(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
樹脂により形成されると共に一方の端部から他方の端部に至る間に穴が形成されていない１本の梁構造とされており、一対の端部間に湾曲部を有する樹脂ばねと、
金属の線材により形成されており、一対の端部間に湾曲部を有する金属ばねとを有し、
前記樹脂ばねの前記端部と前記金属ばねの前記端部とを固定すると共に、固定状態において前記樹脂ばねと前記金属ばねとが同一平面上に位置するよう構成したばねユニットであって、
前記湾曲部と前記端部との間の少なくとも一箇所に、前記樹脂ばねと前記金属ばねが係合する係合部を形成し、
前記端部及び前記係合部以外の部位において、前記樹脂ばねと前記金属ばねとが離間するよう構成したことを特徴とするばねユニット。
【請求項２】
前記係合部は、前記樹脂ばねの前記湾曲位置と前記端部との中間位置よりも、前記端部に近い位置に設定されていることを特徴とする請求項１記載のばねユニット。
【請求項３】
前記係合部は、前記金属ばねの前記湾曲位置と前記端部との中間位置よりも、前記端部に近い位置に設定されていることを特徴とする請求項１又は２記載のばねユニット。
【請求項４】
前記金属ばねは、該金属ばねの端部が前記樹脂ばねの端部の外周部に巻回されることにより前記樹脂ばねに固定されることを特徴とする請求項１記載のばねユニット。
【請求項５】
ベースプレートと、
該ベースプレートにスライド可能に取り付けられたスライドプレートと、
前記ベースプレートと前記スライドプレートとの間に配設され、前記スライドプレートを前記ベースプレートに対してスライド方向に付勢する請求項１乃至４のいずれか一項に記載のばねユニットとを有することを特徴とするスライド機構。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はばねユニット及びスライド機構に係り、特に薄型化を図ったばねユニット及びスライド機構に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、電子機器の一種として操作キー等が配設された固定筐体に対して液晶表示装置等が配設された移動筐体をスライド可能な構成とした携帯電話機やゲーム装置が提供されている。この種の電子機器には、固定筐体に対する移動筐体のスライド動作を可能とするためにスライド機構が内設されている。
【０００３】
この電子機器に適用されるスライド機構は、内部にばねユニットが組み込まれている。このスライド機構は、操作者が固定筐体に対して移動筐体を所定位置まで移動させるまでは閉方向に移動付勢し、また所定位置以上に移動させた後は移動筐体を開方向に付勢される構成とされている。これにより、電子機器の操作性の向上を図ることができる。
【０００４】
また、ばねユニットには各種構造のばねが用いられるが、その一つとして金属よりなる複数の線ばねを組み込んだ構成のばねユニットが知られている（特許文献１参照）。この特許文献１に開示されたばねユニットでは、撓み量に対する荷重を増大させるために複数（３本）の線ばねを等間隔で配置し、その端部を連結部材を用いて電子機器の筐体に連結する構成とされていた。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００９−１３３４９５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、金属よりなる複数の線ばねを組み込んだ構成のばねユニットでは、重量が重くなるという問題点があった。また、ばねユニットの小型化のためには線ばね数は少ない方がよいが、ばねユニットに印加される荷重が大きい場合には、従来のばねユニットでは必然的に線ばね数が増大し、ばねユニットが大型化してしまうという問題点があった。
【０００７】
本発明は上記の点に鑑みてなされたものであり、小型化で高荷重に対応しうるばねユニット及びスライド機構を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記の課題は、第１の観点からは、
樹脂により形成されると共に一方の端部から他方の端部に至る間に穴が形成されていない１本の梁構造とされており、一対の端部間に湾曲部を有する樹脂ばねと、
金属の線材により形成されており、一対の端部間に湾曲部を有する金属ばねとを有し、
前記樹脂ばねの前記端部と前記金属ばねの前記端部とを固定すると共に、固定状態において前記樹脂ばねと前記金属ばねとが同一平面上に位置するよう構成したばねユニットであって、
前記湾曲部と前記端部との間の少なくとも一箇所に、前記樹脂ばねと前記金属ばねが係合する係合部を形成し、
前記端部及び前記係合部以外の部位において、前記樹脂ばねと前記金属ばねとが離間するよう構成したことを特徴とするばねユニットにより解決することができる。
【発明の効果】
【０００９】
開示の発明によれば、金属に対して軽量である樹脂ばねを含むため、ばねユニットとしての軽量化を図ることができる。また、湾曲部と端部との間に樹脂ばねと金属ばねが係合する係合部を形成し互いを干渉させることにより、ばね特性を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】図１は本発明の一実施形態であるばねユニットを示しており、（Ａ）は斜視図、（Ｂ）は平面図である。
【図２】図２は本発明の一実施形態であるばねユニットの樹脂ばねを示しており、（Ａ）は斜視図、（Ｂ）は平面図である。
【図３】図３は本発明の一実施形態であるばねユニットの金属ばねを示しており、（Ａ）は斜視図、（Ｂ）は平面図である。
【図４】図４は、本発明の一実施形態であるばねユニットのばね特性を比較例と共に示す図である。
【図５】図５は本発明の一実施形態であるスライド機構を示しており、（Ａ）は分解斜視図、（Ｂ）は斜視図である。
【図６】図６は本発明の一実施形態であるスライド機構を搭載した電子機器を示しており、（Ａ）は開状態を示す斜視図、（Ｂ）は閉状態を示す斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
次に、本発明の実施の形態について図面と共に説明する。
【００１２】
図１は、本発明の一実施形態であるばねユニット１０を説明するための図である。図１（Ａ）はばねユニット１０の斜視図、図１（Ｂ）はばねユニット１０の平面図である。
【００１３】
本実施形態に係るばねユニット１０は、一つの樹脂ばね１１と、一つの金属ばね１２とを有した構成とされている。このばねユニット１０は、例えば携帯電話機やゲーム装置等の電子機器に搭載されるスライド機構２０（図５参照）に、アクチュエータとして適用されるものである。
【００１４】
先ず、樹脂ばね１１について説明する。
【００１５】
図２（Ａ）は樹脂ばね１１の斜視図であり、図２（Ｂ）は樹脂ばね１１の平面図である。樹脂ばね１１は、弾性変形可能な樹脂を一体成形したものである。この樹脂ばね１１は、一対の端部１１ｃ，１１ｄ（図中Ｘ１方向側の端部１１ｃと、Ｘ２方向側の端部１１ｄ）の間に湾曲部１１ａが形成された構成とされている。
【００１６】
また、湾曲部１１ａと端部１１ｃとの間、及び湾曲部１１ａと端部１１ｄとの間には延出部１１ｂが形成されている。よって、樹脂ばね１１は全体として円弧形状とされている。
【００１７】
また、樹脂ばね１１は、単一梁構造とされている。ここで、単一梁構造とは、一方の端部１１ｃから他方の端部１１ｄに至る間に穴が形成されておらず、１本の梁構造とされているものいう。
【００１８】
また本実施形態では、一対の端部１１ｃ，１１ｄ間における断面積は略同一面積となるよう設定されている。しかしながら、樹脂ばね１１のばね特性を調整するため、断面積を適宜変更することも可能である。
【００１９】
更に、本実施形態では、樹脂ばね１１の材質としてポリエーテルエーテルケトン（PEEK）を用いている。このPEEKは、耐疲労性、耐磨耗性、法安定性、耐薬品性等に優れると共に加工性にも優れているため、樹脂ばね１１の材質として有効である。なお、樹脂ばね１１の材質はPEEKに限定されるものではなく、他の樹脂材料を使用することも可能である。
【００２０】
端部１１ｃ，１１ｄの中央部には、後述するスライド機構２０のベースプレート２１又はスライドプレート２２にばねユニット１０を取り付けるためのピン１７が挿通されるピン挿入孔１１ｆが形成されている。また、端部１１ｃ，１１ｄの外周部には、後述する金属ばね１２の端部１２ｃが固定される。
【００２１】
また、延出部１１ｂの端部１１ｃに近い位置の外側、及び延出部１１ｂの端部１１ｄに近い位置の外側には、後述する係合部１５を構成する干渉部１１ｅが形成されている。この干渉部１１ｅの具体的な形成位置は、湾曲部１１ａと端部１１ｃとの中間位置よりも端部１１ｃに近い位置、及び湾曲部１１ａと端部１１ｄとの中間位置よりも端部１１ｄに近い位置に設定されている。
【００２２】
次に、金属ばね１２について説明する。
【００２３】
図３（Ａ）は金属ばね１２の斜視図であり、図３（Ｂ）は金属ばね１２の平面図である。金属ばね１２は、ばね鋼等のばね材料の線材を整形した線ばねである。この金属ばね１２は、一対の端部１２ｃ，１２ｃ（図中Ｘ１方向側の端部１２ｃと、Ｘ２方向側の端部１２ｃ）の略中央位置に湾曲部１２ａが形成された構成とされている。
【００２４】
また、湾曲部１２ａと端部１２ｃとの間、及び湾曲部１２ａと端部１２ｄとの間には、各々略直線状の延出部１２ｂが形成されている。よって、金属ばね１２は全体として略「へ」の字形状とされている。
【００２５】
この金属ばね１２の湾曲部１２ａ及び、前記した樹脂ばね１１の湾曲部１１ａの曲率は適宜設定することが可能である。また、各湾曲部１１ａ，１２ａの曲率は、互いに同じ曲率としても、また異なる曲率とすることも可能である。
【００２６】
金属ばね１２の断面形状は、本実施形態では矩形状とされている（図３参照）。しかしながら、金属ばね１２の断面形状はこれに限定されるものではなく、円形，樽型形状，楕円形状等の他の断面形状とすることも可能である。
【００２７】
また、延出部１２ｂの端部１２ｃに近い位置の内側、及び延出部１２ｂの端部１２ｄに近い位置の内側には、後述する係合部１５を構成する干渉部１２ｅが形成されている。この干渉部１２ｅの具体的な形成位置は、湾曲部１２ａと端部１２ｃとの中間位置よりも端部１２ｃに近い位置、及び湾曲部１２ａと端部１２ｄとの中間位置よりも端部１２ｃに近い位置に設定されている。
【００２８】
ばねユニット１０は、上記構成の樹脂ばね１１と金属ばね１２とを組み合わせ、金属ばね１２の端部１２ｃ，１２ｄと、樹脂ばね１１の各端部１１ｃ，１１ｄとを固定して一体化した構成とされている。
【００２９】
この際、金属ばね１２の各端部１２ｃ，１２ｄは、樹脂ばね１１の端部１１ｃ，１１ｄに約１８０°にわたり巻回されることにより、樹脂ばね１１の端部１１ｃ，１１ｄと金属ばね１２の端部１２ｃ，１２ｄは固定される。
【００３０】
また本実施形態に係るばねユニット１０は、各ばね１１，１２の端部１１ｃ，１２ｃと端部１１ｄ，１２ｄとが対向する側を内側とした場合、金属ばね１２が樹脂ばね１２の外側に配設された構成とされている。即ち、金属ばね１２は、樹脂ばね１１に対してＹ１方向側に配設された構成とされている。更にばねユニット１０では、樹脂ばね１１と金属ばね１２とが一体化した状態において、樹脂ばね１１と金属ばね１２が同一平面上に位置するよう構成されている。この構成とすることにより、ばねユニット１０の薄型化を図ることができる。
【００３１】
なお、ここで“同一面”とは、ピン挿入孔１１ｆの中心軸に直行する面であり、かつピン挿入孔１１ｆの中心位置を結ぶ線分（図１に矢印Ａで示す一点鎖線）を含む面をいうものとする。
【００３２】
また本実施形態に係るばねユニット１０は、従来の金属の線材のみからなるばねユニットと異なり、ばねの一部に軽量の樹脂ばね１１を用いている。このため、ばねユニット１０としての軽量化を図ることができる。
【００３３】
次に、ばねユニット１０を組み込んだ本発明の一実施形態であるスライド機構２０について説明する。
【００３４】
図５は、ばねユニット１０を組み込んだスライド機構２０を示している。図５（Ａ）はスライド機構２０の分解斜視図であり、図５（Ｂ）はスライド機構２０の組み立てられた状態の斜視図である。また、図６はスライド機構２０を組み込んだ電子機器４０を示している。
【００３５】
スライド機構２０は、大略するとベースプレート２１、スライドプレート２２、及びばねユニット１０等を有した構成とされている。このスライド機構２０は、例えば図６に示すような第１の筐体４１に対して第２の筐体４２がスライドする構成の携帯電話機等の電子機器４０に適用される。
【００３６】
ベースプレート２１は、携帯電話の各種キー等が配設された第１の筐体４１に固定されるものである。スライドプレート２２は、液晶表示装置等が配設される第２の筐体４２に固定されるものである。
【００３７】
ベースプレート２１は、その両側にガイド部材２６が設けられている。このガイド部材２６は、図中矢印Ｃ１，Ｃ２方向に延在するよう形成されている。またスライドプレート２２の両側長手方向に延在する側縁部２５は、このガイド部材２６にスライド可能に係合した構成とされている。これにより、スライドプレート２２はベースプレート２１に対してＣ１，Ｃ２方向にスライド可能な構成とされている。
【００３８】
ばねユニット１０は、一方の端部１１ｃ，１２ｃがピン１７（１７ａ）によりベースプレート２１に回転可能に取り付けられると共に、他方の端部１１ｄ，１２ｄがピン１７（１７ｂ）によりスライドプレート２２に回転可能に取り付けられている。これにより、ばねユニット１０の弾性力は、ベースプレート２１とスライドプレート２２との間に作用する。
【００３９】
なお、ストッパ２７は、ベースプレート２１に対してスライドプレート２２がＣ１方向限度位置、及びＣ２方向限度位置に移動した際にベースプレート２１と当接し、それ以上の移動を規制するものである。
【００４０】
図５（Ｂ）及び図６（Ａ）は、第１の筐体４１に対して第２の筐体４２が開いた開状態を示している。この開状態では、スライドプレート２２はベースプレート２１に対してＣ１方向にスライドしている。この開状態では、ばねユニット１０はスライドプレート２２をベースプレート２１に対してＣ１方向に移動付勢するよう弾性力を作用させている。
【００４１】
この開状態から第２の筐体４２を矢印Ｃ２方向に移動させると、一対のピン１７ａ，１７ｂは漸次近接するため、ばねユニット１０の端部１１ｃ，１２ｃと端部１１ｄ，１２ｄも漸次近接する。これにより、樹脂ばね１１及び金属ばね１２は、折曲部１１ａ，１２ａの角度が小さくなるよう弾性変形し、これにより弾性力を蓄成する。
【００４２】
ばねユニット１０の樹脂ばね１１及び金属ばね１２が最も収縮（変形）された状態を中間状態とすると、スライドプレート２２が開状態からこの中間位置に至るまでの間は、ばねユニット１０が発生する弾性力はベースプレート２１に対してスライドプレート２２をＣ１方向に移動させるよう作用する。よって、スライドプレート２２の移動操作を中間状態に至る前に停止すると、スライドプレート２２はばねユニット１０の発生する弾性力により再び開状態に戻る。
【００４３】
これに対し、中間状態よりも更にスライドプレート２２をＣ２方向にスライドさせると、スライドプレート２２に対するばねユニット１０による弾性力の付勢方向は反転し、よってばねユニット１０の弾性力は、ベースプレート２１に対してスライドプレート２２を閉じる方向（図中矢印Ｃ２方向）に向け作用する。
【００４４】
よって、中間状態よりもスライドプレート２２をＣ２方向にスライドさせると、その後は操作を解除してもスライドプレート２２はばねユニット１０の発生する弾性力により自動的に閉状態（図５（Ｂ）に示す状態）までスライドする。よって、ばねユニット１０は、いわゆるセミオートのスライド機構として機能する。なお、スライドプレート２２を閉状態から開状態に戻す動作は、上記の動作の逆の動作となる。
【００４５】
ここで、上記の如く用いられる本実施形態に係るばねユニット１０の動作について説明する。
【００４６】
図１は、ばねユニット１０に対して荷重が印加されていない状態（以下、荷重開放状態とう）を示している。この荷重開放状態では、樹脂ばね１１及び金属ばね１２は、ずれも図１（Ｂ）に矢印Ｅ２で示す方向に変位した状態となっている。
【００４７】
荷重開放状態における各ばね１１，１２の各端部１１ｃ，１２ｃ及び端部１１ｄ，１２ｄの近傍位置に注目すると、本実施形態に係るばねユニット１０は、湾曲部１１ａ，１２ａと端部１１ｃ，１２ｃとの間の少なくとも一箇所、及び湾曲部１１ａ，１２ａと端部１１ｄ，１２ｄとの間の少なくとも一箇所に、樹脂ばね１１と金属ばね１２が係合する係合部１５を形成したことを特徴している。
【００４８】
この係合部１５においては、前記した樹脂ばね１１の干渉部１１ｅと金属ばね１２の干渉部１２ｅが係合した状態となっている。なお、この各干渉部１１ｅ，１２ｅは固定されているのではなく、互いに変位可能に当接した状態となっている。
【００４９】
また、ばねユニット１０は、端部１１ｃに端部１２ｃが取り付けられた位置、端部１１ｄに端部１２ｄが取り付けられた位置、及び各干渉部１１ｅ，１２ｅが係合し係合部１５を構成する位置以外の位置においては、樹脂ばね１１と金属ばね１２は離間するよう構成されている。この離間部分においては、樹脂ばね１１と金属ばね１２は互いに干渉することはない。
【００５０】
このように構成されたばねユニット１０において、端部１１ｃ，１２ｃ及び端部１１ｄ，１２ｄに対し、図１（Ｂ）に矢印Ｅ１で示す方向に荷重が印加されると、樹脂ばね１１及び金属ばね１２は共に矢印Ｅ１方向（端部１１ｃ，１２ｃと端部１１ｄ，１２ｄが近接する方向）に弾性変形を行う。
【００５１】
この際、本実施形態に係るばねユニット１０は、樹脂ばね１１と金属ばね１２とが係合することにより互いに干渉する係合部１５が形成されているため、印加される荷重による１１及び金属ばね１２の撓みは、係合部１５において互いが干渉することにより各々が単体である場合に比べて変形形状が変化する。これにより、応力集中する部分の応力分布を広げることができ、結果的に荷重を増大させることができる。
【００５２】
図４は、本実施形態に係るばねユニット１０のばね特性を説明するための図である。
【００５３】
図４において、矢印Ｐで示す特性が本実施形態に係るばねユニット１０の特性を示している。また同図には、比較例として樹脂ばね１１単体のばね特性（図中、矢印ｅｘ１で示す）、金属ばね１２単体のばね特性（図中、矢印ｅｘ２で示す）、及び樹脂ばね１１に金属ばね１２を取り付けるが係合部１５を設けないばねユニットのばね特性（図中、矢印ｅｘ３で示す）を合わせて示している。なお、図４において横軸は撓み量(mm)を示し、縦軸は荷重(N)を示している。
【００５４】
本実施形態に係るばねユニット１０のばね特性Ｐは、樹脂ばね１１単体のばね特性ｅｘ１及び金属ばね１２単体のばね特性ｅｘ２に比べ、撓み量に対する荷重が大きく増大していることが分かる。
【００５５】
また、係合部１５を設けないばねユニットのばね特性ｅｘ３も樹脂ばね１１単体のばね特性ｅｘ１及び金属ばね１２単体のばね特性ｅｘ２に比べて良好なばね特性を有している。しかしながら、本実施形態に係るばねユニット１０のばね特性Ｐは、この係合部１５を設けないばねユニットのばね特性ｅｘ３よりも撓み量に対する荷重が大きくなっている。
【００５６】
よって図４より、本実施形態に係るばねユニット１０によれば、樹脂ばね１１と金属ばね１２のみからなる簡単な構成においても、高い荷重に対応することができることが実証された。このように、本実施形態のばねユニット１０は、樹脂ばね１１と金属ばね１２とよりなる小型化が図られた構成であるにも拘わらず、高荷重に対応することが可能となる。
【００５７】
なお、本実施形態に係るばねユニット１０では、湾曲部１１ａ，１２ａから端部１１ｃ，１２ｃの間に一箇所の係合部１５を設けると共に、湾曲部１１ａ，１２ａから端部１１ｄ，１２ｄの間に一箇所の係合部１５を設けた構成とした。しかしながら、係合部１５の配置数はこれに限定されるものではなく、湾曲部１１ａ，１２ａから端部１１ｃ，１２ｃの間に複数の係合部１５を設けると共に、湾曲部１１ａ，１２ａから端部１１ｄ，１２ｄの間に複数の係合部１５を設ける構成としてもよい。
【００５８】
また、湾曲部１１ａ，１２ａから端部１１ｃ，１２ｃの間に設ける係合部１５の数と、湾曲部１１ａ，１２ａから端部１１ｄ，１２ｄの間に設ける係合部１５の数を異ならせる構成としてもよい。
【００５９】
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。
【符号の説明】
【００６０】
１０  ばねユニット
１１  樹脂ばね
１２  金属ばね
１１ａ，１２ａ  湾曲部
１１ｂ，１２ｂ  延出部
１１ｃ，１１ｄ，１２ｃ，１２ｄ  端部
１１ｅ，１２ｅ  接触部
１１ｆ  ピン挿入孔
１５  係合部
１７，１７ａ，１７ｂ  ピン
２０  スライド機構
２１  ベースプレート
２２  スライドプレート
４０  電子機器
４１  第１の筐体
４２  第２の筐体
【図１】
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【図２】
0005923322.tif 000003
【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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