JP2014212477A - アンテナユニットおよび電子機器 - Google Patents

Abstract

【課題】回動および伸縮可能なロッド部を有するアンテナユニットに関し、ロッド部の操作性を損なうことなく、保持機能を得る。【解決手段】回動および伸縮可能なロッド部（１４）を有するアンテナユニット（２）に、ロッド部の回動を制御する複数の板ばね（板ばね部４４）と、ロッド部（１４）またはロッド部の支持部材（ヒンジ軸部１８）に単一または複数の凹部（溝部４６）または凸部（山部６６）を有する。一の板ばねが凹部に嵌合しまたは凸部に一致した状態で、他の板ばねが凹部と嵌合しないまたは凸部に一致しない配置関係にある。【選択図】図９

Description

本開示の技術は、回動および伸縮可能なロッド部を有するアンテナユニットおよび電子機器に関する。

デジタル放送などの放送受信が可能な携帯電話機などの電子機器では放送電波を受信するためにアンテナが搭載されている。ロッドアンテナは、放送受信の際ロッド部を伸長し、良好な受信状態が得られる向きに調整できるし、放送を受信しない場合にはロッド部を短縮し、装置内に収容可能である。このため、携帯性、小型化などが求められる携帯装置では一般にロッドアンテナが用いられている。

斯かるアンテナに関し、先端側部材を屈曲可能に備えた基端側部材をホルダーにより回転可能且つ摺動可能に保持することが知られている（たとえば、特許文献１）。

アンテナにアンテナ本体部とアンテナ基部を備え、アンテナ基部が円筒状のアンテナ保持部に保持され、該アンテナ保持部内で摺動可能な摺動部を備えることが知られている（たとえば、特許文献２）。

伸縮および回転可能なアンテナとホルダーとの間に環状の導通ばねを備え、該導通ばねとの擦れ合いでアンテナを保持させることが知られている（たとえば、特許文献３）。

アンテナにアンテナ基部と固定軸とを備え、これらの間に配置した金属球をアンテナ基部側にあるスプリングにより固定軸に圧接させ、固定軸にアンテナ基部を回転可能に保持することが知られている（たとえば、特許文献４）。

特開２００９−１１１７４５号公報 特開２０１１−６１５４９号公報 特開２０００−３０７３１８号公報 特開平５−３７２１７号公報

ところで、薄型化や小型化が要請される電子機器では、アンテナについても同様に小サイズ化が求められている。地上デジタル放送受信に用いられるアンテナでは、受信周波数帯域に適合するアンテナ長が必要であり、伸長時のアンテナ長が１００〔ｍｍ〕超のものもある。このようなアンテナ長を持つアンテナは、伸長時のロッド部の重量が増加するし、アンテナの向きを調整した状態で維持するには、ロッド部の重量増加に加え、そのロッド部の保持力を増加させなければならない。携帯装置の薄型化に伴い、アンテナの支持構造部の小型化が図られている場合、支持構造部でばねにより保持力を得ようとすれば、ばねの小型化に相反して耐荷重を増大させなければならないという課題がある。

また、保持力を得るためのばね荷重を増大させれば、アンテナ保持機能を増大させることができる反面、アンテナの伸縮や収納時の操作性を低下させるという課題がある。

斯かる課題は既述の特許文献１ないし４のいずれにも開示されていないし、斯かる課題を解決することの示唆もない。

そこで、本開示技術の目的は上記課題に鑑み、回動および伸縮可能なロッド部を有するアンテナユニットに関し、ロッド部の操作性を損なうことなく、保持機能を得ることにある。

上記目的を達成するため、本開示の構成の一側面によれば、回動および伸縮可能なロッド部を有するアンテナユニットに、ロッド部の回動を制御する複数の板ばねと、ロッド部またはロッド部の支持部材に単一または複数の凹部または凸部を有する。一の板ばねが凹部に嵌合しまたは凸部に一致した状態で、他の板ばねが凹部と嵌合しないまたは凸部に一致しない配置関係にある。

本開示の技術によれば、次のいずれかの効果が得られる。

(1) ロッド部の操作性を損なうことがなく、回動および伸縮可能なロッド部の保持機能が得られる。

(2) アンテナユニットを小型化でき、アンテナユニットを搭載する電子機器に対するアンテナユニットの収容スペースを小さくできる。

そして、本発明の他の目的、特徴および利点は、添付図面および各実施の形態を参照することにより、一層明確になるであろう。

第１の実施の形態に係るアンテナユニットおよび携帯端末装置の一例を示す斜視図である。 アンテナを収縮させた携帯端末装置の正面および側面を示す図である。 アンテナを伸長させた携帯端末装置を示す正面図である。 アンテナの屈曲および保持を示す図である。 アンテナユニットを示す図である。 図５のVIA−VIA線断面およびヒンジ軸部の摺動を示す断面図である。 ホルダ部の構成部材を示す図である。 図７のVIIIA −VIIIA 線断面およびVIIIB −VIIIB 線断面を示す断面図である。 ヒンジ軸部の溝部と板ばね部の嵌合および非嵌合を示す図である。 図９のＸ部を拡大して示す断面図である。 発生トルクとヒンジ軸部の関係を示す図である。 摺動抑止力および回動抑止力とヒンジ軸部の関係を示す図である。 摺動抑止力および回動抑止力とヒンジ軸部の関係を示す図である。 回動抑止力の遷移を示す図である。 回動抑止力の遷移を示す図である。 回動抑止力の遷移を示す図である。 第２の実施の形態に係るアンテナユニットの環状ばねおよびヒンジ軸部の一例を示す断面図である。 アンテナユニットのホルダ部の断面を示す図である。 ヒンジ軸部と板ばね部の関係を示す拡大断面図である。

〔第１の実施の形態〕

図１は、第１の実施の形態に係るアンテナユニットおよび携帯端末装置の一例を示している。アンテナユニット２は本開示のアンテナユニットの一例である。このアンテナユニット２は、回動および伸縮可能に携帯端末装置４に取り付けられている。この携帯端末装置４は本開示の電子機器の一例である。この携帯端末装置４はたとえば、偏平な筐体６を備え、この筐体６の側縁側にアンテナユニット２が取り付けられている。筐体６の前面側には表示画面８が設置されている。

図２のＡおよびＢは、アンテナユニット２を筐体６内に収納した携帯端末装置４を示している。図３は、アンテナユニット２を伸長させた携帯端末装置４を示している。

アンテナユニット２はホルダ部１０、ヒンジ部１２およびロッド部１４を有する。ホルダ部１０はアンテナユニット２の本体部であって、ヒンジ部１２およびロッド部１４と導通し、これらを保持する導通保持手段の一例である。このホルダ部１０は取付け部１６を備える。この取付け部１６によりホルダ部１０が筐体６に取り付けられる。これにより、アンテナユニット２が筐体６に固定され、支持される。

ヒンジ部１２はロッド部１４を支持する支持部材の一例である。このヒンジ部１２はヒンジ軸部１８を備える。このヒンジ軸部１８がホルダ部１０にロッド部１４を屈曲可能に支持する。

ロッド部１４は、複数のアンテナエレメント（以下単に「エレメント」と称する）１４−１、１４−２、１４−３、１４−４およびキャップ部１９が含まれる。各エレメント１４−２、１４−３、１４−４は筒状である。各エレメント１４−１、１４−２、１４−３、１４−４の径は、エレメント１４−１が最も小径であり、エレメント１４−４が最も径大である。エレメント１４−１はエレメント１４−２内に収容可能であり、エレメント１４−２はエレメント１４−３内に収容可能であり、エレメント１４−３はエレメント１４−４内に収容可能である。これにより、ロッド部１４は回動可能であるとともに伸縮可能である。キャップ部１９はエレメント１４−４の先端に備えられたアンテナエレメントである。収縮させたロッド部１４を収納するアンテナ収納部２０がこのキャップ部１９により閉じられる。

図４のＡは、ヒンジ部１２で直立状態から水平方向に屈曲させたアンテナユニット２を示している。筐体６からヒンジ軸部１８を引き出し、ヒンジ軸部１８の支持軸２２を中心にロッド部１４を回転させることができる。これにより、ロッド部１４は直立状態から水平方向のたとえば、９０〔°〕の角度範囲で屈曲させることが可能である。

図４のＢは、屈曲させたアンテナユニット２の自重がヒンジ軸部１８の回動方向に作用する状態を示している。この場合、ロッド部１４を伸長状態で屈曲状態としたアンテナユニット２では、ロッド部１４の自重により、ヒンジ軸部１８に回転モーメントＭが作用する。この回転モーメントＭがヒンジ軸部１８の回転抑止力に打ち勝つと、ロッド部１４は回転モーメントＭの方向に回動することになる。さらに詳細に言えば、回転抑止力とヒンジ軸部１８に作用する回転モーメントＭとが平衡する位置まで回動することになる。ヒンジ軸部１８の回転抑止力が小さければ、ロッド部１４は鉛直状態まで回動することになる。

図５は、携帯端末装置４から分離して短縮状態としたアンテナユニット２を示している。ホルダ部１０にある取付け部１６には透孔２４が形成されている。この透孔２４に固定ねじを挿通させ、この固定ねじのねじ部を筐体６にねじ込むことにより、ホルダ部１０が筐体６に固定可能である。

図６は、図５のVIA −VIA 線断面を示している。ホルダ部１０は中空部２６を備える筒体である。この中空部２６にはヒンジ軸部１８が軸方向に摺動および回動可能に挿入されている。

ホルダ部１０には、前側に第１の軸受けとして軸受け部３０が形成され、後側に軸受け環３２が設置されている。軸受け環３２には第２の軸受けとして軸受け部３４が形成されている。この軸受け部３０には軸受け孔３６が形成され、軸受け部３４には軸受け孔３８が形成されている。各軸受け孔３６、３８は中空部２６の内径より径小であり、軸受け孔３８の内径は軸受け孔３６の内径より径大である。これら軸受け孔３６、３８にはヒンジ軸部１８が挿入され、ヒンジ軸部１８の軸方向に摺動可能であるとともに、回動可能に支持されている。

ヒンジ軸部１８の後端にはフランジ部４０が形成されている。このフランジ部４０の外径は、軸受け孔３８より径大である。これにより、フランジ部４０および軸受け環３２は、ヒンジ軸部１８のストッパ機構であり、ホルダ部１０からヒンジ軸部１８のａ方向（ロッド部１４の先端方向）への抜け止めとして機能する。

このホルダ部１０の中空部２６には、軸受け部３０、３４の間に環状ばね４２が設置されている。この環状ばね４２は、中空部２６の内壁とヒンジ軸部１８の外周との間に配置されている。この環状ばね４２は、一対の環状部４２−１と４２−２とを備え、環状部４２−１と４２−２との間にロッド部１４の回動を制御する複数の板ばね部４４を有する。一方の環状部４２−１は軸受け部３０側に配置されて中空部２６の内壁に固定され、他方の環状部４２−２は軸受け部３４側に配置されて中空部２６の内壁に固定されている。各板ばね部４４は、板ばねの一例である。各板ばね部４４は、ヒンジ軸部１８の中心方向に湾曲して突出し、ヒンジ軸部１８の周面側に圧接している。

ヒンジ軸部１８の周面はゆるやかな曲面によって径小面となっている。このヒンジ軸部１８の周面には、複数の溝部４６がヒンジ軸部１８の軸方向に向かって板ばね部４４と平行に形成されている。各溝部４６は凹部の一例であり、板ばね部４４と嵌合可能な幅に形成されている。

図６のＢは、ヒンジ軸部１８を図６のＡに示す状態から矢印ｂ方向に摺動させた状態を示している。

矢印ｂ方向にヒンジ軸部１８に対して力が加えられると、その力が板ばね部４４の摺動抑止力を超えれば、ヒンジ軸部１８を矢印ｂ方向に摺動させることができる。この場合、溝部４６に嵌合していた板ばね部４４は、溝部４６からヒンジ軸部１８の移動方向と反対方向（ｂ方向と逆方向）に溝部４６から脱して溝部４６外の周面側を圧接する。これにより、ヒンジ軸部１８が複数の板ばね部４４を媒介としてホルダ部１０に保持される。

図７は、ホルダ部１０を分解して示している。このホルダ部１０には軸受け環３２を嵌入させる嵌入部４８が形成されている。この嵌入部４８は中空部２６の内径より径大である。中空部２６と嵌入部４８との境界部には軸受け環３２を係止する係止部５０が段差によって形成されている。

このホルダ部１０には、中空部２６に環状ばね４２が装着される。ヒンジ軸部１８には、ロッド部１４のキャップ部１９側から軸受け環３２が取り付けられる。この軸受け環３２が取り付けられたヒンジ軸部１８が、環状ばね４２の内側に嵌入部４８側からロッド部１４を挿入することにより、環状ばね４２内に装着される。そして、ホルダ部１０の嵌入部４８には、ヒンジ軸部１８上にある軸受け環３２が嵌入される。これにより、ホルダ部１０にはヒンジ軸部１８、軸受け環３２および環状ばね４２が一体化され、ヒンジ軸部１８およびロッド部１４が回動および摺動可能に装着される。

ホルダ部１０はたとえば、金属材料で形成される。このホルダ部１０の中空部２６は断面円形である。この中空部２６には環状ばね４２の環状部４２−１、４２−２が固定されるので、中空部２６の内径は環状部４２−１、４２−２に一致させればよい。

図８のＡは、図７のVIIIA −VIIIA 線断面を示している。この環状ばね４２は複数の板ばね部４４の一例として５枚の板ばね部４４−１、４４−２、４４−３、４４−４、４４−５を備えている。図８のＡに示す環状ばね４２は、ヒンジ軸部１８から離脱させた状態である。斯かる状態では、各板ばね部４４−１、４４−２、４４−３、４４−４、４４−５は圧接方向に膨出している。ヒンジ軸部１８の中心Ｏ（図８のＢ）を中心に、各板ばね部４４−１、４４−２、４４−３、４４−４、４４−５の最膨出部の内径ｒ１はヒンジ軸部１８の溝部４６の底部の径より小さく設定されている。

図８のＢは、図７のVIIIB −VIIIB 線断面を示している。ヒンジ軸部１８には複数の溝部４６の一例として４つの溝部４６−１、４６−２、４６−３、４６−４が形成されている。

各板ばね部４４−１、４４−２、４４−３、４４−４、４４−５の幅ｄ１は、各溝部４６−１、４６−２、４６−３、４６−４の幅ｄ２より狭く、ｄ２＞ｄ１である。これにより、各板ばね部４４−１、４４−２、４４−３、４４−４、４４−５は各溝部４６−１、４６−２、４６−３、４６−４の位置に合致すれば、嵌入可能である。

この実施の形態では、５枚の板ばね部４４−１、４４−２、４４−３、４４−４、４４−５により、各板ばね部４４−１、４４−２、４４−３、４４−４、４４−５の角度θ１は、θ１＝７２〔°〕である。これに対し、４個の溝部４６−１、４６−２、４６−３、４６−４により、各溝部４６−１、４６−２、４６−３、４６−４の角度θ２は、θ２＝９０〔°〕である。角度θ１、θ２は、θ１≠θ２である。

各板ばね部４４−１、４４−２、４４−３、４４−４、４４−５の内径ｒ１は、ヒンジ軸部１８の半径Ｒより小さく、また、溝部４６−１、４６−２、４６−３、４６−４の底部の径ｒ２より小さく設定される。

図９のＡおよびＢは、各板ばね部４４−１、４４−２、４４−３、４４−４、４４−５とヒンジ軸部１８との関係を示している。

図９のＡに示すように、ヒンジ軸部１８をたとえば、矢印Ｎの方向に回動させると、板ばね部４４−１、４４−２、４４−３、４４−４、４４−５のいずれかがヒンジ軸部１８の溝部４６−１、４６−２、４６−３、４６−４のいずれかひとつのみに合致する。この場合、板ばね部４４−１が溝部４６−１に合致し、溝部４６−１に嵌合している。これに対し、他の板ばね部４４−２、４４−３、４４−４、４４−５は溝部４６−２、４６−３、４６−４のいずれにも合致しない。

これにより、たとえば、溝部４６−１に合致した板ばね部４４−１が溝部４６−１に圧接状態となる。他の板ばね部４４−２、４４−３、４４−４、４４−５はヒンジ軸部１８の外周面に対して圧接状態となる。

ヒンジ軸部１８がたとえば、矢印Ｎ方向に更に回動すると、図９のＢに示すように、板ばね部４４−１、４４−２、４４−３、４４−４、４４−５のいずれも溝部４６−１、４６−２、４６−３、４６−４に合致しなければ、各板ばね部４４−１、４４−２、４４−３、４４−４、４４−５はヒンジ軸部１８の外周面に対して圧接状態となる。

図１０は、図９のＡのＸ部を拡大して示している。各溝部４６−１、４６−２、４６−３、４６−４には、図１０に示すように、平坦な底面部５２と一対の傾斜壁面部５４を備える。底面部５２はたとえば、ヒンジ軸部１８の中心線に直交する直交面部である。各傾斜壁面部５４は、底面部５２からヒンジ軸部１８の外周面に傾斜して立ち上がる傾斜面である。つまり、底面部５２は傾斜壁面部５４に囲まれた凹部である。

これに対し、板ばね部４４−１、４４−２、４４−３、４４−４、４４−５はたとえば、断面を長方形状に形成されている。ヒンジ軸部１８が回動すると、その回動により、底面部５２と板ばね部４４−１、４４−２、４４−３、４４−４、４４−５の平坦面側との間に僅かな角度θ３が生じる。

また、底面部５２と傾斜壁面部５４が成す角部５６にたとえば、板ばね部４４−１の角部が当たり、ヒンジ軸部１８が環状ばね４２にロック状態となる。このロック状態を超える回動力をヒンジ軸部１８に付与すると、板ばね部４４−１が弾性により後退する。この場合、ロック状態を超える回動力は、板ばね部４４−１が持つばね荷重を超える値である。これにより、傾斜壁面部５４の傾斜面を板ばね部４４−１がスライドして溝部４６−１の外部に移動し、ヒンジ軸部１８の周面に到達する。

＜発生トルクとヒンジ軸部の関係＞

発生トルクとヒンジ軸部１８の関係について、図１１を参照する。図１１は、ヒンジ軸部１８に対し、環状ばね４２が装着された状態を示している。環状ばね４２の各板ばね部４４−１〜４４−５は、円形周面のヒンジ軸部１８に密着状態である。この場合、板ばね部４４−１の圧接について、
摺動抑止力（板ばね部４４−１からのばね荷重）：Ｆ
ばね荷重Ｆの作用点における抗力：Ｐ
回動抑止力（ヒンジ軸部１８の保持トルク）：Ｔ
ヒンジ軸部１８の中心：Ｏ
ヒンジ軸部１８の半径：Ｒ
板ばね部４４の数：ｎ
ヒンジ軸部１８の表面摩擦係数：μ
ヒンジ軸部１８の回転モーメント：Ｍ
とする。この場合、ヒンジ軸部１８の回転保持に必要な条件は、回動抑止力Ｔが回転モーメントＭを超えることである。つまり、Ｔ＞Ｍである。

そこで、回動抑止力Ｔは、板ばね部４４の数ｎと、抗力Ｐおよびヒンジ軸部１８の半径Ｒから、
Ｔ＝ｎ×Ｐ×Ｒ ・・・(1)
となる。Ｐ＝μＦであるから、式(1) は、
Ｔ＝ｎ×μ×Ｆ×Ｒ ・・・(2)
となる。ゆえに、トルク発生効率Ｔ／Ｆは、
Ｔ／Ｆ＝ｎ×μ×Ｒ ・・・(3)
となる。摺動抑止力Ｆは、ばね荷重Ｆによって与えられ、トルク発生効率Ｔ／Ｆは、摺動抑止力Ｆに対する回転抑止力Ｔであるから、式(3) から明らかなように、ヒンジ軸部１８の半径Ｒに比例する。また、ヒンジ軸部１８の半径Ｒを一定とすれば、トルク発生効率Ｔ／Ｆは、板ばね部４４の数ｎまたは表面摩擦係数μに比例する。つまり、ヒンジ軸部１８の半径Ｒおよび表面摩擦係数μが一定であれば、トルク発生効率Ｔ／Ｆは、板ばね部４４の数ｎに比例して増減することになる。

＜摺動抑止力Ｆおよび回動抑止力Ｔとヒンジ軸部１８の関係＞

図１２は、摺動抑止力Ｆおよび回動抑止力Ｔとヒンジ軸部１８の関係を示している。図１２では、横軸に摺動抑止力Ｆ、縦軸に回動抑止力Ｔを取り、摺動抑止力Ｆと回動抑止力Ｔの関係線（ＴＦ１、ＴＦ２）を示している。関係線ＴＦ１における回動抑止力をＴ１とすると、このＴ１は、
Ｔ１＝ｎ×μ×Ｒ×Ｆ ・・・(4)
である。これに対し、関係線ＴＦ２における回動抑止力をＴ２とすると、このＴ２は、
Ｔ２＝ｎ×μ×Ｒ’×Ｆ ・・・(5)
である。但し、Ｒ＞Ｒ’である。

関係線ＴＦ１において、ポイントＬＯは回動抑止力Ｔおよび摺動抑止力Ｆの下限値、ポイントＨＯは回動抑止力Ｔおよび摺動抑止力Ｆの上限値であり、回動抑止力Ｔが適正範囲にある。

関係線ＴＦ２において、ポイントＬ１では、回動抑止力Ｔが下限値であるのに対し、摺動抑止力Ｆは適正範囲にある。ポイントＬ２では、摺動抑止力Ｆが下限値であり、回動抑止力Ｔが低く、回動保持が困難である。ポイントＨ１では、摺動抑止力Ｆが高く、操作性が悪化しているのに対し、回転抑止力Ｔは適正範囲にある。また、ポイントＨ２では回動抑止力Ｔが適正範囲にあるのに対し、摺動抑止力Ｆは上限値である。この場合、Ｗ、Ｗ’は部品精度を表し、Ｗ＝Ｗ’（部品精度一定）である。

ホルダ部１０の保持機能とアンテナユニット２の伸縮および収納時の操作性を両立させるには、関係線ＴＦ１の荷重バランスとなるようにホルダ部１０の環状ばね４２とヒンジ軸部１８で発生する摺動抑止力Ｆおよび回動抑止力Ｔを設定すればよい。

この場合、摺動抑止力Ｆを適正範囲内とし、かつ、回動抑止力Ｔが下限値を下回らないことが必要であり、斯かる条件を充足するように板ばね部４４−１、４４−２・・・４４−５の荷重設計を行えばよい。ホルダ部１０の小径化により、ヒンジ軸部１８を径小化させると、ＴＦ２のように、摺動抑止力Ｆに対する回転抑止力Ｔのトルク発生効率Ｔ／Ｆが低下し、摺動抑止力Ｆおよび回動抑止力Ｔの適正値の両立が困難になる。

回動抑止力Ｔを下限値に維持した場合、摺動抑止力Ｆの下限値Ｌ１は摺動抑止力Ｆの適正範囲内に入るものの、摺動抑止力Ｆの上限値Ｈ１が摺動抑止力Ｆの適正範囲から外れる。その結果、アンテナユニット２の伸縮時の操作力が重くなり、アンテナユニット２の操作性が損なわれる。

これに対し、摺動抑止力Ｆを適正範囲内に維持した場合、回動抑止力Ｔの下限値Ｌ２が回動抑止力Ｔの適正範囲外となる。この場合、ロッド部１４の回動方向の保持機能が低下し、保持できないこととなる。

図１３は、上記実施の形態に係る摺動抑止力Ｆおよび回動抑止力Ｔとヒンジ軸部１８の関係を示している。

上記実施の形態では、アンテナユニット２を回動した際に、ホルダ部１０の環状ばね４２の板ばね部４４−１、４４−２・・・４４−５をヒンジ軸部１８に設けられた溝部４６−１、４６−２・・・４６−４のいずれかに嵌合させる嵌合構造である。斯かる構造では、図１３の関係線ＴＦ３に示すように、摺動抑止力Ｆを適正範囲に維持しつつ、回動抑止力Ｔを増加させることが可能である。この場合、関係線ＴＦ３における回動抑止力をＴ３とすると、このＴ３は、
Ｔ３＝（ｎ×μ×Ｒ’×Ｆ）＋α ・・・(6)
である。ヒンジ軸部１８の回動時に板ばね部４４がヒンジ軸部１８の溝部４６−１、４６−２・・・４６−４のいずれかに嵌合する。これにより、回動抑止力Ｔが生成され、ＴＦ３に示すように、摺動抑止力Ｆが適正範囲に保たれ、回動抑止力Ｔの増加を図ることができる。この場合、Ｗ、Ｗ’は部品精度を表し、Ｗ＝Ｗ’（部品精度一定）である。

ＴＦ３において、ポイントＨ３は、摺動抑止力Ｆの上限であり、回動抑止力Ｔの適正範囲にある。そして、αは、板ばね部４４−１、４４−２・・・４４−５とヒンジ軸部１８の溝部４６−１、４６−２・・・４６−４との嵌合構造により、回動抑止力Ｔの増加分を示している。

＜回動抑止力Ｔの遷移＞

図１４のＡは、単一の溝部４６をヒンジ軸部１８に備えた場合の回動抑止力Ｔの遷移を示している。図１４のＡは、横軸に回動位相η、縦軸に摺動抑止力Ｆを取っている。

Δθは、溝部４６と板ばね部４４との一つの嵌合および非嵌合の区間を示している。この場合、Δθ＝２π／Ｎｓｐである。但し、Ｎｓｐは、板ばね部４４の数である。

板ばね部４４とヒンジ軸部１８の溝部４６との嵌合により生じる回動抑止力Ｔは板ばね部４４の数ｎによって決定される。板ばね部４４の数ｎは、ホルダ部１０やヒンジ軸部１８の小径化により制限を受け、加工面や強度面からも回動抑止点を細かく配置することに限界がある。

図１４のＢは、複数の溝部４６をヒンジ軸部１８に備えた場合の回動抑止力Ｔの遷移を示している。図１４のＢも同様に、横軸に回動位相η、縦軸に摺動抑止力Ｆを取っている。

ヒンジ軸部１８に複数の溝部４６を設置すれば、回動抑止点を細かに配置できる。この場合、Δθ’は、Δθと同様に、溝部４６と板ばね部４４との一つの嵌合および非嵌合の区間である。この場合、既述のΔθより小さくなり、Δθ’＜Δθである。

図１５は、回動抑止力Ｔの変動遷移を示している。ヒンジ軸部１８に複数の溝部４６を配置しても、板ばね部４４との嵌合により摺動抑止力Ｆが変動する。区間θａでは、単一の板ばね部４４が溝部４６に嵌合した場合の摺動抑止力Ｆの低下ΔＦが生じている。これに対し、区間θｂでは、複数ｎの板ばね部４４が溝部４６に嵌合した場合である。この場合、単一の板ばね部４４の嵌合の際に生じる摺動抑止力Ｆの低下ΔＦのｎ倍となり、溝部４６に嵌合する板ばね部４４の数ｎに応じた摺動抑止力Ｆの低下ｎ×ΔＦを生じる。

このように、ヒンジ軸部１８の回動角度が異なれば、摺動抑止力Ｆの低下ΔＦは、摺動抑止力Ｆの低下ｎ×ΔＦに大幅に低減されることになる。つまり、一回転における、摺動抑止力Ｆの変動が大きくなり、摺動抑止力Ｆは適正範囲外となることが予想される。

図１６は、適正な回動抑止力Ｔの遷移を示している。ヒンジ軸部１８の溝部４６−１、４６−２・・・４６−４に対して、複数の板ばね部４４−４、４４−２・・・４４−５の内の単一の板ばね部のみが溝部４６−１、４６−２・・・４６−４のいずれかに合致して嵌合する場合には、単一の嵌合による摺動抑止力Ｆの低下ΔＦが変動することなく一定値で、しかも、小さい値に抑えられるので、方向調整の回動や伸縮時の摺動の操作性を損なうことなく、ヒンジ軸部１８の保持力を高めることができる。

＜第１の実施の形態の効果＞

(1) 既述のように、ヒンジ軸部１８の外周表面に複数の溝部４６を設け、これら溝部４６のいずれかが複数の板ばね部４４のいずれかに嵌合することにより、回動抑止力または摺動抑止力を変化させている。つまり、複数の板ばね部４４とヒンジ軸部１８の周面との接触により十分な保持力が得られるとともに、板ばね部４４の溝部４６との嵌合時と非嵌合時のロッド部１４の摺動抑止力や回動抑止力の差を小さくでき、操作性を損なうことなく、回動および伸縮可能なロッド部１４の保持機能が得られ、この保持機能を高めることが可能である。

(2) いずれかの板ばね部４４が溝部４６のいずれかに嵌合した場合と、溝部４６のいずれにも嵌合していない場合と回動抑止力または摺動抑止力の差は上記実施の形態では、単一の板ばね部４４と溝部４６の増加分である。この増加分により、ロッド部１４の回動時、必要なトルク感やクリック感が得られる。しかも、ロッド部１４の伸縮または回動の操作方向の荷重を必要以上に増減させることもない。

(3) ヒンジ軸部１８に複数の溝部４６が設けられており、各溝部４６は板ばね部４４の配置と異なったピッチで設けられている。これにより、ヒンジ軸部１８の溝部４６と板ばね部４４の嵌合を単一化でき、複数の同時嵌合を防止できる。このような嵌合形態および嵌合数により、アンテナユニット２の伸長および収縮に対するロッド部１４の保持荷重の急激な増減を回避でき、伸長または短縮の際の操作力の変化を最小限に抑えることができる。

(4) 斯かる操作性および保持機能を備えたことにより、電波受信に必要な角度や長さにアンテナユニット２を調整できるとともに、調整された位置および長さに維持でき、良好な電波受信状態に操作することができる。

(5) 上記実施の形態から明らかなように、上記操作性および保持機能がヒンジ軸部１８とホルダ部１０との間に設置された環状ばね４２、その板ばね部４４とヒンジ軸部１８にある溝部４６との嵌合で実現される。部品点数を増加することがないので、ホルダ部１０を小型化でき、収容スペースを縮小することができる。これにより、このアンテナユニット２を搭載可能な携帯端末装置４などの電子機器の薄型化や小型化に寄与することができる。

〔第２の実施の形態〕

図１７のＡおよびＢは、第２の実施の形態に係るアンテナユニットの環状ばねおよびヒンジ軸部の一例を示している。

この実施の形態では、図１７のＡに示すように、第１の実施の形態と同様の環状ばね４２が用いられる。第１の実施の形態（図８のＢ）では、ヒンジ軸部１８に複数の溝部４６−１、４６−２・・・４６−４を備えているのに対し、この実施の形態では図１７のＢに示すように、複数の山部６６−１、６６−２・・・６６−４が形成されている。各山部６６−１、６６−２・・・６６−４は凸部の一例である。各山部６６−１、６６−２・・・６６−４は、溝部４６−１、４６−２・・・４６−４に代えて各溝部４６−１、４６−２・・・４６−４と同位置に形成されている。各山部６６−１、６６−２・・・６６−４の幅ｄ３は各溝部４６−１、４６−２・・・４６−４の幅ｄ２と同様に各板ばね部４４−１、４４−２、４４−３、４４−４、４４−５に合致する大きさである。この場合、ヒンジ軸部１８の中心Ｏから、山部６６−１、６６−２、６６−３、６６−４の最頂部の半径ｒ３が設定されている。この半径ｒ３はヒンジ軸部１８の半径Ｒより大きく設定されている。

図１８のＡは、各板ばね部４４−１、４４−２、４４−３、４４−４、４４−５とヒンジ軸部１８との関係を示している。一例として、板ばね部４４−１が山部６６−１に合致した場合、他の板ばね４４−２、４４−３、４４−４、４４−５のいずれも山部６６−２、６６−３、６６−４の位置から外れ、いずれにも合致しない関係である。このため、板ばね部４４−１は山部６６−１を圧接し、他の板ばね４４−２、４４−３、４４−４、４４−５は、山部６６以外のヒンジ軸部１８の周面に圧接される。つまり、板ばね部４４−１により山部６６−１側では摺動抑止力Ｆ＋ΔＦとなる。この摺動抑止力Ｆの増加分ΔＦは山部６６−１の高さで板ばね部４４−１から加わる圧接力である。これ以外の部分では、摺動抑止力Ｆが他の板ばね４４−２、４４−３、４４−４、４４−５とヒンジ軸部１８の周面上の圧接によって生じる。この場合、摺動抑止力Ｆと摺動抑止力Ｆ＋ΔＦの差は、ひとつの山部６６−１と板ばね４４−１の圧接による増加分のみである。これにより、摺動抑止力の差を小さくすることができる。

図１８のＢは、図１８のＡのXVIIIB部を拡大して示している。Ｎは、ヒンジ軸部１８の回転方向を示している。この回転Ｎ方向からすれば、図１８のＢに示す状態は、ヒンジ軸部１８の山部６６−４が板ばね部４４−５に到達する直前にある。

この場合、山部６６−４の傾斜壁面６８が板ばね部４４−５の縁部に衝突し、ヒンジ軸部１８の回転が阻止されている。これにより、ヒンジ軸部１８の回転モーメントＭがばね荷重未満であれば、ロック状態が維持される。ヒンジ軸部１８に加えられる回転モーメントＭがばね荷重を超えれば、ヒンジ軸部１８を回転させることができる。

＜第２の実施の形態の効果＞

既述のように、ヒンジ軸部１８の外周表面に複数の山部６６を設け、これら山部６６のいずれかに複数の板ばね部４４のいずれかが合致することにより、回動抑止力または摺動抑止力を増加させることができる。この増加分は山部６６のいずれかに複数の板ばね部４４のいずれかが合致することによるので、操作性を損なうことがなく、必要なトルク感やクリック感を得ることができる。したがって、斯かる構成によっても、第１の実施の形態と同様の効果が得られる。

〔第３の実施の形態〕

図１９のＡおよびＢは、第３の実施の形態に係るヒンジ軸部１８と板ばね部４４との回動阻止の関係を示している。

既述の溝部４６の傾斜壁面部５４の傾斜角度θは図１９のＡに示すように、ヒンジ軸部１８の円周面の接線方向に対して９０〔°〕未満に設定すればよい。斯かる構成とすれば、ヒンジ軸部１８の回転方向Ｎの回転を受けた際に、溝部４６と嵌合してロック状態にある板ばね部４４をこのロック状態から緩やかに脱出させることができる。

また、斯かる構成を山部６６の傾斜壁面６８の角度θに設定すれば、ヒンジ軸部１８の回転方向Ｎの回転を受けた際に、板ばね部４４を山部６６に緩やかに乗り上げることが可能である。

既述の溝部４６の傾斜壁面部５４の傾斜角度θを図１９のＢに示すように、ヒンジ軸部１８の円周面の接線方向に対して９０〔°〕に設定した場合には、板ばね部４４の角部をたとえば、だらし形状として湾曲面７０に形成すればよい。斯かる構成とすれば、ヒンジ軸部１８の回転方向Ｎの回転を受けた際に、溝部４６と嵌合してロック状態にある板ばね部４４をロック状態から緩やかに脱出させることができる。

また、斯かる構成を山部６６の傾斜壁面６８の角度θに設定すれば、ヒンジ軸部１８の回転方向Ｎの回転を受けた際に、板ばね部４４を山部６６に緩やかに乗り上げることが可能である。

＜第３の実施の形態の効果＞

(1) 既述のとおりの角度の設定や形状により、溝部４６や山部６６に板ばね部４４が移動する際にスムーズな移動やシフトが可能となり、回動時の操作性の向上とともに、ロック感覚や回動摩擦による操作感覚を高めることができる。

(2) 板ばね部４４の角部を湾曲させれば、ロッド部１４の回動操作性が高められ、滑らかに回動することができる。しかも、ロッド部１４と板ばね部４４の接触ないし干渉による損傷を防止できる。

〔他の実施の形態〕

ａ) 上記実施の形態でロッド部１４の支持部材であるヒンジ軸部１８に溝部４６や山部６６を備えているが、ロッド部１４の基部に同様に溝部や山部を備えてもよい。

ｂ) 上記実施の形態では、複数の板ばね部４４の角度を同一角度で配置しているが、異なる角度で配置してもよい。溝部４６の配置角度も異なる角度としてもよい。

ｃ) 上記実施の形態では、板ばね部４４の個数が溝部４６の個数より多いが、必要な保持力に応じて少なく設定してもよい。

ｄ）上記実施の形態では、複数の溝部４６を設定しているが、単一であってもよい。

ｅ) 上記実施の形態では、アンテナユニット２を備える携帯端末装置４を例示したが、携帯端末装置以外の電子機器であってもよい。

以上説明したように、本開示の技術の最も好ましい実施の形態などについて説明した。本発明は上記記載に限定されるものではない。特許請求の範囲に記載され、または発明を実施するための形態に開示された発明の要旨に基づき、当業者において様々な変形や変更が可能である。斯かる変形や変更が、本発明の範囲に含まれることは言うまでもない。

２ アンテナユニット
４ 携帯端末装置
６ 筐体
８ 表示画面
１０ ホルダ部
１２ ヒンジ部
１４ ロッド部
１４−１、１４−２、１４−３、１４−４ アンテナエレメント
１６ 取付け部
１８ ヒンジ軸部
１９ キャップ部
２０ アンテナ収納部
２２ 支持軸
２４ 透孔
２６ 中空部
３０ 軸受け部
３２ 軸受け環
３４ 軸受け部
３６ 軸受け孔
３８ 軸受け孔
４０ フランジ部
４２ 環状ばね
４２−１、４２−２ 環状部
４４、４４−１、４４−２、４４−３、４４−４、４４−５ 板ばね部
４６、４６−１、４６−２、４６−３、４６−４ 溝部
４８ 嵌入部
５０ 係止部
５２ 底面部
５４ 傾斜壁面部
５６ 角部
６６、６６−１、６６−２、６６−３、６６−４ 山部
６８ 傾斜壁面
７０ 湾曲面

Claims (4)

1. 回動および伸縮可能なロッド部を有するアンテナユニットであって、
   前記ロッド部の回動を制御する複数の板ばねと、前記ロッド部の支持部材または前記ロッド部に単一または複数の凹部または凸部を有し、
   一の板ばねが前記凹部に嵌合しまたは前記凸部に一致した状態で、他の板ばねが前記凹部に嵌合しないまたは前記凸部に一致しない配置関係としたアンテナユニット。
2. 前記凹部または前記凸部を複数とし、その個数と、前記複数の板ばねの個数を異ならせた請求項１に記載のアンテナユニット。
3. 前記凹部または前記凸部を複数とし、前記凹部または前記凸部の形成角度と、前記複数の板ばねの配置角度を異ならせた請求項１または請求項２に記載のアンテナユニット。
4. 回動および伸縮可能なロッド部を有するアンテナユニットを含む電子機器であって、
   前記ロッド部の回動を制御する複数の板ばねと、前記ロッド部の支持部材または前記ロッド部に単一または複数の凹部または凸部を有し、
   一の板ばねが前記凹部に嵌合しまたは前記凸部に一致した状態で、他の板ばねが前記凹部に嵌合しないまたは前記凸部に一致しない配置関係とした電子機器。
   

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