JP5236014B2 - チルトヒンジ - Google Patents

Description

この発明は、モニタを車両天井に開閉可能に連結し、複数の角度で保持するクリック作用を有するチルトヒンジに関するものである。

従来のクリック作用を有するヒンジの一例として、特許文献１に記載された回動取付機構がある。この回動取付機構は、シャフトがベース、クリックバネおよびクリックプレートを挿通すると共に、このシャフトにクリックプレートが固定されている。クリックバネは、シャフトの軸心に平行な方向に弾性を有する板バネであり、その板バネの湾曲した頂上部に相当する位置に、クリックプレートの凹部に嵌るクリック機能用の凸部が形成されている。また、クリックバネには上下に折り曲げられた端部が設けられ、この端部がベースに設けられた係合孔に係合して、ベースとクリックバネとが若干のガタをもって嵌り込んだ構成に固定されている。シャフト回転時、シャフトと共にクリックプレートが回転して、クリックプレートの凹部がクリックバネの凸部に嵌ったり、抜け出たりすることでクリック作用が発生する。

特開２０００−５５０３１号公報

従来のチルトヒンジは以上のように構成されているので、シャフト回転時、クリックバネがガタの分だけ回転方向に寄せられ、さらにクリックプレートとの摩擦によって回転方向に捻られた結果、クリックバネの端部が浮いてしまった。そのため、クリックバネの凸部がクリックプレートの凹部に嵌り込む瞬間に、クリックバネのバネ力の解放によってクリックバネとクリックプレートとが衝突し、非常に大きな衝突音（クリック音）が発生してしまうという課題があった。

この発明は、上記のような課題を解決するためになされたもので、板バネの回転方向のガタを少なくし、衝突音の発生を防ぐことを目的とする。

この発明に係るチルトヒンジは、開閉体に連結され、開閉の回転軸となるシャフトと、シャフトを回転自在に軸支すると共に、回転軸を中心とした円周上にクリック用凹凸部の一方を有するベースと、シャフトの端部に取り付けて一体で回転するプレートと、ベースとプレートとの間に位置してシャフトに嵌合して回転し、ベースに設けられたクリック用凹凸部の一方に嵌り込んで開閉体を所定の回転角度位置に保持するクリック用凹凸部の他方を有する板バネとを備え、プレートは係合穴を有し、板バネはプレートの係合穴に係合する位置決め用凸部を有して、シャフトおよびプレートと一体で回転し、位置決め用凸部は、板バネがたわんだ状態のときにプレートの係合穴の内周面に当接するようにしたものである。

この発明によれば、板バネの位置決め凸部がプレートの係合穴に係合して、板バネがシャフトおよびプレートと一体に回転するようにしたので、板バネの回転方向のガタを少なくでき、衝突音の発生を防ぐことができる。

この発明の実施の形態１に係るヒンジ機構の全体構成を示す斜視図である。 この発明の実施の形態１に係るヒンジ機構によるモニタの動作を示し、モニタを１２０度開いた状態の斜視図である。 この発明の実施の形態１に係るチルトヒンジの構成を示す斜視図である。 この発明の実施の形態１に係るチルトヒンジの構成を示す分解斜視図である。 この発明の実施の形態１に係るチルトヒンジのベースの構成を示す正面図である。 この発明の実施の形態１に係るチルトヒンジの回転シャフトの構成を示し、図６（ａ）は正面図、図６（ｂ）は側面図である。 この発明の実施の形態１に係るチルトヒンジの板バネの構成を示す正面図である。 この発明の実施の形態１に係るチルトヒンジのプレートの構成を示す正面図である。 この発明の実施の形態１に係るチルトヒンジにおいて、回転シャフトに対する板バネおよびプレートの位置を示す正面図であり、図９（ａ）は回転シャフト、板バネおよびプレートの位置関係を示し、図９（ｂ）は板バネの回転方向のガタを示し、図９（ｃ）は位置決め凸部および係合穴が設けられていない板バネの回転方向のガタを示す。 この発明の実施の形態２に係るチルトヒンジの板バネの構成を示し、図１０（ａ）は正面図、図１０（ｂ）は断面図である。 この発明の実施の形態３に係るチルトヒンジの板バネとプレートの状態を示し、図１１（ａ）は板バネがたわんでいない状態の断面図、図１１（ｂ）は板バネがたわんだ状態の断面図である。 この発明の実施の形態３に係るチルトヒンジの板バネのたわみ量とバネ力との関係を示すグラフである。

以下、この発明をより詳細に説明する為に、この発明を実施するための形態について、添付の図面に従って説明する。
実施の形態１．
この発明の実施の形態１では、２つのチルトヒンジからなるヒンジ機構を、車両天井に設置されたモニタを開閉させて収納ケースから出し入れするために用いる場合を例に説明する。図１は、この発明の実施の形態１に係るヒンジ機構を示す斜視図、図２はヒンジ機構によるモニタ１１の動作を示し、モニタ１１を１２０度開いた状態の斜視図である。
図１に示すように、チルトヒンジ１は、回転中心軸Ｘを中心軸としてモニタ１１を取り付けるモニタ取付部材１０を回転させる。
図１および図２に示す回転中心軸Ｘは同一であり、モニタ取付部材１０に取り付けられたモニタ１１の開閉を２つのチルトヒンジ１によって行う。図２に示すように、モニタ１１は、通常、収納ケース１２内に収納されている。収納ケース１２上に設けられたボタン１３が押されると、ボタン１３に連動してロックが外れ、モニタ１１が自重で開方向へ回転する。その後、ユーザが手動により回転中心軸Ｘを中心にモニタ１１を開閉させると、チルトヒンジ１がクリック作用によってモニタ１１を所定の回転角度位置に保持する。

次に、この発明の実施の形態に係るチルトヒンジ１を説明する。図３はチルトヒンジ１の構成を示す斜視図、図４はチルトヒンジ１の構成を示す分解斜視図、図５はチルトヒンジ１のベース２の構成を示す正面図である。図６はチルトヒンジ１の回転シャフト３の構成を示し、図６（ａ）は正面図、図６（ｂ）は側面図である。図７はチルトヒンジ１の板バネ４の構成を示す正面図、図８はチルトヒンジ１のプレート５の構成を示す正面図である。

チルトヒンジ１は、収納ケース１２に固定されるベース２、回転中心軸Ｘを中心軸としてベース２に対して回転可能な回転シャフト３、回転シャフト３と一体に回転する板バネ４およびプレート５から構成される。
板厚ｔのベース２には、回転シャフト３を挿入するための回転軸穴２ａが穿設されている。また、回転中心軸Ｘを中心とする半径Ｒの円周上に、複数のクリック用凹部２ｂが所定の間隔をあけて凹設されている。

回転シャフト３には、ベース２の回転軸穴２ａの穴径よりも大径のフランジ３ａと、回転軸穴２ａの穴径よりもはめあい程度小さい軸径かつベース２の板厚ｔより若干長い円形部３ｂと、円形部３ｂの端部に当該円形部３ｂよりも小さい軸径かつ一対のフラット面３ｄが左右対称に形成されたＤカット部３ｃとが設けられている。

板バネ４およびプレート５には、回転シャフト３のＤカット部３ｃを挿入するための挿入穴４ａおよび挿入穴５ａが穿設されている。挿入穴４ａにはフラット面３ｄに対応するストレート部４ｄが一対設けられている。挿入穴５ａも同様にフラット面３ｄに対応するストレート部５ｄが一対設けられている。これら挿入穴４ａ，５ａは、Ｄカット部３ｃの断面よりもはめあい程度大きい面積の穴となっている。即ち、このＤカット部３ｃのフラット面間の幅をＬ１とすると、幅Ｌ１と挿入穴４ａ，５ａのストレート部４ｄ，５ｄ間の穴幅Ｌ２には、はめあい程度の隙間が存在する。

板バネ４の、ベース２のクリック用凹部２ｂに相当する位置（挿入穴４ａの中心から距離Ｒ離れた位置）には、このクリック用凹部２ｂに嵌り込んでクリック作用を生じさせるためのクリック用凸部４ｂが設けられている。また、板バネ４には、径Ｄ１の位置決め凸部４ｃがプレート５側に突出するように形成されている。

プレート５には、板バネ４の位置決め凸部４ｃの径Ｄ１よりもはめあい程度大きい穴幅Ｌ３の係合穴５ｂが穿設されている。チルトヒンジ１を組み立てた状態でこの係合穴５ｂに位置決め凸部４ｃが嵌り込む。

チルトヒンジ１の組み立て時、回転シャフト３の円形部３ｂにベース２の回転軸穴２ａが挿入され、Ｄカット部３ｃに板バネ４の挿入穴４ａおよびプレート５の挿入穴５ａがそれぞれ挿入される。そして、回転シャフト３とプレート５とはカシメにより固着される。ベース２に対して回転シャフト３が回転すると、回転シャフト３と一体に板バネ４が回転してクリック用凸部４ｂがベース２上を摺動する。このとき、クリック用凸部４ｂがクリック用凹部２ｂに嵌り込んだり抜け出したりしてクリック作用が生じる。モニタ１１は、クリック用凹部２ｂとクリック用凸部４ｂとが嵌り込むことにより、所定の回転角度位置に保持される。

ベース２に対して回転シャフト３が回転すると、カシメ固着されたプレート５は回転シャフト３と一体に回転する。一方、板バネ４は、回転シャフト３のＤカット部３ｃに嵌合して回転シャフト３と一体に回転するが、幅Ｌ１と穴幅Ｌ２の隙間があるために若干のガタが生じる。この回転ガタを少なくするために、位置決め凸部４ｃと係合穴５ｂを設ける。以下、板バネ４の回転ガタについて説明する。尚、回転中心は動かないものとして説明する。

図９は、この発明の実施の形態１に係るチルトヒンジ１において、回転シャフト３に対する板バネ４とプレート５の位置を示す正面図であり、図９（ａ）は回転シャフト３、板バネ４およびプレート５の位置関係を示し、図９（ｂ）では板バネ４の回転方向のガタを示し、図９（ｃ）は位置決め凸部４ｃおよび係合穴５ｂを設けなかった場合に発生する板バネ４の回転方向のガタを示す。

図９において、回転シャフト３のＤカット部３ｃと板バネ４のストレート部４ｄ（およびプレート５のストレート部５ｄ）との間の隙間量Ａ（＝Ｌ２−Ｌ１）と、プレート５の係合穴５ｂと板バネ４の位置決め凸部４ｃとの間の隙間量Ｂ（＝Ｄ−Ｌ３）とは同じとする。このとき、回転中心軸Ｘから遠い係合穴５ｂと位置決め凸部４ｃの隙間量Ｂによる板バネ４の傾きθ１は、回転中心軸Ｘに近いＤカット部３ｃとストレート部４ｄの隙間量Ａによる傾きθ２より小さくなる。よって、位置決め凸部４ｃと係合穴５ｂとを係合させることにより、板バネ４の回転方向のガタを少なくすることができる。この結果、板バネ４のクリック用凸部４ｂとクリック用凹部２ｂとの衝突音を抑制することが可能となる。また、クリック用凹部２ｂとクリック用凸部４ｂとが嵌り込んで保持しているモニタ１１のがたつきも少なくなる。

以上のように、実施の形態１によれば、クリック作用を有するチルトヒンジ１を、モニタ１１開閉の回転軸となる回転シャフト３と、回転シャフト３を回転可能に軸支するベース２と、回転シャフト３の端部にカシメ固着されて一体で回転すると共に、係合穴５ｂを設けたプレート５と、回転シャフト３のＤカット部３ｃに挿入され、且つベース２とプレート５との間に挟まれ、プレート５の係合穴５ｂに係合して回転シャフト３およびプレート５と一体で回転するための位置決め用凸部４ｃを設けた板バネ４とで構成した。そのため、回転シャフト３と板バネ４の嵌合部分には、はめあい程度のガタが生じているが、回転シャフト３にカシメ固着されたプレート５の係合穴５ｂと板バネ４の位置決め凸部４ｃが係合することで回転方向のガタが少なくなり、板バネ４の衝突音を抑制することが可能となる。

実施の形態２．
図１０は、この発明の実施の形態２に係るチルトヒンジ１の板バネ４の構成を示し、図１０（ａ）は正面図、図１０（ｂ）は断面図である。図に示すように、板バネ４の位置決め凸部４ｃの形状は、先端径Ｄ２が基端径Ｄ３より小さいテーパ状に形成されている。また、図８に示したプレート５の係合穴５ｂの穴幅Ｌ３を、Ｄ２＜Ｌ３＜Ｄ３の関係となるように形成する。これにより、回転シャフト３にカシメ固着されたプレート５の係合穴５ｂが位置決め凸部４ｃのテーパ面の途中に掛止される。そのため、板バネ４とプレート５とのガタがなくなり、クリック作用時の板バネ４の衝突音が小さくなる。

以上のように、実施の形態２によれば、位置決め用凸部４ｃは、先端に向かって縮径するテーパ状の外周面を有し、当該外周面の途中でプレート５の係合穴５ｂを掛止するように構成した。そのため、板バネ４とプレート５とのガタがなくなり、クリック作用時の板バネ４のガタにより発生する衝突音を抑制することが可能となる。

実施の形態３．
図１１は、この発明の実施の形態３に係るチルトヒンジ１の板バネ４とプレート５の状態を示し、図１１（ａ）は板バネ４がたわんでいない状態の断面図、図１１（ｂ）は板バネ４がたわんだ状態の断面図である。図１１では板バネ４とプレート５のみを示し、ベース２および回転シャフト３は図示を省略している。なお、図１１（ａ）の板バネ４がたわんでいない状態とは、クリック作用時に、不図示のクリック用凸部４ｂがクリック用凹部２ｂに嵌り込んだ状態である。図１１（ｂ）の板バネ４がたわんだ状態とは、不図示のクリック用凸部４ｂがベース２上に乗り上げて摺動しているときの状態である。

本実施の形態では、プレート５の係合穴５ｂを、回転半径方向に長い略菱形穴にする。これにより、板バネ４がたわまないクリック作用時には、図１１（ａ）に示すように板バネ４の位置決め凸部４ｃとプレート５の係合穴５ｂとの間の回転半径方向に若干の隙間が生じて当接せず、板バネ４がたわむ摺動時には、図１１（ｂ）に示すように位置決め凸部４ｃの外周面と係合穴５ｂの内周面とが当接する。

図１２は、この発明の実施の形態３に係るチルトヒンジ１の板バネ４のたわみ量とバネ力との関係を示すグラフである。図１２において、横軸は板バネ４のたわみ量を示し、縦軸は板バネ４のバネ力を示す。グラフに示す「当接」点を境にして、図１１（ａ）に示す係合穴５ｂと位置決め凸部４ｃとが当接するまでと、図１１（ｂ）に示す当接した後とでは、板バネ４のたわみによる反力（バネ定数）が変化する。そのため、板バネ４がベース２上を摺動しているとき、即ち板バネ４がたわんで位置決め凸部４ｃと係合穴５ｂとが当接している状態のときには、大きなたわみを必要とせずに高いバネ圧が確保でき、クリック作用位置からクリック作用位置に移るための高いフリクショントルクを出すことが可能となる。従ってチルトヒンジ１の操作力を上げることができる。

以上のように、実施の形態３によれば、位置決め用凸部４ｃは、板バネ４がたわんだ状態のときにプレート５の係合穴５ｂの内周面に当接するように構成した。そのため、板バネ４のたわみによる反力（バネ定数）を当接前後で変化させることができ、チルトヒンジ１の操作力を上げることができる。

なお、図示例では、回転軸を中心とした、ベース２の円周上にクリック用凹部２ｂを設け、板バネ４にクリック用凹部２ｂに嵌り込むクリック用凸部４ｂを設けた構成であるが、上記とは反対に、ベース２にクリック用凸部を、板バネ４にクリック用凹部を設けても同一の作用効果が得られる。また、上記ではプレート５をシャフト３にカシメ固着したが、ねじ止め、接着等によって固着してもよい。

この発明に係るチルトヒンジは、板バネの回転方向のガタを少なくでき、衝突音の発生を防ぐことができるため、モニタを車両天井に開閉可能に連結し、複数の角度で保持するクリック作用を有するチルトヒンジ等に用いるのに適している。

Claims (2)

1. 開閉体に連結され、開閉の回転軸となるシャフトと、
   前記シャフトを回転自在に軸支すると共に、前記回転軸を中心とした円周上にクリック用凹凸部の一方を有するベースと、
   前記シャフトの端部に取り付けて一体で回転するプレートと、
   前記ベースと前記プレートとの間に位置して前記シャフトに嵌合して回転し、前記ベースに設けられた前記クリック用凹凸部の一方に嵌り込んで前記開閉体を所定の回転角度位置に保持するクリック用凹凸部の他方を有する板バネとを備え、
   前記プレートは係合穴を有し、
   前記板バネは前記プレートの係合穴に係合する位置決め用凸部を有して、前記シャフトおよび前記プレートと一体で回転し、
   前記位置決め用凸部は、前記板バネがたわんだ状態のときに前記プレートの係合穴の内周面に当接する
   ことを特徴とするチルトヒンジ。
2. 位置決め用凸部は、先端に向かって縮径するテーパ状の外周面を有し、当該外周面の途中でプレートの係合穴を掛止することを特徴とする請求項１記載のチルトヒンジ。

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