JP2014189958A

JP2014189958A - 二軸ヒンジ

Info

Publication number: JP2014189958A
Application number: JP2013063837A
Authority: JP
Inventors: Jun Tamaki; 順玉木
Original assignee: Shimano Manufacturing Co Ltd
Current assignee: Shimano Manufacturing Co Ltd
Priority date: 2013-03-26
Filing date: 2013-03-26
Publication date: 2014-10-06
Anticipated expiration: 2033-03-26
Also published as: JP6084088B2

Abstract

【課題】携帯型電子機器の見開きに配置された２つのシャーシを３６０度まで回転可能に接続する二軸ヒンジの提供。
【解決手段】表面上の仮想直線を挟んだ対称位置にある第１及び第２の開口に裏面から貫通させた第１及び第２の軸受孔を互いに平行になるように与えた軸受ブロックと、仮想直線に沿って表面上を往復動自在に軸受ブロックに組み合わせられ、第１及び第２の開口の近傍のそれぞれにおいて仮想直線に向けて延びる第１及び第２の長カム孔を有するカムプレートと、第１及び第２の軸受孔を裏面から表面に向けて貫挿させて回転自在に軸支させた第１及び第２のヒンジ丸棒と、を含む。第１及び第２のヒンジ丸棒の貫挿端面に設けられた突起を第１及び第２の長カム孔内に配置させ、第１及び第２のヒンジ丸棒の延長線上をカムプレートが横切るように、第１及び第２のヒンジ丸棒を軸受ブロックに対して逆向きにそれぞれ１８０度ずつ同期回転するようにさせた。
【選択図】図２

Description

本発明は、携帯型電子機器の本体部及び表示画面部の如き見開きに配置された２つのシャーシを接続するヒンジ機構に関し、特に、２つのシャーシを３６０度まで回転可能とする二軸ヒンジに関する。

キーボードを有さず、液晶パネルの如き表示画面上に表示させた仮想キーボードにタッチすることで情報入力を可能とするタブレット型ＰＣが知られている。また、ノート型ＰＣにおいても表示画面上に表示させた仮想キーボードの導入により、本体部に対して表示画面部を３６０度回転させてタブレット型ＰＣのようにして使用できる機種が知られている。かかるノート型ＰＣでは、本体部と表示画面部とを接続するヒンジにより、本体部と表示画面部との表面同士を付き合わせて閉じた状態から、本体部に対して表示画面部を１２０度程度に開いた従来のノート型ＰＣにおける使用時の状態を経て、本体部と表示画面部との背面同士を付き合わせたタブレット型ＰＣの如き状態にまで対応できるようになっている。

例えば、特許文献１では、本体部に対して表示画面部を３６０度まで回動可能であって、机やひざの上に置いてノート型ＰＣとして使用できるとともに、表示部を折りたたんでタッチパネルからのペン入力で情報入力するタブレット型ＰＣとしても使用できる携帯型情報処理装置を開示している。本体部と表示画面部との接続部にはそれぞれギアが設けられ、この２つのギアを互いに噛み合わせたまま相対的に回転させることで、上記したような３６０度の回動を可能にしている。

また、特許文献２では、本体部の側部に与えた一軸ヒンジにおいて表示画面部を３６０度までは回転できないこと、これに対して二軸ヒンジを用いることで３６０度までの回転を可能と出来ることについて述べた上で、二軸ヒンジにおける互いの軸が何らの規制もなく回動してしまうと、本体部と表示画面部とが相対的にふらついてしまって操作性に劣ることについて述べている。そこで特許文献１のヒンジと同様に、軸部にギアを用いた二軸ヒンジを開示している。

ところで、上記したように、二軸ヒンジの各軸にギアを用いた場合、回動時のギアのトルクによるバックラッシュの発生や、軸のガタつきによる動作不安定、ギアとびによる同期ズレなどが生じ、操作性及び機能性に欠けるといった指摘もあった。そこで、二軸の間にカム穴とリンクピンからなる摺動リンクの如きを設けて、二軸の回転の同期を図る方法が提案されている。

例えば、特許文献３では、二軸ヒンジの二軸である第１及び第２ヒンジシャフトの回転をこの間に設けられたブリッジ部材によって同期させるリンク機構を開示している。第１及び第２ヒンジシャフトには、同軸回転するように略円板状の第１及び第２リンクカム部材がそれぞれ取り付けられている。第１及び第２リンクカム部材の周縁部であって第１及び第２ヒンジシャフトの取付側には、リンクピンがそれぞれ植設され、また、第１及び第２ヒンジシャフトの間を上下動自在に取り付けられたブリッジ部材の両側部近傍には長穴である２つのカム穴が設けられており、それぞれリンクピンを収容している。これにより、リンクピンはブリッジ部材に設けられたカム穴の内部での移動に規制されて、ブリッジ部材の上下動とともに、第１及び第２ヒンジシャフトの回転の同期が図られるのである。ここではブリッジ部材に対して第１及び第２ヒンジシャフトのそれぞれが９０度ずつ回転し、相対的に１８０度まで回転することになる。

特開２００４−２２７４２０号公報特開２００６−０６４０００号公報特開２０１２−２３７３９２号公報

本体部に対して表示画面部をより大きな角度に回転させる、特に、１８０度を越え３６０度まで回転させるような場合にあっては、ヒンジ機構の回転軸に負荷される力が大きくなり、軸ぶれやガタがより深刻になる。また、上記したように二軸ヒンジにギアを用いた場合、ギアの欠けや同期ズレなどを生じてしまうこともある。特に、ノート型ＰＣなどの携帯型電子機器のような比較的コンパクトな筐体では、軸部の負荷に耐えうるような大きなギアを組み込むことも困難である。

本発明は以上のような状況に鑑みてなされたものであって、その目的とするところは、携帯型電子機器の本体部及び表示画面部の如き見開きに配置された２つのシャーシを接続するヒンジ機構に関し、特に、２つのシャーシを３６０度まで回転可能とする二軸ヒンジを提供することにある。

本発明による二軸ヒンジは、表面上の仮想直線を挟んだ対称位置にある第１及び第２の開口に裏面から貫通させた第１及び第２の軸受孔を互いに平行になるように与えた軸受ブロックと、前記仮想直線に沿って前記表面上を往復動自在に前記軸受ブロックに組み合わせられ、前記第１及び第２の開口の近傍のそれぞれにおいて前記仮想直線に向けて延びる第１及び第２の長カム孔を有するカムプレートと、前記第１及び第２の軸受孔を前記裏面から前記表面に向けて貫挿させて回転自在に軸支させた第１及び第２のヒンジ丸棒と、を含み、前記第１及び第２のヒンジ丸棒の貫挿端面に設けられた突起を前記第１及び第２の長カム孔内に配置させ、前記第１及び第２のヒンジ丸棒の延長線上を前記カムプレートが横切るように、前記第１及び第２のヒンジ丸棒を前記軸受ブロックに対して逆向きにそれぞれ１８０度ずつ同期回転するようにさせたことを特徴とする。

かかる発明によれば、第１及び第２のヒンジ丸棒の延長線上を横切ることの可能なカムプレートによって、第１及び第２のヒンジ丸棒を互いに１８０度ずつ同期回転できる。すなわち、シャーシを取り付けられる二軸ヒンジを３６０度まで同期回転できる。しかも、二軸ヒンジはカムプレートによるリンク機構であり、同期ズレを生じない。

上記した発明において、前記軸受ブロックと前記カムプレートとの間には、前記カムプレートの往復動を規制する規制プレートが挿入されていることを特徴としてもよい。かかる発明によれば、簡便にカムプレートを往復動させ得て、第１及び第２のヒンジ丸棒のそれぞれをより確実に同期回転させ得る。

上記した発明において、前記第１及び第２のヒンジ丸棒にはそれぞれ第１及び第２のシャーシが取り付けられて、前記第１及び第２のヒンジ丸棒を前記軸受ブロックに対して逆向きにそれぞれ９０度まで同期回転させた位置において前記第１及び第２のシャーシが近接移動するようになされていることを特徴としてもよい。かかる発明によれば、少なくとも二軸ヒンジを１８０度に開いた位置において、３６０度の回転により不可避な第１及び第２のシャーシ間の隙間を埋めることが可能になり、両シャーシをコンパクトに配置することができる。

上記した発明において、前記第１及び第２のヒンジ丸棒は大径部を含み、前記貫挿端面を前記大径部の上に有することを特徴としてもよい。かかる発明によれば、大径部の上に設けられる突起に付与するトルクを大きくできて、二軸ヒンジの動作を安定させ得る。

本発明による二軸ヒンジの（ａ）上断面図及び（ｂ）背面図である。本発明による二軸ヒンジの要部の斜視図である。本発明による二軸ヒンジの要部の上断面図である。本発明による二軸ヒンジの要部の斜視図である。本発明による二軸ヒンジの使用状態を示す斜視図である。本発明による二軸ヒンジの動作を説明する正面図である。本発明による二軸ヒンジの動作を説明するための（ａ）正面図、（ｂ）正面断面図、（ｃ）正面断面図である。本発明による二軸ヒンジの動作を説明する正面図である。

本発明による二軸ヒンジの１つの実施例について、図１乃至図５を用いて詳細に説明する。

図１（ａ）に示すように、二軸ヒンジ１は、前後方向（紙面上下方向）に貫通して互いに平行な軸受け孔２１ａ及び２１ｂを左右対称に有する軸受ブロック２と、軸受け孔２１ａ及び２１ｂにそれぞれ貫挿されたヒンジ丸棒２５ａ及び２５ｂと、軸受ブロック２の表面２２側に取り付けられてヒンジ丸棒２５ａ及び２５ｂの回転を同期させるリンク機構３とを有する。軸受け孔２１ａ及び２１ｂは、それぞれヒンジ丸棒２５ａ及び２５ｂを回転自在に軸支している。

また、軸受ブロック２には、その周囲を表面２２側（紙面上方向）に延長する形状のカバー５０が取り付けられる。カバー５０は、その軸受ブロック２と反対側の壁面と、これに設けられた２つの貫通穴５１によって、リンク機構３の前方にケーブル５２を挿通させる通路を形成している。ケーブル５２は、二軸ヒンジ１に取り付けられる左右のシャーシ６０（図５参照）に挿通され、互いの内部の装置を接続する。例えば、ケーブル５２はディスプレイケーブルであり、本体部をなす回路基板と表示部をなすＬＣＤを電気接続させる。

図１（ｂ）を併せて参照すると、二軸ヒンジ１は、軸受ブロック２の裏面２３側において、ヒンジ丸棒２５ａ及び２５ｂのそれぞれに固定されるアーム１１ａ及び１１ｂをさらに有する。アーム１１ａ（１１ｂ）は回転軸Ｍａ（Ｍｂ）から離間する方向に延びる平板形状を有し、その穴１４にヒンジ丸棒２５ａ（２５ｂ）の後端面に設けられた突出部２６を嵌め込んで固定される。これにより、アーム１１ａ（１１ｂ）はヒンジ丸棒２５ａ（２５ｂ）とともに回転軸Ｍａ（Ｍｂ）の周りで回転できる。また、アーム１１ａ（１１ｂ）には、その法線を回転方向に向ける平板状のフレーム取り付け部１２ａ（１２ｂ）が一体となって設けられている。フレーム取り付け部１２ａ（１２ｂ）は、回転軸Ｍａ（Ｍｂ）から離間する方向に延びる長穴１３ａ（１３ｂ）を有している。

図２に示すように、リンク機構３は、軸受ブロック２の表面２２上においてヒンジ丸棒２５ａ及び２５ｂの間を上下方向に延びる仮想直線Ｌに対して左右対称に設けられる。すなわち、軸受ブロック２の表面２２には規制プレート３５が固定されている。規制プレート３５は、ヒンジ丸棒２５ａ及び２５ｂに対してその位置を固定されるようこれらの周囲を囲うように拡がり、その左右方向の中央に仮想直線Ｌに沿って上下に延びるスライド孔３６を有する。規制プレート３５より前方（紙面手前側）に位置するヒンジ丸棒２５ａ及び２５ｂの前方端面には、左右方向に延びる板状のカムプレート３１が取り付けられる。カムプレート３１は、その両端近傍からそれぞれ中央の仮想直線Ｌに向かって延びる長カム孔３２ａ及び３２ｂを有する。長カム孔３２ａ及び３２ｂには、ヒンジ丸棒２５ａ及び２５ｂの前方端面に設けられた突起２７ａ及び２７ｂがそれぞれ挿通される。突起２７ａ及び２７ｂをそれぞれヒンジ丸棒２５ａ及び２５ｂの回転軸Ｍａ及びＭｂの真下又は真上に位置させたときに、それぞれ長カム孔３２ａ及び３２ｂの外側の端部に当接するよう（図６（ａ）参照）、長カム孔３２ａ及び３２ｂの寸法が定められる。すなわち、突起２７ａ及び２７ｂは、それぞれ長カム孔３２ａ及び３２ｂに当接するため、ヒンジ丸棒２５ａ及び２５ｂの回転軸Ｍａ及びＭｂより左右方向外側へは移動しない。

図２に図３を併せて参照すると、カムプレート３１はその中央の裏面側に突出する角柱体３３を有する。角柱体３３は規制プレート３５のスライド孔３６に挿通されて、軸受ブロック２の表面２２の中央に設けられた溝２８内に延び、規制プレート３５の裏面側において溝２８内に収容される係合片３４に固定されてスライド孔３６からの脱落を防止される。これにより、角柱体３３は規制プレート３５に対してスライド孔３６に沿って上下方向に往復動できる。また、角柱体３３は、スライド孔３６内で回転しない寸法とされており、カムプレート３１をスライド孔３６に沿って上下方向に平行移動自在とさせている。

図４に示すように、アーム１１ａと一体をなすフレーム取り付け部１２ａには屈曲部４５を有する細板状のフレーム４１が取り付けられる。フレーム４１は、フレーム取り付け部１２ａを挟んで対向する板状の小片からなる止め板４２に対して、２つの軸体４３によって固定される。このとき、各軸体４３は、フレーム取り付け部１２ａの長穴１３ａ（図１参照）に挿通されてこれに沿って摺動自在とされている。これによって、フレーム４１はアーム１１ａに対して長穴１３ａの延びる方向に摺動自在である。また、フレーム４１にはシャーシ（筐体プレート）６０が穴４６に係合される図示しない留め具により固定される。つまり、シャーシ６０も、長穴１３ａに沿って、すなわち、ヒンジ丸棒２５ａの回転軸Ｍａから離間又は近接する方向（紙面上下方向）に移動可能である。フレーム４１の屈曲部４５には回転軸Ｍａに向けた凹部４４’を有するスペーサ４４が固定され、軸受ブロック２との間に配置される（図６（ａ）参照）。アーム１１ｂについても、アーム１１ａと左右対称となる以外は同様である。

図５に示すように、二軸ヒンジ１は、その２つを対としてノート型ＰＣなどの携帯型電子機器において使用される。すなわち、２つの二軸ヒンジ１は、その軸受ブロック２（図１参照）の裏面２３を互いに外側に向けて、つまり表面２２側を互いに向き合わせて配置され、シャーシ６０によって接続される。

続いて、二軸ヒンジ１の動作について図６乃至図８を用いて詳細に説明する。

図６（ａ）に示すように、アーム１１ａ及び１１ｂはその長手方向を互いに平行とする初期位置（回転：０度）にある。ことのき、図示を省略するが、シャーシ６０は互いにその主面を近接させており、携帯電子機器をいわゆる閉じた状態としている。また、アーム１１ａ及び１１ｂのそれぞれの延びる方向に対して、ヒンジ丸棒２５ａ及び２５ｂの突起２７ａ及び２７ｂは、回転軸Ｍａ及びＭｂの反対側に位置している。ここでは、アーム１１ａ及び１１ｂは真上に延びており、突起２７ａ及び２７ｂは回転軸Ｍａ及びＭｂの真下に位置している。このとき突起２７ａ及び２７ｂはカムプレート３１の長カム孔３２ａ及び３２ｂの外側の端部に当接している。よって、突起２７ａ及び２７ｂはこれ以上外側へ移動せず、内側へのみ移動し得る。つまり、初期位置において、ヒンジ丸棒２５ａ及び２５ｂの回転可能な方向は、紙面に対してそれぞれ反時計回り及び時計回りの１方向へ定まっている。

続いて、図６（ｂ）に示すように、アーム１１ａ及び１１ｂを初期位置から左右に４５度ずつ回転させる。ヒンジ丸棒２５ａが反時計回りに４５度回転すると、これに伴い突起２７ａも反時計回りに４５度回転する。このとき、突起２７ａはカムプレート３１の長穴３２ａ内に配置されており、カムプレート３１は上方に平行移動する。ヒンジ丸棒２５ｂの突起２７ｂもカムプレート３１の長穴３２ｂ内に配置されているため、カムプレート３１の平行移動に合わせて上方に移動する。つまり、突起２７ｂはカムプレート３１を介して突起２７ａと同期しつつ、時計回りに４５度回転する。これにより、ヒンジ丸棒２５ｂもアーム１１ｂとともに、ヒンジ丸棒２５ａに同期して逆方向に４５度回転するのである。

図７（ａ）に示すように、アーム１１ａ及び１１ｂを初期位置からそれぞれ左右に９０度の位置までさらに回転させる。すなわち、二軸ヒンジ１を１８０度開くのである。ここでも、ヒンジ丸棒２５ａ及び２５ｂは、突起２７ａ及び２７ｂによって平行移動するカムプレート３１を介して同期している。

さらに、図７（ｂ）を参照すると、このとき左右のシャーシ６０もそれぞれ初期位置から左右に９０°回転した位置にある。シャーシ６０は回転軸Ｍａ及びＭｂに対してそれぞれ厚みを有しているため、回転中に互いに干渉しないように回転軸Ｍａ及びＭｂの位置やシャーシ６０の中央側への突出寸法などを調整すると、１８０°開いた両者の間には隙間が開く。そこで、フレーム取り付け部１２ａ及び１２ｂに対して、左右のフレーム４１をそれぞれ回転軸Ｍａ及びＭｂに向けてスライドさせ、スペーサ４４の凹部４４’を軸受ブロック２の左右の曲面にそれぞれ当接させる。すると、図７（ｃ）に示すように、左右のフレーム６０を互いに近接移動させ、さらにその隙間を埋めるように互いの端部を当接させることができる。これにより、左右のシャーシ６０をコンパクトに配置し得る。また、例えば左右のシャーシ６０の両者にＬＣＤを備える場合において、使用者に両方のＬＣＤの端部を接続させたように見せることも可能である。さらに、回転を防止するストッパを追加して、スライドによりこれに係合するようにすれば、二軸ヒンジ１の開き角度を安定させることもできる。

再び、図７（ａ）に示すように、左右のフレーム４１をスライドさせて元の位置に戻した上で、図８（ａ）に示すように更に回転角度を増加させて、アーム１１ａ及び１１ｂを初期位置から左右に１３５度の位置まで回転させる。ここでも、ヒンジ丸棒２５ａ及び２５ｂは同期して回転する。

さらに、図８（ｂ）に示すように、アーム１１ａ及び１１ｂを初期位置からそれぞれ左右に１８０度の位置まで回転させると、２軸ヒンジ１は３６０°回転したことになる。このとき、初期位置のときと同様に、突起２７ａ及び２７ｂはカムプレート３１の長カム孔３２ａ及び３２ｂの外側の端部に当接している。つまり、ヒンジ丸棒２５ａ及び２５ｂは、これ以上同方向へは回転しない。このように、長カム孔３２ａ及び３２ｂによって、ヒンジ丸棒２５ａ及び２５ｂの回転方向は１方向へ定められ、同期ズレを生じることなく安定して動作できる。

以上のように、カムプレート３１は、ヒンジ丸棒２５ａ及び２５ｂの前方端面上にあるため、回転軸Ｍａ及びＭｂに干渉することなく、ヒンジ丸棒２５ａ及び２５ｂの前方を横切ることができる。これにより、上記したように、ヒンジ丸棒２５ａ及び２５ｂのそれぞれを１８０度ずつ同期回転させることができる。

また、ヒンジ丸棒２５ａ及び２５ｂのそれを同期させるので、アーム１１ａ又は１１ｂの初期位置からの回転角度は常に同一となり、一方だけを大きく回転させるようなことがない。これにより、ケーブル５２（図１参照）において、左右のシャーシ６０のそれぞれの内部でほぼ同様の変形を与えることになり、一方だけを大きく変形させることがない。よって、ケーブル５２の不必要な変形を防止して、その寿命を長く保つことができる。

以上、本発明による実施例及びこれに基づく変形例を説明したが、本発明は必ずしもこれに限定されるものではなく、当業者であれば、本発明の主旨又は添付した特許請求の範囲を逸脱することなく、様々な代替実施例及び改変例を見出すことができるであろう。

１二軸ヒンジ
２軸受ブロック
３リンク機構
２１ａ、２１ｂ軸受け孔
２５ａ、２５ｂヒンジ丸棒
２７ａ、２７ｂ突起
３１カムプレート
３２ａ、３２ｂ長カム孔
Ｌ仮想直線

Claims

表面上の仮想直線を挟んだ対称位置にある第１及び第２の開口に裏面から貫通させた第１及び第２の軸受孔を互いに平行になるように与えた軸受ブロックと、
前記仮想直線に沿って前記表面上を往復動自在に前記軸受ブロックに組み合わせられ、前記第１及び第２の開口の近傍のそれぞれにおいて前記仮想直線に向けて延びる第１及び第２の長カム孔を有するカムプレートと、
前記第１及び第２の軸受孔を前記裏面から前記表面に向けて貫挿させて回転自在に軸支させた第１及び第２のヒンジ丸棒と、を含み、
前記第１及び第２のヒンジ丸棒の貫挿端面に設けられた突起を前記第１及び第２の長カム孔内に配置させ、前記第１及び第２のヒンジ丸棒の延長線上を前記カムプレートが横切るように、前記第１及び第２のヒンジ丸棒を前記軸受ブロックに対して逆向きにそれぞれ１８０度ずつ同期回転するようにさせたことを特徴とする二軸ヒンジ。
前記軸受ブロックと前記カムプレートとの間には、前記カムプレートの往復動を規制する規制プレートが挿入されていることを特徴とする請求項１記載の二軸ヒンジ。
前記第１及び第２のヒンジ丸棒にはそれぞれ第１及び第２のシャーシが取り付けられて、前記第１及び第２のヒンジ丸棒を前記軸受ブロックに対して逆向きにそれぞれ９０度まで同期回転させた位置において前記第１及び第２のシャーシが近接移動するようになされていることを特徴とする請求項１又は２に記載の二軸ヒンジ。
前記第１及び第２のヒンジ丸棒は大径部を含み、前記貫挿端面を前記大径部の上に有することを特徴とする請求項１乃至３のうちの１つに記載の二軸ヒンジ。