JP2007523278A - ヒンジ装置 - Google Patents

Abstract

アーム（５）と、アーム（５）の端部にそれぞれ軸回りに旋回可能になるよう取り付けられている２つのヘッド部（２、７）と、を備えるヒンジ装置（１１、２０）において、ヘッド部（２、７）はそれぞれ、２つのベルトプーリ（３、６）の一方によって回転式に連結されており、ベルトプーリ（３、６）の外周面には、共通の牽引ベルト（４）が巻架されており、ベルトプーリ（３、６）の少なくとも一方が非円形であり、好ましくは楕円形である。

Description

本発明は、ヒンジ装置に関し、特に自動車の車体のドアに設けられるヒンジ装置に関する。但し、これに限定されるものではない。

バス用のいわゆるパンタグラフ式ドアが以前より知られている。これらパンタグラフ式ドアの場合、ヒンジ装置がアーム対から形成されている。これらアームはそれぞれ、一端において、車体に固定された軸に係合し、且つ他端において、ドアに連結された軸に係合する。ドアが、開放及び閉止される際に向きが一定のままであるとともに、ドア開口部の隣で開放された位置において且つドア開口部に対して平行になるよう車体に沿って位置することができるようにするために、これら２つのアームの効果的な長さ、すなわちアームの軸間の距離は同一でなくてはならず、ドア側の軸間の距離と車体側の軸間の距離ともまた、同一でなくてはならない。

ドアが平行に移動する結果、ドアの縁部全体が、閉止される際にドア開口部のフレーム内に嵌まり込む。それにより、車両の車体の窓又は他のドアが開放されていない限り、ドアが前方に移動すると、車両の内部に一時的に過圧が生じる。この過圧によって、ドアの移動が中断されるとともにドアのロック機構をロックすることが妨げられる。さらなる問題として、ドアが車両の走行中に不意に開放された場合、個々のヒンジによって進行方向前方のドアの縁部が車体に当接するようになっている通常のドアの場合とは異なり、空気流が部分的に開放されたドアの後方に衝突してこのドアを完全に引き開けてしまうおそれがある。

本発明の課題は、移動可能な部分を位置的に固定された部分に連結するためのヒンジ装置を提供することである。このヒンジ装置において、位置的に固定された部分は、互いに変位するが平行な向きに整列している２つの位置の間において、これら平行な位置に対して少なくとも斜交いになる位置で通過する。

上記課題は、請求項１の特徴を有するヒンジ装置によって解決される。

上記のようなドアの回りが移動可能な部分の場合、これら２つの平行な位置とは、ドアの閉止位置と、ドアの開放された当接位置（この位置において、ドアは、閉止された位置に対して平行に変位されて車体に沿う位置にある）とに相当し得る。閉止された位置と、平行な開放された位置との間において斜交いになる位置で通過する場合、ドアが閉止される場合の運動は、正確に平行な並進運動ではないため、車両の内部で圧力が蓄積されることが防止され、妨げられることなくドアをロックすることができる。空気流に対して斜交いになる位置の向きが適切である場合、この空気流は、ドアを閉止位置の方向に押圧するので、ドアが不意に引き開けられるということがなくなる。

アームに対してヒンジ装置のヘッド部の２つの限界位置の間でヘッド部が旋回可能になるようにするために、これらの限界位置のうち第１の位置において、牽引ベルトが第１のベルトプーリに当接する第１の当接点と第１のベルトプーリの第１の回転軸との間の距離は、牽引ベルトが第２のベルトプーリに当接する第２の当接点と第２のプーリの第２の回転軸との間の距離よりも小さいものとし、その一方、第２の限界位置において、これら距離の関係が逆になるものとする。このようにして、ヘッド部が異なる限界位置においてアームに対して回転すると、それぞれ速度伝達比が１よりも大きいか又は小さいかのどちらかになる。

非円形であるベルトプーリは楕円形であることが好ましい。他方のベルトプーリは円形であるか又は同様に楕円形であることが好ましい。

ベルトプーリは、両方とも楕円形である場合、両限界位置間でドアが大きく旋回することができるようにするために、互いに対して定方向にあることが適切である。２つの楕円が所与の形態を有するとともに外周の長さが同一である場合、第１のベルトプーリの位置において、ベルトの第１のベルトプーリに対する当接点は、長軸と楕円の外周との交差点であり、他方のベルトプーリに対する当接点はそれぞれ、短軸と外周との交差点に存在すると、最大のスイングモーションが達成される。

ヒンジ装置の旋回運動の自由度を大きくするためには、アームが屈曲されており、牽引ベルトがベルトプーリ間で２つのロールによって方向転換されると有利であり得る。

本発明のさらなる特徴及び利点は、添付の図面を参照して行う以下の実施形態の説明から明らかになる。

本発明の原理及びこの原理の作用を説明するために、まずは、本発明によるヒンジ装置ではない図１に示すヒンジ装置について簡単に説明する。同図は、自動車のドア１と、ドア１を側方から囲む自動車の車体のピラー８、９とを切って示す水平方向断面図である。全体を１０の符号で示されたヒンジ装置は、ドア１に固定された第１のヘッド部２と、右側のピラー８に固定された第２のヘッド部７と、さらにアーム５とを備え、このアームに、ヘッド部２、７がそれぞれ軸回りに旋回可能になるよう関節結合されている。アーム５は、中空ハウジングによって形成されており、このハウジングの内部には、２つのベルトプーリ３、６が、アーム５の開口部を貫通して、ヘッド部２又は７にそれぞれ回転式に固定されて（drehfest）連結されている。無端牽引ベルト４が、２つのベルトプーリ３、６の外周面の周りに巻架されている。

図１のヒンジ装置において、ベルトプーリ３、６は両方とも円形であり、且つ同一の直径を有するので、ヘッド部２又は７が牽引ベルト４によってアーム５に対して回転を行うとそれが伝達されて、それぞれ他方のヘッド部７又は２が同じ大きさの回転を行うことになる。結果として、ドア１は、ピラー８、９間での閉止位置と開放位置との間を移動する際に、常に同一の向きのままとされる。

本発明によるヒンジ装置１１の図２に示された第１の実施形態は、第１のベルトプーリ３の形態が、図２の実施形態では、非円形である断面、正確に言うと楕円形の断面を有するという点は除いて、図１に示されたヒンジ装置と上記した点において一致する。ドア１の閉止位置では、ピラー８、９間には当接点１２、１３があり、これら当接点において、牽引ベルト４の２本のストランドが、点線Ｋによって示された楕円の短軸においてベルトプーリ３に対してほぼ正接して接触する。短軸Ｋに対する当接点の正確な位置は、牽引ベルト４のストランドがベルトプーリ３、６間に平行に延在している場合に分かるであろう。ただし、本発明の範囲においては、この位置がずれていても無視することができる。その理由は、この位置がずれていても、本発明によるヒンジ装置の機能には問題がないからである。当接点１２、１３とベルトプーリ３の軸との間の距離は、ドア１が閉止位置にあるときには、対応する当接点１４とピラー８に固定されたヘッド部７の円形のベルトプーリ６の軸との間の距離よりも小さい。したがって、ヘッド部７からヘッド部２への速度伝達比は、閉止位置にあるときには１よりもわずかに大きいので、アーム５が、ドアが開放される際にヘッド部７の軸回りに旋回すると、この旋回運動は、対応してヘッド部２がアームに対して回転することによって相殺されるだけではなく、過剰に補正されることとなる。したがって、ドアが開放される際、ピラー８に隣接する縁部１６は、ピラー９に隣接する縁部１７よりも迅速にドア開口部から離れ、ドア１は、図２に点線で輪郭を示す中間位置を通過する。この中間位置では、ドアは、自身の閉止位置における向きに対して明確に変位している。これに対応して、ドア１が閉止される際に、まず縁部１７がピラー９に対して、そして縁部１６がピラー８に対して接触するので、ドアを閉止する際に車両の内部において圧力が発生することが防止される。

車両の走行方向が図の右から左であると仮定すると、空気流は、途中まで開放されているドア（図２において点線で輪郭を示す）の外側に対して斜めに当たる。したがって、ドア１は、車両が走行中に開放されると、空気流によって閉止位置に押し戻される。したがって、空気流によって、走行中にドアが不意に引き開けられてしまうということがなくなる。

アーム５が旋回される度合いに応じて、牽引ベルト４のベルトプーリ３、６に対する当接点１２ないし１５は変化する。この場合、当接点１２、１３とベルトプーリ３の回転軸との間の距離が連続して増加する一方、円形のベルトプーリ６と当接点１４、１５との場合の対応する距離は同じままである。ベルトプーリ３に関する距離が大きくなればなるほど、速度伝達比はいっそう小さくなり、それにより、当初は反時計回りであってドアの旋回運動は、開放されるうちにだんだん遅くなり、最終的には逆方向となる。実線で示すドア１の開放位置においてもやはり、当接点１２、１３はそれぞれ、楕円の長軸Ｌとベルトプーリ３の外周との交差点にあり、ドアの向きは、閉止位置の場合と同じである。

ドアの向きが開放位置と閉止位置とで同じであるための条件は、開放及び閉止される際に当接点がベルトプーリ上でたどる経路が同じであるということである。このことは、旋回運動の自由度が開放位置と閉止位置との間で９０°である図示の本例においては、両ベルトプーリ３、６の外周の長さが同じでなくてはならないという要件に相当する。しかし、ベルトプーリ３をベルトプーリ６に対して縮尺どおりに拡大又は縮小することによって、旋回角度が９０°未満であっても既に、又は、旋回角度が９０°以上になってはじめて、再びドアが閉止位置に対して平行な向きになることが達成される。

図２では、ドア側のベルトプーリ３が楕円形であり、ピラー側のベルトプーリ６が円形であるが、ドア１の側のベルトプーリ３が円形であり、ピラー８の側のベルトプーリ６が楕円形であっても同様の効果が得られる。ただし、図２と比べると楕円形のベルトプーリは、約９０°に回転した向きとなるので、牽引ベルトとベルトプーリ６の当接点１４、１５との間の距離は、ベルトプーリ３の当接点１２、１３との間の距離よりも、ドアの閉止位置において大きくなり、開放位置において小さくなる。

旋回運動を大きくすることは、図３の実施形態に例示されているように、ベルトプーリ３、６が、両方とも同一の寸法を有する楕円形ではあるがその長軸Ｌが互いに対して斜交いになるように選択されることによって達成される。長軸Ｌが互いに対して斜交いではなく平行であると、ドア１は移動中に旋回しない。２つの楕円の長軸Ｌが互いに対して垂直向きである場合に、最大のスイングモーションが達成される。

図４及び図５は、自動車のドアに取り付けられる本発明によるヒンジ装置の第３の実施形態を例として示す。図１ないし図３に示した部分と同一又は同様の機能を有するこれらの図中の部分には同一の符号を付し、それらについては詳細な説明を繰り返さない。ここで、この第３の実施形態におけるヒンジ装置２０は、アーム５の形態が屈曲しているという点で図２及び図３の実施形態とは異なる。アームの内部の牽引ベルト４は、２つのロール２１において９０°の角度で方向転換される。牽引ベルト４が巻架されているベルトプーリ３、６は、図３の実施形態の場合のように両方とも楕円形であり、また、図４の閉止位置においては、ベルトの当接点１２、１３は、ベルトプーリ３の短軸Ｋと外周との交差点にあり、また、ベルトプーリ６の当接点１４、１５は、長軸Ｌと外周との交差点にある。このように配置することによって、ドア１の開放運動が始まると直ぐに、ベルトプーリ３、６の速度伝達比は、最大時に値が１からずれ、それ続いて連続して１に近似し、最終的には１を下回る。アーム５が屈曲していることに起因して、ここでは、両楕円の長軸Ｌは平行である。

図２に関して既に説明したように、当接点１２ないし１５とベルトプーリ３、６の回転軸との間の距離からは、ドア１は、開放される際に、まず反時計回りに旋回するということが分かる。開放運動を行ううちに、旋回運動の方向は、当接点１２、１３が短軸Ｋとの交差点に対して近づく度合い、及び当接点１４、１５が長軸Ｌとの交差点に近づく度合いに応じて変化する。しかし、ドア１が完全に開放された位置に相当する当接位置は、本実施形態においては、図５に示すように１３５°である旋回運動の最後になってはじめて達成される。この位置では、ベルトプーリ３における当接点１２、１３が長軸との交差点を既に越えて移動しているか、又は、ベルトプーリ６における当接点１４、１５が短軸との交差点を既に越えて移動している。しかしそれでも、ドア１の向きは開放された当接位置において、閉止位置の場合の向きに対して正確に平行である。その理由は、２つのベルトプーリ３、６の寸法が、ほとんど異ならないように選択されているからである。

２つの同形のベルトプーリ３、６によって閉止状態と開放された当接状態とにおいてドアを確実に平行な向きにするための別の可能性は、図６及び図７に示されている。この場合、同図では、分かりやすくするために、アーム５は部分的にしか図示されておらず、また、ベルトプーリ３、６は拡大して図示されている。ドアの閉止位置と開放位置との間の旋回角度をαとし、また、アーム５が角度□（ここでは９０°）分だけ屈曲しているとすると、閉止位置及び開放位置において、当接点１２ないし１５はそれぞれ、ベルトプーリの外周と長軸Ｌ又は短軸Ｋとの交差点に対して、図示されているようにθ＝（α−□）／２の角度分だけ角変位されている。

本発明によるヒンジ装置とは異なる、本出願人の公開日前の特許出願によるヒンジ装置の概略断面図である。 本発明によるヒンジ装置の第１の実施形態を示す、図１と同様の断面図である。 本発明によるヒンジ装置の第２の実施形態を示す、図１と同様の断面図である。 ドアが閉止された状態で車両の車体に取り付けられているヒンジ装置の第３の実施形態を示す断面図である。 ドアが当接するまで開放されている第３の実施形態を示す断面図である。 第３の実施形態の変形形態の、ドアが閉止されている場合のベルトプーリ近傍のベルトの位置を示す図である。 ドアが開放されている場合のベルトの対応する位置を示す図である。

符号の説明

１ ドア
２ ヘッド部
３ ベルトプーリ
４ ベルト
５ アーム
６ ベルトプーリ
７ ヘッド部
８ ピラー
９ ピラー
１０ ヒンジ装置
１１ ヒンジ装置
１２ 当接点
１３ 当接点
１４ 当接点
１５ 当接点
１６ 縁部
１７ 縁部
２０ ヒンジ装置
２１ ロール

Claims (9)

1. ヒンジ装置（１１、２０）であって、アーム（５）と、該アーム（５）の端部に軸回りに旋回可能になるよう取り付けられている２つのヘッド部（２、７）とを備え、前記ヘッド部（２、７）はそれぞれ、２つのベルトプーリ（３、６）の一方によって回転式に連結されており、前記ベルトプーリ（３、６）の外周面には、共通の牽引ベルト（４）が巻架されており、前記ベルトプーリ（３、６）の少なくとも一方が非円形であることを特徴とする、ヒンジ装置。
2. 前記ヘッド部（２、７）が前記アーム（５）に対して２つの限界位置の間を旋回可能であり、この場合、前記限界位置のうち第１の位置において、前記牽引ベルト（４）が第１のベルトプーリ（３）に当接する第１の当接点（１２、１３）と前記第１のベルトプーリ（３）の第１の回転軸との間の距離は、前記牽引ベルト（４）が第２のベルトプーリ（６）に当接する第２の当接点（１４、１５）と前記第２のプーリ（６）の第２の回転軸との間の距離よりも小さく、前記限界位置のうち第２の位置において、前記第１の当接点（１２、１３）と前記第１の回転軸との間の距離は、前記第２の当接点（１４、１５）と前記第２の回転軸との間の距離よりも大きいことを特徴とする、請求項１に記載のヒンジ装置。
3. 前記非円形であるベルトプーリ（３）は楕円形であることを特徴とする、請求項１または２に記載のヒンジ装置。
4. 前記一方のベルトプーリ（６）は円形であることを特徴とする、請求項１ないし３のいずれか１項に記載のヒンジ装置。
5. 前記ベルトプーリ（３、６）は両方とも楕円形であることを特徴とする、請求項１ないし３のいずれか１項に記載のヒンジ装置。
6. 前記ベルトプーリ（３、６）は両方とも同一の長さの外周を有することを特徴とする、請求項４又は５に記載のヒンジ装置。
7. 前記第１のベルトプーリ（３）の位置において、前記ベルト（４）の前記ベルトプーリ（３）に対する前記当接点（１２、１３）は、長軸（Ｌ）と楕円の外周との交差点であり、前記他方のベルトプーリ（６）に対する前記当接点（１４、１５）はそれぞれ、短軸（Ｋ）と外周との交差点上に存在することを特徴とする、請求項６に記載のヒンジ装置。
8. 前記アーム（５）は屈曲しており、前記牽引ベルト（４）は前記ベルトプーリ（３、６）間において２つのロール（２１）によって方向転換されることを特徴とする、請求項１ないし７のいずれか１項に記載のヒンジ装置。
9. 前記一方のヘッド部（２）は、ドア（１）に取り付けられており、前記他方のヘッド部（７）は、自動車の車体（８）に取り付けられていることを特徴とする、請求項１ないし８のいずれか１項に記載のヒンジ装置。
   

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