JP6315799B2

JP6315799B2 - 二軸ヒンジ

Info

Publication number: JP6315799B2
Application number: JP2014136841A
Authority: JP
Inventors: 達実川野
Original assignee: Simotec Co Ltd
Current assignee: Simotec Co Ltd
Priority date: 2014-07-02
Filing date: 2014-07-02
Publication date: 2018-04-25
Anticipated expiration: 2034-07-02
Also published as: JP2016014426A

Description

本発明は、本体部に対して可動部を二方向に回動可能に連結する二軸ヒンジに関する。

従来、例えばビデオカメラ等の小型の電子機器においては、操作者が画像を視認するためのディスプレイが可動部として、二軸ヒンジを介して二方向に回動可能に本体部に対して取り付けられているものが知られている。このような二軸ヒンジとしては、本体部に対して平行な軸回りに可動部を回転させることができるとともに、本体部に対して直交する軸回りに可動部を回転させることのできるものが知られている（例えば、特許文献１参照）。

特開２０１２−１５９０９５号公報

前記特許文献に記載の二軸ヒンジによれば、本体部に対して直交する軸回りに可動部を回転させる際に、第２支持部材を第１支持部材に対して回動させている。この際、第２支持部材のストッパー機能として、第２支持部材とともに回転するプレートを第１支持部材に当接させる構成としている。

しかし、上記の如く構成した場合、プレートを当接させるために第１支持部材を折り曲げて（断面視でＬ字状に）形成する必要があり、部品形状が複雑となるため、加工コスト増の原因となっていた。

また、前記特許文献に記載の二軸ヒンジによれば、第１支持部材と第２支持部材との間でトルクを出すための板バネを配設する際に、第１支持部材に開口した係止孔に板バネの係止片を挿入して位置決めする構成としている。

しかし、上記の如く構成した場合、係止孔を少なくとも二箇所開口する必要があるため、第一支持部材の加工コスト増の原因となっていた。

本発明は以上の如き状況に鑑みてなされたものであり、本発明が解決しようとする課題は、部品形状を簡素化することにより、加工コストを抑制することのできる二軸ヒンジを提供すること、である。

以下では、上記課題を解決するための手段を説明する。

即ち、請求項１においては、板状の第一支持フレームと、前記第一支持フレームと対向する位置に配設された板状の第二支持フレームと、を具備する支持部材と、板状の回動フレームと、該回動フレームの両端が同方向に折り曲げられた第一屈曲部及び第二屈曲部と、を具備するとともに、第一シャフトが前記第一屈曲部及び前記第一支持フレームに挿通され、第二シャフトが前記第二屈曲部及び前記第二支持フレームに挿通されることにより、前記第一支持フレーム及び前記第二支持フレームと直交する第一の回動軸を中心に回動可能に支持された回動部材と、板状の取付部と、該取付部から前記第一の回動軸の側に突出して形成された第三シャフトと、を具備するとともに、前記第三シャフトが前記回動フレームに挿通されることにより、前記取付部と直交する第二の回動軸を中心に回動可能に支持された取付部材と、を備える二軸ヒンジであって、前記第三シャフトにおける前記第一の回動軸側の先端部には、前記第三シャフトと相対回転不能に規制部材が配設され、前記回動フレームと前記規制部材との間には、前記回動フレーム及び前記規制部材を互いに離間させる方向に付勢する板バネが、前記回動フレームと相対回転不能に介挿され、前記回動フレームには固定ピンが挿通され、前記板バネが前記固定ピンによって位置決めされるとともに、前記規制部材による前記第二の回動軸回りの回動が前記固定ピンによって規制されるものである。

請求項２においては、前記第一シャフト及び前記第三シャフトが中空の筒状に形成されるものである。

請求項３においては、前記第二支持フレームにおける前記第一支持フレームと反対の側には、カム部材が前記第二シャフトに配設され、前記カム部材は、樹脂製の第一カム部及び該第一カム部と嵌合可能な樹脂製の第二カム部とが互いに近接する方向にバネによって付勢され、前記第一カム部は前記第二支持フレームと相対回転不能に配設され、前記第二カム部は前記第二シャフトと相対回転不能に配設されるものである。

本発明は、二軸ヒンジの部品形状を簡素化することにより、加工コストを抑制することが可能となる、という効果を奏する。

本発明に係る二軸ヒンジの実施の一形態を示す斜視図。同じく二軸ヒンジを示す平面図。同じく二軸ヒンジを示す正面図。同じく二軸ヒンジを示す右側面図。（ａ）及び（ｂ）はそれぞれ回動部材を反対の位置に回動させた状態の図２中のＸ−Ｘ線断面図。取付部材を回動させた状態の二軸ヒンジを示す正面図。

まず、本発明の一実施形態に係る二軸ヒンジ１０について説明する。本実施形態においては、各図に示した矢印で二軸ヒンジ１０の方向を規定する。

本実施形態に係る二軸ヒンジ１０は、例えばビデオカメラ等の小型の電子機器において、ディスプレイ等の可動部を本体部に対して二方向に回動可能に取付けるものであり、主にアルミやスチール等の金属で形成される。

図１から図４に示す如く、二軸ヒンジ１０は、支持部材１２（１２Ｌ・１２Ｒ）、カム部材１３、回動部材１４、取付部材１５等を主な構成要素として備える。二軸ヒンジ１０は後述するように、回動部材１４が支持部材１２に対して第一の回動軸Ｌ１回りに回動可能に配設され、取付部材１５が回動部材１４に対して第二の回動軸Ｌ２回りに回動可能に配設される。そして、支持部材１２が本体部に配設され、取付部材１５に可動部が取り付けられることにより、可動部を本体部に対して二方向に（本体部に対して平行な軸回り及び該平行軸に対して直交する軸回りに）回動可能とするのである。

支持部材１２は、第一支持部材１２Ｒと第二支持部材１２Ｌとで構成される。本実施形態において、第一支持部材１２Ｒと第二支持部材１２Ｌとは左右で互いに対向する位置に左右対称に配置される。

第一支持部材１２Ｒは、本体部に取付けられる板状の第一ベース部２１Ｒと、第一ベース部２１Ｒの左側端部から上方に立設される板状の第一支持フレーム２２Ｒと、を備える。第一ベース部２１Ｒには、本体部に取付ける際にネジ等の固定具を挿入するための孔２１ａが複数開口されている。第一支持フレーム２２Ｒには、後述する第一シャフト３７を挿通するための図示しない挿通孔が厚み方向に貫通して開口されている。また、第一支持フレーム２２Ｒの下部には、回動部材１４の回動を規制するための規制ピン２３Ｒが挿通されている。

第二支持部材１２Ｌは、第一支持部材１２Ｒと左右対称で略同一の構成を有する。即ち、第二支持部材１２Ｌは、本体部に取付けられる板状の第二ベース部２１Ｌと、第二ベース部２１Ｌの右側端部から上方に立設される板状の第二支持フレーム２２Ｌと、を備える。つまり、第二支持フレーム２２Ｌは、第一支持フレーム２２Ｒと対向する位置に配設される。第二ベース部２１Ｌには、本体部に取付ける際にネジ等の固定具を挿入するための孔２１ａが複数開口されている。第二支持フレーム２２Ｌには、後述する第二シャフト３１を挿通するための図示しない挿通孔が厚み方向に貫通して開口されている。また、第二支持フレーム２２Ｌの下部には、回動部材１４の回動を規制するための規制ピン２３Ｌが挿通されている。

なお、本実施形態においては、支持部材１２を第一支持部材１２Ｒ及び第二支持部材１２Ｌの二つの部材で構成しているが、一枚のベース部から第一支持フレーム２２Ｒ及び第二支持フレーム２２Ｌを立設させた一つの部材として構成することも可能である。

支持部材１２における第一支持フレーム２２Ｒ及び第二支持フレーム２２Ｌには、第一支持フレーム２２Ｒ及び第二支持フレーム２２Ｌと直交するように左右方向に向けた軸線（第一の回動軸Ｌ１）回りに回動可能に回動部材１４が支持される。

回動部材１４は、左右方向に長手方向を向けて配設される矩形板状の回動フレーム４１と、回動フレーム４１の両端が同方向に折り曲げられた第一屈曲部４２Ｒ及び第二屈曲部４２Ｌと、を具備する。第一屈曲部４２Ｒ及び第二屈曲部４２Ｌには、第一シャフト３７又は第二シャフト３１を挿通するための図示しない挿通孔が厚み方向に貫通して開口されている。

そして、第一シャフト３７が第一屈曲部４２Ｒ及び第一支持フレーム２２Ｒに挿通され、第二シャフト３１が第二屈曲部４２Ｌ及び第二支持フレーム２２Ｌに挿通されることにより、回動部材１４が第一の回動軸Ｌ１を中心に回動可能に支持される。初期状態では、回動部材１４は図１から図４に示す如く後方に向けた位置に配置される。

本実施形態において、第一シャフト３７には軸方向に連通孔３７ａが形成されている。つまり、第一シャフト３７は中空の筒状に形成されている。また、図１及び図４に示す如く、第一シャフト３７のシャフト部分の外周側面には平面部が形成されている。そして、第一屈曲部４２Ｒの挿通孔は第一シャフト３７のシャフト部分の外周形状と略同一形状に形成される。即ち、第一屈曲部４２Ｒと第一シャフト３７とは相対回転不能に連結されており、回動部材１４が回動した際には、第一シャフト３７も同様に回動するように構成されている。第一支持フレーム２２Ｒの右側には、ワッシャ３８がかしめにより配設される。

第一屈曲部４２Ｒと第一支持フレーム２２Ｒとの間には、二枚の角度規制ワッシャ３９・３９が介挿される。角度規制ワッシャ３９・３９には第一シャフト３７を挿通するための図示しない挿通孔が開口されている。角度規制ワッシャ３９・３９の挿通孔は第一シャフト３７のシャフト部分の外周形状と略同一形状に形成される。即ち、角度規制ワッシャ３９・３９と第一シャフト３７とは相対回転不能に連結されており、回動部材１４が回動した際には、角度規制ワッシャ３９・３９も同様に回動するように構成されている。図２に示す如く、角度規制ワッシャ３９・３９には大径部３９ａ・３９ａが形成されており、この大径部３９ａ・３９ａが規制ピン２３Ｒに当接することにより、角度規制ワッシャ３９・３９及び回動部材１４の回動角度が規制される（図５（ａ）及び（ｂ）に示す角度規制ワッシャ３６及び規制ピン２３Ｌを参照）。

第二シャフト３１は第一シャフト３７と同様に、第二屈曲部４２Ｌと相対回転不能に連結されており、回動部材１４が回動した際には、第二シャフト３１も同様に回動するように構成されている。第二シャフト３１の左側端部には、ワッシャ３２がかしめにより配設される。

第二屈曲部４２Ｌと第二支持フレーム２２Ｌとの間には、角度規制ワッシャ３６が介挿される。角度規制ワッシャ３６は角度規制ワッシャ３９・３９と同様に、第二シャフト３１と相対回転不能に連結されている。角度規制ワッシャ３６には大径部３６ａが形成されており、図５（ａ）及び（ｂ）に示す如く、大径部３６ａが規制ピン２３Ｌに当接することにより、角度規制ワッシャ３６及び回動部材１４の回動角度が規制される。

角度規制ワッシャ３６及び規制ピン２３Ｌによって規制される回動部材１４の回動角度は、角度規制ワッシャ３９・３９及び規制ピン２３Ｒによって規制される回動部材１４の回動角度と同一である。つまり回動部材１４は、図５（ａ）及び（ｂ）に示す如く、後方から前方への約１８０度の回動範囲で回動する。

第二支持フレーム２２Ｌとワッシャ３２との間、即ち、第二支持フレーム２２Ｌにおける第一支持フレーム２２Ｒと反対の側には、カム部材１３が第二シャフト３１に配設される。

カム部材１３は、樹脂製の第一カム部３５及び第一カム部３５と嵌合可能な樹脂製の第二カム部３４とが互いに近接する方向にバネ３３によって付勢されることにより構成される。第一カム部３５のカム面３５ａと第二カム部３４のカム面３４ａとは互いに嵌合可能に構成される。第一カム部３５の右側面下部には係合突起３５ｂが形成され、この係合突起３５ｂが第二支持フレーム２２Ｌの下部に形成された係合孔２２ａに係合される。これにより、第一カム部３５は第二支持フレーム２２Ｌと相対回転不能に配設される。また、第二カム部３４は角度規制ワッシャ３６と同様に、第二シャフト３１と相対回転不能に連結される。

上記の如く構成することより、回動部材１４が回動した際には、第二カム部３４も同様に回動する。この際、第一カム部３５は回動しないため、バネ３３の付勢力によって第一カム部３５のカム面３５ａと第二カム部３４のカム面３４ａとの間に生じる摩擦力により、回動部材１４に回動抵抗が生じる。本実施形態においては、図５（ａ）及び（ｂ）に示す如く、回動部材１４が後方に位置する際（回動角度が０度の場合）、及び、前方に位置する際（回動角度が１８０度の場合）に、カム面３５ａとカム面３４ａとが噛みあうように構成されている。即ち、回動部材１４は回動角度が０度又は１８０度の際に位置が安定するように構成されている。なお、本明細書における各図においては、カム面３５ａ及びカム面３４ａを視認しやすくするために、第一カム部３５と第二カム部３４とを少し離間させた状態で図示している。

取付部材１５は、板状の取付部５１と、取付部５１から第一の回動軸Ｌ１の側に突出して形成された第三シャフト５２と、を備える。第三シャフト５２は前後両方向には、外周側面に平面部が形成されたシャフト部分が形成される。取付部５１の略中央部分には第三シャフト５２の後側のシャフト部分を挿通するための挿通孔が開口されている。取付部５１の挿通孔は第三シャフト５２のシャフト部分の外周形状と略同一形状に形成される。即ち、取付部５１と第三シャフト５２とは相対回転不能に連結されており、取付部材１５が回動した際には、第三シャフト５２も同様に回動するように構成されている。本実施形態において、第三シャフト５２には軸方向に連通孔５２ａが形成されている。つまり、第三シャフト５２は中空の筒状に形成されている。

そして、第三シャフト５２の前側のシャフト部分が回動フレーム４１に挿通されることにより、取付部５１と直交するように前後方向に向けた軸線（第二の回動軸Ｌ２）を中心に回動可能に取付部材１５が支持される。

また、第三シャフト５２の第一の回動軸Ｌ１の側（図１及び図２における前側）の先端部には、規制部材５３がかしめにより配設される。規制部材５３には第三シャフト５２の前側のシャフト部分を挿通するための挿通孔が開口されている。規制部材５３の挿通孔は第三シャフト５２のシャフト部分の外周形状と略同一形状に形成される。即ち、規制部材５３と第三シャフト５２とは相対回転不能に連結されており、第三シャフト５２が回動した際には、規制部材５３も同様に回動するように構成されている。即ち、規制部材５３は取付部５１の回動と連動して回動する。

回動フレーム４１と規制部材５３との間には、回動フレーム４１及び規制部材５３を互いに離間させる方向に付勢する板バネ５４が介挿される。板バネ５４には第三シャフト５２の前側のシャフト部分を挿通するための図示しない挿通孔が開口される。板バネ５４の左側端部は回動フレーム４１の側に突出し、回動フレーム４１に開口された係合孔に挿入される。即ち、板バネ５４は回動フレーム４１に対して相対回転不能に配設されている。

図２に示す如く、板バネ５４の前面にはカム部５４ａが形成されている。また、規制部材５３の後面にはカム部５４ａと噛みあうカム溝５３ａが形成されている。本実施形態において、取付部材１５が回動した際には、規制部材５３も同様に回動する。この際、板バネ５４は回動しないため、板バネ５４の付勢力によってカム部５４ａとカム溝５３ａとの間に生じる摩擦力により、取付部材１５に回動抵抗が生じる。本実施形態においては、図２に示す如く、取付部材１５の長手方向が左右方向となる際（回動角度が０度及び１８０の場合）に、カム部５４ａとカム溝５３ａとが噛みあうように構成されている。即ち、取付部材１５は回動角度が０度又は１８０度の際に位置が安定するように構成されている。

また、回動フレーム４１の前側には、円筒状の固定ピン５５が挿通されている。そして、板バネ５４は固定ピン５５によって位置決めされる。具体的には、板バネ５４の右端部には凹部５４ｂが形成されており、板バネ５４は固定ピン５５を凹部５４ｂに挿入することによって回動フレーム４１に位置決めされるのである。

また、規制部材５３による第二の回動軸Ｌ２回りの回動は、固定ピン５５によって規制される。具体的には、規制部材５３には大径部５３ｂが形成されており、図３及び図６に示す如く、大径部５３ｂが固定ピン５５に当接することにより、規制部材５３及び取付部材１５の回動角度が規制される。

規制部材５３及び固定ピン５５によって規制される取付部材１５は、図３に示す如く長手方向が左右方向となる状態（回動角度が０度である状態）から、反時計回りに２７０度回動し、図６に示す如く長手方向が上下方向となる状態（回動角度が２７０度である状態）までの回動範囲で回動する。

上記の如く、本実施形態に係る二軸ヒンジ１０によれば、規制部材５３の大径部５３ｂを固定ピン５５に当接させて取付部材１５の回動角度を規制している。これにより、回動部材１４を、第一の回動軸Ｌ１に直交する断面においてＬ字状に形成する必要がない。つまり、回動部材１４の部品形状を簡素化することができるため、二軸ヒンジ１０の加工コストを抑制することができる。

また、本実施形態に係る二軸ヒンジ１０によれば、板バネ５４を配設する際に、板バネ５４の左側端部を挿入するために回動フレーム４１に開口する係合孔を一箇所にすることができる。そして、板バネ５４を位置決めするために固定ピン５５を用いることで、固定ピン５５を規制部材５３の回動角度規制と板バネ５４の位置決めとで併用している。このように、一つの部材である固定ピン５５を二つの用途で用いることにより、部品点数を少なくして製造コストを抑制することができるのである。

また、本実施形態に係る二軸ヒンジ１０によれば、第一シャフト３７及び第三シャフト５２は、軸方向に連通孔３７ａ・５２ａが形成されることにより、中空の筒状に形成されている。これにより、取付部材１５に取付ける可動部から、支持部材１２が配設される本体部まで、連通孔３７ａ・５２ａを介してワイヤーハーネスを通すことを可能としている。

また、本実施形態に係る二軸ヒンジ１０においては、第二支持フレーム２２Ｌにおける第一支持フレーム２２Ｒと反対の側には、カム部材１３が第二シャフト３１に配設され、カム部材１３は、樹脂製の第一カム部３５及び第一カム部３５と嵌合可能な樹脂製の第二カム部３４とが互いに近接する方向にバネ３３によって付勢され、第一カム部３５は第二支持フレーム２２Ｌと相対回転不能に配設され、第二カム部３４は第二シャフト３１と相対回転不能に配設されている。このように、第一カム部３５及び第二カム部３４を樹脂製とすることで、二軸ヒンジ１０の軽量化及び低コスト化を図っている。また、カム部材１３を第二支持フレーム２２Ｌの左側に配設することにより、カム部材１３と、回動フレーム４１の内側を通るワイヤーハーネスとが干渉することを防止している。

１０二軸ヒンジ
４１回動フレーム
５２第三シャフト
５３板バネ
５４ケース（本体部）
５５固定ピン
Ｌ１第一の回動軸
Ｌ２第二の回動軸

Claims

板状の第一支持フレームと、前記第一支持フレームと対向する位置に配設された板状の第二支持フレームと、を具備する支持部材と、
板状の回動フレームと、該回動フレームの両端が同方向に折り曲げられた第一屈曲部及び第二屈曲部と、を具備するとともに、第一シャフトが前記第一屈曲部及び前記第一支持フレームに挿通され、第二シャフトが前記第二屈曲部及び前記第二支持フレームに挿通されることにより、前記第一支持フレーム及び前記第二支持フレームと直交する第一の回動軸を中心に回動可能に支持された回動部材と、
板状の取付部と、該取付部から前記第一の回動軸の側に突出して形成された第三シャフトと、を具備するとともに、前記第三シャフトが前記回動フレームに挿通されることにより、前記取付部と直交する第二の回動軸を中心に回動可能に支持された取付部材と、を備える二軸ヒンジであって、
前記第三シャフトにおける前記第一の回動軸側の先端部には、前記第三シャフトと相対回転不能に規制部材が配設され、
前記回動フレームと前記規制部材との間には、前記回動フレーム及び前記規制部材を互いに離間させる方向に付勢する板バネが、前記回動フレームと相対回転不能に介挿され、
前記回動フレームには固定ピンが挿通され、前記板バネが前記固定ピンによって位置決めされるとともに、前記規制部材による前記第二の回動軸回りの回動が前記固定ピンによって規制される、ことを特徴とする、二軸ヒンジ。
前記第一シャフト及び前記第三シャフトが中空の筒状に形成される、ことを特徴とする、請求項１に記載の二軸ヒンジ。
前記第二支持フレームにおける前記第一支持フレームと反対の側には、カム部材が前記第二シャフトに配設され、
前記カム部材は、樹脂製の第一カム部及び該第一カム部と嵌合可能な樹脂製の第二カム部とが互いに近接する方向にバネによって付勢され、
前記第一カム部は前記第二支持フレームと相対回転不能に配設され、前記第二カム部は前記第二シャフトと相対回転不能に配設される、ことを特徴とする、請求項１又は請求項２に記載の二軸ヒンジ。