JP5330281B2 - ヒンジ装置及びそれを用いる携帯電子装置 - Google Patents
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Description
本発明は、ヒンジ装置に関し、特に折り畳み式携帯電子装置に用いられるヒンジ装置に関するものである。
最近、携帯電話、個人用携帯情報端末（ＰＤＡ）などの市販されている携帯電子装置において、大部分がヒンジ構造を介して電子装置の蓋体と本体とを連接する折り畳み式を採用している。従来のヒンジ装置は、主軸、カム、従動部材及びスプリングを備える。前記カムは前記電子装置の蓋体と係合し、前記従動部材は前記電子装置の本体と係合する。従来のヒンジ装置は、前記蓋体と前記本体との開閉を実現できるが、その開閉角度は１８０度内に制限され、１８０度を超える回転に対する要求を満たさない。
本発明は、以上の問題点に鑑みてなされたものであって、より大きな角度に回転できるヒンジ装置及びそれを用いる携帯電子装置を提供することを目的とする。
前記問題を解決するために、本発明に係るヒンジ装置は、主軸と、前記主軸に設置される従動部材と、前記主軸に滑動可能に装着される主動部材と、前記主軸に装着され且つ前記主動部材に弾性力を提供するスプリングと、を備える。前記従動部材の一端には前記主動部材との対峙方向に対して隆起陥没して山谷状とされた第一カム面が設置されるとともに、前記主動部材の一端には、前記従動部材との対峙方向に隆起陥没して山谷状とされ且つ前記第一カム面と互いに係合する第二カム面が設置され、前記主動部材は前記第二カム面上に突出する凸台を有する一方、前記従動部材は前記第一カム面の一部に凹所を形成しており、前記従動部材の前記第一カム面と前記主動部材の前記第二カム面とが完全に係合した第１状態では、前記主動部材の前記凸台が前記従動部材の前記凹所内に収納され、前記第一カム面が前記第二カム面に相対して１８０度回転された第２状態では、前記凸台が前記従動部材と接触して当該従動部材に対して続いて回転することで、前記第一カム面を前記第二カム面に相対してさらに回転させ、これにより前記従動部材が前記主動部材に対して１８０度を超えて回転する。
また、本発明に係る携帯電子装置は、本体と、蓋体と、前記蓋体を前記本体に開閉可能に連結するヒンジ装置と、を備える。前記ヒンジ装置は、主軸と、前記主軸に設置される従動部材と、前記主軸に滑動可能に装着される主動部材と、前記主軸に装着され且つ前記主動部材に弾性力を提供するスプリングと、を備える。前記従動部材の一端には前記主動部材との対峙方向に対して隆起陥没して山谷状とされた第一カム面が設置されるとともに、前記主動部材の一端には、前記従動部材との対峙方向に隆起陥没して山谷状とされ且つ前記第一カム面と互いに係合する第二カム面が設置され、前記主動部材は前記第二カム面上に突出する凸台を有する一方、前記従動部材は前記第一カム面の一部に凹所を形成しており、前記従動部材の前記第一カム面と前記主動部材の前記第二カム面とが完全に係合した第１状態では、前記主動部材の前記凸台が前記従動部材の前記凹所内に収納され、前記第一カム面が前記第二カム面に相対して１８０度回転された第２状態では、前記凸台が前記従動部材と接触して当該従動部材に対して続いて回転することで、前記第一カム面を前記第二カム面に相対してさらに回転させ、これにより前記従動部材が前記主動部材に対して１８０度を超えて回転する。
本発明のヒンジ装置は、前記主動部材の第二カム面上に凸台を設けることにより、前記主動部材は前記従動部材に相対して１８０度回転する際に、前記主動部材の凸峰が前記凹谷内に陥ることを防止して、前記主動部材を前記従動部材に対して開く角度が１８０度を超えて回転し続けさせる。よって、本発明のヒンジ装置は開き易く、操作も便利である。
以下、図面に基づいて、本発明の実施例に係るヒンジ装置及びそれを用いる携帯電子装置について詳細に説明する。
本発明のヒンジ装置は、本体と蓋体とを具備する折り畳み式携帯電子装置（図示せず）に適用する。以下の実施例は、携帯電話を例として説明する。
図１は、本発明の実施例に係るヒンジ装置１００の立体分解図である。前記ヒンジ装置１００は、主軸１０、従動部材２０、主動部材３０、スプリング４０、スリーブ５０及びワッシャー６０を備える。
前記主軸１０は長軸であって、軸方向に沿って順次に一体成型された固定部１２及び軸部１４を含む。前記固定部１２は、前記主軸１０の一端に設置され、前記軸部１４は前記固定部１２の中心部位から一側へ延伸してなり、且つ前記固定部１２から離れた末端に係合溝１４２が開設されている。
図２を一緒に参照すると、前記従動部材２０は略柱体であって、フランジ部２２及びカム部２４を備える。前記フランジ部２２の外周壁には、前記携帯電話の本体或いは蓋体と組み合せるための２つの削平面２２２が設置されている。
また、前記従動部材２０の中心軸方向に沿って、前記フランジ部２２と前記カム部２４を貫通する貫通穴２６が開設されている。前記主軸１０の軸部１４は前記従動部材２０の貫通穴２６内に収納され、前記主軸１０の固定部１２は前記フランジ部２２に当止される。前記カム部２４の前記フランジ部２２から離れている端面には、２つの第一カム面２４２が対向設置される。各第一カム面２４２は、順次互いに連接される開始斜面２４２０、凸峰２４２２、当接斜面２４２３、回転止め面２４２４、連接面２４２５及び凹谷２４２６を備える。
前記開始斜面２４２０は、緩斜面であって、その高度はだんだん高くなる。前記凸峰２４２２は、前記開始斜面２４２０の末端に設置され、且つ前記開始斜面２４２０の最も高い部位に位置する。前記当接斜面２４２３は、急斜面であって、その斜度が険しく、その高度は急に下がる。前記回転止め面２４２４は、略縦面であって、且つ前記当接斜面２４２３の末端に連接している。前記連接面２４２５は、前記回転止め面２４２４の一端に連接して、前記凹谷２４２６まで延びている。各第一カム面２４２には、凹所２４４が開設されている。前記凹所２４４は、前記当接斜面２４２３、回転止め面２４２４及び連接面２４２５に凹設され、且つ前記凹谷２４２６まで伸展している。前記凹所２４４は、前記カム面２４２の内側を貫いて、前記貫通穴２６に連通している。
図３に示したように、前記主動部材３０は、略柱状体であって、配合部３２と、前記配合部３２の一端から伸び且つ外径が前記配合部３２の外径より小さい延伸部３４と、を備える。前記主動部材３０の中心軸方向に沿って、前記配合部３２と前記延伸部３４を貫通し且つ前記主軸１０の軸部１４と組み合さる円形チャネル３６が開設されている。前記配合部３２の外周面には、２つの凸縁３８が対向設置されている。前記配合部３２の前記延伸部３４から離れている一端には、前記２つの第一カム面２４２にマッチングする２つの第二カム面３２０が対向設置されている。各第二カム面３２０は、開始斜面３２０１、凸峰３２０２、当接斜面３２０３、回転止め面３２０４、連接面３２０５及び凹谷３２０６を順次に備える。
前記開始斜面３２０１は、緩斜面であって、その高度はだんだん高くなる。前記凸峰３２０２は、前記開始斜面３２０１の末端に設置され、且つ前記開始斜面３２０１の最も高い部位に位置する。前記当接斜面３２０３は、急斜面であって、その斜度が険しく、その高度は急にさがる。前記回転止め面３２０４は、略縦面であって、前記当接斜面３２０３の末端に連接している。前記連接面３２０５は、前記回転止め面３２０４の一端に連接して、前記凹谷３２０６まで延びている。
各第二カム面３２０の内側における前記回転止め面３２０４の前記円形チャネル３６に近接する所から略弧形壁状の凸台３２２が突出している。前記従動部材２０の凹所２４４は、前記凸台３２２を収容する空間を提供して、前記第一カム面２４２と前記凸台３２２とが互いに干渉することを避ける。さらに、前記凸台３２２と前記従動部材２０とが回転過程で互いに衝突することを回避するために、前記凸台３２２と前記第二カム面３２０の開始斜面３２０１との接続面を滑らかにするのが望ましい。
前記スプリング４０は螺旋状を呈し、その内径が前記主軸１０の軸部１４の外径より大きいため、前記主軸１０上に被せることができる。前記スプリング４０の一端は、前記主動部材３０の延伸部３４に被せる。
前記スリーブ５０は、中空の筒体であって、その内径が前記主動部材３０と前記スプリング４０の外径より大きいため、それらを収納することができる。前記スリーブ５０は、開口端５２と、中心孔５４２を有する半閉口端５４と、前記スリーブ５０の外周壁の両側に平行設置されて携帯電話の蓋体或いは本体に係合するための２つの平面５６と、を含む。前記フランジ部２２の直径が前記スリーブ５０の開口端５２の直径より小さいため、前記フランジ部２２は前記スリーブ５０内に嵌入することができる。各平面５６上には、前記主動部材３０の凸縁３８を滑動可能に収納するガイド溝５８が開設されている。
前記ワッシャー６０は、金属材料からなる。本実施例において、前記ワッシャー６０が前記係合溝１４２に係止されて、前記主軸１０に装着された部材を一体に固定する。
図４に示したように、前記ヒンジ装置１００を組み立てる場合、まず、前記主軸１０を前記従動部材２０の貫通穴２６に挿入して、前記従動部材２０を前記主軸１０に被せる。次に、前記主動部材３０、スプリング４０及びスリーブ５０を順次に前記主軸１０に装着するとともに、前記主動部材３０の第二カム面３２０と前記従動部材２０の第一カム面２４２とを係合させる。前記２つの凸縁３８をそれぞれ前記２つのガイド溝５８内に収納して、前記スプリング４０の一端を前記主動部材３０の延伸部３４に被せて、前記スプリング４０の他端を前記スリーブ５０の半閉口端５４の底壁に当止させる。最後に、前記主軸１０の一端を前記スリーブ５０の中心孔５４２に貫かせて、前記ワッシャー６０を前記係合溝１４２に係止する。このように、前記ヒンジ装置１００を一体に組み立てる。
図５は、前記ヒンジ装置１００を応用する携帯電話３００の使用状態図である。前記携帯電話３００は、一端に収納穴３１２を有する蓋体３１０と、一端に接続穴３２１を有する本体３２０と、を備える。前記ヒンジ装置１００を前記携帯電話３００に装着する場合、まず、前記ヒンジ装置１００を前記携帯電話３００の収納穴３１２内に取り付けて、前記スリーブ５０の２つの平面５６を回転不能に前記蓋体３１０の収納穴３１２の２つの側壁に当接させる。続いて、前記主軸１０の固定部１２を押圧すると、前記従動部材２０は軸方向に沿って滑動するとともに、前記スプリング４０を圧縮する。前記フランジ部２２が前記収納穴３１２内に完全に没入されると、前記フランジ部２２と前記本体３２０の接続穴３２１とを位置合せてから、手を離すと、前記フランジ部２２が前記スプリング４０の弾性力に駆動されて自動的に前記本体３２０内に入って、前記削平面２２２を介して前記フランジ部２２を前記本体３２０の接続穴３２１に回転不能に固定する。
前記携帯電話３００の蓋体３１０が完全に閉じられると、前記主動部材３０の第二カム面３２０の凸峰３２０２は前記従動部材２０の第一カム面２４２の開始斜面２４２０に当止され、前記凸台３２２は前記凹所２４４内に収納される。前記スプリング４０は、一定の付勢力を持っているため、前記蓋体３１０と前記本体３２０とを閉じた状態に保持する。
前記蓋体３１０を開ける時、前記蓋体３１０が外力によって前記本体３２０に相対して回転しながら前記スリーブ５０を介して前記主動部材３０を連動して回転させる。前記蓋体３１０が一定の角度に開けられると、前記主動部材３０の凸峰３２０２は、前記第一カム面２４２の開始斜面２４２０に沿って滑動するとともに、前記第一カム面２４２の凸峰２４２２を越えるまで前記スプリング４０を圧縮する。前記スプリング４０は、最も短く圧縮されて、蓄えた弾性力が一番大きく、不安定状態になる。
前記蓋体３１０から手を離して外力を除去すると、前記スプリング４０の蓄えた弾性力により、前記主動部材３０は前記従動部材２０に相対して急速に滑動するとともに、前記凸峰３２０２は前記第一カム面２４２の当接斜面２４２３に沿って滑動する。前記蓋体３１０が前記本体３２０に相対して１８０度に開かれた際に、前記凸峰３２０２は前記回転止め面２４２４に近づく所まで滑動するが、前記主動部材３０の凸台３２２は前記従動部材２０に相対して続いて回転することにより、１８０度を超える回転を実現する。従って、前記蓋体３１０と前記本体３２０との開閉角度は１８０度を超える。もし前記凸台３２２がなければ、前記凸峰３２０２は、１８０度回転してから、前記回転止め面２４２４から前記凹谷２４２６内に陥って、その回転も停止する。
前記蓋体３１０を閉じる過程は、前記蓋体３１０を開ける過程と相反するため、ここで具体的な説明を省略する。
本発明のヒンジ装置１００は、前記主動部材３０の第二カム面３２０上に凸台３２２を設けることにより、前記主動部材３０は前記従動部材２０に相対して１８０度回転する際に、前記主動部材３０の凸峰３２０２が前記凹谷２４２６内に陥ることを防止して、前記主動部材３０を前記従動部材２０に対して開く角度が１８０度を超えて回転し続けさせる。よって、本発明のヒンジ装置１００は開き易く、操作も便利である。
また、本発明の実施例に係る主動部材のカム面及び従動部材のカム面を変形してもよい。例えば、前記開始斜面の形状を任意に変形することができる。しかも、携帯電子装置の開放しようとする角度に基づいて対応するカム面の角度を設計することができ、例えば、前記開始斜面の角度を調整することができる。
また、前記蓋体３１０が前記本体３２０に止められて安定状態になると、前記蓋体３１０は完全に開けられる。
また、本発明の実施例に係るワッシャー６０と主軸１０の結合方式は膨張による接合方法（Ｅｘｐａｎｄｉｎｇ）又は溶接を採用してもよい。
また、本発明の実施例に係る従動部材２０は軸と固定連接してもいい。
また、本発明の凸台３２２は上記の実施例が開示している形状に限定されない。即ち、その形状が、前記主動部材３０を連動して前記従動部材２０に相対して回転させることができればいい。
また、前記従動部材２０の凹所２４４は、前記凸台３２２を収容する空間を提供して、前記第一カム面２４２と前記凸台３２２とが互いに干渉することを避ける。従って、前記凹所２４４を設置する部位が前記当接斜面２４２３、前記回転止め面２４２４及び前記連接面２４２５からなる連接面に限定されなく、必要に応じて任意の単一面または前述各面の任意の組み合わせ面であってもよい。例えば、前記凹所２４４を前記当接斜面２４２３及び前記回転止め面２４２４上に凹設できる。
また、前記凸台３２２は前記第二カム面３２０の内側に設置されることに限定されず、前記回転止め面３２０４上の任意位置に設置されてもよい。前記凸台３２２の形状も壁状に限定されない。
また、前記第一カム面２４２が前記第二カム面３２０に相対して１８０度回転してから、前記凸台３２２が前記主動部材３０を連動して前記従動部材２０に相対して続けて回転することに限定されず、前記第一カム面２４２が前記第二カム面３２０に相対して所定の角度、例えば１７０度或は１９０度回転してから、前記凸台３２２が前記主動部材３０を連動して前記従動部材２０に相対して続けて回転してもよい。
以上、本発明の好適な実施形態について詳細に説明したが、本発明は前記実施形態に限定されるものではなく、本発明の範囲内で種々の変形又は修正が可能であり、前記変形又は修正も又、本発明の特許請求の範囲内に含まれるものであることは、いうまでもない。
１００ ヒンジ装置
１０ 主軸
１２ 固定部
１４ 軸部
２０ 従動部材
２２ フランジ部
２４ カム面
２６ 貫通穴
３０ 主動部材
３２ 配合部
３４ 延伸部
３６ 円形チャネル
３８ 凸縁
４０ スプリング
５０ スリーブ
５２ 開口部
５４ 半閉口端
５６ 平面
５８ ガイド溝
６０ ワッシャー
１４２ 係合溝
２２２ 削平面
２４２ 第一カム面
２４４ 凹所
３１０ 蓋体
３１２ 収納穴
３２０ 第二カム面
３２１ 接続穴
３２２ 凸台
５４２ 中心孔
２４２０ 開始斜面
２４２２ 凸峰
２４２３ 当接斜面
２４２４ 回転止め面
２４２５ 連接面
２４２６ 凹谷
３２０１ 開始斜面
３２０２ 凸峰
３２０３ 当接斜面
３２０４ 回転止め面
３２０５ 連接面
３２０６ 凹谷
１０ 主軸
１２ 固定部
１４ 軸部
２０ 従動部材
２２ フランジ部
２４ カム面
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３０ 主動部材
３２ 配合部
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５４ 半閉口端
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１４２ 係合溝
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２４４ 凹所
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３２０ 第二カム面
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２４２０ 開始斜面
２４２２ 凸峰
２４２３ 当接斜面
２４２４ 回転止め面
２４２５ 連接面
２４２６ 凹谷
３２０１ 開始斜面
３２０２ 凸峰
３２０３ 当接斜面
３２０４ 回転止め面
３２０５ 連接面
３２０６ 凹谷
Claims (5)
- 主軸と、前記主軸に設置される従動部材と、前記主軸に滑動可能に装着される主動部材と、前記主軸に装着され且つ前記主動部材に弾性力を提供するスプリングと、を備えるヒンジ装置であって、
前記従動部材の一端には、前記主動部材との対峙方向に対して隆起陥没して山谷状とされた第一カム面が設置されるとともに、前記主動部材の一端には、前記従動部材との対峙方向に隆起陥没して山谷状とされ且つ前記第一カム面と互いに係合する第二カム面が設置され、
前記主動部材は前記第二カム面上に突出する凸台を有する一方、前記従動部材は前記第一カム面の一部に凹所を形成しており、
前記従動部材の前記第一カム面と前記主動部材の前記第二カム面とが完全に係合した第１状態では、前記主動部材の前記凸台が前記従動部材の前記凹所内に収納され、
前記第一カム面が前記第二カム面に相対して１８０度回転された第２状態では、前記凸台が前記従動部材と接触して当該従動部材に対して続いて回転することで、前記第一カム面を前記第二カム面に相対してさらに回転させ、これにより前記従動部材が前記主動部材に対して１８０度を超えて回転することを特徴とするヒンジ装置。 - 前記凹所は、第１状態において、前記第一カム面の前記凸台と互いに干渉しない部位に開設されることを特徴とする請求項１に記載のヒンジ装置。
- 前記第一カム面は、順次に連接する開始斜面、凸峰、当接斜面、回転止め面、連接面及び凹谷を備え、
前記凹所は、前記当接斜面、前記回転止め面及び前記連接面に凹設され、且つ前記凹谷まで伸展し、
前記第二カム面は、開始斜面、凸峰、当接斜面、回転止め面、連接面及び凹谷を備え、前記凸台は前記回転止め面から突き出すことを特徴とする請求項１に記載のヒンジ装置。 - 前記主動部材には円形チャネルが開設され、前記凸台は孤形の壁状であって、且つ前記第二カム面の内側で前記円形チャネルに近接して設置されることを特徴とする請求項１に記載のヒンジ装置。
- 本体と、蓋体と、前記蓋体を前記本体に開閉可能に連結するヒンジ装置と、を備える携帯電子装置であって、前記ヒンジ装置は請求項１ないし請求項４のいずれか一項に記載のヒンジ装置であることを特徴とする携帯電子装置。
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