JP4695214B2 - 回転体の回転制御機構とその回転体制御機構を用いたドア等の開閉装置 - Google Patents
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Description
この技術は「回転させる力が殆んど要らないドア」に抵抗をかけてわざわざ回り難くするものであって、「ドアを開くときにドアが重たく感じられる欠点」があった。
特許文献1は回転力の大きさを回転の途中と最後と異なるようにする電動ドアに関するもので、回転力の大きさは電気信号によって制御される。電動ドアは停電時に通路を閉鎖することになりかねない。本願とは駆動手段と制御手段が異なる。異なる大きさの力が働く2つの回転範囲には明確な境界(以下、「切替範囲」と言う。)があって、自動的に強い力から弱い力へ或いは弱い力から強い力に切り替わるもので、「作用する力の大きさ」が突如として変化するところに特徴がある。
回転軸の周りに力Fが働いて回転体が回転する回転機構において、上記回転軸の周りに働く回転力Mと上記回転軸と上記力Fの作用線との間の距離Lとの間に(M=F×L)なる関係が成立するが、本発明は上記異なる大きさの力を「上記距離Lの大きさを変化させることによって上記回転力Mまたは力Fの大きさを変化させるものである。「油圧シリンダを備えるドアクローザ」ように抵抗を用いてバネの力を小さく作用させるのではない。
特許文献3は回転体を閉方向に付勢するバネに対し抑制力となるバネを配した閉戸緩衝機構であるが、閉方向と反対方向に抑制力を作用させることは単に閉方向の力を減じただけである。本願は駆動力を減じる引き算をするのではなく、掛け算をして駆動力を拡大或いは縮小するものである。
本発明はこのように大きなバネの力を抵抗によってわざわざ小さくするのではなく、「ドアに作用する力の作用線を移動させる手段」を用いてが小さいバネの力を大きくドアに作用させるものであって、通常のドアクローザに比べて弱いバネを使用している。本発明は抵抗を採用せず積極的にベアリングを採用することによって、小さな力でもドアを効率よく回転させることが出来、摩擦抵抗の性能のバラツキや劣化の問題を解決し、更にドアを開くときにドアが重たく感じられる欠点を解消した。
特許文献5は扉の閉鎖時の衝撃をダンパによって緩衝する装置を提供するもので、回転ダンパは扉に直結し、扉の閉鎖時の小さな動作で動作する。特許文献5は本願のように回転の最後に回転機構が突然変化しない。本願は開閉部の小さな動作ではなく駆動部の何れかのリンクの大きな動作を遅延させて衝撃を緩衝する。
静止したドアは「ドアの枢軸の周りに働く最大静止摩擦力を僅かに上回る力」で回転し始める。止まったドアが何処からでも動き出す(以後、ドアから手を離して閉止し始めるときのドアの開度を閉止開始開度と言う。)ように「最大静止摩擦力を僅かに上回る力」が働かなければならない。ドアが一旦回転し始めると、ドアの枢軸周りの回転抵抗は上記最大静止摩擦力より小さい運動摩擦力となり大きさは激減する。ドアは何処においても静的力の釣り合い崩れて加速している。
特許文献6は「(い)の範囲」でのみ動作する緩衝機能を備えた密閉装置で、作動させるためには「ドアに作用する力」が必要になる。本発明は閉止寸前に「ドアに作用する力」が全くない状態に近づけて減速するもので、本願の密閉装置がドアを回転させる力ない状態から始まる点と異なっている。また密閉機構は「摺動面とそれに沿って移動する車輪とを備える回転機構」によるものであるが、車輪が摺動面を押圧する力の作用線が回転体の回転軸から遠ざかり、密閉力が次第に弱くなっている。本願は上記押圧する力の作用線を回転体の回転軸に漸次近づけることによって、回転の最後に最小に衰弱したバネの力でも大きな力で密閉するものである。
図4に説明する回転機構は「上記摺動面が上記車輪を押圧する力の作用線或いは上記車輪が上記摺動面を押圧する力の作用線」と「上記片方の回転体或いは他方の回転体の回転軸」との間の距離を制御して「上記片方の回転体或いは他方の回転体の回転軸」の周りに働く回転力を制御するものである。図4においてドアが何処においても「最大静止摩擦力を僅かに上回る力」が働くように、上記力の作用線と「上記回転体の回転軸との間の距離を一定にしている。
特許文献7は「スプリング機構を備えた扉」に関するもので、摺動面の中間部が他方の回転軸を中心とする円弧であって端部に直線部を備え、摺動面が押圧する力の作用線は車輪が中間部にあるとき車輪の円運動の半径方向であって、車輪が端部にあるとき車輪の円運動の接線方向であり、車輪が中間部にあるとき双方の回転体は相対的に回転せず、車輪が端部にあるとき回転する回転機構である。特許文献6の、摺動面の中間部はドアを回転させるものではなくドアが加速する課題と無関係である。
また上記「摺動面を備えた片方の回転体」が蓋であって回転軸が水平である場合は、「先端部に車輪を装着した回転体」の回転によって蓋が上下に回転し、「先端部に車輪を装着した回転体」の回転軸周りに働く回転力が小さくても、軸芯線方向に大きな蓋の重量を支持しながら蓋を上下に回転させることが出来る。
特許文献9は水平の支軸を軸に回動する複写機の原稿搬送集積ユニットのヒンジ装置に関するもので、車輪の回転軸が蓋に設けた長穴内を移動するようにして、バネが車輪の回転軸を引き上げる方向に働き、バネの力は摺動面を押圧する力と長穴を介して蓋を支持する力とに分解され、バネの力の一部が蓋に伝わる。
蓋に作用する力の大きさの変化は専ら従うバネの長さの変化によるものであって、バネの軸芯線と回転体の回転軸との間の距離に比例しない。
本願の「先端部に車輪を装着した回転体」が特許文献9の複写機の原稿搬送集積ユニットに相当し、ドアに作用する力は「車輪が摺動面を押圧する力」であって、その作用線は車輪Bの円運動の径方向である。その作用線と枢軸Oとの距離によって「ドアに作用する力」はゼロから無限大に調節可能であって、バネの力が変化しなくても良いものである。特許文献9は全回転範囲に亘って蓋の回転とバネの伸縮とが関係する開閉装置であって、本願はドアの回転がバネの伸縮ではなく枢軸Oとの距離と関係する。
特許文献11は起伏ゲートに関するもので、起伏ゲートは止水板を備える扉体4とそれを支持する扉体21とからなり、扉体21は先端部に「扉体4に設ける摺動面に沿って移動する車輪」を備え、扉体4を起立或いは倒伏させるものである。しかしながら特許文献11は扉体4が起立状態で扉体21と直交し、扉体4が倒伏状態で扉体21と平行となるので、扉体4の倒伏時に扉体4の重量を扉体21の軸芯と直角方向に支持し、軸芯方向に支持しない。扉体21の回転付勢手段が扉体4の重量を支持することになる。従って倒伏時の扉体4を起立させる付勢力は大きくなる。
特許文献12は「外縁部に複数の車輪を装着した外周が渦巻き曲線形状のカム体」の回転軸に移動荷重を支持する移動装置に関するもので、複数の車輪が支持する大きな力の作用線はカム体の回転軸近傍を通り、カム体が小さな力で回転するが、回転軸周りに働く回転力は複数の車輪の2つが接地するとき最大値を示し、車輪の1つが接地するとき最大値からゼロまで減少或いは増加する。回転軸周りに働く回転力の大きさが脈動するだけ最大値が大きくなる。本願の場合接地点を1点に限るのでそれだけ該最大値は小さくなる。
本発明は「ドアがゆっくり回転し、しかも確実に且つ静かに密閉されるようにする課題」を解決する技術を提供するものであるが、以上に説明したように従来技術が解決しようとした課題に対しても有効な手段を提供している。このように本発明が提供する技術は当然ドア以外の産業分野において利用することができることは言うまでもない。
本発明は、「開くときに重たく感じらないドア」で、しかも閉止時に大きな衝撃音を発しない「バネで動くドア」を提供するためになされたものである。
バネは一瞬にして伸縮する特性があるが、伸縮量が小さく負荷が掛かったバネはゆっくりと動作するので、本発明の「バネで動くドア」は、力不足の状態にしてゆっくりと動作するようにしたものである。
「閉止時の大きな衝撃音」は閉止時に必要以上の力が作用し、余分な力が音に変換されたもので、室内の機密を保つため「ドアが戸当たりを押圧する力が静的圧力としてではなく、衝撃荷重として作用するところに原因がある。
閉止直前にラッチが凹むとき(以下、ラッチ当接時と言う。)、ドアにはラッチの抵抗と枢軸O周りの回転抵抗とドア面が受ける空気抵抗とが作用し、これにバネによる力とドアに取り付く慣性力(以下、ドア慣性力と言う。)が対抗する。枢軸O周りの回転抵抗はドアが止まっている場合と動いている場合で異なるだけでなくドアによって様々であり、ドア慣性力も大きく開いて手を離す場合と小さく開いて手を離す場合とでは大きく異なるが、本発明はあらゆる場合においてもまたあらゆるドアに対してもラッチが凹むときに「ドアに作用する力」が過不足なく作用するものである。
本発明は広く一般的には「単純な技術であってドアに採用されなかった技術」でドアの分野にこれまでにない効果を挙げるもので、単純な技術を採用しなかったドア以外の分野について、数例を実施例に示すものである。また本発明は「閉止時の衝撃音を小さくする」と言う課題を「互いに関連のない複数の手段」で解決するもので、これらの手段がドアと関係がないその他の複数の分野で貢献するのは当然である。
ラッチを凹ませる作業にはドアの回転を伴うので、「ドアを単に回転させるだけの力」より「ラッチを凹ませる力」は大きい。「(あ)の範囲」の何処からでも止まったドアが辛うじて動き始めるように、出来るだけ小さな力でドアを回転させる(以後、「(あ)の範囲」の回転手段を「(あ)の回転手段」と言う。また「(い)の範囲」の回転手段を「(い)の回転手段」と言う。)と、ラッチ当接時に停止する可能性があり、また「(あ)の範囲」でラッチ当接時に停止しないように大きな力でドアを回転させると、閉止時の衝撃音が大きくなる。そのためラッチ当接時に「ドアに作用する力」の大きさが小から大に切り替わる(以後、「ドアに作用する力」の大きさを切り替える手段を「切替手段」と言う。)ようにしなければならない。
「(あ)の範囲」で「ドアに作用する力」を小さく維持しても、力が作用し続ける以上ドアの回転速度は増加の一途を辿り、更に上述の「(い)の範囲」で大きな力が作用すると更に増加する。ドアが戸当たりに密着するとき、ドアが保有する運動エネルギーが衝撃音に変換される。運動エネルギーはドアの回転速度の2乗に比例し、ドアの回転速度に僅かな差があれば衝撃音は極端に大きくなる。ラッチ当接時にドアが止まった状態のとき「ラッチを凹ませるために必要な力」は大きいが、ドアが運動しているとき、ドアの密閉作業にドア慣性力が僅かに参加するだけで「ラッチを凹ませるために必要な力」は小さくなる。ドアの速度が一定値以上になると、「ドアに作用する力」がなくてもドア慣性力だけでドアは全閉する。ドア慣性力だけでドアが全閉するときの衝撃音は、ドアの速度が一定値を僅かに超えるだけで無視できない大きさになる。
ラッチ当接時にドア慣性力を消滅させてドアを密閉すると、或いは消滅させながらドアを密閉するとドア慣性力に関係なく衝撃音を調節できる。ドア慣性力を消滅させずに密閉作業に参加させて、ドア慣性力を密閉力に変換しながらドアを密閉すると、「ラッチを凹ませる力」は小さくなり、ドアを開くときに必要な力は小さくなる。
衝撃音はドア慣性力に敏感に反応するので、ラッチ当接時にドア慣性力を出来るだけ小さくして一定の範囲内に留まる必要があり、「(あ)の範囲」で「ドアに作用する力」を小さく維持して加速を少なくし、「(あ)の範囲」の終わりにおいて或いは「(い)の範囲」の初めにおいて「ドアを減速する手段」を講じる。
ラッチ当接時は「(あ)の回転手段」でドアが回転し開閉装置に「ラッチを凹ませる力」はない。ドアが十分に減速された状態であれば、ラッチの抵抗でドアは停止する。開閉装置にドアを回転させる力がないので、ドアと連動する場合はドアと共に停止する。本発明のドアはラッチ当接時にドアが停止し或いは停止に近い状態になり、開閉装置がドアと連動せずに或いは僅かに連動して、ドアを回転させることなく或いは開閉装置の小さな力でドアを僅かに回転させながら、ラッチ当接時以後にラッチを凹ませる力がある状態にするものである。
ドアが戸当たりを押圧する以前にドアのラッチ雄部を凹ませるために「ドアの全回転範囲において最も大きな力」が必要であるが、「ラッチを凹ませる力」がラッチ当接時からドアが戸当たりを押圧するまで作用し続けると、このドアの回転量が小さい範囲でもドアは加速して衝撃音が発生する。ラッチが凹んでからは、ラッチが再び飛び出してドア枠Wに嵌まり込むまで殆んど力は必要としない。「ドアの全回転範囲において最も大きな力」はラッチ当接時に限って、最小に働くようにすることが望ましい。
本発明は「(あ)の範囲」でも「(い)の範囲」でも加速しないようにバネの力を必要以上にドアに作用させないもので、強い力のバネを使用しない。強い力のバネの力を減じてではなく、弱いバネの力を拡大してドアに作用させるものである。そのため密閉時の「ドアに作用する力」の制御が重要になる。
図1〜図7はドアDまたはドア枠Wに摺動面Kが設けられ、開閉部と伸縮部との取付部が滑り対偶の実施例で、図17図18はそれ以外の連結軸がすべり対偶の実施例であって、何れかの連結軸が滑り対偶であれば同様の動作と効果が期待できる。また図30において板バネを使用した場合も同様の動作と効果が期待できる。
図1〜図7、図17図18の連結軸が滑り対偶の場合と同様に、「(あ)の範囲」で連
結軸PPが回転の中心Oの近傍に拘束され、回転の中心Oに働く回転モーメントは小さく
、ドアDの回転は大きくリンクAの回転は小さい。「(い)の範囲」で連結軸PPが回転
の中心Oの近傍から遠く離れて、回転の中心Oに働く回転モーメントは大きく、ドアDの
回転は小さくリンクAの回転は大きい。「切替範囲」でリンクAの軸芯線Za即ち力の作用
線がリンクAAの軸芯線Zaaを横切ることによってリンクAの回転方向が切り替わり連結
軸PPの拘束が解除される。
を特徴」は何れかの連結軸の回転を拘束されて、その連結軸を中間にして連結される隣合
うリンクが相対的に一体になり、拘束解除して隣合うリンクが回転可能になることを意味
している。隣合うリンクが相対的に一体になることはリンク装置のリンク数と自由度が1
つ減ることである。
図8図9は、「開閉装置その1の「1以上のリンクからなる伸縮部」の何れかのリンクが
バネである開閉装置その1−1。」で、4つのリンクD,W,A,Vからなる4節回転機構
であり、隣合うリンクD,Aが相対的に一体になるとリンク装置のリンク数が1つ減り、
運動できなくなる。リンクの1つをバネにすることによって運動可能となる。
図8図9図19は開閉部と伸縮部との取付部が回り対偶の実施例で、図27はそれ以外の連結軸が回り対偶の実施例であって、何れかの連結軸が回り対偶であれば同様の動作と効果が期待できる。
図27は5節回転機構であって、隣合うリンクJ,Aが相対的に一体になっても、運動可能で、リンク装置の構造形態が変わるが、「(あ)の範囲」で連結軸PPが回転体Jの回転軸Swの近傍から離れて拘束されない状態で、回転軸Swの周りに働く回転力はドアを牽引する力に小さく変換され、ドアDの回転は大きく回転体Jの回転は小さい。「(い)の範囲」で連結軸PPが回転体Jの回転軸Swの近傍に拘束されて、回転軸Swの周りに働く回転力はドアを牽引する力に大きく変換され、ドアDの回転は小さく回転体Jの回転は大きい。「切替範囲」でリンクAと回転体Jが相対的に一体になることによって連結軸PPの公転半径が小さく拘束される。
面Kが大きく回転する。
図22〜24の回転機構も図4と同様に開閉装置その1であって、連結軸Pの周りの回転を拘束する解除可能な拘束手段を備え、リンクAの軸芯線Zaと回転体Jの軸芯線Zjとが一直線状に配される状態に近いときのドアの開度を境にして回転軸O周りの回転を拘束解除する或いは拘束する。「(あ)の範囲」で押圧力Fbの作用線が枢軸Oの近傍に拘束されて、回転軸Cの周りに働く回転力は小さく、ドアDの回転は大きくリンクAの回転は小さい。「(い)の範囲」で押圧力Fbの作用線がリンクAの回転軸Cの近傍から離れて拘束解除されて、回転軸Cの周りに働く回転力は大きく、ドアDの回転は小さくリンクAの回転は大きい。「切替範囲」でドアDと回転を殆んど伴わずリンクAが大きく回転する。
開閉装置その2−1は、上記回転軸の周りに働く力Fの方向が上記回転体の回転の径方向から周方向に切り替わる回転機構を備える開閉装置その2に記載する開閉装置。力Fbの作用線が回転する形態であって、例えば図1〜9において「(あ)の範囲」で枢軸Oの周りに働く力F(以下、作用力Foと言う。)の作用線方向が枢軸Oに向かい、作用力Foの作用線方向と枢軸Oとの間の距離L(以下、作用力距離Loと言う。)は小さく枢軸Oの周りに働く回転力Mo(力のモーメントMo)は小さく、「(い)の範囲」で枢軸O方向から外れて作用力距離Loは大に転じる。
図8において、回転軸Oに近い位置にある引きバネVの取付軸Saは「回転軸Oに近い位置から遠い位置に連続する円軌道」に沿って移動する。開閉装置その2−1、2は作用点を「(あ)の範囲」で回転体の回転軸に近い位置に停留させて、「(い)の範囲」で遠い位置に移動させる。
図4図38(a)(b)は他方の回転軸との距離が図38(c)(d)は片方の回転軸との距離が変化する。図38(c)(d)の摺動面形状はインボリュート渦線である。図4図38(a)(b)の場合は「先端に車輪Bを装着するリンクA」の回転軸と、図38(c)(d)の場合はインボリュート渦線の摺動面の回転軸と押圧力Fbの作用線は一定の距離を保つ。
「(あ)の範囲」で車輪Bは摺動面K上を大きく移動して「(い BR>jの回転手段」で移動が小さくなるが、摺動面Kは「(あ)の範囲」で小さく回転して「切替範囲」で大きく回転する。この開閉装置の回転機構は、「先端に車輪Bを装着するリンクA」或いは「インボリュート渦線の摺動面を備えるカム体」の回転の中心に向かう方向(以後、径方向と言う。)に大きな力が働き、それと直角方向(以後、周方向と言う。)に弱い力で移動することを特徴とする回転機構である。
図27のリンク装置は5節回転機構であって、2つのリンクが係合して相対的に一体になることで4節回転機構として動作し、2つのリンクが離脱して一直線状になることで2つのリンクは1つのリンクとして動作し、形態が異なる4節回転機構として動作する。
上記2つのリンクの軸芯線が一直線上に配されて、上記2つのリンクの軸芯線に働く力の大きさが増加することを特徴とする開閉装置。」図22,23の実施例の場合2つのリンクの軸芯線が折り畳まれた状態から一直線状に伸びる。図24の実施例の場合2つのリンクの軸芯線が一直線状に伸びた状態から折り畳まれる。この場合2つのリンクの軸芯線は重なる。
このリンク装置の付勢手段は「リンク装置の何れかの連結軸で回転方向が途中で逆転しない連結軸」の周りに設けられるが、何れかの連結軸に設けられても上記2つのリンクの軸芯線が一直線状に転じるとき、上記2つのリンクの軸芯線に働く力の大きさは増加する。
回転作業と密閉作業を1つの装置の一連の動作で処理する場合も、回転作業と密閉作業に携わる別々の装置があって、それぞれの装置が2つの異なる回転範囲で「ドアに作用する力」の大きさが異なり、「切替範囲」で「ドアに作用する力」の大きさが変化するような場合、「ドアに作用する力」の大きさを「回転軸と力の作用線との間の距離」の変化によって制御しなくても、「ドアに作用する力の大きさ」の時間的変化が結果的に同じであれば、ドアの動作は同じになる。
発明が解決しようとする「課題のその1」〜「課題のその4」を解決する「手段その2」は、図30〜32で説明するように、「「(あ)の回転範囲」においてのみドアに回転を伝える回転装置と、「(い)の回転範囲」においてのみドアに回転を伝える密閉装置を備え、「(あ)の範囲」で働くバネと「(い)の範囲」で働くバネとが「切替範囲」で交替することを特徴とする開閉装置その3。」
「切替範囲」においてドアと駆動部が連動しない場合、「切替手段」の運動は一定であって、ラッチ雄部Rdが雌部Rwに当接して凹み始めるまでの所要時間は一定である。ドアはドア慣性力だけで回転するので、上記所要時間内にドアが回転する量はドア慣性力の大きさによって大きく異なる。図32は上記「ドアがドア慣性力だけで回転する量」によってドアを急停止させるかどうかを判別する開閉装置である。
図8(a)〜(d)において、バネの支軸Saも移動可能な取付軸であって上記所定の通路は接続軸Cを中心とする円の公転軌道である。このように開閉装置その1はドアと伸縮部は連動せずドアが止まっても伸縮部は動き続ける開閉装置その4である。開閉装置その4は上記解除可能な拘束手段を取付軸に限っているだけに過ぎない。
図28においてリンクAを弾性変形可能な板バネにするものは取付軸以外の連結軸の周りの回転を拘束する解除可能な拘束手段を備え、上開閉装置その1であるが、ドアと伸縮部は連動せずドアが止まっても伸縮部は動き続け、密閉時には伸縮部の運動が停止しても板バネの力で密閉できるようにするものである。
図1図8図22において、接続軸Cjの周りを公転する接続軸Cは移動可能な取付軸であって上記所定の通路は円起動である。「剛性がゼロから無限大までの所定の値に設定可能なバネ」は押しバネUである。バネの剛性が無限大に設定されるとき、取付軸は固定された状態で、ドアと伸縮部は連動し、バネの剛性がゼロに設定されるとき取付軸は固定されない状態で自由に運動可能で、ドアと伸縮部は連動せず、伸縮部はドアを回転させることなく独自に回転し続ける。ラッチ当接時にドアが止まっても伸縮部は動き続ける。またこれとは逆に、伸縮部が止まってもドアが運動可能で、図8図10図22で説明するようにドアは伸縮部の駆動力Mvではなく押しバネUの力で密閉される。また図10に説明するように、バネの剛性が小さく設定されるとき伸縮部はバネを大きく伸縮させながら少しずつ回転力をドアに提供する。伸縮部がドアに提供するが大きくてもバネの伸縮の上限を設定することで制限できる。
ドア慣性力に反対方向の力をドアに作用させるとよいことになるが、反対方向の力が一定である場合、例えば一定の抵抗が作用する場合、閉止開始開度によってドアを止めてしまう場合と抵抗が全く効かない場合がある。本発明はドアを止めてしまわずに抵抗を受けながら密閉する密閉装置を提供するもので、例えば図6図7は途中で止まることのない閉止装置であるが、摺動面Kは車輪Bとドア枠Wに同時に沿って移動し、車輪Bからドアを閉止する力を受け、ドア枠Wからそれと反対方向の力を受ける。後者はドア慣性力の大きさに従う抵抗であって、効き過ぎることも全く効かないこともない。また車輪Bが接続軸Cj上を通過するまで密閉は阻止される。
図4図38(a)(b)の場合は「先端に車輪Bを装着するリンクA」の回転軸と、図38(c)(d)の場合はインボリュート渦線の摺動面の回転軸と押圧力Fbの作用線は一定の距離を保つ。それぞれの場合において「車輪Bと摺動面Kとの接点b」と回転軸とを通る軸芯線と「車輪Bが摺動面Kを押圧する力Fb」の作用線とが一致する状態に近いとき、図4図38に説明するように該距離が小さく保たれる場合は周方向に小さな力が作用して、径方向に大きな力が働き、しかも径方向の力は剛体にて支持される。周方向の小さな力で径方向に働く大きな力によってドアを密閉する。
上述の隣合う2つのリンクの軸芯線が一直線状に配されるとき、2つのリンクの連結軸に作用する力がリンクの軸芯線に働き、連結軸Pの円軌道の周方向に小さな力が作用して径方向に大きな力が働くことと同様である。
また図35(d)(e)に説明するように、該距離が大きく保たれる場合は周方向に大きな力が作用して、径方向に小さな力が働く。アクセルペダルのようにバネが強くても踏み込む力は小さくて済む。
「互いに離間した回転体が相対的に回転する回転装置」は見方を変えれば、片方の回転体と他方の回転体は立場が入れ替わり、作用する力の立場も入れ替えわる。図4図29に説明するように回転軸が鉛直であるドアに対しては、「(あ)の範囲」で強い力を温存しながらドアに小さく作用させる。図39図40に説明するように回転軸が水平である蓋に対しても、蓋の重量を剛体の軸芯線で支持しながら小さな力で蓋を上下させる。回転手段としても移動手段としても有効である。
図33の実施例はラッチが回転することによって、ラッチの抵抗を軽減するもので、「(い)の回転手段」を小さく設定することが出来、「ドアを開くときに重たく感じられる欠点を除去することが出来る。
図33の実施例は「「ドアの枢軸と反対側のドアの側面」と「それに対面するドア枠側面」の片方に設けられる回転支軸Igに回転自在に軸支される係止回転体Geと、他方に設けられる係止摺動面Kfとを備え、ドアの閉開方向の回転によって上記係止回転体Geが上記係止摺動面Kfに沿って移動しながら上記回転支軸Igを軸に回転し、ドアの開方向の回転を阻止する力は上記回転支軸Ig或いは上記係止回転体の外縁部Reによって支持されることを特徴とするラッチ装置。」であって、力の作用線は係止回転体Geと係止摺動面Kfとの接点bと回転支軸Igとを通る直線で係止回転体Geの軸芯線でもある。接点bの円運動は「径方向に強い力を支持し、周方向の弱い力で移動する本発明の回転機構でもある。
図34の実施例は「付勢方向が逆転するドアの開度」を全開位置と全閉位置との2箇所に設けるドアで、全開位置で静止するドアを少し閉止方向に押すとドアは勝手に閉止して全閉に至り、全閉位置で静止するドアを少し開く方向に押すとドアは勝手に開いて全開に至るドアであって、「全開位置と全閉位置との間を往復回転するドアであって、上記全閉位置からドアを開くとき、全閉する方向に付勢された状態から全開する方向に付勢される状態に切り替わる開方向切り替え手段と、上記全開位置からドアを閉めるとき、全開する方向に付勢された状態から全閉する方向に付勢される状態切り替わる閉方向切り替え手段とを備え、上記開方向切り替え手段が動作するときのドアの開き角度と上記閉方向切り替え手段が動作するときのドアの開き角度とが異なることを特徴とするドア。」
構造は「ドアを全閉する方向に付勢する状態で静止する全閉方向付勢位置Ga1とドアを全開する方向に付勢する状態で静止する全開方向付勢位置Ga2との間を揺動しトグルバネVVで付勢される揺動体Aと、上記揺動体Aを全閉方向付勢位置Ga1から全開方向付勢位置Ga2に切り替える上記開方向切り替え手段J1と、上記揺動体Aを全開方向付勢位置Ga2から全閉方向付勢位置Ga1に切り替える上記閉方向切り替え手段J2とを備えるドア。」
このように本発明のドアクローザは玄関ドアに使用できることはもちろんであるが、室内ドアにも適している。建物の外部に面する出入り口のドアが1つであるのに対して建物内部のドアの数はその数倍に及び、それだけ商品の市場は大きい。
本発明のドアの駆動部を電動機で動くようにすると、ドアの回転速度を一定にすることができ、閉止直前から閉止時に至るまでの範囲においては駆動部の大きな回転に時間を要してドアが小さく回転する。本発明の閉止装置は電動機で動く方がバネで動く場合より性能がよく、本発明はバネに限らず電動機でも動くドアにも応用される。
伸縮部が長さに変化のない1つのリンクである場合はリンク装置は変形しない3角形であって運動しない。隣合う2つリンクを滑り対隅で連結すると運動可能になる。またはリンクの1つが「長さが変化するバネやジャッキ」である場合で運動可能になる。例えば図1は3つのリンクからなるリンク装置で、3角形のリンク装置を構成するが、開閉体と伸縮部とが滑り対隅で連結されることによって運動可能になる。
伸縮部が2以上のリンクで構成される上記リンク装置は変形可能な多角形であって運動可能である。伸縮部が2つのリンクである上記リンク装置は伸縮部が2つのリンクの片方が回転することによって伸縮部の両端の取付軸の間の距離が変化する装置となり、上述の3角形のリンク装置でリンクの1つの長さが変化する装置と同じになる。
4つのリンクD,W,J,Aからなるリンク装置において、ドアの運動が止められてドアDとドア枠Wが一体になるときリンク装置は運動しない3角形のリンク装置となる。この場合においてもリンクの1つをバネにする或いは隣合う2つリンクを滑り対隅で連結すると運動可能になる。例えば図2,図8は4つのリンクからなるリンク装置で、図2の場合は伸縮部の取付軸Swを滑り対隅で連結することによって、図8の場合は1つのリンクがバネであって、リンクの長さが変化することによってドアの回転が停止しても伸縮部は運動し続けることができる。
図27の場合、隣合う2つのリンクが互いに側面同士を係合しあい相対的に一体になる場合も、隣合う2つのリンクが一直線に伸びきった場合も、「何れかの連結軸周りの回転が停止」したことになる。また図26図28のように抵抗を掛けることは「何れかの連結軸周りの回転が停止」させて、リンク数を3の運動しないリンク装置に擬似させることである。
本発明の「4つ以上のリンクからなるリンク装置」で5節以上の回転機構は解除可能な拘束手段を備えることによって、「何れかの連結軸周りの回転が拘束止」された状態にして4節回転機構として運動するようにするものであってリンク数が増えるに従い拘束箇所が増え、異なる形態の4節回転機構が数通り可能となる。
このようにリンク装置は自由度によって異なる形態に変化し異なる運動をするので、閉止開始開度によってドア慣性力が異なっても、それに応じてドアの運動を制御することが出来る。
各動作説明図のうち平面図はドアの上面をDで示し、ドアの上面が運動する水平面を規準とするが、各リンクが運動する水平面はドアの上面が運動する水平面と必ずしも同じではない。また連結軸は隣合うリンクの共通の回転軸であって、図中の連結軸において2枚のリンクが重なっている。またドア枠Wはドアを取り付けるドア枠或いはドア枠周辺の壁面であって、各動作説明図において白紙の紙面上はドア枠Wを意味する。
各動作説明図において図中符号末尾の添時はドアの開度Θdを表し、例えばD100は全開時に静止する状態を示し、D90は閉止開始開度の最大値であって全開時のドア、D10は閉止寸前のドア、D0は全閉時のドアを示す。例えば図7(a)にドアDが図中矢印イと反対方向に付勢され静止する状態を示す。例えば図5(c)に示すD10は「、ラッチ当接時のドアの状態を示し、図5(d)に示すD0はドアDが戸当たりGdに強く密着されるドアの状態を示す。
ドア枠Wは回転軸O,固定支軸SwCを備える平面である。図示するリンク装置の各リンクがそれぞれ動作する平面は「回転軸O,固定支軸SwCを備える平面」と必ずしも一致するものではなく、それと平行な異なる平面である。角度ΘakはリンクAの軸芯線Zaと摺動面Kとの間の角度で、特に指定しない場合は車輪Bbが移動する側の角度を示す。開閉装置は開閉部D,Wと伸縮部Aとの取付部を滑り対偶で或いは回り対偶で連結するリンク装置で、ドアDに取り付く取付軸を接続軸C、ドア枠Wに取り付く取付軸を固定支軸Swと言うことにする。
図1(a)はドアの全開時の状態図で、図1(b)はドアの全閉時の状態図である。図1(a)に示すようにドアが全開位置から全閉位置まで回転し続ける回転範囲は、ドアが単に回転するだけの「(あ)の範囲」とラッチを凹ませながら回転する「(い)の範囲」とに分割される。図1のリンク装置は枢軸Oを共有する2つの開閉体D,WとリンクAの3つのリンクからなり、リンクAがドアDに滑り対偶で連結される。2つの開閉体の片方であるドアDには接続軸Cが設けられ、接続軸Cの周りにリンクAが回転自在に軸支されて、リンクAの先端部に設けられる車輪の回転軸Ibには車輪Bが装着される。2つの開閉体
の他方であるドア枠Wには摺動面Kが設けられ、摺動面Kに沿って車輪Bが移動する。車輪Bは摺動面Kに沿って移動するスライダであって多くの実施例に図示する車輪Bはスライダの総称である。摺動面Kはスライダが移動する溝の総称である。
以下、「(あ)の回転手段」と「切替手段」と「(い)の回転手段」の機能を説明するときは、接続軸CがドアDに直接固定された状態で説明していることにする。
閉止過程を通じて引きバネVが縮み続けるので、ドアは全開位置から全閉位置まで回転し続ける。駆動力を提供するバネが止まることなく1方向に伸縮し続けることが可能であれば、ドアは止まることなく回転し続ける。
図1(a)に示す「(あ)の範囲」では作用力距離Loは小さく、駆動力距離Lvは大きい。枢軸Oの周りに作用する回転モーメントMoは作用力距離Loと押圧力Fbとの積で、接続軸Cの周りの駆動力Mvは駆動力距離Lvと押圧力Fbとの積であるので、押圧力Fbの作用線が枢軸Oに近づくほど回転モーメントMoは小さくなり、接続軸Cの周りに働く駆動力Mvが大きい場合でも押圧力Fbに小さく変換される。また接続軸Cの周りのリンクAの回転は小さく、枢軸Oの周りのドアDの回転は大きい。また「(あ)の範囲」でバネの伸縮は小さいので、ドアを運動させる力は小さく加速も小さい。
図1(b)に示す「(い)の範囲」では作用力距離Loは大きく、駆動力距離Lvは小さい。同じ大きさの押圧力Fbが働く場合、枢軸Oの周りに作用する回転モーメントMoは作用力距離Loに比例し、同じ大きさの駆動力Mvが働く場合、押圧力Fbは駆動力距離Lvに反比例するので、車輪Bが枢軸Oから遠ざかるほど接続軸Cの周りに働く駆動力Mvが小さい場合でもドアの回転に大きく作用する。また接続軸Cの周りのリンクAの回転は大きく、枢軸Oの周りのドアDの回転は小さい。「(い)の範囲」でバネの伸縮は大きく、ドアを運動させる力は大きく加速も大きい。
図1(a)に示すように「(あ)の範囲」において「車輪Bの円運動の周方向」と摺動面Kとは略直交し、車輪Bの移動に大きく抵抗する。車輪Bを移動させるためにはドアに働く力が大きくなければならない。しかも駆動力距離Lvは大きく、引きバネVの力は押圧力Fbに小さく変換される。その結果、引きバネVの力は大きな抵抗に対して力不足になる。力不足になったバネは一瞬にして伸縮せずにゆっくりと伸縮し、車輪Bはゆっくりと移動しドアDもゆっくりと回転する。
摺動面Kの形状が閉止寸前の接続軸Cの位置C10を中心にして、半径が略「リンクAの長さ(リンクAの両端の連結軸の間の距離)と車輪Bの半径の和」である円弧R10であるとした場合、接続軸Cが位置 BR>b10を通過した瞬間に「それまで枢軸Oの近傍に拘束された車輪B」は一瞬にして摺動面Kの終端部Keに至る。この場合ドアDの回転を全く伴わずに車輪Bが転移するので、ドアは開度が10度である位置に止まったままである。
円弧R0が閉止時の接続軸Cの位置C0を中心にして、半径を円弧R10と同じくする円弧であるとして、摺動面Kが基端部Koで円弧R10に一致し、終端部Keで円弧R0に一致する凹面であるとした場合、接続軸Cが位置C10を通過した瞬間に車輪Bは摺動面Kの基端部Koを離れて、ドアDの回転を僅かに伴いながら摺動面Kの終端部Keに至る。摺動面Kの形状は基端部Koと終端部Keで曲率ゼロの直線に近似し、摺動面Kの中間部に曲率は極大値を示すので、基端部Koと終端部Keに立てた法線とリンクAの軸芯線Zaとが略一致し、角度Θakは略直角であって、「(い)の範囲」で車輪Bは初めと終わりに無負荷に近似する状態で動き易く、車輪Bの移動にドアの回転を殆んど伴わないことになる。中間部では車輪Bは抵抗を受けながら移動しドアの回転を僅かに伴う。車輪Bは中間で動き難い状態になり中間を過ぎれば動き易くなって摺動面Kの終端部Keに至る。
このように摺動面Kは車輪Bを枢軸Oの近傍に留める拘束手段とドアDの所定の開度で車輪Bを枢軸Oから遠ざける解除可能な拘束手段を備える。
「切替範囲」でラッチ雄部Rdが雌部Rwに当接すると同時に車輪Bが大きく移動を始める場合、摺動面Kの基端部Koが曲率ゼロの直線であれば、閉止寸前に「ドアに作用する力」がドアを回転させるには力不足であっても、また閉止寸前にドアが止まってしまった場合でも車輪Bは移動可能であって車輪Bは止まることなく運動を継続し、摺動面Kの終端部Keに至れば「ドアに作用する力」がドアを回転させる力に成長し、ラッチを凹ませてドアは密閉される。即ち「切替手段」にドアの回転を全く或いは殆んど伴わないので、ドアが殆んど止まったままで車輪が移動する。
この場合車輪Bが大きく移動を始めるとき車輪Bの移動に抵抗が掛からないので、車輪Bは一瞬にして摺動面Kの終端部Keに至る。しかも車輪Bの移動にドアの回転が伴わないことは「切替範囲」に範囲がないことを意味し、「(あ)の範囲」と「(い)の範囲」との間に時間の経過がない。「切替手段」は閉止寸前のドアの回転速度を更に加速し大きな衝撃音を発することになる。
図1(b)に示すように摺動面Kの終端部Keに至った状態は「車輪Bの円運動の周方向」と摺動面Kとは略平行であって、押圧力FbとリンクAの軸芯線Zaとが略一致し、駆動力距離Lvが短い状態である。接続軸Cの周りの駆動力Mvと「押圧力Fbと駆動力距離Lvとの積」が釣り合うことから、駆動力距離Lvがゼロに近づくと押圧力Fbは無限大になる。「切替手段」は駆動力Mvが非常に小さい力であっても非常に大きな力に切り替えるものであるが、非常に小さい力で動作を完了し、一瞬にして大きな力に切り替わるので、閉止速度を更に加速する要因となる。
「切替範囲」が始まるときがラッチ当接時以後である場合、駆動部が止まりドアも止まるが、ドアが止まった状態から再び動き始めて密閉に至ることが望ましい。そのために2つの開閉体が止まったままでも、動き続ける駆動部を備えるリンク装置の回転機構が必要である。
駆動部と開閉部が連動する場合、駆動部と開閉部の片方が止まると両方が止まる。連動しない場合、駆動部と開閉部の片方が止まっても、他方は動き続ける可能性がある。図1に示すように回転体Jcが「ドアに設けられる支軸Cj」の周りに回転自在に軸支され、接続軸Cがドアに移動可能に取付けられるようにすると、駆動部の力がドアを回転させる力に不足しドアが止まったままになる場合でも、「車輪Bが摺動面Kを押圧する反力」によって回転体Jcが図中矢印ハ方向に回転する。
押しバネUの剛性がゼロのとき、ドアにバネの付勢力が伝わらず、ドアは慣性力で動き続ける。「切替範囲」が始まるときがラッチ当接時以前であるか以後であるかに関係なく押圧力Fbが小さくても回転体Jcは回転し、リンクAも僅かながら回転することで「摺動面KとリンクAの軸芯線Zaとの間の角度Θa」が鈍角側に移行する。摺動面Kは車輪Bの移動方向に対して下り勾配側に変化し、車輪Bが移動するほどより移動しやすくなり、ドアDが回転しないまま摺動面Kの末端部Keに至る。駆動部と開閉体との取付軸を移動可能にすると開閉体の回転を全く或いは殆んど伴わない「切替手段」を備えることになる。
例えば摺動面Kの形状が図1(b)に示す円弧R10の場合、或いは円弧R10の場合より直線に近づく場合、車輪Bが摺動面Kの基端部Koに近づくとき大きな抵抗を受けているが、摺動面Kの基端部Koから離れて終端部Keに向かうほど車輪Bの移動方向に対して摺動面Kの勾配は下り勾配に変化し、車輪Bはより移動しやすくなる。車輪Bは「(い)の範囲」の初めに動き難く「(い)の範囲」の経過時間が延長されて慣性力を消滅するようになる。また車輪Bは「(い)の範囲」の終わり動き易く、バネの力が衰弱した段階でも終端部Keに至り、駆動力距離Lvが小さく、作用力距離Loが大きくなって弱いバネの力がドアに強く作用するようになる。
摺動面Kの終端部Keに取り付けた当たりGkは車輪Bの停止位置を調節する係止手段であって、車輪Bの移動を止めることによって押しバネUの伸縮だけで密閉するようにして、押しバネUが伸びきった位置をドアの全閉位置とするもので、押しバネUが伸びきった位置によっては必ずしもドアが戸当たりに当接する位置まで至るとは限らない。このことは車輪Bの停止位置の調節次第でドアを「戸当たりに当接するかしないかの全閉位置」で停止させることが可能となり、衝撃音を最も小さくするようになる。
このように「接続軸CをドアDに移動可能に固定する手段」によってリンク装置は「ドアが止まったままでも動き続ける駆動部」を備え、「ドアの回転を全く或いは殆んど伴わない切替手段」を備えるようになる。また「接続軸CをドアDに移動可能に固定する手段」にバネを追加することによって、「(い)の回転手段」が減速しながら強く密閉するように改善される。
「接続軸CをドアDに移動可能に固定する手段」にバネを追加することによって、駆動力Mvを押しバネUを介してドアDに間接的に伝える手段は「(あ)の範囲」でも減速効果があって、ドアを同方向に付勢する2つのバネは互いに干渉し合い、交互に伸縮を繰り返す。特にドアが閉止し始めるときの減速効果は顕著である。
図1に示す引きバネVの両端の支軸は片方Sdを回転体Jcに他方SaをリンクAに取り付けるが、片方SdはリンクAの回転軸Cの近い位置に設け、他方SaはリンクAの回転軸Cから遠い位置に設けられる。これによりリンクAの回転に伴うバネの伸縮を小さくしている。バネの伸縮がなければドアが回転しないように、バネの伸縮を小さくすればするほどドアの加速は小さくなる。
摺動面Kの形状を車輪Bに向かって凹面であって摺動面Kの基端部Koから終端部Keに向かうに従い曲率を大きくした場合、車輪Bが閉止寸前に摺動面Kの基端部Koに近づくようになり、また「(い)の範囲」で車輪Bが終端部Keに近づくに従い、車輪Bの移動方向に対して摺動面Kは登り勾配となって「ドアを回転させる力」が不足する。このように図1の開閉装置は閉止寸前に「ドアに作用する力」を小さくする減速手段を備える。
図1のドアには押しバネUが取り付くため、開く当初に押しバネUが縮んで、その後に車輪Bが摺動面Kに沿って逆戻りする。従って開く過程で車輪Bが摺動面Kの基端部Koの戻るときのドアの開度と、閉止過程において車輪Bが摺動面Kの基端部Koから離れるときのドアの開度とは異なり、閉止過程において車輪Bが摺動面Kの終端部Keにある「(い)の範囲」より、開く過程において車輪Bが摺動面Kの終端部Keにある「(い)の範囲」が大きくなる。(以後、閉止「(あ)の範囲」と開く過程の「(い)の範囲」とを含む範囲を「(あい)の範囲」と言うことにする。)「閉止過程において大きな減速手段を講じる位置」はドアを開くときには大きな力がドアに作用している位置であって、ドアから手を離してもドアは止まったままにならない。従って何処から手を離しても必ず閉止し、途中で止まって開いたままになることはない。
ドアを開く過程においての「切替手段」が働くドアの開度は、ドアを大きく開いて手を離して弱い力で回転した後強い力に切替わる場合と、ドアを小さく開いて手を離して強い力のまま回転する場合とに、閉止過程の形態を分別する位置である。
このように押しバネUを追加することによってリンク装置の自由度が増し、駆動部の動きにドアの動きが従う場合とドアの動きに駆動部の動きが従う場合と形態が異なるようになって、ドアが閉まるときと開くときにリンク装置の形態に違いが認められるようになる。
本発明の密閉作業は、連結軸の移動方向に働く弱い力を移動方向に略直角に働く2つの強い力に分解する所謂クサビ効果の特徴を備える。図1の密閉作業は、押圧力Fbが作用する車輪の回転軸Ibが「ドアの枢軸Oを中心とする円運動」の接線方向に略直角な軌道に沿って移動しながら、移動方向の弱い力を移動方向に略直角に働く2つの力に分解し、2つの力の片方をドアDによって他方をドア枠Wによって支持するもので、移動方向の弱い力を「移動方向に略直角な強い2つの力」に変換する。
密閉時には車輪Bが円運動の周方向に弱い力で移動し、径方向に大きな力が働くようになる。移動方向の弱い力は2つの無限大に近い密閉力に変換され、密閉時に角度Θakが略直角であるので、2つの力の作用線は略一直線状に配され略一致する。片方はドアに他方は動かない剛体Aによって支持される。密閉力はそれを支持する部分が動かないことで無限大に近い大きさになる。
動かない剛体Aの支持する部分に押しバネUが挿入されるが、押しバネUはリンクAの所定の回転角で所定の密閉力がドアに作用するようにする。
図1の開閉装置のように、閉止時に大きな力をドアに作用させながら摺動面Kに沿って小さな力で移動する車輪Bは、ドアを開くときに、大きな力を作用させなければ逆戻りしない。しかしながらドアが閉止する過程において角度Θakは鋭角で車輪の移動に大きな抵抗を受け、ドアを開く過程において角度Θakは鈍角で車輪の移動に抵抗を受けない。閉止過程においてドアに強い力が作用するにも拘らず、ドアを開くときに軽く感じられる。
車輪Bが転移した終端部KeにおいてドアDを戸当たりGdに押圧するためには角度Θakが鋭角である必要がある。また図1の開閉装置は閉止したドアを開くとき角度Θakが鋭角でなければ車輪Bが逆戻りしないので、ドアが閉止する過程において角度Θakは直角を過ぎて鈍角にならないようにしなければならない。密閉時にドアに強い力が作用してもドアを開くときに軽く感じられる。
図2(a)(b)に示すように「(あ)の範囲」において角度Θakが鋭角に保たれ、車輪Bは摺動面Kの基端部Koに停留する。「切替範囲」においてドアDの回転に伴い角度Θakが90度を超えることによって、図2(c)に示すように車輪Bは鈍角側に移動し始め摺動面Kの終端部Keに向かう。車輪Bの移動の移動に従い角度Θakは増加し、図2(d)に示すように車輪Bが摺動面Kの終端部Keに到達するとき更に鈍角になる。
図2(a)の破線は全開時の状態を示し、押圧力Fb100はドアを開く方向に付勢し、図示しない全開側戸当たりでドアを開く方向の回転を止めることによって、静止状態を保つことが出来る。
車輪Bが摺動面Kの終端部Keにあるとき図1の場合角度Θakが鋭角であって、鈍角であるとドアを開くことが出来なくなるが、図2の場合摺動面Kの終端部Keにおいて角度Θakが鈍角であって、回転体Jが図中矢印イと反対方向に回転して角度Θakが鋭角に移行する。車輪Bが戻る方向の「摺動面KとリンクAの軸芯線Zaとの交差角度Θak」は鈍角になって、車輪Bは摺動面Kの基端部Koに戻ることが出来る。図1の場合と異なり開く過程において車輪Bは摺動面Kの基端部Koに戻るときのドアの開度は、閉止過程において車輪Bが摺動面Kの基端部Koから離れるときのドアの開度より遥かに大きい。即ち「(あい)の範囲」が遥かに大きい。
枢軸Oから遠ざかることによって作用力距離Loが大きくなるだけではなく、リンクAの軸芯線Zaと回転体Jの軸芯線Zjとが一直線状に配されるようになることによって駆動力距離Lvが小さくなり、密閉時に「ドアに作用する力」は大きくなる。
このように摺動面Kは車輪Bを基端部Koに停留させる解除可能な拘束手段を備え、連結軸の1つを滑り対偶で連結することで、リンク装置の構造と運動の形態が「(あ)の範囲」と「(い)の範囲」とでは異なり2つになる。
装置を小型化するためにはバネの力を大きくする必要があって、バネの力を大きくすることによってリンクの各連結軸に働く回転抵抗と車輪Bの回転軸周りの転がり摩擦とが大きくなってリンク装置は動き難くなる。その結果更にバネの力を大きくしなければならなくなる。装置を小型化してドアに作用する力を大きくすると「装置をドア或いはドア枠に取り付ける部分」に大きな力が作用するので、取り付ける部分のドア或いはドア枠を頑丈にする必要がある。
ドアが閉止するに従いドア慣性力は大きくなり、ドアはより小さな力で動くようになって押しバネUが摺動面Kを強く押圧するようになる。図2(b)に示すようにラッチ当接時にドア慣性力が大きいほど押しバネUが伸びる大きさが大きくなり、角度Θakが鋭角になる。車輪Bが摺動面Kの終端部Keに向かって移動し難くなって「摺動面Kの基端部Koを離れるとき」が遅れることを意味し、ドア慣性力に比例して密閉作業が遅延され、ドア慣性力の大きさに比例した制動力が働くことを意味している。
ラッチ当接時にドアの運動に抵抗が掛かると電圧が抵抗によって大きくなるように、「ドアに作用する力」が大きくなる。図2(c)に示すようにラッチ当接時にドアを回転させる力がなく押圧力Fbが小さくても、摺動面Kが僅かながら回転することで角度Θakが直角から鈍角側に移行する。摺動面Kは車輪Bの移動方向に対して下り勾配側に変化し、車輪Bが移動するほどより移動しやすくなり、ドアDが回転しないまま図2(d)に示すように車輪Bは一瞬にして摺動面Kの終端部Keまで移動して停止する。
「車輪が摺動面を押圧する力Fb」はドアが運動し運動力学的釣り合い状態にあるとき大きな力を必要とせず、ラッチ当接時にドアが停止し構造力学的静止状態にあるとき上記押圧力Fbの大きな力が発生する。運動力学的釣り合い状態と構造力学的静止状態との違いは、リンク装置が動き易い状態と動かない状態との違いで、リンク装置が動き難いほど大きな力が発生し、大きな力を受け止める部分が堅固であるほど大きな力を伝えることが出来る。押しバネUが縮むことでより堅固で動き難い状態になりながら「ドアに作用する力」が徐々に成長する。
ドアに移動可能に取り付ける取付軸が図1の場合はドアD側であって、図2の場合はドア枠W側であるが、図1の場合も図2の場合も縮んだ押しバネUが伸びることによってラッチが凹み始めるようにするもので、密閉作業が遅延される。
図2において減速手段は開閉装置よりドアの取手側に図示される。車輪BbはリンクAaの先端部に設けられる車輪の回転軸Ibbに装着され、リンクAaの基端部の設けられる連結軸Ppは回転体Jjに接続される。回転体JjはドアDに設けられる接続軸Ccの周りに回転自在に軸支され、押しバネUuによって「回転体JjがドアDに設けられる当たりGjに当接する方向」に付勢される。リンクAaは引きバネVvによって「回転体Jjに設けられる当たりGaに当接する方向」に付勢される。
図2の減速手段はリンクAaの回転と回転体Jjの回転の2つの回転からなり、図中矢印ホ方向のリンクAaの回転による減速効果は角度Θakkが直角から僅かに鈍角側に移行する間に限られるため、図中矢印ニ方向の回転体Jjの回転によって角度Θakkが鈍角である状態を長く保つようにしている。
2つの回転は復元力を持ち、2つの回転の復元力でドアは開く方向に回転することになるが、ドアを閉める方向に働く力がこれを上回る場合は、ドアの開く方向の回転は阻止される。また図2の減速手段はドアの大きな回転範囲に亘って機能するものではなく、狭く限られた範囲において機能し、「(あい)の範囲」内に限って機能するように出来る。「切替範囲」はドアの小さな回転範囲であるが、駆動部の運動は大きく図2の減速手段を組み込むことが可能である。
「減速装置の制動力」をゼロとした場合は、「駆動部がドアを閉める力」が「ドアの回転抵抗」より大きい場合に止まったままにならずに回転する。また「減速装置の制動力」をゼロではなく大きくすれば「減速装置の制動力を大きくした分」だけ「駆動部がドアを閉める力」を大きくしなければ、ドアが止まったままになる。このように減速装置の制動力を大きくすればするほど「大きくした減速装置の制動力」を加算して「駆動部がドアを閉める力」を限りなく大きくしなければ、ドアを開いて何処で
手を離しても止まったままにならないように出来ない。減速装置の制動力を大きくすることはドア慣性力と無関係であり、ドア慣性力を小さくする効果は全くないことになる。
加速したドアには「最大静止摩擦力以上の駆動力とドア慣性力」とが働き、これに対抗して運動摩擦力と「ドア面が受ける空気抵抗」とが働く。「ドア面が受ける空気抵抗」が大きくなって前者と後者が釣り合うようになると加速のない等速運動になる。この時僅かに抵抗を作用させると「最大静止摩擦力以上の駆動力とドア慣性力」より「運動摩擦力とドア面が受ける空気抵抗と抵抗との和」が大きくなり等速運動が減速する。更に大きな抵抗を作用させてドアが停止したときは「最大静止摩擦力以上の駆動力」より「抵抗」が大きくなっている。「抵抗」の代わりに「最大静止摩擦力以上の駆動力」を減じた場合も結果は同様である。
しかしながら最大静止摩擦力と運動摩擦力との差が大きくドア面が受ける空気抵抗が小さい場合で、「最 BR>蜷テ止摩擦力以上の駆動力」が大きい場合はドアの加速は大きく、ラッチ当接時に「抵抗」を掛ける或いは「最大静止摩擦力以上の駆動力」を減じる処置を講じて、ドアを停止或いはそれに近い状態にする必要がある。
「(あい)の範囲」で抵抗を作用させて、運動しているドアを止めることになっても、閉まる過程の「(あ)の範囲」で抵抗を作用させた位置は開く過程の「(い)の範囲」で「(い)の回転手段」が作用する位置であって、抵抗が「(い)の回転手段」より小さければ、ドアを開いて手を離す位置が何処であっても、ドアが止まったままになることはない。このような場合に限って抵抗がドア慣性力を取り除く働きをする。
全開位置で手を離したときのドア慣性力と同等に抵抗を大きくすると、閉止開始開度に関係なく小から大に及ぶ全てのドア慣性力に対処して消滅することができドアを止めることが出来る。バネの伸縮はドア慣性力が大きいとき大きく小さいとき小さいが、「(い)の回転手段」も抵抗を大きくした分だけ大きくすると、「(い)の回転手段」はドアとは別に動作して、慣性力が大きくバネの伸縮が大きいときバネの復元を抑えながら伸縮を完了させる。また慣性力が小さくバネの伸縮が小さいときでもバネの伸縮を完了させる。ドアを開くときは伸縮したバネが開く方向に付勢するので「開くときに必要な力」を大きくしない。
ドアと駆動部が連動しない「切替範囲」で大きな抵抗を掛けて、抵抗を大きくしただけ「(い)の回転手段」を大きくすれば、大きな抵抗がドアの閉止開始開度に関係なくドア慣性力を消滅し、駆動部は止まることなく「(い)の回転手段」が大きな抵抗に打ち勝ってドアを密閉するまで動き続けることが出来る。
例えばドア面に作用する空気抵抗はドアが閉まるに従い大きくなるが、ラッチ当接時以前にドア面に作用する空気抵抗がラッチを凹ませる力より大きくなる場合、「駆動部がドアを閉める力」がラッチを凹ませる力より大きく設定されても、空気抵抗に打ち勝ってドアを回転させ、ラッチを凹ませることは出来ない。ラッチがドア枠Wに当接して同時にドアが減速して空気抵抗が次第に減少すると、「ドアに作用する力」がゼロから次第に「ラッチを凹ませる力」に成長する。ラッチ当接時に「駆動部がドアを閉める力とドア慣性力の和」が「空気抵抗とラッチを凹ませる力との和」より小さく、ラッチがドア枠Wに当接して同時にドアがラッチを凹ませない場合に成立する。
図3はこの空気抵抗に匹敵する抵抗を「(あ)の範囲」に設けるものである。図3は「(あ)の範囲」で「(あ)の回転手段」に抵抗をかけて小さくし、「切替範囲」で抵抗がなくなる場合についての動作説明平面図である。以下の図3,4には「(あ)の範囲」の減速、図4〜6にはラッチ当接時以前の減速、図7〜10には「(い)の範囲」の減速について説明する。
減速手段が全閉に近い位置で講じられるほど効果は大きく、全閉に近い位置で講じられる減速手段だけで衝撃音を小さく出来るが、全閉に近い位置で講じられる減速手段はドア慣性力が小さい範囲で効力を発揮するもので、全閉に近い位置以前にドア慣性力を小さくしておかなければ効力を発揮しない。
図3のドア外面に「上述の空気抵抗に匹敵する抵抗」が取り付き、ドア内面にドアを閉める駆動部が取り付く。図3のドア外面に取り付く抵抗は図2の減速装置を複数個取り付けたもので、それぞれは異なるドアの開度で始動する。
図2の減速手段が全開の開度で動作する場合、ドアを全開したときにだけ機能し、閉止開始開度が全開以下の場合に機能しない。閉止開始開度が全開以下の開度で減速手段が動作する場合も、閉止開始開度がその開度以上のとき機能し、その開度以下のとき機能しない。
図3は全開の開度で動作する減速手段1と全開以下の所定の開度で動作する減速手段2と、更に図示されない該所定の開度以下の開度で動作する減速手段3とを備える減速装置の実施例で、それぞれの減速手段1,2,3は「ドアに設けられる支軸Pp1,p2,p3の周りに回転自在に軸支されるリンクAa1,Aa2,Aa3」に車輪Bb1,Bb2,Bb3を装着している。
図3(a)において車輪Bb1だけが摺動面KKを押圧してドアDを戸当たりGd90に押圧し、全開時にドアが静止する。全開時からドアが閉止するとき車輪Bb1が摺動面KKに当接して減速手段1が機能し、減速手段2,3は機能しない。更にドアが閉止すると、車輪Bb2が摺動面KKに当接して減速手段2が機能し、減速手段1,3は機能しない。
このように順次車輪Bb1,Bb2,Bb3が摺動面KKに当接して順次減速手段1,2,3が機能する。減速手段1,2,3が機能する範囲はそれぞれ限られていて、「駆動部がドアを閉める力」に抵抗する形態が閉止開始開度によって異なるようになる。ラッチ当接時のドアの回転速度と「ドアに作用する力」の大きさは閉止開始開度によって異なることなく略一定する。
図3の開閉装置は図1と図2の開閉装置と同様に「枢軸Oの近くから遠くに連続する車輪Bの通路」を有するが、図3の通路の摺動面Kは接続軸Cに回転可能に軸支され、引きバネVVによって図中矢印ハ方向に回転付勢される。車輪BはリンクAの先端部に設けられる車輪の回転軸Ibに装着され、リンクAは「固定支軸Swを軸に図中矢印イ方向に回転付勢された回転体J」の先端部に設けられる連結軸Pに接続される。図1のリンクAには曲げ力が、図2のリンクAには圧縮力が、図3のリンクAには引張力が働く。
リンクAAの連結軸Sa周辺の側面は固定支軸Swに添って移動し、図3(a)に示すようにリンクAAと固定支軸Swとが当接するとき、「回転軸Swとバネの軸芯線Zvとの間の作用力距離Lsw」は小さく、「(あ)の範囲」で固定支軸Swと連結軸Saとの間の距離が小さいほど「回転体Jに働く固定支軸Swの周りの回転モーメントMj」は小さく、該距離がゼロのとき「(あ)の範囲」で回転体Jに力は作用しない。図3(c)に示すように離脱するとき作用力距離Lswは大きくなる。作用力距離Loの増加に伴い回転モーメントMjが増加する。引きバネVが固定支軸Swから離れる動作は回転体Jの回転と連動していて、力の増加に回転体Jの大きな回転を伴う。しかしながら「ドアに作用する力」が成長する間にドアは殆んど回転しない。固定支軸Swの周りの付勢手段の回転機構は回転体Jの回転を伴うものであるが、枢軸Oの周りの回転機構はドアDの回転を伴うものでない。
摺動面Kは引きバネVVによって図中矢印ハ方向の回転付勢され、車輪Bの移動に従い回転しやすくなり、引きバネVに蓄えられる「ドアを密閉する力」は増加する。摺動面Kが回転可能に取付けられることによって、ドアが停止しても車輪Bが交差角度Θakを鈍角になれば移動を開始し閉止装置は運転を継続する。図3(c)に示すように車輪Bが摺動面Kの終端部Keに到達すると作用力距離Loは大きくなりドアを密閉する。
回転軸が鉛直であるドアの回転運動には重心の上下方向の移動はなく、「枢軸O周りの最大静止摩擦力」を僅かに上回る力で回転する。ドアを開いて手を離す位置が何処であっても、ドアが止まったままにならないようにするには、ドアがどの位置においても最低限「枢軸O周りの最大静止摩擦力を僅かに上回る力」が働いていなければならない。しかしながらドアは回転抵抗を僅かに上回れば回転し、上回る力がドアを加速する成分となる。僅かな力でも作用し続ける以上加速されたドアが更に加速されて閉止寸前に大きな慣性力がドアに取り付く。慣性力は速度の2乗に比例するので慣性力は閉止速度が僅かに大きくなるだけ極度に大きくなり、僅かに小さくなるだけ極度に小さくなる。それに対抗する抵抗の大きさも極度に大きく或いは極度に小さくならなければ、全く効かない場合と効き過ぎてドアを止めてしまう場合の何れかになる。一定の大きさの抵抗では広い範囲に及ぶ慣性力に対処できない。
また図4,5はラッチ当接時以前にドア慣性力が取り除かれ、「ドアに作用する力」がそれまで如何なるものであっても密閉作業が同じになるようにしている。図4において「ドアに作用する力」の大きさを出来るだけ小さくすることによって、ドアの加速を出来るだけ小さくする。図5は「切替範囲」が大きく、「ドアに作用する力」の大きさは急激にではなく漸次増加するが、「(あ)の範囲」で加速を抑えてドア慣性力が小さく抑えられている。ラッチ当接時に「ドアに作用する力」の大きさが急激に切り替わらなくても「ラッチを凹ませる力」であればよいことになる。
図4の回転機構を図1のようなドアの回転機構にたとえる場合、ドア枠Wと摺動面Kとが相対的に回転する2つの開閉体であることは、ドアとドア枠とが置換しても同じ回転機構であることを意味している。接続軸Cがドア枠に取り付き摺動面Kがドアに取り付く場合と接続軸Cがドアに取り付き摺動面Kがドア枠に取り付く場合とがある。同様にその他の開閉装置の実施例においても、駆動部がドアに取り付く実施例はドア枠に取り付く実施例でもあることを意味している。
引きバネVは片方の端部を「摺動面Kに設ける支軸Sk」に他方をドア枠Wに設ける支軸Swv」に取り付け、中間部は摺動面KKに沿って接触する。摺動面Kが図中矢印イ方向に回転するに従い、引きバネVは摺動面KKから剥離する。「バネの軸芯線Zvと枢軸Oとの間の距離Ls」が減少することによって、車輪Bが摺動面Kの基端部Koに近づいても該押圧力Fbが増加しないようにしている。
「該押圧力Fbの作用線と回転軸Cとの間の距離Lc」を制御することによって「回転軸Cの周りに働く回転モーメントMc」を自由に変えることができるが、このように該押圧力Fbを一定にして、図4(a)に示すように「車輪Bが摺動面Kを押圧する力Fbの作用線」と接続軸Cとの間の距離Lcは常に一定にすると、「回転軸Cの周りに働く回転モーメントMc」を一定にすることができる。図4(c)に示す作図による摺動面Kの形状は「該押圧力Fbの作用線と接続軸Cとの間の距離Lc」を常に一定にする。該押圧力Fbの作用線は常に「回転軸Cを中心とする円Rc」に接する。
図1の場合と異なり、図4の場合はドアが閉止するに従い車輪Bは摺動面Kの終端部Keから基端部Koに向かって移動し「(あ)の範囲」で大きく「(い)の範囲」で小さく移動する。しかし摺動面Kは枢軸Oを軸に「(あ)の範囲」で小さく,「(い)の範囲」で大きく回転する。図1の場合車輪が摺動面を押圧してドアを回転させるが、図4の場合リンクAをドアDとすると、摺動面が車輪を押圧してドアを回転させる。図1の場合車輪が摺動面を押圧してドアを回転させるが、「切替範囲」で該押圧力Fbの作用線が大きく運動する点において図4と図1とは同じである。
図4は車輪Bの「回転軸Cを中心とする円運動」の径方向にバネの大きな力を温存しながら小さな力で車輪Bを周方向に移動する回転機構であって、密閉時に大きな力を発揮する。またリンクAは摺動面Kが車輪Bを押圧する大きな力を支持しながら小さな力で移動できる剛体であって、ドアを開くとき小さな力で開きながらバネに大きな力を蓄えることが出来る。
特に蓋Kが水平に近い状態ではリンクAが鉛直に近い状態であって、リンクAの軸芯線方向に蓋Kの重量を支持し、接続軸Cの周りに働く回転力Mcが小さくても蓋Kが上下に動く。蓋Kが懸垂状態に近い範囲では「枢軸Oの周りのモーメントの釣り合い」が保たれないが、バネの強さを変化させる或いは力Fbの作用線と接続軸Cとの間の距離」を変化させることによって、即ち仮想円を楕円状にすることによって或いは摺動面Kの形状を変化させることによって調節する。
このように図4の回転機構は、「水平面上で回転するリンクA」に略一定の回転力を提供する回転付与手段でもあり、鉛直面内で回転する摺動面Kに連続的に変化する回転力を提供する手段でもあって、小さな力で大きな重量を移動する手段となる。
特許文献9は閉止時に作用点の移動方向が蓋の円運動の周方向から径方向に転じ、周方向に大きなバネの力を作用させ、大きなバネの力の一部の分力を径方向に作用させるもので、密閉力の作用において本願と異なる。また大きな力を支持する部材が剛体ではなくバネである。
本願の回転機構が蓋を支持する場合は枢軸Oを共有する2つの開閉体K,Wの何れかが蓋であって、リンクAが蓋の重量を支持しながら車輪BがリンクAの円運動の径方向に小さな力で移動することによって蓋を上下させる。蓋の重量を支持するリンクAは剛体である特徴を有している。蓋の上下に伴って蓋の重心が水平に移動し、押圧力Fbの大きさが変化するが、「該押圧力Fbの作用線と接続軸Cとの間の距離Lc」が変化する「該押圧力Fbの作用線が接する円Rcに代わる形状」を設計することによって該移動荷重に対応する摺動面Kの形状を作図することが出来る。
図4(b)は閉止寸前の動作説明図で、車輪Bが摺動面Kの基端部Ko付近にあって略停止状態であって、車輪Bと摺動面Kとの接点bがバネの軸芯線Zvを横切るようになると、摺動面Kが車輪Bを中心に回転し、該押圧力Fbの作用線の方向が回転することによって「回転軸Cとの間の距離Lc」が急激に増加し「回転軸Cの周りに働く回転モーメントMc」は大きくなる。図4(b)に示す実線と破線はそれぞれ回転後と回転前の状態を示す。
円Raと円Rbは同心円であるので、接線Tiの長さaibiは全て同じで、円弧Riと円Rbの交差角度は全て同じになる。即ち摺動面Kはカム車輪Bの移動方向に対して常に一定の勾配を保つ。
点bi(i=0,1,2,・・・)を通り回転軸Oを中心とする円弧を円弧Oi(i=0,1,2,・・・)として、円弧Ri−1(i=0,1,2,・・・)との交点をCi(i=0,1,2,・・・)として、円弧bi−1Ciを回転軸Oを中心として円弧Ki−1(i=0,1,2,・・・)に回転移動すると、円弧R0,R1,Rb2,・・はR5に連続する1つの摺動面K0K1K2K3K4K5を形成することになる。摺動面K0K1K2K3K4K5は車輪Bとの接点がb7であるときの図4(a)(b)に示す摺動面Kである。摺動面Kは基端部Koに近づくに従い曲率が大きくなり、リンクAの回転に対して車輪Bの移動距離は小さくなる。
図5の摺動面Kは図1の摺動面Kと同じく「枢軸Oから遠ざかる車輪Bの通路」を備え「閉止したドア面D0」と略平行である。閉止装置は「閉止したドア面D0」から前方に大きく張り出しているが、ドアを取り付ける壁厚が大きくドアが奥まって取付けられる場合、壁面から突き出る部分は少ない。
構造は図1と同じく、ドア枠Wに摺動面Kが設けられ、摺動面Kに沿って車輪Bが図中矢印イ方向に移動することによって、ドアDは枢軸Oを軸に図中矢印ロ方向に閉止回転する。接続軸Cの周りにリンクAが回転自在に軸支されて、リンクAの先端部に設けられる車輪の回転軸Ibには車輪Bが装着される。接続軸Cは「ドアに設けられる支軸Cjの周りに回転自在に軸支される回転体Jc」に設けられ、ドアDに移動可能に取付けられる。回転体JcとドアDとの間に押しバネUが介在する。付勢手段は図3と同じく「リンクAに設ける支軸Sb」と「回転体Jcに設ける支軸Sj」との間を「引きバネVとリンクAAを連結軸Saで連結する連続体」で連結する構造である。
図5(b)に示すラッチ当接時にリンクAと回転体Jcとが一直線状になるとき、角度Θakは最も小さく交差角度Θafは最も大きくなりドアは減速される。車輪Bを移動させる力が最も小さくラッチを凹ますことなくドアは停止する。押しバネUは最も伸びた状態で図5(c)に示すように車輪Bが戻る方向に移動し始めると、角度Θakが増加して車輪Bは動き易く、交差角度Θafが減少して押しバネUを縮め易くなる。図5(c)はラッチが凹むことなく押しバネUが縮む状態を示す。
図5(c)に示す当たりGjcは「ドア面と回転体Jcの軸芯線Zjcとの交差角度Θjd」の上限を調節するもので、交差角度Θjdの上限を小さく調節することで、ラッチ当接時以前にリンクAと回転体Jcとが一直線状になるように出来る。この場合ラッチ当接時に角度Θakは増加し交差角度Θafは減少するので、車輪Bはより移動し易く、ラッチはより凹み易くなる。
図5(d)に示す密閉時には車輪Bが「閉止したドア面D0」に略平行に移動し略直角に密閉力Fb0が働く。密閉時に角度Θakは最も大く交差角度Θafは最も小さい。このようにラッチ当接時に「ラッチを凹ませる力」とドアを回転させる力がなくても、押しバネUを縮め力があればドアが止まったままでもリンク装置は運動し続けて「ドアに作用する力」がドアを密閉する力に成長する。
図5(b)(c)に示すようにラッチ当接時にドアが止まった状態でも車輪Bの位置とリンクA,Jcの回転が自由であって、回転途中でドアが止まったときも駆動部は自由に運動する。図5(e)(f)は回転途中の減速手段の動作説明図で、車輪Bの移動を拘束したときリンク装置が自由に運動出来る状態を示している。
図5(e)はドアの回転速度が小さく押しバネUkが縮んでいて、リンクA,Jcは殆んど動かずに押しバネUkが伸びることによって、ドアが加速される状態を示す。図5(f)はドアの回転速度が大きく押しバネUkが伸びていて、ドアは殆んど動かずに押しバネUkが縮むことによって、ドアが減速される状態を示す。ドアが加速されると減速手段が有効に働き、減速されると無効に働く。
図5(e)(f)の減速手段はドア慣性力の大きさに応じて自己制御し、ドアと駆動部が連動する「(あ)の範囲」に抵抗を講じる手段でありながら、ドアが止まってしまうようなことはない。また図5(e)(f)はリンク装置の連結軸の何れを拘束しても、またこの拘束が何時であっても同様の減速効果をもたらすことを説明している。
回転体Jはドア枠Wに設ける固定支軸Swの周りに回転自在に軸支され、捩りバネUVによって図中矢印ハ方向に回転付勢され、固定支軸Swの周りに駆動力Mvが働く。リンクAAは片方を回転体Jの連結軸Pに接続し他方をリンクAの先端部に設けられる車輪の回転軸Ibに接続する。リンクAはドアDに設けられる接続軸Cの周りに回転自在に軸支されて、リンクAの図中矢印ニと反対方向の回転は当たりGaによって阻止される。リンクAの先端部に設けられる車輪の回転軸Ibには車輪Bが装着される。
このように閉止寸前に力不足して車輪Bが減速するほど車輪Bが摺動面K1の円弧部を移動するときドア慣性力が摺動面K1を強く押圧して減速する。閉止寸前に「新たに何らかの車輪の移動に抵抗を掛ける手段」を講じると力不足して車輪Bが停止し摺動面K1の円弧部を移動する時間が遅れる。また固定支軸Swの周りにダンパを取り付けて回転体Jの回転に抵抗を掛けると、慣性力による減速効果がより顕著に現れる。
本発明において抵抗やダンパを取り付ける場合は、ドアに直接抵抗を掛けて減速するのではなく、閉止寸前のドアの僅かな回転に対して大きく回転する駆動部の動作の何れかに抵抗を掛けて減速するもので、大きな抵抗やダンパは必要でなく、特に「切替範囲」で抵抗やダンパが機能するようにすると、ドアと駆動部が連動しないので、駆動部の回転がドアの回転速度に影響されずに常に所定の速度に減速することが出来る。
ドアが減速されて慣性力がなくなると、車輪Bは摺動面K1から離れて「摺動面K1に対面する摺動面K2」に沿って移動し図6(b)に示すようにドアを回転させる。車輪Bが摺動面K2を押圧する力はドアを回転させる力であってドアを加速する。ドアが加速されて慣性力が取り付くと、車輪Bは摺動面K2から離れて対面する摺動面K1に沿って移動する。車輪Bが摺動面K1上の移動と摺動面K2上の移動の移動を交互に繰り返され、ドアに加速と減速が交互に作用する。
図6(c)に示すように車輪が摺動面K2の終端部Keに近づくに従い、回転体Jの軸芯線ZjとリンクAAの軸芯線Zaaとが重なる方向に移行し駆動力距離Lvが減少し、駆動力Mvは「車輪の回転軸Ibを牽引する力」に大きく伝えられドアを戸当たりGdに強く押圧する。リンクAAの軸芯線Zaaと「車輪の回転軸Ibを牽引する力」とが一直線状に配される状態に移行するとき連結軸Pの円運動において周方向に小さな力が働き、径方向に大きな力が働く。該径方向の大きな力は小さくても所謂クサビ効果で、1つは車輪Bが摺動面K2を押圧する大きな力Fbに、もう1つはリンクAの軸方向に働く密閉力に分解される。また押圧力FbとリンクAの軸芯線Zaとは一直線状に配される状態に移行する。
図6の密閉機構はクサビが車輪Bであって、クサビの両側の摺動面の片方が摺動面K2であり、他方がドアDに回転可能に取り付くリンクAである。「押圧力Fbを支持するリンクAの軸芯線Za」が「閉止したドア面D0」に直角であればあるほど、密閉時に強い力がドアDに働き、開くときリンクAが抵抗する。リンクAが回転することによって開くことが出来るが、リンクAの軸芯線Zaが「閉止したドア面D0」に直角でないほど、またリンクAが短く作用点Ibの回転半径が小さいほどリンクAは回転しやすく「開くときのリンクAの抵抗」は小さい。
ドアDに図示しない摺動面KDを固定し、ドア枠Wに固定された摺動面K2との間をクサビの車輪Bが進入すると仮定すると、摺動面KDと摺動面K2との間を広げることが出来るが、摺動面KDと摺動面K2との間を狭めることによって、クサビの車輪Bを押戻すことは出来ない。このようにクサビの両側の摺動面の片方が移動可能でなければ両側の摺動面の間を狭められても拡げることはできない。図6の密閉機構は「ドアDに固定すると仮定した摺動面KD BR>vを回転可能したものであってリンクAである。
ラッチ当接時以前にドアが止まるまで減速したとしても、ラッチ当接時から全閉時までのドアが僅かに回転する間おいて、強い力が作用すると大きな慣性力がドアに取り付き、閉止時の衝撃音が無視出来ない大きさになる。逆にドアが高速回転してラッチに当接する場合でも密閉までに減速すれば閉止時の衝撃音が無視出来る大きさになる。「ドアに作用する力」が密閉以前に「ラッチを凹ませる力」以下であろうと以上であろうと、密閉時に「ラッチを凹ませる力」を僅かに上回る力が作用するようにすれば閉止時の衝撃音の問題は解決される。またラッチが凹みながら減速する図7のような開閉装置は、密閉以前に「ドアに作用する力」が減少しながら密閉時に「ラッチを凹ませる力」になる場合も、或いは密閉以前に増加しながら密閉時に「ラッチを凹ませる力」になる場合も、密閉以前の「ドアに作用する力」の履歴に関係なく閉止時の衝撃音を同じくする。
衝撃音を小さくするために施される手段はドアの回転の最後に近いほど効果が大きく、それ以前に施される手段はドアの回転の最後に施される手段が最も効果的に働くようにするためのものである。図7の開閉装置はそれ以前に施される手段を密閉装置に集約し、且つ密閉装置が回転機能を兼備するようにしたものである。
ドア慣性力が閉止寸前で消滅するドアは「切替範囲」以降で駆動部がドアを閉止する。ドア慣性力が消滅しなかったドアは「切替範囲」で駆動部が止まったままでも運動するので「切替範囲」はなく、「(い)の範囲」で駆動部に関係なくドアが閉止する。ドア慣性力によってドアが閉止する場合、ドア慣性力の大きさの範囲が大きいためドア衝撃音の大きさの範囲も大きくなるので、ドア慣性力によってドアが閉止する事態は避けなければならない。
図7の開閉装置は、ドア慣性力によって開閉部が動く場合に駆動部と関係なく開閉部が動くのではなく、ドアが閉止する全範囲でドア慣性力による開閉部の動作が駆動部の運動を妨げるものであって、またドア慣性力で加速された状態でラッチが凹む状態であっても密閉に至らないようにする手段(以下、密閉阻止手段と言う。)を備える。
図7の密閉装置はドアが僅かに回転する間にリンク装置が大きく動作するようにして、大きな動作がゆっくりと進行して遅延する間にドア慣性力が消滅するようにするものである。
「切替手段」もドアが僅かに回転する間に作用線が大きく移動或いは回転するものであるためリンク装置が大きく動作する特徴があるが、図7の密閉装置においても「切替手段」においても「ドアが僅かに回転する間に大きく動作する特徴」はドアを回転させずに無負荷状態で大きく動作することであって、動作の大きさに関係なく一瞬にして動作が終了するものでもあり、閉止したドアを開くときドアを回転させずにリンク装置を大きく動作させることが出来ないことでもあって、閉止したドアを開くことが出来ないことでもある。
図7の密閉装置は「切替手段」に密閉阻止手段を追加した装置で、一瞬にして動作が終了する課題も閉止したドアを開くことが出来ない課題も解決する。
摺動面KはドアDに設ける接続軸Cに回転可能に軸支され、押しバネUによって図中矢印ハと反対方向に回転付勢される。摺動面Kの図中矢印ハと反対方向の回転は摺動面Kの底面とドア面とが係合して阻止されている。摺動面Kは接続軸Cの周りに回転自在に軸支され、接続軸Cは「ドアD設けられる支軸Cjの周りに回転自在に軸支される回転体Jc」に設けられる。
車輪Bは「リンクAの軸芯線Zaと摺動面Kとの間の角度Θak」が鈍角となって移動し始め、角度Θakが直角であるときを境にして「切替手段」が始動する。図7(b)に示す「切替範囲」では、摺動面Kdが摺動面Kwに当接するとき角度Θakは鈍角であって車輪Bが「閉止したドア面D0」に略平行となる摺動面Kの終端部Keに向かって移動する。「車輪Bが摺動面Kを押圧する力の作用線Fb」が枢軸Oから遠ざかる。
作用点が仕事を伴わずに移動すると、バネは一瞬にして伸縮し、作用点の移動にも「切替手段」にも時間が掛からないことになり「(あ)の回転手段」から「(い)の回転手段」へ時間が掛からず切り替わるので、ドアは更に加速されることになる。
図7においては「作用点Ibが回転の中心Oから遠ざかる通路K」を回転可能に軸支することによって、また「作用点Ibの直線的な軌道」を曲線的に且つ上り勾配とすることによって作用点Ibの移動に抵抗が掛かるようにしている。また「押しバネUに密閉力を蓄える仕事」によってドアを減速している。図7の密閉装置も本発明の「切替手段」も作用点Ibの移動に負荷を掛けることによってによって、作用点Ibが時間経過を伴って転移するようにするものである。
図7(d)に示すように車輪Bが摺動面Kの終端部Keに至ると、「車輪Bと摺動面Kとの接点b」が摺動面Kの回転軸Cを乗り越えて通過するので、摺動面Kは接続軸Cを軸に図中矢印ハ方向に回転し押しバネUを縮める。押しバネUが縮むことによって「ドアが受ける衝撃」は緩和されドア慣性力が減少する。摺動面Kに「ドアを回転させる力」と「これに抵抗する力」が同時に働き、押圧力Fbがドアを密閉するまでドアの密閉を阻止する。このように摺動面KとドアDは2つの力に挟まれながら閉止方向に移動する。
次に摺動面Kの回転は当たりGkによって阻止され、摺動面KはドアDの固定された状態になる。また摺動面Kdが摺動面Kwから離れて押圧力Fbの全てがドアを密閉する力に変わる。このとき当たりGjはリンクAと当接して回転体JとリンクAとは相対的に一体になる。固定支軸Swを中心とする作用点Ibの回転半径は小さくなり、回転の最後にテコの原理が働き駆動力Mvは押圧力Fbに大きく変換される。
このようなことから図7(d)に示す密閉時の摺動面Kの回転は当たりGkによって阻止されず、また摺動面Kdが摺動面Kwから離れない状態で、押圧力Fbがドアとドア枠とを同時に押圧したとしても「密閉するときドアに作用する力」も「ドアを開くとき必要な力」も増加しない。
図7においてはドアを開く当初は作用点Ibが摺動面Kの終端部Keに留まったままリンク装置は運動可能で、しかもドアを開くときに摺動面Kbが回転して車輪Bが下り勾配を戻るようになる。作用点Ibは接続軸Cの周りを円運動しながら接続軸Cから遠ざかる。また枢軸Oの周りを円運動しながら枢軸Oに近づく。
図8の開閉装置は引きバネVの片方の取付軸を枢軸O近傍のドアDの支軸Saに、他方の取付軸を枢軸O遠傍のドア枠Wの固定支軸Swに設けて、引きバネVの伸縮によってドアDが図中矢印ロ方向に閉止回転し、ドアDの支軸Saが枢軸Oから近い位置の拘束位置と遠い位置の拘束解除位置との間を接続軸Cを軸に揺動可能に取り付けて、引きバネVに軸芯線Zaが接続軸Cを横切るドアの所定の開度を境にして、引きバネVに軸芯線Zaが枢軸Oから近い位置の拘束位置と遠い位置の拘束解除位置との間を揺動することによって、枢軸O周りに働く回転モーメントをドアの回転を全く或いは殆んど伴うことなく小から大に或いは大から小に転じることを特徴とする回転機構を備える。
リンクAは接続軸Cを軸に図中矢印イと反対方向に回転するように引きバネVによって付勢され、図8(a)(b)に示すように「(あ)の範囲」では当たりGaによって図中矢印イと反対方向の回転は阻止されている。図8(c)に示すように「切替範囲」ではドアDの閉止回転によって接続軸Cがバネの軸芯線Zvを横切るようになり、図8(d)に示すように「(い)の範囲」ではリンクAは当たりGaから離脱して図中矢印イ方向に回転する。
「ドア枠Wに設けた摺動面Ga」はリンクAの側面と「(あ)の範囲」で係合し、「切替範囲」で離脱する解除可能な拘束手段であって「(あ)の範囲」でリンクAの回転を拘束して、支軸Saを枢軸O近傍に留めて作用力距離Loを小さく維持し、「(い)の範囲」で拘束を解除して支軸Saを枢軸O近傍から遠ざけて作用力距離Loを大きくする。(リンクAのように拘束位置と係合離脱して揺動するリンクを以後、揺動リンクと言うことにする。)
図8の揺動リンクと引きバネVとの連続体AVは図3,5の「引きバネVとリンクAとの連続体AV」と同様にリンクAの軸芯線Zaとバネの軸芯線Zvとが一直線状になるときを境にして枢軸O近傍に留めた支軸Saを拘束解除して作用力距離Loを大きく増加するものであるが、図3,5の場合、支軸Saは枢軸O近傍に取り付き、「切替範囲」でドアの回転を伴う。図8の場合、支軸Saは枢軸O遠傍に取り付き、リンクAの軸芯線Zaとバネの軸芯線Zvとが折り返される。「切替範囲」でドアの回転を伴わない。
図8(a)において「リンクAの側面と摺動面Gaとの接点ba」はバネの支軸Saより枢軸Oから遠い側にあってドアが開く方向に付勢され全開時に静止状態を保つようにしている。
図8(d)は密閉時の状態を示し、接続軸Cが枢軸Oから離れることで、リンクAが大きく回転しなくても距離Loが大きくなるようにしている。リンクAの長さとバネの長さを長くして、バネの支軸が接続軸Cに近づけると、リンクAが回転するときバネの伸縮量は小さくなる。リンクAの回転に伴うバネの強さの変化は小さいので、リンクAは当たりGaから離れてゆっくりと動き始める。リンクAの回転速度にバネの強さは関係しないので、強いバネを使用して「バネの枢軸Oに近い側の支軸Sa」を限りなく枢軸Oに近づけることによって「(あ)の回転手段」がドアに小さく作用するようになる。閉止時のリンクAの回転を小さくすると、閉止時に装置は小さくなり、閉止時の装置は小さく収容することができる。
「(い)の範囲」において伸縮部が引きバネVとリンクAの2つのリンクからなる4節回転機構となり、リンクの1つがバネであるため開閉体の回転が停止したままで引きバネVとリンクAとが回転出来る。このことは所定のドアの開度に対してリンク装置の形態が一定しないことを意味している。ドア慣性力によってはドアの動作が駆動部の動作に遅れる場合と追い越す場合があることになる。
図1〜7において車輪Bと摺動面Kとは終止係合して離脱することはないが、図8(e)〜(h)に示す「切替範囲」においてリンク装置の運動がドアの運動に先行する場合と遅れる場合があって、車輪Bと摺動面Kとは係合する以前にリンクAの回転が終了して離脱したままになる場合と、車輪Bと摺動面Kとは係合した以後にリンクAの回転が始まり、リンクAの回転が終了しないままにドアが密閉に至る場合も考えられる。前者の場合は図8(f)に示すように「接続軸Cが引きバネVの軸芯線Zvを横切って車輪Bと摺動面Kとが係合する位置b10」と摺動面Kの基端部Koとの間の距離を延長することによって解決できる。後者の場合密閉時にドア慣性力の影響がないように「駆動部よってではなくドア慣性力によってドアが密閉されることを防ぐ密閉阻止手段」を備えることによって解決できる。密閉阻止手段はドア慣性力が密閉以前に消滅し切れない場合に、リンク装置の運動を全て停止するものであって、ドア慣性力がある場合にドアも駆動部も全停止し、ドア慣性力がなくなると再び動き始めるものである。
図8(f)に示すように「(あ)の範囲」の「ドアに作用する力」の履歴は枢軸Oを軸に公転するバネの取付軸Saの位置によって変化する。取付軸Saの位置が枢軸Oから遠ざかるほど作用力距離Loは大きくなり「ドアに作用する力」は大きくなるが、取付軸Saaのように取付位置がドア面に近づくほど「ドアに作用する力」全開時に大きく全閉時に小さくなり、早く閉まり始めて閉まるに従い減速される。取付軸Saaaのように取付位置がドア面から遠ざかるほど「ドアに作用する力」全開時に大きく小さく全閉時に大きくなり、遅く閉まり始めて閉まるに従い加速される。便所の扉のように早く閉まり始める方がよい場合は前者を、物を持って通過する扉で遅く閉まり始める方がよい場合は前者を採用する。
図8(e)〜(h)に示す摺動面Gaの形状は閉止寸前に取付軸Saをドア面に近づけるようにしたもので、閉止寸前に枢軸O周りに働く力の作用線を枢軸O方向にすることによって「ドアに作用する力」をゼロに近づけるものである。
「車輪Bの枢軸Oを軸とする公転軌道」は摺動面Kの先端部Koと略平行であって、「車輪Bの接続軸Cを軸とする公転軌道」と略直交する。車輪Bは摺動面Kの入り口Koと係合する当初において大きな抵抗を受け、摺動面Kの内部に侵入するに従い抵抗は減少する。車輪Bが摺動面Kの入り口Koにあるときドアは減速され、摺動面Kの終端部Keに近づくに従いバネの力が小さくても大きな密閉力が働くようになる。
本発明の車輪Bと係合離脱する摺動面Kは車輪Bが入り口から内部に進入するに従い角度Θakが次第に増加し、入り口において車輪Bの移動方向の力が大きくても移動し難く、内部に進入するに従い車輪Bの移動方向の力が小さくても移動し易くなる。「切替範囲」の初めに車輪Bが「距離が短くても急勾配の摺動面K」に沿って移動することによってバネの付勢力が大きくてもドアを減速し、「切替範囲」の終わりに車輪Bが緩い勾配の摺動面Kに沿って長い距離を移動することによってバネの付勢力が小さくてもドアを密閉する。
また密閉阻止用の車輪BBはドア枠Wに設けた当たりGwの周りに沿って移動することにより、リンクAが接続軸Cを軸に自転しないままではドアが密閉されないようにしている。
「切替範囲」においてドア慣性力によってドアが回転する速度が「リンクAの回転によってドアが閉止する速度」より速い場合は、図8(f)に示すリンクAが当たりGaから離れないままラッチ雄部Rdが雌部Rwに当接しラッチが凹むことになるが、車輪BBが当たりGwを押圧して駆動部もドアも回転しないようになり、しかもドアDはラッチ雄部Rdが雌部Rwに嵌まり込むまでの位置で停止する。
密閉にドア慣性力が参加すると、ドア慣性力の大きさが一定しないので閉止時の衝撃音も一定しないが、リンクAに密閉用の車輪Bと密閉阻止用の車輪BBとを兼備する構造は「ドア慣性力によるドアの回転」が「リンクAの回転によるドアの回転」より先行することを防ぎながらリンクAの回転によってドアを閉止する構造であって、密閉にドア慣性力が影響しない。
ラッチが凹んだ瞬間にリンクAの接続軸Cの周りの回転を止めるような処置を施すと、図8(g)に示すようにラッチ雄部Rdが凹んで、図8(h)に示すようにラッチ雄部Rdが飛び出すまでのドアの回転は「伸縮したバネUが復元する力」で駆動する。ラッチ雄部Rdが飛び出して雌部Rwに嵌まり込むときドアが回転してバネUが緩むようになり、「ドアに作用する力」は減少し「閉止したドア」に働く力も非常に小さくなる。ドアを開くときに必要な力も非常に小さくなって、ドアが軽く感じられるようになる。又閉止時に必要以上の余分な力が働かないので衝撃音は小さくなる。
接続軸Cは「車輪Bが摺動面Kを押圧する力Fb」と「車輪BBが摺動面Kwを押圧する力」の2つの力で挟まれる状態になり、接続軸Cの枢軸Oの周りの公転が略止められた状態でリンクAが回転する。接続軸Cの公転とドアDの回転とがバネUを介して連動しているので、接続軸Cの公転の係止とドアDの回転の係止とが略一致し、密閉阻止手段はドアを「戸当たりに至るまでの位置」に留めながら、徐々に戸当たりGdに近づけて、密閉直前にドアを急制動する。図8(h)に示す密閉機構は密閉する力とこれに対抗する密閉を阻止する力でドアを挟み込んで所定の位置に留める手段(以後、挟み込み手段と言う。)手段を備える。所定の位置を「ラッチ雄部Rdが雌部Rwに嵌まり込む位置で戸当たりに至るまでの位置」とするとき、挟み込み手段は衝撃音を最も小さくする。
ドア面D0と直角方向」に移動しようとするが摺動面K或いは回転軸Cがこれを阻止する。
「クサビ効果で密閉されたドア」は車輪の「移動方向の小さな力」を「移動方向と直角方向の力」に大きく変換すればするほど開き難いという欠点があって、閉止したドアを開くときにリンクAに回転が起きることによってドアは開放可能になる。リンクAは枢軸Oの回りを自転しながら公転するが、リンクAが回転することによって、ドアの僅かな回転に伴って車輪Bは「閉止したドア面D0」と直角方向に移動しながら「閉止したドア面D0」と平行方向に移動する。リンクAが回転するに従いリンクAはより回転しやすくなって「(い)の回転手段」の位置から「(あ)の回転手段」の位置に戻ることになる。
ドアを閉止する過程において「ドアを密着する力」の方向が「閉止したドア面D0」に対して直角方向に近づくほど、また「車輪が摺動面を押圧する力」の方向が摺動面Kに対して直角方向に近づくほど、弱い力を強い力に変換するが、「閉止したドア面D0」に対して或いは摺動面Kに対して直角方向を通り過ぎるとドアを開くことが出来なくなるので、直角方向を通り過ぎずに出来るだけ直角方向に近づくことが望ましい。
ラッチがドア枠Wに当接したときドアが静止している状態ではなく、ドアが運動しながらラッチがドア枠Wに衝突して、ドアの重量が衝撃荷重として働くようになると、ドアに取り付いた慣性力は「ラッチがドア枠Wに当接して凹むときに必要な力」を小さくする。
閉止したドアには「ドアを密閉する力」が働いていて、閉止したドアを開くとき「ドアを密閉する力」と同じ大きさの力を反対方向に働かせる必要がある。閉止したドアを開くときに要する力を出来るだけ小さくするには「ドアを密閉する力」を出来るだけ小さくしなければならない。そのためにはラッチがドア枠Wに当接したときドアが静止している状態ではなく、ドアがある程度運動した状態で密閉作業に慣性力が参加して「ラッチがドア枠Wに当接して凹むときに必要な力」を小さくするようにするとよい。そのためラッチ当接時のドアの閉止速度は上述の密閉手段が衝突を起こさない程度に大きいほうが望ましい。
閉止寸前にドアが運動した状態で、車輪BBがドア枠Wに取り付けた当たりGwに接触することなく接続軸Cの周りを公転するような場合はラッチが十分な減速手段となり、ラッチが凹むことによって慣性力が減じられ、ラッチがゆっくりと凹むことによってドアは減速される。
図8(f)に示すように閉止過程において閉止寸前に、回転体JcとリンクAとが閉じた状態から開いて、「摺動面Kと離れた状態にある車輪B」が摺動面Kに乗り移るドアの開度Θdsより、開く過程において図8(h)に示すように回転体JcとリンクAとが開いた状態から閉じて、「摺動面Kに接触した状態にある車輪B」が摺動面Kから離れるドアの開度Θdoは大きく、該ドアの開度Θdo以下の範囲では「(い)の回転手段」が働く。
このように4節回転機構のリンクの1つがバネに代わることによってリンク装置の自由度が増し、ドアが閉まるときと開くときにリンク装置の形態に違いが認められるようになる。
図8の開閉装置と同じく回転軸Oを共有する2つ開閉体D,WとバネVの3つのリンクからなり、バネVの取付軸の片方を回転軸Oから近い位置に、他方の取付軸を回転軸から遠い位置に設けるリンク装置であるが、図8の開閉装置と異なり回転軸から遠い位置の取付軸を揺動可能に取り付けるもので、図8の実施例のように「枢軸Oから近い位置に設けるバネの支点Sa」が移動する場合は「バネの力の作用線Zvと枢軸Oとの間の距離Lv」が大きく変化するが、図9の実施例のように「枢軸Oから遠い位置に設けるバネの他方の支軸」が移動する場合は、バネの支点の移動によって「バネの力の作用線Zvと枢軸Oとの間の距離Lv」の変化は殆んどない。
しかしながら図2,8において接続軸Cは枢軸Oから遠い位置にあって接続軸Cに軸支されるリンクが「(い)の範囲」で大きな回転をするように、図9の開閉装置においてもこの大きな回転が枢軸Oから遠い位置に認められる。図8の開閉装置と同様に、この大きな回転で枢軸Oから遠い位置に駆動力が作用するようにする。
リンクAは接続軸Cを中間にして片方の端部に密閉用車輪Bとバネの支軸Saを、他方の端部に密閉阻止用車輪BBを取り付ける。車輪Bは回転軸Ibに、車輪BBは回転軸Ibbに装着され、回転体Jcは「ドアに設けられる支軸Cj」の周りに回転自在に軸支され、接続軸Cはドアに移動可能に取付けられる。図9(a)に接続軸Cがバネの軸芯線Zvを横切る以前の「(あ)の範囲」の状態を破線で示し、以後の「(い)の範囲」の状態を実線で示す。
バネの支軸でドア枠Wに固定される支軸を固定支軸、固定されない支軸を公転支軸と言うことにすると、図9(a)に示すように枢軸Oと固定支軸とを通る直線Tvを境にしてバネの付勢方向が変わり、バネの伸縮量の変化は公転支軸を枢軸Oから遠い側とするときの方が公転支軸を枢軸Oから近い側とするときの方より小さくなる。円弧Roが枢軸Oを、円弧Rsが固定支軸を中心とする円とすると円弧Roと円弧Rsの間の領域はバネの伸縮量を示している。ドアの図中矢印ロ方向の回転は「(あ)の回転手段」である引きバネVVによって、リンクAの図中矢印イ方向の回転は「(い)の回転手段」である引きバネVによってなされる。「(あ)の範囲」で引きバネVVは短くなりドアを閉止方向に回転させ、引きバネVは長くなってドアを開く方向に付勢する。このように回転作業に携わるバネと密閉作
業に携わるバネを別にすることにより、ドアに作用する力の大きさを回転作業と密閉作業において独自の大きさに設計でき、作用力距離Loによらずにバネの強さによって大きさを調節することが出来るので、バネの強さを大きくして作用点を枢軸Oの近くにすることによって装置を小型化することが出来る。図9(b)(c)においてバネの図示は省略する。
図9(b)はドアの開度が15度、11度、10度のリンク装置の状態図で、それぞれ閉止寸前、ラッチ当接時以前、ラッチ当接時当初、の状態を示す。ドアの開度が15度から11度の間にリンクAが摺動面K1の下で摺動面K2,K3の上を通過する。開度が11度から10度の間にリンクAが回転して摺動面K2上を移動し、その後摺動面K3上を移動する。
図9(c)はドアの開度が10度、9度、8度のリンク装置の状態図で、それぞれラッチ当接時当初、ラッチ当接時以後、全閉止寸前の状態を示す。車輪Bが摺動面K1上を、車輪BBが摺動面K3上を同時に移動し、密閉を阻止しながらドアを閉止回転させる。接続軸Cが図中矢印ロ方向に移動し、回転体Jcが図中矢印ハ方向に回転してドアDと相対的に一体となりドアが全閉される。
図9は「作用点が枢軸Oに近い位置から遠い位置に転移する回転機構」であって、「(あ)の範囲」で「ドアを回転させる力」は固定支軸Swを枢軸Oに近づけることによって限りなくゼロに近づき、「(い)の範囲」で「ドアを密閉する力」は摺動面Kを枢軸Oから遠ざけることによって限りなく大きくなる。作用点が枢軸Oに近い位置から遠い位置に転移する回転機構」は「ドアを回転させる力」と「ドアを密閉する力」との比率をゼロから無限大の間で調節できる。
「(あ)の回転手段」の動作が小さいことに比してドアの回転は大きく、「ドアが停止する位置」を「ラッチがドア枠に当接する位置」に調節することは困難であるが、接続軸Cを取り付ける回転体Jcとドア面との間の角度Θjcを調整することによって、また回転体Jcとドア面との間に押しバネUを挿入することによって、ドアを「ラッチがドア枠に当接する位置」に停止させ待機させることが出来る。
図1,8と同様に回転体Jcを押しバネUによって図中矢印ハと反対方向に付勢し、当たりG2によって図中矢印ハと反対方向の回転を阻止すると、押しバネUは図1,8と同様の機能を有し、閉止寸前に「ドアに作用する力」がなくなっても「(あ)の回転手段」から「(い)の回転手段」へ切り替わるようになる。
ドアDがラッチ当接時に高速回転してリンクAの回転がドアDの回転に遅れる場合には、車輪BBが摺動面K3を介してドア枠Wに係止され、回転体Jcが図中矢印ハと反対方向に回転して当たりG2に係合してドアDと相対的に一体となりドアを停止させる。また図9(c)に示すドアDに取り付く摺動面KdはリンクAの回転の途中で車輪Bに係合してリンクAの回転を抑制する手段で、車輪Bが摺動面K1上を車輪BBが摺動面K3上を同時に移動するとき、接続軸Cの枢軸Oの周りの公転が略停止し、ドアDが回転し続けるとき、摺動面Kdは車輪Bに係合する。
このように駆動部とドアDとが連動せず別々に動作するとき、ドア慣性力によるドアの回転速度と、リンクAの回転によるドアの回転速度とが異なり、リンク装置は時間経過と共に所定の運動から外れた運動をするようになる。摺動面Kdの減速手段はドア慣性力によって所定の運動から外れると制動手段が働くようにするもので、ドア慣性力がなくなるとリンク装置は所定の運動に復帰し制動手段が働かないようになる。
図9(d)はリンクAの回転軸Cがバネの軸芯線Zvを横切った状態で、リンクAが当たりG1から離脱して回転軸Cを軸に図中矢印イ方向に回転しようとしている状態を示す。またドア慣性力が大きい場合であって、リンクAが当たりG1から離脱しないまま車輪BBが摺動面K3に当接した状態を示す。角度Θakが鋭角であるので、リンクAの回転は阻止される。ドアDの図中矢印ロ方向の回転が継続すると、摺動面Kが図中矢印ニ方向に回転し、押しバネU2が縮む。ドア慣性力が押しバネU2に吸収されてドアは減速される。
図9(f)はリンクAの図中矢印イ方向の回転によって、車輪BBが摺動面K3から摺動面K1に移動して摺動面K1を押圧し、摺動面Kを更に図中矢印ニと反対方向に回転させて押しバネU1が縮む状態を示す。押しバネU2はドア枠Wから離れて無効に
なる。また回転体Jcを図中矢印ハ方向に回転させる。
図9(g)はラッチ当接時にドアが止まったままリンクAが更に回転して、回転体Jcの側面とドア面とが当接して、回転体JcとドアDとが相対的に一体になり、摺動面Kを更に回転させて押しバネU1を更に縮め、押しバネU1に「ラッチを凹ませる力」が蓄えられた状態を示す。
また駆動部とドアとの間に第1のドアを取り付けることによって、ラッチがドア枠に当接したまま「(あ)の回転手段」でドアが回り続けて、「切替手段」がラッチがドア枠に当接したあとに動作するように出来る。
押しバネUの剛性を小さく設定すると、バネが大きく伸縮しなければ「ドアを密閉する力」或いは「ドアを戸当たりに押圧する力』に到達しない。
押しバネUの剛性大きく設定すると、リンクAがドアDに固定された状態に近づき、押しバネUの剛性を小さく設定するときのように、押しバネUが大きく伸縮しながら少しずつ回転力をドアに提供するようにはならない。
ラッチ当接時当初から最大値の力が作用し、ラッチが凹むと「ドアに作用する力」は減少し、ドアは密閉される。
図10(b)に示すようにラッチ当接時に車輪Bが摺動面K1に当接し、ドア慣性力によって回転体Jが図中矢印イ方向に回転し、トグルバネVVが支軸Cjを横切る。図10(c)に示すように車輪BがリンクAの側面に添って移動することにより、リンクAが図中矢印ロと反対方向の回転をして、引きバネVが引き伸ばされるようになり、且つ作用力距離Loが増加して、引きバネVの力が「ドアを回転させるだけの力」から「ラッチを凹ませる力」に転じるようになる。
また図10(a)〜(d)の開閉装置は「ドアを回転させるだけの力」の作用点Saが「ラッチを凹ませる力」の作用点bより枢軸Oに近く、密閉装置が回転装置より枢軸Oに近い位置にある。このように開閉装置の機能を枢軸O近傍に集約することによって装置は小型化される。
トグルバネVVの力が強くても密閉時に作用する力は「引きバネVの引き伸ばされたときの力」であって、「ラッチを凹ませる力」を必要最小に設定することで、ドアを開くときにドアが重たく感じられることはない。
図10(c)に示すように車輪Bが摺動面K3を押圧することによってドアを密閉することも出来るが、車輪Bが摺動面K3を押圧する以前に「回転体Jの図中矢印イ方向の回転」を当たりGjで阻止するようにしている。回転体Jの車輪Bが取り付く面と反対側に車輪の回転軸Ibを共有する車輪Bbが装着され、図10(c)に示すようにドアを開く過程において、車輪Bbが摺動面K3に沿って移動することにより回転体Jが図中矢印イと反対方向に回転し、トグルバネVVが再び支軸Cjを横切ると密閉装置は図10(a)に示す状態に復帰する。トグルバネVVが再び支軸Cjを横切るまでの範囲は閉止過程における「(い)の範囲」であって、この範囲で手を離したとしてもドアは密閉に至る。トグルバネVVが再び支軸Cjを横切ってから手を離したとしても、ラッチ当接時までにドア慣性力が成長し、回転体Jを図中矢印イ方向に回転させる。
回転体Jは固定支軸Swを軸に図中矢印イ方向に回転し、固定支軸Swから遠い位置に車輪Bを近い位置に車輪BBを装着し、それぞれは互いに固定支軸Swから略直角方向に配せられ、「枢軸Oに近い位置でドアDに設ける摺動面K」と「枢軸Oから遠い位置でドアDに設ける摺動面KK」とに沿って移動する。「(あ)の範囲」で車輪Bは摺動面Kを押圧して、車輪BBは摺動面KKと離脱している。「(い)の範囲」で車輪BBは摺動面KKを押圧して、車輪Bは摺動面Kと離脱している。
図11(a)において車輪Bは図1と同様に、角度Θakが鋭角である間は車輪Bが摺動面Kを押圧して、ドアDは枢軸Oを軸に図中矢印ロ方向に回転する。「(あ)の範囲」で作用点を枢軸Oに近い位置に停留させ、作用力距離Loを小さく駆動力距離Lvを大きく維持する。「切替範囲」で角度Θakが直角であるときを境にして車輪Bは摺動面Kと離脱し「作用点を枢軸Oに近い位置に停留させる拘束手段」は解除される。「(い)の範囲」では車輪BBが摺動面KKに沿って移動しながら摺動面KKを押圧する。作用力距離Loは大きく駆動力距離Lvは小さくなる。
図11(b)に示すように固定支軸Swは「ドア枠Wに設ける固定支軸Swを軸に回転する回転体Jsw」を介してドア枠Wに回転可能に取付けられる。図11(b)は固定支軸Swの位置がドアから後退しない位置である場合の動作説明図で、図11(c)は固定支軸Swがドアから後退した位置である場合の動作説明図である。ドアを回転させる力が弱い「(あ)の範囲」では押しバネUによって回転体Jswが図中矢印ハ方向に回転して、図11(c)に示すように固定支軸Swがドアから後退する。密閉寸前において車輪BBは摺動面KKから大きな摩擦抵抗を受けて摺動面KK上を移動し難くなる。密閉するに従い押しバネUは縮まり固定支軸Swはドアに接近し、車輪BBは摺動面KK上を移動し易くなる。
押しバネUbbが復元するときドアを開く方向に付勢するが、車輪BBが直ちに摺動面KKに沿うようになるため、ドアは開く間もなく閉止する。「摺動面KKが車輪BBを押圧する力」は車輪BBの公転の中心に向かう力であって、大きくても車輪BBの移動に大きく抵抗するものではない。このようにドアを減速する手段はドアを減速するのではなく車輪BBの移動を減速するものであって、ドア慣性力の大きさの広い範囲に亘って有効に働く。
図12に示す開閉装置の回転手段と切替手段は、枢軸O近傍に摺動面K1と「先端部に車輪B1を装着したリンクA1」とを設けるもので、図1,11と同様に車輪が摺動面を押圧しながら移動するもので、リンクAには曲げ力が働いている。また密閉手段は枢軸O遠傍に「先端部に車輪B2を装着したリンクA2」とそれに沿って移動する摺動面K2を設けるもので、図1,11と同様に車輪が摺動面を押圧するもので、リンクA1とリンクA2とはリンクA3で連結される。
リンクA2は引きバネVによって付勢され、引きバネVの片方はリンクAAの先端部の支軸Saに他方はドア枠Wの設けられる支軸Swwに取付けられる。リンクAAは当たりG1とG2の間を揺動しリンクA2に軸支される。
図12の開閉装置は図1の開閉装置を小さくして「(あ)の回転手段」と「切替手段」だけにして、「(い)の回転手段」は密閉装置が受け持つようにするもので作用点を大きく転移することによって装置を小型化するものであって、図1〜7のように作用点が枢軸Oから次第に遠ざかるものや、図8〜11のように「回転軸を枢軸Oから遠い位置に設けた回転体」が回転作業と密閉作業をするものに比べて装置の動作範囲が小さくなり、全閉時にはドア枠Wに沿った細長いケース内に収容できる。
また「切替手段」の大きな動作で枢軸Oから遠く離れた位置の密閉装置が大きく動くようにするもので、「(い)の範囲」のドアの僅かな回転範囲内において、「減速しながら密閉に至る動作」や「ドアに作用する力が徐々に成長しながら密閉に至る動作」など長い時間経過を伴う動作をさせるようにするものである。
閉止時の衝撃音の要因は「(い)の範囲」の更なる加速であって、出来るだけ強い力のまま回転する範囲は小さいことが望ましい。図10に説明したように駆動部とドアとが第1のドアを介して間接的に取り付く場合は、「切替手段」が動作する以前にラッチがドア枠に当接して待機するように出来るが、駆動部とドアとが直接取り付く場合は「切替手段」が動作する以前にラッチがドア枠に当接して待機するとは限らない。また「切替手段」が始動するときのドアの開度は、角度Θakが直角であるときとする場合は一定の範囲内に収めることは出来ても、限られた値に確定できない。この場合と比較して係止された車輪Bが離脱するときのドアの開度はある程度確定される。ラッチ当接時から全閉までのドアの回転範囲は小さく「切替手段」が動作するドアの開度は出来るだけ小さく確定されることが望ましい。
図12に示す「窪みと車輪Bとが係合離脱する手段」は、「切替手段」が始まるときのドアの開度を出来るだけ小さくしてラッチ当接時の近くにするものである。
押しバネUは摺動面K2の基端部Ko2付近に設けられ、車輪B2が押しバネUより枢軸Oから遠い位置の摺動面K2を押圧するとき、「車輪B2が摺動面K2を押圧する力Fb」は押しバネUを支点として接続軸Cが図中矢印ハ方向に回転する方向に働き、摺動面K2は押しバネUを支点として接続軸Cを跳ね上げるテコとして働く。縮んだバネが復元する力によってドアが開く方向に戻されるが、図12(c)に示すように車輪B2が摺動面K2の終端部Ke2に到達して当たりGkがドア面に当接すると、ドアDと摺動面K2とが相対的に一体なると、車輪B2が「ドアが開く方向にも戻される回転」を阻止する。
押しバネUが縮みながらドアが閉止回転するとき、押しバネUはドア慣性力に抵抗し減速手段として機能する。慣性力をバネで受け止めることはドア慣性力の反力がドアを開く方向に働くことになるが、このようにドアの移動を許しながらドア慣性力をバネに吸収しバネが復元してドアが押し戻されないようにすれば、ドア慣性力を制動力に変換したことになる。
図12〜14の「密閉直前に動作する減速装置」は密閉阻止手段でもあり、「ドアを閉める方向に働くバネ」による駆動力と「ドアを開く方向に働くバネ」による抵抗でドアを前後の力で挟み込むものであって、密閉時にドアがドアを閉める力と戸当たりGdの間に挟まれる状態を、ドアが戸当たりに至る以前に、ドアの回転をある程度許しながらドアを前後の力で挟み込むものである。図12〜14において回転装置は「(い)の範囲」で、ドアを回転させることより、ドアを開く方向に回転することを阻止する役割を果たしている。
車輪B2が押しバネUより枢軸Oから遠い位置の摺動面K2上を移動するに従い車輪B2の移動に押しバネUが影響しなくなるが、「車輪B2が摺動面K2を押圧する力Fb」が大きくても「車輪Bが摺動面K2上を移動する方向に働く力」は小さいと言うことは、押しバネUが如何に大きな慣性力を受け止めても車輪Bの移動が止まらないことを意味する。図12に示す密閉装置はドア慣性力が如何に大きくてもドアを制止するものである。密閉を阻止するというよりドアは密閉に至る前で一旦止められる。
全閉時に押しバネUが縮む量は最大であってドア慣性力の大きさに関係なく一定している。ドアが途中で止まる止まらないの如何に係らず終端部Ke2に至る途中でリンクAAが図中矢印ニ方向に回転して作用力距離Lo2が大きくなる。これにより引きバネVの力は押しバネUの最大の力に打ち勝って車輪B2を摺動面K2の終端部Ke2に至るように設定している。
図12(c)に示すように当たりGkがドア面に当接すると、摺動面K2とドアDは相対的に一体となり、ドアは密閉される。図12の密閉装置を「枢軸O近傍に平行移動して摺動面K2の基端部に摺動面K1の基端部Ko1の窪みを取り付けて「(あ)の範囲」でも離脱せず係合するようにすると開閉装置として十分に成立する。この開閉装置は密閉装置に「(あ)の回転手段」を追加したものでもある。
このように複数の実施例に示す開閉装置のそれぞれから回転装置と切替え装置と密閉装置の何れかを取り出して、これを組み合わせることによって回転装置と切替え装置と密閉装置とを備える開閉装置が種々考えられることは当然である。
摺動面K1の窪みから終端部Ke1までの形状を「車輪B1の固定支軸Sw1から最も遠い点の円軌道Rb1」より曲率が大きい曲線にすると、ドアを開くときに車輪Bの移動方向に角度Θakが鋭角になってリンク装置を逆回転させる。この場合、全ての回転範囲においてドアと駆動部は連動し、ドアの回転を全く伴わない「切替手段」ではなく殆んど伴わない「切替手段」であって、「切替範囲」と「(い)の範囲」で駆動部がドアと連動することによって、「ドア慣性力によって伸縮したバネ」が復元してドアが開く方向に回転することを防いでいる。
摺動面K2の終端部Ke2を枢軸Oに近い側に、接続軸Cを遠い側にして前後入れ替えて配置すると、「車輪BBが摺動面K2を押圧して接続軸Cを押し上げる運動」はドアを開く方向に回転させる。この開く方向の回転は駆動部がドアと連動することによって、「車輪B1が摺動面K1を押圧する力」によっても阻止される。
リンクA2の端部の車輪の回転軸Ib2がリンクA3に設けた長穴Hに沿って往復可能に取り付き、「切替範囲」の当初に付勢手段を捩りバネUVからトグルバネVVへリレーするようにしている。「(あ)の範囲」で車輪B1が摺動面K1を押圧することによってドアが回転するが、図12(d)に示すように、リンクA1の回転が当たりGA1によって係止されると、車輪B1が摺動面K1を離れてリンクA1の回転がドアに伝わらなくなる。また同時に車輪の回転軸Ib2が長穴Hの基端部Hoによって押し出され、図12(d)の破線に示すように当たりGA21に当接して待機状態にあるリンクA2が実線に示すように図中矢印イ方向に回転する。トグルバネVVはリンクA2の回転軸Swを横切って、リンクA2は当たりGA21に当接するまで回転を続けるようになる。
「(あ)の回転手段」は図12(d)に破線で示すようにトグルバネVVの軸芯線が大きく移動して「リンクA2の回転の中心Sw2」を横切るように、大きな力で待機状態が解除するもので、「(あ)の範囲」では車輪B1が摺動面K1の枢軸Oの近い位置を押圧することによって、大きな力がドアに小さく作用するようにしている。
リンクA2の回転速度は一定であって、ドアの回転速度は閉止開始開度によって異なる。閉止開始開度が大きい場合、リンクA2が回転して車輪B2が摺動面K2を押圧するまでの間にドアは大きく回転し、図12(e)に示すように車輪Bが摺動面K3に押圧されるようになる。
摺動面K3はの「ドアに設けられる支軸Ik3」の周りに回転自在に軸支され、図中矢印ニ方向に捩りバネUV3によって付勢され同方向の回転が当たりGK3によって阻止される。リンクA2が回転して車輪B2が摺動面K2を押圧するまでにドアが大きく回転するほど、摺動面K3は図中矢印ニと反対方向に大きく回転し、角度Θakが大きくなって車輪Bの図中矢印ホ方向の移動に大きく抵抗する。即ちドアの閉止直前の回転速度が大きいほど、制動力が大きく働く。
図12(f)は密閉時に車輪B3が摺動面K3から離れて、車輪B2が「ドアDに当接した摺動面K2を押圧する状態を示す。
図12(d)〜(f)は「(い)の回転手段」が「(あ)の範囲」で待機して、「切替範囲」で「(あ)の回転手段」によって始動し、「切替範囲」で「ドアに作用する力」が働かない
一定の時間を設けるもので、一定の時間内のドアの移動距離で「閉止寸前のドア慣性力の大きさとドアの回転速度」を測定して、一定の時間内のドアの移動距離で「閉止寸前のドア慣性力の大きさとドアの回転速度」に応じた制動力が働くようにするものである。
図13,14の開閉装置の減速装置はドア慣性力の大きさに応じて制動力の大きさが変化するもので、全閉時直前に更に減速することによって、全閉時に「ドアに作用する力」の大きさを一定の範囲内に収めるものである。
図13に示す開閉装置の回転手段と切替手段は、図7の開閉装置を枢軸O近傍に設けるもので、「固定支軸Sw1の周りに図中矢印イ方向に図示しない付勢手段によって付勢され回転自在に軸支される回転体J」と「先端部に車輪B1を装着したリンクA1」とが連結軸Pで連結され、図1,11と同様に車輪B1が摺動面K1を押圧しながら移動するもので、リンクA1には圧縮力が働いている。
密閉手段は枢軸Oの遠傍に設けられ、「先端部に車輪B2を装着したリンクA2」が固定支軸Sw2の周りに回転自在に軸支され、リンクA3はリンクA1とリンクA2とを連結し、リンクA2を図中矢印ハ方向に回転させる。車輪B2に沿って移動する摺動面K2は回転体Jcを介してドアDに取り付く。
本発明の「切替手段」は「ドアに作用する力」を急激に変化させ作用点或いは作用線を枢軸Oから遠くに瞬間移動させるものであって、瞬間移動距離が大きいほどドアを開く過程において「(い)の回転手段」が「(あ)の回転手段」に戻るときのドアの開度は大きくなる。出来るだけ強い力のまま回転する範囲は小さいことが望ましい。図13,14に示すに説明する解除可能な拘束手段は、瞬間移動距離を出来るだけ大きくするものであって、しかもドアを開くときに出来るだけ早く復帰するものである。
図13(a)(b)に示すラッチ当接時の状態図は、車輪B1が摺動面K1の凹部から離脱して終端部Ke1に向かって図中矢印ト方向に移動しようとしている状態図で、リンクA2が図中矢印ハ方向に回転して車輪B2が摺動面K2を押圧して図中矢印ホ方向の弱い付勢力に打ち勝ってホと反対方向に回転させようとしている状態図である。
図13(b)はドア慣性力が大きい場合で、ラッチ当接時にドアが回転し続けた状態図で、車輪B3が摺動面K3に当接し、回転体Jcが接続軸Cjの周りをニと反対方向に回転し、角度Θakが直角から鋭角に移行する。ドア慣性力が大きいほどドアは回転し続け、回転体Jcがより大きく回転し、角度Θakがより鋭角になって、車輪B3が摺動面K3上を図中矢印リ方向に移動し難くなる。また角度Θakがより鋭角になるほど、車輪B3の摺動面K3上の移動に伴い、回転体Jcがニと反対方向により大きく回転し、車輪B2が摺動面K2を押圧する力の作用点が摺動面K2の回転軸Ckに近づく。このようなことによりドア慣性力が大きいほど、摺動面K2のホと反対方向の回転に抵抗が大きく働きドアは減速される。
車輪B1はドアDに設けられる摺動面K1に沿って移動し、摺動面K1の枢軸Oに近い端部に当たりG1が、枢軸Oに遠い端部に当たりG2が取り付く。
リンクA2は片方の端部をリンクA1に回転自在に接続し、他方の端部に車輪B2を装着する。リンクA2の中間部はボールスプラインJcを貫通し、ボールスプラインJcは「接続軸Cの周りに回転自在に軸支され、リンクA2の軸方向に沿って移動する溝Hを設けた回転体Jc」である。
図14(a)(b)はラッチ当接時の状態図で、車輪B1が摺動面K1の当たりG1から離脱して当たりG2に向かってに移動しようとしている状態図で、リンクA2が図中矢印ハ方向に移動して車輪B2が摺動面K2の凹部Ko2を押圧している状態図である。
図14(b)はドア慣性力が大きい場合で、ラッチ当接時にドアが回転し続けた状態図で、回転体Jkは当たりGjから離れて固定支軸Sw2の周りに図中矢印ホと反対方向に回転し摺動面K2の終端部Ke2が摺動面K3に当接する。摺動面K2が支軸Ckの周りにニ方向の回転力が働き、車輪B2が摺動面K2を押圧する力Fb2に抵抗する。ドア慣性力が大きくない場合は回転体Jkの回転の途中から摺動面K2が支軸Ckの周りをニと反対方向に回転し、摺動面K2の終端部Ke2が摺動面K3に当接する。
ドア慣性力が大きいほどドアは回転し続け、回転体Jkがより大きく回転し、摺動面K2の終端部Ke2が摺動面K3上を移動する距離が長くなる。このようなことによりドア慣性力が大きいほど、摺動面K2のニと反対方向の回転に抵抗が大きく働きドアは減速される。
図13,14(a)において密閉体制にある形態が図13,14(b)において慣性力によって崩れて図13,14(c)において復帰するが、図13,14の何れにおいても摺動
面K2がその回転の中心軸Ckを「図13,14(a)において密閉体制にある位置」に向かって戻りながら回転するときは、その回転の中心軸Ckが動かないまま回転するときに比べて、車輪B2の図中矢印ハ方向の移動を押戻すように働き、図中矢印ハ方向の移動がそれだけ遅れることになる。
通常の減速機においては大きな変位を小さな変位に変えるとき小さな変位がゆっくりとしかも力強く動くようにするものであるが、バネで動くドアにおいては、「大きな力で小さく動く動作」を「小さな負荷が掛かる大きな動作」に変換するとき力不足することによって動作が遅延するようにする。図13,14においては車輪B2の図中矢印ハ方向の小さな移動で崩れた形態を復帰させるとき、大きな動作を伴って復帰するため力不足する。
図13,14に説明した減速装置はドア慣性力を制動力に変換するもので、ドアを大きく開いて加速するドアに対しては大きく抵抗し、小さく開いて加速しないドアに対しては小さく抵抗する。「一定の抵抗で処理しようとする減速装置」のように、ドアを大きく開いて加速するドアに対しては全く効かず、小さく開いて加速しないドアに対してはドアを止まったままにするものではない。
図15(a)に示すように「(あ)の範囲」で全開時から閉止途中までは摺動面K1は当たりGcと当接したままの状態を保つ。摺動面K1の基端部Ko1に設ける凹部は車輪B1を係止し作用力距離Loを小さく保つ。図15(b)に示すように閉止途中からは摺動面K1は当たりGcから離脱し、「摺動面Kの車輪B1が移動する側と反対側の側面」がドア枠Wに設ける摺動面K3に沿って移動するが、ドアを開く過程において、摺動面K1が摺動面K3から離れると同時に「摺動面K1の終端部Ke1に留まる車輪B1」が基端部Ko1に戻ることになる。摺動面K1を回転自在にすることによって、ドアを開く過程において、「摺動面K1の終端部Ke1に留まる車輪B1」が基端部Ko1に戻るときのドアの開度を小さくする。
図15(b)に破線に示す摺動面K1は摺動面K3に当接する当初を示し、実線は以後を示す。車輪B1は図中矢印ハと反対方向に移動し引きバネVは引き伸ばされ、「ドアに作用する力」は正から負に転じてドアは減速される。摺動面K1が摺動面K3に当接すると同時に角度Θakが鈍角になるように設計すると負になることはない。このようにラッチ当接時以前に「ドアに作用する力」が極少値になってドアは減速する。
ドア面が枢軸Oを含む平面であるとき、ドア面に垂直に立てられた摺動面K2はドア面が枢軸Oを軸にする円運動の接線方向であるから、ドア面から離れた位置を枢軸Oから離れる方向(図中矢印ハ方向)に車輪B2が押圧すると、車輪B2はドア面から離れる方向に(図中矢印ニ方向)に移動し、ドアDは閉止方向に回転する。車輪B2がドア面から離れるに従いドアは加速する。また逆に車輪B2がドア面から離れた位置を枢軸Oに近づく方向(図中矢印ハと反対方向)に押圧すると、車輪B2はドア面に近づく方向(図中矢印ニと反対方向)に移動し、ドアはに開く方向に回転する。車輪B2がドア面に近づくに従いドアは減速する。
密閉時に車輪が「閉止したドア面D0」に平行な摺動面を押圧しながら移動するとき、摺動面の平行な部分が長いほど車輪の移動方向の力が小さくても大きな力でドアを密閉するようになるが、車輪の移動速度は摺動面の平行な部分の長さに関係なく押圧力が力不足する度合いによって決まるので、密閉時に減速する場合は図15のようにドア面に垂直な摺動面が好ましい。また垂直な摺動面を押圧する力が非常に強い力であっても車輪の移動速度は大きくならないので、静かに密閉することが出来る。また摺動面Kがドア面に垂直に立てられ終端部Keに隅各部を設ける場合、弱い力でも密閉できる。
垂直な摺動面を採用し閉止寸前に一旦停止する密閉装置は、強いバネを使用しても衝撃音が小さくなり、どのようなドアにも対応できる。
図1〜3に説明したようにリンクAの先端部の支軸Ibに車輪Bを装着する場合も、図8に説明したようにリンクAの先端部の支軸Saにバネを取り付ける場合も、リンクAは回転軸Cを軸に回転し、先端部の支軸を通る力の作用線がリンクAの軸芯線Zaのどちら側にあるかによってリンクAの回転方向が決まり、「力の作用線Zvが回転の中心Cを横切るとき」を境にして回転方向が切り替わる点おいて同じである。また図1〜3の場合も、図8の場合も「(あ)の範囲」でリンクAの片方の回転を拘束する手段を備え、「切替範囲」で拘束を解除する点おいて同じである。
「(あ)の範囲」で回転体Jに取り付く当りGjがドアDと係合することによってバネの支軸SjがドアDに固定された状態になって枢軸Oの周りを公転する。ドアに作用する力の作用線はバネの軸芯線Zvであって、「(あ)の範囲」で距離Loは小さく維持される。図16(a)(b)は接続軸Cがバネの軸芯線Zv横切るときで、当りGjがドアD離脱して回転体Jが図中矢印イ方向に回転しようとする状態を示している。ドアに作用する力の作用線Zvの方向をドアの枢軸Oに向かうようにすることによって「ドアに作用する力を減じる手段」が講じられ、閉止寸前でドアが静止する或いはそれに近い状態にしている。
摺動面KかドアDに設けられる接続軸Ckの周りに揺動可能に軸支され、図中矢印ニと反対方向に図示しない付勢手段によって付勢され矢印ニと反対方向の回転は当たりG2によって阻止される。車輪BbはリンクAAに装着され、リンクAAはドア枠Wに設ける固定支軸Swwの周りに回転自在に軸支され、図中矢印ホ方向に押しバネUによって付勢される。矢印ホ方向の回転は当たりGaによって阻止される。
図16(b)はドア慣性力が大きい場合で、ラッチ当接時にドアが回転し続け車輪Bが摺動面Kに当接して、摺動面Kが接続軸Ckの周りを図中矢印ニ方向に回転しながら車輪Bbに当接する状態図で、リンクAAが図中矢印ホと反対方向に回転し、押しバネUが縮む。摺動面Kは車輪Bによって「ドアを閉止する方向に働く力」と押しバネUによって「閉止方向と反対方向」の力を同時に受けることになり、接続軸Ckの枢軸Oの周りの図中矢印ロの公転は抑制されドアは減速される。
ドア慣性力が大きいほど摺動面Kの回転はドアの回転に遅れて、リンクAAがより大きく回転し車輪Bの図中矢印ハ方向の移動に抵抗が大きく働きドアは減速される。
図17は伸縮部が2つのリンクJ,Aで構成されるリンク装置で、リンクAは片方をドア枠Wに固定する固定支軸Swに、他方を車輪Bを介して回転体Jに取り付ける。車輪Bは摺動面Kに沿って移動するスライダであって、摺動面Kは「回転体Jに設けられる長穴の枢軸Oから遠い側の内側面」である。回転体JはドアDに設けられる接続軸Cの周りに回転自在に軸支され図中矢印イ方向に回転しドアDを図中矢印ロ方向に回転させる。リンクAには圧縮力が作用する。伸縮部の付勢手段の図示は省略する。
車輪Bは「摺動面KとリンクAの軸芯線Zaとの交差角度Θak」が鈍角になると図中矢印ハ方向に移動可能であって、図17(a)に示す「(あ)の範囲」では摺動面Kの先端部Keに留まり、図17(b)に示すように交差角度Θaが直角を境にして車輪Bは先端部Keを離れる。車輪Bが先端部Keを離れることによって図17(c)に示すように「切替範囲」では回転体Jが図中矢印イ方向に大きく回転する。図17(c)は回転体Jに装着される摺動面KKがドア枠Wに取り付ける車輪BBに沿って移動する状態を示す。図17(d)は車輪BBを移動可能にドア枠Wに取り付ける場合の密閉時の状態を示す。
図17(b)に示すように閉止寸前で作用力距離Loは極小になりドアは略静止する。車輪Bが回転体Jの回転軸Cに近い位置に係止されるほど、回転体Jとドアとは連動せず、ドアを静止する位置に留めて回転体Jが回転する。ラッチ当接時にドアが停止したままリンク装置は運動を続けて「ドアに作用する力」は増加する。
図18において、車輪BBは回転体Jに設けられる長穴HjのドアDに近い内側側面の摺動面Kに沿って移動し、摺動面Kは始端部K1と直線部K2と終端部K3からなり、リンクAは片方をドアDの接続軸Cに、他方を車輪Bを介して回転体Jに取り付ける。回転体Jはドア枠Wの固定支軸Swの周りに回転自在に軸支される。回転体Jは図中矢印イ方向に回転しドアDを図中矢印ロ方向に回転させる。リンクAには引張力が作用する。伸縮部の付勢手段の図示は省略する。
図18(a)(b)に示すように「(あ)の範囲」で車輪BBは始端部K1に留まる。図18(c)に示すように密閉作業が開始するD10の位置でリンクAの軸芯線と直線部K2とは直交し、図18(d)に示すようにD10の位置を過ぎればリンクAの軸芯線と直線部K2との交差角度が90度を超え、車輪BBは直線部K2上を図中矢印ハ方向に移動し始め、凹部K1から離れて終端部K3に移動する。この時ドアDが静止しても回転体Jは回転し車輪Bがドアの枢軸Oから遠い位置にあってドアDに取付けられた摺動面Kに乗り上げてドアを密閉するようになる。
ドアが減速するとき「ドアに作用する力」は大きくなり押しバネUが縮み、ドアが加速するとき「ドアに作用する力」は小さくなり押しバネUが伸びることになり、図18の減速装置はドアが減速すると車輪BBは摺動面KKから離れてドアを加速し、ドアが加速すると車輪BBは摺動面KKに沿って移動し、ドアを減速する。
速度がゼロの停止状態から動き始めるときの加速は以後の加速に比べて大きく、静慣性から動慣性或いは動慣性から静慣性が交互に働く現象は低速で運転する範囲は認められても、高速で運転する範囲では認められない。図18は高速運転する回転の終わりに施すのではなく、低速運転する回転の初めに施すの減速手段である。
閉止開始開度によって「閉止寸前のドア慣性力の大きさとドアの回転速度」は大きく異なるが、「閉止寸前のドア慣性力の大きさとドアの回転速度」をバネの長さで判別して、押しバネUの長さの変化によって制動力の大きさを変えることは困難である。図18は「ドアの運動が落ち着いた状態」の長さに違いによって「制動力が作用する距離」の長さが変化する減速手段で、異なる大きさのドア慣性力の大きさ対応している。
回転体Jの図中矢印イ方向の駆動力MvをドアDの図中矢印ロ方向の回転力Moに伝達する開閉装置で、接続軸Cと固定支軸Swとを3つのリンクで連結するリンク装置である。図19(a)(b)は回転体Jがドア枠Wに設けられる固定支軸Swに軸支する場合を示し、図19(c)(d)は回転体Jが接続軸Cに軸支される場合を示す。
リンクAは片方の端部に連結軸PPを他方の端部に連結軸Pを設けて、回転体Jを連結軸Pで連結し、揺動リンクAAを連結軸PPで連結する。図19(a)(b)においては固定支軸Swの周りに捩りバネUVが取り付き、回転体Jを付勢し、リンクAには引張力が働く。図19(c)(d)においては接続軸Cの周りに捩りバネUVが取り付き回転体Jを付勢し、リンクAには圧縮力が働く。当たりG1、G2は揺動リンクAAと当接し、それぞれ図中矢印ハと反対方向の揺動リンクAAの回転を、図中矢印ハ方向の揺動リンクAAの回転を阻止する。当たりG1は揺動リンクAAと当接して連結軸PPの位置を「(あ)の範囲」でドアの枢軸O近傍に留める。揺動リンクAAは閉止寸前で当たりG1と離脱して図中矢印ハ方向に回転し当たりG2に当接して、「(い)の範囲」で連結軸PPの位置をドアの枢軸Oから遠ざける。
図19(b)(d)において実線は閉止状態を示し、閉止したドアを開く過程の途中を破線で示す。破線で示す作用体Aの軸芯線Zaは揺動リンクAAの回転の中心を再び横切った直後の状態、即ち「(あ)の範囲の回転手段」に復帰した最初の状態を示している。図19(b)において開く過程の「(あ)の範囲の回転手段」に復帰するときのドアの開き角度Θdは、閉まる過程の「(い)の範囲の回転手段」に切り替わるときのドアの開き角度Θdに比べて大きい。
図19(b)(d)に実線で示す閉止状態において、リンクAと回転体Jの軸芯線が一直線上に位置する状態に近づくほど、リンクAに働く軸方向力の大きさは無限大に近づく。
図20,21は閉止寸前で「ドアに作用する力」の作用方向がドアの枢軸Oに向かうようにした状態を維持しながら密閉作業を同時に進行させるものであって、閉止寸前でドアを一旦停止状態にして「切替手段」が始動するようにするものである。抵抗などによる減速装置は使用しない。
図2(c)(d)と同様に、動作する領域はドア面から少し離れた細長い領域に留まり、回転体Jは枢軸Oから遠い位置にあって「切替範囲」で大きく回転し、「枢軸Oから遠い位置の大きな回転」によってドアを密閉する。図20,21は「枢軸Oに近い作用点と遠い作用点を備える回転機構」であって閉止時の装置をドア枠Wに沿って細長くドア面から突出しないケースに収容でき、装置の小型化に貢献する。
図20のリンク装置は図19のリンクAが「2つのリンクA,AAが直列に連鎖する連続体」に代わるもので、図21のリンク装置は図19の回転体Jに並列にリンクAAが取り付くものである。
図20(a)は閉止過程の途中を破線で示し、実線は閉止寸前にリンクAの軸芯線Zaが回転体Jの回転の中心Cを横切ろうとするときの状態を示している。閉止過程の途中ではリンクAとリンクAAは一直線状を保ち、ドアを牽引するが、閉止寸前でリンクAが回転体Jに取り付く当たりGaに当接し、回転体Jとが重なり合うようになっていて、リンクAと回転体Jとが相対的に一体となり回転し続ける。「連結軸Pに装着した車輪B」がドア枠Wに設けた摺動面Kを押圧してドアは密閉される。
リンクAと回転体Jの長さを同じくして、連結軸Pと接続軸Cの位置が一致するようにするとリンクAAは静止し、「ドアに作用する力」を一定に保ちながらドアを密閉することになる。リンクAの長さを回転体Jより僅かに長くして、連結軸Pと接続軸Cの位置が僅かに一致しないするようにすると、リンクAAはドアを枢軸Oに引き寄せる方向に牽引し「ドアに停止する力」を増加しながらドアを密閉することになる。
リンクAAとドアの設ける支軸Saとは「紐sと引きバネV1とを連結した連結体」で連結され、紐Sは滑車BKに沿って移動する。このようにして伸縮部の大きな運動に対して長いバネを採用することが出来、バネの伸縮量を小さくする。また紐Sの断面は、紐Sが滑車BKに沿って移動するときは押しつぶされ、滑車BKに沿って移動しないときは復帰し、変形と復帰を繰り返すことによって「紐Sが滑車BKに沿う移動」が減速される。
図21(b)は閉止寸前の状態図で、リンクAの軸芯線Zaが直線Tと一致するときリンクAが枢軸Oを牽引したままリンク装置は全く動かないようになる。「ドアに作用する力の作用線方向」が枢軸Oに向かうと、枢軸O周りの回転抵抗が増加してドアは減速する。図17,18の場合ドアを枢軸Oから離れる方向に牽引し、ラッチ雄部Rdと雌部Rwとの間隙を狭めるようになり、ラッチの抵抗は大きくなる。またドア上部が枢軸Oから離れドア下部が枢軸Oに近づくように傾き、自重による傾きと同方向で枢軸Oの磨耗を助長することになる。これに対して図20,21の場合ドアが枢軸Oに近づく方向に牽引し、ラッチ雄部Rdと雌部Rwとの間隙を拡げるようになり、ラッチの抵抗は小さくなる。また自重による傾きと反対方向に傾け枢軸O周りの回転抵抗を減少する。枢軸Oの磨耗を助長しない。
摺動面Kはドア枠Wに設ける回転軸Ikの周りに回転自在に軸支され押しバネUによって図中矢印ニ方向に付勢されている。当たりGkは摺動面Kの図中矢印ニと反対方向の回転を阻止するもので、密閉時にドア枠Wと当接する。
図21(c)は密閉時の状態図で、リンクAAが当たりGaaから離れて回転し、車輪Bが摺動面Kに沿って移動するとき、ドア慣性力の大きさに応じて摺動面Kは回転軸Ikの周りを図中矢印ニ方向に回転し、「摺動面KとリンクAAの軸芯線Zaaとの交差角度で車輪Bが移動する側の角度Θak」は減少し車輪Bは摺動面K上を移動し難くなる。このようにドア慣性力によって傾斜した摺動面Kは車輪Bの移動方向に対して上り勾配を大きくして車輪Bの移動を制止するがドア慣性力がなくなってくると、摺動面Kは回転軸Ikの周りを図中矢印ニと反対方向に回転し、ドアを開く方向に回転させようとするが、車輪Bがこれに打ち勝って図中矢印ハ方向に回転する。
車輪Bが図中矢印ハ方向に回転するに従い「摺動面KとリンクAAの軸芯線Zaaとの交差角度Θak」は次第に直角に近づき、「車輪が摺動面を押圧する力の作用線Fb」とリンクAAの軸芯線Zaaとが一致する状態に近づく。このことは車輪Bがより容易に摺動面K上を移動するようになると同時に、「作用線Fbと回転軸Ibとの間の距離Lb」が小さくなって、図1に説明したように「回転軸Ibのまわりに働く回転力Mi」は密閉力Fbに大きく変換される。図1においても図21においても車輪Bは「公転ハ」の周方向に小さな力で公転し、リンクAAは「公転ハ」の径方向の大きな力を支持する。即ちドアは非常に小さい力で密閉することになる。
図22は伸縮部がリンクAと回転体Jの2つのリンクからなるリンク装置で、密閉時に回転体JとリンクAの軸芯線が折れ曲がった状態から一直線状になって強くドアを押圧する開閉装置の動作説明平面図である。図22の開閉装置は図10で説明したように伸縮部と開閉部の間に第1のドアJcが介在して、ラッチ当接時以前にリンク装置の動作が終了して停止した後に「ドアDと第1のドアJcの間に介在する押しバネUの力」だけでドアDが閉まり始める特徴があり、ラッチ当接時以前の「ドアに作用する力」の履歴がどうであれ、またラッチ当接時以前のドアが高速回転する場合であっても、ラッチ当接時にドアが略停止し「ドアに作用する力」が略「ラッチを凹ませる力」であれば、ドアがゆっくりと密閉される。
ドアの回転を全く伴わない「切替範囲」は「(あ)の範囲」と「(い)の範囲」との境界線で表されるが、図22(c)に示すようにドアの回転を殆んど伴わない「切替範囲」は「(あ)の範囲」と「(い)の範囲」との間の範囲で表される。図22の開閉装置は「ドアに作用する力」がラッチ当接時以前に大きく切り替わるが、軸方向力Faを駆動力距離Lvに反比例してゼロから無限大の大きさに変化させることが出来る。
図4において摺動面Kの基端部Koで曲率を小さくして密閉時に大きな力を作用させる場合も「(あ)の範囲」と「(い)の範囲」との間の範囲でドアの回転を殆んど伴わなずに押圧力Fbが大きく切り替わる。この場合は押圧力Fbは作用力距離Loに比例する。
ドア慣性力の増加分だけ「ドアが動くために必要な力」減少し押しバネUが緩むことになるので、押しバネUが緩んで押しバネUに蓄えられる力は小さくなり、ラッチ当接時に「ラッチを凹ませるだけの力」より小さいことになる。ドア慣性力が大きい場合はドアは止まらずに全閉する。小さい場合はラッチがドア枠Wに当接すると同時にドアは停止する。
ドア慣性力が大きくない場合でも、閉止寸前にドアが空気抵抗を大きく受けてドアが減速するとき、押しバネUが縮んで押しバネUに蓄えられる力が「ラッチを凹ませるだけの力」より大きくなる場合があって、ラッチ当接時にドアが止まって空気抵抗がなくなるとき、押しバネUが伸び始めてドアを閉めることになる。この場合は「伸縮部が第1のドアJcを回転させる回転機構」が全停止しても「第1のドアJcが開閉部を回転させる回転機構」だけでドアを密閉することになる。ラッチ当接時に押しバネUに蓄えられる力が「ラッチを凹ませるだけの力」より小さい場合、「伸縮部が第1のドアJcを回転させる回転機構」は停止ぜず、押しバネUに蓄えられる力が「ラッチを凹ませるだけの力」より大きくなるまで動く必要がある。
ラッチ当接時以前に阻止する場合、ラッチ当接時以前に縮んだ押しバネUの力だけでドアDを密閉できるようになっていて、ラッチ当接時以後に阻止する場合、ラッチ当接時以後に縮んだ押しバネUの力だけでドアDを密閉できるようにする。何れにしてもラッチが当接した状態で回転体JとリンクAの運動が停止するとき、縮んだ押しバネUが伸びる間はドアDが停止状態にあって、ラッチ当接時から縮んだ押しバネUが伸びる時間だけ密閉が遅れる。
「ドアに作用する力」はラッチ当接時に最大である必要があって、図5(c)(d)に示すようにラッチが凹んでしまうとラッチが対面するドア枠の凹部に嵌まり込むまで殆んどいらない。ラッチ当接時以前に以後に関係なく、ラッチが凹み始める位置が「リンクAの連結軸Pを軸とする回転」を阻止する位置であって、押しバネUの長さが自然長になるまで伸びきった位置で、ドアの回転が停止する。ドアの回転が停止する位置によっては密閉に至らない場合があって、このことは「回転体JとリンクAの軸芯線が折れ曲がった状態のまま係止される位置と押しバネUの自然長によっては、密閉に至らない位置でドアを止めることが可能であり、且つ密閉に至ると同時にドアを止めることが可能である。」ことを意味している。
このように当たりGaを調整することによってラッチが対面するドア枠の凹部に嵌まり込んでドアが戸当りに当たらない位置で衝撃音が発せられない位置でドアを止めることができる。またはそれに近い位置でドアを止めることができる。或いは押しバネUUによってドアを止める位置とドアを密閉するときの力を調節することが出来る。また密閉時の押しバネUの縮み量を調節することによって、ドアを密閉するときの力を調節することが出来、衝撃音の大きさもまたドアを開くときの力も小さく出来る。
図23(a)に示す破線は「(あ)の範囲」の動作説明図で、実線は全開時に静止したドアD100の状態を示す。回転体Jは固定支軸Swの周りに回転自在に軸支されリンクAと連結軸Pで接続される。回転体Jは図中矢印イ方向の駆動力Mvによって連結軸Pが固定支軸Swの周りを公転する。連結軸PにリンクAが接続され、リンクAは接続軸Cの周りに回転自在に軸支される。接続軸CはドアDに回転体Jcを介して移動可能に取付けられ、4節回転機構は5節回転機構になるが、先ず接続軸Cと固定支軸SwのそれぞれがドアDとてドア枠Wに固定された状態の4節回転機構について動作説明する。
図23(b)に示すように、回転体JとリンクAの軸芯線が一直線状に配されようとするときは、ラッチが凹み始めようとするときであって、「(あ)の回転手段」が、ドアの回転を継続するために力不足であると同時に、長い方のリンクの回転を継続するために力不足である。この力不足は閉止寸前にドアを一旦停止させる。
このようにドアDとドア枠Wとを「長さが異なる2つリンクA,J」で連結し、閉止するに従いに2つリンクA,Jの両端の取付軸が遠ざかる4節回転機構は、「切替範囲」以前は2つリンクA,J折れ曲がった状態で「ドアに作用する力」を小さく拘束し、「切替範囲」で拘束解除されて、折れ曲がった2つリンクA,Jはドアが殆んど回転することなく一瞬にして一直線状にる。「切替範囲」でドアが僅かに回転する間にリンク装置が大きく動作し、「ドアに作用する力」が力不足の状態から強い力に切り替わるようになる。
リンクAAはドア枠Wの設けた回転軸Iaの周りに回転自在に軸支され、引きバネVによって図中矢印ニ方向に付勢される。リンクAAの先端部に車輪Bが装着され、図23(a)〜(b)に示すように全開時から閉まる過程においては、車輪Bが回転体Jの側面に設けられた凹部の摺動面Kに沿って移動しながら摺動面Kを押圧する。回転体Jは固定支軸Swを軸に図中矢印イ方向に回転し、連結軸Pは固定支軸Swを中心とする円周Rsw上を移動する。図23(b)に示すように閉止寸前に「ドアDに取り付く摺動面KK」が車輪Bの進路を塞ぎ「車輪B摺動面Kに沿う移動」と「連結軸Pの円周Rsw上の移動」が止められる。車輪Bが摺動面KKを押圧する力Fbはドアを閉める方向に働くのでドアは停止しない。また連結軸Pが円周Rsw上で停止した状態で図23(b)の破線が示すように押しバネUによって回転体Jcが図中矢印ハと反対方向に回転しリンクAと回転体JcとドアDが運動を続ける。図23(c)に示すようにラッチ雄部Rdが雌部Rwに当接した位置で「ドアDに取り付く摺動面KK」が車輪Bの進路から排除され、車輪Bが摺動面Kに沿って移動可能となる。
このように回転体Jcを追加してリンク数5のリンク装置にすることによって、回転体JとリンクAの軸芯線が一直線状になる以前に回転体Jの回転が止まってもリンク装置は運動可能となり、ラッチ雄部Rdが雌部Rwに当接して待機状態にするように出来る。またラッチ当接時にドアが停止した後に、2つのリンクが一直線状になって「ラッチを凹ませる力」が作用するようにすると、常にドア慣性力がなくなった状態で全閉することになり、衝撃音の大きさを常に小さくすることができる。
リンクAと回転体Jは連結軸Pで連結され、リンクAの連結軸Pと反対側の連結軸の接続軸CはドアDに、回転体Jの連結軸Pと反対側の連結軸の固定支軸Swはドア枠Wに取付けられる。接続軸Cの周りに捩りバネUVが取り付き、リンクAは接続軸Cを軸に図中矢印イ方向に回転すせる。また接続軸Cの周りに駆動力Mvが働く。捩りバネUVの片方の支軸Sjは回転体Jcに固定され、他方の支軸SaはリンクAに設ける溝H内で移動する、溝HはリンクAの回転の中心Cに近い位置から遠い位置に連続する溝であって、支軸Saは「(あ)の範囲」で回転の中心Cに近い位置Hoにあって、「切替範囲」で遠い位置Heに遠ざかることによって、接続軸Cの周りの回転力Mjが密閉時に突如として増加し、密閉時の回転力不足を補う。
図24(a)は閉止過程の途中を破線で示し、実線は全開時の状態を示している。図24(a)に示すように全開時から閉まる過程においては、接続軸Cは枢軸Oを中心とする円周Ro上を移動する。ドアDは枢軸Oを軸に図中矢印ロ方向に回転する。連結軸Pは殆んど移動せず、「(あ)の範囲」で枢軸Oの近傍に留まり、作用力距離Loを小さく保つ。図24(b)に示すようにリンクAと回転体Jとが次第に重なる状態に移行すると、接続軸Cは殆んど移動せず連結軸Pが「固定支軸Swを中心とする円周Rsw上」を移動する。駆動力Mvは軸力Fjに大きく変換され、同時に軸力Fjは「閉止したドア面D0」に次第に直角に働くようになる。
図24(b)に示す円弧Raは接続軸Cを固定してリンクAが回転したときの「リンクAの先端部の連結軸P」の軌跡で、円弧Rjは固定支軸Swを固定して回転体Jが回転したときの「回転体Jの先端部の連結軸P」の軌跡であって、片方のリンクの先端部の連結軸Pが他方の軌跡に沿って移動するときを考えると、双方の軌跡は一致するほど双方の回転軸の間の距離の変化は少ない。リンクAと回転体Jの長さが同じであるほど、リンクAと回転体Jの回転の中心(C、Sw)の位置が一致するほど、開閉体の回転を全く或いは殆んど伴わずに、リンクAと回転体Jとが相対的に一体になって大きく回転し、連結軸Pはその円運動
の周方向に小さな力で移動し径方向に大きな力を作用させる。
このようにドアDとドア枠Wとを「長さが略等しい2つリンクA,J」で連結した4節回転機構は、閉止寸前に双方の回転軸が互いに接近するようにすると、連結軸Pを「(あ)の範囲」で枢軸O近傍に拘束して「切替範囲」で拘束解除して枢軸Oから遠ざける解除可能な拘束手段を備え、「切替範囲」でドアが僅かに回転する間にリンク装置が大きく動作し、閉止時に弱い力から強い力に切り替わるようになる。
接続軸Cは回転体Jcに設けられ、回転体JcはドアDの設けられる接続軸Cjの周りに、当たりG1に当接する位置とG2に当接する位置との間で揺動する。固定支軸Swは回転体Jswに設けられ、回転体Jswはドア枠Wの設けられる固定支軸Swwの周りに図中矢印ハ方向に押しバネUswによって付勢され回転自在に軸支される。回転体Jswの矢印ハ方向の回転は当たりGswによって阻止される。
回転体Jに働く軸力Fjが小さい間は、回転体Jcは当たりG2に当接し、回転体Jswは当たりGswに当接した状態を保っている。2つのリンクが重なり回転体Jに働く軸力Fjが大きくなると、回転体Jcは当たりG1に当接し、回転体Jswは当たりGswから離れて、固定支軸Swが接続軸Cに近づく。
図24(b)に示すようにリンクAと回転体Jとが相対的に一体になって大きく回転する場合に、押しバネUswの強さを変えることによってリンク装置の形態を変えて運動速度を変えることができる。実線で示すようにリンクAと回転体Jの回転の中心(C、Sw)の位置が略一致した状態では、小さなバネの力で回転することが出来、リンクAと回転体Jの回転の中心(C、Sw)の位置が離れた状態では、バネの力が大きくなければ回転することが出来ない。押しバネUswを強くすると「切替範囲」の当初に力不足が生じてリンク装置の運動速度が遅くなる。
このように伸縮部A,Jと開閉体D,Wの取付軸を移動可能にしてリンク数6のリンク装置にすることによって、回転作業時と密閉作業時とにおいてリンク装置の形態が切り替わり、「ドアに作用する力」の大きさが切り替わるようにできる。「(あ)の範囲」では伸縮部の強い力が開閉体に小さく作用する形態を保ち、「(い)の範囲」では伸縮部の弱い力が開閉体に大きく作用する形態に転換する。
図25の開閉装置は図24の実施例と同じ構造でドアDの設ける取付軸Cとドア枠Wに設ける取付軸Swの間を2つのリンクJ,Aで連結し、2つのリンクJ,Aが重なるようにして大きな密閉力が働くようにするもので、図23の実施例において摺動面KKが車輪Bの通路を塞いだように、摺動面Kによって車輪Bの移動に抵抗をかけながらドアを減速している。
リンクAの回転軸Cが回転軸Swに近づくに従い接近速度は小さくなり、閉止寸前で回転軸Cと回転軸Swとは略一致する。リンクAは途中で折れ曲がり隅角部Akは回転軸Cを中心に円運動し、円運動の中心Cは回転軸Swに近づくに従い接近速度は小さくなり、隅角部Akの軌跡は「切替範囲」で直線に近い円弧から「略固定支軸Swを中心とする円」になる。
摺動面KKは図10に説明した第1のドアと同じく、ラッチ当接時以後に伸縮部の駆動力Mvはドアに伝わることなく、押しバネUの力でドアを回転させたように、伸縮部の駆動力Mvが角度Θakが直角になるまで車輪BBを摺動面KKを移動させるならば、ラッチ雄部Rdが雌部Rwの摺動面部Rww上を移動するとき、摺動面KKを付勢する押しバネUの力だけでドアを回転させ、図25(c)に示すように車輪BBが摺動面KKの終端部KKeに至ると車輪BBが円運動の周方向に押圧力Fbが作用してドアDを戸当たりGdに押圧する。
ドア慣性力は摺動面KKの回転の周方向に働き車輪BBの移動方向に働く力は径方向である。押しバネUを強くして大きなドア慣性力を摺動面KKによって受け止めても、車輪BBの移動速度に押しバネUの影響は少ない。また押しバネUを強くしてもドアを開く方向に跳ね返すことはない。押しバネUはドア慣性力を吸収して縮むが、車輪BBが摺動面KKを押圧しながら移動するので復元することはなく、ドアが開く方向に押戻されることはない。摺動面KKは押圧力Fbとそれと反対方向のドア慣性力とを同時に受け止めて、図12に示す摺動面K2のように2つの力に挟まれた状態にあって、車輪BBが摺動面KKを押圧する力は図12に示す車輪B2が摺動面K2を押圧する力と同じく、ドアと共にドア慣性力の反力をも同時に押さえ込むものである。
図25(a)に示すように、「(あ)の範囲」でリンクAAは側面が固定支軸Swに接触したまま回転し、バネの支軸Saは固定支軸Swの周りを小さく公転する。リンクAAと引きバネVは図2と同じく「引きバネVとリンクAAの連結体」であって、図2の「引きバネVとリンクAとの連続体AV」はリンクAの軸芯線Zaとバネの軸芯線Zvとが一直線状になるとき拘束が解除されるが、図25においてリンクAの軸芯線Zaaとバネの軸芯線Zvとが一直線状になるとき拘束が解除されない。図25(a)に示すようにリンクAAの側面が固定支軸Swから離れると車輪Bは摺動面K1に沿って移動し、バネの支軸Saは固定支軸Swの周りを小さく公転し続ける。ラッチ当接時に車輪Bは摺動面K1から離れて、バネの支軸Saは固定支軸Swから遠ざかり、駆動力Mvは大きくなる。2つの軸芯線が折れ曲がったままでバネの支軸Saの拘束が解除される。
図25(b)に示すように摺動面K3はドア枠Wに設ける固定支軸Skに軸支され、摺動面K3を所定の回転角で固定できる。固定支軸Skを中心に図中矢印ニ方向移動して円弧Rsww1に沿うようにすると車輪Bの図中矢印ホ方向の移動に抵抗が掛かり密閉時にドアは減速する。円弧Rsww2に沿うようにするとドアは加速する。
このようにドアDの小さな回転に対して回転体Jが大きく回転するので、回転体Jの大きな回転範囲において「ドアに作用する力」を自由に操作できる。ドアDが戸当たりGdに当接するとき「ドアに作用する力」が働かない様にして、ラッチ雄部Rdが保有するバネの力で雌部Rwの凹部に嵌まり込むようになると衝撃音が最も小さくなる。
ドアDが戸当たりGdに当接するときに施される手段は衝撃音を最も小さくするために最も効果があり、それまでに施される手段が如何に有効に働いても最後に施される手段が有効でなければ衝撃音が小さくならない。
図8,19において開閉部に取り付くリンクが開閉部と当接離脱するのと異なり、開閉部と伸縮部との取付部以外において隣合うリンク同士が互いに当接離脱する。5節回転機構にすることによって、リンク装置の運動の過程に分岐点が認められ、リンク装置の運動が停止する場合と継続する場合の2つの形態に別れるようになる。
これまでに説明した開閉装置はラッチ当接時にドアが一旦停止をするものであったが、図26,27の開閉装置はドアの停止位置をラッチ当接時以前にすることが出来、指を詰めない開度でドアを停止し、ドアガ強風に煽られたとき指詰め事故を防止出来る。
「(い)の範囲」で回転の中心Swと作用点PPとの間の距離が「回転の中心Swと作用点Pとの間の距離」より小さくなることで、固定支軸Swの周りに働く駆動力Mvが大きく「ドアに作用する力」に変換される。
図8の揺動リンクAが「切替範囲」でドアDと離脱して拘束が解除されるのと異なり図26,27の場合は「切替範囲」で2つのリンクJ,Aが係合して拘束される。閉止過程において回転体Jが図中矢印イと反対方向に回転する場合も、連結軸PPが往復する方向を反対にすれば、同様の効果が得られる。
リンクAと回転体Jとが相対的に一体となり1つのリンクAJを形成し、1つのリンクAJが動作する。1つのリンクAJの軸芯線Zajは「固定支軸Swと連結軸PPとを通る直線である。連結軸PPが往復して2度目に直線Tcを横切るとき、軸芯線ZajとリンクAの軸芯線Zaaとは折れ曲がった状態から一直線状に伸びて、「固定支軸Swと接続軸Cとの間の距離」が増加する。一直線状に伸びた状態から再び折れ曲がり、「固定支軸Swと接続軸Cとの間の距離」が減少する。これに伴いドアは一旦開いて再び閉まるようになる。
ドアが一旦開く回転量は当たりGaによって調節でき2つのリンクJ,Aが係合するまで軸芯線Zajと軸芯線Zaaとが一直線状に伸びたままにすればするほどドアが一旦開かなくなる。
この閉じ方向の回転を当たりGaによって阻止すると、1つのリンクAJの図中矢印イ方向の回転によってドアは動くが、ドアを押して閉めようとしても動かなくなる。これはドアが低速回転するときドアは駆動力Mvによって閉止するが、ドアが急速に回転してドア慣性力によって閉止するときドアを急停止させることを意味している。
図27(c)はドアが低速回転するときでドア慣性力が小さい場合で、第1のドアJcとドアDとは開いた状態で連結軸PPが直線Tcを再び横切り、ドアが開く方向に回転せずに閉止する状態を示している。連結軸PPが図中矢印ハと反対方向に移動するとき、連結軸PPの周りに取り付けた引きバネVを引き伸ばす以外の負荷がかからないため、連結軸PPは図中矢印ハと反対方向の移動を一瞬にして終えるようになる。
本発明の「切替手段」は無負荷の動作が一瞬にして終わる問題点があり、この動作に掛ける負荷を減速或いは密閉のために利用する対策が講じられるが、そもそもバネでドアが動くのではなく、一定の速度が保たれる電動アクチュエータを採用すると問題は一挙に解決する。
図27(d)はドアが高速回転してドア慣性力が大きく働く場合で、連結軸PPが直線Tcを再び横切る前に第1のドアJcとドアDとが閉じた状態となり相対的に一体になりドアが急停止した状態を示す。時間経過した後でドア慣性力が消滅すると、ドアが一旦開く方向に回転してその後閉止する。
このように4節回転機構に1つリンクを追加することによって、リンク装置は大きさが異なるドア慣性力に対して異なる形態を示すようになり、ドア慣性力に応じて制動力が働くようになる。
図26(a),(b)に示す場合は、ドアDが閉止方向に回転して連結軸PPが直線Tcを横切ってリンクAと回転体Jとが相対的に一体になるとき、リンクAの軸芯線Zaが固定支軸Swを横切るので、一旦横切ったリンクAの軸芯線Zaは戻ることは出来なくなる。図26(a),(b)に示すようにリンクAの軸芯線Zaと「リンクAと回転体Jとが互いに当接しあう側面」とが固定支軸Swを中間にして互いに反対側にある場合は、ドアを開く方向の力が連結軸PPに働くと
、連結軸Pをドアの閉じ方向に回転させ、リンクAと回転体Jとが互いに離間する方向ではなく当接しあう方向に回転し、ドアは開かなくなる。
図26(c)はリンクAの軸芯線Zaがはじめて横切った状態を示し、連結軸Pは連結軸PPにドアを開く方向の力が働くと図中矢印イ方向に回転する位置にある。車輪Bが摺動面Kの基端部Koに係合する。図26(d)は密閉時の状態を示し、摺動面Kの図中矢印ホ方向の回転が当たりGkによって阻止され停止した状態で、車輪Bが摺動面Kの基端部Koから終端部Keに向かって移動する。連結軸PPは固定支軸Swの周りに矢印ハと反対方向に移動するとき、ドアを開く方向に回転させる力が必要になるだけではなく、側面同士が係合しあった回転体JとリンクAとは互いに相手を引き離す方向に回転し、回転体JとリンクAとの間を拡げながら車輪Bが移動するので、車輪Bの移動に負荷がかかり、連結軸PPは一瞬にして矢印ハと反対方向に移動することなく、ゆっくりと移動する。凹部に車輪Bが嵌まりこむと、連結軸PPにドアを開く方向の力が働くとき連結軸Pは図中矢印イと反対方向、即ちドアが開く方向に回転する位置にある。
図26(e)はドアを開いたときの状態を示し、凹部に車輪Bが嵌まり込んだまま、摺動面Kが当たりGkから離れて図中矢印ホと反対方向にの回転し、凹部から車輪Bが脱出してドアが開く状態を示す。連結軸PPにドアを開く方向の力が働くとき連結軸Pは図中矢印イと反対方向方向に公転する。
回転体Jは引きバネV1、V2で付勢され、それぞれの片方の支軸を回転体Jの設ける支軸Sj1,Sj2に、他方をドア枠Wに設ける支軸Sw1、Sw2に取り付ける。引きバネV1は「(あ)の範囲」で引きバネV2は「(い)の範囲」で有効に働く。回転体JとリンクAは連結軸Pで、リンクAとリンクAAとは連結軸PPで連結される。図28(a)(b)に示すように回転体Jと車輪Bの回転軸Sw、Swbは「固定支軸Swwに回転可能に軸支された回転体Jc」に設けられ、回転体Jcは押しバネUによって図中矢印ニ方向と反対方向に回転付勢されるが、車輪Bが図中矢印ニ方向に移動することによってラッチ当接時に「ドアに作用する力」が不足してもリンク装置の運動が停止しない。
リンクAとリンクAAとは全開時から暫らくの範囲では一直線状になり、リンクAの側面が車輪Bに当接すると折れ曲がり始める。リンクAの側面が車輪Bに当接した状態は「リンクAの側面と車輪Bとの接点」を支点として、連結軸Pを加力点、連結軸PPを作用点とするテコが機能するが、支点作用点間距離が減少し支点加力点間距離が増加しても、リンクAAの軸芯線Zaaはドアを牽引する力の作用線であって、閉止寸前で方向を枢軸Oに向けるようになり「ドアを回転させる力」は小さくなる。加力点に働く力が大きくてもドアには小さく作用する。リンクAの側面が車輪Bに当接してリンクAとリンクAAとが折れ曲がり始めてから、連結軸PPが車輪Bに近づきリンクAAが「閉止したドア面D0」に対して直角になるまで、車輪BはリンクAの側面に沿って長い距離を移動するが、この間のドアの回転は小さい。
「切替手段」の動作の途中で、引きバネV1は回転体Jを回転させる力を失い、引きバネV2の軸芯線Zvは回転体Jの回転の中心Swから徐々に離れる。軸芯線Zvが固定支軸Swに近いとき、回転体Jを回転させる力がゼロに近い状態にあって車輪Bは一旦停止状態になる。このように閉止寸前に駆動部はドアを回転させる力が少なく緩慢に動く。これに対してドアが勢いよく回転する場合、図28(b)に示すようにリンクAAが図中矢印ハ方向に回転し回転体Jが図中矢印イ方向に回転して駆動部が急速に回転させられることになるが、たとえばリンクAが板バネからなり湾曲して車輪Bを強く押圧する場合で車輪Bの移動が止まったままになる場合、リンクAAが図中矢印ハと反対方向に回転し回転体Jが図中矢印イと反対方向に回転して、ドアの閉止方向の回転に抵抗する。また図28(b)に示すように、車輪Bの回転軸Swbが固定支軸Swwの周りに回転可能に軸支され押しバネUによって図中矢印ニ方向と反対方向に付勢されることによって、車輪Bの移動が止まったまま、リンクAと回転体Jと回転体Jcとが相対的に一体になって固定支軸Swwを軸に図中矢印ハ方向と反対方向に回転し、ドアの閉止方向の回転に抵抗することが出来る。
「切替範囲」の始まりから交差角度Θaaは増加し始め「ドアを回転させる力」は増加し始める。即ち「切替手段」はドアの加速を伴う。しかしながら交差角度Θaaは外力が働くと更に鋭角となる傾向が残っている。図28(c)に示すようにリンクAAの軸芯線Zaaを閉止寸前で枢軸Oに近づくようにすると、リンクAの軸芯線ZaとリンクAAの軸芯線Zaaとの交差角度Θa」は「切替範囲」の途中において増加から減少に転じ、交差角度Θaは途中極小値を持つことが認められる。図28(a)に図示するように交差角度Θaを制限する当たりGaを取り付けると、当たりGaがリンクAAの側面に係合離脱することによって閉止寸前に減速し密閉時に減速が解除される。
当たりGaがリンクAAの側面に係合した状態のまま手で強くドアを押し込む時や突風などの急激な力がドアに作用する時にはリンクAとリンクAAとは相対的に一体になって押し込まれ、回転体Jの図中矢印イ方向の回転を逆にする。
このようにリンク装置の連結軸周りに拘束或いは半拘束手段を設けてリンク装置の動作を制御することが出来るが、それぞれ拘束する場所によって運動は異なり、異なる役割を果たしている。例えば図26(a),(b)の5節回転機構において3番目のリンクと4番目のリンクとが係合離脱することによって駆動力Mvの大きさが小から大に転換する。図2において摺動面Kを4番目のリンクとするとドア枠Wは5番目のリンクであって、図2は5番目の連結軸を半拘束した状態である。図2の摺動面Kは図22の第1のドアJcであって、図2は5番目の連結軸も図22の2番目の連結軸も「伸縮部との取付軸」であることで同じであって、同じ役割を果たしている。
このようにラッチ雄部Rdが雌部Rwに当接して凹み始めるまでの間に車輪BはリンクAの側面に沿って長い距離をしかも長い時間を要して移動し、この間にドア慣性力が消滅する。
図29の「切替手段」には多くのバネと複数の動作が連続することによってドアを回転させずに或いはドアを僅かに回転させながら、「密閉装置に力を蓄える負荷」をかけて「切替手段」の動作を遅延させるものであって、「密閉装置に蓄える力」は徐々に成長して「ドアを密閉する力」に達したとき密閉装置が作動してドアを密閉する。このとき過不足なく力がドアに作用してドアが密閉される。密閉時の衝撃音は余分に作用する力の大きさに比例するので密閉時の衝撃音は最も小さくなる。
「車輪が摺動面を押圧する力Fbの作用線」と枢軸Oとの距離が略一定するように、摺動面Kの形状は図4(c)に示した作図法に準じて設計されていて、「(あ)の範囲」で小さな力がドアに作用するようにしている。
「車輪が摺動面に沿って移動する回転機構」は「車輪が摺動面を押圧する力Fb(即ち回転の径方向に働く力)」がいくら大きくても「車輪が摺動面に沿って移動する力(即ち回転の径方向に働く力)」は「車輪が摺動面を押圧する力Fbの作用線」と枢軸Oとの距離を小さくすることによっていくらでも小さく出来る特徴があって、この特徴をドアに利用すると、いくら強いバネを使用してもドアの開閉に影響せず、ドアを開くときに非常に軽く感じられる効果をもたらす。
「切替手段」が進行するに従いバネの力は減衰するので、小さな力でもより装置が動き易い状態に移行すると同時に、小さな力でもより大きくドアに作用するようにしなければならない。多くの実施例に認められるように「切替手段」において駆動軸を移動可能にする手段や摺動面Kを回転可能にする手段は「切替手段」の動作を大きくして「ドアに作用する力がドアを密閉する力に到達するまで」のバネの伸縮を大きくするものであって、バネの剛性を小さくする結果となり、車輪Bが緩く長い勾配を上るように「ドアに作用する力」をゆっくりと成長するものである。
図29(a)に示すように「(あ)の範囲」で車輪Bは摺動面Kに沿って終端部Keから基端部Koに大きく移動するが、上記力Fbの作用線の向く方向は枢軸Oに略一定していて、回転軸Ikを軸に回転する摺動面Kの図中矢印イ方向の回転は小さい。即ち閉止装置の回転は小さくドアの回転は大きい。「(い)の範囲」では車輪Bは基端部Ko付近に留まり移動は少ないが、上記力Fbの作用線の向く方向は大きく回転する。図29(b)(c)に示すように回転軸Ikを軸に回転する摺動面Kの図中矢印イ方向の回転は大きい。即ち閉止装置の回転は大きくドアの回転は小さい。
「(い)の回転手段」はシャフトShが後退して回転する動作と摺動面Kが回転する動作とを伴い、「複数の靜から動に移行する動作」を伴うことによって「(い)の回転手段」の動作時間が遅延する。
通常の「切替手段」がドアを回転させずに動作するとき、閉止装置の動作に負荷が掛からなくなりバネにも負荷の掛からなくなる。バネは一瞬にして伸縮するので「切替手段」は殆んど時間を要することなく「ドアに作用する力」連続して小から大に切り替わりドアの加速を伴うことになる。図29の場合「切替手段」が複数の動作を伴うので「切替手段」は時間を要することになる。
押しバネUに蓄積される力の大きさが「ラッチを凹ませる力」に大きさに到達すると同時に、押しバネUが伸びることによってドアが密閉される。この時伸縮部は動くことなく押しバネUが伸びるだけであり、伸縮部の力はドアに伝わらない。密閉時にラッチに作用する力は過不足がなく、閉止時の衝撃音も最小になる。ドアが密閉されると伸縮部は再び動き、ドアを戸当たりに強く押圧する。
図30(a)〜(c)は剛性の異なる2つのバネが回転軸Swの周りに直列に働き、図30(d)〜(f)は並列に働く。閉止したドアを少し開くとき図30(a)〜(c)において、剛性の弱い捩りバネUV1から伸縮し、区分した別々のドアの回転範囲において、剛性が異なるバネのそれぞれが他方の影響を受ける。図30(d)〜(f)においては影響を受けない。
回転体J1とJ2は回転軸を同じくし共に固定支軸Swの周りに回転自在に軸支される。捩りバネUV1と捩りバネUV2は回転体J1で連結され、捩りバネUV1と捩りバネUV2の連続体の片方はドア枠Wの設けるバネ支軸S1に、他方は回転体J2に設けるバネ支軸S2に取り付く。捩りバネUV1と捩りバネUV2はともに両端の支軸が近づく方向に付勢するU形に成形された弾性体で、捩りバネUV1の剛性は小さく伸縮は大きく設定している。捩りバネUV2の剛性は大きく伸縮は小さく設定している。
図30(c)にバネが最も緩んだ状態を示し、回転体J1は回転体J2に設けられる当たりG1に当接して、回転体J1の図中矢印イ方向の回転が阻止される。回転体J2はドア枠Wの設けられる当たりG2に当接して、回転体J2の図中矢印ロ方向の回転が阻止される。
図30(b)に示すように回転体J2を図中矢印イ方向に回転させると、捩りバネUV1と捩りバネUV2はともに伸ばされて、捩りバネUV2は剛性が大きいので殆んど伸縮せず、回転体J1が当たりG1から僅かに離れる。回転体J1が「ドア枠Wの設けられる当たりG11」に当接するまで大きく回転して、捩りバネUV1が大きく伸縮する。
回転体J1が当たりG11に当接して更に図中矢印イ方向に回転するとき、図30(a)に示すように回転体J1は止まったまま回転体J2だけが回転し、捩りバネUV1は伸縮することなく捩りバネUV2だけが伸縮する。このようにして「区分した別々のドアの回転範囲」において異なる力がドアに作用する。
スライダS1は図30(d)に示す回転当初に最も緩んだ状態で溝H1の終端He1に当接している。回転体Jが図中矢印イ或いはロ方向のどちらでも回転すると図30(e)に示すように、溝H1の終端He1に当接したまま伸縮する。更に回転体Jが回転すると図30(f)に示すように終端He1から離れて溝H1に沿って移動し始端Hs1に到達する。終端He1は固定支軸Swから遠い位置にあって、スライダS1が終端He1に当接しているときは回転体Jを回転させる力は強く働く。始端Hs1は固定支軸Swから近い位置にあってスライダS1が始端Hs1に当接しているときは回転体Jを回転させる力は弱く働く。始端Hs1が
固定支軸Swの位置であるならばスライダS1が始端Hs1に当接しているときは回転体Jを回転させる力はゼロである。
ドアを開く過程において図30(d)〜図30(e)の過程においてバネU1に力が蓄えられ、バネU2に力が蓄えられない。スライダS2が溝H2の始端Hs2或いは終端He2に当接するとき、スライダS1が終端He1から離れて固定支軸Swの位置に当接するようにすると、バネU2だけに力が蓄えられるようになる。
ドアが閉まる過程において図30(f)に示す状態からバネU2が緩んで図30(e)に示すようにスライダS2が溝H2の始端Hs2或いは終端He2を離れるとき、固定支軸Swの位置にあったスライダS1が始端Hs1から離れるようにすると、バネU2によって回転していた回転体JはバネU1によって回転するようになる。
ドアが閉まる過程においてスライダS1が始端Hs1から離れるときのドアの開度は、ドアが開く過程においてスライダS1が終端He2から離れるときのドアの開度より小さい。このようにして図30(d)〜(f)の開閉装置は回転体の区別した回転範囲において回転体を異なる大きさの別々の強さで付勢することになる。
通路体Szは作用体Aが直線往復運動する通路を備え固定支軸Swに端部が取り付く。作用体Aは通路体Szに設けられる貫通穴Hzに差し込まれ、通路体Szに軸方向に移動可能に取付けられる。図31(a)は通路体Szに作用体Aが最も深く差し込まれた状態を示し、図31(b)通路体Szから作用体Aが最も引き離された状態を示す。
引きバネV1の片方の端部は通路体Szに設けるバネ支軸Vzに取り付き、他方の端部は貫通ボルトVaを介して作用体Aに取付けられる。貫通ボルトVaは作用体Aに施された貫通穴Hに差し込まれ作用体Aに軸方向に移動可能に取付けられる。貫通ボルトVaの頭部に取付けられる当たりGaは、図31(b)に示すように「(あ)の範囲」で貫通穴Hの端部に当接して作用体Aと係合し引きバネV1が伸縮する。図31(a)に示すように「(い)の範囲」で貫通穴Hの端部と離間して作用体Aから分離すると引きバネV1は伸縮しない。貫通ボルトVaの当たりGが作用体Aと係合したり離間したりして引きバネV1の力を作用体Aに伝えたり、伝えないようにしたりする。
図31(b)は「(あ)の回転手段」で、貫通ボルトVaの当たりGaが作用体Aと係合して引きバネV1が作用体Aを図中矢印イ方向に付勢する。車輪BがK1に沿って移動するので引きバネV2は無効に働く。図31(a)は「(い)の回転手段」で、車輪BがK2に沿って移動して引きバネV2が作用体Aを図中矢印イ方向に付勢する。貫通ボルトVaの当たりGaが作用体Aから離れて引きバネV1は無効に働く。
図31(c)から図31(d)に至る過程は、押しバネUの復元力で「固定支軸Swと接続軸Cとの間の距離」が増加する過程であって、剛性の大きな押しバネU1は該距離が僅かに増えるだけで力を失い。剛性の小さな押しバネU2は該距離が大きく増えてもバネの力に変化がない。図31(c)に示す押しバネU1とU2との双方が縮んだ状態から該距離が増え始める当初は、押しバネU1とU2との双方が同時に伸びることになるが、力の変化は主に押しバネU1によるものである。剛性の大きな押しバネU1は駆動部の小さな動きに対してドアが大きく回転し、大きなバネの力によって動作する「(あ)の回転手段」に適している。
該距離が僅かに増えるだけで押しバネU1は力を失い、以後は押しバネU2の伸縮だけで該距離が増加する。剛性の小さな押しバネU2は駆動部の大きな動きに対してドアが小さく回転し、小さなバネの力でも力が減衰しないので「(い)の回転手段」に適している。このように剛性の異なるバネを直列に連結するだけでドアの付勢手段として十分である。
図31(c)に示す引きバネV1とV2との双方が縮んだ状態から該距離が増え始める当初は、引きバネV1とV2との双方が同時に伸びることになるが、力の変化は主に剛性が小さい引きバネV1によるものである。図31(e)から図31(f)に至る過程は、引きバネV1とV2との双方を引き伸ばして「固定支軸Swと接続軸Cとの間の距離」が増加する過程であって、当初は剛性の大きな引きバネV2は殆んど伸縮せずに剛性の小さな引きバネV1が伸縮して遊離体AAが当たりG1に当接するようになる。遊離体AAが当たりG1に当接すると引きバネV1の伸縮は阻止され引きバネV2だけが伸縮する。当たりGa,Gsは捩りバネUVの付勢方向に回転し、遊離体AAが図中矢印イ方向に戻らないようにする。
図31(f)から図31(e)に至る過程は、引きバネVを縮めて「固定支軸Swと接続軸Cとの間の距離」が減少する過程であって、遊離体AAが図中矢印イ方向に戻らないので引きバネV2だけが伸縮する。引きバネV2が伸縮する力で当たりGa,Gs同士が当接して、遊離体AAの逆止装置が解除され、剛性の大きな引きバネV2は殆んど伸縮せず、剛性の小さな引きバネV1が伸縮するようになる。
本発明の開閉装置の付勢手段は引きバネV、押しバネU、捩りバネUV、板バネ、成形バネ、など弾性体であれば「ドアに作用する力」を自由に設計することが出来る。
図32(a)に示すように「(あ)の範囲」では、車輪B1が摺動面K1に沿って図中矢印ニ方向に移動し、摺動面K1を押圧することによって、ドアDが図中矢印ロ方向に回転する。閉止寸前にリンクA1の図中矢印イ方向の回転は当たりGaによって阻止され、同時に車輪B1によってドアが回転しなくなり、ドアは動慣性だけで回転するようになる。
車輪B2は図32(a)に示すように車輪B1に押し出されて摺動面K11上から、図32(b)に示すように摺動面K2上に移動する。このとき以後車輪B1は摺動面K11に当接せず、ドアは自由に閉止回転できる。
図32(a)に破線で示す回転体Jの軸芯線ZjとリンクAの軸芯線Zaと車輪B2は、車輪B1の図中矢印ニ方向の移動によって、車輪B2が摺動面K11から押し出される状態を示している。摺動面K11とK2の間には段差が設けられ、車輪B2はその回転軸が段差を通過すると、段差を落下しながら車輪径の半分は自力で移動する。該交差角度Θa2は鋭角に転じ、車輪B2は摺動面K2に沿って図中矢印ヘ方向に移動しようとする。
摺動面K2はドアDに設けられる接続軸Cjの周りに回転自在に軸支され図中矢印チ方向に押しバネU3によって付勢され、図中矢印チ方向の回転は当たりGk2に BR>謔チて阻止される。車輪B2が摺動面K2に沿って図中矢印ヘ方向に移動するに従い、摺動面K2は図中矢印チと反対方向は接続軸Cjの周りに回転して、摺動面K2の勾配は小さくなり、車輪B2が摺動面K2上を終端部Ke2に向かって移動可能な状態になる。車輪B2が摺動面K2上に乗り移った当初は車輪B2が接続軸Cj上を乗り越える以前であって、図7の場合と同様に「接続軸Cjの周りに取り付けられる押しバネU」はドアDを開く方向に付勢する。車輪B2が摺動面K2の回転軸Cj上あるとき基端部Ko2がドア枠Wから離れて車輪B2の押圧力の全てがドアDを押圧する。車輪B2は終端部Ke2に向かって移動し、「車輪B2が摺動面K2を押圧する力の作用線Fb」が枢軸Oから遠ざかる。
密閉装置はドアを回転させずに始動するので、回転装置から密閉装置にリレーする間にドアが動慣性で移動する距離はドアの回転速度に比例し、ドア慣性力が大きいほどこの間の移動は大きい。「回転装置から密閉装置にリレーする間」とは、車輪B1の一部が車輪B2を摺動面K11上から押し出したあとから車輪B2が接続軸Cj上を乗り越えるまでの間で、車輪B1の一部が車輪B2を摺動面K11上から押し出したあとは、車輪B1はドアを回転させない。また車輪B2が段差を落下し摺動面K2上に乗り移って接続軸Cj上を乗り越えるまでは、車輪B2はドアを回転させない。
ドアが低速回転するとき「回転装置から密閉装置にリレーする間」のドアの回転量は小さく、車輪B3が摺動面K3上に当接して摺動面K3が図中矢印ト方向に回転する量が小さく、リンクA3の軸芯線Za3と摺動面K3の交差角度Θa3は鋭角であって、車輪B3は図中矢印リ方向に移動できる。図32(b)に示すように車輪B2は摺動面K2上を移動し接続軸Cj上を乗り越えると、リンクA3は倒伏する。
ドアが高速回転するとき「回転装置から密閉装置にリレーする間」のドアの回転量は大きく、車輪B3が摺動面K3上に当接して摺動面K3が図中矢印ト方向に回転する量が大きく、リンクA3の軸芯線Za3と摺動面K3の交差角度Θa3は鈍角であって、車輪B3の図中矢印リ方向の移動は阻止される。図32(d)に示すように車輪B3は摺動面K3上を移動せずにリンクA3は起立したままになる。車輪B2が摺動面K2上を図中矢印ヘ方向に移動することが出来ない状態となり、ドアは停止し密閉が阻止される。
このように密閉時にラッチの抵抗が小さければ、静止最大摩擦力を少し上回る力で十分にドアを戸当りに当たるまで回転させることが出来る。即ち「ゆっくりと閉止ししかも必ず密閉する」という本発明の目的をより可能にする。図33はドアが閉止するとき抵抗が少なく、且つドアの逆転を防止するラッチを提供するもので、密閉力を小さくすることによって閉まったドアを開くときの力をより小さくするものである。密閉時にドアを押圧するバネの力はドアの気密を保つほどの力に設定され、それ以上に強くしない。
ラッチ雄部Eは爪Geを収容する凹部Heを備え、凹部Heに回転支軸Igが設けられる。回転支軸Igに爪Geが回転自在に軸支され、爪Geの摺動面Keは先端部Pgとそれに連続する前部摺動面Pkとを備える。ラッチ雌部Fはドアが閉止したとき爪Geを収容する凹部Hfを備え、その周縁部には爪Geの前部摺動面Pkに沿って移動する入口部Kfと、それに連続し爪Geの先端部Pgに沿って移動する円周部Rfとを備える。円周部Rfの形状は「閉止時の爪Geの回転支軸Ig0の位置」を中心とし、「回転支軸Igと爪Geの先端部Pgとの間の距離rr」を半径とする円の一部である。
爪Geの先端部Pgと反対側の周辺部には円周部Rgを備え、円周部Rgは回転支軸Igを中心にして半径rの円の一部であって、凹部Heの円周部Reは回転支軸Igを中心にして半径が上記半径r以上である円の一部である。「爪Geを収容する円周部Reの(あ)の範囲」は「爪Geの円周部Rg」と接触しながら「爪Geを軸とする回転軸受け」としても機能し、回転支軸Igに代わって反力Fgを支持することになる。従って回転支軸Igに期待する強度は少なくなる。
図33(c)に示すようにドア枠Wから離れている状態から、ドアDが図中矢印ホ方向に移動し図33(b)に示す閉止直前の状態に移るとき、爪Geの摺動面Keは入口部Kfに接触し、爪Geは回転支軸Igを中心に図中矢印ロ方向に回転して、ラッチ雄部Eに設ける凹部Heに収容され、爪Geはドア内部に収容される。ドアDが更に回転すると、図33(a)に示すように爪の先端部Pgはラッチ雌部Fの入口部Kf上を通過した後、凹部Hfの円周部Rf上を移動する。
円周部Rfの形状は閉止時の爪Geの回転支軸Ig0の位置を中心とし、回転支軸Igと爪Geの先端部Pgとの間の距離を半径rrとする円であるとき、ドアDが戸当たりGwに設けた緩衝部Gzに当接して、ドアが図中矢印ニ方向に移動しようとするとき、回転支軸Igは爪Geの先端部Pgを中心に図中矢印ハ方向に公転しようとして、爪Geがラッチ雌部Fの凹部Hfに奥深く進入しない場合でも、ドアは矢印ニ方向に動くことはない。
これに対して本発明のラッチ装置はラッチが回転することによって、ラッチの移動方向とラッチに働く力の方向を平行に近づけている。このようにしてラッチが凹ませるための力は小さくなり、閉止したドアに働く密閉力を小さくすることが出来る。ラッチにおいては回転軸に向かう力であって、これを支持する部分はラッチの回転軸ではなくラッチの外縁部で力を支持し、大きな接触部分で支持される。またドア枠深く進入しなくても、ドア枠から抜けるものではなく、ドアを開こうとする力が大きくかかるほど大きな制動力が働く。
ドアを閉めるとき爪Gbは図中矢印ロ方向に回転し、「爪Gbとラッチ雌部Fとの接点b」と回転軸Igとの距離Lbは小さくなり、抵抗が殆んどかからずに、ドアを戸当たりに当てることが出来る。図33(d)〜(f)に示すラッチ装置は図33(a)〜(c)に示すラッチ雌部Fに凹部Hfが不要であって、起伏のない平面であっても良い。
図33(a)〜(c)の爪Geと図33(d)〜(f)の爪Gbは「車輪Bが摺動面Kを押圧する密閉機構」と同様に、径方向に大きな密閉力を支持して、小さな周方向の力で回転するラッチであって、ドアが閉まるときに抵抗が少なく、開く方向に大きく抵抗する。
図34は拘束手段を備えない「切替手段」で、全開位置で静止するドアを少し閉止方向に回転させると付勢方向が逆転して勝手に全閉位置まで閉止するように、全閉位置においても付勢方向が逆転して勝手に全開位置まで開くように「切替手段」を設けるもので、少し開くと全開し少し閉めると全閉するドアを提供する。
回転体J1とJ2はリンクAに装着される車輪Bに当接離間してリンクAを揺動させる手段であって、それぞれドア枠Wに設けられる固定支軸Sw1,Sw2の周りに回転自在に軸支され、捩りバネUVj1,UVj2によって図中矢印ハ方向に付勢され当たりGj1,Gj2に当接して待機している。また径方向に摺動面KK1,KK2と周方向に渦線状の摺動面K1,K2とを備え、摺動面KK1,KK2と反対側の径方向に摺動面KKK1,KKK2を備える。車輪Bは図34(a)に示すように摺動面KK1とKK2とに挟まれる領域にあって、回転体J1とJ2の待機位置の間を往復する。
摺動面K1の終端部Ke1は回転体J1が図中矢印ハと反対方向に回転するに従い枢軸Oに近づくようになり、ラチェット爪AA1の図中矢印ハの回転は当たりGaa1によって阻止されているので、リンクAが当たりGa2に当接した後にラチェット爪AA1は摺動面KKK1から離れて、図34(c)に示すように回転体J1は捩りバネUVj1によって戻され、当たりGj1に当接して待機する。
図34(d)はラチェット爪AA2が終端部Ke2を乗り越えた状態を示し、ラチェット爪AA2は捩りバネUVj2によって図中矢印ハと反対方向に回転し、当たりGaa2に当接した後回転体J2の摺動面KKK2に係合する。
全開位置から全閉位置に戻る過程は上述の過程の逆を辿るもので、全開位置で静止するドアを少し閉止方向に回転させると付勢方向が逆転して勝手に全閉位置まで閉止する。
図34の開閉装置はリンクAの回転軸が枢軸Oから遠い位置にあって揺動幅を小さくし、ラチェット爪は枢軸Oから遠い位置であってドアの回転角に対して移動距離が大きくして、全開位置或いは全閉位置でドアを僅かに回転するだけでドアの付勢方向が逆転するよう
にしている。
図35に図示する靴は前足が着地するときに抵抗がなく、後足が地面から離れるときに地面を蹴る力が最大になるもので、足が着地するときに後足が地面を蹴るエネルギを蓄える特徴がある。2足歩行において後足が地面から離れて前足だけで立つ瞬間は、静止力学的に力が釣り合っていない状態で、運動加速度によって釣り合っている。したがって後足が地面を蹴るとき、最も大きく力が必要になる。靴底に押しバネを取付ける場合は後足が地面から離れるに従い伸びることによって力が最小になっている。
図35に図示する靴は靴Dと靴底Wとに上下2つに分割され、枢軸Oで連結される。図35(a)は靴が着地した状態を、図35(b)は地面から離れようとする状態を、図35(c)は地面から離れる瞬間の状態を示す。リンクAは靴Dの接続軸Cを軸に捩じりバネUVによって図中矢印イ方向に付勢され、リンクAの先端部に装着される車輪Bが靴底Wに設けた摺動面Kに沿って押圧しながら移動し、靴Dを図中矢印ロ方向に回転させる。
図35(c)に示すように靴が地面から離れる瞬間に、大きな力Fbが靴底に作用し地面を蹴ることになる。
図35の実施例に示すバネの回転機構は、靴が地面から離れる瞬間の靴の所定の開度で力の大きさが切り替わる図1に示したバネの回転機構であって、足を蹴り上げて前方に運ぶ動作に加勢するものであって、ロボットの足に装着される。
図35(a)から図35(c)に至る過程は「摺動面KとリンクAの軸芯線Zaとの間の角度で車輪Bの移動方向(図中矢印ホ方向)側の角度Θak」は鋭角であって、車輪Bの移動に抵抗が掛かり、枢軸O軸に2つの開閉体D,Wを開く仕事をするが、図35(c)から図35(a)に至る過程で、空中にある靴が着地するまでの過程では車輪Bの移動方向が逆(図中矢印ホと反対方向)になり、「車輪Bの移動方向側の角度Θak」は鈍角となり、車輪Bの移動に抵抗が掛からなくなる。「単に靴底にバネを装着する靴」は着地するに従い抵抗が掛かる感覚を受けるが、図35に図示する靴を履いて歩くとき、着地するときも地面から離れるときも通常の歩行と感覚的に変るところがなく、バネが動作するにも拘らず違和感がない。
足踏みペダルDは車体Wに設ける枢軸Oの周りに回転自在に軸支され、先端部に設ける接続軸CにリンクAが接続される。リンクAは接続軸Cの周りに図中矢印イ方向に押しバネUによって付勢され,リンクAの同方向の回転は当たりGaによって阻止される。リンクAの先端部に設ける車輪の回転軸Ibに車輪Bが装着され、車輪Bは摺動面Kに沿って移動する。図35(d)は足踏みペダルDから足が離れている状態図で、図35(e)は足踏みペダルDを足で離みつけた状態図である。
図35(e)から図35(d)に至る過程は足踏みペダルDから足が離して足踏みペダルDが復帰する過程であって、図35(e)は足踏みペダルを最大限に踏み込んだ状態を示す。
作用力距離Loは最大になるが、押しバネUは最大限に縮み、押圧力Fbの作用線が摺動面Kに略直交する。図35(d)の位置に戻るためにバネの力は最大で、力の方向が最も効果的であって、「車輪Bの移動方向側の角度Θak」は鋭角であり、車輪Bの移動に抵抗が掛かるだけ、足踏みペダルに力が伝わる。
図1の「接続軸Cを軸に回転するリンクAの先端部に装着した車輪Bが摺動面Kを押圧する回転機構」においても、また図22〜24に示す「回転体JとリンクAとが連結軸Pで連結される回転機構」においても「接続軸C或いは連結軸Pを通るリンクAの軸芯線Zaと力の作用線Fb」とが重なる状態に近いときリンクAの軸芯線Za方向に大きな力が作用しても直角方向の小さな力で移動するが、これと反対に、「接続軸C或いは連結軸Pを通るリンクAの軸芯線Zaと力の作用線Fb」との間の角度が大きいとき、リンクAの軸芯線Zaと直角方向に大きな力が作用しても軸芯線Za方向の小さな力で移動する。「接続軸Cを軸に回転するリンクAの先端部に装着した車輪Bが摺動面Kを押圧する回転機構」は、図4のドアの場合、「(あ)の範囲」で強いバネの力を使用しながら「ドアに作用する力」が小さいように、図35の足踏みペダルの場合、確実に復帰するように強いバネの力を使用しながら「ペダルに作用する力」は小さい。
図35 (e)の状態は図1(a)に示す「(あ)の範囲」に対応し車輪Bが枢軸O近傍に留められて拘束された状態であって、図35 (e)から(d)に至る過程は、足踏みペダルDの僅かな回転を伴いながら枢軸Oから遠い位置に一瞬にして戻ろうとする「切替範囲」である。図35(d), (e)の実施例は図1の回転機構の「切替範囲」だけを使用するものである。
図35(d)に破線で示す摺動面KKは図4に示す摺動面Kと同様に「車輪Bが摺動面Kを押圧する力Fbの作用線」とリンクAの回転の中心との間の距離Loを一定に近づけて、ペダルを踏む力を初めから終わりまで出来るだけ均一にするもので、図4に示す摺動面Kは作用力距離Loを小さく保ってリンクAが大きな力を支持するものであるが、図35(d)に破線で示す摺動面KKは作用力距離Loを大きく保ってリンクAの軸方向力が小さくても車輪Bが移動し易くするものである。
図35がロボットアームの足であるなら図36(a)〜(c)はロボットアームの指であって、図36(a)〜(c)に示すアームD、Wは枢軸Oを共有し、1本の引きバネVで連結され、引きバネVの伸縮によってアームDが図中矢印ロ方向に回転するものであって、ロボットアームD、Wの先端部Da,Dwが卵Eggを掴む実施例である。
図36(a)は2つのアームD,Wの先端部で卵Eggを掴んだ瞬間を示している。通常のものを挟んで掴む装置は、掴む力が増すと同時に2つのアームD,Wが閉じ方向に回転し、卵を潰してしまうことになるが、図36(a)〜(b)の過程が示すように2つのアームD,Wの回転が止まったままでもリンク装置は運動し続ける。図36(b)に示すようにリンクAは接続軸Cを軸に図中矢印イ方向に回転しバネの軸芯線Zvを枢軸Oから遠ざけて、卵Eggを掴む力を大きくする。このようにアームDの開度Θdと間隙Leが変化しない状態を保ち、卵を潰すことなく「卵を掴む力Fe」だけを大きく出来る。
図36(b)は接続軸Cがバネの軸芯線Zvを横切り、引きバネVの付勢方向が変化してリンクAが図中矢印イ方向に回転する状態図で、リンクAは当りGa1を押圧する位置から当りGa2を押圧する位置に移動し、距離Loが大きくなって卵Eggを押圧する力Feも大きくなる。リンクAの図中矢印イ方向の回転はアームDと全く関係なく、アームDの回転が停止していても実行される。
バネの片方の支軸Swを揺動リンクAの回転支軸Cから近くに他方の支軸Saを遠くに設けることによって、揺動リンクAが回転支軸Cの周りを図中矢印イ方向に回転するとき、バネの力の作用線Zvと回転支軸Cと間の距離は小さく保たれ、揺動リンクAの回転に伴うバネの伸縮は小さくなり、揺動リンクAの加速は小さくなる。揺動リンクAを加速する要因はバネの強さではなくバネの伸縮量であって、「運動の始まりと終わりのバネの力の差」である。
図36(a)の破線Dasは卵Eggが小さい場合のアームDを示し、押しバネUが縮む前に接続軸CがリンクAの軸芯線Zaを横切って「切替手段」が動作し始めるときが実線で示す場合よりも早くなる。「切替手段」は押しバネUが縮む以前であるか以後であるかに関係なく、押しバネUが縮みながら動作し、作用力距離Loの増加に伴って「破線で示す卵Esgを掴む力Fe」は大きくなるが、「卵Eggを掴む力Fe」と押しバネUの縮みが比例する。押しバネUの剛性が小さい場合、距離Leが減少分の殆んどは押しバネUの縮みであって卵Eggの縮みは少ない。図36(a)〜(b)の過程において卵を変形させずに「卵Eggを掴む力Fe」だけが大きくなる。
図36(b)の破線は卵Eggが小さい場合のアームDを示し、引きバネVの伸縮量が実線で示す場合よりも大きくなる。それだけ押しバネUが縮みも少なく「破線で示す卵Esを掴む力Fe」も小さくなるが、破線で示すアーム先端部Dasの変位に対して基端部の変位は小さく、引きバネVの剛性が小さい場合で卵の大きさに大きな差異が殆んどない場合は「卵Eggを掴む力Fe」は最終的に一定する。
図1において、閉止寸前に枢軸Oの近傍にあった車輪Bが移動を始める時のドアの開度より、ドアを開くとき枢軸Oから遠く離れた車輪Bを枢軸Oの近くに戻すときの開度は大きい。図36(c)はアームDを開く過程において、リンクAが当たりGj2に当接した状態のまま接続軸Cが再びバネの軸芯線Zvを横切り、当たりGj1に当接する状態に戻る時のドアの開度Θdoは、図36(a)に示すΘdsに比べて大きいことを示している。このように「(い)の回転手段」の大きな力はドアを開くとき大きなドアの回転を伴うことによって容易にしている。
図36(a)〜(c)において卵Eggの大きさが一定であるならば、「切替手段」が始動する所定の開度は押しバネUの縮み量で決まることになる。図36(d),(e)は図36(a)〜(c)と回転機構は同じで、距離Leが所定の大きさで「切替手段」が始動する。距離Leの所定の大きさも押しバネUの縮み量で決まり、押しバネUの縮み量が品物Boxを縛る紐Stに働く張力で決まるので、品物Boxを縛る紐Stに働く張力が所定の力に達したとき「切替手段」が始動することになる。図36(a)〜(c)の構造は図8(a)〜(d)に示した構造に対応し、図36(d),(e)の構造は図8(e)〜(f)に示した構造に対応する。
紐Stの他方を引くことによって紐Stがアーム先端部Waを押圧し、押しバネUを縮めて回転体Jを図中矢印ハ方向に回転させ、同時に引きバネVの支軸Swが支軸Sjの周りを公転してバネの軸芯線Zvが接続軸Cを横切るようになる。
図36(e)は車輪Bが図中矢印イ方向に移動してアームDが図中矢印ロ方向に回転して、2つのアーム先端部Da、Waが閉じた状態を示している。アーム先端部Da、Waには圧着機能を有する部分DWと切断機能を有する部分WDが取り付き、2つのアーム先端部Da、Waが閉じると同時に紐Stを圧着して切断する。
図37は図27に示すドアの駆動部にダンパを取り付けて、「切替手段」が無負荷状態で一瞬にして動作を終了しないようにするものであるが、図37の開閉装置は回転の最後だけに衝撃を緩衝する装置でもあるので、図37の開閉装置からドアを回転させるバネを取り除くと、衝撃緩衝装置として広く一般に使用できる。
回転体Jの回転に抵抗を掛ける手段の1つを説明する。アームAbはリンクAの中間部に設けられた回転支軸Iaの周りに回転自在に軸支され、車輪BBはアームAbの先端部に設けた回転支軸Ibに装着される。アームAbは引きバネVVによって付勢され、当たりGabによって、アームAbの摺動面KKへの進入角度が調節される。
図37(b)に示すように車輪BBが摺動面KKに直角方向に侵入して、図37(c)に示すように平行方向に摺動面KK上を移動し、引きバネVVが伸びて力が蓄えられ、回転体Jの回転は減速される。車輪BBが摺動面KKに直角方向に侵入して引きバネVVが伸び始める当初はアームAbに大きな回転モーメントが作用するが、アームAbが更に回転して引きバネVVが伸びた状態になってもアームAbに作用する回転モーメントは小さくなり、以後のリンクAの回転に抵抗しない。
図37においてダンパの構造を断面図で示す。ダンパは主にシリンダSlとピストンPsからなり、シリンダSlの端部はドア枠Wに設ける支軸Slwの周りに回転自在に軸支され、ピストンPsのシャフトPssの端部は回転体Jに設ける支軸Pssjに接続される。シリンダSlの片方の端部の開口部は密閉蓋Slaによって、空気の出入りを遮断し、他方の端部はシャフトPssが貫通する貫通穴を有する蓋Slbが取り付き、空気の出入りを許している。シリンダSlはピストンPsによって密閉蓋側の密閉室Sliと貫通穴を有する蓋側の外気圧室Sloに分離され、ピストンの往復運動によって密閉室Sliは加圧或いは減圧される。
ピストンPsは中心にシャフトPssが貫通する貫通穴が施され、ピストンPsはシャフトPssに沿って往復可能に装着される。シャフトの先端部に先端部当たりPaを設けて、先端部当たりPaからピストンの厚み以上の距離を離した位置に中間部当たりPbを設ける。ピストンPsは先端部当たりPaと中間部当たりPbの間を往復する。
中間部当たりPbは密閉室Sliからの排気を遮断する弁であって、シャフトPssがシリンダSl内へ押し込まれる方向に移動するとき、ピストンPsはシャフトPssに沿って中間部当たりPbに向かって移動し中間部当たりPbと密着し、密閉室Sliへの空気の出入りを遮断して密閉室Sliを加圧する。
例えば図1において図37のシリンダSlの端部を接続する支軸をドアDに設けて、ピストンPsのシャフトPssの端部を接続する支軸をリンクAに設けると、非常にゆっくりと密閉するドアとなり、ドアDを衝撃吸収部とする緩衝装置にもなる。
このよ
うに「(あ)の範囲の回転手段」のように大きな力がドアには小さく作用する伝達手段は、逆の立場から使用すると、小さな力でも大きく作用する手段であって、物体を移動する装置に利用できる。この移動手段は軸方向に大きな力を支持しながら小さな力で回転する移動手段であって、物体の重量を支える特徴がある。
図38(b)において、「点b4を通り接点a4を中心とする円弧R4」を枢軸Oを中心に回転移動して、「接点a5を中心とする円弧R5の始点b5」に連続するようにすると、円弧R5と円弧R4とは1つの円弧を形成し、始点b4は回転移動した円弧K4の始点k4に移る。連続させた円弧を円弧K4とし、円弧K4の始点k4に円弧R3を移動して円弧K3を連続させ、更に円弧R2を移動して円弧K2を連続して摺動面KAの形状が作図される。このように順次R5,K4,K3,・・・を連続することによって摺動面KAが作図される。図中の摺動面KAはOを中心に回転する摺動面Kであって、車輪Bと点b5で接触したときの摺動面Kである。
図38(d)において、車輪Bが摺動面Kと接点bi(i=1,2,3,・・・)に接するとき、接点biに連続する摺動面は、「作用線Fbと仮想円Raとの接点a」を中心とする円弧Ri(i=1,2,3,・・・)である。円Roi(i=1,2,3,・・・)は枢軸Oを中心とし接点biを通る円であって、円弧Riと交点ci(i=1,2,3,・・・)で交わる。円Roiによって分断された円弧biciを枢軸O中心に順次回転してR0に連続するようにすると1つの曲線R0K1K2K3・・・が形成される。この曲線はインボリュートである。
例えば車輪Bの回転軸が重量を支持する場合で図38(c)に示すように車輪Bが円軌道に沿って移動するとき押圧力Fbの作用線の方向が変化して、重量の作用線方向の分力が変化して、「枢軸Oの周りに働く駆動力」は車輪Bが移動するとき初めは大きく最後は小さくなる。車輪Bが鉛直線上を移動するとすれば押圧力Fbの作用線も常に鉛直線と一致し、車輪Bが移動するとき初めから最後まで一定の力が作用することになり、重量の上下方向の移動に必要な力の最大値を最小にすることが出来る。
カム体KKは外縁部に摺動面Kを備えて「枢軸Oの周りに回転自在に軸支される蓋Dに設けられる接続軸C」の周りに回転自在に軸支され、図中矢印イ方向に回転して蓋Dを図中矢印ロ方向に起立させる。台車は上面に「摺動面Kと接触する摩擦面である接触面KAA」を備え、両端部を車輪BBで支持し枢軸Oが取り付く水平面H上を移動する。接触面KAAが摺動面Kを押圧する力Fbの作用線は「摺動面Kと接触面KAAとの接点b」を通り「半径rの仮想円Ra」に接して接続軸Cを通る重力の作用線と平行で一定の距離rを保っている。
カム体KKの外縁部が台車KAAを介さずに直接水平面Hと接する場合はカム体KKの外縁部と水平面Hとの間に滑りが生じて摩擦が起こり、カム体KKの回転に大きな抵抗がかかることになるが、図39(a)〜(d)においてカム体KKの回転に伴い水平面Hが移動することによって、図39(e)〜(g)においてカム体KKの外縁部と水平面Hとが車輪Bを介して接触することによって、カム体KKの回転に大きな抵抗がかからないようにしている。図39(a)はカム体摺動面Kの外縁部と接触面KAAとの双方に刃を施して噛合うようにしている実施例であるが、図39(b)(c)は刃を施していない実施例である。
図39(d)は図39(a)〜(c)に図示するカム体KKを互いに裏返しに取り付けた関係にあって、「カム体KKが摺動面Hを押圧する力の作用線Fb」は図39(d)において、重力の作用線Zより枢軸Oに近い側あって、図39(a)〜(c)において遠い側にある。蓋Dが倒伏から起立状態に移行するとき、「重力の作用線と枢軸Oとの間の距離Lw」と「力の作用線Fbと枢軸Oとの間の距離Lf」とは共に減少するが、図39(d)において上記距離Lfはゼロに近づき、力Fbがいくら大きくてもの蓋Dを回転させる力はなくなっていく。図39(d)に示すように力の作用線Fbが枢軸Oを通る位置では、蓋Dを回転させない。蓋Dが倒伏から起立状態に移行する全過程を通じて、重力による図中矢印ロと反対方向の回転モーメントに釣り合う力Fbの大きさは図39(d)において無限大に近づき、図39(a)〜(c)において無限小に近づく。蓋Dが起立に近い状態では蓋Dを図中矢印ロ方向に回転させる力は図39(d)において大きく必要として不足し、図39(a)〜(c)において過剰となる。
同じ仮想円によって作図される渦巻き車輪の形状と摺動面Kの形状とを比較すると、図39(e)(f)の場合、渦巻き車輪の微分要素は半径方向に直角な線分であって、図38(d)に示す円弧の微分要素Riより接続軸Cに遠い側にあるため。接点bが回転軸Cから離れるに従い円に収束する度合いが大きくなって、より円に近似し、カム体の回転に伴う回転軸Cの上昇は少ない。とくに蓋Dが倒伏から起立状態に移行する過程の始まりにおいて図39(a)〜(c)のカム体の回転に伴う回転軸Cの上昇は大きく、図39(e)(f)のカム体の回転に伴う回転軸Cの上昇は、カム体が回転し始めてすぐに激減する。このように同じ仮想円によって作図される曲線が明らかに異なり、図39(a)〜(c)の摺動面Kの形状はインボリュート曲線であり、図39(e)(f)の曲線はインボリュート曲線ではない。
図40は図4において蓋Kを固定して、ドア枠Wであって紙面である片方がOを軸に回転するようにした動作説明図で、本発明の密閉機構のように「車輪Bが摺動面Kを略直角方向に押圧するとき、摺動面Kに略平行な力が小さくても移動しやすく摺動面Kに略直角な大きな力を車輪の回転軸が支持する特性。」を上下に起立倒伏する蓋に応用するものである。
図40(c)(d)は「図40(a)(b)のリンクAと摺動面K」に代わって、「固定部Wに設けられる固定支軸Swを軸に回転する回転体J」と「回転体Jに連結され蓋Dに接続されるリンクA」を取り付けたもので、図40(a)(b)において車輪の回転軸Ibが仮想点Qを中心に円運動することから、図40(a)(b)に示す「車輪が摺動面を押圧する力Fb」が回転体Jの軸芯に働き、固定支軸Swに作用する。
上記円弧の摺動面Kを固定せず移動可能にすると、摺動面K上の車輪Bの位置、或いは蓋Dの開度に応じて、上記押圧力Fbの作用線方向を所望の方向に設計できる。上記円弧の摺動面Kが固定されない支軸を軸に回転すると、摺動面Kの形状が円弧に限らず自由な形状を持つ摺動面Kが固定された場合と同じになる。
図40(c)(d)はそれぞれ図40(a)(b)に対応し、図40(a)(b)について言えることは、図40(c)(d)についても言えることである。固定支軸Swを移動可能に取付ける、或いは周り対偶の連結点を滑り対偶にして例えば回転体Jの長さが変化するようにすると、リンク装置の自由度が増えることによって、リンク装置の運動を自由に調節可能となり、更にバネの力を変化させることによって、さらに所望の釣り合い状態が実現する。またリンクAの軸芯線Zaと力の作用線とが重なる状態に近づくけるようにして、リンクAが大きな力を支持しながら小さな力で回転するようにする。
B 車輪
C 円の中心
D ドア
G 当たり
I 回転軸或いは回転支軸
K カム体或いはカム体摺動面
O 枢軸
R 円弧
S 支軸
T 垂線
U 押しバネ
V 引きバネ
W ドア枠に取り付く金具或いはプレート
Claims (26)
- 枢軸Oを共有し相対的に回転する「2つのリンクからなる開閉体」と、「1以上のリンクからなる伸縮部」とを備え、「上記伸縮部の両端の連結軸」が上記2つのリンクのそれぞれに接続され、上記リンクのそれぞれを回り対偶または滑り対偶で連結してリンク装置を構成し、上記リンク装置の「枢軸Oではない駆動連結軸Sw」の周りに働く駆動回転力Mvが伝達されて枢軸Oの周りに回転力Moが働くようになり、上記開閉体が開閉する開閉装置で、
上記伸縮部が1つのリンクからなる場合は、「上記伸縮部の両端の連結軸」の片方が上記2つのリンクの何れかに設けられる通路に沿って移動して、上記伸縮部が2以上のリンクからなる場合は「上記伸縮部の両端の連結軸」の間の距離が変化して上記開閉体が開閉するリンク装置で、或いは上記「1以上のリンクからなる伸縮部」の何れかのリンクをバネに代えて上記開閉体が開閉する開閉装置で、
上記伸縮部の何れかのリンクは「両端の連結軸」の片方を軸とする回転を拘束する解除可能な拘束手段を備え、上記「両端の連結軸」の他方が全く或いは殆んど移動しないように拘束される位置と拘束が解除される位置との間を移動するようにすることによって、上記開閉体の所定の開度で上記開閉体に働く力の作用点が移転し、上記回転力Moが急激に変化することを特徴とする開閉装置。 - 枢軸Oを共有し相対的に回転する「2つのリンクからなる開閉体」と、「1以上のリンクからなる伸縮部」とを備え、「上記伸縮部の両端の連結軸」が上記2つのリンクのそれぞれに接続され、上記リンクのそれぞれを回り対偶または滑り対偶で連結してリンク装置を構成し、上記リンク装置の「枢軸Oではない駆動連結軸Sw」の周りに回転自在に軸支される回転体Jに設けらる作用点Pに力Fjが働き「上記駆動連結軸Swの周りに働く駆動回転力Mv」が伝達されて、上記「2つのリンクからなる開閉体」の何れか片方の開閉体Dに設けられる作用点Cに力Foが働くようになり、枢軸Oの周りに回転力Moが働いて上記開閉体が開閉する開閉装置で、
上記作用点Pは上記駆動連結軸Swから近い位置にある作用点P1と遠い位置にある作用点P2との2箇所が設けられ、或いは上記作用点Cは上記枢軸Oから近い位置にある作用点C1と遠い位置にある作用点C2との2箇所が設けられ、上記力Fjが上記作用点P2に働く、或いは上記力Foが上記作用点C1に働く「(あ)の回転手段」と、上記力Fjが上記作用点P1に働く、或いは上記力Foが上記作用点C2に働く「(い)の回転手段」と、上記リンクの所定の開度を境にして上記「(あ)の回転手段」から上記「(い)の回転手段」に切り替わる「切替手段」とを備え、
上記力Fjの作用点Pが上記作用点P2から上記作用点P1に転移すること、或いは上記力Foの作用点Cが上記作用点C1から上記作用点C2に転移することを特徴とし、「上記力Fjの作用線と上記駆動連結軸Swとの間の距離Lj」が、或いは「上記力Foの作用線と上記枢軸Oとの間の距離Lo」が不連続に変化することによって、上記駆動回転力Mv或いは上記回転力Moの大きさが不連続に変化する回転制御機構を備える開閉装置。 - 枢軸Oを共有し相対的に回転する「2つのリンクからなる開閉体」と、「1以上のリンクからなる伸縮部」とを備え、「上記伸縮部の両端の連結軸」が上記2つのリンクのそれぞれに接続され、上記リンクのそれぞれを回り対偶または滑り対偶で連結してリンク装置を構成し、上記リンク装置の「枢軸Oではない駆動連結軸Sw」の周りに働く駆動回転力Mvが伝達されて、枢軸Oの周りに回転力Moが働くようになり、上記開閉体が開閉する開閉装置で、
上記リンク装置の「何れかの連結軸の周りのリンクの回転」を拘束する解除可能な手段を備え、「上記何れかの連結軸の周りのリンクの回転」が回転途中において拘束され停止或いは略停止し、開閉装置は停止することなく運動し続けることを特徴とし、
上記リンク装置は「伸縮部と開閉体が連動しないリンク装置」であり、「伸縮部と開閉体が連動するリンク装置」に、新たに1以上のリンクを追加した構造、或いは何れかのリンクをバネに取替えた構造、或いは何れかの回り対偶の連結軸を滑り対偶の連結軸に取替えた構造のリンク装置の何れかであって、
上記「伸縮部と開閉体が連動するリンク装置」の構造は、上記伸縮部が1つのバネからなる構造、或いは上記伸縮部が1つのリンクからなり「上記伸縮部の両端の連結軸」の片方が上記「2つのリンクからなる開閉体」の何れかに設けられる通路に沿って移動する構造、或いは上記伸縮部が2つのリンクからなる4節回転機構の構造の何れかであり、
上記開閉体の所定の開度を境にして「上記何れかの連結軸の周りのリンクの回転」を拘束し或いは拘束を解除することにより、上記回転力Mo或いは上記力Fの大きさが急激に変化する「切替手段」を備える回転制御機構であって、
上記「切替手段」は、「上記何れかの連結軸の周りのリンクの回転」を全く或いは殆んど伴わずに動作することを特徴とする回転制御機構を備える開閉装置。 - 枢軸Oを共有し相対的に回転する「2つのリンクからなる開閉体」と、「2以上のリンクからなる伸縮部」とを備え、「上記伸縮部の両端の連結軸」が上記2つのリンクのそれぞれに接続され、上記リンクのそれぞれを回り対偶または滑り対偶で連結してリンク装置を構成し、上記リンク装置の「枢軸Oではない駆動連結軸Sw」の周りに働く駆動回転力Mvが伝達されて枢軸Oの周りに回転力Moが働くようになり、上記開閉体が開閉する開閉装置で、
上記「2以上のリンクの何れかの隣合う2つのリンク」の「上記隣合う2つのリンクを連結する連結軸」或いは「上記隣合う2つのリンクの両端の連結軸の何れか片方の連結軸」を上記駆動連結軸Swとし、上記隣合う2つのリンクの軸芯線が折れ曲がった状態から一直線上に配される状態に近づくことによって、上記回転力Moが急激に変化することを特徴とする開閉装置。 - 枢軸Oを共有し相対的に回転する「2つのリンクからなる開閉体」と、「2以上のリンクからなる伸縮部」とを備え、「上記伸縮部の両端の連結軸」が上記2つのリンクのそれぞれに接続され、上記リンクのそれぞれを回り対偶または滑り対偶で連結してリンク装置を構成し、上記リンク装置の「枢軸Oではない駆動連結軸Sw」の周りに働く駆動回転力Mvが伝達されて枢軸Oの周りに回転力Moが働くようになり、上記開閉体が開閉する開閉装置で、
上記「2以上のリンクの何れかの隣合う2つのリンク」の「上記隣合う2つのリンクを連結する連結軸」或いは「上記隣合う2つのリンクの両端の連結軸の何れか片方の連結軸」を上記駆動連結軸Swとし、
上記「隣合う2つのリンク」のそれぞれに互いに係合離脱する係合部を設けて、「上記係合部が互いに係合し合って上記隣合う2つのリンクが相対的に一体となるとき」を境にして、上記回転力Moが急激に変化する開閉装置。 - 枢軸Oを共有し相対的に回転する「2つのリンクからなる開閉体」と、「1以上のリンクからなる伸縮部」とを備え、「上記伸縮部の両端の連結軸」が上記2つのリンクのそれぞれに接続され、上記リンクのそれぞれを回り対偶または滑り対偶で連結してリンク装置を構成し、上記リンク装置の「枢軸Oではない駆動連結軸Sw」の周りに働く駆動回転力Mvが伝達されて枢軸Oの周りに回転力Moが働くようになり、上記開閉体が開閉する開閉装置で、
互いに離間した一対の回転軸のそれぞれの周りに、「摺動面を備えたリンク1」と「先端部に設ける車輪回転軸に車輪を装着したリンク2」とが回転自在に軸支され、上記車輪が上記摺動面に沿って移動することによって、上記リンク1と上記リンク2とが回転する回転機構であって、
上記摺動面の中間部において「上記車輪と上記摺動面との接点と上記車輪回転軸とを通る力の作用線」と上記一対の回転軸の何れかとの間の距離が略一定に小さく或いは大きく保たれ、上記摺動面の端部において上記摺動面の曲率が変化することによって、上記2つのリンクの所定の開度で上記力の作用線が回転し、上記回転力Moが急激に変化することを特徴とする開閉装置。 - 上記伸縮部の何れかのリンクは「両端の連結軸」の片方を軸とする回転を拘束する解除可能な拘束手段を備え、上記「両端の連結軸」の他方が全く或いは殆んど移動しないように拘束される位置と拘束が解除される位置との間を移動する開閉装置で、
上記伸縮部の何れかのリンクと隣合うリンクとを回り対偶で連結するとき、上記「両端の連結軸」の他方を通る力の作用線が上記何れかのリンクの軸芯線を横切るときを境にして、或いは上記何れかのリンクの先端部に車輪Bを設けて、上記車輪Bが上記隣合うリンクに設けた摺動面Kに沿って移動するようにして滑り対偶で連結するとき、上記何れかのリンクの軸芯線と「上記摺動面Kと上記車輪Bとの接点を通る上記摺動面Kの接線」とが直交する状態に近づくとき或いは直交するときを境にして、或いは上記摺動面Kに係止部を設けて、上記車輪Bが上記係止部から離脱するときを境にして、上記拘束手段が解除される請求項1〜6の何れか1項に記載する開閉装置。 - 上記伸縮部の何れかのリンクは「両端の連結軸」の片方を軸とする回転がバネによって付勢され、上記「両端の連結軸」の他方に働く力によって上記バネが伸縮し、上記「両端の連結軸」の他方は「上記バネUが伸縮して静止する位置と復元して静止する位置の間」を移動する請求項1〜6の何れか1項に記載する開閉装置。
- 「上記2つのリンクの片方にリンクJを介して或いは介さずリンクAを連結し、上記リンクAの先端部に車輪Bを装着して、上記車輪Bが上記2つのリンクの他方に設けられる摺動面Kに沿って押圧しながら移動するようにして、或いは「上記2つのリンクの他方に設けられる接続軸C」の周りに回転自在に軸支されるカム体の摺動面Kが上記2つのリンクの片方に設けられる摺動部KAAに沿って押圧しながら移動するようにして、
「上記摺動面Kと上記リンクAとの接点を通る上記摺動面Kの接線」と上記リンクAの軸芯線との間に挟まれる角度が直角に近づくようにして、上記リンクAの軸芯線方向に働く力が増加するようにして上記開閉体を回転させる請求項1〜6の何れか1項に記載する開閉装置。 - 「上記2つのリンクの片方にリンクJを介して或いは介さずリンクAを連結し、上記リンクAの先端部に車輪Bを装着して、上記車輪Bが上記2つのリンクの他方に設けられる摺動面Kに沿って押圧しながら移動するようにして、或いは「上記2つのリンクの片方に設けられる接続軸C」の周りに回転自在に軸支されるカム体の摺動面KAが上記2つのリンクの他方に設けられる摺動部KAAに沿って押圧しながら移動するようにして、上記開閉体を開方向に回転させる手段と、
「上記2つのリンクの片方にリンクJJを介して或いは介さず連結されるリンクAA」の先端部に車輪BBを装着し、上記車輪BBが上記2つのリンクの他方に設けられる摺動面KKに沿って押圧しながら移動するようにして、或いは「上記2つのリンクの片方に設けられる接続軸C」の周りに回転自在に軸支されるカム体の摺動面KKが上記2つのリンクの他方に設けられる摺動部KAAに沿って押圧しながら移動するようにして、上記開閉体を閉方向に回転させる手段とを備える請求項1〜6の何れか1項に記載する開閉装置。 - 枢軸Oを共有し相対的に回転する「2つのリンクからなる開閉体」と、上記「2つのリンク」に挟まれる領域内にあって、「上記2つのリンクの何れかに設けられる第1の支軸」の周りに回転自在に軸支される第1のドアと、「上記2つのリンクの片方」と第1のドアとの間に設けられ上記第1のドアを付勢する第1の付勢手段と、上記第1のドアと「上記2つのリンクの他方」との間にバネを備えて、
上記第1の付勢手段は請求項1〜10の何れか1項に記載する伸縮部である開閉装置。 - 全開から所定の開度までの上記開閉体の回転範囲において上記開閉体を付勢する回転バネと、上記所定の開度から全閉までの上記開閉体の回転範囲において上記開閉体を付勢する回転バネと密閉バネとを備え、上記開閉体の所定の開度で上記回転バネと上記密閉バネとが交替して上記開閉体を付勢する請求項1〜10の何れか1項に記載する開閉装置で、上記回転バネと上記密閉バネとが交替する間に、上記開閉体を付勢しない時間を設けて、上記時間内に上記回転体の回転量を測定して上記開閉体を停止させるかどうかを判別する機構を備えた開閉装置。
- 枢軸を共有し相対的に回転する「2つのリンクからなる開閉体」が全開位置から全閉位置に閉止回転する過程において、上記開閉体に作用する力の大きさが切り替わるときの上記開閉体の開度と、全閉位置から全開位置に開き回転する過程において、上記開閉体に作用する力の大きさが切り替わるときの上記開閉体の開度とが異なることを特徴とする請求項1〜10の何れか1項に記載する開閉装置。
- 枢軸Oを共有し相対的に回転する「2つのリンクからなる開閉体」と、「1以上のリンクからなる伸縮部」とを備え、「上記伸縮部の両端の連結軸」が上記2つのリンクのそれぞれに接続され、上記リンクのそれぞれを回り対偶または滑り対偶で連結してリンク装置を構成する開閉装置で、
上記伸縮部の「何れかの連結軸周りの回転」を抑制する或いは遅延する緩衝機能を備えた回転手段を備える、或いは「一定速度で回転するアクチュエータ」を備える請求項1〜10の何れか1項に記載する開閉装置であって、上記開閉体の回転が大きく「上記何れかの連結軸周りの回転」が小さい「(あ)の範囲」と、上記開閉体の回転が小さく「上記何れかの連結軸周りの回転」が大きい「(い)の範囲」と、上記「(あ)の範囲」から上記「(い)の範囲」に切り替わる「切替範囲」とを備え、上記「切替範囲」から上記「(い)の範囲」において上記開閉体の回転が減速する開閉装置、或いは「上記回転手段または上記アクチュエータによらない上記開閉体の回転」を抑制する緩衝装置。 - 固定部Wに設けられる回転軸を軸に回転する回転体と、上記回転体の所定の開度まで伸縮し上記所定の開度以後は殆んど伸縮しないバネU1と、上記所定の開度まで殆んど伸縮せず上記所定の開度以後に伸縮するバネU2とを備え、上記回転体の所定の開度までは上記バネU1によって、上記所定の開度以後は上記バネU2によって上記回転体を付勢し、上記所定の開度で上記バネU1と上記バネU2とが交替する付勢機構で、
上記バネU1は片方の端部を上記固定部Wに設けられる支軸Sv1に取り付け、他方の端部を「上記回転体に設けられ、上記回転軸或いは上記回転軸近傍から上記回転軸から離れた位置に連続する溝H1」に沿って移動するスライダS1に取り付け、
上記バネU2は片方の端部を上記回転体に設けられる支軸Sv2に取り付け、他方の端部を「上記固定部Wに設けられ両端部に係止部を備える溝H2」に沿って移動するスライダS2に取り付ける付勢機構で、上記溝H1或いは溝H2の両端部で上記スライダS1或いはスライダS2の移動を拘束することを特徴とする付勢機構。 - 固定部Wに設けられる回転軸を軸に回転する回転体J2と、上記回転体J2の所定の開度まで伸縮し上記所定の開度以後は殆んど伸縮しないバネU1と、上記所定の開度まで殆んど伸縮せず上記所定の開度以後に伸縮するバネU2とを備え、上記回転体J2の所定の開度までは上記バネU1によって、上記所定の開度以後は上記バネU2によって上記回転体J2を付勢し、上記所定の開度で上記バネU1と上記バネU2とが交替する付勢機構で、
「上記回転軸の周りに回転自在に軸支され上記所定の開度で係止される回転体J1」を設けることを特徴とし、上記バネU1は片方の端部を上記固定部Wに、他方の端部を上記回転体J1に取り付け、上記バネU2は片方の端部を上記回転体J2に、他方の端部を上記回転体J1に取り付ける付勢機構で、
上記所定の開度で上記バネU1と上記バネU2とが交替して上記回転体を付勢する付勢機構。 - 「ドアの枢軸と反対側のドアの側面」と「それに対面するドア枠側面」の片方に凹部Heと、「上記片方に設けられる回転支軸Ig」に回転自在に軸支され上記凹部Heに収容される係止回転体Geとを、他方に「上記係止回転体Geの先端部Pgの周辺」を収容する凹部Hfを備えて、上記係止回転体Geと上記凹部Hfとが係合離脱するラッチ装置であって、
上記係止回転体Geの外縁部は「上記回転支軸Igを中心とする円弧の円周部Rg」とそれに連続する前部摺動面Pkと「上記前部摺動面Pkの上記回転支軸Igから最も遠い部分」の先端部Pgとを備え、上記凹部Heは「上記円周部Rgに沿って移動し上記回転支軸Igを中心とする円弧の円周部Re」と「上記先端部Pgの周辺を上記凹部Heから脱出させる方向に回転付勢するバネU」と「上記先端部Pgの周辺を上記凹部Heから脱出させる方向の回転を途中で止める係止部」とを備え、
上記凹部Hfは周縁部に「上記前部摺動面Pkに沿って移動する入り口部Kf」とそれに連続する「上記先端部Pgが当接する円周部Rf」とを備え、
上記前部摺動面Pkが上記入り口部Kfに沿って移動しながら上記係止回転体Geは回転して、上記先端部Pgの周辺を上記凹部Hfに収容することを特徴とするラッチ装置で、上記先端部Pgが円周部Rfに当接して、ドアの開方向の回転を阻止する力を上記回転支軸Ig或いは上記円周部Reによって支持することを特徴とするラッチ装置。 - 固定部Wに設けられる枢軸Oの周りに回転自在に軸支され全開位置と全閉位置との間を往復回転するドアDと、「固定部Wに設けられる固定支軸Swの周りに回転自在に軸支され、トグルバネで付勢されて2箇所の静止位置の間を揺動し、先端部に支軸Saを設ける揺動体A」と、「取付部の片方を上記ドアDに設ける支軸Sdに可動支持し、取付部の他方を上記支軸Saに揺動支持するバネV」とを備え、
上記支軸Saが「全閉時に上記ドアDを全閉方向に付勢して静止する全閉方向付勢位置」と「全開時に上記ドアDを全開方向に付勢して静止する全開方向付勢位置」との2箇所の静止位置の間を揺動することを特徴とするドアの回転機構であって、
上記ドアDを上記全閉位置から開くとき、上記揺動体Aを回転させて上記支軸Saを上記全閉方向付勢位置から上記全開方向付勢位置に移動させる開方向切り替え手段と、上記ドアDを上記全開位置から閉じるとき、上記揺動体Aを回転させて上記支軸Saを上記全開方向付勢位置から上記全閉方向付勢位置に移動させる閉方向切り替え手段とを備えるドアの回転機構。 - 固定部Wに設けた水平の枢軸Oを軸に回転する蓋Dの回転機構であって、上記固定部Wと上記蓋Dの片方に設ける取付軸CにリンクAを接続し、他方に設けられる取付軸SwにリンクJを接続し、上記リンクAと上記リンクJとを連結軸Pで連結する「回り対偶で連結するリンク装置」において、上記蓋Dが略水平であるとき上記リンクAの軸芯線と上記リンクJの軸芯線とが略重なり合い、上記リンクAの軸芯線と上記蓋Dの軸芯線とが略直交する状態であって、
或いは上記固定部Wと上記蓋Dの他方に摺動面Kを設けて、「上記取付軸Cに接続される上記リンクAの先端部の連結軸P」に車輪Bを装着して、上記車輪Bが上記摺動面Kに沿って移動する「滑り対偶で連結するリンク装置」において、上記蓋Dが略水平であるとき上記リンクAの軸芯線と「上記車輪Bと上記摺動面Kとの接点b」と上記連結軸Pとを通る直線とが略重なり合い、上記リンクAの軸芯線と上記蓋Dの軸芯線とが略直交する状態であって、上記蓋Dの重量を略鉛直の剛体で支持することを特徴とする蓋の回転機構。 - 枢軸Oを共有し相対的に回転する「2つのリンクからなる開閉体」と、「上記2つのリンクの片方に設けられる取付軸C」の周りに「外縁部が渦線形状であるカム体」を回転自在に軸支し、上記2つのリンクの他方に上記カム体の外縁部に沿って移動する移動面を設け、「上記カム体の外縁部と上記移動面との接点b」は上記カム体の自転と共に上記カム体の外縁部と上記移動面に沿って移動する回転機構で、
上記外縁部の形状は「上記外縁部に立てた法線と上記接続軸Cとの間の距離」が常に略一定である渦線形状であることを特徴とし、
上記他方を固定し上記移動面が水平面であるとき、上記接点bに立てた法線は常に略鉛直であり、上記片方を固定し上記他方が略水平であるとき、上記接点bに立てた法線は略鉛直であって、上記法線を重力の作用線とするとき、上記重力を剛体で支持することを特徴とする回転機構。 - 枢軸Oを共有し相対的に回転する「2つのリンクからなる開閉体」と、「上記2つのリンクの片方に設けられる取付軸C」の周りに回転自在に軸支されるリンクAと、上記取付軸Cの周りに上記開閉体を開き方向に付勢するバネと、「上記2つのリンクの他方に設けられ上記枢軸Oから近い位置から遠い位置に連続する摺動面K」とを備え、上記リンクAの先端部が上記摺動面Kに沿って移動することによって上記開閉体が開閉するリンク装置の回転機構であり、
上記リンクAの軸芯線と「上記先端部と上記摺動面Kとの接点bに立てる上記摺動面Kの法線」との間の角度Θは、上記開閉体が閉じ方向に回転して上記先端部が上記枢軸Oに近づくとき増加し、上記開閉体が開き方向に回転して上記先端部が上記枢軸Oから遠ざかるとき減少し、上記先端部が上記摺動面Kに沿って移動するときに上記先端部が受ける抵抗は、上記角度Θが増加するとき小さく減少するとき大きくなるリンク装置の回転機構であって、
上記先端部が上記枢軸Oに近傍にあるとき、上記開閉体が大きく開閉しても上記先端部の移動は小さいことを特徴とするリンク装置の回転機構。 - 互いに離間した一対の回転軸のそれぞれの周りに、「摺動面を備えたリンク1」と「先端部に設ける車輪回転軸に車輪を装着したリンク2」とが回転自在に軸支され、上記車輪が上記摺動面に沿って移動することによって、上記リンク1と上記リンク2とが回転する回転機構であって、
上記摺動面の中間部において「上記車輪と上記摺動面との接点と上記車輪回転軸とを通る力の作用線」と上記一対の回転軸の何れかとの間の距離が略一定であることを特徴とする回転機構を備える開閉装置。 - 上記係止回転体Geの外縁部の形状は「上記外縁部と上記回転支軸Igとの間の距離」が漸次大きくなる渦線であり、上記凹部Hfに代わって上記係止回転体Geの外縁部に沿って移動する平坦な摺動面を設ける請求項17に記載するラッチ装置。
- 「固定部Wに設けられる枢軸O」の周りに回転自在に軸支されるドアDと、「上記ドアDに設けられる接続軸C」の周りに回転自在に軸支されるリンクAと、片方の取り付け部を上記固定部Wに固定支持し他方の取付部を上記リンクAに可動支持したバネと、上記固定部Wに設けられ上記リンクAに当接離脱し「上記リンクAの上記接続軸Cの周りの片方向の回転」を阻止する当りGとを備え、上記当りGが上記リンクAに当接するとき上記他方の取付部が上記枢軸Oと上記接続軸Cとの中間にあって、上記リンクAが上記当りGから離脱して上記接続軸Cを中心に回転するとき上記ドアDの回転を伴わないことを特徴とするリンク装置。
- 枢軸Oを共有し相対的に回転する「2つのリンクからなる開閉体」と、「1以上のリンクからなる伸縮部」とを備え、「上記伸縮部の両端の連結軸」が上記2つのリンクのそれぞれに接続され、上記リンクのそれぞれを回り対偶または滑り対偶で連結してリンク装置を構成する開閉装置で、
上記伸縮部の何れかの連結軸周りを回転するリンクの運動を減速する手段を備え、上記「2つのリンクからなる開閉体」を付勢する手段を持たない請求項1〜10の何れか1項に記載する開閉装置であって、上記開閉体の回転が大きく上記何れかの連結軸周りの回転が小さい「(あ)の範囲」と、上記開閉体の回転が小さく上記何れかの連結軸周りの回転が大きい「(い)の範囲」と、上記「(あ)の範囲」から上記「(い)の範囲」に切り替わる「切替範囲」とを備え、上記「切替範囲」から上記「(い)の範囲」において上記開閉体の回転を抑制する緩衝装置。 - 枢軸Oを共有し相対的に回転する「2つのリンクからなる開閉体」と、「1以上のリンクからなる伸縮部」とを備え、「上記伸縮部の両端の連結軸」が上記2つのリンクのそれぞれに接続され、上記リンクのそれぞれを回り対偶または滑り対偶で連結してリンク装置を構成し、上記リンク装置の「枢軸Oではない駆動連結軸Sw」の周りに働く駆動回転力Mvが伝達されて枢軸Oの周りに回転力Moが働くようになり、上記開閉体が開閉する開閉装置で、
上記回転力Moが小さい「(あ)の範囲」と、回転力Moが大きい「(い)の範囲」と、上記「(あ)の範囲」から上記「(い)の範囲」に切り替わる「切替範囲」とを備え、上記「(あ)の範囲」において上記回転力Moが枢軸Oの周りに働く最大静止摩擦力より僅かに大きく、
上記「切替範囲」の当初において、上記駆動回転力Mvの大きさは、上記開閉体を開閉させるために必要な最小の力より小さく、上記伸縮部を運動し続けるために必要な最小の力より僅かに大きいことを特徴とする請求項1〜14の何れか1項に記載する開閉装置。
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