(57)【要約】【課題】  機器本体とフタを回転開閉自在に連結し、回転作動に対してトルクを発生させるヒンジ装置に関して、十分に高い回転トルクを発生させ、さらにそのトルクが安定しているヒンジ構造を提供する。【解決手段】  （イ）内周部が略円形状をなし、且つ当該部の一部に凹部を形成したパイプもしくは缶状のケースと、（ロ）一部に凹部を形成した略円形状の内周部を有するパイプもしくは缶状のガイドと、（ハ）該軸心方向に延伸する「コ」字状をなし、それぞれの先端部にはケースの内周部を押圧しつつ摺動し、且つ前記凹部に係合する凸部を形成し、該凸部付近にはガイドが直接或いは間接に回転を規制する支持部を設けた板ばね、とから構成されている。ガイドに回転規制された板ばねの該凸部がケースの内周部を押圧、滑動して、適切なトルクを発生する。【選択図】図１
2005133823.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
機器本体とフタを回転開閉自在に連結するヒンジ装置に於いて、機器本体もしくはフタの一方に対して直接或いは間接的に回転が規制される回転係止手段を有し、一部に凹部を形成した略円形状の内周部を有するパイプもしくは缶状のケースと、前記機器本体もしくはフタの他方に対して直接或いは間接的に回転が規制される回転係止手段を有し、前記ケースに対して軸心を一致、且つ縦列して配置したパイプもしくは缶状のガイドと、前記ガイド内にほぼ収容され、且つ該軸心方向に延伸する「コ」字状をなし、それぞれの先端部には前記ケースの内周部を押圧しつつ摺動し、且つ前記凹部に係合する凸部を形成し、該凸部付近には前記ガイドが直接或いは間接に回転を規制する支持部を設け、弾性体材質で作られた板ばね、とから構成され、前記ケースと前記ガイドにより回転規制された前記板ばねとの相対回転作動時に於いて、前記板ばねの凸部が前記ケースの内周円形部を摺動する際の摩擦力、及び、前記板ばねの凸部が前記ケースの凹部に係合、離脱する際に生ずる落込み、乗り上げ作用力などによって、段階的なトルクを発生するようにしたことを特徴とするヒンジ装置。
【請求項２】
前記板ばねは、曲げ元部分の幅を最大にし、それぞれの先端部に向けて幅が次第に縮小する形状であり、且つ両方が同形状であることを特徴とする請求項１記載のヒンジ装置。
【請求項３】
機器本体とフタを回転開閉自在に連結するヒンジ装置に於いて、底部と開口部を有した略円筒缶状をなし、外周部に前記機器本体もしくはフタの一方に対して直接或いは間接的に回転が規制される回転係止手段を有し、一部に凹部を形成した略円形状の内周部を有するケースと、底部と開口部を有した略円筒缶状をなし、外周部に前記機器本体もしくはフタの他方に対して直接或いは間接的に回転が規制される回転係止手段を有し、前記ケースに対して軸心を一致、且つ縦列して配置し、前記ケースの開口部に該底部を配置したガイドと、前記ガイド内にほぼ収容され、且つ該軸心方向に延伸する「コ」字状をなし、前記ガイドの開口部付近に曲げ元を配置し、前記ガイドの底部より突出したそれぞれの先端部には前記ケースの内周部を押圧しつつ摺動し、且つ前記凹部に係合する凸部を形成し、該凸部付近には前記ガイドの底部が直接或いは間接に回転を規制する支持部を設け、弾性体材質で作られた板ばね、とから構成され、前記ケースと前記ガイドにより回転規制された前記板ばねとの相対回転作動時に於いて、前記板ばねの凸部が前記ケースの内周円形部を摺動する際の摩擦力、及び、前記板ばねの凸部が前記ケースの凹部に係合、離脱する際に生ずる落込み、乗り上げ作用力などによって、段階的なトルクを発生するようにしたことを特徴とするヒンジ装置。
【請求項４】
前記ガイドの底部もしくは前記ケースの底部の一方の中心部に固定され、前記ガイドの底部もしくは前記ケースの底部の他方に対して回転自在に軸心を保持する中心軸を設けたことを特徴とする請求項３記載のヒンジ装置。
【請求項５】
前記板ばねは、曲げ元部分の幅を最大にし、それぞれの先端部に向けて幅が次第に縮小する形状であり、且つ両方が同形状であることを特徴とする請求項３または４記載のヒンジ装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、機器本体とフタを回転開閉自在に連結し、回転作動に対してトルクが発生するヒンジ装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来のヒンジ構造を図６、図７に示した。図６の例では、機器本体の一方に固定される軸部１４２を有し、スプリング１６０の平行部１６１を支える係合溝１４３を有するホルダ１４０と、スプリング１６０の膨出部１６３が内周面を摺動し特定の回転角度では嵌入する係止溝１１６が形成され、機器本体の他方に固定されるケーシング１１０から構成され、ホルダ１４０とケーシング１１０との相対回転時に適当なトルク、節度感を出すようにしている。
図７の例では、機器本体に固定される固定端部２１１を有し、バネ２５２に弾性的に把持されるカム部２１２を有するカムシャフト２５３と、バネ２５２を固定した支持体２５４を固定し、機器本体の他方に固定されるケース２５０から構成され、機器本体の開いた位置、閉じた位置の状態を保持するようにしている。
【０００３】
【特許文献１】特開２００２−８１４３５号公報（図５）
【特許文献２】特開平１０−１５３２１４号公報（図１）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
これらのヒンジ装置は、バネ、或いはカムなどにおける構造上の理由により、高い回転トルクを発生させるヒンジを提供することは困難である。
【０００５】
図６の例のものでは、バネ（スプリング１６０）が線バネであり、バネに蓄えられる弾性ヒズミエネルギーは極めて小さく、また、膨出部１６３部分の弾性有効長が短いために、それが係止溝１１６に出入りする際に発生するたわみ変化に対しての弾性が十分でなく、バネがへたり（永久変形）易い。
【０００６】
図７の例のものでは、バネ２５２がその内側にあるカムシャフト２５３のカム部２１２を押圧してトルクを発生させるようにしている。トルクは、［力の大きさ］×［作用線に下した垂線の長さ］になるが、この構造では作用点が軸心寄りであるために、後者の［作用線に下した垂線の長さ］が小さい。従って、発生トルクを大きく設計し難しいという課題がある。トルクを上げるためには、バネ２５２の力を大きくする必要があるが、これは、カムシャフトのカム部２１２が磨耗、破損し易くなる、また、回動時にカム部２１２がバネ２５２を押し上げる状態において、その反力でバネ２５２がねじられ、バネ２５２は、曲げ応力にねじり応力が加わった組合せ応力を受け、折れ易くなるなどの従属した問題を受けることになる。
【０００７】
本発明はかかる問題点に鑑みてなされたもので、十分に高い回転トルクを発生させ、さらにそのトルクが安定しているヒンジ構造を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記目的を達成するために、本発明の請求項１記載のヒンジ装置は、機器本体とフタを回転開閉自在に連結するヒンジ装置に於いて、（イ）機器本体もしくはフタの一方に対して直接或いは間接的に回転が規制される回転係止手段を有し、一部に凹部を形成した略円形状の内周部を有するパイプもしくは缶状のケースと、（ロ）機器本体もしくはフタの他方に対して直接或いは間接的に回転が規制される回転係止手段を有し、ケースに対して軸心を一致、且つ縦列して配置したパイプもしくは缶状のガイドと、（ハ）ガイド内にほぼ収容され、且つ該軸心方向に延伸する「コ」字状をなし、それぞれの先端部にはケースの内周部を押圧しつつ摺動し、且つ前記凹部に係合する凸部を形成し、該凸部付近にはガイドが直接或いは間接に回転を規制する支持部を設け、弾性体材質で作られた板ばね、とから構成され、前記ケースと前記ガイドにより回転規制された前記板ばねとの相対回転作動時に於いて、前記板ばねの凸部が前記ケースの内周円形部を摺動する際の摩擦力、及び、前記板ばねの凸部が前記ケースの凹部に係合、離脱する際に生ずる落込み、乗り上げ作用力などによって、段階的なトルクを発生するようにしたことを特徴としている。
【０００９】
請求項２記載のヒンジ装置は、請求項１記載の板ばねに於いて、曲げ元部分の幅を最大にし、二方にあるそれぞれの先端部に向けて幅が次第に縮小する形状であり、且つ両方が同形状であることを特徴としている。
【００１０】
請求項３記載のヒンジ装置は、機器本体とフタを回転開閉自在に連結するヒンジ装置に於いて、（イ）底部と開口部を有した略円筒缶状をなし、外周部に機器本体もしくはフタの一方に対して直接或いは間接的に回転が規制される回転係止手段を有し、一部に凹部を形成した略円形状の内周部を有するケースと、（ロ）底部と開口部を有した略円筒缶状をなし、外周部に機器本体もしくはフタの他方に対して直接或いは間接的に回転が規制される回転係止手段を有し、ケースに対して軸心を一致、且つ縦列して配置し、ケースの開口部付近に該底部を配置したガイドと、（ハ）ガイド内にほぼ収容され、且つ該軸心方向に延伸する「コ」字状をなし、ガイドの開口部付近に曲げ元を配置し、ガイドの底部より突出したそれぞれの先端部にはケースの内周部を押圧しつつ摺動し、且つ前記凹部に係合する凸部を形成し、該凸部付近には前記ガイドの底部が直接或いは間接に回転を規制する支持部を設け、弾性体材質で作られた板ばね、とから構成され、前記ケースと前記ガイドにより回転規制された前記板ばねとの相対回転作動時に於いて、前記板ばねの凸部が前記ケースの内周円形部を摺動する際の摩擦力、及び、前記板ばねの凸部が前記ケースの凹部に係合、離脱する際に生ずる落込み、乗り上げ作用力などによって、段階的なトルクを発生するようにしたことを特徴としている。
【００１１】
請求項１及び３に記載されたケース及びガイドに於ける機器本体及びフタに対する回転係止手段は、ケース及びガイドの径方向の凹凸を利用して、直接的に機器本体及びフタに設けられた異形断面形状の穴と係合させて回転結合させるようにする、或いは、ケース及びガイドの外周にブッシュ、キャップなどの付加部品を取り付け、これを機器本体及びフタに設けられた異形断面形状の穴と係合させて、回転係止するものである。
【００１２】
請求項４では、請求項３のガイドの底部もしくはケースの底部の一方の中心部に固定され、ガイドの底部もしくはケースの底部の他方に対して回転自在に軸心を保持する中心軸を設けたことを特徴としている。
【００１３】
請求項５では、請求項３の板ばねは、曲げ元部分の幅を最大にし、それぞれの先端部に向けて幅が次第に縮小する形状であり、且つ両方が同形状であることを特徴としている。
【００１４】
請求項２及び５に記載された板ばねは、曲げ応力をはり（梁）全体、ほぼ一様に受けるのでしなり易く、初期のたわみを大きく設定出来る。従って、ケースの凹部の出入りに対する力が安定し、また曲げ応力変化が少ないので、ヒンジの出力トルクの安定、板ばねの耐久折れの安全に非常に有効である。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、摩擦や乗り上げ作用力によるトルク発生基点が、ヒンジ装置の最外径にあたる部分に位置するので、ヒンジの回転中心との距離（半径、もしくは力学上の［腕の長さ］）が最大であり、バネ力に無理させることなく、トルク値を高くすることが出来る。低いバネ力は、摺動部分の磨耗を少なくし、たわみ耐久によるバネ折れを安全になるなどの効果を奏する。摩擦や乗り上げ作用力の基点となる板ばねの凸部付近にその反力を受ける支持部を設けたので、反力による凸部の移動、フラツキがなく精度の良い作動を可能にし、板ばねに対するねじり応力の発生が防止され、板ばねのバネ折れをさらに安全にすることが出来る。また、板ばねそのものの先端部に摩擦や乗り上げ作用力の基点にするものを形成したので、部品点数を低減することも出来る。さらに、ケースとガイドを縦列して配置してあるので、内部がほぼ密閉された構造となり、摩擦面や乗り上げ作用点に対して、給油した油の流出や外部からのごみ、ほこりの介入が防止される。さらに、バネ力を発生させる板ばねは、次第に板幅が縮小する形状であり、よくしなうので、初期たわみ量を大きくすることが出来、折り曲げ工程に於けるバラツキ許容量が増やせ、作動中では、板ばねの最大、最小たわみ（凹部２ｃにある時と乗り上げた時）に対してのバネ力変動が小さくなり、トルク値を安定させることが出来る。以上の如く、回転角度に対して精度良く作動し、高く、且つバラツキが少なく経時的にも安定したトルク値出力が得られるという品質の良い、そして廉価なヒンジ装置を提供出来る。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
図面に基づいて、本発明の実施形態を説明する。
図１、乃び、図２は、本発明の実施形態にかかる折畳み携帯電話機用のヒンジ装置のそれぞれ組立て断面図、A-A矢視図である。コの字状に折り曲げられた板ばね１は、中央の基部１ａに対して、上下対称形をなし、それぞれの先端部に半球状の凸部１ｂが設けられている。略円筒状のケース２は、円筒部２ａに、中心対象に断面が台形状の２つの凹部２ｃを有している。凹部２ｃは外径方向に押し出されていて、キー形状部２ｅ部を形成している。板ばねの凸部１ｂは、軸方向にケースの円筒部２ｂの内周、或いは凹部２ｃに位置する。ガイド３は、略円筒状をしており、円筒部３ａとそれよりやや小径の係合部３ｂを有していて、係合部３ｂはケースの開口部にある係合部２ｂと径方向に少ない隙間で係合し、回転ガイドを行う。ガイドの底部３ｄには、板ばねの凸部１ｂが組立挿入時に通過し、また作動の際の板ばね１の上下動に対して当たらぬよう、２つの穴３ｅが設けられている。ガイド板４は、ガイドの底部３ｄに固定されていて、中心対象の２つのフォーク部４ｂは、板ばねの先端にある凸部１ｂ近傍の支持部１ｃを少ない隙間で挟んでいて、２つの凸部１ｂが力を受けた時にも常に等しい中心角度に位置するように規制する機能を有している。中心軸５は、長手方向の中央付近の段部５ｂにおいてカシメ５ｃでガイド板４に固定されていて、頭部５ａは、板ばね基部１ａの曲げ形状に近接させ、板ばね１の図面上下方向の動きを制し、他方の先端段部５ｄは、ケースの底部２ｄにある穴２ｆをスキマバメで保持して、ケース２の回転をガイドする。合成樹脂で作られたフック６は、ガイド３の内周に胴部６ｂがシマリバメ、或いは中間バメで保持され、さらにガイド３の開口端部のカシメ３ｆが凹部６ｃに引っ掛かって抜けを防止する。携帯電話機本体９の挿入穴９ａに設けられた段部９ｂにカギ状の部分６ａを掛けて、ヒンジ装置を固定する。座７は、中心軸の先端段部５ｄにカシメ５ｅによって固定され、ケース２の軸方向規制をする。座の段部７ａに、携帯電話機のフタ１０の挿入穴１０ａをふさぐ合成樹脂製のカバー８が、フック部８ａを引っ掛けることにより固定される。８ｂは、カバー８の軸方向のストッパー、８ｃは、切欠き８ｄを有した回転止め部であり、ケースの底部２ｄに設けた押出し部２ｇに係合してカバー８をケース２、即ち携帯電話機のフタ１０と一緒に回転するようにしている。フタ１０が開閉安定位置にあるときは、板ばねの凸部１ｂがケースの凹部２ｃに落ち込んでいて、フタ１０を開閉動作させると連動してケース２が回転し、半球状の凸部１ｂが台形状の凹部２ｃの斜面部を乗り上げる状態になる。この力は、フタ１０を開閉安定位置に保持する力でもある。凸部１ｂがケースの円筒部２ａに位置すると、その摩擦力によりケース２、即ちフタ１０の回動が制動されるようになり、フタ１０が自由に回転したり、がたついたりしない。
【００１７】
図３は、図１で表した状態を９０度回転した時の状態を表す断面図である。ガイド３は、カット部３ｃが形成されているので、図３では内部が狭い。板ばねの基部１ａの幅方向の両端は、ガイドのカット部３ｃの内周に近接していて、板ばね１の図面上下方向の動きを制する。ガイド板４には、２つのダボが突出しており、ガイドの底部３ｄに設けた小穴にカシメ固定される。ガイド３は、ガイド板４を経て間接的に中心軸５と結合される。本実施例ではガイド板４を設けているが、板ばねの支持部１ｃとの接合面の強度や耐久品質が許せば、ガイドの底部３ｄ、穴３ｅによって直接に板ばねの支持部１ｃと係合させ、ガイド板４を省略する構造も提案出来る。なお、ケース２は、凹部２ｃ、キー形状部２ｅが現れるので、図３では内部が広い。
【００１８】
図４は、図１乃至図３に示した本発明のヒンジ装置の実施例の外観斜視図である。略円筒状のケース２と略円筒状のガイド３が縦列して配置されている。図１も参照して、携帯電話機本体のヒンジ装置挿入穴９ａは、ガイド３の断面形状、即ち小判形状をしており、ガイドの円筒部３ａによって中心が出され、カット部３ｃによってガイド３の回転規制がされる。携帯電話機フタ１０のヒンジ装置挿入穴１０ａは、一部にケースのキー形状部２ｅに係合する溝が設けられており、同様にガイドの円筒部３ａによって中心が決められ、キー形状部２ｅの係合によって回転が規制され、フタ１０の開閉作動に合わせてケース２が回転する。携帯電話機にヒンジ装置を組立てる際は、携帯電話機本体、フタのそれぞれのヒンジ装置挿入穴９ａ、１０ａの中心、角度位置を合わせた状態で、ヒンジ装置をフック６の方から挿入する。従って、外径サイズは、フック６、ガイド３、ケース２の順で大きくする必要がある。板ばねの凸部１ｂに係合するケースの円筒部２ａ、凹部２ｃが、ヒンジ装置の最外径となる部分に位置している。
【００１９】
図５は、図１乃至図３に示した本発明の実施例における板ばね１の斜視図である。板ばねの平行部１ｄは、基部１ａからそれぞれの先端部（凸部１ｂ）に向かって、次第に幅が狭くなるよう略台形形状にしてある。このことにより、バネ常数（バネ力／たわみ量）が低くなり、板ばね１の初期たわみ量を大きくすることが出来るので、折り曲げ工程に於けるバラツキ許容量が増やせる。また、ヒンジ作動に伴う板ばね１の繰り返しの最大、最小たわみにおいて、それぞれのたわみに対するバネ力の変化が小さいので、回転トルク値が安定し、曲げ応力変化も少なくなるので、板ばね１のへたり（永久変形）や折れの耐久性も良い。板ばねの凸部１ｂがケースの凹部２ｃを乗り上げる際に、凸部１ｂは周方向の大きい反力を受け、これによって凸部の位置が移動したりフラツキを起こしたりする。さらに、この反力は、板ばね１の回転中心に対してねじりモーメントとして作用するが、板ばね１のバネ機能部分（基部１ａ及び平行部１ｄ）には、もともとの板厚方向の曲げモーメントが掛かっており、さらにこのねじりモーメントが加わると非常に応力破壊しやすくなる。これを回避するために、凸部１ｂの近傍に支持部１ｃを設けて、ここでその反力を受けるようにしている。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本発明の実施形態にかかる折畳み携帯電話機用のヒンジ装置の組立て断面図である。
【図２】図１に於けるA-A矢視図である。
【図３】図１で表した状態を９０度回転した時の状態を表す断面図である。
【図４】図１乃至図３に示した本発明のヒンジ装置の実施例の外観斜視図である。
【図５】図１乃至図３に示した本発明のヒンジ装置の実施例に於ける板ばねの斜視図である。
【図６】従来のヒンジ構造を説明する断面図である。
【図７】従来のヒンジ構造を説明する断面図である。
【符号の説明】
【００２１】
１  板ばね
１ｂ  凸部
１ｃ  支持部
２  ケース
２ｃ  凹部
３  ガイド
【図１】
2005133823.tif 000003
【図２】
2005133823.tif 000004
【図３】
2005133823.tif 000005
【図４】
2005133823.tif 000006
【図５】
2005133823.tif 000007
【図６】
2005133823.tif 000008
【図７】
2005133823.tif 000009