CN102472312A

CN102472312A - 铰链机构

Info

Publication number: CN102472312A
Application number: CN2009801607983A
Authority: CN
Inventors: 永见哲郎
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2009-08-28
Filing date: 2009-08-28
Publication date: 2012-05-23
Anticipated expiration: 2029-08-28
Also published as: WO2011024233A1; DE112009005494B4; JP5345219B2; US20120036680A1; CN102472312B; US8418319B2; DE112009005494T5; JPWO2011024233A1

Abstract

一种铰链机构(1)，包括：与显示器连接并作为旋转中心轴(X)的转轴(3)；将转轴(3)轴支承成能自由旋转、并在以旋转中心轴(X)为中心的圆周上具有卡扣用凹部(2b1、2b2)及收纳定位用凹部(2c)的底座(2)；安装于转轴(3)的端部并一体旋转的板(5)；以及位于底座(2)与板(5)之间并与转轴(3)嵌合来一体旋转的板簧(4)，该板簧(4)具卡扣用凸部(4b)，该卡扣用凸部(4b)嵌入设于底座(2)的卡扣用凹部(2b1、2b2)及收纳定位用凸部(2c)，以将显示器保持在规定的旋转角度位置。在该板簧(4)的与卡扣用凸部(4b)隔着旋转中心轴(X)相反的一侧形成以与底座(2)按压接触的方式滑动的滑动摩擦用凸部(4c)，在底座(2)上形成有供滑动摩擦用凸部(4c)进入的缺口部(2e)。

Description

铰链机构

技术领域

本发明涉及一种进行显示器等的开关动作的铰链机构。

背景技术

使用图6及图7，对车载用显示器装置中所使用的现有铰链机构进行说明。图6是表示现有的具有卡扣作用的铰链机构21的结构的立体图，图7表示其分解立体图。铰链机构21是通过将弹簧构件6、底座2、板簧4及板5嵌入至与显示器13连接并以旋转中心轴X为中心旋转的转轴3后铆接而构成的。

在转轴3上设有直径比底座2的转轴孔2a的孔径大的凸缘3a和直径比转轴孔2a的孔径小且左右对称地形成有一对平坦面的D形部3b。另一方面，在底座2上形成有供转轴3的D形部3b以自由旋转的方式穿过的转轴孔2a。此外，在板簧4、板5及弹簧构件6上分别设有与转轴3的D形部3b嵌合的插入孔4a、5a、6a。这些插入孔4a、5a、6a是面积比D形部3c的截面面积大可供嵌合程度的孔。

另外，在底座2的以旋转中心轴X为中心的圆周上空开规定间隔地凹陷设置有多个卡扣用凹部2b1、2b2，并在将显示器13收纳于显示器装置主体的角度位置处凹陷设置有收纳定位用凹部2c。形成有使收纳定位用凹部2c的深度从该收纳定位用凹部2c朝卡扣用凹部2b1方向逐渐变浅的锥面2d。另一方面，在板簧4上设有卡扣用凸部4b，用以嵌入底座2的卡扣用凹部2b1、2b2及收纳定位用凹部2c来产生卡扣作用。

图8A～图8C是表示具有图6及图7所示的铰链机构21的吊顶式显示器装置11的开关动作的图。图8A是表示显示器13收纳在显示器收纳壳体12内的状态的立体图，图8B是其示意剖视图。图8C是打开显示器13后的状态的立体图。吊顶式显示器装置11由设于车辆的顶板面的靠主体装置一侧的显示器收纳壳体12和能通过打开关闭而相对于该显示器收纳壳体12进出的显示器13构成。在显示器13的一个面上设有显示器画面13a。此外，显示器13被与按钮14连动的锁定件15卡定，从而保持在显示器收纳壳体12内。此时，铰链机构21处于板簧4的卡扣用凸部4b嵌入底座2的收纳定位用凹部2c的状态。通过使转轴3与板簧4、板5及弹簧构件6一体地以旋转中心轴X为中心相对于安装在显示器装置主体侧的底座2旋转，从而与转轴3连接的显示器13也以旋转中心轴X为中心旋转(打开关闭)。

在按下设于显示器收纳壳体12的按钮14之后，如图8B中的点划线所示，对显示器13进行保持的锁定件15脱开，显示器13利用自重而以旋转中心轴X为中心旋转到自重下落位置的角度(图8B中用点划线画出的显示器13的位置)。此时，在铰链机构21中，板簧4的卡扣用凸部4b从底座2的收纳定位用凹部2c中拔出，并利用显示器13的自重而在锥面2d上滑动。然后，使用者手动将显示器13打开至图8C所示的视听位置，便可观赏影像。此时，在铰链机构21中，卡扣用凸部4b嵌入卡扣用凹部2b1或卡扣用凹部2b2，以将显示器13保持在视听位置的角度。

另外，专利文献1记载的转动安装机构也与上述铰链机构21同样地，是具有卡扣作用的结构，其包括：底座构件，在该底座构件上设有通孔；转动轴，该转动轴穿过底座构件的通孔，而被支承成能以轴心为中心转动；卡扣板，在该卡扣板的与底座构件的一个面相对的面上形成有卡扣功能用的凹部；以及卡扣弹簧，该卡扣弹簧在与转动轴的轴心平行的方向上具有弹性，并形成有嵌入卡扣板的凹部的卡扣功能用的凸部，上述卡扣弹簧以不能转动的方式固定于底座构件，并且以底座构件、转动轴及卡扣板在与转动轴的轴心平行的方向上按压接触的方式弹性安装在底座构件与卡扣板之间。因此，一旦使转动轴相对于底座构件转动，通过卡扣功能用的凸部与凹部相嵌、或是从该凹部中拔出，从而产生卡扣作用。

此外，专利文件2中记载的铰链装置采用以下结构：利用弹簧构件使多个摩擦构件与转动构件按压接触，在转动构件转动时，转动构件与摩擦构件之间会产生摩擦，只要转矩没到规定转矩，就不会转动。在这种结构中，无论与转动构件连接的旋转体处于什么角度，都是恒定的只要没到规定转矩就不会转动的转矩(以下称为“保持转矩”)，从而能将旋转体保持在任意的角度位置。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本专利特开2000-55031号公报

专利文献2：日本专利特开2001-12451号公报

发明内容

在如图6及图7所示设置一个卡扣用凸部而不用弹簧构件6的铰链机构中，存在因底座的转轴孔与转轴之间的嵌合松动而使转轴振动这样的技术问题。为了说明该技术问题的详细情况，在图9中示出了图6及图7所示的铰链机构21的主视图。在图9中，为便于说明而省略板5的图示，并且以圆柱形状表示D形部3b。在卡扣用凸部4b嵌入卡扣用凹部2b2来使显示器13保持在视听位置的角度的状态下，在底座2的转轴孔2a与转轴3之间存在嵌合松动，因此，转轴3会以板簧4的卡扣用凸部4b为支点与转轴孔2a的嵌合松动相应地出现抖动。其结果是，显示器13也出现抖动。

因此，在现有的铰链机构21中，需要设置弹簧构件6，用以利用因作用力而在转轴3的凸缘3a与底座2之间产生的摩擦力来产生保持转矩，但在组装铰链机构21时，必须将安装板5和板簧4安装在转轴3的D形部3b上，并在使弹簧构件6挠曲的同时进行铆接(日文：かしめ)，因而，铰链机构21的组装性也较差。

另外，在专利文献1所记载的转动安装机构中，卡扣作用的硬度由卡扣弹簧(弹性构件)的弹性力决定，但在卡扣功能用的凸部与凹部相嵌的状态下，释放卡扣弹簧的弹簧力，以使弹性力处于最小的状态。因此，在凸部与凹部相嵌而发挥卡扣功能的规定位置保持状态下，一旦施加了振动等较小的振幅外力，凸部就会在卡扣弹簧的挠曲范围内移动。因此，在将现有的铰链机构用在车用显示器等的开关机构中时，存在因凸部移动而使画面抖动，从而很难观看的问题。

此外，在将专利文献2所记载的铰链装置用在如图8所示的吊顶式显示器装置11的开关机构时，该铰链装置是在任意的角度下均具有恒定的保持转矩的结构，因此，若将显示器保持在视听位置的角度，且为了抑制振动的抖动而要获得较高的保持转矩的话，则在显示器收纳位置处解除锁定时，显示器有时会无法利用自重而下落。另外，该铰链装置不仅是部件数较多且在轴向上较大的铰链，而且是在摩擦构件(弹簧垫圈等)的板厚或弹簧材料的弹簧特性出现偏差时保持转矩的特性不同的铰链，因此，有时无法获得稳定的转矩性能。此外，与上述铰链机构21一样，必须在使用于将摩擦构件与转动构件按压接触的弹簧构件挠曲的同时将轴部的端面与按压构件铆接，从而使铰链装置的组装性较差。

本发明为解决上述技术问题而作，其目的在于不使用摩擦用构件及弹性构件，就能防止旋转构件在振动时抖动。

本发明的铰链机构包括：轴，该轴与旋转体连接并作为转轴；底座，该底座将轴枢轴支承成能自由旋转，并在以转轴为中心的圆周上具有卡扣用凹部和卡扣用凸部中的一个；板，该板安装于轴的端部并一体旋转；以及板簧，该板簧位于底座与板之间并与轴嵌合来一体旋转，该板簧具有卡扣用凹部和卡扣用凸部中的另一个，该卡扣用凹部和卡扣用凸部中的另一个与设于底座的卡扣用凹部和卡扣用凸部中的一个卡合，以将旋转体保持在规定的旋转角度位置，板簧在与卡扣用凹部和卡扣用凸部中的另一个隔着转轴相反的一侧具有以与底座按压接触的方式滑动的滑动摩擦用凸部。

根据本发明，由于板簧在与卡扣用凹部和卡扣用凸部中的另一个隔着转轴相反的一侧具有以与底座按压接触的方式滑动的滑动摩擦用凸部，因此，能防止轴在振动时抖动。

附图说明

图1是表示本发明实施方式1的铰链机构的结构的立体图。

图2是图1所示的铰链机构的分解立体图。

图3表示实施方式1的铰链机构的底座与板簧之间的位置关系，图3(a)表示将显示器保持在收纳位置的状态，图3(b)表示将显示器13保持在自重下落位置的状态，图3(c)表示将显示器13保持在视听位置的状态。

图4表示实施方式1的铰链机构的底座与板簧之间的位置关系，图4(a)是沿着图3(a)的AA线剖切的剖视图，图4(b)是沿着图3(b)的BB线剖切的剖视图，图4(c)是沿着图3(c)的CC线剖切的剖视图。

图5是在相当于图3(a)的AA线的位置处将实施方式1的另一结构的铰链机构剖切后的剖视图，图5(a)表示通过半冲裁形成的缺口部，图5(b)表示通过拉深形成的缺口部。

图6是表示现有铰链机构的结构的立体图。

图7是图6所示的铰链机构的分解立体图。

图8A表示由铰链机构带来的显示器的动作，其是将显示器关闭后的状态的立体图。

图8B是图8A所示的状态的示意剖视图。

图8C表示由铰链机构带来的显示器的动作，其是将显示器打开到视听位置后的状态的立体图。

图9是表示图6及图7所示的铰链机构的结构的主视图。

具体实施方式

以下，为了更详细地说明本发明，参照附图对用于实施本发明的实施方式进行说明。

实施方式1

在本发明实施方式1中，以将铰链机构用在如图8A～图8C所示的吊顶式显示器装置11中的情况为例来进行说明。图1是表示本发明实施方式1的铰链机构1的结构的立体图，图2是其分解立体图。在以下的实施方式的说明中，对与先前说明的现有技术(图6～图9)的构成要素相同或相当的构件标注相同的符号，而省略其说明。

在底座2上新设有将隔着旋转中心轴X与收纳定位用凹部2c相对的缘切开后形成的缺口部2e，并在该缺口部2e的边缘的一部分上设有锥部2f。

在转轴3上新形成有圆筒部3c，该圆筒部3c的轴径比转轴孔2a的孔径小可供嵌合程度的大小，且其高度比底座2的板厚稍长。D形部3b设置在该圆筒部3c上。该D形部3b的轴径比圆筒部3c的轴径小，此外，该D形部3b还在相对面方向上形成有平坦面。

在板簧4的隔着旋转中心轴X与卡扣用凸部4b相对的缘上新设有滑动摩擦用凸部4c。如图3(a)及图4(a)所示，在卡扣用凸部4b与底座2的收纳定位用凹部2c相嵌时，该滑动摩擦用凸部4c位于缺口部2e的位置，因此，不产生保持转矩，而在转轴3旋转时，如图3(c)及图4(c)所示，该滑动摩擦用凸部4c在对底座2的表面进行按压的同时滑动，从而产生保持转矩。

在板5的与板簧4的滑动摩擦用凸部4c相当的位置上，通过拉深加工而新设有拉深凹部5b。该板5因在其整个面上承受板簧4挠曲时的应力，从而可防止应力在插入孔4a周边集中而使铆接松动的情况。另外，在板5上设有拉深凹部5b，该拉深凹部5b用于避免在板簧4的滑动摩擦用凸部4c挠曲时与板5抵接。

在组装铰链机构1时，使底座2的转轴孔2a与转轴3的圆筒部3c嵌合，接着，使板簧4的插入孔4a和板5的插入孔5a与转轴3的D形部3b以平坦面齐平的方式嵌合，从而将D形部3b的端面与板5铆接。此时，只要以使板簧4的滑动摩擦用凸部4c与底座2的缺口部2e的位置重叠的方式进行对位，不用使滑动摩擦用凸部4c挠曲就能进行组装，从而提高了组装性。

图3及图4表示底座2与板簧4的位置关系，图3(a)表示将显示器(旋转体)13保持在收纳位置的状态，图3(b)表示将显示器13保持在自重下落位置的状态，图3(c)表示将显示器13保持在视听位置的状态，图4(a)是沿着图3(a)的AA线剖切的剖视图，图4(b)是沿着图3(b)的BB线剖切的剖视图，图4(c)是沿着图3(c)的CC线剖切的剖视图。在图3中，省略了板5，在图4中，省略了显示器13。

如图3(a)及图4(a)所示，在板簧4的卡扣用凸部4b与底座2的收纳定位用凹部2c相嵌时，在卡扣用凸部4b侧不产生保持转矩，且相反一侧的滑动摩擦用凸部4c也进入缺口部2e，因此，不会产生保持转矩。在吊顶式显示器装置11中，上述铰链机构1的状态是图8A及图8B中用实线表示的状态，显示器13被锁定件15保持在显示器收纳壳体12内的收纳位置。

一旦按钮14被使用者按下而解除了锁定件15，则由于铰链机构1中不会产生保持转矩，因此，利用显示器13的自重而使转轴3转动，以使卡扣用凸部4b在收纳定位用凹部2c内移动，并使滑动摩擦用凸部4c在缺口部2e内移动。然后，卡扣用凸部4b在锥面2d滑动，并利用由摩擦产生的保持转矩而使显示器13的旋转速度开始减速。

如图3(b)及图4(b)所示，在滑动摩擦用凸部4c移动至形成于缺口部2e边缘的锥部2f后，滑动摩擦用凸部4c与锥部2f抵接而产生保持转矩，因此，利用由卡扣用凸部4b产生的保持转矩和由滑动摩擦用凸部4c产生的保持转矩来阻止显示器13因自重而下落。因此，显示器13被铰链机构1的保持转矩保持在自重下落位置。此时，通过将缺口部2e的边缘设为锥部2f，能抑制如下问题：显示器13因自重而下落，从而使滑动摩擦用凸部4c与缺口部2e的边缘剧烈碰撞，由此引起显示器13的回弹，此外，还能顺畅地停止板簧4的转动。显示器13的自重下落位置是指图8B中用点划线表示的状态的位置。可根据该自重下落位置来确定缺口部2e在周向上的宽度，并能仅在显示器13的开关角度中的任意的角度范围内产生由滑动摩擦用凸部4c带来的保持转矩。

若静止在自重下落位置的显示器13被使用者按压，则卡扣用凸部4b在底座2表面上从锥面2d朝卡扣用凹部2b1滑动，且滑动摩擦用凸部4c骑在锥部2f上并滑动。

在卡扣用凸部4b从图3(b)所示的位置在底座2表面上滑动并朝卡扣用凹部2b2滑动时，如图4(c)所示，相反一侧的滑动摩擦用凸部4c也在进入形成于板5的拉深凹部5b的状态下挠曲并在底座2表面上滑动，因此，在板簧4的两端产生保持转矩。由于这样在板簧4两端产生保持转矩，因此，铰链机构1不需要设置现有铰链机构中的多个摩擦构件(弹簧垫圈等)就能获得保持转矩，从而能削减部件数。另外，由于铰链机构1是没有使用摩擦构件的结构，因此，能成为没有摩擦构件的板厚及摩擦的偏差的影响且保持转矩稳定的机构。

如图3(c)及图4(c)所示，通过将卡扣用凸部4b嵌入卡扣用凹部2b2，从而使显示器13保持在该角度位置。卡扣用凸部4b与卡扣用凹部2b1、2b2相嵌状态下的角度位置是显示器画面13a的视听位置，该视听位置是指图8C所示的状态的位置。

此时，在板簧4中，除了卡扣用凸部4b嵌合之外，还在滑动摩擦用凸部4c上产生保持转矩，因此，转轴3不会以卡扣用凸部4b支点与转轴孔2a的嵌合松动程度相应地出现抖动，从而能有效地抑制嵌合松动。因此，能使滑动摩擦用凸部4c对底座2的按压力处于最小限度。

另外，由于在板簧4上设有具有卡扣作用的卡扣用凸部4b和滑动摩擦用的滑动摩擦用凸部4c，因此，卡扣作用力与开闭操作力之间的相对偏差也较少。

如上所述，根据实施方式1，铰链机构1包括：转轴3，该转轴3与显示器13连接并作为旋转中心轴X；底座2，该底座2将转轴3枢轴支承成能自由旋转，并在以旋转中心轴X为中心的圆周上具有卡扣用凹部2b1、2b2及收纳定位用凹部2c；板5，该板5安装于转轴3的端部并一体旋转；以及板簧4，该板簧4位于底座2与板5之间并与转轴3嵌合来一体旋转，上述板簧4具有卡扣用凸部4b，该卡扣用凸部4b嵌入设于底座2的卡扣用凹部2b1、2b2及收纳定位用凹部2c，以将显示器13保持在规定的旋转角度位置，在该板簧4的与卡扣用凸部4b隔着旋转中心轴X相反的一侧设置有以与底座2按压接触的方式滑动的滑动摩擦用凸部4c。因此，能防止振动时转轴3的抖动。另外，由于能有效地防止转轴3的嵌合松动，因此，能将滑动摩擦用凸部4c对底座2的按压力设为最小限度。

此外，通过设置滑动摩擦用凸部4c，不需要现有摩擦用构件及弹性构件就能获得保持转矩，因此，不仅能实现部件数较少的铰链结构，也能成为没有摩擦构件的板厚及摩擦的偏差的影响、且保持转矩稳定的铰链机构1。

另外，由于在板簧4上设有卡扣用凸部4b和滑动摩擦用凸部4c，因此，卡扣作用力与开关操作力之间的相对偏差也较少。

此外，根据实施方式1，在底座2的供板簧4的滑动摩擦用凸部4c滑动的表面的一部分上设置缺口部2e。因此，在组装铰链机构1时，通过将板簧4和底座2以使滑动摩擦用凸部4c进入缺口部2e的方式重叠，不用使板簧4挠曲就能进行组装，从而提高了组装性。

另外，调节缺口部2e的大小，在底座2的位于收纳位置的显示器13利用自重而转动至自重下落位置的范围内，设置板簧4的滑动摩擦用凸部4c不发生作用的缺口部2e。因此，在开关显示器13时，在规定的角度范围(即从收纳位置到自重下落位置)内，通过使板簧4的滑动摩擦用凸部4c进入底座2的缺口部2e而不在底座2表面上滑动，从而能仅在开关操作所需要的角度范围内产生保持转矩。

另外，根据实施方式1，在底座2的缺口部2e的与板簧4的滑动摩擦用凸部4c抵接的边缘形成锥部2f。因此，能抑制滑动摩擦用凸部4c与缺口部2e的边缘剧烈碰撞，此外，还能顺畅地产生保持转矩。

在上述实施方式1中，采用切开底座2的缘来形成缺口部2e的结构，但并不限定于此，也可通过半冲裁加工(日文：半抜き加工)或拉深加工来形成缺口部2e。图5是在相当于图3(a)的AA线的位置处将实施方式1的另一结构的铰链机构1剖切后的剖视图，图5(a)表示通过半冲裁形成的缺口部2e1，图5(b)表示通过拉深形成的缺口部2e2。在采用图5(a)、图5(b)所示的缺口部2e1、2e2的结构时，除了具有与上述实施方式1的缺口部2e相同的效果之外，由于没有将底座2完全切开，因此，能在确保底座2的强度的同时进行保持转矩的控制。

另外，在图示例中，采用以下结构：在以旋转中心轴X为中心的底座2的圆周上设置卡扣用凹部2b1、2b2、收纳定位用凹部2c，并在板簧4上设有嵌入上述各凹部2b1、2b2、2c的卡扣用凸部4b，但与上述相反，在底座2上设置卡扣用凸部，而在板簧4上设置各凹部，也能获得相同的作用效果。此外，在上述说明中，将板5与转轴3的端部铆接固定，但也可通过螺纹旋紧、粘接等方式固定。

另外，在上述实施方式1中，采用将铰链机构1用在手动开关式的吊顶式显示器装置11中的结构，但并不限定于此，也可以是用在使用电动机的电动式的吊顶式显示器装置中的结构。在这种结构中，由于滑动摩擦用凸部4c在底座2表面上滑动时会产生保持转矩，因此，能抑制从减速机构的背隙(バツクラツシ)等产生的松动，并能防止显示器13的抖动。另外，当在吊顶式显示器装置中需要最大的驱动转矩来将显示器13从自重下落位置向收纳位置关闭时，通过使滑动摩擦用凸部4c进入缺口部2e而不产生保持转矩，因此，电动机的输出只要相当于显示器13的自重就够了。

工业上的可利用性

如上所述，本发明的铰链机构能在振动时防止旋转体的抖动，因此，可适于用作吊顶式显示器装置的显示器开关用的铰链。

Claims

1.一种铰链机构，其特征在于，包括：

轴，该轴与旋转体连接并作为转轴；

底座，该底座将所述轴枢轴支承成能自由旋转，并在以所述转轴为中心的圆周上具有卡扣用凹部和卡扣用凸部中的一个；

板，该板安装于所述轴的端部并一体旋转；以及

板簧，该板簧位于所述底座与所述板之间并与所述轴嵌合来一体旋转，所述板簧具有卡扣用凹部和卡扣用凸部中的另一个，该卡扣用凹部和卡扣用凸部中的另一个与设于所述底座的所述卡扣用凹部和卡扣用凸部中的一个卡合，以将所述旋转体保持在规定的旋转角度位置，

所述板簧在与所述卡扣用凹部和卡扣用凸部中的另一个隔着所述转轴相反的一侧具有以与所述底座按压接触的方式滑动的滑动摩擦用凸部。

2.如权利要求1所述的铰链机构，其特征在于，

底座在位于规定位置的旋转体因自重而转动的范围内具有板簧的滑动摩擦用凸部不起作用的缺口部。

3.如权利要求2所述的铰链机构，其特征在于，

底座的缺口部的与板簧的滑动摩擦用凸部抵接的边缘呈锥状。

4.如权利要求2所述的铰链机构，其特征在于，

底座的缺口部是通过半冲裁加工或拉深加工而形成的。