JP2008196525A - ヒンジ機構および携帯端末 - Google Patents

Abstract

【課題】中間位置から一方向へのスライド移動についてセミオート開閉を実現し、かつ中間位置から逆方向へのスライド移動も許容するヒンジ装置および携帯端末を提供する。
【解決手段】第１プレートと第２プレートとを備え、前記第１プレートと第２プレートのいずれか一方に設けられたスライドガイドと、他方に設けられて該スライドガイドに沿ってスライド移動するスライド係合部と、前記第１プレートに第１接続部で接続され前記第２プレートに第２接続部で接続された付勢手段とを有するヒンジ機構に、前記第１プレートにおける前記第１接続部より前記スライド移動方向の一方側に設けられたカムと、前記第２プレートに設けられて前記第２接続部を前記スライド移動の移動方向と交差する方向へ変位許容する変位許容ガイドと、前記第２接続部に設けられて前記カムと当接する当接部とを備えた。
【選択図】図３

Description

この発明は、例えばスライド開閉式の携帯電話機やＰＤＡなどの携帯端末に用いられるようなヒンジ機構、およびこのヒンジ機構を備えた携帯端末に関する。

従来、携帯電話機の操作部の上に設けられたカバーを上下方向にスライド開閉するスライド装置が提案されている（特許文献１参照）。このスライド装置は、カバーが上下にスライド可能に本体に重合され、このカバーにバネの一端が接続され、本体にバネの他端が接続されている。このバネは、スライド方向の直角方向にバネの両端が並ぶ中立位置が、全開位置と全閉位置の中間あたりとなるように配置されている。この構成により、カバーをスライドさせると、中立位置を越えた時点から自動に全開位置または全閉位置まで開くセミオート開閉が実現されている。

しかし、上述したスライド装置は、全閉位置から全開位置まで一方向にスライド開閉できるだけであった。このため、全閉位置を中間位置としてこの中間位置から上下どちらにでもスライドできるものではなかった。

特開２００４−２５３５２６号公報

この発明は、上述の問題に鑑み、中間位置から一方向へのスライド移動についてセミオート開閉を実現し、かつ中間位置から逆方向へのスライド移動も許容するヒンジ装置および携帯端末を提供することを目的とする。

この発明は、第１筐体と第２筐体とで構成される携帯端末の前記第１筐体に装着される第１プレートと前記第２筐体に装着される第２プレートとを備え、前記第１プレートと第２プレートのいずれか一方に設けられたスライドガイドと、他方に設けられて該スライドガイドに沿ってスライド移動するスライド係合部と、前記第１プレートに第１接続部で接続され前記第２プレートに第２接続部で接続された付勢手段とを有するヒンジ機構であって、前記第１プレートにおける前記第１接続部より前記スライド移動方向の一方側に設けられたカムと、前記第２プレートに設けられて前記第２接続部を前記スライド移動の移動方向と交差する方向へ変位許容する変位許容ガイドと、前記第２接続部に設けられて前記カムと当接する当接部とを備えたヒンジ機構であることを特徴とする。

前記第１筐体と第２筐体は、例えば、一方を携帯端末の入力キーを備えたキー側筐体とし、他方を液晶表示部を備えた表示側筐体とで構成することができ、この逆とすることもできる。

前記第１プレートと前記第１接続部の接続は、直接接続する、あるいは別途の部材（取り付け部材、またはリンク機構となるアーム部材など）を利用して接続するなど、適宜の方法により接続することができる。

前記第２プレートと前記第２接続部の接続は、直接接続する、あるいは別途の部材（取り付け部材、またはリンク機構となるアーム部材など）を利用して接続するなど、適宜の方法により接続することができる。

前記当接部は、ローラやベアリングなど前記付勢手段と別の部材で形成する、または、前記付勢手段の一部に円形あるいは湾曲といった加工を行って形成するなど、カムに当接する部分で構成することができる。

この発明により、前記当接部が前記カムに当接した位置から、前記スライド移動の他方側へのスライド移動で前記付勢手段によるセミオート開閉を実現することができ、かつ、前記当接部が前記カムに当接した位置から、前記セミオート開閉と逆方向へのスライド移動を実現することができる。

この発明の態様として、前記当接部を、前記カムから離間してスライド移動している間、他の部材と当接しない位置に配置することができる。
これにより、前記当接部と前記カムが離間するセミオート開閉の間は、前記当接部が他の部材に当接して摩擦力が生じることを防止でき、スムーズなセミオート開閉を実現できる。

またこの発明の態様として、前記カムを、前記付勢手段による付勢方向と逆方向へ凸となる山形形状に形成し、かつ、前記当接部が前記山形形状の頂点を乗り越えて最大限スライド移動した状態でも該当接部が当接している大きさに形成することができる。

これにより、最大限スライド移動した状態から戻る方向へスライド移動させる際に、付勢手段の付勢力に逆らう力に加えてカムの山形形状を当接部が乗り越える力が必要となる。したがって、最大限スライド移動した状態で安定させることができ、また、最大限スライド移動した状態でのガタツキを防止することができる。

またこの発明の態様として、前記当接部がスライド移動してきて当接する前記カムの当接面を直線形状に形成することができる。
これにより、当接部が前記カムに当接して停止する位置を安定化することができ、製造過程での部品精度のばらつきによる停止位置のズレを最小限に抑えることができる。

またこの発明の態様として、前記付勢手段を、前記第１プレートと前記第２プレートのプレート平面に対して直角方向の肉厚が薄くなる扁平形状の断面を有するバネで形成することができる。
これにより、ヒンジ機構の全体の厚みを極力薄くすることができ、かつ十分な付勢力を得ることができる。

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筐体とを備えた携帯端末とすることができる。
これにより、例えばスライド移動する前記当接部が前記カムに最初に当接した停止位置を中間位置とし、この中間位置から一方向へスライド移動するセミオート開閉と、逆方向へのスライド開閉とを実現することができる。

この発明により、中間位置から一方向へのスライド移動についてセミオート開閉を実現し、かつ中間位置から逆方向へのスライド移動も許容するヒンジ装置および携帯端末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は携帯電話機１を正面右下側から見た分解斜視図であり、図２は携帯電話機１を背面右下側から見た分解斜視図であり、図３はヒンジ装置１０を正面右下側から見た斜視図であり、図４はヒンジ装置１０の背面側を裏返した状態で見た斜視図であり、図５はヒンジ装置１０を底面（図３の矢印Ａ方向）から見た底面図である。

携帯電話機１は、液晶表示部２２が設けられる表示側筐体２と、入力キー９４が設けられる入力側筐体９とが、ヒンジ装置１０で接続されて構成されている。

表示側筐体２は、正面視略長方形の表面カバー２１と、該表面カバー２１の背面を塞ぐ背面カバー２７とで、内部に実装される電子機器を覆っている。表面カバー２１の正面には、液晶表示部２２と、ファンクションキー２３とが設けられている。背面カバー２７の中央より少し下方位置には、表示側筐体２側の電子機器と入力側筐体９側の電子機器とを接続する接続ケーブルが通過するケーブル用穴２８が設けられている。

入力側筐体９は、表面カバー２１と同程度の大きさの略長方形の裏面カバー９７と、該裏面カバー９７の正面を塞ぐ正面カバー９１とで、内部に実装される電子機器を覆っている。正面カバー９１の正面には、上部にカメラ９２が設けられ、中央に前記接続ケーブルが通過するケーブル用穴９３が設けられ、下方に複数の入力キー９４が設けられている。

ヒンジ装置１０は、表示側筐体２に固着される表示側ユニット３と、入力側筐体９に固着される入力側ユニット６と、一端が表示側ユニット３に接続されて他端が入力側ユニット６に接続されるトーションバネ５とで構成されている。

表示側ユニット３は、表示側プレート３１と、リベット３３と、スライドガイド４１とで構成されている。

表示側プレート３１は、表示側筐体２よりも一回り小さい程度の大きさで正面視略長方形に形成されている。表示側プレート３１の左右両片は、断面コ字型に背面側へ曲げ加工されてガイド保持部３７が左右対称に形成されている。各ガイド保持部３７には、断面コ字型で表示側プレート３１の上下長さと同程度の長さのスライドガイド４１が左右対称に装着されている。これにより、両スライドガイド４１の対向面側に設けられたガイド溝４２（図２参照）が水平で平行に配置される。

表示側プレート３１の上下方向中央付近で一方のガイド溝４２側となる左側には、幅方向（ガイド溝４２の溝方向と直角の方向）に長いガイド穴３２が設けられている。このガイド穴３２にはリベット３３が幅方向へスライド可能に取り付けられる。表示側プレート３１の下部には、接続ケーブルが通過するケーブル用穴３８が設けられている。

入力側ユニット６は、入力側プレート７１と、カム６１とで構成されている。
入力側プレート７１は、上下方向（スライド移動方向）の長さが表示側プレート３１の半分より少し短い程度で、横幅が表示側ユニット３の両端のガイド溝４２内に入り込む程度の長方形に形成されている。この入力側プレート７１の左右両片は、図４に示すように断面が階段状に一段折り曲げられて、ガイド溝４２に係合する係合凸部７２が左右対称に形成されている。この左右の係合凸部７２は、上下方向に一直線に伸びており、両者が互いに平行となるように構成されている。これにより、左右両側の係合凸部７２がガイド溝４２に係合し、表示側プレート３１に対して入力側プレート７１が上下方向に安定して一直線にスライド移動するように構成されている。

入力側プレート７１の右上端部近傍には、リベット５９を装着する取付穴７３が設けられている。この取付穴７３にトーションバネ５の取付端部５３がリベット５９で取り付けられる。

入力側プレート７１の左下端部近傍には、カム６１を固着する取付穴７４，７４が設けられている。この取付穴７４，７４に、カム６１が回転や移動しないようにリベット６９，６９で固着される。また、固着されたカム６１は、一方（図示左側）の係合凸部７２に近接して配置され、他方（図示右側）の係合凸部７２へ向けて凸となる山形形状に形成されている。

トーションバネ５は、く字型形状の中央にコイル状部５２を有するバネであり、両端に取付端部５１，５３が設けられている。このトーションバネ５は、自然状態での取付端部５１と取付端部５３の間の直線距離が、表示側プレート３１と入力側プレート７１のスライド移動で取付端部５１と取付端部５３の間の直線距離が最も短くなった距離よりも長くなるように構成されている。したがって、トーションバネ５は、ヒンジ装置１０に組み込まれると、取付端部５１と取付端部５３を互いに離れる方向へ常に付勢する。
取付端部５１は、リベット５８およびリベット３３により表示側プレート３１のガイド穴３２に取り付けられ、幅方向に移動可能である。なお、取付端部５１は、トーションバネ５の付勢力により、幅方向外側、言い換えれば近接しているガイド溝４２側に向かって常時付勢されている。この取付端部５１を取り付けるリベット５８は、図５に示すようにローラ部５８ａを有している。このローラ部５８ａは、ガイド穴３２（図３参照）のどの位置に存在しても入力側プレート７１の係合凸部７２に当接しないように構成されている。

取付端部５３は、図１に示すように、リベット５９により入力側プレート７１の取付穴７３に取り付けられる。このとき、取付端部５３は、トーションバネ５全体が取付端部５３を中心に回転可能に取り付けられる。

このトーションバネ５は、断面が上下に押しつぶされた扁平形状の針金５ａ（図５参照）で形成されている。これにより、断面円形の針金で形成するよりも厚みを薄くすることができ、なおかつ必要な弾性力を確保することができる。

ヒンジ装置１０の主要部品の配置は、図５に示すように、前後に重ね合わせられた表示側プレート３１と入力側プレート７１の間に、トーションバネ５、ローラ部５８ａ、およびカム６１が挟まれている。そして、ローラ部５８ａとカム６１は、互いに当接するように、表示側プレート３１と入力側プレート７１の重ね合わせ方向の高さ位置が同一になるように配置されている。

図６および図７は、各状態のヒンジ装置１０を正面図により説明する説明図であり、図８は、ローラ部５８ａとカム６１の動作を正面図により説明する説明図であり、図９および図１０は、各状態の携帯電話機１を正面図により説明する説明図である。

まず、閉状態（中間状態）のとき、図９（Ａ）に示すように、携帯電話機１は、表示側筐体２と入力側筐体９が完全に重なった状態で停止している。このとき、図８（Ａ）に示すように、リベット５８のローラ部５８ａは、カム６１の係止面６１ａに当接して係止されている。このようにカム６１の係止面６１ａでリベット５８のローラ部５８ａが係止されているとき、図６（Ａ）に示すように、トーションバネ５の取付端部５１が取り付けられるリベット３３，５８の中心位置は、取付端部５３が取り付けられるリベット５９の中心位置より、距離Ｌ１だけ下方に位置している。そして、トーションバネ５は少し曲げられた状態となっている。これにより、リベット３３，５８は左下方向へ付勢されている。従って、ヒンジ装置１０および携帯電話機１は、ガタツクことなく安定して停止する。

また、図８（Ａ）に示した係止面６１ａは、図示右下がりに傾斜した直線状の斜面に形成されている。これによって、リベット３３，５８が係止される位置が製品によってばらつかないようにされている。つまり、仮に係止面６１ａが湾曲した曲面であれば、製造上のバラツキによってリベット３３，５８の係止位置がズレやすくなるが、直線とすることでこれを防止している。

この閉状態から、図９（Ｂ）に示すように表示側筐体２が上方へスライド移動されると、図６（Ａ）に示す上方中立状態となるときがある。この上方中立状態では、トーションバネ５の取付端部５１が取り付けられるリベット３３，５８の中心位置は、取付端部５３が取り付けられるリベット５９の中心位置と上下方向に同一位置となり、この上下方向の距離Ｌ２は０となる。この上方中立状態で利用者が手を離すと、表示側筐体２と入力側筐体９はバランスが保たれて停止するが、これより少しでも表示側筐体２を上方へスライドさせると、以降はトーションバネ５の付勢力によって、図６（Ｃ）および図９（Ｃ）に示す上方全開状態まで自動的にスライド移動する。なお、前記上方中立状態から表示側筐体２を少しでも下方へスライドさせると、図６（Ａ）および図９（Ａ）に示した全閉状態まで自動的にスライド移動する。

図６（Ｃ）および図９（Ｃ）に示す上方全開状態では、トーションバネ５の取付端部５１が取り付けられるリベット３３，５８の中心位置は、取付端部５３が取り付けられるリベット５９の中心位置より、距離Ｌ３だけ上方に位置している。ここで、図示では省略しているが、上方全開状態で互いに当接してスライド移動を係止する係止部を、表示側ユニット３と入力側ユニット６にそれぞれ設けておくとよい。またこの係止部は、表示側ユニット３と入力側ユニット６ではなく、表示側筐体２と入力側筐体９にそれぞれ設けても良い。この係止部により、上方全開状態でトーションバネ５の付勢力をかけ続けて係止することができ、上方全開状態で表示側筐体２と入力側筐体９がガタツクことなく安定して停止することができる。

ここまでに説明した（Ａ）〜（Ｃ）への状態変化では、トーションバネ５の付勢力を利用したセミオート開閉を実現できる。そして、（Ｃ）に示した上方全開状態では、図９（Ｃ）に示すように、入力側筐体９の入力キー９４が全て露出し、利用者は入力キー９４を操作して携帯電話機１で架電する、住所録を見る、メールを送信する、インターネットを閲覧するといった操作を行うことができる。

（Ａ）に示した状態から、図１０（Ｄ）に示すように、利用者によって表示側筐体２が下方へスライド移動されると、図８（Ｄ）に示すように、ローラ部５８ａがカム６１の係止面６１ａを乗り越えて中間斜面６１ｂに当接する。このとき、図７（Ｄ）に示すように、リベット３３，５８は、トーションバネ５の付勢力に逆らってガイド穴３２を右方向に移動する。またこのとき、トーションバネ５の取付端部５１が取り付けられるリベット３３，５８の中心位置は、取付端部５３が取り付けられるリベット５９の中心位置より、距離Ｌ４だけ下方に位置しており、この距離Ｌ４は上述した距離Ｌ１（図６（Ａ）参照）よりも長くなっている。

利用者によって表示側筐体２がさらに下方へスライド移動されると、図７（Ｅ）および図８（Ｅ）に示すように、ローラ部５８ａが中間斜面６１ｂを乗り越えて後段斜面６１ｃに当接する。ここで、係止面６１ａおよび中間斜面６１ｂは斜面が右上を向いていたが、後段斜面６１ｃの斜面が右下を向いているため、トーションバネ５の付勢力によってローラ部５８ａが一気に下方へスライド移動しようとする。しかし、表示側ユニット３と入力側ユニット６には、この状態でスライドを係止する係止部（図示省略）が設けられており、これ以上スライド移動しないように係止される。これにより、トーションバネ５の付勢力がかかり続ける状態でスライド移動を係止でき、ガタツキなく安定して停止することができる。

このとき、トーションバネ５の取付端部５１が取り付けられるリベット３３，５８の中心位置は、取付端部５３が取り付けられるリベット５の中心位置より、距離Ｌ５だけ下方に位置しており、この距離Ｌ５は上述した距離Ｌ４（図７（Ｄ）参照）よりも長くなっている。
なお、前記係止部は、表示側ユニット３と入力側ユニット６に設けるのではなく、表示側筐体２と入力側筐体９に設けても良い。

このように下方全開状態までスライド移動させると、図１０（Ｅ）に示すようにカメラ９２が露出する。これにより、カメラ９２を用いて撮影できる状態となり、上方全開状態とは異なる機能を利用者に提供できる状態となる。

以上に説明した構成および動作により、携帯電話機１は、（Ａ）に示した全閉状態から、（Ｃ）に示した上方全開状態と、（Ｅ）に示した下方全開状態の両方へスライド開閉することができる。

上方へスライド移動する際には、（Ｂ）に示した中立位置まで手動でスライド移動させれば、それ以降はトーションバネ５の付勢力によって自動でスライド移動するセミオート開閉を実現することができる。

また、ローラ部５８ａは、係合凸部７２に接触しない構成となっているため、少なくとも（Ａ）に示す全閉状態から（Ｃ）に示す上方全開状態までの間でスライド移動する際にローラ部５８ａと係合凸部７２の間に摩擦力が生じることがない。これにより、（Ａ）に示す全閉状態から（Ｃ）に示す上方全開状態までのスライド移動をスムーズに行うことができ、また部品の磨耗を防止することができる。

また、カム６１は、ローラ部５８ａがスライド移動する途中で当接する位置に配置しているため、１つのトーションバネ５の付勢力を、上方へのスライド開閉と下方へのスライド開閉の両方で作用させることができる。従って、全閉状態から上下両方へのスライド開閉をシンプルな構造で実現できる。しかも、全閉状態、上方全開状態、下方全開状態のいずれの停止位置でも、トーションバネ５の付勢力がかかりつづける状態で停止するため、いずれの停止状態でもガタツキなく安定して停止することができる。

また、上方へのスライド開閉は、トーションバネ５の付勢力のみを利用してセミオート開閉を実現し、下方へのスライド開閉は、トーションバネ５の付勢力とカム６１を利用してセミオート開閉を実現しているため、上方へのスライド移動と下方へのスライド移動とで、スライド移動距離やスライド操作に必要な力やスライド操作の操作感を異ならせることができる。これにより、利用者は携帯電話機１を見ずに開閉操作しても、上方へスライド移動させたのか下方へスライド移動させたのかを操作感覚だけで認識することができる。特に、本実施形態では、下方へのスライド移動よりも上方へのスライド移動の方が軽い力で移動できるように構成しているため、着信時などすばやく開閉したい際に容易に上方へスライド移動できる。

また、近年薄型化が求められる携帯電話機に対して、全体の厚みが薄いヒンジ装置１０を提供することができる。
なお、以上の実施形態では、カム６１を１段の山形形状に形成したが、２段や３段などの多段の山形形状に形成してもよい。この場合、スライド停止位置を増加させることができる。

また、カム６１は、入力側プレート７１と別部材で形成したが、入力側プレート７１を加工することでカム部分を入力側プレート７１に一体的に形成してもよい。この場合は部品点数を削減することができ、上述した実施形態と同一の作用効果を奏することができる。

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２筐体は、表示側筐体２に対応し、
付勢手段およびバネは、トーションバネ５に対応し、
第１筐体は、入力側筐体９に対応し、
ヒンジ機構は、ヒンジ装置１０に対応し、
第２プレートは、表示側プレート３１に対応し、
変位許容ガイドは、ガイド穴３２に対応し、
スライドガイドは、ガイド溝４２に対応し、
第２接続部は、取付端部５１に対応し、
第１接続部は、取付端部５３に対応し、
当接部は、ローラ部５８ａに対応し、
カムの当接面は、係止面６１ａに対応し、
山形形状の頂点は、中間斜面６１ｂと後段斜面６１ｃの接続部分に対応し、
第１プレートは、入力側プレート７１に対応し、
スライド係合部および他の部材は、係合凸部７２に対応し、
付勢手段による付勢方向は、図６〜図１０の図示左右方向および図示斜め左右方向に対応し、
スライド移動方向は、図６〜図１０の図示上下方向に対応し、
スライド移動方向の一方側は、図６〜図１０の図示下方側に対応し、
スライド移動の移動方向と交差する方向は、図６〜図１０の図示左右方向に対応するが、
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。

携帯電話機を正面右下側から見た分解斜視図。 携帯電話機を背面右下側から見た分解斜視図。 ヒンジ装置を正面右下側から見た斜視図。 ヒンジ装置の背面側を裏返した状態で見た斜視図。 ヒンジ装置を底面から見た底面図。 各状態のヒンジ装置を正面図により説明する説明図。 各状態のヒンジ装置を正面図により説明する説明図。 ローラ部とカムの動作を正面図により説明する説明図。 各状態の携帯電話機を正面図により説明する説明図。 各状態の携帯電話機を正面図により説明する説明図。

符号の説明

１…携帯電話機、２…表示側筐体、５…トーションバネ、９…入力側筐体、１０…ヒンジ装置、３１…表示側プレート、３２…ガイド穴、４２…ガイド溝、５１…取付端部、５３…取付端部、５８ａ…ローラ部、６１…カム、６１ａ…係止面、６１ｂ…中間斜面、６１ｃ…後段斜面、７１…入力側プレート、７２…係合凸部

Claims (6)

1. 第１筐体と第２筐体とで構成される携帯端末の前記第１筐体に装着される第１プレートと前記第２筐体に装着される第２プレートとを備え、
   前記第１プレートと第２プレートのいずれか一方に設けられたスライドガイドと、
   他方に設けられて該スライドガイドに沿ってスライド移動するスライド係合部と、
   前記第１プレートに第１接続部で接続され前記第２プレートに第２接続部で接続された付勢手段とを有するヒンジ機構であって、
   前記第１プレートにおける前記第１接続部より前記スライド移動方向の一方側に設けられたカムと、
   前記第２プレートに設けられて前記第２接続部を前記スライド移動の移動方向と交差する方向へ変位許容する変位許容ガイドと、
   前記第２接続部に設けられて前記カムと当接する当接部とを備えた
   ヒンジ機構。
2. 前記当接部を、前記カムから離間してスライド移動している間、他の部材と当接しない位置に配置した
   請求項１記載のヒンジ機構。
3. 前記カムを、前記付勢手段による付勢方向と逆方向へ凸となる山形形状に形成し、かつ、前記当接部が前記山形形状の頂点を乗り越えて最大限スライド移動した状態でも該当接部が当接している大きさに形成した
   請求項１または２記載のヒンジ機構。
4. 前記当接部がスライド移動してきて当接する前記カムの当接面を直線形状に形成した
   請求項１、２または３記載のヒンジ機構。
5. 前記付勢手段を、前記第１プレートと前記第２プレートのプレート平面に対して直角方向の肉厚が薄くなる扁平形状の断面を有するバネで形成した
   請求項１から４のいずれか１つに記載のヒンジ機構。
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筐体とを備えた
   携帯端末。

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