【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、例えば、携帯電話機、携帯用コンピュータ及び化粧用コンパクト等の回動装置に用いられるフリクション機構を備えたヒンジ装置及びそのヒンジ装置を用いた回動装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、液晶モニター、携帯用電話機、携帯用コンピュータ及び化粧用コンパクト等の回動装置に用いられるヒンジ装置として、回動体が所定の一時停止角度までは弾発手段により自動的に回動し、一時停止角度からそれ以上の角度である最大開放角度までの間では任意の角度で回動体を停止（フリーストップ）させることができるヒジ装置が提案されている。このようなヒンジ装置としてカム及びばねを組合せて構成したものが知られている。
【０００３】
従来のカム及びばねを組合せて構成したヒンジ装置は、固定体と回動体とを相対回動可能に枢着するもので、概ね次のように構成されている。
固定体と回動体のいずれか一方にカム部材を設け、他方に接触部材を設け、このカム部材と接触部材のいずれか一方はスライド移動自在となっている。カム部材と接触部材のカム面は対向して係合されている。スライド移動自在の部材は圧縮ばねにて付勢されている。カム部材と接触部材のカム面は、例えば、カム部材のカム面は、係合凹部と頂面部を平坦としたフリーストップ領域が形成され、接触部材は凸部で形成されている。接触部材の凸部がカム部材の係合凹部に係合したときは、回動の停止位置（回動体の閉止位置）とし、接触部材の凸部がカム部材の頂面部に形成された底部に位置するとき回動体の開位置をフリーストップさせる領域としている。この時、例えば回動体には常に開方向に付勢させる捩りばねが設けられており、この捩りばねの回転力で回動体を回動させ開くようになっている（例えば、特許文献１参照）。
【０００４】
【特許文献１】
特開２００２−２２７８３２号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、前記従来のヒンジ装置においては、フリーストップ領域での摩擦トルクは、接触部材の凸部の先端とカム部材の頂面部との間で圧縮ばねの付勢力（荷重）により発生させる構造であり、圧縮ばねの付勢力による荷重が最も大きい部分でフリーストップさせることになるため、接触部材の凸部先端の面圧が高くなり、この凸部先端が摩耗する課題がある。また、カム部材の頂面部と接触部材の凸部の先端との摩擦トルクでは、両者の接触面積が小さいため高摩擦トルクは得にくく、比較的重量のある回動体には使用が難しい課題を有する。かといって圧縮ばねの付勢力を大きくすると、接触部材の凸部先端の面圧が更に大きくなり、摩耗が一層激しくなるし、作動にも支障する。
【０００６】
また、前記従来のヒンジ装置においては、カム部材と接触部材の互いのカム面を係合させるように付勢する圧縮ばねと、回動体を回動させる捩りばねとを別々に具備し、回動体は常に開方向に付勢されているため、回動体を全閉状態に保持するストッパ手段と、開放の際そのストッパ手段を解除する手段とが必要となり、部品点数が多くなり構造も複雑となる。
【０００７】
さらに、自動車室内などのように温度、湿度環境の厳しいところでは、部材の熱膨張や変形、クラックの発生等の影響を受け易く、摩擦トルクのバラツキや変動の原因となり、摩擦トルクの安定性や耐久性にも課題がある。
特に、従来のヒンジ装置のようにフリーストップさせる領域での摩擦トルクを、接触部材の凸部の先端とカム部材の頂面部との間で圧縮ばねの付勢力により発生させる構造では、圧縮ばねの付勢力による荷重が最も大きい部分でフリーストップさせることになるので、前記のような影響を受け易くなる。
【０００８】
この発明は、このような課題を解決するためになされたものであり、その目的は、第１にフリーストップ領域は、カム部材のカム面である凹部の底部と接触部材に設けた接触子とを接触させ、この間の摩擦力が極力発生しないように底部を深く、ばね荷重も低くなるように設定し、摩擦トルクのほとんどをフリクション機構で負担させるようにして接触子の面圧が低く摩耗を少なくして耐久性を向上させることにある。
また、第２にカム部材、接触部材、圧縮ばね及びフリクション機構などを組み合わせたものであって、カム部材と接触部材を係合、当接させるための圧縮ばね以外の、固定体または回動体を相対回動させる回動付勢用の捩りばねは不要とすることにある。
また、第３に重量のある回動体でも対応可能とすることにある。
さらに、第４に温度、湿度などの環境の厳しいところでも摩擦力のバラツキや変動が少なく、対応可能とすることにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
前記課題を解決するため、この発明のフリクション機構を備えたヒンジ装置は、固定体と該固定体に対して回動する回動体とを互に回動自在に連結するヒンジ装置であって、固定体と回動体のうちの一方に装着されるカム部材と、他方に装着される接触部材と、該カム部材と接触部材とを当接させる圧縮ばねと、回動体の回動時に摩擦力を付与するフリクション機構とを具備し、カム部材と接触部材とは当接して相対回動可能となっており、接触部材にはカム部材のカム面に当接する接触子が設けられ、カム部材のカム面は、回動体を回動させるための傾斜部と、この傾斜部の低位位置で固定体または回動体を任意の角度で停止させるための底部と、底部の固定体または回動体の回動を停止させるストッパ部とを備えたことを特徴とする。
これによりカム部材のカム面に接触部材の接触子が、圧縮ばねで押圧付勢されて当接し、相対回動可能となっているので、カム部材のカム面である傾斜部においては接触部材の接触子がガイドされて回動力が発生し接触部材は回動し、回動体を回動させ、カム部材のカム面である底部では、フリクション機構の摩擦力により固定体または回動体の回動は、任意の角度で停止（フリーストップーストップ）させることができる。
【００１０】
また、この発明のフリクション機構を備えたヒンジ装置は、前記カム部材のカム面に形成された前記傾斜部と底部との境界に段部が存在することを特徴とする。
これによりこの段部で、接触部材の接触子が係止されて回転を確実に一時停止させることができる。
【００１１】
また、この発明のフリクション機構を備えたヒンジ装置は、前記カム部材のカム面に形成された傾斜部には、接触部材の接触子を係止する係止部が設けられていることを特徴とする。
これによりカム部材の傾斜部に形成された係止部に、接触部材の接触子を係止することができるので、固定体または摺動体の一方をこの位置に停止することができる。
【００１２】
また、この発明のフリクション機構を備えたヒンジ装置は、前記カム部材のカム面に形成された傾斜部の頂部より該傾斜部と反対側に傾斜する逆傾斜部が設けられていることを特徴とする。
これによりカム部材のカム面である逆傾斜部においては、接触部材の接触子がガイドされて傾斜部とは逆方向の回動力を発生し、接触部材に逆方向の回動力を付与し、固定体または回動体に傾斜部とは逆方向の回動力が付与される。
【００１３】
また、この発明のフリクション機構を備えたヒンジ装置は、前記フリクション機構は、支軸に摩擦板が回転不可に挿着され、この摩擦板と支軸に回転自在で軸方向摺動自在に挿着され、固定体と回動体の一方に挿着されたブラケットが押圧当接され、該ブラケットと摺接して摩擦力を発生するものであることを特徴とする。
【００１４】
また、この発明のフリクション機構を備えたヒンジ装置は、回動体を回動させる回転トルクとフリクション機構による摩擦トルクを用いたヒンジ装置であって、回動体を自動的に回動させる回転トルクは、摩擦トルクより大きく設定され、フリーストップ領域での回転トルクは、摩擦トルクより小さくなるように設定されていることを特徴とする。
これにより回動領域では回動体は確実に回動し、フリーストップ領域では、任意の角度で確実に停止（フリーストップ）させることができる。
【００１５】
さらに、この発明の回動装置は、固定体と該固定体に対して回動自在にした回動体を備えた回動装置において、該固定体と回動体を前記フリクション機構を備えたヒンジ装置で連結されてなることを特徴とする。
これにより回動体を自動的に回動させ、フリーストップ領域では任意の角度でフリーストップさせることができる。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下、この発明を図面に示した実施の形態により詳細に説明する。図１はこの発明の第１の実施の形態を示すヒンジ装置の分解斜視図、図２はこの発明の第１の実施の形態を示すヒンジ装置の正面図、図３は図２Ａ−Ａ線断面図、図４はカム部材と接触部材の拡大斜視図である。
この図面の実施の形態に示すヒンジ装置は、支軸１と、カム部材２と、接触部材５と、圧縮ばね８と、ブラケット９と、摩擦板１１とで大略構成される。
【００１７】
支軸１は、中央が円形部１ａであり、両端側が非円形部１ｂ、１ｃになっている。この非円形部１ｂ、１ｃは、平行カット、Ｄカットなどにより形成される。
【００１８】
カム部材２は、円筒体で一方の端面がカム面１２となっており、中心は非円形孔３である。この非円形孔３は、前記支軸１の非円形部１ｂの形状に対応する形状となっており、これが前記支軸１の一端側の非円形部１ｂに挿入され、支軸１の止め溝１４にＥリング２０が装着され抜け止めされて固着されている。従って、カム部材２は支軸１に対し回転不可であって、軸方向への移動も不可に固定され、支軸１と一緒でなければ回転できない。また、カム部材２の外周面には非円形部４が形成されており、これが固定体と回動体のうちの一方に固着される。
【００１９】
カム部材２のカム面１２は、図４に示す通り回動体を一時停止角度まで自動的に回動させるための傾斜部１２ａと、この傾斜部１２ａの低位位置から連続し、回動体を最大開放角度まで任意の角度で停止（フリーストップ）させるための底部１２ｃと、底部１２ｃの終端に設けられるストッパ部１２ｄとが一連に形成されている。本例では、この一連のカム形状は円周上の対称位置にも設けられている。即ち、傾斜部１２ａは突出部側（山側）から谷側に向けて傾斜しており、底部１２ｃは谷底の底面に形成される格好となり、ストッパ部１２ｄはこの底部１２ｃの終端から突出して形成されている。前記傾斜部１２ａは、本例では直線状に傾斜しているが、これはこれに制限されるものではなく、湾曲しての傾斜であってもよい。本例では、この一連のカム形状は円周上の対称位置にも設けられている。
【００２０】
図５は、このカム部材２のカム面１２の展開図であり、カム面１２の形状がよく理解できる。カム部材２のカム面は円筒体の一方の端面がカム面１２となっているため、１周が３６０°であり、この範囲にわたってカム面１２となっており、この図５に示すカム形状は、３４０°〜９０°と１６０°〜２７０°の範囲が傾斜部１２ａであり、９０°〜１４０°と２７０°〜３２０°の範囲が底部１２ｃであり、１４０°〜１６０°と３２０°〜３４０°の範囲がストッパ部１２ｄとなっている。
【００２１】
接触部材５は、円形孔６を有し、これが支軸１の中央部の円形部１ａに回転自在で軸方向摺動自在に挿入されている。この接触部材５は前記カム部材２のカム面１２と対面して設けられ、該カム面１２に当接する接触子７を有する。この接接触子７は、カム部材２の一連のカム形状に対し１つの接触子７を有する。従って、本例ではカム部材２に一連のカム形状が対称位置にも設けられ合計２つ設けられているため、対称位置にも接触子７が存在し合計２つ設けられている。
この接触部材５は、固定体と回動体のうちの一方に軸方向摺動自在で固定体または回動体の作動と同期するように装着される。この接触部材５の外形は、固定体または回動体に装着したとき、固定体または回動体の作動と同期するように回り止め形状となっている。例えば、非円形形状である。
この接触部材５は、支軸１に巻装された圧縮ばね８にて押圧付勢され、カム部材２のカム面１２に押圧当接されている。
【００２２】
なお、カム部材２の一連のカム形状及びそれに対応する接触部材５の接触子７は、単数でも複数でもかまわないが、複数の方が偏心することなく、平均して互に当接するので好ましい。
【００２３】
また、支軸１の他端側の非円形部１ｃには、摩擦板１１、ブラケット９、スプリングワッシヤー１５及び座金１７が、この順序で挿入され加締められて抜け止めされており、フリクション機構を構成する。
摩擦板１１、スプリングワッシヤー１５及び座金１７は、支軸１の非円形部１ｃに対応する非円形孔１３、１６及び１８であり、これにより摩擦板１１、スプリングワッシヤー１５及び座金１７は、支軸１の非円形部１ｃに回転不可で軸方向摺動自在に挿着される。ブラケット９は、円形孔１０であり、これによりブラケット９は、支軸１の非円形部１ｃに回転自在で軸方向摺動自在に挿着される。
この時、摩擦板１１は、支軸１における円形部１ａと非円形部１ｃの境界に存在する段部１ｄ（図１参照）で移動が阻止され、この摩擦板１１にブラケット９がスプリングワッシヤー１５で押圧されて当接するので、ブラケット９は摩擦板１１に押圧当接し、かつ圧縮ばね８が接触部材５と摩擦板１１との間に存在し、摩擦板１１はこの圧縮ばね８で押圧付勢されるので、摩擦板１１はブラケット９に押圧当接する。これによりブラケット９が回動すると摩擦板１１との間に摩擦抵抗（摩擦力）が発生する。
このブラケット９は、固定体と回動体のうちの一方に軸方向摺動自在で固定体または回動体の作動と同期するように装着される。即ち、接触部材５と同じ方に装着される。このブラケット９の外形は、固定体または回動体に装着したとき固定体または回動体の作動と同期するように回り止め形状となっている。例えば、非円形形状を例示できる。
【００２４】
しかして、このフリクション機構を備えたヒンジ装置において固定体と該固定体に対して回動する回動体とを相対回動可能に連結すると、次のように作用する。
まず、カム部材２を固定体と回動体のうちの一方に固定して装着する。カム部材２の外周面には非円形部４が存在し、これにより固定体または回動体の作動と同期するように取り付ける。次に接触部材５及びブラケット９を固定体と回動体のうちの他方に装着する。この接触部材５及びブラケット９の外形は、回り止め形状（例えば、非円形形状）となっており、これにより軸方向摺動自在であるが固定体または回動体の作動と同期するように取付ける。固定体と回動体は相対回動可能であるので、以下ではカム部材２を固定体に、接触部材５及びブラケット９を回動体にそれぞれ装着した場合で説明する。
【００２５】
回動体の接触部材５の接触子７は、カム部材２のカム面１２に圧縮ばね８で押圧付勢されて当接されている。この時、固定体に装着されたカム部材２は、回転不可であり、接触部材５は回転自在で軸方向摺動自在であるので、圧縮ばね８で押圧付勢されている接触部材５は、カム部材２のカム面１２である傾斜部１２ａでガイドされて回動力が発生し回動する。この傾斜部１２ａを過ぎ接触部材５の接触子７がカム部材２のカム面１２である底部１２ｃに位置すると、カム部材２と接触部材５による回動力は小さいか無くなるので、底部１２ｃの間においては、摩擦力で接触部材５及び回動体は回動しない。そこで回動体に外力を与えれば自由に回動でき、カム部材２のカム面１２であるストッパ部１２ｄで接触部材５の回転が阻止されるまで回動でき回動体の回動はストッパ部１２ｄの位置で停止される。即ち、回動体の回動範囲は、カム部材２のカム面１２である傾斜部１２ａからストッパ部１２ｄまでの範囲となる。
【００２６】
この回動体の回動では、ブラケット９も同期して回動するが、ブラケット９には摩擦板１１が押圧当接されており、摩擦板１１は回転不可なので、ブラケット９と摩擦板１１との間には摩擦力（摩擦抵抗）が発生する。また、接触部材５の接触子７がカム部材２のカム面１２である底部１２ｃに押圧付勢されて当接しているので、ここでも若干の摩擦力が発生する。従って、回動体はカム部材２のカム面１２である底部１２ｃでは、外力を与えれば自由に回動できるが、外力を取り除けば前記摩擦力によりその位置で停止する。即ち、フリーストップさせることができる。
【００２７】
この時、カム部材２と接触部材５の作用による回転トルクとフリクション機構による摩擦トルクでは、カム部材２のカム面１２である傾斜部１２ａで発生する回転トルクは、摩擦トルクより高く設定し、カム部材２のカム面１２である底部１２ｃでは回転トルクは小さいか無く摩擦トルクが高くなるように設定する。これにより傾斜部１２ａでの回転及び底部１２ｃでの任意の角度での停止が確実になる。
【００２８】
図６はこの時のカム部材２のカム面１２と接触部材５の接触子７との位置関係の一例を示す展開図である。本例は回動体の回動開始位置として、接触部材５の接触子７が、カム部材２の傾斜部１２ａの突出部側（図６のａ点）に圧縮ばね８で押圧付勢されて当接されて係止されている場合である。ここで係止を解除すると圧縮ばね８にて押圧付勢されている接触部材５は、カム部材２のカム面１２である傾斜部１２ａにガイドされ、図６のｂ点（傾斜部１２ａと底部１２ｃの境界）まで回動する。接触部材５が底部１２ｃに位置すると、カム部材２と接触部材５による回動力は小さいか無くなるのでフリクション機構の摩擦力で回動体の回動は停止する。そこで、カム部材２のカム面１２である底部１２ｃ（図６のｂ点からｃ点の間）では、回動体に外力を与えれば自由に回動でき、カム部材２のカム面１２であるストッパ部１２ｄ（図６のｃ点）で接触部材５の回転が阻止される。この時、底部１２ｃ（図６のｂ点からｃ点の間）では、カム部材２と接触部材５による回動力は小さいか無く、フリクション機構の摩擦力が大きいので、回動体は外力を与えれば自由に回動でき、外力を取り除けば前記摩擦力によりその位置で停止するフリーストップさせることができる。
【００２９】
前記実施の形態では、カム部材の底部１２ｃは、平坦となっているが、この底部１２ｃの形状は、これに制限されるものではない。この底部１２ｃの形状は、回転トルクがフリクション機構での摩擦トルクを超えない範囲で、種々の変形が可能である。即ち、底部１２ｃで回転トルクが発生しても、該回転トルクが摩擦トルクを越えない形状であれば、全て可能である。例えば、底部１２ｃの形状が傾斜していても、湾曲していても、また、波状であってもよい。
【００３０】
図７はこの発明の第２の実施の形態を示すカム部材と接触部材の斜視図、図８はカム部材のカム面の展開図である。
この実施の形態は、カム部材２のカム面１２である傾斜部１２ａと底部１２ｃとの境界に段部１２ｂを設けた場合であって、同一構成要素には同一符号が付してある。即ち、この実施の形態のカム部材２のカム面１２は、図８に示すように３４０°〜９０°と１６０°〜２７０°の範囲が傾斜部１２ａであり、９０°〜１００°と２７０°〜２８０°の範囲が段部１２ｂであり、１００°〜１５０°と２８０°〜３３０°の範囲が底部１２ｃであり、１５０°〜１６０°と３３０°〜３４０°の範囲がストッパ部１２ｄとなっている。
【００３１】
この実施の形態でカム部材２のカム面１２に段部１２ｂを設けたのは、接触部材５がカム部材２の傾斜部１２ａにガイドされ勢いよく回動してきても、勢いでオーバーランすることなく、この位置で確実に一時停止させるためである。この段部１２ｂで接触部材５の回動を確実に一時停止させることができる。
【００３２】
図９はこの第２の実施の形態のカム部材２のカム面１２と接触部材５の接触子７との位置関係の一例を示す展開図である。図９のａ点は回動体の回動開始位置であって、接触部材５の接触子７が、カム部材２の傾斜部１２ａの突出部側に圧縮ばね８で押圧付勢されて当接され係止されている位置である。図９のｂ点は係止が解除され接触部材５がカム部材２のカム面１２である傾斜部１２ａにガイドされ、ａ点からｂ点まで回動した位置である。このｂ点では接触部材５の接触子７が、段部１２ｂで確実に一時停止される。図９のｂ点からｃ点の間である底部１２ｃは、回動体に外力を与えれば自由に回動でき、外力を取り除けばフリクション機構の摩擦力によりその位置で停止するフリーストップ領域であり、ｃ点は最大回動位置であり、その以上の回動はストッパ部１２ｄで阻止される。
【００３３】
図１０はこの発明の第３の実施の形態を示すカム部材の展開図である。この実施の形態はカム部材２のカム面１２である傾斜部１２ａの、接触部材５の接触子７が初期設定される位置に係止部１９を設けた場合であって、他は前記実施の形態と同様であり、同一構成要素には同一符号が付してある。
この実施の形態によれば、別の係止手段（ロック手段）を設けなくても、この係止部１９において接触部材５の接触子７の回動を係止しておくことができる。即ち、回動体の回動を全閉状態に係止しておくことができ、回動体は外力を与え、この係止部１９を乗り越えさせることによって回動可能となり、段部１２ｂで一時停止し、底部１２ｃでフリーストップさせることができる。この場合、段部１２ｂが無い場合（第１の実施の形態）でも適用可能である。
【００３４】
図１１はこの発明の第４の実施の形態を示すカム部材の展開図である。この実施の形態はカム部材２のカム面１２である傾斜部１２ａとストッパ部１２ｄとの間に、逆傾斜部１２ｆと小底部１２ｅが存在する場合であり、他は前記実施の形態と同様であり、同一構成要素には同一符号を付して詳細な説明は省略する。
この逆傾斜部１２ｆは、傾斜部１２ａの頂部より傾斜部１２ａとは反対方向に傾斜して設けられており、この実施の形態では、０°〜１０°および１８０°〜１９０°の範囲で形成されている。また、小底部１２ｅは、３３０°〜３６０°（０°）および１５０°〜１８０°の範囲で形成されている。
即ち、カム部材２のカム面１２の全体としては、０°〜１０°と１８０°〜１９０°の範囲が逆傾斜部１２ｆであり、１０°〜９０°と１９０°〜２７０°の範囲が傾斜部１２ａであり、９０°〜１４０°と２７０°〜３２０°の範囲が底部１２ｃであり、１４０°〜１５０°と３２０°〜３３０°の範囲がストッパ部１２ｄであり、１５０°〜１８０°と３３０°〜３６０°の範囲が小底部１２ｅとなっている。
これによりカム部材２のカム面１２に圧縮ばね８にて押圧付勢されている接触部材５には、この逆傾斜部１２ｆでガイドされ傾斜部１２ａとは反対方向の回動力が付与される。即ち、傾斜部１２ａでの回動力が回動体の正方向とすれば、逆傾斜部１２ｆでの回動力は逆方向となる。従って、このヒンジ装置で例えば、携帯電話機の送話部（固定部）と受話部（回動体）を連結した場合には、この逆傾斜部１２ｆで送話部と受話部を開放状態から閉塞してゆき傾斜部１２ａを乗り越えると閉じ勝手とし、全閉状態から少し開放し逆傾斜部１２ｆを乗り越えると傾斜部１２ａで開き勝手とすることが可能となる。しかも接触部材５の接触子７を、図１１に示すように逆傾斜部１２ｆの途中に位置させておくと、常に閉方向に回動力が作用しているため閉塞状態が確実に維持される。
ここで小底部１２ｅは、ストッパ部１２ｄと逆傾斜部１２ｆを連結する部分であって、ストッパ部１２ｄと逆傾斜部１２ｆを連結する形状に制限はない。例えば、直接状に、あるいは湾曲状に連結されていてもよい。逆傾斜部１２ｆを除く他のカム面１２の作用は、前記実施の形態と同様である。
【００３５】
図１２は第２の実施の形態における回動体の開き角度と回動体モーメント、回転トルク、摩擦トルク及び合成トルクの状態を示したグラフ図である。このグラフ図によれば次のことが理解できる。
（１）回転トルクは、０°から９０°にかけて徐々に下降する。これはカム部材２のカム面１２である傾斜部１２ａの傾斜角が徐々に鈍角になっているからである。９０°から１００°の間は、接触部材５の接触子７がカム部材２のカム面１２である段部１２ｂに位置するため回転トルクは発生せず、１００°から１３５°までのこの底部１２ｃでは、回転トルクは少なくほぼ一定である。
（２）摩擦トルクは、一定である。
（３）回転トルクは、摩擦トルクより高く設定され、そのため合成トルクは０°から９０°の間は摩擦トルクより高く回転力として作用し、９０°において合成トルクは摩擦トルクと均衡する。９０°から１００°の間は接触部材５の接触子７がカム部材２のカム面１２である段部１２ｂに位置するため合成トルクもなく、１００°から１３５°までのこの底部１２ｃでは、回転トルクが小さいか無いため、合成トルクは摩擦トルクの分であり、接触部材５の停止力となり、回動体は、この間で任意の角度で停止できる。
（４）合成トルクは、９０°の位置で摩擦トルクと均衡するので、回転力は０となり、回動体の停止が確実となる。
【００３６】
以上のことによりこの発明のフリクション機構を備えたヒンジ装置は、所定位置（例えば閉塞位置）から所定の一時停止角度までは自動的に回動させ、一時停止位置では停止させ、この一時停止位置からそれ以上の最大回動角度（例えば、最大開放角度）までは任意の角度にフリーストップさせる作動が、確実に行われることが理解できる。
【００３７】
次に、この発明のフリクション機構を備えたヒンジ装置を回動装置に適用した実施の形態を説明する。
図１３はこの発明の実施の形態を示す回動装置の一部断面正面説明図、図１４は図１３Ｂ−Ｂ線断面図、図１５は図１３のＣ−Ｃ線断面図であり、前記実施の形態と同一構成要素には同一符号を付して詳細な説明は省略する。
【００３８】
同図において、符号２１は固定された取付部（固定体に相当）であり、カム部材２が固定されて装着されている。
２２は回動装置で、筒部２２ａに支軸１に装着された接触部材５、圧縮ばね８、摩擦板１１、ブラケット９及びスプリングワッシヤー１５等の部分が挿入されて回動自在となっている。この時、接触部材５及びブラケット９は、軸方向摺動自在であるが、回動装置２２とは同期して回転するよう装着されている。
【００３９】
今、回動装置２２が所定位置（図７及び図８のａの位置）にあるとき、接触部材５の接触子７がカム部材２のカム面１２である傾斜部１２ａの突出部側の位置に当接して初期設定すると、接触部材５は圧縮ばね８に押圧付勢されているので、カム部材２のカム面１２である傾斜部１２ａに沿ってガイドされ回動しようとする回動力が付与された状態にあるが、この位置では、回動装置２２は図１０に示す係止部１９に係止されるか、図示しないロック手段でロックされている。
【００４０】
そこで、係止部１９またはロック手段を解除すると接触部材５は前記回動力により回動するから、それにより回動装置２２も回動して開放するが、接触部材５の接触子７がカム部材２のカム面１２である傾斜部１２ａを過ぎると、回転力は小さいか無くなるのでカム部材２のカム面１２である段部１２ｂにより回転が阻止され、回動装置２２の開放もここで一時停止（図１４及び図１５のｂの位置）する。
【００４１】
接触部材５の接触子７が、カム部材２のカム面１２である段部１２ｂから底部１２ｃの間においては、接触部材５に回転力が付与されないので、摩擦力で外力を加えない限り回動しないが、外力を加えると自由に回動できる。従って、この間は回動装置２２も外力を加えない限り回動しないし、外力を加えると自由に回動できる。
【００４２】
この回動装置の回動では、ブラケット９も同期して回転するので、摩擦板１１との間で摩擦力が発生する。また、接触部材５の接触子７がカム部材２のカム面１２である底部に押圧付勢されて当接しているので、ここでも若干の摩擦力が発生する。従って、回動装置２２は、接触部材５の接触子７がカム部材２のカム面１２である底部１２ｃでは、外力を与えれば自由に回動できるが、外力を取り除けば前記摩擦力によりその位置に停止する。即ち、回動装置２２を自由に任意の位置に停止（フリーストップ）させることができる。そして、接触部材５の接触子７がカム部材２のカム面１２であるストッパ部１２ｄに到達すると回動が阻止されるので、それ以上は回動できず、従って回動装置２２もそれ以上は開放できない。このストッパ部１２ｄの位置が回動装置２２の最大開放角度位置（図１３及び図１４のｃの位置）となる。
【００４３】
しかして、回動装置２２は、係止部１９またはロック手段（図示省略）を解除すると、図１３及び図１４のａの位置から一時停止位置（図１３及び図１４のｂの位置）まで自動的に回動し開放し、この一時停止角度位置から最大開放角度位置（図１３及び図１４のｃの位置）までは任意の角度位置で停止させることができる。
【００４４】
この時のカム部材２のカム面１２と接触部材５の接触子７との位置関係の一例を図９に対応させて説明する。本例ではカム部材２の一連のカム面１２及び接触部材５の接触子７は、対称位置に２つある場合であるので、いずれも示してある。しかし、これはいずれも１つでもよい。この図９に示すように本例においては、カム部材２のカム面１２は、３４０°〜９０°と１６０°〜２７０°の範囲が傾斜部１２ａであり、１００°〜１５０°と２８０°〜３３０°の範囲が底部１２ｃであり、１５０°〜１６０°と３３０°〜３４０°の範囲がストッパ部１２ｄとなっており、回動装置２２の所定の位置では、接触部材５の接触子７は前記傾斜部１２ａの０°と１８０°の部分に位置している。その位置から接触部材５の接触子７が傾斜部１２ａに沿って９０°回動すると段部１２ｂで停止するから、回動装置２２も９０°開放し一時停止する。その段部１２ｂから連続する１００°〜１５０°と２８０°〜３３０°の範囲が底部１２ｃとなり、この間の３５°の範囲（実際には４０°あるが、接触部材５の接触子７に厚みがあり、ストッパ部１２ｄに阻止されるとその厚みにより減少されるため）で回動装置２２は任意の角度で停止させることができる。このことにより本例では回動装置２２が所定位置から９０°まで自動開放し、その位置から３５°までの間において回動装置２２の開放角度を自由に調節することができることがよく理解できる。
【００４５】
なお、前記実施の形態は、この発明を制限するものではなく、この発明は要旨を逸脱しない範囲において種々の変更が許容される。例えば、回動体を自動的に回動させる角度範囲は、カム部材のカム面である傾斜部の距離で調節できるし、この時の回動体の回転トルクもカム部材のカム面である傾斜部の傾斜角で調節できるし、また、回動体を任意の角度にフリーストップさせる範囲もカム部材のカム面である底部の距離（長さ）で調整できる。また、フリクション機構も種々のものを採用し得る。
【００４６】
【発明の効果】
以上詳細に説明した通り、この発明のフリクション機構を備えたヒンジ装置及びそのヒンジ装置を用いた回動装置によれば、次のような効果を奏する。
（１）所定の位置から所定の一時停止角度までは自動的に回動させ、一時停止位置では停止させ、この一時停止位置からそれ以上の最大回動角度までは任意の角度にフリーストップさせる作動を、確実に行わせることができる。
また、前記した一時停止角度まで自動的に回動させる方向に加え、それとは逆方向の回動を付与することもできる。
【００４７】
（２）カム部材と接触部材を係合、当接させるための圧縮ばねは具備するが、固定体および回動体を相対回動させる回動付勢用の捩りばねは具備しないこと、及び回動体を全閉状態に保持するストッパ手段やその解除手段が不要なので、部品点数も少なくなり、構造も簡単となる。
【００４８】
（３）フリーストップ領域であるカム部材の底部は、凹部の底部となっており、接触部材の接触子の接触は、底部が凹部底面に位置し摩擦力が極力発生しないように底部を深く、圧縮ばね荷重も低くなるようになっており、摩擦トルクのほとんどをフリクション機構で負担させているので、接触部材の接触子の面圧が低く摩耗が少なく、耐久性が向上するし、重量のある可動体でも対応可能である。
【００４９】
（４）フリーストップ領域であるカム部材の底部は、凹部底面となっており、接触部材の接触子の接触は、底部が凹部底面に位置し摩擦力が極力発生しないように底部を深く、圧縮ばね荷重も低くなるようになっており、摩擦トルクのほとんどをフリクション機構で負担させているので、接触部材の接触子の面圧が低く摩耗が少なく、かつ、部品点数も少ないので、温度、湿度などの環境に厳しいところでも回転力、摩擦力のバラツキや変動もなく、摩耗などの耐久性も良好であり、長期間安定した信頼性を保持する。
（５）重い回動体では高い回転力（回転トルク）が必要であるが、この発明では高い回転力の発生が可能であり、高い回転力であっても一時停止位置では確実に停止できる。
【００５０】
（６）この発明の回動装置によれば、回動装置を所定の位置より所定の一時停止角度まで自動的に回動させて開放し、その一時停止角度からそれ以上の最大開放角度までは回動装置を任意の角度位置に調整して停止させることができる。
（７）この発明の回動装置によれば、自動車室内等の温度や湿度が大きく変動する環境でも、トルクや摩擦力は安定しており、長期間安定した作動を維持できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の第１の実施の形態を示すフリクション機構を備えたヒンジ装置の分解斜視図である。
【図２】この発明の第１の実施の形態を示すフリクション機構を備えたヒンジ装置の正面図である。
【図３】図２Ａ−Ａ線断面図である。
【図４】この発明の第１の実施の形態を示すカム部材と接触部材の拡大斜視図である。
【図５】この発明の第１の実施の形態を示すカム部材のカム面の展開図である。
【図６】この発明の第１の実施の形態を示すカム部材のカム面と接触部材の接触子との位置関係を説明する展開図である。
【図７】この発明の第２の実施の形態を示すカム部材と接触部材の斜視図である。
【図８】この発明の第２の実施の形態を示すカム部材のカム面の展開図である。
【図９】この発明の第２の実施の形態のカム部材のカム面と接触部材の接触子との位置関係を説明する展開図である。
【図１０】この発明の第３の実施の形態を示すカム部材の展開図である。
【図１１】この発明の第４の実施の形態を示すカム部材の展開図である。
【図１２】この発明の第２の実施の形態における回動体の開き角度と回動体モーメント、回転トルク、摩擦トルク及び合成トルクの状態を示すグラフ図である。
【図１３】この発明の実施の形態を示す回動装置の一部断面正面説明図である。
【図１４】図１３Ｂ−Ｂ線断面である。
【図１５】図１３Ｃ−Ｃ線断面図である。
【符号の説明】
１ 支軸
１ａ 支軸の円形部
１ｂ、１ｃ 支軸の非円形部
２ カム部材
３ 非円形孔
４ 非円形部
５ 接触部材
６ 円形孔
７ 接触部材の接触子
８ 圧縮ばね
９ ブラケット
１１ 摩擦板
１２ カム部材のカム面
１２ａ 傾斜部
１２ｂ 段部
１２ｃ 底部
１２ｄ ストッパ部
１２ｆ 逆傾斜部
１５ スプリングワッシヤー[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a hinge device having a friction mechanism used for a rotating device such as a mobile phone, a portable computer, and a cosmetic compact, and a rotating device using the hinge device.
[0002]
[Prior art]
Conventionally, as a hinge device used in a rotating device such as a liquid crystal monitor, a portable telephone, a portable computer, and a cosmetic compact, a rotating body is automatically rotated by a resilient means until a predetermined pause angle, and temporarily. There has been proposed an elbow device capable of stopping (free-stopping) the rotating body at an arbitrary angle from a stop angle to a maximum open angle which is a larger angle. As such a hinge device, a device configured by combining a cam and a spring is known.
[0003]
A conventional hinge device configured by combining a cam and a spring pivotally connects a fixed body and a rotating body so as to be relatively rotatable, and is generally configured as follows.
A cam member is provided on one of the fixed body and the rotating body, and a contact member is provided on the other, and one of the cam member and the contact member is slidable. The cam surfaces of the cam member and the contact member are engaged to face each other. The slidable member is urged by a compression spring. As for the cam surfaces of the cam member and the contact member, for example, the cam surface of the cam member has an engagement concave portion and a free stop region in which a top surface portion is flat, and the contact member is formed of a convex portion. When the projection of the contact member is engaged with the engagement recess of the cam member, the rotation is stopped (the closing position of the rotating body), and the projection of the contact member is located on the bottom formed on the top surface of the cam member. When it is located, the open position of the rotating body is a free stop area. At this time, for example, the rotating body is provided with a torsion spring that constantly biases the rotating body in the opening direction, and the rotating body is rotated and opened by the rotating force of the torsion spring (for example, see Patent Document 1). .
[0004]
[Patent Document 1]
JP-A-2002-227832
[0005]
[Problems to be solved by the invention]
However, the conventional hinge device has a structure in which the friction torque in the free stop region is generated by the urging force (load) of the compression spring between the tip of the projection of the contact member and the top surface of the cam member. However, since the free stop is performed at the portion where the load due to the urging force of the compression spring is the largest, the surface pressure at the tip of the projection of the contact member increases, and there is a problem that the tip of the projection is worn. Further, with the friction torque between the top surface of the cam member and the tip of the convex portion of the contact member, a high friction torque is difficult to obtain because the contact area between them is small, and there is a problem that it is difficult to use a relatively heavy rotating body. . On the other hand, when the urging force of the compression spring is increased, the surface pressure at the tip of the convex portion of the contact member is further increased, so that abrasion becomes more severe and operation is hindered.
[0006]
Further, in the conventional hinge device, a compression spring for urging the cam member and the contact member to engage with each other's cam surfaces and a torsion spring for rotating the rotating body are separately provided, and the rotating body is provided. Is always urged in the opening direction, so that a stopper means for holding the rotating body in the fully closed state and a means for releasing the stopper means at the time of opening are required, so that the number of parts increases and the structure becomes complicated. .
[0007]
Furthermore, in places where the temperature and humidity environments are severe, such as in the interior of an automobile, the components are easily affected by thermal expansion, deformation, cracks, etc. There is also a problem with durability.
In particular, in a structure in which a friction torque in a free stop region is generated by a biasing force of a compression spring between a tip of a convex portion of a contact member and a top surface of a cam member as in a conventional hinge device, the compression spring Since the free stop is performed at the portion where the load due to the urging force is the largest, the above-mentioned influence is easily applied.
[0008]
The present invention has been made in order to solve such a problem, and an object of the present invention is to firstly provide a free stop region in which a bottom of a concave portion which is a cam surface of a cam member and a contact provided on a contact member are provided. The bottom is deep and the spring load is set low so that frictional force during this time is not generated as much as possible. It is to improve durability by reducing it.
Second, a combination of a cam member, a contact member, a compression spring, a friction mechanism, and the like, wherein a fixed body or a rotating body other than a compression spring for engaging and abutting the cam member and the contact member is used. A torsion spring for biasing the relative rotation is not required.
Thirdly, it is possible to cope with a heavy rotating body.
Fourthly, the present invention is to be able to cope with a small variation and fluctuation of the frictional force even in a severe environment such as temperature and humidity.
[0009]
[Means for Solving the Problems]
In order to solve the above problem, a hinge device having a friction mechanism according to the present invention is a hinge device that rotatably connects a fixed body and a rotating body that rotates with respect to the fixed body, wherein the fixed body is fixed to the fixed body. A cam member mounted on one of the body and the rotating body, a contact member mounted on the other, a compression spring for bringing the cam member into contact with the contact member, and applying a frictional force when the rotating body rotates. The cam member and the contact member are in contact with each other and are rotatable relative to each other. The contact member is provided with a contact member that contacts the cam surface of the cam member, and the cam surface of the cam member is provided. Is a slope for rotating the rotating body, a bottom for stopping the fixed body or the rotating body at an arbitrary angle at a lower position of the slope, and stopping the rotation of the fixed body or the rotating body at the bottom. And a stopper portion for performing the operation.
As a result, the contact member of the contact member comes into contact with the cam surface of the cam member by being pressed and urged by the compression spring and is relatively rotatable. Therefore, the contact member of the contact member is inclined at the inclined portion which is the cam surface of the cam member. The contact member is guided to generate a rotating power, the contact member rotates, and the rotating body is rotated. At the bottom, which is the cam surface of the cam member, the rotation of the fixed body or the rotating body is prevented by the frictional force of the friction mechanism. It can be stopped at any angle (free stop-stop).
[0010]
Further, the hinge device having the friction mechanism according to the present invention is characterized in that a step is present at a boundary between the inclined portion and the bottom formed on the cam surface of the cam member.
As a result, the contact of the contact member is locked at this step, and the rotation can be reliably temporarily stopped.
[0011]
Further, the hinge device having the friction mechanism according to the present invention is characterized in that the inclined portion formed on the cam surface of the cam member is provided with a locking portion for locking the contact of the contact member. I do.
Thus, the contact of the contact member can be locked to the locking portion formed on the inclined portion of the cam member, so that one of the fixed body and the sliding body can be stopped at this position.
[0012]
Further, the hinge device having the friction mechanism according to the present invention is characterized in that a reverse inclined portion inclined from a top of the inclined portion formed on the cam surface of the cam member to a side opposite to the inclined portion is provided. I do.
Thereby, in the reverse inclined portion which is the cam surface of the cam member, the contact of the contact member is guided to generate a rotating force in the opposite direction to the inclined portion, and imparts the rotating force in the opposite direction to the contact member, and fixed. A turning force is applied to the body or the rotating body in a direction opposite to the direction of the inclined portion.
[0013]
Further, in the hinge device having the friction mechanism according to the present invention, the friction mechanism is configured such that a friction plate is non-rotatably inserted into the support shaft, and is rotatably and axially slidably inserted into the friction plate and the support shaft. The bracket inserted into one of the fixed body and the rotating body is pressed and abutted, and slides on the bracket to generate a frictional force.
[0014]
Further, the hinge device provided with the friction mechanism of the present invention is a hinge device using a rotational torque for rotating the rotating body and a friction torque by the friction mechanism, wherein the rotating torque for automatically rotating the rotating body is: The friction torque is set to be larger than the friction torque, and the rotation torque in the free stop region is set to be smaller than the friction torque.
Thereby, the rotating body can be reliably rotated in the rotating area, and can be reliably stopped (free stop) at an arbitrary angle in the free stop area.
[0015]
Further, the rotating device according to the present invention is a rotating device including a fixed body and a rotating body rotatable with respect to the fixed body, wherein the fixed body and the rotating body are hinged with the friction mechanism. It is characterized by being connected.
Thus, the rotating body can be automatically rotated, and can be freely stopped at an arbitrary angle in the free stop region.
[0016]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the embodiments shown in the drawings. FIG. 1 is an exploded perspective view of a hinge device according to a first embodiment of the present invention, FIG. 2 is a front view of the hinge device according to the first embodiment of the present invention, and FIG. FIG. 4 is an enlarged perspective view of the cam member and the contact member.
The hinge device shown in the embodiment of this drawing is roughly constituted by a support shaft 1, a cam member 2, a contact member 5, a compression spring 8, a bracket 9, and a friction plate 11.
[0017]
The support shaft 1 has a circular portion 1a at the center and non-circular portions 1b and 1c at both ends. The non-circular portions 1b and 1c are formed by a parallel cut, a D cut, or the like.
[0018]
The cam member 2 is a cylindrical body, one end surface of which is a cam surface 12, and the center is a non-circular hole 3. The non-circular hole 3 has a shape corresponding to the shape of the non-circular portion 1b of the support shaft 1. The non-circular hole 3 is inserted into the non-circular portion 1b on one end side of the support shaft 1, and the stopper groove of the support shaft 1 is formed. An E-ring 20 is attached to the cover 14 and is secured so as not to come off. Therefore, the cam member 2 cannot be rotated with respect to the support shaft 1 and cannot be moved in the axial direction. A non-circular portion 4 is formed on the outer peripheral surface of the cam member 2 and is fixed to one of the fixed body and the rotating body.
[0019]
As shown in FIG. 4, the cam surface 12 of the cam member 2 has an inclined portion 12a for automatically rotating the rotating body to a temporary stop angle, and is continuous from a low position of the inclined portion 12a, and the rotating body is fully opened. A bottom portion 12c for stopping (free stop) at an arbitrary angle up to an angle and a stopper portion 12d provided at an end of the bottom portion 12c are formed in series. In this example, this series of cam shapes is also provided at symmetric positions on the circumference. That is, the inclined portion 12a is inclined from the protruding portion side (peak side) toward the valley side, the bottom portion 12c is formed on the bottom surface of the valley bottom, and the stopper portion 12d is formed to protrude from the end of the bottom portion 12c. ing. In the present embodiment, the inclined portion 12a is linearly inclined. However, the present invention is not limited to this. The inclined portion 12a may be curved and inclined. In this example, this series of cam shapes is also provided at symmetric positions on the circumference.
[0020]
FIG. 5 is a development view of the cam surface 12 of the cam member 2, and the shape of the cam surface 12 can be understood well. The cam surface of the cam member 2 has a cam surface 12 at one end surface of the cylindrical body, so that one circumference is 360 °, and the cam surface 12 extends over this range. The cam shape shown in FIG. The range of 340 ° to 90 ° and 160 ° to 270 ° is the inclined portion 12a, the range of 90 ° to 140 ° and 270 ° to 320 ° is the bottom portion 12c, and 140 ° to 160 ° and 320 ° to 340. The range of ° is the stopper portion 12d.
[0021]
The contact member 5 has a circular hole 6, which is rotatably and axially slidably inserted into a circular portion 1 a at the center of the support shaft 1. The contact member 5 is provided so as to face the cam surface 12 of the cam member 2, and has a contact 7 that contacts the cam surface 12. This contact 7 has one contact 7 for a series of cam shapes of the cam member 2. Therefore, in this example, since a series of cam shapes are provided in the cam member 2 also at the symmetric position and a total of two cam shapes are provided, the contact members 7 also exist at the symmetric position and a total of two contacts are provided.
The contact member 5 is attached to one of the fixed body and the rotating body so as to be slidable in the axial direction so as to synchronize with the operation of the fixed body or the rotating body. The outer shape of the contact member 5 has a detent shape so as to synchronize with the operation of the fixed body or the rotating body when mounted on the fixed body or the rotating body. For example, it has a non-circular shape.
The contact member 5 is pressed and urged by a compression spring 8 wound around the support shaft 1, and is pressed against the cam surface 12 of the cam member 2.
[0022]
The series of cam shapes of the cam member 2 and the corresponding contacts 7 of the contact member 5 may be singular or plural. However, a plurality of the contacts are preferable because they are not eccentric and contact each other on average.
[0023]
A friction plate 11, a bracket 9, a spring washer 15, and a washer 17 are inserted and swaged in this order in the non-circular portion 1c on the other end side of the support shaft 1 to prevent the friction plate 11 from coming off. Is composed.
The friction plate 11, the spring washer 15 and the washer 17 are non-circular holes 13, 16 and 18 corresponding to the non-circular portion 1c of the support shaft 1, whereby the friction plate 11, the spring washer 15 and the washer 17 are It is non-rotatably inserted into the non-circular portion 1c of the support shaft 1 so as to be slidable in the axial direction. The bracket 9 is a circular hole 10, whereby the bracket 9 is rotatably and axially slidably inserted into the non-circular portion 1 c of the support shaft 1.
At this time, the friction plate 11 is prevented from moving at the stepped portion 1d (see FIG. 1) existing at the boundary between the circular portion 1a and the non-circular portion 1c of the support shaft 1, and the bracket 9 is attached to the friction plate 11 by a spring washer. 15, the bracket 9 presses and abuts on the friction plate 11, and the compression spring 8 exists between the contact member 5 and the friction plate 11, and the friction plate 11 is pressed by the compression spring 8. As a result, the friction plate 11 is pressed against the bracket 9. Thus, when the bracket 9 rotates, a frictional resistance (frictional force) is generated between the bracket 9 and the friction plate 11.
The bracket 9 is attached to one of the fixed body and the rotating body so as to be slidable in the axial direction so as to synchronize with the operation of the fixed body or the rotating body. That is, it is mounted on the same side as the contact member 5. The outer shape of the bracket 9 has a detent shape so as to synchronize with the operation of the fixed body or the rotating body when mounted on the fixed body or the rotating body. For example, a non-circular shape can be exemplified.
[0024]
When the fixed body and the rotating body that rotates with respect to the fixed body in the hinge device having the friction mechanism are connected to be relatively rotatable, the following operation is performed.
First, the cam member 2 is fixedly mounted on one of the fixed body and the rotating body. A non-circular portion 4 is present on the outer peripheral surface of the cam member 2 and is attached so as to synchronize with the operation of the fixed body or the rotating body. Next, the contact member 5 and the bracket 9 are mounted on the other of the fixed body and the rotating body. The outer shapes of the contact member 5 and the bracket 9 have a detent shape (for example, a non-circular shape), so that they are slidable in the axial direction, but are attached so as to synchronize with the operation of the fixed body or the rotating body. Since the fixed body and the rotating body are relatively rotatable, a case where the cam member 2 is mounted on the fixed body and the contact member 5 and the bracket 9 are mounted on the rotating body will be described below.
[0025]
The contact 7 of the contact member 5 of the rotating body is pressed against the cam surface 12 of the cam member 2 by the compression spring 8 and is in contact therewith. At this time, the cam member 2 attached to the fixed body cannot rotate, and the contact member 5 is rotatable and slidable in the axial direction. Guided by the inclined portion 12a, which is the cam surface 12, of the cam member 2, a rotating power is generated to rotate. When the contact 7 of the contact member 5 is located on the bottom portion 12c which is the cam surface 12 of the cam member 2 after passing through the inclined portion 12a, the turning force by the cam member 2 and the contact member 5 is small or eliminated. Does not rotate the contact member 5 and the rotating body due to frictional force. Therefore, when the external force is applied to the rotating member, the rotating member can freely rotate, and can rotate until the rotation of the contact member 5 is prevented by the stopper portion 12d which is the cam surface 12 of the cam member 2. Stopped in position. That is, the rotation range of the rotating body is a range from the inclined portion 12a which is the cam surface 12 of the cam member 2 to the stopper portion 12d.
[0026]
With the rotation of the rotating body, the bracket 9 also rotates in synchronization, but the friction plate 11 is pressed against the bracket 9 and the friction plate 11 cannot rotate. A frictional force (frictional resistance) is generated between them. Also, since the contact 7 of the contact member 5 is pressed against and is in contact with the bottom portion 12c which is the cam surface 12 of the cam member 2, a slight frictional force is generated here. Therefore, the rotating body can freely rotate at the bottom portion 12c which is the cam surface 12 of the cam member 2 when an external force is applied, but stops at that position by removing the external force by the frictional force. That is, free stop can be performed.
[0027]
At this time, the rotational torque generated by the action of the cam member 2 and the contact member 5 and the friction torque by the friction mechanism are set such that the rotational torque generated at the inclined portion 12a which is the cam surface 12 of the cam member 2 is set higher than the friction torque. At the bottom portion 12c, which is the cam surface 12 of the member 2, the rotational torque is set to be small or small and the friction torque is increased. This ensures rotation at the inclined portion 12a and stopping at an arbitrary angle at the bottom portion 12c.
[0028]
FIG. 6 is a developed view showing an example of the positional relationship between the cam surface 12 of the cam member 2 and the contact 7 of the contact member 5 at this time. In this example, the contact 7 of the contact member 5 is pressed and urged by the compression spring 8 toward the protruding portion side (point a in FIG. 6) of the inclined portion 12a of the cam member 2 as the rotation start position of the rotating body. This is the case where they are touched and locked. Here, when the locking is released, the contact member 5 urged by the compression spring 8 is guided by the inclined portion 12a which is the cam surface 12 of the cam member 2, and the point b in FIG. 12c). When the contact member 5 is located at the bottom portion 12c, the rotating force of the cam member 2 and the contact member 5 is small or eliminated, and the rotation of the rotating body is stopped by the frictional force of the friction mechanism. Therefore, the bottom portion 12c (between the point b and the point c in FIG. 6) which is the cam surface 12 of the cam member 2 can freely rotate by applying an external force to the rotating body, and the stopper which is the cam surface 12 of the cam member 2 The rotation of the contact member 5 is prevented at the portion 12d (point c in FIG. 6). At this time, in the bottom portion 12c (between the point b and the point c in FIG. 6), the turning force by the cam member 2 and the contact member 5 is small or small, and the frictional force of the friction mechanism is large. It can be freely rotated, and if the external force is removed, it can be stopped at that position by the frictional force to make a free stop.
[0029]
In the above embodiment, the bottom 12c of the cam member is flat, but the shape of the bottom 12c is not limited to this. The shape of the bottom portion 12c can be variously modified as long as the rotation torque does not exceed the friction torque of the friction mechanism. That is, even if a rotational torque is generated at the bottom portion 12c, all shapes are possible as long as the rotational torque does not exceed the friction torque. For example, the shape of the bottom portion 12c may be inclined, curved, or wavy.
[0030]
FIG. 7 is a perspective view of a cam member and a contact member according to a second embodiment of the present invention, and FIG. 8 is a developed view of a cam surface of the cam member.
In this embodiment, a step portion 12b is provided at a boundary between an inclined portion 12a serving as a cam surface 12 of a cam member 2 and a bottom portion 12c, and the same components are denoted by the same reference numerals. That is, as shown in FIG. 8, the cam surface 12 of the cam member 2 according to this embodiment has the inclined portions 12a in the range of 340 ° to 90 ° and 160 ° to 270 °, and 90 ° to 100 ° and 270 °. The range of up to 280 ° is the step portion 12b, the range of 100 ° to 150 ° and 280 ° to 330 ° is the bottom portion 12c, and the range of 150 ° to 160 ° and 330 ° to 340 ° is the stopper portion 12d. ing.
[0031]
The provision of the step portion 12b on the cam surface 12 of the cam member 2 in this embodiment is that even if the contact member 5 is guided by the inclined portion 12a of the cam member 2 and rotates vigorously, it overruns with force. However, it is for surely stopping at this position. The rotation of the contact member 5 can be reliably temporarily stopped by the step portion 12b.
[0032]
FIG. 9 is a developed view showing an example of the positional relationship between the cam surface 12 of the cam member 2 and the contact 7 of the contact member 5 according to the second embodiment. A point a in FIG. 9 is a rotation start position of the rotating body, and the contact 7 of the contact member 5 is pressed against the protruding portion side of the inclined portion 12a of the cam member 2 by the compression spring 8 and is brought into contact therewith. This is the locked position. The point b in FIG. 9 is a position where the engagement is released and the contact member 5 is guided by the inclined portion 12a which is the cam surface 12 of the cam member 2, and rotates from the point a to the point b. At this point b, the contact 7 of the contact member 5 is reliably temporarily stopped at the step 12b. The bottom portion 12c between the point b and the point c in FIG. 9 is a free stop area that can rotate freely when an external force is applied to the rotating body, and stops at that position by removing the external force by the frictional force of the friction mechanism. Point c is the maximum rotation position, and further rotation is prevented by the stopper portion 12d.
[0033]
FIG. 10 is an expanded view of a cam member showing a third embodiment of the present invention. In this embodiment, a locking portion 19 is provided at a position where the contact 7 of the contact member 5 is initially set on the inclined portion 12a which is the cam surface 12 of the cam member 2. It is the same as the embodiment, and the same components are denoted by the same reference numerals.
According to this embodiment, the rotation of the contact 7 of the contact member 5 can be locked at the locking portion 19 without providing another locking means (locking means). In other words, the rotation of the rotating body can be locked in the fully closed state, and the rotating body can be rotated by applying an external force and moving over the locking portion 19, and temporarily stops at the step portion 12b. , Free stop at the bottom 12c. In this case, the present invention is applicable even when there is no step portion 12b (the first embodiment).
[0034]
FIG. 11 is an expanded view of a cam member showing a fourth embodiment of the present invention. This embodiment is a case where a reverse inclined portion 12f and a small bottom portion 12e exist between the inclined portion 12a, which is the cam surface 12 of the cam member 2, and the stopper portion 12d. Therefore, the same components are denoted by the same reference numerals, and detailed description is omitted.
The reverse inclined portion 12f is provided to be inclined from the top of the inclined portion 12a in a direction opposite to the inclined portion 12a, and in this embodiment, is formed in the range of 0 ° to 10 ° and 180 ° to 190 °. Have been. The small bottom portion 12e is formed in a range of 330 ° to 360 ° (0 °) and 150 ° to 180 °.
That is, as a whole of the cam surface 12 of the cam member 2, the range of 0 ° to 10 ° and 180 ° to 190 ° is the reverse inclined portion 12f, and the range of 10 ° to 90 ° and 190 ° to 270 ° is inclined. Part 12a, the range of 90 ° to 140 ° and 270 ° to 320 ° is the bottom part 12c, the range of 140 ° to 150 ° and 320 ° to 330 ° is the stopper part 12d, and the range of 150 ° to 180 ° The range from 330 ° to 360 ° is the small bottom portion 12e.
As a result, the contact member 5 urged against the cam surface 12 of the cam member 2 by the compression spring 8 is guided by the reverse inclined portion 12f and is provided with a turning force in the direction opposite to the inclined portion 12a. That is, assuming that the rotational force at the inclined portion 12a is in the forward direction of the rotating body, the rotational force at the reverse inclined portion 12f is in the reverse direction. Therefore, for example, when the transmitting part (fixed part) and the receiving part (rotating body) of the mobile phone are connected by this hinge device, the transmitting part and the receiving part are closed from the open state by the inverted inclined part 12f. When the vehicle climbs over the sloping portion 12a, it is possible to close the door, and when the vehicle is slightly opened from the fully closed state, and when it gets over the reverse inclined portion 12f, the door can be opened at the slope 12a. In addition, when the contact 7 of the contact member 5 is located in the middle of the reverse inclined portion 12f as shown in FIG. 11, the closed state is reliably maintained because the rotating force always acts in the closing direction.
Here, the small bottom portion 12e is a portion connecting the stopper portion 12d and the reverse inclined portion 12f, and there is no limitation on the shape connecting the stopper portion 12d and the reverse inclined portion 12f. For example, they may be connected directly or in a curved shape. The operation of the cam surface 12 other than the reverse inclined portion 12f is the same as in the above-described embodiment.
[0035]
FIG. 12 is a graph showing the opening angle of the rotating body, the moment of the rotating body, the rotational torque, the friction torque, and the combined torque in the second embodiment. The following can be understood from this graph.
(1) The rotation torque gradually decreases from 0 ° to 90 °. This is because the inclination angle of the inclined portion 12a, which is the cam surface 12 of the cam member 2, gradually becomes obtuse. Between 90 ° and 100 °, since the contact 7 of the contact member 5 is located on the step portion 12b which is the cam surface 12 of the cam member 2, no rotational torque is generated, and the bottom portion 12c from 100 ° to 135 ° is not generated. Then, the rotational torque is small and almost constant.
(2) The friction torque is constant.
(3) The rotation torque is set higher than the friction torque, so that the resultant torque acts as a rotation force higher than the friction torque from 0 ° to 90 °, and at 90 °, the resultant torque balances with the friction torque. Between 90 ° and 100 °, the contact 7 of the contact member 5 is located on the stepped portion 12b which is the cam surface 12 of the cam member 2, so there is no synthetic torque, and the bottom 12c from 100 ° to 135 ° rotates Since the torque is small or not, the combined torque is the friction torque, which is the stopping force of the contact member 5, and the rotating body can be stopped at any angle during this time.
(4) Since the combined torque is balanced with the friction torque at the position of 90 °, the rotational force is 0, and the stop of the rotating body is ensured.
[0036]
As described above, the hinge device having the friction mechanism according to the present invention automatically rotates from a predetermined position (for example, a closed position) to a predetermined pause angle, stops at the pause position, and stops at this pause position. It can be understood that the operation of free-stopping at an arbitrary angle up to a maximum rotation angle (for example, a maximum open angle) beyond that is reliably performed.
[0037]
Next, an embodiment in which the hinge device having the friction mechanism of the present invention is applied to a rotating device will be described.
FIG. 13 is a partially sectional front view of a rotating device showing an embodiment of the present invention, FIG. 14 is a sectional view taken along line 13B-B, and FIG. 15 is a sectional view taken along line CC of FIG. The same components as those of the embodiment are denoted by the same reference numerals, and detailed description is omitted.
[0038]
In the figure, reference numeral 21 denotes a fixed mounting portion (corresponding to a fixed body), to which the cam member 2 is fixedly mounted.
Reference numeral 22 denotes a rotating device, in which portions such as the contact member 5, the compression spring 8, the friction plate 11, the bracket 9, the spring washer 15, and the like mounted on the support shaft 1 are inserted into the cylindrical portion 22a so as to be rotatable. I have. At this time, the contact member 5 and the bracket 9 are slidable in the axial direction, but are mounted so as to rotate in synchronization with the rotating device 22.
[0039]
Now, when the rotating device 22 is at a predetermined position (the position a in FIGS. 7 and 8), the contact 7 of the contact member 5 is positioned on the side of the projecting portion of the inclined portion 12 a which is the cam surface 12 of the cam member 2. When the contact member 5 is initially set in contact with the compression member 8, the contact member 5 is pressed and urged by the compression spring 8. In this position, the rotating device 22 is locked by the locking portion 19 shown in FIG. 10 or locked by locking means (not shown).
[0040]
Therefore, when the locking portion 19 or the locking means is released, the contact member 5 is rotated by the rotation power, and accordingly, the rotation device 22 is also rotated and opened, but the contact 7 of the contact member 5 is moved by the cam member. After passing through the inclined portion 12a, which is the cam surface 12, the rotation force is reduced or lost, so that the rotation is blocked by the step portion 12b, which is the cam surface 12 of the cam member 2, and the opening of the rotating device 22 is also temporarily stopped here. (Position b in FIGS. 14 and 15).
[0041]
The contact member 7 of the contact member 5 rotates between the stepped portion 12b, which is the cam surface 12 of the cam member 2, and the bottom portion 12c, because no rotational force is applied to the contact member 5 unless an external force is applied by frictional force. No, but can rotate freely when an external force is applied. Accordingly, during this time, the rotating device 22 does not rotate unless an external force is applied, and can freely rotate when an external force is applied.
[0042]
Since the bracket 9 rotates in synchronization with the rotation of the rotation device, a frictional force is generated between the bracket 9 and the friction plate 11. Further, since the contact 7 of the contact member 5 is pressed against and is in contact with the bottom, which is the cam surface 12 of the cam member 2, a slight frictional force is generated here. Therefore, the rotation device 22 can freely rotate at the bottom portion 12c where the contact 7 of the contact member 5 is the cam surface 12 of the cam member 2 when an external force is applied. To stop. That is, the rotation device 22 can be freely stopped at any position (free stop). When the contact 7 of the contact member 5 reaches the stopper portion 12d which is the cam surface 12 of the cam member 2, the rotation is stopped. Therefore, the rotation cannot be further performed. Can't open. The position of the stopper 12d is the maximum open angle position of the rotation device 22 (the position of c in FIGS. 13 and 14).
[0043]
When the locking unit 19 or the locking means (not shown) is released, the rotating device 22 automatically moves from the position a in FIGS. 13 and 14 to the temporary stop position (the position b in FIGS. 13 and 14). It is possible to stop at an arbitrary angle position from the temporary stop angle position to the maximum open angle position (the position of c in FIGS. 13 and 14).
[0044]
An example of the positional relationship between the cam surface 12 of the cam member 2 and the contact 7 of the contact member 5 at this time will be described with reference to FIG. In this example, since a series of cam surfaces 12 of the cam member 2 and two contacts 7 of the contact member 5 are located at symmetrical positions, both are shown. However, this may be any one. As shown in FIG. 9, in the present embodiment, the cam surface 12 of the cam member 2 has an inclined portion 12a in the range of 340 ° to 90 ° and 160 ° to 270 °, and 100 ° to 150 ° and 280 ° to The range of 330 ° is the bottom portion 12c, the range of 150 ° to 160 ° and the range of 330 ° to 340 ° is the stopper portion 12d, and at a predetermined position of the rotating device 22, the contact 7 of the contact member 5 It is located at 0 ° and 180 ° of the inclined portion 12a. When the contact 7 of the contact member 5 rotates 90 ° along the inclined portion 12a from that position, the contact 7 stops at the step portion 12b, so that the rotating device 22 also opens 90 ° and temporarily stops. The range from 100 ° to 150 ° and 280 ° to 330 ° continuous from the step 12b is the bottom 12c, and the range between 35 ° (actually 40 °, but the thickness of the contact 7 of the contact member 5 The rotation device 22 can be stopped at an arbitrary angle because the rotation device 22 is stopped by the stopper portion 12d and is reduced by its thickness). Thus, in this example, it can be clearly understood that in this example, the rotating device 22 automatically opens from a predetermined position to 90 °, and the opening angle of the rotating device 22 can be freely adjusted between the position and 35 °.
[0045]
The above embodiments do not limit the present invention, and various modifications are allowed in the present invention without departing from the scope of the invention. For example, the angle range in which the rotating body is automatically rotated can be adjusted by the distance of the inclined portion, which is the cam surface of the cam member. At this time, the rotational torque of the rotating body is also adjusted by the inclination of the inclined portion, which is the cam surface of the cam member. The angle of inclination can be adjusted, and the range in which the rotating body is freely stopped at an arbitrary angle can be adjusted by the distance (length) of the bottom, which is the cam surface of the cam member. Also, various types of friction mechanisms can be employed.
[0046]
【The invention's effect】
As described above in detail, according to the hinge device having the friction mechanism of the present invention and the rotating device using the hinge device, the following effects can be obtained.
(1) Automatically turning from a predetermined position to a predetermined pause angle, stopping at the pause position, and free-stopping at an arbitrary angle from this pause position to a maximum rotation angle beyond that Can be performed reliably.
Further, in addition to the above-described direction of automatically turning to the pause angle, turning in the opposite direction can also be provided.
[0047]
(2) A compression spring for engaging and abutting the cam member and the contact member is provided, but a torsion spring for urging the rotation for relatively rotating the fixed body and the rotating body is not provided. Since there is no need for a stopper means for holding the unit in the fully closed state or a means for releasing the stopper unit, the number of parts is reduced and the structure is simplified.
[0048]
(3) The bottom of the cam member, which is the free stop area, is the bottom of the recess, and the contact of the contact member of the contact member is so deep that the bottom is located at the bottom of the recess and frictional force is not generated as much as possible. The compression spring load is also reduced, and most of the friction torque is borne by the friction mechanism, so the contact pressure of the contact member of the contact member is low, wear is reduced, durability is improved, and weight is increased. A movable body is also available.
[0049]
(4) The bottom of the cam member, which is the free stop area, has a concave bottom surface, and the contact of the contact member of the contact member is deep and compressed so that frictional force is not generated as much as the bottom is located at the concave bottom surface. The spring load is also low, and most of the friction torque is borne by the friction mechanism, so the contact pressure of the contact member is low and wear is small, and the number of parts is small. Even in a severe environment, such as the above, there is no variation or fluctuation in rotational force and frictional force, the durability such as wear is good, and stable reliability is maintained for a long time.
(5) Although a heavy rotating body requires a high rotational force (rotation torque), the present invention can generate a high rotational force, and can reliably stop at a temporary stop position even with a high rotational force.
[0050]
(6) According to the rotating device of the present invention, the rotating device is automatically rotated from a predetermined position to a predetermined stop angle to be opened, and from the temporary stop angle to a further maximum open angle. The rotating device can be adjusted to an arbitrary angular position and stopped.
(7) According to the rotating device of the present invention, the torque and the frictional force are stable even in an environment where the temperature and humidity fluctuate greatly, such as in an automobile cabin, and stable operation can be maintained for a long time.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is an exploded perspective view of a hinge device having a friction mechanism according to a first embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a front view of a hinge device having a friction mechanism according to the first embodiment of the present invention.
FIG. 3 is a sectional view taken along line AA of FIG. 2;
FIG. 4 is an enlarged perspective view of a cam member and a contact member according to the first embodiment of the present invention.
FIG. 5 is a development view of a cam surface of the cam member according to the first embodiment of the present invention.
FIG. 6 is a development view illustrating a positional relationship between a cam surface of a cam member and a contact of a contact member according to the first embodiment of the present invention.
FIG. 7 is a perspective view of a cam member and a contact member according to a second embodiment of the present invention.
FIG. 8 is a development view of a cam surface of a cam member according to the second embodiment of the present invention.
FIG. 9 is a development view illustrating a positional relationship between a cam surface of a cam member and a contact of a contact member according to the second embodiment of the present invention.
FIG. 10 is a developed view of a cam member showing a third embodiment of the present invention.
FIG. 11 is an expanded view of a cam member showing a fourth embodiment of the present invention.
FIG. 12 is a graph showing states of an opening angle of a rotating body, a rotating body moment, a rotating torque, a friction torque, and a combined torque in the second embodiment of the present invention.
FIG. 13 is an explanatory front view, partially in section, of a rotating device according to an embodiment of the present invention.
FIG. 14 is a sectional view taken along line BB of FIG. 13;
FIG. 15 is a sectional view taken along the line CC in FIG. 13;
[Explanation of symbols]
1 spindle
1a Circular part of spindle
1b, 1c Non-circular part of spindle
2 Cam member
3 non-circular holes
4 Non-circular part
5 Contact members
6 circular holes
7 Contact of contact member
8 Compression spring
9 Bracket
11 Friction plate
12 Cam surface of cam member
12a Inclined part
12b step
12c bottom
12d stopper
12f reverse slope
15 Spring washer
