KR100520294B1 - 오토힌지장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 오토힌지장치를 개시한다. 본 발명은 도어의 일단에 내장되어 수직으로 고정되는 슬리브상의 하우징과, 하우징내의 상단부에 수용되며 댐퍼오일이 충전되는 실린더와, 하우징의 상단에 고정되어 하단부가 실린더의 헤드를 관통하고 외주에 안내돌기를 축방향으로 갖는 가이드로드와, 실린더내에서 그와 나사결합되고 내주에 안내돌기와 결합되는 안내홈 및 유로홈을 축방향으로 구비하여 도어의 회전에 의해 가이드로드에 승강 안내되는 원통형 바디 및 오일구멍을 가지고 바디에 설치되어 실린더를 서로 연통하는 상부실과 하부실로 구획하는 칸막이블록으로 이루어지며 칸막이블록에 도어의 개방 때만 댐퍼오일을 흐르게 하는 첵밸브를 갖는 피스톤과, 가이드로드에 상단이 지지되어 칸막이블록의 오일구멍에 간극을 유지하고 삽입되며 오일구멍과의 간극이 도어의 개도에 따라 서로 상이하도록 지름이 다른 복수의 유량조절부를 축방향을 따라 교호적으로 갖는 유량조절봉과, 실린더의 하단에 상단이 고정되고 하단이 하우징에서 돌출되어 플로어에 고정되는 힌지샤프트와, 사다리꼴 단면을 가지며 양단이 힌지샤프트와 하우징에 각각 지지되어 개방된 도어에 복귀력을 제공하는 비틀림 코일스프링을 포함하여 구성된다.

Description

오토힌지장치{Auto hinge system}

본 발명은 여닫이문을 자동으로 닫아주기 위한 오토힌지장치(auto hinge system)에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 각종 건축구조물의 출입구나 통로중에 설치되어 그 개도(開度)에 따라서 닫히는 속도를 부분적으로 빠르고 느리게 여러 단계로 제어해줌으로써 급격한 닫힘에 의한 출입자의 상해를 최대한 억제하면서도 전체적으로는 신속하게 닫아주어 화재의 확산을 막아줄 수 있음은 물론, 장기간의 개방상태유지에도 변함없는 복귀탄성을 유지할 수 있어 특히 방화문(防火門)에 사용하기에 적합한 오토힌지장치에 관한 것이다.

일반적으로 각종 건축구조물에는 출입을 위한 통로가 구비되는데, 특히 많은 사람들이 건물내에 상주하는 빌딩이나 아파트 등과 같은 대형 건물의 경우에는 엘리베이터와 비상계단 및/또는 복도 등의 여러 통로가 서로 연통하도록 함께 마련되어 있다. 따라서 화재가 발생한 경우 이들 통로를 통해 화염이 급속히 퍼져나가 대형화재 참사로 번질 우려가 대단히 높고, 실제로 아파트 등에서 일어난 많은 화재사고가 이들 통로를 통해 화염이 급속히 번짐으로써 대형화재로 이어지고 있음이 사실이다.

이에 따라 건물의 통로, 특히 빌딩이나 아파트 등과 같은 대형의 집단 주거건물에서는 예컨대 각종 출입구와 각 통로의 경계부 등에 유사시 화재의 확산을 억제 내지는 지연시키기 위해 공간을 차단시키는 방화문을 적극 설치하는 추세이다.

이러한 방화문은 이용자들의 편의를 위해 평상시에는 개방된 상태로 고정되어 있다가 화재발생시 자동으로 닫히도록 이루어지는 것이 일반적이다. 이를 위해 방화문에는 도어를 자동으로 닫아주기 위한 장치가 구비되고, 화재감지수단의 신호에 의해 작동하는 도어고정해제수단이 벽면에 구비된다.

한편, 도어를 자동으로 닫아주기 위한 장치로는 도어클로저(door closer)와 오토힌지장치가 주로 사용되고 있다. 그런데, 도어클로저의 경우 힌지와는 별도로 도어의 표면에 노출되도록 장착되어 미관을 저해할 뿐 아니라, 구조적 특성상 장기간 개방상태로 고정해놓을 경우 복귀력이 현저히 저하되어 화재시 도어를 제대로 폐쇄시키기 곤란한 바, 방화문에는 도어에 직접 내장되어 장기간의 개방시에도 큰 복귀력을 발휘할 수 있는 오토힌지장치가 적합하다.

이와 같은 오토힌지장치로는 예를 들어 일본 실개평6-8663호와, 미국특허 제4,325,164호 및 제4,413,373호 등에서 찾아볼 수 있다.

미국특허 제4,325,164호 및 제4,413,373호는, 피스톤의 밸프플레이트를 관통하는 속도조정로드의 외주에 테이퍼편(taper surface)을 형성하여 도어의 개방으로 피스톤이 상승한 후 비틀림 코일스프링의 복원탄성에 의해 도어가 닫히면서 피스톤이 하강하면, 속도조정로드의 테이퍼면에 의해 실린더내에 충전된 댐퍼오일(damper oil)의 이송유량이 점차 줄어들도록 함으로써 도어의 닫힘속도가 그 개도에 비례하여 감소되도록 되어 있다.

또한, 일본 실개평6-8663호는 피스톤의 칸막이벽을 관통하는 속도조정용 테이퍼 니들(taper needle)의 선단부에 큰지름의 제1조정축부와 그보다 작은 지름의 제2조정축부를 형성하여 저온으로 작동유체의 점성이 높은 때는 제2조정축부를 유로내에 배치시키고, 고온으로 작동유체의 점성이 낮은 때에는 제1조정축부를 유로내에 배치시켜 도어의 개방으로 피스톤이 상승한 후 비틀림 코일스프링의 복원탄성에 의해 도어가 닫히면서 피스톤이 하강하면 니들의 테이퍼에 의해 실린더내에 충전된 댐퍼오일의 이송유량이 점차 줄어들도록 함으로써 도어의 닫힘속도가 그 개도에 비례하여 감소되도록 동시에, 계절에 상관없이 일정한 복귀력을 발휘하도록 되어 있다.

그런데, 이러한 종래의 오토힌지장치들은 도어의 닫힘속도가 그 개도에 따라 일률적으로 감소하기 때문에 폐쇄초기의 급격한 닫힘으로 화재를 피해 대피하는 사람과 도어가 충돌하여 상해를 입을 우려가 있고, 특히 도어가 180°로 개방되는 구조인 경우 충돌로 인한 상해의 위험이 더욱 커질 수밖에 없다.

또한, 도어를 장기간동안 개방상태로 유지하는 바, 비틀림 코일스프링이 변형된 상태로 지속되어 자칫 탄성이 약화될 우려가 있고, 이에 따라 막상 화재가 발생하면 도어가 제대로 닫히지 않아 화재의 확산을 확실히 차단하기 곤란한 문제도 있다. 실제로 본 발명자의 실험에 의하면, 약 6개월 정도 도어를 열어둔 경우 탄성이 1.5㎏/㎠정도 감소하는 것으로 나타났다.

본 발명은 상술한 종래의 문제점들을 해결하기 위해 창안된 것으로, 도어의 개도에 따라서 닫히는 속도를 부분적으로 빠르고 느리게 여러 단계로 제어해줌으로써 화재시 급격한 닫힘으로 인한 출입자의 상해를 최대한 억제하면서도 전체적으로는 신속하게 닫아주어 화재의 확산을 효과적으로 막아줄 수 있는 오토힌지장치를 제공함에 그 목적이 있다.

본 발명의 다른 목적은, 장기간의 개방상태유지에도 변함없는 복귀탄성을 계속해서 보유함으로써 화재시 신속하고 정확하게 작동하여 화재공간을 차단할 수 있는 오토힌지장치를 제공하는 것이다.

이와 같은 목적들을 달성하기 위해 본 발명에 의한 오토힌지장치는, 도어의 일단에 내장되어 수직으로 고정되는 슬리브(sleeve)상의 하우징; 이 하우징내의 상단부에 수용되며, 댐퍼오일이 충전되는 실린더; 하우징의 상단에 고정되어 하단부가 실린더의 헤드를 관통하고, 외주에 안내돌기를 축방향으로 갖는 가이드로드; 실린더내에서 그와 나사결합되고 내주에 안내돌기와 결합되는 안내홈 및 유로홈을 축방향으로 구비하여 도어의 회전에 의해 가이드로드에 승강 안내되는 원통형 바디와, 오일구멍을 가지고 바디에 설치되어 실린더를 서로 연통하는 상부실과 하부실로 구획하는 칸막이블록으로 이루어지며, 칸막이블록에 도어의 개방 때만 댐퍼오일을 흐르게 하는 첵밸브(check valve)를 갖는 피스톤; 가이드로드에 상단이 지지되어 칸막이블록의 오일구멍에 간극을 유지하고 삽입되며, 오일구멍과의 간극이 도어의 개도에 따라 서로 상이하도록 지름이 다른 복수의 유량조절부를 축방향을 따라 교호적으로 갖는 유량조절봉; 실린더의 하단에 상단이 고정되고, 하단이 하우징에서 돌출되어 플로어에 고정되는 힌지샤프트(hinge shaft); 사다리꼴 단면을 가지며, 양단이 힌지샤프트와 하우징에 각각 지지되어 개방된 도어에 복귀력을 제공하는 비틀림 코일스프링;을 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 한 바람직한 특징에 의하면, 유량조절봉이 간격을 두고 배치되며 서로 동일지름을 갖는 제1 및 제3유량조절부와, 이들 제1 및 제3유량조절부 사이에 상대적으로 작은 지름을 가지고 위치되는 제2유량조절부와, 제3유량조절부로부터 상방으로 갈수록 지름이 작아지는 테이퍼상의 제4유량조절부를 하단으로부터 순차적으로 구비한다.

본 발명의 다른 바람직한 특징에 의하면, 피스톤과 실린더의 바닥 사이에 하강하는 피스톤을 탄성적으로 받쳐주는 압축코일스프링이 더 구비되어 도어의 과도한 폐쇄속도를 완화시킨다.

이에 따라 본 발명은, 도어의 개도에 따라서 닫히는 속도가 부분적으로 빠르고 느리게 여러 단계로 제어되기 때문에 화재시 급격한 닫힘으로 인한 출입자의 상해를 최대한 억제할 수 있으면서도 전체적으로는 비교적 신속하게 닫아줄 수 있어 화재의 확산도 효과적으로 막아줄 수 있게 된다.

또한, 비틀림 코일스프링이 사각단면보다 휨강성이 큰 사다리꼴 단면으로 구성되기 때문에 도어를 장기간동안 개방상태로 유지시키더라도 시종일관 변함없는 복귀탄성을 보유할 수 있어 화재시 신속하고 정확하게 작동하여 화재공간을 차단할 수 있게 되므로 오토힌지장치의 신뢰성과 내구성 및 안전성 향상 등에 큰 효과를 발휘하게 된다.

이와 같은 본 발명의 구체적 특징과 다른 이점들은 첨부된 도면을 참조한 이하의 바람직한 실시예의 설명으로 더욱 명확해질 것이다.

도1 내지 도4에서, 본 발명에 의한 오토힌지장치는 방화문과 같은 여닫이도어(D)의 고정단 쪽에 고정되는 슬리브상의 원통형 하우징(10)과, 내부에 댐퍼오일 (O)이 충전되는 실린더(20)와, 이 실린더(20)의 내부를 상부실(20a)과 하부실(20b)로 구획하여 도어(D)의 개폐에 따라 승강하는 피스톤(30)과, 피스톤(30)의 승강을 안내하는 가이드로드(40)와, 도어(D)의 폐쇄시 그 개도에 따라 실린더(20)의 상·하부실(20a)(20b)로 이동하는 댐퍼오일(O)의 유량을 조절하는 유량조절봉(50)과, 실린더(20)를 플로어(F)의 힌지베이스(H)에 지지하는 힌지샤프트(60)와, 개방된 도어(D)에 복귀력을 제공하는 비틀림 코일스프링(70)으로 구성된다.

하우징(10)은 도어(D)의 힌지단 쪽 하측 내부에 수용되어 수직으로 고정된다. 하우징(10)의 하단에는 도어(D)와의 견고한 고정을 위해 도어(D)의 하면에 체결되는 아암플레이트(11)가 고정된다.

실린더(20)는 일정길이로 구성되어 하우징(10)의 내부 상측에 상대회전 가능하게 수용된다. 실린더(20)의 내주에는 암나사(21)가 형성되고, 실린더(20)의 상단을 밀폐시키는 헤드(22)에는 가이드로드(40)가 회전 가능하게 관통 결합되는 결합구멍(23)이 형성된다.

피스톤(30)은 외주에 수나사(32)를 구비하여 실린더(20)의 암나사(21)와 나사 결합되는 원통형의 바디(31)와, 이 바디(31)의 하단을 차폐하여 실린더(20)를 상·하부실(20a)(20b)로 구획하는 칸막이블록(33)으로 구성된다.

바디(31)의 내주에는 도5에 잘 도시된 바와 같이, 가이드로드(40)와 회전이 구속됨으로써 그를 따라 수직 이동할 수 있도록 스플라인(spline:31a)이 축방향으로 형성됨과 함께, 댐퍼오일(O)이 상호 결합된 피스톤(30)과 가이드로드(40) 사이를 통해 실린더(20)의 상·하부실(20a)(20b)로 흐를 수 있도록 안내하는 복수의 유로홈(31b)들이 일정각도 간격으로 형성된다.

칸막이블록(33)의 중앙에는 도어(D)의 개폐에 따라 댐퍼오일(O)이 실린더 (20)의 상·하부실(20a)(20b)로 왕래하는 오일구멍(34)이 형성되고, 오일구멍(34) 근처에는 댐퍼오일(O)이 도어(D)의 폐쇄시에만 흐르게 하는 첵밸브(35)가 구비된다.

첵밸브(35)는 칸막이블록(33)에 단차지게 형성되는 밸브구멍(36)과, 이 밸브구멍(36)의 대경부(36a)에 유동가능하게 수용되는 볼밸브(37) 및 이 볼밸브(37)를 밸브구멍(36)의 소경부(36b) 쪽으로 탄성바이어스(elastic bias) 시켜 소경부(36b)를 막아주는 코일스프링(38)으로 이루어진다. 대경부(36a)는 실린더(20)의 하부실 (20b)에 연통하고, 소경부(36b)는 실린더(20)의 상부실(20a)에 연통한다. 그리고 코일스프링(38)은 칸막이블록(33)을 바디(31)에 위치 고정시키는 스톱와셔(stop washer:39)에 지지되어 볼밸브(37)를 상방으로 밀어준다.

가이드로드(40)는 대략 T자형 단면으로 구성되어 하우징(10)의 내부 상단에 헤드(41)가 일체로 고정된다. 가이드로드(40)는 실린더(20)의 헤드(22)에 형성된 결합구멍(23)을 관통하여 하단부가 일정길이만큼 실린더(20)의 상부실(20a)내로 진입하며, 실린더(20)의 헤드(22) 하단에 멈춤링(43)으로 지지된다.

이러한 가이드로드(40)의 실린더(20) 상부실(20a)내로 진입된 부분에는 외주에 피스톤(30)의 스플라인(31a)과 맞물림되어 피스톤(30)의 독자적인 회전을 구속함과 함께 그 승강을 안내하기 위한 스플라인(42)이 형성된다.

이에 따라 가이드로드(40)는 도어(D)의 개폐에 따라 하우징(10)과 함께 실린더(20)에 대해 상대적인 회전운동을 하는 바, 바람직하기로 피스톤(30)과 가이드로드(40)의 헤드(22)(41)들 사이에는 양자의 원활한 회전을 도모함과 동시에 도어(D)에 작용하는 하중을 안정되게 받쳐주기 위해 스러스트베어링(80)이 개재된다.

유량조절봉(50)은 가이드로드(40)의 하단 중앙에 매달려 지지됨으로써 피스톤(30)의 오일구멍(34)에 댐퍼오일(O)의 이동을 위한 간극을 두고 삽입되는 바, 바람직하기로는 도어(D)의 폐쇄속도를 적절히 조절할 수 있도록 가이드로드(40)가 중공으로 구성되고, 이 중공의 가이드로드(40) 내주에 유압조정볼트(90)가 나사결합되어 유압조정볼트(90)의 선단에 지지된다.

유량조절봉(50)은 도어(D)가 닫힐 때, 그의 개도에 따라 폐쇄속도가 빠르고 느리게 서로 다르도록 오일구멍(34)과의 간극을 달리하는 복수의 유량조절부를 그 길이방향을 따라 교호적으로 갖는다. 즉, 도6에 잘 도시된 바와 같이, 예컨대 유량조절봉(50)의 하단부에 동일지름으로 연속되는 제1유량조절부(51)가 일정길이 형성되고, 이 제1유량조절부(51)와 간격을 두고 제1유량조절부(51)와 동일한 지름으로 일정길이 연속되는 제3유량조절부(53)가 형성되며, 이들 제1 및 제3유량조절부(51) (53)들 사이에 이들보다 작은 지름, 예를 들어 대략 장구형태를 갖는 네크(neck)부로서 제2유량조절부(52)가 형성되는 한편, 제3유량조절부(53)의 상단으로부터 상방으로 갈수록 점차 지름이 줄어드는 긴 테이퍼상의 제4유량조절부(54)가 연속적으로 형성되는 것이다.

여기서, 제2 및 제3유량조절부(52)(53)의 길이는 그에 따라 도어(D)의 폐쇄속도 변화구간이 결정되는 바, 화재로 도어(D)가 닫히는 동안 탈출자에게 최대한 상해를 입히지 않으면서 가능한 신속하게 닫힐 수 있도록 적절히 설정된다.

한편, 도6 및 도10에 나타낸 바와 같이, 도어(D)가 90°까지만 개방되는 구조에서는 피스톤(30)의 칸막이블록(33)이 유량조절봉(50)의 제3유량조절부(53) 상단까지만 상승하여 "슬로우(ⅲ-ⅳ)-퀵(ⅳ-ⅴ)-슬로우(ⅴ-ⅰ)"의 상태로 폐쇄동작이 이루어지나, 도어(D)가 180°로 개방되는 구조에서는 피스톤(30)의 칸막이블록(33)이 유량조절봉(50)의 제4유량조절부(54)의 일정 높이까지 상승하여 "퀵(ⅱ-ⅲ)-슬로우(ⅲ-ⅳ)-퀵(ⅳ-ⅴ)-슬로우(ⅴ-ⅰ)"의 상태로 폐쇄동작이 이루어진다.

힌지샤프트(60)는 하우징(10)의 하단부내에 수용되어 상단이 실린더(20)의 보텀(bottom:24)에 용접 등으로 고정되고, 하단은 하우징(10)의 하부로 돌출되어 플로어(F)에 매립된 힌지베이스(H)에 회전되지 못하도록 고정된다.

이때, 도7에 도시된 바와 같이 힌지샤프트(60)의 하단에는 비틀림 코일스프링(70)의 이탈을 방지하기 위한 어댑터(61)가 핀(62)으로 고정되고, 이 어댑터(61)가 하우징(10)의 하단에 고정된 아암플레이트(11)에 베어링(63)을 개재하여 회전 가능하게 관통됨으로써 힌지베이스(H)에 고정된다.

비틀림 코일스프링(70)은 양단이 하우징(10)과 실린더(20)에 각각 지지되는 단일몸체로 구성될 수도 있으나, 바람직하기로는 보다 강한 탄성복귀력을 구현하도록 도2에 도시된 바와 같이 감긴 방향이 서로 반대인 2개의 비틀림 코일스프링(71) (72)이 동축으로 배치되는 구성을 갖는다.

이를 위해 도8 및 도9에 도시된 바와 같이, 각 비틀림 코일스프링(71)(72)들 사이의 힌지샤프트(60)에는 2개의 탄성조절링(73)(74)이 회전 가능하게 결합되고, 상측 비틀림 코일스프링(71)은 실린더(20)의 보텀(24)과 상측 탄성조절링(73)에 양단이 지지되며, 하측 비틀림 코일스프링(72)은 하우징(10)에 고정된 아암플레이트 (11)와 하측 탄성조절링(74)에 양단이 지지된다.

각 탄성조절링(73)(74)의 외주에는 비틀림 코일스프링(71)(72)의 초기 복원탄성을 설정하기 위한 스톱핀(stop pin:75)들이 선택적으로 끼워지는 다수의 세팅구멍(73a)(74a)들을 일정각도 간격으로 가지며, 하우징(10)에는 각 스톱핀(75)들이 걸려서 위치 고정되는 세팅슬롯(setting slot:12)이 형성된다.

특히, 본 발명의 비틀림 코일스프링(71)(72)은 도7에 잘 도시된 바와 같이, 큰 휨강성을 갖도록 그 단면이 사다리꼴 형태로 구성되고, 단변이 내주에 위치되도록 구성된다. 예컨대, 휨강성은 재료가 갖는 고유의 탄성계수(E)와 형상에 따른 단면2차모멘트(I)의 곱(E×I)으로 나타내는데, 동일 재질인 경우 탄성계수가 같기 때문에 휨강성은 결국 단면2차모멘트에 의해 결정된다.

따라서 주지하다시피 원형단면이나 사각단면에 비해 사다리꼴 단면의 단면2차모멘트가 크므로, 본 발명의 비틀림 코일스프링(70)의 휨강성이 커 복귀력이 우수할 뿐 아니라 장기간의 변형상태에서도 높은 복원력을 가지게 된다.

실제로 본 발명자의 실험에 의하면, 사각단면의 경우 약 40만회를 반복 개폐했을 때 1.5㎏/㎠정도의 탄성이 감소되는 것으로 나타났으나, 본 발명의 사다리꼴 단면의 경우에는 동일조건에서 거의 변화가 없는 것으로 나타나 장기간동안 개방상태로 유지하더라도 복원탄성의 약화현상이 거의 없어 화재시 안정된 폐쇄동작을 확보할 수 있었다.

한편, 이와 같은 구성만으로도 본 발명은 화재에 따른 도어(D)의 폐쇄시 개도에 따라 완급이 제어됨으로써 급격한 폐쇄로 인한 상해의 위험을 최소화시킬 수 있지만, 보다 바람직하기로는 실린더(20)의 보텀(24)과 피스톤(30) 사이에 적당한 압축탄성을 갖는 압축코일스프링(100)을 더 개재하여, 도어(D)의 폐쇄시 하강하는 피스톤(30)을 적당히 받쳐줌으로써 도어(D)의 과도한 닫힘을 더욱 완화시켜주게 된다.

다음, 이와 같이 구성된 본 발명에 의한 오토힌지장치의 작동을 도10 및 도11a 내지 도11e를 병행하여 설명한다.

도11a는 도10의 ⅰ위치와 같이 도어(D)가 닫혀 있는 상태로서, 피스톤(30)은 실린더(20)의 하측으로 이동된 상태로 있게 되며, 이에 따라 도6에 도시된 바와 같이 피스톤(30)의 칸막이블록(33)은 유량조절봉(50)의 제1유량조절부(51) 상측(ⅰ위치)에 위치하게 된다. 이때, 실린더(20)의 상·하부실(20a)(20b)은 압력평형이 이루어져 칸막이블록(33)의 첵밸브(35)는 닫혀 있게 된다.

이 상태에서, 도11b에 도시한 바와 같이 도어(D)를 열면 도어(D)에 고정된 하우징(10)이 함께 회전됨으로써 하우징(10)에 고정된 가이드로드(40)도 동시에 회전된다. 그러면, 가이드로드(40)와 서로 스플라인(42)(31a)에 의해 결합된 피스톤 (30)이 동시에 회전되는데, 피스톤(30)은 실린더(20)의 내주에 나사결합 되어 있으므로 축방향으로만 추력이 발생되어 피스톤(30)이 실린더(20)에 대해 회전하면서 가이드로드(40)를 따라 상측으로 이동하게 된다.

이때, 피스톤(30)의 칸막이블록(33)에 의해 구획된 실린더(20)의 상부실 (20a)에 있던 댐퍼오일(O)은 피스톤(30)의 상승으로 압력이 높아져 피스톤(30)의 바디(31) 내주에 형성된 유로홈(31b)과 칸막이블록(33)의 오일구멍(34)이 유량조절봉(50)과의 사이에 갖는 간극을 통해 하부실(20b)로 빠져나감과 동시에, 첵밸브 (35)의 볼밸브(37)가 상부실(20a)의 상승된 압력에 의해 코일스프링(38)을 누르면서 하방으로 이동하여 밸브구멍(36)의 소경부(36b)를 개방시키게 됨으로써 밸브구멍(36)에서도 하부실(20b)로 빠져나가게 된다.

따라서 실린더(20)의 상부실(20a)로부터 하부실(20b)로 흐르는 댐퍼오일(O)의 양이 많아 도어(D)를 작은 힘으로도 신속하게 열 수 있게 된다.

한편, 이와 같이 도어(D)가 회전 개방되면, 도9에 도시한 바와 같이 하우징 (10)의 회전에 의해 탄성조절링(73)(74)의 세팅구멍(73a)(74a)에 끼워진 스톱핀 (75)이 함께 회전되어 각 탄성조절링(73)(74)들이 동시에 회전됨으로써 서로 반대 방향으로 감긴 두 비틀림 코일스프링(71)(72)들이 더욱 감겨짐으로써 탄성에너지를 비축하게 된다.

여기서, 도어(D)가 90°(도10의 ⅲ위치)만 개방되는 구조인 경우에는 피스톤 (30)의 칸막이블록(33)이 도6의 ⅲ위치인 유량조절봉(50)의 제3유량조절부(53) 상단까지만 상승하게 되고, 180°(도10의 ⅱ위치)까지 개방되는 구조인 경우에는 피스톤(30)의 칸막이블록(33)이 도6의 ⅱ위치인 유량조절봉(50)의 제4유량조절부(54)의 대략 중간 가까이까지 상승하게 된다.

어느 경우든 도어(D)가 완전히 개방되고 나면 도시하지 않은 도어잠금/해제수단에 의해 위치 고정되어 상시 개방상태를 유지하게 되는데, 본 실시예에서는 편의상 도어(D)가 180°까지 개방되는 구조를 예로 들어 설명하기로 한다.

이 상태에서(도11b), 건물에 화재가 발생되면, 화재감지기(도시하지 않음)가 이를 감지하여 도어잠금/해제수단에 송출하고, 이에 따라 도어잠금/해제수단이 작동하여 개방된 상태를 유지시키던 도어(D)의 구속력을 제거시키게 된다.

그러면, 변형되어 있던 비틀림 코일스프링(70)이 비축된 탄성에너지에 의해 초기상태로 복원되며, 이에 따라 스톱핀(75)에 걸려 있는 하우징(10)이 폐쇄방향으로 회전됨으로써 그와 고정된 도어(D)가 힌지샤프트(60)를 축으로 회전되어 닫히게 된다.

이에 따라 가이드로드(40)가 개방과 반대로 회전하게 됨으로써 피스톤(30)이 함께 회전하게 되고, 따라서 가이드로드(40)와 스플라인(42)(31a)으로 결합되면서 실린더(20)와 나사 결합된 피스톤(30)이 역방향으로 회전하면서 가이드로드(40)를 따라 하강하게 된다.

그러면, 실린더(20)의 하부실(20b) 압력이 상승하여 하부실(20b)에 있던 댐퍼오일(O)이 칸막이블록(33)의 오일구멍(34)과 유량조절봉(50)간의 간극을 통해 상부실(20a)로 이동하게 됨으로써 도어(D)의 폐쇄를 보장하게 된다.

그러나 이 경우에는 개방과 달리 칸막이블록(33)에 구비된 첵밸브(35)의 볼밸브(37)가 하부실(20b)의 유압에 의해 밸브구멍(36)을 더욱 확실하게 차단하기 때문에 도어(D)의 폐쇄동작은 오직 오일구멍(34)과 유량조절봉(50)간의 간극으로 흐르는 댐퍼오일(O)의 유량에만 의존하게 되는데, 이때의 폐쇄과정은 본 발명의 유량조절봉(50)에 의해 도어(D)의 개도에 따라 일정구간씩 빠르고 느리게 반복하면서 닫히게 된다.

먼저, 도11c에 도시한 바와 같이 180°에서 90°까지(도10의 ⅱ→ⅲ)는 도6의 ⅱ-ⅲ구간으로서 유량조절봉(50)의 제4유량조절부(54)에 해당되는데, 이 제4유량조절부(54)는 상측으로 갈수록 지름이 점차 작아지는 테이퍼상으로 구성되어 있으므로 피스톤(30)의 칸막이블록(33)에 구비된 오일구멍(34)과의 간극이 비교적 커 빠른 속도로 닫히게 된다.

이 구간에서는 신속하게 닫힌다 하더라도 대피중인 사람과 부딪칠 우려가 상당히 희박하기 때문에 충돌에 의한 대피자의 상해는 거의 발생되지 않는다.

다음, 도11d와 같이 90°에서 일정각도까지(도10의 ⅲ→ⅳ)는 도6의 ⅲ-ⅳ구간으로서 유량조절봉(50)의 제3유량조절부(53)에 해당되며, 이 제3유량조절부(53)는 일정길이가 동일지름으로 연속되도록 구성되어 있기 때문에 피스톤(30)의 칸막이블록(33)에 구비된 오일구멍(34)과의 간극이 상당히 작아 느린 속도로 닫히게 된다.

따라서 화재로 대피하는 사람이 있어 부딪치더라도 우려할만한 상해를 입히지 않을 수 있어 안전한 대피를 보장할 수 있게 되며, 특히 90°까지만 개방되는 구조의 도어(D)에서는 폐쇄초기의 급격한 닫힘이 억제되어 자칫 발생될 수 있는 대피자의 충돌부상을 효과를 억제할 수 있게 된다.

다음, 도11e와 같이 도10의 ⅳ에서 ⅴ까지는 도6의 ⅳ-ⅴ구간으로서 유량조절봉(50)의 제2유량조절부(52)에 해당되는데, 이 제2유량조절부(52)는 제1 및 제3유량조절부(51)(53) 사이의 네크 부위로써 피스톤(30)의 칸막이블록(33)에 구비된 오일구멍(34)과의 간극이 비교적 커 빠른 속도로 닫히게 된다.

마지막으로, 도11a와 같이 도10의 ⅴ에서 ⅰ까지는 도6의 ⅴ-ⅰ구간으로서 유량조절봉(50)의 제1유량조절부(51)에 해당되며, 이 제1유량조절부(51)는 제3유량조절부(53)와 마찬가지로 일정길이가 동일지름으로 연속되도록 구성되어 있기 때문에 피스톤(30)의 칸막이블록(33)에 구비된 오일구멍(34)과의 간극이 상당히 작아 느린 속도로 닫혀 문틀과의 충돌소음이 최소화될 뿐 아니라, 자칫 대피자의 손 등이 문틀과의 사이에 끼어 다치는 등의 부상우려도 효과적으로 예방하게 된다.

한편, 도어(D)의 폐쇄속도는 유압조정볼트(90)를 죄거나 풀어 유량조절봉 (50)의 위치를 상하로 적절히 조절하여 유량조절봉(50)과 오일구멍(34)간의 간극을 조정함으로써 적절히 제어하게 되고, 비틀림 코일스프링(70)의 초기 복원탄성은 도9에 도시된 바와 같이 탄성조절링(73)(74)의 세팅구멍(73a)(74a)에 대한 스톱핀 (75)의 결합위치 변경으로 적절히 조절한다.

이상에서 설명한 바와 같이 본 발명에 의한 오토힌지장치에 의하면, 도어의 개도에 따라서 닫히는 속도가 부분적으로 빠르고 느리게 여러 단계로 제어되기 때문에 화재시 급격한 닫힘으로 인한 출입자의 상해를 최대한 억제할 수 있으면서도 전체적으로는 비교적 신속하게 닫아줄 수 있어 화재의 확산도 효과적으로 막아줄 수 있게 된다.

또한, 비틀림 코일스프링이 사각단면보다 휨강성이 큰 사다리꼴 단면으로 구성되기 때문에 도어를 장기간동안 개방상태로 유지시키더라도 시종일관 변함없는 복귀탄성을 보유할 수 있어 화재시 신속하고 정확하게 작동하여 화재공간을 차단할 수 있게 된다.

그러므로 본 발명은, 오토힌지장치의 신뢰성과 내구성 및 안전성 등을 크게 향상시키는 매우 우수한 효과를 가진다.

도1은 오토힌지장치가 장착된 방화문을 개략적으로 나타낸 사시도,

도2는 본 발명에 의한 오토힌지장치를 나타낸 분해 사시도,

도3은 도2의 결합상태 단면도,

도4는 본 발명에 의한 오토힌지장치의 유압유닛을 나타낸 단면도,

도5는 도4의 Ⅴ-Ⅴ선 단면도,

도6은 본 발명에 의한 오토힌지장치의 유압조절가이드를 발췌하여 나타낸 측면도,

도7은 본 발명 오토힌지장치의 도어고정부를 발췌하여 나타낸 단면도,

도8은 본 발명 오토힌지장치의 탄성조정부를 발췌하여 나타낸 단면도,

도9는 도8의 Ⅸ-Ⅸ선 단면도,

도10은 본 발명에 의한 오토힌지장치의 작동상태를 설명하기 위해 개략적으로 나타낸 평면도,

도11a 내지 도11e는 본 발명 오토힌지장치의 작동에 따른 유압유닛의 동작을 순차적으로 나타낸 발췌 단면도들이다.

< 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 >

10: 하우징 11: 아암플레이트

20: 실린더 21: 암나사

30: 피스톤 31a: 스플라인

32: 수나사 33: 칸막이블록

34: 오일구멍 35: 첵밸브

40: 가이드로드 42: 스플라인

50: 유량조절봉 51~54: 제1 및 제4유량조절부

60: 힌지샤프트 70: 비틀림 코일스프링

73, 74: 탄성조절링 73a, 74a: 세팅구멍

75: 스톱핀 80: 스러스트베어링

90: 유압조정볼트 100: 압축코일스프링

D: 도어 F: 플로어

H: 힌지베이스 O: 댐퍼오일

Claims (7)

1. 건물의 방화문 등에 내장되어 여닫이도어를 문틀에 회전 가능하게 지지함과 동시에 화재시 등에 도어를 자동으로 닫아주기 위한 오토힌지장치로서,

   상기 도어의 일단에 내장되어 수직으로 고정되는 슬리브상의 하우징;

   상기 하우징내의 상단부에 수용되며, 댐퍼오일이 충전되는 실린더;

   상기 하우징의 상단에 고정되어 하단부가 상기 실린더의 헤드를 관통하고, 외주에 안내돌기를 축방향으로 갖는 가이드로드;

   상기 실린더내에서 그와 나사결합되고 상기 안내돌기와 결합되는 안내홈 및 유로홈을 내주에 축방향으로 구비하여 도어의 회전에 의해 상기 가이드로드에 승강 안내되는 원통형 바디와, 오일구멍을 가지고 상기 바디에 설치되어 실린더를 서로 연통하는 상부실과 하부실로 구획하는 칸막이블록으로 이루어지며, 상기 칸막이블록에 도어의 개방 때만 댐퍼오일을 흐르게 하는 첵밸브를 갖는 피스톤;

   상기 가이드로드에 상단이 지지되어 상기 칸막이블록의 오일구멍에 간극을 유지하고 삽입되며, 상기 오일구멍과의 간극이 도어의 개도에 따라 서로 상이하도록 지름이 다른 복수의 유량조절부를 축방향을 따라 교호적으로 갖는 유량조절봉;

   상기 실린더의 하단에 상단이 고정되고, 하단이 상기 하우징에서 돌출되어 플로어에 고정되는 힌지샤프트;

   사다리꼴 단면을 가지며, 양단이 상기 힌지샤프트와 하우징에 각각 지지되어 개방된 도어에 복귀력을 제공하는 비틀림 코일스프링;을 포함하는 것을 특징으로 하는 오토힌지장치.
2. 제1항에 있어서, 상기 유량조절봉이,

   간격을 두고 배치되며 서로 동일지름을 갖는 제1 및 제3유량조절부와, 이들 제1 및 제3유량조절부 사이에 상대적으로 작은 지름을 가지고 위치되는 제2유량조절부와, 제3유량조절부로부터 상방으로 갈수록 지름이 작아지는 테이퍼상의 제4유량조절부를 하단으로부터 순차적으로 갖는 것을 특징으로 하는 오토힌지장치.
3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 피스톤과 실린더의 바닥 사이에 하강하는 피스톤을 탄성적으로 받쳐주는 압축코일스프링이 더 구비된 것을 특징으로 하는 오토힌지장치.
4. 제3항에 있어서, 상기 피스톤의 첵밸브는,

   상기 칸막이블록에 단차지게 형성되는 밸브구멍과, 이 밸브구멍의 대경부에 유동 가능하게 수용되는 볼밸브와, 이 볼밸브가 밸브구멍의 소경부를 차폐하도록 볼밸브를 소경부 쪽으로 탄성바이어스 시키는 스프링으로 이루어진 것을 특징으로 하는 오토힌지장치.
5. 제4항에 있어서, 상기 가이드로드가 중공으로 구성되어 그 내부에 유압조정볼트가 나사 결합되고, 상기 유량조절봉이 유압조정볼트의 선단에 고정되는 것을 특징으로 하는 오토힌지장치.
6. 제4항에 있어서, 상기 비틀림 코일스프링이 권선방향이 서로 다른 2개로 구성되고, 외주에 다수의 세팅구멍을 일정각도 간격으로 가지고 상기 힌지샤프트에 회전 가능하게 결합되며 상기 각 비틀림 코일스프링의 일단이 고정되는 탄성조절링과, 상기 하우징의 윈도우슬롯을 통해 상기 탄성조절링의 세팅구멍에 끼워지는 스톱핀을 구비하여 상기 도어의 복귀탄성을 조절하도록 된 것을 특징으로 하는 오토힌지장치.
7. 제5항 또는 제6항에 있어서, 상기 가이드로드의 헤드와 상기 실린더 헤드 사이에 스러스트베어링이 개재된 것을 특징으로 하는 오토힌지장치.