JP2005140152A - ヒンジ - Google Patents

Abstract

【課題】 カム部分の面圧力を軽減させると共に，動トルクを発生させる摩擦抵抗を大きくすることができ，かつ，優れた耐久性と強度を備えたヒンジを提供する。また，可動部分の固定部分への引き込みの有無の設定と，可動範囲の内で動摩擦トルクの設定を所望のままにできるヒンジを提供する。
【解決手段】 ベース８に設けたシャフト７に摩擦板５を自由回転はしないように挿入し，アーム６を前記摩擦板５と当接させてシャフト７に回動自在に挿入し，シャフト７に自由回転はしないように挿入した摩擦増加板５ａを介してカム凹部品４及びカム凸部品３をシャフト７に挿入すると共にカム凹部品４若しくはカム凸部品３のいずれか一方をシャフト７と自由回動はしないように取付け，前記カム凸部品３をカム凹部品４方向に付勢するバネ材２をシャフト７に回動自在に挿入し，これらの部材の抜け止めを防止する部材１を取り付ける。
【選択図】 図１

Description

本発明は，主としてパーソナルコンピュータのディスプレイ部と本体とを回動自在に接続するのに使用するヒンジに関する。

従来，いわゆるブックタイプのパーソナルコンピュータにおいては，ディスプレイ部と本体とをヒンジで１８０度開閉自在に接続している。

このヒンジは，不使用時にディスプレイ部と本体とのロックが解除されたときに，ディスプレイ部が自重で本体部から離れてしまうことがないように，ディスプレイ部が本体とある程度の角度になるとディスプレイ部を本体の方向に引き込むように設計されている。この引き込みの力を得るための一般的な方法は，ヒンジに，カムの凸部を形成したカム凸部品と，カムの凹部を形成したとから成るカム凹部品を設けてこれらをバネで付勢し，回動したカム凸部品の凸部がカム凹部品の凹部に滑り込む際に働く引き込み力を利用するものである。

かかるヒンジは，バネの付勢力に対してカムを安定的に作動させるため，カム凸部品の凸部とカム凹部品の凹部をそれぞれ２箇所，１８０度を配して設けてあり，しかも，カム凹部品の凹部の直前に摩擦抵抗を大きくする加工が困難なため，パーソナルコンピュータの使用時に，ディスプレイ部を本体から１８０度近く開いてしまうとディスプレイ部が本体と１８０度になる方向に引き込まれてしまい，ディスプレイ部が机上に倒れてしまう不都合があった。

そして，この種のヒンジは，ヒンジを本体に固定するベースと呼ばれる固定部と，ヒンジをディスプレイ部に取り付けるアームと呼ばれる回転部を除いて，外径が５〜１０ｍｍと小さく，パーソナルコンピュータの小型化に対応してさらなる小型化が求められている一方で数万回にわたるディスプレイ部の開閉に耐えうる耐久性と高い強度が求められている状況にある。そこで，カム部品への負荷がきわめて大きくなり，また，コストと加工性の関係からプラスチック製であるカム部品への微細な加工も難しく，このため，ディスプレイ部の回動過程におけるヒンジの動摩擦トルクを変動させることも困難であった。
特開２００２−３６４６

本発明は，このようにカムを介装したヒンジを改良し，カム部分の面圧力を軽減させると共に，動トルクを発生させる摩擦抵抗を大きくすることができ，かつ，優れた耐久性と強度を備えたヒンジの提供を目的とするものである。

また，本発明は，例えば，パーソナルコンピュータのディスプレイ部と本体の接続に使用した場合に，使用開始前のディスプレイ部を本体からおこす際の当初と，使用終了後のディスプレイ部を本体に重ねる際の最後にだけ引き込みが働き，ディスプレイ部が本体に対して１８０度近い角度になったときには引き込みが働かないというように，１８０度の可動範囲の内，始動側の一方向でのみ引き込みが働くヒンジの提供を目的とするものである。

さらに，本発明は，例えば，パーソナルコンピュータのディスプレイ部と本体の接続に使用した場合に，１８０度の可動範囲の内で動摩擦トルクを所望のままに変動させることのできるヒンジの提供を目的とするものである。

本発明は，引き込みを生じさせるカム部分と動トルクを発生させる摩擦部分とを独立させることにより高摩擦トルクを実現すると共にカム部分の面圧力を軽減させることにより，上記の目的を達成したものである。

そして，請求項１に記載の発明は，ヒンジをパーソナルコンピュータの本体１０等に固定するベース８に設けたシャフト７に摩擦板５を同期回転にするが自由回転はしないように挿入し，ディスプレイ部１１等を本体１０等に固定するアーム６を前記摩擦板５と当接させてシャフト７に回動自在に挿入し，シャフト７に同期回転にするが自由回転はしないように挿入した摩擦増加板５ａを介してカム凹部品４及びカム凸部品３をシャフト７に挿入すると共にカム凹部品４若しくはカム凸部品３のいずれか一方をシャフト７と同期回動可能ではあるが自由回動はしないように取付け，前記カム凸部品３をカム凹部品４方向に付勢するバネ材２をシャフト７に回動自在に挿入し，これらの部材の抜け止めを防止する部材１を取り付けたことを特徴とするものである。

また，請求項２に記載の発明は，ヒンジをパーソナルコンピュータの本体１０等に固定するベース８に設けたシャフト７に摩擦板５を同期回転にするが自由回転はしないように挿入し，ディスプレイ部１１等を本体１０等に固定するアーム６を前記摩擦板５と当接させてシャフト７に回動自在に挿入し，シャフト７に同期回転にするが自由回転はしないように摩擦増加板５ａを挿入し，該摩擦増加板５ａと当接して前記アーム６に固定される固定板１１をシャフト７に挿入し，前記摩擦増加板５ａと当接して摩擦増加板５ａをシャフト７に同期回転にするが自由回転はしないように挿入し，シャフト７に前記擦擦増加板５ａに当接してカム凹部品４を挿入し，このカム凹部品４に当接してカム凸部品３をシャフト７に挿入すると共に，カム凹部品４若しくはカム凸部品３のいずれか一方をシャフト７と同期回動可能ではあるが自由回動はしないようにし，前記カム凸部品３をカム凹部品４方向に付勢するバネ材２をシャフト７に回動自在に挿入し，これらの部材の抜け止めを防止する部材１を取り付けたことを特徴とするものである。

また，請求項３に記載の発明は，上記のいずれかのヒンジにおいて，上記カム凸部品３と上記カム凹部品４が，金属若しくはセラミックの粉状材料を焼結して形成されていることを特徴とするものである。

さらに，請求項４に記載の発明は，上記のいずれかのヒンジにおいて，カム凹部品４の凹部４ａ，４ｂのカム面を，凹部４ａ，４ｂの中心から正回動方向は比較的急な勾配とし，凹部４ａ，４ｂの中心から逆回動方向は比較的緩やかな勾配とし，さらに，カム凹部品４の凹部４ａ，４ｂの深さを正回動側を深く，逆回動側を浅く形成したことを特徴とするものである。

上記の構成により，請求項１に記載の発明によれば，カム部分の面圧力を軽減させることができると同時に，動トルクを発生させる摩擦抵抗を大きくすることができ，かつ，優れた耐久性と強度を備えたヒンジを提供することができる。

また，請求項２に記載の発明によれば，請求項１に記載の発明と比較して，カム部分の面圧力を増加させることなく，さらに動トルクを発生させる摩擦抵抗を大きくすることができ，かつ，優れた耐久性と強度において同等のヒンジを提供することができる。

従って，従来は，パーソナルコンピュータの本体１０等とディスプレイ部１１等との接続に，左右一対のヒンジを使用する必要があったが，請求項１に記載の発明，及び，請求項２に記載の発明によれば，１個のヒンジで接続することが可能となる。

また，請求項３に記載の発明によれば，さらに，１８０度の可動範囲の内，始動側の一方向でのみ引き込みが働くだけでなく，耐久性と強度に極めて優れたヒンジを提供することができる。

また，請求項４に記載の発明によれば，さらに，１８０度の可動範囲の内で動摩擦トルクを所望のままに変動させることのできるヒンジを提供することができる。

以下，図１，図３乃至図１１を参照して本発明の実施の一例を説明する。

図示の実施例は，図１に示した通り，ヒンジをパーソナルコンピュータの本体１０に固定するベース８に，軸端を残してほぼ４角柱状に切削加工したシャフト７の軸端を固定し，このシャフト７に，中心にシャフト７の断面形状に対応する長孔を形成した摩擦板５を挿入してシャフト７と同期回動可能ではあるが自由な回動はしないように取付け，ディスプレイ部１１を本体１０に取り付けるためのアーム６をその取付け部６ａに形成した丸孔により前記摩擦板５と当接させてシャフト７に対して回動自在に挿入し，次に，前記摩擦板５と同形の摩擦増加板５ａをアーム６と当接させてシャフト７に挿入してシャフト７と同期回動可能ではあるが自由な回動はしないように取付け，中心に丸孔を形成したカム凹部品４を前記摩擦増加板５ａと当接させてシャフト２に回動自在に挿入して前記アーム６に固定し，次に，中心にシャフト７の断面形状に対応する長孔を形成したカム凸部品３をシャフト７に挿入してカム凹部品４と当接すると共に，シャフト７と同期回動可能ではあるが自由な回動はしないように取付け，さらに，中心に丸孔を形成した適数個のバネ材２をシャフト７に回動自在に挿入して前記カム凹部品４及びカム凸部品３を弾圧させ，最後に，これらの部材の抜け止めを防止するためナット１をシャフト７先端のネジに螺合して取り付けたものである。

上記実施例のカム凸部品３及びカム凹部品４のカム面は，図３乃至図１１に示した通り，カム凸部品３においては１８０度の角度を配して４４度の角度で１対の凸部３ａ，凸部３ｂが形成してあり，カム凹部品４においては１８０度の角度を配して４０度の角度で１対の凹部４ａ，４ｂが形成してある。

他，図中符号１２は，カム凹部品４の背面に設けた油溝である。

上記例においては，パーソナルコンピュータの使用開始のため，ディスプレイ部１１を回動させると，アーム６がその取付け部６ａを中心としてディスプレイ部１１とともに回動する。その際，アーム６，及び，アーム６に固定されたカム凹部品４に当接している摩擦板５と摩擦増加板５ａは，シャフト７と同期回動可能ではあるが自由な回動はしないようにシャフト７に取付けられているとともにバネ材２によって付勢されているから，ディスプレイ部１１は，摩擦板５と摩擦増加板５ａとの摩擦に抗して回動することになる。このとき，摩擦増加板５ａは，アーム６とアーム６に固定されたカム凹部品４に当接しているので，バネ材２の付勢力とは関係なく摩擦抵抗を生じ，その分だけ摩擦抵抗を増大させるのでヒンジの動トルクを大きくすることができる。一方，カム凸部品３とカム凹部品４の面圧力は，バネ材２による付勢力によって定まり，これを超えることはないから，バネ材２による付勢力を増加させることなく動トルクを大きくすることができる。

そして，上記例においては，ディスプレイ部１１の始動時には，カム凸部品３の凸部３ａ，凸部３ｂがカム凹部品４の凹部４ａ，４ｂにあるが，ディスプレイ部１１が約４０度回動するまではカム凸部品３の凸部３ａ，凸部３ｂがカム凹部品４の凹部４ａ，４ｂの勾配上にあるので，バネ材２によっる付勢によってディスプレイ部１１に引き込みの力が働くのである。

尚，カム凸部品３とカム凹部品４についての詳細は，実施例３において説明する。

図２，図３乃至図１１を参照して本発明の別の実施例を説明する。

尚，図１の実施例に対応する部材，部品については同一符号を付する。

図示の実施例は，図２に示した通り，ヒンジをパーソナルコンピュータの本体１０に固定するベース８に，軸端を残してほぼ４角柱状に切削加工したシャフト７の軸端を固定し，このシャフト７に中心にシャフト７の断面形状に対応する長孔を形成した摩擦板５を挿入してシャフト７と同期回動可能ではあるが自由な回動はしないように取付け，ディスプレイ部１１を本体１０に取り付けるためのアーム６をその取付け部６ａに形成した丸孔により前記摩擦板５と当接させてシャフト７に対して回動自在に挿入し，次に，前記摩擦板５と同形の摩擦増加板５ａをアーム６と当接させてシャフト７に挿入してシャフト７と同期回動可能ではあるが自由な回動はしないように取付け，次に，前記摩擦増加板５と当接させて固定板９をシャフト２に挿入して前記アーム６に固定し，次に，前記摩擦増加板５ａと同形の摩擦増加板５ａを固定板９と当接させてシャフト７にシャフト７と同期回動可能ではあるが自由な回動はしないように取付け，中心に丸孔を形成したカム凹部品４（図７乃至図１１参照）を前記摩擦増加板５ａと当接させてシャフト７に回動自在に挿入して前記アーム６に固定し，次に，中心にシャフト７の断面形状に対応する長孔を形成したカム凸部品３（図３乃至図６参照）をシャフト７に挿入してカム凹部品４と当接すると共に，シャフト７と同期回動可能ではあるが自由な回動はしないように取付け，さらに，中心に丸孔を形成した適数個のバネ材２をシャフト２に回動自在に挿入して前記カム凹部品４及びカム凸部品３を弾圧させ，最後に，これらの部材の抜け止めを防止するためナット１をシャフト７先端のネジに螺合して取り付けたものである。

上記例においては，パーソナルコンピュータのディスプレイ部１１を回動させると，アーム６がその取付け部６ａを中心としてディスプレイ部１１とともに回動する。その際，アーム６，アーム６に固定されたカム凹部品４，及び，固定板９に当接している摩擦板５と摩擦増加板５ａ，５ａは，シャフト７と同期回動可能ではあるが自由な回動はしないようにシャフト７に取付けられているとともにバネ材２によって付勢されているから，ディスプレイ部１１は，摩擦板５と摩擦増加板５ａ，５ａとの摩擦に抗して回動することになる。このとき，摩擦増加板５ａ，５ａは，アーム６と，アーム６に固定された固定板９と，アーム６に固定されたカム凹部品４に当接しているので，バネ材２の付勢力とは関係なく摩擦抵抗を生じ，その分だけ摩擦抵抗を増大させるのでヒンジの動トルクを大きくすることができる。一方，カム凸部品３とカム凹部品４の面圧力は，バネ材２による付勢力によって定まり，これを超えることはないから，バネ材２による付勢力を増加させることなく，前記実施例１よりもさらに動トルクを大きくすることができる。

尚，上記例において，カム凸部品３とカム凹部品４の作用は，前記実施例１と同様であるので説明を省略する。

図３乃至図１４を参照して本発明の別の実施例を説明する。

図示の実施例は，上記した２つの実施例が用いているカム凸部品３とカム凹部品４とを金属の粉状材料を焼結して形成したものである。

カム凸部品３とカム凹部品４を金属若しくはセラミックの粉状材料の焼結体で形成するについて，極めて精密な寸法を得られ，かつ，高度の耐摩耗性が得られることから，例えば，特公昭６２−３３２８２号公報，特公昭６２−５４１６２号公報等に記載されたＭＩＭが最も望ましい。

図示の実施例は，図３乃至図１１に示し，前記した通り，カム凸部品３には，１８０度の角度を配して４４度の角度で１対の凸部３ａ，３ｂが形成してあり，カム凹部品４には，１８０度の角度を配して４０度の角度で１対の凹部４ａ，４ｂが形成してある。カム凹部品４の凹部４ａ，４ｂは同形状で，ディスプレイ部１１を本体１０から開くときの正回動におけるカム凸部品３の凸部３ａ，３ｂに対して移動する方向（図７の矢印Ｂ参照）を凹部４ａ，４ｂの中心を最深部として比較的急な上り勾配とし，ディスプレイ部１１を閉ざすときのディスプレイ部１１を開くときとは逆方向の回動，つまり，逆回動におけるカム凸部品３の凸部３ａ，３ｂに対して移動する方向（図８の矢印Ａ参照）をおおむね平坦に形成して最後のわずかな角度を上り勾配とし，さらに，カム凹部品４の凹部４ａ，４ｂの深さを正回動側を深く，逆回動側を浅く形成してある。そして，カム凸部品３の凸部３ａ，３ｂは，エッジ状に形状に形成してある。

このため，図１２に示したように，カム凹部品４がディスプレイ部１１とともに正回動した際，当初はカム凸部品３の凸部３ａ，３ｂがカム凹部品４の凹部４ａ，４ｂにあるため引き込みの力を受けるが，カム凸部品３の凸部３ａ，３ｂがカム凹部品４の凹部４ａ，４を外れるとほぼ同一の動トルクで回動することになり，やがて１８０度の正回動を終えるときには勾配が緩く，かつ，落差が小さいため，ディスプレイ部１１に対して引き込みの力はほとんどかからない。そして，パーソナルコンピュータの使用を終えてディスプレイ部１１を閉ざすためにディスプレイ部１１を回動した際は逆回動となり，凹部４ａ，４ｂは勾配が緩く，落差が小さいのでディスプレイ部１１に対して引き込みの力はほとんどかからず，やがて１８０度の逆回動を終えるときにも反対側の凹部４ｂ，４ａの勾配が緩く，落差が小さい側からカム凸部品３の凸部３ｂ，３ａが凹部４ｂ，４ａに入ってくることとなるので，ディスプレイ部１１に対して引き込みの力はほとんどかからない。

そして，カム凹部品４の凹部４ａ，４以外のカム面に適宜の勾配を付ければ，図１３及び図１４に示したように，ディスプレイ部１１の正回動中の動トルクと，逆回動中の動トルクを所望の値に設定することもできる。

本発明の１実施形態の分解斜視図である。 本発明の別の実施形態の分解斜視図である。 本発明の図１及び図２の実施形態におけるカム凸部品の正面図である。 本発明の図１及び図２の実施形態におけるカム凸部品の背面図である。 本発明の図１及び図２の実施形態におけるカム凸部品の側面図である。 本発明の図１及び図２の実施形態におけるカム凸部品の凸部の拡大図である。 本発明の図１及び図２の実施形態におけるカム凹部品の正面図である。 本発明の図１及び図２の実施形態におけるカム凹部品の背面図である。 本発明の図１及び図２の実施形態におけるカム凹部品の側面図である。 本発明の図１及び図２の実施形態におけるカム凹部品の凹部の拡大図である。 図１０の部分拡大図である。 １８０度の可動範囲で引き込み箇所を一カ所とした本発明の実施形態の説明図である。 引き込み箇所を一カ所とするとともに動摩擦トルクを開方向と閉方向で差をつけるようにした本発明の実施形態の説明図である。 引き込み箇所を一カ所とするとともに動摩擦トルクを開方向と閉方向の区間のなかで変動させた本発明の実施形態の説明図である。

符号の説明

１ ナット
２ バネ材
３ カム凸部品
３ａ カム凸部品の凸部
３ｂ カム凸部品の凸部
４ カム凹部品
４ａ カム凹部品の凹部
４ｂ カム凹部品の凹部
５ 摩擦板
５ａ 摩擦増加板
６ アーム
６ａ アームの取付け部
７ シャフト
８ ベース
９ 固定板
１０ パーソナルコンピュータの本体
１１ ディスプレイ部
１２ 油溝

Claims (4)

1. ヒンジをパーソナルコンピュータの本体１０等に固定するベース８に設けたシャフト７に摩擦板５を同期回転にするが自由回転はしないように挿入し，ディスプレイ部１１等を本体１０等に固定するアーム６を前記摩擦板５と当接させてシャフト７に回動自在に挿入し，シャフト７に同期回転にするが自由回転はしないように挿入した摩擦増加板５ａを介してカム凹部品４及びカム凸部品３をシャフト７に挿入すると共にカム凹部品４若しくはカム凸部品３のいずれか一方をシャフト７と同期回動可能ではあるが自由回動はしないように取付け，前記カム凸部品３をカム凹部品４方向に付勢するバネ材２をシャフト７に回動自在に挿入し，これらの部材の抜け止めを防止する部材１を取り付けたことを特徴とするヒンジ。
2. ヒンジをパーソナルコンピュータの本体１０等に固定するベース８に設けたシャフト７に摩擦板５を同期回転にするが自由回転はしないように挿入し，ディスプレイ部１１等を本体１０等に固定するアーム６を前記摩擦板５と当接させてシャフト７に回動自在に挿入し，シャフト７に同期回転にするが自由回転はしないように摩擦増加板５ａを挿入し，該摩擦増加板５ａと当接して前記アーム６に固定される固定板１１をシャフト７に挿入し，前記摩擦増加板５ａと当接して摩擦増加板５ａをシャフト７に同期回転にするが自由回転はしないように挿入し，シャフト７に前記擦擦増加板５ａに当接してカム凹部品４を挿入し，このカム凹部品４に当接してカム凸部品３をシャフト７に挿入すると共に，カム凹部品４若しくはカム凸部品３のいずれか一方をシャフト７と同期回動可能ではあるが自由回動はしないようにし，前記カム凸部品３をカム凹部品４方向に付勢するバネ材２をシャフト７に回動自在に挿入し，これらの部材の抜け止めを防止する部材１を取り付けたことを特徴とするヒンジ。
3. 上記カム凸部品と上記カム凹部品が，金属の粉状材料を焼結して形成されている請求項１又は請求項２に記載のヒンジ。
4. カム凹部品４の凹部４ａ，４ｂのカム面を，凹部４ａ，４ｂの中心から正回動方向は比較的急な勾配とし，凹部４ａ，４ｂの中心から逆回動方向は比較的緩やかな勾配とし，さらに，カム凹部品４の凹部４ａ，４ｂの深さを正回動側を深く，逆回動側を浅く形成してある請求項１乃至請求項３のいずれかに記載のヒンジ。