JP2010510444A - バネ力が加えられたヒンジ機構 - Google Patents

Abstract

本発明は、ヒンジ機構に関し、例えば、開位置及び閉位置においてヒンジ機構にバネ力を加えるためのトルク要素を持つカバー用のヒンジ機構に関する。上記ヒンジ機構は、２つの復原力の大きい端部位置を持つバネ力が加えられた機構を有し、ハウジング（６）と結合部材（７）とを含むトルク要素（５）を備え、前記トルク要素は、前記結合部材から分離した軸受面（２０）を規定するように配設される。
【選択図】図６

Description

本発明は、ヒンジ機構に関し、例えば、開位置及び閉位置においてヒンジ機構にバネ力を加えるためのトルク要素を持つカバー用のヒンジ機構に関する。回転ロックは、軸受機能とは分離して設けられる。

近年、ヒンジにより連結される２つの半片を有する、所謂クラムシェルタイプと呼ばれる携帯電話が存在する。一般的には、上記電話は、操作時に開いておくことが想定される。操作性を良好にするため、開位置において確実に保持されるようにバネ力を加えて付勢される。また、意図せずに開かないように閉位置においても付勢される。

バネ力が加えられるヒンジは、トルクを発生する回転要素（図中のトルク要素５）を用いて進歩してきた。このトルク要素は、回転シャフトの復原力の大きい端部位置を規定するバネ及びカム機構を備える。

従来技術のヒンジ機構では、上記トルク要素のハウジングが回転不能に一方の半片に取り付けられると同時に、上記突出するシャフトが回転不能に他方の半片に取り付けられていた。すべり軸受が、上記ヒンジの他方側に取り付けられていた。機械的な解決策のため、上記機構はいくつかの不利益を受けていた。

上記トルク要素の異なる部品は、公差が合算される。上記トルク要素のハウジングと一方の半片との間、上記ハウジングと上記トルク要素のシャフトとの間、同様に上記シャフトと他方の半片との間には公差が存在する。上記すべり軸受の側部では、上記公差は上記軸受と半片の間だけにある。これは、上記回転ロック側により大きな隙間を発生させる。また、上記回転ロック側のトルクは、上記全ての上記隙間が片側になるように電話側の半片を押す。上記結合部での永久歪みは上記隙間を増加させる傾向となる。このため、従来技術のヒンジ機構は、ずれの問題を引き起こす原因となる非対称であった。

上記従来技術のヒンジ機構を組み立てるために、上記トルク要素が一方の半片に先ず挿入される。上記第１の半片を第２の半片に取り付けるため、上記シャフトを押し込む必要があると同時に、上記シャフトが上記第２の半片の静止位置に再び戻るように、上記半片を互いに相対的に余分に折り曲げる。余分に曲げることは、上記バネ力を加える余地を残すために数回転しなければならないため、上記ヒンジ機構の端部位置において、上記トルク要素のシャフトがその端部位置にはないことが原因となっていた。

本発明の目的は、対称で公差を低減したバネ力が加えられたヒンジ機構を提供することである。本発明の他の目的は、軸受領域でのトルクの伝達を回避するバネ力が加えられたヒンジ機構を提供することである。

更に、本発明の目的は、組み立てが容易なバネ力が加えられたヒンジ機構を提供することである。

本発明では、バネ力が加えられたヒンジ機構は上記トルク機能と軸受機能とが分離されて規定されている。

本発明の第１の観点では、２つの半片を連結するヒンジ機構であって、２つの復原力の大きい端部位置を持つバネ力が加えられた機構を有し、ハウジングと結合部材とを含むトルク要素を備え、前記トルク要素は、前記結合部材から分離した軸受面を規定するように配設される。

好ましくは、前記軸受面は、前記２つの半片の軸受孔に当接する前記ハウジングの外面により規定される。

適切には、前記ハウジングの外面は、実質的に円形であるが、前記２つの半片のいずれかを固定するためのロックする平面を規定する平坦部を持つ。

適切には、前記軸受面は金属からなる。

１つの態様では、前記結合部材は、前記軸受面の外側のクランク機構によって半片に連結される。

前記クランク機構は、前記ヒンジの回転軸から離間し、前記ヒンジの回転軸を通る直線を中心とする細長いロック孔に配設されたピンを備える。

適切には、前記ピンはクランク要素に設けられ、前記ロック孔は前記２つの半片のいずれかに設けられる。

１つの態様では、前記クランク要素は、前記結合部材と一体化されている。

他の態様では、前記クランク要素は、前記結合部材に連結される分離した要素である。

適切には、前記結合部材は、非円形の突出するシャフトである。

更なる態様では、前記結合部材は、前記軸受面の外側で、半片に設けられた凹所によって当該半片に連結される。

適切には、前記結合部材は、平行で平坦な面を持つ突出するシャフトであり、前記凹所は実質的にＵ形状である。

好ましくは、前記凹所が前記半片のインナーシェルに設けられている。

好ましくは、前記凹所が実質的に金属若しくはポリアセタール（ＰＯＭ）樹脂等の非降伏材料からなる。

適切には、前記トルク要素はヒンジの一端に配置され、すべり軸受は当該ヒンジの他端に配置される。

前記ヒンジ機構は、携帯電話、ポケットベル、情報機器、スマートフォン、若しくは電子手帳のカバーの２つの半片の間に配置される。

本発明の態様は、添付の図面を参照して以下に詳述される。

第１の実施形態による組み立てられたヒンジの断面の部分的な切断図。 本発明に係るヒンジ機構の上部半片のインナーシェルの斜視図。 本発明に係るヒンジ機構の上部半片のインナーシェルの上面図。 本発明に係るヒンジ機構の上部半片のインナーシェルの側面図。 本発明に係る一実施形態による回転ロッククランク要素の平面図である。 本発明に係る一実施形態による回転ロッククランク要素の平面図である。 本発明に係る一実施形態による回転ロッククランク要素の平面図である。 本発明に係る一実施形態による回転ロッククランク要素の斜視図である。 本発明に係る一実施形態による回転ロッククランク要素の斜視図である。 第１の実施形態によるヒンジ機構の分解図。 本発明に係る他の実施形態によるヒンジ機構の断面図。 本発明に係る他の実施形態によるヒンジ機構の上面図。 図７Ａ、７Ｂのヒンジ機構の分解図。 閉位置におけるヒンジ機構の斜視図。

本発明は、開位置及び閉位置においてバネ力が加えられたヒンジ機構を持つ全ての機器に適用可能である。典型的な例は、２つの部品又は半片を持つ電子機器のリッドやカバーを持つケースである。本発明は特に、携帯電話、ポケットベル、情報機器、スマートフォン、若しくは電子手帳等の電子機器を開位置で操作可能にすべく開発された。

図１乃至６、９に本発明に係る第１の実施形態を示す。このヒンジ機構は、携帯電話のカバーとなる２つの半片を連結する。上部の半片はアウターシェル１とインナーシェル２を備え、下部の半片はインナーシェル３とアウターシェル４を備える。上記ヒンジ機構は片側に配置された、トルク要素５を備える。このトルク要素５は、バネ力を加える機構（不図示）が付随されたハウジング６と、トルクを伝達する突出するシャフト７とを備える。

バネ力を加える機構は、２つの復原力の大きい端部位置を有する限りにおいて、従来技術として存在し得る。上記２つの端部位置の間では、上記機構は上記端部位置が最も近づく方向に回転するように上記シャフトに力を加える。厳密な設計は本発明の一部を構成しない。

上記ヒンジ機構の他端には、すべり軸受８が存在する。

先ず軸受機能について説明する。特に図６に示す。上記すべり軸受８は、上部のインナーシェル２の孔部１０と下部のインナーシェル３の孔部１２に挿通される。上記すべり軸受８はその位置にぴったりとはめ込まれ、その外周に軸受面を規定する。トルクはこちら側には伝達されない。

他の側部では、上記軸受機能がトルク要素５により規定される。従来技術と対比すると、上記ハウジング６は、上記下部のインナーシェルの孔部１１と上部のインナーシェルの孔部９の両方を通って突出する。よって、上記ハウジング６の外面は、軸受面２０を規定する。これは実質的に円形であるので、上記ハウジング６と孔部９の間にほんの小さな間隙を形成する。トルクの伝達を可能にするためには、上記トルク要素５が上記半片のいずれか、この場合上記下部の半片のインナーシェル３、の相対的な回転に抗して固定されなければならない。このため、円形面２０は平坦面２１により中断され、孔部１１は、トルク要素５が回転可能に取り付けられるように、それに応じた形状とされる。他の形状でももちろん良い。軸受面には当然ながらトルクが伝達されず、すべり側とトルク伝達側の両方で同じ公差及び隙間になることが理解されるであろう。上記ハウジング６は金属若しくはより硬い樹脂、例えば、ポリアセタール（ＰＯＭ）樹脂が適切である。

次に上記ヒンジ機構のトルク伝達機能について説明する。第１の実施形態では、上記トルク要素５のシャフト７は、クランク機構１４，１５によって、上部半片のインナーシェル２に連結される。上記クランク要素１４は、インナーシェル２の回転ロック孔１３に取り付けられるピン１５を有する。適切には、上記孔部１３は、公差の問題をなくすため、長円形で上記ヒンジの回転軸の中心線上に配置される。また適切には、上記ピン１５は長円形又は円筒形である。もう１つの方法として、上記クランク要素を孔部に設け、ピンをインナーシェル（不図示）に設けることもできる。

第１の実施形態では、上記クランク要素１４は上記シャフト７に取り付けられた分離する要素となる。上記シャフト７の外面は全体的に円形となっておらず、典型的には図示のように２つの平坦面をを持つ長円形であり、上記クランク要素１４には、上記シャフト７と共に回転可能に取り付けられるように、それに応じた形状の孔部１６が設けられる。もう１つの方法として、上記クランク要素に、トルク要素（不図示）に設けられた孔部に取り付けられる突出する部分を設けることもできる。

他の実施形態では、上記クランク要素１５は上記シャフト７と一体化され、分離するクランク要素１４を避けている。しかしながら、最近ではトルク要素５が、分離するクランク要素１４を必要とする在庫品となっている。

上記ヒンジ機構の組み立ては以下のように行われる。

上部半片のインナーシェル２を下部半片のインナーシェル３に配置すると共に、いずれの軸受も配置しないで孔部９，１０，１１，１２の全てを位置決めする。

上記すべり軸受８を孔部１０，１２にはめ込む。

上記トルク要素５を他の側部の孔部９，１１に挿通する。

上記クランク要素１４を上記シャフト７に装着する。同時にピン１５を孔部１３に挿入する。これは、クランク要素がシャフト７と共にトルク要素５の静止位置からインナーシェル２，３の間の停止位置へ回転することを要する。これにより、上記ヒンジ機構は、シェル２，３の間の端部位置においてバネ力が加えられる。このバネ機構に抗した回転は必要であるが、従来技術と比較して非常に簡単に行える。上記トルク要素５の静止位置は、正しいバネ力が加わるように、完全に閉じた位置及び完全に開いた位置における上記半片の間の停止位置を超えて通常１０〜２０°となる。

ここで、上記ヒンジ機構は完全に組み立てられ、上部のアウターシェル１と下部のアウターシェル４とがネジ止めされ、締結される。最終的な外観を図９に示す。

上述したように又はそれとは反対に、上記すべり軸受８が上記トルク要素５の前に組み立てられることが理解されるであろう。

第２の実施形態では、上記クランク要素１４がシャフト７と一体化されている。上記組み立て手順は、同時にクランク要素を回転させ、ロック孔１６に回転ロックピンを挿入しながら、トルク要素を挿入する１つの工程が必要なだけである以外は、上記と同様である。

本発明に係る第３の実施形態を図７Ａ，Ｂ及び８を参照して説明する。同一の部品には同一の符号を付して示している。上記すべり軸受８とトルク要素５は第１の実施形態と同じである。第３の実施形態では、上記トルク要素からのトルクが、クランク要素を中継せずに直接１つの半片に伝達される。Ｕ形状の凹所１７が上部半片のアウターシェル１に配設される。この凹所１７は突出するシャフト７に追従する。

上記組み立ては第１の実施形態と同様に実行される。上記すべり軸受８とトルク要素５が前述したようにそれぞれの孔部に挿通される。しかしながら、シャフト７を上部半片に連結するためには、アウターシェル１をシャフト７より上部から配置し、これによりシャフト７を凹所１７に位置決めする。上記凹所１７の開口部は、アウターシェル１を押し下げた時に、シャフト７が自動的に位置決めされるように、適切に開口が広がる加工がなされている。

携帯電話では、カバーは通常樹脂、例えば、永久歪みに耐えるのに適さない降伏材料からなる。このため、上記凹所１７は、金属若しくはポリアセタール（ＰＯＭ）樹脂等のより硬い材料からなることが好ましい。アウターシェル１の全体はこのような材料からなる。

本発明は、詳細に示された好適な実施形態により記述されている。しかしながら、本実施形態は一例として考慮されるべきであり、本発明の趣旨は以下の請求項にのみ限定される。

Claims (16)

1. ２つの半片を連結するヒンジ機構であって、
   ２つの復原力の大きい端部位置を持つバネ力が加えられた機構を有し、ハウジングと結合部材とを含むトルク要素を備え、前記トルク要素は、前記結合部材から分離した軸受面を規定するように配設されるヒンジ機構。
2. 前記軸受面は、前記２つの半片の軸受孔に当接する前記ハウジングの外面により規定される請求項１に記載のヒンジ機構。
3. 前記ハウジングの外面は、実質的に円形であるが、前記２つの半片のいずれかを固定するためのロックする平面を規定する平坦部を持つ請求項２に記載のヒンジ機構。
4. 前記軸受面は金属からなる請求項２に記載のヒンジ機構。
5. 前記結合部材は、前記軸受面の外側のクランク機構によって１つの半片に連結される請求項１に記載のヒンジ機構。
6. 前記クランク機構は、前記ヒンジの回転軸から離間し、前記ヒンジの回転軸を通る直線を中心とする細長いロック孔に配設されたピンを備える請求項５に記載のヒンジ機構。
7. 前記ピンはクランク要素に設けられ、前記ロック孔は前記２つの半片のいずれかに設けられる請求項６に記載のヒンジ機構。
8. 前記クランク要素は、前記結合部材と一体化されている請求項７に記載のヒンジ機構。
9. 前記クランク要素は、前記結合部材に連結される分離した要素である請求項７に記載のヒンジ機構。
10. 前記結合部材は、非円形の突出するシャフトである請求項９に記載のヒンジ機構。
11. 前記結合部材は、前記軸受面の外側で、半片に設けられた凹所によって当該半片に連結される請求項１に記載のヒンジ機構。
12. 前記結合部材は、平行で平坦な面を持つ突出するシャフトであり、前記凹所は実質的にＵ形状である請求項１１に記載のヒンジ機構。
13. 前記凹所が前記半片のインナーシェルに設けられている請求項１１に記載のヒンジ機構。
14. 前記凹所が実質的に金属若しくはポリアセタール（ＰＯＭ）樹脂等の非降伏材料からなる請求項１１に記載のヒンジ機構。
15. 前記トルク要素はヒンジの一端に配置され、すべり軸受は当該ヒンジの他端に配置される請求項１に記載のヒンジ機構。
16. 前記ヒンジ機構は、携帯電話、ポケットベル、情報機器、スマートフォン、若しくは電子手帳のカバーの２つの半片の間に配置される請求項１に記載のヒンジ機構。