(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
本体部と蓋体部とを回動可能に連結するヒンジ装置において、
一端部に底部が形成される筒状部材と、
この筒状部材の他端部に、軸方向に摺動自在に嵌合され、軸方向と垂直な面部の中心対称な位置に、それぞれ所定の曲率半径からなる凸球面が形成された係合凸部が設けられたキャッチと、
上記筒状部材に収納され、上記キャッチを付勢する付勢手段と、
上記キャッチの係合凸部と向かい合う部位に、上記係合凸部と係合し、かつこの係合凸部の曲率半径より大きな曲率半径の凹球面が形成された係合凹部がそれぞれ設けられ、上記キャッチに対して回動可能に連結されるディスクとを有し、
上記係合凸部を半径がＲ３の凸球面、上記係合凹部をディスクの中心線方向の断面の半径がＲ１かつ上記中心線方向と直交する方向の断面の半径がＲ２の凹球面とし、これら各半径の間には、Ｒ２＞Ｒ１＞Ｒ３なる関係を有するものとし、
上記蓋体部の閉位置及び１８０°以下の蓋体部の展開が規制される位置において、上記付勢手段の付勢力により、上記係合凸部と上記係合凹部との係合状態が維持されて蓋体部を固定する一方、上記付勢力に抗して上位蓋体部を開閉操作することにより上記係合状態が解除されることを特徴とするヒンジ装置。
【請求項２】
上記ディスクと一体に回動するフックを設け、送話部等を有する上記本体部又は受話部等を有する上記蓋体部の一方側に上記筒状部材を固定させる一方、
他方側に上記フック及びディスクを嵌合係止させる請求項１に記載のヒンジ装置を用い、
上記本体部と蓋体部との間に、蓋体部の展開角度が、１５０°以上でかつ１７０°以内で停止するようにストッパ機構を設け、上記本体部と上記蓋体部とを回動可能に連結したことを特徴とする携帯電話機。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ヒンジ装置及びそれを用いた折畳式の携帯電話機に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、携帯機器等に、使用時には操作部或いは表示部としての十分な広さが確保され、未使用時には折り畳んで携帯に便利な折畳式の携帯機器が普及している。この携帯電話機では、筐体としての蓋体部（受話部）と本体部（送話部）との間にヒンジ装置を用い、本体部に対して蓋体部を回動自在に連結している。このようなヒンジ装置を用いた携帯機器では、蓋体部を展開したとき或いは閉塞したときに、蓋体部が不意に開閉しないように固定する構造が採用されている。
【０００３】
上記固定構造としては、例えば、本体部と蓋体部にそれぞれマグネットを設けて、その引力により蓋体部を固定する構造、或いはヒンジ装置自体の回動機構としての固定部と回動部との突合せ面に、それぞれ凸部、凹部を設けて所定の角度においてこれらを係合させ、蓋体部をその角度に開いた状態で固定させる構造等がある。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
上記従来のヒンジ構造においては、蓋体部及び本体部にマグネットを内装する方法を用いた場合、コンパクトに形成された筐体への実装上の制約あるいは重量的な問題があり、また、ヒンジ機構そのものに蓋体部を固定する構造を設けた場合には、機構自体が複雑となり、また蓋体部の開閉に伴う磨耗など耐久性に対する配慮が必要となるといった問題がある。
【０００５】
本発明は、上記問題点に鑑みてなされたものであり、簡単な構成で経済性に優れ、かつ耐久性にも優れたヒンジ装置及びそれを用いた携帯電話機を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
以上の技術的課題を解決するため、本発明は図１及び図５に示すように、本体部１３と蓋体部１２とを回動可能に連結するヒンジ装置において、一端部に底部が形成される筒状部材５と、この筒状部材の他端部に、軸方向に摺動自在に嵌合され、軸方向と垂直な面部の中心対象な位置に、それぞれ所定の曲率半径からなる凸球面が形成された係合凸部３８が設けられたキャッチ３と、上記筒状部材に収納され、上記キャッチを付勢する付勢手段４と、上記キャッチの係合凸部と向かい合う部位に、上記係合凸部と係合し、かつこの係合凸部の曲率半径より大きな曲率半径の凹球面が形成された係合凹部３２がそれぞれ設けられ、上記キャッチに対して回動可能に連結されるディスク２とを有し、上記蓋体部１２の閉位置及び１８０°以下の蓋体部の展開が規制される位置において、上記付勢手段の付勢力により、上記係合凸部３８と上記係合凹部３２との係合状態が維持されて蓋体部を固定する一方、上記付勢力に抗して上位蓋体部を開閉操作することにより上記係合状態が解除される構成である。
【０００７】
なお、上記「この係合凸部の曲率半径より大きな曲率半径の凹球面が形成され」とは、上記係合凸部３８の凸球面及び係合凹部３２の凹球面は、それぞれ必ずしも一定の曲率半径を有するものではないが、上記凸球面の最大の曲率半径より、上記凹球面の最小の曲率半径のほうが大きい構成である。
【０００８】
また、本発明に係るヒンジ装置は、上記係合凸部を半径がＲ３の凸球面、上記係合凹部をディスクの中心線方向の断面の半径がＲ１かつ上記中心線方向と直交する方向の断面の半径がＲ２の凹球面とし、これら各半径の間には、Ｒ２＞Ｒ１＞Ｒ３なる関係を有する構成である。
【０００９】
本発明に係る携帯電話機は、上記ディスク２と一体に回動するフック１を設け、送話部等を有する上記本体部１３又は受話部等を有する上記蓋体部１２の一方側に上記筒状部材５を固定させる一方、他方側に上記フック１及びディスク２を嵌合係止させる上記記載のヒンジ装置を用い、上記本体部１３と蓋体部１２との間に、蓋体部の展開角度が、１５０°以上でかつ１７０°以内で停止するようにストッパ機構Ｓを設け、上記本体部と上記蓋体部とを回動可能に連結した構成である。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
図１は実施の形態に係り、折畳式の携帯電話機等の携帯機器に用いられるヒンジ装置１１の分解斜視図を示したものである。このヒンジ装置１１は、フック１、ディスク２、キャッチ３、コイルバネ４、筒状部材５、軸体６及びカバー７を構成部材としている。これら部材の内、主にディスク２及びキャッチ３によってカム機構が構成される。このヒンジ装置１１の外観形状は、図２に示すように、フック１、ディスク２、筒状部材５及びカバー７で構成されている。
【００１１】
上記フック１、筒状部材５はＡＢＳ、ＰＯＭ等の合成樹脂製、又は焼結、ＭＩＭ（金属射出成形）により成形された材料からなる。カバー７はＡＢＳ、ＰＯＭ等の合成樹脂製、軸体６はアルミニウム製又は鋼材等の金属製、コイルバネ４は鋼材からなる。上記ディスク２及びキャッチ３は鋼材又はステンレス鋼などの金属製からなっている。また、ディスク２、キャッチ３及び軸体６には無電解Ｎｉメッキ又はＮｉメッキ等の表面処理を行うのが望ましい。
【００１２】
ここで各構成部材について説明する。上記フック１は、図１に示すように、基板２１から外向きに４本の係止爪２０が形成され、基板２１の中心部には四角の角孔２２が設けられている。また、基板２１外面の左右部位にはそれぞれ嵌合溝部２４が設けられている。
【００１３】
ディスク２は図３に示すように、円板状の基部の中心部に四角の角孔２６が設けられ、基部の左右部位にそれぞれ嵌合溝部２８が設けられている。また、上記円板部の外面部には環状に浅い溝状の案内路３０が形成され、この案内路３０の上下の部位にはそれぞれ係合凹部３２が形成されている。これら２つの係合凹部３２は、ディスク２の中心に対して対称な位置に配置されている。
【００１４】
この係合凹部３２は、凹球面の一部をなす浅い穴でありこの球面の曲率半径は、ディスク２の周方向と直交するＡ−Ａ線断面（図３（ｂ））の凹球面の半径Ｒ１よりも、周方向のＢ−Ｂ線断面（図３（ｃ））の凹球面の半径Ｒ２が大きく形成されている。さらに、上記Ａ−Ａ線断面の半径Ｒ１は、後述するキャッチ３の係合凸部３８の凸球面の半径Ｒ３より大きく形成されている。したがって、上記各半径の大きさについては、Ｒ２＞Ｒ１＞Ｒ３の関係が成立する。この関係により、キャッチ３の係合凸部３８は、ディスク２の係合凹部３２の凹球面への侵入脱出が滑らかに行え、かつこの侵入脱出時におけるコイルバネ４の付勢力により、蓋体部１２に適度な開閉トルクが得られる。また、係合凸部３８は係合凹部３２に対する接触面積が少ないので、スムーズに移動する。上記各球面の半径をそれぞれ一定としたのは、加工を容易にしかつ作用の安定化を図るためである。
【００１５】
また、案内路３０から係合凹部３２に侵入するコーナには、上記半径Ｒ２の半分以下の半径Ｒ５の凸面状の丸みを持たせている。上記案内路３０の溝は、その方向と直交するＣ−Ｃ線断面（図３（ｄ））が半径Ｒ４の凹面状に形成されている。この半径Ｒ４の大きさは、上記Ａ−Ａ線断面の半径Ｒ１と同一である。なお、上記係合凹部３２のＢ−Ｂ線断面（図３（ｃ））の凹球面を、半径Ｒ２と一定としないで、例えば係合凸部３８が侵入する付近（係合凹部３２の中央部より遠い部位）の曲率半径を部分的にＲ２よりも小さくしてもよい。この場合には、係合凸部３８が侵入する勾配が急になり、蓋体部１２に加わるトルクが大きくなる。
【００１６】
図４はキャッチ３を示したものであり、このキャッチ３は板片を断面コの字状に屈曲した形状であり、基板部３４の中央には円形の孔３６が形成され、この孔３６を挟んだ上下の部位にそれぞれ外向きに突出した係合凸部３８が設けられている。これら係合凸部３８は半径Ｒ３の半球状に形成されている。これら２つの係合凸部３８は、キャッチ３の回転中心に対して対称な位置に配置されている。また、屈曲した上下の部位には嵌合部４０が形成されており、この嵌合部４０は、後述する筒状部材５の嵌合凹部４９に嵌め込まれる。
【００１７】
コイルバネ４は圧縮ばねであり、キャッチ３を付勢する。筒状部材５は図１に示すように、一端側には中心部に貫通孔４４が設けられた底部４６が形成され、他端側は開放口４８が形成された筒状の容器である。この開放口４８の上下の部位には、それぞれ軸方向に平行状に切り込んだ嵌合凹部４９が設けられている。また、筒状部材５の筒部５０は、左右部の一方に平坦な壁面５２が形成され、他方には、軸方向に平行な係合溝部５４が形成されている。
【００１８】
軸体６は図１に示すように、円板状の頭部５６と軸部５８からなる。この軸部５８には先端部以外は断面が円形状の円形軸部６０が、また先端部には断面が四角形状の第一の角軸部６２が、この内側には第二の角軸部６４がそれぞれ形成されている。この第二の角軸部６４は第一の角軸部６２より少し太く形成されており、第一の角軸部６２は上記フック1の角孔２２と、また第二の角軸部６４は上記ディスク２の角孔２６とそれぞれ嵌合する。カバー７は、キャップ状の部材である。
【００１９】
上記ヒンジ装置１１は図２に示すように、筒状部材５にコイルバネ４を収納し、このコイルバネ４の他端部をキャッチ３に当接させた状態で、キャッチ３の嵌合部４０を筒状部材５の嵌合凹部４９に嵌合させる。この嵌合凹部４９は、一定幅に切り欠かれており、キャッチ３の嵌合部４０は軸方向に移動自在である。
【００２０】
さらに、筒状部材５の底部４６の貫通孔４４から軸体６の軸部５８を挿入し、コイルバネ４及びキャッチ３を挿通させ、そしてキャッチ３にディスク２を押し当てる状態でその角孔２６に第二の角軸部６４を挿通して、先端の第一の角軸部６２にフック１の角孔２２を嵌め込む。最後に、フック１から突出した第一の角軸部６２の先端部をかしめてヒンジ装置を組み立てる。
【００２１】
この状態で、軸体６の各角軸部６２，６４には、ディスク２の角孔２６及びフック１の角孔２２がともに嵌合される。これにより、ディスク２及びフック１は軸体６と一体に回動する。一方、軸体６の円形軸部６０には、筒状部材５の貫通孔４４及びキャッチ３の孔３６が挿通しており、このため、筒状部材５及びキャッチ３は軸体６の回動に対してフリーである。また、キャッチ３は筒状部材５の嵌合凹部４９に嵌合しており、キャッチ３と筒状部材５とは一体に回動する。
【００２２】
一方、コイルバネ４によりキャッチ３は常にディスク２方向に付勢され、ディスク２の回動に伴い、キャッチ３の係合凸部３８がディスク２の係合凹部３２への侵入及び脱出を繰り返すカム機構を形成する。したがってこのヒンジ装置は、上記カム機構を介して、筒状部材５に対してディスク２及びフック１が回動する。
【００２３】
折畳式の携帯電話機は、図５に示すように表示画面等が設けられた受話部からなる蓋体部１２と、操作キー等が設けられた送話部からなる本体部１３とを有している。上記のヒンジ装置１１をこの携帯電話機に取り付ける場合には、携帯電話機の蓋体部１２に設けたヒンジ装着用の孔部にヒンジ装置１１のフック１の係止爪２０を係止させ、併せてディスク２を嵌合固定する一方、本体部１３に設けたヒンジ装着用の筒状部の左右の部位に、筒状部材５の壁面５２及び係合溝部５４を嵌合固定させる。通常、本体部１３と蓋体部１２の連結部には、２個のヒンジ装置を取り付ける。
【００２４】
ここで、上記ヒンジ装置の基本的動作について説明する。上記ディスク２に設けられた２つの係合凹部３２、及び上記キャッチ３に設けられた２つの係合凸部３８は、いずれも中心に対して１８０°の角度を隔てて配置されている。したがって、係合凹部３２の中央部に係合凸部３８が係合する場合には、その間の回動角度は１８０°となる。
【００２５】
しかしこの実施の形態では、上記係合凸部３８が係合凹部３２に侵入してその中央部に向かう途中で、蓋体部１２の閉塞、或いは展開が終了して係合凸部３８の侵入が停止するように構成する。このとき、係合凹部３２の途中まで滑り込んだ係合凸部３８は、コイルバネ４の付勢力により、係合凹部３２の中心部へと移動する作用が生じ、これにより蓋体部１２に所定のトルクが加えられる。
【００２６】
すなわち、上記のヒンジ装置１１を、以下の要領で図５に示す携帯電話機に取り付ける。この場合には図６に示すように、蓋体部１２の操作に伴い移動する係合凸部３８（Ａ）が、蓋体部１２を閉じる直前に係合凹部３２への侵入を開始し、蓋体部１２を閉じた状態において、係合凸部３８の侵入が途中で停止（Ｂの位置）するように構成する。さらに、蓋体部１２を展開して例えば蓋体部１２の展開角度が１６０°になったときに、上記係合凹部３２を脱出した係合凸部３８が、他の係合凹部３２への侵入を開始してその中央部に向かう途中で、係合凸部３８の侵入が停止（Ｂの位置）するように構成する。そして、上記展開角度が１６０°の位置で、本体部１３と蓋体部１２との端部同士が当接して、蓋体部１２の展開が停止するようにストッパ機構Ｓを設けておく。
【００２７】
上記蓋体部１２の閉塞時及び展開時に、係合凸部３８の侵入が途中で停止するように構成すると、コイルバネ４の付勢力によりさらに係合凸部３８を係合凹部３２の中央部に向かわせる力が作用する。したがって蓋体部１２を閉じた状態においても、なお蓋体部１２には閉方向にトルクが加わるので、蓋体部１２がガタついたり不意に開いたりせず、安定して閉塞状態を維持する。
【００２８】
蓋体部１２の展開が終了し（１６０°の角度）、蓋体部１２が停止する時も上記と同様に、係合凸部３８が係合凹部３２へ侵入する途中で停止するので、蓋体部１２は展開方向に付勢された状態におかれるため、蓋体部１２がガタついたりせず安定して固定する。また、係合凸部３８は、係合凹部３２の凹球面を摺動するのみで、両者が直接当接して蓋体部１２の回動を規制するような構成でないため、これら部材の消耗による機能の低下等の懸念がなく、耐久性にも富む構成である。
【００２９】
なお、上記例では展開角度が１６０°の位置で展開を停止するようにストッパ機構Ｓを構成したが、この展開角度は１６０°に限られず、係合凹部３２の半径Ｒ２等に応じて拡大縮小することができる。この展開角度は１８０°以下であれば良いが、上記蓋体部１２を固定する適度なトルクを得るためには、１５０°以上で１７０°以下の範囲が好適である。展開角度が１５０°以下だと、係合凹部３２の半径Ｒ２が大きくなりすぎて充分なトルクが得られず、また１７０°以上だと、係合凹部３２に対する係合凸部３８の侵入が深くなりすぎて凹球面の傾斜が緩やかになり、充分なトルクが得られない。
【００３０】
さて、上記ヒンジ装置を装着した携帯電話機は、蓋体部１２を手で開くと上記カム機構が作動し、蓋体部１２とともにディスク２（フック１）が回動する。このディスク２の回動に伴い、キャッチ３の係合凸部３８はディスク２の係合凹部３２の係合から抜け出し、ディスク２の案内路３０を摺動する。上記係合凸部３８が抜け出す間は、蓋体部１２には所定のトルクが加わっており、これに抗して蓋体部を開くことになる。やがて、蓋体部１２の展開が終了するとき、キャッチ３の係合凸部３８はディスク２の他の係合凹部３２に侵入し係合する。
【００３１】
この際、キャッチ３の係合凸部３８がディスク２の係合凹部３２に侵入する途中でストッパ機構Ｓが作用し、蓋体部１２の展開が停止する。この蓋体部１２の展開が終了するとき、コイルバネ４の付勢力により蓋体部１２に勢いが付加されてクリック感が得られ、蓋体部１２の展開にメリハリ感を与える。
【００３２】
蓋体部１２を閉じる際にも、上記開操作時と同様に蓋体部１２に加わるトルクに抗して蓋体部１２を閉操作する。そして、蓋体部１２の閉移動とともにディスク２は回動し、キャッチ３の係合凸部３８はディスク２の係合凹部３２の係合から抜け出し、案内路３０を摺動する。蓋体部１２が閉塞すると同時に、上記係合凸部３８が元の係合凹部３２に係合する。このときにも上記開時と同様に、係合凸部３８が係合凹部３２の凹球面に滑り込む際に勢いが増して、クリック感が得られる。
【００３３】
従って上記実施の形態に係るヒンジ装置１１を用いた携帯電話機によれば、カム機構としてのディスクに凹球面の係合凹部を設ける一方、キャッチに凸球面の係合凸部を設ける構成としたから、部品点数の少ない簡単な構成のヒンジ装置が得られ、このため製造が容易となって経済性にも優れ、また球面部同士の係合とストッパ機構を併用して蓋体部を固定する構成であるため耐久性にも優れる。さらに、蓋体部の開閉時におけるクリック感が得られ、蓋体部の開閉にメリハリ感が与えられるという効果がある。
【００３４】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明に係るヒンジ装置によれば、係合凸部を有するキャッチと、係合凸部と係合し、かつこの係合凸部の曲率半径より大きな曲率半径の凹球面が形成された一対の係合凹部が設けられ、上記キャッチに対して回動可能に連結されるディスクと、を有し、係合凸部と係合凹部との係合状態が維持されて蓋体部を固定する構成を採用したから、部品点数の少ない簡単な構成のヒンジ装置が得られて経済性に優れ、また耐久性にも優れ、さらに、蓋体部の開閉時におけるクリック感が得られるという効果を奏する。
【００３５】
また、係合凸部を半径がＲ３の凸球面、係合凹部を半径がＲ１の凹球面、これと直交する方向の断面の半径がＲ２の凹球面とし、これら各半径の間には、Ｒ２＞Ｒ１＞Ｒ３なる関係を有する構成を採用したから、キャッチの係合凸部はディスクの係合凹部への侵入脱出を滑らかに行え、かつ付勢手段により蓋体部に適度な開閉トルクが得られるとともに、各球面はそれぞれ半径を一定としたから加工が容易に行えかつ作用の安定化が図れるという効果がある。
【００３６】
本発明に係る携帯電話機によれば、本体部に対する蓋体部の展開角度が、１５０°以上でかつ１７０°以内で停止するようにストッパ機構を設け、本体部と蓋体部とを回動可能に連結した構成を採用したから、部品点数の少ない簡単な構成のヒンジ装置が得られて経済性に優れ、また球面部同士の係合とストッパ機構を併用して蓋体部を固定する構成であるため耐久性にも優れ、さらに携帯電話機の蓋体部の開閉時において十分なトルクが得られることからクリック感が得られ、蓋体部の開閉にメリハリ感が与えられるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態に係るヒンジ装置の分解斜視図を示す図である。
【図２】実施の形態に係るヒンジ装置の断面を示す図である。
【図３】ヒンジ装置のディスクにつき、（ａ）は左側面を、（ｂ）はＡ−Ａ線断面を、（ｃ）はＢ−Ｂ線断面を、（ｄ）はＣ−Ｃ線断面を示す図である。
【図４】ヒンジ装置のキャッチにつき、（ａ）は正面を、（ｂ）は左側面を、（ｃ）は右側面を、（ｄ）はＤ−Ｄ線断面を示す図である。
【図５】実施の形態に係るヒンジ装置を用いた携帯電話機を示す図である。
【図６】実施の形態に係り、キャッチとディスクとの係合状態を説明する図である。
【符号の説明】
１  フック
２  ディスク
３  キャッチ
４  付勢手段（コイルバネ）
５  筒状部材
６  軸体
１２  蓋体部
１３  本体部
３２  係合凹部
３８  係合凸部
【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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