JP2018080836A

JP2018080836A - ヒンジ

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Publication number: JP2018080836A
Application number: JP2017244552A
Authority: JP
Inventors: 渡辺　健; Takeshi Watanabe; 健渡辺
Original assignee: Simotec Co Ltd
Current assignee: Simotec Co Ltd
Priority date: 2017-12-20
Filing date: 2017-12-20
Publication date: 2018-05-24
Anticipated expiration: 2034-03-26
Also published as: JP6615171B2

Abstract

【課題】ダンパによる緩衝効果を有効に利用すると同時に、構成を簡素化してコストを抑制し、形状の自由度を増加させることのできるヒンジを提供する。【解決手段】第一連結対象物に第二連結対象物を回動可能に連結するヒンジ１０は、ケース２０、ウイング部４０、スライダ３１、巻きバネ３３、ダンパ３４を備え、ケース２０に対するウイング部４０の回動角度が所定角度よりも小さい状態において、ウイング部４０のスライダカム４１が当接することによってダンパ３４のピストンロッド３４ａを押し下げる外力が作用してダンパ３４の反力を発生させる。【選択図】図５

Description

本発明は、二つの連結対象物を回動可能に連結するヒンジに関する。

従来、二つの連結対象物を回動可能に連結するためのヒンジが用いられている。このようなヒンジにおいては、第一連結対象物に対して第二連結対象物を閉じる方向に回動させた際に、ダンパによる緩衝効果を有効に利用するための技術が知られている。例えば、スライド部材にアーム孔を開口するとともにアーム部材を回動可能に連結し、このアーム部材をカムに当接可能とするとともにアーム孔を通じてダンパの他端部に当接可能とする構成などである（例えば、特許文献１及び特許文献２を参照）。

特開２０１１−２４７９５４号公報特開２０１４−２９１８１号公報

しかし、前記特許文献に記載の如く、アーム部材をスライド部材に回動可能に配設し、このアーム部材をダンパに当接させる構成とした場合、アーム部材を回動可能とするための構成として回動軸等が必要となる。つまり、ヒンジ全体の構成が複雑となり、コスト増の原因となっていた。また、アーム部材を回動させるために必要な構成のスペースを確保する必要があるため、ヒンジの形状が制限されていた。

本発明は以上の如き状況に鑑みてなされたものであり、本発明が解決しようとする課題は、ダンパによる緩衝効果を有効に利用すると同時に、構成を簡素化してコストを抑制し、形状の自由度を増加させることのできるヒンジを提供すること、である。

以下では、上記課題を解決するための手段を説明する。

即ち、請求項１においては、第一連結対象物に第二連結対象物を回動可能に連結するヒンジであって、収容室を備え、前記第一連結対象物に固定される本体部と、前記本体部の一端部に回動可能に連結されるとともに前記本体部の側にカム部が形成され、前記第二連結対象物に固定されるウイング部と、前記収容室に収容され、前記ウイング部に対して近接離間する方向に移動可能であって、前記ウイング部に対向する面において前記カム部に対向する部分にはカム受け部が形成されるスライド部材と、前記収容室に収容され、前記スライド部材を前記ウイング部に接近する方向に付勢し、前記カム受け部を前記カム部に当接させることにより前記ウイング部を本体部に対して開く方向に回動させる巻きバネと、前記収容室に収容され、ピストンロッドを備え、前記ピストンロッドを押し下げる外力が作用したときに反力を発生させるダンパと、を備え、前記本体部に対する前記ウイング部の回動角度が所定角度よりも小さい状態において、前記カム部が当接することによって前記ピストンロッドを押し下げる外力が作用して前記ダンパの反力を発生させるものである。

請求項２においては、記本体部に対する前記ウイング部の回動角度が所定角度よりも小さい状態において、前記カム受け部材よりも前記本体部と前記ウイング部との回動軸に近い側で前記カム部が当接して前記ピストンロッドを押し下げることによって、前記ウイング部に対して離間する方向への前記スライダの移動量よりも前記ピストンロッドの収縮量を大きくするものである。

請求項３においては、前記ダンパにおける前記ピストンロッドを押し下げる外力が作用するときに前記カム部が当接する部分は、前記ピストンロッドの移動方向に対して傾斜した面で構成されるものである。

本発明は、ヒンジにおいてダンパによる緩衝効果を有効に利用すると同時に、その構成を簡素化してコストを抑制し、ヒンジ形状の自由度を増加させることができる、という効果を奏する。

本実施形態に係るヒンジを具備する複合機を示す左側面図。同じくヒンジを示す斜視図。同じくヒンジを示す左側面図。同じくヒンジを示す正面図。同じく閉塞状態のヒンジを示す左側面断面図。同じく開放状態のヒンジを示す左側面断面図。同じく閉塞状態間際のヒンジを示す左側面断面図。

以下では、図１から図５を用いて、本発明の一実施形態に係るヒンジ１０、及び、ヒンジ１０が配設される複合機１について説明する。なお、本発明に係るヒンジは複合機にのみ適用されるものではなく、他のあらゆる連結対象物を連結することが可能である。

図１に示す如く、複合機１は事務機器の実施の一形態であり、本体２、原稿圧着板３、及びヒンジ１０を具備する。ヒンジ１０は本実施形態における二つの連結対象物である複合機１の本体２に原稿圧着板３を回動可能に連結する。

本体２は本発明に係る第一連結対象物の実施の一形態である。
本体２は原稿読み取り装置、制御装置、印刷装置、表示装置および入力装置を具備する。
原稿読み取り装置は本体２の上面に配置される。原稿読み取り装置は本体２の上面に載置された原稿を読み取る（原稿の画像情報を生成する）。
制御装置は複合機１の各部の動作、より詳細には原稿読み取り装置、印刷装置およびＡＤＦの動作を制御する。
また、制御装置は原稿読み取り装置が生成した画像情報および本体２に接続された回線（インターネット回線等）を通じて取得した画像情報を記憶することが可能である。
印刷装置は原稿読み取り装置の下方に配置される。印刷装置は、制御装置が記憶した画像情報に基づいて紙に画像を印刷する。
表示装置は例えば液晶パネルからなり、複合機１の動作状況等に係る情報を表示する。
入力装置は例えばボタン、スイッチ等からなり、作業者が複合機１に対する指示等を入力する際に操作するものである。表示装置および入力装置は本体２の上面前端部に配置される。

原稿圧着板３は本発明に係る第二連結対象物の実施の一形態である。
原稿圧着板３は原稿読み取り装置の上に載置された原稿を当該原稿読み取り装置に向かって押さえつける（圧着する）ことにより、当該原稿読み取り装置が原稿を読み取る際に原稿が動く（原稿読み取り装置との相対的な位置が変化する）ことを防止する。
原稿圧着板３は読取前原稿収容トレイ、ＡＤＦ（ＡｕｔｏＤｏｃｕｍｅｎｔＦｅｅｄｅｒ）および読取後原稿収容トレイを具備する。
ＡＤＦは読取前原稿収容トレイに積層状態で収容された複数枚の原稿を一枚ずつ順に取り出して原稿読み取り装置の上の所定の読取位置に載置し、当該原稿読み取り装置による原稿の読み取りが終了した後、当該原稿読み取り装置に載置された原稿を読取後原稿収容トレイに搬送する。

本実施形態における「原稿圧着板３の（本体２に対する）閉塞状態（閉じている状態）」は、図１に示す如く原稿圧着板３が本体２の上側近傍に位置する状態を指す。
また、「原稿圧着板３の（本体２に対する）開放状態（開いている状態）」は、原稿圧着板３が本体２に対して回動することにより、原稿圧着板３の下面および本体２の上面が離間した状態を指す。

加えて、ヒンジ１０の閉塞状態、開放状態についても、原稿圧着板３の閉塞状態及び開放状態に対応した状態を指すものである。即ち、ヒンジ１０の閉塞状態とは、図３から図５に示す如くウイング部４０がケース２０から前方に向かって延出され、ウイング部４０とケース２０とが近接した状態を指す。また、ヒンジ１０の開放状態とは、図６に示す如くウイング部４０がケース２０から上方に向かって延出され、ウイング部４０とケース２０とが離間した状態を指す。

以下の説明では、図１に示す如く原稿圧着板３が本体２と当接しているときの原稿圧着板３の本体２に対する回動角度θを「０度」とし、原稿圧着板３が開く方向に回動するときに回動角度θが増加する（回動角度θの値が正になる）ものとして、原稿圧着板３及びヒンジ１０の回動角度θを定義する。

以下では便宜上、ヒンジ１０が複合機１に取り付けられ、かつ、原稿圧着板３が本体２に対して閉じているとき（本体２に対する原稿圧着板３の回動角度θ＝０度のとき）の複合機１の上下方向、前後方向および左右方向を基準とし、原稿圧着板３が本体２に対して閉じているときの複合機１の上下方向、前後方向および左右方向がそれぞれヒンジ１０の上下方向、前後方向および左右方向に対応するものとして、ヒンジ１０を構成する各部材を説明する。

図２から図５に示す如く、ヒンジ１０はケース２０、スライダ３１、巻きバネ３３、ダンパ３４、摺動部材３５、ウイング部４０、回動ピン５０等を具備する。

ケース２０は本発明に係る本体部の実施の一形態であり、その下部が中空の円筒状に形成されて本体２に固定される。
本実施形態のケース２０は樹脂材料を一体成形することにより製造される。
ウイング部４０は原稿圧着板３に固定されるとともに、回動ピン５０を介してケース２０の上端部に回動可能に連結される。これにより、ヒンジ１０は複合機１の本体２に対して原稿圧着板３を回動可能に連結するのである。また、ウイング部４０には原稿圧着板３から、その重力により生じる重量トルクを原稿圧着板３が閉じる方向（下方）に付与される。

図２から図５に示す如く、ケース２０は下部が円筒状に形成された部材であり、その内部には、側壁及び底部で囲まれる円柱形状の空間が形成される。即ち、ケース２０は上端部が開口するとともに下端部に底面を有するスライダ収容室２１が形成されている。

ケース２０の上端面には、左右両端部から上方に延出する支持板２３・２３が立設されており、支持板２３・２３の上側部には左右方向に連通する連通孔２３ａが開口されている。そして、支持板２３の連通孔２３ａ及びウイング部４０の後端部に、左側方から回動ピン５０が挿通される。これにより、ウイング部４０はケース２０に対して回動可能に連結されるのである。

支持板２３・２３には、回動ピン５０の後方に規制ピン２４が挿通されている。規制ピン２４は、図６に示す如くウイング部４０の回動角度を最大約６０度に規制する。規制ピン２４を配設する位置を変更することにより、ウイング部４０の最大回動角度を変更することができる。また、回動ピン５０が抜けるなどによりウイング部４０がケース２０から離脱した場合でも、スライダ３１がケース２０から飛び出ることを防止している。

ウイング部４０はその一端部（図３及び図５における後端部）が回動ピン５０によりケース２０の上端部に回動可能に連結された部材である。原稿圧着板３が閉じている状態にあるときのウイング部４０におけるケース２０側の面（図３及び図５における下面）には、スライダ収容室２１に対応するカム部であるスライダカム４１が、外側に突出した曲面形状に形成されている。

本実施形態のウイング部４０は樹脂材料を一体成形することにより製造される。なお、ウイング部４０の表面を板金で補強すること等により、強度をより高めた構成とすることもできる。また、ウイング部４０の表面を板金で補強した場合は、板金に導通性を持たせる構成とすることも可能である。

図５に示す如く、スライダ収容室２１には、スライド部材であるスライダ３１、付勢部材である巻きバネ３３、流体ダンパであるダンパ３４、及び、摺動部材３５が収容されている。図５から図７に示す如く、スライダ３１はウイング部４０に近接離間する方向である上下方向に移動可能に構成される。具体的には、スライダ３１の外周形状は平面視においてスライダ収容室２１の内周形状と略同形状である円筒状に形成されることにより、スライダ収容室２１の内壁面に当接しつつ、その内部を上下に摺動可能とされるのである。

スライダ３１の上面には、ウイング部４０のスライダカム４１と対向する部分にカム受け部が形成される。本実施形態においては、円筒状の金属部材であるカム受け部材３１ａがカム受け部として軸心方向を左右に向けて配設されている。カム受け部とスライダとは一体的に形成することも可能である。また、スライダ３１の下面には、巻きバネ３３の上端部を挿入可能なバネ受け穴３１ｂが形成されている。また、スライダ３１の上底部には、スライダ収容室２１の底面に対向する面である下面と、ウイング部４０のスライダカム４１に対向する面である上面とを連通する孔部３１ｃが開口されている。本実施形態において、孔部３１ｃはスライダ３１の軸心部分に開口されている。

なお、スライダ収容室２１の内周面にはスライダ３１の移動方向である上下方向に沿って図示しないスライダ溝が形成されており、スライダ３１の外周面には図示しない突起部が形成されている。そして、スライダ３１はスライダ溝に突起部を挿入した状態でスライダ収容室２１に収容されている。これにより、スライダ収容室２１の内部におけるスライダ３１の周方向への移動（軸心回りの回転）を規制している。

巻きバネ３３は、スライダ３１をウイング部４０に接近する方向である上方に付勢している。具体的には、巻きバネ３３はその上端部がスライダ３１のバネ受け穴３１ｂに挿入されるとともに下端部がスライダ収容室２１の底面に当接されている。換言すれば、巻きバネ３３はスライダ３１とスライダ収容室２１の底面との間に介挿されているのである。即ち、スライダ３１は巻きバネ３３が圧縮された際の弾性力により、上方に付勢される。これにより、図５に示す如く、巻きバネ３３はスライダ３１のカム受け部材３１ａをスライダカム４１に当接させて、ウイング部４０をケース２０に対して開く方向に回動させる（ウイング部４０に対して、回動ピン５０を中心として回動させるトルクを付与する）。換言すれば、カム受け部材３１ａがスライダカム４１と当接することにより、ウイング部４０には原稿圧着板３から受ける重量トルクに反して、原稿圧着板３を開放する方向にスライダ３１から開放トルクが付与されるのである。

ダンパ３４はその内部に非圧縮性の流体の一種であるシリコンオイルが充填された流体ダンパである。ダンパ３４はスライダ収容室２１に収容されるとともに巻きバネ３３で囲まれる位置に配置される。ダンパ３４はその上端部からピストンロッド３４ａが延出される。図５に示す如く、ダンパ３４はその一端部である下端部がスライダ収容室２１の底面に当接し、他端部である上端部が孔部３１ｃに対応する位置に配置される。即ち、ダンパ３４は、ピストンロッド３４ａが孔部３１ｃの真下に位置するように配置される。

そして、ダンパ３４は、一端部から他端部までの距離（ピストンロッド３４ａの上端部から底面までの距離）が小さくなる方向である下方に収縮させる外力が作用したときに反力を発生させるように構成されている。具体的には、ピストンロッド３４ａはダンパ３４の内部で図示しないピストンに連結されており、ピストンには連通孔が形成されている。ピストンロッド３４ａが押し下げられた場合、連通孔を通過するシリコンオイルの粘性抵抗により反力（ピストンロッド３４ａを上方に押し返す力）が発生し、当該反力によりピストンロッド３４ａが下方に移動する速度が小さくなる（ダンパ３４による緩衝効果が発生する）。

摺動部材３５は、スライダ３１の内部において、スライダ３１の移動方向と同じ上下方向に摺動可能に収容される樹脂製の部材である。摺動部材３５は、ウイング部４０の方向（上方）に突出する突出部３５ａを備える。また、摺動部材３５における突出部３５ａと反対側である下面はダンパ３４のピストンロッド３４ａと連結される。そして、突出部３５ａは図５に示す如く、スライダ３１の孔部３１ｃを介してスライダ３１の外側に延出される。さらに、ウイング部４０がケース２０に近接する回動域（図５及び図７を参照）において、突出部３５ａの先端部はスライダカム４１に当接する。本実施形態において、孔部３１ｃはカム受け部材３１ａよりも回動ピン５０に近い側に形成されているため、摺動部材３５の突出部３５ａはカム受け部材３１ａよりも回動ピン５０に近い側でスライダカム４１に当接する。

次に、図５から図７を用いて原稿圧着板３が本体２に対して閉じる方向に回動するときのヒンジ１０の挙動について説明する。

図６に示す如く、回動角度が約６０度のとき、ウイング部４０におけるスライダカム４１の後面がケース２０の後板の上端面及び規制ピン２４に当接するので、ウイング部４０はケース２０に対してこれ以上開く方向に（左側面視で反時計回りに）回動することができない。
従って、本実施形態では、ヒンジ１０が図６に示す状態のとき、原稿圧着板３は本体２に対して最も大きく開いた状態となる（原稿圧着板３は本体２に対してこれ以上開く方向に回動することができない）。

図５から図７に示す如く、本実施形態では、回動角度に関わらず（０度≦θ≦６０度のとき）、スライダ３１のカム受け部材３１ａはスライダカム４１に当接する。

本実施形態では、（Ａ）１０度＜θ≦６０度のときには「ウイング部４０に固定された原稿圧着板３の自重に起因してヒンジ１０を閉じようとする回転力（ウイング部４０をケース２０に対して右側面視で時計回りに回動させようとする回転力）」と「巻きバネ３３の付勢力に起因してヒンジ１０を開こうとする回転力（ウイング部４０をケース２０に対して右側面視で反時計回りに回動させようとする回転力）」とが概ね平衡する。
また、本実施形態では、（Ｂ）０度≦θ≦１０度のときには「ウイング部４０に固定された原稿圧着板３の自重に起因してヒンジ１０を閉じようとする回転力」が「巻きバネ３３の付勢力に起因してヒンジ１０を開こうとする回転力」よりも大きくなる。
換言すれば、スライダ３１のカム受け部材３１ａ（の曲面）の形状、及び、ウイング部４０のスライダカム４１の形状等は、上記（Ａ）および（Ｂ）の要件を満たすように定められる。
従って、１０度＜θ≦６０度のときに作業者が原稿圧着板３から手を離した場合には本体２に対する原稿圧着板３の回動角度θが保持され、θ≦１０度のときに作業者が原稿圧着板３から手を離した場合には原稿圧着板３が自重で本体２に対して閉じる方向に回動する。図６に示す如く、回動角度θ＝６０度のとき、ピストンロッド３４ａは最大長さにまで延出されているため、摺動部材３５はウイング部４０のスライダカム４１には当接しない。

図６に示す状態からさらに原稿圧着板３が本体２に対して閉じる方向に回動するとき（ウイング部４０がケース２０に対して閉じる方向に回動するとき）、スライダ３１は巻きバネ３３の付勢力に抗して下方に移動する（押し下げられる）。

図７に示す如く、原稿圧着板３が本体２に対して閉じる方向に回動する（ウイング部４０がケース２０に対して閉じる方向に回動する）ことにより回動角度θが１０度付近になったとき、スライダカム４１は摺動部材３５の突出部３５ａに当接する。

図７に示す状態からさらに原稿圧着板３が本体２に対して閉じる方向に回動するとき（ウイング部４０がケース２０に対して閉じる方向に回動するとき）、スライダ３１は巻きバネ３３の付勢力に抗して下方に移動する（押し下げられる）。この際、回動角度が０度（図７中においてカム受け部材３１ａを二点鎖線で示した状態）になるまでのスライダ３１の移動量は図７中に示す幅Ｄ１となる。
また、図７に示す状態からさらに原稿圧着板３が本体２に対して閉じる方向に回動するとき、摺動部材３５が下方に移動するため、ダンパ３４のピストンロッド３４ａを下方に押す（ダンパ３４の他端部をダンパ３４の一端部に向かって押す）。その結果、ダンパ３４は収縮し、原稿圧着板３が本体２に対して閉じる方向に回動する速度が小さくなる（ダンパ３４による緩衝効果が発生する）。この際、回動角度が０度（図７中において摺動部材３５を二点鎖線で示した状態）になるまでの摺動部材３５の移動量（ダンパ３４の圧縮長さ）は図７中に示す幅Ｄ２となる。

図５に示す如く、原稿圧着板３が本体２に対して閉じる方向に回動する（ウイング部４０がケース２０に対して閉じる方向に回動する）ことにより回動角度θが０度になったとき、原稿圧着板３の下面が本体２の上面に当接する。
従って、原稿圧着板３はそれ以上本体２に対して閉じる方向に回動することができない。

本実施形態に係るヒンジ１０によれば上記の如く構成することにより、回動角度θが約１０度以下で原稿圧着板３が本体２に対して閉じる方向に回動するときのダンパ３４の収縮量Ｄ２をスライダ３１の移動量Ｄ１よりも大きくすることが可能となる。詳細には、摺動部材３５の突出部３５ａはカム受け部材３１ａよりも回動ピン５０に近い側でスライダカム４１に当接するため、スライダカム４１によるカム受け部材３１ａの押し下げ量が小さくなる回動域（θ≦１０度）においても、スライダカム４１は摺動部材３５を充分に押し下げることができるのである。これにより、ダンパ３４による緩衝効果を（スライダ自身がダンパに当接することによりダンパを収縮させる構成よりも）有効に利用できる。

また、本実施形態に係るヒンジ１０によれば、摺動部材３５を直接的にダンパ３４のピストンロッド３４ａに連結する構成としている。このため、アーム部材をスライド部材に回動可能に配設する構成と比較した場合、アーム部材を回動可能とするための回動軸等が不要となる。つまり、ヒンジ１０の全体構成を簡素化することができるため、コストを抑制することができる。また、摺動部材３５を配設するために必要なスペースは、アーム部材を回動可能に配設するためのスペースと比較して小さいため、ヒンジ１０の形状の自由度を増加するとともに、ヒンジ１０をコンパクト化することができる。

具体的には、アーム部材を回動可能に配設するためには、ケース及びスライダの断面形状（スライダの移動方向と直交する平面における断面形状）を矩形としてスペースを確保する必要があった。一方、本実施形態に係るヒンジ１０によれば、アーム部材の回動軸等を不要とするため、ケース２０の如く円筒形状とすることができるのである。

なお、ダンパ３４及びピストンロッド３４ａに加わる曲げモーメントを低減させるという観点から、本実施形態に係るヒンジ１０の如く、孔部３１ｃはスライダ３１の軸心部分に開口することが好ましい。これにより、摺動部材３５及びピストンロッド３４ａを介して、ダンパ３４に対して軸方向の力が加えられることになるため、ダンパ３４及びピストンロッド３４ａに加わる曲げモーメントを低減させることができる。

１０ヒンジ
２０ケース（本体部）
３１スライダ（スライド部材）
３１ａカム受け部材（カム受け部）
３４ダンパ
３５摺動部材
４０ウイング部
４１スライダカム（カム部）
５０回動ピン

Claims

第一連結対象物に第二連結対象物を回動可能に連結するヒンジであって、
収容室を備え、前記第一連結対象物に固定される本体部と、
前記本体部の一端部に回動可能に連結されるとともに前記本体部の側にカム部が形成され、前記第二連結対象物に固定されるウイング部と、
前記収容室に収容され、前記ウイング部に対して近接離間する方向に移動可能であって、前記ウイング部に対向する面において前記カム部に対向する部分にはカム受け部が形成されるスライド部材と、
前記収容室に収容され、前記スライド部材を前記ウイング部に接近する方向に付勢し、前記カム受け部を前記カム部に当接させることにより前記ウイング部を本体部に対して開く方向に回動させる巻きバネと、
前記収容室に収容され、ピストンロッドを備え、前記ピストンロッドを押し下げる外力が作用したときに反力を発生させるダンパと、を備え、
前記本体部に対する前記ウイング部の回動角度が所定角度よりも小さい状態において、前記カム部が当接することによって前記ピストンロッドを押し下げる外力が作用して前記ダンパの反力を発生させる、ヒンジ。
記本体部に対する前記ウイング部の回動角度が所定角度よりも小さい状態において、前記カム受け部材よりも前記本体部と前記ウイング部との回動軸に近い側で前記カム部が当接して前記ピストンロッドを押し下げることによって、
前記ウイング部に対して離間する方向への前記スライダの移動量よりも前記ピストンロッドの収縮量を大きくする、請求項１に記載のヒンジ。
前記ダンパにおける前記ピストンロッドを押し下げる外力が作用するときに前記カム部が当接する部分は、前記ピストンロッドの移動方向に対して傾斜した面で構成される、請求項１または請求項２に記載のヒンジ。