JPH06510577A - 摩擦蝶番装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるため要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 摩擦蝶番装置 本発明は摩擦蝶番に関し、特に、角度に依存するトルクを必要とする用途のため の摩擦蝶番に関するものである。

米国特許第４．６３０．３３３号は、特定の角変位置に扉または蓋を保持するよ うに調整できる摩擦蝶番を開示している。この調整により、ユーザは、所定範囲 内の任意の一定トルクに蝶番を設定できる。

１９９０年１１月１４日出願の米国特許出願第０７／６１３．０２５号は、各回 転方向に対して所定の異なるトルク量を提供し得る摩擦蝶番を開示している。

この装置は、各回転方向ごとに、その尾部に作用する力に依存する一定の滑りト ルクを設定し得る帯状部材を備えている。

上記従来の摩擦蝶番は、いずれも、蝶番の展開角度に伴って変化するトルク必要 量の問題に適切に対応できるものではなかった。展示ケース、鞄、可搬式コンピ ュータディスプレイ等のありふれた物品は、その時々で変化する所望の角度に都 合に合わせて位置決めされ、そこに保持される蓋を備えている。このような蓋の 位置を保持するために必要なトルクは、蓋と水平線がなす角度の余弦に応じて変 化する。蓋を水平線通（に位置決めするために十分な摩擦力を与えると、蓋がほ ぼ垂直方向になったときに蓋を動かすのが困難となってしまう。

発明の概要 本発明は、予め決められた、または、予めプログラムされた関数に基づき、蝶番 の展開角度に応じてトルクが変化する一体式の摩擦蝶番を提供するものである。

このトルクは、加速の原因が重力または他の何らかの力によるものであるにせよ 、ヒンジ式の扉または蓋の移動終端部付近で減速するようにプログラムすること ができる５本発明の蝶番は、軸に巻回される僅かに可撓性のある材料からなる帯 状部材を有している、軸は、ヒンジ部品の一方に回転できないように固定されて いるう帯状部材の一端は、数カのヒンジ部品に回転自在に接触するように構成さ れた端部を備えている。帯状部材の第２の端部は、帯状部材に作用する力を制御 して帯状部材と軸との間に所望の摩擦力を生じさせる力部材に接触する尾部を備 えている。本発明の最も単純な実施例では、力部材は、軸に対する帯状部材の角 度方向に応じて直線的に変化する力を帯状部材に提供するトーションばねである 。

広範囲な力の特性を生成する他の力部材を考えることもできる。また、所望の力 アルゴリズムを提供する外部制御型の力変換器を利用することもできる。

本発明では、蝶番トルクは角度方向の関数として変化する。種々の尾部荷重ばね を採用することによって、トルクを一定に保ったり、ヒンジ式装置の回転に応じ てトルクを直線的に変化させたり、あるいは、トルクを段階的且つ直線的に変化 させることができる。段階的且つ直線的な変化は、回転における複数の弧の各々 においては直線的変化をし、弧ごとに変化の勾配またはスプリング率が異なるも のである。トルクを、−または複数の弧に対応する動作においては一定に保持し 、及び／または、他の弧に対応する動作においては可変にすることも可能である 。

例えば、トルクの大きさが１から開始して、角度７０°までは１°当たり０゜０ ５ずつ増加し、次の２０°の移動に対しては１°当たり１ずっ増加するように増 加率を変化させることができる。この種のトルク特性は、例えば、はとんど垂直 状態では蓋を支持するトルクをごく僅かしか要せず、はぼ水平状態では非常に大 きいトルクを要する可搬式コンピュータの画面に利用される。動作終端近くで増 加率力吠きくなることによって、蓋が勝手に締まることがなく、また、蓋を閉鎖 状態に保持する止め具が外されたときのポツプアップ動作を提供することもでき る。

プログラムされたトルクは、米国特許出願第０７／６１３．０２８号に開示され た装置の帯状部材の尾部に作用する力を変化させることによって生成される。

この装置は尾部の荷重はねによって及ぼされる力に比例する摩擦トルクを提供す るので、帯状部材の尾部に作用する力の特性を工夫することにより本発明は任意 の摩擦トルク特性を提供することができる。ヒンジ部品が互いに回転するとき、 摩擦トルクは帯状部材の尾部に作用する力の変化に応じて変化する。

そこで、本発明の目的は、蝶番の角度位置の関数として摩擦トルクが変化する摩 擦蝶番装置を提供することである。

本発明の他の目的は、摩擦トルクの変化が蝶番の角度に対して直線的である摩擦 蝶番装置を提供することである。

本発明の更に池の目的は、摩擦トルクが蝶番の角運動の一部においては一定に保 持され、他の部分においては直線的に変化する摩擦蝶番装置を提供することであ る。

また、本発明の他の目的は、摩擦トルクが蝶番の角運動の一部においてはほとん どゼロであり、池の部分においては直線的に変化する摩擦蝶番装置を提供するこ とである。

本発明は、摩擦トルクがその角運動の全範囲にわたって直線的に変化するが、そ の増加率は各々の動作部分ごとに異なっている摩擦蝶番装置を提供することも目 的とする。

最後に、本発明の他の目的は、摩擦トルクがプログラムされた方法で変化する摩 擦蝶番装置を提供することである。

本発明の摩擦蝶番装置は、以下に説明される構造で例示される、構造の特徴、要 素の組み合わせの特徴、並びに部品の配置の特徴を有し、本発明の範囲は特許請 求の範囲に示される。

図面の簡単な説明 本発明をより完全に理解するために、添付図面に関して次のように説明する。

図１は、本発明の摩擦蝶番装置の斜視図で、二つのヒンジ部品が、蝶番の構造と 取り付けを表すのに必要な範囲のみが図示されている。

図２は、本発明の二つの摩擦蝶番を利用した図１の蝶番装置の一部破断側面図で ある。第２の蝶番は、第１の蝶番の単なる鏡像であり、第２の枢軸と共に追加的 なトルクを発生させる。

図３は、全開位置にある二つのヒンジ部品を示す図２の装置の３−３線断面図で ある。

図４は、図３と同様の断面図であるが、二つのヒンジ部品が少し閉じた位置にあ る。

図５は、一方のヒンジ部品にトーションばねが掛けられた本発明の池の実施例の 側面図である。

図６は、図５の実施例の断面図である。

図７は、二つのトーションばねを備えた本発明の他の実施例を示す、図３と同様 の端面図である。

図８は、二つのトーションばねを備えた本発明の更に他の実施例を示す、図３と 同様の端面図である。

好適実施例の詳細な説明 図１ないし図４を参照しながら、本発明の摩擦蝶番装置の好適実施例について説 明する。装置は、軸５によってヒンジ式に動（、第１のヒンジ部品１と第２のヒ ンジ部品３とを含んでいる。これら二つのヒンジ部品１及び３は、軸５の回りに 互いに回転自在になっている。フランジ７及び９は、軸５を取り付けるためのも のである。ジャーナル１１及び１３は、ヒンジ部品１に取り付けられる、あるい はヒンジ部品１の一部をなし、軸５を回転させる軸受けとなっている。池の構造 部分を見易（するために、図１ではジャーナル１１は部分的に切り欠かれている 。リベットあるいはロールピン１５は、図１及び図２ではその端部だけが見えて いるが、フランジ７及び９に対して軸５が移動することを防止するために使用さ れている。軸５の位置を保持するために、他の方法を用いても同様に有効である 。

帯状部材１７は、軸５の回りに螺旋状に配置されており、米国特許出願第０７／ ６１．３．０２５号の原理に基づいて、その用途に適した巻数を有している。図 ３及び図４に明示されているように、帯状部材１７の一端は突起部１９として成 形され、あるいは突起部１９に取り付けられており、この突起部１９の面２１が ヒンジ部品１の而２３に接触している。帯状部材１７の他端は尾部２５として成 形される、あるいは尾部２５に取り付けられている。

トーションばね２７は軸５の回りに配置されている。トーションばね２７の一端 ２９は、半径方向内側に折り曲げられ、軸５の孔３１の中に嵌入されている。

トーションばね２７の他端３３は、軸５の軸方向に平行に折り曲げられ、尾部２ ５の溝３５に嵌め込まれている。

部材３７及び３９は、ヒンジ部品１及び３の止め具として作用し、これら相互の 回転を制限する。この止め具は数多くの用途において有用であるので表示されて いるが、本発明に不可欠または必要な部品ではない。

本発明の摩擦蝶番装置によって提供される摩擦トルクは、本明細書に記載の本発 明では、帯状部材の尾部に作用する力が一定であってヒンジの動作中に変化しな いという点を除いて、米国特許出願第０７／６１３．０２５号に記載されたもの と同様な方法で得られる。本発明では、帯状部材１７の尾部２５に作用するカは 、所望の通りに変えられ、これに対応して変化する摩擦トルクが生成される。

本発明の好適実施例では、トーションばね２７は、図３に示されるようにヒンジ 部品３がヒンジ部品１に対してほぼ直角であるときに弛緩される。これにより、 そのときの帯状部材１７と軸５との間の摩擦トルクは最小となる。これは、重力 に反するヒンジ部品３の支持が望まれる場合に適している。図４に示されるよう にヒンジ部品３が下降すると、トーションはね２７により尾部２５に作用するカ は、回転角度に比例して増加する。帯状部材１７と軸５との間の摩擦トルクは、 次式によって与えられる。

Ｔ＝Ｍ　Ｉｅｘｐ　（ｕＡ）１ ここで、Ｔ＝結果的に得られるトルク Ｍ＝トーノヨンばね２７によって尾部２５に作用するトルクＵ＝帯状部材１７と 軸５との間の摩擦係数Ａ＝軸５の回りの帯状部材１７の巻付は角度である。

ヒンジ部品３に作用する重力に起因するトルクは直線的ではなく正弦波的に増加 するが、重力によるトルクと保持するトルクとの間でうまく整合を取ることがで きる。

図５及び図６は、トーションばね４３の端部４１がヒンジ部品４７の取り付はピ ン４５の回りに掛けられている点を除いて、前記好適実施例と同様の他の実施例 を示す。ばねの端部が帯状部材１７に対して回転するものであれば、トーショ＞ ｌｆねの終端の仕方は、どのようなものであってもよい。

図７は、二つのトーションばね４９及び５１が設けられた摩擦蝶番装置の端面図 である。谷ばねは、一端が半径方向内側に曲げられて軸５３の孔に挿入され、他 端５５及び５７がそれぞれ帯状部材６５の尾部６３の溝５９及び６１に係合され ている。軸５３力徊転し始めるときには、トーションばね５１が、直線的に増加 する摩擦トルクを発生する。所定の角度だけ回転した後、ばね５１の端部５７が 帯状部材６５の尾部６３に接触すると、双方のばねによる力が尾部６３に同時に 作用するため、トルクは更に速い割合で増加し始める。特定のトルク特性を生じ る他のばねの構成を用いることもできる。ばね４８を取り除（と、尾部６３がば ね５１の端部５７に接触するまでは摩擦トルクはほとんどなくなる。この構成は 、ある角度に達するまでは自由なヒンジ動作を行い、その後トルクが変化するこ とが望まれるような状況で使用できる。

図８は、二つのトーションばねを用いた、本発明の他の実施例を示す。トーショ ンばね６７は、ヒンジ部品７３に掛止された一端と、帯状部材の尾部７５に係合 されるように形成された他端とを有している。ばね６９は、軸７７の孔に受け入 れられた一端と、帯状部材７５の溝８１に接触するように構成された他端とを有 している。この蝶番装置の作動時においては、ばね６７は移動せず、ばね６７に よって尾部７５に作用する力は一定で、一定レベルの摩擦トルクを提供する。ヒ ンジ部品が回転してトーションばね６９の端部７９が尾部７５に接触すると、以 後の回転によって尾部７５に作用する力が直線的に増加し、それによって、対応 する摩擦トルクが直線的に増加する。すなわち、この実施例は、蝶番の回転のあ る部分では一定トルクを提供し、池の部分では直線的に増加するトルクを提供す る。

帯状部材の端部に力を作用する他の手段を用いて、角度の関数としてトルクを更 に複雑に変化させることもできる。例え蝶番の角度の関数でな（でも所望のトル ク特性が得られる力変換器を、図示のトーションばねの代わりに採用することも てきる。

以上の説明から明らかなように、上述した目的は効率的に達成される。また、本 発明の精神と範囲から逸脱せずに本発明の摩擦蝶番の構造にある種の変更を加え ることが可能であるので、上述されたあるいは添付図面に図示された全ての内容 は、例示のためのものであって限定的な意味はないものとする。

以下の請求の範囲は、ここに記載された本発明の全てのジェネリック及び特定の 特徴、並びに言語の問題として本発明の範囲に含まれる全ての供述をカッ（−す るものであることは理解されよう。

ＦＩＧ、　／ ＦＩＧ、　３ ＦＩＧ、　４ ＦＩＧ、　５ ＦＩＧ、　６ 補正書の写しく翻訳文）提出書（特許法第１８４条の７第１項）平成　６年　４ 月２７日 １、国際出願番号 ＰＣＴ／ＵＳ　９２１０９４３２ ２、発明の名称 摩擦蝶番装置 ３、特許出願人 名称　ジェネラル・クラッチ・コーポレイション４、代理人　〒１００ 住所　東京都千代田区丸の内三丁目１番１号国際ビルディング８階 電話・東京（３２１６）５８１１　［代表１１９９３年　３月　２日 補正書の翻訳文 請求の範囲 １、　回転自在な軸と第２のヒンジ部品とに連結される第１のヒンジ部品と、少 なくとも前記軸の一部の回りに螺旋状に巻回されると共に前記第２のヒンジ部品 に係合する第１の端部と尾部を形成する第２の端部とを有する帯状部材と、 前記帯状部材の締め付けを制御するために前記尾部に制御された可変的な力を付 与する付与手段と を備えたことを特徴とする摩擦蝶番装置。

２、　前記付与手段は、ばねを備えたことを特徴とする請求項１に記載の蝶番装 置。

３、　前記ばねは、前記第１のヒンジ部品と共に回転自在な第１の端部と、前記 尾部に選択的に係合される第２の端部とを有することを特徴とする請求項２に記 載の蝶番装置。

４、　前記帯状部材の尾部は、前記ばねの第２の端部を選択的に受け入れる溝を 含むことを特徴とする請求項３に記載の蝶番装置。

５、　前記ばねの第２の端部は、前記溝に選択的に受け入れられるように前記軸 と平行に折り曲げられていることを特徴とする請求項４に記載の蝶番装置。

６、　前記ばねの第１の端部は、前記軸が回転したときに回転し得るように前記 軸に連結されていることを特徴とする請求項３に記載の蝶番装置。

７、　前記軸は、前記ばねの第１の端部を収容する孔を含むことを特徴とする請 求項６に記載の蝶番装置。

８、　前記ばねの第１の端部は、前記第１のヒンジ部品が回転するときに回転し 得るように前記第１のヒンジ部品に連結されていることを特徴とする請求項３に 記載の蝶番装置。

９、　前記第１のヒンジ部品は、前記はねの第１の端部が係合されるピンを含む ことを特徴とする請求項８に記載の蝶番装置。

補正書の写しく翻訳文）提出書（特許法第１８４条の８）平成　６年　４月２７ 日

Claims (19)

【特許請求の範囲】
1. １．回転自在な軸と第２のヒンジ部品とに連結される第１のヒンジ部品と、少な くとも前記軸の一部の回りに螺旋状に巻回されると共に前記第２のヒンジ部品に 係合する第１の端部と尾部を形成する第２の端部とを有する帯状部材と、 前記帯状部材を第１の回転方向に前記軸の回りに締め付ける締め付け手段とを備 え、締め付け手段は前記帯状部材の尾部に係合し且つ前記尾部に可変的な力を作 用させることを特徴とする摩擦蝶番装置。
2. ２．前記締め付け手段は、ばねを備えたことを特徴とする請求項１に記載の蝶番 装置。
3. ３．前記ばねは、前記第１のヒンジ部品と共に回転自在な第１の端部と、前記尾 部に選択的に係合される第２の端部とを有することを特徴とする請求項２に記載 の蝶番装置。
4. ４．前記帯状部材の尾部は、前記ばねの第２の端部を選択的に受け入れる溝を含 むことを特徴とする請求項３に記載の蝶番装置。
5. ５．前記ばねの第２の端部は、前記溝に選択的に受け入れられるように前記軸と 平行に折り曲げられていることを特徴とする請求項４に記載の蝶番装置。
6. ６．前記ばねの第１の端部は、前記軸が回転したときに回転し得るように前記軸 に連結されていることを特徴とする請求項３に記載の蝶番装置。
7. ７．前記軸は、前記ばねの第１の端部を収容する孔を含むことを特徴とする請求 項６に記載の蝶番装置。
8. ８．前記ばねの第１の端部は、前記第１のヒンジ部品が回転するときに回転し得 るように前記第１のヒンジ部品に連結されていることを特徴とする請求項３に記 載の蝶番装置。
9. ９．前記第１のヒンジ部品は、前記ばねの第１の端部が係合されるピンを含むこ とを特徴とする請求項８に記載の蝶番装置。
10. １０．前記帯状部材の第１の端部は、前記第２のヒンジ部品に接触する面を有す る突起部を含むことを特徴とする請求項３に記載の蝶番装置。
11. １１．さらに、前記帯状部材を前記軸の回りに第１の回転方向に締め付けるため の第２のばねを含み、この第２のばねは前記第１のヒンジ部品と共に回転自在な 第１の端部と前記帯状部材の尾部に可変的な力を作用させるためにこの尾部に選 択的に係合する第２の端部とを有することを特徴とする請求項３に記載の蝶番装 置。
12. １２．前記帯状部材の尾部は、前記第１及び第２のばねの第２の端部をそれぞれ 選択的に受け入れるための一対の溝を含むことを特徴とする請求項１１に記載の 蝶番装置。
13. １３．前記第１及び第２のばねの第１の端部は、前記軸が回転するときに回転し 得るようにそれぞれ前記軸に連結されることを特徴とする請求項１０に記載の蝶 番装置。
14. １４．さらに、前記帯状部材を前記軸の回りに第１の回転方向に締め付けるため の第２のばねを含み、この第２のばねは前記第１のヒンジ部品に連結された第１ の端部と前記帯状部材の尾部にほぼ一定の力を作用させるためにこの尾部に選択 的に係合する第２の端部とを有することを特徴とする請求項３に記載の蝶番装置 。
15. １５．回転自在な軸と第２のヒンジ部品とに連結される第１のヒンジ部品と、少 なくとも前記軸の一部の回りに螺旋状に巻回されると共に前記第２のヒンジ部品 に係合する第１の端部と尾部を形成する第２の端部とを有する帯状部材と、 前記帯状部材を前記軸の回りに第１の回転方向に締め付けるばねとを備え、前記 ばねは、前記第１のヒンジ部品と共に回転自在な第１の端部と、前記帯状部材の 尾部に可変的な力を作用させるためにこの尾部に選択的に係合する第２の端部と を有することを特徴とする摩擦蝶番装置。
16. １６．前記ばねの第１の端部は、前記軸が回転したときに回転し得るように前記 軸に連結され、 前記帯状部材の尾部は、前記ばねの第２の端部を選択的に受け入れるための溝を 含むことを特徴とする請求項１５に記載の摩擦蝶番装置。
17. １７．前記軸は、前記ばねの第１の端部を収容する孔を含み、前記ばねの第２の 端部は、前記溝に選択的に受け入れられるように前記軸と平行に折り曲げられて いることを特徴とする請求項１６に記載の摩擦蝶番装置。
18. １８．前記ばねの第１の端部は、前記第１のヒンジ部品が回転するときに回転し 得るように前記第１のヒンジ部品に連結され、前記帯状部材の尾部は、前記ばね の第２の端部を選択的に受け入れる溝を含むことを特徴とする請求項１５に記載 の摩擦蝶番装置。
19. １９．前記第１のヒンジ部品は、前記ばねの第１の端部が係合されるピンを含み 、前記ばねの第２の端部は、前記溝に選択的に受け入れられるように前記軸と平 行に折り曲げられていることを特徴とする請求項１８に記載の摩擦蝶番装置。