JP2005023950A - プッシュオープンヒンジ装置 - Google Patents

Abstract

【課題】折畳式携帯電話機を開くためのボタン操作力を小さくして、オープン操作を容易にしても、確実に閉じられるようにする。
【解決手段】トーションスプリング１１の固定端を、操作部筐体に固定する。作用端を、表示部筐体に固定されたホルダ６の溝部に係止する。操作部筐体を閉じる直前の位置で、トーションスプリング１１の作用端がバネ受部７の溝部に落ち、ホルダ６にはトルクがかからなくなる。この状態で可動カム５の突起部を固定カム２のカム溝に係合させて、表示部筐体を閉じる。開くときは、可動カム５が離れる直前に、トーションスプリング１１の作用端が、バネ受部７の溝部からホルダ６の溝部に戻り、ホルダ６にトルクがかかって、表示部筐体が開く。閉じた状態での可動カム５にはトルクがかかっていないので、固定カム２と可動カム５の係合力は弱くてもよく、解除のためにボタン１を押す力も小さくなる。
【選択図】 図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、プッシュオープンヒンジ装置に関し、特に、折り畳まれた筐体をボタン操作によりワンタッチで開くことができる携帯電話機のプッシュオープンヒンジ装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
折畳式携帯電話機は、図６に示すように、表示部筐体１８と操作部筐体１９を、ヒンジ機構２０で開閉自在に結合してある。通話時などには、ヒンジ機構のオープンボタンを押す操作によりワンタッチで開くことができ、使用後には両筐体を折り畳むようになっている。開き方向のトルクに抗して表示部筐体を折り畳むと、固定カムの突起部と回転カムの溝部が、圧縮スプリングの弾力によって押し付けられながら係合するので、表示部筐体と操作部筐体は、折り畳まれた状態でロックされる。
【０００３】
オープンボタンを押すと、シャフトが圧縮スプリングに抗してヒンジ軸方向内側に移動するので、シャフトが回転カムを押し、固定カムの突起部から回転カムの溝部が外れる。トーションスプリングの開き方向のトルクによって、表示部筐体が回転して開く。表示部筐体が所定の角度まで開くと、固定カムの突起部と回転カムの溝部が、圧縮スプリングによって押し付けられながら係合するので、表示部筐体が開いた状態でロックされる。
【０００４】
トーションスプリングを利用したプッシュオープンヒンジ装置では、全開状態から全閉状態に折り畳むと、固定カムと回転カムが開き方向のトルクを上回る力で係合するので、トーションスプリングの開き方向のトルクは封じられ、表示部筐体が閉じた状態でロックされる。オープンボタンを押すことにより、固定カムと回転カムの係合が解除され、トーションスプリングの開き方向のトルクにより、全開位置または中間停止位置まで、表示部筐体が開く。以下に、従来のプッシュオープンヒンジ装置の具体例をいくつか示す。
【０００５】
特許文献１に開示された「ポップアップヒンジ」は、展開係止手段と折畳係止手段とを同一部材で兼用して小型化し、部品点数や組立工数を削減したものである。図７（ａ）に示すように、ポップアップヒンジの展開係止手段と折畳係止手段は、シリンダと、シリンダ内に収納されているカムから構成されている。シリンダ内にはカム溝が形成されている。カムは、開き方向のトルクを発生するトーションスプリングの軸方向の弾性力により、常にシリンダ内面側に押されている。トーションスプリングのトルクにより、ヒンジで結合している表示部筐体と操作部筐体が開く方向に、常に力が働いている。
【０００６】
特許文献２に開示された「ヒンジユニット」は、折り畳み可能な機器の開閉機構に用いるヒンジユニットであり、ワンタッチで開くことができ、動作が確実で長寿命なものである。ヒンジユニットを装着した機器を、開いた状態から閉じる方向に回転させると、図７（ｂ）に示すように、コイルスプリングが捻られて、開く方向のトルクが発生する。機器が閉じた位置では、コイルスプリングの軸方向の弾性力により、ロック機構の突起と溝が相互に嵌り込み、閉じた状態が安定に維持される。ボタンを押すとロックが解除され、コイルスプリングによる開く方向のトルクにより機器が開く。ロック機構の突起部同志が当接することによって、開いた状態が安定に維持される。
【０００７】
【特許文献１】
特開２０００−１６１３３６号公報
【特許文献２】
特開２００１−２２３４７９号公報
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、従来のプッシュオープンヒンジ装置では、閉じた状態におけるカムの係合力を強くしなければ、トーションスプリングのトルクに打ち勝つことができない。確実に閉じようとすると、カムの係合力を十分に強くする必要がある。その結果、カムの係合を解除するために強い力が必要になり、ボタンを押す力を強くすることになって、ボタン操作の容易性が犠牲となる。ボタン操作力が弱くてもよいようにすると、確実な閉止ができないという問題がある。
【０００９】
本発明は、上記従来の問題を解決して、ボタン操作力を弱くして操作を容易にしても、折畳式電話機を確実に閉じられるようにすることを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
上記の課題を解決するために、本発明では、第１筐体と連動して回転する可動カムと、第２筐体に固定され可動カムに係合する固定カムと、固定カムと可動カムの係合を解除する手段とを具備するプッシュオープンヒンジ装置に、トーションスプリングと、トーションスプリングの固定端を第２筐体に固定する手段と、トーションスプリングの作用端を係合する溝部を有し第１筐体に固定されたホルダと、溝部を有しホルダに内接して第２筐体に固定されたバネ受部とを備え、第１筐体と第２筐体の全開状態から全閉直前までの状態においては、トーションスプリングの作用端はホルダの溝部に係合し、第１筐体と第２筐体の全閉直前の状態から全閉状態においては、トーションスプリングの作用端はバネ受部の溝部に係合する構成とした。このように構成したことにより、全閉位置の直前でトーションスプリングのトルクを封止でき、固定カムと可動カムとの係合力を小さくしても、確実な閉止が可能となる。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について、図１〜図５を参照しながら詳細に説明する。
【００１２】
（第１の実施の形態）
本発明の第１の実施の形態は、トーションスプリングの固定端を、操作部筐体に固定し、作用端を、表示部筐体に固定されたホルダの溝部に係止し、操作部筐体を閉じる直前の位置で、トーションスプリングの作用端をバネ受け部の溝部に落としてホルダにトルクがかからなくし、カムを係合させて、表示部筐体を閉じ、カムが離脱した位置で、トーションスプリングの作用端を、バネ受け部の溝部からホルダの溝部に戻し、ホルダにトルクをかけて、表示部筐体を開くようにした携帯電話のプッシュオープンヒンジ装置である。
【００１３】
図１は、本発明の第１の実施の形態におけるプッシュオープンヒンジ装置の概念図である。図１（ａ）は、プッシュオープンヒンジ装置の前面分解斜視図である。図１（ｂ）は、プッシュオープンヒンジ装置の裏面分解斜視図である。図１において、ボタン１は、筐体を開くための押しボタンである。固定カム２は、操作部筐体に固定されるカムである。ほぼ円筒形で、外周の突起と溝により、機器本体に固定される。開口側端面（図１（ａ）右側）には開口があり、開口周囲の端面にカム面がある。カム面には、全開閉用のカム溝と中間位置用のカム溝がある。カム溝以外の面は斜面部となっている。底面（図１（ａ）左側）には、シャフト３を通してＥリング９で固定する穴がある。シャフト３は、両端に平坦部があり、回転しないように固定カム２に固定される。プランジャー４は、固定カム２の底面の穴を貫通して、ボタン１に取り付けられる。可動カム５は、シャフト３が貫通して回転可能に取り付けられている。第１圧縮スプリング１２により固定カム２へ押し付けられ、固定カム２のカム溝に係合する。ボタン１の押下により、プランジャー４に押され、軸方向に移動し、固定カム２との係合が離脱する。プランジャー４と可動カム５の間には、第２圧縮スプリング１７が設けられており、プランジャー４を固定カム２に押し付けている。
【００１４】
ホルダ６は、表示部筐体に固定される部材である。シャフト３が貫通して、可動カム５と係合して、ともに回転する。バネ受部とストッパとＥリング１０で規制されて、軸方向へは移動しない。バネ受部７は、トーションスプリング１１の作用端と係合して、トルクを封止する部材である。シャフト３に回転を規制され、ストッパ８とＥリング１０で、軸方向の動きも規制される。ストッパ８は、バネ受部７などの部材を軸方向に動かないように固定する部材である。シャフト３に回転を規制されて取り付けられている。Ｅリング９は、シャフト３の一端を固定カム２の底面で固定する部材である。Ｅリング１０は、シャフト３の他端をストッパ８の底面で固定する部材である。
【００１５】
可動カム５とホルダ６の間に設けられている第１圧縮スプリング１２は、可動カム５を固定カム２に押し付け、可動カム５の突起部を固定カム２のカム溝に係合させる。バネ受部７とストッパ８の間に、トーションスプリング１１が設けられている。トーションスプリング１１の固定端は、ストッパ８に固定されている。トーションスプリング１１の作用端は、ホルダ６に係止されている。ホルダ６が固定されている表示部筐体が開く方向に回転するようにトルクを発生する。表示部筐体と操作部筐体の開き角度がほぼ２０°になるところまで閉じられると、作用端がホルダ６から抜けて、バネ受部７の溝に落ち込み、トルクが封止される。
【００１６】
図２は、本発明の第１の実施の形態におけるプッシュオープンヒンジ装置の断面図である。図２において、トーションスプリング１１は、可動カムを介して表示部筐体に開き方向のトルクをかけるねじりバネである。第１圧縮スプリング１２は、可動カムを固定カムに押し付けるためのバネである。第２圧縮スプリング１７は、プランジャーを固定カムに押し付けるためのバネである。図３は、プッシュオープンヒンジ装置の可動カムの動作説明図である。円周方向を直線に展開して示してある。図４は、プッシュオープンヒンジ装置のトーションスプリングの動作説明図である。円周方向を直線に展開して示してある。図４において、作用端１３は、トーションスプリング１１の作用端である。溝１４は、ホルダ６の溝である。溝１５は、バネ受部７の溝である。
【００１７】
上記のように構成された本発明の第１の実施の形態における携帯電話のプッシュオープンヒンジ装置の動作を説明する。最初に、図１と図２と図３を参照しながら、プッシュオープンヒンジ装置の機能の概要を説明する。可動カム５は、第１圧縮スプリング１２の弾性力により、固定カム２に常に押し付けられている。全開位置（表示部筐体と操作部筐体の開き角度がほぼ１６５°の位置）では、図２（ｄ）に示すように、可動カム５の突起部は、固定カム２のカム溝に嵌っている。このとき、図３（ｄ）に示すように、可動カム５の突起部は、固定カム２のカム溝の斜面を押し付けながら止まっている。表示部筐体は、操作部筐体に当たって限界まで開いているので、操作部筐体による抵抗力とカム溝の斜面の抵抗力が釣り合って、ガタの無い状態で安定して全開状態を保持している。
【００１８】
表示部筐体と操作部筐体を閉じる方向に力を加えると、可動カム５の突起部が、固定カム２のカム溝の斜面を押す力が大きくなり、第１圧縮スプリング１２の弾性力に打ち勝って、可動カム５の突起部がカム溝から離脱する。図３（ｃ）に示すように、突起部は、固定カム２の全開位置用のカム溝から離脱すると、隣り合った中間位置用のカム溝に嵌り始めるので、表示部筐体は抵抗無く閉じられていく。表示部筐体と操作部筐体の開き角度がほぼ１２５°になると、可動カム５の突起部は、固定カム２の中間位置用のカム溝に完全に嵌るので、図３（ｃ）に示すように、表示部筐体と操作部筐体の開き角度がほぼ１２５°で安定して止まる。ただし、表示部筐体と操作部筐体が当たっていないので、可動カム５とホルダ６がスプライン結合していることによる多少のガタは残る。この状態は、図２（ａ）に類似の状態であり、図２では違いを示せないので、図３（ｃ）にのみ示してある。
【００１９】
さらに、表示部筐体と操作部筐体を閉じる方向に力を加えると、第１圧縮スプリングの弾性力に打ち勝って、可動カム５の突起部が固定カム２のカム溝の斜面から離脱する。図３（ｂ）に示すように、可動カム５の突起部は、さらに固定カム２の斜面を登りながら動くことになるので、表示部筐体はほぼ１２５°の中間停止位置に戻ろうとする力に抵抗して閉じられていくこととなる。表示部筐体と操作部筐体の開き角度が、ほぼ２０°になると、可動カム５の突起部は、固定カム２のカム溝に嵌る。このとき、トーションスプリング１１の作用端は、ホルダ６の溝から抜けて、バネ受部７の溝に落ち、ホルダ６は、トーションスプリング１１のトルクを受けなくなる。したがって、表示部筐体には、トーションスプリング１１による開き方向の回転モーメントが無くなる。この動作の詳細は後述する。
【００２０】
第１圧縮スプリング１２の弾性力で、可動カム５の突起部が、固定カム２のカム溝に落ち込む際に、カム溝の斜面から受ける力で、表示部筐体は全閉状態まで閉じられる。このときも、図２（ａ）と図３（ａ）に示すように、可動カム５の突起部は、固定カム２のカム溝の斜面を押し付けながら止まっている。表示部筐体は、操作部筐体に当たって限界まで閉じているので、操作部筐体による抵抗力とカム溝の斜面の抵抗力が釣り合って、ガタの無い状態で安定して全閉状態を保持している。全閉時は、トーションスプリング１１のトルクが、全閉の直前２０°の位置で封止されるので、第１圧縮スプリング１２と可動カム５による全閉時の閉方向への引き込み力は、トーションスプリング１１で相殺されることがなく、第１圧縮スプリング１２の弾性力が弱くても、安定して閉状態を保持できる。
【００２１】
表示部筐体と操作部筐体が全閉状態のとき、ボタン１を押すと、図２（ｂ）に示すように、プランジャー４の突起部の斜面が可動カム５の突起部を押し、可動カム５の突起部を回転させながら固定カム２のカム溝から押し出す。単に、可動カム５を軸方向に押すと、トーションスプリング１１のトルクがホルダ６にかからず、開くことができないからである。第１圧縮スプリング１２の弾性力は弱いので、ボタン１を押す力は弱くてもよく、操作性がよい。突起部がカム溝から出る直前に、トーションスプリング１１の作用端が、バネ受部７のカム溝から出て、ホルダ６のカム溝に落ち込むので、ホルダ６は、トーションスプリング１１のトルクを再び受けるようになる。したがって、表示部筐体には、トーションスプリング１１による開き方向の回転モーメントが加わって、開き始める。
【００２２】
表示部筐体がほぼ１２５°まで開くと、可動カム５の突起部がプランジャー４の突起部に阻止されて、回転が止まる。ボタン１を戻すと、可動カム５の突起部が固定カム２の中間位置用のカム溝に嵌り、表示部筐体と操作部筐体の開き角度がほぼ１２５°で安定して止まる。この状態では、トーションスプリング１１のトルクは小さいので、第１圧縮スプリング１２の弾性力は弱くても、安定に保持できる。ボタン１をすぐに戻した場合も同様である。表示部筐体がほぼ１２５°まで開いた状態で、再びボタン１を押すと、プランジャー４が可動カム５を押し、トーションスプリング１１のトルクと表示部筐体の重量によって、突起部を固定カム２の中間位置用のカム溝から押し出し、表示部筐体は全開状態になる。
【００２３】
次に、図４を参照しながら、トーションスプリング１１のトルク封止動作を説明する。図４（ａ）に示すように、表示部筐体と操作部筐体の開き角度が２０°より大きい場合は、ホルダ６の溝１４の中に、トーションスプリング１１の作用端１３が入っている。トーションスプリング１１のトルクは、図４の右方向にかかっている。ホルダ６が回転して、表示部筐体と操作部筐体の開き角度が２０°に近くなると、図４（ｂ）、（ｃ）に示す状態になる。表示部筐体と操作部筐体の開き角度が２０°になると、作用端１３は、溝１４と溝１５の中間に来て、図４（ｄ）に示す状態になる。表示部筐体と操作部筐体の開き角度が２０°より小さくなると、作用端１３は、バネ受部７の溝１５に落ちて、図４（ｅ）、（ｆ）に示す状態になる。この状態では、トーションスプリング１１のトルクは、バネ受部７が受けるので、ホルダ６にトルクはかからない。全閉状態では、図４（ｇ）に示す状態になる。
【００２４】
表示部筐体と操作部筐体が全閉状態から開く際には、図４（ｇ）に示す状態から、図４（ｃ）に示す状態まで、ボタン１または手の力で遷移させると、トーションスプリング１１のトルクがホルダ６にかかるようになり、表示部筐体と操作部筐体が自動的に開く。
【００２５】
表示部筐体にホルダを固定し、操作部筐体に固定カムを固定する例を説明したが、表示部筐体に固定カムを固定し、操作部筐体にホルダを固定してもよい。
【００２６】
上記のように、本発明の第１の実施の形態では、携帯電話のプッシュオープンヒンジ装置を、トーションスプリングの固定端を、操作部筐体に固定し、作用端を、表示部筐体に固定されたホルダの溝部に係止し、操作部筐体を閉じる直前の位置で、トーションスプリングの作用端をバネ受け部の溝部に落としてホルダにトルクがかからなくし、カムを係合させて、表示部筐体を閉じ、カムが離脱した位置で、トーションスプリングの作用端を、バネ受部の溝部からホルダの溝部に戻し、ホルダにトルクをかけて、表示部筐体を開くように構成したので、カム係合力を弱くしてボタン操作を容易にして、折畳式電話機を確実に閉じることができる。
【００２７】
（第２の実施の形態）
本発明の第２の実施の形態は、解除カムが螺旋状に動いて可動カムを押して、全開状態まで開く携帯電話のプッシュオープンヒンジ装置である。
【００２８】
図５は、本発明の第２の実施の形態におけるプッシュオープンヒンジ装置の概念図である。図５（ａ）は、プッシュオープンヒンジ装置の前面分解斜視図である。図５（ｂ）は、プッシュオープンヒンジ装置の裏面分解斜視図である。第２の実施の形態におけるプッシュオープンヒンジ装置の基本的な構成は、第１の実施の形態と同じである。解除カムを備える点が、第１の実施の形態と異なる。図５において、固定カム２は、開口部内周に螺旋状の溝を有する。解除カム１６は、プランジャーに押されて可動カム５を押し、カムの係合を解除する部材である。解除カムと可動カムの間には、第２圧縮スプリング１７が設けられている。第２圧縮スプリング１７は、解除カムとプランジャーを、固定カムへ押し付ける。
【００２９】
上記のように構成された本発明の第２の実施の形態における携帯電話のプッシュオープンヒンジ装置の動作を説明する。プッシュオープンヒンジ装置の機能の概要は、第１の実施の形態と同じである。解除カム１６の動作のみを説明する。第２圧縮スプリングは、解除カム１６とプランジャー４を、固定カム２へ押し付ける。可動カム５は、第１圧縮スプリング１２により固定カム２へ押し付けられ、可動カム５の突起部は、固定カム５の平面部に当接するか、カム溝に係合する。ボタン１を押すと、可動カム５は、プランジャー４と解除カム１６に押され、軸方向に移動し、固定カム２と離れる。解除カム１６は、固定カム２の開口部内周に沿って回転しながら、軸方向に螺旋状に動く。ボタン１を押し切った状態を続けると、全閉位置から全開位置まで止まることなく開く。これを、ボタン押し切り動作という。ボタン１を押して、すぐにボタン１を離すと、可動カム５は、プランジャー４と解除カム１６に押されて、軸方向に移動するので、可動カム５の突起部が固定カム２のカム溝から離れ、中間位置用のカム溝に嵌る。したがって、中間停止位置まで開いて停止し、その状態が保持される。これを、ワンプッシュ動作という。
【００３０】
解除カム１６を、固定カム２の内部で螺旋運動させることで、開き角度が１６５°程度になった状態で、可動カム５の突起部が解除カム１６の突起部の背面へ衝突して、表示部筐体の開きが中断される現象を防ぐことができる。螺旋の角度を、軸方向に対して鋭角とすることで、ボタン１を押すのに必要な力を弱くすることができる。すなわち、可動カム５の突起部を固定カム２のカム溝から離脱させる際に、軸方向に近い小さい角度の方向に離脱させることで、ボタン１を押すための操作力を弱くすることができる。
【００３１】
ボタン１を押すと、軸方向に近い小さい角度で動く解除カム１６によって、全閉位置から全閉直前位置のトーションスプリング１１のトルク封止位置まで、可動カム５が強制的に押し戻される。トーションスプリング１１のトルク封止位置を越えると、トーションスプリング１１のトルクがホルダ６にかかり、表示部筐体が自動的に開く。
【００３２】
上記のように、本発明の第２の実施の形態では、携帯電話のプッシュオープンヒンジ装置を、解除カムが、螺旋状に動いて可動カムを押して、全開状態まで開く構成としたので、ボタンを１回押すだけで全開させることができる。
【００３３】
【発明の効果】
以上の説明から明らかなように、本発明では、第１筐体と連動して回転する可動カムと、第２筐体に固定され可動カムに係合する固定カムと、固定カムと可動カムの係合を解除する手段とを具備するプッシュオープンヒンジ装置に、トーションスプリングと、トーションスプリングの固定端を第２筐体に固定する手段と、トーションスプリングの作用端を係合する溝部を有し第１筐体に固定されたホルダと、溝部を有しホルダに内接して第２筐体に固定されたバネ受部とを備え、第１筐体と第２筐体の全開状態から全閉直前までの状態においては、トーションスプリングの作用端はホルダの溝部に係合し、第１筐体と第２筐体の全閉直前の状態から全閉状態においては、トーションスプリングの作用端はバネ受部の溝部に係合する構成としたので、全閉位置の直前でトーションスプリングのトルクを封止でき、カム係合力を小さくしても確実な閉止が可能となり、ボタン操作力を小さくすることも可能となる。
【００３４】
また、固定カムの内側に螺旋状の溝を設け、螺旋状の溝に沿って動く解除カムにより可動カムを押す手段を備えたので、ボタンを１回押すだけで全開させることができ、ボタン操作力をさらに小さくすることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施の形態におけるプッシュオープンヒンジ装置の概念図、
【図２】本発明の第１の実施の形態におけるプッシュオープンヒンジ装置の断面図、
【図３】本発明の第１の実施の形態におけるプッシュオープンヒンジ装置の可動カムの動作説明図、
【図４】本発明の第１の実施の形態におけるプッシュオープンヒンジ装置のトーションスプリングの動作説明図、
【図５】本発明の第２の実施の形態におけるプッシュオープンヒンジ装置の概念図、
【図６】従来のプッシュオープンヒンジ装置を備えた携帯電話の斜視図、
【図７】従来のプッシュオープンヒンジ装置の概念図である。
【符号の説明】
１ ボタン
２ 固定カム
３ シャフト
４ プランジャー
５ 可動カム
６ ホルダ
７ バネ受部
８ ストッパ
９ Ｅリング
１０ Ｅリング
１１ トーションスプリング
１２ 第１圧縮スプリング
１３ 作用端
１４ 溝
１５ 溝
１６ 解除カム
１７ 第２圧縮スプリング
１８ 表示部筐体
１９ 操作部筐体
２０ ヒンジ機構

Claims (2)

1. 第１筐体と連動して回転する可動カムと、第２筐体に固定され前記可動カムに係合する固定カムと、前記固定カムと前記可動カムの係合を解除する手段とを具備するプッシュオープンヒンジ装置において、トーションスプリングと、前記トーションスプリングの固定端を前記第２筐体に固定する手段と、前記トーションスプリングの作用端を係合する溝部を有し前記第１筐体に固定されたホルダと、溝部を有し前記ホルダに内接して前記第２筐体に固定されたバネ受部とを備え、前記第１筐体と前記第２筐体の全開状態から全閉直前までの状態においては、前記トーションスプリングの作用端は前記ホルダの溝部に係合し、前記第１筐体と前記第２筐体の全閉直前の状態から全閉状態においては、前記トーションスプリングの作用端は前記バネ受部の溝部に係合することを特徴とするプッシュオープンヒンジ装置。
2. 前記固定カムの内側に螺旋状の溝を設け、前記螺旋状の溝に沿って動く解除カムにより前記可動カムを押す手段を備えたことを特徴とする請求項１記載のプッシュオープンヒンジ装置。

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