(57)【要約】【課題】小型電子機器のヒンジ装置において、優れた操作性と耐久性を維持しながら、コストダウンを図る。【解決手段】蓋部材を本体に対して開閉自在に支持するための主軸部材１と、主軸部材１の軸線方向に移動可能で、かつ主軸部材１の軸線を中心に回動可能な回転カム２と、回転カム２に対向して配置され、主軸部材１に対し相対回動不能な固定カム部１１，１２と、主軸部材１と同軸に配置され、回転カム２のカム面２１が固定カム部１１，１２に当接される方向に回転カム２を付勢する巻きばね５とを備える。主軸部材１と固定カム部１１，１２とを板金によって一体化構成すると共に、回転カム２を板金によって構成する。これにより、適度な回転摩擦トルクによる良好な操作感と耐久性が得られると共に、ヒンジ装置５１のコストダウンを図ることができる。【選択図】図４
2005069367.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
１つの主軸部材によって、蓋部材を本体に対して開閉自在に支持する１軸ヒンジ装置において、
前記主軸部材に装着され、該主軸部材の軸線方向に移動可能で、かつ該主軸部材の軸線を中心に回動可能な回転カムと、
この回転カムに対向して配置され、前記主軸部材に対し相対回動不能な固定カム部と、
前記主軸部材と同軸に配置され、該回転カムのカム面が前記固定カム部のカム面に当接される方向に前記回転カムを付勢する付勢部材とを備え、
前記主軸部材と固定カム部とを板金で一体化構成としたことを特徴とする１軸ヒンジ装置。
【請求項２】
前記回転カムが前記主軸部材より厚みの薄い板金で成ることを特徴とする請求項１に記載の１軸ヒンジ装置。  
【請求項３】
前記固定カム部のカム相当部位には、薄板が覆設されていることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の１軸ヒンジ装置。
【請求項４】
前記主軸部材の軸線方向に垂直に軸部材を植立することにより、該主軸部材と固定カム部とを一体化構成したことを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれかに記載の１軸ヒンジ装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、携帯電話機、ノート型パソコン、電子手帳、ＤＶＤモニタ等の折り畳み可能な小型電子機器に使用される１軸型ヒンジ装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来から１つの主軸によって蓋部材を開閉自在に支持するように構成された１軸型のヒンジ装置がある。一例を挙げれば、樹脂又は金属製カムと巻きばねもしくは皿ばねを１セットとして組み立て、１対のカムを圧接した状態で回転摩擦トルクを発生させたものが殆どである（例えば、特許文献１及び特許文献２参照）。近年の小型電子機器にあっては、蓋部材を開閉する際の操作性や感触が重要視されることから、ヒンジ装置には、数１０万回にも及ぶ開閉動作に耐え得る耐久性が求められている。また、同時に、小型電子機器の更なる小型軽量化、低コスト化も強く求められている。このような構成のヒンジ装置においては、蓋部材を開閉する際の操作性を高めるために、回転摩擦トルクを厳正に管理するための高精度に加工された複雑な形状のカムが必要とされている。
【０００３】
そこで、上記特許文献１、２に示された従来のヒンジ装置では、冷間鍛造や焼結等の工法でカムを製造することによって複雑な形状のカムを具現化している。
【特許文献１】特開平１０−３１１３２７号公報
【特許文献２】特開２０００−２２７９０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、従来の冷間鍛造や焼結等の工法で製造されたカムは、その製造コストが高くつくため、小型電子機器の更なるコストダウンを進めるにあたって障害となっている。
【０００５】
本発明は、上記課題を解決するためになされたものであり、更なる小型軽量化が要求される小型電子機器において、優れた操作性と耐久性を維持しながら、低コストに製造することができる１軸のヒンジ装置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】
【０００６】
上記目的を達成するために請求項１の発明は、１つの主軸部材によって、蓋部材を本体に対して開閉自在に支持する１軸ヒンジ装置において、主軸部材に装着され、該主軸部材の軸線方向に移動可能で、かつ該主軸部材の軸線を中心に回動可能な回転カムと、この回転カムに対向して配置され、前記主軸部材に対し相対回動不能な固定カム部と、前記主軸部材と同軸に配置され、該回転カムのカム面が前記固定カム部のカム面に当接される方向に前記回転カムを付勢する付勢部材とを備え、主軸部材と固定カム部とを板金で一体化構成としたものである。
【０００７】
この構成においては、例えば、主軸部材及び固定カム部を小型電子機器等の本体側に、回転カムを蓋部材側にそれぞれ結合することより、蓋部材の開閉動作に伴って回転カムが固定カム部に沿って摺動される。このとき、回転カムは付勢部材によって固定カム部に当接される方向に付勢されているので、回転カムと固定カム部との間に回転角度に応じた回転摩擦トルクが発生し、適度な操作感が得られる。
【０００８】
請求項２の発明は、請求項１に記載の１軸ヒンジ装置において、回転カムが主軸部材より厚みの薄い板金で成るものである。
【０００９】
請求項３の発明は、請求項１又は請求項２に記載の１軸ヒンジ装置において、固定カム部のカム相当部位には、薄板が覆設されているものである。
【００１０】
請求項４の発明は、請求項１乃至請求項３のいずれかに記載の１軸ヒンジ装置において、主軸部材の軸線方向に垂直に軸部材を植立することにより、該主軸部材と固定カム部とを一体化構成したものである。
【発明の効果】
【００１１】
請求項１の発明によれば、従来のヒンジ装置において、複雑な形状を有することから冷間鍛造や焼結等でのみ生産可能であった固定カム部に主軸部材も一体化し、必要な機能を確保しつつ、１つの平板から成る板金によって構成しているので、これらをプレス加工で生産することが可能となり、ヒンジ装置の製造コストの低減を図ることができる。
【００１２】
請求項２の発明によれば、主軸部材より厚みが薄くフォーミングし易い薄板の板金によって回転カムを構成しているので、主軸部材と比較して小部品でありながらも複雑な形状を有する回転カムをプレス加工で精度よく生産することが可能となり、ヒンジ装置の製造コストの低減を図ることができる。
【００１３】
請求項３の発明によれば、ヒンジ装置に要求される硬度、摺動性等の種々のスペックに対して、薄板のみの変更で応ずることができるので、操作性や耐久性を重視した高スペックから低コスト化を重視した低スペックまで、幅広いバリエーションに容易かつ安価に対応することができる。
【００１４】
請求項４の発明によれば、複雑な形状である固定カム部に代わって、主軸部材に植立する軸部材としてシンプルなストレート軸やスプリングピンを用いることができるので、ヒンジ装置の製造コストの低減を図ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
本発明を実施するための最良の実施形態によるヒンジ装置について図面を参照して説明する。図１は、ヒンジ装置を有して成る折り畳み可能な携帯電話機を示している。携帯電話機５０は、操作キー５２ａが配設された本体５２と、液晶ディスプレイ５３ａが配設された蓋部材５３と、蓋部材５３を本体５２に対して開閉自在に支持する１軸のヒンジ装置５１等によって構成されている。本体側筒部５２ｂと、蓋部材側筒部５３ｂとは、ヒンジ装置５１によって同軸に接合されている。
【００１６】
以下、ヒンジ装置５１の構造について、図２乃至図５を参照して説明する。図２はヒンジ装置の５１断面構成を示し、図３及び図４はヒンジ装置５１を構成する部品を示し、図５はヒンジ装置５１の主要構成としての主軸部材と回転カムを示している。ヒンジ装置５１は、蓋部材５３を本体５２に対して開閉自在に支持するための主軸部材１と、主軸部材１の軸線方向Ｘに移動可能でかつ該軸線を中心に主軸部材１に対して矢印Ｙ方向に相対回動可能である回転カム２と、回転カム２を蓋部材５３に接合するための蓋接合筒３と、回転カム２をガイドするためのガイド部材４と、ガイド部材４を主軸部材１の固定カム部１１，１２の方向に付勢するための巻きばね（付勢部材）５等によって構成されている。
【００１７】
主軸部材１は、板厚が１ｍｍ以下の金属板をプレス加工することにより形成され、ヒンジの軸線方向Ｘに形成された回転主軸部１５と、軸線方向Ｘ（図２，図５参照）に垂直な方向に枝状に突設された固定カム部１１，１２とを有している。主軸部材１の一端側の接続部１４は、図２に示されるように、本体接合部材８によって本体側筒部５２ｂと接合されており、他端側の締結部１３には、蓋接合筒３の軸線方向Ｘへの移動を規制するための摺動締結部材７が装着されている。主軸部材１の回転主軸部１５には、回転カム２が、そのカム面２１と固定カム部１１，１２とが対向するように、装着されている。
【００１８】
回転カム２は、主軸部材１の固定カム部１１，１２が当接する略円形のカム面２１と、カム面２１の外周に互いに対向して起立するように形成された２つの突起部２２とを有し、板厚が０．５ｍｍ以下の金属板をプレス加工することにより形成されている。カム面２１は、平坦部２３と、固定カム部１１，１２から離反する矢印Ｘ１方向（図５参照）に退避された凹部２５と、平坦部２３と凹部２５との間に介在される傾斜部２４によって構成され、回転主軸部１５を挿通させるための開孔２６が設けられている。
【００１９】
次に、回転カム２及び蓋接合筒３が蓋部材５３に接合される構成を説明する。図２に示されるように、蓋接合筒３の円筒面には、蓋部材側筒部５３ｂと係合される平面部３１が形成されており、平面部３１の回転カム２側の縁には突起部２２と係合される切欠き凹部３２が形成されている。ここで、蓋接合筒３の内径は、回転カム２のカム面２１の直径より僅かに大きく形成されているので、回転カム２は蓋接合筒３に対して軸線方向Ｘには移動可能であるが、突起部２２と切欠き凹部３２との係合によって蓋接合筒３に対する回転カム２の矢印Ｙ方向への回転は規制される。これにより、本体５２に対して蓋部材５３が開閉されると、本体５２側に固定されている主軸部材１に対して、蓋部材側筒部５３ｂ及び蓋接合筒３と共に回転カム２が一体的に矢印Ｙ方向に回転されることになる。なお、蓋部材５３の開閉時には、これらの部材の他、ガイド部材４、巻きばね５及び樹脂スライダ６が矢印Ｙ方向に回転される。
【００２０】
ガイド部材４は、薄板をプレス加工することによって形成された回転カム２をガイドすると共に、回転カム２に巻きばね５の付勢力を伝達するための部材である。ガイド部材４の回転カム２のカム面２１（裏面）との当接面は、カム面２１に沿うように形成されているので、固定カム部１１，１２に押圧されるカム面２１を裏面側から支持し、回転カム２の変形を防止することができる。従って、回転カム２を加工性に優れた薄板による板金で構成しながらも、回転カム２に必要とされる耐久性を確保することが可能となる。一方、ガイド部材４の円筒面には、回転カム２の突起部２２と係合される平面部４１が形成されているので、両者の係合により、ガイド部材４に対する回転カム２の回転が規制され、ガイド部材４と回転カム２は略一体的に回転する。
【００２１】
巻きばね５は主軸部材１の軸線方向Ｘに伸縮するように蓋接合筒３内に内包され、回転カム２に固定カム部１１，１２との当接に必要な圧縮荷重を付勢し、蓋部材５３の開閉時に回転摩擦トルクを発生させ、蓋部材５３に適度な回転負荷を与える。樹脂スライダ６は潤滑性の高い樹脂素材から成り、蓋接合筒３と摺動締結部材７との間に挟持され、かつ、蓋接合筒３とは回り止め機構（図示せず）が付され、摺動締結部材７との間で安定した摺動負荷トルクを発生する。摺動締結部材７は、ヒンジ装置５１の組立ての最終工程において主軸部材１の回転主軸部１５の締結部１３に嵌合され、蓋接合筒３等が主軸部材１から離脱することを防止する。
【００２２】
以上のように構成されたヒンジ装置５１の開閉動作について、図６及び図７を参照して説明する。図６は、各種状態にあるときのヒンジ装置５１の断面図及び側面図である。図７は、回転カム２の主軸方向への変位量を示しており、ヒンジ装置５１が、図６（ａ−１）、（ａ−２）に示される全閉状態にあるとき、固定カム部１１と回転カム２とのカム相対角度は０゜であり、図６（ｂ−１）、（ｂ−２）に示される開閉途中の状態にあるとき、固定カム部１１と回転カム２とのカム相対角度は９０゜であり、図６（ｃ−１）、（ｃ−２）に示される全開状態にあるとき、固定カム部１１と回転カム２とのカム相対角度は１８０゜である。
【００２３】
蓋部材５３が全閉状態にあるとき、図６（ａ−１）、（ａ−２）に示されるように、固定カム部１１，１２は、回転カム２の凹部２５と係合している。この状態から蓋部材５３が開かれると、回転カム２、蓋接合筒３、ガイド部材４等が矢印Ｙ１方向に回動される。このとき、固定カム部１１，１２は、回転カム２の凹部２５との係合が解かれ、傾斜部２４と当接して回転カムを軸線方向Ｘ１に押圧する。これにより、図７に示されるように、回転カム２は軸線方向Ｘ１に変位し、巻きばね５が圧縮され、回転カム２と固定カム部１１，１２との間に適度な回転摩擦トルクが発生する。
【００２４】
さらに、蓋部材５３が開かれると、回転カム２等が矢印Ｙ１方向に回動され、固定カム部１１，１２は、回転カム２の平坦部２３と当接し、図６（ｂ−１）、（ｂ−２）に示した開閉途中状態をとる。このとき、回転カム２の軸線方向Ｘ１への変位、すなわち巻きばね５の圧縮が最大となり、回転カム２と固定カム部１１，１２との間に一定の回転摩擦トルクが発生する。従って、蓋部材５３にかける開閉力を除けば、蓋部材５３を任意の角度で停止させることができる。
【００２５】
その後、さらに蓋部材５３が開かれると、回転カム２等が矢印Ｙ１方向に回動され、固定カム部１１，１２は、回転カム２の傾斜部２４を経て凹部２５と係合し、図６（ｃ−１）、（ｃ−２）に示した全開状態に至る。このとき、回転カム２の軸線方向Ｘ１への変位、すなわち巻きばね５の圧縮が減少し回転摩擦トルクも減少する。こうして、蓋部材５３の開放時に、回転カム２と固定カム部１１，１２との間に発生する回転摩擦トルクが変動し、適度な操作感が得られる。なお、蓋部材５３のクローズ時には、回転カム２等が矢印Ｙ１方向とは逆の方向に回転され、図６（ｃ−１）、（ｃ−２）に示した全閉状態から（ｂ−１）、（ｂ−２）に示した開閉途中状態を経て、（ａ−１）、（ａ−２）に示した全閉状態に復帰する。このとき、上記と同様に回転カム２と固定カム部１１，１２との間に発生する回転摩擦トルクが変動し、適度な操作感が得られる。
【００２６】
このように本実施形態のヒンジ装置５１によれば、主軸部材１及び固定カム部１１，１２を、１つの平板から成る板金によって一体化構成としているので、汎用性の高いプレス加工で生産することが可能となり、製造コストの低減を図ることができる。また、主軸部材１と比較して小部品でありながらも複雑な形状を有する回転カム２を、主軸部材１より厚みの薄い板金によって形成しているので、プレス加工で精度よく生産することが可能となり、蓋部材５３の良好な操作性を維持しつつ、更なる製造コストの低減を図ることができる。
【００２７】
本発明は上記実施形態の構成に限られることなく種々の変形が可能であり、例えば、図８に示すように、主軸部材６０の固定カム部６１，６２のカム相当部位（回転カムと当接する部位）に、薄板６３を覆設してもよい。このように主軸部材６０を構成することにより、主軸部材６０のカム相当部位に必要とされる硬度、摺動性等の仕様を薄板６３のみの対応で可能となり、操作性や耐久性を重視した高スペックから低コスト化を重視した低スペックまで、幅広いバリエーションに容易かつ安価に対応することができるようになる。
【００２８】
また、図９に示すように、主軸部材６４の軸線方向Ｘに略垂直に軸部材６５を植立することにより、主軸部材６４と固定カム部６６，６７とを一体化構成するようにしてもよい。この構成においては、図２乃至図６又は図８に示した固定カム部１１，１２又は固定カム部６１，６２と比較して、固定カム部６６，６７の姿勢が略９０゜ずれることになるので、回転カム２、ガイド部材４等の形状もこれに対応させる必要がある。このようにヒンジ装置５１を構成すれば、安価な軸部材６５で固定カム部６６，６７の役割を果たすことができ、ヒンジ装置５１のコストダウンを実現できる。なお、この軸部材６５については、摺動回転トルクのスペックによってはスプリングピン等を用いても可能である。
【００２９】
また、ヒンジ装置５１は、主軸部材１を本体５２側に回転カム２を蓋部材５３側に接合する形態に限られることなく、主軸部材１を蓋部材５３側に回転カム２を本体５２側に接合する形態であっても構わない。さらに、ヒンジ装置５１は、携帯電話機１に限られることなく、折り畳み可能な蓋部材を有する小型電子機器に広く適用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】本発明のヒンジ装置を用いた折り畳み可能な携帯電話機を示した斜視図である。
【図２】（ａ）は図１のＡ−Ａ線断面図、（ｂ）は（ａ）のＢ−Ｂ線断面図である。
【図３】（ａ）は同ヒンジ装置の主要部の分解正面図、（ｂ）は同分解平面図。
【図４】同ヒンジ装置の主要部の分解斜視図。
【図５】同ヒンジ装置に用いられる主軸部材及び回転カムの分解斜視図。
【図６】（ａ−１）（ａ−２）は、同ヒンジ装置の蓋部材を全閉にした状態の断面図及び側面図、（ｂ−１）（ｂ−２）は、蓋部材を９０゜だけ開放した状態の断面図及び側面図、（ｃ−１）（ｃ−２）は、蓋部材を全開にした状態の断面図及び側面図。
【図７】固定カム部に対する回転カムのカム相対角度と、回転カムの主軸方向への変位量との関係を示した図。
【図８】（ａ）は本発明のヒンジ装置に用いられる主軸部材の別の実施形態を示す正面図、（ｂ）は同平面図、（ｃ）は同斜視図。
【図９】（ａ）は本発明のヒンジ装置に用いられる主軸部材のさらに別の実施形態を示す正面図、（ｂ）は同平面図、（ｃ）は同斜視図。
【符号の説明】
【００３１】
１    主軸部材
２    回転カム
３    蓋接合筒
４    ガイド部材
５    巻きばね（付勢部材）
６    樹脂スライダ
７    摺動締結部材
８    本体接続部材
１１，１２    固定カム部
１３    締結部
１４    接続部
１５    回転主軸部
２２    突起部
３２    切欠き凹部
５０    携帯電話機
５１    ヒンジ装置
５２    本体
５３    蓋部材
６０    主軸部材
６１，６２    固定カム部
６３    薄板
６４    主軸部材
６５    軸部材
６６，６７    固定カム部
【図１】
2005069367.tif 000003
【図２】
2005069367.tif 000004
【図３】
2005069367.tif 000005
【図４】
2005069367.tif 000006
【図５】
2005069367.tif 000007
【図６】
2005069367.tif 000008
【図７】
2005069367.tif 000009
【図８】
2005069367.tif 000010
【図９】
2005069367.tif 000011