JP3792795B2

JP3792795B2 - 軸ロック装置

Info

Publication number: JP3792795B2
Application number: JP22513796A
Authority: JP
Inventors: 逸男安田
Original assignee: NHK Spring Co Ltd
Current assignee: NHK Spring Co Ltd
Priority date: 1996-08-27
Filing date: 1996-08-27
Publication date: 2006-07-05
Anticipated expiration: 2016-08-27
Also published as: JPH1068412A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ノート型あるいはラップトップ型パーソナルコンピュータやワードプロセッサ等のパネルディスプレイのヒンジ部あるいは各種機械・設備の回動部材のヒンジ部のように軸部を中心に回転する部材を支持するための軸ロック装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
図１６に例示するノート型あるいはラップトップ型パーソナルコンピュータ等の卓上型情報処理装置は、その本体部１に対してパネルディスプレイ２がヒンジ部３を介して開閉可能に設けられている。
【０００３】
従来のヒンジ部３の一例は、図１７に示す摩擦板タイプの軸ロック装置のように、本体部１側に固定されるベース５と、パネルディスプレイ２側の部材２ａに結合される軸部材６と、ベース５の支持壁５ａを挟んで両側に設けられた一対の摩擦板７と、ばね８などを備えて構成され、摩擦板７が軸部材６と一体に回転するようになっている。この種の軸ロック装置はベース５に対して軸部材６が相対回転するとき支持壁５ａと摩擦板７との間に摩擦トルクが生じ、この摩擦トルク（制動力）によってパネルディスプレイ２を所望角度で止めることができる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
従来の摩擦板タイプの軸ロック装置は回転方向に対して同一の摩擦力（ロック力）しか発生することができないため、所望の位置（角度）にてロック力を変化させたり節動感（いわゆるクリック・ストップ感）を生じさせることができなかった。このため例えばノートタイプのパーソナルコンピュータ等において、パネルディスプレイを閉めた際に完全に閉まりきらないことがあるなど、パネルディスプレイを開閉操作する際の操作フィーリングに改善の余地があった。
従って本発明の目的は、所望の角度においてクリック感を生じさせたりロック力を変化させることができるような軸ロック装置を提供することにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するための本発明の軸ロック装置は、軸挿入孔を有する第１部材と、上記第１部材の軸挿入孔に挿入される軸部を有しかつこの軸部を中心として第１部材に対し相対回転自在な第２部材と、上記第１部材と第２部材との間に摩擦トルクを与えるための弾性部材と、上記軸部に設けられてこの軸部と一体に上記第１部材に対し相対回転するディスクと、上記第１部材に固定されかつ上記ディスクを径方向の両側から弾性的に押圧する一対のアーム部を有するばねユニットと、上記アーム部と上記ディスクとの相互対向部の一方に設けられた凸部と、上記相互対向部の他方に設けられかつ上記第１部材に対して第２部材が所定の回転角度にあるときに上記凸部が入り込む凹部とを具備し、さらに、上記一対のアーム部の一端側が基板部に固定されかつ各アーム部の他端側がブリッジ部によって互いに連結されており、各アーム部の長手方向中間部分の間に上記ディスクが挟まれるようにしたことを特徴とする軸ロック装置である。
【０００６】
上記第１部材は例えばパーソナルコンピュータ等の本体側に固定され、第２部材は例えばパネルディスプレイ等に固定される。上記弾性部材は皿ばね，波形ばね（ウエーブ・ワッシャ），コイルばね等をはじめとして種々の形態のものを使用できる。
【０００７】
第１部材と第２部材が軸部を中心に相対回転する際に、弾性部材によって両部材間に摩擦トルクが生じることにより適度な制動力（軸ロック力）が得られる。そして第１部材と第２部材が所定の回転角度に至ったとき、上記凸部が凹部に入り込んで両者が嵌合する。このときに節動感（クリック感）が生じるとともに、ロック力も変化する。
【０００８】
請求項２に記載したように、ディスクに凸部、アーム部に凹部を設けた場合には、凸部がアーム部に接しない角度範囲ではアーム部とディスクとの間に実質的に大きな摩擦力は発生しないが、凸部が凹部に入り込む直前の角度では凸部の突出高さ相当分だけアーム部が大きく撓むことにより、アーム部とディスクとの間により大きな摩擦力が発生する。
【００１０】
また請求項３に記載したように弾性部材として皿ばねまたは波形ばねを用いる場合には、この弾性部材と摩擦板を軸部に装着し、弾性部材を軸部の軸線方向に撓ませたときに生じる反発荷重によって、摩擦板を第１部材の支持壁に押付けて摩擦トルクを生じさせるようにする。
【００１１】
請求項４に記載したように弾性部材としてコイルばねを用いる場合、第１部材に固定される円筒状の摩擦部材と、上記摩擦部材に相対回転自在に挿入されかつ上記摩擦部材と同等の外径の主軸部を備えた軸部とを設け、上記主軸部と摩擦部材の双方の外周面には自由状態において上記軸部および摩擦部材の外径よりも小さな内径をもつコイルばねを巻装し、このコイルばねの内周面と上記軸部および摩擦部材の外周面との間に生じる摩擦力によって摩擦トルクを生じさせる。
【００１２】
【発明の実施の形態】
図１ないし図３に示した軸ロック装置１０の一実施形態は、互いに相対回転自在な第１部材１１と第２部材１２とを備えて構成されている。第１部材１１は基部１５と支持壁１６とを有しており、支持壁１６に円形の軸挿入孔１７が形成されている。第１部材１１は厚手の金属板をＬ字形に折曲することにより基部１５と支持壁１６を成形したものであって、基部１５は例えばパーソナルコンピュータ等の本体部（キーボード側）の筐体に固定される。基部１５には固定用のねじ部材（図示せず）を挿通するための孔１８が形成されている。
【００１３】
第２部材１２の一端側に水平方向の軸部２１が一体に成形されている。この軸部２１はおおむね円柱状をなし、その両側部に平坦な形状に平行カットされた非円形の回り止め部２２が形成されている。また、第２部材１２の他端側も平行カットされて連結部２５が形成されている。
【００１４】
この連結部２５は必要に応じてブラケット２６等を介してパネルディスプレイ等の開閉可能な可動側枠体等に固定されるようになっている。図示例のブラケット２６には連結部２５を嵌合させるためのスリット状の連結孔２７が形成されている。従ってパネルディスプレイを開閉するとき、第１部材１１に対して第２部材１２が軸部２１を中心に相対回転するようになる。軸部２１と連結部２５との間に円板状のフランジ部２８が設けられている。
【００１５】
上記軸部２１を軸挿入孔１７に挿通した状態において、支持壁１６とフランジ部２８との間に第１の摩擦板３０が設けられている。この摩擦板３０は平坦な形状をなし、支持壁１６に接している。この摩擦板３０には軸部２１を挿入する孔３１が形成されている。孔３１の内周面は、軸部２１の回り止め部２２に対して回転不能に嵌合する形状としてある。
【００１６】
従って上記摩擦板３０は第２部材１２と一体に回転することができる。摩擦板３０には板厚方向に貫通する潤滑剤保持用の孔３３が形成されており、この孔３３に摺動性向上のためグリース等の潤滑剤を充填することによって、摩擦板３０の回転による摩耗を抑制するとともに、潤滑剤が摩擦板３０の外部に流れ出ることを防いでいる。
【００１７】
軸部２１の先端側にディスク３５が設けられており、このディスク３５と支持壁１６との間に、第２の摩擦板４０と弾性部材４１が設けられている。第２の摩擦板４０は支持壁１６に接している。この摩擦板４０も平坦な円形状をなしており、その中央部に軸部２１を挿入するための孔４５が形成されている。孔４５の内周面は軸部２１の回り止め部２２に対して回転不能に嵌合する形状である。
【００１８】
従ってこの摩擦板４０は、支持壁１６に密接した状態で第２部材１２と一体に回転することができる。この摩擦板４０にも板厚方向に貫通する潤滑剤保持用の孔４６が形成されており、この孔４６に摺動性向上のためグリース等の潤滑剤を充填することによって、摩擦板４０の回転による摩耗を抑制するとともに、潤滑剤が摩擦板４０の外部に流れ出ることを防いでいる。
【００１９】
第１部材１１と第２部材１２との間に摩擦トルクを与えるための弾性部材４１は、ディスク３５と摩擦板４０との間に配されている。弾性部材４１の中心部に軸部２１を挿通する孔４８が形成されている。この弾性部材４１は板厚方向に撓ませたときに発生する反発荷重によって摩擦板３０，４０を支持壁１６に押付ける機能を有し、皿ばねあるいは波形ばね（ウエーブ・ワッシャ）等をはじめとして種々の形態のばねを使用できる。
【００２０】
ディスク３５には軸部２１が挿入される孔５０と、ディスク３５の径方向の両側部に突出する一対の凸部５１が形成されている。図４に示すように一対の凸部５１は、ディスク３５の回転中心に対して点対称位置（互いに１８０°反対側）に配されている。
【００２１】
ディスク３５の孔５０の内周面は、軸部２１の回り止め部２２が回転不能に嵌合する形状となっている。従ってこのディスク３５は第２部材１２と一体に回転することができる。ディスク３５は軸部２１の先端部を広げる方向に変形させた抜け止め部５２（図２に示す）によって、軸部２１から抜けないように保持される。この実施形態の抜け止め部５２は軸部２１の端部をかしめるようにしているが、これに限ることはなく、たとえば軸部２１の端部に形成した雄ねじ部にナットを螺合させることによって、ディスク３５や弾性部材４１等の抜け止めをなすようにしてもよい。
【００２２】
第１部材１１にばねユニット６０が取付けられている。この実施形態のばねユニット６０は、ねじ等の固定用部材６１を第１部材１１の支持壁１６に形成したねじ孔６２にねじ込むことによって、支持壁１６に固定されている。図５等に示すようにばねユニット６０は、基板部６４の両側に設けられた左右一対のアーム部６５を有しており、各アーム部６５がディスク３５を径方向の両側から弾性的に押圧するようにしている。図５中の符号６６は固定用部材６１を挿通するための貫通孔を示している。
【００２３】
ディスク３５とアーム部６５との相互対向部の一方（この実施形態ではディスク３５）に前記凸部５１が設けられている。上記相互対向部の他方（この実施形態ではアーム部６５）に凹部７０が設けられている。凸部５１と凹部７０は、第１部材１１と第２部材１２が所定の回転角度に達したときに互いに嵌合する位置に設けられている。
【００２４】
すなわち両部材１１，１２が互いに所定の回転角度に達したとき、図６に示すように凸部５１が凹部７０に嵌合し、それ以外の角度では図７に示すように凸部５１が凹部７０から抜け出るようになる。この実施形態の場合、一対の凸部５１が互いにディスク３５の回転方向に１８０°のピッチで設けられているから、第１部材１１に対して第２部材１２が１８０°回転するごとに凸部５１が凹部７０に入り込んで節動感（クリック感）が生じるようになっている。
【００２５】
このような軸ロック装置１０は、凸部５１がアーム部６５に接していない状態ではディスク３５とアーム部６５との間に摩擦力は生じないが、凸部５１がアーム部６５に接しかつ凸部５１が凹部７０に入り込む直前において、図６に２点鎖線Ｍで示すように凸部５１の突出高さに相当する分だけアーム部６５の撓みが大きくなるため、アーム部６５が凸部５１に強い力で押し付けられることにより、ディスク３５とアーム部６５との間に比較的大きな摩擦トルクが生じる。そして第１部材１１と第２部材１２が前述の相対角度に達し、凸部５１が凹部７０に入り込む瞬間にクリック感が生じる。
【００２６】
なお、図８（Ａ）に示すように、ディスク３５の凸部５１を正面方向から見て矩形状に形成するとともに、図９（Ａ）に示すようにアーム部６５に矩形状の凹部７０を形成してもよい。この場合、凸部５１と凹部７０が互いに嵌合した状態において、凸部５１が凹部７０から抜けるときの抵抗が増加するので、さらに大きなクリック感とロック力が得られる。
【００２７】
また図８（Ｂ）に示すようにディスク３５の周方向に９０°ずつ４箇所に凸部５１を設けるようにしてもよい。この場合、ディスク３５が９０°回転するごとに凸部５１が凹部７０に嵌合するため前述のクリック感を９０°ずつ生じさせることができる。
【００２８】
図９（Ｂ）に示すばねユニット６０の変形例は、左右一対のアーム部６５の先端側がブリッジ部７５によって互いに連結され、各アーム部６５の長手方向中間部分の間に前記ディスク３５が挟まれている。それ以外の構成は前記実施形態と同様である。このようなブリッジ部７５によってアーム部６５が連結されたものは、図中の矢印Ｆ方向の力に対してアーム部６５が撓みにくくなる（ばね定数が上がる）。このためアーム部６５の凹部７０に前記凸部５１が入り込む直前に、さらに大きな摩擦トルクをディスク３５とアーム部６５との間に与えることができるとともに、クリック感もより大きなものとなる。
なお図１０に示すようにディスク３５に凹部７０ａを設け、アーム部６５に凸部５１ａを設けてもこの発明は成り立つ。
【００２９】
図１１から図１３に示された実施形態の軸ロック装置８０は、摩擦トルクを発生させるための弾性部材としてコイルばね８１を用いた例である。以下にこの実施形態について説明する。この実施形態の第１部材８２は、基部８３に左右一対の支持壁８４，８５を有し、一方の支持壁８４に軸挿入孔８６が形成され、この軸挿入孔８６に第２部材９０の軸部９１が挿入されている。軸部９１は、円柱状の主軸部９１ａと、主軸部９１ａよりも外径が小さい小径部９１ｂとを有し、主軸部９１ａが軸挿入孔８６に回転自在に挿入されている。小径部９１ｂの先端近傍に環状の溝９２が形成されている。
【００３０】
他方の支持壁８５に非円形状の取付孔９５が形成されており、この取付孔９５に円筒状の摩擦部材９６の基端部９６ａが固定されている。摩擦部材９６の内側の軸挿入孔９６ｂに小径部９１ｂが挿入されている。摩擦部材９６の外径は主軸部９１ａの外径と同等である。
【００３１】
弾性部材として機能するコイルばね８１の自由状態（外力を与えない状態）における内径は主軸部９１ａと摩擦部材９６の各外径よりもやや小さく、従って自由状態においてコイルばね８１が主軸部９１ａと摩擦部材９６の双方に巻付くようになっている。
【００３２】
図１２に示すように小径部９１ｂの先端側は支持壁８５の外側に突出し、小径部９１ｂを座金９７とディスク３５に挿入した状態で、止め輪９８を溝９２に嵌合させることにより、ディスク３５等の抜け止めをなしている。そして固定用部材６１によってばねユニット６０が支持壁８５に固定されている。ばねユニット６０とディスク３５の構成は前記実施形態（図１等）と同様であり、ディスク３５に少なくとも一対の凸部５１が設けられている。ばねユニット６０のアーム部６５に凹部７０が形成されている。
【００３３】
このような実施形態（図１１〜図１３）の場合、第１部材８２と第２部材９０とが相対回転する際に、主軸部９１ａと摩擦部材９６とが互いに回転する。この場合、コイルばね８１の内周面が主軸部９１ａと摩擦部材９６のいずれか一方に摩擦抵抗を伴って回転・摺動し、他方に対しては固定状態となるため、摩擦トルクが発生する。
【００３４】
例えば摩擦部材９６に対して軸部９１が図１３において時計回り方向に回転する場合、コイルばね８１が主軸部９１ａと摩擦部材９６にますます強く巻付くようになるから、この巻締め回転方向には大きな摩擦トルクが発生する。軸部９１が逆方向に回転する際には、コイルばね８１の巻きが弛む方向に摩擦力が作用するため、比較的小さな摩擦トルクとなる。また、第１部材８２と第２部材９０が所定の回転角度に達したときに、前記実施形態（図１等）と同様にディスク３５の凸部５１が凹部７０に入り込むことによってクリック感が生じる。
【００３５】
図１４と図１５に示された実施形態の軸ロック装置１００も、弾性部材としてコイルばね８１を用いている。以下にこの実施形態について説明する。この実施形態の第１部材８２は左右に分割され、各々に基部８３と支持壁８４，８５が設けられている。第２部材９０の軸部９１は、円柱状の主軸部９１ａと、この主軸部９１ａよりも外径が小さい左右一対の小径部９１ｂとを有し、小径部９１ｂの先端近傍にそれぞれ環状の溝９２が形成されている。
【００３６】
各支持壁８４，８５にそれぞれ非円形状の取付孔９５が形成されており、各取付孔９５に円筒状の摩擦部材９６の基端部９６ａが固定されている。各摩擦部材９６の内側に軸挿入孔１０１が形成され、この軸挿入孔１０１に軸部９１の小径部９１ｂが挿入されている。摩擦部材９６の外径は主軸部９１ａの外径と同等である。
【００３７】
弾性部材として機能するコイルばね８１の自由状態における内径は、主軸部９１ａと摩擦部材９６の各外径よりもやや小さく、従って自由状態においてコイルばね８１が主軸部９１ａと左右一対の摩擦部材９６の双方に巻付くようになっている。
【００３８】
図１５に示すように軸部９１の両端は支持壁８４，８５の外側に突出し、ディスク３５と座金９７を間に挟んだ状態で、止め輪９８を溝９２に嵌合させることにより、ディスク３５と座金９７等の抜け止めをなしている。そして固定用部材６１によってばねユニット６０を支持壁８５に固定している。ばねユニット６０とディスク３５の構成は前記実施形態（図１等）と同様であり、ディスク３５に少なくとも一対の凸部５１が設けられている。ばねユニット６０のアーム部６５に凹部７０が形成されている。
【００３９】
このような実施形態（図１４，図１５）も、第１部材８２と第２部材９０が相対回転する際に、主軸部９１ａと摩擦部材９６とが互いに回転する。この場合、コイルばね８１の内周面が主軸部９１ａあるいは摩擦部材９６の各外周面と摩擦抵抗を伴って相対回転するため、摩擦トルクが発生する。この実施形態の場合、摩擦部材９６に対して軸部９１が正逆いずれの方向に回転しても、回転方向に応じてコイルばね８１が左右一対の摩擦部材９６のいずれか一方に強く巻付くようになるから、正逆いずれの回転方向にも大きな摩擦トルクが発生する。また、第１部材８２と第２部材９０が所定の回転角度に達したときに、前記実施形態（図１等）と同様に、ディスク３５の凸部５１が凹部７０に入り込むことによってクリック感が生じる。
【００４０】
なおこの発明は前述した卓上型情報処理装置に限ることはなく、例えばドアのヒンジ部や各種機器，設備等において回動する部材を支持するヒンジ部に適用できることは言うまでもない。
【００４１】
【発明の効果】
この発明の軸ロック装置によれば、凸部と凹部の位置あるいは凸部と凹部の数等に応じて所望の角度にてクリック感を生じさせることができるとともに、摩擦トルクの大きさやロック力を変化させることができる。例えばノート型パーソナルコンピュータ等のパネルディスプレイを支持するヒンジ部においては、パネルディスプレイを閉じる位置にてクリック感を生じさせるように凸部と凹部の位置関係を設定することにより、パネルディスプレイを確実に閉じることができるようになり、しかもパネルディスプレイが閉じたことを手の感触によって確認できるようになる。そして第１部材と第２部材が互いに所望の角度にあるときに、ばねユニットのアーム部とディスクとの摩擦力を変化させることもできる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態を示す軸ロック装置の分解斜視図。
【図２】図１に示された軸ロック装置の側面図。
【図３】図１に示された軸ロック装置を分解した側面図。
【図４】図１に示された軸ロック装置のディスクの正面図。
【図５】図１に示された軸ロック装置のばねユニットの正面図。
【図６】図１に示された軸ロック装置の正面図。
【図７】図６に示された軸ロック装置のディスクが回転した時の正面図。
【図８】ディスクの凸部の変形例を示す正面図。
【図９】ばねユニットのアーム部の変形例を示す正面図。
【図１０】ばねユニットとディスクの変形例を示す正面図。
【図１１】摩擦部材にコイルばねを用いた軸ロック装置の実施形態を分解した状態で示す側面図。
【図１２】図１１に示された軸ロック装置の側面図。
【図１３】図１１に示された軸ロック装置の正面図。
【図１４】摩擦部材にコイルばねを用いた軸ロック装置の他の実施形態を分解した状態で示す側面図。
【図１５】図１４に示された軸ロック装置の側面図。
【図１６】卓上型情報処理装置の一例を示す斜視図。
【図１７】従来の軸ロック装置を一部断面で示す側面図。
【符号の説明】
１０…軸ロック装置
１１…第１部材
１２…第２部材
１６…支持壁
１７…軸挿入孔
２１…軸部
３５…ディスク
４１…弾性部材
５１…凸部
６０…ばねユニット
６５…アーム部
７０…凹部
８０…軸ロック装置
８１…コイルばね（弾性部材）
８２…第１部材
９０…第２部材
９１…軸部
１００…軸ロック装置

Claims

軸挿入孔を有する第１部材と、
上記第１部材の軸挿入孔に挿入される軸部を有しかつこの軸部を中心として第１部材に対し相対回転自在な第２部材と、
上記第１部材と第２部材との間に摩擦トルクを与えるための弾性部材と、
上記軸部に設けられてこの軸部と一体に上記第１部材に対し相対回転するディスクと、
上記第１部材に固定されかつ上記ディスクを径方向の両側から弾性的に押圧する一対のアーム部を有するばねユニットと、
上記アーム部と上記ディスクとの相互対向部の一方に設けられた凸部と、
上記相互対向部の他方に設けられかつ上記第１部材に対して第２部材が所定の回転角度にあるときに上記凸部が入り込む凹部とを具備し、さらに、
上記一対のアーム部の一端側が基板部に固定されかつ各アーム部の他端側がブリッジ部によって互いに連結されており、各アーム部の長手方向中間部分の間に上記ディスクが挟まれるようにしたことを特徴とする軸ロック装置。
上記ディスクの外周に上記凸部を設けるとともに、上記アーム部に上記凹部を設けたことを特徴とする請求項１記載の軸ロック装置。
上記弾性部材としての皿ばねまたは波形ばねと、摩擦板とが上記軸部に装着され、上記弾性部材を上記軸部の軸線方向に撓ませたときに生じる反発荷重により上記摩擦板を上記第１部材の支持壁に押付けて摩擦トルクを生じさせるようにしたことを特徴とする請求項１記載の軸ロック装置。
上記第１部材に固定される円筒状の摩擦部材と、上記摩擦部材に相対回転自在に挿入されかつ上記摩擦部材と同等の外径の主軸部を備えた軸部とを有し、上記主軸部と摩擦部材の双方の外周面には自由状態において上記軸部および摩擦部材の外径よりも小さな内径をもつコイルばねが巻装されており、このコイルばねの内周面と上記軸部および摩擦部材の外周面との間に生じる摩擦力によって摩擦トルクを生じさせるようにしたことを特徴とする請求項１記載の軸ロック装置。