(57)【要約】【課題】  正逆双方向の回転トルクの差をより小さく、又はより大きくできるトルクヒンジを提供すること。【解決手段】  シャフト部材が挿入される挿入孔を有し、前記シャフト部材との間にトルクを発生するバネ性トルク発生部と、このバネ性トルク発生部から所定の間隔を持って延びる第１、第２のバネ性板状部とを形成するように折り曲げてなるバネ部材と、前記第１又は第２のバネ性板状部に当接する取付け部材と、前記バネ部材を前記取付け部材に固定する固定部材とからなるトルクヒンジにおいて、前記バネ部材の前記バネ性トルク発生部は非対称に曲げられており、前記第１のバネ性板状部側の曲がりは前記第２のバネ性板状部側の曲がりに比べて、前記シャフト部材との接触面積が大きくなるようになっていることを特徴とするトルクヒンジ。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
シャフト部材が挿入される挿入孔を有し、前記シャフト部材との間に回転トルクを発生するバネ性トルク発生部と、該バネ性トルク発生部から互いにある間隔をもって延びる第１、第２のバネ性板状部とを形成するように折り曲げてなるバネ部材と、前記第１又は第２のバネ性板状部に当接する取付け部材と、前記バネ部材を前記取付け部材に固定する固定部材とからなるトルクヒンジにおいて、
前記バネ部材の前記バネ性トルク発生部は非対称に曲げられており、前記第１のバネ性板状部側の曲がりは前記第２のバネ性板状部側の曲がりに比べて、前記シャフト部材との接触面積が大きくなるようになっていることを特徴とするトルクヒンジ。
【請求項２】
請求項１において、
前記第２のバネ性板状部には、前記取付け部材が当接し、
前記第１のバネ性板状部には、前記取付け部材よりも接触面積の小さな平板部材又は前記固定部材の頭部が当接し、
該固定部材と前記取付け部材とで前記第１、第２のバネ性板状部を締め付けることによって、双方の回転方向の回転トルクの差を減少させたことを特徴とするトルクヒンジ。
【請求項３】
請求項１において、
前記第１のバネ性板状部には、前記取付け部材が当接し、
前記第２のバネ性板状部には、前記取付け部材よりも接触面積の小さな平板部材又は前記固定部材の頭部が当接し、
該固定部材と前記取付け部材とで前記第１、第２のバネ性板状部を締め付けることによって、双方の回転方向の回転トルクの差を増大させたことを特徴とするトルクヒンジ。
【請求項４】
請求項１において、
前記第１のバネ性板状部と第２のバネ性板状部との間隙の中央線Ｙと前記挿入孔又は前記シャフト部材の中心点ａとの間の距離に等しい芯ズレ量Ｌの大きさを調整することにより、前記シャフト部材とバネ性トルク発生部との間に発生する回転トルクの差を調整することを特徴とするトルクヒンジ。
【請求項５】
請求項１ないし請求項４のいずれか１項において、
前記バネ性トルク発生部とは反対側になる前記第１のバネ性板状部の先端部分と前記第２のバネ性板状部の先端部分とは互いに当接することを特徴とするトルクヒンジ。
【請求項６】
請求項１ないし請求項５のいずれか１項において、
前記第１、第２のバネ性板状部に対する前記固定部材の締め付け力を調整することによって、前記シャフト部材と前記バネ性トルク発生部との間に生じる回転トルクを調整することを特徴とするトルクヒンジ。
【請求項７】
請求項１ないし請求項６のいずれか１項において、
前記取付け部材は、ネジ孔を有する板状体、又は当該トルクヒンジが固定される機器の一部分であることを特徴とするトルクヒンジ。
【請求項８】
請求項１ないし請求項７のいずれか１項において、
前記芯ズレ量Ｌが０．２〜１．０ｍｍの範囲内にあることを特徴とするトルクヒンジ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、携帯用コンピュータなどのような開閉自在のディスプレイ部を利用時に所定角度開いて使用する電子機器類などのトルクヒンジ機構として用いるのに好適なトルクヒンジの改良に関する。
【背景技術】
【０００２】
トルクヒンジはパソコンなどに限らず、シャフトを回転させて開閉する蓋、扉など種々のものに用いられている。また、トルクヒンジは古くから種々の構造のものが提案されており、用途や価格によって使い分けられている。簡単な構造で低価格化が可能なトルクヒンジとして、図５に示すように、バネ性の優れた金属片５１を左右対称に折り曲げてシャフト部材５２を中心に左右対称に丸めた構造になっており、その丸めた金属片５１とシャフト部材５２との間に発生する回転トルクを利用するトルクヒンジが開示されている（例えば、特許文献１参照）。そして左右対称に丸められた部分からほぼ真っ直ぐに延びる金属片部分５１Ａ、５１Ｂをビスあるいはボルト５３のようなもので取付け部材５４に取り付けて、シャフト部材を枢軸的に支承する構造になっている。なお、ビスあるいはボルト５３は丸めた金属片５１とシャフト部材５２との間に発生する回転トルクの大きさを調整する働きも行う。
【特許文献１】特開２００１−３２９７３５公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかし、かかる従来のトルクヒンジは、前述のように金属片５１を左右対称に丸めた構造になっており、その左右対称に丸めた部分からほぼ真っ直ぐに延びる金属片部分５１Ａ、５１Ｂを、トルクの調整と取付けとの双方の働きを行うビスあるいはボルト５３のようなもので取付け部材５４に取り付けているところに、下記に述べるような課題がある。
【０００４】
このような従来のトルクヒンジは、その取付け方が全く左右対称ならば発生する左右の回転トルクは同じであるが、実際には、壁、電子機器の本体部などの固定物側に配置される取付け部材５４にビス又はボルト５３で取り付けるために、取付け部材５４と金属片部分５１Ａとが当接する接触部位と、金属片部分５１Ｂとビス又はボルト５３の頭部５３Ａとが当接する接触部位とが異なること、及びトルク調整用ネジにより金属片部分５１Ａと５１Ｂとにかけられる締付け力の不均衡などによって、金属片部分５１Ａ、５１Ｂにかかる締付け力が異なってしまうために、それらに印加される力が大きい側の回転トルクが大きくなり、その反対側の回転トルクは小さくなり、つまり、左右双方向の回転トルクが異なってしまうといった問題が生じることが分かった。
【０００５】
本発明は、かかる問題を解決して左右双方向の回転トルクの差を減少させ得るトルクヒンジを提供することを第１の目的とし、さらに双方向の前記回転トルの差を積極的に利用して双方向の回転トルク差をより増大させてなるトルクヒンジを提供することを第２の目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
第１の発明は、前記課題を解決するため、シャフト部材が挿入される挿入孔を有し、前記シャフト部材との間に回転トルクを発生するバネ性トルク発生部と、そのバネ性トルク発生部から互いにある間隔をもって延びる第１、第２のバネ性板状部とを形成するように折り曲げてなるバネ部材と、前記第１又は第２のバネ性板状部に当接する取付け部材と、前記バネ部材を前記取付け部材に固定する固定部材とからなるトルクヒンジにおいて、前記バネ部材の前記バネ性トルク発生部は非対称に曲げられており、前記第１のバネ性板状部側の曲がりは前記第２のバネ性板状部側の曲がりに比べて、前記シャフト部材との接触面積が大きくなるようになっていることを特徴とするトルクヒンジを提供する。
【０００７】
第２の発明は、前記第１の発明において、前記第２のバネ性板状部には、前記取付け部材が当接し、前記第１のバネ性板状部には、前記取付け部材よりも接触面積の小さな平板部材又は前記固定部材の頭部が当接し、その固定部材と前記取付け部材とで前記第１、第２のバネ性板状部を締め付けることによって、双方の回転方向の回転トルクの差を減少させたことを特徴とするトルクヒンジを提供する。
【０００８】
第３の発明は、前記第１の発明において、前記第１のバネ性板状部には、前記取付け部材が当接し、前記第２のバネ性板状部には、前記取付け部材よりも接触面積の小さな平板部材又は前記固定部材の頭部が当接し、その固定部材と前記取付け部材とで前記第１、第２のバネ性板状部を締め付けることによって、双方の回転方向の回転トルクの差を増大させたことを特徴とするトルクヒンジを提供する。
【０００９】
第４の発明は、前記第１の発明において、前記第１のバネ性板状部と第２のバネ性板状部との間隙の中央線Ｙと前記挿入孔又は前記シャフト部材の中心点ａとの間の距離に等しい芯ズレ量Ｌの大きさを調整することにより、前記シャフト部材とバネ性トルク発生部との間に発生する回転トルクの差を調整することを特徴とするトルクヒンジを提供する。
【００１０】
第５の発明は、前記第１の発明ないし前記第４の発明のいずれかの発明において、前記バネ性トルク発生部とは反対側になる前記第１のバネ性板状部の先端部分と前記第２のバネ性板状部の先端部分とは互いに当接することを特徴とするトルクヒンジを提供する。
【００１１】
第６の発明は、前記第１の発明ないし前記第５の発明のいずれかの発明において、前記第１、第２のバネ性板状部に対する前記固定部材の締め付け力を調整することによって、前記シャフト部材と前記バネ性トルク発生部との間に生じる回転トルクを調整することを特徴とするトルクヒンジを提供する。
【００１２】
第７の発明は、前記第１の発明ないし前記第６の発明のいずれかの発明において、前記取付け部材は、ネジ孔を有する板状体、又は当該トルクヒンジが固定される機器の一部分であることを特徴とするトルクヒンジを提供する。
【００１３】
第８の発明は、前記第１の発明ないし前記第７の発明のいずれかの発明において、前記芯ズレ量Ｌが０．２〜１．０ｍｍの範囲内にあることを特徴とするトルクヒンジを提供する。
【発明の効果】
【００１４】
前記第１の発明によれば、左右双方向の回転トルクの差を減少させ得る、又は双方向の前記回転トルの差をより増大させ得るトルクヒンジ構造を提供することができる。
【００１５】
前記第２の発明によれば、左右双方向の回転トルクの差を減少させ得る、好ましくは前記回転トルクの差をほぼゼロにできるトルクヒンジ構造を提供することができる。
【００１６】
前記第３の発明によれば、左右双方向の回転トルクの差をより増大させ得るトルクヒンジ構造を提供することができる。
【００１７】
前記第４の発明によれば、芯ズレ量を調整することにより所望のトルク差を有するトルクヒンジ構造を提供することができる。
【００１８】
前記第５の発明によれば、当接する箇所が締め付け時に支点となるので、締め付け効果を大きくすることができる。
【００１９】
前記第６及び第７の発明によれば、前記シャフト部材とバネ性トルク発生部との間に発生する回転トルクの調整を容易に行える。
【００２０】
前記第８の発明によれば、適切な範囲の芯ズレ量を設定しているので、簡単かつ適当に芯ズレ量を調整することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
[実施形態１]
図１及び図２により本発明に係る第１の実施形態であるトルクヒンジ１００について説明する。図１は、トルクヒンジ１００の断面を示す図であり、図２はトルクヒンジ１００の非対称性を示す芯ズレ量と正逆回転の回転トルクの差との関係を示す図である。
【００２２】
このトルクヒンジ１００は、弾性を有するねばりのある炭素工具鋼のような金属材料からからなる金属片を折り曲げたバネ部材１を備える。このバネ部材１は、折り曲げられてシャフト部材２との間に回転トルクを発生するためのバネ性トルク発生部１Ａと、それからある間隙を持ってそれぞれ延びる一対のバネ性板状部１Ｂ、１Ｂ’と、一対のバネ性板状部１Ｂ、１Ｂ’からそれぞれ延び、外部締付けによって互いに当接する当接部１Ｃ、１Ｃ’とからなる。当接部１Ｃ、１Ｃ’は、バネ性板状部１Ｂ、１Ｂ’の先端部分と考えることもできる。
【００２３】
バネ性トルク発生部１Ａは、バネ性板状部１Ｂ側の曲がりがバネ性板状部１Ｂ’側に比べて丸まっていることにより長い円弧状部分を有し、バネ性板状部１Ｂ’側ではそれよりも短い円弧状部分を有する。これら円弧状部分によって一部分が開いた円形状の挿入孔Ｈが形成される。断面円形のシャフト部材２がその挿入孔Ｈに挿入される。したがって、バネ性トルク発生部１Ａは、バネ性板状部１Ｂ側においてシャフト部材２と当接する面積が大きく、バネ性板状部１Ｂ’側において接触面積が小さくなる。なお、挿入孔Ｈは前記特許文献１に示されているような丸まった３角形状のものでも勿論よい。
【００２４】
挿入孔Ｈ又はシャフト部材２の中心点をａとすると共に、一対のバネ性板状部１Ｂ、１Ｂ’と一対の当接部１Ｃ、１Ｃ’とに外力がかかっていない状態における当接部１Ｃ、１Ｃ’の間隙Ｓ又はバネ性板状部１Ｂと１Ｂ’との間隙の中央を通る中央線（一点鎖線）をＹとし、前記中心点ａと中央線Ｙとの間の距離をＬとする。以後、この距離Ｌを芯ズレ量という。この芯ズレ量Ｌは、バネ部材１が従来のトルクヒンジのように左右対称に造られていれば、ゼロである。バネ性トルク発生部１Ａが、バネ性板状部１Ｂ側により長い円弧状部分を有して、バネ性板状部１Ｂ’側により短い円弧状部分を有するほど、芯ズレ量Ｌは大きくなる。この芯ズレ量Ｌを設けた構造にしたことが本発明の特徴ともいえる。
【００２５】
このトルクヒンジ１００では、板状の取付け部材３がバネ性板状部１Ｂ’に当接されており、バネ性板状部１Ｂ側からボルトのような固定部材４をバネ性板状部１Ｂ、１Ｂ’の孔を通して板状の取付け部材３に螺合させて取り付けている。固定部材４はネジ山を有するネジ部４Ａと頭部４Ｂとからなり、取付け部材３は固定部材４のネジ部４Ａと螺合するネジ孔３Ａを有する。固定部材４の頭部４Ｂがバネ性板状部１Ｂに当接している。固定部材４は、トルクヒンジの取付けと、バネ性トルク発生部１Ａのシャフト部材２に対する締め付け強度を調整することによってトルク調整を行うことの二つの働きを行い、トルクヒンジの取付け後は、バネ性板状部１Ｂ、１Ｂ’のバネ作用で固定部材４が緩み難く、所定の回転トルクを保持できるという効果も奏する。
【００２６】
また、前記中心点ａとバネ性トルク発生部１Ａの曲げの中央とを通る二点鎖線Ｚを中心とした左右対称のくぼみ部Ｇは、塗布されたワニスやグリースなどのような潤滑剤を保持する役割を行うと共に、くぼみ部Ｇではシャフト部材２と接触しないので、バネ性トルク発生部１Ａとシャフト部材２との接触面積を減らし、４点接触に近い状態にするので、バネ性トルク発生部１Ａとシャフト部材２との間に生じる回転トルクを安定化させる働きをも行う。
【００２７】
図１では、固定部材４をセットしただけの状態を示し、未だ固定部材４によってバネ性板状部１Ｂ、１Ｂ’に加圧力を与えていないので、バネ性トルク発生部１Ａはシャフト部材２を未だ締め付けていない。
【００２８】
図示しないドライバのような工具によって、ボルトのような固定部材４を取付け部材３のネジ孔３Ａに螺合させて進行させるに従って、当接部１Ｃと１Ｃ’との間隙Ｓは小さくなって互いに当接し、更にバネ性板状部１Ｂ、１Ｂ’が締め付けられ、これに伴い、バネ性トルク発生部１Ａがシャフト部材２を締め付け、バネ性トルク発生部１Ａとシャフト部材２との間に生じる摩擦力を大きくし、所望の回転トルクを生じるところまで締め付けたら、固定部材４の螺回を止める。
【００２９】
芯ズレ量Ｌの異なる幾つものトルクヒンジを前述のようにして締め付けて、正逆両方向の回転トルクの値を求め、反時計方向を正方向として正方向の回転トルク値から反時計方向（逆方向）の回転トルク値を差し引いてトルク差Ｔを求めた。このトルク差Ｔと芯ズレ量Ｌの大きさとの傾向を示すのが図３の曲線Ａである。図３における曲線Ａは、実際に使用できる芯ズレ量Ｌの範囲に対するトルク差Ｔの傾向を示している。
【００３０】
図３に従って、芯ズレ量Ｌの大きさとトルク差Ｔとについて説明する。芯ズレ量Ｌがゼロ、つまり従来構造の左右対称のトルクヒンジは、正のトルク差Ｔが最も大きく、芯ズレ量Ｌが大きくなるに従って、トルク差Ｔが小さくなってゼロに近づき、更に芯ズレ量Ｌが大きくなると、トルク差Ｔはゼロを通り越して負側に増大して行く。つまり、芯ズレ量Ｌが大きくなり過ぎると、反時計方向の回転トルク値よりも時計方向の回転トルク値が大きくなることがわかる。
【００３１】
図３からも分かるように、トルクヒンジの取付け構造に応じて板バネ部材１の構造、つまり、芯ズレ量Ｌを適切に選定することによって、反時計方向と時計方向とのトルク差をほぼゼロにできることが明らかである。実施形態１における板バネ部材１の材質、大きさ、厚み、及び取付け部材３や固定部材４の構造のものでは、反時計方向と時計方向との回転トルクの差をほぼゼロにできる芯ズレ量Ｌは０．５ｍｍ程度である。板バネ部材１の材質、大きさ、厚み、及び取付け構造などによって、反時計方向と時計方向との回転トルクの差Ｔをほぼゼロにできる芯ズレ量Ｌ、又は使用可能な芯ズレ量Ｌは異なり、日常の生活で使用される機器に使用されるトルクヒンジでは、芯ズレ量Ｌが０．２〜１．０ｍｍの範囲内にあることが大切である。
【００３２】
[実施形態２]
次に、本発明の第２の実施形態であるトルクヒンジ２００を図４によって説明する。図４は、トルクヒンジ２００の断面を示し、取付け部材３と固定部材４との位置がトルクヒンジ１００とは逆になっていることが特徴である。トルクヒンジ２００によれば、反時計方向（正方向）の回転トルクが大きく、時計方向（逆方向）の回転トルクが小さくなるので、トルク差が大きい。一方向トルクヒンジと似たようなトルク特性を有する。
【００３３】
取付け部材３は、バネ性板状部１Ｂ’側よりも長い円弧状部分を有するバネ性板状部１Ｂ側に当接され、固定部材４が短い円弧状部分を有するバネ性板状部１Ｂ’側に位置している。
【００３４】
このトルクヒンジ２００の正逆方向の回転トルクの差と芯ズレ量との関係については図示しないが、トルクヒンジ１００では、図３から明らかなように芯ズレ量Ｌがゼロのときに正のトルク差Ｔが最も大きくなり、芯ズレ量Ｌが大きくなるに従ってトルク差Ｔが大きくなるので、トルクヒンジ２００では、図３の芯ズレ量Ｌがゼロのときのトルク差Ｔ１から正のトルク差が大きくなる。つまり、トルクヒンジ２００がトルクヒンジ１００の構造と同じであって、取付け部材３と固定部材４との位置がトルクヒンジ１００とは逆になっているだけで、他の条件は同じであるとすると、図３で、芯ズレ量Ｌがゼロのときのトルク差Ｔ１から、芯ズレ量Ｌが大きくなるに従って、正のトルク差Ｔが大きくなる。トルクヒンジ２００では、曲線Ａをトルク差Ｔ１から水平方向に延びる線（図示せず）に対して１８０度回転させた曲線Ｂ（鎖線で示す）のような、芯ズレ量に対する回転トルク差の傾向を呈する。
【００３５】
このようなトルクヒンジ２００をトイレの蓋、又はピアノなどの楽器の蓋を開閉するヒンジ機構に用いた場合には、回転トルクの大きさはそれぞれ合うようにして、例えば、蓋を開けるときには回転トルクが小さいために小さな力で開けることができ、蓋を閉めるときには、蓋の自重で急激に閉まるということを防げる。
【００３６】
以上述べたように、本発明によれば、芯ズレ量を調整するだけで、取付け上で発生する回転トルク差を相殺することができ、したがって、特別に新たに取付け部材などを付加することなく、正逆双方向の回転トルクをほぼ同じか、又は使用可能な範囲のトルク差のトルクヒンジを得ることがでる。また、取付け上で発生する回転トルク差を相殺せずに、加算する方向で取付け、芯ズレ量を調整することによって、逆に双方の回転方向の回転トルクの差が大きいトルクヒンジを得ることができる。
【００３７】
なお、ボルト又はビスのような固定部材４の頭部を直接バネ性板状部１Ｂ、１Ｂ′に当接するのに不都合がある場合には、その当接面積を調整するための目的で、別の平板体を前記頭部とバネ性板状部１Ｂ、１Ｂ′との間に介挿しても良い。
【００３８】
また、当接部１Ｃと１Ｃ’とは、前記特許文献１の図４に示すように、支点となる凸部を当接部１Ｃと１Ｃ’との間に備える構造のものであっても構わない。
【図面の簡単な説明】
【００３９】
【図１】本発明に係る実施形態１のトルクヒンジ１００の断面を示す図である。
【図２】図１に示したトルクヒンジ１００のＧ部分を拡大した図面を示す。
【図３】トルクヒンジ１００の芯ズレ量（Ｌ）とトルク差（Ｔ）との関係を示す図である。
【図４】本発明に係る実施形態２のトルクヒンジ２００の断面を示す図である。
【図５】従来のトルクヒンジの一例を示す図である。
【符号の説明】
【００４０】
１・・・バネ部材
１Ａ・・・バネ性トルク発生部
１Ｂ、１Ｂ′・・・バネ性板状部
１Ｃ、１Ｃ′・・・当接部
２・・・シャフト部材
３・・・取付け部材
３Ａ・・・ネジ孔
４・・・固定部材
４Ａ・・・固定部材４のネジ部
４Ｂ・・・固定部材４の頭部
５・・・シールド部材
Ｇ・・・くぼみ部
Ｈ・・・挿入孔
Ｌ・・・芯ズレ量
ａ・・・挿入孔又はシャフト部材の中心点
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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