JP2017179991A - 窓開閉装置及び開閉窓 - Google Patents

Abstract

【課題】小型化できるとともに製造コストが嵩まない窓開閉装置を提供する。【解決手段】窓枠に取り付けた障子が室外側へ開く開閉窓において、前記障子を開閉する窓開閉装置であって、前記窓枠に固定した基体に支持され、駆動入力部３の駆動トルクにより駆動される駆動軸４と、前記基体に支持され、駆動軸４の回動に連動して垂直軸又は水平軸まわりに揺動する操作アームと、前記操作アームの揺動に連動して揺動し、前記障子を開閉する障子開閉アームとを備え、駆動入力部３と駆動軸４との間に、前記駆動トルクが規定値を超えた際に、駆動入力部３側を空転させることにより、前記規定値を超えたトルクが負荷側へ作用しないようにする過負荷防止手段Ａを組み込んだ。【選択図】図５

Description

本発明は、障子が外方へ開く開閉窓を開閉操作する窓開閉装置に関する。

突出し窓、片開き窓、横すべり出し窓又は縦すべり出し窓等のような、窓枠に取り付けた障子を換気や通風のために外方へ開く開閉窓において、前記障子を開閉操作する窓開閉装置が使用される（例えば、特許文献１及び２参照）。
このような窓開閉装置は、前記窓枠に固定された基体（例えば、特許文献１のプラスチック製ケーシング１４、特許文献２の基体８参照）に支持され、手動又は電動で駆動される駆動軸（例えば、特許文献１の操作軸１５、特許文献２のウォーム１３Ａ参照）と、前記基体に支持され、前記駆動軸の回転に連動して垂直軸又は水平軸まわりに回動して前記障子の開閉を操作する操作アーム（例えば、特許文献１の第１アーム１７、特許文献２の第１揺動アーム２１参照）を備える。

特許第３９３２４５０号公報 特許第４９０００３８号公報

本願の発明者は、従来の窓開閉装置では、窓が全開又は全閉になってからも手動又は電動で駆動し続けることを想定して、過負荷が掛かっても壊れない強度設計をしていることに着目した。
このような強度設計では、窓開閉装置を構成する前記基体及び前記操作アーム等の主要構成部品の強度を高めるために、前記主要構成部品を厚肉にする必要があるので、窓開閉装置を小型化できない。
一方、過負荷が掛からない構造として、駆動入力部と駆動軸との間に過負荷防止手段を介在させることが考えられる。このような過負荷防止手段として、過負荷が掛かると接続を切ってトルク伝達を遮断する一般的な構造のトルクリミッタを用いた場合、板バネを使用しているものが多く、また部品点数が多くなって組み込みにくいため、製造コストが嵩んでしまう。

そこで本発明が前述の状況に鑑み、解決しようとするところは、小型化できるとともに製造コストが嵩まない窓開閉装置を提供する点にある。

本発明に係る窓開閉装置は、前記課題解決のために、窓枠に取り付けた障子が室外側へ開く開閉窓において、前記障子を開閉する窓開閉装置であって、
前記窓枠に固定した基体に支持され、駆動入力部の駆動トルクにより駆動される駆動軸と、
前記基体に支持され、前記駆動軸の回動に連動して垂直軸又は水平軸まわりに揺動する操作アームと、
前記操作アームの揺動に連動して揺動し、前記障子を開閉する障子開閉アームと、
を備え、
前記駆動入力部と前記駆動軸との間、又は前記駆動軸内に、前記駆動トルクが規定値を超えた場合に、駆動入力部側を空転させることにより前記駆動トルクを負荷側へ伝達しないようにする過負荷防止手段を組み込んだことを特徴とする（請求項１）。

このような構成によれば、駆動入力部の駆動トルクが規定値を超えた場合に、窓開閉装置に組み込んだ過負荷防止手段によって駆動入力部側が空転して負荷側へトルクが伝達されない。それにより、窓が全開又は全閉になってから手動又は電動で駆動し続けても、過負荷が掛からないので、過負荷が掛かっても壊れない強度設計をする必要がない。
よって、窓開閉装置を構成する基体及び操作アーム等の主要構成部品を薄肉にできるので、窓開閉装置を小型化できる。

ここで、前記過負荷防止手段が、
前記駆動入力部と前記駆動軸との間、又は前記駆動軸内に備えた連結体と、
前記連結体を前記駆動軸まわりに回動可能に支持するように、前記連結体を収容する収容部と、
前記連結体から径方向へ出没する係合部材と、
前記連結体の径方向外方に位置して前記係合部材に係合する、前記収容部に設けた係合凹部と、
前記係合部材を径方向外方へ弾性付勢する弾性付勢手段と、
からなり、
前記駆動トルクが前記規定値以下である場合には、前記係合部材と前記係合凹部との係合状態を維持し、
前記駆動トルクが前記規定値を超えた場合には、前記弾性付勢手段が径方向内方へ弾性変形して前記係合状態を解除するのが好ましい（請求項２）。

このような構成によれば、過負荷防止手段が、駆動入力部と駆動軸との間等に備えた連結体、前記連結体を収容する収容部、前記連結体から径方向へ出没する係合部材、前記収容部に設けた係合凹部、及び前記係合部材を径方向外方へ弾性付勢する弾性付勢手段からなるので、コンパクトで簡素な組み込みが容易な構成により製造コストが嵩まない。

また、前記係合部材及び前記係合凹部を、周方向等分の２箇所に備えてなるのが一層好ましい（請求項３）。
このような構成によれば、係合部材及び係合凹部を、周方向等分の２箇所に備えているので、２つの係合部材をそれぞれ径方向へ弾性付勢する弾性付勢手段の弾性付勢力が径方向で均衡するので、前記係合状態が解除された際に収容部内で回動する連結体の動作が円滑になる。

さらに、前記連結体、前記収容部、及び前記係合部材が合成樹脂製であり、前記弾性付勢手段が圧縮コイルばねであるのがより一層好ましい（請求項４）。
このような構成によれば、連結体、収容部及び係合部材を射出成形等により製造することにより、軽量化及び低コスト化を図ることができるとともに、弾性付勢手段が簡素な構成で信頼性が高い圧縮コイルばねであるので、低コスト化及び動作の安定化を図ることができる。
特に、係合部材及び前記係合凹部を、周方向等分の２箇所に備えてなるものでは、２つの係合部材を径方向外方へ弾性付勢する弾性付勢手段として、１つの圧縮コイルばねを共用できるので、さらに低コスト化を図ることができる。

さらにまた、前記係合部材の前記係合凹部に係合する部分が円筒面であり、前記係合凹部が円筒凹面であるのがさらに一層好ましい（請求項５）。
このような構成によれば、係合部材と係合凹部との係合状態では、係合部材の円筒面が係合凹部である円筒凹面に係合しており、前記係合状態におけるトルク伝達が安定するとともに、駆動入力部の駆動トルクが規定値を超えた場合に、前記円筒凹面から前記円筒面が徐々に外れるように動作するので、前記係合状態を解除する動作が円滑になる。
その上、前記係合部材の前記係合凹部に係合する部分が円筒面であり、前記係合凹部が円筒凹面であるので、射出成形等による前記係合部材や前記収容部の製造が容易になる。

本発明に係る開閉窓は、窓枠に取り付けられた障子が室外側へ開く開閉窓であって、前記窓開閉装置を備えたものである（請求項６）。

以上の構成の発明に係る窓開閉装置及び開閉窓によれば、主に以下のような作用効果を奏する。
（１）窓が全開又は全閉になってから手動又は電動で駆動し続けても、過負荷が掛からないので、過負荷が掛かっても壊れない強度設計をする必要がないことから、窓開閉装置の主要構成部品を薄肉にできるので、窓開閉装置を小型化できる。
（２）過負荷防止手段を、駆動入力部と駆動軸との間等に備えた連結体、前記連結体を収容する収容部、前記連結体から径方向へ出没する係合部材、前記収容部に設けた係合凹部、及び前記係合部材を径方向外方へ弾性付勢する弾性付勢手段で構成することにより、コンパクトで簡素な組み込みが容易な構成であるので製造コストが嵩まない。

本発明の実施の形態に係る窓開閉装置を備えた開閉窓の障子を開いた状態を示す横断面平面図である。 窓開閉装置の要部を室内側から見た斜視図である。 窓開閉装置の要部の分解斜視図である。 （ａ）は係合状態の窓開閉装置において操作ハンドルが上方にある場合を示す要部拡大部分縦断面側面図、（ｂ）は（ａ）の矢視Ｘ−Ｘ断面図である。 （ａ）は図４（ｂ）の矢視Ｙ−Ｙ断面図、（ｂ）は（ａ）の係合状態が解除されて操作ハンドルを９０°回転させた状態を示す断面図である。 軸継手と連結体を一体化した構造の例を示す断面図である。

次に本発明の実施の形態を添付図面に基づき詳細に説明するが、本発明は、添付図面に示された形態に限定されず特許請求の範囲に記載の要件を満たす実施形態の全てを含むものである。
なお、本明細書においては、室内側から室外側へ向かう方向の前側を前、後側を後とし、左右は前方に向かっていうものとし、室内側から見た図を正面図とする。

図１の横断面平面図、及び図２の斜視図に示す本発明の実施の形態に係る窓開閉装置１を備えた開閉窓は、窓枠Ｆに取り付けた障子Ｓが前方（室外側）へ開き、障子Ｓを窓開閉装置１により開閉するものであり、本発明が適用される開閉窓の一例として横すべり出し窓Ｗを示している。
横すべり出し窓Ｗにおいて、障子Ｓは、左右の縦枠と左右の縦框との間に取り付けられた図示しない左右の窓ステーを介して窓枠Ｆにより支持される。

本発明の実施の形態に係る窓開閉装置１は、窓枠Ｆの枠部材（本実施の形態では下枠）に固定された基体２に支持され、駆動入力部である操作ハンドル３を回転することにより、その駆動トルクにより駆動される駆動軸４、基体２に支持され、駆動軸４の回動に連動して垂直軸まわりに揺動する操作アームである第１揺動アーム１１、第１揺動アームの揺動に連動して揺動し、障子Ｓを開閉する障子開閉アームである第２揺動アーム１２を備える。

第１揺動アーム１１の基端部１１Ａは、基体２により垂直軸まわりに回動可能に支持され、第２揺動アーム１２の基端部１２Ａは、窓枠Ｆの枠部材（本実施の形態では下枠）により垂直軸まわりに回動可能に支持される。
また、第１揺動アーム１１の先端部１１Ｂは、第２揺動アーム１２の長手方向中間部と、第２アーム１２の長手方向に延びる長孔１３内をスライド可能なように連結され、第２揺動アーム１２の先端部は、障子Ｓに対して左右方向にスライド可能に連結される。
さらに、第１揺動アーム１１の基端部１１Ａに設けた歯車部１１Ｃは、駆動軸４の負荷側に設けたウォーム４Ｂに噛合する。

よって、操作ハンドル３を回転すると、駆動軸４のウォーム４Ｂが回転し、ウォーム４Ｂに噛合する歯車部１１Ｃを備えた第１揺動アーム１１が垂直軸まわりに揺動し、第１揺動アーム１１の揺動に連動して第２揺動アーム１２が揺動し、第２揺動アーム１２の先端部１２Ｂが前後方向へ移動する。それにより、前記のとおり障子Ｓを開閉できる。

図３の分解斜視図、並びに図４（ａ）及び図４（ｂ）の要部拡大部分縦断面側面図に示すように、駆動軸４の後端部には外歯車部４Ａが設けられ、外歯車部４Ａは、軸継手５の内歯車部５Ａに噛合する。
軸継手５の前部の螺孔５Ｃに駆動軸側固定ねじ９Ｂを螺合することにより、軸継手５は駆動軸４に連結固定される。

連結体６の径方向に貫通する通孔６Ｂには、弾性付勢手段である圧縮コイルばね８が収容されるとともに、圧縮コイルばね８の両端部に係合部材７，７が収容される。また、係合部材７，７のばね支持凸部７Ｂ，７Ｂが圧縮コイルばね８のコイル内に入る。
操作ハンドル３は、その基部に、後部の第１収容部３Ａ、及び前部の第２収容部３Ｂを有し、連結体６が第１収容部３Ａに収容され、連結体６の前端部の外歯車部６Ａに内歯車部５Ａの後部を噛合した軸継手５が第２収容部３Ｂに収容される。
操作ハンドル３の基部の螺孔３Ｃに駆動入力側固定ねじであるハンドル固定ねじ９Ａを螺合することにより、ハンドル固定ねじ９Ａの軸部が軸継手５の周溝５Ｂに入った状態で、操作ハンドル３は軸継手５に対して抜け止めされる。

図４（ｂ）の要部拡大部分縦断面側面図、及び図５（ａ）の縦断面図に示す、連結体６、連結体６を駆動軸４まわりに回動可能に支持するように、連結体６を収容する第１収容部３Ａ、連結体６から径方向へ出没する係合部材７，７、連結体６の径方向外方に位置して係合部材７，７に係合する、第１収容部３Ａに設けた係合凹部１０，１０、及び係合部材７，７を径方向外方へ弾性付勢する圧縮コイルばね８が、後述する過負荷防止手段Ａを構成する。
ここで、係合部材７及び係合凹部１０は、周方向等分（１８０°反対方向）の２箇所に備えられ、係合部材７の係合凹部１０に係合する部分７Ａは円筒面であり（図３も参照）、係合凹部１０は円筒凹面である。なお、係合部材７及び係合凹部１０を、周方向等分の２箇所ではなく、１箇所又は周方向に３箇所以上備えるようにしてもよい。
また、基体２、操作ハンドル３、軸継手５、連結体６、及び係合部材７，７は、ポリアセタール、ポリプロピレン、ナイロン又はＡＢＳ等の合成樹脂製である。

過負荷防止手段Ａは、駆動入力部である操作ハンドル３の駆動トルクが規定値以下の場合には、図５（ａ）の縦断面図のように、係合部材７，７と係合凹部１０，１０との係合状態を維持し、前記駆動トルクが前記規定値を超えた場合には、図５（ｂ）の縦断面図のように、圧縮コイルばね８が径方向内方へ縮むように弾性変形して前記係合状態を解除するように、各構成部材の諸元が設定される。
このように、窓開閉装置１は、駆動入力部である操作ハンドル３と駆動軸４との間に、操作ハンドル３の駆動トルクが規定値を超えた場合に、駆動入力部側を空転させることにより前記駆動トルクを負荷側へ伝達しないようにする過負荷防止手段Ａを組み込んでいる。
なお、図５（ｂ）のように係合部材７，７と係合凹部１０，１０との係合状態が解除された場合、操作ハンドル３をさらに回動することにより、係合部材７，７と係合凹部１０，１０とが係合する回動位置で、圧縮コイルばね８の復元力により係合部材７，７が径方向外方へ付勢されて前記係合状態に復帰するので、操作ハンドル３で障子Ｓを開閉する操作が可能になる。

以上の説明においては、軸継手５と連結体６が別体である例を示したが、図４（ｂ）に対応する図６の断面図に示すように、図４（ｂ）の軸継手５と連結体６を一体化した連結体６’を用いてもよい。このような連結体６’を用いることにより、部品点数を削減できるので製造コストを低減できる。
図６において、連結体６’の内歯車部５Ａ’には、図４（ｂ）の内歯車部５Ａと同様に、駆動軸４の外歯車部４Ａが噛合する。また、連結体６’の周溝５Ｂ’には、図４（ｂ）の周溝５Ｂと同様に、ハンドル固定ねじ９Ａの軸部（図４（ａ）参照）が入る。

以上のような構成の窓開閉装置１によれば、駆動入力部である操作ハンドル３の駆動トルクが規定値を超えた場合に、窓開閉装置１に組み込んだ過負荷防止手段Ａによって駆動入力部側が空転して負荷側へトルクが伝達されない。それにより、横すべり出し窓Ｗが全開又は全閉になってから駆動し続けても、過負荷が掛からないので、過負荷が掛かっても壊れない強度設計をする必要がない。
よって、窓開閉装置１を構成する基体２及び操作アームである第１揺動アーム１１等の主要構成部品を薄肉にできるので、窓開閉装置１を小型化できる。
また、過負荷防止手段Ａが、駆動入力部である操作ハンドル３と駆動軸４との間に備えた、連結体６，６’、連結体６，６’を駆動軸４まわりに回動可能に支持するように収容する第１収容部３Ａ、連結体６，６’から径方向へ出没する係合部材７、連結体６，６’の径方向外方に位置して係合部材７に係合する、第１収容部３Ａに設けた係合凹部１０、及び係合部材７を径方向外方へ弾性付勢する圧縮コイルばね８からなるので、コンパクトで簡素な組み込みが容易な構成により製造コストが嵩まない。

さらに、係合部材７及び係合凹部１０を、周方向等分の２箇所に備えているので、２つの係合部材７，７をそれぞれ径方向へ弾性付勢する圧縮コイルばね８の弾性付勢力が径方向で均衡するので、前記係合状態が解除された際に第１収容部３Ａ内で回動する連結体６，６’の動作が円滑になる。
さらにまた、連結体６，６’、第１収容部３Ａ、及び係合部材７が合成樹脂製であるので、それらを射出成形等により製造することにより、軽量化及び低コスト化を図ることができるとともに、弾性付勢手段が簡素な構成で信頼性が高い圧縮コイルばね８であるので、低コスト化及び動作の安定化を図ることができる。
また、係合部材７及び係合凹部１０を、周方向等分の２箇所に備えているので、２つの係合部材７，７を径方向外方へ弾性付勢する弾性付勢手段として、１つの圧縮コイルばね８を共用できるので、さらに低コスト化を図ることができる。

さらに、係合部材７の係合凹部１０に係合する部分７Ａが円筒面であり、係合凹部１０が円筒凹面であるので、係合部材７と係合凹部１０との係合状態では、係合部材７の円筒面が係合凹部１０である円筒凹面に係合しており、前記係合状態におけるトルク伝達が安定するとともに、操作ハンドル３の駆動トルクが規定値を超えた場合に、前記円筒凹面から前記円筒面が徐々に外れるように動作するので、前記係合状態を解除する動作が円滑になる。
さらにまた、係合部材７の係合凹部１０に係合する部分が円筒面であり、係合凹部１０が円筒凹面であるので、射出成形等による係合部材７や操作ハンドル３の製造が容易になる。

以上の説明においては、窓開閉装置１が適用される開閉窓が横すべり出し窓Ｗである場合を示したが、窓開閉装置１が適用される開閉窓は、縦すべり出し窓、片開き窓又は突出し窓等であってもよく、すなわち、窓枠に取り付けられた障子が室外側へ開くものであればよい。
したがって、本発明の窓開閉装置１は、それが適用される開閉窓の構成に応じて、下枠ではなく上枠や縦枠に取り付けられる。
窓開閉装置１が縦枠に取り付けられる場合は、第１揺動アーム１１及び第２揺動アーム１２は、水平軸まわりに揺動する。

また、以上の説明においては、基体２に支持され、駆動軸４の回動に連動して揺動する操作アームが第１揺動アーム１１であり、前記操作アームの揺動に連動して揺動し、障子Ｓを開閉する障子開閉アームが第２揺動アーム１２である構成を示したが、障子Ｓを開閉するための操作アーム及び障子開閉アームは、前記構成に限定されない。
さらに、以上の説明においては、駆動入力部である操作ハンドル３により駆動軸４を回転させる、手動で操作する窓開閉装置１について説明したが、窓開閉装置１はそのような手動で操作する構成に限定されるものではなく、駆動軸４を例えばギヤドモータ等のアクチュエータの出力軸と連結する構成等、電動で操作する構成であってもよい。
さらにまた、高所に設置した開閉窓及び窓開閉装置に対し、その下方からボールチェーン等により開閉操作をする構成であってもよい。
また、以上の説明においては、連結体６，６’等の過負荷防止手段Ａを、操作ハンドル３等の駆動入力部と駆動軸４との間に備える構成について説明したが、連結体６，６’等の過負荷防止手段Ａを駆動軸４に備えるように構成してもよい。

Ａ 過負荷防止手段
Ｆ 窓枠
Ｓ 障子
Ｗ 横すべり出し窓（開閉窓）
１ 窓開閉装置
２ 基体
３ 操作ハンドル（駆動入力部）
３Ａ 第１収容部
３Ｂ 第２収容部
３Ｃ 螺孔
４ 駆動軸
４Ａ 外歯車部
４Ｂ ウォーム
５ 軸継手
５Ａ，５Ａ’ 内歯車部
５Ｂ，５Ｂ’ 周溝
５Ｃ 螺孔
６，６’ 連結体
６Ａ 外歯車部
６Ｂ 通孔
７ 係合部材
７Ａ 係合凹部に係合する部分
７Ｂ ばね支持凸部
８ 圧縮コイルばね（弾性付勢手段）
９Ａ ハンドル固定ねじ（駆動入力側固定ねじ）
９Ｂ 駆動軸側固定ねじ
１０ 係合凹部
１１ 第１揺動アーム（操作アーム）
１１Ａ 基端部
１１Ｂ 先端部
１１Ｃ 歯車部
１２ 第２揺動アーム（障子開閉アーム）
１２Ａ 基端部
１２Ｂ 先端部
１３ 長孔

Claims (6)

1. 窓枠に取り付けた障子が室外側へ開く開閉窓において、前記障子を開閉する窓開閉装置であって、
   前記窓枠に固定した基体に支持され、駆動入力部の駆動トルクにより駆動される駆動軸と、
   前記基体に支持され、前記駆動軸の回動に連動して垂直軸又は水平軸まわりに揺動する操作アームと、
   前記操作アームの揺動に連動して揺動し、前記障子を開閉する障子開閉アームと、
   を備え、
   前記駆動入力部と前記駆動軸との間、又は前記駆動軸内に、前記駆動トルクが規定値を超えた場合に、駆動入力部側を空転させることにより前記駆動トルクを負荷側へ伝達しないようにする過負荷防止手段を組み込んだことを特徴とする窓開閉装置。
2. 前記過負荷防止手段が、
   前記駆動入力部と前記駆動軸との間、又は前記駆動軸内に備えた連結体と、
   前記連結体を前記駆動軸まわりに回動可能に支持するように、前記連結体を収容する収容部と、
   前記連結体から径方向へ出没する係合部材と、
   前記連結体の径方向外方に位置して前記係合部材に係合する、前記収容部に設けた係合凹部と、
   前記係合部材を径方向外方へ弾性付勢する弾性付勢手段と、
   からなり、
   前記駆動トルクが前記規定値以下である場合には、前記係合部材と前記係合凹部との係合状態を維持し、
   前記駆動トルクが前記規定値を超えた場合には、前記弾性付勢手段が径方向内方へ弾性変形して前記係合状態を解除する請求項１記載の窓開閉装置。
3. 前記係合部材及び前記係合凹部を、周方向等分の２箇所に備えてなる請求項２記載の窓開閉装置。
4. 前記連結体、前記収容部、及び前記係合部材が合成樹脂製であり、
   前記弾性付勢手段が圧縮コイルばねである請求項２又は３記載の窓開閉装置。
5. 前記係合部材の前記係合凹部に係合する部分が円筒面であり、
   前記係合凹部が円筒凹面である請求項２〜４の何れか１項に記載の窓開閉装置。
6. 窓枠に取り付けられた障子が室外側へ開く開閉窓であって、
   請求項１〜５の何れか１項に記載の窓開閉装置を備えた開閉窓。

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