ヒンジ機構およびこれを搭載した電子機器
【課題】構成部品の種類および点数を削減する。小型化。外部負荷への強度を向上させる。
【解決手段】ヒンジ機構１０は、第１、第２の軸部材１１、１２と、これらの軸部材を両側から挟み込む第１、第２の保持部材１３、１４と、保持部材を締め付ける固定部材１５および止め部材１６と、によって構成される。第１、第２の軸部材１１、１２は、回転軸となる、回転楕円体形状を有する回転楕円体部１１１、１２１と、筐体に接続される筐体連結部１１２、１２２と、回転楕円体部と筐体連結部とを連結する接続部１１３、１２３と、から構成される。保持部材１３、１４の回転楕円体部１１１、１２１との接触部は、回転楕円体部１１１、１２１の表面形状に倣う形状となっている。保持部材１３、１４は、軸受けとして機能すると共に、軸部材１１、１２にトルクを付与する機能を果たしている。
【解決手段】ヒンジ機構１０は、第１、第２の軸部材１１、１２と、これらの軸部材を両側から挟み込む第１、第２の保持部材１３、１４と、保持部材を締め付ける固定部材１５および止め部材１６と、によって構成される。第１、第２の軸部材１１、１２は、回転軸となる、回転楕円体形状を有する回転楕円体部１１１、１２１と、筐体に接続される筐体連結部１１２、１２２と、回転楕円体部と筐体連結部とを連結する接続部１１３、１２３と、から構成される。保持部材１３、１４の回転楕円体部１１１、１２１との接触部は、回転楕円体部１１１、１２１の表面形状に倣う形状となっている。保持部材１３、１４は、軸受けとして機能すると共に、軸部材１１、１２にトルクを付与する機能を果たしている。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、携帯情報端末機に代表される折畳み型電子機器に搭載されるヒンジ機構に関し、特に構造の単純化を図り、これに付随して部品点数削減、小型化、外部負荷への強度向上を実現したヒンジ機構に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、その可搬性の高さから、表示部を配置した筐体と操作部を配置した筐体とが、ヒンジ機構により開閉可能に連結された、折り畳み型の携帯情報端末機が普及している。また、多機能化に伴う操作性向上のために、メール入力やカメラ撮影やWeb視聴やTV閲覧など使用するソフトウェア上の機能に応じてスタイル（筐体間の相対位置）が変化する携帯情報端末機が登場している。
【０００３】
上記のスタイルが変化する端末の内、図６Ａ、図６Ｂに示すような、端末可搬時には表示部１０１１を配置した第１の筐体１０１と、操作部１０２１を搭載した第２の筐体１０２とが表示部１０１１と操作部１０２１とを対向するように折畳める〔持ち運び状態、図６Ａ（ａ）〕とともに、Web閲覧やTV視聴やタッチパネル操作時には、持ち運び状態から筐体間の相対位置が３６０°開状態とし、表示部１０１１と操作部１０２１とを表に向けるようにして第１の筐体１０１と第２の筐体１０２とが折畳める〔３６０°開状態、図６Ｂ（ｄ）〕３６０°開くことが可能な情報端末１００が知られている。この情報端末では、図６Ａ（ａ）に示す閉状態から、第１の筐体１０１と第２の筐体１０２とをそれぞれ開閉軸５７、５８を中心として９０°ずつ開いて図６Ａ（ｂ）に示す１８０°開状態とし、更に図６Ｂ（ｃ）に示すように、一方の筐体例えば第２の筐体１０２を１８０°に開き続いて第１の筐体１０１を１８０°に向けて開いて、図Ｂ６（ｄ）に示す３６０°開状態とする。
３６０°開可能な情報端末１００は、第１の筐体１０１と第２の筐体１０２とが、一般的なヒンジ機構５０ａ、５０ｂおよび連結部材１０３にて連結されて構成されている。
【０００４】
次に、一般的なヒンジ機構について図７Ａ、図７Ｂを参照して説明する。図７Ａ（ａ）は一般的なヒンジ機構５０の斜視図、図７Ａ（ｂ）はその分解斜視図、図７Ｂ（ｃ）は、図７Ａ（ａ）のＫ−Ｋ線での断面で示す動作説明図である。ヒンジ機構５０は、回転動作時の軸となる軸部材５１と、軸部材５１の周囲に、軸部材５１に対して周回方向に空転する円筒状の第１の摺動部材５２と、摺動部材５２と当接するとともに軸部材５１と連動して回転する円筒状の第２の摺動部材５３と、摺動部材５３の摺動部材５２との当接面の反対面に当接する荷重発生源５４とが配置され、更に軸部材５１に対し周回方向に空転する筐体連結部材５５と、軸部材５１と連動して回転する連結部材５６を配置することで構成されている。ここで、筐体連結部材５５は、このヒンジ機構を第１、第２の筐体１０１、１０２と連結するために用いられ、また連結部材５６は、連結部材１０３と連結するために用いられる。あるいは、連結部材１０３の一部を構成する。また、軸部材５１が、開閉軸５７、５８に相当している。
【０００５】
軸部材５１を、例えば図７Ｂ（ｃ）のＳ方向に回転させると、摺動部材５３が軸部材５１と連動してＳ方向へ回転する。これに対し摺動部材５２は軸部材５１に対して空転するので、摺動部材５２と摺動部材５３とは摺動することとなる。更に荷重発生源５４から摺動部材５３へ荷重Ｐが加えられているので、摺動部材５２と摺動部材５３の間に大きな摩擦力が発生している。この摩擦力により、Ｓ方向とは逆方向に筐体の開閉位置を保持（仮止め）するトルクＴ（筐体位置保持トルク）が発生する。また、設計者は必要に応じて摺動部材５２と摺動部材５３との当接面に凸凹部を設け、回動位置で凸部と凹部が噛み合い筐体位置保持トルクＴが変動するようにすることもある。このトルクＴの変動が、利用者にクリック感や、筐体間の相対位置を固定するトルクと感じられ、携帯情報端末機の使用感を向上させることになる。なお、この種の一般的な構成のヒンジ機構は、例えば特許文献１などに記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００６−６４０００号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、上記したような従来の一般的なヒンジ機構では、部品製作上の観点から回転動作中心やトルク発生や筐体間連結といった作用を発生させる部品を個別に分け（６種類）、これを複数個用いてヒンジ機構を構成しており、この関係上、構成部品の種類および部品点数が多くなることや、構成部品の外部負荷への耐強度の関係からヒンジ機構の小型化に限界があること、逆に小型化を図ると外部負荷への強度が低下することといった課題が発生する。
【０００８】
この小型化への限界について敷衍するに、ヒンジ機構の構成部品には、落下衝撃や捻り、曲げ、荷重発生源からの荷重といった外部負荷からの影響による折れ、割れ、変形などの不具合を、各構成部品自体で防止するためにある程度の大きさが必要となる。例えば携帯情報端末向けの一般的なヒンジ機構で言えば、軸部材では、落下衝撃や捻り、曲げからの負荷に対する強度確保のために、最小でも１．５ｍｍ程度の径が、摺動部材では、落下衝撃や荷重発生源からの荷重に対する強度確保のために、軸部材を通す穴から径方向に１ｍｍずつ程度の肉厚を増した径（径で言えば軸部材の径に２ｍｍ加えた径）が必要となる。従って、一般的な携帯情報端末向けのヒンジ機構自体では、径方向の小型化の限界は３．５ｍｍ程度ということになる。
【０００９】
また、逆に強度低下について例を挙げるに、ヒンジ機構を小型化すると、ヒンジ機構の各構成部品のサイズが小さくなるので、サイズ縮小による部品自体の強度の低下や、外部負荷を受ける面積が低減したことによる圧力増大といった要因が発生し、構成部品単体の強度が低下する。これにより例えば、落下の衝撃荷重により軸部材が変形したり、荷重発生源の荷重により摺動部材が割れたりするといった不具合が発生し易くなる。
本発明の課題は、上述した従来技術の問題点を解決することであって、その目的は、構成部品の種類および点数を削減することができ、これに伴って小型化することができ、更に外部負荷への強度を向上させることができるヒンジ機構を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記の目的を達成するため、本発明によれば、開閉可能に連結された第１の筐体と第２の筐体を有する電子機器のそれらの二つの筐体を連結するヒンジ機構であって、
楕円の長軸または短軸を回転中心とする回転楕円体の形状を有する第１の回転楕円体部と、前記第１の回転楕円体部に直結されて形成された、前記第１の筐体と連結するための第１の筐体連結部とを有する第１の軸部材と、
前記第１の回転楕円体部と同一形状の第２の回転楕円体部と、前記第２の回転楕円体部に直結されて形成された、前記第２の筐体と連結するための第２の筐体連結部とを有する第２の軸部材と、
前記第１、第２の回転楕円体の前記回転中心が互いに平行となるように、前記第１、第２の回転楕円体部を前記回転中心の方向より押圧して前記第１の軸部材と前記第２の軸部材とを同時に保持する一対の保持部材と、
を含んで構成され、前記第１の回転楕円体部および前記第２の回転楕円体部をそれぞれ前記第１、第２の軸部材の回転軸とすることを特徴とするヒンジ機構、が提供される。
【００１１】
［作用］
軸部材は、その回転楕円体部が保持部材に当接して、これに保持されており、回転楕円体部を回転軸（ヒンジの回転軸となる）として回転可能になっている。そして、回転楕円体部の断面が楕円状であり、回転楕円体部が当接する保持部材の当接部が回転楕円体に倣う形状の開口部であることにより、軸部材の回転動作の周回方向以外に動くことが抑制され、各軸部材、各保持部材、延いては軸部材に連結される端末の筐体がグラついたり、ブレたりすることが抑制される。
【００１２】
また、軸部材を、つまり回転楕円体を回転させた際、保持部材は、回転楕円体部に対し保持力（図４のＰ）を発生している。このとき、保持力に対してある程度の角度を持った面である回転楕円体の表面が保持部材に当接していることにより、この保持力を面に受けながら回転している回転楕円体部の表面と保持部材の当接部には摩擦力が発生している。この摩擦力を基に回転方向とは反対方向にトルクが発生する。軸部材には筐体との連結部が設けてあるので、第１の筐体を第１の軸部材とを連結し、第２の筐体を第２の軸部材とを連結し、保持部材で第１の軸部材と第２の軸部材とを連結していることにより、第１の筐体と第２の筐体が連結されている。つまり、上記した課題解決手段により、安定した（構成部品がグラついたり、ブレたりすることなく）回転動作の軸、トルク発生、筐体間の連結といったヒンジ機構としての動作を、少ない部品点数により果たすことができる。本発明のヒンジ機構では、軸部材に回転動作の軸とトルク発生（摺動）と筐体連結といった機能を、保持部材にトルク発生（摺動および荷重発生）や軸受けといった機能を負わせており、各構成部品にヒンジとしての複数の作用を持たせているので、部品点数、種類を削減することができるのである。
また、ヒンジ機構に必要なトルクを軸部材（の回転楕円体部）と保持部材との接触により得ているので、トルク発生のための摺動部材を軸部材に配置する必要がない。これにより小型化が可能になる。
【００１３】
トルク発生のための摺動部である軸部材の当接部が回転楕円体部の表面であるので、従来のヒンジ機構の摺動部材に比べ、接触面積が広くなる。このため、外部負荷からの接触面に掛かる圧力を低減させることができ、構成部品の外部負荷への強度を向上させることができる。また、軸部材上に摺動部品を配置する必要がないので、軸部材を大きくすることができ、軸部材の強度を一層向上させることもできる。
【発明の効果】
【００１４】
本発明のヒンジ機構は、筐体連結部を有する二つの回転楕円体部をそれぞれ回転軸とし、それらを保持する（挟みこむ）保持部材が軸受とするものであるので、格別の摺動部材を用いることなく必要なトルクを得ることができ、従って構成部品の種類および点数を削減することができ、小型化を実現することができる。これにより、更に外部負荷に対する強度を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明のヒンジ機構の第１の実施の形態を示す斜視図と分解斜視図。
【図２】本発明の第１の実施の形態のヒンジ機構に用いられる第１、第２の軸部材の斜視図と断面図。
【図３】本発明の第１の実施の形態のヒンジ機構に用いられる第１、第２の保持部材の斜視図と断面図。
【図４】本発明の第１の実施の形態のヒンジ機構の動作を説明するための斜視図と断面図。
【図５】本発明の第２の実施の形態のヒンジ機構に用いられる第１の軸部材と第１の保持部材の斜視図と断面図。
【図６Ａ】従来のヒンジ機構を用いて構成された３６０°回動する携帯情報端末の開閉動作説明図（その１）。
【図６Ｂ】従来のヒンジ機構を用いて構成された３６０°回動する携帯情報端末の開閉動作説明図（その２）。
【図７Ａ】従来の一般的なヒンジ機構の斜視図と分解斜視図。
【図７Ｂ】従来の一般的なヒンジ機構の動作を説明するための断面図。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
次に、本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の実施の形態］
図１は、本発明の第１の実施の形態のヒンジ機構を示す斜視図と分解斜視図である。このヒンジ機構１０は、３６０°開くことのできる情報端末向けのものである。図１に示されるように、ヒンジ機構１０は、第１、第２の軸部材１１、１２と、これらの軸部材を挟み込んで保持する第１、第２の保持部材１３、１４と、第１の保持部材１３と第２の保持部材１４とを締め付ける一対の固定部材１５および止め部材１６とから構成されている。
【００１７】
第１の軸部材１１は、楕円の長軸を回転軸とする回転楕円体形状の回転楕円体部１１１と、例えば図６に示される情報端末の第１の筐体１０１に連結される筐体連結部１１２と、回転楕円体部１１１と筐体連結部１１２とを連結する接続部１１３とを有する。ここで、回転楕円体部１１１の中心線（楕円の長軸に相当する）と、筐体連結部１１２および接続部１１３を通る中心線とは直交している。同様に、第２の軸部材１２は、楕円の長軸を回転軸とする回転楕円体形状の回転楕円体部１２１と、例えば図６に示される情報端末の第２の筐体１０２に連結される筐体連結部１２２と、回転楕円体部１２１と筐体連結部１２２とを連結する接続部１２３とを有する。そして、回転楕円体部１２１の中心線と、筐体連結部１２２および接続部１２３を通る中心線とは直交している。
【００１８】
第１の軸部材１１と第２の軸部材１２とは、その回転楕円体部１１１と回転楕円体部１２１において、それぞれ二つの開口を有する第１、第２の保持部材１３、１４により挟み込まれる。そして、第１、第２の保持部材１３、１４は、一対の固定部材１５と止め部材１６を用いて締め付けられ、互いに平行となるように固定される。固定部材１５と止め部材１６とは例えば螺合により結合される。このとき、回転楕円体部１１１と回転楕円体部１２１との中心線は平行になされており、またそれぞれの中心線は、第１、第２の保持部材１３、１４に設けられた開口の中心と一致しており、回転楕円体部１１１と回転楕円体部１２１とは、第１、第２の保持部材１３、１４により軸支されている。第１、第２の軸部材１１、１２の回転楕円体部１１１と回転楕円体部１２１との表面は、第１、第２の保持部材１３、１４の開口の側面（図３の当接部１３１、１３２、１４１、１４２参照）と接触しており、固定部材１５と止め部材１６とによって第１、第２の保持部材１３、１４を締め付けることにより、回転楕円体部１１１と回転楕円体部１２１とに対して荷重（トルク）が発生するようになっている。ここで、止め部材１６は、固定部材１５の先端を保持部材１４にカシメることや溶接するなどの代替手段によりこれに固着することができるので、省略が可能である。
【００１９】
図２（ａ）は、第１の軸部材１１の斜視図であり、図２（ｂ）は図２（ａ）のＡ−Ａ線での断面図である。また図２（ｃ）は、第２の軸部材１２の斜視図であり、図２（ｄ）は図２（ｃ）のＢ−Ｂ線での断面図である。
図２（ｂ）において、Ｙは、図示された楕円の長軸である。第１の軸部材１１の回転楕円体部１１１は、図２（ｂ）に示される楕円の長軸Ｙを中心とした回転楕円体であるので、Ｙは、回転楕円体部１１１の中心線でもある。同様に、図２（ｄ）において、Ｙは、図示された楕円の長軸であり、かつ第２の軸部材１２の回転楕円体部１２１の中心線でもある。
【００２０】
図３（ａ）は、第１の保持部材１３の斜視図であり、図３（ｂ）は図３（ａ）のＣ−Ｃ線での断面図である。また、図３（ｃ）は、第２の保持部材１４の斜視図であり、図３（ｄ）は図３（ａ）のＤ−Ｄ線での断面図である。
図３（ａ）に示すように、第１の保持部材１３には、回転楕円体部１１１と回転楕円体部１２１とに係合する開口が開けられており、その開口の側面は、回転楕円体部１１１、１２１の表面に接触する当接部１３１、１３２になっている。図３（ｂ）に回転楕円体部１１１、１２１の、その中心線Ｙを通る断面を仮想的に点線にて示す。図３（ｂ）に示すように、第１の保持部材１３に開けられた回転楕円体部１１１、１２１と係合する開口は、係合する回転楕円体部に倣う形状に形成されており、従って、第１の保持部材１３の当接部１３１、１３２は、回転楕円体部１１１、１２１の表面に面接触することになる。そして、これらの部材がヒンジ機構に組み立てられたとき、保持部材１３に開けられた二つの開口の中心は、回転楕円体部１１１、１２１の中心線Ｙと一致することになる。
同様に、図３（ｃ）に示すように、第２の保持部材１４には、回転楕円体部１１１と回転楕円体部１２１とに係合する開口が開けられており、その開口の側面は、回転楕円体部１１１、１２１の表面に接触する当接部１４１、１４２になっている。図３（ｄ）に回転楕円体部１１１、１２１の、その中心線Ｙを通る断面を仮想的に点線にて示す。図３（ｄ）に示すように、第２の保持部材１４に開けられた回転楕円体部１１１、１２１と係合する開口は、回転楕円体に倣う形状に形成されており、従って、第２の保持部材１４の当接部１４１、１４２は、回転楕円体部１１１、１２１の表面と面接触することになる。これらの部材がヒンジ機構に組み立てられたとき、保持部材１４に開けられた二つの開口の中心は、回転楕円体部１１１、１２１の中心線Ｙと一致することになる。そして、保持部材１３、１４に保持された第１、第２の軸部材１１、１２が回動するとき、回転楕円体部１１１、１２１の中心線Ｙが回動の中心となる。
【００２１】
［動作の説明］
次に、図４を参照して第１の実施の形態のヒンジ機構の動作を説明する。図４（ａ）は、第１の実施の形態のヒンジ機構１０の斜視図であり、図４（ｂ）は、図４（ａ）のＥ−Ｅ線での断面図である。いま、ヒンジ機構１０の第１の軸部材１１を、その回転楕円体部１１１の中心線Ｙを回転中心として一方向（図の矢印Ｚ方向）に回転させようとすると、第１の保持部材１３の当接部１３１と第２の保持部材１４の当接部１４１とが、軸部材１１の回転楕円体部１１１の形状に倣う形状であることから、軸部材１１の回転楕円体部１１１は、第１、第２の保持部材１３、１４の当接部１３１、１４１と接触しつつＺ方向に摺動回転することになる。
【００２２】
ここで、第１の軸部材１１が、第１の保持部材１３と第２の保持部材１４に保持されている（挟み込まれている）ことにより、回転楕円体部１１１には、その中心線（Ｙ）と平行な方向に、保持（締め付け）荷重Ｐが発生している。回転楕円体部１１１は中心線を回転中心とする回転軸を構成しているが、これに接触する各保持部材の当接部１３１、１４１が回転楕円体形状をなしていることにより、この締め付け荷重Ｐを、回転楕円体部１１１は（つまり第１の軸部材１１は）その側面で受けることが可能になっている。ここに、第１の軸部材１１の回転楕円体部１１１と各保持部材の当接部１３１、１４１との間には摩擦力が発生する（接触面が荷重Ｐの方向に対して直交する成分を有しているため。）。この摩擦力により、回動方向（Ｚ方向）とは反対方向に、筐体間の位置を保持するトルクＴが発生する。このトルクＴの大きさとしては、保持（締め付け）荷重Ｐの大きさと、回転の中心と当接面との間の距離と、回転楕円体部１１１と各保持部材の当接部１３１、１４１との接触面の摩擦係数に依存する。また、上記したように、第１の軸部材１１の回転楕円体部１１１と各保持部材との当接面が面接触するようになっているので、軸部材１１の回転楕円体部１１１と保持部材１３、１４が安定して摺動し、トルクＴは安定して発生する。ここで、上記した保持（締め付け）荷重Ｐについて補足するに、この荷重は、各保持部材が剛体からなる場合は、固定部材１５と止め部材１６とが各保持部材を挟む圧力であり、各保持部材が弾性体である場合は、各保持部材が歪み、元に戻ろうとする復元力である。
【００２３】
また、第１の軸部材１１の回転楕円体部１１１と保持部材１３および１４の当接部１３１および１４１の形状が回転楕円体形状をしていることから（接触面が回転楕円体部の中心点に対して等距離にないから）、軸部材１１を回転方向以外の方向〔図４（ｂ）のＷ、Ｘ方向〕に動かそうとしても、軸部材１１の回転楕円体部１１１が各保持部材の当接部１３１、１４１と干渉するので、軸部材１１が第１の回転軸６を中心とした周回方向以外に動くことが抑制される（第１の軸部材１１や保持部材１３および１４が、延いてはこのヒンジに連結された情報端末の筐体がグラつくのを抑制することができる。）。以上、第１の軸部材１１について動作説明を行なったが、第２の軸部材１２についても同様である。
【００２４】
以上説明したように、本実施の形態のヒンジ機構によれば、筐体間の連結を行なって回動動作を行なうことによって筐体間の開閉が可能であるが、その回転動作時に各構成部品がグラついたり、ブレたりすることがなく、安定したトルクを発生させることが可能である。そして、各軸部材を１８０°回転させることにより、筐体を３６０°にまで開くことができ、かつ任意の角度の保持しておくことが可能である。
【００２５】
ところで、、第１の軸部材１１の回転楕円体部１１１および第２の軸部材１２の回転楕円体部１２１と各保持部材１３、１４の当接部の形状を変更したり、当接面の表面粗さを変更したりすることにより、第１の軸部材１１で発生するトルクと第２の軸部材１２上で発生するトルクを異ならせることができる。つまり、利用者が必要に応じて、第１の軸部材１１と第２の軸部材１２とで発生させるトルクの値をそれぞれ任意に調整可能であるということである。これにより、例えば第１の軸部材１１のトルクを小さく、第２の軸部材１２上のトルクを大きくして、筐体を動かした際に、最初に第１の軸部材１１が回転し、第１の軸部材１１の回転動作が完了したのち、第２の軸部材１２が回転するといった動作が可能となる。
【００２６】
［第２の実施の形態］
図５（ａ）は、本発明の第２の実施の形態のヒンジ機構において用いられる第１の軸部材２１の斜視図であり、図５（ｂ）は、図５（ａ）のＦ−Ｆ線での断面図である。また図５（ｃ）は、本発明の第２の実施の形態のヒンジ機構において用いられる第１の保持部材２３の斜視図であり、図５（ｄ）は、図５（ｃ）のＧ−Ｇ線での断面図である。第２の軸部材と第２の保持部材については、図示してなく、また特に説明することもないが、これらは、第１の軸部材ないし第１の保持部材と同等の構成を有するものである。本実施の形態のヒンジ機構は、第１の実施の形態の場合と同様に、３６０°回動可能な情報端末向けに用いられるものである。
【００２７】
図５（ａ）、（ｂ）に示すように、第１の軸部材２１は、第１の実施の形態と同様に、基本的に楕円の長軸を中心として回転させて形成した回転楕円体の形状を有する回転楕円体部２１１と、例えば図６に示される第１の筐体１０１に接続される筐体連結部２１２と、回転楕円体部２１１と筐体連結部２１２とを連結する接続部２１３とを有する。本実施の形態においては、回転楕円体部２１１には、回転楕円体部２１１の表面をオフセットさせた凹部２１１１が形成されている。凹部２１１１の表面もまた回転楕円体の形状をなしており、そして、凹部２１１１の表面形状は、回転楕円体部２１１のそれの一部と同等である。
【００２８】
図５（ｃ）、（ｄ）に示すように、第１の保持部材２３には、第１の軸部材２１と第２の軸部材の回転楕円体部を保持する開口が開けられており、その開口の側面は、回転楕円体部２１１の表面形状に倣う形状の当接部２３１、２３２になされている。ここで、当接部２３１、２３２には凸部２３１１、２３２１が形成されており、そして、凸部２３１１、２３２１の表面形状は、回転楕円体部２１１の凹部２１１１の表面形状に倣うものとなっている。
第１の保持部材２３は、これと同一形状の第２の保持部材と協働して、第１、第２の軸部材を挟み込み、荷重を加えつつこれらを保持する。このとき、第１、第２の保持部材の開口の中心は、第１、第２の軸部材の回転楕円体部の中心線と一致している。
【００２９】
次に、第２の実施の形態のヒンジ機構の動作について説明する。図５に示される軸部材および保持部材を用いて組み立てたヒンジ機構を搭載した情報端末において、第１の軸部材２１を、その回転楕円体部２１１の凹部２１１１以外の部分が、第１、第２の保持部材の凸部（２３１１）に当接している状態で回転させると、第１の実施の形態の場合と同様に、このヒンジ機構により筐体間の位置を保持するトルクＴが安定して発生する。
更に、第１の軸部材２１を回転させて、第１の軸部材２１の凹部２１１１と第１、第２の保持部材（２３）の凸部（２３１１）とが噛み合った場合は、上記の状態から保持荷重や当接状態が変化するので、発生するトルクの値が変動する。つまり、上記のように第１、第２の軸部材（２１）と第１、第２の保持部材（２３）当接面に凸部と凹部を設けることで、クリック感や、筐体間の相対位置を決めるトルクを発生させることができる。なお、凹部２１１１および凸部２３１１の広さを調整することで、クリック感や位置決めトルクを発生させる回転角度を調整できる。また、図面において軸部材２１側に凹部が、保持部材２３側に凸部が設けられているが、逆にして軸部材２１側に凸部が、保持部材２３側に凹部が設けられていてもよい。
【００３０】
以上、本発明の好ましい実施の形態に付いて説明したが、本発明はこれらの実施の形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において適宜の変更が可能なものである。例えば、実施の形態では、軸部材の回転軸となる回転楕円体部は、楕円の長軸を回転中心としたものであったが、短軸を回転中心とする回転楕円体部であってもよい。
【符号の説明】
【００３１】
１０、５０、５０ａ、５０ｂ ヒンジ機構
１１、２１ 第１の軸部材
１１１、１２１、２１１ 回転楕円体部
２１１１ 凹部
１１２、２１２ 筐体連結部
１１３、２１３ 接続部
１２ 第２の軸部材
１３、２３ 第１の保持部材
１３１、１３２、１４１、１４２、２３１、２３２ 当接部
２３１１、２３２１ 凸部
１４ 第２の保持部材
１５ 固定部材
１６ 止め部材
５１ 軸部材
５２、５３ 摺動部材
５４ 荷重発生源
５５ 筐体連結部材
５６ 連結部材
５７、５８ 開閉軸
Ｐ 荷重
Ｔ トルク
Ｙ 回転楕円体の中心線（楕円の長軸）
１００ 情報端末
１０１ 第１の筐体
１０１１ 表示部
１０２ 第２の筐体
１０２１ 操作部
１０３ 連結部材
【技術分野】
【０００１】
本発明は、携帯情報端末機に代表される折畳み型電子機器に搭載されるヒンジ機構に関し、特に構造の単純化を図り、これに付随して部品点数削減、小型化、外部負荷への強度向上を実現したヒンジ機構に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、その可搬性の高さから、表示部を配置した筐体と操作部を配置した筐体とが、ヒンジ機構により開閉可能に連結された、折り畳み型の携帯情報端末機が普及している。また、多機能化に伴う操作性向上のために、メール入力やカメラ撮影やWeb視聴やTV閲覧など使用するソフトウェア上の機能に応じてスタイル（筐体間の相対位置）が変化する携帯情報端末機が登場している。
【０００３】
上記のスタイルが変化する端末の内、図６Ａ、図６Ｂに示すような、端末可搬時には表示部１０１１を配置した第１の筐体１０１と、操作部１０２１を搭載した第２の筐体１０２とが表示部１０１１と操作部１０２１とを対向するように折畳める〔持ち運び状態、図６Ａ（ａ）〕とともに、Web閲覧やTV視聴やタッチパネル操作時には、持ち運び状態から筐体間の相対位置が３６０°開状態とし、表示部１０１１と操作部１０２１とを表に向けるようにして第１の筐体１０１と第２の筐体１０２とが折畳める〔３６０°開状態、図６Ｂ（ｄ）〕３６０°開くことが可能な情報端末１００が知られている。この情報端末では、図６Ａ（ａ）に示す閉状態から、第１の筐体１０１と第２の筐体１０２とをそれぞれ開閉軸５７、５８を中心として９０°ずつ開いて図６Ａ（ｂ）に示す１８０°開状態とし、更に図６Ｂ（ｃ）に示すように、一方の筐体例えば第２の筐体１０２を１８０°に開き続いて第１の筐体１０１を１８０°に向けて開いて、図Ｂ６（ｄ）に示す３６０°開状態とする。
３６０°開可能な情報端末１００は、第１の筐体１０１と第２の筐体１０２とが、一般的なヒンジ機構５０ａ、５０ｂおよび連結部材１０３にて連結されて構成されている。
【０００４】
次に、一般的なヒンジ機構について図７Ａ、図７Ｂを参照して説明する。図７Ａ（ａ）は一般的なヒンジ機構５０の斜視図、図７Ａ（ｂ）はその分解斜視図、図７Ｂ（ｃ）は、図７Ａ（ａ）のＫ−Ｋ線での断面で示す動作説明図である。ヒンジ機構５０は、回転動作時の軸となる軸部材５１と、軸部材５１の周囲に、軸部材５１に対して周回方向に空転する円筒状の第１の摺動部材５２と、摺動部材５２と当接するとともに軸部材５１と連動して回転する円筒状の第２の摺動部材５３と、摺動部材５３の摺動部材５２との当接面の反対面に当接する荷重発生源５４とが配置され、更に軸部材５１に対し周回方向に空転する筐体連結部材５５と、軸部材５１と連動して回転する連結部材５６を配置することで構成されている。ここで、筐体連結部材５５は、このヒンジ機構を第１、第２の筐体１０１、１０２と連結するために用いられ、また連結部材５６は、連結部材１０３と連結するために用いられる。あるいは、連結部材１０３の一部を構成する。また、軸部材５１が、開閉軸５７、５８に相当している。
【０００５】
軸部材５１を、例えば図７Ｂ（ｃ）のＳ方向に回転させると、摺動部材５３が軸部材５１と連動してＳ方向へ回転する。これに対し摺動部材５２は軸部材５１に対して空転するので、摺動部材５２と摺動部材５３とは摺動することとなる。更に荷重発生源５４から摺動部材５３へ荷重Ｐが加えられているので、摺動部材５２と摺動部材５３の間に大きな摩擦力が発生している。この摩擦力により、Ｓ方向とは逆方向に筐体の開閉位置を保持（仮止め）するトルクＴ（筐体位置保持トルク）が発生する。また、設計者は必要に応じて摺動部材５２と摺動部材５３との当接面に凸凹部を設け、回動位置で凸部と凹部が噛み合い筐体位置保持トルクＴが変動するようにすることもある。このトルクＴの変動が、利用者にクリック感や、筐体間の相対位置を固定するトルクと感じられ、携帯情報端末機の使用感を向上させることになる。なお、この種の一般的な構成のヒンジ機構は、例えば特許文献１などに記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００６−６４０００号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、上記したような従来の一般的なヒンジ機構では、部品製作上の観点から回転動作中心やトルク発生や筐体間連結といった作用を発生させる部品を個別に分け（６種類）、これを複数個用いてヒンジ機構を構成しており、この関係上、構成部品の種類および部品点数が多くなることや、構成部品の外部負荷への耐強度の関係からヒンジ機構の小型化に限界があること、逆に小型化を図ると外部負荷への強度が低下することといった課題が発生する。
【０００８】
この小型化への限界について敷衍するに、ヒンジ機構の構成部品には、落下衝撃や捻り、曲げ、荷重発生源からの荷重といった外部負荷からの影響による折れ、割れ、変形などの不具合を、各構成部品自体で防止するためにある程度の大きさが必要となる。例えば携帯情報端末向けの一般的なヒンジ機構で言えば、軸部材では、落下衝撃や捻り、曲げからの負荷に対する強度確保のために、最小でも１．５ｍｍ程度の径が、摺動部材では、落下衝撃や荷重発生源からの荷重に対する強度確保のために、軸部材を通す穴から径方向に１ｍｍずつ程度の肉厚を増した径（径で言えば軸部材の径に２ｍｍ加えた径）が必要となる。従って、一般的な携帯情報端末向けのヒンジ機構自体では、径方向の小型化の限界は３．５ｍｍ程度ということになる。
【０００９】
また、逆に強度低下について例を挙げるに、ヒンジ機構を小型化すると、ヒンジ機構の各構成部品のサイズが小さくなるので、サイズ縮小による部品自体の強度の低下や、外部負荷を受ける面積が低減したことによる圧力増大といった要因が発生し、構成部品単体の強度が低下する。これにより例えば、落下の衝撃荷重により軸部材が変形したり、荷重発生源の荷重により摺動部材が割れたりするといった不具合が発生し易くなる。
本発明の課題は、上述した従来技術の問題点を解決することであって、その目的は、構成部品の種類および点数を削減することができ、これに伴って小型化することができ、更に外部負荷への強度を向上させることができるヒンジ機構を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記の目的を達成するため、本発明によれば、開閉可能に連結された第１の筐体と第２の筐体を有する電子機器のそれらの二つの筐体を連結するヒンジ機構であって、
楕円の長軸または短軸を回転中心とする回転楕円体の形状を有する第１の回転楕円体部と、前記第１の回転楕円体部に直結されて形成された、前記第１の筐体と連結するための第１の筐体連結部とを有する第１の軸部材と、
前記第１の回転楕円体部と同一形状の第２の回転楕円体部と、前記第２の回転楕円体部に直結されて形成された、前記第２の筐体と連結するための第２の筐体連結部とを有する第２の軸部材と、
前記第１、第２の回転楕円体の前記回転中心が互いに平行となるように、前記第１、第２の回転楕円体部を前記回転中心の方向より押圧して前記第１の軸部材と前記第２の軸部材とを同時に保持する一対の保持部材と、
を含んで構成され、前記第１の回転楕円体部および前記第２の回転楕円体部をそれぞれ前記第１、第２の軸部材の回転軸とすることを特徴とするヒンジ機構、が提供される。
【００１１】
［作用］
軸部材は、その回転楕円体部が保持部材に当接して、これに保持されており、回転楕円体部を回転軸（ヒンジの回転軸となる）として回転可能になっている。そして、回転楕円体部の断面が楕円状であり、回転楕円体部が当接する保持部材の当接部が回転楕円体に倣う形状の開口部であることにより、軸部材の回転動作の周回方向以外に動くことが抑制され、各軸部材、各保持部材、延いては軸部材に連結される端末の筐体がグラついたり、ブレたりすることが抑制される。
【００１２】
また、軸部材を、つまり回転楕円体を回転させた際、保持部材は、回転楕円体部に対し保持力（図４のＰ）を発生している。このとき、保持力に対してある程度の角度を持った面である回転楕円体の表面が保持部材に当接していることにより、この保持力を面に受けながら回転している回転楕円体部の表面と保持部材の当接部には摩擦力が発生している。この摩擦力を基に回転方向とは反対方向にトルクが発生する。軸部材には筐体との連結部が設けてあるので、第１の筐体を第１の軸部材とを連結し、第２の筐体を第２の軸部材とを連結し、保持部材で第１の軸部材と第２の軸部材とを連結していることにより、第１の筐体と第２の筐体が連結されている。つまり、上記した課題解決手段により、安定した（構成部品がグラついたり、ブレたりすることなく）回転動作の軸、トルク発生、筐体間の連結といったヒンジ機構としての動作を、少ない部品点数により果たすことができる。本発明のヒンジ機構では、軸部材に回転動作の軸とトルク発生（摺動）と筐体連結といった機能を、保持部材にトルク発生（摺動および荷重発生）や軸受けといった機能を負わせており、各構成部品にヒンジとしての複数の作用を持たせているので、部品点数、種類を削減することができるのである。
また、ヒンジ機構に必要なトルクを軸部材（の回転楕円体部）と保持部材との接触により得ているので、トルク発生のための摺動部材を軸部材に配置する必要がない。これにより小型化が可能になる。
【００１３】
トルク発生のための摺動部である軸部材の当接部が回転楕円体部の表面であるので、従来のヒンジ機構の摺動部材に比べ、接触面積が広くなる。このため、外部負荷からの接触面に掛かる圧力を低減させることができ、構成部品の外部負荷への強度を向上させることができる。また、軸部材上に摺動部品を配置する必要がないので、軸部材を大きくすることができ、軸部材の強度を一層向上させることもできる。
【発明の効果】
【００１４】
本発明のヒンジ機構は、筐体連結部を有する二つの回転楕円体部をそれぞれ回転軸とし、それらを保持する（挟みこむ）保持部材が軸受とするものであるので、格別の摺動部材を用いることなく必要なトルクを得ることができ、従って構成部品の種類および点数を削減することができ、小型化を実現することができる。これにより、更に外部負荷に対する強度を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明のヒンジ機構の第１の実施の形態を示す斜視図と分解斜視図。
【図２】本発明の第１の実施の形態のヒンジ機構に用いられる第１、第２の軸部材の斜視図と断面図。
【図３】本発明の第１の実施の形態のヒンジ機構に用いられる第１、第２の保持部材の斜視図と断面図。
【図４】本発明の第１の実施の形態のヒンジ機構の動作を説明するための斜視図と断面図。
【図５】本発明の第２の実施の形態のヒンジ機構に用いられる第１の軸部材と第１の保持部材の斜視図と断面図。
【図６Ａ】従来のヒンジ機構を用いて構成された３６０°回動する携帯情報端末の開閉動作説明図（その１）。
【図６Ｂ】従来のヒンジ機構を用いて構成された３６０°回動する携帯情報端末の開閉動作説明図（その２）。
【図７Ａ】従来の一般的なヒンジ機構の斜視図と分解斜視図。
【図７Ｂ】従来の一般的なヒンジ機構の動作を説明するための断面図。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
次に、本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の実施の形態］
図１は、本発明の第１の実施の形態のヒンジ機構を示す斜視図と分解斜視図である。このヒンジ機構１０は、３６０°開くことのできる情報端末向けのものである。図１に示されるように、ヒンジ機構１０は、第１、第２の軸部材１１、１２と、これらの軸部材を挟み込んで保持する第１、第２の保持部材１３、１４と、第１の保持部材１３と第２の保持部材１４とを締め付ける一対の固定部材１５および止め部材１６とから構成されている。
【００１７】
第１の軸部材１１は、楕円の長軸を回転軸とする回転楕円体形状の回転楕円体部１１１と、例えば図６に示される情報端末の第１の筐体１０１に連結される筐体連結部１１２と、回転楕円体部１１１と筐体連結部１１２とを連結する接続部１１３とを有する。ここで、回転楕円体部１１１の中心線（楕円の長軸に相当する）と、筐体連結部１１２および接続部１１３を通る中心線とは直交している。同様に、第２の軸部材１２は、楕円の長軸を回転軸とする回転楕円体形状の回転楕円体部１２１と、例えば図６に示される情報端末の第２の筐体１０２に連結される筐体連結部１２２と、回転楕円体部１２１と筐体連結部１２２とを連結する接続部１２３とを有する。そして、回転楕円体部１２１の中心線と、筐体連結部１２２および接続部１２３を通る中心線とは直交している。
【００１８】
第１の軸部材１１と第２の軸部材１２とは、その回転楕円体部１１１と回転楕円体部１２１において、それぞれ二つの開口を有する第１、第２の保持部材１３、１４により挟み込まれる。そして、第１、第２の保持部材１３、１４は、一対の固定部材１５と止め部材１６を用いて締め付けられ、互いに平行となるように固定される。固定部材１５と止め部材１６とは例えば螺合により結合される。このとき、回転楕円体部１１１と回転楕円体部１２１との中心線は平行になされており、またそれぞれの中心線は、第１、第２の保持部材１３、１４に設けられた開口の中心と一致しており、回転楕円体部１１１と回転楕円体部１２１とは、第１、第２の保持部材１３、１４により軸支されている。第１、第２の軸部材１１、１２の回転楕円体部１１１と回転楕円体部１２１との表面は、第１、第２の保持部材１３、１４の開口の側面（図３の当接部１３１、１３２、１４１、１４２参照）と接触しており、固定部材１５と止め部材１６とによって第１、第２の保持部材１３、１４を締め付けることにより、回転楕円体部１１１と回転楕円体部１２１とに対して荷重（トルク）が発生するようになっている。ここで、止め部材１６は、固定部材１５の先端を保持部材１４にカシメることや溶接するなどの代替手段によりこれに固着することができるので、省略が可能である。
【００１９】
図２（ａ）は、第１の軸部材１１の斜視図であり、図２（ｂ）は図２（ａ）のＡ−Ａ線での断面図である。また図２（ｃ）は、第２の軸部材１２の斜視図であり、図２（ｄ）は図２（ｃ）のＢ−Ｂ線での断面図である。
図２（ｂ）において、Ｙは、図示された楕円の長軸である。第１の軸部材１１の回転楕円体部１１１は、図２（ｂ）に示される楕円の長軸Ｙを中心とした回転楕円体であるので、Ｙは、回転楕円体部１１１の中心線でもある。同様に、図２（ｄ）において、Ｙは、図示された楕円の長軸であり、かつ第２の軸部材１２の回転楕円体部１２１の中心線でもある。
【００２０】
図３（ａ）は、第１の保持部材１３の斜視図であり、図３（ｂ）は図３（ａ）のＣ−Ｃ線での断面図である。また、図３（ｃ）は、第２の保持部材１４の斜視図であり、図３（ｄ）は図３（ａ）のＤ−Ｄ線での断面図である。
図３（ａ）に示すように、第１の保持部材１３には、回転楕円体部１１１と回転楕円体部１２１とに係合する開口が開けられており、その開口の側面は、回転楕円体部１１１、１２１の表面に接触する当接部１３１、１３２になっている。図３（ｂ）に回転楕円体部１１１、１２１の、その中心線Ｙを通る断面を仮想的に点線にて示す。図３（ｂ）に示すように、第１の保持部材１３に開けられた回転楕円体部１１１、１２１と係合する開口は、係合する回転楕円体部に倣う形状に形成されており、従って、第１の保持部材１３の当接部１３１、１３２は、回転楕円体部１１１、１２１の表面に面接触することになる。そして、これらの部材がヒンジ機構に組み立てられたとき、保持部材１３に開けられた二つの開口の中心は、回転楕円体部１１１、１２１の中心線Ｙと一致することになる。
同様に、図３（ｃ）に示すように、第２の保持部材１４には、回転楕円体部１１１と回転楕円体部１２１とに係合する開口が開けられており、その開口の側面は、回転楕円体部１１１、１２１の表面に接触する当接部１４１、１４２になっている。図３（ｄ）に回転楕円体部１１１、１２１の、その中心線Ｙを通る断面を仮想的に点線にて示す。図３（ｄ）に示すように、第２の保持部材１４に開けられた回転楕円体部１１１、１２１と係合する開口は、回転楕円体に倣う形状に形成されており、従って、第２の保持部材１４の当接部１４１、１４２は、回転楕円体部１１１、１２１の表面と面接触することになる。これらの部材がヒンジ機構に組み立てられたとき、保持部材１４に開けられた二つの開口の中心は、回転楕円体部１１１、１２１の中心線Ｙと一致することになる。そして、保持部材１３、１４に保持された第１、第２の軸部材１１、１２が回動するとき、回転楕円体部１１１、１２１の中心線Ｙが回動の中心となる。
【００２１】
［動作の説明］
次に、図４を参照して第１の実施の形態のヒンジ機構の動作を説明する。図４（ａ）は、第１の実施の形態のヒンジ機構１０の斜視図であり、図４（ｂ）は、図４（ａ）のＥ−Ｅ線での断面図である。いま、ヒンジ機構１０の第１の軸部材１１を、その回転楕円体部１１１の中心線Ｙを回転中心として一方向（図の矢印Ｚ方向）に回転させようとすると、第１の保持部材１３の当接部１３１と第２の保持部材１４の当接部１４１とが、軸部材１１の回転楕円体部１１１の形状に倣う形状であることから、軸部材１１の回転楕円体部１１１は、第１、第２の保持部材１３、１４の当接部１３１、１４１と接触しつつＺ方向に摺動回転することになる。
【００２２】
ここで、第１の軸部材１１が、第１の保持部材１３と第２の保持部材１４に保持されている（挟み込まれている）ことにより、回転楕円体部１１１には、その中心線（Ｙ）と平行な方向に、保持（締め付け）荷重Ｐが発生している。回転楕円体部１１１は中心線を回転中心とする回転軸を構成しているが、これに接触する各保持部材の当接部１３１、１４１が回転楕円体形状をなしていることにより、この締め付け荷重Ｐを、回転楕円体部１１１は（つまり第１の軸部材１１は）その側面で受けることが可能になっている。ここに、第１の軸部材１１の回転楕円体部１１１と各保持部材の当接部１３１、１４１との間には摩擦力が発生する（接触面が荷重Ｐの方向に対して直交する成分を有しているため。）。この摩擦力により、回動方向（Ｚ方向）とは反対方向に、筐体間の位置を保持するトルクＴが発生する。このトルクＴの大きさとしては、保持（締め付け）荷重Ｐの大きさと、回転の中心と当接面との間の距離と、回転楕円体部１１１と各保持部材の当接部１３１、１４１との接触面の摩擦係数に依存する。また、上記したように、第１の軸部材１１の回転楕円体部１１１と各保持部材との当接面が面接触するようになっているので、軸部材１１の回転楕円体部１１１と保持部材１３、１４が安定して摺動し、トルクＴは安定して発生する。ここで、上記した保持（締め付け）荷重Ｐについて補足するに、この荷重は、各保持部材が剛体からなる場合は、固定部材１５と止め部材１６とが各保持部材を挟む圧力であり、各保持部材が弾性体である場合は、各保持部材が歪み、元に戻ろうとする復元力である。
【００２３】
また、第１の軸部材１１の回転楕円体部１１１と保持部材１３および１４の当接部１３１および１４１の形状が回転楕円体形状をしていることから（接触面が回転楕円体部の中心点に対して等距離にないから）、軸部材１１を回転方向以外の方向〔図４（ｂ）のＷ、Ｘ方向〕に動かそうとしても、軸部材１１の回転楕円体部１１１が各保持部材の当接部１３１、１４１と干渉するので、軸部材１１が第１の回転軸６を中心とした周回方向以外に動くことが抑制される（第１の軸部材１１や保持部材１３および１４が、延いてはこのヒンジに連結された情報端末の筐体がグラつくのを抑制することができる。）。以上、第１の軸部材１１について動作説明を行なったが、第２の軸部材１２についても同様である。
【００２４】
以上説明したように、本実施の形態のヒンジ機構によれば、筐体間の連結を行なって回動動作を行なうことによって筐体間の開閉が可能であるが、その回転動作時に各構成部品がグラついたり、ブレたりすることがなく、安定したトルクを発生させることが可能である。そして、各軸部材を１８０°回転させることにより、筐体を３６０°にまで開くことができ、かつ任意の角度の保持しておくことが可能である。
【００２５】
ところで、、第１の軸部材１１の回転楕円体部１１１および第２の軸部材１２の回転楕円体部１２１と各保持部材１３、１４の当接部の形状を変更したり、当接面の表面粗さを変更したりすることにより、第１の軸部材１１で発生するトルクと第２の軸部材１２上で発生するトルクを異ならせることができる。つまり、利用者が必要に応じて、第１の軸部材１１と第２の軸部材１２とで発生させるトルクの値をそれぞれ任意に調整可能であるということである。これにより、例えば第１の軸部材１１のトルクを小さく、第２の軸部材１２上のトルクを大きくして、筐体を動かした際に、最初に第１の軸部材１１が回転し、第１の軸部材１１の回転動作が完了したのち、第２の軸部材１２が回転するといった動作が可能となる。
【００２６】
［第２の実施の形態］
図５（ａ）は、本発明の第２の実施の形態のヒンジ機構において用いられる第１の軸部材２１の斜視図であり、図５（ｂ）は、図５（ａ）のＦ−Ｆ線での断面図である。また図５（ｃ）は、本発明の第２の実施の形態のヒンジ機構において用いられる第１の保持部材２３の斜視図であり、図５（ｄ）は、図５（ｃ）のＧ−Ｇ線での断面図である。第２の軸部材と第２の保持部材については、図示してなく、また特に説明することもないが、これらは、第１の軸部材ないし第１の保持部材と同等の構成を有するものである。本実施の形態のヒンジ機構は、第１の実施の形態の場合と同様に、３６０°回動可能な情報端末向けに用いられるものである。
【００２７】
図５（ａ）、（ｂ）に示すように、第１の軸部材２１は、第１の実施の形態と同様に、基本的に楕円の長軸を中心として回転させて形成した回転楕円体の形状を有する回転楕円体部２１１と、例えば図６に示される第１の筐体１０１に接続される筐体連結部２１２と、回転楕円体部２１１と筐体連結部２１２とを連結する接続部２１３とを有する。本実施の形態においては、回転楕円体部２１１には、回転楕円体部２１１の表面をオフセットさせた凹部２１１１が形成されている。凹部２１１１の表面もまた回転楕円体の形状をなしており、そして、凹部２１１１の表面形状は、回転楕円体部２１１のそれの一部と同等である。
【００２８】
図５（ｃ）、（ｄ）に示すように、第１の保持部材２３には、第１の軸部材２１と第２の軸部材の回転楕円体部を保持する開口が開けられており、その開口の側面は、回転楕円体部２１１の表面形状に倣う形状の当接部２３１、２３２になされている。ここで、当接部２３１、２３２には凸部２３１１、２３２１が形成されており、そして、凸部２３１１、２３２１の表面形状は、回転楕円体部２１１の凹部２１１１の表面形状に倣うものとなっている。
第１の保持部材２３は、これと同一形状の第２の保持部材と協働して、第１、第２の軸部材を挟み込み、荷重を加えつつこれらを保持する。このとき、第１、第２の保持部材の開口の中心は、第１、第２の軸部材の回転楕円体部の中心線と一致している。
【００２９】
次に、第２の実施の形態のヒンジ機構の動作について説明する。図５に示される軸部材および保持部材を用いて組み立てたヒンジ機構を搭載した情報端末において、第１の軸部材２１を、その回転楕円体部２１１の凹部２１１１以外の部分が、第１、第２の保持部材の凸部（２３１１）に当接している状態で回転させると、第１の実施の形態の場合と同様に、このヒンジ機構により筐体間の位置を保持するトルクＴが安定して発生する。
更に、第１の軸部材２１を回転させて、第１の軸部材２１の凹部２１１１と第１、第２の保持部材（２３）の凸部（２３１１）とが噛み合った場合は、上記の状態から保持荷重や当接状態が変化するので、発生するトルクの値が変動する。つまり、上記のように第１、第２の軸部材（２１）と第１、第２の保持部材（２３）当接面に凸部と凹部を設けることで、クリック感や、筐体間の相対位置を決めるトルクを発生させることができる。なお、凹部２１１１および凸部２３１１の広さを調整することで、クリック感や位置決めトルクを発生させる回転角度を調整できる。また、図面において軸部材２１側に凹部が、保持部材２３側に凸部が設けられているが、逆にして軸部材２１側に凸部が、保持部材２３側に凹部が設けられていてもよい。
【００３０】
以上、本発明の好ましい実施の形態に付いて説明したが、本発明はこれらの実施の形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において適宜の変更が可能なものである。例えば、実施の形態では、軸部材の回転軸となる回転楕円体部は、楕円の長軸を回転中心としたものであったが、短軸を回転中心とする回転楕円体部であってもよい。
【符号の説明】
【００３１】
１０、５０、５０ａ、５０ｂ ヒンジ機構
１１、２１ 第１の軸部材
１１１、１２１、２１１ 回転楕円体部
２１１１ 凹部
１１２、２１２ 筐体連結部
１１３、２１３ 接続部
１２ 第２の軸部材
１３、２３ 第１の保持部材
１３１、１３２、１４１、１４２、２３１、２３２ 当接部
２３１１、２３２１ 凸部
１４ 第２の保持部材
１５ 固定部材
１６ 止め部材
５１ 軸部材
５２、５３ 摺動部材
５４ 荷重発生源
５５ 筐体連結部材
５６ 連結部材
５７、５８ 開閉軸
Ｐ 荷重
Ｔ トルク
Ｙ 回転楕円体の中心線（楕円の長軸）
１００ 情報端末
１０１ 第１の筐体
１０１１ 表示部
１０２ 第２の筐体
１０２１ 操作部
１０３ 連結部材
【特許請求の範囲】
【請求項１】
開閉可能に連結された第１の筐体と第２の筐体を有する電子機器のそれらの二つの筐体を連結するヒンジ機構であって、
楕円の長軸または短軸を回転中心とする回転楕円体の形状を有する第１の回転楕円体部と、前記第１の回転楕円体部に直結されて形成された、前記第１の筐体と連結するための第１の筐体連結部とを有する第１の軸部材と、
前記第１の回転楕円体部と同一形状の第２の回転楕円体部と、前記第２の回転楕円体部に直結されて形成された、前記第２の筐体と連結するための第２の筐体連結部とを有する第２の軸部材と、
前記第１、第２の回転楕円体の前記回転中心が互いに平行となるように、前記第１、第２の回転楕円体部を前記回転中心の方向より押圧して前記第１の軸部材と前記第２の軸部材とを同時に保持する一対の保持部材と、
を含んで構成され、前記第１の回転楕円体部および前記第２の回転楕円体部をそれぞれ前記第１、第２の軸部材の回転軸とすることを特徴とするヒンジ機構。
【請求項２】
前記保持部材の前記第１、第２の回転楕円体部との当接部は、前記第１、第２の回転楕円体と面接触するように、回転楕円体に倣う形状に開口された開口の壁面であることを特徴とする請求項１に記載のヒンジ機構。
【請求項３】
二つの前記保持部材間には、両者を締結する連結部材が設置されており、その締結力によって回転体の回転トルクが調整されていることを特徴とするヒ請求項１または２に記載のヒンジ機構。
【請求項４】
前記第１の回転楕円体部の回転中心と前記第１の軸部材の中心線とが直交し、前記第２の回転楕円体部の回転中心と前記第２の軸部材の中心線とが直交していることを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載のヒンジ機構。
【請求項５】
前記第１の回転楕円体部もしくは前記第２の回転楕円体部の表面に凹部もしくは凸部を設け、前記保持部材の前記回転楕円体部と当接する面に凸部もしくは凹部を設けたことを特徴とする請求項１から４のいずれかに記載のヒンジ機構。
【請求項６】
前記第１の回転楕円体部もしくは前記第２の回転楕円体部の凹部もしくは凸部の表面は回転楕円体の一部をなしており、前記保持部材の前記回転楕円体部と当接する面に設けた凸部もしくは凹部の表面は回転楕円体に倣う形状をなしていることを特徴とする請求項５に記載のヒンジ機構。
【請求項７】
前記請求項１から６のいずれかに記載されたヒンジ機構を配置したことを特徴とする電子機器。
【請求項８】
前記第１の筐体と前記第２の筐体とを０°〜３６０°の角度に開くことができることを特徴とする請求項７に記載の電子機器。
【請求項９】
前記第１の回転楕円体および前記第２の回転楕円体に作用するトルクにより前記第１の筐体と前記第２の筐体とを任意の角度に開いた状態に保持できることを特徴とする請求項７または８に記載の電子機器。
【請求項１】
開閉可能に連結された第１の筐体と第２の筐体を有する電子機器のそれらの二つの筐体を連結するヒンジ機構であって、
楕円の長軸または短軸を回転中心とする回転楕円体の形状を有する第１の回転楕円体部と、前記第１の回転楕円体部に直結されて形成された、前記第１の筐体と連結するための第１の筐体連結部とを有する第１の軸部材と、
前記第１の回転楕円体部と同一形状の第２の回転楕円体部と、前記第２の回転楕円体部に直結されて形成された、前記第２の筐体と連結するための第２の筐体連結部とを有する第２の軸部材と、
前記第１、第２の回転楕円体の前記回転中心が互いに平行となるように、前記第１、第２の回転楕円体部を前記回転中心の方向より押圧して前記第１の軸部材と前記第２の軸部材とを同時に保持する一対の保持部材と、
を含んで構成され、前記第１の回転楕円体部および前記第２の回転楕円体部をそれぞれ前記第１、第２の軸部材の回転軸とすることを特徴とするヒンジ機構。
【請求項２】
前記保持部材の前記第１、第２の回転楕円体部との当接部は、前記第１、第２の回転楕円体と面接触するように、回転楕円体に倣う形状に開口された開口の壁面であることを特徴とする請求項１に記載のヒンジ機構。
【請求項３】
二つの前記保持部材間には、両者を締結する連結部材が設置されており、その締結力によって回転体の回転トルクが調整されていることを特徴とするヒ請求項１または２に記載のヒンジ機構。
【請求項４】
前記第１の回転楕円体部の回転中心と前記第１の軸部材の中心線とが直交し、前記第２の回転楕円体部の回転中心と前記第２の軸部材の中心線とが直交していることを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載のヒンジ機構。
【請求項５】
前記第１の回転楕円体部もしくは前記第２の回転楕円体部の表面に凹部もしくは凸部を設け、前記保持部材の前記回転楕円体部と当接する面に凸部もしくは凹部を設けたことを特徴とする請求項１から４のいずれかに記載のヒンジ機構。
【請求項６】
前記第１の回転楕円体部もしくは前記第２の回転楕円体部の凹部もしくは凸部の表面は回転楕円体の一部をなしており、前記保持部材の前記回転楕円体部と当接する面に設けた凸部もしくは凹部の表面は回転楕円体に倣う形状をなしていることを特徴とする請求項５に記載のヒンジ機構。
【請求項７】
前記請求項１から６のいずれかに記載されたヒンジ機構を配置したことを特徴とする電子機器。
【請求項８】
前記第１の筐体と前記第２の筐体とを０°〜３６０°の角度に開くことができることを特徴とする請求項７に記載の電子機器。
【請求項９】
前記第１の回転楕円体および前記第２の回転楕円体に作用するトルクにより前記第１の筐体と前記第２の筐体とを任意の角度に開いた状態に保持できることを特徴とする請求項７または８に記載の電子機器。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６Ａ】
【図６Ｂ】
【図７Ａ】
【図７Ｂ】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６Ａ】
【図６Ｂ】
【図７Ａ】
【図７Ｂ】
【公開番号】特開２０１０−２２３３８５（Ｐ２０１０−２２３３８５Ａ）
【公開日】平成２２年１０月７日（２０１０．１０．７）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−７３０９０（Ｐ２００９−７３０９０）
【出願日】平成２１年３月２５日（２００９．３．２５）
【出願人】（０００００４２３７）日本電気株式会社 (19,353)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２２年１０月７日（２０１０．１０．７）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年３月２５日（２００９．３．２５）
【出願人】（０００００４２３７）日本電気株式会社 (19,353)
【Ｆターム（参考）】
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