JP3004726B2 - ヒンジアセンブリー - Google Patents
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- G06F1/1616—Constructional details or arrangements for portable computers with several enclosures having relative motions, each enclosure supporting at least one I/O or computing function with folding flat displays, e.g. laptop computers or notebooks having a clamshell configuration, with body parts pivoting to an open position around an axis parallel to the plane they define in closed position
-
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Description
な状態で連結するためのヒンジアセンブリーに関し、詳
しくは、摩擦要素を具備し、この摩擦要素が第1の部材
の、第2の部材に関する角度位置を制御してなるヒンジ
アセンブリーに関する。
して第2の部材に回転自在に連結し、次いでこの第1の
部材の角度位置を制御することがしばしば必要となる。
そうしたヒンジを共通に使用しているのがラップトップ
型、ノート型、パームトップ型の各コンピューターであ
り、ユーザーは、前記各コンピュターの液晶ディスプレ
イをヒンジを介し位置決めすることが出来る。例えばノ
ート型コンピューターの場合ではヒンジのハウジングは
通常はコンピューターの本体部分に構造的に固定されて
おり、ヒンジのシャフトがコンピューターのスクリーン
と連結されている。スクリーンを回転させるとヒンジの
摩擦要素とシャフトとの間にトルクが発生し、スクリー
ンは任意の角度位置に保持される。
センブリーが全体を番号10で示されている。このヒンジ
アセンブリー10は図示しない第1の部材をやはり図示し
ない第2の部材に回転自在に連結するためのものであ
る。第1及び第2の各部材には、先に言及したノート型
コンピューターに於ける本体部分及びスクリーンが夫々
含まれるが、第1及び第2の各部材は、一方の角度位置
を他方に関して制御しようとするところの任意の部材で
あって良い。
素12を有する。摩擦要素12はその断面が全体的にクエス
チョンマーク形状を呈する。即ち、摩擦要素12はバレル
状の或はナックル状の丸型部分12aと、この丸型部分12a
から伸延して第1の部材に結合する脚部或はリーフ12b
とを有する。摩擦要素のこの丸型部分12aは、全体的に
円筒形状の内腔16を画定する内面14を有する。
に円筒形状を有し且つ外面20を有する旋回支軸棒、即ち
ピントル18をも有している。ピントル18は内腔16の内部
で、その外面20が摩擦要素12の内面14の一部分と摩擦係
合し、摩擦要素12とピントル18との間にトルクが発生す
る状態で位置決めされる。このトルクにより摩擦要素12
はピントル18に関する無限に変化する角度位置で保持さ
れ得る。
命が比較的短いと言う点が特徴的である。ヒンジアセン
ブリー10には以下に説明するような設計上の著しい制約
がある。つまり、ピントル18は摩擦要素12の内面14と外
面20に沿った扇状の3つの小部分に沿って接触するのみ
であることから、摩擦要素12とピントル18との間に伝達
される力の全ては強く集中する(力のベクトル22で示す
ように)。それにより、前記扇状の3つの小部分に沿っ
た接触部分に大きな圧力が発生してヒンジアセンブリー
が疲労し、摩擦要素12とピントル18との間のトルクが比
較的短時間で失われてしまう。つまり、摩擦要素12の、
ピントル18に関する角度位置制御のための能力が、相対
的な角度位置をもはや制御し得ない程にまで急速に失わ
れるのである。
が強く集中するのは、ピントル18の外径が摩擦要素12の
内腔16の内径よりも大きいか或は等しいために摩擦要素
12とピントル18とが締まり嵌めすることによるものであ
る。ピントル18を内腔16に挿入すると、摩擦要素12は一
様にではなく曲折してピントル18を受容する。その結
果、摩擦要素12の内面14とピントル18の外面20との間に
間隙24が生じる。のみならず、摩擦要素12の頂部を横断
して極めて集中した力がピントル18に加えられ、ピント
ル18の各側の、摩擦要素12の下方縁部に沿った部分には
それよりも若干小さい力が加えられる。これらの力の方
向と位置とは図2で力のベクトル22a、22bで示される。
力のベクトル22a、22bの長さは、摩擦要素12とピントル
18との間に実際に加わる力の大きさに従って示される。
擦要素12とピントル18との間に、運転中に潤滑材を維持
するためのいかなる手段をも含まない。一般的には潤滑
材は摩擦要素12の内面14とピントル18の外面20との間か
らヒンジアセンブリー10の、時計方向及び反時計方向で
の規則的な反復運動により徐々に押し出されるのであ
る。摩擦要素12とピントル18との間から大量の潤滑材が
押し出されると、ヒンジアセンブリー10の寿命は短縮さ
れ、ノイズも発生する。
の多くの欠点を、ピントルの外面と摩擦要素の内面との
間に一様な力を発生させピントルとの間の局部的圧力を
小さくする摩擦要素を提供することにより解決する。本
発明に従う摩擦要素はヒンジアセンブリーの使用寿命を
延長するのみならず、トルク伝達の有効性を高める。ま
た本発明に従うヒンジアセンブリーは従来のそれよりも
小型であり、更に、ピントル18と摩擦要素12との間に潤
滑材を維持するための領域を有し、それによってヒンジ
アセンブリーの使用寿命は一層延長される。これらの改
良は、本発明の使用寿命を従来のヒンジアセンブリーと
比較して一層伸ばすことにも貢献する。
ヒンジアセンブリーであって、 第1の部材に固定され、内面を具備する摩擦要素にし
て、全体的に円筒形状の内腔を画定し、該内腔が第1の
直径と長手方向軸線とを有し、該摩擦要素が、前記長手
方向軸線と直交する方向での強度を実質的に一様化する
ための、単位垂直応力“S"が一定であり、断面係数“I/
c"が曲げモーメント“M"に従い変化するように摩擦要素
の断面積を変化させる幾何学的形状を有している摩擦要
素と、 第2の部材に固定する全体的に円筒形状のピントルに
して、第2の直径を画定してなる外面を有し、前記第2
の直径が、ピントルを前記摩擦要素の内腔に嵌め合わせ
る以前においては前記第1の直径よりも大きいか或は等
しくそれにより、前記摩擦要素の内腔内に締まり嵌めし
てなるピントルとを含み、 前記ピントルの外面が前記摩擦要素の内面と相対して
摩擦係合し、前記摩擦要素の前記幾何学的形状が、前記
摩擦要素をして一般に半径方向での実質的に一様な圧力
を前記ピントルに加えせしめ、該実質的に一様な圧力が
前記ピントルの、前記摩擦要素に関してのトルク伝達と
角度位置制御とを提供してなるヒンジアセンブリーが提
供される。
ヒンジアセンブリーであって、 前記第1の部材に固定する摩擦要素にして、第1の内
腔を確定する内面を具備するクランプ部材と、第1の内
腔の内部に、該第1の内腔の内部と合致する状態で位置
決めされ且つ固定された支承部材とを含み、該支承部材
が外面及び内面を具備し、該外面及び内面が、第1の直
径を有する全体的に円筒形状の第2の内腔を画定し、前
記クランプ部材が、該クランプ部材の長手方向軸線と直
交する方向での強度を実質的に一様化するための、単位
垂直応力“S"が一定であり、断面係数“I/c"が曲げモー
メント“M"に従い変化するようにクランプ部材の断面積
を変化させる幾何学的形状を有している摩擦要素と、 第2の部材に固定する全体的に円筒形状のピントルに
して、第2の直径を画定する外面を有し、該第2の直径
が、ピントルを前記支承部材の第2の内腔に嵌め合わせ
る以前においては前記第2の内腔の第1の直径よりも大
きく或は等しくそれにより、前記ピントルが前記支承部
材の第2の内腔の内部に締まり嵌め状態で位置決めされ
てなるピントルとを含み、 前記ピントルの前記外面が前記支承部材の内面と相対
して摩擦係合し、前記支承部材が前記ピントルに一般に
半径方向での実質的に一様な圧力を均等に加え、前記実
質的に一様な圧力が前記摩擦要素に関しての前記ピント
ルのトルク伝達と角度位置制御とを提供してなるヒンジ
アセンブリーが提供される。
ヒンジアセンブリーであって、 前記第1の部材に固定するハウジングにして、内面を
有し、該内面が第1の直径の、全体的に円筒形状の内腔
を画定してなるハウジングと、 第2の部材に固定する摩擦要素にして、全体的に円筒
形状の外面を有し、該外面が、該摩擦要素を前記ハウジ
ングに嵌め合わせる以前においては前記第1の直径より
も大きい或は等しい第2の直径を画定し、前記摩擦要素
が前記内腔内部に締まり嵌めしそれにより、前記摩擦要
素の外面が前記ハウジングの内面と摩擦係合してなる摩
擦要素とを含み、 該摩擦要素が、該摩擦要素の長手方向軸線と直交する
方向での強度を実質的に一様化するための、単位垂直応
力“S"が一定であり、断面係数“I/c"が曲げモーメント
“M"に従い変化するように摩擦要素の断面積を変化させ
る幾何学的形状を有しそれにより、実質的に一様な力が
前記ハウジングに関しての前記摩擦要素のトルク伝達と
角度位置制御とを提供してなるヒンジアセンブリーが提
供される。
ヒンジアセンブリーであって、 前記第1の部材に固定する摩擦要素にして、長手方向
軸線を有する全体的に円筒形状の内腔を画定してなる内
面を具備し、該内面に形成され、該摩擦要素の長手方向
軸線と直交する方向での強度を実質的に一様化するため
の、単位垂直応力“S"が一定であり、断面係数“I/c"が
曲げモーメント“M"に従い変化するように摩擦要素の断
面積を変化させる溝を有する摩擦要素と、 第2の部材に固定するための、全体的に円筒形状のピ
ントルにして、外面を有し、前記内腔内部に締まり嵌め
状態で位置決めされてなるピントルとを含み、 前記ピントルの外面が前記摩擦要素の内面と相対して
摩擦係合し、前記摩擦要素の内面が前記ピントルに一般
に半径方向での一様な圧縮力を加え、該実質的に一様な
圧縮力が前記摩擦要素に関しての前記ピントルのトルク
伝達と角度位置制御とを提供してなるヒンジアセンブリ
ーが提供される。
ヒンジアセンブリーであって、 第1の部材に固定する摩擦要素にして、内面と、該内
面よりも半径方向外側に位置決めされた外面とを有し、
前記内面が全体的に円筒形状の内腔を画定し、前記摩擦
要素が、摩擦要素の長手方向軸線と直交する方向での強
度を実質的に一様化するための、単位垂直応力“S"が一
定であり、断面係数“I/c"が曲げモーメント“M"に従い
変化するように摩擦要素の断面積を変化させる、前記内
面と外面との間を伸延する複数の孔を含んでなる摩擦要
素と、 第2の部材に固定する、全体的に円筒形状のピントル
にして、前記内腔内部に前記ピントルの外面が前記摩擦
要素の内面と相対して摩擦係合する状態で位置決めされ
てなるピントルとを含み、 前記ピントルの外面と摩擦要素の内面との間に実質的
に一様な力が創出され、該実質的に一様な力が、前記摩
擦要素に関しての前記ピントルのトルク伝達と角度位置
制御とを提供してなるヒンジアセンブリーが提供され
る。
ヒンジアセンブリーであって、 第1の部材に固定する摩擦要素にして、第1の内腔を
画定する内面を有するクランプ部材と、前記内腔内部に
該内腔と合致する状態で位置決めされ且つ固定されてな
る支承部材とを含み、該支承部材が、全体的に円筒形状
の第2の内腔を画定する内面を具備し、前記クランプ部
材が、前記内面に形成され、前記摩擦要素の長手方向軸
線と直交する方向での強度を実質的に一様化するため
の、単位垂直応力“S"が一定であり、断面係数“I/c"が
曲げモーメント“M"に従い変化するように摩擦要素の断
面積を変化させる溝を有してなる摩擦要素と、 前記第2の部材に固定する、全体的に円筒形状のピン
トルにして、前記支承部材の第2の内腔内部に、前記ピ
ントルの外面が前記摩擦要素の内面と相対して摩擦係合
してなる締まり嵌め状態で位置決めされてなるピントル
とを含みそれにより、 前記摩擦要素が前記ピントルに一般に半径方向での実
質的に一様な圧縮力を加え、該実質的に一様な圧縮力が
前記摩擦要素に関しての前記ピントルのトルク伝達と角
度位置制御とを提供してなるヒンジアセンブリーが提供
される。
ヒンジアセンブリーであって、 第1の部材に固定する摩擦要素にして、クランプ部材
を有し、該クランプ部材が、第1の内腔を画定する内面
と、前記内腔内部に前記内腔と合致する状態で位置決め
され且つ固定されてなる支承部材とを有し、該支承部材
が、全体的に円筒形状の第2の内腔を画定する内面を有
し、前記クランプ部材が、前記内面よりも半径方向外側
に位置決めされた外面と、摩擦要素の長手方向軸線と直
交する方向での強度を実質的に一様化するための、単位
垂直応力“S"が一定であり、断面係数“I/c"が曲げモー
メント“M"に従い変化するように摩擦要素の断面積を変
化させる、前記内面と外面との間を伸延する複数の孔と
を含んでなる摩擦要素と、 第2の部材に固定する全体的に円筒形状のピントルに
して、外面を有し、該外面が前記支承部材の内面と相対
して摩擦係合する状態で前記第2の内腔内部に位置決め
されてなるピントルとを含み、 前記ピントルの外面と摩擦要素の内面との間に実質的
に一様な力が創出され、該実質的に一様な力が、前記摩
擦要素に関しての前記ピントルのトルク伝達と角度位置
制御とを提供してなるヒンジアセンブリーが提供され
る。
ヒンジアセンブリーであって、 前記第1の部材に固定するハウジングにして、内面を
有し、該内面が全体的に円筒形状の内腔を画定してなる
ハウジングと、 第2の部材に固定する摩擦要素にして、全体的に円筒
形状の外面を有し、前記摩擦要素の外面が前記ハウジン
グの内面と相対して摩擦係合しての締まり嵌め状態で前
記内腔内部に位置決めされた摩擦要素と、 を含み、 該摩擦要素が、前記外面に形成され、前記摩擦要素の
長手方向軸線と直交する方向での強度を実質的に一様化
するための、単位垂直応力“S"が一定であり、断面係数
“I/c"が曲げモーメント“M"に従い変化するように該摩
擦要素の断面積を変化させる、前記外面に形成された溝
を含みそれにより、摩擦要素が、該摩擦要素の一般に半
径方向での実質的に一様な圧縮力を前記ハウジングに加
え、該実質的に一様な圧縮力が、前記摩擦要素に関して
の前記ピントルのトルク伝達と角度位置制御とを提供し
てなるヒンジアセンブリーが提供される。
側面図である。
アセンブリーの、図で右側から見た側面図である。
の、作製途中の、図で右側から見た側面図である。
アセンブリーの、図で右側から見た側面図である。
アセンブリーの、図で右側から見た側面図である。
アセンブリーの、図で右側から見た側面図である。
アセンブリーの、図で右側から見た側面図である。
アセンブリーの、図で右側から見た側面図である。
アセンブリーの、図で右側から見た側面図である。
アセンブリーの、図で右側から見た側面図である。
である。
は夫々参照方向を意味し、“内側”及び“外側”とはヒ
ンジアセンブリーと、このヒンジアセンブリーの支持部
材の幾何学的中心に向う方向及び前記幾何学的中心から
離れる方向を夫々意味する。これらの特定用語にはその
派生用語並びに類似用語も含まれるものとする。
じ参照番号は同じ要素を表しており、図3から図6には
本発明のヒンジアセンブリーの好ましい第1の具体例が
例示され、全体を番号30aで示されている。このヒンジ
アセンブリー30aは本発明に従い、第2の部材(図示せ
ず)に第1の部材(図示せず)を回転自在に連結するた
めのものである。任意の特定形式の第1の部材を第2の
部材に回転自在に連結すること、或は第1及び第2の各
部材をヒンジアセンブリーに固定する方法は当業者には
良く知られたことであって、本発明はこれらに限定され
るものではない。先に言及したように、そうした第1の
部材及び第2の部材の例にはラップトップ型、ノート型
或はパームトップ型の各コンピューターの本体及びスク
リーンが含まれる。かくして、当業者には、本発明のヒ
ンジアセンブリーを使用して、ユーザーの望む任意の2
つの部材を回転自在に連結することが可能であることを
理解されよう。
の部材に固着する摩擦要素32aを有している。この摩擦
要素32aは内面34aを含み、図4に最も良く示されるよう
に、この内面34aは、第1の直径を有し全体的に円筒形
状の内腔36aを画定している。
に一様となるような幾何学的形状とされている。強度が
一様な要素に於ては断面積が変化しても単位応力“S"は
一定であり、“I/c"は“M"に従い変化する。前記単位応
力Sは単位垂直応力として定義され、I/cは断面係数、
そしてMは曲げモーメントとして夫々定義される。任意
断面での曲げモーメントはその断面の一方側での梁に作
用する外力及びモーメントの代数和である。Eugene A.
Avallone 他の機械エンジニアのための標準ハンドブッ
ク(1987年第9版)の第5−22乃至5−36頁を参照され
たい。
クエスチョンマークの形状とされている。つまり、摩擦
要素32aはバレル状の或はナックル状の丸型部分32a′
と、この丸型部分32a′から伸延して第1の部材に結合
する脚部或はリーフ32a″とを有する。
によって強度が一様化されており、溝38aが摩擦要素32a
の断面を、単位応力“S"が一定であり“I/c"が“M"に従
い変化するものとする。図4に示すように、溝38aは摩
擦要素32aの長手方向軸線40aを中心として対称配置さ
れ、その深さと幅は変化し、摩擦要素32aの長手方向に
伸延している。
向軸線40aの各側に対称配置される。下方の溝は所定の
幅と深さとを有し、上方の溝の幅と深さとは図4に最も
良く示すように段階的に小さくされている。溝38aは、
図5に示す全体的に平坦な形状から図4に示す形状へと
折り曲げる以前に於て、その断面形状が全体的にU字形
状であるのが好ましい。
はない。例えば、溝38aは、本発明の範囲を逸脱するこ
となく、全体的に半円形、V字型、或はU字型の断面の
ものとすることが出来る。更には、摩擦要素32aを、強
度が一様である限りに於て、任意の形状のものとするこ
とも可能である。しかしながら、強度が一様である摩擦
要素となり得るその他の幾何学的形状とすることも出来
る。
4aよりも半径方向外側に一様な距離を置いて位置決めさ
れた外面42aを有している。かくして、摩擦要素32aのナ
ックル32a′の断面は全体的に環状である。
上面に形成された溝38aを有している。プレートの上面
は、このプレートを図4に示す形状に折り曲げた場合
に、摩擦要素32aの内面34aとなる。プレートは当業者に
は良く知られた標準的な加工及び金属工作用の工具を使
用して折り曲げる。
の部材に固定する全体的に円筒形状のピントル44aを有
している。このピントル44aは外面42aを有し、この外面
42aが摩擦要素32aの内面34aと相対して摩擦係合する状
態で内腔36aの内部で位置決めされそれにより、これら
外面42aと内面34aとの間には、摩擦要素32aに関しての
ピントル44aのトルク伝達及び角度位置制御を提供する
ところの実質的に一様な力が創出される。
径を画定する。この第2の直径は、ピントルを摩擦要素
に組み入れる前においては内腔36aの第1の直径よりも
大きいか或は等しくそれにより、ピントル44aは締まり
嵌め状態で内腔36aの内部に位置決めされる。強度が一
様ではない従来の摩擦要素12ではこうした締まり嵌め
は、図2で力のベクトル22で示すような強い集中力を生
じる原因となる。つまり、摩擦要素12は一様にでは無く
折れ曲がることによって大型のピントル18を収受するの
で、この摩擦要素32aとピントル18との間には間隙24が
生じてしまうのである。本発明の摩擦要素32aでは溝38a
が摩擦要素32aの強度を一様化した結果、摩擦要素32aは
ピントル44aを中心として均等且つ一様に折れ曲がるの
で、ピントル44aの外面46aと内腔36aの内面34aとの間に
間隙を生じることなく、実質的に相対して摩擦係合し
て、斯くして摩擦要素32aとピントル44aとの間の力は、
これら摩擦要素32aとピントル44aとの接触領域全体に渡
り均等に分布される。この状況は、長さが一様であり且
つヒンジアセンブリー30aの周囲に等間隔で配置された
力のベクトル48で示される。
作製し、またピントル44aを高力鋼より製造するのが好
ましい。しかしながら、本発明は任意の特定材料製の摩
擦要素32a或はピントル44aに限定されるものではない。
例えば、摩擦要素32aとピントル44aとを、本発明の精神
及び範囲から逸脱することなく、ステンレス鋼或は亜鉛
合金或はエンジニアリングプラスチックから作製するこ
とが可能である。
に位置決めされた潤滑材50を有している。この潤滑材50
はヒンジアセンブリー30aの作働中、溝38a内に維持され
それにより、このヒンジアセンブリー30aの寿命を増長
する。ヒンジアセンブリー30aに於ける潤滑材50はグリ
ースであるのが好ましいが、その他形式の潤滑材、例え
ば固形或は液状の潤滑材を溝38aに位置決めして良い。
ジアセンブリー30bが示されている。ヒンジアセンブリ
ー30bはその摩擦要素32b以外はヒンジアセンブリー30a
と全体的に同一である。摩擦要素32bは、その強度は一
様であるが、その幾何学的形状が、今後詳細を説明する
ようにヒンジアセンブリー30aの摩擦要素32aのそれとは
異なっている。
用する参照番号は、記号“b"が使用される点を除き、ヒ
ンジアセンブリー30aの各要素を識別するために使用し
た参照番号に相当する。明細書及び図面を通し、限定す
る意味では無く、簡略化及び都合上のみに於て類似の用
語を使用する。特に参照されない図面中の要素番号は前
出の類似要素に相当する。
形状において、内面34bよりも半径方向外側に位置決め
された外面42bと、摩擦要素32bのこれら内面34bと外面4
2bとの間を伸延する複数の孔52とを有している。3組の
孔52が長手方向軸線40bの各側に対称配置される。図7
に示すように、これらの孔52は全体的に平面的には平行
四辺形である。孔52は、長手方向軸線40bに沿って等間
隔に且つ摩擦要素32bの長さ全体を横断して全体的に配
置するのが好ましい。摩擦要素32bの底部に近い孔52の
断面積は、摩擦要素32bの頂部に近い孔52のそれよりも
大きい。詳しくは、孔52の断面積は摩擦要素32bの底部
から頂部に掛けて段階的に減少する。かくして、摩擦要
素32bの質量はその底部位置に於けるよりも頂部位置に
於て一段と大きくなっている。
状であり、摩擦要素32bの長手方向軸線40bを中心として
軸対称に位置決めするのが好ましいが、孔52の特定の方
向、形状そして寸法は本発明とは無関係なのであって、
摩擦要素32bが一様な強度を有する限りに於て、任意の
寸法、形状、数及び方向を有する孔52を使用することが
出来る。
体例に従うヒンジアセンブリー30cが示される。ヒンジ
アセンブリー30cはその摩擦要素32cが、強度は一様であ
るがその幾何学的形状がヒンジアセンブリー30aとは異
なることを除き、全体的にはこのヒンジアセンブリー30
aと同一である。詳しくは、摩擦要素32cはその幾何学的
形状に於いて、内面34cよりも半径方向外側の、非一様
の距離“D"を置いて位置決めされた外面42cを有し、そ
の断面は、先の具体例での摩擦要素がクエスチョンマー
ク型であったのに対しC字型である。つまり外面42cは
内面34cよりも半径方向外側に、非一様の距離“D"を置
いて位置決めされそれにより、摩擦要素32cは全体とし
てはC字型、即ち三日月形状となっている。かくして、
摩擦要素32cは一対の横方向縁部54と、これら一対の横
方向縁部54間の等距離の位置に位置決めされた中央部分
56とを画定する。内面34cと外面42cとの間の距離はこの
中央部分56位置に於ける方が横方向縁部54位置でのそれ
よりも大きくそれにより、摩擦要素32cは全体として前
記三日月形状となる。
体例に従うヒンジアセンブリー30dが例示される。ヒン
ジアセンブリー30dはその摩擦要素32dが、強度は一様で
あるがその幾何学的形状がヒンジアセンブリー30aとは
異なることを除き、全体的にはヒンジアセンブリー30a
と同一である。ヒンジアセンブリー30dでは摩擦要素32d
とピントル44dとが共通の長手方向軸線40dを有してい
る。摩擦要素32dは、この長手方向軸線40dに沿って離間
した第1の長手方向縁部58と第2の長手方向縁部60とを
有する。また摩擦要素32dは、前記長手方向軸線に沿っ
て第1の長手方向縁部58と第2の長手方向縁部60との間
の距離を変化させることによりその強度を一様化した幾
何学的形状を有する。これにより、第1の長手方向縁部
58と第2の長手方向縁部60とは図11に最も良く示される
ように全体的に弓形となっている。
体例のヒンジアセンブリー30eが例示される。ヒンジア
センブリー30eに於て摩擦要素32eはクランプ部材62eを
具備する。このクランプ部材62eは、内腔66aを画定する
内面64eと、この内腔66eの内部に内面64eに相対して位
置決めされ且つ固定された支承部材68eとを具備する。
支承部材68eは、全体的に円筒形状の内腔72eを画定する
内面70eを有する。クランプ部材62eは強度が実質的に一
様化されるような幾何学的形状を有している。ヒンジア
センブリー30eは、クランプ部材62eと摩擦要素32aとが
全体的に同一である点に於てヒンジアセンブリー30aと
概念的に類似のものである。しかしながら、ピントル44
eと支承部材68eとは好ましくは、ガラス強化ポリイミド
の如きポリマー材料製とする。
ら一対の横方向縁部74eはクランプ部材62eの間隙76eを
通して伸延し、クランプ部材62eに対する支承部材68eの
回転を固定する。支承部材68eは内腔66e内に位置決めさ
れ、ピントル44eは第2の内腔72eの内部に締まり嵌め状
態で位置決めされる。その結果、クランプ部材62eと支
承部材68eとはピントル44eを中心として均一且つ一様に
折れ曲がりそれにより、ピントル44eの外面46eと内腔72
eの内面70eとの間で実質的に相対して摩擦係合(即ちギ
ャップの無い状態で)する。これにより、摩擦要素32e
とピントル44eとの間に生ずる力はこの接触領域を通し
て均一に配分される。クランプ部材62eにより加えられ
るこの一様な力は支承部材68eを介してピントル44eに伝
達される。
体例に従うヒンジアセンブリー30fが例示される。ヒン
ジアセンブリー30fはクランプ部材62eが、ヒンジアセン
ブリー30bで使用した摩擦要素32bに従う形状とされてい
る点を除き、ヒンジアセンブリー30eと全体的に同一で
ある。
体例に従うヒンジアセンブリー30gが示される。ヒンジ
アセンブリー30gは、クランプ部材62eがヒンジアセンブ
リー30cの摩擦要素32cの形態とされている点を除き、ヒ
ンジアセンブリー30eと全体的に同一である。
具体例に従うヒンジアセンブリー30hにして、第1の図
示しない部材を第2の部材86に回転自在に連結するため
のヒンジアセンブリー30hが例示される。ヒンジアセン
ブリー30hは、第1の部材に固定するためのハウジング7
8を具備する。このハウジング78は、全体的に円筒形状
の内腔82を画定する内面80を具備する。図20及び21に示
されるように、ハウジングは全体的に平行四辺形状であ
る。しかしながら、ハウジング78は、全体的に円筒形状
の内腔82を有する限りに於て、特定の幾何学的形状に限
定されるものではない。
摩擦要素84を具備し、この摩擦要素84は全体的に円筒形
状を有しそれにより、全体的に円筒形状の外面88を提供
する。詳しくは、摩擦要素84は全体的に中空であり従っ
て、その断面形状は全体的に環状である。この摩擦要素
84は、ハウジング78の内面80と相対して摩擦係合する状
態に於て、内腔82の内部に位置決めされる。
の間に実質的に一様な力が創出されそれによって、摩擦
要素84の、ハウジング78に関してのトルク伝達及び角度
位置制御を提供するよう、その強度が実質的に一様とな
る幾何学的形状とされる。摩擦要素84の外面にはヒンジ
アセンブリー30aに於ける如き溝90が形成される。つま
り、溝90はヒンジアセンブリー30aの溝48aと類似である
ので、これ以上の説明は省略する。
1の直径を有し、また摩擦要素84の内面88が第2の直径
を有している。前記第2の直径は前記摩擦要素をハウジ
ングに組み入れる前においては第1の直径よりも大きい
か或は等しくそれによって、摩擦要素84が内腔82の内部
に締まり嵌めするのが好ましい。この締まり嵌めによっ
て、摩擦要素84は内腔82内部に位置決めされた場合に内
側に折れ曲がり或は縮む。この折れ曲がりは、摩擦要素
84の断面を通して一様であって、摩擦要素84の外面88は
ハウジング78の内面80と相対して摩擦係合する。
横方向縁部84aは半径方向内側に伸延する折れ片92を具
備する。第2の部材86は全体的に円筒形状を有し、摩擦
要素84の内径よりも小さい外径を有する。この第2の部
材86は更に、前記折れ片92を該折れ片92の形状と合致す
る状態で受容するための長孔94を具備しそれにより、こ
の第2の部材86が回転すると摩擦要素84も回転する。
30aに於ける摩擦要素32a及びピントル44aの如きと同一
の材料から構成するのが好ましい。更に、図示しない
が、潤滑材を溝90内部に配設することにより、このヒン
ジアセンブリー30hの使用寿命を延長させることが可能
である。
ピントル44aに関し廻動させる。摩擦要素32aの内面34a
がピントル44aの外面42aと実質的に相対して摩擦係合す
る。かくして、摩擦要素32aとピントル44aとの間の接触
面積が最大化されると共に、摩擦要素32aの内面34aとピ
ントル44aの外面46aとの間の圧力は比較的小さくなり、
結局、同一の軸線方向長さに対する損耗の低減とトルク
向上とが、強度が一様ではない類似の摩擦要素のそれに
対し増進される。
は、ヒンジアセンブリー30b〜hの使用に対しても等し
く適用され得るものであるので、ここでは省略する。
要素の強度が実質的に一様で無く且つ本発明の幾つかの
利益を達成しなくとも良い。例えば、一連の溝を摩擦要
素の内面に形成することによって摩擦要素の強度を一様
化すること無しに、潤滑材をそれらの溝に受容し且つ維
持することが出来る。そのようなヒンジアセンブリーの
寿命も従来のヒンジアセンブリーに於けるよりも延びる
が、その程度は、強度を一様化した摩擦要素のそれ程に
はならない。同様に、摩擦要素はその強度が一様では無
く、複数の孔を有したものであり得る。
み、ヒンジアセンブリーの各要素間には実質的に一様な
表面が創生されるヒンジアセンブリーを提供するもので
ある。以上本発明を具体例を参照して説明したが、本発
明の内で多くの変更を成し得ることを理解されたい。
Claims (32)
- 【請求項1】第1の部材を第2の部材に回転自在に連結
するためのヒンジアセンブリーであって、 第1の部材に固定され、内面を具備する摩擦要素にし
て、全体的に円筒形状の内腔を画定し、該内腔が第1の
直径と長手方向軸線とを有し、該摩擦要素が、前記長手
方向軸線と直交する方向での強度を実質的に一様化する
ための、単位垂直応力“S"が一定であり、断面係数“I/
c"が曲げモーメント“M"に従い変化するように摩擦要素
の断面積を変化させる幾何学的形状を有している摩擦要
素と、 第2の部材に固定する全体的に円筒形状のピントルにし
て、第2の直径を画定してなる外面を有し、前記第2の
直径が、ピントルを前記摩擦要素の内腔に嵌め合わせる
以前においては前記第1の直径よりも大きいか或は等し
くそれにより、前記摩擦要素の内腔内に締まり嵌めして
なるピントルとを含み、 前記ピントルの外面が前記摩擦要素の内面と相対して摩
擦係合し、前記摩擦要素の前記幾何学的形状が、前記摩
擦要素をして一般に半径方向での実質的に一様な圧力を
前記ピントルに加えせしめ、該実質的に一様な圧力が前
記ピントルの、前記摩擦要素に関してのトルク伝達と角
度位置制御とを提供してなるヒンジアセンブリー。 - 【請求項2】摩擦要素の長手方向軸線と直交する方向で
の強度を実質的に一様化するための幾何学的形状が、前
記摩擦要素の内面に形成した溝である請求の範囲1のヒ
ンジアセンブリー。 - 【請求項3】摩擦要素の内面に形成した溝が、前記摩擦
要素の長手方向軸線を中心として軸対称に位置決めされ
てなる請求の範囲2のヒンジアセンブリー。 - 【請求項4】摩擦要素の内面に形成した溝が、非一様の
深さを有してなる請求の範囲2のヒンジアセンブリー。 - 【請求項5】摩擦要素の長手方向軸線と直交する方向で
の強度を実質的に一様化するための幾何学的形状が、前
記摩擦要素の内面よりも半径方向外側に、該内面から一
様の距離を置いて位置決めされた外面を含んでいる請求
の範囲2のヒンジアセンブリー。 - 【請求項6】摩擦要素の内面に形成した溝内部に、ヒン
ジアセンブリーの使用寿命を増長させるための潤滑材が
位置決めされる請求の範囲2のヒンジアセンブリー。 - 【請求項7】摩擦要素を、該摩擦要素の長手方向軸線と
直交する方向での強度を実質的に一様化するための幾何
学的形状が、摩擦要素の内面よりも半径方向外側に位置
決めされた外面と、前記内面と摩擦要素の外面との間を
伸延する複数の孔とを含んでなる請求の範囲1のヒンジ
アセンブリー。 - 【請求項8】摩擦要素の長手方向軸線と直交する方向で
の強度を実質的に一様化するための幾何学的形状が、摩
擦要素の内面よりも半径方向外側に、該内面から非一様
の距離Dを置いて位置決めされた外面を含み、前記摩擦
要素が、全体的にC字型の断面を有してなる請求の範囲
1のヒンジアセンブリー。 - 【請求項9】摩擦要素とピントルとが共通の長手方向軸
線を有し、摩擦要素を、該摩擦要素の長手方向軸線と直
交する方向での強度を実質的に一様化するための幾何学
的形状が、摩擦要素の内面よりも半径方向外側に位置決
めされた外面と、前記共通の長手方向軸線に沿って離間
されてなる第1の縁部及び第2の縁部とを含み、該第1
の縁部及び第2の縁部とが、前記共通の長手方向軸線に
沿って非一様の距離を置いて離間されてなる請求の範囲
1のヒンジアセンブリー。 - 【請求項10】第1の部材を第2の部材に回転自在に連
結するためのヒンジアセンブリーであって、 前記第1の部材に固定する摩擦要素にして、第1の内腔
を確定する内面を具備するクランプ部材と、第1の内腔
の内部に、該第1の内腔の内部と合致する状態で位置決
めされ且つ固定された支承部材とを含み、該支承部材が
外面及び内面を具備し、該外面及び内面が、第1の直径
を有する全体的に円筒形状の第2の内腔を画定し、前記
クランプ部材が、該クランプ部材の長手方向軸線と直交
する方向での強度を実質的に一様化するための、単位垂
直応力“S"が一定であり、断面係数“I/c"が曲げモーメ
ント“M"に従い変化するようにクランプ部材の断面積を
変化させる幾何学的形状を有している摩擦要素と、 第2の部材に固定する全体的に円筒形状のピントルにし
て、第2の直径を画定する外面を有し、該第2の直径
が、ピントルを前記支承部材の第2の内腔に嵌め合わせ
る以前においては前記第2の内腔の第1の直径よりも大
きく或は等しくそれにより、前記ピントルが前記支承部
材の第2の内腔の内部に締まり嵌め状態で位置決めされ
てなるピントルとを含み、 前記ピントルの前記外面が前記支承部材の内面と相対し
て摩擦係合し、前記支承部材が前記ピントルに一般に半
径方向での実質的に一様な圧力を均等に加え、前記実質
的に一様な圧力が前記摩擦要素に関しての前記ピントル
のトルク伝達と角度位置制御とを提供してなるヒンジア
センブリー。 - 【請求項11】クランプ部材の内面が第1の直径を画定
し、支承部材の外面が第2の直径を画定し、前記支承部
材の内面が第3の直径を画定し、ピントルの外面が第4
の直径を画定し、前記第2の直径が、支承部材を前記ク
ランプ部材に嵌め合わせる以前においては前記クランプ
部材の第1の直径よりも大きく或は等しくそれにより、
前記支承部材が、クランプ部材により確定される第1の
内腔の内部に締まり嵌め状態で位置決めされ、前記第4
の直径が、ピントルを前記摩擦要素の内腔に嵌め合わせ
る以前においては前記支承部材の内面の第3の直径より
も大きく或は等しくそれにより、前記ピントルが支承部
材の第2の内腔の内部に締まり嵌め状態で位置決めされ
てなる請求の範囲10のヒンジアセンブリー。 - 【請求項12】摩擦要素の長手方向軸線と直交する方向
での強度を実質的に一様化するための幾何学的形状が、
クランプ部材の内面に於ける溝を含んでなる請求の範囲
10のヒンジアセンブリー。 - 【請求項13】クランプ部材の内面に於ける溝が前記ク
ランプ部材の長手方向軸を中心として軸対称に位置決め
されてなる請求の範囲12のヒンジアセンブリー。 - 【請求項14】クランプ部材の内面に於ける溝が、非一
様の深さと、非一様の幅と、を有し、摩擦要素の長手方
向軸線を中心として対称配置される請求の範囲12のヒン
ジアセンブリー。 - 【請求項15】クランプ部材の内面に於ける溝が、非一
様の深さを有する請求の範囲12のヒンジアセンブリー。 - 【請求項16】摩擦要素の長手方向軸線と直交する方向
での強度を実質的に一様化するための幾何学的形状が、
クランプ部材の内面よりも半径方向外側に、該内面から
一様の距離を置いて位置決めされた外面を含んでなる請
求の範囲13のヒンジアセンブリー。 - 【請求項17】摩擦要素の長手方向軸線と直交する方向
での強度を実質的に一様化するための幾何学的形状が、
クランプ部材の内面よりも半径方向外側に位置決めされ
た外面と、前記クランプ部材の内面と外面との間を伸延
する複数の孔とを含んでなる請求の範囲10のヒンジアセ
ンブリー。 - 【請求項18】摩擦要素の長手方向軸線と直交する方向
での強度を実質的に一様化するための幾何学的形状が、
クランプ部材の内面よりも半径方向外側に、該内面から
非一様の距離を置いて位置決めされた外面を含み、前記
クランプ部材が、全体的にC字型の断面を有してなる請
求の範囲10のヒンジアセンブリー。 - 【請求項19】摩擦要素とピントルとが共通の長手方向
軸線を有し、クランプ部材が該クランプ部材の幾何学的
形状に於て、前記クランプ部材の内面よりも半径方向外
側に位置決めされた外面と、前記共通の長手方向軸線に
沿って非一様の距離を置いて離間された第1の縁部及び
第2の縁部とを更に含んでなる請求の範囲10のヒンジア
センブリー。 - 【請求項20】第1の部材を第2の部材に回転自在に連
結するためのヒンジアセンブリーであって、 前記第1の部材に固定するハウジングにして、内面を有
し、該内面が第1の直径の、全体的に円筒形状の内腔を
画定してなるハウジングと、 第2の部材に固定する摩擦要素にして、全体的に円筒形
状の外面を有し、該外面が、該摩擦要素を前記ハウジン
グに嵌め合わせる以前においては前記第1の直径よりも
大きい或は等しい第2の直径を画定し、前記摩擦要素が
前記内腔内部に締まり嵌めしそれにより、前記摩擦要素
の外面が前記ハウジングの内面と摩擦係合してなる摩擦
要素とを含み、 該摩擦要素が、該摩擦要素の長手方向軸線と直交する方
向での強度を実質的に一様化するための、単位垂直応力
“S"が一定であり、断面係数“I/c"が曲げモーメント
“M"に従い変化するように摩擦要素の断面積を変化させ
る幾何学的形状を有しそれにより、実質的に一様な力が
前記ハウジングに関しての前記摩擦要素のトルク伝達と
角度位置制御とを提供してなるヒンジアセンブリー。 - 【請求項21】ハウジングの内面が第1の直径を画定
し、摩擦要素の外面が第2の直径を画定し、前記第2の
直径が、摩擦要素を前記ハウジングに嵌め合わせる以前
においては前記第1の直径よりも大きく或は等しくそれ
により、前記摩擦要素がハウジングの内腔内部に締まり
嵌め状態で位置決めされてなる請求の範囲20のヒンジア
センブリー。 - 【請求項22】摩擦要素の長手方向軸線と直交する方向
での強度を実質的に一様化するための幾何学的形状が、
摩擦要素の外面に於ける溝を含んでなる請求の範囲20の
ヒンジアセンブリー。 - 【請求項23】摩擦要素の外面に於ける溝が、ハウジン
グの長手方向軸線を中心として軸対称に位置決めされて
なる請求の範囲22のヒンジアセンブリー。 - 【請求項24】摩擦要素の外面に於ける溝が非一様の深
さを有してなる請求の範囲23のヒンジアセンブリー。 - 【請求項25】摩擦要素の外面に於ける溝内に位置決め
され、ヒンジアセンブリーの使用寿命を延長させるため
の潤滑材を有してなる請求の範囲24のヒンジアセンブリ
ー。 - 【請求項26】第1の部材を第2の部材に回転自在に連
結するためのヒンジアセンブリーであって、 前記第1の部材に固定する摩擦要素にして、長手方向軸
線を有する全体的に円筒形状の内腔を画定してなる内面
を具備し、該内面に形成され、該摩擦要素の長手方向軸
線と直交する方向での強度を実質的に一様化するため
の、単位垂直応力“S"が一定であり、断面係数“I/c"が
曲げモーメント“M"に従い変化するように摩擦要素の断
面積を変化させる溝を有する摩擦要素と、 第2の部材に固定するための、全体的に円筒形状のピン
トルにして、外面を有し、前記内腔内部に締まり嵌め状
態で位置決めされてなるピントルとを含み、 前記ピントルの外面が前記摩擦要素の内面と相対して摩
擦係合し、前記摩擦要素の内面が前記ピントルに一般に
半径方向での一様な圧縮力を加え、該実質的に一様な圧
縮力が前記摩擦要素に関しての前記ピントルのトルク伝
達と角度位置制御とを提供してなるヒンジアセンブリ
ー。 - 【請求項27】ヒンジアセンブリーの使用寿命を延長さ
せるための潤滑材が溝内部に位置決めされてなる請求の
範囲26のヒンジアセンブリー。 - 【請求項28】第1の部材を第2の部材に回転自在に連
結するためのヒンジアセンブリーであって、 第1の部材に固定する摩擦要素にして、内面と、該内面
よりも半径方向外側に位置決めされた外面とを有し、前
記内面が全体的に円筒形状の内腔を画定し、前記摩擦要
素が、摩擦要素の長手方向軸線と直交する方向での強度
を実質的に一様化するための、単位垂直応力“S"が一定
であり、断面係数“I/c"が曲げモーメント“M"に従い変
化するように摩擦要素の断面積を変化させる、前記内面
と外面との間を伸延する複数の孔を含んでなる摩擦要素
と、 第2の部材に固定する、全体的に円筒形状のピントルに
して、前記内腔内部に前記ピントルの外面が前記摩擦要
素の内面と相対して摩擦係合する状態で位置決めされて
なるピントルとを含み、 前記ピントルの外面と摩擦要素の内面との間に実質的に
一様な力が創出され、該実質的に一様な力が、前記摩擦
要素に関しての前記ピントルのトルク伝達と角度位置制
御とを提供してなるヒンジアセンブリー。 - 【請求項29】第1の部材を第2の部材に回転自在に連
結するためのヒンジアセンブリーであって、 第1の部材に固定する摩擦要素にして、第1の内腔を画
定する内面を有するクランプ部材と、前記内腔内部に該
内腔と合致する状態で位置決めされ且つ固定されてなる
支承部材とを含み、該支承部材が、全体的に円筒形状の
第2の内腔を画定する内面を具備し、前記クランプ部材
が、前記内面に形成され、前記摩擦要素の長手方向軸線
と直交する方向での強度を実質的に一様化するための、
単位垂直応力“S"が一定であり、断面係数“I/c"が曲げ
モーメント“M"に従い変化するように摩擦要素の断面積
を変化させる溝を有してなる摩擦要素と、 前記第2の部材に固定する、全体的に円筒形状のピント
ルにして、前記支承部材の第2の内腔内部に、前記ピン
トルの外面が前記摩擦要素の内面と相対して摩擦係合し
てなる締まり嵌め状態で位置決めされてなるピントルと
を含みそれにより、 前記摩擦要素が前記ピントルに一般に半径方向での実質
的に一様な圧縮力を加え、該実質的に一様な圧縮力が前
記摩擦要素に関しての前記ピントルのトルク伝達と角度
位置制御とを提供してなるヒンジアセンブリー。 - 【請求項30】第1の部材を第2の部材に回転自在に連
結するためのヒンジアセンブリーであって、 第1の部材に固定する摩擦要素にして、クランプ部材を
有し、該クランプ部材が、第1の内腔を画定する内面
と、前記内腔内部に前記内腔と合致する状態で位置決め
され且つ固定されてなる支承部材とを有し、該支承部材
が、全体的に円筒形状の第2の内腔を画定する内面を有
し、前記クランプ部材が、前記内面よりも半径方向外側
に位置決めされた外面と、摩擦要素の長手方向軸線と直
交する方向での強度を実質的に一様化するための、単位
垂直応力“S"が一定であり、断面係数“I/c"が曲げモー
メント“M"に従い変化するように摩擦要素の断面積を変
化させる、前記内面と外面との間を伸延する複数の孔と
を含んでなる摩擦要素と、 第2の部材に固定する全体的に円筒形状のピントルにし
て、外面を有し、該外面が前記支承部材の内面と相対し
て摩擦係合する状態で前記第2の内腔内部に位置決めさ
れてなるピントルとを含み、 前記ピントルの外面と摩擦要素の内面との間に実質的に
一様な力が創生され、該実質的に一様な力が、前記摩擦
要素に関しての前記ピントルのトルク伝達と角度位置制
御とを提供してなるヒンジアセンブリー。 - 【請求項31】第1の部材を第2の部材に回転自在に連
結するためのヒンジアセンブリーであって、 前記第1の部材に固定するハウジングにして、内面を有
し、該内面が全体的に円筒形状の内腔を画定してなるハ
ウジングと、 第2の部材に固定する摩擦要素にして、全体的に円筒形
状の外面を有し、前記摩擦要素の外面が前記ハウジング
の内面と相対して摩擦係合しての締まり嵌め状態で前記
内腔内部に位置決めされた摩擦要素と、 を含み、 該摩擦要素が、前記外面に形成され、前記摩擦要素の長
手方向軸線と直交する方向での強度を実質的に一様化す
るための、単位垂直応力“S"が一定であり、断面係数
“I/c"が曲げモーメント“M"に従い変化するように該摩
擦要素の断面積を変化させる、前記外面に形成された溝
を含みそれにより、摩擦要素が、該摩擦要素の一般に半
径方向での実質的に一様な圧縮力を前記ハウジングに加
え、該実質的に一様な圧縮力が、前記摩擦要素に関して
の前記ピントルのトルク伝達と角度位置制御とを提供し
てなるヒンジアセンブリー。 - 【請求項32】溝内部にヒンジアセンブリーの使用寿命
を延長させるための潤滑材を含んでなる請求の範囲31の
ヒンジアセンブリー。
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