JP4045294B1 - 自動閉扉蝶番及び両開扉構造 - Google Patents

Abstract

【課題】内外に開く両開きの扉に設置できるエアーダンパで緩衝する自動閉扉蝶番、及びその自動閉扉蝶番を備える両開扉構造を提供する。
【解決手段】 自動閉扉蝶番１は、シリンダー２内の操作ロッドの外周面の対向する位置に略Ｖ字形で形成され周状に連続するカム溝３５に、対向する位置に球体４３を係合され、圧縮コイルバネ５の復元力で下方へ付勢される圧縮リング４に球体４３を係合され、球体４３のカム溝３５に対する移動と圧縮リング４を上下動とが連動するようにされると共に、カム溝３５の下側に形成されるカム溝３５と略同形のカム溝３６に、対向する位置に球体６５を係合され、ピストン６に球体６５を係合され、球体６５のカム溝３６に対する移動とピストン６の上下動とが連動するように構成され、ピストン６の下降に応じてシリンダー２内のピストン６下側のエアを徐々に流出する。
【選択図】図１

Description

本発明は、エアーダンパによる緩衝機能を有する自動閉扉蝶番、及びその自動閉扉蝶番を備える両開扉構造に関する。

従来、開いた扉をコイルばねの復元力を利用して自動的に閉じる方向に回動すると共に、油圧シリンダを利用して閉扉時の衝撃を緩衝する緩衝機能付きの自動閉扉蝶番が知られており、近年では、油圧シリンダに代え、エアーダンパで緩衝する自動閉扉蝶番が提案されている。前記自動閉扉蝶番には、例えば一対の羽板の一方に設けられたシリンダ内にピストンを収容配置し、他方の羽板に上部を固定されている操作ロッドをシリンダ内に配置し、操作ロッドの下部外周に形成された傾斜部を有するカム溝にピストンの所定位置に転動可能に配設され内周で突出する球体を係合し、カム溝の傾斜部に対する球体の移動に対応してピストンを進退し、閉扉時のピストンの戻り動作によるシリンダ内のエアクッション作用で衝撃を緩衝するものがある（特許文献１、２参照）。

特開２００２−３０３０７２号公報 特開２００５−１１３６８２号公報

ところで、上記エアーダンパで緩衝する自動閉扉蝶番は、油漏れで周囲を汚すこと無くスムーズな緩衝を行うことができるなど優れた特性を有するものであるが、上記自動閉扉蝶番は外開き又は内開きの扉用、即ち片開きの扉用であり、内外に開く両開きの扉に設置することができない。そのため、エアーダンパで緩衝する自動閉扉蝶番で、内外に開く両開きの扉に設置できるものが求められている。

本発明は上記課題に鑑み提案するものであって、内外にひらく両開きの扉に設置できるエアーダンパで緩衝する自動閉扉蝶番、及びその自動閉扉蝶番を備える両開扉構造を提供することを目的とする。

本発明の自動閉扉蝶番は、シリンダーと、前記シリンダーの一端に回動可能に且つ長手方向への移動を規制して取り付けられる操作ロッドと、前記シリンダー内の操作ロッドの外周面に対向するように設けられる２つの略Ｖ字形の溝からなる第１のカム溝と、第１のカム溝に係合してそれぞれが対向するように配設される２つの第１の球体と、第１の球体に係合され、第１の球体の第１のカム溝に対する移動と前記シリンダー内の長手方向への移動が連動する圧縮リングと、前記圧縮リングと前記シリンダーの上端部との間に配設され、前記圧縮リングを前記シリンダーの他端側へ付勢する圧縮コイルバネと、前記シリンダー内の操作ロッドの外周面に対向するように設けられ且つ第１のカム溝と上下端が揃うように形成される２つの略Ｖ字形の溝からなり、第１のカム溝の下側に配設される第２のカム溝と、第２のカム溝に係合してそれぞれが対向するように配設される２つの第２の球体と、第２の球体に係合され、第２の球体の第２のカム溝に対する移動と前記シリンダー内の長手方向への移動が連動するピストンと、前記ピストンの他端側への移動に応じて前記シリンダー内のピストン底部より他端側のエアを徐々に流出するエアダンパ部とを備えることを特徴とする。

また、本発明の自動閉扉蝶番は、前記略Ｖ字形の第１のカム溝と第２のカム溝がそれぞれ周状に連続して形成されていることを特徴とする。

また、本発明の自動閉扉蝶番は、前記第２のカム溝の上下端の高低差が前記第１のカム溝の上下端の高低差よりも長く形成されていることを特徴とする。

また、本発明の自動閉扉蝶番は、前記ピストン底部にエア流通孔が設けられ、前記エア流通孔は、シリンダー他端側の大径部、一端側の小径部、大径部と小径部の間の弁板で構成され、前記弁板は、大径部との間に一端側から他端側へ連通する隙間を形成し、且つ小径部を閉塞可能なものとすると共に、前記シリンダーの他端に雄ねじと雌ねじとの間で構成されるエア流路の大きさを螺合の強弱で調整可能な調整螺子部が設けられることを特徴とする。

また、本発明の内外に開閉可能な両開扉構造は、自動閉扉蝶番が扉支持部若しくは扉に設置され、前記自動閉扉蝶番に取り付けられる受け蝶番が扉若しくは扉支持部に設置されることを特徴とする。前記扉支持部は、例えば柱、扉枠など適宜である。

本発明は、内側に扉を開いた場合には第１、第２のカム溝の略Ｖ字形の一方の傾斜部に対して第１、第２の球体が相対的に移動し、外側に扉を開いた場合には第１、第２のカム溝の略Ｖ字形の他方の傾斜部に対して第１、第２の球体が相対的に移動することにより、内外に開閉可能な両開扉を圧縮コイルバネで自動的に閉じることを可能にすると共に、前記両開扉の閉扉動作をエアクッション作用で緩衝させることができる。

また、略Ｖ字形の第１、第２のカム溝をそれぞれ周状に連続して形成することにより、製造工程が簡易化することができる。

また、第２のカム溝の上下端の高低差を第１のカム溝のそれよりも長く形成することにより、エア溜まりの容積を増加させ、エアクッション作用による閉扉動作の緩衝機能を高めることができる。

また、ピストン底部のエア流通孔の弁板を大径部との間に一端側から他端側へ連通する隙間を形成し、且つ小径部を閉塞可能なものとし、更に、エア流路の大きさを螺合の強弱で調整可能な調整螺子部が設けられることにより、開扉時のスムーズな開動作を確保できると共に、エアクッション作用を簡単に適切な程度に調整することができ、又、エアクッション作用の程度の安定化することができる。

本発明の実施形態について図面を参照し説明する。

本実施形態の自動閉扉蝶番１は、図１〜図５に示すように、シリンダー２と、シリンダー２の上端側から一部を外側に突出するようにしてシリンダー２に回動可能に取り付けられる操作ロッド３と、操作ロッドの外周に配置されシリンダー２に内装される短円筒形の圧縮リング４と、圧縮リング４の上側に配置されシリンダー２に内装される圧縮コイルバネ５と、圧縮リング４の下側に配置されシリンダー２に内装されるピストン６と、シリンダー２の下端側に設けられるエア調整部７とを備える。

シリンダー２は、略円筒形の中空部２１を有し、その内面の前後位置にそれぞれ上下方向へ凹溝２２が形成されている。シリンダー２の背面側には、左右側方へ突出して矩形の取付板２３が一体形成されており、取付板２３の取付孔２４に皿螺子等を挿通することにより、シリンダー２を柱や扉枠等に取付可能である。中空部２１の下部には、円筒形の気密リング２５が嵌め込まれて固定されている。

操作ロッド３は、略上部の小径部３１と大径部３２、３３とを有する。小径部３１の上端には平面視六角形の取付孔３１１が形成されていると共に、小径部３１の略中央には取付ピン３１２を左右に貫通して突出部３１３が設けられ、その下側には衝撃を緩衝する遊挿リング３１４が小径部３１の外周に空転可能に周設されている。小径部３１は、中空部２１の上端に皿螺子３４２で固定される上部キャップ３４の挿通孔３４１に挿通され、突出部３１３で上側から押圧される遊挿リング３１４が上部キャップ３４の上面に当接される。又、その状態で上側の大径部３２の上端面が上部キャップ３４の下面に近接配置され、遊挿リング３１４と大径部３２の上端面が上部キャップ３４の上下面に引っ掛かり、操作ロッド３の上下方向への移動が規制される。

下側の大径部３３の外周面には、平面視で円周状に連続するカム溝３５、３６がジグザグに形成されており、図１の開扉時に対応する状態に於いて、カム溝３５、３６は、正面中心位置が上端となり、その正面中心位置からそれぞれ左右に外周面に沿って斜め下向きに形成され、正面中心位置から左右９０度の側面中心位置で下端となる。更に、前記下端となる側面中心位置から背面中心位置まで外周面に沿って斜め上向きに形成され、背面中心位置で上端となり、カム溝３５と３６の上端と下端は対応位置に形成されている。即ち、カム溝３５、３６は、開扉に対応する状態で正面視・背面視で逆Ｖ字形、側面視でＶ字形になっており、閉扉に対応する状態ではその逆となる。上側のカム溝３５の長さは下側のカム溝３６の長さよりも小さくなっており、カム溝３５の上端と下端の高低差よりも、カム溝３６の上端と下端の高低差の方が大きくなっている。

圧縮リング４には、図１及び図２に於ける正面及び背面の各中心位置で外方に突出するピン４１が設けられ、ピン４１がシリンダー２内面の凹溝２２に係合されている。前記ピン４１が凹溝２２に係合しながら上下に移動することで、圧縮リング４は回転せずに上下に移動可能になっている。更に、圧縮リング４には、図１の左右側面中心位置に於ける内周面と下端面の突合箇所に略半球面状の球面凹部４２がそれぞれ形成され、球面凹部４２と操作ロッド３の上側のカム溝３５とに係合して、それぞれ球体４３が転動可能に２つ配設されている。球体４３は、回転不能な圧縮リング４の球面凹部４２との係合により、操作ロッド３を回動した際にも図１の左右の側面中心位置に常時位置する。そして、外力で図１から図５の状態へ操作ロッド３を回動した際には、球体４３はカム溝３５の傾斜に沿って転動し、カム溝３５の下端から上端にカム溝３５に対して移動することにより、圧縮リング４が上昇移動する。また、圧縮リング４の内周面と上端面の突合箇所は円周状にＬ字形に切り欠かれ、上端面より高さが低い凹部４４になっている。

圧縮コイルバネ５は、操作ロッド３の大径部３２及び大径部３３の上部の外周に周設されており、その下端は圧縮リング４の凹部４４の下面に載置され、その上端は上部キャップ３４の下面に当接している。上記外力による操作ロッド３の回動で圧縮リング４を上昇した際には、凹部４４の上昇で圧縮コイルバネ５が圧縮され、又、前記外力を除くと、圧縮コイルバネ５の復元伸長で凹部４４を下方へ付勢される圧縮リング４が下降し、球体４３がカム溝３５の上端から下端にカム溝３５に対して移動し、図５から図１の状態へ操作ロッド３が回動する。

ピストン６は、略有底円筒形であり、その周壁６１の上端には短円筒形の外嵌リング６２が外嵌され、図１及び図２に於ける正面及び背面の各中心位置で外方に突出するピン６３で、ピストン６の周壁６１の上端と外嵌リング６２が結合されている。ピン６３はシリンダー２内面の凹溝２２に係合され、ピン６３が凹溝２２に係合しながら上下に移動することで、ピストン６及び外嵌リング６２は回転せずに上下に移動可能になっている。更に、ピストン６の周壁６１の上端近傍位置には、左右側面中心位置に係合孔６４がそれぞれ貫通して形成され、係合孔６４と周壁６１外周の外嵌リング６２の内周面とで構成される凹部と、操作ロッド３の下側のカム溝３６とに係合して、それぞれ球体６５が転動可能に２つ配設されている。球体６５は、係合孔６４及び外嵌リング６２による凹部とカム溝３６との係合により、操作ロッド３を回動した際にも図１の左右の側面中心位置に常時位置する。そして、外力で図１から図４の状態へ操作ロッド３を回動した際には、球体６５はカム溝３６の傾斜に沿って転動し、カム溝３６の下端から上端にカム溝３６に対して移動することにより、ピストン６が上昇移動する。また、前記外力を除いて圧縮コイルバネ５が復元伸長した際には、球体６５がカム溝３６の上端から下端にカム溝３６に対して移動し、図４から図１の状態へピストン６が下降移動する。

ピストン６の下端には外方へ突出するフランジ６６が形成され、フランジ６６に形成された断面視コ字形の周溝にパッキンリング６６１が嵌め込まれており、パッキンリング６６１は、ピストン６の上昇・下降動作に於いてシリンダー２の気密リング２５の内面に接触しながら摺動する。また、ピストン６の底部６７の中心位置にはエア流通孔が設けられ、前記エア流通孔は上部の小径部６７１、下部の大径部６７２と、大径部６７２より大径で小径部６７１と６７２との間に位置する中間部６７３とで構成され、中間部６７３には上下方向に一部隙間ができるように大径部６７２を塞ぎ、小径部６７１を上下方向に閉塞可能な弁板６７４が、上下に僅かに移動可能に設置される。ピストン６の上昇時には、ピストン底部６７の上側のエアが小径部６７１から流れ込み、弁板６７４を大径部６７２側に付勢して、前記一部の隙間から底部６７の下側に流れる。また、ピストン６の下降時には、中空部２１内で図５のピストン底部６７の下側に形成されるエア溜まりから徐々にエアを流出させるに際して、パッキンリング６６１と気密リング２５の摺動動作で接触状態が維持され、更に、弁板６７４がエアで上方へ付勢され小径部６７１を当接で塞ぐことにより、気密性が確保され、ピストン底部６７の上方への急激なエア流出が抑止される。

エア調整部７は、下部キャップ７１と、調整螺子部７２を有する。図４に示すように、下部キャップ７１は、略短円筒形であり、上側の小径部と下側の大径部とからなるエア流通孔７１１が中央に形成され、前記大径部の下部内周面には雌ねじが形成され、シリンダー２の中空部２１の下端に皿螺子７１３で固定される。下部キャップ７１の外周面の周溝にはオーリング７１２が嵌め込まれ、オーリング７１２は気密リング２５の下部内周面に接触して配置される。調整螺子部７２は、エア流通孔７１１の大径部下部の雌ねじに螺合して取り付けられ、その上端から周面に抜けるように断面視略Ｌ字形のエア流路７２１が形成されていると共に、その上端面でエア流路７２１が上端に抜ける箇所には円周状の凹部７２２が形成されている。前記凹部７２２には、中央に微小なエア流通孔７３１を有する弁板７３が載置される。また、下部キャップ７１の大径部の上端にはフランジ７４２を有するリング状のスペーサ７４が配設され、スペーサ７４は、その筒部７４１の下端を前記調整螺子部７２の凹部７２２で弁板７３上に載置され、前記フランジ７４２上面を前記大径部の上面に接触或いは近接するように配置される。前記調整螺子部７２の凹部７２２に於いて、スペーサ７４の筒部７４１の外周にはオーリング７５が嵌め込まれ、調整螺子部７２とスペーサ７４の間からのエア流出が抑制されている。

上記自動閉扉蝶番１は、例えば図６に示すように、シリンダー２の取付板２３を柱の側面に沿わせ、取付孔２４に皿螺子等を挿通して柱１０１に取り付けられる。また、扉１０２の右上隅には羽板１２と扉１０２に皿螺子を挿通する等で固定して受け蝶番１０が取り付けられる。受け蝶番１０の基体１１の下面に形成された取付孔１３の上端には、平面視六角形の突起１４が下方へ突出して形成されており、前記取付孔１２に操作ロッド３の上端を挿入すると共に、操作ロッド３の上端の取付孔３１１に突起１４を嵌合して、受け蝶番１０は操作ロッド３に固定して取り付けられる。また、扉１０２の右下隅及びこれと対応する柱には、同様に受け蝶番１０と自動閉扉蝶番１を設けるか、或いは通常の内外に開く両開扉用の蝶番を設けることが可能であり、後者の場合には緩衝機能や閉扉機能を有しない空蝶番としてもよい。

図６の閉扉状態では、自動閉扉蝶番１は図１に示す状態になっている。そして、扉１０２を開けた際には、操作ロッド３が回動し、球体４３、６５が転動してカム溝３５、３６の下端から上端へ移行し、圧縮リング４が上昇して圧縮コイルバネ５が圧縮されると共に、ピストン６が上昇し、図５の開扉状態に至る。前記ピストン６の上昇では、操作ロッド３の下面とシリンダ底部６７との間のエアが弁板６７４を大径部６７２側に付勢して、大径部６７２と弁板６７４の隙間から底部６７の下側に流れ、シリンダ底部６７と下部キャップ７１との間にエア溜まりが形成される。

扉１０２から手を離して外力を除いた際には、圧縮コイルバネ５が復元して伸長し、圧縮リング４が下降して、球体４３、６５が転動してカム溝３５、３６の上端から下端に移行し、ピストン６を下降させながら操作ロッド３が回動し、図５から図１の閉扉状態に至る。前記ピストン６の下降では、シリンダ底部６７と下部キャップ７１との間のエア溜まりのエアは、弁板７３の微小なエア流通孔７３１から徐々に流出し、エア流路７２１、調整螺子部７２の外周領域、調整螺子部７２と下部キャップ７１との螺合領域を介してシリンダー２の外部へ徐々に排出されるので、エアクッションによる緩衝機能が得られ、これに応じて、ピストン６の下降及び操作ロッド３の回動は緩やかに進行する。前記エアクッションによる緩衝の程度は、調整螺子部７２と下部キャップ７１との螺合の強さを調整することで調整可能であり、強く螺合した場合には上記微小なエア流通孔７３１からのエア流出で緩衝の程度が高くなり、螺合を弱くした場合には、前記エア流通孔７３１からのエア流出に加え、下部キャップ７１の大径部上面とスペーサ７４のフランジ７４２との間や、或いはスペーサ７４と調整螺子部７２の凹部７２２との間から、調整螺子部７２の外周領域、弱い螺合でエア流路が拡がった調整螺子部７２と下部キャップ７１との螺合領域を介して、エアがシリンダー２の外部へ若干速い流出速度で徐々に排出され、緩衝の程度が低くなる。

本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、種々の変更が可能である。例えばカム溝３５、カム溝３６は、それぞれ対向する位置に略Ｖ字形で２箇所に分離して形成したものとすることも可能である。また、圧縮コイルバネ５の復元力やエアの流出量等に応じて適切な自動閉扉機能とダンパ機能を得るために、カム溝３６の上下端の高低差をカム溝３５のそれよりも長くする構成の他、逆に短くする構成や、略同一の長さとする構成としてもよい。また、本発明のエアダンパ部は上記実施形態のシリンダー２、ピストン６、エア調整部７による構成以外にも適宜の構成を用いることが可能であり、例えば特許文献１、２のような既存のエアダンパ部を用いてもよい。尚、上記実施形態のシリンダー２、ピストン６、エア調整部７によるエアダンパ部は、内側或いは外側にだけ開く片開扉にも用いることが可能である。

本発明は、内外に開く両開扉の蝶番として利用することができる。

本発明の実施形態の自動閉扉蝶番の開扉時に対応する状態を示す一部縦断説明図。 図１の自動閉扉蝶番を示す正面図。 図１の自動閉扉蝶番を示す底面図。 図１の自動閉扉蝶番の下部キャップ周辺を示す拡大説明図。 図１の自動閉扉蝶番の閉扉時に対応する状態を示す一部縦断説明図。 図１の自動閉扉蝶番を備える両開扉構造を示す部分正面図。

符号の説明

１…自動閉扉蝶番 ２…シリンダー ２１…中空部 ２２…凹溝 ２３…取付板 ２４…取付孔 ２５…気密リング ３…操作ロッド ３１…小径部 ３１１…取付孔 ３１２…取付ピン ３１３…突出部 ３１４…遊挿リング ３２、３３…大径部 ３４…上部キャップ ３４１…挿通孔 ３４２…皿螺子 ３５、３６…カム溝 ４…圧縮リング ４１…ピン ４２…球面凹部 ４３…球体 ４４…凹部 ５…圧縮コイルバネ ６…ピストン ６１…周壁 ６２…外嵌リング ６３…ピン ６４…係合孔 ６５…球体 ６６…フランジ ６６１…パッキンリング ６７…底部 ６７１…小径部 ６７２…大径部 ６７３…中間部 ６７４…弁板 ７…エア調整部 ７１…下部キャップ ７１１…エア流通孔 ７１２…オーリング ７１３…皿螺子 ７２…調整螺子部 ７２１…エア流路 ７２２…凹部 ７３…弁板 ７３１…エア流通孔 ７４…スペーサ ７４１…筒部 ７４２…フランジ ７５…オーリング １０…受け蝶番 １１…基体 １２…羽板 １３…取付孔 １４…突起 １０１…柱 １０２…扉

Claims (5)

1. シリンダーと、
   前記シリンダーの一端に回動可能に且つ長手方向への移動を規制して取り付けられる操作ロッドと、
   前記シリンダー内の操作ロッドの外周面に対向するように設けられる２つの略Ｖ字形の溝からなる第１のカム溝と、
   第１のカム溝に係合してそれぞれが対向するように配設される２つの第１の球体と、
   第１の球体に係合され、第１の球体の第１のカム溝に対する移動と前記シリンダー内の長手方向への移動が連動する圧縮リングと、
   前記圧縮リングと前記シリンダーの上端部との間に配設され、前記圧縮リングを前記シリンダーの他端側へ付勢する圧縮コイルバネと、
   前記シリンダー内の操作ロッドの外周面に対向するように設けられ且つ第１のカム溝と上下端が揃うように形成される２つの略Ｖ字形の溝からなり、第１のカム溝の下側に配設される第２のカム溝と、
   第２のカム溝に係合してそれぞれが対向するように配設される２つの第２の球体と、
   第２の球体に係合され、第２の球体の第２のカム溝に対する移動と前記シリンダー内の長手方向への移動が連動するピストンと、
   前記ピストンの他端側への移動に応じて前記シリンダー内のピストン底部より他端側のエアを徐々に流出するエアダンパ部とを備えることを特徴とする自動閉扉蝶番。
2. 前記略Ｖ字形の第１のカム溝と第２のカム溝がそれぞれ周状に連続して形成されていることを特徴とする請求項１記載の自動閉扉蝶番。
3. 前記第２のカム溝の上下端の高低差が前記第１のカム溝の上下端の高低差よりも長く形成されていることを特徴とする請求項１又は２記載の自動閉扉蝶番。
4. 前記ピストン底部にエア流通孔が設けられ、
   前記エア流通孔は、シリンダー他端側の大径部、一端側の小径部、大径部と小径部の間の弁板で構成され、
   前記弁板は、大径部との間に一端側から他端側へ連通する隙間を形成し、且つ小径部を閉塞可能なものとすると共に、
   前記シリンダーの他端に雄ねじと雌ねじとの間で構成されるエア流路の大きさを螺合の強弱で調整可能な調整螺子部が設けられることを特徴とする請求項１〜３の何れかに記載の自動閉扉蝶番。
5. 請求項１〜４の何れかに記載の自動閉扉蝶番が扉支持部若しくは扉に設置され、前記自動閉扉蝶番に取り付けられる受け蝶番が扉若しくは扉支持部に設置されることを特徴とする内外に開閉可能な両開扉構造。

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