JP3715887B2

JP3715887B2 - トーションバー構造

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Publication number: JP3715887B2
Application number: JP2000380791A
Authority: JP
Inventors: 光男坂本
Original assignee: 光男坂本
Priority date: 2000-12-14
Filing date: 2000-12-14
Publication date: 2005-11-16
Anticipated expiration: 2020-12-14
Also published as: JP2002181100A

Description

【０００１】
【発明が属する技術分野】
本願発明は、トーションバー構造に関し、特に天窓或いは天蓋等の開閉装置に適した構造が簡単で、かつ耐久力の高いトーションバー構造に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
トーションバーは捩りバネ力を有する部材として知られ、いろいろな用途に用いられている。図１は換気或いは排煙機能を備えた開閉自在な天窓或いは天蓋に取付けられ、該天窓等を開閉する駆動機構としてトーションバー構造を用いた例を示すものである。
【０００３】
この天窓は、天井ならびに屋上に取付けられ、通常はガラスを通して太陽光を取り入れ、或いは開放することにより換気を行うとともに、火災時には自動的に開放して排煙等を行うものもある。その構造の概略は以下のとおりである。即ち、屋上に天窓１を取付けるための下地コンクリート２を方形に配置し、その上部に水切り３を有する方形の下部枠４を設置するとともに、その下部枠４を前記下地コンクリート２に固定する。下部枠４の上部には、上下動可能で、前記下部枠４とほぼ同形の上部枠５が載置され、その上部枠５の上部にガラス或いはプラスティックを枠にはめ込んだ天窓１が固定されている。
【０００４】
その開閉駆動は、図２に示すように前記下部枠４にＬ字状に配置した２組（他に、４組等いろいろな配置のものでもよい。）のトーションバー構造２０によって行われる。このトーションバー構造２０は、直線状の丸棒からなるトーションバー本体２１と、そのトーションバー本体２１の一端に配置固定される固定部側軸受２２と、その他端に配置固定される可動部側軸受２３と、その可動部側軸受２３の外端部に、前記トーションバー本体２１に対し略直角方向に配置される駆動アーム２４等からなる。更に、上部枠５には、ストッパ７を有するレール６が固定され、このレール６内に前記駆動アーム２４の先端に回動自在に取付けられる滑車２７が嵌合し、又、下部枠４にもストッパ１０を有するレール９が固定されるとともに、このレール９内には、補助アーム１６の一端に回動自在に固定される滑車１７が嵌合されている。この補助アーム１６の他端は上部枠５に固定される固定板１８に連結されるとともに、補助アーム１６と前記駆動アームとはほぼ中央部で連結具１９で連結されることにより、両アーム１６，２４が平行四辺形のリンク機構を構成し、天窓１の略垂直方向の上下動を可能にしている。
【０００５】
作用について説明すると、前記トーションバー本体２１はすでに捩り力を付与された状態で固定部側軸受２２及び可動部側軸受２３に軸支されているため、前記駆動アーム２４には天窓１を常に開動する方向の力が付与されている。閉窓時には、キャッチ錠１４が上部枠５と下部枠４とを連結固定しているので天窓１は開くことはないが、キャッチ錠開放用ロープ１５を矢印方向に引くと前記キャッチ錠１４が開錠する。すると２組のトーションバー２１が元に戻ろうとする捩り力により前記駆動アーム２４の滑車２７が上動し、駆動アーム２４の滑車２７は上部枠５に固定されるレール６上をストッパ７に当接するまで回動しながら移動し、又補助アーム１６の滑車１７は下部枠４に固定されるレール９上を同じくストッパ１０に当接するまで回動しながら移動することにより前記天窓１をほぼ垂直方向に上動する。そして、両アーム１６、２４の先端に取付けられている滑車１７、２７がそれぞれストッパ１０、７に当接した時点でその上動は停止する。
【０００６】
次いで閉窓時には、滑車用ロープ１２を矢印の方向に引くことにより、ロープ１２の他端は上部枠５に固定した２つの固定滑車１１、１１を介して下部枠４に固定される固定板１３に固定されているため、ロープ１２を引く力が天窓１の全体にほぼ等しく掛かり、天窓１は滑らかにほぼ垂直方向に下動し、上部枠５が下部枠４に当接した時点で前記キャッチ錠１４が自動的に施錠され、閉窓を完了する。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
このような駆動機構には以下のような問題があった。即ち、トーションバーは捩り力を利用するものであるためその軸径、特に軸受けに軸支される軸径はできるだけ大きいほど捩り力に対する耐久力は増し有利なことが知れている。又一方トーションバーの軸受けによって軸支される軸形状は、軸受との連結の関係でほぼ正方形に作られており、この正方形の形状を生かしつつ従来の軸形状は、方形として最大の断面積を有する図５にも示すようにトーションバー本体２１の丸棒の径に内接する正方形のものが用いられていた。そしてその正方形の断面積でトーションバー本体２１に生じる捩り力を保持している。しかしながら、前記丸棒の径に内接する正方形は、その丸棒に対する正方形としては最大の断面積を有する形状であり、より大きな捩り力をトーションバーに求める場合には、より径の大きな丸棒で形成されるものを用いなければならず、コスト高、或いは全体の重量が増大する等の問題があった。
【０００８】
又、従来のトーションバー構造は、図２及び図３にも示すように、可動側の軸受は１つであった。ところが、可動側の軸には、トーションバーによる捩り力の他に、開窓時には天窓１の重量が滑車２７及び駆動アーム２４を介してその軸を下方に曲げようとする曲げ力が作用し、時にはその曲げ力で軸が変形するという問題があった。
【０００９】
更には、トーションバーによる捩り力を簡単な構成で、且つ有効に駆動部材に伝達する等のためにトーションバーの形状をＬ字状等複数の湾曲部を持った形状のものが使われるようになっているが、このような形状のものでは軸を軸受に入れるに際し湾曲部をも挿入するため必然的に軸受の内径を大きくせざるを得ず、軸受と軸との間にガタが生じ駆動機構の滑らかな作動を妨げていた。
【００１０】
更に又、従来のトーションバーは捩り力を調整する手段を備えていないため、捩り力が異なるものを用いようとすればそのトーションバー自体を交換せざるを得ず、やはりコスト高を招くという問題も有していた。
【００１１】
本願発明は、これら諸問題を解決するトーションバー構造を提供することを目的とするものである。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、本願発明は以下の構成を採用する。
【００１３】
請求項１に係る発明では、軸受で軸支される固定部側軸と、可動部材が軸支される可動部側軸を有する丸棒からなるトーションバー構造であって、前記両軸のうち少なくともいずれか一方の軸形状を方形で、且つその四隅の角を丸棒の円弧面をそのまま残した角丸方形型にし、前記可動部側軸の両側に軸受を配置してなる両持ち支持構造とした構成。そしてこの構成により、特に丸棒の径を大きくしなくてもトーションバーの耐捩り力を高めることができる。また、たとえ駆動アーム側から可動部軸受に大きな曲げ応力が作用しても軸が変形することはない。
【００１４】
請求項２及び３に係る発明では、請求項１の構成に加え軸受の少なくとも１つの内面形状をその一部が開口したＵ字形状とするか、或いは軸受の少なくとも１つは２分割から形成される構成。そしてこの構成により、たとえトーションバーが複数箇所に湾曲部を有していたとしても適正な軸受の配置が可能となる。
【００１５】
請求項４ないし６に係る発明では、請求項１ないし３の構成に加えトーションバー構造には捩り力調整手段を付加したこと、捩り力調整手段は、前記固定部側軸を軸支する軸受であること、或いは捩り力調整手段は、前記固定部側軸を軸支する軸受に着脱自在に設けられる板体である構成。そしてこの構成により、同じトーションバーでもその捩り力をいろいろ可変することができる。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下、添付の図面を参照して、本願発明の幾つかの好適な実施の形態について詳述する。
【００１７】
（第１の実施の形態）
図６ないし図１３に本願発明のトーションバー構造を示す。図７は、従来の真直ぐな丸棒からなる図４に示すトーションバー構造に対応するものであり、このトーションバー構造２０は、丸棒部のトーションバー本体２１とその左右の軸から構成される。その左端部に形成される軸３０は、固定部側軸受に軸支される固定軸であり、その断面形状は図８に示すようにその四隅の角を丸棒の円弧面をそのまま残した円弧部３０ａと、丸棒に内接する正方形３０ｃを相似状にそのまま大きくした直線部３０ｂからなる全体としてほぼ正方形状（尚、特に正方形に限ることはない。）の軸（以下、「角丸方形軸」という。）形状を呈している。
【００１８】
符号３２は前記角丸方形軸３０と反対側に形成される可動部側の軸であり、この軸３２上には天窓を開閉する駆動アームが軸支され、該軸３２を中心に回動する。この軸３２は、図９に示すように前記角丸方形軸３０とほぼ同一形状をしている。即ち、その四隅の角を丸棒の円弧面をそのまま残した円弧部３２ａと、丸棒に内接する正方形３２ｃを相似状にそのまま大きくした直線部３２ｂからなる全体としてほぼ正方形状（尚、特に正方形に限ることはない。）の軸（以下、「角丸方形軸」という。）形状を呈している。
【００１９】
又、前記可動部側の角丸方形軸３２の左右には、それぞれ丸形状の軸３１及び３３が形成されている。図６及び図１０ないし図１３に前記トーションバー本体２１が軸受によって軸支される概略を示している。即ち、固定部側軸には前記角丸方形軸３０が挿通する開口２２ｂを有する固定部側軸受２２が配設され図１２で示す態様にて前記角丸方形軸３０が軸支される。そして該固定部側軸受２２は図示しないボルトでボルト孔２２ａ，２２ａを介して基板２６に固定される。
【００２０】
符号２８、２９は、可動側の角丸方形軸３２の左右に形成される丸形内軸３１、丸形外軸３３を軸支する可動部側内軸受及び可動部側外軸受で、両軸受２８、２９とも図１３に示すように円形の開口３１ａ，３３ａを有しており、その各開口３１ａ，３３ａで丸形内軸３１、丸形外軸３３を軸支するとともに、図示しないボルトでボルト孔２８ａ（２９ａ），２８ａ（２９ａ）を介して基板２６に固定される。
【００２１】
又、符号２４はその先端に回動自在な滑車２７を固定し、天窓１を上下動するための駆動アームであり、該駆動アーム２４の他端には、前記角丸方形軸３２が挿通可能な正方形状の開口２４ａが形成され、この開口２４ａ内に前記角丸方形軸３２を嵌合することにより軸支される。
【００２２】
図１４及び図１５は、捩り調整機能を有する固定部側軸受２２を示すが、ここでこの捩り調整機能について説明すると、トーションバー構造についてはすでに従来例の項で説明したとおり、キャッチ錠開放用ロープ１５を引くことによりトーションバーの捩り力により駆動アーム２４が上動し、天窓１を押し上げるが、前記駆動アーム２４の先端に取付けられる滑車２７がレール６の後端に取付けられるストッパ７に当接すると天窓１の上動は停止する。その時天窓１は当然その位置に留まっているのであるから、トーションバーの捩り力、即ち天窓１を押し上げようとする力の方が天窓１が自身の重量で下がろうとする力（図１１で示すＷの力）よりも大きいことになる。ところがトーションバーの捩り力、即ち天窓１を押し上げようとする力が天窓１が自身の重量で下がろうとする力よりも大きすぎると天窓１を閉めようとした場合に大きな力を要することになるため、通常は前記の力関係をトーションバーの捩り力の方を僅かに大きくなるように設定している。ところが、天窓の重さもいろいろありその重さにあった捩り力を持つトーションバーを作らなければならず、製造も煩雑でコスト高となっていた。
【００２３】
前記図１４及び図１５のものはそのような不都合をなくすることを目的に作られた捩り調整機能を有する固定部側軸受２２で、要は固定部側の角丸方形軸３０が嵌合する正方形状の軸開口２２ｂの角度をいろいろ変えた軸受２２を作っておき、１つのトーションバーを前記各種角度の軸開口２２ｂを有する軸受２２を用いて前記力関係で最適な角度を有する軸受を決定し、以後同じ天窓に対してはその天窓に適した捩り力を有する軸受を使用することにより、１種類のトーションバーで各種重さの天窓に対応させることができる。
【００２４】
（第２の実施の形態）
図１６ないし図１８に本願発明の第２の実施の形態についてのトーションバー構造を示す。軸上に前記角丸方形を形成するのは製造に時間を要し、コストを高めることにもなるので可動部側軸のものの角丸方形を省略してなるものであり、この第２の実施の形態のものは第１の実施の形態のものの直棒式のものに対し、Ｊ字状からなるトーションバー構造を用いたもので、その他の構成は、第１の実施の形態におけるのと同様なので説明を省略する。
【００２５】
即ち、この実施の形態で示すトーションバー本体４０は、各種軸受が配置される水平部４０ａ、この水平部４０ａに続く垂直部４０ｂ、この垂直部４０ｂに続く長さの短い水平部４０ｃを有するほぼＪ字状からなり、前記水平部４０ａの端部には、丸形形状の軸４４及びその外側の角丸方形状の軸４５が形成されるとともに、前記丸形形状の軸４４にはその軸４４を嵌合可能な円形の軸開口４１ａを有する固定部側軸受４１が前記軸開口４１ａ内に前記円形形状の軸４４を軸支して図示しないボルトによりボルト孔４１ｂ、４１ｂを介して基板２６に固定されている。更に、前記固定部側軸受４１の外端面には、多角形状でその外周上に複数のボルト孔５１を有するとともに、その中央部に前記角丸方形状の軸４５が嵌合する正方形の開口５０ａが設けられる捩り力調整板５０が図示しないボルトにより前記固定部側軸受４１に固定されている。そして前記捩り力調整板５０を天窓１の重さに適した捩り力をトーションバーに与えることができる角度だけ傾けた位置でボルトによって前記固定部側軸受４１に固定する。
【００２６】
又可動部側には、内側から順にすべて丸形形状の軸４６、４７及び４８が形成されるとともに、各軸４６，４７，４８上にはそれぞれ可動部側内軸受４２、駆動アーム２４及び可動部側外軸受４３が配置される。前記可動部側内軸受４２は前記丸形形状の軸４６が嵌合可能な円形の開口４２ａを有し、該開口４２ａで前記軸４６を軸支するとともに、図示しないボルトによって基板２６に固定される。又前記可動部側外軸受４３は前記水平部４０ａと垂直部４０ｂとの境界近傍に設けられるためその中央部に前記可動部側内軸受４２に設けられる円形の開口４２ａと同じ形状の開口であると、トーションバーとの間でこじれが生じ回動がうまくいかなくなることもあるため、その軸受形状を図１８で示すように上部が開放した形状にしている。
【００２７】
更に垂直部４０ｂに続く長さの短い水平部４０ｃは、前記駆動アーム２４に穿設される円形の開口２４ｂに挿入されるととともに、その先端に平座金４９が挿入され、且つ割りピン４９ａで固定されている。そのため、駆動アーム２４が軸支される軸４７の形状が角丸方形状でなく丸形形状であってもその機能に変わるところはない。
【００２８】
（第３の実施の形態）
図１９ないし図２３に本願発明の第３の実施の形態についてのトーションバー構造を示す。軸上に前記角丸方形を形成するのは製造に時間を要し、コストを高めることになることは第２の実施の形態で示したとおりであるが、この実施の形態のものはすべての角丸方形の軸を廃止したものであり、この第３の実施の形態のものは第２の実施の形態のもののＪ字状のものの水平部を更に直角に折り曲げた略クランク形状からなるものである。
【００２９】
即ち、この実施の形態で示すトーションバー本体４０は、各種軸受が配置される中央部の水平部４０ａ、この水平部４０ａの固定部側に続いて形成される長さの短い下方向の垂直部４０ｄ、該垂直部４０ｄと反対側において前記水平部４０ａに続く上方向の垂直部４０ｂ、この垂直部４０ｂに続く長さの短い水平部４０ｃを有する全体としてほぼクランク形状からなり、前記水平部４０ａの端部には、丸形形状の軸４４及び前記垂直部４０ｄの先端部には同じく丸形形状の軸６０ａが形成されるとともに、前記丸形形状の軸６０ａは取付け板６１に固定される差込固定軸受６０に差込まれて軸支されている。そして前記丸形形状の軸４４を軸支する軸受４１は容易にトーションバーが挿入可能なように図２０に示すように左右の１方向に開放端を有する軸受形状にされており、図示しないボルトによりボルト孔４１ａ、４１ａを介して基板２６に固定される。
【００３０】
又可動部側には、内側から順にすべて丸形形状の軸４６、４７及び４８が形成されるとともに、各軸４６，４７，４８上にはそれぞれ可動部側内軸受４２、駆動アーム２４及び可動部側外軸受４３が配置される。前記可動部側内軸受４２は図２１に示すように部材４２ｂ及び４２ｂの同一形状からなる２つ割部材から形成されている。そして軸４６を両方から挟み込みボルト孔４２ｃ、４２ｃにボルトを挿入して両者を一体化するとともに、他のボルトをボルト孔４２ａ、４２ａに挿入し基板２６に固定してなる。又前記可動部側外軸受４３は前記水平部４０ａと垂直部４０ｂとの境界近傍に設けられるため、トーションバーとの間でこじれが生じ回動がうまくいかなくなることもあるため、その軸受形状をやはり図１８で示すように上部が開放した形状にしている。
【００３１】
垂直部４０ｂに続く長さの短い水平部４０ｃは、前記駆動アーム２４に穿設される円形の開口２４ｂに挿入されるととともに、その先端に平座金４９が挿入され、且つ割りピン４９ａで固定されている。そのため、駆動アーム２４が軸支される軸４７の形状が角丸方形状でなく丸形形状であってもその機能に変わるところはない。又、符号２５は駆動アーム２４に重設される補強アームであり、その平面図を図２２に示す。即ち、一方の端部には前記トーションバー本体４０の長さの短い水平部４０ｃが挿入される孔２５ｂが設けられ、他端部には円形形状の軸４７が嵌合する開口であって、その一方端が開放してなる開口２５ｃを有し、更に前記駆動アーム２４と図示しないビスによって結合されるためのビス穴２５ｄ、２５ｄが設けられている。
【００３２】
そして前記駆動アーム２４には、前記補強アーム２５の開口２５ｃとその開放端を対向して設けられる開口２４ｃが設けられているとともに、前記補強アーム２５の孔２５ｂと同一軸心上には孔２４ｂが設けられ、更に両者を結合するためのビス孔２４ｄ、２４ｄが設けられている。尚、２４ｅは滑車２７を取付けるための孔である。
【００３３】
図２３は、図１９における取付け板６１に固定した差込固定軸受６０の角度を変え、捩り力調整機能を付加したものであり、このように取付け板６１に固定した差込固定軸受６０の角度を可変したものを用いることにより、トーションバーの捩り力を可変することができる。
【００３４】
本願発明は、上記各実施の態様の構成に限定されるものではなく、発明の要旨を逸脱しない範囲において適宜設計変更可能であることは勿論である。
【００３５】
【発明の効果】
請求項１に係る発明では、軸受で軸支される固定部側軸と、可動部材が軸支される可動部側軸を有する丸棒からなるトーションバー構造であって、前記両軸のうち少なくともいずれか一方の軸形状を方形で、且つその四隅の角を丸棒の円弧面をそのまま残した角丸方形型にし、前記可動部側軸の両側に軸受を配置してなる両持ち支持構造にすることにより、特に丸棒の径を大きくしなくてもトーションバーの耐捩り力を高めることができるため、トーションバー構造を軽量化並びに低コスト化することができる。また、たとえ駆動アーム側から可動部側軸受に大きな曲げ応力が作用しても軸が変形することはないためその耐久性が向上するとともに、更に重い天窓の使用も可能となる。
【００３６】
請求項２及び３に係る発明では、少なくとも１つの内面形状をその一部が開口したＵ字形状とするか、或いは軸受の少なくとも１つは２分割から形成することにより、請求項１に係る発明の効果に加え、たとえトーションバーが複数箇所に湾曲部を有していたとしても軸受を適正且つ正確に配置することができるため、駆動機構を適正に作動することができる。
【００３７】
請求項４ないし６に係る発明では、トーションバー構造には捩り力調整手段を付加したこと、捩り力調整手段は、前記固定部側軸を軸支する軸受であること、或いは捩り力調整手段は、前記固定部側軸を軸支する軸受に着脱自在に設けられる板体とすることにより、請求項１ないし５に係る発明の効果に加え、同じトーションバーでもその捩り力をいろいろ可変することができるため、たとえば天窓のいろいろな種類に対して１種類のトーションバー構造での使用が可能となり、その分トーションバー構造を大量生産できるため、更に低コスト化が図れる。
【図面の簡単な説明】
【図１】天窓機構の概略断面図。
【図２】従来の天窓機構の下部枠平面図。
【図３】従来のトーションバー構造の正面図。
【図４】従来のトーションバー本体の正面図。
【図５】図４のＡ−ＡないしＢ−Ｂ断面図。
【図６】本願発明の天窓機構の下部枠平面図。
【図７】本願発明のトーションバー本体の正面図。
【図８】図７のＣ−Ｃ断面図。
【図９】図７のＤ−Ｄ断面図。
【図１０】本願発明のトーションバー構造の正面図。
【図１１】本願発明のトーションバー構造の側面図。
【図１２】図１０のＥ−Ｅ断面図。
【図１３】図１０のＦ−Ｆ，Ｇ−Ｇ断面図。
【図１４】本願発明の捩り調整手段を備えた固定部側軸受の側面図。
【図１５】本願発明の捩り調整手段を備えた他の固定部側軸受の側面図。
【図１６】本願発明の他のトーションバー構造の正面図。
【図１７】図１６のＨ−Ｈ面図。
【図１８】図１６のＪ−Ｊ面図。
【図１９】本願発明の更に他のトーションバー構造の正面図。
【図２０】図１９のＫ−Ｋ断面図。
【図２１】図１９のＭ−Ｍ断面図。
【図２２】図１９の駆動アームと補強アームの側面図。
【図２３】図１９の捩り調整手段を備えた固定部側軸受の側面図。
【符号の説明】
１…天窓
２…下地コンクリート
４…下部枠
５…上部枠
６，９…レール
７，１０…ストッパ
１１…固定滑車
１２…滑車用ロープ
１４…キャッチ錠
１５…キャッチ錠開放用ロープ
１６…補助アーム
１８，１３…固定板
２１，４０…トーションバー本体
２２，４１…固定部側軸受
２３…可動部側軸受
２４…駆動アーム
２５…補強アーム
２６…基板
３０，３２…角丸方形軸
３１…丸形内軸
３３…丸形外軸
４２…可動部側内軸受
４３…可動部側外軸受
５０…捩り力調整板
６０…差込固定軸受

Claims

軸受で軸支される固定部側軸と、可動部材が軸支される可動部側軸を有する丸棒からなるトーションバー構造であって、前記両軸のうち少なくともいずれか一方の軸形状を方形で、且つその四隅の角を丸棒の円弧面をそのまま残した角丸方形型にし、前記可動部側軸の両側に軸受を配置してなる両持ち支持構造としたことを特徴とするトーションバー構造。
前記軸受の少なくとも１つの内面形状をその一部が開口したＵ字形状としたことを特徴とする請求項１記載のトーションバー構造。
前記軸受の少なくとも１つは２分割から形成されることを特徴とする請求項１または２記載のトーションバー構造。
前記トーションバー構造には捩り力調整手段を付加したことを特徴とする請求項１ないし３記載のトーションバー構造。
前記捩り力調整手段は、前記固定部側軸を軸支する軸受であることを特徴とする請求項４記載のトーションバー構造。
前記捩り力調整手段は、前記固定部側軸を軸支する軸受に着脱自在に設けられる板体であることを特徴とする請求項４記載のトーションバー構造。