特開 2024-156517 多軸ヒンジ装置、並びにこの多軸ヒンジ装置を用いた電子機器

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2024156517

(43)【公開日】2024-11-06

(54)【発明の名称】多軸ヒンジ装置、並びにこの多軸ヒンジ装置を用いた電子機器

(51)【国際特許分類】

   F16C 11/04 20060101AFI20241029BHJP

   G06F 1/16 20060101ALI20241029BHJP

   H05K 5/02 20060101ALI20241029BHJP

【ＦＩ】

F16C11/04 F

G06F1/16 312F

H05K5/02 M

【審査請求】未請求

【請求項の数】11

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2023071047

(22)【出願日】2023-04-24

(71)【出願人】

【識別番号】513014628

【氏名又は名称】株式会社ナチュラレーザ・ワン

(74)【代理人】

【識別番号】100076831

【弁理士】

【氏名又は名称】伊藤 捷雄

(72)【発明者】

【氏名】森田 竜介

【テーマコード（参考）】

3J105

4E360

【Ｆターム（参考）】

3J105AA05

3J105AB02

3J105AB16

3J105AB17

3J105AB24

3J105AC07

3J105AC10

3J105BB03

3J105DA06

3J105DA15

3J105DA41

4E360AA02

4E360GA60

4E360GB43

4E360GC20

(57)【要約】

【課題】 電子機器の携帯性を高める為に、フレキシブルディスプレイシートの屈曲部における曲げ部分の曲率半径を小さくすると、内折り状態及び外折り状態の確実な保持が難しくなる。
【解決手段】 一対の筐体の両表面に跨ってフレキシブルディスプレイシートを取り付けてなる電子機器に用いられ、前記一対の筐体を開閉可能に連結する多軸ヒンジ装置であって、前記一対の筐体の間に挟まれ、前記一対の筐体を各々揺動可能に支持するベースフレームと、前記一対の筐体の少なくともいずれか一方と前記ベースフレームとを複数の関節部を介して接続するロック機構で構成され、前記複数の関節部の少なくともひとつに動作負荷を発生させる事で前記一対の筐体の開成状態および閉成状態を保持する。
【選択図】 図１２

【特許請求の範囲】

【請求項1】

一対の筐体の両表面に跨ってフレキシブルディスプレイシートを取り付けてなる電子機器に用いられ、前記一対の筐体を開閉可能に連結する多軸ヒンジ装置であって、前記一対の筐体の間に挟まれ、前記一対の筐体を各々揺動可能に支持するベースフレームと、前記一対の筐体の少なくともいずれか一方と前記ベースフレームとを複数の関節部と摺動部を介して接続するロック機構で構成され、前記複数の関節部の少なくともひとつに動作負荷を発生させる事で、前記一対の筐体の開成状態および閉成状態を保持する事を特徴とする多軸ヒンジ装置。

【請求項2】

前記ロック機構は、前記ベースフレームに設けられた保持部と、前記保持部に対して第１関節回りに揺動可能に支持されたロックアームと、前記ロックアームに対して第２関節回りに揺動可能に支持されたロックジョイントと、前記ロックジョイントに対して摺動可能に支持されたロックブラケットと、前記第１関節回りに第１の動作負荷を発生させる第１負荷発生部と、前記第２関節回りに第２の動作負荷を発生させる第２負荷発生部で構成され、前記ロックブラケットは前記一対の筐体の各々と接続される一対の取付プレートの少なくともいずれか一方に取りつけられる事を特徴とする請求項１記載の多軸ヒンジ装置。

【請求項3】

前記ロック機構は、前記第１関節の揺動範囲よりも前記第２関節の揺動範囲を小さくする揺動規制部を有する事を特徴とする請求項２記載の多軸ヒンジ装置。

【請求項4】

前記ロック機構は、前記一対の筐体が、前記フレキシブルディスプレイシートを展開状態から外折り状態に移行する範囲では前記第２関節は前記揺動規制部により揺動規制する事を特徴とする請求項３記載の多軸ヒンジ装置。

【請求項5】

前記第２の動作負荷は、前記第１の動作負荷よりも大きく設定される事を特徴とする請求項２記載の多軸ヒンジ装置。

【請求項6】

前記第２の動作負荷は、前記一対の筐体が、前記フレキシブルディスプレイシートを展開状態から内折り状態に移行する範囲では前記第１の動作負荷よりも大きく設定される事を特徴とする請求項５記載の多軸ヒンジ装置。

【請求項7】

前記ロック機構は、前記保持部に対して異なる方向に延びる一対の前記ロックアームと、一対の前記ロックアームのそれぞれに設けられた一対の前記ロックジョイントおよび一対の前記ロックブラケットと、一対の前記ロックアームの互いの揺動を同期させるロック同期部で構成され、一対の前記ロックブラケットのそれぞれが前記一対の取付プレートに接続される事を特徴とする請求項２記載の多軸ヒンジ装置。

【請求項8】

前記第１負荷発生部は、前記第１関節に同軸に設けられ、前記ロックアームに対して揺動規制された第１カムと、前記第１カムと対向し、前記保持部に対して揺動規制された固定カムと、前記第１カムと前記固定カムを付勢する第１弾性部材で構成される事を特徴とする請求項２記載の多軸ヒンジ装置。

【請求項9】

前記第１カムと前記固定カムは、前記第１弾性部材の付勢力により互いのカム斜面にて当接し、互いのカム山と谷では当接していない事を特徴とする請求項８記載の多軸ヒンジ装置。

【請求項10】

前記第２負荷発生部は、前記第２関節に同軸に設けられ、前記ロックアームに対して揺動規制された第２カムと、前記第２カムと対向し、前記ロックジョイントに対して揺動規制された第３カムと、前記第２カムと前記第３カムを付勢する第２弾性部材で構成される事を特徴とする請求項２記載の多軸ヒンジ装置。

【請求項11】

請求項１乃至１０のいずれか１項に各記載の多軸ヒンジ装置を用いた事を特徴とする電子機器。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、一対の筐体の両表面に跨って、例えば有機ＥＬ製のフレキシブルディスプレイシートを取り付けて成る、携帯電話機、電子手帳、ＰＤＡ、ネットブック、さらにはノートパソコンなどの各種の電子機器に用いて好適な多軸ヒンジ装置、並びにこの多軸ヒンジ装置を用いた電子機器に関する。

【背景技術】

【0002】

近年、一対の筐体の両表面に跨って１枚の有機ＥＬ製のフレキシブルディスプレイシートを取り付けて成る携帯電話機等の電子機器が開発され、世の中に出回りつつある。このような電子機器のフレキシブルディスプレイシートを内折り状態、展開状態、外折り状態の３状態に屈曲させる電子機器が下記特許文献１において知られている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２０１４－１６１００９号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

先行技術文献に記載される電子機器の携帯性を高める為に、フレキシブルディスプレイシートの屈曲部における曲率半径を小さくすると、内折り状態及び外折り状態の確実な保持が難しくなる。
そこで本発明では、フレキシブルディスプレイシートの屈曲部における曲率半径を小さくすると共に、内折り状態、外折り状態の確実な保持を行う構造を提供することを目的としている。

【課題を解決するための手段】

【0005】

上記課題を解決する為に、請求項１に記載の発明は、一対の筐体の両表面に跨ってフレキシブルディスプレイシートを取り付けてなる電子機器に用いられ、前記一対の筐体を開閉可能に連結する多軸ヒンジ装置であって、前記一対の筐体の間に挟まれ、前記一対の筐体を各々揺動可能に支持するベースフレームと、前記一対の筐体の少なくともいずれか一方と前記ベースフレームとを複数の関節部と摺動部を介して接続するロック機構で構成され、前記複数の関節部の少なくともひとつに動作負荷を発生させる事で、前記一対の筐体の開成状態および閉成状態を保持する事を特徴とする。

【0006】

次に請求項２記載の発明は、前記ロック機構は、前記ベースフレームに設けられた保持部と、前記保持部に対して第１関節回りに揺動可能に支持されたロックアームと、前記ロックアームに対して第２関節回りに揺動可能に支持されたロックジョイントと、前記ロックジョイントに対して摺動可能に支持されたロックブラケットと、前記第１関節回りに第１の動作負荷を発生させる第１負荷発生部と、前記第２関節回りに第２の動作負荷を発生させる第２負荷発生部で構成され、前記ロックブラケットは前記一対の筐体の各々と接続される一対の取付プレートの少なくともいずれか一方に取りつけられる事を特徴とする。

【0007】

次に請求項３記載の発明は、前記ロック機構は、前記第１関節の揺動範囲よりも前記第２関節の揺動範囲を小さくする揺動規制部を有する事を特徴とする。

【0008】

次に請求項４記載の発明は、前記ロック機構は、前記一対の筐体が、前記フレキシブルディスプレイシートを展開状態から外折り状態に移行する範囲では前記第２関節を前記揺動規制部により揺動規制する事を特徴とする。

【0009】

次に請求項５記載の発明は、前記第２の動作負荷は前記第１の動作負荷よりも大きく設定される事を特徴とする。

【0010】

次に請求項６記載の発明は、前記第２の動作負荷は、前記一対の筐体が、前記フレキシブルディスプレイシートを展開状態から内折り状態に移行する範囲では前記第１の動作負荷よりも大きく設定される事を特徴とする。

【0011】

次に請求項７記載の発明は、前記ロック機構は、前記保持部に対して異なる方向に延びる一対の前記ロックアームと、一対の前記ロックアームのそれぞれに設けられた一対の前記ロックジョイントおよび一対の前記ロックブラケットと、前記一対のロックアームの互いの揺動を同期させるロック同期部で構成され、一対の前記ロックブラケットのそれぞれが前記一対の取付プレートに接続される事を特徴とする。

【0012】

次に請求項８記載の発明は、前記第１負荷発生部は、前記第１関節に同軸に設けられ、前記ロックアームに対して揺動規制された第１カムと、前記第１カムと対向し、前記保持部に対して揺動規制された固定カムと、前記第１カムと前記固定カムを付勢する第１弾性部材で構成される事を特徴とする。

【0013】

次に請求項９記載の発明は、前記第１カムと前記固定カムは前記第１弾性部材の付勢力により互いのカム斜面にて当接し、互いのカム山と谷では当接していない事を特徴とする。

【0014】

次に請求項１０記載の発明は、前記第２負荷発生部は前記第２関節に同軸に設けられ、前記ロックアームに対して揺動規制された第２カムと、前記第２カムと対向し、前記ロックジョイントに対して揺動規制された第３カムと、前記第２カムと前記第３カムを付勢する第２弾性部材で構成される事を特徴とする。

【0015】

次に請求項１１記載の発明は、電子機器に請求項１乃至１０のいずれか１項に各記載の多軸ヒンジ装置を用いた事を特徴とする。

【発明の効果】

【0016】

請求項１の様に構成すると、フレキシブルディスプレイシートを内折り状態、展開状態、外折り状態の３状態にコンパクトに保持することが出来る。

【0017】

請求項２の様に構成すると、少ない部品でロック機構を構成することができる。

【0018】

請求項３の様に構成すると、フレキシブルディスプレイシートを内折り状態、展開状態、外折り状態の３状態した時にフレキシブルディスプレイシートの破損を防ぐことが出来る。

【0019】

請求項４の様に構成すると、フレキシブルディスプレイシートを内折り状態、展開状態、外折り状態の３状態した時にフレキシブルディスプレイシートの破損を防ぐことが出来る。

【0020】

請求項５の様に構成すると、一対の筐体の開閉品位を向上させることが出来る。

【0021】

請求項６の様に構成すると、一対の筐体の開閉品位を向上させることが出来る。

【0022】

請求項７の様に構成すると、一対の筐体の開閉品位を向上させることが出来る。

【0023】

請求項８の様に構成すると、少ない部品点数でロック機構を構成することが出来る。

【0024】

請求項９の様に構成すると、一対の筐体における内折り状態、展開状態、外折り状態の保持ガタをなくすことが出来る。

【0025】

請求項１０の様に構成すると、少ない部品点数でロック機構を構成することが出来る。

【0026】

請求項１１の様に構成すると、電子機器をコンパクト化すると共に内折り状態、展開状態、外折り状態に確実に保持することが出来る。

【図面の簡単な説明】

【0027】

【図1】本発明に係る多軸ヒンジ装置を用いたフレキシブルディスプレイシートを有する電子機器を示し、（ａ）はフレキシブルディスプレイシートが内折り状態の時における筐体斜視図、（ｂ）はフレキシブルディスプレイシートが展開状態の時における筐体斜視図、（ｃ）はフレキシブルディスプレイシートが外折り状態の時における筐体斜視図である。

【図2】フレキシブルディスプレイシートが展開状態の時における筐体と多軸ヒンジ装置の配置を示す平面図である。

【図3】取付プレート、ベースフレーム、カバー及びロウワーカバーの斜視図である。

【図4】多軸ヒンジ装置におけるロック機構の斜視図を示し、（ａ）は上面から見た斜視図、（ｂ）は裏面から見た斜視図である。

【図5】多軸ヒンジ装置におけるロック機構の全体像を示す図であり、（ａ）はロック機構の分解斜視図、（ｂ）は組み立てたロック機構の平面図である。

【図6】ロック機構における保持部を説明する拡大分解斜視図である。

【図7】ロック機構における第１関節部を説明する図であり、（ａ）は図５（ａ）における第１関節部の拡大分解斜視図、（ｂ）は図５（ｂ）におけるＣ－Ｃ断面図である。

【図8】ロック機構における第２関節部を説明する図であり、（ａ）は図５（ａ）における第２関節部の拡大分解斜視図、（ｂ）は図５（ｂ）におけるＤ－Ｄ断面図である。

【図9】ロック機構におけるロック同期部を説明する図であり、（ａ）は図５（ａ）におけるロック同期部の拡大分解斜視図、（ｂ）は図５（ｂ）におけるＥ－Ｅ断面図である。

【図10】ロック機構におけるロックブラケット部を説明する図であり、（ａ）は図５（ａ）におけるロックブラケット部の拡大分解斜視図、（ｂ）は図５（ｂ）におけるＦ－Ｆ断面図である。

【図11】多軸ヒンジ装置におけるロック機構の斜視図であり、（ａ）はフレキシブルディスプレイシートを内折り状態に保持する姿勢の斜視図、（ｂ）はフレキシブルディスプレイシートを外折り状態に保持する姿勢の斜視図である。

【図12】フレキシブルディスプレイシートを展開状態から外折り状態、及び、内折り状態に移行させる時におけるロック機構の第１、第２関節部説明図である。

【図13】多軸ヒンジ機構におけるロック機構の関節部を説明する図であり、（ａ）はロック機構を上面から見た斜視図、（ｂ）はフレキシブルディスプレイシートが内折り状態の時における関節部のカム位相、（ｃ）はフレキシブルディスプレイシートが展開状態の時における関節部のカム位相、（ｄ）はフレキシブルディスプレイシートが外折り状態の時における関節部のカム位相を表す図である。

【発明を実施するための形態】

【0028】

以下に本発明に係る多軸ヒンジ装置、並びにこの多軸ヒンジ装置を用いた電子機器の実施の形態を、添付した図面を参照して詳細に説明する。

【実施例0029】

図１は本発明に係る多軸ヒンジ装置を用いた電子機器の一例としての携帯電話機Ａ（スマートフォン）を概略的に示している。

【0030】

図１（ａ）は一対の筐体１の互いのなす角度が略０度となる、フレキシブルディスプレイシート４が内折り（以下、内折り状態）における携帯電話機Ａの斜視図である。ここで携帯電話機Ａの外装は、一対の筐体１と背面カバー２に分けられ、背面カバー２は一対のロウワーカバー２１、カバー２２、スライドブラケット２３、ベースブラケット２４で構成される。又、スイッチ３はフレキシブルディスプレイシート４の表示を起動する為に設けられている。後述するが、一対の筐体１は取付プレート（図１では見えない）と接続されている。そして、一対の取り付けプレートは、ベースフレーム６に設けられる多軸ヒンジ装置Ｂ（図１では見えない）によりベースフレーム６に対して揺動可能に支持されている。
図１（ｂ）は一対の筐体１の互いのなす角度を略１８０度に開いてフレキシブルディスプレイシート４を展開（以下、展開状態）した時における携帯電話機Ａの斜視図である。また、一対の筐体１の互いのなす角度を３６０度にすると図１（ｃ）となる。図１（ｃ）ではフレキシブルディスプレイシート４は外折り（以下、外折り状態）となり、携帯電話機Ａのコンパクト性を保ちながらユーザーはフレキシブルディスプレイシート４に表示される情報を受け取ることが出来る。

【0031】

図２はフレキシブルディスプレイシート４が展開状態の時における、多軸ヒンジ装置Ｂおよび一対の筐体１を図示した平面図であり、多軸ヒンジ装置Ｂを図示する為にフレキシブルディスプレイシート４等を省いている。
多軸ヒンジ装置Ｂはヒンジ機構７、ロック機構８、筐体スライド機構９、カバースライド機構１０、同期機構１１、フレキシブルディスプレイシートガイド機構１２、カバーガイド機構１３で構成される。尚、ヒンジ機構７、ロック機構８、筐体スライド機構９、カバースライド機構１０、同期機構１１は図３に示すベースフレーム６に取り付けられており、フレキシブルディスプレイシートガイド機構１２、カバーガイド機構１３は取付プレート５に設けられている。

【0032】

ヒンジ機構７とベースフレーム６はベースフレーム６の取付孔６ｃで螺合され固定されている。そしてヒンジ同期部７１から延出するヒンジアーム７２の取付孔７２ａが図３に示す一対の取付プレート５に設けられた取付ネジ孔５ａと螺合している。その為、一対の取付プレート５はヒンジアーム７２の揺動軸１ａにおける矢印１ｂ周りに揺動可能に支持される。ヒンジ機構７はベースフレーム６上に設けられている為に、一対の取付プレート５はベースフレーム６に対して揺動可能に支持される事になる。尚、ヒンジアーム７２の揺動軸１ａは一対の筐体１を内折り状態、展開状態、外折り状態の３状態を最適に実現する為にヒンジ同期部７１内でスウィング移動する構造になっている。

【0033】

ロック機構８とベースフレーム６はベースフレーム６の取付孔６ｅで螺合されている。そしてロック同期部Ａ８１の第１関節部Ａ８２から延出するロックアーム８４は第２関節部Ａ８３、ロックジョイント８５、ロックブラケット８６を介して一対の取付プレート５と接続されている。ロック機構８は一対の取付プレート５を内折り状態、展開状態、及び外折り状態で保持する為に設けられており各関節部には動作負荷を発生させる負荷発生部を設けている。尚、第１、第２の関節部の様に関節部を複数設けてベースフレーム６と取付プレート５を接続する事で、ヒンジ機構７との重複嵌合が生じない構成となっている。ロック機構８の詳細については後述する。

【0034】

筐体スライド機構９とベースフレーム６はベースフレーム６の取付孔６ｄ、６ｅで螺合されている。ここで取付孔６ｅは前述したロック機構８と共締めとなっている。筐体スライド機構９は外折り状態から内折り状態への移行に応じて一対の筐体１を矢印１ｃ方向に押し出す。これにより、外折り状態から内折り状態になるにつれて生じるフレキシブルディスプレイシート４の弛みを取る機構である。筐体スライド機構９は一対の取付プレート５の揺動を拾うスライドアーム部９１、スライドアーム部９１で拾った取付プレート５の動きの方向を変換するテンション変換部９２、テンション変換部９２の動きを一対の筐体１に伝えるテンションブラケット９３で構成され、テンションブラケット９３の取付孔９３ａが一対の筐体１に設けられた取付ネジ孔（不図示）と螺合している。その為、一対の筐体１は取付プレート５の揺動状態に応じて適度なテンションを受ける。

【0035】

カバースライド機構１０は図３に示すカバー２２を常に矢印１ｃ方向に引っ張る事で外折り状態になるにつれて生じるカバー２２の弛みを取る機構であり、図３におけるカバー２２の耳部２２ａと螺合するカバー付勢部１０２をコイルバネ等のテンション弾性部１０１で矢印１ｃ方向に付勢する構成になっている。

【0036】

同期機構１１とベースフレーム６はベースフレーム６の取付孔６ｂと螺合されている。同期機構１１は一対の同期シャフト１１１、及び、同期シャフト１１１を回転軸とし互いに噛合する一対の同期ギア１１２を有し、一対の取付プレート５の回転同期を行う為に設けられている。

【0037】

フレキシブルディスプレイシートガイド機構１２は、長孔１２１に嵌め込まれたフレキシブルディスプレイシートガイドピン１２２がフレキシブルディスプレイシート４に裏打ちされる保護シートに接着される事でフレキシブルディスプレイシート４を矢印１ｃ方向、及び、その逆方向のみに動く様にガイドしている。

【0038】

カバーガイド機構１３は長孔１３１に嵌め込まれたカバーガイドピン１３２がカバー２２のガイド孔２２ｂと嵌め合う事でカバー２２を矢印１ｃ方向およびその逆のみに動く様にガイドしている。

【0039】

図３において、カバー２２は取付孔２２ｃとベースフレーム６の取付ネジ孔６ａにより螺合されてベースフレーム６に取り付けられる。又、ロウワーカバー２１は取付孔２１ａと取付プレート５の取付ネジ孔５ｂにより螺合されて取付プレート５に取り付けられる。更にフック２１ｂ、２１ｃは図２に示したスライドブラケット２３と係合されている。

【0040】

多軸ヒンジ装置Ｂはこれら複数の機構で構成されており、各々異なる役割を担っている。本発明ではそれら役割の中でも内折り状態、展開状態、外折り状態の確実な保持を行うロック機構について詳細を説明してゆく。

【0041】

図４は本発明のロック機構８の斜視図であり、図４（ａ）は上面から見た斜視図、図４（ｂ）は裏面から見た斜視図である。ロック機構８は前述した様にロック同期部Ａ８１、第１関節軸８２ａを有する第１関節部Ａ８２、第２関節軸８３ａを有する第２関節部Ａ８３、ロックアーム８４、ロックジョイント８５、ロックブラケット８６およびそれらをベースフレーム６に支持する保持部Ａ８０で構成されている。そして第１関節部Ａ８２には動作負荷を発生させる第１動作負荷発生部８７（構成部品は図５に記載。）、第２関節部Ａ８３には動作負荷を発生させる第２動作負荷発生部８８（構成部品は図５に記載。）が設けられている。

【0042】

図５は本発明のロック機構８を説明する図であり、図５（ａ）はロック機構８の全体分解斜視図、図５（ｂ）は組み立てたロック機構８の平面図である。
図５（ａ）及び（ｂ）を基にしてロック機構８を構成する保持部Ａ８０、第１関節部Ａ８２、第２関節部Ａ８３、ロック同期部Ａ８１、ロックブラケット部Ａ８６の説明を行う。

【0043】

図６は図５（ａ）における保持部Ａ８０の拡大分解斜視図である。図６において、メインロックフレーム８９とセンターロックフレーム８１０は取付ネジ８１０ｄがセンターロックフレーム８１０の取付け孔８１０ｃを貫通してメインロックフレーム８９の裏面に螺合される事で取付けられる。又、サイドロックフレーム８１１とメインロックフレーム８９は補強軸８９ｊと軸孔８９ｆ、８１１ｂで補強及び位置決めされると共に取付ネジ８９ｉが取付け孔８９ｅを貫通して取付ネジ孔８１１ｃと螺合される事で取付けられる。メインロックフレーム８９に設けられた取付ネジ孔８９ｂにベースフレーム６の取付孔６ｅを貫通する取付ネジ８９ｇが螺合される事でベースフレーム６にメインロックフレーム８９は固定される。メインロックフレーム８９とセンターロックフレーム８１０とサイドロックフレーム８１１でロック機構８の保持部Ａ８０を構成している。

【0044】

図７（ａ）は図５（ａ）における一対の第１関節部Ａ８２を拡大した斜視図である。図７（ａ）において、第１関節シャフト８２ｂは、センターロックフレーム８１０の軸受孔８１０ａを貫通し、その軸両端部はメインロックフレーム８９の軸受孔８９ａ及びサイドロックフレーム８１１の軸受孔８１１ａで支持されている。又、第１関節シャフト８２ｂは、コイルスプリング等で形成された第１弾性部材８７ａの空芯部および固定カム８７ｂの貫通孔８７ｃ、及び、ロックアーム８４の第１関節孔８４ｄを貫通している。これにより、ロックアーム８４は保持部Ａ８０に対して第１関節軸８２ａ周りを揺動可能に支持される。第１関節シャフト８２ｂ、第１弾性部材８７ａ、ロックアーム８４の第１カム８４ｂ、及び、固定カム８７ｂで第１関節部Ａ８２を構成している。

【0045】

図８（ａ）は図５（ａ）における一対の第２関節部Ａ８３の一方を拡大した斜視図である。図８（ａ）において、第２関節シャフト８３ｂはロックアーム８４の貫通孔８４ｅおよびロックジョイント８５の第２関節孔８５ａを貫通し、その両端部はロックナット８８ｇの取付ネジ孔８８ｈと螺合している。又、第２関節シャフト８３ｂはロックアーム８４とロックナット８８ｇの間において皿バネ等で形成された第２弾性部材８８ａの貫通孔８８ｂ、第３カム８８ｃの貫通孔８８ｄ、及び、ワッシャ８８ｅの貫通孔８８ｆを貫通している。これにより、ロックジョイント８５はロックアーム８４に対して第２関節軸８３ａ周りを揺動可能に支持される。第２関節シャフト８３ｂ、ロックアーム８４の第２カム８４ｃ、第２弾性部材８８ａ、第３カム８８ｃ、ワッシャ８８ｅ、ロックナット８８ｇで第２関節部Ａ８３を構成している。

【0046】

第１関節部Ａ８２において、固定カム８７ｂの固定カム面８７ｄとロックアーム８４における第１カム８４ｂのカム面は互いに向き合っており、第１弾性部材８７ａにより固定カム８７ｂと第１カム８４ｂは対向方向に付勢されている。図７（ｂ）は図５（ｂ）におけるＣ－Ｃ断面図であり、固定カム８７ｂを切る断面により固定カム面８７ｄが断面で表れている。固定カム８７ｂは二本の第１関節シャフト８２ｂが共に貫通している為に第１関節シャフト８２ｂ周りには回転規制されている。ここで、固定カム８７ｂは第１関節シャフト８２ｂ上を軸方向に摺動可能になっている。その為にロックアーム８４に所定のトルクを与えると、固定カム８７ｂのカム斜面は、噛み合っている第１カム８４ｂのカム斜面に押されて第１関節シャフト８２ｂ上を摺動する。この摺動力が第１弾性部材８７ａの付勢力に優ると、固定カム８７ｂと第１カム８４ｂのカム面の噛み合いが抜けてロックアーム８４は保持部Ａ８０に対して第１関節軸８２ａ周りに大きく揺動可能になる。本発明ではカム面の噛み合いが抜けるトルクを第１脱出トルクと定義する。この様に第１関節部Ａ８２に第１脱出トルクを与える機構を第１動作負荷発生部８７と呼び、第１関節部Ａ８２の中でも第１カム８４ｂ、固定カム８７ｂ及び第１弾性部材８７ａで第１動作負荷発生部８７を構成している。

【0047】

第２関節部Ａ８３においてロックアーム８４の第２カム８４ｃにおけるカム面と第３カム８８ｃは互いに向き合っており、第２弾性部材８８ａにより第２カム８４ｃと第３カム８８ｃは対向方向に付勢されている。図８（ｂ）は図５（ｂ）におけるＤ－Ｄ断面図であり、図８（ｂ）に示す様に第２関節シャフト８３ｂは断面が円形ではなく例えば一部がカットされた異形状断面となっている。その為に、同じ断面形状であるロックジョイント８５の第２関節孔８５ａに挿入される事で、ロックジョイント８５は第２関節シャフト８３ｂに対して回転規制されている。第３カム８８ｃの貫通孔８８ｄも同様に異形状断面の為に第３カム８８ｃは第２関節シャフト８３ｂに対して回転規制されている。ここで、第３カム８８ｃは第２関節シャフト８３ｂ上を軸方向に摺動可能になっている。これにより、ロックジョイント８５に所定のトルクを与えると、第３カム８８ｃのカム斜面は、噛み合っている第２カム８４ｃのカム斜面に押されて第２関節シャフト８３ｂ上を摺動する。この摺動力が第２弾性部材８８ａの付勢力に優ると、第３カム８８ｃと第２カム８４ｃのカム面の噛み合いが抜けて、ロックジョイント８５はロックアーム８４に対して第２関節軸８３ａ周りに大きく揺動可能になる。本発明ではこのカム面の噛み合いが抜けるトルクを第２脱出トルクと定義する。この様に第２関節部Ａ８３に第２脱出トルクを与える機構を第２動作負荷発生部８８と呼び、第２関節部Ａ８３の中でも第２カム８４ｃ、第３カム８８ｃ及び第２弾性部材８８ａで第２動作負荷発生部８８を構成している。

【0048】

図９（ａ）は図５（ａ）におけるロック同期部Ａ８１を拡大した斜視図である。図９（ａ）において、同期ギアフレーム８１ｃとメインロックフレーム８９は図５（ａ）に示す様に取付ネジ８９ｈがメインロックフレーム８９の取付孔８９ｄを貫通し、同期ギアフレーム８１ｃの取付ネジ孔８１ｅと螺合する事で取付けられる。同期ギア８１ａはその両端部の同期ギア軸８１ｂが同期ギアフレーム８１ｃの軸受孔８１ｄ及びセンターロックフレーム８１０の軸受孔８１０ｂで支持されている。図９（ｂ）は図５（ｂ）におけるＥ－Ｅ断面図であり、互いに噛合している一対の同期ギア８１ａはロックアーム８４に設けられた一対のアームギア８４ａのそれぞれとも噛合している。その為一方のロックアーム８４を動かすとギア連動して他方のロックアーム８４も同期して揺動する。同期ギア８１ａ、同期ギアフレーム８１ｃおよびアームギア８４ａでロック同期部Ａ８１を構成している。

【0049】

図１０（ａ）は図５（ａ）におけるロックブラケット部Ａ８６を拡大した斜視図である。図１０（ａ）において、ロックブラケット８６のスライドピン取付孔８６ｂにはスライドピン８６ｃが圧入されている。スライドピン８６ｃはロックジョイント８５のスライド孔８５ｂに挿入されており、ロックブラケット８６はロックジョイント８５に対して矢印８６ｅ方向に摺動可能に支持されている。ロックブラケット８６には取付プレート５の位置決め孔５ｄと位置決めされる位置決め軸８６ｄおよび取付プレート５の取付ネジ孔５ｃと螺合される為の取付孔８６ａが設けられている。これによりロックブラケット８６は取付プレート５に固定される構造になっているが、この実施例に限られず、ロックブラケット８６を筐体１に直接固定してもよい。ロックアーム８４には回転規制部８４ｆ、８４ｇが設けられている。図１０（ｂ）は図５（ｂ）におけるＦ－Ｆ断面図であり、ロックジョイント８５の回転規制受面８５ｃとロックアーム８４の回転規制部８４ｆ、８４ｇのいずれかが揺動時に当接する事でロックジョイント８５はロックアーム８４に対して所定の範囲θのみ揺動可能に回転規制されている。

【0050】

ここでロック機構８に第１、第２関節部の様に関節部を複数設けている理由を説明する。本発明の多軸ヒンジ装置Ｂを有する電子機器はフレキシブルディスプレイシート４を内折り状態、展開状態、外折り状態の３状態にすることが出来る。フレキシブルディスプレイシート４及びそれを支持する部材は厚みがある為に上記３状態を実現する為には折り畳みの為の揺動軸を複数設けるか、或は図２で説明したヒンジ機構７の様に揺動軸１ａをスウィング移動させる構成が必要となる。この様に揺動軸を複数用意するか、或いは、揺動軸をスウィング移動させる時にはロック機構８もその関節を複数用意し、且つ、ロックジョイント８５に対してロックブラケット８６を摺動可能にする事でヒンジ機構７の動作との干渉を防ぐ必要がある。その為にロック機構８には複数の関節部を設けている。

【0051】

図１１（ａ）は電子機器が内折り状態の時におけるロック機構８の斜視図であり、図１１（ｂ）は外折り状態の時におけるロック機構８の斜視図である。図１１（ａ）および図１１（ｂ）において固定カム８７ｂと第１カム８４ｂの山と谷の位相について説明する。第１関節部Ａ８２では４カ所で固定カム８７ｂと第１カム８４ｂが噛み合っているが図１１（ａ）、図１１（ｂ）に示す様にカム当接面８７ｅと８７ｆでカム位相が異なっている。カム当接面８７ｅでは固定カム８７ｂと第１カム８４ｂの山同士が乗り上げて噛み合いが外れており、カム当接面８７ｆでは固定カム８７ｂと第１カム８４ｂのカム斜面同士が当接して噛み合っている。それに対して図４の展開状態における斜視図ではカム当接面８７ｅ、８７ｆともカム斜面同士が当接して噛み合っている。その為に展開状態における第１関節部Ａ８２の保持力は内折り状態、外折り状態の保持力よりも強く設定される。これにより展開状態においては電子機器の安定した操作が行え、内折り状態、外折り状態から展開状態への開閉は円滑に行うことが出来る。

【0052】

図１２は電子機器を展開状態から外折り状態、内折り状態に移行させる時におけるロック機構８のロックアーム８４とロックブラケット８６の関係を説明する図である。図１２において、ロックアーム８４を保持部Ａ８０であるメインロックフレーム８９に対して矢印８８ｉ方向に回転させて取付プレート５を外折り状態とする時は、ロックブラケット８６とロックアーム８４の相対的な角度変化はない。何故ならば、図１０（ｂ）を用いて説明した様に、この方向の回転ではロックジョイント８５に設けられている回転規制受面８５ｃがロックアーム８４に設けられている回転規制部８４ｆと当接してロックジョイント８５とロックアーム８４は回転規制されている為である。その為ロックジョイント８５及びロックブラケット８６はロックアーム８４と一体になって第１関節部Ａ８２の第１関節軸８２ａを中心に回転する。

【0053】

ロックアーム８４をメインロックフレーム８９に対して矢印８８ｊ方向に回転させて取付プレート５を内折り状態とする時には第２関節部Ａ８３はロックブラケット８６の角度に追従して回転する。何故ならば、ロックブラケット８６は取付プレート５に締結されている為にロックブラケット８６の角度は取付プレート５の角度と等しくなる為である。又、図１０（ｂ）を用いて説明した様に矢印８８ｊの方向においてはロックジョイント８５とロックアーム８４は角度θの範囲内では回転規制を受けない為にロックブラケット８６とロックアーム８４の間の角度は取付プレート５の姿勢に追従して変化する。

【0054】

第２関節部Ａ８３に設けられた第２動作負荷発生部８８の第２脱出トルクは第１関節部Ａ８２に設けられた第１動作負荷発生部８７の第１脱出トルクよりも大きく設定している。その為に、ロックアーム８４を対して矢印８８ｊ方向に回転させる時に第２関節部Ａ８３のみ先に回転する事はない。そして、ロックアーム８４を矢印８８ｊ方向に回転させるときの回転トルクが第１脱出トルク以下、即ち、第１関節部Ａ８２及び第２関節部Ａ８３のカム面の噛み合いが共に抜けない範囲においては第１関節部Ａ８２及び第２関節部Ａ８３は取付プレート５の角度に各々追従して回転する。この様な第１、第２関節部Ａ８２、Ａ８３の連携した角度変化はフレキシブルディスプレイシート４を破損させる事なく電子機器を内折り回転動作させる為に必要な動作である。

【0055】

図１２に示す様に取付プレート５が内折り状態ではロックアーム８４は垂直から角度θ開いた状態で回転規制され、これにより内折り時にフレキシブルディスプレイシート４が収納される空間を確保する。そして、ロックブラケット８６がロックアーム８４に対してθ回転したところでロックジョイント８５に設けられている回転規制受面８５ｃがロックアーム８４に設けられている回転規制部８４ｇと当接して、ロックジョイント８５とロックアーム８４は回転規制される。これによりロックブラケット８６は垂直状態となる。この様にロックアーム８４の閉じ角度を規制する事でフレキシブルディスプレイシート４の収納空間を確保し、ロックブラケット８６を回転させる事で一対の取付プレート５及び取付プレート５に接続される一対の筐体１を平行状態にする。

【0056】

図１２で説明した様に第１関節部Ａ８２、第２関節部Ａ８３共に回転規制部を設け、第２関節部Ａ８３の揺動範囲は第１関節部Ａ８２の揺動範囲よりも狭くした。又、第１動作負荷発生部８７の第１脱出トルクよりも第２動作負荷発生部８８の第２脱出トルクを大きく設定した。これらは多軸ヒンジ装置Ｂを有する電子機器の内折り状態、展開状態、外折り状態への移行を高品位に操作する為の本発明の特徴である。

【0057】

図１３は内折り状態、展開状態、外折り状態におけるカム当接面８７ｆの位相関係を説明する図であり、図１３（ａ）はロック機構８を上面から見た斜視図、図１３（ｂ）は内折り状態におけるカム当接面８７ｆの固定カム８７ｂと第１カム８４ｂの関係、図１３（ｃ）は展開状態におけるカム当接面８７ｆの固定カム８７ｂと第１カム８４ｂの関係、図１３（ｄ）は外折り状態におけるカム当接面８７ｆの固定カム８７ｂと第１カム８４ｂの関係を示している。ここで図１３（ｃ）と図１３（ｄ）のカム位相は同じであり、図１３（ｂ）のカム位相は図１３（ｃ）、図１３（ｄ）とは異なる。しかし、いずれの場合でもカム当接面８７ｆの固定カム８７ｂと第１カム８４ｂは共にカム両隣の斜面に当接して挟まれ、カムの山と谷では隙間がある。この様に、カムが両隣の斜面で当接してくさび状に挟まれる噛み合わせでは互いのカム間のガタを無くすことができる。その為、カム当接面８７ｆに関しては内折り状態、展開状態、外折り状態をガタなく確実に保持できる。尚、前述した様にカム当接面８７ｅに関しては展開状態のみくさび状に噛み合っているので展開状態の保持力が内折り状態及び外折り状態よりも強くなっている。

【0058】

以上説明した様に本発明の多軸ヒンジ機構においては、筐体１或いは取付プレート５とベースフレーム６とを複数の関節部である第１関節部Ａ８２と第２関節部Ａ８３を介して接続するロック機構８を設け、複数の関節部に動作負荷を発生させる事で一対の筐体１の内折り状態、展開状態、外折り状態を確実に保持する事が出来た。

【0059】

尚、本実施例においてロック機構８は一対の取付プレート５の両者に設けられているが、いずれか一方に設けることでも良い。又、ロック機構８は図２で説明した各種機構を組み合わせた多軸ヒンジ装置での使用に限られず、様々なヒンジ装置に適用可能である。

【産業上の利用可能性】

【0060】

本発明の多軸ヒンジ装置Ｂは、以上のように構成したので、コンパクト化を図りつつ一対の筐体１の内折り状態、展開状態、外折り状態を確実に保持することが出来た。

【0061】

本発明は、一対の筐体に跨らせてフレキシブルディスプレイシートが掛け渡される構成の折り畳み式の電子機器、例えば携帯電話機、電子手帳、ＰＤＡ、ネットブック、映像ディスプレイ装置、携帯用ゲーム機、ノートパソコンなどに用いて好適な多軸ヒンジ装置、並びにこの多軸ヒンジ装置を用いた折り畳み式の電子機器として好適に用いられるものである。本発明に係る多軸ヒンジ装置は、携帯電話機だけに用いられるものではなく、上記したように、表面に１枚のフレキシブルディスプレイシートを取り付けた一対の筐体を互いに開閉可能に連結する構成の折り畳み式の電子機器において広く用いることができる。

【符号の説明】

【0062】

１ 筐体
２ 背面カバー
３ スイッチ
４ フレキシブルディスプレイシート
５ 取付プレート
６ ベースフレーム
７ ヒンジ機構
８ ロック機構
９ 筐体スライド機構
１０ カバースライド機構
１１ 同期機構
１２ フレキシブルディスプレイシートガイド機構
１３ カバーガイド機構
８２ａ 第１関節軸
８３ａ 第２関節軸
８４ ロックアーム
８４ａ アームギア
８４ｂ 第１カム
８４ｃ 第２カム
８４ｆ 回転規制部
８４ｇ 回転規制部
８５ ロックジョイント
８５ｃ 回転規制受面
８６ ロックブラケット
８６ｃ スライドピン
８７ 第１負荷発生部
８７ａ 第１弾性部材
８７ｂ 固定カム
８８ 第２負荷発生部
８８ａ 第２弾性部材
８８ｃ 第３カム
８９ メインロックフレーム
８１０ センターロックフレーム
８１１ サイドロックフレーム
Ａ 携帯電話機
Ｂ 多軸ヒンジ装置
Ａ８０ 保持部
Ａ８１ ロック同期部
Ａ８２ 第１関節部
Ａ８３ 第２関節部
Ａ８６ ロックブラケット部

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】