WO2013179611A1 - ヒンジ装置および携帯端末装置 - Google Patents

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寿治 相川
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パナソニック株式会社
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    • G06F1/1681Details related solely to hinges

Definitions

  • the present invention relates to a hinge device and a portable terminal device having the hinge device.
  • a hinge device that produces a feeling of locking (such as a click feeling) when the hinge is opened and closed at a predetermined angle is known (see Patent Document 1).
  • Such a hinge device is provided with a pair of cams and springs that face each other on the rotating part of the hinge, and the other of the cams is biased by a spring in accordance with the rotation angle of the hinge.
  • the convex portion of the cam is configured to drop or come out. With this configuration, it is possible to give the hinge device a feeling of locking at a predetermined opening / closing angle.
  • a hinge device having two sets of cams at the rotation part of the hinge can realize a movement that cannot be handled by only one set of cams. For example, when the opening and closing angles are 0 ° and 180 °, the hinge feels to be locked, and with only one set of cams, the hinge is likely to rattle at the angle at which the locking feeling is generated (about this point). Will be described in detail in the embodiment). On the other hand, in the structure having two sets of cams, a feeling of locking can be generated with an opening / closing angle of 0 ° and 180 ° with little rattling.
  • An object of the present invention is to provide a hinge device that can achieve the same locking feeling as when two sets of cams are provided, and that can reduce the disadvantages of a configuration having two sets of cams, for example, preventing miniaturization. It is providing the portable terminal device which has such a hinge apparatus.
  • a hinge device includes a central cam having an uneven surface on one side and the other side, a first side cam having an uneven surface facing the one side of the central cam, and the center A second side cam having an uneven surface facing the other side of the cam; a first spring for biasing the first side cam toward the central cam; and a bias for the second side cam toward the central cam.
  • the first cam and the second side cam are rotatable relative to the central cam about a predetermined rotational axis, the central cam and the first cam along the rotational axis.
  • the combination of the concave and convex surfaces of the central cam and the first side cam, and the combination of the concave and convex surfaces of the central cam and the second side cam can be locked according to the hinge opening / closing angle that cannot be realized with only one set of cams. A feeling or resistance can be realized. Further, it is possible to reduce the disadvantages of the configuration in which two sets of cams are provided, such as miniaturization.
  • the exploded perspective view which shows the hinge apparatus of embodiment The perspective view which shows the hinge apparatus of embodiment
  • the perspective view which shows the hinge apparatus of embodiment The perspective view which shows the structure which removed the cylinder of the hinge apparatus
  • (C) AA cross-sectional view showing the hinge device Enlarged sectional view showing the locking structure of the central cam, cylinder, and hinge shaft
  • the perspective view which shows the state which let the 1st side cam and the 2nd side cam pass through the hinge shaft.
  • the perspective view which looked at the 1st side cam, the center cam, and the 2nd side cam from one side The perspective view which looked at the 1st side cam, the center cam, and the 2nd side cam from the other side
  • FIG. 1 is an exploded perspective view showing a hinge device according to the embodiment
  • FIG. 2 is a perspective view showing the hinge device according to the embodiment
  • FIG. 3 is a perspective view showing a configuration in which the cylindrical body of the hinge device is removed.
  • . 4A is a plan view showing the hinge device
  • FIG. 4B is a cross-sectional view thereof (cross-sectional view cut along a plane parallel to the paper surface)
  • FIG. 4C is a cross-sectional view taken along line AA in FIG. 4A.
  • the hinge device 1 of the present embodiment includes a frame 11 having a cylindrical body 11A, a hinge shaft 12, spacers 13 and 19, disk springs 14 and 18, a first side cam 15, A central cam 16, a second side cam 17, a hinge head 20, a fixing pin 21 and the like are provided.
  • the hinge shaft 12 includes a linearly long shaft portion 12a, a flange portion 12b provided on the base side of the shaft portion 12a, and a connecting portion 12c provided on the base side from the flange portion 12b.
  • the shaft portion 12a is passed through each component from the spacer 13 to the hinge head 20, and holds these components in the cylinder 11A.
  • a pin hole h1 through which the fixing pin 21 is passed is formed at the tip of the shaft portion 12a.
  • the flange portion 12b functions as a partition that supports each component passed through the shaft portion 12a on the base side.
  • the connecting portion 12c is a portion that is fixedly coupled to one member (for example, the first housing) of the two members that the hinge device 1 is rotatably connected to each other.
  • the cylinder 11A accommodates and holds the components from the spacer 13 passed through the hinge shaft 12 to the hinge head 20 inside.
  • 11 A of cylinders are fixedly couple
  • 11 A of cylinders are fixed to the other member via the frame 11 formed integrally with itself.
  • the spacers 13 and 19, the disk springs 14 and 18, the first side cam 15, the central cam 16, and the second side cam 17 have a planar outer peripheral shape in which a through hole is formed through the shaft portion 12 a in the center and the through hole is a front surface. Is formed in a substantially circular shape.
  • the central cam 16 has two uneven surfaces on one side and the other side.
  • the central cam 16 has a rotation direction (hereinafter simply referred to as “rotation direction”) around the shaft portion 12a relative to the cylinder body 11A inside the cylinder body 11A and a longitudinal direction (hereinafter referred to as “rotation direction”).
  • rotation direction a rotation direction around the shaft portion 12a relative to the cylinder body 11A inside the cylinder body 11A
  • a longitudinal direction hereinafter referred to as “rotation direction”.
  • the central cam 16 is held so as to be rotatable in the rotational direction with respect to the hinge shaft 12.
  • the first and second side cams 15 and 17 are formed with uneven surfaces on the side facing the central cam 16.
  • the first and second side cams 15 and 17 are held in a state of being rotatable in the rotational direction and movable in the translational direction with respect to the cylindrical body 11A. This locking structure will be described in detail later.
  • the first and second side cams 15 and 17 are locked in the rotational direction with respect to the hinge shaft 12 and are held so as to be movable in the translational direction.
  • One disc spring 14 is a spring that biases the first side cam 15 toward the central cam 16
  • the other disc spring 18 is a spring that biases the second side cam 17 toward the central cam 16.
  • Spacers 13 and 19 adjust the spring pressure of the disk springs 14 and 18, and may be omitted if adjustment of the spring pressure is unnecessary.
  • the hinge head 20 functions as a partition that supports each component passed through the shaft portion 12a on the tip side.
  • the hinge head 20 is provided with an insertion hole 20a into which the tip of the shaft portion 12a is inserted and a pin hole h2 through which a fixing pin is passed. And the hinge head 20 is fixed to the front-end
  • the spacer 13, the disc spring 14, the first side cam 15, the center cam 16, the second side cam 17, the disc spring 18, and the spacer 19 are passed through the shaft portion 12a of the hinge shaft 12 in this order. These components are held by being sandwiched between the flange portion 12b and the hinge head 20 in a state of being accommodated in the cylindrical body 11A.
  • the central cam 16 can be inserted only from one of the cylindrical holes of the cylindrical body 11A to the arrangement location. Therefore, in the assembly process, as shown in FIG. 1, the spacer 13, the disk spring 14, the first side cam 15, and the center cam 16 are inserted from one of the cylindrical holes of the cylindrical body 11 ⁇ / b> A, and the second side cam 17 and the disk spring 18 are inserted. The spacer 19 is inserted from the other cylindrical hole of the cylindrical body 11A.
  • FIG. 5 is an enlarged sectional view showing a locking structure of the central cam, the cylinder, and the hinge shaft
  • FIG. 6 is a perspective view showing a state in which the first side cam and the second side cam are passed through the hinge shaft.
  • the central cam 16 has a locking surface 16m (D cut) on a part of the outer peripheral part (a part of the angular range in the rotational direction and a part from the tip of the shaft part 12a). Is formed.
  • the central cam 16 has an asymmetric outer peripheral surface with respect to the rotational direction by the locking surface 16m.
  • a convex surface 11m that meshes with the locking surface 16m of the central cam 16 is formed on the inner surface of the cylinder 11A.
  • the shaft portion 12a of the hinge shaft 12 is formed with a step 12n having a diameter on the base side larger than the tip side.
  • the through hole of the central cam 16 has a diameter that does not allow the step 12n to pass therethrough.
  • the shaft portion 12 a of the hinge shaft 12 has an asymmetric shape (flattened shape) in the rotational direction.
  • the shaft portion 12a is formed in the same shape and the same size in a part of the range from the step 12n to the tip, and has the same shape and the same size from the step 12n to the root. (The maximum diameter is larger than the tip side).
  • the through hole of the first side cam 15 is formed in a shape and a size that pass to the base side of the shaft portion 12a.
  • the through hole of the first side cam 15 is formed in a shape and size to be fitted with a slight clearance on the base side of the shaft portion 12a.
  • the first side cam 15 is passed through the base side of the shaft portion 12a, so that it is locked in the rotational direction with respect to the shaft portion 12a and is slidable in the translational direction. Is done.
  • the through hole of the second side cam 17 is formed in a shape and size that passes up to the step 12n of the shaft portion 12a but does not exceed the step 12n.
  • the through hole of the second side cam 17 is formed in a shape and size that fits with a slight clearance in a portion in front of the step 12n of the shaft portion 12a.
  • the second side cam 17 is passed in front of the step 12n of the shaft portion 12a, is locked in the rotational direction with respect to the shaft portion 12a, and is held in a slidable state in the translational direction. Is done.
  • FIG. 7 and 8 are perspective views of the first side cam, the center cam, and the second side cam as viewed from one side and the other side, respectively.
  • FIG. 9 is a front view showing the concave and convex surfaces facing the second side cam and the central cam
  • FIG. 10 is a front view showing the concave and convex surfaces facing the central cam and the first side cam.
  • a plurality of (specifically, two) convex portions are formed on the uneven surfaces of the first side cam 15 and the second side cam 17 at different angles.
  • a plurality of (specifically, two) concave portions are formed at the corresponding angles on both concave and convex surfaces of the central cam 16.
  • the first side cam 15 and the second side cam 17 slide along the hinge shaft 12. For this reason, it is not preferable that an oblique force is applied to the first side cam 15 and the second side cam 17 because it prevents stable sliding. Therefore, as described above, the first side cam 15 and the second side cam 17 are configured such that the plurality of convex portions formed apart from each other always abut against the central cam 16. Thereby, the 1st side cam 15 and the 2nd side cam 17 can translate stably along the shaft part 12a.
  • the two concave and convex surfaces facing the first side cam 15 and the central cam 16 are in the middle of the convex part falling into the concave part and not completely falling down. (Refer to FIG. 12B).
  • these two concavo-convex surfaces are configured so that the convex portion of one concavo-convex surface is always placed on the convex portion of the other concavo-convex surface from 180 ° after the relative angle becomes slightly larger than 0 °. Has been.
  • the hinge device 1 is configured so that the relative angle between the cylinder 11A and the hinge shaft 12 does not rotate outside the range of 0 ° to 180 °.
  • the configuration for limiting the rotation angle may be realized by providing a stopper on the hinge device 1 itself, or a member (for example, the first housing) coupled to the cylinder 11A and a member coupled to the hinge shaft 12 (
  • the second housing may be in contact with the second housing and may serve as a stopper.
  • the convex portion of one concave-convex surface falls into the concave portion of the other concave-convex surface, and completely falls.
  • the backlash in the opening / closing direction is not generated in the hinge.
  • FIG. 11 shows an example of an uneven surface of a cam in a hinge device that gives a feeling of locking at 0 ° and 180 ° with only one set of cams.
  • 12A and 12B are a cross-sectional view showing the relationship between the concave and convex surfaces of the cam in the locked state and (B) the locked state in the hinge device that gives a feeling of locking at 0 ° and 180 ° with one set of cams. Sectional drawing which shows the relationship of the uneven surface difficult to comprise in is shown.
  • the relationship between the convex portion of the movable cam and the concave portion of the fixed cam at 0 ° and 180 ° is as shown in FIG. 12A. That is, in consideration of processing accuracy, the width of the concave portion is formed slightly larger than the width of the convex portion. And when it is 0 degree or 180 degrees, a convex part will be in the state which penetrated into the bottom of a recessed part completely. For this reason, the movable cam can be rotated by the clearance of the concave portion with respect to the convex portion without countering the load of the spring. This is the backlash in the hinge opening / closing direction.
  • the convex portion of the movable cam stops in the middle of the concave portion of the fixed cam when the movable cam is stopped by the stopper P as in the case of 0 ° in FIG. 12B.
  • the stopper P There is a need. With this configuration, force is applied to the movable cam in the direction of the stopper P due to the load applied to the movable cam, and no play occurs.
  • the concavo-convex surface it is necessary to configure the concavo-convex surface to be 180 ° rotationally symmetric as shown in FIG. Therefore, as shown in FIG. 12B, if the convex portion is in the middle of descending the left inclined surface of the concave portion at 0 °, the convex portion has descended the right inclined surface of the concave portion at 180 °. After that, it is in a state of being slightly put on the left inclined surface of the recess. That is, when the hinge is opened 180 °, a force acts in the direction in which the hinge is closed.
  • the cam structure having two pairs of concave and convex surfaces can give a feeling of locking at 0 ° and 180 ° without any play.
  • the hinge device 1 of the present embodiment there are three cam configurations, and the first and second side cams 15 and 17 are urged toward the central cam 16 by the disc springs 14 and 18, respectively. Is adopted. Therefore, it is possible to reduce the size of the hinge device 1 by reducing the hinge length or the hinge diameter.
  • the central cam 16 is locked so as not to move in the translational direction. Therefore, by changing the strength of the disk springs 14, 18, the locking feeling of 0 ° and 180 degrees can be obtained. It is also possible to separately adjust the strength and degree of locking.
  • FIG. 13 is a plan view showing the portable terminal device according to the embodiment having a hinge device.
  • FIG. 14 is a side view showing a closed state (FIG. 14A) and an open state (FIG. 14B) of the mobile terminal device according to the embodiment.
  • the mobile terminal device 100 includes a first housing 110, a second housing 120, and a hinge device 1 that rotatably connects the first housing 110 and the second housing 120.
  • the first housing 110 and the second housing 120 have substantially the same rectangular planar shape.
  • the hinge device 1 is attached so that the cylindrical body 11A accommodating the central cam 16 and the like is arranged on one end side of the long sides of the first and second casings 110 and 120.
  • the frame 11 of the hinge device 1 is fixed to the second housing 120, and the connecting portion 12 c and the hinge head 20 of the hinge device 1 are fixed to the first housing 110.
  • the other cylinder 11B has no cam configuration.
  • the first and second casings 110 and 120 can be opened and closed by the hinge device 1 in a state of 0 ° where both of FIG. 14A overlap and a state of 180 ° where both of FIG. 14B are opened. Further, a locking feeling can be obtained at 0 ° and 180 °.
  • the first and second casings 110 and 120 are each provided with a display unit, and when both are opened at 180 °, both display units are spread out on the same plane.
  • a configuration in which a feeling of locking occurs when the hinge opening and closing angles are 0 ° and 180 ° has been described as an example.
  • various patterns can be obtained by changing the concavo-convex surface, such as a configuration in which a locking feeling is generated at three or more angles, a configuration in which a locking feeling is generated at an angle between 0 ° and 180 °, and the like. It can correspond to.
  • a specific configuration has been described as an example.
  • another type of spring may be used as the disk spring.
  • a configuration in which the central cam is locked in the rotation direction with respect to the hinge shaft and the first and second side cams are locked in the rotation direction with respect to the cylindrical body may be employed.
  • the center cam may be configured to be fixed so as not to translate by a single cylinder or a single hinge shaft by press fitting or the like.
  • a configuration in which a plurality of cams and springs are held by a cylinder and a hinge shaft has been described as an example.
  • a configuration without a hinge shaft or a configuration without a cylinder has a plurality of configurations.
  • a cam and a spring can also be held.
  • the present invention can be applied to a hinge device that rotatably connects two members. Further, the present invention can be applied to a portable terminal device having a hinge device.

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Abstract

 2組のカムを設けた場合と同様の係止感を実現でき、且つ、例えば小型化の妨げなど2組のカムを有する構成の欠点を低減できるヒンジ装置、および、このようなヒンジ装置を有する携帯端末装置を提供すること。このヒンジ装置は、両側に凹凸面を有する中央カムと、中央カムに対向する凹凸面を有する第1サイドカムと、中央カムに対向する凹凸面を有する第2サイドカムと、第1および第2サイドカムを中央カムの方へ付勢する第1および第2バネと、第1および第2サイドカムが所定の回転軸線を中心に中央カムに対して相対的に回転可能な状態で、且つ、回転軸線に沿って中央カム、第1および第2サイドカム、ならびに、第1および第2バネを並列させて保持する保持部材とを具備している。

Description

ヒンジ装置および携帯端末装置
 本発明は、ヒンジ装置およびヒンジ装置を有する携帯端末装置に関する。
 従来、ヒンジを所定角度に開閉したときに係止感(クリック感など)を生じるヒンジ装置が知られている(特許文献1を参照)。このようなヒンジ装置は、ヒンジの回転部位に、互いの凹凸面を対向させた一対のカムおよびバネを設け、ヒンジの回転角度に応じて一方のカムの凹部にバネで付勢された他方のカムの凸部が落ち込む又は抜け出すようにして構成される。この構成により、ヒンジ装置に所定の開閉角度で係止感を与えることができる。
 また、特許文献2には、2組(2個×2組=4個)のカムと、2組のカムの間に配置されるスプリングとを備えたヒンジ装置(開閉トルクユニット機構12、特許文献2の図9を参照)が開示されている。
特開2003-161311号公報 特開2005-127449号公報
 ヒンジの回転部位に2組のカムを有するヒンジ装置では、1組のカムだけでは対応できない動きを実現することができる。例えば、開閉角度が0°と180°とでヒンジに係止感を生じさせる場合、1組のカムだけでは、係止感の生じる角度でヒンジにがたつきが発生し易くなる(この点については実施の形態で詳細に説明する)。それに対して、2組のカムを有する構成では、少ないがたつきで0°と180°との開閉角度で係止感を生じさせることができる。
 しかしながら、2組のカムを別々に設けた構成では、その分、ヒンジ装置が大きくなるという課題が生じる。
 特に、特許文献2の図9に開示されるように、2組のカムの間にスプリングを配置したヒンジ装置では、1つのスプリングで2組のカムを付勢するため、スプリングを強力にしなければならない。この場合、スプリングの寿命も考慮すれば、スプリングの径を大きくする必要が生じて、ヒンジ径が大きくなるなど、ヒンジ装置の小型化の妨げになるという課題が生じる。
 また、2組のカムの間にスプリングを配置して、1つのスプリングで2組のカムを付勢する構成とした場合、各組のカムには共通の付勢力が加わることになるため、1組のカムごとに付勢力を調整できないという課題が生じる。
 また、ヒンジにカムを設けた構成では、一般に、ヒンジの構成部材とカムとの結合部位に生じる僅かな隙間によって、ヒンジの構成部材の回転がカムに伝わるまでに僅かな隔たり(バックラッシュ)が生じることがある。しかしながら、2組のカムを有するヒンジ装置では、ヒンジの開閉パターンによっては途中で二倍のバックラッシュが発生するという課題が生じる。
 本発明の目的は、2組のカムを設けた場合と同様の係止感を実現でき、且つ、例えば小型化が妨げられるなど2組のカムを有する構成の欠点を低減できるヒンジ装置、および、このようなヒンジ装置を有する携帯端末装置を提供することにある。
 本発明の一態様に係るヒンジ装置は、一方の側と他方の側とに凹凸面を有する中央カムと、前記中央カムの前記一方の側に対向する凹凸面を有する第1サイドカムと、前記中央カムの前記他方の側に対向する凹凸面を有する第2サイドカムと、前記第1サイドカムを前記中央カムの方へ付勢する第1バネと、前記第2サイドカムを前記中央カムの方へ付勢する第2バネと、前記第1および前記第2サイドカムが所定の回転軸線を中心に前記中央カムに対して相対的に回転可能な状態で、前記回転軸線に沿って前記中央カム、前記第1および前記第2サイドカム、ならびに、前記第1および前記第2バネを並列させて保持する保持部材と、を具備し、前記中央カムに対して前記回転軸線を中心とした回転方向に係り止めされる第1の部材と、前記第1および前記第2サイドカムに対して前記回転方向に係り止めされる第2の部材とを互いに回動可能に連結する構成を採る。
 本発明によれば、中央カムと第1サイドカムとの凹凸面の組み合わせ、中央カムと第2サイドカムとの凹凸面の組み合わせによって、一組のカムだけでは実現できないヒンジの開閉角度に応じた係止感または抵抗感を実現することができる。さらに、小型化を図れるなど2組のカムを設けた構成の欠点を低減できる。
実施の形態のヒンジ装置を示す分解斜視図 実施の形態のヒンジ装置を示す斜視図 ヒンジ装置の筒体を外した構成を示す斜視図 ヒンジ装置を示す(A)平面図、(B)横断面図、(C)A-A線断面図 中央カム、筒体、およびヒンジシャフトの係止構造を示す拡大断面図 ヒンジシャフトに第1サイドカムと第2サイドカムとを通した状態を示す斜視図 第1サイドカム、中央カム、および第2サイドカムを一方の側から見た斜視図 第1サイドカム、中央カム、および第2サイドカムを他方の側から見た斜視図 第2サイドカムおよび中央カムの対向する凹凸面を示す正面図 中央カムおよび第1サイドカムの対向する凹凸面を示す正面図 1組のカムで0°と180°とに係止感を与える構成において、カムの凹凸面の一例を示す図 1組のカムで0°と180°とに係止感を与える構成において、(A)係止状態におけるカムの凹凸面の関係を示す断面図と、(B)係止状態における構成困難な凹凸面の関係を示す断面図 ヒンジ装置を有する実施の形態の携帯端末装置を示す平面図 実施の形態の携帯端末装置における、(A)閉じた状態の側面図と、(B)開いた状態の側面図
 以下、本発明の各実施の形態について図面を参照して詳細に説明する。
 図1は、実施の形態のヒンジ装置を示す分解斜視図、図2は、実施の形態のヒンジ装置を示す斜視図、図3は、ヒンジ装置の筒体を外した構成を示す斜視図である。また、図4Aは、ヒンジ装置を示す平面図、図4Bは、その横断面図(紙面に平行な面で切断した断面図)、図4Cは、図4AのA-A線断面図である。
 本実施の形態のヒンジ装置1は、図1に示すように、筒体11Aを有するフレーム11と、ヒンジシャフト12と、スペーサー13、19と、ディスクバネ14、18と、第1サイドカム15と、中央カム16と、第2サイドカム17と、ヒンジヘッド20と、固定ピン21等を備えている。
 ヒンジシャフト12は、直線状に長い形状のシャフト部12aと、シャフト部12aの根元側に設けられたフランジ部12bと、フランジ部12bより根元側に設けられた連結部12cとを備えている。
 シャフト部12aは、スペーサー13からヒンジヘッド20までの各部品に通されて、これらの部品を筒体11Aの中で保持する。シャフト部12aの先端には、固定ピン21を通すピン孔h1が形成されている。
 フランジ部12bは、シャフト部12aに通される各部品を根元側で支える仕切りとして機能する。
 連結部12cは、ヒンジ装置1が互いに回動可能に連結する2つの部材のうち、一方の部材(例えば第1筐体)に固定的に結合される部位である。
 筒体11Aは、ヒンジシャフト12に通されたスペーサー13からヒンジヘッド20までの各部品を内部に収容して保持する。筒体11Aは、ヒンジ装置1が互いに回動可能に連結する2つの部材のうち、他方の部材(例えば第2筐体)に固定的に結合される。この実施形態では、筒体11Aは、自身と一体的に形成されたフレーム11を介して他方の部材に固定される。
 スペーサー13、19、ディスクバネ14、18、第1サイドカム15、中央カム16および第2サイドカム17は、中央にシャフト部12aを通す貫通孔が形成され、且つ、貫通孔を正面にした平面外周形状が略円形に形成されている。
 中央カム16は、一方の側と他方の側とに2つの凹凸面がそれぞれ形成されている。中央カム16は、筒体11Aの内側で、筒体11Aに対してシャフト部12aを中心軸とした回転方向(以下、単に「回転方向」と呼ぶ)と、シャフト部12aの長手方向(以下、単に「並進方向」と呼ぶ)とに、それぞれ係止された状態で保持される。この係止構造については後に詳述する。中央カム16は、ヒンジシャフト12に対して回転方向に回転自在な状態で保持される。
 第1および第2サイドカム15、17は、中央カム16に対向する側に凹凸面が形成されている。第1および第2サイドカム15、17は、筒体11Aに対して回転方向に回転自在で且つ並進方向に移動可能な状態で保持されている。この係止構造については後に詳述する。また、第1および第2サイドカム15、17は、ヒンジシャフト12に対して回転方向に係止され、並進方向に移動可能な状態で保持されている。
 一方のディスクバネ14は、第1サイドカム15を中央カム16の方へ付勢するバネであり、他方のディスクバネ18は、第2サイドカム17を中央カム16の方へ付勢するバネである。
 スペーサー13、19は、ディスクバネ14、18のバネ圧を調整するものであり、バネ圧の調整が不要であれば省略してもよい。
 ヒンジヘッド20は、シャフト部12aに通される各部品を先端側で支える仕切りとして機能する。ヒンジヘッド20には、シャフト部12aの先端が挿入される挿入孔20aと、固定ピンを通すピン孔h2とが設けられている。そして、シャフト部12aの先端が挿入孔20aに挿入され、且つ、固定ピン21がピン孔h1、h2に通されることで、ヒンジヘッド20がシャフト部12aの先端に固定される。
 以上の構成により、ヒンジシャフト12のシャフト部12aに、順に、スペーサー13、ディスクバネ14、第1サイドカム15、中央カム16、第2サイドカム17、ディスクバネ18、スペーサー19が通される。そして、これらの部品が、筒体11Aの内部に収容された状態で、フランジ部12bとヒンジヘッド20との間に挟まれて保持される。
 後に詳述するが、中央カム16は、筒体11Aの筒孔の一方からのみ、配置箇所まで挿入できる構成である。そのため、組立工程では、図1に示すように、スペーサー13、ディスクバネ14、第1サイドカム15、中央カム16が、筒体11Aの筒孔の一方から挿入され、第2サイドカム17、ディスクバネ18、スペーサー19が、筒体11Aの筒孔の他方から挿入される。
[中央カムの係止構造]
 図5は、中央カム、筒体、およびヒンジシャフトの係止構造を示す拡大断面図、図6は、ヒンジシャフトに第1サイドカムと第2サイドカムとを通した状態を示す斜視図である。
 図5に示すように、中央カム16には、外周部における一部(回転方向の一部の角度範囲で、且つ、シャフト部12aの先端よりの部位)に係止面16m(Dカット)が形成されている。中央カム16は、この係止面16mによって、外周面が回転方向に対して非対称な形状になっている。また、筒体11Aの内面には、図4A、図4Bに示すように、中央カム16の係止面16mに噛合う凸面11mが形成されている。
 また、図6に示すように、ヒンジシャフト12のシャフト部12aには、先端側よりも根元側の径を大きくする段差12nが形成されている。また、中央カム16の貫通孔は、この段差12nを通すことのできない径にされている。
 このような構成により、図4A~図4Cに示すように、係止面16mと筒体11Aの凸面11mとが噛合うことで、中央カム16は筒体11Aに対して回転方向に係止された状態で保持される。また、図5に示すように、中央カム16は、筒体11Aの凸面11mによってシャフト先端方向への並進移動が制限される。また、中央カム16は、段差12nによりシャフト根元側への並進移動が制限される。このような構成により、中央カム16は、筒体11Aおよびヒンジシャフト12に対して並進方向に係止された状態で保持される。
[第1および第2サイドカムの係止構造]
 図6に示すように、ヒンジシャフト12のシャフト部12aは、回転方向に非対称の形状(平たく潰れた形状)をしている。また、シャフト部12aは、段差12nから先端よりの一部の範囲において、断面が同一形状で且つ同一の大きさに形成され、また、段差12nから根元にかけて、断面が同一形状で且つ同一の大きさ(先端側より最大径が大きく)に形成されている。
 一方、第1サイドカム15の貫通孔は、シャフト部12aの根元側まで通る形状および大きさに形成されている。第1サイドカム15の貫通孔は、シャフト部12aの根元側に僅かなクリアランスを有して嵌合する形状および大きさに形成されている。
 このような構成により、第1サイドカム15は、シャフト部12aの根元側に通されることで、シャフト部12aに対して回転方向に係止され、且つ、並進方向へ摺動可能な状態で保持される。
 また、第2サイドカム17の貫通孔は、シャフト部12aの段差12nまでは通るが、段差12nを超えない形状および大きさに形成されている。第2サイドカム17の貫通孔は、シャフト部12aの段差12nより手前の部分に僅かなクリアランスを有して嵌合する形状および大きさに形成されている。
 このような構成により、第2サイドカム17は、シャフト部12aの段差12nの手前に通されて、シャフト部12aに対して回転方向に係止され、且つ、並進方向へ摺動可能な状態で保持される。
 このように第1サイドカム15と第2サイドカム17との貫通孔の径を異ならせることで、組立工程において、第1サイドカム15と第2サイドカム17との取り違えを回避することができる。
[カムの凹凸面]
 図7および図8は、第1サイドカム、中央カムおよび第2サイドカムを一方の側と他方の側とからそれぞれ見た斜視図である。図9は、第2サイドカムおよび中央カムの対向する凹凸面を示す正面図、図10は、中央カムおよび第1サイドカムの対向する凹凸面を示す正面図である。
 第1サイドカム15および第2サイドカム17の各凹凸面には、図9Aおよび図10Bに示すように、離れた角度に複数(具体的には2つ)の凸部が形成されている。また、これらに対応して中央カム16の両方の凹凸面には、図9Bおよび図10Aに示すように、対応する角度に複数(具体的には2つ)の凹部が形成されている。
 第1サイドカム15および第2サイドカム17は、ヒンジシャフト12に沿って摺動する。そのため、第1サイドカム15および第2サイドカム17に対して斜めになる力が掛かることは、安定的な摺動の妨げとなるため好ましくない。そのため、第1サイドカム15および第2サイドカム17は、上記のように、離して形成された複数の凸部が常に中央カム16に当接する構成になっている。これにより、第1サイドカム15および第2サイドカム17は、シャフト部12aに沿って安定的に並進移動することができる。
 第1サイドカム15および中央カム16の対向する2つの凹凸面は、筒体11Aとヒンジシャフト12との相対角度が0°のときに、凸部が凹部に落ち込み、且つ、完全に落ち込みきらない途中に位置するように構成されている(図12Bを参照)。また、これらの2つの凹凸面は、相対角度が0°より少し大きくなった後、180°にかけて、常に一方の凹凸面の凸部が他方の凹凸面の凸部に載り上がっているように構成されている。
 第2サイドカム17および中央カム16の対向する2つの凹凸面は、筒体11Aとヒンジシャフト12との相対角度が180°のときに、凸部が凹部に落ち込み、且つ、完全に落ち込みきらない途中に位置するように構成されている(図12Bを参照)。また、これらの2つの凹凸面は、相対角度が180°より少し小さくなった後、0°にかけて、常に一方の凹凸面の凸部が他方の凹凸面の凸部に載り上がった状態になるように構成されている。
 実施の形態のヒンジ装置1は、筒体11Aとヒンジシャフト12との相対角度が0°~180°の範囲外には回動しないように構成されている。回転角度を制限する構成は、ヒンジ装置1自体にストッパーを設けて実現してもよいし、筒体11Aに結合される部材(例えば第1筐体)と、ヒンジシャフト12に結合される部材(例えば第2筐体)とが当接してストッパーの役割を担う構成としてもよい。
 ヒンジ装置1では、相対角度が0°と180°とのときに、図12Bに示すように、一方の凹凸面の凸部が、対向する他方の凹凸面の凹部に落ち込み、且つ、完全に落ち込みきらない途中に位置することで、これらの角度でヒンジに係止感を与えることができる。また、このときには、凸部が完全に凹部に落ち込んだ状態と比較して、ヒンジに開閉方向のガタが生じないようになっている。
 ここで、1組のカムのみを有するヒンジ装置において、0°と180°との開閉角度で係止感を与えるようにした場合に、開閉方向のガタが生じ易くなることについて説明する。
 図11は、1組のカムのみで0°と180°とに係止感を与えるヒンジ装置における、カムの凹凸面の一例を示す。図12は、1組のカムで0°と180°とに係止感を与えるヒンジ装置における、(A)係止状態におけるカムの凹凸面の関係を示す断面図と、(B)係止状態における構成困難な凹凸面の関係を示す断面図とを示す。
 1組のカムで0°と180°とに係止感を与える場合、図11に示すように、可動カムの凹凸面と固定カムの凹凸面とを180°回転対称に形成する必要がある。これは、可動カムの凹凸面には、可動カムに対して斜めの力がかからないように角度を離して2つの凸部を設ける必要があるからである。また、0°および180°の両方で可動カムの2つの凸部が、固定カムの2つの凹部に入り込んだ状態にする必要があるからである。
 このような構成においては、0°および180°のときの、可動カムの凸部と固定カムの凹部との関係は、図12Aのようになる。すなわち、加工精度を考慮して、凹部の幅は凸部の幅よりも僅かに大きく形成される。そして、0°または180°のときに凸部は凹部の底に完全に入り込んだ状態となる。そのため、可動カムは、バネの加重に逆らわずに、凸部に対する凹部のクリアランス分だけ回動できる状態となる。これがヒンジの開閉方向のガタとなる。
 このようなガタを生じさせないためには、図12Bの0°のときのように、ストッパーPにより可動カムが停止したときに、可動カムの凸部が固定カムの凹部の途中で止まる構成にする必要がある。この構成であれば、可動カムへの加重により可動カムにストッパーPの方向に力が生じ、ガタが生じない。
 しかしながら、1組のカムでは、図11に示すように凹凸面を180°回転対称に構成する必要がある。そのため、図12Bのように、0°のときに凸部が凹部の左側傾斜面を下り掛けの途中となる構成であれば、180°のときには、凸部が凹部の右側傾斜面を下りきった後、凹部の左側傾斜面に少し載りあがった状態となる。つまり、ヒンジを180°開いたときには、ヒンジが閉じる方向に力が働いてしまう。
 以上のように、1組のカムのみで0°と180°とでヒンジに係止感を与える構成では、係止感が生じる角度でガタが生じてしまう。しかしながら、本実施の形態では、図9および図10に示すように、2対の凹凸面を有するカム構成により、0°と180°とでガタなく係止感を与えることができる。
 また、本実施の形態のヒンジ装置1によれば、3個のカム構成であり、且つ、第1および第2サイドカム15、17がディスクバネ14、18により中央カム16へそれぞれ付勢される構成が採用されている。よって、ヒンジ長さ又はヒンジ径の縮小など、ヒンジ装置1の小型化を図ることができる。
 また、本実施の形態のヒンジ装置1では、中央カム16は並進方向に移動しないように係止されているので、ディスクバネ14、18の強度を変えることで、0°の係止感と180°の係止感との強弱を別々に調整することもできる。
 また、本実施の形態のヒンジ装置1では、ヒンジシャフト12のシャフト部12aの段差12nにより、中央カム16の一方の係止と、組立工程における第1および第2サイドカム15、17の取り違い防止との2つの作用を得ることができる。
[携帯端末装置の構成]
 図13は、ヒンジ装置を有する実施の形態の携帯端末装置を示す平面図である。図14は、実施の形態の携帯端末装置を閉じた状態(図14A)と開いた状態(図14B)を示す側面図である。
 この携帯端末装置100は、第1筐体110と、第2筐体120と、第1筐体110および第2筐体120を回動可能に連結するヒンジ装置1とを備えている。第1筐体110および第2筐体120は、ほぼ同一の矩形の平面形状を有している。
 ヒンジ装置1は、中央カム16等を収容した筒体11Aが、第1および第2筐体110、120の長辺の一端側に配置するように取り付けられている。ヒンジ装置1のフレーム11が第2筐体120に固定され、ヒンジ装置1の連結部12cおよびヒンジヘッド20が第1筐体110に固定されている。もう一方の筒体11Bにはカム構成は入っていない。
 第1および第2筐体110、120は、ヒンジ装置1によって、図14Aの両者が重なる0°の状態と、図14Bの両者が開く180°の状態とに開閉することが可能になっている。また、0°のときと180°のときとで係止感が得られるようになっている。
 第1および第2筐体110、120には、表示部がそれぞれ設けられており、両者が180°に開いたときに、両者の表示部が面一に広がるようになっている。
 以上、本発明の実施の形態について説明した。
 なお、上記実施の形態では、ヒンジの開閉角度が0°と180°とのときに係止感が生じる構成を例にとって説明した。しかしながら、本発明は、例えば3つ以上の角度で係止感が生じる構成、0°と180°と中間の角度のときに係止感が生じる構成など、凹凸面を変更することで様々なパターンに対応することができる。
 また、上記実施の形態では、具体的な構成を例にとって説明したが、例えば、ディスクバネは他の種類のバネを用いても良い。また、中央カムがヒンジシャフトに対して回転方向に係止され、第1および第2サイドカムが筒体に対して回転方向に係止される構成を採用してもよい。また、中央カムは、圧入等により、筒体単体またはヒンジシャフト単体によって並進移動しないように固定される構成としてもよい。
 また、上記実施の形態では、筒体とヒンジシャフトにより、複数のカムとバネとを保持する構成を例にとって説明したが、例えばヒンジシャフトのない構成、または、筒体を省いた構成により複数のカムとバネとを保持することもできる。
 2012年6月1日出願の特願2012-126466の日本出願に含まれる明細書、図面及び要約書の開示内容は、すべて本願に援用される。
 本発明は、二つの部材を回動可能に連結するヒンジ装置に適用できる。また、ヒンジ装置を有する携帯端末装置に適用できる。
 1 ヒンジ装置
 11A 筒体
 11m 凸面
 12 ヒンジシャフト
 12a シャフト部
 12b フランジ部
 12n 段差
 14、18 ディスクバネ
 15 第1サイドカム
 16 中央カム
 16m 係止面
 17 第2サイドカム
 100 携帯端末装置
 110 第1筐体
 120 第2筐体
 
 
 

Claims (8)

  1.  一方の側と他方の側とに凹凸面を有する中央カムと、
     前記中央カムの前記一方の側に対向する凹凸面を有する第1サイドカムと、
     前記中央カムの前記他方の側に対向する凹凸面を有する第2サイドカムと、
     前記第1サイドカムを前記中央カムの方へ付勢する第1バネと、
     前記第2サイドカムを前記中央カムの方へ付勢する第2バネと、
     前記第1および前記第2サイドカムが所定の回転軸線を中心に前記中央カムに対して相対的に回転可能な状態で、前記回転軸線に沿って前記中央カム、前記第1および前記第2サイドカム、ならびに、前記第1および前記第2バネを並列させて保持する保持部材と、
     を具備し、
     前記中央カムに対して前記回転軸線を中心とした回転方向に係り止めされる第1の部材と、前記第1および前記第2サイドカムに対して前記回転方向に係り止めされる第2の部材とを互いに回動可能に連結する、
     ヒンジ装置。
  2.  前記保持部材は、
     前記中央カム、前記第1および前記第2サイドカム、ならびに、前記第1および前記第2バネを収容する筒体と、
     前記回転軸線に沿って前記中央カム、前記第1および前記第2サイドカム、ならびに、前記第1および前記第2バネに貫通されるヒンジシャフトと、
     を含み、
     前記ヒンジシャフトと前記筒体との何れか一方又は両方には、前記中央カムの前記回転軸線方向への移動を制限する並進係止部が設けられている、
     請求項1記載のヒンジ装置。
  3.  前記ヒンジシャフトおよび前記筒体の何れか一方は、前記中央カムに対して前記回転方向に係り止めされ、
     前記ヒンジシャフトおよび前記筒体の何れか他方は、前記第1および前記第2サイドカムに対して前記回転方向に係り止めされている、
     請求項2記載のヒンジ装置。
  4.  前記ヒンジシャフトは、前記第2バネの一端側を支えるフランジ部と、前記フランジ部側の径が前記フランジ部の逆側の径より大きくなる段差を有するシャフト部と、を含み、
     前記第1サイドカムは、前記段差を通過する貫通孔を有して、前記段差より前記フランジ部側に配置され、
     前記第2サイドカムは、前記段差を通過しない貫通孔を有して、前記段差より前記フランジ部の反対側に配置されている、
     請求項2記載のヒンジ装置。
  5.  前記筒体は、
     前記中央カムの前記回転軸線方向の移動を途中で係止する係止部と、前記中央カムを一方から前記係止部の箇所まで挿入可能な筒穴と、を有し、
     前記中央カムは、
     前記ヒンジシャフトの前記段差を通過しない貫通孔を有し、
     前記並進係止部は、
     前記ヒンジシャフトの前記段差、および、前記筒体の前記係止部からなり、前記段差が前記中央カムの一方向の並進移動を制限し、前記係止部が前記中央カムの逆方向の並進移動を制限している、
     請求項4記載のヒンジ装置。
  6.  前記中央カムおよび前記第1サイドカムの各対向面には、前記中央カムに対する前記第1および前記第2サイドカムの相対的な回転角度が0°のときに、凸部が凹部に差し掛かる前記凹凸面が形成され、
     前記中央カムおよび前記第2サイドカムの各対向面には、前記中央カムに対する前記第1および前記第2サイドカムの相対的な回転角度が180°のときに、凸部が凹部に差し掛かる前記凹凸面が形成されている、
     請求項1記載のヒンジ装置。
  7.  第1筐体と、
     第2筐体と、
     前記第1筐体と前記第2筐体とを回動可能に連結する請求項1に記載のヒンジ装置と、
     を具備する携帯端末装置。
  8.  前記第1筐体と前記第2筐体とは平面形状が略矩形で厚みを有する形状であり、
     前記ヒンジ装置は、前記第1筐体における長辺の一端側と、前記第2筐体における長辺の一端側とを連結するように配置されている、
     請求項7記載の携帯端末装置。
     
     
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