JP6764181B2

JP6764181B2 - ３軸ヒンジ並びにこの３軸ヒンジを用いた電子機器

Info

Publication number: JP6764181B2
Application number: JP2016096374A
Authority: JP
Inventors: 加藤　秀夫; 秀夫加藤
Original assignee: Naturaleza One Co Ltd
Current assignee: Naturaleza One Co Ltd
Priority date: 2016-05-12
Filing date: 2016-05-12
Publication date: 2020-09-30
Anticipated expiration: 2036-05-12
Also published as: US9915086B2; JP2017203524A; TWI656429B; US20170328102A1; KR101922340B1; KR20170128149A; CN107366678A; TW201740030A

Description

本発明は、電子機器の中でもとくに薄型のノートパソコンに用いて好適な３軸ヒンジ、並びにこの３軸ヒンジを用いた電子機器に関する。

従来、ノートパソコンのディスプレイ部を設けた第１筺体とキーボード部を設けた第２筐体を同期回転機構を介して開閉可能に連結する２軸ヒンジが下記特許文献１により公知である。この公知の２軸ヒンジの同期回転機構は、第１ヒンジシャフトと第２ヒンジシャフトにそれぞれ取り付けた円盤状の第１ギア及び第２ギアと、この第１ギアと第２ギアとの間に介在させた傘歯車から成る中間ギアとで構成されており、この同期回転機構によっては第１筺体と第２筐体が同期して開閉できるように構成されている。この同期回転機構によって、第１ヒンジシャフトと第２ヒンジシャフトの間隔を詰めることに限界があることから、第１筺体と第２筐体を薄くすることには限界があった。近年、ノートパソコンを極力薄くすることが求められており、とくにディスプレイ部に薄い可撓性ディスプレイプレートを用いたものは、同期回転機構を設けた上で、薄く形成した第１筺体と第２筐体を開閉可能に連結できるヒンジが求められている。

特開２０１６-１０５２号公報

本発明の目的は、上記問題点を解決するために成されたもので、薄く構成した第１筺体と第２筐体に対応できた上で、同期回転機構によって第１筺体と第２筐体を同期させて効率よく迅速に開閉できる３軸ヒンジ並びにこの３軸ヒンジを用いた電子機器を提供せんとするにある。

上記課題を解決するために本発明に係る３軸ヒンジは、第１筐体と第２筐体を互いに開閉可能に連結する３軸ヒンジであって、前記３軸ヒンジは、第１筐体側の第１取付板に取り付けられる第１ブラケットに所定間隔を空けて設けた一対の軸支部に回転を拘束されて取り付けられた第１ヒンジシャフトと、第２筐体側の第２取付板に取り付けられる第２ブラケットに所定間隔を空けて設けた一対の軸支部に回転を拘束されて取り付けられた第２ヒンジシャフトと、前記第１ヒンジシフトと前記第２ヒンジシャフトの間に位置し、それぞれ一端部側を前記第１ヒンジシャフトに取り付けた第１連結部材と前記第２ヒンジシャフトに取り付けた第２連結部材の各他端部側に回転可能に連結された第３ヒンジシャフトと、を有し、前記第１ブラケットの前記各軸支部と前記第２ブラケットの前記各軸支部にそれぞれ駆動ギアを設けると共に、前記第１ブラケット側の駆動ギアと噛み合うギア部を有し前記第２ヒンジシャフトと前記第３ヒンジシャフトを回転可能に挿通させた旋回ギアと、前記第２ブラケット側の駆動ギアと噛み合うギア部を有し前記第１ヒンジシャフトと前記第３ヒンジシャフトを回転可能に挿通させた旋回ギアとで構成した同期回転機構を備え、もって、前記第１筐体と前記第２筐体のいずれか一方の開閉操作を前記同期回転機構を介していずれか他方へ伝達すると共に、前記第３ヒンジシャフトがその軸方向と直交する前後方向へ移動するように成したことを特徴とする。

上記発明において、前記同期回転機構が、前記第１筐体と前記第２筐体を所定開成角度で停止させるストッパー手段を有していることを特徴とする。

上記発明において、前記第１ヒンジシャフトと前記第２ヒンジシャフトは、それぞれフリクション機構を備えていることを特徴とする。

上記発明において、前記第１ヒンジシャフトと前記第２ヒンジシャフトは、それぞれ吸込み機構を備えていることを特徴とする。

さらに、上記発明において、前記第１ヒンジシャフトと前記第３ヒンジシャフトの各軸端部は、さらに当該第１ヒンジシャフトと当該第３ヒンジシャフトを回転可能に連結する第１軸端連結部材が設けられると共に、前記第２ヒンジシャフトと前記第３ヒンジシャフトの各軸端部は、さらに当該第２ヒンジシャフトと当該第３ヒンジシャフトを回転可能に連結する第２軸端連結部材が設けられていることを特徴とする。

そして、本発明に係る電子機器は、上記に各記載の３軸ヒンジを用いたことを特徴とするものである。

本発明は以上のように構成したので、本発明の３軸ヒンジを取り付けた電子機器の第１筐体を第２筐体に対して開閉する操作を行うと、この３軸ヒンジの前記同期回転機構によって、前記第１筐体側に取り付けられた第１ブラケットが第１ヒンジシャフトと共にその軸中心に回転し、この第１ブラケットの回転に伴って、前記旋回部材の一端側が第３ヒンジシャフトを中心に反対方向に回転することによって、この旋回部材の他端側がこれと同じく反対方向に旋回する。この旋回部材の当該他端側に第２ヒンジシャフトが挿通され、この第２ヒンジシャフトに第２ブラケットが取り付けられているため、当該第２ブラケット側に取り付けられた第２筐体は前記第３ヒンジシャフトを中心に第１筐体とは反対方向に同期回転せしめられ、これによって、第１筐体と第２筐体の開閉動作が実現されることになる。これとは逆に、第２筐体を第１筐体に対して開閉操作する場合も同様である。これらの場合において、第１ヒンジシャフトと第２ヒンジシャフトは第３ヒンジシャフトを中心に回動し、第１筐体と第２筐体の開閉操作に伴い前記第３ヒンジシャフトが前後方向へ移動する。特に、第１及び第２筐体の閉成時には第３ヒンジシャフトは電子機器の後方へ移動した状態で第１ヒンジシャフトと第２ヒンジシャフトが重なり合うため、閉成時における両シャフトの軸間距離を従来のヒンジに比べて大幅に短縮することが可能となり、ノートパソコン等の電子機器の薄型化に寄与することが可能となる。また、前記同期回転機構によって、第１筐体と第２筐体のいずれか一方を他方に対して開閉する操作を行うと、前記の如く、他方のものも同時に開閉動作を生じるため、開閉速度が速く、効率性及び操作性の良い３軸ヒンジを提供できる。

また、本発明の３軸ヒンジにおいては、前記フリクション機構によって、第１ヒンジシャフトと第２ヒンジシャフトの回転時にフリクショントルクを発生させて第１筐体と第２筐体をその開閉操作時に任意の開閉角度で安定停止させることができ、更にまた、前記吸込み機構によって、第１筐体と第２筐体の全閉成時と全開成時に自動的に回動動作を行い、当該第１筐体と第２筐体を自動的に閉じさせてその閉成状態を安定的に維持させ、或は自動的に開かせてその開成状態を安定的に維持させることができる。

そして、本発明はまた、本発明に係る上記の３軸ヒンジを用いることにより、持ち運びや取扱いに便利な薄型の電子機器を提供できるものである。

本発明に係る３軸ヒンジを取り付けた、例えば電子機器の１例であるノートパソコンを示し、(ａ)は第２筐体を第１筐体に対して１２０°開いた状態を前方から見た斜視図であり、（ｂ)は第１筐体と第２筐体を閉じた状態を後方から見た斜視図であり、（ｃ）は第２筐体を第１筐体に対して１８０°開いた状態を上方から見た斜視図である。本発明に係る３軸ヒンジを電子機器に取り付けた状態を説明する説明図である。本発明に係る３軸ヒンジの分解斜視図である。本発明に係る３軸ヒンジを図３とは異なった方向から見た分解斜視図である。本発明に係る３軸ヒンジの第１ヒンジシャフト（第２ヒンジシャフトも同様）を示し、（ａ）はその拡大平面図、（ｂ）は拡大側面図である。本発明に係る３軸ヒンジにおける第１ブラケット（第２ブラケットも同様）の拡大斜視図である。本発明に係る３軸ヒンジにおける第１旋回部材（第２〜第４旋回部材も同様）の拡大正面図である。本発明に係る３軸ヒンジにおける第１フリクションワッシャー（第２フリクションワッシャーも同様）を示し、（ａ）はその拡大斜視図、（ｂ）は拡大正面図である。本発明に係る３軸ヒンジにおける第１カムディスク（第２カムディスクも同様）を示し、（ａ）はその拡大正面図、（ｂ）は拡大側面図である。本発明に係る３軸ヒンジにおける第１カムフォロワー（第２カムフォロワーも同様）を示し、（ａ）はその拡大斜視図、（ｂ）は拡大正面図、（ｃ）は拡大側面図である。本発明に係る３軸ヒンジにおけるナット部材を示し、（ａ）はその拡大斜視図、（ｂ）はその拡大正面図である。本発明に係る３軸ヒンジにおける皿バネの１枚（他の皿バネも同様）を示し、（ａ）はその拡大斜視図、（ｂ）は拡大側面図である。本発明に係る３軸ヒンジにおけるワッシャーの説明図であり、（ａ）はその拡大斜視図、（ｂ）は拡大正面図である。本発明に係る３軸ヒンジにおける第１取付板を下方向から見た拡大斜視図である。本発明に係る３軸ヒンジにおける第２取付板を示し、（ａ）はこれを上方向から見た拡大斜視図、（ｂ）は下方向から見た拡大斜視図である。本発明に係る３軸ヒンジにおける第１軸端連結部材（第２軸端連結部材も同様）の斜視図である。本発明に係る３軸ヒンジの作動を示す説明図である。

以下に本発明に係る３軸ヒンジを電子機器の１例であるノートパソコンに用いた場合の実施例について図面に基づいて説明するが、本発明に係る３軸ヒンジを用い得るものはノートパソコンに限定されず、互いに開閉可能に連結される第１筐体と第２筐体を有するモバイルパソコン、ＰＤＡ等の各種電子機器に広く用いることができる。

図１（ａ）、（ｂ）、（ｃ）は、本発明に係る３軸ヒンジを用いた電子機器の１例としてのノートパソコン１を示す。このノートパソコン１は、ディスプレイ部２ａを設けた第１筐体２と、キーボード部３ａを設けた第２筐体３とを、それぞれの後部の左右個所において、本発明に係る一対の３軸ヒンジ４と５で開閉可能に連結させて成るものである。

この場合における３軸ヒンジ４と５は、両者共に同じ構成であるので、以下その一方の指示記号４で示すもののみを説明し、他方の指示記号５で示したものの説明は、特に必要な場合を除き省略する。

図２〜図１６は、本発明に係る３軸ヒンジ４の一実施例を示す。図３に示すように、本発明に係る３軸ヒンジ４は、第１ヒンジシャフト１１、第２ヒンジシャフト１２及び第３ヒンジシャフト１３上に、回転制御手段１４を取り付けて成るものであり、この回転制御手段１４は、大別して、同期回転機構１５と、フリクション機構２２と、吸込み機構２７と、弾性手段３４とから構成される。この第１ヒンジシャフト１１と第２ヒンジシャフト１２は、第３ヒンジシャフト１３と第１及び第２連結部材２４及び２６を介して互いに平行状態を保ちつつ、第３ヒンジシャフト１３を中心に回転可能なように組み立てられている。即ち、第１連結部材２４は、その主体部２４ａの一端部側に設けた第１円形軸孔２４ｂに第１ヒンジシャフト１１が回転可能に挿通されると共に、他端部側の第２円形軸孔２４ｃには第３ヒンジシャフト１３が回転可能に挿通される。同様に、第２連結部材２６は、その主体部２６ａの一端部側に設けた第１円形軸孔２６ｂに第２ヒンジシャフト１２が回転可能に挿通されると共に、他端部側の第２円形軸孔２６ｃには第３ヒンジシャフト１３が回転可能に挿通される。これによって、第１ヒンジシャフト１１と第２ヒンジシャフト１２とは第３ヒンジシャフト１３を中心に回転可能なように連結されることになる。尚、第１ヒンジシャフト１１と第２ヒンジシャフト１２を、第３ヒンジシャフト１３を中心に回転可能なように保持する手段としては、前記第１連結部材２４及び第２連結部材２６のほか、後述の第１軸端連結部材４３及び第２軸端連結部材４４も補助的な役割を果たすようになっている。

第１ヒンジシャフト１１は、図示（図５に第１ヒンジシャフト１１を単品として示す。第２ヒンジシャフト１２も同様の構成であるので、図５及び以下の説明では、第２ヒンジシャフト１２の指示記号を括弧の中に記載して示す。以下同様。）した如く構成され、延長端部１１ａ（１２ａ）、フランジ部１１ｂ（１２ｂ）、段部１１ｃ（１２ｃ）、円形軸部１１ｄ（１２ｄ）、断面扁平形状の異形軸部（１２ｅ）、雄ネジ部１１ｆ（１２ｆ）を有している。第３ヒンジシャフト１３（図３参照）は、延長端部１３ａ、フランジ部１３ｂ、段部１３ｃ、円形軸部１３ｄ、雄ネジ部１３ｅを有している。以下、これらのヒンジシャフト上に取り付けられる前記同期回転機構１５、フリクション機構２２、吸込み機構２７及び弾性手段３４の各構成について具体的に説明する。

前記同期回転機構１５は、図３に示す如く、第１ブラケット１６と、第２ブラケット１７と、第１〜第４旋回部材１８〜２１とから成り、これらを、第１ヒンジシャフト１１、第２ヒンジシャフト１２及び第３ヒンジシャフト１３上に下記のように取り付けることによって構成される。

第１ブラケット１６（第２ブラケット１７も同様の構成）は、図示（図６に第１ブラケット１６を単品として示す。）した如く構成され、その主体部１６ａ（１７ａ）、固定ネジ孔１６ｂ、１６ｃ（１７ｂ、１７ｃ）、軸支部１６ｄ、１６ｅ（１７ｄ、１７ｅ）、円形軸孔１６ｆ（１７ｆ）、異形軸孔１６ｇ（１７ｇ）、駆動ギア１６ｈ、１６ｉ（１７ｈ、１７ｉ）、スロット１６ｊ（１７ｊ）を有している。第１旋回部材１８（第２〜第４旋回部材１９〜２１も同様の構成）は、図示（図７に第１旋回部材１８を単品として示す。）した如く構成され、その主体部１８ａ（１９ａ〜２１ａ）、第１及び第２円形軸孔１８ｂ、１８ｃ（１９ｂ〜２１ｂ、１９ｃ〜２１ｃ）、従動ギア１８ｄ、１８ｅ（１９ｄ〜２１ｄ、１９ｅ〜２１ｅ）を有している。尚、図示した実施例における第１旋回部材１８上の２つの従動ギア１８ｄ、１８ｅのうちの一方の従動ギア１８ｅは、図示した実施例における当該第１旋回部材１８の作動上は特に必要のないものであるが、製造、組み立ての便宜上設けたものであるので、必ずしも設ける必要はない。この点は、他の第２〜４旋回部材１９〜２１においても同様である。

第１ヒンジシャフト１１の前記円形軸部１１ｄから異形軸部１１ｅに懸けての部分は、図３に示す如く、順次、第１ブラケット１６の一方の軸支部１６ｄの円形軸孔１６ｆと、第３旋回部材２０の第２円形軸孔２０ｃと、第１ブラケット１６のもう一方の軸支部１６ｅの異形軸孔１６ｇと、第４旋回部材２１の第２円形軸孔２１ｃとに挿通される。その場合、組立て作業の便宜上、前記第１、第２ブラケット１６、１７と、第１〜第４旋回部材１８〜２１を予め図２に示すように配列し、それらの軸孔を揃えた状態にセットしておいて、それらの軸孔に第１ヒンジシャフト１１を挿通（第１ヒンジシャフト１２や第３ヒンジシャフト１３の場合も同様）するようにすると作業が容易である。第１ヒンジシャフト１１上に、このように第１ブラケット１６、第３旋回部材２０及び第４旋回部材２１を取り付けたとき、前記第１ブラケット１６は、その異形軸孔１６ｇにおいて第１ヒンジシャフト１１の異形軸部１１ｅ上に回転不能なように拘束された状態で軸支されるため、第１ブラケット１６は全体として第１ヒンジシャフト１１上に回転不能なように拘束された状態で軸支されることになる。他方、第３旋回部材２０と第４旋回部材２１は、それぞれの第２円形軸孔２０ｃ及び２１ｃにおいて、第１ヒンジシャフト１１の異形軸部１１ｄ上に回転自在に軸支される。

前記第１ヒンジシャフト１１の場合と同様に、第２ヒンジシャフト１２の前記円形軸部１２ｄから異形軸部１２ｅに懸けての部分は、図３に示す如く、順次、第１旋回部材１８の第２円形軸孔１８ｃと、第２ブラケット１７の一方の軸支部１７ｅの異形軸孔１７ｇと、第２旋回部材１９の第２円形軸孔１９ｃと、第２ブラケット１７のもう一方の軸支部１７ｄの円形軸孔１７ｆとに挿通される。第２ヒンジシャフト１２上に、このように第２ブラケット１７、第１旋回部材１８及び第２旋回部材１９を取り付けたとき、前記第２ブラケット１７は、その異形軸孔１７ｇにおいて第２ヒンジシャフト１２の異形軸部１２ｅ上に回転不能なように拘束された状態で軸支されるため、第２ブラケット１７は全体として第２ヒンジシャフト１２上に回転不能なように拘束された状態で軸支されることになる。他方、第１旋回部材１８と第２旋回部材１９は、それぞれの第２円形軸孔１８ｃ及び１９ｃにおいて、第２ヒンジシャフト１２の円形軸部１２ｄ及び異形軸部１２ｅ上に回転自在に軸支される。

次に、第３ヒンジシャフト１３の円形軸部１３ｄは、図３に示す如く、順次、第１旋回部材１８の第１円形軸孔１８ｂと、第３旋回部材２０の第１円形軸孔２０ｂと、第２旋回部材１９の第１円形軸孔１９ｂと、第４旋回部材２１の第１円形軸孔２１ｂとに挿通される。第３ヒンジシャフト１３の円形軸部１３ｄ上に、このように第１〜第４旋回部材１８〜２１を取り付けたとき、各旋回部材は第３ヒンジシャフト１３を中心にいずれも回転可能なように軸支されることになる。

上記の如く、第１ヒンジシャフト１１、第２ヒンジシャフト１２及び第３ヒンジシャフト１３上に第１、第２ブラケット１６、１７と第１〜第４旋回部材１８〜２１が取り付けられた状態において、第１ブラケット１６の駆動ギア１６ｈは第１旋回部材１８の従動ギア１８ｄと噛み合わせられ、もう一方の駆動ギア１６ｉは第２旋回部材１９の従動ギア１９ｄと噛み合わせられる。同様に、第２ブラケット１７の駆動ギア１７ｈは第４旋回部材２１の従動ギア２１ｄと噛み合わせられ、もう一方の駆動ギア１７ｉは第３旋回部材２０の従動ギア２０ｄと噛み合わせられる。

前記第１ブラケット１６は、その固定ネジ孔１６ｂ、１６ｃと第１取付板４１の固定ネジ孔４１ｂ、４１ｃに固定ネジ４１ｆ、４１ｇ（図４参照）をネジ付けることにより、第１取付板４１に固定され、更に第１取付板４１は、その固定ネジ孔４１ｄ、４１ｅを利用してノートパソコン等の電子機器の前記第１筐体２に固定される。同様に、前記第２ブラケット１７は、その固定ネジ孔１７ｂ、１７ｃと第２取付板４２の固定ネジ孔４２ｂ、４２ｃに固定ネジ４２ｆ、４２ｇ（図４参照）をネジ付けることにより、第２取付板４２に固定され、更に第２取付板４２は、その固定ネジ孔４２ｄ、４２ｅを利用してノートパソコン等の電子機器の前記第２筐体３に固定される。

次に、フリクション機構２２は、図３に示す如く、前記第１ヒンジシャフト１１側に設けられる第１フリクション機構２２ａと、前記第２ヒンジシャフト１２側に設けられる第２フリクション機構２２ｂとから構成される。前記第１フリクション機構２２ａは、図示した実施例において、互いに隣接して設けられる第１フリクションワッシャー２３（図８を併せて参照）及び第１連結部材２４と、両者を互いに圧接するために第１ヒンジシャフト１１上に設けられた第１弾性手段３４ａとから構成される。尚、第２フリクション機構２２ｂも同様の構成であるので、以下の説明では、図中における第２フリクション機構２２ｂに関連する指示記号を括弧書きで示すことにより、重複する説明は省略する。第１フリクションワッシャー２３（２５）は、その主体部２３ａ（２５ａ）に設けた異形軸孔２３ｂ（２５ｂ）に第１ヒンジシャフト１１（１２）の前記異形軸部１１ｅ（１２ｅ）を挿通することにより、第１ヒンジシャフト１１（１２）に対してその軸方向には移動可能であるが、軸中心には回転不能なように拘束された状態で取り付けられる。また、前記第１フリクションワッシャー２３（２５）の相手部材となる第１連結部材２４（２６）は、前記の如く、主体部２４ａ（２６ａ）に設けた第１円形軸孔２４ｂ（２６ｂ）に第１ヒンジシャフト１１（１２）が回転可能に挿通されると共に、もう１つの第２円形軸孔２４ｃ（２６ｃ）には第３ヒンジシャフト１３が回転可能に挿通される。前記第１フリクションワッシャー２３（２５）の第１連結部材２４（２６）と対向するフリクション面２３ｃ（図８参照）にはナナコメ加工２３ｄ（２５ｄ）が施され、同様に、前記第１連結部材２４（２６）の第１フリクションワッシャー２３（２５）と対向するフリクション面２４ｄにもナナコメ加工２４ｅが施され、これにより、両者を圧接させたときに生じるフリクション効果を高めるようになっている。

弾性手段３４は、図３に示す如く、第１弾性手段３４ａと第２弾性手段３４ｂとから構成される。前記第１フリクションワッシャー２３と第１連結部材２４とを互いに圧接させ、両者間のフリクション作用を発生させるために第１ヒンジシャフト１１上に設けられる第１弾性手段３４ａは、複数枚の皿バネ３５、３５を重ねて設け、締付けナット３８を締め込むことによって軸方向への弾性力を生じさせるようにしたものであり、後述する第１吸込み機構２７ａのための弾性手段としても共用されるものである。尚、第２フリクションワッシャー２５と第２連結部材２６とを互いに圧接させる第２弾性手段３４ｂも同様に複数枚の皿バネ３６、３６を重ねて設けたものであり、後述する第２吸込み機構２７ｂのための弾性手段としても共用されるものである。

吸込み機構２７は、図３に示す如く、第１ヒンジシャフト１１上に設けられる第１吸込み機構２７ａと、第２ヒンジシャフト１２上に設けられる第２吸込み機構２７ｂとから構成される。第２吸込み機構２７ｂは、第１吸込み機構２７ａと同様の構成であるので、以下の説明では、図中における第２吸込み機構２７ｂに関連する指示記号を括弧書きで示すことにより、重複する説明は省略する。第１吸込み機構２７ａ（２７ｂ）は、図示した実施例において、第１カムディスク２８（３０）（図９を併せて参照）と第１カムフォロワー２９（３１）（図１０を併せて参照）とを備え、第１カムディスク２８（３０）の主体部２８ａ（３０ａ）のカム面２８ｂには第１〜第４カム凸部２８１〜２８４と、第１〜第４カム凹部２８５〜２８８が９０°おきの等間隔で形成されている。また、第１カムディスク２８（３０）の主体部２８ａ（３０ａ）の外周面には廻り止め突部２８ｃ、２８ｄが設けられている。この廻り止め突部２８ｃ、２８ｄは、その凹面２８ｅ、２８ｆが、前記第３ヒンジシャフト１３に取り付けられたスペーサー３２（図３参照）の外周面に当接することによって、第１カムディスク２８（３０）が第１ヒンジシャフト１１の軸中心に回転（自転）するのを防止し、後述の第１カムフォロワー２９が第１ヒンジシャフト１１と共に回転するときに、第１カムディスク２８（３０）もこれと一緒に回転してしまうのを防止するためのものである。一方、前記第１吸込み機構２７ａ（２７ｂ）の前記第１カムフォロワー２９（３１）（図３、図１０を参照）は、その主体部２９ａ（３１ａ）のカム面２９ｂ（３１ｂ）に第１〜第４カム凸部２９１〜２９４と、第１〜第４カム凹部２９５〜２９８が９０°おきの等間隔で形成されている。前記第１カムディスク２８（３０）のカム面２８ｂ（３０ｂ）と第１カムフォロワー２９（３１）のカム面２９ｂ（３１ｂ）とを圧接させる弾性手段としては、前記第１フリクション機構２２ａ（２２ｂ）の作動のために用いられる前記第１弾性手段３４ａ（３４ｂ）を第１吸込み機構２７ａ（２７ｂ）にも共用するようになっている。

以上の同期回転機構１５の各部品、フリクション機構２２の各部品、吸込み機構２７の各部品、弾性手段３４の各部品を装着した後、第１ヒンジシャフト１１（１２）の先端の雄ネジ部１１ｆ（１２ｆ）にはワッシャー３７（３９）を介して締付けナット３８（４０）をねじ着して、その締め込み量により第１弾性手段３４ａ（３４ｂ）が前記フリクション機構２２及び吸込み機構２７に与える弾性力を調整する。第３ヒンジシャフト１３の先端の雄ネジ部１３ｅにはストッパー手段を兼ねるナット部材３３（図１１参照）をねじ付ける。このストッパー手段を兼ねるナット部材３３は、ネジ孔３３aと対向する半径方向に突出部３３ｂが設けられている。この突出部３３ｂは、第１筐体２と第２筐体３が開閉される際に、第３ヒンジピン１３を支点に旋回する第１カムフォロワー２９と第２カムフォロワー３１の外周が当接し、第１筐体２と第２筐体３が９０°以上回転しないように制御する。したがって、ストッパー手段は、本実施態様では、ナット部材３３に設けた突出部３３bと、第１カムフォロワー２９と第２カムフォロワー３１の外周とで構成されている。

尚、第１ヒンジシャフト１１（１２）の延長端部１１ａ（１２ａ）及び第３ヒンジシャフト１３の延長端部１３ａには、第１軸端連結部材４３及び第２軸端連結部材４４を取り付ける（図３、図１６参照）。これらの部材も、前記第１連結部材２４及び第２連結部材２６に加えて、第１〜第３ヒンジシャフト１１〜１３の相互間の連結部材としての機能を果たすものである。第１軸端連結部材４３と第２軸端連結部材４４とは同一の構成を有するので、以下の説明では第１軸端連結部材４３について述べ、第２軸端連結部材４４については、図中における第２軸端連結部材４４に関連する指示記号を括弧書きで示すことにより、重複する説明は省略する。前記第１軸端連結部材４３（４４）は、主体部４３ａ（４４ａ）と、取付板部４３ｂ、４３ｃ（図１６参照）（４４ｂ、４４ｃ）と、取付孔４３ｄ〜４３ｇ（４４ｄ〜４４ｇ）とを有する。第１軸端連結部材４３の一方の取付板部４３ｂ上の取付孔４３ｄは第１ヒンジシャフト１１の延長端部１１ａの段部１１ｃに取り付け、もう１つの取付孔４３ｅは第３ヒンジシャフト１３の延長端部１３ａの段部１３ｃに取り付ける。第１軸端連結部材４３のもう一方の取付板部４３ｃ（図１６）上の取付孔４３ｆは、図１に示したノートパソコン１に取り付けたもう１つの３軸ヒンジ５の同様の第１ヒンジシャフトの延長端部の段部（図では省略）に取り付け、もう１つの取付孔４３ｇは同じくもう１つの３軸ヒンジ５の第３ヒンジシャフトの延長端部の段部（図では省略）に取り付ける。これと同様に、前記第２軸端連結部材４４の一方の取付板部４４ｂ上の取付孔４４ｄは第３ヒンジシャフト１３の延長端部１３ａの段部１３ｃに取り付け、もう１つの取付孔４４ｅは第２ヒンジシャフト１２の延長端部１２ａの段部１２ｃに取り付ける。第２軸端連結部材４４のもう一方の取付板部（図では省略。以下同様。）上の２つの取付孔は、図１に示したノートパソコン１に取り付けたもう１つの３軸ヒンジ５の同様の第３ヒンジシャフトの延長端部の段部と、第２ヒンジシャフトの延長端部の段部にそれぞれ取り付ける。尚、第１軸端連結部材４３の主体部４３ａと第２軸端連結部材４４の主体部４４ａは、ノートパソコン１等の電子機器の第１筐体２と第２筐体３との間に形成される後部の隙間を塞ぐカバーとしての役割も果たす。

次に、上記した本発明に係る３軸ヒンジ４の動作について以下に説明する。まず、前記同期回転機構１５は、ノートパソコン１を両手で持って、一方の手で第１筐体２を他方の手で第２筐体３にそれぞれ指を掛け、前記第１筐体２と第２筐体３のどちらか一方を他方に対して開閉させると、この同期回転機構１５によって他方のものも同時に開かれることから、開閉操作が短時間で済みかつ容易となる役割を果たす。さらにその開閉操作の際、前記第３ヒンジシャフト１３が前後に移動し、閉成時には後方へ移動した状態となって第１ヒンジシャフト１１と第２ヒンジシャフト１２とが近接可能となることにより、ヒンジの厚さを薄くでき、近年の電子機器の薄型化のために好適に用いることができる。

具体的には、図１（ｂ）及び図１７（ａ）に示したように、第２筐体３に対して第１筐体２が閉じられた状態から、例えばキーボード側の第２筐体３を片手に持って、もう一方の手でディスプレイ側の第１筐体２を時計方向（図１７）へ開いてゆくとき、まず、第１取付板４１を介して第１筐体２に取り付けられた第１ブラケット１６が第１ヒンジシャフト１１と共に時計方向に回転する。そのとき、第１ブラケット１６の駆動ギア１６ｈ、１６ｉも時計方向へ回転し、これらに噛み合った第１旋回部材１８の一端側の従動ギア１８ｄと、第２旋回部材１９の一端側の従動ギア１９ｄを第３ヒンジシャフト１３を中心として反時計方向に回転させる。これによって第１旋回部材１８の他端側と第２旋回部材１９の他端側は第３ヒンジシャフト１３を中心として反時計方向に旋回し、第１旋回部材１８の第２円形軸孔１８ｃと第２旋回部材１９の第２円形軸孔１９ｃとに挿通された第２ヒンジシャフト１２も反時計方向に旋回する。そのため、当該第２ヒンジシャフト１２に回転不能なように取り付けられた第２ブラケット１７も第３ヒンジシャフト１３を中心として反時計方向に旋回し、第２取付板４２を介して第２ブラケット１７に取り付けられている第２筐体３も第３ヒンジシャフト１３を中心に反時計方向に旋回することになり、その結果、第１筐体２と第２筐体３は互いに反対方向へ回転して、開成動作が効率良く行われることになる。閉成操作時も同様であり、第１筐体２を閉成方向へ動かすと、この同期回転機構１５によって第２筐体３も同時に閉成方向へ動かされることにより、閉成操作が短時間で効率良く行われることになる。

尚、上記とは逆に、キーボード側の第２筐体３を反時計方向へ開いてゆく操作を行うことも可能であり、その場合には、第２筐体３を反時計方向へ開くように操作すると、まず、第２取付板４２を介して第２筐体３に取り付けられた第２ブラケット１７が第２ヒンジシャフト１２と共に反時計方向に回転する。そのとき、第２ブラケット１７の駆動ギア１７ｈ、１７ｉも反時計方向へ回転し、これらに噛み合った第４旋回部材２１の一端側の従動ギア２１ｄと、第３旋回部材２０の一端側の従動ギア２０ｄを第３ヒンジシャフト１３を中心として時計方向に回転させる。これによって第４旋回部材２１の他端側と第３旋回部材２０の他端側は第３ヒンジシャフト１３を中心として時計方向に旋回し、第４旋回部材２１の第２円形軸孔２１ｃと第３旋回部材２０の第２円形軸孔２０ｃとに挿通された第１ヒンジシャフト１１も時計方向に旋回する。そのため、当該第１ヒンジシャフト１１に回転不能なように取り付けられた第１ブラケット１６も第３ヒンジシャフト１３を中心として時計方向に旋回し、第１取付板４１を介して第１ブラケット１６に取り付けられている第１筐体２も第３ヒンジシャフト１３を中心に時計方向に旋回することになり、その結果、第２筐体３と第１筐体２は互いに反対方向へ回転して、開成動作が効率良く行われることになる。閉成操作時も同様であり、第２筐体３を閉成方向へ動かすと、この同期回転機構１５によって第１筐体２も同時に閉成方向へ動かされることにより、閉成操作が短時間で効率良く行われることになる。

このように、本発明の３軸ヒンジ４によるときは、第１筐体２と第２筐体３のいずれか一方を他方のものに対して開閉する操作を行うと、前記同期回転機構１５によって前記他方のものも同時に開閉動作を生じるため、第１筐体２と第２筐体３の開閉操作が容易となり、短時間で開閉操作を行うことができることから、操作性の向上を図ることができるものである。

更に本発明の３軸ヒンジ４においては、上記開放操作の際、第１ヒンジシャフト１１と第２ヒンジシャフト１２は第３ヒンジシャフト１３を支点に旋回し、そのとき第１筐体２と第２筐体３の開閉操作に伴い前記第３ヒンジシャフト１３は図１７に示すように前後方向へ移動する。特に、図１７（ａ）に示した第１及び第２筐体の閉成時には、第３ヒンジシャフト１３は例えば９０°開の位置よりも後方へ移動し、言わば逃げた状態となり、第１ヒンジシャフト１１と第２ヒンジシャフト１２が重なり合うため、閉成時における両シャフトの軸間距離を従来のヒンジに比べて短かくすることが可能となり、ノートパソコン等の電子機器の薄型化のために好適に用いることができる。

フリクション機構２２の第１フリクション機構２２ａは、以上の第１筐体２と第２筐体３の相対的開閉操作中において、第１ヒンジシャフト１１と一緒に回転する第１フリクションワッシャー２３のフリクション面２３ｃが、相手部材である第１連結部材２４のフリクション面２４ｄに対して前記第１弾性手段３４ａの作用により圧接されることにより、両者間にフリクショントルクを発生させ、同様に、第２フリクション機構２２ｂは、第２ヒンジシャフト１２と一緒に回転する第２フリクションワッシャー２５のフリクション面２５ｃが、相手部材である第２連結部材２６のフリクション面２６ｄに対して前記第２弾性手段３４ｂの作用により圧接されることにより、両者間にフリクショントルクを発生させ、これによって、前記第１筐体２と第２筐体３の開閉動作時の任意の角度位置における安定停止作用を行うことができるものである。

吸込み機構２７は、第１筐体２と第２筐体３の開成角度が０°、９０°、１８０°の時に、前記第１吸込み機構２７ａと第２吸込み機構２７ｂがこれらの角度の少し手前から動作し、前記第１弾性手段３４ａと第２弾性手段３４ｂの作用下において、前記カムフォロワー２９の第１〜第４カム凸部２９１〜２９４が、第１カムディスク２８の第１〜第４カム凹部２８５〜２８８へ落ち込み、同様に、第２カムフォロワー３１の第１〜第４カム凸部３１１〜３１４が、第２カムディスク３０の第１〜第４カム凹部３０５〜３０８へ落ち込むことにより、吸込み機能を発揮し、第１筐体２と第２筐体３を自動的に開成方向又は閉成方向へ回転付勢（吸込み）させるものである。これらの角度の中間位置において、カムフォロワー２９の第１〜第４カム凸部２９１〜２９４が、第１カムディスク２８の第１〜第４カム凸部２８１〜２８４の上へ乗り上げている角度区間内においては、第１弾性手段３４ａ及び第２弾性手段３４ｂの皿バネが押し潰されることによりその弾性力が増大し、前記の第１筐体２と第２筐体３の所定の角度位置における安定停止作用が確保されるものである。

尚、上記以外の実施例としては、例えば、より一層小型の３軸ヒンジとする場合には、前記第１及び第２ブラケット１６、１７上の駆動ギアをそれぞれ２個ではなくそれぞれ１個のみとし、それに合せて旋回部材の数も４個ではなく２個にしてもよい。また、前記弾性手段３４を圧縮コイルスプリングとしたり合成樹脂製のものなどに代えることも可能である。また、前記旋回部材にはその一端側にのみ前記従動ギアを設けるようにしてもよい。したがって、本発明は特許請求の範囲内において上記の説明及び図面の記載から当業者が容易に想到し得るすべての変更実施例を包摂するものである。

本発明は以上のように構成したので、とくにノートパソコンのような電子機器やその他のものにおいてその第１筐体と第２筐体を互いに同期させて開くことができ、第１ヒンジシャフトと第２ヒンジシャフトが第３ヒンジシャフトを支点に旋回するように構成され、その際、第１筐体と第２筐体の開閉操作に伴い前記第３ヒンジシャフトが前後方向へ移動し、とくに第１及び第２筐体の閉成時には前記第３ヒンジシャフトが電子機器の後方へ移動した状態で第１ヒンジシャフトと第２ヒンジシャフトが重なり合うため、閉成時における第１及び第２ヒンジシャフトの軸間距離を従来のヒンジに比べて短かくすることが可能となり、ノートパソコン等の電子機器の薄型化に寄与することができたものである。また、第１筐体と第２筐体のいずれか一方のものを他方のものに対して開閉する操作を行うと、他方のものも同時に開閉動作を生じるため、開閉速度が速く、効率性及び操作性の良い３軸ヒンジとして好適に用い得るものである。

１ノートパソコン（電子機器）
２第１筐体
３第２筐体
４、５３軸ヒンジ
１１第１ヒンジシャフト
１２第２ヒンジシャフト
１３第３ヒンジシャフト
１５同期回転機構
１６第１ブラケット
１７第２ブラケット
１６ｈ、１６ｉ、１７ｈ、１７ｉ駆動ギア
１８〜２１第１〜４旋回部材
１８ｄ〜２１ｄ、１８ｅ〜２１ｅ従動ギア
２２フリクション機構
２２ａ第１フリクション機構
２２ｂ第２フリクション機構
２４第１連結部材
２６第２連結部材
２７吸込み機構
２７ａ第１吸込み機構
２７ｂ第２吸込み機構
４３第１軸端連結部材
４４第２軸端連結部材
４５ストッパー手段

Claims

第１筐体と第２筐体を互いに開閉可能に連結する３軸ヒンジであって、
前記３軸ヒンジは、
第１筐体側の第１取付板に取り付けられる第１ブラケットに所定間隔を空けて設けた一対の軸支部に回転を拘束されて取り付けられた第１ヒンジシャフトと、
第２筐体側の第２取付板に取り付けられる第２ブラケットに所定間隔を空けて設けた一対の軸支部に回転を拘束されて取り付けられた第２ヒンジシャフトと、
前記第１ヒンジシャフトと前記第２ヒンジシャフトの間に位置し、それぞれ一端部側を前記第１ヒンジシャフトに取り付けた第１連結部材と前記第２ヒンジシャフトに取り付けた第２連結部材の各他端部側に回転可能に連結された第３ヒンジシャフトと、を有し、
前記第１ブラケットの前記各軸支部と前記第２ブラケットの前記各軸支部にそれぞれ駆動ギアを設けると共に、前記第１ブラケット側の駆動ギアと噛み合うギア部を有し前記第２ヒンジシャフトと前記第３ヒンジシャフトを回転可能に挿通させた旋回ギアと、前記第２ブラケット側の駆動ギアと噛み合うギア部を有し前記第１ヒンジシャフトと前記第３ヒンジシャフトを回転可能に挿通させた旋回ギアとで構成した同期回転機構を備え、
もって、前記第１筐体と前記第２筐体のいずれか一方の開閉操作を前記同期回転機構を介していずれか他方へ伝達すると共に、前記第３ヒンジシャフトがその軸方向と直交する前後方向へ移動するように成したことを特徴とする、３軸ヒンジ。
前記同期回転機構は、前記第１筐体と前記第２筐体を所定開成角度で停止させるストッパー手段を有することを特徴とする、請求項１に記載の３軸ヒンジ。
前記第１ヒンジシャフトと前記第２ヒンジシャフトは、それぞれフリクション機構を備えていることを特徴とする、請求項１に記載の３軸ヒンジ。
前記第１ヒンジシャフトと前記第２ヒンジシャフトは、それぞれ吸込み機構を備えていることを特徴とする、請求項１に記載の３軸ヒンジ。
前記第１ヒンジシャフトと前記第３ヒンジシャフトの各軸端部は、さらに当該第１ヒンジシャフトと当該第３ヒンジシャフトを回転可能に連結する第１軸端連結部材が設けられると共に、前記第２ヒンジシャフトと前記第３ヒンジシャフトの各軸端部は、さらに当該第２ヒンジシャフトと当該第３ヒンジシャフトを回転可能に連結する第２軸端連結部材が設けられていることを特徴とする、請求項１乃至４のいずれか１項に記載の３軸ヒンジ。
請求項１〜５のいずれか１項に記載の３軸ヒンジを第１筐体と第２筐体の間に用いたことを特徴とする、電子機器。