JP2006189135A - ヒンジ装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 外径を大きくしなくても大きなトルクを得られ、通常使用位置の蓋体、例えばディスプレイ装置の保持と、全閉および全開位置の保持とを共通の構造で実現しても高トルクが得られ、それにより部品点数の少ない安価なヒンジ装置であって、更に全閉（０度）位置では閉方向に自動的に閉じ、その位置を保持するが、全開（１８０度）位置付近でも使い勝手の良いヒンジ装置を提供する。
【解決手段】 一方の部材と他方の部材を開閉可能に連結するヒンジ装置であって、一方の部材に固定される固定ブラケットと、この固定ブラケットに回転可能に支承され他方の部材が固定して取付けられるシャフトと、略Ｕ字状をなす板ばねとより成る。
前記板ばねは、固定ブラケットに、略Ｕ字状をなす両側部が前記シャフトの外周面に押圧当接して装着されている。
【選択図】 図１

Description

この発明は、ノート型パソコン、携帯電話機などの小型のＯＡ機器、携帯端末機器および便座の蓋などの、本体と蓋体のような２つの部材を開閉可能に連結するヒンジ装置に関する。

ノート型パソコン、携帯電話機のような情報機器は、キーボードが例えば本体に、ディスプレイ装置が例えば蓋体に設けられ、ディスプレイ装置が設けられている蓋体は、見やすい角度に開閉、停止及び保持ができるようにヒンジ装置で連結されている。
従来のこのようなヒンジ装置は、ディスプレイ装置が固着された回転シャフトに軸受プレートを挟んで、軸受プレートとの間で摩擦力を生ずるワッシャー（摩擦板）が介在され、この摩擦力でディスプレイ装置を任意の位置で停止・保持するような、軸方向の摩擦力を利用するものが知られている（例えば、特許文献１参照）。
また、通常使用位置のディスプレイ装置の保持は、摩擦板と軸の摩擦力を利用し、全開及び全閉位置では同方向へ自動的に回動すると共に、その位置の保持にカムとばねとを組み合わせたヒンジ装置が知られている（例えば、特許文献２参照）。
実開平５−２１０８２号公報 特開平１１−３０３４９２号公報

しかしながら、従来の軸方向の摩擦力を利用するヒンジ装置では、大きなトルクを必要とする場合、摩擦板の接触面積を増大しなければならず必然的にその外径が大きくなる課題がある。これはより小型化が求められている情報機器のトレンドから外れ、到底認められるものではない。
また、従来の摩擦板と軸の摩擦力を利用すると共に、カムとばねとを組み合わせたヒンジ装置では、通常使用位置のディスプレイ装置の保持と、全閉及び全開位置の保持に別々の構造を設けているので、部品点数が多く構造も複雑となり、製造に手数がかかるし製造費も嵩みコスト高となる課題がある。さらに、この従来のヒンジ装置では、全閉（０度）、全開（１８０度）位置共に閉または開方向へ動いてしまうため、例えばノート型パソコンに用いる場合、全開位置付近での開方向の動き、保持は、非常に使い勝手が悪いものとなっている。

この発明は、このような課題を解決せんと提案されたものであり、その目的は、外径を大きくしなくても大きなトルクを得られ、通常使用位置のディスプレイ装置の保持と、全閉および全開位置の保持とを共通の構造で実現しても高トルクが得られ、それにより部品点数の少ない安価なヒンジ装置であって、更に全閉（０度）位置では閉方向に自動的に閉じ、その位置を保持するが、全開（１８０度）位置付近でも使い勝手の良いヒンジ装置の提供にある。

前記課題を解決するため、この発明のヒンジ装置は、一方の部材と他方の部材を開閉可能に連結するヒンジ装置であって、一方の部材に固定される固定ブラケットと、この固定ブラケットに回転可能に支承され他方の部材が固定して取付けられるシャフトと、略Ｕ字状をなす板ばねとより成り、
この板ばねは、固定ブラケットに、略Ｕ字状をなす両側部が前記シャフトの外周面に押圧当接して装着されていることを特徴とする。
これにより他方の部材（例えば、蓋体）はシャフトに固定して取付けられているので、他方の部材を開閉するとシャフトは回転する。この時、板ばねの略Ｕ字状をなす両側部がシャフトの外周面に押圧当接しているので、この当接部（接触部）の摩擦力によりトルクが発生する。このトルクＴは、シャフトの半径をｒ、板ばねのシャフトへの押圧力をＰ、摩擦係数をμとすると、
Ｔ＝２μｒＰとなる。
従って、このトルクＴにより他方の部材（例えば、蓋体に設けられたノート型パソコンのディスプレイ装置）を任意の角度位置に開閉・停止及び保持することができる。また、トルクＴの増減調整は、上記トルク式において押圧力Ｐを調整すればよい。例えば、蓋体などの他方の部材の重量が大きくなり、高トルクが必要の場合には、板ばねの板厚および／または板幅を大きくし、押圧力Ｐを大きくすればよい。従って、外径を増やすことなくトルクの増減対応も可能となる。

また、この発明のヒンジ装置は、前記シャフトの少なくとも板ばねの接触部が、非円形断面形状となっていることを特徴とする。
これにより上記シャフトのように断面円形であると発生するトルクは一定であるが、この発明の場合は、シャフトへの板ばねの接触位置によって発生するトルクが変化する。従って、シャフトの非円形断面形状を変化させることによって、開閉する部材への角度位置に対応した必要トルクを発生させることが可能となり、より操作性も向上できる。

また、この発明のヒンジ装置の板ばねは、略Ｕ字状をなす両側部がシャフトの外周面に線接触して押圧当接することを特徴とする。
これにより板ばねのシャフトへの接触が均一になり、安定したトルクを得ることができる。板ばねのシャフトへの接触は、必ずしも線接触でなくてもよいが、例えば、面接触だと接触にバラツキが生じ、均一で、安定したトルクを得るのが困難となることがあるので、線接触であることが好ましい。

また、この発明のヒンジ装置は、板ばねの略Ｕ字状をなす両側部又は片側部が、複数箇所で線接触する形状となっていることを特徴とする。
これにより板ばねのシャフトへの接触箇所が複数になるため、押圧力Ｐが分散し、耐久性が向上する。

また、この発明のヒンジ装置のシャフトには、板ばねの接触部が落ち込む切欠部が設けられていることを特徴とする。
これにより板ばねの略Ｕ字状をなす両側部はシャフトの外周面に押圧当接しているので、シャフトが回転して板ばねの片側部がシャフトの切欠部に位置すると、この板ばねの片側部はシャフトの切欠部に落ち込むので、シャフトと板ばねの略Ｕ字状をなす両側部との接触部で発生するトルクが、変化する。いわゆるクリック感を生ずる。また、板ばねがシャフトの切欠部に落ち込む力により自動的に回動すると共に、その位置を保持することができる。従って、他方の部材、例えば、ノート型パソコンのディスプレ装置の全閉及び全開位置を、板ばねがシャフトの切欠部に落ち込む位置に設定することによって、全閉及び全開位置で同方向に自動的に回動すると共にクリック感も生じ、かつその位置を保持することができる。

また、この発明のヒンジ装置の略Ｕ字状をなす板ばねの片側部は、幅を狭くし、前記シャフトには板ばねのこの幅を狭くした片側部のみが落ち込むことができる切欠部が設けられていることを特徴とする。
これにより前記のものでは略Ｕ字状をなす板ばねの両側部のいずれもがシャフトの切欠部に落ち込むことができるが、この発明では、板ばねの幅を狭くした片側部しかシャフトの切欠部に落ち込むことができない。従って、他方の部材、例えば、ノート型パソコンのディスプレイ装置の全閉位置を、板ばねの幅の狭い片側部がシャフトの切欠部に落ち込む位置に設定することによって、板ばねの片側部がシャフトの切欠部に落ち込む力により全閉位置で同方向に自動的に回動すると共に、その位置を保持することができる。一方、全開位置では板ばねの他側部（幅の広い側）はシャフトの切欠部に落ち込まないので、通常のトルクでの使用となり、自動的に開方向に回動することもなく、通常のトルクでの保持となり使い勝手の良いものとなる。

また、この発明のヒンジ装置のシャフトには、板ばねが当接する軸方向隣接位置に凸部が設けられ、板ばねによりシャフトが固定ブラケットから抜け止めされていることを特徴とする。
シャフトの板ばねが当接する軸方向隣接位置に凸部、例えばフランジ体、段部が設けられていると、この凸部によりシャフトは板ばねに規制されて抜け止めされるため、この板ばねが装着されている固定ブラケットもシャフトから抜け止めされる。従って、シャフトから抜け止めするＥリング等の手段が不要となる。

さらに、この発明のヒンジ装置の固定ブラケットには、板ばねの位置決め手段が設けられていることを特徴とする。
これにより板ばねが常に所定の位置に保持され、安定したトルクを生ずることができる。

この発明のヒンジ装置によれば、次のような効果を奏する。
（１）外径を増やすことなく、大型化せずに大きなトルクに対応することが可能となる。
（２）構造が簡単なので、製作も容易となると共に、部品点数も少なくより安価となる。
（３）部品点数が少なくシンプルになった分、組み付けに手間もかからず容易となると共に、精度の良い組み付けが可能となり、品質も向上する。
（４）使い方に合った必要なトルクを変化させることができ、操作性を向上させることができる。例えば、ノート型パソコンのディスプレイ装置では、全閉位置で同方向に自動的に回動し、また、その位置を保持するが、全開位置では、同方向に自動的に回動することなく、通常のトルクでその位置を保持するようにできるので、使い勝手を良くすることができる。
（５）板ばねとシャフトとの線接触箇所を複数に増やすことにより耐久性を更に向上することができる。

この発明のヒンジ装置をより詳細に説明するために、添付の図面に従ってこれを説明する。
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分解斜視図である。
このヒンジ装置は、シャフト１、可動ブラケット２、固定ブラケット３、板ばね４およびＥリング５とから構成されている。固定ブラケット３は、一方の部材、例えば本体に固定され、シャフト１はこの固定ブラケット３に回転可能に取付けられる。このシャフト１には可動ブラケット２が固定（回転不可）して取り付けられ、この可動ブラケット２に他方の部材、例えば蓋体が固定して取付けられる。他方の部材、例えば蓋体はシャフト１に直接固定して取り付けてもよいが、本例では可動ブラケット２を介して取付ける場合を示している。板ばね４は、略Ｕ字状をなす両側部４ａ、４ａが、シャフト１の外周面に押圧当接して、即ち、板ばね４の両側部４ａ、４ａがシャフト１を挟圧する格好で固定ブラケット３に装着されている。Ｅリング５はシャフト１の抜け止めをはかるため、シャフト１の一方の端部に取付けられる。

更に詳細に説明する。まず、前記シャフト１を図３に示す。図３はシャフトを示す斜視図（ａ）及び正面図（ｂ）である。このシャフト１は、一端部に可動ブラケット２を固定する非円形部１ａ（図ではＷ−Ｄ形状となっている）が形成され、他端部に固定ブラケット３からの抜け止めをするＥリング５を挿入する溝１ｄが設けられ、その中間部は主軸部１ｂとなっている。本例においては、非円形部１ａ、主軸部１ｂ及び溝１ｄの設けられている小径軸部１ｃの外径は、この順序で順次小径となっている。

図４は可動ブラケット２を示す斜視図である。この可動ブラケット２は、シャフト１の非円形部１ａに対応する非円形穴２ａ（本例ではＷ−Ｄ形状）が設けられており、この非円形穴２ａをシャフト１の非円形部１ａに挿入し、シャフト１に固定（例えばカシメ固定）して取付けられる。このシャフト１に固定して取付けられた可動ブラケット２には、他方の部材、例えば蓋体（ノート型パソコンの場合、ディスプレイ装置側）が固定される。

図５は固定ブラケットを示す斜視図（ａ）およびそのＡ−Ａ線断面図（ｂ）である。この固定ブラケット３は、板体でコの字形状に形成され、その両側壁３ａ、３ａには、シャフト１を回転自在に挿着するため、シャフト１の主軸部１ｂおよび溝１ｄの設けられている小径軸部１ｃが挿通する穴３ｂおよび３ｃが設けられている。本例ではシャフト１を挿通したとき、穴３ｂにはシャフト１の主軸部１ｂが位置し、穴３ｃにはシャフト１の小径軸部１ｃが位置するので、穴３ｂおよび３ｃの径は、それぞれ主軸部１ｂおよび小径軸部１ｃの外径に対応するものとなっている。また、コの字形状における両側壁３ａ、３ａの内側には、板ばね４を位置決めする凸部３ｄが設けられている。この固定ブラケット３は、一方の部材、例えば本体（ノート型パソコンの場合、キーボード側）に固定される。

図６は板ばねを示す斜視図（ａ）および側面図（ｂ）である。この板ばねは略Ｕ字状をなし、前記コの字形状の固定ブラケット３の両側壁３ａ、３ａ間に嵌入して取付けられる。この時、板ばね４の略Ｕ字状の根元Ｒ形成部４ｂが、コの字形状の凸部３ｄに嵌合することにより位置決めされて支持される。この板ばね４の略Ｕ字状をなす両側部４ａ、４ａが、固定ブラケット３に挿着されたシャフト１の主軸部１ｂに押圧当接する。即ち、板ばね４の略Ｕ字状をなす両側部４ａ、４ａがシャフト１の主軸部１ｂを挟圧する格好で取付けられる。ここで、板ばね４のＵ字状をなす両側部４ａ、４ａの自由時の間隔幅ｈは、シャフト１の主軸部１ｂの外径より小さく設定されている
なお、図７はＥリングを示す斜視図である。このＥリング５は、従来公知のものであるので詳細な説明は省略する。

次に、上記各部品の組み付けを説明する。まず、固定ブラケット３に板ばね４を取付ける。この板ばね４の取付けはコの字形状の固定ブラケット３の両側壁３ａ、３ａ間に嵌入し、板ばね４の略Ｕ字状の根元Ｒ形成部４ｂを、固定ブラケット３の凸部３ｄに嵌合することによって位置決めして装着する。これにより板ばね４の両側部４ａ、４ａ間が、この両側壁３ａ、３ａに設けた穴３ｂ、３ｃを結ぶ軸線上となる。次に、固定ブラケット３の穴３ｂ、３ｃにシャフト１を挿通後、シャフト１の小径軸部１ｃの溝１ｄにＥリング５を挿入することによって抜け止めし組み立てが完了する。このシャフト１の挿通では、固定ブラケット３に取付けた板ばね４の両側部４ａ、４ａ間に圧入して通過させる。即ち、シャフト１の主軸部１ｂは、板ばね４の両側部４ａ、４ａに押圧力を持って挟圧されて装着されている。このようにして図１および図８に示すようなヒンジ装置に組み付けられる。図８はヒンジ装置の正面図（ａ）、左側面図（ｂ）および右側面図（ｃ）である。

しかして、この図１および図８に示す第１の実施の形態に示すヒンジ装置は、固定ブラケット３が一方の部材、例えば本体（ノート型パソコンの場合、キーボード側）に固定され、可動ブラケット２が他方の部材、例えば蓋体（ノート型パソコンの場合、ディスプレイ装置側）に固定される。そこで、本体（一方の部材）に対し蓋体（他方の部材）を開閉すると、可動ブラケット２はシャフト１に固定（回転不可）して取付けられているので、固定ブラケット（本体）に対しシャフト１が回転する。シャフト１の主軸部１ｂは、図９に示すように板ばね４の両側部４ａ、４ａに押圧力を持って挟圧されているので、シャフト１が回転すると、シャフト１の主軸部１ｂと板ばね４の両側部４ａ、４ａとの接触部Ｍには、摩擦力による回転トルクが発生する。この回転トルクにより蓋体（他方の部材）の開閉・停止及び保持を行うことができる。

前記シャフト１の主軸部１ｂと板ばね４の両側部４ａ、４ａとの接触部Ｍの摩擦力により発生するトルクＴは、シャフト１の主軸部１ｂの半径をｒ、板ばね４の両側部４ａ、４ａの主軸部１ｂへの押圧力をＰ、摩擦係数をμとすると、Ｔ＝２μｒＰとなる。従って、このトルクＴにより蓋体（他方の部材）を任意の角度位置に開閉・停止及び保持することができる。また、トルクＴの増減調整は、上記トルク式において押圧力Ｐを調整すればよい。例えば、蓋体などの他方の部材の重量が大きくなり、高トルクが必要な場合には、板ばね４の板厚および／または板幅を大きくし、押圧力Ｐを大きくすればよい。従って、外径を増やすことなくトルクの増減対応が可能となる。

図９は第１の実施の形態のヒンジ装置の作用を説明する図８（ａ）のＢ−Ｂ線断面図であり、（ａ）は可動ブラケット２が中間位置の場合を示し、（ｂ）は（ａ）の状態から可動ブラケット２を矢印Ｘの方向（例えば、蓋体の全閉方向）に回動した場合を示し、（ｃ）は（ａ）の状態から可動ブラケット２を矢印Ｙ方向（例えば、蓋体の全開方向）に回動した場合を示している。この図９からシャフト１の主軸部１ｂが板ばね４の両側部４ａ、４ａで押圧力を持って挟圧されている様子、および固定ブラケット３を本体（一方の部材）に固定し、可動ブラケット２を蓋体（他方の部材）に固定し、蓋体（他方の部材）を開閉すると可動ブラケット２が矢印ＸまたはＹ方向に回転し、その時、シャフト１の主軸部１ｂと板ばね４の両側部４ａ、４ａとの接触部Ｍで摩擦力による回転トルクが発生する様子がよく理解できる。

図１０乃至図１２は、この発明の第２の実施の形態を示し、図１０は第２の実施の形態を示すシャフト１の斜視図（ａ）、正面図（ｂ）およびＣ−Ｃ線断面図（ｃ）であり、図１１は第２の実施の形態を示すヒンジ装置の正面図であり、図１２は第２の実施の形態の作用を説明する図１１のＤ−Ｄ線断面図であり、（ａ）は可動ブラケットが中間位置の場合を示し、（ｂ）は（ａ）の状態から可動ブラケットを矢印Ｘ方向（例えば、蓋体の全閉方向）に回動した場合を示し、（ｃ）は（ａ）の状態から可動ブラケットを矢印Ｙ方向（例えば、蓋体の全開方向）に回動した場合を示している。
この第２の実施の形態は、シャフト１の主軸部１ｂに、主軸部１ｂに接触している板ばね４の両側部４ａ、４ａが落ち込む切欠部１ｅが設けられているものであって、他は前記第１の実施の形態と同様である。第１の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。

しかして、この第２の実施の形態のヒンジ装置によれば、図１２（ａ）（ｂ）（ｃ）に示すようにシャフト１の主軸部１ｂが板ばね４の両側部４ａ、４ａで押圧力を持って挟圧されているので、固定ブラケット３を本体（一方の部材）に固定し、可動ブラケット２を蓋体（他方の部材）に固定し、蓋体を開閉すると可動ブラケット２が矢印ＸまたはＹ方向に回転し、それに伴いシャフト１も矢印ＸまたはＹ方向に回転し、シャフト１の主軸部１ｂと板ばね４の両側部４ａ、４ａとの接触部Ｍで摩擦力による回転トルクが発生し、これにより蓋体（他方の部材）の開閉・停止及び保持を行うことができる。
それに加え、この第２の実施の形態のヒンジ装置は、シャフト１の主軸部１ｂに、主軸部１ｂに接触している板ばね４の両側部４ａ、４ａが落ち込む切欠部（本例ではＤカット形状）１ｅが設けられているので、蓋体（他方の部材）の開閉によるシャフト１の回転で、シャフト１の主軸部１ｂの切欠部１ｅと板ばね４の両側部４ａ、４ａの接触部Ｍとが一致する位置にくると、板ばね４の両側部４ａ、４ａは主軸部１ｂの切欠部１ｅに落ち込むので、この切欠部１ｅに落ち込む力により自動的に回動すると共に、その位置を保持することができる。図１２（ｂ）（ｃ）では、可動ブラケット２がＸ方向またはＹ方向に回動し、板ばね４の両側部４ａ、４ａのうち一方がシャフト１の切欠部１ｅに落ち込んだ状態を示している。従って、例えば、図１２（ｂ）の状態を蓋体（他方の部材）の全閉位置、図１２（ｃ）の状態を蓋体の全開位置に設定すれば、蓋体の全閉および全開位置では、板ばね４がシャフト１の切欠部１ｅに落ち込む力により、自動的に同方向に回動すると共に、その位置を保持することができる。
しかも、板ばね４がシャフト１の切欠部１ｅに落ち込む時にトルクが変化する。いわゆるクリック感を生ずる。従って、蓋体の全閉および全開位置では、クリック感を生じて同方向に回動し停止して、その位置を保持することとなる。

図１３乃至図１６は、この発明の第３の実施の形態を示し、図１３は第３の実施の形態を示す板ばねの斜視図（ａ）および側面図（ｂ）であり、図１４は第３の実施の形態を示すシャフトの斜視図（ａ）、正面図（ｂ）およびそのＥ−Ｅ線断面図（ｃ）であり、図１５は第３の実施の形態を示すヒンジ装置の正面図であり、図１６は第３の実施の形態の作用を説明する図１５のＦ−Ｆ線断面図であり、（ａ）は可動ブラケットが中間位置の場合を示し、（ｂ）は（ａ）の状態から可動ブラケットを矢印Ｘ方向（例えば、蓋体の全閉方向）に回動した場合を示し、（ｃ）は（ａ）の状態から可動ブラケットを矢印Ｙ方向（例えば、蓋体の全開方向）に回動した場合を示している。
この第３の実施の形態は、シャフト１と板ばね４の構成が異なる以外は、前記第２の実施の形態と同様であるので、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。

この第３の実施の形態の板ばね４は、図１３（ａ）（ｂ）に示すように略Ｕ字状をなす両側部４ａ、４ｃのうち、一方の側部４ｃの幅Ｈ４が、他方の側部４ａより狭く形成されている。また、この第３の実施の形態のシャフト１は、図１４の（ａ）（ｂ）（ｃ）に示すようにシャフト１の主軸部１ｂの一部に、板ばね４の幅が狭い方の側部４ｃより幅Ｈ１が広く、広い方の側部４ａより幅Ｈ１が狭い切欠部１ｆが設けられている。他は前記第２の実施の形態と同様である。

しかして、この第３の実施の形態のヒンジ装置によれば、図１６（ａ）（ｂ）（ｃ）に示すようにシャフト１の主軸部１ｂが板ばね４の両側部４ａ、４ｃで押圧力を持って挟圧されているので、固定ブラケット３を本体（一方の部材）に固定し、可動ブラケット２を蓋体（他方の部材）に固定し、蓋体を開閉すると可動ブラケット２が矢印ＸまたはＹ方向に回転し、それに伴いシャフト１も矢印ＸまたはＹ方向に回転し、シャフト１の主軸部１ｂと板ばね４の両側部４ａ、４ｃとの接触部Ｍで摩擦力による回転トルクが発生し、これにより蓋体（他方の部材）の開閉・停止及び保持を行うことができる。
それに加え、この第３の実施の形態のヒンジ装置は、板ばね４の両側部４ａ、４ｃのうち、一方の側部４ｃの幅Ｈ４が他方の側部４ａより狭く形成され、シャフト１の主軸部１ｂの一部に、板ばね４の幅が狭い方の側部４ｃより幅Ｈ１が広く、広い方の側部４ａより幅Ｈ１が狭い切欠部１ｆが設けられているので、シャフト１の切欠部１ｆには、板ばね４の幅が狭い方の側部４ｃは落ち込むことができるが、板ばね４の幅が広い方の側部４ａは落ち込むことはできない。従って、蓋体（他方の部材）の開閉によるシャフト１の回転で、シャフト１の主軸部１ｂの切欠部１ｆと板ばね４の幅の狭い方の側部４ｃとの接触部Ｍとが一致したときのみ、側部４ｃが切欠部１ｆに落ち込み、幅の広い方の側部４ａは落ち込まない。この板ばね４の幅が狭い方の側部４ｃが、シャフト１の主軸部１ｂの切欠部１ｆに落ち込む時のみ、この切欠部１ｆに落ち込む力により自動的に回動すると共に、その位置を保持することができる。

図１６（ｂ）では可動ブラケット２がＸ方向に回動し、板ばね４の幅の狭い方の側部４ｃがシャフト１の切欠部１ｆに落ち込んだ状態を示し、図１６（ｃ）では可動ブラケット２がＹ方向に回動して板ばね４の幅の広い方の側部４ａとシャフト１の切欠部１ｆが一致した位置となっても切欠部１ｆに落ち込まない状態を示している。従って例えば、図１６（ｂ）の状態時を蓋体（他方の部材）の全閉位置、図１６（ｃ）の状態時を蓋体の全開位置に設定すれば、蓋体の全閉位置では板ばね４の幅の狭い側部４ｃがシャフト１の切欠部１ｆに落ち込む力により自動的に閉方向に回動すると共に、その位置を保持することができる。一方、蓋体の全開位置では板ばね４の側部４ａが、幅の広い方のためシャフト１の切欠部１ｆに落ち込まないので、自動的に回動することもその位置を保持することもなく、通常のトルクでの開閉および停止となり、使い勝手の良いものとなる。

図１７乃至図１９は、この発明の第４の実施の形態を示し、図１７は第４の実施の形態を示すヒンジ装置の一部切欠の斜視図、図１８は第４の実施の形態を示すシャフトの斜視図（ａ）、正面図（ｂ）およびそのＧ−Ｇ線断面図であり、図１９は第４の実施の形態を示す固定ブラケットの斜視図（ａ）およびそのＨ−Ｈ線断面図（ｂ）である。
この第４の実施の形態は、Ｅリング５を廃止すると共に、シャフト１および固定ブラケット３の構成が異なる以外は、前記第１の実施の形態と同様であるので、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。

この第４の実施の形態のシャフト１は、板ばね４が当接する軸方向隣接位置に凸部が設けられている。本例ではシャフト１の主軸部１ｂが小径部となっており、この小径部の両側の大径部１ｇとの間に凸部としての段差１ｈが設けられている。この小径部１ｂの幅Ｗは、板ばね４の幅より僅かに広くなっている。従って、板ばね４の両側部４ａ、４ａがシャフト１の小径部１ｂを押圧力を持って挟圧するように固定ブラケット３に取付けると、固定ブラケット３に挿通されたシャフト１は、板ばね４が段差１ｈ、１ｈ間に位置するので、この段差１ｈが板ばね４に係止してシャフト１の軸方向の移動が規制され抜け止めされる。従って、Ｅリングは不要となる。
この場合、シャフト１は、大径部１ｇが固定ブラケット３に支持されるよう挿着されるので、図１９（ａ）（ｂ）に示すようにこの両側壁３ａ、３ａには、シャフト１の大径部１ｇに対応する径のシャフト１の挿着穴３ｅ、３ｅが設けられている。
この第４の実施の形態のヒンジ装置では、組み付け後、板ばね４がシャフト１の小径部１ｂを挟み込み、シャフト１の段差１ｈを係止してシャフト１の軸方向の移動を規制するので、抜け止めして必要であったＥリングは必要なくなり、部品点数が減るばかりでなく、組み付け工数の低減ともなる。
しかして、この第４の実施の形態のヒンジ装置は、図９（ａ）（ｂ）（ｃ）に示す第１の実施の形態と同様の作用をする。

図２０乃至図２２は、この発明の第５の実施の形態のヒンジ装置を示し、図２０は第５の実施の形態を示すシャフトの斜視図（ａ）、正面図（ｂ）およびそのＩ−Ｉ線断面図（ｃ）であり、図２１は、第５の実施の形態を示すヒンジ装置の正面図である。図２２は第５の実施の形態の作用を説明する図２１のＪ−Ｊ線断面図であり、（ａ）は可動ブラケット２が中間位置の場合を示し、（ｂ）は（ａ）の状態から可動ブラケットを矢印Ｘの方向（例えば、蓋体の全閉方向）に回動した場合を示し、（ｃ）は（ａ）の状態から可動ブラケットを矢印Ｙ方向（例えば、蓋体の全開方向）に回動した場合を示している。
この第５の実施の形態は、シャフト１の構成が異なる以外は、第１の実施の形態と同様であるので、第１の実施の形態と異なる点を主に説明し、他の詳細な説明は省略する。

この第５の実施の形態のシャフト１は、第１の実施の形態のシャフト１の主軸部１ｂの断面が円形であるのに対し、図２０（ｃ）に断面で示すように非円形断面形状となっている。本例では断面楕円形状のものを示している。
従って、第１の実施の形態では、発生するトルクは一定であるが、この第５の実施の形態の場合は、可動ブラケット２の角度位置（シャフト１の回転位置）によりその発生するトルクは変化する。
即ち、この第５の実施の形態のヒンジ装置によれば、図２２（ａ）（ｂ）（ｃ）に示すようにシャフト１の主軸部１ｂが板ばね４の両側部４ａ、４ａで押圧力をもって挟圧されているので、固定ブラケット３を本体（一方の部材）に固定し、可動ブラケット２を蓋体（他方の部材）に固定し、蓋体を開閉すると可動ブラケット２が矢印ＸまたはＹ方向に回転し、それに伴いシャフト１も矢印ＸまたはＹ方向に回転し、シャフト１の主軸部１ｂと板ばね４の両側部４ａ、４ａとの接触部Ｍで摩擦力による回転トルクが発生し、これにより蓋体（他方の部材）の開閉・停止及び保持を行うことができる。

このシャフト１の主軸部１ｂと板ばね４の両側部４ａ、４ａとの接触部Ｍで摩擦力により発生するトルクは、シャフト１の主軸部１ｂが断面楕円形状であるので、シャフト１の主軸部１ｂの外径の小さい部分と板ばね４の両側部４ａ、４ａが接触するときは、板ばね４の撓み量が少なく押圧力が小さくなることにより、小さなトルクが発生し、シャフト１の主軸部１ｂの外径の大きい部分と板ばね４の両側部４ａ、４ａが接触するときは、板ばね４の撓み量が多く押圧力が大きくなることにより、大きなトルクが発生する。
図２２（ａ）では可動ブラケット２が中間位置であって、シャフト１の主軸部１ｂの外径の小さい部分が板ばね４の両側部４ａ、４ａと接触している場合が示され、図２２（ｂ）では可動ブラケット２が矢印Ｘ方向（例えば、蓋体の全閉方向）に回動され、シャフト１の主軸部１ｂの外径の大きい部分が板ばね４の両側部４ａ、４ａと接触している場合が示され、図２２（ｃ）では可動ブラケット２が矢印Ｙ方向（例えば、蓋体の全開方向）に回動され、シャフト１の主軸部１ｂの外径の大きい部分が板ばね４の両側部４ａ、４ａと接触している場合が示されている。従って、例えば、図２２（ｂ）の状態時を蓋体（他方の部材）の全閉位置、図２２（ｃ）の状態時を蓋体（他方の部材）の全開位置に設定すれば、蓋体の全閉および全開位置では高トルクが生じ高トルクで保持され、中間では低トルクが生じ、低トルクで開閉・停止が可能となる。
このようにこの第５の実施の形態のヒンジ装置では、シャフト１の主軸部１ｂの非円形断面形状を変化させることによって、可動ブラケット２（他方の部材）の角度位置（シャフト１の回転位置）に対応した必要トルクを発生させることが可能となり、操作性が向上する。

図２３乃至図２７は、この発明の第６の実施の形態を示し、図２３は第６の実施の形態の板ばねを示す斜視図（ａ）および側面図（ｂ）であり、図２４は第６の実施の形態を示す固定ブラケットの斜視図（ａ）およびそのＫ−Ｋ線断面図であり、図２５は第６の実施の形態を示すヒンジ装置の斜視図であり、図２６は第６の実施の形態を示すヒンジ装置の正面図（ａ）および右側面図（ｂ）である。図２７は第６の実施の形態の作用を説明する図２６（ａ）のＬ−Ｌ線断面図であり、（ａ）は可動ブラケットが中間位置の場合を示し、（ｂ）は（ａ）の状態から可動ブラケットを矢印Ｘの方向（例えば、蓋体の全閉方向）に回動した場合を示し、（ｃ）は（ａ）の状態から可動ブラケットを矢印Ｙ方向（例えば、蓋体の全開方向）に回動した場合を示している。
この第６の実施の形態は、板ばね４および固定ブラケット３が異なる以外は、第１の実施の形態と同様であるので、第１の実施の形態と異なる点を主に説明し、他の詳細な説明は省略する。

この第６の実施の形態の板ばね４は、図２３に示すように略Ｕ字状をなす両側部４ａ、４ａに、曲げ部４ｄ、４ｄが設けられ、ここでシャフト１の主軸部１ｂを挟み込む構成となっている。本例の曲げ部４ｄは、くの字形状を示している。この第６の実施の形態の板ばね４においても、両側部４ａ、４ａの曲げ部４ｄ、４ｄ間の自由時の幅ｈ（図２３（ｂ）参照）は、シャフト１の主軸部１ｂの径より小さく設定される。従って、シャフト１は板ばね４の両側部４ａ、４ａを押し広げて挿着され、シャフト１は板ばね４の両側部４ａ、４ａの曲げ部４ｄ、４ｄに押圧力を持って挟圧される。
また、第６の実施の形態の固定ブラケット３は、第１の実施の形態における板ばね４を位置決めする凸部３ｄに替えて、保持片３ｆが設けられているものであり、他は第１の実施の形態と同様である。この保持片３ｆは、固定ブラケット３のコの字形状における両側壁３ａ、３ａの端部から互いに内側に突出して設けられ、固定ブラケット３に挿着された板ばね４の位置決めを行うものである。

しかして、この第６の実施の形態のヒンジ装置によれば、シャフト１は板ばね４の両側部４ａ、４ａの曲げ部４ｄ、４ｄに押圧力を持って挟圧されるので、シャフト１が回転すると、シャフト１と板ばね４の曲げ部４ｄ、４ｄとの接触部Ｍで摩擦力による回転トルクが発生する。従って、このトルクにより蓋体（一方の部材）の開閉・停止及び保持を行うことができるのは、第１の実施の形態と同様であるが、この第６の実施の形態では、シャフト１と板ばね４の曲げ部４ｄ、４ｄとが接触するため、接触部Ｍが増加し、その分押圧力も分散するため、耐久性が向上する。例えば、本例の曲げ部４ｄは、くの字形状であるため板ばね４の一方の側部４ａでシャフト１の接触が２箇所になり、両側部４ａ、４ａでは４箇所になる。このように、この第６の実施の形態のヒンジ装置によれば、板ばね４の両側部４ａ、４ａのシャフト１への接触部分が複数となるため、板ばね４の押圧力Ｐが分散し、耐久性が向上するものである。

図２８は前記各実施の形態のヒンジ装置におけるトルク線のイメージ図である。この図２８に示すように、第１、第４及び第６の実施の形態のヒンジトルクは、全角度で常に一定であり、第２の実施の形態のヒンジトルクは、０°の低いトルクから１５°付近まで急激に増加（蓋体が開いている状態から全閉する場合は急激に低下）し、それから一定となり、１６５°付近から１８０°まで急激に低下する。従って、蓋体の全閉および全開時にトルクが急激に変化することが理解できる。このトルクの急激な変化は、板ばね４の両側部４ａ、４ａのうち、いずれか一方がシャフト１の切欠部１ｅに落ち込んで生ずるものである。
また、第３の実施の形態のヒンジトルクは、０°の低いトルクから１５°付近まで急激に増加（蓋体が開方向から全閉する場合は急激に低下）し、その後は一定となる。従って、蓋体の全閉時にトルクが急激に変化することが理解できる。このトルクの急激の変化は、板ばね４の幅の狭い方の側部４ｃがシャフト１の切欠部１ｆに落ち込んで生ずるものである。
さらに、第５の実施の形態のヒンジトルクは、０°の高トルクから中間の９０°まで徐々に低下し、そこから１８０°まで徐々に増加する。従って、蓋体の全閉および全開時が最も高トルクとなる。この高トルクは、板ばね４の両側部４ａ、４ａに楕円形のシャフト１の外径の最も大きい部分が接触することによって生ずるものである。
この図２８において、トルク側のトルク線の位置はトルクの強弱を表すものではない。例えば、第１、第４及び第６の実施の形態の形態のトルク線が最も高い位置に表示されているから、発生するトルクが最も高トルクであるというものでもなく、第５の実施の形態のトルク線が最も低い位置に表示されているから発生するトルクが最も低トルクであるというものでもない。各実施の形態のトルクの変化を角度ごとに表示したものであり、イメージ図である。

なお、この発明における板ばね４の両側部４ａ、４ａのシャフト１への接触構造には制限はない。例えば、線接触、面接触、等を例示できるが、接触にバラツキがなく安定性がよい点で線接触が好ましい。
また、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可能である。

以上のように、この発明にかかるヒンジ装置は、一方の部材と他方の部材を開閉可能に連結するヒンジ装置に適しており、特にノート型パソコン、携帯電話機などの小型のＯＡ機器や携帯端末機器における本体と蓋体とを開閉可能に連結するヒンジ装置、および便器本体と便座、蓋体とを開閉可能に連結するヒンジ装置等に有用である。

この発明の第１の実施の形態を示すヒンジ装置の斜視図である。 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である。 第１の実施の形態のシャフトを示す斜視図（ａ）および正面図（ｂ）である。 第１の実施の形態の可動ブラケットを示す斜視図である。 第１の実施の形態の固定ブラケットを示す斜視図（ａ）およびそのＡ−Ａ線断面図（ｂ）である。 第１の実施の形態の板ばねを示す斜視図（ａ）および側面図（ｂ）である。 Ｅリングを示す斜視図である。 この発明の第１の実施の形態のヒンジ装置を示す正面図（ａ）、その左側面図（ｂ）および右側面図（ｃ）である。 第１の実施の形態のヒンジ装置の作用を説明する図８（ａ）のＢ−Ｂ線断面図であり、（ａ）は可動ブラケットが中間位置の場合を示し、（ｂ）は（ａ）の状態から可動ブラケットを矢印Ｘの方向（例えば、蓋体の全閉方向）に回動した場合を示し、（ｃ）は（ａ）の状態から可動ブラケットを矢印Ｙ方向（例えば、蓋体の全開方向）に回動した場合を示している。 この発明の第２の実施の形態を示すシャフトの斜視図（ａ）、正面図（ｂ）およびそのＣ−Ｃ線断面図である。 第２の実施の形態を示すヒンジ装置の正面図である。 第２の実施の形態のヒンジ装置の作用を説明する図１１のＤ−Ｄ線断面図であり、（ａ）は可動ブラケットが中間位置の場合を示し、（ｂ）は（ａ）の状態から可動ブラケットを矢印Ｘ方向（例えば、蓋体の全閉方向）に回動した場合を示し、（ｃ）は（ａ）の状態から可動ブラケットを矢印Ｙ方向（例えば、蓋体の全開方向）に回動した場合を示している。 第３の実施の形態を示す板ばねの斜視図（ａ）および側面図（ｂ）である。 第３の実施の形態を示すシャフトの斜視図（ａ）、正面図（ｂ）およびそのＥ−Ｅ線断面図（ｃ）である。 第３の実施の形態を示すヒンジ装置の正面図である。 第３の実施の形態のヒンジ装置の作用を説明する図１５のＦ−Ｆ線断面図であり、（ａ）は可動ブラケットが中間位置の場合を示し、（ｂ）は（ａ）の状態から可動ブラケットを矢印Ｘ方向（例えば、蓋体の全閉方向）に回動した場合を示し、（ｃ）は（ａ）の状態から可動ブラケットを矢印Ｙ方向（例えば、蓋体の全開方向）に回動した場合を示している。 第４の実施の形態を示すヒンジ装置の一部切欠の斜視図である。 第４の実施の形態を示すシャフトの斜視図（ａ）、正面図（ｂ）およびそのＧ−Ｇ線断面図である。 第４の実施の形態を示す固定ブラケットの斜視図（ａ）およびそのＨ−Ｈ線断面図（ｂ）である。 第５の実施の形態を示すシャフトの斜視図（ａ）、正面図（ｂ）およびそのＩ−Ｉ線断面図（ｃ）である。 第５の実施の形態を示すヒンジ装置の正面図である。 第５の実施の形態のヒンジ装置の作用を説明する図２１のＪ−Ｊ線断面図であり、（ａ）は可動ブラケットが中間位置の場合を示し、（ｂ）は（ａ）の状態から可動ブラケットを矢印Ｘの方向（例えば、蓋体の全閉方向）に回動した場合を示し、（ｃ）は（ａ）の状態から可動ブラケットを矢印Ｙ方向（例えば、蓋体の全開方向）に回動した場合を示している。 第６の実施の形態を示す板ばねの斜視図（ａ）および側面図（ｂ）である。 第６の実施の形態を示す固定ブラケットの斜視図（ａ）およびそのＫ−Ｋ線断面図（ｂ）である。 第６の実施の形態を示すヒンジ装置の斜視図である。 第６の実施の形態を示すヒンジ装置の正面図（ａ）および右側面図（ｂ）である。 第６の実施の形態のヒンジ装置の作用を説明する図２６（ａ）のＬ−Ｌ線断面図であり、（ａ）は可動ブラケットが中間位置の場合を示し、（ｂ）は（ａ）の状態から可動ブラケットを矢印Ｘの方向（例えば、蓋体の全閉方向）に回動した場合を示し、（ｃ）は（ａ）の状態から可動ブラケットを矢印Ｙ方向（例えば、蓋体の全開方向）に回動した場合を示している。 各実施の形態のヒンジ装置のトルク線のイメージ図である。

符号の説明

１ シャフト
１ａ 非円形部
１ｂ 主軸部
１ｃ 小径軸部
１ｄ 溝
１ｅ 切欠部
１ｆ 切欠部
１ｇ 大径部
１ｈ 凸部としての段差
２ 可動ブラケット
２ａ 非円形穴
３ 固定ブラケット
３ａ 側壁
３ｂ、３ｃ シャフト挿通用の穴
３ｄ 位置決め手段としての凸部
３ｅ シャフト挿通用の穴
３ｆ 位置決め手段としての保持片
４ 板ばね
４ａ 板ばねの側部
４ｂ Ｒ形成部
４ｃ 板ばねの幅の狭い方の側部
４ｄ 曲げ部
５ Ｅリング

Claims (8)

1. 一方の部材と他方の部材を開閉可能に連結するヒンジ装置であって、一方の部材に固定される固定ブラケットと、この固定ブラケットに回転可能に支承され他方の部材が固定して取付けられるシャフトと、略Ｕ字状をなす板ばねとより成り、
   この板ばねは、固定ブラケットに、略Ｕ字状をなす両側部が前記シャフトの外周面に押圧当接して装着されていることを特徴とするヒンジ装置。
2. 前記シャフトの少なくとも板ばねの接触部が、非円形断面形状である請求項１記載のヒンジ装置。
3. 前記板ばねは、略Ｕ字状をなす両端部がシャフトの外周面に線接触して押圧当接することを特徴とする請求項１または２記載のヒンジ装置。
4. 前記板ばね部材は、略Ｕ字状をなす両側部または片側部が、複数箇所で線接触する形状となっていることを特徴とする請求項３記載のヒンジ装置。
5. 前記シャフトには、板ばねの接触部が落ち込む切欠部が設けられてい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ヒンジ装置。
6. 前記略Ｕ字状をなす板ばねの片側部は幅を狭くし、前記シャフトには板ばねのこの幅を狭くした片側部のみが落ち込むことができる切欠部が設けられていることを特徴とする請求項１乃至５のいずれかに記載のヒンジ装置。
7. 前記シャフトには、板ばねが当接する軸方向隣接位置に凸部が設けられ、シャフトから固定ブラケットおよび板ばねの抜け止めがされていることを特徴とする請求項１乃至６のいずれかに記載のヒンジ装置。
8. 前記固定ブラケットには、板ばねの位置決め手段が設けられてい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ヒンジ装置。

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