JPH0577614U - ヒンジ機構 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 蓋部材等を任意の開角度で落下しない様に保
持でき、しかも構造が簡単でコンパクトなヒンジ機構を
提供することにある。 【構成】 第１部材１又は第２部材２のいずれかに固定
された支軸３に、切込み４ａを形成した筒材４及びコイ
ルばね５を内側から順に嵌装し、該コイルばね５の一端
５Ａを第１部材１又は第２部材２のいずれかに接続し、
他端５Ｂを筒材４に接続又は包接してなるヒンジ機構で
ある。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】

本考案はたとえば蓋部材等を任意の開状態位置で停止的に姿勢保持できる様に 構成されたヒンジ機構であり、構造が簡単で且つコンパクトなヒンジ機構に関す るものである。

【０００２】

【従来の技術】

複写機の原稿台カバーや各種収納容器の蓋部材等は揺動して開閉できる様にヒ ンジ機構を介して本体側部材と接続されたものが利用されている。例えば図６は 第１部材である本体部材１と第２部材である蓋部材２をヒンジ機構を介して接続 する例を示す説明図であり、蓋部材２は支軸３及び該支軸３を支承するブラケッ ト１ｂを介して本体部材１に接続され、蓋部材２は揺動開閉自在に構成される。

【０００３】 また上記蓋部材２は作業上の便利さを確保することを目的として、開状態位置 で停止的に姿勢保持され、自重により落下して閉状態となってしまうのを防止す る構造を付加することがある。この停止機能を達成する構造は各種考えられてい る。たとえば図６においてはストッパ８が蓋部材２と本体部材１を架け渡す様に 配設され、該ストッパ８は伸縮ばね、エアダンパ、係止フックを組み合わせて構 成され、破線に示す様に少なくとも開状態の１位置で蓋部材２をストッパ８（係 止フック）により姿勢保持する。また他の停止構造例としてはコイル状ばねの内 部にエアダンパを介装し、これらの両端を夫々本体部材及び蓋部材に接続し、コ イルばねの弾性力と蓋部材の落下力をバランスさせて蓋部材が定位置で姿勢保持 できる様に構成するもの等がある。

【０００４】

【考案が解決しようとする課題】

ところで図６に示すような従来のヒンジ機構においては、支軸３やブラケット １ｂの他に、停止構造用としてストッパ８等を蓋部材２の側部に設けなければな らず、余分なスペースが必要となる。またエアダンパや係止フック等多くの構成 部品を必要とするので、姿勢保持機能を持たせることでコスト高になるという不 具合があった。

【０００５】 さらに上記ストッパ８等を使用した姿勢保持構造においては、設定された１つ の特定位置でしか蓋部材２を保持できず、任意の開角度で選択的に停止させる様 なことはできないという問題があった。 そこで本考案者らは、揺動可能な蓋部材等を任意角度で保持することができ、 しかも構造が簡単でコンパクトなヒンジ機構を提供する目的で工夫を重ね、本考 案を完成した。

【０００６】

【課題を解決するための手段】

上記目的を達成し得た本考案は、第１部材と第２部材がそのいずれか一方に固 定された支軸を介して揺動自在に接続され、該第１部材と第２部材を任意角度で 停止的に保持するヒンジ機構であって、前記支軸には軸方向に切込みを形成した 筒材が嵌装されると共に、該筒材の外周には締付け用コイルばねが巻装され、該 コイルばねの一端は第１部材又は第２部材のいずれか一方に接続され、また他端 は上記筒材に接続されるか又はこれを包接してなることを要旨とするものである 。

【０００７】

【作用及び実施例】

図１は本考案の代表的な実施例を示す分解状態説明図である。第１部材１には 支軸３が突設されると共に、ばね端固定用の係止部１ａが設けられる。また該支 軸３の外側には、軸方向に沿って切込み４ａが形成された筒材４が嵌装され、該 筒材４は拡縮径自在に構成されると共に、該筒材４における嵌装反対側には、図 ２に示す様に軸受け６が一体的に設けられる。すなわち第２部材２は前記軸受け ６に固定されると共に、軸受け６と筒材４は周方向に非連続なスリット４ｂを介 して軸方向に一体接合される。なお該軸受け６には軸方向に延びるスリットは形 成されない。

【０００８】 さらに前記筒材４の外側にはコイルばね５が巻装され、該コイルばね５が直径 方向に拡縮することにより、上記筒材４を締付け又は締付け解除できる様に構成 される。すなわち該コイルばね５の一端５Ａは第１部材１の上記係止部１ａに固 定的に接続されると共に、他端５Ｂは筒材４の外周面に押し当てる様に包接させ る。また上記コイルばね５は、第２部材が実線で示す(2) 位置から破線位置（２ Ｘ）へ揺動するとき中心方向へ縮径し、逆に（２Ｘ）から（２）位置へ揺動する とき放射方向へ拡径する方向に巻回されているものとする。

【０００９】 上記構造のヒンジ機構において第１部材１を固定側とし、第２部材２を可動部 材として矢印Ｓ方向へ揺動したとき（図１参照）、コイルばね５は拡径方向に広 がる様に挙動し、第２部材２は自由に揺動できる。逆に第２部材２を矢印Ｔ方向 へ揺動させたとき、コイルばね５はその一端５Ｂが筒材４の回転と共に移動し、 結果的に縮径する方向に挙動し、そのため筒材４は該コイルばね５によって締付 けられて支軸３を包接する様に縮径し、支軸３と筒材４間の摩擦力を増加させ、 これによって第２部材２の揺動運動は停止される。すなわち第１部材が本体部材 であり、第２部材２が蓋部材であるとき、蓋部材が自重により落下するのを、上 記コイルばね５の縮径によって停止させることができる。このとき上記摩擦力と 蓋部材の落下力との関係は摩擦力＞落下力となる様に設定される。

【００１０】 ところで上記締付けによる摩擦力は、その上限を定めないと停止状態にある蓋 部材をさらに手によって閉じることができなくなってしまう。そこで図３に示す 様に筒材４の切込み４ａの幅Ｇを設定しておくこととし、切込み４ａの空間を挟 んで対面する端面４ａ₁ 、４ａ₁ 同士が当接したとき、締付けがそれ以上進行し ない様に規制し、支軸３と筒材４間の摩擦力が過剰に増加しない様にする。これ によって蓋部材の落下力と手による閉じる力を加算した値が摩擦力上限値を超え る様に設定しておけば、蓋部材が停止保持された姿勢状態からさらにこれを閉じ る様に動かすことができる。

【００１１】 次に筒材４の外周面に押し当てる様に包接されているコイルばねの一端５Ｂ（ 図１参照）が、筒材４の回動と共に移動し、該筒材４を締付けるための条件につ いて図３を使って説明する。

【００１２】 コイルばね５に張力Ｔが付加されたとき、支軸３と筒材４の間に生じる力をＦ とし、該筒材４の外径をｒ₁ 、支軸３の外径をｒ₀ とした場合、ｒ₀ ・Ｆ＞ｒ₁ ・Ｔの関係を満たさなければ、停止状態に保持することができない。従ってこれ を書き代えると、次式が導かれる。 Ｆ＞（ｒ₁ ／ｒ₀ ）・Ｔ …Ａ式

【００１３】 また上記張力Ｔと力Ｆとの関係において、図５に示す様に半径ｒ₀ の支軸３に 張力Ｔ′で円環が巻き付いていると考えると、この円環の微小片Ｚが支軸３を押 圧する力Ｐは、 Ｐ＝２Ｔ′・ｓｉｎ２ｄθ によって表わされ、線圧ｐは、 ｐ＝２Ｔ′・ｓｉｎ２ｄθ／（２ｄθ・ｒ₀ ） ＝Ｔ′／ｒ₀ となる（但しｓｉｎ２ｄθ≒２ｄθとする）。 この線圧ｐによる摩擦力ｄＦは、支軸３と筒材４の摩擦係数をμ₀ とすると、 ｄＦ＝μ₀ ・ｐ・ｄｓ ＝μ₀ ・（Ｔ′／ｒ₀ ）・（ｒ₀ ・ｄθ） ＝μ₀ ・Ｔ′・ｄθ …Ｂ式 で与えられる。

【００１４】 上記張力Ｔ′はコイルばね５に働く張力Ｔにより発生し、コイルばねの場所に よって異なる。該コイルばね５の他端に加えられる力をｆ、コイルばね５と筒材 ４との摩擦係数をμ₁ とすると、張力Ｔ′は、 Ｔ′＝ｆ・ｅｘｐ（μ₁ ・θ） …Ｃ式 によって与えられる。 上記Ｃ式をＢ式に代入し、 ｄＦ＝μ₀ ・ｆ・ｅｘｐ（μ₁ ・θ）・ｄθ 両辺を積分する（ただしｘはコイルばねの巻数を示し、φ＝２πｘとする）。

【００１５】

【数１】 ＝（μ₀ ／μ₁ ）・ｆ・［ｅｘｐ（μ₁ ・φ）−１］ ＝（μ₀ ／μ₁ ）・［ｆ・ｅｘｐ（μ₁ ・φ）−ｆ」 ＝（μ₀ ／μ₁ ）・（Ｔ−ｆ） さらにＴ≫ｆとすると、 Ｆ＝（μ₀ ／μ₁ ）・Ｔ …Ｄ式 の関係が得られ、Ｄ式をＡ式へ代入すると、 Ｆ＝（μ₀ ／μ₁ ）・Ｔ＞（ｒ₁ ・ｒ₀ ）・Ｔ （μ₀ ／μ₁ ）＞（ｒ₁ ／ｒ₀ ） ゆえに、 μ₀ ・ｒ₀ ＞μ₁ ・ｒ₁ …Ｅ式 となる。従って筒材４が支軸３外面を滑らずに締付けて停止する様にするために は、上記Ｅ式を満足する様に支軸３、筒材４及びコイルばねの材質、形状、サイ ズを設定する。

【００１６】 図４は本考案の他の実施例を示す分解説明図であり、第１部材１、筒材４の構 成は図１の例と同じである。コイルばね５の一端５Ａは筒材４の外面へ押付ける 様に包接できる構成とし、他端５Ｂは後述の軸受け６に形成されるスリット６ａ に係止される。すなわち軸受け６は中空に形成され、一部に第２部材２が接合固 定されると共に、軸方向一部にスリット６ａが設けられ、また該軸受け６の内側 には支軸３の先端と嵌合する支承部６ｂ（破線で示す）が形成される。該軸受け ６はコイルばね５の外側を覆う様に配設され、スリット６ａ内にコイルばね５の 端部５Ｂが係止される。

【００１７】 これによりたとえば第２部材２が矢印方向に沿って２Ｘに示す位置へ揺動する とき（支軸３と支承部６ｂの当接面に沿って移動する）、コイルばね５は縮径し て筒材４を締付け、支軸３と筒材４の間の摩擦力を増大し、筒材４の停止作用を コイルばね５及び軸受け６を介して第２部材２へ伝え、第２部材２の揺動を停止 させる。

【００１８】 本考案は以上の例に限定されるものではなく、コイルばね５の一端は第１部材 又は第２部材のいずれかに接続すると共に、他端は筒材４の外面に直接固定して しまう構造や一方方向の移動にのみ係止する様な係止構造を採用したものであっ ても良い。また筒材４は一層だけでなく、図４の破線に示す他の筒状体（軸方向 に切込み９ａが形成される）９を筒材４の内又は外へ周方向に摺動自在に積層し たものでも構わず、この構造であれば筒材４又は筒状体９の切込み４ａ、９ａの いずれかを、そのギャップ幅が制限される様に形成しておけば、締付け摩擦力の 上限を決定でき、しかも第１部材又は第２部材が落下して閉じてしまうのを防止 することができる。

【００１９】 また上記の第１部材、第２部材のいずれが蓋部材側となるものであっても構わ ず、また開き方向も左回動、右回動のいずれでも良く、さらにコイルばね５の両 端は第１部材、第２部材に直接又は他のばね等の介在部品を介して接続されるも の等であっても良い。

【００２０】

【考案の効果】

本考案は以上の様に構成されているので、蓋部材等を任意の開口位置で停止的 に保持することができ、またこの状態から開方向及び閉方向へのいずれへも揺動 させることができる。また本考案においては構成部品が少なく揺動支軸の周りに コンパクトに構成できるという利点もある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本考案の実施例を示す分解説明図である。

【図２】図１に示す筒材４と軸受け６の構造を詳しくし
た説明図である。

【図３】図１に示すヒンジ機構の作動説明図である。

【図４】本考案の他の実施例を示す分解説明図である。

【図５】図１に示すヒンジ機構の作用説明図である。

【図６】従来のヒンジ機構を示す側面説明図である。

【符号の説明】

１ 第１部材 ２ 第２部材 ３ 支軸 ４ 筒材 ５ コイルばね ６ 軸受け

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】 第１部材と第２部材がそのいずれか一方
   に固定された支軸を介して揺動自在に接続され、該第１
   部材と第２部材を任意角度で停止的に保持するヒンジ機
   構であって、前記支軸には軸方向に切込みを形成した筒
   材が嵌装されると共に、該筒材の外周には締付け用コイ
   ルばねが巻装され、該コイルばねの一端は上記第１部材
   又は第２部材のいずれか一方に固定され、また他端は上
   記筒材に固定されるか又はこれを包接してなることを特
   徴とするヒンジ機構。