JP2013002482A - Hinge device - Google Patents

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a hinge device that achieves a diameter reduction in a rotation space, and eliminates the need for using a high-accuracy component.SOLUTION: In a hinge device 30, a first member 20 and a second member are mounted so as to be relatively turnable, and turning torque thereof is varied in accordance with a turning angle. The hinge device 30 includes: the first member 20; a shaft 22 the one end 20a of which is mounted on the first member 20 so as to be turnable and the other end 22b of which is fixed to the second member; a first cam 28 fixed to the first member 20; a second cam 32 which is formed so that projections and recesses are engaged with the first cam 28, is fixed to the shaft 22 so as to be turnable with the shaft 22, and has a diameter equal to that of the first cam 28; and a plurality of coned disc springs 34, 36 which are disposed while penetrating the shaft 22 so as to bring the second cam 32 into pressure-contact with the first cam and have a diameter equal to that of the first cam 28 and the second cam 34. The respective coned disc springs 34, 36 include the first coned disc spring 34 which is deformed with low pressure, and the second coned disc spring 36 which is deformed with high pressure.

Description

本発明は、回動角度によって回動時のトルクが変化するように設けたヒンジ装置に関する。   The present invention relates to a hinge device provided so that torque at the time of rotation changes depending on a rotation angle.

乗用車やその他の移動手段において、ディスプレイ装置が車内に配置されることがある。例えば、乗用車用のディスプレイ装置としては、天井面等に配置されることが多い。
図10に示すように、映像を視聴しないときには、ディスプレイ装置は天井に収納されて閉じており、視聴するときには、水平方向に延びるように設けられた回動軸を中心にディスプレイ装置を回動させて開き、見やすい角度になるまで回動軸を中心に回動させることができる。
In passenger cars and other moving means, the display device may be arranged in the vehicle. For example, a display device for a passenger car is often arranged on a ceiling surface or the like.
As shown in FIG. 10, when the user does not view the video, the display device is housed in the ceiling and closed, and when the user views the video, the display device is rotated around a rotation shaft provided so as to extend in the horizontal direction. It can be opened and rotated around the rotation axis until it is easy to see.

このようなディスプレイ装置の回動軸には、以下のような動作が必要なヒンジ装置が採用される。
まず、ディスプレイ装置が閉じた状態から30°程度まで回動するまでは、ディスプレイ装置を天井面に固定している固定手段を解除すれば、自重により回動する程度の極めて弱いトルクであればよい。30°程度までディスプレイ装置が開けば、あとはユーザが手で調整できるためである。
次に、ディスプレイ装置が90°程度まで回動するまでは、手で容易に回動可能となるような弱いトルクが必要である。90°未満ではディスプレイは見にくいので、90°程度まではユーザが一気に回動させて90°までの間で細かい角度の調整をすることはあまり想定できないためである。
A hinge device that requires the following operations is adopted as the rotation shaft of such a display device.
First, until the display device is rotated from the closed state to about 30 °, if the fixing means that fixes the display device to the ceiling surface is released, the torque may be extremely weak enough to rotate by its own weight. . This is because if the display device is opened to about 30 °, the user can adjust it by hand.
Next, until the display device is rotated to about 90 °, a weak torque that can be easily rotated by hand is required. If the angle is less than 90 °, the display is difficult to see. Therefore, it is unlikely that the user can adjust the fine angle between 90 ° and 90 °.

次に、ディスプレイ装置が90°程度から120°程度までに回動までは高いトルクが必要とされる。実際にユーザが視聴する場合のディスプレイ装置の角度としてはこの範囲であることが想定され、ユーザが見やすい角度まで回動させた後は、車内の振動によって角度が変わってしまわないよう、ユーザが回動させた角度で停止していることが求められるためである。   Next, a high torque is required until the display device is rotated from about 90 ° to about 120 °. The angle of the display device when the user actually watches is assumed to be within this range, and after the user rotates it to an angle that is easy for the user to see, the user can rotate the angle so that the angle does not change due to vibration in the vehicle. This is because it is required to stop at the moved angle.

上述してきたように、回動角度によってトルクが変化するようなヒンジ装置としては、特許文献1に示すような構成が従来より知られている。
図11に示すように、特許文献1に記載されたヒンジ装置によれば、ベース部材2に対して軸部材4が回動可能に取り付けられており、軸部材4にはアーム部5Aを有する制動部材5が軸部材4と一体に回動するように取り付けられている。また、制動部材5は、皿バネ6によってベース部材2に圧接されている。
皿バネ6は、平ワッシャ7及びナット8によって軸部材4に固定される。
As described above, as a hinge device in which the torque changes depending on the rotation angle, a configuration as shown in Patent Document 1 is conventionally known.
As shown in FIG. 11, according to the hinge device described in Patent Document 1, the shaft member 4 is rotatably attached to the base member 2, and the shaft member 4 has the arm portion 5 </ b> A. The member 5 is attached so as to rotate integrally with the shaft member 4. The braking member 5 is pressed against the base member 2 by a disc spring 6.
The disc spring 6 is fixed to the shaft member 4 by a flat washer 7 and a nut 8.

制動部材5のアーム部5Aには、ベース部材2の表面に形成された円弧状の溝11内で摺動するような突起9が形成されている。
また、ベース部材2の円弧状の溝11と同心円弧上には、突起9が入り込むことができる窪み10も形成されている。
The arm portion 5A of the braking member 5 is formed with a projection 9 that slides in an arc-shaped groove 11 formed on the surface of the base member 2.
A recess 10 into which the protrusion 9 can enter is also formed on the arc concentric with the arc-shaped groove 11 of the base member 2.

このようなヒンジ装置において、軸部材4を回動させると、制動部材5の突起9が溝11内で移動しているときは低トルクであり、そして軸部材4の回動によって突起9が溝11から出てベース部材2の通常の表面に当接しているときは高トルクとなる。
また、制動部材5の突起9が窪み10内に入り込んで、その窪みから出るときには、そのときの抵抗力によってクリック感を生じさせることができる。
In such a hinge device, when the shaft member 4 is rotated, the projection 9 of the braking member 5 has a low torque when moving in the groove 11, and the projection 9 is grooved by the rotation of the shaft member 4. When it comes out of 11 and is in contact with the normal surface of the base member 2, the torque is high.
Further, when the protrusion 9 of the braking member 5 enters the recess 10 and exits from the recess 10, a click feeling can be generated by the resistance force at that time.

特開2003−56547号公報JP 2003-56547 A

従来のヒンジ装置においては、制動部材のアーム部に突起を形成しており、この突起とベース部材の表面形状とでトルクを変化させるようにしていた。
しかし、このような構成によれば、皿バネや、皿バネを止める平ワッシャと比較して、ベース部材及び制動部材が大きな径になってしまうため、スペース的に無駄が大きいという課題がある。
また、従来のヒンジ装置では、制動部材等の高精度の部品を使用しなくてはならない。高精度部品を使用すると、高コストになりまた製造にも手間がかかるという課題もある。
In the conventional hinge device, a projection is formed on the arm portion of the braking member, and the torque is changed by the projection and the surface shape of the base member.
However, according to such a configuration, the base member and the braking member have a large diameter as compared with a disc spring or a flat washer that stops the disc spring.
Further, in the conventional hinge device, it is necessary to use high-precision parts such as a braking member. When high-precision parts are used, there is a problem that the cost is high and manufacturing is troublesome.

そこで本発明は上記課題を解決すべくなされ、その目的とするところは、回転スペースの小径化を図れ、且つ高精度部品を使用しなくてもよいヒンジ装置を提供することにある。   Accordingly, the present invention is made to solve the above-described problems, and an object of the present invention is to provide a hinge device that can reduce the diameter of the rotation space and does not require the use of high-precision parts.

本発明にかかるヒンジ装置によれば、第1部材と第2部材とを相対的に回動可能に装着し、回動角度によってその回動トルクが変化するヒンジ装置において、第1部材と、他端部が第2部材に固定されており、一端部が第1部材に回動可能に取り付けられている軸部と、第1部材に固定される第1カムと、第1カムと凹凸が噛み合うように形成され、前記軸部に固定されて軸部と共に回動可能な、第1カムと同径の第2カムと、第2カムを第1カムに圧接させるべく、前記軸部を貫通して配置され、第1カム及び第2カムと同径の複数枚の皿バネとを具備し、各前記皿バネは、低い圧力で変形する第1の皿バネと、高い圧力で変形する第2の皿バネとを含むことを特徴としている。
この構成を採用することによって、異なる圧力で変形する(その厚さが異なる)複数の皿バネを用いることにより、回動角度によってその回動トルクが変化するヒンジ装置を構成することができる。したがって、従来のヒンジ装置のように大きなスペースを必要とすることなく、回転スペースを小さくすることができる。
According to the hinge device according to the present invention, in the hinge device in which the first member and the second member are mounted so as to be relatively rotatable, and the rotation torque varies depending on the rotation angle, An end portion is fixed to the second member, a shaft portion whose one end portion is rotatably attached to the first member, a first cam fixed to the first member, and the first cam and the unevenness mesh with each other. A second cam having the same diameter as the first cam, fixed to the shaft portion and rotatable with the shaft portion, and penetrating the shaft portion so as to press the second cam against the first cam. And a plurality of disc springs having the same diameter as the first cam and the second cam, each disc spring being a first disc spring that is deformed at a low pressure, and a second disc spring that is deformed at a high pressure. And a disc spring.
By adopting this configuration, it is possible to configure a hinge device in which the rotation torque changes depending on the rotation angle by using a plurality of disc springs that are deformed by different pressures (thicknesses are different). Therefore, the rotation space can be reduced without requiring a large space as in the conventional hinge device.

また、第1カム及び第2カムの凹凸がちょうどはまりあっているときは、各皿バネのうち低い圧力で変形する第1の皿バネが変形して第2カムに対して低い加重をかけている。すなわち、この状態においては、低い回動トルクでの回動となる。
さらに軸部を回動させて第1カム及び第2カムの凹凸においていずれかに形成された凸部が他方に形成された凹部以外の箇所に乗り上げると、第1カム及び第2カムの間隔が広がるため、第2カムによって各皿バネが押圧され、低い圧力で変形する第1の皿バネは圧縮されて平ワッシャと同じ状態となる。このとき、高い圧力で変形する第2の皿バネが第2カムから押圧されて変形して第2カムに対して高い荷重をかけることができる。このため、第1カム及び第2カムの凹凸においていずれかに形成された凸部が他方に形成された凹部以外の箇所に乗り上げると、回動時に高いトルクが必要となる。
このようにして、本発明のヒンジ装置は、高精度部品を使用しなくても回動角度によって回動トルクを変えることができるのである。
In addition, when the irregularities of the first cam and the second cam are just in place, the first disc spring that is deformed at a low pressure among the disc springs is deformed and a low load is applied to the second cam. Yes. That is, in this state, the rotation is performed with a low rotation torque.
Further, when the shaft portion is further rotated so that the convex portion formed on one of the concave and convex portions of the first cam and the second cam rides on a place other than the concave portion formed on the other, the interval between the first cam and the second cam is increased. In order to spread, each disc spring is pressed by the second cam, and the first disc spring that is deformed with a low pressure is compressed to be in the same state as the flat washer. At this time, the second disc spring that is deformed by a high pressure is pressed from the second cam and deformed, and a high load can be applied to the second cam. For this reason, if the convex part formed in either of the unevenness | corrugations of a 1st cam and a 2nd cam rides on locations other than the recessed part formed in the other, a high torque will be needed at the time of rotation.
In this way, the hinge device of the present invention can change the rotation torque depending on the rotation angle without using high-precision components.

また、前記第1カム及び前記第2カムは、何れか一方に凹部が形成され、他方に前記凹部に進入可能な凸部が形成され、前記凹部の側壁であって、前記凹部から前記凸部が離脱する側は、凸部が徐々に離脱するようにテーパ状に形成されていることを特徴としてもよい。
このような構成によれば、凸部がテーパ状に形成された部位に乗り上げていくことで、徐々に皿バネによる押圧力が大きくなるため、低トルクから高トルクへの切り換え時に、回動トルクを急激に上げることなく、徐々に上げることができる。
The first cam and the second cam have a recess formed in one of them, and a protrusion that can enter the recess is formed on the other, and is a side wall of the recess, from the recess to the protrusion. The side from which the protrusion is separated may be formed in a tapered shape so that the convex portion is gradually separated.
According to such a configuration, since the pressing force by the disc spring gradually increases by climbing on the portion where the convex portion is formed in a tapered shape, the rotation torque is changed when switching from low torque to high torque. Can be raised gradually without raising it rapidly.

さらに、前記第1の皿バネは1枚、前記第2の皿バネは2枚設けられていることを特徴としてもよい。
このようにして回動時に必要なトルクに合わせ、皿バネの枚数を調整すれば所望のトルクを出すことができる。
Further, one first disc spring and two second disc springs may be provided.
In this way, a desired torque can be obtained by adjusting the number of disc springs in accordance with the torque required for rotation.

本発明にかかるヒンジ装置によれば、従来のヒンジ装置のように大きなスペースを必要とすることなく、回転スペースを小さくすることができ、また高精度部品を使用しなくてもよい。   According to the hinge device according to the present invention, the rotation space can be reduced without requiring a large space as in the conventional hinge device, and high-precision parts need not be used.

ヒンジ装置の外観構成を示す斜視図である。It is a perspective view which shows the external appearance structure of a hinge apparatus. 図1のヒンジ装置の分解図である。It is an exploded view of the hinge apparatus of FIG. 各カム部及び各皿バネの配置を側面からみた説明図である。It is explanatory drawing which looked at the arrangement | positioning of each cam part and each disc spring from the side surface. 第2カムの凸部が第1カムの凹部に入り込んで低いトルクで回動する場合の状況を説明する説明図である。It is explanatory drawing explaining the condition in case the convex part of a 2nd cam enters into the recessed part of a 1st cam, and rotates with a low torque. 第2カムの凸部がテーパ面に乗り上げて徐々にトルクが高くなるところを示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the place where the convex part of a 2nd cam rides on a taper surface, and a torque becomes high gradually. 第2カムの凸部が第1カムの凹部から抜け出て、高いトルクで回動するところを示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the place where the convex part of a 2nd cam slips out from the recessed part of a 1st cam, and rotates with a high torque. 低い圧力で変形する皿バネ(低荷重皿バネ)においてバネのたわみ量とバネ荷重との関係を示すグラフである。It is a graph which shows the relationship between the deflection amount of a spring, and a spring load in the disk spring (low load disk spring) which deform | transforms with a low pressure. 高い圧力で変形する皿バネ(高荷重皿バネ)においてバネのたわみ量とバネ荷重との関係を示すグラフである。It is a graph which shows the relationship between the deflection amount of a spring, and a spring load in the disk spring (high load disk spring) which deform | transforms with a high pressure. 本実施形態のように低い圧力で変形する皿バネ(低荷重皿バネ)と高い圧力で変形する皿バネ(高荷重皿バネ)を積層した場合においてバネのたわみ量とバネ荷重との関係を示すグラフである。The relationship between the amount of spring deflection and the spring load is shown when a disc spring (low load disc spring) that deforms at a low pressure and a disc spring (high load disc spring) that deforms at a high pressure are stacked as in this embodiment. It is a graph. 乗用車用のディスプレイ装置を側面から見た説明図である。It is explanatory drawing which looked at the display apparatus for passenger cars from the side. 従来の回動角度によって回動トルクが異なるようにしたヒンジ装置の説明図である。It is explanatory drawing of the hinge apparatus which made rotation torque change with the conventional rotation angles.

本発明に係るヒンジ装置の実施形態について、図面に基づいて説明する。
図1には、ヒンジ装置の外観構成を示し、図2には図1のヒンジ装置の分解図を示している。
ヒンジ装置30は、第1部材20と第2部材(図示せず)とが相対的に回動可能となっている構成であって、且つ回動角度によって回動トルクが変化するように設けられている。
An embodiment of a hinge device according to the present invention will be described with reference to the drawings.
FIG. 1 shows an external configuration of the hinge device, and FIG. 2 shows an exploded view of the hinge device of FIG.
The hinge device 30 has a configuration in which the first member 20 and the second member (not shown) are relatively rotatable, and is provided such that the rotation torque changes depending on the rotation angle. ing.

第1部材20と、図示しない第2部材とは軸部22によって連結されている。軸部22の一方の端部22aは、第1部材20に回動可能となるように取り付けられている。軸部22の他方の端部22bは、第2部材に取り付けられる側であって、ここでは後述する複数の皿バネを、第1部材20側に押圧させておくための押さえ部として、各皿バネよりも大径のフランジ部22bが形成されている。   The first member 20 and a second member (not shown) are connected by a shaft portion 22. One end 22a of the shaft 22 is attached to the first member 20 so as to be rotatable. The other end portion 22b of the shaft portion 22 is a side attached to the second member, and here, each plate serves as a pressing portion for pressing a plurality of disc springs, which will be described later, to the first member 20 side. A flange portion 22b having a diameter larger than that of the spring is formed.

軸部22の一方の端部22aには、軸部22を第1部材20から抜け止めするためのかしめ部材40が取り付けられる。かしめ部材40は、軸部22の断面形状と同一形状の貫通穴46が形成されている。第1部材20を貫通して突出した軸部22の一方の端部22aは、かしめ部材40の貫通穴46内に挿入され、かしめによって軸部22とかしめ部材40とが固定される。   A caulking member 40 for preventing the shaft portion 22 from coming off from the first member 20 is attached to one end portion 22 a of the shaft portion 22. The caulking member 40 is formed with a through hole 46 having the same shape as the cross-sectional shape of the shaft portion 22. One end 22a of the shaft portion 22 protruding through the first member 20 is inserted into the through hole 46 of the caulking member 40, and the shaft portion 22 and the caulking member 40 are fixed by caulking.

なお、第1部材20は、取り付ける機器の構造に応じてどのような形状であってもよいが、本実施形態では、軸部22が垂直に取り付けられる平面状の平面部23と、平面部23に対して垂直に立ち上げられている固定部25とを有している。固定部25には固定用の穴27が形成されている。
また、第1部材20の平面部23には、軸部22の一方の端部22aを貫通させると共に後述する第1カム28の固定部29を固定するために形成された固定穴31が形成されている。
The first member 20 may have any shape depending on the structure of the device to be attached, but in the present embodiment, a planar planar portion 23 to which the shaft portion 22 is vertically attached and a planar portion 23. And a fixing portion 25 which is raised vertically. A fixing hole 27 is formed in the fixing portion 25.
Further, the flat portion 23 of the first member 20 is formed with a fixing hole 31 that is formed to penetrate one end portion 22a of the shaft portion 22 and to fix a fixing portion 29 of the first cam 28 described later. ing.

軸部22には、第1部材20に固定されて回動しない第1カム28と、第1カム28と凹凸が噛み合う第2カム32とが設けられている。第1カム28及び第2カム32のそれぞれは、中心に軸部22を貫通させるための貫通穴28a,32aが形成されている。
また、上記のように第1カム28の第1部材20に対向する側(図面上方側)は、第1部材20の固定穴31にはめ込まれる固定部29となっている。固定部29及び固定穴31は円形ではなく直線部分を有している同一形状となっているので、固定穴31内に挿入された固定部29は回転することなく、第1部材20に固定される。
The shaft portion 22 is provided with a first cam 28 that is fixed to the first member 20 and does not rotate, and a second cam 32 that meshes with the first cam 28. Each of the first cam 28 and the second cam 32 is formed with through holes 28 a and 32 a for allowing the shaft portion 22 to pass through the center.
Further, as described above, the side of the first cam 28 facing the first member 20 (the upper side in the drawing) is a fixing portion 29 that is fitted into the fixing hole 31 of the first member 20. Since the fixing portion 29 and the fixing hole 31 are not circular but have the same shape having a straight portion, the fixing portion 29 inserted into the fixing hole 31 is fixed to the first member 20 without rotating. The

第2カム32の第2部材側(図面下方側)には、複数枚の皿バネが配置される。本実施形態では、第2カム32の第2部材側面(図面下方側)に接する位置に、低い圧力で変形する第1の皿バネ34(低荷重皿バネ)が1枚配置され、第1の皿バネ34の第2部材側面(図面下方側)に高い圧力で変形する第2の皿バネ36(高荷重皿バネ)が4枚配置される。
第1の皿バネ34及び第2の皿バネ36のそれぞれは、中心に軸部22を貫通させるための貫通穴34a,36aが形成されている。
A plurality of disc springs are arranged on the second member side (lower side in the drawing) of the second cam 32. In this embodiment, one first disc spring 34 (low load disc spring) that is deformed with a low pressure is disposed at a position in contact with the second member side surface (lower side in the drawing) of the second cam 32, Four second disc springs 36 (high load disc springs) that are deformed by a high pressure are arranged on the second member side surface (lower side in the drawing) of the disc spring 34.
Each of the first disc spring 34 and the second disc spring 36 is formed with through holes 34 a and 36 a for allowing the shaft portion 22 to pass through the center.

次に、図3〜図6に、第1カム28、第2カム32、第1の皿バネ34及び第2の皿バネ36が軸部22に沿って配置された側面を示す。なお、これらの図面においては、実際の皿バネはもっと厚さが厚いものであるが、図面上では薄いもので図示している。
なお、本実施形態では、第1カム28、第2カム32、第1の皿バネ34及び第2の皿バネ36は全て同じ直径である。したがって、大きなスペースを必要とすることなく、回転スペースを小さくすることができるヒンジ装置30を構成することが可能である。本発明では、このスペース内で回動角度によって回動トルクを変化させることができる。
ただし、必ずしも第1カム28、第2カム32、第1の皿バネ34及び第2の皿バネ36が同じ直径である必要はないが、少なくとも第1カム28及び第2カム32の直径が、第1の皿バネ34及び第2の皿バネ36の直径以上となっていることは必要である。
Next, FIGS. 3 to 6 show side surfaces on which the first cam 28, the second cam 32, the first disc spring 34, and the second disc spring 36 are arranged along the shaft portion 22. In these drawings, the actual disc spring is thicker, but is shown thin in the drawings.
In the present embodiment, the first cam 28, the second cam 32, the first disc spring 34, and the second disc spring 36 all have the same diameter. Therefore, it is possible to configure the hinge device 30 that can reduce the rotation space without requiring a large space. In the present invention, the rotation torque can be changed by the rotation angle in this space.
However, the first cam 28, the second cam 32, the first disc spring 34, and the second disc spring 36 do not necessarily have the same diameter, but at least the diameters of the first cam 28 and the second cam 32 are It is necessary that the diameter is larger than the diameter of the first disc spring 34 and the second disc spring 36.

第1カム28と第2カム32の構造について説明する。
第1カム28の第2カム32側(図面下方)には、第1部材20方向(図面上方)に向かって凹む凹部39が形成されている。凹部39を形成する周囲の壁面は、垂直に形成されている垂直面45と、第2カム32方向(図面下方)に向けて徐々に凹部39が広がる方向に傾斜するテーパ面41とが形成されている。
第2カム32の第1カム28側(図面上方)には、第1カム28の凹部39に進入するように第1カム28方向に突出する凸部42が形成されている。凸部42の突出長さは、凸部42が凹部39に入り込んだ時に、凸部42の上面42aが、凹部39の下面39aに当接する程度の長さである。また、凸部42の高さは、第1カム28の底面と第2カム32の上面とが当接しないような高さが必要である。
The structure of the first cam 28 and the second cam 32 will be described.
On the second cam 32 side (downward in the drawing) of the first cam 28, a recess 39 that is recessed toward the first member 20 (upward in the drawing) is formed. The peripheral wall surface forming the recess 39 is formed with a vertically formed vertical surface 45 and a tapered surface 41 that is inclined in a direction in which the recess 39 gradually expands toward the second cam 32 (downward in the drawing). ing.
On the first cam 28 side (upward in the drawing) of the second cam 32, a convex portion 42 that protrudes toward the first cam 28 so as to enter the concave portion 39 of the first cam 28 is formed. The protruding length of the convex portion 42 is such a length that the upper surface 42 a of the convex portion 42 contacts the lower surface 39 a of the concave portion 39 when the convex portion 42 enters the concave portion 39. Further, the height of the convex portion 42 needs to be such that the bottom surface of the first cam 28 and the top surface of the second cam 32 do not come into contact with each other.

次に皿バネについて説明する。
第2カム32の第2部材側(図面下方)に配置されている皿バネのうち、第2カム32に最も近い位置に配置されている皿バネは、低い圧力で変形する第1の皿バネ34である。
一般的に皿バネは薄い円盤状の板材であって、側面視すると軸部22を貫通させる貫通穴の周囲は平面状であるが、その周囲は中心方向に向かって傾斜して形成されている。この傾斜により、皿バネに圧力をかけると傾斜部分の弾性力により、接触している部分に対して所定の圧力をかけることができる。
低い圧力で変形する第1の皿バネ34は、その厚さが第2の皿バネ36と比較して薄く形成されているので、第2の皿バネ36よりも低い圧力で変形し、低い圧力がかかったときには対象物に対して圧力をかけることができる。
Next, the disc spring will be described.
Of the disc springs arranged on the second member side (lower side of the drawing) of the second cam 32, the disc spring arranged at the closest position to the second cam 32 is a first disc spring that is deformed with a low pressure. 34.
In general, the disc spring is a thin disk-shaped plate material, and when viewed from the side, the periphery of the through hole that penetrates the shaft portion 22 is planar, but the periphery is formed to be inclined toward the center direction. . Due to this inclination, when a pressure is applied to the disc spring, a predetermined pressure can be applied to the contacting portion by the elastic force of the inclined portion.
The first disc spring 34 that is deformed at a low pressure is formed thinner than the second disc spring 36, so that the first disc spring 34 is deformed at a lower pressure than the second disc spring 36, and the low pressure When applied, pressure can be applied to the object.

第1の皿バネ34の第2部材側(図面下方)には、高い圧力で変形する第2の皿バネ36が4枚重ねて配置されている。
各第2の皿バネ36は、その厚さが第1の皿バネ34と比較して厚く形成されているので、第1の皿バネ34よりも高い圧力を付加しないと変形しない。
本実施形態では、第2の皿バネ36は4枚重ねて配置されているが、その傾斜の向きが互い違いとなるように配置されている。すなわち、4枚の第2の皿バネ36は、第1の皿バネ34側から順に、上方に凹となるように配置された第2の皿バネ36a、下方に凹となるように配置された第2の皿バネ36b、上方に凹となるように配置された第2の皿バネ36c、下方に凹となるように配置された第2の皿バネ36dとから構成される。
On the second member side (lower side of the drawing) of the first disc spring 34, four second disc springs 36 that are deformed by a high pressure are arranged in an overlapping manner.
Since each second disc spring 36 is formed thicker than the first disc spring 34, it does not deform unless a pressure higher than that of the first disc spring 34 is applied.
In the present embodiment, four second disc springs 36 are arranged so as to overlap each other, but are arranged so that their inclination directions are staggered. That is, the four second disc springs 36 are sequentially arranged from the first disc spring 34 side so as to be concave upward, and are arranged so as to be concave downward. It comprises a second disc spring 36b, a second disc spring 36c arranged to be concave upward, and a second disc spring 36d arranged to be concave downward.

図4〜図6においては、軸部22に対して第1部材20を相対的に回動させたところを示す。
図4では、第1カム28の凹部39内に、第2カム32の凸部42が完全に収納されている所を示している。この状態で、第1カム28が図面右方向に回動すると、第2カム32の凸部42の上面42aが凹部39の下面39aに接する範囲内(範囲a内)で回動する。この状態においては、軸部22のフランジ部22bと第2カム32との間で各皿バネ34,36が配列方向に圧縮されるが、第1の皿バネ34のみが変形して圧力を生じさせ、4枚の第2の皿バネ36は変形せずに圧力を生じさせないように、設けられている。このときの回動トルクは低トルクであって、その大きさは一定である。
4 to 6 show the first member 20 rotated relative to the shaft portion 22.
In FIG. 4, the convex portion 42 of the second cam 32 is completely accommodated in the concave portion 39 of the first cam 28. In this state, when the first cam 28 is rotated in the right direction in the drawing, the upper surface 42a of the convex portion 42 of the second cam 32 is rotated within a range where the upper surface 42a is in contact with the lower surface 39a of the concave portion 39 (in the range a). In this state, the disc springs 34 and 36 are compressed in the arrangement direction between the flange portion 22b of the shaft portion 22 and the second cam 32, but only the first disc spring 34 is deformed to generate pressure. The four second disc springs 36 are provided so as not to be deformed and not to generate pressure. The rotational torque at this time is low torque, and its magnitude is constant.

そして、図5に示すように、第1カム28が回動して、第2カム32の凸部42が、第1カム28の凹部39内のテーパ面41に当接すると、凸部42はテーパ面41に乗り上げる。すると、テーパ面41の傾斜に沿って徐々に第2カム32が各皿バネ34,36をフランジ部22bとの間で圧縮しつつ、フランジ部22b方向に接近する方向に移動する(矢印b)。
すると、低い圧力で変形する第1の皿バネ34が傾斜部分が平面状になるように変形していき、この変形に伴う圧力を生じさせる。このときの回動トルクは第1の皿バネ34の作用に伴うものであって、回動角度に応じて徐々に大きいトルクとはなるが、トルクの大きさの変化量は小さい。
このように、低トルクから高トルクへの切り換え時に徐々にトルクが大きくなるように構成したことで、トルクの大きさを急激に上げることなく、徐々に上げることができ、高トルクへの移行時における違和感を解消することができる。
Then, as shown in FIG. 5, when the first cam 28 rotates and the convex portion 42 of the second cam 32 contacts the tapered surface 41 in the concave portion 39 of the first cam 28, the convex portion 42 is Ride on the tapered surface 41. Then, the second cam 32 gradually moves along the inclination of the taper surface 41 while moving the disc springs 34 and 36 toward the flange portion 22b while compressing the disc springs 34 and 36 (arrow b). .
Then, the 1st disc spring 34 which deform | transforms with a low pressure deform | transforms so that an inclined part may become planar shape, and the pressure accompanying this deformation | transformation is produced. The rotational torque at this time is associated with the action of the first disc spring 34, and gradually increases according to the rotational angle, but the amount of change in the magnitude of the torque is small.
In this way, the torque is gradually increased when switching from low torque to high torque, so that the torque can be gradually increased without suddenly increasing. The feeling of strangeness can be eliminated.

次に、図6に示すように、第1カム28がさらに回動すると、第2カム32の凸部42が、第1カム28の凹部から抜け出て第1カム28の底面28bに接触する。すると、第2カム32が各皿バネ34,36をさらに押圧し、第1の皿バネ34は傾斜部分が完全に平面状となる。この状態以降、第1の皿バネ34をさらに押圧してもこれ以上変形せず、単なるワッシャの状態のままとなる。
第1の皿バネ34が平面状に変形してこれ以上変形しない場合、第2カム32は各第2の皿バネ36を変形させる。
各第2の皿バネ36は、第2カム32に押圧されて配列方向に圧縮されて変形し、この変形に伴う圧力を生じさせる。このときの回動トルクは第2の皿バネ36の作用に伴うものであって、高トルクであって、その大きさは一定である。
Next, as shown in FIG. 6, when the first cam 28 further rotates, the convex portion 42 of the second cam 32 comes out of the concave portion of the first cam 28 and contacts the bottom surface 28 b of the first cam 28. Then, the second cam 32 further presses the disc springs 34 and 36, and the inclined portion of the first disc spring 34 is completely flat. After this state, even if the first disc spring 34 is further pressed, it is not further deformed and remains in a simple washer state.
When the first disc spring 34 is deformed into a flat shape and is not further deformed, the second cam 32 deforms each second disc spring 36.
Each of the second disc springs 36 is pressed by the second cam 32 and compressed and deformed in the arrangement direction, and generates a pressure associated with the deformation. The rotational torque at this time is accompanied by the action of the second disc spring 36, is high torque, and its magnitude is constant.

次に、図7〜図8に、第1の皿バネ34と第2の皿バネ36を押圧したときの、バネのたわみ量とバネ荷重との関係について示す。なお、バネ荷重が大きくなるほど回動トルクが大きくなる。
第1の皿バネ34を押圧していくと、たわみ量とバネ荷重との関係は、比例関係となり、たわみ量が増加するほどバネ荷重も直線的に増加する。
一方、第2の皿バネ36を押圧していくと、たわみ量とバネ荷重との関係は、比例関係となるが、第1の皿バネ34と比較して傾きが大きい直線となる。
Next, FIGS. 7 to 8 show the relationship between the amount of spring deflection and the spring load when the first disc spring 34 and the second disc spring 36 are pressed. The rotational torque increases as the spring load increases.
As the first disc spring 34 is pressed, the relationship between the deflection amount and the spring load becomes a proportional relationship, and the spring load increases linearly as the deflection amount increases.
On the other hand, when the second disc spring 36 is pressed, the relationship between the amount of deflection and the spring load becomes a proportional relationship, but becomes a straight line having a larger inclination than the first disc spring 34.

図9には、本実施形態における回動角度とバネ荷重との関係を示す。
まず図4の状態では、第2カム32の凸部42が、第1カム28の凹部39内にはまり込んでいる状態で回動した場合であって、第1の皿バネ34のバネ荷重のみが作用し、バネ荷重は一定である。
FIG. 9 shows the relationship between the rotation angle and the spring load in this embodiment.
First, in the state of FIG. 4, the convex portion 42 of the second cam 32 rotates in a state of being fitted in the concave portion 39 of the first cam 28, and only the spring load of the first disc spring 34 is obtained. Acts and the spring load is constant.

そして、図5の状態のように、第2カム32の凸部42が、第1カム28のテーパ面41に乗り上げた状態で回動した場合、第1の皿バネ34が徐々に潰れていき、バネ荷重は回動角度に対して直線的に増加する。
そして、図6の状態のように、第2カム32の凸部42が、第1カム28の底面28aに当接した状態で回動した場合、第1の皿バネ34は単なるワッシャとなり、第2の皿バネ36のバネ荷重のみが作用し、バネ荷重は一定である。
このように、本実施形態では、第1部材20と第2部材とを相対的に回動させたとき、ある回動位置までは回動時の操作荷重が一定の低い荷重であり、またこの回動位置から更に回動させると徐々に回動時の操作荷重が高くなり、次に一定の高い操作荷重となる。
When the convex portion 42 of the second cam 32 rotates on the tapered surface 41 of the first cam 28 as in the state of FIG. 5, the first disc spring 34 gradually collapses. The spring load increases linearly with the rotation angle.
When the convex portion 42 of the second cam 32 rotates in contact with the bottom surface 28a of the first cam 28 as in the state of FIG. 6, the first disc spring 34 becomes a simple washer, Only the spring load of the second disc spring 36 acts, and the spring load is constant.
Thus, in this embodiment, when the 1st member 20 and the 2nd member are rotated relatively, the operation load at the time of rotation is a fixed low load to a certain rotation position, and this When it is further rotated from the rotation position, the operation load at the time of rotation gradually increases, and then becomes a constant high operation load.

なお、本実施形態では、第1の皿バネ34を1枚、第2の皿バネ36を4枚用い、その各第2の皿バネ36は傾斜方向が互い違いとなるように配置した。
しかし、本発明のヒンジ装置としては、このような構成に限定されるものではない。すなわち、第1の皿バネ34及び第2の皿バネ36の必要枚数は、回動時に必要とされるトルクに合わせて適宜変更することができる。また、第2の皿バネ36の傾斜部分の配列方向も、傾斜方向が同じ向きとなるように配列させてもよい。
ただし、皿バネの傾斜方向を同じ向きとなるように配列させると、傾斜方向が互い違いとなるように配列させたときよりも、同じたわみ量でもバネ荷重が4倍となる。したがって、回動時に必要とされるトルクに合わせて皿バネの傾斜方向の配列を決定すればよい。
In the present embodiment, one first disc spring 34 and four second disc springs 36 are used, and the second disc springs 36 are arranged so that the inclination directions are staggered.
However, the hinge device of the present invention is not limited to such a configuration. That is, the required number of the first disc springs 34 and the second disc springs 36 can be changed as appropriate in accordance with the torque required during rotation. Further, the arrangement direction of the inclined portions of the second disc springs 36 may also be arranged so that the inclination directions are the same.
However, if the disc springs are arranged so that the inclination directions are the same, the spring load is quadrupled even with the same deflection amount than when the disc springs are arranged so that the inclination directions are staggered. Therefore, the arrangement of the disc springs in the tilt direction may be determined in accordance with the torque required during rotation.

また、所定の回動角度となったときにクリック感をもたせるように構成してもよい(図示せず)。
クリック感をもたせるためには、第1カム28及び第2カム32の互いに接触する箇所に、凹凸嵌合する凹部及び凸部を設け、第1カム28及び第2カム32が相対的に所定角度となったときに、凹部内に凸部がはまり込むように構成すればよい。
Moreover, you may comprise so that a click feeling may be given when it becomes a predetermined rotation angle (not shown).
In order to give a feeling of clicking, a concave and convex portion for fitting the concave and convex portions is provided at a location where the first cam 28 and the second cam 32 contact each other, and the first cam 28 and the second cam 32 are relatively at a predetermined angle. When it becomes, what is necessary is just to comprise so that a convex part may fit in a recessed part.

また、本発明のヒンジ装置としては、乗用車用のディスプレイ装置に用いることに限定するものではなく、回動角度に応じてトルクが変化するような機器であればどのような機器であっても採用することができる。   In addition, the hinge device of the present invention is not limited to use in a display device for a passenger car, and any device can be used as long as the torque changes according to the rotation angle. can do.

20 第1部材
22 軸部
23 平面部
25 固定部
27 固定用の穴
28 第1カム
29 固定部
30 ヒンジ装置
31 固定穴
32 第2カム
34 第1の皿バネ
36 第2の皿バネ
39 凹部
40 かしめ部材
41 テーパ面
42 凸部
45 垂直面
46 貫通穴
20 First member 22 Shaft portion 23 Flat portion 25 Fixing portion 27 Fixing hole 28 First cam 29 Fixing portion 30 Hinge device 31 Fixing hole 32 Second cam 34 First disc spring 36 Second disc spring 39 Recess 40 Caulking member 41 Tapered surface 42 Convex portion 45 Vertical surface 46 Through hole

Claims (3)

第1部材と第2部材とを相対的に回動可能に装着し、回動角度によってその回動トルクが変化するヒンジ装置において、
第1部材と、
他端部が第2部材に固定されており、一端部が第1部材に回動可能に取り付けられている軸部と、
第1部材に固定される第1カムと、
第1カムと凹凸が噛み合うように形成され、前記軸部に固定されて軸部と共に回動可能な、第1カムと同径の第2カムと、
第2カムを第1カムに圧接させるべく、前記軸部を貫通して配置され、第1カム及び第2カムと同径の複数枚の皿バネとを具備し、
各前記皿バネは、低い圧力で変形する第1の皿バネと、高い圧力で変形する第2の皿バネとを含むことを特徴とするヒンジ装置。
In the hinge device in which the first member and the second member are mounted so as to be relatively rotatable, and the rotation torque changes depending on the rotation angle.
A first member;
The other end portion is fixed to the second member, and the one end portion is rotatably attached to the first member;
A first cam fixed to the first member;
A second cam having the same diameter as that of the first cam, which is formed so as to mesh with the first cam, and is fixed to the shaft portion and rotatable together with the shaft portion;
A plurality of disc springs having the same diameter as the first cam and the second cam, arranged to penetrate the shaft portion so as to press the second cam against the first cam;
Each of the disc springs includes a first disc spring that is deformed with a low pressure and a second disc spring that is deformed with a high pressure.
前記第1カム及び前記第2カムは、何れか一方に凹部が形成され、他方に前記凹部に進入可能な凸部が形成され、
前記凹部の側壁であって、前記凹部から前記凸部が離脱する側は、凸部が徐々に離脱するようにテーパ状に形成されていることを特徴とする請求項1記載のヒンジ装置。
The first cam and the second cam have a recess formed in one of them, and a protrusion that can enter the recess is formed in the other.
2. The hinge device according to claim 1, wherein a side of the concave portion from which the convex portion is detached from the concave portion is formed in a tapered shape so that the convex portion is gradually separated.
前記第1の皿バネは1枚、前記第2の皿バネは2枚設けられていることを特徴とする請求項1または請求項2記載のヒンジ装置。   The hinge device according to claim 1 or 2, wherein the first disc spring is provided in one piece and the second disc spring is provided in two pieces.
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