JPH08121009A - ヒンジ機構 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 円滑に開閉し、開閉に要する力を開閉角度に
応じて変化させることが可能で、低コストで長寿命のヒ
ンジ機構を提供する。 【構成】 回転リング２外周に装着した摺動リング４が
固定リング１に内接している。摺動リング４は断面楕円
形状の楕円体であって、回転リング２外周は楕円体の内
面に密着する楕円形状を有し、固定リング１内面には以
下の関係を満たすように連続的に内径が変化する段部が
半径方向対称位置に２箇所形成されている。段部を除く
部分の固定リング内径をａとし、ｃはａよりやや小さ
く、ｂはｃよりやや小さいという条件の下で、段部の内
径はａ→ｂ→ｃ→ａと順次変化している。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明はヒンジ機構に関し、特に
ラップトップ型のパーソナルコンピュータやワードプロ
セッサ等の小型電子機器において、その表示ケースを本
体ケースに対して任意の開き角度に静止させるための回
転軸のヒンジ機構に関する。

【０００２】

【従来の技術】この種の小型電子機器において、携帯等
の利便のために、キーボード等を収納した本体ケースと
液晶表示パネル等を収納した表示ケースとを別個に設
け、これら本体ケースと表示ケースとをヒンジ部材で回
動可能に結合し、本体ケースに対して表示ケースを折り
畳み可能としたものが知られている。

【０００３】このような折り畳み型の電子機器は、表示
ケースを本体ケースから開いた状態で使用するが、この
場合、本体ケースをキーボードの操作がしやすい机上の
所定位置におき、これに対して表示ケースをパネルの表
示が見やすい角度に傾斜させるのが普通である。このた
め、従来は、本体ケースと表示ケースとを回動可能に結
合するヒンジ部材のヒンジ要素間に所定の摩擦力を付与
することにより、表示ケースの自由回動を抑制して本体
ケースに対して表示ケースが任意の角度に傾斜保持でき
るようにし、これによって液晶表示パネルの表示が見や
すく角度調整できるようにされている。例えば、以下に
示す構成のヒンジ機構が知られている。

【０００４】実開平２−３２１３２号公報に開示された
ものは、図１３に示すように、本体ケース２１と表示ケ
ース２２と第一のヒンジ要素２３と第二のヒンジ要素２
４から構成され、第一および第二のヒンジ要素２３、２
４は所定以上の回動力が付与されると、軸２５を支点と
して回動し、第一のヒンジ要素２３は表示ケース２２に
固定され、第二のヒンジ要素２４は本体ケース２１に所
定の回動角度範囲内において自由回動が可能に取り付け
られている。（以下「従来技術１」という） また、特開昭６４−５９９９２号公報に開示されたもの
は、図１４に示すように、ねじりばね用ガイド３１とね
じりばね用ガイド３１に一端を係合し他端をねじりスト
ッパ３２を介してシャフト３３に係止したねじりコイル
ばね３４とによって蓋部３５を上方に付勢する反発力付
勢手段と、爪付リング３６と爪付ガイド３７およびばね
手段としての圧縮コイルばね３８とによって予め設定さ
れた所定角度範囲内の任意の角度で本体部に対して蓋部
３５を係止する位置係止手段とからなっている。（以下
「従来技術２」という） さらに、特開平３−２８４８１号公報に開示されたもの
は、図１５に示すように、回転軸４１の段付き部４２と
ブラケット４３の軸受壁４４との間に波形座金４５を挟
み込むことで、これら回転軸４１とブラケット４３との
間に摩擦力を付与する構造である。（以下「従来技術
３」という）

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかし、上記従来技術
１〜３には、それぞれ次のような欠点がある。従来技術
１のものは、液晶表示装置の大型化に伴い、表示ケース
２２の開閉に大きな力を必要とする。従来技術２のもの
は、部品点数が多く、長期に亘る使用により、ねじりコ
イルばね３４と圧縮コイルばね３８が永久変形する可能
性がある。また、従来技術３のものは、部品点数が多
く、波形座金４５のばね精度にばらつきが生じやすく、
スムーズに開閉できないことがある。また、ラップトッ
プ型のパーソナルコンピュータやワードプロセッサーの
液晶表示ケースの開閉に際し、表示ケースの開閉角度に
応じて開閉に必要な力を変化させたいという要望がある
が、従来のものは回転抵抗が一定で変化しない。本発明
は従来の技術の有するこのような問題点に鑑みてなされ
たものであって、その目的は、円滑に開閉し、開閉に要
する力を開閉角度に応じて変化させることが可能で、低
コストで長寿命のヒンジ機構を提供することにある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に本発明の要旨は、回転リング外周に装着した摺動リン
グが固定リングに内接するヒンジ機構において、上記摺
動リングは断面楕円形状の楕円体であって、回転リング
外周は該楕円体の内面に密着する楕円形状を有し、固定
リング内面には以下の関係を満たすように連続的に内径
が変化する段部が半径方向対称位置に２箇所形成されて
いることを特徴とするヒンジ機構を第一の発明とする。
段部を除く部分の固定リング内径をａとし、ｃはａより
やや小さく、ｂはｃよりやや小さいという条件の下で、
段部の内径はａ→ｂ→ｃ→ａと順次変化している。

【０００７】また、回転リング外周に装着した摺動リン
グが固定リングに内接するヒンジ機構において、上記摺
動リングは断面楕円形状の楕円体であって、回転リング
外周は該楕円体の内面に密着する楕円形状を有し、固定
リング内面を切り込んで摺動リングに接する凸部と摺動
リングに接しない凹部を形成し、該凸部の形状が以下の
関係を満たすように連続的に表面積が変化していること
を特徴とするヒンジ機構を第二の発明とする。表面積の
大きさをＢ＞Ｃ＞Ａとした場合に、凸部の形状はその表
面積がＡ→Ｂ→Ｃ→Ａ→Ｂ→Ｃと連続的に変化してい
る。

【０００８】さらに、回転リングが固定リングに内接す
るヒンジ機構において、上記回転リング外周は楕円形状
を有し、固定リング内面に鋸歯状の粗面が半径方向対称
位置に２箇所形成され、該鋸歯には回転リングの閉じる
方向に対して障害となる鋭角状の突起が形成されている
ことを特徴とするヒンジ機構を第三の発明とする。

【０００９】

【作用】第一の発明は、以下のように作用する。回転リ
ングの回転当初において、摺動リングは固定リングの内
径が最大であるａの部分に当接するような位置にセット
しておけば、少しの力で回転リングを回転させることが
できる。そして、回転リングを徐々に回転させて固定リ
ングの内径が最小であるｂの部分に達すると、一定の抵
抗力が摺動リングに付加されて自立状態を保持すること
ができる。このｂの部分を超えて回転リングを回転させ
ると、ｂより径大のｃの部分に達するので、摺動リング
への抵抗力はやや軽減されて、自立状態を保持しつつ適
度の力で回転リングを微小量回転させて希望する角度を
得ることができる。

【００１０】第二の発明は、以下のように作用する。回
転リングの回転当初において、摺動リングは固定リング
の凸部の表面積が最小であるＡの部分に当接するような
位置にセットしておけば、少しの力で回転リングを回転
させることができる。そして、回転リングを徐々に回転
させて固定リングの凸部の表面積が最大であるＢの部分
に達すると、一定の抵抗力が摺動リングに付加されて自
立状態を保持することができる。このＢの部分を超えて
回転リングを回転させると、Ｂより小さな表面積のＣの
部分に達するので、摺動リングへの抵抗力はやや軽減さ
れて、自立状態を保持しつつ適度の力で回転リングを微
小量回転させて希望する角度を得ることができる。

【００１１】第三の発明は、以下のように作用する。回
転リングを閉じる方向に回転させると、固定リング内面
の鋭角状の突起が障害となって一定の抵抗力が回転リン
グに付加され、急激に閉じることはない。しかし、回転
リングを開く方向に回転させる場合は、突起が障害とな
らないので、回転リングに対する抵抗力は少なく、スム
ーズに開けることができる。

【００１２】

【実施例】以下に本発明の実施例を説明する。図１は本
発明のヒンジ機構の断面図である。図１において、１は
固定リングであり、固定リングの材質としては、ポリア
セタール、ポリアミド、ポリエステル等の熱可塑性樹
脂、フェノール、ユリア樹脂、エポキシ樹脂などの熱硬
化性樹脂、または焼結合金などの金属材料が用いられ
る。２は開口３を有する回転リングであり、回転リング
の材質としては固定リング１と同様の材料を使用するこ
とができる。開口３には図示しない回転軸が挿入され
る。回転リング２外周には楕円体からなる摺動リング４
が装着されており（図２参照）、摺動リングの材質とし
ては、表面の摩擦係数が０．２〜０．５程度の弾性体を
用いるが、例えば、天然ゴム及び合成ゴムを主成分とす
るゴム組成物で、外周部表面に短繊維の一部が露出する
ように埋設し、表面の摩擦係数を０．３５〜０．５とし
たものを用いることができる。この短繊維の配合量とし
ては、ポリマー１００重量部に対して短繊維０．５〜１
２０重量部がよく、好ましくは５〜６０重量部が適当で
ある。０．５重量部より少ないと摩擦係数があまり低下
せず、１２０重量部より多いとゴムの加工性が悪くなり
実用化できない。よって、短繊維の配合量としては、
０．５〜１２０重量部とするのがよい。また、この短繊
維の径は、断面の長軸と短軸の平均値でみて平均径０．
３〜１００μｍがよく、好ましくは５〜５０μｍが適当
である。短繊維の径が１００μｍより大きくなると短繊
維が異物となりゴムの強度が低下してしまい、短繊維の
径が０．３μｍより小さくなると短繊維がゴム中に均一
に分散しない。よって、短繊維の径は、０．３〜１００
μｍとするのがよい。さらに、短繊維の長さは平均長さ
６mm以下がよく、好ましくは０．６〜３mmが適当であ
る。というのは、短繊維が長すぎると、混練りにより短
繊維を均一に分散させることができないからである。

【００１３】摺動リング４内面に密着する部分の回転リ
ング２の外周は楕円形である。固定リング１の内面に
は、図３に示すように、連続的に内径が変化する段部５
が半径方向対称位置に２箇所形成されている。固定リン
グ２の段部５を除く部分の内径をａとし、ｃをａよりや
や小径とし、ｂをｃよりやや小径とすれば、段部５部分
における固定リング２の内径はａ→ｂ→ｃ→ａと変化し
ている。従って、本発明に係るヒンジ機構を、例えば図
４に示すようなラップトップ型パーソナルコンピュータ
の回動部６に組み込んで、その表示ケース７を本体ケー
ス８に対して任意の角度に開こうとする場合、当初摺動
リング４を固定リング１の内径が最大であるａの部分に
当接するような位置にセットしておけば、摺動リング４
と固定リング１との圧接力は最も低く、比較的小さな力
で回転リング２を回転させることができる。回転リング
２が少し回転して、摺動リング４が固定リング１の内径
が最小であるｂの部分に達すると（図５参照）、回転リ
ング２を操作する回転軸（図示せず）から手を離して
も、表示ケース７は自重により閉じることなく、摺動リ
ング４と固定リング１との間で発生する摩擦力により、
表示ケース７はその位置を保持することができる。そし
て、回転リング２をもう少し回転させて、摺動リング４
が固定リング１の内径が中間のｃの部分に達すると、摺
動リング４と固定リング１との間で発生する圧接力はや
や小さくなる。この角度では、表示ケース７の角度は垂
直に近くなるため、自重により表示ケースが閉じようと
する力は小さくなる。従って、摺動リング４と固定リン
グ１との間で発生する圧接力が小さくても問題はない。
そして、適度の力で回転リングを微小量回転させること
により表示ケース７を前後に動かして希望する視角を得
ることができる。

【００１４】図６は回転リング２の開閉角度とトルク
（力）の関係を示し、イは回転リング２を回転させる回
転軸に発生する抵抗力を模式的に示す線であり、ロは回
転軸を回転させるに必要な回転トルクを模式的に示す線
である。

【００１５】図７は他の実施例を示す図であり、固定リ
ング内面を切り込んで摺動リングに接する凸部９と摺動
リングに接しない凹部１０を形成した点を除けば上記実
施例と同じである。固定リング内面に形成した凸部９の
表面積の大きさを、Ｂ＞Ｃ＞Ａとした場合に、Ａ→Ｂ→
Ｃ→Ａ→Ｂ→Ｃの順で連続的に変化している。Ａ部は表
面積が最小であるから、摺動リング４との間で発生する
圧接力は最小であり、Ｂ部は表面積が最大であるから、
摺動リング４との間で発生する圧接力は最大となり、Ｃ
部は表面積がこれらの中間に位置するから、摺動リング
４との間で発生する圧接力も中程度となる。従って、こ
のヒンジ機構を、上記と同様にして、図４に示すような
ラップトップ型パーソナルコンピュータの回動部６に組
み込んで、その表示ケース７を本体ケース８に対して任
意の角度に開こうとする場合、当初摺動リング４を固定
リング１の凸部の表面積が最小のＡの部分に当接するよ
うな位置にセットしておけば、摺動リング４と固定リン
グ１との圧接力は最も低く、比較的小さな力で回転リン
グ２を回転させることができる。回転リング２が少し回
転して、摺動リング４が固定リング１の凸部の表面積が
最大であるＢの部分に達すると、回転リング２を操作す
る回転軸（図示せず）から手を離しても、表示ケース７
は自重により閉じることなく、摺動リング４と固定リン
グ１との間で発生する摩擦力により、表示ケース７はそ
の位置を保持することができる。そして、回転リング２
をもう少し回転させて、摺動リング４が固定リング１の
凸部の表面積が中間のＣの部分に達すると、摺動リング
４と固定リング１との間で発生する圧接力はやや小さく
なる。この角度では、表示ケース７の角度は垂直に近く
なるため、自重により表示ケースが閉じようとする力は
小さくなる。従って、摺動リング４と固定リング１との
間で発生する圧接力が小さくても問題はない。そして、
適度の力で回転リングを微小量回転させることにより表
示ケース７を前後に動かして希望する視角を得ることが
できる。

【００１６】図８は、さらに他の実施例を示し、図９に
示すように内面に鋸歯状の粗面１１を半径方向対称位置
に２箇所形成した固定リング１２に、図１０に示すよう
に、外周が楕円形状１３である回転リング１４が内接し
ている。鋸歯状の粗面１１上の鋭角状の突起１５は、回
転リング１４の閉じる方向（図のＳ方向）に障害となる
ように形成されている。従って、上記した実施例と同様
に、このヒンジ機構を図４に示すようなラップトップ型
パーソナルコンピューターの回動部６に組み込んで、図
１１に示すように、表示ケース７を本体ケース８に対し
て開閉（ＯまたはＳ方向）しようとする場合、開方向に
おいては、図１２（ａ）に示すような回転トルクが必要
で、閉方向においては、図１２（ｂ）に示すような回転
トルクが必要である。その結果、表示ケースを開こうと
する場合は、比較的小さな力で開けることができ、ま
た、表示ケースを閉じようとする場合は、一定以上の力
がなければ閉じないので、表示ケースの重量によって急
激に閉じるというようなことはない。

【００１７】また、回転リング外周には図１０に示すよ
うな楕円形状１３が形成されているので、回転リング１
４外面と固定リング１２内面との間には適度の圧接力が
発生し、表示ケースを一定角度開いた後においては、回
転リング１４を適度の力で微小量回転させて表示ケース
の視角を希望するものに調整することができる。

【００１８】

【発明の効果】本発明は上記したとおり構成されている
ので、次の効果を奏する。 本発明に係るヒンジ機構を回動部に採用した機器に
おいては、少しの力でスムーズに開けることができ、一
定角度開けばその状態を保持し、適度の力で角度調整を
することが可能である。

【００１９】 開閉に要する力が開閉角度に応じて連
続的に変化するので、開閉の際の力の変化がスムーズ
で、開閉操作に高級感が得られる。

【００２０】 一定以上の力が作用しなければ閉じな
いので、機器が急激に閉じることによる機器構成部品の
破損や閉じる際に指等を挟むという安全上の問題も発生
しない。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のヒンジ機構の断面図である。

【図２】摺動リングを装着した回転リングの断面図であ
る。

【図３】固定リングの断面図である。

【図４】ラップトップ型パーソーナルコンピュータの斜
視図である。

【図５】回転リングを回転させた場合に摺動リングが固
定リングに内接している例を示す断面図である。

【図６】回転リングを回転させたときのトルク（力）の
変化を示す図である。

【図７】内面に凸部と凹部を形成した固定リングの斜視
図である。

【図８】本発明のヒンジ機構の別の実施例の断面図であ
る。

【図９】内面に鋸歯状の粗面を形成した固定リングの正
面図である。

【図１０】外周が楕円形状である回転リングの断面図で
ある。

【図１１】表示ケースを本体ケースに対して回転させる
場合の例を示す説明図である。

【図１２】回転リングを回転させたときのトルク変化を
示す図で、図１２（ａ）は開方向のもの、図１２（ｂ）
は閉方向のものを示す。

【図１３】従来のヒンジ機構の分解斜視図である。

【図１４】従来の別のヒンジ機構の分解斜視図である。

【図１５】従来のさらに別のヒンジ機構の分解斜視図で
ある。

【符号の説明】

１、１２…固定リング ２、１４…回転リング ４…摺動リング ５…段部 ９…凸部 １０…凹部 １１…鋸歯状の粗面 １３…楕円形状 １５…鋭角状の突起

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 回転リング外周に装着した摺動リングが
   固定リングに内接するヒンジ機構において、上記摺動リ
   ングは断面楕円形状の楕円体であって、回転リング外周
   は該楕円体の内面に密着する楕円形状を有し、固定リン
   グ内面には以下の関係を満たすように連続的に内径が変
   化する段部が半径方向対称位置に２箇所形成されている
   ことを特徴とするヒンジ機構。段部を除く部分の固定リ
   ング内径をａとし、ｃはａよりやや小さく、ｂはｃより
   やや小さいという条件の下で、段部の内径はａ→ｂ→ｃ
   →ａと順次変化している。
2. 【請求項２】 回転リング外周に装着した摺動リングが
   固定リングに内接するヒンジ機構において、上記摺動リ
   ングは断面楕円形状の楕円体であって、回転リング外周
   は該楕円体の内面に密着する楕円形状を有し、固定リン
   グ内面を切り込んで摺動リングに接する凸部と摺動リン
   グに接しない凹部を形成し、該凸部の形状が以下の関係
   を満たすように連続的に表面積が変化していることを特
   徴とするヒンジ機構。表面積の大きさをＢ＞Ｃ＞Ａとし
   た場合に、凸部の形状はその表面積がＡ→Ｂ→Ｃ→Ａ→
   Ｂ→Ｃと連続的に変化している。
3. 【請求項３】 回転リングが固定リングに内接するヒン
   ジ機構において、上記回転リング外周は楕円形状を有
   し、固定リング内面に鋸歯状の粗面が半径方向対称位置
   に２箇所形成され、該鋸歯には回転リングの閉じる方向
   に対して障害となる鋭角状の突起が形成されていること
   を特徴とするヒンジ機構。