JP2013117277A - ヒンジ装置及び携帯端末装置 - Google Patents

Abstract

【課題】ヒンジ装置に求められる開閉トルクに対し、小径化を実現しつつ高トルク化に貢献する。
【解決手段】ヒンジ装置１５は、キャッチ１９とディスク１８との間に位置してシャフト１７が貫通する中間ディスク２１と、中間ディスク２１のキャッチ１９との対向面に保持されてシャフト１７の回転に伴ってキャッチ１９の中間ディスク２１との対向面１９ｃに形成された第一ガイド溝１９ｄ，１９ｅに沿って移動する複数の第一ボール群２３と、中間ディスク２１のディスク１８との対向面２１ｂに保持されてシャフトの回転に伴ってディスク１８の中間ディスク２１の対向面に形成された第二ガイド溝に沿って移動する第一ボール群２３よりも一つ以上多い数の第二ボール群２５と、を備えている。
【選択図】図２

Description

本発明は、ヒンジ装置、特に、折り畳み式携帯端末装置に用いられるヒンジ装置及び携帯端末装置に関する。

近年の折り畳み式携帯端末装置（以下、単に「携帯端末」と称する。）にあっては、液晶表示画面の３Ｄ化や大画面化、あるいは加飾技術（例えば、装飾カバーやビーズ等のデコレーション等）の搭載需要が高まっており、多機能化に伴う電子回路部品の追加を含めて、携帯端末の重量もそれに伴って必要最低限の範囲で増える傾向にある。

一般に、折り畳み方式を採用した携帯端末は、主としてテンキー等の操作ボタンを配置した操作装置本体と、主として液晶表示画面を配置した画面装置本体と、各本体を開閉可能に支持するヒンジ装置と、を備えている。

一方、携帯端末は、持ち運びの利便性から、携帯端末の小型化、特に、薄型化の要望は大きい。この際、上述したヒンジ装置の径は、特に、薄型化の観点から小径化が望まれているが、この小径化に伴って出力できる開閉トルクも下がってしまうため、上述したような重量の増大化に対する薄型化に対応するのが困難となりつつある。

図９は関連するヒンジ装置を示し、ヒンジ装置を一端側から見た分解斜視図、図１０は関連するヒンジ装置を示し、図１０（Ａ）はヒンジ装置を他端側から見た分解斜視図、図１０（Ｂ）はキャッチの拡大正面図である。

図９及び図１０において、ヒンジ装置１は、略筒状のヒンジ装置本体２と、中心軸を回転軸線とするシャフト３と、シャフト３と一体に回転するようにシャフト３に相対回転不能に保持されたディスク４と、シャフト３が相対回転可能に貫通しかつ回転軸線方向に沿って移動可能なキャッチ５と、キャッチ５をディスク４に向けて付勢するコイルばね６と、ディスク４とキャッチ５との間に介在された一対の軸受鋼のボール７と、を備えている。

ヒンジ装置本体２は、断面が面取り状（断面略小判型又は角丸長方形：Rounded Rectangle）の筒部２ａと、筒部２ａの一端側に設けられて同軸上でシャフト３の一端を回転可能に保持する軸受穴２ｂを有する端壁２ｃと、筒部２ａの他端側に設けられた開口２ｄと、筒部２ａの他端側の面取り部分と直行する部位に形成されて開口２ｄに開放する切欠状の凹部２ｅと、を備えている。

シャフト３は、一端に設けられた円板状の受部３ａと、受部３ａの内面側に設けられて軸受穴２ｂと係合する大径部３ｂと、大径部３ｂの内側に設けられた軸部３ｃと、軸部３ｃの先端部分に形成された面取部３ｄと、軸部３ｃの端面に着脱可能に設けられたストッパ３ｅと、を備えている。

ディスク４は、断面が面取り状（断面略小判型）のディスク本体４ａと、ディスク本体４ａの中心に形成されてシャフト３の面取部３ｄが貫通する断面が面取り状（断面略小判型）の係合孔４ｂと、ディスク本体４ａの内側端面に形成されて係合孔４ｂから中心の位相をずらした一対の半円状のガイド溝４ｃ，４ｄと、を備えている。

このガイド溝４ｃ，４ｄは、それぞれ一端側に形成されてディスク４が所定の第一回転位置（始点）に位置しているときにボール７が入り込む第一凹部ｐ１と、中途部に形成されてディスク４が第一回転位置から所定角度だけ回転した第二回転位置にあるときにボール７が入り込む第二凹部ｐ２と、他端側に形成されて終点となる第３凹部ｐ３と、が形成されている。一対のボール７は、常時（折り畳み時）に回転軸線を中心とする円周上に周方向へ１８０°離れて配置され、それぞれ第一凹部ｐ１に入り込んでいる。

キャッチ５は、ヒンジ装置本体２の内部に収納された状態で凹部２ｅと係合する係合凸部５ａと、ボール７を保持する深さを有すると共にディスク４が回転するときにガイド溝４ｃ，４ｄに沿うボール７の転動を許容するように長径とされた保持穴５ｂと、が形成されている。

各凹部ｐ１，ｐ２，ｐ３は、ガイド溝４ｃ，４ｄによってそれぞれの回転位置にディスク４が回転している時に、ボール７が各凹部ｐ１，ｐ２，ｐ３に入り込む際には、コイルバネ６の付勢力に加えてボール７の球体形状と凹部ｐ１，ｐ２，ｐ３の球面形状とによって凹部ｐ１，ｐ２，ｐ３にボール７の吸い込み力が発生し、ボール７が凹部ｐ１，ｐ２，ｐ３に収まると同時にディスク４をその位置に保持する。また、コイルばね６の付勢に抗してヒンジ装置１に回転力が加わった場合には、ボール７が凹部ｐ１，ｐ２，ｐ３から抜け出る時には、ボール７が凹部ｐ１，ｐ２，ｐ３を乗り越える際のコイルバネ６の付勢力に応じてディスク４に一定トルクをかけることができる（例えば、特許文献１〜特許文献３参照）。

特開平１１−０５０７２７号公報 特開２００７−０４６７３１号公報 再公表ＷＯ２００６／０１１３９１号公報

ところで、上述したようなヒンジ装置１にあっては、ディスク４を回転させるときに発生するトルクは、ボール７の直径、ディスク４が回転する際のボール７の転動軌跡の径（ガイド溝４ｃ，４ｄの円弧中心Ｑ１，Ｑ２と溝幅中心との距離）、凹部ｐ１，ｐ２，ｐ３の深さと形状、コイルばね６の付勢力、ヒンジ装置１の各可動部分の摩擦力などをパラメータとして調節することができる。

しかしながら、より高いトルクを確保するためには、例えば、ヒンジ装置本体２を大径化して各パラメータを高トルク方向に振る必要がある。具体的には、凹部ｐ１，ｐ２，ｐ３の深さを深くしようとすると大径化するため、隣り合うガイド溝４ｃ，４ｄに凹部ｐ１，ｐ２，ｐ３が重ならないようにガイド溝４ｃ，４ｄが相乗的に大径化し、結果的にディスク４及びキャッチ５が大径化してしまうという問題が発生する。

さらに、ディスク４が回転する始点となる第一凹部ｐ１と終点となる第３凹部ｐ３とが１８０°近く、もしくはそれ以上離れているときには、それぞれの凹部ｐ１，ｐ２，ｐ３をディスク４の径方向にずらして配置せざるを得なく、始点となる凹部ｐ１と終点となる凹部ｐ３とが互いに重なってしまい、ディスク４を円滑に回転させることができなくなってしまうという問題が生じる。しかも、凹部ｐ１，ｐ２，ｐ３を径方向にずらして配置すると、その分だけディスク４及びキャッチ５が大径化してしまうという問題がある。

また、ガイド溝４ｃ，４ｄは、その円弧中心Ｑ１，Ｑ２がディスク４の回転中心（シャフト３の回転軸線）からずれていることから、半円状のガイド溝４ｃ，４ｄを形成するためのスペース確保のためにディスク４が大径化する要因となるうえ、保持穴５ｂも長径とする必要があることからキャッチ５も大径化する要因となる。しかも、このような中心ずれは、ディスク４の回転に伴ってボール７がガイド溝４ｃ，４ｄを転動する際にねじれ方向の荷重が発生するため、ガイド溝４ｃ，４ｄからボール７が脱落しないようにガイド溝４ｃ，４ｄの小径化は困難であるという問題も生じる。

そこで、本発明は、上記問題点を解決することができるヒンジ装置及び携帯端末装置を提供することを目的とする。

上記課題を解決するため、本発明のヒンジ装置は、回転可能なシャフトと、該シャフトを同軸上に貫通状態で支持する筒体と、前記シャフトが貫通されかつ前記筒体の内部に配置されたコイルばねによって前記シャフトの一端側に付勢されたキャッチと、前記シャフトの先端に相対回転不能に保持されて前記シャフトと一体に回転するディスクと、前記キャッチと前記ディスクとの間に位置して前記シャフトが貫通する中間ディスクと、前記キャッチと前記中間ディスクとの間に介在されて一方に保持されかつ前記シャフトの回転に伴って他方に形成された第一ガイド溝に沿って移動する一対の第一ボール群と、前記ディスクと前記中間ディスクとの間に介在されて一方に保持されかつ前記シャフトの回転に伴って他方に形成された第二ガイド溝に沿って移動する三つ以上の第二ボール群と、を備えていることを特徴とする。

また、本発明の携帯端末装置は、前記ヒンジ装置と、複数の操作ボタンを配置した操作装置本体と、液晶表示画面を配置した画面装置本体と、を備え、前記ヒンジ装置は前記各本体を折り畳んだ状態の始点位置と最大開放状態の終点位置との間で開閉可能に支持することを特徴とする。

本発明によれば、ヒンジ装置に求められる開閉トルクに対し、小径化を実現しつつ高トルク化に貢献することができる。

また、小径化の実現しつつ高トルク化に貢献することができるヒンジ装置を用いることにより、折り畳み式の携帯端末装置の薄型化に貢献することができる。

本発明の一実施形態に係るヒンジ装置を搭載した携帯端末装置としての折り畳み式の携帯電話端末を示し、（Ａ）は折り畳んだ状態の携帯電話端末の正面図、（Ｂ）は最大開放した状態の携帯電話端末の正面図である。 本発明の一実施形態に係るヒンジ装置を示し、ヒンジ装置を一端側から見た分解斜視図である。 本発明の一実施形態に係るヒンジ装置を示し、ヒンジ装置を他端側から見た分解斜視図である。 本発明の一実施形態に係るヒンジ装置を示し、（Ａ）はヒンジ装置の平面図、（Ｂ）はヒンジ装置の側面図、（Ｃ）はヒンジ装置の斜視図、（Ｄ）は（Ｂ）のＡ−Ａ線に沿う拡大断面図である。 本発明の一実施形態に係るヒンジ装置を示し、（Ａ）はディスクの拡大正面図、（Ｂ）はキャッチの拡大正面図である。 本発明の一実施形態に係るヒンジ装置を示し、（Ａ）〜（Ｃ）はヒンジ装置のディスクと中間ディスクとキャッチとの関係を時系列で展開した断面図である。 本発明の一実施形態に係る他のヒンジ装置を示し、キャッチの拡大正面図である。 本発明の一実施形態に係る他のヒンジ装置を示し、（Ａ）〜（Ｄ）はヒンジ装置のディスクと中間ディスクとキャッチとの関係を時系列で展開した断面図である。 従来のヒンジ装置を示し、ヒンジ装置を一端側から見た分解斜視図である。 従来のヒンジ装置を示し、（Ａ）はヒンジ装置を他端側から見た分解斜視図、（Ｂ）はキャッチの拡大正面図である。

次に、本発明の一実施形態に係るヒンジ装置について、図面を参照して説明する。尚、以下に示す実施形態は本発明のヒンジ装置における好適な具体例であり、技術的に好ましい種々の限定を付している場合もあるが、本発明の技術範囲は、特に本発明を限定する記載がない限り、これらの態様に限定されるものではない。また、以下に示す実施形態における構成要素は適宜、既存の構成要素等との置き換えが可能であり、かつ、他の既存の構成要素との組合せを含む様々なバリエーションが可能である。したがって、以下に示す実施形態の記載をもって、特許請求の範囲に記載された発明の内容を限定するものではない。

図１は本発明の一実施形態に係るヒンジ装置を搭載した携帯端末装置としての折り畳み式の携帯電話端末を示し、図１（Ａ）は折り畳んだ状態の携帯電話端末の正面図、図１（Ｂ）は最大開放した状態の携帯電話端末の正面図、図２は本発明の一実施形態に係るヒンジ装置を示し、ヒンジ装置を一端側から見た分解斜視図、図３は本発明の一実施形態に係るヒンジ装置を示し、ヒンジ装置を他端側から見た分解斜視図、図４は本発明の一実施形態に係るヒンジ装置を示し、図４（Ａ）はヒンジ装置の平面図、図４（Ｂ）はヒンジ装置の側面図、図４（Ｃ）はヒンジ装置の斜視図、図４（Ｄ）は図４（Ｂ）のＡ−Ａ線に沿う拡大断面図、図５本発明の一実施形態に係るヒンジ装置を示し、図５（Ａ）はディスクの拡大正面図（ガイド溝基準）、図５（Ｂ）はキャッチの拡大正面図（ガイド溝基準）、図６は本発明の一実施形態に係るヒンジ装置を示し、図６（Ａ）〜図６（Ｃ）はヒンジ装置のディスクと中間ディスクとキャッチとの関係を時系列で展開した断面図、図８は本発明の一実施形態に係る他のヒンジ装置を示し、図８（Ａ）〜図８（Ｄ）はヒンジ装置のディスクと中間ディスクとキャッチとの関係を時系列で展開した断面図である。

図１において、携帯端末装置としての携帯電話端末１０は、複数の操作ボタン１１を配置した操作装置本体１２と、液晶表示画面１３を配置した画面装置本体１４と、各本体１２，１４を折り畳んだ状態（図１（Ａ）の状態）の始点位置と最大開放位置（図１（Ｂ）の状態）の終点位置との間で開閉可能に支持するヒンジ装置１５と、を備えている。

ヒンジ装置１５は、図２乃至図４に示ように、略筒状のヒンジ装置本体１６と、中心軸を回転軸線とするシャフト１７と、シャフト１７と一体に回転するようにシャフト１７に相対回転不能に保持されたディスク１８と、シャフト１７が相対回転可能に貫通しかつ回転軸線方向に沿って移動可能なキャッチ１９と、キャッチ１９をディスク１８に向けて付勢するコイルばね２０と、ディスク１８とキャッチ１９との間に介在された中間ディスク２１と、キャッチ１９と中間ディスク２１との間に介在された一対のボール２２からなる第一ボール群２３と、ディスク１８と中間ディスク２１との間に介在された三つのボール２４からなる第二ボール群２５と、を備えている。

ヒンジ装置本体１６は、断面が面取り状（断面略小判型又は角丸長方形：Rounded Rectangle）の筒部１６ａと、筒部１６ａの一端側に設けられて同軸上でシャフト１７の一端を回転可能に保持する軸受穴１６ｂを有する端壁１６ｃと、筒部１６ａの他端側に設けられた開口１６ｄと、筒部１６ａの他端側の面取り部分に形成されて開口１６ｄに開放する切欠部１６ｅと、を備えている。

シャフト１７は、一端に設けられた円板状の受部１７ａと、受部１７ａの内面側に設けられて軸受穴１６ｂと係合する大径部１７ｂと、大径部１７ｂの内側に設けられた軸部１７ｃと、軸部１７ｃの先端部分に形成された面取部１７ｄと、軸部１７ｃの端面に着脱可能に設けられたストッパ１７ｅと、を備えている。

ディスク１８は、断面が面取り状（断面略小判型又は角丸長方形：Rounded Rectangle）のディスク本体１８ａと、ディスク本体１８ａの中心に形成されてシャフト１７の面取部１７ｄが貫通する断面が面取り状（断面略小判型）の係合孔１８ｂと、中間ディスク２１との対向面１８ｃに形成されて係合孔１８ｂを中心とする円弧状の第二ガイド溝１８ｄ，１８ｅ，１８ｆと、を備えている。この第二ガイド溝１８ｄ，１８ｅ，１８ｆの各両端には、図５（Ｂ）に示すように、ボール２４が入り込む凹部Ｐ３，Ｐ４が形成されている。

キャッチ１９は、ヒンジ装置本体１６の内部形状と合致するように面取部１９ａを備えた断面が面取り状（断面略小判型又は角丸長方形：Rounded Rectangle）とされ、シャフト１７の回転に対して固定された状態で筒部１６ａの内部で保持されている。また、キャッチ１９は、シャフト１７が貫通する貫通穴１９ｂと、中間ディスク２１との対向面１９ｃに形成されて係合孔１８ｂを中心とする円弧状の第一ガイド溝１９ｄ，１９ｅと、を備えている。この第一ガイド溝１９ｄ，１９ｅの各両端には、図５（Ａ）に示すように、ボール２２が入り込む凹部Ｐ１，Ｐ２が形成されている。

コイルばね２０は、筒部１６ａの内部で一端が端壁１６ｃの内面に弾接すると共に、他端でキャッチ１９及び中間ディスク２１をシャフト１７の先端に向けて付勢している。

中間ディスク２１はシャフト１７に相対回転可能に保持されているとともに筒部１６ａの内部で回転可能に保持されている。また、中間ディスク２１は、キャッチ１９との対向面２１ａにボール２２が埋設保持され、ディスク１８との対向面２１ｂにボール２４が埋設保持されている。なお、各ボール２２，２４は、抜け止め状態で転動可能に保持されていても良い。

（実施例１）
以下、携帯電話端末１０が図１（Ａ）に示した始点位置としての折り畳み位置（０°）から図１（Ｂ）に示す終点位置としての最大開放位置（例えば、１８０°）との間で開閉すると共に、携帯電話端末１０の使用上好ましい中途開放位置（例えば、１５０°）での開放停止を可能とした場合について、その折り畳み位置と中途開放位置との間の開閉操作時のトルクよりも中途開放位置と最大開放位置との間の開閉操作時のトルクの方を高く設定した場合で説明する。

図５に示すように、第一ボール群２３の各ボール２２はシャフト１７の回転軸線Ｑを挟む１８０°周方向にずれかつ回転軸線Ｑを中心とする同一円周上に配置されている。また、第二ボール群２５の各ボール２４はシャフト１７の回転軸線Ｑを中心に均等角度（例えば、１２０°）で周方向にずれかつ回転軸線Ｑを中心とする同一円周上に配置されている。

第一ガイド溝１９ｄ，１９ｅは、回転軸線Ｑを中心とする円弧形状とされ、互いに対称形状とされている。また、第二ガイド溝１８ｄ，１８ｅ，１８ｆは回転軸線Ｑを中心とする円弧形状とされ、互いに同一形状とされている。さらに、第一ガイド溝１９ｄ，１９ｅと第二ガイド溝１８ｄ，１８ｅ，１８ｆとは、その周方向の長さとシャフト１７の回転角度とを対応させた複数位置にボール２２，２４を保持する位置決め用の凹部Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３，Ｐ４が形成されている。本実施例においては、凹部Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３，Ｐ４は第一ガイド溝１９ｄ，１９ｅと第二ガイド溝１８ｄ，１８ｅ，１８ｆとの両端に形成されている。

シャフト１７は、図６（Ａ）に示すように、第一ガイド溝１９ｄ，１９ｅの周方向の長さによって第一回転角度（例えば、１５０°）が規定されると共に第二ガイド溝１８ｄ，１８ｅ，１８ｆの周方向の長さによって第二回転角度（例えば、３０°）が規定され、全体として１８０°の回転をする。なお、以下の説明においては、シャフト１７の回転角度は、各本体１２，１４を折り畳んだ状態の始点（０°）を基準として示し、その回転角度は各本体１２，１４の回動角度、すなわち、開放角度と一致しているものとする。また、以下の説明においては、特に各本体１２，１４の開放角度との指定をしない限り、シャフト１７の回転角度を変更するものとして説明する。

これにより、操作装置本体１２と画面装置本体１４とは、折り畳んだ状態（図１（Ａ）の状態）の折り畳み位置である始点位置（０°）と最大開放位置である終点位置（１８０°）との間に、通話時の使用位置としての中途開放位置（１５０°）での開放停止が可能となっている。

ここで、第一ガイド溝１９ｄ，１９ｅの両端に形成された凹部Ｐ１，Ｐ２は、第二ガイド溝１８ｄ，１８ｅ，１８ｆの両端に形成された凹部Ｐ３，Ｐ４よりも浅く形成されている。

この際、第一ガイド溝１９ｄ，１９ｅの一端側の凹部Ｐ１は、第二ガイド溝１８ｄ，１８ｅ，１８ｆの一端側の凹部Ｐ３よりも浅くするだけではなく、第一ボール群２３のボール２２が第一ガイド溝１９ｄ，１９ｅの一端側の凹部Ｐ１から第一ガイド溝１９ｄ，１９ｅへと乗り上げる方向の傾斜角度を、第二ボール群２５のボール２４が第二ガイド溝１８ｄ，１８ｅ，１８ｆの一端側の凹部Ｐ３から第二ガイド溝１８ｄ，１８ｅ，１８ｆへと乗り上げる方向の傾斜角度よりもなだらかにするのがより好ましい。

逆に、第二ガイド溝１８ｄ，１８ｅ，１８ｆの他端側の凹部Ｐ４は、第一ガイド溝１９ｄ，１９ｅの他端側の凹部Ｐ２よりも深くするだけではなく、第二ボール群２５のボール２４が第二ガイド溝１８ｄ，１８ｅ，１８ｆの他端側の凹部Ｐ４から第二ガイド溝１８ｄ，１８ｅ，１８ｆへと乗り上げる方向の傾斜角度を、第一ボール群２３のボール２２が第一ガイド溝１９ｄ，１９ｅの他端側の凹部Ｐ２から第一ガイド溝１９ｄ，１９ｅへと乗り上げる方向の傾斜角度よりもなだらかにするのがより好ましい。

なお、このような傾斜設定をした場合、各凹部Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３，Ｐ４の深さは不問とすることができる。

これにより、シャフト１７が回転した際には、図６（Ｂ）に示すように、第一ボール群２３の各ボール２２が先に一端側の凹部Ｐ１から抜けて第一ガイド溝１９ｄ，１９ｅに沿って移動して他端側の凹部Ｐ２に収まった後に、図６（Ｃ）に示すように、第二ボール群２５の各ボール２４が一端側の凹部Ｐ３から抜けて第二ガイド溝１８ｄ，１８ｅ，１８ｆに沿って移動して他端側の凹部Ｐ４に収まる。

具体的には、図６（Ａ）に示すように、ディスク１８がヒンジ装置本体１６に対して始点位置、すなわち、シャフト１７が０°に位置しているときの状態から、各本体１２，１４を開放方向に操作すると、シャフト１７が回転すると同時にディスク１８がヒンジ装置本体１６に対して開放方向（図示左側）への荷重が加わる。

この開放方向の荷重は、ヒンジ装置１５のトルクの低い方、数量が少ないボール２２の第一ボール群２３が、凹部Ｐ１の深さが凹部Ｐ３よりも浅く、しかも乗り上げ部分がなだらかに設定されていることと相俟って、ボール２４よりも先にボール２２が凹部Ｐ１から離脱する。

この結果、図６（Ｂ）に示すように、シャフト１７の回転に連動してディスク１８と一体に中間ディスク２１が回転し、このままボール２２が凹部Ｐ２に収まるまで第一ガイド溝１９ｄ，１９ｅに沿って１５０°シャフト１７が回転する。

この１５０°回転状態（中途開放位置）でさらに各本体１２，１４を開放方向に操作しても、ボール２４の数量をボール２２よりも一つ以上多くした中間ディスク２１とキャッチ１９との関係では中間ディスク２１はこれ以上、開放方向には回転しない。

そして、１５０°回転状態でさらに各本体１２，１４を開放する場合には、開放方向への操作荷重を増やすことによって、凹部Ｐ２よりも乗り上げ部分がなだらかに設定された凹部Ｐ３をボール２４が乗り上げ、図６（Ｃ）に示すように凹部Ｐ４にボール２４が収まるまで３０°、すなわち、合計１８０°の終点位置にまでシャフト１７が回転する。

なお、この１８０°回転した状態から、各本体１２，１４を閉じる場合には、凹部Ｐ４の閉じ方向の乗り上げ部分の傾斜角度を凹部Ｐ２の閉じ方向の乗り上げ部分よりもなだらかにすることによって、ディスク１８と中間ディスク２１との間でのトルクの方が、中間ディスク２１とキャッチ１９との間でのトルクよりも低くなるため、上記とは逆の動作、すなわち、図６（Ｂ）の中途位置を経て、図６（Ａ）の始点位置に戻る。

このように、第一ボール群２３のボール２２の数よりも第二ボール群２５の各ボール２４の数を一つ以上多く配置することにより、トルクを高く設定することができる。また、凹部Ｐ１，Ｐ２の深さを凹部Ｐ３，Ｐ４の深さよりも浅くすることにより、より一層、トルクの差を明確にすることができる。さらに、シャフト１７の回転範囲が広い第一ガイド溝１９ｄ，１９ｅを回転軸線Ｑを中心とする同一周回上に形成したことにより、シャフト１７の回転範囲は１８０°以下となるが、通話時の各本体１２，１４の開放角度を１５０°に確保しつつ、シャフト１７の回転時のバランスを好適に確保することが可能となる。

なお、第一ボール群２３のボール２２の数と第二ボール群２５の各ボール２４とは、ボール２２が複数であり、ボール２２の数よりもボール２４の数が一つ以上多い関係を維持していれば、特に限定されるものではない。この際、各ボール２２，２４の配置間隔は等間隔でなくても構わないが、シャフト１７の回転時のバランス安定性や回転角度を考慮すると、回転軸線Ｑを中心とする同一周回上に均等角度で配置されるのが好ましい。

また、ボール２２の対向面２１ａへの埋設と第一ガイド溝１９ｄ，１９ｅの対向面１９ｃへの形成とは逆でも良い。同様に、ボール２４の対向面２１ｂへの埋設と第二ガイド溝１８ｄ，１８ｅ，１８ｆの対向面１８ｃへの形成とは逆でも良い。また、ボール２２及びボール２４の埋設と第一ガイド溝１９ｄ，１９ｅ及び第二ガイド溝１８ｄ，１８ｅ，１８ｆの形成との関係においても逆でも良い。

（実施例２）
図７及び図８は本発明の実施例２を示す。なお、上記実施例１とはディスク１８及びキャッチ１９にそれぞれ形成された第一ガイド溝１９ｄ，１９ｅ及び第二ガイド溝１８ｄ，１８ｅ，１８ｆの構成が異なるのみで、その他の構成は実施例１と同様であるので、その構成及び作用は実施例１と異なる部分のみに特化して説明する。また、以下の説明においては、図７及び図８に開示していない構成は実施例１での説明を援用して説明する。

この実施例２では、図７（Ｂ）に示すように、上記実施例１の第二ガイド溝１８ｄ，１８ｅ，１８ｆの周方向の長さが延長されるとともに、その中途部に一つ以上の中間凹部Ｐ５が形成されたものである。また、第二ガイド溝１８ｄ，１８ｅ，１８ｆの周方向の長さを長くしたことに伴い、図７（Ａ）に示すように、第一ガイド溝１９ｄ，１９ｅに関しては、その周方向の長さが実施例１に比べて短くなっている。具体的には、実施例２の第一ガイド溝１９ｄ，１９ｅに関しては１２０°の角度でシャフト１７が回転するものとなっている。また、第二ガイド溝１８ｄ，１８ｅ，１８ｆは、図８（Ａ）に示すように、その周方向の全長で８０°（合計で２００°）となっており、中間凹部Ｐ５は、その角度を４５°と３５°とで分割している。

詳述すると、携帯電話端末１０の各本体１２，１４の開放角度は、通話のし易さから通話時の使用位置としての中途開放位置は１６５°程度とするのが好ましい。そこで、この中途開放位置として１６５°で保持力（トルク）を高くすることができれば、各本体１２，１４の開放角度を１６５°以上に広げることができる。しかも、合計で各本体１２，１４の開放角度を１８０°以上に確保することで、携帯電話端末１０の取り扱い中、例えば、通話中での落下、特に、液晶表示画面１３を下向きに落下させてしまった時の画面割れに対し、各本体１２，１４の開放角度を１６５°までとした場合には衝撃が直接液晶表示画面１３に加わってしまうが、強い衝撃荷重を受けた際には各本体１２，１４の開放角度が１６５°以上に開く仕様であれば、液晶表示画面１３に加わる衝撃を緩和することができる。

この際、各本体１２，１４の開放角度を１６５°以上に確保した場合には、第二ボール群２５のボール２４が他端側の端部に形成された凹部Ｐ４に収まるように一端側の凹部Ｐ３から周方向に離間させて形成する必要があるので、実際には２００°程度にまで開放範囲を広げる必要がある。なお、携帯電話端末１０の各本体１２，１４の開放角度を１８０°以上とする必要のない構成を採用した場合には、携帯電話端末１０に突き当て機構等を持たせ、各本体１２，１４の開放角度を１８０°以上とならないように規制することもできる。

以下、携帯電話端末１０を机上等に置いて液晶表示画面１３にてテレビ画像（所謂、ワンセグメントテレビ用のチューナ搭載機）やその他の動画等を視聴するのに適した開放角度として各本体１２，１４の開放角度に１２０°を追加し、始点位置（０°）、画像視聴用角度位置（１２０°）、通話用角度位置（１６５°）、最大開放角度である終点位置（２００°）の四点で開閉する場合で説明する。

なお、中間ディスク２１には、実施例１と同様に、ディスク１８及びキャッチ１９との対向面２１ａ，２１ｂに第一ボール群２３のボール２２と第二ボール群２５のボール２４が埋設され、ボール２２，２４の間隔は実施例１と同一としている。したがって、各ボール群２３，２５に対するトルク設定においても、開放側に関しては第二ボール群２５の方が第一ボール群２３よりも高く、閉成側に関しては第一ボール群２３の方が第二ボール群２５よりも高くなっている。

具体的には、第一ガイド溝１９ｄ，１９ｅの一端側の凹部Ｐ１は、第一ボール群２３のボール２２が第一ガイド溝１９ｄ，１９ｅの一端側の凹部Ｐ１から第一ガイド溝１９ｄ，１９ｅへと乗り上げる方向の傾斜角度を、第二ボール群２５のボール２４が第二ガイド溝１８ｄ，１８ｅ，１８ｆの一端側の凹部Ｐ３から第二ガイド溝１８ｄ，１８ｅ，１８ｆへと乗り上げる方向の傾斜角度よりもなだらかにしている。

逆に、第二ガイド溝１８ｄ，１８ｅ，１８ｆの他端側の凹部Ｐ４及び中間凹部Ｐ５は、第二ボール群２５のボール２４が第二ガイド溝１８ｄ，１８ｅ，１８ｆの他端側の凹部Ｐ４及び中間凹部Ｐ５から第二ガイド溝１８ｄ，１８ｅ，１８ｆへと乗り上げる方向の傾斜角度を、第一ボール群２３のボール２２が第一ガイド溝１９ｄ，１９ｅの他端側の凹部Ｐ２から第一ガイド溝１９ｄ，１９ｅへと乗り上げる方向の傾斜角度よりもなだらかにしている。

具体的には、図８（Ａ）に示すように、ディスク１８がヒンジ装置本体１６に対して始点位置、すなわち、シャフト１７が０°に位置しているときの状態から、各本体１２，１４を開放方向に操作すると、シャフト１７が回転すると同時にディスク１８がヒンジ装置本体１６に対して開放方向（図示左側）への荷重が加わる。

この開放方向の荷重は、ヒンジ装置１５のトルクの低い方、数量が少ないボール２２の第一ボール群２３が、凹部Ｐ１の深さが凹部Ｐ３よりも浅く、しかも乗り上げ部分がなだらかに設定されていることと相俟って、ボール２４よりも先にボール２２が凹部Ｐ１から離脱する。

この結果、図８（Ｂ）に示すように、シャフト１７の回転に連動してディスク１８と一体に中間ディスク２１が回転し、このままボール２２が凹部Ｐ２に収まるまで第一ガイド溝１９ｄ，１９ｅに沿って１２０°シャフト１７が回転する。

この１２０°回転状態（画像視聴用角度位置）でさらに各本体１２，１４を開放方向に操作しても、ボール２４の数量をボール２２よりも一つ以上多くした中間ディスク２１とキャッチ１９との関係では中間ディスク２１はこれ以上、開放方向には回転しない。

そして、１２０°回転状態でさらに各本体１２，１４を開放する場合には、開放方向への操作荷重を増やすことによって、凹部Ｐ２よりも乗り上げ部分をなだらかに設定された凹部Ｐ３をボール２４が乗り上げ、図８（Ｃ）に示すように、凹部Ｐ５にボール２４が収まるまで４５°、すなわち、合計１６５°の通話用角度位置にまでシャフト１７が回転する。

この１６５°回転状態（通話用角度位置）でさらに各本体１２，１４に開放方向の荷重（操作荷重・衝撃荷重）が加わると、凹部Ｐ２よりも乗り上げ部分がなだらかに設定された凹部Ｐ５をボール２４が乗り上げ、図８（Ｄ）に示すように、凹部Ｐ４にボール２４が収まるまで３５°、すなわち、合計２００°の終点位置にまでシャフト１７が回転する。

なお、この２００°回転した状態及び１６５°回転した状態から、各本体１２，１４を閉じる場合には、凹部Ｐ４，Ｐ５の閉じ方向の乗り上げ部分の傾斜角度を凹部Ｐ２の閉じ方向の乗り上げ部分よりもなだらかにすることによって、ディスク１８と中間ディスク２１との間でのトルクの方が、中間ディスク２１とキャッチ１９との間でのトルクよりも低くなるため、上記とは逆の動作、すなわち、図８（Ｃ），（Ｂ）の中途位置を経て、図８（Ａ）の始点位置に戻る。

ところで、本実施形態のヒンジ装置１５にあっては、ヒンジ装置本体１６に対し、ディスク１８が広角での回転が可能となるが、このとき各該当箇所に配置するボール２４の数を３つ以上に増やすことで、ヒンジ装置１５の大径化なしに高トルクを出力できるようにし、また、ボール２４が回転時に吸い込まれたり、乗り上げたりする凹部Ｐ３，Ｐ４（Ｐ５）にかかる応力を分散させることで磨耗による耐久性劣化も防ぐことができる。また、ボール２４の数を増やす場合、凹部Ｐ３，Ｐ４（Ｐ５）をディスク１８の径方向へずらして配置しないので、回転可能な角度は３６０°／ボール２４の数以下となるが、中間ディスク２１を増やすことで補うことができる。

このように、本実施形態のヒンジ装置１５は、回転可能なシャフト１７を同軸上に貫通状態で支持する筒部１６ａと、シャフト１７が貫通されかつ筒部１６ａの内部に配置されたコイルばね２０によってシャフト１７の一端側に付勢されたキャッチ１９と、シャフト１７の先端に相対回転不能に保持されてシャフト１７と一体に回転するディスク１８と、キャッチ１９とディスク１８との間に位置してシャフト１７が貫通する中間ディスク２１と、中間ディスク２１のキャッチ１９との対向面２１ａに保持されてシャフト１７の回転に伴ってキャッチ１９の中間ディスク２１との対向面１９ｃに形成された第一ガイド溝１９ｄ，１９ｅに沿って移動する複数の第一ボール群２３と、中間ディスク２１のディスク１８との対向面２１ｂに保持されてシャフト１７の回転に伴ってディスク１８の中間ディスク２１の対向面１８ｃに形成された第二ガイド溝１８ｄ，１８ｅ，１８ｆに沿って移動する第一ボール群２３よりも一つ以上多い数の第二ボール群２５と、を備えていることにより、ヒンジ装置に求められる開閉トルクに対し、小径化を実現しつつ高トルク化に貢献することができる。

１０…携帯電話端末
１１…操作ボタン
１２…操作装置本体
１３…液晶表示画面
１４…画面装置本体
１５…ヒンジ装置
１６…ヒンジ装置本体
１６ａ…筒部
１６ｂ…軸受穴
１６ｃ…端壁
１６ｄ…開口
１６ｅ…切欠部
１７…シャフト
１７ａ…受部
１７ｂ…大径部
１７ｃ…軸部
１７ｄ…面取部
１７ｅ…ストッパ
１８…ディスク
１８ａ…ディスク本体
１８ｂ…係合孔
１８ｃ…対向面
１８ｄ…第二ガイド溝
１８ｅ…第二ガイド溝
１８ｆ…第二ガイド溝
１９…キャッチ
１９ａ…面取部
１９ｂ…貫通穴
１９ｃ…対向面
１９ｄ…第一ガイド溝
１９ｅ…第一ガイド溝
２０…コイルばね
２１…中間ディスク
２１ａ…対向面
２１ｂ…対向面
２２…ボール
２３…第一ボール群
２４…ボール
２５…第二ボール群
Ｐ１…凹部（第一ガイドの一端側）
Ｐ２…凹部（第一ガイドの他端側）
Ｐ３…凹部（第二ガイドの一端側）
Ｐ４…凹部（第二ガイドの他端側）
Ｐ５…中間凹部（第二ガイドの中途部）

Claims (10)

1. 回転可能なシャフトを同軸上に貫通状態で支持する筒体と、
   前記シャフトが貫通されかつ前記筒体の内部に配置されたコイルばねによって前記シャフトの一端側に付勢されたキャッチと、
   前記シャフトの先端に相対回転不能に保持されて前記シャフトと一体に回転するディスクと、
   前記キャッチと前記ディスクとの間に位置して前記シャフトが貫通する中間ディスクと、
   前記キャッチと前記中間ディスクとの一方の対向面又は前記前記ディスクと前記中間ディスクとの一方の対向面に保持されかつ前記シャフトの回転に伴って他方の対向面に形成された第一ガイド溝に沿って移動する複数の第一ボール群と、
   前記第一ガイド溝及び前記第一ボール群とを設けていない前記キャッチと前記中間ディスクとの一方の対向面又は前記前記ディスクと前記中間ディスクとの一方の対向面に保持されかつ前記シャフトの回転に伴って他方の対向面に形成された第二ガイド溝に沿って移動する第一ボール群よりも一つ以上多い数の第二ボール群と、
   を備えていることを特徴とするヒンジ装置。
2. 前記キャッチは、前記各ガイド溝の一方が形成されていると共に前記シャフトの回転に対して固定された状態で前記筒体の内部で保持され、
   前記ディスクは、前記各ガイド溝の他方が形成され、
   前記中間ディスクは、前記シャフトに相対回転可能に保持され、
   前記各ボール群は、前記各ガイド溝に対応して前記中間ディスクの前記キャッチとの対向面及び前記ディスクとの対向面にそれぞれ保持され、
   前記第一ボール群は、前記シャフトの回転軸線を挟む１８０°周方向にずれかつ前記回転軸線を中心とする同一円周上に配置され、
   前記第二ボール群は、前記シャフトの回転軸線を中心に均等角度で周方向にずれかつ前記回転軸線を中心とする同一円周上に配置されている、
   ことを特徴とする請求項１に記載のヒンジ装置。
3. 前記第一ガイド溝は、前記回転軸線を中心とする円弧形状とされかつ互いに対称形状とされ、
   前記第二ガイド溝は、前記回転軸線を中心とする円弧形状とされかつ互いに同一形状とされている、
   ことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載のヒンジ装置。
4. 前記各ガイド溝には、その周方向の長さと前記シャフトの回転角度とを対応させた複数位置に前記ボールを保持する位置決め用の凹部が形成されている、
   ことを特徴とする請求項１乃至請求項３の何れか１項に記載のヒンジ装置。
5. 前記シャフトは、前記第一ガイド溝の周方向の長さによって第一回転角度が規定されると共に前記第二ガイド溝の周方向の長さによって第二回転角度が規定され、
   前記凹部は、前記各ガイド溝の両端に形成されている、
   ことを特徴とする請求項４に記載のヒンジ装置。
6. 前記第二ガイド溝の中途部に一つ以上の中間凹部が形成されている、
   ことを特徴とする請求項５に記載のヒンジ装置。
7. 前記第一ガイド溝の両端に形成された前記凹部は、前記第二ガイド溝の両端に形成された前記凹部よりも浅く形成され、前記シャフトが回転した際には、前記第一ボール群が一端側の前記凹部から抜けて前記第一ガイド溝に沿って移動して他端側の前記凹部に収まった後に、前記第二ボール群が一端側の前記凹部から抜けて前記第二ガイド溝に沿って移動して他端側の前記凹部に収まる、
   ことを特徴とする請求項４乃至請求項６の何れか１項記載のヒンジ装置。
8. 前記第一ガイド溝の前記一端側の前記凹部は、前記第一ボール群が前記第一ガイド溝の前記一端側の前記凹部から前記第一ガイド溝へと乗り上げる方向の傾斜角度を、前記第二ボール群が前記第二ガイド溝の前一端側の前記凹部から前記第二ガイド溝へと乗り上げる方向の傾斜角度よりもなだらかにした、
   ことを特徴とする請求項５乃至請求項７の何れか１項記載のヒンジ装置。
9. 前記第二ガイド溝の前記他端側の前記凹部は、前記第二ボール群が前記第二ガイド溝の前記他端側の前記凹部から前記第二ガイド溝へと乗り上げる方向の傾斜角度を、前記第一ボール群が前記第一ガイド溝の前記他端側の前記凹部から前記第一ガイド溝へと乗り上げる方向の傾斜角度よりもなだらかにした、
   ことを特徴とする請求項５乃至請求項８の何れか１項記載のヒンジ装置。
10. 請求項１乃至請求項９の何れか１項記載のヒンジ装置と、
    複数の操作ボタンを配置した操作装置本体と、
    液晶表示画面を配置した画面装置本体と、を備え、
    前記ヒンジ装置は、前記各本体を折り畳んだ状態の始点位置と最大開放状態の終点位置との間で開閉可能に支持する、
    ことを特徴とする携帯端末装置。

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