(57)【要約】【課題】２つのユニットの姿勢を簡易な構造で容易に制御できる新規な折り畳み式携帯装置及びヒンジ機構を提供する。【解決手段】下側ユニット１００と上側ユニット２００とがヒンジ部３００によって開閉可能かつ回転可能に連結される。ヒンジ部は、上側ユニットを開閉軸３０５を中心に開閉させ、左右方向に固定軸を中心に回転させる。開閉軸には突起部３０６ａ、３０６ｂが固定され、固定軸には円錐台形状の制御用突起部が固定されている。突起部が制御用突起部材の側面に当接することで、上側ユニットの開閉方向および回転方向の移動を制限する。制御用突起部の側面形状にしたがって、上側ユニットの多様な姿勢制御が可能となる。また、制御用突起部に回転方向制止用の凹部３０３ａを設けることで、閉じた状態で両ユニットの接触面が擦れることを防止できる。【選択図】      図３
2004187186.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも操作部を有する第１ユニットと少なくとも表示部を有する第２ユニットとがヒンジ機構によって開閉可能かつ回転可能に連結された折り畳み式携帯装置において、
前記ヒンジ機構は、
前記第２ユニットを前記第１ユニットに対して開閉軸を中心に開閉させるための開閉手段と、
前記開閉手段を支持し、前記第２ユニットを前記第１ユニットに対して左右方向に固定軸を中心に回転させるための回転手段と、
前記開閉手段の前記開閉軸に固定された少なくとも１つの突起部材と、
前記回転手段の前記固定軸に固定され、少なくとも一部が傾斜した側面を有する制御用突起部材と、
を有し、
前記突起部材が前記制御用突起部材の前記側面に当接することで前記第２ユニットの移動が制限されることを特徴とする折り畳み式携帯装置。
【請求項２】
前記制御用突起部材の側面の一部に、前記突起部材が当接した時に左右方向の回転を制止する制止手段を設けたことを特徴とする請求項１記載の折り畳み式携帯装置。
【請求項３】
前記制止手段は、前記突起部材の当接先端部を収容する凹部であることを特徴とする請求項２記載の折り畳み式携帯装置。
【請求項４】
前記制止手段は、前記制御用突起部材の側面に形成された平面部であることを特徴とする請求項２記載の折り畳み式携帯装置。
【請求項５】
前記第２ユニットが前記第１ユニットに対して開かれると、前記突起部材が前記制御用突起部材の側面に当接して開閉角度が制限されることを特徴とする請求項１記載の折り畳み式携帯装置。
【請求項６】
前記第２ユニットが前記第１ユニットに対して開かれた場合の前記開閉角度は、１６０°〜１７０°の範囲内の所定開閉角度に設定されることを特徴とする請求項５記載の折り畳み式携帯装置。
【請求項７】
前記第２ユニットを前記第１ユニットに対して開いて左右方向に回転させることで、前記突起部材が前記制御用突起部材の前記側面に当接した状態で前記側面に沿って移動し、前記第２ユニットの前記第１ユニットに対する開閉角度が制御されることを特徴とする請求項５記載の折り畳み式携帯装置。
【請求項８】
前記第２ユニットを前記第１ユニットに対して開いて左右方向に回転させることで、前記第２ユニットの前記第１ユニットに対する開閉角度は、前記所定開閉角度から１８０°の範囲で変化することを特徴とする請求項７記載の折り畳み式携帯装置。
【請求項９】
前記第２ユニットを前記第１ユニットに対して開いて左右方向に１８０°回転させると、前記第２ユニットの前記第１ユニットに対する開閉角度は前記所定開閉角度から１８０°へ徐々に変化することを特徴とする請求項８記載の折り畳み式携帯装置。
【請求項１０】
前記第２ユニットを前記第１ユニットに対して開いて左右方向に９０°回転させると、前記第２ユニットの前記第１ユニットに対する開閉角度は前記所定開閉角度から１８０°へ変化することを特徴とする請求項８記載の折り畳み式携帯装置。
【請求項１１】
前記制御用突起部材の縦断面は台形であることを特徴とする請求項１記載の折り畳み式携帯装置。
【請求項１２】
前記突起部材の当接面は前記開閉軸の半径方向と一致し、かつ、前記制御用突起部材の側面の母線は前記開閉軸の半径方向に一致していることを特徴とする請求項１１記載の折り畳み式携帯装置。、
【請求項１３】
前記開閉軸には第１突起部材と第２突起部材とが所定の角度を持って固定されており、
前記第２ユニットが前記第１ユニットに対して前記表示部を内側に向けて閉じられた状態では前記第１の突起部材が前記制御用突起部材の第１側面部分に当接し、前記第２ユニットが前記第１ユニットに対して開かれた状態では前記第２の突起部材が前記制御用突起部材の第２側面部分に当接することを特徴とする請求項１記載の折り畳み式携帯装置。
【請求項１４】
前記制御用突起部材の前記第１側面部分に、前記第１突起部材および前記第２突起部材のいずれかが当接した時に左右方向の回転を制止する制止手段を設けたことを特徴とする請求項１３記載の折り畳み式携帯装置。
【請求項１５】
前記第１突起部材および前記第２突起部材のそれぞれの当接面は前記開閉軸の半径方向と一致し、かつ、前記制御用突起部材の側面の母線は前記開閉軸の半径方向に一致していることを特徴とする請求項１３記載の折り畳み式携帯装置。、
【請求項１６】
第１固定アームと第２固定アームとを開閉可能かつ回転可能に連結したヒンジ機構において、
前記第２固定アームを前記第１固定アームに対して開閉軸を中心に開閉させるための開閉手段と、
前記開閉手段を支持し、前記第２固定アームを前記第１固定アームに対して左右方向に固定軸を中心に回転させるための回転手段と、
前記回転手段による回転運動を前記開閉手段による開閉運動に変換するカム機構と、
を有することを特徴とするヒンジ機構。
【請求項１７】
前記カム機構は、
前記開閉手段の前記開閉軸に固定された少なくとも１つの突起部材と、
前記回転手段の前記固定軸に固定され、少なくとも一部が傾斜した側面を有する制御用突起部材と、
を有し、
前記突起部材が前記制御用突起部材の前記側面に当接することで前記第２ユニットの移動が制限されることを特徴とする請求項１６記載のヒンジ機構。
【請求項１８】
第１固定アームと第２固定アームとを開閉可能かつ回転可能に連結したヒンジ機構において、
前記第２固定アームを前記第１固定アームに対して開閉軸を中心に開閉させるための開閉手段と、
前記開閉手段を支持し、前記第２固定アームを前記第１固定アームに対して左右方向に固定軸を中心に回転させるための回転手段と、
前記開閉手段の前記開閉軸に固定された第１突起部材および第２突起部材と、
前記回転手段の前記固定軸に固定され、縦断面が台形の制御用突起部材と、
を有し、
前記第２固定アームが前記第１固定アームに対して前記表示部を内側に向けて閉じられた状態では前記第１の突起部材が前記制御用突起部材の第１側面部分に当接し、前記第２固定アームが前記第１固定アームに対して開かれた状態では前記第２の突起部材が前記制御用突起部材の第２側面部分に当接し、前記第２固定アームを前記第１固定アームに対して開いて左右方向に回転させると前記第２突起部材が前記制御用突起部材の前記側面に当接した状態で前記側面に沿って移動し、前記第２固定アームの前記第１固定アームに対する開閉角度が制御される、
ことを特徴とするヒンジ機構。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は携帯電話機や携帯情報端末などに代表される携帯装置に係り、特に折り畳み式の携帯装置及びそれに使用されるヒンジ機構に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年の携帯電話機の多くは、単なる通話機能だけでなく、インターネットブラウザ、電子メール、スケジュール管理などの種々の機能を有しており、いわば携帯情報端末として進化を続けている。その結果、ディスプレイには文字や数字だけでなく画像も表示され、ディスプレイの大型化は不可避の課題となっている。
【０００３】
２つの筐体を折り畳み可能に連結した折り畳み構造は、携帯装置に要請される小型軽量化とディスプレイの大型化というトレードオフに対する１つの解決策である。折り畳み式携帯電話機の多くは、通話時に２つの筐体を開いてディスプレイとキーとを露出させる構造を有しているが、最近では、閉じた状態でもディスプレイを外側へ向けることができる折り畳み構造が提案されている。このような構成により、非通話時でもメールやブラウザ機能が使用可能になるからである。
【０００４】
たとえば、特開平１１−２１５２１８号公報には、ディスプレイを設けた筐体とテンキーを設けた筐体とをボールジョイントを用いて回転自在に連結した構造が開示されている（段落番号００２２〜００２７、図６参照）。
【０００５】
また、特開２００２−１５８７５８号公報には、ディスプレイを設けた筐体とテンキーを設けた筐体とを、ディスプレイとテンキーとが同じ方向に向いた状態で回転可能に連結した構造が開示されている（段落番号００１０〜００１１、００１７、図２、図４、図５参照）。
【０００６】
【特許文献１】
特開平１１−２１５２１８号公報（段落番号００２２〜００２７、図６）
【特許文献２】
特開２００２−１５８７５８号公報（段落番号００１０〜００１１、００１７、図２、図４、図５）。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、特許文献１に開示されたボールジョイントを用いて回転自在に連結した構造では、一方の筐体があらゆる方向に回転可能であるために使いやすい位置に定位させることが容易ではなく、その結果、逆に取り扱いが面倒になる。
【０００８】
また、特許文献１および特許文献２に開示された構造において、２つの筐体が接触した状態で回転すると、両筐体の接触面が摺れながら移動して表面に擦り傷が生じる場合がある。
【０００９】
本発明の目的は、２つの筐体の姿勢を簡易な構造で容易に制御できる新規な折り畳み式携帯装置及びヒンジ機構を提供することにある。
【００１０】
本発明の他の目的は、２つの筐体が接触した状態で移動することを防止する折り畳み式携帯装置及びヒンジ制御機構を提供することにある。
【００１１】
さらに、本発明の他の目的は、一方の筐体に対して他方の筐体を反転させることができ、且つ、取り扱いが容易な折り畳み式携帯装置及びそのヒンジ機構を提供することにある。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
本発明の第１の側面によれば、少なくとも操作部を有する第１ユニットと少なくとも表示部を有する第２ユニットとがヒンジ機構によって開閉可能かつ回転可能に連結された折り畳み式携帯装置において、前記ヒンジ機構は、前記第２ユニットを前記第１ユニットに対して開閉軸を中心に開閉させるための開閉手段と、前記開閉手段を支持し、前記第２ユニットを前記第１ユニットに対して左右方向に固定軸を中心に回転させるための回転手段と、前記開閉手段の前記開閉軸に固定された少なくとも１つの突起部材と、前記回転手段の前記固定軸に固定され、少なくとも一部が傾斜した側面を有する制御用突起部材と、を有し、前記突起部材が前記制御用突起部材の前記側面に当接することで前記第２ユニットの移動が制限されることを特徴とする。
【００１３】
開閉軸の突起部が制御用突起部の側面に当接することで第２ユニットの移動が制限されるために、簡易な構造で多様な姿勢制御が可能となる。また、制御用突起部に回転方向制止手段を設けることで、２つのユニットが閉じた状態で回転方向の移動を拘束することができ、両ユニットの接触面が擦れることを防止できる。
【００１４】
さらに、一方のユニットを他方のユニットに対して開くと所定の角度で停止し、かつ、角度制御された状態で左右の方向に任意に回転させることができるために、取り扱いが容易になる。特に、一方のユニットが開いた状態から左右方向に回転するにつれて、開閉角度が１８０°へ徐々に変化して最終的に両ユニットが重なるために、一方のユニットを容易に反転させることができ、同時にコンパクト化できる。また、制御用突起部の形状を変化させるだけで、一方のユニットを９０°回転させたときに、開閉角が１８０°なるようにすることもできる。
【００１５】
特に、ユニットの開閉角度を制御する制御用突起部の縦断面を台形状にし、その傾斜を有する側面に開閉軸の突起部を当接させることで、ヒンジ部の機械的強度が向上する。また、当接面と制御用突起部側面の母線とを一致させることで、一方のユニットの回転運動を開閉運動に効率よく変換でき、ユニット回転動作が容易になる。
【００１６】
本発明の他の側面によれば、第１固定アームと第２固定アームとを開閉可能かつ回転可能に連結したヒンジ機構において、前記第２固定アームを前記第１固定アームに対して開閉軸を中心に開閉させるための開閉手段と、前記開閉手段を支持し、前記第２固定アームを前記第１固定アームに対して左右方向に固定軸を中心に回転させるための回転手段と、前記回転手段による回転運動を前記開閉手段による開閉運動に変換するカム機構と、を有することを特徴とする。
【００１７】
前記カム機構は、前記開閉手段の前記開閉軸に固定された少なくとも１つの突起部材と、前記回転手段の前記固定軸に固定され、少なくとも一部が傾斜した側面を有する制御用突起部材と、を有し、前記突起部材が前記制御用突起部材の前記側面に当接することで前記第２固定アームの移動が制限されることを特徴とする。
【００１８】
【発明の実施の形態】
まず、本出願人は、平成１３年９月２８日の出願（特願２００１−３０３９５９号）、平成１４年４月１０日の共同出願（特願２００２−１０７４０５号）および平成１４年６月２８日の出願（特願２００２−１８９４８８号）において、折り畳み式の動作機能を改善して使い勝手を向上させた折り畳み式の携帯装置とそのヒンジ機構を提案している。本発明は、これら先行技術（特に、特願２００２−１０７４０５号）を背景になされたものである。
【００１９】
（第１実施形態）
折り畳み式携帯電話機
図１は本発明による折り畳み式携帯電話機の開閉および回転動作の一例を説明するための図であり、（Ａ）はディスプレイを内側にして閉じた状態の携帯電話機の平面図、（Ｂ）は上側ユニットを開いた状態の平面図、（Ｃ）は上側ユニットを開いた状態から９０°横に回転させた状態の平面図、および、（Ｄ）はディスプレイを外側にして閉じた状態の平面図である。
【００２０】
図１に示すように、折り畳み式携帯電話機１０は、主に、下側ユニット（あるいは下側筐体）１００と、上側ユニット（あるいは上側筐体）２００と、これらユニットを連結する２軸式のヒンジ部３００とから構成される。ヒンジ部３００は、後述するように、上側ユニット２００を下側ユニット１００に対して開閉方向Ｄ１および回転方向Ｄ２に移動させることができる。下側ユニット１００には、その主平面にテンキーを含むキー操作部１０１とマイクロフォン１０２とが設けられている。上側ユニット２００には、その主平面に通常縦長のディスプレイ２０１とスピーカ２０２が設けられている。
【００２１】
図１（Ａ）に示す閉じた状態では、下側ユニット１００と上側ユニット２００のそれぞれの主平面が重なっており、両ユニットによってキー操作部１０１およびディスプレイ２０１等が保護される。この閉状態において、ヒンジ部３００は上側ユニット２０１の矢印Ｄ２方向の回転を拘束する。ただし、後述するように、上側ユニット２０１を矢印Ｄ１方向にすこし開らけば、上側ユニット２０１は矢印Ｄ２方向に回転自在になる。
【００２２】
図１（Ｂ）に示すように、上側ユニット２００を矢印Ｄ１方向に開くと、キー操作部１０１、ディスプレイ２０１、マイクロフォン１０２およびスピーカ２０２が現れ、ダイヤリングやデータ入力等のキー操作および通話が可能になる。図１（Ｂ）に示す開状態において、ヒンジ部３００は下側ユニット１００と上側ユニット２００との角度を１６０°〜１７０°程度に規制するが、上側ユニット２０１は下側ユニット１００に対して矢印Ｄ２方向に回転自在である。上側ユニット２０１を矢印Ｄ２方向に回転させる場合、上側ユニット２００の主平面は下側ユニット１００の主平面に対して当初の角度１６０°〜１７０°を維持してもよいし、徐々に角度を広げるようにしてもよい（詳しくは後述する）。
【００２３】
図１（Ｃ）に示すように、開いた状態から上側ユニット２００を矢印Ｄ２方向に回転させて、上側ユニット２００が下側ユニット１００に対して直交するように定位させることもできる。その際、上側ユニット２００の主平面は、下側ユニット１００の主平面に対して当初の角度１６０°〜１７０°を維持することもできるが、平行（１８０°）に開いて定位させることが望ましい場合もある（詳しくは後述する）。
【００２４】
図１（Ｄ）に示すように、図１（Ｃ）の状態から更に上側ユニット２００を矢印Ｄ２方向に回転させることで、ディスプレイ２０１を外側に向けて上側ユニット２００を下側ユニット１００に対して重ねることができる。矢印Ｄ２方向に回転させる際、上側ユニット２００の主平面は下側ユニット１００の主平面に対して当初の角度１６０°〜１７０°から徐々に角度を広げ、最終的に１８０°（平行）となる。この状態においても、上記閉状態と同様に、ヒンジ部３００は上側ユニット２０１の矢印Ｄ２方向の回転を拘束するが、上側ユニット２０１を矢印Ｄ１方向にすこし開けば、上側ユニット２０１は矢印Ｄ２方向に３６０°回転自在になる。
【００２５】
以下、このような開閉および回転動作を可能にする２軸式のヒンジ部３００について、詳細に説明する。
【００２６】
ヒンジ機構
図２は本発明の第１実施形態によるヒンジユニットの斜視図であり、図３（Ａ）はその概略的平面図、（Ｂ）は概略的側面図である。図２において、ベースプレート３０１の両端にはブラケット３０１ａおよび３０１ｂが設けられ、下側ユニット１００に固定される。ベースプレート３０１の中央には回転トルク発生部３０２が垂直に設けられ、その上に開閉角度を制御するための制御用突起３０３および連結ブラケット３０４が設けられている。
【００２７】
制御用突起部３０３は、回転トルク発生部３０２の固定軸（図示せず。）に固定され、この固定軸はベースプレート３０１に固定されている。連結ブラケット３０４はＵ字形状を有し、その底面部が回転トルク発生部３０２の円柱状筐体に固定されている。さらに、連結ブラケット３０４の底面部の中央には、制御用突起部３０３が回転自在に貫通している。従って、連結ブラケット３０４は、制御用突起部３０３に対して矢印Ｄ２方向に回転することができる。回転トルク発生部３０２は固定軸と円柱状筐体との間に矢印Ｄ２方向のトルクを発生させ、いわゆる定位感あるいはクリック感を生成する（詳しくは後述する）。
【００２８】
連結ブラケット３０４の両側面３０４ａおよび３０４ｂには開閉軸３０５が回転自在に貫通している。開閉軸３０５の両側面３０４ａと３０４ｂとに挟まれた部分の中央に、１対の突起部３０６ａおよび３０６ｂが制御用突起部３０３と当接可能なように配置されている。後述するように、突起部３０６ａおよび３０６ｂは、それぞれ開閉軸３０５の所定の位置に固定されており、回転軸３０５の回転を制止するストッパの機能を有する。また、１対の突起部３０６ａおよび３０６ｂを設けることで、制御用突起部３０３の取り付け位置や形状などの設計自由度が大きくなる。
【００２９】
本実施形態では、図３に示すように、制御用突起部３０３は円錐台形状を有し、その一部が垂直方向に切り込まれて凹部３０３ａが形成されている。この凹部３０３ａは、突起部３０６ａあるいは３０６ｂの先端を収容することができる。
【００３０】
なお、図３（Ｂ）は、上側ユニット２００と下側ユニット１００とが閉じられた状態（図１（Ａ）の状態）を示している。詳しくは後述するが、この閉状態では、開閉軸３０５上の一方の突起部３０６ａが制御用突起部３０３の凹部３０３ａに嵌り込んでおり、このために上側ユニット２００が矢印Ｄ２方向に回転できない。
【００３１】
開閉軸３０５の両端にはそれぞれＬ字形のブラケット３０７および３０８が設けられ、これらが上側ユニット２００に固定される。さらに、連結ブラケット３０４の両側面３０４ａおよび３０４ｂには、それぞれ開閉トルク発生部３０９および３１０が固定されている。開閉トルク発生部３０９および３１０は、開閉軸３０５を貫通させ、回転トルク発生部３０２と同様の構成によって、矢印Ｄ１方向に開閉トルクを発生させる。これにより、上側ユニット２００の開閉方向にもいわゆる定位感あるいはクリック感を生成することができる。
【００３２】
図４は、回転トルク発生部３０２の概略的な構成を示す断面図である。回転トルク発生部３０２は、中空の円柱状筐体３２０と、その中に設けられた円柱状の固定軸３２１、一対の回転カム３２２および３２３、一対の固定カム３２４および３２５、および、コイルバネ３２６とから構成されている。固定軸３２１は、円柱状筐体３２０の上底と下底とを回転自在に貫通し、その下端はベースプレート３０１に固定され、その上端には制御用突起部３０３が固定されている。
【００３３】
一対の回転カム３２２および３２３は、円柱状筐体３２０の上底および下底の内側に固定されている。ただし、固定軸３２１は一対の回転カム３２２および３２３を回転自在に貫通している。一対の固定カム３２４および３２５は、それぞれ回転カム３２２および３２３に対応する形状を有し、固定軸３２１が貫通している。ただし、固定カム３２４および３２５は、固定軸３２１に対して、所定の手段により回転方向に固定され、軸方向に移動可能である。さらに、固定カム３２４および３２５の間にはコイルバネ３２６が挿間され、固定カム３２４および３２５を常に互いに離れる方向に付勢している。
【００３４】
たとえば、回転カム３２２および固定カム３２４の凹凸形状と回転カム３２３および固定カム３２５の凹凸形状とを９０°の周期で同位相に滑らかに形成することで、図１（Ａ）〜（Ｄ）に示すようなポジションの近傍で、各所定ポジションへの引き込みトルクを発生させることができる。なお、上下のカム機構で凹凸形状の位相を若干ずらすことにより、クリック発生時に生じるがたつきを抑制することができる。
【００３５】
上側ユニット２００をクリック感を持って開閉するために必要な開閉トルク発生部３０９および３１０も、基本的には図４に示す構造と同様である。ただし、カム機構の凹凸は、０°と１８０°の近傍で引き込みトルクを発生させるように形成される。特に、図１（Ｂ）に示すように、開いた角度が１６０〜１７０°の場合には、この角度付近から１８０°ポジションへの引き込みトルクを発生させることが必要である。
【００３６】
開閉角度制御
上述したように、図２および図３は本実施形態によるヒンジ機構が閉じた状態を示している。この閉状態では、開閉軸３０５上の一方の突起部３０６ａが制御用突起部３０３の凹部３０３ａに嵌り込んでおり、このために上側ユニット２００が矢印Ｄ２方向に回転できない。
【００３７】
図５（Ａ）は本実施形態によるヒンジ機構が開いた状態を前方から観た斜視図であり、（Ｂ）は同じものを後方から観た斜視図である。すなわち、図１（Ｂ）に示すように上側ユニット２００が開いた時のヒンジ機構の状態をそれぞれ示す。
【００３８】
図５に示すように、上側ユニット２００が矢印Ｄ１方向に開くと、開閉軸３０５上の一方の突起部３０６ａが制御用突起部３０３の凹部３０３ａから外れるために、上側ユニット２００が矢印Ｄ２方向に回転可能になる。さらに上側ユニット２００が開くと、開閉軸３０５の他方の突起部３０６ｂが制御用突起部３０３の裏側の側面に当接して停止する。すなわち、制御用突起部３０３の裏側側面の位置によって上側ユニット２００の開閉角度が規定される。
【００３９】
続いて、図５に示す開いた状態から、上側ユニット２００を矢印Ｄ２方向に回転させることができる。その際、開閉トルク発生部３０９および３１０によって開閉軸３０５には１８０°ポジションへの引き込みトルクが発生しているから、開閉軸３０５の突起部３０６ｂは、制御用突起部３０３の側面に当接した状態でその側面に沿って移動する。
【００４０】
図６（Ａ）は本実施形態によるヒンジ機構が９０°回転した状態を横方向から観た斜視図であり、（Ｂ）は９０°回転した状態での下側ユニット１００と上側ユニット２００との位置関係を示す折り畳み式携帯電話機の平面図であり、（Ｃ）は図６（Ｂ）のＩ−Ｉ線断面図である。
【００４１】
上側ユニット２００が９０°回転した状態では、図６（Ａ）に示すように、開閉軸３０５の突起部３０６ｂは制御用突起部３０３の横の側面に当接している。本実施形態では制御用突起部３０３はほぼ円錐台形状であるから、図６（Ｃ）に示すように、９０°回転した状態でも上側ユニット２００は下側ユニット１００に対して、ほぼ１６０°の角度で開いている。
【００４２】
さらに上側ユニット２００を回転させると、開閉軸３０５の突起部３０６ｂが制御用突起部３０３の凹部３０３ａに到達し、そこに嵌り込む。このために、上側ユニット２００は、ディスプレイ２０１を外側にした状態で下側ユニット１００に対して１８０°（平行）になり、しかも矢印Ｄ２方向の回転ができなくなる。
【００４３】
図７は、上述した開閉角度制御動作を説明するための図であり、（Ａ）は制御用突起部３０３の平面図、（Ｂ）は閉じた状態のヒンジ機構の模式的側面図、（Ｃ）は閉じた状態から少し開いたときのヒンジ機構の模式的側面図、（Ｄ）は開いたときのヒンジ機構の模式的側面図である。
【００４４】
図７（Ａ）に示すように、本実施形態における制御用突起部３０３は矢印Ｄ２の回転中心に位置し、円錐台形状に形成されている。更に、円錐台形状の前方に切れ込み凹部３０３ａが形成されている。凹部３０３ａは、開閉軸３０５の突起部３０６ａおよび３０６ｂの先端部がちょうど嵌り込むことができる幅を有する。また、凹部３０３ａの奥行きは、開閉軸３０５の突起部３０６ａあるいは３０６ｂが嵌り込んだ時に上側ユニット２００が下側ユニット１００に対して０°の角度で閉じるように、決定される。ここでは、凹部３０３ａの奥の当接面は突起部３０６ａあるいは３０６ｂの当接面と合致するように若干傾斜している。
【００４５】
図７（Ｂ）に示すように、ヒンジ機構が閉じた状態では、開閉軸３０５上の一方の突起部３０６ａが制御用突起部３０３の凹部３０３ａに嵌り込んでおり、このために上側ユニット２００は下側ユニット１００に対して０°の角度で閉じている。しかも、突起部３０６ａが凹部３０３ａに嵌り込んでいるために、上側ユニット２００は矢印Ｄ２方向に回転できない。このために、下側ユニット１００および上側ユニット２００の主平面が互いに摺れるという事態を防止でき、また下側ユニット１００および上側ユニット２００が外力により、ユーザの意志によらず、回転することも防止できる。
【００４６】
図７（Ｃ）に示すように、上側ユニット２００を少し（数度）開くと、開閉軸３０５の突起部３０６ａが制御用突起部３０３の凹部３０３ａから外れる。これによって、上側ユニット２００は矢印Ｄ２方向に３６０°回転可能になる。言い換えれば、上側ユニット２００を下側ユニット１００に対して開閉方向に少し持ち上げない限り、上側ユニット２００を回転させることができない。
【００４７】
さらに上側ユニット２００が開くと、図７（Ｄ）に示すように、開閉軸３０５の他方の突起部３０６ｂが制御用突起部３０３の裏側の側面に当接して停止する。これによって、上側ユニット２００の開閉角度が規定される。これ以降の上側ユニット２００の回転動作については上述したとおりである。
【００４８】
（第２実施形態）
本発明の第２実施形態によるヒンジ機構は、図７に示す第１実施形態の制御用突起部３０３と形状が異なっている点を除いて、ほぼ同様の構成を有する。したがって、第２実施形態の制御用突起部、開閉軸３０５の突起部３０６ａおよび３０６ｂの構成および動作について説明する。
【００４９】
図８は、上述した開閉角度制御動作を説明するための図であり、（Ａ）は制御用突起部４０３の平面図、（Ｂ）は閉じた状態のヒンジ機構の模式的側面図、（Ｃ）は開いたときのヒンジ機構の模式的側面図、（Ｄ）はディスプレイを外側にして閉じたときのヒンジ機構の模式的側面図である。
【００５０】
図８（Ａ）に示すように、本実施形態における制御用突起部４０３は矢印Ｄ２の回転中心に位置し、円錐台を弦方向に切断した形状に形成されている。これによって、制御用突起部４０３の前方に台形の平面部４０３ａが形成される。平面部４０３ａの位置は、開閉軸３０５の突起部３０６ａあるいは３０６ｂが当接した時に上側ユニット２００が下側ユニット１００に対して０°の角度で閉じるように、決定される。ここでは、平面部４０３ａは突起部３０６ａあるいは３０６ｂの当接面と合致するように若干傾斜している。
【００５１】
図８（Ｂ）に示すように、ヒンジ機構が閉じた状態では、開閉軸３０５上の一方の突起部３０６ａが制御用突起部４０３の平面部４０３ａに当接しており、このために上側ユニット２００は下側ユニット１００に対して０°の角度で閉じている。その際、突起部３０６ａが平面部４０３ａに当接しているために、上側ユニット２００は矢印Ｄ２方向の回転を阻止される。このために、下側ユニット１００および上側ユニット２００の主平面が互いに摺れるという事態を防止でき、また下側ユニット１００および上側ユニット２００が外力により、ユーザの意志によらず、回転することも防止できる。
【００５２】
上側ユニット２００を少し開くと、開閉軸３０５の突起部３０６ａが制御用突起部４０３の平面部４０３ａから外れる。これによって、上側ユニット２００は平面部４０３ａによって規定された範囲で矢印Ｄ２方向に回転可能になる。言い換えれば、上側ユニット２００を下側ユニット１００に対して開閉方向に持ち上げない限り、上側ユニット２００を回転させることができない。
【００５３】
さらに上側ユニット２００が開くと、図８（Ｃ）に示すように、開閉軸３０５の他方の突起部３０６ｂが制御用突起部４０３の裏側の側面に当接して停止する。これによって、上側ユニット２００の開閉角度（ここでは、１６０°）が規定される。
【００５４】
図８（Ｃ）に示す開いた状態から、上側ユニット２００を矢印Ｄ２方向に回転させると、上述したように、開閉軸３０５の突起部３０６ｂは、制御用突起部４０３の側面に当接した状態でその側面に沿って移動する。上側ユニット２００が９０°回転した状態では、開閉軸３０５の突起部３０６ｂは制御用突起部４０３の横の側面に当接している。本実施形態では制御用突起部４０３は、平面部４０３ａを除いて円錐台形状であるから、９０°回転した状態でも上側ユニット２００は下側ユニット１００に対して、ほぼ１６０°の角度で開いている。
【００５５】
さらに上側ユニット２００を回転させると、図８（Ｄ）に示すように、開閉軸３０５の突起部３０６ｂが制御用突起部４０３の平面部４０３ａに到達して当接する。このために、上側ユニット２００は、ディスプレイ２０１を外側にした状態で下側ユニット１００に対して１８０°（平行）、すなわち閉じた状態になり、上述したように矢印Ｄ２方向の回転が阻止される。
【００５６】
（第３実施形態）
本発明の第３実施形態によるヒンジ機構は、図７に示す第１実施形態の制御用突起部３０３と形状が異なっている点を除いて、ほぼ同様の構成を有する。したがって、第３実施形態の制御用突起部、開閉軸３０５の突起部３０６ａおよび３０６ｂの構成および動作について説明する。
【００５７】
図９は、上述した開閉角度制御動作を説明するための図であり、（Ａ）は制御用突起部５０３の平面図、（Ｂ）は閉じた状態のヒンジ機構の模式的側面図、（Ｃ）は開いたときのヒンジ機構の模式的側面図、（Ｄ）はディスプレイを外側にして閉じたときのヒンジ機構の模式的側面図である。
【００５８】
図９（Ａ）に示すように、本実施形態における制御用突起部５０３は、矢印Ｄ２の回転中心から後方にずれた位置に設けられ、円錐台の側面の角度を徐々に変化させた形状を有する。具体的には、制御用突起部５０３は、前方側面５０３ａの傾斜角が最も大きく後方側面５０３ｂの傾斜角が最も小さくなり、後方側面５０３ｂから前方側面５０３ａに向けて側面の傾斜角が徐々に大きくなるように、形成される。前方側面５０３ａの傾斜角は、開閉軸３０５の突起部３０６ａあるいは３０６ｂが当接した時に上側ユニット２００が下側ユニット１００に対して０°の角度で閉じるように、決定される。また、後方側面５０３ｂの傾斜角は、開閉軸３０５の突起部３０６ｂが当接した時に上側ユニット２００が下側ユニット１００に対して１６０°の角度で開くように、決定される。
【００５９】
図９（Ｂ）に示すように、ヒンジ機構が閉じた状態では、開閉軸３０５上の一方の突起部３０６ａが制御用突起部５０３の前方側面５０３ａに当接しており、このために上側ユニット２００は下側ユニット１００に対して０°の角度で閉じている。その際、上側ユニット２００が矢印Ｄ２方向の回転しないように、制御用突起部５０３に第１実施形態で示した凹部３０３ａを形成してもよい。
【００６０】
上側ユニット２００が開くと、図９（Ｃ）に示すように、開閉軸３０５の他方の突起部３０６ｂが制御用突起部５０３の後方側面５０３ｂに当接して停止する。これによって、上側ユニット２００の開閉角度（ここでは、１６０°）が規定される。
【００６１】
図９（Ｃ）に示す開いた状態から、上側ユニット２００を矢印Ｄ２方向に回転させると、上述したように、開閉軸３０５の突起部３０６ｂは、制御用突起部５０３の側面に当接した状態でその側面に沿って移動する。本実施形態の制御用突起部５０３は後方側面５０３ｂから前方側面５０３ａに向けて側面の傾斜角が徐々に大きくなっているために、上側ユニット２００は１６０°の角度から徐々に角度を大きくなる。
【００６２】
さらに上側ユニット２００を回転させると、図９（Ｄ）に示すように、開閉軸３０５の突起部３０６ｂが制御用突起部５０３の前方側面５０３ａに到達する。これによって、上側ユニット２００は、ディスプレイ２０１を外側にした状態で下側ユニット１００に対して１８０°（平行）、すなわち閉じた状態になる。
【００６３】
なお、制御用突起部５０３の側面の角度を変化させた形状では、上側ユニット２００を矢印Ｄ２方向に回転させるときに、第１実施形態のような円錐台の場合に比べて負荷が大きくなる。この点を改善するために、開閉軸３０５の突起部３０６ａおよび３０６ｂの当接面と制御用突起部の側面とが一致するように設計されている（詳しくは後述する）。
【００６４】
（第４実施形態）
本発明の第４実施形態によるヒンジ機構は、図７に示す第１実施形態の制御用突起部３０３と形状が異なっている点を除いて、ほぼ同様の構成を有する。したがって、第４実施形態の制御用突起部、開閉軸３０５の突起部３０６ａおよび３０６ｂの構成および動作について説明する。
【００６５】
図１０は、上述した開閉角度制御動作を説明するための図であり、（Ａ）は制御用突起部６０３の平面図、（Ｂ）は閉じた状態のヒンジ機構の模式的側面図、（Ｃ）は開いたときのヒンジ機構の模式的側面図、（Ｄ）はディスプレイを外側にして閉じたときのヒンジ機構の模式的側面図である。また、図１１（Ａ）は上側ユニットが９０°回転したときの携帯電話機の平面図であり、（Ｂ）はそのときのＩＩ−ＩＩ線断面図である。
【００６６】
図１０（Ａ）に示すように、本実施形態における制御用突起部６０３は、前後方向に延びた円錐台形状を有し、円錐台の側面の傾斜角が前方、後方および左右で変化している。具体的には、制御用突起部６０３は、前方側面６０３ａおよび左右側面６０３ｃの傾斜角が最も大きく、後方側面６０３ｂの傾斜角が最も小さくなるように、側面が滑らかに変化している。前方側面６０３ａおよび左右側面６０３ｃの傾斜角は、開閉軸３０５の突起部３０６ａあるいは３０６ｂが当接した時に上側ユニット２００が下側ユニット１００に対して０°の角度で閉じるように、決定される。また、後方側面６０３ｂの傾斜角は、開閉軸３０５の突起部３０６ｂが当接した時に上側ユニット２００が下側ユニット１００に対して１６０°の角度で開くように、決定される。
【００６７】
図１０（Ｂ）に示すように、ヒンジ機構が閉じた状態では、開閉軸３０５上の一方の突起部３０６ａが制御用突起部６０３の前方側面６０３ａに当接しており、このために上側ユニット２００は下側ユニット１００に対して０°の角度で閉じている。その際、上側ユニット２００が矢印Ｄ２方向の回転しないように、制御用突起部６０３に第１実施形態で示した凹部３０３ａを形成してもよい。
【００６８】
上側ユニット２００が開くと、図１０（Ｃ）に示すように、開閉軸３０５の他方の突起部３０６ｂが制御用突起部６０３の後方側面６０３ｂに当接して停止する。これによって、上側ユニット２００の開閉角度（ここでは、１６０°）が規定される。
【００６９】
図１０（Ｃ）に示す開いた状態から、上側ユニット２００を矢印Ｄ２方向に回転させると、上述したように、開閉軸３０５の突起部３０６ｂは、制御用突起部６０３の側面に当接した状態でその側面に沿って移動する。本実施形態の制御用突起部６０３は後方側面５０３ｂから左右側面６０３ｃに向けて側面の傾斜角が大きくなり、上側ユニット２００が９０°回転した状態で、開閉軸３０５の突起部３０６ｂは制御用突起部６０３の左右側面６０３ｃに当接する。したがって、下側ユニット１００に対する上側ユニット２００の開閉角度は１８０°になる（図１１（Ｂ）参照）。携帯電話機がこの姿勢にあると、キー操作が容易となり、またディスプレイの視認性が向上する。
【００７０】
図１１（Ａ）に示すような９０°回転した状態からさらに上側ユニット２００を回転させると、図１０（Ｄ）に示すように、開閉軸３０５の突起部３０６ｂが制御用突起部６０３の前方側面６０３ａに到達する。これによって、上側ユニット２００は、ディスプレイ２０１を外側にした状態で下側ユニット１００に対して１８０°（平行）、すなわち閉じた状態になる。
【００７１】
なお、第３実施形態と同様に、開閉軸３０５の突起部３０６ａおよび３０６ｂの当接面と制御用突起部の側面とは一致するように設計されている（詳しくは後述する）。
【００７２】
図１１に示すように、第４実施形態では上側ユニット２００が９０°回転した状態で下側ユニット１００に対する角度は０°になる。この姿勢は、上側ユニット２００の外面にデジタルカメラが設けられている場合、カメラの使い勝手を向上させる。
【００７３】
たとえば、図１１（Ａ）に示すように、カメラの開口部７０１が上側ユニット２００の外面に設けられディスプレイ２０１がモニタ画面となるカメラ付き携帯電話機に本実施形態によるヒンジ機構を採用する。上側ユニット２００が９０°回転した状態で下側ユニット１００に対する角度は０°になるから、図１１（Ｂ）に示すように、下側ユニット１００の主平面の法線、すなわち一般的には使用者の視線と、カメラ開口部７０１の視線７０３とが平行になる。これにより、カメラ撮影が非常にやりやすくなる。
【００７４】
上記第３および第４実施形態のように、制御用突起部の側面の傾斜角度を矢印Ｄ２方向の回転角に従って変化させることで、ディスプレイ２０１を有する上側ユニット２００の下側ユニット１００に対する開閉角度を任意に規定することができる。これによって、利用シーンにあった角度制限を実現できる。
【００７５】
言い換えれば、第３および第４実施形態では、上側ユニット２００の矢印Ｄ２方向の回転が、制御用突起部５０３の側面の傾斜角の変化によって上側ユニット２００の矢印Ｄ１方向の開閉運動に変換される。したがって、開閉軸３０５の突起部と制御用突起部とは一種のカム機構を構成している。
【００７６】
図１２は、本発明によるヒンジ機構における開閉軸の突起部と制御用突起部の側面との接触状態を例示する模式的構成図である。
【００７７】
第３および第４実施形態のように制御用突起部（５０３、６０３）の側面の傾斜角度を変化させた形状では、上側ユニット２００を矢印Ｄ２方向に回転させるときに負荷が大きくなる。この点を改善するために、開閉軸３０５の突起部３０６ａおよび３０６ｂの当接面８０１および８０２と制御用突起部の側面の母線とが、開閉軸３０５の中心Ｏからの半径方向と一致するように設計する。
【００７８】
たとえば、図１２に示すように、突起部３０６ｂの当接面８０２は、開閉軸３０５の半径方向と一致するように形成され、制御用突起部の側面の任意の母線（ここでは８０３、８０４、８０５が例示されている。）の傾きも開閉軸３０５の半径方向と一致するように形成される。
【００７９】
このように形成することで、突起部３０６ｂの当接面８０２が制御用突起部（５０３、６０３）の側面に当接して移動する場合、矢印Ｄ２方向の回転を矢印Ｄ１方向の開閉運動へ最も効率よく変換できる。
【００８０】
さらに、開閉軸の当接面と制御用突起部側面の母線とが開閉軸３０５の半径方向と一致しているために、機械的強度が向上する。したがって、たとえば上側ユニット２００を開いて当接面３０６ｂが制御用突起３０３の後方側面に当接しても、突起３０６ａ、３０６ｂおよび制御用突起３０３が変形しにくくなる。
【００８１】
なお、上記実施形態では携帯電話機の場合について説明したが、本発明は折り畳み式の携帯装置あるいはそのヒンジ機構一般に適用可能である。
【００８２】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、開閉軸の突起部が制御用突起部の側面に当接することで上側ユニットの移動が制限されるために、簡易な構造で効果的な姿勢制御が可能となる。また、制御用突起部に回転方向制止手段を設けることで、２つのユニットが閉じた状態で回転方向の移動を拘束することができ、両ユニットの接触面が擦れることを防止できる。
【００８３】
また、一方のユニットを他方のユニットに対して開くと所定の角度で停止し、かつ、角度制御された状態で左右の方向に任意に回転させることができるために、取り扱いが容易になる。特に、一方のユニットが開いた状態から左右方向に回転するにつれて、開閉角度が１８０°へ徐々に変化して最終的に両ユニットが重なるために、一方のユニットを容易に反転させることができ、同時にコンパクト化できる。
【００８４】
さらに、両ユニットの開閉角度を制御する制御用突起部の縦断面を台形状にし、その傾斜を有する側面に開閉軸の突起部を当接させるために、ヒンジ部の機械的強度が向上する。特に、当接面と制御用突起部側面の母線とを一致させることで、一方のユニットの回転運動を開閉運動に効率よく変換でき、ユニット回転動作が容易になる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による折り畳み式携帯電話機の開閉および回転動作の一例を説明するための図であり、（Ａ）はディスプレイを内側にして閉じた状態の携帯電話機の平面図、（Ｂ）は上側ユニットを開いた状態の平面図、（Ｃ）は上側ユニットを開いた状態から９０°横に回転させた状態の平面図、および、（Ｄ）はディスプレイを外側にして閉じた状態の平面図である。
【図２】本発明の第１実施形態によるヒンジ機構の斜視図である。
【図３】（Ａ）は図２に示すヒンジ機構の概略的平面図、（Ｂ）はその概略的側面図である。
【図４】第１実施形態におけるヒンジ機構の回転トルク発生部３０２の概略的な構成を示す断面図である。
【図５】（Ａ）は第１実施形態によるヒンジ機構が開いた状態を前方から観た斜視図であり、（Ｂ）は同じものを後方から観た斜視図である。
【図６】（Ａ）は第１実施形態によるヒンジ機構が９０°回転した状態を横方向から観た斜視図であり、（Ｂ）は９０°回転した状態での下側ユニット１００と上側ユニット２００との位置関係を示す折り畳み式携帯電話機の平面図であり、（Ｃ）は図６（Ｂ）のＩ−Ｉ線断面図である。
【図７】第１実施形態における開閉角度制御動作を説明するための図であり、（Ａ）は制御用突起部３０３の平面図、（Ｂ）は閉じた状態のヒンジ機構の模式的側面図、（Ｃ）は閉じた状態から少し開いたときのヒンジ機構の模式的側面図、（Ｄ）は開いたときのヒンジ機構の模式的側面図である。
【図８】第２実施形態における開閉角度制御動作を説明するための図であり、（Ａ）は制御用突起部４０３の平面図、（Ｂ）は閉じた状態のヒンジ機構の模式的側面図、（Ｃ）は開いたときのヒンジ機構の模式的側面図、（Ｄ）はディスプレイを外側にして閉じたときのヒンジ機構の模式的側面図である。
【図９】第３実施形態における開閉角度制御動作を説明するための図であり、（Ａ）は制御用突起部５０３の平面図、（Ｂ）は閉じた状態のヒンジ機構の模式的側面図、（Ｃ）は開いたときのヒンジ機構の模式的側面図、（Ｄ）はディスプレイを外側にして閉じたときのヒンジ機構の模式的側面図である。
【図１０】第４実施形態における開閉角度制御動作を説明するための図であり、（Ａ）は制御用突起部６０３の平面図、（Ｂ）は閉じた状態のヒンジ機構の模式的側面図、（Ｃ）は開いたときのヒンジ機構の模式的側面図、（Ｄ）はディスプレイを外側にして閉じたときのヒンジ機構の模式的側面図である。
【図１１】（Ａ）は第４実施形態における上側ユニットが９０°回転したときの携帯電話機の平面図であり、（Ｂ）はそのときのＩＩ−ＩＩ線断面図である。
【図１２】本発明によるヒンジ機構における開閉軸の突起部と制御用突起部の側面との接触状態を例示する模式的構成図である。
【符号の説明】
１０  携帯電話機
１００  下側ユニット
１０１  キー操作部
１０２  マイクロフォン
２００  上側ユニット
２０１  ディスプレイ
２０２  スピーカ
３００  ヒンジ部
３０１  ベースプレート
３０２  トルク発生部
３０３  制御用突起部
３０４  連結ブラケット
３０５  開閉軸
３０６ａ、３０６ｂ  突起部
３０７、３０８  Ｌ字ブラケット
３０９、３１０  トルク発生部
【図１】
2004187186.tif 000003
【図２】
2004187186.tif 000004
【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
2004187186.tif 000010
【図９】
2004187186.tif 000011
【図１０】
2004187186.tif 000012
【図１１】
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【図１２】
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