JPH10273987A

JPH10273987A - フリクションヒンジ

Info

Publication number: JPH10273987A
Application number: JP7991897A
Authority: JP
Inventors: Toru Shibata; 徹柴田
Original assignee: TSUOISU KK
Current assignee: TSUOISU KK
Priority date: 1997-03-31
Filing date: 1997-03-31
Publication date: 1998-10-13
Anticipated expiration: 2017-03-31
Also published as: JP2911847B2

Abstract

(57)【要約】【課題】ナットとねじ溝との間に生じる摩擦抵抗を利用
することにより、簡易な構造で、経年変化の影響がほと
んどなく耐久性及び信頼性を向上させ、かつフリクショ
ントルクの適宜設定と、回動に従って可変させることが
できる。【解決手段】ねじ溝が形成された軸体を一方の機素に
固定し、該ねじ溝に所定間隔をもって螺合させた２個一
対のナットを、取付部に対する相対回転のみを拘束した
状態で他方の機素に取り付けると共に、前記ナットに軸
方向への押圧力を作用させる付勢手段を、前記２個１対
のナント間に配置してなる。この軸体の一方の機素への
固定は、一端部の一カ所で行ってもよく、また両端部又
は軸体の複数箇所で行ってもよい。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、回り対偶（組み合
わされた両機素が回転運動のみを行うつがい）にある両
機素を連結するヒンジの技術分野に属し、特に回動時に
積極的に摩擦（フリクション）を生じさせることを目的
としたフリクションヒンジに関する。

【０００２】

【発明の技術的背景】一般にヒンジは、抵抗が少なく滑
らかに回動することが求められるが、取り付ける対象物
によっては、これがかえって不都合な場合もある。例え
ば、蓋体にディスプレイが組み込まれいるノートパソコ
ンの蓋体開閉機構にあっては、適宜の開き角度で静止さ
せて保持できることが必要である。また、コピー機の読
取り面の覆蓋や洋式便座蓋などは、蓋体の当接面への衝
撃を和らげるためゆっくりと閉じた方が好ましい。

【０００３】

【従来の技術】これを目的とした従来のヒンジ機構の例
として、図６に示すように、一端が開放された有底円筒
状の支持部材ｎ内にゴムなどの弾性材料からなるパイプ
形状の弾性部材ｏが挿入されるとともに、弾性部材ｏ内
には段付き小径部を有する軸体ｐが圧入されて構成され
た摩擦ロック装置ｍがある。これは、軸体ｐの圧入によ
り弾性部材ｏを径方向に拡張させ、その外周面が支持部
材の内周面ｑを押圧することにより、軸体ｐと弾性部材
ｏとの間の摩擦抵抗に基づくねじりモーメント（「フリ
クショントルク」）を利用したものである。

【０００４】また、これを改良するものとして、実開平
３ー９５４８２と実開平３ー９５４８３に開示されてい
る摩擦ロック装置がある。前者の摩擦ロック装置ｒは、
図７に示すように、上記構成のヒンジ機構にさらに弾性
部材ｏを軸方向に加圧する加圧ばねｓを取り付けたもの
で、軸体ｐに取付られた加圧ばねｓと弾性部材ｏとの間
に、加圧ばねｓと支持部材ｎにそれぞれ回転を拘束され
かつ対向する面に周方向に沿って段差が形成された一対
のカム部材ｔを介在させた機構のものである。これは、
回転させたカム部材ｔの噛み合い状態によって弾性部材
ｏと加圧ばねｓとの間隔が変化するため、弾性部材ｏへ
の加圧力が変化し、フリクショントルクを可変させたも
のであり、図７（Ｂ）の状態の加圧力は（Ａ）の状態の
加圧力よりも大きくなる。

【０００５】また、後者の摩擦ロック装置ｕは、図８に
示すように、軸体に取り付けた複数枚の皿バネｖをプッ
シュナットｗで固定して弾性部材ｏに一定の加圧力を加
えると共に、軸体の一端部ｘと支持部材ｎの連結部にコ
イルバネｚを連結させたものである。かかる構成によ
り、弾性部材ｏと支持部材ｎとの間に作用する摩擦力に
加えて、軸体ｐの回転に従って捻れるコイルバネｚの反
力を付加して、フリクショントルクを可変させるもので
ある。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来の摩擦ロック装置では、弾性部材への軸体の圧入代に
ばらつきを生じやすく、そのため軸体と保持部材との間
に作用する摩擦力が区々となり、摩擦ロック装置の性能
にばらつきがあった。

【０００７】また、フリクショントルクの発生源はゴム
等からなる弾性部材と支持部材との間に生じる摩擦抵抗
に因っているため、弾性部材の使用環境や長期の繰り返
し使用による経年変化や疲労劣化により、著しい摩擦力
の低下が見られ、その耐久性が問題となっていた。

【０００８】さらに、これを補うために、加圧ばねによ
る補助的な手段を講じているが、弾性部材との摩擦抵抗
に因っている限り、上記問題の根本的には解消されない
ばかりか、部品点数が多いため機構の信頼性低下と製造
コスト上昇を招いていた。

【０００９】

【目的】そこで、本願発明は、上記課題に着目して為さ
れたもので、その目的は、弾性部材を摩擦力発生源とし
て用いることなく、ナットとねじ溝との間に生じる摩擦
抵抗を利用することにより、簡易な構造で、経年変化の
影響がほとんどなく耐久性及び信頼性を向上させ、かつ
回動時のフリクショントルクを適宜に設定することがで
きるフリクションヒンジの提供をするものである。さら
には、ヒンジの回動に従ってフリクショントルクを可変
させることができる新規なフリクションヒンジの提供を
目的とするものである。

【００１０】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本願発明のフリクションヒンジは、次ぎのように構
成される。

【００１１】第１の発明は、回り対偶にある両機素を連
結するヒンジにおいて、ねじ溝が形成された軸体を一方
の機素に固定し、該ねじ溝に所定間隔をもって螺合させ
た２個一対のナットを、取付部に対する相対回転のみを
拘束した状態で一対又は複数対を他方の機素に取り付け
ると共に、前記ナットに軸方向への押圧力を作用させる
付勢手段を、前記２個１対のナント間に配置してなる。
この軸体の一方の機素への固定は、一端部の一カ所で行
ってもよく、また両端部又は軸体の複数箇所で行っても
よい。

【００１２】次ぎに第２の発明は、ねじ溝が形成された
軸体を一方の機素に固定すると共にこれと異なる位置で
他方の機素に固定し、かつこの固定部と所定の間隔をも
って螺合させたナットを、取付部に対する相対回転のみ
を拘束した状態で他方の機素に取り付け、さらに該ナッ
トに軸方向への押圧力を作用させる付勢手段を、前記他
方の機素の固定部とナットとの間に配置してなる。この
軸体の一方の機素への固定は、前記と同様、一端部の一
カ所で行ってもよく、また両端部又は軸体の複数箇所で
行ってもよい。さらには、軸体の一端部側を一方の機素
へ取付け、他端部側を他方の機素へ取付けて、されを固
定部としてもよい。

【００１３】次ぎに、第３の発明は、上記第１の発明の
構成において、軸体に形成したねじ溝の形成域を２区分
し、それぞれ反対螺旋方向のねじ溝を形成すると共に、
各ねじ溝にそれぞれナットを螺合させたことを特徴とす
る。

【００１４】なお、上記発明の構成要素である軸体のね
じ溝とナットのねじ溝との接触面を鏡面仕上げとするこ
とにより、顕著な効果が得られる。

【００１５】

【作用】上記構成により本願発明は以下のように作用す
るものである。一方の機素に固定された軸体は、該機素
と一体的に回転する。一方、他方の機素に回転のみが拘
束されたナットは、該機素の回転に従って軸に対しては
回転するが、軸方向への移動に対しては拘束されていな
いため軸方向へ螺合移動することになる。このとき、ナ
ットには付勢手段により、軸方向への押圧力が作用して
いるため、この噛み合ったねじ溝の接触面に摩擦抵抗が
生じることになる。この摩擦抵抗が、軸体とナットとの
相対回転、すなわち両機素のヒンジにおける相対回転を
妨げ、フリクショントルクとして作用することになる。

【００１６】また、第２発明においては、ナットの移動
により付勢手段の押圧力が漸次変化するため、フリクシ
ョントルクも可変することになる。さらに、第３発明に
あっては、軸のねじ溝の螺旋方向が互いに逆に設定され
ているため、両ナットの同一方向の回転により間隔を広
げる方向、又は狭める方向へ移動する。これにより、付
勢手段の押圧力が可変することになる。

【００１７】

【発明の実施の形態】次ぎに、本願発明の実施形態例を
図面に基づき詳細に説明する。図１は実施例１の取り付
け状態を一部切欠いて示した斜視図であり、図２はその
全体断面図であり、図３は要部を拡大して示す要部断面
図である。図４は実施例２を示す全体断面図であり、図
５は実施例３を示す全体断面図である。

【００１８】なお、各実施例において同一の機能を奏す
る構成要素には同一の符号を付して対応させることによ
り、重複する説明を省略している。本実施形態例は、回
り対偶にある一対の機素として、一方が本体（例えば、
ノートパソコン本体）、他方が該本体に取り付けられた
蓋体（例えば、ノートパソコンのディスプレイ装置）に
適用したものとして以下に説明する。

【００１９】

【実施例１】図１、図２は実施例１を示すもので、主
に、軸体１と摩擦回動部２とから構成されている。

【００２０】軸体１は、主に金属から形成され、一端部
に拡径された頭部１０を有し、円柱棒状の他端部には所
定長さだけねじ溝１１が形成されたボルト状を為してい
る。頭部１０は本体３の取付部３０に固定される一方、
他端部は摩擦回動部２を構成して対応する蓋体４の取付
部４０に取付けられる。

【００２１】摩擦回動部２は、外形輪郭が一致した２個
のナット２１、２１を、所定間隔を隔てて前記ねじ溝１
１に螺合させると共に、両ナット２１に当接させて拡張
力を蓄えた状態のコイルバネ２２からなる付勢手段を、
軸体１の回転に影響されないよう軸体１に環装配設して
いる。そして、この摩擦回動部２は、蓋体４の対応する
位置に開設された筒状の挿通口４１に挿入して保持され
る。該挿通口４１の内空断面形は、ナット２１の外形と
適合した形状に形成され、挿入の際には、両ナットの外
形輪郭を一致した向きに揃えて行う。本実施例では、ナ
ット２１に六角ナットを用いているため、挿通口４１の
内空形は六角柱状に形成されている。

【００２２】さらに、軸体１のねじ溝１１とナット２１
のねじ溝２３との各フランク（ねじ溝の山頂と谷底を連
絡する面）１１ｆ、２３ｆを、通常のボルト・ナットの
加工よりもさらに研磨して、より平滑な仕上げ乃至は鏡
面仕上げとしている。［実施例１の作用］上記構成により、挿通口４１内に挿
入保持された両ナット（同一外形）２１、２１は、挿通
口４１によって蓋体４との相対回転のみが拘束され、軸
体１に対する螺合回転による軸方向移動は自在となる。
このため、蓋体４の開閉（矢印ａ）にしたがって軸体１
に螺合した両ナット２１、２１は、ともに螺合回転しな
がら挿通口４１内を軸に沿って同方向へ移動することに
なる（矢印ｂ又は矢印ｃ）。このとき、両ナット２１、
２１間には、コイルバネ２２による拡張力により、軸方
向へ押し付ける押圧力が作用しているため、ナット２１
のねじ溝２３と軸体１のねじ溝２３との接触面部には摩
擦抵抗が生じる。この摩擦抵抗が、ナット２１の回転を
拘束する蓋体４の軸体１に対するフリクショントルクと
なり、蓋体４はある一定の抵抗力をもって開閉すること
になる（矢印ａ）。

【００２３】また、事前に両ナット２１、２１の間隔を
適宜調節して挿通口４１へ取り付けることよりに、コイ
ルバネ２２の拡張力による押圧力を変化させて、適宜の
フリクショントルクを設定することが可能となる。

【００２４】さらに、フランク１１ｆ、２３ｆをより平
滑な鏡面仕上げとした場合は、単位接触面当たりの摩擦
抵抗が少なくなる。上記構成によるフリクショントルク
は、１ピッチ当たりのフランク上の接触面積とピッチ数
との積による総面積に相関する。したがって、接触する
ピッチ数を増やすことにより、フリクショントルクを減
らすことなく耐磨耗性の向上が図れる。本実施例におい
ては、フリクショントルクが８ｍｍ径のボルトで８ｋｇ
ｆ・ｃｍを得られるようにコイルバネを調整し、１８０
度回転させたものを元に戻すまでを１回として１０万回
の開閉試験を行った結果、このフリクショントルクに変
化はなかった。

【００２５】

【実施例２】次ぎに、図４は本実施例２を示すもので、
実施例１における摩擦回動部２の２個のナット２１、２
１のうち、軸体先端部側のナット２１の部分を軸体１側
に固定し、蓋体４側の回転には拘束されない固定部２４
に置き換えたものである。また、付勢手段として背中合
わせに積層した複数枚の皿バネ２５、２５、・・を用い
ている。他の構成要素は上記実施例１と同様であるた
め、同符号を付して説明を省略する。［実施例２の作用］上記構成により、実施例１と同様
に、蓋体４の開閉（矢印ａ）にしたがっって、ナット２
１は螺合回転し、軸方向へ沿って挿通口４１内を移動す
る（矢印ｄ又は矢印ｅ）。すなわち、ねじ溝１１の螺旋
の向きにより、例えば、蓋体４の開き工程でナット２１
が矢印ｄ方向へ移動したときは、閉じ工程で矢印ｅ方向
へ移動することになる。

【００２６】ナット２１が矢印ｄ方向へ移動する場合
は、固定部２４とナット２１との間隔が広がるため、皿
バネ２５によるナット２１への押圧力は漸次減少して行
き、フリクショントルクも漸次減少して行くことにな
る。逆に、矢印ｅ方向へ移動する場合は、固定部２４と
ナット２１との間隔が狭まり、フリクショントルクは漸
次増加して行くことになる。

【００２７】このように、実施例２の構成は、一定のフ
リクショントルクを発生する上記実施例１の場合と異な
り、蓋体４の開き角度に応じてフリクショントルクが可
変するものである。かかる機構を、例えば、水平位に閉
じる蓋体４のヒンジとして用いた場合に、重力が付加さ
れて急激に閉まることを回避でき、いわゆるダンパー的
な機能を発揮させることができる。

【００２８】

【実施例３】図５は本実施例３を示すものである。な
お、上記実施例１と同様の構成要素であるものについて
は、同符号を付して説明を省略する。

【００２９】軸体５は、ボルト状の実施例１と異なり、
棒状をなし、ねじ溝５０の形成域が２区分され、それぞ
れ反対螺旋方向のねじ溝５０ａ、５０ｂを形成してい
る。各区分のねじ溝５０ａ、５０ｂにそれぞれ１つのナ
ット２１を螺合させ、摩擦回動部２の構成は上記実施例
１の構成と同様に、両ナット２１、２１間にコイルバネ
２２を拡張付勢力をもって介在させている。

【００３０】また、ねじ溝５０ａ、５０ｂの形成は、両
ナット２１、２１の螺合取り付けを考慮して両端部まで
形成しているため、軸体５の本体３への取り付けは、一
方の端部にダブルナット５１により固定部を形成して取
付部３０に固定するようにしている。［実施例３の作用］上記構成により、実施例１、２と同
様、ナット２１は、蓋体４の開閉（矢印ａ）にしたがっ
て、螺合回転して軸方向へ沿って挿通口４１内を移動す
る（矢印ｆ又は矢印ｇ）。このとき、両ナット２１、２
１は同方向に回転するが、ねじ溝５０ａ、５０ｂの螺旋
方向が２区分（図面において左右）で逆方向であるた
め、互いに反対方向へ移動することになる。その結果、
設定したねじ溝５０の螺旋の向きにより、例えば、蓋体
４の開き工程で両ナット２１、２１の間隔が広がる方向
（矢印ｆ）に移動するようにした場合には、ナット２１
への押圧力は漸次減少して行き、フリクショントルクも
漸次減少して行くことになる。逆に、これの閉じ工程で
は、両ナット２１、２１の間隔が狭まる方向（矢印ｇ）
に移動するため、フリクショントルクは漸次増加して行
くことになる。

【００３１】

【他の実施形態の可能性】上記実施例では軸体１（又は
５）の摩擦回動部２をノートパソコンのディスプレイ装
置がある蓋体４側に配置しているが、これを逆にして本
体３側へ取り付けるようにしてもよいのはもちろんであ
る。

【００３２】上記実施例では軸体１（又は５）に配置し
た摩擦回動部２の機構を、一組としているが、これを一
つの軸体１（又は５）に対して複数組を直列して取り付
けることも可能である。

【００３３】上記実施例１、３では、付勢手段にコイル
バネ２２を用いているが、これに限定するものではな
く、従来例に示すように積層した皿バネ２５など、挿通
口４１の内面壁に触れることなく両ナット間を拡張させ
る押圧力を有するものであれば、現在の技術水準で考え
られる全ての付勢手段を含むものである。

【００３４】また、所望されるフリクショントルクの変
化率に応じて、軸体およびナットのねじ溝のピッチを変
えたり、収縮距離に応じて付勢力が可変する付勢手段、
例えば、不等ピッチコイルバネ等を用いるようにしても
よい。

【００３５】

【効果】以上の構成によれば、本願発明は、簡易な構成
であるにもかかわらず、ゴムなどの弾性部材との接触摩
擦力の利用ではなく、主に金属どうしの接触摩擦力を用
いているため、耐磨耗性に優れ、長期間に渡り安定した
フリクショントルクを発生するフリクションヒンジを実
現することができその産業的効果は顕著である。

【００３６】請求項１の構成によれは、ヒンジとしての
取付前にナットの間隔を適宜に設定することより、フリ
クショントルクを適宜に設定することができ、かつ開閉
過程において、一定のフリクショントルクを発生させる
ことができる。このトルクを強くすることにより、所望
の開く角度で静止保持することもできる。

【００３７】また、請求項２、３の構成によれば、開閉
過程において、漸次変化する可変フリクショントルクを
発生させることができる。その結果、開閉の始めと終わ
りにおいて異なるフリクショントルクを設定することが
でき、適用器機に対して節度のある開閉動作を行わせる
ことができる。

【００３８】さらに、請求項４の構成によれば、単位接
触面積当たりの摩擦抵抗が小さくなるため、耐磨耗性が
増して、ヒンジとしての耐久性及び信頼性のさらなる向
上を図ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】実施例１の取り付け状態を一部切欠いて示し
た斜視図である。

【図２】実施例１の全体断面図である。

【図３】実施例１の要部を拡大して示す要部断面図で
ある。

【図４】実施例２を示す全体断面図である。

【図５】実施例３を示す全体断面図である。

【図６】従来例を示す全体断面図である。

【図７】従来例を示す全体断面図である。

【図８】従来例を示す全体断面図である。

【符号の説明】

１軸体１１ねじ溝２摩擦回動部２１ナット２２コイルバネ２４固定部（実施例２の〜）２５皿バネ３本体３０取付部（本体の〜）４蓋体４０取付部（蓋体の〜）４１挿通口５軸体（実施例３の〜）５０ａ、５０ｂねじ溝（実施例３の〜）５１ダブルナット

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】回り対偶にある両機素を連結するヒンジ
において、ねじ溝が形成された軸体を一方の機素に固定し、該ねじ溝に所定間隔をもって螺合させた２個一対のナッ
トを、取付部に対する相対回転のみを拘束した状態で、
一対、又は複数対を他方の機素に取り付けると共に、前記ナットに軸方向への押圧力を作用させる付勢手段
を、前記２個１対のナント間に配置してなることを特徴
とするフリクションヒンジ。
【請求項２】回り対偶にある両機素を連結するヒンジ
において、ねじ溝が形成された軸体を一方の機素に固定すると共に
これと異なる位置で他方の機素に固定し、かつこの固定部と所定の間隔をもって螺合させたナット
を、取付部に対する相対回転のみを拘束した状態で他方
の機素に取り付け、さらに該ナットに軸方向への押圧力を作用させる付勢手
段を、前記固定部とナットとの間に配置してなることを
特徴とするフリクションヒンジ。
【請求項３】軸体に形成したねじ溝の形成域を２区分
し、それぞれ反対螺旋方向のねじ溝を形成すると共に、
各ねじ溝にそれぞれナットを螺合させたことを特徴とす
る請求項１記載のフリクションヒンジ。
【請求項４】軸体のねじ溝とナットのねじ溝との接触
面を鏡面仕上げとしたことを特徴とする請求項１、２又
は３記載のフリクションヒンジ。