KR101214724B1

KR101214724B1 - 도어 개폐 장치

Info

Publication number: KR101214724B1
Application number: KR1020100110413A
Authority: KR
Inventors: 도시히로 오오시마; 히로시 사카이; 도시나리 사토
Original assignee: 히다치 오토모티브 시스템즈 가부시키가이샤; 미와 로끄 가부시끼가이샤
Priority date: 2009-11-11
Filing date: 2010-11-08
Publication date: 2012-12-21
Also published as: KR20110052481A; JP2011102496A; TW201144563A; DE102010051024B4; JP5316803B2; DE102010051024A1; CN102061855B; TWI412656B; CN102061855A

Abstract

실린더 장치에 의해 도어의 개폐를 보조하는 도어 개폐 장치에 있어서, 도어를 중간 위치에서 정지 가능하게 하고, 실린더 장치의 작동 시의 휙 소리(swishing noise)의 발생을 방지한다.
본 발명에 따른 도어 개폐 장치에 이용하는 실린더 장치(1)는, 작동액이 봉입된 실린더 부재(3)에 피스톤 로드(2)가 연결된 피스톤(12)을 장착한다. 스프링 기구(16)에 의해, 피스톤 로드(2)의 돌출 길이가 미리 정해진 길이 미만일 때, 피스톤 로드(2)에 스프링력을 작용시키지 않고, 미리 정해진 길이 이상일 때, 피스톤 로드(2)에 스프링력을 작용시켜 도어의 개폐를 보조한다. 가스실(10) 내에 미리 정해진 압력의 가스를 봉입하여 피스톤 로드(2)에 작용하는 가스의 반발력을 일정 범위로 조정함으로써, 도어를 중간 위치에서 정지 가능하게 하며, 피스톤 로드(2)의 신축 시에 캐비테이션의 발생을 억제하여 휙 소리의 발생을 방지한다.

Description

도어 개폐 장치{DOOR OPENING AND CLOSING DEVICE}

본 발명은 도어의 개폐를 보조하는 도어 개폐 장치에 관한 것이다.

여닫이 도어에 스프링 댐퍼 등의 실린더 장치를 링크 결합하여, 도어의 개폐에 대하여 스프링력, 감쇠력을 작용시킴으로써, 도어를 자동적으로 폐쇄하거나, 그 폐쇄 속도를 조정하고, 또한, 도어를 개방 위치에서 유지하도록 한 도어 개폐 장치가 알려져 있다. 종래, 이 종류의 스프링 댐퍼 등의 실린더 장치를 이용한 도어 개폐 장치로서는, 예컨대 특허문헌 1에 기재된 것이 있다.

특허문헌 1에 기재된 도어 개폐 장치는, 압축 코일 스프링의 스프링력을 작동 로드의 신장 방향으로 작용시키도록 한 스프링 댐퍼를 여닫이 도어의 도어와 도어 프레임의 사이에 링크 결합함으로써, 도어의 개방도에 따라, 도어가 폐쇄 위치 부근에 있는 경우에는, 폐쇄 방향의 힘을 부여하고, 또한, 도어가 완전 개방 위치 부근에 있는 경우에는, 도어를 개방 위치에서 유지한다.

특허문헌 1: 일본 특허 공개 제2008-2124호 공보

그러나, 상기 특허문헌 1에 기재된 것에서는, 스프링 댐퍼가 가장 단축되는 중간 위치에 있는 경우에, 비교적 강한 스프링력이 발생한다고 하는 문제가 있었다. 이 때문에, 도어가 개폐 위치의 중간에 있을 때에도, 스프링력이 작용하게 되어, 도어를 개폐 위치의 중간에서 정지시키고자 하는 경우에 문제점이 있었다.

본 발명은 상기 문제점을 해결한 실린더 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.

상기 과제를 해결하기 위해, 본 발명은 여닫이 도어의 도어와 도어 프레임의 사이에 연결되며, 상기 도어가 폐쇄 위치 및 완전 개방 위치에 있을 때 신장 상태가 되고, 폐쇄 위치와 완전 개방 위치의 사이의 위치에 있을 때 단축 상태가 되는 실린더 장치로 구성되며, 상기 도어의 개폐를 보조하는 도어 개폐 장치로서, 상기 실린더 장치는, 작동액이 봉입된 실린더와, 상기 실린더 내에 슬라이드 가능하게 장착된 피스톤과, 상기 피스톤에 연결되고, 상기 실린더의 외부로 연장된 피스톤 로드와, 상기 실린더 내의 상기 피스톤의 슬라이드에 의해 발생하는 작동액의 흐름을 제어하여 감쇠력을 발생시키는 감쇠력 발생 기구와, 상기 실린더의 내부에 설치되며, 상기 피스톤 로드의 상기 실린더로부터의 돌출 길이가, 미리 정해진 길이 이상일 때, 상기 피스톤 로드에 대하여 신장 방향으로 스프링력을 부여하고, 미리 정해진 길이 미만일 때, 상기 피스톤 로드에 대하여 스프링력을 부여하지 않는 스프링 기구와, 상기 실린더 내에 슬라이드 가능하게 장착되어 상기 실린더의 바닥부와의 사이에 가스실을 형성하는 프리 피스톤을 구비하며, 상기 가스실 내에는, 상기 피스톤 로드에 작용하는 가스의 반발력에 대하여, 상기 도어를 폐쇄 위치와 완전 개방 위치의 사이의 미리 정해진 구간에서 정지 가능하게 하는 대기보다 큰 미리 정해진 압력의 가스를 봉입한 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따르면, 도어의 개폐를 보조하고, 도어를 소정의 구간에서 정지시킬 수 있다.

도 1은 본 발명의 일실시형태에 따른 도어 개폐 장치에 이용하는 실린더 장치의 종단면도이다.
도 2는 도 1의 실린더 장치에서, 피스톤 로드가 단축되어 스프링 기구의 스프링력이 피스톤 로드에 작용하지 않는 상태를 나타내는 주요부의 확대 종단면도이다.
도 3은 본 발명의 일실시형태에 따른 도어 개폐 장치를 장착한 여닫이 도어를 평면에서 보아 나타내는 설명도이다.
도 4는 본 발명의 일실시형태에 따른 도어 개폐 장치를 장착한 여닫이 도어의 힘 관계를 설명하기 위한 도 3의 확대도이다.
도 5는 도 1의 실린더 장치에서, 가스 반력(가스의 압력)의 설정을 변화시킨 경우의 휙 소리(swishing noise)의 발생 상황 및 프리 구간에서의 도어의 정지 가능성에 대한 평가 결과를 나타내는 도표이다.

이하, 본 발명의 일실시형태를 도면에 기초하여 상세하게 설명한다. 본 실시형태에 따른 도어 개폐 장치에 이용되는 실린더 장치를 도 1에 나타내고, 그 주요부를 확대하여 도 2에 나타낸다. 도 1 및 도 2에 나타내는 바와 같이, 실린더 장치(1)는, 피스톤 로드(2)에 반발력을 부여하도록 한 소위 스프링 댐퍼로서, 실린더를 구성하며 대략 바닥이 있는 원통형의 실린더 부재(3)의 개구 단부에, 내주부가 피스톤 로드(2)와 슬라이드 이동하는 베어링으로 되어 있는 로드 가이드(4)가 삽입되어 있고, 로드 가이드(4)는, 실린더 부재(3)의 개구 단부를 코오킹함으로써 고정되어 있다. 로드 가이드(4)의 축방향 내측에는, 실린더 부재(3)의 내부와 외부의 사이를 시일하는 고무제이며 내부에 금속 고리가 매립된 오일 시일(5)이 장착되어 있다.

또한, 실린더 부재(3)의 중간부의 내부에 중간 가이드(6)가 부착되고, 이 중간 가이드(6)에 의해 실린더 부재(3)의 내부가 바닥부측의 실린더부(7)와, 개구부측의 로드 안내부(8)로 구획되어 있다. 중간 가이드(6)에는, 실린더부(7)와 로드 안내부(8)를 연통시키는 통로(6A)가 축방향으로 관통되어 있다. 중간 가이드(6)는, 실린더 부재(3) 내에 끼워 맞춰지고, 실린더 부재(3)의 측벽을 내측으로 코오킹함으로써 고정되어 있다. 또한, 이 중간 가이드(6)는, 로드 가이드(4)와 마찬가지로 피스톤 로드(2)와 슬라이드 이동하는 베어링으로 하여도 좋지만, 이 경우, 로드 가이드(4)와 중간 가이드(6)의 동심도를 높게 할 필요가 있기 때문에, 중간 가이드(6)는 로드 가이드(4)보다도 내경을 크게 하는 편이 제조성의 측면에서 유리하다. 실린더부(7)에는, 프리 피스톤(9)이 슬라이드 가능하게 끼워 맞춰지고, 프리 피스톤(9)에 의해, 실린더부(7) 내부가 바닥부측의 가스실(10)과 중간 가이드(6)측의 실린더실(11)로 구획되어 있다.

실린더 부재(3)에는, 로드 가이드(4) 및 오일 시일(5)을 슬라이드 가능하고 또한 액밀식으로 관통하여 피스톤 로드(2)가 삽입되어 있다. 피스톤 로드(2)의 기단측은, 중간 가이드(6)를 관통하여 실린더실(11)의 내부까지 연장되며, 그 선단부에 피스톤(12)이 연결되어 있다. 피스톤(12)은, 실린더부(7)에 슬라이드 가능하게 끼워 맞춰지고, 그 외주에 O링(13)이 장착되며, 실린더실(11) 내를 중간 가이드(6)측의 로드측실(11A)과 프리 피스톤(9)측의 보텀측실(11B)의 2실로 구획하고 있다. 그리고, 실린더실(11) 및 로드 안내부(8) 내에는, 작동액이 봉입되고, 가스실(10) 내에는, 후술하는 미리 정해진 압력의 가스가 봉입되어 있다. 이 가스로서는, 압축 공기 등과 같이 어떠한 기체를 사용하여도 좋지만, 불활성성의 점에서 질소 가스가 바람직하다.

피스톤(12)에는, 로드측실(11A)과 보텀측실(11B)을 연통시키는 연통로(14)가 축방향을 따라 관통되어 있고, 연통로(14)에는, 감쇠력 발생 기구(15)가 설치되어 있다. 감쇠력 발생 기구(15)는, 피스톤(12)의 로드측실(11A)측의 단부면에 부착되어 연통로(14)를 개폐하는 디스크형의 밸브체로 이루어지고, 상기 디스크형의 밸브체는 피스톤 로드(2)의 직경 축소부(2a) 사이에서 축방향으로 슬라이드 가능(1.5 ㎜ 정도)하게 삽입되어 있다. 이에 따라, 통상은 연통로(14)를 폐쇄하여, 보텀측실(11B)로부터 로드측실(11A)로의 작동액의 유통만을 허용하는 체크 밸브로서 기능한다. 또한, 감쇠력 발생 기구(15)에는, 보텀측실(11B)과 로드측실(11A)을 항상 연통시키는 작은 구멍, 노치 등으로 이루어지는 오리피스가 마련되어 있다. 이에 따라, 신장측의 스트로크와 수축측의 스트로크에서 감쇠 계수의 차를 제공하고 있다.

또한, 본 실시형태에서는, 감쇠력은 피스톤 속도에 의존하는 구성으로서 스트로크 위치에는 의존하지 않는 구성으로 하였지만, 최소 길이 부근만 감쇠력을 작게 하기 위해 실린더의 내주면에 축방향으로 연장되는 홈을 마련하고, 감쇠 계수를 스트로크 위치에 따라 변화시켜도 좋다.

또한, 본 실시형태에서는, 감쇠력을 피스톤 속도에 의존하는 구성으로 하였기 때문에, 스트로크 위치, 즉 슬라이드 이동하는 피스톤의 실린더 부재(3) 내에서의 위치에서 감쇠력 특성이 일정한 구성으로 되어 있다. 여기서, 감쇠력 특성이 일정하다는 것은, 감쇠력을, 예컨대, 피스톤부에 마련되는, 항시 연통시키는 작은 구멍, 노치 등으로 이루어지는 오리피스, 피스톤 속도 등에 의존하여 결정하는 것을 나타내는 것이다.

로드 안내부(8)에는, 피스톤 로드(2)에 스프링력을 부여하는 스프링 기구(16)가 설치되어 있다. 스프링 기구(16)의 구성에 대해서 이하에 설명한다. 실린더 부재(3)의 로드 안내부(8) 내에 원통형의 가이드 슬리브(17)가 삽입되고, 그 양단부가 오일 시일(5) 및 중간 가이드(6)에 접촉하여 축방향으로 고정되어 있다. 가이드 슬리브(17)의 중간부에는, 내주 홈인 내주 클러치 홈(18)이 형성되어 있다. 가이드 슬리브(17)는, 내주 클러치 홈(18)의 가공성을 고려하여, 내주 클러치 홈(18)의 중간 가이드(6)측의 단부에서 축방향으로 2분할되어 2개의 제1 가이드 슬리브(17A) 및 제2 가이드 슬리브(17B)로 이루어지고, 오일 시일(5)측의 제1 가이드 슬리브(17A)에 내주 클러치 홈(18)이 되는 오목부가 형성되어 있다. 가이드 슬리브(17)는, 강도를 고려하여 금속제가 바람직하지만, 경량화를 위해서는, 강화된 합성 수지를 이용하여도 좋다.

제1 및 제2 가이드 슬리브(17A, 17B)는, 외경이 실린더 부재(3)의 로드 안내부(8)의 내경보다도 약간 작고, 제1 및 제2 가이드 슬리브(17A, 17B)의 각각의 양단부 부근에는 외주 홈(19, 20)이 형성되며, 외주 홈(19, 20)에는, 각각 O링(21, 22)이 끼워져 있다. 이에 따라, 제1 및 제2 가이드 슬리브(17A, 17B)는, 로드 안내부(8)와의 사이에 약간의 간극을 두고, O링(21, 22)을 통해 탄성적으로 지지되어 있다.

피스톤 로드(2)에는, 가이드 슬리브(17)에 대향하여 중간부에 외주 홈인 외주 클러치 홈(23)이 형성되어 있다. 내주 클러치 홈(18)과 외주 클러치 홈(23)은, 깊이가 거의 같고, 또한, 이들의 축방향 단부는 테이퍼형으로 형성되어 있다.

가이드 슬리브(17)와 피스톤 로드(2)의 사이에는, 원통형의 클러치 부재(24)가 축방향을 따라 슬라이드 가능하게 안내되어 있다. 클러치 부재(24)의 측벽에는, 방사형으로 등간격으로 배치된 복수의 볼 구멍(25)이 관통되어 있다. 각각의 볼 구멍(25)에는, 캠 부재가 되는 회전체인 볼(26)(강철구)이 볼 구멍(25)의 축방향[클러치 부재(24)의 직경 방향]을 따라 이동 가능하게 삽입되어 있다. 볼(26)의 직경은, 볼 구멍(25)의 직경과 거의 같고, 또한, 클러치 부재(24)의 두께와 내주 클러치 홈(18)의 깊이[외주 클러치 홈(23)의 깊이와 같음]의 합과 거의 동일하게 되어 있다. 이에 따라, 볼(26)은, 클러치 부재(24)가 가이드 슬리브(17)와 피스톤 로드(2)의 사이에 삽입된 상태에서는, 반드시, 피스톤 로드(2)의 외주 클러치 홈(23)에 결합한 상태(도 1 참조) 또는 가이드 슬리브(17)의 내주 클러치 홈(18)에 결합한 상태(도 2 참조)가 된다. 볼(26)의 유지 부재인 클러치 부재(24)와, 볼(26)에 의해, 피스톤 로드(2)에 맞물리고/분리되는 클러치 수단을 구성하고 있다.

중간 가이드(6)와 클러치 부재(24)의 사이에는, 스프링 수단인 코일 스프링(27)(압축 스프링)이 개재되며, 그 스프링력에 의해 클러치 부재(24)를 항시 오일 시일(5)측을 향하여 압박하고 있다. 클러치 부재(24)의 일단부에는, 원통형의 스프링 지지부(28)가 동심 상에 일체적으로 형성되어 있고, 코일 스프링(27)의 일단부가 스프링 지지부(28)의 외주에 끼워져 클러치 부재(24)에 결합되어 있다. 또한, 중간 가이드(6)의 일단부에는, 원통형의 스프링 지지부(29)가 동심 상에 일체적으로 형성되어 있고, 코일 스프링(27)의 타단부가 스프링 지지부(29)의 외주에 끼워져 중간 가이드(6)에 결합되어 있다. 이와 같이 스프링 지지부(28, 29)에 의해, 코일 스프링(27)의 양단부를 위치 결정함으로써, 코일 스프링(27)을 원활하게 신축시킬 수 있다. 또한, 클러치 부재(24) 및 중간 가이드(6)의 스프링 지지부(28, 29)의 선단부는, 테이퍼형으로 형성되어 있고, 코일 스프링(27)이 신축하였을 때, 코일 스프링(27)을 구성하는 선재가 스프링 지지부(28, 29)에 간섭하지 않도록 하고 있다. 이에 따라, 코일 스프링(27)을 확실하게 위치 결정하면서, 선재의 간섭에 따른 이음(異音)의 발생을 방지할 수 있다.

실린더 부재(3)의 바닥부 및 피스톤 로드(2)의 돌출측의 선단부에는, 각각 실린더 장치(1)를 링크 결합하기 위한 부착부(30, 31)가 부착되어 있고, 이들 부착부(30, 31)의 형상은, 도어 등의 피부착 부재에 맞춘 형상으로 할 수 있다.

다음에 실린더 장치(1)를 도어 개폐 장치로서 장착한 여닫이 도어에 대해서, 도 3을 참조하여 설명한다. 도 3은 실린더 장치(1)를 도어 개폐 장치로서 장착한 여닫이 도어(60)의 일례를 평면에서 본 설명도이다. 도 3에 나타내는 바와 같이, 여닫이 도어(60)는, 도어(63)를 힌지(62)(경첩)에 의해 도어 프레임(61)에 개폐 가능하게 부착한 것으로, 도 3에 있어서 부호 (A)는, 도어(63)의 폐쇄 위치를 나타내고, 부호 (C)는, 폐쇄 위치(A)로부터 거의 90°개방된 완전 개방 위치를 나타내며, 부호 (B)는, 폐쇄 위치(A)와 완전 개방 위치(C)의 사이의 소정의 중립 위치[본 실시형태에서는, 폐쇄 위치(A)로부터 거의 45°개방된 위치]를 나타내고 있다. 또한, 완전 개방 위치는, 90°이상, 예컨대 180°로 설정하여도 좋다.

실린더 장치(1)는, 실린더 부재(3)측의 부착부(30)를 여닫이 도어 프레임(61)측에 고정된 브래킷(64)에 회전 가능하게 핀 결합하고, 피스톤 로드(2)측의 부착부(31)를 도어(63)측에 고정된 브래킷(65)에 회전 가능하게 핀 결합하여 여닫이 도어(60)에 장착되어, 도어(63)의 개폐를 보조하는 도어 개폐 장치로서 사용할 수 있다. 또한, 본 실시형태의 실린더 장치(1)와, 그 부착구, 즉 브래킷(64, 65) 및 힌지(62)(경첩)로서 본 발명의 도어 개폐 장치를 구성한다.

도 3에 나타내는 힌지(62)의 형상, 브래킷(64, 65)의 부착 위치에서는, 실린더 장치(1)가 여닫이 도어(60)에 부착된 상태에서, 피스톤 로드(2)는, 도어(63)가 폐쇄 위치(A) 또는 완전 개방 위치(C)에 있을 때, 신장 길이가 최대가 되고, 중립 위치(B)에 있을 때, 신장 길이가 최소가 된다. 이 위치 관계가, 일반적인 실내 도어에서 가장 많이 이용되는 상태의 최적의 위치 관계이다. 단, 통상, 완전 개방 위치보다 약간 앞에 도어 손잡이의 벽에의 충돌을 방지하는 도어 스토퍼가 설치된다. 또한, 상기 도 3 이외의 힌지(62)의 형상, 브래킷(64, 65)의 부착 위치의 경우에는, 폐쇄 위치(A) 또는 완전 개방 위치(C)에 있을 때, 신장 길이가 최대가 되지 않는 경우도 있고, 또한, 중립 위치(B)에 있을 때, 신장 길이가 최소가 되지 않는 경우도 있다.

도 3을 참조하여, 도어(63)가 중립 위치(B)로부터 개폐 방향으로 미리 정해진 범위 내에 있는 경우, 피스톤 로드(2)의 실린더 부재(3)로부터의 돌출 길이는, 최소 위치로부터 미리 정해진 범위에 있다. 이때, 도 2에 나타내는 바와 같이, 피스톤 로드(2)의 외주 클러치 홈(23)이 가이드 슬리브(17)의 내주 클러치 홈(18)에 대하여 중간 가이드(6)측에 있다. 이 상태에서, 클러치 부재(24)의 볼 구멍(25)에 삽입된 볼(26)은, 가이드 슬리브(17)의 내주 클러치 홈(18)에 결합하고, 피스톤 로드(2)의 외주면에 접촉하여 직경 방향 내측으로의 이동이 규제되며, 클러치 부재(24)를 가이드 슬리브(17)에 대하여 축방향으로 고정하고, 피스톤 로드(2)의 축방향의 이동을 허용한다. 이에 따라, 코일 스프링(27)의 스프링력은, 볼(26)에 의해 가이드 슬리브(17)에 대하여 축방향으로 고정된 클러치 부재(24)에 의해 지지되게 되고, 피스톤 로드(2)에는 스프링력이 작용하지 않는다. 이하, 이 범위를 프리 구간이라고 한다.

한편, 피스톤 로드(2)의 신축에 대하여, 피스톤(12)이 이동하여, 실린더실(11) 내의 작동액이 연통로(14)를 유통함으로써, 감쇠력 발생 기구(15)에 의해 감쇠력이 작용한다. 이때, 피스톤 로드(2)의 신장 행정 시에는, 연통로(14)의 로드측실(11A)측으로부터 보텀측실(11B)측으로의 작동액의 흐름에 대하여, 감쇠력 발생 기구(15)가 오리피스로서 기능하여 미리 정해진 감쇠력을 발생한다. 또한, 수축 행정 시에는, 감쇠력 발생 기구(15)가 연통로(14)의 보텀측실(11B)측으로부터 로드측실(11A)측으로의 작동액의 흐름을 허용하여, 감쇠력이 작아진다.

전술한 프리 구간에서는, 피스톤 로드(2)의 신축에 대하여, 코일 스프링(27)의 스프링력은 작용하지 않고, 주로 피스톤(12)의 이동에 의한 감쇠력 및 가스실(10) 내의 가스의 압력만이 작용한다. 따라서, 가스실(10) 내의 가스의 압력을 충분히 작게 함으로써, 프리 구간에서는, 거의 저항이 발생하는 일 없이 피스톤 로드(2)를 자유롭게 신축시킬 수 있고, 도어(63)를 자유롭게 개폐 양방향으로 이동시킬 수 있다.

도어(63)를 프리 구간[예컨대 (B) 위치로부터 ±25°의 범위, 즉 50°]을 넘어 폐쇄 위치(A) 또는 완전 개방 위치(C) 부근까지 이동시키면, 도 1에 나타내는 바와 같이, 피스톤 로드(2)가 신장하여, 그 외주 클러치 홈(23)이 가이드 슬리브(17)의 내주 클러치 홈(18)을 넘어 오일 시일(5)측으로 이동한다. 이때, 피스톤 로드(2)의 실린더 부재(3)로부터의 돌출 길이가 미리 정해진 길이에 달하여, 피스톤 로드(2)의 외주 클러치 홈(23)이 가이드 슬리브(17)의 내주 클러치 홈(18)을 통과할 때, 내주 클러치 홈(18)에 결합하여 클러치 부재(24)를 가이드 슬리브(17)에 고정하고 있던 볼(26)이 피스톤 로드(2)의 외주 클러치 홈(23)에 결합하며, 클러치 부재(24)는, 가이드 슬리브(17)에 대한 축방향의 고정이 해제되고, 피스톤 로드(2)에 대하여 축방향으로 고정된다. 이에 따라, 코일 스프링(27)의 스프링력이 클러치 부재(24)를 통해 피스톤 로드(2)에 작용하여, 피스톤 로드(2)를 신장 방향으로 압박한다. 그 결과, 도어(63)는, 폐쇄 위치(A) 부근에 있는 경우, 폐쇄 위치(A)까지 자동적으로 이동하고, 또한, 완전 개방 위치(C) 부근에 있는 경우, 완전 개방 위치(C)까지 자동적으로 이동하여 유지되게 된다. 이하, 이러한 구간을 압박 구간(예컨대 양측에는 각각 20°)이라고 말한다.

이 압박 구간에서는, 피스톤 로드(2)의 신장에 대하여, 감쇠력 발생 기구(15)가 전술한 바와 같이 오리피스로서 기능하여 미리 정해진 감쇠력을 발생시키기 때문에, 도어(63)의 이동 속도를 적절하게 감속할 수 있어, 도어(63)의 개폐 시의 충격 및 소음을 경감할 수 있다.

피스톤 로드(2)의 실린더 부재(3)로부터의 돌출 길이가 미리 정해진 길이가 되어 전술한 프리 구간과 압박 구간이 전환될 때, 볼(26)이 가이드 슬리브(17)의 내주 클러치 홈(18) 또는 피스톤 로드(2)의 외주 클러치 홈(23)에 결합함으로써, 다소의 타음이 발생하게 된다. 이에 대하여, 가이드 슬리브(17A, 17B)는, O링(21, 22)에 의해 탄성적으로 지지되고, 실린더 부재(3)에 직접 접촉하지 않기 때문에, 실린더 부재(3)에 전달되는 타음을 저감하여 소음의 발생을 억제할 수 있다.

또한, 상기 실시형태에서, 볼(26) 대신에, 내주 클러치 홈(18) 및 외주 클러치 홈(23)에 결합함으로써, 클러치 부재(24)를 가이드 슬리브(17) 또는 피스톤 로드(2)에 선택적으로 고정할 수 있는 것이면, 롤러 등의 다른 롤링체, 혹은, 롤링하지 않고 슬라이드하는 캠 부재를 이용하여도 좋다. 또한, 감쇠력 발생 기구(15)에는, 작동액의 유로 면적을 조정 가능하게 하는 밸브 기구, 셔터 기구 등에 의해 감쇠력을 조정 가능하게 하는 감쇠력 조정 기구를 부가하여도 좋다.

전술한 프리 구간에서, 도어(63)를 정지 상태로 유지할 수 있도록 하기 위해서는, 실린더 장치(1)의 가스실(10) 내의 가스 압력을 충분히 낮게 하여, 피스톤 로드(2)에 작용하는 가스의 반발력을 충분히 작게 할 필요가 있지만, 이 가스압을 낮게 하면, 피스톤 로드(2)의 신축 시에 캐비테이션이 발생하기 쉬워지며, 캐비테이션에 의한 휙 소리(쉬쉬 소리)의 발생이 문제가 된다. 특히, 주택의 리빙룸 등의 고요한 실내에서 사용하는 경우, 휙 소리의 발생이 문제가 된다. 이에 대하여, 가스실(10) 내의 가스의 압력을 높임으로써, 캐비테이션의 발생을 억제하여, 휙 소리의 발생을 경감할 수 있지만, 가스의 압력이 너무 높으면, 피스톤 로드(2)에 작용하는 가스의 반발력에 의해, 프리 구간에서 도어(63)가 개방 또는 폐쇄 방향으로 이동하게 되어, 도어(63)를 정지시킨다고 하는 필요 기능을 얻을 수 없게 된다.

여기서, 도 4를 이용하여, 도어(63)가 폐쇄 위치와 완전 개방 위치의 사이의 미리 정해진 구간에서 정지 가능하게 되는 조건을 이하에 설명한다. 도어(63)가 정지하기 위해서는, 힌지(62)의 마찰력에 의한 모멘트(m)보다 피스톤 로드(2)에 작용하는 가스의 반발력[이하, 가스 반력(F)이라고 함]에 의해 도어(63)에 작용하는 모멘트(M)가 작아지도록 가스압을 설정하면 좋다(m>M).

여기서, 가스 반력(F)에 의한 모멘트(M)는, 가스 반력(F)과, 힌지(62)의 회전 중심 위치(62A)와, 실린더 장치(1)가 부착되는 브래킷(64, 65)의 회전 중심 위치(64A, 65A)와, 도어(63)의 개방도(θ)에 의해 정해진다. 도어(63)의 개방도가 θ일 때의 실린더의 축선과 선분(62A-65A)[길이(L)]이 이루는 각을 f(θ)로 하면, M=L×F×sinf(θ)가 된다. 따라서, 미리 정해진 구간에서의 θ에 있어서, m>L×F×sinf(θ)를 만족하는 가스 반력(F)을 설정하면 좋다.

여기서, 힌지(62)의 마찰력에 의한 도어(63)의 모멘트(m)는, 도어(63)의 질량이나 힌지(62)의 종류에 따라 다르다. 또한, 동일 종류의 도어일 경우에도, 힌지(62)를 구성하는 경첩에 있어서의 녹, 먼지, 윤활유에 의해 경년 변화하고, 또한, 기온, 습도에 의해서도 변화된다.

이 때문에 공업 제품으로서 본 발명의 도어 개폐 장치를 설계하는데 있어서는, 가스 반력(F)을 그 도어의 상황마다 조정하는 것은 현실적으로 불가능하기 때문에, 각종 도어에 대해서 실험을 행하여 그 중에서 가장 범용성이 높은 가스 반력으로 설정하게 된다.

따라서 도어(63)로서, 일반적인 주택의 실내용의 도어(폭 723 ㎜, 높이 1983 ㎜)를 상정하여, 목제이며 질량 15 ㎏인 도어 (a), 목제 프레임이며 반면(半面)에 유리를 갖는 질량 20 ㎏의 도어 (b) 및 목제 프레임이며 거의 전면에 유리를 갖는 질량 30 ㎏의 도어 (c)에 대해서, 실린더 장치(1)의 가스실(10) 내에 봉입하는 가스의 압력(단위: 기압), 즉 피스톤 로드(2)에 작용하는 가스의 반발력(가스 반력)(단위: N)의 설정을 변화시킨 경우의 휙 소리의 발생 상황 및 프리 구간(50°)에서의 도어(63)의 정지성에 대해서 평가한 결과를 도 5에 나타낸다. 도 5에서, 휙 소리의 발생 상황에 대해서는, 양부를 「○×」로 나타내고, 도어의 정지성에 대해서는, 중립 위치(B)로부터 프리 구간 전체 영역인 ±25°의 범위에서 도어(63)가 움직이지 않는 경우를 「○」, 중립 위치(B)로부터 ±10°의 범위에서 도어(63)가 움직이지 않는 경우를 「△」, 중립 위치(B)로부터 ±10°미만의 범위에서 도어(63)가 움직이지 않는 경우를 「×」로 나타낸다. 또한, 가스실(10) 내의 가스의 압력 및 가스 반력값은, 상온(20℃)에서의 피스톤 로드(2)의 최대 신장 시의 것으로 한다.

도 5로부터 알 수 있듯이, 실린더 장치(1)의 가스실(10) 내의 가스의 압력이 대략 2 기압 이상에서 휙 소리의 발생이 억제되고, 가스 반력이 대략 16 N에서 38 N의 범위가 되도록 함으로써, 프리 구간에 있어서, 필요 범위에서 모든 도어[(a), (b), (c)]에 대해서 도어(63)를 정지시킬 수 있게 된다. 또한, 도어가 정지 가능한 본 발명의 미리 정해진 구간(개방도)인 상기 필요 범위는, 제품의 사양에 따라 다르고, 프리 구간 전체 영역인 것이 바람직하지만(청구항 3에 대응), 프리 구간의 범위 내에서 도어가 반개방 상태에서 정지하는 상태가 있으면 좋고(청구항 2에 대응), 상기 실린더로부터의 돌출 길이가 미리 정해진 길이 미만으로 되는 범위 내의 미리 정해진 범위, 구체적으로 대략 ±10°정도의 구간이 있으면, 사람의 미세 조정 없이, 미리 정해진 구간에 도어를 정지시키는 것이 가능하다.

보다 바람직하게는, 가스의 압력을 대략 2 기압 이상으로 하여, 가스 반력이 대략 16 N에서 30 N의 범위가 되도록 함으로써, 휙 소리의 발생을 억제하면서, 도어[(a), (b), (c)]의 정지 가능한 범위를 넓힐 수 있으며, 가장 바람직하게는 가스의 압력을 약 2 기압으로 하여, 가스 반력이 16에서 23 N이 되도록 하는 것이다. 이에 따라, 프리 구간에서의 도어(63)를 개폐할 때의 필링도 양호하게 된다. 또한, 당연하게, 부착 상태 등에 따라 이 가스 반력의 범위가 다르지만, 일반적인 주택의 실내의 도어에, 방해되지 않도록 미관 좋게 부착할 수 있는 것이면, 실시형태에 나타내는 부착 방법과 큰 차이 없이 부착되기 때문에, 가스 반력을 상기 가스 반력으로 설계하면, 본 발명의 정지 가능 구간을 갖는 범용적인 제품을 만들 수 있다.

또한, 본 실시형태에서, 감쇠력은 피스톤 속도 및 신축의 행정에 의존하는 구성으로서 스트로크 위치에는 의존하지 않는 구성으로 하였지만, 최소 길이 부근(프리 구간)의 감쇠력을 작게 하기 위해 실린더의 내주면에 축방향으로 연장되는 홈을 마련하여, 감쇠 계수를 스트로크 위치에 따라 변화시켜도 좋다. 이 경우, 도어(63)를 개방하는 경우의 중립 위치(B) 이후 및 폐쇄하는 경우의 중립 위치(B) 이후에서 감쇠력에 의해 개폐의 저항력이 증가하는 것을 방지할 수 있다.

1 실린더 장치, 2 피스톤 로드, 3 실린더 부재(실린더), 9 프리 피스톤, 10 가스실, 12 피스톤, 15 감쇠력 발생 기구, 16 스프링 기구

Claims

여닫이 도어(60)의 도어(63)와 도어 프레임(61)의 사이에 연결되며, 상기 도어(63)가 폐쇄 위치(A) 및 완전 개방 위치(C)에 있을 때 신장 상태가 되고, 폐쇄 위치(A)와 완전 개방 위치(C)의 사이의 위치에 있을 때 단축 상태가 되는 실린더 장치(1)로 구성되며, 상기 도어(63)의 개폐를 보조하는 도어 개폐 장치로서,
상기 실린더 장치(1)는, 작동액이 봉입된 실린더와,
상기 실린더 내에 슬라이드 가능하게 끼워진 피스톤(12)과,
상기 피스톤(12)에 연결되고, 상기 실린더의 외부로 연장된 피스톤 로드(2)와,
상기 피스톤(12)의 슬라이드에 의해 발생하는 상기 실린더 내의 작동액의 흐름을 제어하여 감쇠력을 발생시키는 감쇠력 발생 기구(15)와,
상기 실린더의 내부에 설치되고, 상기 피스톤 로드(2)의 상기 실린더로부터의 돌출 길이가 미리 정해진 길이 이상일 때 상기 피스톤 로드(2)에 대하여 신장 방향으로 스프링력을 부여하며, 미리 정해진 길이 미만일 때 상기 피스톤 로드(2)에 대하여 스프링력을 부여하지 않는 스프링 기구(16)와,
상기 실린더 내에 슬라이드 가능하게 장착되어 상기 실린더의 바닥부와의 사이에 가스실(10)을 형성하는 프리 피스톤(9)
을 구비하고,
상기 가스실(10) 내에는, 상기 피스톤 로드(2)에 작용하는 가스의 반발력에 대하여, 상기 도어(63)를 폐쇄 위치(A)와 완전 개방 위치(C)의 사이의 미리 정해진 구간에서 정지 가능하게 하는 대기보다 큰 미리 정해진 압력의 가스를 봉입한 것을 특징으로 하는 도어 개폐 장치.
제1항에 있어서, 상기 도어(63)가 정지 가능한 미리 정해진 구간은, 상기 실린더 장치(1)의 상기 스프링 기구(16)가 상기 피스톤 로드(2)에 스프링력을 부여하지 않는 상기 피스톤 로드(2)의 상기 실린더로부터의 돌출 길이가 미리 정해진 길이 미만이 되는 범위 내의 미리 정해진 범위인 것을 특징으로 하는 도어 개폐 장치.
제1항에 있어서, 상기 도어(63)가 정지 가능한 미리 정해진 구간은, 상기 실린더 장치(1)의 상기 스프링 기구(16)가 상기 피스톤 로드(2)에 스프링력을 부여하지 않는 상기 피스톤 로드(2)의 상기 실린더로부터의 돌출 길이가 미리 정해진 길이 미만이 되는 범위 전역인 것을 특징으로 하는 도어 개폐 장치.
제1항에 있어서, 상기 도어(63)의 폐쇄 위치(A)와 완전 개방 위치(C)의 사이의 미리 정해진 구간에서, 상기 도어(63)의 부착부(30)에서 마찰력에 의해 발생하는 모멘트보다 상기 가스의 반발력에 의해 도어(63)에 작용하는 모멘트가 작아지도록 상기 미리 정해진 압력을 설정한 것을 특징으로 하는 도어 개폐 장치.
제1항에 있어서, 상기 실린더 장치(1)의 상기 가스실(10)에는, 상기 피스톤 로드(2)에 작용하는 가스의 반발력이 16 N에서 38 N이 되도록 미리 정해진 압력의 가스가 봉입되어 있는 것을 특징으로 하는 도어 개폐 장치.
제1항에 있어서, 상기 실린더 장치(1)의 상기 가스실(10)에는, 2 기압 이상 5 기압 이하의 질소 가스가 봉입되어 있는 것을 특징으로 하는 도어 개폐 장치.
제1항에 있어서, 상기 실린더 장치(1)의 상기 스프링 기구(16)는, 상기 피스톤 로드(2)의 외주에 설치된 외주 클러치 홈(23)과,
상기 외주 클러치 홈(23)에 대향하여 상기 실린더의 내주측에 설치된 내주 클러치 홈(18)과,
상기 피스톤 로드(2)의 상기 실린더로부터의 돌출 길이가 미리 정해진 길이 이상일 때, 상기 외주 클러치 홈(23)과 결합하여 상기 피스톤 로드(2)에 대하여 축방향으로 고정되고 상기 실린더에 대하여 축방향으로 이동 가능하게 되며, 상기 피스톤 로드(2)의 상기 실린더로부터의 돌출 길이가 미리 정해진 길이 미만일 때, 상기 내주 클러치 홈(18)과 결합하여 상기 실린더에 대하여 축방향으로 고정되고 상기 피스톤 로드(2)에 대하여 축방향으로 이동 가능하게 되는 클러치 수단과,
상기 클러치 수단을 압박하는 스프링 수단을 포함하고,
상기 클러치 수단은, 상기 외주 클러치 홈(23) 및 상기 내주 클러치 홈(18) 중 적어도 한쪽에 결합한 상태로 상기 내주 클러치 홈(18)이 마련된 상기 실린더측의 내주면과 상기 피스톤 로드(2)의 외주면의 사이에 삽입되는 복수의 캠 부재와,
상기 캠 부재를 상기 실린더 및 피스톤 로드(2)의 직경 방향을 따라 이동 가능하게 유지하는 유지 부재를 포함하며,
상기 실린더 장치(1)는, 상기 실린더의 내주측에서, 상기 실린더의 축방향을 따라 연장되어 상기 캠 부재를 안내하는 가이드 슬리브(17)를 구비하고, 상기 가이드 슬리브(17)에 상기 내주 클러치 홈(18)이 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 도어 개폐 장치.
제1항에 있어서, 상기 감쇠력 발생 기구(15)는, 그 감쇠 계수가, 상기 피스톤의 스트로크 위치에 의존하지 않는 것을 특징으로 하는 도어 개폐 장치.