JP2012102797A - Hinge mechanism - Google Patents
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Abstract
Description
この発明は、回転対象物、例えば車体の後部ドア又はピアノの蓋体などを所定の角度の範囲で回転させるのに適したヒンジ機構に関する。 The present invention relates to a hinge mechanism suitable for rotating an object to be rotated, such as a rear door of a vehicle body or a lid of a piano, within a predetermined angle range.
各種のドア、パソコンの蓋体などの開閉機構に多種多様なヒンジ機構が用いられている。それぞれの開閉機構に適った構造のヒンジ機構が数多く提案されているが、構造の簡単なものとしてシャフト部材又は内輪部材にコイルバネを巻装、又は他のバネ部材を装着して、それらの間に生じるトルクを利用するヒンジ機構など(例えば、特許文献1、2参照)が提案されている。また、比較的重量のある車体の後部ドアの開閉機構の一例としてヒンジとダンパーなどを組み合わせたヒンジ機構が提案されている(例えば、特許文献3、4参照)。
A wide variety of hinge mechanisms are used for opening and closing mechanisms such as various doors and lids of personal computers. Many hinge mechanisms with a structure suitable for each opening / closing mechanism have been proposed, but as a simple structure, a coil spring is wound around a shaft member or an inner ring member, or another spring member is mounted, and between them, A hinge mechanism using the generated torque has been proposed (for example, see Patent Documents 1 and 2). Further, a hinge mechanism combining a hinge and a damper has been proposed as an example of a relatively heavy rear door opening / closing mechanism of the vehicle body (see, for example,
前掲の特許文献1、2の発明に係るヒンジ機構は、シャフト部材などにバネ体を装着すると共に一方向クラッチを固定し、シャフト部材などとバネ体との間に生じるトルクを発生させて、一方向クラッチの一方向性を利用するので、構造が簡潔であり、部品点数も少ないので小型で経済性に優れ、一方の回転方向には空転し、他方向には所望の大きさの回転トルクを発生するものである。
The hinge mechanisms according to the inventions of the
しかしながら、特許文献1、2の発明に係るヒンジ機構は、例えば車体の後部ドアの開閉機構などのように、後部ドアを開けるときには比較的小さい力で開けることができ、閉めるときには後部ドアの重さによって急激に閉じないような開閉特性、つまり要求される回転トルクが大きく、かつ回転方向によって生じる回転トルクの大きさが異なる特性を要求される開閉機構には適しているとは言えない。
However, the hinge mechanism according to the inventions of
この点について説明すると、一方向クラッチが内輪部材と外輪部材とローラのような転動部材とその転動部材に押圧力(予圧)を与えるバネ部材などからなる場合、ある回転方向に対しては転動部材が内輪部材と外輪部材との間に食い込まずに回転することによって、内輪部材と外輪部材は非係止状態であって空転する。逆の回転方向では、転動部材が内輪部材と外輪部材との間に食い込むことによって、内輪部材と外輪部材は係止状態となって回転できない。この一方向回転動作については広く知られているので更に詳しく説明することはしないが、このような構造の一方向クラッチはバックラッシが生じることが知られている。特に大きな回転トルクを扱う一方向クラッチにあっては、前述のような構造上からバックラッシが大きくなる場合がある。 To explain this point, when the one-way clutch is composed of an inner ring member, an outer ring member, a rolling member such as a roller, and a spring member that applies a pressing force (preload) to the rolling member, When the rolling member rotates without biting between the inner ring member and the outer ring member, the inner ring member and the outer ring member are in an unlocked state and idle. In the reverse rotation direction, the rolling member bites between the inner ring member and the outer ring member, so that the inner ring member and the outer ring member are locked and cannot rotate. Since this one-way rotation operation is widely known and will not be described in further detail, it is known that a one-way clutch having such a structure causes backlash. In particular, in a one-way clutch that handles a large rotational torque, backlash may increase due to the above-described structure.
このバックラッシによって、例えば回転対象物が車体の後部ドアの場合、後部ドアを上方向に開いている途中で手を離した瞬間、若干だけ後部ドアが下方向に動くことがある。また、車体の後部ドアを下方向に閉めている途中で手を離すと、その瞬間、後部ドアが上方向に若干跳ね上がることがある。更に、特許文献1、2の発明に係るヒンジ機構は、各種のドア又は蓋体などのような回転対象物を特定の位置に安定に保持するのは難しく、衝撃などが回転対象物などに加えられると、回転対象物が動いてしまう場合があるという問題もある。
For example, when the object to be rotated is the rear door of the vehicle body, the rear door may move slightly downward when the hand is released while the rear door is opened upward. Also, if the hand is released while the rear door of the vehicle body is closed downward, the rear door may jump up slightly at that moment. Furthermore, the hinge mechanisms according to the inventions of
前掲の特許文献3、4に開示されている発明のヒンジ機構は、車体の後部ドアの開閉機構用に造られているので、ヒンジ機構に要求される特性を満足するが、汎用性に乏しく、取り付けが複雑であって大きな取り付け場所が必要であることが難点である。また、開閉機構がヒンジだけでなく、曲線を描いて動くヒンジ部材とダンパーとなどとを組み合わせて構成されているので、開閉機構が大型化せざるを得ず、コンパクトな構造とすることは難しかった。さらに、これらヒンジ機構は開閉の途中の特定位置で安定に後部ドアを所望の位置に停止させる補助機構が必要であり、その補助機構が互いに噛み合うときに生じる騒音も好ましくなかった。
The hinge mechanism of the invention disclosed in the above-mentioned
本発明が解決しようとする課題は、従来のヒンジ機構にあっては、その一方向クラッチのバックラッシによって、特に、回転対象物を上方向又は下方向に回転させるヒンジ機構に適用した場合に、回転対象物を動作停止させた瞬間に、回転対象物が回転させていた方向に若干動いたり、逆方向に跳ね上がったりすることがあるというところにある。 The problem to be solved by the present invention is that the conventional hinge mechanism is rotated by the backlash of the one-way clutch, particularly when applied to a hinge mechanism that rotates an object to be rotated upward or downward. At the moment when the operation of the object is stopped, the object may move slightly in the direction in which the object is rotated or may jump up in the opposite direction.
本発明は、上述のような従来の課題を解決することを目的とし、コンパクトなヒンジ機構であって、一方向クラッチのバックラッシを無くしたことによって、回転対象物を上方向又は下方向に回転させるヒンジ機構に適用した場合でも、回転対象物の上方向の動作を停止させた瞬間に回転対象物が下方向に動いたり、又は回転対象物の下方向の動作を停止させた瞬間に回転対象物が跳ね上がったりすることが無いヒンジ機構を提案するものである。 An object of the present invention is to solve the conventional problems as described above, and is a compact hinge mechanism that rotates a rotating object upward or downward by eliminating backlash of a one-way clutch. Even when applied to the hinge mechanism, the rotating object moves downward at the moment when the upward movement of the rotating object is stopped, or the rotating object stops at the moment when the downward movement of the rotating object is stopped. This suggests a hinge mechanism that does not spring up.
第1の発明は、係止部を有するシャフト部材と、そのシャフト部材の一部分との間に所定のトルク値を発生するトルク発生部材と、前記シャフト部材と前記トルク発生部材とを包囲してなる第1のハウジングとを備えると共に、第1の円環状カム面と係止部とを有する第1のカム部材と、その第1の円環状カム面に組み合わされる第2の円環状カム面を有する第2のカム部材と、前記第1の円環状カム面と前記第2の円環状カム面との間に押圧力を与える弾性部材と、前記第1のカム部材と前記第2のカム部材と前記弾性部材とを包囲してなる第2のハウジングとを備え、前記第2のカム部材と前記弾性部材、又は前記第2のハウジングは、前記第1のハウジングから外部に延びる前記シャフト部材を挿通させる中央穴を有し、前記第1のハウジングと前記第2のハウジングとはそれぞれ取付け部を有し、前記第1のハウジングから外部に延びる前記シャフト部材を前記第2のハウジング内に挿入し、前記シャフト部材の係止部を前記第1のカム部材の係止部に係止させることを特徴とするヒンジ機構を提案する。 1st invention surrounds the shaft member which has a latching | locking part, the torque generation member which generate | occur | produces a predetermined torque value between the part of the shaft member, the shaft member, and the torque generation member And a first cam member having a first annular cam surface and a locking portion, and a second annular cam surface combined with the first annular cam surface. A second cam member, an elastic member for applying a pressing force between the first annular cam surface and the second annular cam surface, the first cam member and the second cam member A second housing surrounding the elastic member, and the second cam member and the elastic member, or the second housing is inserted through the shaft member extending outward from the first housing. A first central hole, and a first hole The jing and the second housing each have a mounting portion, the shaft member extending outward from the first housing is inserted into the second housing, and the locking portion of the shaft member is inserted into the first housing. A hinge mechanism is proposed in which the cam mechanism is locked to the locking portion of the cam member.
第2の発明は、前記第1のハウジングと前記第2のハウジングとに相対的に逆方向の回転力がかかるとき、その回転方向によって、前記第1のカム部材と前記第2のカム部材とは、互いに回転不能な係止状態を呈するか、あるいは所定値以上の回転力が働くときに相対的に逆方向に回転可能な非係止状態を呈する一方向クラッチとして動作し、前記第1のカム部材と前記第2のカム部材とが互いに回転不能な係止状態を呈する回転方向に設定値以上の回転力がかかるとき、前記シャフト部材に対して前記第1のハウジングが回転することを特徴とする請求項1に記載のヒンジ機構を提案する。 According to a second aspect of the present invention, when a relatively reverse rotational force is applied to the first housing and the second housing, the first cam member and the second cam member are controlled according to the rotational direction. Operates as a one-way clutch that exhibits a locked state that cannot rotate relative to each other, or that exhibits a non-locked state that can rotate in a relatively reverse direction when a rotational force of a predetermined value or more is applied. The first housing rotates with respect to the shaft member when a rotational force greater than a set value is applied in a rotation direction in which the cam member and the second cam member are in a non-rotatable locked state. The hinge mechanism according to claim 1 is proposed.
第3の発明は、前記第1のカム部材は、前記第1のハウジングに対して回転可能なように前記第1のハウジングに支承されており、前記第2のカム部材は前記第2のハウジングに対して回転方向には実質的に動くことができないが、前記シャフト部材の長さ方向には動けるように、前記第2のハウジングは前記第2のカム部材が有する係合部と係合する係合溝を備えることを特徴とする請求項1又は請求項2に記載のヒンジ機構を提案する。
According to a third aspect of the invention, the first cam member is supported by the first housing so as to be rotatable with respect to the first housing, and the second cam member is the second housing. The second housing engages with the engaging portion of the second cam member so that it cannot move substantially in the rotational direction but moves in the length direction of the shaft member. The hinge mechanism according to claim 1 or
第4の発明は、前記第1の円環状カム面と前記第2の円環状カム面は、それぞれ前記第1のカム部材の円環状の側面、前記第2のカム部材の円環状の側面に形成された、一方の回転方向に対しては急傾斜で、他方の回転方向に対しては緩傾斜である一定幅で繰り返す凹凸構造からなることを特徴とする請求項1ないし請求項3のいずれかに記載のヒンジ機構を提案する。 According to a fourth aspect of the invention, the first annular cam surface and the second annular cam surface are respectively provided on an annular side surface of the first cam member and an annular side surface of the second cam member. 4. The concavo-convex structure formed at a constant width, which is formed with a steep slope with respect to one rotational direction and a gentle slope with respect to the other rotational direction. A hinge mechanism as described above is proposed.
本発明によれば、コンパクトで一方向動作のバックラッシが無く、回転対象物を途中で動作停止させた瞬間に、回転対象物が下方向に動いたり、上方向に跳ね上がったりすることが無いヒンジ機構を提案することができる。 According to the present invention, the hinge mechanism is compact and has no backlash in one-way operation, and the rotating object does not move downward or jump upward when the rotating object stops operating halfway. Can be proposed.
本発明は、係止部を有するシャフト部材と、そのシャフト部材の一部分との間に所定のトルク値を発生するトルク発生部材とを包囲してなる第1のハウジングと、第1の円環状カム面を有する第1のカム部材と、その第1の円環状カム面に組み合わされる第2の円環状カム面を有する第2のカム部材と、前記第1の円環状カム面と前記第2の円環状カム面との間に押圧力を与える弾性部材とを包囲してなる第2のハウジングとを組み合わせるヒンジ機構である。なお、本発明は、以下に示す実施形態に限定されるものではない。本明細書及び図面において、符号が同じ構成要素は同一の名称の部材を示すものとする。 The present invention relates to a first housing enclosing a shaft member having a locking portion and a torque generating member that generates a predetermined torque value between a part of the shaft member, and a first annular cam A first cam member having a surface, a second cam member having a second annular cam surface combined with the first annular cam surface, the first annular cam surface, and the second This is a hinge mechanism that combines a second housing that surrounds an elastic member that applies a pressing force between the annular cam surface. In addition, this invention is not limited to embodiment shown below. In the present specification and drawings, components having the same reference numerals indicate members having the same name.
[実施形態1]
図1〜図6によって本発明に係る実施形態1のヒンジ機構1について説明する。図1は、第1のハウジング2と第2のハウジング4とをシャフト部材3で互いに組み合わせる前のそれぞれの外観図を示す。図2は、第1のハウジング2と第2のハウジング4とをシャフト部材3で組み合わせ後のヒンジ機構1の断面を示す図である。図3は、第1のカム部材6と第2のカム部材7とを組み合わせた図面を示す。図4は、第1のカム部材6の一方の環状の側面に形成された第1の円環状カム面6Cを説明するための図であり、図5は、第2のカム部材7の一方の環状の側面に形成された第2の円環状カム面7Cを説明するための図である。図6は、第1のカム部材6と第2のカム部材7の双方の円環状カム面の凹凸形状を説明するための図である。
[Embodiment 1]
The hinge mechanism 1 according to the first embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. FIG. 1 shows respective external views before the
このヒンジ機構1の概略は、図1に示すように、外観上からみてケース又は樹脂モールド体のような第1のハウジング2、この第1のハウジング2から外に延びるシャフト部材3、シャフト部材3を受け入れて係止させる第2のハウジング4からなる。シャフト部材3を第2のハウジング4に挿しこみ、シャフト部材3を第2のハウジング4内の部品に係止することにより、ヒンジ機構1が構成される。図2に示すように、第1のハウジング2にはトルク発生部材5が収納されており、第2のハウジング4には第1のカム部材6と第2のカム部材7と弾性部材8と側壁部材9とが収納されている。ここで、第1のハウジング2とシャフト部材3とからなる部品はトルクリミッタを形成し、第2のハウジング4と第1、第2のカム部材6、7などからなる部品は一方向クラッチを形成する。
As shown in FIG. 1, the outline of the hinge mechanism 1 includes a
図2において、第1のハウジング2はシャフト部材3の一部分と所定の大きさのトルクを発生するトルク発生部材5を包囲している。実施形態1では、トルク発生部材5はシャフト部材3の一部分に強く巻かれた板状のバネ部材であるので、以下ではバネ部材5という。バネ部材5は種々の形状の板バネ又はコイルバネなど、シャフト部材3とバネ部材5との間に所望以上のトルクを発生するトルク発生部を形成するバネ部材であればよい。第1のハウジング2は、バネ部材5とそのバネ部材5が巻かれたシャフト部材3の一部分からなるトルク発生部を樹脂モールドしてなるモールド体、あるいは予め成型などによって形成された樹脂性又は金属性のケースである。なお、ここでは図2に示すように、シャフト部材3の中心をその長さ方向に延びる軸線を中心軸線X−Xという。
In FIG. 2, the
第1のハウジング2は、シャフト部材3に固定されておらず、所定値以上の回転力が第1のハウジング2にかかることによって、シャフト部材3に対してバネ部材5が回転するときには、バネ部材5と一緒に回転する。つまり、第1のハウジング2とシャフト部材3との間に所定値以上の回転力が加わるときには、第1のハウジング2とシャフト部材3とが相対的に逆方向に回転することができる。図1に示すように、第1のハウジング2は2個の取り付け穴2Aを有する。取り付け穴2Aは少なくとも1個は必要である。取り付け穴2Aを利用して、例えば不図示のビスなどにより車体の後部窓などのような回転対象物、又は車体や機器などのような固定物に取付けられる。
The
シャフト部材3は、好ましくは硬質の金属材料からなる丸棒であり、バネ部材5が巻かれてトルク発生部を形成する部分が摩滅しにくい材料からなる。第1のハウジング2から外方向に延びるシャフト部材3の先端部分に形成された係止部は、第2のハウジング4内の後述する第1のカム部材6の係止部としての係止穴に係止される係止突起部3Aとなっている(以後、シャフト部材3の係止部を係止突起部3A、第1のカム部材6の係止部を係止穴6Bと言う)。係止突起部3Aは一般的なDカット、又は四角形状の先端部、あるいは先端部分の丸棒状面から起立する突起部などからなり、シャフト部材3の係止突起部3Aが前記係止穴に対して挿入が可能で前記係止穴にしっかりと係止される構造のものが好ましいが、挿入と抜脱が可能、つまり挿抜可能であって、前記係止穴に一旦係止される構造のものでもよい。
The
第2のハウジング4は、好ましくは射出成形などにより所定の形状に形成された樹脂材料又は金属材料からなるケースであり、第2のハウジング4の一方側(図2で右側)の端部4Aは開放されており、他方側の端部4Bには中央穴4Cが形成されている(図2で左側)。この中央穴4Cは、後述する実施形態2のように、シャフト部材3を中央穴4Cを通して挿入するのに使用することも考慮して設けたものである。したがって、後述する実施形態2のような構造としない場合には、中央穴4Cは必ずしも必要でなく、第2のハウジング4の他方側は閉じていてもよい。
The
第2のハウジング4は、図1、図2に示すように、その内側に等間隔で中心軸線X−Xに沿って延びる3本の係着溝4Dを有する。また、図1に示すように、第2のハウジング4は2個の取り付け穴4Eを有する。取り付け穴4Eは2個以上でも勿論よい。第2のハウジング4は、取り付け穴4Eを利用して、例えば不図示のビスなどにより車体や機器などのような固定物又は車体の後部窓などのような回転対象物に取付けられる。第2のハウジング4には、前記開いた端部4A側から第1のカム部材6と第2のカム部材7と弾性部材8と側壁部材9とが納められる。
As shown in FIGS. 1 and 2, the
第1のカム部材6は、シャフト部材3の先端部分の係止突起部3Aを受け入れて互いに係止し合う係止穴6Bを有する円筒状本体6Aを備える。係止穴6Bは、シャフト部材3の係止突起部3Aに適合する形状であって、シャフト部材3の係止突起部3Aを受け入れることができ、しっかりと互いに係止し合う構造が好ましい。しかし、シャフト部材3の係止突起部3Aが挿抜可能な係止穴6Bであってもよい。円筒状本体6Aの一方の環状側面には、図4、図6に示すような第1の円環状カム面6Cが形成されている。第1の円環状カム面6Cについては、第2のカム部材7のカム面と一緒に後述する。円筒状本体6Aは、その円筒状の外面6Aaがハウジング4の内面4Fに対して回転可能なように、円筒状の外面6Aaの直径(外径)はハウジング4の内面4Fの直径(内径)よりも幾分小さい形状となっている。第1のカム部材6の第1の円環状カム面6Cとは反対側の端面6Dは、弾性部材8の弾性力で第2のハウジング4の端部4Bの内面に押し付けられる。
The
ここで、第1のカム部材6は前述した係止穴6Bに代えて、その中央部から突出する係止突起部を有してもよい。この場合、シャフト部材3は、係止突起部3Aに代えて、シャフト部材の先端面に形成された係止穴を有する。前記係止突起部は前記係止穴に挿入されて互いに係止し合う形状と大きさをそれぞれ有する。
Here, the
第2のカム部材7は、シャフト部材3を挿通させる断面が円形状の中央穴7Bを有する筒状本体7Aを備える。その筒状本体7Aの第1のカム部材6側の環状側面には、図5、図6に示すような第2の円環状カム面7Cが形成されている。筒状本体7Aの外面7Aaには、図3、図5に示すように、外面7Aaから起立する回転抑止用突起7Abが等間隔で3個形成される。回転抑止用突起7Abは、第2のハウジング4の内側に等間隔で形成された係着溝4Dそれぞれに受け入れられ、回転抑止用突起7Abと係着溝4Dとの働きによって、第2のカム部材7は回転方向には動けないが、中心軸線X−X方向には動くことができる。
The
図5に示すように、3個の回転抑止用突起7Abの内、1個だけが他のものよりも背高になっており、この背高の回転抑止用突起7Abに適合するように、第2のハウジング4の三つの係着溝4Dの内、1つだけが深溝となっている。この背高の回転抑止用突起7Abと深溝の係着溝4Dとで、第2のハウジング4の回転方向に対する第2のカム部材7の位置決め、及び第2のカム7の回転抑止を確実に行っている。第1の円環状カム面6Cと第2の円環状カム面7Cとの組み合わせ構造を、図2、図3では一方向クラッチ部Wで示している。なお、係着溝4D及び回転抑止用突起7Abの個数は3個に限定されるものではない。
As shown in FIG. 5, only one of the three rotation restraining protrusions 7Ab is taller than the others, and the first rotation restraining protrusion 7Ab is adapted to fit the tall rotation restraining protrusion 7Ab. Of the three
第1の円環状カム面6Cと第2の円環状カム面7Cは、図4〜図6に示すように、一定幅で鋸波状に繰り返す凹凸からなる。図4において、凹凸の境界を示す直線6xと隣の直線6xとの間隔はすべてほぼ同じで、第1の円環状カム面6Cの鋸波状の凹凸の回転方向の幅がほぼ等しいことを示す。図5においても同様に、凹凸の境界を示す直線7xと隣の直線7xとの間隔はすべてほぼ同じで、第2の円環状カム面7Cの鋸波状の凹凸の回転方向の幅がほぼ等しいことを示す。第1の円環状カム面6Cと第2の円環状カム面7Cとの鋸波状の凹凸の幅と高さはほぼ同等である。つまり、第1の円環状カム面6Cと第2の円環状カム面7Cとは一方向のカム動作を行える互いに適合した形状を有する。
As shown in FIGS. 4 to 6, the first
図6では、円環状に配置される第1の円環状カム面6Cと第2の円環状カム面7Cとを直線状の構造で示している。図6(a)に示すように、第1の円環状カム面6Cは一方の回転方向(矢印A1方向)に対して緩やかな傾斜、つまり緩傾斜の斜面6Caを有し、他方の回転方向(矢印A2方向)に対して急な傾斜となる急傾斜の斜面6Cbを有する複数の凹凸からなる。同様に、第2の円環状カム面7Cも一方の回転方向(矢印A1方向)に対して緩傾斜の斜面7Caを有し、他方の回転方向(矢印A2方向)に対して急傾斜の斜面7Cbとからなる複数の凹凸からなる。
In FIG. 6, the first
これら傾斜の角度について制限するものではないが、図6の矢印A1方向と逆の矢印方向A2の回転力が第1のカム部材6と第2のカム部材7との間に加えられる場合、急傾斜の斜面6Cbと急傾斜の斜面7Cbは、第1の円環状カム面6Cと第2の円環状カム面7Cとが係止し合い、第2のカム部材7は第1のカム部材6が図6の矢印方向A2に回転するのを阻止する程度に急勾配でなければならない。他方、第1のカム部材6に図6の矢印A1方向の回転力が加えられる場合、後述するバネ部材8の弾性力で緩傾斜の斜面6Caと斜面7Caとの間に生じる摩擦力に逆らって、第1の円環状カム面6Cが第2の円環状カム面7Cに対して非係止であって滑り、第1のカム部材6が矢印A1方向に、かつ第2のカム部材7が矢印A2方向にできるだけ容易に回転できる緩やかな傾斜であることが好ましい。
Although these inclination angles are not limited, when a rotational force in the arrow direction A2 opposite to the arrow A1 direction in FIG. 6 is applied between the
図3に示す第1のカム部材6と第2のカム部材7との組み合わせでは、第1の円環状カム面6Cと第2の円環状カム面7Cとの傾斜から、第1のカム部材6に矢印A1方向の回転力がかかるときに、第1のカム部材6は非係止であって、矢印A1方向に回転する。他方、図3及び図6から分かるように、第1の円環状カム面6Cと第2の円環状カム面7Cとの構造から、それらの急傾斜の斜面6Cbと急傾斜の斜面7Cbとが蜜に接触しており、矢印A1方向とは逆の矢印A2方向の回転力がかかるときは、第1の円環状カム面6Cと第2の円環状カム面7Cとの間に全く遊びが無いので、第1のカム部材6は矢印A2方向には係止状態であって、第2のカム部材7は矢印A1方向には全く動かない。つまり、一方向クラッチ部Wで回転が生じない。
In the combination of the
図6(b)は第1の円環状カム面6Cと第2の円環状カム面7Cの別の形状を示す。第1の円環状カム面6Cの緩傾斜の斜面6Caの両側がより一層緩やかな傾斜又は平坦な面6Ccと6Cdとなっている。また、第2の円環状カム面7Cの緩傾斜の斜面7Caの両側がより一層緩やかな傾斜又は平坦な面7Ccと7Cdとなっている。このように第1の円環状カム面6Cの一方側の傾斜面が緩傾斜の斜面6Caとそれよりも更に緩やかな傾斜又は平坦な面6Ccと6Cdとからなり、また、第2の円環状カム面7C一方側の傾斜面が緩傾斜の斜面7Caとそれよりも更に緩やかな傾斜又は平坦な面7Ccと7Cdとからなるので、第1のカム部材6に矢印A1方向の回転力がかかるとき、図6(a)に示したものに比べてより小さな回転力で一方向クラッチ部Wに回転が生じるだけでなく、騒音が小さい。また、第2のカム部材7に矢印A2方向の回転力がかかるとき、同様に図6(a)に示したものに比べてより小さな回転力で一方向クラッチ部Wに回転が生じるだけでなく、騒音が小さい。矢印方向A2の回転力が第1のカム部材6に加えられる場合、又は矢印方向A1の回転力が第2のカム部材7に加えられる場合には、図6(a)に示したものと同様に遊びが実質的に無い。
FIG. 6B shows another shape of the first
図2に戻って、弾性部材8と側壁部材9とについて説明する。この実施形態1では、弾性部材8が複数の巻数を有するコイルバネからなり、当然にシャフト部材3を挿通させる中央穴を有する。側壁部材9は、外径が小さい小径部9Aと小径部9Aよりも外径の大きな大径部9Bと大径部9Bの外面から少し突出している圧入部9Cとシャフト部材3を挿通させる中央穴9Dとからなる。側壁部材9の小径部9Aは弾性部材8とシャフト部材3との間にあり、弾性部材8に中心軸線X−X方向の力がかかって弾性部材8が収縮したときに、シャフト部材3に接しないようにする働きを行う。側壁部材9の圧入部9Cは、第2のハウジング4の内側に形成された円環状の浅溝4Gに圧入される。
Returning to FIG. 2, the
側壁部材9の圧入部9Cが円環状の浅溝4Gに圧入された状態では、弾性部材8は第2のカム部材7の筒状本体7Aと側壁部材9の大径部9Bとの間に挟まれて収縮状態にあり、第2のカム部材7に押圧力を与える。つまり、一方向クラッチ部Wに常に押圧力を与える。弾性部材8はコイルバネの他に、弾性力に優れた円環状の波板バネ、C字状の板バネなどの各種の細い板状のバネ又はゴムなど、第2のカム部材7に押圧力を継続して与えるものならばよい。
In a state where the press-fitting
次に動作について説明する。先ず前述したように、第1のハウジング2とシャフト部材3とからなる部品はトルクリミッタとして働き、第2のハウジング4と第1、第2のカム部材6、7などからなる部品は一方向クラッチとして働く。したがって、第1のハウジング2とシャフト部材3とからなる部品が単体であるとき、トルクリミッタとして使用できる。また、第2のハウジング4と第1、第2のカム部材6、7などからなる部品は不図示のシャフト部材と組み合わせることによって、一方向クラッチとして使用することが可能である。
Next, the operation will be described. First, as described above, the part including the
次に図2に示すように、シャフト部材3を側壁部材9の中央穴9Dから挿入し、第2のカム部材7の中央穴7Bを挿通させ、シャフト部材3の係止部3Aを第1のカム部材6の係止部6Bに挿入して係止することにより、ヒンジ機構1を形成する。第2のカム部材7及び側壁部材9はシャフト部材3を回転可能に支承する役割ももつ。第1のハウジング2が不図示の回転対象物に取付けられ、第2のハウジング4が不図示の固定物に取付けられるものとする。今、第1のハウジング2に、図3及び図6で第1のカム部材6を矢印A1方向に回転させる力が加わったとすると、その回転力はシャフト部材3を通して第1のカム部材6に伝達され、第1のカム部材6を矢印A1方向に回転させようとする。第2のカム部材7は、前述したように、第2のハウジング4に対して回転できない。
Next, as shown in FIG. 2, the
第1の円環状カム面6Cと第2の円環状カム面7Cとの一方向クラッチ部Wには、弾性部材8による押圧力がかかっているが、第1のカム部材6にかかる矢印A1方向の回転力がある程度大きいと、図6において、第1のカム部材6の緩傾斜の斜面6Caが第2のカム部材7の緩斜面7Caを滑って上るのに伴い、第2のカム部材7が弾性部材8の押圧力に逆らって中心軸線X−Xに沿って側壁部材9方向に後退する。このような動作によって、第1のカム部材6の緩傾斜の斜面6Caが第2のカム部材7の緩斜面7Caを滑って凹凸の頂部を越える動作を繰り返すことができる。以上述べたように、第1のカム部材6を矢印A1方向に回転させる回転力が第1のハウジング2にかかるときには、小さな外部回転力で第1のハウジング2を矢印A1方向に回転させることができる。つまり、回転対象物の重さにより発生するモーメント力よりも少し大きな力で、回転対象物を上方向に上げることができる。
The one-way clutch W between the first
次に、第1のカム部材6を矢印A2方向に回転させる回転力が第1のハウジング2にかかるときには、第1の円環状カム面6Cの急傾斜の斜面6Cbと第2の円環状カム面7Cの急傾斜の斜面7Cbとに働く力は実質的に回転方向だけであって、中心軸線X−X方向には実質的に力が働かない。したがって、中心軸線X−X方向に働く力は弾性部材8の押圧力を越えることが無いので、急傾斜の斜面6Cbと急傾斜の斜面7Cbとが互いに中心軸線X−X方向に動いて外れることが無い。つまり、一方向クラッチ部Wは矢印A1方向の回転力に対しては非係止状態となって回転し、矢印A2方向の回転力に対しては係止状態となって回転しないという一方向特性を呈する。
Next, when the rotational force that rotates the
本発明の第1の円環状カム面6Cと第2の円環状カム面7Cとからなる一方向クラッチ部Wの場合、弾性部材8の押圧力は中心軸線X−X方向にかかっているが、回転方向には弾性力がかかっておらず、また、第1のカム部材6の急傾斜の斜面6Cbと第2のカム部材7の急傾斜の斜面7Cbとが互いに密接すると共に、緩傾斜の斜面6Caと緩斜面7Caも互いに密接する構造になっている。したがって、この一方向クラッチ部Wには一方向動作のバックラッシが全く発生しない。
In the case of the one-way clutch portion W composed of the first
つまり、一方向クラッチ部Wでは、第1のカム部材6の急傾斜の斜面6Cbと第2のカム部材7の急傾斜の斜面7Cbとが互いに密接すると共に、緩傾斜の斜面6Caと緩斜面7Caも互いに密接する状態で停止するので、第1のカム部材6を矢印A2方向に回転させる回転力が第1のハウジング2にかかっても、バックラッシが発生せず、急傾斜の斜面6Cbと急傾斜の斜面7Cbとの間で動きが生じることは無い。したがって、第1のカム部材6を矢印A2方向に回転させる回転力が第1のハウジング2にかかる初期において第1のハウジング2が動くことが無い。また、第1のカム部材6を矢印A2方向に回転させる回転力が除去されても、一方向クラッチ部Wにおいて動きが生じることが無いので、第1のハウジング2が跳ね上がることも無い。
That is, in the one-way clutch W, the steep slope 6Cb of the
一方向クラッチ部Wが係止状態にある場合、例えば、第1のハウジング2に取付けられる回転対象物の重さにより発生するモーメント力では、第1のハウジング2内において、シャフト部材3とトルク発生部材5との間で回転が生じることが無いので、回転対象物が動くことは無い。しかし、回転対象物を下方向に押し下げる外力が働くとき、その外力と回転対象物の重さにより発生するモーメント力との和の力がシャフト部材3とトルク発生部材5との間に発生するトルクを超えると、トルク発生部材5が回転する。これに伴い、トルク発生部材5と一緒に第1のハウジング2が回転し、したがって、回転対象物は下方向に回転する。外力を除くと、前述したように、第1のカム部材6の急傾斜の斜面6Cbと第2のカム部材7の急傾斜の斜面7Cbとが互いに密接しているので、回転対象物は外力を除去した位置に正確に停止し、跳ね上がる現象は生じない。
When the one-way clutch portion W is in the locked state, for example, the moment force generated by the weight of the rotating object attached to the
したがって、シャフト部材3とトルク発生部材5との間に発生するトルクを適切に設定することによって、衝撃などの外力で回転対象物が下方向に動かず、かつ比較的小さな力によって楽に回転対象物を下方向に回転させることができる。なお、以上の説明では、第1のハウジング2を不図示の回転対象物に取付け、第2のハウジング4を不図示の固定物に取付けたが、逆に第1のハウジング2を不図示の固定物に取付け、第2のハウジング4を不図示の回転対象物に取付けてもよい。この場合には、動作が逆になるだけであるので、説明を省略する。
Accordingly, by appropriately setting the torque generated between the
[実施形態2]
図7に示す本発明に係る実施形態2のヒンジ機構10は、実施形態1のヒンジ機構1で用いられたものと同様な構造の第1のハウジング2、シャフト部材3及び第2のハウジング部材4で構成される。図2に示した一方向クラッチ部と同一構造の第2のハウジング4を中心軸線X−X方向に180度逆にして配置し、第1のハウジング2から延びるシャフト部材3を第2のハウジング4の中央穴4Cから挿入し、シャフト部材3の係止部3Aを第1のカム部材6の係止部6Bに挿入し、係止させる。
[Embodiment 2]
A hinge mechanism 10 according to the second embodiment of the present invention shown in FIG. 7 includes a
図7に示す第2のハウジング4内の収納された第1のカム部材6、第2のカム部材7、弾性部材8及び側壁部材9は配置の順序や向きが逆になっているだけであり、それらからなる一方向クラッチ部の構造、働き及び動作は、図2に示したヒンジ機構1の場合と全く同じである。第1のカム部材6、第2のカム部材7、弾性部材8及び側壁部材9を第2のハウジング4内に収納する順序なども、図2に示したヒンジ機構1の第2のハウジング4の場合と全く同じでよいので、これ以上説明するのを省略する。
The
以上の説明では、ヒンジ機構1及びヒンジ機構10に共通に使用できるように、第1のカム部材6、第2のカム部材7、弾性部材8及び側壁部材9を構成したが、いずれか一方に適する構造にしても勿論よい。具体的に一例を述べると、この実施例2では、第1のカム部材6の係止部6Bによって、シャフト部材3をしっかりと係止できれば良いので、第2のカム部材7、弾性部材8及び側壁部材9には、必ずしもシャフト部材3を挿通させる中央穴を設ける必要はない。
In the above description, the
本発明は、車体の後部窓又はピアノの蓋など比較的重量のある回転対象物を上下方向に開閉するのに適したヒンジ機構などに広く適用できる。 The present invention is widely applicable to a hinge mechanism suitable for opening and closing a relatively heavy rotating object such as a rear window of a vehicle body or a lid of a piano in the vertical direction.
1・・・ヒンジ機構
2・・・第1のハウジング
3・・・シャフト部材
3A・・・係止部(係止突起部)
4・・・第2のハウジング
4A・・・一方の端部
4B・・・他方の端部
4C・・・中央穴
4D・・・係着溝
4E・・・取り付け穴
4F・・・内面
4G・・・浅溝
5・・・トルク発生部材(バネ部材)
6・・・第1のカム部材
6A・・・円筒状本体
6Aa・・・円筒状の外面
6B・・・係止部(係止穴)
6C・・・第1の円環状カム面
6Ca・・・緩傾斜の斜面
6Cb・・・急傾斜の斜面
6Cc、6Cd・・・より緩やかな傾斜又は平坦な面
6D・・・端面
6x・・・凹凸の幅を示す直線
7・・・第2のカム部材
7A・・・筒状本体
7Aa・・・外面
7Ab・・・回転抑止用突起
7B・・・中央穴
7C・・・第2の円環状カム面
7Ca・・・緩傾斜の斜面
7Cb・・・急傾斜の斜面
7Cc、7Cd・・・より緩やかな傾斜又は平坦な面
7x・・・凹凸の幅を示す直線
8・・・弾性部材
9・・・側壁部材
9A・・・小径部
9B・・・大径部
9C・・・圧入部
9D・・・中央穴
10・・・ヒンジ機構
W・・・一方向クラッチ部
A1、A2・・・矢印
X−X・・・中心軸線
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ...
4 ...
6 ...
6C: First annular cam surface 6Ca: Slightly inclined surface 6Cb: Steeply inclined surface 6Cc, 6Cd: Slower or
Claims (4)
該シャフト部材の一部分との間に所定のトルク値を発生するトルク発生部材と、
前記シャフト部材と前記トルク発生部材とを包囲してなる第1のハウジングとを備えると共に、
第1の円環状カム面と係止部とを有する第1のカム部材と、
該第1の円環状カム面に組み合わされる第2の円環状カム面を有する第2のカム部材と、
前記第1の円環状カム面と前記第2の円環状カム面との間に押圧力を与える弾性部材と、
前記第1のカム部材と前記第2のカム部材と前記弾性部材とを包囲してなる第2のハウジングとを備え、
前記第2のカム部材と前記弾性部材、又は前記第2のハウジングは、前記第1のハウジングから外部に延びる前記シャフト部材を挿通させる中央穴を有し、
前記第1のハウジングと前記第2のハウジングとはそれぞれ取付け部を有し、
前記第1のハウジングから外部に延びる前記シャフト部材を前記第2のハウジング内に挿入し、前記シャフト部材の係止部を前記第1のカム部材の係止部に係止させることを特徴とするヒンジ機構。 A shaft member having a locking portion;
A torque generating member that generates a predetermined torque value with a portion of the shaft member;
A first housing that surrounds the shaft member and the torque generating member;
A first cam member having a first annular cam surface and a locking portion;
A second cam member having a second annular cam surface combined with the first annular cam surface;
An elastic member for applying a pressing force between the first annular cam surface and the second annular cam surface;
A second housing that surrounds the first cam member, the second cam member, and the elastic member;
The second cam member and the elastic member, or the second housing has a central hole through which the shaft member extending outward from the first housing is inserted.
Each of the first housing and the second housing has a mounting portion;
The shaft member extending outward from the first housing is inserted into the second housing, and the locking portion of the shaft member is locked to the locking portion of the first cam member. Hinge mechanism.
前記第1のカム部材と前記第2のカム部材とが互いに回転不能な係止状態を呈する回転方向に設定値以上の回転力がかかるとき、前記シャフト部材に対して前記第1のハウジングが回転することを特徴とする請求項1に記載のヒンジ機構。 When a rotational force in the opposite direction is applied to the first housing and the second housing, the first cam member and the second cam member cannot rotate with each other depending on the rotational direction. It operates as a one-way clutch that exhibits a locked state or exhibits a non-locked state that can rotate in a relatively reverse direction when a rotational force of a predetermined value or more is applied,
The first housing rotates with respect to the shaft member when a rotational force greater than a set value is applied in a rotational direction in which the first cam member and the second cam member are in a non-rotatable locked state. The hinge mechanism according to claim 1, wherein:
前記第2のカム部材は、前記第2のハウジングに対して回転方向には実質的に動くことができないが、前記シャフト部材の長さ方向には動けるように、前記第2のハウジングは前記第2のカム部材が有する回転抑止用突起と係合する係着溝を備えることを特徴とする請求項1又は請求項2に記載のヒンジ機構。 The first cam member is supported by the first housing so as to be rotatable with respect to the first housing;
The second cam member cannot move substantially in the rotational direction with respect to the second housing, but the second housing can move in the longitudinal direction of the shaft member. The hinge mechanism according to claim 1, further comprising a locking groove that engages with a rotation-suppressing protrusion of the two cam members.
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