JP2015227593A - ヒンジ機構 - Google Patents

Abstract

【課題】グリスを溜める溝の加工が容易、かつ、グリスの管理が容易なヒンジ機構を提供する。【解決手段】ヒンジ機構１は、回転部材３０の回転軸となるシャフト２と、シャフト２の外周に巻き付いて弾性力によって摺動抵抗を得る円筒部４を有するブラケット３とを備える。円筒部４には、シャフト２の回転方向に対して傾斜した溝状のグリス溜り孔５が貫通し、グリス溜り孔５内にグリスが溜貯される。【選択図】図１

Description

この発明は、回転部材と固定部材とを回転自在に連結するヒンジ機構に関するものである。

グリス溜めが設けられたヒンジ機構の従来例として、特許文献１に記載されたヒンジがある。このヒンジは、羽板の一端にカーリング加工により筒状部を一体に形成したブラケットと、筒状部に相対回転可能に圧入されたシャフトとからなる。筒状部の内面またはシャフトの外周面には、両端が端壁で閉塞された形の潤滑油溜め溝を軸方向に対し斜交するように設け、当該潤滑油溜め溝に潤滑油（グリス）を貯溜する。また、ブラケットは高炭素鋼Ｓ６０Ｃ材または特殊鋼ＳＫ材からなる。

特開２００９−５２２１８号公報

従来のヒンジは以上のように構成されているので、高硬度の高炭素鋼Ｓ６０Ｃ材または特殊鋼ＳＫ材に対する閉塞された溝などの塑性加工が非常に難しいという課題があった。

また、グリスはヒンジ組立前にシャフトの外周面に塗布される。そのため、従来のヒンジではブラケットの筒状部にシャフトを圧入するときにグリスの大半がシャフト外に押し出されることになり、潤滑油溜め溝にグリスが入り込まないという課題があった。

さらに、潤滑油溜め溝は閉塞されているため、潤滑油溜め溝にグリスがどの程度入っているか、また、潤滑油溜め溝のグリスがシャフト外周面に塗布されたか確認できないといった課題があった。また、グリス枯れが生じても、ヒンジ組立後にグリスを追加することができないといった課題もあった。

この発明は、上記のような課題を解決するためになされたもので、グリスを溜める溝の加工が容易、かつ、グリスの管理が容易なヒンジ機構を提供することを目的とする。

この発明に係るヒンジ機構は、回転部材の回転軸となるシャフトと、シャフトの外周に巻き付いて弾性力によって摺動抵抗を得る円筒部を有するブラケットとを備え、円筒部には、シャフトの回転方向に対して傾斜した溝状のグリス溜り孔が貫通しているものである。

この発明によれば、グリス溜り孔が円筒部を貫通しているので、ブラケットが高硬度な材料であっても加工が容易である。また、グリス溜り孔のグリス残量を目視で確認でき、グリスを追加できるので、グリスの管理が容易である。

この発明の実施の形態１に係るヒンジ機構の構成を示す斜視図である。 実施の形態１に係るヒンジ機構を上面から見た平面図である。 実施の形態１に係るヒンジ機構を側面から見た側面図である。 実施の形態１に係るヒンジ機構を用いた装置の一例を示す斜視図である。 実施の形態１に係るヒンジ機構のブラケットの展開図である。 実施の形態１に係るヒンジ機構のグリスの状態遷移図であり、図６（ａ）〜図６（ｄ）はブラケットに対してシャフトがＡ方向に回転したとき、図６（ｅ）〜図６（ｈ）はＡ方向とは逆のＡ逆方向に回転したときを示す。 この発明の実施の形態２に係るヒンジ機構のブラケットの展開図である。 実施の形態２に係るヒンジ機構のグリスの状態遷移図であり、図８（ａ）〜図（ｄ）はブラケットに対してシャフトがＡ方向に回転したとき、図８（ｅ）〜図（ｈ）はＡ逆方向に回転したときを示す。 実施の形態２に係るヒンジ機構のグリス溜り孔の形状を説明する拡大図である。 実施の形態２に係るヒンジ機構の効果を説明するための参考例として、グリス溜り孔の一例を示した拡大図である。

実施の形態１．
図１〜図３に、実施の形態１に係るヒンジ機構１を示す。図４に、ヒンジ機構１を用いたノートＰＣ（Ｐｅｒｓｏｎａｌ Ｃｏｍｐｕｔｅｒ）等の装置を示す。固定部材３１に固定されて回転部材３０の回転軸となるシャフト２と、回転部材３０に固定されてシャフト２を回転自在に保持するブラケット３とを備えている。ブラケット３は板ばねであり、当該板ばねの一部が円筒形状に加工された円筒部４と、ねじ孔８が設けられた平板部７とを有する。シャフト２は、円筒部４の内部に入れられて、ブラケット３に対し軸まわりに回転自在に保持されている。回転部材３０とブラケット３の平板部７とをねじ２０により締結することで、円筒部４がシャフト２を締め付ける。そのため、回転部材３０は固定部材３１に対し、シャフト２と円筒部４との摩擦により所定のトルクで保持された状態となり、所定のトルク以上の力が加わると回転部材３０が摺動抵抗を生じながら回転する。

ブラケット３の円筒部４には、シャフト２の回転方向（図１に矢印で示すＡ方向、およびＡ方向とは逆のＡ逆方向）に対し斜めのグリス溜り孔５が設けられている。グリス溜り孔５は、ヒンジ機構１が取り付けられる製品の使用角度θに応じて、効率的にグリスを潤滑できるように複数個設けられている。実施の形態１では、グリス溜り孔５が３個設けられている。

ここで、図５にブラケット３の展開図を示す。
Ａ方向において、複数のグリス溜り孔５は互いに間隔をあけて配置されている。また、Ａ方向に見たときに、グリス溜り孔５の始端５ｃは、他のグリス溜り孔５の終端５ｄと一部が重なって見える配置になっている。Ａ方向においてグリス溜り孔５が他のグリス溜り孔５と重なって見える部分を矢印Ｂで示している。
なお、図示は省略するが、Ａ方向に見たときに、グリス溜り孔５の始端５ｃと他のグリス溜り孔５の終端５ｄとが同一線上にあるような配置（つまり、矢印Ｂが極小になるよううな配置）であってもよい。

次に、図６を用いて、ブラケット３に対しシャフト２が相対的にＡ方向およびＡ逆方向に回転したときの、グリス溜り孔５内のグリス６の状態遷移について説明する。図６（ａ）〜図６（ｄ）はＡ方向に回転したときの状態遷移図、図６（ｅ）〜図６（ｈ）は逆Ａ方向に回転したときの状態遷移図である。

グリス溜り孔５の始端５ｃの一方の側端５ｂ側にあるグリス６は（図６（ａ））、シャフト２がＡ方向に回転すると、シャフト２の回転方向の側端５ａ側に寄せられる（図６（ｂ））。さらにシャフト２がＡ方向に回転すると、グリス６はグリス溜り孔５の側端５ａに沿って矢印方向に移動し（図６（ｃ））、シャフト２が回転しきったときにはグリス６はグリス溜り孔５の終端５ｄの側端５ａ側に留まる（図６（ｄ））。このときの１個のグリス溜り孔５あたりのグリス６の供給範囲Ｃａを、図５に斜線で示す。
グリス６は、シャフト２が回転することでグリス溜り孔５の始端５ｃから終端５ｄに移動することになるが、グリス溜り孔５の始端５ｃと他のグリス溜り孔５の終端５ｄとが回転方向に見て一部重なって見える配置になっているため、３個のグリス溜り孔５内のグリス６はシャフト２の軸方向に隙間なく供給される。

今度は、シャフト２をＡ逆方向に回転すると、グリス６はグリス溜り孔５の終端５ｄの一方の側端５ａ側（図６（ｅ））からもう一方の側端５ｂ側に移動し（図６（ｆ））、次に側端５ｂに沿って移動する（図６（ｇ））。シャフト２が回転しきったときには、グリス６はグリス溜り孔５の始端５ｃの側端５ｂ側に留まる（図６（ｈ））。このときの１個のグリス溜り孔５あたりのグリス６の供給範囲Ｃｂを、図５に斜線で示す。

このように、シャフト２をＡ方向およびＡ逆方向に回転させるたびに、グリス６がシャフト２の表面に行き渡るため、耐摩耗性に優れたヒンジ機構１を供給できる。
また、グリス溜り孔５は開放孔となっているので、ブラケット３を高硬度な材料で構成した場合であっても加工が容易で、安価なヒンジ機構１を提供できる。
さらに、グリス溜り孔５は開放孔となっており、グリス６の塗布量およびグリス溜り孔５に残存する量を目視で確認できるため、管理がしやすい。また、ヒンジ機構１の組立後でもグリス６を追加できることからメンテナンス性にも優れる。

ヒンジ機構１は３６０度回転自在であるが、図４に一例として示したようなノートＰＣ等の装置では、ヒンジ機構１の一部の角度（使用角度θ）のみ使用する。例えば、図３のようにシャフト２とブラケット３の相対的な使用角度θが１２０度で、シャフト２の軸径φＤが１０ｍｍの場合、シャフト２はブラケット３に対して、シャフト２の外周接線長さで１０ｍｍ×π×１２０／３６０度しか移動しない。そこで、グリス溜り孔５のＡ方向の長さＬ１を、１０π×１／３以下に設定する。即ち、Ｌ１≦φＤπθ／３６０である。
そのことにより、グリス溜り孔５にあるグリス６は、シャフト２の回転によりグリス溜り孔５内の始端５ｃから終端５ｄまで確実に移動することになり、グリス６をグリス溜り孔５内のいずれの位置に塗布してもシャフト２の回転によりグリス６が全体になじむため、塗布位置を気にすることは無く、作業効率が向上する。

以上より、実施の形態１によれば、ヒンジ機構１は、回転部材３０の回転軸となるシャフト２と、シャフト２の外周に巻き付いて弾性力によって摺動抵抗を得る円筒部４を有するブラケット３とを備え、円筒部４には、シャフト２の回転方向に対して傾斜した溝状のグリス溜り孔５が貫通している構成にした。そのため、ブラケット３が高硬度な材料であっても加工が容易である。また、グリス溜り孔５のグリス残量を目視で確認でき、後からグリスを追加できるので、グリスの管理が容易である。

また、実施の形態１によれば、グリス溜り孔５は複数個であって、隣り合った２個のグリス溜り孔５は、一方のグリス溜り孔５の始端５ｃと他方のグリス溜り孔５の終端５ｄとがシャフト２の回転方向（Ａ方向）に見たときに同一線上にあるかまたは一部重なって見える配置にした。そのため、隙間無く広い範囲に効果的に、シャフト２とブラケット３との間にグリス６が行き渡るようになり、グリス切れが生じにくく、耐久性に優れたヒンジ機構１が得られる。

また、実施の形態１によれば、シャフト２の回転方向（Ａ方向）におけるグリス溜り孔５の長さをＬ１、シャフト２の直径をφＤ、およびヒンジ機構１の使用角度をθとした場合に、Ｌ１≦φＤπθ／３６０の関係とした。そのため、ヒンジ機構１の使用角度θが少ない製品（例えば、ノートＰＣ）においても、グリス６は確実にグリス溜り孔５内を移動するため、グリス塗布位置を気にせず塗布できるようになり、作業性およびメンテナンス性に優れたヒンジ機構１が得られる。

実施の形態２．
図７は、実施の形態２に係るヒンジ機構１のブラケット３の展開図である。実施の形態２では、ブラケット３のグリス溜り孔５の形状を変更している以外、図１〜図６のヒンジ機構１と同様の構成であるため、同様の部分については同じの符号を付し説明を省略する。

上記実施の形態１では、グリス溜り孔５のＡ方向の長さＬ１を、Ｌ１≦φＤπθ／３６０としたが、本実施の形態２では、グリス溜り孔５のＡ方向の長さＬ２を、Ｌ２≧φＤπθ／３６０にする。また、実施の形態２では、シャフト２の軸方向に見たときに、グリス溜り孔５の始端５ｃと他のグリス溜り孔５の終端５ｄとが同一線上にあるような配置になっている。
なお、図示は省略するが、シャフト２の軸方向に見たときに、グリス溜り孔５の始端５ｃと他のグリス溜り孔５の終端５ｄとが一部重なって見えるような配置であってもよい。

さらに、グリス溜り孔５の一方の側端５ａ１，５ａ２側に凹部５ｆが、もう一方の側端５ｂ１，５ｂ２側に凹部５ｅが設けられている。この凹部５ｆは、側端５ａ１，５ａ２のほぼ中央に配置され、φＤπθ／３６０以下の位置（即ち、Ｌ１≦φＤπθ／３６０）に設けられている。凹部５ｅも同様に、側端５ｂ１，５ｂ２のほぼ中央に配置され、φＤπθ／３６０以下の位置（即ち、Ｌ１≦φＤπθ／３６０）に設けられている。ただし、凹部５ｆと凹部５ｅとは、Ａ方向に見たときに互いに重ならない位置に配置する。

なお、図７の例では、側端５ａ１，５ａ２側に凹部５ｆを１個設けたが、Ｌ１≦φＤπθ／３６０を満たす位置であれば複数個設けてもよい。同様に、凹部５ｅを、側端５ｂ１，５ｂ２側のＬ１≦φＤπθ／３６０を満たす位置に複数個設けてもよい。

次に、図８を用いて、ブラケット３に対しシャフト２が相対的にＡ方向およびＡ逆方向に回転したときの、グリス溜り孔５内のグリス６の状態遷移について説明する。図８（ａ）〜図８（ｄ）はＡ方向に回転したときの状態遷移図であり、図８（ｅ）〜図８（ｈ）はＡ逆方向に回転したときの状態遷移図である。

図８（ａ）に示すように、グリス溜り孔５の始端５ｃの側端５ｂ１、および凹部５ｅにあるグリス６は、シャフト２がＡ方向に回転すると矢印方向に移動する。その結果、始端５ｃのグリス６は、シャフト２の回転方向の側端５ａ１側に寄せられ、凹部５ｅのグリス６は、側端５ａ２側に移動する（図８（ｂ））。さらにシャフト２が回転すると、各々のグリス６は、グリス溜り孔５の側端５ａ１および側端５ａ２に沿って矢印方向に移動し（図８（ｃ））、シャフト２が回転しきったときには凹部５ｆおよび終端５ｄに留まる（図８（ｄ））。
２箇所のグリス６は、シャフト２がブラケット３に対し相対的にＡ方向に回転することで、グリス溜り孔５の始端５ｃから凹部５ｆ、および凹部５ｅから終端５ｄにそれぞれ移動することになる。

今度は、シャフト２をＡ逆方向に回転すると、図８（ｅ）〜図８（ｈ）に示すように、グリス溜り孔５の終端５ｄの側端５ａ２側のグリス６は、側端５ｂ２側に寄り、側端５ｂ２に沿って凹部５ｅまで移動する。また、凹部５ｆのグリス６は、側端５ｂ１側に寄り、側端５ｂ１に沿って始端５ｃまで移動する。シャフト２が回転しきったときには、グリス６は凹部５ｅおよび始端５ｃに留まる（図８（ｈ））。
２箇所のグリス６は、シャフト２が円筒部４に対し相対的にＡ逆方向に回転することで、グリス溜り孔５の終端５ｄから凹部５ｅ、および凹部５ｆから始端５ｃにそれぞれ移動することになる。

このように、シャフト２をＡ方向およびＡ逆方向に回転させるたびに、２箇所のグリス６が始端５ｃから凹部５ｆ、および凹部５ｅから終端５ｄをそれぞれ往復するので、グリス溜り孔５の長さＬ２が長くなっても確実にグリス６がグリス溜り孔５内に行き渡る。
また、グリス６が多く塗布された場合においても、凹部５ｅおよび凹部５ｆからはみ出した余分なグリス６が側端５ａおよび側端５ｂに押し出されるので、多めにグリス６を塗布できるようになり、高寿命のヒンジ機構１が得られる。

図７に示すように、ブラケット３にグリス溜り孔５を２個設け、回転方向に隣り合うグリス溜り孔５の回転方向の間隔Ｌ３を、グリス溜り孔５の回転方向の長さ（Ｌ１またはＬ２）以下とした。ヒンジ機構１が閉状態から開状態へと回転すると、一方のグリス溜り孔５は他方のグリス溜り孔５の元の位置まで移動、あるいは元の位置を越えた所まで移動する。そのため、広範囲にグリス６が行き渡るようになり、回転角度の少ないヒンジ機構１（例えば、ノートＰＣ等に用いられるヒンジ機構１）においてもグリス切れが少なく、耐摩耗性に優れたものとなる。

ここで、図９に、実施の形態２に係るヒンジ機構１のグリス溜り孔５の形状を説明する拡大図を示す。図１０は、図９の形状が奏する効果を説明するための参考例である。図９および図１０は、ヒンジ機構１を図８のＥＥ線に沿って切断した断面図である。グリス溜り孔５の内壁面のうち、シャフト２側の縁部全周を面取りしてＣ面１０を設けてある。そのため、シャフト２とＣ面１０との間には隙間ができ、多くのグリス６が保持できるようになる。

また、シャフト２がＡ逆方向に回転すると、シャフト２の回転によりグリス６はグリス溜り孔５の側端５ｂに押し付けられ、Ｃ面１０に沿って移動した後にシャフト２の方向に押し返されるため、グリス６の塊の中でＦ方向に対流が生じる。一方、図１０に示すようにグリス溜り孔５にＣ面１０が無い場合、グリス６はグリス溜り孔５の内壁面に沿ってＧ方向に移動し、グリス溜り孔５からはみ出る場合がある。このように、図１０のＣ面１０が無い場合に比べ、図９のＣ面１０がある場合は、グリス６がグリス溜り孔５からはみ出るのを避けることができ、また、対流により塗布したグリス６が撹拌されるため、濃度等が均一となり、グリス性能の劣化がしにくい。
なお、Ｃ面１０の面取りの角度および範囲等は、図９の例に限定されるものではない。

以上より、実施の形態２によれば、グリス溜り孔５は複数個であって、隣り合ったグリス溜り孔５は、一方のグリス溜り孔５の始端５ｃと他方のグリス溜り孔５の終端５ｄとがシャフト２の軸方向に見たときに同一線上にあるかまたは一部重なって見える配置にした。そのため、ヒンジ機構１の使用角度θ（図３および図４に示す）が少ない製品（例えば、ノートＰＣ）においても、隙間無く広い範囲に効果的に、シャフト２とブラケット３との間にグリス６が行き渡るようになり、グリス切れが生じにくく、耐久性に優れたヒンジ機構１が得られる。

また、実施の形態２によれば、グリス溜り孔５の始端５ｃから終端５ｄまでの間であってシャフト２の正逆の回転方向（Ａ方向およびＡ逆方向）のそれぞれの側端５ａ，５ｂに、グリス６が溜まる凹部５ｅ，５ｆを設けた。そのため、グリス６が一時的に溜まる場所を始端５ｃと、終端５ｄと、凹部５ｅと、凹部５ｆとに分散することができるようになり、ヒンジ機構１の回転時にいずれかの場所に溜まったグリス６がはみ出てしまうことを防止でき、充分なグリス量が確保できるようになる。

また、実施の形態２によれば、シャフト２の回転方向（Ａ方向）におけるグリス溜り孔５の長さをＬ２、シャフト２の回転方向（Ａ方向）におけるグリス溜り孔５の始端５ｃまたは終端５ｄから凹部５ｅ，５ｆまでの長さをＬ１、シャフト２の直径をφＤ、およびヒンジ機構１の使用角度をθとした場合に、Ｌ２≧φＤπθ／３６０、およびＬ１≦φＤπθ／３６０の関係とした。そのため、ヒンジ機構１の使用角度θ（図３および図４に示す）が少ない製品（例えば、ノートＰＣ）においても、グリス溜り孔５の全域をグリス６が移動するようになり、グリス溜り孔５が当接しているシャフト２の表面に確実にグリス６が行き渡るようになる。

また、実施の形態２によれば、グリス溜り孔５の内壁面のシャフト２側の縁部全周を面取りしてＣ面１０を設けた。そのため、シャフト２とブラケット３との間に隙間ができ、多くのグリス６を保持できる。また、シャフト２とブラケット３とが相対的に回転移動したときに、グリス６がグリス溜り孔５からはみ出しにくくなる。

なお、上記実施の形態１のグリス溜り孔５にＣ面１０を設けてもよい。
また、上記実施の形態１ではグリス溜り孔５を３個、上記実施の形態２ではグリス溜り孔５を２個設けたが、これに限定されるものではなく、１個以上の任意の個数設ければよい。

また、上記実施の形態１，２では、円筒部４をねじ２０で締めこむことで摺動抵抗を得る構成にしたが、あらかじめ円筒部４をカーリング加工で成形し、カーリング加工した円筒部４にシャフト２を圧入することで摺動抵抗を得る構成にしてもよい。

また、上記実施の形態１，２では、シャフト２を固定部材３１に、ブラケット３を回転部材３０にそれぞれ固定したが、反対にシャフト２を回転部材３０に、ブラケット３の固定部材３１にそれぞれ固定してもよい。

なお、本発明はその発明の範囲内において、各実施の形態の自由な組み合わせ、各実施の形態の任意の構成要素の変形、または各実施の形態の任意の構成要素の省略が可能である。

１ ヒンジ機構、２ シャフト、３ ブラケット、４ 円筒部、５ グリス溜り孔、５ａ，５ａ１，５ａ２，５ｂ，５ｂ１，５ｂ２ 側端、５ｃ 始端、５ｄ 終端、５ｆ，５ｅ 凹部、６ グリス、７ 平板部、８ ねじ孔、１０ Ｃ面、２０ ねじ、３０ 回転部材、３１ 固定部材。

Claims (7)

1. 回転部材と固定部材とを回転自在に連結するヒンジ機構において、
   前記回転部材の回転軸となるシャフトと、
   前記シャフトの外周に巻き付いて弾性力によって摺動抵抗を得る円筒部を有するブラケットとを備え、
   前記円筒部には、前記シャフトの回転方向に対して傾斜した溝状のグリス溜り孔が貫通していることを特徴とするヒンジ機構。
2. 前記グリス溜り孔は複数個であって、隣り合った２個のグリス溜り孔は、一方のグリス溜り孔の溝始端と他方のグリス溜り孔の溝終端とが前記シャフトの回転方向に見たときに同一線上にあるかまたは一部重なって見える配置であることを特徴とする請求項１記載のヒンジ機構。
3. 前記グリス溜り孔は複数個であって、隣り合った２個のグリス溜り孔は、一方のグリス溜り孔の溝始端と他方のグリス溜り孔の溝終端とが前記シャフトの軸方向に見たときに同一線上にあるかまたは一部重なって見える配置であることを特徴とする請求項１または請求項２記載のヒンジ機構。
4. 前記シャフトの回転方向における前記グリス溜り孔の長さをＬ１、前記シャフトの直径をφＤ、および前記ヒンジ機構の使用角度をθとした場合に、Ｌ１≦φＤπθ／３６０の関係であることを特徴とする請求項１から請求項３のうちのいずれか１項記載のヒンジ機構。
5. 前記グリス溜り孔の溝始端から溝終端までの間であって前記シャフトの正逆の回転方向のそれぞれの側に、グリスが溜まる凹部が形成されていることを特徴とする請求項１から請求項４のうちのいずれか１項記載のヒンジ機構。
6. 前記シャフトの回転方向における前記グリス溜り孔の長さをＬ２、前記シャフトの回転方向における前記グリス溜り孔の溝始端または溝終端から前記凹部までの長さをＬ１、前記シャフトの直径をφＤ、および前記ヒンジ機構の使用角度をθとした場合に、Ｌ２≧φＤπθ／３６０、およびＬ１≦φＤπθ／３６０の関係であることを特徴とする請求項５記載のヒンジ機構。
7. 前記グリス溜り孔の内壁面の前記シャフト側の縁部全周が面取りされていることを特徴とする請求項１から請求項６のうちのいずれか１項記載のヒンジ機構。

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