WO2023002938A1

WO2023002938A1 - ヒンジ装置

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Publication number: WO2023002938A1
Application number: PCT/JP2022/027833
Authority: WO
Inventors: 学神原
Original assignee: スガツネ工業株式会社
Priority date: 2021-07-20
Filing date: 2022-07-15
Publication date: 2023-01-26
Also published as: CN117677755A; JPWO2023002938A1

Abstract

【課題】回転対象の操作の負担を軽減でき任意の回転位置で静止できるヒンジ装置において、組み立て作業の簡略化を図る。【解決手段】　ヒンジ装置５は、静止対象２に固定される第１ヒンジ本体１０と、回転対象３に固定される第２ヒンジ本体２０と、両ヒンジ本体１０，２０を連結する回転連結手段３０Ｌ，３０Ｒと、第２ヒンジ本体２０に垂直起立位置（基準回転位置）に向かうアシストトルクを付与するアシストトルク付与手段７と、回転対象３を任意の回転位置で静止させる摩擦抵抗付与手段４０とを備えている。アシストトルク付与手段７は、第１ヒンジ本体１０に設けられ回転連結手段３０Ｌ、３０Ｒから離れた付勢機構７Ａと、第２ヒンジ本体２０に設けられた作動手段１００とを有している。作動手段１００は、付勢機構７Ａのコイルスプリング７５に作用してコイルスプリング７５を捩り、アシストトルクを生じさせる。

Description

ヒンジ装置

　本発明は、第１対象に対する第２対象の回転操作をアシストするとともに、第２対象を所望角度位置で静止または回転を抑制することができるヒンジ装置に関する。

　特許文献１（特許第３４４００５１号公報）に記載のヒンジ装置は、例えばキーボード等の本体（第１対象）に固定された第１ヒンジ本体と、例えばディスプレイ等の回動体（第２対象）に固定された第２ヒンジ本体とを有している。第１ヒンジ本体は筒形状をなしており、軸方向に沿って延びる割溝を有しているため弾性変形を伴う径の拡縮が可能である。第２ヒンジ本体は支持穴を有しており、この支持穴に筒形状の第１ヒンジ本体を圧入することにより、第２ヒンジ本体は摩擦抵抗を付与された状態で第１ヒンジ本体に回転可能に連結されている。

　上記筒形状の第１ヒンジ本体には、コイルスプリングが収容されている。ディスプレイが起立位置から離れた全開位置にある時には、コイルスプリングは、一方の作用端が第１ヒンジ本体に係止され、他方の作用端が第２ヒンジ本体により回転された状態で、捩られており、このコイルスプリングの弾性力により、第２ヒンジ本体には起立位置に向かうアシストトルクが付与される。ディスプレイが起立位置から離れた閉じ位置にある時には、コイルスプリングは、上記他方の作用端が第１ヒンジ本体に係止され、上記一方の作用端が第２ヒンジ本体により上記と反対方向に回転された状態で、捩られており、このコイルスプリングの弾性力により、第２ヒンジ本体には上記とは逆方向の起立位置に向かうアシストトルクが付与される。

　上記アシストトルクにより、ディスプレイを全開位置または閉じ位置から起立位置へと回転操作する際に、操作の負担を軽減することができる。しかも、第１ヒンジ本体と第２ヒンジ本体との間には摩擦抵抗が付与されているので、ディスプレイを任意の位置で静止させることができる。

　特許文献１のヒンジ装置は、第１、第２ヒンジ本体を連結する回転連結手段と、摩擦抵抗付与手段と、アシストトルク付与手段が、密接不可分に組み込まれているので、組み立て作業が煩雑であった。

　本発明は、上記の問題を解決するためになされたもので、第１対象に固定されるべき第１ヒンジ本体と、第２対象に固定されるべき第２ヒンジ本体と、前記第１ヒンジ本体と前記第２ヒンジ本体とを回転軸線を中心に相対回転可能に連結する回転連結手段と、前記第２ヒンジ本体に、基準回転位置に向かうアシストトルクを付与するアシストトルク付与手段と、前記回転連結手段に組み込まれ、前記第１ヒンジ本体と前記第２ヒンジ本体との間に摩擦抵抗を付与することにより、前記第２対象を前記第１対象に対して前記基準回転位置を含む任意の回転位置で静止させるかまたはその回転を抑制する摩擦抵抗付与手段と、を備えたヒンジ装置において、前記アシストトルク付与手段は、前記第１ヒンジ本体と前記第２ヒンジ本体のうちの一方のヒンジ本体に設けられるとともに前記回転連結手段から前記回転軸線方向に離れて配置された付勢機構と、他方のヒンジ本体に設けられた作動手段とを有し、前記作動手段は、前記付勢機構に作用して前記アシストトルクを生じさせることを特徴とする。
　上記構成によれば、アシストトルク付与手段を回転連結手段から離して配置することにより、ヒンジ装置の組み立て作業を簡略化することができる。

　好ましくは、前記回転連結手段は前記回転軸線方向に離間して一対配置されており、前記摩擦抵抗付与手段は一対の回転連結手段のうちの少なくとも一方に組み込まれており、前記付勢機構が、前記一対の回転連結手段の間に配置されている。
　この構成によれば、第２ヒンジ本体を安定して回転可能に支持できるとともに、ヒンジ装置の設置スペースを小さくすることができる。

　好ましくは、前記付勢機構は、スプリング材と、前記スプリング材を前記一方のヒンジ本体に支持する支持手段と、前記スプリング材と係合して前記支持手段に支持された少なくとも１つの回転体とを有し、前記少なくとも１つの回転体は、前記作動手段により回転され、この回転に伴い前記スプリング材を弾性変形させることにより、前記アシストトルクを生じさせる。
　好ましくは、前記付勢機構は、コイルスプリングと、前記コイルスプリングを前記回転軸線上に支持する支持手段とを有し、前記作動手段は、前記コイルスプリングの作用端に直接または間接的に作用して前記コイルスプリングを捩ることにより、前記アシストトルクを生じさせる。

　好ましくは、前記支持手段は、前記回転軸線方向に離れて配置され前記一方のヒンジ本体に固定された第１、第２支持ブラケットと、前記第１、第２支持ブラケットに支持され前記回転軸線上に配置されたシャフトを有し、前記シャフトに前記コイルスプリングが巻装されている。
　上記構成によれば、付勢機構を一方のヒンジ本体に取り付ける作業を簡略化することができる。

好ましくは、前記シャフトには前記コイルスプリングと係合する少なくとも１つの回転体が回転可能に支持され、前記作動手段は少なくとも１つの作動子を有し、前記少なくとも１つの作動子により前記少なくとも１つの回転体が回転され、この回転に伴い前記コイルスプリングが捩られることにより、前記アシストトルクを生じさせる。

　前記第２ヒンジ本体は、前記第１ヒンジ本体に対して第１回転限界位置と第２回転限界位置との間で回転可能であり、前記第１回転限界位置と前記第２回転限界位置との間の中間に前記基準回転位置が配され、前記アシストトルク付与手段は、前記第２ヒンジ本体が前記基準回転位置より前記第１回転限界位置側に位置している時に、前記基準回転位置に向かう第１方向のアシストトルクを前記第２ヒンジ本体に付与し、前記第２ヒンジ本体が前記基準回転位置より前記第２回転限界位置側に位置している時に、前記第１方向とは逆の前記基準回転位置に向かう第２方向のアシストトルクを前記第２ヒンジ本体に付与する。
上記構成によれば、第２対象を二方向から基準回転位置に向けて回転操作する際の負担を軽減することができる。

　好ましくは、前記回転連結手段は前記回転軸線方向に離間して一対配置されており、前記摩擦抵抗付与手段は一対の回転連結手段のうちの少なくとも一方に組み込まれ、前記付勢機構が、前記一対の回転連結手段の間に配置されており、前記付勢機構は、前記一方のヒンジ本体に固定されて前記回転軸線方向に離れた第１、第２支持ブラケットと、前記第１、第２支持ブラケットに支持され前記回転軸線上に配置されたシャフトと、前記シャフトに巻装されたコイルスプリングと、前記コイルスプリングの両側に配置され前記シャフトに回転可能に支持された第１、第２回転体を有し、前記作動手段は前記回転軸線方向に離れた第１、第２作動子を含み、前記第２ヒンジ本体が前記第１回転限界位置側に位置している時に、前記第１作動子が前記第１回転体に作用して前記第２ヒンジ本体に第１方向に向かうアシストトルクを付与し、前記第２ヒンジ本体が前記第２回転限界位置側に位置している時に、前記第２作動子が前記第２回転体に作用して、前記第２ヒンジ本体に前記第２方向に向かうアシストトルクを付与する。

　前記第１、第２支持ブラケットはそれぞれ第１、第２ストッパを有し、前記第１、第２回転体はそれぞれ、周方向に離れて配置された第１、第２係止部と第１、第２作動子受部と第１、第２バネ受部とを有し、前記第１回転体は、前記第１バネ受部が前記コイルスプリングの一方の作用端を受けて前記第１方向に付勢されるとともに前記第１係止部が前記第１支持ブラケットの第１ストッパに係止されることにより前記第１方向への回転を規制され、前記第２回転体は、前記第２バネ受部が前記コイルスプリングの他方の作用端を受けて前記第２方向に付勢されるとともに前記第２係止部が前記第２支持ブラケットの第２ストッパに係止されることにより前記第２方向への回転を規制され、前記第１作動子は、前記第２ヒンジ本体が前記第１回転限界位置側に位置している時に、前記第１回転体の前記第１作動子受部を前記第２方向に押して前記第１支持ブラケットの前記第１ストッパから離すことにより、前記第２ヒンジ本体に前記第１方向に向かうアシストトルクを付与し、前記第２作動子は、前記第２ヒンジ本体が前記第２回転限界位置側に位置している時に、前記第２回転体の前記第２作動子受部を前記第１方向に押して前記第２支持ブラケットの前記第２ストッパから離すことにより、前記第２ヒンジ本体に前記第２方向に向かうアシストトルクを付与する。
　上記構成によれば、コイルスプリングは、縮径、拡径のいずれか一方の態様の捩れだけで、前記第１方向、第２方向の両方向のアシストトルクを付与することができる。

　本発明によれば、任意の回転位置で静止又は回転を抑制でき、しかもアシストトルクにより第２対象の操作の負担を軽減できるヒンジ装置において、組み立て作業を簡略化することができる。

本発明の一実施形態に係るヒンジ装置を装備した収容ボックスの一部を示す側断面図であり、蓋の開き角度が１８０°の状態を示す。蓋の開き角度が１２０°の状態を示す図１Ａ相当図である。蓋の開き角度が９０°の状態を示す図１Ａ相当図である。蓋の開き角度が６０°の状態を示す図１Ａ相当図である。蓋の開き角度が０°の状態を示す図１Ａ相当図である。同ヒンジ装置の基本構造（第１、第２ヒンジ本体と回転連結手段を含む）と摩擦抵抗付与手段を示す分解斜視図である。基本構造と摩擦抵抗付与手段を組み立てた後、アシストトルク付与手段の付勢機構を第１ヒンジ本体に固定する工程を示す斜視図である。第１ヒンジ本体に付勢機構を固定した後、カバーを第２ヒンジ本体に取り付ける工程を示す斜視図である。カバーの取付工程の後で、アシストトルク付与手段の作動部材を、第２ヒンジ本体に固定する工程を示す斜視図である。組み立てが完了したヒンジ装置を示す斜視図である。図２ＥにおけるIII－III矢視断面図である。付勢機構を、第１ヒンジ本体に固定された時の状態で示す平面図である。図４ＡにおけるＢ－Ｂ矢視断面図である。付勢機構の左側面図である。付勢機構の右側面図である。付勢機構の右側面図であるが、コイルスプリングが自然状態にある時の状態を示す。付勢機構の左側の支持ブラケットを示す斜視図である。付勢機構の右側の支持ブラケットを示す斜視図である。付勢機構の左右共通の回転体を示す斜視図である。図７ＡにおいてＢ方向から見た側面図である。蓋の開き角度が１８０°の時のアシストトルク付与手段の左側部を、右側から見た図である。蓋の開き角度が１８０°の時のアシストトルク付与手段の右側部を、右側から見た図である。蓋の開き角度が１２０°の時のアシストトルク付与手段の左側部を、右側から見た図である。蓋の開き角度が１２０°の時のアシストトルク付与手段の右側部を、右側から見た図である。蓋の開き角度が９０°の時のアシストトルク付与手段の左側部を、右側から見た図である。蓋の開き角度が９０°の時のアシストトルク付与手段の右側部を、右側から見た図である。蓋の開き角度が６０°の時のアシストトルク付与手段の左側部を、右側から見た図である。蓋の開き角度が６０°の時のアシストトルク付与手段の右側部を、右側から見た図である。蓋の開き角度が０°の時のアシストトルク付与手段の左側部を、右側から見た図である。蓋の開き角度が０°の時のアシストトルク付与手段の右側部を、右側から見た図である。

　以下、本発明の一実施形態を、図面を参照しながら説明する。図１に示すように、医療用の試験材料等を収容する収容ボックス１は、筐体２（第１対象）と、筐体２の上壁２ａに形成された開口２ｂを開閉する蓋３（第２対象）と、を備えている。蓋３は重く、閉じ状態で開口２ｂを密閉することができる。

　図１（Ａ）に示すように、蓋３が全開状態にある時（すなわち開き角度Θが１８０°の時）には、蓋３に自重による開き方向のモーメントが働く。この開き方向のモーメントは図１（Ｂ）に示すように開き角度Θが減じられるにつれて減少する。また、図１（Ｅ）に示すように、蓋３が閉じ状態の時（すなわち蓋３の開き角度Θが０°の時）には、蓋３に自重による閉じ方向のモーメントが働く。この閉じ方向のモーメントは図１（Ｄ）に示すように開き角度Θが増大するにつれて減少する。図１（Ｃ）に示すように蓋３が起立状態の時（すなわち蓋３の開き角度Θが略９０°の時；本実施形態では開き角度Θが９０°より若干大きい時）、自重によるモーメントがゼロとなる。

　蓋３を筐体２の上壁２ａに回転可能に支持するヒンジ装置５は、基本構造として、図１、図２Ｅ、図３に示すように、筺体２の上壁２ａの開口２ｂ側の側縁部上面に固定された第１ヒンジ本体１０と、蓋３の上面（閉じ状態での上面）に固定された第２ヒンジ本体２０と、第２ヒンジ本体２０を第１ヒンジ本体１０に回転軸線Ｌを中心に相対回転可能に連結する一対の回転連結手段３０Ｌ，３０Ｒと、を有している。

　さらに本実施形態のヒンジ装置５は、後述するように、蓋３を起立位置へ戻す時に操作の負担を軽減するためのアシストトルク付与手段を備えるとともに、蓋３を任意の回転位置で静止させるための摩擦抵抗付与手段を備えている。

　以下、ヒンジ装置５の詳細な構造および組み立て工程について説明する。以下の説明において、図２Ａ～図２Ｅに示すように第１ヒンジ本体１０を第２ヒンジ本体２０より手前にして見た時を基準にして、左右を定義する。

＜基本構造、摩擦抵抗付与手段の構造および組立工程＞
　図２Ａに示すように、第１ヒンジ本体１０は、回転軸線Ｌ（図３参照）方向に細長いベース板部１１と、このベース板部１１の左右両端から直角をなして起立する一対の支持板部１２，１３とを有している。ベース板部１１には複数個所に挿通穴１１ａが形成されている。ヒンジ装置５の組み立て完了後に、これら挿通穴１１ａを通るビス（図示しない）により、ベース板部１１が筐体２の上壁２ａに固定される。ベース板部１１には左右一対の隆起したボス部１５が形成されている。これらボス部１５にはネジ穴１５ａと凸部１５ｂが形成されている。支持板部１２，１３はベース板部１１から斜め上方に延び、その先端部には、非円形の支持穴１２ａと円形の支持穴１３ａがそれぞれ形成されている。

　第２ヒンジ本体２０は、回転軸線Ｌ方向に細長いベース板部２１と、このベース板２１の左右両端から直角をなして起立する一対の支持板部２２，２３とを有している。ベース板部２１には複数個所に挿通穴２１ａが形成されている。ヒンジ装置５の組み立て完了後に、これら挿通穴２１ａを通るビス（図示しない）により、ベース板部２１が蓋３に固定される。ベース板部２１には左右一対の隆起したボス部２５が形成されている。これらボス部２５にはネジ穴２５ａと凸部２５ｂが形成されている。支持板部２２，２３はベース板部２１から斜め上方に延び、その先端部には、非円形の支持穴２２ａと非円形の支持穴２３ａがそれぞれ形成されている。

　第１ヒンジ本体１０と第２ヒンジ本体２０は、支持板部２２，２３を支持板部１２，１３の内側にそれぞれ配した状態で、左右の回転連結手段３０Ｌ，３０Ｒにより回転可能に連結されている。左右の回転連結手段３０Ｌ，３０Ｒは、回転軸線Ｌ上に配置されるとともに互いに離れた軸部材３１，３２を、それぞれ有している。

　左側の軸部材３１は、ブッシュ３３を介してヒンジ本体１０，２０の左側の支持板部１２，２２を回転可能に連結する。ブッシュ３３は外周が非円形をなして支持板部２２の非円形の支持穴２２ａに嵌められている。軸部材３１は中間に円形の軸部３１aを有し、その外側に非円形の軸部３１ｂを有し、内側に鍔部３１ｃを有している。円形の軸部３１ａをブッシュ３３の円形の穴に挿入し、非円形の軸部３１ｂを支持板部１２の非円形の支持穴１２ａに挿入した状態で、軸部３１ｂの先端をかしめることにより、軸部材３１は外側の支持板部１２と内側の支持板部２２を回転可能に連結する。

　右側の軸部材３２は、非円形（長円形）の軸部３２ａと、その外側のネジ部３２ｂと、内側の鍔部３２ｃとを有している。軸部３２ａが支持板部２３の非円形の支持穴２３ａと支持板部１３の円形の支持穴１３ａに挿入された状態で、ネジ部３２ｂに螺合されたナット３４を締め付けることにより、軸部材３２は、支持板部１３，２３を回転可能に連結する。なお、軸部材３２は外側の支持板部１３に対して回転可能、内側の支持板部２３に対して回転不能である。

　上記の基本構造の組み立て工程において、摩擦抵抗付与手段４０が右側の回転連結手段３０Ｒに組み込まれる。摩擦抵抗付与手段４０は、２枚の摩擦板４１，４２と、積層された複数枚の皿バネ４３と、押さえ板４４とを有している。摩擦板４１，４２と押さえ板４４には非円形の挿通穴４１a，４２ａ,４４ａが形成されている。

　摩擦板４１を支持板部１３，２３の間に介在させ、他の摩擦板４２と皿バネ４３、押さえ板４４を支持板部１３の外側に配した状態で、軸部材３２の非円形の軸部３２ａを、支持板部２３の支持穴２３ａ、摩擦板４１の挿通穴４１ａ、支持板部１３の支持穴１３ａ、摩擦板４２の挿通穴４２ａ、皿バネ４３の中央の穴、押さえ板４４の挿通穴４４ａに順に通し、ネジ部３２ｂに螺合されたナット３４を締め込むことにより、摩擦抵抗付与手段４０の組み込みが完了する。摩擦板４１，４２は支持板部２３に対して回転できず支持板部１３に対して回転可能であるため、皿バネ４３のバネ力により摩擦板４１，４２を介して支持板部１３，２３間に摩擦抵抗が付与される。ナット３４は摩擦抵抗付与手段４０の構成要素を兼ねており、その締め込み量の調節により摩擦抵抗を増減することができる。

＜アシストトルク付与手段の構造＞
　図２Ｅ，図３に示すように、アシストトルク付与手段７は、第１ヒンジ本体１０に設けられた付勢機構７Ａと、第２ヒンジ本体２０に設けられた作動部材１００（作動手段）とを有している。

＜付勢機構の構造＞
　図４～図７に示すように、付勢機構７Ａは、左右の支持ブラケット５０，６０（第１、第２の支持ブラケット）と、支持ブラケット５０，６０に支持され回転軸線Ｌ上に配置されたシャフト７０と、シャフト７０に回転可能に支持された左右の回転体８０，９０（第１、第２の回転体）と、シャフト７０に巻かれたコイルスプリング７５と、シャフト７０とコイルスプリング７５との間に配置された筒状のスペーサ７６とを有している。支持ブラケット５０，６０とシャフト７０は、コイルスプリング７５を支持するための支持手段Ｓを構成している。

　図５に示すように、左側の支持ブラケット５０は、第１ヒンジ本体１０の左側のボス部１５に固定されるべきベース板部５１と、このベース板部５１と直角をなして起立する支持板部５２とを有している。支持板部５２は斜め上方に延び、その先端部外周には支持板部５２と直角に曲げられたストッパ５３が形成されている。ベース板部５１にはビス挿通穴５１aと凸部挿通穴５１ｂが形成されている。支持板部５２の先端部には円形の支持穴５２ａが形成されている。

　図６に示すように、右側の支持ブラケット６０は、第１ヒンジ本体１０の右側のボス部１５に固定されるべきベース板部６１と、このベース板部６１と直角をなして起立する支持板部６２とを有している。支持板部６２は斜め上方に延び、その先端部外周には支持板部６２と直角に曲げられたストッパ６３が形成されている。ベース板部６１にはビス挿通穴６１aと凸部挿通穴６１ｂが形成されている。支持板部６２の先端部には非円形の支持穴６２ａが形成されている。

　図４Ｂに示すように、シャフト７０は、右端部を除いて断面円形をなしている。シャフト７０の右端部は大径をなし、この大径部は、右側の支持ブラケット６０の非円形の支持穴６２ａに挿入される非円形の挿入部７１と、その外側の円形の鍔部７２を有しており、鍔部７２が支持ブラケット６０の支持板部６２の外面に当たっている。シャフト７０の左端部は左側の支持ブラケット５０の円形の支持穴５２ａに挿入され、その外端にはプッシュナット７３が取り付けられている。後述するように付勢機構７Ａが第１ヒンジ本体１０に取り付けられていない状態では、左右の支持ブラケット６０はシャフト７０を介して相対回転可能である。

　図７に示すように、左右の回転体８０，９０は同一形状をなす。これら回転体８０，９０は、回転板８１，９１と、回転板８１，９１に挿入固定された筒部材８２，９２を、それぞれ有している。回転板８１，９１の周縁には、係止部８５，９５と、作動子受部８６，９６と、バネ受部８７，９７が周方向に沿ってこの順序で形成されている。作動子受部８６，９６とバネ受部８７，９７は折り曲げられた形状を有している。

　図４Ｂに示すように、回転体８０，９０は、互いに向き合った状態で配置され、筒体８２，９２がシャフト７０の両端近傍部に回転可能に支持されている。回転体８０，９０の筒部材８２，９２は、コイルスプリング７５の本体部の左右端にそれぞれ挿入されている。回転体８０，９０の回転板８１，９１は、それぞれ支持ブラケット５０，６０の支持板部５２，６２の内側に配置されている。

　上述したように回転体８０，９０は互いに向き合って配置されている。そのため、回転軸線Ｌに沿って同方向から見た時、例えば図４Ｄで示すように右側から見た時、左側の回転体８０では、係止部８５と作動子受部８６とバネ受部８７が時計回りに配置されているのに対して、右側の回転体９０では、係止部９５と、作動子受部９６と、バネ受部９７が反時計回りに配置されている。

　左側の回転体８０のバネ受部８７には、コイルスプリング７５の左側の作用端７５ａが掛けられ、右側の回転体９０のバネ受部９７には、コイルスプリング７５の右側の作用端７５ｂが掛けられている。

　図４Ｅに示すように、コイルスプリング７５が自然状態にある時に、回転体８０の係止部８５が支持ブラケット５０のストッパ５３に当たり、回転体９０の係止部９５が支持ブラケット６０のストッパ６３に当たり、コイルスプリング７５の左右の作用端７５ａ，７５ｂがバネ受部８７，９７に当たっている。この状態では、支持ブラケット５０，６０のベース板部５１，６１は同一平面上になく、角度αだけ離れている。後述するように付勢機構７Ａを第１ヒンジ本体１０に固定した状態ではベース板部５１，６１が同一平面上に配置されることになり、コイルスプリング７５は例えば縮径するように捩られた状態になる。その結果、第２ヒンジ本体２０が後述する垂直起立位置（基準回転位置）にあり、後述する作動部材１００の力が作用しない状況では、回転体８０，９０は、コイルスプリング７５のゼロより大きな弾性力で反対方向に付勢されているが、ストッパ５３，６３により付勢方向の回転をそれぞれ禁じられている。

＜付勢機構の組み付け＞
　付勢機構７Ａは、前述したようにして基本構造と摩擦抵抗付与手段４０の組み立てが終了した後、図２Ｂに示すように第１ヒンジ本体１０に固定される。詳述すると、付勢機構７Ａの左右の支持ブラケット５０，６０のベース板部５１，６１を、第１ヒンジ本体１０の左右のボス部１５に載せ、ベース板部５１，６１の凸部挿入穴５１ｂ、６１ｂをボス部１５の凸部１５ｂに嵌め、ビス１９をビス挿入穴５１ａ,６１ａからボス部１５のネジ穴１５ａにねじ込むことにより、ベース板部５１，６１が第１ヒンジ本体１０に固定される。このように付勢機構７Ａは、第１ヒンジ本体１０と第２ヒンジ本体２０を連結する回転連結部３０および摩擦抵抗付与手段４０から独立して簡単に第１ヒンジ本体１０に取り付けることができる。

＜カバーの組付け＞
　次に、図２Ｃに示すように、カバー８を第２ヒンジ本体２０に取り付ける。カバー８は、第２ヒンジ本体２０のベース板部２１に取り付けられる取付板部８ａと、ベース板部２１から突出してコイルスプリング７５を覆う湾曲形状の被覆部８ｂとを有している。取付板部８ａには、第２ヒンジ本体２０のベース板部２１のボス部２５を露出させるための開口８ｃ等が形成されている。

＜作動部材の構造と組付け＞
　次に、図２Ｄに示すように、第２ヒンジ本体２０にアシストトルク付与手段７の作動部材１００を固定する。この作動部材１００は、回転軸線方向に細長いベース板部１０１と、このベース板部１０１の左右両端から直角をなして起立する作動板部１０２，１０３（第１，第２の作動子）とを有している。ベース板部１０１はその左右端近傍部にビス挿通穴１０１aと凸部挿通穴１０１ｂを有している。作動部材１００のベース板部１０１を、第２ヒンジ本体２０の左右のボス部２５に当て、ベース板部１０１の凸部挿入穴１０１ｂをボス部２５の凸部２５ｂに嵌め、ビス２９をビス挿入穴１０１ａからボス部２５のネジ穴２５ａにねじ込むことにより、ベース板部１０１が第２ヒンジ本体２０に固定される。

　作動部材１００の左右の作動板部１０２，１０３は異なる形状を有している。左側の作動板部１０２は、その下縁に三角形状の切欠１０２ａを有しており、この切欠１０２ａの一方の側縁１０２ｘ（ベース板部１０１から遠い方の側縁）が、後述の作用をなす当接部として提供される。右側の作動板部１０３は、その先端縁１０３ｘが当接部として提供される。

　作動部材１００は、第２ヒンジ本体２０が第１ヒンジ本体１０に対して直角に起立した状態で上述したようにして第２ヒンジ本体２０に固定される。この際、左側の作動板部１０２の当接部１０２ｘが左側の回転体８０の作動子受部８６に接し、右側の作動板部１０３の当接部１０３ｘが右側の回転体９０の作動子受部９６に反対側から接するようになっている。このように、作動部材１００を第２ヒンジ本体２０に簡単に固定することができる。

＜ヒンジ装置の組付け＞
　ヒンジ装置５の組み立てが終了した後、第１ヒンジ本体１０のベース板部１１の挿通穴１１aを通るビスにより、第１ヒンジ本体１０を筐体２の上壁２ａに固定し、第２ヒンジ本体２０のベース板部２１の挿通穴２１aを通るビスにより、第２ヒンジ本体２０を蓋３に固定する。

＜ヒンジ装置の作用＞
　上記構成をなすヒンジ装置５の作用を、図１および図８～図１２を参照しながら説明する。図１Ａ～図１Ｅはヒンジ装置５全体を右側から見た図であり、図８Ａ～図１２Ａはヒンジ装置５の左側部、図８Ｂ～図１２Ｂはヒンジ装置５の右側部を、それぞれ右側から見た概略図である。以下の説明で、時計回り方向（第２方向）と反時計回り方向（第１方向）は、ヒンジ装置５を右側から見た回転方向を意味する。

　図８Ａ～図１２Ａに示すように、コイルスプリング７５の左側の作用端７５ａは常に左側の回転体８０（第１回転体）のバネ受部８７に当たり、回転体８０を反時計回り方向に付勢している。図８Ｂ～図１２Ｂに示すように、コイルスプリング７５の右側の作用端７５ｂは常に右側の回転体９０（第２回転体）のバネ受部９７に当たり、回転体９０を時計回り方向に付勢している。

　図１Ｃは、蓋３が垂直に起立し開き角度が９０°の状態（第２ヒンジ本体２０が第１ヒンジ本体２０に対して直角をなす基準回転位置にある状態）を示している。この状態では、図１０Ａに示すように左側の回転体８０の係止部８５が左側の支持ブラケット５０のストッパ５３に当たっており、反時計回りの回転を禁じられている。また、図１０Ｂに示すように右側の回転体９０の係止部９５が右側の支持ブラケット６０のストッパ６３に当たっており、時計回り方向の回転を禁じられている。作動板部１０２，１０３の当接部１０２ｘ、１０３ｘは、それぞれ作動子受部８６，９６に接しているが、回転体８０，９０を押しておらず、回転体８０，９０から反力を受けない。すなわち、アシストトルク付与手段７により第２ヒンジ本体２０に付与されるアシストトルクはゼロである。蓋３が垂直に起立した状態では自重によるモーメントも略ゼロである。その結果、第２ヒンジ本体２０および蓋３は、摩擦抵抗付与手段４０により付与された摩擦抵抗により安定して垂直に起立した静止状態を維持できる。

　図１Ｂは、蓋３の開き角度が増大して１２０°になった状態（第２ヒンジ本体２０のベース板部２１が第１ヒンジ本体１０のベース板部１１に対して６０°になった状態）を示している。この状態では、図９Ａに示すように、左側の作動板部１０２の当接部１０２ｘが左側の回転体８０の作動子受部８６から離れており、回転体８０の係止部８５がストッパ５３に当たった状態を維持されているため、回転体８０は蓋３の垂直起立状態と同じ位置に維持され、コイルスプリング７５の作用端７５ａの位置は変化しない。これに対して、図９Ｂに示すように、右側の作動板部１０３の当接部１０３ｘが右側の回転体９０の作動子受部９６を反時計回り方向（ストッパ６３から離れる方向）に押すので、回転体９０のバネ受部９７がコイルスプリング７５の作用端７５ｂを押して同方向に移動させる。その結果、コイルスプリング７５は縮径するように捩られ、この弾性力により回転体９０、作動板部１０３を介して第２ヒンジ本体２０および蓋３に、垂直起立位置に戻る時計回り方向のアシストトルクＴ_２を付与する。

　図１Ａは、蓋３の開き角度がさらに増大して１８０°になった状態（第２ヒンジ本体２０が第２回転限界位置、すなわち第２ヒンジ本体２０のベース板部２１が第１ヒンジ本体１０のベース板部１１と平行になった状態）を示している。この状態では、図８Ａに示すように、左側の回転体８０の係止部８５がストッパ５３に当たった状態を維持されるため、回転体８０は蓋３の垂直起立状態と同じ位置に維持され、コイルスプリング７５の作用端７５ａの位置は変化しない。これに対して、図８Ｂに示すように、右側の作動板部１０３の当接部１０３ｘが右側の回転体９０の作動子受部９６をさらに反時計回りに押すので、コイルスプリング７５の作用端７５ｂがバネ受部９７に押されて、同方向にさらに移動する。その結果、コイルスプリング７５はより一層縮径するように捩られるため、第２ヒンジ本体２０および蓋３に付与される、垂直起立位置に向かう時計回り方向のアシストトルクＴ_２が最大となる。

　上述したように、蓋３には９０°を超えて１８０°に至る開き角度範囲において、垂直起立位置へ戻る方向、すなわち蓋３の自重によるモーメントと反対方向のアシストトルクが働く。蓋３の自重によるモーメントは開き開度が増大するにつれて増大するが、前記アシストトルクも同様に開き角度が増大するにつれて増大する。本実施形態ではこのアシストトルクは自重によるモーメントとほぼ同程度になるように設定している。そのため、摩擦抵抗付与手段４０により付与される摩擦抵抗が比較的小さくても、蓋３を任意の回転位置で安定して静止状態を維持できる。また、蓋３が重くても、アシストトルクが働くこと、および摩擦抵抗が比較的小さいことにより、小さな操作力で垂直起立位置へ戻すことができ、垂直起立位置へ戻す操作の負担軽減を図ることができる。

　図１Ｄは、上記とは逆に、蓋３の開き角度が減少して６０°になった状態（第２ヒンジ本体２０のベース板部２１が第１ヒンジ本体１０のベース板部１１に対して１２０°になった状態）を示している。この状態では、図１１Ｂに示すように、右側の作動板部１０３の当接部１０３ｘが右側の回転体９０の作動子受部９６から離れており、回転体９０の係止部９５が右側の支持ブラケット６０のストッパ６３に当たった状態を維持されているため、回転体９０は蓋３の垂直起立状態と同じ位置に維持され、コイルスプリング７５の作用端７５ｂの位置は変化しない。これに対して、図１１Ａに示すように、左側の作動板部１０２の当接部１０２ｘが左側の回転体８０の作動子受部８６を時計回り方向（ストッパ５３から離れる方向）に押すので、コイルスプリング７５の作用端７５ａがバネ受部８７に押されて、同方向に移動する。その結果、コイルスプリング７５は上記と同様に縮径するように捩られるため、回転体８０、作動板部１０２を介して第２ヒンジ本体２０および蓋３に、垂直起立位置に向かう方向、すなわち反時計回り方向のアシストトルクＴ_１を付与する。

　図１Ｅは、蓋３の開き角度がさらに減少して０°になった状態（第２ヒンジ本体２０が第１回転限界位置、すなわち第２ヒンジ本体２０のベース板部２１が第１ヒンジ本体１０のベース板部１１と同一平面上に配置された状態）を示している。この状態では、図１２Ｂに示すように、回転体９０の係止部９５がストッパ６３に当たった状態を維持され、回転体９０は蓋３の垂直起立状態と同じ位置に維持され、コイルスプリング７５の作用端７５ｂの位置は変化しない。これに対して、図１２Ａに示すように、左側の作動板部１０２の当接部１０２ｘが左側の回転体８０の作動子受部８６をさらに時計回りに回すので、コイルスプリング７５の作用端７５ａがバネ受部８７に押されて、同方向にさらに移動する。その結果、コイルスプリング７５はより一層、縮径するように捩られるため、蓋３に付与される垂直起立位置に向かう反時計回り方向のアシストトルクＴ_１が最大となる。

　蓋３が０°～９０°の角度範囲にある時、９０～１８０°の角度範囲の場合と同様に、アシストトルクと蓋３の自重によるモーメントが相殺または低減されるので、摩擦抵抗付与手段４０による比較的小さな摩擦抵抗により蓋３は任意の回転位置で静止することができる。また、比較的小さな操作力で垂直起立位置へ戻すことができる。

　上述したように、コイルスプリング７５は縮径するように捩られることにより時計回り方向と反時計回り方向のアシストトルクを発生させるので、使用者の疲労を軽減することができる。なお、縮径の代わりに拡径するように捩られることによりアシストトルクを発生させてもよい。

　本発明は、上記実施形態に制約されず、その要旨を逸脱しない範囲において各種の変形例を採用することができる。
　前述の実施形態において、筐体２の上壁と閉じ状態の蓋が面一をなして傾斜していてもよい。この場合、蓋が垂直姿勢にある時（蓋が上壁に対して鋭角をなす姿勢にある時）に、アシストトルクがゼロになるようにすることもできる。
　アシストトルク付与手段は、第２ヒンジ本体が基準回転位置を含む所定の角度範囲（第１回転限界位置と第２回転限界位置の間の角度範囲より狭い限定された角度範囲）にある時に、いずれの方向にも第２ヒンジ本体にアシストトルクを付与しないように構成してもよい。前述の実施形態で説明すると、第１、第２作動板部１０２，１０３の当接部１０２ｘ、１０３ｘが上記所定の角度範囲において第１、第２回転体８０，９０の作動子受部８６，９６に当たらないようにする。

　前述の実施形態では、アシストトルクを蓋の自重によるモーメントとほぼ同程度としたが、この自重のモーメントより大きくても小さくてもよい。
　摩擦抵抗付与手段は、第２ヒンジ本体を完全に静止せずに回転を抑制する程度の摩擦抵抗を付与してもよい。
　上述の実施形態では、第１、第２の回転限界位置は、第１対象と第２対象の当たりにより定められているが、これら回転限界位置は、第１、第２ヒンジ本体同士の当たりにより定められていてもよい。

　前述の実施形態とは逆に、アシストトルク付与手段の付勢機構を第２ヒンジ本体に設け、作動手段を第１ヒンジ本体に設けてもよい。
摩擦抵抗付与手段は左右の回転連結手段に設けてもよい。
　回転連結手段は１つであってもよい。この場合、付勢機構は回転連結手段の一側部に近接して配置される。
第１、第２の支持ブラケットは１枚の板により形成してもよい。
　第１、第２の作動子は別体をなしていてもよい。
　アシストトルク付与手段は、第２ヒンジ本体に、基準回転位置に向かう一方向のアシストトルクだけを付与してもよい。
　作動子は、コイルスプリングの作用端に直接作用するように構成してもよい。

　付勢機構は、第１ヒンジ本体と第２ヒンジ本体の一方のヒンジ本体に固定されたサポート（支持手段）と、サポート内に収容された板形状の例えば２枚のスプリング材と、サポートに支持された例えば１つの回転体とを有していてもよい。回転体の内端部はカムになっており、外端部は、他方のヒンジ本体に固定された作動部材（作動手段）の先端部と、着脱可能かつ相対回転不能に連結されている。第２対象が第１対象に対して回転する時、作動部材が回転体を回し、この回転体のカムがスプリング材を弾性変形させることにより、アシストトルクが発生する。

　本発明のヒンジ装置は、前述の実施形態に制約されず、種々の第１対象と第２対象に適用できる。例えばサポート（第１対象）に対してディスプレイ（第２対象）を回転可能に支持する場合にも適用できる。
　ヒンジ装置の回転軸線は垂直であってもよい。この場合、第２対象の自重によるモーメントはゼロであるが、アシストトルクは重い第２対象を回転操作する際の負担を軽減する役割を担うことができる。

　本発明は、特に重い回転対象を支持するヒンジ装置に適用することができる。

２　筺体（第１対象）
３　蓋（第２対象）
５　ヒンジ装置
７　アシストトルク付与手段
７Ａ　付勢機構
１０　第１ヒンジ本体
２０　第２ヒンジ本体
３０Ｌ，３０Ｒ　回転連結手段
４０　摩擦抵抗付与手段
５０　左側の支持ブラケット（第１支持ブラケット）
６０　右側の支持ブラケット（第２支持ブラケット）
５３，６３　ストッパ
７０　シャフト
７５　コイルスプリング
８０　左側の回転体（第１回転体）
９０　右側の回転体（第２回転体）
８５，９５　係止部
８６，９６　作動子受部
８７，９７　バネ受部
１００　作動部材（作動手段）
１０２　左側の作動板部（第１作動子）
１０３　右側の作動子（第２作動子）
１０２ｘ、１０３ｘ　当接部
Ｓ　支持手段
Ｌ　回転軸線

Claims

　第１対象（２）に固定されるべき第１ヒンジ本体（１０）と、
　第２対象（３）に固定されるべき第２ヒンジ本体（２０）と、
　前記第１ヒンジ本体と前記第２ヒンジ本体とを回転軸線（Ｌ）を中心に相対回転可能に連結する回転連結手段（３０Ｌ，３０Ｒ）と、
　前記第２ヒンジ本体に、基準回転位置に向かうアシストトルクを付与するアシストトルク付与手段（７）と、
　前記回転連結手段に組み込まれ、前記第１ヒンジ本体と前記第２ヒンジ本体との間に摩擦抵抗を付与することにより、前記第２対象を前記第１対象に対して前記基準回転位置を含む任意の回転位置で静止させるかまたはその回転を抑制する摩擦抵抗付与手段（４０）と、
　を備えたヒンジ装置において、
　前記アシストトルク付与手段（７）は、前記第１ヒンジ本体と前記第２ヒンジ本体のうちの一方のヒンジ本体に設けられるとともに前記回転連結手段（３０Ｌ，３０Ｒ）から前記回転軸線（Ｌ）方向に離れて配置された付勢機構（７Ａ）と、他方のヒンジ本体に設けられた作動手段（１００）とを有し、
　前記作動手段は、前記付勢機構に作用して前記アシストトルクを生じさせることを特徴とするヒンジ装置。
　前記回転連結手段（３０Ｌ，３０Ｒ）は前記回転軸線方向に離間して一対配置されており、前記摩擦抵抗付与手段（４０）は一対の回転連結手段のうちの少なくとも一方に組み込まれており、前記付勢機構（７Ａ）が、前記一対の回転連結手段の間に配置されていることを特徴とする請求項１に記載のヒンジ装置。
　前記付勢機構（７Ａ）は、スプリング材（７５）と、前記スプリング材を前記一方のヒンジ本体に支持する支持手段（Ｓ）と、前記スプリング材と係合して前記支持手段に支持された少なくとも１つの回転体（８０，９０）とを有し、
　前記少なくとも１つの回転体は、前記作動手段により回転され、この回転に伴い前記スプリング材を弾性変形させることにより、前記アシストトルクを生じさせることを特徴とする請求項１または２に記載のヒンジ装置。
　前記付勢機構（７Ａ）は、コイルスプリング（７５）と、前記コイルスプリングを前記回転軸線（Ｌ）上に支持する支持手段（Ｓ）とを有し、
　前記作動手段（１００）は、前記コイルスプリングの作用端に直接または間接的に作用して前記コイルスプリングを捩ることにより、前記アシストトルクを生じさせることを特徴とする請求項１または２に記載のヒンジ装置。
　前記支持手段（Ｓ）は、前記回転軸線（Ｌ）方向に離れて配置され前記一方のヒンジ本体に固定された第１、第２支持ブラケット（５０，６０）と、前記第１、第２支持ブラケットに支持され前記回転軸線上に配置されたシャフト（７０）を有し、前記シャフトに前記コイルスプリング（７５）が巻装されていることを特徴とする請求項４に記載のヒンジ装置。
前記シャフト（７０）には前記コイルスプリング（７５）と係合する少なくとも１つの回転体（８０，９０）が回転可能に支持され、前記作動手段（１００）は少なくとも１つの作動子（１０２，１０３）を有し、前記少なくとも１つの作動子により前記少なくとも１つの回転体が回転され、この回転に伴い前記コイルスプリングが捩られることにより、前記アシストトルクを生じさせることを特徴とする請求項５に記載のヒンジ装置。
　前記第２ヒンジ本体（２０）は、前記第１ヒンジ本体（１０）に対して第１回転限界位置と第２回転限界位置との間で回転可能であり、前記第１回転限界位置と前記第２回転限界位置との間の中間に前記基準回転位置が配され、
　前記アシストトルク付与手段（７）は、前記第２ヒンジ本体が前記基準回転位置より前記第１回転限界位置側に位置している時に、前記基準回転位置に向かう第１方向のアシストトルクを前記第２ヒンジ本体に付与し、前記第２ヒンジ本体が前記基準回転位置より前記第２回転限界位置側に位置している時に、前記第１方向とは逆の前記基準回転位置に向かう第２方向のアシストトルクを前記第２ヒンジ本体に付与することを特徴とする請求項１に記載のヒンジ装置。
　前記回転連結手段（３０Ｌ，３０Ｒ）は前記回転軸線方向に離間して一対配置されており、前記摩擦抵抗付与手段（４０）は一対の回転連結手段のうちの少なくとも一方に組み込まれ、前記付勢機構（７Ａ）が、前記一対の回転連結手段の間に配置されており、
　前記付勢機構（７Ａ）は、前記一方のヒンジ本体に固定されて前記回転軸線（Ｌ）方向に離れた第１、第２支持ブラケット（５０，６０）と、前記第１、第２支持ブラケットに支持され前記回転軸線上に配置されたシャフト（７０）と、前記シャフトに巻装されたコイルスプリング（７５）と、前記コイルスプリング（７５）の両側に配置され前記シャフトに回転可能に支持された第１、第２回転体（８０，９０）を有し、
　前記作動手段（１００）は前記回転軸線方向に離れた第１、第２作動子（１０２，１０３）を含み、
　前記第２ヒンジ本体（２０）が前記第１回転限界位置側に位置している時に、前記第１作動子（１０２）が前記第１回転体（８０）に作用して前記第２ヒンジ本体に第１方向に向かうアシストトルクを付与し、
　前記第２ヒンジ本体が前記第２回転限界位置側に位置している時に、前記第２作動子（１０３）が前記第２回転体（９０）に作用して、前記第２ヒンジ本体に前記第２方向に向かうアシストトルクを付与することを特徴とする請求項７に記載のヒンジ装置。
　前記第１、第２支持ブラケット（５０，６０）はそれぞれ第１、第２ストッパ（５３，６３）を有し、
　前記第１、第２回転体（８０，９０）はそれぞれ、周方向に離れて配置された第１、第２係止部（８５，９５）と第１、第２作動子受部（８６，９６）と第１、第２バネ受部（８７，９７）とを有し、
　前記第１回転体（８０）は、前記第１バネ受部（８７）が前記コイルスプリングの一方の作用端（７５ａ）を受けて前記第１方向に付勢されるとともに前記第１係止部（８５）が前記第１支持ブラケット（５０）の第１ストッパ（５３）に係止されることにより前記第１方向への回転を規制され、
　前記第２回転体（９０）は、前記第２バネ受部（９７）が前記コイルスプリングの他方の作用端（７５ｂ）を受けて前記第２方向に付勢されるとともに前記第２係止部（９５）が前記第２支持ブラケット（６０）の第２ストッパ（６３）に係止されることにより前記第２方向への回転を規制され、
　前記第１作動子（１０２）は、前記第２ヒンジ本体（２０）が前記第１回転限界位置側に位置している時に、前記第１回転体（８０）の前記第１作動子受部（８６）を前記第２方向に押して前記第１支持ブラケット（５０）の前記第１ストッパ（５３）から離すことにより、前記第２ヒンジ本体に前記第１方向に向かうアシストトルクを付与し、
　前記第２作動子（１０３）は、前記第２ヒンジ本体が前記第２回転限界位置側に位置している時に、前記第２回転体（９０）の前記第２作動子受部（９６）を前記第１方向に押して前記第２支持ブラケット（６０）の前記第２ストッパ（６３）から離すことにより、前記第２ヒンジ本体に前記第２方向に向かうアシストトルクを付与することを特徴とする請求項８に記載のヒンジ装置。