(58)【調査した分野】(Int.Cl.,DB名)
【発明を実施するための形態】
【0012】
まず、本発明の一実施形態に係る二軸ヒンジ10について説明する。本実施形態においては、各図に示した矢印で二軸ヒンジ10の方向を規定する。
【0013】
本実施形態に係る二軸ヒンジ10は、例えばビデオカメラ等の小型の電子機器において、ディスプレイ等の可動部を本体部に対して二方向に回動可能に取付ける部材であり、主にアルミやスチール等の金属で形成される。二軸ヒンジ10は後述する如く、本体部に対する可動部の姿勢を検知することを可能としたセンサヒンジである。但し、各磁石及びセンサを設けずに、通常の二軸ヒンジとして構成することも可能である。
【0014】
図1から
図4に示す如く、二軸ヒンジ10は、支持部材12(12L・12R)、カム部材13、回動部材14、取付部材15、センサ取付部材16(16a・16b)等を主な構成要素として備える。二軸ヒンジ10は後述するように、回動部材14が支持部材12に対して第一の回動軸L1回りに回動可能に配設され(
図1中の矢印R1を参照)、取付部材15が回動部材14に対して第二の回動軸L2回りに回動可能に配設される(
図1中の矢印R2を参照)。そして、支持部材12が図示しない本体部に配設され、取付部材15に図示しない可動部が取り付けられることにより、可動部を本体部に対して二方向に(本体部に対して平行な軸回り及び該平行軸に対して直交する軸回りに)回動可能とするのである。本実施形態においては、
図1から
図4及び
図6(a)に示す如く、回動部材14が後方に位置する状態では可動部は本体部に対して閉状態であるものとし、
図6(b)に示す如く、回動部材14が前方に位置する状態では可動部は本体部に対して開状態であるものとする。
【0015】
支持部材12は、第一支持部材12Lと第二支持部材12Rとで構成される。本実施形態において、第一支持部材12Lと第二支持部材12Rとは左右で互いに対向する位置に配置される。
【0016】
第一支持部材12Lは、本体部に取付けられる板状の第一ベース部21Lと、第一ベース部21Lの右側端部から上方に立設される板状の第一支持フレーム22Lと、を備える。第一ベース部21Lには、本体部に取付ける際にネジ等の固定具を挿入するための孔21aが二個開口されている。第一支持フレーム22Lには、後述する第一シャフト31を挿通するための図示しない挿通孔が厚み方向に貫通して開口されている。
【0017】
第二支持部材12Rは、第一支持部材12Lと左右対称で略同一の構成を有する。即ち、第二支持部材12Rは、本体部に取付けられる板状の第二ベース部21Rと、第二ベース部21Rの左側端部から上方に立設される板状の第二支持フレーム22Rと、を備える。つまり、第二支持フレーム22Rは、第一支持フレーム22Lと対向する位置に配設される。第二ベース部21Rには、本体部に取付ける際にネジ等の固定具を挿入するための孔21aが複数開口されている。第二支持フレーム22Rには、後述する第二シャフト35を挿通するための図示しない挿通孔が厚み方向に貫通して開口されている。また、第二支持フレーム22Rにおける左側面の下部には、回動部材14の回動を規制するための規制突起部が形成されている。
【0018】
なお、本実施形態においては、支持部材12を第一支持部材12L及び第二支持部材12Rの二つの部材で構成しているが、一枚のベース部から第一支持フレーム22L及び第二支持フレーム22Rを立設させた一つの部材として構成することも可能である。
【0019】
支持部材12における第一支持フレーム22L及び第二支持フレーム22Rには、第一支持フレーム22L及び第二支持フレーム22Rと直交するように左右方向に向けた軸線(第一の回動軸L1)回りに回動可能に回動部材14が支持される。
【0020】
回動部材14は、左右方向に長手方向を向けて配設される矩形板状の回動フレーム41と、回動フレーム41の両端が同方向に折り曲げられた第一屈曲部42L及び第二屈曲部42Rと、を具備する。第一屈曲部42L及び第二屈曲部42Rには、第一シャフト31又は第二シャフト35を挿通するための図示しない挿通孔が厚み方向に貫通して開口されている。
【0021】
そして、第一シャフト31の左側端部が第一屈曲部42L及び第一支持フレーム22Lに挿通され、第二シャフト35の右側端部が第二屈曲部42R及び第二支持フレーム22Rに挿通されることにより、回動部材14が第一の回動軸L1を中心に回動可能に支持される。初期状態では、回動部材14は
図1から
図4に示す如く後方に向けた位置に配置される。この際、可動部は本体部に対して閉状態とされる。
【0022】
本実施形態において、第一シャフト31には軸方向に連通孔31aが形成されている。つまり、第一シャフト31は中空の筒状に形成されている。また、第一シャフト31における第二支持フレーム22Rの側(右部)には、第一シャフト31を挟んで約180度対向する位置に、磁石設置凹部31b・31cが形成されている(
図6(a)及び(b)を参照)。磁石設置凹部31b・31cには、それぞれ平板状の第一開閉検知磁石63a及び第二開閉検知磁石63bが配設されている。第一開閉検知磁石63aと第二開閉検知磁石63bとは、異なる極が外側に向かうように配設されている。例えば、第一開閉検知磁石63aは外側がN極となるように、第二開閉検知磁石63bは外側がS極となるように配設される。
【0023】
さらに、第一屈曲部42Lの挿通孔は第一シャフト31のシャフト部分の外周形状と略同一形状である非円形に形成される。即ち、第一屈曲部42Lと第一シャフト31とは相対回転不能に連結されており、回動部材14が回動した際には、第一シャフト31も同様に回動するように構成されている。第一支持フレーム22Lの左側には、ワッシャ34がかしめにより配設される。第一シャフト31と第一屈曲部42Lとの間にはワッシャ32が介挿され、第一屈曲部42Lと第一支持フレーム22Lとの間には、ワッシャ33が介挿される。
【0024】
第二支持フレーム22Rの挿通孔は第二シャフト35のシャフト部分の外周形状と略同一形状である非円形に形成される。即ち、第二支持フレーム22Rと第二シャフト35とは相対回転不能に連結されており、回動部材14が回動しても、第二シャフト35は回動しないように構成されている。
【0025】
第二屈曲部42Rと第二支持フレーム22Rとの間には、角度規制ワッシャ39が介挿される。角度規制ワッシャ39は第二屈曲部42Rと相対回転不能に連結されている。つまり、回動部材14が回動した際には角度規制ワッシャ39は回動部材14と共に回動する。角度規制ワッシャ39には大径部が形成されており、この大径部が第二支持フレーム22Rに形成された規制突起部に当接することにより、角度規制ワッシャ39及び回動部材14の回動角度が規制される(
図6(a)及び(b)を参照)。本実施形態において、回動部材14は、
図6(a)及び(b)に示す如く、後方から前方への約180度の回動範囲で回動する。
【0026】
第二シャフト35の左側端部と第二屈曲部42Rとの間、即ち、第二支持フレーム22Rにおける第一支持フレーム22Lの側には、カム部材13が第二シャフト35に配設される。
【0027】
カム部材13は、樹脂製の第一カム部37及び第一カム部37と嵌合可能な樹脂製の第二カム部38とが互いに近接する方向にバネ36によって付勢されることにより構成される。第一カム部37のカム面と第二カム部38のカム面とは互いに嵌合可能に構成される。第二カム部38は第二屈曲部42Rと相対回転不能に配設される。また、第一カム部37は第二シャフト35と相対回転不能に連結される。
【0028】
上記の如く構成することより、回動部材14が回動した際には、第二カム部38も同様に回動する。この際、第一カム部37は回動しないため、バネ36の付勢力によって第一カム部37のカム面と第二カム部38のカム面との間に生じる摩擦力により、回動部材14に回動抵抗が生じる。本実施形態においては、
図6(a)及び(b)に示す如く、回動部材14が後方に位置する際(回動角度が0度の場合)、及び、前方に位置する際(回動角度が180度の場合)に、互いのカム面が噛みあうように構成されている。即ち、回動部材14は回動角度が0度又は180度の際に位置が安定するように構成されている。なお、本明細書における各図においては、二つのカム面を視認しやすくするために、第一カム部37と第二カム部38とを少し離間させた状態で図示している。
【0029】
取付部材15は、板状の取付部51と、取付部51から第一の回動軸L1の側に突出して形成された第三シャフト52と、を備える。第三シャフト52の前後両方向には、外周側面に平面部が形成されたシャフト部分が形成される。取付部51の略中央部分には第三シャフト52の後側のシャフト部分を挿通するための挿通孔が開口されている。取付部51の挿通孔は第三シャフト52のシャフト部分の外周形状と略同一形状に形成される。即ち、取付部51と第三シャフト52とは相対回転不能に連結されており、取付部材15が回動した際には、第三シャフト52も同様に回動するように構成されている。本実施形態において、第三シャフト52には軸方向に連通孔52aが形成されている。つまり、第三シャフト52は中空の筒状に形成されている。
【0030】
そして、第三シャフト52の前側のシャフト部分が回動フレーム41に挿通されることにより、取付部51と直交するように前後方向に向けた軸線(第二の回動軸L2)を中心に回動可能に取付部材15が支持される。
【0031】
また、第三シャフト52の第一の回動軸L1の側(
図1及び
図2における前側)の先端部には、規制部材53がかしめにより配設される。規制部材53には第三シャフト52の前側のシャフト部分を挿通するための挿通孔が開口されている。規制部材53の挿通孔は第三シャフト52のシャフト部分の外周形状と略同一形状に形成される。即ち、規制部材53と第三シャフト52とは相対回転不能に連結されており、第三シャフト52が回動した際には、規制部材53も同様に回動するように構成されている。即ち、規制部材53は取付部51の回動と連動して回動する。
【0032】
回動フレーム41と取付部51との間における第三シャフト52の周囲には、回動フレーム41及び取付部51を互いに離間させる方向に付勢する樹脂製の皿バネカム54が介挿される。皿バネカム54には第三シャフト52の前側のシャフト部分を挿通するための図示しない挿通孔が開口される。皿バネカム54の挿通孔は第三シャフト52のシャフト部分の外周形状と略同一形状である非円形に形成される。つまり、皿バネカム54は第三シャフト52に対して相対回転不能に配設されており、取付部材15が回動した際には皿バネカム54も共に回動する。皿バネカム54と取付部51との間にはワッシャ55が介挿されている。
【0033】
図2及び
図5(a)に示す如く、回動フレーム41の後面(取付部51側の面)にはカム溝41aが形成されている。また、
図2及び
図5(b)に示す如く、カム溝41aは皿バネカム54のカム部が嵌合可能とされている。本実施形態において、取付部材15が回動した際には、皿バネカム54が回動するため、皿バネカム54の付勢力によってカム部とカム溝41aとの間に生じる摩擦力により、取付部材15に回動抵抗が生じる。本実施形態においては、
図2及び
図7に示す如く、取付部材15の長手方向が左右方向となる際(回動角度が0度及び180の場合)に、皿バネカム54のカム部とカム溝41aとが噛みあうように構成されている。即ち、取付部材15は回動角度が0度又は180度の際に位置が安定するように構成されている。換言すれば、本実施形態に係る二軸ヒンジ10によれば、回動フレーム41のカム溝41aと、皿バネカム54と、によって、取付部材15が回動する際のクリック部を構成しているのである。本実施形態においては、
図1から
図4に示す如く、回転検知磁気センサ64が左側に位置するように、取付部材15の回動角度が0度となっているとき、可動部は本体部に対して通常状態であるものとする。また、
図6に示す如く、回転検知磁気センサ64が右側に位置するように、取付部材15の回動角度が180度となっているとき、可動部は本体部に対して反転状態であるものとする。
【0034】
また、回動フレーム41の前側には、円筒状の固定ピン56が挿通されている。そして、取付部材15の第二の回動軸L2回りの回動は、固定ピン56によって規制される。具体的には、規制部材53には大径部が形成されており、大径部が固定ピン56に当接することにより、規制部材53及び取付部材15の回動角度が規制される。
【0035】
規制部材53及び固定ピン56によって規制される取付部材15は、
図3に示す如く長手方向が左右方向となる状態(回動角度が0度である状態)から、時計回りに180度回動した状態、及び、反時計回りに90度回動した状態(長手方向が上下方向となる状態)までの約270度の回動範囲で回動する。
【0036】
図2及び
図7に示す如く、回動フレーム41において第三シャフト52から右側に所定距離だけ離間した箇所には、短円柱形状の回転検知磁石65が配設されている。
【0037】
センサ取付部材16は、開閉検知磁気センサ取付部材16aと、回転検知磁気センサ取付部材16bと、で構成される。開閉検知磁気センサ取付部材16aは、第一シャフト31の近傍に、第一の回動軸L1と平行となる平面を有する開閉検知センサ支持部61が配設されることにより構成される。開閉検知センサ支持部61はクランク状に屈曲した板状部材であり、その一端側(左端側)は固定ピン21bを介して第一ベース部21Lに固定される。開閉検知センサ支持部61の他端側(右端側)には、第一開閉検知磁石63a又は第二開閉検知磁石63bの磁気を検出する開閉検知磁気センサ62が配設される。開閉検知磁気センサ62は開閉検知センサ支持部61の他端部に立設された固定爪61a・61aで挟持されることにより固定される。
【0038】
回転検知磁気センサ取付部材16bは、取付部51における第三シャフト52から、第三シャフト52と回転検知磁石65との距離と同じ距離だけ左側に離間した箇所に形成される。回転検知磁気センサ取付部材16bには、回転検知磁石65の磁気を検出する回転検知磁気センサ64が配設される。
【0039】
開閉検知磁気センサ62及び回転検知磁気センサ64はそれぞれ、基板、ホール素子、及び、コネクタ等を具備する。基板は平面視長方形状の板状の部材である。ホール素子は本発明に係る磁気センサの実施の一形態であり、自己に作用する磁場(の強さ)に応じた電気信号を出力する。なお、本実施形態で用いるホール素子に代えて、磁気センサとしてMR素子のような磁気反応素子を用いることも可能である。コネクタは図示しないワイヤーハーネス等により、外部の機器等とホール素子とを接続する。
【0040】
本実施形態に係る二軸ヒンジ10によれば、上記の如く構成することにより、本体部に対する可動部の姿勢を検知することを可能としている。具体的には
図6(a)に示す如く、回動部材14(回動フレーム41)が後方に位置している際には、開閉検知磁気センサ62が対向する第一開閉検知磁石63aの磁気を検知することにより、可動部が本体部に対して閉状態となっていることを検知可能としている。また、
図6(b)に示す如く、回動部材14(回動フレーム41)が前方に位置している際には、開閉検知磁気センサ62が対向する第二開閉検知磁石63bの磁気を検知することにより、可動部が本体部に対して開状態となっていることを検知可能としている。第一開閉検知磁石63aと第二開閉検知磁石63bとは、異なる極が外側に向かうように配設されているため、開閉検知磁気センサ62は二つの磁石による磁気を区別して検知できる。
【0041】
また、
図7に示す如く、取付部材15における取付板51が、回転検知磁気センサ64が右側方に配置されるように位置している際には、回転検知磁気センサ64が対向する回転検知磁石65の磁気を検知することにより、可動部が本体部に対して反転状態となっていることを検知可能としている。また、
図1から
図4に示す如く、取付部材15における取付板51が、回転検知磁気センサ64が左側方に配置される(右側方に配置されない)ように位置している際には、回転検知磁気センサ64が回転検知磁石65の磁気を検知しないことにより、可動部が本体部に対して反転状態となっていないことを検知可能としている。これにより、二軸ヒンジ10がビデオカメラ等に用いられた場合、可動部が本体部に対して反転状態となった際に、可動部のディスプレイに表示される画面を上下反転させることが可能となる。
【0042】
上記の如く、本実施形態に係る二軸ヒンジ10によれば、取付部材15が回動する際のクリック部を、回動フレーム41のカム溝41aと、皿バネカム54と、によって構成している。つまり、取付部51と第三シャフト52との間に、皿バネカム54を第三シャフト52に相対回転不能に配設するだけで、クリック部を構成しているのである。即ち、本実施形態に係る二軸ヒンジ10によれば、可動部を本体部に対して直交する軸回りに回転させる際のクリック部を構成するための部品点数を、従来技術と比較して減少させることができる。このため、二軸ヒンジ10の製造コストを抑制することができ、また、二軸ヒンジ10の重量を軽量化することができるのである。
【0043】
また、本実施形態に係る二軸ヒンジ10によれば、第一シャフト31及び第三シャフト52は、軸方向に連通孔31a・52aが形成されることにより、中空の筒状に形成されている。これにより、取付部材15に取付ける可動部から、支持部材12が配設される本体部まで、連通孔31a・52aを介して、ディスプレイ等の可動部、及び、開閉検知磁気センサ62、回転検知磁気センサ64からワイヤーハーネスを通すことを可能としている。なお、第一シャフト31及び第三シャフト52を中実形状とすることも可能である。
【0044】
また、本実施形態に係る二軸ヒンジ10においては、第二支持フレーム22Rにおける第一支持フレーム22Lの側には、カム部材13が第二シャフト35に配設され、カム部材13は、樹脂製の第一カム部37及び第一カム部37と嵌合可能な樹脂製の第二カム部38とが互いに近接する方向にバネ36によって付勢され、第一カム部37は第二シャフト35と相対回転不能に配設され、第二カム部38は第二屈曲部42Rと相対回転不能に配設されている。このように、第一カム部37及び第二カム部38を樹脂製とすることで、二軸ヒンジ10の軽量化及び低コスト化を図っている。また、カム部材13を第二支持フレーム22Rの左側(第一支持フレーム22Lと第二支持フレーム22Rの間)に配設することにより、二軸ヒンジ10をコンパクトに構成している。
【0045】
次に、
図8(a)及び(b)を用いて、別実施形態に係る二軸ヒンジ110について説明する。本実施形態に係る二軸ヒンジ110は、上記の実施形態に係る二軸ヒンジ10と略同一の構成であるため、異なる部分を中心に説明する。
【0046】
本実施形態において、第一シャフト131における右部には、第一シャフト131を挟んで対向する位置に、磁石設置凹部131b・131cが形成されている(
図6(a)及び(b)を参照)。磁石設置凹部131b・131cには、それぞれ柱状の第一開閉検知磁石163a及び第二開閉検知磁石163bが、150度程度異なる位相に配設されている。第一開閉検知磁石163aと第二開閉検知磁石163bとは、異なる極が外側に向かうように配設されている。例えば、第一開閉検知磁石163aは外側がN極となるように、第二開閉検知磁石163bは外側がS極となるように配設される。
【0047】
本実施形態に係る二軸ヒンジ110によれば、上記の如く構成することにより、本体部に対する可動部の姿勢を検知することを可能としている。具体的には
図8(a)に示す如く、回動部材14(回動フレーム41)が後方に位置している際には、開閉検知磁気センサ62が対向する第一開閉検知磁石163aの磁気を検知することにより、可動部が本体部に対して閉状態となっていることを検知可能としている。また、
図6(b)に示す如く、回動部材14(回動フレーム41)が前方に位置している際には、開閉検知磁気センサ62が対向する第二開閉検知磁石163bの磁気を検知することにより、可動部が本体部に対して開状態となっていることを検知可能としている。第一開閉検知磁石163aと第二開閉検知磁石163bとは、異なる極が外側に向かうように配設されているため、開閉検知磁気センサ62は二つの磁石による磁気を区別して検知できる。