JPH05280251A - 片方向クラッチのついた再生フィードバック式ドア制御装置 - Google Patents

片方向クラッチのついた再生フィードバック式ドア制御装置

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JPH05280251A
JPH05280251A JP4216471A JP21647192A JPH05280251A JP H05280251 A JPH05280251 A JP H05280251A JP 4216471 A JP4216471 A JP 4216471A JP 21647192 A JP21647192 A JP 21647192A JP H05280251 A JPH05280251 A JP H05280251A
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rotor shaft
door control
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Ii James A O'brien
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Abstract

(57)【要約】 (修正有) 【目的】ドアの閉運動の間、蓄積されたエネルギーの放
出をコントロールするための、比較的安価なドア開閉制
御装置を提供する。 【構成】ドアを閉じる動作の際に使用するエネルギー
を、ドアを開く動作の間に、スプリング40を圧縮する
形でスプリングに蓄えるための回転部品を使用するタイ
プの回転ドア開閉装置10で、ドアの閉動作の間はジェ
ネレータとして機能し、発電された電気エネルギーがモ
ータ/ジェネレータ62にフィードバックされ、ロータ
の回転を遅らせてドアを閉じる動作のブレーキの役割を
果たす。フィードバック回路には、ドアが閉まる動作の
最後の数度ではブレーキを効かなくする、あるいはブレ
ーキをはずすためのスイッチ、及びブレーキの効き具合
を制御できる可変設定装置がついている。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、ドア開閉装置に関する
もので、さらに特定すれば、電磁式ブレーキのついた再
生式ドア開閉装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】人がドアを通過した後で、ドアが自動的
に閉まるのが望ましい場所には、旋回する、あるいは支
点を中心として回転するドアの制御装置がよく使用され
る。そのような装置は、一般に、ドアが閉じた状態にあ
ることが望ましい場合にみられる。そのような制御装置
の一つのタイプは、ドアを開く間に圧縮スプリングに蓄
えられるエネルギーを、ドアを開く力がなくなった時に
使用して、ドアを閉の位置に戻す旋回運動あるいは支点
を中心とする回転運動させるために利用するタイプであ
る。閉じる運動のスピードをゆるやかなものにするため
に遅延装置が使用される。
【0003】現在よく知られ、開発されてきた遅延装置
は、油圧シリンダーあるいは圧搾空気シリンダーを使用
し、その中を動くようにピストンが連結されたものであ
る。一方向の導管は、ピストンがドアの開き動作中に比
較的自由に一方向に動けるようにし、流体が圧縮制御さ
れるもうひとつの流路は、ドアの閉動作の間、もう一方
の方向にピストンが動く動作を遅延させる。ピストンを
ドア制御機構に連結することによって、制御されたドア
の開閉動作を行なわせることができる。そのようなドア
開閉機構の例は、アメリカ合衆国特許第4,064,5
89号に提示されており、その教訓はここでも参考とし
て採用されている。
【0004】このタイプの装置は、開き動作によるエネ
ルギーを蓄えて、そのエネルギーを制御しながら開放
し、ゆるやかなスピードでドアを閉じるという機能を適
切に満たすものではあるが、油圧シリンダーあるいは圧
搾空気シリンダーで、ピストン及びシリンダーの双方
で、流体のリークを防ぐためのシールの長寿命を保障す
るために、非常に厳しいトレランスを必要とするので、
製造コストが比較的高価なものとなる。
【0005】自動ドア開閉装置に関しては、多くの特許
があり、それらは、ドアを開く力を与えるために、また
スプリングに蓄えられたエネルギーによってドアを閉じ
る時に、閉じる動作を遅延させるために、モータ及びジ
ェネレータの両方に、直流モータを使用するものであ
る。そのような特許には、アメリカ合衆国特許第3,2
47,617号、第3,457,674号、第4,22
0,051号及び第4,333,270号がある。
【0006】一般に、これらの特許では、モータが駆動
され、床マットのようなスイッチが入ると、モータは戻
しスプリングの力に打ち勝つドアを開く力を与え、また
ドアを開いた状態に旋回させるに十分な力を与える。閉
じる動作の間は、主スプリングがドアを閉じる力を与
え、開閉の両モードの動作中、ドアに相対的に回転する
よう連結されたモータは、回転し、またジェネレータと
して機能し、閉動作を遅延させるために、発生した力が
モータにフィードバックされる。一般に、閉動作のスピ
ードは、ドアが閉動作の最後の数度に近づいた時に、さ
らに遅くなるようになっている。モータとドアの間には
スリップ・クラッチがついており、ドアがブロックした
ような場合のモータの焼損を防いでいる。
【0007】このような装置は、ドアの閉動作の間、蓄
積されたエネルギーの放出をコントロールする非油圧式
で、一般的な圧搾空気式のブレーキ・システムを提供す
るものであるが、これらの装置は、単に戻ってくるスプ
リングを圧縮するだけでなく、ドア自身を開くのに必要
な力を提供するためにも、十分大きなサイズのD.C.
モータを必要とする。これらのドア制御装置は、ドアの
回転支点で直接ドアに連結されているか、あるいは支点
の非常に近くで連結されているので、連結点からドアの
旋回する外側端までのドアのモーメント・アームが、ド
アを開くためにかなりの余分な力を必要とする。
【0008】
【発明が解決しようとする課題】したがって、ドアの閉
運動の間、蓄積されたエネルギーの放出をコントロール
するための、比較的安価なブレーキ・システムで、非常
に小型の、非油圧式、非圧搾空気式装置を提供すること
は、この技術における進歩となる。
【0009】
【課題を解決するための手段】本発明は、再生式電磁ブ
レーキを使用して制御装置でのドアの閉動作をコントロ
ールし、ドア自身に対しては開く力を与えないタイプの
装置である。これは外部からのエネルギー源や電気エネ
ルギーを蓄える装置なしに実現できるものである。
【0010】本発明による装置は、ドアを閉じる速度を
制御する小型のD.C.モータ/ジェネレータ及びスプ
リングなどのドアを開くサイクルの間、エネルギーを蓄
えるためのエネルギー蓄積部品を使用する。ドアが開く
動作の間は、ドアが手動で旋回すると、カムとフォロワ
ーがピボットに連結されて動作し、ロッド部品の長手方
向の移動が行われて、スプリングを圧縮する。開く力が
なくなり、力がない状態でドアが開状態で保持される
と、スプリングに蓄積されたエネルギーは、ロッドに伝
達され、開き動作の間に動く方向とは逆の方向にロッド
を移動する。このロッドの移動が再びカムとフォロワー
を通してドアのピボットに連結され、ドアが閉の位置に
旋回するようになっている。ロッドとモータ/ジェネレ
ータの間の片方向クラッチによる機械的連結によって、
ロッドの移動が閉動作の間だけ起こるようにし、モータ
/ジェネレータのロータの回転を起こし、これによっ
て、ロータの遅延回転が起きるようにするために、モー
タ/ジェネレータにフィード・バックされる電磁力を誘
起させる。ロッドとロータの機械的連結によって、ロー
タの回転の遅延は、ロッドの運動に対するブレーキの役
割を果たす。フィードバック回路には可変抵抗があり、
ブレーキ力の量をコントロールすると同時に、一個ある
いは複数個のスイッチがあって、ドア制御装置が異なる
運動位置にある時に、異なる強さのブレーキ力を与える
ようにしている。
【0011】片方向クラッチの機構は、ロッドをモータ
/ジェネレータから断絶させる。他の実施例では、外部
からの電気力がモータ/ジェネレータに加えられて、ロ
ッドに対する機械的連結により、順方向の開く力を提供
して、ドアの開き動作を助けるようにしている。この方
法でドアは非常に小さな開く力で開くことができ、一方
同時に、ドアにコントロールされた力による閉動作を行
わせることができる。
【0012】
【実施例】本発明の原理によるドア制御装置10が図示
されており、それは、カム・ハウジング部12、中央ス
プリング・ハウジング部14、駆動機構ハウジング部1
6より構成されている。このハウジング部は、ひとつの
内部の部屋20を持つ、単一のハウジング部品で形成さ
れている。
【0013】ドア制御装置10は、内部の部屋20を囲
むために、さらに上部壁22及び底部壁24を持ってい
る。
【0014】底部壁24には、開口部26がついてい
る。この開口部を通って、スピンドルあるいはドア・ピ
ボット部品28が突き出ており、この部品は、ドアに取
り付けるために、例えばドアの上端の非円形の穴に入る
ようにするために、非円形の端部28aを持っている。
またドア・スピンドル28には、第5図に見られるよう
に、ボール・ベアリング30に支えられる円筒形の部分
28bと、一対の肩あるいはカラー部分32と34、及
びボール・ベアリング36に支えられる円筒形の部分2
8cとがある。
【0015】ドア制御装置には、中央部ハウジングの中
で連結棒42に巻きつけられたコイル・スプリング40
がある。スプリングの一方の端は、ハウジングのカム部
分に隣接する壁44で支えられており、スプリング40
のもう一方の端は、ハウジングのギヤ部分の近くの壁4
6に支えられている。
【0016】連結棒42には、突き出した部分50があ
り、この部分にはピニオン・ギヤ54と噛み合う歯車の
歯ざお52がある。ピニオン・ギヤ54は、適切な減速
駆動機構58によって、DCモータ/ジェネレータ62
の駆動シャフトに連結されたシャフト56に取り付けら
れている。ピニオン・ギヤ・シャフト56とギヤ・トレ
イン58の連結は、片方向クラッチ機構63によるもの
であり、その機構のさらに詳細は以下に記述されるが、
ピニオン・ギヤは、ギヤ・トレイン58を回転させない
で一方向に回転し、一方、ピニオン・ギヤ54が反対方
向に回転する場合には、ギヤ・トレイン58を回転させ
る構造のものである。
【0017】連結棒42は、カム部品68を取り囲む一
対のカム・プレート64、66に連結されている。カム
部品68は、スピンドル部品28上で、肩の部分32と
34の間にはさみ込まれている。カム・プレート64と
66は、また、カム部品の周辺カム表面に噛み合うカム
・ブッシング70と72を持っている。
【0018】使用に際しては、ドア制御装置10はドア
のフレームに、特に、第1図に示されるようなフレーム
の頭部あるいは頭上部の隠れた位置に、固定して取り付
けられる。この種の技術に精通した人々には明らかなよ
うに、もちろん、この取付け位置は、床であってもよい
し、敷居であってもよいし、表面に取付けてもよいし、
またその他の位置でもよい。スピンドル部品28とドア
の間の接続は、よく知られているような連結アームによ
って直接あるいは間接的な方法で行われる。図示された
望ましい実施例では、スピンドル部品28の非円形部分
28aは、ドアの上端部にあるはめ込み用穴にさし込ま
れてドアに連結され、ドアを開く動作あるいはドアを閉
じる動作によってどちらかの方向に回転するドア・ピボ
ットの一つを形成する。
【0019】第2図に示されるカムの位置で、ドアは完
全に閉じた状態にある。この向きでは、カム部品68の
カム表面74にある受け部は、カム・フォロワ・ローラ
70と72に境を接し、したがって、ドアが完全な閉の
位置にくるように調節される。ドアが開かれると(第4
図を参照)、カム68はそれに対応して、スピンドル部
品28によって回転され、カム表面74がフォロワ・ロ
ーラ70に押しあてられ、カム・プレート64及び66
が、ハウジングのカム部品の仕切りの中に引っ込められ
るようになる。第4図の上から見た図に見られるよう
に、もしドアが反時計方向に開かれる場合には、カム表
面74は、フォロワ・ローラ72に押し当てられ、同じ
結果となる。
【0020】ドアが開きつづけ、キャリア・プレートが
引きこまれると、延長アーム42がハウジングの中で軸
方向に移動する。こうなると、歯のついたラック52
が、ピニオン・ギヤ54を回転させるように働く。しか
し、この回転は、片方向クラッチ機構63によって、ギ
ヤ・トレイン58には伝達されない。
【0021】片方向クラッチ機構63は、前記ギヤ・ト
レインの一部にあるラチェット歯に噛み合う1個あるい
はそれ以上の歯止めから構成される。ラチェット歯は、
それぞれの歯止めが、回転の一方向に対しては、歯の上
をスリップし、反対方向の回転に際しては、前記歯と噛
み合わさり、噛み合わせを保持する機構となっている。
他のタイプの片方向クラッチ機構も使用することができ
る。重要なことは、ドアを開く時には最小の抵抗が、ド
アを閉じる時には可変の抵抗が生じるようにすることで
ある。
【0022】ドアは、ドアの開き動作の間にスプリング
40に蓄えられたエネルギーによって容易に閉じられ
る。この時には、延長アーム42はさらに伸ばされた位
置に動き、きざみ目のついたラック52がピニオン・ギ
ヤ54を回転させる。この回転方向では、片方向クラッ
チ機構63が、ギヤ・トレインによって、DCモータ/
ジェネレータ・シャフト60への回転の伝達を行う。シ
ャフト60(ロータより構成される)の回転により、モ
ータ/ジェネレータは、ジェネレータとしての動作をす
る。第9図の回路図に示されるように、線75の線上に
あるモータ/ジェネレータの電気出力は、入力76で、
モータ/ジェネレータにフィードバックされ、シャフト
60の回転を遅延させ、したがってピニオン・ギヤを遅
延させ、最終的にはスピンドル28を遅延させる。この
ように、ドアの閉じる動作の速度が緩められ、DCモー
タ/ジェネレータ62によって制御される。
【0023】第9図に示されるように、可変抵抗80が
あり、ユーザが適切な望ましい閉じ動作の速度を選ぶこ
とができる。またスピンドル28の最後の数度の回転の
間に、回路に付加抵抗86を選択的に挿入したり除外し
たりするために、カム・プレート64、66の一つと噛
み合う駆動アームのついたマイクロスイッチ82があ
り、ドア・ロックの正方向のラッチングをする速度を変
えるために、ドアの回転速度を変えるようにしている。
このように、もし閉じる動作の最後の数度の間、ドアの
回転速度を増すドア制御装置が望ましい場合には、スイ
ッチ82は接点88の方に通常はバイアスされており、
ライン75の電流は、開き角度の最後の数度までは、ラ
イン90を通して流れて、抵抗86はバイパスしてお
り、最後の数度の時点でスイッチ82が接点92につな
がるように動き、抵抗86を回路に入れ、このようにし
て、ドアの回転速度を増すために、回路に付加抵抗を入
れるようにしている。逆に、もしドアを閉じる動作の最
後の数度の間、ドアの回転速度を減らせたいなら、スイ
ッチ82は、通常は接点92にバイアスされていて抵抗
86が通常は回路の中に入っており、閉じる動作の最後
の数度に達した時に、スイッチ82は、接点88の方に
つながり、電流をライン90を通して抵抗86をバイパ
スできるようにするタイプのものとすることができる。
【0024】前述の仕様から明らかなように、本発明
は、前記の仕様や記述で述べられた点から特定の点で異
なる様々な変形や修正が可能である。ここに登録する本
特許の範囲内には、本技術に対する私の貢献の合理的か
つ適切な範囲内にあるような、すべての修正を含むこと
を意図するものであると理解されたい。
【図面の簡単な説明】
【図1】ドア・ジャムの所定の位置にセットされた本発
明によるドア制御装置の透視図。
【図2】ドア制御装置で、ドアが閉の位置にある時の、
ハウジングが取り除かれた部分を示す平面図。
【図3】第2図のドア制御装置の側立面図。
【図4】第2図のドア制御装置で、ドアが開の位置にあ
る時の平面図。
【図5】第4図で、一般的に線V−Vに沿ったドア制御
装置の側面断面図。
【図6】第4図のドア制御装置の端部立面図。
【図7】第4図の一般的に線 VII−VII に沿った断面
図。
【図8】一般的に第4図の線VIII−VIIIに沿った部分側
断面図。
【図9】ドア制御装置の電気回路の模式回路図。
【符号の説明】
10 ドア制御装置 12 カム・ハウジング部 14 中央スプリング・ハウジング部 16 駆動機構ハウジング部 20 内部の部屋 22 上部壁 24 底部壁 26 開口部 28 ドア・ピボット部品、スピンドル部品 30 ボール・ベアリング 32、34 カラー部分 36 ボール・ベアリング 40 コイル・スプリング 42 連結棒 44 カム部分に隣接する壁 46 ギヤ部分の近くの壁 50 連結棒の突きだし部分 52 歯車の歯さお 54 ピニオン・ギヤ 56 ピニオン・ギヤ・シャフト 58 減速駆動機構、ギヤ・トレイン 62 DCモータ/ジェネレータ 63 片方向クラッチ機構 64、66 カム・プレート 68 カム部品 70、72 カム・ブッシング 80 可変抵抗 82 スイッチ 86 付加抵抗 88 接点 90 ライン 92 接点

Claims (18)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 軸回転するドアに使用するドア制御装置
    で、前記ドアを軸回転させるためにドアと噛み合う回転
    スピンドル部品と、前記ドアが開く時にはエネルギーを
    貯え前記ドアが閉じられる時にはエネルギーを放出する
    ために前記スピンドル部品に連結されるエネルギー貯蔵
    装置と、ロータ・シャフトを持つDCモータ/ジェネレ
    ータ装置と、スピンドル部品の第一の回転方向では前記
    ロータ・シャフトに回転運動を伝達するのを妨げ、前記
    スピンドル部品の第二の回転方向では前記ロータ・シャ
    フトに回転運動を伝達する、前記スピンドル部品と前記
    ロータ・シャフトとの間の選択的トランスミッション装
    置と、前記DCモータ/ジェネレータ装置の電気出力を
    前記DCモータ・ジェネレータ装置の電気入力に接続し
    て、前記出力から前記入力にフィードバックされる電気
    エネルギーが前記ロータ・シャフトとスピンドルの回転
    を遅らせるようにする電気回路装置とから構成されるド
    ア制御装置。
  2. 【請求項2】 前記選択的トランスミッション装置が片
    方向クラッチ機構から構成されることを特徴とする、請
    求項1記載のドア制御装置。
  3. 【請求項3】 前記エネルギー貯蔵装置がスプリングか
    ら構成される、請求項1記載のドア制御装置。
  4. 【請求項4】 前記スプリングがコイル・スプリングで
    ある、請求項3記載のドア制御装置。
  5. 【請求項5】 前記選択的トランスミッション装置が、
    ギヤ・ラックとピニオン機構から構成される、請求項1
    記載のドア制御装置。
  6. 【請求項6】 前記回路装置が、前記電気入力に入力さ
    れる電気エネルギーの量を調節するための可変抵抗装置
    から構成される、請求項1記載のドア制御装置。
  7. 【請求項7】 ドアを閉じる動作を、少なくとも二段の
    速度制御で行えるようにするために、ドアが閉じる動作
    中に駆動される制御装置をもう一つ含む、請求項1記載
    のドア制御装置。
  8. 【請求項8】 前記制御装置が、前記ドア制御装置にあ
    る可動部品と噛み合う、前記回路に組み込まれたスイッ
    チを含み、可動部品が前記スピンドル部品の回転に対応
    して動くようになっていることを特徴とする、請求項7
    記載のドア制御装置。
  9. 【請求項9】 前記スイッチが前記可動部品に対して相
    対的な位置に取り付けられ、ドアが閉じる動作の最後の
    数度の間は、ドアの速度が増すようになっていることを
    特徴とする、請求項8記載のドア制御装置。
  10. 【請求項10】 前記選択的トランスミッション装置
    が、片方向クラッチ機構と、ギヤ・ラックとピニオン機
    構から構成される、請求項1記載のドア制御装置。
  11. 【請求項11】 軸回転するドアに使用するドア制御装
    置で、前記ドアを軸回転させるためにドアと噛み合う回
    転スピンドル部品と、前記ドアが開く時にはエネルギー
    を貯え前記ドアが閉じられる時にはエネルギーを放出す
    るために前記スピンドル部品に連結される圧縮スプリン
    グ装置と、ロータ・シャフトを持つDCモータ/ジェネ
    レータ装置と、スピンドル部品の第一の回転方向では前
    記ロータ・シャフトに回転運動を伝達するのを妨げ、前
    記スピンドル部品の第二の回転方向では前記ロータ・シ
    ャフトに回転運動を伝達する、前記スピンドル部品と前
    記ロータ・シャフトとの間の片方向クラッチ機構と、前
    記DCモータ/ジェネレータ装置の電気出力を前記DC
    モータ・ジェネレータ装置の電気入力に接続して、前記
    出力から前記入力にフィードバックされる電気エネルギ
    ーが前記ロータ・シャフトとスピンドルの回転を遅らせ
    るようにする電気回路装置とから構成されるドア制御装
    置。
  12. 【請求項12】 前記スプリングがコイル・スプリング
    である、請求項11記載のドア制御装置。
  13. 【請求項13】 前記ドア制御装置が、さらに、前記ス
    ピンドル部品の回転運動を前記ロータ・シャフトに伝達
    するために、前記スピンドルと前記ロータ・シャフトの
    間に配置される、ギヤ・ラックとピニオン機構を含む、
    請求項11記載のドア制御装置。
  14. 【請求項14】 前記回路装置が、前記電気入力に入力
    される電気エネルギーの量を調節するための可変抵抗装
    置から構成される、請求項11記載のドア制御装置。
  15. 【請求項15】 ドアを閉じる動作を、少なくとも二段
    の速度制御で行えるようにするために、ドアが閉じる動
    作中に駆動される制御装置をもう一つ含む、請求項11
    記載のドア制御装置。
  16. 【請求項16】 前記制御装置が、前記ドア制御装置に
    ある可動部品と噛み合う、前記回路に組み込まれたスイ
    ッチを含み、可動部品が前記スピンドル部品の回転に対
    応して動くようになっていることを特徴とする、請求項
    7記載のドア制御装置。
  17. 【請求項17】 前記スイッチが前記可動部品に対して
    相対的な位置に取り付けられ、ドアが閉じる動作の最後
    の数度の間は、ドアの速度が増すようになっていること
    を特徴とする、請求項8記載のドア制御装置。
  18. 【請求項18】 軸回転するドアに使用するドア制御装
    置で、ハウジング部品と、前記ハウジングの中で回転で
    きるようになっており、前記ドアが軸回転する時に、前
    記ハウジングの外でドアと噛み合ってドアを回転させる
    スピンドル部品と、前記スピンドル部品と一緒に回転す
    るためにスピンドル部品の上に装着されたカム部品と、
    前記ハウジングの中で長手方向に動けるように取り付け
    られ、前記カム部品と噛み合い、前記カム部品の回転運
    動を長手方向の運動とするカム・プレート部品と、カム
    ・プレートに取り付けられ、カム・プレートと共に動く
    アームと、前記延長アームにあるラック・ギヤと、前記
    ラック・ギヤと噛み合って、前記ラック・ギヤの長手方
    向の運動を回転運動に変える固定ピニオン・ギヤと、前
    記ハウジングに取り付けられたロータ・シャフトを持つ
    DCモータ/ジェネレータ装置と、前記ピニオン・ギヤ
    と前記ロータ・シャフトの間に配置され、前記ピニオン
    ・ギヤから前記ロータ・シャフトに回転運動を伝達する
    ギヤ・トレインと、前記ピニオン・ギヤと前記ロータ・
    シャフトの間に位置し、前記ピニオン・ギヤの第一の回
    転方向では前記ロータ・シャフトに回転運動を伝達する
    のを防げ、前記ピニオン・ギヤの第二の回転方向では前
    記ロータ・シャフトに回転運動を伝達する片方向クラッ
    チ機構と、前記DCモータ/ジェネレータ装置の電気出
    力を前記DCモータ・ジェネレータ装置の電気入力に接
    続して、前記出力から前記入力にフィードバックされる
    電気エネルギーが前記ロータ・シャフトとスピンドルの
    回転を遅らせるようにする電気回路装置と、前記出力か
    ら前記入力に伝達される電気エネルギーの量を調節する
    ための前記回路上の可変抵抗装置と、前記カム・プレー
    トと噛み合い前記ドアの閉じる動作を二段の速度に制御
    する前記回路内のスイッチから構成されるドア制御装
    置。
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