JP2005061571A

JP2005061571A - ヒンジ装置

Info

Publication number: JP2005061571A
Application number: JP2003295216A
Authority: JP
Inventors: Yasuaki Nakayama; 康明中山; Minoru Hayashi; 稔林; Kazuhide Kinoshita; 一英木下
Original assignee: Heiwa Tokei Manufacturing Co Ltd
Current assignee: Heiwa Tokei Manufacturing Co Ltd
Priority date: 2003-08-19
Filing date: 2003-08-19
Publication date: 2005-03-10

Abstract

【課題】
機器本体とフタを回転開閉自在に連結し、回転作動に対してトルクを発生させるヒンジ装置に関して、十分に高い回転トルクを発生させ、さらにそのトルクが安定しているヒンジ構造を提供する。
【解決手段】
（イ）機器本体もしくはフタの一方に対して直接或いは間接的に回転が規制される回転係止手段を有し、内周部が略円形状をなし、一部に凹部を形成したケースと、（ロ）先端部にはケースの内周部を押圧、且つ摺動し、さらに前記凹部に係合する凸部を形成し、軸線がケースの軸心方向に一致してケースの外部へ伸びた他端には機器本体もしくはフタの他方に対して直接或いは間接的に回転が規制される回転係止手段を有し、弾性体材質で作られた板ばね、とから構成されている。フタの回転作動に伴って回動する板ばねの凸部が、ケースの内周部を押圧、滑動して、フタの開閉に適切なトルクを付与させる。
【選択図】図１

Description

本発明は、機器本体とフタを回転開閉自在に連結し、回転作動に対してトルクが発生するヒンジ装置に関するものである。

従来のヒンジ構造を図１２、図１３に示した。図１２の例では、機器本体の一方に固定される軸部１４２を有し、スプリング１６０の平行部１６１を支える係合溝１４３を有するホルダ１４０と、スプリング１６０の膨出部１６３が内周面を摺動し特定の回転角度では嵌入する係止溝１１６が形成され、機器本体の他方に固定されるケーシング１１０から構成され、ホルダ１４０とケーシング１１０との相対回転時に適当なトルク、節度感を出すようにしている。図１３の例では、機器本体の一方に固定される固定端部２１１を有し、バネ２１３に弾性的に把持されるカム部２１２を有するカムシャフト２１０と、バネ２１３を固定した支持体２１４を固定し、機器本体の他方に固定されるケース２０９から構成され、機器本体の開いた位置、閉じた位置の状態を保持するようにしている。

特開２００２−８１４３５号公報（図５）特開平１０−１５３２１４号公報（図１）

これらの構造のヒンジ装置は、バネ全体をヒンジのケース（ケーシング１１０及びケース２０９）内に収納するようにしているので、バネのサイズが小さい。従って、保有できる弾性ヒズミエネルギーが小さいために、バネ力が弱く、高い回転トルクを発生させるヒンジを提供することが出来ない。

さらに、図１２の例のものでは、バネ（スプリング１６０）が線バネであり、バネに蓄えられる弾性ヒズミエネルギーは極めて小さく、また、膨出部１６３部分の弾性有効長が短いために、それが係止溝１１６に出入りする際に発生するたわみ変化に対しての弾性が十分でなく、バネがへたり（永久変形）易い。

また、図１３の例のものでは、バネ２１３をケース２１４サイドに固定し、バネ２１３がカムシャフト２１０のカム部２１２を押圧してトルクを発生させるようにしている。しかしながら、トルクは押圧部、即ちカム部の半径に比例するが、この構造ではその半径の大きさに限度があり、発生トルクを大きく設計することが出来ないという構造上の問題がある。

本発明はかかる問題点に鑑みてなされたもので、十分に高い回転トルクを発生させ、さらにそのトルクが安定しているヒンジ構造を提供することを目的としている。

上記目的を達成するために、本発明の請求項１記載のヒンジ装置は、機器本体とフタを回転開閉自在に連結するヒンジ装置であって、（イ）機器本体もしくはフタの一方に対して直接或いは間接的に回転が規制される回転係止手段を有し、内周部が略円形状をなし、一部に凹部を形成したケースと、（ロ）先端部にはケースの内周部を押圧、且つ摺動し、さらに前記凹部に係合する凸部を形成し、軸線がケースの軸心方向に一致してケースの外部へ伸びた他端には機器本体もしくはフタの他方に対して直接或いは間接的に回転が規制される回転係止手段を有し、弾性体材質で作られた板ばね、とから構成され、フタの回転作動に伴って回動する板ばねの凸部が、ケースの内周円形部に摺動する際に発生する摩擦力によってフタ開閉時の自由回動を制動し、ケースの凹部に係合していて脱出する際に発生する乗り上げ抵抗力でフタを所定位置にきつく保持するよう、フタの開閉角度に関連して適切なトルクを付与させることを特徴としている。

ケースに於ける機器本体もしくはフタの一方に対する回転係止手段は、ケースの径方向の凹凸を利用して、直接的に機器本体もしくはフタの一方に設けられた異形断面形状の穴と係合させて回転結合させるようにする、或いは、ケースの外周にブッシュ、キャップなどの付加部品を取り付け、これを機器本体もしくはフタの一方に設けられた異形断面形状の穴と係合させて、回転係止するものである。

板ばねに於ける機器本体もしくはフタの他方に対する回転係止手段は、設計構造上で自然に生ずる板ばねの径方向の凹凸を利用して、直接的に機器本体もしくはフタの他方に設けられた異形断面形状の穴と係合させて回転結合させるようにする、或いは、板ばねにブッシュ、キャップなどの付加部品を取り付け、これを機器本体もしくはフタの他方に設けられた異形断面形状の穴と係合させて、回転係止するものである。

さらに、本発明の請求項２記載のヒンジ装置に於いては、機器本体とフタを回転開閉自在に連結するヒンジ装置であって、（イ）機器本体もしくはフタの一方に対して直接或いは間接的に回転が規制される回転係止手段を有し、大径部と小径部の二段の円筒形状部を形成し、該小径部の一部には凹部を形成したケースと、（ロ）先端部にはケースの内周部を押圧、且つ摺動し、さらに前記凹部に係合する凸部を形成し、軸線がケースの軸心方向に一致してケースの外部へ伸びた他端には機器本体もしくはフタの他方に対して直接或いは間接的に回転が規制される回転係止手段を有し、軸線方向にケースの小径部に位置する部分は狭く、大径部に位置する部分は広く、ケースの外部に位置する部分はさらに広い板幅とし、弾性体材質で作られた板ばね、とから構成され、フタの回転作動に伴って回動する板ばねの凸部が、ケースの内周円形部に摺動する際に発生する摩擦力によってフタ開閉時の自由回動を制動し、ケースの凹部に係合していて脱出する際に発生する乗り上げ抵抗力でフタを所定位置にきつく保持するよう、フタの開閉角度に関連して適切なトルクを付与させることを特徴としている。

板ばねは、ケースの内部に位置する部分に対して、ケースの外部に位置する部分の方の板幅を広くしてバネ力を高める。板ばねの基部に於いては、最外周に位置する端部の（回転軸に対する）半径を、ケースの半径と略同一にまで拡大すれば、同一ヒンジサイズで最大のバネ力が得られる。

本発明によれば、ヒンジ装置のトルクを発生させる板ばねに関して、板幅を最大に設計することが出来、設定されたヒンジ装置のサイズの中で、最大のバネ力を得ることが出来る。また、次第に板幅が広がる形状であり、よくしなうので、初期たわみ量を大きくすることが出来、折り曲げ工程に於けるバラツキ許容量が増やせ、作動中では、板ばねの最大、最小たわみ（凹部２ｃにある時と乗り上げた時）に対してのバネ力変動が小さくなり、トルク値を安定させることが出来る。さらに、摩擦や乗り上げ作用力の基点がケースの内壁であるので、ヒンジの回転中心との距離（半径）が大きく、トルク値を高くすることが出来る。また、板ばねそのものの先端部に摩擦や乗り上げ作用力の基点にするものを形成したので、部品点数を低減することも出来る。以上の如く、高トルク出力でトルク値バラツキが少なく安定したトルク値が得られる品質の良い、且つ廉価なヒンジ装置を提供出来る。

図面に基づいて、本発明の実施形態を説明する。
図１乃至図４は、本発明の第一実施形態にかかる折畳み携帯電話機用のヒンジ装置のそれぞれ組立て断面図、A-A断面図、板ばね斜視図、ケース斜視図である。コの字状に折り曲げられた板ばね１は、中央の基部１ａに対して、上下対称形をなし、それぞれの先端部に凸部１ｂが設けられている。円筒状のケース２には、大径部２ａ、２ヶ所の凹部２ｃを有する小径部２ｂが設けられている。凹部２ｃは外径方向に押し出されていて（２ｅ部）、外側は丁度大径部２ａの外径と一致している。板ばねの凸部１ｂは、軸方向でケースの小径部２ｂ、或いは凹部２ｃに位置する。ガイド板３は、コの字状に折り曲げられ、曲げ部３ａは、板ばねの案内部１ｃを緩く挟んでいて、２つの凸部１ｂが対称的に回転するように支持する。４はプラスチック製のカバーで、内部には板ばね１が貫通する略四角形の穴があり、外側はケース２とほぼ同一外径の円形をしていて、長手方向にケース２の開口部の縁とバネの基部１ａとで挟まれていて、内部の油の流出や外部からのごみ、ほこりの介入を防止する。５は軸で、板ばねの基部１ａの穴、及びガイド板３の穴を緩く貫通して、これらの回転案内としている。端部では、ケースの底部２ｄにカシメ工程により固定され、また、フック６をカシメ工程により固定している。５ｂ、５ｃはそれぞれのカシメ工程によるヒサシ形状の部分である。フック６は、携帯電話機本体８の段部８ｂにカギ状の部分６ａを掛けて、ヒンジ装置を固定する。軸５の他端には、2段のツバ部５ａが形成され、板ばね１の軸方向規制と、フック形状部分を有するプラグ７が押込み固定出来るようにしている。携帯電話機本体のヒンジ装置挿入穴８ａは、ケースの大径部２ａ、小径部２ｂに合わせるように2段になっているが、さらに２ヶ所の凹部２ｃによって外周部に突出したキー形状部２ｅに合うようにキー溝形状部分が形成されていて、ケース２を回転止めして保持している。携帯電話機のフタ９にはケースの大径部２ａに合う円形挿入穴９ａが設けられており、さらに板ばねの肩部１ｄに合うように切り溝が形成されている。フタ９の回転に連動して、板ばねの肩部１ｄが押圧されて板ばね１が回動する。板ばねの平坦部１ｅは、図３にあるように、先端部（凸部１ｂ）から基部１ａに向かって次第に幅が広くなるよう略台形形状にしてある。先端部ではケースの小径部２ｂに位置することから幅は最小となり、ケースの大径部２ａに位置するところは幅をやや広げることが可能となる。さらにケース２から出た部分では、その制約がないので最大の板幅に設計することが出来る。このことにより、板ばね１は設定されたヒンジ装置のサイズの中では、最大の体積を有することが可能であり、従って、保有できる弾性ヒズミエネルギーが大きく、バネ力を十分高くすることが出来る。また、次第に幅が広がる形状であるために、バネ常数（バネ力／たわみ量）が低くなり、板ばね１の初期たわみ量を大きくすることが出来るので、折り曲げ工程に於けるバラツキ許容量が増やせる。また、次に述べるヒンジ作動に於ける板ばね１の繰り返しの最大、最小たわみに対しても両者のバネ力の変化が小さいので、回転トルク値が安定する。フタ９が開閉安定位置にあるときは、板ばねの凸部１ｂがケースの凹部２ｃに落ち込んでいて、フタ９を開閉動作させると連動して板ばね１が回転し、凸部１ｂが凹部２ｃを乗り上げていく。この力は、フタ９を開閉安定位置に保持する力でもある。凸部１ｂがケースの小径部２ｂに位置すると、その摩擦力により板ばね１、フタ９の回動が制動されるようになり、フタ９が開閉操作中に自由に回転したり、がたついたりしない。

図５乃至図７は、本発明の第二実施形態にかかる折畳み携帯電話機用のヒンジ装置のそれぞれ組立て断面図、B-B矢視図、板ばね斜視図である。略コの字状に折り曲げられた板ばね１１は、中央の基部１１ａ対して、ほぼ上下対称形をなし、それぞれの先端部に凸部１１ｂが設けられている。円筒状のケース１２には、大径部１２ａ、２ヶ所の凹部１２ｃを有する小径部１２ｂが設けられている。凹部１２ｃは外径方向に押し出されていて、外側は丁度大径部１２ａの外径と一致している。板ばねの凸部１１ｂは、軸方向でケースの小径部１２ｂ、或いは凹部１２ｃに位置する。ケース底部１２ｄの中心部に突起１２ｅが形成されており、板ばね１１の一方の先端部に形成されたU字状のガイド溝１１ｆに緩く係合していて、板ばね１１が回動する時に、先端部の回動中心を安定化させる。携帯電話機本体１８のヒンジ装置挿入穴１８ａは、ケースの大径部１２ａ、小径部１２ｂに合わせるように2段になっているが、さらに２ヶ所の凹部１２ｃによって外周部に突出したキー形状部に合うようにキー溝形状部分１８ｃが形成されていて、ケース１２を回転止めして保持している。携帯電話機のフタ１９にはケースの大径部１２ａに合う円形挿入穴１９ａが設けられており、さらに板ばねの張出し部１１ｄに合うように切り溝１９ｂが形成されている。フタ１９の回転に連動して、板ばねの張出し部１１ｄが押圧されて板ばね１１が回動する。板ばねの平坦部１１ｅは、図７にあるように、先端部（凸部１１ｂ）から基部１１ａに向かって次第に幅が広くなるよう略台形形状にしてある。先端部ではケースの小径部１２ｂに位置することから幅は最小となり、ケースの大径部１２ａに位置するところは幅をやや広げることが可能となる。さらにケース２から出た部分では、その制約がないので最大の板幅に出来る。板ばねの切欠き１１ｇはケースの開口外周部にある絞り部１２ｆに合うようにしてある。ケース１２に板ばね１１を挿入した後に、ケース１２の開口縁部を絞り込み、板ばね１１が抜けないようにする。ねじ１７は、携帯電話機のフタ１９にねじ込み固定され、ヒンジ装置を封止する。フタ１９を開閉動作させると、板ばねの張出し部１１ｄが押圧されて板ばね１１が回動する。フタ１９の開閉操作につれて、板ばねの凸部１１ｂがケース凹部１２ｃを乗り上げたり、小径部１２ｂを摺動したりすることにより、適切なトルクが発生する状況は、第一実施例のそれと同一である。

図８乃至図１１は、本発明の第三実施形態にかかる折畳み携帯電話機用のヒンジ装置のそれぞれ組立て断面図、C-C断面図、D-D断面図、板ばね斜視図である。ヘアーピン状に折り曲げられた板ばね２１は、図８にあるように上下対称に2個使用され、それぞれ板ばねの折り曲げ中央の基部２１ａ対して、外周方向には台形平面部２１ｆと先端に曲げ凸部２１ｂが、内側にはほぼ同形状の台形平坦部２１ｈが設けられている。円筒状のケース２２には、大径部２２ａ、２ヶ所の凹部２２ｃを有する小径部２２ｂが設けられている。凹部２２ｃは外径方向に押し出されていて、外側は丁度大径部２２ａの外径と一致している。板ばねの曲げ凸部２１ｂは、軸方向でケースの小径部２２ｂ、或いは凹部２２ｃに位置する。２５はプラスチック製の軸で、板ばね２１の平面形状にほぼ同一の掘り込み部２５ｃが形成され、緩く板ばね２１を収納している。ケース２２方向の底部２２ｄ付近では、２ヶ所の凹部２２ｃによって外周部に突出したキー形状部２２ｅに合うようにキー溝形状部分が形成されたカバー２４が、軸のフック部２５ｂでケース２２に固定されている。さらに、カバー２４の外周には2個のキー状突起２４ａがあり、携帯電話機本体２８のヒンジ装置取り付け穴２８ａの２ヶ所のキー溝形状部２８ａに係合して、カバー２４を介してケース２２が回転しないように保持されている。軸２５の他端には、携帯電話機のフタ２９のヒンジ取り付け穴２９ａにある段部２９ｂにカギ状の部分２５ａを掛けて、ヒンジ装置を固定する。板ばねの基部２１ａ辺りの軸２５中央部には、２つのキー溝状の凹部２５ｄが形成されていて、携帯電話機のフタ２９のヒンジ取り付け穴２９ａにあるキー状突起部と係合している。フタ２９の開閉動作に連動して軸２５が回転し、掘り込み部２５ｃでガイドされながら、板ばね２１が回動する。板ばねの平坦部２１ｅは、図１１にあるように、先端部（凸部２１ｂ）から基部２１ａに向かって次第に幅が広くなるよう略台形形状にしてある。先端部ではケースの小径部２２ｂに位置することから幅は最小となり、ケースの大径部２２ａに位置するところは幅をやや広げることが可能となる。さらにケース２２から出た部分では、その制約がないので最大の板幅に出来る。フタ２９の開閉操作につれて、板ばねの曲げ凸部２１ｂがケース凹部２２ｃを乗り上げたり、小径部２２ｂを摺動したりすることにより、適切なトルクが発生する状況は、第一実施例、第二実施例のそれと同一である。

本発明の第一実施形態にかかる折畳み携帯電話機用のヒンジ装置のそれぞれ組立て断面図である。図１のA-A断面図である。図１における板ばねの斜視図である。図１におけるケースの斜視図である。本発明の第二実施形態にかかる折畳み携帯電話機用のヒンジ装置のそれぞれ組立て断面図である。図５におけるB-B矢視図である。図５における板ばねの斜視図である。本発明の第三実施形態にかかる折畳み携帯電話機用のヒンジ装置のそれぞれ組立て断面図である。図８におけるC-C断面図である。図８におけるD-D断面図である。図８における板ばねの斜視図である。従来のヒンジ構造である。従来のヒンジ構造である。

符号の説明

１、１１、２１板ばね
１ｂ、１１ｂ、２１ｂ凸部
２、１２、２２ケース
２ａ、１２ａ、２２ａ大径部
２ｂ、１２ｂ、２２ｂ小径部
２ｃ、１２ｃ、２２ｃ凹部

Claims

機器本体とフタを回転開閉自在に連結するヒンジ装置に於いて、機器本体もしくはフタの一方に対して直接或いは間接的に回転が規制される回転係止手段を有し、内周部が略円形状をなし、一部に凹部を形成したケースと、先端部には前記ケースの内周部を押圧、且つ摺動し、さらに前記凹部に係合する凸部を形成し、軸線が前記ケースの軸心方向に一致して前記ケースの外部へ伸びた他端には前記機器本体もしくはフタの他方に対して直接或いは間接的に回転が規制される回転係止手段を有し、弾性体材質で作られた板ばね、とから構成され、前記フタの回転作動に伴って回動する前記板ばねの凸部が、前記ケースの内周円形部を摺動する際に生ずる摩擦力や、前記ケースの凹部に係合している状態で発生する乗り上げ作用力等によって、前記フタの開閉操作に対して適当なトルクが付与されるようにしたことを特徴とするヒンジ装置。
機器本体とフタを回転開閉自在に連結するヒンジ装置に於いて、機器本体もしくはフタの一方に対して直接或いは間接的に回転が規制される回転係止手段を有し、大径部と小径部の二段の円筒形状部を形成し、該小径部の一部には凹部を形成したケースと、先端部には前記ケースの内周部を押圧、且つ摺動し、さらに前記凹部に係合する凸部を形成し、軸線が前記ケースの軸心方向に一致して前記ケースの外部へ伸びた他端には前記機器本体もしくはフタの他方に対して直接或いは間接的に回転が規制される回転係止手段を有し、軸線方向に前記ケースの小径部に位置する部分は狭く、前記大径部に位置する部分は広く、ケースの外部に位置する部分はさらに広い板幅とし、弾性体材質で作られた板ばね、とから構成され、前記フタの回転作動に伴って回動する前記板ばねの凸部が、前記ケースの内周円形部を摺動する際に生ずる摩擦力や、前記ケースの凹部に係合している状態で発生する乗り上げ作用力等によって、前記フタの開閉操作に対して適当なトルクが付与されるようにしたことを特徴とするヒンジ装置。