２移動部材を設ける。蓋ケースを支持体に対して90度回転させるときに、蓋ケースの下側角部の下方への突出長さが小さくなり、横長状態と縦長状態との切り換えが容易にできる。第１、第２移動部材が勝手に移動することがないので、蓋ケースの安定性が良い。

特許文献２に開示された「情報処理装置」は、操作性と携帯性が良好なキーボードを搭載したものである。情報処理装置は、縦横転回自在に支持されたキーボードを、格納自在に備える。キーボードは、支持部材に90度転回自在に支持されている。支持部材は、連結部を介して、装置本体の下端に着脱自在かつ蝶開自在に連結されている。キーボードを縦長姿勢にし、支持部材とともにキーボードを液晶表示画面上に格納し、液晶表示画面等を保護する。キーボードを横長に転回して、QWERTY配列のキーボードとして使用する。キー配列領域の幅が装置の幅の制約を受けることなく、キー数及びキーピッチを十分にとることができる。

特許文献３に開示された「携帯製品」は、スライドカバーの開閉操作を容易にして操作性をよくしたものである。図７（ｃ）に示すように、スライドカバーが、機器本体の機能部を開閉するよう、移動可能に取り付けられている。リンク部材が、開閉スイッチに連動して、可動部材をガイドに沿って移動させる。可動部材がガイドに沿って移動した際、押圧部でスライドカバーの係合突起を押圧し、スライドカバーを所定距離移動させる。スライドカバーが所定距離移動させられた際、弾性部材が弾性変形方向を反転させることで、その付勢力によって、係合突起を可動部材に沿ってさらに移動させる。これにより、スライドカバーをさらに移動させる。

特許文献４に開示された「折畳み式携帯電話」は、全体の大きさを抑えながら液晶表示部を大きくし、かつ液晶表示部を簡単に縦長状態又は横長状態に切り換えて、横長状態でも液晶表示部を見ながら操作部を容易に操作できるものである。操作部が設けられた第２の筐体と第１の筐体とを、ヒンジ部で折畳み開閉自在に連結する。液晶表示部を縦長状態又は横長状態に切り換える操作時に、その下端側コーナー部がヒンジ部に沿って移動するように、カム機構によって案内支持させる。

特許文献５に開示された「ヒンジ機構」は、無駄な空間を極力排除して小型コンパクトにしたものである。図７（ｄ）に示すように、ヒンジ機構で、本体側筐体と回転側筐体を重ね合わせた状態のまま回転可能に接続する。第１スライド体と第２スライド体が、第１スライドガイドおよび第２スライドガイドに沿って、回転面上でそれぞれ異なる方向へスライドする。第１スライド体と第２スライド体のうち少なくとも一方のスライド体に、カムが当接する。カムを一方のスライド体へ向けて付勢する。回転面上で一方のスライド体のスライド移動方向と交差する方向へ付勢する。

特許文献６に開示された「ヒンジ機構」は、表示手段を90度回転させることが可能であり、かつガタツキを防止できるものである。ヒンジ機構における本体側ユニットおよび回転側ユニットのいずれか一方のユニットに、第１スライド体と第２スライド体とを固定する。他方のユニットに、第１スライドガイドおよび第２スライドガイドと、第１スライド体と第２スライド体のうち少なくとも一方のスライド体に当接するカムを設ける。カムを一方のスライド体へ向けて付勢する。第１スライドガイドと第２スライドガイドのうち一方のスライド体をスライド許容する一方のスライドガイドを、一方のスライド体がカムによって付勢されて最大限スライド移動した位置からさらに同じ方向へ移動可能な予備空間を有する。

特許文献７に開示された「組合せ型バネ」は、電子機器に組み込んで用いる弾力が強いトーションバネを薄くしたものである。図７（ｅ）に示すように、巻数が２の小径の巻線部を有する内側トーションバネと、巻数が２の大径の巻線部を有する外側トーションバネを１組として、組合せ型バネ３を構成する。外側トーションバネの巻線部に、内側トーションバネの巻線部を、同心円状に入れ子にする。このようにして、弾力の強いトーションバネを薄くできる。内側トーションバネの腕部は、巻線部と逆の方向に巻くので、内側トーションバネの巻数をわずかに多くできる。外側トーションバネの腕部は、巻線部と同じ方向に巻く。

特許文献８に開示された「捩りコイルバネ」は、コイル部の高さと外径が小さく、薄いスペースに配置可能で場所を取らないものである。図７（ｆ）に示すように、捩り方向に伸縮力を有する捩りコイルバネに、第１及び第２コイル部と、第１乃至第３直線部とを設ける。第１コイル部の一端を第１直線部に連続させると共に、他端を第２直線部に連続させる。第２直線部の他端を第２コイル部に連続させ、第２コイル部の他端を第３直線部に連続させる。

特許文献９に開示された「折畳み式携帯端末」は、表示部の画面を大きく保ちながら、表示部を表面から見て時計回り及び反時計回りのいずれの方向にも縦長状態から横長状態に回転可能にしたものである。折畳み式携帯電話機に、表面に液晶表示部が設けられた第１の筐体と、表面に操作部を有する第２の筐体と、第１の筐体と第２の筐体とを折畳み開閉自在に連結するヒンジ部とを設ける。カム機構に、第１ガイド溝と、第２ガイド溝と、第１ガイド溝に係合する第１ガイドピンと、第２ガイド溝に係合する第２ガイドピンと、これら第１ガイドピン及び第２ガイドピンを連結する連結部材とを設ける。

特許文献10に開示された「スライド機構用付勢部材」は、筐体の間隔を狭くし、耐久性もよくしたものである。図７（ｇ）に示すように、互いにスライド可能に連結された２つの筐体のいずれか一方に、扁平状スプリングの一端部が連結され、他端部が他方の筐体に連結されている。扁平状スプリングは、筐体を所定の開閉位置から閉成方向又は開成方向にスライド付勢する。扁平状スプリングは、１本の線材を１巻又は渦巻き状にした巻付勢部と、線材を同一平面上に不規則的に折り曲げたスネーク付勢部とを有する。筐体の幅方向の付勢力を強くでき、筐体の間隔を狭くでき、耐久性も向上する。

特許第3322021号公報 特開2002-341998号公報 特開2005-311989号公報 特開2006-211576号公報 特許第4026671号公報 特許第4103923号公報（特開2008-128390号公報） 特開2008-082365号公報 特開2008-157295号公報 特開2008-219601号公報 特開2008-275136号公報

しかし、従来の携帯端末用平面型ヒンジ装置では、次のような問題がある。基板上にトーションバネを置くタイプでは、巻始めから巻き終わりまでのバネの高さが、「巻き数×線径」となり、携帯端末を薄くできない。トーションバネを二重にはめ込むものでは、同じバネ力を得ようとする場合にはトーションバネを小型化できるが、薄くはできない。

波型バネを使用すると、基板上の高さは線径分だけとなって薄くはなるが、強いバネ力を得ようとすると大型化する。さらに、バネの移動範囲の面積が大きくなり、移動範囲には部品が配置できないので、設計の自由度が下がる。薄くしようとすると面状に広がったばねとなり、部品配置不能範囲が広がり、レイアウトの自由度が小さくなり、薄型化できても小型化しにくくなる。また、波型バネや二重トーションバネは、形状が複雑で作成が困難であり、大量生産時の品質維持も困難である。

本発明の目的は、上記従来の問題を解決して、縦横回転の携帯端末用平面型ヒンジ装置を薄く小型にすることである。

上記の課題を解決するために、本発明では、携帯端末機の第１筐体に固定された固定板と、携帯端末機の第２筐体に固定され固定板に対して面内方向に回転移動可能な回転板と、一端が固定板に保持されて他端が回転板に保持されたバネとを具備する携帯端末用平面型ヒンジ装置の固定板に、直線状案内溝と、直線状案内溝に交差する方向の弧状案内溝とを設け、回転板に、バネにより付勢されて直線状案内溝に案内される駆動ピンと、弧状案内溝に案内される案内ピンとを設けた。固定板には、バネの主要部を収容する孔または切り欠きまたは凹部であるバネ収容部がある。バネは、トーションバネと弦巻きバネと波型バネのうちのいずれかである。

上記のように構成したことにより、携帯端末用平面型ヒンジ装置を薄く小型にできる。

以下、本発明を実施するための最良の形態について、図１〜図６を参照しながら詳細に説明する。

本発明の実施例は、第１筐体に固定板を固定し、固定板に対して移動可能な回転板を第２筐体に固定し、固定板でバネの一端を保持し、回転板でバネの他端を保持し、固定板に、バネの主要部を収容する孔を設けた平面型ヒンジ装置である。

図１は、本発明の実施例における平面型ヒンジ装置の分解斜視図である。図２は、本発明の実施例における平面型ヒンジ装置と従来例の比較説明図である。図３は、バネ駆動機構の断面を示した概念図である。図４は、平面型ヒンジ装置の動作を示す状態図である。図５は、携帯電話機の回転状態を示す図である。図６は、平面型ヒンジ装置の変形例の説明図である。

図１〜図６において、固定板１は、第１筐体に固定された基板である。固定ピン11は、バネの固定端を固定板で保持するためのピンである。バネ収容部12は、バネを収容するために固定板にあけた孔または切り欠き部または凹部である。回転板２は、第２筐体に固定されて、固定板に対して回転移動可能な被駆動基板である。駆動ピン21は、バネの駆動端を回転板で保持するとともに、固定板の直線状案内溝に沿って摺動する軸である。直線状案内溝は、直線に近い緩い円弧状の案内溝である。バネ３は、一端（固定端）が固定板に回転可能に保持されて、他端（駆動端）が回転板に回転可能に保持されたトーションバネ（コイル形捻りバネ）である。バネを固定ピン11や駆動ピン21で保持する方法としては、バネとピンを固定して、ピンが固定板などに対して回転するような方法でもよい。バネ本体部31は、弾性力を有する部分である。固定側腕部32は、バネを平板状基板に保持するための腕部である。駆動側腕部33は、バネを被駆動部に係合するための腕部である。案内ピン４は、回転板を固定板の弧状案内溝に沿って摺動して案内する軸である。

上記のように構成された本発明の実施例における平面型ヒンジ装置の機能と動作を説明する。最初に、図１を参照しながら、平面型ヒンジ装置の機能の概要を説明する。携帯端末機の第１筐体に、固定板１を固定する。携帯端末機は、携帯電話機やPDAなどである。固定板１に対して面内方向に回転移動可能な回転板２を、第２筐体に固定する。バネ３の一端（固定端）を固定板１の固定ピン11で保持し、バネ３の他端（駆動端）を回転板２の駆動ピン21で保持する。バネ３は、トーションバネでなくてもよく、弦巻きバネや波型バネやコイルバネなどでもよい。

回転板２は、固定板１の２つの案内溝に案内されて、平面内を回転しながら移動できる。回転板２は、固定板１に一端が保持されたバネ３により付勢されているので、移動可能範囲の両端で安定に保持されるようになっている。バネ３の弾力に逆らって、移動可能範囲の一端から中央位置まで移動させると、それ以降は、バネ３の弾力により他端に向かって動いていく。ここまでの構成と動作は、従来の平面型ヒンジ装置と同様である。

本実施例の平面型ヒンジ装置では、バネ３の本体部は、固定板１のバネ収容部（バネ収容孔）12に収容されている。バネ収容孔12は、バネ３の移動軌跡外形より大きくするとよい。あるいは、バネ３のうち、バネ収容孔12に収容されている部分が動く範囲より広くする。バネ収容部12は、固定板１に設けた切り欠き部や、固定板１に設けた凹部でもよい。バネ３の主要部は、バネ収容孔12に収容されるので、固定板１の厚さ方向に大きくはみ出すことがなく、平面型ヒンジ装置の厚さを薄くできる。

固定板１の表側には、回転板２が面内方向に回転移動可能に取り付けられている。固定板１の裏側には、固定板１と回転板２を弾性的につなぐバネ３が取り付けられている。平面型ヒンジ装置の厚さは、固定板１と回転板２とバネ３により制限される。バネ３は、裏側の厚さを決めるので、バネ３を、バネ収容部12に入れることにより、バネ３の位置が表側に移動して、裏側を薄くすることができる。バネ３を、固定板１の表側面を越えて回転板２に接する直前まで移動させることができるので、固定板１の板厚分とさらに少しだけ、全体を薄くできる。孔や切り欠きでは強度が低下するおそれがある場合は、バネ収容部21を凹部とすればよい。この場合は、固定板１の厚さ分だけ、孔（貫通孔）の場合より厚くなる。

次に、図２を参照しながら、縦方向移動ピン（駆動ピン21）にバネ３を掛ける構成の利点を説明する。従来の平面型ヒンジ装置では、図２（ａ）に示すように、横方向移動ピン（案内ピン）にバネを掛けて、回転板を駆動している。この構成では、回転板が回転移動する際に、バネが大きく移動するので、平面型ヒンジ装置を小型化できない。そこで、図２（ｂ）に示すように、駆動ピン21にバネ３を掛けることで、平面型ヒンジ装置の小型化と薄型化ができる。しかし、この構成でも、平面型ヒンジ装置を十分に薄型にはできない。そこでさらに、図２（ｃ）に示すように、固定板１に孔を開けてバネ３を収容して、回転板２を駆動する構成とした。

ところで、横方向移動ピンにバネを掛けた従来の構成で、薄型化のために固定板に孔を開けてバネを配置すると、その孔が、横方向移動ピンをガイドする溝（弧状案内溝）につながってしまう。そのため、案内ピンは、弧状案内溝に沿って正常に動くことができず、案内ピンとして機能しなくなる。これに対して、本実施例では、後に図４で説明するように、回転板２を回転させた時のバネ３の移動する範囲が小さい。したがって、移動軌跡の体積も小さくなり、他の部品が配置不能となる範囲が小さくなり、平面型ヒンジ装置を一層小型薄型にできる。

図３を参照しながら、バネ駆動部について説明する。図３（ａ）に示すように、バネ３には、バネ本体部31と固定側腕部32と駆動側腕部33とがある。固定側腕部32の先端部（固定端）を、固定板１のバネ保持部11で保持する。バネ本体部31を、固定板１のバネ収容部12に収容する。バネ収容部12は、バネ３の本体部の移動軌跡外形より大きい孔または切り欠き部または凹部である。回転板２のバネ係合部21に、駆動側腕部33の先端部（駆動端）を係合する。

または、図３（ｂ）に示すように、駆動側腕部33をクランク状に曲げて固定板１の上側に出し、回転板２のバネ係合部21に、駆動側腕部33の先端部を係合する。あるいは、図３（ｃ）に示すように、駆動側腕部33を斜めにして固定板１の上側に出し、回転板２のバネ係合部21に、駆動側腕部33の先端部を係合する。または、図３（ｄ）に示すように、駆動側腕部33をクランク状に曲げて固定板１の上側に出し、駆動側腕部33の先端部をバネ係合部21に係合し、バネ係合部21のピンを回転板２の案内溝に通して、固定板１の下側の回転板２に止める。

次に、図４を参照しながら、回転の様子を詳しく説明する。０度の位置では、図４（ａ）、（ｂ）に示すように、回転板２は、移動可能範囲の一方の端にある。バネ３は、バネ収容部21の下端にある。外力を加えると、回転板２は回転を始め、15度の位置では図４（ｃ）、（ｄ）のようになる。さらに回転させると、図４（ｅ）、（ｆ）に示すように、45度の位置まで来る。この位置では、回転板２の第１端は、直線状案内溝の上端にあり、第２端は弧状案内溝の中央にある。バネ３は、バネ収容部21の上端にある。45度の位置を過ぎると、力を加えなくても、バネ３の弾力により、回転板２は、図４（ｇ）、（ｈ）に示すように、75度の位置を通り、図４（ｉ）、（ｊ）に示すように、90度の位置まで回転する。回転板２の第１端は、直線状案内溝を戻り、第２端は、弧状案内溝の右端まで行く。バネ３は、バネ収容部21の上端から下端に戻る。

次に、図５を参照しながら、携帯電話機の表示部の縦横回転用の平面型ヒンジに適用した場合の動作を説明する。図５（ａ）に示すように、縦方向の状態では、回転板２は０度の位置にある。外力を加えると、回転を始めて、図５（ｂ）に示すように、回転中の状態になる。45度までは力を加える必要がある。45度を超えると、バネ３の弾力により、自ら回転して、図５（ｃ）に示すように、90度の横長状態になる。逆方向の回転も同様である。この動作は、従来の平面型ヒンジ装置と同様である。

次に、図６を参照しながら、平面型ヒンジ装置の変形例を説明する。図６（ａ）に示すように、トーションバネを固定板のバネ収容孔に収容する例を説明したが、図６（ｂ）に示すように、波型バネを固定板のバネ収容孔に収容してもよい。あるいは、図６（ｃ）に示すように、トーションバネを固定板のバネ収容部としての切り欠きに収容してもよい。バネは、弦巻きバネでもよい。

上記のように、本発明の実施例では、平面型ヒンジ装置を、第１筐体に固定板を固定し、固定板に対して移動可能な回転板を第２筐体に固定し、固定板でバネの一端を保持し、回転板でバネの他端を保持し、固定板に、バネの主要部を収容する孔を設けた構成としたので、平面型ヒンジ装置を薄く小型にできる。

本発明の携帯端末用平面型ヒンジ装置は、携帯端末機の表示画面を横長に回転させるための縦横回転ヒンジとして最適である。

本発明の実施例における平面型ヒンジ装置の分解斜視図である。 本発明の実施例における平面型ヒンジ装置と従来例の比較説明図である。 本発明の実施例における平面型ヒンジ装置に用いるバネ駆動機構の断面を示す概念図である。 本発明の実施例における平面型ヒンジ装置の動作を示す状態図である。 本発明の実施例における平面型ヒンジ装置を取り付けた携帯電話機の回転状態を示す図である。 本発明の実施例における平面型ヒンジ装置の変形例の説明図である。 従来の平面型ヒンジ装置やバネの概念図である。

符号の説明

１ 固定板
11 固定ピン
12 バネ収容部
２ 回転板
21 駆動ピン
３ バネ
31 バネ本体部
32 固定側腕部
33 駆動側腕部
４ 案内ピン

Claims (3)

1. 携帯端末機の第１筐体に固定された固定板と、前記携帯端末機の第２筐体に固定され前記固定板に対して面内方向に回転移動可能な回転板と、一端が前記固定板に保持されて他端が前記回転板に保持されたバネとを具備する携帯端末用平面型ヒンジ装置において、前記固定板は、直線状案内溝と、前記直線状案内溝に交差する方向の弧状案内溝とを有し、前記回転板は、前記バネにより付勢されて前記直線状案内溝に案内される駆動ピンと、前記弧状案内溝に案内される案内ピンとを有することを特徴とする携帯端末用平面型ヒンジ装置。
2. 前記固定板は、前記バネの主要部を収容する孔または切り欠きまたは凹部であるバネ収容部を有することを特徴とする請求項１記載の携帯端末用平面型ヒンジ装置。
3. 前記バネは、トーションバネと弦巻きバネと波型バネのうちのいずれかであることを特徴とする請求項１記載の携帯端末用平面型ヒンジ装置。

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