JP3996661B2

JP3996661B2 - ドアクローザ用閉扉速度調整弁

Info

Publication number: JP3996661B2
Application number: JP30592996A
Authority: JP
Inventors: 正雄和氣
Original assignee: 美和ロック株式会社
Priority date: 1996-10-31
Filing date: 1996-10-31
Publication date: 2007-10-24
Anticipated expiration: 2016-10-31
Also published as: JPH10131603A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、作動油を用いたダッシュポット式スプリング緩衝機構を有するドアクローザの閉扉速度調整弁（以下単に調整弁という）の改良に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来のドアクローザでよく利用されているものとしては、例えば、実開平２−８５７８０号公報に記載されている形式のものを挙げることができる。
【０００３】
このクローザは、扉閉鎖時の戻しばね及び慣性による過大な閉鎖力を作動油の流体抵抗により減衰させて緩衝するようにしたもので、作動油が封入されたシリンダと、シリンダを前方の第１室と後方の第２室とに仕切るピストンと、オリフィスを介して第１室と第２室とを連通された導通路と、ピストンを第１室に向け付勢させる戻しばねと、ピストンに設けられたラックと、ラックに噛み合うピニオンと、シリンダに支承されると共に、ピニオン及びアームが固定される回転軸とから成る。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記した従来のクローザは、作動油がオリフィスを通過する際の流体抵抗を利用してクローザの閉鎖運動を緩衝するようにしているため、環境の温度変化により作動油の粘度も大きく変化し、従って扉の閉鎖時間を略一定に保持するには、環境の温度変化に応じて調整弁の調整をすることが不可欠であった。
【０００５】
しかしながら、通常ドアクローザは扉の上方部に取付けられていること、及び調整弁の調整には特殊工具を必要とすること等から、一般のユーザには調整弁を操作することは不可能に近く、已むを得ず、扉の閉鎖時間は季節の移り変りによって変化するままに放置されていたというのが実態である。
【０００６】
この発明は、調整弁のオリフィスの形状を改善して、環境の温度変化による作動油の粘性が変っても扉の閉鎖時間が大きく変らないようにすることを目的として提案されたものである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するため、この発明は、軸先端部に、軸端位置において深さが最も深く、軸の基部に向けて直線的に浅くなるＶ字溝を母線に沿って形成したスプール軸と、このスプール軸と嵌合するスプール軸受とから構成されたダッシュポット式調整弁において、スプール軸の先端部が挿入される開口端部を除いて、スプール孔の内孔を拡径し、以て温度によって変化する管摩擦抵抗を減少させ、温度変化に起因する作動油の粘性の変化による閉扉速度の変化を小さく押えることを特徴とする。
【０００８】
【発明の実施の形態】
以下、図面に示す実施例に基いてこの発明について説明する。
図１は、ドアクローザのダッシュポット式の調整弁を内蔵したシリンダキャップ１０の縦断面図で、ハウジング２０及び調整軸３０を有している。
【０００９】
ハウジング２０の外周部にはねじ２１が形成され、図示しない筒状のドアクローザ本体に螺着されて取付けられる。
【００１０】
ハウジング２０の図１における右端は図示しないシリンダ内に臨んでおり、その端面に形成された付番しない凹陥部にはフィルター２２とスプール軸受２３とが嵌着されている。
【００１１】
上記スプール軸受２３の中心には、これを貫通するようにして、後述するスプール軸と嵌合するスプール孔２４が形成されている。
【００１２】
一方、ハウジング２０の中心にはねじ孔２５及び収納孔２６が同軸に連設され、また、ハウジング２０の中央部には、これを半径方向に貫通して内端がねじ孔２５に開口する導油孔２７が穿設されている。
【００１３】
また、ハウジング２０内にこれと同軸に収納される調整軸３０は、先端（図１で右端）にその母線に沿ってＶ字溝３１を形成したスプール軸３２と、外周面に上記ねじ孔２５に螺合する雄ねじを形成した基部３３と、パッキン３４を嵌装した頭部３５とを連設してなる。
【００１４】
その頭部３５の外端面にはドライバ等の工具を係合させるためのスリワリ３６が形成され、このスリワリに工具の先端を係合させて回転させることにより、調整軸３０を回転させることができる。
【００１５】
上記したように調整軸３０はねじ孔２５と螺合しているから、調整軸３０を回動することにより調整軸３０をシリンダキャップ１０内で前後方向（図１で左右方向）に移動させることができる。
【００１６】
扉閉鎖時には、図示しない戻しばねの力によりシリンダー内のピストンは左方向に押され、ピストンに押された作動油はフィルター２２を通過して矢印４１に示したようにスプール軸受２３のスプール孔２４内に流入する。
【００１７】
スプール孔２４内に流入した作動油は、Ｖ字溝３１を通ってねじ孔２５とスプール軸３２の間のスペース２８内に入り、矢印４２に示すように、導油孔２７及び図示しない導通路を経由してシリンダの低圧側に戻される。
【００１８】
作動油がＶ字溝３１を通過するとき、Ｖ字溝３１の横断面積は非常に小さいため、ここにおいて大きな流体抵抗が生じ、ピストンの移動速度を、実用上充分な速度にまで減少させることが可能となっている。
【００１９】
しかして、スプール軸受２３の内側の端面２３ａ（図２参照）とスプール軸３２の先端面３２ａとの距離、すなわち、スプール軸３２の挿入長さは、前述したように調整軸３０の頭部３５を回転させることにより調整可能である。
【００２０】
Ｖ字溝３１は、スプール軸３２の先端面３２ａにおいて最も深く、基部３３に向けて直線的に浅くなるように形成されている。
【００２１】
したがって、スプール軸３２の挿入長さを増減させることにより、作動油が通過するスプール孔２４内のＶ字溝３１の長さ、及びスプール軸受２３の端面２３ａによって切断されるＶ字溝の断面積を増減させることにより作動油の流体抵抗を調節できるから、その結果として扉閉鎖速度を調節することができる。
【００２２】
なお、クローザの種類により、作動油の流れ方向が図１の矢印４１及び４２とは反対の調整弁がある。
【００２３】
以上は、ダッシュポット式緩衝機構の調整弁の一般的な構造であって、ドアクローザに関する工業分野においては公知のものであり、更に詳細な説明は省略する。
【００２４】
しかして、この発明による調整弁の特徴的な構成は、スプール孔２４の内孔が、スプール軸３２が挿入される開口端部（図１で左端部）を除いて拡径されていることである。
【００２５】
換言すれば、図２に示すように、スプール孔２４は大径部２４ａと小径部２４ｂとを連設してなる。
【００２６】
小径部２４ｂは、スプール軸受２３の軸線方向においてその端面２３ａから例えば０．５ｍｍの奥行きまでの部分に形成され、その内径はスプール軸３２の外径よりも０．００１ｍｍ乃至０．０２ｍｍ大きく設定されており、スプール軸３２としっくり嵌合してスプール外周面との間の隙間が極力小さくなるように設定されている。
【００２７】
上記小径部２４ｂの軸線方向の寸法は、スプール軸受け２３の材質及び作動油の圧力を勘案し、作動油の圧力によって塑性変形しない程度に定めるものとするが、後述の管摩擦抵抗を小さくするため、なるべく小さい方が望ましい。
【００２８】
大径部２４ａは、小径部の奥(図２において右側)の部分に形成され、その内径は、スプール軸３２の外径よりも十分に大きく、例えば小径部２４ｂの内径よりも２ｍｍ以上大きく設定されている。
【００２９】
この発明による調整弁は上記のように構成されているから、その流体抵抗は従来の調整弁のそれと比較して次に述べるように変化する。
【００３０】
良く知られているように、流体抵抗は２種類あり、その一つは流体が細い管中を通るときの抵抗で、管摩擦抵抗（チョーク抵抗）と呼ばれている。
【００３１】
図示の実施例においては、図３に示すように、上部が大径部２４ａの円弧、下部がＶ字状溝により囲まれた扇形状の断面を有する管路を作動油が流れるときの管摩擦抵抗Ｒ１である。
【００３２】
流体力学の教えるところによれば、円管の管摩擦抵抗Ｒ１は次式で示される。
【００３３】
【数１】

【００３４】
ここで、λは管摩擦係数で、流体の粘性、流速、管内径及び管の表面粗度に大きく関係し、粘性が大きいほどλの値は大きい。また、ｌは管の長さ、ｄは管の内径、ｖは流速、ｇは重力の加速度である。
【００３５】
Ｖ字溝の場合は、横断面が円形の管ではないので上式がそのままでは当てはまらないが、内径ｄの値をＶ字溝に相当する値に選ぶことにより適用可能である。
【００３６】
流体抵抗の他の１つは、流路に設けられた衝立の小開口（オリフィス）を流体が通るときの抵抗で、断面急変部抵抗（オリフィス抵抗）と呼ばれている。
【００３７】
図示の実施例では、図４及び図５に示すように、スプール軸受端面２３ａがＶ字状溝３１を切断する溝断面から形成される開口部３７から作動油がスペース２８に流出するときの断面急変部抵抗Ｒ２である。
【００３８】
上記の開口部３７は、図５に示すように、上部がスプール孔２４の小径部２４ｂの円弧で、下部はＶ字状の扇形となっている。
【００３９】
しかして、流体力学の教えるところによれば、断面急変部抵抗Ｒ２は次式で示される。
【００４０】
【数２】

【００４１】
ここで、ξは断面急変部の形状により決まる定数であるが、ほぼ１に等しいとされている。又、ｖ₁、ｖ₂は断面急変部の前後における流体の流速、ｇは重力の加速度である。
【００４２】
上記した２つの流体抵抗において、管摩擦抵抗Ｒ１は、前述したように流体の粘性に関係するが、断面急変部抵抗Ｒ２は粘性には関係しないことが、上記の２つの式によって明らかである。
【００４３】
しかしてこの発明では、スプール孔２４は、小径部２４ｂの部分を除き、大径部２４ａの部分はスプール軸３２の外周に大きな空間を形成している。
【００４４】
従って、この部分における相当管径ｄは著しく大きな値となっており、流体の流速ｖは著しく小さくなる。その結果、管摩擦抵抗Ｒ１は断面急変部抵抗Ｒ２に比較して非常に小さく粘性の変化による閉扉速度の変化を小さく押さえることができる。
【００４５】
次に、従来から使用されている調整弁との相違について実用寸法を用いて説明する。
【００４６】
図６は、従来から使用されている調整弁のスプール軸３２とスプール孔２４との配置を示し、スプール軸の直径は４．５ｍｍ、Ｖ字溝３１の水平長さは３．５ｍｍ、Ｖ字溝３１の最大深さは１．７ｍｍ、Ｖ字溝３１のＶ字の角度は６０°である。
【００４７】
しかして、作動油はスプール孔２４の内周面の円弧と、Ｖ字溝３１の側面のＶ字とから構成される扇形の断面内を流れてスプール軸端面２３ａの外部に流出する。
【００４８】
計算によれば、上記扇形の断面積は、スプール軸の先端面３２ａの位置において、約１．５ｍｍ²である。
【００４９】
一方、この発明の調整弁においては、図３に示すように、スプール軸のＶ字状３１の大部分は、スプール孔の大径部２４ａ内に挿入されているので、扇形の断面積は著しく大きい。
【００５０】
大径部２４ａの直径を比較的小さく設定し、小径部の直径よりも２ｍｍ大きくして、６．５ｍｍとした場合でも、計算によれば扇形の断面積はスプール軸の先端面３２ａの位置において約３．８ｍｍ²である。
【００５１】
従って、この発明によれば、従来のものに比べて扇形の断面積は約２．５倍に増大し、逆に流速は１／２．５に減少する。
【００５２】
以上の比較からも明らかなように、この発明の調整弁では、粘性に影響される管摩擦抵抗ＲＩが従来に比較して著しく減少し、主として粘性に影響されない断面急変化抵抗Ｒ２のみによって流体の速度を制御するので、季節変化等による作動油の粘性変化の影響を小さくすることができる。
【００５３】
【発明の効果】
以上の説明から明らかなように、この発明の調整弁は、従来から使用されている調整弁のスプール孔に大径部を形成させるだけで環境温度変化による閉扉時間の影響を小さくすることができ、使用にあたって格段の効果を奏する。
【００５４】
また、この発明の実施にあたっては、従来の調整弁の構造を変えることなく、製造コストの面でも何ら変るところがないという利点もある。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の調整弁を備えたシリンダキャップの縦断面図。
【図２】この発明の調整弁のスプール軸とスプール軸受の拡大断面図。
【図３】管摩擦抵抗を説明するための線図。
【図４】断面急変部抵抗を説明するための線図。
【図５】断面急変部の開口を説明するためのスプール軸の横断面図。
【図６】従来の調整弁のスプール軸とスプール軸受の拡大縦断面図。
【符号の説明】
１０シリンダキャップ
２０ハウジング
２２フィルター
２３スプール軸受
２３ａ端面
２４スプール孔
２４ａ大径部
２４ｂ小径部
２５ねじ孔
２６収納孔
３０調整軸
３１Ｖ字溝
３２スプール軸
３２ａ先端面

Claims

軸先端部に、軸端位置において深さが最も深く、軸の基部に向けて直線的に浅くなるＶ字溝を母線に沿って形成したスプール軸と、このスプール軸と嵌合するスプール孔を有するスプール軸受とから構成されたダッシュポット式調整弁において、スプール軸の先端部が挿入される開口端部を除いて、スプール孔の内孔を拡径し、以て温度によって変化する管摩擦抵抗を減少させ、温度変化に起因する作動油の粘性の変化による閉扉速度の変化を小さく押えることを特徴とするドアクローザ用閉扉速度調整弁。