JP4781236B2 - ヒンジユニット及び携帯端末 - Google Patents

Description

本発明は、例えば携帯電話端末のような２つの筐体を開閉自在に回動できるように接続する場合に使用されるヒンジユニット、及びそのヒンジユニットを備えた携帯端末に関する。

従来、携帯電話端末の機器形状としては、１つの筐体で構成される形状とする場合と、２つの筐体で構成される場合とがある。１つの筐体で構成する場合には、その１つの筐体にキーなどの操作部と表示部などの、電話端末として必要なものを全て配置する。一方、２つの筐体で構成される形状の場合には、例えば一方の筐体に表示部を配置し、他方の筐体にキーを配置するような形状とされる。

２つの筐体で構成される形状とする場合には、その２つの筐体を接続する機構が必要である。その接続機構としては、例えば、一方の筐体と他方の筐体とを、所定の角度範囲で回動できるように接続する機構とし、２つの筐体が回動で開閉できる、いわゆる折り畳みタイプとしたものが普及している。後述する実施の形態で説明する、図４及び図５に示した端末が、そのような形状のものの例に相当する。

図６及び図７は、従来の２つの筐体を回動できるように接続する機構のそれぞれ別の例を、分解して示したものである。
図６の例の場合には、金属などで構成された第１のフレーム９０の一端及び他端に、突出したシャフト挿入部９１，９２を設け、その２つのシャフト挿入部９１，９２に、長軸のシャフト９３を挿通させる。シャフト９３は、樹脂で成型された第２のフレーム９５のシャフト挿入部９６，９７にも挿通させる。また、シャフト９３には、カム部品９８とバネ９９についても挿通させてある。第１のフレームは、一方の筐体側に接続され、第２の筐体は、他方の筐体側に接続される。

図７の例の場合には、樹脂で成型されたフレーム８０に、一方の筐体側との接続部８１，８２と、シャフトの貫通部８３とを設けて、長軸のシャフト８４を貫通させる。フレーム８０に貫通させたシャフト８４の一端及び他端には、ダイキャストなどの金属製の固定部材８５，８６を接続させ、その２つの固定部材８５，８６で、他方の筐体側と接続させる。シャフト８４には、カム部品８７，８８とバネ８９とを挿通させてある。

このように、従来のヒンジ機構では、基本的に１本の長いシャフトを貫通させて、そのシャフトを回動中心として、２つの筐体を接続させる構成としてあった。シャフトを使用して接続させる構成としたことで、接続部がある程度の剛性を持つことになり、折り畳み型端末として必要な強度を得ることができる。
特許文献１には、この種のヒンジ機構を備えた携帯電話端末の一例についての記載がある。
特開２００６−１４９０５７号公報（図４）

ところで、携帯電話端末は、非常に小型に関する要請が高く、筐体内部で各部品が非常に高密度に配置してある。筐体内部に配置される部品の１つとして、アンテナがある。アンテナは筐体に内蔵させる内蔵型のものと、ホイップアンテナなどの筐体の外側に突出させるアンテナとがある。内蔵型のものの場合には、筐体内の配置位置により送信特性や受信特性に大きな変化があり、適正な特性が得られる位置に配置する必要がある。

内蔵アンテナの場合、アンテナが配置される位置として、筐体の端部として、ユーザが使用時に持つ手などで遮られない位置とするのが好ましい。また、筐体内に複数のアンテナを内蔵させる場合には、１つのアンテナを筐体の一方の端部に配置し、別のアンテナを筐体の他方の端部に配置することで、２つのアンテナの配置位置を離すことができ、いわゆるダイバーシィ効果を良好に得ることができる。折り畳み型の場合には、少なくとも１つのアンテナは、ヒンジ機構部の近傍に配置することになる。

ところが、上述したヒンジ機構部は、図６及び図７に示したように、金属製のシャフトが貫通する構造としてあり、そのシャフトの存在が、アンテナの特性に影響を与える可能性が高い。即ち、アンテナと金属シャフトとが影響しあい、アンテナで受信する電波を乱してしまい、アンテナ特性が劣化してしまう。従って、従来はヒンジ部のシャフトからアンテナまでの距離を、影響が無視できるところで遠ざけて配置して、受信感度や送信感度を保つようにしてあった。

このようにアンテナを配置する位置を、本来はヒンジ部の近傍に配置したいのに、特性上、離して配置させるようにすると、それだけ筐体内で無駄なスペースが生じて、筐体の小型化が困難になってしまう。また、配置位置によっては、アンテナ特性も犠牲になっていた。従来、ヒンジ機構として、比較的大型の構成の場合には、回動軸に相当する金属シャフトを使用しない構成としたものも存在するが、金属シャフトを使用して小型化したヒンジ機構では、上述した問題があった。

本発明はかかる点に鑑み、この種のヒンジ機構として、アンテナ特性などへの影響を少ない構成とし、なおかつ簡単な構成とすることを目的とする。

本発明は、第１の筐体側に接続される第１のフレームと、第２の筐体側に接続される第２のフレームとが、シャフトで回動可能に接続されたヒンジユニットに適用される。
シャフトとして、第１のシャフトと第２のシャフトを備える。
第１のフレームとして、一端に第１のシャフトが挿入され、他端に第２のシャフトが挿入され、挿入された第１及び第２のシャフトが、所定の間隔を開けた状態で保持され、第１のシャフトが保持された箇所と第２のシャフトが保持された箇所との間を一体に接続する円柱部を有する基部と、基部の第１のシャフト挿入箇所の近傍及び第２のシャフト挿入箇所の近傍と連結されて第１の筐体側に固定される接続部とを有する。
第２のフレームとして、第１のシャフトを貫通させる第１のシャフト貫通部と、第２のシャフトを貫通させる第２のシャフト貫通部と、第１のシャフト貫通部と第２のシャフト貫通部とを連結し、第２の筐体側に固定される接続部とを有する構成とした。
さらに、第１のフレームの基部の円柱部の外周にフレキシブル配線基板を巻回できる構成とし、フレキシブル配線基板で、第１の筐体内の回路と第２の筐体内の回路とを接続した。

本発明によると、分割された２つのシャフトで第１のフレームと第２のフレームとが接続され、ヒンジユニットとして組み立てられた状態で、第１のシャフトと第２のシャフトとの間に隙間が生じる。そのため、例えばヒンジユニットの近傍にアンテナを配置しても、シャフトとアンテナとが干渉する可能性を低くすることができる。

本発明によれば、第１のシャフトと第２のシャフトとの間に隙間が生じるので、例えばヒンジユニットの近傍にアンテナを配置しても、シャフトとアンテナとが干渉する可能性を低くすることができる。従って、本発明のヒンジユニットで２つの筐体を接続した携帯端末として、ヒンジユニットの近傍にアンテナを配置することが可能になり、端末内のアンテナ配置の自由度が向上し、携帯端末の小型化にもつながる。また、第１のシャフトと第２のシャフトとの間の間隔を設けた基部に、２つの筐体間の回路を接続するフレキシブル配線基板を巻回させる構成としたことで、配線基板についてもシャフトから離した良好な配置とすることが可能となる。

以下、本発明の一実施の形態の例を、図１〜図５を参照して説明する。
図１〜図３は、本実施の形態のヒンジユニットの例を示した図であり、図４及び図５は、そのヒンジユニットが組み込まれた、折り畳み型の携帯電話端末の例を示した図である。図１は斜視図、図２は断面図、図３は分解斜視図で、それぞれヒンジユニットを示している。

図１を参照して説明すると、本例のヒンジユニットは、第１のフレーム１０と第２のフレーム２０とを、後述するシャフト３１，３２（図２、図３）で回動できる状態に連結した構成としてある。それぞれのフレーム１０，２０は、本例の場合には樹脂成型で構成させてある。

図１では仮想線で示したように、第１のフレーム１０は、携帯電話端末１の第２筐体２００側が固定してあり、第２のフレーム２０は、携帯電話端末１の第１筐体１００側が固定してある。各フレーム１０，２０と筐体側との固定としては、直接筐体を構成する部材を固定するようにするか、或いは、筐体内に設置される硬質の回路基板や、固定用の部材などの各種部材を使用して固定するようにして、結果的に筐体側と接続される構成としてもよい。

図３に分解した状態で示したように、第１のフレーム１０には、筐体内の基板に固定するための平板状の基板固定部１１，１２を左右に有する構成としてある。それぞれの基板固定部１１，１２は、中央の円柱部１３で連結する構成としてある。また、図１に示すように、平板状の基板固定部１１，１２と同一平面上でも、連結部１４を設けてある。円柱部１３は、立ち上がり部１３ａ，１３ｂで、各基板固定部１１，１２から立ち上がる構成としてある。各基板固定部１１，１２には、第２筐体２００内の基板（図示せず）などと固定するための機構として、ネジ止め用の透孔１１ａ，１１ｂを有する。

第１のフレーム１０の円柱部１３の一端には、シャフト挿入用孔１５を有し、他端にはシャフト挿入用孔１６を有する。図３では、一端のシャフト挿入用孔１５は、カム部品により隠れた状態となっている。

第２のフレーム２０は、２つのシャフト貫通部２１，２２が所定の間隔を開けて設けてあり、この２つのシャフト貫通部２１，２２を、基板固定部２３で接続した構成としてある。シャフト貫通部２１には、シャフト貫通用孔２４が設けてある。シャフト貫通部２２には、シャフト貫通用孔２５が設けてある。基板固定部２３には、第１筐体１００内の基板（図示せず）などと固定するための機構として、ネジ止め用の透孔２３ａ，２３ｂを有する。なお、図１では第２のフレーム２０の基板固定部２３は一部を破断して示してあり、透孔２３ａ，２３ｂを半分だけ示した状態となっている。

図３の説明に戻ると、第１のフレーム１０と、第２のフレーム２０は、２本のシャフト３１，３２を使用して回動できる状態で固定される。図３に示すように、それぞれのシャフト３１，３２は、金属製の長軸で構成されている。本例では、２本のシャフト３１，３２は、異なる形状としてある。シャフト３１については、第２のフレーム２０のシャフト貫通用孔２４を貫通させた上で、第１のフレーム１０のシャフト挿入用孔１５に挿入させる構成としてある。この場合、図３に示すように、第２のフレーム２０のシャフト貫通用孔２４と、第１のフレーム１０のシャフト挿入用孔１５との間には、可動カム３４と固定カム３５が配置してある。

シャフト３１は、これらの可動カム３４及び固定カム３５と、バネ３３を通過させてある。シャフト３２については、第２のフレーム２０のシャフト貫通用孔２５を貫通させた上で、第１のフレーム１０のシャフト挿入用孔１６に挿入させる構成としてある。２つのシャフト３１，３２は、それぞれ第１のフレーム１０のシャフト挿入用孔１５，１６に圧入させることで、それぞれのシャフト３１，３２が第１のフレーム１０に固定されて、シャフト３１，３２が外れない構成としてある。図２に示すように、第１のフレーム１０の円柱部１３の内部では、２本のシャフト３１，３２の先端が、所定の隙間を設けて対向するようにしてある。

図２に断面で示すように、可動カム３４と固定カム３５、並びにバネ３６は、第２のフレーム２０のシャフト貫通用孔２４と、第１のフレーム１０のシャフト挿入用孔１５との間に収まるようにしてある。可動カム３４は、第１のフレーム１０と第２のフレーム２０のなす角度が変化する際（即ち回動する際）に、第２のフレーム２０の回動に連動して位置が動く。このとき、バネ３３の作用で、可動カム３４と固定カム３５とが所定の圧力を持って接触し、接する角度位置の変化で、第１のフレーム１０と第２のフレーム２０との角度位置が、規定された位置に変化するようにしてある。本例の場合には、後述する図４に示す状態の位置（即ち端末が閉じた状態の角度位置）と、図５に示す状態の位置（即ち端末が開いた状態の角度位置）との２つの位置に定まるようにしてある。

次に、このようにして組み立てられたヒンジユニットが、端末内に配置される状態を図１を参照して説明する。
図１に示すように、本例のヒンジユニットは、携帯電話端末１を構成する筐体１００，２００の接合部であるヒンジ部１０１に配置される。２つの筐体１００，２００の間は、配線基板で電気的に接続する必要があり、フレキシブル基板４０を、ヒンジユニットの配置箇所に配置してある。フレキシブル基板４０の一端部４２は、第１筐体１００内の回路基板に接続させてあり、他端部４１は、第２筐体２００内の回路基板に接続させてある。フレキシブル基板４０の一端部４２は、図１に示したように、接続部材５０を介して、回路基板に接続される構成としてある。接続部材５０は、ヒンジユニットの第２のフレーム ２０の基板固定部２３に固定される。各筐体内の回路基板については、図示を省略してある。

フレキシブル基板４０の中間部は、ヒンジユニットの第１のフレーム１０の円柱部１３に巻回させた上で、筐体１００と筐体２００との間を接続するようにしてある。

また、本例においては、図１に示すように、第２筐体２００側に固定される第１フレーム１０の連結部１４の下部（第１筐体と接する面と反対側の面）に、携帯電話端末としての無線通信用に必要なアンテナ６０を配置するようにしてある。アンテナ６０としては、例えばチップアンテナなどの端末内蔵用として比較的小型に構成されたアンテナであり、無線通信回路に接続してある。但し、アンテナ６０については、筐体内でのアンテナの配置位置を示したものであり、第１のフレーム１０にアンテナ６０が固定されるとは限らない。

次に、このように構成されるヒンジユニットが内蔵される、本例の携帯電話端末の全体構成の例を、図４及び図５を参照して説明する。図４は、携帯電話端末を閉じた状態の斜視図であり、図５は、携帯電話端末を開いた状態の斜視図である。図４に示すように、本例の携帯電話端末１は、第１筐体１００と第２筐体２００とを、ヒンジ部１０１内の上述したヒンジユニットで回動自在に接合して、開閉できる構成としてある。

本例の携帯電話端末１は、図４に示すように、閉じた状態で外側に露出する第１筐体１００の表面１０２に、サブ表示画面１０３が配置してあり、さらに、９個のキー１１１〜１１９が配置してある。キー１１１〜１１９は、縦３個×横３個の配列としてある。このキー１１１〜１１９は、主として、携帯電話端末１が内蔵すオーディオ再生機能を操作するためのキーである。即ち、曲の再生開始及び停止用のキー、曲の順送り操作用のキー、曲の戻し操作用のキー、音量アップ用のキー、音量ダウン用のキー、オプション操作用のキー、操作のクリア用のキーなどが配置してある。キーを構成する操作ボタンの表面には、それの操作種類を示す図形、記号、文字が印刷などで示してある。また、キー１１１〜１１９の内の一部のキーは、携帯電話端末１が内蔵するカメラ機能の操作キーとしても使用される。

本例のそれぞれのキー１１１〜１１９は、キーを構成する部材が円形形状としてあり、各キー１１１〜１１９の周辺部に、環状透明部１１１ａ〜１１９ａを設けてある。環状透明部１１１ａ〜１１９ａは、後述する照明用の機構により点灯させることができる。キー１１１〜１１９は、いわゆる押しボタンとして機能するキーであり、ユーザが各キー１１１〜１１９を表面側から押すことで、そのキーを構成する部材が押し下げられて、内部の接点部がオン状態になるキーである。

図５に示すように、携帯電話端末１の第１筐体１００の内面部１０４には、メイン表示画面１０５と、スピーカ１０６と、カメラ部１０７などが配置してある。
第２筐体２００の内面２０１には、マイクロフォン２０２と、複数のキー２１１と、ジョグシャトル操作部２１２などが配置してある。キー２１１としては、１，２，３…９，０の数字や記号に対応したダイヤルキー、発信キー、終了キー、各種機能キーなどが、携帯電話端末として一般的な配置で用意してある。

このように構成される折り畳み型の携帯電話端末１が備えるヒンジユニットとして、図１から図３に示したヒンジユニットを適用したことで、ヒンジユニットそのものが、金属製のシャフト３１，３２を回動軸としてあり、ヒンジユニットそのものを小型に構成することができ、携帯電話端末の小型化に貢献する。
そして本例の場合には、シャフトを２本のシャフト３１，３２に分割した構成として、その２本のシャフト３１，３２が所定の間隔を開けて配置される構成としたことで、金属製のシャフトが、携帯電話端末１内の電気的な部品に与える影響を抑えることができる。特に、アンテナ６０に対する悪影響を最小限に抑えることができる。従って、図１に示すように、アンテナ６０をヒンジユニットの近傍に配置することが可能となり、携帯電話端末としての無線通信特性を改善できると共に、アンテナ配置の自由度が向上して、端末の小型化に貢献する。また本例の場合には、第１のフレーム１０と第２のフレーム２０の双方ともに、樹脂成型した部品としたので、その点からもアンテナなどへの影響を抑えることができる。フレキシブル基板４０内の各配線で伝送される信号への影響も抑えることができる。

なお、図４及び図５に示した携帯電話端末の形状の例は、一例を示したものであり、この形状に限定されるものではない。
また、上述した実施の形態においては、携帯電話端末が備えるヒンジユニットに適用した例としたが、ポータブルオーディオ機器や、携帯用ゲーム機器などの、２つの筐体で構成された各種折り畳み型の電子機器のヒンジ機構に、同様のヒンジユニットを適用してもよい。

また、筐体内でのアンテナの配置位置についても、図１に示した位置に限定されるものではなく、ヒンジユニットの近傍であれば、同様の効果を有する。

本発明の一実施の形態の例によるヒンジユニットの構成例を示す斜視図である。 図１例のヒンジユニットの断面図である。 図１例のヒンジユニットの分解斜視図である。 図１例のヒンジユニットを組み込んだ携帯電話端末の例（閉じた状態の例）を示す斜視図である。 図１例のヒンジユニットを組み込んだ携帯電話端末を開いた状態で示した斜視図である。 従来のヒンジ機構の一例を示す分解斜視図である。 従来のヒンジ機構の別の例を示す分解斜視図である。

符号の説明

１…携帯電話端末、１０…第１のフレーム、１１，１２…基板固定部、１３…円柱部、１５，１６…シャフト挿入用孔、２０…第２のフレーム、２１，２２…シャフト貫通部、２３…基板固定部、２４，２５…シャフト貫通用孔、３１，３２…シャフト、３３…バネ、３４…可動カム、３５…固定カム、４０…フレキシブル基板、５０…接続部材、６０…アンテナ、１００…第１筐体、１０１…ヒンジ部、２００…第２筐体

Claims (4)

1. 第１の筐体側に接続される第１のフレームと、第２の筐体側に接続される第２のフレームとが、シャフトで回動可能に接続されたヒンジユニットにおいて、
   前記シャフトとして、第１のシャフトと第２のシャフトを備え、
   前記第１のフレームとして、
   一端に前記第１のシャフトが挿入され、他端に前記第２のシャフトが挿入され、挿入された前記第１及び第２のシャフトが、所定の間隔を開けた状態で保持され、前記第１のシャフトが保持された箇所と前記第２のシャフトが保持された箇所との間を一体に接続する円柱部を有する基部と、
   前記基部の前記第１のシャフトの挿入箇所の近傍及び前記第２のシャフトの挿入箇所の近傍と連結されて、前記第１の筐体側に固定される接続部とを有し、
   前記第２のフレームとして、
   前記第１のシャフトを貫通させる第１のシャフト貫通部と、
   前記第２のシャフトを貫通させる第２のシャフト貫通部と、
   前記第１のシャフト貫通部と前記第２のシャフト貫通部とを連結し、前記第２の筐体側に固定される接続部とを有し、
   前記第１のフレームの基部の円柱部の外周にフレキシブル配線基板を巻回できる構成とし、前記フレキシブル配線基板で、前記第１の筐体内の回路と前記第２の筐体内の回路とを接続した
   ヒンジユニット。
2. 請求項１記載のヒンジユニットにおいて、
   前記第１のシャフト及び／又は前記第２のシャフトには、カム部品を挿通させて、該カム部品により、前記第１のフレームと前記第２のフレームとの回動位置が、第１の角度位置及び第２の角度位置に定まるようにした
   ヒンジユニット。
3. 第１の筐体と第２の筐体とを回動自在に接続して構成される携帯端末において、
   前記第１の筐体側に接続される第１のフレームと、
   第２の筐体側に接続される第２のフレームと、
   前記第１のフレームと前記第２のフレームとを回動可能に接続する第１のシャフトと第２のシャフトを備え、
   前記第１のフレームとして、
   一端に前記第１のシャフトが挿入され、他端に前記第２のシャフトが挿入され、挿入された前記第１及び第２のシャフトが、所定の間隔を開けた状態で保持され、前記第１のシャフトが保持された箇所と前記第２のシャフトが保持された箇所との間を一体に接続する円柱部を有する基部と、
   前記基部の前記第１のシャフトの挿入箇所の近傍及び前記第２のシャフトの挿入箇所の近傍と連結されて、前記第１の筐体側に固定される接続部とを有し、
   前記第２のフレームとして、
   前記第１のシャフトを貫通させる第１のシャフト貫通部と、
   前記第２のシャフトを貫通させる第２のシャフト貫通部と、
   前記第１のシャフト貫通部と前記第２のシャフト貫通部とを連結し、前記第２の筐体側に固定される接続部とを有し、
   前記第１のフレームの基部の円柱部の外周にフレキシブル配線基板を巻回できる構成とし、前記フレキシブル配線基板で、前記第１の筐体内の回路と前記第２の筐体内の回路とを接続した
   携帯端末。
4. 請求項３記載の携帯端末において、
   前記第１フレーム又は前記第２のフレームに、当該携帯端末としての通信端末が備える通信回路に接続されたアンテナを配置した
   携帯端末。

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