JP4983344B2 - ヒンジ装置及びそのヒンジ装置を用いた機器 - Google Patents

Description

本発明は、部材間を連結し、各部材の開閉や部材の回転等の交差する軸を中心とした２軸操作を可能にしたヒンジ機構に関し、特に、開閉軸と回転軸を直交させたヒンジ装置及びそのヒンジ装置を用いた機器に関する。

ディジタルカメラ等の機器では、筐体部とモニタ部とを連結するヒンジ装置が設置され、このヒンジ装置は、筐体部とモニタ部との開閉操作やモニタ部の回動操作を実現している。このようなヒンジ装置には、機器の仕様や一定角度で停止できる等の機能を実現するため、例えば、各軸に独立した回転角度を規制する機能を有すること、各軸に一定の摺動回転トルクの発生機能を有すること、各軸に一定角度の位置で回転抵抗を生じるクリック感発生機能を有すること等が求められている。

このようなヒンジ装置に関し、特許文献１には、開閉軸によって開閉可能に支持されるベース部材が設置され、このベース部材に開閉軸と直交方向に回転軸が支持された構造が開示されている。また、特許文献２には、シャフトに回転可能にベースが取り付けられ、このベースに前記シャフトと直交方向にメインシャフトを取り付けた構造が開示されている。
特開２００３−１６６５２２号公報（要約、図１等） 特開２００５−１５５７７９号公報（段落番号００１５、００１６、図３等）

ところで、特許文献１に記載されたヒンジ装置では、ベース部材に加締めによって取り付けられた回転軸の位置精度によっては、回転軸の回転にぶれが生じるおそれがある。ベース部材に形成した透孔の一点で回転軸を支持することは、支持強度が低下するので、この対策として、回転軸を二ヶ所以上で支持すれば、回転軸のぶれを抑制できるが、その分だけ、部品点数の増加を来すことになる。

特許文献２は、回転軸を二ヶ所以上で支持したものであるが、このような構造では、部品点数が多く、さらに各部品の加工精度を高めることが必要であり、各部品の製造コスト及び組立工数が煩雑になれば、ヒンジ装置のコストが高くなる。

そこで、本発明の目的は、開閉軸を備えるヒンジ装置について、組み立て工数の削減にある。

また、本発明の他の目的は、開閉軸を備えるヒンジ装置について、簡易な構成で汎用性の向上を図ることにある。

また、本発明の他の目的は、斯かるヒンジ装置を用いた機器を提供することにある。

上記目的を達成するため、本発明は、部材間の開閉に用いられる開閉軸を備えるヒンジ装置に関し、前記開閉軸は第１の開閉軸部と、この第１の開閉軸部と同一中心軸上に設置される第２の開閉軸部とを有しており、各開閉軸部間を第１及び第２の突片を用いて連結する構成であり、各突片は互いの固定部との噛み合わせにより連結する構成である。

そこで、上記目的を達成するため、本発明の第１の側面は、開閉軸を備えるヒンジ装置であって、前記開閉軸が第１の開閉軸部と、この第１の開閉軸部と同一中心軸上に設置される第２の開閉軸部とを有し、前記第１の開閉軸部に当接される固定部と、この固定部からＬ字形に屈曲され且つ前記第１の開閉軸部の中心軸から変位して突出したアーム部とを備える第１の突片と、前記第２の開閉軸部に当接される固定部と、この固定部からＬ字形に屈曲され且つ前記第２の開閉軸部の前記中心軸から変位して突出したアーム部とを備える第２の突片と、前記第１の突片の固定部に前記第２の突片を噛み合わせて連結し、前記第２の突片の固定部に前記第１の突片を噛み合わせて連結する連結部とを備え、前記第１の突片と前記第２の突片とを連結することにより、前記第１の突片のアーム部と前記第２の突片のアーム部とが平行に配置される構成である。斯かる構成により、上記目的が達成される。

上記目的を達成するためには、上記ヒンジ装置において、好ましくは、前記第１の突片と前記第２の突片との間に設置された軸受部を備え、この軸受部に前記開閉軸と交差方向に回転軸が支持された構成としてもよい。斯かる構成によっても、上記目的が達成される。

また、本発明の第２の側面は、第１の部材と第２の部材とを備え、これら第１の部材と第２の部材とを連結するヒンジ装置を用いた機器であって、前記ヒンジ装置が、第１の開閉軸部と、この第１の開閉軸部と同一中心軸上に設置される第２の開閉軸部とを有する開閉軸と、前記第１の開閉軸部に当接される固定部と、この固定部からＬ字形に屈曲され且つ前記第１の開閉軸部の中心軸から変位して突出したアーム部とを備える第１の突片と、前記第２の開閉軸部に当接される固定部と、この固定部からＬ字形に屈曲され且つ前記第２の開閉軸部の前記中心軸から変位して突出したアーム部とを備える第２の突片と、前記第１の突片の固定部に前記第２の突片を噛み合わせて連結し、前記第２の突片の固定部に前記第１の突片を噛み合わせて連結する連結部とを備え、前記第１の突片と前記第２の突片とを連結することにより、前記第１の突片のアーム部と前記第２の突片のアーム部とが平行に配置される構成である。斯かる構成により、上記目的が達成される。

以上説明したように、本発明によれば、次の効果が得られる。

(1) 第１及び第２の開閉軸部は、第１及び第２の突片で連結される構造であり、一つ一つの部品の加工コストを安価なものとすることができ、また、各構成部分を板金加工によって作製することができる。

(2) 第１及び第２の開閉軸部は第１及び第２の突片で連結され、各突片は固定部との噛み合わせによって結合されるので、組み立て工数を削減でき、組み立ての迅速化とともに、加工コストの低減を図ることができる。

(3) また、ヒンジの使用に変動があった場合でも、軸フレーム部の変更が不要であり、第１及び第２の開閉軸部の長さ調整で対応でき、しかも、構成部分を共通化することができ、その共通化等により製造コストの低減を図ることができる。

〔第１の実施の形態〕

本発明の第１の実施の形態について、図１を参照する。図１は、ヒンジ装置を示す斜視図である。

このヒンジ装置２には、開閉軸４と、この開閉軸４と直交方向に取り付けられた回転軸６とを備える。開閉軸４は、軸受部８、１０によって支持され、回転軸６には支持フレーム部１２が取り付けられている。軸受部８、１０のそれぞれにはヒンジ装置２が設置される筐体部等に取り付けるための取付孔１１が形成され、支持フレーム部１２にも複数の取付孔１３が形成されている。

開閉軸４は、第１の開閉軸部１４と、この第１の開閉軸部１４と同一中心軸上に設置される第２の開閉軸部１６とを備えており、これら開閉軸部１４、１６は軸フレーム部１８を介在させて連結され、回転軸６は軸フレーム部１８にある軸受部２０（図２）によって回転可能に支持されている。

ヒンジ装置２の各部材について、図２を参照する。軸フレーム部１８は、開閉軸部１４に突設された第１の突片２２と、開閉軸部１６に突設された第２の突片２４と、これら突片２２、２４の間に設置された軸受部２０とを備える。軸受部２０は、回転軸６を上下２か所の部分で保持するため、２枚の軸受板２６、２８で構成されている。

突片２２はＬ字形の枠片であって、開閉軸部１４の固定フランジ部３０に当接される固定基部３２と、この固定基部３２からＬ字形に屈曲させて突出するアーム部３４とを備えている。固定基部３２には固定孔３６、係止突部４０が形成されている。固定孔３６には、固定フランジ部３０の中央に突出させた固定突部４２が挿入され、固定突部４２の加締めによって、突片２２が開閉軸部１４に固定される。即ち、アーム部３４は、開閉軸部１４の中心軸より半径方向に変位して突設されている。アーム部３４には、係止突部４６、４８が形成されている。

突片２４は突片２２と同様にＬ字形の枠片であって、開閉軸部１６の固定フランジ部３１に当接される固定基部３３と、この固定基部３３からＬ字形に屈曲させて突出するアーム部３５とを備えている。このアーム部３５は、突片２２のアーム部３４より厚く形成されてもよい。固定基部３３には固定孔３７、係止突部４１が形成されている。固定孔３７には、固定フランジ部３１の中央に突出させた固定突部４３が挿入され、固定突部４３の加締めによって、突片２４が開閉軸部１６に固定される。即ち、アーム部３５は、開閉軸部１６の中心軸より半径方向に変位して突設され、アーム部３４と平行に配置される。

アーム部３５には、係止突部４７、係止突部を兼ねるストッパ部４９が形成されている。ストッパ部４９には回転軸６側のストッパリング５０のストッパ爪５１が当たり、回転軸６の回転を阻止する。

そこで、開閉軸部１４と開閉軸部１６との連結について、図３を参照する。図３のＡは、連結前の開閉軸部を示す図、図３のＢは、連結後の開閉軸を示す図である。

図３のＡに示すように、開閉軸部１４と開閉軸部１６との連結には、突片２２、２４に形成された連結部４４、４５が用いられ、突片２２の固定基部３２には、突片２４とを連結する連結部４４の噛合せ凹部４４２が形成され、突片２４の固定基部３３には、突片２２とを連結する連結部４５の噛合せ凹部４５２が形成されている。突片２２の先端側には噛合せ凹部４５２に対応する噛合せ凹部４５４が形成され、また、突片２４の先端側には噛合せ凹部４４２に対応する噛合せ凹部４４４が形成されている。突片２２の噛合せ凹部４４２、４５４の幅は突片２４の素材の厚さに対応し、突片２４の噛合せ凹部４５２、４４４の幅は突片２２の素材の厚さに対応し、両者の噛合せにより強固に結合される関係にある。

そこで、図３のＢに示すように、開閉軸部１４側に固定された突片２２の固定基部３２にある噛合せ凹部４４２に突片２４の噛合せ凹部４４４が噛合わされ、開閉軸部１６側に固定された突片２４の固定基部３３にある噛合せ凹部４５２に突片２２の噛合せ凹部４５４が噛合わされることにより、開閉軸部１４、１６が突片２２、２４の連結部４４、４５によって連結される。このような連結構造によれば、突片２２、２４の連結位置が噛合せ凹部４４２、４４４、４５２、４５４で決定されるとともに、噛合せ凹部４４２、４４４間の噛合せ、噛合せ凹部４５２、４５４間の噛合せにより強固に連結され、しかも、加締め等の機械加工を伴うことなく、噛合せによる操作で組み立てることができ、組み立て工数の削減と組み立て時間の短縮を図ることができる。

そして、このように平行に配置され且つ連結された突片２２、２４の上側には軸受部２０の軸受板２６が設置され、突片２２、２４の下側には軸受板２８が設置されている。軸受板２６、２８には回転軸６を支持する軸受孔５２がそれぞれ形成され、軸受板２６には係止突部４６、４７に対応する係止凹部５４、５６が形成されるとともに、係止突部４０を挟み込む係止爪５８、係止突部４１を挟み込む係止爪６０が形成されている。また、軸受板２８には係止突部４８、ストッパ部４９に対応する係止凹部５５、５７が形成されている。そこで、突片２２の係止突部４０に係止爪５８を係合させ、係止突部４６に係止凹部５４を係合させるとともに、突片２４の係止突部４７に係止凹部５６を係合させ、また、係止突部４１に係止爪６０を係合させることにより、突片２２、２４の上側に軸受板２６を合体させ、また、突片２２の係止突部４８に係止凹部５５を係合させ、突片２４のストッパ部４９に係止凹部５７を係合させることにより、突片２２、２４の下側に軸受板２８を合体させ、これら突片２２、２４と軸受板２６、２８とを以て直方体状の軸フレーム部１８が構成される。

この軸フレーム部１８の軸受部２０には、回転軸６が回転可能に支持され、回転軸６には軸フレーム部１８の下側に配置されるストッパリング５０が取り付けられる。ストッパリング５０には、回転軸６を貫通させるとともに、回転軸６と一体化するための貫通孔６２が形成されている。

軸フレーム部１８の上側に突出させた回転軸６には、軸受板２６の上面に設置されたバネ板６４を介在させてカム板６６が取り付けられている。バネ板６４は、固定爪６８、７０を備えており、各固定爪６８、７０に対応する軸受板２６の溝部７２、７４に挿入させて軸受板２６に固定されている。バネ板６４には、回転軸６を貫通するための貫通孔７６、この貫通孔７６を挟んで突部７８、８０が形成されている。カム板６６は、中央に形成した貫通孔８２に回転軸６が固定され、回転軸６とともに回転する。カム板６６には貫通孔８２を挟んで周縁方向に開放されたＵ字形の切欠部８４、８６が形成されている。これら切欠部８４、８６はバネ板６４の突部７８、８０に対応し、それぞれの位置が一致したときに係合し、これらの位置が不一致である区間では、突部７８、８０がカム板６６の下面側に接触し、適当な摩擦トルクを生じさせる。

回転軸６の下端部は、図４に示すように、支持フレーム部１２の固定孔８８に挿入されて固定される。また、この回転軸６と直交方向に設置される開閉軸部１４、１６について、開閉軸部１４には軸受部８の軸受孔９０に回転可能に支持させる軸部９２が形成され、この軸部９２を軸受孔９０に貫通させて支持させるとともに、軸部９２の先端部には抜け止め９４が取り付けられる。また、開閉軸部１６には軸受部１０の軸受孔９１に回転可能に支持させる軸部９３が形成され、この軸部９３を軸受孔９１に貫通させて支持させるとともに、軸部９３の先端部には抜け止め９５が取り付けられる。

また、開閉軸部１６は、開閉軸部１４より細く形成されたスライド軸部９６と、径大部９８が形成され、スライド軸部９６の一部を切削する等して、フラット面部１００が形成されている。径大部９８にはスライドカム機構１０２のコイルばね１０４が固定され、スライド軸部９６にはスライドカム１０６が摺動可能に取り付けられ、軸受部１０には固定カム１０８が取り付けられている。スライドカム１０６にはスライド軸部９６の断面形状と相似形の摺動孔１１０が形成され、固定カム１０８と対向する面部には突部１１２と凹部１１４とが形成されている。また、固定カム１０８には、軸受部１０の固定溝１１６に挿入して固定される固定突部１１８が形成されているとともに、スライド軸部９６を回転させるための円孔１２０が形成され、スライドカム１０６と対向する面部にはスライドカム１０６の突部１１２、凹部１１４と互いに噛み合う突部１２２、凹部１２４が形成されている。

このように開閉軸部１４、１６からなる開閉軸４は軸受部８、１０に支持されて回転可能であり、このため、開閉軸４のスライド軸部９６とともにスライドカム１０６及びコイルばね１０４も回転可能である。これに対し、固定カム１０８は軸受部１０に固定されて回転しない。

このヒンジ装置２の動作を説明する。このヒンジ装置２では、直交する２軸回転として、開閉軸４を回転中心とする第１の回転と、回転軸６を回転中心とする第２の回転とを実現している。

第１の回転では、図５の（Ａ）に示すように、開閉軸４をＮＸ方向に回転させると、スライドカム１０６及び固定カム１０８が互いに突部１１２と凹部１２０、凹部１１４と突部１２２とが噛み合う位置にあるとすると、この場合、スライドカム１０６はコイルばね１０４の復元力によってＸ１方向に移動し、スライドカム１０６は固定カム１０８に密着している。この位置から、開閉軸をＮＸ方向に回転させると、図５の（Ｂ）に示すように、スライドカム１０６及び固定カム１０８が互いに突部１１２と突部１２２、凹部１１４と凹部１２０とが合致する位置に移行させることができ、この場合、スライドカム１０６は、矢印Ｘ２方向に移動し、突部１１２、１２２の立上り分だけコイルばね１０４が圧縮される。即ち、コイルばね１０４の圧縮による復元力がスライドカム１０６と固定カム１０８との間に作用し、開閉軸４の回転を阻止しようとする力となる。ユーザは、開閉軸４の回転に対してトルク感を体感することができる。

そして、開閉軸４をＮＸ方向と反対方向に移動させるか、又は、ＮＸ方向を更に進めるかにより、スライドカム１０６及び固定カム１０８は、互いの突部１１２と突部１２２、凹部１１４と凹部１２０との合致位置から外れ、図５の（Ｃ）に示す状態に移行することになる。このとき、コイルばね１０４の圧縮状態が軽減されるので、ユーザは、開閉軸４の回転に対して開放されたトルク感を体感することができる。

また、第２の回転では、図６の（Ａ）及び（Ｂ）に示すように、回転軸６をＮＹ１方向に回転させると、ストッパリング５０のストッパ爪５１の側部がストッパ部４８に当たって回転が阻止され、また、その位置から回転軸６をＮＹ２方向に回転させると、ストッパリング５０のストッパ爪５１の側部がストッパ部４８に当たって回転が阻止される。即ち、ストッパ爪５１がストッパ部４８に当たるまでの角度区間において、左右に回転させることができる。

その場合、バネ板６４の突部７８、８０がカム板６６の下面部に当接する部分では、両者間の摩擦によるトルク感が得られ、突部７８、８０がカム板６６の切欠部８４、８６に嵌まり込むと（図１）、その摩擦による回転阻止から開放されるトルク感が得られる。このようなトルク感と摩擦による回転阻止との対比感から、回転位置及びその停止位置を体感することができる。

以上述べた通り、このヒンジ装置２は、Ｌ字型の突片２２、２４を組み合わせて軸フレーム部１８を成す構造であって、一つ一つの部品の加工コストを安価なものとすることができる。また、軸フレーム部１８を構成する部品を板金加工によって作製することができる等、開閉軸４の制作コストを低減することができる。

また、軸フレーム部１８は、突片２２、２４に対して回転軸６を支持する軸受板２６、２８を合体する構成であって、開閉軸部１４、１６と同等の機械的強度を持つフレーム体として構成される。

また、ヒンジ装置２の仕様に変動があった場合でも、Ｌ字型の突片２２、２４による軸フレーム部１８に変更を来すことがなく、回転軸６、開閉軸４の長さ調整等により、大きさや長さの異なる同等のヒンジ装置２を実現できる。仕様変更によっても、部品の共通化により、ヒンジ装置２の製造コスト低減を図ることができる。

〔第２の実施の形態〕

本発明の第２の実施の形態について、図７及び図８を参照する。図７は、ヒンジ装置を備える機器の構成例において、カム軸側を中心とする回転を示す図、図８は、回転軸を中心とする回転を示す図である。

ヒンジ装置２を備える機器２００は、第１の部材２０２と第２の部材２０４とを備えており、部材２０２、２０４間をヒンジ装置２で連結させたものである。部材２０２にはヒンジ装置２の軸受部８、１０を固定ねじ２０６を以て固定し、また、部材２０４は、ヒンジ装置２の支持フレーム部１２を固定ねじ２０８を以て固定している。

斯かる構成によれば、ヒンジ装置２の２軸回転機能により、図７に示すように、部材２０２に対して部材２０４を開閉軸４を中心に矢印Ｏで示す方向に開閉させることができるとともに、図８に示すように、部材２０２と部材２０４との相対的な位置関係を回転軸６を中心に矢印Ｐで示すように、回転させて変位させることができる。

このような２軸回転が可能であれば、機器２００は、例えば、ビデオカメラ等に適用し、所望の回転変位を実現することができ、利便性を高めることができる。

〔他の実施の形態〕

(1) 上記実施の形態では、金属で形成された軸フレーム部１８を例示したが、軸フレーム部１８は合成樹脂で形成してもよい。

(2) 上記実施の形態では、連結部４４、４５に互いに噛み合う噛合せ凹部４４２、４４４（４５２、４５４）を用いたが、図９の（Ａ）に示すように、噛合せ凹部４４２として、素材の厚さに対応して間隔を設定した立壁部５０２、５０４を形成し、これら立壁部５０２、５０４の間隔内に噛合せ凹部４４４を噛合せるように構成してもよい。

(3) また、図９の（Ｂ）に示すように、噛合せ凹部４４２側に素材の表裏面に凹部５０６、５０８を形成し、これら凹部５０６、５０８を挟み込むように噛合せ凹部４４４を噛合せるように構成してもよい。

(4) 図９の（Ａ）及び（Ｂ）について、噛合せ凹部４４４側を立壁部５０２、５０４又は凹部５０６、５０８に形成してもよい。

以上述べたように、本発明の最も好ましい実施の形態等について説明したが、本発明は上記記載に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載され、又は、発明を実施するための最良の形態に開示された発明の要旨に基づき、当業者において様々な変形や変更が可能であり、斯かる変形や変更が本発明の範囲に含まれることはいうまでもない。

本発明は、部材間を連結し、各部材の開閉や部材の回転等の交差する軸を中心とした２軸操作を可能にしたヒンジ装置に関し、第１及び第２の開閉軸部間を第１及び第２の突片の噛合せで連結した構造を備え、一つ一つの部品の加工コストを安価なものとすることができるとともに、加工工数を削減でき、また、各構成部分を板金加工によって作製することができる等、有用性が高い。

本発明の第１の実施の形態であるヒンジ装置を示す斜視図である。 ヒンジ装置のスライドカム機構を除いて示す分解斜視図である。 開閉軸の突片の分解及び連結関係を示し、（Ａ）は連結前の開閉軸部を示す斜視図、（Ｂ）は、連結後の開閉軸部を示す斜視図である。 ヒンジ装置の軸受部、スライドカム機構及び回転軸部分を分解して示す分解斜視図である。 開閉動作を示す図である。 回転動作を示す図である。 本発明の第２の実施の形態であるヒンジ装置を備える機器の構成例を示す図である。 回転軸を中心とする回転を示す図である。 本発明における連結部の変形例を示す図である。

符号の説明

２ ヒンジ装置
４ 開閉軸
６ 回転軸
１４ 第１の開閉軸部
１６ 第２の開閉軸部
１８ 軸フレーム部
２０ 軸受部
２２ 第１の突片
２４ 第２の突片
４４、４５ 連結部
４４２、４４４、４５２、４５４ 噛合せ凹部

Claims (3)

1. 開閉軸を備えるヒンジ装置であって、
   前記開閉軸が第１の開閉軸部と、この第１の開閉軸部と同一中心軸上に設置される第２の開閉軸部とを有し、
   前記第１の開閉軸部に当接される固定部と、この固定部からＬ字形に屈曲され且つ前記第１の開閉軸部の中心軸から変位して突出したアーム部とを備える第１の突片と、
   前記第２の開閉軸部に当接される固定部と、この固定部からＬ字形に屈曲され且つ前記第２の開閉軸部の前記中心軸から変位して突出したアーム部とを備える第２の突片と、
   前記第１の突片の固定部に前記第２の突片を噛み合わせて連結し、前記第２の突片の固定部に前記第１の突片を噛み合わせて連結する連結部と、
   を備え、前記第１の突片と前記第２の突片とを連結することにより、前記第１の突片のアーム部と前記第２の突片のアーム部とが平行に配置されることを特徴とするヒンジ装置。
2. 請求項１のヒンジ装置において、
   前記第１の突片と前記第２の突片との間に設置された軸受部を備え、この軸受部に前記開閉軸と交差方向に回転軸が支持されてなることを特徴とするヒンジ装置。
3. 第１の部材と第２の部材とを備え、これら第１の部材と第２の部材とを連結するヒンジ装置を用いた機器であって、
   前記ヒンジ装置が、
   第１の開閉軸部と、この第１の開閉軸部と同一中心軸上に設置される第２の開閉軸部とを有する開閉軸と、
   前記第１の開閉軸部に当接される固定部と、この固定部からＬ字形に屈曲され且つ前記第１の開閉軸部の中心軸から変位して突出したアーム部とを備える第１の突片と、
   前記第２の開閉軸部に当接される固定部と、この固定部からＬ字形に屈曲され且つ前記第２の開閉軸部の前記中心軸から変位して突出したアーム部とを備える第２の突片と、
   前記第１の突片の固定部に前記第２の突片を噛み合わせて連結し、前記第２の突片の固定部に前記第１の突片を噛み合わせて連結する連結部と、
   を備え、前記第１の突片と前記第２の突片とを連結することにより、前記第１の突片のアーム部と前記第２の突片のアーム部とが平行に配置されることを特徴とする、ヒンジ装置を用いた機器。

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