JP5334191B2 - ヒンジ構造、及び携帯機器 - Google Patents

Description

本発明は、二つの筐体を重ねて閉じた状態から回転させて開放するヒンジ構造と、そのヒンジ構造を備える携帯機器に関する。

携帯電話等の二つの筐体を重ねて閉じた状態から縦方向と横方向にそれぞれ回転させて開放するようにした２軸ヒンジ装置として、特許文献１において、開閉動作を行う回転軸の内部に、複数のカム及びバネを配置してトルク発生カム機構を構成するとともに、クリックプレートを配置して所定の角度位置で仮留めするように制止するクリック動作を行うストッパ機構を構成したものが開示される。

特開２００７−１７７８２９号公報

しかし、特許文献１のように、回転軸内にカム及びバネを配置すると、回転軸の径が太くなり、ヒンジを薄型化できない。

本発明の課題は、ヒンジを薄型化することである。

以上の課題を解決するため、請求項１に記載の発明は、二つの筐体を重ねて閉じた状態から回転させて開放する回転軸を備えるヒンジ構造であって、前記回転軸の外周面に対し押圧力を付与する弾性部材と、前記回転軸の軸端に設けられ、回転操作に対する操作感であるクリックを発生させるクリック発生手段と、を備え、前記クリック発生手段は、板ばねと前記回転軸の軸端面に形成されたカムとから構成されており、前記カムの縁周部には前記回転軸の軸線方向に凹凸が形成されており、前記板ばねは前記回転軸の回転に伴い前記カムの凹凸に追従して前記回転軸の軸線方向に変形し、前記カムに対して前記板ばねが当接する部分が凸部から凹部に切り換わるときに、前記板ばねの付勢力が減ずることによりクリックが発生することを特徴とする。

請求項２に記載の発明は、請求項１に記載のヒンジ構造であって、前記弾性部材は皿バネであることを特徴とする。

請求項３に記載の発明は、請求項１または２に記載のヒンジ構造であって、前記回転軸の外周面と前記弾性部材との間に球体を設けたことを特徴とする。

請求項４に記載の発明は、請求項１または２に記載のヒンジ構造であって、前記回転軸の外周面と前記弾性部材との間に中間部材を設けたことを特徴とする。

請求項５に記載の発明は、請求項２に記載のヒンジ構造であって、前記回転軸の外周面に前記皿バネを当接させたことを特徴とする。

請求項６に記載の発明は、請求項１から５のいずれか一項に記載のヒンジ構造であって、前記弾性部材を、前記回転軸を前記二つの筐体に各々取り付ける二つの取付部のいずれかに一体的に設けたことを特徴とする。

請求項７に記載の発明は、請求項１から６のいずれか一項に記載のヒンジ構造であって、前記回転軸を、ヒンジを構成する他の回転軸と別体に設けたことを特徴とする。

請求項８に記載の発明は、請求項１から７のいずれか一項に記載のヒンジ構造であって、前記二つの筐体を縦方向に折り畳み自在に結合する第１回転軸と、前記二つの筐体を横方向に折り畳み自在に結合する第２回転軸と、を備え、前記第２回転軸に前記弾性部材及びクリック発生手段を備えることを特徴とする。

請求項９に記載の発明は、請求項１から７のいずれか一項に記載のヒンジ構造であって、前記二つの筐体を縦方向に折り畳み自在に結合する第１回転軸と、前記二つの筐体を、前記第１回転軸により縦方向に開いた状態から、中央で横方向に回転自在に結合する第２回転軸と、を備え、前記第２回転軸に前記弾性部材及びクリック発生手段を備えることを特徴とする。

請求項１０に記載の発明は、請求項１から６のいずれか一項に記載のヒンジ構造であって、前記二つの筐体を縦方向に折り畳み自在に結合する回転軸を備え、前記回転軸に前記弾性部材及びクリック発生手段を備えることを特徴とする。

請求項１１に記載の発明は、請求項１から１０のいずれか一項に記載のヒンジ構造を備える携帯機器を特徴とする。

本発明によれば、ヒンジを薄型化することができる。

本発明を適用した携帯機器の実施形態１の構成を示すもので、携帯電話の折り畳み状態を示した斜視図（ａ）と、縦方向の開放状態を示した図（ｂ）と、横方向の開放状態を示した図（ｃ）である。 図１のヒンジ構造部を示した横断面図である。 図２のヒンジ構造部の要部拡大斜視図である。 図３のヒンジ構造部の分解斜視図である。 図３のヒンジ構造部の一方の取付部を省略した図である。 図５のヒンジ構造部の弾性部材部分での縦断面図である。 変形例１を示す弾性部材部分での縦断面図である。 変形例２を示す弾性部材部分での縦断面図である。 本発明を適用した携帯機器の実施形態２の構成を示すもので、携帯電話の折り畳み状態を示した斜視図（ａ）と、縦方向の開放状態を示した図（ｂ）と、横方向の回転状態の一例を示した図（ｃ）である。 図９のヒンジ構造部を示した横断面図である。 図１０のヒンジ構造部の要部拡大斜視図で、一方の取付部を省略した図である。 本発明を適用した携帯機器の実施形態３の構成を示すもので、携帯電話の折り畳み状態を示した斜視図（ａ）と、縦方向の開放状態を示した図（ｂ）である。 図１２のヒンジ構造部を示した横断面図である。 図１３のヒンジ構造部の拡大正面図である。 図１３のヒンジ構造部の拡大斜視図である。 図１５のヒンジ構造部の一方の取付部を省略した図である。

以下、図を参照して本発明を実施するための形態を詳細に説明する。
（実施形態１）
図１は本発明を適用した携帯機器の実施形態１の構成として携帯電話を示すもので、図１（ａ）は折り畳み状態、図１（ｂ）は縦方向の開放状態、図１（ｃ）は横方向の開放状態を示しており、図中、１は第１筐体、２は第２筐体、３はヒンジケース、４は操作部、５は表示部、６はリリーススイッチである。

携帯電話は、図１（ａ）に示すように、第１筐体１と第２筐体２をヒンジケース３を介して折り畳んで重ねた状態から、図１（ｂ）に示すように、第１筐体１に対し第２筐体２をヒンジケース３と一体に縦方向に開放状態としたり、図１（ｃ）に示すように、第１筐体１及びヒンジケース３に対し第２筐体２を横方向に開放状態としたりすることができる。図示のように、第１筐体１に操作部４が設けられ、第２筐体２に表示部５が設けられており、第２筐体２の側面には、横方向への開閉動作時にヒンジケース３に対するロック状態を解除するリリーススイッチ６が設けられている。

図２はヒンジ構造部を示したもので、図３はその要部を拡大して示し、図４はその構成部品を分解して示しており、図中、７はロックピン、８はロック穴、９はコイルバネ、１０はヒンジボス部、１１は第１回転軸、１２は第２回転軸、１３はダミー軸、１４はヒンジケース取付部、１５は第２筐体取付部、１６は皿バネ、１７はボール、１８は板バネ、１９はカラーである。

図２のように、第２筐体２の側面のリリーススイッチ６と一体のロックピン７が、ヒンジケース３の端面に形成したロック穴８に係合して、第２筐体２がヒンジケース３にロック状態に保たれている。リリーススイッチ６をコイルバネ９の付勢に抗して操作すると、ロックピン７がロック穴８から抜けて、第２筐体２のヒンジケース３に対するロック状態が解除される。

第１回転軸１１は、第１筐体１と第２筐体２を縦方向に開閉自在に結合するもので、軸線を横方向に向けて第１筐体１の一端部中央のヒンジボス部１０とヒンジケース３の一端部とに軸受けされている。第２回転軸１２は、第１筐体１と第２筐体２を横方向に開閉自在に結合するもので、軸線を縦方向に向けてヒンジケース３の他端部に軸受けされている。このように２軸ヒンジ構造となっている。

図示例では、第１回転軸１１と同一軸線上のダミー軸１３が、第１筐体１のボス部１０とヒンジケース３の他端部とに軸受けされている。

第２回転軸１２の外周には、板状のヒンジケース取付部１４が回転自在に組み付けられている。このヒンジケース取付部１４は、ヒンジケース３の内部にネジ止め固定される。ヒンジケース３から突出する第２回転軸１２の軸端外周には、板状の第２筐体取付部１５が固定されている。この第２筐体取付部１５は、第２筐体２の内部にネジ止め固定される。

ヒンジケース取付部１４には、第２回転軸１２の外周に押圧力を付与する皿バネ１６及びボール１７が組み込まれるとともに、第２回転軸１２の軸端に形成したカム２１に当接して所定角度でクリックを発生する板バネ１８がネジ２８により固定されている。なお、ヒンジケース取付部１４と第２筐体取付部１５との間には、ヒンジケース３の端面に組み付けられて第２回転軸１２を軸受けするカラー１９が設けられている。

図示例においては、図５及び図６にも示すように、皿バネ１６が二枚一組で間にスペーサ板２６を挟んで二組設けられ、これら計四枚の皿バネ１６と、第２回転軸１２の外周に当接する剛球によるボール１７と、このボール１７と板バネ１６との間に挟まれてボール１７を回転自在に保持するホルダ２７とが、ヒンジケース取付部１４に形成した凹所１４ａに組み込まれて、薄板状の蓋板２４により覆われている。

蓋板２４は、ヒンジケース取付部１４にネジ２８で固定される板バネ１８とともにネジ止めされる。板バネ１８は、先端部が第２回転軸１２の軸端のカム２１に当接した状態で、ヒンジケース取付部１４及び蓋板２４に形成したスリット１４ｓ・２４ｓに係合して、蓋板２４と反対側からネジ２８でヒンジケース取付部１４に固定されている。

第２回転軸１２の軸端のカム２１は、直径方向の対向位置が窪んだ形状となっている。このカム２１の背面部と蓋板２４との間に平ワッシャ２２が配置されている。

以上の２軸ヒンジ構造を備えた携帯電話は、第１筐体１と第２筐体２及びヒンジケース３を、第１回転軸１１を介して回転させることで、図１（ａ）のように折り畳んで重ねた状態にしたり、図１（ｂ）のように縦方向に開放状態としたりすることができる。

また、第２筐体２側面のリリーススイッチ６を操作してロックピン７をロック穴８から抜いて、第２筐体２のヒンジケース３に対するロック状態を解除してから、第１筐体１及びヒンジケース３に対し第２筐体２を、第２回転軸１２とヒンジケース取付部１４及び第２筐体取付部１５を介して回転させることで、図１（ｃ）のように横方向に開放状態とすることができる。

そして、第１筐体１及びヒンジケース３に対する第２筐体２の横方向への開閉動作時において、回転する第２回転軸１２の外周面に当接するボール１７が四枚の皿バネ１６で押圧されていることから、第２回転軸１２とボール１７の摺動抵抗として皿バネ１６の押圧力付与による所定のトルクを発生する。

このように、トルク発生のための押圧力を付与する皿バネ１６は、コイルバネのように大きくストロークしないので、繰り返し耐久性が大幅に向上する。また、皿バネ１６による繰り返し耐久性向上に伴い、バネの小型化が可能となる。

さらに、前述した横方向への開閉動作時において、第２回転軸１２の軸端のカム２１と、これに先端部が当接する板バネ１８の形状のよって、カム２１の直径方向対向位置の窪んだ形状に板バネ１８先端部が係合することから、所定感覚のクリックを発生する。

このように、軸端のカム２１の形状により、軸内よりも十分なストロークを確保することができる。また、板バネ１８の採用により、軸端のカム２１による大ストロークでも、繰り返し耐久性が高い。

以上、実施形態の携帯電話によれば、第２回転軸１２の外周面に対しボール１７を介して押圧力を付与する皿バネ１６と、第２回転軸１２の軸端に設けられたカム２１に当接する板バネ１８によるクリック発生手段と、を備えることで、軸内に構成する場合よりも、ヒンジを薄型化することができる。

そして、皿バネ１６及びボール１７をヒンジケース取付部１４の凹所１４ａに収納できる。さらに、板バネ１８をヒンジケース取付部１４に組み付けできる。しかも、第１回転軸１１とは別体に第２回転軸１２を設けることで、以上の構成を採用できる。

（変形例１）
図７は図６の皿バネ１６部分の変形例１を示すもので、図示のように、第２回転軸１２と皿バネ１６との間にブロック状の中間部材３７を設けて、この中間部材３７を第２回転軸１２の外周面に当接させた構成である。

このように、第２回転軸１２の外周面に当接するブロック状の中間部材３７としても、第２回転軸１２と中間部材３７の摺動抵抗として皿バネ１６の押圧力付与による所定のトルクを発生する。

（変形例２）
図８は図６の皿バネ１６部分の変形例２を示すもので、図示のように、第２回転軸１２の外周面に皿バネ１６を直接当接させた構成である。

このように、第２回転軸１２の外周面に直接当接する皿バネ１６としても、第２回転軸１２との摺動抵抗として押圧力付与による皿バネ１６の所定のトルクを発生する。

（実施形態２）
図９は本発明を適用した携帯機器の実施形態２の構成として携帯電話を示すもので、図９（ａ）は折り畳み状態、図９（ｂ）は縦方向の開放状態、図９（ｃ）は横方向の回転状態の一例を示しており、前述した実施形態１と同様、１は第１筐体、２は第２筐体、３はヒンジケース、４は操作部、５は表示部である。

携帯電話は、図９（ａ）に示すように、第１筐体１と第２筐体２をヒンジケース３を介して折り畳んで重ねた状態から、図９（ｂ）に示すように、第１筐体１に対し第２筐体２をヒンジケース３と一体に縦方向に開放状態としたり、図９（ｃ）に示すように、縦方向に開放状態の第１筐体１及びヒンジケース３に対し第２筐体２を横方向に任意角度で回転した状態としたりすることができる。

図１０はヒンジ構造部を示したもので、図１１はその要部を拡大して示しており、前述した実施形態１と同様、１０はヒンジボス部、１１は第１回転軸、１２は第２回転軸、１３はダミー軸、１４はヒンジケース取付部、１５は第２筐体取付部、１６は皿バネ、１７はボール、１８は板バネ、１９はカラー、２１はカム、２２は平ワッシャ、２４は蓋板、２６はスペーサ板、２７はホルダ、２８はネジである。

図示のように、第２回転軸１２は、第１筐体１と第２筐体２を中央で横方向に回転自在に結合するもので、軸線を縦方向に向けてヒンジケース３の中央部に軸受けされている。

以上の２軸ヒンジ構造を備えた携帯電話は、第１筐体１と第２筐体２及びヒンジケース３を、第１回転軸１１を介して回転させることで、図９（ａ）のように折り畳んで重ねた状態にしたり、図９（ｂ）のように縦方向に開放状態としたりすることができる。

また、第１筐体１及びヒンジケース３に対し第２筐体２を、第２回転軸１２とヒンジケース取付部１４及び第２筐体取付部１５を介して回転させることで、図９（ｃ）のように中央部で横方向に所定角度で回転した状態とすることができる。

そして、第１筐体１及びヒンジケース３に対する第２筐体２の横方向への回転動作時において、回転する第２回転軸１２の外周面に当接するボール１７が四枚の皿バネ１６で押圧されていることから、第２回転軸１２とボール１７の摺動抵抗として皿バネ１６の押圧力付与による所定のトルクを発生する。

（実施形態３）
図１２は本発明を適用した携帯機器の実施形態３の構成として携帯電話を示すもので、図１２（ａ）は折り畳み状態、図１２（ｂ）は縦方向の開放状態を示しており、前述した実施形態１と同様、１は第１筐体、２は第２筐体、３はヒンジケース、４は操作部、５は表示部である。

携帯電話は、図１２（ａ）に示すように、第１筐体１と第２筐体２をヒンジケース３を介して折り畳んで重ねた状態から、図１２（ｂ）に示すように、第１筐体１に対し第２筐体２をヒンジケース３と一体に縦方向に開放状態とすることができる。

図１３はヒンジ構造部を示したもので、図１４から図１６はその要部を拡大して示しており、前述した実施形態１と同様、１０はヒンジボス部、１４はヒンジケース取付部、１６は皿バネ、１７はボール、１８は板バネ、１９はカラー、２１はカム、２４は蓋板、２６はスペーサ板、２７はホルダ、２８はネジであって、１１は回転軸、３５は第１筐体取付部である。

図示のように、回転軸１１は、第１筐体１と第２筐体２を縦方向に折り畳み自在（開閉自在）に結合するもので、軸線を横方向に向けて、第１筐体１のヒンジボス部１０と第２筐体２に一体化したヒンジケース３とに軸受けされている。

以上のヒンジ構造を備えた携帯電話は、第１筐体１と第２筐体２及びヒンジケース３を、回転軸１１を介して回転させることで、図１２（ａ）のように折り畳んで重ねた状態にしたり、図１２（ｂ）のように縦方向に開放状態としたりすることができる。

そして、回転軸１１には、ヒンジケース３内において、ヒンジケース取付部１４が設けられて、ヒンジボス部１０内において、第１筐体取付部３５が設けられている。この第１筐体取付部３５内には、回転軸１１の外周に押圧力を付与する皿バネ１６及びボール１７が組み込まれるとともに、回転軸１１の軸端に形成したカム２１に当接して所定角度でクリックを発生する板バネ１８がネジ２８により固定されている。ヒンジケース取付部１４と第１筐体取付部３５との間には、ヒンジケース３の端面に組み付けられて回転軸１１を軸受けするカラー１９が設けられている。

以上の構成によって、第１筐体１に対する第２筐体２及びヒンジケース３の縦方向への回転動作時において、回転する回転軸１１の外周面に当接するボール１７が四枚の皿バネ１６で押圧されていることから、回転軸１１とボール１７の摺動抵抗として皿バネ１６の押圧力付与による所定のトルクを発生する。

（変形例３）
図示しないが、第１筐体に対し第１回転軸を介して折り畳み自在に結合した蓋体に対して、第２筐体を平面上を回転自在に結合する第２回転軸に、前述した皿バネ等による弾性部材と、軸端のカムに当接する板バネ等によるクリック発生手段とを設けてもよい。

（他の変形例）
なお、以上の実施形態においては、携帯電話としたが、本発明はこれに限定されるものではなく、ＰＤＡ、ノートパソコン、ウェアラブルパソコン、電卓、電子辞書などヒンジを用いた電子機器の全てに用いることができる。
また、回転軸の外周面に押圧力を付与する弾性部材は、皿バネに限らず、捩りバネ等の棒状部材でも良い。
さらに、カムや板バネを含む各部の形状等も任意であり、その他、具体的な細部構造等についても適宜に変更可能であることは勿論である。

１ 第１筐体
２ 第２筐体
３ ヒンジケース
４ 操作部
５ 表示部
６ リリーススイッチ
７ ロックピン
８ ロック穴
９ コイルバネ
１０ ヒンジボス部
１１ 第１回転軸
１２ 第２回転軸
１３ ダミー軸
１４ ヒンジケース取付部
１５ 第２筐体取付部
１６ 皿バネ（弾性部材）
１７ 球体
１８ クリック発生手段
１９ カラー
２１ カム
２２ 平ワッシャ
２４ 蓋板
２６ スペーサ板
２７ ホルダ
２８ ネジ
３５ 第１筐体取付部
３７ 中間部材

Claims (11)

1. 二つの筐体を重ねて閉じた状態から回転させて開放する回転軸を備えるヒンジ構造であって、
   前記回転軸の外周面に対し押圧力を付与する弾性部材と、
   前記回転軸の軸端に設けられ、回転操作に対する操作感であるクリックを発生させるクリック発生手段と、を備え、
   前記クリック発生手段は、板ばねと前記回転軸の軸端面に形成されたカムとから構成されており、
   前記カムの縁周部には前記回転軸の軸線方向に凹凸が形成されており、
   前記板ばねは前記回転軸の回転に伴い前記カムの凹凸に追従して前記回転軸の軸線方向に変形し、
   前記カムに対して前記板ばねが当接する部分が凸部から凹部に切り換わるときに、前記板ばねの付勢力が減ずることによりクリックが発生することを特徴とするヒンジ構造。
2. 前記弾性部材は皿バネであることを特徴とする請求項１に記載のヒンジ構造。
3. 前記回転軸の外周面と前記弾性部材との間に球体を設けたことを特徴とする請求項１または２に記載のヒンジ構造。
4. 前記回転軸の外周面と前記弾性部材との間に中間部材を設けたことを特徴とする請求項１または２に記載のヒンジ構造。
5. 前記回転軸の外周面に前記皿バネを当接させたことを特徴とする請求項２に記載のヒンジ構造。
6. 前記弾性部材を、前記回転軸を前記二つの筐体に各々取り付ける二つの取付部のいずれかに一体的に設けたことを特徴とする請求項１から５のいずれか一項に記載のヒンジ構造。
7. 前記回転軸を、ヒンジを構成する他の回転軸と別体に設けたことを特徴とする請求項１から６のいずれか一項に記載のヒンジ構造。
8. 前記二つの筐体を縦方向に折り畳み自在に結合する第１回転軸と、
   前記二つの筐体を横方向に折り畳み自在に結合する第２回転軸と、を備え、
   前記第２回転軸に前記弾性部材及びクリック発生手段を備えることを特徴とする請求項１から７のいずれか一項に記載のヒンジ構造。
9. 前記二つの筐体を縦方向に折り畳み自在に結合する第１回転軸と、
   前記二つの筐体を、前記第１回転軸により縦方向に開いた状態から、中央で横方向に回転自在に結合する第２回転軸と、を備え、
   前記第２回転軸に前記弾性部材及びクリック発生手段を備えることを特徴とする請求項１から７のいずれか一項に記載のヒンジ構造。
10. 前記二つの筐体を縦方向に折り畳み自在に結合する回転軸を備え、
    前記回転軸に前記弾性部材及びクリック発生手段を備えることを特徴とする請求項１から６のいずれか一項に記載のヒンジ構造。
11. 請求項１から１０のいずれか一項に記載のヒンジ構造を備えることを特徴とする携帯機器。

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