JP2012102797A

JP2012102797A - ヒンジ機構

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Publication number: JP2012102797A
Application number: JP2010251426A
Authority: JP
Inventors: Isamu Morimoto; 勇森本; Hiroshi Takakura; 浩高倉
Original assignee: Origin Electric Co Ltd; Tochigiya Co Ltd
Current assignee: Origin Electric Co Ltd; Tochigiya Co Ltd
Priority date: 2010-11-10
Filing date: 2010-11-10
Publication date: 2012-05-31
Anticipated expiration: 2030-11-10
Also published as: JP5666252B2

Abstract

【課題】回転対象物を途中で動作停止させときに回転対象物が下方向に動いたり、上方向に跳ね上がったりすることが無いコンパクトなヒンジ機構を提案すること。
【解決手段】係止部を有するシャフト部材と、そのシャフト部材との間に所定のトルク値を発生するトルク発生部材とからなるトルクリミッタ、及び第１の円環状カム面を有する第１のカム部材と、この円環状カム面に組み合わされる第２の円環状カム面を有する第２のカム部材と、前記第１、第２の円環状カム面の間に押圧力を与える弾性部材とからなる一方向クラッチを組み合わせてなるヒンジ機構。
【選択図】図２

Description

この発明は、回転対象物、例えば車体の後部ドア又はピアノの蓋体などを所定の角度の範囲で回転させるのに適したヒンジ機構に関する。

各種のドア、パソコンの蓋体などの開閉機構に多種多様なヒンジ機構が用いられている。それぞれの開閉機構に適った構造のヒンジ機構が数多く提案されているが、構造の簡単なものとしてシャフト部材又は内輪部材にコイルバネを巻装、又は他のバネ部材を装着して、それらの間に生じるトルクを利用するヒンジ機構など（例えば、特許文献１、２参照）が提案されている。また、比較的重量のある車体の後部ドアの開閉機構の一例としてヒンジとダンパーなどを組み合わせたヒンジ機構が提案されている（例えば、特許文献３、４参照）。

前掲の特許文献１、２の発明に係るヒンジ機構は、シャフト部材などにバネ体を装着すると共に一方向クラッチを固定し、シャフト部材などとバネ体との間に生じるトルクを発生させて、一方向クラッチの一方向性を利用するので、構造が簡潔であり、部品点数も少ないので小型で経済性に優れ、一方の回転方向には空転し、他方向には所望の大きさの回転トルクを発生するものである。

しかしながら、特許文献１、２の発明に係るヒンジ機構は、例えば車体の後部ドアの開閉機構などのように、後部ドアを開けるときには比較的小さい力で開けることができ、閉めるときには後部ドアの重さによって急激に閉じないような開閉特性、つまり要求される回転トルクが大きく、かつ回転方向によって生じる回転トルクの大きさが異なる特性を要求される開閉機構には適しているとは言えない。

この点について説明すると、一方向クラッチが内輪部材と外輪部材とローラのような転動部材とその転動部材に押圧力（予圧）を与えるバネ部材などからなる場合、ある回転方向に対しては転動部材が内輪部材と外輪部材との間に食い込まずに回転することによって、内輪部材と外輪部材は非係止状態であって空転する。逆の回転方向では、転動部材が内輪部材と外輪部材との間に食い込むことによって、内輪部材と外輪部材は係止状態となって回転できない。この一方向回転動作については広く知られているので更に詳しく説明することはしないが、このような構造の一方向クラッチはバックラッシが生じることが知られている。特に大きな回転トルクを扱う一方向クラッチにあっては、前述のような構造上からバックラッシが大きくなる場合がある。

このバックラッシによって、例えば回転対象物が車体の後部ドアの場合、後部ドアを上方向に開いている途中で手を離した瞬間、若干だけ後部ドアが下方向に動くことがある。また、車体の後部ドアを下方向に閉めている途中で手を離すと、その瞬間、後部ドアが上方向に若干跳ね上がることがある。更に、特許文献１、２の発明に係るヒンジ機構は、各種のドア又は蓋体などのような回転対象物を特定の位置に安定に保持するのは難しく、衝撃などが回転対象物などに加えられると、回転対象物が動いてしまう場合があるという問題もある。

前掲の特許文献３、４に開示されている発明のヒンジ機構は、車体の後部ドアの開閉機構用に造られているので、ヒンジ機構に要求される特性を満足するが、汎用性に乏しく、取り付けが複雑であって大きな取り付け場所が必要であることが難点である。また、開閉機構がヒンジだけでなく、曲線を描いて動くヒンジ部材とダンパーとなどとを組み合わせて構成されているので、開閉機構が大型化せざるを得ず、コンパクトな構造とすることは難しかった。さらに、これらヒンジ機構は開閉の途中の特定位置で安定に後部ドアを所望の位置に停止させる補助機構が必要であり、その補助機構が互いに噛み合うときに生じる騒音も好ましくなかった。

特開２００３−０４２１８１号公報特開２０００−３５２４２７号公報特開２００５−０８８７１４号公報特開平１０−１５３０４５号公報

本発明が解決しようとする課題は、従来のヒンジ機構にあっては、その一方向クラッチのバックラッシによって、特に、回転対象物を上方向又は下方向に回転させるヒンジ機構に適用した場合に、回転対象物を動作停止させた瞬間に、回転対象物が回転させていた方向に若干動いたり、逆方向に跳ね上がったりすることがあるというところにある。

本発明は、上述のような従来の課題を解決することを目的とし、コンパクトなヒンジ機構であって、一方向クラッチのバックラッシを無くしたことによって、回転対象物を上方向又は下方向に回転させるヒンジ機構に適用した場合でも、回転対象物の上方向の動作を停止させた瞬間に回転対象物が下方向に動いたり、又は回転対象物の下方向の動作を停止させた瞬間に回転対象物が跳ね上がったりすることが無いヒンジ機構を提案するものである。

第１の発明は、係止部を有するシャフト部材と、そのシャフト部材の一部分との間に所定のトルク値を発生するトルク発生部材と、前記シャフト部材と前記トルク発生部材とを包囲してなる第１のハウジングとを備えると共に、第１の円環状カム面と係止部とを有する第１のカム部材と、その第１の円環状カム面に組み合わされる第２の円環状カム面を有する第２のカム部材と、前記第１の円環状カム面と前記第２の円環状カム面との間に押圧力を与える弾性部材と、前記第１のカム部材と前記第２のカム部材と前記弾性部材とを包囲してなる第２のハウジングとを備え、前記第２のカム部材と前記弾性部材、又は前記第２のハウジングは、前記第１のハウジングから外部に延びる前記シャフト部材を挿通させる中央穴を有し、前記第１のハウジングと前記第２のハウジングとはそれぞれ取付け部を有し、前記第１のハウジングから外部に延びる前記シャフト部材を前記第２のハウジング内に挿入し、前記シャフト部材の係止部を前記第１のカム部材の係止部に係止させることを特徴とするヒンジ機構を提案する。

第２の発明は、前記第１のハウジングと前記第２のハウジングとに相対的に逆方向の回転力がかかるとき、その回転方向によって、前記第１のカム部材と前記第２のカム部材とは、互いに回転不能な係止状態を呈するか、あるいは所定値以上の回転力が働くときに相対的に逆方向に回転可能な非係止状態を呈する一方向クラッチとして動作し、前記第１のカム部材と前記第２のカム部材とが互いに回転不能な係止状態を呈する回転方向に設定値以上の回転力がかかるとき、前記シャフト部材に対して前記第１のハウジングが回転することを特徴とする請求項１に記載のヒンジ機構を提案する。

第３の発明は、前記第１のカム部材は、前記第１のハウジングに対して回転可能なように前記第１のハウジングに支承されており、前記第２のカム部材は前記第２のハウジングに対して回転方向には実質的に動くことができないが、前記シャフト部材の長さ方向には動けるように、前記第２のハウジングは前記第２のカム部材が有する係合部と係合する係合溝を備えることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載のヒンジ機構を提案する。

第４の発明は、前記第１の円環状カム面と前記第２の円環状カム面は、それぞれ前記第１のカム部材の円環状の側面、前記第２のカム部材の円環状の側面に形成された、一方の回転方向に対しては急傾斜で、他方の回転方向に対しては緩傾斜である一定幅で繰り返す凹凸構造からなることを特徴とする請求項１ないし請求項３のいずれかに記載のヒンジ機構を提案する。

本発明によれば、コンパクトで一方向動作のバックラッシが無く、回転対象物を途中で動作停止させた瞬間に、回転対象物が下方向に動いたり、上方向に跳ね上がったりすることが無いヒンジ機構を提案することができる。

本発明に係る実施形態１のヒンジ機構を構成する部品の外観を示す図である。本発明に係る実施形態１のヒンジ機構の断面を示す図である。本発明に係る実施形態１のヒンジ機構を構成する一部分の部品の外観を示す図である。本発明に係る実施形態１のヒンジ機構に用いられる第１のカム部材のカム面を説明するための図である。本発明に係る実施形態１のヒンジ機構に用いられる第２のカム部材のカム面を説明するための図である。本発明に係る実施形態１のヒンジ機構の第１のカム部材と第２のカム部材とのカム面を説明するための図である。本発明に係る実施形態２のヒンジ機構の断面を示す図である。

本発明は、係止部を有するシャフト部材と、そのシャフト部材の一部分との間に所定のトルク値を発生するトルク発生部材とを包囲してなる第１のハウジングと、第１の円環状カム面を有する第１のカム部材と、その第１の円環状カム面に組み合わされる第２の円環状カム面を有する第２のカム部材と、前記第１の円環状カム面と前記第２の円環状カム面との間に押圧力を与える弾性部材とを包囲してなる第２のハウジングとを組み合わせるヒンジ機構である。なお、本発明は、以下に示す実施形態に限定されるものではない。本明細書及び図面において、符号が同じ構成要素は同一の名称の部材を示すものとする。

［実施形態１］
図１〜図６によって本発明に係る実施形態１のヒンジ機構１について説明する。図１は、第１のハウジング２と第２のハウジング４とをシャフト部材３で互いに組み合わせる前のそれぞれの外観図を示す。図２は、第１のハウジング２と第２のハウジング４とをシャフト部材３で組み合わせ後のヒンジ機構１の断面を示す図である。図３は、第１のカム部材６と第２のカム部材７とを組み合わせた図面を示す。図４は、第１のカム部材６の一方の環状の側面に形成された第１の円環状カム面６Ｃを説明するための図であり、図５は、第２のカム部材７の一方の環状の側面に形成された第２の円環状カム面７Ｃを説明するための図である。図６は、第１のカム部材６と第２のカム部材７の双方の円環状カム面の凹凸形状を説明するための図である。

このヒンジ機構１の概略は、図１に示すように、外観上からみてケース又は樹脂モールド体のような第１のハウジング２、この第１のハウジング２から外に延びるシャフト部材３、シャフト部材３を受け入れて係止させる第２のハウジング４からなる。シャフト部材３を第２のハウジング４に挿しこみ、シャフト部材３を第２のハウジング４内の部品に係止することにより、ヒンジ機構１が構成される。図２に示すように、第１のハウジング２にはトルク発生部材５が収納されており、第２のハウジング４には第１のカム部材６と第２のカム部材７と弾性部材８と側壁部材９とが収納されている。ここで、第１のハウジング２とシャフト部材３とからなる部品はトルクリミッタを形成し、第２のハウジング４と第１、第２のカム部材６、７などからなる部品は一方向クラッチを形成する。

図２において、第１のハウジング２はシャフト部材３の一部分と所定の大きさのトルクを発生するトルク発生部材５を包囲している。実施形態１では、トルク発生部材５はシャフト部材３の一部分に強く巻かれた板状のバネ部材であるので、以下ではバネ部材５という。バネ部材５は種々の形状の板バネ又はコイルバネなど、シャフト部材３とバネ部材５との間に所望以上のトルクを発生するトルク発生部を形成するバネ部材であればよい。第１のハウジング２は、バネ部材５とそのバネ部材５が巻かれたシャフト部材３の一部分からなるトルク発生部を樹脂モールドしてなるモールド体、あるいは予め成型などによって形成された樹脂性又は金属性のケースである。なお、ここでは図２に示すように、シャフト部材３の中心をその長さ方向に延びる軸線を中心軸線Ｘ−Ｘという。

第１のハウジング２は、シャフト部材３に固定されておらず、所定値以上の回転力が第１のハウジング２にかかることによって、シャフト部材３に対してバネ部材５が回転するときには、バネ部材５と一緒に回転する。つまり、第１のハウジング２とシャフト部材３との間に所定値以上の回転力が加わるときには、第１のハウジング２とシャフト部材３とが相対的に逆方向に回転することができる。図１に示すように、第１のハウジング２は２個の取り付け穴２Ａを有する。取り付け穴２Ａは少なくとも１個は必要である。取り付け穴２Ａを利用して、例えば不図示のビスなどにより車体の後部窓などのような回転対象物、又は車体や機器などのような固定物に取付けられる。

シャフト部材３は、好ましくは硬質の金属材料からなる丸棒であり、バネ部材５が巻かれてトルク発生部を形成する部分が摩滅しにくい材料からなる。第１のハウジング２から外方向に延びるシャフト部材３の先端部分に形成された係止部は、第２のハウジング４内の後述する第１のカム部材６の係止部としての係止穴に係止される係止突起部３Ａとなっている（以後、シャフト部材３の係止部を係止突起部３Ａ、第１のカム部材６の係止部を係止穴６Ｂと言う）。係止突起部３Ａは一般的なＤカット、又は四角形状の先端部、あるいは先端部分の丸棒状面から起立する突起部などからなり、シャフト部材３の係止突起部３Ａが前記係止穴に対して挿入が可能で前記係止穴にしっかりと係止される構造のものが好ましいが、挿入と抜脱が可能、つまり挿抜可能であって、前記係止穴に一旦係止される構造のものでもよい。

第２のハウジング４は、好ましくは射出成形などにより所定の形状に形成された樹脂材料又は金属材料からなるケースであり、第２のハウジング４の一方側（図２で右側）の端部４Ａは開放されており、他方側の端部４Ｂには中央穴４Ｃが形成されている（図２で左側）。この中央穴４Ｃは、後述する実施形態２のように、シャフト部材３を中央穴４Ｃを通して挿入するのに使用することも考慮して設けたものである。したがって、後述する実施形態２のような構造としない場合には、中央穴４Ｃは必ずしも必要でなく、第２のハウジング４の他方側は閉じていてもよい。

第２のハウジング４は、図１、図２に示すように、その内側に等間隔で中心軸線Ｘ−Ｘに沿って延びる３本の係着溝４Ｄを有する。また、図１に示すように、第２のハウジング４は２個の取り付け穴４Ｅを有する。取り付け穴４Ｅは２個以上でも勿論よい。第２のハウジング４は、取り付け穴４Ｅを利用して、例えば不図示のビスなどにより車体や機器などのような固定物又は車体の後部窓などのような回転対象物に取付けられる。第２のハウジング４には、前記開いた端部４Ａ側から第１のカム部材６と第２のカム部材７と弾性部材８と側壁部材９とが納められる。

第１のカム部材６は、シャフト部材３の先端部分の係止突起部３Ａを受け入れて互いに係止し合う係止穴６Ｂを有する円筒状本体６Ａを備える。係止穴６Ｂは、シャフト部材３の係止突起部３Ａに適合する形状であって、シャフト部材３の係止突起部３Ａを受け入れることができ、しっかりと互いに係止し合う構造が好ましい。しかし、シャフト部材３の係止突起部３Ａが挿抜可能な係止穴６Ｂであってもよい。円筒状本体６Ａの一方の環状側面には、図４、図６に示すような第１の円環状カム面６Ｃが形成されている。第１の円環状カム面６Ｃについては、第２のカム部材７のカム面と一緒に後述する。円筒状本体６Ａは、その円筒状の外面６Ａａがハウジング４の内面４Ｆに対して回転可能なように、円筒状の外面６Ａａの直径（外径）はハウジング４の内面４Ｆの直径（内径）よりも幾分小さい形状となっている。第１のカム部材６の第１の円環状カム面６Ｃとは反対側の端面６Ｄは、弾性部材８の弾性力で第２のハウジング４の端部４Ｂの内面に押し付けられる。

ここで、第１のカム部材６は前述した係止穴６Ｂに代えて、その中央部から突出する係止突起部を有してもよい。この場合、シャフト部材３は、係止突起部３Ａに代えて、シャフト部材の先端面に形成された係止穴を有する。前記係止突起部は前記係止穴に挿入されて互いに係止し合う形状と大きさをそれぞれ有する。

第２のカム部材７は、シャフト部材３を挿通させる断面が円形状の中央穴７Ｂを有する筒状本体７Ａを備える。その筒状本体７Ａの第１のカム部材６側の環状側面には、図５、図６に示すような第２の円環状カム面７Ｃが形成されている。筒状本体７Ａの外面７Ａａには、図３、図５に示すように、外面７Ａａから起立する回転抑止用突起７Ａｂが等間隔で３個形成される。回転抑止用突起７Ａｂは、第２のハウジング４の内側に等間隔で形成された係着溝４Ｄそれぞれに受け入れられ、回転抑止用突起７Ａｂと係着溝４Ｄとの働きによって、第２のカム部材７は回転方向には動けないが、中心軸線Ｘ−Ｘ方向には動くことができる。

図５に示すように、３個の回転抑止用突起７Ａｂの内、１個だけが他のものよりも背高になっており、この背高の回転抑止用突起７Ａｂに適合するように、第２のハウジング４の三つの係着溝４Ｄの内、１つだけが深溝となっている。この背高の回転抑止用突起７Ａｂと深溝の係着溝４Ｄとで、第２のハウジング４の回転方向に対する第２のカム部材７の位置決め、及び第２のカム７の回転抑止を確実に行っている。第１の円環状カム面６Ｃと第２の円環状カム面７Ｃとの組み合わせ構造を、図２、図３では一方向クラッチ部Ｗで示している。なお、係着溝４Ｄ及び回転抑止用突起７Ａｂの個数は３個に限定されるものではない。

第１の円環状カム面６Ｃと第２の円環状カム面７Ｃは、図４〜図６に示すように、一定幅で鋸波状に繰り返す凹凸からなる。図４において、凹凸の境界を示す直線６ｘと隣の直線６ｘとの間隔はすべてほぼ同じで、第１の円環状カム面６Ｃの鋸波状の凹凸の回転方向の幅がほぼ等しいことを示す。図５においても同様に、凹凸の境界を示す直線７ｘと隣の直線７ｘとの間隔はすべてほぼ同じで、第２の円環状カム面７Ｃの鋸波状の凹凸の回転方向の幅がほぼ等しいことを示す。第１の円環状カム面６Ｃと第２の円環状カム面７Ｃとの鋸波状の凹凸の幅と高さはほぼ同等である。つまり、第１の円環状カム面６Ｃと第２の円環状カム面７Ｃとは一方向のカム動作を行える互いに適合した形状を有する。

図６では、円環状に配置される第１の円環状カム面６Ｃと第２の円環状カム面７Ｃとを直線状の構造で示している。図６（ａ）に示すように、第１の円環状カム面６Ｃは一方の回転方向（矢印Ａ１方向）に対して緩やかな傾斜、つまり緩傾斜の斜面６Ｃａを有し、他方の回転方向（矢印Ａ２方向）に対して急な傾斜となる急傾斜の斜面６Ｃｂを有する複数の凹凸からなる。同様に、第２の円環状カム面７Ｃも一方の回転方向（矢印Ａ１方向）に対して緩傾斜の斜面７Ｃａを有し、他方の回転方向（矢印Ａ２方向）に対して急傾斜の斜面７Ｃｂとからなる複数の凹凸からなる。

これら傾斜の角度について制限するものではないが、図６の矢印Ａ１方向と逆の矢印方向Ａ２の回転力が第１のカム部材６と第２のカム部材７との間に加えられる場合、急傾斜の斜面６Ｃｂと急傾斜の斜面７Ｃｂは、第１の円環状カム面６Ｃと第２の円環状カム面７Ｃとが係止し合い、第２のカム部材７は第１のカム部材６が図６の矢印方向Ａ２に回転するのを阻止する程度に急勾配でなければならない。他方、第１のカム部材６に図６の矢印Ａ１方向の回転力が加えられる場合、後述するバネ部材８の弾性力で緩傾斜の斜面６Ｃａと斜面７Ｃａとの間に生じる摩擦力に逆らって、第１の円環状カム面６Ｃが第２の円環状カム面７Ｃに対して非係止であって滑り、第１のカム部材６が矢印Ａ１方向に、かつ第２のカム部材７が矢印Ａ２方向にできるだけ容易に回転できる緩やかな傾斜であることが好ましい。

図３に示す第１のカム部材６と第２のカム部材７との組み合わせでは、第１の円環状カム面６Ｃと第２の円環状カム面７Ｃとの傾斜から、第１のカム部材６に矢印Ａ１方向の回転力がかかるときに、第１のカム部材６は非係止であって、矢印Ａ１方向に回転する。他方、図３及び図６から分かるように、第１の円環状カム面６Ｃと第２の円環状カム面７Ｃとの構造から、それらの急傾斜の斜面６Ｃｂと急傾斜の斜面７Ｃｂとが蜜に接触しており、矢印Ａ１方向とは逆の矢印Ａ２方向の回転力がかかるときは、第１の円環状カム面６Ｃと第２の円環状カム面７Ｃとの間に全く遊びが無いので、第１のカム部材６は矢印Ａ２方向には係止状態であって、第２のカム部材７は矢印Ａ１方向には全く動かない。つまり、一方向クラッチ部Ｗで回転が生じない。

図６（ｂ）は第１の円環状カム面６Ｃと第２の円環状カム面７Ｃの別の形状を示す。第１の円環状カム面６Ｃの緩傾斜の斜面６Ｃａの両側がより一層緩やかな傾斜又は平坦な面６Ｃｃと６Ｃｄとなっている。また、第２の円環状カム面７Ｃの緩傾斜の斜面７Ｃａの両側がより一層緩やかな傾斜又は平坦な面７Ｃｃと７Ｃｄとなっている。このように第１の円環状カム面６Ｃの一方側の傾斜面が緩傾斜の斜面６Ｃａとそれよりも更に緩やかな傾斜又は平坦な面６Ｃｃと６Ｃｄとからなり、また、第２の円環状カム面７Ｃ一方側の傾斜面が緩傾斜の斜面７Ｃａとそれよりも更に緩やかな傾斜又は平坦な面７Ｃｃと７Ｃｄとからなるので、第１のカム部材６に矢印Ａ１方向の回転力がかかるとき、図６（ａ）に示したものに比べてより小さな回転力で一方向クラッチ部Ｗに回転が生じるだけでなく、騒音が小さい。また、第２のカム部材７に矢印Ａ２方向の回転力がかかるとき、同様に図６（ａ）に示したものに比べてより小さな回転力で一方向クラッチ部Ｗに回転が生じるだけでなく、騒音が小さい。矢印方向Ａ２の回転力が第１のカム部材６に加えられる場合、又は矢印方向Ａ１の回転力が第２のカム部材７に加えられる場合には、図６（ａ）に示したものと同様に遊びが実質的に無い。

図２に戻って、弾性部材８と側壁部材９とについて説明する。この実施形態１では、弾性部材８が複数の巻数を有するコイルバネからなり、当然にシャフト部材３を挿通させる中央穴を有する。側壁部材９は、外径が小さい小径部９Ａと小径部９Ａよりも外径の大きな大径部９Ｂと大径部９Ｂの外面から少し突出している圧入部９Ｃとシャフト部材３を挿通させる中央穴９Ｄとからなる。側壁部材９の小径部９Ａは弾性部材８とシャフト部材３との間にあり、弾性部材８に中心軸線Ｘ−Ｘ方向の力がかかって弾性部材８が収縮したときに、シャフト部材３に接しないようにする働きを行う。側壁部材９の圧入部９Ｃは、第２のハウジング４の内側に形成された円環状の浅溝４Ｇに圧入される。

側壁部材９の圧入部９Ｃが円環状の浅溝４Ｇに圧入された状態では、弾性部材８は第２のカム部材７の筒状本体７Ａと側壁部材９の大径部９Ｂとの間に挟まれて収縮状態にあり、第２のカム部材７に押圧力を与える。つまり、一方向クラッチ部Ｗに常に押圧力を与える。弾性部材８はコイルバネの他に、弾性力に優れた円環状の波板バネ、Ｃ字状の板バネなどの各種の細い板状のバネ又はゴムなど、第２のカム部材７に押圧力を継続して与えるものならばよい。

次に動作について説明する。先ず前述したように、第１のハウジング２とシャフト部材３とからなる部品はトルクリミッタとして働き、第２のハウジング４と第１、第２のカム部材６、７などからなる部品は一方向クラッチとして働く。したがって、第１のハウジング２とシャフト部材３とからなる部品が単体であるとき、トルクリミッタとして使用できる。また、第２のハウジング４と第１、第２のカム部材６、７などからなる部品は不図示のシャフト部材と組み合わせることによって、一方向クラッチとして使用することが可能である。

次に図２に示すように、シャフト部材３を側壁部材９の中央穴９Ｄから挿入し、第２のカム部材７の中央穴７Ｂを挿通させ、シャフト部材３の係止部３Ａを第１のカム部材６の係止部６Ｂに挿入して係止することにより、ヒンジ機構１を形成する。第２のカム部材７及び側壁部材９はシャフト部材３を回転可能に支承する役割ももつ。第１のハウジング２が不図示の回転対象物に取付けられ、第２のハウジング４が不図示の固定物に取付けられるものとする。今、第１のハウジング２に、図３及び図６で第１のカム部材６を矢印Ａ１方向に回転させる力が加わったとすると、その回転力はシャフト部材３を通して第１のカム部材６に伝達され、第１のカム部材６を矢印Ａ１方向に回転させようとする。第２のカム部材７は、前述したように、第２のハウジング４に対して回転できない。

第１の円環状カム面６Ｃと第２の円環状カム面７Ｃとの一方向クラッチ部Ｗには、弾性部材８による押圧力がかかっているが、第１のカム部材６にかかる矢印Ａ１方向の回転力がある程度大きいと、図６において、第１のカム部材６の緩傾斜の斜面６Ｃａが第２のカム部材７の緩斜面７Ｃａを滑って上るのに伴い、第２のカム部材７が弾性部材８の押圧力に逆らって中心軸線Ｘ−Ｘに沿って側壁部材９方向に後退する。このような動作によって、第１のカム部材６の緩傾斜の斜面６Ｃａが第２のカム部材７の緩斜面７Ｃａを滑って凹凸の頂部を越える動作を繰り返すことができる。以上述べたように、第１のカム部材６を矢印Ａ１方向に回転させる回転力が第１のハウジング２にかかるときには、小さな外部回転力で第１のハウジング２を矢印Ａ１方向に回転させることができる。つまり、回転対象物の重さにより発生するモーメント力よりも少し大きな力で、回転対象物を上方向に上げることができる。

次に、第１のカム部材６を矢印Ａ２方向に回転させる回転力が第１のハウジング２にかかるときには、第１の円環状カム面６Ｃの急傾斜の斜面６Ｃｂと第２の円環状カム面７Ｃの急傾斜の斜面７Ｃｂとに働く力は実質的に回転方向だけであって、中心軸線Ｘ−Ｘ方向には実質的に力が働かない。したがって、中心軸線Ｘ−Ｘ方向に働く力は弾性部材８の押圧力を越えることが無いので、急傾斜の斜面６Ｃｂと急傾斜の斜面７Ｃｂとが互いに中心軸線Ｘ−Ｘ方向に動いて外れることが無い。つまり、一方向クラッチ部Ｗは矢印Ａ１方向の回転力に対しては非係止状態となって回転し、矢印Ａ２方向の回転力に対しては係止状態となって回転しないという一方向特性を呈する。

本発明の第１の円環状カム面６Ｃと第２の円環状カム面７Ｃとからなる一方向クラッチ部Ｗの場合、弾性部材８の押圧力は中心軸線Ｘ−Ｘ方向にかかっているが、回転方向には弾性力がかかっておらず、また、第１のカム部材６の急傾斜の斜面６Ｃｂと第２のカム部材７の急傾斜の斜面７Ｃｂとが互いに密接すると共に、緩傾斜の斜面６Ｃａと緩斜面７Ｃａも互いに密接する構造になっている。したがって、この一方向クラッチ部Ｗには一方向動作のバックラッシが全く発生しない。

つまり、一方向クラッチ部Ｗでは、第１のカム部材６の急傾斜の斜面６Ｃｂと第２のカム部材７の急傾斜の斜面７Ｃｂとが互いに密接すると共に、緩傾斜の斜面６Ｃａと緩斜面７Ｃａも互いに密接する状態で停止するので、第１のカム部材６を矢印Ａ２方向に回転させる回転力が第１のハウジング２にかかっても、バックラッシが発生せず、急傾斜の斜面６Ｃｂと急傾斜の斜面７Ｃｂとの間で動きが生じることは無い。したがって、第１のカム部材６を矢印Ａ２方向に回転させる回転力が第１のハウジング２にかかる初期において第１のハウジング２が動くことが無い。また、第１のカム部材６を矢印Ａ２方向に回転させる回転力が除去されても、一方向クラッチ部Ｗにおいて動きが生じることが無いので、第１のハウジング２が跳ね上がることも無い。

一方向クラッチ部Ｗが係止状態にある場合、例えば、第１のハウジング２に取付けられる回転対象物の重さにより発生するモーメント力では、第１のハウジング２内において、シャフト部材３とトルク発生部材５との間で回転が生じることが無いので、回転対象物が動くことは無い。しかし、回転対象物を下方向に押し下げる外力が働くとき、その外力と回転対象物の重さにより発生するモーメント力との和の力がシャフト部材３とトルク発生部材５との間に発生するトルクを超えると、トルク発生部材５が回転する。これに伴い、トルク発生部材５と一緒に第１のハウジング２が回転し、したがって、回転対象物は下方向に回転する。外力を除くと、前述したように、第１のカム部材６の急傾斜の斜面６Ｃｂと第２のカム部材７の急傾斜の斜面７Ｃｂとが互いに密接しているので、回転対象物は外力を除去した位置に正確に停止し、跳ね上がる現象は生じない。

したがって、シャフト部材３とトルク発生部材５との間に発生するトルクを適切に設定することによって、衝撃などの外力で回転対象物が下方向に動かず、かつ比較的小さな力によって楽に回転対象物を下方向に回転させることができる。なお、以上の説明では、第１のハウジング２を不図示の回転対象物に取付け、第２のハウジング４を不図示の固定物に取付けたが、逆に第１のハウジング２を不図示の固定物に取付け、第２のハウジング４を不図示の回転対象物に取付けてもよい。この場合には、動作が逆になるだけであるので、説明を省略する。

［実施形態２］
図７に示す本発明に係る実施形態２のヒンジ機構１０は、実施形態１のヒンジ機構１で用いられたものと同様な構造の第１のハウジング２、シャフト部材３及び第２のハウジング部材４で構成される。図２に示した一方向クラッチ部と同一構造の第２のハウジング４を中心軸線Ｘ−Ｘ方向に１８０度逆にして配置し、第１のハウジング２から延びるシャフト部材３を第２のハウジング４の中央穴４Ｃから挿入し、シャフト部材３の係止部３Ａを第１のカム部材６の係止部６Ｂに挿入し、係止させる。

図７に示す第２のハウジング４内の収納された第１のカム部材６、第２のカム部材７、弾性部材８及び側壁部材９は配置の順序や向きが逆になっているだけであり、それらからなる一方向クラッチ部の構造、働き及び動作は、図２に示したヒンジ機構１の場合と全く同じである。第１のカム部材６、第２のカム部材７、弾性部材８及び側壁部材９を第２のハウジング４内に収納する順序なども、図２に示したヒンジ機構１の第２のハウジング４の場合と全く同じでよいので、これ以上説明するのを省略する。

以上の説明では、ヒンジ機構１及びヒンジ機構１０に共通に使用できるように、第１のカム部材６、第２のカム部材７、弾性部材８及び側壁部材９を構成したが、いずれか一方に適する構造にしても勿論よい。具体的に一例を述べると、この実施例２では、第１のカム部材６の係止部６Ｂによって、シャフト部材３をしっかりと係止できれば良いので、第２のカム部材７、弾性部材８及び側壁部材９には、必ずしもシャフト部材３を挿通させる中央穴を設ける必要はない。

本発明は、車体の後部窓又はピアノの蓋など比較的重量のある回転対象物を上下方向に開閉するのに適したヒンジ機構などに広く適用できる。

１・・・ヒンジ機構
２・・・第１のハウジング
３・・・シャフト部材
３Ａ・・・係止部（係止突起部）
４・・・第２のハウジング
４Ａ・・・一方の端部
４Ｂ・・・他方の端部
４Ｃ・・・中央穴
４Ｄ・・・係着溝
４Ｅ・・・取り付け穴
４Ｆ・・・内面
４Ｇ・・・浅溝
５・・・トルク発生部材（バネ部材）
６・・・第１のカム部材
６Ａ・・・円筒状本体
６Ａａ・・・円筒状の外面
６Ｂ・・・係止部（係止穴）
６Ｃ・・・第１の円環状カム面
６Ｃａ・・・緩傾斜の斜面
６Ｃｂ・・・急傾斜の斜面
６Ｃｃ、６Ｃｄ・・・より緩やかな傾斜又は平坦な面
６Ｄ・・・端面
６ｘ・・・凹凸の幅を示す直線
７・・・第２のカム部材
７Ａ・・・筒状本体
７Ａａ・・・外面
７Ａｂ・・・回転抑止用突起
７Ｂ・・・中央穴
７Ｃ・・・第２の円環状カム面
７Ｃａ・・・緩傾斜の斜面
７Ｃｂ・・・急傾斜の斜面
７Ｃｃ、７Ｃｄ・・・より緩やかな傾斜又は平坦な面
７ｘ・・・凹凸の幅を示す直線
８・・・弾性部材
９・・・側壁部材
９Ａ・・・小径部
９Ｂ・・・大径部
９Ｃ・・・圧入部
９Ｄ・・・中央穴
１０・・・ヒンジ機構
Ｗ・・・一方向クラッチ部
Ａ１、Ａ２・・・矢印
Ｘ−Ｘ・・・中心軸線

Claims

係止部を有するシャフト部材と、
該シャフト部材の一部分との間に所定のトルク値を発生するトルク発生部材と、
前記シャフト部材と前記トルク発生部材とを包囲してなる第１のハウジングとを備えると共に、
第１の円環状カム面と係止部とを有する第１のカム部材と、
該第１の円環状カム面に組み合わされる第２の円環状カム面を有する第２のカム部材と、
前記第１の円環状カム面と前記第２の円環状カム面との間に押圧力を与える弾性部材と、
前記第１のカム部材と前記第２のカム部材と前記弾性部材とを包囲してなる第２のハウジングとを備え、
前記第２のカム部材と前記弾性部材、又は前記第２のハウジングは、前記第１のハウジングから外部に延びる前記シャフト部材を挿通させる中央穴を有し、
前記第１のハウジングと前記第２のハウジングとはそれぞれ取付け部を有し、
前記第１のハウジングから外部に延びる前記シャフト部材を前記第２のハウジング内に挿入し、前記シャフト部材の係止部を前記第１のカム部材の係止部に係止させることを特徴とするヒンジ機構。
前記第１のハウジングと前記第２のハウジングとに相対的に逆方向の回転力がかかるとき、その回転方向によって、前記第１のカム部材と前記第２のカム部材とは、互いに回転不能な係止状態を呈するか、あるいは所定値以上の回転力が働くときに相対的に逆方向に回転可能な非係止状態を呈する一方向クラッチとして動作し、
前記第１のカム部材と前記第２のカム部材とが互いに回転不能な係止状態を呈する回転方向に設定値以上の回転力がかかるとき、前記シャフト部材に対して前記第１のハウジングが回転することを特徴とする請求項１に記載のヒンジ機構。
前記第１のカム部材は、前記第１のハウジングに対して回転可能なように前記第１のハウジングに支承されており、
前記第２のカム部材は、前記第２のハウジングに対して回転方向には実質的に動くことができないが、前記シャフト部材の長さ方向には動けるように、前記第２のハウジングは前記第２のカム部材が有する回転抑止用突起と係合する係着溝を備えることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載のヒンジ機構。
前記第１の円環状カム面と前記第２の円環状カム面は、それぞれ前記第１のカム部材の円環状の側面、前記第２のカム部材の円環状の側面に形成された、一方の回転方向に対しては急傾斜で、他方の回転方向に対しては緩傾斜である一定幅で繰り返す凹凸構造からなることを特徴とする請求項１ないし請求項３のいずれかに記載のヒンジ機構。