JP2014160610A - ケーブル挿通孔の止水部材及び該止水部材を備える電子装置 - Google Patents

ケーブル挿通孔の止水部材及び該止水部材を備える電子装置 Download PDF

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Abstract

【課題】防水仕様の電子装置の筺体から引出して使用される機能部品の引出しケーブルの筺体ケーブル挿通孔に防水構造を備えるケーブル挿通孔の止水部材を設ける。
【解決手段】電子装置1の防水仕様の筺体2に対して出入りする引出しケーブル3の筺体ケーブル挿通孔4に取り付けるゴム製のケーブル挿通孔の止水部材10であり、筺体内側に位置する先細形状の内側部材11と、ケーブル挿通孔4に密着する孔内部材12と、筺体外側に位置する肉厚の外側部材13とを備え、内側部材11、孔内部材12及び外側部材13を貫通し、引出しケーブル3を挿通するケーブル孔14には止水リング15を設け、外側部材13の肉厚部にはケーブル孔14よりも大きい直径を備えた円周溝16を設け、円周溝16の底面には、外側に通じる水抜き孔17を設け、ケーブル孔14をケーブル3が移動しても水が筺体2の内部に侵入しないようにしたケーブル挿通孔の止水部材である。
【選択図】図3

Description

本出願は、電子装置から取り外して使用する機能部品と電子装置とを接続するケーブルの、電子装置における挿通孔を止水するケーブル挿通孔の止水部材及び該止水部材を備える電子装置に関する。
従来、携帯することができる電子装置、例えば携帯電話機には防水構造を備えたものが多い。そして、防水構造を備えた電子機器では一般に、電子機器を構成する下側筐体と上側筐体の接合部に防水用のパッキングが挿入されている。また、防水仕様の携帯電話機で、本体に指紋センサやカメラが搭載されているものでは、指紋センサと本体間、カメラのレンズと本体間にパッキングや防水シール等による防水構造が設けられている。携帯電話機の本体に指紋センサが設けられているものは、例えば特許文献1に記載があり、携帯電話機が防水構造になっているものは、例えば特許文献2に記載がある。
また、近年、携帯電話機よりも画面サイズを大きくした電子装置、例えばスマートフォンやタブレット装置が普及しつつあり、画面サイズが大きいと筺体サイズも大きくなるので、搭載される機能も増える。このようなスマートフォンやタブレット装置も屋外に持ち出されて使用されるので、携帯電話機と同様に防水機能は必須になりつつある。
図1(a)は本出願が対象とする電子装置の一形態であるスマートフォン1の一例を、表示面側から見たものであり、図1(b)は図1(a)に示されるスマートフォン1を、裏面側から見たものである。以後、電子装置とスマートフォンには同じ符号1を付して説明する。スマートフォン1の中央部にはディスプレイ6があり、上側には受話用のスピーカ7、下側には送話用のマイクロフォン8と操作ボタン9がある。また、スマートフォン1の裏面側には、機能部品として、カメラ41、指紋センサ42及び充電端子43が設けられている。
特開2009−49586号公報
特開2008−301440号公報
ところが、関連技術における折り畳み式携帯電話機では2つの筺体の回転接続部における防水構造は、防水ケーブルを使用しているので構造が複雑であり、製造、コスト面では不利のため、スマートフォンやタブレット装置の防水構造には採用しにくい。また、図1(b)に示したように、スマートフォン1に指紋センサ42を設ける場合は、指紋センサ42は裏面側の筺体に設けられるので、指紋センサ42が使いづらいという課題がある。
1つの側面では、本出願は、防水仕様の電子装置において、電子装置から取り外して使用される機能部品を電子装置と接続するケーブルの、電子装置における挿通孔を止水するケーブル挿通孔の止水部材を提供することを目的とする。他の側面では、電子装置本体から取り外して使用する機能部品を備え、該機能部品を電子装置本体と接続するケーブルの、電子装置に設けられたケーブル挿通孔を止水するケーブル挿通孔の止水部材を使用した電子装置を提供することも目的とする。
実施形態の一観点によれば、電子装置の防水仕様の筺体に設けられたケーブル挿通孔に取り付けられるケーブル挿通孔の止水部材であり、筺体の内側に位置する内側部材と、内側部材に連続し、筺体に設けられたケーブル挿通孔の部分に位置する孔内部材と、孔内部材に連続し、筺体の外側に位置する外側部材とを備え、内側部材は、ケーブル挿通孔に挿入可能な先端部と、ケーブル挿通孔の直径よりも大きい基部とを備え、孔内部材は、ケーブル挿通孔の内周面に水密に密着する外周面を備え、外側部材は、ケーブル挿通孔よりも大きな外形と所定の肉厚とを備えており、内側部材、孔内部材及び外側部材を貫通し、ケーブルを挿通するケーブル孔には、孔内部材の部分に第1の止水リングが設けられ、外側部材の部分にケーブル孔の直径よりも大きい直径を備えた円周溝が設けられ、円周溝の底面には、外側部材の外面に連通する水抜き孔が少なくとも1つ設けられていることを特徴とするケーブル挿通孔の止水部材が提供される。
実施形態の他の観点によれば、防水仕様の筺体と、筺体から取り外して使用する機能部品とを備え、機能部品が筺体に設けられたケーブル挿通孔を介して筺体に対して出入りするケーブルで筺体内の回路基板と接続されており、筺体の内側にはケーブルの巻き取り機構が設けられている電子装置であって、ケーブル挿通孔に、内側部材と、孔内部材と、外側部材とを備え、内側部材は、ケーブル挿通孔に挿入可能な先端部と、ケーブル挿通孔の直径よりも大きい基部とを備え、孔内部材は、ケーブル挿通孔の内周面に水密に密着する外周面を備え、外側部材は、ケーブル挿通孔よりも大きな外形と所定の肉厚とを備えており、内側部材、孔内部材及び外側部材を貫通し、ケーブルを挿通するケーブル孔には、孔内部材に止水リングが設けられ、外側部材にケーブル孔の直径よりも大きい直径を備えた円周溝が設けられ円周溝の底面には、外側部材の外面に連通する水抜き孔が少なくとも1つ設けられているケーブル挿通孔の止水部材を備える電子装置が提供される。
(a)は本出願が対象とする電子装置の一形態であるスマートフォンの一例の斜視図、(b)は(a)に示されるスマートフォンの裏面側を示す斜視図である。 (a)は着脱式の機能部品を備えた電子装置を表面側から見た斜視図、(b)は(a)に示される電子装置の上部側を矢印A方向から見た部分斜視図である。 (a)は図2(a)に示したスマートフォンの上部側の部分拡大断面図、(b)は(a)に示されるケーブル挿通孔の止水部材の斜視図、(c)は(b)に示されるケーブル挿通孔の止水部材を反対側から見た斜視図である。 (a)は図3(a)に示されるケーブル挿通孔の止水部材の断面を含む斜視図、(b)は(a)に示したケーブル挿通孔の止水部材にケーブルが通された状態を示す斜視図、(c)は(b)のB部の部分拡大斜視図、(d)は(c)に示したケーブル挿通孔の止水部材にケーブルが通された状態を示す部分拡大斜視図、(e)はケーブル挿通孔の止水部材の別の実施例を示す部分拡大断面図、(f)は(e)に示したケーブル挿通孔の止水部材にケーブルが通された状態を示す部分拡大断面図である。 (a)はケーブル挿通孔の止水部材の外側部材の一実施例の部分斜視図、(b)は(a)に示したケーブル挿通孔の止水部材の外側部材からケーブルが引き出される時の状態を示す部分拡大断面図、(c)は(a)に示したケーブル挿通孔の止水部材の外側部材から筺体内にケーブルが引き込まれる時の状態を示す部分拡大断面図である。 (a)は図2に示した機能部品の防水構造を示す分解断面図、(b)は図2に示した機能部品の断面図である。
以下、添付図面を用いて本出願の実施の形態を、具体的な実施例に基づいて詳細に説明する。
図2(a)は着脱式の機能部品20、例えば指紋センサユニット20を備えた電子装置であるスマートフォン1をディスプレイ6が設けられた側から見たものである。ディスプレイ6はスマートフォン1の中央部にあり、上側には受話用のスピーカ7、下側には送話用のマイクロフォン8と操作ボタン9がある。本出願が対象とするスマートフォン1は防水仕様であり、スマートフォン1の上部から取り外して使用される指紋センサユニット20も防水仕様となっている。指紋センサユニット20の防水仕様については後述する。また、指紋センサユニット20にはスマートフォン1の防水仕様の筺体2(以後単に筺体2と記す)から引出される引出しケーブル3がある。
図2(b)は図2(a)に示したスマートフォン1の上部側を矢印A方向から見たものである。スマートフォン1の筺体2の上部には切欠き部2があり、この切欠き部2Kに指紋センサユニット20が嵌めこまれる。指紋センサユニット20の筺体21の両側には、バネ等の付勢力により押されると筺体21内に没入する出没突起22が設けられている。このため、指紋センサユニット20を切欠き部2Kに嵌め込む時は、この出没突起22が指紋センサユニット20の筺体21内に没入し、指紋センサユニット20が切欠き部2Kに嵌め込まれた時は、出没突起22が切欠き部2Kにある凹部2Rに係合する。
指紋センサユニット20は、スマートフォン1に対して引出しケーブル3(以後単にケーブル3と記す)で接続している。そして、スマートフォン1の筺体2から指紋センサユニット20を取り外して使用する時には、ケーブル3がスマートフォン1の筺体2から引出される。また、指紋センサユニット20をスマートフォン1の筺体2の切欠き部2Kに戻す時には、ケーブル3は自動的に筺体2の内部に引き込まれる。
ケーブル3は、スマートフォン1の筺体2に設けられたケーブル挿通孔(図3(a)参照)を通って移動するが、スマートフォン1の筺体2は防水仕様であるので、本出願では、ケーブル挿通孔にケーブル挿通孔の止水部材10が取り付けられている。そして、本出願では、ケーブル挿通孔の止水部材10が次の条件を満たすようにした。
(1)スマートフォン1の筺体2とケーブル挿通孔の止水部材10の間を止水する
(2)ケーブル挿通孔の止水部材10とこの部材を移動するケーブル3との間を止水する
(3)防塵/防水をより確実とする
ここで、上記条件(1)〜(3)を満たすケーブル挿通孔の止水部材10の構造、並びにケーブル挿通孔の止水部材10を備えたスマートフォン1の構造を図3から図6を用いて説明する。
図3(a)は、図2(a)に示したスマートフォン1の上部側を部分的に拡大した断面図であり、筺体2の切欠き部2Kから指紋センサユニット20が取り外された状態を示している。筺体2の内部には、ケーブル巻取機構30があり、そのリール31にケーブル3が巻きつけられている。ケーブル巻取機構30には図示を省略するがバネが取り付けられており、このバネはリール31をケーブル3を巻き取る側に付勢している。電子装置で使用されるケーブル巻取機構30の構造は公知であるので、ここでは説明を省略する。ケーブル巻取機構30からは信号取り出し線32が引き出されており、信号取り出し線32の自由端部にはコネクタ33がある。このコネクタ33は、筺体2の内部に設けられた回路基板50に実装されたコネクタ51に接続されている。この構成により、指紋センサユニット20で検出された信号が回路基板50に伝えられて処理される。
そして、スマートフォン1の筺体2に設けられたケーブル挿通孔4には、ケーブル挿通孔の止水部材10が取り付けられている。ケーブル挿通孔の止水部材10の構造については、図3(a)、(b)及び図4(a)を用いて詳しく説明する。図3(b)は、図3(a)に示されるケーブル挿通孔の止水部材10を筺体の外側から見た斜視図であり、図3(c)は、図3(b)に示されるケーブル挿通孔の止水部材10を反対側から見た斜視図である。また、図4(a)には図3(a)に示されるケーブル用止水部材10の中心を通る軸線における断面を示してある。
これらの図から分かるように、ケーブル挿通孔の止水部材10は、内側部材(アンカー部材)11、孔内部材12及び外側部材13を備え、柔軟なゴム材料で形成されている。内側部材11は筺体2の内側に位置し、ケーブル挿通孔4の直径よりも細い先端部11Tと、ケーブル挿通孔4の直径よりも大きい基部11Bとを備えする。孔内部材12は、内側部材11に連続して設けられ、筺体2に設けられたケーブル挿通孔4の部分に位置し、その外周面がケーブル挿通孔4に水を通さないように密着する。外側部材13は孔内部材12に連続して設けられ、筺体2の外側に位置し、ケーブル挿通孔4よりも大きな外形と所定の肉厚とを備えている。
また、内側部材11の基部11Bの筺体2との当接面には、基部11Bと筺体2の間の止水を確実にするための止水リング15Bが設けられている。更に、外側部材13の、筺体2との当接面には、外側部材13と筺体2の間の止水を確実にするための止水リング15Cが設けられている。これらの止水リング15B、15Cの断面はこの実施例では半円である。
一方、内側部材11、孔内部材12及び外側部材13を貫通して、ケーブル3を挿通するケーブル孔14には、孔内部材12の部分に3条の止水リング15Aが、所定間隔を隔てて設けられている。そして、これらの止水リング15Aの内部には、止水リング15Aの変形を容易にするためのエアーリング18が設けられている。エアーリング18は止水リング15Aの凸部を変形させるための空洞部である。エアーリング18は、図4(c)に示すように、ケーブル孔14内にケーブルが入っていない状態では断面が円形であるが、ケーブル孔14内にケーブルが入っている状態では、図4(b)、(d)に示すように押されて潰れた形状になる。
従来のOリングを用いて抑え込む構造は、Oリング自身がゴム材で充填される構造になっているため、ゴム自身の厚みが大きくなり、ケーブル3を押さえ込むときに干渉させる際の圧力(反力)が強くなる。このため、ケーブル孔14内をケーブル3が摺動移動しにくい。これに対して、止水リング15A内にエアーリング18を設けると、ゴムのみの反力に対して、反力の軽減とエアーリング18の潰し量の増加に伴う押さえ込みストロークの増加により、ケーブル3を確実に押さえ込んだ状態で摺動させることができる。
なお、止水リング15Aの形状は、エアーリング18を含む断面が半円形状とする以外に、図4(b)に示すように、ケーブル孔14の内周面から突出する断面が矩形の形状で肉厚の薄い形状とすることができる。このように、止水リング15Aの肉厚を薄くしておけば、ケーブル3の移動時に引出しケーブル3の移動方向に止水リング15Aが倒れることにより、ケーブル3を確実に押さえ込んだ状態で摺動させることができる。
次に、外側部材13の構造について説明する。外側部材13の外形形状は円柱状でなくても良い。外側部材13にはケーブル孔14の直径よりも大きい直径を備えた円周溝16が設けられている。円周溝16の底面には、外側部材13の外面に連通する水抜き孔17が少なくとも1つ設けられている。図5(a)には外側部材13の外面に水抜き孔17が8個設けられた実施例が示されている。水抜き孔17の個数を多くすると外側部材13の強度が低くなるが、適切な数を設けておけば、ケーブル挿通孔の止水部材10を筺体2のケーブル挿通孔4に取り付ける時の向きを選ぶ必要がなくなり、取り付け作業性が向上する。
また、外側部材13の自由端面には、外側部材13の外側からケーブル孔14側に向かって傾斜するテーパ部13Tが設けられており、テーパ部13Tにはケーブル孔14側から外側に向かって放射状にスリット13Sが設けられている。この実施例では、スリット13Sとして、スリット長が長いスリット13SLと短いスリット13SSの、長さの異なるスリット13Sが交互に設けられている。このように、テーパ部13Tにスリット13を設けておくと、テーパ部13Tの先端部13Pがケーブルの移動方向に変形することができる。図5(e)は、外側部材13からケーブル3が引き出される時のテーパ部13Tの先端部13Pの変形を示し、図5(c)は、外側部材13から筺体2内にケーブル3が引き込まれる時のテーパ部13Tの先端部13Pの変形を示している。
このスリット13Sにより、ケーブル3が筺体2内に引き込まれる時の抵抗を削減しながら、先端部13Pでケーブル3の外周部に付着したごみや水分を濾し取る作業を行う。テーパ部13Tの構造は初期水きり弁とも呼ばれる。そして、スリット長が長いスリット13SLにより弾性力が大きい部分としてケーブル3の押さえ力の確保を行い、スリット長が短いスリット13SSの部分でよりケーブルの外周に沿わせることができる。ケーブル3の外周部に付着したごみや水分が先端部13Pで濾し取られ、テーパ部13Tと水抜き孔17から落下する様子が図5(c)に示される。
最後に、図6を用いて機能部品であり指紋センサユニット20の一実施例について説明する。図6(a)は、図2に示した機能部品20の筺体21を上下に分解して示すものである。筺体21は上側筺体21Uと下側筺体21Lを備えており、内部にはコネクタ28が実装された回路基板27を備える。回路基板27に実装される指紋センサの図示は省略する。指紋センサユニット20をスマートフォンに接続するケーブル3にはOリング23が挿通され、このOリング23が上側筺体21Uと下側筺体21Lに設けられたケーブル挿通孔25の内周部に設けられた環状凹部26に嵌め込まれる。ケーブル挿通孔25以外の上側筺体21Uと下側筺体21Lとの接合部には防水シール24が取り付けられて上側筺体21Uと下側筺体21Lとが接合される。図6(b)は指紋センサユニット20の一実施例の断面図である。
このように、防水構造を備えた筺体から機能部品を引き出す構造のスマートフォンに、以上説明した実施例のケーブル挿通孔の止水部材を用いることにより、スマートフォンの製品品質の向上、作業性の向上、及びそれに伴うコストの低減が可能となる。また、以上の実施例では電子装置としてスマートフォンを説明したが、本出願のケーブル挿通孔の止水部材は、タブレット装置や、携帯型で防水仕様の筺体を備える電子装置に広く適用することができる。
なお、以上説明した実施例では、機能部品として指紋センサユニットを説明したが、機能部品としてはその他に、生体信号を検出して脈拍や血圧を測る生体信号検出センサユニット等が考えられる。
以上、本出願を特にその好ましい実施の形態を参照して詳細に説明した。本出願の容易な理解のために、本出願の具体的な形態を以下に付記する。
(付記1) 電子装置の防水仕様の筺体に設けられたケーブル挿通孔に取り付けられるケーブル挿通孔の止水部材であり、
前記筺体の内側に位置する内側部材と
前記内側部材に連続し、前記筺体に設けられたケーブル挿通孔の部分に位置する孔内部材と、
前記孔内部材に連続し、前記筺体の外側に位置する外側部材とを備え、
前記内側部材は、前記ケーブル挿通孔の直径よりも細い先端部と、前記ケーブル挿通孔の直径よりも大きい基部とを備え、
前記孔内部材は、前記ケーブル挿通孔の内周面に水密に密着する外周面を備え、
前記外側部材は、前記ケーブル挿通孔よりも大きな外形と所定の肉厚とを備えており、
前記内側部材、前記孔内部材及び前記外側部材を貫通し、ケーブルを挿通するケーブル孔には、前記孔内部材の部分に第1の止水リングが設けられ、前記外側部材の部分に前記ケーブル孔の直径よりも大きい直径を備えた円周溝が設けられ、
前記円周溝の底面には、前記外側部材の外面に連通する水抜き孔が少なくとも1つ設けられていることを特徴とするケーブル挿通孔の止水部材。
(付記2) 前記ケーブル挿通孔の止水部材は柔軟なゴム材料で形成されていることを特徴とする付記1に記載のケーブル挿通孔の止水部材。
(付記3) 前記内側部材には、前記基部の前記筺体との当接面に第2の止水リングが設けられており、
前記外側部材の、前記筺体との当接面に第3の止水リングが設けられていることを特徴とする付記1又は2に記載のケーブル挿通孔の止水部材。
(付記4) 前記第1の止水リングは、前記ケーブル孔の軸線方向に複数個設けられていることを特徴とする付記1から3の何れかに記載のケーブル挿通孔の止水部材。
(付記5) 前記第1の止水リングは、前記ケーブル孔の内周面から突出する断面が半円状の形状をしており、前記第1の止水リングの内側には、前記第1の止水リングの前記ケーブル孔からの高さを変更するエアーリングが設けられていることを特徴とする付記4に記載のケーブル挿通孔の止水部材。
(付記6) 前記第1の止水リングは前記ケーブル孔の内周面から突出する断面が矩形の形状をしており、前記引出しケーブルの移動時に前記引出しケーブルの移動方向に倒れることを特徴とする付記4に記載のケーブル挿通孔の止水部材。
(付記7) 前記外側部材の自由端面には、前記外側部材の外側から前記ケーブル孔側に向かって傾斜するテーパ部が設けられており、前記テーパ部には前記ケーブル孔側から外側に向かって放射状にスリットが設けられていることを特徴とする付記1から6の何れかに記載のケーブル挿通孔の止水部材。
(付記8) 前記スリットとして、スリット長が異なるものが交互に設けられていることを特徴とする付記7に記載のケーブル挿通孔の止水部材。
(付記9) 防水仕様の筺体と、前記筺体から取り外して使用する機能部品とを備え、前記機能部品が前記筺体に設けられたケーブル挿通孔を介して前記筺体に対して出入りするケーブルで前記筺体内の回路基板と接続されており、前記筺体の内側には前記ケーブルの巻き取り機構が設けられている電子装置であって、
前記ケーブル挿通孔に付記1から8の何れかに記載のケーブル挿通孔の止水部材を備える電子装置。
(付記10) 前記機能部品が指紋センサであることを特徴とする付記9に記載の電子装置。
(付記11) 前記機能部品の筺体が防水仕様になっていることを特徴とする付記9又は10に記載の電子装置。
1 電子装置(スマートフォン)
2 防水仕様の筺体
3 引出しケーブル
4 ケーブル挿通孔
5 回路基板
10 ケーブル挿通孔の止水部材
11 内側部材
12 孔内部材
13 外側部材
13S スリット
13T テーパ部
15,15A,15B 止水リング
17 水抜き孔
20 機能部品(指紋センサユニット)

Claims (5)

  1. 電子装置の防水仕様の筺体に設けられたケーブル挿通孔に取り付けられるケーブル挿通孔の止水部材であり、
    前記筺体の内側に位置する内側部材と、
    前記内側部材に連続し、前記筺体に設けられたケーブル挿通孔の部分に位置する孔内部材と、
    前記孔内部材に連続し、前記筺体の外側に位置する外側部材とを備え、
    前記内側部材は、前記ケーブル挿通孔に挿入可能な先端部と、前記ケーブル挿通孔の直径よりも大きい基部とを備え、
    前記孔内部材は、前記ケーブル挿通孔の内周面に水密に密着する外周面を備え、
    前記外側部材は、前記ケーブル挿通孔よりも大きな外形と所定の肉厚とを備えており、
    前記内側部材、前記孔内部材及び前記外側部材を貫通し、ケーブルを挿通するケーブル孔には、前記孔内部材の部分に第1の止水リングが設けられ、前記外側部材の部分に前記ケーブル孔の直径よりも大きい直径を備えた円周溝が設けられ、
    前記円周溝の底面には、前記外側部材の外面に連通する水抜き孔が少なくとも1つ設けられていることを特徴とするケーブル挿通孔の止水部材。
  2. 前記第1の止水リングは、前記ケーブル孔の軸線方向に複数個設けられていることを特徴とする請求項1に記載のケーブル挿通孔の止水部材。
  3. 前記外側部材の自由端面には、前記外側部材の外側から前記ケーブル孔側に向かって傾斜するテーパ部が設けられており、前記テーパ部には前記ケーブル孔側から外側に向かって放射状にスリットが設けられていることを特徴とする請求項1又は2に記載のケーブル挿通孔の止水部材。
  4. 防水仕様の筺体と、前記筺体から取り外して使用する機能部品とを備え、前記機能部品が筺体に設けられたケーブル挿通孔を介して前記筺体に対して出入りする引出しケーブルで前記筺体内の回路基板と接続されており、前記筺体の内側には前記ケーブルの巻き取り機構が設けられている電子装置であって、
    前記ケーブル挿通孔に請求項1から3の何れか1項に記載のケーブル挿通孔の止水部材を備える電子装置。
  5. 前記機能部品が指紋センサであることを特徴とする請求項4に記載の電子装置。
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