JP5092952B2 - ヒンジ - Google Patents
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Description
特許文献2に示された回転機構は、先端部が略球形の圧接部材を組み込んだ圧接部が2個以上構成された回転側部材と、圧接部と当接し、クリックを発生するために1つ以上の径方向に伸びた溝を形成した摺動部材を密着させ、圧接部材と摺動部材とを弾性的に圧接させることにより、回転時の摺動摩擦トルクとクリックトルクを発生させるものである。
転軸部材に挿通された回転側部材に開閉軸が取付けられている構造であり、従って回転軸部材および回転側部材の直径には大きな制約がない。従って、回転側部材に圧接部材を2個以上組み込むことも可能となるが、例えば図14、15に示された携帯電話機のように機器本体1に開閉ヒンジ3が取付けられていて、開閉ヒンジ3に回転ヒンジ4を取付けた構造を実現しようとした場合には、基本的には回転ヒンジ機構の直径を、回転軸が固定されているディスプレイ部2の厚さ以上に大きくすることは困難であるため、特許文献2に示された二軸ヒンジの構造を採用することはできない。
本発明に係るヒンジは、携帯電話機や情報端末等の小型機器に特に好適に使用されるものであり、図14及び図15は、携帯電話機のディスプレイ部の開閉、回転機構に用いた例を示した斜視図である。
図14の例では、携帯電話機本体1に開閉ヒンジ3が取付けられており、この開閉ヒンジ3の可動部に回転ヒンジ4が取付けられて、2軸ヒンジを形成している。図14では、開閉ヒンジ3がディスプレイ部2を閉じた状態から約170度開いており、回転ヒンジ4は、原点の状態にある。図15においては、開閉ヒンジ3は約100度開いた状態であり、回転ヒンジ4は原点から約80度右方向に回転した状態である。この例では、回転ヒンジ4は、原点位置から180度回転可能であり、原点位置及び180度回転した位置でクリックストップするようになっている。
本発明に係るヒンジ6は、相対的に回転可能であり、表面に凸部41を有する凸ディスク40と、表面に凹部51を有する凹ディスク50とが、表面同士を対面した状態で、ディスク押圧手段30によって押圧されており、これらがトルク発生手段を形成している。
これらをすべて挿入した状態で異形断面シャフト61の先端にある取付け用突起63を
第一の取付け部材10の異形断面シャフト固定孔11に嵌合して固定することにより、ヒンジ6が完成する。取付け用突起63と第一の取付け部材10との固定方法としては、取付け用突起63の先端をかしめる方法や溶接、ねじ留め等任意である。
なお、ヒンジを部品に取付けるために、取付け部材は、必ずしも必要ではなく、取付ける部品の構造によっては不要な場合もある。
凸ディスク40の中心には、異形断面シャフト61の断面形状とほぼ等しく、異形断面シャフト61が嵌合することができる異形断面シャフト挿入孔42が設けられている。このため、凸ディスク40は、異形断面シャフト61と随伴して回転すると共に、異形断面シャフト61に沿って軸方向に移動することができる。
凹ディスク50には、2個の凹部51が回転中心5を中心として対称に設けられている。凹部51は、凹ディスク50の平面部から凹部斜面57を経て溝状に形成されており、凹部51の底面は平面となっている。凹部斜面57と平面部の境目は凹部稜線58を形成している。
凹ディスク50の中心には、シャフト60が回転自在に嵌合可能なシャフト挿入孔52が設けられている。
5よりも小さくすることが好ましい。具体的には、例えば凸部の広がり角度45が40度であれば、凹部の広がり角度59を36度程度とする。このようにすることにより、凸部41が凹部51に完全に嵌まり込んでしまうことはなく、嵌合した状態であっても完全に嵌まり込まず途中で引っ掛かった状態となる。このため、確実に一定の角度に収り、ぐらつきがなく、位置決めが可能になる。
図6は、凸ディスク40の凸部41と凹ディスク50の凹部51が嵌合状態にある図であるが、凹部の広がり角度59よりも凸部の広がり角度45が大きいため、図に示されたように凸部41は凹部51に完全に嵌まり込むことはなく、途中で引っ掛かった状態となる。また本図では分かり難いが、凸ディスク40の凸部の広がり角度中心46が、回転中心5すなわち凹ディスク50の凹部の広がり角度中心よりもずれた位置にあるため、凸ディスク40と凹ディスク50とは面接触も線接触もすることはなく、常に点接触することになる。
また凸ディスク40の凸部41が凹ディスク50の平面上に完全に乗り上げた後は、平面同士が摺動するので、摺動トルクが発生する。
また、接触面が摩耗した場合、クリックストップ位置が安定せず、ぐらぐらする状態になりやすい。
凸ディスク40と凹ディスク50の材質については、耐磨耗性に優れた丈夫な材質であることが必要であり、鋼に浸炭焼入れを施し、さらに表面に硬質クロムめっきを行うなどの耐摩耗性表面処理加工を施すことが好ましい。また、これらの摺動面には、グリース等の
潤滑剤を浸漬させて滑りやすくすることがさらに好ましい。
以上説明したヒンジにおいては、凸ディスクと凹ディスクが1枚づつである場合について説明してきたが、ヒンジの用途によっては、凸ディスクと凹ディスクの組み合わせからなるトルク発生手段を複数具備することも可能である。
以下実施例に基づいて、本発明に係るヒンジについてさらに具体的に説明する。
凸ディスクおよび凹ディスクの仕様を以下の通りとした。
凸ディスクの直径 5.6mm
凸ディスクの厚さ 0.5mm
凸部の高さ 0.3mm
凸部の広がり角度 40°
凸部の広がり角度中心のずれ 0.16mm
凸部稜線のアール 0.20mm
凹ディスクの直径(第二の取付け部材の幅) 7.0mm
凹ディスクの厚さ 1.4mm
凹部の深さ 0.31mm
凹部の広がり角度 35.8°
図8(2)は、凸ディスクの回転角が1°の状態を示している。
図8(3)は、同様にして2°の状態、(4)は、3°の状態を示している。
図9(1)は、同様にして4°の状態、(2)は、5°の状態を示している。
図中、細かい斜線の部分は、凸ディスクの凸部斜面43を、また粗い斜線の部分は、凹ディスクの凹部斜面57を示している。
図8(2)において、凸ディスクが回転すると、凸ディスクの凸部41は脱出して凹ディスクの平面に乗り上げていく。この時、両ディスクの接触点は移動して行くが、常に点接
触の状態を保っている。
このグラフのようにトルクが変化する場合には、非常になめらかな使用感と高級感のあるクリック感が得られる。この実施例においては、1万回以上の繰り返し試験によっても、トルクの変化が少なく、安定していた。
<比較例1>
凸ディスクの直径 変更なし
凸ディスクの厚さ 変更なし
凸部の高さ 変更なし
凸部の広がり角度 40°(変更なし)
凸部の広がり角度中心のずれ ずれなし
凸部稜線のアール 0.20mm(変更なし)
凹ディスクの直径(第二の取付け部材の幅) 変更なし
凹ディスクの厚さ 変更なし
凹部の深さ 変更なし
凹部の広がり角度 40°
<比較例2>
凸ディスクの直径 変更なし
凸ディスクの厚さ 変更なし
凸部の高さ 変更なし
凸部の広がり角度 40°(変更なし)
凸部の広がり角度中心のずれ 0.16mm(変更なし)
凸部稜線のアール 0.20mm(変更なし)
凹ディスクの直径(第二の取付け部材の幅) 変更なし
凹ディスクの厚さ 変更なし
凹部の深さ 変更なし
凹部の広がり角度 40°
<比較例3>
凸ディスクの直径 変更なし
凸ディスクの厚さ 変更なし
凸部の高さ 変更なし
凸部の広がり角度 40°(変更なし)
凸部の広がり角度中心のずれ ずれなし
凸部稜線のアール 0.20mm(変更なし)
凹ディスクの直径(第二の取付け部材の幅) 変更なし
凹ディスクの厚さ 変更なし
凹部の深さ 変更なし
凹部の広がり角度 35.8°(変更なし)
2・・・ディスプレイ部
3・・・開閉ヒンジ
4・・・回転ヒンジ
5・・・回転中心
6・・・ヒンジ
10・・・第一の取付け部材
11・・・異形断面シャフト固定孔
12・・・取付け孔
13・・・嵌合突起
20・・・第二の取付け部材
21・・・スリーブ
30・・・ディスク押圧手段
31・・・皿ばね1
32・・・皿ばね2
33・・・カバー
40・・・凸ディスク
41・・・凸部
42・・・異形断面シャフト挿入孔
43・・・凸部斜面
44・・・凸部稜線
45・・・凸部の広がり角度
46・・・凸部の広がり角度中心
47・・・凸部の広がり角度中心のずれ
48・・・切れ込み
50・・・凹ディスク
51・・・凹部
52・・・シャフト挿入孔
53・・・取付けねじ孔
54・・・ストッパー取付け孔
55・・・ストッパー
56・・・ストッパー取付け突起
57・・・凹部斜面
58・・・凹部稜線
59・・・凹部の広がり角度
60・・・シャフト
61・・・異形断面シャフト
62・・・回転規制カム
63・・・取付け用突起
Claims (6)
- 相対的に回転可能であり、表面同士が対面しかつ押圧された、表面に凸部を有する凸ディスクと、表面に凹部を有する凹ディスクとを有するヒンジにおいて、前記凸ディスクの凸部と前記凹ディスクの凹部が嵌合した状態から回転して脱出するまでの間、凸部の稜線と凹部の稜線の角度が一致しないように、凸ディスクの凸部の広がり角度を凹ディスクの凹部の広がり角度より大きくし、かつ凸ディスクの凸部の広がり角度中心を回転中心からずらす事によって、常に押し合う傾斜面が斜めに当たり、点接触するようにしたことを特徴とするヒンジ。
- 前記凸部の稜線と前記凹部の稜線のいずれか一方かまたは両方がアール加工されていることを特徴とする請求項1に記載のヒンジ。
- 前記凸ディスクと随伴して回転する第一の取付け部材と前記凹ディスクと随伴して回転する第二の取付け部材を有することを特徴とする請求項1または2に記載のヒンジ。
- 前記第二の取付け部材と前記凹ディスクが一体であることを特徴とする請求項3に記載のヒンジ。
- 前記第一の取付け部材と前記第二の取付け部材の相対的回転角度を規制する回転規制手段を有することを特徴とする請求項3または4に記載のヒンジ。
- 請求項1〜5のいずれか1項に記載のヒンジが、他のヒンジの可動部に固定されていることを特徴とする二軸ヒンジ。
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