JP6719427B2

JP6719427B2 - ヒンジ及び電子機器

Info

Publication number: JP6719427B2
Application number: JP2017135422A
Authority: JP
Inventors: 雄二間; 克仁西澤
Original assignee: Mitsubishi Steel Mfg Co Ltd
Current assignee: Mitsubishi Steel Mfg Co Ltd
Priority date: 2017-07-11
Filing date: 2017-07-11
Publication date: 2020-07-08
Anticipated expiration: 2037-07-11
Also published as: JP2019019829A

Description

この発明は、第１部材及び第２部材を回転可能に支持する二軸ヒンジ及びこのようなヒンジを備える電子機器に関する。

従来、ノート型パーソナルコンピュータや携帯型電話機のように、キーボード等の入力手段を備える第１筐体とディスプレイを備える第２筐体とを折り畳み可能に連結して構成された電子機器が提供されている。このような電子機器においては、第１筐体及び第２筐体を所定の回転角度の範囲内で回転自在に支持するとともに、第１筐体及び第２筐体を所望の角度で保持できる等の機能が求められる。さらに、電子機器では、第１筐体及び第２筐体を３６０度まで開閉できる機能が求められることがある。特許文献１から４は、このような３６０度まで開閉できる二軸ヒンジの技術を開示している。

特開２０１５−１８０８３３号公報特開２０１５−６４１０５号公報特開２０１３−２４９８５５号公報特開２０１５−１０５６９３号公報

特許文献１から４に示した二軸ヒンジの技術では、ヒンジの第１シャフト及び第２シャフトの回転を選択的に規制するためのロック部材を第１シャフト及び第２シャフトの間に第１シャフト及び第２シャフトの接離方向にスライド可能に配置している。このため、ロック部材等の寸法は第１シャフト及び第２シャフトの間隔によって制限され、ロック部材のスライドにより第１シャフト及び第２シャフトの回転を選択的に規制するために、このヒンジの構成部品には高い加工精度が求められ、複雑な機構が必要であった。

この発明は、上述の実情に鑑みて提案されるものであって、３６０度まで開閉できる二軸ヒンジであって、構成部品に高い加工精度が求められることがなく、第１シャフト及び第２シャフトの回転を規制するために複雑な機構を必要としないようなヒンジ及びこのようなヒンジを備える電子機器を提供することを目的とする。

上述の課題を解決するために、この出願に係るヒンジは、第１部材及び第２部材を互いに回転可能に支持できるヒンジであって、基部に第１部材のための第１取付部が形成された第１シャフトと、基部に第２部材のための第２取付部が形成された第２シャフトと、第１シャフト及び第２シャフトが所定距離を有して互いに平行になるように、第１シャフト及び第２シャフトをそれぞれ回転可能に連結する連結手段と、第１シャフト及び第２シャフトの軸方向に沿って、第１位置及び第２位置の間を移動可能なスライド部材と、第１シャフトに拘束されて第１シャフトと共に回転し、第１位置に位置するスライド部材と係合して第１シャフトの回転を阻止する第１係合手段と、第２シャフトに拘束されて第２シャフトと共に回転し、第２位置に位置するスライド部材に係合して第２シャフトの回転を阻止する第２係合手段と、スライド部材を第１位置から第２位置に向けて付勢する付勢手段と、第１シャフトの回転角度が所定範囲にあるときにスライド部材を第２位置から第１位置に送る送り手段と、を含んでいる。

第１シャフトの回転角度を所定範囲に制限する第１ストッパー手段をさらに含んでもよい。第２シャフトの回転角度を所定範囲に制限する第２ストッパー手段をさらに含んでもよい。第１シャフト及び第２シャフトについて、それぞれ回転運動に抗する摩擦トルクを発生する摩擦発生手段を含んでもよい。第１シャフト及び第２シャフトについて、それぞれ所定範囲の回転角度において所定方向に向かうトルクを発生するトルク発生手段を含んでもよい。

この出願に係る電子機器は、第１部材及び第２部材がそれぞれ電子部品を格納した第１筐体及び第２筐体を構成している。

この発明によるヒンジは、３６０度まで開閉できる二軸ヒンジであって、構成部品に高い加工精度が求められることがなく、第１シャフト及び第２シャフトの回転の規制のために複雑な機構を必要とすることがなく、堅牢な構造を有する。またこの発明による電子筐体は、このようなヒンジを備え、第１筐体及び第２筐体が３６０度まで開閉できるという利便を供することができる。

本実施の形態のヒンジの概略的な構成を示す斜視図である。本実施の形態のヒンジの概略的な構成を示す分解斜視図である。本実施の形態のヒンジの要部分解斜視図である。図３においてサブアセンブリを構成した要部分解斜視図である。開閉角度が０度のときの本実施の形態のヒンジの要部斜視図である。開閉角度が０度のときの本実施の形態のヒンジの要部側面図である。本実施の形態のヒンジの開閉の動作を説明する模式図である。開閉角度が１７０度のときの本実施の形態のヒンジの要部斜視図である。開閉角度が１７０度のときの本実施の形態のヒンジの要部側面図である。開閉角度が１８０度のときの本実施の形態のヒンジの要部斜視図である。開閉角度が１８０度のときの本実施の形態のヒンジの要部側面図である。開閉角度が２２５度のときの本実施の形態のヒンジの要部斜視図である。開閉角度が２２５度のときの本実施の形態のヒンジの要部側面図である。開閉角度が３６０度のときの本実施の形態のヒンジの要部斜視図である。開閉角度が３６０度のときの本実施の形態のヒンジの要部側面図である。

以下、この発明に係るヒンジ、電子機器の実施の形態について、図面を参照して詳細に説明する。

図１は、本実施の形態のヒンジの概略的な構造を示す斜視図である。図２は、本実施の形態のヒンジの概略的な構造を示す分解斜視図である。図２（ａ）は本実施の形態のヒンジを図１と同様の視点から見た分解斜視図であり、図２（ｂ）は本実施の形態のヒンジの一部を図２（ａ）とは異なる視点から見た分解斜視図である。

本実施の形態のヒンジは、二軸ヒンジのそれぞれの軸を構成する第１シャフト１１及び第２シャフト２１と、第１シャフト１１及び第２シャフト２１が互いに平行に所定距離だけ離間してそれぞれ回転可能なように連結する連結手段とを有している。

第１シャフト１１は、基部に第１部材を取り付ける板状の取付部１１ａが形成され、軸方向に基部から先端に向かって、フランジ部１１ｃ、第１変形軸部１１ｅ、第２変形軸部１１ｆ及びねじ切り部１１ｇを順に有している。軸方向に延びる板状の取付部１１ａは、所定幅及び所定厚みを有し、第１部材をねじ止めできるように軸方向に沿って複数の貫通孔１１ｂを有している。フランジ部１１ｃは、所定径を有し、フランジ部１１ｃの側面は取付部１１ａの側面に連続して形成されている。フランジ部１１ｃは軸方向に所定幅を有し、軸方向に略中央には、所定深さを有する溝部１１ｄが所定幅で形成されている。第１変形軸部１１ｅは、フランジ部１１ｃに続いて所定長さにわたって形成され、略八角柱状に面取りされた形状を有している。第２変形軸部１１ｆは、第１変形軸部１１ｅに続いて所定長さにわたって形成され、軸を挟んで上下から所定深さまで面取りされた略円柱状の形状を有している。ねじ切り部１１ｇは、第２変形軸部１１ｆに続いて所定長さにわたって形成され、第２変形軸部１１ｆに連続して形成された面取りされた略円柱状の形状にネジ切りが形成されている。

同様に、第２シャフト２１は、基部に第２部材を取り付ける板状の取付部２１ａが形成され、軸方向に基部から先端に向かって、フランジ部２１ｃ、第１変形軸部２１ｅ、第２変形軸部２１ｆ及びねじ切り部２１ｇを順に有している。軸方向に延びる板状の取付部２１ａは、所定幅及び所定厚みを有し、第２部材をねじ止めできるように軸方向に沿って複数の貫通孔２１ｂを有している。フランジ部２１ｃは、所定径を有し、取付部２１ａの側面がフランジ部２１ｃの側面に連続して形成されている。フランジ部２１ｃは軸方向に所定幅を有し、軸方向に略中央には、所定深さを有する溝部２１ｄが所定幅で形成されている。第１変形軸部２１ｅは、フランジ部２１ｃに続いて所定長さにわたって形成され、略八角柱状に面取りされた形状を有している。第２変形軸部２１ｆは、第１変形軸部２１ｅに続いて所定長さにわたって形成され、軸を挟んで上下から所定深さまで面取りされた略円柱状の形状を有している。ねじ切り部２１ｇは、第２変形軸部２１ｆに続いて所定長さにわたって形成され、第２変形軸部１１ｆに連続して形成された面取りされた略円柱状の形状にネジ切りが形成されている。

連結手段は、第１ジョイントプレート３４、第２ジョイントプレート３７及び第３ジョイントプレート３８から構成されている。第１ジョイントプレート３４、第２ジョイントプレート３７及び第３ジョイントプレート３８は、それぞれ所定厚さを有するプレートにおいて所定距離にわたり離間して形成された第１軸孔３４ａ、３７ａ、３８ａ及び第２軸孔３４ｂ、３７ｂ、３８ｂを有し、第１軸孔３４ａ、３７ａ、３８ａ及び第２軸孔３４ｂ、３７ｂ、３８ｂにそれぞれ第１シャフト１１及び第２シャフト２１を回転可能に挿通している。また、ジョイントカム３９も、所定厚さを有するプレートにおいて所定距離にわたり離間して形成された第１軸孔３９ａ及び第２軸孔３９ｂにそれぞれ第１シャフト１１及び第２シャフト２１を回転可能に挿通し、第１ジョイントプレート３４、第２ジョイントプレート３７及び第３ジョイントプレート３８と同様に連結手段の役割を果たしている。

第１シャフト１１のフランジ部１１ｃ及び第２シャフト２１のフランジ部２１ｃと第１ジョイントプレート３４との間には、それぞれ第１ロックプレート１２及び第２ロックプレート２２が配置されている。第１ロックプレート１２及び第２ロックプレート２２は、それぞれ所定厚さ及び略所定径を有するプレートの略中央の軸孔１２ａ、２２ａにそれぞれ第１シャフト１１及び第２シャフト２１を挿通している。第１ロックプレート１２及び第２ロックプレート２２の軸孔１２ａ、２２ａは第１シャフト１１及び第２シャフトのそれぞれ第１変形軸部１１ｅ、２１ｅに対応する形状を有し、第１ロックプレート１２及び第２ロックプレート２２は第１シャフト１１及び第２シャフト２１に拘束されて共に回転する。

第１ジョイントプレート３４及び第２ジョイントプレート３７の間には、第１シャフト１１に沿ってレギュレータ３６及びレギュレーションカム１３が配置され、第２シャフト２１に沿って前記レギュレータ３６及びロックスリーブ２３が配置されている。レギュレータ３６は、所定厚さを有するプレートにおいて所定距離にわたり離間して形成された第１軸孔３６ａ及び第２軸孔３６ｂにそれぞれ第１シャフト１１及び第２シャフト２１を回転可能に挿通している。レギュレータ３６において、第１軸孔３６ａ及び第２軸孔３６ｂの略中央にはコイルスプリング３５の少なくとも一部を格納するスプリング格納部３６ｅが形成されている。

第１シャフト１１及び第２シャフト２１の間には、サポートプレート３２及びストッパー３３、さらに第１ジョイントプレート３４のそれぞれ中央の貫通孔３２ａ、３３ａ、３４ｃを貫通するセンターピン３１が配置されている。サポートプレート３２の第１支持部３２ｂ及び第２支持部３２ｃは、それぞれ第１シャフト１１のフランジ部１１ｃの溝部１１ｄ及び第２シャフト２１のフランジ部２１ｃの溝部２１ｄに差し込まれ、第１シャフト１１及び第２シャフト２１を回転可能に支持している。コイルスプリング３５は、第１ジョイントプレート３４及びレギュレータ３６との間において、センターピン３１に挿通されている。

レギュレータ３６及び第２ジョイントプレート３７の間には、第１シャフト１１に沿ってレギュレーションカム１３が配置され、第２シャフト２１に沿ってロックスリーブ２３が配置されている。レギュレーションカム１３及びロックスリーブ２３は、それぞれ所定厚さ及び所定径を有するプレートのほぼ中央の軸孔１３ａ、２３ａにそれぞれ第１シャフト１１及び第２シャフト２１を挿通している。レギュレーションカム１３及びロックスリーブ２３は、第１シャフト１１及び第２シャフト２１のそれぞれ第２変形軸部１１ｆ、２１ｆに対応する形状の軸孔１３ａ、２３ａを有し、それぞれ第２変形軸部１１ｆ、２１ｆを挿通し、挿通を阻む第１変形軸部１１ｅ、２１ｅの側端に接して位置している。そして、レギュレーションカム１３及びロックスリーブ２３は、それぞれ第１シャフト１１及び第２シャフト２１に拘束されて共に回転する。第２ジョイントプレート３７において第１シャフト１１及び第２シャフト２１の基部に向かう第１面には、第２軸孔３７ｂを囲んで所定パターンのグリス溜めの凹部３７ｃが形成されている。

第２ジョイントプレート３７及び第３ジョイントプレート３８の間には、第１シャフト１１及び第２シャフト２１に沿ってそれぞれトルクプレート１４、２４が配置されている。トルクプレート１４、２４は、それぞれ所定厚さ及び所定径を有するプレートの略中央の軸孔１４ａ、２４ａにそれぞれ第１シャフト１１及び第２シャフト２１を挿通している。トルクプレート１４、２４の軸孔１４ａ、２４ａは、第１シャフト１１及び第２シャフトのそれぞれ第２変形軸部１１ｆ、２１ｆに対応する形状を有し、トルクプレート１４、２４はそれぞれ第１シャフト１１及び第２シャフト２１に拘束されて共に回転する。第３ジョイントプレート３８の第１面には、第２軸孔３８ｂを囲んで所定パターンのグリス溜めの凹部３８ｃが形成されている。

第３ジョイントプレート３８及びジョイントカム３９の間には、第１シャフト１１及び第２シャフト２１に沿ってそれぞれトルクプレート１５、２５が配置されている。トルクプレート１５、２５は、それぞれ所定厚さ及び所定径を有するプレートの略中央の軸孔１５ａ、２５ａにそれぞれ第１シャフト１１及び第２シャフト２１を挿通している。トルクプレート１５、２５の軸孔１５ａ、２５ａは、第１シャフト１１及び第２シャフトのそれぞれ第２変形軸部１１ｆ、２１ｆに対応する形状を有し、トルクプレート１５、２５はそれぞれ第１シャフト１１及び第２シャフト２１に拘束されて共に回転する。

ジョイントカム３９から第１シャフト１１の先端に向けて、第１シャフト１１に沿って第１スライドカム１６、複数の皿ばね１７、エンドプレート１８及びナット１９が順に配置されている。第１スライドカム１６及びエンドプレート１８は、それぞれ所定厚さ及び所定径を有するプレートの略中央の軸孔１６ａ、１８ａにそれぞれ第１シャフト１１を挿通している。第１スライドカム１６及びエンドプレート１８の軸孔１６ａ、１８ａは、第１シャフト１１の第２変形軸部１１ｆに対応する形状を有し、第１スライドカム１６及びエンドプレート１８は第１シャフト１１に拘束されて共に回転する。複数の皿ばね１７は、直列に組み合わせた第１から第６皿ばね１７_１〜１７_６から構成されている。ナット１９は、第１シャフト１１のねじ切り部１１ｇに取り付けられている。

また、ジョイントカム３９から第２シャフト２１の先端に向けて、第２シャフト２１に沿って第２スライドカム２６、複数の皿ばね２７、エンドプレート２８及びナット２９が順に配置されている。第２スライドカム２６及びエンドプレート２８は、それぞれ所定厚さ及び所定径を有するプレートの略中央の軸孔２６ａ、２８ａにそれぞれ第２シャフト２１を挿通している。第２スライドカム２６及びエンドプレート２８の軸孔２６ａ、２８ａは、第２シャフト２１の第２変形軸部２１ｆに対応する形状を有し、第２スライドカム２６及びエンドプレート２８は第２シャフト２１に拘束されて共に回転する。複数の皿ばね１７は、直列に組み合わせた第１から第６皿ばね２７_１〜２７_６から構成されている。ナット２９は、第２シャフト２１のねじ切り部２１ｇに取り付けられている。

本実施の形態のヒンジにおいて、レギュレータ３６は第１シャフト１１及び第２シャフト２１の軸方向に沿って第１位置及び第２位置の間を移動可能なスライド部材を構成している。また、第１ロックプレート１２は第１位置にあるスライド部材のレギュレータ３６と係合して第１シャフト１１の回転を阻止する第１係合手段を構成し、ロックスリーブ２３は第２位置にあるスライド部材のレギュレータ３６と係合して第２シャフト２１の回転を阻止する第２係合手段を構成している。換言すると、第１位置はレギュレータ３６が第１ロックプレート１２と係合する位置であり、第２位置はレギュレータ３６がロックスリーブ２３と係合する位置である。

本実施の形態のヒンジにおいて、コイルスプリング３５は、スライド部材を構成するレギュレータ３６を第１位置から第２位置に向けて付勢する付勢手段を構成し、レギュレーションカム１３は第１シャフト１１の回転角度が所定範囲にあるときにスライド部材を構成するレギュレータ３６を第２位置から第１位置に送る送り手段を構成している。例えば、レギュレーションカム１３は、第１シャフト１１の回転角度が１８０度以上のときにレギュレータ３６を第２位置から第１位置に送ることができる。

本実施の形態のヒンジにおいて、レギュレータ３６及びレギュレーションカム１３は第１シャフト１１の回転角度を所定範囲に制限する第１ストッパー手段を構成し、ストッパー３３及び第２ロックプレート２２は第２シャフト２１の回転角度を所定範囲に制限する第２ストッパー手段を構成している。例えば、レギュレータ３６及びレギュレーションカム１３は、第１シャフト１１の回転角度が０度以上であるように制限することができる。また、ストッパー３３及び第２ロックプレート２２は、第２シャフト２１の回転角度が０度以上１８０度以下であるように制限することができる。

図３は、図２に示した本実施の形態のヒンジの一部の構成Ａを示す要部分解斜視図である。構成Ａは、本実施の形態のヒンジにおいて、スライド部材、第１係合手段、第２係合手段、付勢手段、送り手段、第１ストッパー手段及び第２ストッパー手段を含み、ヒンジの開閉角度について第１シャフト１１及び第２シャフトのそれぞれの回転角度を連携して規制する部分を取り出したものである。

スライド部材を構成するレギュレータ３６は、所定厚さを有するプレートにおいて、所定径の第１軸孔３６ａ及び第２軸孔３６ｂが所定距離だけ離間して形成されている。レギュレータ３６において、第１シャフト１１及び第２シャフト２１の基部に向かう第１面には、第１軸孔３６ａ及び第２軸孔３６ｂをそれぞれ取り囲んで延長する第１カラー３６ｃ及び第２カラー３６ｄが所定高さまで形成されている。第１面において第１カラー３６ｃ及び第２カラー３６ｄの略中央には、コイルスプリング３５を格納するスプリング格納部３６ｅが第１カラー３６ｃ及び第２カラー３６ｄに連続して所定高さまで形成されている。スプリング格納部３６ｅは、レギュレータ３６のプレートを貫通して第１面に対向する第２面まで延長され、第２面において所定高さまで形成されている。第１面において第１カラー３６ｃ及びスプリング格納部３６ｅの略中央部には所定高さの第１突起部３６ｆが第１カラー３６ｃ及びスプリング格納部３６ｅから突出して形成されている。

図２（ｂ）を参照すると、レギュレータ３６の第２面において、第２軸孔３６ｂとスプリング格納部３６ｅとの略中央に、所定高さの第２突起部３６ｇがスプリング格納部３６ｅに連続して形成されている。第１軸孔３６ａの周囲には、第１軸孔３６ａを挟んで対向する所定高さの一対の凸部３６ｈ、３６ｉが形成されている。

第１係合手段を構成する第１ロックプレート１２は、略所定径を有する所定厚さのプレートにおいて、略中央に第１シャフト１１の第１変形軸部１１ｅに対応する形状の軸孔１２ａが形成され、外周の一部には径方向に所定深さを有する凹部１２ｂが形成されている。第２係合手段を構成するロックスリーブ２３は、略所定径及び所定厚さを有するプレートにおいて、略中央に第２シャフト２１の第１変形軸部２１ｅに対応する形状の軸孔２３ａが形成され、第１面の外周の一部に径方向及び軸方向に所定深さを有する凹部２３ｂが形成されている。

付勢手段を構成するコイルスプリング３５は、第１ジョイントプレート３４及びレギュレータ３６の間に常に付勢力を及ぼしている。そして、第１シャフト１１及び第２シャフト２１の軸方向に沿って第１位置及び第２位置を移動可能なレギュレータ３６について、第１シャフト１１及び第２シャフト２１の基部に近い第１位置から先端に近い第２位置に向けて常に付勢している。

送り手段を構成するレギュレーションカム１３の第１面には、軸孔１３ａを挟んで対向するように所定高さを有する一対の凸部１３ｂ、１３ｃが形成されている。レギュレーションカム１３は、第１シャフト１１と共に回転し、一対の凸部１３ｂ、１３ｃは回転角度に応じてレギュレータ３６の第２面又は第２面に形成された一対の凸部３６ｉ、３６ｊに対向して摺動する。そして、第１シャフト１１の回転角度が所定範囲にあるときにレギュレータ３６をコイルスプリング３５の付勢力に抗して第１シャフト１１及び第２シャフト２１の軸方向に沿って第２位置から第１位置に送る。

レギュレータ３６が第１シャフト１１及び第２シャフト２１の先端に近い第２位置にあるとき、レギュレーションカム１３の一対の凸部１３ｂ、１３ｃは対向するレギュレータ３６の第２面に接し、レギュレータ３６の一対の凸部３６ｈ、３６ｉは対向するレギュレーションカム１３の第１面に接している。このとき、レギュレータ３６の第２突起部３６ｇはロックスリーブ２３の凹部２３ｂに係合している。ロックスリーブ２３は係合するレギュレータ３６によって回転を阻まれ、ロックスリーブ２３と共に回転する第２シャフト２１も回転を阻まれる。なお、このときには、レギュレータ３６の第１突起部３６ｆの第１ロックプレート１２の凹部１２ｂとの係合は解除されている。

レギュレータ３６が第１シャフト１１及び第２シャフト２１の基部に近い第１位置にあるとき、レギュレーションカム１３の一対の凸部１３ｂ、１３ｃの傾斜面は対向するレギュレータ３６の凸部３６ｉ、３６ｊの傾斜面に接している。このとき、レギュレータ３６の第１突起部３６ｆは第１ジョイントプレート３４の貫通孔３４ｄを通って第１ロックプレート１２の凹部１２ｂに係合している。第１ロックプレート１２は係合するレギュレータ３６によって回転を阻まれ、第１ロックプレート１２と共に回転する第１シャフト１１も回転を阻まれる。なお、このときには、レギュレータ３６の第２突起部３６ｇのロックスリーブ２３の凹部２３ｂとの係合は解除されている。

第１ストッパー手段を構成するレギュレータ３６及びレギュレーションカム１３において、レギュレータ３６が第１シャフト１１及び第２シャフト２１の先端に近い第２位置にあり、レギュレータ３６の第２面の一対の凸部３６ｈ、３６ｉが対向するレギュレーションカム１３の第１面に接し、レギュレーションカム１３の第１面の一対の凸部１３ｂ、１３ｃが対向するレギュレータ３６の第２面に接するときに、レギュレーションカム１３の一対の凸部１３ｂ、１３ｃは対応するレギュレータ３６の一対の凸部３６ｈ、３６ｉによって所定方向への回転角度を所定範囲に制限される。レギュレーションカム１３は第１シャフト１１と共に回転し、第１シャフト１１も所定方向への回転角度を所定範囲に制限される。例えば、第１シャフト１１は、レギュレータ３６及びレギュレーションカム１３によって０度より小さい回転角度が制限されてもよい。なお、第１シャフト１１を前記所定方向とは逆方向に回転して所定回転角度まで達すると、前述のようにレギュレータ３６が第２位置から第１位置に送られる。

第２ストッパー手段を構成する第２ロックプレート２２及びストッパー３３において、第２ロックプレート２２は、略所定径の周の一部に周方向に所定高さを有する凸部２２ｂを有している。図１に示したように、第２ロックプレート２２及びストッパー３３は同一平面上にあり、第２ロックプレート２２の凸部２２ｂの回転角度はストッパー３３によって所定範囲に制限される。第２ロックプレート２２は第２シャフト２１と共に回転し、第２シャフト２１も回転角度は所定範囲に制限される。例えば、第２シャフト２１は、第２ロックプレート２２及びストッパー３３によって回転角度が０度から１８０度の範囲に制限されてもよい。

図４は、図３に示した構成におけるサブアセンブリを示す分解斜視図である。本実施の形態では、図３における構成Ｂを図４のサブアセンブリＣのように一体に構成する。サブアセンブリＣは、第１シャフト１１及び第２シャフト２１の軸方向に基部から先端に向かうに、センターピン３１、サポートプレート３２、ストッパー３３及び第１ジョイントプレート３４を有し、サポートプレート３２、ストッパー３３及び第１ジョイントプレート３４がそれぞれの貫通孔３２ａ、３３ａ、３４ｃを通じてセンターピン３１の軸に圧入されることによって一体に構成される。

同様に、第１ロックプレート１２も軸孔１２ａを通じて第１シャフト１１の第１変形軸部１１ｅに圧入され、フランジ部１１ｃに隣接して配置されることにより一体に構成される。また、第２ロックプレート２２も軸孔２２ａを通じて第２シャフト２１の第１変形軸部２１ｅに圧入され、フランジ部２１ｃに隣接して配置されることにより一体に構成される。

本実施の形態のヒンジにおいて、トルクプレート１４、１５、２４、２５と第２ジョイントプレート３７、第３ジョイントプレート３８及びジョイントカム３９とは、第１シャフト１１及び第２シャフト２１について、それぞれ回転運動に抗する摩擦トルクを発生する摩擦発生手段を構成している。トルクプレート１４、２４は第２ジョイントプレート３７及び第３ジョイントプレート３８の間に挟まれ、トルクプレート１５、２５は第３ジョイントプレート３８及びジョイントカム３９の間に挟まれ、それぞれ皿ばね１７、２７の付勢によって押圧されている。したがって、トルクプレート１４、１５、２４、２５は、第１シャフト１１又は第２シャフト２１と共に回転するときに、回転に抗する摩擦トルクを発生する。本実施の形態のヒンジは、このような摩擦トルクによって、ヒンジの急激な回転を防止したり、ヒンジの開閉を所定角度において保持したりすることを可能にしている。

本実施の形態のヒンジにおいて、ジョイントカム３９、第１スライドカム１６及び第２スライドカム２６は、第１シャフト１１及び第２シャフト２１について、それぞれ所定範囲の回転角度において所定方向に向かうトルクを発生するトルク発生手段を構成している。ジョイントカム３９は、第１シャフト１１及び第２シャフト２１の軸方向について先端に向かう第２面において、第１軸孔３９ａを挟んで対向する一対の凹部３９ｃ、３９ｄと第２軸孔３９ｂを挟んで対向する一組の凹部３９ｅ、３９ｆが形成されている。第１スライドカム１６において第１シャフト１１の基部に向かう第１面には、軸孔１６ａを挟んで対向する一対の凸部１６ｂ、１６ｃがジョイントカム３９の第２面の一対の凹部３９ｃ、３９ｄに対応して形成されている。また、第２スライドカム２６において第２シャフト２１の基部に向かう第１面には、軸孔２６ａを挟んで対向する一対の凸部２６ｂ、２６ｃがジョイントカム３９の第２面の一対の凹部３９ｅ、３９ｆに対応して形成されている。

ジョイントカム３９及び第１スライドカム１６は、皿ばね１７の付勢によって互いに押圧され、第１シャフト１１と共に第１スライドカム１６が回転し、第１スライドカム１６の第１面の一対の凸部１６ｂ、１６ｃがジョイントカム３９の第２面の一対の凹部３９ｃ、３９ｄに入り込むときに、第１シャフト１１を当該回転方向に引き込むようにトルクを発生する。同様に、ジョイントカム３９及び第２スライドカム２６は、皿ばね２７の付勢によって互いに押圧され、第２シャフト２１と共に第２スライドカム２６が回転し、第２スライドカム２６の第１面の一対の凸部１６ｂ、１６ｃがジョイントカム３９の第２面の一対の凹部３９ｃ、３９ｄに入り込むときに、第２シャフト２１を当該回転方向に引き込むようにトルクを発生する。本実施の形態のヒンジは、このように所定の回転角度の範囲で所定の回転角度に引き込むようなトルクを発生することにより、ヒンジを開閉操作する使用者に利便を提供している。例えば、ヒンジの開閉角度を０度に向けて閉じたり、開閉角度を１８０度に向けて開いたりするときに、当該角度に引き込むようなトルクを発生することができる。

図５は、開閉角度が０度の本実施の形態のヒンジを示す要部斜視図である。図６は、開閉角度が０度のときの本実施の形態のヒンジを示す要部側面図である。本実施の形態では、第１シャフト１１及び第２シャフト２１の基部の取付部１１ａ、２１ａにそれぞれ取り付けた第１部材及び第２部材が延びる方向を第１シャフト１１及び第２シャフト２１の角度とし、図５に示すようにこれらの角度を基部の端面に線分で表すことにする。そして、図５に示すように第１シャフト１１及び第２シャフト２１に取り付ける第１部材及び第２部材が互いに閉じた平行な状態にあるときの第１シャフト１１及び第２シャフト２１の回転角度をそれぞれ０度とし、ヒンジの開閉角度を０度とすることにする。

図７は、本実施の形態のヒンジが様々な開閉角度を有するときの態様を模式的に示す正面図である。図５及び図６で示したような開閉角度が０度の場合は、図７（ａ）に相当している。

図５及び図６に示したように、ヒンジの開閉角度が０度のときには、第１シャフト１１及び第２シャフト２１の回転角度も０度である。レギュレータ３６は第１シャフト１１及び第２シャフト２１の軸方向に先端側に近い第２位置にあり、レギュレータ３６の第２面の第２突起部３６ｇはロックスリーブ２３の凹部２３ｂに係合している。ロックスリーブ２３と共に回転する第２シャフト２１は、ロックスリーブ２３がレギュレータ３６と係合しているために回転が阻まれている。一方、レギュレータ３６の第１面の第１突起部３６ｆは第１ロックプレート１２の凹部１２ｂには係合していない。第１ロックプレート１２と共に回転する第１シャフト１１は、第１ロックプレート１２がレギュレータ３６と係合していないため回転可能である。

このとき、レギュレーションカム１３の一対の凸部１３ｂ、１３ｃの端面はレギュレータ３６の一対の凸部３６ｈ、３６ｉの端面に当たり、レギュレーションカム１３の所定方向への回転が阻止される。レギュレーションカム１３は第１シャフト１１と共に回転し、第１シャフトの０度を下回る回転は阻止される。また、第２ロックプレート２２の凸部２２ｂはストッパー３３に当たり、第２ロックプレート２２の所定方向への回転が阻止される。第２ロックプレート２２は第２シャフト２１と共に回転し、第２シャフト２１の０度を下回る回転は阻止される。

なお、ヒンジの開閉角度が０度に次第に近づくようにヒンジを次第に閉じる場合、前述のトルク手段によってヒンジの開閉角度が０度に向けて閉じる方向に引き込むようにトルクを発生することができる。このようなトルクによって、ヒンジが完全に閉じた状態を容易に実現できるようになり、開閉を操作する使用者の負担を軽減することができる。

図７（ａ）にヒンジの開閉角度が０度、同様に図７（ｂ）に４５度、図７（ｃ）に９０度の開閉角度の場合を示す。これらの場合も同様に、第１シャフト１１のみが回転し、第２シャフト２１は回転していない。

図８は、本実施の形態のヒンジにおいて、開閉角度が１７０度のときの要部斜視図である。図９は、本実施の形態のヒンジにおいて、開閉角度が１７０度のときの要部側面図である。ヒンジの開閉角度が１７０度のときには、第１シャフト１１の回転角度が１７０度であるのに対し、第２シャフト２１の回転角度は０度である。

ヒンジの開閉角度が１７０度のときには、第１シャフト１１と共に回転するレギュレーションカム１３によって、レギュレータ３６は第２位置から第１位置に向けて所定距離だけ送られている。レギュレーションカム１３の第１面に形成された一対の凸部１３ｂ、１３ｃの傾斜面は、第１シャフト１１と共に回転するレギュレーションカム１３の回転に応じてレギュレータ３６の第２面に形成された一対の凸部３６ｈ、３６ｉの傾斜面に接して摺動し、レギュレータ３６を第２位置から第１位置に向けて所定距離だけ送っている。このとき、レギュレータ３６は依然として第２位置に近い位置にあり、レギュレータ３６の第２面の第２突起部３６ｇはロックスリーブ２３の凹部２３ｂに係合している。ロックスリーブ２３と共に回転する第２シャフト２１は、ロックスリーブ２３がレギュレータ３６と係合しているために回転が阻まれている。一方、レギュレータ３６の第１面の第１突起部３６ｆは第１ロックプレート１２の凹部１２ｂにはまだ係合していない。第１ロックプレート１２と共に回転する第１シャフト１１は、第１ロックプレート１２がレギュレータ３６と係合していないため回転可能である。

図１０は、本実施の形態のヒンジにおいて、回転角度が１８０度のときの要部斜視図である。図１１は、本実施の形態のヒンジにおいて、回転角度が１８０度のときの要部側面図である。ヒンジの回転角度が１８０度のとき、第１シャフト１１の回転角度が１８０度であるのに対し、第２シャフト２１の回転角度は０度である。

ヒンジの回転角度が１８０度のときには、第１シャフト１１と共に回転するレギュレーションカム１３によって、レギュレータ３６は第２位置から第１位置まで送られている。レギュレーションカム１３の第１面に形成された一対の凸部１３ｂ、１３ｃの傾斜面は、第１シャフト１１と共に回転するレギュレーションカム１３の回転に応じてレギュレータ３６の第２面に形成された一対の凸部３６ｈ、３６ｉの傾斜面に接して摺動し、レギュレータ３６が第２位置から第１位置に到達するまで所定距離を送っている。このとき、レギュレータ３６の第１面の第１突起部３６ｆは第１ロックプレート１２の凹部１２ｂに係合している。第１ロックプレート１２と共に回転する第１シャフト１１は、第１ロックプレート１２がレギュレータ３６と係合しているために回転が阻まれている。一方、レギュレータ３６の第２面の第２突起部３６ｇのロックスリーブ２３の凹部２３ｂとの係合は解除されている。ロックスリーブ２３と共に回転する第２シャフト２１は、ロックスリーブ２３がレギュレータ３６と係合していないため回転が可能である。図７（ｄ）に本実施の形態のヒンジにおいて開閉角度が１８０度、同様に図７（ｅ）に２２５度、図７（ｆ）に２７０度、図７（ｇ）に３６０度の開閉角度の場合を示すが、開閉角度が１８０度を超える場合も同様に、第２シャフト２１のみが回転し、第１シャフト１１は回転していない。

なお、ヒンジの開閉角度が１８０度に次第に近づくように第１シャフト１１及び第２シャフト２１を互いに開くたり閉じたりする場合に、前述のトルク手段によって、ヒンジの開閉角度が１８０度に向けて開いたり閉じたりする方向に引き込むようにトルクを発生してよい。このようなトルクによって、ヒンジの開閉角度が１８０度である平らに開いた状態を容易に実現できるようになり、開閉を操作する使用者の負担を軽減することができる。

図１２は、本実施の形態のヒンジにおいて、開閉角度が２２５度のときの要部斜視図である。図１３は、本実施の形態のヒンジにおいて、開閉角度が２２５度のときの要部側面図である。ヒンジの開閉角度が２２５度のとき、第１シャフト１１の回転角度は１８０度であり、第２シャフト２１の回転角度は４５度である。これは、図７（ｅ）の場合に相当している。

ヒンジの開閉角度が２２５度のときには、第１シャフト１１と共に回転するレギュレーションカム１３によって、レギュレータ３６は第２位置から第１位置まで送られている。レギュレータ３６の第１面の第１突起部３６ｆは第１ロックプレート１２の凹部１２ｂに係合している。第１ロックプレート１２と共に回転する第１シャフト１１は、第１ロックプレート１２がレギュレータ３６と係合しているために回転が阻まれている。一方、レギュレータ３６の第２面の第２突起部３６ｇのロックスリーブ２３の凹部２３ｂとの係合は解除されている。ロックスリーブ２３と共に回転する第２シャフト２１は、ロックスリーブ２３がレギュレータ３６と係合していないため回転が可能である。

図１４は、本実施の形態のヒンジにおいて、開閉角度が３６０度のときの要部斜視図である。図１５は、本実施の形態のヒンジにおいて、開閉角度が３６０度のときの要部側面図である。ヒンジの開閉角度が３６０度のとき、第１シャフト１１の回転角度は１８０度であり、第２シャフト２１の回転角度も１８０度である。これは、図７（ｇ）の場合に相当している。

ヒンジの開閉角度が３６０度のときには、第１シャフト１１と共に回転するレギュレーションカム１３によって、レギュレータ３６は第２位置から第１位置まで送られている。レギュレータ３６の第１面の第１突起部３６ｆは第１ロックプレート１２の凹部１２ｂに係合している。第１ロックプレート１２と共に回転する第１シャフト１１は、第１ロックプレート１２がレギュレータ３６と係合しているために回転が阻まれている。一方、レギュレータ３６の第２面の第２突起部３６ｇのロックスリーブ２３の凹部２３ｂとの係合は解除されている。ロックスリーブ２３と共に回転する第２シャフト２１は、ロックスリーブ２３がレギュレータ３６と係合していないため回転が可能である。このとき、第２ロックプレート２２の凸部２２ｂはストッパー３３に当たり、第２ロックプレート２２の回転が阻止される。第２ロックプレート２２は第２シャフト２１と共に回転され、第２シャフト２１の１８０度を超える回転は阻止される。

以上のように、本実施の形態のヒンジは、二軸ヒンジであって、第１シャフト１１及び第２シャフト２１の軸方向に沿って第１及び第２位置の間を移動可能なレギュレータ３６、第１位置にあるスライド部材のレギュレータ３６と係合して第１シャフト１１の回転を阻止する第１ロックプレート１２、第２位置にあるスライド部材のレギュレータ３６と係合して第２シャフト２１の回転を阻止するロックスリーブ２３、レギュレータ３６を第１位置から第２位置に向けて付勢するコイルスプリング３５、及び第１シャフト１１の回転角度が所定範囲にあるときにレギュレータ３６を第２位置から第１位置に送るレギュレーションカム１３によって、図７に示したように開閉角度に従い第１シャフト１１及び第２シャフトの回転角度をそれぞれ規定している。また、第１シャフト１１の回転角度を所定範囲に制限するレギュレータ３６及びレギュレーションカム１３、及び第２シャフト２１の回転角度を所定範囲に制限するストッパー３３及び第２ロックプレート２２によって、第１シャフト１１及び第２シャフトの回転角度は所定範囲に規定される。

本実施の形態のヒンジは、第１シャフト１１の回転に従う第１シャフト１１及び第２シャフト２１の軸方向に沿ったレギュレータ３６の動きによって、第１シャフト１１及び第２シャフト２１の動作を規定している。レギュレータ３６は軸方向に移動して第１ロックプレート１２又はロックスリーブ２３に係合すれば足りるため、レギュレータ３６等の構成部品に高い加工精度は必要なく、係合のために複雑な機構も必要とされない。これらの動作を実現するための構成部品の点数も少数で足り、構造的にも堅牢である。なお、レギュレータ３６が移動する第１位置及び第２位置は、第１シャフト１１及び第２シャフト２１の軸方向に沿うものであればよく、本実施の形態の配置とは逆に、第１位置が先端に近く、第２位置が基部に近くてもよい。

本実施の形態のヒンジは、キーボード等の入力手段を備える第１筐体とディスプレイ等を備える第２筐体とを折り畳み可能に連結するノート型パーソナルコンピュータや携帯型電話機等の電子機器に適用することができる。本実施の形態の電子機器は、それぞれ電子部品や電子回路を格納した第１筐体及び第２筐体に０度から３６０度までの開閉角度を提供し、電子機器の使用の態様に利便を提供する。また、例えば開閉角度が０度や１８０度に向けて引き込むトルクを発生することにより、第１筐体及び第２筐体を開閉する使用者に利便を提供することができる。さらに、開閉の回転動作に抗するトルクを発生することにより、所定の回転角度を保持したり、急激な回転動作を防止したりするという利便を提供することができる。

１１第１シャフト
１２第１ロックプレート
１３レギュレーションカム
１４、１５トルクプレート
１６第１スライドカム
１７皿ばね
１８エンドプレート
１９ナット
２１第２シャフト
２２第２ロックプレート
２３ロックスリーブ
２４、２５トルクプレート
２６第２スライドカム
２７皿ばね
２８エンドプレート
２９ナット
３１センターピン
３２サポートプレート
３３ストッパー
３４第１ジョイントプレート
３５コイルスプリング
３６レギュレータ
３７第２ジョイントプレート
３８第３ジョイントプレート
３９ジョイントカム

Claims

第１部材及び第２部材を互いに回転可能に支持できるヒンジであって、
基部に前記第１部材のための第１取付部が形成された第１シャフトと、
基部に前記第２部材のための第２取付部が形成された第２シャフトと、
前記第１シャフト及び前記第２シャフトが所定距離を有して互いに平行になるように、前記第１シャフト及び前記第２シャフトをそれぞれ回転可能に連結する連結手段と、
前記第１シャフト及び前記第２シャフトを回転可能に挿通し、前記第１シャフト及び前記第２シャフトの軸方向に沿って、第１位置及び第２位置の間を移動可能なスライド部材と、
前記第１シャフトに拘束されて前記第１シャフトと共に回転し、前記第１位置に位置する前記スライド部材と係合して前記第１シャフトの回転を阻止する第１係合手段と、
前記第２シャフトに拘束されて前記第２シャフトと共に回転し、前記第２位置に位置する前記スライド部材に係合して前記第２シャフトの回転を阻止する第２係合手段と、
前記スライド部材を前記第１位置から前記第２位置に向けて付勢する付勢手段と、
前記第１シャフトの回転角度が所定範囲にあるときに前記付勢手段による付勢力に抗して前記スライド部材を前記第２位置から前記第１位置に送る送り手段と、
を含むヒンジ。
前記第１シャフトの回転角度を所定範囲に制限する第１ストッパー手段をさらに含む請求項１に記載のヒンジ。
前記第２シャフトの回転角度を所定範囲に制限する第２ストッパー手段をさらに含む請求項１又は２に記載のヒンジ。
前記第１シャフト及び前記第２シャフトについて、それぞれ回転運動に抗する摩擦トルクを発生する摩擦発生手段を含む請求項１から３のいずれか一項に記載のヒンジ。
前記第１シャフト及び前記第２シャフトについて、それぞれ所定範囲の回転角度において所定方向に向かうトルクを発生するトルク発生手段を含む請求項１から４のいずれか一項に記載のヒンジ。
前記第１部材及び前記第２部材はそれぞれ電子部品を格納した第１筐体及び第２筐体を構成する請求項１から５のいずれか一項に記載のヒンジを含む電子機器。