JP2013234438A - 運動エネルギー取込み装置 - Google Patents

Abstract

【課題】通常、自動ドアは電力を使用し自動開閉するものと、開扉時は手動で閉扉時は開扉時に蓄えたエネルギーを利用し自動閉扉するドアクローザが公知であるが、電力を必要とするか開扉時に閉扉分エネルギー及び適切なスピードで閉扉するための抵抗分エネルギーを同時に蓄える必要があり、蓄力設定が過度に小さいと途中停止し機能を満足しないため一過性の過剰な荷重を加える必要があり環境若しくは利用者に優しくない。
【解決手段】 電力を使用せず運動エネルギーを取込み手段であるマット２の踏破により、マット２に内蔵された一方の剛体でつくられたラック２２が摺動し歯車２1a、プーリー２１ｂ、ベルト２４、プーリー２３a、プーリー２３ｂ、ベルト１３、プーリー１１、ベルト１５、プーリー１６、ベルト１７を回転させ、出力部材１４に運動エネルギーを伝え、連結されたドア１を開閉させる運動エネルギー取込み装置を提供する。
【選択図】 図１

Description

本発明は、引戸及び回転扉を含むドアに関し、詳細には電力を必要とせず、ボタン操作で自動開閉する環境に優しいドアを作動させる運動エネルギー取込み装置に関する。

従来、汎用されている自動ドアは電力を必要とし、手動で開扉したドアを自動閉扉するドアクローザがあり、スプリングと油圧式ダンパを組合せたものが広く知られている。また引戸に言及するとスプリングとエアーダンパ又はスプリングと遠心ブレーキを組合せたものも知られている。この様な公知のクローザは開扉時は手動であり、スプリングを圧縮しながら、ダンパ式の場合その抵抗に抗してドアが開扉され、開扉されたドアはスプリングのばね力によりダンパ又は遠心ブレーキの抵抗に抗して緩やかに閉扉されるようになっている。又マットを踏破することにより内蔵されているエアバックを加圧して接続管を経由しシリンダー装置に送ることにより開扉するドアも考案されている。
そこで上記課題を解決するため、利用者の自重を使用し開閉させる運動エネルギー取込み装置が考案されていた(特許文献１４参照)。

特開平１１−５０７３６号 公報 特開平５−１１８１８０号 公報 特開平１１−１５９２３７号 公報 特開２０００−２９１３２６号 公報 特開２００４−２８５７９２号 公報 特許第３９０６４１０号 公報 特開平１１−５０７３６号 公報 特許２００４−２８５７９２号 公報 特開平７−１３９５９４号 公報 特開平６−１３６７８０号 公報 特開昭５８−０５４１７８号 公報 特開２００７−０３９９９７号 公報 特許４５６９７１７号 公報 特許４６８９７６０号 公報

上記従来技術では、低出力でもラックを多用するため装置重量が比較的重量化し易い場合がある。特にドア上下方向を繋ぐラック部は長くガイドピンを装置全体に配置しなければならないため重量化し易いという問題点がある。
本発明は、軽量化装置を提供することを目的とする。

上記課題を解決するために、使用荷重が2000N程度の場合、マット２を踏破することにより発生する運動エネルギーを利用するためマット２に具備されたエネルギーを装置内に入力する入力ラック２２とドア１に具備されたエネルギーを装置外に出力し仕事をする出力部材１４が軽量化伝達手段であるベルト２４、１３を介してプーリー２３と連結していることを特徴とする。

また、本発明の出力部材１４までの伝達手段として、できるだけラックを避けプーリー１１a、１１ｃ、ベルト１５、プーリー１６、ベルト１７と連結すると更に軽量化が進み、好ましい。
即ち、本発明は伝達手段であるベルトを多用することにより装置が大型化しても伝達部材自体を軽量化し装置自体を軽量化することができる。

上記目的を達成するために、請求項１に記載された発明によれば、電力を使用せず運動エネルギーを取込み手段であるマット２の踏破により、マット２に内蔵された一方の剛体でつくられたラック２２が摺動し比較的軽量化伝達手段である歯車２1a、プーリー２１ｂ、ベルト２４、プーリー２３a、プーリー２３ｂ、ベルト１３、プーリー１１、ベルト１５、プーリー１６、ベルト１７を回転させ、出力部材１４に運動エネルギーを伝え、連結されたドア１を開閉させる運動エネルギー取込み装置を提供する。

又伝達手段はベルト以外でもチェーン、ワイヤー、糸など使用荷重に合わせ設けると更に軽量化できる。

又請求項２に記載された発明によれば、システムの更なる軽量化のため、歯車径ａに対するプーリー径ｂの割合を１以上に設定された一体化した入力歯車２１ａと出力プーリー２１ｂを有する２段プーリー２１の入力歯車２１ａとラック２２、出力プーリー２１ｂとベルト２４が噛合う様設定し、マット２の踏破によりベルト２４の移動量が入力ラック２２の移動量の径２１ｂ/径２１ａ比で増幅される運動エネルギーを取込む装置を提供する。

又これを応用することにより２種類のベルト２４、１３を接続する２段プーリー２３でも同様に出力プーリー径２３ｂ/入力プーリー径２３a比で増幅され、装置自体を小型化し軽量化できる。

又請求項３に記載された発明によれば、請求項１に対し効率よく運動エネルギーを取込むため相反する方向のみ一体回転する様設けられた２組のワン・ウェイ・クラッチ３５a、３５b、歯車３６a、３６b、ラック３７a、３７bを具備する出力部材１４を有することを特徴とするピストンの往復運動の両方向から運動エネルギーを取込む装置を提供する。

又請求項４に記載された発明によれば、請求項１に対し出力部材１４と連結したラック３７a又は３７ｂはシャフト３２と連結している歯車３６a又は３７ｂと噛合い、往復運動は回転運動に変換され、シャフト３２と連結したモーター３１はその回転運動を電力に変換し利用できることを特徴とする運動エネルギー取込み装置を提供する。

慣性が大きい程一方向に回すだけなので有効である。以上の説明よりエネルギー取込み手段となるマット装置は電力を必要とせず効率よく運動エネルギーを取込む。

本発明の除去した引戸開扉方向移動時の一実施例要部正面図 図１のA部拡大図一実施例 図１のA部拡大図一実施例 図１のA部拡大図一実施例 図１のA部拡大図一実施例 運動エネルギー取込み装置として使用した場合の図１のA部拡大図一実施例 従来の図１のA部拡大図一実施例 図１のB部拡大図一実施例 入力マットが多数ある場合の図１のB部拡大図一実施例 図６のＣ部拡大図一実施例 図６のＣ部拡大図一実施例 図１０のＤ−Ｄ部断面図

以下本発明の実施の形態を図１〜図１２に基付いて説明する。
図１において、利用者７がマット２を踏破することによりドア１が開扉することを示す。

図２は図１のＡ部拡大図であり、ベルト１３により伝達された荷重を一体化した回転体プーリー１１a、歯車１１ｂを通じ回転量が増えラック１２ｂと一体化した出力部材１４によりドア１を開閉させる。

図３は図１のＡ部拡大図であり、ベルト１３により伝達された荷重はプーリー１１を通じベルト１５、プーリー１６、ベルト１７と伝え、出力部材１４によりドア１を開閉させる。

図４は図３同様プーリーを用い伝達するが、１１ｃ/１１a×１６ｂ/１６a倍に移動量が増幅し出力部材１４によりドア１を開閉させる。

図５はドア１の下側に出力部材１４が連結している場合を示す。

図６は運動エネルギー取込み装置として使用した場合のケースと連結した場合を示す。

図7は従来の図１のＡ部拡大図であり、ラック１２aは約2ｍあり、それに合わせてガイドピン１０が多数あり、又１２ｂに対してもガイドピン１０が必要なため装置が重量化していることを示す。

図８は図１のＢ部拡大図を示し、マット２を踏破することによりマット連結部材２５、入力ラック２２が降下し歯車２１a、２１ｂを通じベルト２４、プーリー２３a、２３ｂを通じベルト１３に荷重を伝える。

図９は複数の入力マット２が存在する場合を示す。ベルト２４の荷重を２３ｂで連結させることを示す。

又プーリー径ａに対するｂの割合を１以上にすることにより移動量が増幅する。

図１０は運動エネルギー取込み装置として使用する場合である図６のケース３３を除いたＣ部拡大図を示す。出力部材１４に具備されたラック３７a、３７ｂがシャフト３２と一体回転するモーター３１と連結していることを示す。モーター３１を一方向へ回転させ電力に変換できることを示す。

図１１はラック３７ｂのみがシャフト３２と一体回転するモーター３１と連結していることを示す。

図１２は図１０の Ｄ-Ｄ断面図を示し、効率よく運動エネルギーを蓄えるため、出力ラック３７aが右へ移動時、ワン・ウェイ・クラッチ３５aが作動し時計回りにてシャフト３２と一体回転する歯車３６aをラック３７aが時計回りに回転させる。又出力部材３７ｂが左へ移動時、ワン・ウェイ・クラッチ３５ｂが作動し時計回りにてシャフト３２と一体回転する歯車３６ｂをラック３７ｂが時計回りに回転させる。
又回転不可方向がある場合、回転不可方向に対し爪２１０は爪車２０９と勘合し回転がシャフト３２の回転を規制することを示す。

障害者、老人、あるいは子供などが主要対象となる福祉施設用ドア、使用頻度が少なく閉め忘れの恐れのあるドア、電力は使用したくないが自動開閉してほしいドアに応用できる。

１ ドア
２ マット
３ 扉固定部材
４ 扉固定部材
５ 壁
６ マット固定部材
７ 利用者
１０ ガイドピン
１１a プーリー
１１ｂ 歯車
１１ｃ プーリー
１２a ラック
１２ｂ ラック
１３ ベルト
１４ 出力部材
１５ ベルト
１６a プーリー
１６b プーリー
１７ ベルト
２１a 歯車
２１ｂ プーリー
２２ ラック
２３a プーリー
２３ｂ プーリー
２４ ベルト
２５ マット結合部材
３１ モーター
３２ シャフト
３３ ケース
３４ スラストベアリング
３５ ワン・ウェイ・クラッチ
３６ 歯車
３７ ラック
３８ 爪車
３９ 爪

Claims (4)

1. マットを踏破することにより発生する運動エネルギーを利用するための運動エネルギー取込み装置であって、
   入力ラック部と出力部材を有し、
   入力ラック部は前記マットに内蔵され、
   入力ラック部のラック歯先を結ぶ直線は摺動方向と平行に設置され、
   入力ラック部はマット踏破部と連動し、マット踏破部の摺動方向は、重力の負荷方向に設置されており、
   出力部材はマット外に設置され、出力部材の摺動方向は帯状である動力伝達材の摺動方向と平行に設置され、入力ラック部と出力部材とが、共通の帯状である動力伝達材と噛合い、回転する勘合部材を介し連結していることを特徴とする運動エネルギー取込み装置。
2. 入力ラック部と出力部材とが、共通の帯状である動力伝達材と噛合い、同軸上で径の異なる一体回転する勘合部材を介し連結していることを特徴とする請求項１記載の運動エネルギー取込み装置
3. 一体化した一方と他方からなる２つのラックを有する出力ラック部の往復運動を効率よく回転運動へ変換し運動エネルギーを取込むため
   ２つのラックのそれぞれラック歯先を結ぶ直線は摺動方向と平行に設置され、
   ２つのラックに噛合うそれぞれ独立した２つの歯車を有し、
   ２つの歯車は同一シャフト上で回転運動し、
   ２つの歯車とシャフトの間にはそれぞれ逆方向で作動するワン・ウェイ・クラッチを備え、往路時一方のワン・ウェイ・クラッチが作動し、復路時他方のワン・ウェイ・クラッチ
   が作動し、シャフトを同方向に回転させることを特徴とする請求項１記載の運動エネルギー取込み装置
4. シャフトが回転により電力を発生させるモーターと連結していることを特徴とする請求項１記載の運動エネルギー取込み装置