JP2001507419A - 長手方向被支持部分および長手方向自由端を備えた連続ヒンジ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 長手方向被支持部分（６０）および長手方向自由端（４２）を有する連続ヒンジである。被支持部分における支えは、回動可能なヒンジ部材間の相対的な摺動を防ぐ。自由端におけるヒンジ部材問の相対的な長手方向摺動は阻止しない。ピン無し実施例において、ギア付きのヒンジ部材（１５、１６）が、かみ合っていて、クランプ（１３）によって一緒に保持されている。支えは、ヒンジ部材のセグメントにある凹部（２４）における横方向に延びる表面と係合するスラスト軸受（２３）を包含する。ピン付きの実施例において、連続したピンが整合したナックルを貫いて延びている。被支持部分における１つのヒンジ部材のナックル（１７０、１７０ａ、１７１、１７１ａ）が他方のヒンジ部材の隣り合ったナックルを長手方向に支えている。

Description

【発明の詳細な説明】 長手方向被支持部分および長手方向自由端を備えた連続ヒンジ 発明の分野 本発明は、ヒンジに関する。一層詳しくは、本発明は、軸線方向および長手方 向の荷重を主として異なった部分で支える連続ヒンジ、そして、スラスト軸受を グループ化して強度、耐摩耗性、易製作性、曲げ特性を向上させたヒンジに関す る。 発明の背景 ２つの構造部材を回動可能に相互に連結するのに様々なタイプのヒンジが使用 されている。たいていの形態のヒンジは、２つの短いヒンジ部材すなわち「リー フ」を、各ヒンジ部材の縁に沿って形成した１つまたはそれ以上のナックルに挿 入したピンによって回転可能に結合することによって構成されている。ハードウ ェア産業界において、これらのヒンジの一般的な形態は、「突き合わせ」ヒンジ とか「ほぞ穴」ヒンジとか種々呼ばれている。 このようなヒンジをドアに使用した多くの用途においては、これらのヒンジに 厳しい応力がかかったときに、ヒンジが壊れる。これは、連結ピンが曲がったり 、剪断変形したりするため、ピンを囲むナックルが変形したり、開いたりするた め、使用時に間に挟まれたナックル間に時に位置するスラスト軸受が摩耗したり 、壊れたりするためのいずれかを原因とする。また、これらのヒンジのリーフを ドアおよびドア枠に止める限られた数の連結ネジがゆるんだり、壊れたりする可 能性もある。いくつかのケースでは、ドアおよびドア枠の材料そのものが、しば しば広い間隔で隔たったヒンジ取り付け点のところで生じる集中荷重に耐えるに は不充分である。突き合わせヒンジを備えたドア組立体の故障は、空気搬送のち り粒子によって、ヒンジの内部摺動面を損傷する可能性のある腐食を含む環境要 因によって、ドアを開いた状態に保つためにヒンジ間のスペースにくさびやつっ かい棒を無理に押し込んだりしてヒンジを酷使することによって、破壊行為によ って加えられる余分な衝撃荷重によって、加速されることが多い。 本発明者の米国特許第３，０９２，８７０号が、ヒンジ止め構造物の全縁に沿っ て力をより均等に分布させ、ドアとドア枠の間の隙間をほぼなくすことによって 性能および耐久性を向上させたピン無しヒンジ構造を開示している。ここで追加 された利点として、ドアおよびドア枠のための構造材料をより効率的な方法で利 用することができるということがある。たとえば、広い間隔で隔たった取り付け 点に伝えられる局所化された応力に耐えるのにしばしば必要とされるネジ切りし た補強プレートの必要性を排除することができるのである。この米国特許第３， ０９２，８７０号のヒンジ構造は、ヒンジ部材の一部をなす相互かみ合いギア・ セグメントによって隣り合った縁に沿って回転可能に結合した２つの長手方向に 延びるヒンジ部材を包含する。クランプが、ギア・セグメントを互いにかみ合っ た状態に維持すると共に、ヒンジ部材が弧を描いて滑らかにかつ均一に移動でき るようにしている。このヒンジ構造は、多種多様な金属およびプラスチック材料 から形成することができ、押し出し成形、ロール形成、プレス絞り、機械加工、 成形その他の形成作業によって製作することができる。 本発明者の米国特許第４，９９９，８７９号は、異なったタイプのピン無しヒ ンジを教示している。ギア・セグメントを互いにかみ合わせる代わりに、ギア・ セグメントはクランプの内部溝形材上のギア付き壁とかみ合わされている。ヒン ジが開閉するとき、ギア・セグメントは溝形材の内壁に沿って転がる。 本発明者の米国特許第３，４０２，４２２号においてスラスト軸受を設けるこ とによってピン無しヒンジのデザインおよび性能がさらに強化されている。この スラスト軸受・デザインは、回転可能なヒンジ部材の隣り合った長手方向縁に形 成した凹部内に一体軸受を配置することによって各リーフの他方のリーフに対す る長手方向移動を防いでいる。これらの一体軸受は、一方のヒンジ部材が他方の ヒンジ部材に加える長手方向の力を吸収する。 これらの特許に記載されているタイプのヒンジのたいていの用途においては、 これらのヒンジを水平位置あるいは縦方向荷重を最小限に抑える他の類似した状 態において使用しない限り、ヒンジ組立体内にほんの１つのスラスト軸受だけを 設置することはない。多くの場合、複数の軸受をヒンジの全長にわたって間隔を 置いて設置し、軸受表面とそれに対応する凹部との問に鉛直荷重と摩擦による摩 耗を分布させる。重いドアとその取り付けられたハードウェアによって引き起こ されるように長手方向の荷重が高い場合とか、または公共の建物で酷使される入 口ドアのように動作頻度が高い場合とかには、もっと数多くの軸受が使用される 。いずれにせよ、付加的なスラスト軸受は、増えた分の表面を横切って鉛直荷重 を分布させることによって摩擦による摩耗を減らす。材料の或る特定の境界面に ついての摩擦摩耗は、荷重と移動距離との積である。面積が大きくなれば、増加 した分の表面に荷重を散らし、摩耗量を減らす。本発明者の米国特許第４，９９ ９，８７８号は、ウェブで取り付けた複数のスラスト軸受のスラスト軸受組立体 を教示している。この組立体は軸受表面を増やし、そして、長手方向の荷重によ ってスラスト軸受上に加えられるネジれに対する抵抗を増大させる。また、摩擦 および摩耗を減らすために、本発明者の米国特許第４，９７６，００８号は、ス ラスト軸受およびヒンジ部材の長手方向荷重を受ける表面間に配置した軸受挿入 物を有するマルチピース・スラスト軸受組立体を開示している。 自動ドア閉鎖装置、ドア止めおよび緩衝作用装置もまた、通常の使用時にドア ・ヒンジに応力を加える。ドアおよびドア枠の製造、据え付けの際の欠点として 、そのときにヒンジ上に付加的な応力を生じさせ、これが不整合の取り付け面の 形状に曲げあるいはネジリを生じさせる可能性がある。 別のタイプの連続ヒンジはピアノ・ヒンジである。ピアノ・ヒンジは、突き合 わせヒンジに類似した一連の相互かみ合いナックルを有する。これらのナックル はドアのほぼ全長に沿って延びている。これらのヒンジもまた、ドアの頂部から 底部まで横方向および長手方向の支持体となる。長いヒンジ部材を有することで 、これらのヒンジはドア枠に取り付ける表面積を大きくし、ドア枠とそれに固定 したネジの両方にかかる応力を減らしている。これらのヒンジにかかる応力の源 は、上記のピン無しヒンジに影響を及ぼすものと同様である。そして、ピン無し ヒンジにおけるスラスト軸受と同様に、ナックルの数を多くすることで、摩擦摩 耗を減少させる。 連続ヒンジあるいはいくつかの突き合わせヒンジのいずれかによってドア枠に ドアを取り付ける際、結合縁に加えられる横方向荷重は片持ちばりに見いだされ る横方向荷重に匹敵するかも知れない。ヒンジ止めジョイントの軸線が垂直方向 であると仮定するならば、ドア枠からぶらさがっているドアのモーメントにより 、連続ヒンジの最頂部あるいは最頂部突き合わせヒンジは引っ張り状態にあり、 連続ヒンジの底部または底部突き合わせヒンジは圧縮状態にある。連続ヒンジの 中間の部分は一般に最小量の横方向応力を受けるか、または、３つの突き合わせ ヒンジでドアを吊り下げた場合には、中央のヒンジが小さい横方向の張力または 圧縮の下にあり、主にドア重量を支える助けとなっている。 突き合わせヒンジあるいはピン付きタイプ、ピン無しタイプいずれのタイプの 連続ヒンジも、一般に、端から端まで均一な構造に製作される。スラスト軸受ま たはナックルは、種々の横方向の片持ち荷重に関連した、ヒンジ全長に沿った種 々の部位での荷重支持要求におけるバラツキに関係なく、ヒンジに設けられる。 また、ドア枠またはドアには湾曲部がしばしば存在する。これらの湾曲部は、 航空機または圧力容器におけると同様に、美観上の理由あるいは構造上の理由に よりやや湾曲させた壁およびドアのデザインなどで意図的に設ける可能性がある 。より一般的には、製作中、保管中、据え付け中に普通のドアあるいはドア枠が 反ったり、変形したりすることで湾曲が生じる可能性がある。これらの欠点が、 望ましくない、予想外の強力でランダムな力をヒンジ、スラスト軸受、軸受表面 および留め具に加える。ヒンジがただ１つの回転中央以外の回転中央に無理やり 順応させられるからである。これらの力はすべてのドア構成要素の動作寿命を短 くする傾向がある。 従来技術ヒンジがその各端付近にヒンジ部材長手方向の支持体、たとえば、ス ラスト軸受または支持用ナックルを設けているので、ヒンジが湾曲させられた場 合、スラスト軸受に加えられる縦方向荷重が極めて高いレベルまで増大し、スラ スト軸受の、意図した荷重を吸収する能力、したがって、ドアの重量を支える能 力を低下させる。これらの状態は、普通のナックルまたはスラスト軸受およびス ラスト軸受を配置した凹部を、それれが湾曲したヒンジの両端付近に位置した場 合に、容易に永久的に損傷する可能性がある。 従来技術の別の不利な点は製作中に表れる。均一に隔たったスラスト軸受およ び凹部をその全長にわたって有するヒンジ部材にスラスト軸受凹部を製作するた めには、ヒンジ自体のほぼ全長を使用してすべての軸受凹部を同時に製作するか 、 ヒンジの長さにほぼ等しい距離だけ製作機械に対してヒンジを移動させて軸受凹 部を順次に形成する必要がある。それ故、大型の機械と大きな床面積が必要にな る。 今まで、ヒンジ組立体内にスラスト軸受を最適な状態で配置することに対して はほとんど注意が向けられていなかった。 発明の概要 本発明は、横方向および長手方向の両方向において加えられる力に対してより 良好な荷重抵抗を有し、性能を向上させた連続ヒンジを提供する。これは、１つ またはそれ以上のタイプの軸受構造およびそれらの縦方向荷重支持表面を長手方 向被支持部分において中央すなわち中間領域に向かって寄せ集めると共に、長手 方向自由端において中央ヒンジ部分の上下に軸受挿入物のない部分を残すことに よって達成することができる。軸受配置が本発明の主題である。‘４２２号特許 に記載したタイプのスラスト軸受およびピアノ・タイプ・ヒンジのナックルを適 切に長手方向に配置することをここに開示する。 したがって、本発明は、ドアに沿った種々の部位でヒンジに加えられる力の変 動を処理するようになっているヒンジ組立体を提供する。本発明による連続ヒン ジは均一な横断面を有し、ヒンジの長手方向被支持部分において通常ドアの中間 高さ部分のところに寄せ集めた１つまたはそれ以上のスラスト軸受を備える。ド アの頂部から中間部分までのヒンジ部材の、軸受凹部を有する部分は、なんらカ ットアウト部や輪郭中断部によって中断されないままであり、それによって、最 適な強度ならびにドアの重量によって負わされる引っ張り荷重に対する最大抵抗 を保持する。同様にして、ヒンジの下方部分は、相互かみ合いギア・セグメント 表面がなんらのスラスト軸受凹部によっても中断されず、連続しているときに、 片持ち式ドアによって与えられる圧縮荷重を最良な状態で支えることができる。 本発明によるヒンジ部材の端は、軸受挿入物の上下の領域において或る程度ま で長手方向に相対的に自由に移動することができる。この移動のために、中央軸 受の上下両方の領域においてヒンジ部材が互いに対して長手方向に摺動し、スラ スト軸受にかかる長手方向すなわち縦方向の荷重の増大を最小限に抑えることが できるようにすることによって、ヒンジは或る程度の湾曲に順応することができ る。 ヒンジ部材の相対的な変位は、ヒンジ部材の長手方向縁が湾曲してドアまたは ドア枠組立体の反りに追従するときに、長手方向被支持領域からの距離に比例し て増大することになる。本発明によれば、ヒンジの中間高さ部分の上下に軸受グ ループを置き、ドア・ホルダ、ドア止め、緩衝作用装置あるいは閉鎖装置ならび に連続ヒンジの全長にわたって反比例して横方向の引っ張り、圧縮荷重を分布さ せる可能性のある自動ドア操作器によって加えられる応力により良好に耐えるよ うにすることによって、スラスト軸受で支えられるヒンジ部分の位置を選ぶこと ができる。たとえば、付加的な引張り応力あるいは圧縮応力がオーバーヘッド式 ドア閉鎖装置あるいはフロア止めによってヒンジにかかったとき、「中立軸線」 すなわち通常は引張り荷重あるいは圧縮荷重のいずれの下にもない中間高さ部分 付近のヒンジ部分かやや上あるいは下に変位する可能性がある。軸受グループは 、これらの変位した横方向力を補正する位置に設置するとよい。 本発明は、また、不均一な重量配分を有するドア、たとえば、重い二次ハッチ 、ラッチ装置、ガラスが嵌まっているかあるいは横木のある窓開口部のようなア タッチメントを担持しているドアもしくは奇異な形状のドアのための改良した支 持体を提供する。スラスト軸受グループの垂直方向位置の選択により、ヒンジを これらの異常に変位した荷重に適応させることができる。 本発明は、さらに、ヒンジ全長の限られた部分内にスラスト軸受位置を寄せ集 めることによって最大スラスト抵抗を与える。剪断強さがヒンジ部材の部分にお いてスラスト軸受凹部間のヒンジ部材部分において最適な剪断強さを維持するだ けの最短長さにスラスト軸受間隔を減らすことによって、同じ数の広い隔たった スラスト軸受を備えた同様の横断面のヒンジに比べてより大きい荷重を支えるこ とができる。これは、１つのヒンジ部材の、他のヒンジ部材に相対的な縦方向滑 りがわずかなときに、密接に寄せ集めた軸受が応力および摩耗をより均一に分布 させるからである。この寄せ集めにより、スラスト軸受は、ヒンジ回転軸線に対 して直角に軸受表面をより良好に位置すると共に、ヒンジ部材間に長手方向変位 を強制する可能性のあるドア重量以外の条件によって引き起こされたネジリある いは過度の遊びをなくすことができる。 本発明は、また、ピン無し連続ヒンジの製造を簡単にし、コストを低下させる 。集中した領域に軸受凹部を設置することによって、製作装置およびフロア空間 をより少なくすることができる。したがって、組立時に軸受凹部へスラスト軸受 を設置することをより容易に自動化でき、点検をより容易にすることができる。 製造、在庫の見地から、種々の高さのドアに広範囲にわたる種々のヒンジ長を合 わせることが簡単になる。これは、連続ヒンジの中央点近くに密接に寄せ集めた スラスト軸受の場合に、少ない影響で全長をいくぶん変えることができるからで ある。すえ付け中、連続ヒンジを現場で短い長さに切断することが多い場合、な んら軸受を取り除くことなくヒンジの全長を変更することができる。軸受を除く と、ヒンジの長手方向荷重等級が低下することになる。 凹部間のヒンジ部材部分の強度と両立できるスラスト軸受の長手方向最密接寄 せ集めは理想的なデザイン条件を表す。軸受グループによって長手方向に支持さ れるヒンジ部分のサイズおよび位置はそれが支えるドアに依存する。高くて幅の 狭いドアは大きな鉛直荷重を発生するが、片持ち荷重は比較的低いことになる。 より短くて幅の広いドアは引張り、圧縮の両方において大きい横方向の荷重を加 えるが、鉛直荷重が比較的低く発生する可能性がある。 本発明によれば、それに加えて、連続ヒンジは、特殊な作動条件、たとえば、 不均一な衝撃力またはネジれ力について設計することができる。スラスト軸受の グループの量および位置を変化させることによって、これらの条件によって生じ る問題を効果的に克服することができる。極端なデザイン条件では、目的がヒン ジ部材の相対的な長手方向変位を最大にすること、あるいは、ヒンジの反対端部 での横方向荷重抵抗を最大にすることにある場合、軸受グループをヒンジの一端 あるいはその付近に設置してもよい。 スケール、材質、硬度および強度を含むピン無しヒンジ部材の任意特定のデザ イン基準に対して、本発明は、多数回のサイクルにわたって高い荷重を支えるヒ ンジの能力を改善し、最適化することができる。この点について、本発明は本発 明者の‘８７９号および‘４２２号特許のピン無しヒンジに限ることなく、他の タイプの連続ヒンジでも同等に有効である。 本発明は、ピン無しタイプの連続ヒンジに限られていない。本発明の別の実施 例は、ピンおよび間に配置したナックルを備えた連続「ピアノ」タイプ・ヒンジ である。これは湾曲した表面に順応させて使用することができる。長手方向の荷 重を支持するナックルを集中化したグループにまとめ、すべての他のナックルの 端面間にスペースを残すことによって、反った状態での作動状態の下で膠着、座 屈を回避することができる。 ピアノ・ヒンジでは、ヒンジの全長に沿ってナックル長およびデザインが均一 である必要はない。ナックルはより多くのスラスト軸受表面を与えるように長手 方向荷重支持グループでは短くてもよく、より長いナックルを長手方向不支持端 部に設置してもよい。デザイン上の考慮は、確実にピンが損傷を受けることがな いように最大横方向荷重抵抗に対するピンの剪断強さを含まなければならない。 さらに、摩擦防止スラスト軸受を長手方向荷重支持ナックル間に嵌合させてもよ いし、摩擦防止スリーブ・ナックルを長手方向不支持端部にあるナックル内に嵌 合させてヒンジの各部分における主要な力に抵抗するようにしてもよい。 図面の簡単な説明 第１A−C図は、それぞれ、ピン無しヒンジの端面図、斜視図および断面図を示 している。 第２A−２B図は、ピン無しヒンジのスラスト軸受の端面図および斜視図を示し ている。 第３図は、スラスト軸受を受け入れる凹部を示す、連続ピン無しヒンジのヒン ジ部材の断片斜視図である。 第４Ａ図は、開いた従来ヒンジの正面図を示している。 第４Ｂ図は、ヒンジ組立体の斜視図であり、普通に使用されている軸受配置を 示す図である。 第５図は、代表的なドアおよびその支持枠によって連続ヒンジに加えられる横 方向の力の線図である。 第６A−第６Ｂ図図は、溝形状のクランプによって摺動可能に結合されたピン 無しヒンジ部材を開いた状態で示す立面図である。 第７図は、本発明によるピン無しヒンジの立面図であり、開いた状態のヒンジ の中間高さ部分に置いたただ１つのスラスト軸受を示す図である。 第７Ａ図は、ヒンジの中間高さ部分付近に２つのスラスト軸受を備えた、本発 明の実施例を示す図である。 第８図は、本発明の実施例の立面図であり、開いた状態のヒンジの中間高さ部 分に設置した１グループの軸受を示す図である。 第９図は、湾曲した状態を強いられた開いた状態のピン無しヒンジの中間高さ 部分に設置した１グループの軸受を備えた本発明の実施例の立面図である。 第１０A−１０C図は、開いた状態のヒンジの種々の部分に配置され、それらを 長手方向に支持している１グループの軸受を有する本発明によるピン無しヒンジ の立面図である。 第１１図は、本発明による開いた状態のヒンジの中間高さ部分に設置したより 大きいグループの軸受を示す、本発明の立面図である。 第１２図は、本発明の開いた状態の「ピアノ」タイプ・ヒンジの立面図を示し ている。 好ましい実施例の詳細な説明 第１Ａ図および第１Ｂ図に示すピン無しヒンジ構造は、第１の長手方向ヒンジ 部材１１と第２の長手方向ヒンジ部材１２とを包含する。これらのヒンジ部材１ １、１２は、隣り合った長手方向縁のところに長手方向に延びるギア・セグメン ト１５、１６を有する。くぼんだ円筒形の軸受表面１７、１８がギア・セグメン ト１５、１６の回転軸線を通って延びている。 Ｃ字形のクランプ１３が中央溝形材を有する。クランプの内側へ折り曲げた端部 は、ギア・セグメント１５、１６の円筒形の軸受表面１７、１８内に摺動可能に 挿入したロッド状の軸受部分２０、２１で終わっている。こうして、クランプ１ ３は２つのヒンジ部材１１、１２を回転可能に結合し、ギア・セグメント１５、 １６をかみ合い状態に保つ。クランプ１３およびヒンジ部材１１、１２は、ヒン ジの全長にたわる横方向の支持体となる。 相対、クランプおようび両ヒンジ部材の相対的な長手方向の移動を防ぐため、 少なくとも１つのスラスト軸受２３を、本発明者の米国特許第３，４０２，４２ ２号に記載したように、そして、第１C、２A、２B図に示すように、設ける。ス ラスト軸受２３は、第３図に示す凹部２４、２５内に配置する。軸受２３の上下 のスラスト軸受表面２６、２７は、軸受２３を配置したときに凹部２４、２５の 上下のくぼんだ軸受表面２４ａ、２５ａを摺動可能に支える。凹部２４、２５の 長手方向寸法およびスラスト軸受２３の長手方向寸法は対面する凹部表面２４ａ 、２５ａと軸受２３の間に充分なクリアランスを残し、その結果、ヒンジ部材１ １、１２が軸受２３上で膠着することなく回動することができる。 軸受２３には、第２Ａ図に示す長手方向に延びるスロット３０、３１が形成し てあり、これらのスロットは、クランプ１３のロッド状の軸受部分２０、２１を 受け入れるようになっている。第１Ｃ図からわかるように、軸受２３はクランプ １３の横断面内部を大きく満たしており、クランプ１３の内部を越えて横方向に 延びている。 軸受２３は、凹部２４、２５付近で２つのヒンジ部材１１、１２の相対的な長 手方向移動を効果的に阻止する。これら２つのヒンジ部材１１、１２に対するク ランプ１３の相対的な移動は、好ましくは、止めネジ、接着剤、かしめなどによ って１つまたはそれ以上のスラスト軸受２３をクランプ１３に対して固着あるい は固定することによって阻止する。 第４Ａ図および第４Ｂ図は、ピン無しヒンジの長さに沿って隔たった凹部２４ 、２５内に設置した複数のスラスト軸受２３の従来配置を示している。第４Ａ図 は、開いた状態のヒンジの内部を示しており、そのヒンジ部材１１、１２は約１ ８０度の角をなしている。第４Ｂ図は、閉じた位置にある同様のヒンジの断片斜 視図であり、伝統的に間隔を置いたスラスト軸受２３を仮想線で表示してある。 ヒンジ部材１１、１２は、ドア・ドア枠組立体のような構造部材３７、３８に取 り付けるための取り付け孔３６を備えている。多数のスラスト軸受２３によって 提供される累積軸受表面積の増加により、ドアおよび補助的ハードウェアの重量 によってヒンジ組立体上に加えられる長手方向力に抵抗するヒンジ部材１１、１ ２の能力が向上する。 従来技術のヒンジのスラスト軸受２３は、多かれ少なかれ、ヒンジ部材縁部分 ５０、５１間の間隔４０分だけ均一に隔たっている。端部４３およびヒンジ部材 端部５２、５３は従来技術においては非常に短い。公知の実務において、長さ４ ０および端部４２の長さは、一般に、選ばれた数のスラスト軸受２３によって必 要なヒンジ長さを単純に分割することから生じる。 ランダムあるいは均一な軸受間隔は、水平方向以外の方向で構造部材を支える ヒンジ部材に加えられる片持ち力の大きさおよび方向を考慮し損なっている。ヒ ンジが水平位置に向いており、それからドアがぶらさがっている場合、横方向の 引張り荷重がヒンジに加えられる。一方、ヒンジがドアを下方から支えている場 合、ヒンジは横方向の圧縮を受けることになる。どちらの方法でも、少ない縦方 向荷重がヒンジに作用し、そして、ヒンジに影響を及ぼす横方向荷重はその長さ に沿ってほぼ均一に分布する。ヒンジ回転軸線が垂直方向へ変位すると、横方向 力は効果を現すが、これはヒンジの全長にわたって均一に分布することがない。 第５図は垂直方向にヒンジ止めしたドアにおける横方向力を示している。これ らの力はヒンジ１００の一端から反対端まで大きさ、方向が変化する。ドア枠３ ８からぶらさがっているドア３７のモーメントが横方向力を発生させ、これが矢 印Ｔで示すようにヒンジ組立体１００の上方部分に張力をかけ、ヒンジ部材を分 離させようとする。ヒンジの底部で、ドア３７のモーメントは、矢印Ｃで示す、 ヒンジ１００の下方部分を圧縮状態に置く横方向力を発生させ、ヒンジ部材１１ 、１２のかみ合ったギア・セグメント１５、１６を一緒に圧迫する。ヒンジ１０ ０の中間高さ部分Ｍ付近の領域において、ドア１００の重量によって生じる横方 向力は大きく減らされる。すえ付け状態、ドア・デザインの要因および他の作動 ハードウェア（たとえば、ドア閉鎖装置）によって加えられる複雑な力に依存し て、ヒンジ１００にかかる荷重の横方向成分は変化することになる。しかしなが ら、一般的な荷重パターンはそのままとなる。 第６Ａ図および第６Ｂ図は、第１Ａ図および第１Ｂ図と同様に、ピン無しヒン ジを開いた位置で示し、これは、横方向凹部２４あるいは２５も、ヒンジ部材１ １、１２のスラスト軸受２３も持たない。第６Ａ図は、ヒンジ部材１１、１２お よびクランプ１３を長手方向の整列状態で示している。第６Ｂ図は、ヒンジ部材 １１、１２およびクランプ１３が長手方向の支えを欠いていることにより互いに 長手方向に変位した状態のヒンジを示している。 第７図は、ヒンジの中間部分のところで凹部２４、２５内に配置した単一のス ラスト軸受２３によって長手方向の相対的な移動をしないように保持されたヒン ジ部材１１、１２を包含する本発明の実施例を示している。したがって、ヒンジ の唯一の長手方向被支持部分は軸受２３の直ぐまわりの領域である。クランプ１ ３はこの図では隠されている。中央スラスト軸受２３の両側に位置する長手方向 自由端４２において、かみ合っているギア・セグメント１５、１６は凹部によっ て中断されてない。これらのギア付きの縁１５、１６はこのことにより最適化さ れ、軸受２３の上下でヒンジ部材１１、１２の長手方向自由端部分５２、５３に 存在する横方向の最大引張力あるいは圧縮力に抵抗する。その結果、ヒンジの中 断されていない長手方向自由端４２は、軸受位置の上下で最大横方向荷重に耐え ることができる。 第７図には１つのスラスト軸受が示してあるが、本発明によるヒンジは、第７ Ａ図に示すように少なくとも２つのスラスト軸受２３のグループを有し、より適 切に長手方向荷重を支えるようになっているともっと好ましい。第８図は、より 大きいグループのスラスト軸受２３を設け、ヒンジ組立体の中間部付近で長手方 向被支持部分６０を与える実施例を示している。付加的な軸受２３は、ヒンジ組 立体の横方向および長手方向の荷重要件の所望の比率に依存して、中断されない 自由端４２およびヒンジ部材端５２、５３をできるだけ大きく保ちながらより大 きいドア重量支持・耐摩耗性を与える。好ましくは、スラスト軸受２３間の間隔 ４０は、スラスト軸受２３および長手方向支持ヒンジ縁部分５０、５１の縦方向 荷重支持能力によって許されるほど短い。 第９図は第８図のヒンジを反った状態で示しており、この反りは、曲がったあ るいは湾曲したドアまたはドア枠によって、あるいは、取り付けた構造物の意図 的に凹凸を付けた表面によって生じる可能性がある。このヒンジによれば、長手 方向自由端４２におけるヒンジ部材端５２、５３とクランプ１３（図示せず）と の間の長手方向の滑りが可能なので、ヒンジは開閉で回動するときにより良好に 撓んで、必要な湾曲に適合することができる。第４A図の従来技術のヒンジにお けると同様に、ヒンジ端５２、５３付近に位置するスラスト軸受はまったくない 。 したがって、凹部２４、２５は、長手方向変位長３５（ヒンジの端で最も大きい ）の結果として、スラスト軸受２３にかかる剪断応力を最小にする。個別の長手 方向被支持ヒンジ部分におけるスラスト軸受２３の寄せ集め配置により、ヒンジ 部材１１、１２の相対的な長手方向摺動の代わりに、荷重支持能力をドアの重量 を支える方向に向けることによってより効率的な利用が可能になる。 縦方向圧縮強度を越えた荷重による軸受２３の損傷あるいは故障は、互いに対 する端部分５２、５３の長手方向変位を生じさせないようにすることによって大 きく減らすことができる。先に説明したように、これは、ヒンジ部材のギア付き 部分の残りの長手方向縁５０、５１の強度によって限られるが、軸受２３のグル ープをできるだけ密接にまとめることによって達成される。しかしながら、スラ スト軸受の間隔４０はグループの全体にわたって一定に留まる必要はない。 第１０A−C図は、ヒンジの長さ方向の種々の位置での軸受２３のグループを示 す。第１０Ａ図において、軸受２３のグループはヒンジの中間部からわずかに変 位している。したがって、端部分５２ａ、５３ａは端部分５２ｂ、５３ｂよりわ ずかに長くなっている。この実施例は、ヒンジ組立体の頂部でより大きい横方向 引張り荷重に順応することができる。この実施例は、また、ヒンジ部材１１、１ ２およびクランプ１３（図示せず）が、第５図に示すように対称的な荷重分布を 持つドアにおいてさえ、所与の輪郭、材質選択について引張り荷重よりも圧縮荷 重に耐えることができるので、有利である。 第１０Ｂ図の実施例は、第１０Ａ図のものと同様であるが、端部分５２ｄ、５ ３ｄの長さに関して端部分５２ｃ、５３ｃの長さがさらに大きく異なっている状 態を示している。第１０Ｃ図において、軸受２３のグループはヒンジの底部にあ り、端部分５２ｆ、５３ｆに関して端部分５２ｅ、５３ｅの長さがきわめて異な るようにしている。これにより、ヒンジの頂部において極端な引張り荷重抵抗を 得ることができる。また、それによって、ヒンジ部材１２の端部分５３ｅに関す るヒンジ部材１１の端部分５２ｅの極端な長手方向変位が可能となり、ヒンジ組 立体の頂部端での撓みまたは曲げに順応するが、底部でのヒンジ組立体の縦方向 整合状態を保持することができる。他の実施例は第１０Ａ図一第１０Ｃ図の逆で あり、ここでは、スラスト軸受のグループはヒンジの上部に設置してもよい。 第１１図は、長さ４０で密接に間隔を置いたより大きいグループの軸受２３を 示している。本発明のこの実施例において、ヒンジの長手方向被支持部分６０に おけるヒンジ部材部分５０、５１は、ヒンジ全長６１の５０％を占める。したが って、この実施例の自由端４２の長さは全長６１の２５％となる。この実施例は 、多くのスラスト軸受２３を使用するので、増大した長手方向荷重に抵抗するの にかなり適している。 別の実施例において、長手方向にウェブによって相互に連結した１つまたはそ れ以上のスラスト軸受が、本発明者の米国特許第４，９９９，８７８号に開示し たように、個々のスラスト軸受の代わりに用いられている。これらのウェブ付き の軸受組立体は、各軸受がヒンジの長手方向被支持部分に沿って等距離であるよ うに隔たっていると好ましいが、等距離の配置が必要なわけではない。 別の実施例は、本発明者の米国特許第４，９９９，５７９号で開示したような ピン無しヒンジ配置である。この実施例のクランプの内面はギア歯を有する。ヒ ンジ部材のギア・セグメントは、これらのギア付きクランプ表面とかみ合ってい る。本実施例におけるヒンジ部材は、ギア・セグメントまたは回動可能に摺動す るヒンジ部材縁によって互いに回転可能に係合する。 第１２図は、本発明のピアノ・ヒンジ実施例を示す。ヒンジ部材１１１、１１ ２の同心の円筒形ナックル１７０、１７０ａ、１７１、１７１ａは、ナックルを 貫いて延びるピン１１３あるいはピン・セグメントによって回転可能に結合され ている。長手方向被支持部分１６０に配置した長手方向支持用ナックル１７１、 １７１ａは、長手方向自由端に配置した長手方向自由ナックル１７０、１７０ａ よりも長手方向に短いと好ましい。このサイズの相違によって、より多い数の支 持用ナックル１７１、１７１ａをより短いスペース内に寄せ集め、累積長手方向 荷重軸受表面を最大にすることができる。ヒンジ組立体が支えることができる最 大の縦方向荷重は、部分的に、支持用ナックル１７１、１７１ａ間の最大境界領 域１７２、シャンク１７３、１７３ａの曲げ・剪断強さおよびピン１１３の強さ によって決まる。 付加的な長手方向すなわち縦方向荷重支持能力は、１つまたはそれ以上の摩擦 防止軸受またはワッシャ１７４を境界面１７２に加えることによって実現するこ とができる。ヒンジの作動で許される最大の横方向湾曲は、長手方向に自由ナッ クル１７０、１７０ａ間の間隔１７６を大きくし、ヒンジの端部においてヒンジ 部材１１２、１１３の付加的な長手方向変位を可能にすることによって増大させ ることができる。さらに、自由ナックル１７０、１７０ａの円筒形凹部内に半径 方向軸受またはスリーブ・軸受１７５、１７５ａを挿入することによつて、横方 向荷重支持潜在力を増大させることができる。 長手方向に自由ナックル１７０、１７０ａの構造材料は、支持用ナックル１７ １、１７１ａの材料と異なっていて、各部分に必要な強さを与えるようにしても よい。そのため、ヒンジ部材１１１、１１２の端１４２の構造材料は、長手方向 被支持部分１６０とはかなり異なる。異なった材料から構成したヒンジ部材１１ １の種々の長手方向部分は単一の部片として相互に結合してもよい。たとえば、 異なった構造を有し、個別に作ったヒンジ部材１１１の長手方向自由端１４２お よび長手方向被支持部分１６０を、ライン１８０付近で溶接、ろう付け、リベッ ト留めなどによって結合し、単一の連結ヒンジ部材として一体に作動するように してもよい。ヒンジ部材１１２も同様に構築することができる。 本発明の他の実施例はピン付きあるいはギア付きである必要はないが、ヒンジ の一部分だけで長手方向に支えられ、ヒンジのほぼ全体にわたって横方向に支え られる他のヒンジ作用機構を包含してもよい。たとえば、本発明者の米国特許３ ，４０２，４２２号の第１０、１１図に開示されているギア無し、ピン無しヒン ジ形態を本発明の実施例でも使用し得る。これらのヒンジにおいては、少なくと も１つのヒンジ部材が円筒形の縁を有し、この縁をそれを保持するように形成し た溝形材によって他のヒンジ部材に回転可能に結合する。 しかしながら、本発明のすべての実施例において、長手方向被支持部分６０ま たは１６０はヒンジの全長のうちの約６７％までを占めると好ましい。別の好ま しい実施例の最大自由端４２または１４２は、少なくとも被支持部分６０または １６０の長さの約２０％である。より好ましくは、長手方向被支持部分６０また は１６０は、ヒンジ全長の約５０％までを占める。最も好ましくは、この部分６ ０または１６０は、ヒンジ全長の約３０％までを占める。 先の説明を理解するのに必要な範囲に対して、米国特許第３，０９２，８７０ 号、同第３，４０２，４２２号、同第４，９７６，００８号、同第４，９９９， ８７８号、同第４，９９９，８７９号の内容をここに参考資料として援用する。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．ヒンジであって、 長手方向で係合しており、被長手方向支持部分および長手方向自由端を包含 する第１、第２のヒンジ部材を包含し、これらのヒンジ部材が、前記被支持部 分および前記自由端の両方のところで回動可能に相互連結しており、 前記被支持部分におけるヒンジ部材間の相対的な長手方向運動を阻止する防 ぐ長手方向支持装置が前記被支持部分に配置してあり、 ほぼすべての長手方向荷重を前記支持装置によって支持し、ヒンジ部材が、 共に、ヒンジの全長にわたって横方向に支持されており、自由端において長手 方向に相対的に移動できるようになっている ことを特徴とするヒンジ。 ２．請求の範囲第１項のヒンジにおいて、前記支持装置が、互いに間隔を置いた 複数の支持体を包含しており、各対の支持体間にヒンジ部材のうちの少なくと も一方のヒンジ部材の縁を受けていることを特徴とするヒンジ。 ３．請求の範囲第１項のヒンジにおいて、前記被支持部分がヒンジの約６７％ま での長さとなっていることを特徴とするヒンジ。 ４．請求の範囲第２項のヒンジにおいて、前記被支持部分がヒンジの約５０％ま での長さであることを特徴とするヒンジ。 ５．請求の範囲第２項のヒンジにおいて、前記被支持部分がヒンジの約３０％ま での長さであることを特徴とするヒンジ。 ６．請求の範囲第１項のヒンジにおいて、前記被支持部分がヒンジの中間部分に 配置してあり、自由端が前記被支持部分の各側部に配置してあることを特徴と するヒンジ。 ７．請求の範囲第６項のヒンジにおいて、自由端の１つが被支持部分の少なくと も約２０％の長さであることを特徴とするヒンジ。 ８．請求の範囲第１項のヒンジにおいて、被支持部分は、横方向荷重の影響が最 も少ないヒンジ領域に配置してあることを特徴とするヒンジ。 ９．請求の範囲第１項のヒンジにおいて、さらに、ヒンジ部材上に設けた複数の 支持用ナックルおよび自由ナックルを包含し、前記支持用ナックルが被支持部 分に配置してあり、前記自由ナックルが前記自由端に配置してあり、各ナック ルが円筒形の貫通孔を構成しており、前記ナックルが前記被支持部分および前 記自由端の両方において互いに長手方向にかみ合っていて前記貫通孔が同心に 整合するようにしてあり、前記貫通孔を貫いてピンが延びており、第１のヒン ジ部材の前記支持用ナックルが、第２のヒンジ部材の隣り合った支持用ナック ルを長手方向に支え、自由ナックルが互いから長手方向に隔たった縁を有し、 ピンまわりの、前記自由端におけるヒンジ部材の相対的な長手方向摺動を可能 としていることを特徴とするヒンジ。 10．請求の範囲第９項のヒンジにおいて、ヒンジのうちの一方のヒンジの支持用 ナックルが同じヒンジの自由ナックルよりも密接に寄せ集めてあることを特徴 とするヒンジ。 11．請求の範囲第９項のヒンジにおいて、前記支持用ナックルが前記自由ナック ルよりも長手方向に短くなっていることを特徴とするヒンジ。 12．請求の範囲第９項のヒンジにおいて、さらに、第１のヒンジ部材の支持用ナ ックルと第２のヒンジ部材の隣り合った支持用ナックルとの間に配置した摩擦 防止軸受を包含することを特徴とするヒンジ。 13．請求の範囲第９項のヒンジにおいて、さらに、ピンと自由ナックルとの間に 配置した摩擦防止軸受を包含することを特徴とするヒンジ。 14．請求の範囲第１項のヒンジにおいて、さらに、 第１、第２のヒンジ部材の各々に配置してあり、長手方向に延びる回転軸線 を有するギア・セグメントを包含し、これらのギア・セグメントが互いに回転 可能に組み合わせてあり、そして、 ギア・セグメントを回転可能な組み合わせ状態に維持する溝形材を有するク ランプを包含する ことを特徴とするヒンジ。 15．請求の範囲第１４項のヒンジにおいて、第１のヒンジ部材上のギア・セグメ ントが、第２のヒンジ部材のギア・セグメントと回動可能にかみ合っているこ とを特徴とするヒンジ。 16．請求の範囲第１４項のヒンジにおいて、クランプが、溝形材の側面に沿った 内側へ折り曲げた端部を有し、ギア・セグメントが回転軸線を通して前記内側 へ折り曲げた端部を回転可能に受け入れていることを特徴とするヒンジ。 17．請求の範囲第１６項のヒンジにおいて、長手方向のロッド状支持突起が各内 側へ折り曲げた端部の末端に配置してあり、前記ギア・セグメントが前記ロッ ド状の突起を回転可能に受け入れていることを特徴とするヒンジ。 18．請求の範囲第１４項のヒンジにおいて、ギア・セグメントが、前記自由端に おいて長手方向に連続して回転可能な組み合っていることを特徴とするヒンジ 。 19．請求の範囲第１４項のヒンジにおいて、溝形材が、ヒンジ部材のギア・セグ メントと回転可能にかみ合ったギア付き表面を有することを特徴とするヒンジ 。 20．請求の範囲第１４項のヒンジにおいて、さらに、向かい合っている凹部軸受 表面が前記被支持部分において前記ギア・セグメントを貫いて横方向に延びて おり、１つの凹部が２つの向かい合った凹部表面間に構成されており、各ヒン ジ部材の少なくとも１つの凹部内に前記支持装置における長手方向スラスト軸 受が保持されていることを特徴とするヒンジ。 21．請求の範囲第２０項のヒンジにおいて、前記スラスト軸受のうちの少なくと も２つが前記溝形材内で延びるウェブによって連結してあることを特徴とする ヒンジ。 22．請求の範囲第２０項のヒンジにおいて、第１のヒンジ部材の凹部が、少なく とも部分的に、第２のヒンジ部材の凹部と重なっていることを特徴とするヒン ン。 23．請求の範囲第２０項のヒンジにおいて、前記スラスト軸受が前記クランプに 固定してあることを特徴とするヒンジ。 24．ピン無し連続ヒンジであって、 回動可能に係合しており、被長手方向支持部分および長手方向自由端を有す る２つのヒンジ部材を包含し、各ヒンジ部材が、長手方向に延びる回転軸線を 有するギア・セグメントを包含しており、前記ギア・セグメントが、回転可能 にかみ合っており、前記被支持部分において横方向に延びる向かい合った凹部 表面を有し、対の隣り合った凹部表面間に１つの凹部が構成してあり、 ギア・セグメントをかみ合い状態に維持するクランプを包含し、このクラン プが長手方向の溝形材を構成する内側へ折り曲げた端部を有し、ギア・セグメ ントが前記内側へ折り曲げた端部を回転可能に中央で受け入れており、 １グループの長手方向のスラスト軸受を包含し、各スラスト軸受が、各ヒン ジ部材の少なくとも１つの凹部内に保持され、各軸受が配置された凹部の凹部 表面に摺動可能に係合できるようになっており、 ほぼすべての長手方向荷重が、前記グループによって支持され、ヒンジ部材 が前記自由端において長手方向に相対的に移動することができ、前記被支持部 分がヒンジに約６７％までの長さとなっている ことを特徴とするヒンジ。 25．請求の範囲第２４項のヒンジにおいて、前記被支持部分がヒンジの約５０％ までの長さとなっていることを特徴とするヒンジ。 26．請求の範囲第２４項のヒンジにおいて、１つのスラスト軸受が、各ヒンジ部 材の部分的に重なり合っている凹部内に配置してあることを特徴とするヒンジ 。 27．請求の範囲第２４項のヒンジにおいて、被支持部分が、横方向荷重の影響が 最も少ないヒンジ領域に配置してあることを特徴とするヒンジ。