(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
互いに相対回転可能に結合された第１部分及び第２部分を有するヒンジ構造であって、
前記第１部分に対して、軸線方向に摺動自在に支持され、軸線方向に突出する外端を有する操作部材と、
前記操作部材を突出位置に向けて付勢する第１ばね部材と、
前記第１部分に固定された保持部材と、
軸線方向に摺動自在かつ回転可能に配置され、前記操作部材の内端に係合されたクラッチ部材と、
一端が前記保持部材に結合され、他端が前記クラッチ部材に結合された圧縮ねじりコイルばねからなる第２ばね部材と、
前記第１部分に固定された蓋部材および前記クラッチ部材間に設けられた第１係合手段であって、前記蓋部材および前記クラッチ部材の一方に設けられ、安定状態にあっては前記第２ばね部材の軸線方向付勢力により前記蓋部材および前記クラッチ部材の他方に設けられた凹部に受容され、前記安定状態から前記第２ばね部材の軸線方向付勢力に抗して前記他方の部分の端面上に乗り上げるべき突部を含む第１係合手段と、
カムを備え、前記クラッチ部材に軸線方向に摺動自在かつ相対回転不能に連結されたカム部材と、
前記クラッチ部材が前記操作部材により所定ストローク以下押し込められたときには前記カム部材の回転を阻止し、前記クラッチ部材が前記操作部材により所定ストローク以上押し込められたときには前記カム部材の回転を許容する第２係合手段と、
前記第２部分に一体結合され、前記カムと軸線方向に摺動自在かつ相対回転不能な態様にて協働することにより、前記カム部材の初期の軸線方向運動により回転駆動されるべきカムフォロワ部材とを有し、
前記第２ばね部材は、介在する部材を介して前記第１および第２部分を互いに開く方向に付勢していることを特徴とするヒンジ構造。
【請求項２】
前記カムフォロワ部材が、前記第１部分及び第２部分の相対的な回動運動範囲の一部のみを引き起こすべく適合されていることを特徴とする請求項１に記載のヒンジ構造。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、２つの部材を折り畳み自在に連結するヒンジに関し、特にロータリーアクチュエータ及びばね駆動機構を備え、好適な開閉動作が可能なヒンジ構造に関する。
【背景技術】。
【０００２】
近年の携帯用電話機は、携行時には折り畳むことができ、使用時には開くことができるように、送話部と受話部とをヒンジ装置で連結したものが普及している。このような２つ折りの電話機の利便性をより一層高めるために、閉じた状態を安定的に保持することができ、しかも片手のワンタッチ操作で開くことができるように構成された開閉装置が、特開平８−１２５７２５号公報に提案されている。この開閉装置においては、ヒンジ装置に回転力を与えるための駆動手段として、ねじりコイルばねが用いられている。
【０００３】
しかるに、ねじりコイルばねは、送話部と受話部との間を閉じた状態時に最大の回転エネルギが蓄積されており、押ボタンなどで開操作した途端にそのエネルギが一挙に放出されると、勢い余って跳ね上がったりする心配があった。また、閉状態の保持力が押ボタンの操作力と関連しており、閉状態保持力を大きくしようとすると、押ボタンの操作力が大きくなり、操作性が悪化せざるを得ない面があった。
【０００４】
このような不都合が生じないようにするためには、適度な摩擦抵抗を加えるためのダンパ機構を設けたり、ばね力を低めに設定したりする必要があるが、いずれにしても、始動時の適度な作動速度並びに操作力と全範囲に渡る作動の円滑性とを両立することは困難であった。
【発明の開示】
【０００５】
本発明は、このような従来技術の問題点を解消すべく案出されたものであり、その主な目的は、円滑な自動開（閉）動作を、簡略な構造で実現し得るように構成されたヒンジ構造を提供することにある。
【０００６】
本発明の第２の目的は、２つ折り式の携帯電話に好適なヒンジ構造を提供することにある。
【０００７】
このような目的を果たすために、本発明においては、互いに相対回転可能に結合された第１部分（２）及び第２部分（３）を有するヒンジ構造であって、前記第１部分に対して、軸線方向に摺動自在に支持され、軸線方向に突出する外端を有する操作部材（４２）と、前記操作部材を突出位置に向けて付勢する第１ばね部材（４１）と、前記第１部分に固定された保持部材（２５）と、軸線方向に摺動自在かつ回転可能に配置され、前記操作部材の内端に係合されたクラッチ部材（３０）と、一端が前記保持部材に結合され、他端が前記クラッチ部材に結合された圧縮ねじりコイルばねからなる第２ばね部材（２９）と、前記第１部分に固定された蓋部材（３５）および前記クラッチ部材間に設けられた第１係合手段（３３・３６）であって、前記蓋部材および前記クラッチ部材の一方に設けられ、安定状態にあっては前記第２ばね部材の軸線方向付勢力により前記蓋部材および前記クラッチ部材の他方に設けられた凹部（３３）に受容され、前記安定状態から前記第２ばね部材の軸線方向付勢力に抗して前記他方の部分の端面上に乗り上げるべき突部（３６）を含む第１係合手段と、カム（２０）を備え、前記クラッチ部材に軸線方向に摺動自在かつ相対回転不能に連結されたカム部材（１９）と、前記クラッチ部材が前記操作部材により所定ストローク以下押し込められたときには前記カム部材の回転を阻止し、前記クラッチ部材が前記操作部材により所定ストローク以上押し込められたときには前記カム部材の回転を許容する第２係合手段（２１・２７）と、前記第２部分に一体結合され、前記カムと軸線方向に摺動自在かつ相対回転不能な態様にて協働することにより、前記カム部材の初期の軸線方向運動により回転駆動されるべきカムフォロワ部材（１５）とを有し、前記第２ばね部材は、介在する部材を介して前記第１および第２部分を互いに開く方向に付勢していることを特徴とするヒンジ構造が提供される。
【０００８】
このようにすれば、開放初期の駆動力は手動で与えることができるので、両部分間に作用する慣性力による予想外の反力を受けることが回避され、ショックのない好適な開放動作が可能となる。
【０００９】
また、前記第１部分に対して前記第２部分を開方向に付勢する第２ばね部材を設けることにより、開放動作が好適となるが、本発明の構成によれば、第２ばね部材のばね力を相対的に低めに設定することができる。それにより、開放動作のショックを一層低減することができる。
【００１０】
本発明の好適実施例に於いては、前記操作部材を所定ストローク以上押し込んだときに、前記カムフォロワ部材を回転自在とするように、前記カムフォロワ部材の前記カム部材を介する前記第１部分に対する回転不能状態を解除するクラッチ継手が設けられ、記クラッチ継手が、前記操作部材を解放した状態で前記第１部分及び第２部分を互いに閉位置に回動したときに、前記カムフォロワ部材の前記カム部材を介する前記第１部分に対する回転不能状態を復元するべく適合されている。これにより、摩擦抵抗の少ない開放が可能となり、閉止時に於ける節度感を実現することができ、好適な開閉動作が可能となる。
【００１１】
特に、ばね力によりヒンジを開方向に付勢しておき、通常は、クラッチ継手を係合状態とすることにより、ヒンジを閉状態に保持しておき、操作部材の押し込み動作により、クラッチ継手を解除し、ヒンジが開方向にばね駆動されるようにすると良い。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
図１は、本発明が適用された携帯用電話機の外観を示している。この電話機１は、操作キーが設けられた送話部２と、液晶ディスプレーが設けられた受話部３とを、二つ折り可能なようにヒンジ４で連結してなるものである。なお、電話機自体の基本的な構成は既に公知のものと同様なので、ここでは詳細な説明は省略する。
【００１３】
図２及び３に示されるように、例えばステンレス鋼などの金属からなる概ね７．４ｍｍの内径を有する円筒形をなすハウジング１２の図に於ける左側の開口端には、絞り加工により抜け止め用の内向フランジが設けられている。カムフォロワ部材１５が、ハウジング１２の左端に受容されており、カムフォロワ部材１５は、左側の開口端から突出する比較的小径の本体部１６と、ハウジング側の内向フランジに係合するフランジ部１７とを有し、実質的に有底円筒状をなし、その内周面には、中心を挟む対称位置に、一対の螺旋カム溝１８（後に詳述する）が凹設されている。
【００１４】
環状の保持部材２５がカムフォロワ部材１５の右端に当接するようにハウジング１２内に受容され、保持部材２５の外周に設けられた一対の突部２６が、ハウジング１２に設けられた対応開口１３に係合し、カムフォロワ部材１５を回転し得るが軸線方向に不動とし、保持部材２５については、回転及び軸線方向運動をいずれも禁止するようにしている。円筒形のカム部材１９の左端がカムフォロワ部材１５の右端から僅かに突入するように、カム部材１９の右端側の部分が、保持部材２５の内孔内を貫通して保持されている。この状態（ヒンジ開状態）では、カム部材１９に設けられた一対のカム２０がカム溝１８に僅かに係合した状態にある。後記するように、カム部材１９が左動すると、その左端がカムフォロワ部材１５内に更に突入し、カム２０とカム溝１８との協働により、カムフォロワ部材１５がカム部材１９に対して回転する。保持部材２５の内周には、一対の突部２７が設けられ、カム部材１９の中間部に設けられた軸線方向溝２１に係合している。軸線方向溝２１は、所定の長さを有し、カム部材１９の左端のカムフォロワ部材１５内への突入深さが所定値以下である状態にあっては、保持部材２５の突部２７がカム部材１９の軸線方向溝２１に係合し、カム部材１９を回転不能に保持している。カム部材１９の左端のカムフォロワ部材１５内への突入深さが所定値以上となると、突部２７とカム部材１９との係合が解除され、カム部材１９が自由に回転し得るようになる。
【００１５】
カムフォロワ部材１５のカム溝１８とカム部材１９のカム２０とは、カム部材１９を所定量（例えば１．６mm）カムフォロワ部材１５の内部に向けて軸方向に移動させると、カムフォロワ部材１５が所定角度（例えば１０度）回転するように、そのねじれ角が設定されたカム斜面２２・２３をもって相互に係合している。なお、カムフォロワ部材１５のカム溝１８は、上記の所定範囲（１．６mmの軸方向長）を超えるとカム部材１９の軸方向変位をカムフォロワ部材１５の回転変位に変換しないように、途中から直線状をなす直線部１８ａに接続されている。カム部材１９の軸方向の全ストロークは約２．４mmである。
【００１６】
カム部材１９の右端は、中空円筒形をなすクラッチ部材３０の左端から、その内部に突入している。クラッチ部材３０は、左側の比較的小径の本体部３１と、その右端に設けられたフランジ部３２とを有する。カム部材１９の右端には一対の突部２４が設けられ、クラッチ部材３０の中空孔内に設けられた対応軸線方向溝３１ａに係合し、カム部材１９とクラッチ部材３０とを互いに軸線方向に摺動可能であるが、回転方向については一体的に運動するようにされている。軸線方向溝３１ａは、クラッチ部材３０の左端の近傍で終息し、内向係合部３１ｂを画定しており、カム部材１９が所定以上押し込まれると、内向係合部３１ｂと突部２４との係合により、クラッチ部材３０が、カム部材１９に追従して左動するようになっている。
【００１７】
クラッチ部材３０の右端には、蓋部材３５が当接しており、蓋部材３５の外周肩部がハウジング１２の軸線方向端に当接し、ハウジング１２の軸線方向端に設けられた舌片１４を、蓋部材３５の外周に設けられた凹部３８に向けてかしめ付けることにより、蓋部材３５がハウジング１２に対して一体的に固定されている。
【００１８】
保持部材２５とクラッチ部材３０のフランジ部３２との間には、ねじりコイルばね２９が設けられており、クラッチ部材３０に対してねじり方向の付勢力を与えると同時に、蓋部材３５に向けて軸線方向にも付勢している。ねじりコイルばね２９の各軸線方向端のコイルワイヤは、軸線方向に延出し、保持部材２５及びクラッチ部材３０のフランジ部３２に設けられた軸線方向孔２８、３４に突入している。蓋部材３５のハウジング内方向端部には軸線方向に突出する１対の係合突部３６が対角位置に設けられているが、通常（ヒンジ全開及び前閉位置）クラッチ部材３０のフランジ部３２に設けられた対応凹部３３に突入し、クラッチ部材３０の回転を禁じるようになっている。
【００１９】
蓋部材３５及びクラッチ部材３０の中心孔内に向けて円筒形の連結部材３９が突入し、その突入端即ち左端が、カム部材１９の右端の中心孔内に向けて突入し、かつ弾発的に係合し、カム部材１９と連結部材３９とが軸線方向について互いに一体的に運動するようにされている。操作部材としての押ボタン４２の中心突部４３が連結部材３９右端の中心孔内に向けて突入し、押ボタン４２も、連結部材３９に対して、軸線方向について互いに一体的に運動するようにされている。
【００２０】
蓋部材３５の軸線方向外側の内周部に設けられた環状肩面３７と押ボタン４２との間には、圧縮コイルばね４１が弾発的に挟持されている。連結部材３９の中心孔内には、金属製のロッド４４が挿入され、押ボタン４２からの押し込み力をカム部材１９に対して確実にかつ十分な機械的強度をもって伝達し得るようにしている。
【００２１】
次に本発明によるロータリーアクチュエータを備えたヒンジの作動要領について図４を併せて参照して説明する。
【００２２】
送話部２と受話部３とを重ね合わせた閉状態では、ねじりコイルばね２９の軸力によってクラッチ部材３０が右方へ押されている。この状態では、蓋部材３５の突部３６とクラッチ部材３０の凹部３２とが互いに係合しており（クラッチ接続状態）、従って、ねじりコイルばね２９の回転力が作用しているにも拘わらず、クラッチ部材３０はハウジング１２に対して回転できずに静止している。このように、蓋部材３５の突部３６、クラッチ部材３０の凹部３２及びねじりコイルばね２９によりクラッチ継手が形成されている。
【００２３】
一方、クラッチ部材３０と相対回転不能に且つ所定範囲相対軸方向移動可能に結合したカム部材１９は、押ボタン４２に対する圧縮コイルばね４１の軸力によって右方に一杯移動している。しかもこの位置では、カム部材１９は保持部材２５に対して、軸線方向溝２１と突部２４との係合によって回り止めされている。従って、カム部材１９の左端のカム２０が係合したカムフォロワ部材１５は回転し得ない。これにより、送話部２と受話部３との折り畳み状態が保持されている。
【００２４】
この状態から、僅かに（１．６mm）押ボタン４２を左方へ押すと、押ボタン４２に一体結合された連結部材３９が左動し、連結部材３９の内端に連結されたカム部材１９が左動する。この区間は、軸線方向溝２１と突部２４との係合によって、カム部材１９は保持部材２５に対して回り止めされているので、カム部材１９の左端のカム２０は回転せずに軸方向に左動する。従って、カム溝１８とカム２０との互いのカム斜面２２・２３の作用でカムフォロワ部材１５が回転する。このカムフォロワ部材１５の回転により、カムフォロワ部材１５が結合した受話部３が約１０度の開角度で開かれる（図５の角度Ｐｒ）。
【００２５】
押ボタン４２をさらに押し込むと、カム部材１９のカム２０がカムフォロワ部材１５のカム溝１８の直線部１８ａに係合するため、カムフォロワ部材１５はそれ以上回転しなくなる。一方、内向係合部３１ｂと突部２４との係合により、カム部材１９のさらなる軸方向内方の移動に連れてクラッチ部材３０も左動する。そして押ボタン４２を一杯押し込んだ位置で、クラッチ部材３０のフランジ２８の突部３６が蓋部材３５の凹部３３から外れる（クラッチ切断状態）と共に、保持部材２５の突部２７とカム部材１９の軸線方向溝２１との係合による保持部材２５とカム部材１９との間の回転方向の係合も解除される。
【００２６】
するとクラッチ部材３０に常時作用しているねじりコイルばね２９の回転力が解放される。ここで、カムフォロワ部材１５のカム溝１８とカム部材１９のカム２０とが回転方向について係合状態にあり、しかもカム部材１９とクラッチ部材３０とが相対回転不能に結合しているので、クラッチ部材３０と共にカム部材１９およびカムフォロワ部材１５が一体回転する。これにより、送話部２と受話部３との間が自動的に開かれる。なお、最大開角度（図５のＭａｘ）は、ヒンジ４の機械的な回動範囲で定められている。
【００２７】
この状態では、フランジ３２の端面に突部３６が乗り上げた形となっているので、ねじりコイルばね２９の軸力が作用しているにも関わらずクラッチ部材３０は右動できず、またカム部材１９も、圧縮コイルばね３６の軸力が作用しているにも関わらず保持部材２５との間の回り止め手段２４の位相がずれているために右動できないので、外力を加えない限り開状態が保持される。また、この間、押ボタン４２は没入状態のまま保持される。
【００２８】
ねじりコイルばね２９の回転力に抗して送話部２と受話部３との間を手動にて閉じると、先ず、カムフォロワ部材１５とカム部材１９とが供回りし、保持部材２５の突部２７及びカム部材１９の軸線方向溝２１の位相が互いに整合したところで、圧縮コイルばね３６の軸力で突部２７と軸線方向溝２１とが互いに整合し、カム部材１９が右動する。この間は、カム２０がカム溝１８の直線部１８ａに係合しているので、カム部材１９には回転力は作用しない。
【００２９】
次いで、ねじりコイルばね２９による右方への軸力がクラッチ部材３０に常時作用しているので、蓋部材３５の突部３６とフランジ３２の凹部３３とが互いに整合した位置でクラッチ継手が再び接続状態となる。これにより、ねじりコイルばね２９の回転力がロックされる。そして圧縮コイルばね４１の軸力でカム部材１９のみがさらに右動し、カム斜面２２・２３の作用でカムフォロワ部材１５が回動し、送話部２と受話部３とが完全に重なり合い、圧縮コイルばね３６の軸力で閉状態が保持され、押ボタン４２が再び突出状態となる。
【００３０】
このように、本実施例によれば、２つ折りに重なり合った２つの部材が、押ボタンを一段押すとカムの作用で僅かに開き、押ボタンを更に押すとねじりばねの弾発力によって全開位置まで自動的に開き、閉じる時は、従来のものと同様にして閉じることができるので、この種の２つ折りの機器の利便性を著しく高めることができる。特に、一段目はカムに加える押ボタン操作力（手動）で開き、二段目はばねの力で開くようにしたので、いきなりばね力で開くものに比して始動時のショックが少なくて済む上、始動トルクをばねに負担させずに済むので、ばね力の設定を低くすることができる。しかもヒンジに回転力を与えるアクチュエータとして単体でユニット化し得るので、本体の仕様が変わってもアクチュエータ自体は転用可能であり、製造工程並びに部品管理を簡略化する上にも大きな効果が得られる。
【産業上の利用可能性】
【００３１】
上記は携帯用電話機への適用例についてのみ説明したが、本発明は、例えばラップトップコンピュータのキーボード部とディスプレー部とを連結するヒンジ装置や、収納装置などの蓋を本体に連結するヒンジ装置などにも適用可能である。また、上記は閉状態を常態としたが、クラッチ要素が接続される位置の設定及びねじり力の作用方向により、開状態を常態とし、自動的に閉じるように構成することもできる。これに加えて、粘性流体を封入した公知の回転ダンパを併用することでより一層作動の円滑化を企図することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
第１図は、本発明が適用される携帯用電話機の外観斜視図である。
第２図は、携帯用電話機のヒンジの分解斜視図である。
第３図は、閉止時のヒンジの断面図である。
第４図は、押しボタンを押し込み、開かれた状態のヒンジの断面図である。
第５図は、携帯用電話機の開閉動作を示す模式図である。
【図１】
0004167070.tif 000002
【図２】
0004167070.tif 000003
【図３】
0004167070.tif 000004
【図４】
0004167070.tif 000005
【図５】
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