JP2010190431A - ヒンジ装置 - Google Patents

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Abstract

【課題】本発明は携帯電話、ノ−ト型パソコン等の電子機器の折り畳み部に使用されるヒンジ装置に関し、ガタツキのない安定した動作を確保することを課題とする。
【解決手段】回転カム4に回転側基準面43に、この回転側基準面43より低い回転側低面部44と、回転側基準面43に対して高くなるよう略環状に形成された回転側高面部45と、回転側低面部44と対向するよう形成され回転側基準面43と同じ高さとなるよう形成された係合凹部46を形成する。また固定カム6に、固定側基準面63と、この固定側基準面63より高い64固定側高面部と、固定側基準面63に対して低い固定側低面部65と、固定側高面部64と係合するよう形成された係合凸部66とを形成する。そして、回転側低面部44と固定側高面部64とが係合する係合状態では係合凹部46と係合凸部66とが係合し、上記係合が解除された解除状態では、固定側高面部64が回転側基準面43上を摺接すると共に、係合凸部66が回転側高面部45と摺接する構成とする。
【選択図】図8

Description

本発明はヒンジ装置に係り、特に携帯電話、ノ−ト型パソコン等の電子機器の折り畳み部に使用されるヒンジ装置に関する。
例えば、携帯電話やノ−ト型パソコン等の電子機器では、本体部に対して蓋体部を回転可能な構成とされているものがあり、この種の電子機器には本体部と蓋体部との接合部分にヒンジ装置が配設されている。また、携帯する電子機器においては、本体部に対して蓋体部が容易に開蓋しないようにする必要がある。また、蓋体に液晶表示装置を設けた構成では、液晶表示装置に対する視認性を向上させるため、本体部に対して蓋体を所定の角度に傾いた状態で保持できるよう(チルトできるよう)にする必要がある。
このため、凸部を有する第1のカムと、これと係合する凹部を有した第2のカムとを対向するよう配置した構成のヒンジ装置が考案されている。また、この構成のヒンジ装置では、例えば第1のカムが本体部に接続され、第2のカムが蓋体部に接続された構成とされている。
そして、各カムに形成される凸部と凹部とが係合する位置を本体部に対して蓋体部が閉じた位置と、液晶表示装置に対する視認性が良好となる蓋体部の傾き角度位置に設定しておくことにより、カム凸部がカム凹部へ進入する途中でトルクが増大する作用(ストッパー作用)が発生し、いわゆる吸い込み力が作用するため、本体部に対して蓋体部の回転を規制することができる(特許文献1)。この吸い込み力により、本体部に対する蓋体部のガタツキを防止することができる。
また、使用者により液晶表示装置に対する視認性が良好となる角度が異なることがあるため、凹部と凸部の形成数を増やすことにより、本体部に対し蓋体部が係止される傾き角度を複数個所とした構成のヒンジ装置も提供されている。
特開2003−120656公報
ところで、近年電子機器においては、本体部に対して蓋体部が閉じられた一箇所のみにおいて蓋体部を本体部に係止し、他の360°の範囲においては任意の角度において位置において本体部に対して蓋体部を係止するように構成したものが望まれている。
ヒンジ装置をこれに対応させようとした場合、第1のカムに形成される凸部及び第2のカムに形成される凹部は共に一箇所となり、その形成位置は本体部に対して蓋体部が閉じた位置と対応した位置となる。
しかしながらこの構成では、凸部が凹部に係合した状態ではガタツキは発生しないが、凸部が凹部から離脱した状態では、第1のカム部に一箇所形成された凸部が、第2のカム部の凹部以外の平面部上を摺動する構成となる。このため、第1のカム部と第2のカム部との間には空間部分が広く形成されてしまい、凸部と平面部との当接位置を中心として第1及び第2のカムが傾き、これによりヒンジ装置による回転動作にガタツキが発生してしまう。このように、ヒンジ装置のヒンジ動作にガタツキが発生すると、本体部に対して蓋体部を円滑に海外動作させることができなくなるという問題点が発生する。
本発明は上記の点に鑑みてなされたものであり、ガタツキのない安定した動作を確保しうるヒンジ装置を提供することを目的とする。
上記の課題は、第1の観点からは、
シャフトと、
該シャフトの軸線方向に移動可能で且つ該シャフトの軸線を中心として該シャフトに回転可能に配設された回転カムと、
前記シャフトの軸線方向に移動可能で、且つ前記シャフトに対し相対回転が不能となるよう配設された固定カムと、
前記シャフトと同軸に配置され、前記回転カムの側面と固定カムの側面とを当接させる弾性部材とを備えたヒンジ装置において、
前記回転カムの側面は、
略環状に形成された回転側基準面と、
該回転側基準面の一部に形成され,前記回転側基準面に対して低くなるよう形成された回転側低面部と、
前記回転側基準面の外周位置に形成され、前記回転側基準面に対して高くなるよう略環状に形成された回転側高面部と、
前記回転側低面部の形成位置に対して前記シャフトの軸線を中心として反対側位置に形成されており、前記回転側高面部の一部を前記回転側基準面と同じ高さとなるよう形成された係合凹部とを有し、
前記固定カムの側面は、
略環状に形成された固定側基準面と、
該固定側基準面の一部に形成され,前記固定側基準面に対して高くなるよう形成された固定側高面部と、
前記固定側基準面の外周位置に形成され、前記固定側基準面に対して低くなるよう略環状に形成された固定側低面部と、
前記固定側高面部の形成位置に対して前記シャフトの軸線を中心として反対側位置に形成されており、前記固定側低面部の一部を前記固定側基準面と同じ高さとなるよう形成された係合凸部とを有し、
前記回転側低面部と前記固定側高面部とが係合する係合状態では、前記係合凹部と前記係合凸部とが係合し、
前記回転側低面部と前記固定側高面部との係合が解除された解除状態では、前記固定側高面部が前記回転側基準面と摺接すると共に、前記係合凸部が前記回転側高面部と摺接する構成とたことを特徴とするヒンジ装置により解決することができる。
上記の発明によれば、360°回転する間に一回係止を行う(吸い込みを発生させる)ヒンジ装置であっても、ガタツキのない安定した動作を確保することができる。
図1は、本発明の一実施形態であるヒンジ装置の断面図である。 図2は本発明の一実施形態であるヒンジ装置を示しており、(A)は左側面図、(B)は正面図、(C)は右側面図である。 図3は、本発明の一実施形態であるヒンジ装置を構成する回転カムの平面図である。 図4は、本発明の一実施形態であるヒンジ装置を構成する回転カムを説明するための斜視図である。 図5は、本発明の一実施形態であるヒンジ装置を構成する固定カムの平面図である。 図6は、本発明の一実施形態であるヒンジ装置を構成する固定カムを説明するための斜視図である。 図7は、回転カムと固定カムを組み合わせた状態を示す斜視図である。 図8は、本発明の一実施形態であるヒンジ装置の動作を説明するための図である。 図9は、本発明の一実施形態であるヒンジ装置を搭載した電子機器を示す図である。
次に、本発明の実施の形態について図面と共に説明する。
図1及び図2は、本発明の一実施形態であるヒンジ装置1を示している。図1はヒンジ装置1の断面図であり、図2はヒンジ装置1の外観を示している。このヒンジ装置1は、例えば図9に示すような携帯電話、ノ−ト型パソコン等の電子機器100(同図では、携帯電話を例示している)の本体部101と蓋体部102を回転可能に接合する接合部分に配設されるものである。
ヒンジ装置1は、大略するとシャフト2、回転カム4、固定カム6、スプリング8、ヘッド10、及びケース12等により構成されている。
シャフト2は、図1及び図2における左端部に設けられたフランジ21と、このフランジ21から図中右方向に延出する断面小判形状の小判形状部22とを一体的に形成した構成とされている。このシャフト2は、ケース12に挿入される。
ケース12は有底筒状の形状を有しており、底面に孔12aが形成されている。シャフト2は、この孔12aからケース12内に挿入される。フランジ21の直径は、孔12aの直径よりも大きく設定されている。よって、シャフト2がケース12に挿入された際、フランジ21がケース12の底面に当接することにより位置決めが行われる。
またシャフト2には、回転カム4及び固定カム6が装着される。1個の回転カム4と1個の固定カム6が対をなし、本実施形態ではこの回転カム4と固定カム6の対が二対設けられた構成とされている。具体的には、回転カム4及び固定カム6は、スプリング8と共に前記したシャフト2に挿通されてケース12内に装着されるが、一対の回転カム4及び固定カム6は中間にスプリング8を挟んでその両側に配設された構成とされている。
また、各回転カム4及び固定カム6の対において、外側に回転カム4が配設されると共に内側に固定カム6が配設されている。よって、図中左側に位置する回転カム4の外側面41はケース12の底面と当接し、右側に位置する回転カム4の外側面41はヘッド10と当接する。また、シャフト2の左右位置にそれぞれ配設された固定カム6は、スプリング8の弾性力により回転カム4に押圧される構成とされている。これにより、回転カム4の内側面42と固定カム6の固定側基準面63は圧接された状態となる。なお、回転カム4及び固定カム6の詳細構成については、説明の便宜上、後述するものとする。
ヘッド10は、シャフト2のフランジ21の形成れた端部は反対側の端部に固定される。よって、ヘッド10はシャフト2と一体的に回転する。また、ヘッド10を設けることにより、外側面41,内側面42,及びスプリング8のシャフト2からの離脱が防止される。このように構成とされたヒンジ装置1において、ヘッド10は例えば図9に示した電子機器100の蓋体部102に固定され、ケース12は本体部101に固定される。
次に、回転カム4及び固定カム6の構成について詳述する。
図3及び図4は、回転カム4を説明するための図である。図3は回転カム4の内側面42を示す平面図であり、図4は固定カム6と対向した状態を示す回転カム4の斜視図である。
回転カム4の内側面42は、回転側基準面43、回転側低面部44、回転側高面部45、及び係合凹部46を形成した構成とされている。また、内側面42の中心位置には、シャフト2が挿通される挿通孔49が形成されている。
回転側基準面43は略環状に形成されており、その一部に回転側基準面43よりも低い(窪んだ)回転側低面部44が形成されている。この回転側低面部44は、回転側基準面43に対して例えば0.35mm低く(窪んで)形成されている。また、回転側低面部44は、略環状とされた回転側基準面43に一箇所のみ形成されている。
また、回転側低面部44と回転側基準面43との境界部には、傾斜面47が形成されている。後述するように、固定カム6に形成された固定側高面部64は、回転側基準面43上及び回転側低面部44上を移動するが、この際に高低差がある回転側基準面43と回転側低面部44との境界部に傾斜面47が形成されていることにより、この境界部における固定側高面部64の移動を円滑に行うことができる。
回転側高面部45は、回転側基準面43及び回転側低面部44の外周位置に略環状に形成されている。この回転側高面部45は、回転側基準面43に対して高くなるよう(突出するよう)設定されている。この回転側高面部45は、回転側基準面43に対して例えば0.35mm高くなるよう(突出するよう)設定されている。即ち、回転側低面部44の回転側基準面43に対する窪み量は、回転側高面部45の回転側基準面43に対する突出量と等しくなるよう設定されている。
この回転側高面部45の所定位置には、係合凹部46が形成されている。この係合凹部46は、環状とされた回転側高面部45の一部を切り欠いた構成とされている。また、係合凹部46の高さは、回転側基準面43の高さと等しくなるよう設定されている。即ち、回転側基準面43と係合凹部46は、面一となるよう構成されている。
このように構成された係合凹部46は、挿通孔49の中心位置に対し回転側低面部44の反対側に配設されている。換言すると、挿通孔49にはシャフト2が挿通されるが、この挿通状態において、係合凹部46はシャフト2の軸線Xを中心として、回転側低面部44の反対側の位置に形成されている。よって、回転側低面部44と係合凹部46とは、180°離間して配置されている。
また、回転側高面部45と係合凹部46との境界部には、傾斜面48が形成されている。後述するように、固定カム6に形成された係合凸部66は、回転側高面部45上及び係合凹部46上を移動するが、この際に高低差がある回転側高面部45と係合凹部46との境界部に傾斜面48が形成されていることにより、この境界部における固定側低面部65の移動を円滑に行うことができる。
上記の回転カム4は、ケース12と共に回転するようケース12内に配設される。また、回転カム4は挿通孔49にシャフト2が挿通された状態でケース12内に配設されるが、シャフト2の断面形状が小判形状とされているのに対し、回転カム4に形成された挿通孔49は円形であるため、回転カム4は2に対して回転可能な構成となっている。更に、回転カム4は、ケース12内でシャフト2の軸線方向(図中、矢印X1,X2方向)に移動可能となるよう構成されている。
次に、固定カム6について説明する。
図5及び図6は、固定カム6を説明するための図である。図5は固定カム6の内側面62を示す平面図であり、図6は回転カム4と対向した状態を示す固定カム6の斜視図である。
固定カム6の内側面62は、固定側基準面63、固定側高面部64、固定側低面部65、及係合凸部66を形成した構成とされている。また、内側面62の中心位置には、シャフト2が挿通される小判形状を有した小判形孔69が形成されている。
固定側基準面63は略環状に形成されており、その一部に固定側基準面63よりも高い(突出した)固定側高面部64が形成されている。この固定側高面部64は、固定側基準面63に対して例えば0.35mm高く(突出して)形成されている。また、回転側低面部44は、略環状とされた回転側基準面43に一箇所のみ形成されている。
更に、固定側高面部64の形状は、前記した回転カム4に形成された回転側低面部44の形状と対応するよう構成されている。具体的には、後述するように相対的に固定カム6に対して回転カム4が回転し、回転側低面部44と固定側高面部64が対向した際、固定側高面部64は回転側低面部44内に係合するよう構成されている。
また、固定側高面部64と固定側基準面63とが接続される境界部には、傾斜面67が形成されている。この傾斜面67の傾斜角度は、回転カム4に形成された傾斜面47の傾斜角度と対応した角度に設定されている。
よって、固定側高面部64が回転して回転側基準面43と回転側低面部44との境界部に至った際、各傾斜面47,67は円滑に係合するため固定側高面部64の滑らかな回転が維持される。このため、高低差を有する回転側基準面43と回転側低面部44との境界部において、固定側高面部64を回転側低面部44内に円滑に進行させ、また固定側高面部64を回転側低面部44内から円滑に離脱させることが可能となる。
固定側低面部65は、固定側基準面63及び固定側高面部64の外周位置に略環状に形成されている。この固定側低面部65は、固定側基準面63に対して低く(窪んで)形成されている。また、固定側低面部65の幅寸法(図6に矢印W2で示す)は、回転側高面部45の幅寸法(図3に矢印W1で示す)と等しくなるよう設定されている。更に、固定側低面部65は、固定側基準面63に対して例えば0.35mm低くなるよう(窪んで)形成されている。
即ち、固定側高面部64の固定側基準面63に対する突出量は、固定側低面部65の固定側基準面63に対する窪み量と等しくなるよう設定されている。
また、固定側低面部65の所定位置には、係合凸部66が形成されている。この係合凸部66は、環状とされた固定側低面部65の一部を突起させた構成とされている。また、係合凸部66の高さは固定側基準面63の高さと等しくなるよう設定されており、よって固定側基準面63と係合凸部66は面一となっている。
このように構成された係合凸部66は、小判形孔69の中心位置に対し固定側高面部64の反対側に配設されている。換言すると、小判形孔69にはシャフト2が挿通されるが、この挿通状態において、係合凸部66はシャフト2の軸線Xを中心として、固定側高面部64の反対側の位置に形成されている。よって、固定側高面部64と係合凸部66とは、180°離間して配置されている。
また、固定側低面部65と係合凸部66との境界部には、傾斜面68が形成されている。この傾斜面68の傾斜角度は、回転カム4に形成された傾斜面48の傾斜角度と対応した角度に設定されている。
よって、固定側低面部65が回転して回転側高面部45と係合凹部46との境界部に至った際、各傾斜面48,68は円滑に係合するため係合凸部66の滑らかな回転が維持される。このため、高低差を有する回転側高面部45と係合凹部46との境界部において、係合凸部66を係合凹部46内に円滑に進行させ、また係合凸部66を係合凹部46内から円滑に離脱させることが可能となる。
上記の固定カム6は、ヘッド10と共に回転するようケース12内に配設される。即ち、固定カム6は小判形孔69にシャフト2が挿通された状態でケース12内に配設される。この際、小判形孔69の形状は小判形状とされ、かつシャフト2の断面形状もこれに対応する判形状とされている。このため、固定カム6は2に対して回転不能な構成となっている。しかしながら、固定カム6は、ケース12内でシャフト2の軸線方向(図中、矢印X1,X2方向)に対しては移動可能な構成となっている。
上記構成とされた回転カム4と固定カム6は、前記のようにスプリング8により回転カム4及び固定カム6の各内側面42,63が当接(圧接)される。また、スプリング8はシャフト2に挿通されることにより、シャフト2と同軸的に配置された構成となっている。このスプリング8の弾性力により、各内側面42,62間には摩擦(トルク)が発生する。
次に、主に図8を用いて、上記構成とされたヒンジ装置1の動作について説明する。なお、本発明は回転カム4及び固定カム6に特徴を有するため、以下の説明では回転カム4及び固定カム6の動作について主に説明するものとする。
図8(A)及び図9は、回転カム4の回転側低面部44と固定カム6の固定側高面部64とが係合した状態(以下、カムかみ合い状態という)を示している。なお、図9は、カムかみ合い状態の回転カム4及び固定カム6を示す斜視図である。
このカムかみ合い状態では、回転側低面部44と固定側高面部64とが係合すると共に、係合凸部66と係合凹部46とが係合した状態となっている。更に、回転側基準面43と固定側基準面63も当接した状態となっている。
このカムかみ合い状態となる位置を、図9における本体部101に対して蓋体部102が閉じた位置(図中、蓋体部102aで示す位置。以下、閉蓋位置という)に設定しておくことにより、係合凸部66が固定側高面部64に係合する閉蓋位置において、いわゆる吸い込み作用(トルクが増大する作用)を発生させることができる。このため、蓋体部102aを閉蓋位置で規制することができ、蓋体部102aにガタツキが発生することを防止することができる。
特に本実施形態では、回転側低面部44及び固定側高面部64は回転カム4及び固定カム6に一箇所のみ形成された構成とされているため、固定側高面部64が回転側低面部44に対して360°回転する際に一回のみ上記の吸い込み作用が発生する構成となっている。よって、本体部101に対して蓋体部102が閉じられた時(閉蓋時)にのみ上記の吸い込み作用が発生し、蓋体部102を閉蓋状態に係止することができる。
図8(B)及び図8(C)は、固定側高面部64と回転側低面部44との係合が解除された状態を示している。
図8(B)は、回転カム4に対して6が回転することにより、固定側高面部64がカムかみ合い状態位置と180°回転した状態(図8(C)示す状態。以下、180°開き状態という)との間の位置まで回転した状態を示している。具体的には、固定カム6が回転カム4に対して、カムかみ合い状態から45°回転した状態(以下、回転途中状態という)を示している。
この回転途中状態では、固定側高面部64は回転側低面部44から離脱して回転側基準面43と摺接した状態となっている。また、固定側低面部65は、係合凹部46と摺接した状態となっている。更に、固定側高面部64の外周部64aは、回転側高面部45の内壁45aと摺接している。
また、図8(C)は、回転カム4に対して固定カム6が回転することにより、固定側高面部64が180°開き状態まで回転した状態を示している。この180°開き状態においても、固定側高面部64は回転側低面部44から離脱して回転側基準面43と摺接した状態となっている。
また図9において、閉蓋状態と180°回転状態の中間位置にある蓋体部102bの位置は、ヒンジ装置1の回転途中状態に対応している。また、図9において、本体部101に対して略水平状態となった蓋体部102cの位置は、ヒンジ装置1の180°開き状態に対応している。
このように本実施形態に係るヒンジ装置1では、回転途中状態及び180°開き状態であっても、回転カム4と固定カム6とは、固定側高面部64が回転側基準面43と摺接する第1の摺接位置と、固定側低面部65が係合凹部46と摺接する第2の摺接位置とで支持されている。よって、回転途中状態であっても、回転カム4と固定カム6との間にガタツキが発生するようなことはなく、安定した回転動作を実現することができる。
更に本実施形態では、回転途中状態において固定側高面部64の外周部64aは、回転側高面部45の内壁45aと摺接している(第3の摺接位置という)。このため、回転カム4と固定カム6との相対的な回転は、上記の第1及び第2の摺接位置に加え、第3の摺接位置においても支持される。よって、回転途中状態においては、ガタツキの発生より確実に抑制でき、更に回転カム4と固定カム6の相対的な回転動作をより安定したものとすることができる。
また、固定側高面部64が回転側低面部44から離脱した状態、即ち回転途中状態及び180°開き状態であっても、スプリング8の弾性力により固定側高面部64は回転側基準面43に圧接されると共に係合凸部66は回転側高面部45に圧接されている。よって、この固定側高面部64と回転側基準面43との間に発生する摩擦力、及び係合凸部66と回転側高面部45との間には摩擦力が発生する。
この摩擦力により、ヒンジ装置1を電子機器100に装着した場合、蓋体部102を本体部101に対してフリーストップする(任意の回転角度に係止する)ことができ、蓋体部102に液晶表示装置等が設けられていた場合における視認性の向上を図ることができる。
以上、本発明の好ましい実施形態について詳述したが、本発明は上記した特定の実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明の要旨の範囲内において、種々の変形・変更が可能なものである。
1 ヒンジ装置
2 シャフト
21 フランジ
22 小判形状部
4 回転カム
43 回転側基準面
44 回転側低面部
45 回転側高面部
46 係合凹部
47,48 傾斜面
49 挿通孔
6 固定カム
63 固定側基準面
64 固定側高面部
65 固定側低面部
66 係合凸部
67,68 傾斜面
69 小判形孔
8 スプリング
10 ヘッド
12 ケース
100 電子機器
101 本体部
102 蓋体部

Claims (2)

  1. シャフトと、
    該シャフトの軸線方向に移動可能で且つ該シャフトの軸線を中心として該シャフトに回転可能に配設された回転カムと、
    前記シャフトの軸線方向に移動可能で、且つ前記シャフトに対し相対回転が不能となるよう配設された固定カムと、
    前記シャフトと同軸に配置され、前記回転カムの側面と固定カムの側面とを当接させる弾性部材とを備えたヒンジ装置において、
    前記回転カムの側面は、
    略環状に形成された回転側基準面と、
    該回転側基準面の一部に形成され,前記回転側基準面に対して低くなるよう形成された回転側低面部と、
    前記回転側基準面の外周位置に形成され、前記回転側基準面に対して高くなるよう略環状に形成された回転側高面部と、
    前記回転側低面部の形成位置に対して前記シャフトの軸線を中心として反対側位置に形成されており、前記回転側高面部の一部を前記回転側基準面と同じ高さとなるよう形成された係合凹部とを有し、
    前記固定カムの側面は、
    略環状に形成された固定側基準面と、
    該固定側基準面の一部に形成され,前記固定側基準面に対して高くなるよう形成された固定側高面部と、
    前記固定側基準面の外周位置に形成され、前記固定側基準面に対して低くなるよう略環状に形成された固定側低面部と、
    前記固定側高面部の形成位置に対して前記シャフトの軸線を中心として反対側位置に形成されており、前記固定側低面部の一部を前記固定側基準面と同じ高さとなるよう形成された係合凸部とを有し、
    前記回転側低面部と前記固定側高面部とが係合する係合状態では、前記係合凹部と前記係合凸部とが係合し、
    前記回転側低面部と前記固定側高面部との係合が解除された解除状態では、前記固定側高面部が前記回転側基準面と摺接すると共に、前記係合凸部が前記回転側高面部と摺接する構成とたことを特徴とするヒンジ装置。
  2. 前記回転側基準面と前記回転側低面部との境界部、前記回転側基準面と前記回転側高面部との境界部分、前記固定側基準面と前記回転側高面部との境界部分、及び前記固定側基準面と前記固定側低面部との境界部分に傾斜面を形成したことを特徴とする請求項1記載のヒンジ装置。
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