JPH0946061A

JPH0946061A - 扉の開閉機構

Info

Publication number: JPH0946061A
Application number: JP19732295A
Authority: JP
Inventors: Ichiro Asano; 一郎浅野; Masaharu Tejima; 政春手嶋
Original assignee: Hitachi Ltd; Hitachi Asahi Electronics Co Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd; Hitachi Asahi Electronics Co Ltd
Priority date: 1995-08-02
Filing date: 1995-08-02
Publication date: 1997-02-14

Abstract

(57)【要約】【目的】従来機構に比べ、部品点数を増やすことな
く、着脱容易であり、扉開放状態でも、その操作性・安
全性を損なうことのない、操作感覚の優れた回転式扉の
開閉機構を提供すること。【構成】軸により本体に対して回転する形で開閉する
扉の開閉機構であって、前記本体に設けた凹部と前記扉
に設けた凸部とによりロック機構を構成し、前記扉に設
けた凸部を、ロック解除状態では、その先端が本体側面
壁と接触する位置に設けたことを特徴とする扉の開閉機
構。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、電子機器等における操
作部，デバイス挿入部等に装着する回転式扉の開閉機構
に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来の、回転式扉の開閉機構の構成例
を、図２に示す。この回転式扉の開閉機構では、扉２の
側面に設けた回転軸５によって扉２と本体１とを軸合
し、この回転軸５を中心として、取っ手３の操作によ
り、扉２が回転する。従って、ロック状態では、扉２の
外面と本体１の外面は同一面であり、ロック解除状態で
は、扉２は本体１の外面より突出した形で、装置内部を
開口する。また、本体１側には凸部７を、扉２側には爪
１１を突設して、ロック機構を構成している。このロッ
ク機構の作用について、図６，図７を用いて説明する。
図６，図７は、爪１１が上述の本体１側の凸部７を通過
する際の状況を示しており、図６は凸部頂点の通過前、
図７は通過後を示している。扉２を回転させると、爪１
１の先端に設けた半円部１１ａが本体１側の凸部７の半
円部７ａに接触し、爪１１に押圧力を発生する(図６)。
ここでは、双方の先端が半円形であるため、両凸部を避
けるように爪１１が撓む、すなわち、弾性変形を生じ
る。更に、扉２を回転させ本体１側の凸部７の半円部を
乗り越える(図７)と、弾性体の変位前の形状に戻ろうと
する力(以下、「弾性反力」という)によって、爪１１は変
形前の状態に戻り、爪１１の先端１１ａが凸部７ａに係
って扉２をロックする。ロックを解除する際には、上述
のロック動作の逆動作を行えばよい。なお、これに関連
する公知例としては、例えば、実開昭59-158370号公報
等が挙げられる。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】上述の、従来の機構に
ついては、以下に示す５つの問題がある。以下、図およ
び計算式を用いて詳しく説明する。第１の問題は、扉２
の開閉時(ロックおよびロック解除をする際)、扉２の取
っ手部３に大きな力をかける必要があることである。小
型電子機器では、寸法的制限から取っ手３が小さくなる
ことと、ロック爪の反発力が大きくなることから、爪先
等でこじ開けると、女性のマニュキア剥がれ，傷つけ等
が発生する可能性がある。以下、発生する力について説
明する。図５に示す如く、本体１には爪１１の軌跡上に
ロック用の凸部７を突設しており、扉２の回転時、爪１
１は図６に示した如き動作を行う。その際、爪１１を撓
ませるときに発生する力、すなわち、前項で説明した弾
性反力をＧとすると、以下に示す力が必要となる。

【０００４】図６において、Ｇ：弾性反力 θ：爪１１と凸部７の接触面における接線と本体壁との
角度 μ：接触面の動摩擦係数Ｆ：扉２の回転に必要な力(以下、「回転力」という) とすると、扉２が爪１１に弾性変形を生ぜしめながら移
動するため、弾性反力Ｇにより、凸部７の半円部７ａと
の接線方向にａ＝Ｇsinθ ・・・・(１) の力が発生する。また、爪１１は凸部７と接触しながら
移動するため、垂直抗力ｂ＝Ｇcosθ ・・・・(２) により、摩擦力ｃ＝μＧcosθ ・・・・(３) が発生する。従って、凸部７の通過には、式(１)の力
ａ，式(３)の力ｃより、ｄ＝Ｇ(sinθ＋μcosθ) ・・・・(４) の力ｄが、弾性反力Ｇによって発生し、回転方向とは反
対向きに加わる。すなわち、扉２の開閉には回転力Ｆと
は別に、凸部７の通過に式(４)に示す力ｄを必要として
いた。このときの、必要な力と扉角度の関係を、図１２
に示す。なお、ここでは、扉を完全に開いたときの角度
を０°としている。

【０００５】また、この凸部の通過に必要な力ｄに含ま
れる弾性反力Ｇは、Ｉ：断面二次モーメントＥ：ヤング係数 δ：撓み（凸部の高さ）ｈ：爪断面の短い方の寸法ｋ：爪断面の長い方の寸法ｔ：爪の高さを表わすものとすると、次式が成立する。Ｉ＝(ｈｋ³)／１２ δ＝(Ｇｔ³)／(３ＥＩ) ∴Ｇ＝(Ｅｈｋ³)／(４ｔ³) ・・・・(５) 式(５)より、弾性反力Ｇは爪１１の高さｔの三乗に反比
例する。本従来例に係る小扉では、爪１１も小さく、高
さｔも低い、従ってｄの力は極めて大きい。

【０００６】第２の問題は、扉２のロック動作時に大き
な衝突音が発生することである。扉２の閉まる直前、爪
１１は図７に示した如き動作を行う、そのため、以下に
示す力が扉に加わる。 (１)扉２の回転力Ｆ (２)爪１１の弾性反力による、扉２の回転方向と同じ向
きに加わる力ｅ＝Ｇ(sinθ−μcosθ) ・・・・(６) 図６において、図５と同様に弾性反力と摩擦力ａ＝Ｇsinθ ・・・・(１) ｃ＝μＧcosθ ・・・・(３) が発生する。ただし、凸部７の傾斜方向が図６と反対向
きであるため、式(１)に示す力ａも反対向きとなる。ま
た、動摩擦係数＜１ため、互いの力の大きさはａ＞ｃと
なる、従って、ｅ＝Ｇ(sinθ−μcosθ) ・・・・(６) の力ｅが弾性反力Ｇによって発生し、回転方向と同じ向
きに加わる。

【０００７】(３)問題点１で記した凸部右側半円部を通
過するのに要した力ｄ＝Ｇ(sinθ＋μcosθ) ・・・・(４) 図６，図７に示す如く、凸部７の左右半円部が隣接して
いるため、右側半円部を通過するのに要した力が、その
まま左側半円部通過時にも必要となる。以上の３つの力
によって、段差部６へ衝突するため大きな衝突音が発生
する。第３の問題は、ロック解除状態において扉２がが
たつくことである。ロックを解除し、開閉途中および扉
２が完全に開いた状態では、ロック機構がないので固定
できない。この対策として、扉２が開いた状態の位置に
ロックを設け、扉２を固定する方式があるが、この方式
では、ロックが増えることにより機構が複雑となり、か
つ、回転途中は有効でないため、十分な対策とはいえな
かった。

【０００８】第４の問題は、扉２を開放状態で装置を使
用すると扉２が操作の妨げとなり、また、最悪の場合、
破壊する可能性があることである。小型電子機器のこの
種の小扉は、次のような部位の蓋として使用するのが一
般的である。 (１)スイッチ類 (２)データ通信のためのコネクタ (３)ＰＣカードのスロットこの内(２)については扉２を常に開放状態で使用し、
(３)については差し込むカードによって開放状態で使用
する場合が生じてくる。従来、このような小型電子機器
の扉２は、前述の状態での操作性，他の物体との衝突な
どに対する対策が考慮されていなかったので、次のよう
な問題が生じていた。以下、特に破壊の可能性が高い携
帯型電子機器を例に取り説明する。

【０００９】携帯型電子機器は、携帯しての移動中に、
必要な時に何時でも操作できることを特徴としており、
この特徴を生かしながらＰＣカードを使用すると、扉２
を開放状態で操作、すなわち、扉２が本体外面より突出
した状態で装置をすることになる。しかしながら、扉２
が本体外面より突出していると、操作の妨げとなった
り、手やその他の物体が衝突し、扉２が破壊する可能性
が非常に高い。更に、図２に示した従来例の如く、携帯
型電子機器の特徴上、小型軽量化を達成するため、薄型
の装置となることが多い。このような装置の扉２は、そ
の構造上、扉２が本体下部より突出した構造の物が多
く、この状態で卓上に置くと扉２を破壊する可能性が高
かった。

【００１０】第５の問題は、扉２の着脱が困難であるこ
とである。使用頻度の高い場所や操作状況に応じて、扉
２を取外して使用する場合には対応できない。また、組
立て時においても、取付けによけいな工数がかかる。従
来例に示した構造の取付け方式について説明すると、ま
ず、片方の回転軸５を本体１の軸穴１０に挿入し、その
後、扉２に弾性変形を生じせしめながら他方の回転軸５
を軸穴１０に挿入することにより取り付ける。取外し
は、上述の逆作業を行えばよい。しかしながらこの方式
は、扉全体に弾性変形を行わせるため大きな力が必要で
ある。というのは、前述の力を受けた扉２が圧壊しない
ように、構造上剛性を強くするため、取外しに大きな外
力を加えることになるからである。従って、着脱が容易
ではなかった。

【００１１】なお、本明細書中で説明する扉の開閉機構
は、電子機器等の小型の扉２に採用されており、指先で
操作するのが一般的であるが、指先は人間の部位の中で
もかなり敏感な所であり、優れた感覚受容器である。そ
のため、扉２の操作感覚は極めて重要となる。また、扉
２の開放状態での位置も、装置の操作性および安全性に
大きく関係していることに注意が必要である。本発明は
上記事情に鑑みてなされたもので、その目的とするとこ
ろは、従来の技術における上述の如き問題を解消し、従
来機構に比べ、部品点数を増やすことなく、着脱容易で
あり、扉開放状態でも、その操作性・安全性を損なうこ
とのない、操作感覚の優れた回転式扉の開閉機構を提供
することにある。

【００１２】

【課題を解決するための手段】本発明の上記目的は、軸
により本体に対して回転する形で開閉する扉の開閉機構
であって、前記本体に設けた凹部と前記扉に設けた凸部
とによりロック機構を構成し、前記扉に設けた凸部を、
ロック解除状態では、その先端が本体側面壁と接触する
位置に設けたことを特徴とする扉の開閉機構によって達
成される。なお、請求項２に記載の発明では、上記構成
要件に加えて、回転軸用の案内溝を、ロック機構の一方
である前記本体に設けた凹部と共用としている。更に、
請求項２に記載の発明では、上述の扉に設けた凸部と本
体に設けた凹部の角を半円形とし、回転軸の断面形状を
長円形としたものである。

【００１３】

【作用】本発明に係る扉の開閉機構においては、ロック
解除時、取っ手を開扉方向に操作すると、回転軸を支点
としたモーメントの作用により、前記扉に設けた凸部の
本体に設けた凹部通過に要する力が取っ手では極めて小
さくなる。また、上述の凸部が凹部へさしかかると、弾
性反力の作用により、ロック方向へ力が発生し、扉を付
勢する。すなわち、ロック動作終盤になると、扉は自ら
閉まる。上述の如く、ロック動作に要する力が扉に設け
た凸部の弾性反力によって発生するロック方向の力のみ
であるため、本体と扉との衝突音が小さい。また、ロッ
ク解除状態では、弾性反力により凸部は本体側面壁に押
圧され、扉を摩擦により静止状態で固定する。すなわ
ち、開閉途中および扉が完全に開いている状態において
も、扉はがたつくことなく、かつ、操作状況に応じ任意
の角度で固定可能になる。

【００１４】更に、扉の開放時、扉は本体内部に位置す
るため、本体外面への突出量は従来とは比較にならない
程小さい、従って、扉に意図しない外力が加わる可能性
は極めて低い。また、この突出している部分も本体側面
であるため、扉を開放した状態で、本体を卓上などに置
いても破壊の可能性はない。また、扉を着脱させる際
も、回転軸の断面が長円形であるため、所定の角度のと
きのみ着脱可能で、不用意に扉が外れることがない。ま
た、案内溝と凹部を共用しているため、構造が単純で外
観を損なうこともない。以上の作用により、扉の操作感
覚および機能，装置の操作性および安全性が向上する。

【００１５】

【実施例】以下、本発明の実施例を図面に基づいて詳細
に説明する。図１は、本発明の一実施例に係る扉の開閉
機構を左下方から見た斜視図で、図３，図４は、図１に
示した機構の扉取付け後の断面図を示している。なお、
図３は扉閉鎖状態、図４は扉開放状態を示している。ま
た、図８は、扉開閉途中の凸部動作詳細図、図９はロッ
ク時の凸部動作詳細図、図１０は扉各部位の位置関係を
示す図、図１１は扉取付けの際の詳細図を、それぞれ、
示している。

【００１６】本実施例に係る扉の開閉機構は、本体１と
扉２の２部品から構成されており、本体１は回転軸用の
穴１０，凹部８，段差部６，側面壁９を有し、扉２は取
っ手３，凸部４，回転軸５を有する。扉２は側面に設け
た回転軸５によって本体１に軸合され、取っ手３を上下
に操作することにより、回転軸５を中心に回転運動を行
う。凸部４は扉回転時において、先端が本体側面壁９と
接触する位置に設けられており、ロック解除状態では常
に弾性変形が生じている。また、本体１の凹部８は、ロ
ック状態において、上述の凸部４が位置する場所に設け
られており、扉２が回転し、凸部４が凹部８に収まると
ロックが完了する。なお、凸部４の弾性反力は、後で説
明する計算式によって算出されたＧの力を持つ。

【００１７】次に、ロック解除動作の詳細について、図
１０を参照しながら説明する。図１０において、Ｗ：取っ手でのロック動作に必要な力ｙ：凸部でのロック動作に必要な力ｍ：取っ手と回転軸との距離ｎ：凸部と回転軸との距離を表わすものとし、モーメントのつりあいを考えると、
次式が成立する。ｍＷ＝ｎｙ ∴Ｗ＝(ｎ／ｍ)ｙ・・・・(７) 取っ手３は扉２の下部に位置し、凸部４はロックを考慮
した回転軸５近傍に位置するため、ｍ＞ｎとなる。故にｎ／ｍ＜１・・・・(８) となり、凸部４でのロック動作力ｙは、取っ手３ではｎ
／ｍと小さい。従って、小さな力でロック解除動作が可
能となる。

【００１８】次に、ロック動作の詳細について、図９を
参照しながら説明する。図９において、凸部４は側面壁
９を通過する時、弾性変形を生じている、そのためロッ
ク動作終盤の半円形の凹部８にさしかかると、図６と同
様に、ｅ＝Ｇ(sinθ−μcosθ) ・・・・(６) の力がロック方向に発生する。また、凸部４におけるロ
ック動作に必要な力は図１０においてＸ：扉２の重量Ｑ：扉２の重心ｖ：扉２の重心から回転軸５までの距離を表わすものとし、モーメントのつりあいを考えると、
次式が成立する。ｎｙ＝ｖＸ ∴ｙ＝(ｖＸ)／ｎ・・・・(９)

【００１９】爪１１の弾性反力で発生する式(６)で示さ
れるロック方向の力ｅによってロック動作を行うとする
と、ｅ＝ｙより、次式が成立する。Ｇ(sinθ−μcosθ)＝(ｖＸ)／ｎ ∴Ｇ＝(ｖＸ)／ｎ(sinθ−μcosθ) ・・・・(１０) 故に凸部４に式(１０)を満足するＧなる弾性反力が発生
するように設定すれば、扉２はロック動作終盤、扉自ら
閉まる。上述の如く、ロック動作力が弾性反力によって
発生したロック方向の力のみであるため、本体１と扉２
の衝突音は従来例に比べ小さい。

【００２０】次に、ロック解除状態の詳細について図８
を参照しながら説明する。図８において、ロック解除状
態である開閉途中および扉２が完全に開いている状態で
は、凸部４は側面壁９に押圧され弾性変形を生じる。こ
れにより、弾性反力Ｇが発生し側面壁９を押圧する。こ
の状態で扉２が回転しようとすると、弾性反力Ｇによ
り、凸部４と側面壁９との接触面に摩擦力ｉ＝μＧ・・・・(１１) が発生し回転を妨げる。従ってロック解除状態では、摩
擦力により扉２は静止固定され、ロック解除時において
もがたつくことはない、また、操作状況に応じて任意の
角度に静止固定できる。なお、扉２を開閉するには、摩
擦力を上まわる力を加えればよい。

【００２１】次に、扉２の開閉について図３，図４を参
照しながら説明する。本体１の軸穴１０および扉の軸５
は、ロック解除時、扉上部が装置内部に入り込み、更
に、扉２が完全に開放された状態では、扉２の突出部
は、取っ手部３のみとなるような位置に設けられてい
る。また、本体１に設けた段差部６は、ロック時、扉２
のストッパとしての役割をなす。そのため、ロックを解
除すると扉上部は本体内側へ、扉下部は外側へ、軸５を
支点とした回転運動を行う。その後、扉２の下部が本体
１の上部枠へ衝突し運動を停止する。この扉２が完全に
開放された状態では、本体外面の突出は扉下部、すなわ
ち、必要最低限の取っ手部３のみである。従って扉２が
装置操作の妨げとなったり、誤って破壊する可能性もな
い。

【００２２】次に、扉２の着脱について図１１を参照し
ながら説明する。扉２の回転軸５の断面は長円形であ
り、また、本体凹部８は段部６から軸穴１０まで設けて
いる。凹部８と回転軸５は、扉２がロック状態と完全に
開いた状態において外れることがない角度に設定してお
り、Ｔ部は回転軸５が通過する際、接触する高さとして
いる。図１０においてｐ：回転軸５の短い方の寸法ｑ：回転軸５の長い方の寸法ｒ：凹部８の幅ｓ：軸穴１０の直径を表わすものとすると、以下の関係にある。ｐ≒ｒ (１２) ｑ≒ｓｒ＜ｑ以上の設定により、扉２は以下に示すように取付けられ
る。

【００２３】扉２を所定角度、すなわち、回転軸５のｑ
部寸法部と、本体凹部８の傾斜が平行になるように傾
け、凹部８に沿って差し込む。その後、回転軸５に弾性
変形を生じせしめながら押し込み、Ｔ部を通過させ、軸
穴１０に収納する。扉２を取り外すには、上記動作の逆
動作を行えばよい。従って、回転中は扉２が外れる方向
に力が加わることはなく、かつ、凹部８と回転軸５の角
度を合わせることで容易に着脱可能である、また、式
(１２)の関係により回転がスムーズであり、案内溝であ
る凹部８もロック状態では、扉２によって覆われるた
め、外観を損なうことはない。図１３に、本実施例に示
した扉の開閉機構における操作に必要な力を示した。図
１２に示した従来技術のそれと比較すると、本実施例に
係る扉の開閉機構の優れた点が明確になる。

【００２４】上記実施例によれば、扉開閉時、取っ手操
作に必要な力は極めて小さくなる。また、ロック動作終
盤になると、扉は自ら閉まる。そして、本体と扉との衝
突音が小さくなるという効果が得られる。また、ロック
解除状態では、扉を摩擦により静止状態で固定する。す
なわち、開閉途中および扉が完全に開いている状態にお
いても、扉はがたつくことなく、かつ、操作状況に応じ
任意の角度で固定可能になる。更に、扉の開放時、扉は
本体内部に位置するため、本体外面への突出量が小さく
なり、扉に意図しない外力が加わる可能性は極めて低く
なる。また、この突出している部分も本体側面であるた
め、扉を開放した状態で、本体を卓上などに置いても破
壊の可能性はない。以上の作用により、扉の操作感覚お
よび機能，装置の操作性および安全性が向上する。な
お、上記実施例は本発明の一例を示したものであり、本
発明はこれに限定されるべきものではないことは言うま
でもないことである。

【００２５】

【発明の効果】以上、詳細に説明した如く、本発明によ
れば、従来機構に比べ、部品点数を増やすことなく、着
脱容易であり、扉開放状態でも、その操作性・安全性を
損なうことのない、操作感覚の優れた回転式扉の開閉機
構を実現できるという顕著な効果を奏するものである。
より詳細には、ロック解除時、モーメントの作用によ
り、動作に必要な力を従来の扉に比べ小さくでき、ロッ
ク時動作終盤になると扉が自ら閉まり、かつ、衝突音も
従来品に比べ小さくできる。ロック解除状態においては
凸部と側面壁との摩擦により、どのような角度であって
も静止固定でき、扉ががたつかない。更に本体外面への
突出量も極めて小さい。また、扉の着脱も容易である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例に係る扉の開閉機構の斜視図
である。

【図２】従来の扉の開閉機構の一例を示す斜視図であ
る。

【図３】図１に示した実施例の扉取付け後の断面図(扉
ロック状態)である。

【図４】図１に示した実施例の扉取付け後の断面図(扉
開放状態)である。

【図５】図２に示した従来例の扉取付け後の断面図であ
る。

【図６】従来例におけるロック動作の詳細を示す説明図
(その１)である。

【図７】従来例におけるロック動作の詳細を示す説明図
(その２)である。

【図８】実施例に係る、ロック動作の詳細を示す説明図
(その１)である。

【図９】実施例に係る、ロック動作の詳細を示す説明図
(その２)である。

【図１０】実施例における、扉各部位の位置関係を示す
図である。

【図１１】実施例における、扉取付けの詳細説明図であ
る。

【図１２】従来例に係る、扉の回転に必要な力と扉角度
との関係を示すグラフである。

【図１３】実施例に係る、扉の回転に必要な力と扉角度
との関係を示すグラフである。

【符号の説明】

１本体２扉３取っ手４扉凸部５回転軸６段差部７本体凸部８凹部９側面壁１０軸穴１１爪

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】軸により本体に対して回転する形で開閉
する扉の開閉機構であって、前記本体に設けた凹部と前
記扉に設けた凸部とによりロック機構を構成し、前記扉
に設けた凸部を、ロック解除状態では、その先端が本体
側面壁と接触する位置に設けたことを特徴とする扉の開
閉機構。
【請求項２】前記扉に設けた凸部を回転軸の近傍に設
け、かつ、回転軸用の案内溝を、ロック機構の一方であ
る前記本体凹部と共用としたことを特徴とする請求項１
記載の扉の開閉機構。
【請求項３】前記扉に設けた凸部と本体に設けた凹部
の角をいずれも半円形とし、更に、前記回転軸の断面形
状を長円形としたことを特徴とする請求項１または２記
載の扉の開閉機構。