JP2005106139A - チルトヒンジ - Google Patents

Abstract

【課題】小型かつ小口径でフリクショントルクを安定的に創出できる、チルトヒンジを提供する。
【解決手段】相対的に開閉される第１の部材と第２の部材をフリクション回動可能に連結するヒンジであって、第１フリクションディスク２と第２フリクションディスク３を互いに軸方向へ圧接すべく、シャフト４に設けられた複数の皿ばね５及び又はスプリングワッシャーとを含み、この皿ばね５及び又はスプリングワッシャーは、互いにホルダー１内で重なり合う、前記第１フリクションディスク２と前記第２フリクションディスク３を前記ホルダー１外と、前記ホルダー１内に配設する。
【選択図】図３

Description

この発明は、例えばラップトップ型パソコンやノート型パソコンのような小型のＯＡ機器の第１の部材であるキーボード本体と、第２の部材であるディスプレー装置を、フリクション回動可能に連結する際に用いて好適なチルトヒンジに関する。

ラップトップ型パソコンやノート型パソコンは、キーボード本体と、このキーボード本体に対しチルトヒンジを介して開閉可能に取り付けられたディスプレー装置から成り、普段は二つに折り畳まれているが、使用時にはキーボード本体に対しディスプレー装置を開いて用いるように構成されている。これらのコンピュータは極力薄く小型のものが求められているため、チルトヒンジも小径でフリクション機能の高いものが求められている。かかる要請を満たすものとして、次のものが公知である。

特表２０００−５０１１４９号公表特許公報 この公表特許公報に記載されたフリクションヒンジは、一対のアームを有する複数枚のワッシャー状を呈したクリップを軸方向へ重ね合わせて保持手段へ回転を拘束させて取り付け、前記各アームの間にシャフトを圧接挿通させてシャフトの外周と各アームの半径方向との間にフリクショントルクを創出させる構成のものである。

上述した公知構成のフリクションヒンジは、ワッシャー状のクリップの一対のアームでシャフトを挟んでフリクショントルクを得るものであるため、小径で必要なフリクショントルクを得ようとすると、各クリップのフリクション面積が小さいことから、多数枚のクリップを必要とするという問題があり、開発要求である、例えば７φ程度のシャフトで１００ｋｇ・ｍｍのフリクショントルクを得ようとすれば、さらに多数枚のクリップを必要とし、フリクションヒンジの軸方向の寸法が長くなるという問題があった。

この発明の目的は、小型かつ小口径で必要とされるフリクショントルクを創出できる、チルトヒンジを提供せんとするにある。

上述した目的を達成するためにこの発明は、相対的に開閉される第１の部材と第２の部材をフリクション回動可能に連結するヒンジであって、前記第１の部材と第２の部材のいずれか一方の部材に取り付けられるホルダーと、他の部材に取り付けられる前記ホルダーに相対的に回転可能かつ軸方向へ移動不可に取り付けられたシャフトと、このシャフトを各挿通孔へ回転可能かつ軸方向へ移動可能に挿通させつつ前記ホルダーへ拘束された複数の第１フリクションディスクと、前記シャフトに回転を拘束されつつ軸方向へ移動可能に前記第１フリクションディスクの間へ介在された複数の第２フリクションディスクと、前記第１フリクションディスクと第２フリクションディスクを互いに軸方向へ圧接すべく、前記シャフトに設けられた複数の皿ばね及び又はスプリングワッシャーとを含み、この皿ばね及び又はスプリングワッシャーは、互いに前記ホルダー内で重なり合う、前記第１フリクションディスクと前記第２フリクションディスクの前記ホルダー外と、前記ホルダー内に配設されることを特徴とする。

その際にこの発明は、前記第１フリクションディスクと第２フリクションディスクのいずれか一方を硬質の材料で、いずれか他方を軟質の材料で構成することができる。

この発明はさらに、前記第１フリクションディスクを、その外縁に前記ホルダーへ係止させる係止部を有するものとし、前記第２フリクションディスクを、前記シャフトを挿通させる挿通孔に該シャフトへ係止させる係止部を有するものとすることができる。

この発明はさらに、前記皿ばね及び又はスプリングワッシャーを、前記シャフトの端部へ取り付けられるナットと、前記第１フリクションディスク又は第２フリクションディスクのいずれか一方のものとの間と、前記第１フリクションディスクと第２フリクションディスクの間に、前記シャフトをその挿通孔へ挿通させつつ介在させたことを特徴とする。

この発明はさらに、前記皿ばね及び又はスプリングワッシャーで前記ホルダー内に配設されるものは、少なくとも一対以上の前記第１フリクションディスクと前記第２フリクションディスクの間に数箇所複数枚ずつ配設することができる。

さらにこの発明は、前記ナットを、このナットに代えて前記シャフトの端部をかしめることによって形成されたかしめ部とすることができる。

この発明はさらに、前記ホルダーを、少なくとも前記第１フリクションディスクと第２フリクションディスクの全部或は一部を内部に収納させるケース部を有することができる。

そしてこの発明は、前記第１フリクションディスク及び又は第２フリクションディスクを、互いの圧接部の潤滑を促すオイル溜部を有するものとすることができる。

この発明は以上のように構成したので、次のような効果を奏し得る。

請求項１、３、４、５及び７のように構成すると、互いに異なる方向へ圧接回動する第１フリクションディスクと第２フリクションディスクの各フリクション発生部は面接触となり、フリクショントルクを発生させるフリクション面積が全体として増大する上に、各第１フリクションディスク２と第２フリクションディスク３の間により強くフリクショントルクが発生するので、小径かつ小型でも大きなフリクショントルクを創出させることができるものである。

請求項２のように構成すると、硬い材質の第１フリクションディスクと軟らかい材質の第２フリクションディスクが、互いに圧接状態で反対方向へ回転摺動することにより、より強いフリクショントルクを発生することができるものである。

請求項６のように構成すると、構成をより簡単にして製作コストを下げることができるものである。

請求項８のように構成すると、永年使用してもきしみ音や異音を発生させることなく、安定したフリクショントルクを発生させることができる。

以下にこの発明の一実施の形態を図面に基づいて説明する。

図１はこの発明に係るチルトヒンジを用いたノート型パソコンＡを示し、指示記号Ｂのものがキーボード本体、指示記号Ｃのものがディスプレイ装置である。この発明に係るチルトヒンジはＤ視の部分に取り付けられ、キーボード本体Ｂとディスプレイ装置Ｃを相対的に開閉可能に連結するものであり、通常２個使用される。

図２乃至図５は、この発明に係るチルトヒンジの構成を示す。指示記号１は、第１の部材を構成する、例えばノート型パソコンＡのキーボード本体Ｂ側へ取り付けられるホルダーであり、取付部１ａとケース部１ｂとから成る。ケース部１ｂは、一側部に軸受孔１ｃを設けた側壁１ｄを有すると共に、内部に後述する第１フリクションディスク２と第２フリクションディスク３を収納する空洞部１ｅを有し、この空洞部１ｅに第１フリクションディスク２の係止部２ｃを係止する係止溝１ｆが設けられている。尚、取付部１ａには、取付孔１ｇ，１ｇが設けられている。

このホルダー１の側壁１ｄに設けた軸受孔１ｃには、シャフト４が変形小径部４ａを回転可能に軸支させている。このシャフト４は変形小径部４ａに続いて大径部のフランジ部４ｂと断面半円形状の取付部４ｃが設けられ、この取付部４ｃに図１と図３乃至図５に示したように、第２の部材であるディスプレイ装置Ｃを取り付けるものである。尚、この取付部４ｃを第１の部材であるキーボード本体Ｂに取り付け、ホルダー１を第２の部材であるディスプレイ装置Ｃへ取り付けても良い。このシャフト４の変形小径部４ａは、その両側を削り取ることによって断面略楕円形状を呈し、自由端側に雄ネジ４ｅが設けられ、さらに取付部４ｃには取付孔４ｄが設けられている。尚、変形小径部４ａと取付部４ｃの各断面形状は、実施の形態のものに限定されない。その他の多角形状を始めとする様々な形状のものがあり得る。

第１フリクションディスク２は、硬質の耐摩耗性に富んだ金属製の材料から成る平面鍵穴状を呈した板材である。この第１フリクションディスク２は、とくに図５に示したように、シャフト４の変形小径部４ａを挿通させる円形挿通孔２ａを設けたフリクション発生部２ｂと、このフリクション発生部２ｂより突設した略台形状の係止部２ｃとから成り、ホルダー１の空洞部１ｅ内に収納させて、その係止部２ｃの下端部を空洞部１ｅ内の係止溝１ｆへ係止させることによって、ホルダー１に拘束された複数枚のものと、とくに図３に示したように、ホルダー１の側壁１ｄの外側に設けた窪所１ｈ内に係止固定させた１枚のものとから成る。そして、フリクション発生部３ｂの上縁には、切欠によって形成されたオイル溜部２ｄを形成してある。尚、このオイル溜部２ｄを第１フリクションディスク２に設ける位置、数、形態については、実施の形態のものに限定されない。それは円形挿通孔２ａの内周に設けられる場合や、フリクション発生部２ｂに小孔或は凹部として設けられる場合がある。

第２フリクションディスク３は、同じく硬質の耐摩耗性に富んだ金属製の板材から成る円盤状のものであり、シャフト４の変形小径部４ａを挿通させる変形挿通孔３ａを設けたフリクション発生部３ｂと、この変形挿通孔３ａに設けた一対の切欠から成るオイル溜部３ｃとを具えている。この第２フリクションディスク３は、空洞部１ｅ内で第１フリクションディスク２とその両面又は片面が接触している複数枚のものと、ホルダー部１の外側のシャフト４のフランジ部４ｂと第１フリクションディスク２との間に配設された１枚のものとから成る。

指示記号５のものは、ホルダー１の空洞部１ｅ内に収容配置された第１弾性手段５ａ及び第２弾性手段５ｂと、ホルダー１の外部に配置された第３弾性手段５ｃを構成する複数の皿ばねである。この各皿ばね５はその各中心部軸方向に設けた円形状の各挿通孔５ｄにシャフト４の変形小径部４ａを挿通させつつ、第１弾性手段５ａを構成するものは２枚、ホルダー１のケース部１ｂの空洞部１ｅ内の右から２枚目となる第２フリクションディスク３と、３枚目となる同じく第２フリクションディスク３の間に、その各挿通孔５ｄへシャフト４の変形小径部４ａを挿通させつつ配設されている。第２弾性手段５ｂを構成するものは２枚、右から５枚目となる第２フリクションディスク２と６枚目の第２フリクションディスク２との間に、その各挿通孔５ｄへシャフト４の変形小径部４ａを挿通させつつ配設されている。さらに、第３弾性手段５ｃを構成する５枚の皿ばねは、ホルダー１の外側に位置し、空洞部１ｅ内の一番外側に位置する第２フリクションディスク３と、シャフト４の変形小径部４ａに設けた雄ネジ４ｅにネジ着させた締付ナット６との間に、その各挿通孔５ｄへシャフト４の変形小径部４ａを挿通させつつ配置されている。

したがって、締付ナット６を締め付けると、第１弾性手段５ａと第２弾性手段５ｂによって、空洞部１ｅ内において、この第１弾性手段５ａと第２弾性手段５ｂの両側に配置された第１フリクションディスク２と第２フリクションディスク３が強く圧接される上に、第３弾性手段５ｃによっても第２弾性手段５ｂとの間に配置した第１フリクションディスク２と第３フリクションディスク３が強く圧接される。この状態において、ホルダー１或はシャフト４を回転させると、第３弾性手段５ｃのみによる場合よりも、空洞部１ｅ内にある第１フリクションディスク２と第３フリクションディスク３が、第１弾性手段５ａと第２弾性手段５ｂによってより強く圧接される結果、各第１フリクションディスク２と第２フリクションディスク３の各フリクション発生部２ｂ，３ｂの間により強いフリクショントルクが発生することになる。

次に、実施例１に示した各部材の材料、寸法等を次のように定めてチルトヒンジを構成した。

即ち、ホルダー１には、そのケース部１ｂの外径を７ｍｍ、長さを７ｍｍ、高さを１０ｍｍ、空洞部１ｅの内径を５．４ｍｍ、軸受孔１ｃの径を３ｍｍとした、構成材料を２ＤＣＩの成型品を用いた。シャフト４には、材料としてＳＵＳ３０３を用い、全体の長さを２６．８ｍｍ、フランジ部４ｂの外径を７ｍｍ、小径部４ａの最大径を３ｍｍとしたものを用いた。第１フリクションディスク２には、材厚が０．４ｍｍのＳＫ−１を焼き入れし、その表面にニッケルメッキしたものを用い、円盤部分の外径を５．４ｍｍ、円形挿通孔２０の内径を３ｍｍとし、第２フリクションディスク３も、材厚が０．４ｍｍのＳＫ−１を焼き入れし、その表面にニッケルメッキしたものを用い、外径を５．３ｍｍ、変形挿通孔３ａの長径を３ｍｍとしたものを用いた。さらに、皿ばね５は材料として表面に燐酸塩皮膜を施したバネ用鋼の材厚０．３ｍｍで、外径が５ｍｍ、挿通孔が３ｍｍ、全体の厚さが０．６７ｍｍのものを用い、締付ナット６はＳＵＭ２４Ｌを用い、ＭＦ２ｎ３で表面処理したものを用いた。さらに、潤滑剤としては、例えばスミテックＰ１等のフッ素系のグリスを用いて、各第１、第２フリクションディスク２，３の間に塗布させた。

以上のように構成した各部材を用いて図３に示したように、第１フリクションディスク２、第２フリクションディスク３、及び皿ばね５を配置して、締付ナット６を初期フリクショントルクが１００ｋｇｆ・ｍｍとなるまで締め付け、ホルダー１とシャフト４を相対的に反対方向へ回転させて３万回の耐久テストを行いフリクショントルク測定したところ、耐久テスト後においても経時的変化が少なく、ほぼ１００ｋｇｆ・ｍｍのフリクショントルクを維持することができた。尚、第１フリクションディスク２に燐青銅のＨ材にニッケルメッキをしたものを用いて耐久テストをしたところ、初期においてかなりのトルクダウンが見られたが、その後は安定したフリクショントルクを創出することができた。

さらに、第１フリクションディスクにＳＵＳ３０４に焼き入れをしその表面にニッケルメッキをしたものを用いたもので測定したところ、初期のトルクダウンが少なく、８０ｋｇ・ｍｍの範囲で安定したフリクショントルクを創出することができた。

図８は、さらに他の実施の形態を示し、先の各実施の形態の締付ナットに代えて、押え用ワッシャー１０とシャフト１１の変形小径部１１ａのかしめ部１１ｂを用いている。

このように実施してもこの発明の目的を達成でき、かつ構成が簡単になるため、製作コストを下げることができる。

尚、以上の実施の形態において、第１フリクションディスクと第２フリクションディスクの構成、形状、組み合わせ方、全部硬質のものを用いるか、硬質と軟質のものを交互に用いるか等については、各ディスクを少なくとも２枚以上重ね合わせる点を除いて限定はない。また、皿ばねはこれをスプリングワッシャーとしても良い。さらに基本的には潤滑油を用いるが、各ワッシャーの表面に弗素コーティングしたり、窒化処理することによって、潤滑油を省略することも考えられる。

小型でも大きなフリクショントルクを経時変化することなく安定的に創出できるので、小型のノートパソコンやラップトップ型のパソコン用のチルトヒンジとして、まさに求められている要求を満たすことのできるものである。

この発明に係るチルトヒンジを使用したノート型パソコンを開いて見た斜視図である。 この発明に係るチルトヒンジの正面図である。 図２の縦断面図である。 図２のＡ−Ａ線断面図である。 図２のＢ−Ｂ線断面図である。 この発明に係るチルトヒンジの動作を説明する断面図である。 この発明に係るチルトヒンジの動作を説明する断面図である。 この発明に係るチルトヒンジのさらに他の実施の形態を示す正面図である。

符号の説明

Ａ ノート型パソコン
Ｂ キーボード本体
Ｃ ディスプレイ装置
１ ホルダー
１ａ 取付部
１ｂ ケース部
１ｃ 軸受孔
１ｄ 側壁
１ｅ 空洞部
１ｆ 係止溝
１ｇ 取付孔
１ｈ 窪所
２ 第１フリクションディスク
２ａ 円形挿通孔
２ｂ フリクション発生部
２ｃ 係止部
２ｄ オイル溜部
３ 第２フリクションディスク
３ａ 変形挿通孔
３ｂ フリクション発生部
３ｃ オイル溜部
４ シャフト
４ａ 変形小径部
４ｂ フランジ部
４ｃ 取付部
４ｄ 取付孔
４ｅ 雄ネジ
５ 皿ばね
５ａ 第１弾性手段
５ｂ 第２弾性手段
５ｃ 第３弾性手段
５ｄ 挿通孔
６ 締付ナット
１０ 押え用ワッシャー
１１ シャフト
１１ａ 変形小径部
１１ｂ かしめ部

Claims (8)

1. 相対的に開閉される第１の部材と第２の部材をフリクション回動可能に連結するヒンジであって、前記第１の部材と第２の部材のいずれか一方の部材に取り付けられるホルダーと、他の部材に取り付けられる前記ホルダーに相対的に回転可能かつ軸方向へ移動不可に取り付けられたシャフトと、このシャフトを各挿通孔へ回転可能かつ軸方向へ移動可能に挿通させつつ前記ホルダーへ拘束された複数の第１フリクションディスクと、前記シャフトに回転を拘束されつつ軸方向へ移動可能に前記第１フリクションディスクの間へ介在された複数の第２フリクションディスクと、前記第１フリクションディスクと第２フリクションディスクを互いに軸方向へ圧接すべく、前記シャフトに設けられた複数の皿ばね及び又はスプリングワッシャーとを含み、この皿ばね及び又はスプリングワッシャーは、互いに前記ホルダー内で重なり合う、前記第１フリクションディスクと前記第２フリクションディスクの前記ホルダー外と、前記ホルダー内に配設されることを特徴とする、チルトヒンジ。
2. 前記第１フリクションディスクと第２フリクションディスクのいずれか一方は硬質の材料で、いずれか他方は軟質の材料で構成されていることを特徴とする、請求項１に記載のチルトヒンジ。
3. 前記第１フリクションディスクは、その外縁に前記ホルダーへ係止させる係止部を有し、前記第２フリクションディスクは、前記シャフトを挿通させる挿通孔に該シャフトへ係止させる係止部を有することを特徴とする、請求項１乃至２のいずれかに記載のチルトヒンジ。
4. 前記皿ばね及び又はスプリングワッシャーは、前記シャフトの端部へ取り付けられるナットと、前記第１フリクションディスク又は第２フリクションディスクのいずれか一方のものとの間と、前記第１フリクションディスクと第２フリクションディスクの間に、前記シャフトをその挿通孔へ挿通させつつ介在させたことを特徴とする、請求項１乃至３のいずれかに記載のチルトヒンジ。
5. 前記皿ばね及び又はスプリングワッシャーで前記ホルダー内に配設されるものは、少なくとも一対以上の前記第１フリクションディスクと前記第２フリクションディスクの間に数箇所複数枚ずつ配設したことを特徴とする、請求項１乃至４のいずれかに記載のチルトヒンジ。
6. 前記ナットは、このナットに代えて前記シャフトの端部をかしめることによって形成されたかしめ部としたことを特徴とする、請求項４乃至５のいずれかに記載のチルトヒンジ。
7. 前記ホルダーは、少なくとも前記第１フリクションディスクと第２フリクションディスクの全部或は一部を内部に収納させるケース部を有することを特徴とする、請求項１乃至６のいずれかに記載のチルトヒンジ。
8. 前記第１フリクションディスク及び又は第２フリクションディスクは、互いの圧接部の潤滑を促すオイル溜部を有することを特徴とする、請求項１乃至７のいずれかに記載のチルトヒンジ。

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