JP2008101761A - 携帯機器用のヒンジ装置及び携帯機器 - Google Patents

Abstract

【課題】押しボタンにトルクがかかることもなく、しかも半径方向の寸法の小径化を図ることができる携帯機器用のヒンジ装置を提供する。
【解決手段】固定カム３１と可動カム３３との間に、ストッパ３４を設ける。ストッパ３４は、可動カム３３内に中心軸Ｌの方向にスライド可能に、且つ中心軸Ｌの周りを回転できないように設けられる。このストッパ３４は、固定カム３１側にスライドしたとき、固定カム３１に噛み合って固定カム３１に対して可動カム３３が回転できないようにする一方、可動カム３３側にスライドしたとき、固定カム３１との噛み合いを解除する。可動カム３３とストッパ３４との間に、ストッパ３４を固定カム３１に付勢する復帰用ばね３５を配置する。
【選択図】図２

Description

本発明は、第一の筐体と第二の筐体とを中心軸の周りを相対的に回転させるヒンジ装置、並びにこのヒンジ装置を用いた携帯機器に関する。

携帯電話機、携帯ゲーム機、化粧用コンパクトなどの携帯機器が知られている。携帯機器のうちの例えば携帯電話機には、キーボタンが配列される操作側筐体と、液晶表示装置等の表示装置が配置されるディスプレイ側筐体とがある。操作側筐体とディスプレイ側筐体とは互いに回転できるようにヒンジ装置で連結される。携帯電話の使用方法の多様化に伴って、携帯電話機のヒンジ装置には様々な機能が要求されている。例えば、ヒンジ装置に設けた押しボタンを押すことによって、折り畳まれた携帯電話機が自動的に使用できる状態まで開く機能や、開いた表示側筐体を戻す時に操作側筐体に対して９０度等の任意の角度に止めることができるフリーストップ機能が要求されている。

近年、これらの機能を満足する様々な構造のヒンジ装置が開発されている。特許文献１には、図１３に示されるように、押しボタン１を押すことによって、摺動カム２及びケース３が自動的に所定角度を回転するヒンジ装置が開示されている。このヒンジ装置は、円筒の端面に特殊なカム形状を与えたカムシャフト４と、カムシャフト４の外側に嵌められる可動カム５と、カムシャフト４及び可動カム５に対向する摺動カム２と、摺動カム２がスライドのみ可能に収容されるケース３と、摺動カム２をカムシャフト４及び可動カム５の端面カムに付勢する第一スプリング６と、で構成される。第一スプリング６が摺動カム２をカムシャフト４に付勢する力が、カムシャフト４の端面カムによって摺動カム２を回転せるトルクに変換される。

押しボタン１には、可動カム５に噛み合うストッパ１ａが設けられる。押しボタン１とカムシャフト４の間には第二スプリング７が設けられ、押しボタン１のストッパ１ａと可動カム５とが噛み合う状態が保たれる。このとき、可動カム５はカムシャフト４に対して回転することができない。摺動カム２も可動カム５に当接するので可動カム５と同様に回転することはない。一方、押しボタン１を押すと、押しボタン１のストッパ１ａと可動カム５との噛み合いが外れて、可動カム５が自由に回転できるようになる。これに伴い、第一スプリング６の付勢力によって摺動カム２及び可動カム５が自動的に回転する。

このヒンジ装置を用いると、押しボタン１を押すことで自動的にディスプレイ側筐体を開くことができる。しかし、可動カム５に噛み合うストッパ１ａが押しボタン１と一体になっているので、ストッパ１ａ及び押しボタン１の材質が限定される。ストッパ１ａには強度が要るので、例えば、ストッパ１ａ及び押しボタン１を両方とも金属製にする必要がある。これでは手で触れる押しボタン１をプラスチックにすることができない。

この問題を解決するために、出願人は、図１４に示されるように、可動カム１１に噛み合うストッパ１２を押しボタン１３と別体にしたヒンジ装置を開発した（特許文献２参照）。このヒンジ装置において、可動カム１１には中心軸方向に伸びるガイド溝１１ａが形成される。このガイド溝１１ａにストッパ１２の外周突起１２ａが嵌まり込む。このため、ストッパ１２は可動カム１１に対して中心軸の方向にスライドできるようになっているが、回転することはできない。ストッパ１２は復帰用のばね１４によって固定カム１５の底面に付勢される。固定カム１５の底面には、ストッパの外周突起の先端部が嵌まり込む孔が空けられている。固定カム１５の底面の孔にストッパ１２の外周突起１２ａの先端部が嵌まり込むと、固定カム１５とストッパ１２とが噛み合い、可動カム１１は固定カム１５に対して回転できなくなる。

固定カム１５には、押しボタン１３がスライド可能に取り付けられる。押しボタン１３を固定カム１５に向かって押すと、押しボタン１３に設けた突起１３ａが固定カム１５の底面に設けた孔に入り込み、復帰用スプリング１４の付勢力に抗してストッパ１２がスライドする。これにより、固定カム１５とストッパ１２との噛み合いが解除されるので、可動カム１１が回転できるようになる。可動カム１１が回転できるようになるので、回転用ばね１６ａ，１６ｂの付勢力によって可動部材１７が固定カム１５の端面カムに沿って滑り落ち、可動部材１７、可動カム１１及びケース１８が回転する。ケース１８が回転することにより、ケース１８に連結されるディスプレイ側筐体が回転する。

特開平２００４−５６３２０号公報（請求項１、図３） 特開２００３−１３４２０３号公報（請求項１、図５）

しかし、従来のヒンジ装置にあっては、復帰用ばね１４がストッパ１２と固定軸１９のフランジ１９ａとの間に配置される。そして、復帰用ばね１４の外側に可動カム１１の円筒のカム部が配置され、その外側に固定カム１５の円筒のカム部が配置される。すなわち、図１５に示される組立て断面図に示されるように、固定軸１９の半径方向の外側に復帰用ばね１４、可動カム１１、及び固定カム１５が三層になって配置される。固定カム１５及び可動カム１１のカム部の肉厚は確保する必要があるから、三層構造の従来のヒンジ装置にあっては、半径方向の寸法が大きくなるおそれがあった。

そこで本発明は、従来のヒンジ装置の問題点を解消し、押しボタンにトルクがかかることもなく、しかも半径方向の寸法の小径化を図ることができる携帯機器用のヒンジ装置、及びこのヒンジ装置を用いた携帯機器を提供することを目的とする。

上記課題を解決するために、請求項１に記載の発明は、第一の筐体に対して第二の筐体を第一の筐体の所定の中心軸の周りを相対的に回転させる携帯機器用のヒンジ装置において、中心軸上に配置される固定カムと、前記中心軸上に前記固定カムと並べて配置され、前記固定カムに対して前記中心軸の周りを回転できる可動カムと、前記可動カムに対して前記中心軸の方向にスライド可能に、且つ前記中心軸の周りを回転できないように設けられ、前記固定カム側にスライドしたとき、前記固定カムに噛み合って前記固定カムに対して前記可動カムが回転できないようにする一方、前記可動カム側にスライドしたとき、前記固定カムとの噛み合いを解除して前記固定カムに対して前記可動カムが回転できるようにするストッパと、前記可動カムと前記ストッパとの間に配置され、前記ストッパを前記固定カムに付勢する復帰用ばねと、前記固定カムに前記中心軸方向にスライド可能に設けられ、前記復帰用ばねの付勢力に抗して前記ストッパを前記可動カム側にスライドさせることができる押しボタンと、前記中心軸上に前記固定カム及び前記可動カムに対向して配置され、前記固定カム及び前記可動カムに当接する当接部を有し、前記中心軸の方向にスライドでき且つ前記中心軸の周りを回転できる従動部材と、前記従動部材の前記当接部を前記固定カム及び前記可動カムに付勢する回転用ばねと、前記押しボタンが押されると、前記復帰用ばねの付勢力に抗して前記ストッパが可動カム側にスライドして、前記固定カムと前記ストッパの噛み合いが解除され、前記回転用ばねが前記従動部材を前記固定カムに付勢する付勢力によって、前記従動部材、前記可動カムが前記中心軸の周りを回転し、所定角度を回転した後、前記復帰用ばねの付勢力によって前記ストッパが前記固定カム側にスライドして、前記固定カムに再び噛み合うことを特徴とする携帯機器用のヒンジ装置である。

請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の携帯機器用のヒンジ装置において、前記可動カムは、前記従動部材が当接する略円筒形状のカム部を有し、前記固定カムは、前記可動カムの前記カム部が同心円状にその外側又は内側に嵌まり込む略円筒形状のカム部を有し、前記復帰用ばねは、前記可動カムの前記カム部の肉厚以下の外径のコイルばねからなり、そして、前記復帰用ばねは、前記中心軸の方向からみて、前記可動カムの前記カム部の肉厚部分に配置されることを特徴とする。

請求項３に記載の発明は、請求項１に記載の携帯機器用のヒンジ装置において、前記可動カムは、前記従動部材が当接する略円筒形状のカム部を有し、前記固定カムは、前記可動カムの前記カム部が同心円状にその外側又は内側に嵌まり込む略円筒形状のカム部を有し、前記復帰用ばねは、その内径が前記可動カムの前記カム部の内径以上であり、且つその外径が、前記可動カムの前記カム部の外径以下であり、そして、前記復帰用ばねは、前記中心軸の方向からみて、前記可動カムの前記カム部の肉厚部分に配置されることを特徴とする。

請求項４に記載の発明は、前記第一の筐体としての操作側筐体と、前記第二の筐体としてのディスプレイ側筐体との連結部分に、請求項１ないし３のいずれかに記載のヒンジ装置が組み込まれてなることを特徴とする携帯機器である。

請求項１に記載の発明によれば、復帰用ばねをストッパと可動カムとの間に配置するので、復帰用ばねの半径方向の取付けスペースを可動カムの肉厚を利用することができる。つまり、半径方向の取付けスペースが、復帰用ばね、可動カム、固定カムの三層にならずに、復帰用ばねを外した可動カム、固定カムの二層にすることができる。それゆえ、ヒンジ装置の半径方向の小径化を図ることができる。
また、押しボタンとストッパとは別部材なので、ストッパに回転用ばねの付勢力によってトルクが付与されても、このトルクが押しボタンに付与されることがない。それゆえ、押しボタンを押し難いということもない。

請求項２に記載の発明によれば、復帰用ばねの半径方向の取付けスペースを可動カムの円筒のカム部の肉厚内に収めることができる。

請求項３に記載の発明によれば、復帰用ばねの半径方向の取付けスペースを可動カムの円筒のカム部の肉厚を利用して収めることができる。

本発明のヒンジ装置は携帯機器のヒンジ装置に好適に用いることができる。

以下添付図面に基づいて本発明の第一の実施形態における携帯機器用のヒンジ装置を説明する。

図１はヒンジ装置が組み込まれる携帯電話機を示す。携帯電話機は、キーボタンが配列される操作側筐体２１と、液晶表示装置等の表示装置２３が配置されるディスプレイ側筐体２２とを備える。操作側筐体２１には、小型のマイクロフォン及び各種キーボタンが設けられる。ディスプレイ側筐体２２には、小型のスピーカ及び液晶表示装置２３が設けられる。

操作側筐体２１の端部には、例えば二つの連結筒部２１ａが設けられる。この二つの連結筒部２１ａは、操作側筐体２１の左右方向の両端部に配置される。ディスプレイ側筐体２２の端部にも、例えば二つの連結筒部２２ａが設けられる。二つの連結筒部２２ａは、操作側筐体２１の二つの連結筒部２１ａ間に配置される。隣接する連結筒部２１ａ，２２ａは、互いの中心軸Ｌが一致する。ディスプレイ側筐体２２及び操作側筐体２１は、ヒンジ装置を介して中心軸Ｌの周りを回転できるように連結される。

互いに隣接する二組の連結筒部２１ａ，２２ａのうち、一方の組にヒンジ装置が組み込まれる。他方の組には周知のヒンジ装置が組み込まれる。操作側筐体２１に対するディスプレイ側筐体２２の回転は相対的なものであるが、以下では説明の便宜上、操作側筐体２１を回転させることなく、ディスプレイ側筐体２２のみを回転させるものとして説明する。
ディスプレイ側筐体２２は、操作側筐体２１に対して折り畳まれた状態から開かれた状態まで回転する。折り畳まれた状態では、ディスプレイ側筐体２２の前面が操作側筐体２１の前面に突き当たる。一方、開かれた状態とは、ディスプレイ側筐体２２が折り畳まれた状態から所定角度（例えば１６５°）回転した状態である。ディスプレイ側筐体２２及び操作側筐体２１の当接部が互いに突き当たることで、ディスプレイ側筐体２２が所定角度以上開くのが制限されている。

まず、ヒンジ装置の動きを説明する。ディスプレイ側筐体２２が折り畳まれた状態において、ヒンジ装置の端部の押しボタン２４を押すと、ディスプレイ側筐体２２が折り畳まれた状態から開いた状態まで自動的に回転する。開かれたディスプレイ側筐体２２を元の折り畳まれた状態に戻すときには、手動によりディスプレイ側筐体２２を回転させる。

ディスプレイ側筐体２２を手動で戻すときに、開かれた状態から所定角度の範囲（例えば１５°）では、ディスプレイ側筐体２２をヒンジ装置のトルクに抗して回転させる。それ以降、ディスプレイ側筐体２２を任意の角度、例えば操作側筐体２１に対して９０°の角度で止めることができるフリーストップ区間がある。さらに、ディスプレイ側筐体２２を折り畳まれた状態の所定角度手前、例えば１５°手前まで手動で回転させると、それ以降はヒンジ装置のトルクにより、ディスプレイ側筐体２２が自動的に折り畳まれた状態に戻る。

ディスプレイ側筐体２２は折り畳まれた状態から開かれた状態まで、手動でも回転させることができる。この場合、折り畳まれた状態から所定角度の範囲まで、例えば１５°までは、ヒンジ装置のトルクに抗してディスプレイ側筐体を回転させる。それ以降、ディスプレイ側筐体２２を任意の角度、例えば９０°で止めることができるフリーストップ区間がある。さらに、ディスプレイ側筐体２２を開かれた状態の所定角度手前、例えば１５°手前まで回転させると、その後はヒンジ装置のトルクにより、ディスプレイ側筐体２２が自動的に開かれた状態まで回転する。

図２は、ヒンジ装置の分解斜視図を示す。操作側筐体２１の連結筒部２１ａには、固定カム３１が挿入・固定される。一方、ディスプレイ側筐体２２の連結筒部２２ａには、筒状のケース３２が挿入・固定される。固定カム３１とケース３２とは同一の中心軸Ｌ上に配置される。

次に、主要な構成部品の概略の構造・機能について説明する。固定カム３１には、ディスプレイ側筐体２２を自動的に回転させるための自動回転用カム部３１ａが形成される。固定カム３１には、可動カム３３が嵌められる。可動カム３３には、ディスプレイ側筐体２２を手動で回転させるための手動回転用カム部３３ａが形成される。固定カム３１の自動回転用カム部３１ａと可動カム３３の手動回転用カム部３３ａとは、同心円上に重ね合わされる。固定カム３１と可動カム３３との間には、ストッパ３４が配置される。ストッパ３４は可動カム３３に中心軸方向にスライド可能に支持される。ストッパ３４は復帰用ばね３５によって固定カム３１に付勢されている。ストッパ３４が固定カム３１と噛み合うと、固定カム３１に対して可動カム３３が回転できなくなる。他方、押しボタン３６を押すと、押しボタン３６の爪３６ａがストッパ３４を可動カム３３側にスライドさせるので、固定カム３１とストッパ３４との噛み合いが外れ、可動カム３３が固定カム３１に対して自由に回転できるようになる。

従動部材としてのキャッチ３７は、固定カム３１及び可動カム３３に対向して配置される。キャッチ３７は、断面が同形の筒状のケース３２に収容される。キャッチ３７は、ケース３２に対して中心軸方向に移動できるが、相対的な回転ができない。ケース３２に収容される回転用ばね３８ａ，３８ｂは、キャッチ３７の先端の当接部３７ａを固定カム３１及び可動カム３３に付勢する。固定軸３９は、これらの構成部品をひとまとめにする。これらの構成部品は、固定軸３９の一端に形成したフランジ部３９ａと、固定軸３９の他端に取り付けたワッシャ４０との間に挟まれる。スリーブ４１やリング４２は、合成樹脂製であり、金属と金属とが接触するのを避けるために設けられる。

復帰用ばね３５の付勢力に抗して押しボタン３６を押すと、固定カム３１と可動カム３３のロックが解除されて、可動カム３３が自由に回転できるようになる。可動カム３３が自由に回転できるようになると、回転用ばね３８ａ，３８ｂによってキャッチ３７が固定カム３１に付勢され、キャッチ３７が固定カム３１の自動回転用カム部３１ａの傾斜面に沿って回転する。このキャッチ３７の回転に伴い、ケース３２も回転する。ケース３２にはディスプレイ側筐体２２が連結されているので、ケース３２の回転に伴い、ディスプレイ側筐体２２も回転する。キャッチ３７が所定角度以上を回転すると、ディスプレイ側筐体２２及び操作側筐体２１の当接部２２ａ，２１ａが互いに突き当たり、ディスプレイ側筐体が開いた状態になる。このとき、ストッパ３４は復帰用ばね３５の付勢力によって固定カム３１側に再びスライドして固定カム３１に噛み合う。よって、可動カム３３が再びロックされる。

ディスプレイ側筐体２２を折り畳まれた状態に戻すときには、手動でディスプレイ側筐体２２を回転させる。このとき、キャッチ３７の当接部３７ａは、可動カム３３の手動回転用カム部３３ａに沿って回転する。可動カム３３の手動回転用カム部３３ａには傾斜面の他に平坦面も形成されているので、ディスプレイ側筐体を例えば９０°開いた状態で停止させることもできる。

次に、各構成部品について詳細に説明する。中心軸Ｌ上には、各構成部品をひとまとめにするための固定軸３９が配置される。固定軸３９は、一定の外形を有する軸本体３９ｂと、その一端部（図中左端部）に円盤状に径を拡大させたフランジ部３９ａと、軸本体３９ｂの他端部（図中右端部）に設けられた小径のリング溝部３９ｃとから構成される。

固定軸３９には、中央に貫通孔３１ｂを有する固定カム３１がフランジ部３９ａに突き当たるまで挿入される。図２及び図３に示されるように、固定カム３１は、略円筒状の大径の本体部３１ｃと、本体部３１ｃの中央から可動カム３３に向かって突出する略円筒状の小径の自動回転用カム部３１ａと、から構成される。自動回転用カム部３１ａの端面には、特殊形状に加工した一対の端面カム３１ｄが形成される。この一対の端面カム３１ｄの傾斜面は、中心軸を中心として点対称に形成される。端面カム３１ｄの形状については後述する。

本体部３１ｃの外周面には、固定カム３１を操作側筐体２１に連結するための、中心軸Ｌの方向に伸びる複数のキー溝３１ｅが形成される。また、本体部３１ｃには中心軸Ｌに平行に伸びる二つのガイド溝３１ｆが周方向に１８０度間隔を空けて形成される。このガイド溝３１ｆに押しボタン３６の爪３６ａが嵌まり、押しボタン３６が軸線方向にスライドするのを案内する。本体部３１ｃの可動カム３３側の端面には、リング上のストッパ３４の周縁に設けた突起部３４ａに係合する一対の凹部３１ｇが周方向に１８０度間隔を空けて形成される。固定カム３１の凹部３１ｇは、固定カム３１側にスライドしたストッパ３４の突起部３４ａと噛み合い、固定カム３１に対して可動カム３３が回転できないようにする。ストッパ３４は回転しながら除々に固定カム３１に噛み合うので、固定カム３１の凹部３１ｇ及びストッパ３４の突起部３４ａには、傾斜面が形成される。

図２及び図４に示されるように、押しボタン３６は、円盤状の本体部３６ｂと、本体部３６ｂから固定カム３１側に突出する一対の爪３６ａを有する。この一対の爪３６ａは周方向に１８０度間隔を空けて設けられる。爪３６ａの外周面には、周方向に伸びる突部３６ｃが形成される。この突部３６ｃが固定カム３１のガイド溝３１ｆに嵌まる。これにより、押しボタン３６が固定カム３１のガイド溝３１ｆの中心軸方向にスライドでき、且つガイド溝３１ｆから抜けるのが防止される。押しボタン３６を押すと、爪３６ａの先端が固定カム３１に設けた凹部３１ｇ内に裏側から入り込み、ストッパ３４を凹部３１ｇから追い出す。それゆえ、ストッパ３４と固定カム３１との噛み合いが解除される。また、押しボタン３６の本体部には、爪３６ａから周方向に９０度角度をずらして一対のガイド部３６ｄが形成される。ガイド部３６ｄの突出量は爪３６ａの突出量よりも小さい。一対のガイド部３６ｄは固定カム３１の孔部３１ｈ（図３参照）に嵌まり込み、押しボタン３６のスライド運動をより安定させる。

図２及び図５に示されるように、固定カム３１の自動回転用カム部の外周には、リング状のストッパ３４が嵌められる。ストッパ３４は、可動カム３３に対して中心軸Ｌの方向にスライド可能に、且つ中心軸Ｌの周りを回転できないように可動カム３３に収容される。リング状のストッパ３４には、その周縁に周方向に１８０度の間隔を空けて半径方向に突出する一対の突起部３４ａが形成される。可動カム３３には、この突起部３４ａが嵌められるガイド溝が形成される。またストッパ３４の突起部３４ａは固定カム３１の凹部３１ｇに噛み合う。ストッパ３４が固定カム３１側にスライドしたとき、ストッパ３４の突起部が固定カム３１の凹部に噛み合って固定カム３１に対して可動カム３３が回転できなくなる。その一方、ストッパ３４が可動カム３３側にスライドしたとき、固定カム３１とストッパ３４との噛み合いが解除されて固定カム３１に対して可動カム３３が回転できるようになる。より正確にいえば、ストッパ３４は可動カム３３と共に回転しながら、中心軸Ｌ方向にスライドし、突起部３４ａが固定カム３１の凹部３１ｇに噛み合う。ストッパ３４には、復帰用ばね３５を受ける受け部３４ｂが形成される。

図２及び図６に示されるように、可動カム３３は固定カム３１と並べて配置される。可動カム３３は、固定カム３１に対して中心軸Ｌの周りを回転できるように、固定カム３１の自動回転用カム部３１ａの外周に同心円状に嵌まり込む。可動カム３３には、ストッパ３４の突起部３４ａがスライド可能に嵌め込まれるガイド溝３３ｂが形成される。ガイド溝３３ｂは中心軸Ｌの方向に伸びる。可動カム３３は略円筒形状の手動回転用カム部３３ａを有する。手動回転用カム部３３ａの端面には、特殊形状に加工した一対の端面カム３３ｃが形成される。この一対の端面カム３３ｃの傾斜面は、中心軸Ｌを中心として点対称に形成される。手動回転用カム部３３ａの端面カム３３ｃの形状については後述する。

ストッパ３４の背面と可動カム３３のガイド溝３３ｂの底面３３ｄとの間には、ストッパ３４を固定カム３１に付勢する復帰用ばね３５が介在される。復帰用ばね３５は、コイルばねからなり、周方向に複数、この実施形態では１８０度の間隔を空けて二つ配置される。この復帰用ばね３５は、その一端が可動カム３３のガイド溝３３ｂの底面３３ｄに設けられた孔部の底に接触し、残りの一端がストッパ３４の受け部３４ｂに接触するので、結局ストッパ３４を固定カム３１に付勢することになる。復帰用ばね３５の外径は、可動カム３３の手動回転用カム部３３ａの肉厚以下である。復帰用ばね３５は、中心軸Ｌの方向からみて、可動カム３３の手動回転用カム部３３ａの肉厚部分に配置される。

復帰用ばね３５を可動カム３３の手動回転用カム部３３ａに配置することで、半径方向に余分に復帰用ばね３５のスペースを取る必要がなくなる。このため、固定軸３９の周囲が、復帰用ばね３５、固定カム３１の自動回転用カム部３１ａ，可動カム３３の手動回転用カム部３３ａの三層にならずに、固定カム３１の自動回転用カム部３１ａ，可動カム３３の手動回転用カム部３３ａの二層にすることができる。それゆえ、ヒンジ装置の半径方向の小型化が図れる。

図２及び図７に示されるように、固定軸３９上には、固定カム３１及び可動カム３３に対向してキャッチ３７が回転可能に配置される。キャッチ３７の対向面には、固定カム３１及び可動カム３３に向かって突出する一対の当接部３７ａが形成される。この一対の当接部３７ａも点対象に形成される。キャッチ３７の中央には貫通孔３７ｂが空けられ、この貫通孔３７ｂに固定軸３９が挿入される。キャッチ３７は大小二つのコイルばねからなる回転用ばね３８ａ，３８ｂによって、固定カム３１及び可動カム３３に付勢される。大きな付勢力を与える大きい方のコイルばねがパワースプリング３８ｂと呼ばれ、補助的な付勢力を与える小さい方のコイルばねがアシストスプリング３８ａと呼ばれる。キャッチ３７は金属製であり、固定軸３９も金属製である。キャッチ３７が中心軸Ｌの方向にスライドするときに、金属と金属との接触を避けるために、キャッチ３７と固定軸３９との間には、合成樹脂製のスリーブ４１が介在される。キャッチ３７にはスリーブ４１を挿入するための貫通孔３７ｂが形成される。

図２に示されるように、キャッチ３７及び回転用ばね３８ａ，３８ｂは筒状のケース３２に収容される。キャッチ３７の外周には中心軸Ｌの方向に伸びるガイド溝３７ｃが形成される。ケース３２には、このガイド溝３７ｃに形状を合わせて内側に向かって突出する複数本のガイド突条３２ａが形成される。このガイド突条３２ａがキャッチ３７のガイド溝３７ｃに嵌まる。キャッチ３７はケース３２に対して中心軸Ｌの方向に移動できるが、相対的な回転はできない。それゆえ、ケース３２はキャッチ３７が中心軸の方向に移動するのを許容する一方、キャッチ３７と共に中心軸Ｌの周りを回転する。

筒状のケース３２の一端はリング４２で塞がれる。このリング４２はワッシャ４０によって固定軸３９に結合される。

図８及び図９はヒンジ装置を組み立てた状態を示す。図８は携帯電話機が折り畳まれた状態のヒンジ装置を示し、図９は携帯電話機が開いた状態のヒンジ装置を示す。パワースプリング３８ｂはリング４２とキャッチ３７との間に介在され、アシストスプリング３８ａはリング４２とスリーブ４１のフランジとの間に介在される。パワースプリング３８ｂ及びアシストスプリング３８ａは、キャッチ３７を固定カム３１及び可動カム３３に付勢する。この付勢力によって固定カム３１は、固定軸３９のフランジ部３９ａに付勢され、その位置を変化させることがない。ストッパ３４と可動カム３３との間に介在される復帰用ばね３５は、ストッパ３４を固定カム３１に付勢する。

図８に示される携帯電話機が折り畳まれた状態では、キャッチ３７は固定カム３１及び可動カム３３の端面カムの上部に位置し、図中最も右方向にスライドした位置に移動している。このとき、パワースプリング３８ｂ及びアシストスプリング３８ａが縮んだ状態となる。一方、図９に示される携帯電話機が開いた状態では、キャッチ３７の当接部３７ａが固定カム３１の端面カムの傾斜面に沿って滑り降りているので、キャッチ３７が最も左方向にスライドした位置に移動する。このとき、パワースプリング３８ｂ及びアシストスプリング３８ａが最も伸びた状態になる。

図１０及び図１１は固定カム３１及び可動カム３３の端面カム３１ｄ，３３ｃを周方向に展開したカム線図を示す。図中実線が固定カム３１のカム線図を示し、図中破線が可動カム３３のカム線図を示す。固定カム３１のカム線図は０度の位置から一様に傾斜しており、傾斜面の下端に凹部５１ｃを有する。可動カム３３のカム線図は、０度の位置から登り傾斜面５２ａ，下り傾斜面５２ｂ，平坦面５２ｃ，下り傾斜面５２ｄを順次備える。

図１０は、自動的に回転させるときのカム線図を示す。折り畳まれた状態では、ストッパ３４が固定カム３１に噛み合っているので、固定カム３１に対して可動カム３３が回転できないようになっている。キャッチ３７の当接部３７ａは回転用ばね３８ａ，３８ｂの付勢力によって可動カム３３の登り傾斜面５２ａに当接している（図１０（Ａ））。

押しボタン３６を復帰用ばね３５のばね力に抗して押し込むと、ストッパ３４が可動カム３３側にスライドして、固定カム３１とストッパ３４の噛み合いが解除される。これにより、可動カム３３が自由に回転できるようになるので、回転用ばね３８ａ，３８ｂがキャッチ３７を固定カム３１に付勢する付勢力によって、キャッチ３７が固定カム３１の傾斜面を滑り落ち（図１０（Ｂ））、キャッチ３７，可動カム３３，ケース３２が中心軸Ｌの周りを回転する。ディスプレイ側筐体２２が開いた状態まで回転したとき、キャッチ３７の当接部３７ａが固定カム３１の凹部５１ｃの底面のうち、中心より傾斜面側に位置した傾斜部分に接触する（図１０（Ｃ））。ディスプレイ側筐体２２が開いた状態まで回転した後も、この傾斜部分の働きによって、ディスプレイ側筐体２２の開き角度が保持される。

ディスプレイ側筐体２２が開いた状態まで回転したとき、復帰用ばね３５のばね力によって、ストッパ３４が固定カム３１に再び噛み合う。これにより、可動カム３３が固定カム３１に対して回転できなくなる。この状態から、手動でディスプレイ側筐体２２を折り畳もうとすると、キャッチ３７の当接部３７ａが可動カム３３の下り傾斜面５２ｄ、平坦面５２ｃ、下り傾斜面３３ｃを経て、最終的には登り傾斜面５２ａに落とし込まれて、折り畳まれた状態となる。可動カム３３の平坦面５２ｃにて、手動によるディスプレイ側筐体２２の回転を停止すると、ディスプレイ側筐体２２はその角度、例えば９０度で保持される。

次に、押しボタン３６を押し込まないで、手動で折り畳まれた携帯電話機を開く場合について説明する。押しボタン３６を押し込まれていない状態では、ストッパ３４が固定カム３１と噛み合っているので、可動カム３３は固定カム３１に対して回転できない。この状態でディスプレイ側筐体２２を手動で開くと、図１１に示されるように、キャッチ３７の当接部材は可動カム３３の登り傾斜面５２ａ，下り傾斜面５２ｂ，平坦面５２ｃ，下り傾斜面５２ｄを順次移動し、最終的には固定カム３１の凹部５１ｃに落とし込まれ、開いた状態となる。その際、可動カム３３の平坦面５２ｃにて、手動によるディスプレイ側筐体２２の回転を停止すると、ディスプレイ側筐体２２はその角度、例えば９０度で保持される。ディスプレイ側筐体を手動で閉じる場合については上述したとおりである。

図１２は本発明の第二の実施形態におけるヒンジ装置を示す。この実施形態のヒンジ装置は、ストッパ６１、復帰用ばね６２、可動カム６３の構成が上記第一の実施形態のヒンジ装置と異なる。その他の構成については第一の実施形態と同一なので、同一の符号を附してその説明を省略する。

この実施形態では、可動カム６３のストッパ６１側には、円盤状のプレート６３ｃが一体に形成される。そして、復帰用ばね６２は可動カム６３の手動回転用カム部６３ａの中に入れられるのではなく、可動カム６３の端面６３ｂに突き当てられている。すなわち、復帰用ばね６２は、この円盤状のプレート６３ｃとストッパ６１のリング状の本体部６１ａとの間に介在される。可動カム６３の円盤状のプレート６３ｃには、可動カム６３のガイド溝６３ｂに連通する孔６３ｄが空けられる。

リング状のストッパ６１の周縁に設けた突起部６１ｂは、可動カム６３に向かって細長く伸び、円盤状のプレート６３ｃの孔６３ｄ及びガイド溝６３ｂに嵌め込まれる。上記第一の実施形態のヒンジ装置と同様に、ストッパ６１は可動カム６３に対して中心軸Ｌの方向のスライドのみが許容されている。

可動カム６３のプレートには、固定カム３１の自動回転用カム部３１ａが貫通する孔が空けられる。可動カム６３の略円筒形状の手動回転用カム部６３ａは、固定カム３１の略円筒形状の自動回転用カム部３１ａの外周に同心円状に嵌まり込む。復帰用ばね６２は、コイルばねからなり、その内径は可動カム６３の手動回転用カム部６３ａの内径以上であり、且つその外径は可動カム６３の手動回転用カム部６３ａの外径以下である。そして、復帰用ばね６２は、中心軸Ｌの方向からみて、可動カム６３の手動回転用カム部６３ａの肉厚部分に配置される。この実施形態によっても、復帰用ばね６２を可動カム６３の手動回転用カム部６３ａに配置することで、半径方向に余分に復帰用ばね６２のスペースを取る必要がなくなる。

なお、本発明は上記実施形態に限られることなく、本発明の要旨を変更しない範囲で様々に変更可能である。例えば、上記実施形態では、固定カムの自動回転用カム部を内側に、可動カムの手動回転用カム部を外側に配置している。しかし、どちらが内側でも外側でもよく、例えば、固定カムの自動回転用カム部を外側に、可動カムの手動回転用カム部を内側に配置してもよい（例えば図１４参照）。この場合、外側の固定カムに対して、内側の可動カムが回転することになる。

さらに、手動回転時の動きの多様性を確保するために、上記ヒンジ装置に加え、一対の円盤間に球体を介在させた第二のヒンジ装置を付け加えてもよい。

さらに、本発明のヒンジ装置は携帯電話機のみならず、ラップトップ、ハンドヘルド、ＰＤＡ，ＰｏｃｋｅｔＰＣ，Ｐａｌｍ等の携帯して使用が可能なポータブルコンピュータや、化粧用コンパクトなどの携帯機器に適用することができる。

さらに、上記実施形態では、復帰用ばねは、中心軸の方向からみて、可動カムの手動回転用カム部の肉厚部分に配置されているが、固定カムの自動回転用カム部の肉厚部分に配置されてもよい。復帰用ばねは、中心軸の方向からみて、その全体が可動カム又は固定カムの肉厚部分にオーバーラップしなくても、少なくとも一部がオーバーラップすればよい。

本発明のヒンジ装置が組み込まれる携帯電話機を示す図（図中（Ａ）は正面図を示し、（Ｂ）は側面図を示す） 本発明の第一の実施形態におけるヒンジ装置の分解斜視図 固定カムの詳細図（図中（Ａ）は平面図、（Ｂ）は（Ａ）のＢ−Ｂ線断面図、（Ｃ）は底面図、（Ｄ）は（Ａ）のＤ−Ｄ線断面図） 押しボタンの詳細図（図中（Ａ）は側面図、（Ｂ）は平面図、（Ｃ）は（Ｂ）のＣ−Ｃ線断面図） ストッパの詳細図（図中（Ａ）は平面図、（Ｂ）は側面図、（Ｃ）は底面図、（Ｄ）は（Ａ）のＤ−Ｄ線断面図） 可動カム詳細図（図中（Ａ）は側面図、（Ｂ）は（Ｃ）のＢ−Ｂ線断面図、（Ｃ）は底面図、（Ｄ）は（Ｃ）のＤ−Ｄ線断面図、（Ｅ）は側面図） キャッチの詳細図（図中（Ａ）は平面図、（Ｂ）は（Ａ）のＢ−Ｂ線断面図、（Ｃ）は側面図、（Ｄ）は（Ａ）Ｄ−Ｄ線断面図、（Ｅ）は側面図） ヒンジ装置を組立てた状態を示す図（図中（Ａ）は側面図を示し、（Ｂ）はケースを取り外した状態を示し、（Ｃ）は（Ｂ）のＣ−Ｃ線断面図を示す） ヒンジ装置を組立てた状態を示す図（図中（Ａ）は側面図を示し、（Ｂ）はケースを取り外した状態を示し、（Ｃ）は（Ｂ）のＣ−Ｃ線断面図を示す） カム線図を示す図 カム線図を示す図 本発明の第二の実施形態におけるヒンジ装置の分解斜視図 従来のヒンジ装置を示す分解斜視図 従来のヒンジ装置を示す分解斜視図 従来のヒンジ装置を示す断面図

符号の説明

３１…固定カム
３１ａ…自動回転用カム部（カム部）
３２…ケース
３３…可動カム
３３ｂ…ガイド溝
３３ａ…手動回転用カム部（カム部）
３４…ストッパ
３４ａ…突起部
３６…押しボタン
３６ａ…爪
３７…キャッチ（従動部材）
３７ａ…当接部
３８ａ…アシストスプリング（回転用ばね）
３８ｂ パワースプリング（回転用ばね）
３９…固定軸
４０…ワッシャ
４１…スリーブ
４２…リング
６１…ストッパ
６１ｂ…突起部
６３…可動カム
６３ｂ…ガイド溝
６３ａ…手動回転用カム部
Ｌ…中心軸

Claims (4)

1. 第一の筐体に対して第二の筐体を第一の筐体の所定の中心軸の周りを相対的に回転させる携帯機器用のヒンジ装置において、
   中心軸上に配置される固定カムと、
   前記中心軸上に前記固定カムと並べて配置され、前記固定カムに対して前記中心軸の周りを回転できる可動カムと、
   前記可動カムに対して前記中心軸の方向にスライド可能に、且つ前記中心軸の周りを回転できないように設けられ、前記固定カム側にスライドしたとき、前記固定カムに噛み合って前記固定カムに対して前記可動カムが回転できないようにする一方、前記可動カム側にスライドしたとき、前記固定カムとの噛み合いを解除して前記固定カムに対して前記可動カムが回転できるようにするストッパと、
   前記可動カムと前記ストッパとの間に配置され、前記ストッパを前記固定カムに付勢する復帰用ばねと、
   前記固定カムに前記中心軸方向にスライド可能に設けられ、前記復帰用ばねの付勢力に抗して前記ストッパを前記可動カム側にスライドさせることができる押しボタンと、
   前記中心軸上に前記固定カム及び前記可動カムに対向して配置され、前記固定カム及び前記可動カムに当接する当接部を有し、前記中心軸の方向にスライドでき且つ前記中心軸の周りを回転できる従動部材と、
   前記従動部材の前記当接部を前記固定カム及び前記可動カムに付勢する回転用ばねと、
   前記押しボタンが押されると、前記復帰用ばねの付勢力に抗して前記ストッパが可動カム側にスライドして、前記固定カムと前記ストッパの噛み合いが解除され、前記回転用ばねが前記従動部材を前記固定カムに付勢する付勢力によって、前記従動部材、前記可動カムが前記中心軸の周りを回転し、所定角度を回転した後、前記復帰用ばねの付勢力によって前記ストッパが前記固定カム側にスライドして、前記固定カムに再び噛み合うことを特徴とする携帯機器用のヒンジ装置。
2. 前記可動カムは、前記従動部材が当接する略円筒形状のカム部を有し、
   前記固定カムは、前記可動カムの前記カム部が同心円状にその外側又は内側に嵌まり込む略円筒形状のカム部を有し、
   前記復帰用ばねは、前記可動カムの前記カム部の肉厚以下の外径のコイルばねからなり、
   そして、前記復帰用ばねは、前記中心軸の方向からみて、前記可動カムの前記カム部の肉厚部分に配置されることを特徴とする請求項１に記載の携帯機器用のヒンジ装置。
3. 前記可動カムは、前記従動部材が当接する略円筒形状のカム部を有し、
   前記固定カムは、前記可動カムの前記カム部が同心円状にその外側又は内側に嵌まり込む略円筒形状のカム部を有し、
   前記復帰用ばねは、その内径が前記可動カムの前記カム部の内径以上であり、且つその外径が、前記可動カムの前記カム部の外径以下であり、
   そして、前記復帰用ばねは、前記中心軸の方向からみて、前記可動カムの前記カム部の肉厚部分に配置されることを特徴とする請求項１に記載の携帯機器用のヒンジ装置。
4. 前記第一の筐体としての操作側筐体と、前記第二の筐体としてのディスプレイ側筐体との連結部分に、請求項１ないし３のいずれかに記載のヒンジ装置が組み込まれてなることを特徴とする携帯機器。

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