WO2016116965A1

WO2016116965A1 - ヒンジ構造

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Publication number: WO2016116965A1
Application number: PCT/JP2015/000287
Authority: WO
Inventors: 耕史郎川上
Original assignee: 有限会社カンテック
Priority date: 2015-01-22
Filing date: 2015-01-22
Publication date: 2016-07-28
Also published as: CN107110196B; US20180009578A1; US10023364B2; JPWO2016116965A1; CN107110196A; JP5938152B1

Abstract

　捩りコイルバネのバネ力によって、蓋の開動作を支援するヒンジ構造において、該バネ力を適切に変化させることを課題とする。ヒンジ構造は、容器（８）に装着される下側部材（１）と、蓋（９）に装着される上側部材（２）と、下側部材（１）と上側部材２を連結させる回転軸（３）と、下側部材（１）と上側部材（２）を回転軸（３）とは異なる箇所で連結させるリンク機構（４）とを備える。リンク機構（４）は、互いに回転自在に連結される複数のリンク（４１）（４１）と、上側部材（１）に対して蓋（９）を開く方向にバネ力を与えるように構成された捩りコイル式のバネ機構（４２）とを備える。

Description

ヒンジ構造

　本発明は、ヒンジ構造に関し、より詳細には、蓋の開動作を支援するためのバネを備えたヒンジ構造に関する。

　蓋の開動作を支援するためのバネを備えたヒンジ構造が、従来提案されている（例えば、日本国特許第２９４８５３８号公報（以下「文献１」という。）を参照。）。

　文献１に記載されたヒンジ構造は、容器に装着される下側の蝶番片と、蓋に装着される上側の蝶番片とを、軸を介して回転自在に連結させた構造である。このヒンジ構造は、前記軸を囲んで位置する捩りコイルバネを備え、該捩りコイルバネによって、前記蓋の開動作を支援するためのバネ力を与えるように構成されている。

　文献１に記載されたヒンジ構造は、前記捩りコイルバネを用いてバネ力を与える構造であるため、構造全体が前記蓋から大きく突出することを、抑えることができる。

　上述した従来のヒンジ構造には、蓋の開動作を支援するためのバネ力を、蓋の姿勢に応じて適切に変化させることが困難であるという課題がある。

　本発明は前記課題に鑑みて発明したものであって、捩りコイルバネのバネ力を、蓋の姿勢に応じて適切に変化させることができるヒンジ構造及びこれの調整方法を提供することを、目的とする。

　本発明の一形態に係るヒンジ構造は、容器に装着される下側部材と、前記容器の開口を塞ぐための蓋に装着される上側部材と、前記下側部材と前記上側部材を回転自在に連結させる回転軸と、前記下側部材と前記上側部材を前記回転軸とは異なる箇所で連結させるリンク機構と、を備える。

　前記リンク機構は、互いに回転自在に連結される複数のリンクと、前記上側部材に対して前記蓋を開く方向のバネ力を与えるように構成された捩りコイル式のバネ機構と、を備える。

　本発明の一形態に係るヒンジ構造の別の特徴において、前記複数のリンクは、軸部材を介して前記下側部材に連結する第一リンクを含む。前記バネ機構は、前記下側部材に対する前記第一リンクの姿勢に応じて、前記バネ力を変化させるように構成されている。

　本発明の一形態に係るヒンジ構造の別の特徴において、前記リンク機構は、前記蓋が任意の姿勢で静止するように、前記下側部材に対する前記第一リンクの姿勢を変化させ、前記バネ力を変化させるように構成されている。

　本発明の一形態に係るヒンジ構造の別の特徴において、前記複数のリンクは、前記第一リンクと前記上側部材に対して連結する第二リンクを、さらに含む。

　本発明の一形態に係るヒンジ構造の別の特徴において、前記軸部材は、前記第一リンクから一側方に突出する第一端部と、前記第一端部とは反対の側方に突出する第二端部とを有する。前記バネ機構は、第一捩りコイルバネと第二捩りコイルバネを備える。前記第一捩りコイルバネが前記第一端部の外周を囲んで位置する。前記第二捩りコイルバネが前記第二端部の外周を囲んで位置する。

　本発明の一形態に係るヒンジ構造の別の特徴において、前記複数のリンクは、平面視において、前記第一捩りコイルバネと前記第二捩りコイルバネの間に位置する。

　本発明の一形態に係るヒンジ構造を調整する方法であって、前記蓋の寸法形状及び重量にあわせて、前記第二リンクの長さを設定し、前記蓋が任意の姿勢で静止するように前記バネ力を調整する。

図１Ａは、一実施形態のヒンジ構造を容器と蓋に装着した状態を示す平面図である。図１Ｂは、一実施形態のヒンジ構造を容器と蓋に装着した状態を示す側面図である。図２Ａは、一実施形態のヒンジ構造を容器と蓋に装着し、蓋を４５°開いた状態を示す平面図である。図２Ｂは、一実施形態のヒンジ構造を容器と蓋に装着し、蓋を１００°開いた状態を示す平面図である。図３Ａは、一実施形態のヒンジ構造が備える下側部材の平面図であり、図３Ｂは、一実施形態のヒンジ構造が備える下側部材の側面図である。図４Ａは、一実施形態のヒンジ構造が備える上側部材の平面図であり、図４Ｂは、一実施形態のヒンジ構造が備える上側部材の側面図である。図５Ａは、一実施形態のヒンジ構造が備える第一リンクの平面図であり、図５Ｂは、一実施形態のヒンジ構造が備える第一リンクの側面図である。図６Ａは、一実施形態のヒンジ構造が備える第二リンクの平面図であり、図６Ｂは、一実施形態のヒンジ構造が備える第二リンクの側面図である。蓋の開動作を支援するトルクが、蓋の開度に応じて変化する様子を示すグラフ図である。

　本発明を、添付図面に示す実施形態に基づいて説明する。

　図１Ａと図１Ｂには、一実施形態のヒンジ構造を容器８と蓋９に装着した状態を示している。この状態では、容器８が上端に有する開口８１を、蓋９が塞いでいる。図１Ａと図１Ｂに示す状態は、蓋９の開度０°の状態である。

　本実施形態のヒンジ構造は、下側部材１と、下側部材１の上方に位置する上側部材２と、下側部材１と上側部材２を回転自在に連結させる回転軸３と、下側部材１と上側部材２を連結させるリンク機構４とを備える。蓋９は、回転軸３まわりに回転する。

　まず、下側部材１について説明する。

　下側部材１は、容器８が上端に有するフランジ８２に対して、固着される部材である。

　図１Ｂ、図３Ａ及び図３Ｂに示すように、下側部材１は、フランジ８２に対して移動不能に装着される固定部１１と、上側部材２やリンク機構４に連結される連結部１２とを、一体に備える。

　連結部１２は、回転軸３が挿通される第一貫通孔１２１と、後述の軸部材５が挿通される第二貫通孔１２２とを、別々の箇所に備える。第一貫通孔１２１と第二貫通孔１２２は、互いに平行に位置する。第一貫通孔１２１は、第二貫通孔１２２よりも前方に位置し、かつ、第二貫通孔１２２よりも僅かに上方に位置する。つまり、第一貫通孔１２１は、第二貫通孔１２２の前斜め上方に位置する。

　第一貫通孔１２１と第二貫通孔１２２の位置関係は、これに限定されない。例えば、第一貫通孔１２１が、第二貫通孔１２２よりも前方に位置し、かつ、第二貫通孔１２２と同一の高さに位置することも可能である。

　なお、本説明中で用いる前方向は、本実施形態のヒンジ構造に対して容器８が位置する方向であり、後方向はその逆方向である。容器８に対して、下側部材１や上側部材２は後方に位置する。左右方向は、前後方向に対して直交する方向である。第一貫通孔１２１と第二貫通孔１２２は、左右方向に貫通する。

　本実施形態の下側部材１では、固定部１１の後方に位置する連結部１２を、左側連結部１２ａと右側連結部１２ｂに分割させ、軽量化を図っている。左側連結部１２ａと右側連結部１２ｂは、左右方向に距離をあけて互いに平行に位置する。なお、下側部材１の連結部１２を、左側連結部１２ａと右側連結部１２ｂに分割することは必須ではなく、連結部１２を左右に分割しない構造を採用することも可能である。

　左側連結部１２ａは、左側の第一貫通孔１２１ａと、左側の第二貫通孔１２２ａを備える。右側連結部１２ｂは、右側の第一貫通孔１２１ｂと、右側の第二貫通孔１２２ｂを備える。

　左側の第一貫通孔１２１ａと右側の第一貫通孔１２１ｂは、左右方向に距離をあけて同一直線上に位置する。左側の第一貫通孔１２１ａと右側の第一貫通孔１２１ｂで、回転軸３が挿通される第一貫通孔１２１を構成する。左側の第二貫通孔１２２ａと右側の第二貫通孔１２２ｂは、左右方向に距離をあけて同一直線上に位置する。左側の第二貫通孔１２２ａと右側の第二貫通孔１２２ｂで、軸部材５が挿通される第二貫通孔１２２を構成する。

　次に、上側部材２について説明する。

　上側部材２は、容器８の開口８１を塞ぐように構成された蓋９に対して、固着される部材である。

　図１Ａ、図１Ｂ、図４Ａ及び図４Ｂに示すように、上側部材２は、蓋９の周縁部に対して移動不能に装着される固定部２１と、下側部材１とリンク機構４に対して連結される連結部２２とを、一体に備える。

　連結部２２は、回転軸３が挿通される貫通孔２２１と、リンク機構４に接続される接続部２２２とを、別々の箇所に備える。蓋９が開度０°の状態において、接続部２２２は、貫通孔２２１の前斜め上方に位置する。

　接続部２２２と貫通孔２２１の位置関係は、これに限定されない。例えば、接続部２２２に挿通させる後述のピン４１３が、貫通孔２２１の真上に位置することも可能である。

　本実施形態の上側部材２では、開度０°の状態において固定部２１の後方に位置する連結部２２を、左側連結部２２ａと右側連結部２２ｂに分割させている。左側連結部２２ａと右側連結部２２ｂは、左右方向に距離をあけて互いに平行に位置する。なお、上側部材２の連結部２２を、左側連結部２２ａと右側連結部２２ｂに分割することは必須ではなく、連結部２２を左右に分割しない構造を採用することも可能である。

　左側連結部２２ａは、左側貫通孔２２１ａと、左側接続片２２２ａを備える。右側連結部２２ｂは、右側貫通孔２２１ｂと、右側接続片２２２ｂを備える。

　左側貫通孔２２１ａと右側貫通孔２２１ｂは、左右方向に距離をあけて一直線状に位置し、両貫通孔２２１ａ，２２１ｂで貫通孔２２１を構成する。左側接続片２２２ａと右側接続片２２２ｂは、左右方向に距離をあけて位置し、両接続片２２２ａ，２２２ｂで接続部２２２を構成する。左側接続片２２２ａと右側接続片２２２ｂには、ピン４１３を貫通させて設ける。

　次に、リンク機構４について説明する。

　リンク機構４は、下側部材１と上側部材２を、回転軸３とは異なる箇所で連結させる機構であり、互いに回転自在に連結される一対のリンク４１，４１と、捩りバネ式のバネ機構４２を備える。リンク機構４は、３以上のリンク４１，４１…を備えることも可能である。

　一対のリンク４１，４１の一方は、軸部材５を介して下側部材１に１自由度で連結する第一リンク４１１であり、一対のリンク４１，４１の他方は、第一リンク４１１と上側部材２に対して共に１自由度で連結する第二リンク４１２である。

　第二リンク４１２は、図６Ａと図６Ｂに示すように、長手方向の両端部に連結孔４１２１，４１２２を備えるアーム状の部材である。第二リンク４１２は、連結孔４１２１にピン４１３を挿通させることで、上側部材２が備える接続部２２２に対して、１自由度で回転自在に連結する。

　第一リンク４１１は、図５Ａと図５Ｂに示すように、軸部材５が挿通される貫通孔４１１１と、第二リンク４１２に接続される接続部４１１２とを、別々の箇所に備える。蓋９の開度０°の状態において、接続部４１１２は、貫通孔４１１１より上方に位置する。

　本実施形態のリンク機構４では、第一リンク４１１を、左側のリンク半部４１１ａと右側のリンク半部４１１ｂに分割させている。左側のリンク半部４１１ａと右側のリンク半部４１１ｂは、左右方向に距離をあけて互いに平行に位置する。なお、第１リンク４１１を、左側のリンク半部４１１ａと右側のリンク半部４１１ｂに分割することは必須ではなく、第一リンク４１１を左右に分割しない構造を採用することも可能である。

　左側のリンク半部４１１ａは、左側貫通孔４１１１ａと、左側接続片４１１２ａを備える。右側のリンク半部４１１ｂは、右側貫通孔４１１１ｂと、右側接続片４１１２ｂを備える。

　左側貫通孔４１１１ａと右側貫通孔４１１１ｂは、左右方向に距離をあけて一直線状に位置し、両貫通孔４１１１ａ，４１１１ｂで貫通孔４１１１を構成する。左側接続片４１１２ａと右側接続片４１１２ｂは、左右方向に距離をあけて位置し、両接続片４１１２ａ，４１１２ｂで接続部４１１２を構成する。

　左側接続片４１１２ａと右側接続片４１１２ｂには、ピン４１４を貫通させて設ける。第一リンク４１１と第二リンク４１２は、ピン４１４を介して１自由度で回転自在に連結する。

　さらに、本実施形態のリンク機構４は、蓋９を支持する上側部材２に対してバネ力を与えるように構成された捩りコイル式のバネ機構４２を備える。

　バネ機構４２は、第一捩りコイルバネ４２１と第二捩りコイルバネ４２２を備える。第一捩りコイルバネ４２１と第二捩りコイルバネ４２２は、共に軸部材５の外周を囲んで位置するため、バネ機構４２全体が蓋９から大きく後方に突出することが、抑えられる（図１Ａ参照）。

　軸部材５は、図１Ａに示すように、第一端部５１と第二端部５２とを互いに反対側に有する。第一端部５１は、第一リンク４１１を構成する左側のリンク半部４１１ａから、さらに左側方に突出する部分である。第二端部５２は、第一リンク４１１を構成する右側のリンク半部４１１ｂから、さらに右側方に突出する部分である。

　第一捩りコイルバネ４２１は、軸部材５の第一端部５１の外周を囲んで位置する。第一捩りコイルバネ４２１の一端部は、左側のリンク半部４１１ａに当たって係止し、第一捩りコイルバネ４２１の他端部は、第一端部５１に当たって係止する。本実施形態では第一捩りコイルバネ４２１を露出させているが、図１Ａに想像線で示すようなカバー４１１３ａを左側のリンク半部４１１ａに装着し、第一捩りコイルバネ４２１をカバー４１１３ａに収容することも好ましい。

　第二捩りコイルバネ４２２は、軸部材５の第二端部５２の外周を囲んで位置する。第二捩りコイルバネ４２２の一端部は、右側のリンク半部４１１ｂに当たって係止し、第二捩りコイルバネ４２２の他端部は、第二端部５２に当たって係止する。本実施形態では第二捩りコイルバネ４２２を露出させているが、図１Ａに想像線で示すようなカバー４１１３ｂを右側のリンク半部４１１ｂに装着し、第二捩りコイルバネ４２２をカバー４１１３ｂに収容することも好ましい。

　ここで、軸部材５は、下側部材１に対して回り止めされている。つまり、第一端部５１は下側部材１に対して回り止めされている。そのため、第一リンク４１１が軸部材５まわりに回転して姿勢を変化させると、その変化に応じて第一捩りコイルバネ４２１が変形し、発揮するバネ力を変化させる。同様に、第二端部５２は下側部材１に対して回り止めされているので、第一リンク４１１が軸部材５まわりに回転して姿勢を変化させると、その変化に応じて第二捩りコイルバネ４２２が変形し、発揮するバネ力を変化させる。

　第一捩りコイルバネ４２１と第二捩りコイルバネ４２２は共に、第一リンク４１１と第二リンク４１２を介して、上側部材２に対して蓋９を開く方向（即ち、蓋９を後方に向けて引っ張り上げる方向）にバネ力を与える。第一捩りコイルバネ４２１と第二捩りコイルバネ４２２が上側部材２に与えるバネ力が、蓋９の開動作を支援するためにバネ機構４２が上側部材２に与えるバネ力である。

　前述したとおり、図１Ｂには蓋９の開度０°の状態を示しており、図２Ａには蓋９の開度４５°の状態（即ち、蓋９を回転軸３まわりに４５°開いた状態）を示し、図２Ｂには蓋９の開度１００°の状態（即ち、蓋９を回転軸３まわりに１００°開いた状態）を示している。

　本実施形態のヒンジ構造では、蓋９の開動作を支援するバネ力が、下側部材１に対する第一リンク４１１の姿勢に応じて変化する。蓋９の開閉に伴って第一リンク４１１の姿勢がどのように変化するかは、第二リンク４１２の長さを調整することで、調整可能である。

　そのため、蓋９の寸法形状や重量にあわせて、第二リンク４１２の長さやバネ機構４２のバネ力を設定することで、蓋９の開動作を支援するためにバネ機構４２が発揮するバネ力を、蓋９の開度に応じた適切な大きさに、漸次変化させていくことができる。

　図７には、バネ機構４２のバネ力が変化する様子の一例を、グラフで示している。図７の横軸は、蓋９の開度［°］である。縦軸は、トルク［ｋｇｆ・ｍｍ］である。図７中の曲線Ｃ１は、蓋９をその姿勢で支持するために必要なトルクが、蓋９の開度に応じて漸次変化する様子を示している。図７中の曲線Ｃ２は、蓋９の開動作を支援するようにバネ機構４２が作用させるトルクが、蓋９の開度に応じて漸次変化する様子を示している。

　本実施形態のヒンジ構造においては、図７に示すように、蓋９の開動作を支援するように作用するトルクの曲線Ｃ２を、蓋９をその姿勢で支持するために要するトルクの曲線Ｃ１に近似させて設定することで、蓋９を閉じた状態から所定の範囲内（例えば開度０～８５°の範囲内）の任意の開度で蓋９を静止させ、蓋９の開度が前記所定の範囲を超えたときは、蓋９が自ずと後方に倒れるように設定することが可能となる。言い換えれば、本実施形態のヒンジ構造をいわゆる「フリーストップヒンジ」にすることが可能となる。

　なお、文献１に記載された従来のヒンジ機構を用いた場合には、蓋の開動作を支援するトルクは、前記蓋の開度が増加するに伴って、一直線状に減少する。そのため、従来のヒンジ構造は、フリーストップヒンジにすることが困難である。

　以上、説明したように、本実施形態のヒンジ構造は、容器８に装着される下側部材１と、容器８の開口８１を塞ぐための蓋９に装着される上側部材２と、下側部材１と上側部材２を回転自在に連結させる回転軸３と、下側部材１と上側部材２を回転軸３とは異なる箇所で連結させるリンク機構４とを備える。リンク機構４は、互いに回転自在に連結される複数のリンク４１，４１と、上側部材２に対して蓋９を開く方向にバネ力を与えるように構成された捩りコイル式のバネ機構４２とを備える。

　本実施形態のヒンジ構造では、バネ機構４２が捩りコイル式であることから、バネ機構４２等が蓋９から大きく後方に突出することが抑えられる。加えて、従来技術のように回転軸３にバネを備えるのでなく、下側部材１と上側部材２を連結させるリンク機構４にバネ機構４２を備えているので、バネ機構４２が発揮するバネ力を、蓋９の姿勢に応じて適切に変化させることが可能である。

　本実施形態のヒンジ構造において、複数のリンク４１，４１は、軸部材５を介して下側部材１に連結する第一リンク４１１を含む。バネ機構４２は、下側部材１に対する第一リンク４１１の姿勢に応じて、バネ力を変化させるように構成されている。

　そのため、本実施形態のヒンジ構造では、蓋９の姿勢に応じて第一リンク４１１の姿勢を変化させ、この第一リンク４１１の姿勢に応じて、バネ機構４２が発揮するバネ力を変化させることができる。

　本実施形態のヒンジ構造において、リンク機構４は、蓋９が任意の姿勢で静止するように、下側部材１に対する第一リンク４１１の姿勢を変化させ、バネ力を変化させるように構成されている。

　そのため、本実施形態のヒンジ構造では、バネ機構４２が蓋９から大きく後方に突出することを抑えたコンパクトな機構で、フリーストップヒンジを実現することができる。

　本実施形態のヒンジ構造において、複数のリンク４１，４１は、第一リンク４１１と上側部材２に対して連結する第二リンク４１２を、さらに含む。

　そのため、本実施形態のヒンジ構造では、第二リンク４１２の長さを設定することで、多様な種類の蓋９に対応してその開動作を最適に支援することができ、汎用性が高いという利点がある。

　本実施形態のヒンジ構造において、軸部材５は、第一リンク４１１から一側方に突出する第一端部５１と、第一端部５１とは反対の側方に突出する第二端部５２とを有する。バネ機構４２は、第一捩りコイルバネ４２１と第二捩りコイルバネ４２２を備える。第一捩りコイルバネ４２１が第一端部５１の外周を囲んで位置する。第二捩りコイルバネ４２２が第二端部５２の外周を囲んで位置する。複数のリンク４１，４１は、平面視（即ち、上方から視たとき）において、第一捩りコイルバネ４２１と第二捩りコイルバネ４２２の間に位置する。

　そのため、本実施形態のヒンジ構造は、構造全体がコンパクトであり、ヒンジ構造の取付スペース等の制約が少ないという利点がある。

　また、本実施形態のヒンジ構造の調整方法は、蓋９の寸法形状及び重量にあわせて、第二リンク４１２の長さを設定し、蓋９が任意の姿勢で静止するようにバネ力を調整する方法である。

　そのため、本実施形態のヒンジ構造の調整方法では、多様な種類の蓋９に対して、簡単な作業でフリーストップヒンジを実現することができる。また、多様な種類の蓋９に対して、低コストでフリーストップヒンジを実現することができる。

　以上、本発明を添付図面に示す実施形態に基づいて説明したが、本発明は前記各例の実施形態に限定されるものではなく、本発明の意図する範囲内であれば、適宜の設計変更を行うことが可能である。

Claims

容器に装着される下側部材と、
前記容器の開口を塞ぐための蓋に装着される上側部材と、
前記下側部材と前記上側部材を回転自在に連結させる回転軸と、
前記下側部材と前記上側部材を前記回転軸とは異なる箇所で連結させるリンク機構と、を備え、
前記リンク機構は、
互いに回転自在に連結される複数のリンクと、
前記上側部材に対して前記蓋を開く方向のバネ力を与えるように構成された捩りコイル式のバネ機構と、を備える、
ヒンジ構造。
前記複数のリンクは、軸部材を介して前記下側部材に連結する第一リンクを含み、
前記バネ機構は、前記下側部材に対する前記第一リンクの姿勢に応じて、前記バネ力を変化させるように構成されている、
請求項１に記載のヒンジ構造。
前記リンク機構は、前記蓋が任意の姿勢で静止するように、前記下側部材に対する前記第一リンクの姿勢を変化させ、前記バネ力を変化させるように構成されている、
請求項２に記載のヒンジ構造。
前記複数のリンクは、前記第一リンクと前記上側部材に対して連結する第二リンクを、さらに含む、
請求項２又は３に記載のヒンジ構造。
前記軸部材は、前記第一リンクから一側方に突出する第一端部と、前記第一端部とは反対の側方に突出する第二端部とを有し、
前記バネ機構は、第一捩りコイルバネと第二捩りコイルバネを備え、
前記第一捩りコイルバネが前記第一端部の外周を囲んで位置し、
前記第二捩りコイルバネが前記第二端部の外周を囲んで位置する、
請求項２～４のいずれか一項に記載のヒンジ構造。
前記複数のリンクは、平面視において、前記第一捩りコイルバネと前記第二捩りコイルバネの間に位置する、
請求項５に記載のヒンジ構造。
請求項４に記載されたヒンジ構造を調整する方法であって、
前記蓋の寸法形状及び重量にあわせて、前記第二リンクの長さを設定し、
前記蓋が任意の姿勢で静止するように前記バネ力を調整する、
ヒンジ構造の調整方法。