JP4576568B2 - ヒンジ構造、及び折り畳み式電子機器 - Google Patents

Description

本発明は、第１の筐体と第２の筐体を折り畳んだ状態から縦方向と横方向に夫々開放動作させたり相対的に回転させたりすることが可能な２軸式のヒンジ構造と、そのヒンジ構造を備える折り畳み式電子機器に関する。

表示部と本体とを相対的に折り畳み自在とすると共に、表示部を回転できるようにした折り畳み式携帯電話機であって、折り畳み状態を開放して所定角度となっている際に、規制部を解除して表示部を回転できるようにした技術、あるいは表示部の回転が可能な状態のときは表示部の折り畳みを規制するようにした技術がある（特許文献１、２参照）。
特開２００５−１８８６４１号公報 特開２００７−１７７８２９号公報

特許文献１、２は２軸ヒンジを備えた折り畳み式携帯電話機であり、回転と折り畳み用の規制を行うことが示されているが、両方の規制を夫々の状態に応じて行わせようとした場合には夫々の機構を設けなくてはならなかった。
また、例えば、表示部の折り畳み状態を開放自在としたり、表示部を横開き自在としたりすることができるようにしたものがあるが、一方の状態で開いた場合において、他方の状態で開くことを規制したい場合に、特許文献１、２のものと同じように各状態における規制部を夫々に設けると大型化を招いてしまう。

本発明の課題は、第１の筐体と第２の筐体を折り畳んだ状態から縦方向と横方向に夫々開放動作させたり相対的に回転させたりすることが可能な２軸式のヒンジ構造において、大型化を招くことなく、互いの回転規制を簡単な構成により実現することである。

以上の課題を解決するため、請求項１に記載の発明は、第１の筐体と第２の筐体とを折り畳んだ状態から相対的に回転させて縦方向に開放させる第１の回転軸と、前記第１の筐体と第２の筐体とを横方向に相対的に回転させる第２の回転軸と、前記第１の回転軸と第２の回転軸とを端部を重ねた状態で連結する連結部と、前記第１の回転軸及び第２の回転軸のいずれか一方の回転軸が他方の回転軸に係合することで、前記一方の回転軸が回転している際に前記他方の回転軸の回転を規制するため軸端外周に設けられた係合部と、前記第１の回転軸及び第２の回転軸の内部に設けられ、配線を通すための中空部と、前記第１の回転軸と第２の回転軸と前記連結部とに設けられ、前記第１の筐体及び第２の筐体を折り畳んだ状態と前記縦方向及び横方向への開放状態とに回転範囲を規制するストッパーと、を備え、
前記第１の回転軸及び第２の回転軸は、回転軸と一体に形成され前記端部側から順に第１段と第２段とを有する段付部を夫々備え、前記係合部に相当する部分が前記第１段に設けられており、前記ストッパーに相当する部分が前記第２段に設けられている、ことを特徴とするヒンジ構造を特徴とする。

請求項２に記載の発明は、請求項１に記載のヒンジ構造であって、前記係合部は、前記第１の回転軸及び第２の回転軸に、円周方向において直交する内面を有するように夫々形成された切欠部であることを特徴とする。

請求項３に記載の発明は、請求項２に記載のヒンジ構造であって、前記他方の回転軸に形成された前記切欠部が、前記一方の回転軸の軸端及び外周に係合して、前記一方の回転軸が回転している際に前記他方の回転軸の回転が規制されることを特徴とする。

請求項４に記載の発明は、請求項２または３に記載のヒンジ構造であって、前記第１の回転軸及び第２の回転軸の一方において、前記切欠部の前記直交する内面の１つの軸端側に傾斜面を形成したことを特徴とする。

請求項５に記載の発明は、請求項１から４のいずれか一項に記載のヒンジ構造であって、前記第１の回転軸及び第２の回転軸の周面に、前記ストッパーと当接する溝を形成したことを特徴とする。

請求項６に記載の発明は、請求項１から５のいずれか一項に記載のヒンジ構造であって、前記第１の筐体と第２の筐体とに固定するため、前記第１の回転軸と第２の回転軸とに夫々一体的に取付部を設けたことを特徴とする。

請求項７に記載の発明は、第１の筐体と第２の筐体とを折り畳み自在にした折り畳み式電子機器であって、請求項１から６のいずれか一項に記載のヒンジ構造を備えることを特徴とする。

本発明によれば、筐体を縦方向と横方向に回転させる回転軸の回転規制を、大型化を招くことなく、簡単な構成で実現することができる。

以下、図を参照して本発明を実施するための最良の形態を詳細に説明する。
（実施形態１）
図１から図３は本発明を適用した折り畳み式電子機器の一実施形態の構成として携帯電話を示したもので、１は第１の筐体、２は第２の筐体、３は２軸ヒンジ部、４は表示部、５は操作部である。

第１の筐体１と第２の筐体２は、２軸ヒンジ部３を介して縦方向及び横方向に折り畳み自在に結合されている。第１の筐体１に表示部４が設けられて、第２の筐体２に操作部５が設けられている。

図４から図５は携帯電話の中ケース及びヒンジ機構を示したもので、図示のように、第１の筐体１内の中ケース１１と、第２の筐体２内の中ケース２１とが、２軸ヒンジ部３で結合されている。

図７から図９はヒンジ機構を反対側から見て拡大して示したもので、３１は第１の回転軸、３２は第２の回転軸、３３は連結部、３４は第１の軸受部、３５は第２の軸受部、４１は第１の取付部、４２は第２の取付部である。

第１の回転軸３１と第２の回転軸３２は、直交させて端部を重ねた状態で連結部３３により夫々回転自在に支持されている。すなわち、連結部３３は互いに直交方向に面する第１の軸受部３４及び第２の軸受部３５を有しており、その第１の軸受部３４に第１の回転軸３１が回転自在に支持されて、第２の軸受部３５に第２の回転軸３２が回転自在に支持されている。
そして、第１の回転軸３１には第１の取付部４１が固定され、この第１の取付部４１が第２の筐体２内の中ケース２１にねじ止め固定されている。第２の回転軸３２には第２の取付部４２が固定されて、この第２の取付部４２が第１の筐体１内の中ケース１１にねじ止め固定されている。

以上の２軸ヒンジ部３において、第１の回転軸３１と第２の回転軸３２を直交させて重ねた端部は係合部３６となっている。すなわち、この係合部３６は、第１の回転軸３１の軸端外周に形成した切欠部３７と、第２の回転軸３２の軸端外周に形成した切欠部３８とから構成されている。これら切欠部３７・３８は、互いに相手方の回転軸３１・３２の回転を各々許容するための円周方向において直交する内面を夫々有している。

以上の２軸ヒンジ部３を備える携帯電話は、折り畳み状態において、図７に示したように、第１の回転軸３１の軸端外周の切欠部３７と、第２の回転軸３２の軸端外周の切欠部３８とが互いに対向した状態に保持されている。

従って、図４の折り畳み状態から図５のように、第１の筐体１内の中ケース１１と第２の筐体２内の中ケース２１を相対的に縦方向に開放する場合、第２の筐体２内の中ケース２１に第１の取付部４１を介して一体化した第１の回転軸３１と、第１の筐体１内の中ケース１１に第２の取付部４２及び第２の回転軸３２を介して一体化した連結部３３の第１の軸受部３４とが相対的に回転する。このとき、第１の回転軸３１が第２の回転軸３２の切欠部３８内を相対的に回転して、図８に示した状態になる。この間、第２の回転軸３２の回転は、第１の回転軸３１に切欠部３８が係合状態に保たれて規制される。

以上の縦方向開放時の回転範囲（限界）の規制は、図１０に示すように、第１の回転軸３１の外周に突出して設けた、図示例では切欠部３７の一方の内面の延長上に位置するストッパー４３に、連結部３３の第２の軸受部３５の外周が突き当たった折り畳み状態から、図１１に示すように、第１の回転軸３１の外周に突出して設けた、図示例では切欠部３７とほぼ直径方向に対向するストッパー４４に、連結部３３の中間部に設けたストッパー４５が突き当たった縦方向開放状態までとなっている。

また、図４の折り畳み状態から図６のように、第１の筐体１内の中ケース１１と第２の筐体２内の中ケース２１を相対的に横方向に開放する場合、第１の筐体１内の中ケース１１に第２の取付部４２を介して一体化した第２の回転軸３２と、第２の筐体２内の中ケース２１に第１の取付部４１及び第１の回転軸３１を介して一体化した連結部３３の第２の軸受部３５とが相対的に回転する。このとき、第２の回転軸３２が第１の回転軸３１の切欠部３７内を相対的に回転して、図９に示した状態になる。この間、第１の回転軸３１の回転は、第２の回転軸３２に切欠部３７が係合状態に保たれて規制される。

以上の横方向開放時の回転範囲（限界）の規制は、図１２に示すように、連結部３３の第２の軸受部３５の内面に突出して設けたストッパー４６に、第２の回転軸３２の周面に形成した溝状のストッパー４７が突き当たった折り畳み状態から、図１３及び図１４に示すように、連結部３３の第２の軸受部３５の内面のストッパー４６に対し、第２の回転軸３２の周面に形成したストッパー４７から溝状の円弧状部４８を経てストッパー４７と平行する溝状のストッパー４９が突き当たった横方向開放状態までとなっている。

なお、図１５は折り畳み状態の２軸ヒンジ部３の各部を示している。また、図１６は縦方向に直角に開放した状態の２軸ヒンジ部３の各部を示している。そして、図１７は横方向に直角に開放した状態の２軸ヒンジ部３の各部を示している。

次に、図１８は第１の回転軸３１と第２の回転軸３２とその連結部３３との関係を分解して示したもので、図１９はその部品を個別に分解して示したものである。図示のように、第１の回転軸３１及び第２の回転軸３２は中空であり、その中空部には、図２０に示した部品組み立て状態において、配線５１が通されている。

以上、実施形態の２軸ヒンジ部３によれば、互いに直交する第１の回転軸３１及び第２の回転軸３２の回転規制を、大型化を招くことなく、係合部３６を構成する切欠部３７・３８による簡単な構成で実現することができる。

図２１は図１の携帯電話を反対側から見たもので、図示のように、第１の筐体１の２軸ヒンジ部３側の端部には羽５２が突出して設けられている。
図２２はその携帯電話を開いた状態を示したもので、その中央部を拡大した図２３に示すように、縦方向開放状態において、第１の筐体１の２軸ヒンジ部３側の端部に突出して設けた羽５２が、第２の筐体２の２軸ヒンジ部３側の端部に突き当たって支持するストッパーとして機能する。このように、縦方向開放状態のとき、２軸ヒンジ部３のストッパー機能だけでなく、第１の筐体１の２軸ヒンジ部３側の端部に突出して設けた羽５２もストッパーとして機能する。

次に、図２４は図４の中ケース及びヒンジ機構を反対側から見たもので、図２５はそのヒンジ機構側から見たものであり、図２６はそのヒンジ機構部分を拡大して示したものである。

このような折り畳み状態において、縦方向または横方向に開こうとして第１の筐体１と第２の筐体２との間に指を入れると、図２７及び図２８に示すように、第２の回転軸３２を中心として横方向に少し開いてしまい、このとき、回転規制が効いてしまう。すなわち、図２９に拡大して示したように、係合部３６において、第１の回転軸３１の切欠部３７内に、第２の回転軸３２が切欠部３８から若干入り込んでしまい、これにより、縦方向及び横方向のどちらにも開くことができないロック状態になってしまう。

以上のロック状態を回避するため、図３０に示すように、第２の回転軸３２の切欠部３８において、その軸端側に傾斜面３９を形成する。この傾斜面３９は、図３１に示すように、横方向に少し開いて、第１の回転軸３１の切欠部３７内に、第２の回転軸３２が切欠部３８から若干入り込むような位置に形成する。

従って、縦方向または横方向に開こうとして第１の筐体１と第２の筐体２との間に指を入れて、第２の回転軸３２を中心として横方向に少し開いてしまった場合でも、第２の回転軸３２の切欠部３８内に傾斜面３９から第１の回転軸３１が入り込んで、第１の回転軸３１を中心として縦方向に開くことができるようになる。

（変形例）
以上の実施形態では、第１の筐体と第２の筐体を折り畳んだ状態から縦方向と横方向に夫々開放動作させる２軸式のヒンジ構造としたが、本発明は、第１の筐体と第２の筐体を折り畳んだ状態から開放させた状態で相対的に回転させる２軸式のヒンジ構造にも適用可能である。

図３２は変形例の携帯電話を示したもので、図示のように、２軸ヒンジ部３は、第１の筐体２の上に第１の回転軸３１を介して中間部材６を折り畳み自在に組み付けて、この中間部材６の中央部に対し第２の回転軸３２を介して第１の筐体１を回転自在に組み付けた構成である。

図３３は２軸ヒンジ部の他の回転軸構成例を示したもので、図示のように、２軸ヒンジ部３は、第１の筐体２の厚み内に第１の回転軸３１を介して側面視Ｌ状の中間部材６を折り畳み自在に組み付けて、この側面視Ｌ状の中間部材６の中央部上に第２の回転軸３２を介して第１の筐体１を回転自在に組み付けた構成である。このように、第１の回転軸３１と第２の回転軸３２をオフセット配置した構成でも良い。

図３４は２軸ヒンジ部のさらに他の回転軸構成例を示したもので、図示のように、２軸ヒンジ部３は、第１の筐体２の厚み内に第１の回転軸３１を介して中間部材６を折り畳み自在に組み付けて、この中間部材６の中央部上に第２の回転軸３２を介して第１の筐体１を回転自在に組み付けた構成である。

（その他の変形例）
なお、以上の実施形態においては、携帯電話としたが、本発明はこれに限定されるものではなく、電卓、電子辞書、デジタルカメラ、ビデオカメラ、ＰＤＡ、ノートパソコン、ウェアラブルパソコンなどの折り畳み式電子機器すべてに用いることができる。
また、第１の筐体と第２の筐体は、どのような機能を備えた筐体であってもよく、例えば、両筐体がタッチパネルを備えたものであってもよい。
さらに、第２の回転軸は、複数に分割して設けたものでも良い。
また、筐体、回転軸、連結部の構成等も任意であり、その他、具体的な細部構造等についても適宜に変更可能であることは勿論である。

本発明を適用した折り畳み式電子機器の一実施形態の構成を示すもので、携帯電話を折り畳んだ状態を示した斜視図である。 図１の状態の携帯電話を縦方向に開放した状態を示した斜視図である。 図１の状態の携帯電話を横方向に開放した状態を示した斜視図である。 図１の状態の携帯電話の中ケース及びヒンジ機構を示した斜視図である。 図２の状態の携帯電話の中ケース及びヒンジ機構を示した斜視図である。 図３の状態の携帯電話の中ケース及びヒンジ機構を示した斜視図である。 図４の状態のヒンジ機構を反対側から見て拡大して示した斜視図である。 図５の状態のヒンジ機構を反対側から見て拡大して示した斜視図である。 図６の状態のヒンジ機構を反対側から見て拡大して示した斜視図である。 図７の状態のヒンジ機構を左側から見て拡大して示した側面図である。 図８の状態のヒンジ機構を左側から見て拡大して示した側面図である。 図７の状態のヒンジ機構を前側から見て拡大して示した正面図である。 図９の状態のヒンジ機構を前側から見て拡大して示した正面図である。 図１３の第２の回転軸部分の拡大図である。 図１２のヒンジ機構を左側から見た側面図（ａ）と正面図（ｂ）である。 図１５のヒンジ機構を第１の方向に回転した側面図（ａ）と正面図（ｂ）である。 図１５のヒンジ機構を第２の方向に回転した側面図（ａ）と正面図（ｂ）である。 第１の回転軸と第２の回転軸とその連結部との関係を示した分解斜視図である。 図１８の部品分解図である。 図１８の部品を組み立てて配線を通した状態を示した斜視図である。 図１の携帯電話を反対側から見た斜視図である。 図２１の携帯電話を開いた状態を示した側面図である。 図２２の中央部の拡大図である。 図４の中ケース及びヒンジ機構を反対側から見た斜視図である。 図２４のヒンジ機構側から見た斜視図である。 図２５のヒンジ機構部分の拡大図である。 図２４の状態から中ケースが若干開かれる状態を示した斜視図である。 図２７のヒンジ機構側から見た斜視図である。 図２８のヒンジ機構部分の拡大図である。 第２の回転軸の対策品を示した拡大斜視図である。 図３０の対策品を組み込んだヒンジ機構部分の拡大斜視図である。 変形例の携帯電話を示した斜視図である。 ２軸ヒンジ部の他の回転軸構成例を示した概略側面図である。 ２軸ヒンジ部のさらに他の回転軸構成例を示した概略側面図である。

符号の説明

１ 第１の筐体
２ 第２の筐体
３ ２軸ヒンジ部
４ 表示部
５ 操作部
６ 中間部材
１１ 中ケース
２１ 中ケース
３１ 第１の回転軸
３２ 第２の回転軸
３３ 連結部
３４ 第１の軸受部
３５ 第２の軸受部
３６ 係合部
３７ 切欠部
３８ 切欠部
３９ 傾斜面
４１ 第１の取付部
４２ 第２の取付部
４３ ストッパー
４４ ストッパー
４５ ストッパー
４６ ストッパー
４７ ストッパー
４８ 円弧状部
４９ ストッパー
５１ 配線
５２ 羽（ストッパー）

Claims (7)

1. 第１の筐体と第２の筐体とを折り畳んだ状態から相対的に回転させて縦方向に開放させる第１の回転軸と、
   前記第１の筐体と第２の筐体とを横方向に相対的に回転させる第２の回転軸と、
   前記第１の回転軸と第２の回転軸とを端部を重ねた状態で連結する連結部と、
   前記第１の回転軸及び第２の回転軸のいずれか一方の回転軸が他方の回転軸に係合することで、前記一方の回転軸が回転している際に前記他方の回転軸の回転を規制するため軸端外周に設けられた係合部と、
   前記第１の回転軸及び第２の回転軸の内部に設けられ、配線を通すための中空部と、
   前記第１の回転軸と第２の回転軸と前記連結部とに設けられ、前記第１の筐体及び第２の筐体を折り畳んだ状態と前記縦方向及び横方向への開放状態とに回転範囲を規制するストッパーと、を備え、
   前記第１の回転軸及び第２の回転軸は、回転軸と一体に形成され前記端部側から順に第１段と第２段とを有する段付部を夫々備え、前記係合部に相当する部分が前記第１段に設けられており、前記ストッパーに相当する部分が前記第２段に設けられている、
   ことを特徴とするヒンジ構造。
2. 前記係合部は、前記第１の回転軸及び第２の回転軸に、円周方向において直交する内面を有するように夫々形成された切欠部であることを特徴とする請求項１に記載のヒンジ構造。
3. 前記他方の回転軸に形成された前記切欠部が、前記一方の回転軸の軸端及び外周に係合して、前記一方の回転軸が回転している際に前記他方の回転軸の回転が規制されることを特徴とする請求項２に記載のヒンジ構造。
4. 前記第１の回転軸及び第２の回転軸の一方において、前記切欠部の前記直交する内面の１つの軸端側に傾斜面を形成したことを特徴とする請求項２または３に記載のヒンジ構造。
5. 前記第１の回転軸及び第２の回転軸の周面に、前記ストッパーと当接する溝を形成したことを特徴とする請求項１から４のいずれか一項に記載のヒンジ構造。
6. 前記第１の筐体と第２の筐体とに固定するため、前記第１の回転軸と第２の回転軸とに夫々一体的に取付部を設けたことを特徴とする請求項１から５のいずれか一項に記載のヒンジ構造。
7. 第１の筐体と第２の筐体とを折り畳み自在にした折り畳み式電子機器であって、請求項１から６のいずれか一項に記載のヒンジ構造を備えることを特徴とする折り畳み式電子機器。

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