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Title:
TWO-AXIS HINGE MECHANISM AND PORTABLE TERMINAL
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2009/104596
Kind Code:
A1
Abstract:
Provided are a two-axis hinge mechanism in which a variation in the opening angle for talking caused by wear is reduced and a portable terminal using the mechanism. The two-axis hinge mechanism has a first hinge unit mounted so as to be rotatable about a fixed shaft (312) and having a connection bracket (305), a second hinge unit supported by either of support brackets (305a, 305b) so as to be rotatable about an opening and closing shaft (322), a controlling projection member (307) placed on a base plate (301) so as to be rotationally movable about a shaft different from the fixed shaft (312), an arm (340) for interconnecting the second hinge unit and a bush (304) supported by the other of the support brackets (305a, 305b), and a butting projection (340a) formed on the arm (340) so as to butt against the control projection member (307) with both the rotation angle of the first hinge unit and the opening angle of the second hinge unit set to predetermined angles, respectively.

Inventors:
SENDODA MITSURU (JP)
Application Number:
PCT/JP2009/052682
Publication Date:
August 27, 2009
Filing Date:
February 17, 2009
Export Citation:
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Assignee:
NEC CORP (JP)
SENDODA MITSURU (JP)
International Classes:
F16C11/04; H04M1/02
Foreign References:
JP2002310134A2002-10-23
JP2003174495A2003-06-20
JP2003304316A2003-10-24
JP2005308017A2005-11-04
Attorney, Agent or Firm:
MARUYAMA, Takao (SAM Build. 3floor 38-23, Higashi-Ikebukuro 2-chome, Toshima-k, Tokyo 13, JP)
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Claims:
 ベースプレートに固着された固定軸を中心として回転自在に取り付けられ、前記固定軸と直交する一対の支持ブラケットを備えた連結ブラケットを有する第1のヒンジユニットと、
 前記支持ブラケットの一方によって開閉軸を中心として回転自在に支持される第2のヒンジユニットと、
 前記固定軸とは異なる軸を中心に回転移動可能か若しくは前記固定軸を貫通しない直線又は曲線上を移動可能に前記ベースプレートに配置される制御用突起部材と、
 移動した前記制御用突起部材を、特定の位置に復帰させるための復帰手段と、
 前記第2のヒンジユニットのトルクユニットに連結されたアームと、
 前記第1のヒンジユニットの前記固定軸に対する回転角を第1の所定角度とし、かつ前記第2のヒンジユニットの開き角を第2の所定角度とした状態において、その先端が前記特定の位置に配置された前記制御用突起部材の先端に突き当たるように前記アームに形成された突き当て突起と、を有することを特徴とする2軸ヒンジ機構。
 前記制御用突起部材と前記突き当て突起とが突き当たる状態での前記第2のヒンジユニットの開き角は150~170度であることを特徴とする請求項1記載の2軸ヒンジ機構。
 前記アームは、前記支持ブラケットの他方に支持される回転カラーと前記トルクユニットとを連結し、前記トルクユニットに作用するトルクを前記回転カラーに伝達することを特徴とする請求項1又は2記載の2軸ヒンジ機構。
 前記復帰手段は、前記制御用突起部材と前記ベースプレートとを連結する弾性部材であることを特徴とする請求項1から3のいずれか1項記載の2軸ヒンジ機構。
 前記開閉軸周りに開かれ、かつ前記第1のヒンジユニットの回転動作により前記制御用突起部材の先端と前記突き当て突起の先端との突き当てが外れた状態においては、前記開閉軸周りの開閉角が180度を超えるまで前記突き当て突起が他の部材と干渉しないことを特徴とする請求項1から4のいずれか1項記載の2軸ヒンジ機構。
 前記突き当て突起の先端と前記制御用突起部材の先端との突き当てが外れた状態であり、かつ前記制御用突起部材が前記特定の位置にあり、かつ前記開閉軸周りの開き角が前記第2の所定角度を超える場合に、前記突き当て突起と前記制御用突起部材とが前記第1のヒンジユニットの回転動作にともなって干渉する位置関係にあることを特徴とする請求項1から5のいずれか1項記載の2軸ヒンジ機構。
 キー操作部を備えた第1の筐体と、情報表示部を備えた第2の筐体とが請求項1から6のいずれか1項記載の2軸ヒンジ機構を介して連結されたことを特報とする携帯端末。
 
Description:
2軸ヒンジ機構及び携帯端末

 本発明は、折り畳み式の携帯電話機や携 情報端末などに用いられる2軸ヒンジ機構及 びこれを用いた携帯端末に関し、特に信号用 導電線をヒンジ機構の周囲を巻回さなくても 済むようにした2軸ヒンジ機構に関する。

 折り畳み式携帯電話機の多くは通話時に 体を開くことによってディスプレイ及びキ を露出させる構造を有しているが、最近で 閉じた状態でもディスプレイを外側へ向け ことのできる折り畳み構造が提案されてい 。このような構成とすることにより、折り み状態でもメールやブラウザ機能を使用可 となるためである。

 これを実現するための構造として、二つ 筐体が開閉軸を有するヒンジ部によって折 畳み可能に連結され、しかもディスプレイ 筐体が開閉軸と直交する方向を回転中心軸 して回転する2軸構造のもの、いわゆる2軸 ンジが知られている(特許文献1、2参照)。

 特許文献1、2ともに、表示を内向きに閉 た状態から開いて通話する状態で、その開 角度が150度から170度となり、回転動作にと ない徐々に開閉角度が180度に展開する動作 提供している。

 この動きを実現するために、特許文献1、2 もに開閉軸に設けた突き当て突起と回転固 軸に設けられた突き当て突起とのカム作用 利用して回転動作と連動した開閉角度の制 を実現している。

特開2004-187186号公報

特開2006-242220号公報

 しかしながら特許文献1、2に開示された2 ヒンジ機構は、二つの筐体を開いた通話時 態から第2の筐体(表示部側筐体)を回転させ 開閉角を180度まで展開する場合、開閉軸に けられた突起部と固定された回転軸に設け れた突起部とのカム構造(摺動)によって突 部同士が摩耗する。

 通常は突起部の材質の選択、突起部への 面処理、潤滑作用のある物質(グリスなど) 突起部への塗布などによって摩耗を低減さ る工夫が取られているが、携帯電話機のよ に頻繁に開閉回転動作が行われる機器の場 には、このような対策を施したとしても初 に設定されていた通話時角度(150~170度)が摩 の影響によって徐々に変化してしまうとい 問題がある。

 また、突起部同士の摩耗はカム構造に加 る力の影響が大きく、回転軸の中心に近い 置に配置される場合はてこの原理によって 触力が大きくなるという問題もある。

 さらに、回転軸の中心に近い位置に配置 れるカム構造は、通話時角度に対する影響 がてこの原理によって大きくなるため、摩 による通話時角度変化も大きいという問題 ある。

 本発明は係る問題に鑑みてなされたもの あり、摩耗による通話時角度の変化を低減 た2軸ヒンジ機構及びこれを用いた携帯端末 を提供することを目的とする。

 上記目的を達成するため、本発明は、第1 の態様として、ベースプレートに固着された 固定軸を中心として回転自在に取り付けられ 、固定軸と直交する一対の支持ブラケットを 備えた連結ブラケットを有する第1のヒンジ ニットと、支持ブラケットの一方によって 閉軸を中心として回転自在に支持される第2 ヒンジユニットと、固定軸とは異なる軸を 心に回転移動可能か若しくは固定軸を貫通 ない直線又は曲線上を移動可能にベースプ ートに配置される制御用突起部材と、移動 た制御用突起部材を、特定の位置に復帰さ るための復帰手段と、第2のヒンジユニット のトルクユニットに連結されたアームと、第 1のヒンジユニットの固定軸に対する回転角 第1の所定角度とし、かつ第2のヒンジユニッ トの開き角を第2の所定角度とした状態にお て、その先端が特定の位置に配置された制 用突起部材の先端に突き当たるようにアー に形成された突き当て突起と、を有するこ を特徴とする2軸ヒンジ機構を提供するもの ある。

 また、上記目的を達成するため、本発明 、第2の態様として、キー操作部を備えた第 1の筐体と、情報表示部を備えた第2の筐体と 上記本発明の第1の態様に係る2軸ヒンジ機 を介して連結されたことを特報とする携帯 末を提供するものである。

 本発明によれば、摩耗による通話時角度 変化を低減した2軸ヒンジ機構及びこれを用 いた携帯端末を提供できる。

 本発明の好適な実施の形態について説明す 。図1に、本実施形態に係る折り畳み式携帯 電話機の構成を示す。
 携帯電話機10は、キーボード側ユニット100 、ディスプレイ側ユニット200とが、2軸ヒン ユニットからなる2軸ヒンジ機構300によって 開閉自在かつ回転自在に接続結合して二つ折 り型として構成されている。キーボード側ユ ニット100は、少なくとも使用者向けの主たる 操作機能を担う複数の操作ボタン(テンキー どの操作キーを含む)101からなる操作部を備 る。また、ディスプレイ側ユニット200は、 なくとも操作部に対する操作を伴う操作情 処理及びこの処理に関連する相手側との通 情報処理に伴うデータを表示するための表 部201を有する。

 携帯電話機10は、キーボード側ユニット10 0の折り込み面の下側端部には集音用のマイ ロホン102が配置されている。また、ディス レイ側ユニット200の折り込み面には表示部( 表示部)201の近傍の端部に発声用のスピーカ 202が配置されている。さらに、ディスプレイ 側ユニット200の折り込み面とは反対側の表面 には、簡易なデータを表示するための副表示 部203が配置されている。

 図1は、折り畳み式携帯電話機の概略構成 を回転開閉動作状態の推移に応じて示してい る。図1(a)は下側のキーボード側ユニット100 対して上側のディスプレイ側ユニット200が 転しておらず、かつ閉じられた状態を示し いる。図1(b)はディスプレイ側ユニット200を ーボード側ユニット100に対して開くように 転させた開状態を示している。図1(c)は、(b) の開状態からキーボード側ユニット100に対し てディスプレイ側ユニット200を90度時計回り 回転させた中途移動状態を示している。図1 (d)は、(c)の中途移動状態からキーボード側ユ ニット100に対してディスプレイ側ユニット200 をさらに90度時計回りに回転させた裏返し重 状態を示している。

 2軸ヒンジ機構300は、第1の回転軸(水平回 の軸)に係る第1のヒンジユニットと、第2の 転軸(開閉回転の軸)に係る第2のヒンジユニ トとを有しており、第1のヒンジユニットの 働きにより、ディスプレイ側ユニット200を図 1(a)、(b)の状態から時計回りに180度、図1(d)に す状態から反時計回りに180度回転可能とな ている。また、2軸ヒンジ機構300は、第2の ンジユニットの働きにより、図1(a)の状態か ディスプレイ側ユニット200をキーボード側 ニット100に対して回転させて(b)に示す開状 とすることが可能である。このとき、図1(b) に示す通話状態での開き角度を所定角度(150~1 70度)に規定するとともに、図1(b)に示す状態 ら図1(c)に示す状態を経て図1(d)に示す状態に 推移するとき、図1(b)の状態を0度とした位置 ら所定の角度(5~45度)回転させた場合に開き 度が180度となるように設計されている。な 、通話状態の開き角は、マイクロホン102が ーザの口元に、スピーカ202がユーザの耳元 それぞれ近接して配置されるようにするた に150~170度に規定されている。

 図2は、携帯電話機10に備えられる2軸ヒン ジ機構300の基本構成を示す外観斜視図である 。図示するように、キーボード側ユニット100 内に収容される金属製のベースプレート301は 、これをキーボード側ユニット100内部で固定 するためのブラケット301a、301bを両サイドに する。

 ベースプレート301上には、制御用突起部材3 07と、開閉トルク発生部320と一対の支持ブラ ット305a、305bを有する連結ブラケット305と 回転自在に支持されている。そして、中空 固定軸312が連結ブラケット305を貫通してベ スプレート301上に固定されている。固定軸31 2が中空であるため、キーボード側ユニット10 0とディスプレイ側ユニット200とを電気的に 続するための信号用導電線を固定軸312内に 置でき、ヒンジ機構の周囲を巻回さなくて 良くなる。また、連結ブラケット305上には 定軸312により回動が規制された回転トルク 生用プレート312bが保持されている。
 図3に示すように、制御用突起部材307は、固 定軸312とは別の軸(制御用突起部材用回転軸)3 12aを中心に回転可能に設置されている。また 、制御用突起部材307とベースプレート301とは 弾性体345を介して連結されており、外力が作 用していない状態では弾性体345の弾性力によ って制御用突起部材307が所定の位置に復帰す るようになっている。図3では制御用突起部 307はアーム340上の突き当て突起340aと当接す 位置(稼働範囲のほぼ中央)に復元するよう 配置されている。

 支持ブラケット305aには、開閉トルク発生 部320の開閉軸322が固定されている。支持ブラ ケット305a及び開閉軸322は、開閉トルク発生 外筒321を回転自在に支持している。開閉ト ク発生用外筒321の筒部には、ディスプレイ ユニット200と同期して回転するためのカッ 部321cが形成されている。すなわち、開閉ト ク発生用外筒321は、ディスプレイ側ユニッ 200に設けられたヒンジ筒内に挿入され、カ ト部321cによって形成された平面部分がディ スプレイ側ユニット200のヒンジ部と当接する ことによって、ディスプレイ側ユニット200と 一体に回転する。また、連結ブラケット305b は、連結ブッシュ304が嵌着されている。連 ブッシュ304と開閉トルク発生用外筒321の切 欠き部321aに係合する回転カム328とは、アー 340で連結されている。

 図2は、キーボード側ユニット100上にディ スプレイ側ユニット200を、主表示部201を内側 として閉じた場合(図1(a)に示す状態)での2軸 ンジ機構300の状態を示す。

 連結ブラケット305は、キーボード側ユニ ト100上にディスプレイ側ユニット200を主表 部201を内側として閉じた状態(図1(a)に示す 態)から、開閉軸322とともに固定軸312の周り 上から見て時計回り(ClockWise:CW)又は反時計 り(Counter ClockWise:CCW)に180度回転することが きる。すなわち、図1(a)に示す状態から2軸ヒ ンジ機構300を回転中心としてディスプレイ側 ユニット200を時計回り又は反時計回りに180度 回転させることができる。また、図2に示さ る状態から開閉軸322を右から見て時計回り 150~170度の角度に、つまりアーム340に形成さ た突き当て突起340aが制御用突起部材307の突 起部307aに当接するまで回転することができ 。すなわち、図1(a)に示す状態からディスプ イ側ユニット200を図1(b)に示す状態まで開く ことができる。

 図2~図7を参照して本実施形態に係る2軸ヒ ンジ機構の動作について説明する。図2は、 側のキーボード側ユニット100に対して上側 ディスプレイ側ユニット200が回転しておら かつ閉じられた状態(図1(a)に示す状態)での2 ヒンジの状態を示す斜視図である。図2に示 す状態から開閉トルク発生部320を展開し、ア ーム340に形成された突き当て突起340aと制御 突起部材307に形成された突起部307aとを当接 せた状態を図4に示す。このときの開き角度 は150~170度であり、それ以上は開かない。

 図4に示す状態から固定軸312周りに連結ブ ラケット305を上から見て時計回り又は反時計 回りに回転させると、連結ブッシュ304と開閉 トルク発生用外筒321とアーム340とは同期して 回転する。しかし、制御用突起部材307はベー スプレート301に設けられた固定軸312とは別の 回転軸312aを中心に回転することで、アーム34 0の突起340aと制御用突起部材307の突起307aとの 突き当てが外れ、開閉トルク発生部320は図4 示す状態からさらに展開可能となる。

 図4に示す状態からさらに展開した状態を 図5に示す。ここでは180度までの展開を模式 に示しているが、180度以上に展開可能な構 とすることもできる。また、当接する二つ 突起が外れる角度は、突起部340a、307aの幅を 変えることで調整可能である。

 また、図6に示すように、アーム340の突起 340aと制御用突起部材307の突起307aとの突き当 が外れると、制御用突起部材307は設定され 位置(アーム340の突起340aと制御用突起部材30 7の突起307aとが開いた時に当接する位置)に戻 る。この仕組みは図3に示すように弾性体345 弾性力を利用することによって実現できる なお、弾性体345としては、金属又は非金属 任意の材料をバネ性を有する形状(コイルバ やつるまきバネ形状など)としたものを適用 可能である。

 次に、図6に示す状態から図4に示す状態 戻す場合の2軸ヒンジ機構300の動作について 明する。図6に示す状態から固定軸312周りに 連結ブラケット305を上から見て反時計回りに 回転させると、連結ブッシュ304と開閉トルク 発生用外筒321とアーム340とは同期して回転す る。制御用突起部材307と干渉する角度になっ ても制御用突起部材307はベースプレート301に 設けた制御用突起部材用回転軸312a周りに回 してしまうため、アーム340の突起340aと制御 突起部材307の突起307aとの突き当ては、外れ たままとなる。この状態を図7に示す。

 また、図6に示す状態から固定軸312周りに 連結ブラケット305を上から見て反時計回りに 回転させると、図8に示すように、アーム340 突起340aと制御用突起部材307の突起307aとの干 渉が外れ、制御用突起部材307は設定された位 置(アーム340の突起340aと制御用突起部材307の 起307aとが開いたときに当接する位置)に戻 。

 図8の状態から固定軸312周りに連結ブラケッ ト305を上から見て時計回りに通話状態の位置 まで回転させると、連結ブッシュ304と開閉ト ルク発生用外筒321とアーム340は同期して回転 する。連結ブラケット305と制御用突起部材307 とが干渉する角度になっても制御用突起部材 307はベースプレート301に設けた制御用突起部 材用回転軸312a周りに回転してしまうため、 ーム340の突起340aと制御用突起部材307の突起3 07aとの突き当ては外れたままとなる。(図7の 右対称の状態)
 この状態から開閉トルク発生部320を閉じる きに回転させると、アーム340の突起340aと制 御用突起部材307の突起307aとの干渉が無くな 、図9に示すように、制御用突起部材307は弾 体345の復元力によって設定された位置(アー ム340の突起340aと制御用突起部材307の突起307a が開いた位置)まで戻る。

 上記のように、一旦180度(又はそれ以上) 展開した開閉角度は、閉じる方向に所定角 (アーム340の突起340aと制御用突起部材307の突 起307aとの干渉が無くなる位置)まで回転させ ことでリセットされる。よって、図1(a)に示 す閉じ状態から初めて展開したときの開き角 150~170度の展開角度の規制状態となる。

 以上のように、本実施形態においては、 定軸周りに回転自在に配置される制御用突 部材と開閉軸に連動して回転するアームの 部に形成された突き当て突起とは、開き角 150~170度のいわゆる通話状態から時計方向(CW )又は反時計方向(CCW)のどちらか一方に回転さ せた時のみ摺動し、一旦180度以上に展開した 状態から回転軸周りに通話状態の位置に戻し ても制御用突起部材とアーム上の突き当て突 起とは摺動しない。

 通話状態の開き角150~170度への復帰は、開 閉軸周りに制御用突起部材とアーム上の突き 当て部との干渉が無くなる角度閉じることで 、制御用突起部材がアーム上の突き当て突起 と当接する位置に復元することで実現する。

 従って、通話状態の開き角(150~170度)とその 態からそのまま表示部側筐体を開閉軸と直 する回転軸を中心として回転させて、表示 を外向きとして折り畳む状態に変形する時 み制御用突起部材とアーム上の突き当て突 とが摺動し、一旦開いてから再び通話状態 復元する場合には摺動しないようにするこ が可能となる。
 これにより、通話状態や表示部を外向きに り畳む状態との切り替えを繰り返し行って 摺動回数は1/2に減少するため、摩耗が低減 れる。

 また、制御用突起部材とアーム上の突き て突起とは、回転中心からの半径が大きい 置に形成されるため、てこの原理によって 動部に加わる力が低減される。同様に、突 同士の摩耗が通話状態の開き角(150~170度)に える影響が小さくなる。

 以上の理由により、初期に設定した通話 態の開き角度は、繰り返し動作に対して変 を小さくすることが可能となり、信頼性の い携帯型通信端末を提供できる。

 なお、上記実施形態は本発明の好適な実施 一例であり、本発明はこれに限定されるこ はない。
 例えば、上記実施形態においては制御用突 部材307はベースプレート301に形成される固 軸312とは別の制御用突起部材用回転軸312aを 中心に回転可能に支持される構成を例とした が、連結ブッシュ304と同期して回転するアー ム340の突起340aと制御用突起部材307の突起307a が通話状態の時のみ当接する位置関係とな 、それ以外の状態では干渉をしないような 跡を描いて動くように配置できれば、制御 突起部材307の支持方法は問わない。一例と て、固定軸312を貫通しない直線上を稼働す ように支持しても構わない。
 また、上記実施形態においては、弾性体の 性力を利用して制御用突起部材を所定の位 に復帰させるようにした構成を例として説 したが、制御用突起部材を所定の位置に復 させることができるのであれば、必ずしも 性力を用いる必要はなく、磁力や重力など 利用して所定の位置に復帰させるように構 しても良い。
 このように、本発明は様々な変形が可能で る。

 この出願は、2008年2月20日に出願された日 本出願特願2008-038800を基礎とする優先権を主 し、その開示の全てをここに取り込む。

本発明の好適な実施の形態に係る携帯 話機を示す図である。 本発明の好適な実施の形態に係る2軸ヒ ンジ機構を示す図である。 本発明の好適な実施の形態に係る2軸ヒ ンジ機構の動作を説明するための図である。 本発明の好適な実施の形態に係る2軸ヒ ンジ機構の動作を説明するための図である。 本発明の好適な実施の形態に係る2軸ヒ ンジ機構の動作を説明するための図である。 本発明の好適な実施の形態に係る2軸ヒ ンジ機構の動作を説明するための図である。 本発明の好適な実施の形態に係る2軸ヒ ンジ機構の動作を説明するための図である。 本発明の好適な実施の形態に係る2軸ヒ ンジ機構の動作を説明するための図である。 本発明の好適な実施の形態に係る2軸ヒ ンジ機構の動作を説明するための図である。

符号の説明

 10  携帯電話機
 100  キーボード側ユニット
 101  操作ボタン
 102  マイクロホン
 200  ディスプレイ側筐体
 201  主表示部
 202  スピーカ
 203  副表示部
 300  2軸ヒンジ機構
 301  ベースプレート
 301a、301b  ブラケット
 302  ストッパ突起部
 304  連結ブッシュ
 305  連結ブラケット
 305a、305b  支持ブラケット
 307  制御用突起部材
 307a  突き当て突起
 312  固定軸
 312a  制御用突起部材用回転軸
 312b  回転トルク発生用プレート
 320  開閉トルク発生部
 321  開閉トルク発生用外筒
 321a  切り欠き部
 321c  カット部
 322  開閉軸
 328  回転カム
 340  アーム
 340a  突起
 345  弾性体
 
 




 
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