WO2019054501A1 - カムヒンジ装置 - Google Patents
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Definitions
- the present invention relates to a cam hinge device that pivotably connects two connection objects.
- the original cover provided on the upper surface of the equipment body opens and closes the equipment body via the cam hinge device. It is linked possible.
- the original cover has one end through the cam hinge device in the range from the closed state (opening degree 0 °) in close contact with the upper surface of the machine main body to the fully open state opened at a predetermined angle with the upper surface of the machine main body. It is pivotally attached to the machine body.
- the cam hinge device automatically rotates the original cover from the open state to the closed state when the user releases the original cover according to the rotation area of the original cover with respect to the device body. It is required to have an occlusion braking function and a free stop function for stably holding the original cover at the position when the user releases the hand.
- the closing braking function is set, for example, in a rotation range of 0 ° to 15 °
- the free stop function is set, for example, in a rotation range of 15 ° to 60 °.
- a cam hinge device of this type includes a case, a wing portion, a slider, a coil spring, a damper, and a sliding member housed slidably in the vertical direction inside the slider, and the sliding member is And a protrusion opposite to the protrusion is connected to the piston rod of the damper, and the protrusion is extended to the outside of the slider through the hole, and the wing is pivoted close to the case It is known that the tip of the projection abuts against the slider cam in the region (see, for example, Patent Document 1).
- the elastic force of the winding spring acting between the cam portion formed in the wing portion and the cam receiving member formed in the slider attempts to pivot the original cover in the opening direction. Since the free stop function is exhibited by balancing the torque with the torque for rotating the original cover in the closing direction by its own weight, the free stop function is properly performed in a predetermined rotation range. It was difficult to design the cam part to make it work.
- the conventional cam hinge device is provided with a damper for obtaining the closing braking function, but since the load at the closing time is mainly received only by the damper, the original crimping plate is provided with an automatic sheet feeding device etc. In the case of a large weight, it is necessary to provide a large capacity and expensive damper, and there is also a problem that the cam hinge device becomes expensive.
- the present invention has been made to solve the problems of the prior art, and its object is to provide a cam hinge device which is easy to design and can be manufactured inexpensively.
- the present invention connects the first connection object and the second connection object so as to be rotatable only within a finite angle range, and When the connection object is turned in the open direction from the closed state closing the first connection object, the second connection object is in the first rotation area within the finite angle range. When a force applied to the second connection object is removed, a braking force acts on the second connection object, causing the second connection object to slowly fall by its own weight to the closed state, thereby exceeding the first rotation range.
- the pressure member is in elastic contact with a first elastic contact portion selectively in elastic contact with the side surface of the slider in the first rotational region, and selectively in elastic contact with the side surface of the slider in the second rotational region.
- the second elastic joint to be Characterized in that it comprises.
- the first elastic contact portion formed on the pressing member is selectively selected from the slider Since it is in resilient contact with the side surface, the self weight drop of the second connection object is braked by the frictional force acting between the first resilient contact portion and the slider. That is, according to the present configuration, in the first rotation range, the braking force of the damper acting on the slider is assisted by the braking force by the frictional force acting between the first resilient contact portion and the slider.
- the small-capacity damper can be used to exert a predetermined closing braking function. Therefore, according to the present configuration, it is possible to reduce the cost of the cam hinge device by reducing the capacity of the damper.
- the second elastic contact portion formed in the pressing member is selectively Since it is in elastic contact with the side surface of the slider, the rotation of the second connection target is braked by the frictional force acting between the slider and the cam lever. That is, according to the present configuration, in the second rotation area, the second connection target is the sum of the frictional force acting between the slider and the cam lever and the frictional force acting between the slider and the pressing member. Since the rotation of the object can be braked, the predetermined free stop function can be exhibited without strictly designing the cam mechanism constituted by the slider and the cam lever. Therefore, according to this configuration, it is possible to facilitate the design of the cam mechanism configured by the slider and the cam lever.
- the pressing member is connected to the case and the cam lever via the connecting shaft.
- the pressing member can be held in a non-slidable manner at a predetermined position of the case, so that an appropriate frictional force is generated between the pressing member and the slider in the first pivoting area and the second pivoting area.
- Can. since a special member is not required to attach the pressing member to the case, the configuration of the mechanism portion constituting the cam hinge device can be simplified.
- the slider has a protrusion on a part of the side surface, in which the first resilient contact portion is selectively resiliently contacted in the first rotation area. It is characterized by
- the first elastic contact portion when the rotation angle of the second connection object with respect to the first connection object is in the first rotation area, the first elastic contact portion can be run on the projection, so that the first The amount of elastic deformation of the elastic contact portion can be increased, and the frictional force acting between the pressing member and the slider can be increased. Therefore, the braking force of the slider in the first rotation range can be increased, and the closing braking function can be more reliably exhibited even when a small-capacity damper is used.
- the design of the cam hinge device can be simplified, and the cam hinge device can be manufactured inexpensively.
- cam hinge device It is an exploded perspective view of a cam hinge device concerning an embodiment. It is a perspective view of a closed state of a cam hinge device concerning an embodiment. It is a perspective view of an open state of the cam hinge device concerning an embodiment. It is a perspective view of a slider concerning an embodiment. It is the perspective view seen from the 2nd elastic contact part side of the pressure member which concerns on embodiment. It is the perspective view seen from the 1st elastic contact part side of the pressure member which concerns on embodiment. It is the front view seen from the 2nd elastic contact part side of the pressure member which concerns on embodiment. It is a side view of the pressurization member concerning an embodiment. It is operation
- the cam hinge device 1 includes a bottomed cylindrical case 2, a cam lever 3 rotatably connected to the case 2, and the case 2 and the cam lever 3.
- the case 2 the cam lever 3 and the slider 5 are integrally formed of a resin material such as, for example, polyamide resin, polyacetal resin, polypropylene resin, polybutylene terephthalate resin, polyphenylene sulfide resin.
- a resin material such as, for example, polyamide resin, polyacetal resin, polypropylene resin, polybutylene terephthalate resin, polyphenylene sulfide resin.
- the case 2 has a shape and volume capable of storing the slider 5, the damper 6, the biasing member 7 and the pressing member 8, and the through hole 21 of the connecting shaft 4 is opened near one end of the upper side.
- the two connecting portions 22 are formed to face each other. Further, in the vicinity of the connecting portion 22, a restricting groove 23 for restricting the movable range of the cam lever 3 with respect to the case 2 is formed.
- the cam lever 3 has a substantially box-like appearance as shown in FIGS. 2 and 3 on an enlarged scale, and has an outer surface on which a connecting protrusion that can be inserted between two connecting portions 22 formed on the case 2 31 are formed. Through holes (not shown) of the connecting shaft 4 are formed in the connecting protrusion 31. Further, at a central portion of the connection projection 31, a control projection 32 for restricting the movable range of the cam lever 3 with respect to the case 2 is formed outward. Further, inside the cam lever 3, a cam surface 33 is formed to be in contact with the upper surface of the slider 5.
- FIG. 2 shows the closed state of the cam lever 3 with respect to the case 2
- FIG. 3 shows the opened state of the cam lever 3 with respect to the case 2.
- Case 2 is attached to the 1st connection subject (for example, the apparatus main part of office equipment) which is not illustrated. Further, the cam lever 3 is attached with a second connection target (not shown) (for example, a document pressing plate for office equipment).
- a second connection target for example, a document pressing plate for office equipment.
- the cam lever 3 is in the closed state with respect to the case 2, the second connection object is in a closed state in which the top surface of the first connection object is closed.
- the control projection 32 of the cam lever 3 abuts on the control groove 23 of the case 2, the second connection target is in the open state in which the upper surface of the first connection target is maximally opened.
- the movable range of the second connection object is often set in the range of 0 ° (closed state) to 90 ° (fully open state).
- the second connection is made for the first rotation range (for example, 0 ° to 15 °) of the movable range (0 ° to 90 °) of the second connection object.
- the second connection object gently falls to its closed position by its own weight, and the closing braking function is exhibited, and the second rotation range (for example, 15 ° to 60 °) It is required that the second connection object is held at the position when the force is removed and the free stop function is exhibited when the force applied to the second connection object is removed.
- the cam surface 33 of the cam lever 3, the slider 5, the damper 6, the biasing member 7 and the pressing member 8 are configured such that the cam hinge device 1 exerts these functions, and are arranged in a predetermined arrangement.
- the cylinder 6 a is housed in the cylindrical damper housing portion 24 formed on the bottom surface of the case 2, and the piston rod 6 b projected from the cylinder 6 a is directed to the slider 5 side. It is stably held in the center of the case 2 in a direction. Further, the biasing member 7 is disposed on the outer periphery of the damper storage portion 24, and the lower end portion is in contact with the bottom surface of the case 2.
- the damper 6 a fluid damper in which incompressible silicone oil is filled in the cylinder 6 a is used, but other types of dampers may be used.
- the coiled spring is illustrated as an example of the biasing member 7, you may be an elastic body of another kind.
- the slider 5 is formed in a shape capable of receiving the braking force of the damper 6 and the elastic force of the biasing member 7, and a mountain-shaped cam receiving surface on which the cam surface 33 of the cam lever 3 abuts 51 is formed.
- the shape of the cam receiving surface 51 moves the slider 5 to a position where the braking force of the damper 6 acts on the slider 5.
- the slider 5 is moved to a position where the damping force of the damper 6 does not act on the slider 5 as shown in FIG. Be done.
- the first inclined surface 52 is formed on the upper side of two opposing side surfaces of the slider 5, and the second inclined surface is formed on the upper side of another side surface. 53 are formed. Furthermore, in the middle of the other one of the side surfaces where the second inclined surface 53 is formed, a protrusion 54 having a rectangular front shape and a trapezoidal side shape is formed. In addition, on each side surface of the slider 5, a plurality of recessed grooves 55 extending in the lower surface direction from the upper surface portion including the cam receiving surface 51 are formed in parallel. The recessed groove 55 is for adjusting the magnitude of the frictional force generated with the pressure member 8, and the width and the pitch are appropriately adjusted in accordance with the required magnitude of the frictional force.
- the pressing member 8 is selectively resiliently brought into contact with the surface of the projection 54 formed on the slider 5 when the cam lever 3 is in the first rotation area.
- the resilient contact portion 81 and the first resilient contact portion 81 are provided on opposite sides of the first resilient contact portion 81 and selectively resiliently contact the side surface of the slider 5 when the cam lever 3 is in the second rotation range.
- a resilient contact portion 82 When the cam lever 3 is in the second rotation area, the first resilient contact portion 81 has an opening 83 for inserting the protrusion 54 and an engagement for engaging the pressure member 8 with the case 2 A joint 84 is formed.
- the second elastic contact portion 82 is formed with a through hole 85 for attaching the pressing member 8 to the connecting shaft 4 and a detent 86 engaged with an engagement protrusion (not shown) formed on the case 2. ing.
- the lower half with respect to the upper half is inclined in a direction away from the vertical lower part of the upper half as it extends downward. Thereby, a predetermined frictional force can be generated between the slider 5 and the projection 54 formed on the slider 5.
- the second elastic contact portion 82 is inclined in a direction in which the lower half portion approaches the upper half portion as it extends downward. Thereby, a predetermined frictional force can be generated between the slider 5 and the side surface.
- the pressing member 8 is integrally formed using a metal plate, the material is not limited as long as it can generate a required frictional force with the slider 5.
- the pressure member 8 is mounted integrally with the case 2 and the cam lever 3 by allowing the connecting shaft 4 connecting the case 2 and the cam lever 3 to penetrate through the through hole 85 in a state of being housed in the case 2.
- the detent 86 formed on the second resilient contact portion 82 is engaged with an engagement protrusion (not shown) formed on the case 2, the case can be rotated even when the cam lever 3 is rotated relative to the case 2 The pressure member 8 does not rotate within 2.
- the slider 5 When the second connection target is in the closed state with respect to the first connection target, that is, when the rotation angle of the cam lever 3 with respect to the case 2 is 0 °, the slider 5 is as shown in FIG.
- the cam lever 33 is pushed toward the bottom of the case 2 by the cam surface 33 of the cam lever 3.
- the damper 6 is in the state in which the piston rod 6b is most pushed into the cylinder 6a, and the biasing member 7 is in the most compressed state.
- the cam surface 33 of the cam lever 3 is in contact with a slope on the right side (closer to the connecting shaft 4) of the cam receiving surface 51 formed in a mountain shape. Therefore, in this state, the torque based on the weight of the second connection object acts in the closing direction of the cam lever 3 and the second connection object is stably crimped to the upper surface of the first connection object.
- the first resilient contact portion 81 formed on the pressure member 8 runs on the surface of the protrusion 54 formed on the side surface of the slider 5.
- the frictional force associated with the elastic deformation of the first resilient contact portion 81 acts on the slider 5.
- the second resilient contact portion 82 is separated from the side surface of the slider 5, and the frictional force associated with the elastic deformation of the second resilient contact portion 82 is a slider. Not acting on 5
- the piston rod 6b of the damper 6 extends following the rise of the slider 5, and the amount of protrusion from the cylinder 6a increases. Further, in this state, as shown in FIG. 10B, the projection 54 of the slider 5 enters the opening 83 formed in the first resilient contact portion 81 of the pressing member 8, and the first The frictional force accompanying the elastic deformation of the contact portion 81 does not act on the slider 5. Furthermore, in this state, as shown in FIG. 11B, the tip end of the second resilient contact portion 82 formed on the pressure member 8 abuts on the first inclined surface 52 formed on the slider 5 The frictional force accompanying the elastic deformation of the second resilient contact portion 82 does not act on the slider 5.
- the rotation angle of the cam lever 3 with respect to the case 2 is the boundary between the first rotation area and the second rotation area. At the position where the second connection target is stopped.
- the second connection target rotates in the closing direction by its own weight when the force applied to the second connection target is removed.
- the piston rod 6b of the damper 6 is pushed into the cylinder 6a, the lowering of the second connection object is braked, and the second connection object gently falls to its closed position by its own weight.
- the cam lever 3 is pivoted from the position of FIG. 9B to the position of FIG. 9A in accordance with the weight drop of the second connection object, the slider 5 is moved from the position of FIG. It descends to the position of FIG. 10 (a). As a result, as shown in FIG.
- the first resilient contact portion 81 of the pressure member 8 rides on the surface of the projection 54 of the slider 5, and the friction associated with the elastic deformation of the first resilient contact portion 81.
- a force acts on the slider 5 to brake the lowering of the slider 5.
- the braking by the damper 6 is assisted by the braking by the frictional force accompanying the elastic deformation of the first resilient contact portion 81, so the capacity of the damper 6 can be reduced. It becomes. Therefore, cost reduction of the cam hinge apparatus 1 can be achieved.
- the second connection target After rotating the second connection target within the range of the second rotation area, when the force applied to the second connection target is removed, the second connection target is the weight of the second connection target.
- the balance between the torque based on the torque and the torque based on the elastic force of the biasing member 7 tries to stop at the position where the force is removed.
- the connection object since it is practically difficult to completely balance the torque based on the weight of the second connection object and the torque based on the elastic force of the biasing member 7 in the entire range of the second rotation range, it is practically difficult.
- the connection object tries to move in the opening or closing direction by the difference between the two torques.
- the tip end of the second resilient contact portion 82 of the pressing member 8 is the side surface of the slider 5 Of the second elastic contact portion 82 act on the slider 5. Therefore, according to the cam hinge device 1 of the embodiment, even if the torque based on the own weight of the second connection object and the torque based on the elastic force of the biasing member 7 are not completely balanced, the slider 5 and the slider 5 can It is possible to brake the operation of the cam lever 3 connected to the second connection object, and to stably hold the second connection object at the stop position. Therefore, according to the cam hinge apparatus 1 of embodiment, design of the mechanism part containing the cam surface 33 and the cam receiving surface 51 can be facilitated.
- FIG. 12 shows the relationship between the torque based on the weight of the second connection object and the torque based on the elastic force of the biasing member 7.
- the horizontal axis of the figure is the turning angle of the second connection object, and the vertical axis is the torque value.
- FIG. 12 shows a weight fall range in which the second connection object rotates in the closing direction by the weight of the second connection object (the first rotation range). ), The free stop range in which the second connection object is stopped at a balance between the torque based on the weight of the second connection object and the torque based on the elastic force of the biasing member 7 (second rotation Area).
- the curve of ⁇ indicates the torque based on the weight of the second connection object
- the curve of ⁇ indicates the torque based on the elastic force of the biasing member 7 and the cam shape.
- the mechanical portion of the cam hinge device 1 is designed such that the relationship between the torque based on the weight of the second connection object, the elastic force of the biasing member 7 and the torque based on the cam shape becomes such an ideal relationship. It is practically difficult to do, and in fact, as shown in FIG. 12, it is likely to deviate from the ideal relationship.
- the cam hinge device 1 of the present invention is provided with the pressing member 8 in the mechanical portion, and the torque and the biasing member 7 based on the weight of the second connection object by the frictional force acting between the pressing member 8 and the slider 5. Since the torque difference between torque based on the elastic force and the cam shape is complemented, the second connection object can be gently dropped by its own weight using the small-capacity damper 6 in the first rotation region. In the second rotation area, the second connection object can be stably held at the rotation position.
- the gist of the present invention is that the mechanism portion of the cam hinge device 1 is provided with the pressing member 8. Therefore, the shape and material of the pressure member 8 and the configuration other than the pressure member 8 are not limited to those described in the above embodiment.
- the pressing member 8 includes a first resilient contact portion 81 and two second resilient contact portions 82 formed on both left and right side portions of the first resilient contact portion 81.
- only one second resilient contact portion 82 may be formed on one side of the first resilient contact portion 81.
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Abstract
設計が容易で安価に製造できるカムヒンジ装置を提供する。カムヒンジ装置１を、第１連結対象物に取り付けられる有底筒状のケース２と、第２連結対象物が取り付けられ、ケース２に連結されるカムレバー３と、ケース２とカムレバー３とを回動自在に連結する連結軸４と、ケース２内に摺動自在に収納されたスライダ５と、ケース２内に収納され、第１の回動域においてスライダ５に制動力を付与するダンパ６と、ケース２内に収納され、カムレバー３とスライダ５との間に常時弾性力を付与する付勢部材７と、ケース２内に摺動不能に収納され、スライダ５の側面に当接可能に構成された加圧部材８と、から構成する。
Description
本発明は、２つの連結対象物を回動可能に連結するカムヒンジ装置に関する。
複写機、印刷機、ファクシミリ、スキャナ及びこれらの機能を一体に備えた複合機等の事務機器は、機器本体に対して、機器本体の上面に備えられる原稿圧着板が、カムヒンジ装置を介して開閉可能に連結されている。原稿圧着板は、機械本体の上面に密着した閉塞状態（開度が０°）から機械本体の上面に対して所定の角度をなして開いた全開状態の範囲で、カムヒンジ装置を介して一端が機械本体に回動可能に取り付けられる。
カムヒンジ装置には、機器本体に対する原稿圧着板の回動域に応じて、ユーザが原稿圧着板から手を放したときに、原稿圧着板を自動的に開放状態から閉塞状態まで緩やかに回動させる閉塞制動機能と、ユーザが手を放したときの位置に原稿圧着板を安定に保持させるフリーストップ機能と、を有していることが求められる。閉塞制動機能は、例えば０°～１５°の回動域に設定され、フリーストップ機能は、例えば１５°～６０°の回動域に設定される。
従来、この種のカムヒンジ装置としては、ケース、ウイング部、スライダ、巻きバネ、ダンパ及びスライダの内部において上下方向に摺動可能に収容される摺動部材を備え、摺動部材は、ウイング部の方向に突出する突出部を備えると共に、突出部と反対側はダンパのピストンロッドと連結され、突出部は、孔部を介してスライダの外側に延出され、ウイング部がケースに近接する回動域において、突出部の先端部がスライダカムに当接するものが知られている（例えば、特許文献１参照。）。
しかしながら、従来のカムヒンジ装置は、ウイング部に形成されたカム部とスライダに形成されたカム受け部材との間に作用する巻きバネの弾性力により原稿圧着板を開方向に回動させようとするトルクを、自重により原稿圧着板を閉方向に回動させようとするトルクとバランスさせることによって、フリーストップ機能を発揮させる構成になっているので、所定の回動域でフリーストップ機能を適切に発揮させるようにカム部を設計することが困難であった。
また、従来のカムヒンジ装置は、閉塞制動機能を得るためのダンパを備えているが、閉塞時の荷重を主としてダンパのみで受ける構成になっているので、原稿圧着板が自動給紙装置などを備えた大重量のものである場合には、大容量の高価なダンパを備えなければならず、カムヒンジ装置が高価になるという問題もある。
本発明は、このような従来技術の問題を解決するためになされたものであり、その目的は、設計が容易で安価に製造できるカムヒンジ装置を提供することにある。
本発明は、このような従来技術の課題を解決するため、第１連結対象物と第２連結対象物とを、有限の角度範囲内においてのみ回動自在であるように連結し、前記第２連結対象物が、前記第１連結対象物を閉塞している閉塞状態から開方向に回動されたとき、前記有限の角度範囲内の第１の回動域においては、前記第２連結対象物に加えていた力を除くと、前記第２連結対象物に制動力が作用して、前記第２連結対象物が前記閉塞状態まで緩やかに自重落下し、前記第１の回動域を超える第２の回動域においては、前記第２連結対象物に加えていた力を除くと、前記第２連結対象物に作用する開方向のトルクと閉方向のトルクとがバランスして、前記第２連結対象物が力を除いたときの位置に保持されるカムヒンジ装置において、前記第１連結対象物に取り付けられる有底筒状のケースと、前記第２連結対象物が取り付けられ、前記ケースに連結されるカムレバーと、前記ケースと前記カムレバーとを回動自在に連結する連結軸と、前記ケース内に摺動自在に収納されたスライダと、前記ケース内に収納され、前記第１の回動域において前記スライダに制動力を付与するダンパと、前記ケース内に収納され、前記カムレバーと前記スライダとの間に常時弾性力を付与する付勢部材と、前記ケース内に摺動不能に収納され、前記スライダの側面に当接可能に構成された加圧部材と、を備え、前記加圧部材は、前記第１の回動域において選択的に前記スライダの側面に弾接される第１の弾接部と、前記第２の回動域において選択的に前記スライダの側面に弾接される第２の弾接部と、を備えていることを特徴とする。
本構成によると、第１連結対象物に対する第２連結対象物の回動角度が第１の回動域にあるときには、加圧部材に形成された第１の弾接部が選択的にスライダの側面に弾接されるので、第１の弾接部とスライダとの間に作用する摩擦力によって、第２連結対象物の自重落下に制動がかけられる。つまり、本構成によると、第１の回動域においては、スライダに作用するダンパの制動力が、第１の弾接部とスライダとの間に作用する摩擦力による制動力により補助されるので、小容量のダンパを用いて所定の閉塞制動機能を発揮することができる。よって、本構成によれば、ダンパの小容量化によるカムヒンジ装置の低コスト化を図ることができる。
また、本構成によると、第１連結対象物に対する第２連結対象物の回動角度が第２の回動域にあるときには、加圧部材に形成された第２の弾接部が選択的にスライダの側面に弾接されるので、スライダとカムレバーとの間に作用する摩擦力によって、第２連結対象物の回動に制動がかけられる。つまり、本構成によると、第２の回動域においては、スライダとカムレバーとの間に作用する摩擦力と、スライダと加圧部材との間に作用する摩擦力の合計で、第２連結対象物の回動を制動できるので、スライダとカムレバーとによって構成されるカム機構の設計を厳密に行わなくても、所定のフリーストップ機能を発揮することができる。よって、本構成によれば、スライダとカムレバーとによって構成されるカム機構の設計を容易化することができる。
また本発明は、前記構成のカムヒンジ装置において、前記加圧部材は、前記連結軸を介して前記ケース及び前記カムレバーに連結されていることを特徴とする。
本構成によると、加圧部材をケースの所定位置に摺動不能に保持できるので、第１の回動域及び第２の回動域において、スライダとの間に適切な摩擦力を発生させることができる。また、ケースに対する加圧部材の取り付けに特別な部材を必要としないので、カムヒンジ装置を構成する機構部の構成を簡略化できる。
また本発明は、前記構成のカムヒンジ装置において、前記スライダは、側面の一部に、前記第１の回動域において前記第１の弾接部が選択的に弾接される突起を有していることを特徴とする。
上記構成によると、第１連結対象物に対する第２連結対象物の回動角度が第１の回動域にあるとき、第１の弾接部を突起上に乗り上げさせることができるので、第１の弾接部の弾性変形量を増加できて、加圧部材とスライダとの間に作用する摩擦力を高めることができる。よって、第１の回動域におけるスライダの制動力を高めることができ、小容量のダンパを用いた場合にも、より確実に閉塞制動機能を発揮させることができる。
本発明によると、カムヒンジ装置の設計を容易化できると共に、カムヒンジ装置を安価に製造できる。
以下、本発明に係るカムヒンジ装置の実施形態を、図に基づいて説明する。なお、以下に記載する本発明の実施形態は、本発明を具体化する際の一例を示すものであって、本発明の範囲を実施形態の記載の範囲に限定するものではない。従って、本発明は、実施形態に種々の変更を加えて実施するものを含む。
図１に示すように、実施形態に係るカムヒンジ装置１は、有底筒状のケース２と、ケース２に回動自在に連結されるカムレバー３と、ケース２とカムレバー３とを回動自在に連結する連結軸４と、ケース２内に摺動自在に収納されるスライダ５と、ケース２内に収納され、スライダ５に制動力を付与するダンパ６と、ケース２内に収納され、カムレバー３とスライダ５との間に弾性力を付与する付勢部材７と、ケース２内に収納され、スライダ５の側面に当接される加圧部材８と、を備えて構成されている。
これらの各部材のうち、ケース２、カムレバー３及びスライダ５については、例えば、ポリアミド樹脂、ポリアセタール樹脂、ポリプロピレン樹脂、ポリブチレンテレフタレート樹脂、ポリフェニレンサルファイド樹脂等の樹脂材料をもって、それぞれ一体に形成される。
ケース２は、スライダ５、ダンパ６、付勢部材７及び加圧部材８を収納可能な形状及び容積を有しており、上辺部の一端寄りには、連結軸４の貫通孔２１が開設された２つの連結部２２が対向に形成されている。また、連結部２２の近傍には、ケース２に対するカムレバー３の可動範囲を規制するための規制溝２３が形成されている。
カムレバー３は、図２及び図３に拡大して示すように、略箱形の外観形状を有し、外面には、ケース２に形成された２つの連結部２２の間に挿入可能な連結突起３１が形成されている。連結突起３１には、連結軸４の貫通孔（図示省略）が開設されている。また、連結突起３１の中央部分には、ケース２に対するカムレバー３の可動範囲を規制するための規制突起３２が外向きに形成されている。さらに、カムレバー３の内部には、スライダ５の上面に当接されるカム面３３が形成されている。
ケース２とカムレバー３とは、ケース２内にスライダ５、ダンパ６、付勢部材７及び加圧部材８を収納した状態で、ケース２に開設された貫通孔２１及びカムレバー３に開設された図示しない貫通孔に連結軸４を一連に挿入することによって、予め設定された有限の角度範囲内においてのみ回動自在であるように組み立てられる。即ち、図２は、ケース２に対するカムレバー３の閉状態、図３は、ケース２に対するカムレバー３の開状態を示している。そして、図２に示す閉状態からカムレバー３を上向きに回動すると、カムレバー３の回動角度が予め設定された回動角度に達したとき、ケース２の規制溝２３にカムレバー３の規制突起３２が当接され、それ以上のカムレバー３の回動が規制される。
ケース２は、図示しない第１連結対象物（例えば、事務機器の機器本体）に取り付けられる。また、カムレバー３には、図示しない第２連結対象物（例えば、事務機器の原稿圧着板）が取り付けられる。第２連結対象物は、ケース２に対してカムレバー３が閉状態にあるときに、第１連結対象物の上面を閉塞する閉塞状態となる。また、第２連結対象物は、ケース２の規制溝２３にカムレバー３の規制突起３２が当接されたときに、第１連結対象物の上面が最大限に開放された開放状態となる。複合機等の事務機器においては、第２連結対象物の可動範囲が、０°（閉塞状態）～９０°（全開状態）の範囲に設定されることが多い。
また、複合機等の事務機器においては、第２連結対象物の可動範囲（０°～９０°）のうち、第１の回動域（例えば、０°～１５°）については、第２連結対象物に加えていた力を除くと、第２連結対象物が閉塞状態まで緩やかに自重落下して、閉塞制動機能が発揮され、第２の回動域（例えば、１５°～６０°）については、第２連結対象物に加えていた力を除くと、第２連結対象物が、力を除いたときの位置に保持されて、フリーストップ機能が発揮されることが求められる。カムレバー３のカム面３３、スライダ５、ダンパ６、付勢部材７及び加圧部材８は、カムヒンジ装置１がこれらの機能を発揮するように構成され、所定の配列で配置されている。
即ち、図９に示すように、ダンパ６は、ケース２の底面に形成された筒状のダンパ収納部２４内にシリンダ６ａが収納され、シリンダ６ａから突出されたピストンロッド６ｂをスライダ５側に向けて、ケース２の中心部に安定に保持されている。また、付勢部材７は、ダンパ収納部２４の外周に配置され、下端部がケース２の底面に当接される。ダンパ６としては、シリンダ６ａの内部に非圧縮性のシリコンオイルが充填された流体ダンパが用いられるが、他種のダンパであっても構わない。また、図１及び図９においては、付勢部材７の一例としてコイルばねが例示されているが、他種の弾性体であっても構わない。
スライダ５は、ダンパ６の制動力及び付勢部材７の弾性力を受圧可能な形状に形成されており、その上面には、カムレバー３のカム面３３が当接される山型のカム受け面５１が形成されている。カム受け面５１の形状は、カムレバー３が第１の回動域にあるときには、図９（ａ）（ｂ）に示すように、ダンパ６の制動力がスライダ５に作用する位置までスライダ５を移動させ、カムレバー３が第２の回動域にあるときには、図９（ｂ）（ｃ）に示すように、ダンパ６の制動力がスライダ５に作用しない位置までスライダ５を移動させるように形成される。
また、スライダ５には、図４に示すように、相対向する２つの側面の上辺部に第１の傾斜面５２が形成されると共に、他の１つの側面の上辺部に第２の傾斜面５３が形成されている。さらに、第２の傾斜面５３が形成される他の１つの側面の中ほどには、正面形状が横向き長方形で、側面形状が台形の突起５４が形成されている。加えて、スライダ５の各側面には、カム受け面５１を含む上面部から下面方向に延びる複数の凹溝５５が、相平行に形成されている。凹溝５５は、加圧部材８との間に発生する摩擦力の大きさを調整するためのもので、必要とする摩擦力の大きさに応じて、幅及びピッチが適宜調整される。
加圧部材８は、図５～図８に示すように、カムレバー３が第１の回動域にあるときに、スライダ５に形成された突起５４の表面に選択的に弾接される第１の弾接部８１と、第１の弾接部８１の左右に相対向に設けられ、カムレバー３が第２の回動域にあるときに、スライダ５の側面に選択的に弾接される第２の弾接部８２と、を備えている。第１の弾接部８１には、カムレバー３が第２の回動域にあるときに、突起５４を入れ込むための開口部８３と、加圧部材８をケース２に係合させるための係合部８４が形成されている。一方、第２の弾接部８２には、加圧部材８を連結軸４に取り付けるための透孔８５と、ケース２に形成された図示しない係合突起に係合する回り止め８６が形成されている。
第１の弾接部８１は、図８に示すように、上半部に対して下半部が、下方に至るにしたがって上半部の垂直下方から離れる方向に傾斜されている。これにより、スライダ５に形成された突起５４との間に所定の摩擦力を発生できる。また、第２の弾接部８２は、図７に示すように、上半部に対して下半部が、下方に至るにしたがって互いに接近する方向に傾斜されている。これにより、スライダ５の側面との間に所定の摩擦力を発生できる。なお、加圧部材８は、金属板を用いて一体に形成されるが、スライダ５との間に所要の摩擦力を発生できるものであれば、材質に制限はない。
加圧部材８は、ケース２内に収納した状態で、ケース２とカムレバー３とを連結する連結軸４を透孔８５内に貫通させることによって、ケース２及びカムレバー３と一体に取り付けられる。また、第２の弾接部８２に形成された回り止め８６を、ケース２に形成された図示しない係合突起に係合させるので、ケース２に対してカムレバー３を回動しても、ケース２内で加圧部材８が回動することはない。
次に、実施形態に係るカムヒンジ装置１の動作及び効果を、図９～図１２に基づいて説明する。
第１連結対象物に対して第２連結対象物が閉塞状態にあるとき、即ち、ケース２に対するカムレバー３の回動角度が０°であるとき、スライダ５は、図９（ａ）に示すように、カムレバー３のカム面３３によってケース２の底面方向に押し込まれている。よって、ダンパ６は、シリンダ６ａ内にピストンロッド６ｂが最も押し込まれた状態にあり、付勢部材７は最も圧縮された状態にある。さらに、カムレバー３のカム面３３は、山型に形成されたカム受け面５１の右側（連結軸４に近い側）の斜面に当接されている。従って、この状態においては、第２連結対象物の自重に基づくトルクがカムレバー３の閉方向に作用しており、第２連結対象物は第１連結対象物の上面に安定に圧着されている。
また、この状態においては、図１０（ａ）に示すように、加圧部材８に形成された第１の弾接部８１がスライダ５の側面に形成された突起５４の表面上に乗り上げており、第１の弾接部８１の弾性変形に伴う摩擦力がスライダ５に作用している。なお、この状態においては、図１１（ａ）に示すように、第２の弾接部８２がスライダ５の側面から離れており、第２の弾接部８２の弾性変形に伴う摩擦力はスライダ５に作用していない。
この状態から第２連結対象物を開方向に操作し、ケース２に対するカムレバー３の回動角度が第１の回動域の範囲内となる位置で停止すると、図９（ｂ）に示すように、カムレバー３のカム面３３が山型に形成されたカム受け面５１の頂部に移動し、スライダ５が上昇する。この状態においても、第２連結対象物の回動角度が小さいために、第２連結対象物の自重に基づくトルクがカムレバー３の閉方向に作用している。
第２連結対象物を開方向に操作すると、ダンパ６のピストンロッド６ｂは、スライダ５の上昇に追従して伸長し、シリンダ６ａからの突出量が大きくなる。また、この状態においては、図１０（ｂ）に示すように、スライダ５の突起５４が加圧部材８の第１の弾接部８１に開設された開口部８３内に入り込み、第１の弾接部８１の弾性変形に伴う摩擦力がスライダ５に作用しない状態となる。さらに、この状態においては、図１１（ｂ）に示すように、加圧部材８に形成された第２の弾接部８２の先端がスライダ５に形成された第１の傾斜面５２に当接されており、第２の弾接部８２の弾性変形に伴う摩擦力がスライダ５に作用しない状態となる。
なお、図９（ｂ）、図１０（ｂ）、図１１（ｂ）は、それぞれ、ケース２に対するカムレバー３の回動角度が第１の回動域と第２の回動域との境界となる位置で第２連結対象物を停止させた状態を示している。
第１の回動域の範囲内で第２連結対象物を回動した後、第２連結対象物に加えていた力を除くと、第２連結対象物は、自重で閉塞方向に回動する。このとき、ダンパ６のピストンロッド６ｂがシリンダ６ａ内に押し込まれるので、第２連結対象物の下降に制動がかけられ、第２連結対象物は緩やかに閉塞位置まで自重落下する。また、第２連結対象物の自重落下に伴って、カムレバー３が図９（ｂ）の位置から図９（ａ）の位置まで回動されるので、スライダ５が図１０（ｂ）の位置から図１０（ａ）の位置まで下降する。これにより、図１０（ａ）に示すように、加圧部材８の第１の弾接部８１がスライダ５の突起５４の表面上に乗り上げ、第１の弾接部８１の弾性変形に伴う摩擦力がスライダ５に作用して、スライダ５の下降に制動がかけられる。このように、第２連結対象物の自重落下時には、ダンパ６による制動が、第１の弾接部８１の弾性変形に伴う摩擦力による制動によって補助されるので、ダンパ６の小容量化が可能となる。よって、カムヒンジ装置１の低コスト化を図ることができる。
一方、第２連結対象物を開方向に操作し、ケース２に対するカムレバー３の回動角度が第２の回動域の範囲内となる位置で停止すると、図９（ｃ）に示すように、カムレバー３のカム面３３が山型に形成されたカム受け面５１の左側（連結軸４から遠い側）の斜面に移動し、スライダ５が上昇する。第２連結対象物を第２の回動域まで回動した場合には、第１の回動域まで回動した場合よりも第２連結対象物の回動角度が大きくなるので、第２連結対象物の自重に基づくトルクと付勢部材７の弾性力に基づくトルクとの差は、第２連結対象物を第１の回動域まで回動した場合よりも小さくなる。
この状態においては、図９（ｃ）に示すように、ダンパ６のピストンロッド６ｂとスライダ５との係合が解除され、スライダにはダンパ６の制動力が作用しない状態になっている。また、この状態においては、図１１（ｃ）に示すように、加圧部材８の第２の弾接部８２の先端がスライダ５の側面に当接される。したがって、スライダ５には、第２の弾接部８２の弾性変形の伴う摩擦力が作用する。一方、この状態においては、図１０（ｃ）に示すように、スライダ５の突起５４が加圧部材８の第１の弾接部８１に開設された開口部８３内に入り込んでいるので、加圧部材８の第１の弾接部８１の弾性変形に伴う摩擦力がスライダ５に作用しない状態となっている。
なお、図９（ｃ）、図１０（ｃ）、図１１（ｃ）は、それぞれ第２連結対象物を第２の回動域の上限（６０°）まで回動させた状態を示している。
第２の回動域の範囲内で第２連結対象物を回動した後、第２連結対象物に加えていた力を除くと、第２連結対象物は、第２連結対象物の自重に基づくトルクと付勢部材７の弾性力に基づくトルクとのバランスによって、力を除いた位置で停止しようとする。しかしながら、第２の回動域の全範囲で第２連結対象物の自重に基づくトルクと付勢部材７の弾性力に基づくトルクとを完全にバランスさせることは実際上困難であるので、第２連結対象物は、両トルクの差分によって、開方向又は閉方向に移動しようとする。
実施形態のカムヒンジ装置１は、前記したように、第２連結対象物を第２の回動域まで回動したとき、加圧部材８の第２の弾接部８２の先端がスライダ５の側面に当接され、スライダ５に第２の弾接部８２の弾性変形の伴う摩擦力が作用する。従って、実施形態のカムヒンジ装置１によれば、仮に第２連結対象物の自重に基づくトルクと付勢部材７の弾性力に基づくトルクとが完全にバランスしていない場合にも、スライダ５及びこれに連接されたカムレバー３の動作に制動をかけることができ、第２連結対象物を停止位置で安定に保持できる。よって、実施形態のカムヒンジ装置１によれば、カム面３３及びカム受け面５１を含む機構部の設計を容易化することができる。
図１２は、第２連結対象物の自重に基づくトルクと付勢部材７の弾性力に基づくトルクとの関係を示している。図の横軸は第２連結対象物の回動角度であり、縦軸はトルク値である。図１２は、第２連結対象物の回動角度が０°～１５°を第２連結対象物の自重で第２連結対象物が閉方向に回動する自重落下範囲（第１の回動域）、１５°～６０°を第２連結対象物が第２連結対象物の自重に基づくトルクと付勢部材７の弾性力に基づくトルクとのバランスで停止するフリーストップ範囲（第２の回動域）としている。
図１２において、●印の曲線は、第２連結対象物の自重に基づくトルクを示しており、▲印の曲線は、付勢部材７の弾性力とカム形状に基づくトルクを示している。第１の回動域において第２連結対象物を緩やかに自重落下させるためには、第２連結対象物の自重に基づくトルクと付勢部材７の弾性力とカム形状に基づくトルクとの差を適切に調整する必要がある。また、第２の回動域において第２連結対象物を停止させるためには、第２連結対象物の自重に基づくトルクと付勢部材７の弾性力とカム形状に基づくトルクとの差を０にする必要がある。
しかしながら、第２連結対象物の自重に基づくトルクと付勢部材７の弾性力とカム形状に基づくトルクとの関係が、このような理想的な関係となるようにカムヒンジ装置１の機構部を設計することは事実上困難であり、実際には、図１２に示すように、理想的な関係から乖離したものとなりやすい。本発明のカムヒンジ装置１は、機構部に加圧部材８を備え、加圧部材８とスライダ５との間に作用する摩擦力によって、第２連結対象物の自重に基づくトルクと付勢部材７の弾性力とカム形状に基づくトルクのトルク差を補完するようにしたので、第１回動域においては、小容量のダンパ６を用いて第２連結対象物を緩やかに自重落下させることができ、第２の回動域においては、第２連結対象物を回動位置において安定に保持することができる。
なお、本発明の要旨は、カムヒンジ装置１の機構部に加圧部材８を備えたことにある。従って、加圧部材８の形状や材質、それに加圧部材８以外の構成については、前記実施形態の記載に限定されるものではない。例えば、前記実施形態においては、加圧部材８に、第１の弾接部８１と、当該第１の弾接部８１の左右両側辺部に形成された２つの第２の弾接部８２とを備えたが、第２の弾接部８２は、第１の弾接部８１の一側辺部に１つのみ形成する構成とすることもできる。
１…カムヒンジ装置、２…ケース、３…カムレバー、４…連結軸、５…スライダ、６…ダンパ、６ａ…シリンダ、６ｂ…ピストンピン、７…付勢部材、８…加圧部材、２１…貫通孔、２２…連結部、２３…規制溝、２４…ダンパ収納部、３１…連結突起、３２…規制突起、３３…カム面、５１…カム受け面、５２…第１の傾斜面、５３…第２の傾斜面、５４…突起、５５…凹溝、８１…第１の弾接部、８２…第２の弾接部、８３…開口部、８４…係合部、８５…透孔、８６…回り止め
Claims (3)
- 第１連結対象物と第２連結対象物とを、有限の角度範囲内においてのみ回動自在であるように連結し、前記第２連結対象物が、前記第１連結対象物を閉塞している閉塞状態から開方向に回動されたとき、前記有限の角度範囲内の第１の回動域においては、前記第２連結対象物に加えていた力を除くと、前記第２連結対象物に制動力が作用して、前記第２連結対象物が前記閉塞状態まで緩やかに自重落下し、前記第１の回動域を超える第２の回動域においては、前記第２連結対象物に加えていた力を除くと、前記第２連結対象物に作用する開方向のトルクと閉方向のトルクとがバランスして、前記第２連結対象物が力を除いたときの位置に保持されるカムヒンジ装置において、
前記第１連結対象物に取り付けられる有底筒状のケースと、前記第２連結対象物が取り付けられ、前記ケースに連結されるカムレバーと、前記ケースと前記カムレバーとを回動自在に連結する連結軸と、前記ケース内に摺動自在に収納されたスライダと、前記ケース内に収納され、前記第１の回動域において前記スライダに制動力を付与するダンパと、前記ケース内に収納され、前記カムレバーと前記スライダとの間に常時弾性力を付与する付勢部材と、前記ケース内に摺動不能に収納され、前記スライダの側面に当接可能に構成された加圧部材と、を備え、
前記加圧部材は、前記第１の回動域において選択的に前記スライダの側面に弾接される第１の弾接部と、前記第２の回動域において選択的に前記スライダの側面に弾接される第２の弾接部と、を備えていることを特徴とするカムヒンジ装置。 - 前記加圧部材は、前記連結軸を介して前記ケース及び前記カムレバーに連結されていることを特徴とする請求項１に記載のカムヒンジ装置。
- 前記スライダは、側面の一部に、前記第１の回動域において前記第１の弾接部が選択的に弾接される突起を有していることを特徴とする請求項１に記載のカムヒンジ装置。
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