JP3161848U - ばねユニット及びスライド機構 - Google Patents

Abstract

【課題】高い信頼性を維持しつつ薄型化を図る線ばねを用いたばねユニット及びスライド機構。【解決手段】複数の線ばね１１，１２，１３と、この線ばね１１，１２，１３の端部１１ｃ，１２ｃ，１３ｃに設けられた取り付け部材とを有するばねユニットであって、複数の線ばね１１，１２，１３をそれぞれ折曲した形状とすると共に、この複数の線ばね１１，１２，１３を面方向に並んで配設する。また、取り付け部材を金属製の円板とし、複数の線ばね１１，１２，１３の各端部１１ｃ〜１３ｃを取り付け部材に面方向に重ねて巻き付け溶接により接合する。【選択図】図１

Description

本考案はばねユニット及びスライド機構に係り、特に線ばねを用い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め方向に移動付勢し、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、その一つとして線ばねを適用したばねユニットが知られている。線ばねを用いた場合、バネユニットの薄型化を図ることができる（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、線ばねの端部を連結部材を用いた電子機器の筐体に連結する構成とされていた。この連結部材は上下に分離可能な組み付け部材と重合部材とにより構成されており、組み付け部には線ばねの端部形状（鉤形状）に対応した形状の抜け止め係合部（係合溝）が形成されていた。

線ばねの端部に連結部材を連結するには、鉤形状とされた線ばねの端部を組み付け部の抜け止め係合部に嵌入し、その上で組み付け部に重合部材を重合させて固定する。即ち、組み付け部と重合部材が線ばねの端部を挟持するように配設し、これにより線ばねの端部から連結部材が離脱することを防止していた。

特開２００９−１３３４９５号公報

しかしながら上記した従来のばねユニットは、線ばねの端部を組み付け部と重合部材で教示することにより連結部材を線ばねに装着する構成であったため、必然的に連結部材の厚さは線ばねの厚さ（線ばね断面の直径）よりも厚くなってしまう。このため、従来構成では、ばねユニットの薄型化を図ることができないという問題点があった。

また、ばねユニットをスライド機構に組み込んで動作させた場合、スライド動作に伴い線ばねには弾性変形が発生する。この際、線ばねの弾性変形には、ねじり変形も含まれている。このねじり変形は組み付け部と重合部材を離間させる方向に作用するため、従来のばねユニットではねじり変形により組み付け部と重合部材とが分離してしまうおそれがあり、信頼性が低下してしまうという問題点があった。

本考案は上記の点に鑑みてなされたものであり、高い信頼性を維持しつつ薄型化を図り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、
複数の線ばねと、
該線ばねの端部に設けられる取り付け部材とを有するばねユニットであって、
前記複数の線ばねをそれぞれ折曲した形状とすると共に、該複数の線ばねを面方向に並んで配設し、
前記取り付け部材を金属製の円板とし、前記複数の線ばねの各端部を該取り付け部材に前記面方向に重ねて巻き付けると共に溶接により接合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。

開示のばねユニット及びこれを用いたスライド機構によれば、複数の線ばねを面方向に並んで配設すると共に複数の線ばねの各端部を金属製の円板である取り付け部材に面方向に重ねて巻き付けて溶接しているため、薄型化を図ることができる。また、線ばねの各端部は取り付け部材に溶接されているため、線ばねの弾性変形時にねじり変形が発生しても、線ばねの端部が取り付け部材から離脱するようなことはない。

図１は本考案の第１実施形態であるばねユニットを示しており、（Ａ）は斜視図、（Ｂ）は（Ａ）に矢印Ａで示す方向から見た矢視図である。 図２は、本考案の第１実施形態であるばねユニットの取り付け部材を外した状態を示す斜視図である。 図３は、本考案の第１実施形態であるばねユニットの線ばねを示す図である。 図４は、本考案の第１実施形態であるばねユニットに適用しうる線ばねの各種断面形状を示す図である。 図５は、本考案の第１実施形態であるスライド機構の構成及び動作を説明するための平面図である。 図６は、本考案の第２実施形態であるばねユニットを示す斜視図である。 図７は本考案の第２実施形態であるばねユニットを示しており、図７（Ａ）は図７（Ｂ）におけるＡ−Ａ線に沿う断面図、図７（Ｂ）は平面図である。 図８は、図７（Ａ）に矢印Ｂで示す部分を拡大して示す図である。 図９は、本考案の第３実施形態であるばねユニットを示す斜視図である。 図１０は、本考案の第３実施形態であるばねユニットの線ばねを示す図である。 図１１は本考案の第４実施形態であるばねユニットを示しており、図１１（Ａ）は図１１（Ｂ）におけるＣ−Ｃ線に沿う断面図、図１１（Ｂ）は平面図である。 図１２は、図１１（Ａ）に矢印Ｄで示す部分を拡大して示す図である。

次に、本考案の実施の形態について図面と共に説明する。

図１〜図３は、本考案の第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。図１（Ａ）はばねユニット１０Ａの斜視図、図１（Ｂ）は図１（Ａ）における矢印Ａ方向から見た矢視図、図２は取り付け部材１５を取り外した斜視図、及び図３は各線ばね１１，１２，１３を示す斜視図である。

ばねユニット１０Ａは、複数の線ばね１１，１２，１３と一対の取り付け部材１５とを有した構成とされている。本実施形態に係るばねユニット１０Ａは３本の線ばね１１，１２，１３を用いているが、線ばねの配設数はこれに限定されるものではなく、これが適用されるスライド機構の構成等により適宜選定されるものである。例えば、線ばねを１本のみ配設した構成とすることも可能である。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２０（図５参照）に、アクチュエータとして適用されるものである。

線ばね１１，１２，１３は、ばね鋼等のばね材料よりなる。この線ばね１１，１２，１３は、それぞれ折曲された形状（略Ｌ字形状）とされている。具体的には、線ばね１１，１２，１３は略中央位置に位置する折曲部１１ａ，１２ａ，１３ａと、この折曲部１１ａ，１２ａ，１３ａを中心として両側に延出する延出部１１ｂ，１２ｂ，１３ｂと、この延出部１１ｂ，１２ｂ，１３ｂの端部に形成された端部１１ｃ，１２ｃ，１３ｃとを有した構成とされている。

この複数の線ばね１１，１２，１３は、面方向に並んで配設される。ここで面方向とは、後述する取り付け部材１５の中心軸（図１（Ａ）に矢印Ｚで示す一点鎖線）に対して直行する面で、かつ取り付け部材１５の中心位置を結ぶ線分（図１（Ａ）に矢印Ｘで示す一点鎖線）を含む面に沿った方向をいうものとする。

線ばね１１，１２，１３を構成する折曲部１１ａ，１２ａ，１３ａの角度は、鋭角、直角、或いは鈍角のいずれの角度に設定することも可能である。また、各線ばね１１，１２，１３毎に折曲部１１ａ，１２ａ，１３ａの角度を異ならせる構成としてもよい。

また、延出部１１ｂ，１２ｂ，１３ｂの長さは、折曲部１１ａ，１２ａ，１３ａを中心としてその両側に同じ長さとしてもよく、また両側で異なる長さとすることも可能である。更に、各線ばね１１，１２，１３の全長は異なっており、外側に位置する線ばね１１が最も長く、内側に位置する線ばね１３が最も短くなっている。線ばね１１と線ばね１３との間に位置する線ばね１２は、線ばね１１よりも短く線ばね１３よりも長く設定されている。このように各線ばね１１，１２，１３の全長をそれぞれ異ならせることにより、各線ばね１１，１２，１３が前記した取り付け部材１５の中心軸Ｚ方向に積み重なることはなく、面方向に並んだ状態で配設された構成となる。

また、線ばね１１，１２，１３のばね特性は、その長さを変えることにより変化する。よって、線ばね１１，１２，１３のばね特性を所望の特性とするために、各線ばね１１，１２，１３の長さを適宜設定することとしてもよい。

各線ばね１１，１２，１３の端部に形成される端部１１ｃ，１２ｃ，１３ｃは、図３に示すように、それぞれリング状に巻かれた形状とされている。この各端部１１ｃ，１２ｃ，１３ｃの直径は、端部１１ｃが最も大きく、端部１２ｃ，１３ｃの順で漸次小さくなっている。そして、各線ばね１１，１２，１３を組み合わせた状態で、図１及び図２に示すように、各端部１１ｃ，１２ｃ，１３ｃは密着して上記した面方向に並んだ状態となる。よって、本実施形態に係るばねユニット１０Ａは、各線ばね１１，１２，１３の端部１１ｃ，１２ｃ，１３ｃにおいても薄型化が図られており、その厚さ（中心軸Ｚ方向に対する厚さ）は、各線ばね１１，１２，１３の厚さとなる。

図４は、線ばね１１，１２，１３の各種断面形状を示している。線ばね１１，１２，１３の断面形状は、図４（Ａ）に示すように円形としてもよく、図４（Ｂ）に示すような樽型形状、図４（Ｃ）に示すような楕円形状、図４（Ｄ）に示すような矩形状とされると共に各角部にフィレットを形成した形状としてもよい。

また、線ばね１１，１２，１３の断面形状は、全て等しくする必要はなく、各々異なる断面形状してもよい。線ばねのばね特性は、線ばねの断面形状を変化させることにより変化する。よって、線ばね１１，１２，１３のばね特性を所望の特性とするために、各線ばね１１，１２，１３の断面形状を適宜選定することとしてもよい。

次に、取り付け部材１５について説明する。取り付け部材１５は金属よりなり、その形状は円板形状とされている。この取り付け部材１５は、ばねユニット１０Ａを後述するスライド機構２０に取り付ける際、固定ピン２３，２４が挿通されるものである（図５参照）。このため、取り付け部材１５には固定ピン２３，２４が挿通するための貫通孔１５ａが形成されている。また、この貫通孔１５ａの外周部分には、座ぐり孔１５ｂが形成されている。この座ぐり孔１５ｂの深さは、固定ピン２３，２４を挿入した際、各ピン２３，２４が取り付け部材１５の上面から突出しない深さに設定されている。

また、線ばね１１，１２，１３の端部１１ｃ，１２ｃ，１３ｃは、この取り付け部材１５に前記した面方向に重ねて巻き付けられ、その上で溶接（例えば、レーザ溶接）されることにより取り付け部材１５に接合される。この際、最内周に位置する端部１３ｃと取り付け部材１５とが溶接され、また端部１２ｃと端部１３ｃとが溶接され、端部１１ｃと端部１２ｃとが溶接される。これにより各線ばね１１，１２，１３は取り付け部材１５に接合され、各線ばね１１，１２，１３と取り付け部材１５が一体的したばねユニット１０Ａが形成される。

また、上記のように、線ばね１１，１２，１３の各端部１１ｃ，１２ｃ，１３ｃは取り付け部材１５に溶接を用いて強固に固定されているため、ばねユニット１０Ａの動作に伴い、各線ばね１１，１２，１３にねじり変形が発生しても、線ばね１１，１２，１３の端部１１ｃ，１２ｃ，１３ｃが取り付け部材１５から離脱するようなことはない。

本実施形態では、取り付け部材１５の厚さ（中心軸Ｚ方向に対する厚さ）は、各線ばね１１，１２，１３の厚さと等しくなるよう設定されている。このため、図１（Ｂ）に示すように、ばねユニット１０Ａの厚さ（図１（Ｂ）に矢印Ｗで示す）は各線ばね１１，１２，１３の厚さとなり、よってばねユニット１０Ａの薄型化を図ることができる。

次に、図５を用いて、ばねユニット１０Ａを組み込んだスライド機構２０について説明する。

スライド機構２０は、大略するとベースプレート２１、スライドプレート２２、及びばねユニット１０Ａ等を有した構成とされている。また、図５（Ａ）はベースプレート２１に対してスライドプレート２２がＸ２方向に移動した位置（閉じ位置という）にある状態を示しており、図５（Ｂ）はスライドプレート２２が移動範囲の中間位置にある状態を示しており、また図５（Ｃ）はベースプレート２１に対してスライドプレート２２がＸ１方向に移動した位置（開き位置という）にある状態を示している。

尚、以下の説明ではスライド機構２０は固定筐体に対して移動筐体がスライドする構成の携帯電話機に適用される例について説明するものとする。また、各図に示す例では、スライド機構２０に１個のばねユニット１０Ａを組み込んだ構成例を示しているが、スライド機構２０に複数のばねユニット１０Ａを設ける構成とすることも可能である。

ベースプレート２１は、携帯電話の各種キー等が配設された固定筐体に固定されるものである。スライドプレート２２は、液晶表示装置等が配設される移動筐体に固定されるものである。

ベースプレート２１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Ｘ１，Ｘ２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２２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２２はベースプレート２１に対してＸ１，Ｘ２方向にスライド可能な構成とされている。

尚、スライドプレート２２にはＦＰＣ挿通穴２７が形成されており、携帯電話機を構成する固定筐体と移動筐体とを接続するフレキシブル基板（ＦＰＣ）はこのＦＰＣ挿通穴２７を介して両筐体を電気的に接続する。

ばねユニット１０Ａは、一方の取り付け部材１５が固定ピン２３によりスライドプレート２２に回転可能に取り付けられると共に、他方の取り付け部材１５が固定ピン２４によりベースプレート２１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２１とスライドプレート２２との間に作用する。

次に、スライド機構２０の動作を説明する。尚、以下の説明では、スライド機構２０のスライドプレート２２が閉じ位置から開き位置まで移動する動作について説明するものとし、開き位置から閉じ位置までの動作は、閉じ位置から開き位置への動作の反対動作となるためその説明は省略する。

図５（Ａ）は、閉じ位置であるスライド機構２０を示している。閉じ位置では、スライドプレート２２はベースプレート２１に対してＸ２方向にスライドしている。この閉じ位置では、ばねユニット１０Ａはスライドプレート２２をベースプレート２１に対してＸ２方向に移動付勢するよう弾性力を作用させている。

上記の閉じ位置より、操作者がスライドプレート２２を矢印Ｘ１方向に向け移動操作すると、固定ピン２３と固定ピン２４の距離は漸次近接するため、ばねユニット１０Ａを構成する一対の取り付け部材１５も漸次近接する。これにより、略Ｌ字形状を有する各線ばね１１，１２，１３は、折曲部１１ａ，１２ａ，１３ａ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。

図５（Ｂ）は、固定ピン２３と固定ピン２４が略水平に対向する位置（中間位置）までスライドプレート２２がスライドした状態（中間状態という）を示している。この中間状態では、ばねユニット１０Ａに内設された線ばね１１，１２，１３は最も収縮された状態（両端部１１ｃ，１２ｃ，１３ｃが近接した状態）となっている。

ところで、スライドプレート２２が閉じ位置からこの中間位置に至るまでの間は、固定ピン２３の位置（一方の取り付け部材１５の位置）は固定ピン２４の位置（他方の取り付け部材１５の位置）よりもＸ２方向側にあるため、ばねユニット１０Ａが発生する弾性力はベースプレート２１に対してスライドプレート２２をＸ２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２２のＸ１方向への移動操作を中間位置に至る前に停止すると、スライドプレート２２はばねユニット１０Ａの発生する弾性力により再び閉じ位置に戻る。

これに対し、中間位置よりも更にスライドプレート２２をＸ１方向にスライドさせると、スライドプレート２２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する。即ち、スライドプレート２２が中間状態から開き位置に向け移動すると、固定ピン２３の位置は固定ピン２４の位置よりもＸ１方向側に位置することになる。よって、ばねユニット１０Ａの弾性力は、ベースプレート２１に対してスライドプレート２２を開き位置に向け移動させるよう作用する。

よって、中間状態よりもスライドプレート２２をＸ１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２２はばねユニット１０Ａの発生する弾性力により自動的に開き位置（図５（Ｃ）に示す位置）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。

次に、本考案の第２乃至第４実施形態であるばねユニット１０Ｂ〜１０Ｄに付いて、図６乃至図１２を用いて説明する。尚、図６乃至図１２において、図１乃至図５に示した構成と対応する構成には同一符号を付してその説明は省略するものとする。

先ず、第２実施形態に係るばねユニット１０Ｂについて説明する。図６乃至図８は、本実施形態に係るばねユニット１０Ｂを説明するための図である。

前記した第１実施形態に係るばねユニット１０Ａでは、取り付け部材１５に固定ピン２３，２４が挿通される貫通孔１５ａを形成した構成を示した。これに対し、本実施形態に係るばねユニット１０Ｂは、取り付け部材１６の中央部に突起部１６ａを形成し、この突起部１６ａがスライド機構２０に形成された取り付け孔に係合することにより、ばねユニット１０Ｂをスライド機構２０に取り付ける構成としたものである。

取り付け部材１６は、突起部１６ａとリング部１６ｂとにより構成されている。突起部１６ａはピン状の形状を有している。また、リング部１６ｂは中央部に孔を有したリング形状とされている。この突起部１６ａとリング部１６ｂは、リング部１６ｂに形成された孔に突起部１６ａのピン部分を挿入し、その上で溶接することにより一体的されている（図８参照）。

上記構成とされたばねユニット１０Ｂによれば、突起部１６ａの配設位置における厚さは線ばね１１．１２，１３の厚さより若干厚くなるが、この部分はスライド機構２０に装着される部位であるため、ばねユニット１０Ｂを装着したスライド機構２０の全体としての薄型化は維持される。また、本実施形態に係るばねユニット１０Ｂでは、固定ピン２３，２４を不要とすることができるため、部品点数の削減及び低コスト化を図ることができる。

次に、第３実施形態に係るばねユニット１０Ｃについて説明する。図９及び図１０は、第３実施形態であるばねユニット１０Ｃを説明するための図である。

本実施形態では、４本の線ばね１１，１２，１３，１４を使用している。前記した第１実施形態に係るばねユニット１０Ａでは、各線ばね１１，１２，１３の端部１１ｃ，１２ｃ，１３ｃの巻回方向は全て同一方向とされており、取り付け部材１５に溶接された状態で各端部１１ｃ，１２ｃ，１３ｃは取り付け部材１５の半径方向に重なった状態（線ばねの数と同じ３重に巻回された状態）となっていた。

これに対して本実施形態に係るばねユニット１０Ｃは、外側に位置する２本の線ばね１１，１２の巻回方向（丸め込む方向）と、内側に位置する２本の線ばね１３，１４の巻回方向（丸め込む方向）を異ならせたことを特徴としている。更に、各端部１１ｃ，１２ｃ，１３ｃ，１４ｃの長さが、取り付け部材１５の外周の略半分に巻き付くよう、その長さを設定したことを特徴としている（図１０参照）。

この構成とすることにより、取り付け部材１５における端部１１ｃ，１２ｃ，１３ｃ，１４ｃの巻回状態は、取り付け部材１５の中心位置より外側に向かう半径方向（図中矢印Ｅで示す方向）には端部１１ｃ，１２ｃが巻回され、取り付け部材１５の中心位置より内側に向かう半径方向（図中矢印Ｆで示す方向）には端部１３ｃ，１４ｃが巻回された状態となる。

このため、本実施形態に係るばねユニット１０Ｃでは、４本の線ばね１１，１２，１３，１４を使用しているにも拘わらず、取り付け部材１５には実質的に端部１１ｃ，１２ｃ，１３ｃ，１４ｃが二重に巻回された状態となる（第１実施形態と同様の構成とした場合には、端部は４重に巻回されることとなる）。

よって、本実施形態に係るばねユニット１０Ｃでは、取り付け部材１５の配設位置における小形化（半径方向に対する小形化）を図ることが可能となる。よって、線ばねを多数使用する構成としても、徒に取り付け部材１５の近傍が大型化することを防止することができる。

図１１及び図１２は、第４実施形態に係るばねユニット１０Ｄを示している。本実施形態に係るばねユニット１０Ｄは、図９に示した第３実施形態に係るばねユニット１０Ｃにおいて、取り付け部材１５に変えて、図６乃至図８に示した取り付け部材１６を適用したものである。よって、本実施形態に係るばねユニット１０Ｄによれば、部品点数の削減及び低コスト化を図ることができると共に、取り付け部材１６の近傍が大型化することを防止することができる。

以上、本考案の好ましい実施形態について詳述したが、本考案は上記した特定の実施形態に限定されるものではなく、実用新案登録請求の範囲に記載された本考案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，１０Ｄ ばねユニット
１１，１２，１３，１４ 線ばね
１１ａ，１２ａ，１３ａ，１４ａ 折曲部
１１ｂ，１２ｂ，１３ｂ，１４ｂ 延出部
１１ｃ，１２ｃ，１３ｃ，１４ｃ 端部
１５，１６ 取り付け部材
１５ａ 貫通孔
１５ｂ 座ぐり孔
１６ａ 突起部
１６ｂ リング部
２０ スライド機構
２１ ベースプレート
２２ スライドプレート
２５ 側縁部
２６ ガイド部材

Claims (7)

1. 複数の線ばねと、
   該線ばねの端部に設けられた取り付け部材とを有するばねユニットであって、
   前記複数の線ばねをそれぞれ折曲した形状とすると共に、該複数の線ばねを面方向に並んで配設し、
   前記取り付け部材を金属製の円板とし、前記複数の線ばねの各端部を該取り付け部材に前記面方向に重ねて巻き付けると共に溶接により接合したことを特徴とするばねユニット。
2. 前記線ばねの断面形状を矩形又は楕円としたことを特徴とする請求項１記載のばねユニット。
3. 前記複数の線ばねの各断面形状を異ならせたとを特徴とする請求項１又は２記載のばねユニット。
4. 前記複数の線ばねの各長さを異ならせたことを特徴とする請求項１乃至３のいずれか一項に記載のばねユニット。
5. 前記取り付け部材の中央に貫通孔を形成すると共に、貫通孔の外周部分に座ぐりを形成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。
6. 前記線ばねの厚さと前記取り付け部材の厚さを等しくしたことを特徴とする請求項１乃至５のいずれか一項に記載のばねユニット。
7. 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６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。

Images