CN101705775A - 可自动关门的门铰链 - Google Patents

Abstract

本发明属于门铰链范畴。一种可自动关门的门铰链，包含上合叶、下合叶、操作轴杆、活塞、滚柱、螺旋压缩弹簧，其特征在于：该活塞上的凸轮导槽连续平滑过渡的由反向缓降段、平缓下降段、速降尾段三段组成；该反向缓降段的圆周角为≤28°或≤75°～85°，其中心线与平缓下降段倾斜方向相反，中心线的倾斜角β为15°～40°；该平缓下降段的圆角为70°～90°，中心线的倾斜角γ为15°～40°；该速降尾段的圆周角为15°～30°，中心线斜角α为40°～55°。解决用凸轮导槽的运动轨迹来缓解压缩弹簧弹力的冲击，以革除阻尼器，使自动关门的空铰链结构简化的技术问题。

Description

可自动关门的门铰链

技术领域：

本发明属于门铰链范畴，尤其是关于一种门开启后可以实行自动关门的门铰链。

背景技术：

门是建筑物必须具有的构件之一，通常用门铰链将门与门框枢接在一起，以实行门的启闭。虽然多数人在生活中已养成了“随手关门”的良好习惯，但关门必竟需要人手全程操作，不仅费力、费时，又给人造成麻烦，特别是在某种急迫的情况下尤甚。于是就产生了各种利用弹簧将开门的能量储蓄起来用以自动关门的装置。其中有一类为门顶弹簧的装置，它安装在门外部上方，通过调节连接杠杆的长度和结合角度来控制关门的速度。其缺点是安装空间大，要求有一定的运动空间，而且成本也高。另一类则为自动关门的门铰链，也即自关合叶，它安装于原先仅由合叶和销轴组成的铰链在门和门框上的老位置，对运动空间没有特别要求。例如公开日为2000年10月3日、公开号为2000-274137、名称为“门铰链装置(ドァヒンジ装置)”的日本特许申请。该申请使用设计在合叶轴筒内的扭力弹簧蓄力和通过轴向棘爪、棘轮压缩由弹簧和调节螺母组成的弹力可调的附加蓄力机构共同来完成关门时使铰链的旋转合叶复位。但该结构过于复杂，零部件繁多，安装费时。而公开日为2001年10月31日，公开号为2001-303846，名称为“自动閉扉机构”(自动闭门机构)的日本特许申请，则将前述复杂的轴向棘轮棘爪改由结构简单的可在固定合叶的轴筒内作轴向运动具有凸轮导槽的活塞和垂直设置在由旋转合叶驱动的操作轴杆上可沿活塞的凸轮导槽滑动的滚子组成的凸轮机构替代，并将扭簧改为压缩弹簧来提供复原力。该自动闭门机械虽然革除了结构复杂烦锁、制造安装困难费时的轴向棘轮棘爪机构，但为了缓冲压缩弹簧的弹力在关门时造成的冲击，需与在固定合叶轴筒内设置有空气阻尼器的另一铰链成对使用，或者将阻尼器与上述凸轮机构共同组合在固定合叶的轴筒内，因此铰链的整体结构并未获得简化。

发明内容：

本发明在于提供一种可自动关门的门铰链，解决用凸轮导槽的运动轨迹来缓解压缩弹簧弹力的冲击，以革除阻尼器，使自动关门的门铰链结构简化的技术问题。

本发明解决上述技术问题的技术方案为：

一种可自动关门的门铰链，包含上合叶、下合叶、操作轴杆、活塞、滚柱、螺旋压缩弹簧，其特征在于：该活塞上的凸轮导槽连续平滑过渡的由反向缓降段、平缓下降段、速降尾段三段组成；该反向缓降段的圆周角为≤28°或≤75°～85°，其中心线与平缓下降段倾斜方向相反，中心线的倾斜角β为15°～40°；该平缓下降段的圆角为70°～90°，中心线的倾斜角γ为15°～40°；该速降尾段的圆周角为15°～30°，中心线斜角α为40°～55°。

为了控制弹簧的预压缩力，在下合叶的轴筒下部内壁设置有内螺纹，设置有与该内螺纹啮合且顶部端面直接或通过垫圈与螺旋压缩弹簧下端抵靠的调节螺母。

此外，在上合叶和下合叶的轴筒之间设置有间隔圈，在下合叶轴筒上端内止肩下方设置有套在操作轴杆上并与该操作轴杆凸肩抵靠的轴承，以降低合叶旋转阻力。

又，为了便于操纵轴杆的制造，在上合叶轴筒与操纵轴杆之间设置有轴销扁套，该轴销扁套外周面设置有凸键，用以与设置在上合叶轴筒内的键槽连接，该轴销扁套的轴孔为内四角或内六角孔，或者为具有单平面的圆孔或双平面的圆孔，而操作轴杆与该轴孔配合的部分具有与该轴孔相同形状的断面，以实现操作轴杆随上合叶一起转动的功能。

本发明还在凸轮导槽邻近平稳下降段的水平静止段的下缘，设置有一个凹弧区，滚柱从水平静止段进入平稳下降段时必须略微加大施力于门把手才可逾越该凹孤区的障碍，以防止微风关门。

本发明还在上合叶的轴筒顶端和下合叶的轴筒底端设置有端盖，将轴筒孔封闭，防止灰尘异物进入引起障碍。

本发明具有下述的有益效果：

1.使用本发明，当门开启的角度≥80°～85°，使操作轴杆上的滚柱处于活塞上凸轮导槽的反向缓降段范围内，此时压缩螺旋弹簧的弹力使滚柱沿该反向缓降段向下滚动，从而使门自动继续打开直至门处于相应的最大开度止。当该反向缓降段的圆周角≤28°时，适合门设置在墙角处开度为90°的门铰链，当该反向缓降段的圆周角为75°～85°时适合门设置在墙中间处开度达180°的门铰链。

2.当门开启角度≤80°时，滚柱处于活塞上凸轮导槽的平缓下降段，由于该斜度较小的平缓下降段有效地控制压缩弹簧恢复弹力缓慢平和地释放，使门能缓慢地自动关闭，既消除了弹簧力产生的冲击，保证使用安全，又革除了阻尼器，使结构大为简化，便于制造、降低成本。

3.由于没有阻尼器结构，故其体积与普通的铰链基本大小相仿，安装后对门的外观视觉不会产生任何不和谐的感受。

附图说明：

图1是本发明安装于门右侧的可自动关门的门铰链结构分解图。

图2是图1的组合剖视图。

图3是本发明一种适用于门开度为90°安装于门右侧的右铰链的活塞上的凸轮导槽展开示意图。

图4是一种适用于门开度为180°安装于门右侧的右铰链的活塞上的凸轮导槽展开示意图。

图5是本发明安装于门左侧的可自动关门的门铰链立体剖视图。

图6是本发明一种适用于安装于门左侧的门铰链的凸轮导槽展开示意图。

图7是一种门开度为180°安装于门左侧的门铰链的凸轮导槽展开示意图。

图中：

1、1’-上合叶  11、11’-翅片   12、12’-上轴筒  13-键槽

2-轴销扁套     21-凸键

3-操作轴杆     31-搬手部       32-轴肩     33-滚柱孔

4-间隔圈

5-轴承         51-滚珠         52-轴承圈

6-凸轮机构     61、61’-活塞       62-滚柱

63、63’-凸轮导槽      631、631’-反向缓降段

632-平稳下降段     633-速降尾段     64-导向键

7、7’-下合叶  71、71’-下翅片       72、72’-下轴筒

73-滑槽     74-内止肩

8-弹力调节机构  81-螺旋压缩弹簧     82-垫圈

83-调节螺母

9-罩盖

具体实施方式：

以下结合附图对本发明作进一步说明。

实施例1.

实施例1是本发明用于门开度为90°，安装在门右侧的一种可自动关门的门铰链(俗称右铰链)。

请参阅图1和图2，该可自动关门的门铰链包含上合叶1、下合叶7、操作轴杆3，由活塞61和滚柱62组成的凸轮机构6，以及螺旋压缩弹簧81。该上合叶1具有上翅片11，位于上翅片11左侧边缘的上轴筒12和位于上轴筒12内壁轴向设置的键槽13，在上翅片11上开设有固定孔，籍该固定孔用螺钉将上合叶1固定在门右侧相应处。该下翅片7同样具有下翅片71，位于下翅片左侧边缘的下轴筒72和垂直设置在下轴筒72内壁上的滑糟73，并籍下翅片71上开设的固定孔用螺钉将下合叶7固定在门框右侧的相应处。操作轴杆3上部为扳手部31，该扳手部31位于上轴筒12内，随其一同旋转；为便于制造，在该扳手部31与上轴筒12之间设置有轴销扁套2，该轴销扁套2外周设置有与上轴筒12内壁上的键槽13相楔合的凸键21，该轴销扁套2的内孔则与该扳手部31具有相同的断面形状，通常扳手部31形状为铣有单平面或双平面的扁圆柱、或者是多边形(四边形或六边形)断面的棱柱。该操作轴杆3中部具有轴肩32，其下部为设置有与轴线垂直的滚柱孔33的圆柱体，该轴肩32与圆柱体位于下轴筒72内。该轴肩32用由滚珠51和轴承圈52组成的轴承5抵靠在下轴筒72顶部的内止肩74上。该活塞61套在操作轴杆3下部的圆柱体上，滚柱62穿越操作轴杆3的滚柱孔33嵌入活塞61上的凸轮导槽63，活塞61外周面上轴向的导向键64则与下轴筒72上的滑槽73配合，如此，活塞61和滚柱62就组成了由上合叶1推动的凸轮机构6。该螺旋压缩弹簧81位于下轴筒72内，其上端与活塞61下端抵靠，其下端通过垫圈82与调节螺母83抵靠或者直接与调节螺母83抵靠。调节螺母83以其阳螺纹与设置在下轴筒72下部内壁的阴螺纹啮合，通过旋拧调节螺母83可以调节螺旋压缩弹簧81的预压缩弹力，螺旋压缩弹簧81和调节螺母83构成了本发明的弹力调节机构8。该螺旋压缩弹簧81可以选用圆形钢丝制造，但为了使其有较强的弹力和防止软化，最好选择断面为矩形的螺旋压缩弹簧。在上轴筒12的顶端和下轴筒72的下端分别设置有罩盖9，以防灰尘或异物进入。

请结合图3，活塞61上的与滚柱62直径相应的凸轮导槽63由连续圆滑过渡的反向缓降段631、平稳下降段632和速降尾段633三段组成，该反向缓降段631的中心线呈向右下方倾斜，与平稳下降段632方向相反，其倾斜角β为15°～40°，该反向缓降段631以圆周角计量的长度为≤28°，紧接的平稳下降段632的圆周角为70°～90°，其中心线在上述圆周角内的倾斜角γ为15°～40°，且向左下方倾斜，最后为速降尾段633，其圆周角为15°～30°，中心线的斜角α为40°～50°向左下方倾斜.当门从关闭状态被打开时，固定在门上的上合页1通过由轴销扁套2固定在上轴筒12内的搬手部31带动操作轴杆3反钟向旋转，凸轮机构6的滚柱62随操作轴杆3转动过程中从凸轮导槽63的速降尾段633进入平稳下降段632时，将活塞61推向下方压缩螺旋压缩弹簧81进行蓄力，当门开度达80°左右时滚柱62将于平稳下降段632与反向缓降段631的临界位置，门的这种开度足以让人自由通行.若门开度超过80°后，滚柱62将进入反向缓降段631，此时若放开门把手，由于作用在滚柱62上的螺旋压缩弹簧61的全部压缩力将沿该反向缓降段631的中心线产生顺钟向的旋转分力，门自动顺钟向转动开放，直至门呈90°全开止.若滚柱62尚处于平稳下降段632内，相当于门的开度不到80°左右，作用于滚柱62上的螺旋压缩弹簧81的压缩力将沿该平稳下降段632中心线方向产生一个旋转分力，该分力通过滚柱62、操作轴杆3、上合叶1推动门作反钟向转动进行关门，由于该平稳下降段632斜度小，故该分力较小，所以门在作70°～90°自动旋转关门的过程中是十分平稳和缓慢的，不会产生任何冲击；同时活塞61渐渐上移，螺旋压缩弹簧81逐渐伸展，弹力渐渐减弱.当滚柱62刚进入速降尾段633时，门的开度约在10°～15°左右，此时螺旋压缩弹簧81的弹力已减弱，为使门获得一个可靠地闭合，该速降尾段633的斜度较大，可使已减弱的弹力获得较大的旋转分力，加速关门动作，由于门处在该阶段时，进出人员早已远离玄关区域，即使产生冲击也不会对人员造成伤害；再者，这一过程极短，不可能由于惯性产生大的冲击.

实施例2.

本实施例为又一种安装于门右侧、门开度为180°的门铰链，它与实施例1的区别在于该活塞61上凸轮导槽63’的反向缓降段631’的圆周角为75°～85°(见图4)，其中心线与平稳缓降段632反向倾斜即向右下方倾斜，中心线的倾斜角β为15°～40°，紧接的平缓下降段632的圆周角、中心线的倾斜角γ和速降尾段633的圆周角、中心线的倾斜角α都与实施例1相同。当门由人手开至不足80°时，在螺旋压缩弹簧81弹力作用下，活塞61在上升的过程中，其平稳下降段632迫使滚柱62通过操作轴杆3和上合叶1带动门可作缓慢平稳的反钟向旋转自动关闭，但当门的开度超过80°，使滚柱62进入反向缓降段631’时，由于它与平稳下降段的倾斜方向相反，所以螺旋压缩弹簧81的弹力则产生顺钟向的旋转分力，迫使滚柱62通过上合叶1带动门作缓慢平稳的顺钟向旋转，自动将门继续打开至180°开度。活塞61上相差180°的两凸轮导槽63’并非处于同一高度，而是有一个高度差h，以防该两凸轮导槽63’部分叠合干扰，所以滚柱就分成两部分，分别固定在操纵轴杆3下部圆柱体上。

实施例3.

该实施例是一种适用于安装在门左侧的可自动关门的门铰链，门的开度为90°。

请参阅图5，该可自动关门的门铰链包含上合叶1’，下合叶7’，操作轴杆3，由活塞61’和滚柱62组成的凸轮机构6’，以及螺旋压缩弹簧81.该上合叶1’的上轴筒12’位于上翅片11’的左侧，并具有籍螺钉固在门左侧的固定孔，在上轴筒12’内壁上开设有键槽13.该下合叶7’同样具有下翅片71’和下轴筒72’，下翅片71’上具有用螺钉固定于门框左侧相应处的固定孔，下轴筒72’内孔顶端设有内止肩74，内孔壁上有滑槽73.操作轴杆3上部的扳手部31位于上轴筒12’内，在该扳手部31与上轴筒12’间设置有轴销扁套2，该轴销扁套2外周有与键槽13楔合的凸键21，该轴销扁套2内具有与扳手部31相同的断面形状，以使操作轴杆3可以随门一起转动.扳手部31通常为铣有平面的扁圆柱体，或者为六面、四面的棱柱体.操作轴杆3中部设置有轴肩32，下部的圆柱体上设置有贯通的滚柱孔33.在轴肩32和内止肩74之间设置有套在操作轴杆3上的轴承5，该轴承5由滚珠51、轴承圈52和与轴肩32上端面合一的另一轴承圈组成.位于上轴筒12’和下轴筒72’之间的操作轴杆3上套有间隔圈4.凸轮机构6’的活塞61’套在操作轴杆3下部的圆柱体上，滚柱62穿越该固柱体上的滚柱孔33嵌入活塞61’上的凸轮导槽63’，活塞61’外周面上轴向的导向键64嵌合于下轴筒72’内的滑槽73内，该凸轮导槽63’设置有由连续圆滑过度反向缓降段631平稳下降段632和速降尾段633三段导槽组成(参见图6).螺旋压缩弹簧81位于下轴筒72’内，其上端抵靠在活塞61’的下端，下端直接或通过垫圈82抵靠在调节螺母83上，而调节螺母83以其阳螺纹拧合在下套筒72’下部的内壁的阴螺纹上，组成了弹力调节机构8，通过旋扭调节螺母83，改变螺旋压缩弹簧81的长度，以获得恰当的预压缩力.在上轴筒12’的顶端和下轴筒72’的底端分别设有罩盖9，以防灰尘或异物进入上、下轴筒内引发障碍.

请结合参阅图6，凸轮导槽63的结构与实施例1相同但方向相反，其反向缓降段631的中心线向左下方倾斜，与该平稳缓降段632方向相反，其倾斜角β为15°～40°，该反向下降段631的长度以圆周角计为≤28°；右边邻接的为圆周角为70°～90°、倾斜角γ为15°～40°的平稳下降段632，最后为中心线斜角α为43°～52°、圆周角为15°～30°的速降尾段633。当门从关闭状态被打开时，固定在门上的上合叶1’带动操作轴杆3顺钟向转动，位于操作轴杆3上凸轮机构6的滚柱62随之顺钟向转动的过程中，将由凸轮导槽63的速降尾段633进入平稳下降段632，此时滚柱62迫使活塞61下降、螺旋压缩弹簧81受压缩蓄力，若滚柱62并未逾越平稳下降段632与反向缓降段631的临界点(相当门开度为80°左右)进入反向缓降段631前，只要人手离开门把手，螺旋压缩弹簧81的压缩力就会自动抬升活塞61，平稳下降段632的斜度将使螺旋压缩弹簧81的压缩力转化生成一个推动滚柱62反钟向的旋转分力，推动门反钟向旋转自动关门，由于上述的斜度小，该旋转分力不大，因此门在此力下作70°～90°自动关门的过程中是十分平稳和缓慢的，不会产生任何冲击。当滚柱62刚进入速降尾段633时，门的开门尚余10°～15°左右，此时螺旋压缩弹簧81的弹力已减弱，故该段斜度较大，可使已减弱的弹力产生较大的旋转分力，加速关门动作，由于人员已离开玄关区域，即使有点冲击也不会造成人员伤害，再者该階段过程极短，不可能由惯性产生大的冲击。当滚柱62进入反向缓降段631的凸轮导槽63内后，螺旋压缩弹簧81的弹簧力将产生与该反向缓降段631’的旋转分力使门顺钟向自动旋转至90°的全开放位置。

实施例4.

此实施例是适用于门开度达180°，安装于门左侧的可自动关门的门铰链。

该实施例与实施例2同样是一种适于门开度180°的可自动关门的门铰链，不同的是它设置在门的左侧，所以不仅其上合叶1’和下合叶7’(参阅图5)的翅片和轴筒的位置左右对换外，活塞上的凸轮导槽的反向缓降段631’、平稳下降段632和速降尾段的走向也正好左右对换，图7即为本实施例的凸轮导槽63”的展开图，该反向缓降段631’的圆周角为75°～85°，其中心线向左下方倾斜，中心线倾斜角β为15°～40°；该平稳下降段632向右下方倾斜，圆周角为70°～90°，中心线倾斜角γ为15°～40°，该速降尾段633也向右下方倾斜，圆周角15°～30°，中心线斜角α为40°～50°.活塞61’上的两凸轮导槽63”相差180°，并有一个高度差h，以防止部分凸轮导槽叠合干扰.

Claims (7)

1.一种可自动关门的门铰链，包含上合叶、下合叶、操作轴杆、活塞、滚柱、螺旋压缩弹簧，其特征在于：该活塞上的凸轮导槽连续平滑过渡的由反向缓降段、平缓下降段、速降尾段三段组成；该反向缓降段的圆周角为≤28°或≤75°～85°，其中心线与平缓下降段倾斜方向相反，中心线的倾斜角β为15°～40°；该平缓下降段的圆角为70°～90°，中心线的倾斜角γ为15°～40°；该速降尾段的圆周角为15°～30°，中心线斜角α为40°～55°。

2.根据权利要求1所述的可自动关门的门铰链，其特征在于：为了控制弹簧的预压缩力，在下合叶的下轴筒下部内壁设置有内螺纹，设置有与该内螺纹啮合且顶部端面直接或通过垫圈与螺旋压缩弹簧下端抵靠的调节螺母。

3.根据权利要求1所述的可自动关门的门铰链，其特征在于：在上合叶和下合叶的轴筒之间设置有间隔圈，在下合叶轴筒上端内止肩下方设置有套在操作轴杆上并与该操作轴杆凸肩抵靠的轴承。

4.根据权利要求2所述的可自动关门的门铰链，其特征在于：在上合叶和下合叶的轴筒之间设置有间隔圈，在下合叶轴筒上端内止肩下方设置有套在操作轴杆上并与该操作轴杆凸肩抵靠的轴承。

5.根据权利要求1、或2、或3、或4所述的可自动关门的门铰链，其特征在于：在上合叶轴筒与操纵轴杆之间设置有轴销扁套，该轴销扁套外周面设置有与上合叶轴筒内的键槽连接的凸键，该轴销扁套的轴孔为内四角或内六角孔，或者为具有单平面的扁圆孔或双平面的扁圆孔，而操作轴杆与该轴孔配合的部分具有与该轴孔相同形状的断面。

6.根据权利要求1、或2、或3、或4所述的可自动关门的门铰链，其特征在于：在上合叶的上轴筒上端和下合叶的下轴筒下端分别设置有罩盖。

7.根据权利要求5所述的可自动关门的门铰链，其特征在于：在上合叶的上轴筒上端和下合叶的下轴筒下端分别设置有罩盖。

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