JP2010014185A

JP2010014185A - 回転軸及び頭部装着型表示装置

Info

Publication number: JP2010014185A
Application number: JP2008174178A
Authority: JP
Inventors: Masatomo Furuta; 匡智古田
Original assignee: Shimadzu Corp
Current assignee: Shimadzu Corp
Priority date: 2008-07-03
Filing date: 2008-07-03
Publication date: 2010-01-21
Anticipated expiration: 2028-07-03
Also published as: JP5151741B2

Abstract

【課題】表示部を有する表示装置本体と、この表示装置本体をヘルメットに回動可能に支持させる支持部を具備する頭部装着型表示装置等において、軸支対象物を任意の角度に保持可能であるとともに操作感の調節が可能なヒンジ部を実現する。
【解決手段】内部に非圧縮性圧力媒体を満たしているとともに圧力媒体から受ける圧力が変化した際に弾性変形により直径を変更可能な軸本体４１と、この軸本体４１内の圧力媒体を押圧して該圧力媒体に圧力を伝達する加圧部材４２と、この加圧部材４２から圧力媒体に伝達する圧力を変更させるべく加圧部材を進退動作させるための操作力を受け付ける操作部４３とを具備する回転軸３を、少なくとも一部を接触させた状態で軸受穴２２ａに挿通させる。
【選択図】図２

Description

本発明は、支持対象物を回転可能に支持するとともに任意の角度で支持対象物を保持可能にするための構成を有する回転軸、及びこのような回転軸を利用した頭部装着型表示装置に関する。

従来、回転軸を用いて支持対象物を回転可能に支持するとともに任意の角度で支持対象物を保持可能にするための構成として、例えば、樹脂製の軸受に金属製の回転軸を圧入し、軸受を弾性変形させ、弾性力により回転軸を摩擦保持させる構成のものが考えられている（例えば、特許文献１、非特許文献１を参照）。
特開２００７−３３６１６６号公報株式会社アキュレイト、"製品情報株式会社アキュレイト"、[online]、平成16年、株式会社アキュレイト、［平成20年7月3日検索］、インターネット<URL:http://accurate.jp/product/hinge/Hexatorq/Hexatorq.htm>

ところが、樹脂の弾性変形域は小さいので、回転軸及び軸受穴には高い加工精度が要求される。また、樹脂と金属の線膨張率は数倍異なるので、周囲の温度により回転軸と軸受穴との間の摩擦が変化し、操作感が変化してしまう。さらに、利用者ごとに回転軸と軸受穴との間の摩擦の大きさを変化させ、各利用者の所望の操作感を得ることができるようにする要望が存在するが、特許文献１及び非特許文献１記載の構成では、回転軸と軸受穴との間の摩擦力を変化させるための手段が存在しないため、このような要望に対応することができない。

本発明は、以上に述べた課題を解決することを目的としている。

すなわち本発明に係る回転軸は、以上の目的を達成するために、内部に圧力媒体を満たしているとともに圧力媒体から受ける圧力が変化した際に弾性変形により直径を変更可能な軸本体と、この軸本体内の圧力媒体に圧力を伝達する圧力伝達手段とを具備するものである。

このようなものであれば、少なくとも一部を軸受に当接させた状態で軸受穴に挿通させ、圧力伝達手段により軸本体内の圧力媒体に圧力を伝達し、伝達された圧力を圧力媒体から軸本体の外周にさらに伝達して軸本体を弾性変形させ、この軸本体の直径を変更することにより、軸本体と軸受穴との間の摩擦力を変更することができる。すなわち、圧力伝達手段により圧力媒体の小面積の部分に圧力を伝達すると、パスカルの原理を利用して、すなわち、前記小面積の部分が受けた圧力と同じ圧力が圧力媒体に均等に加わり、小面積の部分の面積をＡ、軸本体の円筒面の面積をＢとした場合に前記小面積の部分が受けた力のＢ／Ａ倍に増幅された押し力を軸本体の円筒面が受けることを利用して、小さな操作力により軸本体の直径を変更させるために十分大きな圧力を作り、軸本体と軸受穴との間の摩擦力を容易に変更することができる。なお、本発明において、「圧力伝達手段」とは、軸本体内の圧力媒体を押圧して該圧力媒体に圧力を伝達する加圧部材や、軸本体の内部空間と外部の圧力媒体供給源とを連通させる連通路及びこの連通路を介して軸本体の内部空間に供給する圧力媒体の圧力を調整する圧力調整器等の圧力調整要素の組み合わせ等、圧力媒体に圧力を伝達可能であるとともに圧力媒体が伝達する圧力を変更可能な手段全般を示す概念である。

以上の課題を解決する上で、軸本体の直径の変更を容易に行えるようにするには、前記圧力伝達手段が、前記軸本体内の圧力媒体を押圧して該圧力媒体に圧力を伝達する加圧部材と、この加圧部材から圧力媒体に伝達する圧力を変更させるべく加圧部材を進退動作させるための操作力を受け付ける操作部とを具備するものが望ましい。このようなものであれば、小さな表面積の加圧部材により軸本体内の圧力媒体を押圧する力を、上述したようにパスカルの原理を利用して増幅し、軸本体の外周にさらに伝達するため、小さな操作力により軸本体の直径を変更させるために十分大きな圧力を作ることができるからである。なお、軸本体内の空間と連通させて設けた空間内に加圧部材を配したものであれば、加圧部材及び操作部は軸本体から径方向に離間させた位置に設けてもよい。

以上の課題を解決する上で、加圧部材の進退操作を容易に行えるようにするとともに加圧部材を任意の位置に保持できるようにするには、前記操作部が、前記加圧部材を先端に接続してなる雄ねじ部材と、この雄ねじ部材に螺合可能な雌ねじ部材とを具備するものが望ましい。このような構成であれば、雄ねじ部材と雌ねじ部材とを螺合させ、雄ねじ部材を回転させて雌ねじ部材に対して進退させることにより、この雄ねじ部材の先端に接続した加圧部材をねじの軸力を利用して同時に進退させることができ、より小さな操作力で加圧部材の進退操作を行うことができるからである。

また、加圧部材の進退幅を小さくしつつ軸本体の側面の全域に均一に圧力を伝達させるには、前記圧力媒体が液体であるものが望ましい。

さらに、より小さな圧力変化により軸本体の直径を変更できるようにするには、前記軸本体を、樹脂により形成しているものが望ましい。

一方、このような回転軸の好適な実施の態様として、表示部を有する表示装置本体と、この表示装置本体をヘルメットに回動可能に支持させる支持部を具備するものであって、前記支持部が、軸受穴と、この軸受穴に少なくとも一部を接触させた状態で挿通させてなる回転軸とを具備し、この回転軸が、内部に圧力媒体を満たしているとともに圧力媒体から受ける圧力が変化した際に弾性変形により直径を変更可能な軸本体と、この軸本体内の圧力媒体に圧力を伝達する圧力伝達手段とを具備することを特徴とする頭部装着型表示装置が挙げられる。

なお、本発明において、「回転軸」は、軸受に挿通させてなり軸心周りに回動可能なものだけでなく、軸受穴を有する支持対象物の軸受穴に挿通させてなり支持対象物を軸心周りに回動可能に支持する部材をも含む概念である。

本発明に係る回転軸を用いれば、圧力伝達手段により圧力媒体の小面積の部分に圧力を伝達することにより、圧力を軸本体の外周に伝達し、軸本体を弾性変形させてこの軸本体の直径を変更できるので、軸本体及び軸受穴を形成する際に必ずしも高い加工精度を必要としないようにできる。すなわち、圧力伝達手段により圧力媒体の小面積の部分に圧力を伝達すると、パスカルの原理を利用して、すなわち、前記小面積の部分が受けた圧力と同じ圧力が圧力媒体に均等に加わり、小面積の部分の面積をＡ、軸本体の円筒面の面積をＢとした場合に前記小面積の部分が受けた力のＢ／Ａ倍に増幅された押し力を軸本体の円筒面が受けることを利用して、小さな操作力により軸本体の直径を変更させるために十分大きな圧力を作り、軸本体と軸受穴との間の摩擦力を容易に変更することができる。また、軸本体の直径を変更することにより、軸本体と軸受穴との間の摩擦力を変更し、周囲の温度に関わらず回転軸と軸受穴との間の摩擦を一定に保つ要望や、利用者ごとに回転軸と軸受穴との間の摩擦の大きさを変化させて各利用者の所望の操作感を得ることができるようにする要望に対応することができる。

以下、本発明の一実施形態について述べる。

本実施形態に係る頭部装着型表示装置１は、図１に示すように、表示装置本体２と、この表示装置本体２をヘルメットＨに回動可能に支持させる支持部３とを具備する。

前記表示装置本体２は、この種の頭部装着型表示装置に用いられるものとして従来周知の構成を有する。すなわち、内部に図示しない表示器及び光学系を有する表示ユニット２１と、この表示ユニット２１と前記支持部３とを接続するためのベースユニット２２と、これらベースユニット２２と表示ユニット２１とを連結し図示しないボールジョイントを利用して形成した連結部２３とを具備する。

一方、前記支持部３は、ヘルメットＨの鍔部を挟持可能なクリップ５と、このクリップ５と前記表示装置本体２のベースユニット２２とを相対回転可能に支持する回転軸４とを具備する。この回転軸４は、頭部装着型表示装置１の幅方向に延伸していて、支持部３の軸中心を含む断面図を図２に示すように、内部空間４１ｓに圧力媒体たる水を満たしているとともに弾性変形により直径を変更可能な軸本体４１、この軸本体４１の内部空間４１ｓに圧力を伝達させるべく軸本体４１内の水を押圧して圧力を加えるための加圧部材４２、及びこの加圧部材４２を進退動作させるための操作力を受け付ける操作部４３を具備する。また、前記加圧部材４２、及び操作部４３は、前記軸本体４１と一体に形成したケース４４内に収納している。このケース４４の内部空間は、前記軸本体４１の内部空間と連通している。そして、この回転軸４は、前記クリップ５に回転不能に取り付けていて、前記ベースユニット２２に設けた軸受穴２２ａに挿通させている。この回転軸４が、本発明の回転軸である。

具体的には、前記軸本体４１は、水を内部空間４１ｓに満たした中空円筒状の部材である。この軸本体４１は、樹脂により形成していて、内部空間４１ｓから水圧を受けて円筒面部の直径が変化する。

前記加圧部材４２は、前記軸本体４１の内部空間４１ｓに満たした水と隙間無く接する栓である。また、この加圧部材４２の周壁には、液漏れ防止を図るべくＯリング４２ａを配している。

前記操作部４３は、前記加圧部材４２を先端に接続してなる雄ねじ部材４３ａと、この雄ねじ部材４３ａに螺合可能な雌ねじ部材４３ｂとを具備する。また、本実施形態では、この操作部４３は前記加圧部材４２と一体に形成している。さらに詳述すると、前記雄ねじ部材４３ａは、手回しねじを利用して形成していて、頭部４３ａ１に回転力を加えられた際に回転力を軸力に変換する。その際、この軸力を利用して、雄ねじ部材４３ａ及び加圧部材４２を雌ねじ部材４３ｂに対して一体的に進退させるように構成している。そして、この回転軸４は、雄ねじ部材４３ａ及び加圧部材４２の進退に伴い圧力媒体が受ける圧力すなわち水圧の変化に伴い、軸本体４１の直径を拡縮するように構成している。

一方、前記軸受穴２２ａは、軸本体４１に対応する部位に設けてなり、この軸本体４１を略隙間無く収納する。そして、前記軸本体４１の少なくとも一部を接触させた状態でこの軸本体４１を保持するとともに、軸本体４１の直径の変更に対応してこの軸本体４１との間の摩擦力を変化させる。

次いで、本発明に係る各部の作用を以下に述べる。

まず、雄ねじ部材４３ａを締着方向に回転させると、ねじの軸力が加圧部材４２に加えられ、加圧部材４２が軸本体４１の内部空間４１ｓ側に向かって移動する。このとき、この加圧部材４２を介して軸本体４１の内部空間４１ｓ内の水に圧力が加えられる。さらに、加えられた圧力は軸本体４１の表面全体に伝達され、軸本体４１を外方に向けて押圧する。この押圧力を受けて軸本体４１が弾性変形して直径が増加する。そして、この軸本体４１の直径増加を受けて軸本体４１と軸受穴２２ａとの間の摩擦力が増大する。

逆に、雄ねじ部材４３ａを反締着方向に回転させると、加圧部材４２が軸本体４１の内部空間４１ｓ内の水から水圧を受けつつ軸本体４１側から離間する方向に向かって移動する。その際、加圧部材４２を介して軸本体４１の内部空間４１ｓ内の水に加えられる圧力が低下し、内部空間４１ｓの水圧も低下するので、軸本体４１は自らの弾性により変形し、軸本体４１の直径が減少する。そして、この軸本体４１の直径減少を受けて軸本体４１と軸受穴２２ａとの間の摩擦力も減少する。

なお、前記表示ユニット２１による表示を行う際の各部の作用は、この種の頭部装着型表示装置に用いられるものとして周知のものを利用しているので、詳細な説明は省略する。

すなわち、本実施形態に係る回転軸４の構成によれば、加圧部材４２により軸本体４１の内部空間４１ｓに満たした圧力媒体たる水を押圧して圧力媒体に圧力を伝達し、伝達された圧力を軸本体４１の外周にさらに伝達して軸本体４１を弾性変形させ、この軸本体４１の直径を変更することにより、軸本体４１と軸受穴２２ａとの間の摩擦力を変更することができる。すなわち、加圧部材４２により軸本体４１内の水を押圧する力を、パスカルの原理を利用して、すなわち、加圧部材４２が受けた圧力と同じ圧力が軸本体４１の内部空間４１ｓに満たした水を介して軸本体４１に均等に加わり、加圧部材４２の水に接する部分の面積をＡ、軸本体４１の円筒面の面積をＢとした場合に前記加圧部材４２が受けた力のＢ／Ａ倍に増幅された押し力を軸本体４１の円筒面が受けることを利用して増幅し、軸本体４１の外周にさらに伝達するため、小さな操作力により軸本体４１の直径を変更させるために十分大きな圧力を作り、軸本体４１と軸受穴２２ａとの間の摩擦力を容易に変更することができる。従って、軸本体４１及び軸受穴２２ａを形成する際に必ずしも高い加工精度を必要としないようにできる。また、軸本体４１の直径を変更することにより、軸本体４１と軸受穴２２ａとの間の摩擦力を変更し、周囲の温度に関わらず回転軸４と軸受穴２２ａとの間の摩擦を一定に保つ要望や、利用者ごとに回転軸４と軸受穴２２ａとの間の摩擦の大きさを変化させて各利用者の所望の操作感を得ることができるようにする要望に対応することができる。

また、前記操作部４３が、前記加圧部材４２を先端に接続してなる雄ねじ部材４３ａと、この雄ねじ部材４３ａに螺合可能な雌ねじ部材４３ｂとを具備するので、雄ねじ部材４３ａと雌ねじ部材４３ｂとを螺合させ、雄ねじ部材４３ａを雌ねじ部材４３ｂに対して進退させることにより、この雄ねじ部材４３ａの先端に接続した加圧部材４２を同時に進退させることができる。従って、より小さな操作力で加圧部材４２の進退操作を行うことができるようになり、加圧部材４２の進退操作を容易に行えるようにするとともに加圧部材４２を任意の位置に保持できるようにすることができる。

さらに、水を圧力媒体として利用しているので、軸本体４１の内側面の全域に均一に圧力を伝達させることができ、また、このような圧力媒体を容易かつ安価に入手できる。

そして、前記軸本体４１を、樹脂により形成しているので、より小さな圧力変化により軸本体４１を弾性変形させ、その直径を変更できる。

なお、本発明は以上に述べた実施例に限らない。

例えば、圧力媒体として、水以外の液体を用いてもよく、また、ゴム等の弾性変形可能かつ圧力を伝達可能な固体やゲル等を用いてもよい。さらに、圧力媒体として気体を用いてももちろんよい。但し、圧力媒体が液体又は固体であれば加圧部材の進退幅を小さくできる。

また、ノートパソコンや携帯電話のヒンジ部等に本発明の回転軸を設け、任意の相対角度に保持可能なヒンジ機構を実現するようにしてもよい。

さらに、上述した実施形態ではねじ作用により加圧部材の位置を無段階で調整できるようにしているが、加圧部材を複数箇所の係止位置のいずれかに選択的に保持可能な構成を採用してもよい。

加えて、上述した実施形態では回転軸をクリップに回転不能に取り付け、表示装置本体に形成した軸受穴に挿通させるようにしているが、回転軸を表示装置本体と一体的に回転可能に構成し、クリップに設けた軸受穴に挿通させるようにしてももちろんよい。

そして、軸本体は、樹脂により形成したものに限らず、硬質ゴムや弾性を有する金属等により、弾性変形可能かつ内部に圧力媒体を満たすことが可能な筒状に形成したものであっても、本発明の最も重要な効果、すなわち軸受との摩擦力を調整可能にできる効果は得られる。

その他、各部の具体的構成についても上記実施形態に限られるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々変形が可能である。

本発明の一実施形態に係る頭部装着型表示装置の使用態様を示す図。同実施形態に係る支持部を示す軸中心を含む断面図。

符号の説明

１…頭部装着型表示装置
２…表示装置本体
２２ａ…軸受穴
３…支持部
４…回転軸
４１…軸本体
４２…加圧部材
４３…操作部
４３ａ…雄ねじ部材
４３ｂ…雌ねじ部材

Claims

内部に圧力媒体を満たしているとともに圧力媒体から受ける圧力が変化した際に弾性変形により直径を変更可能な軸本体と、この軸本体内の圧力媒体に圧力を伝達する圧力伝達手段とを具備することを特徴とする回転軸。
前記圧力伝達手段が、前記軸本体内の圧力媒体を押圧して該圧力媒体に圧力を伝達する加圧部材と、この加圧部材から圧力媒体に伝達する圧力を変更させるべく加圧部材を進退動作させるための操作力を受け付ける操作部とを具備する請求項１記載の回転軸。
前記操作部が、前記加圧部材を先端に接続してなる雄ねじ部材と、この雄ねじ部材に螺合可能な雌ねじ部材とを具備する請求項２記載の回転軸。
前記圧力媒体が液体であることを特徴とする請求項１、２又は３記載の回転軸。
前記軸本体を、樹脂により形成している請求項１、２、３又は４記載の回転軸。
表示部を有する表示装置本体と、この表示装置本体をヘルメットに回動可能に支持させる支持部を具備するものであって、前記支持部が、軸受穴と、この軸受穴に少なくとも一部を接触させた状態で挿通させてなる回転軸とを具備し、この回転軸が、内部に圧力媒体を満たしているとともに圧力媒体から受ける圧力が変化した際に弾性変形により直径を変更可能な軸本体と、この軸本体内の圧力媒体に圧力を伝達する圧力伝達手段とを具備することを特徴とする頭部装着型表示装置。
前記圧力伝達手段が、前記軸本体内の圧力媒体を押圧して該圧力媒体に圧力を伝達する加圧部材と、この加圧部材から圧力媒体に伝達する圧力を変更させるべく加圧部材を進退動作させるための操作力を受け付ける操作部とを具備する請求項６記載の頭部装着型表示装置。