トルクヒンジ
【課題】付勢力の小さな付勢手段を用いた構成でありながら、高トルクでトルクのばらつきも少なく、配線スペースの確保も容易なトルクヒンジを提案すること。
【解決手段】トルクヒンジ１０は、その回転軸線Ｌと重なる位置に貫通孔１０Ａが設けられ、円環状の第１摩擦板１４Ａ、第２摩擦板１５Ａと、第３摩擦板１４Ｂ、第４摩擦板１５Ｂの２対の摩擦板を、摩擦板固定部１３ａの表裏両側に一対ずつ配置して、これらを第１部材のフランジ部１１ｂと、第２部材のフランジ部１２ａとの間に挟んでいる。フランジ部１２ａをフランジ部１１ｂの側に付勢して摩擦板同士を圧接するための３つの付勢機構１８が、トルクヒンジ１０の回転軸線Ｌから外れた位置において周方向に均等配置されている。各付勢機構１８は、円筒状のスリーブ２０の外周に装着されたコイルバネ２１を備えている。
【解決手段】トルクヒンジ１０は、その回転軸線Ｌと重なる位置に貫通孔１０Ａが設けられ、円環状の第１摩擦板１４Ａ、第２摩擦板１５Ａと、第３摩擦板１４Ｂ、第４摩擦板１５Ｂの２対の摩擦板を、摩擦板固定部１３ａの表裏両側に一対ずつ配置して、これらを第１部材のフランジ部１１ｂと、第２部材のフランジ部１２ａとの間に挟んでいる。フランジ部１２ａをフランジ部１１ｂの側に付勢して摩擦板同士を圧接するための３つの付勢機構１８が、トルクヒンジ１０の回転軸線Ｌから外れた位置において周方向に均等配置されている。各付勢機構１８は、円筒状のスリーブ２０の外周に装着されたコイルバネ２１を備えている。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、圧接状態にした摩擦部材間に生じる摩擦力を利用して予め設定したトルク以下の力では回転しないように構成したトルクヒンジに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、開閉式の蓋やディスプレイ等の各種の部品を角度調整可能に取り付けるためのヒンジとして、開閉時に蓋が急激に動くのを阻止したり、重量の大きいディスプレイが自重で倒れるのを防止するため、回転時に比較的大きいトルクを必要とするように構成したトルクヒンジが用いられている。特許文献１には、この種のトルクヒンジ（ヒンジ装置）が開示されている。
【０００３】
特許文献１の車両用ディスプレイのヒンジ装置は、ディスプレイ取付部を有する第１ブラケットと、車体側に固定される固定部を有する第２ブラケットを備えており、第１ブラケットに設けられた第１フランジ部と、第２ブラケットに設けられた第２フランジ部とを対向させ、これらの間に円板状の摩擦部材を介在させている。摩擦部材の中央には貫通孔が空いており、この貫通孔にボルトが挿通されている。ボルトの頭部と摩擦部材との間には平ワッシャーおよび圧縮バネが取り付けられており、ボルトの先端は第１フランジ部の外側に配置されたナットに螺合されている。特許文献１では、このような構成により、ナットに対するボルトの螺合位置を変えて圧縮バネによる付勢力を調整することができるため、摩擦部材と第１フランジ部との間に適切な摩擦力を発生させるようにボルトの螺合位置を調整し、ヒンジ装置を回転させるために必要なトルクを適切な値に設定することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００６−９６０７３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ここで、特許文献１のようなトルクヒンジにおいては、圧縮バネ１本のみで摩擦力を発生させているため、高トルクな構成（すなわち、大きな回転力（トルク）が加わってもヒンジの角度が変わらずに保持できる構成）にするためには、バネ定数の大きなバネ部品を用いなければならない。バネ定数の大きいバネ部品を用いる場合、組立作業が難しくなると共に、周辺部品の累積寸法公差などに起因するトルクのばらつきが大きくなってしまう。このため、トルク設定を高精度に管理するためには、周辺部品を含めて高精度な部品を用いなければならないという問題点がある。また、バネ部品自体が大型になるため、ヒンジの厚みが大きくなるという問題点もある。
【０００６】
また、特許文献１のようにヒンジ中心をボルトおよび圧縮バネが通る構成では、ディスプレイへの配線をヒンジ中心から外れた部位に通さなければならず、ヒンジの外側に配線スペースを確保しなければならない。また、この場合、ヒンジ操作時に配線が引っ張られて動くおそれがあるため、これを考慮して配線にたるみを設ける必要があり、たるみの分だけ配線スペースを大きくしなければならない。
【０００７】
本発明の課題は、このような点に鑑みて、付勢力の小さな付勢手段を用いた構成でありながら、高トルクな構成（回転時の必要トルクを大きくした構成）にすることができ、且つ、トルクのばらつきを小さくすることができ、更に、小型化に有利で、配線スペースの確保も容易なトルクヒンジを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記の課題を解決するため、本発明は、２部材を回転軸線回りに予め設定したトルク以上のトルクで相対回転可能に連結するためのトルクヒンジであって、
前記回転軸線に直交する第１摩擦面が設けられた第１摩擦部材と、
前記第１摩擦面に対峙する第２摩擦面が設けられ、前記第１摩擦部材に対して前記回転軸線回りに相対回転可能な第２摩擦部材と、
前記第１摩擦部材を前記第２摩擦部材に向けて付勢して両摩擦部材を圧接することにより、両摩擦部材間に予め設定した摩擦力を発生させるための複数の付勢手段とを有し、
当該複数の付勢手段による付勢位置は、前記回転軸線上から外れた位置であって、且つ、周方向に分散して配置されていることを特徴としている。
【０００９】
本発明では、このように、摩擦部材同士を圧接してトルクを生じさせるために複数の付勢手段を用いており、これらをヒンジの回転軸線上から外れた複数の付勢位置に分散配置している。このようにすると、個々の付勢手段については付勢力の小さなものを用いながら、全体としての圧接力を大きくして大きな摩擦力を生じさせることができる。特に、ヒンジ中心から離れた位置に付勢力を加えているため、ヒンジ中心に付勢力を集中させる場合に比べて、ヒンジ中心から遠い部分を大きな力で圧接でき、全体として大きな摩擦力を得ることができる。よって、付勢力の小さな部品（例えば、バネ定数の小さなバネ部品）のみを用いて高トルクなトルクヒンジを形成できる。
【００１０】
また、このように、付勢力の小さな部品のみを用いることにより、周辺部品の累積寸法公差に起因するトルクのばらつきを抑制できると共に、組立作業を容易にすることもできる。また、付勢手段を小型化できる（例えば、バネ部品の寸法を小さくできる）ため、ヒンジの小型化に有利である。更に、ヒンジ中心に付勢部材を配置しないため、この部分を配線スペースとして利用できる。従って、ヒンジ操作によって引っ張りや変形が生じないように配線を配置でき、配線スペース自体も小さくできるという利点も得られる。
【００１１】
本発明において、前記複数の付勢手段による付勢位置は前記回転軸線を中心とする同心円上において周方向に均等配置されていることが望ましい。このようにすると、摩擦部材を均等に付勢でき、摩擦力の偏りが少なくなるため、全体として大きな摩擦力を得ることができ、高トルクなトルクヒンジが得られる。また、均等に摩擦力が生じるため、磨耗等による劣化への耐久性も高い。
【００１２】
また、前記複数の付勢手段による付勢位置が周方向に不均等な配置となっている場合には、各付勢手段による付勢位置及び付勢力を、各付勢位置の前記回転軸線からの距離に付勢力を乗じたモーメントが全体として釣り合うように設定することが望ましい。このようにすると、摩擦部材の相対的な傾きを抑制でき、付勢位置を不均等な配置としながらも、摩擦力の偏りを抑制することができる。従って、全体として大きな摩擦力を得ることができ、高トルクなトルクヒンジが得られる。
【００１３】
ここで、各付勢手段を、当該付勢手段による付勢位置において前記回転軸線と平行に延びている円筒状部材と、当該円筒状部材の外周に装着されている付勢部材とを備える構成にすることができる。このようにすると、円筒状部材によって付勢部材の変形を規制して設定どおりの寸法および姿勢に保つことができるため、付勢力を正確に管理でき、付勢力のばらつきを抑制できる。また、付勢部材の取り付けを容易にすることもできる。
【００１４】
この場合に、各円筒状部材は、各付勢位置に加えるべき付勢力に応じた長さをしており、各付勢部材が各円筒状部材の長さに応じた長さとなるように取り付けられた構成にすることができる。このように、付勢部材の長さを円筒状部材によって規定することにより、同一の付勢部材を用いながら、複数の付勢位置に異なる付勢力を加えることができる。例えば、コイルバネなどの弾性部材を円筒状部材の長さに応じた圧縮長さとなるように取り付けることにより、円筒状部材の長さ調整によって付勢力を調整することができる。
【００１５】
また、本発明において、前記回転軸線と重なる位置に形成された貫通孔を有することが望ましい。このようにすると、ヒンジの回転軸線上に配線などを通すことができるため、ヒンジ操作時の配線の動きを抑制できるように配線を配置できる。よって、配線スペースを小さくでき、配線自体も短くできる。また、ヒンジの外部に配線スペースを設ける必要がなくなる。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、ヒンジの回転軸線上から外れた複数の付勢位置に複数の付勢手段を分散配置することにより、個々の付勢手段については付勢力の小さなものを用いながら、高トルクなトルクヒンジを形成できる。また、付勢手段を分散配置したことにより、ヒンジ中心部分を配線を通すスペースとして利用できるという利点も得られる。加えて、付勢力の小さな部品（例えば、バネ定数の小さなバネ部品）のみを用いることにより、周辺部品の累積寸法公差に起因するトルクのばらつきを抑制できると共に、組立作業の容易化およびヒンジの小型化に有利である。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明を適用したトルクヒンジを備えるプリンターの斜視図である。
【図２】トルクヒンジの分解斜視図である。
【図３】トルクヒンジの断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下、図面を参照しながら、本発明を適用したトルクヒンジおよびこれを備えるプリンターの実施形態を説明する。
【００１９】
（全体構成）
図１は本発明を適用したトルクヒンジを備えるプリンターの斜視図であり、図２はトルクヒンジの分解斜視図、図３はトルクヒンジの断面図である。プリンター１は、概略直方体状のプリンター本体部２と、プリンター本体部２の前面上端部分に角度調整可能に取り付けられた液晶表示装置３を備えている。液晶表示装置３は、所定の厚みを有する長方形の外装ケース４およびその内部に収容された液晶表示部５を備えている。液晶表示部５は、外装ケース４の上面中央に形成された開口４ａから外部に見えるように配置された液晶表示面と、液晶表示面に重ねて配置されたタッチパネルを備えている。
【００２０】
液晶表示装置３における外装ケース４の背面下端部には、背面側に向けて突出する左右一対のアームケース６Ａ、６Ｂが設けられている。一方、プリンター本体部２の外装ケースの前面上端にはアームケース６Ａ、６Ｂの間隔に対応する幅のアーム取付部７が形成されており、アームケース６Ａ、６Ｂの間にアーム取付部７が挿入されている。アームケース６Ａ、６Ｂの内部には、液晶表示装置３の装置フレームを固定するためのアーム部材８（図２、図３参照）が配置されている。一方、アーム取付部７内には、プリンター本体部２側の装置フレーム（図示省略）が配置されており、この装置フレームに対して液晶表示装置３のアーム部材８を回転可能に取り付けるためのトルクヒンジ１０がアーム取付部７の左右の端部に配置されている。各トルクヒンジ１０は、プリンター本体部２側の装置フレームとアーム部材８を水平な回転軸線Ｌを中心として相対回転可能に連結している。
【００２１】
（トルクヒンジ）
トルクヒンジ１０は、全体として回転軸線Ｌを中心とする概略円筒形をしており、その中央には配線ケーブル９を通すための貫通孔１０Ａ（図３参照）が設けられている。貫通孔１０Ａは、回転軸線Ｌと重なる位置に設けられ、貫通孔１０Ａの中心線が回転軸線Ｌと一致するように形成されている。トルクヒンジ１０は、回転軸線Ｌ方向の一端側（図３のＬ１方向）の端部に配置された第１部材１１と、他端側（図３のＬ２方向）の端部に配置された第２部材１２と、これらの２部材間に一部分（後述する摩擦板固定部１３ａ）が挟まれるように配置された第３部材１３とを備えている。
【００２２】
第１部材１１は、貫通孔１０Ａを囲む円筒状の筒状部１１ａの一端に径方向に延びる円環状のフランジ部１１ｂを設けた形状をしている。一方、第２部材１２は、円環状のフランジ部１２ａと、その内周縁および外周縁からそれぞれ回転軸線Ｌ方向（第１部材１１とは逆の側）に同軸状に延びる円筒形の内側筒状部１２ｂおよび外側筒状部１２ｃを備えている。図３に示すように、内側筒状部１２ｂの内側に第１部材１１の筒状部１１ａの先端部分が挿入されることにより、第１部材１１と第２部材１２が同軸状に組み立てられている。図２に示すように、内側筒状部１２ｂと外側筒状部１２ｃとの間には、第２部材１２の端面にアーム部材８を取り付けるためのボス部１２ｄや、後述する付勢機構１８を囲む隔壁部１２ｅなどが形成されている。
【００２３】
第３部材１３は、貫通孔１０Ａおよび筒状部１１ａと重なる部分に円形の開口が形成された円環状の摩擦板固定部１３ａと、その外周縁から延びている板状部分１３ｂを備えている。板状部分１３ｂは、上述したプリンター本体部２のアーム取付部７内に延びており、プリンター本体部２の装置フレームに支持されたヒンジ取付部材に対して摩擦板固定部１３ａを固定するための固定部材として機能する。摩擦板固定部１３ａは、筒状部１１ａの外周側に同軸状に装着されており、フランジ部１１ｂとフランジ部１２ａの間に配置されている。
【００２４】
トルクヒンジ１０は、フランジ部１１ｂと摩擦板固定部１３ａとの間に配置された第１摩擦板１４Ａ（第１摩擦部材）および第２摩擦板１５Ａ（第２摩擦部材）を備えている。第１摩擦板１４Ａおよび第２摩擦板１５Ａはいずれも円環状の板材であり、フランジ部１１ｂと摩擦板固定部１３ａとの間に挟まれて、各部材の板面方向が回転軸線Ｌに対して垂直になるように配置されている。また、トルクヒンジ１０は、第１摩擦板１４Ａおよび第２摩擦板１５Ａと同一構成の第３摩擦板１４Ｂ（第１摩擦部材）および第４摩擦板１５Ｂ（第２摩擦部材）を備えており、これらはフランジ部１２ａと摩擦板固定部１３ａとの間に配置されている。これらの２つの摩擦板も、フランジ部１２ａと摩擦板固定部１３ａとの間に挟まれて、各部材の板面方向が回転軸線Ｌに対して垂直になるように配置されている。第１摩擦板１４Ａ、第２摩擦板１５Ａ、第３摩擦板１４Ｂ、第４摩擦板１５Ｂの各摩擦板には、貫通孔１０Ａおよび筒状部１１ａと重なる部分に円形の開口か形成されており、この開口に筒状部１１ａを挿入することにより、各摩擦板が筒状部１１ａの外周側に同軸状に装着されている。
【００２５】
第１摩擦板１４Ａは、第１部材１１のフランジ部１１ｂに対し、回転軸線Ｌを中心とする回転方向に回転不能に取り付けられている。同様に、第３摩擦板１４Ｂは、第２部材１２のフランジ部１２ａに対し、回転軸線Ｌを中心とする回転方向に回転不能に取り付けられている。一方、第２摩擦板１５Ａおよび第４摩擦板１５Ｂは、摩擦板固定部１３ａのフランジ部１１ｂ側の面およびフランジ部１２ａ側の各面に対し、回転軸線Ｌを中心とする回転方向に回転不能に取り付けられている。各摩擦板を取付相手に対して回転不能に取り付けるため、対向する面の一方に複数の凸形状を形成し、他方にこれに対応する複数の凹形状を形成して、これらを嵌合させている。
【００２６】
このようにすると、第１部材１１および第２部材１２に対し、回転軸線Ｌを中心として摩擦板固定部１３ａを相対的に回転させたとき、第２摩擦板１５Ａおよび第４摩擦板１５Ｂは摩擦板固定部１３ａと一体になって回転する。一方、第１摩擦板１４Ａと第３摩擦板１４Ｂはそれぞれ第１部材１１と第２部材１２に回転不能に取り付けられているため、第１摩擦板１４Ａと第２摩擦板１５Ａ、および、第３摩擦板１４Ｂと第４摩擦板１５Ｂの２対の摩擦板が、その板面（すなわち、摩擦面）同士を接触させた状態で回転軸線Ｌを中心として相対回転することになる。
【００２７】
第１摩擦板１４Ａの第２摩擦板１５Ａ側を向いた板面１６ａ（第１摩擦面）と、板面１６ａに対峙する第２摩擦板１５Ａの板面１７ａ（第２摩擦面）は、圧接されるとその間に摩擦力が生じるように構成されている。本例では、これらの板面１６ａ、１７ａを摩擦面として機能させるため、第１摩擦板１４Ａおよび第２摩擦板１５ＡとしてＳＵＳなどのステンレス鋼板を用いている。なお、第１摩擦板１４Ａと第２摩擦板１５Ａの材質はこのようなものに限定されるものではなく、摩擦面として機能させるために適した特性を持つ材質のものであれば適宜使用できる。第３摩擦板１４Ｂおよび第４摩擦板１５Ｂの材質についても同様に、第３摩擦板１４Ｂの第４摩擦板１５Ｂ側を向いた板面１６ｂ（第１摩擦面）と、板面１６ｂに対峙する第４摩擦板１５Ｂの板面１７ｂ（第２摩擦面）が摩擦面として機能するように決定されている。
【００２８】
ここで、トルクヒンジ１０には、第２部材１２のフランジ部１２ａを第１部材１１のフランジ部１１ｂの側に向けて付勢して、この付勢力によって上記の２対の摩擦板間に摩擦力を発生させるための付勢機構１８（付勢手段）が３箇所に設けられている。これらの付勢機構１８は、図２に示すように、回転軸線Ｌを中心とする同心円上において周方向に均等配置されている。各付勢機構１８は、図３に示すように、回転軸線Ｌと平行な方向に延びているネジ部材１９と、ネジ部材１９が挿通されており、回転軸線Ｌと平行な方向に延びている円筒状のスリーブ２０（円筒状部材）と、スリーブ２０の外周に装着されているコイルバネ２１（付勢部材）を備えている。コイルバネ２１の端部とネジ部材１９の頭部１９ａとの間にはワッシャー２２が配置されている。
【００２９】
第１部材１１のフランジ部１１ｂには、各付勢機構１８に対応する３箇所の各位置にネジ孔２３が形成されている。一方、第２部材１２のフランジ部１２ａと、第１摩擦板１４Ａおよび第３摩擦板１４Ｂの３部材におけるネジ孔２３と同軸状に重なる位置には、それぞれ、ネジ孔２３よりも一回り大きい貫通孔２４ａ、２４ｂ、２４ｃが形成されている。一方、フランジ部１２ａとフランジ部１１ｂとの間に挟まれた５枚の部材のうち、摩擦板固定部１３ａおよびこれと共に回転する第２摩擦板１５Ａおよび第４摩擦板１５Ｂには、それぞれ、周方向に所定の角度範囲で円弧状に延びる長孔２５ａ、２５ｂ、２５ｃが貫通孔２４ａ、２４ｂ、２４ｃおよびネジ孔２３と重なるように形成されている。
【００３０】
スリーブ２０は、その一端が貫通孔２４ａ、２４ｂ、２４ｃおよび長孔２５ａ、２５ｂ、２５ｃに挿入されて、挿入された側の端面がフランジ部１１ｂにおけるネジ孔２３の縁部分に当接している。スリーブ２０の他端は第２部材の内側筒状部１２ｂと外側筒状部１２ｃとの間に延びており、その先端位置は第２部材１２の端面（すなわち、内側筒状部１２ｂと外側筒状部１２ｃの先端面）よりも一段低い位置となっている。スリーブ２０に装着したコイルバネ２１の上にワッシャー２２を取り付け、ネジ部材１９をスリーブ２０内に挿入してネジ孔２３にその先端を螺合させると、ワッシャー２２を介して、ネジ部材１９の頭部１９ａとフランジ部１２ａとの間にコイルバネ２１が圧縮状態で装着される。
【００３１】
スリーブ２０の長さは、装着したコイルバネ２１の長さをどの寸法まで圧縮するかを考慮して決定されている。本例では、スリーブ２０の先端面にワッシャー２２が当接するまでネジ部材１９を締めることを想定しており、スリーブ２０の先端からフランジ部１２ａまでの距離に等しい長さにコイルバネ２１を圧縮して取り付けるようになっている。このため、スリーブ２０が、コイルバネ２１の装着時の長さを規定するためのスペーサーとして機能している。
【００３２】
各付勢機構１８は、その付勢位置において加えるべき付勢力が定められると、各付勢機構１８で用いられているコイルバネ２１の特性（バネ定数など）を考慮して、加えるべき付勢力が得られるように、スリーブ２０の長さ（特に、フランジ部１２ａからの突出長さ）が決定されている。本例では、３つの付勢機構１８による３つの付勢位置を、回転軸線Ｌを中心とする同心円上において周方向に均等配置するように設定しており、各付勢位置において等しい付勢力を加えるように構成している。このため、３つの付勢機構１８は、コイルバネ２１のバネ定数が同一であり、スリーブ２０の長さも同一となっている。
【００３３】
各付勢機構１８のネジ部材１９を規定位置（すなわち、ワッシャー２２がスリーブ２０の先端に当接する位置）まで締めることにより、各付勢位置において、フランジ部１２ａがフランジ部１１ｂ側に所定の付勢力で付勢され、これらの間に挟まれた部材同士が圧接される。これにより、第１摩擦板１４Ａが第２摩擦板１５Ａ側に付勢されると共に、第３摩擦板１４Ｂが第４摩擦板１５Ｂ側に付勢され、これらの２組の摩擦板が付勢力に応じた力で圧接されて、付勢力に応じた摩擦力が板面１６ａ、１７ａ間および板面１６ｂ、１７ｂ間に発生する。よって、このとき、トルクヒンジ１０は、摩擦板固定部１３ａが設けられた第３部材１３に対し、第１部材１１および第２部材１２を回転軸線Ｌを中心として相対回転させるためには、２組の摩擦面間に生じる摩擦力に応じたトルクが必要となる。
【００３４】
図２に示すように、第２部材１２における内側筒状部１２ｂと外側筒状部１２ｃの間には、付勢機構１８を囲む隔壁部１２ｅが３箇所に形成されており、隣接する隔壁部１２ｅの中間位置にはボス部１２ｄが形成されている。アームケース６Ａ（６Ｂ）内に配置されたアーム部材８の端部には、３つのボス部１２ｄに対応する各位置にネジ孔８ａが形成されている。また、この端部には、ネジ孔８ａとボス部１２ｄとを重ねたときに貫通孔１０Ａ（内側筒状部１２ｂによって規定される部分）と重なる位置に円形の開口８ｂが形成されており、更に、各付勢機構１８のネジ部材１９の頭部１９ａとの干渉を避けるための逃げ穴８ｃが形成されている。開口８ｂの縁から第２部材１２の側に延びる筒状部を内側筒状部１２ｂの内側に嵌め込み、各ネジ孔８ａと各ボス部１２ｄとを重ねて固定ネジ２６（図３参照）を取り付けることにより、アーム部材８が第２部材１２に対して固定される。
【００３５】
以上のように、本例では、アーム部材８を介して液晶表示装置３を第２部材１２に固定する一方、プリンター本体部２の装置フレームに対して第３部材１３の板状部分１３ｂを固定することにより、トルクヒンジ１０を介して、液晶表示装置３が、プリンター本体部２に対し、水平な回転軸線Ｌを中心として回転可能に支持された状態を形成することができる。本例のトルクヒンジ１０は、回転軸線Ｌ上から外れた位置に分散配置された３つの付勢機構１８によって２対の摩擦板の間に予め設定した摩擦力を発生させ、これによって回転に必要なトルクが予め設定した値以上となるように構成されている。
【００３６】
このようにすると、個々の付勢機構１８をバネ定数の小さなコイルバネ２１を用いて構成しながら、全体の圧接力を大きくして大きな摩擦力を生じさせることができる。特に、ヒンジ中心から離れた位置に均等に分散させて付勢力を加えているため、ヒンジ中心から遠い部分を大きな力で圧接でき、摩擦力を広い範囲で均等に発生させることができる。このため、全体として大きな摩擦力が得られる。よって、バネ定数の小さなコイルバネ２１のみを用いる構成でありながら、高トルクなトルクヒンジ１０を形成できる。また、バネ定数の小さなバネ部品は組立作業が容易であると共に、周辺部品の累積寸法公差に起因するトルクのばらつきが小さいため、高精度にトルクを管理できる。また、バネ部品の寸法を小さくできるため、トルクヒンジ１０の回転軸線Ｌ方向の厚みを小さくできる。更に、ヒンジ中心に付勢機構１８を配置しないため、この部分に貫通孔１０Ａを設けて配線スペースとして利用できる。従って、ヒンジ中心を通るように配線ケーブル９を配置でき、ヒンジの回転によって配線ケーブル９の引っ張りや変形が生じないようにすることができるため、配線を短くすることができ、配線スペース自体も小さくできるという利点が得られる。
【００３７】
また、本例のトルクヒンジ１０に用いられる付勢機構１８は、円筒形のスリーブ２０の外周にコイルバネ２１を装着しているため、スリーブ２０によってコイルバネ２１の変形を規制して設定どおりの寸法および姿勢に保つことができる。従って、コイルバネ２１による付勢力を正確に管理でき、付勢力のばらつきを抑制できる。また、コイルバネ２１を正確な位置に容易に取り付けることができる。
【００３８】
（改変例）
（１）上記実施形態では、付勢機構１８による付勢位置を３箇所設定しているが、２箇所あるいは４箇所以上としてもよい。２箇所の場合には回転軸線Ｌを挟んで対称な位置に配置すればよく、４箇所以上のときには、３箇所の場合と同様に同心円上に配置し、且つ、周方向に均等配置すればよい。このように均等配置する場合には、各付勢機構１８の付勢力を同一の値に設定することにより、均等に摩擦力を発生させることが望ましい。
【００３９】
（２）複数の付勢機構１８を不均等に配置しながら、摩擦力の偏りを抑制した構成にすることもできる。例えば、周方向に不均等に配置する場合には、付勢機構１８の配置の偏りに応じて各付勢機構１８の付勢力を調整することにより、摩擦力の偏りを抑制できる。例えば、各付勢位置の回転軸線Ｌからの距離に、当該付勢位置に加える付勢力を乗じて算出したモーメントが全体として釣り合うように各付勢機構１８の付勢力を設定する。このようにすると、摩擦板同士の相対的な傾きを抑制でき、摩擦力をより均等に生じさせることができる。また、複数の付勢機構１８を周方向に均等配置する一方、回転軸線Ｌからの距離が付勢機構１８毎に異なるように構成した場合には、各付勢機構１８の付勢力によるモーメントが一定の値になるように、各付勢機構１８の付勢力を設定する。このようにした場合にも、摩擦力の偏りを抑制できる。
【００４０】
このとき、付勢力の調整は、バネ定数の異なるコイルバネ２１を用いる代わりに、スリーブ２０の長さを調整することによって行うことができる。例えば、付勢力を大きくする場合にはスリーブ２０を短くしてコイルバネ２１の圧縮量を大きくし、付勢力を小さくする場合にはコイルバネ２１の圧縮量が小さくなるようにスリーブ２０の長さを調整すればよい。このようにすると、バネ定数の異なるバネ部品を準備する必要がない。また、バネ定数の異なるバネ部品を用いる場合よりも細かく付勢力を調整できる。
【００４１】
（３）上記実施形態の付勢機構１８は、付勢部材としてコイルバネ２１を用いたものであったが、他の付勢部材を用いることもできる。例えば、皿バネやスプリングワッシャーを複数枚重ねたものを用いることもできる。
【符号の説明】
【００４２】
１…プリンター、２…プリンター本体部、３…液晶表示装置、４…外装ケース、４ａ…開口、５…液晶表示部、６Ａ、６Ｂ…アームケース、７…アーム取付部、８…アーム部材、８ａ…ネジ孔、８ｂ…開口、８ｃ…逃げ穴、９…配線ケーブル、１０…トルクヒンジ、１０Ａ…貫通孔、１１…第１部材、１１ａ…筒状部、１１ｂ…フランジ部、１２…第２部材、１２ａ…フランジ部、１２ｂ…内側筒状部、１２ｃ…外側筒状部、１２ｄ…ボス部、１２ｅ…隔壁部、１３…第３部材、１３ａ…摩擦板固定部、１３ｂ…板状部分、１４Ａ…第１摩擦板（第１摩擦部材）、１４Ｂ…第３摩擦板（第１摩擦部材）、１５Ａ…第２摩擦板（第２摩擦部材）、１５Ｂ…第４摩擦板（第２摩擦部材）、１６ａ…板面（第１摩擦面）、１６ｂ…板面（第１摩擦面）、１７ａ…板面（第２摩擦面）、１７ｂ…板面（第２摩擦面）、１８…付勢機構（付勢手段）、１９…ネジ部材、１９ａ…頭部、２０…スリーブ（円筒状部材）、２１…コイルバネ（付勢部材）、２２…ワッシャー、２３…ネジ孔、２４ａ、２４ｂ、２４ｃ…貫通孔、２５ａ、２５ｂ、２５ｃ…長孔、２６…固定ネジ、Ｌ…回転軸線
【技術分野】
【０００１】
本発明は、圧接状態にした摩擦部材間に生じる摩擦力を利用して予め設定したトルク以下の力では回転しないように構成したトルクヒンジに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、開閉式の蓋やディスプレイ等の各種の部品を角度調整可能に取り付けるためのヒンジとして、開閉時に蓋が急激に動くのを阻止したり、重量の大きいディスプレイが自重で倒れるのを防止するため、回転時に比較的大きいトルクを必要とするように構成したトルクヒンジが用いられている。特許文献１には、この種のトルクヒンジ（ヒンジ装置）が開示されている。
【０００３】
特許文献１の車両用ディスプレイのヒンジ装置は、ディスプレイ取付部を有する第１ブラケットと、車体側に固定される固定部を有する第２ブラケットを備えており、第１ブラケットに設けられた第１フランジ部と、第２ブラケットに設けられた第２フランジ部とを対向させ、これらの間に円板状の摩擦部材を介在させている。摩擦部材の中央には貫通孔が空いており、この貫通孔にボルトが挿通されている。ボルトの頭部と摩擦部材との間には平ワッシャーおよび圧縮バネが取り付けられており、ボルトの先端は第１フランジ部の外側に配置されたナットに螺合されている。特許文献１では、このような構成により、ナットに対するボルトの螺合位置を変えて圧縮バネによる付勢力を調整することができるため、摩擦部材と第１フランジ部との間に適切な摩擦力を発生させるようにボルトの螺合位置を調整し、ヒンジ装置を回転させるために必要なトルクを適切な値に設定することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００６−９６０７３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ここで、特許文献１のようなトルクヒンジにおいては、圧縮バネ１本のみで摩擦力を発生させているため、高トルクな構成（すなわち、大きな回転力（トルク）が加わってもヒンジの角度が変わらずに保持できる構成）にするためには、バネ定数の大きなバネ部品を用いなければならない。バネ定数の大きいバネ部品を用いる場合、組立作業が難しくなると共に、周辺部品の累積寸法公差などに起因するトルクのばらつきが大きくなってしまう。このため、トルク設定を高精度に管理するためには、周辺部品を含めて高精度な部品を用いなければならないという問題点がある。また、バネ部品自体が大型になるため、ヒンジの厚みが大きくなるという問題点もある。
【０００６】
また、特許文献１のようにヒンジ中心をボルトおよび圧縮バネが通る構成では、ディスプレイへの配線をヒンジ中心から外れた部位に通さなければならず、ヒンジの外側に配線スペースを確保しなければならない。また、この場合、ヒンジ操作時に配線が引っ張られて動くおそれがあるため、これを考慮して配線にたるみを設ける必要があり、たるみの分だけ配線スペースを大きくしなければならない。
【０００７】
本発明の課題は、このような点に鑑みて、付勢力の小さな付勢手段を用いた構成でありながら、高トルクな構成（回転時の必要トルクを大きくした構成）にすることができ、且つ、トルクのばらつきを小さくすることができ、更に、小型化に有利で、配線スペースの確保も容易なトルクヒンジを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記の課題を解決するため、本発明は、２部材を回転軸線回りに予め設定したトルク以上のトルクで相対回転可能に連結するためのトルクヒンジであって、
前記回転軸線に直交する第１摩擦面が設けられた第１摩擦部材と、
前記第１摩擦面に対峙する第２摩擦面が設けられ、前記第１摩擦部材に対して前記回転軸線回りに相対回転可能な第２摩擦部材と、
前記第１摩擦部材を前記第２摩擦部材に向けて付勢して両摩擦部材を圧接することにより、両摩擦部材間に予め設定した摩擦力を発生させるための複数の付勢手段とを有し、
当該複数の付勢手段による付勢位置は、前記回転軸線上から外れた位置であって、且つ、周方向に分散して配置されていることを特徴としている。
【０００９】
本発明では、このように、摩擦部材同士を圧接してトルクを生じさせるために複数の付勢手段を用いており、これらをヒンジの回転軸線上から外れた複数の付勢位置に分散配置している。このようにすると、個々の付勢手段については付勢力の小さなものを用いながら、全体としての圧接力を大きくして大きな摩擦力を生じさせることができる。特に、ヒンジ中心から離れた位置に付勢力を加えているため、ヒンジ中心に付勢力を集中させる場合に比べて、ヒンジ中心から遠い部分を大きな力で圧接でき、全体として大きな摩擦力を得ることができる。よって、付勢力の小さな部品（例えば、バネ定数の小さなバネ部品）のみを用いて高トルクなトルクヒンジを形成できる。
【００１０】
また、このように、付勢力の小さな部品のみを用いることにより、周辺部品の累積寸法公差に起因するトルクのばらつきを抑制できると共に、組立作業を容易にすることもできる。また、付勢手段を小型化できる（例えば、バネ部品の寸法を小さくできる）ため、ヒンジの小型化に有利である。更に、ヒンジ中心に付勢部材を配置しないため、この部分を配線スペースとして利用できる。従って、ヒンジ操作によって引っ張りや変形が生じないように配線を配置でき、配線スペース自体も小さくできるという利点も得られる。
【００１１】
本発明において、前記複数の付勢手段による付勢位置は前記回転軸線を中心とする同心円上において周方向に均等配置されていることが望ましい。このようにすると、摩擦部材を均等に付勢でき、摩擦力の偏りが少なくなるため、全体として大きな摩擦力を得ることができ、高トルクなトルクヒンジが得られる。また、均等に摩擦力が生じるため、磨耗等による劣化への耐久性も高い。
【００１２】
また、前記複数の付勢手段による付勢位置が周方向に不均等な配置となっている場合には、各付勢手段による付勢位置及び付勢力を、各付勢位置の前記回転軸線からの距離に付勢力を乗じたモーメントが全体として釣り合うように設定することが望ましい。このようにすると、摩擦部材の相対的な傾きを抑制でき、付勢位置を不均等な配置としながらも、摩擦力の偏りを抑制することができる。従って、全体として大きな摩擦力を得ることができ、高トルクなトルクヒンジが得られる。
【００１３】
ここで、各付勢手段を、当該付勢手段による付勢位置において前記回転軸線と平行に延びている円筒状部材と、当該円筒状部材の外周に装着されている付勢部材とを備える構成にすることができる。このようにすると、円筒状部材によって付勢部材の変形を規制して設定どおりの寸法および姿勢に保つことができるため、付勢力を正確に管理でき、付勢力のばらつきを抑制できる。また、付勢部材の取り付けを容易にすることもできる。
【００１４】
この場合に、各円筒状部材は、各付勢位置に加えるべき付勢力に応じた長さをしており、各付勢部材が各円筒状部材の長さに応じた長さとなるように取り付けられた構成にすることができる。このように、付勢部材の長さを円筒状部材によって規定することにより、同一の付勢部材を用いながら、複数の付勢位置に異なる付勢力を加えることができる。例えば、コイルバネなどの弾性部材を円筒状部材の長さに応じた圧縮長さとなるように取り付けることにより、円筒状部材の長さ調整によって付勢力を調整することができる。
【００１５】
また、本発明において、前記回転軸線と重なる位置に形成された貫通孔を有することが望ましい。このようにすると、ヒンジの回転軸線上に配線などを通すことができるため、ヒンジ操作時の配線の動きを抑制できるように配線を配置できる。よって、配線スペースを小さくでき、配線自体も短くできる。また、ヒンジの外部に配線スペースを設ける必要がなくなる。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、ヒンジの回転軸線上から外れた複数の付勢位置に複数の付勢手段を分散配置することにより、個々の付勢手段については付勢力の小さなものを用いながら、高トルクなトルクヒンジを形成できる。また、付勢手段を分散配置したことにより、ヒンジ中心部分を配線を通すスペースとして利用できるという利点も得られる。加えて、付勢力の小さな部品（例えば、バネ定数の小さなバネ部品）のみを用いることにより、周辺部品の累積寸法公差に起因するトルクのばらつきを抑制できると共に、組立作業の容易化およびヒンジの小型化に有利である。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明を適用したトルクヒンジを備えるプリンターの斜視図である。
【図２】トルクヒンジの分解斜視図である。
【図３】トルクヒンジの断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下、図面を参照しながら、本発明を適用したトルクヒンジおよびこれを備えるプリンターの実施形態を説明する。
【００１９】
（全体構成）
図１は本発明を適用したトルクヒンジを備えるプリンターの斜視図であり、図２はトルクヒンジの分解斜視図、図３はトルクヒンジの断面図である。プリンター１は、概略直方体状のプリンター本体部２と、プリンター本体部２の前面上端部分に角度調整可能に取り付けられた液晶表示装置３を備えている。液晶表示装置３は、所定の厚みを有する長方形の外装ケース４およびその内部に収容された液晶表示部５を備えている。液晶表示部５は、外装ケース４の上面中央に形成された開口４ａから外部に見えるように配置された液晶表示面と、液晶表示面に重ねて配置されたタッチパネルを備えている。
【００２０】
液晶表示装置３における外装ケース４の背面下端部には、背面側に向けて突出する左右一対のアームケース６Ａ、６Ｂが設けられている。一方、プリンター本体部２の外装ケースの前面上端にはアームケース６Ａ、６Ｂの間隔に対応する幅のアーム取付部７が形成されており、アームケース６Ａ、６Ｂの間にアーム取付部７が挿入されている。アームケース６Ａ、６Ｂの内部には、液晶表示装置３の装置フレームを固定するためのアーム部材８（図２、図３参照）が配置されている。一方、アーム取付部７内には、プリンター本体部２側の装置フレーム（図示省略）が配置されており、この装置フレームに対して液晶表示装置３のアーム部材８を回転可能に取り付けるためのトルクヒンジ１０がアーム取付部７の左右の端部に配置されている。各トルクヒンジ１０は、プリンター本体部２側の装置フレームとアーム部材８を水平な回転軸線Ｌを中心として相対回転可能に連結している。
【００２１】
（トルクヒンジ）
トルクヒンジ１０は、全体として回転軸線Ｌを中心とする概略円筒形をしており、その中央には配線ケーブル９を通すための貫通孔１０Ａ（図３参照）が設けられている。貫通孔１０Ａは、回転軸線Ｌと重なる位置に設けられ、貫通孔１０Ａの中心線が回転軸線Ｌと一致するように形成されている。トルクヒンジ１０は、回転軸線Ｌ方向の一端側（図３のＬ１方向）の端部に配置された第１部材１１と、他端側（図３のＬ２方向）の端部に配置された第２部材１２と、これらの２部材間に一部分（後述する摩擦板固定部１３ａ）が挟まれるように配置された第３部材１３とを備えている。
【００２２】
第１部材１１は、貫通孔１０Ａを囲む円筒状の筒状部１１ａの一端に径方向に延びる円環状のフランジ部１１ｂを設けた形状をしている。一方、第２部材１２は、円環状のフランジ部１２ａと、その内周縁および外周縁からそれぞれ回転軸線Ｌ方向（第１部材１１とは逆の側）に同軸状に延びる円筒形の内側筒状部１２ｂおよび外側筒状部１２ｃを備えている。図３に示すように、内側筒状部１２ｂの内側に第１部材１１の筒状部１１ａの先端部分が挿入されることにより、第１部材１１と第２部材１２が同軸状に組み立てられている。図２に示すように、内側筒状部１２ｂと外側筒状部１２ｃとの間には、第２部材１２の端面にアーム部材８を取り付けるためのボス部１２ｄや、後述する付勢機構１８を囲む隔壁部１２ｅなどが形成されている。
【００２３】
第３部材１３は、貫通孔１０Ａおよび筒状部１１ａと重なる部分に円形の開口が形成された円環状の摩擦板固定部１３ａと、その外周縁から延びている板状部分１３ｂを備えている。板状部分１３ｂは、上述したプリンター本体部２のアーム取付部７内に延びており、プリンター本体部２の装置フレームに支持されたヒンジ取付部材に対して摩擦板固定部１３ａを固定するための固定部材として機能する。摩擦板固定部１３ａは、筒状部１１ａの外周側に同軸状に装着されており、フランジ部１１ｂとフランジ部１２ａの間に配置されている。
【００２４】
トルクヒンジ１０は、フランジ部１１ｂと摩擦板固定部１３ａとの間に配置された第１摩擦板１４Ａ（第１摩擦部材）および第２摩擦板１５Ａ（第２摩擦部材）を備えている。第１摩擦板１４Ａおよび第２摩擦板１５Ａはいずれも円環状の板材であり、フランジ部１１ｂと摩擦板固定部１３ａとの間に挟まれて、各部材の板面方向が回転軸線Ｌに対して垂直になるように配置されている。また、トルクヒンジ１０は、第１摩擦板１４Ａおよび第２摩擦板１５Ａと同一構成の第３摩擦板１４Ｂ（第１摩擦部材）および第４摩擦板１５Ｂ（第２摩擦部材）を備えており、これらはフランジ部１２ａと摩擦板固定部１３ａとの間に配置されている。これらの２つの摩擦板も、フランジ部１２ａと摩擦板固定部１３ａとの間に挟まれて、各部材の板面方向が回転軸線Ｌに対して垂直になるように配置されている。第１摩擦板１４Ａ、第２摩擦板１５Ａ、第３摩擦板１４Ｂ、第４摩擦板１５Ｂの各摩擦板には、貫通孔１０Ａおよび筒状部１１ａと重なる部分に円形の開口か形成されており、この開口に筒状部１１ａを挿入することにより、各摩擦板が筒状部１１ａの外周側に同軸状に装着されている。
【００２５】
第１摩擦板１４Ａは、第１部材１１のフランジ部１１ｂに対し、回転軸線Ｌを中心とする回転方向に回転不能に取り付けられている。同様に、第３摩擦板１４Ｂは、第２部材１２のフランジ部１２ａに対し、回転軸線Ｌを中心とする回転方向に回転不能に取り付けられている。一方、第２摩擦板１５Ａおよび第４摩擦板１５Ｂは、摩擦板固定部１３ａのフランジ部１１ｂ側の面およびフランジ部１２ａ側の各面に対し、回転軸線Ｌを中心とする回転方向に回転不能に取り付けられている。各摩擦板を取付相手に対して回転不能に取り付けるため、対向する面の一方に複数の凸形状を形成し、他方にこれに対応する複数の凹形状を形成して、これらを嵌合させている。
【００２６】
このようにすると、第１部材１１および第２部材１２に対し、回転軸線Ｌを中心として摩擦板固定部１３ａを相対的に回転させたとき、第２摩擦板１５Ａおよび第４摩擦板１５Ｂは摩擦板固定部１３ａと一体になって回転する。一方、第１摩擦板１４Ａと第３摩擦板１４Ｂはそれぞれ第１部材１１と第２部材１２に回転不能に取り付けられているため、第１摩擦板１４Ａと第２摩擦板１５Ａ、および、第３摩擦板１４Ｂと第４摩擦板１５Ｂの２対の摩擦板が、その板面（すなわち、摩擦面）同士を接触させた状態で回転軸線Ｌを中心として相対回転することになる。
【００２７】
第１摩擦板１４Ａの第２摩擦板１５Ａ側を向いた板面１６ａ（第１摩擦面）と、板面１６ａに対峙する第２摩擦板１５Ａの板面１７ａ（第２摩擦面）は、圧接されるとその間に摩擦力が生じるように構成されている。本例では、これらの板面１６ａ、１７ａを摩擦面として機能させるため、第１摩擦板１４Ａおよび第２摩擦板１５ＡとしてＳＵＳなどのステンレス鋼板を用いている。なお、第１摩擦板１４Ａと第２摩擦板１５Ａの材質はこのようなものに限定されるものではなく、摩擦面として機能させるために適した特性を持つ材質のものであれば適宜使用できる。第３摩擦板１４Ｂおよび第４摩擦板１５Ｂの材質についても同様に、第３摩擦板１４Ｂの第４摩擦板１５Ｂ側を向いた板面１６ｂ（第１摩擦面）と、板面１６ｂに対峙する第４摩擦板１５Ｂの板面１７ｂ（第２摩擦面）が摩擦面として機能するように決定されている。
【００２８】
ここで、トルクヒンジ１０には、第２部材１２のフランジ部１２ａを第１部材１１のフランジ部１１ｂの側に向けて付勢して、この付勢力によって上記の２対の摩擦板間に摩擦力を発生させるための付勢機構１８（付勢手段）が３箇所に設けられている。これらの付勢機構１８は、図２に示すように、回転軸線Ｌを中心とする同心円上において周方向に均等配置されている。各付勢機構１８は、図３に示すように、回転軸線Ｌと平行な方向に延びているネジ部材１９と、ネジ部材１９が挿通されており、回転軸線Ｌと平行な方向に延びている円筒状のスリーブ２０（円筒状部材）と、スリーブ２０の外周に装着されているコイルバネ２１（付勢部材）を備えている。コイルバネ２１の端部とネジ部材１９の頭部１９ａとの間にはワッシャー２２が配置されている。
【００２９】
第１部材１１のフランジ部１１ｂには、各付勢機構１８に対応する３箇所の各位置にネジ孔２３が形成されている。一方、第２部材１２のフランジ部１２ａと、第１摩擦板１４Ａおよび第３摩擦板１４Ｂの３部材におけるネジ孔２３と同軸状に重なる位置には、それぞれ、ネジ孔２３よりも一回り大きい貫通孔２４ａ、２４ｂ、２４ｃが形成されている。一方、フランジ部１２ａとフランジ部１１ｂとの間に挟まれた５枚の部材のうち、摩擦板固定部１３ａおよびこれと共に回転する第２摩擦板１５Ａおよび第４摩擦板１５Ｂには、それぞれ、周方向に所定の角度範囲で円弧状に延びる長孔２５ａ、２５ｂ、２５ｃが貫通孔２４ａ、２４ｂ、２４ｃおよびネジ孔２３と重なるように形成されている。
【００３０】
スリーブ２０は、その一端が貫通孔２４ａ、２４ｂ、２４ｃおよび長孔２５ａ、２５ｂ、２５ｃに挿入されて、挿入された側の端面がフランジ部１１ｂにおけるネジ孔２３の縁部分に当接している。スリーブ２０の他端は第２部材の内側筒状部１２ｂと外側筒状部１２ｃとの間に延びており、その先端位置は第２部材１２の端面（すなわち、内側筒状部１２ｂと外側筒状部１２ｃの先端面）よりも一段低い位置となっている。スリーブ２０に装着したコイルバネ２１の上にワッシャー２２を取り付け、ネジ部材１９をスリーブ２０内に挿入してネジ孔２３にその先端を螺合させると、ワッシャー２２を介して、ネジ部材１９の頭部１９ａとフランジ部１２ａとの間にコイルバネ２１が圧縮状態で装着される。
【００３１】
スリーブ２０の長さは、装着したコイルバネ２１の長さをどの寸法まで圧縮するかを考慮して決定されている。本例では、スリーブ２０の先端面にワッシャー２２が当接するまでネジ部材１９を締めることを想定しており、スリーブ２０の先端からフランジ部１２ａまでの距離に等しい長さにコイルバネ２１を圧縮して取り付けるようになっている。このため、スリーブ２０が、コイルバネ２１の装着時の長さを規定するためのスペーサーとして機能している。
【００３２】
各付勢機構１８は、その付勢位置において加えるべき付勢力が定められると、各付勢機構１８で用いられているコイルバネ２１の特性（バネ定数など）を考慮して、加えるべき付勢力が得られるように、スリーブ２０の長さ（特に、フランジ部１２ａからの突出長さ）が決定されている。本例では、３つの付勢機構１８による３つの付勢位置を、回転軸線Ｌを中心とする同心円上において周方向に均等配置するように設定しており、各付勢位置において等しい付勢力を加えるように構成している。このため、３つの付勢機構１８は、コイルバネ２１のバネ定数が同一であり、スリーブ２０の長さも同一となっている。
【００３３】
各付勢機構１８のネジ部材１９を規定位置（すなわち、ワッシャー２２がスリーブ２０の先端に当接する位置）まで締めることにより、各付勢位置において、フランジ部１２ａがフランジ部１１ｂ側に所定の付勢力で付勢され、これらの間に挟まれた部材同士が圧接される。これにより、第１摩擦板１４Ａが第２摩擦板１５Ａ側に付勢されると共に、第３摩擦板１４Ｂが第４摩擦板１５Ｂ側に付勢され、これらの２組の摩擦板が付勢力に応じた力で圧接されて、付勢力に応じた摩擦力が板面１６ａ、１７ａ間および板面１６ｂ、１７ｂ間に発生する。よって、このとき、トルクヒンジ１０は、摩擦板固定部１３ａが設けられた第３部材１３に対し、第１部材１１および第２部材１２を回転軸線Ｌを中心として相対回転させるためには、２組の摩擦面間に生じる摩擦力に応じたトルクが必要となる。
【００３４】
図２に示すように、第２部材１２における内側筒状部１２ｂと外側筒状部１２ｃの間には、付勢機構１８を囲む隔壁部１２ｅが３箇所に形成されており、隣接する隔壁部１２ｅの中間位置にはボス部１２ｄが形成されている。アームケース６Ａ（６Ｂ）内に配置されたアーム部材８の端部には、３つのボス部１２ｄに対応する各位置にネジ孔８ａが形成されている。また、この端部には、ネジ孔８ａとボス部１２ｄとを重ねたときに貫通孔１０Ａ（内側筒状部１２ｂによって規定される部分）と重なる位置に円形の開口８ｂが形成されており、更に、各付勢機構１８のネジ部材１９の頭部１９ａとの干渉を避けるための逃げ穴８ｃが形成されている。開口８ｂの縁から第２部材１２の側に延びる筒状部を内側筒状部１２ｂの内側に嵌め込み、各ネジ孔８ａと各ボス部１２ｄとを重ねて固定ネジ２６（図３参照）を取り付けることにより、アーム部材８が第２部材１２に対して固定される。
【００３５】
以上のように、本例では、アーム部材８を介して液晶表示装置３を第２部材１２に固定する一方、プリンター本体部２の装置フレームに対して第３部材１３の板状部分１３ｂを固定することにより、トルクヒンジ１０を介して、液晶表示装置３が、プリンター本体部２に対し、水平な回転軸線Ｌを中心として回転可能に支持された状態を形成することができる。本例のトルクヒンジ１０は、回転軸線Ｌ上から外れた位置に分散配置された３つの付勢機構１８によって２対の摩擦板の間に予め設定した摩擦力を発生させ、これによって回転に必要なトルクが予め設定した値以上となるように構成されている。
【００３６】
このようにすると、個々の付勢機構１８をバネ定数の小さなコイルバネ２１を用いて構成しながら、全体の圧接力を大きくして大きな摩擦力を生じさせることができる。特に、ヒンジ中心から離れた位置に均等に分散させて付勢力を加えているため、ヒンジ中心から遠い部分を大きな力で圧接でき、摩擦力を広い範囲で均等に発生させることができる。このため、全体として大きな摩擦力が得られる。よって、バネ定数の小さなコイルバネ２１のみを用いる構成でありながら、高トルクなトルクヒンジ１０を形成できる。また、バネ定数の小さなバネ部品は組立作業が容易であると共に、周辺部品の累積寸法公差に起因するトルクのばらつきが小さいため、高精度にトルクを管理できる。また、バネ部品の寸法を小さくできるため、トルクヒンジ１０の回転軸線Ｌ方向の厚みを小さくできる。更に、ヒンジ中心に付勢機構１８を配置しないため、この部分に貫通孔１０Ａを設けて配線スペースとして利用できる。従って、ヒンジ中心を通るように配線ケーブル９を配置でき、ヒンジの回転によって配線ケーブル９の引っ張りや変形が生じないようにすることができるため、配線を短くすることができ、配線スペース自体も小さくできるという利点が得られる。
【００３７】
また、本例のトルクヒンジ１０に用いられる付勢機構１８は、円筒形のスリーブ２０の外周にコイルバネ２１を装着しているため、スリーブ２０によってコイルバネ２１の変形を規制して設定どおりの寸法および姿勢に保つことができる。従って、コイルバネ２１による付勢力を正確に管理でき、付勢力のばらつきを抑制できる。また、コイルバネ２１を正確な位置に容易に取り付けることができる。
【００３８】
（改変例）
（１）上記実施形態では、付勢機構１８による付勢位置を３箇所設定しているが、２箇所あるいは４箇所以上としてもよい。２箇所の場合には回転軸線Ｌを挟んで対称な位置に配置すればよく、４箇所以上のときには、３箇所の場合と同様に同心円上に配置し、且つ、周方向に均等配置すればよい。このように均等配置する場合には、各付勢機構１８の付勢力を同一の値に設定することにより、均等に摩擦力を発生させることが望ましい。
【００３９】
（２）複数の付勢機構１８を不均等に配置しながら、摩擦力の偏りを抑制した構成にすることもできる。例えば、周方向に不均等に配置する場合には、付勢機構１８の配置の偏りに応じて各付勢機構１８の付勢力を調整することにより、摩擦力の偏りを抑制できる。例えば、各付勢位置の回転軸線Ｌからの距離に、当該付勢位置に加える付勢力を乗じて算出したモーメントが全体として釣り合うように各付勢機構１８の付勢力を設定する。このようにすると、摩擦板同士の相対的な傾きを抑制でき、摩擦力をより均等に生じさせることができる。また、複数の付勢機構１８を周方向に均等配置する一方、回転軸線Ｌからの距離が付勢機構１８毎に異なるように構成した場合には、各付勢機構１８の付勢力によるモーメントが一定の値になるように、各付勢機構１８の付勢力を設定する。このようにした場合にも、摩擦力の偏りを抑制できる。
【００４０】
このとき、付勢力の調整は、バネ定数の異なるコイルバネ２１を用いる代わりに、スリーブ２０の長さを調整することによって行うことができる。例えば、付勢力を大きくする場合にはスリーブ２０を短くしてコイルバネ２１の圧縮量を大きくし、付勢力を小さくする場合にはコイルバネ２１の圧縮量が小さくなるようにスリーブ２０の長さを調整すればよい。このようにすると、バネ定数の異なるバネ部品を準備する必要がない。また、バネ定数の異なるバネ部品を用いる場合よりも細かく付勢力を調整できる。
【００４１】
（３）上記実施形態の付勢機構１８は、付勢部材としてコイルバネ２１を用いたものであったが、他の付勢部材を用いることもできる。例えば、皿バネやスプリングワッシャーを複数枚重ねたものを用いることもできる。
【符号の説明】
【００４２】
１…プリンター、２…プリンター本体部、３…液晶表示装置、４…外装ケース、４ａ…開口、５…液晶表示部、６Ａ、６Ｂ…アームケース、７…アーム取付部、８…アーム部材、８ａ…ネジ孔、８ｂ…開口、８ｃ…逃げ穴、９…配線ケーブル、１０…トルクヒンジ、１０Ａ…貫通孔、１１…第１部材、１１ａ…筒状部、１１ｂ…フランジ部、１２…第２部材、１２ａ…フランジ部、１２ｂ…内側筒状部、１２ｃ…外側筒状部、１２ｄ…ボス部、１２ｅ…隔壁部、１３…第３部材、１３ａ…摩擦板固定部、１３ｂ…板状部分、１４Ａ…第１摩擦板（第１摩擦部材）、１４Ｂ…第３摩擦板（第１摩擦部材）、１５Ａ…第２摩擦板（第２摩擦部材）、１５Ｂ…第４摩擦板（第２摩擦部材）、１６ａ…板面（第１摩擦面）、１６ｂ…板面（第１摩擦面）、１７ａ…板面（第２摩擦面）、１７ｂ…板面（第２摩擦面）、１８…付勢機構（付勢手段）、１９…ネジ部材、１９ａ…頭部、２０…スリーブ（円筒状部材）、２１…コイルバネ（付勢部材）、２２…ワッシャー、２３…ネジ孔、２４ａ、２４ｂ、２４ｃ…貫通孔、２５ａ、２５ｂ、２５ｃ…長孔、２６…固定ネジ、Ｌ…回転軸線
【特許請求の範囲】
【請求項１】
２部材を回転軸線回りに予め設定したトルク以上のトルクで相対回転可能に連結するためのトルクヒンジであって、
前記回転軸線に直交する第１摩擦面が設けられた第１摩擦部材と、
前記第１摩擦面に対峙する第２摩擦面が設けられ、前記第１摩擦部材に対して前記回転軸線回りに相対回転可能な第２摩擦部材と、
前記第１摩擦部材を前記第２摩擦部材に向けて付勢して両摩擦部材を圧接することにより、両摩擦部材間に予め設定した摩擦力を発生させるための複数の付勢手段とを有し、
当該複数の付勢手段による付勢位置は、前記回転軸線上から外れた位置であって、且つ、周方向に分散して配置され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、
前記複数の付勢手段による付勢位置は前記回転軸線を中心とする同心円上において周方向に均等配置されている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、
前記複数の付勢手段による付勢位置は周方向に不均等に配置されており、
各付勢手段による付勢位置及び付勢力は、各付勢位置の前記回転軸線からの距離に付勢力を乗じたモーメントが全体として釣り合うように設定されていることを特徴とするトルクヒンジ。
【請求項４】
請求項１ないし３のいずれかの項において、
各付勢手段は、
当該付勢手段による付勢位置において前記回転軸線と平行に延びている円筒状部材と、
当該円筒状部材の外周に装着されている付勢部材とを備えることを特徴とするトルクヒンジ。
【請求項５】
請求項４において、
各円筒状部材は、各付勢位置に加えるべき付勢力に応じた長さをしており、
各付勢部材が各円筒状部材の長さに応じた長さとなるように取り付けられてい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５のいずれかの項において、
前記回転軸線と重なる位置に形成された貫通孔を有することを特徴とするトルクヒンジ。
【請求項１】
２部材を回転軸線回りに予め設定したトルク以上のトルクで相対回転可能に連結するためのトルクヒンジであって、
前記回転軸線に直交する第１摩擦面が設けられた第１摩擦部材と、
前記第１摩擦面に対峙する第２摩擦面が設けられ、前記第１摩擦部材に対して前記回転軸線回りに相対回転可能な第２摩擦部材と、
前記第１摩擦部材を前記第２摩擦部材に向けて付勢して両摩擦部材を圧接することにより、両摩擦部材間に予め設定した摩擦力を発生させるための複数の付勢手段とを有し、
当該複数の付勢手段による付勢位置は、前記回転軸線上から外れた位置であって、且つ、周方向に分散して配置され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、
前記複数の付勢手段による付勢位置は前記回転軸線を中心とする同心円上において周方向に均等配置されている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、
前記複数の付勢手段による付勢位置は周方向に不均等に配置されており、
各付勢手段による付勢位置及び付勢力は、各付勢位置の前記回転軸線からの距離に付勢力を乗じたモーメントが全体として釣り合うように設定されていることを特徴とするトルクヒンジ。
【請求項４】
請求項１ないし３のいずれかの項において、
各付勢手段は、
当該付勢手段による付勢位置において前記回転軸線と平行に延びている円筒状部材と、
当該円筒状部材の外周に装着されている付勢部材とを備えることを特徴とするトルクヒンジ。
【請求項５】
請求項４において、
各円筒状部材は、各付勢位置に加えるべき付勢力に応じた長さをしており、
各付勢部材が各円筒状部材の長さに応じた長さとなるように取り付けられてい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５のいずれかの項において、
前記回転軸線と重なる位置に形成された貫通孔を有することを特徴とするトルクヒンジ。
【図１】
【図２】
【図３】
【図２】
【図３】
【公開番号】特開２０１３−６４４６０（Ｐ２０１３−６４４６０Ａ）
【公開日】平成２５年４月１１日（２０１３．４．１１）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−２０４２９８（Ｐ２０１１−２０４２９８）
【出願日】平成２３年９月２０日（２０１１．９．２０）
【出願人】（０００００２３６９）セイコーエプソン株式会社 (51,324)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年４月１１日（２０１３．４．１１）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年９月２０日（２０１１．９．２０）
【出願人】（０００００２３６９）セイコーエプソン株式会社 (51,324)
【Ｆターム（参考）】
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