(57)【要約】      （修正有）【課題】回転開閉体に安定した大きな回転抵抗を付与する。【解決手段】摩擦トルク丁番は、一方側の羽根１の回転中心部に固設された軸３、これと一体回転するように設けられた１６枚の軸側リング５、他方側の羽根２の外筒４と一体回転するように設けられた８枚の筒側リング６、軸側リング５の間に介装された皿ばね７、等を備えていて、軸側リング５と筒側リング６との間で、これらのリングの面積、摩擦面の数及び皿ばねの圧縮力に対応した回転抵抗トルクを発生させるように構成されている。【選択図】図１
2006250212.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転開閉体の開閉中心部に取り付けられ相互間で回転可能にされる一方側部材と他方側部材との間に回転抵抗が生ずるように形成された摩擦トルク丁番において、
前記一方側部材と一体に設けられた軸と、前記他方側部材と一体に前記軸と同心状に間隔を空けて設けられた円筒状部分と、前記軸と一体回転するように前記間隔に入れられ前記軸の方向である軸方向に向いた平面からなる軸側摩擦面を備えた複数の軸側摩擦部材と、前記円筒状部分と一体回転するように前記間隔に入れられ前記軸側摩擦面と接触するように形成された平面からなる円筒側摩擦面を備えた複数の円筒側摩擦部材と、前記軸側摩擦面と前記円筒側摩擦面とを圧接可能なように前記軸側摩擦部材と前記円筒側摩擦部材とで構成された摩擦部材部分の前記軸方向の少なくとも一端側及び中間の複数箇所に設けられた皿ばねと、該皿ばねを前記軸方向に圧縮可能にする圧縮部材と、を有することを特徴とする摩擦トルク丁番。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、回転開閉体の開閉中心部に取り付けられ相互間で回転可能にされる一方側部材と他方側部材との間に回転抵抗が生ずるように形成された摩擦トルク丁番に関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば各種回転ドアーや機械装置のカバー等に使用されヒンジとも言われる丁番では、ドアーが軽々しく開き過ぎないようにしてドアーに高級感を持たせり、カバーを一定の開度状態で保持するために、回転開閉体に回転抵抗を付加するようにした摩擦トルク丁番が知られている。
【０００３】
この回転抵抗付与部の構造としては、開閉体の一方側部材であるノート型パソコンのカバーに結合された円錐軸を他方側部材である同パソコンの本体に結合された円錐形状のボスに嵌め込んだ構造にして、並設された３枚の皿ばねを介してボス側を円錐軸の方向に付勢し、その付勢力を円錐接触面に直角な垂直力による面圧に変え、それに伴って発生する摩擦力により、パソコンカバーの開閉時に回転抵抗を与えるようにしている。（特許文献１参照）。
【特許文献１】特開平2004-003594 号公報（図３及び明細書の関連説明等）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、このような円錐軸型ヒンジでは、円錐面が曲面であると共に傾斜面であるため、加工精度等の点で軸とボスとの全面的接触状態を得ることが困難であり、そのため均一で安定した回転抵抗を得ることができない。
【０００５】
又、軸の捩じれ剛性が軸径の４乗に反比例するため、円錐軸の軸径が細くなる方向では、軸方向の一定幅の断面に対する面圧による垂直力が軸径の一乗で減少しても、捩じれ剛性が大幅に低下して行くので、結局垂直力が減少し、その結果、円錐軸の太い部分の面圧が過大になり、結局大きなばね力を与えられなくなる。又、例えば円錐頂角を十分小さい角度として例えば１０°にしても、垂直力は皿ばね１枚のばね力の約５．５倍程度になるだけであるから、回転抵抗を大きくするには限度があるため、必要に応じた十分大きい回転抵抗を得ることができない場合がある。
【０００６】
そこで本発明は、従来技術におけるこのような問題を解決し、安定して且つ必要に応じて大きな回転抵抗を得ることができる摩擦丁番を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は上記課題を解決するために、回転開閉体の開閉中心部に取り付けられ相互間で回転可能にされる一方側部材と他方側部材との間に回転抵抗が生ずるように形成された摩擦トルク丁番において、
前記一方側部材と一体に設けられた軸と、前記他方側部材と一体に前記軸と同心状に間隔を空けて設けられた円筒状部分と、前記軸と一体回転するように前記間隔に入れられ前記軸方向に向いた平面からなる軸側摩擦面を備えた複数の軸側摩擦部材と、前記円筒状部分と一体回転するように前記間隔に入れられ前記軸側摩擦面と接触するように形成された平面からなる円筒側摩擦面を備えた複数の円筒側摩擦部材と、前記軸側摩擦面と前記円筒側摩擦面とを圧接可能なように前記軸側摩擦部材と前記円筒側摩擦部材とで構成された摩擦部材部分の前記軸方向の少なくとも一端側及び中間の複数箇所に設けられた皿ばねと、該皿ばねを前記軸方向に圧縮可能にする圧縮部材と、を有することを特徴とする。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、一方側部材と一体に設けられた軸と他方側部材と一体に軸と同心状に間隔を空けて設けられた円筒状部分との前記間隔の中に、軸及び円筒状部分とそれぞれ一体回転するように複数の軸側摩擦部材及び円筒側摩擦部材が入れられていて、それぞれの軸方向に向いた平面からなる軸側摩擦面と円筒側摩擦面とが皿ばねで圧接可能にされていて、この皿ばねが軸方向の少なくとも一端側及び中間の複数箇所に設けられていて、圧縮部材で軸方向に圧縮可能にされているので、摩擦丁番の一方側及び他方側が回転開閉体として例えば扉の回転中心部に取り付けられ、圧縮部材で皿ばねが締め付けられた状態にされると、扉を回転させて一方側部材と他方側部材との間を相対回転させるときに、扉に目的とする回転抵抗を与えることができる。
【０００９】
即ち、圧縮部材で皿ばねを締め付けると、この圧縮力が軸側及び円筒側の摩擦面が接触した複数の接触面に伝達され、扉開閉時にこの面に圧縮力に対応した面圧に伴う摩擦力が発生し、それに対応した摩擦トルクが回転抵抗として扉に作用することになる。この回転抵抗は、皿ばねのばね力と摩擦面の形状、大きさ及び数と摩擦係数とによって定まるので、これらが目的とする回転抵抗を発生させるように定められる。
【００１０】
この場合、軸側摩擦面と円筒側摩擦面とを共に平面にしているので、これらの接触面では容易に全面接触状態が得られるため、面全体に均一な接触圧力が発生する。その結果、部材の材質による面圧の許容限度以内でできるだけ面圧を大きくするように皿ばね力を大きくして、安定して一様で大きな回転抵抗を得ることができる。
【００１１】
又、丁番では円筒状部分を十分小さい寸法にすることが要求され、１つの摩擦面を大きくすることはできないが、軸方向の長さはある程度自由に定められるので、複数の摩擦面の数を必要に応じて自在に多くすることにより、容易に目的とする回転抵抗を得ることができる。
【００１２】
なお、皿ばねは寸法が小さくても大きなばね力を発生させるので、ばね力の点では回転抵抗を発生させるために最適の部材である。しかし、ばね力に対して変形量が小さいので、圧縮部材で圧縮するときにばね力の調整が難しい。これに対して本発明では、皿ばねを、少なくとも摩擦部材部分の軸方向の一端側に設けていると共に、中間にも複数個設けているので、全ての摩擦面に良好に圧縮力を付与できると共に、同じ圧縮力に対して皿ばねの圧縮量を複数倍にしているので、圧縮量が大きくなり圧縮力の調整の容易さが確保されている。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
図１は本発明を適用した摩擦トルク丁番の全体構成の一例を示し、図２は軸側リングと筒側リングの部分及び皿ばねの構造部分の一例を示す。
【００１４】
摩擦トルク丁番（以下単に「摩擦丁番」又は「丁番」ということがある）は、回転開閉体の開閉中心部に取り付けられ相互間で回転可能にされる一方側部材である羽根１と他方側部材である羽根２との間に回転抵抗が生ずるように形成された丁番であり、軸３、円筒状部分である外筒４、軸側摩擦部材である軸側リング５、円筒側摩擦部材である筒側リング６、皿ばね７、圧縮部材としての調整ナット８及び固定ナット９、等によって構成されている。
【００１５】
羽根１、２には、適当数の取付穴１ａ、２ａが明けられていて、これらにより、羽根１、２がそれぞれ、回転開閉体として例えば部屋の回転式の扉の回転中心線Ｃで示す回転中心部及び扉枠に取り付けられる。羽根２の上半分の中心線Ｃ側の部分は円筒状に成形されていて、前記外筒４になっている。羽根１の下半分の部分には円筒１０が形成されている。
【００１６】
軸３は羽根１と一体に設けられるが、本例では羽根１の円筒１０にフランジ１１ａを備えた中間筒１１が羽根１と一体になるように圧入されていて、中間筒１１に入れられてその下端部がこれに溶接されることによって羽根１と一体になっている。そして軸３の中心は前記中心線Ｃになっている。その結果、扉が回転され羽根１が回転されると、軸３も同時に回転するようになっている。軸３は、図２（ａ）にも横断面を示す如く、本例では円形断面の一部分が欠けた平面部３ａになっている形状の円柱状体にされている。その上端部にはねじ３ｂが切られている。
【００１７】
外筒４は、羽根２と一体に軸３と同じ中心線Ｃを持つ同心状に図２（ｂ）に示す間隔１２を空けて設けられている。即ち、外筒４の内径Ｄと主として軸３の外径ｄとの間に間隔１２が形成されるように設けられている。なお図２（ｂ）は、仮に軸３と外筒４とだけを組み合わせて示した図である。この外筒４は、前記の如く羽根２と一体に形成されている。又、完全な円筒ではなく、その一部分に隙間４ａが形成されている。
【００１８】
軸側リング５は、環状に形成されていて複数として本例では１６枚で構成されていて、軸３と一体回転するように間隔１２に入れられている。即ち、図２（ｃ）にも示す如く、円筒４の内径Ｄより僅かに小さく軸３の外径ｄより僅かに大きい内外径を持つと共に、内径側に突出した平面部５ａが形成された穴明き円盤状になっていて、図２（ｄ）にも示す如く、軸３に嵌まり込んだときに平面部５ａと平面部３ａとが平面接触することにより、軸３との間でトルクが伝達されて一体回転するように形成されている。なお、トルクを伝達する部分は、図示を省略するが凹凸部にしたりキーとキー溝を使用する等の通常の他の適当な構造にされてもよい。
【００１９】
この軸側リング５は、図２（ｅ）にも示す如く軸方向であるＺ方向に向いた平面からなる軸側摩擦面５ｂ又は５ｃを備えている。軸側摩擦面５ｂ又は５ｃも軸側リング５と同じＤ、ｄに近い内外径を持つほぼ二重円形になっている。なお、軸側リング５はＺ方向の両側に面を持つが、本例では、その一方側が後述する筒側摩擦面６ｂと接触する軸側摩擦面になっている。但し、実際の製品としては、通常、もう一方の後述する皿ばね７の支持面になる面も同様に加工され、両面の何れもが摩擦面になり得るように形成される。
【００２０】
筒側リング６は、環状に形成されていて複数として本例では軸側リング６の半数の８枚で構成されていて、外筒４と一体回転するように間隔１２に入れられている。即ち、図２（ｆ）〜（ｈ）にも示す如く、軸側リング５と同じ内外径を持ち外径側に突出部６ａが形成されて内径側が軸３に嵌まり込むように穴明き円盤状になっていて、軸３に嵌まり込んだときに突出分６ａが外筒４の前記隙間部４ａに入り込んでこれを形成する両側端面に接触することにより、外筒４との間でトルクが伝達されて一体回転するように形成されている。なお、トルクを伝達する部分は、前記の如く凹凸部にしたりキーを使用する等の通常の適当な構造にされてもよい。
【００２１】
この筒側リング６は、軸側リング５と同様に軸方向であるＺ方向に向いた平面からなり軸側摩擦面５ｂと接触する円筒側摩擦面６ｂを備えている。この面も軸側摩擦面５ｂと同様にほぼ内外径Ｄ、ｄからなるほぼ二重円形になっている。なお、円筒側リング６もＺ方向の両側に面を持つが、本例では、軸側リング５の半数になっているので、その両側面が軸側摩擦面５ｂと接触する円筒側摩擦面６ｂになっている。
【００２２】
なお以上では、軸側リング５が１６枚で筒側リング６が８枚にされているが、両リングがこの反対の数になっていてもよい。その場合には、後述するように軸側リングの間に入れられている皿ばねが筒側リング６の間に入れられることになる。
【００２３】
皿ばね７は、図２（ｉ）にも示す形状のもので、軸側摩擦面５ｂと円筒側摩擦面６ｂとの間を圧接可能なように、軸側リング５と筒側リング６とで構成された摩擦部材部分１３のＺ方向の少なくとも一端側として本例では両端及び中間として本例では１６個の軸側リング５の間の部分において筒側リング６と交互の位置に複数箇所として合計９箇所に設けられている。
【００２４】
このような皿ばね７の設置状態によれば、皿ばね７が摩擦部材部分１３の全体にバランス良く配置されていると共に、その上下端７ａ、７ｂが軸側リング５の軸側摩擦面５ｂ又は５ｃのうちの摩擦面になっていない側の例えば５ｃの平面で安定して支持されるので、摩擦部材部分１３の全体に同じばね力を安定してバランス良く発生させることができる。なお、皿ばね７の個数及び設定位置は、摩擦トルク丁番の適用される回転開閉体の種類等で異なる皿ばねの必要なばね力等に対応して適宜変更され得る。
【００２５】
調整ナット８及び固定ナット９は、皿ばね７をＺ軸方向に圧縮可能にする。即ち、本例では、皿ばね７を調整ナット８によって圧縮してその圧縮量を定めると共に、固定ナット９によって調整ナット８の位置を固定して圧縮位置を簡単に変更できないようにしている。なお、圧縮部材としては、摩擦トルク丁番の適用される回転開閉体の種類や取付場所等よっては、調整ナットだけであってもよい。
【００２６】
以上のような摩擦丁番は例えば建物の扉に使用される。そのとき、扉の外観上等の点から、外筒４の外径Ｄ1 が十分小さい寸法に制限され、その結果内径Ｄ、軸３の外径ｄも小寸法のものにされ、更に（Ｄ−ｄ）の間隔１２部分に入れられる軸側及び筒側リング５、６の寸法及びこれに対応する皿ばね７も小寸法にされることが多い。皿ばね７は、他のばねに較べると、小さい面積及び撓み量で格段に大きなばね力を発生させるが、それでも小寸法であるためぱね力Ｆを極端に大きくすることはできない。
【００２７】
このような摩擦丁番では、例えば外径Ｄ1 ＝１６mm、内径Ｄ＝１１mm、軸３の外径ｄ＝５mm、最大ばね力Ｆmax ＝３７０Ｎ、リング５、６間の摩擦面が図１のように１６面にされる。この摩擦丁番で皿ばね７を締め付けると、その締付力が圧縮力として摩擦面となる１６箇所の接触面に伝達され、扉開閉時にこの圧縮力に対応して摩擦力が発生し、それに対応した摩擦トルクが回転抵抗として扉に作用することになる。この回転抵抗は、皿ばねのばね力Ｆ、摩擦面の形状及び大きさ即ちＤ及びｄの値と数、及び摩擦係数によって定まる。
【００２８】
従って、仮に摩擦面の摩擦係数を０．２とし、合計８枚の皿ばね７を全体で約２．４mm締め付けて使用ばね力Ｆ1 を３００Ｎにすれば、詳細計算を省略するが、摩擦丁番が発生させる摩擦トルクＴは約４１００Ｎ-mm になる。従って、扉の取っ手部分が丁番から８００mmの位置にあるとすれば、扉開閉時に取っ手部に約５Ｎの押し引き力を付与することができる。即ち、十分小サイズの摩擦丁番により、少し軽い目であるが、ある程度抵抗感のある扉開閉構造にすることができる。なお、この場合の摩擦面の面圧は約２５Ｎ／mm2 であり、リングの材料となる真鋳や鋼板等の許容面圧以内になっている。
【００２９】
このような摩擦丁番によれば、摩擦面を平面にしているので、通常の面加工で達成される平面度によって容易に全面接触状態が得られるため、面全体に一様な面圧を発生させることができる。その結果、摩擦面の面圧を上記のように許容面圧に近づけて大きな摩擦力を得ることができると共に、安定して一様で大きな回転抵抗を得ることができる。
【００３０】
又、本例のように外筒４の外径Ｄ1 を十分小さい寸法にしても、Ｚ方向に必要なだけの多数の摩擦面を設けることができるので、容易に目的とする回転抵抗を得ることができる。
【００３１】
図３は本発明を適用した摩擦丁番の他の例を示す。
図１の摩擦丁番では、筒側リング６間の２枚の軸側リング５の全ての間に合計８枚の皿ばね７を設けているが、本例の摩擦丁番では、これらを一つ置きの４枚にして、他の４箇所の間には図において×印で示すように筒側リング６を４枚追加している。その結果、ばね７は４枚に減るが、摩擦面は４枚増えた筒側リング５によって８箇所増加して合計２４面になるので、回転抵抗Ｔを約６２００Ｎ-mm にし、前記扉の場合の扉開閉時の取っ手部の押し引き力を約７．８Ｎにすることができる。
【００３２】
図１のような摩擦丁番にすれば、皿ばね７が８枚あるので同じ締付力Ｆに対して締付量を前記の約２．４mmという大きい値にして締付け操作を容易にして精度良く締付力Ｆを付与できると共に、筒側リング６を介して１６箇所の全ての摩擦面の両側に皿ぱね７の圧縮力を加えることによって摩擦面の圧縮力を均一にすることができる。一方図３の摩擦丁番によれば、摩擦部材部分１３の全体のばね系のばね定数が高くなって皿ばね７の締付け調整が多少難しくなるが、同じ寸法の摩擦丁番で回転抵抗を５０％大きくすることができる。
【産業上の利用可能性】
【００３３】
本発明の摩擦トルク丁番は、例えば上等な部屋で扉に高級感を持たせる場合や、中間開状態を保持する必要のある事務機器のカバーのような部分に特に好都合に使用される
【図面の簡単な説明】
【００３４】
【図１】本発明を適用した摩擦トルク丁番の全体構成の一例で中心を縦断面で示す正面図である。
【図２】（ａ）乃至（ｉ）は上記丁番の部分構造の一例を示し、（ａ）は軸の横断面図、（ｂ）は軸及び外筒部分の横断面図、（ｃ）は軸側リングの平面図、（ｄ）は軸側リング部分の横断面図、（ｅ）は軸側リングの縦断面図、（ｆ）は筒側リングの平面図、（ｇ）は筒側リングの縦断面図、（ｈ）は筒側リング部分の横断面図、そして（ｉ）は皿ばねの縦断面図である。
【図３】本発明を適用した摩擦トルク丁番の全体構成の他の例で中心を縦断面で示す正面図である。
【符号の説明】
【００３５】
１            羽根（一方側部材）
２            羽根（他方側部材）
３            軸                                  
４            外筒（円筒状部分）
５            軸側リング（軸側摩擦部材）
５ｂ、５ｃ    軸側摩擦面
６            筒側リング（円筒側摩擦部材）
６ｂ          円筒側摩擦面
７            皿ばね
８            調整ナット（圧縮部材）
９            固定ナット（圧縮部材）
１２          間隔
１３          摩擦部材部分
Ｃ            中心線（開閉中心部）
Ｚ            軸方向（軸の方向）
【図１】
2006250212.tif 000003
【図２】
2006250212.tif 000004
【図３】
2006250212.tif 000005