JP5374760B2 - ヒンジ装置 - Google Patents

Description

本発明は、ノート型パソコン、携帯電話機等に組み込まれるヒンジ装置であって、例えば、本体に対して蓋体を開閉させるため、蓋体を本体に対して回動可能に連結するヒンジ装置に関する。

図１８は、ノート型パソコン１００の一例を示し、本体（キーボード）が第１部材１１０、蓋体（ディスプレー）が第２部材１２０となっており、第２部材１２０が第１部材１１０に開閉可能に取り付けられている。第２部材１２０の開閉は、第１部材１１０に対して回動操作することにより行われ、第２部材１２０を第１部材１１０に回動可能に連結するため、これらの部材１１０，１２０がヒンジ装置１３０によって連結されている。

図１９は、以上のノート型パソコン１００に要求される特性を説明する図であり、ディスプレーからなる第２部材１２０は、所定角度（２０〜１８０°）範囲内においては、任意の角度で保持されるフリーストップ機能が要求される。又、全閉付近（０〜２０°）では、第２部材１２０が自力で閉じる吸い込み作動が要求される。

図２０〜図２２は、特許文献１に記載された従来のヒンジ装置２００を示す。図２０に示すように、ヒンジ装置２００においては、第１部材１１０にブラケットとしての第１カム部材２１０が立上がり状に固定され、第２部材１２０に第２カム部材２２０が取り付けられている。これらのカム部材２１０，２２０は相互に面接触している。第２部材１２０には、シャフト部材２３０がねじ２４０によって取り付けられており、シャフト部材２３０の軸部２３１が第１カム部材及び第２カム部材２２０を貫通している。

シャフト部材２３０の軸部２３１には、複数の皿ばねを重ね合わせて形成された付勢手段２７０が取り付けられる。皿ばねからなる付勢手段２７０は第２カム部材２２０を第１カム部材２１０に押し付けるように付勢するものである。付勢手段２７０の外側には、シャフト部材２３０の軸部２３１が貫通したワッシャ２８０が設けられ、ワッシャ２８０から抜け出たシャフト部材２３０の軸部２３１の先端部分を加締めることにより付勢手段２７０を撓ませ状態とする。これにより、付勢手段２７０が第２カム部材２２０を付勢した状態となる。

図２１は、ブラケットとしての第１カム部材２１０を示し、第１部材１１０に固定されるベース部２２７から立上がり部２１１が立ち上がっており、この立上がり部２１１にはシャフト部材２３０の軸部２３１が回転可能に貫通する円形の軸孔２１３が形成されている。この立上がり部２１１の片面には、第１カム面２５０が形成されている。第１カム面２５０は、低くなった嵌合凹部３１０、高くなった嵌合凸部３１１及び嵌合凹部３１０、嵌合凸部３１１の間の斜面部３１２からなり、これが扇状となるように軸孔２１３を中心に放射状に複数形成されている。このような第１カム面２５０においては、嵌合凹部３１０、斜面部３１２、嵌合凸部３１１が円周方向に沿って連続するように形成されている。

図２２は、第２カム部材２２０を示す。第２カム部材２２０は外形が円形となったプレート部材によって形成されている。第２カム部材２２０の中心部分には、非円形の軸孔２２３が形成されおり、この軸孔２２３に同形状に形成されたシャフト部材２３０の軸部２３１が嵌合状態で貫通する。このため、第２部材１２０が回動操作されてシャフト部材２３０が第２部材１２０と共に回動すると、第２カム部材２２０はシャフト部材２３０と共に回転する。

第２カム部材２２０における第１カム面２５０との対向面には、第２カム面２６０が形成されている。第２カム面２６０は、低くなった嵌合凹部３２０、高くなった嵌合凸部３２１及び嵌合凹部３２０、嵌合凸部３２１の間の斜面部３２２からなり、これが扇状となるように軸孔２２３を中心に放射状に複数形成されている。このような第２カム面２６０においては、嵌合凹部３２０、斜面部３２２、嵌合凸部３２１が円周方向に沿って連続するように形成されている。

以上の構造において、第２部材１２０の開き状態から第２部材１２０を閉じ方向に回動操作すると、第２カム部材２２０が一体に回転し、全閉付近（第２部材１２０の開角度２０°付近）で第２カム部材２２０の嵌合凸部３２１が第１カム部材２１０の嵌合凹部３１０に接近する。このとき、斜面部３２２，３１２間の滑りによる回転トルクと第２部材２２０の自重によって第２カム部材２２０は吸い込み作動して自力で閉じることができる。

特許文献２には、斜面部を介して他の部位よりも高くなった嵌合凸部を一方のカム部材のカム面に一箇所形成する一方、斜面部を介して他の部位よりも低くなった嵌合凹部を他方のカム部材のカム面に一箇所形成したヒンジ装置が形成されている。これらの嵌合凸部及び嵌合凹部は、回転方向に沿って延びる形状となっており、これらの嵌合凸部及び嵌合凹部が嵌合することにより第２部材１２０を所定角度で保持するヒンジ装置が記載されている。

特許文献３には、一方のカム部材のカム面に設けた第１嵌合凸部が係合する第１嵌合凹部を他方のカム部材のカム面に設け、第２部材が閉鎖状態のときにこれらの嵌合凸部及び嵌合凹部が係合途中となるように構成する一方、第２部材が閉鎖状態のときに係合途中となる第２嵌合凸部及び第２嵌合凹部を一方のカム部材のカム面及び他方のカム部材のカム面に設けたヒンジ装置が記載されている。このヒンジ装置においては、一方のカム部材の第１嵌合凸部及び第２嵌合凸部を略１８０°対称位置に設けると共に他方のカム部材の第１嵌合凹部及び第２嵌合凹部を略１８０°対称位置に設けている。又、第２の嵌合凸部は第１の嵌合凹部よりも短く、第２の嵌合凹部は第１の嵌合凸部よりも短くなるように形成し、第２部材が閉鎖状態のときには、第１嵌合凸部及び第１嵌合凹部、第２嵌合凸部及び第２嵌合凹部の双方が係合途中となるが、第２部材を開放方向に回動したとき、第１嵌合凸部は第２嵌合凹部に落ち込むことなく通過し、且つこのとき、第２嵌合凸部は第１嵌合凹部上に浮上支持されるようになっている。

特許文献４には、一方のカム部材のカム面に設けた第１嵌合凸部が係合する第１嵌合凹部を他方のカム部材のカム面に設け、第２部材が閉鎖状態のときにこれらの嵌合凸部及び嵌合凹部が係合途中となるように構成する一方、第２部材が閉鎖状態のときに係合途中となる第２嵌合凸部及び第２嵌合凹部を一方のカム部材のカム面及び他方のカム部材のカム面に設けたヒンジ装置が記載されている。一方のカム部材の第１嵌合凸部及び第２嵌合凸部を略１８０°対称位置に設けると共に他方のカム部材の第１嵌合凹部及び第２嵌合凹部を略１８０°対称位置に設けている。又、第１の嵌合凸部及び第１の嵌合凹部の回転中心からの距離と、第２の嵌合凸部及び第２の嵌合凹部の回転中心からの距離とが異なるように設定することにより、第２部材が閉鎖状態のとき、いずれかの嵌合凸部と嵌合凹部とが係合し、第２部材を開放方向に回動したとき、第１及び第２嵌合凸部と第１嵌合凹部及び第２嵌合凹部とが係合しないようになっている。

実公平３−４３７３３号公報 特開２００３−１６１３１１号公報 特許第４０４４４３０号公報 特開２００４−３３２８７４号公報

特許文献１のヒンジ装置においては、第２部材が２０°付近での第２部材が自力で閉じる吸い込み作動が可能であるが、第２部材の全開付近の角度（１６０〜１８０°）においても、第２部材の吸い込み作動が起きるため、この角度では、第２部材を任意の角度に保持するフリーストップができない問題がある。

又、特許文献２のヒンジ装置においては、嵌合凸部及び嵌合凹部が円周上の一箇所に設けられるため、これらの非係合状態では、カム部材が傾いてカム面の平行を維持することができずに片当たりを起こし、フリーストップトルクが不安定となる。特許文献３及び４のヒンジ装置においても、同様であり、カム部材が傾いてカム面の平行を維持することができない問題がある。

特許文献２，３，４のヒンジ装置では、第２部材の開き角度によってカム部材のカム面の接触面積が大きく変化し、第２部材の全閉手前（２０〜４０°）付近では、カム面の面圧が高くなって嵌合凸部及び嵌合凹部における肩部分の摩耗が促進され、フリーストップトルクが低下する。このため、吸い込み作動の開始角度が変化し、これにより吸い込み作動のタイミングが変わってしまう問題がある。

本発明は、以上のような従来の問題点を考慮してなされたものであり、第２部材の全開付近での吸い込み作動を防止でき、フリーストップトルクを安定させることができ、嵌合凸部及び嵌合凹部の摩耗を抑制することが可能なヒンジ装置を提供することを目的する。

請求項１記載の発明は、第１部材に対して第２部材を軸体回りに回動可能に連結するヒンジ装置において、前記軸体が挿通する軸孔を有して前記第１部材及び第２部材のそれぞれに設けられ、対向したカム面が面接触した状態で前記軸孔の回転中心を中心に相対回転可能となっている一対のカム部材と、前記カム面が面接触する方向に一対のカム部材を付勢する付勢手段とを備え、前記対向したカム面に凹凸嵌合する嵌合凹部及び嵌合凸部が形成されており、前記嵌合凹部及び嵌合凸部は前記回転中心を囲んだ位置で直線状に略平行に延びる３本のすじ形状部によって形成されていることを特徴とする。

請求項２記載の発明は、請求項１記載のヒンジ装置であって、前記３本のすじ形状部は、長さ方向の一端側が前記カム面の面内にあり、長さ方向の他端側が前記カム面の外周縁を横切るように延びる直線状となっていることを特徴とする。

請求項３記載の発明は、請求項１又は２記載のヒンジ装置であって、前記回転中心は、前記３本のすじ形状部の長さ方向の中点を結んだ三角形の内部に位置していることを特徴とする。

請求項４記載の発明は、請求項１〜３のいずれか１項記載のヒンジ装置であって、前記回転中心を通る中心線を境として前記カム面を分割したとき、１本のすじ形状部が一方の分割側に配置され、２本のすじ形状部が他方の分割位置に配置されていることを特徴とする。

請求項５記載の発明は、請求項１〜４のいずれか１項記載のヒンジ装置であって、前記３本のすじ形状部は、前記軸孔に連なる位置で直線状に延びる１本のすじ形状部と、前記軸孔を挟んだ両側位置で直線状に延びる２本のすじ形状部とによって形成されていることを特徴とする。

請求項６記載の発明は、請求項１〜５のいずれか１項記載のヒンジ装置であって、前記３本のすじ形状部は、前記回転中心を縦方向に通る縦方向中心線に対し、左右対称位置に形成されていることを特徴とする。

請求項７記載の発明は、第１部材に対して第２部材を軸体回りに回動可能に連結するヒンジ装置において、前記軸体が挿通する軸孔を有して前記第１部材及び第２部材のそれぞれに設けられ、対向したカム面が面接触した状態で前記軸孔の回転中心を中心に相対回転可能となっている一対のカム部材と、前記カム面が面接触する方向に一対のカム部材を付勢する付勢手段とを備え、前記対向したカム面に凹凸嵌合する嵌合凹部及び嵌合凸部が形成されており、前記嵌合凹部及び嵌合凸部は前記軸孔を挟んだ位置に設けられると共に、直交する方向に直線状に延びるＴ字形配置となっている２本のすじ形状部によって形成されていることを特徴とする。

請求項８記載の発明は、請求項７記載のヒンジ装置であって、前記Ｔ字形配置となっている２本のすじ形状部は、一方のすじ形状部が前記軸孔と連なる方向に直線状に延びており、他方のすじ形状部が前記軸孔と離れた状態で前記一方のすじ形状部と直交する方向に直線状に延びていることを特徴する。

請求項９記載の発明は、請求項１〜８のいずれか１項記載のヒンジ装置であって、前記嵌合凹部及び嵌合凸部の周囲に斜面部が設けられていることを特徴とする。

請求項１０記載の発明は、請求項９記載のヒンジ装置であって、前記斜面部は、前記すじ形状部の長さ方向に沿って幅が連続的に変化していることを特徴とする。

本発明によれば、第２部材の全開付近での吸い込み作動を防止でき、フリーストップトルクを安定させることができ、嵌合凸部及び嵌合凹部の摩耗を抑制することができる。

（ａ）、（ｂ）、（ｃ）は本発明の第１実施形態のヒンジ装置の正面図、側面図、平面図である。 （ａ）、（ｂ）、（ｃ）、（ｄ）は第１実施形態に用いられる第１カム部材の側面図、正面図、平面図、Ｅ−Ｅ線断面図である。 第１実施形態に用いられる第１カム部材の斜視図である。 （ａ）、（ｂ）、（ｃ）は第１実施形態に用いられる第２カム部材の側面図、正面図、部分側面図である。 第２実施形態に用いられる第２カム部材の斜視図である。 （ａ）、（ｂ）、（ｃ）はシャフト部材の正面図、側面図、平面図である。 第１実施形態の作動を示す斜視図である。 （ａ）〜（ｄ）は第１実施形態の作動を示す側面図である。 （ａ）〜（ｎ）は図８の作動をさらに詳細に示す側面図である。 第１実施形態の開き角度とカム面の面圧との関係を示す特性図である。 第１実施形態の第１カム面の嵌合凹部を示す正面図である。 （ａ）、（ｂ）は、第１実施形態の変形々態における第１カム面の嵌合凹部を示す正面図である。 第１実施形態に対して、（ａ）〜（ｃ）は好ましくな比較例を示す正面図である。 本発明の第２実施形態における第１カム部材の側面図である。 第２実施形態における第２カム部材の側面図である。 （ａ）、（ｂ）、（ｃ）は本発明の第３実施形態に用いられる第１カム部材の側面図、正面図、平面図である。 （ａ）、（ｂ）、（ｃ）は本発明の第３実施形態に用いられる第２カム部材の側面図、正面図、平面図である。 ノート型パソコンの斜視図である。 ヒンジ装置の要求される特性を説明する側面図である。 （ａ）、（ｂ）、（ｃ）は従来のヒンジ装置の正面図、側面図、平面図である。 （ａ）、（ｂ）、（ｃ）は従来のヒンジ装置に用いられる第１カム部材の側面図、正面図、平面図である。 （ａ）、（ｂ）、（ｃ）は従来のヒンジ装置に用いられる第２カム部材の側面図、正面図、平面図である。

以下、本発明を図示する実施形態により具体的に説明する。なお、各実施形態において、同一の部材には同一の符号を付して対応させてある。

（第１実施形態）
図１〜図１３は、本発明の第１実施形態を示し、図１は第１実施形態のヒンジ装置１を、図２及び図３は第１カム部材２を、図４及び図５は第２カム部材３を、図６はシャフト部材４を、図７〜図９はカム部材２，３の接触状態を示し、図１０は開き角度とカム面の接触面圧との関係を示し、図１１及び図１２は第１カム部材２のすじ形状部の各例を、図１３は好ましくないすじ形状部の各例を示している。

ヒンジ装置１は、図１５及び図１６に示すヒンジ装置１３０と同様に、本体としての第１部材１１０に対し、蓋体としての第２部材１２０を開閉自在に取り付けるヒンジ部分に設けられる。

図１に示すように、ヒンジ装置１においては、ブラケットとしての第１カム部材２が第１部材１１０に立ち上がり状に固定されており、第１カム部材２にシャフト部材４が取り付けられ、シャフト部材４に第２カム部材３が取り付けられている。図２に示すように、第１カム部材２は、平板状のフランジ部２ａと、フランジ部２ａから直立状に立ち上がる軸受部２ｂとによって形成されており、フランジ部２ａが第１部材１１０にねじ６によって固定されている。この固定状態では、軸受部２ｂが第１部材１１０から立ち上がった状態となる。

図６に示すように、シャフト部材４は、本体４ａと、本体４ａの一側の側面から一体的に延びる軸体４ｂとによって形成されている。本体４ａは、図１に示すように、第２部材１２０にねじ７によって固定される。従って、第２部材１２０が回動操作されると、シャフト部材４は第２部材１２０と一体となって回動する。軸体４ｂは、本体４ａ側の基部４ｃと、基部４ｃから延びる先端部４ｄとを有している。基部４ｃは、円を平行カットした非円形の外形に形成され、先端部４ｄは円形の外形となっており、非円形の基部４ｃが第１カム部材２及び第２カム部材３に挿通される。

図２及び図３に示すように、第１カム部材２の軸受部２ｂには、円形の軸孔１１が貫通している。軸孔１１はシャフト部材４の軸体４ｂが回転可能に貫通するものであり、軸孔１１の中心部は、第２カム部材３の回転中心１０となる。かかる軸受部２ｂにおける一側の側面（第２カム部材３側の側面）が第１カム面１２となっており、この第１カム面１２には、溝状の嵌合凹部２２（２２ａ、２２ｂ、２２ｃ）が形成される。

図１に示すように、第２カム部材３は、第１カム部材２の軸受部２ｂ（第１カム面１２）に対向するように設けられる。図４及び図５に示すように、第２カム部材３は、円形の外形となっているプレート部材によって形成されており、この第２カム部材３の中心部分には、シャフト部材４の軸体４ｂにおける基部４ｃの形状に相応した非円形の軸孔１４が形成されている。軸孔１４には、シャフト部材４の軸体４ｂにおける基部４ｃが嵌合状態で貫通する。これにより第２部材１２０が回動操作されてシャフト部材４が第２部材１２０と共に回動すると、第２カム部材３が固定側の第１カム部材２に対して相対的に回転する。かかる第２カム部材３の相対回転は、第１カム部材２の回転中心１０を中心に行われる。

第２カム部材３における第１カム部材２側の面は、第１カム部材２の第１カム面１２に面接触する第２カム面１３となっており、この第２カム面１３には、嵌合凹部２２（２２ａ、２２ｂ、２２ｃ）に対向して凹凸嵌合する凸条の嵌合凸部２３（２３ａ、２３ｂ、２３ｃ）が形成されている。

図１に示すように、ヒンジ装置１には、付勢手段５が設けられる。付勢手段５は、第２カム部材３の第２カム面１３が第１カム部材２の第１カム面１２と面接触するように付勢するものである。この実施形態において、付勢手段５は複数の皿ばねを重ね合わせることにより形成されており、それぞれの皿ばねには、シャフト部材４の軸体４ｂにおける基部４ｃが貫通している。付勢手段５の外側には、軸体４ｂの先端部４ｄが貫通するワッシャ８が設けられており、ワッシャ８を抜け出た軸体４ｂの先端部４ｄを加締めることにより付勢手段５を撓ませた状態とする。これにより、付勢手段５が第２カム部材３を付勢した状態となり、第１カム面１２及び第２カム面１３が相互に面接触した状態となる。

次に、第１カム面１２及び第２カム面１３について説明する。

図２及び図３に示すように、第１カム面１２の嵌合凹部２２は、第１カム面１２の平面部２４よりも低い溝状となるように形成されている。平面部２４は、第２カム部材３の第２カム面１３が摺動状態でスライドする部分である。嵌合凹部２２は３本のすじ形状部２２ａ、２２ｂ、２２ｃによって形成されるものである。３本のすじ形状部２２ａ、２２ｂ、２２ｃは、第２カム部材３の軸孔１１（回転中心１０）を囲んだ位置に形成され、それぞれが直線状となって延びている。又、３本のすじ形状部２２ａ、２２ｂ、２２ｃは相互に略平行となっている。

第１カム面１２の嵌合凹部２２について図２及び図１１を参照してさらに詳しく説明する。嵌合凹部２２を構成する３本のすじ形状部２２ａ、２２ｂ、２２ｃにおいて、１本のすじ形状部２２ａは軸孔１１に連なる位置に配置され、他の２本のすじ形状部２２ｂ、２２ｃは軸孔１１を挟んだ左右の両側位置に配置されている。軸孔１１に連なる１本のすじ形状部２２ａは、一端側３１ａが軸孔１１に臨むと共に他端側３１ｂが第１カム面１２の円形の外周縁３６を横切るように直線状に延びて形成されている。これに対し、２本のすじ形状部２２ｂ、２２ｃは軸孔１１を挟んだ左右両側にそれぞれ配置されている。この２本のすじ形状部２２ｂ、２２ｃは、それぞれ一端側３２ａ、３３ａが第１カム面１２の面内（平面部２４内）にあり、他端側３２ｂ、３ｂが軸孔１１の外周縁３６を横切るように直線状に延びて形成されている。かかる２本のすじ形状部２２ｂ、２２ｃは、軸孔１１に連なる１本のすじ形状部２２ａが延びる方向と反対の方向に延びている。

３本のすじ形状部２２ａ、２２ｂ、２２ｃは、相互に略平行となって直線状に延びており、それぞれのすじ形状部２２ａ、２２ｂ、２２ｃの長さ方向の中点３１ｃ、３２ｃ、３３ｃを結んで形成される三角形３５に対し、回転中心１０はこの三角形３５の内部に位置するものである。

この実施形態では、図２及び図１１に示すように、嵌合凹部２２を構成する３本のすじ形状部２２ａ、２２ｂ、２２ｃは、回転中心１０を縦方向に通る縦方向中心線１６に対し、左右対称位置に設けられている。すなわち、すじ形状部２２ａが縦方向中心線１６に一致するように設けられると共に、すじ形状部２２ｂ、２２ｃが縦方向中心線１６から左右方向へ同じ距離となるように設けられるものである。

さらに、この実施形態では、３本のすじ形状部２２ａ、２２ｂ、２２ｃにおいては、縦方向中心線１６に直交し且つ回転中心１０を横方向に通る横方向中心線１７を境とした場合、横方向中心線１７を境界とした一方の分割側に１本、他方の分割側に２本が配置されるものである。すなわち、図２に示すように、すじ形状部２２ａが横方向中心線１７の上方側に設けられ、すじ形状部２２ｂ、２２ｃが横方向中心線１７の下方側に設けられるものである。なお、図２において、すじ形状部２２ｂ、２２ｃは横方向中心線１７と部分的に交差しているが、その大部分が横方向中心線１７の下方側に位置していることから、すじ形状部２２ｂ、２２ｃが横方向中心線１７の下方側に設けられるとするものである。

すじ形状部２２ａ、２２ｂ、２２ｃからなるそれぞれの嵌合凹部２２の周囲には、斜面部２５が設けられている。斜面部２５は、嵌合凹部２２の周囲を囲んだ状態で平面部２４に向かって斜め上方に傾斜するように形成されている。斜面部２５を嵌合凹部２２の周囲に設けることにより滑り易くなり、後述する第２カム部材１３の嵌合凸部２３との嵌合を円滑に行うことができる。かかる斜面部２５の傾斜角度としては、第１カム部材２及び第２カム部材３の摩擦角の２倍程度となるように設定でき、このように設定することにより凹凸嵌合からの離脱が容易となる。

第２カム面１３の嵌合凸部２３は、第１カム面１２の嵌合凹部２２に対向するように形成される。すなわち、図４及び図５に示すように、第２カム面１３の嵌合凸部２３は、平面部２６よりも高い凸条となるように形成される。嵌合凸部２３は、３本のすじ形状部２３ａ、２３ｂ、２３ｃによって形成されるものである。第１カム面１２におけるすじ形状部２２ａ、２２ｂ、２２ｃと同様に、３本のすじ形状部２３ａ、２３ｂ、２３ｃは、軸孔１４（第２カム部材３の回転中心１０）を囲んだ位置に形成され、それぞれの直線状となって延びている。又、３本のすじ形状部２３ａ、２３ｂ、２３ｃは相互に略平行となっている。

第２カム面１３の嵌合凸部２３を構成する３本のすじ形状部２３ａ、２３ｂ、２３ｃは、第１カム面１２の３本のすじ形状部２２ａ、２２ｂ、２２ｃに対応するものであり、図２及び図１１に示す第１カム面１２の３本のすじ形状部２２ａ、２２ｂ、２２ｃと同様に形成される。すなわち、図４に示すように、嵌合凸部２３を構成する３本のすじ形状部２３ａ、２３ｂ、２３ｃにおける１本のすじ形状部２２ａは軸孔１４に連なる位置に配置され、他の２本のすじ形状部２２ｂ、２２ｃは軸孔１４を挟んだ左右の両側位置に配置されている。そして、軸孔１４に連なる１本のすじ形状部２３ａは、一端側（図示省略）が軸孔１４に臨むと共に他端側（図示省略）が第２カム面１３の円形の外周縁３７を横切るように直線状に延びて形成されている。一方、２本のすじ形状部２３ｂ、２３ｃは軸孔１４を挟んだ左右両側にそれぞれ配置されており、それぞれの一端側（図示省略）が第２カム面１３面内（平面部２６内）にあり、他端側（図示省略）が軸孔１４の外周縁３７を横切るように直線状に延びて形成されている。これらの２本のすじ形状部２３ｂ、２３ｃは、軸孔１４に連なる１本のすじ形状部２３ａが延びる方向と反対の方向に延びている。なお、第２カム面１３においても、回転中心１０はそれぞれのすじ形状部２３ａ、２３ｂ、２３ｃの長さ方向の中点（図示省略）を結んで形成される三角形（図示省略）の内部に位置するものである。

この実施形態では、図４に示すように、嵌合凸部２３を構成する３本のすじ形状部２３ａ、２３ｂ、２３ｃは、回転中心１０を縦方向に通る縦方向中心線１６に対し、左右対称位置に設けられている。すなわち、すじ形状部２３ａが縦方向中心線１６に一致するように設けられると共に、すじ形状部２３ｂ、２３ｃが縦方向中心線１６から左右へ同じ距離となるように設けられるものである。

さらに、この実施形態では、３本のすじ形状部２３ａ、２３ｂ、２３ｃにおいては、縦方向中心線１６に直交し且つ回転中心１０を横方向に通る横方向中心線１７を境とした場合、横方向中心線１７を境界とした一方の分割側に１本、他方の分割側に２本が配置されるものである。すなわち、図４に示すように、すじ形状部２３ａが横方向中心線１７の上方側に設けられ、すじ形状部２３ｂ、２３ｃが横方向中心線１７の下方側に設けられるものである。図４において、すじ形状部２３ｂ、２３ｃは横方向中心線１７と部分的に交差しているが、その大部分が横方向中心線１７の下方側に位置していることから、すじ形状部２３ｂ、２３ｃが横方向中心線１７の下方側に設けられるとする。

すじ形状部２３ａ、２３ｂ、２３ｃからなるそれぞれの嵌合凸部２３の周囲には、斜面部２７が設けられている。斜面部２７は嵌合凸部２３の周囲を囲んだ状態で平面部２６に向かって斜め下方に傾斜するように形成されている。斜面部２７を嵌合凸部２３の周囲に設けることにより滑り易くなり、第１カム部材２の嵌合凹部２２との嵌合を円滑に行うことができる。かかる斜面部２７の傾斜角度としては、第１カム部材２及び第２カム部材３の摩擦角の２倍程度となるように設定でき、このように設定することにより凹凸嵌合からの離脱が容易となる。以上の本実施形態において、第１カム面１２の斜面部２５及び第２カム面１３の斜面部２７は、対応した嵌合凹部２２、嵌合凸部２３の周囲に同じ幅となって形成されるものである。

上述した条件によってそれぞれの嵌合凹部２２のすじ形状部２２ａ、２２ｂ、２２ｃ及び嵌合凸部２３のすじ形状部２３ａ、２３ｂ、２３ｃを形成することにより、第１部材１１０に対する第２部材１２０の開角度が０°（３６０°）のときにだけ第２カム部材３が第１カム部材２と相互に凹凸嵌合するが、その他の角度では、嵌合することがない。以下、角度に応じたカム部材２，３の状態を図７〜図１０により説明する。図７は、第２カム部材３が回転中心１０を中心に４０°回転した状態、図８（ａ）〜（ｄ）は、第２カム部材３が第１カム部材２に対して０°、４０°、１１０°、１８０°の角度で回転した状態、図９（ａ）〜（ｎ）は第１カム部材２に対する第２カム部材３の０°〜１９５°間における付記した回転角度での状態を示す。図１０は、０〜１８０°の範囲における第２部材の開き角度とカム面１２，１３の接触による面圧の関係を示し、特性曲線Ｍは、この実施形態のヒンジ装置１を、特性曲線Ｎは図１７〜図１９の従来のヒンジ装置２００である。

第１部材１１０に対して第２部材１２０が０°のときは、図８（ａ）及び図９（ａ）に示すように、第１カム面１２の嵌合凹部２２（３本のすじ形状部２２ａ、２２ｂ、２２ｃ）に第２カム面１３の嵌合凸部２３（３本のすじ形状部２３ａ、２３ｂ、２３ｃ）が完全に入り込んで凹凸嵌合する。このため、第１部材１１０に対し第２部材１２０は閉じた状態となっている。

この実施形態では、嵌合凸部２３を構成する３本のすじ形状部２３ａ、２３ｂ、２３ｃ及び嵌合凹部２２を構成する３本のすじ形状部２２ａ、２２ｂ、２２ｃを図１１のように配置しているため、第２部材１２０が０°以外の角度では、嵌合凸部２３は嵌合凹部２２と凹凸嵌合することがない。このため、第２部材１２０が全開付近の角度（１６０〜１８０°）となっても、吸い込み作動が発生しない。図１０における領域Ｓ１、Ｓ２は、吸い込み作動が発生する範囲であり、Ｓ１はこの実施形態、Ｓ２は従来装置を示し、この実施形態では、全開付近で吸い込む作動が発生することがない。又、図１０に示し、及び後述するようにスリーストップトルクが安定しているため、全開付近の角度（１６０〜１８０°）でのフリーストップが可能となっている。

次に、閉じた状態の第２部材１２０を開き作動すると、第２カム部材１３が第１カム部材１２に対して開き方向に回転し、第２カム面１３の嵌合凸部２３（３本のすじ形状部２３ａ、２３ｂ、２３ｃ）が第１カム面１２の嵌合凹部２２（３本のすじ形状部２２ａ、２２ｂ、２２ｃ）から抜け出て凹凸嵌合が解除される。このとき、それぞれの嵌合凸部２３は第１カム面１２の対向した斜面部２５に沿って移動しながら抜け出るため円滑に抜け出ることが可能であり、第２部材１２０を円滑に開き作動させることができる。

第１カム面１２と第２カム面１３との凹凸嵌合の解除状態では、第２カム面１３の嵌合凸部２３（３本のすじ形状部２３ａ、２３ｂ、２３ｃ）は、第１カム面１２の平面状のスライド部２４に接触しながら摺動する（図８（ｂ）〜（ｅ）、図９（ｂ）〜（ｎ）参照）。この摺動において、嵌合凸部２３を構成する３本のすじ形状部２３ａ、２３ｂ、２３ｃが回転中心１０を囲んだ位置で延びていると共に、すじ形状部２３ａに対し、２本のすじ形状部２３ｂ、２３ｃが軸孔１４の両側ですじ形状部２３ａと反対方向に延びているため、嵌合凸部２３（すじ形状部２３ａ、２３ｂ、２３ｃ）が第１カム面１２の平面部２４に対して安定して摺動する。このため、カム面１２，１３の平行度を維持することができ、安定した接触状態を確保することができる。又、安定した接触状態のため、図１０の特性曲線Ｍで示すように、カム面１２、１３の間の摩擦力が安定しており、フリーストップトルクが安定している。このため、第２部材１２０を任意の角度で離しても、その角度で第１部材１２０を確実に保持することができる。

図８（ｂ）〜（ｄ）及び図９（ｂ）〜（ｎ）で示すように、第２部材１２０を正逆方向に回動させる開閉作動においては、第２カム面１３の嵌合凸部２３（３本のすじ形状部２３ａ、２３ｂ、２３ｃ）が第１カム面１２の平面部２４の略全面と接触する。この場合、嵌合凸部２３（３本のすじ形状部２３ａ、２３ｂ、２３ｃ）の一部は、溝状の第１カム面１２の嵌合凹部２２（３本のすじ形状部２２ａ、２２ｂ、２２ｃ）と交差するが、第１カム面１２の平面部２４との接触面積への影響が小さいものとなっている。このため、第２部材１２０の回転角度と接触面積との関係に変化が少なく、カム面１２，１３の間の面圧が安定化し、フリーストップトルクを安定化させることができる。

第２部材１２０の開角度においては、特に、凹凸嵌合する全閉手前付近の２０°〜４０°の開角度における接触面積は図２０〜図２２の従来構造よりも大きくなっている。このため、この開角度におけるカム面１２，１３の面圧が大きくなることがなく、嵌合凹部２２及び嵌合凸部２３の肩部分の摩耗を抑制することができる。これにより、吸い込み作動の開始角度の変化を抑制でき、吸い込み作動の経年変化を小さくすることができる。又、第１カム面１２の嵌合凹部２２を構成する３本のすじ形状部２２ａ、２２ｂ、２２ｃが平行状態となっていると共に、第２カム面１３の嵌合凸部２３を構成する３本のすじ形状部２３ａ、２３ｂ、２３ｃが平行状態となっているため、凹凸が交差状態で通過する際の交差角度が大きくなり、トルクが小さく、安定して通過することができる。

以上に加えて、この実施形態では、第１カム面１２の嵌合凹部２２（３本のすじ形状部２２ａ、２２ｂ、２２ｃ）及び第２カム面１３の嵌合凸部２３（３本のすじ形状部２３ａ、２３ｂ、２３ｃ）の周囲に斜面部２５，２７が形成されているため、トルク変動が少ない状態で凹凸嵌合及びその解除、さらにはフリーストップ状態への移行が可能である。このため、第２部材１２０を開閉する際の回転動作を円滑に行うことができる。

図１２（ａ）、（ｂ）は、この実施形態の変形々態を示す。これらの変形々態は、第１カム部材２の嵌合凹部２２におけるすじ形状部２２ａ、２２ｂ、２２ｃについて説明するものであるが、第２カム部材３の嵌合凸部２３におけるすじ形状部２３ａ、２３ｂ、２３ｃに対しても同様に適用されるものである。

図１２（ａ）において、嵌合凹部２２における軸孔１１に連なる１本のすじ形状部２２ａは、軸孔１１の縦方向中心線１６から右側にずれた状態となっている。この場合においても、その一端側３１ａは軸孔１１に臨み、他端側３１ｂは第１カム面１２の外周縁３６を横切るように直線状に延びている。

一方、嵌合凹部２２における軸孔１１を挟んだ左右両側位置の２本のすじ形状部２２ｂ、２２ｃは、上記すじ形状部２２ａと反対方向に直線状に延びている。この２本のすじ形状部２２ｂ、２２ｃは、縦方向中心線１６を中心とした場合、非対称の位置に形成されている。又、すじ形状部２２ｂが短かいのに対し、すじ形状部２２ｂが幾分長くなっており、すじ形状部２２ｂ、２２ｃの長さが異なっている。この場合においても、３本のすじ形状部２２ａ、２２ｂ、２２ｃが略平行となっているのに加えて、２本のすじ形状部２２ｂ、２２ｃの一端側３２ａ、３３ａは、第１カム面１２の面内（平面部２４内）にあり、他端側３２ｂ、３３ｂは、第１カム面１２の外周縁３６を横切るように直線状に延びている。さらに、３本のすじ形状部２２ａ、２２ｂ、２２ｃの長さ方向の中点３１ｃ、３２ｃ、３３ｃを結んで形成される三角形３５の内部に回転中心１０が位置するようになっている。

図１２（ｂ）において、軸孔１１に連なる１本のすじ形状部２２ａは、一端側３１ｂが第１カム面１１の面内（平面部２４内）にある一方、中間部分が軸孔１１を跨いだ状態で他端側３１ｂが第１カム面１２の外周縁３６を横切るように直線状に延びている。この１本のすじ形状部２２ａは、縦方向中心線１６と一致する位置に設けられている。

一方、嵌合凹部２２における軸孔１１を挟んだ左右両側位置の２本のすじ形状部２２ｂ、２２ｃは、一本のすじ形状部２２ａと反対方向に直線状に延びている。この２本のすじ形状部２２ｂ、２２ｃは、縦方向中心線１６を中心とした場合、左右両側位置に同じ長さとなるように形成されている。又、３本のすじ形状部２２ａ、２２ｂ、２２ｃは略平行となっていると共に、２本のすじ形状部２２ｂ、２２ｃの他端側３２ｂ、３３ｂは、第１カム面１２の面内（平面部２４内）にあり、一端側３２ａ、３３ａは第１カム面１２の外周縁３６を横切っている。この場合においても、３本のすじ形状部２２ａ、２２ｂ、２２ｃの長さ方向の中点３１ｃ、３２ｃ、３３ｃを結んで形成される三角形３５の内部に回転中心１０が位置するようになっている。

図１２（ａ）、（ｂ）のように３本のすじ形状部２２ａ、２２ｂ、２２ｃを形成することにより、図１〜図１１に示す第１実施形態と同様に、全開付近での吸い込み作動を防止でき、フリーストップトルクを安定させることができ、嵌合凸部２３及び嵌合凹部２２の摩耗を抑制することができる。

以上の第１実施形態及びその変形々態に対し、図１３は好ましくない場合の比較例を示す。図１３（ａ）においては、軸孔１１に連なる１本のすじ形状部２２ａに対し、軸孔１１を挟んだ左右両側のすじ形状部２２ｂ、２２ｃが左右対称位置に設けられている。このすじ形状部２２ｂ、２２ｃは、両方の端部３２ａ、３２ｂ及び３３ａ、３３ｂが第１カム面１２の外周縁３６を横切るように直線状に延びている。このような構造では、回転中心１０が３本のすじ形状部２２ａ、２２ｂ、２２ｃの中点３１ｃ、３２ｃ、３３ｃを結んだ三角形の内部に位置することがない。

図１３（ｂ）においては、軸孔１１を挟んだ左右両側の２本のすじ形状部２２ｂ、２２ｃはその一端側３２ａ、３３ａが第１カム面１２の面内（平面部２４内）にあり、他端部３２ｂ、３３ｂが第１カム面１２の外周縁３６を横切るように直線状に延びている。これに対し、軸孔１１に連なる１本のすじ形状部２２ａは、軸孔１１を跨いだ状態で第１カム面１２の全幅にわたって直線状に延びている。このような構造では、回転中心１０が３本のすじ形状部２２ａ、２２ｂ、２２ｃの中点３１ｃ、３２ｃ、３３ｃを結んだ三角形の内部に位置することがない。

以上の図１３（ａ）及び（ｂ）の構造においては、第２カム部材３が第１カム部材２に対して１８０°回動すると、図１３（ａ）においては、２本のすじ形状部２２ｂ、２２ｃと、第２カム部材３の嵌合凸部２３における２本のすじ形状部２３ｂ、２３ｃとが対向した位置となり、図１３（ｂ）においては、１本のすじ形状部２２ａと第２カム部材３の嵌合凸部２３における１本のすじ形状部２３ａとが対向した位置となる。このため、図１３（ａ）においては、嵌合凸部２３における１本のすじ形状部２３ａだけが第１カム部材２の平面部２５と接触し、図１３（ｂ）においては、嵌合凸部２３びおける２本のすじ形状部２３ｂ、２３ｃだけが第１カム部材２の平面部２５と接触した状態となり、３本のすじ形状部２３ａ、２３ｂ、２３ｃによる３点支持状態から外れ、動作が不安定とする。これに加えて、第２カム部材３の嵌合凸部２３が第１カム部材２の平面部２５と摺動する面積が少なくなるため、第２カム部材３の安定した回動を確保することができない欠点がある。

図１３（ｃ）においては、軸孔１１を挟んだ左右両側の２本のすじ形状部２２ｂ、２２ｃが斜め方向に形成されており、３本のすじ形状部２２ａ、２２ｂ、２２ｃが平行とはなっていない。

以上の図１３（ａ）〜（ｃ）においては、図１１〜図１３に示すような効果を奏することができないものである。

（第２実施形態）
図１４及び図１５は、本発明の第２実施形態のヒンジ装置を示し、図１４はヒンジ装置における第１カム部材２、図１５は第２カム部材３である。

この実施形態において、第１カム部材２は第１部材１１０側に固定状態で取り付けられ、第２カム部材３はシャフト部材４（図６参照、図示省略）を介して第２部材１２０に取り付けられる。これらの第１カム部材２及び第２カム部材３には、相互に面接触する第１カム面１２及び第２カム面１３が形成されている。そして、第１カム面１２には嵌合凹部２２が形成され、第２カム面１３には、嵌合凹部２２に嵌合する嵌合凸部２３が形成されている。又、第１カム部材２には、シャフト部材４（図６参照、図示省略）の軸体４ｂが回転可能に貫通する円形の軸孔１１が形成され、第２カム部材３には、軸体４ｂが嵌合状態で貫通する非円形の軸孔１４が形成されている。

嵌合凹部２２は図２及び図１１に示す第１実施形態と同様に形成されるものであり、１本のすじ形状部２２ａは軸孔１１に連なる位置に配置され、他の２本のすじ形状部２２ｂ、２２ｃは軸孔１１を挟んだ左右の両側位置に配置されている。軸孔１１に連なる１本のすじ形状部２２ａは、一端側（図示省略）が軸孔１１に臨むと共に他端側（図示省略）が第１カム面１２の円形の外周縁３６を横切るように直線状に延びて形成されている。２本のすじ形状部２２ｂ、２２ｃは軸孔１１を挟んだ左右両側にそれぞれ配置されており、それぞれの一端側（図示省略）が第１カム面１２の面内（平面部２４内）にあり、他端側（図示省略）が軸孔１１の外周縁３６を横切るように直線状に延びて形成されている。この２本のすじ形状部２２ｂ、２２ｃは、軸孔１１に連なる１本のすじ形状部２２ａが延びる方向と反対の方向に延びている。３本のすじ形状部２２ａ、２２ｂ、２２ｃは、相互に略平行となって直線状に延びており、それぞれのすじ形状部２２ａ、２２ｂ、２２ｃの長さ方向の中点を結んで形成される三角形（図示省略）に対し、回転中心１０はこの三角形の内部に位置している。

この実施形態における第２カム部材３は、第１実施形態の第２カム部材３と同様に形成されるものである。すなわち、そのカム面１３の嵌合凸部２３は図１５に示すように、平面状のスライド部２６よりも高い凸条となるように形成される。嵌合凸部２３は、３本のすじ形状部２３ａ、２３ｂ、２３ｃによって形成されるものであり、３本のすじ形状部２３ａ、２３ｂ、２３ｃは、第２カム部材３の回転中心１０を囲んだ位置に形成されると共に直線状に平行に延びている。この３本のすじ形状部２３ａ、２３ｂ、２ｃは、第１実施形態と同様に、回転中心１０を縦方向に通る縦方向中心線１６（図２参照、図示省略）に対し、左右対称位置に設けられるものであり、すじ形状部２３ａが縦方向中心線に一致するように設けられ、すじ形状部２３ｂ、２３ｃが縦方向中心線から左右へ同じ距離となるように設けられている。

３本のすじ形状部２３ａ、２３ｂ、２３ｃは、縦方向中心線１６に直交し且つ回転中心１０を横方向に通る横方向中心線１７（図２参照、図示省略）を境とした場合、横方向中心線１７を境界とした一方の分割側に１本、他方の分割側に２本が配置されるものであり、すじ形状部２３ａが横方向中心線の上方側に設けられ、すじ形状部２３ｂ、２３ｃが横方向中心線の下方側に設けられている。

さらに、嵌合凸部２３を構成する３本のすじ形状部２３ａ、２３ｂ、２３ｃにおける１本のすじ形状部２２ａは軸孔１４に連なる位置に配置され、他の２本のすじ形状部２２ｂ、２２ｃは軸孔１４を挟んだ左右の両側位置に配置されている。軸孔１４に連なる１本のすじ形状部２３ａは、一端側（図示省略）が軸孔１４に臨むと共に他端側（図示省略）が第２カム面１３の円形の外周縁３７を横切るように直線状に延びて形成されている。一方、２本のすじ形状部２３ｂ、２３ｃは軸孔１４を挟んだ左右両側にそれぞれ配置されており、それぞれの一端側（図示省略）が第２カム面１３面内（平面部２６内）にあり、他端側（図示省略）が軸孔１４の外周縁３７を横切るように直線状に延びて形成されている。２本のすじ形状部２３ｂ、２３ｃは、軸孔１４に連なる１本のすじ形状部２３ａが延びる方向と反対の方向に延びている。第２カム面１３においても、回転中心１０はそれぞれのすじ形状部２３ａ、２３ｂ、２３ｃの長さ方向の中点（図示省略）を結んで形成される三角形（図示省略）の内部に位置している。

すじ形状部２３ａ、２３ｂ、２３ｃの周囲には、斜面部２７が設けられている。斜面部２７は嵌合凸部２３の周囲を囲んだ状態でスライド部２６に向かって斜め下方に傾斜するように形成されている。第２カム面１３における斜面部２７は、すじ形状部２３ａ、２３ｂ、２３ｃの長さ方向に沿って同一の幅に形成されるものである。

一方、第１カム部材２の第１カム面１２には、図１４に示すように、平面状のスライド部２４よりも低い溝状の嵌合凹部２２が形成されている。嵌合凹部２２は３本のすじ形状部２２ａ、２２ｂ、２２ｃによって形成されるものであり、３本のすじ形状部２２ａ、２２ｂ、２２ｃは、第２カム部材３の回転中心１０を囲んだ位置に形成されると共に、この位置で同じ方向に直線状に略平行に延びている。又、３本のすじ形状部２２ａ、２２ｂ、２２ｃは、回転中心１０を縦方向に通る縦方向中心線１６（図２参照、図示省略）に対し、左右対称位置に設けられており、すじ形状部２２ａが縦方向中心線１６に一致するように設けられると共に、すじ形状部２２ｂ、２２ｃが縦方向中心線１６から左右へ同じ距離となるように設けられている。

さらに、３本のすじ形状部２２ａ、２２ｂ、２２ｃは、縦方向中心線１６に直交し且つ回転中心１０を横方向に通る横方向中心線１７を境とした場合、横方向中心線１７を境界とした一方の分割側に１本、他方の分割側に２本が配置されるものであり、すじ形状部２２ａが横方向中心線１７の上方側に設けられ、すじ形状部２２ｂ、２２ｃが横方向中心線１７の下方側に設けられている。

すじ形状部２２ａ、２２ｂ、２２ｃの周囲には、斜面部２５Ａが設けられている。斜面部２５Ａは、嵌合凹部２２の周囲を囲んだ状態でスライド部２４に向かって斜め上方に傾斜するように形成されている。第１カム部材２における斜面部２５Ａは、すじ形状部２２ａ、２２ｂ、２２ｃの長さ方向に沿って幅が連続的に変化するように形成される。具体的には、軸孔１１に近接した部位では幅が小さく、軸孔１１から離れるのにつれて幅が徐々に連続的に増加するように形成されるものである。

以上のような第２実施形態では、嵌合凹部２２及び嵌合凸部２３が第１実施形態と同様に形成されるため、第１実施形態と同様に作用することができる。これに加えて、第１カム部材２のすじ形状部２２ａ、２２ｂ、２２ｃにおける斜面部２５Ａの幅がすじ形状部の長さ方向に沿って連続的に変化しているため、第２カム部材３の嵌合凸部２３の斜面部２５Ａへの接触面積が徐々に大きくなる。すなわち、第２部材１２０の回転に伴う第２カム部材３の回転の際に、第２カム部材３の嵌合凸部２３は斜面部２５Ａにおける幅が大きな部分に接触し、その後、徐々に幅方向への接触面積が増えるものである。このように接触面積が徐々に変化することにより、カム部材２，３の摩擦力が緩やかに変化するため、第２部材１２０を回転させる際の操作性が向上し、吸込み開始角度を変更可能とするメリットがある。

（第３実施形態）
図１６及び図１７は、本発明の第３実施形態のヒンジ装置であり、図１６は第３実施形態のヒンジ装置における第１カム部材５２を、図１７は第２カム部材５３を示す。

この実施形態のヒンジ装置は、第１部材１１０に対して第２部材１２０を回動可能に連結する部分に設けられるものである（図１８参照）。ヒンジ装置は、第１部材１１０に固定状態で取り付けられる第１カム部材５２と、第２部材１２０に取り付けられるシャフト部材４（図６参照）に一体回転するように取り付けられる第２カム部材５３と、これらのカム部材５２、５３のカム面５２ｃ、５３ｃが相互に面接触するように付勢する付勢手段５（図１参照）とを備えている。

図１６に示すように、第１カム部材５２は第１部材１１０にねじ固定されるフランジ部５２ａと、フランジ部５２ａに直立状となって起立した軸受部５２ｂとを備え、軸受部５２ｂには円形の軸孔６１が貫通しており、この軸孔６１にシャフト部材４の軸体４ｂが回転可能に挿通する。軸孔６１の中心部は、第２カム部材５３の回転中心６０となる。軸受部５２ｂにおける一側の側面が第１カム面５２ｃとなっている。第１カム面５２ｃには、溝状の嵌合凹部７２（すじ形状部７２ａ、７２ｂ）が形成される。

図１７に示すように、第２カム部材５３は円形の外形となっているプレート部材によって形成されている。第２カム部材５３の中心部分には、非円形の軸孔６４が形成されており、この軸孔６４にシャフト部材４の軸体４ｂが嵌合状態で貫通する。従って、第２カム部材５３は第２部材１２０の回動操作によって回動するシャフト部材４の回動と一体となって回転し、これにより第１カム部材５２と第２カム部材５３とが相対回転する。この相対回転は、第１カム部材５２の回転中心６０を中心に行われる。

第２カム部材５３における第１カム部材５２側の面は、第１カム部材５２の第１カム面５２ｃに面接触する第２カム面５３ｃとなっており、この第２カム面５３ｃには嵌合凹部７２と凹凸嵌合する凸状の嵌合凸部７３（すじ形状部７３ａ、７３ｂ）が形成されている。

図１６に示すように、第１カム面５２ｃの嵌合凹部７２は平面部７４よりも低い溝状となって形成されている。平面部７４は、第２カム部材５３が摺動状態でスライドする面である。嵌合凹部７２は、２本のすじ形状部７２ａ、７２ｂによって形成されるものである。２本のすじ形状部７２ａ、７２ｂは、軸孔６１を挟んだ位置（回転中心６０を挟んだ位置）に形成されている。又、２本のすじ形状部７２ａ、７２ｂは、直交する方向に直線状に延びたＴ字形配置となっている。すなわち、すじ形状部７２ａは、第１カム部材５２の軸孔６１に連なる方向に直線状に延びる一方、他方のすじ形状部７２ｂは、軸孔６１と離れた状態ですじ形状部７２ａと直交する方向に直線状に延びるものである。この場合、他方のすじ形状部７２ｂは、第１カム面５２ｃの全幅にわたって直線状に延びている。

嵌合凹部７２を構成するそれぞれのすじ形状部７２ａ、７２ｂの周囲には、斜面部７５が設けられている。斜面部７５は、嵌合凹部７２を挟むことにより嵌合凹部７２の周囲を囲んだ状態で平面部７４に向かって斜め上方に傾斜するように形成されている。斜面部７５を嵌合凹部７２の周囲に設けることにより滑りやすくなり、第２カム部材５３の嵌合凸部７３との嵌合を円滑に行うことができる。斜面部７５の傾斜角度は、第１カム部材５２及び第１カム部材５２第２カム部材５３の摩擦角の２倍程度が良好であり、これにより凹凸嵌合からの離脱が容易となる。

図１７に示すように、第２カム面５３ｃの嵌合凸部７３は、第１カム面５２ｃの嵌合凹部７２に対向するように形成される。第２カム面５３ｃの嵌合凸部７３は、平面状のスライド部７６よりも高い凸状となるように形成される。嵌合凸部７３は、２本のすじ形状部７３ａ、７３ｂによって形成される。２本のすじ形状部７３ａ、７３ｂは、軸孔６４を挟んだ位置（回転中心６０を挟んだ位置）に形成されている。２本のすじ形状部７３ａ、７３ｂは、直交する方向に直線状に延びたＴ字形配置となっている。すなわち、すじ形状部７３ａは、第１カム部材５２の軸孔６４に連なる方向に直線状に延びる一方、他方のすじ形状部７３ｂは、軸孔６４と離れた状態ですじ形状部７３ａと直交する方向に直線状に延びるものである。なお、他方のすじ形状部７３ｂは、第２カム面５３ｃの全幅にわたって直線状に延びている。

嵌合凸部７３を構成するそれぞれのすじ形状部７３ａ、７３ｂの周囲には、斜面部７７が設けられている。斜面部７７は、嵌合凸部７３を挟むことにより嵌合凸部７３の周囲を囲んだ状態で平面部７６に向かって斜め下方に傾斜するように形成されている。斜面部７７を嵌合凸部７３の周囲に設けることにより滑りやすくなり、第１カム部材５２の嵌合凹部７２との嵌合を円滑に行うことができる。斜面部７７の傾斜角度は、第１カム部材５２及び第１カム部材５２第２カム部材５３の摩擦角の２倍程度が良好であり、これにより凹凸嵌合からの離脱が容易となる。

このような第３実施形態のヒンジ装置では、すじ形状部７２ａ、７２ｂ、７３ａ、７３ｂをＴ字形に配置しているため、第１実施形態と同様に第１部材１１０に対する第２部材１２０の開角度が０°（３６０°）のときにだけ第２カム部材３が第１カム部材２と相互に凹凸嵌合するが、その他の角度では、嵌合することがない。このため、第２部材１２０が全開付近の角度（１６０〜１８０°）となっても、吸い込み作動が発生しない。又、後述するようにスリーストップトルクが安定しているため、全開付近の角度（１６０〜１８０°）でのフリーストップが可能となっている。又、Ｔ字形の配置により、全閉付近の角度（１６０〜１８０°）で嵌合凸部７３と嵌合凹部７２とが直交に近い大きな角度で交差することから通過時の嵌合凸部７３と嵌合凹部７２の干渉が小さくなる。

この実施形態において、閉じた状態の第２部材１２０を開き作動すると、第２カム部材５３が第１カム部材５２に対して開き方向に回転し、第２カム面５３ｃ嵌合凸部７３（２本のすじ形状部７３ａ、７３ｂ）が第１カム面５２ｃの嵌合凹部７２（２本のすじ形状部７２ａ、７２ｂ）から抜け出て凹凸嵌合が解除される。このとき、嵌合凸部７３は第１カム面５２ｃの対向した斜面部７５に沿って移動しながら抜け出るため円滑に抜け出ることが可能であり、第２部材１２０を円滑に開き作動させることができる。

第１カム面１２と第２カム面１３との凹凸嵌合の解除状態では、第２カム面５３ｃの嵌合凸部７３（２本のすじ形状部７３ａ、７３ｂ）は、第１カム面５２ｃの平面部７４に接触しながら摺動する。この摺動において、嵌合凸部７３を構成する２本のすじ形状部７３ａ、７３ｂ及びそれぞれの嵌合凹部７２を構成する２本のすじ形状部７２ａ、７２ｂが回転中心１０を囲んだ位置で、且つ直交する方向に延びたＴ字形配置となっているため、カム面５２ｃ、５３ｃの平行度を維持することができる。このため、安定した接触状態を確保することができる。又、安定した接触状態のため、カム面５２ｃ、５３ｃの間の摩擦力が安定しており、フリーストップトルクが安定している。このため、第２部材１２０を任意の角度で離しても、その角度で第１部材１２０を確実に保持することができる。

さらに、第２部材１２０の開閉作動においては、第２カム面５３ｃの嵌合凸部７３（２本のすじ形状部７３ａ、７３ｂ）が第１カム面５２ｃの平面部７４の略全面と接触する。このため、第２部材１２０の回転角度と接触面積との関係に変化が少なく、カム面５２ｃ、５３ｃの面圧が安定化し、フリーストップトルクを安定化させることができる。

第２部材１２０の開角度においては、特に、凹凸嵌合する全閉手前付近の２０°〜４０°の開角度における接触面積は図２０〜図２２の従来構造よりも大きくなっている。このため、この開角度におけるカム面５２ｃ、５３ｃの面圧が大きくなることがなく、嵌合凹部７２及び嵌合凸部７３の肩部分の摩耗を抑制することができる。これにより、吸い込み作動の開始角度の変化を抑制でき、吸い込み作動の経年変化を小さくすることができる。

さらには、第１カム面５２ｃの嵌合凹部７２（２本のすじ形状部７２ａ、７２ｂ）及び第２カム面５３ｃの嵌合凸部７３（２本のすじ形状部７３ａ、７３ｂ）の周囲に斜面部７５，７７が形成されているため、トルク変動が少ない状態で凹凸嵌合及びその解除、さらにはフリーストップ状態への移行が可能である。このため、第２部材１２０を開閉する際の回転動作を円滑に行うことができる。

１…ヒンジ装置
２、５２…第１カム部材
３、５３…第２カム部材
１０、６０…回転中心
１１、１４、６１、６４…軸孔
１２、５２ｃ…第１カム面
１３、５３ｃ…第２カム面
２２、７２…嵌合凹部
２２ａ，２２ｂ，２２ｃ，７２ａ，７２ｂ…すじ形状部
２３ａ、２３ｂ、２３ｃ、７２ａ、７２ｂ…すじ形状部
２４、２６、７４、７６…平面部
２５、２５Ａ、２７、７５、７７…斜面部

Claims (10)

1. 第１部材に対して第２部材を軸体回りに回動可能に連結するヒンジ装置において、
   前記軸体が挿通する軸孔を有して前記第１部材及び第２部材のそれぞれに設けられ、対向したカム面が面接触した状態で前記軸孔の回転中心を中心に相対回転可能となっている一対のカム部材と、前記カム面が面接触する方向に一対のカム部材を付勢する付勢手段とを備え、
   前記対向したカム面に凹凸嵌合する嵌合凹部及び嵌合凸部が形成されており、前記嵌合凹部及び嵌合凸部は前記回転中心を囲んだ位置で直線状に略平行に延びる３本のすじ形状部によって形成されていることを特徴とするヒンジ装置。
2. 前記３本のすじ形状部は、長さ方向の一端側が前記カム面の面内にあり、長さ方向の他端側が前記カム面の外周縁を横切るように延びる直線状となっていることを特徴とする請求項１記載のヒンジ装置。
3. 前記回転中心は、前記３本のすじ形状部の長さ方向の中点を結んだ三角形の内部に位置していることを特徴とする請求項１又は２記載のヒンジ装置。
4. 前記回転中心を通る中心線を境として前記カム面を分割したとき、１本のすじ形状部が一方の分割側に配置され、２本のすじ形状部が他方の分割位置に配置されていることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項記載のヒンジ装置。
5. 前記３本のすじ形状部は、前記軸孔に連なる位置で直線状に延びる１本のすじ形状部と、前記軸孔を挟んだ両側位置で直線状に延びる２本のすじ形状部とによって形成されていることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項記載のヒンジ装置。
6. 前記３本のすじ形状部は、前記回転中心を縦方向に通る縦方向中心線に対し、左右対称位置に形成されていることを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項記載のヒンジ装置。
7. 第１部材に対して第２部材を軸体回りに回動可能に連結するヒンジ装置において、
   前記軸体が挿通する軸孔を有して前記第１部材及び第２部材のそれぞれに設けられ、対向したカム面が面接触した状態で前記軸孔の回転中心を中心に相対回転可能となっている一対のカム部材と、前記カム面が面接触する方向に一対のカム部材を付勢する付勢手段とを備え、
   前記対向したカム面に凹凸嵌合する嵌合凹部及び嵌合凸部が形成されており、前記嵌合凹部及び嵌合凸部は前記軸孔を挟んだ位置に設けられると共に、直交する方向に直線状に延びるＴ字形配置となっている２本のすじ形状部によって形成されていることを特徴とするヒンジ装置。
8. 前記Ｔ字形配置となっている２本のすじ形状部は、一方のすじ形状部が前記軸孔と連なる方向に直線状に延びており、他方のすじ形状部が前記軸孔と離れた状態で前記一方のすじ形状部と直交する方向に直線状に延びていることを特徴する請求項５記載のヒンジ装置。
9. 前記嵌合凹部及び嵌合凸部の周囲に斜面部が設けられていることを特徴とする請求項１〜８のいずれか１項記載のヒンジ装置。
10. 前記斜面部は、前記すじ形状部の長さ方向に沿って幅が連続的に変化していることを特徴とする請求項９記載のヒンジ装置。

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