WO2006035757A1

WO2006035757A1 - ヒンジ装置及びそのヒンジ装置を使用した開閉機構

Info

Publication number: WO2006035757A1
Application number: PCT/JP2005/017717
Authority: WO
Inventors: Makoto Saito; Takashi Ogino; Yoshihiro Henmi
Original assignee: Nhk Spring Co., Ltd.
Priority date: 2004-09-30
Filing date: 2005-09-27
Publication date: 2006-04-06
Also published as: US20080256748A1; US7845051B2; CN101031730A; CN100492249C; JPWO2006035757A1

Abstract

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。

Description

明細書

ヒンジ装置及びそのヒンジ装置を使用した開閉機構

技術分野

[0001] 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。

背景技術

[0002] 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、デイ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)。

[0003] 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、デイスプレイ装置 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、フリーストツプする。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 (嵌合力乗り上げ)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!、。

特許文献 1：特開 2003 - 56547号公報

発明の開示

発明が解決しょうとする課題

[0004] し力しながら、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、そのため緩や力な落下（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!、（開かな!/ヽ)場合がある課題があつた o

[0005] 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力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。課題を解決するための手段

[0006] 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。

[0007] 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力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、等によつ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。

[0008] 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力ないこと、例えば自重落下しな、ことが防止される。

[0009] 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。

[0010] 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、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。発明の効果

[0011] 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、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!/、こと、例えば自動落下しな!、ことが防止できる。

(4)部品点数が少なぐ構造も簡単なので組み付けに手間も力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。

[0012] (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ちのとすることがでさる。

発明を実施するための最良の形態

[0013] 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。

[0014] 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。

[0015] 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 la、主軸部 lb及び支持軸部 1 cから構成されている。主軸部 lb及び支持軸部 lc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 lcには、他方の部材に固定する固定穴 Id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 lbの非円形断面形状に対応する非円形穴 2 aが形成され、前記シャフト 1の主軸部 lbに回転不可で軸方向には移動自由に挿着される。

[0016] 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となつている凹溝 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がー方の部材に固定穴 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。

[0017] 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 lb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 lb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 4 a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。

[0018] 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。このスプリングヮッシヤー 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 lb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 lb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 lb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 V、）されたスプリングワッシャーとなって!/、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。

[0019] 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 lb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 lb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つている。

[0020] 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 lb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 laに押し付けた格好で主軸部 lbの端部を力シメて抜け止めする。この時、板ばね部材 5は、橈めた状態、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さる。

[0021] 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がー方の部材、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 lc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 1 c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も回動する力制動部材 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にさし力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イスプレイ装置 11の鑑賞用の領域として、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、このストッパ一 3gと係止片 6bの構成は必ずしも必要ではない。

[0023] 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カゝら急激に 0に近づき、ディスプレイ装置はー且は跳ね出す力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。

[0024] このようにこの発明のヒンジ装置では、始動力一定範囲（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、デイスプレイ装置 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、。

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。

[0025] 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。

[0026] 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。前記のデイスプレイ装置では、 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

[0027] 構成の一例を説明する。一方のばね定数の低、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力 (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、デイ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 3 c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。

[0028] なお、前記実施の形態は、この発明を制限するものではなぐこの発明は、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 3 a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。

[0029] 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、水平の収納状態力跳ね出して立上り、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 1 7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。

[0030] 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 1 b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 laに押し付けた格好で主軸部 lbの端部を力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、橈めた状態、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 lc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 lcは、一方の軸受板 15を貫通して突出している。

[0031] 前記シャフト 1の支持軸部 lc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 lc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 lc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 lcに揷通して、シャフト 1の支持軸部 lc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 1 c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 lc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 2 1には、シャフト 1の支持軸部 lc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 21 aをシャフト 1の支持軸部 1 cに挿通してシャフト 1の支持軸部 1 c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 lc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 1 8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 2 2はこの円形穴 22aがピン 24に揷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 lc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。 [0033] 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、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の摺接力ブラケット 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、ー且急激に跳ね出し HIだけ開き、その後捩りばね 17の付勢力でディスプレィ装置 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 3 bにさし力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）。

[0034] 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）によりー且急激に跳ね出す力その後はテーパ部 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。 [0035] 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に収納されてヽる位置で、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にさし力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。

[0036] 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力この発明では、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、。

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。

し力も、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ぐ高級感も向上する。

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。産業上の利用可能性

[0038] 本発明に力かるヒンジ装置は、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。

図面の簡単な説明

[0039] [図 1]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。

[図 2]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。

[図 3]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。

[図 4]シャフトを示す斜視図（a)及び正面図（b)である。

[図 5]摩擦板を示す斜視図 (a)及び側面図 (b)である。

[図 6]ブラケットを示す斜視図（a)及び正面図（b)である。

[図 7]制動部材を示す斜視図 (a)及び正面図 (b)である。

[図 8]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。

[図 9]他の板ばね部材を示す側面図（a)及び正面図（b)である。

[図 10]平座金を示す斜視図（a)及び側面図（b)である。

[図 11]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。

[図 12]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。

[図 13]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。

[図 14]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。

[図 15]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。

[図 16]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。

[図 17]この発明の他の実施の形態を示す正面図である。 [図 18]この発明の他の実施の形態を示す斜視図である。

[図 19]この発明の他の実施の形態を示す分解斜視図である。

[図 20]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。

[図 21]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

la フランジ咅

lb 主軸部

lc 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 係止片ヒンジ装置ディスプレイ装置自動車室内の天井装置本体フレーム一方の軸受板他方の軸受板捩りばねa 捩りばねの一端b 捩りばねの他端係止部材a 係止片b 非円形穴取付部材左側アームa 非円形穴右側アームa 円形穴

Eリング

ピン

ワッシャー

Claims

請求の範囲

[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、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。