铰链装置 本发明涉及使移动电话等的机器本体与机盖(机盖)可转动连接的一种铰链装置。
一般说来，如特开平7-11831号公报所述，这种铰链装置包括：一对铰链部件，分别不能转动地与机器本体和机盖相连；可动部件，不可转动地设于一侧的铰链部件上，且可向一对铰链部件的转动轴线方向移动；弹力部件，使该可动部件压接在另一侧的铰链部件上。
图15A、图15B显示上述现有铰链装置的铰链部件1，在该铰链部件1的与可动部件2相接触的端面上，形成沿径向延伸的三个卡合凹部1a、1b、1c。在三个卡合凹部1a、1b、1c中，卡合凹部1b、1c分别与1a按同一角度分离设置在相反方向上。此外，在与铰链部件1相接的可动部件2的端面，如图16所示，形成两个触接突起2a、2b。两个触接突起2a、2b以与卡合凹部1a和卡合凹部1b之间的角度相同的角度沿圆周方向相隔设置。
触接突起2a、2b，当机盖处于关闭位置时，分别与卡合凹部1a、1b卡合，当机盖处于打开位置时，则分别与卡合凹部1c、1a卡合。实际上，如图15B所示，触接突起2a(2b)与卡合凹部1a(1b、1c)的侧面相接触时，使机盖承受回转弹力，从而维持在关闭或打开的位置。
使机盖与机器本体可转动连接的铰链装置通常设置为左右一对。现在，若假设如图15A、图15B及图16A、图16B所示铰链部件1及可动部件2为用于配置在右侧的铰链装置的部件，则至少可动部件2无法用于配置在左侧的铰链装置，产生必须另外制作左侧铰链装置专用的可动部件的问题。
即，在铰链部件1及可动部件2用于右侧的铰链装置地情况下，触接突起2a、2b，在关闭时与卡合凹部1a、1b卡合，打开时与卡合凹部1c、1a卡合。因此，机盖打开转动时，可动部件2如图16所示沿箭头X方向转动。与此相反，在铰链部件1及可动部件2用于左侧的铰链装置的情况下，机盖打开转动时，可动部件2则沿箭头Y方向转动。当可动部件2沿箭头Y方向转动时，触接突起2b将会在机盖打开转动过程中与卡合凹部1c卡合。因此，机盖的顺利转动受到妨碍。而且，当机盖到达关闭位置时，触接突起2b未达到卡合凹部1a的位置，无法与之卡合。其结果是，触接突起2a也无法与卡合凹部1b卡合。从而，在左侧的铰链装置的可动部件上，就需要由假想线所示的触接突起2c来代替触接突起2b。因此，现有的铰链装置不能在左右的铰链上共用可动部件2，必须制作两种。其结果，会造成部件数量增加、制造费高涨的问题。
为解决上述问题，本发明提供一种铰链装置，在关闭位置和打开位置之间可转动地连接机器本体与机盖，包括：一对铰链部件，分别与上述机器本体和上述机盖连接，可以上述机器本体和上述机盖的转动轴线为中心相互转动地连接；可动部件，不能转动地设在一侧的铰链部件上，且可向上述转动轴线方向移动；弹力部件，使该可动部件压接在另一侧的铰链部件上，在上述另一侧的铰链部件与上述可动部件相互接触的触接面一侧，分别设有以上述转动轴线为中心沿周向相互分离180°的一对第一变换部，以上述转动轴线为中心沿周向相互分离180°、而且与上述第一变换部按一定角度周向分离的一对第二变换部，以及配置在上述第一变换部与上述第二变换部之间的中央部的一对定位凹部；在另一侧的触接面上形成有一对按压突起，所述一对按压突起以上述转动轴线为中心沿周向相互分离180°配置，而且当上述机盖向关闭位置转动时与上述一对第一变换部触接，将上述弹力部件的弹力转换为使上述另一侧的铰链部件由打开位置侧转向关闭位置侧的推力，当上述机盖向打开位置转动时，与上述一对第二变换部相接触，将上述弹力部件的弹力转换为使上述另一侧的铰链部件由关闭位置侧转向打开位置侧的推力，通过与上述一对定位凹部的卡合，限制上述一对铰链部件使它们不能转动地连接；划定上述定位凹部的底面形成凹球面，上述按压突起的外面形成与划定上述定位凹部的凹球面相同尺寸的凸球面。
在这种情况下，上述第一、第二变换部，最好分别形成于上述定位凹部的底面上、以上述转动轴线为中心的周向的两侧部。上述第一、第二变换部，最好形成与划定上述定位凹部的凹球面同一尺寸的凹球面。
此外，上述另一侧的铰链部件最好可相对于连接该铰链部件的上述机器本体或上述机盖在微小的角度内转动。上述另一侧的铰链部件在具有与上述可动部件相接触的触接部件和抵抗上述弹力部件的弹力而支承该触接部件的支承部件的情况下，至少上述触接部件，最好相对于连接有上述另一侧的铰链部件的上述机器本体或机盖，以上述转动轴线为中心可在微小的角度内转动。
附图的简要说明如下：
图1为表示本发明的铰链装置的一个实施例的正面图；
图2表示同上铰链装置安装于移动电话时的正剖面图；
图3为图1的X向视图；
图4为图1的Y向视图；
图5为图2的沿X-X线的剖面图；
图6为图2的沿Y-Y线的剖面图；
图7A、图7B、图7C、图7D、图7E表示上述实施例中使用的另一侧的铰链部件，图7A为其正面图，图7B、图7C、图7D分别为图7A的B向视图、C向视图、D向视图，图7E为图7B的沿E-E线的剖面图；
图8A、图8B、图8C、图8D表示上述实施例中使用的罩，图8A为其正面图，图8B为沿图8A的B-B线剖面图，图8C为图8A的C向视图，图8D为沿图8C的D-D线的剖面图；
图9A、图9B、图9C、图9D表示上述实施例中使用的触接部件，图9A为其平面图，图9B为其正剖面图，图9C为局部放大平面图，图9D为沿图9C的D-D线的剖面图；
图10A、图10B、图10C、图10D、图10E表示上述实施例中使用的支承部件，图10A为其正面图，图10B为其正剖面图，图10C、图10D分别为图10A的C向视图、D向视图，图10E为沿图10A的E-E线的剖面图；
图11A、图11B、图11C、图11D、图11E表示上述实施例中使用的可动部件，图11A为其正面图，图11B为其侧面图，图11C为沿图11B的C-C线的剖面图，图11D、图11E分别为图11A的D向视图、E向视图；
图12为安装上述实施例的铰链装置的移动电话以组装中的状态显示的侧面图；
图13为以将机盖转动到关闭位置的状态表示上述移动电话的侧面图；
图14为以将机盖转动到打开位置的状态表示上述移动电话的侧面图；
图15A、图15B为表示现有铰链装置的铰链部件的图，图15A为其平面图，图15B为沿图15A的B-B线的剖面图；
图16A、图16B为表示现有铰链装置的可动部件的图，图16A为其平面图，图16B为沿图16A的B-B线的剖面图。
以下参照图1至图14说明本发明的一个实施例。本实施例中的铰链装置10虽然是用于移动电话的电话机本体和机盖之间，但是，也可用于其他机器，如笔记本型电脑的本体和机盖之间。
首先，就使用铰链装置10的移动电话简单说明如下，如图12～图14所示，移动电话T由电话机本体A和通过铰链装置10转动自如地与电话机本体A连接的机盖B构成，在电话机本体A和机盖B之间角度处于θ1状态下安装铰链装置10。角度θ1为略小于180°的钝角，在本实施例中设定为170°左右。安装铰链装置10以后，再分别在本体A及机盖B上安装装饰机罩C、D。机罩C、D的相互接触决定了机盖B的打开位置(参见图14)。因此，机盖B可在自与本体A的正面接触并将其关闭的关闭位置(本体A与机盖B之间的角度为0°)到本体A与机盖B角度为θ2的打开位置之间转动。角度θ2设定为比角度θ1略小的钝角，在本实施例中设定为160°左右。
其次，为说明铰链装置10，先就其概略结构说明如下，如图1～4所示，铰链装置10包括铰链部件20及通过连接轴30可转动地连接于该铰链部件20的铰链部件40。铰链装置10如图2所示，从第一铰链筒A1一侧(外侧)插入轴线一致的电话机本体A的第一铰链筒A1与机盖B的第二铰链筒B1。这里，一侧的铰链部件20的底端部不可转动地嵌合于第一铰链筒A1，其前端部可转动地嵌合于第二铰链筒B1。因此，本体A与机盖B通过铰链部件20可转动地连接起来。另一侧的铰链部件40除微小角度外不可转动地嵌合于第二铰链筒B1。从而，铰链部件40除微小角度外，与机盖B一体转动。
另外，也可将铰链部件20的底端部不可转动地嵌合于第二铰链筒B1，将其前端部可转动地嵌合于第一铰链筒A1。在这种情况下，铰链部件40则不可转动地嵌合于第一铰链筒A1。此外，铰链部件20的前端部并非必须可转动地嵌合于第二铰链筒B1。在这种情况下，机盖B通过铰链部件40、连接轴30以及铰链部件20与本体A实现可转动地连接。进而，也可使铰链部件40不可转动地嵌合于第二铰链筒B1，从而不使铰链部件40相对于机盖B在微小角度内可转动，而是总是与机盖B一体转动。
以下，对铰链装置10进一步详细说明。上述铰链部件20如图1～5及图7A、图7B、图7C、图7D、图7E所示，呈圆筒状，在其外圆周面上轴向相隔180°配置一对沿轴线延伸的键槽21、21。如图5所示，各键槽21分别嵌入第一铰链筒A1的内圆周面上的键部A2。由此，铰链部件20与电话机本体A不可转动地连接。此外，铰链部件20的外侧端部连接有罩90(参见图8A、图8B、图8C、图8D)。由该罩90的装饰板部91自外部遮蔽铰链装置10的罩90以外的构成部件，从而使其不能目视。
上述连接轴30，如图2所示，由呈圆板状的头部31、断面呈圆形的转动轴部32、断面呈正方形的固定轴部33构成，头部31由第一铰链筒B的外侧端部和罩90的突起92大致夹持。因此，连接轴30大体上不能沿轴线方向移动。连接轴30的转动轴部32可转动地插入铰链部件20。固定轴部33的前端部，贯通铰链部件20并突出在其外部，在此嵌合固定铰链部件40。
上述铰链部件40，如图2所示，由铰链部件20一侧的触接部件50和相反一侧的支承部件60构成。如图9及图10所示，在触接部件50及支承部件60的中央部分别形成呈断面正方形的贯通孔51、61。在贯通孔51、61插通连接轴30的固定轴部33。而且，由于固定轴部33的固定，使触接部件50及支承部件60与连接轴30固定为一体。即触接部件50及支承部件60被不可转动、不可移动地固定在连接轴30上。而且，触接部件50与铰链部件20大体上接触在一起。其结果是，连接轴30的头部31与触接部件50形成大致夹持铰链部件20的状态。由此，铰链部件20、40在其转动轴线方向基本上不能移动地连接，铰链装置10形成一个整体单元。
如图6及图10A、图10B、图10C、图10D、图10E所示，在触接部件50的外周面上沿圆周方向相隔180°形成一对键槽52、52，如图6及图9 A、图9B、图9C、图9D所示，支承部件60的外周面上形成一对键槽62、62。键槽52、62相互沿圆周方向配置在同一位置上。而且，键槽52、62的宽度要大于键槽21的宽度。因此，通过使键槽52、62、21的周向位置一致、并使其与键部A2一致，可以使触接部件50、支承部件60以及铰链部件20，自第一铰链筒A1向第二铰链筒B1插通。
第二铰链筒B1的内周面上形成的键部B2嵌入上述键槽52。在这种情况下，键槽52的宽度要大于键部B2的宽度。因此，触接部件50可相对于机盖B以相当于键槽52与键部B2宽度差的微小角度相对转动。当然，除该微小角度外，触接部件50与机盖B一起转动。
键部B2也嵌入支承部件60的键槽62中。但是，键槽62的宽度要大于键部52的宽度。而且，支承部件60与触接部件50一起固定在连接轴30上，与触接部件50一起转动。从而，键部B2不会接触到键槽62的两侧面。因此，支承部件60并不因机盖B而直接转动，而只是通过触接部件50及连接轴30转动。
此外，键部B2在第二铰链筒B1的内周面中，只形成于与键槽52、62相对应的部位，不形成于嵌合铰链部件20的部位。因此，铰链部件20的转动不受键部B2的阻碍。
上述键部B2，当电话机本体A与机盖B之间的角度为θ1时，与键部A2沿圆周方向配置在同一位置。从而，当电话机本体A与机盖B之间的角度为θ1，同时，使键槽21、52、62沿圆周方向的位置与键部A2、B2相一致时，可将铰链部件20、40插入第一、第二铰链筒A1、B1。
如图2及图10A、图10B、图10C、图10D、图10E所示，在上述支承部件60的触接部件50一侧和相反一侧(在图2中为下侧)的端面上，形成有连接轴部63。在此连接轴部63的前端一侧的外周面上，形成有环状突出部64。此外，在连接轴部63由前端面至底端形成十字状的缝隙65。此缝隙65使连接轴部63被分成4个部分。各个部分的上端部相互间可变形，从而可以相互接近或分开，因此使连接轴部63可以缩径。
在与连接轴部63相对的第二铰链筒B1的内周面上形成小径部B3。小径部B3的内径被设定为与连接轴部63的外径大体一致，小径部B3的宽度(在第二铰链筒B1的轴线方向的宽度)，与由连接轴部63的底端至环状突出部64的长度大体一致。从而，当使小径部B3与连接轴部63嵌合时，支承部件60的端面与环状突出部64夹持小径部B3。因此，支承部件60被固定于第二铰链筒B1，进而使铰链装置10与电话机本体A及机盖B连接。
当将连接轴部63自其前端压入小径部B3时，连接轴部63的前端部缩径，使环状突出部64可以通过小径部B3。通过之后，因连接轴部63恢复原来的状态，从而使连接轴部63与小径部B3嵌合，同时，支承部件60的端面与环状突出部64夹持小径部B3。
如图2及图9A、图9B、图9C、图9D所示，在上述触接部件50的与铰链部件20相对的端面(触接面)上，以电话机本体A与机盖B的转动轴线为中心沿圆周方向形成一对相隔180°的定位凹部53、53。划定定位凹部53的底面53a由凹球面的一部分形成。在底面53a的中央部形成贯通触接部件50的贯通孔53b，但贯通孔53b是为使凹部53可以简单形成的孔，也可不设。
在一对凹部53、53之间，形成以转动轴线为中心沿圆周方向延伸的导向槽54。划定导向槽54的底面由具有与划定定位凹部53的凹球面相同曲率的圆弧面形成。但是，导向槽54的深度要比定位凹部53浅很多。
如图2所示，在上述铰链部件20的内部配置有可动部件70。在可动部件70的两侧部形成导向部71、71。各导向部71、71滑动自如地插入在铰链部件20上形成的沿轴线方向延伸的导向槽22、22中。因此，可动部件70相对于铰链部件20可沿其轴线方向(沿电话机本体A与机盖B的转动轴线方向)移动、但不可转动地连接。在可动部件70的中央部，上述连接轴30的转动轴部32相对可转动、可移动地贯通。
螺旋弹簧(弹力部件)80使可动部件70压靠在触接部件50一侧，在与触接部件50相对的端面(触接面)上形成一对按压突起72、72。各按压突起72由与划定定位凹部53的凹球面具有同一曲率半径的凸球面形成，伴随铰链部件20、40的相对转动而在导向槽22内滑动，当使铰链部件20的键槽21与触接部件50的键槽52沿圆周方向处于同一位置时，嵌入一对定位凹部53、53。在按压突起72嵌合于定位凹部53的状态下，限制铰链部件20、40，使其相互固定，两者只要不抵抗螺旋弹簧80的弹力而转动就不会相对转动。因此，通过使按压突起72嵌合于定位凹部53，可使键槽21、52的圆周方向的位置维持在一致的状态。因此，只要使按压突起72嵌合于定位凹部53，即可通过使电话机本体A与机盖B之间的角度处于θ1，使键部A2、B2的圆周方向的位置一致，而使铰链部件20、30容易地插入第一、第二铰链筒A1、B1，进而可容易地将铰链装置1组装在移动电话T上。
如图9A、图9B、图9C、图9D所示，在各定位凹部53的底面53a的圆周方向的两侧部，形成第一、第二变换面(第一、第二变换部)55、56。从而，第一变换面55形成一对，这一对第一变换面55沿圆周方向相隔180°。第二变换面56也同样形成一对，这一对第二变换面56沿圆周方向相隔180°。
第一、第二变换面55、56，均由与定位凹部53的底面53a具有同一曲率半径的凹球面形成。只是，以形成底面53a的凹球面的曲率中心为C1，形成第一、第二变换面55、56的凹球面的曲率中心为C2、C3时，由图9C、图9D可知，曲率中心C2、C3相对于曲率中心C1沿圆周方向向相反侧按同一角度分开，而且配置在比曲率中心C1距触接部件50远的位置。因此，第一、第二变换面55、56相对于触接部件50的轴线(铰链装置1的轴线)倾斜，与触接部件50的端面交叉。
形成第一、第二变换面55、56的凹球面的曲率中心C2、C3，相对于曲率中心C1沿圆周方向分别离开角度α。该角度α设定为适当的大小，使当机盖B转动到关闭位置时，一对按压突起72、72的圆周方向各一侧部可与一对第一变换面55、55和触接部件50的端面(触接面)的交叉部相接触，当机盖B转动到打开位置时，一对按压突起72、72的圆周方向各另一侧部可与一对第二变换面和触接部件50的端面的交叉部相接触。在本实施例中，因为，θ1=170°，θ2=160°，所以，设定α=5～8°左右。
在按压突起72与第一变换面55和触接部件50的端面的交叉部相接触的状态下，由螺旋弹簧80施力的可动部件70通过触接部件50将机盖B由打开位置推向关闭位置，在按压突起72与第二变换面56和触接部件50的端面的交叉部相接触的状态下，可动部件70通过触接部件50将机盖B由打开位置推向关闭位置。这时，因触接部件50相对于第一铰链筒B1可在微小角度内转动，故被可动部件70推压的触接部件50在微小角度内转动，使键槽52的侧面接触到键部B2的侧面，发出撞击声。通过听到撞击声，可以确认机盖B转动到关闭位置或打开位置的情况。
在上述结构的铰链装置10中，在触接部件50形成相隔180°的一对第一变换面55、55及相隔180°的一对第二变换面56、56，在可动部件70形成相隔180°的一对按压突起72、72，因此，触接部件50及可动部件70可用于左右任一铰链装置10。只是，铰链装置10为右用时，在左用的铰链装置10，当机盖B转动到关闭位置时，则按压突起72与第二变换面56相接触，当机盖B转动到打开位置时，则按压突起72与第一变换面55相接触，
另外，本发明并不仅限于上述实施例，还可适当变更。
例如，在上述实施例中，第一、第二变换面55、56由凹球面形成，但是也可由与它们按同一方向倾斜的单纯的倾斜面形成。
此外，当机盖B转动到关闭位置或打开位置时，按压突起72与第一、第二变换面55或56和触接部件50的端面的交叉部相接触，但是，也可使按压突起72嵌入第一变换面55或第二变换面56。