JP2004052800A - ヒンジ装置 - Google Patents

Abstract

【課題】軸線方向の長さが短いヒンジ装置を提供する。
【解決手段】第１、第２ヒンジ部材１，２を対向させて配置する。第１、第２ヒンジ部材１，２間にリング状をなす軸受部材３を配置する。軸受部材３を第１ヒンジ部材１に回転不能に連結する。第１ヒンジ部材１及び軸受部材３に軸体４の支持軸部４ｂを回動可能に挿通する。軸受部材３を貫通した軸体４の一端部を第２ヒンジ部材２に回動不能に連結する。軸受部材３の内周面には、二つの収容凹部３ｃを周方向に等間隔だけ離して設ける。各収容凹部３ｃには、球体５を回動可能に設ける。球体５，５の間隔を支持軸部４ｂの外径より小さくし、各球体５を軸受部材３の弾性力によって支持軸部４ｂの外周面に押圧接触させる。
【選択図】　　　　図２

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、例えば携帯電話機やノート型パソコン等の本体とカバー（ディスプレー）とを回動可能に連結するのに好適なヒンジ装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来のこの種のヒンジ装置としては、例えば特開平９−１９５６１１号公報に記載のものが知られている。この公報に記載のヒンジ装置は、本体に固定される筒状のハウジングと、カバーに固定されるシャフトとを有している。ハウジングの内周面の中央部には軸部が形成されている。この軸部の中央部には、これを貫通する軸孔が形成されている。そして、軸孔にシャフトが回動可能に嵌合されることにより、カバーが本体にヒンジ装置を介して回動可能に連結されている。
【０００３】
軸孔の内周面には、その軸線方向に横断する二つの凹溝が周方向に１８０°離れて配置形成されている。各凹溝にはピンが挿通されている。各ピンの両端部は、軸部の両端面から軸孔の軸線方向にそれぞれ突出しており、各ピンの一端部どうし及び他端部どうしが、コイルばねによって互いに接近するように、軸孔の径方向内側へ向かって付勢されている。これにより、各ピンの中央部がシャフトの外周面に押圧接触させられている。したがって、シャフトがハウジングに対して回動すると、シャフトと各ピンとの間に摩擦抵抗が発生する。この摩擦抵抗により、シャフトを任意の位置に停止させ、ひいてはカバーを任意の位置に停止させることができるようになっている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
上記構成のヒンジ装置においては、各ピンの端部どうしをコイルばねによって互いに接近するように付勢しているから、各ピンの両端部についてはコイルばねを係合させるために軸部の両端面から突出させる必要がある。その結果、各ピンの両端部を軸部の両端面から突出させた分だけヒンジ装置の軸線方向（軸孔の軸線方向）における長さが長くなってしまうという問題があった。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
この発明は、上記の問題解決するためになされたもので、互いに対向して配置された第１、第２ヒンジ部材と、この第１、第２ヒンジ部材の互いに対向する内面間に配置され、上記第１ヒンジ部材に回動不能に連結されたリング状をなす軸受部材と、上記第２ヒンジ部材に回動不能に連結され、上記軸受部材に回動可能に挿入された軸体とを備え、上記軸受部材の内周面と上記軸体の外周面とのいずれか一方には、当該一方から他方側へ向かって突出する複数の突出部が形成され、上記軸体が上記突出部を介して上記軸受部材の内周に回動可能に支持され、上記軸受部材がその径方向へ弾性変形可能とされ、上記軸受部材の弾力によって上記突出部が上記他方に押圧接触させられていることを特徴としている。
この場合、上記第１、第２ヒンジ部材には、上記軸体が貫通する貫通孔が形成され、上記第１ヒンジ部材の貫通孔の内周面には、複数の係合凹部が形成され、上記軸受部材の上記第１ヒンジ部材の内面と対向する端面には、各係合凹部にそれぞれ嵌り込むことによって、上記軸受部材を上記第１ヒンジ部材に回動不能に連結する複数の係合凸部が形成されていることが望ましい。特に、上記軸受部材の内周面には、上記係合凸部と同数の収容凹部が形成され、各収容凹部が上記係合凸部と周方向において同一箇所に配置され、各収容凹部には当接部材が収容され、この当接部材の上記軸受部材の内周面から突出した部分が上記突出部とされていることが望ましい。その場合、上記複数の係合凸部の各内面が上記軸受部材の内周面の延長面として形成されており、上記収容凹部が、上記軸受部材の内周面及び上記係合凸部の内面を上記軸受部材の軸線方向へ横断していてもよい。
上記当接部材は、上記収容凹部に回転可能に収容され、かつ上記軸体の外周面に転がり接触することが望ましい。
上記第１、第２ヒンジ部材の互いに対向する各内面が上記軸受部材にそれぞれ接触させられ、上記第１、第２ヒンジ部材の各貫通孔から突出した上記軸体の両端部には、上記第１、第２ヒンジ部材の各外面にそれぞれ接触して、上記第１ヒンジ部材、上記軸受部材及び上記第２ヒンジ部材を上記軸受部材の軸線方向へ互いに移動不能に連結するフランジ部がそれぞれ形成されていることが望ましい。
【０００６】
【発明の実施の形態】
以下、この発明の実施の形態について図１〜図７を参照して説明する。
図１〜図４はこの発明の第１実施の形態を示す。この実施の形態のヒンジ装置Ａは、互いに対向して配置された第１、第２ヒンジ部材１，２を有している。第１ヒンジ部材１は、長方形の板状をなしており、その両端部に取付板部１ａ，１ａが形成されている。この取付板部１ａ，１ａは、例えばノート型パソコンや携帯電話機の本体とカバー（ディスプレー）とのいずれか一方に固定される。取付板１ａ，１ａの間の部分、つまり第１ヒンジ部材１の中央部には、第２ヒンジ部材２側に突出した支持板部１ｂが形成されている。第２ヒンジ部材２は、略長方形の板状をなしており、その一端部（図１において右端部）２ａが支持板部１ｂと対向して平行に配置されている。第２ヒンジ部材の一端部２ａは、後述する軸体４を介して第１ヒンジ部材１の支持板部１ｂに回動可能に連結されている。第２ヒンジ部材２の他端部２ｂは、ノート型パソコンや携帯電話機の本体とカバー（ディスプレー）とのいずれか他方に固定される。第２ヒンジ部材２は、後述するように、第１ヒンジ部材１に回動可能に連結されている。したがって、本体には、カバー（ディスプレー）がヒンジ装置Ａを介して回動可能に連結される。
【０００７】
第１ヒンジ部材１の支持板部１ｂと第２ヒンジ部材２の一端部２ａとの互いに対向する内面１ｃ，２ｃ間には、断面円形のリング状をなす軸受部材３がその軸線を内面１ｃ，２ｃの対向方向に向けて配置されている。この軸受部材３は、ポリアセタール等の比較的硬質の樹脂によって構成され、比較的高い靭性と、適宜の弾性とを有している。したがって、軸受部材３は、外力が作用しない自然状態では断面円形の一定形状を維持しているが、その径方向に向かって比較的大きな外力が作用すると、断面非円形になるように、例えば断面楕円形になるように弾性変形する。
【０００８】
軸受部材３は、第１ヒンジ部材１の支持板部１ｂに回動不能に連結されている。すなわち、支持板部１ｂの中央部には、これを貫通する貫通孔１ｄが形成されている。この貫通孔１ｄの内周面には、複数の係合凹部１ｅが形成されている。係合凹部１ｅは、この実施の形態では２つ形成されているが、３つ以上形成してもよい。各係合凹部１ｅは、貫通孔１ｄの周方向に等間隔だけ離れて配置されている。一方、軸受部材３は、その内径が貫通孔１ｄの内径より若干大径になっており、軸受部材３の一端面は支持板部１ｂの内面１ｃに突き当たっている。軸受部材３の一端面には、係合凸部３ａが係合凹部１ｅと同数だけ形成されている。係合凸部３ａは、係合凹部１ｅとほぼ同一の幅を有しており、各係合凹部１ｅにそれぞれ嵌合している。これにより、軸受部材３が第１ヒンジ部材１に回動不能に連結されている。
【０００９】
係合凸部３ａの外面は、軸受部材３の外周面と同一の円弧面によって構成されている。つまり、軸受部材３の外周面の延長面として形成されている。係合凸部３ａ，３ａの外面の直径は、係合凹部１ｅ，１ｅの底面によって構成される円弧面の直径より若干小さくなっている。この結果、係合凸部３ａの外面と係合凹部１ｅの底面との間には、直径差の半分の大きさを有する隙間が形成されている。したがって、各係合凸部３ａは、係合凹部１ｅに対し係合凹部１ｅ，１ｅを結ぶ方向へ隙間の分だけ摺動可能になっている。ただし、係合凸部３ａが係合凹部１ｅ内を摺動したとしても、それによって軸受部材３が同方向へ移動することはほとんどない。この点は後述する。勿論、係合凸部３ａの幅が係合凹部１ｅの幅とほぼ同一であるから、軸受部材３が係合凸部３ａ，３ａを結ぶ線と直交する方向へ移動することはない。
【００１０】
第１ヒンジ部材１と第２ヒンジ部材２とは、軸体４によって回動可能に連結されている。軸体４は、その一端部から他端部に向かって順次形成された頭部（フランジ部）４ａ、支持軸部４ｂ、連結部４ｃ及び加締め部４ｄを有している。頭部４ａ、支持軸部４ｂ、連結部４ｃ及び加締め部４ｄは、互いの軸線を一致させて形成されている。
【００１１】
頭部４ａは、貫通孔１ｄより大径の円板状をなしており、支持板部１ｂの外面１ｆに突き当たっている。これにより、軸体４は、第１ヒンジ部材１側から第２ヒンジ部材２側へ向かう方向へ移動不能になっている。
【００１２】
支持軸部４ｂは、貫通孔１ｄを貫通して軸受部材３に挿入されており、その長さは、第１ヒンジ部材１の支持板部１ｂの厚さと軸受部材３の厚さ（軸線方向の長さ）との合計厚さとほぼ同一か、それより僅かに短く設定されている。したがって、支持軸部４ｂの先端面は、第２ヒンジ部材２と対向する軸受部材３の端面と同一平面上に位置しているか、当該端面より僅かに第１ヒンジ部材１側に位置している。支持軸部４ｂの外径は、貫通孔１ｄとほぼ同一に設定されている。ただし、支持軸部４ｂは、貫通孔１ｄの内周面によって支持されることはほとんどなく、貫通孔１ｄの内周面によって径方向への移動が阻止されている。それによって、軸体４の径方向へのガタツキが防止されている。
【００１３】
連結部４ｃは、略正方形状に形成されており、軸受部材３から第２ヒンジ部材２側へ突出している。そして、第２ヒンジ部材２の一端部２ａに形成された貫通孔２ｄに回動不能に嵌合されている。これにより、軸体４が第２ヒンジ部材２に回動不能に連結され、第２ヒンジ部材２が軸体４を介して第１ヒンジ部材１に回動可能に連結されている。
【００１４】
加締め部４ｄは、第２ヒンジ部材２の一端部２ａの外面２ｅから外側に突出している。そして、加締め部４ｄが加締められることにより、軸体４の径方向外側に向かって突出する環状のフランジ部４ｅが形成されている。このフランジ部４ｅは、第２ヒンジ部材２の外面２ｅに接触している。この結果、第１ヒンジ部材１の支持板部１ｂ、軸受部材３及び第２ヒンジ部材２の一端部２ａが、軸体４の頭部４ａとフランジ部４ｅとによってほぼ挟持され、軸受部材３の軸線方向へ互いに移動不能に連結されている。
【００１５】
軸体４の支持軸部４ｂは、軸受部材３の内周面に次のようにして回動可能に支持されている。すなわち、軸受部材３の内周面には、その径線と直交する平面部３ｂが形成されている。この平面部３ｂは、係合凸部３ａと同数形成されており、軸受部材３の周方向において係合凸部３ａと同一位置に配置されている。しかも、平面部３ｂは、軸受部材３の第２ヒンジ部材２側の一端面から係合凸部３ａの先端面まで延びている。したがって、係合凸部３ａの内面も、平面部３ｂの一部を構成している。二つの平面部３ｂ，３ｂの間隔は、軸体４の支持軸部４ｂの外径とほぼ同一か僅かに小さく設定されている。平面部３ｂの中央部（軸受部材３の周方向における平面部３ｂの中央部）には、収容凹部３ｃが形成されている。この収容凹部３ｃは、平面部３ｂを軸受部材３の軸線方向に横断している。したがって、収容凹部３ｃの両端部は開放されている。収容凹部３ｃの両端部は閉じておいてもよい。
【００１６】
各収容凹部３ｃ内には、球体（当接部材）５が回動可能に収容されている。この球体５の一部（突出部）は、収容凹部３ｃから軸受部材３の径方向内側へ突出している。球体５，５の間隔は、軸体４の支持軸部４ｂの外径より小さくなっている。したがって、軸受部材３に挿入された支持軸部４ｂは、軸受部材３の内周面に接触することなく、球体５，５によって回動可能に支持されている。ここで、球体５，５間の間隔が支持軸部４ｂの外径より小さいので、その差の分だけ軸受部材３が球体５，５を結ぶ方向へ弾性的に拡径するとともに、当該方向と直交する方向へは弾性的に縮径している。その結果、球体５が軸受部材３の弾性力によって支持軸部４ｂの外周面に押圧接触させられている。球体５は、支持軸部４ｂに押圧接触する反力により、収容凹部３ｃの底面にも押圧接触させられている。しかも、軸受部材３の外周面には、ばね鋼からなるリングばね６が嵌合されている。したがって、軸受部材３が変形すると、それに応じてリングばね６が変形する。これにより、球体５の支持軸部４ｂの外周面に対する押圧力が増大させられている。球体５の支持軸部４ｂの外周面に対する押圧力が軸受部材３の弾性力だけで十分であるときには、リングばね６は不用である。また、リングばね６に代えて、「Ｃ」字状をなすばねを軸受部材３の外周面に嵌合させてもよい。
【００１７】
支持軸部４ｂが軸受部材３に対して球体５，５の２点でのみ接触しているので、支持軸部４ｂ、ひいては軸体４が、軸受部材３に対し球体５，５を結ぶ線と直交する方向へ移動可能である。しかし、実際には、支持軸部４ｂが第１ヒンジ部材１の貫通孔１ｄによって径方向への移動が阻止されるとともに、係合凸部３ａ，３ａが係合凹部１ｅ，１ｅに嵌り込むことにより、軸受部材３が球体５，５を結ぶ線と直交する方向への移動を阻止されている。したがって、軸体４が軸受部材３に対して球体５，５を結ぶ線と直交する方向へ移動することはほとんどない。また、支持軸部４ｂが第１ヒンジ部材１の貫通孔１ｄによって径方向への移動をほとんど阻止され、しかも支持軸部４ｂに球体５，５が押圧接触しているから、軸受部材３が支持軸部４ｂに対し球体５，５を結ぶ方向へ移動することはほとんどない。この結果、第１、第２ヒンジ部材１，２が軸受部材３及び軸体４によりほとんどガタなく回動可能に連結されている。
【００１８】
支持軸部４ｂの外周面には、支持軸部４ｂの軸線に沿ってその一端から他端まで延びる係止溝４ｆが形成されている。この係止溝４ｆは、収容凹部３ｃと同数形成されており、支持軸部４ｂの周方向へ等間隔だけ離れて配置されている。係止溝４ｆの底面は、球体５の外周面と同一の曲率半径を有する円弧面によって形成されている。したがって、第２ヒンジ部材２を第１ヒンジ部材１に対して所定の回動位置（以下、係止位置という。）に回動させると、球体５，５が軸受部材３及びリングばね６の弾性力によって係止溝４ｆ，４ｆにそれぞれ入り込む。これにより、第２ヒンジ部材が係止位置に安定して維持されるようになっている。なお、球体５が係止溝４ｆに嵌り込むと、軸受部材３が外力の作用しない自然状態になるか、球体５，５を結ぶ方向に僅かにだけ拡径した状態になるように構成されている。
【００１９】
上記構成のヒンジ装置Ａにおいて、いま、第２ヒンジ部材２が係止位置に位置しているものとする。この状態では、球体５，５が係止溝４ｆ，４ｆに入り込んでいるので、第２ヒンジ軸２を第１ヒンジ軸１に対して正逆いずれかの方向へ回転させる場合であっても、球体５を係止溝４ｆから脱出させなければならず、それに伴って軸受部材３及びリングばね６をその径方向に弾性変形させなければならない。したがって、第２ヒンジ部材２は、係止位置に所定の大きさの力で安定して維持される。第２ヒンジ部材２を所定の大きさ以上の力で回動させると、球体５が係止溝４ｆから抜け出る。そして、第２ヒンジ部材２を第１ヒンジ部材１に対して回動させると、球体５が収容凹部３ｃ内において回動するとともに、支持軸部４ｂの外周面上を転動する。このとき、球体５が軸受部材３及びリングばね６の弾性力により、支持部材４ｂの外周面及び収容凹部３ｃの底面に大きな力で押圧接触させられているので、球体５の外周面と支持部材４ｂの外周面との間、及び球体５の外周面と収容凹部３ｃの底面との間には、大きな摩擦抵抗が生じる。この摩擦抵抗により、支持軸部４ｂが係止位置以外の任意の位置に停止させられ、ひいては第２ヒンジ部材２が第１ヒンジ部材１に対して係止位置以外の任意の位置に停止させられる。
【００２０】
ここで、このヒンジ装置Ａにおいては、球体５を軸受部材３自体の弾性力によって軸体４の支持軸部４ｂに押圧接触させているから、球体５を軸体４に押圧接触させるためのコイルばね等を軸受部材３の軸線方向の両側に配置する必要がない。したがって、ヒンジ装置Ａの軸線方向（軸受部材３の軸線方向）における長さを短くすることができる。なお、この実施の形態では、リングばね６が用いられているが、リングばね６は軸受部材３の外周面に嵌合されているので、リングばね６を用いることによってヒンジ装置Ａの長さが長くなることはない。
【００２１】
また、このヒンジ装置Ａにおいては、軸受部材３の内周面に収容凹部３ｃが形成されているので、当該箇所の強度低下が免れない。しかし、収容凹部３ｃが係合凸部３ａと周方向において同一箇所に配置されており、軸受部材３の収容凹部３ｃが形成された箇所の長さは、他の部分に対して係合凸部３ａの分だけ長くなっている。それによって、軸受部材３の収容凹部３ｃが形成された箇所の強度が高くなっている。したがって、収容凹部３ｃが形成されることによる軸受部材３の強度低下を極力小さく抑えることができる。
【００２２】
次に、この発明の他の実施の形態について説明する。なお、以下の実施の形態については、上記実施の形態と異なる構成についてのみ説明することとし、同様な構成部分には同一符号を付してその説明を省略する。
【００２３】
図５は、この発明の第２実施の形態を示している。この実施の形態のヒンジ装置Ｂにおいては、上記の実施の形態の球体５に代えてローラー（当接部材）７が用いられている。このローラー７の外径は、球体５の外径と同一に設定されている。したがって、ローラー７，７が軸体４の支持軸部４ｂの外周面上を転動するようになっている。ローラー７の長さは、収容凹部３ｃの長さと同等か、それより若干短くなっている。
【００２４】
このヒンジ装置Ｂにおいては、ローラー７が軸体４の支持軸部４ｂの外周面に線接触するので、ローラー７及び支持軸部４ｂの外周面の早期摩耗を防止することができるとともに、軸体４、ひいては第２ヒンジ部材２を第１ヒンジ部材１に対して安定して停止させることができる。
【００２５】
図６及び図７は、この発明の第３実施の形態を示している。この実施の形態のヒンジ装置Ｃにおいては、球体５がインサート成形法により軸受部材３に一体的に設けられている。ただし、球体５は、回動可能になっている。したがって、球体５は、支持軸部４ｂの外周面上を転動する。また、収容凹部３ｃを構成する壁面が球体５の外周面と同一の球面によって形成されている。収容凹部３ｃは、軸受部材３の内周面の範囲内に形成されており、軸受部材３の軸線方向において係合凸部３ａから若干離れるか、その基端部にほぼ接する箇所に配置されている。これにより、収容凹部３ｃの形成に伴う軸受部材３の強度低下が極力防止されている。
【００２６】
なお、この発明は、上記の実施の形態に限定されるものでなく、適宜変更可能である。
例えば、上記の実施の形態においては、第１、第２ヒンジ部材１，２を、この発明に係るヒンジ装置が回動可能に連結すべき本体及びカバーと別体に形成しているが、第１、第２ヒンジ部材１，２の少なくとも一方を本体又はカバーと一体に形成してもよい。
また、上記実施の形態においては、当接部材たる球体５、ローラー７を軸受部材３の内周面に設けているが、軸体４の外周面に設けてもよい。
【００２７】
【発明の効果】
以上説明したように、この発明によれば、ヒンジ装置の軸線方向における長さを短くすることができるという効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の第１実施の形態を示す斜視図である。
【図２】図１のＸ−Ｘ線に沿う拡大断面図である。
【図３】図２のＸ−Ｘ線に沿う断面図である。
【図４】同実施の形態の分解斜視図である。
【図５】この発明の第２実施の形態の分解斜視図である。
【図６】この発明の第３実施の形態の分解斜視図である。
【図７】同実施の形態の図２と同様の断面図である。
【符号の説明】
Ａ　ヒンジ装置
Ｂ　ヒンジ装置
Ｃ　ヒンジ装置
１　第１ヒンジ部材
１ｃ　内面
１ｄ　貫通孔
１ｅ　係合凹部
１ｆ　外面
２　第２ヒンジ部材
２ｃ　内面
２ｄ　貫通孔
２ｅ　外面
３　軸受部材
３ａ　係合凸部
３ｃ　収容凹部
４　軸体
４ａ　頭部（フランジ部）
４ｅ　フランジ部
５　球体（当接部材）
７　ローラー（当接部材）

Claims (6)

1. 互いに対向して配置された第１、第２ヒンジ部材と、この第１、第２ヒンジ部材の互いに対向する内面間に配置され、上記第１ヒンジ部材に回動不能に連結されたリング状をなす軸受部材と、上記第２ヒンジ部材に回動不能に連結され、上記軸受部材に回動可能に挿入された軸体とを備え、上記軸受部材の内周面と上記軸体の外周面とのいずれか一方には、当該一方から他方側へ向かって突出する複数の突出部が形成され、上記軸体が上記突出部を介して上記軸受部材の内周に回動可能に支持され、上記軸受部材がその径方向へ弾性変形可能とされ、上記軸受部材の弾力によって上記突出部が上記他方に押圧接触させられていることを特徴とするヒンジ装置。
2. 上記第１、第２ヒンジ部材には、上記軸体が貫通する貫通孔が形成され、上記第１ヒンジ部材の貫通孔の内周面には、複数の係合凹部が形成され、上記軸受部材の上記第１ヒンジ部材の内面と対向する端面には、各係合凹部にそれぞれ嵌り込むことによって、上記軸受部材を上記第１ヒンジ部材に回動不能に連結する複数の係合凸部が形成されていることを特徴とする請求項１に記載のヒンジ装置。
3. 上記軸受部材の内周面には、上記係合凸部と同数の収容凹部が形成され、各収容凹部が上記係合凸部と周方向において同一箇所に配置され、各収容凹部には当接部材が収容され、この当接部材の上記軸受部材の内周面から突出した部分が上記突出部とされていることを特徴とする請求項２に記載のヒンジ装置。
4. 上記複数の係合凸部の各内面が上記軸受部材の内周面の延長面として形成されており、上記収容凹部が、上記軸受部材の内周面及び上記係合凸部の内面を上記軸受部材の軸線方向へ横断していることを特徴とする請求項３に記載のヒンジ装置。
5. 上記当接部材が、上記収容凹部に回転可能に収容され、かつ上記軸体の外周面に転がり接触することを特徴とする請求項３又は４に記載のヒンジ装置。
6. 上記第１、第２ヒンジ部材の互いに対向する各内面が上記軸受部材にそれぞれ接触させられ、上記第１、第２ヒンジ部材の各貫通孔から突出した上記軸体の両端部には、上記第１、第２ヒンジ部材の各外面にそれぞれ接触して、上記第１ヒンジ部材、上記軸受部材及び上記第２ヒンジ部材を上記軸受部材の軸線方向へ互いに移動不能に連結するフランジ部がそれぞれ形成されていることを特徴とする請求項２〜５のいずれかに記載のヒンジ装置。

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