JP2013155851A

JP2013155851A - ばねユニット及びスライド機構

Info

Publication number: JP2013155851A
Application number: JP2012018742A
Authority: JP
Inventors: Yasuhiro Mitsui; 泰弘光井; Toru Hirokane; 徹広兼
Original assignee: Mitsubishi Steel Mfg Co Ltd
Current assignee: Mitsubishi Steel Mfg Co Ltd
Priority date: 2012-01-31
Filing date: 2012-01-31
Publication date: 2013-08-15
Anticipated expiration: 2032-01-31
Also published as: EP2801732A1; US9316280B2; CN104094010B; WO2013115059A1; JP5985194B2; US20140373655A1; EP2801732B1; CN104094010A; EP2801732A4

Abstract

【課題】軽量化及び部品点数の削減を図ったばねユニット及びスライド機構を提供する。
【解決手段】
樹脂により形成されると共に単一梁構造とされており一対の端部１１ｃ，１１ｄ間に湾曲部１１ａを有する樹脂ばね１１と、金属の線材により形成されており一対の端部１２ｃ，１２ｄ間に湾曲部１２ａを有する金属ばね１２とを有したばねユニットであって、樹脂ばね１１の端部１１ｃ，１１ｄに金属ばね１２の端部１２ｃ，１２ｄを各々取り付け、取り付け状態において樹脂ばね１１と金属ばね１２とが同一平面上に位置するよう構成すると共に、端部１１ｃ，１１ｄ，１２ｃ，１２ｄ以外の部位において樹脂ばね１１と金属ばね１２を離間させる。
【選択図】図１

Description

本発明はばねユニット及びスライド機構に係り、特に薄型化を図ったばねユニット及びスライド機構に関する。

従来より、電子機器の一種として操作キー等が配設された固定筐体に対して液晶表示装置等が配設された移動筐体をスライド可能な構成とした携帯電話機やゲーム装置が提供されている。この種の電子機器には、固定筐体に対する移動筐体のスライド動作を可能とするためにスライド機構が内設されている。

この電子機器に適用されるスライド機構は、内部にばねユニットが組み込まれている。このスライド機構は、操作者が固定筐体に対して移動筐体を所定位置まで移動させるまでは閉方向に移動付勢し、また所定位置以上に移動させた後は移動筐体を開方向に付勢される構成とされている。これにより、電子機器の操作性の向上を図ることができる。

また、ばねユニットには各種構造のばねが用いられるが、その一つとして金属よりなる複数の線ばねを組み込んだ構成のばねユニットが知られている（特許文献１参照）。この特許文献１に開示されたばねユニットでは、複数（３本）の線ばねを用い、その端部を連結部材を用いて電子機器の筐体に連結する構成とされていた。

特開２００９−１３３４９５号公報

しかしながら、金属よりなる複数の線ばねのみを組み込んだばねユニットでは、製品コストが上昇してしまうという問題点があった。また、金属ばねは樹脂ばねに比べて形状の自由度がなく、所望するばね形状を形成するのが困難であるという問題点があった。

本発明は上記の点に鑑みてなされたものであり、低コストでばね形状の自由度を向上しうるばねユニット及びスライド機構を提供することを目的とする。

上記の課題は、第１の観点からは、
樹脂により形成されると共に単一梁構造とされており、一対の端部間に湾曲部を有する樹脂ばねと、
金属の線材により形成されており、一対の端部間に湾曲部を有する金属ばねとを有したばねユニットであって、
前記樹脂ばねの前記端部に前記金属ばねの前記端部を各々取り付け、
取り付け状態において、前記樹脂ばねと前記金属ばねとが同一平面上に位置するよう構成すると共に、前記端部以外の部位において前記樹脂ばねと前記金属ばねとが離間するよう構成したことを特徴とするばねユニットにより解決することができる。

開示の発明によれば、樹脂ばねを含むため、製品コストを低減することができると共に、ばね形状の自由度を高めることができる。

図１は、本発明の第１実施形態であるばねユニットの平面図である。図２は、図１におけるＡ−Ａ線に沿う断面図である。図３は、本発明の第１実施形態であるスライド機構の分解斜視図である。図４は、本発明の第１実施形態であるスライド機構の斜視図である。図５は、本発明の第１実施形態であるスライド機構を設けた電子機器の斜視図である。図６は、本発明の第２実施形態であるスライド機構の斜視図である。図７は、本発明の第２実施形態であるスライド機構を設けた電子機器の斜視図である。図８は、本発明の第２実施形態であるばねユニットの斜視図である。図９は、本発明の第３実施形態であるばねユニットの斜視図である。図１０は、本発明の第３実施形態であるばねユニットの分解斜視図である。

次に、本発明の実施の形態について図面と共に説明する。

図１は、本発明の第１実施形態であるばねユニット１０Ａを説明するための図である。本実施形態に係るばねユニット１０Ａは、一つの樹脂ばね１１と、一つの金属ばね１２とを有した構成とされている。このばねユニット１０Ａは、例えば携帯電話機やゲーム装置等の電子機器に搭載されるスライド機構２０Ａ（図３及び図４参照）に、アクチュエータとして適用されるものである。

先ず、樹脂ばね１１について説明する。

樹脂ばね１１は、弾性変形可能な樹脂を一体成形したものである。この樹脂ばね１１は、一対の端部１１ｃ，１１ｄ（図中Ｘ１方向側の端部１１ｃと、Ｘ２方向側の端部１１ｄ）の略中央位置に湾曲部１１ａが形成された構成とされている。また、湾曲部１１ａと端部１１ｃとの間、及び湾曲部１１ａと端部１１ｄとの間には、各々略直線状の延出部１１ｂが形成されている。よって、樹脂ばね１１は全体として略「へ」の字形状とされている。

また、樹脂ばね１１は、単一梁構造とされている。ここで、単一梁構造とは、一方の端部１１ｃから他方の端部１１ｄに至る間に穴が形成されておらず、１本の梁構造とされているものいう。

また本実施形態では、一対の端部１１ｃ，１１ｄ間における断面積は略同一面積となるよう設定されている。しかしながら、樹脂ばね１１のばね特性を調整するため、断面積を適宜変更することも可能である。

図２は、端部１１ｃの断面（図１におけるＡ−Ａ線に沿う断面）を示している。端部１１ｃの中央部には、後述するスライド機構２０Ａのベースプレート２１Ａ又はスライドプレート２２Ａにばねユニット１０Ａを取り付けるためのピン１７が挿通されるピン挿入孔１１ｅが形成されている。

このピン挿入孔１１ｅの一方の端部（図中Ｚ１方向側の端部）には、ピン１７の頭部分を収納するピン用段部１１ｆが形成されている。これにより、ピン１７の頭が端部１１ｃの表面から突出しないよう構成され、ばねユニット１０Ａの薄型化が図られている。

また、端部１１ｃの外周部には、取り付け用段部１１ｇが形成されている。この取り付け用段部１１ｇは、後述する金属ばね１２の端部１２ｃが取り付けられる部位である。金属ばね１２の端部１２ｃは、取り付け用段部１１ｇに巻回されることにより取り付けられる。

なお、他方の端部１１ｄについては、上下方向（Ｚ１，Ｚ２方向）が逆になっていることを除き同一構成であるため、その説明は省略することとする。

次に、金属ばね１２について説明する。

金属ばね１２は、ばね鋼等のばね材料の線材を整形した線ばねである。この金属ばね１２は、一対の端部１２ｃ，１２ｃ（図中Ｘ１方向側の端部１２ｃと、Ｘ２方向側の端部１２ｃ）の間に湾曲部１２ａが形成された構成とされている。また、湾曲部１２ａと端部１２ｃとの間、及び湾曲部１２ａと端部１２ｄとの間には、各々略直線状の延出部１２ｂが形成されている。よって、金属ばね１２も全体として略「へ」の字形状とされている。

この金属ばね１２の湾曲部１２ａ及び、前記した樹脂ばね１１の湾曲部１１ａの曲率は適宜設定することが可能である。また、各湾曲部１１ａ，１２ａの曲率は、互いに同じ曲率としても、また異なる曲率とすることも可能である。

金属ばね１２の断面形状は、本実施形態では円形状とされている（図２参照）。しかしながら、金属ばね１２の断面形状はこれに限定されるものではなく、矩形，樽型形状，楕円形状等の他の断面形状とすることも可能である。

ばねユニット１０Ａは、上記構成とされた一つの樹脂ばね１１と一つの金属ばね１２とを組み合わせた構成とされている。金属ばね１２の端部１２ｃ，１２ｄは、樹脂ばね１１の各端部１１ｃ，１１ｄに形成された取り付け用段部１１ｇに取り付けられる。取り付け用段部１１ｇは端部１１ｃ，１１ｄの外周位置に形成されており、ピン挿入孔１１ｅの中心位置を中心とした環状形状とされている。

金属ばね１２の各端部１２ｃ，１２ｄは、この取り付け用段部１１ｇに約１８０°にわたり巻回されることにより端部１１ｃ，１１ｄ（樹脂ばね１１）に取り付けられる。これにより、樹脂ばね１１の端部１１ｃ，１１ｄと金属ばね１２の端部１２ｃ，１２ｄは固定され、樹脂ばね１１と金属ばね１２は一体化した構成となる。

この樹脂ばね１１と金属ばね１２とが一体化した状態において、樹脂ばね１１と金属ばね１２は、端部１１ｃ，１２ｃ，１１ｄ，１２ｄを除いて互いが離間するよう構成されている。これにより、ばねユニット１０Ａが図２に矢印Ｅ１，Ｅ２で示す方向に変位しても、樹脂ばね１１と金属ばね１２が干渉するようなことはなく、安定したばね力を発生させることができる。

また本実施形態に係るばねユニット１０は、各ばね１１，１２の端部１１ｃ，１２ｃと端部１１ｄ，１２ｄとが対向する側を内側とした場合、金属ばね１２が樹脂ばね１２の外側に配設された構成とされている。即ち、金属ばね１２は、樹脂ばね１１に対してＹ１方向側に配設された構成とされている。

また、ばねユニット１０Ａでは、樹脂ばね１１と金属ばね１２とが一体化した状態において、樹脂ばね１１と金属ばね１２が同一平面上に位置するよう構成されている。この構成とすることにより、ばねユニット１０Ａの薄型化を図ることができる。

なお、ここで“同一面”とは、ピン挿入孔１１ｅの中心軸に直行する面であり、かつピン挿入孔１１ｅの中心位置を結ぶ線分（図１に矢印Ａで示す一点鎖線）を含む面をいうものとする。

また、ばねユニット１０Ａでは、金属ばね１２の断面の直径（図２に矢印Ｌで示す）を樹脂ばね１１の厚さ（図２に矢印Ｗで示す）よりも小さく設定している（Ｌ＜Ｗ）。また、金属ばね１２の端部１２ｃ，１２ｄは、樹脂ばね１１の端部１１ｃ，１１ｄに取り付け用段部１１ｇに沿って巻回されるように取り付けられる。

よって、端部１１ｃ，１１ｄ及び端部１２ｃ，１２ｄの取り付け位置の厚さは樹脂ばね１１の端部１１ｃ，１１ｄの厚さとなり、これによってもばねユニット１０Ａの薄型化を図ることができる。

また本実施形態に係るばねユニット１０Ａは、従来の金属の線材のみからなるばねユニットと異なり、ばねの一部に軽量の樹脂ばね１１を用いている。このため、ばねユニット１０Ａとしての軽量化を図ることができる。

また、ばねユニット１０Ａは樹脂ばね１１の端部１１ｃ，１１ｄに金属ばね１２の端部１２ｃ，１２ｄを直接取り付けた構成であるため、各端部１１ｃ，１１ｄ，１２ｃ，１２ｄを取り付けるのに別箇に部品を設ける必要がなくなる。これにより、ばねユニット１０Ａの部品点数の削減、及び組み立て処理の簡単化を図ることができる。

更に、ばねユニット１０Ａが矢印Ｅ１，Ｅ２方向に駆動された際、樹脂ばね１１と金属ばね１２は干渉しないよう構成されている。このため、各湾曲部１１ａ，１２ａ及び各延出部１１ｂ，１２ｂが各々独立して変位し、互いが干渉して座屈が発生するようなことはない。よって、ばねユニット１０Ａをスライド機構２０Ａ（図３，図４参照）に装着しても、各ばね１１，１２に座屈の発生はなく、ベースプレート２１Ａに対するスライドプレート２２Ａの円滑な移動を確保することができる。

次に、ばねユニット１０Ａを組み込んだ本発明の第１実施形態であるスライド機構２０Ａについて説明する。

図３は、ばねユニット１０Ａを組み込んだスライド機構２０Ａの分解斜視図であり、図４はばねユニット１０Ａを組み込んだスライド機構２０Ａの斜視図であり、図５はスライド機構２０Ａを組み込んだ電子機器４０Ａの斜視図である。

スライド機構２０Ａは、大略するとベースプレート２１Ａ、スライドプレート２２Ａ、及びばねユニット１０Ａ等を有した構成とされている。このスライド機構２０Ａは、図５に示す第１の筐体４１Ａに対して第２の筐体４２Ａがスライドする構成の携帯電話機等の電子機器４０Ａに適用される。

ベースプレート２１Ａは、携帯電話の各種キー等が配設された第１の筐体４１Ａに固定されるものである。スライドプレート２２Ａは、液晶表示装置等が配設される第２の筐体４２Ａに固定されるものである。

ベースプレート２１Ａは、その両側にガイド部材２６が設けられている。このガイド部材２６は、図中矢印Ｃ１，Ｃ２方向に延在するよう形成されている。またスライドプレート２２Ａの両側長手方向に延在する側縁部２５は、このガイド部材２６にスライド可能に係合した構成とされている。これにより、スライドプレート２２Ａはベースプレート２１Ａに対してＣ１，Ｃ２方向にスライド可能な構成とされている。

ばねユニット１０Ａは、一方の端部１１ｃ，１２ｃがピン１７（１７ａ）によりベースプレート２１Ａに回転可能に取り付けられると共に、他方の端部１１ｄ，１２ｄがピン１７（１７ｂ）によりスライドプレート２２Ａに回転可能に取り付けられている。これにより、ばねユニット１０Ａの弾性力は、ベースプレート２１Ａとスライドプレート２２Ａとの間に作用する。

なお、ストッパ２７は、ベースプレート２１Ａに対してスライドプレート２２ＡがＣ１方向限度位置、及びＣ２方向限度位置に移動した際にベースプレート２１Ａと当接し、それ以上の移動を規制するものである。

図４及び図５（Ａ）は、第１の筐体４１Ａに対して第２の筐体４２Ａが開いた開状態を示している。この開状態では、スライドプレート２２Ａはベースプレート２１Ａに対してＣ１方向にスライドしている。この開状態では、ばねユニット１０Ａはスライドプレート２２Ａをベースプレート２１Ａに対してＣ１方向に移動付勢するよう弾性力を作用させている。

この開状態から第２の筐体４２Ａを矢印Ｃ２方向に移動させると、各ピン１７の距離は漸次近接するため、ばねユニット１０Ａの端部１１ｃ，１２ｃと端部１１ｄ，１２ｄも漸次近接する。これにより、樹脂ばね１１及び金属ばね１２は、折曲部１１ａ，１２ａの角度が小さくなるよう弾性変形し、これにより弾性力を蓄成する。

ばねユニット１０Ａの樹脂ばね１１及び金属ばね１２が最も収縮（変形）された状態を中間状態とすると、スライドプレート２２Ａが開状態からこの中間位置に至るまでの間は、ばねユニット１０Ａが発生する弾性力はベースプレート２１Ａに対してスライドプレート２２ＡをＣ１方向に移動させるよう作用する。よって、スライドプレート２２Ａの移動操作を中間状態に至る前に停止すると、スライドプレート２２Ａはばねユニット１０Ａの発生する弾性力により再び開状態に戻る。

これに対し、中間状態よりも更にスライドプレート２２ＡをＣ２方向にスライドさせると、スライドプレート２２Ａに対するばねユニット１０Ａによる弾性力の付勢方向は反転し、よってばねユニット１０Ａの弾性力は、ベースプレート２１Ａに対してスライドプレート２２Ａを閉じる方向（図中矢印Ｃ２方向）に向け作用する。

よって、中間状態よりもスライドプレート２２ＡをＣ２方向にスライドさせると、その後は操作を解除してもスライドプレート２２Ａはばねユニット１０Ａの発生する弾性力により自動的に閉状態（図５（Ｂ）に示す状態）までスライドする。よって、ばねユニット１０Ａは、いわゆるセミオートのスライド機構として機能する。なお、スライドプレート２２Ａを閉状態から開状態に戻す動作は、上記の動作の逆の動作となる。

図６は、ばねユニット１０Ａを組み込んだ本発明の第２実施形態であるスライド機構２０Ｂを示している。また図７は、第２実施形態に係るスライド機構２０Ｂを搭載した電子機器４０Ｂを示している。

前記した第１実施形態であるスライド機構２０Ａは、ベースプレート２１Ａとスライドプレート２２Ａとの間に一つのばねユニット１０Ａを配設した構成としていた。これに対して本実施形態に係るスライド機構２０Ｂは、ベースプレート２１Ｂとスライドプレート２２Ｂとの間に複数のばねユニット１０Ａを配設したことを特徴とするものである。

本実施形態に係るスライド機構２０Ｂは、二つのばねユニット１０Ａをスライドプレート２２Ｂの両側部に配設する構成している。この際、図６に示すように、一対のばねユニット１０Ａが対称となるよう配置してもよい。

このように配置することにより、一方のばねユニット１０Ａの湾曲部１１ａ，１２ａはＣ１方向側に位置し、他方のばねユニット１０Ａの湾曲部１１ａ，１２ａはＣ２方向側に位置することとなる。これにより、ベースプレート２１Ｂに対してスライドプレート２２Ｂがスライドする際、開状態から閉状態にスライドするとき、及び閉状態から開状態にスライドするときで、各ばねユニット１０Ａが発生させる弾性力が均一化し、これによってもガタツキのない安定したスライド動作が可能となる。

図８乃至図１０は、本発明の第２及び第３実施形態であるばねユニット１０Ｂ，１０Ｃを示している。

前記した第１実施形態に係るばねユニット１０Ａは、一つの樹脂ばね１１に一つの金属ばね１２を配設した構成としていた。これに対して第２及び第３実施形態であるばねユニット１０Ｂ，１０Ｃは、一つの樹脂ばね１１に複数の金属ばね１２，１３，１４を配設したことを特徴とするものである。

図８は、第２実施形態であるばねユニット１０Ｂを示している。本実施形態に係るばねユニット１０Ｂは、樹脂ばね１１及び金属ばね１２，１３の端部１１ｃ，１２ｃ，１３ｃと端部１１ｄ，１２ｄ，１３ｄとが対向する側を内側とした場合、金属ばね１２，１３は樹脂ばね１２の外側に配設されていることを特徴とする。即ち、金属ばね１２，１３は、樹脂ばね１１に対してＹ１方向側に配設された構成とされている。

金属ばね１２，１３の一方の端部１２ｃ，１３ｃは一方の端部１１ｃに形成された取り付け用段部１１ｇに巻回した状態で取り付けられ、他方の端部１２ｄ，１３ｄは他方の端部１１ｄに形成された取り付け用段部１１ｇに巻回した状態で取り付けられる。また、取り付け状態において、端部１１ｃ，１２ｃ，１３ｃ，１１ｄ，１２ｄ，１３ｄを除き、樹脂ばね１１とこれと近接した金属ばね１２との間及び金属ばね１２と金属ばね１３との間は離間するよう構成されている。よって、ばねユニット１０Ｂが駆動した際、各ばね１１，１２，１３間に干渉が発生するようなことはない。

本実施形態のように、樹脂ばね１１に配設する金属ばねの数は一つに限定されるものではなく、複数の金属ばね１２，１３を配設する構成としてもよい。このように、樹脂ばね１１に配設する金属ばねの本数を調整することにより、ばねユニット１０Ｂのばね特性を調整することが可能となる。

図９及び図１０は、第３実施形態であるばねユニット１０Ｃを示している。図９はばねユニット１０Ｃの斜視図であり、図１０はばねユニット１０Ｃの分解斜視図である。本実施形態に係るばねユニット１０Ｂは、金属ばね１２，１４を樹脂ばね１１の外側及び内側にそれぞれ配設したことを特徴とするものである。

樹脂ばね１１及び金属ばね１２，１４の端部１１ｃ，１２ｃ，１４ｃと端部１１ｄ，１２ｄ，１４ｄとが対向する側を内側とした場合、金属ばね１２を樹脂ばね１２の外側に配設すると共に、金属ばね１４を金属ばね１２の内側に配設したことを特徴としている。即ち、金属ばね１２を樹脂ばね１１のＹ１方向側に配設すると共に、金属ばね１４を樹脂ばね１１のＹ２方向側に配置する構成としてもよい。

本実施形態のように、金属ばねの配設位置は樹脂ばね１１の外側に限定されるものではなく、樹脂ばね１１の内側に配設しても、また樹脂ばね１１の外側及び内側の双方に配設することも可能である。この樹脂ばね１１に対する金属ばねの配設位置及び配設数は、ばねユニット１０Ｃに所望するばね特性により適宜選定すればよい。

なお、上記した第２及び第３実施形態であるばねユニット１０Ｂ，１０Ｃでは、一つの樹脂ばね１１に２本の金属ばね１２，１３或いは金属ばね１２，１４を配設した構成を示したが、金属ばねの配設数はこれに限定されることはなく、３以上とすることも可能である。

以上、本発明の好ましい実施形態について詳述したが、本発明は上記した特定の実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明の要旨の範囲内において、種々の変形・変更が可能なものである。

１０Ａ，１０Ｂ，１０Ｃばねユニット
１１樹脂ばね
１２，１３，１４金属ばね
１１ａ，１２ａ，１３ａ，１４ａ湾曲部
１１ｂ，１２ｂ，１３ｂ，１４ｂ延出部
１１ｃ，１１ｄ，１２ｃ，１２ｄ，１３ｃ，１３ｄ，１４ｃ，１４ｄ端部
１１ｅピン挿入孔
１１ｆピン用段部
１１ｇ取り付け用段部
１７，１７ａ，１７ｂピン
２０Ａ，２０Ｂスライド機構
２１Ａ，２１Ｂベースプレート
２２Ａ，２２Ｂスライドプレート
４０Ａ，４０Ｂ電子機器
４１Ａ，４２Ａ第１の筐体
４２Ｂ，４２Ｂ第２の筐体

Claims

樹脂により形成されると共に単一梁構造とされており、一対の端部間に湾曲部を有する樹脂ばねと、
金属の線材により形成されており、一対の端部間に湾曲部を有する金属ばねとを有したばねユニットであって、
前記樹脂ばねの前記端部に前記金属ばねの前記端部を各々取り付けし、
取り付け状態において、前記樹脂ばねと前記金属ばねとが同一平面上に位置するよう構成すると共に、前記端部以外の部位において前記樹脂ばねと前記金属ばねとが離間するよう構成したことを特徴とするばねユニット。
前記金属ばねを複数配設したことを特徴とする請求項１記載のばねユニット。
前記樹脂ばね及び前記金属ばねの前記一対の端部が対向する側を内側とした場合、前記金属ばねを前記樹脂ばねの外側に配設したことを特徴とする請求項１又は２記載のばねユニット。
前記樹脂ばね及び前記金属ばねの前記一対の端部が対向する側を内側とした場合、前記金属ばねを前記樹脂ばねの外側及び内側にそれぞれ配設したことを特徴とする請求項２又は３記載のばねユニット。
前記金属ばねの直径を前記樹脂ばねの厚さよりも小さく設定したことを特徴とする請求項１乃至４のいずれか一項に記載のばねユニット。
ベースプレートと、
該ベースプレートにスライド可能に取り付けられたスライドプレートと、
前記ベースプレートと前記スライドプレートとの間に配設され、前記スライドプレートを前記ベースプレートに対してスライド方向に付勢する請求項１乃至５のいずれか一項に記載のばねユニットとを有することを特徴とするスライド機構。