JP4108292B2 - 携帯電子機器の自動開閉構造 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、携帯電子機器の自動開閉構造に関し、特に、機器本体がヒンジにより相対回転する受話部と送話部とに分割され、折り畳んだ状態で携帯し使用時には送受話部を開いて用いる携帯電子機器にあって、その開閉を自動化する自動開閉構造に関する。
【０００２】
【従来の技術】
携帯電子機器、例えば、携帯電話機では、２分割の位置で折り畳みが可能な構造にしたものがあり、液晶表示器、受話器及びアンテナを備えた受話部と、数字キー、機能キー及び送話器を備えた送話部から構成されている。このような折り畳み式の携帯電話機では、その開閉は、一般に、使用者（ユーザー）が両手を用いて開閉する手動操作に依存している。
【０００３】
上記の様な折り畳み式の携帯電話機にあって、その開閉の操作性を向上させる発明が幾つか提案されている。例えば、特開平８−１３９７９３号公報では、押し釦を押すことにより、自動的に折り畳み状態から開いた状態に変化できるようにしている。そのために、送話部と受話部の結合部のヒンジの中にトーションスプリングを組み込み、押しボタンを押すことにより、受話部がワンタッチで所定の角度まで開く構造としている。
【０００４】
また、特開平１１−４１３２８号公報では、片手の操作で折り畳み状態から開けるようにする携帯電話機が提案されており、表示部側筐体（送話部）と操作キー側筐体（受話部）のヒンジの一端に押し釦を設け、ヒンジ内には押し釦の操作に連動して回動可能なヒンジモジュールと、ワンタッチオープン釦組立体を内蔵させている。押し釦を押すとロック状態が解除され、ヒンジモジュールが回動して表示部側筐体と操作キー側筐体が開き、最終的に両者は水平状態になる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、従来の携帯電子機器の自動開閉構造によると、ワンタッチにより自動化された機能（動作）は、折り畳まれた完全閉成状態（閉じた状態）から開く方向への動作のみであり、逆方向の動作（開いた状態から閉じる状態への変化）は行えず、閉じる動作は使用者による手動操作となる。開いた状態から閉じる動作をワンタッチで行おうとすれば、その構造が複雑になり、そのためのスペースの確保が難しいため、小型軽量化が求められている携帯電子機器、特に携帯電話機に組み込むことは困難である。このような理由から、従来、実用化された例はない。
【０００６】
また、ワンタッチ開成構造を有しない従来の機器では、開く操作も閉じる操作も手動で行うことになる。例えば、開成作業においては、受話部の正面に親指を掛け、受話部を引き起こす操作になり、開いた状態から閉じる作業（閉成作業）においては、通話等の使用に用いていた片手に加え、他方の手で受話部を持って開閉させる操作するという両手による操作を強いられる。無理に片手で行おうとすれば、片手で送話部を持ちながら、受話部の先端を服装や壁等に拘束しながら送話部側を動かして片手で開閉することになるが、指を挟んだり、携帯機器を壁面で擦るために傷が付きやすくなるので、一般的ではない。
したがって、本発明の目的は、折り畳み式の携帯電子機器における開成及び閉成の操作を片手のみによりワンタッチで行えるようにした携帯電子機器の自動開閉構造を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明は、上記の目的を達成するため、携帯電子機器の送話部と受話部を折り畳み可能に結合するヒンジ部と、両端部が前記送話部と前記受話部に係止するようにして前記ヒンジ部に配設され、前記送話部と前記受話部とのなす角度が前記携帯電子機器の折り畳み時の角度と全開時の角度の中間である所定角度以外のときに弾性力を顕示するトーションスプリングと、前記ヒンジ部に配設され、前記携帯電子機器の折り畳み時及び全開時に前記送話部と前記受話部の相対回転をロックすると共に、押しボタンの操作時に前記ロックを前記トーションスプリングによる前記弾性力を用いて解除するロック機構を備え、前記トーションスプリングは、前記携帯電子機器の折り畳み時には前記所定角度位置への開方向へのトルクが発生し、かつ、全開時には前記所定角度位置への閉方向へのトルクが発生し、かつ、前記所定角度にあるとき、前記弾性力が零であることを特徴とする携帯電子機器の自動開閉構造を提供する。
この構成によれば、ヒンジ部に設けられたトーションスプリングは、その弾性力が送話部と受話部が所定角度にあるときには現れず、所定角度以外のときに現れる。このトーションスプリングによる弾性力は、携帯電子機器が折り畳み状態及び全開状態にあるとき、前記送話部と前記受話部の相対回転をロックするようにロック機構に付与される。この状態下において、片手で操作可能な押しボタンが押圧されると、ロック機構は、トーションスプリングの弾性力を駆動源にしてロック状態を解除し、自動的に中立位置へ変化する。このように、携帯電子機器が折り畳み状態にあっても全開状態にあっても、送話部と受話部の相対回転がロックされ、このロックは押しボタンの押圧により解除されて中立位置になるので、後は片手のみの手動により折り畳みをし或いは全開する操作が容易に行えるようになる。
【０００８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について図面を基に説明する。
【０００９】
図１は本発明の携帯電子機器の自動開閉構造を示す。また、図２は図１の携帯電子機器におけるヒンジ部の詳細を示す。なお、以下においては、携帯電子機器として携帯電話機を例に説明する。
携帯電子機器１は、ヒンジ２により折り畳みが可能に結合された送話部３と受話部４を主体に構成されており、送話部３と受話部４とが対面接触する完全閉成角度（０度：送話部３と受話部４が重なるように閉じた状態）から、受話部３と送話部４の正面がほぼ同一面となる完全開成角度（１８０度：送話部３と受話部４を略同一平面に展開した状態）までの約１８０度の範囲で回転することができる。送話部３は数字キー３ａや機能キー３ｂを備えて構成され、受話部４は液晶表示器４ａを備えて構成されている。送話部３及び受話部４は、共に前面カバー３ｃ，４ｂと裏面カバー３ｄ，４ｃを備え、両カバー間に不図示のプリント基板、電池、スイッチ類等が配設される。裏面カバー３ｄ内には凹部５が形成されたスプリング固定部６が設けられ、裏面カバー４ｃには凹部７が形成されたスプリング固定部８が設けられている。
ヒンジ２には、押しボタン９ａ，９ｂ、この押しボタン９ａ，９ｂに外嵌されたスプリング１０ａ，１０ｂ、このスプリング１０ａ，１０ｂが内挿される送話部ユニット１１ａ，１１ｂ、この送話部ユニット１１ａ，１１ｂに隣接される受話部ユニット１２ａ，１２ｂ、この受話部ユニット１２ａ，１２ｂに係着されると共に送話部３側に固定される係止片１３ａ，１３ｂ、この係止片１３ａ，１３ｂに当接すると共に凸部１５ａ，１５ｂを有する係止部１４ａ，１４ｂ、この係止部１４ａと１４ｂの間に設けられ、端部１６ａ，１６ｂを有するトーションスプリング１６を備えている。このヒンジ２の露出部を隠すために裏面カバー３ｄ，４ｃにはヒンジカバー３ｅ，４ｄが設けられている。押しボタン９ａ、スプリング１０ａ、送話部ユニット１１ａ、受話部ユニット１２ａ、係止片１３ａ、及び係止部１４ａは、一方（図の左側）のロック機構２０ａを形成し、押しボタン９ｂ、スプリング１０ｂ、送話部ユニット１１ｂ、受話部ユニット１２ｂ、係止片１３ｂ、及び係止部１４ｂは、他方（図の右側）のロック機構２０ｂを形成している。
図２のように組み立てを行い、前面カバーと裏面カバーを嵌合して一体化すると、スプリング固定部６，８の各凹部５，７にトーションスプリング１６の端部１６ａ，１６ｂが嵌合する。端部１６ａ，１６ｂとスプリング固定部６，８との係合により、端部１６ａ，１６ｂと送受話部３，４とはスプリング端部の軸方向以外の動きが相互に拘束される状態になる。したがって、トーションスプリング１６のねじれ変形と送受話部３，４の相対回転が連動し、送受話部３，４の相対回転はトーションスプリング１６を捩れさせ、トーションスプリング１６の捩れ復帰によるトルクは、送受話部３，４に伝達される。トーションスプリング１６の捩れ変形が生じない中立状態においては、送話部３と受話部４が中間開閉角度（９０度位置）になっている。送話部３と受話部４が中間角度以外の角度にあるとき、トーションスプリング１６に捩れが生じる。
押しボタン９ａ，９ｂは、トーションスプリング１６の両サイドに同軸に配設され、押しボタン９ａ，９ｂの先端部が携帯電子機器１の両側面に露出する。トーションスプリング１６の端部１６ａ，１６ｂは、スプリング固定部６，８の凹部５，７に嵌合して位置決めされている。押しボタン９ａ，９ｂは、軸方向に向かう一対のスライド突起１７ａ，１７ｂを有しており、このスライド突起１７ａ，１７ｂに嵌合するスライド溝１８ａ，１８ｂが、送話部ユニット１１ａ，１１ｂに設けられている。また、受話部ユニット１２ａ，１２ｂは、係止部１４ａ，１４ｂの対向面に、凸部１５ａ，１５ｂに係合する係止凹部１９が設けられている。さらに、送話部ユニット１１ａ，１１ｂには係合溝２１ａ，２１ｂが設けられ、受話部ユニット１２ａ，１２ｂには係合溝２２ａ，２２ｂが設けられている。係合溝２１ａ，２１ｂと係合溝２２ａ，２２ｂは、送話部３及び受話部４のヒンジカバー３ｅ，４ｄに設けられた係止突起（図示せず）に係合し、送話部ユニット１１ａ，１１ｂと送話部３の回転、及び受話部ユニット１２ａ，１２ｂと受話部４の回転のそれぞれを常に一致させている。
図３は、ロック機構２０ａの詳細を示す。図３の（ａ）はロック機構２０ａのロック状態を示し、（ｂ）はアンロック状態を示す。ここでは、ロック機構２０ａについてのみ示しているが、左右が逆になるのみで、ロック機構２０ｂも同一の構成及び同一の動作になる。図中、２５は係止片１３ａ（１３ｂ）が嵌入する周回溝である。
スライド突起１７ａとスライド溝１８ａは常に嵌合しており、送話部ユニット１１ａと押しボタン９ａの回転は拘束され、軸方向への摺動のみが可能になっている。また、押しボタン９ａの回転軸２３の先端は、係止部１４ａにかしめられて一体化されているため、送話部ユニット１１ａと係止部１４ａの回転も生ぜず、両者の回転は一致する。
受話部ユニット１２ａと係止部１４ａとの相対面には、係止凹部１９ａと凸部１５ａが存在するため、送話部３及び受話部４の完全開成角度（１８０度）及び完全閉成角度（０度）で係止凹部１９ａと凸部１５ａの位置は一致し、スプリング１０ａの弾性力によって押しボタン９ａがヒンジ２の外側（図３の左方向）へ押されている図３の（ａ）の状態では、係合状態になる。このように、凸部１５ａと係止凹部１９ａが係合すると、受話部ユニット１２ａと係止部１４ａの回転運動が拘束される。したがって、送話部３と受話部４の相対回転が拘束され、送話部３と受話部４の間の回転運動がロックされるので、送話部３と受話部４は、その角度状態を維持する。
ロック機構２０ａは、送話部３と受話部４が完全閉成角度又は完全開成角度になるまで受話部４を開き、又は折り畳んだときに自動的に作動する。図３の（ｂ）に示すように、押しボタン９ａを内側に押し込むと、ロック状態が解除される。押しボタン９ａを押すと、その回転軸２３は係止部１４ａを押し出し、受話部ユニット１２ａから係止部１４ａが離される。この過程で、係止凹部１９ａから凸部１５ａが離脱し、送話部３と受話部４との間の回転運動はアンロックされる。このとき、相対回転運動に伴う送話部３と受話部４の間の抵抗は、トーションスプリング１６の捩れ変形のみになる。
本発明の特徴は、トーションスプリング１６の捩じりが生じない中立状態が、図１に示す中間角度（９０度）で生じることである。送話部３と受話部４が、中間角度から開成又は閉成のいずれかの方向に相対回転すると、トーションスプリング１６は捩じられ、弾性変形によるエネルギーがトーションスプリング１６に蓄えられる。中間角度以外において、受話部４が自由回転を可能な状態においては、トーションスプリング１６は蓄えられたエネルギーを開放し、これにより受話部４は中間角度方向へのトルクを受け取る。受話部４が中間角度位置まで回転すると、トーションスプリング１６の捩じりは無くなり、受話部４は中間角度で停止する。
このように、本発明の携帯電子機器の自動開閉構造は、完全閉成角度（０度）又は完全開成角度（１８０度）でロック機構２０ａ，２０ｂが作動する。そして、送話部３と受話部４が０度又は１８０度の角度位置にあるとき、押しボタン９ａ，９ｂを押し込めばロック状態が解除され、トーションスプリング１６の捩じれにより生じていた附勢力により、送話部３と受話部４を自動的に中間角度（９０度）まで自動的に相対回転させる。受話部４が中間角度の位置にあれば、送話部３を保持している片手の親指により受話部４をロック機構２０ａ，２０ｂが作動する完全開成角度まで開くことも完全閉成角度に折り畳むことも容易である。したがって、折り畳み携帯機器の開閉操作が片手のみにより可能となる。
図４は、本発明の携帯電子機器の自動開閉構造の各動作位置における状態を示す。（ａ）は開く状態、（ｂ）はロック解除状態、（ｃ）は折り畳む状態を示す。図４を参照して、押しボタン９ａ，９ｂの押し込みによるロック機能の解除、および中間角度から保持している手３０の親指３０ａによる受話部３を開閉操作（開く操作と折り畳む操作）について説明する。具体的には、使用者が、ロック機構２０ａ，２０ｂにより完全開成角度（１８０度）が維持されている携帯機器１の送話部３を片手で保持した状態から閉じる場合について説明する。
完全開成角度におけるトーションスプリング１６は中立状態ではなく、閉成方向に捩れられているため、その反発力として送話部３と受話部４は開成方向のトルクを受けている。図４の（ａ）に示すように、一方の手３０の親指３０ａと人指し指３０ｂを除く指と掌で送話部３を握ると、携帯機器１全体を安定して保持がすることができる。この状態においては、保持に用いていない親指と人指し指を自由に動かすことができる。したがって、保持している手３０の親指３０ａと人指し指３０ｂは、同時にヒンジ２の両端の押しボタン９ａ，９ｂへ指先を置くことができる。
押しボタン９ａと９ｂを親指３０ａと人指し指３０ｂで押し込むと、係止部１４ａ，１４ｂはヒンジ２の内側へ移動し、ロック機構２０ａ，２０ｂの凸部１５ａ，１５ｂと係止凹部１９ａ，１９ｂとの係合が解除される。係止部１４ａ，１４ｂと受話部ユニット１２ａ，１２ｂとの間の拘束が無くなると、送話部３と受話部４の相対回転の拘束も存在しなくなる。すると、トーションスプリング１６のトルクの作用により、受話部４は開成方向へ自動的に開き始める。なお、押しボタン９ａ，９ｂの押し込みロック機能を同時に解除しないと、送話部３と受話部４との相対回転は未だに拘束されたままなので、トーションスプリング１６のトルクによる自動開成は生じない。
図４の（ｂ）に示すように、トーションスプリング１６が中立状態（トーションスプリング１６の端部１６ａと１６ｂが９０度のとき）、つまり送話部３と受話部４が中間角度（９０度）まで開かれると、トーションスプリング１６によるトルクは無くなり、送話部３と受話部４の相対回転運動は停止する。親指３０ａと人指し指３０ｂによる押しボタン９ａ，９ｂの押し込みを止めると、押しボタン９ａ，９ｂはスプリング１０ａ，１０ｂによりヒンジ２の外側へ押し戻され、係止部１４ａ，１４ｂの凸部１５ａ，１５ｂは、受話部ユニット１２ａ，１２ｂの相対面に接触するが、これは係止部１４ａ，１４ｂと受話部ユニット１２ａ，１２ｂとの相対回転を拘束するものではなく、送話部３と受話部４の相対回転のロックとして機能しない。
したがって、図４の（ｃ）に示すように、親指以外で送話部３を保持しながら、保持している手の親指を受話部４の背面に押し当てながら図の下側へ押せば、受話部４は完全閉成角度（０度）まで押し倒すことができるので、折り畳まれる。完全開成角度まで押し込む過程で、凸部１５ａ，１５ｂと係止凹部１９は、完全閉成角度とは異なる組み合わせで係合し、完全開成角度では再びロック機能が働き、親指を受話部から離しても携帯電子機器１は完全閉成角度を維持し続ける。完全開成角度から折り畳みへの操作の手順は、開成操作と同じになる。
以上のように、本発明によれば、折り畳み状態の機器送話部の保持→受話部を開く→機器の使用→受話部を閉じるという一連の操作が、機器を保持している片手のみで行うことが可能になる。これは、保持している親指で受話部４を開いたり閉じたりが困難になる完全開成角度及び完全閉成角度の位置からの受話部開閉は自動開閉とし、保持中の親指による開閉作業が容易になる中間角度からの受話部開閉は手動で行う様にしたためである。このように、携帯電子機器１を使用する際の一連の操作が片手のみで行えるようになることで、携帯電子機器１の様々な使用形態に対応できるようになり、携帯電子機器１の利便性が高められる。
また、送受話部の相対回転を固定させるロック機構２０ａ，２０ｂがヒンジ両端に設置され、ロック状態を完全に解除するには、押しボタン９ａと９ｂを同時に押し込む必要があるため、不用意にロック解除されるのを防止することができる。例えば、携帯電子機器１が折り畳まれた状態のまま鞄等に収納されているとき、外部からの衝撃等により押しボタン９ａ，９ｂの１つが押されてしまったとしても、ロック機構２０ａ，２０ｂのロックが解除されることがないので、使用者の意志と無関係に誤動作してしまうのを防止することができる。
上記実施の形態においては、トーションスプリング１６の中立位置を中間角度（９０度）にしたが、中間角度ではなく、閉成方向へずらした角度にしてもよい。例えば、携帯電子機器１が完全開成角度（１８０度）ではなく、中間角度（９０度）よりやや開いた角度が使用状態である場合、完全開成角度と中間角度との違いが少なくなる。そこで、中立位置を、例えば、６０度等の角度に設定する方が開閉操作がし易くなる。
また、ロック機能が作動していない完全開成角度や完全閉成角度以外では、常にトーションスプリング１６が中立状態に戻ろうとするので、これを疑似的なロック機構として利用する構成にすることもできる。
更に、上記実施の形態においては、トーションスプリング１６にコイルバネを用いたが、板バネであってもよい。また、受話部ユニット１２ａ，１２ｂに係止凹部１９ａ，１９ｂを設け、係止部１４ａ，１４ｂに凸部１５ａ，１５ｂをもうけるものとしたが、逆に、係止凹部１９ａ，１９ｂを係止部１４ａ，１４ｂに設け、受話部ユニット１２ａ，１２ｂに凸部１５ａ，１５ｂを設ける構成にしてもよい。
また、上記実施の形態においては、携帯電子機器として携帯電話機を例にしたが、本発明は携帯電話機に限定されるものではなく、折り畳み構造を有するＰＨＳ(Personal Handyphone System)電話機、ＰＤＡ（Personal Digital Assistant）等の携帯電子機器にも適用可能である。
【００１０】
【発明の効果】
以上より明らかなように、本発明の携帯電子機器の自動開閉構造によれば、ヒンジにトーションスプリング及びロック機構を備え、送話部と受話部が所定角度以外の開成状態や閉成状態のときにトーションスプリングに弾性力が形成され、携帯電子機器の折り畳み状態又は全開状態にあるとき、送話部と受話部の相対回転がロックされるようにロック機構に前記弾性力が付与されるようにしたので、携帯電子機器が折り畳み状態にあっても全開状態にあっても、送話部と受話部の相対回転がロックされ、このロックは押しボタンの押圧により解除され、自動的に所定角度位置になるので、後は片手のみの手動により折り畳む操作、或いは全開する操作を容易に行えるようになる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の携帯電子機器の自動開閉構造を示す斜視図である。
【図２】図１の携帯電子機器におけるヒンジ部の詳細を示す斜視図である。
【図３】本発明にかかるロック機構の詳細を示し、（ａ）はロック状態、（ｂ）はアンロック状態を示す断面図である。
【図４】本発明の携帯電子機器の自動開閉構造の各動作位置における状態を示し、（ａ）は開く状態、（ｂ）はロック解除状態、（ｃ）は折り畳む状態を示す説明図である。
【符号の説明】
１ 携帯電子機器
２ ヒンジ
３ 送話部
３ｃ，４ｂ 前面カバー
３ｄ，４ｃ 裏面カバー
４ 受話部
５，７ 凹部
６，８ スプリング固定部
９ａ，９ｂ 押しボタン
１０ａ，１０ｂ スプリング
１１ａ，１１ｂ 送話部ユニット
１２ａ，１２ｂ 受話部ユニット
１３ａ，１３ｂ 係止片
１４ａ，１４ｂ 係止部
１５ａ，１５ｂ 凸部
１６ トーションスプリング
１６ａ，１６ｂ 端部
１７ａ，１７ｂ スライド突起
１８ａ，１８ｂ スライド溝
１９ａ，１９ｂ 係止凹部
２０ａ，２０ｂ ロック機構
２１ａ，２１ｂ，２２ａ，２２ｂ 係合溝
２３ 回転軸

Claims (1)

1. 携帯電子機器の送話部と受話部を折り畳み可能に結合するヒンジ部と、両端部が前記送話部と前記受話部に係止するようにして前記ヒンジ部に配設され、前記送話部と前記受話部とのなす角度が前記携帯電子機器の折り畳み時の角度と全開時の角度の中間である所定角度以外のときに弾性力を顕示するトーションスプリングと、前記ヒンジ部に配設され、前記携帯電子機器の折り畳み時及び全開時に前記送話部と前記受話部の相対回転をロックすると共に、押しボタンの操作時に前記ロックを前記トーションスプリングによる前記弾性力を用いて解除するロック機構を備え、前記トーションスプリングは、前記携帯電子機器の折り畳み時には前記所定角度位置への開方向へのトルクが発生し、かつ、全開時には前記所定角度位置への閉方向へのトルクが発生し、かつ、前記所定角度にあるとき、前記弾性力が零であることを特徴とする携帯電子機器の自動開閉構造。

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