JP2003214025A - 磁気式フロア・ヒンジ - Google Patents
磁気式フロア・ヒンジInfo
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Abstract
の開閉速度差を減らすことができる磁気式ダンパー付き
フロア・ヒンジを提供する。 【解決手段】 本発明は、出入門の開閉速度を減少させ
るフロア・ヒンジであって、ヒンジ作動部と磁気作動部
とに区分されており、ヒンジ作動部にガイド・レールが
設けられた設置ブラケットと;ガイド・レール上で直線
運動する移送板と;移送板をその運動方向へ弾持する圧
縮スプリングと;出入門のヒンジ軸と結合されて移送板
の上部において回動可能に設けられた主軸カムと;移送
板上で主軸カムのカム形状面と接触するローラと;設置
ブラケットの磁気作動部において回転可能に設けられた
ディスクと;ディスクの上下面に反発力を生じさせるよ
うに永久磁石を装備したヨークと;主軸カムの低速回転
運動をディスクの高速回転運動に伝達できるように主軸
カムの回転軸とディスクの回電軸の間に設けられる伝動
機構を含む。
Description
的な衝撃を吸収しながら出入門の開閉速度を一定に保持
できるフロア・ヒンジに係り、さらに詳しくは磁気式ダ
ンパーを用いた非接触式の磁気式フロア・ヒンジに関す
るものである。
(床面)に設けられて出入門が緩慢な速度で開閉出来る
ように緩衝力を付与した出入門の補助装置である。一般
に広く用いられているフロア・ヒンジは図1に示すよう
に、油圧式フロア・ヒンジとして、本体1、ピストン
2、圧縮スプリング3、移送板4、ロード5、ピン6及
びカム7から成っている。
ード5が繋がっており、ロード5の一端がピストン2に
固定されて移送板4、ピン6、ロード5及びピストン2
が一体に動く。圧縮スプリング3の一端はピストン2に
固定され、他先端は本体1内部に固定される。本体1内
部はヒンジ作動部8と油圧作動部9とに区分され、油圧
作動部9にはオイルが充填されており、密閉された構造
となっている。油圧作動部9の一端にはピストン2の直
進運動に従い、互いに反対に開閉される一対のオリフィ
ス(orifice)10、11が形成されている。
ンジは出入門を開けると、出入門の回転軸に繋がれたカ
ム7が回転運動し、カム7に接しているピン6が直線運
動をする。ピン6が直進運動をすることにより、ロード
5と繋がったピストン2が直進運動をする。
ス(orifice)10,11が開閉されながら、油
圧作動部の圧縮オイルが、一対のオリフィス(orif
ice)10、11を通して、高圧領域から低圧領域に
流れ減衰力を発生させる。発生した減衰力は直進するピ
ストン2の移動速度を減少させ、出入門を低速でゆっく
り開閉するようにする。圧縮スプリング3は出入門が開
く際にピストン2の前進移動により圧縮され、出入門に
加わる力がなくなっても圧縮スプリング3の復元力でピ
ストン2を後退させ出入門を閉じるようにする。
は、カム7がピン6を押す際、カム7の回転中心軸を基
準にピン6にトックを発生させるので、ピストン2を本
体1の内壁に密着させるような外乱を発生させる。これ
に依ってピストン2と本体1内壁の間に摩耗が発生する
ことになる。ピストン2と本体1の内壁の間に摩耗によ
るオイル・リーク(leak)が発生すると油圧作動部
の減衰力が低下して、出入門が設計速度よりもより早く
閉じたり、より容易に開いたりする問題が生じる。
出入門を閉じる力と共にピストン2と本体1内壁から発
生する摩擦力と、カム7とピン6の間で発生する摩擦力
まで考慮して設計しなければならないので、圧縮スプリ
ング3のスプリング常数の増加及びこれによる圧縮スプ
リング3の寿命が短縮する問題が発生する。
度によるオイルの粘性係数変化が激しくて気温変化によ
って出入門の開閉速度の差が発生する問題があった。一
方、出入門の開閉速度を調節するための調節スイッチを
取付けたフロア・ヒンジがあるが、これは装置追加によ
る費用上昇の問題と、毎度使用者が調節スイッチを調節
しなければならないという使用上の不便さがあった。
式ダンパーをフロア・ヒンジに適用して非接触式に減衰
力を生じさせて摩擦力を最小化し、気温が変化しても出
入門の開閉速度差を減らすことができる磁気式ダンパー
付きフロア・ヒンジを提供することである。
ンジは、出入門の下側面(床面)に設けられて出入門の
開閉速度を減少させるフロア・ヒンジにおいて、ヒンジ
作動部と磁気作動部とに区分してヒンジ作動部の一端に
ガイド・レールが設けられる設置ブラケットと;前記ガ
イド・レール上に直線運動が可能になるように設けられ
る移送板と;前記移送板と前記設置ブラケットの間に前
記移送板の運動方向へ設けられる圧縮スプリングと;前
記移送板の上部に回動可能になるように設けられ、出入
門のヒンジ軸と結合して回動する主軸カムと;前記主軸
カムのカム形状面と接触される前記移送板の一端に設け
られるローラと;前記設置ブラケットの前記磁気作動部
の一端に回転可能になるように設けられるディスクと;
前記ディスクの上下面に反発力を生じさせうるように永
久磁石を配置し、前記設置ブラッケットの前記磁気作動
部に設けられるヨークと;前記主軸カムの低速回転運動
をディスクの高速回転運動に伝達できるように、前記主
軸カムの回転軸と前記ディスクの回転軸の間に設けた複
数のギアが組込まれたギアボックスと;を含むことを特
徴とする。
触し、前記ローラはベアリング構造から成り、前記主軸
カムの外注面と面接触することを特徴とする。
上下面を取り囲む構造から成り、前記ディスクの上下面
と対面するように前記ヨークの一端に永久磁石が一定の
間隔に配列されることを特徴とする。
ィスクの上下面に対面する前記永久磁石は、相対する上
下面で異なる極性に配列すると共に、上面内及び下面内
でも異なる極性を交互に配列することを特徴とする。
に設けられる低速ギアと、前記ディスクの回転軸上に設
けられる高速ギアと、これらを一定のギア比で繋げる加
速ギア及びチェインから成ることを特徴とする。
発明の実施例を詳細に説明する。図2は、本発明による
磁気式フロア・ヒンジを分解図示した分解斜視図であ
り、図3は、本発明と異なる磁気式フロア・ヒンジを示
した斜視図であり、図4は、本発明による磁気式フロア
・ヒンジを示した横断面図であり、図5は、本発明によ
る磁気式フロア・ヒンジを示した側断面図である。
門の下側面(床面)に設けられて出入門の開閉速度を一
定に保持するもので、ギアボックス20上面に設置ブラ
ケット30が取付けられる。本発明による設置ブラケッ
ト30は中央部に形成された区分壁34を基準に、ヒン
ジ作動部31と磁気作動部32とに区分されており、ヒ
ンジ作動部31の一端にガイド・レール33が一体型で
設けられている。ガイド・レール33上には移送板40
が直線スライド運動できるように設置されており、移送
板40と設置ブラケット30の区分壁の間には圧縮スプ
リング41が設けられる。圧縮スプリング41は移送板
40の直線運動により圧縮される。圧縮スプリング41
内部には圧縮スプリング41を案内するための圧縮スプ
リング案内棒42が備えられ、この圧縮スプリング案内
棒42の一端は移送板40に固定され、他側は区分壁3
4を貫通して移送板40の運動によりスライディングで
きるようになっている。
0からなり、移送板40の間の出入門の回転軸と結合し
て回動する主軸カム50が回動可能になるように設置さ
れている。移送板40のスライディング運動方向に長孔
43が形成され、主軸カム50の回動軸は長孔43に回
動可能になるように結合される。
を成しており、このカム状の外周面は移送板40の一端
に設置されたローラ51と、最小の摩擦エネルギーで常
に接触状態を保つ。即ち、ローラ51と接触する主軸カ
ム50の幾何学的形状により、移送板40が直線運動す
ることになる。例えば、カム状の長軸部分にローラ51
が接触する場合には、移送板40が区分壁側にゆっくり
スライディング移動することになり、圧縮スプリング4
1が圧縮される。カム状の外周面と接するローラ51が
最大の長軸部分を通過してその接触面が短軸部分に回動
される場合には、圧縮された圧縮スプリング41の復元
力により移送板40が区分壁から離れる方向に移動す
る。圧縮スプリング41の役割は実質的に使用者が出入
門を開放してからそのまま放置しても最初の閉じた状態
に戻るようにするものである。
的に減速させる役割は次に説明する磁気作動部32が受
持つ。前述したように、設置ブラケット30の磁気作動
部32の一端に円板状のディスク60が回転可能になる
ように設置され、このディスク60の大略半円部に該当
する上下面にヨーク61が設置される。そして、ディス
ク60の上下面に対応するヨーク61に多数の永久磁石
62が一定の間隔に配列される。
れた純銅からなるのが望ましい。純銅の抵抗温度係数T
CRは4000ppmで、理論的には10℃の温度増減
毎に導電率が4%ずつ増減するが、オイルの粘性係数の
温度変化による増減に比べて極めて小さい値で実際的に
は反発力に及ぶ影響はない。
久磁石62はN極とS極を交互に配置し、ディスク60
上下面を基準に相互対面する永久磁石62は互いに異な
る極性、即ち、N極とS極、またはS極とN極を保つよ
うに配置される。このように相互異なる極性で向き合う
一対の永久磁石62からの磁気力線の方向は、隣接する
一対の永久磁石62からの磁気力線方向と逆になる。
り、永久磁石62とディスク60の間ではディスク60
内部に誘導される渦電流と磁石から出てくる磁気場の間
の相互作用(Lorentz force)による反発
力が発生するが、この反発力により実質的に出入門の開
閉速度が減速される。従って、永久磁石62とディスク
60の間で発生される反発力を増加させるためには出入
門の回転速度よりディスク60の回転速度を早くするこ
とが望ましいが、本発明ではギアボックス20を通して
出入門の低速回転運動をディスク60の高速回転運動に
変換させる。
の回転軸上に設けられる低速ギア21と、ディスクの回
転軸上に設置される低速ギア22と、これらを一定のギ
ア比で繋げる加速ギア及びチェインからなり、ギアボッ
クス20内部は当業者なら所定のギア比を得るために多
様に変形し実施することが出来るであろう。
クス20の減速比n及び図6に示された各種設計変数の
函数で整理される磁気ダンピグピ係数(magneti
cdamping coefficientc)に比例
する。出入門が開いた状態で手を放すと、予め圧縮され
た圧縮スプリング41の復元力(T(θ))により主軸
カム50に復元トークが伝達され、永久磁石62とディ
スク60及びギアボックス20により出入門の回転速度
(θ)が減少する。
現すと次の通り整理される。
おける回転慣性モーメント、 θ’:出入門の角速度、 θ:出入門の回転角加速度、 n:ギアボックスのギア比である。 出入門の回転運動の特性は、[数1]によって決定され
るので、ギア比とスプリング41及びキャップ部材の形
状、磁気ダンピグピ係数を設計することは製品の特性を
決定することになる。
フロア・ヒンジの作用を説明すると次の通りである。本
発明による主軸カム50は出入門の回転軸と繋がって回
転運動し、回転トークを伝達する。主軸カム50の回転
運動は幾何学的な主軸カム50の形状により移送板40
を直進運動させながら、同時にギアボックス20の低速
ギア21を回転させる。この際、本発明によるローラ5
1は主軸カム50の外周面と面接触しながらローリング
(Rolling)するので、既存の油圧式フロア・ヒ
ンジにおけるピン6とカム4の間の滑り運動に比べて摩
擦力が減少する。
リング41を圧縮し、圧縮された圧縮スプリング41は
出入門に加えられる力がないときに、出入門を最初の閉
じた状態に復元する復元力を発生させる。この際、スプ
リング案内棒42は圧縮スプリング41の圧縮及び復元
運動が円滑に行われるように案内する役割をする。一
方、ギアボックス20の低速ギア21は前述した通り、
主軸カム50によって低速で回転され、多数のギアによ
り予め設計されたギア比に変換されて高速ギア22を高
速で回転させる。
よりもより速い速度で磁気作動部32に設けられたディ
スクを回転させる。本発明によるディスク60が、永久
磁石62の配列されたヨーク61間を高速で回転する
と、ディスク60に渦電流が発生して永久磁石62との
相互作用により前述したようにディスク60の回転を妨
害する反発力が発生する。反発力はディスク60の回転
速度が速ければ速いほど大きくなるので、適切な反発力
を得るためにはギアボックス20内部のギア比を設定す
る。
転速度を一定に保つ。出入門を開放する際に、加える力
が一定ではないため、必要以上に大きい力が加えられて
もディスク60の回転速度が早くなり、それだけ反発力
が大きくなるので、開放速度は一定に保持される。
も出入門は圧縮スプリング41の復元力により復元され
る方向、即ち、出入門を自動的に閉じるようにし、この
際、圧縮スプリング41による復元力だけで出入門が閉
じることになると圧縮スプリング41によりその速度は
加速される。しかし、本発明ではディスク60とヨーク
61との間で発生する反発力によりディスク60の回転
が抑制されることにより、圧縮スプリング41の復元力
による出入門の閉じる過程が一定の回転速度に保持され
るものである。
・ヒンジに適用して非接触式に減衰力を生じさせて摩擦
力を最小化し、かつ気温が変化しても出入門の一定の開
閉速度を保持しうる効果をもたらすことが出来る。
ある。
した分解斜視図である。
斜視図である。
断面図である。
断面図である。
生する原理図である。
Claims (7)
- 【請求項1】 出入門の下側面(床面)に設けられて出
入門の開閉速度を減少させるフロア・ヒンジにおいて、 ヒンジ作動部と磁気作動部とに区分してヒンジ作動部の
一端にガイド・レールが設けられる設置ブラケットと;
前記ガイド・レール上に直線運動が可能になるように設
けられる移送板と;前記移送板と前記設置ブラケットの
間に前記移送板の運動方向へ設けられる圧縮スプリング
と;前記移送板の上部に回動可能になるように設けら
れ、出入門のヒンジ軸と結合して回動する主軸カムと;
前記主軸カムのカム形状面と接触する前記移送板の一端
に設けられるローラと;前記設置ブラケットの前記磁気
作動部の一端に回転可能になるように設けられるディス
クと;前記ディスクの上下面に反発力を生じさせうるよ
うに永久磁石を配置し、前記設置ブラッケットの前記磁
気作動部に設けられるヨークと;前記主軸カムの低速回
転運動をディスクの高速回転運動に伝達できるように、
前記主軸カムの回転軸と前記ディスクの回転軸の間に設
けた複数のギアが組込まれたギアボックスと;を含むこ
とを特徴とする磁気式フロア・ヒンジ。 - 【請求項2】 前記主軸カムは、前記一対のローラと面
接触していることを特徴とする請求項1に記載の磁気式
フロア・ヒンジ。 - 【請求項3】 前記ローラはベアリング構造から成り、
前記主軸カムの外注面と面接触することを特徴とする請
求項1に記載の磁気式フロア・ヒンジ。 - 【請求項4】 前記ヨークは前記ディスクの大略半円部
の上下面を取り囲む構造から成り、前記ディスクの上下
面と対面するように前記ヨークの一端に永久磁石が一定
の間隔に配列されることを特徴とする請求項1に記載の
磁気式フロア・ヒンジ。 - 【請求項5】 前記ディスクは純銅材質から成ることを
特徴とする請求項1に記載の磁気式フロア・ヒンジ。 - 【請求項6】 前記ディスクの上下面に対面する前記永
久磁石は、相対する上下面で異なる極性に配列すると共
に、上面内及び下面内でも異なる極性を交互に配列する
ことを特徴とする請求項1に記載の磁気式フロア・ヒン
ジ。 - 【請求項7】 前記ギアボックスは前記出入門の回転軸
上に設けられる低速ギアと、前記ディスクの回転軸上に
設けられる高速ギアと、これらを一定のギア比で繋げる
加速ギア及びチェインから成ることを特徴とする請求項
1に記載の磁気式フロア・ヒンジ。
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