JP2015090069A - 可変摩擦ヒンジ - Google Patents

Abstract

【課題】可変摩擦抵抗を有するヒンジ組立体を提供する。【解決手段】ヒンジ組立体は、長手方向へ延びる円筒形表面を有する細長要素を含む。また、細長要素の円筒形表面と圧縮力で係合する円筒形表面を有する少なくとも１つのトルク要素を含み、少なくとも１つのトルク要素の円筒形表面は、両端部を有する。ヒンジ組立体のアクチュエータは、少なくとも１つのトルク要素の両端部の相対位置を変化させて、少なくとも１つのトルク要素の円筒形表面と細長要素の円筒形表面との間の圧縮力での係合を軽減することによって、少なくとも１つのトルク要素によって発生する摩擦抵抗を変化させるように構成される。【選択図】図１

Description

本発明は、第１の部材を第２の部材に回転式に結合するためのヒンジ組立体、特に可変摩擦を有するヒンジ組立体に関する。

ヒンジの分野においては、第２の部材に回転式に結合される第１の部材の角度位置を制御することが、多くの場合望ましい。この種のヒンジの一般的用途は、ディスプレイ画面を有するラップトップ型パソコンを含む。この種のヒンジは、また、ディスプレイ画面又は他の部材が回転するか又はいくつかの位置の間を動くことが望ましい任意の用途において、使用できる。

例えば車両において、ディスプレイ画面を、回転してヒンジの摩擦要素とヒンジのシャフトとの間に発生するトルクによって角度位置に保持できる。例えば特許文献１において説明されるように、多くの形式の摩擦要素を使用でき、摩擦トルクは、シャフトの外面並びにシャフトの内面に発生させることができる。特許文献１は、摩擦要素及びシャフトの外面及び内面において発生する摩擦トルクの開示を含めて、あらゆる目的のために、参照により本出願に組み込まれる。

米国特許第５４９１８７４号公報

特許文献１において開示されるような摩擦式ヒンジの開発にも拘わらず、性能の改良及びコストの削減の少なくとも１つを達成するために、摩擦式ヒンジの更なる改良が望まれる。

１つの形態に従って、本発明は、可変摩擦抵抗を有するヒンジ組立体を提供する。ヒンジ組立体は、長手方向へ延びる概ね円筒形の表面を有する細長要素を含む。また、細長要素の円筒形表面と圧縮力で係合する、概ね円筒形の表面を有する少なくとも１つのトルク要素も含む。少なくとも１つのトルク要素の円筒形表面は、両端部を有する。ヒンジ組立体のアクチュエータは、少なくとも１つのトルク要素の両端部の相対位置を変化させて、少なくとも１つのトルク要素の円筒形表面と細長要素の円筒形表面との間の圧縮力での係合を軽減することによって、少なくとも１つのトルク要素によって発生する摩擦抵抗を変化させるように、構成される。

別の形態によれば、本発明は、概ね長手軸に沿って延びる細長要素表面を有する細長要素と、長手軸に対して回転するように細長要素表面に沿って配置された少なくとも１つのトルク要素とを含む、可変摩擦トルクを有するヒンジ組立体を提供する。少なくとも１つのトルク要素は、両端部と、両端部の間に延びるトルク要素表面と、トルク要素表面の少なくとも一部が細長要素表面と摩擦接触している第１の状態と、細長要素表面と摩擦接触しているトルク要素表面の一部が減少又は除去される第２の状態と、を有する。少なくとも１つのアクチュエータが、少なくとも１つのトルク要素に対して動くように結合され、少なくとも１つのアクチュエータは、細長要素と少なくとも１つのトルク要素との間に発生する摩擦トルクを変化させるように構成され、少なくとも１つのアクチュエータは、アクチュエータ表面を有し、アクチュエータ表面は、少なくとも１つのトルク要素の両端部の少なくとも一方に当接して、少なくとも１つのトルク要素の両端部の間の距離を変化させ、これによって、少なくとも１つのトルク要素を第１の状態又は第２の状態へ向けて動かし、細長要素に対する少なくとも１つのトルク要素の回転に対する摩擦抵抗を変化させるように配置されている。

細長要素は、オプションとして、長手軸に沿って延びるシャフトを含み、少なくとも１つのトルク要素は、少なくとも１つのトルク要素の内側トルク要素表面がシャフトの外側細長要素表面に面するように配置される。又は、細長要素は、長手軸に沿って延びる空洞を形成し、少なくとも１つのトルク要素は、少なくとも１つのトルク要素の外側トルク要素表面が空洞の内側細長要素表面に面するように配置される。

少なくとも１つのアクチュエータは、オプションとして、少なくとも１つのトルク要素に対して回転するように配置されたカムを含み、アクチュエータ表面は、少なくとも１つのトルク要素の両端部の少なくとも一方に当接するカム面であり、少なくとも１つのトルク要素に対するカムの回転は、少なくとも１つのトルク要素の両端部の間の距離を変化させて、細長要素に対する少なくとも１つのトルク要素の回転に対する摩擦抵抗を変化させる。

ヒンジ組立体は、オプションとして、複数のトルク要素を含み、カムのカム面はトルク要素の各々の両端部の少なくとも一方に当接し、トルク要素に対するカムの回転は、トルク要素の各々の両端部の間の距離を変化させて、細長要素に対するトルク要素の各々の回転に対する摩擦抵抗を変化させる。又は、カムのカム面は、全部のトルク要素より少ない数のトルク要素の両端部の少なくとも一方に当接し、トルク要素に対するカムの回転は、全部のトルク要素より少ない数のトルク要素の両端部の間の距離を変化させて、細長要素に対する全部のトルク要素より少ない数のトルク要素の回転に対する摩擦抵抗を変化させる。

カムは、細長要素に対する少なくとも１つのトルク要素の回転に対する摩擦抵抗を調節するために、ヒンジ組立体の使用者が回転させるように構成することができる。又は、カムは、回転運動のスパンでの回転位置に基づいて、細長要素に対する少なくとも１つのトルク要素の回転に対する摩擦抵抗を調節するために、細長要素に対する少なくとも１つのトルク要素の回転位置に応じて回転するように構成できる。また、カムは、回転方向に基づいて、細長要素に対する少なくとも１つのトルク要素の回転に対する摩擦抵抗を調節するために、細長要素に対する少なくとも１つのトルク要素の動きの回転方向に応じて回転するように構成できる。

オプションとして、カムは、細長要素の長手軸に対して実質的に平行の軸の周りで回転するように配置される。又は、カムは、細長要素の長手軸に対して実質的に直角を成す軸の周りで回転するように位置付けられる。

少なくとも１つのアクチュエータは、オプションとして、少なくとも１つのトルク要素に対して動くように配置されたウェッジを含み、アクチュエータ表面は、少なくとも１つのトルク要素の両端部の少なくとも一方に当接するウェッジ面であり、少なくとも１つのトルク要素に対するウェッジの動きは、少なくとも１つのトルク要素の両端部の間の距離を変化させて、細長要素に対する少なくとも１つのトルク要素の回転に対する摩擦抵抗を変化させる。

ヒンジ組立体は、オプションとして、複数のトルク要素を含み、ウェッジのウェッジ面は、トルク要素の各々の両端部の少なくとも一方に当接し、トルク要素に対するウェッジの動きは、トルク要素の各々の両端部の間の距離を変化させて、細長要素に対するトルク要素の各々の回転に対する摩擦抵抗を変化させる。又は、ウェッジのウェッジ面は、全部のトルク要素より少ない数のトルク要素の両端部の少なくとも一方に当接し、トルク要素に対するウェッジの動きは、全部のトルク要素より少ない数のトルク要素の両端部の間の距離を変化させて、細長要素に対する全部のトルク要素より少ない数のトルク要素の回転に対する摩擦抵抗を変化させる。

ウェッジは、細長要素に対する少なくとも１つのトルク要素の回転に対する摩擦抵抗を調節するために、ヒンジ組立体の使用者が動かすように構成できる。又は、ウェッジは、回転運動のスパンにおける回転位置に基づいて細長要素に対する少なくとも１つのトルク要素の回転に対する摩擦抵抗を調節するために、細長要素に対する少なくとも１つのトルク要素の回転位置に応じて動くように構成される。また、ウェッジは、回転方向に基づいて、細長要素に対する少なくとも１つのトルク要素の回転に対する摩擦抵抗を調節するために、細長要素に対する少なくとも１つのトルク要素の運動の回転方向に応じて動くように構成することもできる。

ウェッジは、オプションとして、細長要素の長手軸に対して実質的に平行の方向へ動くように構成される。又は、ウェッジは、細長要素の長手軸に対して半径方向へ動くように構成される。ヒンジ組立体は、複数のエッジを含むこともできる。

少なくとも１つのトルク要素は、オプションとして、クリップを含む。また、バンドを含むこともできる。

更に別の形態によれば、本発明は、可変摩擦トルクを有するヒンジシステム組立体を提供し、ヒンジシステム組立体は、相互に対して回転運動するように配置された構成部品と、構成部品に結合されたヒンジ組立体とを含む。少なくとも１つのアクチュエータは、構成部品間に発生する摩擦トルクを変化させて、相互に対する構成部品の回転に対する摩擦抵抗を変化させる。

更に別の形態によれば、本発明は、ヒンジにおける可変摩擦抵抗を変化させる方法を提供する。方法は、少なくとも１つのトルク要素の概ね円筒形の表面を細長要素の概ね円筒形の表面と圧縮力で係合するステップを含む。また、少なくとも１つのトルク要素の両端部の相対位置を選択的に変化させ、少なくとも１つのトルク要素によって発生する摩擦抵抗を変化させて、少なくとも１つのトルク要素の円筒形表面と細長要素の円筒形表面との間の圧縮力での係合を軽減するようにアクチュエータを位置付けるステップを含む。

本発明の更に別の形態によれば、相互に対して回転運動するように配置された複数の構成部品間の摩擦抵抗を変動させる方法が提供される。この方法は、複数の構成部品を第１の位置から離れて第２の位置へ向かって相互に対して回転させて、少なくとも１つのトルク要素のトルク要素表面の少なくとも一部が細長要素の細長要素表面と摩擦接触している第１の状態において細長要素に対して少なくとも１つのトルク要素を回転させるステップを含む。この方法は、また、少なくとも１つのトルク要素の両端部の間の距離を変化させ、少なくとも１つのトルク要素を、第１の状態から、細長要素表面と摩擦接触しているトルク要素表面の一部が減少又は除去される第２の状態へ動かし、細長要素に対する少なくとも１つのトルク要素の回転に対する摩擦抵抗を変化させることによって、第２の位置にある細長要素と少なくとも１つのトルク要素との間に発生する摩擦トルクを変化させるステップを含む。次に、複数の構成部品を、第２の位置から構成部品間の摩擦抵抗が減少する第３の位置へ向かって相互に回転させる。

本発明の別の形態において、可変摩擦トルクを有するヒンジ組立体は、概ね長手軸に沿って延びる細長要素表面を有する細長要素と、長手軸の周りで回転するように長手要素表面に沿って配置された少なくとも１つのトルク要素と、を含む。少なくとも１つのトルク要素は、両端部と、両端部の間に延びるトルク要素表面と、トルク要素表面の少なくとも一部が細長要素表面と摩擦接触している第１の状態と、細長要素表面と摩擦接触しているトルク要素表面の一部が減少又は除去される第２の状態と、を有する。少なくとも１つのトルク要素の両端部の間の距離を変化させ、少なくとも１つのトルク要素を第１の状態又は第２の状態へ向けて動かして、細長要素に対する少なくとも１つのトルク要素の回転に対する摩擦抵抗を変化させることによって、細長要素と少なくとも１つのトルク要素との間に生じる摩擦トルクを変化させるための手段が提供される。摩擦トルクを変化させるための手段は、少なくとも１つのトルク要素に対して回転するように配置されたカムを含むことができ、カムは、少なくとも１つのトルク要素の両端部の少なくとも一方に当接するカム面を有し、少なくとも１つのトルク要素に対するカムの回転は、少なくとも１つのトルク要素の両端部の間の距離を変化させて、細長要素に対する少なくとも１つのトルク要素の回転に対する摩擦抵抗を変化させる。又は、摩擦トルクを変化させるための手段は、少なくとも１つのトルク要素に対して動くように配置された少なくとも１つのウェッジを含むことができ、ウェッジは、少なくとも１つのトルク要素の両端部の少なくとも一方と当接するウェッジ面を有し、少なくとも１つのトルク要素に対するウェッジの動きは、少なくとも１つのトルク要素の両端部の間の距離を変化させて、細長要素に対する少なくとも１つのトルク要素の回転に対する摩擦抵抗を変化させる。

図３Ａ〜３Ｄは、本発明の形態に従った様々な形式のヒンジ組立体を示す斜視図であり、図４Ａ〜９Ｄは、摩擦トルクを調節するためにカムが使用される本発明の実施形態を示し、図７〜９Ｄは、図４Ａのヒンジ組立体の構成部品を示し、図１０Ａ〜１８は、本発明に係るヒンジ組立体の別の実施形態を示し、図１４〜１８は、図１０Ａのヒンジ組立体の構成部品を示す。
本発明の実施形態に従った可変摩擦トルクを与えるヒンジ組立体を含むヒンジシステム組立体の斜視図である。 破線で様々な位置を示す、図１のヒンジシステム組立体の側面図である。 アクチュエータが本発明の実施形態に従ったウェッジを含む形式のヒンジ組立体を示す斜視図であり、ウェッジがシャフトの軸を横切る方向へ動くことができる、本発明の実施形態の斜視図である。 アクチュエータが本発明の実施形態に従ったウェッジを含む形式のヒンジ組立体を示す斜視図であり、ウェッジがシャフトの軸に対して実質的に平行の方向へ動くことができる、本発明の実施形態の斜視図である。 アクチュエータが本発明の実施形態に従ったカムを含む形式のヒンジ組立体を示す斜視図であり、カムがシャフトの軸を横切る軸の周りで回転可能である、本発明の実施形態の斜視図である。 アクチュエータが本発明の実施形態に従ったカムを含む形式のヒンジ組立体を示す斜視図であり、カムがシャフトの軸に対して実質的に平行の軸の周りで回転可能である、本発明の実施形態の斜視図である。 バンドの形状に形成されたトルク要素の実施形態を示す斜視図である。 本発明の実施形態に従ったヒンジ組立体の斜視図である。 図４Ａのヒンジ組立体の部分側面断面図であり、断面４Ｅ−４Ｅ及び４Ｆ−４Ｆを画定する。 図４Ａのヒンジ組立体の別の斜視図である。 ヒンジ組立体の内部構成部品を明らかにするためにエンドキャップ部品を取り除いた、図４Ｃのヒンジ組立体を示す。 図４Ｂの断面４Ｅ−４Ｅにおけるヒンジ組立体の断面図である。 図４Ｂの断面４Ｆ−４Ｆにおけるヒンジ組立体の断面図である。 回転位置にある図４Ａのヒンジ組立体であり、ヒンジ組立体の内部構成部品を明らかにするためにエンドキャップ部品が取り除かれている。 図４Ｂに示す断面４Ｅ−４Ｅに対応する断面におけるヒンジ組立体の断面図である。 図４Ｂの断面４Ｆ−４Ｆに対応する断面におけるヒンジ組立体の断面図である。 図４Ａのヒンジ組立体の分解斜視図である。 図４Ａのヒンジ組立体のアーム部品の斜視図である。 図４Ａのヒンジ組立体のエンドキャップ部品の斜視図である。 図８Ａのエンドキャップ部品の別の斜視図である。 図８Ａのエンドキャップ部品の平面図である。 図４Ａのヒンジ組立体のトルク要素の斜視図である。 図９Ａのトルク要素の別の斜視図である。 図９Ａのトルク要素の平面図である。 図９Ａのトルク要素の側面図である。 本発明の実施形態に従ったヒンジ組立体の斜視図である。 第２の位置へ回転した図１０Ａのヒンジ組立体を示す。 断面１０Ｅ−１０Ｅ及び１１Ａ−１１Ａを画定する、図１０Ａのヒンジ組立体の部分断面図である。 断面１２Ａ−１２Ａを画定する、図１０Ａのヒンジ組立体の部分断面図である。 断面１０Ｅ−１０Ｅに沿って見た図１０Ａのヒンジ組立体の断面図である。 全トルク位置にある、断面１１Ａ−１１Ａに沿って見た図１０Ａのヒンジ組立体の断面斜視図である。 部分トルク位置にある、断面１１Ａ−１１Ａに沿って見た図１０Ａのヒンジ組立体の断面斜視図である。 無又は低トルク位置にある、断面１１Ａ−１１Ａに沿って見た図１０Ａのヒンジ組立体の断斜視面図である。 全トルク位置にある、断面１２Ａ−１２Ａに沿って見た図１０Ａのヒンジ組立体の断面図である。 部分トルク位置にある、断面１２Ａ−１２Ａに沿って見た図１０Ａのヒンジ組立体の断面図である。 無又は低トルク位置にある、断面１２Ａ−１２１Ａに沿って見た図１０Ａのヒンジ組立体の断面図である。 図１０Ａのヒンジ組立体の分解斜視図である。 図１０Ａのヒンジ組立体の中間プレート部品の斜視図である。 図１０Ａのヒンジ組立体の右調節ナット部品の斜視図である。 図１０Ａのヒンジ組立体の左調節ナット部品の斜視図である。 図１０Ａのヒンジ組立体のトルク要素の斜視図である。 図１７Ａのトルク要素の平面図である。 図１７Ａのトルク要素の側面図である。 図１０Ａのヒンジ組立体のスクリューシャフト部品の側面図である。

本発明について、代表的実施形態及び代表的実施形態の変形を参照して説明する。本発明は、本出願において具体的な実施形態を参照して図解され説明されるが、本発明は、図示され説明される細部に限定されるものではない。むしろ、細部において、本発明から逸脱することなく特許請求の範囲の同等物の範囲において様々な修正を加えることができる。

本発明は、相互に対するヒンジ接続式構成部品の回転に対する摩擦抵抗を選択的に減少又は除去するための手段を提供する。例えば、摩擦トルク機構を本発明に従って使用して、クリップ又はバンドなどのトルク発生要素とシャフト又はピンなどの細長要素との間に発生する摩擦トルクを調節又は修正できる。トルク発生要素の状態は、例えばクリップの両端部の間の距離を変化させ、これによって回転に対する摩擦抵抗を変化させることによって、変化させることができる。

例えばウェッジ又はカム又は同等の表面又は機構などのアクチュエータを用いて、トルク発生要素の状態を変化させることができる。アクチュエータは、トルク発生要素に対して動くことができる。トルク制御は、使用者の選択によって、ヒンジ接続式構成部品の相互に対する回転位置によって、及び／又はヒンジ接続式構成部品の相互に対する動きの回転方向によって、行える。トルク制御は、完全トルク解除、段階的トルク減少又はこれらのトルク制御の組合せを含むことができる。

使用時に、本発明は、ヒンジ接続式構成部品の相対位置を調節するために必要な力を変動できるようにする。例えば、車両に搭載されるディスプレイ画面は、その回転位置に応じて変化する調節力を備えることができる。これによって、車両の加速及び減速時に画面は常に一定の観察位置に留まることができる。また、回転に対する画面の摩擦抵抗を閉鎖位置において減少するか又は閉鎖方向及び開放方向において調節できる。

本発明の形態に従った可変摩擦トルクヒンジ機構は、回転に対する摩擦抵抗を発生し、これを用いて、観察点又は重力方向に対して対象物体を位置付けできる。例えば、この種の機構を用いて、人が心地よく見られるようにコンピュータ画面又は任意の形式のモニター又はディスプレイを位置付けするか、上げ下げが必要な設備の蓋又はカバーを支持するか、あるいは、構成部品がヒンジによって結合される多様な他の用途にこの種の機構を使用できる。例えば、この種の機構は、様々な重量の物体に使用するように設計するか、あるいは重力方向に対する位置の変化による荷重モーメントの変動を補正できる。

本発明の１つの形態において、ヒンジ組立体は、円筒形ピンなどの細長要素と細長要素にクランプ接続された１つ又はそれ以上の変形可能なトルク発生要素との間の摩擦モーメントを減少（又は除去）することによって作動できる。例えば、ピンとトルク要素との間に発生する摩擦力は、ピンの周りで拡張するトルク要素の圧縮力からのピンの表面に対する圧力によって生じる。従って、回転に対する摩擦抵抗は、本発明の形態によれば、ピン表面においてクランプ接続されたトルク要素の両端部を離間することによって減少できる。離間作用は、トルク要素の両端部をピン軸に沿った又はピン軸を横切る又はピン軸に対して角度を成す直線運動で押し離すことによって、生成できる。又は、離間作用は、トルク要素の両端部に作用するカム機構の回転運動によって生成できる。摩擦抵抗を発生するためにシャフト又はピンの内面を使用する場合、離間作用の逆の作用を生じることができる。

この実施形態において、摩擦トルクがヒンジ入力部品と出力部品の相対的角度位置に従ってヒンジ内部で制御される可変摩擦ヒンジ機構が提供される。言い換えると、ヒンジは、トルク要素の両端部の離間作用を制御するカムプロフィルによって機構にプログラムされた自動トルク調節を実施できる。ヒンジのトルク発生部は、ピン又は円筒形シャフトに積み重ねられ、一端が塑性変形によってハウジングに捕捉された非対称形を有する複数の同一のトルク要素を含むことができる。この種の配列体は、「ラップ効果（wrap effect）」によりヒンジによって生成される非対称形摩擦トルクを生じる。トルク要素の第２の端部は、１つのカムによりトルク要素の第１の端部に対抗するカム作用によって同時に制御される。又は、同時的トルク変化は、１つのカムを複数のカムに分割してそれぞれの角度位置によってオフセットすることによって、特定の回転角度の範囲において順次的分散的トルク変化に変換できる。この実施形態においてトルク要素の両端に作用するカム（例えば「離間カム」）は、トルク要素の第１の端部の対応する円筒形空洞に乗る本体と、本体の円筒形空洞の中を滑動し、トルク要素の第２の端部の表面上をローリングするローラーとを含むことができる。この配列体は、接触面におけるヒンジの摩耗を最小化できる。又は、トルク要素の両端に作用するカムは、同じ機能を与えるために一体型偏心構造を持つ形状に作ることができる。トルク要素カム及びシャフトを拘束するために、ヒンジ機構の他の構成部品が設置される。摩擦機構外部の１対の正面カムが、設定された相対角度位置において出力部品に対する駆動モーメントを生成するために設置される。

図を参照すると、本発明の１つの形態は、概ね長手軸に沿って延びる細長要素表面を有するシャフト５６、１１０などの細長要素と、長手軸に対して回転するように細長要素表面に沿って配置されたトルク要素６２、１２０などの少なくとも１つのトルク要素とを含む、可変摩擦トルクを有するヒンジ組立体４０、１００を提供する。少なくとも１つのトルク要素は、端部６３、６５、１２３などの両端部と、両端部の間に延びるトルク要素表面と、図５Ｃ及び１２Ａに示すようにトルク要素表面の少なくとも一部が細長要素表面と摩擦接触している（又は、トルク要素表面が細長要素表面と完全接触している）第１の状態と、図４Ｆ及び１２Ｃに示すように細長要素とトルク要素との間に発生する摩擦力又は圧縮量が減少又は除去される第２の状態とを有する。必ずしも必要ではないが、摩擦又は圧縮力のこの減少又は除去は、例えば、細長要素表面と摩擦接触しているトルク要素表面の一部が減少又は除去されるときに得られる。ローラーピン６８及びナット１９０などの少なくとも１つのアクチュエータが、少なくとも１つのトルク要素に対して動くように結合され、少なくとも１つのアクチュエータは、細長要素と少なくとも１つのトルク要素との間に発生する摩擦トルクを変化させるように構成され、少なくとも１つのアクチュエータは、少なくとも１つのトルク要素の両端部の少なくとも一方に当接し少なくとも１つのトルク要素の両端部の間の距離を変化させて、少なくとも１つのトルク要素を第１の状態又は第２の状態へ向けて動かし、細長部品に対する少なくとも１つのトルク要素の回転に対する摩擦抵抗を変化させるように配置されたアクチュエータ表面を有する。

別の形態によれば、本発明は、可変摩擦トルクを有するヒンジシステム２０などのヒンジシステム組立体を提供する。ヒンジシステムは、相互に対して回転運動するように配置された構成部品（例えば、ヒンジシステム２０のパネル２４及びヒンジシステム１００の構成部品１０４ａ、１０４ｂ）と、構成部品に結合されたヒンジ組立体（例えば、ヒンジ組立体２２ａ、２２ｂ、４０（ヒンジ組立体２２ａに対応する）及び１００など）とを含む。ローラーピン６８及びナット１９０などの少なくとも１つのアクチュエータは、構成部品間に発生する摩擦トルクを変化させて、相互に対する構成部品の回転に対する摩擦抵抗を変化させるように構成される。

更に別の形態によれば、本発明は、ヒンジにおける可変摩擦抵抗を変化させるための方法を提供し、方法は、トルク要素６２、１２０などの少なくとも１つのトルク要素の概ね円筒形の表面をシャフト５６、１１０などの細長要素の概ね円筒形の表面に圧縮力で係合するステップを含む。また、少なくとも１つのトルク要素の端部６３、６５、１２３などの両端部の相対位置を選択的に変化させて、少なくとも１つのトルク要素によって発生する摩擦抵抗を変化させて、少なくとも１つのトルク要素の円筒形表面と細長要素の円筒形表面との間の圧縮力での係合を軽減するように、ローラーピン６８及びナット１９０などのアクチュエータを位置付けるステップを含む。

相互に回転するように配置されたヒンジシステム２０のパネル２４及びヒンジシステム１００の構成部品１０４ａ、１０４ｂなどの構成部品間の摩擦抵抗を変動するための方法が提供される。方法は、相互に対して構成部品を第１の位置から第２の位置へ向かって回転させて、トルク要素６２、１２０などの少なくとも１つのトルク要素を、少なくとも１つのトルク要素のトルク要素表面の少なくとも一部が細長要素の細長要素表面と摩擦接触している第１の状態において（又はトルク要素表面が細長要素表面と完全接触しているとき）シャフト５６、１１０などの細長要素の長手軸に対して回転させるステップを含む。方法は、また、少なくとも１つのトルク要素の端部６３、６５、１２３などの両端部の間の距離を変化させ、少なくとも１つのトルク要素を、第１の状態から第２の状態（細長要素とトルク要素との間に発生する摩擦又は圧縮力が減少又は除去される状態）へ向けて動かすことによって、第２の位置にある細長要素と少なくとも１つのトルク要素との間に発生する摩擦トルクを変化させるステップも含む。必ずしも必要ないが、摩擦又は圧縮力のこの減少又は除去は、例えば、細長要素表面と摩擦接触しているトルク要素表面の一部が減少又は除去されて、細長要素に対する少なくとも１つのトルク要素の回転に対する摩擦抵抗を変化させるときに得られる。その後、構成部品を相互に対して第２の位置から構成部品カランの摩擦抵抗が減少する第３の位置へ向けて回転させる。

次に図１及び２を参照すると、本発明の１つの実施形態に従った可変摩擦トルクを有するヒンジシステム組立体は、１対のヒンジ組立体２２ａ及び２２ｂによって相互に回転運動するように結合される第１のパネル２４ａ及び第２のパネル２４ｂなどの構成部品を含む。第１のパネル２４ａと第２のパネル２４ｂは、ヒンジ組立体２２ａ及び２２ｂによって形成された軸の周りで相互に対して回転運動するように位置付けられる。ヒンジ組立体２２ａ及び２２ｂの一方又は両方は、構成部品間に発生する摩擦トルクを変化させて相互に対する構成部品の回転に対する摩擦抵抗を変化させるように構成された少なくとも１つのアクチュエータを含む。

第１のパネル２４ａの様々な位置を図２に示す。この図において、第２のパネル２４ｂは静止しているのに対して、第１のパネル２４ａは第２のパネル２４ｂに対して回転する。初期閉鎖位置Ｉにおいて、第１のパネル２４ａは、概ね第２のパネル２４ｂに対して平行である。第１のパネル２４ａは、第１のパネル２４ａが第１の位置Ｉから位置ＩＩまでの第１のスパンθ１を進行した第１の中間位置ＩＩまで回転する。回転は、最終開放位置Ｖへ到達するまで位置ＩＩＩ及びＩＶを通過して第２の、第３の及び第４のスパン（それぞれ、θ２、θ３及びθ４）を続けて通過できる。それぞれのスパンθ１、θ２、θ３及びθ４の各々を通過して第１のパネル２４ａを回転させるために必要なトルクは、ヒンジ組立体２２ａ、２２ｂの構成に従って異なる可能性がある。

より具体的には、図２に示す位置Ｉは、０度の角度位置を持つ。ヒンジ組立体２２ａ、２２ｂは、完全に閉鎖していると見なすことができる。位置Ｉにおいて、ヒンジ組立体２２ａ、２２ｂのアダプタ部品４１及びカム部品４６の噛み合うカム面（図４Ａ及び付随する説明を参照せよ）は、カムが可能な限りアダプタへ向かって並進するように、完全に並んで着座する。従って、ヒンジは、完全に閉鎖位置Ｉへ付勢される。例えばこの位置においてトルク要素６２によって発生する摩擦トルクは、最小又はゼロ摩擦であり、カム作用の効率を増大できる。

位置ＩＩにおいて、ヒンジ組立体２２ａ、２２ｂは、パネル２４Ａ及び２４Ｂを、閉鎖へ付勢される分かれ目を越えた位置に置く。従って、位置ＩＩは、第１のパネル２４ａが第１のスパンθ１を進行してヒンジがもはや閉鎖位置Ｉへ付勢されていない第１の中間位置と言える。位置ＩＩにおいて、アダプタ４１とカム４６の噛み合うカム面（例えば、図６）は、それぞれのカム高さの最上点を少し超えて完全に分離し、カムは可能な限りハウジングへ向かって並進する。この点から（さらに開放されて）、カムとアダプタは、軸方向に相互に同じ位置にあるが、ばね４８の力によって相互に圧縮されたままである。この位置においてヒンジ装置全体によって発生する摩擦トルクは、トルク要素６２の状態に変化がなければ、比較的小さい。

位置ＩＩＩにおいて、ヒンジ組立体は、低トルク範囲の終点にあると見なすことができる。例えば位置ＩＩＩを含めて位置ＩＩＩまでのスパンθ２におけるヒンジの回動範囲全体において、ヒンジ組立体２２ａ、２２ｂのトルク要素は、ヒンジ組立体２２ａ、２２ｂのシャフトに対して最小限の摩擦又は無摩擦を与えることができる。

位置ＩＶにおいて、ヒンジ組立体は、高トルク範囲の開始点にあると言える。この点において、またこの点以降、トルク要素は、ヒンジ組立体２２ａ、２２ｂのシャフトに対して最大限可能な摩擦を与える。例えば位置ＩＶを含めて位置ＩＶまでのスパンθ３におけるヒンジの回動範囲全体において、ヒンジ組立体２２ａ、２２ｂのトルク要素は、ヒンジ２２ａ、２２ｂのシャフトに対して、増大した摩擦を与えることができる。

位置Ｖにおいて、ヒンジ組立体は、完全に開放されていると見なすことができる。この位置Ｖにおいて、及び位置ＩＶから位置Ｖまでのスパンθ４における回動範囲全体において、ヒンジ組立体２２ａ、２２ｂのトルク要素は、依然として、ヒンジ組立体２２ａ、２２ｂのシャフトに対して最大限可能な摩擦を与えることができる。

下に更に詳細に説明するように、本発明に係るヒンジ組立体は、任意の数の位置、任意のサイズのスパン角度及び多様な摩擦トルクを持つことができる。例えば、車両において、ヒンジの完全閉鎖位置（位置Ｉなど）は、座席の背の反対を向くことができ、完全開放位置（位置Ｖなど）は水平から選択された角度にすることができる。但し、ヒンジ組立体の向き及び用途に応じて様々な位置及びスパン角度を選択できる。

上述のように、本発明の様々な実施形態に従ったヒンジ組立体は、細長要素と、少なくとも１つのトルク要素と、細長要素と少なくとも１つのトルク要素との間の摩擦トルクを変化させるための手段とを含む。図３Ａ〜３Ｄは、本発明の形態に従った様々な形式のヒンジ組立体の斜視図である。

図３Ａ及び３Ｂは、細長要素と少なくとも１つのトルク要素との間の摩擦トルクを変化させるための手段がウェッジの形式のアクチュエータを含む形式のヒンジ組立体の斜視図である。図３Ａは、ウェッジがシャフトの軸を横切る方向へ動くことができる、本発明の実施形態の斜視図である。図３Ｂは、ウェッジがシャフトの軸に対して実質的に平行の方向へ動くことができる、本発明の実施形態の斜視図である。

例えば図３Ａに示す本発明の実施形態において、摩擦トルクを変化させるための手段はウェッジ３０である。トルク要素２８は、ピン２６などの細長要素の表面と摩擦係合していて、トルク要素２８に対するピン２６の軸回転に抵抗する。トルク要素２８は、２つの端部２９ａ、２９ｂを含み、その間に、ウェッジ３０を挿入して２つの端部２９ａ、２９ｂを離すように駆動して、トルク要素２８とピン２６との間の摩擦係合を軽減し又は除去することができる。図３Ａにおいて、ウェッジは、ピン２６に対して半径方向へ動く。例えばウェッジ３０が動く方向は、実質的にピンの軸に対して直角を成すことができるが、２つの端部２９ａ、２９ｂを離すように駆動するために別の角度を向くこともできる。

図３Ｂに示す本発明の実施形態は、摩擦トルクを変化させるための手段がウェッジ３０である点で図３Ａに示す実施形態と同様である。但し、図３Ｂにおいて、ウェッジ３０は、両端２９ａ、２９ｂを離すように駆動するためにピン２６の軸に対して実質的に平行の方向へ動くが、別の角度を向くこともできる。

図３Ｃ及び３Ｄは、細長要素と少なくとも１つのトルク要素との間の摩擦トルクを変化させるための手段がカムの形式のアクチュエータである形式のヒンジ組立体の斜視図である。図３Ｃは、カムがシャフトの軸を横切る軸の周りで回転可能である、本発明の実施形態の斜視図である。図３Ｃ及び３Ｄに示す本発明の実施形態において図３Ａ及び３Ｂに示す実施形態におけるウェッジは、楕円形断面を有するカム３２に置き換えられている。楕円形断面は、小径と大径とを有する。カム３２は、トルク要素２８の両端２９ａ、２９ｂの間に位置付けられる。トルク要素２８がピン２６と摩擦係合しているとき、トルク要素２８の両端２９ａ、２９ｂの間の距離は少なくともカム３２の小径に等しい。カム３２をその軸の周りで回転させると、両端２９ａ、２９ｂは離れるように駆動されて、トルク要素２８の両端２９ａ、２９ｂの間の距離が増大するので、トルク要素２８とピン２６との間の摩擦係合が軽減され又は除去される。カム３２の軸は、ピン２６の軸に対して実質的に直角を成すことができるが、両端２９ａ、２９ｂを離すように駆動するために別の角度の向きに向けることもできる。

図３Ｄは、カムがシャフトの軸に対して実質的に平行の向きの軸の周りで回転可能である、本発明の実施形態の斜視図である。より具体的に言うと、図３Ｄに示す実施形態は、摩擦トルクを変化させるための手段がカム３２である点で図３Ｃの実施形態と同様である。但し、図３Ｄにおいて、カム３２は、ピン２６の軸に対して実質的に平行の向きの軸の周りを回転するが、両端２９ａ、２９ｂを離すように駆動するためにカムは別の角度の向きを向くこともできる。

本発明に係るヒンジ組立体には、様々な形式のトルク要素を使用でき、本発明は、具体的な形態のトルク要素に限定されない。例えば、トルク要素は、型抜き作業から製造されるような薄いプロフィルを持つことができる。この種のトルク要素を図３Ａ〜３Ｄに示す。トルク要素は、図３Ｅに示すトルク要素３１のようなバンドに形成することもできる。ピンの表面とトルク要素の表面との間の力を増大すると、２つの要素の間の摩擦係合が強まり、これによって、相対的回転のためにより大きなトルクを必要とする。従って、力の増大は、例えば、複数のトルク要素を使用することによって、又は単一のトルク要素の軸方向の寸法を増大することによって達成できる。摩擦係合の度合い及びその結果得られる摩擦トルクは、トルク要素とシャフトとの間の相対寸法を調節して、トルク要素とシャフトの表面間の圧縮を増減することによって修正できる。更に、トルク要素の形状を修正して、トルク要素がシャフトに対して与えることができる力の量を変化させ、これによって、トルク要素とシャフトとの間の摩擦係合を増減できる。

図３Ｅを参照すると、トルク要素３１の別の実施形態を使用して、トルク要素３１の諸状態の間でトルクをより漸進的に調節できる。より具体的に言うと、トルク要素３１の端部の上向きに延びる脚は、任意に選択された可撓性を備える。そうすることによって、両端部の相互からの離間は、まずトルク要素３１をある程度漸進的に拡張させ、これによって、トルク要素３１がピン２６に対して加える圧縮力を多少又は部分的に減少させる。トルク要素３１の上向きに延びる脚又は端部の長さ、厚み及び／又は形状は、トルク要素３１の両端を相互に動かすとき漸進的又は部分的に圧縮力を減少する程度を制御するために変えることができる。

言い換えると、図３Ｅに示すトルク要素３１の実施形態は、より長い脚又は端部を使用することによって柔軟性が可能になるので、より漸進的調節を許容する可変的トルク機構を与えるように構成できる。例えば、図２を参照すると、この可変トルク機構の概念を使用して、ヒンジ組立体が位置Ｉから位置ＩＩＩまで動くときの状態と、ヒンジ組立体が位置ＩＩＩから位置ＩＶまで動くときのトルク要素３１の状態と、の間の、変化を与えることができる。

図４Ａ〜９Ｄは、摩擦トルクを調節するためにカムが使用される本発明の実施形態を図解する。図４Ａは、ヒンジ組立体の斜視図であり、図４Ｂは図４Ａのヒンジ組立体の部分断面側面図であり、断面４Ｅ−４Ｅ及び４Ｆ−４Ｆを画定する。図４Ｃは、図４Ａのヒンジ組立体の別の斜視図である。

図４Ａ、４Ｂ及び４Ｃを参照すると、ヒンジ組立体４０は、リーフ部４２とカム作動部４４とを有するアダプタ４１を備える。リーフ部４２は、取付け用開口を介して上述のパネルなどの構成部品に取り付けできる。アダプタ４１のカム作動部４４の中央は孔を含み、この孔を介してシャフト５６が挿入され、第１のばねクリップ５８ａによってアダプタ４１に保持される。ばねクリップは、アダプタ４１に対するシャフト５６の、軸方向の動きを制限する。また、カム作動部の中央は、シャフト５６とアダプタ４１との間の相対的回転を防止するためにギザギザ又はスプライン６０を含むことができる。

シャフト５６に沿って、アダプタ４１のカム作動部４４に隣接して、カム４６が在る。カム作動部４４とカム４６の対向する面は、噛み合う凸部と凹部を含む。上に説明し下に更に説明するように、ヒンジ組立体４０のアダプタ４１とカム４６の噛み合うカム面は、カムが可能な限りアダプタへ向かって並進するように完全に並んで着座できる。従って、ヒンジは、図２の位置Ｉなどの閉鎖位置へ完全に付勢される。図２の位置ＩＩのような別の位置において、アダプタ４１とカム４６の噛み合うカム面は、それぞれのカム高さの最上点を越えたところで完全に分離でき、カム４６は、可能な限りヒンジ組立体４０のハウジング５０へ向かって並進する。この点以降（更に開放）、カム４６とアダプタ４１は、相互に対して同じ軸方向の位置において、ばね４８の力によって圧縮されたままでいられる。このようにして、ヒンジ組立体４０を使用して、ヒンジ組立体によって接続された構成部品の回転向きに応じて選択された位置へ向かってヒンジシステム（図１及び２に示すよう）を付勢できる。

シャフトの反対端は、概ね平行の２つの表面を含み、エンドキャップ５４内の同様の形状の孔の中へ挿入される。エンドキャップ５４は、シャフト５６のために強化ベアリング面を与えるために延長部７５を含むことができる。別のばねクリップ５８ｂがシャフトのこの端部に取り付けられて、エンドキャップ５４に対するシャフト５６の、軸方向の動きを制限する。

エンドキャップ５４に隣接して、パネル又はその他の構成部品に取り付けるように較正される第２のリーフ部５２を有するハウジング５０が在る。ハウジング５０は孔を含み、シャフト５６はこの孔を貫通する。カム４６とハウジング５０との間には圧縮ばね４８が配置される。ばねの両端はカム４６とハウジング５０の対向する表面を圧して、ハウジング５０から離れアダプタ４１へ向かうようにカム４６を付勢するので、カム４６とアダプタ４１のカム面の相互の当接を維持する。

作動すると、アダプタ４１、シャフト５６、及びエンドキャップ５４は、一緒に回転するが、カム４６及びハウジング５０は回転しない。ハウジング５０に対するカム４６の回転を防止するために、２本のピン４９ａ及び４９ｂ（図６）が、シャフトの両側に１本ずつ、カム４６に形成された開口及びハウジング５０に形成された開口の中へ挿入される。アダプタ４１が回転するとき、アダプタ４１のカム作動部４４の傾斜面は、カム４６の傾斜面に沿って滑動するので、ばね４８を圧縮して、カム４６をシャフト５６に沿ってハウジング５０へ向けて滑動させる。従って、カム４６、ばね４８及びアダプタ４１は一緒にヒンジ組立体を図４Ａに示す位置へ向けて付勢する。位置は、例えば位置Ｉ及びＶなど、図２の１つ又はそれ以上の位置に対応するように選択できる。

アダプタ４１、シャフト５６及びエンドキャップ５４が回転して、カム作動部４４とカム４６のそれぞれの傾斜面が平らな面へ移行する位置になると、カム面によって生じた回転付勢が軽減される。更に回転すると、カム４６は軸方向に同じ位置にとどまり、カム４６とカム作動部４４の平らな表面は接触している。例えば図１を参照すると、カム４６とカム作動部４４４の平らな表面は相互に接触していて、ばね４８の圧縮を増大する。カム４６とカム作動部４４のこの相対向きを、図６（分解図であるが）に示す。カム４６とカム作動部４４の噛み合う凸部と凹部は、３６０°の回転内の１つの位置においてのみ噛み合うように構成する（例えば、図２に示す閉鎖位置Ｉにおいてのみ噛み合うように構成する）か、又は、オプションとして、３６０°の回転又はもっと小さい回転範囲内の複数の位置で噛み合うように構成できる。

傾斜カム面間の接触及びばね４８の付勢は、ヒンジシステムを例えば設定された閉鎖位置などの位置へ向けて押しやる。凸部と凹部の場所及び傾斜角度を修正して、回転時の所望の付勢度及び場所を選択できる。

図４Ｄ〜５Ｃを参照すると、ヒンジ組立体４０のハウジング５０は、アダプタ４１の回転時にトルク抵抗を変化させる特徴を含む。概ね三日月形を有する複数のトルク要素６２ａ、６２ｂ及び６２ｃ（図６）は、シャフト５６と摩擦接触しており、ハウジング５０とエンドキャップ５４の表面によって形成された空洞の中に配置される。より具体的に言うと、トルク要素６２ａ、６２ｂ及び６２ｃは、ハウジング５０に形成された凹部内に位置付けられる。図解する実施形態においては、３つのトルク要素６２ａ、６２ｂ及び６２ｃが含まれるが、使用されるトルク要素の形式及びサイズ及び所望のトルク抵抗の量に応じて、１つのトルク要素からもっと多い数のトルク要素まで、任意の数のトルク要素を使用できる。

シャフト５６に配置されるトルク要素の数及び／又は幅次第で、スペーサ６４を、トルク要素とエンドキャップ５４との間に配置できる。ばね４８からの圧縮力は、スペーサ６４へ加えられる。スペーサ６４とエンドキャップ５４との間の滑動面は、ばね４８の力に比例する摩擦トルクを発生する。

図４Ｂにおいて画定された断面４Ｆ−４Ｆに沿って見た断面図である図４Ｆを参照すると、トルク要素６２ｃの内面はシャフト５６の外面と摩擦接触している。トルク要素６２ｃは、２つの端部即ち長い端部６３と短い端部６５とを含む。長い端部６３は、ハウジング５０の第２のリーフ部５２の内側部に形成されたノッチ６１の中に挿入されるので、トルク要素６２ｃの長い端部６３は、シャフト５６と一緒に回転するのを防止される。組立プロセスにおいて、トルク要素６２ｃの長い端部６３とノッチ６１の壁との間に小さい空隙が存在できる。この種の小さい空隙は、構成部品の組立を容易にするために与えることができる。組立後、ハウジング５０の第２のリーフ部５２に力を加えて、これを変形させて、トルク要素６２ｃの長い端部６３とノッチ６１の壁との間の空隙を除去できる。このようにして、トルク要素６２ｃの長い端部６３をノッチ６１内部に固定して、長い端部の回転又はその他の動きを防止できる。

トルク要素６２ｃの長い端部６３と短い端部６５との間に、ピボットカム６６の受け台７１（図６及び７）及びピボットカム６６の受け台７１内に定着するローラーピン６８が配置される。トルク要素６２ｃは、受け台７１を収容するための凹部又はカットアウト７７を含むことができる（図９Ａ〜９Ｃ）。図７に示すように、ピボットカム６６は、心棒６９と、心棒６９から直角に延びるアーム７３と、アーム７３に取り付けられ、心棒６９に概ね平行に延びるノブ６７とを含む。ノブの摩耗を減少し、後に説明するエンドキャップの凹部内で自由に動くことができるようにするために、オプションのスリーブ７０（図６）を使用して、ピボットカム６６のノブ６７を被覆できる。言い換えると、エンドキャップ５４のカム溝の表面の摩耗を最小限に抑えるために、ピボットカム６６は、滑動の代わりに転がり摩擦を持つように環状ローラー７０を備える。図示するピボットカム６６は複数のピースを持つが、代わりに、ピボットカムを一体的構造体として設置できることが当業者には分かるだろう。例えば、ローラーピン６８及びスリーブ７０は、一体的構造体として設置するか、又は省略できる。

ピボットカム６６のノブ６７は、エンドキャップ５４に形成されたラジアルフェイスカムの連続溝７６内部に配置される。例えば図８Ｃを参照すると、連続溝７６は、エンドキャップ５４の外円周付近においてエンドキャップ５４の表面に形成された２つの弓状区分を含む。第１の弓状区分Ａは、第２の弓状区分Ｂよりエンドキャップ５４の中心から離れた円周部分に沿った位置にある。言い換えると、溝の最内側及び最外側縁の半径は、弓状区分Ｂの対応する半径と比較して、弓状区分Ａにおいての方が大きい。第１の弓状区分Ａと第２の弓状区分Ｂとの間に１組の移行面７２が配置される。言い換えると、ピボットカム６６は、ノブ６７によってエンドキャップ５４に形成されたラジアルフェイスカムのカム従動子として機能する。

エンドキャップ５４を取り除いたヒンジ組立体４０の側面図である図４Ｄを参照すると、ピボットカム６６及びアダプタ４１が、初期位置で示される。断面４Ｅ−４Ｅに沿って見た図４Ｂのヒンジ組立体の断面図である図４Ｅにおいて、ピボットカム６６のノブ６７は、ピボットカム６６が初期位置にあるとき、連続溝７６の弓状区分Ｂ内に位置する。初期位置において、トルク要素６２ｃの短い端部６５は、図４Ｆに示すように長い端部６３から離れるように押される。なぜなら、受け台７１の最大幅とローラーピン６８の幅（直径）の結合は、受け台７１単独の幅（直径）より大きいからである。従って、受け台７１とローラーピン６８の組合せは、楕円に似た形状を与える。トルク要素６２ｃの短い端部６５を長い端部６３から離すように押すことによって、シャフト５６の表面に対するトルク要素６２ｃのクラッチ力を減少する。その結果、トルク要素６２ａ、６２ｂ及び６２ｃに対してシャフト５６を回転させるために必要なトルクは小さくなる。

次に図５Ａ及び５Ｂを参照すると、アダプタ４１は、パネル２４ａがスパンθ１、θ２及びθ３を通過して図２に示す位置ＩＶまで回転した後の図２のパネル２４ａと同様の位置にある。回転するとき、ピボットカム６６のノブ６７は、移行面７２に沿って、エンドキャップ５４に形成された連続溝７６の弓状区分Ａへ案内される。これによって、ピボットカム６６は、ピボットカム６６が図５Ａに示すように実質的に垂直位置になるまで、ピボットカム６６の心棒６９の軸の周りで回転する。

断面４Ｆ−４Ｆに沿って見た図４Ｆと同様の図である図５Ｃを参照すると、トルク要素６２ｃの短い端部６５と長い端部６３との間の距離は減少していて、トルク要素は弛緩して、シャフト５６と最大限係合する位置へ戻る。トルク要素６２ｃの弛緩は、シャフト５６に対して加えられる摩擦力を増大し、これによって、シャフト５６が回転するために必要なトルク及びその結果構成部品（パネル２４ａと２４ｂなど）が相互に対して回転するために必要なトルクを増大させる。当業者には分かるように、移行面７２の場所並びに連続溝７６、受け台７１及びローラーピン６８の寸法を修正して、アダプタ４１が回転するときの所望のトルク提供の場所及び程度を選択できる。

上述のように、図４Ａ〜９Ｄは、摩擦トルクを調節するためにカムが使用される本発明の実施形態を図解する。この実施形態において、１つ又はそれ以上のトルク要素に対する１つ又はそれ以上のカムの回転は、トルク要素の両端部の間の距離を変化させ、これによって、シャフトに対するトルク要素の圧縮及びその結果として摩擦トルクを変化させる。従って、トルク要素の両端部の間の距離が増大すると摩擦トルクが減少し、トルク要素の両端部の間の距離が減少すると摩擦トルクが増大する。

１つ又はそれ以上のトルク要素の外面がシャフト又はその他の構成部品の内面と接触する実施形態においては、トルク要素の両端部の間の距離を変化させると逆の効果を持つ。具体的に言うと、トルク要素の両端部の間の距離を増大すると摩擦トルクが増大し、トルク要素の両端部の間の距離を減少すると、摩擦トルクが減少する。

本発明に係るヒンジ組立体の第２の実施形態（ヒンジ組立体１００）を、図１０Ａ〜１８に示す。この実施形態においては、調節機構からの入力によって摩擦トルクを上下に調節できる可変摩擦ヒンジ機構が提供される。摩擦トルクは、制御対象の物体からの負荷に従ってヒンジ組立体の操作者が設定するか、又は自動的に設定できる。ヒンジのトルク発生部は、ピン又は円筒形シャフトに一緒に重ねられた複数の同一のトルク要素を含むことができ、調節機構の構成部品によって分離された２つの同等の群に分割できる。

トルク要素は、各トルク要素のベースが例えば止めピンによってヒンジハウジング内に捕捉される対称形とすることができる。１つの実施形態によれば、シャフトに固定するトルク要素の両端は、単一のスクリューによって駆動されるヒンジの両側の２つのウェッジによって制御される。ねじ切り方向はスクリューの対向する側において左と右である。この構成（トルク要素の２つの群及びスクリューが左及び右ねじ部を持つ）は、調節力をヒンジ機構内部に維持し、その均衡を維持できる。ウェッジをトルクの群の中へ漸増的に（１回に１つのトルク要素）前進させると、機構によって発生する摩擦トルクは減少し、ウェッジの逆の動き（スクリューの逆回転）は、摩擦トルクは漸増する。

図１０Ａ及び１０Ｂを参照すると、ヒンジ組立体１００は、構成部品１０４ａ及び１０４ｂに接続されたハウジング１０２を含む。構成部品１０４ａは、構成部品１０４ａと一緒に回転するアダプタ１０６を介して接続される。ハウジング１０２は、コンポーネント１０４ｂに結合される。従って、構成部品１０４ａ及び１０４ｂは、構成部品１０４ａ及び１０４ｂが運動範囲全体において相互に様々な角度で平面に沿って延びるように位置付けられるように、共通軸の周りで回転可能である。ハウジング１０２は、ヒンジ組立体の内部要素に容易にアクセスできるように、また、製造のために、２つの半体１０５ａ及び１０５ｂを備える。

次に図１０Ｃにおいて画定される断面１０Ｅ−１０Ｅに沿って見た断面図である図１０Ｅを参照すると、シャフト１１０は、ハウジング１０２を貫通し、シャフト１１０の一端はアダプタ１０６に取り付けられる。ハウジング１０２の各半体は、シャフト１１０に摩擦係合する複数の三日月形トルク要素１２０を含み、トルク要素１２０の各群は、中間プレート１３０ａ、１３０ｂと整列プレート１４０ａ、１４０ｂとの間に配置される。

また、シャフト１１０（図１８にも示す）に概ね平行の調節スクリュー１５０もハウジング１０２を貫通する。調節スクリュー１５０の一端は、調節ドライバ１６０の中へ挿入され、調節スクリュー１５０と調節ドライバ１６０の相対位置は、調節ドライバ１６０を貫通し調節スクリュー１５０の中まで延びるドライバーピンを半径方向へ挿入することによって所定の位置に保持される。調節スクリュー１５０の反対端は、保持クリップ１８０用の溝１５１を含む。調節スクリュー１５０は、デバイダ１５２も含む。左調節ナット１９０ａは、デバイダ１５２の一方の側において調節スクリュー１５０の上にねじ式に接続され、右調節ナット１９０ｂは、デバイダ１５２の反対側において調節スクリュー１５０の上にねじ式に接続される。

調節スクリュー１５０は、デバイダ１５２の一方の側において他方の側と反対の方向にねじ切られる。また、図１５及び１６に示すように、左調節ナット１９０ａと右調節ナット１９０ｂは、反対方向にねじ切られる。従って、左調節ナット１９０ａ及び右調節ナット１９０ｂに対して調節スクリュー１５０が回転すると、左調節ナット１９０ａ及び右調節ナット１９０ｂを調節スクリュー１５０に沿って軸方向に並進させる。

ヒンジ組立体１００は、使用者が手動で調節して、回転時のシャフト１１０のトルク抵抗の量を設定できる。下の説明から分かるように、調節は、選択的にトルク要素１２０のどれも作動化又は非作動化しないかいくつか又は全部を作動化又は非作動化することによって、部分的又は全面的にトルク抵抗を増減することができる。

図１１Ａ〜１１Ｃは、それぞれ全トルク、部分トルク及び無又は低トルク位置にある、断面１１Ａ−１１Ａに沿って見た図１０Ａのヒンジ組立体の断面斜視図である。３つの漸進的位置にある図１０Ｃの断面１１Ａ−１１Ａに沿って見たヒンジ組立体１００の断面図である図１１Ａ〜１１Ｃに示すように、操作時に、調節スクリュー１５０を調節ドライバ１６０から回転させて、調節ナット１９０ａ、１９０ｂをデバイダ１５２へ向かって軸方向へ滑動させ、これによって、トルク要素１２０によってシャフト１１０の表面に加えられる摩擦力を軽減する。言い換えると、調節ナット１９０ａ、１９０ｂは、トルク要素１２０の両端部の間の空間へ入るウェッジとして作用し、これによって両端部の間の距離を増大して、トルク要素１２０を変形させ、シャフト１１０に対するトルク要素１２０の圧縮を減少する。

図１２Ａ−１２Ｃは、それぞれ全トルク、部分トルク及び無又は低トルク位置にある、断面１２Ａ−１２Ａに沿って見た図１０Ａのヒンジ組立体の断面図である。図１０Ｄにおいて画定された断面１２Ａ−１２Ａに沿って見た断面図である図１２Ａ〜１２Ｃを参照すると、トルク要素１２０は、ハウジング１０２のノッチ１２２の中へ挿入される尾部１２１を含み、シャフト１１０の回転時にハウジング１０２に対するトルク要素１２０の回転を防止する。トルク要素１２０の動きを更に防止するために、コイルピン１２４をハウジングの中へ挿入して、トルク要素１２０の尾部１２１に圧接できる。

調節ナット１９０ｂは、その円周に４つの等間隔の延長部を有する。調節ナット１９０ｂの外部形状は、整列プレート１４０ｂの孔に対応し、これによって、調節スクリュー１５０と一緒に調節ナットが回転するのを防止する。調節ナット１９０ｂの１つの延長部１９１ａは、中間プレート１３０ｂから延びるレール１３１内に位置付けられる。第１の延長部１９１ａの反対の調節ナット１９０ｂの側に位置する延長部１９１ｂは、調節スクリュー１５０に沿った軸方向の動きの際に、ウェッジとして作用する。

図１２Ｂに示すように、調節ナット１９０の軸方向の動きは、１つ又はそれ以上のトルク要素１２０の端部１２３ａ、１２３ｂを分離させる。図１２Ｂに示す位置において、調節ナット１９０ｂの延長部１９１ｂは、トルク要素１２０のいくつか（図１２Ｂにおいて最も近接するもの）の端部１２３ａ、１２３ｂ間に延びるが、他のトルク要素１２０の端部１２３ａ、１２３ｂ間には延びない。これによって、シャフト１１０とトルク要素１２０との間の摩擦係合が軽減され又は弱められ、これによって、シャフト１１０を回転させるために必要なトルクの量が減少する。但し、図１２Ａにおいて、調節ナット１９０ｂの延長部１９１ｂは、トルク要素１２０のいずれの端部１２３ａ、１２３ｂ間にも延びず、図１２Ｃにおいて、調節ナット１９０ｂの延長部１９１ｂは、トルク要素１２０の全ての端部１２３ａ、１２３ｂ間に延びる。従って、図１１Ａ及び１２Ａは、全トルク状態のヒンジ組立体を示し、図１１Ｂ及び１２Ｂは、半又は部分トルク状態のヒンジ組立体を示し、図１１Ｃ及び１２Ｃは、最小又は無トルク状態のヒンジ組立体を示す。

当業者には分かるように、トルク要素の数及び調節ナットの寸法を修正して、アダプタの回転時の所望のトルク抵抗の程度を選択できる。

本発明の好ましい実施形態を本出願において図示し、説明したが、実施形態は例として示したことが分かるはずである。本発明の主旨から逸脱することなく、多数の変形、変更及び代用が当業者には思い浮かぶだろう。従って、特許請求の範囲は本発明の主旨及び範囲に属するこの種の変形を全て包含するものとする。

２０ ヒンジシステム
２２ａ、２２ｂ ヒンジ組立体
３０ ウェッジ
３２ カム
４０ ヒンジ組立体
４１ アダプタ
４６ カム
４８ ばね
５０ ハウジング
５６ シャフト
６２ａ、６２ｂ、６２ｃ トルク要素
６６ ピボットカム
６８ ローラーピン
７１ 受け台
１００ ヒンジシステム
１１０ シャフト
１２０ トルク要素
１９０ ナット

Claims (30)

1. 可変摩擦抵抗を有するヒンジ組立体であって、前記ヒンジ組立体が、
   長手方向へ延びる円筒形表面を有する、細長要素と、
   前記細長要素の前記円筒形表面と圧縮力で係合する円筒形表面を有する、少なくとも１つのトルク要素と、
   摩擦抵抗を変化させるように構成された、少なくとも１つのアクチュエータであって、前記少なくとも１つのトルク要素によって発生された摩擦抵抗が、前記少なくとも１つのトルク要素の両端部の相対位置を変化させることによって変化され、前記少なくとも１つのトルク要素の前記円筒形表面と前記細長要素の前記円筒形表面との間の圧縮力での係合が軽減される、少なくとも１つのアクチュエータと、
   を備える、ヒンジ組立体。
2. 可変摩擦トルクを有するヒンジ組立体であって、前記ヒンジ組立体が、
   長手軸に沿って延びる細長要素表面を有する、細長要素と、
   前記長手軸に対して回転するように前記細長要素表面に沿って配置された少なくとも１つのトルク要素であって、前記少なくとも１つのトルク要素が、両端部と、前記両端部の間に延びるトルク要素表面と、前記トルク要素表面の少なくとも一部が前記細長要素表面と摩擦接触していて、前記トルク要素が前記回転に対する摩擦抵抗のために前記細長要素と圧縮力で係合している、第１の状態と、前記細長要素との前記圧縮力での係合及び前記回転に対する摩擦抵抗が軽減され又は除去される、第２の状態と、を有する、少なくとも１つのトルク要素と、
   前記少なくとも１つのトルク要素に対して動くように結合された、少なくとも１つのアクチュエータであって、前記少なくとも１つのアクチュエータが、前記細長要素と前記少なくとも１つのトルク要素との間に発生する摩擦トルクを変化させるように構成され、前記少なくとも１つのアクチュエータが、アクチュエータ表面を有し、前記アクチュエータ表面が、前記少なくとも１つのトルク要素の前記両端部の少なくとも一方に当接して、前記少なくとも１つのトルク要素の前記両端部の間の距離を変化させ、これによって前記少なくとも１つのトルク要素を、前記第１の状態又は前記第２の状態へ向けて動かし、前記細長要素に対する前記少なくとも１つのトルク要素の回転に対する摩擦抵抗を変化させるように配置された、少なくとも１つのアクチュエータと、
   を備える、ヒンジ組立体。
3. 前記細長要素が、前記長手軸に沿って延びるシャフトを備え、前記少なくとも１つのトルク要素が、前記少なくとも１つのトルク要素の内側トルク要素表面が前記シャフトの外側細長要素表面に面するように配置される、請求項２に記載のヒンジ組立体。
4. 前記細長要素が、前記長手軸に沿って延びる空洞を形成し、前記少なくとも１つのトルク要素が、前記少なくとも１つのトルク要素の外側トルク要素表面が前記空洞の内側細長要素表面に面するように配置される、請求項２に記載のヒンジ組立体。
5. 前記少なくとも１つのアクチュエータが、前記少なくとも１つのトルク要素に対して回転するように配置されたカムを備え、前記アクチュエータ表面が、前記少なくとも１つのトルク要素の前記両端部の少なくとも一方に当接するカム面であり、前記少なくとも１つのトルク要素に対する前記カムの回転が、前記少なくとも１つのトルク要素の前記両端部の間の距離を変化させて、前記細長要素に対する前記少なくとも１つのトルク要素の回転に対する摩擦抵抗を変化させる、請求項２に記載のヒンジ組立体。
6. 複数のトルク要素を備え、前記カムの前記カム面が、前記トルク要素の各々の前記両端部の少なくとも一方に当接し、前記トルク要素に対する前記カムの回転が、前記トルク要素の各々の前記両端部の間の距離を変化させて、前記細長要素に対する前記トルク要素の各々の回転に対する摩擦抵抗を変化させ、摩擦抵抗を同時に軽減する、請求項５に記載のヒンジ組立体。
7. 複数のトルク要素を備え、前記カムの前記カム面が、全部のトルク要素より少ない数の前記トルク要素の前記両端部の少なくとも一方に当接し、前記トルク要素に対する前記カムの回転が、全部のトルク要素より少ない数の前記トルク要素の前記両端部の間の距離を変化させて、前記細長要素に対する全部のトルク要素より少ない数の前記トルク要素の回転に対する摩擦抵抗を変化させ、摩擦抵抗を順次軽減する、請求項５に記載のヒンジ組立体。
8. 前記カムが、前記細長要素に対する前記少なくとも１つのトルク要素の回転に対する摩擦抵抗を調節するために、前記ヒンジ組立体の使用者が手動で回転するように構成される、請求項５に記載のヒンジ組立体。
9. 前記カムが、回転運動のスパンにおける回転位置に基づいて、前記細長要素に対する前記少なくとも１つのトルク要素の回転に対する摩擦抵抗を調節するために、前記細長要素に対する前記少なくとも１つのトルク要素の前記回転位置に応じて回転するように構成される、請求項５に記載のヒンジ組立体。
10. 前記カムが、回転方向に基づいて、前記細長要素に対する前記少なくとも１つのトルク要素の回転に対する摩擦抵抗を調節するために、前記細長要素に対する前記少なくとも１つのトルク要素の動きの回転方向に応じて回転するように構成される、請求項５に記載のヒンジ組立体。
11. 前記カムが、前記細長要素の前記長手軸に対して平行の軸の周りで回転するように配置される、請求項５に記載のヒンジ組立体。
12. 前記カムが、前記細長要素の前記長手軸に対して直角の軸の周りで回転するように配置される、請求項５に記載のヒンジ組立体。
13. 前記少なくとも１つのアクチュエータが、前記少なくとも１つのトルク要素に対して動くように配置されたウェッジを備え、前記アクチュエータ表面が、前記少なくとも１つのトルク要素の前記両端部の少なくとも一方に当接するウェッジ面であり、前記少なくとも１つのトルク要素に対する前記ウェッジの動きが、前記少なくとも１つのトルク要素の前記両端部の間の距離を変化させて、前記細長要素に対する少なくとも１つのトルク要素の回転に対する摩擦抵抗を変化させる、請求項２に記載のヒンジ組立体。
14. 複数のトルク要素を備え、前記ウェッジの前記ウェッジ面が、前記トルク要素の各々の前記両端部の少なくとも一方に当接し、前記トルク要素に対する前記ウェッジの動きが、前記トルク要素の各々の前記両端部の間の距離を変化させて、前記細長要素に対する前記トルク要素の各々の回転に対する摩擦抵抗を変化させる、請求項１３に記載のヒンジ組立体。
15. 複数のトルク要素を備え、前記ウェッジの前記ウェッジ面が、全部のトルク要素より少ない数の前記トルク要素の前記両端部の少なくとも一方に当接し、前記トルク要素に対する前記ウェッジの動きが、全部のトルク要素より少ない数の前記トルク要素の前記両端部の間の距離を変化させて、前記細長要素に対する全部のトルク要素より少ない数の前記トルク要素の回転に対する摩擦抵抗を変化させる、請求項１３に記載のヒンジ組立体。
16. 前記細長要素に対する前記少なくとも１つのトルク要素の回転に対する摩擦抵抗を調節するために、前記ウェッジを、前記ヒンジ組立体の使用者が手動で動かすように構成される、請求項１３に記載のヒンジ組立体。
17. 前記ウェッジが、回転運動のスパンにおける回転位置に基づいて、前記細長要素に対する前記少なくとも１つのトルク要素の回転に対する摩擦抵抗を調節するために、前記細長要素に対する前記少なくとも１つのトルク要素の前記回転位置に応じて動くように構成される、請求項１３に記載のヒンジ組立体。
18. 回転方向に基づいて、前記細長要素に対する前記少なくとも１つのトルク要素の回転に対する摩擦抵抗を調節するために、前記ウェッジが、前記少なくとも１つのトルク要素の前記細長要素に対する動きの回転方向に応じて動くように構成される、請求項１３に記載のヒンジ組立体。
19. 前記ウェッジが、前記細長要素の前記長手軸に対して平行の方向へ動くように構成される、請求項１３に記載のヒンジ組立体。
20. 前記ウェッジが、前記細長要素の前記長手軸に対して半径方向へ動くように構成される、請求項１３に記載のヒンジ組立体。
21. 複数のウェッジを備える、請求項１３に記載のヒンジ組立体。
22. 前記少なくとも１つのトルク要素が、クリップを備える、請求項２に記載のヒンジ組立体。
23. 前記少なくとも１つのトルク要素が、バンドを備える、請求項２に記載のヒンジ組立体。
24. 可変摩擦トルクを有するヒンジシステム組立体であって、前記ヒンジシステム組立体が、相互に回転運動するように配置された複数の構成部品と、前記構成部品に結合された請求項２に記載のヒンジ組立体と、を備え、前記少なくとも１つのアクチュエータが、前記複数の構成部品の間に生じた摩擦トルクを変化させて、相互に対する前記複数の構成部品の、回転に対する摩擦抵抗を変化させるように構成される、ヒンジシステム組立体。
25. ヒンジにおける可変摩擦抵抗を変化させる方法であって、前記方法が、
    少なくとも１つのトルク要素の円筒形表面を細長要素の円筒形表面と圧縮力で係合するステップと、
    前記少なくとも１つのトルク要素の両端部の相対位置を選択的に変化させて、前記少なくとも１つのトルク要素によって発生する摩擦抵抗を変化させて、前記少なくとも１つのトルク要素の前記円筒形表面と前記細長要素の前記円筒形表面との間の圧縮力での係合を軽減させるように、アクチュエータを配置するステップと、
    を含む、方法。
26. 相互に回転運動するように配置された複数の構成部品の間の摩擦抵抗を変化させる方法であって、前記方法が、
    前記複数の構成部分を、相互に対して第１の位置から第２の位置へ向かって回転させて、少なくとも１つのトルク要素のトルク要素表面の少なくとも一部が前記細長要素の細長要素表面と摩擦接触している第１の状態において、前記少なくとも１つのトルク要素を、前記細長要素の長手軸に対して回転させるステップと、
    前記少なくとも１つのトルク要素の両端部の間の距離を変化させ、前記少なくとも１つのトルク要素を、前記第１の状態から、前記トルク要素表面と前記細長要素表面との間の圧縮力が減少又は除去される第２の状態へ向かって動かし、前記細長要素に対する前記少なくとも１つのトルク要素の回転に対する摩擦抵抗を変化させることによって、前記第２の位置にある前記細長要素と前記少なくとも１つのトルク要素との間に発生する摩擦トルクを変化させるステップと、
    前記複数の構成部品を、前記第２の位置から、前記複数の構成部品の間の摩擦抵抗が減少する第３の位置へ向かって、相互に対して回転させるステップと、
    を含む、方法。
27. 可変摩擦トルクを有するヒンジ組立体であって、前記ヒンジ組立体が、
    長手軸に沿って延びる細長要素表面を有する、細長要素と、
    前記長手軸の周りで回転するように前記細長要素表面に沿って配置された少なくとも１つのトルク要素であって、前記少なくとも１つのトルク要素が、両端部と、前記両端部の間に延びるトルク要素表面と、前記トルク要素表面の少なくとも一部が前記細長要素表面と摩擦接触している第１の状態と、前記トルク要素表面と前記細長要素表面との間の圧縮力が減少又は除去される第２の状態と、を有する、少なくとも１つのトルク要素と、
    前記少なくとも１つのトルク要素の前記両端部の間の距離を変化させ、前記少なくとも１つのトルク要素を、前記第１の状態又は前記第２の状態へ向かって動かし、前記細長要素に対する前記少なくとも１つのトルク要素の回転に対する摩擦抵抗を変化させることによって、前記細長要素と前記少なくとも１つのトルク要素との間に発生する摩擦トルクを変化させる手段と、
    を備える、ヒンジ組立体。
28. 前記摩擦トルクを変化させる手段が、前記少なくとも１つのトルク要素に対して回転するように配置されたカムを備え、前記カムが前記少なくとも１つのトルク要素の前記両端部の少なくとも一方に当接するカム面を有し、前記少なくとも１つのトルク要素に対する前記カムの回転が前記少なくとも１つのトルク要素の前記両端部の間の距離を変化させて、前記細長要素に対する前記少なくとも１つのトルク要素の回転に対する摩擦抵抗を変化させる、請求項２７に記載のヒンジ組立体。
29. 前記摩擦トルクを変化させる手段が、前記少なくとも１つのトルク要素に対して動くように配置された少なくとも１つのウェッジを備え、前記ウェッジが、前記少なくとも１つのトルク要素の前記両端部の少なくとも一方に当接するウェッジ面を有し、前記少なくとも１つのトルク要素に対する前記ウェッジの動きが、前記少なくとも１つのトルク要素の前記両端部の間の距離を変化させて、前記細長要素に対する前記少なくとも１つのトルク要素の回転に対する摩擦抵抗を変化させる、請求項２７に記載のヒンジ組立体。
30. 前記第２の状態において、前記細長要素表面と摩擦接触している前記トルク要素表面の一部が減少又は除去される、請求項２に記載のヒンジ組立体。

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