JP4373852B2 - ヒンジ装置 - Google Patents

Description

この発明は、携帯電話機の送話部と受話部、あるいはノートブック型パソコンの本体部と表示部のような二つの物品を摩擦抵抗をもって回動可能に連結するヒンジ装置に関する。

一般に、この種のヒンジ装置は、固定部材と、この固定部材に回動軸線を中心として回動可能に、かつ回動軸線方向へ移動可能に連結された可動部材と、この可動部材を固定部材側へ付勢して、可動部材と固定部材との互いに対向する対向面どうしを押圧接触させる付勢手段とを有している（特許文献１参照）。

上記構成のヒンジ装置をノートブック型パソコンに用いる場合には、例えば固定部材がノートブック型パソコンの本体部に固定され、可動部材が表示部に回動不能に、かつ回動軸線方向へ移動可能に連結される。この結果、パソコンの本体部と表示部とが固定部材及び可動部材を介して回動可能に連結される。しかも、固定部材と可動部材との対向面が付勢手段によって押圧接触させられているので、それらの対向面間には可動部材の回動を阻止しようとする摩擦抵抗が発生する。この摩擦抵抗により、表示部が本体部に対し任意の回動位置で停止させることができるようになっている。なお、表示部の本体部に対する回動範囲は、表示部の前面が本体部の前面に突き当たった折畳位置と、この折畳位置からほぼ１８０°回動した展開位置との間に制限されている。

特開２０００−３４６０４７

ノートブック型パソコンは、表示部が本体部に対して折畳位置から９０°〜１２０°離れた所定の中間位置に回動した状態で使用されることが多い。そこで、表示部については、中間位置に位置しているときには確実に位置固定することができ、それ以外の位置では軽く回動させることができるものであることが望ましい。

ところが、従来のヒンジ装置においては、固定部材と可動部材との間に発生する摩擦抵抗が表示部の回動位置に拘わらずほぼ一定である。したがって、固定部材と可動部材との間の摩擦抵抗を大きくすると、表示部を中間位置において確実に位置固定することができる反面、使用位置以外の位置においては表示部を軽く回動させることができなくなってしまうという問題がある。逆に、摩擦抵抗を小さくすると、表示部を軽く回動させることができるものの、中間位置において確実に位置固定することが困難になってしまうという問題がある。

この発明は、上記の問題を解決するために、固定部材と、この固定部材に回動軸線を中心として回動可能に、かつ上記回動軸線方向へ移動可能に連結された可動部材と、この可動部材を上記固定部材側に付勢する付勢手段とを備えたヒンジ装置において、上記固定部材と上記可動部材との対向面の一方に、上記付勢手段の付勢力によって他方に押圧接触させられる凸部が形成され、上記他方に上記可動部材の回動位置に応じて上記凸部が出入りする逃げ凹部が形成され、上記固定部材と上記可動部材との互いの対向面に、上記回動軸線とのなす角が直角で、上記凸部が上記逃げ凹部内の底面から離間する所定の収容範囲に入りこんでいるときに上記付勢手段の付勢力によって互いに押圧接触させられる第１、第２当接面が形成され、上記第１、第２当接面間に発生する摩擦抵抗が上記凸部と上記他方との接触面間に発生する摩擦抵抗より大きく設定されていることを特徴としている。
この場合、上記第１、第２当接面の接触面積が上記凸部の上記他方に対する接触面積より広く設定され、それによって上記第１、第２当接面間に発生する摩擦抵抗が上記凸部と上記他方との接触面間に発生する摩擦抵抗より大きく設定されていることが望ましい。上記凸部と上記他方との接触面がいずれも金属で構成され、上記第１、第２当接面の一方が金属で構成され、他方が樹脂で構成されていることが望ましい。
上記凸部の少なくとも上記他方と接触する先端部外面が上記他方側に向かって膨出する滑らかな凸曲面によって構成されていることが望ましい。
上記可動部材の上記固定部材に対する回動範囲が、上記収容範囲を間にした第１位置と第２位置との間に制限されている場合には、上記他方には、上記可動部材が上記第１位置に位置しているときに上記凸部に接触することにより、上記付勢手段の付勢力を上記可動部材を上記第２位置から上記第１位置へ向かう方向へ回動付勢する回動付勢力に変換する第１カム面が形成されていることが望ましい。さらに、上記他方には、上記可動部材が上記第２位置に位置しているときに上記凸部に接触することにより、上記付勢手段の付勢力を上記可動部材を上記第１位置から上記第２位置へ向かう方向へ回動付勢する回動付勢力に変換する第２カム面が形成されていることが望ましい。
上記逃げ凹部の底面の上記収容範囲に隣接する部分が、上記収容範囲に向かって上記逃げ凹部の深さが漸次深くなるように下り勾配をなす傾斜面とされ、かつ上記収容範囲を構成する底面に滑らかに連続させられていることが望ましい。
上記回動軸線を中心として互いに回動可能に連結された第１、第２ヒンジ部材をさらに備え、上記第１ヒンジ部材に上記固定部材が実質的に一体に設けられ、上記第２ヒンジ部材に上記可動部材が回動不能に、かつ上記回動軸線方向へ移動可能に連結されていることが望ましい。

上記特徴構成を有するこの発明によれば、凸部が収容範囲以外の位置に位置しているときには、固定部材と可動部材との対向面の一方に形成された凸部が他方に押圧接触し、凸部が収容範囲内に位置しているときには、第１、第２当接面が互いに押圧接触する。ここで、第１、第２当接面の接触面積が凸部と他方との接触面積より大きく設定されているので、第１、第２当接面間に発生する摩擦抵抗を凸部と他方との間に発生する摩擦抵抗より大きくすることができる。この結果、固定部材と可動部材との間に発生する摩擦抵抗を、凸部が収容範囲内に位置しているときには大きくし、それ以外の位置に位置しているときに小さくすることができる。

以下、この発明を実施するための最良の形態を、図面を参照して説明する。
図１〜図６は、この発明の第１実施の形態を示す。この実施の形態は、この発明に係るヒンジ装置１（図２参照）をノートブック型パソコンＡに採用したものである。パソコンＡは、入力キー（図示せず）等が設けられた本体部Ｂと、液晶表示装置（図示せず）等が設けられた表示部Ｃとを有している。本体部Ｂと表示部Ｃとは、ヒンジ装置１により回動軸線Ｌを中心として回動可能に連結されている。本体部Ｂと表示部Ｃとの回動範囲は、両者の前面Ｂ１，Ｃ１が互いに突き当たった折畳位置（実線で示す位置）と、この折畳位置からほぼ１８０°離れた展開位置（想像像線で示す位置）との間に制限されている。
なお、以下においては、説明の便宜上、本体部Ｂが位置固定され、表示部Ｃが本体部Ｂに対して回動するものとする。

図２に示すように、ヒンジ装置１は、いずれも金属製の板材からなる第１、第２ヒンジ部材２，３を備えている。第１ヒンジ部材２は、本体部Ｂに固定されている。第２ヒンジ部材３は、表示部Ｃに固定されている。第１ヒンジ部材２には、軸線を回動軸線Ｌと一致させたヒンジ軸４の一端部が回動可能に連結されている。ヒンジ軸４の他端部は、第２ヒンジ軸３に回動不能に連結されている。この結果、第１ヒンジ部材２と第２ヒンジ部材３とがヒンジ軸４により回動軸線Ｌを中心として回動可能に連結され、ひいては表示部Ｃが第１、第２ヒンジ部材２，３及びヒンジ軸４により回動軸線Ｌを中心として回動可能に連結されている。しかも、ヒンジ軸４が第２ヒンジ部材３に回動不能に連結されているので、ヒンジ軸４は表示部Ｃ及び第２ヒンジ部材３と一体に回動する。なお、ヒンジ軸４は、第１、第２ヒンジ部材２，３により回動軸線Ｌ方向へ移動不能に支持されている。

第１、第２ヒンジ部材２，３間に位置するヒンジ軸４の外周には、固定部材５及び可動部材６が第１ヒンジ部材２側から第２ヒンジ部材３側へ向かって順次嵌合されている。固定部材５は、金属製の円板からなるものであり、その中央部がヒンジ軸４によって回動可能に、かつ回動軸線Ｌ方向へ移動可能に貫通されている。固定部材５は、第１ヒンジ部材２に回動不能に連結されている。しかも、固定部材５は、第１ヒンジ部材２に対し回動軸線Ｌ方向へ実質的に移動することがない。したがって、固定部材５は、第１ヒンジ部材２に一体に形成してもよい。

可動部材６は、固定部材５の外径とほぼ同一の外径を有する樹脂製の円板からなるものであり、その軸線を回動軸線Ｌと一致させて配置されている。可動部材６は、ヒンジ軸４の外周に回動不能に、かつ回動軸線Ｌ方向へ移動可能に嵌合されている。したがって、可動部材６は、固定部材５に対しヒンジ軸４を介して回動可能に、かつ回動軸線Ｌ方向へ移動可能に連結されている。しかも、可動部材６は、ヒンジ軸４に回動不能に嵌合されているから、表示部Ｃ及び第２ヒンジ部材３と一体に回動する。よって、可動部材６の回動範囲は、表示部Ｃの回動範囲と一致している。そこで、以下においては表示部Ｃが折畳位置に位置しているときの可動部材６の回動位置も折畳位置（第１位置）と称し、表示部Ｃが展開位置に位置しているときの可動部材６の回動位置も展開位置（第２位置）と称する。

可動部材６の固定部材５との対向面６ａは、回動軸線Ｌとのなす角が直角である平面とされている。この対向面６ａには、一対の鋼球７，７がその一部（凸部）を固定部材５側に突出させた状態で埋設固定されている。一対の鋼球７，７は、図３に示すように、回動軸線Ｌに関して対称に配置されている。つまり、回動軸線Ｌを中心とする一つの円周上に周方向へ１８０°離れて配置されている。可動部材６を金属で構成する場合には、鋼球７，７に代えて、対向面６ａから突出する鋼球７，７の一部と同様の形状、寸法を有する凸部を可動部材６に一体に形成してもよい。その場合、凸部の外面は、球面とすることなく、固定部材５側に向かって膨出する他の滑らかな曲面によって構成してもよい。また、鋼球７，７は、固定部材５の可動部材６との対向面５ａに設けてもよい。

可動部材６と第２ヒンジ部材３との間には、コイルばね（付勢手段）８が設けられている。このコイルばね８は、可動部材６を固定部材５側に付勢し、一対の鋼球７，７を固定部材５の可動部材６との対向面５ａに押圧接触させている。なお、鋼球７，７が固定部材に押し付けられる結果、固定部材５が第１ヒンジ部材２に押し付けられ、それによって固定部材５が第１ヒンジ部材２に位置固定されている。

固定部材５の可動部材６との対向面５ａは、回動軸線Ｌとのなす角が直角である平面とされている。この対向面５ａには、図４に示すように、一対の逃げ凹部９，９が形成されている。一対の逃げ凹部９，９は、固定部材５の周方向に所定距離だけ離間させられており、回動軸線Ｌに関して対称に配置されている。しかも、逃げ凹部９，９は、表示部Ｃが折畳位置に位置しているとき、及び展開位置に位置しているとき、一対の鋼球７，７が一対の逃げ凹部９，９の各間の中央に位置するように配置されている。一対の逃げ凹部９，９は、鋼球７，７が固定部材５の対向面５ａに設けられる場合には可動部材６の対向面６ａに設けられる。

逃げ凹部９は、鋼球７が配置された円周と同一直径を有する円周上を周方向に延びている。したがって、表示部Ｃの回動に伴って鋼球７が逃げ凹部９と対向すると、鋼球７が逃げ凹部９の底面９ａにコイルばね８によって押圧接触させられる。逃げ凹部９の底面９ａは、図６に示すように、断面が円弧状をなす円弧面によって構成されている。この円弧面の曲率半径は、鋼球７の半径より大径に設定されている。したがって、鋼球７が底面９ａに接触する場合には、鋼球７の固定部材５側に突出した先端部が逃げ凹部９の幅方向（固定部材５の径方向）における中央において底面９ａと接触する。

図５に示すように、逃げ凹部９の深さは、固定部材５の周方向における一端から周方向へ向かって所定の最深位置Ｙまでは一定割合で漸次深くなり、最深位置Ｙから他端に向かって一定割合で漸次浅くなっている。その結果、逃げ凹部９の底面のうちの、逃げ凹部９の各端部と最深位置Ｙとの間の各部は、最深位置Ｙに向かって下り勾配をなす傾斜面になっている。最深位置Ｙ及びその両側を含む所定の収容範囲では、逃げ凹部９の深さが鋼球７の対向面６ａからの突出量より深くなっている。この実施の形態では、逃げ凹部９のうち、表示部Ｃが折畳位置から展開位置側へ向かって９０°〜１２０°回動したときに鋼球７が逃げ凹部９と対向する範囲が収容範囲になっている。したがって、表示部Ｃが折畳位置から展開位置側へ向かって９０°〜１２０°だけ回動すると、鋼球７が逃げ凹部９の収容範囲内に入り込み、鋼球７が逃げ凹部９の底面９ａから離間する。すると、固定部材５と可動部材６との対向面５ａ，６ａが回動軸線Ｌと直交する平面とされているので、対向面５ａのうちの逃げ凹部９を除く部分全体が、可動部材６の対向面６ａにコイルばね８の付勢力によって押圧接触させられる。したがって、この実施の形態では、逃げ凹部９を除く対向面５ａ全体と、当該逃げ凹部を除く対向面５ａ全体と接触する対向面６ａとがそれぞれ第１、第２当接面になっている。換言すれば、この実施の形態では、対向面５ａ，６ａがそのまま第１、第２当接面になっているのである。ただし、例えば対向面５ａ，６ａに突出部をそれぞれ形成し、鋼球７が収容範囲内に位置したときに突出部の先端面どうしを互いに押圧接触させるようにし、各突出部の先端面を第１、第２当接面としてもよい。そのようにした場合には、鋼球７が収容範囲内に位置しているときの第１、第２当接面の接触面積を突出部先端面の大きさによって適宜に設定することができる。

上記構成のヒンジ装置１を有するパソコンＡにおいて、いま表示部Ｃが折畳位置に位置しているものとする。この状態においては、鋼球７，７が逃げ凹部９，９の各間の中央部において対向面５ａと接触している。したがって、表示部Ｃを折畳位置から展開位置側へ回動させる場合には、鋼球７，７と対向面５ａとの間に発生する摩擦抵抗及び表示部Ｃの自重による展開位置側から折畳位置側への回動トルクに抗して表示部Ｃを回動させることになる。鋼球７，７と対向面５ａとの間に発生する摩擦抵抗は、表示部Ｃの自重による回動トルクより大きい。したがって、表示部Ｃが折畳位置から鋼球７が逃げ凹部９に入り込むまでの所定の角度範囲に位置しているときには、表示部Ｃを任意の位置に停止させることができる。

表示部Ｃが折畳位置から展開位置側へ向かって所定角度だけ回動すると、鋼球７，７が逃げ凹部９，９に入り込み、それらの底面９ａ，９ａの一端部にそれぞれ押圧接触する。したがって、その後は表示部Ｃを鋼球７と底面９ａとの間に発生する摩擦抵抗及び表示部Ｃの自重による折畳位置側への回動トルクに抗して回動させることになる。鋼球７と底面９ａとの間に発生する摩擦抵抗は、表示部Ｃの自重による回動トルクより大きい。したがって、表示部Ｃが逃げ凹部９に入り込んでから収容範囲に至るまでの間においても、表示部Ｃを任意の位置において停止させることができる。

底面９ａのうち、その一端部から最深位置Ｙまでの間の部分は、折畳位置側から展開位置側へ向かって下り勾配をなす傾斜面になっている。したがって、鋼球７が逃げ凹部９の一端部と収容範囲との間に位置しているときには、コイルばね８の付勢力が底面９ａによって回動付勢力に変換される。この回動付勢力により、鋼球７及び可動部材６が折畳位置側から展開位置側へ回動付勢され、ひいては表示部Ｃが同方向へ回動付勢される。この結果、表示部Ｃを折畳位置側から展開位置側へ回動させる場合には、当該回動付勢力の分だけ軽く回動させることができる。ただし、この回動付勢力は、底面９ａの傾斜角が小さいことに対応して非常に小さなものであり、鋼球７，７と底面９ａ，９ａとの各間に作用する摩擦抵抗より小さいのは勿論のこと、表示部Ｃの自重による回動トルクよりも小さい。したがって、鋼球９が逃げ凹部９に入り込んでから収容範囲に至るまでの間においても、表示部Ｃを任意の位置において停止させることができる。

表示部Ｃが折畳位置から９０°以上回動すると、鋼球７が収容範囲内に入り込む。鋼球７が収容範囲内に入り込んだ状態においては、収容範囲内における逃げ凹部９の対向面５ａからの深さが鋼球７の対向面６ａからの突出量より深いので、鋼球７が底面９ａから離間する。この結果、固定部材５と可動部材６との対向面５ａ，６ａどうしが接触する。ここで、対向面５ａ，６ａどうしは互いに面接触する。一方、鋼球７と対向面５ａ又は底面９ａとは互いに点接触する。したがって、対向面５ａ，６ａの接触面積は、鋼球７と対向面５ａ又は底面９ａとの接触面積より大きい。対向面５ａ，６ａの接触面積が鋼球７と対向面５ａ又は底面９ａとの接触面積より大きいから、対向面５ａ，６ａ間に発生する摩擦抵抗が鋼球７と対向面５ａ又は底面９ａとの間に発生する摩擦抵抗より大きくなる。しかも、互いに接触する鋼球７と対向面５ａ及び底面９ａとが金属で構成されるとともに、鋼球７の対向面５ａとの接触部が対向面５ａに向かって膨出する滑らかな凸曲面の一つである球面によって構成されているのに対し、対向面６ａが樹脂で構成され、その面粗さも鋼球７の表面の面粗さより粗いので、対向面５ａ，６ａ間に発生する摩擦抵抗を鋼球７と対向面５ａ又は底面９ａとの間に発生する摩擦抵抗に比してより一層大きくすることができる。よって、鋼球７が収容範囲内に位置し、その結果対向面５ａ，６ａが接触しているときには、鋼球７が収容範囲外に位置し、その結果鋼球７が対向面５ａ又は底面９ａに接触しているときに比して、固定部材５と可動部材６との間に発生する摩擦抵抗を大きくすることができる。したがって、表示部ＣがパソコンＡの通常の使用範囲である９０°〜１２０°の範囲に位置しているときには、表示Ｃを確実に停止させることができる。

また、鋼球７が収容範囲に入ると、それと同時に対向面５Ａ，６Ａが互いに衝突する。このとき、底面９ａのうちの収容範囲と折畳位置側位置側の端部との間に位置する部分が、傾斜角度の小さな傾斜面とされ、しかもその傾斜面は連続した面として収容範囲内まで延びている。したがって、対向面５Ａ，６Ａは、高速で衝撃的に衝突することがない。よって、対向面５Ａ，６Ａが衝突するときに衝撃音がほとんど発生しないようにすることができる。

表示部Ｃが折畳位置から展開位置側へ向かって１２０°以上回動し、鋼球７が収容範囲から抜け出すと、鋼球７が底面９ａのうちの収容範囲と逃げ凹部９の他端部との間の部分に接触する。当該部分においては、底面９ａが折畳位置側から展開位置側へ向かって上り勾配になっている。したがって、コイルばね８の付勢力が底面９ａにより鋼球７及び可動部材６を展開位置から折畳位置に向かう方向へ付勢する回動付勢力に変換される。この回動付勢力によって表示部Ｃが同方向へ回動付勢される。したがって、表示部Ｃは、鋼球７と底面９ａとの間に作用する摩擦抵抗と回動付勢力との合計から表示部Ｃの自重による展開位置側への回動トルクを差し引いた分の大きさの力に抗して展開位置側へ回動させることになる。なお、鋼球７が収容範囲と逃げ凹部９の他端部との間に位置しているときにおいては、鋼球７，７と底面９ａ，９ａとの間に発生する摩擦抵抗が表示部Ｃの自重による展開位置側への回動トルクよりも大きい。しかも、底面９ａによって変換されるコイルばね８の回動付勢力は、鋼球７，７と底面９ａ，９ａとの間に作用する摩擦抵抗、及び表示部Ｃの自重による展開位置側への回動トルクより小さい。したがって、鋼球７が収容範囲を抜け出てから収容凹部９の他端部に達するまでの間においても表示部Ｃを任意の位置で停止させることができる。

表示部Ｃが展開位置の所定角度だけ手前の位置に達すると、鋼球７が逃げ凹部９の他端から脱出する。その結果、鋼球７が対向面５ａに接触する。したがって、それ以降は鋼球７，７と対向面５ａ，５ａとの間に発生する摩擦抵抗から表示部Ｃの自重による展開位置側への回動トルクを差し引いた大きさの力に抗して表示部Ｃを展開位置側へ回動させることになる。勿論、鋼球７，７と対向面５ａとの間に作用する摩擦抵抗は、表示部Ｃの自重による展開位置側への回動トルクより大きい。したがって、鋼球７が逃げ凹部９の他端部を脱出してから表示部Ｃが展開位置に達するまでの間においても、表示部Ｃを任意に位置に停止させることができる。

展開位置に位置している表示部Ｃを折畳位置まで回動させる場合において、表示部Ｃが展開位置から鋼球７が逃げ凹部９の他端部に達するまでは、表示部Ｃを鋼球７と対向面５ａとの間に発生する摩擦抵抗、及び表示部Ｃの自重による展開位置側への回動トルクに抗して回動させる。表示部Ｃが所定角度回動して鋼球７が逃げ凹部９の他端部に達してから収容範囲に至るまでの間は、鋼球７と底面９ａとの間に発生する摩擦抵抗と表示部Ｃの自重による回動トルクとの合計から底面９ａによって変換されるコイルばね８の回動付勢力を差し引いた大きさの力で表示部Ｃを回動させる。鋼球７が収容範囲内に入り込むと、対向面５ａ，６ａが互いに接触する。このとき、逃げ凹部９の底面９ａの他端部が傾斜角度の小さな傾斜面とされ、しかも収容範囲内まで一つの傾斜面として連続してして形成されているので、鋼球７が収容範囲に折り畳み位置側から入り込むときと同様に、対向面５Ａ，６Ａが衝突するときに衝撃音がほとんど発生しないようにすることができる。鋼球７が収容範囲内に位置しているときには、対向面５ａ，６ａ間に発生する摩擦抵抗と表示部Ｃの自重による展開位置側への回動トルクに抗して表示部Ｃを折畳位置側へ回動させる。鋼球７が収容範囲を脱出してから収容凹部９の一端部に達するまでの間は、鋼球７が最深位置Ｙより一端側に位置する底面９ａに接触している。したがって、表示部Ｃは、鋼球７，７と底面９ａ，９ａとの間に発生する摩擦抵抗と底面９ａによって変換されるコイルばね８の回動付勢力との合計から表示部Ｃの自重による折畳位置側への回動トルクを差し引いた大きさの力で回動させることになる。鋼球７が逃げ凹部９の一端部を脱出してから表示部Ｃが折畳位置に達するまでの間は、鋼球７，７と対向面５ａ，５ａとの間に発生する摩擦抵抗から表示部Ｃの自重による折畳位置側への回動トルクを差し引いた大きさの力で表示部Ｃを回動させる。

次に、この発明の他の実施の形態について説明する。
図７及び図８は、この発明に係るヒンジ装置において用いられる固定部材の他の例を示している。この例の固定部材５Ａは、上記ヒンジ装置１にの固定部材５に代えて用いられるものであり、その対向面５ａには、逃げ凹部９Ａが形成されている。この逃げ凹部９Ａの深さは、両端部を除いて一定になっている。深さが一定である部分の逃げ凹部９Ａの深さは、鋼球７の対向面６ａからの突出量より深くなっている。一方、逃げ凹部９Ａの底面９ａの両端部には、逃げ凹部９Ａの内側から外側へ向かって上り勾配をなす略円弧状の傾斜面９ｂ，９ｃが形成されている。傾斜面９ｂ，９ｃは底面９ａに滑らかに連続している。つまり、傾斜面９ｂ，９ｃの各一端部が底面９ａに接している。鋼球７が逃げ凹部９Ａの傾斜面９ｂに接触すると、コイルばね８の付勢力が鋼球７を折畳位置側から展開位置側へ付勢する回動付勢力に変換される。この回動付勢力は、鋼球７が傾斜面９ｂに接触するときにおける表示部Ｃの自重による折畳位置側への回動トルクより大きくなっている。したがって、表示部Ｃを折畳位置から鋼球７が傾斜面９ｂに接触するまで回動させると、その後は、表示部Ｃがコイルばね８による回動付勢力によって鋼球７が収容範囲の折畳位置側の端部に達するまで展開位置側へ回動させられる。一方、傾斜面９ｃは傾斜面９ｂと対称に形成されている。したがって、表示部Ｃが展開位置から折畳位置側へ回動して鋼球７が傾斜面９ｃに接すると、その後は鋼球７が収容範囲の展開位置側の端部に達するまで表示部Ｃが折畳位置側へ向かって自動的に回動させられる。

ここで、傾斜面９ｂ，９ｃは、逃げ凹部９Ａの端縁においては傾斜角度が急角度であるが、収容範囲近傍では傾斜角度が小さくなり、しかも収容範囲を構成する底面９ａに接しているので、仮に傾斜面９ｂ，９ｃをそれらに代えて収容範囲を構成する底面９ａと直交する直交面とした場合に比して、球体７が逃げ凹部９Ａに入り込むときにおける当接面５ａ，６ａの衝突による衝撃を小さくすることができる。よって、当接面５ａ，６ａの衝突時に発生する衝撃音を小さくすることができる。

図９及び図１０は、この発明に係るヒンジ装置において用いられる固定部材のさらに他の例を示す。この例の固定部材５Ｂの対向面５ａには、逃げ凹部９Ｂが形成されている。この逃げ凹部９Ｂにおいては、その深さが周方向の一端部から他端部に向かって漸次深くなっており、逃げ凹部９Ｂの中間部、つまり表示部Ｃが折畳位置から展開位置へ向かって９０°回動したときに鋼球７と対向する逃げ凹部９Ｂの中間部の深さが鋼球７の対向面６ａからの突出量と等しくなっている。逃げ凹部９Ｂの他端部には、傾斜面９ｃが形成されている。表示部Ｃの折畳位置側から展開位置側への回動に伴って鋼球７が逃げ凹部９Ｂの中間部において底面９ａから離間した後、傾斜面９ｃに接触するまでの間が収容範囲になっている。この実施の形態においては、表示部Ｃが折畳位置側から展開位置側へ回動して球体７が収容範囲に入り込むときに対向面５ａ，６ａが衝突することによって発生する衝撃音をほとんど無くすことができる。表示部Ｃが展開位置側から折畳位置側へ回動して球体が収容範囲内に入るときには、対向面５ａ，６ａが衝突する際に発生する衝撃音を小さくすることができる。

図１１〜図１４は、この発明に係るヒンジ装置の第２実施の形態を示す。この実施の形態は、携帯電話機の送話部Ｅと受話部Ｆとをこの発明に係るヒンジ装置１０により回動軸線Ｌを中心として回動可能に連結したものである。送話部Ｅと受話部Ｆとの回動範囲は、互いの前面が突き当たった折畳位置と、この折畳位置から所定の角度（この実施の形態においては１６５°）だけ離れた通話位置との間に制限されている。なお、この実施の形態においては、受話部Ｆが送話部Ｅに対して折畳位置と通話位置との間を回動するものとする。

送話部Ｅには、第１連結筒部Ｅ１が形成されている。第１連結筒部Ｅ１は、その軸線を回動軸線Ｌと一致させて配置されている。受話部Ｆには、第２連結筒部Ｆ１が形成されている。第２連結筒部Ｆ１は、その軸線を回動軸線Ｌと一致させて形成されている。第１、第２連結筒部Ｅ１，Ｆ１は、回動軸線方向において互いに隣接して配置されている。

ヒンジ装置１０は、第１ヒンジ部材１１、第２ヒンジ部材１２、ヒンジ軸１３、固定部材１４、可動部材１５及びコイルばね（付勢手段）１６を有している。第１ヒンジ部材１１は、第１連結筒部Ｅ１の内周に回動不能に嵌合されている。第２ヒンジ部材１２は、第２連結筒部Ｆ１の内周に回動不能に嵌合されている。第１ヒンジ部材１１と第２ヒンジ部材１２とは、軸線を回動軸線Ｌと一致させたヒンジ軸１３によって回動可能に連結されている。この結果、受話部Ｆが送話部Ｅに対し第２ヒンジ部材１２、ヒンジ軸１３及び第１ヒンジ部材１１を介して回動可能連結されている。第１ヒンジ部材１１は、第１連結部材Ｅ１に回動軸線Ｌ方向へ移動不能に連結されている。しかも、第１、第２ヒンジ部材１１，１２がヒンジ軸１３により回動軸線Ｌ方向へ実質的に移動不能に連結されている。この結果、送話部Ｅと受話部Ｆとがヒンジ装置１０により回動軸線Ｌ方向へ移動不能に連結されている。

第１ヒンジ部材１１の第２ヒンジ部材１２側の端部には、固定部材１４が回動不能に設けられている。したがって、固定部材１４は、受話部Ｆが回動しても送話部Ｅと共に固定状態を維持する。固定部材１４は、第２ヒンジ部材１１に対して回動軸線Ｌ方向へ移動可能であるが、コイルばね１６によって第１ヒンジ部材１１に押し付けられ、それによって第１ヒンジ部材１１に実質的に位置固定されている。したがって、固定部材１４は、第１ヒンジ部材１１と一体に形成してもよい。固定部材１４は、ヒンジ軸１３の外周に回動不能に嵌合されている。

第２ヒンジ部材１２の第１ヒンジ部材１１側の端部には、可動部材１５が回動不能に連結されている。したがって、可動部材１５は、受話部Ｆ及び第２ヒンジ部材１２と一体に回動する。そこで、以下においては受話部Ｆが折畳位置に位置しているときの可動部材１５の回動位置も折畳位置（第１位置）と称し、受話部Ｆが通話位置に位置しているときの可動部材１５の回動位置も通話位置（第２位置）と称する。可動部材１５は、第２ヒンジ部材１２に回動軸線Ｌ方向へ移動可能に連結されており、コイルばね１６によって固定部材１４に向かって付勢されている。可動部材１５は、ヒンジ軸１３に回動可能に嵌合されている。

図１１及び図１２に示すように、可動部材１５の固定部材１４との対向面（第２当接面）１５ａには、一対の鋼球７Ａ，７Ｂが設けられている。図１３に示すように、固定部材１４の可動部材１５との対向面（第１当接面）１４ａには、一対の逃げ凹部９Ｃ，９Ｃと一対のカム凹部１７Ａ，１７Ｂとが設けられている。一対の逃げ凹部９Ｃ，９Ｃ及びカム凹部１７Ａ，１７Ｂを対向面１５ａに形成し、鋼球７Ａ，７Ｂを対向面１４ａに設けてもよい。

一対の鋼球７Ａ，７Ｂは、回動軸線Ｌを中心とする円周上に周方向へ１８０°離れて配置されている。鋼球７Ａ，７Ｂは、コイルばね１６により固定部材１４の対向面１４ａに当接させられている。なお、この結果、固定部材１４が第１ヒンジ部材１１に押し付けられているのである。一対のカム凹部１７Ａ，１７Ｂは、回動軸線Ｌを中心とし、かつ鋼球７Ａ，７Ｂが配置された円周と同一直径を有する円周上に周方向へ１８０°離れて配置されている。しかも、一対のカム凹部１７Ａ，１７Ｂは、図１３及び図１４に示すように、受話部Ｆが折畳位置に位置しているときには、鋼球７Ａ，７Ｂがカム凹部１７Ａ，１７Ｂの底面の周方向における一端側の傾斜面（第１カム面）１７ａ，１７ａにそれぞれ押圧接触し、受話部Ｆが通話位置に位置しているときには、鋼球７Ａ，７Ｂがカム凹部１７Ｂ，１７Ａの他端側の傾斜面（第２カム面）１７ｂ、１７ｂにそれぞれ押圧接触するように配置されている。

受話部Ｆが折畳位置に位置しているときには、コイルばね１６の可動部材１５を固定部材１４側に付勢する付勢力が、鋼球７Ａ，７Ｂ及びカム凹部１７Ａ，１７Ｂの各傾斜面１７ａ，１７ａにより可動部材１５を回動付勢する回動付勢力に変換される。この回動付勢力により、受話部Ｆが通話位置から折畳位置へ向かう方向へ回動付勢されて折畳位置に維持される。なお、鋼球７Ａ，７Ｂは、受話部７Ｆが折畳位置と折畳位置から通話位置側へ所定角度（例えば１０°）だけ離れた位置との間に位置しているときに傾斜面１７ａ，１７ａに接触する。したがって、受話部Ｆが折畳位置とそこから通話位置側へ所定角度だけ離れた位置との間に位置しているときには、受話部Ｃがコイルばね１６の回動付勢力によって折畳位置まで自動的に回動させられ、そして折畳位置に維持される。

受話部Ｆが通話位置に位置しているときには、コイルばね１６の可動部材１５を固定部材１４側に付勢する付勢力が、鋼球７Ａ，７Ｂ及びカム凹部１７Ｂ，１７Ａの各傾斜面１７ｂ，１７ｂにより可動部材１５を回動付勢する回動付勢力に変換される。この回動付勢力により、受話部Ｆが折畳位置から通話位置へ向かう方向へ回動付勢されて通話位置に維持される。なお、鋼球７Ａ，７Ｂは、受話部７Ｆが通話位置と通話位置から折畳位置側へ所定角度（例えば１０°）だけ離れた位置との間に位置しているときに傾斜面１７ｂ，１７ｂに接触する。したがって、受話部Ｆが通話位置とそこから折畳位置側へ所定角度だけ離れた位置との間に位置しているときには、受話部Ｆはコイルばね１６の回動付勢力によって通話位置まで自動的に回動させられ、そして通話位置に維持される。

逃げ凹部９Ｃ，９Ｃは、受話部Ｆが折畳位置から通話位置側へ回動して鋼球７Ａ，７Ｂがカム凹部１７Ａ，１７Ｂから脱出した後、さらに所定角度だけ通話位置側へ回動すると鋼球７Ａ，７Ｂが逃げ凹部９Ｃ，９Ｃにそれぞれの一端部から入り込む一方、受話部Ｆが通話位置から折畳位置側へ回動して鋼球７Ａ，７Ｂがカム凹部１７Ｂ，１７Ａから脱出した後さらに所定角度だけ折畳位置側へ回動すると、鋼球７Ａ，７Ｂが逃げ凹部９Ｃ，９Ｃにそれぞれの他端部から入り込むように配置されている。また、逃げ凹部９Ｃは、その全長が上記逃げ凹部９，９の全長より短くなっている。その他の構成は、上記逃げ凹部９，９と同様である。固定部材１４には、逃げ凹部９Ｃ，９Ｃに代えて、図７及び図８に示す逃げ凹部９Ａ，９Ａ又は図９及び図１０に示す逃げ凹部９Ｂ，９Ｂと同様の逃げ凹部(逃げ凹部９Ａ，９Ｂと全長が異なる逃げ凹部)を形成してもよい。

図１５は、この発明に係るヒンジ装置の第３実施の形態を示す。この実施の形態においては、送話部Ｅに有底円筒状をなす第１支持筒部Ｅ１がその軸線を回動軸線（図示せず）と一致させて設けられており、受話部Ｆに両端が開口した円筒状の第２支持筒部Ｆ１がその軸線を回動軸線と一致させて設けられている。第１支持筒部Ｅ１には、固定部材２４が回動不能に、かつ回動軸線方向へ実質的に位置固定して嵌合されている。したがって、この実施の形態では、第１支持筒部Ｅ１が第１ヒンジ部材として兼用されている。第２支持筒部Ｆ１には、可動部材２５が回動不能に、かつ回動軸線方向へ移動可能に嵌合されている。したがって、第２支持筒部Ｆ１が第２ヒンジ部材として兼用されている。固定部材２４と可動部材２５とは、ヒンジ軸２３を介して回動可能に連結されている。この結果、第１、第２支持筒部Ｅ１，Ｆ１が回動軸線を中心として回動可能に連結され、ひいては受話部Ｆが送話部Ｅに回動軸線を中心として回動可能に連結されている。

可動部材２５の固定部材２４との対向面（図示せず；第２当接面）には、上記実施の形態の可動部材１５の一対の鋼球７Ａ，７Ｂと同様の一対の鋼球（図示せず）が設けられている。各鋼球は、コイルばね（付勢手段）２６によって固定部材２４の可動部材２５との対向面（第１当接面）２４ａに当接させられている。固定部材２４の対向面２４ａには、上記実施の形態の固定部材１４と同様に、一対の逃げ凹部９Ｃ，９Ｃ及び一対のカム凹部１７Ａ，１７Ｂが設けられている。

図１は、この発明に係るヒンジ装置によって回動可能に連結されたノートブック型パソコンの側面図である。 この発明に係るヒンジ装置の第１実施の形態を示す断面図である。 同実施の形態において用いられている可動部材の平面図である。 同実施の形態において用いられている固定部材の平面図である。 同実施の形態における鋼球と逃げ凹部との関係を示す展開図である。 固定部材と可動部材との対向面どうしが接触した状態を示す図４のＸ−Ｘ線に沿う拡大断面図である。 この発明に係るヒンジ装置において用いられる固定部材の他の例を示す平面図である。 図７に示す固定部材に形成された逃げ凹部と鋼球との関係を示す展開断面図である。 この発明に係るヒンジ装置において用いられる固定部材のさらに他の例を示す平面図である。 図９に示す固定部材に形成された逃げ凹部と鋼球との関係を示す展開断面図である。 この発明に係るヒンジ装置の第２実施の形態を携帯電話機に用いられた状態で示す断面図である。 同実施の形態の分解斜視図である。 同実施の形態において用いられている固定部材の平面図である。 図１３に示す固定部材に形成された逃げ凹部及びカム凹部と鋼球との関係を示す展開断面図である。 この発明に係るヒンジ装置の第３実施の携帯を携帯電話機に用いられた状態で示す分解斜視図である。

符号の説明

Ｅ１ 第１支持筒部（第１ヒンジ部材）
Ｆ１ 第２支持筒部（第２ヒンジ部材）
１ ヒンジ装置
２ 第１ヒンジ部材
３ 第２ヒンジ部材
５ 固定部材
５ａ 対向面（第１当接面）
６ 可動部材
６ａ 対向面（第２当接面）
７ 鋼球（凸部）
７Ａ 鋼球（凸部）
７Ｂ 鋼球（凸部）
８ コイルばね（付勢手段）
９ 逃げ凹部
９Ａ 逃げ凹部
９Ｂ 逃げ凹部
９Ｃ 逃げ凹部
９ａ 底面
９ｂ 傾斜面
９ｃ 傾斜面
１０ ヒンジ装置
１１ 第１ヒンジ部材
１２ 第２ヒンジ部材
１４ 固定部材
１５ 可動部材
１６ コイルばね（付勢手段）
１７ａ 傾斜面（第１カム面）
１７ｂ 傾斜面（第２カム面）
２４ 固定部材
２４ａ 対向面（第１当接面）
２５ 可動部材
２６ コイルばね（付勢手段）

Claims (7)

1. 固定部材と、この固定部材に回動軸線を中心として回動可能に、かつ上記回動軸線方向へ移動可能に連結された可動部材と、この可動部材を上記固定部材側に付勢する付勢手段とを備えたヒンジ装置において、
   上記固定部材と上記可動部材との対向面の一方に、上記付勢手段の付勢力によって他方に押圧接触させられる凸部が形成され、
   上記他方に上記可動部材の回動位置に応じて上記凸部が出入りする逃げ凹部が形成され、
   上記固定部材と上記可動部材との互いの対向面に、上記回動軸線とのなす角が直角で、上記凸部が上記逃げ凹部内の底面から離間する所定の収容範囲に入りこんでいるときに上記付勢手段の付勢力によって互いに押圧接触させられる第１、第２当接面が形成され、
   上記第１、第２当接面間に発生する摩擦抵抗が上記凸部と上記他方との接触面間に発生する摩擦抵抗より大きく設定されていることを特徴とするヒンジ装置。
2. 上記第１、第２当接面の接触面積が上記凸部の上記他方に対する接触面積より広く設定され、それによって上記第１、第２当接面間に発生する摩擦抵抗が上記凸部と上記他方との接触面間に発生する摩擦抵抗より大きく設定されていることを特徴とする請求項１に記載のヒンジ装置。
3. 上記凸部の少なくとも上記他方と接触する先端部外面が上記他方側に向かって膨出する滑らかな凸曲面によって構成されていることを特徴とする請求項１又は２に記載のヒンジ装置。
4. 上記可動部材の上記固定部材に対する回動範囲が、上記収容範囲を間にした第１位置と第２位置との間に制限されており、上記他方には、上記可動部材が上記第１位置に位置しているときに上記凸部に接触することにより、上記付勢手段の付勢力を上記可動部材を上記第２位置から上記第１位置へ向かう方向へ回動付勢する回動付勢力に変換する第１カム面が形成されていることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載のヒンジ装置。
5. 上記他方には、上記可動部材が上記第２位置に位置しているときに上記凸部に接触することにより、上記付勢手段の付勢力を上記可動部材を上記第１位置から上記第２位置へ向かう方向へ回動付勢する回動付勢力に変換する第２カム面が形成されていることを特徴とする請求項４に記載のヒンジ装置。
6. 上記逃げ凹部の底面の上記収容範囲に隣接する部分が、上記収容範囲に向かって上記逃げ凹部の深さが漸次深くなるよう下り勾配をなす傾斜面とされ、かつ上記収容範囲を構成する底面に滑らかに連続させられていることを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載のヒンジ装置。
7. 上記回動軸線を中心として互いに回動可能に連結された第１、第２ヒンジ部材をさらに備え、上記第１ヒンジ部材に上記固定部材が実質的に一体に設けられ、
   上記第２ヒンジ部材に上記可動部材が回動不能に、かつ上記回動軸線方向へ移動可能に連結されていることを特徴とする請求項１〜６のいずれかに記載のヒンジ装置。

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