JP4163740B1

JP4163740B1 - バネで動くドア

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Publication number: JP4163740B1
Application number: JP2007087561A
Authority: JP
Inventors: 耕一岡本
Original assignee: 耕一岡本
Priority date: 2007-03-29
Filing date: 2007-03-29
Publication date: 2008-10-08
Anticipated expiration: 2027-03-29
Also published as: JP2008248482A

Abstract

【課題】ドアを開くに従い仕込まれたバネが伸びるが、バネの力をドアに及ばないようにして、ドアがバネを付けない状態と同じく軽く開閉できるドアを提供する。ドアが閉まる直前において減速しながら一旦停止状態になり、強力な力で鍵をかける。また強風が吹いても急に動かない特徴がある。
【解決手段】
ドア上部を牽引しアーム先端に車輪を取付け、ドアを開くときに手を離しても閉める力を蓄えるバネを仕込んで、車輪を滑走面に沿って大きく移動させ、僅かな力で開閉し急激な力で動きにくいドアを提供する。車輪にドアが閉まるときにだけ効くブレーキを付けて減速し、鍵をかけるバネをもう１本追加する。

【選択図】図２８

Description

バネで動くドア扉に関する。

ドアクローザと呼ばれている商品はドアがゆっくりと閉まり、静かに鍵がかかる特徴があり、強力なバネと油の粘性抵抗で成り立つものであるが故に、ドアを開閉する際、ドアが重たく感じられる欠点があった。一般には欠点と感じ取られないほどドアクローザの付いたドアが重たいことには慣らされており、不満もなく受け入れられている。

玄関ドアや商店の入り口ドアなど一度入れば入ってからの時間が長い場合は、ドアが重たく感じられる欠点は問題視されないが、室内のドアのように頻繁に出入りする場合で、開けたら必ず閉めたいドアについては問題にしなければならない。

上述したように、ドアに開けたら勝手に閉まる付加価値をつけるだけで、もともと力を入れなくても開いたドアが、力を入れなくては開かないドアになってしまう。使用者が気にも留めない欠陥であっても、実際には暗黙の了解があるようで、ドアクローザを付けて得られる効果よりドアクローザを付けて招く不便のほうが大きい場所、たとえば室内のドアのように頻繁に出入りする場所では取り付けないようになっている。

図1は一般によく普及している所謂ドアクローザと呼ばれている商品の動作説明図で、回転軸Ｏを中心に回転するドアＤと、ドア天端の取り付けたドアクローザの回転軸Ｃと、ドアクローザの２つのリンクＣＰ，ＰＳの、鉛直の回転軸Ｏ及び回転軸Ｃに直交する水平面における動作を示す。D0，D30，D60，D90及びC0，C30，C60，C90及びP0，P30，P60，P90はドアが0度30度60度90度開いた時のドア、回転軸、接続軸、のそれぞれの位置を示す。Ｓはドアの回転軸Ｏが固定される壁に固定される回転軸である。

ドアクローザの回転軸Ｃの周りの時計回りの矢印はドアクローザの回転軸Ｃに仕込まれた捩じりバネの働く方向を示し、捩じりバネはドアを閉める方向に働く。ＳＣは仮想の引きバネで説明上図面に付記したもので、実際には存在しない。捩じりバネのない状態で仮想の引きバネＳＣだけで開いたドアが引き戻される状態を考えると、仮想の引きバネＳＣ０，ＳＣ３０が示すように、引きバネＳＣの方向はドアが開けば開くほどドアの回転軸Ｏからはなれる。すなわちドアを開けば開くほど、よりドアを開こうとするとき以前にも増してより大きな力が必要になる。

一般に引きバネＳＣの方向がドアの円運動の半径方向のとき、すなわちドアの回転軸Ｏの向かう方向であるとき、引きバネＳＣはドアの円運動に抵抗することはなく引きバネＳＣの力がいくら強くてもドアの開閉に関与しない。引きバネＳＣの方向がドアの円運動の接線方向のとき、引きバネＳＣの力は100％ドアの円運動に関与する。上述の「引きバネＳＣの方向はドアが開けば開くほどドアの回転軸Ｏからはなれること」は、「ドアを開けば開くほど、よりドアを開こうとするとき以前にも増してより大きな力が必要になる」ことを意味している。

引きバネＳＣのない状態で仮想の捩じりバネだけで開いたドアが引き戻される状態を考える。接続軸Ｐにおけるドアクローザの2つのリンクの交角、角Ｃ０Ｐ０Ｓと角Ｃ３０Ｐ３０Ｓは、ドアの回転角ηにほぼ比例し、2つのリンクの交角が小さいほど、2つのリンクの交角を開くに要する力は大きくなる。この場合ドアを開けば開くほど、よりドアを開こうとするとき以前より小さな力で開くことになる。しかしドアが閉まって鍵がかかるとき(ドアが閉まる直前からドアが戸当りに密着するまでに「閉まったドアを開かないようにするドア側面に取り付けられるラッチ」に仕込まれるバネを伸縮させる作業を伴う、このドアが閉まる直前からドアが戸当りに密着するまでの一連の動作を以下「鍵がかかる」或いは「鍵をかける」という)、捩じりバネの力はドアが開いた状態から閉まる方向に動くときより数倍の力が必要で、ドアが閉まって鍵がかかるときに要求される数倍大きな捩じりバネの力が、ドアを開く全ての区間で負荷され、ドアを開けば開くほど、よりドアを開こうとするとき以前にも増してよりドアが重たく感じられる結果となる。

一般にドアが閉まって鍵がかかるときには力が必要であるが、ドアの開閉には位置エネルギーに変化はなく、ドアに重さと摩擦がなければ全く力が要らない。上述のように図1のドアクローザは、ドアが閉まって鍵がかかるときに、力を効率悪く伝えるため大きな捩じりバネの力が必要であり、その大きな捩じりバネの力がドアを開く全ての区間で負荷し、ドアを開けば開くほど、よりドアを開こうとするときより大きく影響するものである。

ドアクローザは、力を効率よく伝えて小さな捩じりバネの力でドアを閉めて鍵をかけ、ドアを開閉に鍵をかけるに必要な捩じりバネの力が負荷せず、ドアを開けば開くほど捩じりバネの力がどんどん影響してくることがないのが理想である。

ドアを開閉に鍵をかけるに必要な力がドアの開閉の区間において負荷せず、ドアを開閉に力が影響しない技術がすでに特許文献１に公開されている。

特許文献１はエスカレータカートの脱出装置に関するもので、階段状のエスカレータ出口でエスカレータカートを押し出されずに、出口を塞いでしまわないように発明された装置で、エスカレータ出口で後輪に逆転防止装置を接触させて働かせる状態と、エスカレータ出口を出てから逆転防止装置を接触させずに宙に浮かして平地走行状態に戻す状態と、脱出装置を２箇所の位置で静止状態を保つ目的でなされたもので、２箇所の位置を弱い力で移動し、２箇所の終点の位置においてしっかりと固定する２つの条件を満足させるものであった。

すなわち図２に示すように、先端に脱出装置を取り付けた振り子運動をするアームＤにベアリングＢを取付け、アームの振り子運動の両端の静止状態を保持する位置において、当りでベアリングの円運動の接線方向の動きを止め、ベアリングが往復する区間においては、ベアリングの円運動の半径方向に力を働かせてベアリングの円運動に与える抵抗を少なくするものであった。

スロープを車輪が地球の引力が働いて転げ落ちるように、平坦な路面に置かれた車輪に水平でない板を押さえつけると車輪は動く、水平な板を押さえつけると車輪は動かない。板Ａの端部を回転可能な回転軸Ｑに取り付け、円運動する板で車輪を押さえると、板Ａが車輪Ｂを押さえる力が車輪の運動方向に直角に力が働く位置では車輪は右にも左にも動かないが、この位置から少しずれた位置では、車輪は板に沿って滑走し板の端部に向かって等加速度運動をする。

一般に車輪Ｂを板Ａが押さえたときの接点がＥで車輪の円の中心がＣであるとき、板Ａが車輪Ｂを押さえる力の方向は、接点Ｅと車輪の円の中心Ｃとを結ぶ直線の方向で板Ａの回転角に関係しない。図２（ａ）においてドアの回転角ηが60度のとき板Ａが車輪Ｂを押さえる力の方向は直線E60C60の方向で、直線E60C60はドアの回転中心Ｏを通る。ドアの円運動方向に直角に力が働く位置では車輪は右にも左にも動かないが、この位置から少しずれた位置では、車輪は板に沿って滑走し板のそれぞれの端部に向かう。

図２（ｂ）において車輪Ｂを押さえる板Ａの接触面の形状がドアの回転中心Ｏを中心する円弧で円運動する車輪Ｂを包絡するため、ドアの回転角ηに関係なく、板Ａが車輪Ｂを押さえる力の方向は直線ＥＣの方向で、常に直線ＥＣはドアの回転中心Ｏを通る。ドアの円運動の接線方向に力が働く位置では車輪は右にも左にも動かないが、この位置から少しず
れた位置では、車輪は板に沿って滑走し板のそれぞれの端部に向かう。

ドアの円運動の両端の位置すなわちη＝0，or,90のとき、板Ａが車輪Ｂを押さえる方向E0C0，E90C90はドアの回転中心Ｏに向かう方向ではなく、ドアの回転を止める当たりをつければ、板Ａが車輪Ｂを当たりに押さえつけて静止させる。図２（ｂ）においては、上記ドアクローザのように、ドアに鍵をかけるに必要な力がドアの開閉に負荷せず、ドアをいくら開いてもドアに鍵をかけるに必要な力が影響することはない。

特願２００５−１６４１８５

開いたドアを閉めるためドアにバネを仕込むと、バネはドアが開くにつれて変形しドアを閉める力が大きくなって、開けば開くほどドアが重たく感じられる。バネにはドアを閉めたとき鍵をかける力が最低限必要であり、開いたドアの位置がどこでもドアを閉める力が必要で、ドアを閉める力はドアが開くにつれて大きくなる必要がない。バネはドアが開くにつれて変形しドアを閉める力が大きくなるが、第１の課題は図２（ａ）に示したように、バネの力の働く方向を徐々にドアの円運動の接線方向から半径方向に移行させる方法と、図２（ｂ）に示したように、ドアに鍵をかけるに必要な力がドアの開閉に負荷させない方法を如何に組み合わせるかである。

開いたドアの位置がどこにおいてもドアを閉める力が一定であっても、ドアが閉まるとき等加速度運動をして閉まる速度が増加する。閉まる速度が増加するとドアが閉まるときに衝撃を伴い、この衝撃は不快でもあり危険でもある。どの位置においてもドアを閉める力が働く以上閉まる速度が増加することになるが、第２の課題は閉まる速度を如何に減速するかである。

市販のドアクローザは流体の粘性で減速するもので、ドアを急激に開くときに抵抗がかかる。これがドアを重たく感じさせる要因であるが、ドアが風に吹かれて、或いは内外の圧力差によって急激に開くことはない。本発明のバネで動くドアは、開くときに抵抗がないことが特徴であるが、ドアが風に吹かれて急激に開く危険性があり、安全上欠陥商品であり、この問題を解決しない限り世の中に普及することはない。

玄関ドアのように、開いた瞬間に風が吹いてドアが急激に全開する場合があり、ドアの外の人に危害を与える危険性がある。開く方向にもブレーキが必要で、これが第３の課題である。通常、急発進に対するブレーキは遠心力や粘性抵抗を利用するものが多いが、本発明は一定区間を通過する速度が所定の時間以内かどうかによって、ドアの開きを止める当たりを出し入れし、通常の速度でのドアの開閉には全く機能しないことを特徴としている。

図９に示す装置のようにドアを直接バネで引くだけのものでも、バネの取り付け方によって第１の課題を解決している。これにドアが閉まるとき鍵をかける力を残しながらドアの回転速度を減速する装置が取り付けば第２の課題も解決する。但しドアに鍵を確実にかけるためにはドアの開閉に携わるバネ以外に鍵をかけるバネが別に必要である。

図２０に示すようにドアの開閉装置の構造を「ドア上部に取り付けられたアーム回転軸にアーム回転軸を中心に回転するアームを取り付け、アーム回転軸の反対側のアーム先端に
車輪を取付け、アーム回転軸に直行する水平面上に固定された滑走面に添ってアーム先端の車輪が移動するようにして、ドア上部に取り付けられた回転軸を牽引しドアを開閉する構造」にすると、第１の課題を解決するだけでなく、第２第３の課題も解決しやすくなる。

「ドアを開くに従い、滑走面に沿って移動するアーム先端の車輪がドアの回転軸に近づき、アームの向く方向がアーム回転軸の円運動の接線方向から半径方向に移行する」ので、力の作用線とドアの回転軸との距離が減少し、回転軸周りの回転モーメントをほぼ一定に保ち、「増大するバネの強さがドアの回転に影響しないようになり」第１の課題はアーム先端の車輪を滑走面に沿って移動させ制御することにより解決する。

「ドアを閉めるに従い、滑走面に沿って移動するアーム先端の車輪がドアの回転軸から遠ざかり、ドアの僅かな回転に対してアーム先端の車輪が大きく移動するようにして減速」することで、ドアが閉まるとき鍵をかける力を残しながらドアの回転速度を減速するようになり、同時に「減少したバネの強さでドアに鍵をかける機能を有して」いることになる。第２の課題は車輪にドアが閉まるときにだけ効くブレーキを取り付けることで解決する。

アーム先端の車輪が移動する滑走面の形状を「ドアが閉まる直前のアームの回転軸の位置を中心とするアーム先端の車輪の円運動」にあわせて滑走面を「ドアが閉まる直前のアームの回転軸の位置を中心とする円弧」にすると、ドアが閉まる過程において「ドアが閉まる直前に」アームの回転軸の位置が上記の「アーム先端の車輪の円運動の中心」に至るとき「ドアの回転が一旦停止」して、停止したアームの回転軸を中心にアーム先端の車輪が円運動する。

ドアが閉まる直前において車輪が大きく移動することは、ドアを少し開くだけでバネを大きく変形させることを意味しており、ドアから手を離した状態でドアを閉めて鍵がかかるバネの力が蓄えるだけでなく、ドアが閉まる前に上記車輪が上記円弧部分を通過している間は、一旦停止する特徴が発揮される。アーム先端の車輪を滑走面に沿って大きく移動させることで、ドアに急激な力が負荷されてもドアは動きにくいようにして、ドアが閉まるときの第３の課題を解決する。

上述の図２０に示すドアの開閉装置は押しバネを使用するものであり、押しバネを取付ける位置が決まりにくいため、ドアの開閉装置の構造を図２４に示すように改造する。すなわち図２０においてアーム先端の車輪が「ドアが閉まる直前のアームの回転軸の位置を中心に」円運動するように、アーム先端の車輪を「ドアが閉まる直前のアームの回転軸の位置を中心に回転するアーム先端」に取付けるものである。

「ドア上部に取り付けた回転軸を中心に回転するアームの回転軸と反対側の端部と、ドア枠上部に取り付けた回転軸を中心に回転するアームの回転軸と反対側の端部とを回転可能な連結軸で連結する構造で、」ドアの上部の接続軸とドア枠上部の接続軸を２つのリンクで接続するもので、ドアの上部の接続軸とドア枠上部の接続軸の位置関係は「ドア枠上部に取り付けた回転軸の位置をドア上部に取り付けた回転軸を中心とする上記連結軸の軌跡の円内」に設定するものである。

２つのリンクの取付け方は「上記連結軸の位置での上記２つのアームのなす角度をドアが閉まったとき最小に」なって、閉まったドアに直角方向に折り畳まれた状態にする。「ドアが全開したときとき最大になるように設定」し、ドアを開く過程において、ドアの上部の接続軸を牽引するアームの方向を、ドアの回転の接線方向に始まり半径方向に終わるようにする。このようにして、「ドアが閉まる直前でドアの僅かな回転に対して上記連結軸
が大きく回転して僅かな力でもドアに鍵をかかり、ドアが開くとき上記連結軸の僅かな回転に対してドアが大きく回転して僅かな力でもドアが開くように」する。

ドアに鍵がかかるときドアは回転しながら鍵がかかるので、鍵がかかる直前で停止した状態から鍵がかかる力があれば、ドアはどの位置で手を離しても勝手に閉まる力を有している。しかし上記最大の力は鍵をかけるときにしか必要としない。鍵がかかる時のドアの開閉に関係するバネの長さは最小であり、バネの力の最小値である。最小値のバネの力で上記最大の力が必要な仕事を処理しようとしている。鍵をかけるバネはドアを閉めるバネと別にして、鍵をかけるときにだけ作用して、それ以外のときは作用しないようにするのが得策である。第１と第２の課題及びドアが閉まるときの第３の課題は１本のバネで解決するが、鍵をかけるバネをもう１本追加する。

「請求項１或いは請求項２のバネで動くドアに追加される装置」ではあるが、鍵をかけるバネを別にする場合、ドアが閉まる位置に戻ればドアを閉めるバネに力が残っている必要はない。つまり鍵をかけるバネを別にすることで、ドアを開く力を必要最小限にすることができる。「端部に切り欠きがあるアーム先端の車輪の回転中心とする円弧の滑走面を上記車輪が押さえつけ、あるいは上記回転軸を中心とする円弧の滑走面が上記車輪を押さえつける」場合、回転の中心に向かう上記押さえつける力は回転に影響することはなく、円弧の滑走面上を上記車輪が移動している間はバネの長さに変化はない。バネは縮んだままの状態で、「バネに力を蓄え、蓄えたバネの力がドアの回転に作用しないようにして、端部の切り欠き部分に上記車輪が嵌まり込むときにだけバネの長さが変化して鍵をかける」ことになる。

第２の課題を解決するため「請求項１或いは請求項２のバネで動くドアに追加される減速装置」はいろいろ考えられるが、「ドアが閉まるときはアーム先端の車輪にブレーキがかかった状態で、ドアを開くときはブレーキがかからない状態で上記車輪が滑走面上を移動するようにした」ものでなければならない。入手しやすい部品として一般に使用されている自在輪を採用し、「僅かに旋回するだけでそれ以上の旋回を制限した自在輪」に改造する。

図１１に示すように「車輪と旋回軸の位置の前後を入れ替えずに滑走面上を往復する」ようにした「減速装置で、ドアが閉まる方向に回転し車輪が先行し旋回軸が後続して自在輪が進行する場合、車輪が車輪の向きが走行方向に向かないまま走行し回転しながら走行方向の移動を減速」する。「ドアが開く方向に回転し旋回軸が先行し車輪が後続して自在輪が進行する場合車輪の向きが走行方向に一致して走行し減速せずに走行方向に移動し、ドアを閉めるときだけにドアの回転速度を制御する」。車輪の向きが走行方向に向かないまま走行したとき、車輪は減速しながら回転する。これを利用したもろもろの「減速装置」が考えられる。

図１９に示すように「ドアが閉まるときはアーム先端の車輪にブレーキがかかった状態で、ドアを開くときはブレーキがかからない状態で上記車輪が滑走面上を移動するようにした請求項１或いは請求項２のバネで動くドアに追加される減速装置で、ドアが閉まるときは固定した滑走面上の上記車輪を、固定した滑走面端部の回転軸を中心に回転する滑走面で挟みバネの力で押さえつけ、上記車輪が２つの滑走面に接触することで減速し、ドアを開くとき上記回転する滑走面を引き寄せ、上記固定した滑走面に接触せず、上記回転する滑走面上を移動するようにした減速装置」

図２５(ｂ)に示すように「ドアが閉まるときはアーム先端の車輪にブレーキがかかった状態で、ドアを開くときはブレーキがかからない状態で上記車輪が滑走面上を移動するようにした請求項１或いは請求項２のバネで動くドアに追加される減速装置で、アーム先端に
接続された兆番に取り付く車輪枠に車輪が取り付き、ドアが閉まるとき上記兆番が開く方向に回転し、上記車輪がアーム先端に固定されたブレーキシュウに接触してブレーキがかかり回転を停止したまま走行し、ドアが開くとき上記兆番が閉じた状態になり、上記車輪が上記ブレーキシュウに接触しない状態で回転して走行するようにした減速装置」

図２４の装置は第３の課題も解決している。一般に片方の小さい動きで他方を大きく動かすとき、小さい動きをする側に大きな力が必要で、大きく動くほうは僅かな力で動くことになる。図２４の場合においては、ドアが全開に近づくほど僅かな力で動くことになり、ドアが閉まる直前においては僅かな力でドアをしめることになる。ドアが閉まる過程においてドアを強く押しても車輪と滑走面に僅かな摩擦力があれば動かない。すなわち片側を動かせば他方は簡単に動くが、他方を動かしても片方は簡単に動かない特徴がある。ドアから手を離してドアが閉まるとき強い風が吹いてもドアは急に動かない効果がある。

第３の課題を解決する簡単明瞭な装置は下記の「ドアを開いてドアから手を離したとき、強い風が吹いてもドアは急に動かない装置」で、ドアの回転速度ではなくドアが一定の角度を回転するに要する所要時間を測定することで解決する。すなわち「「静止した状態から回転し始めて一定時間後に一定速度を越えるドアを、下り勾配の通路の一定区間を一定の所要時間で通過する鋼球の重心移動で上下する当りで制止させるドアの回転の急加速を制止する装置で、ドアが回転する範囲内に所定の測定区間を設定し、ドアが上記測定区間を侵入したと同時に上記鋼球が下り勾配の通路を転がり始めるようにして、下り勾配の通路の終端に上記鋼球が到達して上記鋼球の重量で上記当たりを上下させ、上記当りがドアの一部の軌道内から排除されない以前に、上記ドアの一部が上記測定区間を通過し終えたとき上記当りにあたって制止し、上記鋼球の重量で上記当りが物体の軌道内から排除された以後に、上記ドアの一部が上記測定区間を通過し終えるとき上記当りにあたらず運動を継続するようにしたドアの回転の急加速を制止する装置。」である。

本発明は市販のドアクローザのようにバネを仕込んだ装置をドアに或いはドア枠に取付けるもので、どちらに取付けたとしても、バネの力を与える方にも受け取るほうにも、作用反作用が働き、それを支持する耐力がドアとドア枠に要求される。本発明の市販のドアクローザとの違いは、鍵を掛けるバネの力の初期値が同じでもそれ以後のバネの力がドアの回転に比例して増加しない点であり、バネの力がそれほど強くならない点で、ドアとドア枠に支持する耐力が要求さない点で、室内の木製のドア枠に取り付けても外れにくい特徴がある。

一般によく普及している所謂ドアクローザと呼ばれる商品は、ドアを油の粘性抵抗で減速しながら強いバネの力で静かに鍵をかけるもので、ドアを開くときに、ドアを閉めるに必要な粘性抵抗やバネの力が、抵抗になりドアが重たく感じる欠点がある。この欠点を除去するために、ドアを閉めて手鍵をかけるに必要なバネの力をドアの開閉に影響しないように、図２（ａ）に示したように、ドアを開くに従いバネの力の働く方向を徐々にドアの円運動の接線方向から半径方向に移行させ、バネの力とドアを閉める分力との割合が小さくし、バネの力大きくなってもドアを閉める分力は一定を保つようにする。またこれに図２（ｂ）に示したようなドアに鍵をかけるに必要な力がドアの開閉に負荷させない方法を組み合わせる。

ドアの天端に２つの車輪を取り付け、片方の車輪に図２（ａ）に示した板Ａが車輪Ｂを押さえる機構を取り入れ、他方の車輪に図２（ｂ）に示した車輪Ｂを押さえる板Ａの接触面
の形状が円運動する車輪Ｂを包絡する円弧である機構を取り入れると、第１の課題は解決されるが、接触面の形状が非線形である板を1つの車輪に押さえつけるようにして第１の課題を解決する。

図３〜図５は直線状の板ＡがドアＤ天端の取り付けた車輪Ｂを押さえる図２（a）に示したドア開閉機構の動作説明図で、板Ａの回転軸Qが車輪Bから見てドアの回転軸側にある場合について、ドアの回転軸Ｏと車輪Ｂの回転軸Ｃに直交する水平面における動作を示す。D0，D30，D60，D90及びC0，C30，C60，C90及びA0，A30，A60，A90はドアが0度30度60度90度開いた時のドア、車輪Ｂの回転軸、直線状の板、のそれぞれの位置を示す。以下、（添え字の0，30，60，90などはドアの回転角を意味する。）Ｓはドアの回転軸Ｏが固定される壁に固定される引きバネの接続軸である。

ドアの回転角ηが大きくなるに従い、接点Eと車輪の中心Cを結ぶ直線ECと車輪の円運動の接線とのなす角度Θは大きくなり、力の方向を示す直線ECは図３（a）においてはドアの回転の遠心方向になり、図３（ｂ）においてはドアの回転の求心方向になる。図３（a）においてはドアが閉まった状態η＝０のとき、力の方向を示す直線ECと車輪の円運動の接線とが一致し直線状の板ＡがドアＤ天端の取り付けた車輪Ｂを100％の効率で押さえる。図３（ｂ）においてはドアが開いた状態η＝60のとき力の方向を示す直線ECと車輪の円運動の接線とが直交し直線状の板ＡがドアＤ天端の取り付けた車輪Ｂを押さえつける力の100％がドアの開閉に関与しなくなる。

Rは回転軸Oを中心とする円弧で円運動する車輪Bの包絡線である。車輪との接触面が包絡線Rである板が車輪Bを押さえるとき、回転軸Q’がどの位置にあっても板が車輪Bを押さえる力はドアの開閉に関与しない。直線状の板Aの回転軸がY軸上を移動してQ’に近づくとき、板の接触面が包絡線Rである場合に近似し、板が直線状であっても車輪Bを押さえる力はドアの開閉に関与しない状態に近づく。R'は直線状の板Aの先端を折り曲げたもので、ドアが閉まった状態η＝０のとき、車輪Bを押さえる力の方向は車輪の円運動の接線で、車輪Ｂを100％の効率で押さえるが、その他の場所ではドアの開閉に関与しない。直線状の板Aの先端を折り曲げたR'は、ドアが閉まった状態のときドアの動きを止める当りでもあり、R'を強制的に回転して当りを外せばドアは自由に動くことが出来る。

Sは壁に固定された仮想の引きバネの片方の支点で、他方の支点はドアに取り付けられるものとすると、バネがドアを引く方向はドアの回転角ηが大きくなるに従い、ドアの回転の中心に向かい、仮想の引きバネの機構においても、直線状の板Ａが車輪Ｂを押さえつける上記の機構と同様の効果が得られることが解かる。

図４は直線状の板Ａの回転軸QがX軸上を移動する場合で、回転軸Qがドアの回転軸Oに近づくほどドアの回転に対する板の回転が大きく、車輪Bを押さえる力の方向ECの変化も大きい。したがって回転軸Qがドアの回転軸Oに近づくほど車輪Bを押さえる力はドアの開閉に関与せず、鍵をかける場合にも板の回転が大きいので、小さな力でも鍵をかけることができる。

曲線Rは常に車輪Bを円運動の接線方向に押さえる板で、図４（a）の場合より回転軸Qがドアの回転軸Oに遠い図４（b）の場合のほうが、曲線Rの曲率は大きく板は直線状でも常に車輪Bを円運動の接線方向に押さえ、曲線にしても変わりはない。

板Aを引きバネの力で回転させることを考える。Sは壁に固定された引きバネの片方の支点で、他方の支点はドアに取り付けられ、他方の支点SS0， SS30，SS60，SS90はそれぞれドアの回転角η0，η30，η60，η90に対応する。バネの片方の支点SをＹ軸に平行に移動するとき、壁側の引きバネの支点Ｓが板の回転中心Ｑに近いほど、引きバネの伸縮は小さく
、力の方向の変化は大きい。したがって板Ａが車輪Ｂを押さえるための板Aを回転させ引きバネの力自体が、ドアが閉まるとき強くなり、ドアが開閉する区間では弱くなる。

図５はドアが90度に開いたとき直線状の板Ａが車輪Ｂをドアの回転軸に向かって押さえるように、板Ａの回転軸QがX軸に平行な直線Ｘ‘上を移動する場合で、回転軸QがＹ軸から遠ざかるほど、車輪Bを押さえる力は、ドアが閉まるときドアの円運動の接線方向に働き、回転軸QがＹ軸に近づくほど、車輪Bを押さえる力はドアの開閉に関与しない。

回転軸QがＹ軸に近く、車輪Bを押さえる力がドアの開閉に関与しない図５（ａ）において、折れ線Ｒはドアが閉まるときドアの円運動の接線方向に働くようにしたもので、曲線Ｒ‘は折れ線Ｒの2つの直線を接線とする円で結ぶものである。

図５（ａ）において、折れ線Ｒはドアが閉まるときドアの円運動の接線方向に働くようにしたもので、曲線Ｒ‘は折れ線Ｒの2つの直線を接線とする円で結ぶものである。図５（ｂ）において、折れ線Ｒ０はドアが閉まるときドアの円運動の接線方向に働くようにしたもので、曲線Ｒ０‘は折れ線Ｒの2つの直線を接線とする円で結ぶものである。折れ線R90は車輪Bを押さえる力がドアの開閉に関与しないようにしたもので、曲線R90‘は折れ線Ｒの2つの直線を接線とする円で結ぶものである。車輪との接触面が曲線R0‘と曲線R90‘とで構成されるようにして、車輪との接触面をＳの字の曲線にすると、車輪Bを押さえる力がドアの開閉に関与しないようになり、ドアが閉まるときドアの円運動の接線方向に働くようになる。

図６は板がドア天端に取り付けた車輪を押さえる図２（a）に示したドア開閉機構の実施例を示すもので、閉まる速度を減速する第２の課題を解決する手段として、ドア天端の取り付けた車輪の代わりに自在輪を取り付けるものである。簡単のため板Ａの接触面は直線状とする。

自在輪Ｂは旋回軸Ｚを中心に旋回するが常に進行方向に対して車輪の回転軸が旋回軸の後ろになるように走行する。図６において自在輪の旋回軸Ｚは板Ａの先端側にあり、自在輪の車輪の回転軸が板Ａの回転軸Ｑ側にあって、自在輪の向きは自在輪が板Ａの回転軸側から先端に向かって前進する向きである。

ドアが開くとき、自在輪は旋回軸Ｚが先行し車輪を後に従えて前進する。車輪の向きは移動方向に一致するが、ドアが閉まるとき自在輪は、自在輪Ｂは旋回軸Ｚを中心に旋回して旋回軸と車輪の前後関係を逆転しようとして、車輪の向きを180度回転しようとする。ここで自在輪の旋回を180度の回転をさせずに、当たりをつけて30度程度にとどめておくと、車輪の進行方向は移動方向に対して30度の方向となり、車輪が先行し旋回軸Ｚを後に従えて後退する向きで逆戻りをする。車輪が30度の方向に進行できないので、車輪は板の接触面とスリップしながら回転し、車輪にブレーキがかかる。

車輪にブレーキがかかる過程において車輪は接触面とスリップしながら回転するので、仮に磨耗しても車輪の円形は保たれ、ブレーキの機能を損なうものではない。自在輪の車輪の向きが進行方向でなくても、車輪面が接触面と直角であるならば、車輪の外周面に片減りは起きない。

図３〜図５のように板Ａの回転軸Qが車輪Bから見てドアの回転軸側にある場合よりも図6の場合のように板Ａの回転軸Qが車輪Bから見てドアの回転軸の反対側にある場合のほうが、ドアが閉まった状態で車輪の位置がバネの位置に近く、バネで板Ａが車輪Ｂを押さえる力は数倍強く働く。

図６（ａ）においてドアの回転軸を反対側のＯ´に移して、図３〜図５のように板Ａの回転軸Qが車輪Bから見てドアの回転軸側にあるようにしても、ドアは開閉可能であるが、この場合板Ａが車輪Ｂを押さえる方向が、ドアが開くにつれてドアの回転の接線方向になって、ドアを開けば開くほど抵抗が大きくなるので、図６（ａ）に示した装置は勝手を逆にして使用できない。

図６の場合、板Aは引きバネの力Ｖで回転する。Sは壁に固定された引きバネＶの片方の支点で、ドアに取り付けられる他方の支点SS0， SS30，SS60，はそれぞれドアの回転角η0，η30，η60，に対応している。ここで、ドアが開くに従い引きバネＶは伸びて板Aを引き戻す力は大きくなるが、引きバネＶの向く方向は板Ａに平行な方向に近づき、引きバネＶの力のほとんどが板Aの回転に寄与しないことになる。すなわちドアを閉めたとき鍵をかけるに要する大きな力は、ドアを開くとき大きく作用しないことになる。

図６（ａ）においては、板Ａが閉じれば閉じるほど板Ａを閉じる力が強く働くように、引きバネＶの支点Ｓの位置を考える。引きバネＶの支点Ｓの位置が板Ａの回転軸Ｑを原点とするｘｙ座標軸においてｙ軸上正の方向にあって板Ａの回転軸に近い位置であればあるほど、すなわち支点Ｓと板Ａの回転軸との距離Ｌｓが小さいほど、板Ａの回転に伴う引きバネＶの回転が大きく、引きバネＶが板Ａを引き戻す力の方向も大きく変化する。また引きバネの伸縮も板が閉じた状態に近い範囲では大きく、板が回転すればするほど小さくなる。引きバネＶの支点Ｓの位置がｘ軸上負の方向にある場合、引きバネＶが板Ａを引き戻す力の方向は板Ａの回転に伴い、板Ａの回転の半径方向から接線方向に移り、板Ａの回転軸に遠い位置であればあるほど、板Ａの回転に伴う引きバネＶの回転は小さく、引きバネの伸縮の変化も小さくなる。板Ａを引き戻す力が閉じた状態で強く働き、開けば開くほど弱くするには、板Ａが閉じた状態で板Ａの回転の接線方向に引きバネＶを働かせ、引きバネＶの支点Ｓの位置が板Ａの回転軸に近い位置であればあるほどよいことになる。

ドアに取り付けられるバネの支点の板Ａからの距離Ｌは調整でき、距離Ｌを大きくするとバネの強さは大きくなり、閉まるときバネの力の働く方向は板の回転の接線方向に近く。またドアが少し開いた状態で、直ちにバネの力の働く方向は板の回転の半径方向に近づき、閉まるときのバネの力より弱い力がドアの回転に作用することになる。

図６（ａ）に示すように、板Ａ30、あるいはＡ60に対して垂直でありドアの回転軸Ｏを通る垂線Ｔを境にして板Ａはドアの回転角ηが0度或いは90度方向に回転することになる。ドアが閉じた状態から垂線Ｔの位置に至るまで板Ａは回転軸Ｑを中心に反時計回りに回転しバネは伸びてドアを引き戻そうとするが、垂線Ｔの位置を過ぎると、板Ａは回転軸Ｑを中心に時計回りに回転しバネは縮んでドアを全開方向に押し出そうとする。

ドアの回転角ηが30度から60度の間では板Aの回転はほとんどなく、引きバネもほとんど伸縮しない。すなわちドアの回転角ηが30度から60度の間では板Aは勝手に動くことはない。曲線Ｒは、板Ａが垂線Ｔを境にしてドアの回転角ηが0度或いは90度方向に勝手に回転するように、板の接触面に曲げを加えたものである。

図６（ａ）において、Ｒａは板Ａの円運動の軌跡でδａはドアの先端がドア枠の外に飛び出した長さである。板Ａの全長をドアの先端がドア枠内に収まる長さに縮めると、図6（ｂ）に示すように車輪Ｂが板Ａの先端から離れてしまう。図６（ｂ）はドアに車輪Ｂから離れた板Ａの先端を受け止める受けＢｂを取り付け、ドアが受けＢｂから板Ａの先端が離れてしまうまで開かないように、ドアに当たりをつけるものである。

ドアを閉めてから、鍵がかかる時のドアの回転角は非常に小さく、鍵をかける力はドアの開閉時に必要な力に比べて非常に大きい。従ってドアが僅かに回転する間にバネの長さが
大きく変化する必要がある。図７に示すように、板Ａの回転軸Ｑをドアが閉まったときの車輪Ｂの位置に近づけると、ドアが閉まる付近で板Ａは大きく回転しバネの長さが大きく変化する。図６のように板Ａの回転軸Ｑと車輪Ｂとの間の距離が大きい場合、板Ａは大きく回転しない。板Ａを大きく回転させるためには板Ａの回転軸Ｑの位置を車輪Ｂに近く、ドアの外面から離れた位置にして、車輪Ｂを巻き込むようにする。

板Ａの回転軸Ｑがドアの外面から離れた位置にすると、板Ａの必要最小限の長さが短くなり、ドアを閉めたときドア枠の外に飛び出してしまう長さも短くなる。図７（ａ）において、Ｒは板Ａの円運動の軌跡でδはドアの先端がドア枠の外に飛び出した長さである。図６（ａ）の場合のδａより小さい。したがって板Ａの回転軸Ｑをドアの外面から離すと、ドアの先端をドア枠ないに収めることが可能になることが解る。

板Ａの回転軸Ｑをドアが閉まったときの車輪Ｂに近づけることは。図６（ａ）に示した垂線Ｔが90度よりの位置からお0度よりの位置に移ることを意味しており、図７の場合ドアが30度程度に開かれると、右にも左にも勝手に動くことはなく静止状態を保つ、ドアが30度程度に開かれた位置でドアが閉まる方向に勝手に動くようにするには、板の接触面をドアの回転中心に向かって凹に曲げる必要がある。

図７（ａ）においてB30の位置で板の接触面をドアの回転中心に向かって凹に曲げると、ドアが閉まったB0の位置では板の先端がドアの外面より内部に入るため、板の先端をドアの回転中心に向かって凸に曲げる必要がある。板の先端を凸に曲げるとドアを全開したとき静止状態を保つことが出来るが、凸に曲げた位置が図６（ａ）で説明した垂線Ｔの位置であり、凸に曲げた位置が板Ａの回転軸Ｑに近い場合、ドアを少し開けると全開方向に勝手に動くことになる。全開方向に勝手に動く位置を出来るだけ、ドアの全開の位置に近づけるには、回転軸Ｑの位置からB30の位置で凹に曲げた位置まで板Ａを直線にするか或いはドアの回転中心に向かって凸に曲げればよい。

図７の板Ａは、図３（ｂ）に示した円弧Ｒに近似しており、板が車輪を押す方向が常にほぼドアの円運動の半径方向である。図７の場合は図６の場合のように板の先端がドア枠からはみ出す問題よりも、ドアを閉まる前に止まってしまう問題のほうが大きい。

図７（ｂ）は図７（ａ）の自在輪Ｂの前に固定輪ＢＢを取り付けたものである。図７（ｂ）に示すように、ドアが約30度ほど開くまでの間は固定輪の後の自在輪が板に接触して滑走し、ドアが約30度ほどを過ぎるとドア外面に近い固定輪が板に接触して滑走する。すなわちドアの開閉には自在輪は板に接触することもなくブレーキをかけない。鍵が掛かる付近にだけ板に接触しブレーキをかける。さらに自在輪Ｂの後に点線で示す固定輪ＢＢＢを取り付けたとすると、固定輪ＢＢＢは、鍵が掛かる瞬間にだけ板に接触しブレーキをかけない。固定輪ＢＢＢを取り付ける戸、ドアの開き始めにおいても抵抗なく開きやすくする

固定輪が接触している間は、自在輪は板に接触していないので自重で旋回し車輪面は水平面から傾斜している。鍵が掛かる直前に板に接触するが、はじめから車輪面が傾いているので板に接触すると同時にドアの回転にブレーキがかかる。開いたドアを勝手に閉めるためにバネを仕込むと、閉まるときに加速するのでブレーキかかるようにするのであるが、図６図７のいずれの場合についても、ドアの取り付く壁が閉まったドアの平行でない場合は、ドアは全開しない。図6の場合は壁に板の先端が当たり、図７の場合は車輪が当たる。

従来のドアクローザが取り付いたドアは、図1に示すように、ドアの回転角とリンクＳＰの回転角は比例し回転軸Ｓに仕込まれた捩じりバネの強さはドアの回転角に比例する。図6は本発明の実施例の1例を示すものであるが、本発明においてはドアに作用するバネの力
はドアの回転角に比例しない。本発明のバネはドアが開いてからは比較的伸縮しない。従来のドアクローザとは仕込まれたバネの力の最大値に違いがあり、バネの力の反力を支持する壁に要求される耐力に違いがある。開けば開くほどバネの強さが大きくなる従来のドアクローザは、金属製のドアとドア枠でなければならないが、開いてもバネの強さが大きくならない本発明の場合はドアとドア枠は木製でもよい可能性がある。

また従来のドアクローザは本発明のように、ドアに作用するバネの伸縮が、鍵がかかる僅かな間に集中し、ドアの開閉の間は殆ど変化しないものではないので、開き始めて鍵が外れたあとでも負荷が連続的に増加し、ドアを開きはじめの段階でドアの抵抗が大きく感じられる。これに対して本発明の装置を取り付けるドアは、開き始めて鍵が外れた後は装置を取り外した状態に近くなる。図６の場合より図７の場合のほうが、バネの伸縮が鍵がかかる瞬間に集中するので、鍵が外れた瞬間にドアの開閉は軽くなる。

図６図７は板がドア天端に固定した車輪を板で押さえてドアが開閉するものであるが、逆に板を固定して、固定した板を車輪が押さえてドア開閉することも出来る。図８はドア天端の取り付けた車輪Ｂをバネで動くようにし、固定した板A30或いはA60或いはＲ´を車輪Ｂで押し付けるようにしてドアを開閉するものである。

図６図７はバネを仕込んだ装置をドア枠に取付けるもので、図８は市販のドアクローザのようにドアに取付けるものである。どちらに取付けたとしても、バネの力を与える方にも受け取るほうにも、作用反作用が働き、それを支持する耐力がドアとドア枠に要求される。市販のドアクローザには捩じりバネが仕込まれ仕込まれた回転軸の回転に比例して力が発生するが、引きバネ或いは押しバネを試用する場合は、鍵を掛けるバネの力の初期値が同じでもそれ以後のバネの力がドアの回転に比例して増加しない。本発明の市販のドアクローザとは、バネの力がそれほど強くならない違いがあり、ドアとドア枠にバネの力を支持する耐力が要求しない違いがある。

図８に示すドアＤ天端に取り付けた車輪Ｂは、接続軸Ｃを中心に回転し、バネが仕込まれ固定した板Ｒ´を押さえつけて滑走する。車輪Ｂは旋回軸をＺとする自在輪で、アームＡの先端に取り付き、アームＡはドアに取り付けた回転可能な接続軸Ｃに取り付く。

Ｒ´はＱを中心とする円弧のレールで、Ｒはドアの回転軸Ｏを中心とする円弧である。円弧Ｒの半径は車輪とドアの回転軸Ｏとの距離の最小値である。車輪Ｂが円弧Ｒ上を移動する仮定するとアームＡは回転しない。

図８（ａ）において、ドアが全開の位置から閉まっていくとき車輪Ｂは弧のレールＲ´を移動し、車輪とドアの回転軸Ｏとの距離を縮める。車輪が坂道を下るように、重力の代わりにバネの力が作用して車輪Ｂは円弧のレールＲ´を滑走し、ドアが閉まるとき円弧のレールＲ´端部の「ドアの回転中心に向かって凸に曲げた部分」に落ち込む。車輪Ｂが上記凸に曲げた部分に落ち込むとき、アームＡは大きく回転し大きくバネの長さも変化する。しかも車輪Ｂが上記凸に曲げた部分を押さえる方向がドアの回転の接線方向であることから、ドアを強く閉めて鍵を掛けることになる。

図８（ｂ）のドアＤ天端に取り付けた車輪Ｂにはバネが仕込まれ、車輪Ｂは接続軸Ｃを中心に回転する。図８（ｂ）は車輪Ｂが固定した板Ｒ´を押さえつけて滑走し、ドアを開閉するものである。車輪Ｂは旋回軸をＺとする自在輪で、アームＡの先端に取り付き、アームＡはドアに取り付けた枝Ｆの先端の回転可能な接続軸Ｃに取り付く。ドアに枝Ｆを取り付けアームＡの回転軸ＣをドアＤの外面より離すことで、ドアが閉まったときに、車輪Ｂがドアの開く方向側に位置して、ドアの取付け枠内部に入り込まないようにしている。

アームＡは引きバネＶの力で回転するが、アームＡを引き戻す力がドアを閉じた状態で強く働き、ドアを開けば開くほど弱くするために、ドアが閉じた状態でアームＡの回転の接線方向に引きバネＶを働かせ、引きバネＶの支点Ｓの位置をアームＡの回転軸に近い位置にする。

Ｒ´はＱを中心とする円弧のレールで、Ｒはドアの回転軸Ｏを中心とする円弧で、半径はドアが全開したときの車輪と円弧のレールＲ´との接点とドアの回転軸Ｏとの距離である。
車輪Ｂが円弧Ｒ上を移動すると仮に考えるとアームＡの回転はないが、ドアが全開の位置から閉まっていくとき車輪Ｂは弧のレールＲ´を移動し、アームＡは回転し、車輪Ｂとドアの回転軸Ｏまでの距離が縮まる。バネの力が車輪Ｂに作用しながら車輪Ｂは円弧のレールＲ´上を滑走し、ドアが閉まるとき円弧のレールＲ´端部の切り欠き部分に落ち込む。車輪Ｂが切り欠き部分に落ち込むとき、アームＡは大きく回転し大きくバネの長さも変化する。しかも車輪Ｂが切り欠き部分を押さえる方向がドアの回転の接線方向であり、ドアを強く閉めて鍵を掛ける。

ドアを閉めたとき鍵をかけるのに力は要ってもドアを開閉するにはほとんど力は要らない。ドアを開閉する区間では動慣性の助けもあるが、ドアを閉めたとき鍵を掛ける場合、ドアが閉まって止まっている静の状態からでも鍵がかかる必要があり、ドアを開閉に要する力に比べて格別の力が必要で、ドアを閉めたとき鍵を掛ける力さえあれば、ドアを開閉に要する力は要らないといっても過言ではない。ドアを閉めて鍵を掛ける間のドアの回転角は小さく、例えば10度とすると、ドアを90度開いたときバネの力は9倍になる。全く力は要らないといっても差し支えのない範囲で、9倍のバネの力が働いてしまうのである。

全開したときバネの力を9倍にしないために、図6においては、板の回転軸に仕込むバネの取り付け位置に工夫し、鍵を掛ける力がドアを閉めたときにだけ働くようにドアを開閉する力をドアの円運動の半径方向に働かせてドアの開閉に抵抗しないようにした。図７図８においては、鍵を掛けるときにだけアームＡを大きく回転させ且つバネを大きく伸縮させて、ドアの開閉時にはアームＡの回転を小さくして且つバネを伸縮させないようにしている。

図９はドアを直接バネで引くもので、ドアをバネで引くだけであるなら、閉まるときの速度は閉まるに従い加速するので、閉まる直前に減速するようにしたものである。ドアを減速するだけで特に軽く開くようにするものではない。図9の場合はバネの伸び縮みが直接ドアの回転に結びつき、図６図７図８のようにバネの伸び縮みを板やアームの回転に結びつけバネの力を調整できるものではないが、図９のようにドアをバネで直接引く場合はバネの強さもバネの方向が変わることで、ドアの回転と比例関係にはなく、ドアは開くほどにバネの力がドアに作用しなくなる。

図９（ａ）では、外開きドアの内側の壁のドア上部にプレートＷが水平に固定され、図９（ｂ）では外開きドアの外側の壁に固定される。プレートＷにはバネの片方の支点が取り付き、バネの他方の支点はドアの天端に取り付く。バネＶ0、Ｖ30，Ｖ60及びバネの他方の支点の位置ＳＳ0、ＳＳ30，ＳＳ60はそれぞれドアの回転角η0、η30、η60、に対応している。

図９（ａ）において、Ｖ60はドアに平行で、図９（ｂ）においてＶ60はドアの回転中心を通る。ドアの回転角ηが増加すると、バネＶの方向は図９（ａ）においても図９（ｂ）においても「バネの他方の支点位置ＳＳのドアの回転軸Ｏを中心とする円運動の半径方向」に対して、直角方向から始まり平行方向に向きを変え、バネの力の作用線Ｖとドアの回転軸Ｏとの距離が減少し、図９（ａ）においても図9（ｂ）においても、ドアを開けば開く
ほど、ドアに働く回転モーメントは小さくなる。

ドアに働く回転モーメントは小さくなる傾向はバネの支点位置Ｓ，ＳＳにより異なり、バネの支点位置によってはドアに働く回転モーメントは大きくなる。バネＶの方向は図９（ｃ）図９（ｄ）において「バネの他方の支点位置ＳＳのドアの回転軸Ｏを中心とする円運動の半径方向」に対して、平行方向から始まり直角方向に向きを変え、バネの力の作用線Ｖとドアの回転軸Ｏとの距離が増加し、図９（ａ）においても図9（ｂ）においても、ドアを開けば開くほど、ドアに働く回転モーメントは大きくなる。

プレートＷにドアの天端に取付けた枝Ｆに自在輪Ｂが取り付き、自在輪の取り付き状態は上下逆の車輪が車輪の取付け座より上になる状態で、車輪面が鉛直状態で図６図７図８の車輪面が水平な状態とは異なる。自在輪ＢはプレートＷに下から当てがわれ、ドアが閉まる付近の範囲内で接触し、ドアが閉まる付近以外の範囲では接触しない。図６図７図８の自在輪はドアの回転にブレーキを掛けるものでもあり、回転を与えるものであったが、図９の自在輪はもっぱらブレーキを掛けるだけのものでもあり、ドアの開閉のほとんどの範囲ではプレートＷと離れた位置にある。図６図７図８のようにレールは連続する必要はなく途中で切れてよい。

ドアが閉まった状態から開くとき自在輪は旋回軸のあとに車輪の順で侵入し、プレートの進入口の切り口が自在輪の回転軸Ｏを中心とする公転の半径方向であることから、自在輪の車輪の向きは公転の接線方向で、プレートＷ下面を抵抗なく滑走する。これに対してドアが開いた状態から閉まるとき自在輪は車輪のあとに旋回軸の順で侵入し、プレートの進入口の切り口が自在輪の回転軸Ｏを中心とする公転の半径方向より角度を持っていることから、自在輪の車輪の向きはプレートＷに当たると同時に公転の接線方向より外側に傾いた状態で侵入し、プレートＷ下面を減速しながら滑走する。

プレートＷは自在輪の車輪が磨耗しても折衝を保つように、上下に移動可能な状態で常に車輪を上から押さえつけている。車輪の片減りがなく車輪の円形が保たれれば、車輪が磨耗してもブレーキ性能などは損なわれない。

以下に説明する装置は、図９のように直接ドアをバネで引くものではなく、リンクを介してドアをバネで引くもので、図９のドアを引くバネのドアと反対側の支点Ｓのように固定したものではなく、ドアを引くリンクのドアと反対側の支点が移動するもので、リンクがドアを引く方向もドアの回転の接線方向から半径方向に移行するものである。その結果ドアは開くほどにバネの力が伝わりにくくなる。

図９のようにバネの伸び縮みが直接ドアの回転に結びつくものではなく、また図６図７図８のように板やアームの回転がドア天端に取り付けた車輪の回転に結びつくものではない。図１０はドアに連結したリンクＡＡでドア天端の接続軸Ｃを牽引するもので、牽引する方向が変わり、牽引する力の強さもその他のリンクに働くバネの強さやバネの方向を変えることで調整できるものである。

図１０の場合も図９の場合と同様に、自在輪はドアが閉まる直前で滑走面Ｋに接触し、ドアに鍵を掛けるときとドアが閉まる直前以外のドアが開閉するときは滑走面Ｋに接触しない。ドアに鍵を掛けるときは滑走面Ｋ終端に施された窪みＫＫに嵌まり込むことはなく、ドアが閉まる直前以外のドアが開閉するときは滑走面Ｋと離れている。

閉まる直前にのみ減速の役目を果たす。図９の場合と異なり図１０の場合の自在輪は車輪面が水平であり、滑走面Ｋに接触と非接触を繰り返し、非接触時に自在輪は自重により旋回し車輪面が水平面から傾く。ドアが閉まるときで車輪Ｂが旋回軸Ｚより先に滑走面Ｋに
侵入するとき、車輪面が水平面から傾いたままの状態で侵入するので侵入と同時にブレーキがかかる。ドアが開くときは旋回軸Ｚが車輪Ｂより先に滑走面Ｋを滑走するので車輪Ｂは進行方向を向いて水平になる。

図１０（ａ）は外開きのドアの部屋内にプレートＷを取り付けるもので、車輪が進入する角度は滑走面Ｋに対して直角でその後アームＡＡが倒れて滑走面を長く滑走するようにし、アームＡＡとアームＡの接続軸Ｐを接続軸Ｃに近づけることにより「ドアが閉まる直前からドアに鍵がかかるまでの間に車輪が滑走面を滑走する距離」を長く拡大して、ドアが閉まる直前でドアが一旦停止状態に近い状態にしてから鍵がかかるようにする。この間バネの長さの変化はあまり認められない。実線で書かれた状態はドアが閉まる直前の状態で、点線で書かれた状態はドアに鍵かかった状態である。

ドアが閉まるときはリンクＡＡの先端の自在輪の車輪Ｂは滑走面に押さえつけられるが、ドアを開くとき車輪Ｂは滑走面Ｋから浮き上がり抵抗しない。ドアを開くときは「閉まる直前でドアが一旦停止状態して回転するときのリンクＡＡの回転中心の位置Ｃ15の位置」をドアが停止することなく通過するので、自在輪の車輪Ｂは滑走面の始点ＫＫから途中の滑走面に接触することなく滑走面の終点に至る。

図１０（ｂ）（ｃ）は図１０（ａ）と同じく、外開きのドアの部屋内にプレートＷを取り付けるもので、車輪が進入する角度は滑走面Ｋに対して平行で、ドアが閉まる直前でドアの回転にブレーキをかけてから鍵がかかるようになる。図１０（ａ）のように一旦停止しない。図１０（ｂ）において実線で書かれた状態はドアが閉まる直前の状態で、点線で書かれた状態はドアに鍵がかかった状態である。図１０（ｃ）はドアに鍵がかかった状態とドアが全開した状態を示す。

図１１は、図１０（ａ）の部分詳細図で、図１１（ａ）は側面図、図１１（ｂ）は平面図、図１１（ｃ）、１１（ｄ）は図１１（ｂ）に示すイーイ矢視図で自在輪の部分詳細図、図１１（e）は滑走面Ｋの断面図である。図中Ｂｄは自在輪の旋回を制限する当たりで、自在輪を左右に３０度程度以上に旋回しないようにしている。Beは車輪と滑走目との接地点である。本発明の自在輪は、車輪が先行し旋回軸が後続して自在輪が進行する場合、直ちに１８０度旋回する性能を有もので、この旋回性能のよい自在輪に当たりをつけて旋回しないようにしたもので、車輪径に対して車輪の厚みが大きい直進性の強い車輪は使用しない。本発明の自在輪は、厚みが薄く出来るだけ車輪径が大きい車輪を使用する。

車輪が先行し旋回軸が後続して自在輪が進行する場合（図１１（ｃ）（ｄ）（ｆ）（ｇ）に示すｘ方向）、図１１（ｄ）に示すように自在輪が旋回し車輪の向きが進行方向から傾き、図１１（ｅ）に滑走面断面図に示すように、接地点がＢｅ1の位置からＢｅ2の位置に移動して、滑走面断面中央の直進する軌道の両側の溝に嵌まり込む。

車輪が直進する場合は図１１（ｃ）に示すように接地点Be1は滑走面中央に位置にあって車輪は滑走面中央を直進するが、自在輪が旋回し車輪の向きが進行方向から傾く場合は図１１（ｄ）に示すように接地点Be2が滑走面中央から左右に移動する。図１１（ｄ）に示すようナ場合、車輪の向きが進行方向から傾いていても車輪は車輪の向く方向に進むのではなく、進行方向は中央の直進する軌道と平行な溝の軌道を直進する。車輪の向きが進行方向から傾いていて車輪が進行方向に移動しなくても、車輪は回転するので車輪にブレーキをかけるのではなく、車輪の直進方向の移動を減速する。図１１（ｅ）に示したように滑走面断面中央に直進する軌道の両側に溝がなく、図１１（ａ）に示すように滑走面全体が平坦であっても減速する。

旋回軸が先行し車輪が後続して自在輪が進行する場合（図１１図１１（ｃ）（ｄ）（ｆ）
（ｇ）に示すｘｘ方向）、図１１（ｄ）に示すように自在輪が車輪の向きが進行方向から傾き、図滑走面の両側の溝に嵌まり込んでいても、車輪の向きは直ちに進行方向を向き接地点が中央に移るので、車輪は中央の軌道に乗り上げ直進する。

図１１（ｆ）（ｇ）に示すように旋回軸Zが滑走面の中央の軌道CLを通り滑走面に垂直な平面内において進行方向に対して傾くと、旋回軸が滑走面に垂直な場合よりも、接地点が旋回軸に近づき、旋回軸が先行し車輪が後続して自在輪が進行する場合は、車輪の向きが直進方向に向いて直ちに中央の軌道に乗り上げて直進する傾向が強くなり、車輪が先行し旋回軸が後続して自在輪が進行する場合は、車輪の向きが直進方向からそれて直ちに中央の軌道から脱輪して滑走面の両側の溝に嵌まり込む傾向が強くなる。

ドアが閉まる過程において車輪が先行し旋回軸が後続して自在輪が進行する場合（図１１（ｆ）に示すｘ方向）、図１０（ａ）においては旋回軸が前傾して滑走面の円弧部分の入り口に差し掛かるので、車輪の向きが直ちに直進方向からそれて車輪の直進方向の移動を減速し、出口においては旋回軸が後ろに傾くので、車輪の向きが直進方向に向いて直ちに車輪の直進に対して抵抗がなくなるようにして鍵をかけるようになる。この場合滑走面の円弧部分の入り口において車輪が滑走面中央の山に乗り上げるだけで車輪の向きが変わり、出口において滑走面中央の山の部分が途切れるだけで車輪の接地点が両側の溝から中央の軌道CLに戻って直進状態になる。

図１０（ａ）において滑走面中央に山がなく平坦な場合を考えると、旋回軸が前傾して滑走面の円弧部分の入り口に差し掛かるので、車輪の向きが変わりやすい状態であり、直ちに直進方向からそれて車輪の直進方向の移動を減速し、出口においては旋回軸が後ろに傾くので、車輪の向きが直進方向に向きやすい状態なので直ちに車輪の直進に対して抵抗がなくなるようになる。この場合ドアが閉まる直前において、車輪の減速がなくなり鍵をかけるときに衝撃を伴うので、鍵をかける直前まで車輪を減速するように、出口において旋回軸が後ろに傾いて車輪の向きが直進方向に向きやすいので、図１１(h)に示すように滑走面中央の山の部分を設けて車輪の向きが直進方向に向かないようにする必要がある。

図１０（ａ）において、ドアが開く過程で旋回軸が先行し車輪が後続する場合、図１１（ｇ）の図中のxｘ方向に示すように、旋回軸が前傾して滑走面の円弧部分の入り口に差し掛かるので、自在輪は旋回しやすく車輪の向きが直ちに直進方向にむき、車輪の直進に対して抵抗がなくなるようになる。滑走面の円弧部分の出口においては旋回軸が後ろに傾くので、車輪の向きが直進方向に向気安い状態で、直ちに車輪の直進に対して抵抗がなくなるようになる。

図１２（ａ）（ｂ）は外開きのドアの外部にプレートＷを取り付けるもので、図１０（ａ）が引きバネＶで引くのに対して、図１２（ａ）（ｂ）は押しバネＵで押す違いがある。また図１０においてドアを牽引するリンクに連結されるリンクＡはプレートＷに固定した回転軸Ｑを中心に円運動するが、図１２（ａ）（ｂ）のリンクＡの両端の接続軸には車輪が取り付き移動することが可能で、どちらの端部もプレートＷに固定されない。

図１２（ａ）はドアに鍵かかった状態を示し、図１２（ｂ）はドアが閉まる直前の状態を示す。滑走面Ｋ上をバネＶで移動するリンクＡは両端に車輪Ｂ，ＢＢが取り付き、先端には図１２（ｃ）に示す３個の車輪が取り付き、車輪の向きが進行方向である車輪Ｂ(請求項２および９記載の走行車輪)を中央にして、両側に進行方向より外に向いた車輪ＢＢＢ(請求項２および９記載の減速車輪)が取り付く。

滑走面ＫはＬ型の滑走面で、閉まったドアに直角の滑走面にはガイドレールＫＫが取り付き先端の３つの車輪の中央の車輪Ｂだけが乗って走るようになっており、両側の外に向いた車輪ＢＢＢは滑走面Ｋから浮き上がり抵抗しない。また閉まったドアに平行な滑走面に
はガイドレールＫＫがなく、３つの車輪の、両側の外に向いた車輪ＢＢＢだけが滑走面上を滑走し中央の車輪Ｂ滑走面Ｋから浮き上がりブレーキをかける。ドアが閉まる直前の図１２（ｂ）の状態では３つの車輪が進入する角度は閉まったドアに平行な滑走面Ｋに対して直角で、ドアが閉まる直前でドアが一旦停止してから鍵がかかるようになる。

図１２（ｂ）において、車輪Ｂが接続軸ＢＢ30の位置を中心に円運動ＲＢＢするように、滑走面の接触面を円弧に加工すると、車輪Ｂが円運動ＲＢＢする間に接続軸ＢＢ30の位置は移動することはなく、ドアは回転せず停止している。接触面が円弧ではなく直線であっても、車輪Ｂが閉まったドアに平行に大きく動く間に、接続軸ＢＢ30の位置は僅かに移動するだけで、ドアが一旦停止する時間が長く強いバネの力で鍵がかかるようになる。

アーム先端の車輪が滑走面に進入しアームと滑走面の角度が直角のとき、車輪は停止するが、直角から僅かに傾けば車輪は移動可能となる。この場合滑走面に進入する角度が直角に近いほど車輪の移動量が大きい。図１２図１３は車輪の移動量を大きくして、アームの移動を小さくし、ドアの回転を減速するものである。図１２は外開きのドアの部屋外にプレートＷを取り付けるもので図１３は外開きのドアの部屋内にプレートＷを取り付けるもので、図１２と左右対称であり裏返して使えるようにすれば、右勝手のドアにも左勝手のドアにも使用できる。

図1２においても図１３においてもドアが閉まった状態から開いていく過程において、ドア上部に取り付けた接続軸Ｃに取り付くリンクＡＡ先端の車輪ＢＢは滑走面Ｋ上を「閉まったドアに直角方向に」動くだけであり、リンクＡＡ（すなわち力の作用線）とドアの回転軸Ｏとの距離を遠ざけながら、リンクＡＡの向く方向（すなわち力の作用線の方向）を閉まったドアに直角方向から平行な方向に向きを変える。図１３（ｂ）に示すように、車輪ＢＢがドアの回転中心に近づくに従い、リンクＡＡ（すなわち力の作用線）とドアの回転軸との距離はＬ30、Ｌ90に示すように減少し、バネが伸びてバネの力が大きくなっても、バネの力とドアの回転軸との距離との積（ドアに与える回転力）を一定に保つようにしている。このことから車輪ＢＢの運動の軌跡が「ドアが開くに従いドアの回転中心に近づく軌跡」である必要があると言える。

図１３（ａ）はドアが閉まる直前の状態を示し、「ドアが閉まる直前の接続軸Ｃ15の位置」を中心に、「リンクＡの先端の車輪Ａ」が円運動してドアが停止している状態を示すものである。図１３（ｂ）はドアが全開した状態を示し、ドアの接続軸Ｃを牽引するリンクＡＡに仕込まれたバネが伸びてドアが開く状態を示すもので、ドアの回転に必要なバネとドアに鍵をかけるバネを別々にして、別々に調整できるようにしている。

図１３（ｂ）に示すように、リンクＡの２つの車輪はドアの開閉する区間では両輪共に滑走面の直線部分にあって、「車輪の向きが進行方向に一致する２つの車輪」Ｂ，ＢＢだけが滑走面に接触して、先端の「車輪の向きが進行方向に一致しない車輪」ＢＢＢは接地しない。したがってドアが閉まる方向に回転するときブレーキはからない。ブレーキをかけるようにすると、ドアを開くときに「ドアを勝手に閉まるようにする必要最小限の力」がブレーキをかけただけ余分に必要となり、ドアが重たく感じられる結果を招くので、「先端のブレーキをかける車輪」を滑走面から離して、ドアの開閉に抵抗しないようにしている。

ドアを閉めるときに一定の力がかり続けるとき、ドアは等加速度運動をしてドアが閉まる瞬間にはドアの回転速度が最大になり、大きな衝撃を伴う。本発明はこれを避けるためにドアが閉まる直前に一旦停止状態に近づけるものであり、ドアが開く方向に回転するときブレーキをかけないようにして、ドアを開くときにドアが重たく感じられないようにするものである。

図１２図１３のように、車輪が凹面の内側滑走面に直角方向に進入する場合、ドアを閉める力に対しては抵抗し、ドアを急激に閉めた場合にブレーキがかかることになる。ドアを閉めるときドアに力を入れても動かないが、車輪を滑走面と平行方向に力が作用すると車輪は動き、車輪が動くとドアは動くことになる。車輪を凹面の内側を滑走させるためには、押しバネが必要であり、押しバネは伸縮量が大きいとき座屈して湾曲するので、出来るだけ引きバネの使用が望ましいが、凹面の滑走面には上述の急ブレーキがかかる特徴がある。

図１０図１２図１３はドア上部の回転軸Ｃを２つのアームＡ及びＡＡを連結してアームに取付く車輪Ｂが滑走面Ｋ上を移動しドアＤを牽引する装置であるが、以下は１つのアームＡ先端に取付く車輪Ｂが滑走面Ｋ上を移動しドアＤを牽引する装置である。また押しバネは座屈して湾曲するので採用せずに、ブレーキをかけながらドアを閉めて鍵をかける装置である。

図１４は「ドア上部に取り付けられた回転軸Ｃを中心に回転するアームＡ先端に取付く車輪Ｂ」が滑走面Ｋ上を移動しドアＤを牽引する装置で、ドアが閉まるときブレーキをかけながらドアを閉めて鍵をかける装置である。鍵をかける瞬間に車輪Ｂは滑走面Ｋの末端の窪みＫＫに嵌まり込み引き、バネＶの力で板ＡＡが回転して車輪Ｂを押さえ込む、滑走面Ｋの末端の窪みＫＫの深さが大きいほど、また車輪Ｂが回転中心Ｑに近いほど板Ａは大きく回転し、板Ａが車輪Ｂを押さえる方向が車輪Ｂの接続軸Ｃを中心にする円運動の接線方向に近づく。

Ｔ0、Ｔ15、T45は接続軸Ｑを中心に回転する板ＡＡと、ブレーキ付き車輪ＢＢとの接点における接線に直角な垂線で、垂線Ｔがドアの回転中心Ｏと距離を持つことで、ドアを閉める方向のモーメントが生まれる。垂線Ｔ上にある板ＡＡの内側凹面の焦点はドアが開くに従いドアの回転軸Ｏに近づき、垂線Ｔとドアの回転軸Ｏとの距離は小さくなり、引きバネＶの強さが増してもドアに作用する力は減少し、ドアを開くときに重たく感じることはない。また引きバネＶの伸びがドアを開くに従い増加の一途を辿るので、ドアが閉まる途中でドアの動きが止まることはない。

アームＡの回転軸Ｃを中心に回転は当たりＧによって止められ、図１４(ｃ)に示すようにドアを開く過程の途中からアームＡはドアＤに固定された状態になり、車輪Ｂは滑走面Ｋから離れる。ドアが閉まるとき滑走面から離れた車輪Ｂが滑走面に侵入するとき、侵入角度は当初は滑走面に対して直角に近いが、次第に滑走面と平行になる。この過程においてドアの僅かな回転で車輪Ｂは大きく滑走面を移動し、ドアの回転の減速に従事する時間を長くする効果がある。但し図１４のブレーキ車輪はドアが開くときも閉まるときもブレーキが効いた状態である。以下に紹介する装置に取り付くブレーキ車輪はドアが閉まるときにブレーキが効き、ドアが開くときにブレーキが効かない装置である。

図１５はドア上部の回転軸ＣをアームＡに取付く車輪Ｂが滑走面Ｋ上を移動しドアＤを牽引する装置である。ドアが開くに従い車輪Ｂはドアの回転軸Ｏに近づき、且つ引きバネＶの伸びがドアを開くに従い増加の一途を辿り、引きバネＶの強さが増してもドアに作用する力は減少し、ドアを開くときに重たく感じることはない。図１５(ｂ)に示すようにドアが開く過程において、車輪Ｂは板Ａを引き上げながら板Ａ上をドアの回転軸Ｏに近づく方向に移動する。この際車輪Ｂは滑走面Ｋから離れて回転し滑走面には接触せずに板Ａ上を移動する。板Ａ上を移動した後滑走面に接触して車輪の回転は停止して車輪の移動も停止するが、直後に車輪Ｂは板Ａを引き上げながら板Ａ上を移動しはじめる。

図１５(ｄ)に示すようにドアが閉まる過程において、車輪Ｂは板Ａと滑走面Ｋに挟まれな
がらバネの力で押し出され、ドアの回転軸Ｏに遠ざかる方向に移動する。この際車輪Ｂが回転すると板Ａと滑走面Ｋのどちらか一方に対しては進行方向に対して逆回転となるので、２つの接触面を持つ車輪は回転せずに滑りながら移動する。ここで使用する車輪は例えば金属製で滑りやすく、ゴム製のように摩擦のおおきな車輪は２つの接触面に挟まれて動かない場合がある。

板Ａが湾曲しているのは、車輪Ｂがドアの回転軸Ｏから遠ざかるに従い、２つの接触面が車輪を挟む角度が減少しないようにするためで、車輪Ｂがドアの回転軸Ｏから遠ざかるに従い、バネの力が減少するので２つの接触面が車輪を挟む角度を広げるように設計する。図１５のように滑走面が直線状のとき板Ａを湾曲する必要があるが、滑走面が湾曲する場合、板の形状は直線状に近づく。

図１６は「ドア上部に取り付けられた回転軸ＣをアームＡ先端に取付く車輪Ｂ」が凸面外側の滑走面Ｋ上を移動しドアＤを牽引する装置で、滑走面が凸面であり、しかもドアが開くに従い車輪がドアの回転中心Ｏに向かって近づいているので、ドアが閉まるときドアの回転の接線方向にドアＤを牽引してドアを閉めて鍵をかけ、ドアが開くときドアＤを牽引する方向を、ドアの回転の接線方向から半径方向に移行して、引きバネＶの強さが増してもドアに作用する力は減少するようにした装置である。

滑走面Ｋを凸面にすることで、引きバネの伸縮量は少なく、図１６（ｃ）に示すように滑走面が直線状である場合よりも凸面の円の中心に近い位置Ｓに引きバネ端部を固定することが出来、ドアが開く過程においてバネの長さは増加の一途をたどる。図１６（ｃ）に示すように滑走面が直線状である場合、引きバネが滑走面に立てた垂線上にあるとき引きバネの長さは最小になり、変化しないので、車輪Ｂは停止する。

図１６（ｄ）図１６（e）に示すアーム先端部の２つの車輪は密着した車輪或いは噛合った歯車であり、回転方向が互いに反対であるので、また２つの車輪を取付けたリンクＡＡはアームＡと回転可能な接続軸Ｐで連結され、引きバネ端部の取付け位置が２つの車輪の中間に位置しているので、図１６（d）に示すようにドアを閉めるときは２つのリンクＡ，ＡＡはその接続位置で折れ曲がり、２つの車輪の両方が滑走面Ｋ上を移動してブレーキがかかり、図１６（e）に示すようにドアを開くときは２つのリンクＡ，ＡＡは一直線になって、２つの車輪の片方だけが滑走面Ｋ上を移動して、ブレーキはかからない。

図１４図１５図１６は１つのアームＡ先端に取付く車輪Ｂが滑走面Ｋ上を移動しドアＤを牽引する装置であるが、バネ１本で動作するものである。バネの力はドアが全開したとき最大でドアが閉まるとき最小であり、バネの力が最小のときに鍵をかける最大の力が要求される。図１４図１５図１６の装置は鍵をかけるときの力が不足する欠点があり図１７はこれを補うため、ドアの開閉に必要なバネＶとは別に、鍵をかけるバネを追加するものである。

図１７は図１５の装置に、鍵をかける装置を組み合わせたもので、図１５に示した２つの接触面に挟まれて減速する機能を持ち合わしている。図１７(ｂ)に示すようにドアを開くとき車輪Ｂは板ＡＡを引き寄せ、板ＡＡは当たりＧに当たって回転軸Ｑの周りの回転を停止する。ドアを開くとき車輪Ｂは滑走面Ｋ上を滑走せず、静止した板ＡＡの内側の円弧上を移動するが、ドアを閉めるときドアから手が離れると、引きバネＶはドアＤとアームＡを互いに引き合うようにするだけで、板ＡＡに力を及ぼさない。

ドアから手が離れると、車輪Ｂは引きバネＶＶにより滑走面に押さえつけられ、図１７(ｃ)に示すように車輪Ｂは滑走面Ｋと板ＡＡとに挟まれる。車輪Ｂは回転せずに滑りながら移動し、ドアが閉まる速度は減速される。図１７(ｃ)に示す滑走面Ｋと板ＡＡとは平行
であり、車輪Ｂは同じ幅を持つ溝状の通路を移動することになる。従って車輪Ｂと滑走面Ｋと板ＡＡとは滑りやすく磨耗しにくい金属製である必要がある。

既に述べたようにドアに鍵がかかるときドアは回転しながら鍵がかかるので、鍵がかかる直前で停止した状態から鍵がかかる力があれば、ドアはどの位置で手を離しても勝手に閉まる力を有している。従って鍵をかける力が必要な力の最大値である。ドアを閉める装置は上記最大の力にブレーキをかけながらドアを閉める瞬間にブレーキを開放する装置でもある。しかし上記最大の力は鍵をかけるときにしか必要としない。また鍵がかかる時のバネの伸び縮みは最小であり、バネの力の最小値である。バネの力の最小値を上記最大の力に設定するより、鍵をかけるときにだけ作用して、それ以外のときは作用しないようにするのが得策である。

図１８(ａ)に示す円弧の板Ａは円弧の中心がドアの回転中心Ｏであり、円弧の板Ａの両端のドアの静止状態以外の位置では、ドアが回転しても板Ａは回転軸Ｑを中心に回転しない。ドアに取り付く車輪Ｂを板Ａが押さえる力の方向はドアの回転中心Ｏに向かい、図２(ｂ)に説明したようにドア天端に取り付けた車輪をドアの円運動の半径方向に力が作用し、板で車輪を押さえる力はドアの回転に影響しない。また図１８(ｂ)に示す円弧の滑走面Ｋは円弧の中心がドアの回転中心Ｏであり、図１８(ａ)の場合と同様に円弧の滑走面Ｋの両端のドアの静止状態以外の位置では、滑走面を押しバネＵで押す車輪はドアの回転中心方向に動かない。車輪が滑走面を押さえてドアの円運動の半径方向の反力を受けるが、ドアの回転に影響しない。

バネの力が鍵をかけるときにだけ作用して、それ以外のときは作用しないようにする装置の構造は、鍵がかかるときの僅かにドアが回転するときにだけ、大きな変形が起こり大きくバネが伸縮し、その他のドアの回転によっては全く変形しない構造であり、これに図９に示したドアに回転を与える引きバネを組み合わせることで、手を放しても勝手に閉まり鍵がかかるドアとなる。図１８(ａ)、(ｂ)に示す滑走面Ｋに末端には鍵をかけるための窪みＫＫがあり、窪みに連続する部分ＫＫＫで滑走面に凹凸を付けて、車輪を減速するようにしている。

図１９は図１７の装置に、鍵をかけるときにだけバネの力が作用する図１８(ａ)の装置を組み合わせたもので、図１７の装置と同様に図１５に示した２つの接触面に挟まれて減速する機能を持ち合わしている。図１８(ｂ)に示すようにドアを開くとき車輪Ｂは板ＡＡを引き寄せ、板ＡＡは当たりＧに当たって回転軸Ｑの周りの回転を停止する。ドアを開くとき車輪Ｂは滑走面Ｋ上を滑走せず、静止した板ＡＡの内側の円弧上を移動するが、ドアを閉めるときドアから手が離れると、引きバネＶはドアＤとアームＡを互いに引き合うようにするだけで、板ＡＡに力を及ぼさない。

ドアから手が離れると、引きバネＶＶにより車輪Ｂが滑走面に押さえつけられ、図１９(ｃ)に示すように車輪Ｂは滑走面Ｋと板ＡＡとに挟まれる。車輪Ｂは回転せずに滑りながら移動し、ドアが閉まる速度は減速される。図１９(ｃ)に示す滑走面Ｋと板ＡＡとは平行であり、車輪Ｂは同じ幅を持つ溝状の通路を移動することになる。図１７の装置と同様に車輪Ｂと滑走面Ｋと板ＡＡとは滑りやすく磨耗しにくい金属製である必要がある。

図１９(ｂ)に示す静止した板ＡＡの内側の円弧の円の中心はドアの回転中心Ｏであり、引きバネＶＶの力はドアの回転に作用しない。図１９(a)に示すように「滑走面Ｋと板ＡＡとに挟まれて移動し滑走面末端に至った車輪Ｂ」は板ＡＡの末端で折り曲げられた部分に押されてドアが閉まる。ここで初めて引きバネＶＶの長さに変化があり、引きバネＶＶが鍵をかけるときにだけ機能することが理解できる。このとき引きバネＶに鍵をかける力がなくても問題はない。

ドアから手を離すと勝手に閉まる装置は、ドアのどの位置においても静止したドアを動かす力が働いている必要があり、どの位置においても力が働く以上運動は加速されるので、ドアが閉まるときにはドアの速度が最大になり衝撃を伴う。上述の装置はドアの閉まる速度を減速するものであるが、ドアが閉まる直前においてドアが一旦停止するようにするのが望ましい。

滑走面が図１２図１３のように直線である場合、車輪が滑走面に進入するときアームと滑走面の角度は、進入当初に始め直角であっても、アームの侵入に伴い車輪が移動しアームは直角から次第に傾き、車輪の移動量が次第に減少する。滑走面を円周に近づけると、車輪が移動してもアームと滑走面の角度は直角に保たれ、アームの侵入に伴う車輪の移動量の減少はなくなる。図２０に示すように滑走面をアームの回転軸を中心にする円周にすると、車輪がいくら移動してもアームの回転軸の移動はなくドアは一旦停止する。アームと滑走面の角度は常に直角に近い状態に保たれ、図１２図１３に認められた「アームの侵入に伴う車輪の移動量の減少」はない。

図２０（ａ）に示すようにドアが全開した状態から閉まっていくとき、アームの回転軸Ｃはドアの回転軸Ｏを中心に円運動Ｒｏするが、ドアが閉まる直前のアームの回転軸の位置をＣ10として、アーム先端の車輪がＣ10を中心に円運動Ｒｃするようにすると、ドアの閉まる直前においてはアーム先端の車輪が上記Ｃ10を中心に円運動するようなり、アーム先端の車輪が上記円運動する間は、ドアの回転が一旦停止する。

図２０（a）に示すようにドアが全開した状態から少し閉まり始めて暫らくすると、車輪の位置がほとんど動かずアームだけが回転するようになり、アームの回転軸Ｃが車輪の位置を中心に円運動Ｒｏをするようになる。車輪の近くにバネの端部を取り付けると車輪の位置がほとんど動かない位置では、ドアを開いてもバネの長さの増加はすくなく、ドアに働くバネの力は小さく、ドアの開閉に抵抗が少なくなる。閉まる直前にアームの回転軸が上記Ｃ10の位置に至ると、ドアの回転がとまりアームの回転軸Ｃの移動は少なく、車輪だけが大きく動く。また図２０（ｂ）に示すように閉まりはじめにおいて回転軸Ｃの大きな移動にもかかわらずバネの伸縮は少なく、バネの全体の伸縮量を小さく設計できる。

図２０（ｂ）に示す構造の装置を動作させるバネは押しバネとなる。ドアの開閉の全過程において、バネの動きがドアの開閉と１対１の対応関係にあるようにし、バネの伸縮が増加或いは減少の一途をたどるようにする押しバネの固定端Ｓの位置は決まりにくい。図１９のように滑走面の円弧と平行な湾曲した板を追加し、車輪を滑走面に沿う幅が一定の溝を移動するような構造を取り入れるか、或いは押しバネを採用するにしても図１２図１３の構造にしなければ動作しない。説明の簡単のため図２０は押しバネで動作するものとする。

図２０（ａ）に示すようにドアが全開した状態から閉まっていく過程において、「ドアが閉まる直前のアームの回転軸の位置Ｃ10」を中心とする円周Ｒｃ上をアーム先端の車輪が移動するようにした場合、ドアが全開した状態から閉まっていく過程において、アームＡの方向はアーム先端の車輪Ｂの進行方向と一致した状態から次第にアーム先端の車輪の進行方向に直角方向に移行し、アームの回転軸Ｃの進行方向とアーム先端の車輪の進行方向とが互いに平行になり、またアームの回転軸が円運動するに従いアーム先端の車輪の進行が少なくなるので、アーム先端の車輪の進行がドアの回転に結びつかなくなる。

図２０（ａ）に示すドアの回転軸Ｏを中心とする円ｒ0はドアが全開した状態から少し閉まり始めたときのアームの延長線Ｃ80Ｂ90が接線となる円で、図２０（ａ）に示される点線は「アームの回転軸Ｃのドアが全開した状態から閉まっていく過程におけるそれぞれの
位置」を始点とする円ｒ0の接線であり、この接線上に仮想するアーム先端の車輪の軌跡はｒ1に示される。アーム先端の車輪が軌跡ｒ1上を運動するようにすると、ドアを牽引する力とドアの回転軸Ｏとの距離が一定になり、バネが伸びた増分だけドアに作用するモーメントは大きくなるが、車輪が円周Ｒｃ上を円運動する場合に比べて、大きく移動しアーム先端の車輪の進行とドアの回転とが結びつく。

アーム先端の車輪が軌跡ｒ1上を運動するとき、アームの延長線ＣＢとドアの回転軸Ｏとの距離が一定となるが、アームの延長線ＣＢはドアの回転に作用する力の作用線であり、ドアが全開した状態から閉まっていくに従い、バネの力も弱まっていくので、ドアに作用する回転力も小さくなり、上記回転力が一定でなければ、閉まる途中の位置でドアの回転が止まることになる。

ドアを開閉にバネの力を作用させるには車輪が円周Ｒｃから離れて、車輪が「閉まったドアに直角方向」に大きく移動して、アームの方向が閉まったドアに平行になるような回転をしないようにする必要がある。図２０（ｂ）は図２０（ａ）に示した軌跡ｒ1の部分を直線にしたもので、図２０（ｂ）に実線で示したドアが閉まる直前の状態では、アームの方向が「閉まったドアに平行な方向」というより直角方向に近い。

図２０（ｂ）に示すように、ドアが全開した状態から閉まっていくに従い、アームの延長線ＣＢとドアの回転軸Ｏとの距離は増加し、弱まっていくバネの力とアームの延長線ＣＢとドアの回転軸Ｏとの距離との積を一定値に近づけ、ドアに働く回転モーメントを常に一定に保つようにする。図２０（ｂ）に示す車輪Ｂの運動の軌跡は図２０（ａ）に示した円周の軌跡Ｒｃと図１３（ｂ）で説明した「ドアが開くに従いドアの回転中心に近づく軌跡」を組み合わせたものである。

図２０（ｂ）において車輪が滑走面Ｋの直線部分を移動するときは、バネはドアを閉める仕事をしているが、車輪が円周Ｒｃ上を移動するときには、車輪を移動させるだけでドアの回転の仕事をしない。ドアの回転が止まって、車輪に負荷がかからないので、車輪はバネの力で一瞬にして円周を回ってしまう。車輪にブレーキをかけて円周部分を通過する時間を長くしなければ、ドアが閉まらずに一旦停止している時間はないことになる。

ドアを閉めるときで車輪が円周Ｒｃ上を移動するとき、バネの力は車輪を滑走面に押さえつけて、摩擦力を発生させる。ドアを閉まった位置から開くとき、車輪の回転軸Ｃが円周Ｒｃの中心Ｃ10を通過すると、車輪が円周Ｒｃに接触することなくアームは回転し、車輪の回転軸Ｃに位置は円周Ｒｃ上を飛び越えて一気に直線部分に飛びつくことになる。ドアを閉まった位置から開く過程において車輪が滑走面に接触することはないので、車輪にブレーキがかかることはない。

図２０（ｂ）においてアーム先端の２つの車輪は、前輪ＢＢが車輪の向きが走行方向に向かない車輪で走行中にブレーキがかかる車輪で、後輪Ｂは車輪の向きが走行方向に一致する車輪で走行中にブレーキがかからない車輪である。滑走面Ｋ両端の窪みＫＫに車輪が嵌まり込むときと車輪が直線部分上にあるときは後輪Ｂが接地して前輪ＢＢは滑走面から離れている。また車輪が円周Ｒｃ上にあるときは、ドアが閉まるとき前輪に抵抗がかかって後輪Ｂが浮くようにアームが回転し、ドアが開くときアームがバネに押されて前輪ＢＢが浮くように回転する。

滑走面の車輪が円周Ｒｃ上にあるときは、バネの力はドアの回転に無関係であり、車輪が直線部分上にあるときはバネの力はドアの回転に抵抗を加えるので、バネの力はドアから手を離して勝手に閉まる力が必要最小限あればよいことになる。バネの力が必要となるのはドアに鍵を掛けるときだけで、車輪が滑走面の末端の窪みに嵌まり込んだときのバネの
長さの変化δが大きいだけでよい。この部分だけバネの長さが大きく変化しその他の部分では出来るだけ変化しないのほうがよい。図２０（ｂ）においてはバネの方向が、車輪が滑走面の末端の窪みに嵌まり込むときは車輪の進行方向に一致してドアの静止状態を保つが、その他の部分では出来る限り車輪の進行方向に直角方向である。

図２１は、図２０（ｂ）のアーム先端部の車輪の詳細図で、図２１（ａ）は側面図で図２１（ｂ）に示すイーイ矢視図、図２１（ｂ）は平面図、図２１（ｃ）は図２１（ａ）に示すローロ矢視図である、図中、前輪ＢＢが車輪の向きが走行方向に向かない車輪で走行中にブレーキがかかる車輪(請求項２および９記載の減速車輪)で、後輪Ｂは車輪の向きが走行方向に一致する車輪で走行中にブレーキがかからない車輪(請求項２および９記載の走行車輪)である。

図２１（ｂ）に示す滑走面Ｋ0、Ｋ1、Ｋ2、Ｋ3はそれぞれ前後輪のＢＢ，Ｂが、前輪のＢＢだけが、後輪のＢだけが、後輪のＢだけが接触した状態を示し、滑走面Ｋ1はドアが閉まる方向に回転し、車輪がｘ方向に移動してアームが進行方向に対して後に回転し後輪が滑走面から離れた状態を示し、滑走面Ｋ2はドアが開く方向に回転し、車輪がｘｘ方向に移動してアームが進行方向に対して前に回転し前輪が滑走面から離れた状態を示す。滑走面Ｋ3は後輪が図２１（ｂ）の直線の滑走面上にあって前輪が滑走面から離れた状態を示す

ドアに鍵を掛けるときドアが回転しながら鍵がかる。ドアに鍵を掛けるときに必要な力はドアを回転させる力に加えて鍵をかける力が必要である。したがって単に開いたドアを引き戻すにはドアに鍵を掛けるときに必要な力より小さい力より小さい力が働ければよいことになり、引き戻す力がドアに働くとドアを開くときに抵抗になって、ドアに働く力を必要最小限に小さくするほうがよい。ドアに鍵を掛けるときバネの伸び縮みに加えて、ドアを開いていくに従い、さらにバネの伸び縮みが付加される。本発明は、バネの長さが増加しても、上述したようにドアに働く力をドアに鍵を掛けるときに必要な力より小さくし、バネの力がドアの回転に全く作用しない状態にまで軽減できるようにするものである。

ドアに鍵を掛けるときに必要な力があればドアを引き戻す力を保有していることになるが、ドアに鍵を掛けるときバネの伸び縮み以外に、その他の部分でのバネの伸び縮みがなくては、開いたドアを引き戻すことは出来ない。開いたドアを引き戻すとき、ドアに鍵を掛けるときに必要な力を蓄えたまま消費することさえなければ、常にドアを引き戻すに十分な力を保有しているので、バネは閉まるに従い少しずつバネを伸縮させて、ドアに鍵を掛けるときバネの伸縮を残していればよいことになる。したがって、ドアに鍵を掛けるとき以外のバネの伸び縮みは少しだけあればよいことになる。

バネの力がドアの回転に全く作用しない状態にするとは言っても、バネの長さは増加の一途をたどりドアに作用する力は増加する。ドアに作用する力をドアの回転の半径方向に働かせて、ドアの回転運動に抵抗しないように出来るが、ドアの回転の半径方向に働く力はドアの回転軸に摩擦力となって働き、ドアはきしみながら開閉することになる。したがってアに鍵を掛けるときのバネの伸び縮み以上にバネを伸び縮みさせないことが肝要である。

バネの伸び縮みはドアに鍵を掛けるときの伸び縮みとその他の部分の伸び縮みの和であるので、バネの伸び縮みをドアに鍵を掛けるときだけ大きくして、且つその他の部分では出来るだけ小さくして伸び縮みの総量を出来るだけ小さくする。バネの力はバネの全長とバネの伸び縮みとの割合に比例するので、バネの全長を長くしてバネの伸び縮みを大きく力に変換しないようにするか、バネの全長が短くても弱いばねを採用して大きな力にしないようにするかをして、ドアに鍵を掛けるときの力以上の力を作用させないようにする、バネの全長に対してバネの伸び縮みが大きいバネはないので、図２２はバネの全長を長くし
て、バネの固定端側の支点の位置をドアに鍵を掛けるときの伸び縮みを大きく評価する位置にするものである。

図２２はドアＤに取付けた枝Ｆの回転軸ＣにアームＡを取り付け、アーム先端をバネで引くもので、バネの片方の支点Ｓは外開きドアの内側の壁に取り付けられるプレートＷに固定される。またアーム先端には車輪Ｂが取り付き車輪Ｂは滑走面Ｒｑ上を滑走する。滑走面Ｒｑは「ドアが閉まる直前でドアが一旦停止するときの回転軸Ｃの位置Ｃ15」を中心とする円弧である。ドアが閉まる直前でドアが一旦停止するときの回転軸Ｃの位置を定点Ｑとする。

ドアに装置を取付けるとき、図２２（ｂ）に示すようにドアを閉まる直前の状態にして、回転軸Ｃの位置と円弧の中心Ｑの位置とが一致するようにしてプレートＷを固定する。回転軸Ｃの位置が決まればプレートＷの位置も決まるので、ドアに取付ける枝の位置と枝の長さを調整して取り付ける。

車輪Ｂは滑走面Ｒｑ上を移動しアームＡで連結したドアを牽引しドアに回転を与えるものであるが、車輪Ｂは滑走面Ｒｑ上の区間Ｋ15を滑走するとき、定点Ｑを中心とする円運動をしているのでドアとアームの接続軸Ｃ15の位置は動くことなく、ドアは一旦停止状態になる。仮にドアの回転が定点Ｑを通り越しても、車輪Ｂが定点Ｑを中心とする円運動をしている限りアームの接続軸Ｃ15の位置は定点Ｑに引き戻される。或いはバネで行く手を阻むように設計できる。ドアの一旦停止状態の継続時間は区間Ｋ15の長さが長いほど大きく、区間Ｋ15を滑走するときの減速の度合いによって更に長くなる。

車輪Ｂが引きバネによって引き寄せられ、定点Ｑを中心とする円運動を終了すると、車輪Ｂは区間Ｋ0（すなわち円弧Ｒｑに連続する円弧Ｒｑの接線部分）を移動しアームＡでドアを引き寄せドアに鍵を掛ける。このとき引きバネＶ0の車輪Ｂを引く方向はほぼ車輪Ｂの移動方向に一致し、車輪Ｂがドアを引く方向もドアの回転の接線方向で、全ての力が効率のよい方向を向いて作用している。

これに対してドアを少し開いてからは、引きバネＶ0の車輪Ｂを引く方向はほぼ車輪Ｂの移動方向に直交し、車輪Ｂがドアを引く方向もドアの回転の半径方向で、全ての力が効率の悪い方向を向いて作用している。車輪Ｂが短い区間Ｋ90を移動する間にドアは約15度から90度まで大きく回転する。また車輪Ｂが長い区間Ｋ15とＫ0を大きく移動する間にドアは僅かに15度程度回転するだけである。

ドアが閉まる直前から鍵を掛けるまでのドアの僅かな回転に対して、バネの長さが大きく変化することは、ドアが閉まって鍵を掛ける瞬間に大きな力が働くことを意味しており、ドアが僅かに開いてから全開するまでのドアの大きな回転に対して、バネの長さが少ししか変化しないことは、ドアを開閉する間はほとんど力が働かないことを意味している。

図２２以外の装置において、車輪はドアを閉めるとき滑走面に押さえつけられ、ドア開くとき滑走面から引き離される。図２２の装置はこれらの装置とは逆で、車輪はドアを閉めるとき滑走面から引き離され、ドア開くとき滑走面に押さえつけられる。ドアを閉めるときブレーキがかからず、ドア開くときブレーキがかかるので、車輪Ｂが図２２のＫ15とＫ0の長い区間を、ドアを閉める方向に移動するとき、車輪にブレーキがかかるようにし、ドアを開く方向に移動するとき、車輪にブレーキがかからない状態にしなければならない。

図２３は、図２２のアーム先端部の車輪の詳細図で、ブレーキとして働く３個の車輪の外側の車輪をアームＡ先端部に取付け、ブレーキをかけながら走行する上記３個の車輪の外側の車輪を開閉する蝶番に取付けて、ドアを閉める方向に移動するとき内側に閉じて、中央の車輪が浮いて外側の車輪が接触するようにし、ドアを開く方向に移動するとき外側に開いて、外側の車輪が浮いて中央の車輪が接触するようにする。

図２３（ａ）、図２３（ｂ）、図２３（ｃ）は平面図、図２３（ｄ）、図２３（e）は側面図で図２３（ｄ）は図２３（ｃ）に示すイーイ矢視図、図２３（e）は図２３（ｄ）に示すローロ矢視図である。図中、後輪ＢＢが車輪の向きが走行方向に向かない車輪(請求項２および９記載の減速車輪)で走行中にブレーキがかかる車輪で、前輪Ｂは車輪の向きが走行方向に一致する車輪で走行中にブレーキがかからない車輪(請求項２および９記載の走行車輪)である。

前輪ＢはアームＡに固定される回転軸に取付けられ、後輪ＢＢはアームＡの延長部Ｂａに取付けられる蝶番Ｂｃに取付けられる。滑走面Ｋは前後輪の3つの車輪が接触しうる滑走面で、滑走面ＫＫは後輪だけが接触しうる幅の狭い滑走面である。

図２３（ａ）はドアが閉まる方向に回転し後輪ＢＢが先に滑走面Ｋに侵入して蝶番Ｂｃが回転して図２３（ｃ）に示すように後輪ＢＢ自立し前輪が滑走面から離れた状態になる。図２３（ｂ）はドアが開く方向に回転し後輪ＢＢがあとから滑走面Ｋに侵入して蝶番Ｂｃが回転して後輪ＢＢが倒れ滑走面から離れた状態を示す。車輪の向きが走行方向に向かない車輪ＢＢは走行中にブレーキがかかる車輪で、車輪と滑走面の間で摩擦がある以外に、車輪側面と車輪枠とが接触する部分に摩擦が生じる。

ドアを押して開くときバネが例えば伸びて、ドアから手を離すとバネが縮んで閉まるが、ドアを開閉する過程においてバネの長さは増加或いは減少の一途をたどり、ドアを閉じる過程においてバネの長さは途中で止まることなく変化し続ける。またドアを開閉する過程においてバネの長さ、回転軸Ｓの周りのバネの回転、滑走面上を移動する車輪の位置Ｂ、ドアの回転に伴うアームの接続軸Ｃの位置がそれぞれ変化するが、バネの長さと滑走面上を移動する車輪の位置Ｂとは１対１の対応関係にあり、回転軸Ｓの周りのバネの回転も接続軸Ｃの位置も滑走面上の車輪の位置に従属する。つまりドアの回転角度が決まればその他の変数の値も決定する。またドアを開閉する過程において可逆である。

しかし、図２０においてドアを押して開くとき押しバネは縮みながら固定端Ｓを中心に回転するが、押しバネの回転方向は車輪Ｂが滑走面に沿ってドアの回転中心に近づく方向でなければならない。図２０に示したようにアームＡより押しバネが滑走面側にある場合は押しバネの回転方向は車輪Ｂが滑走面から離れドアの回転中心から遠ざかる方向で、滑走面に沿うことはない。アームＡより押しバネが滑走面側にある場合も押しバネよりアームＡが滑走面側になる場合も永久にその位置関係が逆転することはない。

図２２の引きバネの場合においても同じことが言え、ドアの開閉の全過程において上記位置関係の逆転がある場合、上述したドアの回転角度と車輪の位置Ｂとの１対１の対応関係は成立しない。成立させるためには、車輪Ｂが強制的に滑走面Ｋに沿って移動させるようにしなければならない。図２３図２４は車輪が円運動するので、円運動の中心を回転軸とするアームに車輪を接続して車輪の運動を規制したものである。

図２４（a）（ｂ）において、円Ｒｏの中心はドアの回転軸Ｏで、円Ｒｑの中心はアームＡＡ(請求項３記載の第二のアーム)の回転軸Ｑで、アームＡＡの回転軸Ｑは円Ｒｏの円外である。図２４（a）はドアを牽引するアームＡ(請求項３記載の第一のアーム)の長さが短い場合でドアが開いている状態を示し、図２４（ｂ）はドアを牽引するアームＡの長さが長い場合でドアが閉まっている状態を示す。点線で示し２つの円上の各点を結ぶ線分ＣＰは、ドアの回転に従い空間を移動するアームＡを表す。

アームＡが短い場合は長い場合よりも、ドアの回転に対して接続軸Ｐの移動は少なく、ド
アが閉まる直前にドアの一旦停止状態が認められる。ドアが全開する直前においての接続軸Ｐの一旦停止状態が認められ、アームＡは停止した接続軸Ｐを中心に回転する。アームＡはどちらか一方の端部が他方の端部を中心にして円運動をし、途中で円運動する側の端部が入れ替わるが、この入れ替わりの際、アームＡが互いに円運動の半径方向に向くようになり、装置は動きにくい機構となる。

この傾向はアームＡが短い場合のほうが長い場合よりも顕著であり、図２４(ａ)に示す線分ＣＰはほとんど、ドアの回転軸ＯとアームＡＡの回転軸Ｑを結ぶ直線に平行であり図２４(ｂ)に示す線分ＣＰは、ドアの回転軸ＯとアームＡＡの回転軸Ｑを結ぶ直線と傾斜している。図２４(ａ)に示すようにアームＡを短くする場合、アームＡが互いに円運動の半径方向に向くときアームＡの長さが変化するようにすると動きやすくなる。図２４(ｃ)はアームＡに引きバネを内蔵する伸縮継ぎ手を設けるもので、図２４(ｄ) は押しバネを内蔵する蝶番を仕組んだ関節を設けるものである。

ドアが閉まる直前において、アームAのドア側の接続軸Ｃはほとんど動かず、アームAのドア側の接続軸Ｐは大きく移動する。接続軸Ｐの移動速度を減速するとドアの一旦停止状態が長く継続する。ドアが全開する直前においてはドアが閉まる直前における場合と反対に、アームAのドア側の接続軸Ｃは大きく移動し、アームAのドア側の接続軸Ｐはほとんど動かない。接続軸Ｐの移動が少ないことは、回転軸Ｑを中心とするアームＡＡの回転も少ないことで、引きバネの伸縮も少ないことになり、ドアは少ない力で開くことになる。

一般に片方の小さい動きで他方を大きく動かすとき、小さい動きをする側に大きな力が必要で、大きく動くほうは僅かな力で動くことになる。図２４の場合においては、ドアが全開に近づくほど僅かな力で動くことになり、ドアが閉まる直前においては僅かな力でドアをしめることになる。ドアが閉まる過程においてドアを強く押しても車輪と滑走面に僅かな摩擦力があれば動かない。すなわち片側を動かせば他方は簡単に動くが、他方を動かしても片方は簡単に動かない特徴がある。ドアから手を離してドアが閉まるとき強い風が吹いてもドアは急に動かない効果がある。

図２４図２５においてドアの開閉に関与するバネと鍵をかけるバネは別に用意され、鍵をかける装置は図１８(Ｂ)に示す方式を採用する。図２４に示す固定した滑走面Ｋは「アームＡＡの回転中心Ｑ」を中心とする円弧で、バネを内蔵し滑走面を押しつける車輪は回転軸Ｑを中心に回転するアームＡＡの接続軸に取付けられる。ドアの開閉の全過程において車輪Ｂは滑走面を押さえ続け、滑走面末端において窪みＫＫに嵌まり込んでバネが働いて鍵をかけることになる。滑走面末端以外の場所では、車輪に内蔵しバネの長さに変化はなく鍵をかけるに要する力が滑走面にかかり続けるが、力の方向がドアの回転軸方向に一致するので、ドアの開閉に影響しない。

ドアを開く途中から車輪Ｂが滑走面Ｋを離れる場合、ドアから手を離して閉まる過程において、車輪Ｂが滑走面Ｋに侵入するとき、車輪に内蔵しバネが伸びきった状態からドアの開閉に関与するバネが縮むが、このとき鍵をかけると同じ力が必要となる。車輪Ｂが滑走面Ｋに侵入する場所ではドアの開閉に関与するバネが伸びた状態で滑走面Ｋに乗り上げるに十分な力を有しているものとし、ドアが閉まる直前ではドアの開閉に関与するバネが縮んだ状態でも、車輪と滑走面の摩擦に抵抗して車輪が止まることなく、ドアを回転させる力を保有しているものとする。

「ドアが閉まる直前で車輪が滑走面の摩擦に抵抗して進行するに要するドアの開閉に関与するバネの力」は滑走面末端の窪みＫＫに嵌まり込んだとき開放され、鍵をかける力に置換される。一般にドアの開閉に関与するバネの力の「ドアが閉まる直前で摩擦に抵抗して進行する力」が、鍵をかける力を上回れば鍵をかける装置は要らない。

図２５（a）（ｂ）に示す車輪はアームＡＡ(請求項３記載の第二のアーム)の接続軸に取付けられる車輪で、ドアが閉まる方向ｘに進むとき減速し、ドアが開く方向ｘｘに進むとき減速しない。図２５（a）において、車輪Ｂの前方に取り付くスカートＪａは回転軸Ｉを中心に回転しドアが閉まる方向ｘに進むとき車輪に触れる方向に回転し、ドアが開く方向ｘｘに進むとき車輪から離れる方向に回転する。図２５（ｂ）において、車輪ＢＢの車輪枠Ｊｂは蝶番の回転軸Ｉを中心に回転しドアが閉まる方向ｘに進むときブレーキシュウＧに触れる方向に回転し、ドアが開く方向ｘｘに進むとき当たりＧから離れる方向に回転する。点線で示す車輪Ｂは車輪ＢＢの蝶番が閉じた状態のときの車輪でブレーキシュウＧに触れることなく回転する。

図２５（ｃ）（ｄ）において、円Ｒｏの中心はドアの回転軸Ｏで、円Ｒｑの中心はアームＡＡの回転軸Ｑで、アームＡＡの回転軸Ｑは円Ｒｏの円内である。図２５（ｃ）はドアを牽引するアームＡ(請求項３記載の第一のアーム)の長さが短い場合でドアが開いている状態を示し、図２５（ｄ）はドアを牽引するアームＡの長さが長い場合でドアが閉まっている状態を示す。点線で示し２つの円上の各点を結ぶ線分ＣＰは、ドアの回転に従い空間を移動するアームＡを表し、アームＡが短い場合も長い場合も、ドアの回転速度と接続軸Ｐの移動速度とはほとんど比例関係にあり、図２４で認められるドアの一旦停止状態は認められない。

また図２４の場合と比べてドアＤとアームＡとのなす角度の変化は少なく、ドアが全開状態で直角に近くドアを開いていくときドアが重たく感じられることになる。このことはドアを開いていくとき接続軸Ｐがドアの回転中心に近づかない理由に基づく。また回転軸Ｑを中心とするアームＡＡの回転も大きく、接続軸Ｐの移動も大きい。

ドアが急に開いたときにドアの回転に鍵をかけるために「遠心力を利用した停止装置」や、ドアをゆっくりと開閉させるために「粘性抵抗による減速装置」を取付ける手段があるが、これらの装置はドアの回転に連動するもので、ドアの回転に負荷を与え、ドアの回転に抵抗を与えるものである。本発明はドアの回転に連動するものではなく、重量による自然落下現象に基づいて別途に動くものであり、ドアが静止した状態から開き初めて一定時間後に一定の位置を通過するかどうかを判定するもので、ドアの回転が一定速度を越えた場合、より早く上記一定の位置に到達するので、上記一定の位置で出し入れされる当たりが外れる以前にドアの一部が衝突して、ドアの回転が停止するものである。

本発明は「静止した状態から運動し始めて一定時間後に一定速度を越える物体を、下り勾配の通路の一定区間を一定の所要時間で通過する鋼球の重心移動で上下する当りで制止させる物体の急加速を制止する装置」で、ドアに限らず一般の急に加速する物体を制止させる装置として広く応用できるものである。

すなわち、「、物体が上記測定区間を侵入したと同時に鋼球が下り勾配の通路を転がり始めるようにして、下り勾配の通路の終端に上記鋼球が到達して上記鋼球の重量で当たりを上下させ、上記当りが物体の軌道内から排除されない以前に、物体が上記測定区間を通過し終えたとき当りにあたって制止し、鋼球の重量で上記当りが物体の軌道内から排除された以後に、物体が上記測定区間を通過し終えるとき当りにあたらず運動を継続するようにした物体の急加速を制止する装置」である。

物体が測定区間を移動する所要時間によって物体が区間終点を通過する速度を設定することができ、物体が測定区間を移動する所要時間は鋼球が下り勾配の通路を転がる長さで測定できる。鋼球が下り勾配の通路を転がり始めて、下り勾配の通路の終端に到達するまでに要する時間は下り勾配の通路の長さで決まり、直線状の下り勾配の通路の長さが下り勾配の平面内に設定できない場合、下り勾配の通路を直線からＳ字に蛇行させた通路にして通路の長さを大きくする。

図２６は上記物体の急加速を制止する装置を図２０のドア開閉装置に取り入れたもので、図２６(ａ―１)にしめす位置Ｄ1で運動し始めて一定時間後に図２６(ｂ―１)にしめす位置Ｄ2でドアの回転速度が一定速度を越えているかどうかを判定する。滑走面はＫＫとＫの2つの部分に分かれ、運動し始めの位置Ｄ1で車輪ＢがＫＫの部分から離れると図２６(ｂ―１)にしめすようにＫＫの部分は回転軸Ｉを中心に回転し、ＫＫの部分の延長部の長穴ＫＫＫも平行移動する。

図２６(ａ―３)にしめすように長穴ＫＫＫには勾配がついており、ドアが運動し始める以前では図２６(ａ―２)にしめすように、長穴ＫＫＫの上側接触面ＫＨが「鋼球Ｎの通路である管Ｍの末端に取り付く当たりＧｎ」を上から押さえて鋼球Ｎを通路Ｍの始点に留め置いているが、長穴ＫＫＫが平行移動すると、図２６(ａ―３)にしめすように下側接触面ＫＬが当たりＧｎを下から突き上げる。図２６(ｂ―２)にしめすように管Ｍは回転軸Ｉｍを中心に回転し下り勾配になり、鋼球Ｎが管Ｍの内部を下り始め終点に向かう。鋼球Ｎが管Ｍの内部の終点に至るまで、管Ｍの終点に取り付く当たりＧｍは車輪の通り道ｘを塞ぐ高さを維持し、鋼球Ｎが終点に至ると管Ｍは回転軸Ｉｍを中心に更に回転し更に下り勾配になって、当たりＧｍは車輪の通り道ｘを塞ぐ高さから下に移動し車輪の通り道ｘを空けることになる。

鋼球Ｎが終点に至るまでに、車輪Ｂが当たりＧｍのある位置に至ると、図２６(ｂ―１)にしめすように車輪Ｂが当たりＧｍに衝突する。鋼球Ｎが終点に至った後に、車輪Ｂが当たりＧｍのある位置に至ると図２６(ｂ―３)にしめすように、車輪の通り道ｘが空けられた状態になっているので、ドアは全開できる。図２６(ｂ―３)にしめすように鋼球Ｎが終点にある状態では、長穴ＫＫＫの上側接触面ＫＨが管Ｍの末端の当たりＧｎを上から押さえているが、ドアが閉まる途中で車輪Ｂが滑走面ＫＫに当たって滑走面ＫＫを回転させ、長穴ＫＫＫが平行移動して管Ｍの末端の当たりＧｎを上から押さえて、図２６(ａ―２)にしめすように鋼球Ｎを通路Ｍの始点に戻す。

図２７は図１７の実施例の部品構成図で、Ｈ１はカバーＷ１をドア枠に取り付けるボルト、Ｈ２は滑走面ＫにカバーＷ１を取付けるボルト、Ｈ３は車輪Ｂを２枚のプレートＷ２でドアに取付けるボルトである。車輪Ｂを取り付ける車輪枠Ｆの車輪とプレートとの間隙に板Ａが貫通し、車輪Ｂは滑走面Ｋと板Ａとの間に挟まれる。

図２８は図２４の実施例の部品構成図で、Ｈ１はカバーＷ１をドア枠に取り付けるボルト、Ｈ２はプレートＷ３にカバーＷ１を取付けるボルト、Ｈ３はプレートＷ２をドアに取付けるボルトである。図２４の構造とは異なり、蝶番Ｉを中心に回転する滑走面Ｋは押しバネＵで車輪Ｂを押さえつける。滑走面Ｋの内面には内歯車のような加工が施され車輪Ｂの移動速度を減速している。滑走面Ｋの蝶番Ｉの近くの折れ曲がりは鍵をかけるためのものである。

市販のドアクローザの動作説明図エスカレータカートの脱出装置の動作説明図直線状の板がドア天端の車輪を押さえドア開閉機構の動作説明図直線状の板がドア天端の車輪を押さえドア開閉機構の動作説明図直線状の板がドア天端の車輪を押さえドア開閉機構の動作説明図バネで動く板がドア天端の車輪を押さえドア開閉機構の動作説明図バネで動く板がドア天端の車輪を押さえドア開閉機構の動作説明図バネで動くドア天端の車輪が板を押さえドア開閉機構の動作説明図自在輪の減速装置とバネで動くドア開閉機構の動作説明図ドアを２つのリンクで牽引するドア開閉機構の動作説明図自在輪の減速装置の構造詳細図ドアを２つのリンクで牽引するドア開閉機構の動作説明図ドアを２つのリンクで牽引するドア開閉機構の動作説明図１つの車輪付きアームのドア牽引装置と施錠装置の動作説明図アーム車輪を２つの滑走面で押さえる減速装置の動作説明図アーム車輪が密着する２輪からなる減速装置の動作説明図施錠と減速の機能を持つ滑走面の動作説明図ドアの開閉に影響しない施錠装置の動作説明図ドアの開閉に影響しない施錠装置を有するドア牽引装置の説明図閉まる直前で一旦停止するドア開閉機構の動作説明図進行方向と向きが異なる車輪による減速装置の構造詳細図車輪が凸面を滑走し一旦停止するドア開閉機構の動作説明図逆止弁で上下するブレーキ車輪の構造詳細図閉まる直前で一旦停止する２リンクのドア開閉機構の動作説明図兆番で回転するブレーキ車輪の構造詳細図ドアの急加速を制止する装置の構造詳細図図１７の実施例の部品構成図図２４の実施例の部品構成図

符号の説明

Ａ板あるいはアーム
Ｂ車輪
Ｃドアとアームの接続軸
Ｄドア
Ｅ接点
Ｆ枝
Ｇ当たり
Ｈボルト
Ｉ回転軸
Ｊ回転体
Ｋ滑走面
Ｌ長さ
Ｍ鋼球の通路
Ｎ鋼球
Ｏドアの回転軸
Ｐリンクの接続軸
Ｑ板の回転軸
Ｒ円弧
Ｓバネ端部の固定点
Ｔ垂線
Ｕ押しバネ
Ｖ引きバネ
Ｗプレート
Ｘ車輪の進行方向
ＹＹ軸
Ｚ自在輪の旋回軸

Claims

ドア上部に取り付けられたアーム回転軸を中心に回転するアームの先端に車輪を取付け、上記車輪が上記アーム回転軸に直行する水平面上に固定された滑走面に添って移動するようにして、上記アームが上記アーム回転軸を牽引してドアを開閉する構造のドアで、上記滑走面は閉まったドアに直角の部分とそれに連続する閉まったドアに平行の部分からなるＬ型の滑走面、或いは上記直角の部分にドアが閉まる直前の上記アーム回転軸の位置を中心にとする円弧の部分が連続する滑走面であり、
ドアが閉まる直前から閉まるまでの間は上記車輪が上記平行の部分あるいは円弧の部分上を移動し、ドアが僅かに回転するだけで、上記車輪が滑走面上を大きく移動することで、ドアの回転速度が減速し或いはドアが一旦停止し、ドアが上記車輪の移動で回転してもドアに力が作用しても動かない状態にし、上記滑走面の末端から上記車輪が離脱してドアを閉めるようにするドアで、
ドアが閉まる直前から全開するまでの間は上記車輪が直角の部分上を移動し、ドアを開く
に従い、上記アームが上記アーム回転軸を牽引する方向が上記アーム回転軸のドアの回転軸を中心とする円運動の接線方向から半径方向に移行することで、上記アーム回転軸を牽引する力の作用線とドアの回転軸との距離が減少し、上記ドアの回転軸周りの回転モーメントをほぼ一定に保ようにするドア。
前記アームの先端に車輪の向きが走行方向に向かない車輪で減速しながら走行する減速車輪と車輪の向きが走行方向に一致し減速せずに走行する走行車輪とを取付け、ドアが閉まる直前から閉まるまでの間は前記滑走面の平行の部分あるいは円弧の部分上を上記減速車輪だけが減速しながら回転して移動するようにして、
閉まったドアを開くとき、ドアが僅かに回転するだけで、上記車輪が滑走面上を大きく移動することで上記車輪が前記滑走面の平行の部分あるいは円弧の部分を飛び越えて前記滑走面の直角の部分移るようにし、ドアが閉まる直前から全開するまでの間は前記滑走面の直角の部分を上記走行車輪だけが移動するようにした請求項１のドア。
ドア上部に取り付けられたアーム回転軸を中心に回転する第一のアームの先端部と、ドア枠上部に取り付けたアーム回転軸を中心に回転する第二のアームの先端部とを回転可能な接続軸で接続し、上記ドアに取り付けたアーム回転軸と上記ドア枠に取り付けたアーム回転軸とを2つのリンクで連結し第二のアームの回転によってドア上部に取り付けられたアーム回転軸を牽引してドアを回転させるドアで、
上記接続軸が上記ドア枠上部に取り付けたアーム回転軸を中心に円運動しながら、ドアを閉めるに従いドアの回転軸から遠ざかり、上記第一のアームのドアを牽引する力の方向が、ドアの回転軸を中心とするドア枠に取り付けたアーム回転軸の公転の半径方向から接線方向に変え、
且つ、ドアが閉まる直前から閉まるまでの間はドアが僅かに回転するだけで上記接続軸が大きく移動し、ドアが閉まる直前から全開するまでの間は上記接続軸が僅かに移動するだけでドアが大きく回転することにより、上記ドアを牽引する力が僅かな力でもドアが閉まり、大きな力でも僅かな力がドアに作用してドアが開くようにし、
ドアが閉まる直前に、ドアに取り付けたアーム回転軸とドア枠に取り付けたアーム回転軸とが近接し、ドア枠に取り付けたアーム回転軸を中心とする上記接続軸の円運動の軌跡がドアに取り付けたアーム回転軸のドアが閉まる直前の位置を中心とする円に近似することによってドアの回転が一旦停止することを特徴とするドア。
ドア枠上部に取り付けたアーム回転軸を中心に回転する前記第二のアームの先端部に取り付く車輪が、上記ドア枠上部に取り付けた回転軸を中心とする円弧の滑走面上を押圧しながら或いは押圧されながら移動することによって、前記第二のアームの回転に力が作用することなく上記車輪の移動速度を減速し、上記車輪が上記円弧の滑走面滑走面末端に設けられた窪みに嵌りこむことによって、前記第二のアームの回転に力が作用してドアを閉めるようにした請求項３のドア。
ドア上部に取り付けられたアーム回転軸を中心に回転するアームの先端部に車輪を取付け、上記車輪が上記アーム回転軸に直行する水平面上に固定されたほぼ４分の１円である円弧の滑走面に添って、ドアが閉まるに従い、進行方向を閉まったドアに平行な方向から直角な方向に移行しながら、ドアの回転軸から離れる方向に移動するようにして、上記車輪を引きバネで牽引する構造のドアで、
上記車輪を牽引する上記引きバネの支点の片方を上記アームの先端部にして、他方を上記４分の１円である円弧の中心に近い位置で且つドアが開く過程においてバネの長さは増加の一途をたどる位置にすることで、ドアの開閉に伴う上記引きバネの伸縮量は少ないことを特徴とするドア。
ドア上部に取り付けられたアーム回転軸を中心に回転するアームの先端に車輪を取付け、上記車輪が上記アーム回転軸に直行する水平面上に固定された滑走面と、該滑走面とほぼ平行で且つ該滑走面の端部付近に設けられた回転軸を中心に回転自在に軸支され開閉する滑走面とで形成される溝の内部を移動するようにして、上記アームが上記アーム回転軸を中心に回転する力でドアを閉める構造のドアで、
上記溝は閉まったドアにほぼ平行或いは、ドアの回転軸から離れるに従い閉まったドアから離れるほぼ直線状の滑走面で、ドアが閉まるとき上記車輪が上記溝内部を上記ドアの回転軸から離れる方向に移動し、
上記開閉する滑走面がバネの力で上記車輪を挟み込んで押圧し、上記車輪は上記２つの滑走面に接触して回転せずに滑りながら移動しドアが閉まる速度は減速され、上記滑走面の末端から上記車輪が離脱してドアを閉めるようにするドアで、
ドアが開くとき上記車輪が上記開閉する滑走面を上記固定された滑走面から引き離す方向に移動して上記固定された滑走面に接触せず上記開閉する滑走面上を回転しながら移動するようにしたドア。
ドア上部に取り付けられたアーム回転軸を中心に回転するアームの先端部の接続軸に２つの車輪が取付く回転体を回転自在に軸支し、
上記２つ車輪の片方が上記アーム回転軸に直行する水平面上に固定された滑走面に沿って、他方が該滑走面と向き合って該滑走面のドアの回転軸から離れた端部付近に設けられた滑面回転軸を中心に回転自在に軸支される開閉する滑走面に沿って移動するようにして、ドアが閉まるとき上記開閉する滑走面が上記滑走面回転軸を中心に回転する力で上記２つの車輪を取付く回転体をドアの回転軸から離れる方向で上記滑走面回転軸に近づく方向に移動させて上記アーム回転軸を牽引してドアを閉める構造のドアで、
上記固定された滑走面に沿って移動する車輪がドアが閉まる寸前で上記アーム回転軸を牽引する方向とほぼ直角方向に或いは上記アームの先端部の接続軸のドアが閉まる寸前の位置を中心とする円周上を移動して、更に上記滑走面の末端から離脱してドアを閉めるようにするドア。
外周同士が接触しながら互いに反対方向に回転する２つの車輪が取り付く車輪枠を前記ドア上部に取り付けられたアーム回転軸を中心に回転するアームの先端部に取付けた接続軸の周りに回転自在に軸支して、
ドアが閉まるとき上記２つの車輪の両方が滑走面上を移動してブレーキがかかり、ドアを開くとき上記２つの車輪の片方だけが上記滑走面を移動してブレーキはかからないようにして、上記車輪の移動方向によって上記２つの車輪の回転が阻止されたりされなかったりする請求項１或いは請求項４或いは請求項５から７の何れか一項に記載のドア。
前記アーム回転軸を中心に回転するアームの先端部に取付けた接続軸の周りに回転自在に軸支され、車輪の向きが走行方向に一致し減速せずに走行する走行車輪を取付ける回転体に車輪の向きが走行方向に向かない車輪で減速しながら走行する減速車輪の車輪枠を蝶番を介して取り付け、
上記蝶番はドアが閉まるときで滑走面の片方の端部から進入するとき内側に閉じて、上記車輪枠が起立して上記走行車輪を上記滑走面上から離して上記滑走面上を上記減速車輪が走行し、
上記蝶番はドアを開くときで滑走面の他方の端部から進入するとき外側に開いて、上記車輪枠が倒れて上記減速車輪を上記滑走面上から離して上記滑走面上を上記走行車輪が走行するようにして、
上記回転体が滑走面に侵入する方向によってドアの回転速度が減速されたりされなかったりする請求項１或いは請求項４或いは請求項５から７の何れか一項に記載のドア。
中間位置を中心として天秤状に上下に揺動可能に軸支された管の片方の端部に、当りが設けられ、鋼球が上記管の内部を往復移動するようにし、
ドア上部に取り付けられたアーム回転軸を中心に回転するアーム或いは上記アーム先端に設けられる車輪が、ドアが静止した状態から開き初めて、所定時間後に通過する一定の位置で、上記当りが上下運動するようにして、
ドアが静止した状態では上記鋼球が管の他方の端部に留まり、上記鋼球が留まる上記他方の端部が上記当りが設けられる上記片方の端部より低い状態で、上記当りが、上記アームと上記車輪がドア回転に伴って移動する水平面の高さで、且つ上記当りが上記アーム或いは上記車輪に当たる位置に留まっていて、
ドアが回転し始めると同時に上記他方の端部が押し上げられて、下り勾配に変化した上記管の内部を上記鋼球が転がり始めて所定時間後に上記片方の端部に到達するようにして、上記片方の端部に到達した上記鋼球の重量で、上記片方の端部に設けられる上記当りの高さが更に下がることによって、
上記当たりが上記アーム或いは上記車輪に当たる位置から当たらない位置に移動するようにして、
上記アーム或いは上記車輪が移動し始めて上記一定の位置を通過するときが、上記当たりが上記アーム或いは上記車輪に当たる位置から当たらない位置に移動する以前であれば上記当りにあたってドアの回転を制止し、以後であれば、上記当りにあたらずドアの回転を継続するようにして、
ドアが静止した状態から回転し始めて所定時間後に一定速度を越えるとき、ドアを制止させ、一定速度を越えないときドアを制止させないようにしたドア