ポータブル電子機器
【課題】蓋体の重量に係らず蓋体を容易に持ち上げて開くことができると共に、蓋体を所定の開閉位置に停止させて保持できるポータブル電子機器を提供する。
【解決手段】入力操作部が設けられている本体３と、表示ユニットが設けられている蓋体２と、本体３に対して蓋体２を開閉可能に連結するために、蓋体２に固定される回転軸５１、及び本体３に固定され回転軸５１が回転可能に嵌め合わされる支持部材５２から構成されているヒンジ機構５と、永久磁石６１及び電磁石６２を有し、電磁石６２が通電時には永久磁石６１に対して反発力が発生して回転軸５１が回転可能状態になり、電磁石６２が非通電時には永久磁石６１の吸引力により当該電磁石６２が吸引されることで回転軸５１に蓋体２に作用する開閉トルクが生じるように、永久磁石６１及び電磁石６２が回転軸５１に対して配置されている電磁機構６とを備えている。
【解決手段】入力操作部が設けられている本体３と、表示ユニットが設けられている蓋体２と、本体３に対して蓋体２を開閉可能に連結するために、蓋体２に固定される回転軸５１、及び本体３に固定され回転軸５１が回転可能に嵌め合わされる支持部材５２から構成されているヒンジ機構５と、永久磁石６１及び電磁石６２を有し、電磁石６２が通電時には永久磁石６１に対して反発力が発生して回転軸５１が回転可能状態になり、電磁石６２が非通電時には永久磁石６１の吸引力により当該電磁石６２が吸引されることで回転軸５１に蓋体２に作用する開閉トルクが生じるように、永久磁石６１及び電磁石６２が回転軸５１に対して配置されている電磁機構６とを備えている。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、入力操作部が設けられている本体と、ディスプレイが設けられている蓋体とを、相対的に開閉可能に連結するヒンジ機構を備えたポータブル電子機器に係り、特に開閉トルクを制御可能にしたポータブル電子機器に関する。
【背景技術】
【０００２】
図４は、ノートブック型パーソナル・コンピュータ（以下、明細書中において「ノートＰＣ」と言う。）を示す図で、（Ａ）はノートＰＣの全体斜視図、（Ｂ）はヒンジ機構の斜視図、（Ｃ）はヒンジ機構の平面図である。このノートＰＣ１は図４（Ａ）に示すように、利用者に情報を表示する液晶表示等から成る表示ユニット２１が組み込まれた蓋体２と、利用者が情報を入力するキーボード３１が組み込まれた本体３と、本体３に対して蓋体２を開閉可能に連結するヒンジ機構ＨＭとを備えている。
【０００３】
ヒンジ機構ＨＭは図４（Ｂ）、（Ｃ）に示すように、軸受部４１と一体化している取付ベース４２が本体３に固定され、軸受部４１に挿入される回転軸４４と一体化している取付アーム４３が蓋体２に固定され、軸受部４１及び回転軸４４は蓋体２及び本体の開閉時に開閉トルクが生じるように構成されている。蓋体２を開閉すると、取付アーム４３もその開閉動作に応じて移動するので、取付アーム４３と一体化している回転軸４４が軸受部４１内で回転することで開閉トルクが生じることになる。このヒンジ機構ＨＭは一般的には、蓋体２及び本体３の左右両側面に設けられている。
【０００４】
このようなヒンジ機構ＨＭとして、例えば、液晶部筐体に設けられた軸受け部と、軸受け部に摩擦抵抗が生じる状態で回転自在に挿入され本体部筐体に設けられた軸部と、軸受け部の周方向に沿って設けられた溝部に嵌め込まれて固定されたリング状の弾性部材とから構成されたトルクヒンジ装置が開示されている（例えば、特許文献１参照。）。軸受け部の内径面及び弾性部材の外径面には、それぞれ噛み合わさる凹凸が形成されている。
【０００５】
このトルクヒンジ装置は液晶部筐体を開閉すると、軸受け部の内径面及び弾性部材の外径面にはそれぞれ噛み合わさる凹凸が緩やかな曲面状で形成されていることから、弾性部材は、外径面の凸部が、軸受け部の内径面の凸部によって伸縮を繰り返しながら回転するので、軸受け部の内径面及び弾性部材の外径面の凹凸が噛み合う位置ではロック感を得ることができる。また、液晶部筐体の回転時においては、軸受け部の内径面及び弾性部材の外径面間では常に摩擦抵抗が生じているので、開閉トルクを得ることができる。
【０００６】
また、ヒンジ機構ＨＭとして、取付アームが端部に固定され蓋体に設けられた軸受筒と、軸受筒に回転自在に挿入され装置本体に設けられたシャフトと、シャフトの外周に装着すると共に一端が外側に折曲された突起を有する４本のコイルスプリングとから構成された開閉トルク変動可能なチルトヒンジが開示されている（例えば、特許文献２参照。）。軸受筒には、１組のコイルスプリングの巻線方向が逆方向になるように突起を対向して密着した状態で固定するスリットと、他の１組のコイルスプリングの巻線方向が逆方向になるように突起を対向して密着した状態で所定角度で回転するように係合する切欠とが形成されている。
【０００７】
この開閉トルク変動可能なチルトヒンジは、蓋体の開閉に基づき取付アームを介して軸受筒が回転するので、各コイルスプリングは軸受筒の回転によってシャフトを締め込んで摩擦抵抗によって開閉トルクを得ている。一対のコイルスプリングは取り付け方向が互いに違うことから、開く時と閉じる時にそれぞれが開閉トルクとしてどちらか一方が常時働くようになる。また、蓋体が所定の角度まで開くときには１組のコイルスプリングによる開閉トルクで軽く持ち上げることができ、所定の角度以上に開くときには他の１組のコイルスプリングの開閉トルクが増加される。したがって、蓋体の開閉時における開閉トルクを変動させることが可能になる。
【０００８】
また、ヒンジ機構ＨＭとして、軸外周の円周方向にＮ極、Ｓ極、Ｎ極の順に磁極を構成した軸部材と、軸部材の磁極部分を挿入する部材内周の円周方向にＳ極、Ｎ極、Ｓ極の順に磁極を構成した回動部材とを備えたヒンジ機構が開示されている（例えば、特許文献３参照。）。このヒンジ機構は、機械的な機構を用いることなく回動途中の任意の位置で回動部材を位置決めすることが可能になる。
【０００９】
【特許文献１】特開平８−１１６１８５号公報
【特許文献２】特開２００１−６５５４３号公報
【特許文献３】特開２００６−１１２５２３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
近年、ノートＰＣの蓋体に組み込まれる表示ユニットは大型化の傾向にある。表示ユニットが大型化すると、蓋体は重量が増加することから蓋体が使用中に倒れ易くなるので、開閉トルクを高く設定しなければならない。
【００１１】
しかしながら、特許文献１のトルクヒンジ装置及び特許文献２のチルトヒンジでは、摩擦抵抗によって開閉トルクを得ていることから開閉トルクを高く設定すると、蓋体を開けようとするときに、その操作力で本体まで蓋体と一緒に持ち上がってしまうという現象が起きるので、片手では持ち上げることができなくなるという難点があった。
【００１２】
これに対して特許文献３のヒンジ機構は、蓋体の位置決めを摩擦抵抗ではなく相対する永久磁石の吸引力によって行っているので、表示ユニットが大型化されても蓋体を片手で持ち上げることは可能であるが、永久磁石では開閉トルクを制御することができなかった。
【００１３】
そこで本発明の目的は、蓋体の重量に係らず蓋体を容易に持ち上げて開くことができると共に、蓋体を所定の開閉位置に停止させて保持できるポータブル電子機器を提供することにある。さらに本発明の目的は、蓋体の開閉トルクを制御してスムーズで高級感のある開閉動作を実現できるポータブル電子機器を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
本発明の原理は、本体に対して蓋体を開閉可能に連結するヒンジ機構の回転軸を、電磁石を有する電磁機構で制御することにある。この電磁機構は、回転軸に摩擦抵抗を付与するように電磁石が配置され、電磁石への励磁電流を制御して摩擦抵抗の大きさを変えることで、蓋体に作用する開閉トルクを調整する。なお、電磁機構は、電磁石と連動して回転軸に摩擦抵抗を与えるように永久磁石を配置してもよい。
【００１５】
電磁機構の第１の態様は、回転軸が回転可能に嵌め合わされる支持部材が２分割された一対の分割支持部材と、一対の分割支持部材の少なくとも一つを回転軸に対して直交する方向で移動可能に保持する保持部材と、一方の分割支持部材が有する永久磁石と、回転軸を中心にして永久磁石と対向配置され他方の分割支持部材が有する電磁石と、一対の分割支持部材の内周面及び回転軸の外周面にそれぞれ噛み合うように歯車が設けられたラッチ機構とから構成されたものである。
【００１６】
この第１の態様では、電磁石を非通電にすることで電磁石を永久磁石の吸引力で吸引すると、一対の分割支持部材の各歯車と回転軸の歯車とが噛み合うので、回転軸を回転しないように固定することができる。一方、電磁石に通電することで電磁石の磁極及び永久磁石の磁極が反発する方向に力を発生させると、一対の分割支持部材の各歯車と回転軸の歯車とは離れるので、回転軸を回転可能にすることができる。なお、電磁石への励磁電流を制御することで電磁石及び永久磁石による吸引力、反発力の発生を切り換えることができる。
【００１７】
電磁機構の第２の態様は、回転軸の固定側に当該回転軸の軸方向に沿って２つの異なる磁極が配置されるように永久磁石が固定され、回転軸が回転可能に嵌め合わされる支持部材に、回転軸の軸方向に沿って往復移動可能に電磁石が設けられると共に、当該電磁石は２つの異なる磁極が当該回転軸の軸方向に沿って生じるように配置されたものでる。
【００１８】
この第２の態様では、電磁石を非通電にすることで電磁石を永久磁石の吸引力で吸引すると、電磁石が支持部材上を回転軸の軸方向に沿って移動して永久磁石に吸着されるので、回転軸を回転しないように固定することができる。一方、電磁石に通電することで電磁石の磁極及び永久磁石の磁極が反発する方向に力を発生させると、電磁石が支持部材上を回転軸の軸方向に沿って移動して永久磁石から離脱するので、回転軸を回転可能にすることができる。なお、電磁石への励磁電流を制御することで、電磁石及び永久磁石による吸引力、反発力の発生を切り換えることができる。
【発明の効果】
【００１９】
本発明により、蓋体の重量に係らず蓋体を容易に持ち上げて開くことができると共に、蓋体を所定の開閉位置に停止させて保持できるポータブル電子機器を提供することができた。さらに本発明により、蓋体の開閉トルクを制御してスムーズで高級感のある開閉動作を実現できるポータブル電子機器を提供することができた。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
以下、本発明のポータブル電子機器を実施するための最良の形態例について、図面を参照して説明する。図１は本発明のポータブル電子機器による最良な実施の一形態を示す動作説明図で、（Ａ）は電磁機構の電磁石が非作動状態の図、（Ｂ）は電磁石が作動状態の図である。図２は本発明のポータブル電子機器が備えた制御部が有する電流制御機能による励磁電流の変化を示すグラフの図である。なお、発明を実施するための最良の形態の全体を通じて同一要素には同一参照番号を付す。
【００２１】
本発明のポータブル電子機器は、背景技術に記載したノートＰＣ１に適用され、特にヒンジ機構ＨＭに関するものである（図４）。この本発明のポータブル電子機器は図１（Ａ）、（Ｂ）に示すように、蓋体２及び本体３を連結するヒンジ機構５と、ヒンジ機構５の開閉トルクを制御する電磁機構６とを備えている。
【００２２】
ヒンジ機構５は、回転軸５１が蓋体２に組み込まれ、支持部材５２が本体３に組み込まれている。支持部材５２は、本体３に固定される取付ベース５２１と、取付ベース５２１に固定され軸方向が水平方向になるように回転軸５１が回転自在に挿入される軸受部５２２とから構成されている。
【００２３】
電磁機構６は、回転軸５１の固定側に当該回転軸５１の軸方向に沿って２つの異なる磁極が配置されるように永久磁石６１が固定され、支持部材５２の軸受部５２２に回転軸５１の軸方向に沿って往復移動可能に電磁石６２が設けられている。
【００２４】
永久磁石６１は、回転軸５１より直径が大きい円柱状に形成され、回転軸５１の側は当該回転軸５１に向かうに従って徐々に細くなる斜面６１ａから成る円錐台に形成されている。この永久磁石６１の２つの磁極は、例えば回転軸５１方向がＮ極になっている。
【００２５】
電磁石６２は、支持部材５２に対して往復移動可能に嵌め合わされている。この嵌め合わせ部位は、例えば支持部材５２の軸受部５２２に凸部５２２ａが形成され、電磁石６２に軸受部５２２の凸部５２２ａに嵌め合わせられる凹部６２ａが形成されている。この電磁石６２は、永久磁石６１の外径とほぼ同様の直径から構成され、さらに、永久磁石６１の側には当該永久磁石６１の斜面６１ａと同角度から成る漏斗状の斜面６２ｂが形成されている。
【００２６】
また、このヒンジ機構５及び電磁機構６を備えたポータブル電子機器は、電磁石６２を励磁電流によって制御する制御部７を備えている。この制御部７で電磁石６２への励磁電流を制御することで、電磁石６２及び永久磁石６１による吸引力、反発力の発生を切り換えることができる。また、電磁石６２及び永久磁石６１による吸引力、反発力の割合を変動させて回転軸５１への開閉トルクを変動可能に生じさせることも可能になる。
【００２７】
また、ヒンジ機構５及び電磁機構６を備えたポータブル電子機器は、蓋体２に当該蓋体２が閉じられると当該蓋体２を本体３にラッチするラッチ・フック２２を備えている場合には、ラッチ・フック２２をラッチ状態から解除すると制御部７に電磁石励磁信号を送出する電磁石励磁スイッチ２３を備えていてもよい。ラッチ・フック２２の解除動作に連動する電磁石励磁スイッチ２３を備えることで、ラッチ・フック２２のラッチ状態を解除したまま蓋体２を開く時には、永久磁石６１及び電磁石６２は反発力が発生したままになるので、蓋体２を回転させることができる。
【００２８】
さらに、制御部７は、電磁石励磁スイッチ２３からの電磁石励磁信号の入力が途絶えると、励磁電流の電流値を所定時間において下げてゼロにする電流制御機能を有していてもよい。この電流制御機能を制御部７にもたせることで、操作者がラッチ・フック２２をラッチ状態にすると、電磁石６２の励磁電流が減少して永久磁石６１との反発力が弱まることで両者の吸引力が強まって摩擦抵抗が大きくなっていくので、回転軸５１への開閉トルクを大きくしていくことができる。これにより、蓋体２が所望の開閉角度に近づくにつれて開閉トルクが大きくなっていくので、スムーズで高級感のある開閉動作を実現できる。なお、この電流制御機能は、図２に示すように、励磁電流の電流値を所定時間において比例状態で下げてゼロにする比例曲線から成る電流制御、励磁電流の電流値を所定時間において階段状に下げてゼロにするステップ曲線から成る電流制御、又は励磁電流の電流値を所定時間において指数関数的に下げてゼロにする指数曲線から成る電流制御等が考えられる。
【００２９】
なお、この開閉トルクは、永久磁石６１の円錐台の斜面６１ａと、電磁石６２の漏斗状の斜面６２ｂとの接触面積が大きいほど大きくすることができる。
【００３０】
このように構成されたポータブル電子機器であるノートＰＣ１の蓋体２の開閉動作について説明する。なお、このノートＰＣ１はラッチ・フック２２及びラッチ・フック２２に連動する電磁石励磁スイッチ２３を備え、さらに、制御部７は電流制御機能を有しているものとする。
【００３１】
このノートＰＣ１は、蓋体２が閉じている場合にはラッチ・フック２２がラッチ状態なので、電磁石励磁スイッチ２３はオフされている。この場合、制御部７は電磁石励磁スイッチ２３から電磁石励磁信号が送出されないので、電磁機構６の電磁石６２は非通電になっている。電磁石６２が非通電状態では、電磁石６２が軸受部５２２上を回転軸５１の軸方向に沿って移動して永久磁石６１に吸着されていることから、回転軸５１は容易には回転しないように固定されている（図１（Ａ））。したがって、電磁機構６による開閉トルクは最大になっている。
【００３２】
この蓋体２が閉じているノートＰＣ１において、蓋体２を開くためにラッチ・フック２２のラッチ状態を解除する操作をすると、電磁石励磁スイッチ２３がオンになるので、電磁石励磁スイッチ２３から制御部７に電磁石励磁信号が送出される。制御部７は、電磁石励磁信号の入力に基づき電磁石６２を通電状態にする。電磁石６２を通電状態にすると、電磁石６２の磁極及び永久磁石６１の磁極が反発する方向に力を発生させることから、電磁石６２は軸受部５２２上を回転軸５１の軸方向に沿って移動して永久磁石６１から離脱するので、回転軸５１を回転可能にすることができる（図１（Ｂ））。この場合、電磁機構６による開閉トルクは最小になっているので、蓋体２の重量に係らず蓋体２を容易に持ち上げて開くことができる。したがって、蓋体２を開けようとするときに、その操作力で本体３まで蓋体２と一緒に持ち上がってしまう現象を確実に防ぐことができる。
【００３３】
蓋体２の開角度が所望の角度に近づいた時点で、ラッチ・フック２２がラッチ状態になるように操作すると、制御部７は電磁石励磁スイッチ２３からの電磁石励磁信号の入力が途絶えるので、電流制御機能で励磁電流の電流値を所定時間において比例状態で下げてゼロにする。この電流制御機能により、電磁石６２の励磁電流が減少して永久磁石６１との反発力が弱まることで両者の吸引力が強まって摩擦抵抗が大きくなっていくので、回転軸５１への開閉トルクを比例状態で大きくしていくことができる。したがって、蓋体２が所望の開角度に近づくにつれて開閉トルクが大きくなっていくので、スムーズで高級感のある開閉動作になる。開閉トルクが最大になった時点で蓋体２を所定の開位置に停止させて保持できるようになる。
【００３４】
この蓋体２が所定の開角度で停止して保持されているノートＰＣ１において、蓋体２を閉じるためにラッチ・フック２２のラッチ状態を解除する操作をすると、電磁石励磁スイッチ２３がオンになるので、電磁石励磁スイッチ２３から制御部７に電磁石励磁信号が送出される。制御部７は、電磁石励磁信号の入力に基づき電磁石６２を通電状態にする。電磁石６２を通電状態にすると、電磁石６２の磁極及び永久磁石６１の磁極が反発する方向に力を発生させることから、電磁石６２は軸受部５２２上を回転軸５１の軸方向に沿って移動して永久磁石６１から離脱するので、回転軸５１を回転可能にすることができる（図１（Ｂ））。この場合、電磁機構６による開閉トルクは最小になっているので、蓋体２を容易に閉じることができる。
【００３５】
蓋体２の閉角度が所望の角度に近づいた時点で、ラッチ・フック２２がラッチ状態になるように操作すると、制御部７は電磁石励磁スイッチ２３からの電磁石励磁信号の入力が途絶えるので、電流制御機能で励磁電流の電流値を所定時間において比例状態で下げてゼロにする。この電流制御機能により、電磁石６２の励磁電流が減少して永久磁石６１との反発力が弱まることで両者の吸引力が強まって摩擦抵抗が大きくなっていくので、回転軸５１への開閉トルクを比例状態で大きくしていくことができる。したがって、蓋体２が所望の閉角度に近づくにつれて開閉トルクが大きくなっていくので、スムーズで高級感のある閉動作になる。開閉トルクが最大になった時点で蓋体２を閉じることができるようになる。
【００３６】
なお、この第１の実施例においては、制御部７に電磁石励磁信号を送出する電磁石励磁スイッチ２３をラッチ・フック２２に連動させていたが、これに限らず、本体３に備えて操作者が実際にスイッチ操作することで、同様の作用、効果を得ることができる。
【００３７】
また、この第１の実施例においては、蓋体２のスムーズで高級感のある開閉動作を制御部７の電流制御機能で達成していたが、これに限らず、蓋体２の開閉角度を検出してその開閉角度に応じた電磁石励磁信号を制御部７に送出する回転角度センサ（図示せず）を備えてもよい。制御部７は、回転角度センサからの開閉角度に応じた電磁石励磁信号に比例して励磁電流の電流値を下げてゼロにすることができる。したがって、蓋体２が所望の開閉角度に近づくにつれて開閉トルクを大きくしていくことができるので、スムーズで高級感のある開閉動作にすることができる。
【００３８】
さらに、この第１の実施例においては、心地よいトルク感のある開閉トルクを制御部７の電流制御機能で与えていたが、これに限らず、ヒンジ機構５に、蓋体２に作用する開閉トルクを摩擦抵抗によって回転軸５１に与える摩擦抵抗付与部８を備えるとよい。この摩擦抵抗付与部８は、例えば回転軸５１及び軸受部５２２間の嵌め合わせ部に介在されている。このような摩擦抵抗付与部８をヒンジ機構５に備えることで、制御部７に電流制御機能をもたせなくても、この摩擦抵抗付与部８の摩擦抵抗で心地よいトルク感のある開閉トルクを付与できるようになる。即ち、蓋体２を開くためにラッチ・フック２２のラッチ状態を解除して開閉トルクが最小になっていても、摩擦抵抗付与部８の摩擦抵抗で達成できる。
【００３９】
また、ポータブル電子機器は上述した第１の実施例に限らず、図３に示すものでもよい。図３は本発明のポータブル電子機器による他の実施の一形態を示す動作図で、（Ａ）はヒンジ機構及び電磁機構の正面図、（Ｂ）はヒンジ機構を電磁機構でラッチする状態の側面図、（Ｃ）は電磁機構でラッチされたヒンジ機構を開放する状態の側面図である。
【００４０】
本発明のポータブル電子機器は、背景技術に記載したノートＰＣ１に適用され、特にヒンジ機構ＨＭに関するものである（図４）。この本発明のポータブル電子機器は図３（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）に示すように、蓋体２及び本体３を連結するヒンジ機構１１と、ヒンジ機構１１の開閉トルクを制御する電磁機構１２とを備えている。
【００４１】
ヒンジ機構１１は、軸方向が水平方向になるように回転軸１１１が蓋体２に組み込まれ、支持部材１１２が本体３に組み込まれている。支持部材１１２は２分割された一対の分割支持部材１１２ａ、１１２ｂで構成されている。この一対の分割支持部材１１２ａ、１１２ｂの少なくとも一つを回転軸１１１に対して直交する方向で移動可能に保持する保持部材１１３を備えている。また、一方の分割支持部材１１２ａは永久磁石で構成され、他方の分割支持部材１１２ｂは電磁石で構成され、他方の分割支持部材１１２ｂは回転軸１１１を中心にして一方の分割支持部材１１２ａと対向配置されている。なお、永久磁石は一方の分割支持部材１１２ａに、電磁石は他方の分割支持部材１１２ｂに、それぞれ別個体で設けてもよい。
【００４２】
さらに、一対の分割支持部材１１２ａ、１１２ｂの内周面には歯車１１４、１１５が設けられ、回転軸１１１の外周面には一対の分割支持部材１１２ａ、１１２ｂの歯車１１４、１１５と噛み合う歯車１１６が設けられたラッチ機構１１０を備えている。このラッチ機構１１０は、回転軸１１１のみが回転可能に一対の分割支持部材１１２ａ、１１２ｂを歯車１１４、１１５と歯車１１６とが噛み合ったり離れたりすることができる。
【００４３】
また、このヒンジ機構１１及び電磁機構１２とを備えたポータブル電子機器は、上述したヒンジ機構５及び電磁機構６を備えたポータブル電子機器と同様に、電磁石６２を励磁電流によって制御する制御部７を備えている。
【００４４】
また、ヒンジ機構１１及び電磁機構１２とを備えたポータブル電子機器は、上述したヒンジ機構５及び電磁機構６を備えたポータブル電子機器と同様に、ラッチ・フック２２（図４（Ａ））を備えている場合には電磁石励磁スイッチ２３を備えていてもよい。さらに、制御部７は、電磁石励磁スイッチ２３からの電磁石励磁信号の入力が途絶えると、図２に示すように、励磁電流の電流値を所定時間において比例状態で下げてゼロにする電流制御機能を有していてもよい。
【００４５】
このように構成されたポータブル電子機器であるノートＰＣ１の蓋体２の開閉動作について説明する。なお、このノートＰＣ１はラッチ・フック２２及びラッチ・フック２２に連動する電磁石励磁スイッチ２３を備え、さらに、制御部７に電流制御機能を有しているものとする。
【００４６】
このノートＰＣ１は、蓋体２が閉じている場合にはラッチ・フック２２がラッチ状態なので、電磁石励磁スイッチ２３はオフされている。この場合、制御部７は電磁石励磁スイッチ２３から電磁石励磁信号が送出されないので、電磁機構１２の電磁石である他方の分割支持部材１１２ｂは非通電になっている。電磁石である他方の分割支持部材１１２ｂは非通電状態では、永久磁石である一方の分割支持部材１１２ａに吸着されていることから、一対の分割支持部材１１２ａ、１１２ｂの各歯車１１４、１１５と回転軸１１１の歯車１１６とが確実に噛み合うので、回転軸１１１は容易には回転しないように固定されている。したがって、電磁機構１２による開閉トルクは最大になっている。
【００４７】
この蓋体２が閉じているノートＰＣ１において、蓋体２を開くためにラッチ・フック２２のラッチ状態を解除する操作をすると、電磁石励磁スイッチ２３がオンになるので、電磁石励磁スイッチ２３から制御部７に電磁石励磁信号が送出される。制御部７は、電磁石励磁信号の入力に基づき電磁石である他方の分割支持部材１１２ｂを通電状態にする。電磁石である他方の分割支持部材１１２ｂを通電状態にすると、電磁石である他方の分割支持部材１１２ｂの磁極及び永久磁石である一方の分割支持部材１１２ａの磁極が反発する方向に力を発生させることから、一対の分割支持部材１１２ａ、１１２ｂの各歯車１１４、１１５と回転軸１１１の歯車１１６とは離れるので、回転軸１１１を回転可能にすることができる（図３（Ｂ））。この場合、電磁機構１２による開閉トルクは最小になっているので、蓋体２の重量に係らず蓋体２を容易に持ち上げて開くことができる。したがって、蓋体２を開けようとするときに、その操作力で本体３まで蓋体２と一緒に持ち上がってしまう現象を確実に防ぐことができる。
【００４８】
蓋体２の開角度が所望の角度に近づいた時点で、ラッチ・フック２２がラッチ状態になるように操作すると、制御部７は電磁石励磁スイッチ２３からの電磁石励磁信号の入力が途絶えるので、電流制御機能で励磁電流の電流値を所定時間において比例状態で下げてゼロにする。この電流可変機能を制御部７にもたせると、電磁石である他方の分割支持部材１１２ｂの励磁電流が減少して永久磁石である一方の分割支持部材１１２ａとの反発力が弱まることで両者の吸引力が強まって一対の分割支持部材１１２ａ、１１２ｂによる回転軸１１１への挟み込み強さを変えることができるので、回転軸１１１の歯車１１６の凸部を一対の分割支持部材１１２ａ、１１２ｂの各歯車１１４、１１５の凸部が乗り越え可能となり、その乗り越え抵抗に応じた開閉トルクを生じさせることができる。したがって、蓋体２が所望の開角度に近づくにつれて開閉トルクが大きくなっていくので、スムーズで高級感のある開閉動作になる。開閉トルクが最大になった時点で蓋体２を所定の開位置に停止させて保持できるようになる。
【００４９】
この蓋体２が所定の開角度で停止して保持されているノートＰＣ１において、蓋体２を閉じるためにラッチ・フック２２のラッチ状態を解除する操作をすると、電磁石励磁スイッチ２３がオンになるので、電磁石励磁スイッチ２３から制御部７に電磁石励磁信号が送出される。制御部７は、電磁石励磁信号の入力に基づき電磁石６２を通電状態にする。電磁石６２を通電状態にすると、電磁石である他方の分割支持部材１１２ｂの磁極及び永久磁石である一方の分割支持部材１１２ａの磁極が反発する方向に力を発生させることから、一対の分割支持部材１１２ａ、１１２ｂの各歯車１１４、１１５と回転軸１１１の歯車１１６とは離れるので、回転軸１１１を回転可能にすることができる（図３（Ｂ））。この場合、電磁機構６による開閉トルクは最小になっているので、蓋体２を容易に閉じることができる。
【００５０】
蓋体２の閉角度が所望の角度に近づいた時点で、ラッチ・フック２２がラッチ状態になるように操作すると、制御部７は電磁石励磁スイッチ２３からの電磁石励磁信号の入力が途絶えるので、電流制御機能で励磁電流の電流値を所定時間において比例状態で下げてゼロにする。この電流制御機能により、電磁石である他方の分割支持部材１１２ｂの励磁電流が減少して永久磁石である一方の分割支持部材１１２ａとの反発力が弱まることで両者の吸引力が強まって一対の分割支持部材１１２ａ、１１２ｂによる回転軸１１１への挟み込み強さを変えることができるので、回転軸１１１への開閉トルクを比例状態で大きくしていくことができる。したがって、蓋体２が所望の閉角度に近づくにつれて開閉トルクが大きくなっていくので、スムーズで高級感のある閉動作になる。開閉トルクが最大になった時点で蓋体２を閉じることができるようになる。
【００５１】
なお、この第２の実施例においても第１の実施例と同様に、電磁石励磁スイッチ２３を本体３に備え、制御部７の電流制御機能の代替手段として回転角度センサを備えてもよい。
【００５２】
また、電磁機構は、永久磁石及び電磁石を有し、電磁石が通電時には永久磁石に対して反発力が発生して回転軸が回転可能状態になり、電磁石が非通電時には永久磁石の吸引力により当該電磁石が吸引されることで回転軸に蓋体に作用する開閉トルクが生じるように、永久磁石及び電磁石が回転軸に対して配置されていれば、どのような機構構成でもよい。さらに、電磁機構は、回転軸に摩擦抵抗を付与するように電磁石が配置され、摩擦抵抗の大きさによって蓋体に作用する開閉トルクを調整することができれば、どのような機構構成でもよい。また、電磁機構は、電磁石と連動して回転軸に摩擦抵抗を与えるように配置されている永久磁石を備えた機構構成でもよい。
【００５３】
また、本発明のポータブル電子機器はノートＰＣに限らず、入力操作部が設けられている本体と、表示ユニットが設けられている蓋体とを備えていればどのようなポータブル電子機器でも適用させることができる。
【００５４】
これまで本発明について図面に示した特定の実施の形態をもって説明してきたが、本発明は図面に示した実施の形態に限定されるものではなく、本発明の効果を奏する限り、これまで知られたいかなる構成であっても採用することができることはいうまでもないことである。
【図面の簡単な説明】
【００５５】
【図１】本発明のポータブル電子機器による最良な実施の一形態を示す動作説明図である。
【図２】本発明のポータブル電子機器が備えた制御部が有する電流制御機能による励磁電流の変化を示すグラフの図である。
【図３】本発明のポータブル電子機器による他の実施の一形態を示す動作図である。
【図４】図４は、ノートＰＣに用いられる従来のヒンジ機構を示す図で、（Ａ）はノートＰＣの全体斜視図、（Ｂ）はヒンジ機構の斜視図、（Ｃ）はヒンジ機構の平面図である。
【符号の説明】
【００５６】
１……ノートＰＣ
２……蓋体
２１……表示ユニット
３……本体
３１……キーボード（入力操作部）
６１……永久磁石
６２……電磁石
ＨＭ……ヒンジ機構
５……ヒンジ機構
６……電磁機構
８……摩擦抵抗付与部
５１……回転軸
１１……ヒンジ機構
１２……電磁機構
１１０……ラッチ機構
１１１……回転軸
１１２……支持部材
１１２ａ、１１２ｂ……一対の分割支持部材
１１３……保持部材
１１４、１１５、１１６……歯車
【技術分野】
【０００１】
本発明は、入力操作部が設けられている本体と、ディスプレイが設けられている蓋体とを、相対的に開閉可能に連結するヒンジ機構を備えたポータブル電子機器に係り、特に開閉トルクを制御可能にしたポータブル電子機器に関する。
【背景技術】
【０００２】
図４は、ノートブック型パーソナル・コンピュータ（以下、明細書中において「ノートＰＣ」と言う。）を示す図で、（Ａ）はノートＰＣの全体斜視図、（Ｂ）はヒンジ機構の斜視図、（Ｃ）はヒンジ機構の平面図である。このノートＰＣ１は図４（Ａ）に示すように、利用者に情報を表示する液晶表示等から成る表示ユニット２１が組み込まれた蓋体２と、利用者が情報を入力するキーボード３１が組み込まれた本体３と、本体３に対して蓋体２を開閉可能に連結するヒンジ機構ＨＭとを備えている。
【０００３】
ヒンジ機構ＨＭは図４（Ｂ）、（Ｃ）に示すように、軸受部４１と一体化している取付ベース４２が本体３に固定され、軸受部４１に挿入される回転軸４４と一体化している取付アーム４３が蓋体２に固定され、軸受部４１及び回転軸４４は蓋体２及び本体の開閉時に開閉トルクが生じるように構成されている。蓋体２を開閉すると、取付アーム４３もその開閉動作に応じて移動するので、取付アーム４３と一体化している回転軸４４が軸受部４１内で回転することで開閉トルクが生じることになる。このヒンジ機構ＨＭは一般的には、蓋体２及び本体３の左右両側面に設けられている。
【０００４】
このようなヒンジ機構ＨＭとして、例えば、液晶部筐体に設けられた軸受け部と、軸受け部に摩擦抵抗が生じる状態で回転自在に挿入され本体部筐体に設けられた軸部と、軸受け部の周方向に沿って設けられた溝部に嵌め込まれて固定されたリング状の弾性部材とから構成されたトルクヒンジ装置が開示されている（例えば、特許文献１参照。）。軸受け部の内径面及び弾性部材の外径面には、それぞれ噛み合わさる凹凸が形成されている。
【０００５】
このトルクヒンジ装置は液晶部筐体を開閉すると、軸受け部の内径面及び弾性部材の外径面にはそれぞれ噛み合わさる凹凸が緩やかな曲面状で形成されていることから、弾性部材は、外径面の凸部が、軸受け部の内径面の凸部によって伸縮を繰り返しながら回転するので、軸受け部の内径面及び弾性部材の外径面の凹凸が噛み合う位置ではロック感を得ることができる。また、液晶部筐体の回転時においては、軸受け部の内径面及び弾性部材の外径面間では常に摩擦抵抗が生じているので、開閉トルクを得ることができる。
【０００６】
また、ヒンジ機構ＨＭとして、取付アームが端部に固定され蓋体に設けられた軸受筒と、軸受筒に回転自在に挿入され装置本体に設けられたシャフトと、シャフトの外周に装着すると共に一端が外側に折曲された突起を有する４本のコイルスプリングとから構成された開閉トルク変動可能なチルトヒンジが開示されている（例えば、特許文献２参照。）。軸受筒には、１組のコイルスプリングの巻線方向が逆方向になるように突起を対向して密着した状態で固定するスリットと、他の１組のコイルスプリングの巻線方向が逆方向になるように突起を対向して密着した状態で所定角度で回転するように係合する切欠とが形成されている。
【０００７】
この開閉トルク変動可能なチルトヒンジは、蓋体の開閉に基づき取付アームを介して軸受筒が回転するので、各コイルスプリングは軸受筒の回転によってシャフトを締め込んで摩擦抵抗によって開閉トルクを得ている。一対のコイルスプリングは取り付け方向が互いに違うことから、開く時と閉じる時にそれぞれが開閉トルクとしてどちらか一方が常時働くようになる。また、蓋体が所定の角度まで開くときには１組のコイルスプリングによる開閉トルクで軽く持ち上げることができ、所定の角度以上に開くときには他の１組のコイルスプリングの開閉トルクが増加される。したがって、蓋体の開閉時における開閉トルクを変動させることが可能になる。
【０００８】
また、ヒンジ機構ＨＭとして、軸外周の円周方向にＮ極、Ｓ極、Ｎ極の順に磁極を構成した軸部材と、軸部材の磁極部分を挿入する部材内周の円周方向にＳ極、Ｎ極、Ｓ極の順に磁極を構成した回動部材とを備えたヒンジ機構が開示されている（例えば、特許文献３参照。）。このヒンジ機構は、機械的な機構を用いることなく回動途中の任意の位置で回動部材を位置決めすることが可能になる。
【０００９】
【特許文献１】特開平８−１１６１８５号公報
【特許文献２】特開２００１−６５５４３号公報
【特許文献３】特開２００６−１１２５２３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
近年、ノートＰＣの蓋体に組み込まれる表示ユニットは大型化の傾向にある。表示ユニットが大型化すると、蓋体は重量が増加することから蓋体が使用中に倒れ易くなるので、開閉トルクを高く設定しなければならない。
【００１１】
しかしながら、特許文献１のトルクヒンジ装置及び特許文献２のチルトヒンジでは、摩擦抵抗によって開閉トルクを得ていることから開閉トルクを高く設定すると、蓋体を開けようとするときに、その操作力で本体まで蓋体と一緒に持ち上がってしまうという現象が起きるので、片手では持ち上げることができなくなるという難点があった。
【００１２】
これに対して特許文献３のヒンジ機構は、蓋体の位置決めを摩擦抵抗ではなく相対する永久磁石の吸引力によって行っているので、表示ユニットが大型化されても蓋体を片手で持ち上げることは可能であるが、永久磁石では開閉トルクを制御することができなかった。
【００１３】
そこで本発明の目的は、蓋体の重量に係らず蓋体を容易に持ち上げて開くことができると共に、蓋体を所定の開閉位置に停止させて保持できるポータブル電子機器を提供することにある。さらに本発明の目的は、蓋体の開閉トルクを制御してスムーズで高級感のある開閉動作を実現できるポータブル電子機器を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
本発明の原理は、本体に対して蓋体を開閉可能に連結するヒンジ機構の回転軸を、電磁石を有する電磁機構で制御することにある。この電磁機構は、回転軸に摩擦抵抗を付与するように電磁石が配置され、電磁石への励磁電流を制御して摩擦抵抗の大きさを変えることで、蓋体に作用する開閉トルクを調整する。なお、電磁機構は、電磁石と連動して回転軸に摩擦抵抗を与えるように永久磁石を配置してもよい。
【００１５】
電磁機構の第１の態様は、回転軸が回転可能に嵌め合わされる支持部材が２分割された一対の分割支持部材と、一対の分割支持部材の少なくとも一つを回転軸に対して直交する方向で移動可能に保持する保持部材と、一方の分割支持部材が有する永久磁石と、回転軸を中心にして永久磁石と対向配置され他方の分割支持部材が有する電磁石と、一対の分割支持部材の内周面及び回転軸の外周面にそれぞれ噛み合うように歯車が設けられたラッチ機構とから構成されたものである。
【００１６】
この第１の態様では、電磁石を非通電にすることで電磁石を永久磁石の吸引力で吸引すると、一対の分割支持部材の各歯車と回転軸の歯車とが噛み合うので、回転軸を回転しないように固定することができる。一方、電磁石に通電することで電磁石の磁極及び永久磁石の磁極が反発する方向に力を発生させると、一対の分割支持部材の各歯車と回転軸の歯車とは離れるので、回転軸を回転可能にすることができる。なお、電磁石への励磁電流を制御することで電磁石及び永久磁石による吸引力、反発力の発生を切り換えることができる。
【００１７】
電磁機構の第２の態様は、回転軸の固定側に当該回転軸の軸方向に沿って２つの異なる磁極が配置されるように永久磁石が固定され、回転軸が回転可能に嵌め合わされる支持部材に、回転軸の軸方向に沿って往復移動可能に電磁石が設けられると共に、当該電磁石は２つの異なる磁極が当該回転軸の軸方向に沿って生じるように配置されたものでる。
【００１８】
この第２の態様では、電磁石を非通電にすることで電磁石を永久磁石の吸引力で吸引すると、電磁石が支持部材上を回転軸の軸方向に沿って移動して永久磁石に吸着されるので、回転軸を回転しないように固定することができる。一方、電磁石に通電することで電磁石の磁極及び永久磁石の磁極が反発する方向に力を発生させると、電磁石が支持部材上を回転軸の軸方向に沿って移動して永久磁石から離脱するので、回転軸を回転可能にすることができる。なお、電磁石への励磁電流を制御することで、電磁石及び永久磁石による吸引力、反発力の発生を切り換えることができる。
【発明の効果】
【００１９】
本発明により、蓋体の重量に係らず蓋体を容易に持ち上げて開くことができると共に、蓋体を所定の開閉位置に停止させて保持できるポータブル電子機器を提供することができた。さらに本発明により、蓋体の開閉トルクを制御してスムーズで高級感のある開閉動作を実現できるポータブル電子機器を提供することができた。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
以下、本発明のポータブル電子機器を実施するための最良の形態例について、図面を参照して説明する。図１は本発明のポータブル電子機器による最良な実施の一形態を示す動作説明図で、（Ａ）は電磁機構の電磁石が非作動状態の図、（Ｂ）は電磁石が作動状態の図である。図２は本発明のポータブル電子機器が備えた制御部が有する電流制御機能による励磁電流の変化を示すグラフの図である。なお、発明を実施するための最良の形態の全体を通じて同一要素には同一参照番号を付す。
【００２１】
本発明のポータブル電子機器は、背景技術に記載したノートＰＣ１に適用され、特にヒンジ機構ＨＭに関するものである（図４）。この本発明のポータブル電子機器は図１（Ａ）、（Ｂ）に示すように、蓋体２及び本体３を連結するヒンジ機構５と、ヒンジ機構５の開閉トルクを制御する電磁機構６とを備えている。
【００２２】
ヒンジ機構５は、回転軸５１が蓋体２に組み込まれ、支持部材５２が本体３に組み込まれている。支持部材５２は、本体３に固定される取付ベース５２１と、取付ベース５２１に固定され軸方向が水平方向になるように回転軸５１が回転自在に挿入される軸受部５２２とから構成されている。
【００２３】
電磁機構６は、回転軸５１の固定側に当該回転軸５１の軸方向に沿って２つの異なる磁極が配置されるように永久磁石６１が固定され、支持部材５２の軸受部５２２に回転軸５１の軸方向に沿って往復移動可能に電磁石６２が設けられている。
【００２４】
永久磁石６１は、回転軸５１より直径が大きい円柱状に形成され、回転軸５１の側は当該回転軸５１に向かうに従って徐々に細くなる斜面６１ａから成る円錐台に形成されている。この永久磁石６１の２つの磁極は、例えば回転軸５１方向がＮ極になっている。
【００２５】
電磁石６２は、支持部材５２に対して往復移動可能に嵌め合わされている。この嵌め合わせ部位は、例えば支持部材５２の軸受部５２２に凸部５２２ａが形成され、電磁石６２に軸受部５２２の凸部５２２ａに嵌め合わせられる凹部６２ａが形成されている。この電磁石６２は、永久磁石６１の外径とほぼ同様の直径から構成され、さらに、永久磁石６１の側には当該永久磁石６１の斜面６１ａと同角度から成る漏斗状の斜面６２ｂが形成されている。
【００２６】
また、このヒンジ機構５及び電磁機構６を備えたポータブル電子機器は、電磁石６２を励磁電流によって制御する制御部７を備えている。この制御部７で電磁石６２への励磁電流を制御することで、電磁石６２及び永久磁石６１による吸引力、反発力の発生を切り換えることができる。また、電磁石６２及び永久磁石６１による吸引力、反発力の割合を変動させて回転軸５１への開閉トルクを変動可能に生じさせることも可能になる。
【００２７】
また、ヒンジ機構５及び電磁機構６を備えたポータブル電子機器は、蓋体２に当該蓋体２が閉じられると当該蓋体２を本体３にラッチするラッチ・フック２２を備えている場合には、ラッチ・フック２２をラッチ状態から解除すると制御部７に電磁石励磁信号を送出する電磁石励磁スイッチ２３を備えていてもよい。ラッチ・フック２２の解除動作に連動する電磁石励磁スイッチ２３を備えることで、ラッチ・フック２２のラッチ状態を解除したまま蓋体２を開く時には、永久磁石６１及び電磁石６２は反発力が発生したままになるので、蓋体２を回転させることができる。
【００２８】
さらに、制御部７は、電磁石励磁スイッチ２３からの電磁石励磁信号の入力が途絶えると、励磁電流の電流値を所定時間において下げてゼロにする電流制御機能を有していてもよい。この電流制御機能を制御部７にもたせることで、操作者がラッチ・フック２２をラッチ状態にすると、電磁石６２の励磁電流が減少して永久磁石６１との反発力が弱まることで両者の吸引力が強まって摩擦抵抗が大きくなっていくので、回転軸５１への開閉トルクを大きくしていくことができる。これにより、蓋体２が所望の開閉角度に近づくにつれて開閉トルクが大きくなっていくので、スムーズで高級感のある開閉動作を実現できる。なお、この電流制御機能は、図２に示すように、励磁電流の電流値を所定時間において比例状態で下げてゼロにする比例曲線から成る電流制御、励磁電流の電流値を所定時間において階段状に下げてゼロにするステップ曲線から成る電流制御、又は励磁電流の電流値を所定時間において指数関数的に下げてゼロにする指数曲線から成る電流制御等が考えられる。
【００２９】
なお、この開閉トルクは、永久磁石６１の円錐台の斜面６１ａと、電磁石６２の漏斗状の斜面６２ｂとの接触面積が大きいほど大きくすることができる。
【００３０】
このように構成されたポータブル電子機器であるノートＰＣ１の蓋体２の開閉動作について説明する。なお、このノートＰＣ１はラッチ・フック２２及びラッチ・フック２２に連動する電磁石励磁スイッチ２３を備え、さらに、制御部７は電流制御機能を有しているものとする。
【００３１】
このノートＰＣ１は、蓋体２が閉じている場合にはラッチ・フック２２がラッチ状態なので、電磁石励磁スイッチ２３はオフされている。この場合、制御部７は電磁石励磁スイッチ２３から電磁石励磁信号が送出されないので、電磁機構６の電磁石６２は非通電になっている。電磁石６２が非通電状態では、電磁石６２が軸受部５２２上を回転軸５１の軸方向に沿って移動して永久磁石６１に吸着されていることから、回転軸５１は容易には回転しないように固定されている（図１（Ａ））。したがって、電磁機構６による開閉トルクは最大になっている。
【００３２】
この蓋体２が閉じているノートＰＣ１において、蓋体２を開くためにラッチ・フック２２のラッチ状態を解除する操作をすると、電磁石励磁スイッチ２３がオンになるので、電磁石励磁スイッチ２３から制御部７に電磁石励磁信号が送出される。制御部７は、電磁石励磁信号の入力に基づき電磁石６２を通電状態にする。電磁石６２を通電状態にすると、電磁石６２の磁極及び永久磁石６１の磁極が反発する方向に力を発生させることから、電磁石６２は軸受部５２２上を回転軸５１の軸方向に沿って移動して永久磁石６１から離脱するので、回転軸５１を回転可能にすることができる（図１（Ｂ））。この場合、電磁機構６による開閉トルクは最小になっているので、蓋体２の重量に係らず蓋体２を容易に持ち上げて開くことができる。したがって、蓋体２を開けようとするときに、その操作力で本体３まで蓋体２と一緒に持ち上がってしまう現象を確実に防ぐことができる。
【００３３】
蓋体２の開角度が所望の角度に近づいた時点で、ラッチ・フック２２がラッチ状態になるように操作すると、制御部７は電磁石励磁スイッチ２３からの電磁石励磁信号の入力が途絶えるので、電流制御機能で励磁電流の電流値を所定時間において比例状態で下げてゼロにする。この電流制御機能により、電磁石６２の励磁電流が減少して永久磁石６１との反発力が弱まることで両者の吸引力が強まって摩擦抵抗が大きくなっていくので、回転軸５１への開閉トルクを比例状態で大きくしていくことができる。したがって、蓋体２が所望の開角度に近づくにつれて開閉トルクが大きくなっていくので、スムーズで高級感のある開閉動作になる。開閉トルクが最大になった時点で蓋体２を所定の開位置に停止させて保持できるようになる。
【００３４】
この蓋体２が所定の開角度で停止して保持されているノートＰＣ１において、蓋体２を閉じるためにラッチ・フック２２のラッチ状態を解除する操作をすると、電磁石励磁スイッチ２３がオンになるので、電磁石励磁スイッチ２３から制御部７に電磁石励磁信号が送出される。制御部７は、電磁石励磁信号の入力に基づき電磁石６２を通電状態にする。電磁石６２を通電状態にすると、電磁石６２の磁極及び永久磁石６１の磁極が反発する方向に力を発生させることから、電磁石６２は軸受部５２２上を回転軸５１の軸方向に沿って移動して永久磁石６１から離脱するので、回転軸５１を回転可能にすることができる（図１（Ｂ））。この場合、電磁機構６による開閉トルクは最小になっているので、蓋体２を容易に閉じることができる。
【００３５】
蓋体２の閉角度が所望の角度に近づいた時点で、ラッチ・フック２２がラッチ状態になるように操作すると、制御部７は電磁石励磁スイッチ２３からの電磁石励磁信号の入力が途絶えるので、電流制御機能で励磁電流の電流値を所定時間において比例状態で下げてゼロにする。この電流制御機能により、電磁石６２の励磁電流が減少して永久磁石６１との反発力が弱まることで両者の吸引力が強まって摩擦抵抗が大きくなっていくので、回転軸５１への開閉トルクを比例状態で大きくしていくことができる。したがって、蓋体２が所望の閉角度に近づくにつれて開閉トルクが大きくなっていくので、スムーズで高級感のある閉動作になる。開閉トルクが最大になった時点で蓋体２を閉じることができるようになる。
【００３６】
なお、この第１の実施例においては、制御部７に電磁石励磁信号を送出する電磁石励磁スイッチ２３をラッチ・フック２２に連動させていたが、これに限らず、本体３に備えて操作者が実際にスイッチ操作することで、同様の作用、効果を得ることができる。
【００３７】
また、この第１の実施例においては、蓋体２のスムーズで高級感のある開閉動作を制御部７の電流制御機能で達成していたが、これに限らず、蓋体２の開閉角度を検出してその開閉角度に応じた電磁石励磁信号を制御部７に送出する回転角度センサ（図示せず）を備えてもよい。制御部７は、回転角度センサからの開閉角度に応じた電磁石励磁信号に比例して励磁電流の電流値を下げてゼロにすることができる。したがって、蓋体２が所望の開閉角度に近づくにつれて開閉トルクを大きくしていくことができるので、スムーズで高級感のある開閉動作にすることができる。
【００３８】
さらに、この第１の実施例においては、心地よいトルク感のある開閉トルクを制御部７の電流制御機能で与えていたが、これに限らず、ヒンジ機構５に、蓋体２に作用する開閉トルクを摩擦抵抗によって回転軸５１に与える摩擦抵抗付与部８を備えるとよい。この摩擦抵抗付与部８は、例えば回転軸５１及び軸受部５２２間の嵌め合わせ部に介在されている。このような摩擦抵抗付与部８をヒンジ機構５に備えることで、制御部７に電流制御機能をもたせなくても、この摩擦抵抗付与部８の摩擦抵抗で心地よいトルク感のある開閉トルクを付与できるようになる。即ち、蓋体２を開くためにラッチ・フック２２のラッチ状態を解除して開閉トルクが最小になっていても、摩擦抵抗付与部８の摩擦抵抗で達成できる。
【００３９】
また、ポータブル電子機器は上述した第１の実施例に限らず、図３に示すものでもよい。図３は本発明のポータブル電子機器による他の実施の一形態を示す動作図で、（Ａ）はヒンジ機構及び電磁機構の正面図、（Ｂ）はヒンジ機構を電磁機構でラッチする状態の側面図、（Ｃ）は電磁機構でラッチされたヒンジ機構を開放する状態の側面図である。
【００４０】
本発明のポータブル電子機器は、背景技術に記載したノートＰＣ１に適用され、特にヒンジ機構ＨＭに関するものである（図４）。この本発明のポータブル電子機器は図３（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）に示すように、蓋体２及び本体３を連結するヒンジ機構１１と、ヒンジ機構１１の開閉トルクを制御する電磁機構１２とを備えている。
【００４１】
ヒンジ機構１１は、軸方向が水平方向になるように回転軸１１１が蓋体２に組み込まれ、支持部材１１２が本体３に組み込まれている。支持部材１１２は２分割された一対の分割支持部材１１２ａ、１１２ｂで構成されている。この一対の分割支持部材１１２ａ、１１２ｂの少なくとも一つを回転軸１１１に対して直交する方向で移動可能に保持する保持部材１１３を備えている。また、一方の分割支持部材１１２ａは永久磁石で構成され、他方の分割支持部材１１２ｂは電磁石で構成され、他方の分割支持部材１１２ｂは回転軸１１１を中心にして一方の分割支持部材１１２ａと対向配置されている。なお、永久磁石は一方の分割支持部材１１２ａに、電磁石は他方の分割支持部材１１２ｂに、それぞれ別個体で設けてもよい。
【００４２】
さらに、一対の分割支持部材１１２ａ、１１２ｂの内周面には歯車１１４、１１５が設けられ、回転軸１１１の外周面には一対の分割支持部材１１２ａ、１１２ｂの歯車１１４、１１５と噛み合う歯車１１６が設けられたラッチ機構１１０を備えている。このラッチ機構１１０は、回転軸１１１のみが回転可能に一対の分割支持部材１１２ａ、１１２ｂを歯車１１４、１１５と歯車１１６とが噛み合ったり離れたりすることができる。
【００４３】
また、このヒンジ機構１１及び電磁機構１２とを備えたポータブル電子機器は、上述したヒンジ機構５及び電磁機構６を備えたポータブル電子機器と同様に、電磁石６２を励磁電流によって制御する制御部７を備えている。
【００４４】
また、ヒンジ機構１１及び電磁機構１２とを備えたポータブル電子機器は、上述したヒンジ機構５及び電磁機構６を備えたポータブル電子機器と同様に、ラッチ・フック２２（図４（Ａ））を備えている場合には電磁石励磁スイッチ２３を備えていてもよい。さらに、制御部７は、電磁石励磁スイッチ２３からの電磁石励磁信号の入力が途絶えると、図２に示すように、励磁電流の電流値を所定時間において比例状態で下げてゼロにする電流制御機能を有していてもよい。
【００４５】
このように構成されたポータブル電子機器であるノートＰＣ１の蓋体２の開閉動作について説明する。なお、このノートＰＣ１はラッチ・フック２２及びラッチ・フック２２に連動する電磁石励磁スイッチ２３を備え、さらに、制御部７に電流制御機能を有しているものとする。
【００４６】
このノートＰＣ１は、蓋体２が閉じている場合にはラッチ・フック２２がラッチ状態なので、電磁石励磁スイッチ２３はオフされている。この場合、制御部７は電磁石励磁スイッチ２３から電磁石励磁信号が送出されないので、電磁機構１２の電磁石である他方の分割支持部材１１２ｂは非通電になっている。電磁石である他方の分割支持部材１１２ｂは非通電状態では、永久磁石である一方の分割支持部材１１２ａに吸着されていることから、一対の分割支持部材１１２ａ、１１２ｂの各歯車１１４、１１５と回転軸１１１の歯車１１６とが確実に噛み合うので、回転軸１１１は容易には回転しないように固定されている。したがって、電磁機構１２による開閉トルクは最大になっている。
【００４７】
この蓋体２が閉じているノートＰＣ１において、蓋体２を開くためにラッチ・フック２２のラッチ状態を解除する操作をすると、電磁石励磁スイッチ２３がオンになるので、電磁石励磁スイッチ２３から制御部７に電磁石励磁信号が送出される。制御部７は、電磁石励磁信号の入力に基づき電磁石である他方の分割支持部材１１２ｂを通電状態にする。電磁石である他方の分割支持部材１１２ｂを通電状態にすると、電磁石である他方の分割支持部材１１２ｂの磁極及び永久磁石である一方の分割支持部材１１２ａの磁極が反発する方向に力を発生させることから、一対の分割支持部材１１２ａ、１１２ｂの各歯車１１４、１１５と回転軸１１１の歯車１１６とは離れるので、回転軸１１１を回転可能にすることができる（図３（Ｂ））。この場合、電磁機構１２による開閉トルクは最小になっているので、蓋体２の重量に係らず蓋体２を容易に持ち上げて開くことができる。したがって、蓋体２を開けようとするときに、その操作力で本体３まで蓋体２と一緒に持ち上がってしまう現象を確実に防ぐことができる。
【００４８】
蓋体２の開角度が所望の角度に近づいた時点で、ラッチ・フック２２がラッチ状態になるように操作すると、制御部７は電磁石励磁スイッチ２３からの電磁石励磁信号の入力が途絶えるので、電流制御機能で励磁電流の電流値を所定時間において比例状態で下げてゼロにする。この電流可変機能を制御部７にもたせると、電磁石である他方の分割支持部材１１２ｂの励磁電流が減少して永久磁石である一方の分割支持部材１１２ａとの反発力が弱まることで両者の吸引力が強まって一対の分割支持部材１１２ａ、１１２ｂによる回転軸１１１への挟み込み強さを変えることができるので、回転軸１１１の歯車１１６の凸部を一対の分割支持部材１１２ａ、１１２ｂの各歯車１１４、１１５の凸部が乗り越え可能となり、その乗り越え抵抗に応じた開閉トルクを生じさせることができる。したがって、蓋体２が所望の開角度に近づくにつれて開閉トルクが大きくなっていくので、スムーズで高級感のある開閉動作になる。開閉トルクが最大になった時点で蓋体２を所定の開位置に停止させて保持できるようになる。
【００４９】
この蓋体２が所定の開角度で停止して保持されているノートＰＣ１において、蓋体２を閉じるためにラッチ・フック２２のラッチ状態を解除する操作をすると、電磁石励磁スイッチ２３がオンになるので、電磁石励磁スイッチ２３から制御部７に電磁石励磁信号が送出される。制御部７は、電磁石励磁信号の入力に基づき電磁石６２を通電状態にする。電磁石６２を通電状態にすると、電磁石である他方の分割支持部材１１２ｂの磁極及び永久磁石である一方の分割支持部材１１２ａの磁極が反発する方向に力を発生させることから、一対の分割支持部材１１２ａ、１１２ｂの各歯車１１４、１１５と回転軸１１１の歯車１１６とは離れるので、回転軸１１１を回転可能にすることができる（図３（Ｂ））。この場合、電磁機構６による開閉トルクは最小になっているので、蓋体２を容易に閉じることができる。
【００５０】
蓋体２の閉角度が所望の角度に近づいた時点で、ラッチ・フック２２がラッチ状態になるように操作すると、制御部７は電磁石励磁スイッチ２３からの電磁石励磁信号の入力が途絶えるので、電流制御機能で励磁電流の電流値を所定時間において比例状態で下げてゼロにする。この電流制御機能により、電磁石である他方の分割支持部材１１２ｂの励磁電流が減少して永久磁石である一方の分割支持部材１１２ａとの反発力が弱まることで両者の吸引力が強まって一対の分割支持部材１１２ａ、１１２ｂによる回転軸１１１への挟み込み強さを変えることができるので、回転軸１１１への開閉トルクを比例状態で大きくしていくことができる。したがって、蓋体２が所望の閉角度に近づくにつれて開閉トルクが大きくなっていくので、スムーズで高級感のある閉動作になる。開閉トルクが最大になった時点で蓋体２を閉じることができるようになる。
【００５１】
なお、この第２の実施例においても第１の実施例と同様に、電磁石励磁スイッチ２３を本体３に備え、制御部７の電流制御機能の代替手段として回転角度センサを備えてもよい。
【００５２】
また、電磁機構は、永久磁石及び電磁石を有し、電磁石が通電時には永久磁石に対して反発力が発生して回転軸が回転可能状態になり、電磁石が非通電時には永久磁石の吸引力により当該電磁石が吸引されることで回転軸に蓋体に作用する開閉トルクが生じるように、永久磁石及び電磁石が回転軸に対して配置されていれば、どのような機構構成でもよい。さらに、電磁機構は、回転軸に摩擦抵抗を付与するように電磁石が配置され、摩擦抵抗の大きさによって蓋体に作用する開閉トルクを調整することができれば、どのような機構構成でもよい。また、電磁機構は、電磁石と連動して回転軸に摩擦抵抗を与えるように配置されている永久磁石を備えた機構構成でもよい。
【００５３】
また、本発明のポータブル電子機器はノートＰＣに限らず、入力操作部が設けられている本体と、表示ユニットが設けられている蓋体とを備えていればどのようなポータブル電子機器でも適用させることができる。
【００５４】
これまで本発明について図面に示した特定の実施の形態をもって説明してきたが、本発明は図面に示した実施の形態に限定されるものではなく、本発明の効果を奏する限り、これまで知られたいかなる構成であっても採用することができることはいうまでもないことである。
【図面の簡単な説明】
【００５５】
【図１】本発明のポータブル電子機器による最良な実施の一形態を示す動作説明図である。
【図２】本発明のポータブル電子機器が備えた制御部が有する電流制御機能による励磁電流の変化を示すグラフの図である。
【図３】本発明のポータブル電子機器による他の実施の一形態を示す動作図である。
【図４】図４は、ノートＰＣに用いられる従来のヒンジ機構を示す図で、（Ａ）はノートＰＣの全体斜視図、（Ｂ）はヒンジ機構の斜視図、（Ｃ）はヒンジ機構の平面図である。
【符号の説明】
【００５６】
１……ノートＰＣ
２……蓋体
２１……表示ユニット
３……本体
３１……キーボード（入力操作部）
６１……永久磁石
６２……電磁石
ＨＭ……ヒンジ機構
５……ヒンジ機構
６……電磁機構
８……摩擦抵抗付与部
５１……回転軸
１１……ヒンジ機構
１２……電磁機構
１１０……ラッチ機構
１１１……回転軸
１１２……支持部材
１１２ａ、１１２ｂ……一対の分割支持部材
１１３……保持部材
１１４、１１５、１１６……歯車
【特許請求の範囲】
【請求項１】
入力操作部が設けられている本体と、
表示ユニットが設けられている蓋体と、
前記本体に対して前記蓋体を開閉可能に連結するために、前記本体と前記蓋体の何れか一方に固定される回転軸、及び他方に固定され前記回転軸が回転可能に嵌め合わされる支持部材から構成されているヒンジ機構と、
前記回転軸に摩擦抵抗を付与するように電磁石が配置され、前記摩擦抵抗の大きさによって前記蓋体に作用する開閉トルクを調整する電磁機構とを備えたポータブル電子機器。
【請求項２】
前記電磁機構は、前記電磁石と連動して前記回転軸に前記摩擦抵抗を与えるように配置されている永久磁石を備えた請求項１記載のポータブル電子機器。
【請求項３】
前記電磁機構は、前記電磁石が通電時には前記永久磁石に対して反発力が発生して前記回転軸が回転可能状態になり、前記電磁石が非通電時には前記永久磁石の吸引力により当該電磁石が吸引されることで前記回転軸に前記摩擦抵抗が付与されるように、前記永久磁石及び前記電磁石が前記回転軸に対して配置された請求項２記載のポータブル電子機器。
【請求項４】
前記電磁機構は、
前記回転軸の固定側に当該回転軸の軸方向に沿って２つの異なる磁極が配置されるように前記永久磁石が固定され、
前記支持部材に前記回転軸の軸方向に沿って往復移動可能に前記電磁石が設けられると共に、当該電磁石は２つの異なる磁極が当該回転軸の軸方向に沿って生じるように配置された請求項３記載のポータブル電子機器。
【請求項５】
前記電磁機構は、
前記支持部材が２分割された一対の分割支持部材と、
前記一対の分割支持部材の少なくとも一つを前記回転軸に対して直交する方向で移動可能に保持する保持部材と、
前記一方の分割支持部材が有する前記永久磁石と、
前記回転軸を中心にして前記永久磁石と対向配置され前記他方の分割支持部材が有する前記電磁石と、
前記一対の分割支持部材の内周面及び前記回転軸の外周面にそれぞれ噛み合うように歯車が設けられたラッチ機構とから構成された請求項３記載のポータブル電子機器。
【請求項６】
前記ヒンジ機構は、前記蓋体に作用する前記開閉トルクを摩擦抵抗によって前記回転軸に与える摩擦抵抗付与部を備え、前記摩擦抵抗付与部は前記回転軸及び前記支持部材間の嵌め合わせ部に介在された請求項１乃至請求項５のうち何れか１項に記載のポータブル電子機器。
【請求項７】
前記電磁石を励磁電流によって制御する制御部と、
前記制御部に電磁石励磁信号を送出する電磁石励磁スイッチとを備えた請求項１乃至請求項６のうち何れか１項に記載のポータブル電子機器。
【請求項８】
前記蓋体は、
前記電磁石励磁スイッチと、
前記蓋体が閉じられると当該蓋体を前記本体にラッチすると共に、前記蓋体が開かれるとラッチ状態が解除され前記電磁石励磁スイッチをオン状態にするラッチ・フックとを備えた請求項７記載のポータブル電子機器。
【請求項９】
前記制御部は、前記電磁石励磁スイッチからの前記電磁石励磁信号の入力が途絶えると、前記励磁電流の電流値を所定時間において下げてゼロにする電流制御機能を有する請求項７又は請求項８記載のポータブル電子機器。
【請求項１０】
前記電磁石を励磁電流によって制御する制御部と、
前記蓋体の開閉角度を検出してその開閉角度に応じた電磁石励磁信号を前記制御部に送出する回転角度センサとを備えた請求項１乃至請求項６のうち何れか１項に記載のポータブル電子機器。
【請求項１】
入力操作部が設けられている本体と、
表示ユニットが設けられている蓋体と、
前記本体に対して前記蓋体を開閉可能に連結するために、前記本体と前記蓋体の何れか一方に固定される回転軸、及び他方に固定され前記回転軸が回転可能に嵌め合わされる支持部材から構成されているヒンジ機構と、
前記回転軸に摩擦抵抗を付与するように電磁石が配置され、前記摩擦抵抗の大きさによって前記蓋体に作用する開閉トルクを調整する電磁機構とを備えたポータブル電子機器。
【請求項２】
前記電磁機構は、前記電磁石と連動して前記回転軸に前記摩擦抵抗を与えるように配置されている永久磁石を備えた請求項１記載のポータブル電子機器。
【請求項３】
前記電磁機構は、前記電磁石が通電時には前記永久磁石に対して反発力が発生して前記回転軸が回転可能状態になり、前記電磁石が非通電時には前記永久磁石の吸引力により当該電磁石が吸引されることで前記回転軸に前記摩擦抵抗が付与されるように、前記永久磁石及び前記電磁石が前記回転軸に対して配置された請求項２記載のポータブル電子機器。
【請求項４】
前記電磁機構は、
前記回転軸の固定側に当該回転軸の軸方向に沿って２つの異なる磁極が配置されるように前記永久磁石が固定され、
前記支持部材に前記回転軸の軸方向に沿って往復移動可能に前記電磁石が設けられると共に、当該電磁石は２つの異なる磁極が当該回転軸の軸方向に沿って生じるように配置された請求項３記載のポータブル電子機器。
【請求項５】
前記電磁機構は、
前記支持部材が２分割された一対の分割支持部材と、
前記一対の分割支持部材の少なくとも一つを前記回転軸に対して直交する方向で移動可能に保持する保持部材と、
前記一方の分割支持部材が有する前記永久磁石と、
前記回転軸を中心にして前記永久磁石と対向配置され前記他方の分割支持部材が有する前記電磁石と、
前記一対の分割支持部材の内周面及び前記回転軸の外周面にそれぞれ噛み合うように歯車が設けられたラッチ機構とから構成された請求項３記載のポータブル電子機器。
【請求項６】
前記ヒンジ機構は、前記蓋体に作用する前記開閉トルクを摩擦抵抗によって前記回転軸に与える摩擦抵抗付与部を備え、前記摩擦抵抗付与部は前記回転軸及び前記支持部材間の嵌め合わせ部に介在された請求項１乃至請求項５のうち何れか１項に記載のポータブル電子機器。
【請求項７】
前記電磁石を励磁電流によって制御する制御部と、
前記制御部に電磁石励磁信号を送出する電磁石励磁スイッチとを備えた請求項１乃至請求項６のうち何れか１項に記載のポータブル電子機器。
【請求項８】
前記蓋体は、
前記電磁石励磁スイッチと、
前記蓋体が閉じられると当該蓋体を前記本体にラッチすると共に、前記蓋体が開かれるとラッチ状態が解除され前記電磁石励磁スイッチをオン状態にするラッチ・フックとを備えた請求項７記載のポータブル電子機器。
【請求項９】
前記制御部は、前記電磁石励磁スイッチからの前記電磁石励磁信号の入力が途絶えると、前記励磁電流の電流値を所定時間において下げてゼロにする電流制御機能を有する請求項７又は請求項８記載のポータブル電子機器。
【請求項１０】
前記電磁石を励磁電流によって制御する制御部と、
前記蓋体の開閉角度を検出してその開閉角度に応じた電磁石励磁信号を前記制御部に送出する回転角度センサとを備えた請求項１乃至請求項６のうち何れか１項に記載のポータブル電子機器。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図２】
【図３】
【図４】
【公開番号】特開２００９−１４５９２７（Ｐ２００９−１４５９２７Ａ）
【公開日】平成２１年７月２日（２００９．７．２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００７−３１９２９１（Ｐ２００７−３１９２９１）
【出願日】平成１９年１２月１１日（２００７．１２．１１）
【出願人】（５０５２０５７３１）レノボ・シンガポール・プライベート・リミテッド (292)
【復代理人】
【識別番号】１０００７７５８４
【弁理士】
【氏名又は名称】守谷 一雄
【復代理人】
【識別番号】１００１０６６９９
【弁理士】
【氏名又は名称】渡部 弘道
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２１年７月２日（２００９．７．２）
【国際特許分類】
【出願日】平成１９年１２月１１日（２００７．１２．１１）
【出願人】（５０５２０５７３１）レノボ・シンガポール・プライベート・リミテッド (292)
【復代理人】
【識別番号】１０００７７５８４
【弁理士】
【氏名又は名称】守谷 一雄
【復代理人】
【識別番号】１００１０６６９９
【弁理士】
【氏名又は名称】渡部 弘道
【Ｆターム（参考）】
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