JPWO2006011391A1 - ヒンジ装置及びそれを用いた電子機器 - Google Patents

Abstract

本発明は、回動が円滑に行え、かつ開角度を１８０°以上に展開し保持することができるヒンジ装置及びそれを用いた電子機器を提供することを課題とし、円板状のキャッチ８と衝合して回転可能に取り付けられたディスク４を有するヒンジ装置において、キャッチには、半径方向に係合溝部を設ける一方、所定の中心角度上に係合凸部を設け、ディスクには、円板面部の中心との間隔が一定の円弧形状で中心角度１８０°を越える範囲に亘る第一の案内路２４を設ける一方、第一の案内路の内側に設けた一端部と第一の案内路の一端部に近接して設けた他端部を有し、これら両端部の間を中心との間隔が次第に広くなる円弧形状のガイド溝が形成された第二の案内路２６を設け、第一の案内路に係合凸部と係合する一の係合凹部２８を、また第二の案内路に係合溝部に保持される球体と係合する他の係合凹部３２をそれぞれ設けた構成である。

Description

本発明は、ヒンジ装置及びそれを用いた折畳式の電子機器に関する。

使用時には操作部或いは表示部としての十分な広さを確保し、未使用時には折り畳んで携帯に便利な折畳式の電子機器では、筐体としての回動部（表示部）と本体部（操作部）との間にヒンジ装置を用い、本体部に対して回動部を回動自在に連結している。このようなヒンジ装置を用いた電子機器は、回動部を展開したとき或いは閉塞したときに、回動部が不意に開閉しないように固定する構造が採用されている。

特許文献１に示されるように、上記固定構造を採用したヒンジ装置は図１１に示すように、ディスク８２、キャッチ８４により回動機構が構成される。上記ディスク８２は、案内路の中心に対して対称な位置に係合凹部８６が形成されている。また、キャッチ８４は基板部の上下の部位にそれぞれ係合凸部８８が設けられ、コイルバネ８５により付勢されている。

ここで、上記係合凸部８８が係合凹部８６に侵入してその中央部に向かう途中で、回動部の閉塞、或いは展開（開角度は１６０°）が終了して係合凸部８８の侵入が停止するように構成する。このとき、係合凹部８６の途中まで滑り込んだ係合凸部８８は、コイルバネ８５の付勢力により、係合凹部８６の中心部へと移動する作用が生じ、これにより回動部に所定のトルクが加えられ、所謂吸い込みの作用を発生させている。この吸い込みの作用により、回動体は閉塞状態（開角度０°）、展開状態（開角度１８０°）においても、ガタツクことなく安定した固定状態の維持が可能である。

一方、折畳式の電子機器は、個別の用途に応じて展開角度を１８０°或いはそれ以上に展開させるものがある。この場合、上記ヒンジ装置では回動部の閉塞位置（開角度０°）及び展開位置（開角度１８０°）で、回動部を保持固定させるのは困難である。これに対して、特許文献２、特許文献３のヒンジ装置が開示されている。これらのヒンジ装置は、何れも展開角度が１８０°或いは１８０°以上の角度まで展開を可能にしたものである。

特許文献２に記載のヒンジ装置は図１２に示すように、可動ディスクの突き合せ端面に、相互に異径配置である第１係嵌凹所対９２としての第１始点、第１終点係嵌凹所９３と、相互に異径配置である第２係嵌凹所対９４としての第２始点、第２終点係嵌凹所９５とを形成し、他方には第１、第２球体により第１、第２係嵌凸部を形成し、これら第１、第２球体は径方向に変動しながら第１弧凹面案内路９６と第２弧凹面案内路９７とを転動し、可動ディスクの回転操作を行わせるものである。また、特許文献３に記載のヒンジ装置は、係嵌凹所相互、係嵌凸部相互を回転軸心から相互に異径である所要周角度位置に設定することによって、カバーの機器本体に対する開成角度を１８０°以上の大きな角度に設定する要請に対処するものである。

特開２００３−１２０６５６公報 特開平１１−５０７２７号公報 特開平１０−３１７７７９号公報

しかし、特許文献２に記載のヒンジ装置は、第１、第２の球体が常に可動ディスクの回転軸心から相互に略同長の離間距離が保持されるが、第１、第２の球体は共に回転軸心からの距離が同様に拡大或いは縮小する方向へ移動するため、回転トルクが回動角度に伴って変動するという問題がある。また、特許文献３に記載のヒンジ装置は、回動ディスクが支持されている大半径の位置と、同小半径の位置とが、回転軸心を基準として偏倚位置にあるため、回動ディスクの回転が円滑に行えないという問題がある。また、ヒンジ装置に十分な回動トルクを持たせ、操作性を向上させることが望まれている。

本発明は、上記問題点に鑑みてなされたものであり、回動が円滑に行え、かつ開角度を１８０°以上に展開し保持することができるヒンジ装置及びそれを用いた電子機器を提供することを目的とする。

以上の技術的課題を解決するため、本発明は、図１等に示すように、筒状部材１２，１１２の内部に設けた付勢手段１０に抗して軸方向に摺動自在にかつ回転不能に嵌合された円板状のキャッチ８と、筒状部材の外部に配置されキャッチと衝合して回転可能に取り付けられた円板状のディスク４と、上記筒状部材、付勢手段、キャッチ及びディスクを連結する軸体１４，１１４とを有し、電子機器の本体部と回動部との一方に上記筒状部材を固定しかつ他方に上記ディスク４を固定して、上記本体部と回動部とを開閉可能に連結するヒンジ装置において、上記キャッチ８には、上記ディスク４と向い合う円板面部に、中心から半径方向に係合溝部４６を設ける一方、この係合溝部４６に対して１８０°より狭い中心角度上に係合凸部を設け、上記ディスク４には、上記キャッチ８と向かい合う円板面部に、この円板面部の中心との間隔が一定の円弧形状で中心角度１８０°を越える範囲に亘る第一の案内路２４を設ける一方、上記第一の案内路２４の内側に設けた一端部と上記第一の案内路の一端部に近接して設けた他端部を有し、これら両端部の間を中心との間隔が次第に広くなるとともに上記第一の案内路２４と同じ中心角度に亘って設けられる円弧形状のガイド溝が形成された第二の案内路２６を設け、上記第一の案内路２４の一端部に上記係合凸部と係合する一の係合凹部２８を、また上記第二の案内路２６の一端部に上記係合溝部４６に保持される球体６と係合する他の係合凹部３２をそれぞれ設け、上記回動部の閉位置において、上記付勢手段の付勢力により上記係合凸部及び球体６と上記各係合凹部２８との係合状態が維持されて上記回動部を保持固定する一方、この回動部の１８０°以上の開位置において、上記付勢手段の付勢力により上記係合凸部及び球体との係合状態が維持されて回動部を保持固定する構成である。

本発明に係るヒンジ装置は、上記キャッチ８の円板面部に係合穴部４８を設け、この係合穴部に回転自在に球体６を配置しかつこの球体の一部を突出させて上記係合凸部を形成した構成である。

本発明に係るヒンジ装置は、上記キャッチの係合凸部を所定の曲率半径の凸球面状に形成する一方、上記一の係合凹部２８を上記係合凸部の曲率半径より大きな曲率半径の凹球面状に形成し、また上記他の係合凹部３２を上記球体の曲率半径以上の曲率半径の凹球面状に形成した構成である。

本発明に係るヒンジ装置は、上記第一の案内路２４の他端部及び上記第二の案内路２６の他端部に、それぞれ上記係合凸部の曲率半径より大きな曲率半径の凹球面状の保持凹部３１，３５を設けた構成である。

本発明に係るヒンジ装置は、上記軸体１１４と上記筒状部材１１２の底部との間に、上記軸体に対する上記筒状部材の相対回動を摩擦により制動する摩擦プレート１１０を介在させた構成である。

本発明に係るヒンジ装置は、上記筒状部材１１２内に、この筒状部材とともに回動する第一の摩擦板１０６、及びこの第一の摩擦板に圧接し上記軸体とともに回動する第二の摩擦板１０８を介在させ、上記軸体に対する上記筒状部材の相対回動を摩擦により制動する構成である。

本発明に係る電子機器は、操作部を有する上記本体部１８、又は表示部を有する上記回動部１６の一方側に上記ディスク４を固定させる一方、他方側に上記筒状部材１２を固定させた上記何れかに記載のヒンジ装置を用い、上記係合凸部が上記係合凹部に侵入する途中において上記回動部が閉塞するように取り付け、この回動部を閉じた状態においても上記付勢手段により回動部に閉方向にトルクが加わるように構成したものである。

〔発明の効果〕
以上説明したように、本発明に係るヒンジ装置によれば、半径方向に係合溝部がまた所定の中心角度上に係合凸部が設けられたキャッチ、及び第一の案内路、第二の案内路が設けられキャッチに対して回動可能なディスク等を有する構成を採用したから、回動部が閉位置及び開角度１８０°或いは１８０°以上の開位置で保持固定が行なえ、かつ回動部の開閉時において十分なトルクが得られるとともに比較的一定した開閉トルクが得られ、併せて吸い込みの作用により回動部の開閉にメリハリ感が与えられるという効果を奏する。

また、キャッチの係合凸部として係合穴部に回転自在に球体を設け、この球体の一部を係合凸部として突出させた構成としたから、ディスクの係合凹部への侵入脱出が滑らかに行え、かつ付勢手段により回動部に適度な開閉トルクが得られるという効果がある。

本発明に係るヒンジ装置によれば、軸体と筒状部材の底部との間に摩擦プレートを介在させ、或いは筒状部材内に第一の摩擦板、及び第二の摩擦板を介在させ、軸体に対する筒状部材の相対回動を摩擦により制動する構成としたから、回動部の各操作位置において大きな静止摩擦が得られ、回動部が安定して保持固定され、また回動部の開閉途中においても十分な開閉トルクが得られ、所望する開閉位置に回動部を停止保持することが可能であり、操作性に優れるという効果がある。

本発明に係る電子機器によれば、回動部が閉位置及び開角度１８０°或いは１８０°以上の開位置で保持固定が安定して行なえて良好な操作性が得られ、かつ回動部の開閉時において十分なトルクが得られるとともに比較的一定した開閉トルクが得られ、併せて吸い込みの作用により回動部の開閉にメリハリ感が与えられるという効果を奏する。

本発明の第一の実施の形態に係るヒンジ装置の分解斜視図である。 ヒンジ装置のディスクにつき、（ａ）は内側面を、（ｂ）はＡ−Ａ線断面を、（ｃ）はＢ−Ｂ線断面を、（ｄ）はＣ−Ｃ線断面を示す図である。 ヒンジ装置のキャッチにつき、（ａ）は外側面を、（ｂ）はＤ−Ｄ線断面を、（ｃ）はＥ−Ｅ線断面を示す図である。 実施の形態に係るヒンジ装置の、（ａ）は軸方向の断面を、（ｂ）はＦ−Ｆ線断面を、（ｃ）はＧ−Ｇ線断面を示す図である。 実施の形態に係るヒンジ装置の斜視図を示す。 実施の形態に係り、キャッチとディスクとの関係を示す図であり、（ａ）は閉塞位置、（ｂ）は第一の操作位置、（ｃ）は第二の操作位置における状態を示す。 実施の形態に係るヒンジ装置を用いた電子機器を示す図である。 第二の実施の形態に係るヒンジ装置の分解斜視図である。 第二の実施の形態に係るヒンジ装置の断面を示す図である。 他の実施の形態に係るヒンジ装置の断面を示す図である。 従来例に係るヒンジ装置の部分分解斜視図を示す。 従来例に係るヒンジ装置の可動ディスクを示す図である。

以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
図１は第一の実施の形態に係り、折畳式のゲーム機或いは携帯電話機等の電子機器に用いられるヒンジ装置２の分解斜視図を示したものである。このヒンジ装置２は、ディスク４、２個の球体６、キャッチ８、コイルバネ１０、筒状部材１２、及び軸体１４等を構成部材としている。これら部材の内、主にディスク４、球体６及びキャッチ８によってカム機構が構成される。また、このヒンジ装置２の外観形状は、ディスク４、筒状部材１２及び軸体１４で構成されている。

上記ディスク４及びキャッチ８は鋼材（ＳＰＣＣ）又はステンレス鋼などの金属製からなっている。球体６は鋼球、コイルバネ１０は鋼材、軸体１４はアルミキルド鋼製（ＳＷＣＨ１２Ａ）、又は鋼材等の金属製からなる。筒状部材１２はＰＯＭ、ＡＢＳ等の合成樹脂製、又は焼結、ＭＩＭ（金属射出成形）により成形された材料からなる。また、ディスク４、キャッチ８及び軸体１４には無電解Ｎｉメッキ又はＮｉメッキ等の表面処理が行われている。

ここで各構成部材について説明する。上記ディスク４は図２に示すように、小判状の基部２０の中心部に六角の角孔２２が設けられている。上記基部２０の表面部２１の略左側部位には、中心との間隔が一定（同一半径）の円弧状の第一の案内路２４が形成されている。また基部２０の略右側部位には、上記第一の案内路２４の内側に設けた一端部から、中心との間隔が次第に広くなるとともに、他端部が上記第一の案内路２４の一端部に近接した状態の円弧状（螺旋曲線状）の第二の案内路２６が設けられている。

上記第一の案内路２４の一端部には、球体６が係止する係合凹部２８が、また他端部近傍には球体６が突入保持される第一の保持凹部３０が、他端部には第二の保持凹部３１が設けられている。上記係合凹部２８と第一の保持凹部３０とは１８０°より狭い中心角度の隔たりがあり、この第一の保持凹部３０と第二の保持凹部３１とは数１０°程度の隔たりがある。

一方、上記第二の案内路２６の一端部は、第一の案内路２４の他端部の内側に入り込む状態で位置し、ここには球体６が係止する係合凹部３２が設けられている。また第二の案内路２６の他端部は、第一の案内路２４の一端部の延長上の近傍に設けられ、この他端部近傍には球体６が突入保持される第一の保持凹部３４が、他端部には第二の保持凹部３５が設けられている。上記係合凹部３２と第一の保持凹部３４とは１８０°より狭い中心角度の隔たりがあり、この第一の保持凹部３４と第二の保持凹部３５とは数１０°程度の隔たりがある。また上記第二の案内路２６にはガイド溝が形成され、このガイド溝の溝方向と直交する断面は円弧状であり、この円弧の半径は上記球体６の半径より少し大きく形成されている。一方、第一の案内路２４は表面部２１とは面一に形成されている。

図２に示すように、上記係合凹部２８は上記球体６の曲率半径よりも大きい曲率半径の凹球面状で、この球体６の曲率半径の半分程度の深さの凹部である。また、この係合凹部２８と第一の案内路２４との間は滑らかな凸曲面状に形成されている。上記係合凹部３２は球体６の曲率半径と同様の曲率半径の凹球面状で、この球体６の曲率半径の半分程度の深さの凹部である。また、上記係合凹部３２と第二の案内路２６との間はこの係合凹部３２の曲率半径よりも少し大きい曲率半径の凸曲面状に形成されている。

また、上記第一の保持凹部３０及び第二の保持凹部３１は、上記球体６の曲率半径より少し大きな曲率半径の凹球面状で、各保持凹部と各案内路との間は凸曲面状に形成されており、第一の保持凹部３４及び第二の保持凹部３５についても略同様な形状である。

上記キャッチ８は図３に示すように、円板の上下部に嵌合部４０，４１が形成された形状の基板部３８を有し、この基板部３８の中央には円形の孔部４２が設けられている。そして、上記嵌合部４０，４１には、それぞれ基板部３８から軸方向内向きに突出した嵌合突起４４，４５が形成されている。また基板部３８の外向きの面部には、上記孔部４２から、嵌合部４０の右寄りの部位にかけて直線状の係合溝部４６が形成されている。この係合溝部４６の溝方向と直交する断面形状は円弧状（円の一部）であり、この半径は球体６の半径より大きく形成されている。また、係合溝部４６の溝の深さは一定であり、外側端部のコーナは凹球面状の丸みが形成されている。

またキャッチ８には、上記係合溝部４６とは１８０°よりも狭い角度の中心線上の上記嵌合部４１の右寄りの部位に、係合穴部４８が形成されている。この係合穴部４８は、開口部が円形で底に向かうに従って内向きに緩やかに傾斜（５°程度）した筒状の穴である。この係合穴部４８の底面は平坦でここにグリース等の潤滑材が加えられ、穴内には上記球体６がその一部を突出させた状態で回転自在に配置される。なお、この球体６に代えて、キャッチ８の係合穴部４８の位置に、凸部（例えば凸球面部）を形成することとしてもよい。このとき、キャッチ８の面部に球体６の一部を固定状態に埋設配置して凸部を形成することでもよい．

コイルバネ１０は圧縮ばねであり、キャッチ８を付勢する。筒状部材１２は図１に示すように、一端側には中心部に貫通孔５０が設けられた底部５１が形成され、他端側は開放口が形成された筒状の容器である。この開放口の上下の部位には、それぞれ軸方向に平行形状に切り込んだ嵌合凹部５４，５５が形成されている。また、筒状部材１２の外部左右の部位には、それぞれ軸方向に嵌合凸条部５６，５７が形成されている。

軸体１４は図１に示すように、円板状の頭部６０と軸部６２からなる。この軸部６２には頭部６０寄りの位置から順に、断面が円形状の大径軸部６４、中径軸部６５、小径軸部６６が形成され、先端部には断面が六角形状の角軸部６７が形成されている。

上記ヒンジ装置２の組み付けに際しては、図４に示すように、筒状部材１２内にコイルバネ１０を収納し、このコイルバネ１０の他端部をキャッチ８に当接させた状態で、キャッチ８の嵌合部４０，４１（嵌合突起４４，４５）を筒状部材１２の嵌合凹部５４，５５に嵌合させる。このとき、嵌合突起４４，４５は基板部３８から突出形成されていることから、コイルバネ１０の付勢力の作用を受けない状態で、嵌合突起４４，４５を嵌合凹部５４に嵌合させることができるので、組み付けが容易に行える。そして嵌合凹部５４，５５は一定幅に切り欠かれており、キャッチ８の嵌合部４０，４１は嵌合凹部５４，５５内を軸方向に移動自在である。

さらに、筒状部材１２の底部５１の貫通孔５０から軸体１４の軸部６２を挿入し、コイルバネ１０及びキャッチ８を挿通させ、キャッチ８とディスク４との間に２個の球体６を介在させてディスク４の角孔２２に角軸部６７を挿通する。このとき一の球体６をキャッチ８の係合穴部４８に、他の球体６を係合溝部４６に配置し、各球体６をそれぞれ第一の案内路２４の第一の保持凹部３０と第二の案内路２６の第一の保持凹部３４とに保持係合させて位置合わせする。そして、ディスク４から突出した軸体１４の角軸部６７の先端部をかしめてディスク４を固定し、ヒンジ装置２を組み立てる。

図５に示すように、このヒンジ装置２の外観は小判形状のディスク４と筒状部材１２によって形成され、このディスク４を電子機器の一方の筐体（例えば回動部１６）に嵌合固定させ、併せて筒状部材１２の嵌合凸条部５６，５７を他方の筐体（例えば本体部１８）に嵌合固定させて使用する。

上記ヒンジ装置２は図１及び図４に示すように、軸体１４の角軸部６７には、ディスク４の角孔２２が嵌合され、ディスク４は軸体１４と一体に回動する。一方、軸体１４の大径軸部６４には筒状部材１２の貫通孔５０が、中径軸部６５にはコイルバネ１０が、小径軸部６６にはキャッチ８の孔部４２が挿通しており、これら筒状部材１２、コイルバネ１０及びキャッチ８は軸体１４の回動に対してフリーである。また、キャッチ８は筒状部材１２に嵌合しており、キャッチ８と筒状部材１２とは一体に回動する。

一方、図４(ａ)（ｂ）（ｃ）に示すように、コイルバネ１０によりキャッチ８は常にディスク４方向に付勢され、ディスク４の回動に伴い、キャッチ８の係合穴部４８内の球体６はディスク４の係合凹部２８、第一の保持凹部３０、及び第二の保持凹部３１への侵入及び脱出を繰り返すカム機構を形成し、キャッチ８の係合溝部４６内の球体６は、この係合溝部４６を往復移動するとともにディスク４の係合凹部３２、第一の保持凹部３４、及び第二の保持凹部３５への侵入及び脱出を繰り返すカム機構を形成する。したがってこのヒンジ装置は、上記カム機構を介して、筒状部材１２に対してディスク４が回動する構成となる。

ここで、上記ヒンジ装置２の基本的動作について説明する。このヒンジ装置２は、電子機器の回動部１６の開角度が０°（閉塞位置）、開角度が１８０°より狭い角度（第一の操作位置）、及び開角度が１８０°（第二の操作位置）の各位置で、保持固定されるように構成されている。図６は、上記各位置におけるキャッチ８に保持される球体６と、ディスク４との関係を示したものであり、（ａ）はヒンジ装置の閉塞位置、（ｂ）は第一の操作位置、（ｃ）は第二の操作位置、の各位置における状態を示す。

またヒンジ装置２は、ディスク４の第一の案内路２４と第二の案内路２６とが連続的に形成される構成であるため、第一の案内路２４の始端（開角度０°）となる係合凹部２８と、第二の案内路２６の始端となる係合凹部３２とは、所定の中心角度（１８０°より大きな角度）隔てた位置に設けている。そして、第一の案内路２４上に形成される係合凹部２８と第一の保持凹部３０とがなす中心角度は１８０°より狭い角度、第一の保持凹部３０と第二の保持凹部３１とがなす中心角度は数１０°程度の角度である。上記１８０°より狭い角度としたのは、後述する吸い込み作用を得るために若干の角度の余裕を持たせたものである。

また第一の案内路２４は半径が一定であるため、ここを移動する球体６は、キャッチ８の固定位置である係合穴部４８に保持される。この第一の案内路２４の半径を一定とすることにより、第一の案内路２４をディスク４の円板面一杯に大きな半径で形成することができ、ヒンジとして一定した回転トルクを得ることができ、また高い回転トルクが得られる。

一方、第二の案内路２６上に形成される係合凹部３２と第一の保持凹部３４とがなす中心角度についても１８０°より狭い角度とし、第一の保持凹部３４と第二の保持凹部３５とがなす角度は数１０°程度とした。ここで、第二の案内路２６は螺旋形状であり場所によって中心からの間隔が異なるため、キャッチ８の係合溝部４６に保持される球体６は、第二の案内路２６のガイド溝を移動するとともに、第二の案内路２６の移動に応じて係合溝部４６内を往復移動する。

さらにこの実施の形態では、上記各球体６がそれぞれ係合凹部２８，３２に侵入してその凹球面状の中央部に向かう途中で、回動部１６の閉塞が終了して球体６の侵入が停止するように構成する。このとき、係合凹部２８，３２の途中まで滑り込んだ球体６は、コイルバネ１０の付勢力により、係合凹部３２の中心部へと移動する作用（吸い込み作用）が生じ、これにより回動部１６に閉じる向きのトルクが加わるので、回動部１６がガタツクことなく閉塞状態が維持される。

折畳式の電子機器１５は、図７に示すように表示画面１７等が設けられた回動部１６と、操作キー１９等が設けられた本体部１８とを有している。上記のヒンジ装置２をこの電子機器に取り付ける場合には、電子機器の外側からヒンジ装置２をディスク４を先にして差し込み、内側の回動部１６に設けたヒンジ装着用の穴部７２にヒンジ装置２のディスク４を嵌合固定するとともに、本体部１８に設けた筒状部７０に筒状部材１２の嵌合凸条部５６，５７を嵌合固定させる。通常、電子機器の本体部１８と回動部１６の左右の連結部にそれぞれヒンジ装置２を取り付ける。なお、ヒンジ装置２は回転の方向性があるため、電子機器の左右のヒンジ装置を対称形態に取付ける場合には、これらヒンジ装置は対称形状の構造（対称形状のディスク及びキャッチ）に形成する必要がある。

さて、上記ヒンジ装置２を装着した電子機器１５は、回動部１６を手で開くと上記カム機構が作動し、回動部１６とともにディスク４が回動する。このディスク４の回動に伴い、キャッチ８に保持された両球体６はディスク４の係合凹部２８，３２の係止から抜け出し、ディスク４の各案内路２４，２６を摺動する。上記球体６が係合凹部２８，３２から抜け出す間は、回動部１６には所定のトルクが加わっており、これに抗して回動部を開くことになる。やがて、回動部１６が第一の操作位置に至ったときには、両球体６は、それぞれ第一の保持凹部３０，３４に突入し、コイルバネ１０の付勢力によりこの位置で回動部１６が保持固定される。

必要に応じて、操作者はこの位置で電子機器の操作が可能であり、本体部１８に設けられたキーの操作を行うことができる。さらに回動部１６を開くと、開角度１８０°（回動部１６と本体部１８とは平行状態）の第二の操作位置に至り、両球体６は、それぞれ第二の保持凹部３１，３５に突入しこの位置で回動部１６が保持固定される。操作者はこの位置においても電子機器の操作が可能である。

回動部１６を閉じる際にも、上記開操作時と同様に回動部１６に加わるトルクに抗して回動部１６を閉操作する。そして、回動部１６の閉移動とともにディスク４は回動し、キャッチ８に保持された各球体６はディスク４の第二の保持凹部３１，３５から抜け出し、それぞれ第一の保持凹部３０，３４に突入し、回動部１６はこの位置で一度保持固定される。

さらに回動部１６を閉じると、キャッチ８に保持された各球体６はディスク４の第一の保持凹部３０，３４から抜け出し、それぞれ第一の案内路２４、第二の案内路２６を摺動する。やがて、回動部１６が閉塞すると同時に、コイルバネ１０に付勢されるキャッチ８に保持された各球体６はそれぞれ係合凹部２８，３２に侵入する。このとき、各球体６がそれぞれ係合凹部２８，３２の凹球面に滑り込む勢いにより、吸い込みの作用とともにクリック感が得られる。上記回動部１６の閉塞時に、各球体６の侵入が途中で停止するように構成すると、回動部１６を閉じた状態においても、なお回動部１６には閉方向にトルクが加わるので、回動部１６がガタついたり不意に開いたりせず、安定して閉塞状態を維持する。

従って上記実施の形態に係るヒンジ装置及びこれを用いた電子機器によれば、回動部が開角度１８０°或いは１８０°以上の開位置で保持固定が行なえ、かつ回動部の開閉時において十分なトルクが得られるとともに比較的一定した開閉トルクが得られ、併せて吸い込みの作用により回動部の開閉にメリハリ感が与えられ、また電子機器の操作性にも優れる。

図８は第二の実施の形態に係るヒンジ装置１０２の分解斜視図を示したものである。このヒンジ装置１０２についても、上記ヒンジ装置２と同様に折畳式のゲーム機或いは携帯電話機等の電子機器に用いられる。このヒンジ装置１０２は、相対回動する部位の摩擦力（動摩擦及び静止摩擦）を高めることで、折畳式の電子機器１５に１個のみ使用する形態を可能とし、またその場合であっても高い開閉トルク及び操作位置からの移動を妨げる静止トルクが得られるようにしたものである。勿論、ヒンジ装置１０２を２個使って、より高い開閉トルクを得ることは何らさしつかえない。なお、このヒンジ装置１０２のカム機構などの基本的な形態、部材及び材料は上記ヒンジ装置２と同様であり、両者の共通する部材については同じ符号を付してここでの詳細な説明は省略する。

上記ヒンジ装置１０２は、図８に示すようにディスク４、２個の球体６、キャッチ８、コイルバネ１０、第一の摩擦板１０６、第二の摩擦板１０８、筒状部材１１２、摩擦プレート１１０及び軸体１１４等を構成部材としている。これら部材の内、主にディスク４、球体６及びキャッチ８によってカム機構が構成される。また、このヒンジ装置１０２の外観形状は、ディスク４、筒状部材１１２及び軸体１１４で構成されている。

上記第一の摩擦板１０６及び第二の摩擦板１０８は、燐青銅又は鋼（ＳＰＣＣ、ＳＵＳ）などの金属、焼結材などの多孔質素材、合成樹脂（カーボン、ガラス繊維入り等）からなる。特に、摩擦板１０６，１０８の一方を燐青銅、他方を燐青銅より硬質の鋼で形成すれば好適な摩擦力を有する摩擦機構が形成できる。燐青銅は、耐磨耗性、粘性、機械的強度に優れており摩擦板として良好である。また、筒状部材１１２はＰＯＭ、ＡＢＳ等の合成樹脂製、又は焼結、ＭＩＭ（金属射出成形）により成形された材料からなる。摩擦プレート１１０は、摩擦抵抗の高いコルクシート、硬質ゴム、焼結材などの多孔質材、合成樹脂、燐青銅などの金属等からなる。軸体１１４はアルミキルド鋼製（ＳＷＣＨ１２Ａ）、又は鋼材等の金属製からなる。

ここで各構成部材について説明する。上記ディスク４、球体６、キャッチ８、及びコイルバネ１０は上記実施の形態で説明した通りである。上記第一の摩擦板１０６は、円板状の基板部１２２、この基板部の上下部に形成された嵌合部１２０，１２１、及び基板部の中央に設けられた円形の孔部１２４からなる。上記第二の摩擦板１０８は、円板状の基盤部、この基板部の中央に形成された四角形状の角孔１２６からなる。これら、第一の摩擦板１０６及び第二の摩擦板１０８は基板部同士が当接し、かつ所定の摩擦力を有して相対回動する。摩擦プレート１１０は円板状で、中央に円形の孔部１２７が設けられている。

上記筒状部材１１２は、筒部１２８の一端側には中心に貫通孔５０が設けられた底部５１が形成され、他端側は開放口１３０が形成された筒状の容器である。この開放口１３０の上下の部位には、それぞれ軸方向に平行状に切り込んだ嵌合凹部５４，５５が形成され、さらに底部５１の方向に向けて筒部１２８の内面部が溝状に窪んだ嵌合溝部１３４，１３５が形成されている。また、筒部１２８の外部左右の部位には、それぞれ軸方向に嵌合凸条部５６，５７が形成されている。

上記軸体１１４は、円板状の頭部６０と軸部６２からなる。この軸部６２には頭部６０寄りの位置から順に、断面が円形状の第一の軸部１３６、断面が四角形状の第一の角軸部１３７、断面が円形状の第二の軸部１３８、及び先端部には断面が六角形状の第二の角軸部１３９が形成され、これらの各軸部の境界には段差部が設けられ、先端側の軸部ほど径が細く形成されている。上記第一の角軸部１３７の断面は、正方形の角部が丸みを帯びた形状である。

上記ヒンジ装置１０２の組み付けに際しては、図９に示すように、筒状部材１１２内に第二の摩擦板１０８、第一の摩擦板１０６及びコイルバネ１０を収納する。このとき、第一の摩擦板１０６の嵌合部１２０，１２１はそれぞれ筒状部材１１２の嵌合溝部１３４，１３５に突入し嵌合する。なお、ここでは一組の第一の摩擦板１０６及び第二の摩擦板１０８からなる摩擦機構を採用しているが、さらに二組以上の摩擦機構を設けて高摩擦力化を図り制動を強化することとしてもよい。

コイルバネ１０は、一端部を上記第一の摩擦板１０６に当接させる一方、他端部をキャッチ８に当接させた状態で、キャッチ８の嵌合部４０，４１を筒状部材１１２の嵌合凹部５４，５５に嵌合させる。

そして、摩擦プレート１１０を軸体１１４に挿通させ、この軸体１１４の軸部６２を筒状部材１１２の底部５１の貫通孔５０から挿入し、さらにコイルバネ１０及びキャッチ８を挿通し、キャッチ８とディスク４との間に２個の球体６を介在させてディスク４の角孔２２に挿通する。ここで、ディスク４から突出した軸体１４の第二の角軸部１３９の先端部をかしめてディスク４を固定し、コイルバネ１０が所定の付勢力を維持した状態でヒンジ装置１０２を組み立てる。

このとき、軸体１１４の頭部６０の裏面部１４０と筒状部材１１２の底部５１との間に、摩擦プレート１１０が密接した状態で介在される。また、軸体１１４の第一の軸部１３６は、筒状部材１１２の貫通孔５０に回転可能に挿通され、第一の角軸部１３７は、第二の摩擦板１０８の角孔１２６に嵌入するとともに第一の摩擦板１０６に回転可能に挿通している。さらに、軸体１１４の第二の軸部１３８は上記キャッチ８の孔部４２に回転可能に挿通し、第二の角軸部１３９は上記ディスク４の角孔２２に嵌入している。

このため、軸体１１４、第二の摩擦板１０８及びディスク４は一体化して第一の回動体を形成し、また筒状部材１１２、第一の摩擦板１０６及びキャッチ８は一体化して第二の回動体を形成し、この第一の回動体は第二の回動体に対して相対回動可能である。ここでコイルバネ１０の付勢力により、第一の摩擦板１０６と第二の摩擦板１０８同士は圧接して摩擦による制動機構を形成し、これにより所定の摩擦力（動摩擦及び静止摩擦）を伴って相対回動し、第一の摩擦板１０６と第二の摩擦板１０８との間に所定の回動トルク（摩擦トルク）を発生させる。

また、第二の摩擦板１０８と筒状部材１１２の底部５１の内面部とは圧接し、所定の摩擦力を伴って相対回動する。また、上記摩擦プレート１１０は、軸体１１４と筒状部材１１２との間にフリーな状態で介在し、軸体１１４と筒状部材１１２との間に所定の回動トルク（摩擦トルク）を発生させている。なお、ヒンジ装置１０２として所定の回動トルクを得るために、第一の摩擦板１０６と第二の摩擦板１０８とからなる摩擦機構、或いは摩擦プレート１１０からなる摩擦機構の何れか一方のみを採用することとしてもよい。

上記ヒンジ装置１０２は、外観が小判形状のディスク４と筒状部材１１２によって形成され、このディスク４を図７に示す電子機器１５の一方の筐体（例えば回動部１６）に嵌合固定させ、併せて筒状部材１１２の嵌合凸条部５６，５７を他方の筐体（例えば本体部１８）に嵌合固定させて使用する。この場合、ヒンジ装置１０２の回動体には高い摩擦力（動摩擦及び静止摩擦）が発生して、十分な回動トルク（摩擦トルク）が得られるため、電子機器の筐体には一個のみを装着して使用する。たとえば、電子機器の本体部と回動部の左右の連結部の一方にヒンジ装置１０２を取り付け、他方にはピンと軸受けからなるフリー回動可能な部材を取り付ける。

さて、上記ヒンジ装置１０２を装着した折畳式の電子機器１５の基本的な開閉動作は、上記ヒンジ装置２を装着したものと同様であり、回動部１６を手で開くとディスク４とキャッチ８からなるカム機構が作動し、回動部１６とともにディスク４が回動する。このディスク４の回動に伴い、キャッチ８に保持された両球体６はディスク４の係合凹部２８，３２の係止から抜け出し、ディスク４の各案内路２４，２６を摺動する。上記球体６が係合凹部２８，３２から抜け出す間は、回動部１６には所定のトルクが加わっており、これに抗して回動部を開くことになる。

やがて、回動部１６が第一の操作位置に至ったときには、両球体６は、それぞれ第一の保持凹部３０，３４に突入し、コイルバネ１０の付勢力によりこの位置で回動部１６が保持固定される。必要に応じて、操作者はこの位置で電子機器の操作が可能であり、本体部１８に設けられたキーの操作を行うことができる。さらに回動部１６を開くと、開角度１８０°（回動部１６と本体部１８とは平行状態）の第二の操作位置に至り、両球体６は、それぞれ第二の保持凹部３１，３５に突入しこの位置で回動部１６が保持固定される。操作者はこの位置においても電子機器の操作が可能である。

ここで、ヒンジ装置１０２を装着した電子機器１５は、上記第一の摩擦板１０６と第二の摩擦板１０８とからなる摩擦機構、及び摩擦プレート１１０からなる摩擦機構の作用により、第一及び第二の操作位置において大きな静止摩擦が得られ、回動部１６が安定して保持固定される。また、ヒンジ装置１０２の大きな動摩擦により、回動部１６の開閉途中においても十分な開閉トルクが得られ、所望する開閉位置に回動部１６を停止保持することができ、この位置で電子機器の操作が可能である。回動部１６を閉じる際には、上記開操作時と同様に回動部１６に加わる回動トルクに抗して回動部１６を閉操作する。

従って上記実施の形態に係るヒンジ装置及びこれを用いた電子機器によれば、回動部が開角度１８０°等の操作位置で保持固定が確実に行なえ、かつ回動部の開閉時において高い回動トルクが得られるとともに、開閉途中の任意の位置での回動部の保持固定が行えて自由な操作位置での操作が的確に行え、併せて吸い込みの作用により回動部の開閉にメリハリ感が与えられ、操作性及び機能性に優れる。

図１０は、他の実施の形態に係るヒンジ装置１５２の断面を示したものである。このヒンジ装置１５２についても、上記ヒンジ装置２と同様に折畳式のゲーム機或いは携帯電話機等の電子機器に用いられる。このヒンジ装置１５２は、軸体とコイルバネとの間の摩擦力（動摩擦及び静止摩擦）を高めることで、電子機器に回動部の開閉トルク及び操作位置に保持する静止トルクが得られるようにしたものである。またこのヒンジ装置１５２は、電子機器に１個のみを装着することでも十分機能を発揮する。なお、このヒンジ装置１８２のカム機構などの基本的な形態、部材及び材料は上記ヒンジ装置２，１０２と同様であり、両者の共通する部材については同じ符号を付してここでの詳細な説明は省略する。

上記ヒンジ装置１５２は、ディスク４、２個の球体６、キャッチ８、コイルバネ１６０、筒状部材１２、摩擦プレート１１０及び軸体１４等を構成部材としている。これら部材の内、主にディスク４、球体６及びキャッチ８によってカム機構が構成される。上記コイルバネ１６０は、螺旋状のバネ及びこのバネの一端部が圧縮方向に突出形成された係止突起１６２を有している。また、コイルバネ１６０の最短の内径は、上記軸体１４の中径軸部６５の外径と略同程度に形成し、所定の押圧力を伴ってこのコイルバネ１６０を上記中径軸部６５に嵌め込む。これにより、コイルバネ１６０は中径軸部６５に圧接した状態になる。一方、上記筒状部材１２には、底部５１の内側に軸方向に係止穴１６４が設けられている。

上記ヒンジ装置１５２の組み付け時には、筒状部材１２内にコイルバネ１６０を収納する際、このコイルバネ１６０の一端部の係止突起１６２を筒状部材１２の係止穴１６４に突入係止させる。このコイルバネ１６０は、他端部をキャッチ８に当接させた状態で、キャッチ８の嵌合部を筒状部材１２の嵌合凹部５４，５５に嵌合させる。

さらに、軸体１４に上記摩擦プレート１１０を嵌め、筒状部材１２の底部５１の貫通孔５０から軸体１４の軸部６２を挿入し、上記コイルバネ１６０及びキャッチ８を挿通させ、キャッチ８とディスク４との間に２個の球体６を介在させてディスク４の角孔に挿通する。そして、軸体１４の先端部をかしめてディスク４を固定し、コイルバネ１６０が所定の付勢力を維持した状態でヒンジ装置１５２を組み立てる。

このとき、軸体１４の頭部６０の裏面部１４０と筒状部材１２の底部５１との間に、摩擦プレート１１０が密接した状態で介在される。また、軸体１４の中径軸部６５にはコイルバネ１６０が密接され、コイルバネ１６０で軸体１４の一部を締め付ける状態で配置される。そして、軸体１４に対してコイルバネ１６０は筒状部材１２とともに相対回動し、このとき軸体１４とコイルバネ１６０との間には摩擦力（動摩擦及び静止摩擦）が生じる。この摩擦力により、ヒンジ装置１５２には制動作用として回動トルク（摩擦トルク）が発生する。また、上記摩擦プレート１１０は、軸体１４と筒状部材１２との間にフリーな状態で介在し、軸体１４と筒状部材１２との間に所定の回動トルク（摩擦トルク）を発生させる。

上記ヒンジ装置１５２を装着した折畳式の電子機器１５の基本的な開閉動作は、上記ヒンジ装置２を装着したものと同様であり、回動部１６を手で開くとディスク４とキャッチ８からなるカム機構が作動し、回動部１６とともにディスク４が回動する。

ここで、ヒンジ装置１５２を装着した電子機器は、上記軸体１４とコイルバネ１６０との間の摩擦作用により、各操作位置において大きな静止摩擦が得られ、回動部１６が安定して保持固定される。また、ヒンジ装置１５２の大きな動摩擦により、回動部１６の開閉途中においても十分な開閉トルクが得られ、所望する開閉位置に回動部１６を停止保持することができ、この位置で電子機器の操作が可能である。回動部１６を閉じる際にも、上記開操作時と同様に回動部１６に加わるトルクに抗して回動部１６を閉操作する。従ってこの実施の形態に係るヒンジ装置及びこれを用いた電子機器によれば、回動部の開閉時において高い回動トルクが得られるとともに、自由な操作位置での操作が的確に行え、併せて回動部の開閉にメリハリ感が与えられ、操作性及び機能性に優れる。

符号の説明

４ ディスク
６ 球体
８ キャッチ
１０ 付勢手段（コイルバネ）
１２，１１２ 筒状部材
１４，１１４ 軸体
１６ 回動部
１８ 本体部
２４ 第一の案内路
２６ 第二の案内路
２８ 一の係合凹部
３２ 他の係合凹部
４６ 係合溝部
１０６ 第一の摩擦板
１０８ 第二の摩擦板
１１０ 摩擦プレート

Claims (7)

1. 筒状部材の内部に設けた付勢手段に抗して軸方向に摺動自在にかつ回転不能に嵌合された円板状のキャッチと、
   上記筒状部材の外部に配置されキャッチと衝合して回転可能に取り付けられた円板状のディスクと、
   上記筒状部材、付勢手段、キャッチ及びディスクを連結する軸体とを有し、
   電子機器の本体部と回動部との一方に上記筒状部材を固定しかつ他方に上記ディスクを固定して、上記本体部と回動部とを開閉可能に連結するヒンジ装置において、
   上記キャッチには、上記ディスクと向い合う円板面部に、中心から半径方向に係合溝部を設ける一方、この係合溝部に対して１８０°より狭い中心角度上に係合凸部を設け、
   上記ディスクには、上記キャッチと向かい合う円板面部に、この円板面部の中心との間隔が一定の円弧形状で中心角度１８０°を越える範囲に亘る第一の案内路を設ける一方、上記第一の案内路の内側に設けた一端部と上記第一の案内路の一端部に近接して設けた他端部を有し、これら両端部の間を中心との間隔が次第に広くなるとともに上記第一の案内路と同じ中心角度に亘って設けられる円弧形状のガイド溝が形成された第二の案内路を設け、上記第一の案内路の一端部に上記係合凸部と係合する一の係合凹部を、また上記第二の案内路の一端部に上記係合溝部に保持される球体と係合する他の係合凹部をそれぞれ設け、
   上記回動部の閉位置において、上記付勢手段の付勢力により上記係合凸部及び球体と上記各係合凹部との係合状態が維持されて上記回動部を保持固定する一方、この回動部の１８０°以上の開位置において、上記付勢手段の付勢力により上記係合凸部及び球体との係合状態が維持されて回動部を保持固定することを特徴とするヒンジ装置。
2. 上記キャッチの円板面部に係合穴部を設け、この係合穴部に回転自在に球体を配置しかつこの球体の一部を突出させて上記係合凸部を形成したことを特徴とする請求の範囲第１項記載のヒンジ装置。
3. 上記キャッチの係合凸部を所定の曲率半径の凸球面状に形成する一方、上記一の係合凹部を上記係合凸部の曲率半径より大きな曲率半径の凹球面状に形成し、また上記他の係合凹部を上記球体の曲率半径以上の曲率半径の凹球面状に形成したことを特徴とする請求の範囲第１項又は請求の範囲第２項記載のヒンジ装置。
4. 上記第一の案内路の他端部及び上記第二の案内路の他端部に、それぞれ上記係合凸部の曲率半径より大きな曲率半径の凹球面状の保持凹部を設けたことを特徴とする請求の範囲第２項又は請求の範囲第３項記載のヒンジ装置。
5. 上記軸体と上記筒状部材の底部との間に、上記軸体に対する上記筒状部材の相対回動を摩擦により制動する摩擦プレートを介在させたことを特徴とする請求の範囲第１項乃至請求の範囲第４項の何れかに記載のヒンジ装置。
6. 上記筒状部材内に、この筒状部材とともに回動する第一の摩擦板、及びこの第一の摩擦板に圧接し上記軸体とともに回動する第二の摩擦板を介在させ、上記軸体に対する上記筒状部材の相対回動を摩擦により制動することを特徴とする請求の範囲第１項乃至請求の範囲第５項の何れかに記載のヒンジ装置。
7. 操作部を有する上記本体部、又は表示部を有する上記回動部の一方側に上記ディスクを固定させる一方、他方側に上記筒状部材を固定させた請求の範囲第１項乃至請求の範囲第６項の何れかに記載のヒンジ装置を用い、
   上記係合凸部が上記係合凹部に侵入する途中において上記回動部が閉塞するように取り付け、この回動部を閉じた状態においても上記付勢手段により回動部に閉方向にトルクが加わるように構成したことを特徴とする電子機器。

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