JP2009041729A - ヒンジ機構および携帯端末 - Google Patents

Abstract

【課題】閉状態から開状態へ移行させる際の操作性が良く、小型で安定可動できるヒンジ装置を提供する。
【解決手段】携帯端末を構成する第１筐体と第２筐体とを枢動により折りたたみ開閉可能に接続するヒンジ機構に、前記枢動の軸となる枢軸と、前記第１筐体と連れ周りする第１カムと、前記第２筐体と連れ周りする第２カムと、前記第１カムと前記第２カムの少なくとも一方を他方へ向けて付勢する付勢体と、前記枢軸の一端側を前記枢動の軸半径方向へ移動可能に保持する保持部と、前記枢軸の一端側が前記軸半径方向へ移動された場合に前記第２カムを強制的に回転させる回転強制手段とを備え、前記第１カムと第２カムの互いの対向面にそれぞれ凸部を設け、該凸部の配置を、両凸部の側面同士が当接または一方の凸部と他方の側面が当接する当接状態から前記回転強制手段による回転がなされると互いが頂点を乗り越える位置にした。
【選択図】図８

Description

この発明は、例えば第１筐体と第２筐体が折りたたみ開閉可能に連結された携帯電話機やＰＤＡ等の携帯端末に用いられるようなヒンジ機構および携帯端末に関する。

従来、携帯電話機などの携帯端末では、クラムシェルタイプと呼ばれる折りたたみ開閉を行うヒンジ機構が多く用いられている。このような折りたたみ開閉を行うヒンジ機構は、本体から蓋をある程度開方向へ回動させると、後は蓋が自然に回動するように構成されている。

ここで、このような携帯端末の蓋を片手で開けようとするとき、利用者は、隙間なく閉じられている蓋と本体の間に指を差し込んで開けなければならない。このため、上記携帯端末は、片手で開けるのが難しく、簡単に開けようと思うと両手を使うことになり、不便である。

この問題に対して、閉状態で２つのユニットのいずれか一方を枢動させれば、後は自動で開状態となるヒンジ装置が提案されている（特許文献１参照）。このヒンジ装置は、指を差し込む必要がなく便利に使用できるとされている。

しかし、上記ヒンジ装置は、回転軸が２つある、あるいは軸の回転のためにギアが必要となるなど、ヒンジ装置の占有面積が大きくなるものである。このため、携帯端末の筐体設計の自由度を損なうという問題点があった。また、ギアを用いるような場合、耐久性が低く安定可動させるのが難しいという問題点もあった。また、ヒンジ装置の回転初動を、筐体に備えたギアなどで実現しているため、組み付け精度の誤差による動作不良の可能性も考えられた。

特開２００５−２９９９２４号公報

この発明は、上述した問題に鑑み、閉状態から開状態へ移行させる際の操作性が良く、小型で安定可動できるヒンジ装置を提供することを目的とする。

この発明は、携帯端末を構成する第１筐体と第２筐体とを枢動により折りたたみ開閉可能に接続するヒンジ機構であって、前記枢動の軸となる枢軸と、挿通された前記枢軸を軸にして前記第１筐体と連れ周りする第１カムと、挿通された前記枢軸を軸にして前記第２筐体と連れ周りする第２カムと、前記第１カムと前記第２カムの少なくとも一方を他方へ向けて付勢する付勢体と、前記枢軸の一端側を前記枢動の半径方向へ移動可能に保持する保持部と、前記枢軸の一端側が前記半径方向へ移動された場合に前記第２カムを強制的に回転させる回転強制手段とを備え、前記第１カムと第２カムの互いの対向面にそれぞれ凸部を設け、該凸部の配置を、両凸部の側面同士が当接または一方の凸部と他方の側面が当接する当接状態から前記回転強制手段による回転がなされると互いが頂点を乗り越える位置にしたヒンジ機構であることを特徴とする。

これにより、閉状態から開状態へ移行させる際の操作性が良く、小型で安定可動できるヒンジ装置を提供できる。特に、回転強制手段をヒンジ装置に備えたことで、携帯端末へのヒンジ装置の組み込みを容易化することができる。

この発明の態様として、前記保持部の移動可能範囲で移動された前記枢軸の一端側を元の位置へ向けて付勢する枢軸付勢体を備えることができる。
これにより、ヒンジ装置の動作を安定化させることができる。

またこの発明の態様として、前記第２カムに、前記枢軸が挿通されている挿通孔から軸半径方向へ突出する突出部を備え、前記回転強制手段を、前記突出部の先端を係止する係止部と、該係止部で先端が係止されている前記第２カムを前記凸部の頂点乗り越えを実現可能な方向へ回転させる方向に移動許容して他の方向への移動を規制する規制手段とで構成することができる。
これにより、第１筐体と第２筐体とを重ね合わせたままずらすことで開動作させることを確実に実現できる。

またこの発明の態様として、前記保持部を、前記枢軸を前記突出部の突出方向と直交する方向へスライド可能に軸受けする溝穴で構成し、前記規制手段を、前記溝穴で構成することができる。
これにより、第１筐体と第２筐体とを重ね合わせたままずらすことで開動作させることを、簡単な構成で確実に実現できる。

またこの発明の態様として、前記溝穴を、前記第２筐体の内側面と平行な方向に長い長手形状に形成することができる。
これにより、第１筐体と第２筐体の動作を安定化させることができる。

またこの発明は、前記ヒンジ機構と前記第１筐体と前記第２筐体とを備え、前記第１筐体と前記第２筐体の一方に画像を表示する表示手段を備え、他方に入力操作を許容する入力手段を備えた携帯端末とすることができる。

前記携帯端末は、携帯電話機またはＰＤＡ等、携帯可能な端末装置で構成することができる。
この発明により、閉状態から開状態へ移行させる際の操作性が良く、小型で安定可動できるヒンジ装置を備えた携帯端末を提供できる。

この発明により、閉状態から開状態へ移行させる際の操作性が良く、小型で安定可動できるヒンジ装置を提供することができる。

この発明の一実施形態を以下図面と共に説明する。
図１は、開状態の携帯電話機１の斜視図であり、図２は、図１のＡ−Ａ断面を示す断面図である。

携帯電話機１は、上筐体２と下筐体３とが、それぞれの連結部５，６（６ａ，６ｂ）により折りたたみ開閉可能に接続されている。上筐体２には、液晶ディスプレイなどの表示装置Ｄ、および音声出力用のスピーカＳが折りたたみ内側面（図１の正面）に設けられている。下筐体３には、押下ボタンなどの入力装置Ｉ、および集音用のマイクＭが折りたたみ内側面に設けられている。

連結部５，６ｂ内には、図２に示すようにヒンジ装置１０が設けられている。
上筐体２の連結部５内には、ヒンジ装置１０のハウジング２０が固定されている。また、下筐体３の連結部６ｂ内には、ヒンジ装置１０のキャップ７０が固定されている。従って、ハウジング２０は上筐体２に連れ回りし、キャップ７０は下筐体３に連れ周りする。連結部６ａと連結部５は、図示省略する軸部材により回転可能に接続される。

図３は、右斜め上から見たヒンジ装置１０の分解斜視図であり、図４は、左斜め上から見たヒンジ装置１０の分解斜視図であり、図５は、ヒンジ装置１０の斜視図である。

ヒンジ装置１０は、ハウジング２０、圧縮バネ３１，３３，３５、上筐体側カム４０、下筐体側カム５０、ラバー６０、キャップ７０、およびこれらにこの順で挿通されるシャフト１３で主に構成されている。シャフト１３のハウジング２０側の端部１４ａはＥリング１１が嵌合される。また、シャフト１３のキャップ７０側の端部１４ｂはワッシャー１５が挿通されてからＥリング１１が嵌合される。

ハウジング２０は、略円筒形状で一方に開口部２５、他方に底部２４が設けられている。底部２４は、中心にシャフト１３を挿通する軸孔２１が設けられている。シャフト１３の端部１４ａは、この底部２４の軸孔２１に位置固定される。したがって、端部１４ａは、端部１４ｂのように移動することができず、常に同位置に位置固定されている。

ハウジング２０は、周面の開口部２５側にスライドガイド２２が２つ対称に設けられている。このスライドガイド２２は、シャフト１３の軸方向と平行に一直線に形成されたスリット状の孔である。

また、ハウジング２０は、周面の開口部２５側に、係止突起２３が２つ対称に設けられている。この係止突起２３は、ハウジング２０の外周面から外側へ突出する突起で構成されている。この係止突起２３により、ハウジング２０は、上筐体２の連結部５内に固定される。従ってハウジング２０は、上筐体２と共に連れ周りする。

圧縮バネ３１，３３，３５は、長さが同一で全体の直径が異なる弦巻バネで構成されている。圧縮バネ３１の中には圧縮バネ３３が収納され、圧縮バネ３３の中には圧縮バネ３５が収納され、圧縮バネ３５の中にはシャフト１３が挿通される。これにより、圧縮バネ３１，３３，３５は、３重のバネとなる。従って、圧縮バネ３１，３３，３５の付勢力を合力した強い付勢力を得ることができる。

上筐体側カム４０は、略円盤形で片面にカム面４７が形成されている。カム面４７は、頂点凸部４２、回転付勢斜面４３、および回転係止端面４４で構成されている。上筐体側カム４０の中心には、シャフト１３を挿通する軸孔４６が形成されている。上筐体側カム４０の外周には、ハウジング２０のスライドガイド２２に係合する係合突起４１が２つ対称に設けられる。この係合突起４１がハウジング２０のスライドガイド２２に係合することで、ハウジング２０および上筐体２との相対角度を維持したままシャフト１３の軸方向にスライド移動することができる。

下筐体側カム５０は、上筐体側カム４０のカム面４７に対向するカム突起５１を２つ備えている。また下筐体側カム５０は、カム突起５１と反対側に、軸受け部５４を有している。この軸受け部５４の中心には、シャフト１３を挿通するための軸孔５２が形成されている。軸受け部５４には、軸中心から半径方向へ向かって伸びる突出アーム５３が設けられている。

ラバー６０は、弾性力を有するゴム材で形成されている。このラバー６０は、円筒形の位置側部をカットしたカット部６２を有する形状に形成されている。また、ラバー６０の中心には、シャフト１３が挿通された下筐体側カム５０の軸受け部５４が挿通されて該軸受け部５４を保持する保持孔６１が設けられている。従って、ラバー６０のカット部６２内に、下筐体側カム５０の突出アーム５３が嵌るように配置される。

キャップ７０は、略円筒形で一端が開放されて開口部７１を構成し、他端が塞がれて底部７５を構成している。底部７５の中心には、シャフト１３を挿通する軸孔ガイド７４が形成されている。この軸孔ガイド７４は、底部７５の中心から半径方向へ向かって少し横長に形成されている。

キャップ７０の外周には、下筐体３の連結部６と係合するための軸孔ガイド７４が設けられている。この係合突起７２の内側には、下筐体側カム５０の突出アーム５３の先端が収納されて係合する係合凹部７３が設けられている。従って、前記キャップ７０の内側には、ラバー６０が収納され、さらにその内側に下筐体側カム５０の軸受け部５４が収納される。これにより、下筐体側カム５０は、ラバー６０を変形させながらシャフト１３ごとキャップ７０の軸孔ガイド７４に沿ってスライド移動できる。このとき、下筐体側カム５０の突出アーム５３の先端は、軸孔ガイド７４のスライド方向と直交する方向にあるキャップ７０の係合凹部７３に当接している。このため、下筐体側カム５０がシャフト１３と共にスライド移動すると、突出アーム５３の先端が移動できないことから下筐体側カム５０は少し回転することになる。

図６は、閉状態から開状態へ移行させる際の携帯電話機１の説明図を示し、図７は、同移行時のヒンジ装置１０の断面説明図を示し、図８は、同移行時のヒンジ装置１０の断面説明図を示し、図９は、同移行時のヒンジ装置１０の斜視説明図を示し、図１０は携帯電話機１の部分拡大側面図を示す。

図６（Ａ）に示すように、携帯電話機１が閉状態のとき、図７（Ａ）および図８（Ａ）に示すようにシャフト１３はキャップ７０の中心位置に位置している。またこのとき、図９（Ａ２）に示すように、下筐体側カム５０のカム突起５１は、上筐体側カム４０の頂点凸部４２より回転係止端面４４側に位置している。

次に携帯電話機１の上筐体２を開くとき、図６（Ｂ）に示すように、利用者によって携帯電話機１の上筐体２が例えば右手親指で左へ押され、下筐体３に対して上筐体２が重ね合わせられたまま斜めにずらされる。このとき、連結部６ａと連結部５が図示省略する軸部材により接続されているため、連結部６ｂと連結部５の間がずれ動き、上筐体２が下筐体３に対して少し摺動回転する。

このずれ動きの際、連結部６ｂと連結部５の内部では、図７（Ｂ）および図８（Ｂ）示すように、シャフト１３とキャップ７０の位置が矢印Ｙ１方向に相対移動し、シャフト１３の端部１４ｂがキャップ７０の中心から外れた位置になる。ここで、下筐体側カム５０の突出アーム５３の先端がキャップ７０の係合凹部７３に係合されているため、シャフト１３のスライド移動に伴って下筐体側カム５０が角度α（図８（Ｂ）参照）だけ矢印Ｙ２方向へ回転する。これにより、図９（Ｂ２）に示すように、下筐体側カム５０のカム突起５１が、圧縮バネ３１，３３，３５の付勢力に逆らって上筐体側カム４０の頂点凸部４２を乗り越え、回転付勢斜面４３に当接する。

この後は、圧縮バネ３１，３３，３５の付勢力によって下筐体側カム５０に近づこうとする上筐体側カム４０の回転付勢斜面４３に沿ってカム突起５１が移動するように回動する。従って、上筐体側カム４０と下筐体側カム５０が相対回転し、これによりハウジング２０とキャップ７０が相対回転して、同時に上筐体２と下筐体３が相対回転する。この相対回転は、圧縮バネ３１，３３，３５の付勢力によってセミオートとなり、図１に示した全開状態で停止する。また、利用者による押す力がなくなっているため、ラバー６０の弾性力によってシャフト１３がキャップ７０の中心位置に戻る。

以上の構成により、閉状態から開状態へ移行させる際に、上筐体２を下筐体３に対してずらすだけで良いという良好な操作性を得ることができる。また、携帯電話機１は、このようにずらして開くだけでなく、利用者が両手で開ける、あるいは上筐体２と下筐体３の間に指を入れて開けるなど、従来と同一の操作で開くこともできる。

また、ギアなども用いずに小型で安定可動できるヒンジ装置１０を提供することができる。特に、十分な長さ及び太さの突出アーム５３を用いることで、ギアを用いた場合の歯の欠けや磨耗といった故障を回避でき、耐久性を高めることができる。

また、ラバー６０を用いることで、キャップ７０に対するシャフト１３のスライド移動を許容できると共に、弾性力でキャップ７０の中心にシャフト１３を戻す動作を容易に実現できる。

また、図１０に示すように、キャップ７０の軸孔ガイド７４の長手方向が、下筐体３の内側面と平行に構成されているため、不安定な動作を防止することができる。つまり、下筐体３に対して上筐体２をずらすことができるのは、重ね合わせた状態で上筐体２を左へ少し回動できるだけとなる。仮に図１に示した全開状態のときに、図８（Ｂ）に示した軸孔ガイド７４に沿ってシャフト１３を移動させようとしても、図１に示した連結部６に上筐体２が衝突してそれ以上動かない。従って、全開状態では軸孔ガイド７４に沿ってシャフト１３が移動できず、安定した状態で使用できる。

また、シャフト１３は、キャップ７０の軸孔ガイド７４内で自由に回転することができるため、ひっかかり等なく安定して携帯電話機１を開閉することができる。

また、ヒンジ装置１０は、従来から存在する折りたたみ開閉タイプの携帯電話機のヒンジ装置と容易に置き換えできる。すなわち、片手で開ける際に、隙間なく閉じられている蓋と本体の間に指を差し込んで開けなければならないような単純構造の携帯電話機のヒンジ装置を、上記実施例のヒンジ装置１０と置き換えることで、携帯電話機１の開閉操作性を容易に向上することができる。

また、上述したヒンジ装置１０は、ボタンで押下させるという発想ではなく、回転軸を移動させるという画期的な発想を採用したため、押下ボタン等に必要な部品を多数省略でき、小型に形成することができる。

この発明の構成と、上述の実施形態との対応において、
この発明の携帯端末は、実施形態の携帯電話機１に対応し、
以下同様に、
第１筐体は、上筐体２に対応し、
第２筐体は、下筐体３に対応し、
ヒンジ機構は、ヒンジ装置１０に対応し、
枢軸は、シャフト１３に対応し、
枢軸の一端側は、端部１４ｂ側に対応し、
付勢体は、圧縮バネ３１，３３，３５に対応し、
第１カムは、上筐体側カム４０に対応し、
凸部は、頂点凸部４２およびカム突起５１に対応し、
対向面は、カム面４７およびカム突起５１側面に対応し、
第２カムは、下筐体側カム５０に対応し、
挿通孔は、軸孔５２に対応し、
突出部は、突出アーム５３に対応し、
枢軸付勢体は、ラバー６０に対応し、
回転強制手段および係止部は、係合凹部７３に対応し、
保持部、規制手段および溝穴は、軸孔ガイド７４に対応し、
移動可能範囲は、軸孔ガイド７４内に対応し、
表示手段は、表示装置Ｄに対応し、
入力手段は、入力装置Ｉに対応し、
突出部の突出方向と直交する方向および第２筐体の内側面と平行な方向は、矢印Ｙ１方向に対応するも、
この発明は、上述の実施形態の構成のみに限定されるものではなく、多くの実施の形態を得ることができる。

開状態の携帯電話機の斜視図。 携帯電話機のＡ−Ａ断面図。 右斜め上から見たヒンジ装置の分解斜視図。 左斜め上から見たヒンジ装置の分解斜視図。 ヒンジ装置の斜視図。 閉状態から開状態へ移行させる際の携帯電話機の説明図。 閉状態から開状態へ移行時のヒンジ装置の断面説明図。 閉状態から開状態へ移行時のヒンジ装置の断面説明図。 閉状態から開状態へ移行時のヒンジ装置の斜視説明図。 閉状態の携帯電話機の部分拡大側面図。

符号の説明

１…携帯電話機、２…上筐体、３…下筐体、１０…ヒンジ装置、１３…シャフト、１４ｂ…端部、３１，３３，３５…圧縮バネ、４０…上筐体側カム、４２…頂点凸部、４７…カム面、５０…下筐体側カム、５１…カム突起、５２…軸孔、５３…突出アーム、６０…ラバー、７３…係合凹部、７４…軸孔ガイド、Ｄ…表示装置、Ｉ…入力装置、Ｙ１…矢印

Claims (6)

1. 携帯端末を構成する第１筐体と第２筐体とを枢動により折りたたみ開閉可能に接続するヒンジ機構であって、
   前記枢動の軸となる枢軸と、
   挿通された前記枢軸を軸にして前記第１筐体と連れ周りする第１カムと、
   挿通された前記枢軸を軸にして前記第２筐体と連れ周りする第２カムと、
   前記第１カムと前記第２カムの少なくとも一方を他方へ向けて付勢する付勢体と、
   前記枢軸の一端側を前記枢動の軸半径方向へ移動可能に保持する保持部と、
   前記枢軸の一端側が前記軸半径方向へ移動された場合に前記第２カムを強制的に回転させる回転強制手段とを備え、
   前記第１カムと第２カムの互いの対向面にそれぞれ凸部を設け、該凸部の配置を、両凸部の側面同士が当接または一方の凸部と他方の側面が当接する当接状態から前記回転強制手段による回転がなされると互いが頂点を乗り越える位置にした
   ヒンジ機構。
2. 前記保持部の移動可能範囲で移動された前記枢軸の一端側を元の位置へ向けて付勢する枢軸付勢体を備えた
   請求項１記載のヒンジ機構。
3. 前記第２カムに、前記枢軸が挿通されている挿通孔から軸半径方向へ突出する突出部を備え、
   前記回転強制手段を、前記突出部の先端を係止する係止部と、該係止部で先端が係止されている前記第２カムを前記凸部の頂点乗り越えを実現可能な方向へ回転させる方向に移動許容して他の方向への移動を規制する規制手段とで構成した
   請求項１または２記載のヒンジ機構。
4. 前記保持部を、前記枢軸を前記突出部の突出方向と直交する方向へスライド可能に軸受けする溝穴で構成し、
   前記規制手段を、前記溝穴で構成した
   請求項３記載のヒンジ機構。
5. 前記溝穴を、前記第２筐体の内側面と平行な方向に長い長手形状に形成した
   請求項４記載のヒンジ機構。
6. 請求項１から５のいずれか１つに記載のヒンジ機構と前記第１筐体と前記第２筐体とを備え、
   前記第１筐体と前記第２筐体の一方に画像を表示する表示手段を備え、
   他方に入力操作を許容する入力手段を備えた
   携帯端末。

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