JP2015194242A - ヒンジ - Google Patents

Abstract

【課題】トルクの調整を容易にすることができるヒンジを提供する。
【解決手段】筺体２４に取り付けられる第一の取付け部材２２に第一のアーム２６の一端部２６ａを回転可能に連結する。扉２５に取り付けられる第二の取付け部材２３に第二のアーム２７の一端部２７ａを回転可能に連結する。第一のアーム２６と第二のアーム２７との交差部分に軸部材３１を貫通させ、第一のアーム２６と第二のアーム２７とを軸部材３１で回転可能に連結する。第一のアーム２６と第二のアーム２７との間に摩擦プレート５１を挟む。締付け力調整手段５２，５３によって、第一のアーム２６と第二のアーム２７とが摩擦プレート５１を締め付ける締付け力を調整する。
【選択図】図３

Description

本発明は、扉に取り付けられる第二の取付け部材が筺体に取り付けられる第一の取付け部材に対して相対的に回転するヒンジに関し、特にトルクを調整可能なヒンジに関する。

この種のヒンジは、図９（ａ）に示すように、筺体１に取り付けられる第一の取付け部材３と、扉２に取り付けられる第二の取付け部材４と、第一の取付け部材３に一端部５ａが回転可能に連結される第一のアーム５と、第二の取付け部材４に一端部６ａが回転可能に連結される第二のアーム６と、第一のアーム５と第二のアーム６との交差部分を貫通し、第一のアーム５と第二のアーム６とを回転可能に連結する軸部材７と、を備える（特許文献１参照）。第一のアーム５の他端部５ｂは、第二の取付け部材４にスライド可能に連結される。第二のアーム６の他端部６ｂは、第一の取付け部材３にスライド可能に連結される。なお、第一のアーム５の他端部５ｂは、図示しない第一の補助リンクを介して第二の取付け部材４に連結されることもある。同様に、第二のアーム６の他端部６ｂは、図示しない第二の補助リンクを介して第一の取付け部材３に連結されることもある。

図９（ａ）に示す扉が閉じた位置から図９（ｂ）に示す扉が開いた位置まで扉が１８０度回転するとき、第二のアーム６の他端部６ｂが扉２に向かって前方にスライドする。同時に第一のアーム５の他端部５ｂも筐体１に向かってスライドする。このため、このヒンジは、典型的な一軸ヒンジに比べて、筐体１からの扉２の持ち出し量を大きくすることができるという特徴を持つ。また、第一のアーム５と第二のアーム６との間に働く摩擦力によって、第二の取付け部材４を第一の取付け部材３に対して回転させるときのトルクを大きくすることができるので、任意の角度で開いた扉２を保持することできるという特徴を持つ。

ヒンジのトルクは、扉の自重モーメントに応じて決定される。ヒンジのトルクの調整を容易にするために、出願人はトルク調整手段を備えるヒンジを提案している（特許文献２参照）。このヒンジ装置においては、図１０に示すように、第一のアーム８は複数設けられ、第二のアーム９も複数設けられる。第一のアーム８と第二のアーム９とは、交互に積層される。第一のアーム８と第二のアーム９の交差部分を貫通する軸部材１０には、ナット１１が螺合する。ナット１１を締めると、軸部材１０の頭部１０ａと第一のアーム８との間に介在する弾性部材１２が圧縮されて、第一のアーム８と第二のアーム９との間の圧力が大きくなり、第二の取付け部材１４を第一の取付け部材１３に対して回転させるときのトルクも大きくなる。ナット１１を緩めると、上記とは逆に第一のアーム８と第二のアーム９との間の圧力が小さくなり、トルクも小さくなる。

特開平２−２４０３８４号公報 意匠登録第１４５４０７８号

しかし、従来のヒンジにあっては、扉を開く最中に第一のアームと第二のアームとの接触面積が変化する。図９（ａ）に示すように、扉が閉じた位置にあるとき、第一のアームと第二のアームとの接触面積は小さく、図９（ｂ）に示すように、扉が開くにつれて徐々に接触面積が大きくなる（接触部分をドットで示す）。接触面積が変化すると、トルクも変化するので、扉の自重モーメントに応じたトルクの調整がしにくいという課題がある。トルクが変化する一因としては、接触面積が変化することによって、軸部材の中心から接触部分までの距離が変化することが挙げられる。

そこで本発明は、トルクの調整を容易にすることができるヒンジを提供することを目的とする。

上記課題を解決するために、本発明の一態様は、筺体に取り付けられる第一の取付け部材と、扉に取り付けられる第二の取付け部材と、前記第一の取付け部材に一端部が回転可能に連結される第一のアームと、前記第二の取付け部材に一端部が回転可能に連結される第二のアームと、前記第一のアームと前記第二のアームとの交差部分を貫通し、前記第一のアームと前記第二のアームとを回転可能に連結する軸部材と、を備え、前記第二の取付け部材が前記第一の取付け部材に対して相対的に回転するヒンジにおいて、前記第一のアームと前記第二のアームとに挟まれ、前記軸部材が貫通する貫通孔を有する摩擦プレートと、前記第一のアームと前記第二のアームとが前記摩擦プレートを締め付ける締付け力を調整する締付け力調整手段と、を備えることを特徴とするヒンジである。

本発明の他の態様は、筺体に取り付けられる第一の取付け部材と、扉に取り付けられる第二の取付け部材と、前記第一の取付け部材に一端部が回転可能に連結される第一のアームと、前記第二の取付け部材に一端部が回転可能に連結される第二のアームと、前記第一のアームと前記第二のアームとの交差部分を貫通し、前記第一のアームと前記第二のアームとを回転可能に連結し、雄ねじが形成される軸部及び前記軸部よりも外径が大きい頭部を有する軸部材と、を備え、前記第二の取付け部材が前記第一の取付け部材に対して相対的に回転するヒンジにおいて、前記第一のアームと前記第二のアームとに挟まれ、前記軸部材が貫通する貫通孔を有する摩擦プレートと、前記軸部材の前記軸部の雄ねじに螺合するナットと、を備え、前記軸部材の頭部と前記ナットとが、前記第一のアーム、前記摩擦プレート及び前記第二のアームを前記軸部材の軸方向に締め付けることを特徴とするヒンジである。

本発明によれば、第一のアームと第二のアームとに摩擦プレートが挟まれるので、扉が閉じた位置から開く位置まで回転する間、第一のアームと摩擦プレートとの接触面積、及び第二のアームと摩擦プレートとの接触面積を略一定にすることができる。このため、第一のアームと第二のアームとの交差部分でのトルクも略一定にすることができ、トルクの調整も容易になる。

本発明の第一の実施形態のヒンジを使用した上蓋開き式装置（機械）の斜視図 本発明の第一の実施形態のヒンジの外観斜視図 本発明の第一の実施形態のヒンジの分解斜視図 第一のアームの平面図 摩擦プレートの平面図 軸部材及びナットの斜視図 本発明の第一の実施形態のヒンジの動作図（図７（ａ）は扉が閉じた位置を示し、図７（ｂ）は扉が開いた位置を示す） 本発明の第二の実施形態のヒンジの断面図 従来のヒンジの動作図（図９（ａ）は扉が閉じた位置を示し、図９（ｂ）は扉が開いた位置を示す） 従来のヒンジの外観斜視図

以下、添付図面に基づいて、本発明の実施形態のヒンジを詳細に説明する。図１は、本発明の一実施形態のヒンジを使用した上蓋開き式装置（機械）の斜視図を示す。ヒンジ２１は、筐体２４に取り付けられる第一の取付け部材２２と、上蓋等の扉２５に取り付けられる第二の取付け部材２３と、を備える。この実施形態の扉２５は、上開き式の上蓋であり、上蓋開き式装置の筐体２４の上部を開閉する。扉２５は開き角度が０度の閉じた位置から開き角度が１８０度の開いた位置まで１８０度回転する。図１には、扉２５が約６０度開いた状態が示されている。ヒンジ２１は、扉２５を任意の角度で保持する機能を持つ。扉２５の自重モーメントは、扉２５が閉じる直前で最も大きくなる。ヒンジ２１のトルクは、扉２５の自重モーメント以上になるように設定される。

図２は、ヒンジ２１の外観斜視図を示す。ヒンジ２１は、筺体２４に取り付けられる第一の取付け部材２２と、扉２５に取り付けられる第二の取付け部材２３と、第一の取付け部材２２にその一端部２６ａ（図３参照）が回転可能に連結される第一のアーム２６と、第二の取付け部材２３にその一端部２７ａ（図３参照）が回転可能に連結される第二のアーム２７と、第一のアーム２６と第二のアーム２７との交差部分を貫通し、第一のアーム２６と第二のアーム２７とを回転可能に連結する軸部材３１と、を備える。第一のアーム２６及び第二のアーム２７は、それぞれ複数設けられ、軸部材３１の軸方向に交互に積層される。

図３は、ヒンジの分解斜視図を示す。第一の取付け部材２２は、筐体２４の凹所２４ａ（図７（ａ）参照）に挿入される本体部２２ａと、筐体２４に取り付けるためのフランジ部２２ｂと、を備える。本体部２２ａは、対向する一対の側壁２２ａ１と、一対の側壁２２ａ１と一体の連結壁２２ａ２と、を備える。一対の側壁２２ａ１の内壁面には、一対の案内溝３４が形成される。一対の案内溝３４は、第二のアーム２７の他端部２７ｂをスライド可能に案内する。フランジ部２２ｂには、第一の取付け部材２２を筐体２４に取り付けるための通し孔３７が形成される。

第二の取付け部材２３は、第一の取付け部材２２と同一の形状である。第二の取付け部材２３と第一の取付け部材２２とは、軸部材３１に関して線対称である。第二の取付け部材２３は、扉２５の凹所２５ａ（図７（ａ）参照）に挿入される本体部２３ａと、扉２５に取り付けるためのフランジ部２３ｂと、を備える。本体部２３ａの対向する一対の側壁２３ａ１の内壁面には、一対の案内溝３５が形成される。一対の案内溝３５は、第一のアーム２６の他端部２６ｂをスライド可能に案内する。第一の取付け部材２２及び第二の取付け部材２３は、亜鉛合金等の金属製である。

第一のアーム２６−１〜２６−６（以下、単に第一のアーム２６という）は、それぞれＬ字形の薄板状に形成され、長辺及び短辺を持つ（図４の平面図参照）。Ｌ字の角部には、軸部材３１が貫通する貫通孔３６が形成される。短辺側の先端部（一端部２６ａ）には、第一のローレットピン４１が貫通する貫通孔４３が形成される。第一のローレットピン４１は、第一の取付け部材２２の挿入孔４４に挿入されて、第一の取付け部材２２に固定される。第一のアーム２６は、その短辺側の先端部（一端部２６ａ）が第一のローレットピン４１を介して第一の取付け部材２２に回転可能に連結される。第一のアーム２６の長辺側の先端部（他端部２６ｂ）には、第一のスライドピン４５が貫通する貫通孔４９（図４参照）が形成される。第一のスライドピン４５の両端部は、第二の取付け部材２３の一対の案内溝３５に挿入される。第一のアーム２６は、その長辺側の先端部（他端部２６ｂ）がスライドピン４５を介して第二の取付け部材２３にスライド可能に連結される。第一のアーム２６の長辺側の先端部（他端部２６ｂ）には、第一のアーム２６同士の隙間を埋めるためのスペーサ４７が設けられる。スペーサ４７には、第一のスライドピン４５が貫通する貫通孔が形成される。

第二のアーム２７−１〜２７−７（以下、単に第二のアーム２７という）は、第一のアーム２６と同一の形状である。第一のアーム２６を反転させたものが第二のアーム２７である。第二のアーム２７は第一のアーム２６と同様にＬ字形に形成される。第二のアーム２７のＬ字の角部には、軸部材３１が貫通する貫通孔４８が形成される。第二のアーム２７は、その短辺側の先端部（一端部２７ａ）が第二のローレットピン４２を介して第二の取付け部材２３に回転可能に連結される。第二のアーム２７は、その長辺側の先端部（他端部２７ｂ）が第二のスライドピン４６を介して第一の取付け部材２２にスライド可能に連結される。第二のアーム２７の長辺側の先端部（他端部２７ｂ）には、第二のアーム２７同士の隙間を埋めるためのスペーサ５０が設けられる。スペーサ５０には、第二のスライドピン４６が貫通する貫通孔が形成される。第一及び第二のアーム２６，２７は、ステンレス鋼等の金属製である。

第一のアーム２６と第二のアーム２７とは、交互に積層される。隣接する第一のアーム２６と第二のアーム２７との間には、摩擦プレート５１が挟まれる。第一のアーム２６及び第二のアーム２７はそれぞれ複数設けられており、摩擦プレート５１も複数設けられる。この実施形態では、摩擦プレート５１の個数は、第一のアーム２６と第二のアーム２７とを合算した１３よりも一つ少ない１２である。第一のアーム２６と第二のアーム２７とは直接的に接触することなく、摩擦プレート５１の両面が第一のアーム２６及び第二のアーム２７に接触する。

摩擦プレート５１は、円盤形であり、中央部に軸部材３１が貫通する貫通孔５１ａを有する（図５参照）。貫通孔５１ａにはグリース等の潤滑剤が溜められる。摩擦プレート５１と第一のアーム２６、第二のアーム２７との接触は、金属接触であり、これらは摩耗し易い。貫通孔５１ａに潤滑剤を溜めることで、耐久性を高めることができる。図４の二点鎖線は、第一のアーム２６に接触する摩擦プレート５１を示す。摩擦プレート５１は、第一のアーム２６の内側に配置され、第一のアーム２６の外側に突き出ていない。金属製の第一及び第二のアーム２６，２７との摩擦力を高めるために、摩擦プレート５１は真鍮等の金属製である。

図６に示すように、軸部材３１は、雄ねじ３１ａ１が形成される軸部３１ａと、軸部３１ａの一端部に設けられ、軸部３１ａよりも外径の大きい頭部３１ｂと、を備える。軸部材３１には、ナット５２が螺合する。図３に示すように、軸部材３１の軸部３１ａには、弾性部材として複数枚の皿ばね５３が挿入される。皿ばね５３は、軸部材３１の頭部３１ｂと第二のアーム２７との間に介在する。なお、皿ばね５３は、ナット５２と第一のアーム２６との間に介在してもよい。

ナット５２を締めると、軸部材３１の頭部３１ｂとナット５２とが、皿ばね５３、第一のアーム２６、摩擦プレート５１及び第二のアーム２７を軸部材３１の軸方向に締め付ける。皿ばね５３は、軸部材３１の頭部３１ｂと第二のアーム２７との間で圧縮される。上記のように、第一のアーム２６と第二のアーム２７との間には、摩擦プレート５１が挟まれる。皿ばね５３の弾性力によって、第一及び第二のアーム２６，２７は、摩擦プレート５１を締め付ける。軸部材３１に螺合するナット５２を締めると、皿ばね５３の弾性力が大きくなり、締付け力も大きくなる。ナット５２を緩めると、皿ばね５３の弾性力が小さくなり、締付け力も小さくなる。軸部材３１、皿ばね５３及びナット５２は、締付け力の大きさを調整する締付け力調整手段として機能する。なお、皿ばね５３の替わりにゴム、コイルばね等の弾性部材を用いることもできる。また、軸部材３１自体の弾性力を利用することができれば、皿ばね５３を省略することもできる。

締付け力調整手段で締付け力の大きさを調整した後、接着剤、ダブルナット、緩み止めナット等の締付け力保持手段によって締付け力を一定に保つこともできる。ヒンジを購入したユーザが締付け力を調整できないようにするためである。例えば、工場内で、ナット５２の締め量を調整し、接着剤でナット５２を軸部材３１に固定した後、ヒンジを出荷することができる。ただし、ユーザが締付け力を調整できるように、ナット５２を軸部材３１に固定しないまま出荷することもできる。

図７（ａ）（ｂ）は、扉２５を閉じた位置から開いた位置まで回転させたときのヒンジ２１の各部の動作を示す。図７（ａ）は扉２５の閉じた位置（開き角度が０度）を示し、図７（ｂ）は扉２５の開いた位置（開き角度が１８０度）を示す。図７（ａ）に示す閉じた位置から図７（ｂ）に示す開いた位置まで扉２５を開くと、第二のアーム２７の他端部２７ｂが、第一の取付け部材２２の案内溝３４を扉２５に向かってスライドする。同時に第一のアーム２６の他端部２６ｂも、第二の取付け部材２３の案内溝３５を筐体２４に向かってスライドする。このため、筐体２４からの扉２５の持ち出し量を大きくすることができる。

第一のアーム２６と第二のアーム２７との間には、摩擦プレート５１が挟まれており、第一のアーム２６と摩擦プレート５１との間、及び第二のアーム２７と摩擦プレート５１との間には、摩擦力が働く。この摩擦力によって、第二の取付け部材２３を第一の取付け部材２２に対して回転させるときにトルクが発生する。このトルクによって、任意の角度で開いた扉２５を保持することができる。

本実施形態のヒンジ２１によれば、以下の効果を奏する。扉２５が閉じた位置から開いた位置まで回転する間、第一のアーム２６と摩擦プレート５１との接触面積、及び第二のアーム２７と摩擦プレート５１との接触面積を略一定にすることができる。このため、摩擦プレート５１に起因する第一のアーム２６と第二のアーム２７との交差部分でのトルクも、略一定になる。

摩擦プレート５１は金属製なので、第一のアーム２６と摩擦プレート５１との間の摩擦係数、及び第二のアーム２７と摩擦プレート５１との間の摩擦係数も大きい。したがって、大きなトルクを発生させることができる。

摩擦プレート５１は円盤形なので、扉２５が閉じた位置から開いた位置まで回転する間、第一のアーム２６と摩擦プレート５１との接触面積、及び第二のアーム２７と摩擦プレート５１との接触面積を一定にすることができる。

なお、第一のアーム２６の他端部２６ｂが第二の取付け部材２３に対してスライドすることによっても摩擦力が働き、第二のアーム２７の他端部２７ｂが第一の取付け部材２２に対してスライドすることによっても摩擦力が働く。ヒンジ２１の全体トルク（ヒンジトルク）は、摩擦プレート５１に起因するトルクＡと、上記のスライドに起因するトルクＢとを合算したものになる。

ヒンジトルクを扉２５の自重モーメントに合わせれば、扉２５の開閉が容易になる。扉２５の自重モーメントは扉２５の開き角度によって変化する。上述のように、トルクＡは、扉２５が閉じ位置から開き位置まで移動する間、略一定である。このため、扉２５の自重モーメントに合わせてトルクＢだけを変化させればよく、ヒンジトルクの調整が容易である。

図８は、本発明の第二の実施形態のヒンジを示す。この実施形態のヒンジでも、第一のアーム２６と第二のアーム２７との間に摩擦プレート５１が挟まれる。第一の取付け部材２２、第二の取付け部材２３、第一のアーム２６、第二のアーム２７、摩擦プレート５１の構成は、第一の実施形態のヒンジと略同一なので、同一の符号を附してその説明を省略する。

この実施形態では、第二のアーム２７の他端部は第二の補助リンク６２を介して第一の取付け部材２２に連結される。第二の補助リンク６２は一端部が第二のアーム２７に回転可能に連結され、他端部が第一の取付け部材２２に回転可能に連結される。そして、第一のアーム２６の他端部は、第一の補助リンク６１を介して第二の取付け部材２３に連結される。第一の補助リンク６１は一端部が第一のアーム２６に回転可能に連結され、他端部が第二の取付け部材２３に回転可能に連結される。

なお、本発明は上記実施形態に具現化されるのに限られることはなく、本発明の要旨を変更しない範囲でさまざまな実施形態に変更可能である。

例えば、本実施形態のヒンジは、洗濯機、半導体製造装置、検査機器等の上蓋開き式装置（機械）に適しているが、上蓋開き式装置（機械）以外にも上蓋開き式家具等に使用することもできる。また、本実施形態のヒンジは、閉じ位置が水平面内に位置する上蓋だけでなく、閉じ位置が垂直面内に位置する上開き扉にも使用することもできる。

上記実施形態の皿ばねから構成される締付け力調整手段は一例であり、上記にように、皿ばねの替わりにゴム等の弾性体を使用することもできる。

上記実施形態では、第一のアーム及び第二のアームを複数設けた例を示したが、第一のアーム及び第二のアームはそれぞれ一つのみであってもよい。

２１…ヒンジ
２２…第一の取付け部材
２３…第二の取付け部材
２４…筐体
２５…扉
２６…第一のアーム
２６ａ…第一のアームの一端部
２６ｂ…第一のアームの他端部
２７…第二のアーム
２７ａ…第二のアームの一端部
２７ｂ…第二のアームの他端部
３１…軸部材
３１ａ…軸部
３１ｂ…頭部
３４…第一の取付け部材の案内溝
３５…第二の取付け部材の案内溝
４１…第一のローレットピン
４２…第二のローレットピン
４５…第一のスライドピン
４６…第二のスライドピン
４７…スペーサ
５１…摩擦プレート
５２…ナット
６１…第一の補助リンク
６２…第二の補助リンク

Claims (7)

1. 筺体に取り付けられる第一の取付け部材と、
   扉に取り付けられる第二の取付け部材と、
   前記第一の取付け部材に一端部が回転可能に連結される第一のアームと、
   前記第二の取付け部材に一端部が回転可能に連結される第二のアームと、
   前記第一のアームと前記第二のアームとの交差部分を貫通し、前記第一のアームと前記第二のアームとを回転可能に連結する軸部材と、
   を備え、
   前記第二の取付け部材が前記第一の取付け部材に対して相対的に回転するヒンジにおいて、
   前記第一のアームと前記第二のアームとに挟まれ、前記軸部材が貫通する貫通孔を有する摩擦プレートと、
   前記第一のアームと前記第二のアームとが前記摩擦プレートを締め付ける締付け力を調整する締付け力調整手段と、を備えることを特徴とするヒンジ。
2. 筺体に取り付けられる第一の取付け部材と、
   扉に取り付けられる第二の取付け部材と、
   前記第一の取付け部材に一端部が回転可能に連結される第一のアームと、
   前記第二の取付け部材に一端部が回転可能に連結される第二のアームと、
   前記第一のアームと前記第二のアームとの交差部分を貫通し、前記第一のアームと前記第二のアームとを回転可能に連結し、雄ねじが形成される軸部及び前記軸部よりも外径が大きい頭部を有する軸部材と、
   を備え、
   前記第二の取付け部材が前記第一の取付け部材に対して相対的に回転するヒンジにおいて、
   前記第一のアームと前記第二のアームとに挟まれ、前記軸部材が貫通する貫通孔を有する摩擦プレートと、
   前記軸部材の前記軸部の雄ねじに螺合するナットと、
   を備え、
   前記軸部材の頭部と前記ナットとが、前記第一のアーム、前記摩擦プレート及び前記第二のアームを前記軸部材の軸方向に締め付けることを特徴とするヒンジ。
3. 前記摩擦プレートは、金属製であることを特徴とする請求項１又は２に記載のヒンジ。
4. 前記摩擦プレートは、円盤形であることを特徴とする請求項１ないし３のいずれかに記載のヒンジ。
5. 前記ヒンジはさらに、
   前記締付け力調節手段によって調整された前記締付け力を一定に保つ締付け力保持手段を備えることを特徴とする請求項１に記載のヒンジ。
6. 前記ヒンジはさらに、
   前記第一のアームと前記第二のアームとが前記摩擦プレートを締め付ける締付け力を一定に保つように、前記ナットを前記軸部材に固定する締付け力保持手段を備えることを特徴とする請求項２に記載のヒンジ。
7. 前記第一のアームの他端部は、前記第二の取付け部材にスライド可能に連結され、
   前記第二のアームの他端部は、前記第一の取付け部材にスライド可能に連結されることを特徴とする請求項１ないし６のいずれかに記載のヒンジ。

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