JPH10159432A - ドアクローザ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 歯車増速機構とブレーキを使用した緩衝装置
を有するドアクローザにおいて、扉を開くときには重く
なく、一方向クラッチの寿命も永くなる構造のドアクロ
ーザを提供する。 【解決手段】 扉１０に取り付けられる枠体１内におい
て長さ方向に移動可能に案内されたラック６と、ラック
の戻しばね５と、ラック６と噛み合うピニオン３が固定
されると共に、枠体１外に突出する部分に連係アームが
取り付けられる主回転軸２と、主回転軸に連結され、入
力軸及び出力軸を除く歯車支軸のいづれかに一方向クラ
ッチを組み込んだ構造の歯車増速機構とを設け、歯車増
速機構の出力側にブレーキ機構を取り付ける。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、扉を閉じるため
に使用されている戻しばねの復元力を、作動油によら
ず、機械的に緩衝させる方式のドアクローザに関する。

【０００２】

【従来の技術】戻しばねの復元力を機械的に緩衝させる
方式のドアクローザは、作動油を使用しないことから油
洩れの心配がなく、又、シリンダ回りのシーリング処理
によるコスト高の要素がないこと等から注目され、この
方式による種々のクローザの提案がなされている。

【０００３】本出願人も、先に、平成８年特許願第１５
７５６４号を以て、新規な機械式緩衝機構を有するドア
クローザを提案している。

【０００４】このクローザは、扉閉鎖時の戻しばね及び
慣性による過大な閉鎖力を、ラック・ピニオン機構によ
りピニオンの回転トルクに変え、ピニオンの回転を歯車
増速機構により増速した後、増速機構の出力側にブレー
キ機構を連結して緩衝させるようにしている。

【０００５】しかして、扉が閉じられる場合にはブレー
キが作用し、扉を開く場合にはブレーキが作用するのを
防止する必要があることから、当然、ピニオンの回転軸
からブレーキに到る連結機構には一方向クラッチが組み
込まれる必要があり、本出願人が提案した上記平成８年
特許願第１５７５６４号に記載された発明においては、
増速機構の入力軸、すなわち副回転軸に一方向クラッチ
が組み込まれている。

【０００６】この構造によれば、扉を開く場合に、扉以
外に作動させる必要のある部品は駆動側軸とピニオン・
ラックのみであり、大きな慣性抵抗は発生せず、従っ
て、ほとんど扉の慣性抵抗と戻しばねの弾力に打ち勝つ
力だけで扉を開くことができる。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
ドアクローザに組み込まれた一方向クラッチのトルク負
荷容量に着目すると、増速機構の入力軸におかれた一方
向クラッチは、戻しばねによってピニオンにかかる大き
なトルクを直接受けることとなり、ドアクローザのよう
にコンパクトな装置内に組み込まれる程度の寸法の一方
向クラッチとしては負荷が大き過ぎ、その寿命が他の周
囲の部品に比べて過小であるという問題が残る。

【０００８】そこで、この発明のドアクローザは一方向
クラッチの負荷を減少させて寿命を永くするとともに、
扉を開く場合に扉以外の部品の慣性抵抗を増大させない
ことを目的として提案されたものである。

【０００９】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
め、この発明は、扉又は扉枠に取り付けられる中空の枠
体と、枠体内において長さ方向に移動可能に案内された
スライダと、スライダを平常位置に向かう方向に付勢す
る戻しばねと、スライダ側面に形成されたラックと噛み
合うピニオンと、枠体に回動自在に支承され、ピニオン
と同軸に結合されると共に、枠体外に突出した部分に連
係アームが取り付けられる主回転軸と、主回転軸に連結
され、入力軸及び出力軸を除く歯車支軸のうちのいずれ
かに一方向クラッチを組込んだ構造の歯車増速機構と、
歯車増速機構の出力側に連結されたブレーキ機構とを有
することを特徴とする。

【００１０】

【発明の実施の形態】以下、図面に示す実施例に基づい
て、この発明について説明する。図１及び図２は、この
発明の一実施例によるドアクローザを示し、これらの図
において符号１は扉１０又は扉枠にねじ等で取り付けら
れる断面形状が横に細長い矩形の枠体、１１は枠体１の
開口を覆うように装着されたカバー板である。

【００１１】枠体１内にはスライダ４が配設されてい
る。このスライダ４は、枠体１内に固設された筒状のス
ライダ受け１２と嵌合しており、枠体１の長さ方向、す
なわち図１で左右に移動可能に案内されている。

【００１２】スライダ４は、例えば有底円筒状で、その
外周面にはその母線に沿うラック６が装着されており、
このラック６はスライダ受け１２にその母線に沿って形
成されたスリットを通してスライダ受け１２の外方に突
出している。

【００１３】また、スライダ４の内筒部底面と、スライ
ダ受け１２の開口を覆うばね受け１３との間には、戻し
ばね５が弾装されており、スライダ４を図の左方向へ付
勢している。

【００１４】一方、枠体１の中央部分は、両端又は一端
を外方に突出させた垂直な主回転軸２が回動自在に支承
されており、その主回転軸２には前述のラック６に噛み
合うピニオン３が固定されている。

【００１５】また、主回転軸２の一方の外端には図示し
ない連係アームの１つが固設してあり、その図示しない
連係アームの他端は従来のドアクローザ同様、他の連係
アームを介して扉枠等の固定部分に接続させてある。

【００１６】更に、主回転軸２の図２で上方の部分には
比較的歯数の多い大傘歯車２１が装着されている。

【００１７】又、ブラケット１４（図２参照）に支承さ
れた第１支軸３１の一端（図１及び図２で右端）には、
比較的歯数の少ない小傘歯車２２が装着され、この小傘
歯車２２は上記大傘歯車２１と噛み合っている。

【００１８】上記第１支軸３１には一方向クラッチ７が
装着されており、第１支軸３１の駆動側軸３１ａ従動側
軸３１ｂとを前者の回動方向により係脱させる構造とな
っている。

【００１９】一方向クラッチ７は、扉１０が開くとき、
(例えば、主回転軸２が図１で反時計方向に回動すると
き）、大傘歯車２１及び小傘歯車２２を介して駆動され
る駆動軸側３１ａの回動が従動側軸３1ｂに伝達されな
いように作動する。

【００２０】逆に閉扉時は、一方向クラッチは７は駆動
側軸３１ａの回動を受動側軸３１ｂに伝達する。このよ
うな一方向クラッチは、例えばラチエット爪とラチエッ
トホイールよりなるもの、あるいは傾斜孔にころをは嵌
め込んだもの等種々のものを採用することができる。

【００２１】第１支軸３１の他端（図１及び図２で左
端）には第１大歯車２３が装着され、ブラケット１４に
支承された第２支軸３２の一端に装着された第１小歯車
２４と噛み合っている。

【００２２】第２支軸３２の他端に装着された第２大歯
車２５は、ブラケット１４に支承された第３支軸３３の
一端に装着された第２小歯車２６と噛み合っている。

【００２３】また、第３支軸３３の他端に装着された第
３大歯車２７は、ブラケット１４及び枠体の一端に支承
されたブレーキ軸３４の第３小歯車２８と噛み合ってい
る。

【００２４】上記構造において、大傘歯車２１から第３
小歯車２８に至る歯車連結構造は増速機構を形成し、主
回転軸２の回動は４段の歯車増速機構を経て、ブレーキ
軸３４を高速回転させる。

【００２５】ブレーキ軸３４にはブレーキカップ４１が
固設されており、ブレーキカップの少くともスカート部
４１ａは非磁性の導電体から作られている。

【００２６】一方、ブレーキカップ４１のスカート部４
１ａ（図１及び図３参照）の内外面に近接するようにし
て、その外側には円筒状の第１磁石ホルダー４２が、内
側には、同じく円筒状の第２磁石ホルダー４４が配設さ
れている。

【００２７】内側の第２磁石ホルダー４４には、図３に
示すように、図３における頂点部をＮ極として、円周方
向に交互に異極が隣接するようにして、永久磁石からな
る６個の内側磁石４５、４５が配設されており、この第
２磁石ホルダー４４は枠体１に対して固定されている。

【００２８】一方、外側の第２磁石ホルダー４２には、
同じく図３で示すように、図３における頂点部をＳ極と
して、円周方向に交互に異極が隣接するようにして、夫
々永久磁石からなる６個の外側磁石４３、４３が配設さ
れている。

【００２９】なお、図３において、各磁石４３、４５は
ブレーキカップ４１の半径方向に着磁されているものと
し、そのＳ、Ｎの磁極はスカート部４１ａに対向してい
る磁極を表わすものとする。

【００３０】第２磁石ホルダー４２は、その外周の一部
にセクターギヤ４２ａが形成されており、このセクター
ギア４２ａは、枠体１の一端に回動自在に支承された第
４支軸４６に固定されているピニオン４７と噛み合って
いる。

【００３１】その為、第４支軸４６の枠体１から突出し
た一端をドライバー等の工具により回動させてピニオン
４７を回すことにより、第１磁石ホルダー４２と第２磁
石ホルダー４４との円周方向の相対位置を変化させるこ
とができる。

【００３２】図３に示す磁極の配置においては、外側磁
石４３と内側磁石４５との間に磁力線が流れ、この磁力
線は、スカート部４１ａの走行方向と直交する。従っ
て、スカート部には誘導電流が流れ、いわゆる渦電流が
発生する。

【００３３】このうず電流は、磁束を切るスカート部４
１ａの移動を阻止するように作用するので、ブレーキカ
ップ４１はブレーキ力を受ける。

【００３４】この結果、扉が開放状態から閉鎖方向に移
動するとき扉はブレーキ力を受けてゆっくりと閉扉し、
扉の閉扉回動が緩衝される。

【００３５】図３に示す磁極配置は、外側磁石４３のＮ
極或はＳ極が内側磁石４５のＳ極或はＮ極と完全に向か
い合っているので、流れる磁力線は最大となっている。
換言すれば、スカート部４１ａを通る磁束密度は最大と
なっている。

【００３６】第４支軸４６を回動させて、図４に示すよ
うに第１磁石ホルダー４２を時計方向に回動させると、
外側磁石４３及び内側磁石４５はその一部が同極同志向
かい合い、この部分には磁力線が流れなくなり、全体と
しての磁力線の数は減少する。

【００３７】この結果、スカート部４１ａの走行によっ
て発生する誘導電流も図３で示す状態と比較して減少
し、ブレーキ力が小さくなる。すなわち、軸４６の回動
によりブレーキ力を調整することができる。

【００３８】以上に説明したブレーキ機構は、戻しばね
の弾力によるエネルギーを渦電流により吸収するもので
あるが、この他にブレーキバンドと使用して摩擦熱とし
て、エネルギーを吸収する方法も使用可能であることは
勿論である。

【００３９】前述したようにこの実施例では、大傘歯車
２１から第３小歯車２８に到る歯車増速機構の第１支持
軸３１に一方向クラッチ７を組込んである。

【００４０】このように構成したのはは次の理由によ
る。すなわち、戻しばね５の弾力によりラック・ピニオ
ンを介して、主回転軸２にかかるトルクをＴ₀とし、大
傘歯車と小傘歯車による増速比をｉとしたとき、第１支
軸３１にかかるトルクＴ₁は次式で示される。

【００４１】

【数１】

【００４２】増速比ｉは当然１よりも大きく、実用的に
は２乃至５の値が使用されるので、第１支軸３１にかか
るトルクＴ₁は主回転軸２にかかるトルクＴ₀の数分の一
と小さくなる。

【００４３】この結果、一方向クラッチにかかる負荷ト
ルクも数分の一に軽減され、クラッチとしての寿命が延
長される。

【００４４】一方向クラッチの一例を図５に示す。符号
１００は内輪カムローラ形クラッチの平面略図を示し、
このクラッチは、外輪１０１、内輪カム１０２、及びロ
ーラ１０３から構成され、内輪カム１０２の外辺部に
は、内輪の接線方向に対して傾斜するカム面１０２ａが
形成され、このカム面１０２ａと外輪１０１の内周面と
の間には楔状の空間が形成されている。

【００４５】一方、上記区間には、夫々１個ずつのロー
ラ１０３が配設され、このローラは内輪に内臓されたス
プリング１０５の作用により外方に向かって付勢された
接触片１０４により、外輪の内面に軽く接触している。

【００４６】内輪が時計方向（矢印Ｒ１の方向）に回転
すると、ローラ１０３はカム面１０２ａと外輪との間に
押し込まれ、内輪と外輪とは一体となって回転する。

【００４７】逆に内輪が反時計方向（矢印Ｒ２）に回転
すると、ローラは外輪とは軽く接するだけで、内輪と外
輪との間には滑りが生じ、内輪の回転は外輪に伝達され
ない。

【００４８】この構造において、このクラッチの負荷ト
ルクの伝達能力は、外輪の内面、内輪のカム面及びロー
ラの接触圧力強度により決定される。

【００４９】これを言い換えれば、一方向クラッチの能
力以上の過大な負荷トルクをかけると、外輪内面とロー
ラ表面及び内輪のカム面とローラ表面との間に許容接触
圧力以上の過大な接触圧力がかけられる結果、これら表
面において弾性歪みを超えて永久歪みが発生し、この結
果ローラとしての作用が不可能となる。

【００５０】従って負荷能力を超えた条件において使用
を重ねることにより、一方向クラッチとしての寿命は著
しく短縮される。

【００５１】以上説明したように、一方向クラッチは増
速機構の従動側のより高速な部分に組込むほどトルクが
小さくなり、一方向クラッチにかかる負荷トルクが軽減
されるが、一方、次の問題についての考慮がなされる必
要がある。

【００５２】扉を開くときには、一方向クラッチよりも
従動側の各部品は一方向クラッチの機能により機械的に
切離されて静止状態にあるが、一方向クラッチよりも駆
動側の各部品は常時主回転軸に連結されているから、扉
を開くと一体的に回転し、これが慣性抵抗となって扉を
開く力に負荷として印加される。

【００５３】しかも、この慣性抵抗は後述するように、
増速比の２乗となって主回転軸に印加される。

【００５４】すなわち、回転体（例えば歯車）の慣性モ
ーメントをＩとし、角速度をＷ₀とするとき、この回転
体の運動エネルギーＥ₀は次式で示される。

【００５５】

【数２】

【００５６】この回転体の角速度を増速比ｉにより増速
した時には、回転体の運動エネルギーＥ1は次式で示さ
れる。

【００５７】

【数３】

【００５８】上式で示すように、小さな歯車であっても
運動エネルギーは増速比ｉの２乗に比例して増加し、無
視できない値となる。

【００５９】従って、扉を開けるときには、一方向クラ
ッチよりも駆動側にある全ての歯車の慣性抵抗の増速比
ｉの２乗倍の慣性抵抗を引きずりつつ扉を開けることに
なり、換言すれば、扉を開けるのが重くなるという不都
合を生じる。換言すれば、一方向クラッチを駆動側から
遠ざけるほど扉が重くなる。

【００６０】このように一方向クラッチを駆動原軸に近
づけるほど開けるとき扉が軽くなるが負荷容量を大きく
する必要があり、反対に、一方向クラッチをブレーキ機
構に近づけるほどクラッチの負荷容量は小さくて済むが
開ける扉が重くなる。

【００６１】以上説明したように、一方向クラッチを組
み込む位置は自ら限定され、回転数が小さすぎる位置で
も、大きすぎる位置でも支障を生じ、実用上差し支えな
い回転数の位置に設定する必要がある。

【００６２】そこで、この発明では、増速機構の入力軸
となっている大傘歯軸２１に直結した軸及び増速機構の
出力軸となっている第３小歯車２８に直結した軸に一方
向クラッチを組込むことはさけ、これら歯車の中間にあ
る歯車の支軸に一方向クラッチを組込み、上記した不都
合を解消したものである。

【００６３】

【発明の効果】以上に説明したこの発明によるドアクロ
ーザは、主回転軸とブレーキとの間に取付けられる増速
機構の入力軸、及び出力軸を除いた中間の歯車支軸に一
方向クラッチを組込んだので扉を開くときには重くな
く、又、クラッチの寿命も永くなるという優れた効果を
奏する。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明のドアクローザの実施例を示す縦断平
面図。

【図２】カバー板を取り外して示したその側面図。

【図３】ブレーキ機構の正面図。

【図４】ブレーキ機構のブレーキ調整時の正面図。

【図５】内輪カムローラ形クラッチの平面略図。

【符号の説明】

１ 枠体 ２ 主回転軸 ３ ピニオン ４ スライダ ５ 戻しばね ６ ラック ７ 一方向クラッチ １０ 扉 １１ カバー板 １２ スライダ受け ２１ 大傘歯車 ２２ 小傘歯車 ２３ 第１小歯車 ２４ 第２大歯車 ２５ 第２大歯車 ２６ 第２小歯車 ２７ 第２大歯車 ２８ 第２小歯車 ３１ 第１支軸 ３１ａ 駆動側軸 ３１ｂ 従動側軸 ３４ ブレーキ軸 ３５ ブレーキカップ ４１ａ スカート部 ４２ 第１磁石ホルダー ４２ａ セクターギヤ ４３ 外側磁石 ４４ 第２磁石ホルダー ４５ 内側磁石 ４６ 第４軸 ４７ ピニオン １００ 内輪カムローラ形クラッチ １０１ 外輪 １０２ 内輪 １０２ａ カム面 １０３ ローラ １０４ 接触片 １０５ スプリング

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 扉又は扉枠に取り付けられる中空の枠体
   と、枠体内において長さ方向に移動可能に案内されたス
   ライダと、スライダを平常位置に向かう方向に付勢する
   戻しばねと、スライダ側面に形成されたラックと噛み合
   うピニオンと、枠体に回動自在に支承され、ピニオンと
   同軸に結合されると共に、枠体外に突出した部分に連係
   アームが取り付けられる主回転軸と、主回転軸に連結さ
   れ、入力軸及び出力軸を除く歯車支軸のうちのいずれか
   に一方向クラッチを組込んだ構造の歯車増速機構と、歯
   車増速機構の出力側に連結されたブレーキ機構とを有す
   ることを特徴とするドアクローザ。