JP2007085469A - ヒンジ機構 - Google Patents

Abstract

【課題】 固定部材に対し回転部材を回転可能に枢支したヒンジ機構において、ダンパー効果を得ることができるとともに部品点数の削減と省スペース化を実現できるヒンジ機構を提供すること。
【解決手段】 固定部材に対し回転部材を回転可能に枢支したヒンジ機構において、固定部材の本体となるケースに固定される固定カム８と、回転部材に設けられ、回転部材とともに回転する回転カム７と、少なくとも前記両カムのいずれかを圧接方向に付勢する付勢部材１０とを備え、回転部材は一端部にキー部３０を有する回転軸６とキー部３０を収納する収納凹部１４を有するシャフトとを備え、回転軸６とシャフト５とをシャフト５が回転軸６の回転に伴い回転するように連結するとともに、ケースに回転可能に収納されるシャフト５とケースとの間には粘性流体１１を介在させてなる。
【選択図】 図１

Description

本発明はノートタイプやデスクトップパソコン等のディスプレイ部、携帯電話あるいは各種機械装置の開閉蓋等や、給湯器、家電、プリンタ、エアコン、コンパクト等の回転角度調節を行う必要のある開閉部材に適用されるヒンジ機構に関する。

従来より、本体部分（固定部材）に対して回転部材が回転可能に枢支され、この回転部材の回転角度の調節を可能とすべく、回転部材を所望の回転角度まで操作するだけで自動的にその回転部材がその位置を保持されるようなヒンジ機構が種々提案されている。

このうち回転部材の枢軸に設けられた摩擦面と固定部材の摩擦面との接触面において、ゴム等の弾性体が摩擦面を構成するものは経時的劣化の不都合が生じる恐れがあったため、長期的使用に対して係止機構があまり劣えることなく使用できるものとして例えば特開昭６４−５９９９２号に記載されているものがある。このものは、位置係止手段として固定部材と回転部材の両方に出張部を有するカムを設けるとともに摩擦面を構成するカムを圧接させるバネ手段とを備えていて、各カムは、それぞれ回転中心に対称形状の出っ張り部を２つ有するものである。

この従来のカムを使用したヒンジでは、パネルを開閉した時にパネルが相手部品にぶつかったり、ぶつかることにより音がする等の問題があった。

そこでダンパーを取り付けることで対策した製品があるが、ヒンジとダンパーの２つの部品が必要であった。

特開昭６４−５９９９２号公報

そのため、部品が多く、さらに２つの部品を取り付けるための大きなスペースが必要であった。

本発明は、このような従来技術の問題点を解決することを課題とするものであり、固定部材に対し回転部材を回転可能に枢支したヒンジ機構において、ダンパー効果を得ることができるとともに部品点数の削減と省スペース化を実現できるヒンジ機構を提供することを目的とする。

本発明は、この目的を達成するため次のような構成を採用している。

つまり、本発明のヒンジ機構は、固定部材に対し回転部材を回転可能に枢支したヒンジ機構において、固定部材の本体となるケースに固定される固定カムと、回転部材に設けられ、回転部材とともに回転する回転カムと、少なくとも前記両カムのいずれかを圧接方向に付勢する弾性部材とを備え、回転部材は一端部にキー部を有する回転軸とキー部を収納する収納凹部を有するシャフトとを備え、回転軸とシャフトとをシャフトが回転軸の回転に伴い回転するように連結するとともに、ケースに回転可能に収納されるシャフトとケースとの間には粘性流体を介在させてなることを特徴とするものである。

この構成によれば、回転カムを有する回転軸に回転軸の回転に伴いシャフトが回転するようにシャフトを連結し、シャフトとケースの間に粘性流体を介在させることにより、カムを使用したヒンジと粘性部材を有するダンパーを一体に構成することができる。

また、前記回転軸とシャフトとの連結部に回転方向に遊びを設けることが望ましい。

回転軸とシャフトとの連結部に回転方向に遊びを設けているので、所望の回転角範囲においてダンパー効果を得ることができるヒンジ機構を提供することができる。

前記キー部を円錐にガイドをつけた形状にするとともに、前記シャフトの収納凹部に前記ガイドが収納されるキー溝を設けることができる。

キー部を円錐にガイドをつけた形状にすることにより、省スペースで強度を維持し回転軸とシャフトとを連結できる。

前記回転軸と固定カムと回転カムと弾性部材を有するカム部をユニット化する構造とすることができる。

カム部をユニット化しているので、シャフトやケースとの組立を容易に行うことができる。

前記回転軸を収納凹部に連結した通常の使用状態において、前記収納凹部には円錐部よりも奥に所定の空間部を設けるように構成することができる。

この構成により、カム部をケースの奥に向かって押すと、バネ圧に抗してユニット化されたカム部全体を奥に押し込むことができるので、相手部品への取り付け作業を行いやすくすることができる。

前記ケースとシャフトとの間のクリアランスを変更することで、トルクを変更することができる。

本発明は上記のような構成であり、カムによるヒンジ機構とダンパー効果を固定部材に対し回転部材を回転可能に枢支したヒンジ機構において、ダンパー効果を得ることができるとともに部品点数の削減と省スペース化を実現できるヒンジ機構を提供することができる。

次に、本発明の実施の形態（以下、「実施例」という）について、図面に基づいて詳しく説明する。

図１は本発明実施例に係るヒンジ機構の分解斜視図であり、図２は同組み立てた状態の斜視図であり、図３は図２の断面図であり、図４は本発明実施例の使用例を示す側面図である。図５は回転軸を示す正面図であり、図６は図５のＡ−Ａ断面図であり、図７は図５のＢ−Ｂ断面図であり、図８は、開閉時のキー溝とガイドの位置関係を示す説明図であり、図９はカム部を示す分解斜視図であり、図１０は組み立てた（ユニット化した）状態のカム部を示す斜視図であり、図１１は組み立てた（ユニット化した）状態のカム部を示す断面図であり、図１２、図１３はトルク変更を説明する断面図であり、図１４は取付部の形状を説明する側面図であり、図１５は取付方法を示す断面図である。

図４に示したように、本発明実施例に係るヒンジ機構は、固定部材に対して、回転部材が回転可能に枢支され、回転部材は固定部材に対して回転角が０度すなわち折り畳み位置から、約１８０度近くの範囲まで回転することができる。この回転できる角度は、使用方法に応じて任意に設定すれば良い。

次に図１、図２に基づいてヒンジ機構１の詳細について説明する。ヒンジ機構１は、円柱状の収納凹部１３が設けられた（固定部材２の本体となる）有底円筒状のケース４と、該円柱状の収納凹部１３に回転可能に収容され、カギ状の収容凹部１４を有する有底円筒状のシャフト５と、カギ状の収納凹部１４に一部が収容される回転軸６と、回転軸６とともに回転するリング状の回転カム７と、回転カム７と対向して配置されるリング状の固定化カム８と、回転カム７とシャフト５の間に配設され、回転軸６に取り付けられ、固定カム６や回転カム７の抜け防止用のワッシャー９と、ワッシャー９と回転カム７の間に取り付けられ、回転カム７を固定カム８に向けて付勢する付勢部材（圧縮バネ）１０と、円柱状の収納凹部１３に充填される、グリース、シリコーンオイルなどの粘性流体１１と、この粘性流体１１がケース４から漏れないようにシャフト５との間をシールするシール部材としてのＯリング１５とからなる。

ケース４の開放端付近には固定カム８を取り付けるための取付孔１６が形成されるとともに、該取付孔１６の回りにケース４を機器に取り付けた時、回り止めになるように突部１７が形成されている。なお、ケース４には、取付孔１６に後述する固定カム８の係止突起１８を係止しやすくするように（ケース４の開口端が弾性変形しやすいように）切り割り４５を設けている。

固定カム８は、前記ケース４の取付孔１６に嵌る係合突起１８を設けるとともに、回転カム７と対向する面に回転カム７に向けて第一カム１９を形成している。また、固定カム８の内側に回転軸６が挿通する挿通孔２０を形成している。この挿通孔２０の内周部に接する回転軸６の外周部は後述するように円柱状でこの挿通孔２０に対して回動可能に形成される。

回転カム７は、固定カム８と対向する面に固定カム８に向けて第二カム２２を突出させているとともに、内側に後述する回転軸６の略角柱部２８に嵌る略角形の嵌合孔２４を形成している。

図５，図６、図７に示すように、回転軸６は、パネル等の開閉する部材に取り付けるための略角形の取付部２５と該取付部と一体に形成される軸部２６からなる。該軸部２６は取付部２５に隣接して形成される円柱部２７（固定カム８の挿通孔２０の内周部に回動可能に接する部分）と、円柱部２７に続いて形成される、略円柱部２７から面を落とした略角柱部２８と、略角柱部２８に設けられた凹部２９と、略角柱部２８に続いてもう一方の端に向けて径が小さくなるように形成される円錐部３１と、円錐部３１に長手方向に形成されるガイド部３２とからなる。円錐部３１とガイド部３２とでキー部３０を形成していて、このキー部３０がシャフト５の収容凹部１４に収容される。ガイド部３２は図５の断面図として図６，図７に示したように円錐部３１の径が小さくなるに従い断面積が大きくなるように形成している。このように回転軸６を、キー部３０を円錐部３１にガイド部３２を形成した形状とすることにより、省スペースで強度を維持し、シャフト５と連結することができる。

ワッシャー９には、前記回転軸６の凹部２９に嵌る角穴が形成されている。なお、凹部２９は、付勢部材１１の付勢する状態に合わせてワッシャー９の幅よりも長さ方向に長く形成されている。

シャフト５に形成されるカギ状の収納凹部１４は、回転軸６のキー部３０が嵌るように形成されているが、収納凹部１４のキー溝３３はガイド部３２より回転方向の角度（幅）を大きく構成し、回転方向にあそびを設けている。

ケース４にシャフト５を挿入して組み立てた状態で、ケース４とシャフト５とのクリアランス３４部に粘性流体１１が介在する構造となっていて、このクリアランス３４を変えることにより、回転ダンパーのトルクを変えることができる。図１２に示すようにクリアランス３４を大きくすることにより、トルクを小さくすることができ、逆に図１３に示すようにクリアランス３４を小さくすることによりトルクを大きくすることができる。従って、クリアランスを変更することで、粘性流体１１が１種類のオイル（グリース）でもトルクを変更することができる。

次に、ヒンジ機構１の組立方法の一例について説明する。

図９に示したように、カム部２３は、回転軸６の軸部２６に固定カム７、回転カム８、付勢部材１０の順で挿通した後、凹部２９にワッシャー９を嵌め込んで図１０や図１１に示すようにユニット化することができる。また、シャフト５の開放端近くの外周部にＯリング１５を嵌め込んでおく。続いて、ユニットされたカム部２３をキー部３０のガイド３２と収納凹部１４のキー溝３３の位置を合わせてシャフト５の収納凹部１４に挿入して連結する。それから、粘性流体１１が充填されたケース４にカム部２３を連結したシャフト５を押し込むと、固定カム８の係合突起１８がケース４の取付孔１６に係合して図２や図３に示すように組み立てた状態になり、組立が完了する。カム部２３がユニット化されているので、ヒンジ機構１の組立を容易に行うことができる。

収納凹部１４は、円錐部３１よりも長く形成されていて、図３に示すように通常の使用状態において円錐部３１よりも奥に所定の空間部３５を設けるように構成している。従って、図１５に示すようにカム部２３をケース４の奥に向かって押すと、バネ圧に抗してユニット化されたカム部２３全体を奥に押し込むことができる構造になっていて、そのため、図１４に示すように種々の取付部形状を採用することができ、取付部形状の自由度が高く、相手部品（器機本体や開閉パネル等）に取り付けやすい構造になっている。

次に上記実施例の全体的動作について説明する
図４は本発明のヒンジ機構を機器に組み込んだ使用例を示すもので、ケース４を機器本体４１に取り付け、回転軸６の取付部２５をパネル４２に取り付けている。このパネルの０度から１８０度近くまで開閉したとき開放状態になるものとして説明する。図４のａからｅは０度から１８０度近くまで開放するときのパネル４２の位置を示し、図８のａからｅは、図４のａからｅのパネル４２の位置に対応するキー溝３３とガイド３２との関係を示す。また、図４のｆからｊは１８０度近くから０度まで収納されるときのパネル４２の位置を示し、図８のfからｊは、図４のｆからｊのパネル４２の位置に対応するキー溝３３とガイドと３２の関係を示す。開放時、収納時とも初期動作時にはキー溝３３とガイド３２との間に回転方向に遊びがあるため、ダンパー効果が無い状態となる。つまり、ａ−ｂ，ｆ−ｇは回転軸６（ガイド３２）とシャフト５（キー溝３３）との間に遊びがあるため回転軸６が回転しても（ガイド３２がキー溝３３に当接するまで）シャフト５が回転せずダンパー効果が無い。ｂ−ｅ，ｇ−ｊは図８に示したように回転軸６の回転に伴いシャフト５が回転してダンパー効果がある。

本発明実施例に係るヒンジ機構１の分解斜視図である。 本発明実施例に係るヒンジ機構１の組み立てた状態の斜視図である。 本発明実施例に係るヒンジ機構１の組み立てた状態の断面図である 本発明実施例の使用例を示す側面図である。 回転軸を示す正面図である。 図５のＡ−Ａ断面図である。 図５のＢ−Ｂ断面図である。 開閉時のキー溝とガイドの位置関係を示す説明図である。 本発明のカム部を示す分解斜視図である。 本発明の組み立てた（ユニット化した）状態のカム部を示す斜視図である。 本発明の組み立てた（ユニット化した）状態のカム部を示す断面図である。 本発明のトルク変更を説明する断面図である。 本発明のトルク変更を説明する断面図である。 本発明の取付部の形状を説明する図である。 本発明の取付方法を示す断面図である。

符号の説明

１ ヒンジ機構
４ ケース
５ シャフト
６ 回転軸
７ 回転カム
８ 固定カム
１０ 付勢部材
１１ 粘性流体
１３ 収納凹部
１４ 収納凹部
１６ 取付孔
１８ 係合突起
１９ 第一カム
２２ 第二カム
３０ キー部
３１ 円錐部
３２ ガイド
３３ キー溝
３４ クリアランス
３５ 空間部

Claims (6)

1. 固定部材に対し回転部材を回転可能に枢支したヒンジ機構において、固定部材の本体となるケースに固定される固定カムと、回転部材に設けられ、回転部材とともに回転する回転カムと、少なくとも前記両カムのいずれかを圧接方向に付勢する弾性部材とを備え、回転部材は一端部にキー部を有する回転軸とキー部を収納する収納凹部を有するシャフトとを備え、回転軸とシャフトとをシャフトが回転軸の回転に伴い回転するように連結するとともに、ケースに回転可能に収納されるシャフトとケースとの間には粘性流体を介在させてなることを特徴とするヒンジ機構。
2. 前記回転軸とシャフトとの連結部に回転方向に遊びを設けてなる請求項１に記載のヒンジ機構。
3. 前記キー部を円錐にガイドをつけた形状にするとともに、前記シャフトの収納凹部に前記ガイドが収納されるキー溝を設けてなる請求項１または２に記載のヒンジ機構。
4. 前記回転軸と固定カムと回転カムと弾性部材を有するカム部をユニット化する構造とする請求項１〜３に記載のヒンジ機構。
5. 前記回転軸を収納凹部に連結した通常の使用状態において、収納凹部には前記円錐部よりも奥に所定の空間部を設けるように構成した請求項１〜４に記載のヒンジ機構。
6. 前記ケースとシャフトとの間のクリアランスを変更することで、トルクを変更する請求項１から５に記載のヒンジ機構。

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