JP4414280B2 - トルクヒンジ - Google Patents

Description

この発明は、携帯用コンピュータなどのような開閉自在のディスプレイ部を利用時に所定角度開いて使用する電子機器類などのトルクヒンジ機構として用いるのに好適なトルクヒンジの改良に関する。

トルクヒンジはパソコンなどに限らず、シャフトを回転させて開閉する蓋、扉など種々のものに用いられている。また、トルクヒンジは古くから種々の構造のものが提案されており、用途や価格によって使い分けられている。簡単な構造で低価格化が可能なトルクヒンジとして、図３に示すように、スリーブバネ部材５１、シャフト部材５２、取付け部材５３、及びビスあるいはボルトのような固定部材５４とからなるものがある（例えば、特許文献１参照）。

スリーブバネ部材５１は、バネ性の優れた金属片を左右対称に折り曲げて、シャフト部材５２が挿入される挿入孔Ｈを形成するように左右対称に丸めてなるスリーブバネ部５１Ａと、このスリーブバネ部５１Ａから互いにほぼ平行に延びる第１、第２のバネ性板状部５１Ｂ、５１Ｃとからなる。挿入孔Ｈにシャフト部材５２を挿入した状態で、固定部材５４によって第１、第２のバネ性板状部５１Ｂ、５１Ｃを締め付けながら取付け部材５３に取付ける。固定部材５４が第１、第２のバネ性板状部５１Ｂ、５１Ｃを締め付ける力によって、スリーブバネ部５１Ａとシャフト部材５２との間に発生する回転トルクの大きさが調整される。
特開２００１−３２９７３５公報

しかし、かかる従来のトルクヒンジは、前述のように金属片を左右対称に丸めた構造になっており、その左右対称に丸めて形成されるスリーブバネ部５１Ａからほぼ真っ直ぐに延びる第１、第２のバネ性板状部５１Ｂ、５１Ｃを、トルクの調整と取付けとの双方の働きを行うビスあるいはボルトのような固定部材５４で取付け部材５３に取付けているところに、下記に述べるような課題がある。
このような従来のトルクヒンジは、その取付け方が全く左右対称ならば発生する左右の回転トルクはほぼ同じであるが、実際には、壁、電子機器の本体部などの固定物側に配置される取付け部材５３に固定部材５４で取付けるために、取付け部材５３と第１のバネ性板状部５１Ｂとが当接する接触部位と、第２のバネ性板状部５１Ｃと固定部材５４であるビス又はボルトの頭部５４Ａとが当接する接触部位とが異なる。これに伴い、第１、第２のバネ性板状部５１Ｂ、５１Ｃにかけられる締付け力の大きさが不均衡になり、それらに印加される力が大きい側の回転トルクが大きくなって、その反対側の回転トルクは小さくなる。つまり、左右双方向の回転トルクの大きさがかなり異なってしまうといった問題が生じることが分かった。
本発明は、簡単な手段によってかかる問題を解決し、左右双方向の回転トルクの差が減少する、あるいはほぼ等しいトルクヒンジ機構を提供することを目的としている。

第１の発明は、前述の課題を解決するために、シャフト部材が挿入される挿入孔を有し、前記シャフト部材との間に回転トルクを発生するスリーブバネ部と、該スリーブバネ部から互いにある間隔をもって延びる第１、第２のバネ性板状部とを形成するように折り曲げてなるバネ部材と、前記第１又は第２のバネ性板状部に当接する取付け部材と、前記バネ部材を前記取付け部材に固定すると共に、前記スリーブバネ部と前記シャフト部材との間に発生する回転トルクの大きさを調整する固定部材とからなって、前記スリーブバネ部が対称的に折り曲げられているトルクヒンジにおいて、前記取付け部材とは反対側に位置する前記バネ性板状部に回転トルク均等化部材を重ね、該回転トルク均等化部材と前記取付け部材との間に前記第１、第２のバネ性板状部を挟んで、前記固定部材によって前記回転トルク均等化部材を介して前記第１、第２のバネ性板状部を締め付けると共に、前記取付け部材に固定し、前記回転トルク均等化部材は、前記取付け部材の対応する先端面に比べて同等以上に前記スリーブバネ部側に延びている先端面を有して前記スリーブバネ部に押圧力を与えることにより、左右双方向の前記回転トルクを等しくすることを特徴とするトルクヒンジを提供する。

前記第１の発明によれば、簡単な手段によって左右双方向の回転トルクの差を減少させ得るトルクヒンジを提供することができる。

[実施形態１]
図１により本発明に係る第１の実施形態であるトルクヒンジ１００について説明する。図１（Ａ）はトルクヒンジ１００の断面を示す図であり、図１（Ｂ）はトルクヒンジ１００を上から見た図である。このトルクヒンジ１００は、弾性を有するねばりのある炭素工具鋼のような金属材料からからなる金属片を折り曲げたバネ部材１を備える。このバネ部材１は、対称的に折り曲げられてシャフト部材２との間に回転トルクを発生するためのスリーブバネ部１Ａと、それからある間隙を持ってそれぞれ延びる第１、第２のバネ性板状部１Ｂ、１Ｃと、一対のバネ性板状部１Ｂ、１Ｃからそれぞれ延び、外力による締付けによって互いに当接する当接部１Ｄ、１Ｅとからなる。当接部１Ｄ、１Ｅは、バネ性板状部１Ｂ、１Ｃの先端部分と考えることもできる。

スリーブバネ部１Ａは、一部分が開いた円形状の挿入孔Ｈを形成するように対称的に丸められて形成されており、断面円形のシャフト部材２がその挿入孔Ｈに挿入される。双方のバネ性板状部１Ｂ、１Ｃにはそれぞれ図示しない貫通孔が形成されており、その貫通孔にビス又はボルト４を挿入し、反対側に位置するナット５にビス又はボルト４を螺合させてバネ部材１を取付け部材３に取り付ける。
本発明では、この取付け時に、回転トルク均等化部材６を取付け部材３とは反対側に位置するバネ性板状部１Ｂ上に重ね、回転トルク均等化部材６を介してビス又はボルト４とナット５とで、双方のバネ性板状部１Ｂ、１Ｃを締め付けることを特徴としている。

回転トルク均等化部材６は、例えば、バネ部材１と同一の金属材料からなる金属板又は板バネであり、幅Ｗ、厚みｔもバネ部材１とほぼ同一である。回転トルク均等化部材６のスリーブバネ部１Ａ側に位置する回転トルク均等化部材６の一方の先端面６ａは、取付け部材３の先端面３ａと同等か、あるいは先端面３ａよりもスリーブバネ部１Ａ側に延びている。そして、回転トルク均等化部材６の他方側６ｂは、前記締め付けのときに当接部１Ｄに密接するように当接部１Ｄの傾斜とほぼ同じ傾斜で曲げられている。この実施形態１では、ビス又はボルト４とナット５とが固定部材を構成する。

図１に示すように組み合わせた状態でビス又はボルト４をナット５に対して螺回させると、ビス又はボルト４の頭部４Ａの下面が回転トルク均等化部材６を図面下側に押圧する。一般に、ビス又はボルト４の下面の面積は小さく、必ずしも平坦でないので、回転トルク均等化部材６が存在しないとき、ビス又はボルト４の頭部４Ａの下面がスリーブバネ部１Ａに与える押圧力は、取付け部材３がスリーブバネ部１Ａに与える押圧力よりも小さくなるが、取付け部材３の先端面３ａと同等以上にスリーブバネ部１Ａ側に延びている剛性のある回転トルク均等化部材６を介してスリーブバネ部１Ａの図面上側部分に下方向の押圧力を与えるときには、その押圧力が取付け部材３がスリーブバネ部１Ａの下側部分に与える図面上方向の押圧力とほぼ等しくなる。

したがって、回転トルク均等化部材６を用い、取付け部材３と回転トルク均等化部材６との間にバネ部材１のバネ性板状部１Ｂ、１Ｃとを挟んで、固定部材４でこれらを締め付けることによって、スリーブバネ部１Ａにほぼ均等な締め付け力を与えることができ、スリーブバネ部１Ａとシャフト部材２との間に発生する回転トルクはいずれの方向の値もほぼ等しくなる。なお、回転トルク均等化部材６の幅、つまり紙面の表裏方向の幅は、同方向のバネ部材１の幅とほぼ等しいか、あるいはそれ以上の幅が好ましい。また、回転トルク均等化部材６の板厚は、その金属材料の剛性によってはバネ部材１の厚みよりも薄くて構わないが、好ましくは同等程度以上が好ましい。

[実施形態２]
次に、本発明の第２の実施形態であるトルクヒンジ２００を図２によって説明する。図２は、トルクヒンジ２００の断面を示し、スリーブバネ部１Ａが正６角形状になっていること、及び回転トルク均等化部材６が弧状になっている板バネであることが特徴である。図１で用いた記号と同じ記号は同一の名称の部材を示すものとする。
バネ部材６のスリーブバネ部１Ａはほぼ長さの等しい六つの辺１ａを有し、各辺１ａはシャフト部材２の挿入孔Ｈ側に緩く突出する円弧状になっており、六つの点でシャフト部材２を締め付ける構造になっている。このことによって、スリーブバネ部１Ａとシャフト部材２との間に安定で効果的な回転トルクを発生することができる。

回転トルク均等化部材６は、円弧状に曲がっている板バネであり、その頂部にナット又はボルト４用の挿通孔（不図示）を有し、前記円弧は図面左右に対称的になっている。回転トルク均等化部材６の一端６ａはスリーブバネ部１Ａの一辺に僅かにかかる位置にあり、他端６ｃはバネ部材１の当接部１Ｄ、１Ｅ近傍にある。この実施形態２でも回転トルク均等化部材６の一端６ａは、取付け部材３の対応する一端３ａよりもスリーブバネ部１Ａ側に位置する。一方の当接部１Ｅは予めプレスによって形成されたプロジェクションである。この回転トルク均等化部材６は通常用いられているバネ材料からなる板バネであり、バネ性が豊かであり、力が両端６ａと６ｃとに集中するから、その板厚はトルクヒンジ１００の構造のものに比べて薄くすることができる。したがって、回転トルク均等化部材６はこの構造ではバネ部材１の板厚よりも薄くても構わない。

図２に示す状態でビス又はボルト４を回してナット５に螺合させて前進させると、ビス又はボルト４の頭部４Ａの下面が回転トルク均等化部材６を押圧し、その一端６ａの加圧力がスリーブバネ部１Ａにかかる。これに伴い、バネ部材１のバネ性板状部１Ｂと１Ｃとの間の間隔は狭まり、スリーブバネ部１Ａにはその挿入孔Ｈを狭めるような引っ張り力が働く。これによって、スリーブバネ部１Ａはシャフト部材２を締め付け、スリーブバネ部１Ａとシャフト部材２との間に回転トルクを発生する。ビス又はボルト４とナット５との螺合の程度を調整することによって、所望の回転トルクを得ることができる。
この実施形態２では、ビス又はボルト４とナット５との間に板バネによって張力が常時かかっているので、これらからなる固定部材が緩みにくく、初期の回転トルク特性を保持できるなど信頼性の高いトルクヒンジを提供できる。

なお、トルクヒンジ２００では、スリーブバネ部１Ａを正６角形状のものとしたが、正３角形状、正４角形状、正５角形状など他の正多角形状であっても勿論よい。
また、回転トルク均等化部材６の幅はバネ部材１のスリーブバネ部１Ａの幅Ｗと等しいものに限定する必要は無く、スリーブバネ部１Ａの幅Ｗよりも大きくても、小さくても効果を奏する。

本発明に係る実施形態１の第１のトルクヒンジ１００を示す図である。 本発明に係る実施形態２の第２のトルクヒンジ２００を示す図である。 従来のトルクヒンジの一例を示す図である。

符号の説明

１・・・バネ部材
１Ａ・・・スリーブバネ部
１Ｂ、１Ｃ・・・バネ性板状部
１Ｄ、１Ｅ・・・当接部
２・・・シャフト部材
３・・・取付け部材
３Ａ・・・ネジ孔
４・・・ビス又はボルト
４Ａ・・・ビス又はボルト４の頭部
５・・・ナット
６・・・回転トルク均等化部材
Ｈ・・・挿入孔

Claims (1)

1. シャフト部材が挿入される挿入孔を有し、前記シャフト部材との間に回転トルクを発生するスリーブバネ部と、該スリーブバネ部から互いにある間隔をもって延びる第１、第２のバネ性板状部とを形成するように折り曲げてなるバネ部材と、前記第１又は第２のバネ性板状部に当接する取付け部材と、前記バネ部材を前記取付け部材に固定すると共に、前記スリーブバネ部と前記シャフト部材との間に発生する回転トルクの大きさを調整する固定部材とからなって、前記スリーブバネ部が対称的に折り曲げられているトルクヒンジにおいて、
   前記取付け部材とは反対側に位置する前記バネ性板状部に回転トルク均等化部材を重ね、該回転トルク均等化部材と前記取付け部材との間に前記第１、第２のバネ性板状部を挟んで、前記固定部材によって前記回転トルク均等化部材を介して前記第１、第２のバネ性板状部を締め付けると共に、前記取付け部材に固定し、
   前記回転トルク均等化部材は、前記取付け部材の対応する先端面に比べて同等以上に前記スリーブバネ部側に延びている先端面を有して前記スリーブバネ部に押圧力を与えることにより、左右双方向の前記回転トルクを等しくすることを特徴とするトルクヒンジ。
   

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