JP2001032822A - 摩擦ヒンジ装置 - Google Patents

摩擦ヒンジ装置

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JP2001032822A JP2000147947A JP2000147947A JP2001032822A JP 2001032822 A JP2001032822 A JP 2001032822A JP 2000147947 A JP2000147947 A JP 2000147947A JP 2000147947 A JP2000147947 A JP 2000147947A JP 2001032822 A JP2001032822 A JP 2001032822A
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Abstract

(57)【要約】 【課題】軸の回転作動時に軸の中心方向に加えられる加
圧力と摩擦面積が同時に調節されながら一定の大きさの
摩擦力が発生するようにし、均一な性能の製品を大量に
生産するのに適合し、製品の寿命を延長させることがで
き、軸の回転作動が少ない初期起動力でもスムースに行
うことができる摩擦ヒンジ装置を提供する。 【解決手段】軸と;前記軸が挿入される第１内径部と、
前記第１内径部に比べて大きい半径を有する第２内径
部、及び所定の形状の突出部を備えた外径部とよりなる
トーションスプリング部材と;前記トーションスプリン
グ部材を回転不可能に固定するハウジング部材;を含む
ことを特徴とする摩擦ヒンジ装置。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は一定の摩擦力を維持
する摩擦ヒンジ装置に関し、より詳しくは軸の回転作動
時に加圧力と摩擦面積とが同時に調節されながら一定の
大きさの摩擦力が発生するようにし、均一な性能の製品
を大量に生産するのに適合して、製品の寿命を延長させ
ることができ、軸の回転作動が少ない初期起動力でもス
ムースに回転できる摩擦ヒンジ装置に関する。
【従来の技術】
【０００２】一般に摩擦ヒンジ装置は回転体が被回転体
に対して回転する時回転体と被回転体との間に一定の大
きさの摩擦力が発生するようにし、回転体が前記摩擦力
により任意の角度や位置で停止及び維持できるように回
転体と被回転体を結合する時に使用するものであって、
この装置はノートブックコンピュータの画面角度調節
部、ＬＣＤモニターの画面角度調節部、自動車のサンバ
イザー位置調節部等に用いられる。回転体と被回転体の
相対的な回転作動時に発生する運動摩擦力は回転体の中
心方向に加えられる加圧力と回転体と被回転体の摩擦面
積の積で表示することができる。
【０００３】このような摩擦ヒンジ装置において摩擦力
を発生させる方法としては軸及び前記軸を囲んでいるス
プリングの間で発生する摩擦力を利用するラップ(ｗｒ
ａｐ)スプリング方式と、軸上に環状の摩擦板を設置し
て軸の中心方向に摩擦力を発生させる軸ディスク圧縮方
式と、多数枚重なったＵ字型の板スプリングに軸を挿入
して軸とスプリング断面の間で摩擦力を発生させるＵ字
型クリップ方式などが主に用いられる。
【０００４】前記方式において、ラップスプリング方式
は製作が比較的に容易で価格が安いが、スプリング端部
固定点の精密度によって摩擦力が左右されるので高性能
の製品を生産しようとする時は価格が高くなる短所があ
る。
【０００５】また、スプリング端部の固定状態によって
バックラッシュ(ｂａｃｋｌａｓｈ)の量が増加し、軸と
スプリングとを支持する器具が外部に設置されて相対的
に大きさが大きくなり、これによって小型化が不可能に
なる。
【０００６】また、軸ディスク圧縮方式は軸の中心方向
に加えられる加圧力が調節できる器具を設置するのは容
易で製作上の難しさは比較的に少ないが、外形の大きさ
を小さくすれば摩擦面積が減少して大きいトルクを要求
する場合には適用が不可能であり、潤滑油の漏れが予想
されて長時間耐久性を保障するのが難しい短所がある。
【０００７】これに反し、前記Ｕ字型クリップ方式は板
スプリングを重ねる程度によって摩擦力の大きさが決定
されるので多様な大きさのトルクを発生させる多様な種
類のヒンジ装置を容易に製作することができる長所があ
る。
【０００８】図１はＵ字型クリップ方式を採用した従来
の技術による摩擦ヒンジ装置を示す図面であって、摩擦
ヒンジ装置１００はＵ字型クリップ１１０と、Ｕ字型ク
リップ１１０の内部空間部に挿入設置される軸１２０
と、前記クリップ１１０が挿入固定されるハウジング１
３０を備え、Ｕ字型クリップ１１０は第１及び第２アー
ム１１２、１１４と前記アーム１１２、１１４により形
成される空間部１１６を備えてハウジング１３０はノー
トブックコンピュータの本体等に固定される。
【０００９】ここで、前記クリップ１１０は軸１２０の
中心方向に圧力を加えることにより摩擦を起こす。
【００１０】これに伴い、軸１２０が挿入固定されたＵ
字型クリップ１１０をハウジング１３０の内部に挿入固
定させた状態で軸１２０を時計または反時計方向に回転
させる時、初期にはクリップ１１０の摩擦面と軸１２０
の外径面の間で発生する静止摩擦力(Ｕ字型クリップが
ハウジングに固定された状態で前記クリップと軸との間
で発生する摩擦力)が回転力に比べて大きい値を有する
のでこの状態では軸１２０が回転せず、回転力が次第に
増加して回転力の大きさが静止摩擦力の大きさ以上にな
れば軸１２０が回転しはじめる。
【００１１】その後、軸１２０を所定の角度で回転させ
た状態で前記軸に加えられる回転力を除去すれば軸１２
０は前記角度で回転された状態で回転が中止し、この状
態では軸１２０とクリップ１１０との間に作用する静止
摩擦力により軸１２０は回転した位置で維持される。
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】しかし、上記のように
Ｕ字型クリップを採用した摩擦ヒンジ装置によれば下記
のような問題点が発生する。
【００１３】つまり、従来のヒンジ装置は一定の大きさ
の摩擦力が発生するようにするために摩擦面積は調節せ
ず軸の中心方向に加えられる加圧力だけを調節したり維
持する方法を適用している。
【００１４】従って、軸とＵ字型クリップの相対的な回
転作動時にも軸の中心方に加えられる加圧力は常に一定
であるので軸の初期起動に大きい力がかかると共に回転
作動がスムースに行われず、これによって摩擦面が容易
に摩耗する。
【００１５】また、クリップの摩擦面は前記理由以外に
も軸がクリップにより支持されているために摩耗がさら
に速く進行し、摩擦面が摩耗する場合には軸の中心方向
に加えられる加圧力が急激に減少して軸とクリップとの
間の結合状態が緩むので、全体的に製品の寿命が短くな
るという問題点がある。
【００１６】また、クリップには空間部が形成されてお
り、ヒンジ装置の両端部が開放されているので、潤滑油
の漏れを防止するのが難しいなどの問題点がある。
【００１７】ここに、本発明は前記問題点を解決するた
めのものであって、軸の回転作動時に軸の中心方向に加
えられる加圧力と摩擦面積が同時に調節されながら一定
の大きさの摩擦力が発生するようにし、均一な性能の製
品を大量に生産するのに適合し、製品の寿命を延長させ
ることができ、軸の回転作動が少ない初期起動力でもス
ムースに行うことができる摩擦ヒンジ装置を提供するこ
とを目的とする。
【００１８】
【課題を解決するための手段】前記目的を達成するため
に本発明は、軸と;前記軸が挿入される第１内径部と、
前記第１内径部に比べて大きい半径を有する第２内径部
及び所定の形状の突出部が備えられた外径部を備えたト
ーションスプリング部材と;前記トーションスプリング
部材を回転不能に固定するハウジング部材;を含んでな
る摩擦ヒンジ装置を提供する。
【００１９】本発明の好ましい実施例によれば、トーシ
ョンスプリング部材は押出方式により形成されたり、ま
たは同一の形状を有する多数個の板状セグメントを接着
することによって形成され、この場合セグメントは打抜
または写真エッチング方式により形成することができ
る。
【００２０】本発明の他の好ましい実施例によれば、ト
ーションスプリング部材の第２内径部には軸の外径面を
加圧する摩擦板が設置される。
【００２１】また、本発明の他の好ましい実施例によれ
ば、トーションスプリング部材の両側には潤滑油の漏れ
を防止するためのエンドキャップが設置されて、ハウジ
ングの両端部側内面には軸を支持するためのベアリング
部材が各々設置される。
【００２２】上記のような特徴を有する本発明の摩擦ヒ
ンジ装置によれば、摩擦面に作用する第１内径部(及び
摩擦板)が軸の回転時に発生する反撥力により変形され
ながら摩擦面積が減少するので軸の中心方向に加えられ
る加圧力が減少する。
【００２３】従って、各構成要素の性能に偏差(軸の中
心方向に加えられる加圧力の偏差、摩擦面積の偏差)が
あっても相互補完作用がなされるようになって均一な性
能の製品を大量に生産でき、従来に比べて摩擦面の摩耗
速度が顕著に減少するので製品の寿命を延長させること
ができて、少ない初期起動力でも軸を容易に回転させる
ことができる等の長所がある。
【００２４】一方、トーションスプリングの第２内径部
に摩擦板を挿入設置する場合には摩擦面積が増加するの
で小型の装置でも大きい摩擦力を発生する。
【００２５】また、トーションスプリングが開放されて
おらず、このスプリングの両側にエンドキャップが設置
されているので潤滑油の漏れが確実に防止でき、軸がベ
アリングにより支持されるので摩擦面の摩耗速度をさら
に減少させることができる。
【００２６】
【発明の実施の形態】以下、添付の図面を参考として本
発明による摩擦ヒンジ装置の好ましい実施例を詳細に説
明する。
【００２７】図２及び図３は本発明の第１実施例による
摩擦ヒンジ装置を示した図面であって、図２は摩擦ヒン
ジ装置の組立状態を示す部分断面図を示し、図３は作動
状態図である。
【００２８】トーションスプリング１０は環状の外径部
１０ａと、軸２０が挿入される第１内径部１０ｂ及び第
１内径部１０ｂに比べて大きい半径を有して第１内径部
１０ｂの間の空間に形成された互いに対向する一組の第
２内径部１０ｃを備え、第１内径部１０ｂと第２内径部
１０ｃは部分的に環状で形成され、外径部１０ａには鏃
形状の突出部１０ｄが一体に形成される。
【００２９】これに伴い、第１内径部１０ｂは軸２０と
結合して軸の中心方向に圧力を加えて摩擦を起こす摩擦
面として作用し、第２内径部１０ｃは軸の回転時にねじ
れ及び圧縮力を発生する弾性構造面として作用する。
【００３０】このような構造を有するトーションスプリ
ング１０はアルミニウム、またはスチール材質の板状原
材料を上記のようなトーションスプリングの形状通りに
打抜または写真エッチング方式により加工して多数個の
セグメントを形成し、このセグメントをスプリング特性
を有するように熱処理した後、セグメントを必要なだけ
(要求される摩擦力が生成できるだけ)接着して形成する
ことができる。
【００３１】ここで、写真エッチング方法は打抜加工が
不可能な小型のトーションスプリングを製作する場合や
摩擦面が均一なトーションスプリングを製作する場合等
に使用できる方法で、均一な性能の製品を大量に生産す
る場合や、製品を小型で製作する場合に適している。
【００３２】上記のように製造したトーションスプリン
グは積層するセグメントの数量によって摩擦力の大きさ
を決定することができる長所がある。
【００３３】一方、トーションスプリング１０が挿入設
置されるハウジング３０は突出部１０ｄが挿入固定され
る突出部固定溝３０ａ及びトーションスプリング１０の
外径部１０ａと一定の間隔が維持できるように前記外径
部１０ａに比べて大きく形成される外径部挿入孔３０ｂ
を備える。
【００３４】ここで、トーションスプリング１０の外径
部１０ａと外径部挿入孔３０ｂの間に一定の間隔が維持
できるようにしたことは後述のように、軸とハウジング
の相対的な回転時にトーションスプリング１０の摩擦面
に生じるねじれを阻止しないようにするためである。
【００３５】これに伴い、トーションスプリング１０を
ハウジング３０の内部に挿入固定させ、軸２０をトーシ
ョンスプリング１０の第１内径部１０ｂに挿入固定させ
た状態で軸２０を図３Ｂに示したように時計方向に回転
させる時(またはハウジングを反時計方向に回転させる
時)、初期には第１内径部１０ｂの摩擦面と軸２０の外
径面の間に発生する静止摩擦力が回転力に比べて大きい
値を有するのでこの状態では軸２０が回転せず、回転力
が次第に増加して回転力の大きさが静止摩擦力の大きさ
以上になれば軸２０が回転し始めて回転方向の接線方向
に運動摩擦力が発生すると同時に、回転方向の法線方向
に反撥力(Ｆ)が発生する。
【００３６】従って、前記反撥力(Ｆ)により点線で示し
た環状部分、つまり、第１内径部１０ｂの摩擦面の一側
端部地点でねじれが発生して、このようなねじれにより
第１内径部１０ｂの摩擦面と軸２０の外径面の間の摩擦
面積が減少するので軸に加えられる第１内径部１０ｂの
加圧力が減少する。
【００３７】また、摩擦面のねじれ作動は反撥力(Ｆ)に
より第２内径部１０ｃが圧縮される圧縮力とねじれ抑制
力の合力が反撥力(Ｆ)と一致するまで行われ、これによ
って回転力に反発する一定の摩擦力が生成されるので、
小さい初期起動力でも軸を回転させることができるよう
になる。
【００３８】その後、軸２０の回転を停止すれば軸には
第１内径部１０ｂによる最初加圧力が作用するので軸が
停止状態で維持される。
【００３９】図４は本発明の第２実施例によるクリップ
型摩擦ヒンジ装置の組立状態を示す部分切開斜視図を示
し、図５は図４の断面図を示す。
【００４０】図示するように、トーションスプリング１
０の第２内径部１０ｃには軸２０の外径面を加圧するた
めの摩擦板４０を挿入設置し、トーションスプリング１
０の両側には潤滑油の漏れを防止するためにエンドキャ
ップ(５０)を設置して、ハウジング３０の両端部側内面
には軸２０を支持するベアリング(６０)を設置した。
【００４１】以下、図６を参考として本発明の作用を説
明する。図６Ａに図示するように、トーションスプリン
グ１０をハウジング３０の内部に挿入固定し、軸２０を
トーションスプリング１０の第１内径部１０ｂに挿入固
定し、トーションスプリング１０の第２内径部１０ｃに
摩擦板４０を挿入設置した状態で軸２０を図６Ｂに示し
たように時計方向で回転させる時(またはハウジングを
反時計方向に回転させる時)、初期には第１内径部１０
ｂの摩擦面と軸２０の外径面の間及び摩擦板４０の摩擦
面と軸２０の外径面の間に発生する静止摩擦力が回転力
に比べて大きい値を有するのでこの状態では軸２０が回
転しない。
【００４２】それ以後、回転力が次第に増加して回転力
の大きさが静止摩擦力の大きさ以上になれば軸２０が回
転し始めて回転方向の接線方向に運動摩擦力が発生する
と共に、回転方向の法線方向に反撥力(Ｆ)が発生する。
【００４３】従って、前記反撥力(Ｆ)により点線で示し
た環状部分、つまり、摩擦板４０及び第１内径部１０ｂ
の一側端部地点でねじれが発生し、このようなねじれに
より摩擦面積が減少するので軸２０に加えられる加圧力
が減少する。
【００４４】また、摩擦板４０の端部地点で発生するね
じれ作動は反撥力(Ｆ)により摩擦板４０が圧縮される圧
縮力とねじれ抑制力の合力が反撥力(Ｆ)と一致するまで
行われ、これによって回転力に反発する一定の摩擦力が
生成するので、少ない初期起動力でも軸を回転させるこ
とができる。
【００４５】以後、軸の回転を停止させれば軸には第１
内径部及び摩擦板による最初加圧力が作用するので軸が
停止した位置で維持される。
【００４６】このように、第２内径部１０ｃに摩擦板４
０を設置すれば、小型の装置でも大きい摩擦力を得るこ
とができる。
【００４７】また、上記のような軸２０の回転作動時に
潤滑油の漏れはエンドキャップ(５０)により確実に防止
でき、軸２０がベアリング(６０)により支持されている
ので摩擦面の摩耗速度を減少させることができる。
【００４８】一方、本発明のヒンジ装置に適用されるト
ーションスプリングは図７の変形実施例に図示するよう
に、管形状のトーションスプリング１０を押出方式によ
り加工した後、一定の長さで切断し、以後、表面を硬化
処理することによって製造しても構わない。
【００４９】本発明は前記実施例に制限されず、添付さ
れた特許請求範囲の精神と範疇内で本技術分野の熟練者
により修正及び変更することができる。
【００５０】
【発明の効果】以上のように本発明による摩擦ヒンジ装
置によれば、摩擦面として作用する第１内径部(及び摩
擦板)が軸の回転時に発生する反撥力により変形されな
がら摩擦面積が減少するので軸の中心方向に加えられる
加圧力が減少する。
【００５１】従って、各構成要素の性能に偏差(加圧力
の偏差、摩擦面積の偏差)があっても相互補完作用がな
されて均一な性能の製品を大量に生産でき、従来に比べ
て摩擦面の摩耗速度が顕著に減少して製品の寿命を延長
することができ、少ない初期起動力でも軸をスムースに
回転させることができる等の長所がある。
【００５２】また、トーションスプリングの第２内径部
に摩擦板を押入設置する場合には摩擦面積が増加するの
で小型の装置でも大きい摩擦力を発生させることができ
るようになる。
【００５３】また、トーションスプリングが開放されて
おらず、このスプリングの両側にエンドキャップが設置
されているので潤滑油の漏れが確実に防止でき、軸がベ
アリングにより支持されるので摩擦面の摩耗速度をさら
に低減させることができる等の効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】従来の技術による摩擦ヒンジ装置の組立状態を
示す図面である。
【図２】本発明の第１実施例による摩擦ヒンジ装置を示
すもので、摩擦ヒンジ装置の組立状態を示す一部切開斜
視図である。
【図３】本発明の第１実施例による摩擦ヒンジ装置を示
すもので、図３Ａは軸が停止している状態を示す図面で
ある。また、図３Ｂは軸が時計方向に回転する状態を示
す図面である。
【図４】本発明の第２実施例による摩擦ヒンジ装置を示
した図面であって、摩擦ヒンジ装置の組立状態を示す一
部切開斜視図である。
【図５】本発明の第２実施例による摩擦ヒンジ装置を示
した図面であって、図４の断面図である。
【図６】本発明の第２実施例による摩擦ヒンジ装置を示
した図面であって、図６Ａは軸が停止している状態を示
す図面である。図６Ｂは軸が時計方向で回転する状態を
示す図面である。
【図７】本発明によるトーションスプリングの第３実施
例を示す斜視図である。
【符号の説明】
１０ トーションスプリング １０ａ 外径部 １０ｂ 第１内径部 １０ｃ 第２内径部 ２０ 軸 ３０ ハウジング ３０ａ 突出部固定溝 ３０ｂ 外径部挿入孔 ４０ 摩擦板 ５０ エンドキャップ ６０ ベアリング

Claims (9)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 軸と;前記軸が挿入される第１内径部
    と、前記第１内径部に比べて大きい半径を有する第２内
    径部、及び所定の形状の突出部が備えられた外径部とよ
    りなるトーションスプリング部材と;前記トーションス
    プリング部材を回転不可能に固定するハウジング部材;
    を含むことを特徴とする摩擦ヒンジ装置。
  2. 【請求項２】 前記トーションスプリング部材の両側に
    はエンドキャップが設置される請求項１に記載の摩擦ヒ
    ンジ装置。
  3. 【請求項３】 前記ハウジング部材は、前記突出部が嵌
    入固定される突出部固定溝及び前記トーションスプリン
    グ部材の外径部と一定の間隔が維持できるように前記外
    径部に比べて大きく形成される外径部挿入孔を備える請
    求項１に記載の摩擦ヒンジ装置。
  4. 【請求項４】 前記ハウジング部材の両端部側には前記
    軸を支持するためのベアリングが各々設置される請求項
    ３に記載の摩擦ヒンジ装置。
  5. 【請求項５】 前記トーションスプリング部材は同一の
    形状を有する多数個の板状セグメントを接着することに
    より形成されたものであることを特徴とする請求項１乃
    至４のいずれかに記載の摩擦ヒンジ装置。
  6. 【請求項６】 前記セグメントは打抜方式により形成さ
    れたものであることを特徴とする請求項５に記載の摩擦
    ヒンジ装置。
  7. 【請求項７】 前記セグメントは写真エッチング方式に
    より形成されたものであることを特徴とする請求項５に
    記載の摩擦ヒンジ装置。
  8. 【請求項８】 前記トーションスプリング部材は押出方
    式により形成されることを特徴とする請求項５に記載の
    摩擦ヒンジ装置。
  9. 【請求項９】 前記第２内径部には前記軸の外径面を加
    圧する摩擦板が設置されることを特徴とする請求項１乃
    至４のいずれかに記載の摩擦ヒンジ装置。
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