JP3820494B2

JP3820494B2 - アクチエータ内蔵型のヒンジ

Info

Publication number: JP3820494B2
Application number: JP10797798A
Authority: JP
Inventors: 峯子小林; 康昭戸塚; 隼夫青柳
Original assignee: Takenaka Corp
Current assignee: Takenaka Corp
Priority date: 1998-04-17
Filing date: 1998-04-17
Publication date: 2006-09-13
Anticipated expiration: 2018-04-17
Also published as: JPH11303491A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、機械系、或いは大形構造物の建築・土木系をはじめ、その他の技術分野の別を問わず、ヒンジ要素として適用、応用できるアクチエータ内蔵型のヒンジに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、ヒンジ乃至ヒンジ機構は、機械、建築、土木等々の技術分野で各種各様に多用されている。
従来、ヒンジを作動させる手段としては、ドアヒンジに代表されるように、ヒンジ結合された要素（例えばドア）を直接駆動する方式が一般的であり、アクチエータを内蔵したヒンジは見聞しない。
【０００３】
【本発明が解決しようとする課題】
従来、アクチエータを内蔵したヒンジの技術がないので、ヒンジ結合された要素（例えばドア）を回転運動させるには、外部に別途駆動部を設置することにより目的を実現している。その結果、駆動部の数が多くなる。しかも納まり上、及び外観上に問題を生じている。
【０００４】
本発明の目的は、少ない部品数でシンプルに構成され、内蔵したアクチエータでヒンジ機構を直接駆動して回転運動をスムーズに発生するアクチエータ内蔵型のヒンジを提供することである。
本発明の次の目的は、ヒンジを構成する面材の形態、用途などの如何を問わずに適用、応用することができ、面材の回転運動を効率良く実現する、アクチエータ内蔵型のヒンジを提供することである。
【０００５】
本発明の更なる目的は、流体圧力で膨張し又は収縮するチューブの内圧の差又は体積（容積）の差を利用して回転運動を生じさせ、動力源としての空気圧或いは油圧等（流体圧）で作動するアクチエータ内蔵型のヒンジを提供することである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記の課題を解決するための手段として、請求項１記載の発明に係るアクチエータ内蔵型のヒンジは、
ヒンジ軸により回転可能に結合された一対の面材の前記ヒンジ結合部が筒形の剛性容器の中に収納されており、前記ヒンジ結合部と剛性容器との間に流体圧力で大きく膨張し又は小さく収縮するチューブがヒンジ結合部の長さ方向に長い形態で内蔵されており、前記チューブの膨張と収縮によりヒンジ結合された一対の面材に回転運動を発生させることをそれぞれ特徴とする。
【０００７】
請求項２記載の発明は、請求項１に記載したアクチエータ内蔵型のヒンジにおけるチューブが、一対の面材の前記ヒンジ結合部によって二分された筒形の剛性容器の二つの空間にそれぞれ内蔵されており、それぞれのチューブは膨張と収縮を正反対に発生して一対の面材に回転運動を発生させることを特徴とする。
【０００８】
【発明の実施形態及び実施例】
請求項１及び２に記載した発明に係るアクチエータ内蔵型のヒンジは、図１Ａ〜Ｄに構造原理と作動態様を示した形態で実施される。
ヒンジ軸（中心軸）１により回転可能に結合された左右一対の面材２、３の前記ヒンジ結合部は、筒形の剛性容器４の中に収納されている。前記ヒンジ結合部が剛性容器４内の空間を仕切って出来る二つの空間に、空気圧、油圧等の流体圧力で大きく膨張し又は排気、排油等による圧力低下によって小さく収縮する二つのチューブ５、６が、ヒンジ結合部の長さ方向に長い形態で内蔵されている。前記二つのチューブ５、６の交互に正反対に発生する膨張と収縮により、ヒンジ結合された一対の面材２、３は回転運動を発生する。
【０００９】
図１Ａは、二つのチューブ５、６が等しい大きさに膨張して、左右一対の面板５、６が一直線状になった、所謂中立（ニュートラル）の状態を示している。図１Ｂは、図中上側のチューブ５が収縮を開始し、逆に下側のチューブ６は更に膨張度合いを高めて、左右一対の面板５、６はヒンジ軸１を中心として下向きに少し屈折した動作段階を示している。図１Ｃ，Ｄでは図中上側のチューブ５は益々収縮し、逆に下側のチューブ６は更に膨張度合いを高めて、左右一対の面板５、６はヒンジ軸１を中心として次第に屈折角度を大きくして、図１Ｄでは約９０°まで回転した段階を示している。
【００１０】
以上の動作から明らかなように、本発明のヒンジのアクチエータを構成するチューブ５、６は、一つの剛性容器４内の仕切られた空間の一方に１個のみ設置して同様に実施することもできる。又は剛性容器４内の仕切られた二つの空間のそれぞれに複数ずつのチューブを内蔵させて実施することもできる。
このアクチエータ内蔵型のヒンジは、敢えて図示することまでは省略したが、図１Ａ〜Ｄとは正反対に、図１Ａの状態から上側のチューブ５が膨張し、下側のチューブ６が収縮する動作を行なわせることにより、左右一対の面材２と３は前記ヒンジ軸１を中心として上向きにも対称的に屈折する正反対の回転運動を全く同様に行う。図１Ａ〜Ｄの実施例を１８０°回転して見たに等しい動作をする。結局、左右一対の面板２、３は、約９０°の回転角で上下方向に回転運動をするので、面板２、３のこのような回転運動を各技術分野で積極的に応用、利用して実用に供することができる。
【００１１】
図２は、上記アクチエータ内蔵型のヒンジのより具体的な構成を示している。左右一対の面板２と３に互い違いに嵌まり合うフィンガー継手を形成し、このフィンガー継手を互い違いに嵌め合わせて各々の軸孔を一直線状の配置とし、その軸孔へ共通軸としてのヒンジ軸（中心軸）１を通して回転（屈折）が自在な結合が行われている。そして、筒形の剛性容器４との関係としては、同剛性容器４の筒壁に形成した窓孔４ａへフィンガー継手の各フィンガー部分２ａ、３ａを通し、同剛性容器４の中で双方のフィンガー継手をヒンジ軸１により一連に結合して、ヒンジ結合部が剛性容器４の中に収納された構成とされている。左右の面板２と３は、各フィンガー部分２ａ，３ａが、剛性容器４の窓孔４ａによって許容される角度まで回転運動をする。剛性容器４とチューブ５、６及びヒンジ軸１の長さは、面板２、３に必要とされるヒンジ結合部の長さと等しくされている。剛性容器４は金属、或いは合成樹脂（繊維強化合成樹脂）など剛性の高い材料で製作される。チューブ５、６はゴム製又は合成樹脂（補強材入りを含む）製として製造されたものを好適に使用できる。
【００１２】
左右の面板２、３をどのような材質、構造、形態とするかは、当該アクチエータ内蔵型のヒンジを使用する対象（用途、機能）に応じて決定する事項である。
図３と図４は一例として階段を構成する段板１０と蹴上げ板１１との接合部（稜線部）に本発明のアクチエータ内蔵型ヒンジ１２を適用した場合の実施例を示している。図１の面板２と３を、段板１０と蹴上げ板１１とに置き換えた構成であり、必要に応じて形態が種々変化する階段を実現する実施例である。図３中の符号１８は階段の仕上げ材である。図３は段板１０と蹴上げ板１１とが図１Ｄのように９０°屈折した状態を固定して、階段としての形態を実現している。図４に示した階段の最上部の段板１１Ａと最低部の蹴上げ板１０Ａは、それぞれ端部構造部１３に連結されている。
【００１３】
ヒンジ１２の各チューブ５、６を膨張させる手段としてコンプレッサ１５が用意されている。このコンプレッサ１５で発生した空気圧を供給する空気配管は、電磁切換弁その他を含む空気圧制御部１４を中継して各チューブ５、６と接続されている。ヒンジ１２の二つのチューブ５、６との接続を主とする空気圧供給回路を、図５に概念的に示している。一つのヒンジ１２を構成する二つのチューブ５、６に共通な１個の電磁切換弁１６を使用し、空気圧の供給と排気を交互に制御する構成で実施される。符号１７は排気系の絞り弁である。
【００１４】
従って、上記構成の階段は、各ヒンジ１２を駆動することにより、その形態を大きく変化させることが出来る。例えば図６のように太鼓橋のような形態、又は図７のように直角２辺の形態に変化させて、階段としての使用を完全に妨げる機能を働くように実施することができる。
或いは図８のような折板形態の屋根板の各稜線位置に本発明のアクチエータ内蔵型のヒンジ１２を適用すると、必要に応じて図９のように上方へ膨らむ形態に変化させて開放状態とし、外部空気を取り入れる実施も可能である。図８および図９において符号２３は側壁である。
【００１５】
【本発明が奏する効果】
本発明に係るアクチエータ内蔵型のヒンジは、既存の材料、部品の組み合わせて、少ない部品構成でシンプルに製作できる。しかも空気圧や油圧等の流体圧力を動力源として作動し、面板の構成態様の如何により、機械系、土木建築系その他の技術分野の別を問わず、例えばドアや階段、その他のヒンジ要素を必要とするところへ広範囲に適用、応用することができ、直接回転運動を発生する動作を活用して広く実施出来るのである。
【図面の簡単な説明】
【図１】Ａ〜Ｄは本発明に係るアクチエータ内蔵型ヒンジの構造原理と動作を概念的に示した断面図である。
【図２】本発明に係るアクチエータ内蔵型ヒンジの構造概念を示した斜視図である。
【図３】階段へ適用した実施例の主要部を示した断面図である。
【図４】階段へ適用した実施例の全体構成を示す斜視図である。
【図５】空気圧回路の概念図である。
【図６】階段の形態を変化させた例の概念図である。
【図７】階段の形態を変化させた例の概念図である。
【図８】ヒンジを屋根へ適用した場合の概念図である。
【図９】屋根の形態を変化させた例の概念図である。
【符号の説明】
１ヒンジ軸
２面材
３面材
４剛性容器
５チューブ
６チューブ

Claims

ヒンジ軸により回転可能に結合された一対の面材の前記ヒンジ結合部が筒形の剛性容器の中に収納されており、前記ヒンジ結合部と剛性容器との間に流体圧力で大きく膨張し又は小さく収縮するチューブがヒンジ結合部の長さ方向に長い形態で内蔵されており、前記チューブの膨張と収縮によりヒンジ結合された一対の面材に回転運動を発生させることをそれぞれ特徴とする、アクチエータ内蔵型のヒンジ。
チューブは、一対の面材の前記ヒンジ結合部によって二分された筒形の剛性容器の二つの空間にそれぞれ内蔵されており、それぞれのチューブは膨張と収縮を正反対に発生して一対の面材に回転運動を発生させることを特徴とする、請求項１に記載したアクチエータ内蔵型のヒンジ。