JP4705804B2 - ドアの開扉補助装置 - Google Patents

Description

本発明は、ドアを開ける際に力を補助し、開扉に要する労力を軽減する技術に関する。

オフィスや住宅等に設置されているドアには、ドアクローザと呼ばれる自動的に開いたドアを閉じる機構が配置されている。このドアクローザに関しては、例えば特許文献１に記載されている。

以下、クローザの構造および機構について簡単に説明する。まず、ドアクローザ本体は、ドアに固定されている。ドアクローザの内部には、ラックがあり、このラックにピニオンギアが噛み合っている。ラックは、その延長方向に移動可能であり、その移動は圧縮バネによって制限されている。また、ピニオンギアの軸は、クローザ本体に軸支（回転可能な状態で支持）されている略変形Ｖ字型のアームの一端に固定され、このアームの他端は、ドアの出入り口の枠構造体（ドア枠）に軸支されている。略変形Ｖ字型のアームの頂点は、回転可能な軸構造によって結合されており、Ｖ字角は自由に可変できるようになっている。

ドアを開くと、アームのＶ字角が開き、クローザ本体に対してピニオンギアを回転させる力が働く。この結果、ピニオンギアが回転し、それによってラックがその延長方向に動く。そして、ラックが動くことで圧縮バネが縮まり、圧縮バネに反発力が蓄えられる。

ドアをある程度開き、手を離すと、縮んだ圧縮バネが元に戻ろうとし、ラックを元の位置に戻そうとする。このラックの動きによって、先程（ドアを開ける際）と逆方向にピニオンギアが回転する。このピニオンギアの回転は、先程とは逆に略Ｖ字型のアームのＶ字角を狭めようとする力を発揮する。この結果、ドアに閉じようとする力（閉力）が、略Ｖ字型のアームを介してドアに加わる。こうして、開いたドアから手を離すと、ドアが自動的に閉じようとする。

ドアクローザは、開いたドアを自動的に閉じる機構であるが、その閉力が、ドアを開く時に抵抗力となる。つまり、ドアを押すあるいは引くことで、ドアを開けようとする時、ドアクローザの閉じようとする力に打ち勝ってドアを動かす必要がある。特にドアが完全に閉まる間際においては、倍力機構が働き、ドアクローザからの閉じ力は、非常に大きくなる。

このクローザの閉力は、ドアを開ける際に大きな負担となる場合がある。特に、お年寄り、子供、怪我をしている人、あるいは障害のある人にとっては、時にドアを開けることが困難になるような場合も発生する。

この不都合を解消する技術として、例えば特許文献２〜５に記載された技術が公知である。特許文献２には、レバータイプのドアノブを回した際に、倍力機構によりドアの押し開き方向に力が加わり、それにより開扉を補助する機構について記載されている。

特許文献３には、センサにより人の出入りを検出し、人がドアを開く時には、ドアクローザ内のラックに加わるコイルバネからの力（圧縮状態からの復元力）を打ち消すように、ラックの移動軸に外から力を加え、ドアクローザの閉じ力を低減する構成が記載されている。

特許文献４には、ドアクローザのピニオンギアに同期して回転するピニオンギアと、このピニオンギアに噛み合ったスライダを配置し、ドアの開放動作時には、スライダにドアを開放する方向に力を与えるバネを利用した補助力を作用させ、さらにロック機構によって、このバネの反発力がドアの閉鎖時に働かないように工夫した構成が記載されている。

特許文献５には、ドアクローザのピニオン軸にクラッチを介してモータを取り付け、センサによって開扉動作を検出した際に、クラッチを連結してモータを駆動し、開扉を補助する力をピニオン軸に加える構成が記載されている。

特開２０００−１９２７２６号公報 特許第３０８４６９号公報 特開２０００−５４７２３号公報 特開２００４−１４３８１２号公報 特開２００４−２４４８８２号公報

しかしながら、特許文献２に記載された技術は、ドア自体を新規な構造にする必要がある。つまり、既に市場に出回っている商品に部品を付加できるようなものではない。このため、既に据え付けられているドアに部分的に装置を付加したり、部品を交換したりすることで、この機構を利用することは困難である。このことは、商品が高価になる要因となり、また普及を阻む要因となる。

特許文献３に記載されている技術は、既にあるドアクローザの構造に付加することができる優位性がある。しかしながら、直接ソレノイドでラックに力を加えるので、ソレノイドの消費電力が大きく、経済的であるとはいえない。また、ドアの開き状態や操作する人間がドアに対して加える力の加減に応じて、ソレノイドの制御を行わなくてはならず、制御が複雑になる欠点がある。ドアの開閉は、頻繁にそして手荒く行われるので、そのようなソレノイドの精密な制御は好ましくない。

特許文献４に記載されている技術は、既にあるドアクローザの構造に付加することができる優位性がある。しかしながら、部品点数が多く、また機構が複雑であるので、信頼性と大型になる点で不満がある。

特許文献５に記載されている技術は、既にあるドアクローザの構造に付加することができる優位性がある。しかしながら、センサやモータの制御系を必要とし、またクラッチ等の複雑なメカ機構を必要とする。

特にドアの場合、無理な力が加わったり、乱暴に扱われたりする場面が多々あるので、信頼性の高い構成であることは重要となる。特許文献３〜５に記載されている技術は、この点において満足できるものではなかった。

本発明は、よりシンプルな機構により、ドアの開扉を補助する技術の提供を目的とする。

第１の発明は、回転軸を備え、この回転軸の回転に対して反発力を蓄えるバネと、このバネの一端に固定され、回転することで前記バネに反発力を蓄えさせることが可能であり、さらにドアの開閉に倣って回転するアシスト駆動軸と、ドア本体に対して回転可能な状態で支持されるバネ巻機構出力軸と、このバネ巻機構出力軸に一端が固定されたアシストアームとを備え、（Ａ）ドアの閉状態において、前記バネの他端に前記アシストアームの他端が掛合し、前記バネ巻機構出力軸が回転することにより、前記アシストアームが回動して前記バネは反発力を蓄え、（Ｂ）ドアの開動作時において、前記バネは、前記反発力を開放し、前記アシストアームとの掛合部を支点として前記アシスト駆動軸に対する駆動力を発揮することを特徴とするドアの開扉補助装置である。

第１の発明は、ドアクローザに付加する装置として有用である。この場合、ドアの開閉に倣って回転するアシスト駆動軸は、ドアクローザのピニオン軸に連結され、アシスト駆動軸からピニオン軸に対して開力補助のための駆動力が伝わる。

以下、バネとして渦巻バネを用いた場合を例に挙げて第１の発明を説明する。この場合、渦巻バネの内側の一端がアシスト駆動軸に固定され、他端がアシストアームと掛合する。

まず、ドアの閉状態において、渦巻バネの外側の他端にアシストアームが掛合（渦巻バネの他端にアシストアームが引っ掛かった状態）する。この状態で、バネ巻機構出力軸が回転すると、渦巻バネは巻かれて反発力を蓄える。

ドアを開けようとし、ドアノブを回転させ、ドアノブ機構によるロック状態が解除されると、渦巻バネは、アシストアームとの掛合部を支点として、蓄えられていた反発力を開放する。すなわち、渦巻バネがアシストアームとの掛合部を支点として、アシスト駆動軸を回転させようとする回転力を発揮する。

アシスト駆動軸が、ドアクローザのピニオン軸に連動している場合、その回転力はドアクローザのピニオン軸を回転させようとする力となる。したがって、この回転の方向が、ドアを開放させる向きに合った方向に設定されていれば、この渦巻バネが開放する力によって、ドアが開く方向への助力が働くことになる。

このように、ドアを開ける際に、渦巻バネに蓄えられた反発力が開放され、その開放された力は、ドアクローザのピニオン軸に加わり、ドアを開けようとする助力となる。この助力は、ドアクローザのドアを閉めようとする力に対抗し、相殺する力となる。こうして、ドアクローザの閉力が相殺され、ドアを開ける際の負担が低減される。

回転軸を備え、この回転軸の回転に対して反発力を蓄えるバネとしては、上述した渦巻バネの他に、トーションバネ、または捻りコイルバネを採用することができる。これらのバネは、軸に対して回転させようとする力を反発力として蓄えるので、圧縮バネや引っ張りバネに比較して、占有スペースが小さくて済む。また、反発力の大きさや反発力の発揮が期待できるストロークの大きさに比較して、占有スペースを小さくすることができる。

また第１の発明は、既存のドアクローザの機構をそのまま利用することができる優位性がある。すなわち、既存のドアクローザのピニオン軸に連動したアシスト駆動軸をバネの回転軸として利用するので、既存のドアクローザの構造には、大きな変更は加えなくてよい。

すなわち、ドア自体を新規な構造にする必要はない。そして、既に市場に出回っている商品に部品を付加することで、開扉補助機能を与えることができる。このため、商品をより安価に供給することができる。

また第１の発明は、回転軸を備え、この回転軸の回転に対して反発力を蓄えるバネ（例えば渦巻バネ）に反発力を蓄えさせることができればよいので、バネに反発力を蓄えさせるための動力源（例えばモータ）に複雑な制御を必要としない。このため、制御機構や構造をシンプルなものにすることができる。なおこれらの優位性は、後述する第２の発明においても同様に得ることができる。

第２の発明は、回転軸を備え、この回転軸の回転に対して反発力を蓄えるバネと、このバネの一端に固定され、回転することで前記バネに反発力を蓄えさせるバネ巻機構出力軸と、前記バネの他端に掛合し、前記バネが反発力を開放すると、他端が回動するアシストアームとを備え、前記アシストアームの他端の回動を利用してドアの開動作を補助することを特徴とするドアの開扉補助装置である。第２の発明によれば、バネの反発力が開放されることで、アシストアームが回動し、その回転力によってドアの開動作が補助される。

第２の発明において、開扉補助装置の本体は前記ドアに固定されており、ドアには、ドアクローザが取り付けられており、アシストアームの他端が、ドアクローザのアームを押すことでドアの開動作の補助が行われる態様とすることは好ましい。

この態様によれば、アシストアーム他端の回動によって、ドアクローザのアームが押される。開扉補助装置の本体は、ドアに固定されているので、このアシストアームがドアクローザのアームを押す力は、その反作用として、開扉補助装置の本体をドアクローザのアームから離れる方向に動かす力となる。こうして、アシストアームの動きによって、ドアが開く方向への補助力が働くことになる。

第２の発明において、開扉補助装置の本体は、ドア枠に固定されており、アシストアームの他端が、ドア面を押すことで前記ドアの開動作の補助が行われる態様とすることは好ましい。この態様によれば、アシストアーム他端の回動によって、ドア面が押され、その押す力によって、ドアが開く方向への補助力が働く。

以上説明した発明において、バネ巻機構出力軸を固定するロック機構を更に備え、（Ａ）ドアの開動作時において、ロック機構により前記バネ巻機構出力軸は固定され、（Ｂ）ドアの閉動作時において、ロック機構が解除またはアシストアームの前記掛合が解除され、バネは、アシスト駆動軸に対する駆動力を発揮しない構成とすることは好ましい。

この態様によれば、第１の発明においてドアを開ける際に、バネ巻機構出力軸が固定され、それによりアシストアームが固定される。そして、アシストアームとバネとの掛合点が支点となり、バネの反発力が効果的にアシスト駆動軸を回転させようとする力となる。

また、第１の発明において開いた状態からドアを閉める際に、バネ巻機構出力軸の固定が解除され、それによりアシストアームによるバネの一端を固定する機能が働かなくなり、そのためにバネの反発力によるアシスト駆動軸への駆動作用が働かなくなる。その結果、ドアを閉める際には通常のドアクローザの機能が発揮される。

また、第１の発明において開いた状態からドアを閉める際に、アシストアームがバネの一端から外れる（つまり掛合状態が解除される）ことで、バネの反発力によるアシスト駆動軸への駆動作用が働かなくなる。その結果、ドアを閉める際に通常のドアクローザの機能が発揮される。

またこの態様によれば、第２の発明においてドアを開ける際に、バネ巻機構出力軸が固定され、それによりバネの反発力によるアシストアームの回動による力が効果的に発揮され、アシストアームの動きによるドアの開動作の補助を効果的に行うことができる。

また第２の発明において、開いた状態からドアを閉める際に、バネ巻機構出力軸の固定が解除されるので、その際にバネの反発力によるアシストアームの駆動力が発揮されなくなる。そのために、ドアを閉める際に通常のドアクローザの機能が発揮される。

また第２の発明において、開いた状態からドアを閉める際に、アシストアームがバネの一端から外れる（つまり掛合状態が解除される）ことで、バネの反発力によるアシストアームの駆動作用が働かなくなる。その結果、ドアを閉める際に通常のドアクローザの機能が発揮される。

ロック機構の解除または掛合の解除は、ドアの開動作開始から所定の時間が経過した段階で行われる構成とすることは好ましい。この態様によれば、ドアを開け始めてからある程度の時間が経過した段階でロック機構が解除され、その後はドアクローザの機能によるドアを自動的に閉めようとする機能が働く。つまり、ドアを開けようとする際には、それを補助する力が働き、ドアを開けようとしてから所定の時間が経過すると、その補助する力が働かなくなり、ドアクローザのドアを閉じようとする力が働くことになる。これにより、軽くドアを開くことができ、開いたドアが自動的に閉まる機構を得ることができる。

ロック機構の解除または掛合の解除は、ドアが所定の開放状態に達した段階で行われる構成としてもよい。この場合、ドアを開いてゆき、ある程度開いた段階（例えば閉まった状態からの開き角が７０度以上になった場合等）において、ロック機構の解除または掛合の解除が行われ、その後はドアクローザの機能によるドアを自動的に閉じようとする機能が働く。ドアがある程度開けば、ドアクローザの機能が働いても、ドアを開くのにそれ程力はいらない。よって、この構成を利用しても、軽くドアを開くことができ、開いたドアが自動的に閉まる機構を得ることができる。

上述した本発明において、ドアが開状態から閉状態になった段階で、バネの端部にアシストアームが掛合し、さらにバネ巻機構出力軸が回転する動作が行われ、バネに反発力が蓄えられる構成とすることは好ましい。

この態様によれば、ドアを開き、その後に開いたドアが閉まった後の状態において、次のドアの開放動作に備えて、バネに反発力を蓄える動作が行われる。これにより、ドアを開くことで、バネの反発力が開放されてしまい、バネによる駆動能力が低下しても、ドアが閉じた際に、その駆動力を回復させることができる。

本発明によれば、よりシンプルな機構により、ドア開扉を補助する技術が提供される。すなわち、第１の発明によれば、例えばドアクローザのピニオン軸に連動して回転するアシスト駆動軸に対して、回転軸の回転に対して反発力を蓄えるバネを用いて駆動力を与えることで、ドアクローザのドアを閉めようとする力を相殺する。そしてこのバネの反発力の発現および反発力の蓄積を、バネの一端に掛合するアシストアームの作用によって制御する。この構成は、回転軸の回転に対して反発力を蓄えるバネ、アシストアーム、アシストアームを回動させるための駆動軸を用意すればよいので、非常にシンプルであり高い信頼性を備えたものとすることができる。

また第２の発明によれば、回転軸の回転に対して反発力を蓄えるバネの反発力によってアシストアームを回動させ、そのアシストアームの動きによってドアクローザのドアアームあるいはドアを相対的に押し、それによりドアクローザのドアを閉めようとする力を相殺して、ドアの開動作を補助することができる。この構成も、回転軸の回転に対して反発力を蓄えるバネ、アシストアーム、アシストアームを回動させるための駆動軸を用意すればよいので、非常にシンプルであり高い信頼性を備えたものとすることができる。

（第１の実施形態）
１―１．第１の実施形態の構成
図１は、発明を利用したドアの開扉補助装置をドアに取り付けた状態の一例を示す正面図である。図２は、発明を利用したドアの開扉補助装置をドアに取り付けた状態の一例を示す上面図である

図１には、発明を利用したドアの開扉補助装置１０１、ドアクローザ１０２、ドア１０３、ドア枠１０４、ドアクローザ１０２とドア枠１０４とを連結するアーム部１０５、アーム部１０５を構成する２本のアーム１０６および１０７、２本のアーム１０６と１０７を両者間の開き角を自在に変えることができるように軸で連結した軸連結部１５１、アーム１０７をドアクローザ１０２に軸支するドアクローザ側軸支部１０８、アーム１０６をドア枠１０４に軸支するドア枠側軸支部１０９、ドア枠側軸支部１０９をドア枠１０４に固定するドア枠側軸支フランジ１０９ａ、ドアヒンジ１１１の回転中心軸１１０、および電源スイッチ１１２が示されている。

ドアクローザ１０２は、ラック１６１、ピニオン１６４、ピニオン１６４のピニオン軸１６５、圧縮バネ１６６を備えている。ラック１６１は、ピニオン１６４に噛み合っている。ピニオン軸１６５の上方は、アーム１０７に固定され、下方はアシスト駆動軸１２９に連結されている。

図１に示す構成において、ピニオン１６４は、ラック１６１の手前側にあり、ピニオン１６４が上方から見て時計回りに回転すると、ラック１６１が図１の右方向に移動し、ピニオン１６４が反時計回りに回転すると、ラック１６１が図１の左方向に移動する。

ドア１０３を開けると、ドアクローザ１０２が図１の紙面向こう側に移動し、それにつれてアーム１０６とアーム１０７との間の開き角（Ｖ字角）が大きくなる。この際、アーム１０７は、ドアクローザ側軸支部１０８を軸とした時計回り方向（上方から見た場合の）への相対的な回動を行う。ドアクローザ１０２に対するこのアーム１０７の相対的な動きによって、ピニオン軸１６５は上方から見て時計回りに相対的に回転する。つまり、ドア１０３を開けようとすると、ピニオン軸１６５が上方から見て時計回りに相対的に回転する。

開扉補助装置１０１は、全体がドア１０３に対して固定されている。開扉補助装置１０１は、渦巻バネ１２１、渦巻バネ１２１の外側の端部１２２、渦巻バネ１２１の内側（中心部分）の端部１２３、アシストアーム１２４、バネ巻機構出力軸１２５、バネ巻機構出力軸１２５を回転させる駆動機構１２６、駆動機構１２６に駆動力を供給するモータ１２７、後述する動作を制御する駆動制御部１２８、渦巻バネ１２１の内側の端部１２３が固定されたアシスト駆動軸１２９、アシスト駆動軸回転状態指示片１３０を備えている。

渦巻バネ１２１の内側（中心分部）の端部１２３は、アシスト駆動軸１２９に固定され、アシスト駆動軸１２９は、ピニオン軸１６５に連結されている。渦巻バネ１２１に反発力を蓄えた状態において、その外側の端部１２２を固定すると、蓄えられた反発力は、ピニオン軸１６５を回転させようとする力として働く。この作用を利用することで、ドア１０３の開力補助が行われる。

上記渦巻バネ１２１の外側の端部１２２の固定は、アシストアーム１２４が端部１２２に掛合（引っ掛かる状態）することで行われる。また、アシストアーム１２４は、その他端がバネ巻機構出力軸１２５に固定されている。

図示する構造において、バネ巻機構出力軸１２５とアシスト駆動軸１２９とは、概略同じ軸線上に位置している。こうすることで、アシストアーム１２４の回動による渦巻バネ１２１の巻き上げを効率よく行うことができる。

駆動制御部１２８は、制御ＣＰＵ、メモリ回路、各種インターフェース回路さらにタイマー回路を備えている。タイマー回路は、後述するように、開力補助機能をＯＦＦにするタイミングを決めるために利用される。

なお、バネ巻機構出力軸１２５が回転しないようにロックするロック機構は、駆動機構１２６の中に含まれている。

また図１および図２には、ドア開閉検出センサ１７１、開力補助終了位置検出センサ１７２、バネ巻き角検出センサ１７３、ゼロ位置検出センサ１７４が示されている。ドア開閉検出センサ１７１は、ドア１０３が閉じているのか、閉じていないのかの状態を検出する。開力補助終了位置検出センサ１７２は、開扉補助装置１０１が発生する開力補助機能を終了させるドアの開き具合を検出する。バネ巻き角検出センサ１７３は、渦巻バネ１２１の巻具合を検出する。ゼロ位置検出センサ１７４は、アシストアーム１２４が渦巻バネ１２１に反発力を与えない位置に存在しているか否かを検出する。

この構成においては、まずドア１０３が閉じられ、ドア１０３がドア枠１０４に図示しないロック機構（通常このロック機構は、ドアノブに連動した機構として備えられている）によって固定されている状態において、アシスト駆動軸１２５を図２における時計回りに回転させる。すると、渦巻バネ１２１の外側の端部１２２が時計回り方向に引っ張られ、渦巻バネ１２１が巻かれる。

すなわち、ドア１０３が閉まっている状態においては、ドアクローザ１０２のピニオン軸１６５は回転することができず、それに連動して動くアシスト駆動軸１２９も回転できない。この状態において、渦巻バネ１２１の外側の端部１２２にアシストアーム１２４を掛合させ、バネ巻機構出力軸１２５を回転させて、アシストアーム１２４を時計回りに回動させる。この際、渦巻バネ１２１の内側の端部１２３は固定されているので、アシストアーム１２４の回動に従って、渦巻バネ１２１が巻かれ、渦巻バネ１２１に反発力が蓄えられる。

渦巻バネ１２１にある程度反発力を蓄えさせたら、駆動機構１２６の機能により、アシストアーム１２４をロックする。そして、図示しないドアノブが操作され、ドア１０３をドア枠１０４に固定していた状態が解除され、ドア１０３が開き始める。すると、渦巻バネ１２１に蓄えられた反発力が、アシスト駆動軸１２９を回転させる駆動力となり、それはピニオン軸１６５を上方から見て（あるいは図２の視点から見て）時計回りに回す力となる。この力は、ラック１６１を図１の右方向に動かそうとする力であり、これは圧縮バネ１６６の反発力を打ち消す向きとなる。したがって、ピニオン軸１６５を反時計回りに回転させようとするドアクローザ１０２の作用が弱められる。こうして、ドアを開ける際の開力が補助される。

１−２．第１の実施形態の動作
まず、ドアクローザ１０２の機能を簡単に説明する。図１には、ドア１０３が閉まっている状態が示されている。この状態からドア１０３がヒンジ１１１の回転中心軸１１０を軸として開動作を行うと、ドア１０３が図１の紙面向こう側の方向に回動し、開いてゆく。この際、アーム１０６と１０７との間の角度が開いてゆく。ピニオン軸１６５は、アーム１０７に固定されているので、この動きに従ってピニオン軸１６５は上方から見て時計回り方向に回転し、この回転に従ってラック１６１が、図１の右方向に動き、圧縮バネ１６６を圧縮する。

ドアから手を離すと、圧縮バネ１６６に蓄えられた反発力により、ラック１６１が図１の左方向に押され、それによりピニオン１６４が先程とは逆方向に回転する。このピニオン１６４の回転（ドアを開ける場合とは逆向きの回転）は、上方から見て反時計回り方向であり、アーム１０７を、アーム１０７とアーム１０６との間の角度が小さくなる方向に動かす駆動力となる。これにより、ドア１０３を閉めようとする力（閉力）が働く。こうして、ドアクローザ１０２によるドア１０３の自動閉扉動作が行われる。

以下、実際にドアの開閉における各部の機能について具体例に基づいて説明する。図３〜図４は、ドアの開閉状態を段階的に示した上面図であり、特に各段階における渦巻バネとアシストアームとの掛合状態の遷移が示されている。図５は、以下に例示する開閉動作における開扉補助装置１０１の制御手順を示すフローチャートである。

まず、電源スイッチ１１２がＯＦＦの状態でドア１０３が閉まっている状態を考える。 図３（Ａ）には、この状態が示されている。この状態においては、ドア１０３が閉まった状態において、渦巻バネ１２１が巻かれていない。すなわち、アシストアーム１２４は、渦巻バネ１２１の外側の端部１２２（図２参照）に軽く接触し弱く掛合しているが、特にアシストアーム１２４によって渦巻バネ１２１が巻かれている状態にはない。

図３（Ａ）に示す状態において、電源スイッチ１１２をＯＮにすると（ステップＳ７０１）、アシストアーム１２４が時計回りに回動し、アシストアーム１２４の端部が、渦巻バネ１２１の外側の端部１２２（図１参照）に引っ掛かる状態（掛合状態）が強くなる。

ここで、図２に示されているように、渦巻バネ１２１の内側の端部１２３は、アシスト駆動軸１２９に固定され、アシスト駆動軸１２９は、ドアが閉まっており回転できない。よって、さらにアシストアーム１２４が時計回りに回動すると、アシストアーム１２４の回動に従って渦巻バネ１２１が巻かれてゆく。

上記のアシストアーム１２４の動きは、図１に示すモータ１２７を回転させ、駆動機構１２６を介して、バネ巻機構出力軸１２５を回転させることで行われる。

ステップＳ７０１において、渦巻バネ１２１を巻き始めたら、アシストアーム１２４が時計回りに回動し、ある程度回動した段階（図３（Ｂ））で、アシストアーム１２４がバネ巻角検出センサ１７３に近づく。そして、アシストアーム１２４がバネ巻角検出センサ１７３に最も近づいた段階で、バネ巻角検出センサ１７３から所定の信号が出力され、渦巻バネ１２１が所定の巻角で巻かれた状態が検出される（ステップＳ７０２）。

渦巻バネ１２１がある程度巻かれた状態を得たら、アシストアーム１２４の動作を止め、バネ巻機構出力軸１２５を駆動機構１２６内のロック機構によってロックする（ステップＳ７０２）。このバネ巻機構出力軸１２５のロックにより、アシストアーム１２４が固定される。こうして、バネ巻き動作を終了し、開力補助機能を発揮できる準備状態（開力保持準備状態）を得る（ステップＳ７０２）。この状態においては、渦巻バネ１２１は巻かれて、反発力を蓄えている。

図示しないドアノブが押され、ドア１０３を開け始めると、それをドア開閉検出センサ１７１が検出し、駆動制御部１２８内のタイマーをスタートさせる（ステップＳ７０３）。

ステップＳ７０３においてドアノブが押されると、渦巻バネ１２１による開力補助機能が働く（ステップＳ７０４）。すなわち、渦巻バネ１２１の反発力によって、アシスト駆動軸１２９（図１参照）を回転させようとする力が働き、圧縮バネ１６６の反発力を打ち消す向きにピニオン軸１６５を回そうとする力が働く。この際、渦巻バネ１２１の外側の端部１２２は、固定状態にあるアシストアーム１２４に掛合し、その部分（端部１２２）は、反発力を開放する方向には動けない。よって、渦巻バネ１２１の反発力は、渦巻バネ１２１の外側の端部１２２を支点として、アシスト駆動軸１２９を回転させようとする力（開力を補助する力）として働く。この力は、ドアクローザ１０２のドア１０３を閉じようとする力を打ち消す向きに働く力であり、これによりドア１０３を開けようとする力が補助される。

図４（Ａ）に示すように、ドア１０３が開けられてゆく段階において、タイマーが所定の設定秒数をカウントしたか否かを判断し（ステップＳ７０５）、所定の秒数が経過していれば、アシストアーム１２４をゼロ位置（図３（Ａ）に示す位置）に戻す（ステップＳ７０６）。なお、図４（Ｂ）には、アシストアーム１２４をゼロ位置に戻す途中の中間状態が示されている。アシストアーム１２４がゼロ位置に移動するに従い、開力を補助する力は弱くなる。

なお、ステップＳ７０５にはドア角度が設定角度を超えたか否か、を判断する内容も記載されている（この判断の例についは後述する）。

アシストアーム１２４がゼロ位置に戻ったことが、ゼロ位置検出センサ１７４によって検出されたら（ステップＳ７０７）、アシストアーム１２４の動きを停止する。この状態では、アシストアーム１２４の渦巻バネ１２１の外側の端部１２２への掛合状態は弱い。このため、渦巻バネ１２１は蓄えていた反発力を失った状態となる。つまり、アシストアーム１２４がゼロ位置に停止した段階でドア１０３を開ける力を補助する機能は働かなくなる。

ドア１０３を開けておく必要がなくなり、ドア１０３から手を離すと、ドアクローザ１０２の働きにより、ドア１０３は自動的に閉まる（ステップＳ７０８）。この時、渦巻バネ１２１は反発力を蓄えておらず、バネとして機能しないので、開扉補助装置１０１は機能せず、ドアクローザ１０２は通常の動作を発揮し、ドア１０３が自動的に閉まる。

ドア１０３が閉まったことがドア開閉検出センサ１７１によって検出されたら、また図３（Ａ）に示す状態から、渦巻バネ１２１の巻き上げを開始する（ステップＳ７０９）。そして、ステップＳ７０２以下の処理が繰り替えされる。

１−３．第１の実施形態の効果
図６は、ドア角度（閉じた状態で０度、ドアを開くに従って、その値は増大する）の相対値を横軸、ドアを押す力（操作力）の相対値を縦軸にとった計測データである。図６に示すように、ドアクローザのみをドアに取り付けた場合（プロット点（Ａ））、ドアの開け始め（ドアの開き角度が小さい領域）においては、ドアを押す力として大きな力が必要とされる。しかしながら、ドアクローザに加えて本発明を利用した開扉補助装置を取り付けた場合（プロット点（Ｂ））、ドアを開け始めるのに必要な力は、極めて弱くてよい。なお、当然のことであるが、ドアを引いて開ける場合にも、この開力補助効果は同様に得ることができる。

１−４．第１の実施形態の他の例
ステップＳ７０５の判断として、ドア１０３の開角度が所定の値を超えたか否かを判断してもよい。例えば、ドア１０３の開角度が６０度を超えたか否かを判断し、ドア１０３の開角度が６０度を超えていれば、ステップ７０６に進み、そうでなければステップＳ７０５を繰り返す動作を行う。この態様によれば、ある程度ドアが開いた段階において、開力を補助する機能が停止される。なお、ドアの開角度の検出は、アシスト駆動軸回転状態指示片１３０の角度位置を開力補助終了位置検出センサ１７２によって検出することで行われる。勿論、他の方法により、ドア１０３の開角度を計測するようにしてもよい。

（第２の実施形態）
２−１．第２の実施形態の構成
図７は、他の実施形態の概要を示す上面図（Ａ）と正面図（Ｂ）、そして側面図（Ｃ）である。図７には、ドアの開扉補助装置本体（ケース本体）８０１、モータ８０２、減速機８０３、制御部８０４、バネ巻機構出力軸８０６、渦巻バネ８０７、渦巻バネの内側の端部８０７ａ、渦巻バネの外側の端部８０７ｂ、アシストアーム８０９、アシストアーム８０９に固定された突起部８０９ａ、アシストアーム８０９の一端を回転自在に支持する軸支部８１０、アシストアーム８０９の他端に回転自在に軸支されたローラ８１１、バネゼロ位置検出センサ８１３、バネ巻き角検出センサ８１４、アシスト終了位置検出センサ８１５、バネ回転状態指示片８１６、アーム１０７をドアクローザ１０２に回転自在に軸支するドアクローザ側軸支部１０８、アーム１０６を回転自在にドア枠側に支持する軸支部１０９、この軸支部１０９をドア枠１０４に固定する略三角形状のフランジ１０９ａが示されている。

開扉補助装置本体８０１は、ドア１０３のドア面１０３ａに固定されている。また、開扉補助装置本体８０１には、モータ８０２および減速機８０３が固定されている。また、減速機８０３には、ロック機構が備えられており、このロック機構によりバネ巻機構出力軸８０６を固定することができる。制御部８０４は、モータ８０２の回転制御と減速機８０３のロック機構の制御を行う。

バネ巻機構出力軸８０６は、減速機８０３の出力軸であり、モータ８０２の駆動力により回転し、渦巻バネ８０７を巻く能力を発揮する。また、減速機８０３のロック機構がＯＮになることで、バネ巻機構出力軸８０６は、回転しないようにロックされる。

渦巻バネ８０７の内側の端部（中心部分の端部）８０７ａがバネ巻機構出力軸８０６に固定され、その外側の端部８０７ｂがアシストアーム８０９の突起部８０９ｂに掛合する。

アシストアーム８０９の一端は、軸支部８１０において、バネ巻き機構出力軸８０６に回転自在な状態で軸支され、他端には、ローラ８１１が回転自在な状態で軸支されている。ローラ８１１の周囲はゴムで被覆されており、その部分は、アーム１０７の内側に接触している。

バネゼロ位置検出センサ８１３は、渦巻バネ８０７が巻かれていない状態を検出するセンサである。この検出は、バネ巻き機構出力軸８０６に固定されたバネ回転状態指示片８１６の先端位置がバネゼロ位置検出センサ８１３の先端に配置されたセンシング素子に近接することで行われる。センシング素子としては、マイクロスイッチ、磁気検出素子、光検出素子等を挙げることができる。

バネ巻き角検出センサ８１４は、渦巻バネ８０７が所定の程度まで巻かれたかどうかを検出するセンサである。またアシスト終了位置検出センサ８１５は、渦巻バネ８０７の機能によるドア１０３の開動作補助を終了するタイミングを検出するセンサである。なお、バネ巻き角検出センサ８１４における検出の仕組みは、バネゼロ位置検出センサ８１３の場合と同じであり、アシスト終了位置検出センサ８１５おける検出の仕組みは、突起８０７ｂの近接を検出することで行われる。

２−２．第２の実施形態の動作
まず、ドア１０３が閉まっている状態（図７（Ｂ）の状態）において、モータ８０２を回転させて、バネ巻き機構出力軸８０６を回転させ、渦巻バネ８０７を巻く動作を行う。この際、渦巻バネ８０７の外側の端部８０７ｂがアシストアーム８０９の突起部８０９aに掛合し、さらにアシストアーム８０９は回動（旋回）できない状態にある。よって、渦巻バネ８０７は巻かれてゆく。こうして、バネ巻き機構出力軸８０６が上方から見て反時計回りに回転し、渦巻バネ８０７に反発力が蓄えられる。

この状態においては、渦巻バネ８０７の反発力は、アシストアーム８０９の突起部８０９ａに加わり、この力は、アシストアーム８０９に軸支部８１０を軸とした矢印８１７に示す向きへの回動動作を行わせようとする力となる。

バネ巻き機構出力軸８０６は、ドアの開扉補助装置本体（ケース本体）８０１を介してドア面１０３ａに固定されているので、この力は、ドア１０３をアーム１０７から遠ざけようとする力となる。

この状態において、図示しないドアノブを操作し、ドア１０３の図示しないロック機構を解除してドア１０３を矢印８１９の方向に回動させようとすると、アーム１０６とアーム１０７とが軸連結部１５１を軸としたＶ字型に開いてゆこうとする。この際、ローラ８１１がアーム１０７を押す力が働く。そして、開扉補助装置本体８０１には、この力の反作用として、アーム１０７から自身を遠ざけようとする力が働くことになる。ドアの開扉補助装置本体８０１は、ドア１０３に固定されているので、この反作用はドア１０３を開かせようとする力となる。こうして、アシストアーム８０９が回動することで、ドア１０３の開動作が補助される力が働く。

すなわち、アシストアーム８０９がバネ巻き機構出力軸８０６を軸とした回転を行おうとし、この回転力がローラ８１１を介してアーム１０７に伝わり、その反作用としてドア１０３を開けようとする動作が補助される。こうして、第１の実施形態と同様のドアの開動作の補助が行われる。

本実施形態において示した機構は、第１の実施形態と同様の動作を行わせることが可能である。すなわち、図５に示すような手順に従った動作を行わせることが可能である。そして、第１の実施形態と同様の作用効果を得ることができる。

本実施形態においては、渦巻バネの使い方が第１の実施形態の場合と異なっている。すなわち、第１の実施形態においては、渦巻バネの外側の端部をアシストアームによって固定し、渦巻バネに蓄えた反発力を開放する際には、その端部を支点として渦巻バネの内側の端部に固定されたアシスト駆動軸を回転させる。そしてこのアシスト駆動軸の回転をドアクローザのピニオン軸に伝えることで、ドアの開扉動作を補助する。

これに対して、本実施形態においては、渦巻バネの内側の端部をバネ巻機構出力軸に固定し、バネ巻機構出力軸を回転させることで、渦巻バネを巻き、渦巻バネに反発力を蓄える。そして渦巻バネの反発力により、渦巻バネの外側の端部に掛合させたアシストアームを回動させ、その回動（旋回）力を利用してドアクローザのアームを押し、その反作用によってドアの開扉動作を補助する。

（第３の実施形態）
３−１．第３の実施形態の構成
図８は、他の実施形態の概要を示す上面図（Ａ）と正面図（Ｂ）である。図８には、ドアの開扉補助装置本体（ケース本体）８０１、モータ８０２、減速機８０３、制御部８０４、バネ巻機構出力軸８０６、渦巻バネ８０７、渦巻バネの内側の端部８０７ａ、渦巻バネの外側の端部８０７ｂ、アシストアーム８０９、アシストアーム８０９に固定された突起部８０９ａ、アシストアーム８０９の一端を回転自在に支持する軸支部８１０、アシストアーム８０９の他端に回転自在に軸支されたローラ８１１、ドアノブ８１２、バネゼロ位置検出センサ８１３、バネ巻き角検出センサ８１４、アシスト終了位置検出センサ８１５、バネ回転状態指示片８１６、ドア１０３の押される面１０３ａ、アーム１０７をドアクローザ１０２に回転自在に軸支するドアクローザ側軸支部１０８、アーム１０６を回転自在にドア枠側に支持する軸支部１０９、この軸支部１０９をドア枠１０４に固定する略三角形状のフランジ１０９ａが示されている。

開扉補助装置本体８０１は、ドア枠１０４に固定されている。また、開扉補助装置本体８０１には、モータ８０２および減速機８０３が固定されている。また、減速機８０３には、ロック機構が備えられており、このロック機構によりバネ巻機構出力軸８０６を固定することができる。制御部８０４は、モータ８０２の回転制御と減速機８０３のロック機構の制御を行う。

バネ巻機構出力軸８０６は、減速機８０３の出力軸であり、モータ８０２の駆動力により回転し、渦巻バネ８０７を巻く能力を発揮する。また、減速機８０３のロック機構がＯＮになることで、バネ巻機構出力軸８０６は、回転しないようにロックされる。

渦巻バネ８０７の内側の端部（中心部分の端部）８０７ａがバネ巻機構出力軸８０６に固定され、その外側の端部８０７ｂがアシストアーム８０９の突起部８０９aに掛合する。

アシストアーム８０９の一端は、軸支部８１０において、バネ巻き機構出力軸８０６に回転自在な状態で軸支されている。アシストアーム８０９の他端には、ローラ８１１が回転自在な状態で軸支されている。ローラ８１１の周囲はゴムで被覆されており、その部分は、ドア面１０３ａに接触している。

ドアノブ８１２は、ドア１０３の開閉操作を行うためのもので、ドアノブ８１２を操作することで、ドア１０３にドアヒンジ１１１の回転中心軸１１０を軸とした回動動作を行わせることができる。

バネゼロ位置検出センサ８１３は、渦巻バネ８０７が巻かれていない状態を検出するセンサである。この検出は、バネ巻き機構出力軸８０６に固定されたバネ回転状態指示片８１６の先端位置がバネゼロ位置検出センサ８１３の先端に配置されたセンシング素子に近接することで行われる。センシング素子としては、マイクロスイッチ、磁気検出素子、光検出素子等を挙げることができる。

バネ巻き角センサ８１４は、渦巻バネ８０７が所定の程度まで巻かれたかどうかを検出するセンサである。またアシスト終了位置検出センサ８１５は、渦巻バネ８０７の機能によるドア１０３の開動作補助を終了するタイミングを検出するセンサである。なお、バネ巻き角検出センサ８１４における検出の仕組みは、バネゼロ位置検出センサ８１３の場合と同じであり、アシスト終了位置検出センサ８１５おける検出の仕組みは、突起８０７ｂの近接を検出することで行われる。

３−２．第３の実施形態の動作
まず、ドア１０３が閉まっている状態（図８（Ｂ）の状態）において、モータ８０２を回転させて、バネ巻き機構出力軸８０６を回転させ、渦巻バネ８０７を巻く動作を行う。この際、渦巻バネ８０７の外側の端部８０７ｂがアシストアーム８０９の突起部８０９aに掛合し、さらにアシストアーム８０９は回動（旋回）できない状態にある。よって、渦巻バネ８０７は巻かれてゆく。こうして、バネ巻き機構出力軸８０６が上方から見て反時計回りに回転し、渦巻バネ８０７に反発力が蓄えられる。

この状態においては、渦巻バネ８０７の反発力は、アシストアーム８０９の突起部８０９ａに加わり、この力は、アシストアーム８０９に軸支部８１０を軸とした矢印８１９に示す向きへの回動動作を行わせようとする力となる。つまり、ドア１０３が閉まっている状態において、ローラ８１１がドア面１０３ａを押している状態が得られる。

この状態において、ドアノブ８１２を操作し、図示しないドア１０３のロック機構を解除してドア１０３を矢印８１９の方向に回動しようとすると、前述したローラ８１１がドア面１０３ａを押す力が働き、ドア１０３の開き動作が補助される。すなわち、アシストアーム８０９がバネ巻き機構出力軸８０６を軸とした回動を行おうとし、この回動による力がローラ８１１を介してドア面１０３ａに伝わり、ドア１０３を開けようとする動作が補助される。こうして、第１の実施形態と同様のドアの開動作の補助が行われる。

本実施形態において示した機構は、第１の実施形態と同様の動作を行わせることが可能である。すなわち、図５に示すような手順に従った動作を行わせることが可能である。そして、第１の実施形態と同様の作用効果を得ることができる。

本実施形態においては、渦巻バネの使い方が第１の実施形態の場合と異なっている。すなわち、第１の実施形態においては、渦巻バネの外側の端部をアシストアームによって固定し、渦巻バネに蓄えた反発力を開放する際には、その端部を支点として渦巻バネの内側の端部に固定されたアシスト駆動軸を回転させる。そしてこのアシスト駆動軸の回転をドアクローザのピニオン軸に伝えることで、ドアの開扉動作を補助する。

これに対して、本実施形態においては、渦巻バネの内側の端部をバネ巻機構出力軸に固定し、バネ巻機構出力軸を回転させることで、渦巻バネを巻き、渦巻バネに蓄えた反発力を開放することで、渦巻バネの外側の端部に掛合させたアシストアームを回動（旋回）させる。そしてこのアシストアームの回動による力を利用してドア面を押し、ドアの開扉動作を補助する。

本発明は、開きドアを開ける際の開力を補助する補助装置として利用することができる。

開扉補助装置を取り付けたドアの概要を示す正面図である。 開扉補助装置を取り付けたドアの概要を示す上面図である。 開扉補助装置の作用を説明する上面図である。 開扉補助装置の作用を説明する上面図である。 開扉補助装置の制御手順を説明するフローチャートである。 開扉補助装置の効果を測定した結果を示すグラフである。 開扉補助装置を取り付けたドアの概要を示す上面図（Ａ）、正面図（Ｂ）および側面図（Ｃ）である。 開扉補助装置を取り付けたドアの概要を示す上面図（Ａ）および正面図（Ｂ）である。

符号の説明

１０１…開扉補助装置、１０２…ドアクローザ、１０３…ドア、１０３ａ…ドア面、１０４…ドア枠、１０５…アーム部、１０６…アーム、１０７…アーム、１０８…ドアクローザ側軸支部、１０９…ドア枠側軸支部、１０９ａ…ドア枠側軸支フランジ、１１０…ドアヒンジ１１１の回転中心軸、１１１…ドアヒンジ、１１２…電源スイッチ、１２１…渦巻バネ、１２２…渦巻バネの外側の端部、１２３…渦巻バネの内側（中心部分）の端部、１２４…アシストアーム、１２５…バネ巻機構出力軸、１２６…駆動機構、１２７…モータ、１２８…駆動制御部、１２９…アシスト駆動軸、１３０…アシスト駆動軸回転状態指示片、１６１…ラック、１６４…ピニオン、１６５…ピニオン軸、１６６…圧縮バネ、１７１…ドア開閉検出センサ、１７２…開力補助終了位置検出センサ、１７３…バネ巻き角検出センサ、１７４…ゼロ位置検出センサ、８０１…ドアの開扉補助装置本体（ケース本体）、８０２…モータ、８０３…減速機、８０４…制御部、８０６…バネ巻機構出力軸、８０７…渦巻バネ、８０７ａ…渦巻バネの内側の端部、８０７ｂ…渦巻バネの外側の端部、８０９…アシストアーム、８０９ａ…突起部８０９ａ、８１０…軸支部、８１１…ローラ、８１２…ドアノブ、８１３…バネゼロ位置検出センサ、８１４…バネ巻き角検出センサ、８１５…アシスト終了位置検出センサ、８１６…バネ回転状態指示片。

Claims (9)

1. 回転軸を備え、この回転軸の回転に対して反発力を蓄えるバネと、
   このバネの一端に固定され、回転することで前記バネに反発力を蓄えさせることが可能であり、さらにドアの開閉に倣って回転するアシスト駆動軸と、
   ドア本体に対して回転可能な状態で支持されるバネ巻機構出力軸と、
   前記バネ巻機構出力軸に一端が固定されたアシストアームと
   を備え、
   ドアの閉状態において、
   前記バネの他端に前記アシストアームの他端が掛合し、
   前記バネ巻機構出力軸が回転することにより、前記アシストアームが回動して前記バネは反発力を蓄え、
   ドアの開動作時において、
   前記バネは、前記反発力を開放し、前記アシストアームとの掛合部を支点として前記アシスト駆動軸に対する駆動力を発揮することを特徴とするドアの開扉補助装置。
2. ドアが開状態から閉状態になった段階で、
   前記バネの端部に前記アシストアームが掛合し、さらに前記バネ巻機構出力軸が回転する動作が行われ、前記バネに反発力が蓄えられることを特徴とする請求項１に記載のドアの開扉補助装置。
3. 回転軸を備え、この回転軸の回転に対して反発力を蓄えるバネと、
   このバネの一端に固定され、回転することで前記バネに反発力を蓄えさせるバネ巻機構出力軸と、
   前記バネの他端に掛合し、前記バネが反発力を開放すると、他端が回動するアシストアームと
   を備えたドアの開扉補助装置であり、
   前記開扉補助装置の本体は前記ドアに固定されており、
   前記ドアには、ドアクローザが取り付けられており、
   前記アシストアームの他端が、前記ドアクローザのアームを押すことで前記ドアの開動作の補助が行われることを特徴とするドアの開扉補助装置。
4. 回転軸を備え、この回転軸の回転に対して反発力を蓄えるバネと、
   このバネの一端に固定され、回転することで前記バネに反発力を蓄えさせるバネ巻機構出力軸と、
   前記バネの他端に掛合し、前記バネが反発力を開放すると、他端が回動するアシストアームと
   を備えたドアの開扉補助装置であり、
   前記開扉補助装置の本体は、前記ドアのドア枠に固定されており、
   前記アシストアームの他端が、前記ドアのドア面を押すことで前記ドアの開動作の補助が行われることを特徴とするドアの開扉補助装置。
5. ドアが開状態から閉状態になった段階で、
   前記バネの端部に前記アシストアームが掛合し、さらに前記バネ巻機構出力軸が回転する動作が行われ、前記バネに反発力が蓄えられることを特徴とする請求項３または４に記載のドアの開扉補助装置。
6. 前記バネは、渦巻バネ、トーションバネ、またはコイルバネであることを特徴とする請求項１〜５の何れかに記載のドアの開扉補助装置。
7. 前記バネ巻機構出力軸を固定するロック機構を更に備え、
   ドアの開動作時において、
   前記ロック機構により前記バネ巻機構出力軸は固定され、
   ドアが開いた状態において、
   前記ロック機構が解除または前記アシストアームの前記掛合が解除され、
   前記バネは、ドアを開放する駆動力を発揮しないことを特徴とする請求項１〜６のいずれかに記載のドアの開扉補助装置。
8. 前記ロック機構の解除または前記掛合の解除は、ドアの開動作開始から所定の時間が経過した段階で行われることを特徴とする請求項７に記載のドアの開扉補助装置。
9. 前記ロック機構の解除または前記掛合の解除は、ドアが所定の開放状態に達した段階で行われることを特徴とする請求項７に記載のドアの開扉補助装置。

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