JPWO2007007817A1 - ヒンジ装置 - Google Patents

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

本発明は、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。

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３１０２４４０号公報、特許第３４７１７４３号公報、特開２００２−２２７８２５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、各特許文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（１１）の内壁面に２つ以上の位置決め凹溝（１１３）を備え、一方、制限手段（１２）には位置決め凸部（１２１）が形成され、この位置決め凸部（１２１）が位置決め凹部（１１３）に嵌合している。回転手段（１３）の回転に伴い制限手段（１２）に伝えられる回転トルクは、制限手段（１２）に形成した位置決め凸部（１２１）とスリーブ（１１）に形成した位置決め凹溝（１１３）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３４７１７４３号公報に開示されたヒンジ装置は、筒状本体（１２Ａ）に形成されたスライド用切込み溝（１２ｄ）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（１２ｄ）の内縁部分で受ける構造となっている（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、ケース部材（４）に形成された嵌合溝（４ｄ）にスペーサー（８）の突出部（８ｃ）が嵌合しており、可動側の筒状部材（２ａ）の回転に伴いスペーサー（８）に伝えられる回転トルクを、嵌合溝（４ｄ）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（１ａ）に固定カム（３）の角部（３ｄ）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（１ａ）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３４７１７４３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（１２ｄ）が形成してあり、このスライド用切込み溝（１２ｄ）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（１２ｄ）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（１２Ａ）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２００５−３６９０４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（１１）に形成した位置決め凹溝（１１３）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（１３）の端面に形成された円弧状回転凸部（１３２）と凹溝（１３３）が、制限手段（１２）の端面に形成された位置決め凹部（１２３）と凸部（１２２）に係合しており、それら相互の当接面に圧縮バネ（１４）の付勢力が作用して回転手段（１３）の自由な回転が制限されている。
そして、圧縮バネ（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（１３３）と位置決め凹部（１２３），凸部（１２２）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、スリーブ（１１）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（１２３）と凸部（１２２）も、スリーブ（１１）と同じ外径寸法に形成されている。
したがって、回転手段（１３）から伝えられる回転トルクが、外径の短い位置決め凹部（１２３），凸部（１２２）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（１２）の端面が早期に損耗してしまうおそれがあった。

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や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ィ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、摺動ディ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挿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挿通されている。
（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、略中心位置に挿通孔が形成されて軸部材が回転可能に挿通されており、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プ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プ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、摺動ディスクの挿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挿通孔のガイド丈を長くすることができるため、強いバ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、摺動ディ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、ケース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や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３Ａ、図３Ｂ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６Ｃ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。

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１１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が挿入される挿入部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の挿入部３にかみ合う形状で挿入部５が設けられている。本体２の挿入部３に挿入されるヒンジ装置１は、カバー４側の挿入部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１０と、摺動ディスク２０と、回転ディスク３０と、フック部材４０と、を同軸上に挿通する軸部材５０に軸装した構成である。
ケース１０は、図２、図３Ａ、図３Ｂ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５０を挿通するための円型挿通孔１１が設けられている。このケース１０の筒内には任意の弾性力を備えたコイルスプリング６０などが挿入される。
摺動ディスク２０は、図２、図４Ａ、図４Ｂ、図４Ｃに示すように、ケース１０の開口部１０ａに摺動自在に挿入される円柱形状の部材である。摺動ディスク２０の中心軸上には、軸部材５０を挿通するための円型挿通孔２１が設けられている。また、摺動ディスク２０には、ケース１０と逆方向の端面（以下、第１突き合わせ端面２２と称する）にテーパー形状の凸状カム部２３が突設してある。
回転ディスク３０は、図２、図５Ａ、図５Ｂ、図５Ｃに示すように、摺動ディスク２０の第１突き合わせ端面２２に接触する第２突き合わせ端面３２を有している。回転ディスク３０は、円柱形状の部材であり、その中心軸上には軸部材５０を挿通するための角型挿通孔３１が設けられている。回転ディスク３０の第２突き合わせ端面３２には、摺動ディスク２０の凸状カム部２３に嵌合する凹状カム部３３が設けられている。
フック部材４０は、図２、図６Ａ、図６Ｂ、図６Ｃに示すように、中心軸上に軸部材５０を挿通するための角型挿通孔４１が設けられている。
これらヒンジ装置１の各部材は、中心軸上にある各挿通孔を軸部材５０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３Ａ、図３Ｂに示すように、ヒンジ装置１のケース１０は、筒内周面に開口部１０ａから所定の位置まで軸方向に沿って位置決め用凹部１３が刻設してある。また、ケース１０の外周面には、軸方向に沿って延在する溝部１４が設けられている。これら位置決め用凹部１３及び溝部１４は、ケース１０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４Ａ、図４Ｂ、図４Ｃに示すように、摺動ディスク２０の凸状カム部２３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２０の側周面から突き出ている。これは、回転ディスク３０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２３が回転ディスク３０のテーパー形状を有する凹状カム部３３に嵌合した状態から、回転ディスク３０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６０の付勢力が凹状カム部３３と凸状カム部２３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３０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力を回転ディスク３０に加えれば、ヒンジ装置は凸状カム部２３と凹状カム部３３の嵌合が外れる。
逆に、凸状カム部２３と凹状カム部３３との嵌合が外れた状態から、回転ディスク３０に回転を加えて凸状カム部２３と凹状カム部３３とを嵌合状態にさせようとし、凸状カム部２３のテーパー面が凹状カム部３３のテーパー面に接するようになると、コイルスプリング６０の付勢力により凸状カム部２３と凹状カム部３３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２３と凹状カム部３３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、一方では安易にカバーが開かない力が働き、他方ではカバーが１８０°開ききる直前に自然に開こうとする力が働くようになっている。しかし、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６０の付勢力とともに、凸状カム部２３と凹状カム部３３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２０の側周面には、軸方向に沿って突起状の位置決め用凸部２４が設けられている。位置決め用凸部２４は、摺動ディスク２０をケース１０に挿入する際に位置決め用凹部１３と係合して、摺動ディスク２０の回転を規制する。この位置決め用凸部２４は、位置決め用凹部１３に沿って摺動自在である。
また、摺動ディスク２０は、挿通孔２１の第１突き合わせ端面２２側の周縁に凸状カム部２３と同一高さのリング状成形部２６を設けてある。これは、次の理由による。すなわち、摺動ディスク２０成形時には、粉末成形後に焼成を行うが、凸状カム部２３面を上にすると、凸状カム部２３外周の突出部２３ａ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３３は、凸状カム部２３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２３面を下にして焼成することが好ましいが、凸状カム部２３は上面の面積が狭い場合、摺動ディスク２０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２６を設けることで、凸状カム部２３面を下にして焼成しても摺動ディスク２０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２６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２６により、挿通孔２１のガイド丈が長くなり、摺動ディスク２０が軸部材５０の軸方向にスライドする際に、強いバ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効果がある。
なお、回転ディスク３０の成形は、凹状カム部３３の面積が広くなっているので、凹状カム部３３面を上にしてもよいし、凹状カム部３３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３０の凹状カム部３３は、図２、図５Ａ、図５Ｂ、図５Ｃに示すように、凸状カム部２３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３０は、カバー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３４が設けられている。
また、フック部材４０は、図２、図６Ａ、図６Ｂ、図６Ｃに示すように、鈎状のフック４２が一対備えられ、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４０は、図６Ａ、図６Ｂ、図６Ｃ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５０は、図２、図７Ａ、図７Ｂに示すように、基端側から順にフランジ部５１、第一の丸棒部５２、第１の固定部５３、第２の丸棒部５４、第２の固定部５５、細成先端部５６が形成されている。軸部材５０のフランジ部５１は、ケース１０の基端面に係合する径寸法を有している。第１の丸棒部５２は、断面円形に形成された部位であり、フランジ部５１の中心位置から延出している。第１の丸棒部５２は、ケース１０挿入時に、その円型挿通孔１１が回転自在に外嵌される。第１の固定部５３は、第１の丸棒部５２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５３には、後述する摩擦板６２が外嵌される。
第２の丸棒部５４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６０、摺動ディスク２０の円型挿通孔２１などが外嵌される。第２の固定部５５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３０及びフック部材４０の角型挿通孔３１、４１が外嵌される。細成先端部５６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２０と回転ディスク３０は、ジルコニア９７モル％、酸化イットリウム３モル％よりなるジルコニア系セラミックで構成され、ビッカース硬さがＨＶ１２００〜ＨＶ１５００、第１突き合わせ端面２２の凸状カム部２３と第２突き合わせ端面３２の表面粗さが０．０３〜０．１μｍ、そして、摩擦係数が０．０４〜０．１の範囲にある。また、第１突き合わせ端面２２及び第２突き合わせ端面３２の直径は３ｍｍである。これら摺動ディスク２０、回転ディスク３０は、常法に従い、ＣＩＭ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２２の凸状カム部２３、第２突き合わせ端面３２には潤滑剤を塗布してある。その他の部材はいずれもＳＵＳ製及びプラスチック製である。
図８Ａは、ヒンジ装置の全体構成を示す正面図であり、図８Ｂ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８Ａ、図８Ｂ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、可塑性を有するプラ座６１を介して、ケース１０の円型挿入孔１１に軸部材５０が挿入される。軸部材５０は、プラ座６１及びケース１０の基端部をフランジ部５１に当接するまで挿入することで、軸部材５０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１０がフランジ部に当接した状態では、まず、軸部材５０の第１の丸棒部５２にプラ座６１及びケース１０の基端部が外嵌される。
プラ座６１は、油を差さなくてもよいような自己潤滑性可塑性プラスチック製であり、ケース１０の基端部と軸部材５０のフランジ部５１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１０の基端部と軸部材５０のフランジ部５１との間に挿入される。ヒンジ装置１の開閉時には、ケース１０に対し軸部材５０が回転することになるので、プラ座６１が介在しないと、ケース１０の基端部と軸部材５０のフランジ部５１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、プラ座６１が軸部材５０に対し回転自在に挿入され、また、プラ座６１はケース１０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６１の外径はフランジ部５１およびケース１０の外径より一回り小さくしている。そのため、ケース１０とフランジ部５１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５１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５１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ツ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１０に挿入された軸部材５０には、摩擦板６２が挿入される。摩擦板６２は、軸部材５０の第１の固定部５３に係合する挿通孔６２ａが中心位置に穿設されている。すなわち、摩擦板６２は、軸部材５０への軸装時に第１の固定部５３に嵌合し、軸部材５０の回転に連動することとなる。
軸部材５０の第２の丸棒部５４には、ばね座６３、コイルスプリング６０、摺動ディスク２０が順に挿入され、ケース１０の筒内部に配置される。摺動ディスク２０が挿入された軸部材５０には、さらに回転ディスク３０が第２の固定部５５に挿入される。回転ディスク３０は、第２突き合わせ端面３２が摺動ディスクの第１突き合わせ端面２２と接するように軸部材５０に挿入される。すなわち、軸部材５０には、第１突き合わせ端面２２の凸状カム部２３と第２突き合わせ端面３２の凹状カム部３３が嵌合した状態で外嵌される。
さらに、軸部材５０の第２の固定部５５には、フック部材４０が挿入される。この軸部材５０の第２の固定部５５は、回転ディスク３０及びフック部材４０の角型挿通孔３１、４１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３０及びフック部材４０は軸部材５０と共に回動する。
最後に軸部材５０の細成先端部５６にワッシャ６４が挿入される。ワッシャ６４まで挿入したヒンジ装置１は、細成先端部５４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５０の細成先端部５６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９Ａに示すように、折りたたみ機器の本体２には、挿入部３の内周面にガイドレール３ａを延在させている。ヒンジ装置１は、この挿入部３に挿入され、ケース１０の溝部１４がガイドレール３ａ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４０、回転ディスク３０が挿入部３から延出しており、カバー４の挿入部５に挿入される。カバー４の挿入部５は、図９Ｂに示すように、挿入部３と同じくガイドレール５ａが内部周面に設けてある。回転ディスク３０は、この挿入部５のガイドレール５ａに溝部３４が係合固定される。さらに、ヒンジ装置は、フック部材４０のフック４２がガイドレール５ａの端部に引っかかる。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、図示例では、折りたたみ機器の本体２とヒンジ装置１のケース１０が係合し、カバー４と回転ディスク３０及びフック部材４０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１０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１１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１０、図１１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１０に示すように、回転ディスク３０の凹状カム部３３と摺動ディスク２０の凸状カム部２３が嵌合している。
なお、図１０の図示例では、凸状カム部２３と凹状カム部３３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２３のテーパー面と凹状カム部３３のテーパー面が互いに接して、かつ、凸状カム部２３が凹状カム部３３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６０の付勢力により、回転ディスク３０と摺動ディスク２０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、カバー４と折りたたみ機器の本体２とが開閉自在となっている携帯電話では、カバー４が本体２に対して閉じた状態において、凸状カム部２３が凹状カム部３３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をしっ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２３が凹状カム部３３の底部まで完全に落ち込まない状態とすることで、回転トルクをカバー４が開く方向に働かせることができ、カバー４をしっかりと開かせる構造もある。このとき、摺動ディスク２０は、ケース１０に挿入したコイルスプリング６０から押圧力を受けており、回転ディスク３０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３０およびフック部材４０が回動する。回転ディスク３０及びフック部材４０は、軸部材５０の第２の固定部５５と嵌合していることから、同時に軸部材５０も回転させる。
回転ディスク３０の回動が開始すると、凹状カム部３３と摺動ディスク２０の凸状カム部２３の嵌合が次第にズレていく。図１１に示すように、このズレにともなって、凹状カム部３３は、凸状カム部２３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３０は回動することによって、摺動ディスク２０をケース１０側に摺動させる。さらに回転ディスク３０を回動させていき、１８０度回動した（カバー４が１８０度開いた状態）位置にて、再び凹状カム部３３と凸状カム部２３が嵌合することとなる。凹状カム部３３と凸状カム部２３が再び嵌合する際は、コイルスプリング６０が付勢していることから、凸状カム部２３が凹状カム部３３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１２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３０の回動時の回転トルクは、当接している摺動ディスク２０にも伝達される。したがって、摺動ディスク２０は、回転ディスク３０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２０に働く回動力は、外周面に設けられた位置決め用凸部２４をケース１０の位置決め用凹部１３に積極的に当接させる。すなわち、ケース１０の位置決め用凹部１３は、位置決め用凸部２４に当接することで、摺動ディスク２０の回動力を受け止めている。
このため、位置決め用凸部２４及び位置決め用凹部１３は、軸方向に長く延在する構成であることが好ましい。位置決め用凸部２４及び位置決め用凹部１３を軸方向に長く延在させることで、回転トルクをいっそう分散させることができる。
なお、ケース１０と摺動ディスク２０に設ける位置決め用凹部１３と位置決め用凸部２４は、逆の配置であっても構わない。ケース１０に位置決め用凸部を、摺動ディスク２０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２０の外周面は、一定の摩擦力をもってケース１０の内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２０にはケース１０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３０から受ける回転トルクを、ケース１０の内周面と摺動ディスク２０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３０を回動途中で停止した場合（カバー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２０の凸状カム部２３がコイルスプリング６０の付勢力によって、回転ディスク３０の第２突き合わせ端面３２を押圧する。このとき、ケース１０内は、摩擦板６２がばね座６３を介してコイルスプリング６０に押圧されている。このため、摩擦板６２が回転ディスク３０と軸部材５０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３０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６０には４０Ｎ程度のバネ力が求められる。
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、バネ力を強くすると、摺動ディスク２０、回転ディスク３０の摩耗が激しくなる。
このため、摺動ディスク２０、回転ディスク３０には、既述のようにジルコニア系セラミック（ジルコニア９７モル％、酸化イットリウム３モル％）を用い、ビッカース硬さがＨＶ１２００〜１５００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２０、回転ディスク３０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２２の凸状カム部２３と第２突き合わせ端面３２をバレル研磨することで表面粗さを０．０３〜０．１μｍとし、さらに潤滑剤を塗布して滑らかにし、摩擦係数０．０４〜０．１としている。第１突き合わせ端面２２の凸状カム部２３と第２突き合わせ端面３２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３０が回動途中で停止するような状態、すなわち、摺動ディスク２０の凸状カム部２３が回転ディスク３０の第２突き合わせ端面３２に乗り上げている状態において、コイルスプリング６０のバネ力は凸状カム部２３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２０、回転ディスク３０はともに摩擦係数が小さく、かつ、凸状カム部２３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２０の外周面とケース１０の内周面との面接触による摩擦トルク、およびケース１０内の底面と摩擦板６２と間の摩擦トルクにより、摺動ディスク２０の凸状カム部２３と回転ディスク３０の第２突き合わせ端面３２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６２は摺動部品なので、摩擦板６２に潤滑油を差す必要があるが、本実施形態ではケース１０内に摩擦板６２を挿入する構成としたので、摩擦板６２に差される潤滑油がケース１０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３０の回転トルクに対し、摺動ディスク２０の突き合わせ端面２２に設けた凸状カム２３で受けることになる。凸状カム２３は、既述のとおり径方向に突き出して延びており、回転ディスク３０の凹状カム３３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３０の回転では、コイルスプリング６０の付勢力とともに、回転ディスク３０の凹状カム部３３と摺動ディスク２０の凸状カム部２３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１２乃至図１６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１２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１０は、図１２、図１３Ａ、図１３Ｂに示すように、開口部１０ａから所定の位置まで軸方向に沿って切り欠いた逃げ溝１２が周面に設けてある。
また、摺動ディスク２０の凸状カム部２３は、図１２、図１４Ａ、図１４Ｂ、図１４Ｃ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２０の側周面から突き出ている。この凸状カム部２３の突出部２３ａは、ケース１０の逃げ溝１２に摺動する構成である。
図１５Ａは、ヒンジ装置の全体構成を示す正面図であり、図１５Ｂ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１２及び図１５Ａ、図１５Ｂ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５０の第２の丸棒部５４には、ばね座６３、コイルスプリング６０、摺動ディスク２０が順に挿入され、ケース１０の筒内部に配置される。このとき、摺摺動ディスク２０は、位置決め用凸部２４がケース１０の位置決め用凹部１３に、且つ、凸状カム部２３の突出部２３ａがケース１０の逃げ溝１２に、係合するように挿入される。ケース１０及び摺動ディスク２０が挿入された軸部材５０には、さらに回転ディスク３０が第２の固定部５５に挿入される。
図１６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１７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１６、図１７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１６に示すように、回転ディスク３０の凹状カム部３３と摺動ディスク２０の凸状カム部２３が嵌合している。
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３０及びフック部材４０が回動する。回転ディスク３０及びフック部材４０は、軸部材５０の第２の固定部５５と嵌合していることから、同時に軸部材５０も回転させる。
回転ディスク３０の回動が開始すると、凹状カム部３３と摺動ディスク２０の凸状カム部２３の嵌合が次第にズレていく。図１７に示すように、このズレにともなって、凹状カム部３３は、凸状カム部２３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３０は回動することによって、摺動ディスク２０をケース１０側に摺動させる。このとき、摺動ディスク２０は、凸状カム２３の突出部２３ａがケース１０の逃げ溝１２上を摺動する。さらに回転ディスク３０を回動させていき、１８０度回動した（カバー４が１８０度開いた状態）位置にて、再び凹状カム部３３と凸状カム部２３が嵌合することとなる。凹状カム部３３と凸状カム部２３が再び嵌合する際は、コイルスプリング６０が付勢していることから、凸状カム部２３が凹状カム部３３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２３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２０の突出部２３ａがケース１０の逃げ溝１２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３０を１８０度回転させることで、凸状カム部２３と凹状カム部３３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２３及び凹状カム部３３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。

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や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 (8)

1. ケースとコイルスプリングと摺動ディスクと回転ディ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。
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挿通されており、
   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、略中心位置に挿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、該フランジ部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プラ座が挿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挿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、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ＨＶ１２００〜１５００、表面粗さが０．０３〜０．１μｍ、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、ジルコニア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。

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