CN104790793B - 无油自动关门器 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种无油自动关门器，用于一门扇的自动关闭运作。该无油自动关门器包含一壳体、一转动机构、一导引滑座及一关门驱力控制机构。该转动机构包括一轴杆及一凸轮；该关门驱力控制机构包括一杆体组合、一煞车弹簧及一关门速度弹簧。该无油自动关门器可让门扇开启于一特定角度时，例如90度，维持该角度的开启状态。该关门速度弹簧可提供该门扇自动关闭所需的驱力。该煞车弹簧可于该门扇的开启角度小于一特定角度时，例如30度，提供门扇关闭时的缓冲减速作用。

Description

无油自动关门器

技术领域

本发明是有关于一种关门器，特别是指一种非油压式的无油自动关门器。

背景技术

油压式关门器是目前常见的自动关门器，如中国台湾公告号第M466959号专利，即揭露一种油压关门器结构，该种油压关门器结构包含一基座、一活塞、一转轴单元、一弹性件及一调节阀。该基座内部具有一腔室；该活塞系组设于腔室中段，将腔室分隔成可填充油液的第一腔室与第二腔室。此外，该基座一侧还设有一连通该第一腔室与第二腔室的回流通道。另一方面，该活塞内部设有一具逆止功能的通孔，该通孔可连通基座的第一腔室与第二腔室。该转轴单元组设于第一腔室内，且突出一段于该基座的顶面以连接一门扇，并可受开门的推力作用产生旋转。而该弹性件系用以弹抵活塞，该调节阀系组设于基座上，用以调整回流通道的流通截面积。据此，此种关门器可藉由油压调节机制，而控制门扇的开关。但此种油压式的自动关门器，其需要在内部灌注油液，属于对环境保护较不友善的设计。此外，由于其内部需要灌注油液，于机构设计方面需特别注意防漏油设计，因此在构造与组装上较不利于生产制作。

发明内容

因此，本发明的目的在于提供一种不需采用油压方式，能驱动门扇自动关闭，且结构简单，装配方便，生产更加简便。

为实现上述目的，本发明公开了一种无油自动关门器，用于一门扇的自动关闭运作，其特征在于该无油自动关门器包含：

一壳体，装设于一固定物；

一转动机构，包括一轴杆及一凸轮，该轴杆装设于该壳体中并能由其转动带动该门扇关闭；该凸轮连结于该轴杆并以该轴杆为轴心转动，该凸轮的外缘具有至少一个最短轮径处及至少一个最长轮径处，并于对应该最短轮径处内凹形成一短轮径凹陷部；

一导引滑座，装设于该壳体中且位置对应该凸轮；及

一关门驱力控制机构，装设于该壳体中，并包括：

一杆体组合，具有一顶杆、一挡板及一端板，该顶杆沿其轴向移动地穿设于该导引滑座中，且该顶杆的一端顶抵于该凸轮的外缘；该挡板设置于该顶杆的另一端，其与该导引滑座相互间隔，并具有一面对该导引滑座的煞车弹簧挡板面及一背对该导引滑座的关门速度弹簧挡板面；该端板设置于该壳体中，其设置位置对应该挡板，并与该挡板间隔一距离；

一煞车弹簧，具有一固着端及一自由端，该煞车弹簧套设于该顶杆上，并介于该导引滑座与该挡板之间，且固着端连结于该导引滑座；及

一关门速度弹簧，设置于该挡板与该端板之间，且两端分别连结于该挡板的关门速度弹簧挡板面与该端板，

其中，该门扇关闭时，该凸轮外缘的最短轮径处与该顶杆相接；该门扇开启时，该关门速度弹簧恒提供弹性力于该端板，使该顶杆趋于沿其轴向往该凸轮施力，令该凸轮转动并趋于以其最短轮径处与该顶杆相接；该门扇开启且该凸轮的短轮径凹陷部与该顶杆相接时，该煞车弹簧的自由端顶抵于该挡板的煞车弹簧挡板面，而抵销该关门速度弹簧施予的部分弹性力。

其中，该凸轮为对称凸轮，且横截面呈椭圆形，其外缘于对应椭圆形的短轴处分别具有一最短轮径处，且于对应椭圆形的长轴处分别具有一最长轮径处，并于对应该最长轮径处分别内凹形成一长轮径凹陷部；于该门扇开启至一特定角度时，该凸轮的长轮径凹陷部与该顶杆相接，使该凸轮趋于不转动。

其中，该端板为能调整位置地设置于该壳体中，且该端板与该挡板之间的间隔距离使该关门速度弹簧提供相对应的弹性力。

其中，该杆体组合还具有一支撑弹簧管，该支撑弹簧管连结于该挡板并位于该挡板与该端板之间并供该关门速度弹簧套设其上。

其中，该杆体组合还具有一螺锁件，该螺锁件用以将该端板螺锁于该支撑弹簧管，并能调整该端板与该挡板的间隔距离。

其中，该导引滑座包括一底壁及两个间隔并排于该底壁上的立壁，该两个立壁供该顶杆沿其轴向移动地穿设其中；该顶杆还具有一往径向凸伸的挡止销，该挡止销位于该导引滑座的两个立壁之间以限制该顶杆于其轴向的位移量。

通过上述结构，本发明的无油自动关门器透过凸轮的外缘轮廓设计，以及杆体组合、煞车弹簧、关门速度弹簧的相关配合，让无油自动关门器可提供门扇的自动关闭、关闭时缓冲减速以及于特定位置定位的效果；且本发明体积小、成本低、无油且环保，使用上的安全性高、故障率低，且易于安装，故确实能达成本发明的目的。

本发明的其他的特征及功效，将于参照图式的较佳实施例详细说明中清楚地呈现。

附图说明

图1：是一立体示意图，说明本发明无油自动关门器的应用态样；

图2：是一立体图，说明本发明无油自动关门器的外观结构；

图3：是本发明无油自动关门器的立体部分分解图；

图4：是本发明无油自动关门器的核心结构的立体图；

图5：是图4的立体分解图；

图6：是沿图2的VI-VI方向的剖视图，说明门扇关闭时，无油自动关门器的内部实施态样；

图7：是一类似于图6的剖视图，说明门扇开启至30度时，无油自动关门器的内部实施态样；及

图8：是一类似于图6、图7的剖视图，说明门扇开启至90度时，无油自动关门器的内部实施态样。

具体实施方式

参阅图1至图6，为本发明无油自动关门器1的较佳实施例。于图1中，无油自动关门器1是以门弓式关门器的态样控制门扇12关闭，因此其可配合一连结机构11，用于门扇12的自动关闭运作。其中，该连结机构11两端连结于无油自动关门器1与门扇12，可配合门扇12的开启而对应转动。然而，本发明无油自动关门器1也可以做为地铰链式的关门器使用，在此使用状态下，无油自动关门器1直接与门扇12的门轴连结，以控制门扇12自动关闭。在以下的说明内容中，会先说明无油自动关门器1的内部元件组成及各元件的运作功能，然后再说明无油自动关门器1的整体运作方式。

具体来说，就主要构件而言，本发明无油自动关门器1包含一壳体2、一转动机构3、一导引滑座4及一关门驱力控制机构5。

壳体2装设于一固定物(此处其装设于门扇12上)，并包括一底壳21、一外盖22、一基座23及一上盖24。基座23主要供转动机构3、导引滑座4及关门驱力控制机构5收容其中，并由上盖24封闭其开口。底壳21则可将基座23、上盖24及其他构件收容其中，并由外盖22密封。要说明的是，上述对壳体2的构造说明仅为本发明无油自动关门器的一种实施方式，使用者可依需要调整壳体2的构造，而不以此处揭露的内容为限。

转动机构3设置于壳体2中，其主要包括一轴杆31、下轴承32、一凸轮33、一上轴承34、一O型环35、一盖板36及一定位片37。

在无油自动关门器作为门弓式关门器的实施态样中，转动机构3的轴杆31供上述构件配合装设其上，其设置于壳体2中且突出于壳体2之外，并与连结机构11衔接，可与连结机构11配合而相互传动。例如，在使用者施力开启或关闭门扇12时，轴杆31会受连结机构11带动而转动；当使用者未施力于门扇12时，轴杆31可受关门驱力控制机构5驱动而转动，并透过连结机构11将关门的驱力传达至门扇12，而使门扇12逐渐自动关闭。而在无油自动关门器。作为地铰链式关门器的实施态样中，轴杆31是直接与门扇12的门轴相连，而能由其转动带动门扇12关闭。

转动机构3的凸轮33连结于轴杆31底面并以轴杆31为轴心转动，本实施例中其为对称凸轮，横截面概呈椭圆形，且外缘于对应椭圆形的短轴处分别具有一最短轮径处331(如图6)，且于对应椭圆形的长轴处分别具有一最长轮径处332。此外，本实施例的凸轮33的外缘于对应最短轮径处331还各内凹形成一短轮径凹陷部333，并于其外缘对应该等最长轮径处332分别内凹形成一长轮径凹陷部334。因此，本实施例的凸轮33的短轮径凹陷部333与长轮径凹陷部334交错地分布于其外缘上，且两个短轮径凹陷部333与两个长轮径凹陷部334分别设于对称位置。

转动机构3的下轴承32与上轴承34均为滚珠轴承，两者将凸轮33夹设其中，以助于凸轮33的顺利转动。O型环35、盖板36依序设置于上轴承34之上，其为转动机构3的辅助构件。而定位片37与前述构件连结，并将转动机构3固定于壳体2中。

因此，根据上述构件组成，转动机构3可有效地将关门驱力控制机构5所产生的关门驱动力，以转动的方式传动至连结机构11或门扇12的门轴，而带动门扇12自动关闭。

导引滑座4装设于壳体2中且位置对应于转动机构3，其包括一底壁41及两个间隔并排于底壁41上的立壁42，可提供关门驱力控制机构5运作时的结构位移导引功能。

关门驱力控制机构5设置于壳体2中，并包括一杆体组合6、一煞车弹簧7及一关门速度弹簧8。

杆体组合6包括一顶杆61、一挡板64、一支撑弹簧管65、一端板66及一螺锁件67。

杆体组合6的顶杆61可沿其轴向移动地穿设于导引滑座4的立壁42中，其一端藉由辅助轮62顶抵于凸轮33的外缘，且于介于两个立壁42的位置还设有一往径向凸伸的挡止销63。该辅助轮62可让顶杆61与凸轮33作动时，减少摩擦造成的噪音及损伤；该挡止销63可限制顶杆61于其轴向的位移量，以确保顶杆61于长时间的往复滑移后还能与凸轮33形成紧密贴合。

杆体组合6的挡板64设于顶杆61未设置辅助轮62的另一端，其与该导引滑座4相互间隔，并具有一面对该导引滑座4的煞车弹簧挡板面641及一背对该导引滑座4的关门速度弹簧挡板面642，为煞车弹簧7及关门速度弹簧8施加弹性作用力于顶杆61的施力处。

杆体组合6的支撑弹簧管65连结于挡板64的关门速度弹簧挡板面642，并位于挡板64与端板66之间，可供关门速度弹簧8套设其上，避免关门速度弹簧8作动时扭曲变形或产生错位。

杆体组合6的端板66设置于该壳体2中，其位置对应挡板64与关门速度弹簧8，并与挡板64间隔一特定距离，可藉由螺锁件67螺锁于支撑弹簧管65上，并可藉由螺锁件67的螺锁深度调整其与挡板64的间隔距离，以调节关门速度弹簧8的压缩量，而控制关门速度弹簧8的弹性力及门扇12的关闭速度。

煞车弹簧7具有一固着端71及一自由端72，其套设于顶杆61上，并介于导引滑座4与该挡板64之间，且固着端71连结于导引滑座4的立壁42，可于门扇12关闭至一特定范围(例如30度以内)后提供缓冲减速机制。而煞车弹簧7的自由端72则未与特定构造连结，其作用于后续段落说明。

关门速度弹簧8设置于挡板64与端板66之间，且两端分别连结于挡板64的关门速度弹簧挡板面642与端板66，其恒提供弹性力于端板66，使顶杆61恒沿其轴向往凸轮33施力，让凸轮33的外缘受压后对应转动，并让凸轮33趋于以其最短轮径处331与该顶杆61相接而逐渐复归原位，因此能在门扇12开启后持续供给其自动关闭所需的驱动力。

于前述段落的说明，本实施例的无油自动关门器1的相关构件细节及作用已可充分得知。以下的段落，将配合相关图式，说明无油自动关门器1的整体运作方式。

参照图6，此为门扇12于关闭状态(开启角度为0度)时，无油自动关门器1的内部组态。在此状态下，凸轮33外缘的最短轮径处331会与顶杆61的辅助轮62相接，凸轮33虽受到顶杆61施加的作用力，但仍然会保持静止不转动的状态。关门速度弹簧8的部分，由于此时挡板64的关门速度弹簧挡板面642与端板66之间的间隔距离处于最大距离状态，关门速度弹簧8的压缩量最小，因此关门速度弹簧8作用于挡板64及顶杆61上的弹性力F1(作用力方向为朝向凸轮33的方向)亦为最小。而煞车弹簧7的部分，由于此时挡板64的煞车弹簧挡板面641与导引滑座4的立壁42之间的间隔距离处于最小距离状态，煞车弹簧7的自由端72顶抵于挡板64的煞车弹簧挡板面641，且煞车弹簧7的压缩量为最大，使得煞车弹簧7作用于挡板64及顶杆61上的弹性力F2(作用力方向为远离凸轮33的方向)为最大状态，并抵销关门速度弹簧8施予的部分弹性力F1。因此，在门扇12处于关闭状态时，关门速度弹簧8与煞车弹簧7施加于顶杆61的总弹性力(F2-F1)处于最小状态。

参阅图7，此为门扇12被开启至一特定角度(本实施例设定为30度)时，无油自动关门器1的内部组态。此状态下，煞车弹簧7处于其弹性力F2消长的临界点。具体来说，此时凸轮33的短轮径凹陷部333的边界与顶杆61的辅助轮62相接，凸轮33处于可转动状态，且煞车弹簧7的压缩量恰好为零，因此在此临界点煞车弹簧7未产生任何限制轴杆31移动的弹性力F2。在此临界点时，若使用者未施加外力于门扇12，关门速度弹簧8的弹性力(F1)会驱使顶杆61向凸轮33抵压，使凸轮33逐渐恢复至其最短轮径处331与顶杆61的辅助轮62相接的状态(如图6)。此过程中，凸轮33的转动伴随轴杆31的连动，可带动门扇12逐渐关闭。而在门扇12逐渐关闭的同时，顶杆61会逐渐向凸轮33的方向滑移，使挡板64的关门速度弹簧挡板面642逐渐靠近导引滑座4的立壁42，所以煞车弹簧7的压缩量及弹性力F2会逐渐增加，并逐步增强其对煞车弹簧7的弹性力F2的抵销效果，使得门扇12关闭的速度逐渐变慢，而提供进一步的关门缓冲效果。因此，在门扇12由特定开启角度(此处为30度)恢复至完全关闭状态(0度)的过程中，煞车弹簧7产生的弹性力F2会逐渐增加，关门速度弹簧8产生的弹性力F1会逐渐减少，此消(F1)彼长(F2)的机制会让两者的总弹性力(F1-F2)迅速减弱，使轴杆31作用于凸轮33的驱压力趋弱，因而让凸轮33的转动趋缓，令门扇12的关闭速度渐慢，达到缓冲的目的。

而另一方面，当门扇12处于上述开启的临界点(30度)时，若将门扇12的开启角度进一步增加，会使轴杆31往远离凸轮33的方向滑移，此时煞车弹簧7的自由端72不再与挡板64的煞车弹簧挡板面641接触，因此煞车弹簧7的压缩量会持续保持为零压缩，而其作用力F2亦保持为零作用力，表示门扇12的开启角度大于该临界角度(30度)后，煞车弹簧7不再具有让门扇12的关闭速度减慢的缓冲效果。

参阅图8，此为门扇12被开启到一特定的定位角度(此处为90度)时，无油自动关门器1的内部组态。此时，凸轮33外缘的最长轮径处332与顶杆61的辅助轮62相接，且顶杆61的辅助轮62恰好嵌于凸轮33的长轮径凹陷部334，所以凸轮33虽受到顶杆61施加的作用力，但若未受到使用者施以外力，其会保持静止不转动的状态，而使门扇12恒保持其开启角度。此状态下，由于挡板64的关门速度弹簧挡板面642与端板66之间的间隔距离处于最小距离状态，关门速度弹簧8的压缩量最大，因此关门速度弹簧8作用于挡板64及顶杆61上的弹性力F1处于最大状态。而煞车弹簧7的部分，由于其自由端72仍不与挡板64的煞车弹簧挡板面641接触，所以其弹性力F2为零。在此状态下，若使用者施力于门扇12，让顶杆61的辅助轮62脱离凸轮33的长轮径凹陷部334，由于关门速度弹簧8提供的弹性力F1为最大状态之故，门扇12由90度开始自动关门时的初始关门速度也会最快。而当门扇12的开启角度渐小，关门速度弹簧8提供的弹性力F1也会逐步减小，而使得门扇12的关门速度减缓。

因此，综合上述图6至图8的描述可知，根据门扇12的不同开启角度，无油自动关门器1会对应提供自动关门、关门缓冲或定位效果。于开启90度时，无油自动关门器1会使门扇12维持在开启90度的状态。当门扇12的开启角度介于30度至90度之间，关门速度弹簧8会提供门扇12关闭所需的弹性力F1，且该弹性力F1随门扇12开启角度的减少而逐步递减，使门扇12的关闭速度逐渐变慢。当门扇12的开启角度介于0度至30度之间，关门速度弹簧8提供门扇12关闭所需的弹性力F1会随门扇12开启角度的减少而逐步递减，且此状态下煞车弹簧7会进一步提供相反于弹性力F1的反向弹性力F2，该反向弹性力F2会随门扇12开启角度的减少而逐步递增，使得门扇12的关闭速度更趋缓慢，而提供缓冲效果。

而另一方面，在本发明无油自动关门器1中，根据凸轮33的对称形状设计，可让门扇12开启的角度进一步达到90度至180度之间，或反向开启至-180度，让无油自动关门器1于各开启角度都可以提供自动关门、自动定位及关门缓冲效果。另外，在作为地铰链的应用方式中，可直接将该门扇12的一侧底端与该轴杆31套合连接而产生联动，而不需使用连结机构11。此外，本发明无油自动关门器1体积小、成本低、无油且环保，使用上的安全性高、故障率低，且易于安装，故确实能达成本发明的目的。

然而，要特别说明的是，上述关于门扇12在特定开启角度(例如30度、90度)的运作机制变化可视实际需要而调整，例如使用者可藉由凸轮的形状设计、煞车弹簧7与关门速度弹簧8压缩量的调整，而改变运作机制变化的临界角度(例如可从30度改为45度)，因此上述内容仅用于说明本实施例的实施方式，不应以此限制本发明的实施范围，大凡依本发明申请专利范围及专利说明书内容所作的简单的等效变化与修饰，皆仍属本发明专利涵盖的范围内。

Claims (6)

1.一种无油自动关门器，用于一门扇的自动关闭运作，其特征在于该无油自动关门器包含：

一壳体，装设于一固定物；

一转动机构，包括一轴杆及一凸轮，该轴杆装设于该壳体中并能由其转动带动该门扇关闭；该凸轮连结于该轴杆并以该轴杆为轴心转动，该凸轮的外缘具有至少一个最短轮径处及至少一个最长轮径处，并于对应该最短轮径处内凹形成一短轮径凹陷部；

一导引滑座，装设于该壳体中且位置对应该凸轮；及

一关门驱力控制机构，装设于该壳体中，并包括：

一杆体组合，具有一顶杆、一挡板及一端板，该顶杆沿其轴向移动地穿设于该导引滑座中，且该顶杆的一端顶抵于该凸轮的外缘；该挡板设置于该顶杆的另一端，其与该导引滑座相互间隔，并具有一面对该导引滑座的煞车弹簧挡板面及一背对该导引滑座的关门速度弹簧挡板面；该端板设置于该壳体中，其设置位置对应该挡板，并与该挡板间隔一距离；

一煞车弹簧，具有一固着端及一自由端，该煞车弹簧套设于该顶杆上，并介于该导引滑座与该挡板之间，且固着端连结于该导引滑座；及

一关门速度弹簧，设置于该挡板与该端板之间，且两端分别连结于该挡板的关门速度弹簧挡板面与该端板，

其中，该门扇关闭时，该凸轮外缘的最短轮径处与该顶杆相接；该门扇开启时，该关门速度弹簧恒提供弹性力于该端板，使该顶杆趋于沿其轴向往该凸轮施力，令该凸轮转动并趋于以其最短轮径处与该顶杆相接；该门扇开启且该凸轮的短轮径凹陷部与该顶杆相接时，该煞车弹簧的自由端顶抵于该挡板的煞车弹簧挡板面，而抵销该关门速度弹簧施予的部分弹性力。

2.如权利要求1所述的无油自动关门器，其特征在于，该凸轮为对称凸轮，且横截面呈椭圆形，其外缘于对应椭圆形的短轴处分别具有一最短轮径处，且于对应椭圆形的长轴处分别具有一最长轮径处，并于对应该最长轮径处分别内凹形成一长轮径凹陷部；于该门扇开启至一特定角度时，该凸轮的长轮径凹陷部与该顶杆相接，使该凸轮趋于不转动。

3.如权利要求1所述的无油自动关门器，其特征在于，该端板为能调整位置地设置于该壳体中，且该端板与该挡板之间的间隔距离使该关门速度弹簧提供相对应的弹性力。

4.如权利要求1所述的无油自动关门器，其特征在于，该杆体组合还具有一支撑弹簧管，该支撑弹簧管连结于该挡板并位于该挡板与该端板之间并供该关门速度弹簧套设其上。

5.如权利要求4所述的无油自动关门器，其特征在于，该杆体组合还具有一螺锁件，该螺锁件用以将该端板螺锁于该支撑弹簧管，并能调整该端板与该挡板的间隔距离。

6.如权利要求1所述的无油自动关门器，其特征在于，该导引滑座包括一底壁及两个间隔并排于该底壁上的立壁，该两个立壁供该顶杆沿其轴向移动地穿设其中；该顶杆还具有一往径向凸伸的挡止销，该挡止销位于该导引滑座的两个立壁之间以限制该顶杆于其轴向的位移量。