JP2010060059A - ヒンジ装置 - Google Patents

Abstract

【課題】第二部材に重合した第一部材をヒンジを支点として解放方向へ開き、任意の角度で保持可能なトルクを有するヒンジ装置であり、第一部材を開く際に第二部材が一緒に持ち上がることがなく、かつ小さな力で開閉可能な優れた操作性を有するヒンジ装置および電子機器を提供する。
【解決手段】回動カム４０と非回動カム５０の相対回動時に非回動カム５０と当接する回動カム４０の円状軌跡４４の直径４５は、表示部２０が本体部１０に重合した閉状態および１８０度解放状態で最も大きく、表示部２０が９０度直立状態において直径４５は最小になるように形成されており、前記両カム４０および５０が回動することによって発生するヒンジ３０の動トルクは表示部２０の９０度直立状態で最も低くなるように構成されているヒンジ装置。
【選択図】図５

Description

本発明は主としてノートパソコンにおいて液晶などを取り付けた表示部とキーボードなどを搭載した本体部とを回動自在に連結するヒンジに関するものである。

一般的なノートパソコンの表示部２０と本体部１０との開閉状態を図１に基づいて説明する。ノートパソコンを使用しない状態における表示部２０はＡ位置に示すように本体部１０に重合した重合状態である。使用時に矢印１の方向へ表示部２０を開き、Ｂ位置に示す９０度直立状態からさらに矢印２の方向へ約１８０度開放されたＣ位置までヒンジ部３０を支点として回動させ、使用者が最も操作しやすい任意の角度に開いてノートパソコンを使用するように構成されている。

また開放された表示部２０には、自重によりヒンジ部３０を支点として落下トルクが発生し、その落下トルクは表示部２０の重合したＡ位置から９０度直立のＢ位置までの間は手前へ倒れる方向へ発生し、かつ重合状態Ａ位置で最大であり、さらにＡ位置からＢ位置へ開くにしたがって落下トルクは徐々に減少し、９０度直立状態で落下トルクはゼロになる。さらにＢ位置を越えると落下トルクは向こうへ倒れるに従って徐々に増加し、全開状態Ｃ位置で落下トルクは最大になる。

ノートパソコンを使用する際に表示部２０が自重によって勝手に重合状態Ａや全開状態Ｃに落下すると操作ができなくなるので、それを防止するためにヒンジ部３０は表示部２０の最大落下トルクより大きい動トルクを有するように構成されており、表示部２０は常に任意の開放角度でフリーストップ可能であるように構成されている。
したがって、表示部２０を開く際にはヒンジ部３０の動トルクと表示部の落下トルクとをプラスしたトルクより大きな操作トルクを必要とした。

近年、ノートパソコンは薄形化と軽量化が進み、本体部１０および表示部２０とがきわめて軽量化されてきた。
このように本体部１０が軽量化されたパソコンにおいて表示部２０を開く際に、表示部２０の回動にともなって本体部１０が一緒に持ち上がることがあり、本体部１０の持ち上がりを防止するために一方の手で本体部１０を押さえて、他方の手で表示部２０を持ち上げるなど操作が煩雑になっていた。

また、従来は持ち運び時に表示部２０が勝手に開くことを防止するため、表示部２０と本体部１０を固定するラッチ機構（図示せず）を設けていたが、近年、操作性の向上およびデザイン性の向上を図るため、ヒンジ部３０に端面カムを採用して表示部２０と本体部１０が重合した重合状態では両者に自動的に密着力が発生するいわゆるラッチレスノートパソコンが商品化されるなどノートパソコンの開閉操作性の感触向上が図られている。

特願平１１−２０８２０３ 特願平３−１９１１７１ 特願２００３−１３１８８２

近年ノートパソコンの開閉操作性の向上に向けた技術開発が図られているが、前述のような操作性が向上されたラッチレスノートパソコンにおいてもヒンジ部３０の動トルクは表示部２０の最大落下トルクより大きく設定されているために、表示部２０を開く際に表示部２０が９０度直立状態まで開いた位置においても本体部１０が一緒に持ち上がるなど操作上の障害が発生することがあった。

本発明が解決しようとする課題は、ノートパソコンの操作性に対する前述の障害を解決するものであり、表示部２０を開閉する際に本体部１０が一緒に持ち上がることを防止すると共に、特に表示部２０を直立状態付近まで開いた状態では開閉操作を軽い力で行うことができるとともに本体部１０が一緒に持ち上がることを防止するなど、操作感触がきわめてスムーズなノートパソコンを実現するものである。

添付図面を参照して本発明の要旨を説明する。
本発明は、表示部２０と本体部１０とを重合した閉状態から所定角度まで開放を行う開閉支点用のヒンジ部３０に関するものであり、ヒンジ部３０の回動支点となる支軸２２が固定されてかつ表示部２０もしくは本体部１０に取り付けられた第一部ブラケット２１と、支軸２２に回動自在に嵌合されながら表示部２０もしくは本体部１０に取り付けられた第二ブラケット１１と、支軸２２に嵌合しかつ第二ブラケット１１と同期回動を行うように構成された回動カム４０と、支軸２２に非回動であるが軸線方向には摺動可能に嵌合されてかつ回動カム４０と面接触する部位に凸部５１を形成された円盤状の非回動カム５０を有し、前記両カムの相対回動時に非回動カム５０の凸部５１と接触する回動カム４０の接触面積を回動角度によって異ならしめるよう構成されており、回動することによって発生するヒンジ部３０の動トルクが回動角度によって異なることを特徴としている。

また、前記両カムの相対回動時に非回動カム５０と当接する回動カム４０の円状軌跡４４の直径４５は、表示部２０が本体部１０に重合した重合状態（Ａ位置）および１８０度開放された全開状態（Ｃ位置）で最も大きく、かつ表示部２０が９０度直立状態（Ｂ位置）において直径４５は最小になるように形成されており、前記両カム４０および５０が回動することによって発生するヒンジ部３０の動トルクは表示部２０が９０度直立状態で最も低くなるように構成されている。

また、支軸２２に嵌合された回動カム４０と非回動カム５０は支軸２２に設けられたバネ部材６０によって両者が押圧付勢されており、回動カム４０と非回動カム５０とが相対回動することによって両カムの摩擦抵抗による動トルクが発生するものである。

本発明は上述したように、ラッチレスノートパソコン用ヒンジあるいはラッチとフリーストップを併用したノートパソコン用などに適用可能である。

表示部２０を図１に示す重合状態（Ａ位置）から９０度直立状態（Ｂ位置）へ開く際に表示部２０の落下トルクに応じてヒンジ部３０の動トルクの大きさを設定可能になることから、開閉操作力を必要最小限に設定可能であるとともに、直立状態近傍に置いてヒンジ部３０の動トルクを小さく設定することが可能になる。

その結果、表示部２０を片手で開く際に、９０度直立状態付近まで開いた状態において他方の手で本体部を押さえねばならないなどの煩雑な操作が解消できるものである。
さらに本発明の実施に当たっては回動カム４０の外周の一部を切り欠くなど簡単に実現可能であり、本発明はコスト的にも技術的にも極めて容易に高付加価値を実現可能なものである。

以下、本発明の実施の形態を図１〜図６に基づいて説明する。

本発明の第一実施例を図１から図３に基づいて詳細に説明する。
図１には一般的なノートパソコンの形態を示し、本体部１０はキーボードなど操作部を搭載したノートパソコン本体を示し、表示部２０は液晶などを搭載し、ヒンジ部３０は本体部１０と表示部２０とを開閉可能に連結している。

ノートパソコンを使用しない際に表示部２０は本体部１０に重合したＡ位置にあり、使用時に表示部２０はヒンジ部３０を回動支点として矢印１の方向へ解放されてＢ位置に示す９０度直立状態からさらにはＣ位置に示す１８０度全開状態まで開くことが可能で、かつ任意の位置に表示部２０をフリーストップさせることが可能なように構成されている。

図２には本発明のヒンジ部３０の詳細な構成を示しており、表示部２０に固定される第一ブラケット２１には支軸２２の端面が固定されている。支軸２２は円筒状の大径部２３と小径部２４およびＨカットあるいは多角形に形成された非円形部２５が形成されている。フリー板８０は表面に潤滑用の油を溜めるための複数の凹部または穴８１を有して支軸２２の小径部２４に勘合されている。本体部１０に固定される第二部ブラケット１１には小径部２４に嵌り込んで回動可能な軸受け穴１２が形成されており、さらに後述の回動カム４０の爪部４６がはまり込むための止穴１３が設けられている。

回動カム４０には支軸２２に嵌り込む回動穴４７と第二ブラケット１１の止穴１３に嵌り込む爪部４６が設けられており、第二ブラケット１１とともに支軸２２に嵌り込みかつ支軸２２上を同期回転するように構成されている。
非回動カム５０には支軸２２と非回動であるが軸線方向へ摺動可能なように支軸２２の非円形部２５に嵌り込む非円形穴５４（図２では小判穴を示す）が設けられている。

バネ部材６０は複数枚の皿バネを使用しており、押さえワッシャ７０が支軸２２の端面にかしめなどによって固定されており、非回動カム５０を回動カム４０へ押圧付勢するように構成されている。
従って非回動カム５０と回動カム４０が相対回動を行うことにより、両カムの間に摺動摩擦抵抗による動トルクが発生するものである。

次に第一実施例の回動カム４０および非回動カム５０の特徴を図３で説明する。
図３の回動カム４０と非回動カム５０とにハッチングで示す面が両カムの面接触を行う部位であり、非回動カム５０の凸部５１は円盤状の中心を挟んで１８０度対象位置に放射状に形成されているとともに回動カム４０との接触は凸部５１のハッチングを施された表面であり、その凸部５１が接触回動を行う回動カム４０の面上の回動軌跡を４４で表している。

また、回動カム４０のＢラインの位置には凹状の切り欠き４８が中心を挟んで１８０度対称位置に形成されており、回動軌跡４４の直径４５はＡラインの位置で最も大きくＢラインの位置で最も小さくなるように、かつＡラインからＢラインに移るに従って直径４５が徐々に小さくなるように形成されている。

さらに表示部２０が本体部１０に重合された重合状態および１８０度解放された全開状態で、凸部５１は回動カム４０のＡライン上すなわち両カムの接触面積の最も大きい（動トルクが最も高く発生する）位置にあり、表示部２０が図１に示す矢印１の方向へ解放されて９０度直立状態になった際に凸部５１は回動カム４０のＢライン上すなわち両カムの接触面積の最も小さい（動トルクが最も低く発生する）位置にあるように構成されている。

従って、表示部２０が重合状態の近くまで傾いた際や１８０度全開状態の近くまで開いた際にヒンジ部３０の動トルクは必要に応じて高く設定可能で、表示部２０が直立状態に近付くに従ってヒンジ部３０の動トルクは徐々に小さくなり、直立状態でヒンジ部３０の動トルクを最も小さく設定することが可能になる。
すなわち本発明は、ヒンジ部３０の動トルクを回動角度ごとに異ならしめることが可能になることから、たとえば表示部２０が直立状態に近付いた際の開閉操作において小さな力で開閉操作が可能になるとともに、表示部２０の動きに従って本体が浮き上がるなどの障害を防止可能な操作感触の良好なノートパソコンを実現できるものである。

次に第二実施例を図４で説明する。
非回動カム５０の形状は第一実施例と同一であるが、第二実施例の回動カム４０においては回動カム４０のＢライン上にカムの回動中心を挟んで１８０度対称位置へ楕円形の凹部６１または楕円形の穴部を形成しており、ハッチングで示された回動カム４０の接触面積はＡライン上からＢライン上に移るに従って徐々に小さくなるように形成されており、非回動カム５０の凸部５１と回動カム４０の接触面積を回動角度ごとに異ならしめることが可能である。

従って、第一の実施例と同様に表示部が重合状態および１８０度全開状態に近い位置ではヒンジ部３０の動トルクを最も高く設定可能になるとともに、表示部２０が９０度直立状態に近付いた際にヒンジ部３０の動トルクを最も低く設定可能であり、第一実施例同様に操作感触の良好なノートパソコンを実現できるものである。

また第二実施例においては楕円形の凹部６１または穴部を回動カム４０に形成した例を説明したが、別な案として回動カム４０を省略して第二ブラケット１１と非回動カム５０が直接接触を行う構成にして、第二ブラケット１１に直に楕円系の凹部または穴部を設けても同一の効果を発揮するものである。

次に第三実施例を図５で説明する。
この実施例は前述したように既に商品化されているラッチレスノートパソコンへ採用されている回動カム４０と非回動カム５０へ本発明を応用したものである。

このラッチレスノートパソコンは表示部２０が本体部１０へ重合した重合状態と１８０度解放された全開状態の両位置で表示部２０の位置が保持されるものであり、非回動カム５０の形状は前述の第一実施例および第二実施例と同一形状であるが、回動カム４０のＡライン上における非回動カム５０の凸部５１が当接する部位にその凸部５０が系合可能な凹部６２が設けられている。
従って表示部２０が本体部１０に重合している際に凸部５０は凹部６２に系合することにより表示部２０は本体部１０に密着保持されて勝手に開いたりすることがないように構成されている。
さらに１８０度開いた際にも凸部５０は凹部６２に系合し、表示部の位置が保持されるものである。

このような従来の構成においても回動カム４０のＢライン上に凹状の切り欠き部４８を回動中心を挟んで１８０度対称位置へ設けることによって、表示部２０の回動角度ごとにヒンジ部３０の動トルクを必要最低限に設定可能になることから、前述の第一実施例および第二実施例と同様に表示部が９０度直立状態になった際に、ヒンジ部３０の動トルクを小さくすることが可能になり、操作性の良好なノーとパソコンを実現するものである。

次に第四実施例を図６で説明する。
この実施例も既に商品化されているラッチレスノートパソコンへ採用されている回動カム４０と非回動カム５０に本発明を応用したものである。

この構成は、回動カム４０のＡライン上で回動中心から近い半径位置に第１凹部４２と遠い半径位置に第２凹部４３が中心を挟んで１８０度対称位置に設けられており、非回動カム５０には回動カム４０の第１凹部４２に嵌り込む位置に第１凸部５２が形成されており、第２凹部４３に嵌り込む位置には第２凸部５３が形成されている。

従って、表示部２０が本体部１０に重合した重合状態で前記１対の凹凸は系合し、表示部２０と本体部１０は密着状態が保持できるように構成されている。
表示部２０が開かれて９０度直立位置へ回動する際に最初は前記一対の凹凸が系脱されて表示部１０と本体部１０の密着状態が解除され、その後直立状態を経て１８０度まで開放された場合には上記の凸部５２は凹部４３に系合することなく、かつ凸部５３は凹部４２に系合しないので、表示部２０が１８０度解放された位置でも保持されずに自由に角度変更が可能なラッチレスノートパソコンが既に実現されている。

このような既成の構成においても回動カム４０のＢライン上に凹状の切り欠き４８を回動中心を挟んで１８０度対称位置へ設けることによって、表示部２０の回動角度毎にヒンジ部３０の動トルクを必要最低限に設定可能になることから、前述の第一、第二、第三実施例と同様に表示部２０が９０度直立状態になった際に、ヒンジ部３０の動トルクを小さくすることが可能になり、現行のラッチレスノートパソコンの操作性をより向上するものである。

ノートパソコンにおける表示部の開閉の説明図 第一実施例のヒンジ構成の説明図 第一実施例のカムの説明図 第二実施例のカムの説明図 ラッチレスノートパソコンへ本発明を採用した第三実施例のカムの説明図 ラッチレスノートパソコンへ本発明を採用した第四実施例のカムの説明図

符号の説明

１０ 本体部
１１ 第二ブラケット
１２ 軸受け穴
１３ 止穴
２０ 表示部
２１ 第一部ブラケット
２２ 支軸
２３ 大径部
２４ 小径部
２５ 非円形部
３０ ヒンジ部
４０ 回動カム
４２ 第１凹部
４３ 第２凹部
４４ 円状軌跡
４５ 直径
４６ 爪
４７ 回動穴
４８ 切り欠き部
５０ 非回動カム
５１ 凸部
５２ 第１凸部
５３ 第２凸部
５４ 非円形穴
６０ ばね部材
６１ 楕円形の凹部
６２ 凹部
７０ 押さえワッシャ
８０ フリー板
８１ 穴

Claims (3)

1. 第一部材と第二部材とを重合した閉状態から所定角度まで開放を行う開閉支点用のヒンジ装置であって、ヒンジの回動支点となる支軸が固定されてかつ前記第一部材若しくは前記第二部材に取り付けられた第一ブラケットと、前記支軸に回動自在に嵌合され前記第一部材若しくは前記第二部材に取り付けられた第二ブラケットと、前記支軸に嵌合しかつ前記第二部ブラケットと同期回動する回動カムと、前記支軸に非回動であるが軸線方向に摺動可能に嵌合されてかつ前記回動カムと面接触する部位に凸部を形成された円盤状の非回動カムを有し、前記両カムの相対回動時に前記非回動カムの凸部と接触する前記回動カムの接触面積を回動角度によって異ならしめることを特徴とするヒンジ装置。
2. 前記両カムの相対回動時に前記非回動カムの凸部と当接する前記回動カムの円状軌跡の直径は、前記第一部材が前記第二部材に重合した閉状態および約１８０度開放された開放状態で最大になり、前記第一部材が９０度開いた直立状態において最小になるように形成されており、前記第一部材が９０度直立状態において前記非回動カムの凸部と接触する前記回動カムの接触面積が最も小さくなるように構成していることを特徴とする請求項１に記載のヒンジ装置。
3. 前記支軸に嵌合された前記回動カムと前期非回動カムは前記支軸に設けられたバネ部材によって押圧付勢されていることを特徴とする請求項３に記載されたヒンジ装置。

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