JP5678251B2 - 調節可能なトルクヒンジ - Google Patents

Description

本発明はヒンジ型装置に関するものであって、より具体的にはピボット回転用途に使用される調節可能なトルクヒンジに関するものである。

大部分のピボット回転する物体は、一般に、固定された物体に装着されたヒンジ装置を使用して回転することによって開放および閉鎖動作を行う。ピボット回転する物体としては、例えば、ドアパネル、窓、キャビネットドアなどがある。図１の従来の復帰トルクヒンジ装置１０を参照すれば、この装置は第１ウィングプレート（ｗｉｎｇ ｐｌａｔｅ）１１、第２ウィングプレート１２、ワッシャー（ｗａｓｈｅｒ）１３、ピボット１４、２つのねじセット１５、トルクスプリング１６、調節スリーブ１７、および調節ピン１８を含む。第１および第２ウィングプレート１１、１２はドアパネルとフレーム（図示せず）にそれぞれ用いられ、各前記ウィングプレートの一側には相互対応するピン連結スリーブ部材１１１、１２１が形成されている。スリーブ部材１１１、１２１は相互作動するように重合され、その間にワッシャー１３がピボット回転のためにスリーブ部材の間に挟まれる。ピボット１４がピン連結スリーブ部材１１１、１２１の内に挿入されることによって、第１および第２ウィングプレート１１、１２が互いに合わせられてピン連結を形成する。２つのねじセット１５は第１ウィングプレートのピン連結スリーブ部材１１１の外周表面にねじ結合されており、これによってピボット１４が堅固に引き締まって固定される。ピボット１４は、ピボット１４の底から延長されるベアリングロッド（ｂｅａｒｉｎｇ ｒｏｄ）１４１を含む。調節スリーブ１７は第２ウィングプレート１２のピン連結スリーブ部材１２１の内に回転可能に嵌め込むことができ、その中央の凹み領域はベアリングロッド１４を嵌め込むことができるベアリングホール１７１からなる。トルクスプリング１６がベアリングロッド１４１に設置され、トルクスプリング１６の上端はピボット１４に固定され、下端は調節スリーブ１７に固定されることによって、トルクスプリング１６が第１および第２ウィングプレート１１、１２を作動させることができる。ヒンジ装置１０によって生成されるトルク力は自動的にドアを閉じる程度の力である。また、スライドスロット１２２が第２ウィングプレート１２のピン連結スリーブ部材１２１の下部に周囲方向に配置され、調節スリーブ１７の外周には多数の挿入孔１７２が対応するスライドスロット１２２の凹み位置に形成されている。調節ピン１８は、スライドスロット１２２を通して所望の位置で複数の挿入孔１７２の一つに挿入される。調節ピン１８が調節スリーブ１７の回転に従ってスライドして、スライドスロット１２２の内壁に隣接してから、トルクスプリング１６がねじれながらエネルギーを蓄積し始める。結果的に、使用者は調節ピン１８を他の挿入孔１７２に挿入することによって、トルクスプリング１６を調節して異なる値のトルク力を発生することができる。

前述のヒンジ装置１０は復帰するトルク作用を利用する特徴を有しているが、依然として短所を有している。従来のヒンジ装置１０では、調節ピン１８を用いて、先にスライドスロット１２２の内壁によって回転が制限された後に、調節スリーブ１７がトルクスプリング１６をねじれさせトルクを発生させ始める。しかし、スライドスロット１２２はその長さが短くて、調節可能なトルクの大きさも制約的になってしまう。また、ヒンジ装置１０の調節は調節ピン１８を相違した位置の挿入孔１７２に挿入することによって行われ、このような類型の挿入調節は操作に時間がかかって不便である。

本発明は順方向と逆方向の両方に圧力を蓄積して便利にトルクを調節することができる調節可能なトルクヒンジを提供することを目的とする。

本発明によれば、ヒンジ部、トルク提供部、およびトルク調節部から構成された調節可能なトルクヒンジが提供される。ヒンジ部は第１ウィングプレート、第２ウィングプレート、第１スリーブおよび第２スリーブを備える。第１ウィングプレートは一組の第１スリーブナックルを含み、第２ウィングプレートは一組の第２スリーブナックルを含む。第２スリーブナックルは第１スリーブナックルと結合する。第１スリーブと第２スリーブの結合によって可動的な連結が構成される。第１カムが第１スリーブ内に含有される。トルク提供部は第１スリーブナックルと第２スリーブナックルの間に配置された可動ピボットとそのピボットに装着されたトルクスプリングを備える。ピボットの外周は第１スリーブナックルに連結されて第１ウィングプレートと共に可動的な連結が構成される。トルクスプリングの一端はピボットに作用する。トルク調節部は、第１スリーブ内で可動されるトルク調節部材とトルク調節部材上のスプリングを備える。トルク調節部材の外周には第２カムが備えられ、第１カムと第２カムはトルク調節部材がスプリングによって弾性抵抗力を受けるように互いに結合される。トルクスプリングの他端がトルク調節部材に作用することによってトルク調節部材が特定の方向に回転するようになり、トルク調節部材の外側端部には凹部が形成され工具を使用して調節孔を駆動することによって結合された第１カムおよび第２カムを互いに反対方向に回転させて、結果的にアイドル回転を発生させる。

本発明は、トルク提供部のトルクスプリングを用いてトルク調節部材によって自由にトルクを調節することができる性能を有する。このような構成によってトルク調節を便利に行うことができる。

従来のヒンジ装置の分解図である。 好ましい実施形態による本発明の調節可能なトルクヒンジの正面図である。 前記好ましい実施形態の分解図である。 前記好ましい実施形態の分解図である。 前記好ましい実施形態の切断図である。 前記好ましい実施形態の分解図である。 前記好ましい実施形態の斜視図である。 前記好ましい実施形態の断面図である。 前記好ましい実施形態の断面図である。 前記好ましい実施形態の第１動作状態図である。 前記好ましい実施形態の第２動作状態図である。 前記好ましい実施形態の第３動作状態図である。

本発明の追加的な特徴と長所は以下の詳細な説明、図面および請求範囲から明確になる。

本発明は下記の詳細な説明と本発明の多様な実施形態を示した添付図面からよりよく理解されるが、詳細な説明および添付図面が本発明を特定実施形態に制限するために使用されてはならず、ただ本発明の説明と理解のためにのみ使用されなければならない。

本発明に対する前述の説明とその他技術的な詳細、特徴、性能は好ましい実施形態の図面と共に詳細に記述される。

通常の技術者であれば、本発明の実施形態に対する以下の詳細な説明が例示に過ぎず、本発明を限定するためのものではないことを認識できる。本開示の長所を有する本発明の他の実施形態が通常の技術者に自明である。添付図面に示されているように、本発明の実現のために以下の説明が参考にされる。

明確さのために、実現例の通常の特徴が全てここに記述されるのではない。実際実現では応用および事業と関連した制約によって開発者の特定の目的を達成するために実現時には色々な具体的な事項が決定されなければならず、そのような特定の目的は実現例によって、そして開発者によって変わることができるのを認識しなければならない。また、そのような開発努力は複雑で時間を必要とすることもあるが、通常の技術者には通常のエンジニアリングによって本開示の長所をもってそのような開発が実現できるということを認識しなければならない。

図２乃至４を参照すれば、例示的にドアパネルに使用されるものとして示された、本発明の好ましい実施形態における調節可能なトルクヒンジは、ヒンジ部２０、トルク提供部３０、トルク調節部４０および速度調節部５０を備える。本実施形態における部材および組立体の形態やパターンは以下でより詳細に記述される。

ヒンジ部２０は、第１ウィングプレート２１、第２ウィングプレート２２、第１スリーブ２３、第２スリーブ２４、および２つのストップピン２５を含む。第１ウィングプレート２１の一側には、第２ウィングプレート２２の一側に配置された３つの第２スリーブナックル２２１と結合される大きいサイズおよび小さいサイズの第１スリーブナックル２１１が含有されている。各第２スリーブナックル２２１の内壁は２つの結合部材２２２を含む。第１スリーブ２３は第２スリーブナックル２２１の一端から第１スリーブナックル２１１内に挿入され、第２スリーブ２４は第１スリーブナックル２１１の一端から第２スリーブナックル２２１内に挿入されている。第１および第２スリーブ２３、２４の外周には結合部材２２２と結合する２つのピン接触面２３１、２４１が含有されている。２つのストップピン２５は第２スリーブナックル２２１を通して第１および第２スリーブ２３、２４の外周にねじ方式で挿入され、これによって第１および第２スリーブ２３、２４が第２スリーブナックル２２１内で制限的に固定される。

図４および図７を参照すれば、トルク提供部３０はピボット３１およびトルクスプリング３２を含む。ピボット３１は、移動可能であり、第１スリーブ２３内に配置され、ピボット３１の外周辺の中央部から突出して所定の角度で離隔している一対の突起３１１を含む。突起３１１が第１ウィングプレート２１の第１スリーブナックル２１１内に装着されることによって、ピボット３１と第１ウィングプレート２１の間に可動的な連結が構成される。突起３１１の上端にはスロット３１２が含有されており、ピボット３１は突起３１１側に２つの対称するカム部分３１３を有している。トルクスプリング３２の両端はそれぞれスタンド３２１および第２スタンド３２２を有し、スタンド３２１がピボット３１のスロット３１２に挿入されることによって、トルクスプリング３２の一端がピボット３１に作用できるようになる。

図７および図８を参照すれば、トルク調節部４０はトルク調節部材４２とスプリング４３を含む。第１スリーブ２３はトルク調節部材４２、スプリング４３、トルクスプリング３２、およびトルクスプリング内に挿入されたピボット３１を内側に含む。第１スリーブ２３の内壁はギヤ（ｇｅａｒ）形状の第１カム２３３（図５に示される）によって囲まれている。それに相応するトルク調節部材４２の外周にはギヤ形状の第２カム４２１が含有されており、第２カムは第１カムと互いに可動的に結合される。トルク調節部材４２の外周端にはスロット４２２が含有されており、トルクスプリング３２は第２スタンド３２２が含有されており、第２スタンド３２２がこのスロット４２２に挿入されることによって、トルクスプリング３２がトルク調節部材４２に作用できるようになる。トルク調節部材４２の外側端部には第１スリーブ２３の外側に露出され、六角凹部形状の調節孔４２３が形成されている。調節孔４２３を通じて特定ツール（例えば六角キー）によってトルク調節部材４２を駆動してトルクスプリング３２をねじることができ、これによってトルク力を調節する機能を実現することができる。トルク調節部材４２の内側にはスプリング４３が挿入できる。このスプリング４３はトルク調節部材４２に対して弾性抵抗を有することによって、トルク調節部材４２が回転した後に第１カム２３３と第２カム４２１がギヤ結合されてトルク調節部材４２の回転後の角位置を維持させる。使用者がトルク調節部材４２を加圧して押すと、第２カム４２１は第１カム２３３と分離され、トルクスプリング３２の復帰作用によってトルクスプリング３２は最も弛緩した状態で復帰する。

図６乃至８を参照すれば、速度調節部５０が速度調節部材５２、多数の弾性部材５３、およびカム５４を備えている。速度調節部材５２、弾性部材５３およびカム５４は第２スリーブ２４内に挿入される。速度調節部材５２の外側部には調節孔５２１が含有されて、工具を調節孔５２１に挿入して回すことができる。内側部の外周は第２スリーブ２４との連結のためのねじ切り部５２２が含有されている。カム５４の外周は２つのガイドブロック５４１が含有されており、第２スリーブ２４の内壁は２つのスライドスロット２４２が含有されている。カム接触面５４２がピボット３１に向かってカム部分３１３と対面する位置に形成され、位置決めスロット５４３と第２位置決めスロット５４４が適切な角位置でカム接触面５４２の凹み箇所に形成されている。カム５４はカム部分３１３の頂上部によって押されて、弾性部材５３側に移動する。そうすると、弾性部材５３はカム部材５４と接触してピボット３１側に摩擦抵抗を生成し、これによってドアパネルの回転速度を制御する。本実施形態において、弾性部材５３は多数の円錐型ワッシャーからなる（圧縮スプリングに代替可能）。調節部材５２のねじ切り回転速度によってピボット３１に対する弾性部材５３の摩擦抵抗の大きさを変化させることが可能である。このようなメカニズムによってドアパネルの回転速度を調節することができる。

以上では、本発明による調節可能なトルクヒンジにおける色々な部材と組立体について説明した。本発明によるトルクヒンジの動作について以下で説明する。

使用者が本発明によるトルクヒンジが装着されたドアパネルを開けると、第１および第２ウィングプレート２１、２２が第１および第２スリーブナックル２１１、２２１に対して反時計回りにピボット回転する。この時、第１および第２カム２３３、４２１が互いに結合し、第１カム２３３が第２カム４２１を回転させ、これによってトルクスプリング３２を回転させてエネルギーを蓄積する。

ドアが開かれた後に、第１および第２ウィングプレート２１、２２はトルクスプリング３２によって蓄積されたエネルギーによって、復帰トルクを発生させる。ドアをそのまま置けば、ドアパネルは復帰トルクによって自動的に閉じられる。

一実施形態において、トルク調節部４０はドアパネルを閉じる力を調節する。使用者はまず、工具（例えば六角キー）をトルク調節部材４２の調節孔４２３に挿入して回す。トルク調節部材４２が第２カムを反時計回りに回転させることによって、第１カム２３３は第２カム４２１を後に押し、これと共に第２カム４２１の回転によってトルクスプリング３２を押して、トルクを増加させる。工具を抜けば、スプリング４３による弾性抵抗によってトルク調節部材４２は自動的に第２カム４２１を第１カム２３３にロック（ｌｏｃｋ）させる。その結果、トルクスプリング３２を所望の角位置に位置させることができ、適切なトルク力を設定することができる。

通常の場合、第１ウィングプレート２１がドアパネルに固定されると、第２ウィングプレート２２は固定プレートになり、第１ウィングプレート２１と連結されたピボット３１は回転ベアリングになる。第１ウィングプレート２１が回転すれば、トルクスプリング３２は第２スタンド３２２をピボットポイントとして使用し、スタンド３２１はドアパネルと共に回転しながら力を蓄積する。また、第１ウィングプレート２１がドアフレームに固定されれば、第２ウィングプレート２２は回転プレートとして動作し、第１スリーブ２３と第２スリーブ２４は第２ウィングプレート２２の回転に対するピボット軸になる。トルクスプリング３２のスタンド３２１は固定されたピボットポイントになり、第２スタンド３２２はドアパネルと共に回転しながら力を蓄積する。本発明によれば、順方向と逆方向の両方向の回転で力を蓄積することができ、従って本発明は左側に開けるドアおよび右側に開けるドアのどちら側にも適しており、どちら側に設置しても同一のヒンジ装置を使用することができる。

図９を参照すれば、使用者がドアパネルをスムースに押してドアを閉じる時、ピボット３１のカム部分３１３はカム部材５４のカム接触面５４２と角度方向に移動する。カム部材５４は弾性部材５３に加圧されて抵抗力を発生させ、これによってドアパネルの回転速度を制御する。図１０を参照すれば、カム部分３１３は位置決めスロット５４３から抜け出始め、カム部材５４との傾斜接触がさらに緩やかになりながらピボット３１に対する摩擦抵抗が減少することによって、ドアパネルの全般的な回転速度はさらに速くなる。ドアパネルが０〜３０度範囲内に開かれた場合、摩擦力は最少になり（ほとんど摩擦がない）、ドアパネルは最も速い速度で閉じられる。図１１および図１２を参照すれば、ドアパネルの回転角が３０〜４５度範囲内である時、カム部材５４のカム接触面５４２とピボット３１のカム部分３１３間の傾斜はさらに急になり、カム部材５４に対する弾性部材５３の弾性抵抗が増加することによってピボット３１に対する摩擦抵抗がより大きくなることにより、ドアパネルは遅い速度で閉じられる。

図７を再び参照すれば、使用者がドアパネルを押してドアを開ける時、ドアパネルの開かれた角度が適切な角度に到達すれば、カム部材５４は弾性部材５３から弾性抵抗を受け、位置決めスロット５４３または第２位置決めスロット５４４がカム部分３１３をピボット３１上にロック（ｌｏｃｋ）する。ドアパネルは特定の角度に開かれた後に固定され閉じられる動作を停止する。

本発明による調節可能なトルクヒンジは従来のヒンジ装置１０を使用する場合の問題点を解決する。本発明の主な技術的な手段と長所は下記と通りである。

（１）自動開放および閉鎖動作：本発明はトルク提供部３０のトルクスプリング３２を用いて第１および第２ウィングプレート２１、２２に一定の出力のトルクを提供することによって、ドアパネルが自動的に閉じられることを可能にする。

（２）制御可能な回転力：本発明によるトルク調節部４０は、工具を挿入してトルク調節部材４２を回すことによって、トルクスプリング３２のトルク値を変更することができ、これによってドアパネルに対するトルク力を制御することができる。調節操作は迅速で便利である。さらに、トルク調節部材４２は３６０度回転可能であり、トルクスプリング３２のねじれが角度によって制限されない。したがって使用者は適切なトルクを発生させるためにトルクスプリング３２を自由に調節することができる。

（３）制御可能な回転速度：本発明はドアパネルの回転速度を調節するための速度調節部５０を含む。速度調節部５０内には弾性部材５３が備えられ、この弾性部材が速度調節部材５２に制動ダンパー作用を果たす。これによって、ドアパネルのピボット回転を遅くし、ドアパネルがドアフレームに強く衝突することを防止するのが可能になる。さらに、使用者は速度調節部材５２に対して、工具を使って調節を実行するだけでよい。速度制御操作は迅速で便利に行われる。

（４）スムーズな回転：ドアが回転して開かれる過程の間、本発明における２つのウィングプレート２１、２２は第１および第２スリーブ２３、２４の間にピン結合を採用しており、第１スリーブナックル２１１と第２スリーブナックル２２１によって内部の部材に負荷が加えられることを阻止する。その結果、２つのウィングプレート２１、２２はスムーズに回転する。

以上の説明は本発明の好ましい実施形態に過ぎず、本発明の権利範囲を制限してはならない。本発明の権利範囲および説明内での単純な均等置換や変更は本発明の権利範囲内にある。ヒンジ装置は、ドア、窓、キャビネットドア、ノートパソコン、モップ、その他の可動連結部に広範囲に応用することができる。

２０ ヒンジ部
２１ 第１ウィングプレート
２１１ 第１スリーブナックル
２２ 第２ウィングプレート
２２１ 第２スリーブナックル
２２２ 結合部材
２３ 第１スリーブ
２３１ ピン接触面
２３３ 第１カム
２４ 第２スリーブ
２４１ ピン接触面
２４２ スライドスロット
２５ ストップピン
３０ トルク提供部
３１ ピボット
３１１ 突起
３１２ スロット
３１３ カム部分
３２ トルクスプリング
３２１ スタンド
３２２ 第２スタンド
４０ トルク調節部
４２ トルク調節部材
４２１ 第２カム
４２２ スロット
４２３ 調節孔
４３ スプリング
５０ 速度調節部
５２ 速度調節部材
５２１ 調節孔
５２２ ねじ切り部
５３ 弾性部材
５４ カム部材
５４１ ガイドブロック
５４２ カム接触面
５４３ 位置決めスロット
５４４ 第２位置決めスロット

Claims (5)

1. 調節可能なトルクヒンジにおいて、
   第１ウィングプレート、第２ウィングプレート、第１スリーブおよび第２スリーブを有するヒンジ部と、
   可動ピボットを有するトルク提供部と、
   前記第１スリーブ内に可動トルク調節部材を有するトルク調節部と
   を備え、
   前記第１ウィングプレートは一組の第１スリーブナックルを含み、第２ウィングプレートは一組の第２スリーブナックルを含み、前記第１スリーブナックルおよび前記第２スリーブナックルは互いに結合され、前記第１スリーブは前記第１スリーブナックルおよび前記第２スリーブナックル内に挟み込まれ、前記第１スリーブの外周は第２スリーブナックルに共に動くように連結され、前記第１スリーブには第１カムが備えられ、
   前記第１スリーブの外周には第２スリーブナックル内に結合される結合面が備えられ、前記トルクヒンジは、前記一対の第２スリーブナックルの一つを通して延長して前記第１スリーブを前記第２スリーブナックルに固定するストップピンを更に備え、
   前記ピボットは前記第１および第２スリーブナックルを通して延長され、トルクスプリングが前記ピボットを囲んで配置され、前記ピボットの外周は前記第１ウィングプレートの第１スリーブナックルに共に動くように連結され、前記トルクスプリングの一端は前記ピボットに作用し、
   前記トルク調節部材上にスプリングが配置され、前記トルク調節部材の外周は第２カムを含有し、前記スプリングが前記トルク調節部材を弾性的に押して前記第２カムが前記第１カムに結合されるようにし、前記トルク調節部材の外周端部には道具の駆動操作のための調節孔が形成され、前記トルクスプリングの他端が前記トルク調節部材に作用して、前記トルク調節部材が第１方向に回転する時には、前記第１カムと前記第２カムとが互いに結合されて共に回転し、前記調節孔を通じてトルク調節部材を駆動させた時には、前記第１カムと前記第２カムとが分離されて反対方向に回転することによってアイドル回転になることを特徴とする調節可能なトルクヒンジ。
2. 前記ピボットの外周には、前記一対の第１スリーブナックルの一つ内に装着される突起が備えられ、前記突起は前記スプリングの一端に挿入されるスロットを有することを特徴とする、請求項１に記載の調節可能なトルクヒンジ。
3. 前記第２スリーブにねじ切りで配置されている速度調節部材と、前記第２スリーブに配置され、前記速度調節部材によって加圧される弾性部材と、前記第２スリーブに可動的に配置され、前記弾性部材によって加圧されるカム部材とを含む速度調節部を更に含むことを特徴とする、請求項１に記載の調節可能なトルクヒンジ。
4. 前記ピボットはカム部分を備え、前記カム部材は前記弾性部材によって押されて前記ピボットの前記カム部分と接触することによって抵抗力を生成することを特徴とする、請求項３に記載の調節可能なトルクヒンジ。
5. 前記カム部材には、所定の角度位置に前記カム部分の挿入のための位置決めスロットが形成されていることを特徴とする、請求項４に記載の調節可能なトルクヒンジ。

Images