JP4999452B2 - ヒンジ機構 - Google Patents

Description

本発明は、携帯電話やノートブック型パソコン等の携帯機器に用いられる微小ヒンジ用として好適なヒンジ機構に関する。

携帯電話機等の携帯機器においては、最近折り畳み型が主流である。この折り畳み式携帯電話においては、表示部と操作部とを回動可能に連結するためヒンジ装置が用いられている。ヒンジ装置には１軸型と２軸型がある。１軸型では、構造が単純になるという利点はあるが回動範囲が１６０度から１７０度に制限されるという欠点も有する。これに対して２軸型は、構造は若干複雑になるが表示部及び操作部がそれぞれの軸の周りに回動するため、開閉動作が全体の開閉角度の半分ですむという利点がある。

一般的な２軸ヒンジ構造としては、例えば特許文献１の図２に示されるように、ヒンジを構成する２軸それぞれに平歯車を設け、これらを噛み合わせることが行われている。そして、このようなヒンジの軸としては前記文献の図９に開示されているように、断面円形のものを使用することが一般的であった。ところが、このような断面円形の軸を固定しようとすると困難であり、通常は軸の一部（１面或いは２面）を平坦に切削加工して、同形状の穴に挿通することにより固定していた。しかし、このような軸の製造においては、円筒状に加工した軸をさらに端部近傍だけ平坦切削しなければならないので、加工コストが高くなってしまうという問題があった。

また、取付け穴部における強いホールド力の獲得を目的として、特許文献２には取付け穴部に嵌挿する嵌挿連結部の外形状を断面円形状とせず、断面略正多角形状としたヒンジ装置が開示されている。しかしこのヒンジ装置は一軸ヒンジであり、嵌挿連結部内に付勢体及びカム機構を内蔵しているため、外形が大きくなってしまい小型携帯機器には適さないばかりか、二軸型ヒンジの場合は二軸を連動機構により連結しなければならないので、この構造自体が適用不可能である。

特開２００６−６４０００号公報 特開２００３−１１３８３３号公報

上記のような従来の問題点を解決するため、本発明によるヒンジ機構では、プレス等により容易かつ安価に製造でき、高いホールド力を具現できる小型ヒンジ機構を提供することを課題とする。

上述の課題を解決するため本発明によるヒンジ機構では、断面が略四角形状のヒンジ軸を有することを特徴とする。このヒンジ軸は、図１および図６に示すように、軸線方向に沿って一定の厚みを備える。また、同一の中心軸線を有する本体部と、この本体部より幅寸法が細く形成された端部（回り止め部）とを有している。

前記ヒンジ軸は略四角形の四隅を面取りした断面形状であることが望ましい。

前記ヒンジ軸の断面形状において、略四角形の四隅にそれぞれ形成した面取り部の曲面形状が、各面取り部の全てに外接する外接円の円弧面として形成されていることが好適である。軸受け部においては、断面略四角形状軸を回動自在に保持するため、少なくとも軸受け接触部においては、四角形の四隅に形成した面取り部の円弧面に対して全て摺接する外接円形状の軸孔を形成している。

上述のようなヒンジ機構の軸は、プレス成形により形成することが望ましい。

本発明による略四角形状のヒンジ軸は、従来の１軸型ヒンジばかりでなく、平行な二軸からなる平行二軸ヒンジに適用することもできる。

また、前記のような平行二軸ヒンジにおいては、二軸のヒンジ軸がそれぞれ本体取付け部内側に配設され、前記各ヒンジ軸の少なくとも一端部を該本体取付け部に固定すると共に、同じく前記本体取付け部内側に配設された軸受け部により回動自在に支持することも好適である。

前記二軸のヒンジ軸間には、前記二軸のヒンジ軸を連動させるための連動機構及びクリックを発生させるためのクリック機構を設けることもできる。

さらには、前記本体取付け部材の片側軸取付け部の中心部を中空に形成し、前記軸受け部により支持することも好適である。

本発明によるヒンジ機構では断面形状が略四角形状であるため、軸端部を回り止め固定する際には、支持部材に同形状の穴を形成することにより高いホールド力を容易に確保することができる。また、軸断面における四隅にそれぞれ形成した面取り部を、面取り部の曲面形状が、各面取り部の全てに外接する外接円の円弧面として形成しておくことができる。このように構成しておくことにより、軸受けでの回動自在支持が通常の断面円形軸と同様に容易となる。

[実施例]
以下、実施例に基づいて本発明を説明する。図１は、本発明によるヒンジ機構の軸形状を示す斜視図である。この軸１０は、途中に段差はあるものの、全体的に断面形状が略四角形に形成されている。軸１０端部の回り止め部１１は本体部より細く形成されており、この部分が軸取付け部（図示していない）に嵌合して固定される。

図１に示したヒンジ軸を使用した１軸ヒンジの実施例の斜視図を図２に、またその組立図を図３に示す。本体取付け部１の２箇所において、ヒンジ軸支持部６が突出しており、この支持部６に設けた軸穴４１に挿通されたヒンジ軸１０を回動自在に支持している。図３における右側のヒンジ軸支持部６にはカムフォロワ４３が固着され、ヒンジ軸１０に固着されたカム２０と付勢スプリング６０により係合している。このヒンジの右端部にはクリック機構ケースを兼ねた軸取付け部７１がヒンジ軸１０に固着されこの取付け部７０から伸びる本体取付け部２において、例えば携帯電話部材に接続される。本体取付け部１は例えば携帯電話等の別の部材に接続されるため、上記ヒンジ機構を通して折り畳み式携帯電話等の開閉が可能となる。

図４には、本発明によるヒンジ機構の別の実施例として、平行２軸ヒンジの要部斜視図を示した。ヒンジ軸１０は断面が四隅を面取りした四角形状に形成してあり、それぞれの軸にクリックを発生させるためのカム２０と２つの軸を連動させるための連動連結機構３０のギアが固着されている。これらの軸にはさらに、カムフォロワと軸を回動自在に支持するヒンジ基体が接続されているが、この図では軸の構成を見やすくするため省略してある。上記の二軸１０のそれぞれはさらに、一端部１１において本体取付け部１、２の軸取付け穴３に挿通され固定されている。図示してはないが、軸取付け穴３は軸１０の断面形状と同一の形状をしているため、軸を挿通固定した際に回転モーメントに対する強いホールド力を発揮する。
図５には図４に示した実施例における、カム２０とヒンジ軸１０との固着の状態を示している。ヒンジ軸１０は断面四角形状に形成してあり、四隅が同心円に沿って曲面状に面取り１２してあるため、略四角形状となる。この軸をやはり略四角形状の軸穴２２に挿通することにより、軸の周りのモーメントに対して強いホールド力を発揮できる。カム２０をヒンジ軸１０上に固定するためには、カムとヒンジ軸との接点近傍をかしめればよい。

図６には、図４に示した実施例について、ヒンジ軸１０とヒンジ基体４０との関係を示している。ヒンジ基体４０は側面から見るとコの字状に形成されており、ヒンジ軸１０に平行な基底部４５とヒンジ軸１０に垂直な支持部４６Ａ、Ｂとからなる。また、ヒンジ基体４０にはカム保持板４２が固定穴４４においてネジ止めすることによりヒンジ基体に固定されている。カム保持板４２は側面から見るとＬ字状に形成されて、ヒンジ基体基底部４５に平行な固定部とヒンジ基体支持部に平行なカムフォロワ保持部とからなる。ヒンジ基体支持部４６Ａ及びカム保持板４２のカムフォロワ保持部にはそれぞれ２個ずつの軸穴４１が形成されており、ヒンジ軸１０が挿通されて回動自在に支持している。

図７にはヒンジ基体支持部４６Ａにおける軸穴４１とヒンジ軸１０との関係を示している。ヒンジ基体支持部４６Ａの軸穴４１は円形状に形成されており、ヒンジ軸１０は面取り部１３がこの軸穴４１の内周に沿った曲面状に形成されているので、ヒンジ軸１０は軸穴４１に支持されて軸穴内で自在に回動することができる。

図８には、図４に示した本発明の実施例による平行二軸ヒンジ機構の完成図を示した。本体取付け部１、２は手前側がヒンジ軸１０を介して反対側は本体取付け部１、２に形成された中空突部５を直接ヒンジ基体支持部４６Ｂの軸穴に嵌挿することにより連結する。本体取付け部突部５には中空穴４が形成されていて、この穴を通して電気配線ハーネス等を配線することが可能である。また、ヒンジ基体支持部４６Ａとカム保持板４２の間には２つのヒンジ軸１０を連動するためのギア機構３０が設けられている。この軸連動連結機構３０は、ギアだけでなく他の機構を利用することももちろん可能である。カム保持板４２に固定されたカムフォロワ４３にはカム２０が隣接配置され、さらにこのカム２０はスプリング６０によりカム保持板４２側にカムを付勢しているので、ヒンジ軸が回動することにより所定の位置でクリックを発生させることができる。

本発明によるヒンジ機構の断面略多角形状軸については、プレス成形により製造することができる。まず、所定の厚さの金属平板フープ材を打ち抜き、何回かに分けてプレスすることにより四角形状を形成し、最後にやはりプレスで面取り部を形成すれば本発明の実施例に使用したヒンジ軸を製造することができる。上記の作業は一連の工程で行うことができるため、型は必要となるものの、大量に生産すれば製造時間が早く手間がかからないため、従来の丸型軸に平坦部を形成する場合に比較して、コストが安くできる。

本発明によれば、携帯電話やノートブック型パソコン等の携帯機器用として、高いホールド力を容易に確保できコストの安いヒンジ機構を提供することができるため、携帯機器分野の小型化やコスト削減に寄与するものである。

本発明によるヒンジ機構の軸形状を示す斜視図である。 図１に示したヒンジ軸を使用した１軸ヒンジの実施例を示す斜視図である。 図２に示した１軸ヒンジの組立図である。 本発明による平行二軸ヒンジ機構の実施例要部を示す斜視図である。 図４に示したヒンジ機構実施例のヒンジ軸とカムとの関係を示す部分断面図である。 図４に示したヒンジ機構実施例の別の要部を示す斜視図である。 図６に示したヒンジ機構実施例におけるヒンジ基体支持部とヒンジ軸との関係を示す正面図である。 本発明によるヒンジ機構実施例の完成状態を示す斜視図である。

１ 本体取付け部
２ 本体取付け部
３ 軸取付け穴
４ 中空穴
５ 突部
６ ヒンジ軸支持部
１０ ヒンジ軸
１１ 軸回り止め端部
１２ 面取り部
１３ 面取り部
２０ カム
２１ カム突起
２２ カム軸穴
３０ 軸連動連結機構
４０ ヒンジ基体
４１ 軸穴
４２ カム保持板
４３ カムフォロワ
４４ カム保持板固定穴
４５ ヒンジ基体基底部
４６Ａ，４６Ｂ ヒンジ基体支持部
５０ カム保持板固定ネジ
６０ 付勢スプリング
７０ クリック機構
７１ クリック機構ケース

Claims (5)

1. 第１の本体取付け部（1）と第２の本体取付け部（2）とを回動可能に連結するヒンジ機構において、
   軸線方向に沿って一定の厚みを有するヒンジ軸（10）を備え、
   前記ヒンジ軸（10）は、同一の中心軸線を有する本体部と端部（11）とを有し、
   前記本体部は、断面形状が略四角形に形成され、前記略四角形の四隅にそれぞれ形成した面取り部の曲面形状が、前記各面取り部の全てに外接する外接円の円弧面として形成され、
   前記端部（11）は、断面形状において前記本体部と同じ厚みに形成され、幅方向が前記本体部の幅方向寸法よりも細幅に形成されてなり、
   前記第１の本体取付け部（1）には、前記本体部を回動自在に支持する支持部（6）が配設され、前記支持部（6）には、前記本体部の各面取り部の全てに摺接する外接円形状の軸孔（41）が形成され、
   前記第２の本体取付け部（2）には軸取付け部（71）が配設され、前記軸取付け部（71）には、前記端部（11）を嵌合固定する略四角形状の軸取付け穴が形成されてなることを特徴とするヒンジ機構。
2. 前記ヒンジ軸（10）が、プレス成形により形成されることを特徴とする請求項１に記載のヒンジ機構。
3. 第１の本体取付け部（1）と第２の本体取付け部（2）とを回動可能に連結するヒンジ機構において、
   軸線方向に沿って一定の厚みを有し、平行に配された一対のヒンジ軸（10，10）と、ヒンジ基体（40）と、を備え、
   前記各ヒンジ軸（10，10）は、それぞれ同一の中心軸線を有する本体部と端部とを有し、
   前記本体部は、断面形状が略四角形に形成され、前記略四角形の四隅にそれぞれ形成した面取り部の曲面形状が、前記各面取り部の全てに外接する外接円の円弧面として形成され、
   前記端部は、断面形状において前記本体部と同じ厚みに形成され、幅方向が前記本体部
   の幅方向寸法よりも細幅に形成されてなり、
   前記ヒンジ基体（40）には、前記一対の本体部をそれぞれ回動自在に支持する支持部（46A）が配設され、
   前記各本体部をそれぞれ回動自在に支持する前記各支持部（46A）には、それぞれ前記各本体部に形成した面取り部の全てに摺接する外接円形状の軸孔（41，41）が形成され、
   前記第１の本体取付け部（1）の一端側には、一方の前記ヒンジ軸（10）における前記端部に嵌合固定される略四角形状の軸取付け穴（3）を形成した第１の軸取付け部が配設され、
   前記第２の本体取付け部（2）の一端部には、他方の前記各ヒンジ軸（10）における前記端部に嵌合固定される略四角形状の軸取付け穴（3）を形成した第２の軸取付け部が配設されてなることを特徴とするヒンジ機構。
4. 平行に配した前記一対のヒンジ軸（10，10）を連動回動させる連動機構を更に備えてなることを特徴とする請求項３に記載のヒンジ機構。
5. 前記一対のヒンジ軸（10，10）が、プレス成形によりそれぞれ形成されてなることを特徴とする請求項３又は４に記載のヒンジ機構。

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