(57)【要約】【課題】携帯機器に搭載する超小型のヒンジ装置について、折り畳み式の携帯電話機、携帯ゲーム機、電子辞書、ＰＤＡにおける液晶ディスプレイないし開閉板などの付属部材を回動可能に保持する。【解決手段】一方のセクションに固定し且つ軸方向にスラスト面を有するシャフトと、該シャフトに回転自在に嵌合し且つそのスラスト面と近接するリテーナと、該リテーナの貫通孔に前後動可能に挿入するクリックピンと、該クリックピンを前方へ付勢するバネ部材とからなり、リテーナを他方のセクションに固定する。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
開閉蓋や液晶ディスプレイなどの付属部材を携帯機器に回動可能に取り付けるためのヒンジ装置であって、一方のセクションに固定し且つ軸方向にスラスト面を有するシャフトと、該シャフトに回転自在に嵌合し且つそのスラスト面と近接するリテーナと、該リテーナの貫通孔に前後動可能に挿入するクリックピンと、該クリックピンを前方へ付勢するバネ部材とからなり、リテーナを他方のセクションに固定している携帯機器用のヒンジ装置。
【請求項２】
開閉蓋や液晶ディスプレイなどの付属部材を携帯機器に回動可能に取り付けるためのヒンジ装置であって、一方のセクションに固定するシャフトと、該シャフトと一体的に回動するスラスト盤と、該シャフトに回転自在に嵌合し且つスラスト盤と近接するリテーナと、リテーナの貫通孔に前後進可能に挿入する棒状のクリックピンと、シャフトに回転自在に嵌合し且つクリックピンを前方へ付勢する皿バネとからなり、リテーナを他方のセクションに固定し、皿バネによってクリックピンをスラスト盤のスラスト面に押圧する携帯機器用のヒンジ装置。
【請求項３】
シャフトの頭部にストッパを嵌合して固定し、該ストッパにおいて複数個の係止片を円板の円周方向に沿って配置し、各係止片の外方突起が一方のセクション孔内の環状突起に掛かり止めされると、シャフト側を一方のセクション孔内で保持する請求項１または２記載のヒンジ装置。
【請求項４】
リテーナ貫通孔に挿入するクリックピンは、付属部材の回動とともに、シャフトのスラスト面またはスラスト盤のスラスト面における環状走路に沿って移動し、該クリックピンの球面部が環状走路に設けた円形凹みに嵌ると、使用者に確実なクリック感を与える請求項１または２記載のヒンジ装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、主に携帯機器に搭載する小型のヒンジ装置に関し、折り畳み式の携帯電話機、携帯ゲーム機、電子辞書、ＰＤＡ（パーソナルデジタルアシスタント、携帯情報端末）における液晶ディスプレイないし開閉板などの付属部材を回動可能に保持するヒンジ装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
折り畳み式の携帯電話機、携帯ゲーム機（例えば、商品名：ゲームボーイアドバンス）およびＰＤＡでは、一般に、液晶ディスプレイを兼ねた開閉蓋などの付属部材を回動可能に取り付け、しかも持ち運びの際の便を考慮して可能な限り軽量化することが必要である。これらの機器では、液晶ディスプレイまたは開閉蓋を機器本体に対して任意の開口位置で静止させる小型のヒンジ装置を搭載することを要する。
【０００３】小型のヒンジ装置として、機器本体または付属部材にプラスチック製の筒状部材を固着し、該筒状部材に圧入した金属シャフトを付属部材または機器本体に取り付ける構造のものが多い。この種のヒンジ装置は、筒状部材におけるプラスチックの弾性変形を利用することにより、筒状部材の内周面とシャフトの外周面が摩擦面となる。このヒンジ装置を搭載すると、付属部材の比較的スムースな開閉作動が可能となり、しかもある程度の小型化を達成できる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
前記のような圧入式のヒンジ装置は、折り畳み式の携帯電話機などの長期間使用によって付属部材の開閉を多数回繰り返すうちに、筒状部材のプラスチックが永久変形したり断裂を起こし、付属部材を任意の開口位置で静止できない事態が生じやすい。この点について、本出願人は、特開平１０−７５０７３号または特開２００１−３１７５３７号において、プラスチック製の筒状部材の外周面を保持金具や軸受部材で覆い、該保持金具によって筒状部材の外方への永久変形や断裂を阻止している。このような保持金具は、筒状部材の永久変形や断裂に対して相当に有効であっても完全な阻止ではなく、該保持金具が小型化への障害になる場合もある。
【０００５】一方、特許第２７７０２９７号の装置は、シャフトをプラスチック製の制動部材と保持金具で締め付け、制動部材の永久変形や断裂をほぼ完全に阻止できるので耐久性が優れ、コストダウンもほぼ達成してユーザーに好評である。しかしながら、ヒンジ装置をノート型パソコンよりも小さい折り畳み式の携帯電話機や携帯ゲームに搭載するには、前記の装置よりもいっそうの小型化が必要であり、しかも所定の荷重で２万回以上の開閉試験に合格することを必要とする。
【０００６】本発明は、携帯機器に搭載するヒンジ装置に関する前記の問題点を改善するために提案されたものであり、携帯機器用として付属部材を回動自在に保持できる超小型のヒンジ装置を提案することを目的とするものである。本発明の他の目的は、携帯機器の狭い場所に搭載できるうえに耐久性が高いヒンジ装置を提供することである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明に係るヒンジ装置は、携帯機器に搭載することにより、開閉蓋や液晶ディスプレイなどの付属部材を携帯機器に回動可能に取り付ける。本発明のヒンジ装置は、一方のセクションに固定し且つ軸方向にスラスト面を有するシャフトと、該シャフトに回転自在に嵌合し且つそのスラスト面と近接するリテーナと、該リテーナの貫通孔に前後動可能に挿入するクリックピンと、該クリックピンを前方へ付勢するバネ部材とからなり、リテーナを他方のセクションに固定する。この明細書においてセクションとは、携帯機器の機器本体または付属部材を意味する。
【０００８】本発明のヒンジ装置は、一方のセクションに固定するシャフトと、該シャフトと一体的に回動するスラスト盤と、該シャフトに回転自在に嵌合し且つスラスト盤と近接するリテーナと、リテーナの貫通孔に前後進可能に挿入する棒状のクリックピンと、シャフトに回転自在に嵌合し且つクリックピンを前方へ付勢する皿バネとからなることも可能である。このヒンジ装置では、リテーナを他方のセクションに固定し、皿バネによってクリックピンをスラスト盤のスラスト面に押圧する。
【０００９】本発明のヒンジ装置では、シャフトの頭部にストッパを嵌合して固定し、該ストッパにおいて複数個の係止片を円周方向に沿って配置すると好ましく、各係止片の外方突起が一方のセクション孔内の環状溝に嵌ると、シャフト側を一方のセクション孔内で保持できる。また、リテーナ貫通孔に挿入するクリックピンは、付属部材の回動とともに、シャフトのスラスト面またはスラスト盤のスラスト面における環状走路に沿って移動すると好ましく、該クリックピンの球面部が環状走路に設けた円形凹みに嵌ると、使用者に確実なクリック感を付与できる。
【００１０】
【発明の実施の形態】
本発明に係るヒンジ装置１は、図６に例示するように、液晶ディスプレイ３や開閉蓋などの付属部材と機器本体５とのヒンジ個所６（図６）に搭載する。ヒンジ装置１を取付ける携帯機器は、付属部材の開閉に大きいトルクを必要としない小型の電子機器であり、例えば、折り畳み式の携帯電話機２（図６）、携帯ゲーム機、電子手帳のような折り畳み式ＰＤＡ、折り畳み式の電子計算機、電子辞書、回動部品付きデジタルカメラ、ミニノート型パソコンなどである。
【００１１】ヒンジ装置１は、超小型化のために部品数が少ないことが望ましく、図１に例示する部品構成だけではなく、一般に、比較的短いシャフト８と、該シャフトに回転自在に嵌合するリテーナ１４と、リテーナ貫通孔に挿入するクリックピン１８と、該クリックピンを前方へ付勢するバネ部材とを必要最小構成とする。ヒンジ装置１は、通常、大きい荷重が掛からないように付属部材の両側に設置すると好ましい（図６参照）。
【００１２】ヒンジ装置１において、該装置に固定する２セクションは携帯機器の機器本体および付属部材である。したがって、図７のようにシャフト８を機器本体５に水平に固定し、液晶ディスプレイ３などの付属部材に固着したリテーナ１４がシャフト８の回りを回動しても、リテーナ１４を機器本体５に水平に固定し、付属部材に固着したシャフト８がリテーナ１４の中心孔３５内で回動するように配備してもよい。
【００１３】ヒンジ装置１において、比較的肉厚のブロック１０は、プラスチック製または金属製のいずれでもよいが、通常は安価で軽いプラスチックを用いる。ブロック１０は、シャフト８をより短くしたり、スラスト盤１２を厚くすることで省略することが可能である。
【００１４】ヒンジ装置１では、軸方向にスラスト面つまり軸方向と直交する平坦面が、シャフト側において設定されることが必須であり、通常、このスラスト面はスラスト盤１２のスラスト面５２である。図示しないけれども、比較的大きい頭部を有するシャフトを用いるならば、該頭部の底面をスラスト面にすることが可能であり、この場合にはスラスト盤１２は不要である。
【００１５】前記のスラスト面には、クリックピン１８用の環状走路５４を設け、該環状走路は、ピン球面部５６の周面と対応する浅い円弧状の横断面を有すると好ましい。この結果、ピン球面部５６とスラスト面との接触面積が大きくなり、より大きな摩擦抵抗が発生する。環状走路５４上には、該走路の幅よりも大径で深い円形凹み５８（図１では５８ａ、５８ｂ、５８ｃ）を設けると好ましく、ピン球面部５６が円形凹み５８に嵌ると、使用者に確実なクリック感を付与できる。
【００１６】前記のスラスト面と近接するリテーナ１４は、比較的肉厚であり、プラスチック製または金属製のいずれでもよいが、通常は安価で軽いプラスチックを用いると好ましい。リテーナ１４の厚みは、軸方向の貫通孔６０で支持するクリックピン１８の長さに応じて定め、通常はクリックピン１８の全長よりもわずかに狭く設定する。貫通孔６０は、リテーナ１４の中心に対して円周方向に等間隔で２個または３個以上設ければよい。
【００１７】クリックピン１８において、環状走路５４と接触する球面部５６を鏡面仕上げにする。クリックピン１８は、リテーナ１４の厚みに対応する長さに定める。このクリックピンが、図８に示すようなクリック球７６である場合には、リテーナ貫通孔６０内に圧縮スプリング７８を収納しても、リテーナを薄くして皿バネなどのバネ部材で直接付勢してもよい。
【００１８】本発明において、クリックピン１８を前方へ付勢するバネ部材は、図１に示すような皿バネ１６であっても、板バネをリテーナ側面に固着しても、適宜の円板を介して圧縮バネをシャフト８に嵌装してもよい。このバネ部材として、リテーナ貫通孔６０に収納できる圧縮スプリング７８（図８）を使用することも可能である。
【００１９】ヒンジ装置１において、シャフト側またはリテーナ側の一方は液晶ディスプレイ３または機器本体５の横孔４４内で保持されると好ましく、このためにストッパ２４（図３）をシャフト側またはリテーナ側に固着する。ストッパ２４は、複数個の係止片４０を変形して横孔４４内の環状突起４６に掛かり止めさせるため、プラスチック製であると好ましい。
【００２０】
【実施例】
次に、本発明を実施例に基づいて説明するが、本発明は実施例に限定されるものではない。図１および図２において本発明のヒンジ装置１を例示する。ヒンジ装置１は、図６に示すように、携帯電話機２や携帯ゲームのような携帯機器において、折り畳み式の液晶ディスプレイ３と機器本体５とのヒンジ個所６，６に設置する。ヒンジ装置１は、携帯電話機２の設置場所に応じて寸法を定め、例えば、図２に示す組み立て状態で直径５ｍｍ、全長１２ｍｍの寸法である。
【００２１】ヒンジ装置１は、図１から明らかなように、金属製のシャフト８と、該シャフトと一体的に回動するブロック１０およびスラスト盤１２と、該シャフトに回転自在に嵌合するリテーナ１４とおよび皿バネ１６とを備える。リテーナ１４はスラスト盤１２と近接し、該リテーナの貫通孔にクリックピン１８，１８を前後動可能に挿入する。
【００２２】シャフト８は、その前方に大径部２０を有し、該大径部より前方にシャフト径より小径の頭部２２を突出させる。頭部２２には、ストッパ２４における円板中心孔２６を嵌合する。シャフト８において、大径部２０より下方に非円形断面の異形部２８を形成し、該異形部を組み立て時にブロック１０およびスラスト盤１２の異形孔３０，３２と嵌合する。異形部２８および異形孔３０は、例えば、平行の弦部と円部とを組み合わせた俵形の平面を有する。シャフト８の円柱部３４には、組み立て時にリテーナ１４とおよび皿バネ１６の中心孔３５，３６を配置する。
【００２３】プラスチック製のストッパ２４は、図３に示すように、中心孔２６を設けた直径約５ｍｍの円板３８を有し、該円板の端面において複数個の係止片４０（図３では４個）を円周に沿って配置し、シャフト８の軸方向に延設する。各係止片４０は、所定の幅と厚みを有し、外側面が円弧状であって上方に外方突起４２を形成する。各係止片４０の外方突起４２が、機器本体５の横孔４４（図７）内の環状突起４６に掛かり止めされると、シャフト側を横孔４４内で保持する。
【００２４】ブロック１０は、図４に示すように、厚さ約１．９ｍｍである比較的肉厚のプラスチック製である。ブロック１０は、異形の中心孔３０を有し、該ブロックの前端面に円形凹み４８を形成し、該円形凹みはシャフト８の大径部２０を収納できる大きさである。ブロック１０において、その外周面に設けた縦凹み５０，５０の底面を通る円はストッパ２４の円板３８の外径とほぼ同じ直径である。ブロック１０は、スラスト盤１２とほぼ同様の側面形状であって、その外周面が非円形であることにより、この側面形状と対応する断面の横孔４４に挿入すると、ブロック１０とスラスト盤１２つまりシャフト８は、液晶ディスプレイ３の回動時に機器本体５とともに静止している。
【００２５】スラスト盤１２は金属製であって、図２および図７に示すように、ブロック１０に隣接している。スラスト盤１２は、異形の中心３２を有する。スラスト盤１２において、リテーナ側の端面がスラスト面５２であり、該スラスト面に環状走路５４を設ける。環状走路５４は、ピン球面部５６の周面と対応する浅い円弧状の横断面を有し、該環状走路にクリックピン１８，１８の球面部５６が接触し、液晶ディスプレイ３の回動時にクリックピン１８，１８は環状走路５４に沿って移動する。環状走路５４上には、該走路の幅よりも大径で深い円形凹み５８を複数個設け、クリックピン１８の球面部５６が円形凹み５８に嵌ると、使用者に確実なクリック感を与える。この実施例では、円形凹み５８を３個設け、両円形凹み５８ａ，５８ｂを直径方向に配置し、残りの凹み５８ｃは液晶ディスプレイ３の適性開口度α、例えば一方の凹み５８ａから約１６０度の位置に配置する（図５参照）。
【００２６】リテーナ１４は、厚さ約２．５ｍｍである肉厚のプラスチック製である。リテーナ１４は、シャフト円柱部３４と対応する円形中心孔３５を有する。図５から明らかなように、リテーナ１４には、軸方向に２個の貫通孔６０，６０を設け、両貫通孔は、円周方向において約１６０度の開口度αになるように配列する。リテーナ１４は、その外周面が図５のように非円形であることにより、この側面形状と対応する断面の横孔６２（図７）に挿入すると、該リテーナおよび皿バネ１６は、液晶ディスプレイ３とともに回動する。
【００２７】リテーナ１４の貫通孔６０，６０には、棒状のクリックピン１８を前後進可能に挿入する。クリックピン１８の長さは約３ｍｍであり、リテーナ１４の厚みよりもわずかに長い。クリックピン１８の球面部５６は鏡面仕上げしており、スラスト面５２の環状走路５４に沿って滑らかに移動できる。
【００２８】皿バネ１６は、シャフト円柱部３４と対応する円形中心孔３６を有し、例えば、凹み側を対向させた２枚を２組使用する。皿バネ１６は、図２に示す組み立て状態において、クリックピン１８，１８を前方へ付勢する。
【００２９】ヒンジ装置１は、図２に示すように組み立て、シャフト頭部２２にストッパ２４を嵌合した後に止めワッシャ６４をかしめ止めする。一方、シャフト８をブロック１０、スラスト盤１２、リテーナ１４および皿バネ１６に順次挿入した後に、止めワッシャ６６をかしめ止めする。ヒンジ装置１は、図６に例示するように携帯機器に２個１組で搭載する。
【００３０】図７において、ヒンジ装置１を機器本体５の横孔４４に挿入すると、スラスト盤１２より前方は横孔４４内に位置する。ストッパ２４において、各係止片４０の外方突起４２が横孔４４内の環状突起４６に掛かり止めされることにより、ヒンジ装置１は横孔４４内で保持される。ブロック１０およびスラスト盤１２は、その外周面が非円形であることによって横孔４４内で回転せず、液晶ディスプレイ３の回動時に機器本体５とともに静止している。一方、リテーナ１４より後方は、液晶ディスプレイ３の横孔６２に挿入すると、該リテーナより後方は横孔６２内に位置し、該リテーナおよび皿バネ１６は、液晶ディスプレイ３とともに回動する。横孔６２には、ヒンジ装置１の挿入後に丸蓋６８を嵌めて接着することにより、該ヒンジ装置を外部から隠す。
【００３１】携帯電話機２において、液晶ディスプレイ３を開閉すると、リテーナ１４および皿バネ１６が液晶ディスプレイ３とともに回動する。液晶ディスプレイ３を閉じた状態で、クリックピン１８，１８の球面部５６は、スラスト盤１２における円形凹み５８ａ，５８ｃに嵌っている。液晶ディスプレイ３を開口すると、リテーナ１４は、図１の矢印方向つまり図５の矢印方向に回動し、クリックピン１８，１８の球面部５６は環状走路５４上を滑動する。一方のクリックピン１８の球面部５６が円形凹み５８ａに嵌り、クリック感を生じて液晶ディスプレイ３を静止できる。この開口度が図５に示すαに相当し、携帯ゲーム機におけるディスプレイ傾斜角度としても好適である。また、液晶ディスプレイ３をさらに開口すると、他方のクリックピン１８の球面部５６が円形凹み５８ｂに嵌ってクリック感を生じ、１８０度の開口位置で静止する。携帯電話機２や携帯ゲーム機では、１８０度以上に開口しないような構造になっている。
【００３２】ヒンジ装置１では、皿バネ１６がクリックピン１８，１８を前方へ付勢し、該クリックピンの球面部５６とスラスト盤１２のスラスト面５２とが摩擦面となる。液晶ディスプレイ３を開閉する際に、クリックピン１８，１８の球面部５６が環状走路５４上を滑動する。この結果、クリックピン１８，１８が、液晶ディスプレイ３のいずれの開口角度においても回動を抑制し、液晶ディスプレイ３をスムースに開閉することができる。
【００３３】図８は本発明の変形例を示し、類似の部品には前記の実施例と同じ図番を付している。ヒンジ装置７０では、リテーナ７２の貫通孔７４，７４にクリック球７６および圧縮スプリング７８をそれぞれ挿入し、円板８０でスプリング７８を係止する。この実施例では皿バネ１６を使用しないため、シャフト８２が多少短くなり、ヒンジ装置の全長をより短くできる。リテーナ７２の貫通孔７４，７４は、収納したクリック球７６が脱離しないように前端内径をやや小径にしてもよい。
【００３４】リテーナ７２の貫通孔７４、７４について、これを盲孔にすれば、円板８０を設置することが不要になる。この場合には、孔７４、７４の前端内径は基部内径と同一に定め、クリック球７６を前方から挿入する。
【００３５】
【発明の効果】
本発明に係るヒンジ装置は、小型化が要求される携帯機器に対応できる超小型であり、折り畳み式の携帯電話機、携帯ゲーム機、ＰＤＡ、ミニノート型パソコンなどにおけるきわめて狭い場所でも搭載できる。本発明のヒンジ装置により、液晶ディスプレイや開閉蓋などの付属部材を携帯機器に回動可能に取り付けることができ、この付属部材を所定の開口位置で確実なクリック感が生じて静止でき、しかも閉鎖から全開位置までスムースに開閉できる。
【００３６】本発明のヒンジ装置は、クリックピンによるシャフトの軸方向の押圧力で摩擦抵抗を発生させて付属部材の回動を制御するため、該クリックピンが温度変化による熱膨張の影響を受けることが少なく、トルクの変動が全体的に少なく、安定して長期間の使用が可能である。本発明のヒンジ装置では、シャフトの周面を締め付ける場合に比べて回動の制御が容易であるため、摩擦面となるクリックピンおよびスラスト面をいずれも金属製として、従来よりも耐久性をいっそう高めることが可能である。
【００３７】本発明のヒンジ装置は、金属部品とプラスチック部品とを適宜に組み合わせることにより、適正な部品選択によっていっそう小型で安価になり、夏季における温度上昇で各部材が熱変形することも緩和できる。本発明のヒンジ装置は、クリックピンによるシャフトの軸方向の押圧力で付属部材の回動を制御するため、好適な静止位置で使用者に確実なクリック感を与える機能を付加することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係るヒンジ装置を示す分解斜視図である。
【図２】図１のヒンジ装置の組み立て斜視図である。
【図３】本発明で用いるストッパを示し、（１）は側面図、（２）は正面図である。
【図４】本発明で用いるブロックを示し、（１）は断面図、（２）は正面図である。
【図５】本発明で用いるリテーナを示す正面図である。
【図６】ヒンジ装置を組み込んだ携帯電話機を示す正面図である。
【図７】ヒンジ装置を携帯機器に組み込んだ態様を例示する概略断面図である。
【図８】本発明の変形例を示すリテーナの概略側面図である。
【符号の説明】
１  ヒンジ装置
２  携帯電話機
５  機器本体
８  シャフト
１０  ブロック
１２  スラスト盤
１４  リテーナ
１６  皿バネ
１８，１８  クリックピン
２２  シャフト頭部
２４  ストッパ
【図１】
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【図２】
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【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】
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