JP2008089054A - ヒンジ装置及びヒンジ装置を備える機器 - Google Patents

Abstract

【課題】開閉機能と回転機能とを備えるヒンジ装置に関し、コンパクト化を図る。
【解決手段】開閉機能と回転機能とを備えるヒンジ装置（２）であって、一対の軸受部（１２、１４）を備える第１の軸フレーム部（４）と、第１の軸フレーム部の前記軸受部に回動可能に支持された第２の軸フレーム部（６）とを以て開閉機能が実現され、第２の軸フレーム部に回転可能に支持された回転軸（８）を以て回転機能が実現される。前記回転軸を貫通させる貫通孔を備えて移動可能なスライダ（２２）と、第２の軸フレーム部に固定された第１のカムのカム面にスライダに取り付けられた第２のカムのカム面を対向させてなるカム機構（２０）と、第２のカムと前記スライダとの間に両者を拡開させる方向の復元力を作用させるスプリング（２４）とにより、開閉機能の開閉に対してトルクを付与している。
【選択図】 図１

Description

本発明は、開閉機能と回転機能とを備えて部材間を連結し、各部材の回転や部材間の開閉等の操作に用いられるヒンジ機構に関し、特に、開閉軸部と回転軸とを直交させたヒンジ装置及びヒンジ装置を備える機器に関する。

ビデオカメラ、パーソナルコンピュータ、ディジタルカメラ等の機器では、筐体部と、モニタ部との間にヒンジ装置が設置され、このヒンジ装置によって筐体部とモニタ部とを連結するとともに、筐体部とモニタ部とを回動させたり、折り畳む等の機械的な操作が可能である。このようなヒンジ装置には、機器の仕様や一定角度で停止できる等の機能を実現するため、例えば、各軸に独立した回転角度を規制する機能を有すること、各軸に一定の摺動回転トルクの発生機能を有すること、各軸に一定角度の位置で回転抵抗を生じるクリック感発生機能を有すること等が求められている。

このようなヒンジ装置に関し、特許文献１には、支持壁の一部に回転規制のスリットを設けたものが開示され、特許文献２には、支持壁面にばね力により摩擦板を押しつけるものが開示され、特許文献３には、回転する円盤の外周円に設けた凸部を凹状板ばねで受け、両者を摺動させるものが開示され、特許文献４では、２軸構成のヒンジ機構が開示されている。また、特許文献５では、開閉軸の摺動回転トルクを発生するためのカム機構及びばねが開閉軸の一端側に配置されたものが開示されている。
特開平８−２７０６３８号公報（要約及び図３等） 特開平９−３２９１２７号公報（要約及び図１等） 特開平１０−６８４１２号公報（要約及び図１等） 特開２０００−２４０６３６号公報（要約及び図１等） 特開２００４−３６０７５８号公報（要約及び図１等）

ところで、２軸構成のヒンジ機構（特許文献４）は、特許文献１〜３に開示された機能を２軸構成で実現したものであるが、開閉軸に複雑な加工を必要とし、加工コストが高くなるという課題がある。また、特許文献５に開示されたヒンジ機構では、カム機構及びばねが開閉軸の一端側に配置されているため、カム機構及びばねが回転部分に占める割合が大きく、これがヒンジ装置の小型化を妨げている。

そこで、本発明の目的は、開閉機能と回転機能とを備えるヒンジ装置に関し、コンパクト化を図ることにある。

また、本発明の他の目的は、開閉機能と回転機能とを備えるヒンジ装置を用いる機器に関し、機器内のヒンジ装置のコンパクト化を図ることにある。

上記課題を解決するため、本発明は、開閉機能と回転機能とを備えるヒンジ装置であって、一対の軸受部を備える第１の軸フレーム部と、第１の軸フレーム部の前記軸受部に回動可能に支持された第２の軸フレーム部とを以て開閉機能が実現され、第２の軸フレーム部に回転可能に支持された回転軸を以て回転機能が実現される。前記回転軸を貫通させる貫通孔を備えて第２の軸フレーム部の軸方向に移動可能なスライダと、第２の軸フレーム部に固定された第１のカムのカム面にスライダに取り付けられた第２のカムのカム面を対向させてなるカム機構と、第２のカムと前記スライダとの間に両者を拡開させる方向の復元力を作用させるスプリングとにより、開閉機能の開閉に対してトルクを付与している。

そこで、上記目的を達成するため、本発明の第１の側面は、開閉機能と回転機能とを備えるヒンジ装置であって、一対の軸受部を備える第１の軸フレーム部と、前記第１の軸フレーム部の前記軸受部に回動可能に支持された第２の軸フレーム部と、前記第２の軸フレーム部に回転可能に支持された回転軸と、前記回転軸を貫通させる貫通孔を備えて移動可能なスライダと、前記第２の軸フレーム部に固定された第１のカムのカム面に前記スライダに取り付けられた第２のカムのカム面を対向させてなるカム機構と、前記第２のカムと前記スライダとの間に両者を拡開させる方向の復元力を作用させるスプリングとを備える構成である。斯かる構成によって、上記目的が達成される。

上記目的を達成するには、上記ヒンジ装置において、好ましくは、前記スライダに前記回転軸の回転角度を規制するストッパ機構を備える構成としてもよい。斯かる構成によっても、上記目的が達成される。

上記目的を達成するには、上記ヒンジ装置において、好ましくは、前記第１の軸フレーム部又は前記第２の軸フレーム部の何れか一方に両者間を回転可能に支持する開閉軸部を備える構成としてもよい。斯かる構成によっても、上記目的が達成される。

上記目的を達成するには、上記ヒンジ装置において、好ましくは、前記軸受部に前記第１の軸フレーム部又は前記第２の軸フレーム部の回転を規制するストッパ部を備える構成としてもよい。斯かる構成によっても、上記目的が達成される。

上記目的を達成するには、上記ヒンジ装置において、好ましくは、前記スライダの前記貫通孔は、前記スライダの移動方向を長径とする長孔である構成としてもよい。斯かる構成によっても、上記目的が達成される。

上記目的を達成するには、上記ヒンジ装置において、好ましくは、前記回転軸に取り付けられたカムと、前記スライダに設けられた突部とを備え、この突部と前記カムとの係合に応じて前記回転軸の回転を抑止する構成としてもよい。斯かる構成によっても、上記目的が達成される。

また、上記目的を達成するため、本発明の第２の側面は、第１の部材と第２の部材とを備え、これら第１の部材と第２の部材とを連結するヒンジ装置を用いた機器であって、前記ヒンジ装置が、一対の軸受部を備える第１の軸フレーム部と、前記第１の軸フレーム部の前記軸受部に回動可能に支持された第２の軸フレーム部と、前記第２の軸フレーム部に回転可能に支持された回転軸と、前記回転軸を貫通させる貫通孔を備えて移動可能なスライダと、前記第２の軸フレーム部に固定された第１のカムのカム面に前記スライダに取り付けられた第２のカムのカム面を対向させてなるカム機構と、前記第２のカムと前記スライダとの間に両者を拡開させる方向の復元力を作用させるスプリングとを備え、前記第１の軸フレーム部と前記第２の軸フレーム部とを以て前記第１の部材と前記第２の部材とを開閉させ、前記回転軸により前記第２の部材を回転させる構成である。斯かる構成により、上記目的が達成される。

以上説明したように、本発明によれば、次の効果が得られる。

(1) 開閉機能と回転機能とを備えるヒンジ装置に関し、カム機構と、スライダと、スプリングとを第１及び第２の軸フレーム部内に設置したので、開閉に適当なトルクを付与することができるとともに、ヒンジ装置のコンパクト化が図られる。

(2) 開閉機能と回転機能とを備えるヒンジ装置を用いる機器においても、ヒンジ装置のコンパクト化により、機器におけるヒンジ装置の占める割合を削減でき、機器の小型化を図ることができる。

〔第１の実施の形態〕

本発明の第１の実施の形態について、図１を参照して説明する。図１は、第１の実施の形態に係るヒンジ装置の一例を示す斜視図である。

このヒンジ装置２は、開閉機能と回転機能とを備えるヒンジ装置の一例であって、開閉軸として第１の軸フレーム部４及び第２の軸フレーム部６を備え、第２の軸フレーム部６には回転軸８が回転可能に支持されている。回転軸８には固定フレーム部１０が固定されている。従って、このヒンジ装置２では、軸フレーム部４と軸フレーム部６との間で矢印Ｍで示す方向に開閉が可能であり、回転軸８を中心に矢印Ｎで示す方向に回転が可能である。

開閉機能を実現するため、軸フレーム部４には一対を成す軸受部１２、１４が形成されており、軸フレーム部６は軸受部１２、１４の間隔内に設置されて回動可能に支持されている。軸フレーム部４には取付孔１６が形成されている。固定フレーム部１０にも取付孔１８が形成されている。

軸フレーム部６の間隔内には開閉に対するトルク感を付与するための機構として、カム機構２０、スライダ２２及びコイルスプリング２４が設置されている。カム機構２０が開閉角度に応じてカム面の噛み合いによりスライダ２２を摺動させるのに対し、コイルスプリング２４の復元力がスライダ２２を介してカム面間に付与されていることにより、トルク感が達成される。

回転軸８は、軸フレーム部６に貫通して支持されているとともに、スライダ２２を貫通しており、軸フレーム部４、６との回転中心と直交方向にある。スライダ２２は回転軸８との衝突を回避しつつ、カム機構２０からの応力やコイルスプリング２４の復元力を受けて移動可能である。

そして、軸フレーム部４と軸フレーム部６との間には両者の回転角度を規制する開閉ストッパ機構２６が形成され、この実施の形態では、軸フレーム部４の軸受部１２、１４間に跨がる橋絡部２８に対し、衝突する突部３０が軸フレーム部６に形成されている。

また、軸フレーム部６と回転軸８との間には、回転軸８の回転角度を規制する回転ストッパ機構３２が形成され、また、回転軸８とスライダ２２との間には、所定の開閉角度において回転軸８の回転を抑止する回転ストッパ機構３４が形成されている。回転ストッパ機構３２は、ストッパ片３６と軸フレーム部６とで構成される。また、回転ストッパ機構３４は、カム板３８とスライダ２２の突部４０とで構成されている。

このように構成されたヒンジ装置２では、既述した通り、軸フレーム部４と軸フレーム部６との間で矢印Ｍで示す方向に開閉が可能であり、回転軸８を中心に矢印Ｎで示す方向に回転が可能であるとともに、開閉角度は、突部３０と橋絡部２８との衝突により開閉角度が規制され、また、回転ストッパ機構３２により、回転軸８の回転角度の範囲が規制されるとともに、回転ストッパ機構３４により、軸フレーム部４と軸フレーム部６との所定の開閉角度において、即ち、カム機構２０の噛み合いと連動し、回転軸８の回転が抑止される。

そこで、このヒンジ装置２では、図２に示すように、軸フレーム部６には軸受部４２、４４が軸フレーム部４の軸受部１２、１４に対応して形成され、各軸受部４２、４４には開閉ストッパ機構２６の既述した突部３０が形成されている。軸受部４２は、第１の開閉軸部４６によって回転可能に支持され、開閉軸部４６は軸孔４８に貫通させ、軸フレーム部４の固定孔５０に固定され、この開閉軸部４６には、軸フレーム部６の軸受部４２の軸孔４８に対応する円形の回転支持部５１と、コイルスプリング２４を固定するための嵌合部５２とが形成されている。これに対応し、スライダ２２にはコイルスプリング２４を嵌合させるための勘合部５３が形成されている。コイルスプリング２４は、嵌合部５２と嵌合部５３とに嵌合され、両者間に設置される。

また、軸受部４４は、第２の開閉軸部５４によって回転可能に支持され、開閉軸部５４は軸孔５６に貫通させ、軸フレーム部４の固定孔５８に固定される。この開閉軸部５４には、軸フレーム部６の軸受部４４の軸孔５６に対応する円形の回転支持部６１と、カム機構２０の回転側カム６０を固定するとともに、スライダ２２を摺動可能に支持するためのスライダ支持部６２が形成されている。

カム機構２０は、回転側カム６０とスライダ２２に形成された摺動側カム部６４とで構成され、回転側カム６０は、開閉軸部５４を介して軸フレーム部４に固定されており、軸フレーム部４とともに回転可能である。回転側カム６０のカム面には突部６６及び凹部６８、摺動側カム部６４のカム面には突部７０及び凹部７２を備えている。

スライダ２２には回転軸８に対してスライダ２２の移動を可能にするため、回転軸８を貫通させるための長孔７４が形成されている。この長孔７４に隣接して回転ストッパ機構３４のカム板３８に対応する突部４０が形成されている。カム板３８には、中心部に回転軸８の固定軸部８０に固定される固定孔８２を備え、周面部に突部４０と係合する凹部８４、８６及び摺動面部８８が形成されている。スライダ２２がカム板３８側に移動し突部４０がカム板３８の凹部８４又は凹部８６に嵌まり込むと、回転軸８の回転が抑止される。

軸フレーム部６の本体部９０には、回転軸８の回転軸部９２を支持する軸受孔９４が形成されて回転軸８を回転可能に支持するとともに、立壁部９６が形成されている。立壁部９６には回転ストッパ機構３２のストッパ部９８が窓部１００とともに形成されている。回転軸８の固定軸部８０には回転ストッパ機構３２のストッパ板３６が固定される。ストッパ板３６には、固定軸８０に対応する固定孔１０４が形成されているとともに、ストッパ部９８に対応するストッパ片１０６が形成されている。ストッパ片１０６とストッパ部９８との衝突により、回転軸８の回転角度が規制される。

次に、このヒンジ装置２の動作を説明する。このヒンジ装置２では、直交する２軸回転として、開閉軸部４６、５４を中心とする軸フレーム部４、６による開閉動作と、その開閉方向と直交する、回転軸８による回転動作とが行える。

軸フレーム部４、６の開閉動作では、図３の（Ａ）に示すように、カム機構２０及び回転側カム部６０における突部６６が凹部７２、突部７０が凹部６８に噛み合っている場合には、コイルスプリング２４の復元力により、開閉軸部の嵌合部５２とスライダ２２の嵌合部５３との間を拡開させ、スライダ２２はＸ１方向に移動した状態となる。この場合、長孔７４の左縁側に回転軸８の固定軸部８０が接触した状態となる。

この状態から軸フレーム部４を矢印Ｍの方向に回転させると、図３の（Ｂ）に示すように、摺動側カム６４の突部７０と回転側カム６０の突部６６とが接触し、各突部６６、７０の互いの斜面を接触しながら移動し、図３の（Ａ）に示すように、各突部６６、７０の頂部が合致する位置に至る。各突部６６、７０の互いの斜面を接触しながら移動するに従い、スライダ２２はＸ２方向に移動し、コイルスプリング２４は、スライダ２２の移動とともに圧縮される。コイルスプリング２４の圧縮に応じ、その復元力は効力としてスライダ２２、カム機構２０を介して軸フレーム部４、６の回転に負荷として作用する。図３の（Ｃ）に示すように、カム機構２０の各突部６６、７０の頂部が一致した位置では、コイルスプリング２４の復元力が最大となり、軸フレーム部４、６の回転に対する負荷は最大となる。

そして、更に回転を矢印Ｍの方向に進めると、カム機構２０の各突部６６、７０の頂部が一致した位置から外れ、図３の（Ａ）に示すように、カム機構２０の回転側カム部６０及び摺動側カム部６４における突部６６が凹部７２、突部７０が凹部６８に噛み合う状態に移行する。即ち、コイルスプリング２４は、最大の圧縮状態から開放され、軸フレーム部４、６の回転に対する負荷が最小となる。

このように、カム機構２０による噛み合いとコイルスプリング２４の復元力とにより、軸フレーム部４、６間の負荷が開閉角度によって変化し、この負荷の変化が開閉操作を行うユーザに対し、トルク感を生じさせる。そして、最も負荷の高い角度と、最も負荷の小さい角度において、停止角度と認識させることができる。

また、図３の（Ａ）及び（Ｂ）に示すように、カム板３８に対し、スライダ２２の突部４０の突出量が小さい場合には、カム板３８の回転が可能であり、回転軸８を回転させることができる。これに対し、図３の（Ｃ）に示すように、スライダ２２が矢印Ｘ３の方向の極限位置まで移動すると、カム板３８の凹部８４にスライダ２２の突部４０が嵌まり込み、カム板３８及び回転軸８の回転が阻止される。この場合、カム板３８の凹部８４にスライダ２２の突部４０が嵌まり込んでいない状態から、回転軸８を回転させると、カム板３８の凹部８４にスライダ２２の突部４０が嵌まり込むことにより、カム板３８及び回転軸８の回転が阻止される。

また、軸フレーム部４、６との開閉は、軸フレーム部６の軸受部４２、４４にある突部３０に軸フレーム部４の橋絡部２８が当たることにより、軸フレーム部４の回転が停止されるので、これにより、回転の許容角度が設定されている。

また、図４の（Ａ）に示すように、回転軸８は、ストッパ板３６のストッパ片１０６が軸フレーム部６のストッパ部９８に当たる位置から矢印Ｎ１の方向に回転させ、図４の（Ｂ）に示すように、ストッパ板３６のストッパ片１０６が軸フレーム部６のストッパ部９８に当たる位置まで、例えば、３３０度程度回転させることができ、矢印Ｎ１で示す方向とは逆方向（矢印Ｎ２方向）に回転させることもできる。

以上説明したように、このヒンジ装置２によれば、開閉軸が第１及び第２の軸フレーム部４、６を以て構成され、両者間にはカム機構２０、スライダ２２及びコイルスプリング２４によってトルクを生じさせ、また、回転軸８への回転はスライダ２２の突部４０とカム板３８とからなる回転ストッパ機構３４によっても規制することができる等、多様な機能とともに、ヒンジ装置２のコンパクト化を図ることができる。

〔第２の実施の形態〕

本発明の第２の実施の形態について、図５及び図６を参照して説明する。図５は、ヒンジ装置を備える機器の構成例において、カム軸側を中心とする回転を示す図、図６は、回転軸を中心とする回転を示す図である。図５及び図６において、図１と同一部分には同一符号を付してある。

ヒンジ装置２を備える機器２００は、第１の部材２０２と第２の部材２０４とを備えており、部材２０２、２０４間をヒンジ装置２で連結させたものである。部材２０２には、ヒンジ装置２の軸フレーム部４の軸受部１２、１４が位置決めされて固定ねじ２０６により固定され、部材２０４には、固定フレーム部１０が位置決めされて固定ねじ２０８を以て固定されている。

斯かる構成によれば、ヒンジ装置２の開閉機能により、図５に示すように、部材２０２に対して部材２０４を矢印Ｍで示す方向に開閉させることができるとともに、図６に示すように、部材２０２と部材２０４との相対的な位置関係を回転軸８を中心に矢印Ｎで示すように、回動させて変位させることができる。

このような２軸回転による開閉及び回転が可能であれば、機器２００は、例えば、ビデオカメラや携帯電話機等に適用し、所望の回転変位を実現することができ、利便性を高めることができる。また、ヒンジ装置２はコンパクトに構成できるから、ヒンジ装置２を用いた機器２００によれば、機器２００に対してヒンジ装置２の占める割合を小さくすることができる。

〔他の実施の形態〕

(1) 上記実施の形態では、摺動側カム部６４をスライダ２２に一体に形成した構成例を例示したが、摺動側カム部６４をスライダ２２と別個に構成してもよい。

(2) 上記実施の形態では、合成樹脂で形成されたスライダ２２を例示したが、板金加工されたコ字形状の金属体で構成してもよい。

(3) 上記実施の形態では、合成樹脂で形成されたスライダ２２を例示したが、ダイカスト成形された金属体で構成してもよい。

(3) 上記実施の形態では、スプリングとしてコイルスプリング２４を用いたが、スプリング機能を備える弾性部材で構成してもよい。

以上述べたように、本発明の最も好ましい実施の形態等について説明したが、本発明は上記記載に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載され、又は、発明を実施するための最良の形態に開示された発明の要旨に基づき、当業者において様々な変形や変更が可能であり、斯かる変形や変更が本発明の範囲に含まれることはいうまでもない。

開閉機能と回転機能とを備えるヒンジ装置に関し、第１及び第２の軸フレーム部を以て開閉軸が構成され、第２の軸フレーム部内にカム機構、スライダ及びコイルスプリングを設置することにより、トルク感を生じさせるようにしたので、ヒンジ装置のコンパクト化を図ることができ、有用である。

本発明の第１の実施の形態であるヒンジ装置を示す斜視図である。 ヒンジ装置を示す分解斜視図である。 回転軸による回転動作を示す図である。 回転軸を回転中心とする回転動作を示す図である。 本発明の第２の実施の形態であるヒンジ装置を備える機器の構成例を示す図である。 機器の回転軸を中心とする回転を示す図である。

符号の説明

２ ヒンジ装置
４ 第１の軸フレーム部（開閉軸）
６ 第２の軸フレーム部（開閉軸）
２０ カム機構
２２ スライダ
２４ コイルスプリング ２６ 回転ストッパ機構
３４ 開閉ストッパ機構
７４ 長孔

Claims (7)

1. 開閉機能と回転機能とを備えるヒンジ装置であって、
   一対の軸受部を備える第１の軸フレーム部と、
   前記第１の軸フレーム部の前記軸受部に回動可能に支持された第２の軸フレーム部と、
   前記第２の軸フレーム部に回転可能に支持された回転軸と、
   前記回転軸を貫通させる貫通孔を備えて移動可能なスライダと、
   前記第２の軸フレーム部に固定された第１のカムのカム面に前記スライダに取り付けられた第２のカムのカム面を対向させてなるカム機構と、
   前記第２のカムと前記スライダとの間に両者を拡開させる方向の復元力を作用させるスプリングと、
   を備えることを特徴とするヒンジ装置。
2. 請求項１のヒンジ装置において、
   前記スライダに前記回転軸の回転角度を規制するストッパ機構を備えることを特徴とするヒンジ装置。
3. 請求項１のヒンジ装置において、
   前記第１の軸フレーム部又は前記第２の軸フレーム部の何れか一方に両者間を回転可能に支持する開閉軸部を備えることを特徴とするヒンジ装置。
4. 請求項１のヒンジ装置において、
   前記軸受部に前記第１の軸フレーム部又は前記第２の軸フレーム部の回転を規制するストッパ機構を備えることを特徴とするヒンジ装置。
5. 請求項１のヒンジ装置において、
   前記スライダの前記貫通孔は、前記スライダの移動方向を長径とする長孔であることを特徴とするヒンジ装置。
6. 請求項１のヒンジ装置において、
   前記回転軸に取り付けられたカムと、前記スライダに設けられた突部とを備え、この突部と前記カムとの係合に応じて前記回転軸の回転を抑止することを特徴とするヒンジ装置。
7. 第１の部材と第２の部材とを備え、これら第１の部材と第２の部材とを連結するヒンジ装置を用いた機器であって、前記ヒンジ装置が、
   一対の軸受部を備える第１の軸フレーム部と、
   前記第１の軸フレーム部の前記軸受部に回動可能に支持された第２の軸フレーム部と、
   前記第２の軸フレーム部に回転可能に支持された回転軸と、
   前記回転軸を貫通させる貫通孔を備えて移動可能なスライダと、
   前記第２の軸フレーム部に固定された第１のカムのカム面に前記スライダに取り付けられた第２のカムのカム面を対向させてなるカム機構と、
   前記第２のカムと前記スライダとの間に両者を拡開させる方向の復元力を作用させるスプリングと、
   を備え、前記第１の軸フレーム部と前記第２の軸フレーム部とを以て前記第１の部材と前記第２の部材とを開閉させ、前記回転軸により前記第２の部材を回転させる構成としたことを特徴とする、ヒンジ装置を用いた機器。

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