JPWO2006035757A1 - ヒンジ装置及びそのヒンジ装置を使用した開閉機構 - Google Patents

Abstract

要約課題 ディスプレイ装置の鑑賞可能な角度を任意な位置とすることができ、すべての乗員が最適の角度で鑑賞できるようにし、また、始動から略３０°位までのディスプレイ装置の自重での落下（開き）の動きを確実で緩やかな動きとして品位を向上させると共に、フリーストップの領域の作動感、操作感を向上させ、軽く操作できるようにしたヒンジ装置の提供にある。解決手段 一方の部材と他方の部材を開閉可能に連結するヒンジ装置であって、一方の部材に固定されるブラケットと、該ブラケットに回転自由に挿着され他方の部材に固定されるシャフトと、このシャフトに回転不可で軸方向には移動可能に装着され前記ブラケットと互いに摺接して相対回転する制動部材と、前記シャフトに回転不可で軸方向移動自在に装着され前記制動部材をブラケットに押圧当接する板ばね部材とより成る。前記ブラケットの制動部材との摺接面には、一端側がテーパ部と成っている凹溝が設けられ、前記制動部材のブラケットとの摺接面には、前記ブラケットの摺接面、凹溝及びテーパ部と摺接する凸起が設けられ、該突起は頂部が平坦部でその平坦部に連続する少なくとも一端側がテーパ部となっている。選択図 図３

Description

この発明は、回転角度によって回転トルクが変化するヒンジ装置に関し、特に、自動車のルーフ内面に、後部座席乗員の鑑賞用のオーバーヘッド式液晶ディスプレイ装置を開閉可能に取り付けるのに最適なヒンジ装置及びそのヒンジ装置を使用した開閉機構に関する。

自動車後部座席乗員用ディスプレイは、例えば、ベース部材が車の天井に、ディスプレイ装置が蓋体に設けられ、ディスプレイ装置が設けられている蓋体は、見やすい角度に開閉・停止及び保持できるようにヒンジ装置で連結されている。このヒンジ装置は、例えば、始動位置では比較的低い回転トルク（抵抗トルク）が加わり、中間位置では比較的高い回転トルクが加わり、常用位置では停止状態を維持し得る最大の回転トルクが加わるように構成されているのが好ましい。このようなヒンジ装置として、従来、回転方向に凹部及び穴を設けた固定部材と、回転中心部から外周側へ延出されたアーム部を備え、アーム部の遊端に凸起を設けた弾性材で形成された制動部材と、制動部材を固定部材に圧接するための弾性部材とを具備し、制動部材の凸起が固定部材に摺接する領域は高トルクが加わり、周方向凹部で凸起の摺接が回避される領域は低トルクが加わり、凸起が穴に落ち込み乗り上げる際に最大トルクが加わるものが知られている（例えば、特許文献１参照）。

この従来のヒンジ装置の作用を図１４について説明すると、次のとおりである。
ディスプレイ装置１１が天井１２に収納されている０°の位置から略３０°の間（Ｔ1の間）は、周方向凹部で制動部材の凸起の摺接が回避される低トルクの領域であり、ディスプレイ装置１１は、ロックを解除するとディスプレイ装置１１の自重により略３０°程度まで落下（開く）する。次の略３０°〜１０５°の間（Ｔ２の間）は、制動部材の凸起が固定部材に摺接する高トルクの領域であり、手で作動させる領域となり、フリーストップする。ディスプレイ装置１１を鑑賞する常用の位置（Ｔ３の位置）は、固定部材の穴に制動部材の凸起が嵌合、非嵌合（嵌合から乗り上げ）することで最も大きなトルクを発生させる領域であり、車の振動などで位置ズレが発生しない。
特開２００３−５６５４７号公報

しかしながら、従来のヒンジ装置は、鑑賞する常用の位置（角度）は、固定部材の穴に制動部材の凸起が嵌合する位置であるが、この固定部材の穴は設ける数が制約されるため鑑賞可能な角度が限定されてしまう課題があり、乗員の視線、座高によっては見づらい場合があった。
また、従来のヒンジ装置は、始動から略３０°の間（Ｔ１の間）は、固定部材の凹部で制動部材の凸起の摺接が回避される低トルクの領域であるが、この低トルクは一定なためヒンジ装置の自重での落下（開き）が、始動から略３０°まで急激な落下（開き）となり品位にかける課題があり、そのため緩やかな落下（開き）をさせ品位を向上させようとこの間でのトルクをアップさせると、ロック解除しても自重落下しない場合がある課題があった。
さらに、従来のヒンジ装置の手で作動させる領域であるフリーストップ領域は、制動部材の凸起が固定部材の平面に摺接する領域であるので、発生するトルクは常に一定となり、手での作動感、操作感が重い課題があった。
また、従来のヒンジ装置は、低温時等にグリスの粘度がアップし、収納状態からロックを解除しても、ディスプレイ装置が自重落下しない（開かない）場合がある課題があった。

この発明は、このような点に鑑みてなされたものであり、その目的はディスプレイ装置の鑑賞可能な角度を任意な位置とすることができ、すべての乗員が最適の角度で鑑賞できるようにし、また、始動から略３０°位までのディスプレイ装置の自重での落下（開き）の動きを確実で緩やかな動きとして品位を向上させると共に、確実に自重落下（開く）するようにし、かつフリーストップの領域の作動感、操作感を向上させ、軽く操作できるようにしたヒンジ装置及びそのヒンジ装置を使用した開閉機構の提供にある。

この発明のヒンジ装置は、一方の部材と他方の部材を開閉可能に連結するヒンジ装置であって、一方の部材に固定されるブラケットと、該ブラケットに回転自由に装着され他方の部材に固定されるシャフトと、このシャフトに回転不可で軸方向には移動可能に装着され前記ブラケットと摺接して互いに相対回転する制動部材と、前記シャフトに回転不可で軸方向移動自在に装着され前記制動部材をブラケットに押圧当接する板ばね部材とより成り、
前記ブラケットの制動部材との摺接面には、一端側がテーパ部となっている凹溝が設けられ、前記制動部材のブラケットとの摺接面には、前記ブラケットの摺接面及び凹溝（テーパ部も含む）と摺接する凸起が設けられ、該凸起は頂部が平坦部でその平坦部に連続する少なくとも一端側がテーパ部となっていることを特徴とする。

これにより制動部材は板ばね部材によりブラケットに押圧当接されているので、制動部材の凸起がブラケットの凹溝に位置するときは、制動部材の凸起の摺接が凹溝で回避される低トルクの領域となり、制動部材の凸起がブラケットの凹溝のテーパ部に位置するときはトルクが徐々に増加する領域であり、制動部材の凸起がブラケットに摺接する位置は高トルクの領域となる。従って、例えば、ディスプレイ装置が車の天井に収納されている位置を、制動部材の凸起がブラケットの凹溝の位置としておけば、低トルクの領域のため、ディスプレイ装置のロック（係止）を解除すると、ディスプレイ装置は自重により落下（開き）を開始する。そして制動部材の凸起がブラケットの凹溝のテーパ部にさしかかるとトルクが徐々に増加するので、ディスプレイ装置の落下（開き）速度は徐々に緩やかになり、ついには停止する。その位置から手動でブラケットを回転させると制動部材の凸起がブラケットの摺接面に乗り上げ摺接するため高トルクが生じ、フリーストップの領域となり、後部座席乗員はディスプレイ装置を好みの角度に停止させて鑑賞することができる。このようにこの発明のヒンジ装置によれば、ディスプレイ装置の鑑賞可能な角度を任意な位置とすることができ、後部座席乗員が最適な角度で鑑賞できる。
また、始動から一定範囲（通常、略３０°位まで）までのディスプレイ装置の自重落下の動きを確実で緩やかな動きとすることができる。
また、フリーストップの領域への移動は、テーパ部を介しているため作動感、操作感も軽快となる。
更に、この発明のヒンジ装置では、ブラケットの凹溝の面積及びテーパ部のテーパ角度、制動部材の凸起頂部の平坦部の面積及びテーパ部のテーパ角度、等によって回転トルクが変わるので、これらを変化させることによってトルク特性を変えることができる。

また、この発明のヒンジ装置は、前記制動部材の凸起のテーパ部が、ブラケットの凹溝の端縁に乗り上げて初期設定されていることを特徴とする。
これによりブラケットの凸起が、テーパ部によりブラケットの凹溝に落ち込もうとしてシャフトを回転させるトルクが発生する。これにより、他方の部材、例えば、ディスプレイ装置は初期に跳ね出しをするので初期始動し、ディスプレイ装置が開かないこと、例えば自重落下しないことが防止される。

また、この発明の開閉機構は、一方の部材に固定されるブラケットと、該ブラケットに回転自由に挿着され他方の部材に固定されるシャフトと、このシャフトに回転不可で軸方向には移動可能に装着され前記ブラケットと互いに摺接して相対回転する制動部材と、前記シャフトに回転不可で軸方向移動自在に装着され前記制動部材をブラケットに押圧当接する板ばね部材とより成り、前記ブラケットの制動部材との摺接面には、一端側がテーパ部となっている凹溝が設けられ、前記制動部材のブラケットとの摺接面には、前記ブラケットの摺接面及び凹溝、テーパ部と摺接する凸起が設けられ、該凸起は頂部が平坦部でその平坦部に連続する少なくとも一端側がテーパ部となっているヒンジ装置であって、前記板ばね部材のばね定数を各々異にする複数のヒンジ装置において一方の部材と他方の部材を開閉可能に連結してなることを特徴とする。

これにより各々のヒンジ装置は、板ばね部材のばね定数が異なるため、発生するトルクも異なる。従って、使用する開閉部材によって最適の回転トルクとすることができる。例えば、一方のヒンジ装置の板ばね部材はばね定数の弱いものとし、他方のヒンジ装置の板ばね部材はばね定数の強いものとし、これを自動車室内の天井に設けるディスプレイ装置に使用するとき、自重落下の領域では板ばね部材のばね力が弱い方のヒンジ装置を作用させ、フリーストップの領域では板ばね部材のばね力の強い方のヒンジ装置を作用させるようにすると、自重落下の領域では動きを緩やかにできるし、フリーストップの領域では高トルクとして停止を確実なものとすることができる。

この発明のヒンジ装置によれば、次のような効果を奏する。
（１）自動車室内の天井にディスプレイ装置を開閉可能に取り付けるヒンジ装置として採用すると、ディスプレイ装置の鑑賞可能な角度を任意な位置とすることができ、後部座席乗員が最適な角度で鑑賞でき、また、始動から一定範囲までのディスプレイ装置の自重落下の動きを確実で緩やかな動きとすることができ、更に、フリーストップの領域への移動はテーパ部を介しているので作動感、操作感も軽快である。
（２）この発明のヒンジ装置では、ブラケットの凹溝の面積及びテーパ部のテーパ角度、制動部材の凸起頂部の平坦部の面積及びテーパ部のテーパ角度、等を変化させることによってトルク特性を変えることができる。
（３）この発明のヒンジ装置によれば、例えば、ロック解除した時にディスプレイ装置が開かないこと、例えば自動落下しないことが防止できる。
（４）部品点数が少なく、構造も簡単なので組み付けに手間もかからず容易となると共に、精度の良い組み付けが可能となり、品質も向上する。また、簡単な構造で部品点数が少なく主要部が板体で構成されているので、より軽量、小型化が可能となる。
（５）制動部材の凸起はブラケットとの接触面（頂部の平坦面）が平坦であるので、接触面積が拡大し回転トルクを増大させることができるし、凸起およびブラケットの摩耗も低減し耐久性を向上させることができる。

（６）また、この発明の開閉機構によれば、次のような効果を奏する。すなわち、この発明のヒンジ装置は、板ばね部材のばね定数を変えることによって発生する回転トルクを変えることができるので、板ばね部材のばね定数を各々異にする複数のヒンジ装置において一方の部材と他方の部材を開閉可能に連結することによって、所望する回転トルクを発生させることができる。従って、使用する開閉部材によって所望する最適の回転トルクとすることができる。例えば、一方のヒンジ装置の板ばね部材は、ばね力の弱いものとし、他方のヒンジ装置の板ばね部材はばね力の強いものとし、これを自動車室内の天井に設けるディスプレイ装置に使用するとき、自重落下の領域では板ばね部材のばね力が弱い方のヒンジ装置を作用させ、フリーストップの領域では板ばね部材のばね力の強い方のヒンジ装置を作用させるようにすると、自重落下の領域では動きを緩やかにできるし、フリーストップの領域では高トルクとして停止を確実なものとすることができる。

以下、この発明のヒンジ装置をより詳細に説明するために、添付の図面に従ってこれを説明する。
図１はこの発明の実施の形態を示すヒンジ装置の斜視図、図２はこの発明の実施の形態を示すヒンジ装置の正面図、図３はこの発明の実施の形態を示すヒンジ装置の分解斜視図である。

このヒンジ装置１０は、一方の部材、例えば、自動車室内の天井に固定されるブラケット３と、該ブラケット３に回転自由に装着され他方の部材、例えば、ディスプレイ装置が固定されるシャフト１と、このシャフト１に回転不可で軸方向には移動可能に装着され前記ブラケット３と摺接して互いに相対回転する制動部材４と、前記シャフト１に回転不可で軸方向移動自在に装着され前記制動部材４をブラケット３に押圧当接する板ばね部材５とより成り、制動部材４は板ばね部材５でブラケット３に押圧当接された状態で平座金６により軸方向への移動が規制されて設けられている。
即ち、シャフト１はブラケット３に対し回転自由であり、制動部材４はシャフト１に回転不可で軸方向には移動可能であるので、シャフト１と一緒に回転し、かつ軸方向には移動できる。板ばね部材５はシャフト１に回転不可で軸方向移動自在であるので、シャフト１と一緒に回転し、かつ軸方向には移動できる。従って、ブラケット３は一方の部材に固定されているので、シャフト１が回転すると制動部材４はブラケット３に摺接して回動する。

更に詳細に説明する。まず、シャフト１を図４に示す。図４はシャフトを示す斜視図（ａ）及び正面図（ｂ）である。このシャフト１は、フランジ部１ａ、主軸部１ｂ及び支持軸部１ｃから構成されている。主軸部１ｂ及び支持軸部１ｃは、非円形断面形状となっている。本例ではＷ−Ｄ形状となっている。また、支持軸部１ｃには、他方の部材に固定する固定穴１ｄが設けられている。
図５は摩擦板を示す斜視図（ａ）及び側面図（ｂ）である。この摩擦板２は円形に構成され、中心には前記シャフト１の主軸部１ｂの非円形断面形状に対応する非円形穴２ａが形成され、前記シャフト１の主軸部１ｂに回転不可で軸方向には移動自由に挿着される。

図６はブラケットを示す斜視図（ａ）及び正面図（ｂ）である。このブラケット３は、一方の部材に固定する水平部３Ａと制動部材４が摺接する垂直部３Ｂとでアングル状に形成されており、垂直部３Ｂの制動部材４との摺接面３ｃには、一端側がテーパ部３ｂとなっている凹溝３ａが、穴３ｅを中心に同心円上に沿って設けられている。本例では点対称位置に一対で設けられている。穴３ｅにはシャフト１が回転自由に挿着される。また、水平部３Ａには一方の部材に固定する固定穴３ｆが設けられており、このブラケット３はこの水平部３Ａが一方の部材に固定穴３ｆを使用してネジ止めなどで固定されて取り付けられる。なお、本例のブラケット３には、ストッパー３ｇが突設されている。

図７は制動部材を示す斜視図（ａ）及び正面図（ｂ）である。この制動部材４は前記ブラケット３と摺接して回転トルクを変化させるものであり、円形の板状であって、前記ブラケット３の摺接面３ｃ及び凹溝３ａ（テーパ部３ｂも含む）と摺接する凸起４ａが設けられ、この凸起４ａの頂部は平坦部４ｂで、この平坦部４ｂに連続する両端側がテーパ部４ｃとなっている。このテーパ部４ｃは一端側だけでもよい。この制動部材４は中心に前記シャフト１の主軸部１ｂの非円形断面形状に対応する非円形穴４ｄが設けられ、前記シャフト１の主軸部１ｂに回転不可で軸方向移動自在に挿着される。本例の前記凸起４ａは、非円形穴４ｄを中心に点対称位置に一対が設けられている。

図８は板ばね部材を示す斜視図（ａ）、平面図（ｂ）及び正面図（ｃ）である。この板ばね部材５Ａ（５）は、本例ではスプリングワッシャーで示している。このスプリングワッシャー５Ａは、板ばね材で円形に形成され、中心に前記シャフト１の主軸部１ｂの非円形断面形状（Ｗ−Ｄ形状）に対応する非円形穴５ａが設けられると共に、折曲げ部５ｂを介して湾曲形成されたワッシャーとなっている。このスプリングワッシャー５Ａ（５）は、シャフト１の主軸部１ｂに回転不可で軸方向移動自在に挿着され、前記制動部材４をブラケット３に押圧当接させる。
図９は他の板ばね部材を示す斜視図（ａ）及び正面図（ｂ）である。本例の板ばね部材５Ｂ（５）は、板ばね材で円形に形成され、中心に前記シャフト１の主軸部１ｂの非円形断面形状に対応する非円形穴５ａが設けられると共に湾曲形成（円錐形状ではない）されたスプリングワッシャーとなっている。
図８に示す板ばね部材５Ａは、折曲げ部５ｂを有するためばね力（ばね定数）が強くなり、図９に示す板ばね部材５Ｂは湾曲だけなのでばね力は弱くなる。前記板ばね部材５Ａ、５Ｂは板ばね部材５としての例示であって、これに制限されるものではない。使用する開閉部材のトルク特性に対応して好ましいものを選択すればよい。

図１０は平座金を示す斜視図（ａ）及び側面図（ｂ）である。この平座金６は中心に前記シャフト１の主軸部１ｂの非円形断面形状（Ｗ−Ｄ形状）に対応する非円形穴６ａが設けられており、シャフト１の主軸部１ｂに回転不可で軸方向移動自由に挿着される。本例の平座金６には、外周縁から延出する係止片６ｂが設けられており、この係止片６ｂがブラケット３のストッパー３ｇに係止されることによって回動を係止するようになっている。

次に、上記各部品の組み付け方法を説明する。図３に示すように、シャフト１の主軸部１ｂに、摩擦板２、ブラケット３、制動部材４、板ばね部材５及び平座金６を、この順序で挿入し、シャフト１のフランジ１ａに押し付けた格好で主軸部１ｂの端部をカシメて抜け止めする。この時、板ばね部材５は、撓めた状態、即ち、制動部材４をブラケット３に押圧当接した状態でカシメる。このようにして図１に示すようなヒンジ装置１０に組み付けられる。この時、ブラケット３と摩擦板２の間、ブラケット３と制動部材４の間および制動部材４と板ばね部材５との間に、グリスを塗布することにより耐久性の向上を図ることができる。

図１４はディスプレイ装置１１が自動車室内の天井１２にヒンジ装置１０で開閉可能に取り付けられた状態を示す模式図である。この図１４に示すようにヒンジ装置１０は、ブラケット３が一方の部材、例えば、自動車室内の天井１２に固定され、シャフト１の支持軸部１ｃに他方の部材、例えば、ディスプレイ装置１１が固定して取り付けられる。するとブラケット３に対しシャフト１は回転自在であるので、シャフト１の支持軸部１ｃに固定されたディスプレイ装置１１は開閉可能となる。
そこで、ディスプレイ装置１１を開閉するとシャフト１も回動するが、制動部材４および板ばね部材５はシャフト１に回転不可で軸方向移動自在に挿着されているので、制動部材４および板ばね部材５もシャフト１と一緒に回転する。この時、制動部材４は板ばね部材５によりブラケット３に押圧当接されているので、制動部材４はブラケット３に摺接して回転する。従って、この摺接回動時に、制動部材４の凸起４ａがブラケット３の凹溝３ａに位置するときは、制動部材４の凸起４ａの摺接が凹溝３ａで回避されるため低トルクとなり、制動部材４の凸起４ａがブラケット３の凹溝３ａのテーパ部３ｂに位置するときは、トルクが徐々に増加し、制動部材４の凸起４ａがブラケット３の摺接面に摺接する位置は高トルクとなる。

しかして、例えば、ディスプレイ装置１１が車の天井１２に収納されている位置を、制動部材４の凸起４ａがブラケット３の凹溝３ａの位置としておけば、低トルクの領域のためディスプレイ装置１１のロック（係止）を解除すると、ディスプレイ装置１１は自重により落下（開き）を開始する。図１１はブラケット３の凹溝３ａに制動部材４の凸起４ａが位置している状態を分解して示している。この時、制動部材４の凸起４ａのテーパ部４ｃを、ブラケット３の凹溝３ａの端縁３ｄに乗り上げて初期設定しておけば、制動部材４には凸起４ａがテーパ部４ｃにより凹溝３ａに落ち込もうとする力が作用し、シャフト１を回動させようとする力が発生している。従って、ディスプレイ装置１１のロックを解除すると、ディスプレイ装置１１は、前記制動部材４の凸起４ａが凹溝３ａの端縁３ｄから凹溝３ａに落ち込むことにより跳ね出して、必ず初期始動を開始することになる。この初期設定は必ずしも必要ではないが、これによりロック解除した時に自重落下しないことが防止されるので好ましい。そして、制動部材４の凸起４ａがブラケット３の凹溝３ａのテーパ部３ｂにさしかかるとトルクが徐々に増加するので、ディスプレイ装置１１の落下（開き）速度は徐々に緩やかになり、ついには停止する。即ち、ディスプレイ装置１１の自重落下は緩やかであり、品位がよいことになる。図１２はブラケット３の凹溝３ａのテーパ部３ｂに制動部材４の凸起４ａが対応して位置している状態を分解して示している。
この自重落下の停止位置から手動でディスプレイ装置１１を回動させると、制動部材４の凸起４ａがブラケット３のテーパ部３ｂからブラケット３の摺接面３ｃに乗り上げて摺接するので高トルクが生じ、ディスプレイ装置１１をフリーストップさせることができる。図１３はブラケット３の摺接面３ｃに制動部材４の凸起４ａが対応して位置している状態を分解して示している。この発明のヒンジ装置では、フリーストップの領域をディスプレイ装置１１の鑑賞用の領域としているために、ディスプレイ装置の鑑賞可能な角度をフリーストップにより任意な位置とすることができるので、後部座席乗員は常に最適の角度で鑑賞できる。更に最大に開いて行くと本例では平座金６の係止片６ｂがブラケット３のストッパー３ｇに係止され、それ以上の開きはできない。なお、このストッパー３ｇと係止片６ｂの構成は必ずしも必要ではない。

図１５および図１６は上記作用トルク線図を示すグラフ図であり、図１５は跳ね出しの初期設定がしてない場合であり、図１６は跳ね出しの初期設定がしてある場合である。図１５に示すグラフ図のトルク線図によれば、最初はディスプレイ装置の自重による回転力がヒンジ装置の回転力より高いため合成トルクはマイナスとなってディスプレイ装置が徐徐に落下し、両者の回転力は約３０°付近で合致し、合成トルクも０となり、ディスプレイ装置は停止し、その後ディスプレイ装置の回転力は９０°付近まで低下するが、ヒンジ装置の回転力は増大し８０°付近が最大となり合成トルクも最大となり、その後は高トルクを維持し、この領域ではディスプレイ装置は、フリーストップすることができる様子がよく理解できる。
また、図１６に示すグラフ図のトルク線図によれば、ヒンジ装置に跳ね出しによる回転力が加わるため合成トルクも大きなマイナスから急激に０に近づき、ディスプレイ装置は一旦は跳ね出すが、その後はテーパ部により徐々に緩やかに自重落下し、両者の回転力は約３０°付近で合致し、合成トルクも０となり、ディスプレイ装置は停止し、その後は前記１５図に示す作用と同様な作用を示す様子がよく理解できる。

このようにこの発明のヒンジ装置では、始動から一定範囲（通常、略３０°位まで）までのディスプレイ装置１１の自重落下の動きを確実で緩やかな動きとすることができるし、初期設定でディスプレイ装置１１の初動として跳ね出しを行うことができるので、ディスプレイ装置１１が自重落下しないこともなくなるし、さらにフリーストップの領域への移動は、テーパ部３ｂを介しているので作動感、操作感も良好となる。
さらに、制動部材４の凸起４ａの頂部は平坦部４ｂとなっているので、ブラケット３との摩擦面積が確保でき、摩擦力が増大され，大きな回転トルクを発生させることができる。従って、フリーストップの領域でも大きな回転トルクを生ずるので、ディスプレイ装置１１の調整した角度がずれることもない。
以上の説明から理解できる通り、この発明のヒンジ装置では、ブラケット３の凹溝３ａの面積およびテーパ部３ｂのテーパ角度、制動部材４の凸起４ａの頂部の平坦部４ｂの面積およびテーパ部４ｃのテーパ角度、等によって回転トルクが変わるので、これらを調整することによってトルク特性を変えることができる。また、この発明のヒンジ装置では、制動部材４を板ばね部材５でブラケット３に押圧当接している。従って、板ばね部材５のばね力（ばね定数）を変えると、制動部材４のブラケット３への当接力も変わるので回転トルクも変化するから、板ばね部材５を変えることによってトルク特性を変えることができる。

次に、この発明の開閉機構の実施の形態を説明する。この発明の開閉機構に使用するヒンジ装置は、前記実施の形態のヒンジ装置を使用するので、同一符号を使用して説明する。
この発明の開閉機構は、一方の部材、例えば、自動車室内の天井に固定されているブラケット３と、該ブラケット３に回転自由に装着され他方の部材、例えば、ディスプレイ装置が固定されるシャフト１と、このシャフト１に回転不可で軸方向には移動可能に装着され前記ブラケット３と摺接して互いに相対回転する制動部材４と、前記シャフト１に回転不可で軸方向移動自在に装着され前記制動部材４をブラケット３に押圧当接する板ばね部材５とより成り、前記ブラケット３の制動部材４との摺接面には、一端側がテーパ部３ｂとなっている凹溝３ａが設けられ、前記制動部材４のブラケット３との摺接面には、前記ブラケット３の摺接面３ｃ、及び凹溝３ａ、テーパ部３ｂと摺接する凸起４ａが設けられ、該凸起４ａは頂部が平坦部４ｂでその平坦部４ｂに連続する少なくとも一端側がテーパ部４ｃとなっているヒンジ装置であって、前記板ばね部材５のばね定数を各々異にする複数のヒンジ装置において一方の部材（例えば、自動車の天井）と他方の部材（例えば、ディスプレイ装置）を開閉可能に連結して構成される。ヒンジ装置の他の構成は、前記実施の形態と同様である。

しかして、各々のヒンジ装置は、板ばね部材５のばね定数が異なるため、発生する回転トルクも異なる。従って、使用する開閉部材の必要とするトルクと合わせるよう複数のヒンジ装置を使用することによって、最適の回転トルクとすることができる。
例えば、一方のヒンジ装置の板ばね部材５は、ばね定数の低いものとし、他方のヒンジ装置は、ばね定数の高いものとし、この２つのヒンジ装置を使用して、自動車の天井にディスプレイ装置を開閉可能に連結する。この時、ディスプレイ装置の自重落下の領域では板ばね部材５のばね定数の低い方のヒンジ装置を作用させ、フリーストップの領域では板ばね部材５のばね定数の高い方のヒンジ装置を作用させるようにすると、自重落下の領域では動きを緩やかにできるし、フリーストップの領域では高トルクにして停止を確実なものとすることができる。このように、２つのヒンジ装置で役割を分担することにより開閉部材に合った回転トルクとすることができる。前記のディスプレイ装置では、２つのヒンジ装置で役割を次のように分担させた。即ち、一方のヒンジ装置は、ばね定数の低い板ばね部材５Ｂ（５）を使用し、ディスプレイ装置１１の自重落下（自重開き）時の停止状態を滑らかにし、他方のヒンジ装置は、ばね定数の高い板ばね部材５Ａ（５）を使用し、ディスプレイ鑑賞時に必要な大きなトルクを発生させる。

構成の一例を説明する。一方のばね定数の低い板ばね部材５Ｂ（５）を使用したヒンジ装置は、ブラケット３の凹溝３ａのテーパ部３ｂのテーパ角度を緩やか（例えば４．５°）にしてあり、他方のばね定数の高い板ばね部材５Ａ（５）を使用したヒンジ装置は、ブラケット３の凹溝３ａのテーパ部３ｂのテーパ角度を急（例えば６．５°）にしてあり、ディスプレイ装置の自重落下時には一方のヒンジ装置は制動部材４の凸起４ａがブラケット３のテーパ部３ｂに、他方のヒンジ装置より早く摺接して作用するようにして、滑らかに停止させる役割を主に受け持ち、その後に他方のヒンジ装置の制動部材４の凸起４ａが、ブラケット３のテーパ角度が急なテーパ部３ｂに摺接し、ブラケット３の摺接面３ｃに至り高トルクを生じ、ディスプレイ装置鑑賞時のトルクを発生させる役割を主に受け持つようにする。これはブラケット３のテーパ角度の急なテーパ部は、短い距離で同じ高さに到達できるため、テーパ角度が緩やかなテーパ部より位置を後方にずらすことができるから可能となる。

なお、前記実施の形態は、この発明を制限するものではなく、この発明は、要旨を逸脱しない範囲において種々の変更が可能である。例えば、レイアウト上で、開閉のためにディスプレイ装置や蓋体等の開閉部材を跳ね上げる必要がある場合は、制動部材４の凸起４ａを、ブラケット３の凹溝３ａに落ち込んだ状態で初期設定すると、制動部材４の凸起４ａの摺接がブラケット３の凹溝３ａで回避されている状態なので、跳ね上げ時の摩擦力を低減できるし、また、制動部材４の凸起４ａのテーパ部４ｃを、ブラケット３の凹溝３ａの端縁３ｄに乗り上げて初期設定すると制動部材４の凸起４ａが凹溝３ａの端縁３ｄから凹溝３ａに落ち込む力で跳ね出し開くため有効となる。
このような開閉部材を跳ね上げて開閉する装置としては、例えば、パソコン、カーナビ、コンソールボックスおよび各種ディスプレイ装置を挙げることができる。次に、このような開閉部材を跳ね上げて開閉する装置に適用する一例を説明する。

図２０はフラットな状態で使用する装置本体にディスプレイ装置がヒンジ装置で立上り方向に開閉可能に取付けられた状態を示す模式図である。本例はディスプレイ装置１１が蓋体に設けられ、ディスプレイ装置１１が設けられている蓋体は、水平の収納状態から跳ね出して立上り、見やすい角度に開閉・停止および保持ができるようにヒンジ装置１０で装置本体１３に連結されている。
図１７乃至図１９は、このような場合に適用するヒンジ装置の実施の形態を示し、図１７はその正面図、図１８はその斜視図、図１９はその分解斜視図であり、前記実施の形態と同一構成要素には同一符号を付し、他の詳細な説明は省略する。

一方の部材、例えば装置本体１３に固定されるフレーム１４は、両端が立ち上がる軸受板１５、１６に形成されている。ヒンジ装置１０は、前述したようにシャフト１の主軸部１ｂに、摩擦板２、ブラケット３、制動部材４、板ばね部材５及び平座金６を、この順序で挿入し、シャフト１のフランジ１ａに押し付けた格好で主軸部１ｂの端部をカシメて抜け止めして構成されている。この時、板ばね部材５は、撓めた状態、即ち、制動部材４をブラケット３に押圧当接した状態でカシメられている。このヒンジ装置１０のブラケット３は、前記フレーム１４に固定され、シャフト１の支持軸部１ｃは、フレーム１４の一方の軸受板１５に回転自在に支持されている。このシャフト１の支持軸部１ｃは、一方の軸受板１５を貫通して突出している。

前記シャフト１の支持軸部１ｃの、ブラケット３と一方の軸受板１５との間には、捩りばね１７が装着されている。この捩りばね１７の、一端１７ａはシャフト１の支持軸部１ｃに回転不可に挿着された係止部材１８の係止片１８ａに係止され、他端１７ｂはブラケット３の係止孔１９に挿入されて係止され、シャフト１に回転力を与えディスプレイ装置１１に開方向の付勢力を付与する。
係止部材１８には、シャフト１の支持軸部１ｃの非円形断面形状に対応する非円形穴１８ｂが設けられて、この非円形穴１８ｂをシャフト１の支持軸部１ｃに挿通して、シャフト１の支持軸部１ｃに取り付けることによって回転不可となっている。本例ではシャフト１の支持軸部１ｃはＷ−Ｄ形状となっており、係止部材１８もこれに対応する非円形穴１８ｂとなっている。

一方、他方の部材、例えばディスプレイ装置１１が取付けられる取付部材２０は、一端側と他端側に左側アーム２１と右側アーム２２が設けられ、左側アーム２１は、基端部がシャフト１の支持軸部１ｃの一方の軸受板１５より突出した部分に回転不可に取付けられ、Ｅリング２３でワッシャー２５を介して抜け止めされている。即ち、左側アーム２１には、シャフト１の支持軸部１ｃの非円形断面形状に対応する非円形穴２１ａが設けられ、この非円形穴２１ａをシャフト１の支持軸部１ｃに挿通してシャフト１の支持軸部１ｃに取付けることによって回転不可となっている。本例ではシャフト１の支持軸部１ｃはＷ−Ｄ形状となっており、左側アーム２１もこれに対応する非円形穴２１ａとなっている。従って、左側アーム２１はシャフト１と一緒に回動する。なお、本例では、係止部材１８と軸受板１５との間、および軸受板１５と左側アーム２１との間には、ワッシャー２５が介在されている。
右側アーム２２は、基端部が前記フレーム１４の他方の軸受板１６にピン２４にて回転自在に取り付けられ、Ｅリング２３にてワッシャー２５を介して抜け止めされている。即ち、他方の軸受板１６に取付けられたピン２４は、円形断面形状であり、右側アーム２２には、このピン２４の円形断面形状に対応する円形穴２２ａが設けられ、右側アーム２２はこの円形穴２２ａがピン２４に挿通されて取付けられＥリング２３で抜け止めされ、回転自在となっている。
従って、取付部材２０の左側アーム２１はシャフト１の支持軸部１ｃに回転不可に取付けられ、右側アーム２２は他方の軸受板１６にピン２４にて回転自在に取付けられているので、取付部材２０はシャフト１の回動と一緒に回動（開閉）する。

そこで、図２０に示すようにフレーム１４を一方の部材である装置本体１３に固定し、ディスプレイ装置１１を他方の部材である取付部材２０に取り付けると、次のように作用する。最初に、ヒンジ装置１０における制動部材の凸起４ａを、ブラケット３の凹溝３ａに落ち込んだ状態で初期設定した場合の作用について説明する。
まず、ディスプレイ装置１１が装置本体１３に収納されている位置で、ディスプレイ装置１１のロックを解除すると、最初は、制動部材４の凸起４ａの摺接が、ブラケット３の凹溝３ａで回避されているので、ヒンジ装置１０とディスプレイ装置１１の合成トルクによるマイナスの合成トルクを上回る捩りばね１７のばね力（付勢力）によりディスプレイ装置１１は、一旦急激に跳ね出しＨ１だけ開き、その後捩りばね１７の付勢力でディスプレイ装置１１は開いて行くが、制動部材４の突起４ａがブラケット３の凹溝３ａのテーパ部３ｂにさしかかるとトルクが徐々に増加するので、ディスプレイ装置１１の開き速度は徐々に緩やかになり、ついには停止する（Ｈ２の区間）。即ち、ディスプレイ装置１１の開きは、最初は跳ね出し、速度も速いがその後は緩やかであり品位がよいことになる。この捩りばね１７の付勢力による開きの停止位置から手動でディスプレイ装置１１を開方向に回動させると、制動部材４の凸起４ａがブラケット３のテーパ部３ｂからブラケット３の摺接面３ｃに乗り上げて摺接するので高トルクが生じ、ディスプレイ装置１１をフリーストップさせることができる（Ｈ３の区間）。

図２１は上記作用を示すトルク線図である。この図２１に示すトルク線図によれば、最初は、制動部材４の凸起４ａがブラケット３の凹溝３ａに落ち込んで摺接が回避されているので捩りばね１７のばね力（付勢力）により一旦急激に跳ね出すが、その後はテーパ部３ｂによりヒンジ装置１０の回転トルクが徐々に増加するため、ディスプレイ装置１１は徐々に緩やかに開き、捩りばね１７と、ディスプレイ装置１１の重量およびヒンジ装置１０の回転力は約３０°付近で合致し、合成トルクは０となり、ディスプレイ装置１１は停止し、その後ヒンジ装置１０の回転トルクは、３０°付近より捩りばね１７のばね力より大きくなり、ディスプレイ装置１１の重量による回転トルクは９０°付近まで低下するので、合成トルクも９０°付近まで徐々に増加し、９０°付近が最大となり、合成トルクは６０°を越えた付近より捩りばね１７のばね力より高トルクを維持するので、この領域ではディスプレイ装置１１は、フリーストップすることができる様子がよく理解できる。

次に、ヒンジ装置１０における制動部材４の凸起４ａのテーパ部４ｃを、ブラケット３の凹溝３ａの端縁３ｄに乗り上げて初期設定した場合の作用について説明する。
この場合は、図２０に示すようにディスプレイ装置１１が装置本体１３に収納されている位置で、ディスプレイ装置１１のロックを解除すると、ディスプレイ装置１１は制動部材４の凸起４ａがブラケット３の凹溝３ａの端縁３ｄからテーパ部４ｃにより凹溝３ａへ落ち込む力と、捩りばね１７のばね力（付勢力）の合成力により跳ね出し、その後捩りばね１７の付勢力でディスプレイ装置１１は開いて行くが、制動部材４の突起４ａがブラケット３の凹溝３ａのテーパ部３ｂにさしかかるとトルクが徐々に増加するので、ディスプレイ装置１１の開き速度は徐々に緩やかになり、ついには停止する。即ち、ディスプレイ装置１１の開きは、最初は跳ね出し、速度も速いがその後は緩やかであり品位がよいことになる。この捩りばね１７の付勢力による開きの停止位置から手動でディスプレイ装置１１を開方向に回動させると、制動部材４の凸起４ａがブラケット３のテーパ部３ｂからブラケット３の摺接面３ｃに乗り上げて摺接するので高トルクが生じ、ディスプレイ装置１１をフリーストップさせることができる。
このヒンジ装置１０における制動部材４の凸起４ａのテーパ部４ｃを、ブラケット３の凹溝３ａの端縁３ｄに乗り上げて初期設定した場合は、ディスプレイ装置１１のロックを解除した際に、捩りばね１７のばね力（付勢力）の他に制動部材４の凸起４ａがブラケット３の凹溝３ａに落ち込む力が作用するので、ディスプレイ装置１１の跳ね出し（開き）がより確実となり、ロック解除してもディスプレイ装置１１が開かない、ということは確実に防止される。

このように例えばディスプレイ装置１１を水平状態から立ち上げて開く場合においても、この発明のヒンジ装置１０は、フリーストップの領域をディスプレイ装置１１の操作・鑑賞用の領域としているため、ディスプレイ装置１１の操作・鑑賞可能な角度をフリーストップにより任意な位置とすることができるので、最適な角度で操作、鑑賞することができる。
また、従来の捩りばねを使用したディスプレイ装置の開きは、始めから停止角度まで開いていき、停止角度ではストッパー等で急速に減速させるため、ディスプレイ装置が振動しながら停止することく品位に欠けるが、この発明では、最初は速いが徐々に緩やかになり停止するので品位もよい。
また、最初は、ヒンジ装置とディスプレイ装置の合成トルクによるマイナスの合成トルクを上回る捩りばね１７のばね力により、ロックを解除した時にディスプレイ装置１１は必ず開くことになる。
特に、制動部材４の凸起４ａのテーパ部４ｃを、ブラケット３の凹溝３ａの端縁３ｄに乗り上げて初期設定した時は、制動部材４の凸起４ａがブラケット３の凹溝３ａの端縁３ｄからテーパ部４ｃにより凹溝３ａへ落ち込む力と、捩りばね１７のばね力（付勢力）の合成力により跳ね出すので、ロックを解除した時にディスプレイ装置１１は必ず開くことになる。

しかも、制動部材４の凸起４ａを、ブラケット３の凹溝３ａに落ち込んだ状態で初期設定すると、制動部材４の凸起４ａの摺接がブラケット３の凹溝３ａで回避されている状態なので、跳ね上げ時の摩擦力を低減でき、捩りばね１７の跳ね上げトルクを小さくできることにより小型化が可能となるし、さらに、制動部材４の凸起４ａのテーパ部４ｃを、ブラケット３の凹溝３ａの端縁３ｄに乗り上げて初期設定すると、制動部材４の凸起４ａが凹溝３ａの端縁３ｄから凹溝３ａに落ち込む力で跳ね出すので、捩りばね１７の跳ね上げトルクをさらに小さくでき、よりさらに小型化が可能となる。
また、ブラケット３の凹溝３ａのテーパ部３ｂの角度によって、開き角度の設定が変更できる。
さらに、従来の捩りばねだけのものは、ディスプレイ装置（蓋）が最後まで開いてしまう、あるいは開くが安定しない、開かない、等の課題があり、高級感に欠けるし、作動フィーリングも低下するが、この発明はそのようなことはなく作動感もよく、高級感も向上する。
また、捩りばね１７のトルクを小さくできることにより、ディスプレイ装置（蓋）１１が開閉動作する際の捩れや歪みの発生を少なくすることが可能となり、作動が安定し、かつ高品位となる。
また、水平状態で使用する場合に、コンソールボックス蓋等を、捩りばね１７のばね力とヒンジ装置１０の回転力の合成力で最も重い部位を開くサポートを実施させ、後は任意の位置で蓋をフリーストップさせる機能が可能となる。

本発明にかかるヒンジ装置は、一方の部材と他方の部材を開閉可能に連結し、ロック解除時の跳ね出し、見やすい角度に開閉、停止及び保持ができるようなヒンジ装置に適しており、他にノート型パソコン、携帯電話機等の小型のＯＡ機器や携帯端末機器、および便座本体と便座、蓋体と連結するヒンジ装置等に使用可能である。

この発明の実施の形態を示すヒンジ装置の斜視図である。 この発明の実施の形態を示すヒンジ装置の正面図である。 この発明の実施の形態を示すヒンジ装置の分解斜視図である。 シャフトを示す斜視図（ａ）及び正面図（ｂ）である。 摩擦板を示す斜視図（ａ）及び側面図（ｂ）である。 ブラケットを示す斜視図（ａ）及び正面図（ｂ）である。 制動部材を示す斜視図（ａ）及び正面図（ｂ）である。 板ばね部材を示す斜視図（ａ）、平面図（ｂ）及び正面図（ｃ）である。 他の板ばね部材を示す側面図（ａ）及び正面図（ｂ）である。 平座金を示す斜視図（ａ）及び側面図（ｂ）である。 ブラケットの凹溝に制動部材の凸起が位置している状態を説明する分解斜視図である。 ブラケットのテーパ部に制動部材の凸起が位置している状態を説明する分解斜視図である。 ブラケットの摺接面に制動部材の凸起が位置している状態を説明する分解斜視図である。 ディスプレイ装置が自動車室内の天井にヒンジ装置で開閉可能に取り付けられた状態を示す模式図である。 この発明のヒンジ装置のトルク線図を示すグラフ図である。 この発明のヒンジ装置で、跳ね出しの初期設定がしてある場合のトルク線図を示すグラフ図である。 この発明の他の実施の形態を示す正面図である。 この発明の他の実施の形態を示す斜視図である。 この発明の他の実施の形態を示す分解斜視図である。 フラットな状態で使用する場合の装置本体にディスプレイ装置が立上り方向に開閉可能に取付けられた状態を示す模式図である。 この発明の他の実施の形態に示す装置のトルク線図を示すグラフ図である。

符号の説明

１ シャフト
１ａ フランジ部
１ｂ 主軸部
１ｃ 支持軸部
２ 摩擦板
３ ブラケット
３ａ 凹溝
３ｂ テーパ部
３ｃ 摺接面
３ｄ 凹溝の端縁
３ｇ ストッパー
３Ａ 水平部
３Ｂ 垂直部
４ 制動部材
４ａ 凸起
４ｂ 凸起頂部の平坦部
４ｃ テーパ部
５ 板ばね部材
５Ａ、５Ｂ 板ばね部材
５ｂ 折り曲げ部
６ 平座金
６ｂ 係止片
１０ ヒンジ装置
１１ ディスプレイ装置
１２ 自動車室内の天井
１３ 装置本体
１４ フレーム
１５ 一方の軸受板
１６ 他方の軸受板
１７ 捩りばね
１７ａ 捩りばねの一端
１７ｂ 捩りばねの他端
１８ 係止部材
１８ａ 係止片
１８ｂ 非円形穴
２０ 取付部材
２１ 左側アーム
２１ａ 非円形穴
２２ 右側アーム
２２ａ 円形穴
２３ Ｅリング
２４ ピン
２５ ワッシャー

Claims (3)

1. 一方の部材と他方の部材を開閉可能に連結するヒンジ装置であって、一方の部材に固定されるブラケットと、該ブラケットに回転自由に装着され他方の部材に固定されるシャフトと、このシャフトに回転不可で軸方向には移動可能に装着され前記ブラケットと摺接して互いに相対回転する制動部材と、前記シャフトに回転不可で軸方向移動自在に装着され前記制動部材をブラケットに押圧当接する板ばね部材とより成り、
   前記ブラケットの制動部材との摺接面には、一端側がテーパ部となっている凹溝が設けられ、前記制動部材のブラケットとの摺接面には、前記ブラケットの摺接面、凹溝及びテーパ部と摺接する凸起が設けられ、該凸起は頂部が平坦部でその平坦部に連続する少なくとも一端側がテーパ部となっていることを特徴とするヒンジ装置。
2. 前記制動部材の凸起のテーパ部が、ブラケットの凹溝の端縁に乗り上げて初期設定されていることを特徴とする請求項１記載のヒンジ装置。
3. 一方の部材と他方の部材を開閉可能に連結するヒンジ装置であって、一方の部材に固定されるブラケットと、該ブラケットに回転自由に装着され他方の部材に固定されるシャフトと、このシャフトに回転不可で軸方向には移動可能に装着され前記ブラケットと摺接して互いに相対回転する制動部材と、前記シャフトに回転不可で軸方向移動自在に装着され前記制動部材をブラケットに押圧当接する板ばね部材とより成り、
   前記ブラケットの制動部材との摺接面には、一端側がテーパ部となっている凹溝が設けられ、前記制動部材のブラケットとの摺接面には、前記ブラケットの摺接面、凹溝及びテーパ部と摺接する凸起が設けられ、該凸起は頂部が平坦部でその平坦部に連続する少なくとも一端側がテーパ部となっているヒンジ装置であって、前記板ばね部材のばね定数を各々異にする複数のヒンジ装置において一方の部材と他方の部材を開閉可能に連結してなることを特徴とする開閉機構。

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