JP4785786B2 - スライド機構 - Google Patents

Description

本発明は、スライド機構に関し、特に、携帯電話機の筐体をスライドさせるスライド機構に関する。

携帯電話の上下筐体を、スライドモジュールを使用してスライドさせて開閉する機種がある。開閉機構としては、上筐体を指で押して開く押上式機構と、モータで開くモータ式機構などがある。以下に、従来のスライド式開閉機構の例をいくつかあげる。

特許文献１に開示された「スライド式携帯電話機」は、薄型化でき、使い勝手のよい携帯電話機である。図６（ａ）に示すように、上部筐体と下部筐体とをほぼ平行な方向に互いに移動可能に連結したスライド式携帯電話機である。筐体の展開に伴って、上部筐体あるいは下部筐体からアンテナを伸張させる。筐体の収納に伴って、アンテナを収納する。携帯電話機の開閉に伴ってアンテナが伸張収納されるので、アンテナ収納の手間がかからない。突出部分がなくなるため、携帯電話機を薄くできる。

特許文献２に開示された「スライド型携帯電話機」は、２つの筐体の１つがスライドして開閉されるスライド型携帯電話機である。図６（ｂ）に示すように、自動あるいは手動で上下方向へスライドし、自動スライド時には、ボタン操作なしでスライド動作を終了できる。弾性的に支持されるモータが内装されている。第１筐体の一方側に、モータを駆動させるためのスイッチがある。モータの駆動力によって回動するピニオンに、ラックが噛み合っている。第２筐体が、第１筐体とスライド可能に結合されていて、ピニオンの回動時に、第１筐体に対してスライドする。第２筐体のスライド動作が終了すると、感知手段がこれを感知して、モータの駆動を停止する。

特許文献３に開示された「スライド式携帯電話機」は、スライド開閉時の開閉端でのストッパの衝突音を低減させたものである。図６（ｃ）に示すように、操作部を有する第１の筐体と、表示部を有する第２の筐体と、第１の筐体及び第２の筐体を一軸方向にスライド自在に係合させるスライド係合手段とを有するスライド式携帯電話機である。スライド係合手段に、スライド樹脂部材を設ける。スライド樹脂部材と対向する筐体側の対向面に突条部を設ける。両筐体を伸展方向にスライドさせたとき、両筐体の重なりが最小となる伸展端付近では、スライド樹脂部材と突条部とが圧縮状態で接する。

特許文献４に開示された「携帯機器のスライド機構」は、全体的な長さを短くでき、厚さを薄くできるものである。図７（ａ）に示すように、ベース部材は第１筐体に固着され、スライドする直線方向に貫通するガイド溝を有する。スライダーは、第２筐体に固着され、ガイド溝にスライド係合する。付勢手段が、ベース部材と第１筐体との間に設けられている。一端部がベース部材に連結されると共に、他端部がスライダーに連結されている。スライダーを、所定の開閉位置から、閉成方向又は開成方向にスライド付勢する。ガイド溝をベース部材に２つ設け、これらのガイド溝に、スライダーがそれぞれ個別にスライド係合していることが好ましい。

特許文献５に開示された「スライド機構」は、携帯電話機の上下筐体を、プッシュボタンでも手動でもスライドさせて開くことができるものである。図７（ｂ）に示すように、携帯電話機の上筐体に固定されたラックに連動するピニオンに、駆動用スプリングで開方向の駆動力を加える。ピニオンに形成した溝にロック用可動ピンを係合させて、ピニオンを閉位置で保持する。プッシュボタンでロック用可動ピンをピニオンの溝から離脱させるか、上筐体を開方向に指でわずかに押すことで、ロック用可動ピンをピニオンの溝から離脱させる。ボタンを押しても、指で上筐体を押しても、いずれの方法でも、携帯電話機の上筐体をスライドさせて、自動的にフルオープンまで開くことができる。ピニオンとダブルギアの２枚のギアのギア比を変えることにより、上筐体のストローク長を調整できる。
特開2003-298695号公報 特開2004-312982号公報 特開2006-165854号公報 特開2006-270804号公報 特開2006-287795号公報

しかし、従来のスライド機構には、次のような問題がある。図８（ａ）に示すように、トーションばねを使ってスライドさせるので、ストロークを長くすると、トーションばねが長くなり、小型化することができない。閉状態からオートオープンになるまでの距離、すなわち、トーションばねに最大荷重がかかって、力の方向が切り替わる位置までの距離は、図８（ｂ）に示すようになる。スライドストロークが長いと、この距離も長くなる。指で押し上げる距離を短くするためや、電話の呼びにすぐ応答できるようにするために、図８（ｃ）に示すように、力の切り替わる位置をストロークの中間位置からずらそうとすると、さらに大型化してしまう。

本発明の目的は、上記従来の問題を解決して、ストロークの長いスライド機構を小型にすることである。

上記の課題を解決するために、本発明では、スライド機構を、携帯機器の下筐体に固定される固定プレートと、携帯機器の上筐体に固定される可動プレートと、可動プレートに固定されるラックと、同軸で互いに固定されて固定プレートに回転自在に軸支されラックと噛み合う第１ピニオンと第１ピニオンと異なる径の第２ピニオンとを含む伝達ピニオン群と、固定プレートに回転自在に軸支され第２ピニオンと噛み合う動力ピニオンと、可動プレートに固定され固定プレートに沿ってスライドするガイドレールと、一端が固定プレートに固定され他端が動力ピニオンに固定されるトーションばねとを具備する構成とした。

また、トーションばねは、スライドストロークの途中の点で最大の力となり、その前後で動力ピニオンに逆方向のトルクを与えるように取り付けられている。あるいは、動力ピニオンに筐体開方向のトルクを与え、筐体の閉状態で最大の力となるように取り付けられており、下筐体には、筐体の閉状態を維持するためのラッチとラッチ解除手段とが設けられている。さらに、伝達ピニオン群は、第１ピニオンと異なる径を有し第１ピニオンに同軸で固定される第３ピニオンを備え、ラックは、第３ピニオンと噛み合う異速ラック部分を備える。また、第１ピニオンに噛み合う第４ピニオンを備え、ラックは、第４ピニオンと噛み合うように直角方向に延びる横開き用ラック部を備え、ガイドレールは、上筐体をＬ字形に案内する構成を備える。トーションばねは、１個または複数個設けられている。

上記のように構成したことにより、ストロークの長いスライド機構を小型にできる。ギア比やトーションばねの端部の位置を変えることで、スライド機構のサイズを変えることなく、力の切り替わる位置を容易に変更できる。トーションばねのスペースが小さいので、ケーブルを無理なく通せる。また、力のかかり方を２段階にして、開き終わりをクリアにもソフトにもできる。さらに、２方向に開閉するようにもできる。

以下、本発明を実施するための最良の形態について、図１〜図５を参照しながら詳細に説明する。

本発明の実施例は、携帯電話機の下筐体に固定プレートを固定し、携帯電話機の上筐体に可動プレートを固定し、ガイドレールを、固定プレートに沿ってスライドさせるように可動プレートに固定し、可動プレートにラックギアを固定し、小ピニオンが同軸で固定された変速ピニオンを、固定プレートに回転自在に軸支して、ラックギアに噛み合わせ、動力ピニオンを固定プレートに回転自在に軸支して小ピニオンと噛み合わせ、トーションばねの一端を固定プレートに固定し、他端を動力ピニオンに固定し、スライドストロークの途中の点でトーションばねの力が最大となり、その前後で動力ピニオンに逆方向のトルクを与えるように取り付けたスライド機構である。

図１は、本発明の実施例におけるスライド機構の分解斜視図と組立図である。図２は、スライド機構の動作態様を示す図である。図１と図２において、固定プレート１は、携帯電話機の下筐体に固定される部材である。可動プレート２は、携帯電話機の上筐体に固定される部材である。携帯電話機を例として説明するが、PDAや携帯ゲーム機などの携帯機器でもよい。ラック３は、可動プレートに固定される直線ギアである。変速ピニオン４は、小ピニオンが同軸で固定され、固定プレートに回転自在に軸支され、ラックと噛み合うピニオンギアである。動力ピニオン５は、固定プレートに回転自在に軸支され、小ピニオンと噛み合うピニオンギアである。小ピニオンが変速ピニオン４より径が小さい例を説明するが、適用する機器の条件に応じて変速ピニオン４の方の径を小さくしてもよい。

ガイドレール６は、可動プレートに固定され、固定プレートに沿ってスライドする案内部材である。トーションばね７は、一端が固定プレートに固定され、他端が動力ピニオンに固定されるばねである。トーションばね７は２個設けられているが、１個でもよいし、３個以上設けてもよい。トーションばね７は、図示の形状のばねに限らず、Ｓ字形などの波形ばねでもよいし、板ばねでもよいし、コイルばねでもよい。小ピニオン８は、動力ピニオンと噛み合ってトルクを変速ピニオンに伝えるギアである。

図３は、スライド機構でのケーブルの状態を示す図である。図４は、２段階に開閉するスライド機構の構成を示す図である。図５は、２方向に開閉するスライド機構の構成を示す図である。

上記のように構成された本発明の実施例におけるスライド機構の機能と動作を説明する。最初に、図１を参照しながら、スライド機構の機能を説明する。図１（ａ）に示すように、固定プレート１が、携帯電話機の下筐体に固定されている。可動プレート２が、携帯電話機の上筐体に固定されている。ラック３が、可動プレート２に固定されている。変速ピニオン４は、小ピニオン８が同軸で固定され、固定プレート１に回転自在に軸支され、ラック３と噛み合っている。動力ピニオン５は、固定プレート１に回転自在に軸支され、小ピニオン８と噛み合っている。変速ピニオン４（第１ピニオン）と小ピニオン８（第２ピニオン）は、伝達ピニオン群を構成している。

各ギアのギア比を適切に選ぶことにより、ストロークとトルクを最適な値に設定することができる。閉状態における動力ピニオン５の噛み合わせ位置を調節することにより、中間点の位置を変えることができる。中間点は、上筐体にかかる力の向きが変わる点であり、必ずしも幾何学的な中間ではない。さらに、筐体の開方向のみにトルクがかかるようにも設定できる。この場合は、最大トルクの位置で閉状態を保持するために、ラッチとその解除ボタンなどのラッチ解除手段が必要となる。

ガイドレール６は、可動プレート２に固定され、固定プレート１に沿ってスライドする。トーションばね７は、一端が固定プレート１に固定され、他端が動力ピニオン５に固定されている。トーションばね７は、スライドストロークの中間点付近で最大の力となり、その前後で、動力ピニオン５に逆方向のトルクを与えるように取り付けられている。組み立てて閉状態にすると、図１（ｂ）に示すようになる。

スライド機構の機能を詳しく説明する。固定プレート１には、ガイドレール６とラック３とラックピン以外は全て、取り付けられている。タップピンにより、携帯電話機の下筐体に固定されている。可動プレート２に対して相対的に動く関係にある。可動プレート２には、ガイドレール６と、ラック３と、ラックピンが取り付けられている。可動プレート２は、携帯電話機の上筐体に固定されている。可動プレート２は、固定プレート１に対して相対的に動く関係にある。ラック３は、ラックピンにより可動プレート２に固定されている。変速ピニオン４の回転運動を直線運動に変える。ラックピンは、ラック３と可動プレート２を貫通している。先端に設けられた凹部を加締めると、ラック３が可動プレートに固定される。ガイドレール６は、可動プレート２に固定されている。

変速ピニオン４は、変速ピンを軸にして回転運動をし、動力ピニオン５の回転速度を変えてラック３に伝達する。変速ピンは、変速ピニオン４と固定プレート１を貫通している。先端の凹部を加締めると、変速ピニオン４が固定プレートに固定される。動力ピニオン５は、動力ピンを軸にして回転運動をし、トーションばね７の力により発生したトルクを、変速ピニオン４に伝達する。動力ピニオン５の欠歯部には凸形状部が有り、凸形状部がリミットピンに当たることにより、スライドストロークを制限する。トーションばね７は、スライドストロークの中間点付近で最大の力となり、その前後で動力ピニオン５に逆方向のトルクを与えるように取り付けられている。

可動ピンは、トーションばね７と動力ピニオン５を貫通している。先端の凹部を加締めると、トーションばね７が動力ピニオン５に固定される。動力ピンは、動力ピニオン５と固定プレート１を貫通している。先端の凹部を加締めると、動力ピニオン５が固定プレート１に取り付けられる。リミットピンは、固定プレート１を貫通している。先端の凹部を加締めると、リミットピンは固定プレート１に固定される。タップピンは、固定プレート１を貫通している。先端の凹部を加締めると、タップピンは固定プレート１に固定される。タップピンの内周にはタップ溝が有り、携帯電話機の下筐体にネジで固定される。固定ピンは、トーションばね７と底上板と固定プレート１を貫通している。先端の凹部を加締めると、トーションばね７と底上板は、固定プレート１に固定される。底上板は、固定ピンにより固定プレート１に固定される。

次に、図２を参照しながら、スライド機構の動作を説明する。図２（ａ）に示す全閉時には、携帯電話機の上筐体と下筐体は重なってコンパクトになっている。図２（ｂ）に示す全開時には、携帯電話機の上筐体と下筐体は伸びきって長くなっている。図２（ｃ）に示す閉状態では、ラック３の最上部に変速ピニオン４が噛み合っている。トーションばね７は開いているので、トーションばね７の荷重は小さい。図２（ｄ）に示す中間状態では、ラック３の中間部に変速ピニオン４が噛み合っている。トーションばね７は縮んでいるので、トーションばね７の荷重は大きい。図２（ｅ）に示す開状態では、ラック３の最下部に変速ピニオン４が噛み合っている。トーションばね７は開いているので、トーションばね７の荷重は小さい。

次に、図３を参照しながら、上筐体と下筐体を接続するケーブルについて説明する。図３に示すように、下筐体と上筐体を電気的につなぐためのケーブル13が、筐体間に通されている。トーションばねが小型であるため、ケーブル13を無理なく通せる。従来のスライド機構では、トーションばねの移動量が大きいので、ケーブル13を通すスペースが小さく、ケーブル13のためのスペースがさらに必要であった。

次に、図４を参照しながら、スライド機構の変形例である２段階の力で開閉する機構を説明する。径の異なるピニオンを複数もった伝達ピニオン群と、それに噛み合うラックとで、任意の位置で開閉力を変えることができるスライド機構である。ラックには、異速ラック部分がある。異速ラック部分には異速ピニオンが噛み合う。異速ピニオンは、変速ピニオンと異なる径を有し、変速ピニオンに同軸で固定されている。図４は、筐体の全開付近で加速するタイプである。伝達ピニオン群の小ピニオン８は、動力ピニオンと噛み合う。開き始めから全開付近まで、変速ピニオンがラックと噛み合う。筐体全開付近では、異速ピニオン９と異速ラック部分10が噛み合って加速する。ピニオンの径が小さくなって力が強くなるので、筐体は加速される。全開直前に加速して、カチッと全開状態に収まる。全開状態での保持力が強まり、全開状態を安定に保持できる。逆に、異速ピニオン９の径を大きくすると、力が弱くなるので、筐体は減速される。全開時に減速して衝撃が緩和されるので、上筐体がソフトに開き終わる。

次に、図５を参照しながら、スライド機構の別の変形例である２方向に開く機構を説明する。縦開きに加えて横開きもできる複合スライド機構である。Ｌ字型ラック11は、変速ピニオン４に噛み合う横開き用ピニオン12と噛み合うように直角方向に延びる横腕部を備える。伝達ピニオン群に、横開き用ピニオン12を追加して、変速ピニオン４の力をＬ字型ラック11の横腕部に伝える。全閉状態では、変速ピニオン４はＬ字型ラック11の縦腕部に係合しており、横開き用ピニオン12はＬ字型ラック11の横腕部に係合している。縦方向に開く場合は、縦方向に力を加えると、横開き用ピニオン12はＬ字型ラック11の横腕部から離れ、縦方向に開く。横方向に力を加えると、変速ピニオン４はＬ字型ラック11の縦腕部から離れ、横方向に開く。ガイドレールは、Ｌ字形に沿って動けるように縦方向と横方向に設ける。画面を縦横両方向で使う場合に利用できる。この機構を２段階の力で開閉する機構と組み合わせることもできる。

上記のように、本発明の実施例では、スライド機構を、携帯電話機の下筐体に固定プレートを固定し、携帯電話機の上筐体に可動プレートを固定し、ガイドレールを、固定プレートに沿ってスライドさせるように可動プレートに固定し、可動プレートにラックギアを固定し、小ピニオンが同軸で固定された変速ピニオンを、固定プレートに回転自在に軸支して、ラックギアに噛み合わせ、動力ピニオンを固定プレートに回転自在に軸支して小ピニオンと噛み合わせ、トーションばねの一端を固定プレートに固定し、他端を動力ピニオンに固定し、スライドストロークの途中の点でトーションばねの力が最大となり、その前後で動力ピニオンに逆方向のトルクを与えるように取り付けた構成としたので、ストロークの長いスライド機構を小型にできる。

本発明のスライド機構は、携帯電話機の筐体をスライドさせるスライド機構として最適である。

本発明の実施例におけるスライド機構の分解斜視図である。 本発明の実施例におけるスライド機構の動作態様を示す図である。 本発明の実施例におけるスライド機構でのケーブルの状態を示す図である。 本発明の実施例におけるスライド機構で、２段階に開閉する構成を示す図である。 本発明の実施例におけるスライド機構で、２方向に開閉する構成を示す図である。 従来のスライド式携帯電話機の概念図である。 従来のスライド式携帯電話機の概念図である。 従来のスライド機構の動作説明図である。

符号の説明

１ 固定プレート
２ 可動プレート
３ ラック
４ 変速ピニオン
５ 動力ピニオン
６ ガイドレール
７ トーションばね
８ 小ピニオン
９ 異速ピニオン
10 異速ラック部分
11 Ｌ字型ラック
12 横開き用ピニオン
13 ケーブル

Claims (6)

1. 携帯機器の下筐体に固定される固定プレートと、前記携帯機器の上筐体に固定される可動プレートと、前記可動プレートに固定されるラックと、同軸で互いに固定されて前記固定プレートに回転自在に軸支され前記ラックと噛み合う第１ピニオンと前記第１ピニオンと異なる径の第２ピニオンとを含む伝達ピニオン群と、前記固定プレートに回転自在に軸支され前記第２ピニオンと噛み合う動力ピニオンと、前記可動プレートに固定され前記固定プレートに沿ってスライドするガイドレールと、一端が前記固定プレートに固定され他端が前記動力ピニオンに固定されるトーションばねとを具備することを特徴とするスライド機構。
2. 前記トーションばねは、スライドストロークの途中の点で最大の力となり、その前後で前記動力ピニオンに逆方向のトルクを与えるように取り付けられていることを特徴とする請求項１記載のスライド機構。
3. 前記トーションばねは、前記動力ピニオンに筐体開方向のトルクを与え、筐体の閉状態で最大の力となるように取り付けられており、前記下筐体には、筐体の閉状態を維持するためのラッチとラッチ解除手段とが設けられていることを特徴とする請求項１記載のスライド機構。
4. 前記伝達ピニオン群は、前記第１ピニオンと異なる径を有し前記第１ピニオンに同軸で固定される第３ピニオンを備え、前記ラックは、前記第３ピニオンと噛み合う異速ラック部分を備えることを特徴とする請求項２または３に記載のスライド機構。
5. 前記伝達ピニオン群は、前記第１ピニオンに噛み合う第４ピニオンを備え、前記ラックは、前記第４ピニオンと噛み合うように直角方向に延びる横開き用ラック部を備え、前記ガイドレールは、前記上筐体をＬ字形に案内する構成を備えることを特徴とする請求項２〜４のいずれかに記載のスライド機構。
6. 前記トーションばねが１個または複数個設けられていることを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載のスライド機構。

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