JP2009299861A - ヒンジ装置 - Google Patents

Abstract

【課題】携帯電話機等の開閉式の携帯機器に用いられるヒンジ装置に関し、筐体の開操作が簡単に行なえかつ使用感が良く、耐久性にも優れたヒンジ装置を提供することを課題とする。
【解決手段】金属製のケース１２と、係合凸部２２，２２が形成され、筐体の他方に取付けられる金属製の第一カム部材６と、ケース１２内に軸方向に摺動自在かつ回動不能に収納され、頂部３７，３７に至る上りの第一の斜面部３６，３６、頂部から傾斜する下りの第二の斜面部３８，３８が形成され、第一カム部材とは相対回動可能にカム係合する金属製の第二カム部材８と、第二カム部材よりも外形が大きく形成され、ケース１２内に軽く圧入する状態で収納され、第二カム部材と嵌合して一体に回動する合成樹脂製の保持部材９と、第一カム部材と第二カム部材との両者を係合方向に付勢するバネ部材１０，１１と、各部材を連結し軸支する軸体１６と、を有する構成である。
【選択図】図１

Description

本発明は、携帯電話機等の開閉式の携帯機器に用いられるヒンジ装置に関する。

折畳式の携帯電話機等においては、本体筐体（送話部）に対して開閉筐体（受話部）を回動可能に連結するヒンジ装置として、開閉筐体が所定の開位置（フリップポイント）を基準に、開方向或いは閉方向に回動付勢力が作用して自動的に開放、閉塞するヒンジが開発されている。

例えば、特許文献１に示す折畳み型携帯電話の本体と蓋とを結合するヒンジ部材は、図１６に示すように、本体に取付けられるケーシング内に挿入される端面カム９０とこれに接触するトレース部９１を備えており、閉鎖された蓋を手で開け始めると、端面カム９０はトレース部９１を急斜面部９３に沿って押し上げながら回動し、３０°開いた位置においてトレース部９１は凸部９４を乗り越えて緩斜面部９５へと進み、押圧手段により凹部９２の開放停止位置（１５０°開いた位置）に至るまで自動的に降下し、これにより端面カム９０には回転力が付与され自動的に蓋が開放される。

また、特許文献２に示すヒンジ装置は、固定カム部とこのカム部に圧接するカムスライダーを有し、携帯電話機の送話部と受話部との相対的開成角度が２５°になると、上記固定カム部側へ摺動付勢される上記カムスライダーの凸部は第一傾斜部を乗り越えて開かれ、４５°付近になるとコンプレッションスプリングの弾力により自動的に１５０°まで開かれるというものである。また、本願出願人は先に、筐体の開操作が簡単で広い開放角度が得られるヒンジ装置を出願した（特願２００７−２１０６１６）。

特開平１１−９８２２８号公報 特開２００１−３５５３７１号公報

さて、携帯電話機の多様化に伴い、片手でも簡単に開操作が行え、かつ開放停止角度も出来るだけ広くしたいというニーズも高まっている。一般に、上記特許文献に示すヒンジ装置は、バネの反発力を利用して自動的に筐体を開く構造であるため、上記フリップポイント周辺ではバネを大きく圧縮しているためその反発もつよい。このようなヒンジ装置は、カム同士が強く係合することからカム部材またカムを収納する筒部材等は金属製を用いる場合が多い。このため、ヒンジ装置の相対回動の勢いが強く、部品同士がガタついて金属的なノイズを発生させる場合があり、操作者に違和感を与える要因にもなっている。また、フリップヒンジを用いて筐体の開放角度を広くしたいというニーズから、本願出願人の先の出願のように一方のカムに壁面を設けて摺動路の範囲（角度）を広く確保した場合、他方のカムが上記壁面近傍では動作が不安定になるという問題がある。

本発明は、上記問題点に鑑みてなされたものであり、筐体の開操作が簡単に行なえかつ使用感が良く、耐久性にも優れたヒンジ装置を提供することを目的とする。

以上の技術的課題を解決するため、本発明は図１に示すように、携帯機器の本体筐体と開閉筐体とを回動可能に連結するヒンジ装置において、上記筐体の一方に取付けられる有底筒状の金属製のケース１２と、上記ケースの端部の外側に設けられ、基部の中心対称な両位置に係合凸部２２，２２がそれぞれ形成され、上記筐体の他方に取付けられる金属製の第一カム部材６と、上記ケース１２内に軸方向に摺動自在かつ回動不能に収納され、上記第一カム部材６の係合凸部と向い合せに設けられ、これら係合凸部と向かい合う部位に各係合凸部が係合し摺動する係合斜面部３４，３４がそれぞれ形成され、各係合斜面部にはそれぞれ、頂部３７，３７に至る上りの第一の斜面部３６，３６、上記頂部から傾斜する下りの第二の斜面部３８，３８が形成され、上記第一カム部材とは相対回動可能にカム係合する金属製の第二カム部材８と、上記第二カム部材よりも外形が大きく形成され、上記ケース１２内の上記第二カム部材の奥側に軸方向に摺動可能にかつ回動不能に軽く圧入する状態でこのケースに収納され、上記第二カム部材と嵌合して一体に回動する合成樹脂製の保持部材９と、上記ケース内に設けられ、上記第一カム部材と上記第二カム部材との両者を係合方向に付勢するバネ部材１０，１１と、上記ケースの底部、上記バネ部材、上記保持部材、上記第二カム部材及び上記第一カム部材を貫通して各部材を連結し軸支する軸体１６と、を有する構成である。

本発明に係るヒンジ装置は、携帯機器の本体筐体と開閉筐体とを回動可能に連結するヒンジ装置において、上記筐体の一方に取付けられる有底筒状の金属製のケース１２と、上記ケースの端部の外側に設けられ、基部の中心対称な両位置に係合凸部がそれぞれ形成され、各係合凸部２２，２２の先端部の一方側には基部から先端部の近傍にかけて回動方向と垂直な壁面部２３，２３が、また他方側には上記先端部から上記基部に至る斜面部がそれぞれ形成され、上記筐体の他方に取付けられる金属製の第一カム部材６と、上記ケース内に軸方向に摺動自在かつ回動不能に収納され、上記第一カム部材の係合凸部と向い合せに設けられ、これら係合凸部と向かい合う部位に各係合凸部が係合し摺動する係合斜面部３４，３４がそれぞれ形成され、各係合斜面部にはそれぞれ、基部から回動方向と垂直に形成された壁面部３５，３５、この壁面部の上端部から頂部３７，３７に至る上りの第一の斜面部３６，３６、上記頂部から直線状に傾斜する第二の斜面部３８，３８が形成され、上記第一カム部材とは相対回動可能にカム係合する金属製の第二カム部材８と、上記第二カム部材８よりも外形が大きく形成され、上記ケース内の上記第二カム部材の奥側に軸方向に摺動可能にかつ回動不能に軽く圧入する状態でこのケース１２に収納され、上記第二カム部材と嵌合して一体に回動する合成樹脂製の保持部材９と、上記ケース内に設けられ、上記第一カム部材と上記第二カム部材との両者を係合方向に付勢するバネ部材１０，１１と、上記ケースの底部、上記バネ部材、上記保持部材、上記第二カム部材及び上記第一カム部材を貫通して各部材を連結し軸支する軸体１６と、を有する構成である。

本発明に係るヒンジ装置は、上記第一カム部材６の上記壁面部２３，２３に、一部を周方向に突出させた突出部５２，５３を形成する一方、上記第二カム部材８の上記壁面部３５，３５に一部を周方向に窪ませ、上記突出部５２，５３を収納可能な切欠部５４，５５を形成し、上記第一カム部材の突出部５２，５３が、上記切欠部５４，５５の近傍の上記第一の斜面部３６，３６とカム係合するように両カム部材を係合させた構成である。

本発明に係るヒンジ装置は、上記第二カム部材と係合する上記第一カム部材６の背部に、この第一カム部材６と嵌合して一体に回動し、第一カム部材６とともに上記筐体の他方に取付けられる合成樹脂製のストッパー部材７を設けた構成である。

本発明に係るヒンジ装置は、上記ケース１２と上記軸体１６に、それぞれ電気抵抗の低い金属による表面処理を施し、各部材間の通電性を確保した構成である。

以上説明したように、本発明に係るヒンジ装置によれば、金属製のケース、第一カム部材とは相対回動可能にカム係合する金属製の第二カム部材、第二カム部材よりも外形が大きく形成され、ケース内の第二カム部材の奥側に軸方向に摺動可能にかつ回動不能に軽く圧入する状態でこのケースに収納され、第二カム部材と嵌合して一体に回動する合成樹脂製の保持部材、バネ部材及び軸体を有する構成を採用したから、開閉筐体の開操作が簡単に行えて軽快な操作が行なえるとともに、部材同士の間でのガタつきが防止され、フリップポイント通過による衝撃に対してもクリックノイズなどの異音が発生せず、使用感がよく、また耐久性にも優れるという効果がある。

本発明に係るヒンジ装置によれば、金属製のケース、係合凸部の先端部の一方側に壁面部が、また他方側に斜面部がそれぞれ形成される金属製の第一カム部材、ケース内に軸方向に摺動自在かつ回動不能に収納され、各係合斜面部にはそれぞれ、基部から回動方向と垂直に形成された壁面部、この壁面部の上端部から頂部に至る上りの第一の斜面部、頂部から直線状に傾斜する第二の斜面部が形成され、第一カム部材とは相対回動可能にカム係合する金属製の第二カム部材、第二カム部材よりも外形が大きく形成され第二カム部材と嵌合して一体に回動する合成樹脂製の保持部材、バネ部材、及び軸体を有する構成を採用したから、開閉筐体の開操作が簡単でかつ広い開放角度が得られるため操作利便性にも優れ、また部材同士の間でのガタつきが防止されて操作時にクリックノイズなどの異音が発生しないため使用感がよく、また耐久性にも優れるという効果がある。

本発明に係るヒンジ装置によれば、第一カム部材の壁面部に、一部が周方向に突出した突出部を形成する一方、第二カム部材の壁面部に一部が周方向に窪み、突出部を収納可能な切欠部を形成した構成を採用したから、第一カム部材の端部が延長されて第二カム部材の壁面部から外れることがなく、全てのカム係合範囲において確実なカム係合が行なえ安全かつ安定した動作が確保できるという効果がある。

本発明に係るヒンジ装置によれば、第二カム部材と係合する第一カム部材の背部に、この第一カム部材と嵌合して一体に回動し、第一カム部材とともに筐体の他方に取付けられる合成樹脂製のストッパー部材を設けたから、筐体の穴部に第一カム部材とともに嵌入させるストッパー部材を常に軽圧入の状態で嵌合することが可能となり、ヒンジ装置と筐体との間のクリックノイズの発生が防止できるという効果がある。

本発明に係るヒンジ装置によれば、ケースと軸体に、それぞれ電気抵抗の低い金属による表面処理を施し、各部材間の通電性を確保したから、この表面処理によりヒンジ装置の軸体とケース間の導通特性及びヒンジ装置の自体の導通特性が改善され、携帯機器の本体筐体と開閉筐体間の通電特性に寄与するという効果がある。

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、折畳み式の携帯電話機に用いられるヒンジ装置２の分解斜視図を示したものである。このヒンジ装置２は、第一カム部材６、ストッパー部材７、第二カム部材８、保持部材９、コイルバネ１０，１１、ケース１２、Ｅリング１４及び軸体１６を構成部材としている。

これら部材の内、第一カム部材６及び第二カム部材８によってヒンジ装置（フリップヒンジ）のカム機構が構成される。また上記携帯電話機は、後述するように本体筐体７２と上記ヒンジ装置２により連結される開閉筐体７０とを有している。なお、ヒンジ装置２は、携帯電話機の他に携帯ゲーム機等の折畳み式の携帯機器にも用いることができる。

上記第一カム部材６及び第二カム部材８は、ともにステンレス鋼（ＳＵＳ）からなるが、他にＭＩＭ（金属射出成形）、鋼（ＳＰＣＣ）等の金属材料を用いることができる。また、第一カム部材６及び第二カム部材８には無電解Ｎｉメッキ等の表面処理が施されている。上記ストッパー部材７及び保持部材９は、ともにＰＯＭ樹脂（ポリアセタール）等の合成樹脂材からなる。ＰＯＭ樹脂は、成形性、耐疲労性及び摩擦磨耗特性にすぐれる。

上記ケース１２はステンレス鋼（ＳＵＳ）からなるが、他に金属、又は焼結、ＭＩＭ（金属射出成形）により成形された金属材料を用いることができる。上記軸体１６は硫黄複合快削鋼、アルミニウム等の金属材、コイルバネ１０，１１はＳＷＰ等の鋼材、Ｅリング１４は鋼材からなる。そして、上記軸体１６及びＥリング１４には表面処理としてそれぞれ金メッキを、またケース１２の表面には無電解Ｎｉ（ニッケル）メッキなどの表面処理を施している。

図２に示すように、上記第一カム部材６は断面小判状の基部２０の軸方向の一方側には、基部の長尺側の中心対称な両位置に係合凸部２２，２２が形成され、基部２０の他方側には基部の長尺側の中心対称な両位置に鋭角状の先端部２５，２５を有する係止凸部１８，１８が形成された形状である。各係合凸部２２，２２はそれぞれ、先端部２５の一方側の近傍には垂直向き（カム部材の回動方向に対して）に壁面部２３，２３が形成され、また他方側には上記壁面部２３に対して３０度〜４０度から次第に緩やかになる斜面部２４，２４が形成されている。また、各先端部２５は僅かに丸みを帯びた形状に形成されている。

上記壁面部２３，２３の内、一方の壁面部２３には外側寄りの箇所に周方向に突出した突出部５２が形成され、また他方の壁面部２３には内側寄りの箇所に周方向に突出した突出部５３が形成されている。これら突出部５２，５３のカム係合部には、それぞれ上記先端部２５，２５から直線状に傾斜する斜面部５１，５１が連続して形成されている。これら斜面部５１，５１は、下記第二カム部材８の第一の斜面部３６，３６とカム係合する。

上記係止凸部１８，１８は、それぞれ基部２０の端部から軸方向と平行に突出した形状であり、基部の面と平行な断面は基部の中心に向かうにつれて縮小する扇形に形成されている。そして、上記基部２０の短尺側の部位には平坦な嵌合面部２１，２１が、また基部２０の中央には軸方向に貫通する孔部３２が設けられている。

図３に示すように上記ストッパー部材７は、左右の長尺部位にそれぞれ凹部２６，２６が形成された小判形状をなし、短尺部位には平坦な嵌合面部２７，２７が形成され、中央には孔部２８が設けられた形状である。また、上記嵌合面部２７，２７の両端部近傍にはそれぞれ突条（クラッシュリブ）２９，２９が軸方向向きに設けられている。

上記第二カム部材８は図４（ａ）（ｂ）に示すように、断面小判状の基部３３の軸方向の一方側には、基部の中心対称な両側にそれぞれ垂直向き（カム部材の回動方向に対して）に壁面部３５，３５が形成され、また各壁面部の上端部からそれぞれ係合斜面部３４，３４が形成されている。基部３３の他方側には、基部の中心対称な両位置にそれぞれ基部の端部から軸方向と平行に係止凸部３１，３１が突出形成されている。

上記係合斜面部３４，３４は上りと下りの斜面部からなり、壁面部３５，３５の上端部からフリップポイントとしての頂部３７，３７に至る上りの第一の斜面部３６，３６、頂部３７，３７から直線状に傾斜する長い下りの第二の斜面部３８，３８、これと連続して傾斜が次第に急になる第三の斜面部３９，３９、及びここからさらに底部４１，４１に至り直線状に傾斜する第四の斜面部４０，４０を有している。

これら斜面部３６，３８，３９，４０、上記頂部３７、上記底部４１、及び壁面部３５により、上記第一カム部材６の係合凸部２２，２２と係合する係合凹部４２，４２が形成される。また、上記基部３３の両側面には、それぞれケース１２と係合して摺動する摺動凸部４３，４３が形成され、これら摺動凸部４３，４３は上記係止凸部３１，３１の向きと直交する向きに設けられている。そして、基部３３の中央には軸方向に貫通する孔部４４が設けられている。

また上記壁面部３５，３５の内、一方の壁面部３５は外側寄りの箇所に周方向に切り欠いた切欠部５４が形成され、また他方の壁面部３５は内側寄りの箇所に周方向に切り欠いた切欠部５５が形成されている。図５（ａ）は上記第一カム部材６を示したものであり、図５（ｂ）は上記第二カム部材８を示したものである。ここで、上記第二カム部材８の切欠部５４，５５は、それぞれ上記第一カム部材６の突出部５２，５３を逃げのために突入させ収納する部位である。

図６に示すように、上記保持部材９は、小判形状の基部４５の左右（長尺側）部位にそれぞれ凹部４６，４６が形成され、上下（短尺側）部位にはそれぞれ軸方向と平行に係止凸部４７，４７が突出形成されている。また、これら係止凸部４７，４７の外側にはそれぞれケース１２と係合して摺動する摺動凸部４８，４８が設けられている。また、上記基部の中央には軸方向に貫通する孔部５０が形成されている。

上記ケース１２は図７に示すように、断面小判状の筒部の一端側には中心部に挿通孔５６が設けられた底部５８が形成され、他端側は開放口５７が形成された筒状の容器である。このケース１２には、筒部の軸対称な部位にそれぞれ平坦な嵌合面部６０，６０が形成され、また各嵌合面部６０には、それぞれ開放口５７から軸方向にストレートに切り込まれたスリット６２，６２が形成されている。

また図１に示すように、上記コイルバネ１０とコイルバネ１１とは太さ及び巻き径が異なり、小径のコイルバネ１０は大径のコイルバネ１１の内部に収納される形状である。このコイルバネ１１の内部にコイルバネ１０を収めた形態で用いることで、両方のバネ力を加えた強い付勢力を得ることができる。このようにヒンジ装置２のバネの付勢力を高めることで、開閉筐体７０の閉塞時及び開放時の保持特性の強化が図れ、また適切かつ十分な開閉特性が得られる。なお、ここではコイルバネを２個用いたが、コイルバネを１個用いる形態とすることもできる。

上記軸体１６は、断面が円形状の軸部６６、この軸部６６の一端部に形成され円板状に拡径された頭部６４からなり、上記軸部６６の他端部近傍には環状の溝部６７が形成されている。

図８は、上記第一カム部材６の背部にストッパー部材７を嵌合した状態を示したものである。これは、ストッパー部材７の凹部２６，２６にそれぞれ第一カム部材６の係止凸部１８，１８を嵌入して一体化したものである。この第一カム部材６の外径（外周）はストッパー部材７の外径（外周）と同一（又は同程度）であり、ストッパー部材７の突条２９，２９を除いて特に差異は設けていない。

図９は、上記第二カム部材８の背部に保持部材９を嵌合した状態を示したものである。これは、保持部材９の凹部４６，４６にそれぞれ第二カム部材８の係止凸部４７，４７を嵌入して一体化したものである。ここで、保持部材９の外形（周囲のケース１２と接する部分の形状）は第二カム部材８の外形よりも一回り大きく形成されている。

ここで、上記第二カム部材８の外形はケース１２内に遊びをもって収納される大きさに形成され、上記保持部材９の外形はケース１２内に軽く圧入する状態で収納される大きさに形成されている。また、保持部材９の摺動凸部４８，４８の幅は、上記ケース１２のスリット６２，６２の溝幅と同じ（又は同程度）にして、上記摺動凸部４８がスリット６２に軽圧入の遊びのない状態で嵌合できるようにしている。なお、第二カム部材８の摺動凸部４３，４３の幅は、スリット６２の溝幅より狭く形成し、両者の間には遊び（隙間）をもたせている。

これは、上記第二カム部材８は金属であるため、上記遊びをもたせないとスリット６２の溝部に高い負荷がかかり、また第二カム部材８がケース１２内を摺動するのが困難となるおそれがあるためである。一方、上記保持部材９はケース１２に対して遊びを持たせてないが、これは保持部材９は材料が合成樹脂（ＰＯＭ）であるため、金属のケース１２と比べて軟らかく、初期の動作で合成樹脂が磨耗して馴染むのでケース１２に対する負荷も少なく、またケース１２内を摺動する保持部材９の摺動抵抗も低く上記と同様に馴染みが起こるので、軽圧入の状態であってもケース１２内を摺動するのに特に支障がないためである。

上記ヒンジ装置２の組み立てに際しては、まずストッパー部材７の凹部２６，２６にそれぞれ第一カム部材６の係止凸部１８，１８を嵌合して一体化し、これらを軸体１６に嵌めてストッパー部材７を軸体１６の頭部６４に係止させる。次いで保持部材９の凹部４６，４６にそれぞれ第二カム部材８の係止凸部４７，４７を嵌合して一体化し、これらを軸体１６に嵌め、この第二カム部材８と第一カム部材６とを向い合せにカム係合させる。さらに軸体１６に、コイルバネ１１内にコイルバネ１０を内挿した状態で両コイルバネ１０，１１を嵌める。

そして、上記ストッパー部材７及び第一カム部材６を残して他の部材をケース１２内に収納し、上記コイルバネ１０，１１に抗して上記軸部６６を、ケース１２の底部５８の挿通孔５６からケース外に挿通させる。このとき、保持部材９の両摺動凸部４８，４８及び第二カム部材８の両摺動凸部４３，４３を、それぞれケース１２のスリット６２，６２に軸方向摺動可能に嵌合させておく。そして、上記軸部６６の先端の溝部６７にＥリング１４を係止させ、バネ力により軸体１６に各部材を拘束した状態でヒンジ装置２を組み立てる。図１０は上記組み立てたヒンジ装置２の断面を示したものである。

上記ヒンジ装置２は、保持部材９及び第二カム部材８がケース１２と嵌合してこれらは一体に回動し、また第一カム部材６は第二カム部材８と係合しつつ第二カム部材８に対して相対回動する。また、第一カム部材６と嵌合するストッパー部材７は第一カム部材６と一体に回動する。そして、上記第一カム部材６及び第二カム部材８は、何れも軸体１６の回動には拘束されずフリーな形態である。

一方、コイルバネ１０，１１の付勢力により第一カム部材６と第二カム部材８とは相互に圧接する状態に押圧され、第一カム部材６と第二カム部材８との相対回動に伴い、第一カム部材６の係合凸部２２，２２が第二カム部材８の係合凹部４２，４２への上り及び下り移動を繰り返すカム機構を形成する。そして、上記第二カム部材８は保持部材９とともに第一カム部材６との相対回動に伴いケース１２内を軸方向に往復移動し、その摺動凸部４３，４３及び保持部材９の摺動凸部４８，４８がともにケース１２のスリット６２，６２に係合した状態で軸方向に摺動移動する。このようにヒンジ装置２は、上記カム機構を介して、ケース１２（第二カム部材８）に対して第一カム部材６及びストッパー部材７が相対回動する。

なお、上記第一カム部材６と第二カム部材８とは相対回動を行うものであり、構成上は両カム部材を向い合せた状態で配置位置を入れ替えることは可能であり、カム機構として同様な作用効果が得られる。この場合、第二カム部材８とストッパー部材７を軸体１６の頭部６４側に配置し、第一カム部材６と保持部材９をケース１２内に収納し、各部材はそれぞれ各配置位置に適合するように構成する。また、第二カム部材８の摺動凸部は不要となるが、これら摺動凸部はそれぞれ第一カム部材６の該当位置に設ける。
また、上記ストッパー部材７、保持部材９を用いなくても、上記第一カム部材６と第二カム部材８との両カム部材同士（各係止凸部は不要）のカム係合及び作用に何ら差し支えがないことは言うまでもない。

図１１に示すように上記ヒンジ装置２の外形は、上述したようにケース１２と第一カム部材６及びストッパー部材７とから形成され、軸に垂直な断面は全体に小判形状である。またヒンジ装置２は、保持部材９及び第二カム部材８がケース１２内に収納され、第一カム部材６及びストッパー部材７はケース１２の開放口５７から突出した形態であるが、第一カム部材６及びストッパー部材７の各断面の外形はケース１２の内形より小さく形成されており、この第一カム部材６及びストッパー部材７を軸方向に押圧することにより、コイルバネ１０，１１の圧縮に伴いケース１２内に没入収納が可能である。

携帯電話機の本体筐体７２と開閉筐体７０とを上記ヒンジ装置２で連結した場合、電子機器が組み込まれた上記両筐体同士は電気的にも接続（アース線等）されることになる。このため、このヒンジ装置２は電気導通性を確保するため、軸体１６及びＥリング１４にそれぞれ金メッキを施し、かつケース１２の表面に無電解Ｎｉメッキを施している。ここでのケース１２はステンレス鋼（ＳＵＳ）を用いているが、このステンレス鋼は表面の酸化被膜が導通を不安定にさせるため、あえて上記Ｎｉメッキを施したものである。上記メッキ等により、ヒンジ装置２の軸体１６とケース１２間の導通特性、及びヒンジ装置２自体の導通特性が改善された。

さて、上記ヒンジ装置２は図１２に示すように、折畳式の携帯電話機に取り付けられる。この携帯電話機は、液晶表示画面等が設けられた受話部からなる開閉筐体７０と、操作キー等が設けられた送話部からなる本体筐体７２とを有している。上記本体筐体７２には、開閉筐体７０を接続する第一接続部７４が設けられている。この第一接続部７４の一方側には、ヒンジ装置２の嵌装が可能な断面小判状の嵌合穴部７６が設けられ、他方側にはピン７８が取付けられる。上記嵌合穴部７６の奥には、この嵌合穴部７６より径の小さい第二穴部が設けられている。また、ヒンジ装置２は全体が上記嵌合穴部７６に嵌入可能であり、且つヒンジ装置２のケース１２（第二カム部材８）は嵌合穴部７６内での回動が阻止される。

一方の開閉筐体７０には、筐体端部の両側部に本体筐体７２と接続する第二接続部８０、及び第三接続部８２が設けられている。この内、ヒンジ装置２の一端部が固定される第二接続部８０には、ヒンジ装置２の第一カム部材６及びストッパー部材７を嵌合しこれらの回動を阻止する断面小判状の固定穴部８４が設けられている。また、上記ピン７８が接続される第三接続部８２には、このピン７８の先端部が突入可能な穴部８６が設けられ、この穴部８６はピン７８を回動可能に支持する。

取付けに際しては、本体筐体７２の嵌合穴部７６に、ヒンジ装置２のケース１２部分を軸方向に嵌入する。そして、上記ピン７８を第三接続部８２の穴部８６に突入させる一方、第一カム部材６及びストッパー部材７を嵌合穴部７６内に押し込み、この押圧状態のまま、本体筐体７２の第一接続部７４を開閉筐体７０の第二接続部８０に合わせる。ここで、ヒンジ装置２のコイルバネ１０，１１の反発力を利用して、第一カム部材６及びストッパー部材７を上記固定穴部８４に軽圧入し固定させる。この軽圧入の際には、ストッパー部材７の突条２９が押しつぶされて密着度の高い嵌入が行なえる。

上記ヒンジ装置２の携帯電話機への取付けでは、本体筐体７２に対して開閉筐体７０を開放（開角度１６５°）した状態において、第一カム部材６の係合凸部２２の先端部２５は、第二カム部材８の第四の斜面部４０の中間部位に当接係合した状態となり、上記先端部２５が底部４１に当達する直前の位置で停止するように取り付けられる。上記開放状態では、開閉筐体７０と本体筐体７２間に設けられたストッパー機構により、開閉筐体７０はこれ以上の開移動が阻止される。上記開閉筐体７０を開放（開角度１６５°）した状態において、操作者は通話及びキー操作等を行なう。

次に、上記ヒンジ装置２の回動特性について説明する。
図１３は、上記第二カム部材８における係合斜面部３４のカム形状を平面に開いた展開図である。このカム形状は、第二カム部材８に対する第一カム部材６の回動角度が略０度から１８０度の範囲について示されている。

第二カム部材８には壁面部３５が形成され、これにより第一の斜面部３６における第一カム部材６の始点３０（ヒンジの回動角度が１０度で開閉筐体の開角度が０度の開閉の開始位置）を高い位置に設けることができ、ここから僅かに第一の斜面部３６を頂部３７まで上った後は、底部４１に向けて傾斜角度の異なる複数の斜面部を下る係合斜面部３４が形成されている。上記壁面部３５により、係合斜面部３４の範囲を広く確保することができ、このため開閉筐体７０の開角度を広くとることが可能になり、ここでは最大１６５度に開放した開角度が得られている。上記頂部３７は、上記壁面部３５の上端部の係合端部４９から２５度の位置に設けられている。

上記係合斜面部３４には、上記係合端部４９から頂部３７に至る第一の斜面部３６、頂部３７から下る直線状の第二の斜面部３８、この第二の斜面部３８に続き傾斜が次第に急になる第三の斜面部３９、ここからさらに底部４１に至る急な下りの第四の斜面部４０が設けられている。上記第二の斜面部３８を直線状にし、開閉筐体７０を閉位置から僅かに開いた頂部３７（フリップポイント）を通過後は、開閉筐体７０を自動開放させるため、係合斜面部３４におけるカム形状（外郭形状）は、第二の斜面部３８から底部４１に至るまでは、連続的な下り斜面としている。この係合斜面部３４と、底部４１から垂直に形成される壁面部３５により凹形状の係合凹部４２が形成される。

図１４は、第一カム部材６と第二カム部材８とのカム係合部を平面状に展開して示したものである。図１４（ａ）は、ヒンジの回動角度（第二カム部材８に対する第一カム部材６の回動角度）が０度で開閉筐体７０の開角度が−１０度（説明の都合上の規定）を示している。ここで、ヒンジの回動角度が０度はヒンジの回動の始点を表す。ヒンジの使用に際しては、ヒンジを少し回動させたときに開閉筐体の開角度が０度（閉位置）となる状態で使用する。これは、ヒンジのカム部材同士の係合に余裕をもたせてカムがロックするのを防止するためである。このロック現象は、第一カム部材６が第二カム部材８の壁面部３５を越えて（カムの落ち込み）カム部材同士がロックされるものである。

図１４（ｂ）は、ヒンジの回動角度が１０度で開閉筐体の開角度が０度を示している。このときには、第一カム部材６の先端部２５は第二カム部材８の第一の斜面部３６の途中に位置する。このとき、第一カム部材６の斜面部５１，５１は、第二カム部材８の第一の斜面部３６，３６とカム係合している。この状態では、コイルバネ１０，１１の付勢力により、第一カム部材６が第二カム部材８の第一の斜面部３６を下る方向、即ち開閉筐体７０を閉じる方向にヒンジ装置２の回動力が作用し、開閉筐体７０を保持する。

図１４（ｃ）は、ヒンジの回動角度が１７５度で開閉筐体の開角度が１６５度（筐体のストッパー機構による停止位置）を示す。このときには、第一カム部材６の先端部２５は第二カム部材８の第四の斜面部４０の途中に位置し、コイルバネ１０，１１の付勢力により、第一カム部材６が第二カム部材８の第四の斜面部４０を下る方向、つまり開閉筐体７０を開く方向にヒンジ装置２の回動力が作用し、開閉筐体７０を保持する。また、第一カム部材６の突出部５２，５３は、それぞれ第二カム部材８の切欠部５４，５５に突入し収納された状態である。

操作に際しては、本体筐体７２に対して閉塞された開閉筐体７０を少し開くと、コイルバネ１０，１１の付勢力に抗して、第一カム部材６の先端部２５は第二カム部材８の第一の斜面部３６を上り頂部３７に至る。さらに、上記第一カム部材６の先端部２５が第二カム部材８の頂部３７を通過して第二の斜面部３８に至ると、コイルバネ１０，１１の強い付勢力（頂部３７の位置ではコイルバネは最大に圧縮）により先端部２５は第二の斜面部３８を摺動しつつ降下し、第二カム部材８に対して第一カム部材６は自動的に回動（相対回動）する。

そして、第一カム部材６の先端部２５が第二の斜面部３８から第三の斜面部３９を経由して第四の斜面部４０に至り、この第四の斜面部４０の中間位置の開閉筐体７０の開角度が１６５度の位置に到達したとき、開閉筐体７０は本体筐体７２との間に設けられたストッパー機構により開動作が停止し、開閉筐体７０はこの位置で保持される。これにより、操作者は片手の操作で簡単に開閉筐体７０を開角度が１６５度の操作位置まで開くことができる。

ここで、上記ヒンジ装置２のカム形状によるロック対策について説明する。
このヒンジ装置２では、第一カム部材６の壁面部２３に突出部５２を、また第二カム部材８の壁面部３５に上記突出部５２の逃げ場としての切欠部５５をそれぞれ設けて上記ロックを防止している。

上記両カム部材の各壁面部は、各カム部材の中心対称（１８０度隔てた）な位置に一対設けられている。そしてここでは、上記第一カム部材６に上記１８０度の範囲を越える（それぞれ角度で＋１０度）形態で上記突出部５２，５２を設け、この突出部５２により上記壁面部２３の位置を延長して余裕を確保し第一カム部材６の落ち込みを防止する。そして、上記突出部５２の逃げ（収納）領域を確保するため、上記第二カム部材８の壁面部３５に上記切欠部５５，５５（それぞれ角度で−１３度）を設けている。

図１５は、第一カム部材６と第二カム部材８との両カム係合部を重ねて示したものである。図中、第一カム部材６のカムの一部が斜線（密）で、また第二カム部材８のカムの一部が斜線（疎）で表されており、これら両カム部材同士が係合した部位を両斜線を重ねた形状（網目模様）で表されている。

図１５（ａ）は、ヒンジの回動角度が１０度で開閉筐体７０の開角度が０度を示す。通常、この状態では上記突出部５２，５３がなくても第一カム部材６と第二カム部材８とはカム係合が保たれる。図１５（ｂ）は、ヒンジの回動角度が０度で開閉筐体７０の開角度が−１０度を示す。この状態では、上記第一カム部材６の突出部５２，５３がそれぞれ第二カム部材８の第一の斜面部３６，３６と係合しておりカム係合が保たれている。しかし、上記突出部５２，５３がない場合には、第二カム部材８の壁面部３５，３５から第一カム部材６が落ち込むことになり、開閉筐体７０の開角度が０度の状態では１０度程度の余裕しか確保できないことになる。

図１５（ｃ）は、ヒンジの回動角度が−１０度で開閉筐体７０の開角度が−２０度を示す。この状態では、上記突出部５２，５３が第二カム部材８の壁面部３５，３５から落ち込むことになる。しかし、上記第一カム部材６に突出部５２，５３を設けたことにより、開閉筐体７０を閉塞（閉角度が０度）した状態において、第一カム部材６が第二カム部材８から脱落するまでには２０度の角度の余裕が確保できたことになる。

筐体に対するヒンジ装置２の取り付け誤差、或いは消耗によるズレ等により開閉筐体７０を閉じた状態において、ヒンジ装置２の第二カム部材８に対する第一カム部材６の係合位置（回動角度）にズレが生じる可能性がある。これに対して、上記第一カム部材６の突出部５２により回動角度に２０度の余裕が確保できたことから、ヒンジ装置２の安全かつ安定した使用が確保できる。

次に、開閉筐体７０の開閉時のクリックノイズ対策について説明する。
上記ヒンジ装置２はフリップヒンジであり、開閉筐体７０の開位置がヒンジ装置２のフリップポイント（頂部３７）を通過すると、その後はヒンジ装置２のコイルバネ１０，１１に蓄積された反発力により、カム部材が回動し自動的に開閉筐体が開く動作を行なう。

このため開閉筐体の開閉時に、第二カム部材８の頂部３７を分岐点にして、第一カム部材６が第二カム部材８に与える力、これは第二カム部材８がケース１２に与える力でもあるがこの力の作用が反転する。このため上記保持部材９を設けない場合、ケース１２内に遊嵌状態で収納された第二カム部材８は、ケース１２のスリット６２，６２に係合する摺動凸部４３，４３が、これまではスリットの一方側に押し付けられていたのが反転し、反対側に押し付けられ、このときの衝撃によりクリックノイズが発生する。

これに対して、この実施の形態では、上記保持部材９を上記第二カム部材８と嵌合し一体化した状態で装着させており、この保持部材９はケース１２内に軽く圧入する状態で収納され、また保持部材９の摺動凸部４８，４８はスリット６２，６２に軽圧入の遊びのない状態で嵌入されている。このため開閉時に、第一カム部材６が上記フリップポイントを通過して第二カム部材８がケース１２に与える力の作用が反転しても、第二カム部材８は保持部材９に保持されかつ保持部材９はケース１２に密着していることから上記クリックノイズは発生しない。

また一方、ケース１２に遊嵌状態で収納された第二カム部材８は、上記保持部材９を設けない場合には、上記力の作用が反転した場合、第二カム部材８の側部とケース１２の内周部との間の遊びにより、両者が当接しあってクリックノイズが発生する。これについても、上記第二カム部材８を保持する保持部材９はケース１２に対して軽く圧入し遊びのない状態で嵌合されていることから、ケース１２との間でズレもなく上記クリックノイズは発生しない。
このように、第二カム部材８はケース１２に遊嵌されているが、これを保持する保持部材９により効果的にクリックノイズが防止される。また、ヒンジ装置２内の部材間がガタついたり金属部材同士が当接することがないため、装置の耐久性が高められる。

上記クリックノイズは、ヒンジ装置２自体に原因があるものであるが、次にヒンジ装置と筐体との間に原因がある場合の対策について説明する。
上記第一カム部材６は、ヒンジ装置から突出しており、これは一方側の筐体の穴部に嵌合して使用される。通常、カム部材は量産されるものであるが、製造（ＭＩＭ製法等）された製品の寸法精度に多少の誤差が発生する可能性がある。このときの誤差により、第一カム部材６が筐体の穴部に軽圧入の状態で嵌合しないものであった場合、両者の間に少しの遊びが発生して、開閉筐体の回動の際に両者間にガタつきが発生し、上記フリップポイントの位置などでクリックノイズが発生する可能性がある。

このため上記ヒンジ装置２では、上記ストッパー部材７を上記第一カム部材６に嵌合させて一体化した状態で装着している。ここで、ストッパー部材７と第一カム部材６とは外形上は特に差異は設けていないが、筐体への嵌入の際、合成樹脂製のストッパー部材７に設けた突条２９，２９により寸法の誤差はカバーされ、常に軽圧入の形態が確保できる。
また、ストッパー部材７は合成樹脂製であるため製品精度の誤差は少なく、この点でもストッパー部材７を第一カム部材６に一体化させることで、筐体の穴部内への軽圧入の形態が確保できる。
したがって上記ヒンジ装置２では、上記第一カム部材６をストッパー部材７と嵌合一体化したことから、常にこれら部材を筐体の穴部に軽圧入する状態で収納することが可能となり、ヒンジ装置２と筐体との間のクリックノイズの発生が防止できる。

上記ヒンジ装置２を装着した携帯電話機は、本体筐体７２に対して開閉筐体７０を開閉すると、ヒンジ装置２が作動して第一カム部材６の係合凸部２２は、第二カム部材８の係合斜面部３４への上り下り移動を繰り返す。開閉筐体を開くときには、操作者が開閉筐体７０を僅かに開くと係合凸部２２は第二カム部材８の頂部３７（フリップポイント）に至り、ここから係合凸部２２が第二の斜面部３８を下り（このとき第二カム部材８及び保持部材９はケース１２内を外向きに摺動移動する）、これに伴い、開閉筐体７０を開く方向に付勢力が作用し自動的に開閉筐体７０が開く。

このフリップポイントは、開閉筐体７０を２０度〜３０度程度開いた位置に設定され、ここを基準にヒンジ装置に回動力が発生（反転）する。さらに、係合凸部２２は第三の斜面部３９を経由して、第四の斜面部４０を下って底部４１へ至る途中の位置（開閉筐体７０が開放された開角度１６５度の位置）で、筐体同士のストッパー機構により開状態が停止しこの操作位置で開閉筐体７０が保持固定される。

開閉筐体７０を閉じるときには、操作者は開閉筐体を閉移動させるが、このとき第一カム部材６の係合凸部２２は第四の斜面部４０を上り第三の斜面部３９、第二の斜面部３８から頂部３７へと移動する。この状態では、第二カム部材８及び保持部材９はコイルバネ１０，１１を圧縮しながらケース１２の奥へと摺動移動する。さらに第一カム部材６の係合凸部２２の先端部２５が頂部３７を超えると、係合凸部２２は第一の斜面部３６へ至り、コイルバネ１０，１１の付勢力により第一の斜面部３６を下り、その途中位置において開閉筐体７０は本体筐体７２と重なり閉塞状態を維持する。

上記開閉筐体７０の閉塞時或いは開放時における保持状態において、上記第一カム部材６の係合凸部２２は、第二カム部材８の係合斜面部３４への吸込み力が非常に強い状態で保持され、本体筐体７２に対する開閉筐体７０の閉塞状態及び通話操作などが行なえる開放状態が確実に保持される。このため、開閉筐体７０が閉塞状態或いは操作位置でガタついたりすることがない。

従って、上記実施の形態に係るヒンジ装置及びこのヒンジ装置を用いた携帯電話機によれば、開閉筐体の開操作が簡単でかつ広い開放角度が得られるため操作利便性にも優れ、また部材同士の間でのガタつきが防止されて操作時にクリックノイズなどの異音が発生しないため使用感がよく、またヒンジ装置内の部材間がガタついたり金属部材同士が当接することがないため、装置の耐久性が高められる。また、第一カム部材の端部を延長したことから、第二カム部材の壁面部から外れてロックされることがなく、全てのカム係合範囲において確実なカム係合が行なえ安全かつ安定した動作が確保できる。

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。 実施の形態に係るヒンジ装置の第一カム部材の斜視図（ａ）（ｂ）を示す。 実施の形態に係るヒンジ装置のストッパー部材の斜視図（ａ）（ｂ）を示す。 実施の形態に係るヒンジ装置の第二カム部材の斜視図（ａ）（ｂ）を示す。 実施の形態に係るヒンジ装置の第一カム部材（ａ）及び第二カム部材の（ｂ）を示す。 実施の形態に係るヒンジ装置の保持部材の斜視図（ａ）（ｂ）を示す。 実施の形態に係るヒンジ装置のケースの斜視図（ａ）（ｂ）を示す。 第一カム部材とストッパー部材とを嵌合した状態を示す図である。 第二カム部材と保持部材とを嵌合した状態を示す図である。 実施の形態に係るヒンジ装置の断面を示す図である。 実施の形態に係るヒンジ装置の斜視図である。 ヒンジ装置の携帯電話機への取り付け形態を示す図である。 ヒンジ装置の第二カム部材における係合斜面部を平面状に表した展開図である。 ヒンジ装置の第一カム部材と第二カム部材とのカム係合部を平面状に示した展開図（ａ）（ｂ）（ｃ）である。 ヒンジ装置の第一カム部材と第二カム部材との両カム係合部を重ねて示した説明図（ａ）（ｂ）（ｃ）である。 従来例に係るヒンジ部材のカムを示す図である。

符号の説明

６ 第一カム部材
７ ストッパー部材
８ 第二カム部材
９ 保持部材
１０，１１ バネ部材（コイルバネ）
１２ ケース
１６ 軸体
２２ 係合凸部
２３，３５ 壁面部
２５ 先端部
３４ 係合斜面部
３６ 第一の斜面部
３７ 頂部
３８ 第二の斜面部
４２ 係合凹部
５２，５３ 突出部
５４，５５ 切欠部

Claims (5)

1. 携帯機器の本体筐体と開閉筐体とを回動可能に連結するヒンジ装置において、
   上記筐体の一方に取付けられる有底筒状の金属製のケースと、
   上記ケースの端部の外側に設けられ、基部の中心対称な両位置に係合凸部がそれぞれ形成され、上記筐体の他方に取付けられる金属製の第一カム部材と、
   上記ケース内に軸方向に摺動自在かつ回動不能に収納され、上記第一カム部材の係合凸部と向い合せに設けられ、これら係合凸部と向かい合う部位に各係合凸部が係合し摺動する係合斜面部がそれぞれ形成され、各係合斜面部にはそれぞれ、頂部に至る上りの第一の斜面部、上記頂部から傾斜する下りの第二の斜面部が形成され、上記第一カム部材とは相対回動可能にカム係合する金属製の第二カム部材と、
   上記第二カム部材よりも外形が大きく形成され、上記ケース内の上記第二カム部材の奥側に軸方向に摺動可能にかつ回動不能に軽く圧入する状態でこのケースに収納され、上記第二カム部材と嵌合して一体に回動する合成樹脂製の保持部材と、
   上記ケース内に設けられ、上記第一カム部材と上記第二カム部材との両者を係合方向に付勢するバネ部材と、
   上記ケースの底部、上記バネ部材、上記保持部材、上記第二カム部材及び上記第一カム部材を貫通して各部材を連結し軸支する軸体と、を有することを特徴とするヒンジ装置。
2. 携帯機器の本体筐体と開閉筐体とを回動可能に連結するヒンジ装置において、
   上記筐体の一方に取付けられる有底筒状の金属製のケースと、
   上記ケースの端部の外側に設けられ、基部の中心対称な両位置に係合凸部がそれぞれ形成され、各係合凸部の先端部の一方側には基部から先端部の近傍にかけて回動方向と垂直な壁面部が、また他方側には上記先端部から上記基部に至る斜面部がそれぞれ形成され、上記筐体の他方に取付けられる金属製の第一カム部材と、
   上記ケース内に軸方向に摺動自在かつ回動不能に収納され、上記第一カム部材の係合凸部と向い合せに設けられ、これら係合凸部と向かい合う部位に各係合凸部が係合し摺動する係合斜面部がそれぞれ形成され、各係合斜面部にはそれぞれ、基部から回動方向と垂直に形成された壁面部、この壁面部の上端部から頂部に至る上りの第一の斜面部、上記頂部から直線状に傾斜する第二の斜面部が形成され、上記第一カム部材とは相対回動可能にカム係合する金属製の第二カム部材と、
   上記第二カム部材よりも外形が大きく形成され、上記ケース内の上記第二カム部材の奥側に軸方向に摺動可能にかつ回動不能に軽く圧入する状態でこのケースに収納され、上記第二カム部材と嵌合して一体に回動する合成樹脂製の保持部材と、
   上記ケース内に設けられ、上記第一カム部材と上記第二カム部材との両者を係合方向に付勢するバネ部材と、
   上記ケースの底部、上記バネ部材、上記保持部材、上記第二カム部材及び上記第一カム部材を貫通して各部材を連結し軸支する軸体と、を有することを特徴とするヒンジ装置。
3. 上記第一カム部材の上記壁面部に、一部を周方向に突出させた突出部を形成する一方、上記第二カム部材の上記壁面部に一部を周方向に窪ませ、上記突出部を収納可能な切欠部を形成し、上記第一カム部材の突出部が、上記切欠部の近傍の上記第一の斜面部とカム係合するように両カム部材を係合させたことを特徴とする請求項２記載のヒンジ装置。
4. 上記第二カム部材と係合する上記第一カム部材の背部に、この第一カム部材と嵌合して一体に回動し、第一カム部材とともに上記筐体の他方に取付けられる合成樹脂製のストッパー部材を設けたことを特徴とする請求項１，２又は３記載のヒンジ装置。
5. 上記ケースと上記軸体に、それぞれ電気抵抗の低い金属による表面処理を施し、各部材間の通電性を確保したことを特徴とする請求項１，２，３又は４記載のヒンジ装置。

Images