JP3856669B2 - ヒンジ機構 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、モバイル電子機器や機構部品に応用されるヒンジ機構に関し、特に電子装置や機構部分を内蔵する回転側筐体と固定側筐体とを安定した回転負荷トルクをもって軸支し、所定の回転位置で確かなクリック感を与えるヒンジ機構に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、この種の回転負荷トルクを発生するヒンジ機構は、取り付け部材へ取り付けた１軸からなる回転シャフトの回転を直接作用させた摩擦機構により得るものであり、回転負荷トルクの発生源を構成する部品としてコイル（巻き）バネ、皿バネあるいは、波ワッシャ等の弾性体が用いられている。
【０００３】
図４は、コイルバネを用いた従来の第１のヒンジ機構を示す断面図である。
本従来例のヒンジ機構は、固定シャフト１１に対し回転ブラケット１２が回転自在な状態で固定シャフト１１の段部１１ａに衝接した状態で嵌合し、回り止めワッシャ１３が回転ブラケット１２と隣接して接触するように固定シャフト１１に対し回転不能かつ摺動自在に嵌合している。圧縮状態のコイルバネ１４は、回り止めワッシャ１３を介し回転ブラケット１２を固定シャフト１１の段部１１ａに押圧し、コイルバネ１４の外端部はバネ押えワッシャ１５及び固定シャフト１１に形成された雄ネジ１１ｂと螺合する加圧固定用ナット１６で抜け止め支持されている。なお、加圧固定用ナット１６を雄ネジ１１ｂに螺合するのに代え、固定シャフト１１の加圧固定用ナット１６の取付け部分をカシメ等により回転ブラケット１２、回り止めワッシャ１３、コイルバネ１４、バネ押えワッシャ１５を組込み後、固定することもできる。
以上のような従来のヒンジ機構では、圧縮状態のコイルバネ１４の反発力により回転ブラケット１２は、固定シャフト１１の段部１１ａに対し圧接された状態で保持され、この圧接力により回転ブラケット１２と段部１１ａ、回り止めワッシャ１３間に発生する摩擦力をもとに回転負荷トルクを発生させている。
【０００４】
図５は、皿バネを用いた従来の第２のヒンジ機構を示す断面図である。
本従来例のヒンジ機構は、固定シャフト１１、回転ブラケット１２、回り止めワッシャ１３、皿バネ１７、バネ押えワッシャ１５、加圧固定用ナット１６で構成されており、図４に示す従来の第１のヒンジ機構と比較すると、コイルバネ１４に代え皿バネ１７を用いる点で相違している。
図５に示す従来の第２のヒンジ機構の場合、回転ブラケット１２は加圧固定用ナット１６で加圧固定された皿バネ１７の反発力により、固定シャフト１１の段部１１ａに対し圧接された状態で保持され、この圧接力に基づいて回転負荷トルクを得ている。
回転負荷トルクを発生させるための弾性体として、波ワッシャを用いた従来例の場合も、図５に示す皿バネ１７を用いた場合と同様の効果を得ている。
【０００５】
図６は、従来の第１、第２のヒンジ機構において、クリック感を得る構成を示す図である。
従来の第１、第２のヒンジ機構において、コイルバネ１４、皿バネ１７からなる弾性体によって付与される回り止めワッシャ１３の回転ブラケット１２に対する圧接力を回転負荷トルク源とし、所定停止位置でのクリック感を、回り止めワッシャ１３の円周方向に設けた穴あるいは切り欠きのような凹部１３ａと回転ブラケット１２表面に設けられた突起１２ａが嵌合する構成によってクリック感を得ている。
【０００６】
図７は、所定停止位置でのクリック感を得る図６に示す従来例と異なる構成を示す図である。
回転負荷トルクを得るには、図４あるいは図５に示す構成と同様であるが、回り止めワッシャ１３の外周にフラット面１３ａを設け、フラット面１３ａに圧接する板バネ状の弾性体１８を回転ブラケット１２側に取り付けてクリック感を得ている。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
コイルバネを用いる従来の第１のヒンジ機構では、安定した回転負荷トルクを保持することが可能であるが、バネの長さ方向に形状が大きくなり構造的に大きくなるという問題がある。また、シャフトを中心として回転していることにより、回転プレート側に取り付けられた機器と、固定プレート側に取り付けられた機器とを何等かの信号線あるいは配管で結ぶ必要がある場合、ヒンジ部分を別部品等で遮蔽しなければ回転部品等で信号線等を傷けてしまう恐れがある。
【０００８】
皿バネを用いる従来の第２のヒンジ機構では、コイルバネを用いる従来の第１のヒンジ機構に対してはよりコンパクトにできるが、皿バネの性質上（金属材料そのものの延びを弾性力としている）、高負荷の状態でなければバネの弾性力が発生せず、また荷重をかけ過ぎるとバネの弾性破壊が起き、バネの機能を果さなくなるといった問題点がある。
【０００９】
即ち、バネ定数が大きい特性で、低負荷の環境下で用いるヒンジ機構としては不向きであり、また微妙なトルク幅領域を維持するにも不適当である。弾性体に波ワッシャを用いた構成も、上述の皿バネ同様バネ定数の大きい特性であり、微妙なトルク幅領域を維持するには不適当である。
また、シャフトを中心として回転していることにより、回転プレート側に取り付けられた機器と、固定プレート側に取り付けられた機器とを何等かの信号線あるいは配管で結ぶ必要がある場合、ヒンジ部分を別部品で遮蔽しなければ回転部品等で信号線あるいは配管等を破損する恐れがある。
【００１０】
また、慴動面の摩擦磨耗を軽減するためにグリスやオイルを用いると、高温と低温の環境状況が変化すると粘度変化により回転負荷トルクが変化してしまい安定しないばかりか、高温状況下ではオイル成分の蒸発が起きる。
また、グリスやオイル塗布部分にホコリや塵等が付着した場合、それらが研摩材の形となり結果的に回転負荷トルク変動や磨耗促進の原因となる。
【００１１】
従って、本発明は、電子装置や機構部分を内蔵する回転側筐体と固定側筐体とを安定した回転負荷トルクを発生しながら回転し、所定の位置では確かなクリック感を与えるコンパクトなヒンジ機構を提供することである。
また、少ない部品数で回転側筐体中に収納した各種機器の信号線あるいは配管等を回転に伴って傷つけることなく配置することができるヒンジ機構を提供することである。
さらに、締結部材やカシメ加工を行うことなく、簡単な組み立て加工で全ての部材を確実に組み付けることができ、高い信頼性を有するヒンジ機構を提供することである。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
本発明は、前記課題を解決するためになされたものであって、
第１の発明は、固定側部材と回転側部材とを回転負荷トルクをともなって回動自在に連結するヒンジ機構において、
軸受孔を形成する円形リブを有し、前記固定側部材と回転側部材の一方の部材に固定される固定リングガイドと、
前記固定リングガイドの軸受孔に嵌合され、前記固定側部材と回転側部材の他方の部材に設けられる回転軸と、
前記円形リブの頂面に接するリング面を有し、前記回転軸と共に回転しかつ該回転軸の軸方向に対し摺動可能に装着される弾性リングと、
前記回転軸に装着され、前記弾性リングを前記円形リブ側に付勢して前記リング面を前記円形リブ頂面に弾性的に圧接するリング押さえと、
を有することを特徴とする。
【００１３】
第２の発明は、第１の発明のヒンジ機構において、
前記弾性リングおよび前記リング押さえは、その内周部の少なくとも対向する上下２箇所に平坦部を有しており、前記回転軸には、その先端部から前記軸受孔で嵌合される位置までの外周面に、前記弾性リングおよび前記リング押さえの前記平坦部に対応する平坦部が形成されていることを特徴とする。
【００１４】
第３の発明は、第２の発明のヒンジ機構において、
前記リング押さえは、その側面が前記回転軸の前記平坦部に出没自在に設けられた突起爪に係合することにより前記弾性リングを圧接支持することを特徴とする。
【００１５】
第４の発明は、第２又は３の発明のヒンジ機構において、
前記弾性体リングに、前記固定リングガイドの円形リブ外周面に圧接する折曲爪を設けると共に、前記円形リブの外周面は円錐状に形成され、その外周面の所定位置に前記折曲爪が乗り上げ可能な凸状のフラット面を設けたことを特徴とする。
【００１６】
第５の発明は、第１乃至４のいずれかの発明のヒンジ機構において、
前記回転軸は中空軸であることを特徴とする。
第６の発明は、第５の発明のヒンジ機構において、
前記回転軸が設けられる方の前記部材にはその内部空間が前記中空軸の中空部と連通する機器収納室が形成されていることを特徴とする。
第７の発明は、第６の発明のヒンジ機構において、
前記回転軸が設けられる方の前記部材は、前記回転軸の軸線に平行な面で切断した２つ割構造であることを特徴とする。
【００１７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図１〜図３に示す実施例に基づいて説明する。
図１は、本発明の実施例のヒンジ機構を示す要部断面図であり、図２は、図１に示すヒンジ機構の固定側筐体を除いて示す分解斜視図である。
本発明のヒンジ機構は、固定側筐体１、回転側筐体２、固定リングガイド３、弾性体リング４、リング押え５から構成されている。
固定側筐体１は、回転側筐体２が取り付けられる部材であって、形状、構造はどのようなものであってもよく、電子機器等を組込むための収納室を必ず備えなければならないものではなく、必要に応じて収納室を備えればよい。
回転側筐体２は、その長手方向の中央部に例えば電子機器、機構部品６等を組込むための収納室２ａが形成され、収納室２の両側壁からはそれぞれ中空の回転軸２ｂ，２ｃが形成されている。回転軸２ｂは、電子機器、機構部品６等のための配線、配管等７を通す延長部分を有し、回転軸２ｃより長く形成されている。
また、この中空の回転軸２ｂ，２ｃの軸表面には、突起爪が形成された平坦面が形成されているが、この点は後述する。
【００１８】
図１，図２に示すように、回転側筐体２は筐体基部２−１及び筐体蓋部２−２からなり、筐体基部２−１及び筐体蓋部２−２が互いに組み合わされ接合されることにより、回転側筐体２が形成される。回転側筐体２の長手方向中央部には外部と閉鎖された収納室２ａが形成されるとともに収納室２ａの両端に中空の回転軸２ｂ，２ｃが形成される。
【００１９】
筐体基部２−１及び筐体蓋部２−２について説明すると、筐体基部２−１及び筐体蓋部２−２の基本的な構造はほぼ同様の構造であって、両者の接合のための構成、筐体蓋部２−２には収納室２ａ内の機器のための操作装置、表示装置等が設置される開口２−２ｉを有する点等で相違する場合がある。
筐体基部２−１、筐体蓋部２−２の長手方向の中央部には、例えば電子機器等を組込む収納室２ａを形成するための収納室部２−１ａ，２−２ａが形成され、収納室部２−１ａ，２−２ａの両側壁からはそれぞれ中空半割状の回転軸部２−１ｂ，２−１ｃ，２−２ｂ，２−２ｃが形成される。
筐体基部２−１、筐体蓋部２−２の回転軸部２−１ｂ，２−２ｂの表面には、弾性体リング４及びリング押え５の回転軸２ｂに対する回転を規制するための平坦面２−１ｄ，２−２ｄが形成されている。また、平坦面２−１ｄ，２−２ｄには弾性体リング４及びリング押え５を支持するための突起爪２−１ｆ，２−２ｆが出没自在に形成され、平坦面２−１ｅ，２−２ｅには固定リングガイド３を支持するための突起爪２−１ｇ，２−２ｇが出没自在に形成されている。なお、回転軸部２−１ｂ，２−２ｂには、軸延長部２−１ｈ，２−２ｈが設けられ、収納室部２−１ａ，２−２ａの隔壁には配線用間隙等が設けられていることにより、電子機器等の配線を案内し保護することができる。
【００２０】
固定リングガイド３は、固定側匡体１に固定されるリブ状部材３ａからなり、一方の面に、回転側筐体２の中空回転軸２ｂ，２ｃを支承する軸受孔３ｃ及び弾性体リング４のリング面と圧接し外側が円錐状面３ｄに形成された円形リブ３ｂが設けられている。円形リブ３ｂの円錐状面３ｄには、クリック感を得るための構成の一部として、所定の１個所もしくは複数個所に凸状のフラット面３ｅが形成されている。
また、リブ状部材３ａの他方の面には、筐体基部２−１、筐体蓋部２−２の収納室部２−１ａ，２−２ａの側壁外面と当接する当接リブ３ｆが形成されている。
【００２１】
弾性体リング４は、金属板等の弾性体からなるリング状部材４ａであり、回転側筐体２の回転軸２ｂに嵌合するものであるが、回転軸２ｂに対し摺動自在であり、且つ回転不能とするため、その中心に開いた穴部４ｂには筐体基部２−１、筐体蓋部２−２の回転軸部２−１ｂ，２−２ｂに形成された平坦面２−１ｄ，２−２ｄと係合する平坦部４ｃ，４ｄが形成されている。また、弾性体リング４の外周縁部からは軸線方向に折り曲げ形成された折曲爪４ｅが、所定の１個所もしくは複数個所に形成される。
折曲爪４ｅは、固定リングガイド３の円形リブ３ｂに形成された凸状のフラット面３ｅと協働して回転側筐体の回転時、所定の停止位置でクリック感を付与するためのものである。
【００２２】
リング押え５は、弾性体リング４を外側から押え込み、回転軸２ｂに保持するための部材であり、回転側筐体２の回転軸２ｂに嵌合するものであるが、回転軸２ｂに対し摺動自在であり、かつ回転軸２ｂに対し回転不能であるように、回転軸部２−１ｂ，２−２ｂに形成された平坦面２−１ｄ，２−２ｄと対応して、その中心に開いた穴部５ｂには平坦部５ｃ，５ｄが形成されている。
【００２３】
本実施例のヒンジ機構の組み立てについて説明すると、まず筐体基部２−１の収納室部２−１ａに電子機器等の機器６を収納し、筐体蓋部２−２で覆うとともに両者を固定し一体化すると、回転用筐体２が形成される。この時、電子機器６等からの（または電子機器６への）信号線７等は、中空をなす回転軸２−１ｂ，２−２ｂ及び軸延長部２−１ｈ，２−２ｈの中を通すことで信号線を外に引き出すことが可能である。
次に、固定側筐体１の軸部を回転側筐体２の回転軸２ｂ，２ｃに嵌合した状態とした後、回転用筐体２の中空軸２ｂ、２ｃにそれぞれ固定リングガイド３，３を図２に示す姿勢で挿入し固定する。この時、固定リングガイド３，３は、中空軸２ｂ、２ｃに出没自在に突設された突起爪２−１ｆ，２−２ｆ，２−１ｇ，２−２ｇにより抜け止め状態となる。
次に、中空軸２ｂに弾性体リング４を図２の姿勢で挿入し、突起爪２−１ｆ，２−２ｆを押圧して乗り越えさせ、抜け止め状態とする。
そして、最後に中空軸２ｂの外方からリング押え５を突起爪２−１ｆ，２−２ｆの係合面で支持される位置まで押圧することによって図１に示す状態に組み立てられる。
【００２４】
図１に示す組み立て状態で、回転用筐体２の中空の回転軸２ｂ，２ｃと一体に形成された突起爪２−１ｆ，２−２ｆ，２−１ｇ，２−２ｇの係合面位置は、使用時における固定リングガイド３、弾性体リング４の適正圧接時における固定リングガイド３、弾性体リング４、リング押さえ５の各厚さの和で設定され、各部材が組込まれた状態で適正圧接荷重を得ることとなる。
また、弾性体リング４は単体の状態で慴動抵抗軽減のためのコーティングが施されており、回転負荷トルク変動や磨耗に対し、グリスやオイル等を使用する場合に比較してより高い信頼性が得られる。なお、コーティングとしては潤滑メッキ、潤滑焼付け塗装、その他が採用される。
【００２５】
図１に示す状態で、固定リングガイド３が固定された固定側筐体１に対し回転側筐体２を回転させることにより、弾性体リング４及びリング押え５が回転側筐体２に対し回転を規制された状態で組込まれているので、回転側筐体２と共に弾性体リング４及びリング押え５が回転し、弾性体リング４のリング面が固定リングガイド３の円形リブ３ｂの頂面を圧接しながら摺動し、その際の摩擦力により回転負荷トルクが発生する。
【００２６】
また、回転側筐体２が所定角回転し所定位置に達すると、固定リングガイド３の円錐状面３ｄに設けられた凸型フラット面３ｅに弾性体リング４の圧接用爪４ｅが乗り上げ、その時弾性体リング４はさらに変形し荷重が増加する。従って、この時の荷重変化でクリック感を得ることが可能となる。なお、図３に示すように、圧接用爪４ｅの回転方向の両端を折曲あるいは湾曲するような形状にすることで、固定リングガイド３の凸状のフラット面３ｅと円錐状面３ｄとの段差を大きくすることが可能であり、更に大きく確実なクリック感を得ることが可能である。
【００２７】
以上の実施例の構造によれば、少ない部品数により回転側筐体中に収納した各種機器の信号線等を外に引き出すことができる上、回転時の負荷トルク並びに所定角度位置でのクリック感を得ることができるとともに、締結部材やカシメ加工を行うことなく、全ての部材を確実に組み付けることができるという優れたメリットがある。
また、このような構造は小型で安価であり、且つ回転側筐体の収納室内部に各種機器等を組込むことが可能となり、携帯モバイル機器や、電子機器への利用が可能となる。
【００２８】
以上の実施例の説明では、説明の都合上、固定側筐体、回転側筐体という用語を使用したが、固定側、回転側は相対的なものであって、実際は固定側筐体を回転させることもできるし、両筐体を回転させることもできる。また、固定側筐体、回転側筐体のいずれかに機器の収納室を設けたり、両筐体に機器の収納室を設ける等もできることは明らかである。
【００２９】
【発明の効果】
以上の説明から明らかなように、本発明のヒンジ機構によれば、次のような効果を奏する。
固定側部材と回転側部材の一方の部材に軸受孔と円形リブを有する固定リングガイドを固定し、前記固定側部材と回転側部材の他方の部材に回転軸を設け、前記回転軸とともに回転する弾性体リングが前記固定リングガイドの円形リブに圧接するように、前記回転軸を前記固定リングガイドの軸受孔に嵌合するので、軸方向の長さが短く、部品数が少ない簡単な構成で、安定した回転負荷トルクを発生しながら回転する、携帯モバイル機器や、電子機器への利用に適したヒンジ機構が得られる。
【００３０】
また、弾性体リングは回転軸に形成した突起爪とリング押えによって前記回転軸に支持されるので、固定リングガイド、弾性体リング、リング押え等の組み付けに、締結部材やカシメ加工を行うことなく、簡単な組み立て加工で全ての部材を確実に組み付けることができ、高い信頼性が得られる。
【００３１】
また、回転側部材が所定角度回転し停止位置に達すると、弾性体リングに設けた折曲爪の圧接面が、固定リングガイドの円形リブに設けられた凸状のフラット面に乗り上げるので、確実なクリック感を得ることができる。
【００３２】
また、回転側部材に中空の回転軸を設けるとともに機器収納室を設け、該機器収納室に収納された機器と前記固定側部材間の配線、配管等を前記中空軸及び軸延長部に設置するので、回転側部材中に収納した各種機器の信号線、配管等を回転に伴って傷つけることなく配置することができる。
【００３３】
また、回転側部材は、回転軸の軸線に平行な面で切断した２つ割構造であるので、回転側部材の製造が容易であるとともに回転側部材の収納室中に各種機器を収納し、配線、配管を行うことが容易で、信号線、配管等を回転に伴って傷つけることのないヒンジ機構が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の実施例のヒンジ機構を示す要部断面図である。
【図２】 図１に示すヒンジ機構の固定側筐体を除いて示す分解斜視図である。
【図３】 図１に示すヒンジ機構における圧接用爪の変形例を示す部分正面図である。
【図４】 従来のヒンジ機構を示す断面図である。
【図５】 従来の異なるヒンジ機構を示す断面図である。
【図６】 従来のヒンジ機構において、クリック感を得る構成を示す図である。
【図７】 従来のヒンジ機構において、クリック感を得る異なる構成を示す図である。
【符号の説明】
１…固定側筐体、２…回転側筐体、２ａ…収納室、２ｂ，２ｃ…回転軸、２−１…筐体基部、２−２…筐体蓋部、２−１ａ，２−２ａ…収納室部、２−１ｂ，２−１ｃ，２−２ｂ，２−２ｃ…回転軸部、２−１ｄ，２−２ｄ，２−１ｅ，２−２ｅ…平坦面、２−１ｆ，２−１ｇ，２−２ｆ，２−２ｇ…突起爪、２−１ｈ，２−２ｈ…軸延長部、２−２ｉ…開口、３…固定リングガイド、３ａ…リブ状部材、３ｂ…円形リブ、３ｃ…軸受孔、３ｄ…円錐状面、３ｅ…凸状のフラット面、３ｆ…当接リブ、４…弾性体リング、４ａ…リング状部材、４ｂ…穴部、４ｃ，４ｄ…平坦部、４ｅ…折曲爪、５…リング押え、５ａ…リング状部材、５ｂ…穴部、５ｃ，５ｄ…平坦部、６…電子機器、７…信号線。

Claims (7)

1. 固定側部材と回転側部材とを回転負荷トルクをともなって回動自在に連結するヒンジ機構において、
   軸受孔を形成する円形リブを有し、前記固定側部材と回転側部材の一方の部材に固定される固定リングガイドと、
   前記固定リングガイドの軸受孔に嵌合され、前記固定側部材と回転側部材の他方の部材に設けられる回転軸と、
   前記円形リブの頂面に接するリング面を有し、前記回転軸と共に回転しかつ該回転軸の軸方向に対し摺動可能に装着される弾性リングと、
   前記回転軸に装着され、前記弾性リングを前記円形リブ側に付勢して前記リング面を前記円形リブ頂面に弾性的に圧接するリング押さえと、
   を有することを特徴とするヒンジ機構。
2. 請求項１記載のヒンジ機構において、
   前記弾性リングおよび前記リング押さえは、その内周部の少なくとも対向する上下２箇所に平坦部を有しており、前記回転軸には、その先端部から前記軸受孔で嵌合される位置までの外周面に、前記弾性リングおよび前記リング押さえの前記平坦部に対応する平坦部が形成されていることを特徴とするヒンジ機構。
3. 請求項２記載のヒンジ機構において、
   前記リング押さえは、その側面が前記回転軸の前記平坦部に出没自在に設けられた突起爪に係合することにより前記弾性リングを圧接支持することを特徴とするヒンジ機構。
4. 請求項２又は３に記載のヒンジ機構において、
   前記弾性体リングに、前記固定リングガイドの円形リブ外周面に圧接する折曲爪を設けると共に、前記円形リブの外周面は円錐状に形成され、その外周面の所定位置に前記折曲爪が乗り上げ可能な凸状のフラット面を設けたことを特徴とするヒンジ機構。
5. 請求項１乃至４のいずれかに記載のヒンジ機構において、
   前記回転軸は中空軸であることを特徴とするヒンジ機構。
6. 請求項５に記載のヒンジ機構において、
   前記回転軸が設けられる方の前記部材にはその内部空間が前記中空軸の中空部と連通する機器収納室が形成されていることを特徴とするヒンジ機構。
7. 請求項６記載のヒンジ機構において、
   前記回転軸が設けられる方の前記部材は、前記回転軸の軸線に平行な面で切断した２つ割構造であることを特徴とするヒンジ機構。

Images