JP2006017313A - 複数のトルク発生部を有する１軸ヒンジ装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 耐久性、小型化、軽量化が可能な１軸ヒンジ部品を提供する。
【解決手段】 １つのシャフト１と、シャフト１に嵌合し軸線方向に移動可能で且つシャフト１を中心として回動可能な回転カム３と、シャフト１に嵌合し軸線方向に移動可能であるが相対回動不能な固定カム４と、シャフト１と同軸に配置され回転カム３の側面と固定カム４の側面とを当接させる弾性材５を備えた１軸ヒンジにおいて、２箇所以上の側面で回転カム３と固定カム４とが当接するように回転カム３及び固定カム４を１つのシャフト１に同軸に配置した。
【選択図】 図１

Description

本発明は、携帯電話、ノ−ト型パソコン、電子手帳、ＤＶＤモニタ−等の小型電子機器の折り畳み部に使用される１軸型ヒンジ部品に関する。

これまでの１軸型ヒンジは、樹脂もしくは金属製カムと巻きばねもしくは皿ばねを１セットとして組み立て、２組のカムを圧接した状態で回転摩擦トルクを発生させていたものが殆どである（例えば、特許文献１及び特許文献２）。

近年、操作性や回転時のフィーリングを重要視することから、ヒンジ部品には高精度なトルク値管理や数十万回にも及ぶ耐久性維持、小型軽量化、コストダウンが強く求められている。

従来製品では、回転摩擦トルク発生を、１対の固定カムと回転カムの圧接のみにより発生させているため、小型で軽量化の要求を満たし、かつ従来より大きな回転トルクを発生させるためには、ばねの反発力を増大させることが一般的であった。

しかし小型化の要求により微小化されたカム部分には、その微小面積で従来以上の高い面圧を受けなければならないことから、勢い耐磨耗性の良い材質でありかつ寸法精度の高い部品が必要となる。

従って従来のヒンジ部品中に耐磨耗性や寸法のばらつきが生じると、トルク値がばらついたり、カム部の経時変化（摩耗損傷）も顕著に表れ、トルク値の低下や故障を生じるという欠点があった。
特開平１０−３１１３２７ 特開２０００−２２７９０

本発明が解決しようとする課題は、より小型化、軽量化の要求される携帯電話やノ−ト型パソコンにおいて、高耐久性、小型化、軽量化が可能な１軸ヒンジ部品を提供することである。

請求項１に記載の発明は、１つのシャフトと、該シャフトに嵌合し該シャフトの軸線方向に移動可能で且つ該シャフトの軸線を中心として該シャフトに対し回動可能な回転カムと、前記シャフトに嵌合し前記の軸線方向に移動可能であるが前記シャフトに対し相対回動不能な固定カムと、前記シャフトと同軸に配置され前記回転カムの側面と固定カムの側面とを当接させる弾性材を備えた１軸ヒンジにおいて、回転カムと固定カムの当接面を１つのシャフトに２箇所以上設けたことを特徴とする複数のトルク発生部を有する１軸ヒンジ装置に係るもので、弾性材の弱い反発力によって高い回動摺動トルクが得られる。

請求項２に記載の発明は、弾性材の両端に当接するように複数の回転カム及び固定カムを前記シャフトと同軸に配置したことを特徴とする請求項１に記載の複数のトルク発生部を有する１軸ヒンジ装置に係るもので、弾性材の両端でバランスの良い摩擦力が発生し、回転カム及び固定カムは偏摩耗せず耐久性が向上する。

請求項３に記載の発明は、弾性材の片端部を回転カム又は固定カムの当接面の反対面と当接させるように、複数の回転カム及び固定カムを前記シャフトと同軸に配置したことを特徴とする請求項１に記載の複数のトルク発生部を有する１軸ヒンジ装置に係るもので、１つの回転カム若しくは固定カムの両側面を当接面とすることにより、部品点数を減少してコスト低減を図ることが可能になる。

請求項４に記載の発明は、請求項２及び請求項３のそれぞれの発明を組み合わせ、前記シャフトと同軸に配置したことを特徴とする請求項１に記載の複数のトルク発生部を有する１軸ヒンジ装置に係るもので、弾性材の両端でバランスの良い摩擦力を発生させ同時に部品点数を減少してコスト低減を図る等多彩な組み合わせが可能になる。

請求項５に記載の発明は、回転カム及び固定カムの当接面にトルクが回転角度で変化するための凹凸部および平坦面を有することを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載の複数のトルク発生部を有する１軸ヒンジ装置に係るもので、凸部若しくは凹部の組み合わせにより、枢着部品を所定の回動角度で安定に保持したり、所定の角度範囲において所定の角度に向かって引き寄せる力を発生するクリック感を生じさせ、平面の当接面によりどのような回動角度でも偏荷重を起こさず弾性材の安定した付勢力が得られる。

請求項６に記載の発明は、回転カム若しくは固定カムのいずれか一方又は互いの当接面に、回転角度によらず一定のトルクを発生させるための平坦面を形成したことを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載の複数のトルク発生部を有する１軸ヒンジ装置に係るもので、任意の角度でシャフトを停止させることが可能になる。

請求項７に記載の発明は、当接面が回転カム又は固定カムの片側側面又は両側面に形成されたことを特徴とする請求項１乃至６に記載の複数のトルク発生部を有する１軸ヒンジ装置に係るもので、任意の角度でシャフトを停止させることが可能であり、回転カム若しくは固定カムの両側に当接面を設けることによりバランスの良い摩擦力を発生させることにより、偏摩耗を防止しかつ安定した回転トルクが得られる。

請求項８に記載の発明は、回転カム若しくは固定カム及び／又はシャフトのいずれか一方に固着するブラケットと、固定カム及び／又はシャフト、若しくは回転カムのいずれか一方に固着する他のブラケットとを備え、前者のブラケットと後者のブラケットとをそれぞれ枢着部品に固定することを特徴とする請求項１乃至７に記載の複数のトルク発生部を有する１軸ヒンジ装置に係るものでカム及びブラケットを介して枢着部品を任意の回動角度に保持することができる。

請求項９に記載の発明は、シャフトの両端辺部に相手枢着部品との接合部材を係合することを特徴とする請求項１乃至７のいずれかに記載の複数のトルク発生部を有する１軸ヒンジ装置に係るものである。フランジをシャフトの片側にのみ有する場合は１軸ヒンジ装置を回転軸端部付近に設置するのには便利であったが、シャフトの両端辺部にフランジを有する本発明の場合は回転軸のほぼ中央に設置することができ便利であり、安定した動作を確保することができる。

請求項１ないし請求項９の発明は、いずれも弾性材の弱い反発力によって高い回転摺動トルクが得られる効果がある。請求項２の発明は、弾性材の両端でバランスの良い摩擦力が発生し、回転カム及び固定カムは偏摩耗せず耐久性が向上する効果がある。

請求項３の発明は、１つの回転カム若しくは固定カムの両側面を当接面とすることにより、部品点数を減少してコスト低減できる効果がある。請求項４の発明は、弾性材の両端でバランスの良い摩擦力を発生させ、同時に部品点数を減少してコスト低減できる効果がある。

請求項５の発明は、所定の角度範囲において所定の角度に向かって引き寄せる力を発生するクリック感を生じさせ、又、平坦部では一定のトルクを生じさせる。他面の平面によりどのような回動角度でも偏荷重を起こさず弾性材の安定した付勢力が得られる効果がある。請求項６の発明は、任意の角度でシャフトを停止させることができる効果がある。

請求項７の発明は、任意の角度でシャフトを停止させることが可能であり、回転カム若しくは固定カムの他側を平面にすることにより、弾性体との密着が安定するため、どのような回転角度においても偏荷重を起こさず弾性材の安定した付勢力が得られる効果がある。

請求項８の発明は、接合板を介して枢着部品を任意の回動角度に保持することができる効果がある。請求項９の発明は、両端辺部にフランジを固着することにより回転軸のほぼ中央に設置することができ安定した動作を確保するという効果がある。

以下、本発明の実施の形態を、図に基づいて説明する。図１は請求項１の発明の実施の形態の正面図、図２は図１の分解斜視図であって、シャフト１の右端には抜け止め用のフランジが形成され、左端近くには固定用のスプリングピン７を差し込むピン穴が穿設されており、接合部材６をシャフトの左端に嵌め、スプリングピン７をピン穴を介して挿入し、接合部材６をシャフト１に固定するようになっている。シャフト１の外径形状は一部が軸と平行にカットされた小判状である。本発明に使用されるシャフト１の断面形状として小判状型を例に示したが、断面形状は四角、楕円等でも良く、また端部の固定についてはフランジやピン止めに変わりＥリング、カシメ等を利用しても良い。又、シャフトの加工方法としては樹脂成形、ダイキャスト、切削、冷間プレス等が採用でき、その材質は樹脂、金属などヒンジ特性によって適宜選択することができる。

２は潤滑性の高い樹脂スペ−サ、３は中央側の面に凹み部を有し外側の面が平面であってシャフトに貫通しかつ回転可能な穴を有する回転カム、４は外側の面に凸部を有し他面が平面であってシャフト１に貫通しかつシャフト１断面の小判状外径に嵌合するため軸に沿った摺動は可能だがシャフトと共に回転する固定カム、５は回転および固定カムに圧接力を与え回転摩擦トルクを発生させる弾性材としての巻きばね、６は接合部材、７は接合部材６をシャフト１に固定する為のスプリングピン、８は止め板である。

接合部材６はスプリングピン７によりシャフト１に固定され、フランジ６の外周には相手部品との周り止め機構を有した凹凸部が施されている。従って図２に示すように本実施の形態に係るヒンジ装置は、組み立ての最終工程としてスプリングピン７をフランジ６及びシャフト１に設けられた穴に打ち込むことにより完成させる。

図１は、凹部を有する回転カム３と、この凹部に嵌り込む凸部を有する固定カム４とが巻きばね５により圧接力を与えられて回転摩擦トルクを発生するようになっていて、巻きばね５の両端において１つのシャフト１に２組の回転カム３と固定カム４とを貫通してセットした状態を示している。尚、回転カム３と固定カム４の組み合わせ位置は逆であっても良い。この場合、巻きばね５は回転カムの反当接面側に圧接することとなる。回転カム３及び固定カム４は、金属、樹脂、セラミックスなど耐摩耗性に優れた材質を選択して使用する。

そして図１は回転カム３と固定カム４との凸凹が一致し、巻きばね５が伸展した係合（クリック）状態であり、かかる係合状態が回転角１８０°毎に発生する機構を示している。シャフトが更に回転すると係合状態は消失し、固定カム４の突起部と回転カム３の平坦な摺動面が圧接状態で一定の回転摩擦トルクを発生する状態に移る。例えば電子機器等で使用される状態でいえば、モニター側の蓋の開閉によるシャフトの回転により蓋の傾斜角度を任意のあらゆる角度で停止させることが出来るいわゆるフリーストップ状態が実現される。

図３は請求項１の発明の実施の形態の他の例の正面図である。回転カム３の外形と略同一の内径を有する図４に示す接合筒９により回転カム３同士を連結し、筒内部にカム等の部品を囲むことも可能である。接合筒９により相手部品への本装置の装着が簡単になると同時に異物の進入を防止することができる。

図５は請求項２の発明の実施の形態の正面図であって、巻きばね５の両端に固定カム４を配置して固定カム４にそれぞれ回転カム３を組み合わせたものを複数組（図５では２組）１つのシャフト１に貫通してセットした構造を有する一軸ヒンジ装置である。隣接する回転カム３同士は固定カム４の当接面３−８により圧接力が与えられ、相対回動により回転摩擦トルクが発生するようにしたものである。尚、回転カム３と固定カム４の組合せ位置は逆であっても良い。

図６は請求項３の発明の実施の形態の一例の正面図であって、２個の回転カム３を当接面３−８で当接するようにして２個の固定カム４と組み合わせ、１つのシャフト１に貫通してシャフト１の両端側から巻きばね５で圧接力を与えるようにしたものである。

図７は図７の分解斜視図であって、前述した図１、図２と同一部分には同一符号を付してあり、３−１は円盤の両側面に凹み部面を有しシャフト１に回転可能に貫通させる穴を穿設した回転カム、９は回転カム３−１の外周を囲むように嵌合する内径を有し、シャフト１の右端にある抜け止め用のフランジに係合する接合筒である。

図９は、請求項２と請求項３の発明をシャフト１の軸上に組合せた発明の実施の形態のさらに他の例の正面図であって、図６の実施の形態の右側の巻きばね５の右端に、さらに固定カム４と回転カム３とを組み合わせてセットしたものである。

図１０は、請求項２と請求項３の発明をシャフト１の軸上に組合せた発明の実施の形態のさらに他の例の正面図であって、両側面に２箇所の凹部を有する回転カム３−１の両側に、２箇所の凸部を有する固定カム４を当接して２箇所のトルク発生部を形成し、さらに右側面が平面で左側面に２箇所の凹部を有する回転カム３−２に凸部を有する固定カム４を組み合わせて右側の巻きばね５の右端に位置するように１つのシャフト１を貫通して都合３組のトルク発生部を形成し、回転カム３−１と回転カム３−２との外周を囲む接合筒９を設けたもので、２個の回転カム３−１、３−２、３個の固定カム４、２個の巻きばね５で３組のトルク発生部を形成しているため、従来装置と比べると、耐久性、トルク値の安定が大幅に改善された１軸ヒンジ装置となる。

図１１は請求項５の発明の実施の形態の一例を示すもので、（ａ）は固定カム４の平面図、正面図及び右側面図で、角度θ₁で凸部４−２の盛り上がりが始まり、角度θ₂が頂部である。平坦部は４−５である。そして反対側の面は平面４−３になっていて、巻きばね５（図１乃至図１０参照）との密着が安定するため、どのような回転角度においても偏荷重を起こさず安定した付勢力が得られる。（ｂ）はそれと相対する回転カム３の平面図、正面図及び右側面図を示す。

図１２は請求項５の発明の実施の形態の他の例を示すもので、固定カム４の凸部４−２を丸形にしたものである。（ｂ）はそれと相対する回転カム３を示す。

図１３は請求項５の発明の実施の形態のさらに他の例を示すもので、固定カム４にグリース等の潤滑剤を溜める穴４−４を設けて圧接する回転カム３との潤滑を安定させる事ができる。

図１４は請求項５の発明の実施の形態のさらに他の例を示すもので、固定カム４にグリース等の潤滑剤を溜める穴４−４を設けてカム相互の潤滑を安定させ、固定カム４の外周に突起部４−６を設けたものである。

図１５は請求項６の発明の実施の形態の一例を示す斜視図であって、回転カム３の中心には丸穴３−６を穿設して、その周囲に半円筒状の凸部３−７を形成し、固定カム４の中心には小判形の穴を穿設して、その周囲には半円環状の凹部４−７を形成し、円筒状の凸部３−７と円環状の凹部４−７とが嵌合して摺動面を構成するようにしたものである。尚、上記とは逆に回転カム３に半円環状の凹部を形成し、固定カムに半円筒状の凸部を形成しても良い。

図１６は請求項６の発明の実施の形態の他の例の斜視図であって、図１５と同一部分には同一符号を付してあり、回転カム３の外周部には角度θ８の大きさで突起部３−９を突設し、固定カム４の外周部には角度θ７の大きさで突起部４−８を突設し、回転カム３は３６０°−（θ７＋θ８）の範囲で回動制限域を設けたものである。

図１７は請求項６の発明の実施の形態のさらに他の例の斜視図であって、図１５と同一部分には同一符号を付してあり、回転カム３の外周部両側を平行にカットしたもので、回転カム３のカット面間の寸法をＬ1、固定カム４の外径をＬ2とすると、Ｌ1＞Ｌ2である必要がある。

図１８は請求項６の発明の実施の形態のさらに他の例の斜視図であって、図１７と同一部分には同一符号を付してあり、回転カム３には円錐台状の凸部３−１０を設けたものである。

図１９、図２０は請求項７の発明の実施の形態の斜視図であって、図１９は回転カム３若しくは固定カム４の両側面の直径上に、凹部３−３若しくは凹部４−１を形成したもの、図２０は回転カム３若しくは固定カム４の両面の直径上に、凸部３−４若しくは凸部４−２を形成したものである。

図２１は請求項８の発明の実施の形態の一例の正面図、図２２は請求項８の発明の実施の形態の他の例の正面図であって、図７、図１０と同一部分には同一符号を付してあり、回転カム３−１若しくは回転カム３−１、３−２に固定用穴１０−１が穿設されているブラケット１０を固定し、シャフト１には固定用穴１１−１が穿設されているブラケット１１を固定したもので、ブラケット１０、１１を電子機器の折り畳み部などの枢着部品に個別に固定することにより、枢着部品を所定の角度でクリック感を持って静止させることができる。

図２３は請求項９による発明の実施例である。接合筒９の内部は図示されていないが構造は図３の接合筒の内部と同じである。接合部材６はシャフトの両端辺部においてスプリングピン７によって固定されている。また接合部材６の外周部は図示されない電子機器の折り畳み部等の枢着部品にそれぞれ挿入され嵌合する。

請求項１の発明の実施の形態の正面図である。 図１の分解斜視図である。 請求項１の発明の実施の形態の一例の正面内部透視図である。 図３の接合筒を示し、（ａ）は左側面図、（ｂ）は正面図である。 請求項２の発明の実施の形態の正面図である。 請求項３の発明の実施の形態の一例の正面図である。 請求項３の発明の実施の形態の他の例の正面図である。 図７の分解斜視図である。 請求項４の発明の実施の形態のさらに他の例の正面図である。 請求項４の発明の実施の形態のさらに他の例の正面図である。 請求項５の発明に使用する一対のカムの形態の一例を示し、（ａ）は固定カム、（ｂ）は回転カムである。 請求項５の発明に使用する一対のカムの形態の他の例を示し、（ａ）は固定カム、（ｂ）は回転カムである。 請求項５の発明に使用する回転カムの形態のさらに他の例を示し、（ａ）は平面図、（ｂ）は正面図、（ｃ）は右側面図である。 請求項５の発明に使用する回転カムの形態のさらに他の例を示し、（ａ）は平面図、（ｂ）は正面図、（ｃ）は右側面図である。 請求項６の発明に使用する一対のカムの形態の一例の斜視図である。 請求項６の発明に使用する一対のカムの形態の他の例の斜視図である。 請求項６の発明に使用する一対のカムの形態のさらに他の例の斜視図である。 請求項６の発明に使用する一対の形態のさらに他の例の斜視図である。 請求項７の発明に使用する回転カム若しくは固定カムの形態の斜視図である。 請求項７の発明に使用する回転カム若しくは固定カムの形態の斜視図である。 請求項８の発明の実施の形態の一例の正面図である。 請求項８の発明の実施の形態の他の例の正面図である。 請求項９の発明の実施の形態の一例の正面図である。

符号の説明

１ シャフト
３ 回転カム
３−３ 凹部
３−４ 凸部
３−５ 平面
３−８ 当接面
４ 固定カム
４−１ 凹部
４−２ 凸部
４−３ 平面
４−４ 溜める穴
４−５ 平坦部
４−６ 突起部
５ 弾性材（巻きばね）
６ 接合部材
９ 接合筒
１０ ブラケット

Claims (9)

1. １つのシャフトと、該シャフトに嵌合し該シャフトの軸線方向に移動可能で且つ該シャフトの軸線を中心として該シャフトに対し回動可能な回転カムと、前記シャフトに嵌合し前記の軸線方向に移動可能であるが前記シャフトに対し相対回動不能な固定カムと、前記シャフトと同軸に配置され前記回転カムの側面と固定カムの側面とを当接させる弾性材を備えた１軸ヒンジにおいて、回転カムと固定カムの当接面を１つのシャフトに２箇所以上設けたことを特徴とする複数のトルク発生部を有する１軸ヒンジ装置。
2. 弾性材の両端に当接するように複数の回転カム及び固定カムを前記シャフトと同軸に配置したことを特徴とする請求項１に記載の複数のトルク発生部を有する１軸ヒンジ装置。
3. 弾性材の片端部を回転カム又は固定カムの当接面の反対面と当接させるように、複数の回転カム及び固定カムを前記シャフトと同軸に配置したことを特徴とする請求項１に記載の複数のトルク発生部を有する１軸ヒンジ装置。
4. 請求項２及び請求項３のそれぞれの発明を組み合わせ、前記シャフトと同軸に配置したことを特徴とする請求項１に記載の複数のトルク発生部を有する１軸ヒンジ装置。
5. 回転カム及び固定カムの当接面にトルクが回転角度で変化するための凹凸部および平坦面を有することを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載の複数のトルク発生部を有する１軸ヒンジ装置。
6. 回転カム若しくは固定カムのいずれか一方又は互いの当接面に、回転角度によらず一定のトルクを発生させるための平坦面を形成したことを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載の複数のトルク発生部を有する１軸ヒンジ装置。
7. 当接面が回転カム又は固定カムの片側側面又は両側面に形成されたことを特徴とする請求項１乃至６に記載の複数のトルク発生部を有する１軸ヒンジ装置。
8. 回転カム若しくは固定カム及び／又はシャフトのいずれか一方に固着するブラケットと、固定カム及び／又はシャフト、若しくは回転カムのいずれか一方に固着する他のブラケットとを備え、前者のブラケットと後者のブラケットとをそれぞれ枢着部品に固定することを特徴とする請求項１乃至７に記載の複数のトルク発生部を有する１軸ヒンジ装置。
9. シャフトの両端辺部に相手枢着部品との接合部材を係合することを特徴とする請求項１乃至７のいずれかに記載の複数のトルク発生部を有する１軸ヒンジ装置。
   
   

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