(57)【要約】【課題】  コンパクトな単体構造のヒンジ機構で、正逆方向で異なる所望の大きさの回転トルクを得ることができ、安定に回転対象物を停止・保持が可能であるヒンジ機構を提供すること。【解決手段】  設定された角度の範囲内で相対的に回転し得る第１の部材１と第２の部材２と、弾性部材３と、ハウジング部材４とを備え、部材１は突起部を有し、部材２は前記突起部を受け入れる二つ以上の凹所を備えると共に、それら凹所と凹所との間の面には傾斜面を備え、部材１と部材２とが相対的に前記設定された範囲の角度で回転するとき、前記突起部は弾性部材３が部材２を加圧する加圧力を受けながら前記傾斜面上を滑って前記凹所間を移動し、また、部材２は中心軸線方向に移動し、前記突起部が前記傾斜面上を滑るとき、弾性部材３の中心軸線方向の伸縮によって部材１と部材２との間にかかる圧力が減少又は増大するヒンジ機構。【選択図】  図１
2010101389.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
設定された角度の範囲内で相対的に回転し得る第１の部材と第２の部材と、
前記第２の部材を前記第１の部材に押圧する弾性力を生じる弾性部材と、
前記第１の部材と前記第２の部材と前記弾性部材とを収納し、一端側が開かれ、他端側が閉じているハウジング部材と、
を備え、
前記第１の部材は前記第２の部材に対面する一方の面に突起部を有すると共に、前記ハウジング部材の開いた前記一端側に位置し、また、前記第１の部材は前記ハウジング部材と相対的に回転が可能であり、
前記第２の部材は、前記突起部に対面する側の第１の面に同心状に位置する第１の凹所と第２の凹所を備えると共に、前記第１の凹所と前記第２の凹所との間の前記第１の面には所望の勾配の傾斜面を備え、また、前記第２の部材は前記ハウジング部材の内を当該ヒンジ機構の中心軸線Ｘ−Ｙ方向を動くことができるが、前記ハウジング部材に対して回転不可能であり、
前記第１の凹所と前記第２の凹所は前記突起部を係合、係止することができ、前記突起部は前記第１の凹所と前記第２の凹所との間を移動可能であり、前記第１の凹所と前記第２の凹所の位置により前記設定された角度が決まり、
前記弾性部材は前記第２の部材と前記ハウジング部材の閉じられた前記他端との間に備えられ、
前記第１の部材と前記第２の部材とが相対的に前記設定された範囲の角度で回転するとき、前記突起部は前記第２の部材を通して前記弾性部材による加圧力を受けながら、前記第１の凹所から前記傾斜面上を滑って前記第２の凹所へ、又は前記第２の凹所から前記傾斜面上を滑って前記第１の凹所へ移動することにより、前記第１の部材は前記ハウジング部材と相対的に回転し、
このとき、前記弾性部材が伸縮することによって、前記第２の部材は前記中心軸線Ｘ−Ｙ方向を移動し、
前記突起部が前記傾斜面上を滑るとき、前記弾性部材の中心軸線Ｘ−Ｙ方向の伸縮によって前記第１の部材と前記第２の部材との間にかかる圧力が減少又は増大することを特徴とするヒンジ機構。
【請求項２】
請求項１において、
前記ハウジング部材の開いた前記一端側を閉じる蓋体を有し、
前記第１の部材と前記蓋体との間に、円環状の保持器と該保持器に保持されている転動体とからなる転動部材、又は潤滑部材、あるいはスラスト型軸受のいずれかからなる回転補助部材を少なくとも一つ備えていることを特徴とするヒンジ機構。
【請求項３】
設定された角度の範囲内で相対的に回転し得る第１の部材と第２の部材と、
前記第１の部材を前記第２の部材に押圧する弾性力を生じる弾性部材と、
開いた一端側に前記第２の部材が固定されたハウジング部材と、
前記第１の部材の中心を当該ヒンジ機構の中心軸線Ｘ−Ｙに位置させる保持部材と、
を備え、
前記第１の部材、前記弾性部材、及び前記保持部材は前記ハウジング部材に収容されており、
前記第１の部材は、前記第２の部材に対面する一方の面に突起部を有し、かつ前記保持部材に対して回転不可能になっているが、前記中心軸線Ｘ−Ｙ方向を動くことができ、
前記第２の部材は、前記第１の部材の前記突起部に対面する側の第１の面に同心状に位置する第１の凹所と第２の凹所を備えると共に、前記第１の凹所と前記第２の凹所との間の前記第１の面には所望の勾配の傾斜面が形成されており、
前記第１の凹所と前記第２の凹所は前記突起部を係合、係止することができ、前記突起部は前記第１の凹所と前記第２の凹所との間を移動可能であり、前記第１の凹所と前記第２の凹所の位置により前記設定された角度が決まり、
前記ハウジング部材と前記保持部材とは相対的に回転することができ、
前記第１の部材と前記第２の部材とが相対的に前記設定された範囲の角度で回転するとき、前記突起部は前記弾性部材による加圧力を受けながら、前記第１の凹所から前記傾斜面上を滑って前記第２の凹所へ、又は前記第２の凹所から前記傾斜面上を滑って前記第１の凹所へ移動することにより、前記第１の部材及び前記保持部材は前記ハウジング部材と相対的に回転し、
このとき、前記弾性部材が伸縮することによって、前記第１の部材は前記中心軸線Ｘ−Ｙ方向を移動し、
前記突起部が前記傾斜面上を滑るとき、前記弾性部材の中心軸線Ｘ−Ｙ方向への伸縮によって前記第１の部材と前記第２の部材との間にかかる圧力が減少又は増大することを特徴とするヒンジ機構。
【請求項４】
請求項３において、
前記ハウジング部材の前記他端側の側壁部と前記保持部材との間には、円環状の保持器と該保持器に保持されている転動体とからなる転動部材、又は潤滑部材、あるいはスラスト型軸受のいずれかからなる回転補助部材を少なくとも一つ備えていることを特徴とするヒンジ機構。
【請求項５】
設定された角度の範囲内で相対的に回転し得る第１の部材と第２の部材と、
前記第１の部材を前記第２の部材に押圧する弾性力を生じる弾性部材と、
前記第１の部材と前記弾性部材とを収容することができる第３の部材と、
開いた一端側に前記第２の部材が固定され、他端側が前記第３の部材と互いに回転可能に結合されるハウジング部材と、
を備え、
前記第１の部材は前記第２の部材に対面する一方の面に突起部を有し、
前記第２の部材は、前記突起部に対面する側の第１の面に同心状に位置する第１の凹所と第２の凹所を備えると共に、前記第１の凹所と前記第２の凹所との間の前記第１の面には所望の勾配の傾斜面が形成されており、
前記第１の凹所と前記第２の凹所は前記突起部を係合、係止することができ、前記突起部は前記第１の凹所と前記第２の凹所との間を移動可能であり、前記第１の凹所と前記第２の凹所の位置により前記設定された角度が決まり、
前記第１の部材と前記第３の部材とは互いに回転不可能であるが、前記第１の部材は前記第３の部材に対して当該ヒンジ機構の中心軸線Ｘ−Ｙ方向を動くことができ、
前記第１の部材と前記第２の部材とが相対的に前記設定された範囲の角度で回転するとき、前記突起部は前記弾性部材による加圧力を受けながら、前記第１の凹所から前記傾斜面上を滑って前記第２の凹所へ、又は前記第２の凹所から前記傾斜面上を滑って前記第１の凹所へ移動すると共に、前記第２の部材及び前記ハウジング部材は前記第１の部材と相対的に回転し、
このとき、前記弾性部材が伸縮することによって、前記第１の部材は前記中心軸線Ｘ−Ｙの方向を移動し、
前記突起部が前記傾斜面上を滑るとき、前記弾性部材の中心軸線Ｘ−Ｙ方向の伸縮によって前記第１の部材と前記第２の部材との間にかかる圧力が減少又は増大することを特徴とするヒンジ機構。
【請求項６】
設定された角度の範囲内で相対的に回転し得る第１の部材と第２の部材と、
前記第１の部材を前記第２の部材に押圧する弾性力を生じる弾性部材と、
前記第１の部材と前記弾性部材とを収容する筒状の第３の部材と、
前記第３の部材の内側の底面に一端側が固定され、他端側は自由端部となっているセンター部材と、
開いた一端側が前記第２の部材に固定され、他端側は前記第３の部材と回転可能に結合されるハウジング部材と、
を備え、
前記第１の部材は前記第２の部材に対面する一方の面に突起部を有すると共に中央穴を有し、該中央穴は前記センター部材の前記自由端部を挿通させることができ、
前記第２の部材は、前記突起部に対面する側の第１の面に同心状に位置する第１の凹所と第２の凹所を備えると共に、前記第１の凹所と前記第２の凹所との間の前記第１の面には所望の勾配の傾斜面が形成されており、
前記第１の凹所と前記第２の凹所は前記突起部を係合、係止することができ、前記突起部は前記第１の凹所と前記第２の凹所との間を移動可能であり、前記第１の凹所と前記第２の凹所の位置により前記設定された角度が決まり、
前記第１の部材と前記第３の部材とは互いに回転不可能であり、
前記第１の部材と前記第２の部材とが相対的に前記設定された範囲の角度で回転するとき、前記突起部は前記弾性部材による加圧力を受けながら、前記第１の凹所から前記傾斜面上を滑って前記第２の凹所へ、又は前記第２の凹所から前記傾斜面上を滑って前記第１の凹所へ移動することにより、前記第１の部材及び前記第３の部材は前記ハウジング部材と相対的に回転し、
このとき、前記弾性部材が伸縮することによって、前記第１の部材は前記第３の部材の内壁に沿って前記中心軸線Ｘ−Ｙ方向を移動し、
前記突起部が前記傾斜面上を滑るとき、前記弾性部材の中心軸線方向の伸縮によって前記第１の部材と前記第２の部材との間にかかる圧力が減少又は増大することを特徴とするヒンジ機構。
【請求項７】
請求項５又は請求項６において、
前記第３の部材と前記ハウジング部材とは、円環状の保持器と該保持器に保持されている転動体とからなる転動部材、又は潤滑部材、あるいはスラスト型軸受のいずれかからなる回転補助部材を少なくとも一つ備えていることを特徴とするヒンジ機構。
【請求項８】
請求項１ないし請求項７のいずれかにおいて、
前記第１の部材の前記突起部が前記第２の部材のいずれかの前記凹所に納まっている状態では、外部から回転力が加わらない限り前記突起部が前記凹所から脱出できないように、前記突起部と前記凹所とが形成され、
前記突起部は、所定の回転力を超える外部回転力がかかるときに、前記第２の部材の前記第１の凹所から前記第２の凹所の方向へ脱出でき、又は前記第２の凹所から前記第１の凹所の方向へ脱出できることを特徴とするヒンジ機構。
【請求項９】
請求項１ないし請求項８のいずれかにおいて、
前記第２の部材の前記第１の凹所は、前記傾斜面を挟んで前記第２の凹所よりも高い位置にあり、
前記傾斜面は前記第２の凹所側に比べて前記第１の凹所側で緩やかな傾斜であり、又は前記傾斜面は前記第２の凹所側に比べて前記第１の凹所側で急傾斜になっていることを特徴とするヒンジ機構。
【請求項１０】
請求項１ないし請求項９のいずれかにおいて、
前記第２の部材の前記第１の凹所及び前記第２の凹所の双方又はいずれか一方は、前記傾斜面側と反対側の凹所壁が急傾斜になっていて、前記突起部が前記傾斜面側と反対側の前記凹所壁を上って脱出することが難しくなっていることを特徴とするヒンジ機構。
【請求項１１】
請求項１ないし請求項１０のいずれかにおいて、
前記第２の部材の前記第１の凹所と前記第２の凹所との間の前記傾斜面の途中に１個以上の凹所を備え、前記第１の部材の前記突起部が前記傾斜面上を滑る過程で、前記突起部が前記第３の凹所に入り、前記第１の部材と前記第２の部材との相対的な回転を一旦停止させることができることを特徴とするヒンジ機構。
【請求項１２】
請求項１ないし請求項１１のいずれかにおいて、
前記第１の部材は前記第２の部材の位置に配置されると共に、前記第２の部材は前記第１の部材の位置に配置されることを特徴とするヒンジ機構。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、回転対象部材、例えば車体の後部ドア又はピアノの蓋体、あるいは家庭用のドアなどを所定の角度の範囲で回転させるのに適したヒンジ機構に関する。
【背景技術】
【０００２】
各種のドア、パソコンの蓋体などの開閉機構に多種多様なヒンジ機構が用いられている。それぞれの開閉機構に適った構造のヒンジ機構が数多く提案されているが、構造の簡単なものとしてシャフト又は内輪部材にコイルを巻装、又は他のばね部材を装着して、それらの間に生じるトルクを利用するヒンジなど（例えば、特許文献１〜３参照）が提案されている。また、比較的重量のある車体の後部ドアの開閉機構の一例としてヒンジとダンパーなどを組み合わせたヒンジ機構が提案されている（例えば、特許文献４、５参照）。
【特許文献１】特開２０００−３５２４２７号公報
【特許文献２】特開２００１−０１２５１４号公報
【特許文献３】特開２００５−３１５３２９号公報
【特許文献４】特開２００５−０８８７１４号公報
【特許文献５】特開平１０−１５３０４５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
前掲の特許文献１〜３の発明に係るヒンジ機構は、シャフト部材などにバネ体を装着した構造であるので、構造が簡潔であり、部品点数も少ないので小型で経済性に優れ、一定の回転トルクを得ることができるものである。しかしながら、特許文献１〜３の発明に係るヒンジ機構は、例えば後部ドアの開閉機構などのように、後部ドアを開けるときには比較的小さい力で開けることができ、閉めるときには後部ドアの重さによって急激に閉じてはならないという開閉特性、つまり要求される回転トルクが大きく、かつ方向によって生じる回転トルクが異なる特性を要求される開閉機構には適しているとは言えない。また、特許文献１〜３の発明に係るヒンジ機構は、各種ドア又は蓋体などの回転対象物を特定の位置に安定に保持するのは難しく、少々の衝撃などが回転対象物などに加えられると動いてしまうという問題がある。
【０００４】
前掲の特許文献４、５に開示されている発明のヒンジ機構は、車両の後部ドアの開閉機構用に造られているので、ヒンジ機構に要求される特性を満足するが、汎用性に乏しく、取付けが複雑であって大きな取り付け場所が必要であることである。また、開閉機構がヒンジだけでなく、ヒンジとダンパーなどとを組み合わせて構成されているので、開閉機構が大型化せざるを得ず、コンパクトな構造とすることは難しかった。また、これらヒンジ機構は開閉の途中の特定位置で安定に後部ドアを停止させ、その位置に維持することは難しかった。
【０００５】
本発明は、上述のような従来の課題を解決することを目的とし、コンパクトな単体構造のヒンジ機構で、正逆方向で異なる所望の大きさの回転トルクを得ることができると共に、少なくとも２箇所で安定に回転対象物を停止・保持が可能であるヒンジ機構を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
第１の発明は、設定された角度の範囲内で相対的に回転し得る第１の部材と第２の部材と、前記第２の部材を前記第１の部材に押圧する弾性力を生じる弾性部材と、前記第１の部材と前記第２の部材と前記弾性部材とを収納し、一端側が開かれ、他端側が閉じているハウジング部材とを備え、前記第１の部材は前記第２の部材に対面する一方の面に突起部を有すると共に、前記ハウジング部材の開いた前記一端側に位置し、また、前記第１の部材は前記ハウジング部材と相対的に回転が可能であり、前記第２の部材は、前記突起部に対面する側の第１の面に同心状に位置する第１の凹所と第２の凹所を備えると共に、前記第１の凹所と前記第２の凹所との間の前記第１の面には所望の勾配の傾斜面を備え、また、前記第２の部材は前記ハウジング部材の内を当該ヒンジ機構の中心軸線Ｘ−Ｙ方向を動くことができるが、前記ハウジング部材に対して回転不可能であり、前記第１の凹所と前記第２の凹所は前記突起部を係合、係止することができ、前記突起部は前記第１の凹所と前記第２の凹所との間を移動可能であり、前記第１の凹所と前記第２の凹所の位置により前記設定された角度が決まり、前記弾性部材は前記第２の部材と前記ハウジング部材の閉じられた前記他端との間に備えられ、前記第１の部材と前記第２の部材とが相対的に前記設定された範囲の角度で回転するとき、前記突起部は前記第２の部材を通して前記弾性部材による加圧力を受けながら、前記第１の凹所から前記傾斜面上を滑って前記第２の凹所へ、又は前記第２の凹所から前記傾斜面上を滑って前記第１の凹所へ移動することにより、前記第１の部材は前記ハウジング部材と相対的に回転し、このとき、前記弾性部材が伸縮することによって、前記第２の部材は前記中心軸線Ｘ−Ｙ方向を移動し、前記突起部が前記傾斜面上を滑るとき、前記弾性部材の中心軸線Ｘ−Ｙ方向の伸縮によって前記第１の部材と前記第２の部材との間にかかる圧力が減少又は増大することを特徴とするヒンジ機構を提供する。
【０００７】
第２の発明は、前記第１の発明において、前記ハウジング部材の開いた前記一端側を閉じる蓋体を有し、前記第１の部材と前記蓋体との間に、円環状の保持器と該保持器に保持されている転動体とからなる転動部材、又は潤滑部材、あるいはスラスト型軸受のいずれかからなる回転補助部材を少なくとも一つ備えていることを特徴とするヒンジ機構を提供する。
【０００８】
第３の発明は、設定された角度の範囲内で相対的に回転し得る第１の部材と第２の部材と、前記第１の部材を前記第２の部材に押圧する弾性力を生じる弾性部材と、開いた一端側に前記第２の部材が固定されたハウジング部材と、前記第１の部材の中心を当該ヒンジ機構の中心軸線Ｘ−Ｙに位置させる保持部材とを備え、前記第１の部材、前記弾性部材、及び前記保持部材は前記ハウジング部材に収容されており、前記第１の部材は、前記第２の部材に対面する一方の面に突起部を有し、かつ前記保持部材に対して回転不可能になっているが、前記中心軸線Ｘ−Ｙ方向を動くことができ、前記第２の部材は、前記第１の部材の前記突起部に対面する側の第１の面に同心状に位置する第１の凹所と第２の凹所を備えると共に、前記第１の凹所と前記第２の凹所との間の前記第１の面には所望の勾配の傾斜面が形成されており、前記第１の凹所と前記第２の凹所は前記突起部を係合、係止することができ、前記突起部は前記第１の凹所と前記第２の凹所との間を移動可能であり、前記第１の凹所と前記第２の凹所の位置により前記設定された角度が決まり、前記ハウジング部材と前記保持部材とは相対的に回転することができ、前記第１の部材と前記第２の部材とが相対的に前記設定された範囲の角度で回転するとき、前記突起部は前記弾性部材による加圧力を受けながら、前記第１の凹所から前記傾斜面上を滑って前記第２の凹所へ、又は前記第２の凹所から前記傾斜面上を滑って前記第１の凹所へ移動することにより、前記第１の部材及び前記保持部材は前記ハウジング部材と相対的に回転し、このとき、前記弾性部材が伸縮することによって、前記第１の部材は前記中心軸線Ｘ−Ｙ方向を移動し、前記突起部が前記傾斜面上を滑るとき、前記弾性部材の中心軸線Ｘ−Ｙ方向への伸縮によって前記第１の部材と前記第２の部材との間にかかる圧力が減少又は増大することを特徴とするヒンジ機構を提供する。
【０００９】
第４の発明は、前記第３の発明において、前記ハウジング部材の前記他端側の側壁部と前記保持部材との間には、円環状の保持器と該保持器に保持されている転動体とからなる転動部材、又は潤滑部材、あるいはスラスト型軸受のいずれかからなる回転補助部材を少なくとも一つ備えていることを特徴とするヒンジ機構を提供する。
【００１０】
第５の発明は、設定された角度の範囲内で相対的に回転し得る第１の部材と第２の部材と、前記第１の部材を前記第２の部材に押圧する弾性力を生じる弾性部材と、前記第１の部材と前記弾性部材とを収容することができる第３の部材と、開いた一端側に前記第２の部材が固定され、他端側が前記第３の部材と互いに回転可能に結合されるハウジング部材とを備え、前記第１の部材は前記第２の部材に対面する一方の面に突起部を有し、前記第２の部材は、前記突起部に対面する側の第１の面に同心状に位置する第１の凹所と第２の凹所を備えると共に、前記第１の凹所と前記第２の凹所との間の前記第１の面には所望の勾配の傾斜面が形成されており、前記第１の凹所と前記第２の凹所は前記突起部を係合、係止することができ、前記突起部は前記第１の凹所と前記第２の凹所との間を移動可能であり、前記第１の凹所と前記第２の凹所の位置により前記設定された角度が決まり、前記第１の部材と前記第３の部材とは互いに回転不可能であるが、前記第１の部材は前記第３の部材に対して当該ヒンジ機構の中心軸線Ｘ−Ｙ方向を動くことができ、前記第１の部材と前記第２の部材とが相対的に前記設定された範囲の角度で回転するとき、前記突起部は前記弾性部材による加圧力を受けながら、前記第１の凹所から前記傾斜面上を滑って前記第２の凹所へ、又は前記第２の凹所から前記傾斜面上を滑って前記第１の凹所へ移動すると共に、前記第２の部材と前記ハウジング部材とは前記第１の部材と相対的に回転し、このとき、前記弾性部材が伸縮することによって、前記第１の部材は前記中心軸線Ｘ−Ｙの方向を移動し、前記突起部が前記傾斜面上を滑るとき、前記弾性部材の中心軸線Ｘ−Ｙ方向の伸縮によって前記第１の部材と前記第２の部材との間にかかる圧力が減少又は増大することを特徴とするヒンジ機構を提供する。
【００１１】
第６の発明は、設定された角度の範囲内で相対的に回転し得る第１の部材と第２の部材と、前記第１の部材を前記第２の部材に押圧する弾性力を生じる弾性部材と、前記第１の部材と前記弾性部材とを収容する筒状の第３の部材と、前記第３の部材の内側の底面に一端側が固定され、他端側は自由端部となっているセンター部材と、開いた一端側が前記第２の部材に固定され、他端側は前記第３の部材と回転可能に結合されるハウジング部材とを備え、前記第１の部材は前記第２の部材に対面する一方の面に突起部を有すると共に中央穴を有し、該中央穴は前記センター部材の前記自由端部を挿通させることができ、前記第２の部材は、前記突起部に対面する側の第１の面に同心状に位置する第１の凹所と第２の凹所を備えると共に、前記第１の凹所と前記第２の凹所との間の前記第１の面には所望の勾配の傾斜面が形成されており、前記第１の凹所と前記第２の凹所は前記突起部を係合、係止することができ、前記突起部は前記第１の凹所と前記第２の凹所との間を移動可能であり、前記第１の凹所と前記第２の凹所の位置により前記設定された角度が決まり、前記第１の部材と前記第３の部材とは互いに回転不可能であり、前記第１の部材と前記第２の部材とが相対的に前記設定された範囲の角度で回転するとき、前記突起部は前記弾性部材による加圧力を受けながら、前記第１の凹所から前記傾斜面上を滑って前記第２の凹所へ、又は前記第２の凹所から前記傾斜面上を滑って前記第１の凹所へ移動することにより、前記第１の部材及び前記第３の部材は前記ハウジング部材と相対的に回転し、このとき、前記弾性部材が伸縮することによって、前記第１の部材は前記第３の部材の内壁に沿って前記中心軸線Ｘ−Ｙ方向を移動し、前記突起部が前記傾斜面上を滑るとき、前記弾性部材の中心軸線方向の伸縮によって前記第１の部材と前記第２の部材との間にかかる圧力が減少又は増大することを特徴とするヒンジ機構を提供する。
【００１２】
第７の発明は、前記第５の発明又は前記第６の発明において、前記第３の部材と前記ハウジング部材とは、円環状の保持器と該保持器に保持されている転動体とからなる転動部材、又は潤滑部材、あるいはスラスト型軸受のいずれかからなる回転補助部材を少なくとも一つ備えていることを特徴とするヒンジ機構を提供するものである。
【００１３】
第８の発明は、前記第１の発明ないし前記第７の発明のいずれかにおいて、前記第１の部材の前記突起部が前記第２の部材のいずれかの前記凹所に納まっている状態では、外部から回転力が加わらない限り前記突起部が前記凹所から脱出できないように、前記突起部と前記凹所とが形成され、前記突起部は、所定の回転力を超える外部回転力がかかるときに、前記第２の部材の前記第１の凹所から前記第２の凹所の方向へ脱出でき、又は前記第２の凹所から前記第１の凹所の方向へ脱出できることを特徴とするヒンジ機構ことを特徴とするヒンジ機構を提供する。
【００１４】
第９の発明は、前記第１の発明ないし前記第８の発明のいずれかにおいて、前記第２の部材の前記第１の凹所は、前記傾斜面を挟んで前記第２の凹所よりも高い位置にあり、前記傾斜面は前記第２の凹所側に比べて前記第１の凹所側で緩やかな傾斜であり、又は前記傾斜面は前記第２の凹所側に比べて前記第１の凹所側で急傾斜になっていることを特徴とするヒンジ機構を提供する。
【００１５】
第１０の発明は、前記第１の発明ないし前記第９の発明のいずれかにおいて、前記第２の部材の前記第１の凹所は、前記傾斜面を挟んで前記第２の凹所よりも高い位置にあり、前記第２の部材の前記第１の凹所及び前記第２の凹所の双方又はいずれか一方は、前記傾斜面側と反対側の凹所壁が急傾斜になっていて、前記突起部が前記傾斜面側と反対側の前記凹所壁を上って脱出することが難しくなっていることを特徴とするヒンジ機構を提供する。
【００１６】
第１１の発明によれば、前記第１の発明ないし前記第１０の発明のいずれかにおいて、前記第２の部材の前記第１の凹所と前記第２の凹所との間の前記傾斜面の途中に１個以上の凹所を備え、前記第１の部材の前記突起部が前記傾斜面上を滑る過程で、前記突起部が前記第３の凹所に入り、前記第１の部材と前記第２の部材との相対的な回転を一旦停止させることができることを特徴とするヒンジ機構を提供するものである。
【００１７】
前記第１２の発明によれば、前記第１の発明ないし前記第１１の発明のいずれかにおいて、前記第１の部材は前記第２の部材の位置に配置されると共に、前記第２の部材は前記第１の部材の位置に配置されることを特徴とするヒンジ機構を提供する。
【発明の効果】
【００１８】
本発明によれば、コンパクトな単一構造のヒンジ機構で、大きな回転トルクから小さな回転トルクまでの所望の回転トルクを与えることができると共に、回転対象物の正逆回転方向で異なる回転トルクを与えることができることは勿論のこと、回転トルクを増大又は減少させることができる。また、特定の位置で安定に回転対象物を停止させ、保持することができる。
【００１９】
前記第２の発明、前記第４の発明、及び前記第７の発明によれば、ヒンジ機構の中心軸線方向に大きな荷重がかかった状態でも、回転対象物が安定に回転動作を行なうことができ、また、寿命を向上させることができる。
【００２０】
前記第８の発明によれば、前記突起部がスムーズに前記凹所に進入でき、かつ前記突起部が前記凹所から脱出するには適度の力を要するので、回転対象物が望ましい動作を行うことができる。
【００２１】
前記第９の発明によれば、このヒンジ機構の回転方向に対して任意の回転トルクを与えることができる。
【００２２】
前記第１０の発明によれば、前記第１の凹所、第２の凹所が突起部のストッパ機能を果たすので、その凹所壁を乗り越えて更に回転することを防止するので、安価な構造で回転対象物の動作を安全なものにする。
【００２３】
前記第１１の発明によれば、第３の凹所を所望の位置に形成しておけば、回転対象物が回転する途中の所望の位置で一旦、回転対象物を安定に停止・保持できる。
【００２４】
前記第１２の発明によれば、前記第１の部材を前記第２の部材の位置に配置すると共に、前記第２の部材を前記第１の部材の位置に配置しているので、必要性に応じて多種類の構造のヒンジ機構を提供することが可能である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２５】
以下、本発明の実施形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。なお、本発明は、以下に示す実施形態に限定されるものではない。本明細書及び図面において符号が同じ構成要素は、相互に名称が同じ部材であるものとする。
【００２６】
[実施形態１]
本発明に係る実施形態１のヒンジ機構１００について、図１〜図４により説明する。図１はこのヒンジ機構１００を説明するための図であり、断面を示している。図２は本発明のヒンジ機構に用いられる第１の部材１の一例を示し、図３は発明のヒンジ機構に用いられる第２の部材２の一例を示す。図４はヒンジ機構１００を説明するための図である。この実施形態１のヒンジ機構１００は、図１に示すように、主として互いに係合し合う第１の部材１と第２の部材２と、第２の部材を第１の部材に押し付ける弾性力を生じる弾性部材３と、第１の部材１、第２の部材２、弾性部材３を収納するハウジング部材４と、中心軸線Ｘ−Ｙ方向の力がかかった状態でも第１の部材とハウジング部材との回転を促進する回転補助部材５とから構成される。
【００２７】
図２で示すように、第１の部材１は第２の部材２と向かい合う面に二つの突起部１Ａ、突起部１Ｂを備える。突起部１Ａ、突起部１Ｂはヒンジ機構１００の中心軸線Ｘ−Ｙを中心とする同心円上にそれぞれの頂部がほぼ１８０度ずれて位置する。また、突起部１Ａ、突起部１Ｂは第２の部材２と係合、係止するのに適した形状をしており、好ましくは突起部１Ａ、突起部１Ｂの頂部の高さと形状は同一である。これら突起部１Ａ、１Ｂは１個でもよいが、動作の安定性の面から、また、要求される回転トルクの大きさに応えるためにも２個以上が好ましい。詳しくは後述する。また、第１の部材１はその中央に中央穴１Ｃを有するが、実施形態１では利用しない。
【００２８】
第１の部材１は、前記突起部が形成された面とは反対側の面、つまり裏面に第１の部材１と一体化されている環状の結合部１Ｄを備える。この結合部１Ｄには、図示しないが、ドアなどのような回転対象物が固定、又はその回転対象物を支承する固定物が圧入などによって固定される。第１の部材１の円環状の外周面１Ｅは、ハウジング部材４の円筒状の内周面４Ａに対して、相対的に回転できるようになっている。第１の部材１の突起部１Ａ、第２の突起部１Ｂが形成された面とは反対側の裏面はほぼ平坦であることが好ましいが、他の任意の形状であっても構わない。
【００２９】
第２の部材２は、第１の部材１とハウジング部材４の閉じられた側壁部４Ｂとの間に弾性部材３と一緒に備えられている。図３に示すように、第２の部材２は第１の部材１の突起部１Ａ、突起部１Ｂが形成された面と向かい合う側の面に、突起部１Ａを受け入れることができる第１の凹所２Ａと第２の凹所２Ｂ、突起部１Ｂを受け入れることができる第３の凹所２Ｃと第４の凹所２Ｄとを有する。これら凹所２Ａ〜２Ｄは中心軸線Ｘ−Ｙを中心とする同心円上にあり、所定の値以上の回転力が第１の部材１と第２の部材２との間にかけられるとき、突起部１Ａが第１の凹所２Ａ又は第２の凹所２Ｂから脱出することができると同時に、突起部１Ｂが第３の凹所２Ｃ又は第４の凹所２Ｄから脱出することができる深さと形状をそれぞれ有する。図３では、凹所２Ａ〜２Ｄはそれぞれ中心軸線Ｘ−Ｙから放射外方向に延びる溝で示されているが、回転トルクが小さなものでは孔であっても構わない。
【００３０】
第１の凹所２Ａと第２の凹所２Ｂとの間は所定の勾配の傾斜面Ｓａになっており、また、第３の凹所２Ｃと第４の凹所２Ｄとの間は所定の勾配の傾斜面Ｓｂとなっている。それら傾斜面Ｓａ、Ｓｂは一例として図３、図４に示すような曲線状である。図４は、第１の凹所２Ａと第２の凹所２Ｂ、それらの間の傾斜面Ｓａとを説明するための図であって、実際は第１の凹所２Ａと第２の凹所２Ｂとの間を円弧状に延びる傾斜面Ｓａを直線的に示している。図４にも示すように、第１の凹所２Ａは、第２の凹所２Ｂから傾斜面Ｓａを上がった位置にある。図示しないが、同様に第３の凹所２Ｃは、第４の凹所２Ｄから傾斜面Ｓｂを上がった位置にある。
【００３１】
傾斜面Ｓａは要求される回転トルクの大きさによって勾配や傾斜の形状は異なるが、基本的には図４に示すように第１の凹所２Ａ側では緩やかな傾斜であり、また、第２の凹所２Ｂ側では急な傾斜になっていることが好ましい。第１の凹所２Ａ側の緩やかな傾斜と第２の凹所２Ｂ側の急な傾斜との間はそれらの中間の勾配の傾斜であるが、部分的に急傾斜又は緩傾斜となってもよい。
【００３２】
突起部１Ａと突起部１Ｂとは実質的に同じ形状であり、また、第１の凹所２Ａと第３の凹所２Ｃ、第２の凹所２Ｂと第４の凹所２Ｄは互いに実質的に形状や深さなどは同一であり、前述した傾斜面Ｓａ、Ｓｂも同じであるので、突起部１Ａ、第１の凹所２Ａと第２の凹所２Ｂ、傾斜面Ｓａについて説明し、突起部１Ｂと第３の凹所２Ｃと第４の凹所２Ｄと傾斜面Ｓｂについては説明を省略する。突起部１Ａは放射方向に長いある幅を有しており、突起部１Ａの頂部は角張っておらず、丸まった形状になっている。突起部１Ａの頂部側よりも根元側は、必要な機械的強度が得られる厚みであればよい。この実施例では、第１の凹所２Ａと第２の凹所２Ｂに納まるように突起部１Ａの頂部側の厚みを薄くし、根元側の厚みを大きくするため、２段形状になっている。
【００３３】
図４（Ｂ）に示すように、第１の凹所２Ａを形成する凹所壁の内、傾斜面Ｓａ側の凹所壁２Ａ１は反対側の凹所壁２Ａ２に比べて傾斜が緩やかになっている。この緩やかな傾斜は、例えば図示しない回転対象物が車体の後部ドア又はトランクの扉、あるいはピアノなどの蓋体である場合には、前記回転対象物の自重によって生じる回転力で突起部１Ａが第１の凹所２Ａを脱出することがない程度以上の傾斜である。このことは弾性部材３の弾性力によっても大きく左右されるので、前記回転対象物の自重によって生じる回転力の大きさだけで一義的に決めることはできない。
【００３４】
また、凹所壁２Ａ２は例えば第１の凹所２Ａの底部から８０〜９０度で立上る急傾斜である。前述したように、突起部１Ａの頂部側の形状は、傾斜面Ｓａの上り側が急傾斜であるので、傾斜面Ｓａを上った突起部１Ａはスムーズに第１の凹所２Ａ内に入るが、更に同方向に進んで急な傾斜の凹所壁２Ａ２を上って脱出することはできない。したがって、第１の凹所２Ａがこのヒンジ機構の回転運動の設定された角度の範囲を決める一方の限界点となり、突起部１Ａのストッパの働きを行う。このことはヒンジ機構１００の動作の安全性を向上させる。
【００３５】
前述したように突起部１Ａは、前記回転対象物の自重によって生じる回転力で第１の凹所２Ａを脱出できないが、外部からそれほど大きくない回転力を与えることにより第１の凹所２Ａを脱出でき、傾斜面Ｓａを下って第２の凹所２Ｂに入れるようになっている。第２の凹所２Ｂは、回転対象物が垂直方向に回転運動するものの場合、回転対象物の最終回転位置、つまりこのヒンジ機構の回転運動の設定された角度の範囲を決める他方の限界点にある。また、回転対象物の自重に逆らって弾性部材３の弾性力によって突起部１Ａが第２の凹所２Ｂから脱出できないようになっている。このことは、第２の凹所２Ｂの傾斜面Ｓａ側の凹所壁２Ａ１の傾斜などによって実現される。
【００３６】
また、ここで大切なのは、第２の部材２がこのヒンジ機構の中心軸線Ｘ−Ｙ方向には動けるが、ハウジング部材４に対して回転方向に動けないようになっていることである。つまり、第２の部材２はハウジング部材４と一緒に回転方向に動くようになっており、ハウジング部材４が固定のときは当然に回転方向に動かない。第２の部材２の環状の外周面２Ｅ及びこれに対面するハウジング部材の内周面４Ａの少なくとも一部分は、同一の多角形状で僅かな間隙で互いに向き合っているので、ハウジング部材４が回転方向に動けば、一緒に回転方向に動き、ハウジング部材４に回転力が加わらなければ回転方向に動かない。したがって、第１の部材１が回転方向に動いても、ハウジング部材４が回転方向に動かない限り第２の部材２は回転方向に動かない。しかし、第２の部材２はその外周面２Ｅとハウジング部材の内周面４Ａとの中心軸線Ｘ−Ｙ方向の滑りによって、中心軸線Ｘ−Ｙ方向には動くことができる。
【００３７】
弾性部材３は、第２の部材２とハウジング部材４の側壁部４Ｂとの間に挟まれている。弾性部材３は、例えばコイルバネ、あるいは１個以上の板バネ、皿バネ、ゴムブロックのいずれかでよいが、これらに限定されるものでない。求められる回転トルクが大きい場合には、弾性部材３は広く用いられているコイルバネが好ましいが、求められる回転トルクがさほど大きくなく、小型化が求められるときには、弾性部材３は板バネ又は皿バネなどが適している。また、求められる回転トルクが小さく、経済性が求められる場合にはゴムブロックなどが適している。     
【００３８】
ハウジング部材４の側壁部４Ｂの外側には、中心軸線Ｘ−Ｙ方向に延びる結合部４Ｃが備えられている。この結合部４Ｃは、図示しないが、ドアなどのような回転対象物に固定されるか、あるいはその回転対象物を支承する固定物に固定される。
【００３９】
ハウジング部材４の開いた側を閉じる蓋体６と第１の部材１の裏面との間には、スラスト方向（中心軸線Ｘ−Ｙ方向）の力がかかった状態でも第１の部材１とハウジング部材４との相対的な回転方向の動きを助ける回転補助部材５が備えられる。最後に蓋体６がハウジング部材４に固定される。回転補助部材５は、前記第１の部材と前記蓋体との間に、円環状の保持器と該保持器に保持されている転動体とからなる転動部材、又は潤滑部材、あるいはスラスト型軸受のいずれかからなる。潤滑部材は、スラスト方向の比較的耐荷重が小さい場合に適しており、潤滑性能に優れた乾式の潤滑材料からなる膜又は板など、あるいはグリースなどからなる潤滑剤が一般的である。
【００４０】
スラスト型軸受は、スラスト方向の耐荷重が大きい場合などに適しており、中心軸線Ｘ−Ｙ方向の耐荷重に優れたスラスト玉軸受又はスラスト円筒ころ軸受、あるいはスラスト針状ころ軸受、又は中心軸線Ｘ−Ｙ方向の耐荷重とラジアル方向の耐荷重の双方を併せ持つスラストアンギュラ玉軸受又はスラスト円錐ころ軸受である。スラスト型軸受については市販のもので足るので、図示しないが、主な構成部品は円環状の保持器とその保持器に一定間隔で保持された複数の転動体とそれらを両側から挟み、転動体が転動する転動溝を有する軌道板とからなる。前記転動部材は、円環状の保持器とその保持器に保持された転動体とからなり、軌道板を有しないものである。回転補助部材５が前記転動部材である場合には、第１の部材１の裏面と蓋体６とを軌道板として利用する。
【００４１】
また、この実施形態１において、第１の部材１の安定化を図るために、図１において破線で示すように、第１の部材１と一体化されていて、中心軸線Ｘ−Ｙを中心にして延びる結合部１ｄを導出し、１Ｄで示されている部分に一般的なラジアル軸受を設けてもよい。図示しないが、そのラジアル軸受の内輪を破線で示す結合部１ｄに固定し、その外輪を蓋体６に固定することによって、第１の部材１の中心をより一層中心軸線Ｘ−Ｙに安定に維持できる。この場合、回転補助部材５がスラスト型軸受であるとき、蓋体６に接触する不図示の軌道板を前記外輪に固定すれば、第１の部材１を更に安定に支承できる。
【００４２】
次に、実施形態１に係る前述のような構造のヒンジ機構１００の動作について説明する。第１の部材１の結合部１Ｄとハウジング部材４の結合部４Ｃのどちらが不図示の回転対象物に、又はそれを支承する固定物に結合されても良いが、ここでは第１の部材１の結合部１Ｄが不図示の固定物に結合され、ハウジング部材４の結合部４Ｃが不図示の回転対象物に結合されているものとする。不図示の回転対象物が回転する前、つまりハウジング部材４が回転方向に動く前は、第１の部材１の突起部１Ａが前述した第２の部材２の凹所２Ａに入っているものとする。このとき、弾性部材３は第２の部材２によって大きな圧縮力を受けているので、最大近くまで収縮している。車体の後部ドアのような不図示の回転対象物に所定以上の回転力が加わり、その回転対象物を上方向に回転運動させる力が働いたとすると、ハウジング部材４も一緒に回転方向に動く。このとき、ハウジング部材４と一緒に第２の部材２と弾性部材３も回転方向に動く
【００４３】
第２の部材２が回転方向に動き始めると、第１の部材１の突起部１Ａが第２の部材２の第１の凹所２Ａを脱出し、傾斜面Ｓａを滑ってやがて第２の凹所２Ｂに納まる。第２の部材２が回転方向に動くとき、当然に突起部１Ａを通して回転力が第１の部材１に伝達されるが、第１の部材１は前述したようにその結合部１Ｄが不図示の固定物に固定されているので回転方向に動かない。第２の部材２が回転方向に動くのに伴って突起部１Ａが、傾斜面Ｓａを下っている過程では、実際には第２の部材２が図１の中心軸線Ｘ−Ｙを左方向に動くので、弾性部材３は徐々に伸長し、突起部１Ａが傾斜面Ｓａを下り易い方向の力を与え、前記回転対象物が重力に逆らって上方向に回転運動を行なうのを助ける。
【００４４】
つまり、突起部１Ａが第１の凹所２Ａを脱出して時点で弾性部材３は最も収縮しているので、反発力が大きく、有効に前記回転対象物の回転運動を助ける。そして、突起部１Ａが傾斜面Ｓａを上るのに比べて、傾斜面Ｓａを下がるときには、当然に滑って下がり易いので、小さな外力で前記回転対象物はその自重に逆らって上方に回転し、傾斜面Ｓａを下がって第２の凹所２Ｂに入る。前記回転対象物の自重による回転力の大きさに対して、傾斜面Ｓａの傾斜と弾性部材３の弾性力の強さを調整することによって、小さな力で前記回転対象物を上方の所定角度まで回転させることができる。突起部１Ａが傾斜面Ｓａを下がりきって第２の凹所２Ｂに入った状態では、前述したように、前記回転対象物の自重によって突起部１Ａが第１の凹所２Ｂを脱出することがないので、前記回転対象物を上方の設定位置に安定に保持することができる。
【００４５】
このように動作するとき、一定位置に固定の第１の部材１は弾性部材３の弾性力によって当然に図１の左方向に加圧される。他方、蓋体６はハウジング部材４と一緒に回転する。したがって、第１の部材１と蓋体６との間に位置する回転補助部材５には回転方向（ラジアル）方向の力と中心軸線Ｘ−Ｙ（スラスト）方向の力の双方が加わる。回転補助部材５の働きによって、蓋体６はハウジング部材４と一緒に支障なく回転方向に動くことができる。したがって、前記回転対象物を容易に上方の設定角度まで回転運動させることができる。
【００４６】
次に、外部から不図示の回転対象物に回転力が加わることによって、突起部１Ａが第２の凹所２Ｂから第１の凹所２Ａに至る動作について説明する。突起部１Ａが第２の凹所２Ｂに納まっている状態では、前記回転対象物の自重による回転力が第２の部材２にかかっているので、比較的小さな外力を加えるだけで突起部１Ａが第２の凹所２Ｂから脱出できる。このことは、前述したように、求められる回転トルクの大きさに応じて決められる第２の凹所２Ｂの形状と突起部１Ａの形状及び弾性部材３の弾性力の大きさによって実現される。
【００４７】
突起部１Ａは第２の凹所２Ｂを脱出すると、傾斜面Ｓａを滑って図２（Ａ）に示すように第１の凹所２Ａに戻る。突起部１Ａが傾斜面Ｓａを上る過程では、ハウジング部材４の結合部４Ｃには前記回転対象物の自重による回転力が働くと共に、第２の部材２を押し戻そうとする弾性部材３の弾性力が作用するので、前記回転対象物はその自重で勢いよく回転することはなく、僅かな垂直下方向の力を前記回転対象物に与えることによって回転する。なお、第１の部材１が不図示の回転対象物に固定され、ハウジング部材４が不図示の固定物に固定されても、回転方向に動く部材が異なるだけで動作は同様である。
【００４８】
以上述べたように、実施形態１によればコンパクトな単一構造のヒンジ機構１００で、回転対象物が垂直方向に回転運動するものであっても、垂直上方向及び垂直下方向に回転運動させる場合に、小さな力を加えるだけでスムーズに動かすことができ、特定の位置で安定に回転対象物を停止させ、保持することができる。また、大きな回転トルクから小さな回転トルクまでの所望の回転トルクを与えることができると共に、回転対象物の正逆回転方向で異なる回転トルクを与えることができる。
【００４９】
実施形態１において、図示しないが、第１の部材１と第２の部材２との大きさ、形状などを適宜変えて、それらの位置が互いに逆に取付けられてもよい。この場合には、第１の部材１が第２の部材２の位置にあって、ハウジング部材４に対して回転動作を行うことができないが、中心軸線Ｘ−Ｙ（スラスト）方向を動く。第２の部材２は第１の部材１の位置にあって、ハウジング部材４に対して回転運動できるが、ハウジング部材が回転運動しても、中心軸線Ｘ−Ｙ（スラスト）方向を動かない。このとき、第２の部材２とハウジング部材４は相対的に回転運動を行うことができる。
【００５０】
[実施形態２]
本発明に係る実施形態２のヒンジ機構２００について、図５により説明する。図５はこのヒンジ機構２００の構造を説明するための図であり、新たに第１の部材１の中心がこのヒンジ機構２００の中心軸線Ｘ−Ｙに位置するように、第１の部材１を保持する保持部材７を備えている。第１の部材１と第２の部材２の基本的な構造、つまり第１の部材１の突起部１Ａ、１Ｂ及び第２の部材２の凹所２Ａ〜２Ｄ、傾斜面Ｓａ、Ｓｂは実施形態１のヒンジ機構１００と同様である。
【００５１】
ハウジング部材４は保持部材７を収納している。保持部材７は、このヒンジ機構の中心軸線Ｘ−Ｙに中心がほぼ位置する円板状の側板部７Ａ、側板部７Ａの直径よりも小さい直径で中心軸線Ｘ−Ｙを中心にして側板部７Ａから延びる円筒状部７Ｂ、円筒状部７Ｂからほぼ直角に外方向（ハウジング部材４の内周面４Ａの方向）に延びて、円板状の側板部７Ａの外径とほぼ等しい外径を有する円環状部７Ｃ、及び側板部７Ａの中央部に設けられた結合部７Ｄからなる。側板部７Ａの直径及び円環状部７Ｃの外径は、ハウジング部材４の円筒状の内周面４Ａの直径よりも若干小さいだけであり、保持部材７はハウジング部材４の内周面４Ａに接しながら相対的に回転できるようになっている。このようにすることによって、ハウジング部材４に対して保持部材７を安定に位置させ、また、安定に相対的に回転運動させることができる。
【００５２】
弾性部材３は保持部材７の円筒状部７Ｂに納められ、第１の部材１は円筒状部７Ｂ内を中心軸線Ｘ−Ｙの方向に動くことはできるが、円筒状部７Ｂに対して回転方向に動けないようになっている。回転方向に動くことができない構造については前述と同様であるので、説明を省略する。したがって、第１の部材１は、保持部材７が回転方向に動くときには一緒に回転方向に動き、保持部材７が固定のときには回転方向に動かない。第２の部材２は、ハウジング部材４の開いた側を閉じるようにハウジング部材４に固定される。この固定は、スポット溶接又は圧入、あるいはネジの螺合など任意の方法で行なわれる。第２の部材２は、不図示の回転対象物又はそれを支承する固定物に結合し易い任意の形状の結合部２Ｆを備える。保持部材７の結合部７Ｄは、ハウジング部材４の側壁部４Ｂの中央に形成された穴から導出されている。
【００５３】
第２の部材２の結合部２Ｆと保持部材７の結合部７Ｄのどちらが不図示の回転対象物又はそれを支承する不図示の固定物に結合されても良いが、ここでは第２の部材２の結合部２Ｆが不図示の固定物に結合され、保持部材７の結合部７Ｄが不図示の回転対象物に結合されるものとする。第２の部材２の結合部２Ｆが不図示の固定物に結合されているので、第２の部材２及びハウジング部材４は固定であり、動かない。保持部材７はその結合部７Ｄ不図示の回転対象物に結合されているので、その回転対象物が回転運動するのに伴って、回転方向に動く。第１の部材１と第２の突起部２と弾性部材３との動作は、前述した実施形態１のヒンジ機構１００と同様であるので、説明を省略する。
【００５４】
第１の部材１と弾性部材３とは、保持部材７と一緒に回転方向に動く。このとき、保持部材７の側板部７Ａの円周面７Ａ１と円環状部７Ｃの円周面７Ｃ１はハウジング部材の内周面４Ａに接触しながら回転方向に動く。第１の部材１が保持部材４と一緒に回転方向に動くことにより、第１の部材１は、図２に示し突起部１Ａが、図３、図４に示した第２の部材２の凹所２Ａから傾斜面Ｓａを滑って凹所２Ｂへ、あるいはその逆に動く。同様に、図２に示した第１の部材１の突起部１Ｂが、図３に示した第２の部材２の凹所２Ｃから傾斜面Ｓｂを滑って凹所２Ｄへ、あるいはその逆に動く。したがって、第１の部材１は中心軸線Ｘ−Ｙ方向を動き、弾性部材３は収縮又は伸長するので、回転方向によって、第１の部材１を第２の部材２に押し付ける力が増大又は減少する。このことは、不図示の回転対象物が垂直方向に回転するものであっても、小さな力で前記回転対象物を垂直上方向に回転させることができ、また、前記回転対象物がその自重で垂直下方向に急激に回転することを防ぐことができる。このヒンジ機構２００は、実施形態１と同様な効果を得ることができる。
【００５５】
以上述べたように、実施形態２によればコンパクトな単一構造のヒンジ機構２００で、回転対象物が垂直方向に回転運動するものであっても、垂直上方向及び垂直下方向に回転運動させる場合に、小さな力を加えるだけでスムーズに動かすことができ、特定の位置で安定に回転対象物を停止させ、保持することができる。また、ハウジング部材４の側壁部４Ｂと保持部材７の側板部７Ａとの間に備えられている回転補助部材５の働きによって、大きな回転トルクにも適応でき、また、回転対象物の正逆回転方向で異なる回転トルクを与えることができる。
【００５６】
実施形態２において、図示しないが、第１の部材１と第２の部材２との大きさ、形状などを適宜変えて、それらの位置が互いに逆に取付けられてもよい。この場合には、第２の部材１がハウジング部材４に固定されて一緒に回転動作を行う。また、第２の部材２は保持部材７に対して回転運動ができないが、ハウジング部材４又は保持部材７のいずれが回転運動しても、中心軸線Ｘ−Ｙ（スラスト）方向を動く。
【００５７】
[実施形態３]
本発明に係る実施形態３のヒンジ機構３００について、図６により説明する。図６はこのヒンジ機構３００の構造を説明するための図である。このヒンジ機構３００は、第１の部材１をこのヒンジ機構３００の中心軸線Ｘ−Ｙの方向に移動可能とし、相対的な回転は不可能とすると共に、ハウジングの一部分を構成する第３の部材８を新たに備えている。また、回転補助部材５としてスラスト型軸受を用いている。第１の部材１と第２の部材２の基本的な構造、つまり第１の部材１の突起部１Ａ、１Ｂ及び第２の部材２の凹所２Ａ〜２Ｄ、傾斜面Ｓａ、Ｓｂは実施形態１のヒンジ機構１００と同様である。
【００５８】
第３の部材８の一例を図６及び図７に示す。図６及び図７に示す第３の部材８は、互いに平行な一対の内面８Ａ１、８Ａ２を有すると共に、互いに平行な一対の外面８Ａ３、８Ａ４などからなる結合部を有する筒状部８Ａと、筒状部８Ａの一端側を閉じる側壁部８Ｂと、筒状部８Ａの他端部側から中心軸線Ｘ−Ｙにほぼ垂直で逆方向（外方向）に延びる円環板状係合部８Ｃとからなる。筒状部８Ａは、円筒状の外面の両側を中心軸線Ｘ−Ｙに平行に切り取って互いに平行な一対の外面８Ａ３、８Ａ４などからなる結合部を形成したものであるので、筒状部８Ａの肉厚部８Ａ５の外面は円筒状であり、肉厚になっている。その円筒状の肉厚部８Ａ５から外方向に円環板状係合部８Ｃが延びている。
【００５９】
第３の部材８の側壁部８Ｂ側に弾性部材３が納められ、また開いた側に第１の部材１が納められる。第１の部材１は第３の部材８の内面８Ａ１、８Ａ２によって第３の部材８に対して相対的に回転できないが、中心軸線Ｘ−Ｙ方向を動くことができる。ハウジング部材４は、その開放端側に第２の部材２が固定され、他方側に中心軸線Ｘ−Ｙに向かってほぼ垂直に延びる円環状係合部４Ｄを備える。ハウジング部材４の円環状係合部４Ｄと第３の部材の円環板状係合部８Ｃとの間には、回転補助部材５としてスラスト玉軸受が設けられている。この実施形態３では、以下、スラスト玉軸受５という。スラスト玉軸受５は、２枚の円環状の軌道板５Ａ、５Ｂ及び不図示の保持器に保持された複数の転動球５Ｃとからなる。
【００６０】
例えば、第３の部材８が不図示の回転対象物に結合され、第２の部材２がその回転対象物を支承する固定物に結合されたとすると、前記回転対象物の回転に伴い第３の部材８が回転方向に動くと、第１の部材１も一緒に回転方向に動きながら中心軸線Ｘ−Ｙ方向を動く。このとき第３の部材８は、弾性部材３の弾性力によって、図６で左側方向の力を受けており、その円環板状係合部８Ｃも当然に図６で左側方向の力を受けている。他方、ハウジング部材４の円環状係合部４Ｄは固定であるから、スラスト玉軸受５には中心軸線Ｘ−Ｙ方向の加圧力が働く。したがって、前記回転対象物が回転してもハウジング部材４の円環状係合部４Ｄに押し付けられている軌道板５Ａは動かず固定であるが、円環板状係合部８Ｃに押し付けられている軌道板５Ｂは、転動球５Ｃの転がり作用によって円環板状係合部８Ｃと一緒に回転方向に動く。
【００６１】
以上述べたように、実施形態３によればコンパクトな単一構造のヒンジ機構３００で、回転対象物が垂直方向に回転運動するものであっても、垂直上方向及び垂直下方向に回転運動させる場合に小さな力を加えるだけでスムーズに動かすことができ、特定の位置で安定に回転対象物を停止させ、保持することができる。また、中心軸線Ｘ−Ｙ方向の加圧力が大きくても、スラスト玉軸受５の転がり作用によって支障なく動作し、回転対象物の正逆回転方向で異なる回転トルクを与えることができる。
【００６２】
実施形態３において、図示しないが、第１の部材１と第２の部材２との大きさ、形状などを適宜変えて、それらの位置が互いに逆に取付けられてもよい。この場合には、第１の部材１が第２の部材２の位置にあり、ハウジング部材４に固定されて一緒に回転動作を行う。また、第２の部材２は第１の部材１の位置にあり、第３の部材８に対して回転運動ができないが、ハウジング部材４と第３の部材８のいずれが回転運動しても、中心軸線Ｘ−Ｙ（スラスト）方向を動く。
【００６３】
[実施形態４]
本発明に係る実施形態４のヒンジ機構４００について、図８により説明する。図８はこのヒンジ機構４００の構造を説明するための図である。このヒンジ機構４００は、図７で説明したような構造の第３の部材８を備え、その中に第１の部材１及び弾性部材３を収容している構造は実施形態３のヒンジ機構３００とほぼ同様である。回転補助部材５として図示しない一般的な保持器に保持された複数の転動球（この実施形態４では、以下、転動球５という。）を用いたところが、ヒンジ機構３００と異なる。第１の部材１と第２の部材２の基本的な構造、つまり第１の部材１の突起部１Ａ、１Ｂ及び第２の部材２の凹所２Ａ〜２Ｄ、傾斜面Ｓａ、Ｓｂは実施形態１のヒンジ機構１００と同様であるので、説明を省略する。
【００６４】
転動球５は、ハウジング部材４の円環状係合部４Ｄ、第３の部材８の円環板状係合部８Ｃをそれぞれ軌道板として転がり運動を行なう。スラスト方向の耐荷重を大きくするには、図示しないが、円環状係合部４Ｄと円環板状係合部８Ｃにおける転動球５の転動する円形状の面に転動溝を形成してもよい。実施形態４のヒンジ機構４００は、実施形態３のヒンジ機構３００に比べて、小型軽量化及び低コスト化が可能でありながら、スラスト方向（中心軸線Ｘ−Ｙ方向）の耐荷重をほぼ同様に受けることができ、動作もほぼ同様である。なお、実施形態４においても、実施形態３と同様に第１の部材１と第２の部材２の位置が互いに逆に取付けられてもよい。実施形態３と同様に動作する。
【００６５】
[実施形態５]
本発明に係る実施形態５のヒンジ機構５００について、図９により説明する。図９はこのヒンジ機構５００の構造を説明するための図である。この第５のヒンジ機構５００は、図７に示したような構造の第３の部材８を備え、その中に第１の部材１及び弾性部材３を収容している構造、及びハウジング部材４を第２の部材に固定した構造は実施形態４のヒンジ機構４００と同様である。回転補助部材５として潤滑部材（この実施形態５では、以下、潤滑部材５という。）を用いたところが実施形態４のヒンジ機構４００と異なる。なお、第１の部材１と第２の部材２の基本的な構造、つまり第１の部材１の突起部１Ａ、１Ｂ及び第２の部材２の凹所２Ａ〜２Ｄ、傾斜面Ｓａ、Ｓｂは実施形態１のヒンジ機構１００と同様であるので、説明を省略する。
【００６６】
潤滑部材５は、ハウジング部材４の円環状係合部４Ｄと第３の部材８の円環板状係合部８Ｃとの間に備えられて、円環状係合部４Ｄと円環板状係合部８との間の回転方向の動きをスムーズにする。潤滑部材５は、含油させた焼結金属、潤滑性能に優れた他の固形材料、又はワックスやグリースなどの潤滑剤からなる。実施形態のヒンジ機構５００は、実施形態３のヒンジ機構３００及び実施形態４のヒンジ機構４００に比べて、小型軽量化及び低コスト化は可能であるが、スラスト方向（中心軸線Ｘ−Ｙ方向）の耐荷重が比較的小さなヒンジ機構に適する。なお、実施形態５においても、実施形態３と同様に第１の部材１と第２の部材２の位置が互いに逆に取付けられてもよい。実施形態３と同様に動作する。
【００６７】
[実施形態６]
本発明に係る実施形態６のヒンジ機構６００について、図１０及び図１１により説明する。図１０はこのヒンジ機構６００の構造を説明するための図であり、図１０（Ａ）は正面図であり、部分的に断面を示し、図１０（Ｂ）は図１０（Ａ）の左側から見た側面図、図１０（Ｃ）は図１０（Ａ）の右側から見た側面図を示している。図１１はヒンジ機構６００の一部分を示す図である。第１の部材１は図２に示した構造と同様なものであるが、結合部１Ｄを有していない。第２の部材２は図３に示した構造と同様なものである。したがって、これらの構造については説明を省略する。弾性部材３としてはコイルバネを用いている。実施形態６では、以下、コイルバネ３という。ハウジング部材４は、第２の部材２に固定されており、ヒンジ機構３００のハウジング部材４と同様な構造である。
【００６８】
センター部材９は、ヒンジ機構６００の中心軸線Ｘ−Ｙを中心にして延びる棒状のものであって、一端は第３の部材８の側壁部８Ｂの内面に固定され、他端は何処にも固定されない自由端部９Ａとなっている。その自由端部９Ａは、図２に示された第１の部材１の中央穴１Ｃを挿通している。また、コイルバネ３は第１の部材１に装着され、第１の部材１を第２の部材２に押し付けている。第１の部材１と第３の部材８との関係は、図６に示したヒンジ機構３００と同様であり、第１の部材１は第３の部材８によって回転できないようになっているが、中心軸線Ｘ−Ｙ方向には動けるようになっている。センター部材９は第３の部材８と協働して、第１の部材１とコイルバネ３とを中央に位置させる。
【００６９】
第３の部材８は図７で説明したのと同様な構造である。ハウジング部材４の円環状係合部４Ｄと第３の部材８の円環板状係合部８Ｃとの間に前述したような回転補助部材５を備えている。動作は前述と同様であるので詳しく説明しないが、センター部材９、それに装着された弾性部材３、及び第１の部材１は、第３の部材８が回転するときに一緒に回転する。図１１（Ａ）に示すように、第１の部材１の突起部１Ａが第２の部材２の凹所２Ａに入る直前で、コイルバネ３はほぼ最大に収縮している。したがって、コイルバネ３が第１の部材１を第２の部材２方向に押す力は最も大きな状態にあり、突起部１Ａが第２の部材２の凹所２Ａに入った状態で安定する。そして、外力が加わることによって突起部１Ａが第２の部材２の凹所２Ａを脱出し、傾斜面Ｓａを下って第２の凹所２Ｂに入る過程では、第１の部材１が第３の部材８の内面に案内されて図１１の右側に動き、コイルバネ３が伸びることにより第１の部材１と第２の部材２との間の加圧力は減少し、突起部１Ａが凹所２Ｂに入った状態で安定する。なお、実施形態６においても、実施形態３と同様に第１の部材１と第２の部材２の位置が互いに逆に取付けられてもよい。この場合、第１の部材１にセンター部材９の自由端部９Ａを挿通させる中央穴が設けられる。実施形態３と同様に動作する。
【００７０】
以上述べたように、実施形態６のヒンジ機構６００もコンパクトな単一構造で、回転対象物が垂直方向に回転運動するものであっても、垂直上方向及び垂直下方向に回転運動させる場合に小さな力を加えるだけでスムーズに動かすことができ、特定の位置で安定に回転対象物を停止させ、保持することができる。また、中心軸線Ｘ−Ｙ方向の加圧力が大きくても、このヒンジ機構は支障なく動作し、回転対象物の正逆回転方向で異なる回転トルクを与えることができる。また、センター部材９によってコイルバネ３を安定に維持することができるので、このヒンジ機構の動作を長期間安定に保つことができる。
【００７１】
以上述べた実施形態ではいずれも本発明のヒンジ機構を垂直方向に動く回転対象物に用いた場合を例にして説明したが、例えば、家庭用のドアなどのような回転対象物が水平方向に回転する場合にも有効である。この場合には、弾性部材３の弾性力及び第２の部材２の傾斜面Ｓａなどを調整することによって、ドアが比較的緩やかに開閉し、このヒンジ機構だけでドアを開いた状態に保持することができる。また、図４に示した傾斜面とは逆に、凹所２Ａ側の傾斜面の勾配を凹所２Ｂ側の勾配に比べて急な勾配にして、ドアを開けるときの力と閉めるときとの力が異なるようにすることも可能である。したがって、このヒンジ機構は垂直方に回転する回転対象物は勿論のこと、水平方向に回転する回転対象物にも用いることができる。また、図示しないが、図４で傾斜面Ｓａの途中に第３の凹所を設ければ、その第３の凹所に突起部１Ａが入った時点で一旦回転対象物を停止させ、その位置に保持することができる。
【００７２】
以上の実施形態では、固定状態にある部材と回転方向に動く部材とが結合される箇所に回転補助部材５を設けたが、要求される回転トルクが非常に小さな物品の場合には、中心軸線Ｘ−Ｙ方向（スラスト方向）にかかる力が小さいので、回転補助部材を省略することも可能である。
【００７３】
第１の部材１と第２の部材２の動作を幾通りかに簡潔にまとめると次のようになる。第２の部材２がハウジング部材４と一緒に前記設定された角度の範囲内で回転運動を行なうとき、第１の部材１は回転せずに中心軸線Ｘ−Ｙ方向を動かず、かつ第２の部材２は前記回転運動をしながら中心軸線Ｘ−Ｙ方向を動く。あるいは、第２の部材２がハウジング部材４と一緒に前記設定された角度の範囲内で回転運動を行なうとき、第１の部材１は回転せずに中心軸線Ｘ−Ｙ方向を動き、かつ２第２の部材は中心軸線Ｘ−Ｙ方向を動かない。また、第１の部材１がハウジング部材４と一緒に前記設定された角度の範囲内で回転運動を行なうとき、第２の部材２は回転せずに中心軸線Ｘ−Ｙ方向を動かず、かつ第１の部材１は前記回転運動をしながら中心軸線Ｘ−Ｙ方向を動く。あるいは、第１の部材１がハウジング部材４と一緒に前記設定された角度の範囲内で回転運動を行なうとき、第２の部材２は回転せずに中心軸線Ｘ−Ｙ方向を動き、かつ第１の部材１は中心軸線Ｘ−Ｙ方向を動かない。
【産業上の利用可能性】
【００７４】
本発明に係るヒンジ機構は、様々なドアあるいは蓋体など種々の回転部などに利用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００７５】
【図１】本発明の実施形態１に係るヒンジ機構１００を説明するための図である。
【図２】ヒンジ機構１００の第１の部材１を示す図である。
【図３】ヒンジ機構１００の第２の部材２を示す図である。
【図４】ヒンジ機構１００の動作を説明するための図である。
【図５】本発明の実施形態２に係るヒンジ機構２００を説明するための図である。
【図６】本発明の実施形態３に係るヒンジ機構３００を説明するための図である。
【図７】ヒンジ機構３００に用いられる第３の部材の一例を示す図である。
【図８】本発明の実施形態４に係るヒンジ機構４００を説明するための図である。
【図９】本発明の実施形態５に係るヒンジ機構５００を説明するための図である。
【図１０】本発明の実施形態６に係るヒンジ機構６００を説明するための図である。
【図１１】ヒンジ機構６００の一部分を示す図である。
【符号の説明】
【００７６】
１・・・第１の部材
１Ａ、１Ｂ・・・突起部
１Ｃ・・・中央穴
１Ｄ・・・結合部
１Ｅ・・・外周面
２・・・第２の部材
２Ａ、２Ｂ・・・第１、第２の凹所
２Ｃ、２Ｄ・・・第３、第４の凹所
２Ｅ・・・外周面
２Ｆ・・・結合部
Ｓａ・・・第１の凹所２Ａと第２の凹所２Ｂとの間の傾斜面
Ｓｂ・・・第３の凹所２Ｃと第４の凹所２Ｄとの間の傾斜面
３・・・弾性部材
４・・・ハウジング部材
４Ａ・・・内周面
４Ｂ・・・側壁部
４Ｃ・・・結合部
４Ｄ・・・円環状係合部
５・・・回転補助部材
５Ａ、５Ｂ・・・スラスト玉軸受の軌道板
５Ｃ・・・スラスト玉軸受の転動球
６・・・蓋体
７・・・保持部材
７Ａ・・・側板部
７Ａ１・・・側板部７Ａの円周面
７Ｂ・・・円筒状部
７Ｃ・・・円環状部
７Ｃ１・・・円環状部７Ｃの円周面
７Ｄ・・・結合部
８・・・第３の部材
８Ａ・・・筒状部
８Ａ１、８Ａ２・・・筒状部８Ａの内面
８Ａ３、８Ａ４・・・筒状部８Ａの外面
８Ａ５・・・筒状部８Ａの肉厚部
８Ｂ・・・側壁部
８Ｃ・・・円環板状係合部
９・・・センター部材
９Ａ・・・自由端部
【図１】
2010101389.tif 000003
【図２】
2010101389.tif 000004
【図３】
2010101389.tif 000005
【図４】
2010101389.tif 000006
【図５】
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【図６】
2010101389.tif 000008
【図７】
2010101389.tif 000009
【図８】
2010101389.tif 000010
【図９】
2010101389.tif 000011
【図１０】
2010101389.tif 000012
【図１１】
2010101389.tif 000013