JP5465327B2

JP5465327B2 - ヒンジ機構およびモニタ開閉機構

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Publication number: JP5465327B2
Application number: JP2012519130A
Authority: JP
Inventors: 哲郎永見
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2010-06-07
Filing date: 2010-06-07
Publication date: 2014-04-09
Anticipated expiration: 2030-06-07
Also published as: CN102939467A; US20120317751A1; US8646153B2; JPWO2011154988A1; DE112010005647B4; CN102939467B; DE112010005647T5; WO2011154988A1

Description

この発明は、モニタ装置に対しモニタを開閉自在に連結するヒンジ機構およびモニタ開閉機構に関する。

従来のクリック作用を有するヒンジ機構の一例として、特許文献１に記載された回動取付機構がある。この回動取付機構は、シャフトがベース、クリックバネおよびクリックプレートを挿通すると共に、このシャフトにクリックプレートが固定されている。クリックバネは、シャフトの軸心に平行な方向に弾性を有する板バネであり、その板バネの湾曲した頂上部に相当する位置に、クリックプレートの凹部に嵌るクリック機能用の凸部が形成されている。また、クリックバネには上下に折り曲げられた端部が設けられ、この端部がベースに設けられた係合孔に係合して、ベースとクリックバネとが若干のガタをもって嵌り込んだ構成に固定されている。シャフト回転時、シャフトと共にクリックプレートが回転して、クリックプレートの凹部がクリックバネの凸部に嵌ったり、抜け出たりすることでクリック作用が発生する。

シャフト回転時、クリックバネがガタの分だけ回転方向に寄せられ、さらにクリックプレートとの摩擦によって回転方向に捻られた結果、クリックバネの端部がベースから浮いてしまった。そのため、クリックバネの凸部がクリックプレートの凹部に嵌り込む瞬間に、クリックバネのバネ力の解放によってクリックバネとクリックプレートとが衝突し、非常に大きな衝突音（クリック音）が発生してしまうという課題があった。

また、従来のヒンジ機構に用いられている、回転トルクを発生させるための板バネとシャフトの固定方法としてはカシメを一般的に用いるが、板バネを直接カシメると、板バネがたわんだ時にカシメ部分に応力集中が発生し、カシメが緩む恐れがある。また、板バネがたわむ方向に押さえが無いため、高荷重が得られない。そこで、従来は、板バネのたわむ方向に固定プレートを重ね、固定プレートとシャフトとをカシメる構成とすることで、板バネがたわんだときの応力を固定プレートに分散させてカシメ部分の緩みを防止すると共に、板バネが固定プレートより外方でたわむようになり高荷重を得ることが出来るようにしている。

特開２０００−５５０３１号公報

従来のヒンジ機構は、板バネとシャフトとに隙間が生じているため回転ガタとなる課題があった。そのため、振動が加わると、シャフトに固定された回転体が振れる等の問題が生じていた。
板バネとシャフトとに隙間が生じないように、板バネをシャフトに圧入する方法もあるが、圧入作業が必要となり組立性が悪くなり、さらに、シャフトを圧入するための板バネの穴と、シャフトの軸径との寸法精度を厳しく管理する必要がある。

この発明は、上記のような課題を解決するためになされたもので、回転ガタの発生を防止したヒンジ機構、およびこのヒンジ機構をモニタ装置に適用したモニタ開閉機構を提供することを目的とする。

この発明のヒンジ機構は、回転軸となるシャフト部と、シャフト部を回転自在に軸支すると共に、回転軸を中心とした円周上にクリック用凹凸部の一方を有するベース部と、シャフト部と一体に回転し、ベース部に設けられたクリック用凹凸部の一方に嵌り込むクリック用凹凸部の他方を有する板バネ部と、板バネ部をベース部との間に挟んでベース部側に押圧しながら、シャフト部と一体に回転する応力緩和部とを備え、板バネ部および応力緩和部は、同一部材を折り曲げ加工し、密着して形成され、応力緩和部は、シャフト部の先端側を貫通させてカシメ固着するカシメ穴を有し、板バネ部は、シャフト部に嵌合する嵌合穴を有し、シャフト部の先端側をカシメ穴に貫通させてカシメ固着するようにしたものである。

この発明によれば、板バネ部および応力緩和部を同一部材を折り曲げ加工し、密着して形成し、応力緩和部をシャフト部にカシメ固着するようにしたので、板バネ部および応力緩和部がシャフト部と一体になりガタ無く回転できる。よって、回転ガタの発生を防止したヒンジ機構を提供することができる。

また、この発明のモニタ開閉機構は、モニタと、モニタ装置と、このモニタをモニタ装置に対して開閉自在に連結する上記ヒンジ機構とを備えるようにしたものである。

この発明によれば、回転ガタの発生を防止したヒンジ機構を用いてモニタ開閉機構を構成するようにしたので、回転ガタによって生じるモニタの振れを抑制することができる。

この発明の実施の形態１に係るヒンジ機構の構成を示す外観斜視図である。実施の形態１に係るヒンジ機構の分解斜視図である。実施の形態１に係るヒンジ機構を、図１に示すＡＡ線に沿って切断した断面図である。実施の形態１に係るヒンジ機構の板バネの構成を示す正面図である。実施の形態１に係るヒンジ機構の板バネの構成を示す背面図である。この発明の実施の形態２に係るヒンジ機構の構成を示す外観斜視図である。実施の形態２に係るヒンジ機構の分解斜視図である。実施の形態２に係るヒンジ機構を、図５に示すＢＢ線に沿って切断した断面図である。実施の形態２に係るヒンジ機構の板バネの構成を示す正面図である。実施の形態２に係るヒンジ機構の板バネの構成を示す背面図である。この発明の実施の形態３に係るヒンジ機構の構成を示す外観斜視図である。実施の形態３に係るヒンジ機構の分解斜視図である。実施の形態３に係るヒンジ機構を、図９に示すＣＣ線に沿って切断した断面図である。実施の形態３に係るヒンジ機構の板バネの構成を示す正面図である。実施の形態３に係るヒンジ機構の板バネの構成を示す背面図である。

以下、この発明をより詳細に説明するために、この発明を実施するための形態について、添付の図面に従って説明する。
実施の形態１．
以下では、この発明の実施の形態１に係るヒンジ機構を、モニタとモニタ装置とを開閉自在に連結するモニタ開閉機構に適用する例を用いて説明する。

図１は、モニタ５０が開閉するときの回転中心軸部５１に連結されたヒンジ機構１０の構成を示す外観斜視図であり、図２に分解斜視図を示す。このヒンジ機構１０は、ベース２０、回転シャフト３０および板バネ４０から構成され、ベース２０にモニタ装置側（不図示）を固定し、回転シャフト３０にモニタ５０の回転中心軸部５１を連結する。図１および図２ではモニタ５０の片側の回転中心軸部５１のみ図示しているが、もう一方の回転中心軸部５１にもヒンジ機構１０と同一構成であり回転軸の垂直面に対し対称形状のヒンジ機構（図示せず）を連結して、モニタ装置に対してモニタ５０を開閉させる。

ベース２０には、回転軸穴２１と、この回転軸穴２１を中心とした円周上に複数のクリック用凹部２２，２３，２４とが設けられている。回転軸穴２１には、回転シャフト３０の円筒部３２が挿入され、回転自在に軸支される。

図３に、ヒンジ機構１０を図１のＡＡ線に沿って切断した断面図を示す。図３に示すように、回転シャフト３０の一端側には、回転軸穴２１の穴径より大径のフランジ３１と、回転軸穴２１の穴径よりもはめあい程度小さい軸径でありベース２０の板厚（ｔ１）より若干長い円筒部３２（円筒部長さＬ１＝ｔ１＋α）と、円筒部３２よりも小さい軸径（または同一の軸径）で更にＩ字状にカットされた挿入部３３とが設けられている。また、挿入部３３の先端側をカシメて、カシメ部３４にする。
また、回転シャフト３０の他端側には、図１および図２に示すようにモニタ５０が固定されている。

板バネ４０は、図３に示すように、同一部材を折り曲げ部４１の位置で折り曲げ加工して密着させるようにした二重構造になっており、一方を板バネ部４２、もう一方を応力緩和部４３とする。図４Ａの正面図および図４Ｂの背面図に示すように、板バネ部４２には、ベース２０のクリック用凹部２２，２３，２４に嵌り込んでモニタ５０の回転角度位置を保持するためのクリック用凸部４４と、回転シャフト３０の挿入部３３を挿入して嵌合する嵌合穴４６とが設けられている。もう一方の応力緩和部４３には、回転シャフト３０の先端部をカシメ固着するカシメ穴４５と、舌状部４７とが設けられている。カシメ穴４５および嵌合穴４６は、それぞれ回転シャフト３０の挿入部３３の外形形状に合わせたＩ字形状、かつ、この挿入部３３の断面よりもはめあい程度大きい面積の穴となっている。

ヒンジ機構１０の組み立て時、回転シャフト３０の挿入部３３から円筒部３２へベース２０の回転軸穴２１を通すと共に、挿入部３３に板バネ４０の嵌合穴４６およびカシメ穴４５を通して、挿入部３３の先端部を応力緩和部４３のカシメ穴４５にカシメる。すると、図３に示す通り、カシメにより潰された挿入部３３の肉（カシメ部３４）により板バネ４０の応力緩和部４３がカシメ固着され、さらに、板バネ部４２が押さえ込まれるので、回転シャフト３０と板バネ４０とが確実に固定される。これにより、挿入部３３と嵌合穴４６とにはめあい程度の隙間があったとしても、回転シャフト３０と板バネ部４２のガタが生じない。また、板バネ部４２と応力緩和部４３を一体に形成したので、部品点数が少なくなり、組立作業性が向上する。

モニタ５０が回転すると、それに同期して回転シャフト３０と板バネ４０とがベース２０の回転軸穴２１を中心にして回転する。板バネ部４２のクリック用凸部４４が応力緩和部４３と板バネ部４２の弾性力によりベース２０の表面を押圧しながら摺動して回転トルクを生じさせ、更にこの板バネ部４２のクリック用凸部４４がベース２０のクリック用凹部２２，２３，２４に嵌り込んだり抜け出たりすることで、クリック作用を発生させる。

クリック用凸部４４は、クリック用凹部２２〜２４から抜け出ると、板バネ部４２をベース２０表面から押し上げるようにして摺動するので、この摺動中は板バネ部４２がたわむ。このたわんだ状態の板バネ部４２に追従して応力緩和部４３もたわみつつ面で押圧して板バネ部４２の応力集中を分散させ、嵌合穴４６付近に応力が集中するのを緩和する。よって、カシメ緩みを防止できる。また、舌状部４７が、板バネ部４２がたわむ際に応力緩和部４３の外縁部分に応力が集中するのを緩和して、板バネ部４２が応力緩和部４３の外縁部分で折れないようにする。さらに、板バネ４０を板バネ部４２のみで構成した場合と比較して、応力緩和部４３を設けることにより強いバネ性が得られる。

また、回転シャフト３０と応力緩和部４３とがカシメ固着し、かつ、応力緩和部４３と一体である板バネ部４２が回転シャフト３０と同期してガタなく回転するため、板バネ４０の回転方向のガタも無くなる。よって、バネ力の解放による衝突音の発生およびモニタ５０の振動を防ぐことができる。

以上より、実施の形態１によれば、ヒンジ機構１０は、回転軸となる回転シャフト３０と、回転シャフト３０を回転軸穴２１に挿通して回転自在に軸支すると共に、回転軸を中心とした円周上にクリック用凹部２２，２３，２４を有するベース２０と、回転シャフト３０と一体に回転し、ベース２０に設けられたクリック用凹部２２，２３，２４に嵌り込むクリック用凸部４４を有する板バネ部４２と、板バネ部４２をベース２０との間に挟んでベース２０側に押圧しながら、回転シャフト３０と一体に回転する応力緩和部４３とを備え、この板バネ部４２および応力緩和部４３は同一部材を折り曲げ加工して形成され、応力緩和部４３のカシメ穴４５に、回転シャフト３０の先端側を貫通させてカシメ固着し、板バネ部４２の嵌合穴４６に回転シャフト３０を嵌合させるように構成した。このため、板バネ４０の一方の応力緩和部４３と回転シャフト３０とがカシメ固着して一体に回転し、他方の板バネ部４２が応力緩和部４３と一体的にガタ無く回転するようになり、板バネ４０の回転方向のガタを防止することができる。また、部品点数が少なくなるため、組立作業性が向上する効果がある。

また、実施の形態１によれば、このヒンジ機構１０を用いて、モニタ５０とモニタ装置とを開閉自在に連結するようにしたので、回転ガタにより生じるモニタ５０の振れを抑制することができる。

実施の形態２．
図５は、本実施の形態２に係るヒンジ機構１０の構成を示す外観斜視図であり、図６に分解斜視図を示す。また図７に、図５に示すＢＢ線に沿って切断したヒンジ機構１０の断面図を示す。さらに、本実施の形態２の板バネ４０の構成を示す正面図を図８Ａに、背面図を図８Ｂに示す。なお、図５〜図８Ｂにおいて図１〜図４Ｂと同一または相当の部分については同一の符号を付し説明を省略する。

板バネ４０は、上記実施の形態１と同様に、同一部材を折り曲げ部４１の位置で折り曲げ加工して密着させるようにした二重構造になっている。ただし、回転シャフト３０の先端部をカシメ固着するカシメ穴４５を、応力緩和部４３ではなく板バネ部４２に設ける。また、応力緩和部４３には、回転シャフト３０の先端部を板バネ部４２のカシメ穴４５にカシメるときにカシメ治具（不図示）が当たらない程度のカシメ逃げ穴４８を設ける。

ヒンジ機構１０の組み立て時、回転シャフト３０の挿入部３３から円筒部３２へベース２０の回転軸穴２１を通すと共に、挿入部３３に板バネ４０のカシメ穴４５を通し、さらにカシメ治具をカシメ逃げ穴４８に差し込んで、挿入部３３の先端部と板バネ部４２とをカシメる。すると、図７に示す通り、カシメにより潰された挿入部３３の肉（カシメ部３４）により板バネ４０の板バネ部４２がカシメ固着されるので、板バネ部４２が回転シャフト３０と同期してガタ無く回転すれば、応力緩和部４３もガタ無く一体的に回転する。

そのため、モニタ５０の回転中、クリック用凸部４４がベース２０表面を摺動することにより板バネ部４２がたわんだ状態になると、板バネ部４２に追従して応力緩和部４３もたわむので、応力集中が板バネ部４２のカシメ穴４５周辺と折り曲げ部４１に分散される。よって、カシメ緩みを防止できる。また、舌状部４７が、板バネ部４２がたわむ際に応力緩和部４３の外縁部分に応力が集中するのを緩和して、板バネ部４２が応力緩和部４３の外縁部分で折れないようにする。さらに、板バネ４０を板バネ部４２のみで構成した場合と比較して、応力緩和部４３を設けることにより強いバネ性が得られる。ただし、このバネ性は、応力緩和部４３が回転シャフト３０に対して固定されていない分、上記実施の形態１で得られるバネ性よりは弱い。

また、回転シャフト３０と板バネ部４２とがカシメ固着したので、板バネ４０は回転シャフト３０と同期してガタなく回転する。よって、板バネ４０の回転方向のガタも無くなり、バネ力の解放による衝突音の発生およびモニタ５０の振動を防ぐことができる。

また、応力緩和部４３のカシメ逃げ穴４８と板バネ部４２のカシメ穴４５の中心軸が多少ずれたとしても、カシメ逃げ穴４８を大きく形成しているので、回転シャフト３０の挿入部３３は板バネ４０のカシメ逃げ穴４８およびカシメ穴４５に問題なく挿入することができる。従って、ヒンジ機構１０の組立性が向上する。さらに、カシメ逃げ穴４８とカシメ穴４５の同軸度精度が必要ないため、板バネ４０の生産性が向上する。

以上より、実施の形態２によれば、ヒンジ機構１０の板バネ部４２および応力緩和部４３は同一部材を折り曲げ加工して形成され、板バネ部４２のカシメ穴４５に、回転シャフト３０の先端側を貫通させてカシメ固着し、回転シャフト３０の先端側をカシメ穴４５にカシメ固着させるカシメ治具を差し込むカシメ逃げ穴４８を応力緩和部４３に設けるように構成した。このため、板バネ４０の一方の板バネ部４２と回転シャフト３０とがカシメ固着して一体にガタ無く回転するようになり、板バネ４０の回転方向のガタを防止することができる。また、部品点数が少なくなり、かつ、板バネ部４２のカシメ穴４５と応力緩和部４３のカシメ逃げ穴４８の中心軸が多少ずれたとしても問題なく回転シャフト３０を挿入できるので、ヒンジ機構１０の組立性が向上する効果がある。さらに、カシメ穴４５とカシメ逃げ穴４８の同軸度精度が必要ないため、板バネ４０の生産性が向上する効果もある。

また、実施の形態２によれば、このヒンジ機構１０を用いて、モニタ５０とモニタ装置とを開閉自在に連結するようにしたので、回転ガタにより生じるモニタ５０の振れを抑制することができる。

実施の形態３．
図９は、本実施の形態３に係るヒンジ機構１０の構成を示す外観斜視図であり、図１０に分解斜視図を示す。また図１１に、図９のＣＣ線に沿って切断したヒンジ機構１０の断面図を示す。さらに、本実施の形態３の板バネ４０の構成を示す正面図を図１２Ａに、背面図を図１２Ｂに示す。なお、図９〜図１２Ｂにおいて図１〜図４Ｂと同一または相当の部分については同一の符号を付し説明を省略する。

回転シャフト３０は、上記実施の形態１と同様に、一端側にフランジ３１、円筒部３２および挿入部３３が設けられ、他端側にモニタ５０が固定されている。ただし、円筒部３２は、ベース２０の板厚（ｔ１）と板バネ４０の板バネ部４２の板厚（ｔ２）より若干長くする（円筒部長さＬ２＝ｔ１＋ｔ２＋α）。

板バネ４０は、上記実施の形態１と同様に、同一部材を折り曲げ部４１の位置で折り曲げ加工して密着させるようにした二重構造になっている。ただし、板バネ部４２には、回転シャフト３０の挿入部３３に嵌合する嵌合穴４６ではなく、円筒部３２を挿通するための挿通穴４９を設ける。この挿通穴４９の穴径（φＤ３）は、応力緩和部４３のカシメ穴４５の穴径（φＤ１）よりも大きく、かつ回転シャフト３０の円筒部３２の軸径（φＤ２）よりも大きくして、回転シャフト３０の回転時に円筒部３２と挿通穴４９が接触しないようにする。

ヒンジ機構１０の組み立て時、回転シャフト３０の挿入部３３から円筒部３２へベース２０の回転軸穴２１および板バネ４０の挿通穴４９を通すと共に、挿入部３３に板バネ４０のカシメ穴４５を通して、挿入部３３の先端部と応力緩和部４３のカシメ穴４５とをカシメる。すると、図１１に示す通り、カシメにより潰された挿入部３３の肉（カシメ部３４）により板バネ４０の応力緩和部４３がカシメ固着されるので、応力緩和部４３が回転シャフト３０と同期して回転すれば、板バネ部４２も一体的に回転する。

回転シャフト３０の円筒部３２と板バネ４０の挿通穴４９とは隙間が有るため、振動が加わった際には、板バネ部４２と応力緩和部４３とにねじれが生じてダンピング効果となり、振動がモニタ５０に伝わりにくくなる。よって、モニタ５０の振動を防ぐことができる。

また、板バネ４０の挿通穴４９を、応力緩和部４３のカシメ穴４５より大きく形成するので、挿通穴４９とカシメ穴４５の中心軸が多少ずれたとしても問題なく回転シャフト３０を挿入でき、ヒンジ機構１０の組立性が向上する。さらに、挿通穴４９とカシメ穴４５の同軸度精度が必要ないため、板バネ４０の生産性が向上する。

また、回転シャフト３０と応力緩和部４３とがカシメ固着したので、板バネ４０は回転シャフト３０と同期してガタなく回転する。よって、板バネ４０の回転方向のガタも無くなり、バネ力の解放による衝突音の発生およびモニタ５０の振動を防ぐことができる。

以上より、実施の形態３によれば、ヒンジ機構１０の板バネ部４２および応力緩和部４３は同一部材を折り曲げ加工して形成され、応力緩和部４３のカシメ穴４５に、回転シャフト３０の先端側を貫通させてカシメ固着し、板バネ部４２の挿通穴４９に回転シャフト３０を挿通させるように構成した。このため、板バネ４０の一方の応力緩和部４３と回転シャフト３０とがカシメ固着して一体に回転し、他方の板バネ部４２が応力緩和部４３と一体的にガタ無く回転するようになり、板バネ４０の回転方向のガタを防止することができる。また、部品点数が少なくなり、かつ、板バネ部４２の挿通穴４９と応力緩和部４３のカシメ穴４５の中心軸が多少ずれたとしても問題なく回転シャフト３０を挿入できるので、ヒンジ機構１０の組立性が向上する効果がある。さらに、カシメ穴４５と挿通穴４９の同軸度精度が必要ないため、板バネ４０の生産性が向上する効果もある。

また、実施の形態３によれば、このヒンジ機構１０を用いて、モニタ５０とモニタ装置とを開閉自在に連結するようにしたので、回転ガタにより生じるモニタ５０の振れを抑制することができる。さらに、振動が加わった際には板バネ部４２と応力緩和部４３とはねじれが生じてダンピング効果となるので、振動がモニタ５０に伝わりにくくなり、モニタ５０の振れをより抑制することができる。

以上のように、この発明に係るヒンジ機構は回転ガタを防止したので、例えば車載用の天吊りモニタ装置のように、振動を受けやすいモニタを開閉させるモニタ開閉機構などに用いるのに適している。

Claims

回転軸となるシャフト部と、
前記シャフト部を回転自在に軸支すると共に、前記回転軸を中心とした円周上にクリック用凹凸部の一方を有するベース部と、
前記シャフト部と一体に回転し、前記ベース部に設けられた前記クリック用凹凸部の一方に嵌り込むクリック用凹凸部の他方を有する板バネ部と、
前記板バネ部を前記ベース部との間に挟んで前記ベース部側に押圧しながら、前記シャフト部と一体に回転する応力緩和部とを備え、
前記板バネ部および前記応力緩和部は、同一部材を折り曲げ加工し、密着して形成され、前記応力緩和部は、前記シャフト部の先端側を貫通させてカシメ固着するカシメ穴を有し、前記板バネ部は、前記シャフト部に嵌合する嵌合穴を有し、前記シャフト部の先端側を前記カシメ穴に貫通させてカシメ固着することを特徴とするヒンジ機構。
前記板バネ部の前記嵌合穴を前記シャフト部の軸径より大径にて形成した前記シャフト部を挿通させる挿通穴を有することを特徴とする請求項１記載のヒンジ機構。
モニタと、モニタ装置と、前記モニタを前記モニタ装置に対して開閉自在に連結する請求項１記載のヒンジ機構とを備えるモニタ開閉機構。