WO2007007817A1

WO2007007817A1 - ヒンジ装置

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Publication number: WO2007007817A1
Application number: PCT/JP2006/313916
Authority: WO
Inventors: Yasuaki Nakayama; Katsuhiko Ikai
Original assignee: Citizen Holdings Co Ltd; Citizen Watch Co Ltd
Current assignee: Citizen Holdings Co Ltd; Citizen Watch Co Ltd
Priority date: 2005-07-08
Filing date: 2006-07-06
Publication date: 2007-01-18
Anticipated expiration: 2008-01-08
Also published as: CN101218443A; US20090133221A1; EP1908969A4; JPWO2007007817A1; EP1908969A1

Abstract

ケース(10)とコイルスプリング(60)と摺動ディスク(20)と回転ディスク(30)とを含み、更に、次の構成を備えている。ケース(10)は、位置決め用凹部(13)を内壁に有している。摺動ディスク(20)の周面には、ケース(10)の位置決め用凹部(13)に嵌ることでケース(10)に対し回転抑制するための凸部(24)を有している。摺動ディスク(20)の片方の端面と回転ディスク(30)の片方の端面は突き合わされていて、該両突き合わせ端面の相互に回転ディスク(30)の回転に伴い係脱するカム部(23),(33)が形成されている。摺動ディスク(20)に形成されたカム部(23)は、摺動ディスク(20)の外周面よりも外径方向へ突き出している。

Description

明細書ヒンジ装置技術分野

本発明は、折りたたみ型携帯電話やノートプックパソコンなどの折り'たたみ部を有する機器に使用され、本体と回転体を回転自在に連結するヒンジ装置に関する。背景技術

従来、折りたたみ型携帯電話やノートブックパソコンなどの折りたたみ部を有する機器には、小型化されたヒンジ装置が適用されることが多い。このようなヒンジ装置としては、例えば、実用新案登録第 3 1 02440号公報、特許第 3471 7 43号公報、特開 2000— 227825号公報、特開 2005— 36904号公報などに開示されたような構成のものが知られている。

各特許文献に開示されたヒンジ装置は、次のような構成を備'えている。なお、以下の説明において、括弧を付した符号は、各特許献の図面に付された符号である。実用新案登録第 3102440号公報に開示されたヒンジ装置は、スリーブ（1

1) の内壁面に 2つ以上の位置決め凹溝（1 1 3) を備え、一方、制限手段 (1

2) には位置決め凸部（1 21) が形成され、この位置決め凸部（1 21) が位置決め凹部（1 1 3) に嵌合している。回転手段（13) の回転に伴い制限手段（1 2) に伝えられる回転トルクは、制限手段（1 2) に形成した位置決め凸部（1 2 1) とスリープ（1 1) に形成した位置決め凹溝（1 13) の内壁との間で受ける構造となっている（同文献の図 2参照）。

特許第 3471 743号公報に開示されたヒンジ装置は、筒状本体（1 2 A) に形成されたスライド用切込み溝（1 2 d) に係嵌組成体（C) の径方向への突出し部分が嵌合しており、第 2ディスク（13) の回転に伴い係嵌組成体（C) に伝えられる回転トルクを、スライド用切込み溝（1 2 d) の内縁部分で受ける構造となつている（同文献の図 3参照）。

特開 2002— 227825号公報に開示されたヒンジ装置も同様であって、ケ一ス部材（4) に形成された嵌合溝（4 d) にスぺーサー（8) の突出部（8 c) が嵌合しており、可動側の筒状部材（2 a) の回転に伴いスぺーサー（8) に伝えられる回転トルクを、嵌合溝（4 d) の内縁部分で受ける構造となっている（同文献の図 1参照）。

特開 2005— 36904号公報に開示されたヒンジ装置も同様であって、筒 (1) に形成された溝部（l a) に固定カム（3) の角部（3 d) が嵌合しており、可動カム（4) の回転に伴い固定カム（3) に伝えられる回転トルクを、溝部（1 a) の内縁部分で受ける構造となっている（同文献の図 2参照）。

上述した特許第 3471 743号公報のヒンジ装置では、筒状本体（12A) にスライド用切込み溝（1 2 d) が形成してあり、このスライド用切込み溝（1 2 d ) の内縁部分で回転トルクを受ける構造となっていた。

このような構造の場合、ヒンジ装置の回転操作に伴い繰り返し作用する回転トルクによって、スライド用切込み溝（12 d) の内縁部分に応力集中が発生して耐久性が低下し、ひいては筒状本体（1 2A) が損傷するおそれがあった。

かかる問題は、特開 2002— 227825号公報及び特開 2005— 3690 4号公報のヒンジ装置においても同様に生じるおそれがあった。

一方、実用新案登録第 3102440号公報のヒンジ装置では、スリーブ（1 1) に形成した位置決め凹溝（1 13) の内壁との間で受ける構造となっていて、特許文献 2乃至 4に開示された構成のような切込み溝で回転トルクを受けていないので、スリーブに応力集中が起こり破損するおそれはない。

さて、特許文献 1のヒンジ装置では、回転手段（1 3) の端面に形成された円弧状回転凸部（1 32) と凹溝（1 33) 1 制限手段（1 2) の端面に形成された位置決め凹部（1 23) と凸部（122) に係合しており、それら相互の当接面に圧縮パネ（14) の付勢力が作用して回転手段（1 3) の自由な回転が制限されている。

そして、圧縮パネ（14) の付勢力に抗して回転手段（13) を回転させたとき、これら円弧状回転凸部（132) ，凹溝（1 33) と位置決め凹部（123) , 凸部（1 22) との間の接触面に、回転トルクに伴う摩擦力が作用する。

ここで、特許文献 1に開示された制限手段（12) は、スリープ（1 1) 内に嵌り込む外径となっており、その端面に形成された位置決め凹部（1 23) と凸部 (122) も、スリープ（1 1) と同じ外径寸法に形成されている。したがって、回転手段（1 3) 力 ^伝えられる回転トルクが、外径の短い位置決め凹部（1 2 3) ，凸部（1 2 2) に対して大きな摩擦力となって作用し、その結果、繰り返しの回転操作で制限手段（1 2) の端面が早期に損耗してしまうおそれがあった。発明の開示

本発明はこのような事情を鑑みなされたもので、回転操作に伴い発生する回転トルクに対するケースゃ摺動ディスクの耐久性を格段に向上させたヒンジ装置の提供を目的とする。

上記目的を達成するために、本発明は、ケースとコイルスプリングと摺動デイスクと回転ディスクとを含むヒンジ装置において、次の構成を備えたことを特徴とする。

(a) ケースは、位置決め用凹部又は凸部を内壁に有している。

(b) コイルスプリングは、ケース内に嵌め込まれている。

(c) 摺動ディスクは、ケースの内壁に嵌まり込むことができるような周面形状を有するとともに、コイルスプリングに付勢されることよってケース内を軸線方向に摺動可能となっている。

(d) 摺動ディスクの周面には、ケースの内壁に形成された位置決め用凹部又は凸部に嵌ることで、ケースに対し回転抑制するための凸部又は凹部を有している。

(e) 回転ディスクは、摺動ディスクおよびケースに対しては回転可能である。

( f ) 摺動ディスクおよび回転ディスクの相互に回転ディスクの回転に伴い係脱するカム部が形成されている。

(g) 摺動ディスクに形成されたカム部は、摺動ディスクの外周面よりも外径方向へ突き出して形成されている。

(h) 回転ディスクに形成されたカム部は、摺動ディスクに形成されたカム部と対応する径方向長さを有している。

上述した構成の本発明は、回転ディスクの回転操作に対する摺動ディスクの回転規制（位置決め）を、ケースの内壁に形成した位置決め用凹部又は凸部と、摺動デイスクの周面に形成した位置決め用凸部又は凹部との間で行う。また、摺動デイスクに形成されたカム部は、摺動ディスクの外周面よりも外径方向へ突き出して形成することで、回転ディスクの回転操作に伴いカム部に発生する回転トルクを可能な限り大きくすることができる。 '

さらに、上記目的を達成するために、本発明は、ケースと摩擦板とコイルスプリングと摺動ディスクと回転ディスクとこれらを揷通する軸部材とを含むヒンジ装置において、次の構成を備えたことを特徴とする。

( a ) ケースは、有底筒状に形成されて、位置決め用凹部又は凸部を内壁に有し、且つ、ケースの底面には貫通孔が設けられて、軸部材が回転可能に揷通されている。

( b ) 摩擦板は、軸部材の回転に対し連動するように軸部材に固定されるとともに、軸部材の回転に伴いケース内部底面との間で摩擦が発生するようにケース内部底面に接する位置に備えられている。

( c ) コイルスプリングは、ケース内部に嵌め込まれ、摩擦板がケース内部底面を圧接するように摩擦板を押圧している。

( d ) 摺動ディスクは、略中心位置に揷通孔が形成されて軸部材が回転可能に揷通されており、さらにケースの内壁に嵌まり込むことができるような周面形状を有するとともに、コイルスプリングに付勢されることよってケース内を軸線方向に摺動可能となっている。

( e ) 摺動ディスクの周面には、ケースの内壁に形成された位置決め用凹部又は凸部に嵌ることで、ケースに対し回転抑制するための凸部又は凹部を有している。

( f ) 回転ディスクは、軸部材の回転に対し連動するように軸部材に固定されるとともに、摺動ディスクおよびケースに対しては回転可能である。

( g ) 摺動ディスクおよび回転ディスクの相互に回転ディスクの回転に伴い係脱するカム部が形成されている。

( h ) 摺動ディスクに形成されたカム部は、摺動ディスクの外周面よりも外径方向へ突き出して形成されている。

( i ) 回転ディスクに形成されたカム部は、摺動ディスクに形成されたカム部と対応する径方向長さを有している。

上述した構成では、軸部材の回転に伴い、摩擦板とケース内部底面との間に摩擦トルクが発生するので、摺動ディスク及び回転ディスクとの材質を選定し、表面処理を施して摺動ディスクと回転ディスクとの間を滑らかにすることで摩擦係数を少なくし、摺動ディスクと回転ディスクとの摩耗を軽減するように設計しても、摩擦板とケース内部底面との間において、十分な摩擦トルクを得ることができ、所望の位置で静止可能なフ..リーストップ機能を実現できる。

さらに、軸部材は、ケース底面側の一端にフランジ部が形成してあり、該フランジ部とケース底面との間に、軸部材の回転に対し連動するブラ座が挿入されているので、フランジ部とケース底面との間に生じる摩擦トルクをブラ座を介して逃がすことができ、フランジ部とケース底面との摩耗を低減できる。

さらに、摺動ディスクのカム部は、当該摺動ディスクにおける回転ディスクと対向する突き合わせ端面に形成されたテーパー形状の凸状カムであり、摺動ディスクの揷通孔における突き合わせ端面側の周縁には凸状カムと同一高さのリング状成形部が設けられている。このリング状成形部は、摺動ディスクが軸部材の軸方向にスライドする揷通孔のガイド丈を長くすることができるため、強いパネ力によって傾くおそれのある摺動ディスクのスライド作動をスムースに実行させることができる。ここで、ケースは、側端縁から軸線方向沿いに切り欠き形成された逃げ溝を有する構成とし、摺動ディスクに形成されたカム部における当該摺動ディスクの外周面よりも外径方向へ突き出した部分が、上記逃げ溝へ入り込むようにすれば、摺動デイスクの軸方向の寸法が短縮されて小形化を図ることができる。

また、摺動ディスクのカム部を、当該摺動ディスクにおける回転ディスクと対向する突き合わせ端面に形成し、ケー^の内壁と当該内壁に対向する摺動ディスクの外周面とを、相互に摩擦接触可能な状態で嵌め合わせる構成とすれば、回転ディスクから伝えられる回転トルクを、これらケースの内壁と摺動ディスクの外周面との間でも受けることができ、その結果、ケースの内壁に形成した位置決め用凹部又は凸部や、摺動ディスクの周面に形成した位置決め用凸部又は凹部の、回転トルクに対する負担が軽減される。

以上説明したように、本発明によれば、回転操作に伴い発生する回転トルクに対するケースゃ摺動ディスクの耐久性を格段に向上させることができる。図面の簡単な説日

図 1は、ヒンジ装置を適用した折りたたみ機器の全体構成を示す斜視図である。図 2は、第 1実施形態に係るヒンジ装置の全体構成を示す分解斜視図である。図 3 A、図 3 Bは、第 1実施形態に係るヒンジ装置のケースの構成を示す図である。

図 4A、図 4B、図 4Cは、第 1実施形態に係るヒンジ装置の摺動ディスクの構成を示す図である。

図 5A、図 5B、図 5Cは、第 1実施形態に係るヒンジ装置の回転ディスクの構成を示す図である。

図 6A、図 6B、図 6 Cは、第 1実施形態に係るヒンジ装置のフック部材の構成を示す図である。

図 7A、図 7Bは、第 1実施形態に係るヒンジ装置の軸部材の構成を示す図である。

図 8A、図 8Bは、第 1実施形態に係るヒンジ装置の全体構成を示す図である。図 9A、図 9Bは、第 1実施形態に係るヒンジ装置を折りたたみ機器に適用した場合を示す斜視図である。

図 10は、第 1実施形態-に係るヒンジ装置の回転前の摺動ディスクと回転ディスクの状態を示す拡大側面図である。

図 11は、第 1実施形態に係るヒンジ装置の回転中の摺動ディスクと回転ディスクの状態を示す拡大側面図である。

図 12は、第 2実施形態に係るヒンジ装置の全体構成を示す分解斜視図である。図 13A、図 13Bは、第 2実施形態に係るヒンジ装置のケースの構成を示す図である。

図 14A、図 14B、図 14Cは、第 2実施形態に係るヒンジ装置の摺動ディスクの構成を示す図である。

図 15A、図 15Bは、第 2実施形態に係るヒンジ装置の全体構成を示す図であである。

図 16は、第 2実施形態に係るヒンジ装置の回転前の摺動ディスクと回転ディスクの状態を示す拡大側面図である。，

図 17は、第 2実施形態に係るヒンジ装置の回転中の摺動ディスクと回転ディスクの状態を示す拡大側面図である。発明を実施するための最良の形態

以下、この発明の実施の形態について図面を参照して詳細に説明する。〔第 1実施形態〕

図 1乃至図 1 1は、本発明の第 1実施形態に係わるヒンジ装置を示す図であり、図 1は、ヒンジ装置を適用した折りたたみ機器の全体構成を示す斜視図、図 2は、ヒンジ装置の全体構成を示す分解斜視図である。

図 1に示すように、折りたたみ式携帯電話などの折りたたみ部を有する機器は、本体 2とカバー 4によって構成される。本体 2には、一側縁部にヒンジ装置 1が揷入される揷入部 3が設けられている。また、カバー 4の一側縁部にも、本体 2の揷入部 3にかみ合う形状で挿入部 5が設けられている。本体 2の揷入部 3に挿入されるヒンジ装置 1は、力パー 4側の揷入部 5にもその一部が挿入され、互いを回転自在に連結させる構成である。

図 2に示すように、本実施形態に係るヒンジ装置 1は、ケース 1 0と、摺動ディスク 2 0と、回転ディスク 3 0と、フック部材 4 0と、を同軸上に挿通する軸部材 5 0に軸装した構成である。

ケース 1 0は、図 2、図 3 A、図 3 Bに示すように、有底筒状の部材であり、基端面の中心軸上には軸部材 5 0を揷通するための円型挿通孔 1 1が設けられている。このケース 1 0の筒内には任意の弾性力を備えたコイルスプリング 6 0などが揷入される。

摺動ディスク 2 0は、図 2、図 4 A、図 4 B、図 4 Cに示すように、ケース 1 0 の開口部 1 0 aに摺動自在に揷入される円柱形状の部材である。摺動ディスク 2 0 の中心軸上には、軸部材 5 0を揷通するための円型揷通孔 2 1が設けられている。また、摺動ディスク 2 0には、ケース 1 0と逆方向の端面（以下、第 1突き合わせ端面 2 2と称する）にテーパー形状の凸状カム部 2 3が突設してある。

回転ディスク 3 0は、図 2、図 5 A、図 5 B、図 5 Cに示すように、摺動デイスク 2 0の第 1突き合わせ端面 2 2に接触する第 2突き合わせ端面 3 2を有している。回転ディスク 3 0は、円柱形状の部材であり、その中心軸上には軸部材 5 0を揷通するための角型揷通孔 3 1が設けられている。回転ディスク 3 0の第 2突き合わせ端面 3 2には、摺動ディスク 2 0の凸状カム部 2 3に嵌合する状カム部 3 3が設けられている。

フック部材 4 0は、図 2、図 6 A、図 6 B、図 6 Cに示すように、中心軸上に軸部材 5 0を揷通するための角型挿通孔 4 1が設けられている。これらヒンジ装置 1の各部材は、中心軸上にある各揷通孔を軸部材 5 0が貫通する構成である。

さらに、具体的に各構成について説明していくと、図 2、図 3 A、図 3 Bに示すように、ヒンジ装置 1のケース 1 0は、筒内周面に開口部 1 0 aから所定の位置まで軸方向に沿って位置決め用凹部 1 3が刻設してある。また、ケース 1 0の外周面には、軸方向に沿って延在する溝部 1 4が設けられている。これら位置決め用凹部 1 3及び溝部 1 4は、ケース 1 0の肉厚が極端に薄くならないように互いにずらした位置に配置している。

図 2、図 4 A、図 4 B、図 4 Cに示すように、摺動ディスク 2 0の凸状カム部 2 3は、中心軸位置から左右対称に径方向に延設してあり、その端部は摺動ディスク

2 0の側周面から突き出ている。これは、回転ディスク 3 0の回転に伴って発生する回転トルクを可能な限り大きくするためである。凸状カム部 2 3が回転ディスク

3 0のテーパー形状を有す—る凹状カム部 3 3に嵌合した状態から、回転ディスク 3 0を回転させることでこの嵌合状態を外そうとすると、コイルスプリング 6 0の付勢力が凹状カム部 3 3と凸状カム部 2 3のそれぞれの接触面であるテーパー面に作用し、回転ディスク 3 0の回転方向とは反対方向に回転トルクが発生する。この回転トルクに対する抗カを回転ディスク 3 0に加えれば、ヒンジ装置は凸状カム部 2 3と凹状カム部 3 3の嵌合が外れる。

逆に、凸状カム部 2 3と凹状カム部 3 3との嵌合が外れた状態から、回転ディスク 3 0に回転を加えて凸状カム部 2 3と凹状カム部 3 3とを嵌合状態にさせようとし、凸状力ム部 2 3のテーパー面が凹状力ム部 3 3のテーパー面に接するようになると、コイルスプリング' 6 0の付勢力により凸状カム部 2 3と凹状カム部 3 3とが嵌合する方向に回転トルクが発生する。つまり、これらの回転トルクは、何れも凸状カム部 2 3と凹状カム部 3 3が嵌合する方向に働くことになる。

本体とカバーが開閉可能となっている携帯電話では、このようなヒンジ装置 1の回転トルクを用いて、一方では安易に力パーが開かない力が働き、他方ではカバーが 1 8 0 ° 開ききる直前に自然に開こうとする力が働くようになつている。し力し、このような効果は、回転トルクがある程度大きくないと期待できないため、コイルスプリング 6 0の付勢力とともに、凸状カム部 2 3と凹状カム部 3 3との接触部分である回転半径を大きくすること'で回転トルクを大きくしている。さらに、摺動ディスク 2 0の側周面には、軸方向に沿って突起状の位置決め用凸部 2 4が設けられている。位置決め用凸部 2 4は、摺動ディスク 2 0をケース 1 0 に揷入する際に位置決め用凹部 1 3と係合して、摺動ディスク 2 0の回転を規制する。この位置決め用凸部 2 4は、位置決め用凹部 1 3に沿って摺動自在である。また、摺動ディスク 2 0は、揷通孔 2 1の第 1突き合わせ端面 2 2側の周縁に凸状カム部 2 3と同一高さのリング状成形部 2 6を設けてある。これは、次の理由による。すなわち、搢動ディスク 2 0成形時には、粉末成形後に焼成を行うが、凸状カム部 2 3面を上にすると、凸状カム部 2 3外周の突出部 2 3 aは重力で少し垂れ下がることになる。この場合、凹状カム部 3 3は、凸状カム部 2 3の内周側で接触して摺動半径が小さくなるため、回転トルクが低くなってしまう。

従って、凸状カム部 2 3面を下にして焼成することが好ましいが、凸状カム部 2 3は上面の面積が狭い場合、摺動ディスク 2 0を支えきれない。

そこで、トルクに寄与し-ない内周部に同一高さのリング状成形部 2 6を設けることで、凸状カム部 2 3面を下にして焼成しても摺動ディスク 2 0の重みを支えられるようにしている。このリング状成形部 2 6は、プレス加工では至難の技術であるが、粉末成形では容易である。また、このリング状成形部 2 6により、揷通孔 2 1 のガイド丈が長くなり、摺動ディスク 2 0が軸部材 5 0の軸方向にスライドする際に、強いパネ力によって傾くおそれのある摺動ディスクのスライド作動をスースに実行させる効果がある。

なお、回転ディスク 3 0の成形は、凹状カム部 3 3の面積が広くなつているので、凹状カム部 3 3面を上にしてもよいし、凹状カム部 3 3面を下にしても同じ平面形状なので垂れ下がることはない。

回転ディスク 3 0の凹状カム部 3 3は、図 2、図 5 A、図 5 B、図 5 Cに示すように、凸状カム部 2 3と同様の傾斜角を有したテーパー形状であり、嵌合時には一定の摩擦力で互いを係止できる。また、回転ディスク 3 0は、力パー 4に対し回転しないように固定するため、軸方向に沿って外周面に溝部 3 4が設けられている。また、フック部材 4 0は、図 2、図 6 A、図 6 B、図 6 Cに示すように、鈎状のフック 4 2がー対備えられ、例えば、折りたたみ機器のカバー 4に設けられた挿入部 5内に引っかけて固定することが可能である。なお、フック部材 4 0は、図 6 A、図 6 B、図 6 Cに示すような形状に限定されるわけではなく種々の形状があることは勿論である。

軸部材 5 0は、図 2、図 7 A、図 7 Bに示すように、基端側から順にフランジ部 5 1、第一の丸棒部 5 2、第 1の固定部 5 3、第 2の丸棒部 5 4、第 2の固定部 5 5、細成先端部 5 6が形成されている。軸部材 5 0のフランジ部 5 1は、ケース 1 0の基端面に係合する径寸法を有している。第 1の丸棒部 5 2は、断面円形に形成された部位であり、フランジ部 5 1の中心位置から延出している。第 1の丸棒部 5 2は、ケース 1 0揷入時に、その円型揷通孔 1 1が回転自在に外嵌される。第 1の固定部 5 3は、第 1の丸棒部 5 2に続く、断面小判型に形成された部位である。この第 1の固定部 5 3には、後述する摩擦板 6 2が外嵌される。

第 2の丸棒部 5 4は、断面円形の棒状に形成された部位であり、コイルスプリング 6 0、摺動ディスク 2 0の円型挿通孔 2 1などが外嵌される。第 2の固定部 5 5 は、断面小判型の棒状に形成された部位であり、回転ディスク 3 0及びフック部材 4 0の角型揷通孔 3 1、 4—1が外嵌される。細成先端部 5 6は、ヒンジ装置 1の組み立て時にこの部位をかしめることにより、各部材の抜けを防止する構成である。上記各部材のうち、摺動ディスク 2 0と回転ディスク 3 0は、ジルコユア 9 7モル⁰ /₀、酸化ィットリウム 3モル⁰ /₀よりなるジルコ二ァ系セラミックで構成され、ビッカース硬さが H V 1 2 0 0〜H V 1 5 0 0、第 1突き合わせ端面 2 2の凸状カム部 2 3と第 2突き合わせ端面 3 2の表面粗さが 0 . 0 3〜0 . Ι μ πι、そして、摩擦係数が 0 . 0 4〜0 . 1の範囲にある。また、第 1突き合わせ端面 2 2及び第 2 突き合わせ端面 3 2の直径は 3 mmである。これら摺動ディスク 2 0、回転ディスク 3 0は、常法に従い、 C I Mで射出成形して、脱脂後焼結し、さらにバレル研磨して得たものであり、第 1突き合わせ端面 2 2の凸状カム部 2 3、第 2突き合わせ端面 3 2には潤滑剤を塗布してある。その他の部材はいずれも S U S製及ぴプラスチック製である。，

図 8 Aは、ヒンジ装置の全体構成を示す正面図であり、図 8 Bは、ヒンジ装置の全体構成を示す側面断面図である。

次に、図 2及び図 8 A、図 8 Bを主に参照して、第 1実施形態に係るヒンジ装置 1の細部構造と各構成部材の組付け方法について説明する。

ヒンジ装置 1は、可塑性を有するブラ座 6 1を介して、ケース 1 0の円型揷入孔 1 1に軸部材 5 0が揷入される。軸部材 5 0は、ブラ座 6 1及びケース 1 0の基端部をフランジ部 5 1に当接するまで挿入することで、軸部材 5 0の各部位と軸装する各部材との位置決めができる。ケース 1 0がフランジ部に当接した状態では、まず、軸部材 5 0の第 1の丸棒部 5 2にブラ座 6 1及びケース 1 0の基端部が外嵌される。

ブラ座 6 1は、油を差さなくてもよいような自己潤滑性可塑性ブラスチック製であり、ケース 1 0の基端部と軸部材 5 0のフランジ部 5 1とが直接当接することによって生じる摩耗を回避するため、ケース 1 0の基端部と軸部材 5 0のフランジ部 5 1との間に挿入される。ヒンジ装置 1の開閉時には、ケース 1 0に対し軸部材 5 0が回転することになるので、ブラ座 6 1が介在しないと、ケース 1 0の基端部と軸部材 5 0のフランジ部 5 1との当接面に回転トルクを直接摩擦力として受けることとなり、当該当接面が激しく摩耗することになる。本実施形態では、ブラ座 6 1 が軸部材 5 0に対し回転自在に挿入され、また、ブラ座 6 1はケース 1 0に対しても回転自在であることから'、ヒンジ装置 1の開閉時において発生する回転トルクを効率良く逃がすことができる。

さらに、プラ座 6 1の外径はフランジ部 5 1およびケース 1 0の外径より一回り小さくしている。そのため、ケース 1 0とフランジ部 5 1との間で溝部が形成される。一般にヒンジ装置 1を折りたたみ式携帯電話等に装着する際には、フランジ部 5 1に外観化粧用のキャップ（図示せず）を被せることでフランジ部 5 1を裸にしないようにしているが、本実施形態のヒンジ装置は、このキャップに設けているッメを当該溝部に引っ掛けることでキャップを固定できるようにしてある。

次に、ケース 1 0に揷入された軸部材 5 0には、摩擦板 6 2が挿入される。摩擦板 6 2は、軸部材 5 0の第 1の固定部 5 3に係合する揷通孔 6 2 aが中心位置に穿設されている。すなわち、摩擦板 6 2は、軸部材 5 0への軸装時に第 1の固定部 5 3に嵌合し、軸部材 5 0の回転に連動することとなる。

軸部材 5 0の第 2の丸棒部 5 4には、ばね座 6 3、コイルスプリング 6 0、摺動ディスク 2 0が順に挿入され、ケース 1 0の筒内部に配置される。摺動ディスク 2 0が挿入された軸部材 5 0には、さらに回転ディスク 3 0が第 2の固定部 5 5に揷入される。回転ディスク 3 0は、第 2突き合わせ端面 3 2が摺動ディスクの第 1突き合わせ端面 2 2と接するように軸部材 5 0に挿入される。すなわち、軸部材 5 0 には、第 1突き合わせ端面 2 2の凸状カム部 2 3と第 2突き合わせ端面 3 2の凹状カム部 3 3が嵌合した状態で外嵌される。

さらに、軸部材 5 0の第 2の固定部 5 5には、フック部材 4 0が揷入される。この軸部材 5 0の第 2の固定部 5 5は、回転ディスク 3 0及びフック部材 4 0の角型揷通孔 3 1、 4 1が嵌合固定する構成である。このため、後述するカバー 4の開閉によって、回転ディスク 3 0及ぴフック部材 4 0は軸部材 5 0と共に回動する。最後に軸部材 5 0の細成先端部 5 6にヮッシャ 6 4が挿入される。ヮッシャ 6 4 まで挿入したヒンジ装置 1は、細成先端部 5 4の先端端末をハンマーなどでかしめることにより、各部材の抜けをなくす。

なお、各部材の抜けをなくす方法はかしめに限られるわけではなく、例えば、軸部材 5 0の細成先端部 5 6に溝を設け、そこにスナップリングを嵌め込む方法を採用してもよい。 ·

以上のような手順にしたがって各部材を組み立てることで、ヒンジ装置が完成される。 ―

図 9 Aに示すように、折りたたみ機器の本体 2には、揷入部 3の内周面にガイドレール 3 aを延在させている。ヒンジ装置 1は、この揷入部 3に挿入され、ケース 1 0の溝部 1 4がガイドレール 3 aに係合固定される。この固定状態においてヒンジ装置 1のフック部材 4 0、回転ディスク 3 0が揷入部 3から延出しており、カバ一 4の揷入部 5に挿入される。カバー 4の揷入部 5は、図 9 Bに示すように、. 挿入部 3と同じくガイドレール 5 aが内部周面に設けてある。回転ディスク 3 0は、この揷入部 5の力'ィドレール 5 aに溝部 3 4が係合固定される。さらに、ヒンジ装置は、フック部材 4 0のフック 4 2がガイドレール 5 aの端部に引つかかる。以上のような構成により、本体 2とカバー 4がヒンジ装置 1で連結される。なお、囪示例では、折りたたみ機器の本体 2と七ンジ装置 1のケース 1 0が係合し、カバー 4と回転ディスク 3 0及びフック部材 4 0が係合する構成としたが、これと逆の構成であってもよいことは勿論である。

図 1 0は、ヒンジ装置の回転前の摺動ディスクと回転ディスクの状態を示す拡大側面図であり、図 1 1は、ヒンジ装置の回転中の摺動ディスクと回転ディスクの状態を示す拡大側面図である。

次に、図 1 0、図 1 1を主に参照して、第 1実施形態に係るヒンジ装置の動作について説明する。既述したようにヒンジ装置 1は、折りたたみ機器の本体 2とカバー 4を開閉自在に連結している。折りたたみ機器の本体 2とカバー 4が閉じている状態では、図 1 0に示すように、回転ディスク 3 0の凹状カム部 3 3と搢動ディスク 2 0の凸状力ム部 2 3が嵌合している。

なお、図 1 0の図示例では、凸状カム部 2 3と凹状カム部 3 3とが完全に嵌合しているが、ヒンジ装置 1が使用される仕様に応じて任意の位置で静止する構成としてよい。例えば、静止する位置が、凸状カム部 2 3のテーパー面と凹状カム部 3 3 のテーパー面が互いに接して、かつ、凸状カム部 2 3が凹状カム部 3 3の底部まで完全に落ち込んでいない状態において、コイルスプリング 6 0の付勢力により、回転ディスク 3 0と摺動ディスク 2 0との間に回転トルクが働いている状態で静止する構成としてもよい。

このような構成によって、力パー 4と折りたたみ機器の本体 2とが開閉自在となつている携帯電話では、力.バー 4が本体 2に対して閉じた状態において、凸状カム部 2 3が凹状カム部 3 3の底部まで完全に落ち込まない状態となる。このため、回転トルクがカバー 4の閉じる方向に働き、カバー 4をしつかりと閉じさせることができる。他方、カバー 4が本体 2に対して完全に開いた状態において、凸状カム部 2 3が凹状カム部 3 3の底部まで完全に落ち込まない状態とすることで、回転トルクをカパー 4が開く方向に働かせることができ、カバー 4をしつかりと開かせる構造もある。このとき、摺動ディスク 2 0は、ケース 1 0に挿入したコイルスプリング 6 0から押圧力を受けており、回転ディスク 3 0の回転を係止した状態に保持している。

折りたたみ機器のカバー 4を開く場合、カバー 4の開方向の動きにともなって回転ディスク 3 0およびフック部材 4 0が回動する。回転ディスク 3 0及ぴフック部材 4 0は、軸部材 5 0の第 2の固定部 5 5と嵌合していることから、同時に軸部材 5 0も回転させる。

回転ディスク 3 0の回動が開始すると、凹状カム部 3 3と摺動ディスク 2 0の凸状カム部 2 3の嵌合が次第にズレていく。図 1 1に示すように、このズレにともなつて、凹状カム部 3 3は、凸状カム部 2 3をテーパー形状に沿って押し上げていくこととなる。すなわち、回転ディスク 3 0は回動することによって、摺動ディスク 2 0をケース 1 0側に摺動させる。さらに回転ディスク 3 0を回動させていき、 1 8 0度回動した（カバー 4が 1 8 0度開いた状態）位置にて、再び凹状カム部 3 3 と凸状カム部 2 3が嵌合することとなる。凹状カム部 3 3と ώ状カム部 2 3が再ぴ嵌合する際は、コイルスプリング 6 0が付勢していることから、凸状カム部 2 3が凹状カム部 3 3の凹部に積極的に落ち込むこととなる。このときの凸状カム部 1 2 の動きがクリック感となって効果的に使用者に伝達される。

ここで、回転ディスク 3 0の回動時の回転トルクは、当接している摺動ディスク 2 0にも伝達される。したがって、摺動ディスク 2 0は、回転ディスク 3 0から伝達された回転トルクによって回動力が働くこととなる。この摺動ディスク 2 0に働く回動力は、外周面に設けられた位置決め用凸部 2 4をケース 1 0の位置決め用回部 1 3に積極的に当接させる。すなわち、ケース 1 0の位置決め用凹部 1 3は、位置決め用凸部 2 4に当接することで、摺動ディスク 2 0の回動力を受け止めている。このため、位置決め用凸部 2 4及び位置決め用凹部 1 3は、軸方向に長く延在する構成であることが好まじい。位置決め用凸部 2 4及ぴ位置決め用凹部 1 3を軸方向に長く延在させることで、回転トルクをいつそう分散させることができる。

なお、ケース 1 0と摺動ディスク 2 0に設ける位置決め用凹部 1 3と位置決め用凸部 2 4は、逆の配置であっても構わない。ケース 1 0に位置決め用凸部を、摺動ディスク 2 0に位置決め用凹部をそれぞれ設けて係合させてもよい。

また、摺動ディスク 2 0の外周面は、一定の摩擦力をもってケース 1 0の內周面に嵌め込まれる形状及び寸法に形成することが好ましい。このように構成することで、摺動ディスク 2 0にはケース 1 0との面接触により一定の摩擦力が生じる。このため、回転ディスク 3 0から受ける回転トルクを、ケース 1 0の内周面と摺動デイスク 2 0外周面との接触部分に拡散させることができる。

さらに、回転ディスク 3 0を回動途中で停止した場合（力パー 4の開閉運動を途中の位置で停止した状態）、摺動ディスク 2 0の凸状カム部 2 3がコイルスプリング 6 0の付勢力によって、回転ディスク 3 0の第 2突き合わせ端面 3 2を押圧する。このとき、ケース 1 0内は、摩擦板 6 2がばね座 6 3を介してコイルスプリング 6 0に押圧されている。このため、摩擦板 6 2が回転ディスク 3 0と軸部材 5 0の回転を抑止するブレーキとして機能し、停止位置で固定させることができる。

上述した回転ディスク 3 0を回動途中でも停止できるような機能（フリーストップ機能）を満たすためには、十分な摩擦トルクを得る必要があり、このためコイルスプリング 6 0には 4 O N程度のパネ力が求められる。

しかしながら、ヒンジ装置の小型化、すなわち摺動ディスクの半径方向寸法を短縮し、かつ、バネカを強くすると、摺動ディスク 2 0、回転ディスク 3 0の摩耗が激しくなる。

このため、摺動ディスク 2 0、回転ディスク 3 0には、既述のようにジルコニァ系セラミック（ジルコニァ 9 7モル⁰ /₀、酸化ィットリゥム 3モル⁰ /₀) を用い、ビッカース硬さが HV 1 2 0 0〜1 5 0 0を実現している。しかし、硬度を増すと相対的に脆くなり、摺動ディスク 2 0、回転ディスク 3 0は応力に耐えきれず欠けてしまうこともある。そこで、第 1突き合わせ端面 2 2の凸状カム部 2 3と第 2突き合わせ端面 3 2をバレル研磨することで表面粗さを 0 . 0 3〜0 . Ι μ ηιとし、さらに潤滑剤を塗布して滑らかにし、摩擦係数 0 . 0 4〜0 . 1としている。第 1突き合わせ端面 2 2の凸状カム部 2 3と第 2突き合わせ端面 3 2との間の摩擦係数を少なくすることで、ヒンジ装—置の使用開始における滑り難さも解消しており、使用開始から数万回の使用後でもヒ.ンジ装置開閉時の抵抗は変化がそれほどあらわれなくなる。（従来のヒンジ装置では、一般に突き合わせ端面間の摩擦係数が使用を重ねる毎に低くなり、ヒンジ装置開閉時の動きが徐々にスムースな動きとなってしまう課題があった。）

他方、回転ディスク 3 0が回動中で停止するような状態、すなわち、摺動ディスク 2 0の凸状カム部 2 3が回転ディスク 3 0の第 2突き合わせ端面 3 2に乗り上げている状態において、コイルスプリング 6 0のバネカは凸状カム部 2 3の先端に加わることになる。しかし、上述の如く、摺動ディスク 2 0、回転ディスク 3 0はともに摩擦係数が小さく、かつ、凸状カム部 2 3の面積が小さいため、前述のフリーストップ機能を実現するための摩擦トルクを得ることが難しい。

そこで、第 1実施形態に係るヒンジ装置は、摺動ディスク 2 0の外周面どケース 1 0の內周面との面接触による摩擦トノレク、およびケース 1 0内の底面と摩擦板 6 2と間の摩擦トルグにより、摺動ディスク 2 0の凸状カム部 2 3と回転ディスク 3 0の第 2突き合わせ端面 3 2と間の摩擦トルクを補完し、フリーストップ機能を実現している。

また、摩擦板 6 2は摺動部品なので、摩擦板' 6 2に潤滑油を差す必要があるが、本実施形態ではケース 1 0内に摩擦板 6 2を挿入する構成としたので、摩擦板 6 2 に差される潤滑油がケース 1 0から外部に漏れる、或いはしみでるおそれがない。以上、第 1実施形態に係るヒンジ装置によれば、回転ディスク 3 0の回転トルクに対し、摺動ディスク 2 0の突き合わせ端面 2 2に設けた凸状カム 2 3で受けることになる。凸状カム 2 3は、既述のとおり径方向に突き出して延びており、回転デイスク 3 0の凹状カム 3 3との接触部分である回転半径を大きくすることができる。このため、回転ディスク 3 0の回転では、コイルスプリング 6 0の付勢力とともに、回転ディスク 3 0の凹状カム部 3 3と搢動ディスク 2 0の凸状カム部 2 3とのテーパー面によって、可能な限り大きな回転トルクを発生させることができる。

〔第 2実施形態〕

次に、この発明の第 2実施の形態について図面を参照して詳細に説明する。

図 1 2乃至図 1· 6は、本発明の第 2実施形態に係わるヒンジ装置を示す図であり、図 1 2は、第 2実施形態のヒンジ装置の全体構成を示す分解斜視図である。

第 2実施形態のヒンジ装'置も第 1実施形態のヒンジ装置と同様に、図 1に示すような折りたたみ機器を開閉自在に連結している。なお、本実施形態に係るヒンジ装置において、先に示した第 1の実施形態に係るヒンジ装置と同一部分または相当する部分には、同一符号を付しその部分の詳細な説明は省略する。

第 2実施形態のケース 1 0は、図 1 2、図 1 3 A、図 1 3 Bに示すように、開口部 1 0 aから所定の位置まで軸方向に沿って切り欠いた逃げ溝 1 2が周面に設けてある。

また、搢動ディスク 2 0の凸状カム部 2 3は、図 1 2、図 1 4 A、図 1 4 B、図 1 4 Cに示すように、中心軸位置から左右対称に径方向に延設してあり、その端部は摺動ディスク 2 0の側周面から突き出ている。この凸状カム部 2 3の突出部 2 3 aは、ケース 1 0の逃げ溝 1 2に摺動する構成である。

図 1 5 Aは、ヒンジ装置の全体構成を示す正面図であり、図 1 5 Bは、ヒンジ装置の全体構成を示す側面断面図である。

次に、図 1 2及び図 1 5 A、図 1 5 Bを主に参照して、第 2実施形態に係るヒンジ装置 1の細部構造と各構成部材の組付け方法について説明する。

軸部材 5 0の第 2の丸棒部 5 4には、ばね座 6 3、コイルスプリング 6 0、摺動ディスク 2 0が順に挿入され、ケース 1 0の筒内部に配置される。このとき、摺摺動ディスク 2 0は、位置決め用凸部 2 4がケース 1 0の位置決め用凹部 1 3に、且つ、凸状カム部 2 3の突出部 2 3 aがケース 1 0の逃げ溝 1 2に、係合するように揷入される。ケース 1 0及び摺動ディスク 2 0が揷入された軸部材 5 0には、さらに回転ディスク 3 0が第 2の固定部 5 5に揷入される。

図 1 6は、ヒンジ装置の回転前の摺動ディスクと回転ディスクの状態を示す拡大側面図であり、図 1 7は、ヒンジ装置の回転中の摺動ディスクと回転ディスクの状態を示す拡大側面図である。

次に、図 1 6、図 1 7を主に参照して、第 2実施形態に係るヒンジ装置の動作について説明する。

既述したようにヒンジ装置 1は、折りたたみ機器の本体 2と力パー 4を開閉自在に連結している。折りたたみ機器の本体 2と力パー 4が閉じている状態では、図 1 6に示すように、回転ディスク 3 0の凹状カム部 3 3と摺動ディスク 2 0の凸状力ム部 2 3が嵌合している。

折りたたみ機器の力パー 4を開く場合、カバー 4の開方向の動きにともなって回転ディスク 3 0及ぴフック部材 4 0が回動する。回転ディスク 3 0及びフック部材 4 0は、.軸部材 5 0の第 2の固定部 5 5と嵌合していることから、同時に軸部材 5 0も回転させる。

回転ディスク 3 0の回動が開始すると、凹状カム部 3 3と摺動ディスク 2 0の凸状カム部 2 3の嵌合が次第にズレていく。図 1 7に示: Tように、このズレにともなつて、凹状カム部 3 3は、凸状カム部 2 3をテーパー形状に沿って押し上げていくこととなる。すなわち、回転ディスク 3 0は回動することによって、摺動ディスク 2 0をケース 1 0側に摺動させる。このとき、摺動ディスク 2 0は、凸状カム 2 3 の突出部 2 3 aがケース 1 0の逃げ溝 1 2上を摺動する。さらに回転ディスク 3 0 を回動させていき、 1 8 0度回動した（カバー 4が 1 8 0度開いた状態）位置にて、再び凹状カム部 3 3と凸状カム部 2 3が嵌合することとなる。凹状カム部 3 3と凸状カム部 2 3が再び嵌合する際は、コイルスプリング 6 0が付勢していることから、凸状カム部 2 3が凹状カム部 3 3の凹部に積極的に落ち込むこととなる。このときの凸状カム部 2 3の動きがクリック感となって効果的に使用者に伝達される。

以上、第 2実施形態のヒンジ装置によれば、摺動ディスク 2 0の突出部 2 3 aがケース 1 0の逃げ溝 1 2に入り込むため、軸方向の寸法が短縮され、装置の小型化を実現することができる。なお、本発明のヒンジ装置は、上述した実施形態に限定されるものではなく、必要に応じて種々の応用実施または変形実施が可能であることは勿論である。例えば、本実施形態のヒンジ装置 1では、回転ディスク 3 0を 1 8 0度回転させることで、凸状カム部 2 3と凹状カム部 3 3が嵌合される構成としたが、任意の回転位置で嵌合する構成としてもよい。また、凸状カム部 2 3及び凹状カム部 3 3の形状は、回転位置など目的に応じて種々の形状に形成できる。 ' 産業上の利用可能性

以上説明したように、本発明によれば、回転操作に伴い発生する回転トルクに対するケースゃ摺動ディスクの耐久性を格段に向上させることができる。

Claims

請求の範囲

1 . ケースとコイルスプリングと摺動デイスクと回転デイスクとを含むヒンジ装置において、

前記ケースは、位置決め用凹部又は凸部を内壁に有し、

前記コイルスプリングは、前記ケース内に嵌め込まれており、

前記摺動ディスクは、前記ケースの内壁に嵌まり込むことができるような周面形状を有するとともに、前記コイルスプリングに付勢されることよって前記ケース内を軸線方向に摺動可能となっており、

前記摺動ディスクの周面には、前記ケースの内壁に形成された前記位置決め用凹部又は凸部に嵌ることで、前記ケースに対し回転抑制するための凸部又は凹部を有し、

前記回転ディスクは、前'記摺動ディスクおよび前記ケースに対しては回転可能であり、

更に、前記摺動ディスクおよび前記回転ディスクの相互に前記回転ディスクの回転に伴い係脱するカム部が形成されており、

前記摺動ディスクに形成されたカム部は、摺動ディスクの外周面よりも外径方向へ突き出して形成されおり、

前記回転ディスクに形成された力ム部は、前記摺動ディスクに形成された力.ム部と対応する径方向長さを有しているヒンジ装置。

2 . ケースと摩擦板とコイルスプリングと摺動ディスクと回転ディスクとこれらを挿通する軸部材とを含むヒンジ装置において、

前記ケースは、有底筒状に形成されて、位置決め用凹部又は凸部を内壁に有し、且つ、前記ケースの底面には貫通孔が設けられて、前記軸部材が回転可能に揷通されており、

前記摩擦板は、前記軸部材の回転に対し連動するように前記軸部材に固定されるとともに、前記軸部材の回転に伴い前記ケース内部底面との間で摩擦が発生するように前記ケース内部底面に接する位置に備えられており、

前記コイルスプリングは、前記ケース内部に嵌め込まれ、前記摩擦板が前記ケース内部底面を圧接するように前記摩擦板を押圧しており、

前記摺動ディスクは、略中心位置に揷通孔が形成されて前記軸部材が回転可能に挿通されており、さらに前記ケースの内壁に嵌まり込むことができるような周面形状を有するとともに、前記コイルスプリングに付勢されることよって前記ケース内を軸線方向に摺動可能となっており、

前記摺動ディスクの周面には、前記ケースの内壁に形成された前記位置決め用凹部又は ώ部に嵌ることで、前記ケースに対し回転抑制するための凸部又は凹部を有し、

前記回転ディスクは、前記軸部材の回転に対し連動するように前記軸部材に固定されるとともに、前記摺動ディスクおよび前記ケースに対しては回転可能であり、更に、前記摺動ディスクおよび前記回転ディスクの相互に前記回転ディスクの回転に伴レ、係脱する力ム部が形成されており、

前記摺動ディスクに形成れたカム部は、摺動ディスクの外周面よりも外径方向へ突き出して形成されおり、

前記回転ディスクに形成されたカム部は、前記摺動ディスクに形成されたカム部と対応する径方向長さを有しているヒンジ装置。

3 . 前記軸部材は、前記ケース底面側の一端にフランジ部が形成してあり、.該フランジと前記ケース底面と'の間に、前記軸部材の回転に対し連動するブラ座が揷入されている請求の範囲 2のヒンジ装置。

4 . 前記摺動ディスクのカム部は、当該摺動ディスクにおける前記回転ディスクと対向する突き合わせ端面に形成されたテーパー形状の凸状カムであり、前記摺動ディスクの揷通孔における前記突き合わせ端面側の周縁には前記凸状カムと同一高さのリング状成形部が設けられた請求の範囲 2のヒンジ装置。

5 . 前記ケースは、側端縁から軸線方向沿いに切り欠き形成された逃げ溝を有し、前記摺動ディスクに形成された力ム部における当該摺動ディスクの外周面よりも外径方向へ突き出した部分が、前記逃げ溝に入り込む構成である請求の範囲 1のヒンジ装置。

6. . 前記摺動ディスクのカム部は、当該搢動ディスクにおける前記回転ディスクと対向する突き合わせ端面に形成されており、

前記ケースの内壁と当該内壁に対向する前記摺動ディスクの外周面とは、相互に摩擦接触可能な状態で嵌め合わされる請求の範囲 1のヒンジ装置。

7. 前記摺動ディスクおよび前記回転ディスクに形成されたカム部は、両カム部の互いに対向するカム面のビッカース硬さが HV 1200〜1500、表面粗さが 0. 03〜0. 1 111、摩擦係数が0. 04〜0. 1の範囲である請求の範囲 1のヒンジ装置。 '

8. 前記摺動ディスクおよび前記回転ディスクに形成されたカム部は、ジルコ二ァ系セラミックによって形-成される請求の範囲 7のヒンジ装置。