JP5331850B2 - ヒンジ装置および電子機器 - Google Patents

Description

本発明は、ヒンジ装置および電子機器に関する。

図７は、ノート型パソコンなどの電子機器に用いられるヒンジ装置の分解斜視図である。図７に示すように、ヒンジ装置４は、電子機器本体に固定されるヒンジ本体４１と、ヒンジ本体４１に固定され、側方に延在するヒンジ軸４２とを備えている。ヒンジ軸４２は、基部４２ａと、基部４２ａとの境界となるフランジ部４２ｂと、フランジ部４２ｂから先端に延びる軸部４２ｃとを備えている。また、軸部４２ｃのフランジ部側は、横断面が正円をなすように形成され、この部分が外側ステイ４３、内側ステイ４４、回転カム４５に嵌め込まれ、外側ステイ４３、内側ステイ４４、回転カム４５が一体となって回転する。一方、軸部４２ｃの先端側は、一対の平坦面４２ｃ１が設けてあり、その横断面は、正円の両側が切り欠かれた異形をなすようになすように形成されている。この部分が固定カム４６、複数の皿バネ４７に嵌め込まれ、固定カム４６は、ヒンジ軸４２の周方向において固定される。また、軸部４２ｃの先端側には、雄ネジ４２ｃ２が形成してある。雄ネジ４２ｃ２には、ナット４８に形成された雌ネジ４８ａが螺合し、上述した外側ステイ４３、内側ステイ４４、回転カム４５、固定カム４６、複数の皿バネ４７が取り付けられる。そして、外側ステイ４３と内側ステイ４４とには、蓋体が取り付けられる。

上述したヒンジ装置４は、ヒンジ開閉角度と開閉負荷（トルク）との間には、図８に示すような特性を有している。すなわち、ヒンジ開閉角度が０の場合から漸次ヒンジを開閉させると、開閉負荷は急激に増大し、ヒンジ開閉角度が１０度前後で最大値に至る。その後、開閉負荷が急激に減少し、ヒンジ開閉角度が２０度前後を越えると一定となる。このような特性を有するヒンジ装置４は、図９に示すように、電子機器本体に対して蓋体を閉じた状態（蓋体の開閉角度が０度）で開閉負荷が作用するように、電子機器本体と蓋体との間に取り付けられる（たとえば、特許文献１〜３参照）。

特開２００８−２９８２７９号公報 特開２００４−３３２８７４号公報 特開２００５−１４０１５２号公報

しかしながら、図８に示すように、ヒンジ装置を開閉させると、ヒンジ装置の開閉負荷が急激に増大し最大値に至った後、急激に減少する。また、ヒンジ装置の開閉負荷特性は大きくばらつくので、開閉負荷特性を所定の範囲に管理しても、所定の開閉負荷が作用するように設定することは難しく、電子機器本体に対して蓋体が閉塞した状態を確実に維持することは難しい。

本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、電子機器本体に対して蓋体が閉塞した状態を確実に維持することができるヒンジ装置およびヒンジ装置を用いた電子機器を提供することを目的とする。

上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明は、同一の軸線上に設けられ、電子機器本体に対して蓋体を開閉可能に支承する一対のヒンジを備えたヒンジ装置において、一方のヒンジに設けた固定カムに対する回転カムの位相が他方のヒンジに設けた固定カムに対する回転カムの位相とずれた状態で前記一対のヒンジに蓋体を取り付けたことを特徴とする。

また、本発明は、上記発明において、前記一方のヒンジに生じる開閉負荷が最大となる位置と、前記他方のヒンジに生じる開閉負荷が最大となる位置との間において、閉塞するように、前記一対のヒンジに蓋体を取り付けたことを特徴とする。

また、本発明は、電子機器本体と、前記電子機器本体の上面を覆う蓋体と、同一軸線上に設けられ、前記蓋体を前記電子機器本体に対して開閉可能に支承する一対のヒンジ装置とを備えた電子機器において、一方のヒンジ装置の軸線上に設けられた固定カムに対する回転カムの位相と他方のヒンジ装置の軸線上に設けられた固定カムに対する回転カムの位相とをずらせた状態で、前記一対のヒンジ装置に前記蓋体を取り付けたことを特徴とする。

また、本発明は、上記発明において、前記一方のヒンジ装置の開閉負荷が最大となる位置と、前記他方のヒンジ装置の開閉負荷が最大となる位置との間において、前記蓋体が閉塞するように、前記一対のヒンジ装置に前記蓋体を取り付けたことを特徴とする。

本発明にかかるヒンジ装置は、一方のヒンジに設けた固定カムに対する回転カムの位相が他方のヒンジに設けた固定カムに対する回転カムの位相とずれた状態で一対のヒンジに蓋体を取り付けたので、蓋体に生じる開閉負荷のピーク幅が広くなる。そして、一方のヒンジに生じる開閉負荷が最大となる位置と、他方のヒンジに生じる開閉負荷が最大となる位置との間において、閉塞するように、一対のヒンジに蓋体を取り付けたので、電子機器本体に対して蓋体が閉じた状態を確実に維持できる。

本発明にかかる電子機器は、一方のヒンジ装置の軸線上に設けられた固定カムに対する回転カムの位相と他方のヒンジ装置の軸線上に設けられた固定カムに対する回転カムの位相とをずらせた状態で、一対のヒンジ装置に蓋体を取り付けたので、蓋体に生じる開閉負荷のピーク幅が広くなる。そして、一方のヒンジ装置の開閉負荷が最大となる位置と、他方のヒンジ装置に生じる開閉負荷が最大となる位置との間において、蓋体が閉塞するように、一対のヒンジ装置に蓋体を取り付けたので、電子機器本体に対して蓋体が閉じた状態を確実に維持できる。

図１は、本発明の実施の形態であるノート型パソコンを示す斜視図である。 図２は、図１に示したノート型パソコンの蓋体を開けた状態を示す図である。 図３は、図２に示したヒンジ装置の分解斜視図である。 図４は、図３に示した固定カムと回転カムとの関係を説明するための分解図である。 図５は、図３に示した固定カムと回転カムとが噛み合った状態を示す組立図である 図６は、蓋体の開閉角度と開閉トルクとの関係を示す図である。 図７は、ヒンジ装置の分解斜視図である。 図８は、ヒンジ装置の開閉角度と開閉トルクとの関係を示す図である。 図９は、蓋体の開閉角度と開閉トルクとの関係を示す図である。

以下に、本発明にかかるヒンジ装置およびヒンジ装置を用いた電子機器の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、ここでは、ノート型パソコンを例に説明するが、この実施の形態によりこの発明が限定されるものではない。

図１は、本発明の実施の形態であるノート型パソコンを示す斜視図、図２は、図１に示したノート型パソコンの蓋体を開けた状態を示す図である。また、図３は、図２に示したヒンジ装置の分解斜視図である。

図１に示すように、本発明の実施の形態であるノート型パソコン１は、パソコン本体２と、パソコン本体２の上面を覆う蓋体３と、パソコン本体２と蓋体３との間に設けられ、パソコン本体２に対して蓋体３を開閉自在に支承する一対のヒンジ装置４とを備えている。これにより、ノート型パソコン１は、パソコン本体２に対して蓋体３を閉じて持ち運ぶことが可能となり、パソコン本体２に対して蓋体３を開いた状態で使用することが可能となる。

また、パソコン本体２の上面には、各種情報を入力するための操作キー２１、タッチパッド２２などの入力装置が設けてある。これら入力装置は、パソコン本体２に対して蓋体３を閉じた場合に蓋体３によって覆われる。

また、蓋体３の前面には、各種情報を表示出力するための表示器３１が設けてある。表示器３１は、パソコン本体２に対して蓋体３を閉じた場合にパソコン本体２によって覆われる。

ヒンジ装置４は、上述したように、パソコン本体２と蓋体３との間に設けられ、パソコン本体２に対して蓋体３を開閉自在に支承するもので、ノート型パソコン１などの電子機器では、パソコン本体２に対して蓋体３が閉塞した状態を維持すること、パソコン本体２に対して蓋体３を任意の位置まで開放操作した場合にその位置で蓋体３を保持すること、が求められる。また、パソコン本体２に対する蓋体３の開放操作性を良好なものとすべく、わずかな力で蓋体３が開放することも求められている。

図２および図３に示すように、一対のヒンジ装置４は、左右で対を成しており、同一の軸線上に回転軸を備えており、パソコン本体２に対して蓋体３を開閉させても、軋むこともなければ、捻れることもない。

図２および図３に示すように、ヒンジ装置４は、パソコン本体２に固定されるヒンジ本体４１と、ヒンジ本体４１に固定され、側方に延在するヒンジ軸４２とを備えている。図２および図３において、左側となるヒンジ装置４（Ａ）のヒンジ軸４２の軸線と、右側となるヒンジ装置４（Ｂ）のヒンジ軸４２の軸線とが、同一の軸線上に位置するように、左側となるヒンジ装置４（Ａ）のヒンジ本体４１と、右側となるヒンジ装置４（Ｂ）のヒンジ本体４１とを取り付ける。

ヒンジ軸４２は、基部４２ａと、基部４２ａとの境界となるフランジ部４２ｂと、フランジ部４２ｂから先端に延びる軸部４２ｃとを有している。これら、基部４２ａ、フランジ部４２ｂおよび軸部４２ｃは、同一の中心線を有する円柱状に形成されている。また、軸部４２ｃのフランジ部（基端）側は、横断面が正円をなすように形成され、この部分が外側ステイ４３、内側ステイ４４、回転カム４５に嵌め込まれ、外側ステイ４３、内側ステイ４４、回転カム４５が一体となって回転する。軸部４２ｃの先端側は、一対の平坦面４２ｃ１が設けてあり、その横断面は、正円の両側が切り欠かれた異形をなすように形成されている。この部分が固定カム４６、複数の皿バネ４７に嵌め込まれ、固定カム４６はヒンジ軸４２の周方向において固定される。

また、軸部４２ｃの先端側には、雄ネジ４２ｃ２が形成してある。雄ネジ４２ｃ２には、ナット４８に形成された雌ネジ４８ａが螺合し、上述した外側ステイ４３、内側ステイ４４、回転カム４５、固定カム４６、複数の皿バネ４７が取り付けられる。

上述した外側ステイ４３と内側ステイ４４とは、蓋体３を取り付けるためのものである。外側ステイ４３は、板状体を折り曲げることにより形成してあり、ヒンジ軸４２を挿通する軸穴４３ａから軸穴４３ａの直径方向外側に延在した後、９０度折り曲げられて蓋体３の外側に向けて延在している。また、その先端手前側は、９０度折り曲げられて取付部４３ｂとなる。取付部４３ｂには、蓋体３に設けたネジ孔３ａと重なる貫通孔４３ｂ１が設けてあり、貫通孔４３ｂ１を挿通した小ネジ（図示せず）がネジ孔３ａに螺合することにより、外側ステイ４３に蓋体３が取り付けられる。

内側ステイ４４は、外側ステイ４３と同様に、板状体を折り曲げることにより形成してあり、ヒンジ軸４２を挿通する軸穴４４ａから軸穴４４ａの直径方向外側に延在した後、９０度折り曲げられて蓋体３の内側に向けて延在している。また、その先端手前側は、９０度折り曲げられて取付部４４ｂとなる。取付部４４ｂには、蓋体３に設けたネジ孔３ａと重なる貫通孔４４ｂ１が設けてあり、貫通孔４４ｂ１を挿通した小ネジ（図示せず）がネジ孔３ａに螺合することにより、内側ステイ４４に蓋体３が取り付けられる。

図３に示すように、回転カム４５と固定カム４６とは、ヒンジ本体４１を取り付けたパソコン本体２と、外側ステイ４３および内側ステイ４４を取り付けた蓋体３との間に所望の開閉負荷（トルク）を発生させるためのもので、この開閉負荷によってパソコン本体２に対する蓋体３の閉塞状態が維持され、パソコン本体２に対して任意の位置まで開放操作した蓋体３がその位置で保持される。

回転カム４５は、上述したように、ヒンジ軸４２の軸部４２ｃが嵌め込まれ、ヒンジ軸４２に対して回転自在に支承される。回転カム４５には、ヒンジ軸４２の軸部４２ｃが嵌め込まれる軸穴４５ａが形成してある。軸穴４５ａは、ヒンジ軸４２の軸部４２ｃと略同一径で形成され、回転カム４５は、ヒンジ軸４２の軸部４２ｃのまわりをスムースに回転可能である。

また、回転カム４５は、軸穴４３ａの直径方向外側に延在するレバー部４５ｂを備えている。レバー部４５ｂは、外側ステイ４３および内側ステイ４４と回転カム４５とを一体化するための部分であり、このレバー部４５ｂにより、外側ステイ４３および内側ステイ４４が回転カム４５と一体化する。なお、一体化する構成は、たとえば、ピン結合、溶接その他各種のものが採用可能である。

また、図４に示すように、回転カム４５の固定カム４６と対向する面には、対となる凹み４５ｃ，４５ｄが設けてある。凹み４５ｃ，４５ｄは、固定カム４６との間で所望のトルクを発生させるためのもので、一方の凹み４５ｃは、軸穴４５ａに近い内周側に設けられ、他方の凹み４５ｄは、軸穴４５ａから離れた外周側に設けられる。そして、一方の凹み４５ｃと他方の凹み４５ｄとは、軸穴４５ａを境にして対向する。また、一方の凹み４５ｃおよび他方の凹み４５ｄは、それぞれ扇状に形成され、その両側縁部は、斜めに傾斜している。

固定カム４６は、上述したように、ヒンジ軸４２の先端側、一対の平坦面４２ｃ１が設けてある部分が嵌め込まれ、固定カム４６は、ヒンジ軸４２の周方向において固定される。固定カム４６には、ヒンジ軸４２の先端側、一対の平坦面４２ｃ１が設けてある部分が嵌め込まれる異形穴４６ａが形成してある。異形穴４６ａは、ヒンジ軸４２の先端側、一対に平坦面４２ｃ１が設けてある部分の横断面と略同一の形状で形成され、固定カム４６は、ヒンジ軸４２の周方向において固定される。

また、図４に示すように、固定カム４６の回転カム４５と対向する面には、回転カム４５に設けた凹み４５ｃ，４５ｄと対となり、凹み４５ｃ，４５ｄに嵌る凸４６ｃ、４６ｄが設けてある。一方の凸４６ｃは、異形穴４６ａに近い内周側に設けられ、他方の凸４６ｄは、異形穴４６ａから離れた外周側に設けられる。そして、回転カム４５に形成した凹み４５ｃ，４５ｄと同様に、一方の凸４６ｃと他方の凸４６ｄとは、異形穴４６ａを境にして対向する。また、一方の凸４６ｃおよび他方の凸４６ｄは、それぞれ扇状に形成され、その両側縁部は、斜めに傾斜している。

上述した回転カム４５と固定カム４６とは、図５に示すように、組み合わせた状態で取り付けられる。そして、回転カム４５に設けた凹み４５ｃに固定カム４６に設けた凸４６ｃが嵌り、回転カム４５に設けた凹み４５ｄと固定カム４６に設けた凸４６ｄが嵌る。このとき、凹み４５ｃの底面と凸４６ｃの上面とが当たることはなく、また、凹み４５ｄの底面と凸４６ｄの上面とが当たることはない。そして、固定カム４６に対して回転カム４５を回転させると、凹み４５ｃと凸４６ｃ、凹み４５ｄと凸４６ｄ、とが噛み合い開閉負荷（トルク）が生じる。この状態からさらに回転カム４５を回転すると、開閉負荷が漸次増大する。そして、さらに回転カム４５を回転させると、やがて、凸４６ｃが凹み４６ｃを乗り越え、凸４６ｄが凹み４６ｄを乗り越える。すると、開閉負荷が急激に減少し、やがて一定になる。この状態では、固定カム４６の凸４６ｃ，４６ｄの上面と回転カム４５の上面とが摺接することになる。

ところで、本発明の実施の形態であるノート型パソコン１は、図１〜図３において、左側となるヒンジ装置４（Ａ）と右側となるヒンジ装置４（Ｂ）とにおいて、固定カム４６に対する回転カム４５の位相を異ならせた点に特徴がある。すなわち、図６に示すように、図１〜図３において、左側となるヒンジ装置４（Ａ）において開閉負荷（最大値）が生じるヒンジ角度と、右側となるヒンジ装置４（Ｂ）において開閉負荷が生じるヒンジ角度（最大値）を異ならしめることにより、蓋体３の開閉負荷（最大値）に幅（ピーク幅）を持たせることにしている。これは、蓋体３の開閉負荷が、左側となるヒンジ装置４（Ａ）の開閉負荷と右側となるヒンジ装置４（Ｂ）の開閉負荷との合成負荷であることに着目したもので、ヒンジ装置４における開閉負荷の最大値前後の負荷特性曲線をサインカーブに見立て、その位相を略２分の１（たとえば、１０度〜１２度程度）ずらすことにより、蓋体３の開閉負荷にピーク幅を持たせる。そして、蓋体３の開閉負荷のピーク幅内において、蓋体３が閉塞するように設定している。具体的には、蓋体２が閉塞位置からさらに閉塞方向に角度６度（―６度）ずれた位置で開閉負荷が最大となるように、図１〜図３において、左側となるヒンジ装置４（Ａ）の位相を設定する一方、蓋体２が開閉位置から開放方向に角度６度（＋６度）ずれた位置で開閉負荷が最大となるように、図１〜図３において右側となるヒンジ装置４（Ｂ）の位相を設定する。これにより、図１〜図３において、左側となるヒンジ装置４（Ａ）と右側となるヒンジ装置４（Ｂ）とでは、角度１２度の位相差を有することになる。

また、上述した皿バネ４７は、固定カム４６が回転カム４５に密着するように、固定カム４６を付勢している。これにより、回転カム４５に固定カム４６が密着し、回転カム４５と固定カム４６との間に開閉負荷を生じさせる。

上述した本発明の実施の形態であるノート型パソコン１は、図１〜図３において、左側となるヒンジ装置４（Ａ）と右側となるヒンジ装置４（Ｂ）とにおいて、固体カム４６に対する回転カム４５の位相を異ならせることにより、蓋体３の開閉負荷にピーク幅をもたせ、そのピーク幅の範囲内において、パソコン本体２に対して蓋体３が閉塞するように設定してあるので、パソコン本体２に対して蓋体３が閉塞した状態を確実に維持することができ、また、パソコン本体２に対して蓋体３を開放操作した場合にその位置で蓋体３を保持する。一方、パソコン本体２に対する蓋体３の開放操作性を損なうことはない。

なお、上述した実施の形態であるヒンジ装置４は、回転カム４５に凹み４５ｃ，４５ｄを設け、固定カム４６に凸４６ｃ，４６ｄを設けたが、回転カム４５に凸を設け、固定カム４６に凹みを設けてもよい。

１ ノート型パソコン（電子機器）
２ パソコン本体
２１ 操作キー
２２ タッチパッド
３ 蓋体
３ａ ネジ孔
３１ 表示器
４ ヒンジ装置（ヒンジ）
４１ ヒンジ本体
４２ ヒンジ軸
４２ａ 基部
４２ｂ フランジ部
４２ｃ 軸部
４２ｃ１ 平坦面
４２ｃ２ 雄ネジ
４３ 外側ステイ
４３ａ 軸穴
４３ｂ 取付部
４３ｂ１ 貫通孔
４４ 内側ステイ
４４ａ 軸穴
４４ｂ 取付部
４４ｂ１ 貫通孔
４５ 回転カム
４５ａ 軸穴
４５ｂ レバー部
４５ｃ，４５ｄ 凹み
４６ 固定カム
４６ａ 異形穴
４６ｃ，４６ｄ 凸
４７ 皿バネ
４８ ナット
４８ａ 雌ネジ
Ａ 左側となるヒンジ装置
Ｂ 右側となるヒンジ装置

Claims (4)

1. 同一の軸線上に設けられ、電子機器本体に対して蓋体を開閉可能に支承する一対のヒンジを備えたヒンジ装置において、
   一方のヒンジに設けた固定カムに対する回転カムの位相が他方のヒンジに設けた固定カムに対する回転カムの位相とずれた状態で前記一対のヒンジに蓋体を取り付けたことを特徴とするヒンジ装置。
2. 前記一方のヒンジに生じる開閉負荷が最大となる位置と、前記他方のヒンジに生じる開閉負荷が最大となる位置との間において、閉塞するように、前記一対のヒンジに蓋体を取り付けたことを特徴とする請求項１に記載のヒンジ装置。
3. 電子機器本体と、前記電子機器本体の上面を覆う蓋体と、同一軸線上に設けられ、前記蓋体を前記電子機器本体に対して開閉可能に支承する一対のヒンジ装置とを備えた電子機器において、
   一方のヒンジ装置の軸線上に設けられた固定カムに対する回転カムの位相と他方のヒンジ装置の軸線上に設けられた固定カムに対する回転カムの位相とをずらせた状態で、前記一対のヒンジ装置に前記蓋体を取り付けたことを特徴とする電子機器。
4. 前記一方のヒンジ装置の開閉負荷が最大となる位置と、前記他方のヒンジ装置の開閉負荷が最大となる位置との間において、前記蓋体が閉塞するように、前記一対のヒンジ装置に前記蓋体を取り付けたことを特徴とする請求項３に記載の電子機器。

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