JP2022019495A - 推力変換機構 - Google Patents

Abstract

【課題】推力変換機構の変換効率を向上させる。【解決手段】旋回方向が互いに逆向きの一対の螺旋状係合部を備えるシャフト１０と、シャフト１０に対して回転可能であると共に、第１直動部材３０及び第２直動部材４０をシャフト１０に沿って移動可能に支持する筐体２０と、第１直動部材３０及び第２直動部材４０の移動に伴って回転する回転部材５０と、回転部材５０の回転に伴ってシャフト１０と交差する方向に移動する駆動部材６０と、移動対象物に、駆動部材６０と反対側から当接する緩衝部材７０と、を備え、駆動部材６０の移動に伴って、駆動部材６０及び緩衝部材７０が移動する第１状態と、移動対象物の移動に伴って、緩衝部材７０は移動する一方、駆動部材６０は移動しない第２状態と、を有する。【選択図】図３

Description

本発明は、推力変換機構に関するものである。

回転運動を直線運動に変換したり、直線運動を回転運動に変換したりする変換機構が知られている。例えば、外周部にねじが形成されたねじ軸と、このねじ軸に螺合されたナットと、からなる送りねじ機構（特許文献１参照）は、上記変換機構の一例である。

実開昭５４－２３９７９号公報

送りねじ機構では、ねじ軸の回転角度が制限されている状況下でナットの移動量を増加させるためには、ねじのリードを大きくする必要がある。しかしながら、ねじのリードを大きくすると、ナットを移動させる際の負荷が増大することになるので、ねじ軸の回転に大きな駆動力が必要になる。また、ナットの移動方向は、ねじ軸に沿った直線方向に限られるので、機構の用途が限定されてしまう。

ここで、部材同士や部品同士を回転可能に支持する軸支機構が、２つの筐体等を回転可能に連結するヒンジ装置に利用されている。かかるヒンジ装置は、ノート型のＰＣ（Personal Computer）や折り畳み型のタブレット等の携帯情報端末に多く採用されている。例えば、ディスプレイが設けられた筐体と、操作部が設けられた筐体とが、ヒンジ装置によって回転可能に連結された携帯情報端末が知られている。また、それぞれにディスプレイが設けられた２つの筐体がヒンジ装置によって回転可能に連結された携帯情報端末が知られている。

上記のような携帯情報端末では、一方の筐体に対して他方の筐体を１８０°或いは３６０°回転させようとすると、筐体の端部同士が干渉し、回転角度が１８０°未満或いは３６０°未満に制限されてしまう問題が生じる。かかる問題を避けるために、筐体とヒンジ装置との連結部（軸支部）を当該筐体の端部から離れた位置に配置すると、２つの筐体を平面状に開いたときに、筐体の端部間に隙間が生じてしまうという新たな問題が生じる。それぞれにディスプレイが設けられた２つの筐体の端部間に隙間が生じると、２つのディスプレイの端部間にも隙間が生じ、画面の連続性が損なわれる。

本発明は、上記課題に鑑みてなされたものである。本発明は、回転運動を直線運動に変換したり、直線運動を回転運動に変換したりし得る推力変換機構における変換効率の向上を図ること、変換効率の向上が図られた推力変換機構を用いたヒンジ装置や、そのヒンジ装置を用いた携帯情報端末を実現すること、などを目的としている。

推力変換機構は、旋回方向が互いに逆向きの一対の螺旋状係合部を備えるシャフトと、一方の前記螺旋状係合部と係合する第１直動部材及び他方の前記螺旋状係合部と係合する第２直動部材と、前記シャフトに対して回転可能であると共に、前記第１直動部材及び前記第２直動部材を前記シャフトに沿って移動可能に支持する筐体と、前記第１直動部材によって回転可能に支持されると共に、前記第２直動部材と係合し、前記第１直動部材及び前記第２直動部材の移動に伴って回転する回転部材と、前記回転部材と係合すると共に移動対象物に当接し、前記回転部材の回転に伴って前記シャフトと交差する方向に移動する駆動部材と、前記移動対象物に、前記駆動部材と反対側から当接する緩衝部材と、を備える。さらに、推力変換機構は、前記駆動部材の移動に伴って、当該駆動部材及び前記緩衝部材が移動する第１状態と、前記移動対象物の移動に伴って、前記緩衝部材は移動する一方、前記駆動部材は移動しない第２状態と、を有する。

推力変換機構の分解斜視図である。 推力変換機構の正面図である。 推力変換機構の構造を示す説明図である。 推力変換機構の構造を示す他の説明図である。 推力変換機構の構造を示す他の説明図である。 推力変換機構の構造を示す他の説明図である。 （Ａ）は、直動部材が近接位置にあるとき駆動部材の位置を示す説明図であり、（Ｂ）は、直動部材が離間位置にあるとき駆動部材の位置を示す説明図である。 ヒンジ装置の展開状態を示す斜視図である。 ヒンジ装置の内側折り畳み状態を示す斜視図である。 ヒンジ装置の外側折り畳み状態を示す斜視図である。 ヒンジ装置が展開状態にされたときの携帯情報端末を示す説明図である。 ヒンジ装置が内側折り畳み状態にされたときの携帯情報端末を示す説明図である。 ヒンジ装置が外側折り畳み状態にされたときの携帯情報端末を示す説明図である。 （Ａ），（Ｂ），（Ｃ）は、ディスプレイ端部の変位を模式的に示す説明図である。 ヒンジ装置の他の一例を示す斜視図である。 図１５に示されているヒンジ装置の動作を示す説明図である。 図１５に示されているヒンジ装置の動作を示す他の説明図である。 図１５に示されているヒンジ装置の動作を示す他の説明図である。 図１５に示されているヒンジ装置の構造を示す説明図である。

以下、本発明が適用された推力変換機構の一例について図面を参照しながら詳細に説明する。尚、以下の説明では、同一又は実質的に同一の構成や要素等については、同一の符号を用いると共に、重複する説明は適宜省略する。

図１に示されるように、本実施形態に係る推力変換機構１Ａは、シャフト１０，筐体２０，第１直動部材３０，第２直動部材４０，回転部材５０，駆動部材６０及び緩衝部材７０などを備えており、これらの構成要素が図２～図６に示されるように組み合わされている。尚、図２は、推力変換機構１Ａの正面図である。また、図３～図６の各図では、推力変換機構１Ａの内部構造を示すべく、一部の構成要素が省略されている。例えば、図３では、図１，図２に示されているカバープレート２が省略されている。また、第１直動部材３０や第２直動部材４０等の直動部材は“スライダ”と呼ばれることもある。

図３に示されている筐体２０は、シャフト１０に対して回転可能である。筐体２０がシャフト１０に対して回転すると、第１直動部材３０及び第２直動部材４０がシャフト１０に沿って移動する。さらに、第１直動部材３０及び第２直動部材４０がシャフト１０に沿う方向に移動すると、駆動部材６０がシャフト１０に沿う方向及びシャフト１０と交差する方向に移動する。この結果、駆動部材６０が当接している不図示の移動対象物Ｘがシャフト１０と交差する方向に移動される。言い換えれば、筐体２０がシャフト１０に対して回転すると、第１直動部材３０及び第２直動部材４０がシャフト１０の軸線方向に移動する。さらに、第１直動部材３０及び第２直動部材４０がシャフト１０の軸線方向に移動すると、駆動部材６０がシャフト１０の軸線方向及び軸線方向と交差する方向に移動する。この結果、駆動部材６０が当接している移動対象物Ｘがシャフト１０の軸線方向と交差する方向に移動される。

つまり、筐体２０の回転に伴って生じ、第１直動部材３０及び第２直動部材４０をシャフト１０に沿って移動させる推力は、駆動部材６０をシャフト１０と交差する方向に移動させる推力に変換され、移動対象物Ｘを同方向に駆動する。尚、図３等では、移動対象物Ｘに設けられている連結部Ｘ１のみが図示され、移動対象物Ｘの本体の図示は省略されている。駆動部材６０は、移動対象物Ｘの一部である連結部Ｘ１に当接した状態で移動することにより、連結部Ｘ１を含む移動対象物Ｘの全体を移動させる。

以下の説明では、シャフト１０の軸線方向を“水平方向”又は“左右方向”と呼び、シャフト１０の軸線方向と交差する方向を“垂直方向”又は“上下方向”と呼ぶ場合がある。また、水平方向（左右方向）及び垂直方向（上下方向）の双方と直交する方向を“前後方向”と呼ぶ場合がある。

図１に示されるように、シャフト１０は、左側シャフト部材１１と右側シャフト部材１２とから構成される分割シャフトである。具体的には、左側シャフト部材１１の一端には凹凸が形成されており、右側シャフト部材１２の一端にも凹凸が形成されている。左側シャフト部材１１と右側シャフト部材１２とは、左側シャフト部材１１の一端に設けられている凹凸と右側シャフト部材１２の一端に設けられている凹凸とが互いに嵌合することによって相対回転不能に連結され、１本のシャフト１０を形成している。尚、シャフト１０の両端は、保持部材１３によって保持される。具体的には、凹凸が形成されている左側シャフト部材１１の端部と反対側の端部が保持部材１３によって保持される。同時に、凹凸が形成されている右側シャフト部材１２の端部と反対側の端部が保持部材１３によって保持される。

左側シャフト部材１１及び右側シャフト部材１２のそれぞれには、旋回方向が互いに逆向きの螺旋状係合部１４が形成されている。本実施形態における螺旋状係合部１４は、左側シャフト部材１１及び右側シャフト部材１２の外周面に形成された螺旋状の溝である。もっとも、螺旋状係合部１４は、螺旋状の突起やねじ等に置換することもできる。また、分割されていない１本のシャフト１０の外周面に、旋回方向が互いに逆向きの螺旋状係合部１４を形成してもよい。

図１，図４及び図５に示されるように、第１直動部材３０は、左側シャフト部材１１が挿通された第１ブロック３１と、第１ブロック３１に連結された第１プレート３２と、を含んでいる。同じく、第２直動部材４０は、右側シャフト部材１２が挿通された第２ブロック４１と、第２ブロック４１に連結された第２プレート４２と、を含んでいる。

図１に示されるように、第１直動部材３０の第１ブロック３１には、左側シャフト部材１１が挿通される挿通孔３１ａが設けられている。さらに、挿通孔３１ａの内側には、左側シャフト部材１１に形成されている螺旋状係合部１４と係合する係合部が設けられている。第２直動部材４０の第２ブロック４１には、右側シャフト部材１２が挿通される挿通孔４１ａが設けられている。さらに、挿通孔４１ａの内側には、右側シャフト部材１２に形成されている螺旋状係合部１４と係合する係合部が設けられている。したがって、図４，図５に示されている第１直動部材３０及び第２直動部材４０は、シャフト１０との相対回転により当該シャフト１０に沿って移動する。言い換えれば、第１直動部材３０及び第２直動部材４０は、シャフト１０との相対回転によって水平方向に移動する。より具体的には、第１直動部材３０及び第２直動部材４０は、シャフト１０との相対回転に伴って互いに近接又は離間する方向に直線的に移動する。本実施形態における第１直動部材３０及び第２直動部材４０のそれぞれは、互いに近接する方向に最大で約２ｍｍ移動する。また、本実施形態における第１直動部材３０及び第２直動部材４０のそれぞれは、互いに離間する方向に最大で約２ｍｍ移動する。

図４，図５に示されるように、第１直動部材３０の第１プレート３２には、水平方向に伸びる一対の長孔３２ａが設けられており、それぞれの長孔３２ａには、筐体２０（図３）に固定された支持部材２１が挿通されている。第２直動部材４０の第２プレート４２にも、水平方向に伸びる一対の長孔４２ａが設けられており、それぞれの長孔４２ａには、筐体２０（図３）に固定された支持部材２２が挿通されている。この結果、第１直動部材３０は、支持部材２１によって筐体２０に懸架され、かつ、水平方向に移動可能に保持されている。また、第２直動部材４０は、支持部材２２によって筐体２０に懸架され、かつ、水平方向の移動可能に保持されている。つまり、図３に示されている筐体２０は、シャフト１０に対して回転可能であると共に、第１直動部材３０及び第２直動部材４０をシャフト１０に沿って移動可能に支持している。

図６に示されるように、回転部材５０の中央又は略中央は、第１直動部材３０に回転自在に連結されている。具体的には、回転部材５０の中央又は略中央を貫く支持軸５１が第１プレート３２に固定されている。つまり、回転部材５０は、第１直動部材３０によって回転可能に支持されている。この結果、回転部材５０は、第１直動部材３０が水平方向に移動すると、当該第１直動部材３０と一緒に水平方向に移動する。

さらに、回転部材５０の一端側（上部）には垂直方向に伸びる係合孔５２が設けられており、回転部材５０の他端側（下部）には前方に向かって突出する係合突起５３が設けられている。図５を参照すると、第２直動部材４０（第２プレート４２）の背面に突設されている操作突起４３が回転部材５０の係合孔５２に嵌合している。この結果、図４，図５に示されている第２直動部材４０が水平方向に移動すると、回転部材５０は、支持軸５１を回転軸として回転し、係合突起５３は揺動する。

つまり、図４に示されている回転部材５０は、同図に示されている第１直動部材３０及び第２直動部材４０が水平方向に移動すると、同方向に移動しながら回転する。本実施形態では、図４に示されている第１直動部材３０及び第２直動部材４０が互いに近接する方向に移動すると、回転部材５０は右側に移動しながら反時計回りに回転する。一方、図４に示されている第１直動部材３０及び第２直動部材４０が互いに離間する方向に移動すると、回転部材５０は左側に移動しながら時計回りに回転する。これらを言い換えると、第１直動部材３０が右側に移動し、かつ、第２直動部材４０が左側に移動すると、回転部材５０は右側に移動しながら反時計回りに回転する。一方、第１直動部材３０が左側に移動し、かつ、第２直動部材４０が右側に移動すると、回転部材５０は左側に移動しながら時計回りに回転する。

図３，図５に示されるように、駆動部材６０は、第１直動部材３０及び第２直動部材４０の大部分を覆う大きさの板状部材である。図３に示されるように、駆動部材６０には、開口部６１と、２つのガイド孔６２と、カム孔６３と、が設けられている。開口部６１は、水平方向において駆動部材６０の概ね中央に配置されており、水平方向の寸法が垂直方向の寸法よりも大きい略長方形の形状を呈している。それぞれのガイド孔６２は、垂直方向に伸びる長孔であって、水平方向において互いに同位置に配置されている。

図３に示されるように、カム孔６３は、全体として水平方向の伸びる長孔である。もっとも、カム孔６３は、長手方向中央又は略中央においてシャフト１０に対する傾斜が逆転するように屈曲している。以下の説明では、シャフト１０に対する傾斜が逆転するカム孔６３の屈曲点を“頂点Ｐ”と呼ぶ場合がある。

図３に示されるように、頂点Ｐの両側の領域は、頂点Ｐから端部に向かうに連れて次第にシャフト１０に近接するように傾斜している。言い換えれば、頂点Ｐの両側の領域は、端部から頂点Ｐに向かうに連れて次第にシャフト１０から離間するように傾斜している。但し、図３において頂点Ｐよりも右側に位置しているカム孔６３の一部の傾斜は、同図において頂点Ｐよりも左側に位置しているカム孔６３の他の一部の傾斜よりも急である。以下の説明では、図３において頂点Ｐよりも右側に位置しているカム孔６３の一部“右側領域”と呼び、頂点Ｐよりも左側に位置しているカム孔６３の他の一部“左側領域”と呼んで区別する場合がある。もっとも、かかる区別は説明の便宜上の区別に過ぎず、カム孔６３が一連の長孔であることは明らかである。

図４に示されるように、第２直動部材４０の第２プレート４２の前面には、２つのガイド突起４２ｂが設けられている。図３に示されるように、第２直動部材４０に設けられている２つのガイド突起４２ｂは、駆動部材６０に設けられている２つの２つのガイド孔６２にそれぞれ嵌合している。また、回転部材５０の下部に設けられている係合突起５３は、駆動部材６０のカム孔６３に嵌合している。

図３に示されている筐体２０は、シャフト１０を回転軸として前方（手前）に９０°（＋９０°）回転可能であり、また、シャフト１０を回転軸として後方（奥）に９０°（－９０°）回転可能である。図７（Ａ）に、図３に示されている筐体２０がシャフト１０を基準として＋９０°相対回転した状態を示す。また、図７（Ｂ）に、図３に示されている筐体２０がシャフト１０を基準として－９０°相対回転した状態を示す。

ここで、図３に示されている筐体２０の回転角度を０°と定義する。また、筐体２０の回転角度が０°のときの第１直動部材３０及び第２直動部材４０の位置を“中立位置”と定義する。さらに、第１直動部材３０及び第２直動部材４０が中立位置にあるときの回転部材５０の位置を“基準位置”と定義する。つまり、筐体２０の回転角度が０°であるとき、第１直動部材３０及び第２直動部材４０は中立位置にあり、回転部材５０は基準位置にある。そして、回転部材５０が基準位置にあるとき、係合突起５３はカム孔６３の頂点Ｐにある。

図３に示されている筐体２０の回転角度が０°から＋９０°に変化する過程で、中立位置にあった第１直動部材３０と第２直動部材４０とが次第に近接する。そして、筐体２０の回転角度が＋９０°に達すると、第１直動部材３０及び第２直動部材４０は、互いの間隔（Ｄ）が最小となる“近接位置”に至る（図７（Ａ））。同時に、第１直動部材３０及び第２直動部材４０の移動に伴って回転部材５０が反時計回りに回転する。そして、筐体２０の回転角度が＋９０°に達し、第１直動部材３０及び第２直動部材４０が近接位置に達すると、係合突起５３はカム孔６３の右側領域の端部に至る（図７（Ａ））。

一方、図３に示されている筐体２０の回転角度が０°から－９０°に変化する過程で、中立位置にあった第１直動部材３０と第２直動部材４０とが次第に離間する。そして、筐体２０の回転角度が－９０°に達すると、第１直動部材３０及び第２直動部材４０は、互いの間隔（Ｄ）が最大となる“離間位置”に至る（図７（Ｂ））。同時に、第１直動部材３０及び第２直動部材４０の移動に伴って回転部材５０が時計回りに回転する。そして、筐体２０の回転角度が－９０°に達し、第１直動部材３０及び第２直動部材４０が離間位置に達すると、係合突起５３はカム孔６３の左側領域の端部に至る（図７（Ｂ））。

上記のように、図３に示されている筐体２０の回転に伴って第１直動部材３０及び第２直動部材４０が直動すると、駆動部材６０に係合している回転部材５０（係合突起５３）が回動（揺動）する。この結果、駆動部材６０が垂直方向（上方）に移動される。つまり、駆動部材６０が押し上げられる。同時に、駆動部材６０は、ガイド孔６２に嵌合されているガイド突起４２ｂの移動に伴って水平方向（左側又は右側）に移動される。総じて、駆動部材６０は、水平方向（左側又は右側）に移動しつつ垂直方向（上方）に移動する。

もっとも、カム孔６３の左側領域と右側領域とは傾斜角度が異なる。よって、回転部材５０の回転角度が同一であったとしても、回転部材５０の回転方向によって駆動部材６０の垂直方向の移動量が異なる。具体的には、駆動部材６０の垂直方向の移動量は、図３に示されている回転部材５０が反時計回りに回転するときの方が、時計回りに回転するときよりも大きい。言い換えれば、駆動部材６０の垂直方向の移動量は、第１直動部材３０及び第２直動部材４０が中立位置から近接位置に移動するときの方が、第１直動部材３０及び第２直動部材４０が中立位置から離間位置に移動するときよりも大きい。

図３に示されるように、駆動部材６０には、開口部６１の一辺から後方に向かって突出する板状の当接部６４が設けられている。当接部６４は、移動対象物Ｘに設けられている連結部Ｘ１に当接する。連結部Ｘ１は、駆動部材６０の前面と対向する移動対象物Ｘの背面に突設された円柱状の突起である。当接部６４は、開口部６１に挿入された連結部Ｘ１に、当該連結部Ｘ１の径方向下側から当接する。そこで、以下の説明では、当接部６４を“下側当接部６４”と呼ぶ場合がある。尚、本実施形態における下側当接部６４は、駆動部材６０の一部を後方に向けて折り曲げることによって形成されている。これにより、下側当接部６４と連結部Ｘ１との接触面積が大きくなり、連結部Ｘ１が破断する等の不具合の発生が防止される。下側当接部６４と連結部Ｘ１との接触面積が小さい場合（例えば、駆動部材６０の端面を連結部Ｘ１に当接する当接部とした場合、）、何度も移動が繰り返されると、摩擦によって連結部Ｘ１が破断したり、駆動部材６０の端面が変形したりする虞がある。本実施形態では、このような不具合の発生を防止するために、駆動部材６０の一部を折り曲げることによって下側当接部６４を形成している。

連結部Ｘ１に当接する下側当接部６４を含む駆動部材６０が上記のように移動することにより、移動対象物Ｘが駆動される。つまり、駆動部材６０が水平方向に移動しつつ垂直方向に移動することにより、駆動部材６０が当接している移動対象物Ｘが垂直方向に移動する。ここで、駆動部材６０の水平方向への移動は、開口部６１と連結部Ｘ１との間の水平方向におけるクリアランスによって吸収される。よって、駆動部材６０は水平方向及び垂直方向に移動するが、移動対象物Ｘは垂直方向にのみ移動する。言い換えれば、開口部６１は、上記クリアランスを確保すべく、水平方向を長手方向とする長方形に形成されている。

既述のとおり、駆動部材６０の垂直方向の移動量は、回転部材５０の回転方向によって異なる。具体的には、第１直動部材３０及び第２直動部材４０が中立位置から近接位置に移動したときの駆動部材６０の移動量は、第１直動部材３０及び第２直動部材４０が中立位置から離間位置に移動したときの駆動部材６０の移動量よりも大きい。この結果、図７（Ａ）に示されている連結部Ｘ１の移動量（α）は、図７（Ｂ）に示されている連結部Ｘ１の移動量（β）よりも大きい（α＞β）。本実施形態における移動量（α）は約６ｍｍであり、移動量（β）は約３ｍｍである。尚、図７（Ａ），（Ｂ）に示されている鎖線は、図３に示されている連結部Ｘ１の位置を示している。

図１に示されるように、緩衝部材７０は、駆動部材６０の背後に配置されている。緩衝部材７０には、駆動部材６０の下側当接部６４（図３）と対向する板状の当接部７１が設けられている。図３に示されるように、当接部７１は、開口部６１に挿入された連結部Ｘ１に、当該連結部Ｘ１の径方向上側から当接する。言い換えれば、緩衝部材７０の一部である当接部７１は、駆動部材６０の一部である下側当接部６４が当接する連結部Ｘ１に、下側当接部６４とは反対側から当接する。そこで、以下の説明では、緩衝部材７０の当接部７１を“上側当接部７１”と呼ぶ場合がある。要するに、駆動部材６０の下側当接部６４と緩衝部材７０の上側当接部７１とは、連結部Ｘ１を挟んで対向する。尚、上側当接部７１は、下側当接部６４と同様の理由に基づいて、緩衝部材７０の一部を折り曲げることによって形成されている。つまり、上側当接部７１は、連結部Ｘ１との接触面積を拡大するために、緩衝部材７０の一部を折り曲げることによって形成されている。

図５に示されるように、駆動部材６０と緩衝部材７０とは、連結ピン８０によって連結され、一体化されている。もっとも、駆動部材６０は、連結ピン８０に、当該連結ピン８０の軸方向に相対移動不能に連結されている。一方、緩衝部材７０は、連結ピン８０に、当該連結ピン８０の軸方向一方に相対移動可能に連結されている。

駆動部材６０の水平方向一端側には、一対の第１連結部６５及び第２連結部６６が設けられている。また、緩衝部材７０の水平方向一端側には、一対の第３連結部７２及び第４連結部７３が設けられている。駆動部材６０の第１連結部６５及び第２連結部６６は、連結ピン８０の軸方向（垂直方向）において対向している。また、緩衝部材７０の第３連結部７２及び第４連結部７３は、連結ピン８０の軸方向（垂直方向）において対向している。

第１連結部６５，第３連結部７２，第２連結部６６及び第４連結部７３は、この順で連結ピン８０の軸方向に沿って並んでおり、連結ピン８０は、これら連結部を貫通している。つまり、連結ピン８０は、第１連結部６５，第３連結部７２，第２連結部６６及び第４連結部７３をこの順で串刺しにしている。

連結ピン８０には、駆動部材６０の連結ピン８０に対する移動を規制する一対のストッパが設けられている。具体的には、第１連結部６５から突出している連結ピン８０の下端に下側ワッシャ８１が装着されている。また、第２連結部６６から突出している連結ピン８０の上端に上側ワッシャ８２が装着されている。つまり、駆動部材６０の第１連結部６５及び第２連結部６６は、連結ピン８０に固定されている一対の下側ワッシャ８１と上側ワッシャ８２とに挟まれている。

一方、緩衝部材７０の第３連結部７２は、下側ワッシャ８１に重なっている駆動部材６０の第１連結部６５の上に配置されている。また、緩衝部材７０の第４連結部７３は、駆動部材６０の第２連結部６６に重なっている上側ワッシャ８２の上に配置されている。よって、緩衝部材７０は、連結ピン８０の軸方向一方（上方）には移動可能であるが、軸方向他方（下方）には移動不能である。

さらに、連結ピン８０の周囲には、一端（下端）が緩衝部材７０の第３連結部７２に当接し、他端（上端）が駆動部材６０の第２連結部６６に当接する弾性体としてのコイルばね８３が設けられている。つまり、コイルばね８３は、緩衝部材７０の第３連結部７２と駆動部材６０の第２連結部６６との間に配置されている。

上記連結構造により、駆動部材６０が上方に移動すると、当該駆動部材６０に加えて，緩衝部材７０，連結ピン８０及びコイルばね８３が一体的に移動する第１状態が実現される。そして、駆動部材６０（下側当接部６４）が上方に移動すると、連結部Ｘ１が押し上げられる。尚、緩衝部材７０は、コイルばね８３により、上側当接部７１が連結部Ｘ１に圧接される方向（下方）に付勢されている。しかし、緩衝部材７０の第３連結部７２は、ストッパ（下側ワッシャ８１）によって支持されている駆動部材６０の第１連結部６５の上に重ねられている。よって、第１状態では、緩衝部材７０の上側当接部７１は、連結部Ｘ１に圧接されない。つまり、緩衝部材７０が駆動部材６０の上方への移動や、これに伴う連結部Ｘ１の上昇を阻害することはない。

また、上記連結構造により、何らかの外力によって連結部Ｘ１が上方に移動すると、駆動部材６０及び連結ピン８０は移動せず、緩衝部材７０のみがコイルばね８３を弾性変形させながら上方に移動する第２状態が実現される。かかる第２状態では、連結部Ｘ１に作用する外力が緩衝部材７０の移動（コイルばね８３の収縮）によって吸収され、機構の破損や変形等が防止される。尚、連結部Ｘ１に作用する外力は、例えば、移動対象物Ｘが何らかの原因によって周囲の部材と一時的に干渉した場合等に発生し得る。

本実施形態に係る推力変換機構１Ａは、シャフト１０に対する筐体２０の相対的回転によって当該シャフト１０に沿って直線的に移動する一対の直動部材（第１直動部材３０及び第２直動部材４０）を備えている。さらに、一対の直動部材は、シャフト１０に沿って互いに近接又は離間する方向に移動する。つまり、シャフト１０に対する筐体２０の相対的回転によって得られる直動部材の移動量は、直動部材が１つである場合や２つの直動部材の移動方向が同一である場合の２倍である。そして、一対の直動部材の移動が回転部材５０の回転に変換され、回転部材５０の回転が駆動部材６０のシャフト１０に交差する方向の移動に変換される。よって、筐体２０のシャフト１０に対する回転量に対して、駆動部材６０をより大きく移動させることができる。さらに、外力を吸収する緩衝部材７０を備えている推力変換機構１Ａは、外力によって機構が破損したり、変形したりすることがなく、耐久性に優れる。

図８～図１０に、本実施形態に係る推力変換機構１Ａを備えるヒンジ装置の一例を示す。図示されているヒンジ装置９０は、一対の推力変換機構１Ａを備えている。それぞれの推力変換機構１Ａのシャフト１０は、共通の保持部材１３によって互いに平行に保持されている。

ヒンジ装置９０の状態は、それぞれの推力変換機構１Ａの筐体２０が成す角度が１８０°又は略１８０°となる展開状態（図８）と、展開状態からそれぞれの推力変換機構１Ａの筐体２０が＋９０°回転した内側折り畳み状態（図９）と、展開状態からそれぞれの推力変換機構１Ａの筐体２０が－９０°回転した外側折り畳み状態（図１０）と、に変化し得る。

ヒンジ装置９０では、それぞれの推力変換機構１Ａが備える一対の直動部材（第１直動部材３０及び第２直動部材４０）をシャフト１０に沿って移動させる推力は、保持部材１３によって保持されているそれぞれのシャフト１０に対するそれぞれの筐体２０の回転によって生じる。すなわち、それぞれの推力変換機構１Ａにおける筐体２０の回転力が、それぞれの推力変換機構１Ａにおける一対の直動部材を直線的に移動させる推力に変換される。

これまでの説明から明らかなように、図８に示されている展開状態では、それぞれの推力変換機構１Ａが備える一対の直動部材は中立位置にある。一方、図９に示されている内側折り畳み状態では、それぞれの推力変換機構１Ａが備える一対の直動部材は近接位置にある。また、図１０に示されている外側折り畳み状態では、それぞれの推力変換機構１Ａが備える一対の直動部材は離間位置にある。そして、それぞれの推力変換機構１Ａが備える一対の直動部材の移動に伴って、それぞれの推力変換機構１Ａが備える回転部材５０が回転し、駆動部材６０が移動する。

図１１～図１３に、図８～図１０に示されているヒンジ装置９０を備える携帯情報端末の一例を示す。図示されている携帯情報端末１００は、２つのフラットパネルディスプレイＦＰ１及びフラットパネルディスプレイＦＰ２を備えている。以下の説明では、フラットパネルディスプレイＦＰ１，フラットパネルディスプレイＦＰ２を“ディスプレイＦＰ１”，“ディスプレイＦＰ２”と、それぞれ略称する。

ヒンジ装置９０は、ディスプレイＦＰ１とディスプレイＦＰ２とを回転可能（開閉可能）に連結している。具体的には、ヒンジ装置９０が備える一方の推力変換機構１ＡはディスプレイＦＰ１を移動可能に支持しており、ヒンジ装置９０が備える他方の推力変換機構１ＡはディスプレイＦＰ２を移動可能に支持している。

図１１～図１３に示されている携帯情報端末１００に用いられているヒンジ装置９０の状態は、ディスプレイＦＰ１，ＦＰ２の開閉動作に伴って、展開状態（図８），内側折り畳み状態（図９）又は外側折り畳み状態（図１０）に変化する。そして、ヒンジ装置９０の状態変化に伴って、ディスプレイＦＰ１，ＦＰ２がシャフト１０と交差する方向に駆動される。つまり、ディスプレイＦＰ１，ＦＰ２は、既述の移動対象物Ｘに相当する。

図１１を参照する。２つのディスプレイＦＰ１，ＦＰ２が成す角度が１８０°又は略１８０°となるように、それらディスプレイＦＰ１，ＦＰ２が開かれると、ヒンジ装置９０は展開状態になる。このとき、ヒンジ装置９０のそれぞれの推力変換機構１Ａが備える第１直動部材３０及び第２直動部材４０は中立位置にあり、回転部材５０は基準位置にある。また、図１４（Ａ）に示されるように、ディスプレイＦＰ１，ＦＰ２の隣接する端部同士は、ほぼ隙間なく突き合わされる。

図１２を参照する。２つのディスプレイＦＰ１，ＦＰ２が向かい合わせとなるように、それらディスプレイＦＰ１，ＦＰ２が閉じられると、ヒンジ装置９０は内側折り畳み状態になる。このとき、ヒンジ装置９０のそれぞれの推力変換機構１Ａが備える第１直動部材３０及び第２直動部材４０は、中立位置から近接位置に移動する。同時に、それぞれの推力変換機構１Ａが備える回転部材５０が回転し、駆動部材６０が移動する。すると、連結部Ｘ１を介して駆動部材６０と係合しているディスプレイＦＰ１，ＦＰ２は、隣接する端部同士が互いに離間するように駆動される。この結果、図１４（Ｂ）に示されるように、向かい合わせになったディスプレイＦＰ１，ＦＰ２の端部は、互いに干渉することなく、ヒンジ装置９０の保持部材１３の内側に収納される。

図１３を参照する。２つのディスプレイＦＰ１，ＦＰ２が背中合わせにされると、ヒンジ装置９０は外側折り畳み状態になる。このとき、ヒンジ装置９０のそれぞれの推力変換機構１Ａが備える第１直動部材３０及び第２直動部材４０は、中立位置から離間位置に移動する。同時に、それぞれの推力変換機構１Ａが備える回転部材５０が回転し、駆動部材６０が移動する。すると、すると、連結部Ｘ１を介して駆動部材６０と係合しているディスプレイＦＰ１，ＦＰ２は、隣接する端部同士が互いに離間するように駆動される。

もっとも、ディスプレイＦＰ１，ＦＰ２が背中合わせにされる場合（ヒンジ装置９０が展開状態から外側折り畳み状態に変化する場合）におけるディスプレイＦＰ１，ＦＰ２の端部の移動量は、ディスプレイＦＰ１，ＦＰ２が向かい合わせにされる場合（ヒンジ装置９０が展開状態から内側折り畳み状態に変化する場合）に比べて小さい。この結果、図１４（Ｃ）に示されるように、背中合わせになったディスプレイＦＰ１，ＦＰ２の端部は、保持部材１３から突出することなく、保持部材１３を覆う。

次に、図１５～図１９を参照しつつ、ヒンジ装置の他の一例について説明する。図１５に示されているヒンジ装置９１は、携帯情報端末の第１筐体１０１と第２筐体１０２とを回転可能（開閉可能）に連結している。尚、図１５には１つのヒンジ装置９１のみが図示されているが、実際には２つのヒンジ装置９１によって第１筐体１０１と第２筐体１０２とが連結されている。また、図示は省略されているが、第１筐体１０１及び第２筐体１０２には、フラットパネルディスプレイがそれぞれ搭載される。

ヒンジ装置９１によって連結されている第１筐体１０１と第２筐体１０２とは、それぞれに搭載されているフラットパネルディスプレイが成す角度が実質的に０°になるように閉じることができる。また、ヒンジ装置９１によって連結されている第１筐体１０１と第２筐体１０２とは、それぞれに搭載されているフラットパネルディスプレイが成す角度が実質的に１８０°になるように開くことができる。以下の説明では、２つのフラットパネルディスプレイが成す角度が実質的に０°になるまで第１筐体１０１及び第２筐体１０２が閉じられた状態を「閉状態」と呼び、２つのフラットパネルディスプレイが成す角度が実質的に１８０°になるまで第１筐体１０１及び第２筐体１０２が開かれた状態を「開状態」と呼ぶ場合がある。

図１５に示されるように、ヒンジ装置９１は、推力変換機構１Ｂを備えている。推力変換機構１Ｂは、第１筐体１０１に固定される第１固定プレート２３と、第２筐体１０２に固定される第２固定プレート２４と、第１固定プレート２３に保持され、垂直方向に移動可能なベース部材２５と、ベース部材２５に保持され、水平方向に移動可能な横移動部材３３と、第１固定プレート２３に保持され、垂直方向に移動可能な縦移動部材４４と、を有する。

推力変換機構１Ｂは、第１固定プレート２３と第２固定プレート２４との間に介在する保持部材１３をさらに有する。ベース部材２５は、保持部材１３に保持されている第１シャフト１５（図１６）に連結されている。すなわち、第１固定プレート２３は、ベース部材２５などを介して第１シャフト１５に連結されている。第２固定プレート２４は、保持部材１３に保持されている第２シャフト１６（図１６）に連結されている。

図１５に示されるように、第１固定プレート２３と第２固定プレート２４との間に介在している保持部材１３は、同時に、第１筐体１０１と第２筐体１０２との間に介在している。本実施形態では、第１筐体１０１及び第２筐体１０２が開状態となったときに、保持部材１３を第１筐体１０１内に収納可能としてある。保持部材１３が第１筐体１０１内に収納されることにより、第１筐体１０１に設けられているフラットパネルディスプレイと第２筐体１０２に設けられているフラットパネルディスプレイとが極めて近接し、両者の連続性（一体感）が高まる。

図１５に示されるように、第１固定プレート２３上には、一対のガイド部材２６が設けられている。一対のガイド部材２６は、水平方向においてベース部材２５の両側に配置されており、ベース部材２５の垂直方向の移動（上下動）を案内する。具体的には、それぞれのガイド部材２６の内側面にはガイド溝が形成されており、ベース部材２５の外側面には、ガイド部材２６のガイド溝に嵌合するガイド突起が形成されている。

図１６を参照する。第１固定プレート２３上に上下動可能に設けられているベース部材２５は、保持部材１３によって保持されている第１シャフト１５に連結されている。よって、ベース部材２５が下方（第１筐体１０１の内側）に移動すると、保持部材１３も同方向に移動して第１筐体１０１内に収納される。言い換えれば、図１６に示されている第２筐体１０２を第１筐体１０１に近づけると、ベース部材２５は第１筐体１０１内において下方に移動し、保持部材１３は第１筐体１０１内に押し込まれる（図１７参照）。この結果、第１筐体１０１の端部と第２筐体１０２の端部とが互いに当接する。一方、図１７に示されている第２筐体１０２を第１筐体１０１から引き離すと、ベース部材２５は第１筐体１０１内において上方に移動し、保持部材１３は第１筐体１０１から引き出される（図１６参照）。この結果、第１筐体１０１の端部と第２筐体１０２の端部との間に隙間が生じる。

ここで、第１筐体１０１及び第２筐体１０２が開状態でないときには、第１筐体１０１に対して保持部材１３が角度を持っている（図１５参照）。したがって、第１筐体１０１及び第２筐体１０２が開状態でないときに保持部材１３を第１筐体１０１内に無理に収納しようとすると、第１筐体１０１や保持部材１３等が破損したり、変形したりする虞がある。また、保持部材１３が第１筐体１０１内に収納されている状態で第１筐体１０１と第２筐体１０２とを閉じると、保持部材１３が第１筐体１０１内で回転しようとするので、第１筐体１０１や保持部材１３等が破損したり、変形したりする虞がある。

そこで、本実施形態では、上記のような破損や変形を防止するためのロック機構が設けられている。ロック機構は、第１筐体１０１及び第２筐体１０２が開状態のときに限って、保持部材１３の第１筐体１０１内への収納を許す。また、ロック機構は、保持部材１３が第１筐体１０１内に収納されているときには、第１筐体１０１及び第２筐体１０２の開閉を許さない。以下、ロック機構の構造や動作等について具体的に説明する。

図１９を参照する。ベース部材２５に保持され、水平方向に移動可能な横移動部材３３は、ロック機構の構成要素の１つである。横移動部材３３は、ピン３４及びストッパプレート３５を備えている。横移動部材３３に設けられているピン３４は、第１シャフト１５に形成されている螺旋状係合部１４に係合している。よって、横移動部材３３は、第１筐体１０１及び第２筐体１０２の開閉と連動して水平方向に移動する。言い換えれば、第１筐体１０１及び第２筐体１０２を開閉させる力は、横移動部材３３を第１シャフト１５と平行に移動させる力に変換される。

横移動部材３３は、第１筐体１０１及び第２筐体１０２が開状態になると、ストッパプレート３５が図示されている縦溝２３ａの真上に来る位置に移動する。尚、図示されている縦溝２３ａは、第１固定プレート２３に形成されている。

上記のようにしてストッパプレート３５の位置と、縦溝２３ａの位置とが一致すると、横移動部材３３，横移動部材３３を保持しているベース部材２５，ベース部材２５が連結されている保持部材１３等が下方に移動可能となる。つまり、第１筐体１０１及び第２筐体１０２が開状態のときには、保持部材１３を第１筐体１０１内へ収納することができる。尚、横移動部材３３等が下方に移動する際、ストッパプレート３５は、縦溝２３ａ内を通過する。

一方、第１筐体１０１及び第２筐体１０２が開状態以外の状態のときには、横移動部材３３のストッパプレート３５の位置と、第１固定プレート２３の縦溝２３ａの位置とが一致しない。よって、横移動部材３３は下方に移動することができず、横移動部材３３を保持しているベース部材２５やベース部材２５が連結されている保持部材１３等も下方に移動することができない。つまり、第１筐体１０１及び第２筐体１０２が開状態以外の状態のときには、保持部材１３を第１筐体１０１内へ収納することはできない。

第１固定プレート２３に保持され、垂直方向に移動可能な縦移動部材４４は、ロック機構の構成要素の１つである。縦移動部材４４は、ベース部材２５の上下動と連動して、ベース部材２５と逆向きに上下動する。具体的には、ベース部材２５にはラック２５ａが設けられ、縦移動部材４４にもラック４４ａが設けられている。そして、ベース部材２５のラック２５ａと縦移動部材４４のラック４４ａとの間に、それらラック２５ａ，４４ａと噛み合うピニオン４５が設けられている。よって、ベース部材２５及び縦移動部材４４は、ラック・アンド・ピニオンの原理により、互いに逆向きに上下動する。つまり、ベース部材２５が上方に移動するとき、縦移動部材４４は下方に移動し、ベース部材２５が下方に移動するとき、縦移動部材４４は上方に移動する。言い換えれば、ベース部材２５を上方に移動させる推力は、縦移動部材４４を下方に移動させる推力に変換され、ベース部材２５を下方に移動させる推力は、縦移動部材４４は上方に移動させる推力に変換される。

図１８を参照する。第１筐体１０１及び第２筐体１０２を開状態とした上で、第２筐体１０２を第１筐体１０１に近づけていくと、ベース部材２５の降下に伴って縦移動部材４４が上昇し、縦移動部材４４の上部が第１筐体１０１から突出する。さらに、図１７に示されるように、保持部材１３が第１筐体１０１内に収納されると、第１筐体１０１から突出している縦移動部材４４の上部が第２筐体１０２内に差し込まれる。この結果、第１筐体１０１と第２筐体１０２とに縦移動部材４４が跨り、第１筐体１０１及び第２筐体１０２の開閉が規制される。

一方、図１７に示されている第２筐体１０２を第１筐体１０１から引き離していくと、ベース部材２５の上昇に伴って縦移動部材４４が降下し、縦移動部材４４の上部が第２筐体１０２から引き抜かれる。よって、第１筐体１０１及び第２筐体１０２の開閉規制が解除される。

尚、図１９に示されるように、ベース部材２５には、一対の可動ローラ２７ａ，２７ｂが設けられており、第１固定プレート２３には、１つの固定ローラ２８が設けられている。可動ローラ２７ａ，２７ｂは、付勢部材によって互いに近接する方向に付勢されている。可動ローラ２７ａ，２７ｂは、ベース部材２５が上下動する際、付勢部材の付勢に抗して互いに離間しながら固定ローラ２８を乗り越える。これにより、使用者は、第１筐体１０１及び第２筐体１０２の開閉時にクリック感を得ることができる。

本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能である。例えば、弾性体としてのコイルばね８３は、一端が第３連結部７２に当接し、他端が第２連結部６６に当接する捩じりばねに置換することができる。また、緩衝部材７０は、一端が筐体２０に固定され、他端が連結部Ｘ１に当接する板ばねに置換することもできる。さらに、弾性体の弾性率（例えば、コイルばね８３のばね定数）は、想定される外力に応じて変更することができる。

駆動部材６０の移動方向は、垂直方向に限られず、例えば斜め方向としてもよい。駆動部材６０の移動方向を斜め方向とする場合、ガイド孔６２は、垂直方向に伸びる長孔ではなく、斜め方向に伸びる長孔に変更される。

駆動部材６０に設けられる２つのガイド孔６２は、直列ではなく、並列に配置してもよい。また、カム孔６３は、頂点Ｐを中心として左右対称の形状としてもよい。この場合、回転部材５０の回転方向によらず駆動部材６０の垂直方向の移動量は同じになる。

下側当接部６４及び上側当接部７１の連結部Ｘ１に対する当接位置を反転させることにより、上記実施形態における外力とは逆方向の外力を吸収可能に構成することもできる。また、緩衝部材７０を増設することにより、上記実施形態における外力と同方向及び逆方向の外力を吸収可能に構成することもできる。

本発明に係る推力変換機構の用途はヒンジ装置に限られない。また、本発明に係るヒンジ装置の用途は携帯情報端末に限られない。

１Ａ，１Ｂ：推力変換機構、２：カバープレート、１０：シャフト、１１：左側シャフト部材、１２：右側シャフト部材、１３：保持部材、１４：螺旋状係合部、１５：第１シャフト、１６：第２シャフト、２０：筐体、２１，２２：支持部材、２３：第１固定プレート、２４：第２固定プレート、２５：ベース部材、２５ａ：ラック、２６：ガイド部材、２７ａ，２７ｂ：可動ローラ、２８：固定ローラ、３０：第１直動部材、３１：第１ブロック、３１ａ：挿通孔、３２：第１プレート、３２ａ：長孔、３３：横移動部材、３４：ピン、３５：ストッパプレート、４０：第２直動部材、４１：第２ブロック、４１ａ：挿通孔、４２：第２プレート、４２ａ：長孔、４２ｂ：ガイド突起、４３：操作突起、４４：縦移動部材、４４ａ：ラック、４５：ピニオン、５０：回転部材、５１：支持軸、５２：係合孔、５３：係合突起、６０：駆動部材、６１：開口部、６２：ガイド孔、６３：カム孔、６４：当接部（下側当接部）、６５：第１連結部、６６：第２連結部、７０：緩衝部材、７１：当接部（上側当接部）、７２：第３連結部、７３：第４連結部、８０：連結ピン、８１：下側ワッシャ、８２：上側ワッシャ、８３：コイルばね、９０，９１：ヒンジ装置、１００：携帯情報端末、１０１：第１筐体、１０２：第２筐体、ＦＰ１，ＦＰ２：フラットパネルディスプレイ、Ｐ：頂点、Ｘ：移動対象物、Ｘ１：連結部

Claims (7)

1. 旋回方向が互いに逆向きの一対の螺旋状係合部を備えるシャフトと、
   一方の前記螺旋状係合部と係合する第１直動部材及び他方の前記螺旋状係合部と係合する第２直動部材と、
   前記シャフトに対して回転可能であると共に、前記第１直動部材及び前記第２直動部材を前記シャフトに沿って移動可能に支持する筐体と、
   前記第１直動部材によって回転可能に支持されると共に、前記第２直動部材と係合し、前記第１直動部材及び前記第２直動部材の移動に伴って回転する回転部材と、
   前記回転部材と係合すると共に移動対象物に当接し、前記回転部材の回転に伴って前記シャフトと交差する方向に移動する駆動部材と、
   前記移動対象物に、前記駆動部材と反対側から当接する緩衝部材と、を備え、
   前記駆動部材の移動に伴って、当該駆動部材及び前記緩衝部材が移動する第１状態と、
   前記移動対象物の移動に伴って、前記緩衝部材は移動する一方、前記駆動部材は移動しない第２状態と、を有する、推力変換機構。
2. 前記駆動部材及び前記緩衝部材は、前記移動対象物に設けられている連結部に当接する当接部を備え、
   前記駆動部材が備える前記当接部と前記緩衝部材が備える前記当接部とは、前記連結部を挟んで対向している、請求項１に記載の推力変換機構。
3. 前記第２状態において、前記緩衝部材の移動に伴って弾性変形する弾性体を有する、請求項１又は２に記載の推力変換機構。
4. 前記駆動部材及び前記緩衝部材を連結する連結ピンを有し、
   前記駆動部材は、前記連結ピンに、当該連結ピンの軸方向に相対移動不能に連結され、
   前記緩衝部材は、前記連結ピンに、当該連結ピンの軸方向一方に相対移動可能に連結され、
   前記第１状態では、前記駆動部材，緩衝部材，連結ピン及び弾性体が一体的に移動し、
   前記第２状態では、前記駆動部材及び前記連結ピンは移動せず、前記緩衝部材が前記弾性体を弾性変形させながら前記連結ピンの軸方向一方に移動する、請求項３に記載の推力変換機構。
5. 前記駆動部材は、前記連結ピンの軸方向において対向する一対の第１連結部及び第２連結部を備え、
   前記緩衝部材は、前記連結ピンの軸方向において対向する一対の第３連結部及び第４連結部を備え、
   前記第１連結部，第３連結部，第２連結部及び第４連結部は、この順で前記連結ピンの軸方向に並んでおり、
   前記連結ピンは、前記第１連結部，第３連結部，第２連結部及び第４連結部をこの順で貫通しており、
   前記弾性体は、前記連結ピンの周囲に設けられ、一端が前記緩衝部材の前記第３連結部に当接し、他端が前記駆動部材の前記第２連結部に当接するコイルばねである、請求項４に記載の推力変換機構。
6. 請求項１～５のいずれか１項に記載の推力変換機構を備えるヒンジ装置。
7. 請求項６に記載のヒンジ装置を備える携帯情報端末。

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