JP2003194044A - 片側空転チルトヒンジ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 パソコンのディスプレイ等の開閉構造に用い
られる片側空転チルトヒンジを、外径寸法が小さく、し
かもディスプレイの開閉時に所定のトルクを発生させ、
安定した開閉動作が行えるようにすることである。 【解決手段】 同軸状態に設けられた左右一対の固定軸
４，５の間に一方向クラッチ８を介在し、連動Ｃ形ばね
６を上記一方向クラッチ８の外径面に嵌合するととも
に、該連動Ｃ形ばね６と軸方向に連結された従動Ｃ形ば
ね７を外側固定軸５に嵌合し、ディスプレイ２の開放時
に一方向クラッチ８をオフにして連動Ｃ形ばね６のトル
ク発生がなく、閉止時にオンにして連動Ｃ形ばね６と従
動Ｃ形ばね７の両方でトルクを発生させるようにした。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明が属する技術分野】この発明は、ノート型パソコ
ン等のＯＡ機器における機器本体とこれに開閉自在に取
付けたディスプレイのように、機器本体に対し機器補助
部材を開閉自在に取付ける場合に用いられる片側空転チ
ルトヒンジに関するものである。

【０００２】

【従来の技術】例えば、上記のノート型パソコンにおい
ては、そのディスプレイを開放する際には軽く開放で
き、閉止する際には多少のトルクをもって緩やかに閉止
できるようにするために、チルトヒンジを用いることが
従来から行われている（例えば、特開平６−１７５６９
号公報参照）。

【０００３】チルトヒンジに要求される上記の機能は、
ころ式やばね式の一方向クラッチとトルクリミッタを組
み合せて構成した片側空転トルクリミッタを用いること
により一応の目的が達成される。この場合、パソコン本
体のヒンジ用固定軸の回りに上記片側空転トルクリミッ
タの内部部材を嵌合し、外部部材をディスプレイに係合
することによりディスプレイの開閉構造が形成される。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、ころ式
一方向クラッチを使用する場合、その構成部材として外
輪やころが必要となるため、外径方向のサイズが大きく
なる問題がある。また、ばね式一方向クラッチはころ式
一方向クラッチに比べ空転トルクが大きくなる欠点があ
る。

【０００５】また、どの一方向クラッチでも、ディスプ
レイを９０°以上開放すると、一方向クラッチの空転方
向とディスプレイの自重が作用する方向とが同じになる
ため、ディスプレイが止まらなくなる。そのため、スト
ッパー等を設けて止めることが必要となり、任意の位置
でディスプレイを止めることができない。

【０００６】そこで、この発明は、外径寸法が小さく、
しかもディスプレイ等の補助機器の開閉時に所定のトル
クを発生させ、安定した開閉動作が行える片側空転チル
トヒンジを提供することを課題とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記の課題を解決するた
めに、この発明は、固定軸、その固定軸に嵌合され所定
のトルクを発生して回転するトルク部材、及びそのトル
ク部材の固定軸に対するトルク伝達をオン・オフする一
方向クラッチとからなり、上記固定軸を機器本体側に固
定すると共に、上記トルク部材を上記一方向クラッチを
介して機器補助部材に取付け、該機器補助部材の開放時
に該一方向クラッチがオフ、閉鎖時にオンとなるように
設定した片側空転チルトヒンジにおいて、上記固定軸を
同軸状態に設けられた左右一対の固定軸により構成し、
上記トルク部材を上記機器補助部材と連動する連動Ｃ形
ばねと、該連動Ｃ形ばねと軸方向に連結された従動Ｃ形
ばねとにより構成し、上記連動Ｃ形ばねを上記一方向ク
ラッチの外径面に嵌合するとともに、上記従動Ｃ形ばね
を左右いずれかの一方の固定軸に嵌合した構成を採用し
たものである。

【０００８】ここに、Ｃ形ばねとは、弾性を有する四角
形の金属板を円筒状に巻き曲げ、両端の突き合わせ端相
互にスリット状のすき間を形成したものをいう。上記の
従動Ｃ形ばねのトルク値は、機器補助部材を開放操作す
る使用者に負担とならないが、９０°を越えたときに自
重で開放することのない程度の低トルク値に設定され
る。連動Ｃ形ばねのトルク値は、機器補助部材が自重で
前後に倒れず、かつ閉止操作する使用者に負担とならな
い大きさで、かつ前記の従動Ｃ形ばね単独の場合に比べ
高トルクに設定される。

【０００９】上記構成の片側空転チルトヒンジにおい
て、機器補助部材の開放時、これと連動する連動Ｃ形ば
ねは一方向クラッチがオフ（空転）であるためにトルク
を発生させないが、該連動Ｃ形ばねに連結された従動Ｃ
形ばねが固定軸上で回転し、上述の大きさの低トルクを
発生させる。また、その機器補助部材を閉止する際は、
一方向クラッチがオンとなり固定軸と一体化するので、
連動Ｃ形ばねが一方向クラッチに対して回転しトルクを
発生させる。従動Ｃ形ばねは固定軸に対して回転するの
で、これら両Ｃ形ばねの総合した比較的高いトルクが発
生する。

【００１０】上記の連動Ｃ形ばねと従動Ｃ形ばねを、回
転方向に所要角度の遊び角を設けて係合した構成を採る
ことができる。この構成によると、機器補助部材の開放
時に連動Ｃ形ばねが従動Ｃ形ばねに係合するまの間は、
一方向クラッチの空転トルクのみであるので、非常に軽
く開放することができる。

【００１１】前記の遊び角を９０°に設定することによ
り、開放時においては、０°〜９０°までは両Ｃ形ばね
は作動せず、従ってトルクを発生させない。また、９０
°〜１８０°までの間は従動Ｃ形ばねのみが作動してト
ルクを発生させる。閉止時においては、１８０°〜９０
°までは連動Ｃ形ばねのみが作動してトルクを発生させ
る。また、９０°〜０°までは両Ｃ形ばねが作動してト
ルクを発生させる。

【００１２】また、上記の一方向クラッチが、内部部材
と、その内部部材の回りに回転自在に嵌合された外輪、
その内部部材と外輪との間に介在されたころとからな
り、上記内部部材に設けた１箇所の切欠き部と外輪内径
面との間に一定回転方向に狭小となるくさび形空所を形
成するとともに、そのくさび形空所に１個のころと、そ
のころを該くさび形空所の狭小方向に付勢するばねを収
納した構造を採用すると、前記２つのＣ形ばねと、この
一方向クラッチを組み合せて構成されるチルトヒンジ全
体の外径寸法を、十分小さく形成することができる。

【００１３】

【発明の実施の形態】以下、添付図面に基づいてこの発
明の実施形態を説明する。この実施形態は、図１に示す
ように、パソコンの本体（特許請求の範囲では「機器本
体」）１に対し、ディスプレイ（同じく「機器補助部
材」）２を開閉自在に取り付る機構に用いられるチルト
ヒンジ３に関するものである。図１は、ディスプレイ２
を開放した状態であり、図２及び図３は閉止した状態の
チルトヒンジ３の部分を示している。図４にこのチルト
ヒンジ３の構成部材を示している。即ち、このチルトヒ
ジ３は、内側固定軸４、外側固定軸５、トルク部材を構
成する連動Ｃ形ばね６および従動Ｃ形ばね７、及び一方
向クラッチ８とからなる。一方向クラッチ８は、内部部
材９、外輪１１、ころ１２及びばね１３とからなる。

【００１４】内側固定軸４及び外側固定軸５は、それぞ
れ外端部に切欠き部１４、１５が設けられ、図２、図３
に示すように、それらの部分を本体１に設けられた左右
一対のヒンジボス１６、１７に埋め込むことにより同軸
状態に固定され、内端相互を一定間隔をおいて対向させ
ている。ヒンジボス１６，１７間に介在されるディスプ
レイ２のヒンジ部１８（図１参照）には、図５に示すよ
うに、ヒンジ孔１９が設けられる。そのヒンジ孔１９の
中央部分には、一段大径の収納部２１が設けられ、その
内側固定軸４側の段部に係合凹部２２が設けられる。

【００１５】連動Ｃ形ばね６は内側固定軸４側に配置さ
れるとともに、従動Ｃ形ばね７は外側固定軸５側に配置
され、それぞれ同一径を持つように形成される。これら
の各Ｃ形ばね６、７は、先に定義したように、スリット
２３、２４を有する。連動Ｃ形ばね６は、内側固定軸４
側の端部に係合突片２５が設けられる。その係合突片２
５は、図５に示すように、前述したヒンジ孔１９内部の
係合凹部２２に嵌合される。これにより、連動Ｃ形ばね
６はディスプレイ２と連動する。また、連動Ｃ形ばね６
の従動Ｃ形ばね７側の端面には、１８０°の範囲で連動
突片２６が突設される。これに対向して、従動Ｃ形ばね
７には９０°の範囲で従動突片２７が設けられる（図６
参照）。

【００１６】上記の連動Ｃ形ばね６は、一方向クラッチ
８の外輪１１の外径面に所定のばね力で嵌合される。ま
た、従動Ｃ形ばね７は所定のばね力で外側固定軸５の外
周面に嵌合される。

【００１７】上記の各Ｃ形ばね６、７は端面相互を突き
合わせ、連動突片２６と従動突片２７を回転方向に当接
させると、図９（ａ）に示すように、角度θ（９０°）
の遊び角が生じる。

【００１８】一方向クラッチ８の内部部材９（図３参
照）は、外輪１１の内径面に回転自在に嵌入される。そ
の内部部材９は、図４に示すように、軸部２８とその後
端部に設けられた断面半月状の切欠き部２９を有する。
その切欠き部２９には、図７（ａ）に示すように、本体
１の後方に片寄った位置に、軸方向の規制リブ３１が設
けられ、その規制リブ３１の内方（本体１の内方）の平
坦面と外輪１１の内径面との間で１箇所のくさび形空所
３２を形成する。そのくさび形空所３２に１個のころ１
２が収納され、また、規制リブ３１の外方側の空所に弾
性金属板をＵ字形に屈曲したばね１３が収納される。ば
ね１３はころ１２の背面に接して、ころ１２をくさび形
空所３２の狭小方向へ付勢し、一方向クラッチ８の作動
の安定性を確保するようにしている。また、規制リブ３
１はころ１２が一定以上の後退することを規制し、ころ
１２の作動の安定性を図っている。

【００１９】上記の一方向クラッチは、前記の切欠き部
２９の先端部を外側固定軸５の内端に設けられた凹部３
０に嵌入することで、該固定軸５に回転不可能に連結す
る。また、上記凹部３０上から突き出した突起３３を外
輪１１の内面に挿入してころ１２とばね１３の抜け出し
を防いでいる。

【００２０】上記の一方向クラッチ８は、外輪１１が後
方（ディスプレイ９の開放方向）に回転すると、ころ１
２がばね１３の付勢力に対向して、くさび形空所３２の
拡開方向へ移動してオフ（空転）となり、逆に外輪１１
が前方（ディスプレイ２の閉止方向）に回転すると、こ
ろ１２がばね１３の付勢方向、即ちくさび形空所３２の
狭小方向に移動してかみ込みを生じオンとなる。

【００２１】一般に、ころ式一方向クラッチは、軸の回
りに嵌合される内輪の内径面に複数のくさび形ポケット
設け、各ポケットにころを収納するとともに、外輪を嵌
合してころの抜け出しを防止する構成がとられる。この
ため、その構造は、軸より大径のものとなるが、この発
明の場合は、ポケットに相当するくさび形空所３２を軸
（外側固定軸５）に設けることなく、その軸に連結され
た内部部材９に設け、かつそのくさび形空所３２を１箇
所だけ設け、1個のころ１２を収納した構成となってい
る。

【００２２】この発明の実施形態は以上のようなもので
あり、次にその作用について説明する。ディスプレイ２
が閉止状態にあるとき（図９（ａ）参照）、連動Ｃ形ば
ね６の連動突片２６の一側端が従動突片２７の一側端に
当接し、これら両突片の他方の側端相互間に角度θの遊
び角が存在する。

【００２３】上記の状態からディスプレイ２を開放する
と、連動Ｃ形ばね６がディスプレイ２に連動するが一方
向クラッチ８はオフとなるので、トルクを発生させな
い。また、前記の遊び角の範囲では、従動Ｃ形ばね７は
回転しないので、結局ディスプレイ２は、一方向クラッ
チ８の空転トルクのみの微小なトルクで開放される。

【００２４】ディスプレイ２の角度が９０°に達すると
（図９（ｂ）参照）、連動突片２６が従動突片２７に当
接し、以後はディスプレイ２の回動とともに従動Ｃ形ば
ね７が回転し、所要のトルクを発生して自重で全開状態
になることを防ぐ。そのトルクで、９０°を若干越えた
通常の使用角度（図９（ｃ）の一点鎖線参照）に保持す
ることも可能である。

【００２５】また、開放状態からディスプレイ２を閉止
する際は、一方向クラッチ８がオンとなるので、全閉状
態に達するまで連動Ｃ形ばね６がトルクを発生する（図
１０（ａ）から（ｃ）参照）。また、従動Ｃ形ばね７
は、遊び角の間は回転しないが、９０°から全閉状態に
達するまでの間は、連動突片２６により従動突片２７が
押されるため、両方のＣ形ばね６、７が回転し、両方と
もトルクを発生させる。これにより、ディスプレイ２は
開放時に比べ大きいトルクをもって閉止されるので、途
中で手を離すことがあっても、緩やかに閉まるか又は停
止し、衝撃をもって閉まることが防止される。

【００２６】なお、上記の実施形態では、連動突片２６
と従動突片２７との間に遊び角θを設けているが、この
角度θをゼロにすること、或いは連動Ｃ形ばね６と、従
動Ｃ形ばね７を連結一体化した単一のＣ形ばねで構成す
ることができる。このようにすれば、ディスプレイ２の
開放時（０°から９０°まで）に、従動Ｃ形ばね７のト
ルクが発生する。このため、開放途中で万一手を滑らせ
た場合でも、蓋が衝撃的に閉止されることを防止でき
る。閉止時においては、全開状態から９０°までは、前
述の場合よりもトルクが大きくなるが、トルクの設定値
を程よく設定しておけば、左程不便を来たさない。

【００２７】以上の実施形態においては、内部部材９の
切欠き部２９に規制リブ３１を設けたものを示している
が、図１１に示すように、規制リブ３１を省略し、切欠
き部２９の面が平坦面２９’であるものを使用する場合
もある。

【００２８】また、上記の実施形態においては、ディス
プレイ２は、使用者が手で開閉する構造となっている
が、開放する際に手にかかる負荷を軽減するために、付
勢ばね３５を用いた例を図１２から図１６に示す。この
場合は、図１２及び図１３に示すように、ディスプレイ
２のヒンジ部１８を左右２箇所に設け、その各ヒンジ部
１８に前述のチルトヒンジ３を設けている。チルトヒン
ジ３を左右２箇所に設けることにより、ディスプレイ２
の開閉時の左右のバランスを向上させている。

【００２９】この場合の左右チルトヒンジ３は、内側固
定軸４を共通の１本の内側固定軸４により構成し、その
内側固定軸４の中央部分を左右のヒンジボス１６、１６
間で外部に露出させ、その露出部分に付勢ばね３５を装
着している。付勢ばね３５はその両端部３６を本体１に
係合し、両側の巻回部分間にブリッジ部３７を設けたも
のである。ブリッジ部３７は、ディスプレイ２から離れ
た自由状態において本体１側に延び出し（図１４（ｂ）
参照）、ディスプレイ２を閉止した際に、これに係合し
て本体１側に押下げられ弾性を発揮する。即ち、付勢ば
ね３５は閉止状態のディスプレイ２に対し開放方向の付
勢力を与える。

【００３０】上記の付勢ばね３５が付勢力を及ぼす範囲
は、閉止状態から開放を開始して、ブリッジ部３７から
ディスプレイ２が離れるまでの一定角度αである（図１
４（ｂ）参照）。その角度α以上は手で開放される。

【００３１】一方、上記の付勢力を付与されたディスプ
レイ２を閉止状態に保持するために、本体１にロック装
置３８が設けられる。このロック装置３８は、本体１の
側面から進退自在に挿入された棒状の操作ロッド３９
と、これによって作動される作動部材４０、その作動部
材４０を押し戻す戻しばね４１及びディスプレイ２側に
設けられたフック４２とからなる。作動部材４０にフッ
ク４２と係合する係合凹部４３が設けられる。また、操
作ロッド３９の端部に抜け止部４４が設けられる。

【００３２】図１５は、ディスプレイ２を閉止してその
フック４２を作動部材４０の係合凹部４３に係合したロ
ック状態を示している。この状態から、使用者が操作ロ
ッド３９を押込むと、作動部材４０がスライドしてフッ
ク４２が外れる（図１５（ｂ）参照）。そうすると、前
記の付勢ばね３５の付勢力によりディスプレイ２は一定
角度αだけ開放される（図１６参照）。それ以後は使用
者が手で開放する。手による開閉時のチルトヒンジ３の
作用は前述の場合と同様である。

【００３３】

【発明の効果】以上のように、この発明は、トルク部材
としてＣ形ばね用いたことにより、チルトヒンジの径方
向サイズを小さくすることができ、機器のコンパクト化
に役立つ効果がある。また、上記のＣ形ばねを連動Ｃ形
ばねと従動Ｃ形ばねに分け、その連動Ｃ形ばねと固定軸
との間に一方向クラッチを介在したことにより、ディス
プレイ等の機器補助部材の開放時と閉止時におけるトル
ク値に差をつけることができ、機器の使用性を向上する
ことができる。

【００３４】さらに、上記の連動Ｃ形ばねと従動Ｃ形ば
ねの連結部に回転方向の遊び角を設けることにより、開
放時のトルク値を実質的にゼロに設定することができ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】実施形態の斜視図

【図２】同上の一部拡大図

【図３】同上のチルトヒンジ部の断面図

【図４】同上のチルトヒンジ部の分解斜視図

【図５】同上のチルトヒンジ部の一部分解斜視断面図

【図６】同上のチルトヒンジ部の一部分解斜視図

【図７】（ａ）図３のａ−ａ線の拡大断面図 （ｂ）図３のｂ−ｂ線の拡大断面図

【図８】図３のｃ−ｃ線の拡大断面図

【図９】（ａ）から（ｃ） 図３のｄ−ｄ線における開
放時の拡大断面図

【図１０】（ａ）から（ｃ） 図３のｄ−ｄ線における
閉止時の拡大断面図

【図１１】他の実施形態の場合の図３におけるａ―ａ線
における断面図

【図１２】他の実施形態の斜視図

【図１３】同上のヒンジ部の一部省略断面図

【図１４】（ａ）同上の閉止状態の一部省略縦断側面図 （ｂ）同上の開放状態の一部省略縦断側面図

【図１５】（ａ）同上の閉止状態の一部省略縦断正面図 （ｂ）同上のロック解除状態の一部省略縦断正面図

【図１６】同上の開放途中の一部省略縦断正面図

【符号の説明】

１ 本体 ２ ディスプレイ ３ チルトヒンジ ４ 内側固定軸 ５ 外側固定軸 ６ 連動Ｃ形ばね ７ 従動Ｃ形ばね ８ 一方向クラッチ ９ 内部部材 １１ 外輪 １２ ころ １３ ばね １４ 切欠き部 １５ 切欠き部 １６ ヒンジボス １７ ヒンジボス １８ ヒンジ部 １９ ヒンジ孔 ２１ 収納部 ２２ 係合凹部 ２３ スリット ２４ スリット ２５ 係合突片 ２６ 連動突片 ２７ 従動突片 ２８ 軸部 ２９ 切欠き部 ２９’ 平坦面 ３０ 凹部 ３１ 規制リブ ３２ くさび形空所 ３３ 突起 ３５ 付勢ばね ３６ 端部 ３７ ブリッジ部 ３８ ロック装置 ３９ 操作ロッド ４０ 作動部材 ４１ 戻しばね ４２ フック ４３ 係合凹部 ４４ 抜け止部

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 固定軸、その固定軸に嵌合され所定のト
   ルクを発生して回転するトルク部材、及びそのトルク部
   材の固定軸に対するトルク伝達をオン・オフする一方向
   クラッチとからなり、上記固定軸を機器本体側に固定す
   ると共に、上記トルク部材を上記一方向クラッチを介し
   て機器補助部材に取付け、該機器補助部材の開放時に該
   一方向クラッチがオフ、閉鎖時にオンとなるように設定
   した片側空転チルトヒンジにおいて、上記固定軸を同軸
   状態に設けられた左右一対の固定軸により構成し、上記
   トルク部材を上記機器補助部材と連動する連動Ｃ形ばね
   と、該連動Ｃ形ばねと軸方向に連結された従動Ｃ形ばね
   とにより構成し、上記連動Ｃ形ばねを上記一方向クラッ
   チの外径面に嵌合するとともに、上記従動Ｃ形ばねを左
   右いずれかの一方の固定軸に嵌合したことを特徴とする
   片側空転チルトヒンジ。
2. 【請求項２】 上記の連動Ｃ形ばねと従動Ｃ形ばねを、
   回転方向に所要角度の遊び角を設けて係合したことを特
   徴とする請求項１に記載の片側空転チルトヒンジ
3. 【請求項３】 上記の一方向クラッチが、内部部材と、
   その内部部材の回りに回転自在に嵌合された外輪、その
   内部部材と外輪との間に介在されたころとからなり、上
   記内部部材に設けた１箇所の切欠き部と外輪内径面との
   間に一定回転方向に狭小となるくさび形空所を形成する
   とともに、そのくさび形空所に１個のころと、そのころ
   を該くさび形空所の狭小方向に付勢するばねを収納した
   ことを特徴とする請求項１又は２に記載の片側空転チル
   トヒンジ。