KR20070120931A - 정지기능을 갖는 수직형 도어클로저 - Google Patents

Abstract

본 발명은 도어클로저(door closer)에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 도어를 개폐시 일정각도까지는 통상의 자동닫힘 기능을 수행하고, 일정각도 이상에서는 외부적으로 힘을 제거해도 정지상태를 유지할수 있도록 구성된 정지기능을 갖는 수직형(vertical) 도어클로저에 관한 것으로서, 구조가 간단하여 가공이 쉽기 때문에 경질의 재료로도 제작이 가능한 도어클로저를 제공하는데 있다.

본 발명은 문과 고정취부되며 수직방향으로 연장되는 대략 원통형으로 구성되는 하우징(10)과, 상기 하우징의 내주면 상부에 삽입되어져 회전가능하게 축결속되며 상부는 문틀과 고정취부되는 구동축(20)과. 상기 하우징(10) 내주면과 축결속되며 상기 구동축(20)과는 캠접촉되는 피스톤(30)과, 상기 하우징(10) 내주면 하단 공간부에 위치하며 상기 피스톤과 접촉되는 스프링(40)으로 구성되며, 하우징(10) 공간부에는 작동유(100)가 충만되게 된다.

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Description

정지기능을 갖는 수직형 도어클로저{Vertical Doorcloser Having Stop function}

본 발명은 도어클로저(door closer)에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 도어를 개폐시 일정각도까지는 통상의 자동닫힘 기능을 수행하고, 일정각도 이상에서는 외부적으로 힘을 제거해도 정지상태를 유지할수 있도록 구성된 정지기능을 갖는 수직형(vertical) 도어클로저에 관한 것이다.

수직형 도어클로저는 사무용 및 거주용 건물의 출입문이나 방화문의 자동폐쇄에 널리 사용되어 있는 것으로, 그 일반적인 구성은 도 1과 같다.

도 1은 수직형 도어클로저(K)의 일례로서,

수직방향으로 연장되는 대략 원통형으로 구성되어 작동유체가 수납되는 실린더(101)내에는 스프링(103)에 의해 상측으로 탄성밀림되는 피스톤(102)이 설치되는데, 이 피스톤(102)은 외측에 스플라인 키(spline key;102a)가 돌출되어 실린더(101) 내부에 형성된 키홈(101a)에 의해 회전이 방지되며, 내측에 나사홈(102b) 이 형성된다.

한편 실린더(101)의 외부로 연장되는 핀틀(pintle;104)은 그 상측이 문틀에 연결되는 제1브라켓(braket)(B1)과 결합되고, 하측 외부에는 피스톤(102)의 나사홈(102b)에 기어물림되는 다줄(multi-thread)나사(104a)가 형성되어 있다. 한편 실린더(101)는 문측의 제2브라켓(B2)과 결합된다.

실린더(101)의 일측에는 작동유체의 이동을 위한 유로(106)를 형성하는 리브(rib;105)가 형성되며, 이 유로(106)는 조정나사(107)에 의해 작동유체의 유량이 조절된다. 나머지 부호 108은 엔드캡(end cap), 109는 역지밸브이며, 110은 셋스크류(set screw)홈이다.

이와 같은 종래의 수직형 도어클로저는 문의 개방에 의해 제2브라켓(B2)이 실린더(101)를 핀틀(104)에 대해 회전시키면, 스플라인키(102a)및 키홈(101a)에 의해 회전이 방지되므로 피스톤(102)은 회전대신 스프링(103)을 누르며 하측으로 이동된다.

문에 가해진 외력이 제거되고 나면 피스톤(102)은 스프링(103)의 복원력에 의해 상승되는데, 이때 역지밸브(109)가 차단된 상태로 작동유체가 입구유로(106c)를 통해 좁은 제1귀환유로(106a)로 귀환되므로 문의 폐쇄속도가 제한되고, 피스톤(102)이 제1귀환유로(106a) 선단을 통과하고 나면 작동유체가 더욱 좁은 제2귀환유로(106b)로 이동되므로 최종단계의 문의 폐쇄가 감속및 완충된다.

전술한 바와 같이 실린더(102)는 문에 연결된 제2브라켓(B2)와 결합되어 문의 회전에 대해 일체로 동작하게 되며, 실린더(101)내의 핀틀(104)은 문틀에 연결된 제1 브라켓(B1)에 결합되어 있으므로, 사용자가 문을 열면 이에 결합된 실린더(101)가 회전함으로써 핀틀(104)과 실린더(101)가 상대회전하게 되고, 이에 따라 핀틀(104)에 다줄나사(104a)로 결합된 피스톤(102)이 하강함으로써 자동폐쇄 동작이 이루어지게 된다.

이와 같은 수직형 도어클로저는 그 동작이나 동작의 신뢰성 등에 여러가지 문제를 가지고 있는데 이와같은 문제점을 살펴보면 다음과 같다.

수직형 도어클로저는 문의 회전을 다줄나사에 의해 피스톤을 상하운동으로 변환하여 스프링에 탄성력을 저장할수 있도록 구성되게 된다.

이때 피스톤(102)은 상하운동을 하기 위해 피스톤 외측에 스플라인 키(spline key;102a)가 돌출되어 형성되고 실린더(101) 내부에 키홈(101a)이 형성되어져 슬라이딩을 하게 된다.

이와같은 구성은 제품의 가공이 어렵기 때문에 키홈(1O1a)이 형성되는 실린더(1O1)는 강도가 약한 알루미늄 다이캐스팅(die casting)으로 성형될 수밖에 없으므로 반복적인 동작에 따라 키홈(101a)의 마모가 심해지며, 이에 따라 장기간의 동작수명이 보장될 수 없는 문제점이 있게 된다.

또한, 문이 최대 180°이하의 각도내에서 문의 개폐에 따른 회전에 의해 소요 스트로크(stroke)의 동작을 해야 하므로 그 피치(pitch)가 매우 클수밖에 없으며, 또한 도어를 열때는 회전운동을 상하운동으로 변화시켜 스프링에 탄성력을 저장하고, 도어가 닫힐때는 스프링에 저장된 탄성력에 의해 상하운동을 다시 회전운동으로 변환 시켜 도어를 닫히게 하기 위해서는 일정한 각도 이상의 리드각을 유지해야 하기 때문에 일반적으로 다줄나사(104a)를 사용하게 된다.

이와같이 나사류(다줄나사 포함)를 채용한 수직형 도어클로저는 특성상 나사의 리드각이 항상 일정하기 때문에 일정각도에서 스스로 정지기능을 갖기가 어렵기 때문에 도어를 열어둔 상태로 있기 위해서는 별도의 장치를 추가하거나, 또는 도어의 하단에 별도의 도어스토퍼(일명 "말발굽")를 설치해야 하기 때문에 미관상 좋지 않을뿐 아니라 ,사용하기가 매우 거추장 스러운 문제점이 있게 된다.

또한, 문이 최종적으로 닫힘상태를 유지하기 위해서는 문이 닫혀있는 상태에서도 소정의 힘으로 닫히려는 힘이 존재하여야 한다.

이와같은 힘이 존재하기 위해서는 구동축이 어느정도 회전상태를 유지해야 하므로 공장 출하시부터 별도의 고정장치에 의해 고정되어 출하하게 되므로, 구조가 복잡하여 도어클로저의 취거 및 취부가 어렵고, 또 항상 축적되어져 있는 힘에 의해 고장 발생률이 높아지게 되었다.

또한, 나사산을 갖는 수나사와 암나사의 결합에 의해 동작하게 되므로 자연적으로 접촉면적이 크게 되어 접촉저항이 증가하게 되며, 이와같은 저항증가는 상하운동을 회전운동으로 전환하여 동력을 전달하는 도어클로저의 다줄나사는 더욱더 민감하게 도어클로저의 동작에 장애요인으로 작용하게 된다.

본 발명은 이와같은 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 일정각도 이하에서는 통상의 도어클로저와 같은 자동닫힘 기능을 수행하고, 일정각도 이상에서는 외력을 제거하더라도 스스로 정지상태를 유지할수 있는 정지기능을 갖는 수직형 도어클로저를 제공하는데 있다.

또한, 구조가 간단하고 가공이 쉬워 제조단가가 저렴할뿐 아니라, 알루미늄과 같은 연질의 재료에 의한 다이캐스팅 방법 외에도 단단한 경질재료로 제작할수 있도록 함으로써 마모에 의한 도어클로저의 수명 저하를 예방할수 있는 수직형 도어클로저를 제공하는데 있다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명은 구동축의 저면 및 피스톤의 상면에 각각 일정각도의 경사각을 갖는 캠을 설치하여 미끄럼 접촉에 의해 구동축의 회전운동을 피스톤의 상하운동으로 변환할수 있도록 구성되고, 특히 피스톤 상부의 캠은 경사부와 평면부를 동시에 구성하여 캠이 평면부와 접촉시 도어클로저가 정지기능을 갖도록 구성되게 된다.

또한, 가공이 쉽고 단단한 재질로 제작을 할수 있도록 하기 위해서 하우징에는 안내홈을 형성하지 않고, 안내나사를 형성하여 안내나사에 의해 피스톤이 상하운동을 할수 있도록 구성되게 된다.

이와 같이 구성된 본 발명은 일정각도 이하에서는 통상의 자동 닫힘 기능을 수행하고, 일정각도 이상에서는 정지기능을 갖도록 함으로써 별도의 동작없이 문을 정지상태로 유지할수가 있기 때문에 사용이 간편하며, 통상적으로 도어 하부에 정지기능을 갖도록 설치되는 도어스토퍼(일명 "말발굽")등을 설치할 필요가 없게 되므로 도어의 미관이 우수하게 되며, 설치 비용이 줄어드는 장점이 있게된다.

또한, 문이 닫혔을때 닫힘상태를 유지하기 위해 필요한 회전력을 지지하기 위해 출하시에 설치되는 별도의 고정장치가 필요없기 때문에 구조가 간단할뿐만 아니라 고장발생률이 적게 되며, 문을 열어둔 상태에서 도어클로저의 멈춤 기능을 이용하여 취부 및 취거할수가 있기 때문에 작업이 수월한 장점이 있게된다.

또한, 실린더내 구조가 간단하고 제작이 쉬워 제작단가 저렴하게 되며, 경질의 재료에 의해 제조할수가 있기 때문에 도어클로저의 수명을 연장할수 있는효과가 있게 된다.

이하 본 발명에 대하여 첨부도면 예시도면을 참고로 그 구성과 작용에 대해 설명하면 다음과 같다.

예시된 도2 는 본 발명의 조립상태를 도시한 전체 단면도이며,

도 3 은 도2의 "A-A"에서 본 단면도이며,

도 4는 본 발명의 분해사시도를 나타내고 있다.

본 발명은 문과 고정취부되며 수직방향으로 연장되는 대략 원통형으로 구성되는 하우징(10)과, 상기 하우징(10)의 내주면 상부에 삽입되어져 회전가능하게 축결속되며 상부는 문틀과 고정취부되는 구동축(20)과. 상기 하우징(10) 내주면과 축결속되며 상기 구동축(20)과는 캠접촉되는 피스톤(30)과, 상기 하우징(10) 내주면 하단 공간부에 위치하며 상기 피스톤(30)과 접촉되는 스프링(40)으로 구성되며, 하우징(10)공간부에는 작동유(100)가 충만되게 된다.

좀더 상세히 설명하면,

상기 하우징(10)은 외주면이 수직방향으로 연장되는 대략 원통형으로 구성되어지며, 내주면은 다단의 원통으로 구성되고 상부 및 하부가 개방되어져 상부에는 구동축(20)이 회전가능하게 축결속되고 하부에는 엔드캡(50))이 고정된다.

하우징(10)의 일측에는 작동유(100)의 이동을 위한 유로(10a)를 형성하는 리브(rib)가 형성되며, 이 유로(10a)는 제1귀환유로(10b)로 및 제2귀환유로(10c)가 형성되고 제2귀환유로(10c)에는 조정나사(12)에 의해 작동유(100)의 유량이 조절되도록 구성된다.

또한, 하우징(10)의 양측면에는 몸체를 관통하는 나사공(10d)이 형성되어져 피스톤(30)이 상하 왕복운동할수 있도록 구속하는 안내나사(11)가 체결되게 된다.

안내나사(11)는 작동유(100)의 누유를 방지하기 위해 패킹(도면 미도시)에 의해 밀봉되어진다.

이와같이 구성된 하우징(10)은 내주면에 키이홈등이 별도로 구성되지 않고 단순한 원통형상만으로 구성되게 되므로 구조가 단순하여 쉽게 가공을 할수 있기 때문에 연질의 알루미늄등을 이용한 다이캐스팅을 사용하지 않고도 주물등의 경질재료를 사용하여 만들수 있어 수명을 연장할수가 있게 된다.

상기 구동축(10)은 다단의 축으로 구성되어지며, 상기 하우징(10)내에 삽입되어져 회전동작할수 있도록 구성된다.

또한, 상부는 문틀의 상부브라켓트(B1)와 고정결속되며, 하부는 중심점으로 부터 일정한 각도만큼 경사면을 갖는 구동축캠경사부(20a)와 구동축캠평면부(20b)를 갖는 한쌍의 캠이 형성되어져 하기의 피스톤(30)에 형성되는 캠과 캠 접촉되게 된다.

상기 피스톤(30)은 외주면이 상기 하우징(10) 내주면과 축결속되고 중심부는 유공이 형성되고 유공에는 도면의 하부에서 상부로 작동유가 이동할수 있도록 역지벨브(31)가 형성되게 된다.

또한, 상부면은 중심선으로부터 일정한 각도만큼 경사면을 갖는 피스톤캠경사부 (30a)와 평면으로 구성되는 피스톤캠평면부(30b)를 동시에 갖는 한쌍의 캠으로 구성되어져 상기 구동축(20)의 하부에 형성되는 캠과 미끄럼 접촉할수 있도록 구성되고, 하부면은 스프링(40)에 의해 탄성지지되게 된다.

또한, 외주면에는 상하로 일정한 깊이만큼 한쌍의 키이홈(30c)이 형성되어지며, 상기 하우징(10)의 안내나사(11)가 키이홈(30c)에 삽입되어져 구속되어 상하운동을 할수 있도록 구성되게 된다.

상기 스프링(40)은 압축코일 스프링으로 구성되며, 상기 하우징(10) 하부 공간부에 삽입되어져 상기 피스톤(30)을 탄성지지되게 구성되게 된다.

미설명부호 50은 하우징(10) 하부를 밀봉하기 위한 엔드캡(end cap)을 나타내고,

60은 하우징(10) 상부를 밀봉하기 위한 패킹을 나타내고, 70은 제1브라켓트(B1)를 고정하기 위한 고정너트 및 와셔를 나타내고 있다.

이와같이 구성된 본 발명의 동작상태를 도 5를 참조하여 살펴보면 다음과 같다.

먼저 자동닫힘 구간에 대해 알아보면 다음과 같다.

자동닫힘은 일정한 경사각으로 구성되는 구동축(20) 하부에 형성되는 구동축캠경사부(20a)와 피스톤(30) 상부에 형성되어 있는 피스톤캠경사부(30a) 구간내에서 캠 접촉될때이루어지게 된다.

문의 개방에 의해 제2브라켓(B2)과 고정되는 하우징(10)을 구동축(20)에 대해 시계방향으로 회전시키게 되면 문틀과 고정되어 있는 구동축(20)은 동일한 방향으로 회전을 시작하게 된다.

구동축(20)의 회전에 의해 저면에 형성되어 있는 구동축캠경사부(20a)의 경사면과 피스톤의 상부에 형성되어 피스톤캠경사부(30a)의 경사면이 캠접촉 되어져 상하로 이동할수 있도록 구성되어 있는 피스톤(30)을 하부로 밀게 된다.

이와같은 동작에 의해 피스톤(30)은 스프링(40)의 탄성력을 이기고 하우징(10)의 하부로 점차로 이동하게 되며, 이때 스프링은 압착되어 탄성력을 저장하게 된다.

이때 하우징(10)하부에 충만되어 있는 작동유(100)는 피스톤(30)에 형성되어 있는 역지밸브(31)를 통해 상부로 자유롭게 이동하게 되어 큰 저항없이 문을 열수가 있게 된다.

이때, 문에서 손을 제거하게 되면 스프링(40)에 저장된 탄성력에 의해 피스톤(30)을 상부로 강하게 밀게된다.

이와같이 피스톤(30)이 상부로 직진 이동하게 되면 피스톤(30) 상부에 형성되어 있는 피스톤캠경사부(30a)와, 구동축(20) 하부에 형성되어 있는 구동축캠경사부(20a)의 캠접촉에 의해 구동축(20)은 반시계 방향으로 회전을 하면서 문은 점차로 닫히게 된다.

이때 작동유(100)는 역지벨브(31)에 의해 차단되어 피스톤(30)내로는 이동하지 못하고 하우징의 리브(rib)에 형성되어 있는 소 구경의 유로(10a,10b,10c)에 의해 상부에서 하부로 천천히 이동하게 되므로 천천히 닫히게 된다.

문이 어느정도 닫히게 되면 피스톤(30)은 점차로 1차귀환유로(10b)를 차단하게 되며, 1차귀환유로(10b)의 차단으로 작동유(100)의 이동이 감소하게 되어 1차적으로 문이 완전히 닫히기 전에 감속을 하게되어 문이 닫힐때의 충격을 완화할수가 있게 된다.

이와같이 감속된 문은 좀더 좁은 직경의 2차귀환유로(10c)로 상부에서 하부로 작동유(100)가 이동되어 충격을 주지않고도 자동적으로 닫히게 된다.

문의 수동닫힘 구간에 대해 설명하면 다음과 같다.

문의 수동닫힘 구간은 문을 열고 외력을 제거하더라도 스스로 닫히지 않고 반대방 향으로 외력을 가할때만 닫히게 되는 구간으로서, 구동축(20)의 저면에 형성되어 있는 구동축캠평면부(20b)와, 피스톤의 상면에 형성되어 있는 피스톤캠평면부(30b)에서 캠접촉되는 구간내에서 이루어지게 된다.

동작상태를 살펴보면,

문을 자동닫힘구간을 지나서 일정각도 이상으로 더욱더 열게되면 구동축(20)의 저면에 형성되어 있는 구동축캠평면부(20b)와, 피스톤(30)의 상부에 형성되어 있는 피스톤캠평면부(30b)가 캠접촉 되어지게 된다.

이와같이 구동축(20) 및 피스톤(30)에 형성되어 있는 캠이 서로 평면부와 접촉될때는 문을 더욱더 열게 되어 구동축(20)이 회전하더라도 피스톤(30)은 정지상태를 유지하게 되며, 피스톤(30)의 정지로 작동유(100) 또한 정지상태를 유지하게 된다.

이와같은 상태에서 문에서 외력을 제거하게 되면 스프링이 탄성력에 의해 피스톤을 상부로 밀고 있다고 하더라도 경사면에 의해 비틀림을 발생할수 없기 때문에 구동축을 회전시키지 못하게 되므로 문은 스스로 닫히지 못하고 정지상태를 유지하게 된다.

만약 외력을 가하여 문을 반시계 방향으로 일정각도 이상으로 닫게 되면, 구동축(20) 및 피스톤(30)은 접촉면이 경사면에서 만나게 되므로 경사면에 의한 비틀림을 발생하게 되어 구동축(20)을 회전시켜 문은 스스로 닫힐수 있게 된다.

이와같이 구성된 본 발명은 일정각도 이하에서는 자동으로 닫힘 기능을 수행하는 통상의 도어클로저의 역활을 수행하지만, 일정각도 이상으로 문을 열게 될 경우에 는 별도의 외력을 가하지 않을경우 정지상태를 유지하게 되고, 반대방향으로 외력을 가할때만 닫힘 기능을 수행하는 수동닫힘 기능을 하게 된다.

또한, 상기와 같은 정지기능으로 인해 간단하게 도어클로저를 취부,취거를 할수가 있게 된다.

또한, 하우징(10)내에 별도의 안내홈을 가공할 필요가 없기 때문에 가공이 쉬워 주물등의 경질 재료에 의해 본 발명을 생산할수 있어 도어클로저의 수명연장에 도움이 되게 된다.

도1은 기존 수직형 도어클로저의 단면도를 나타낸 단면도이다.

도2는 본 발명의 조립상태를 도시한 전체 단면도이다.

도3은 도2의 "A-A"에서 본 단면도이다.

도4는 본 발명의 분해 사시도이다.

도5는 본 발명을 동작 설명도이다.

10 : 하우징

10a : 유로 10b : 제1귀환유로 10c : 제2귀환유로

10d : 나사공

11 : 안내나사 12 : 유량조정나사

20 : 구동축

20a : 구동축캠경사부 20b : 구동축캠평면부

30 : 피스톤

30a: 피스톤캠경사부 30b: 피스톤캠평면부

30c : 키이홈

31 : 역지밸브

40 : 스프링 50 : 엔드캡

60 : 패킹 70 : 고정너트 및 와셔

100 : 작동유

Claims (3)

1. 문과 고정취부되는 하우징(10)과: 상기 하우징(10)의 내주면에 회전가능하게 수납되고 저면에는 캠이 형성되며 외부로 연장되어 문틀에 연결되는 구동축(20)과: 상기 하우징(10) 내주면에 삽입되어져 상하로 직진운동하며, 상기 구동축(20)과는 캠접촉되는 피스톤(30)과: 상기 피스톤(30)을 탄성지지되도록 구성되는 스프링(40):으로 구성된 정지기능을 갖는 수직형 도어클로저
2. 청구항 1에 있어서.

   상기 구동축(20) 및 피스톤(30)에 형성되는 캠은 일정한 경사면으로 구성되는 캠경사부와 평면으로 구성되는 캠평면부를 동시에 갖도록 구성되어져 캠접촉하는것을 특징으로 하는 정지기능을 갖는 수직형 도어클로저.
3. 청구항 1에 있어서.

   상기 피스톤(30)은 상기 하우징(10)에 고정취부되는 안내나사(11)에 의해 상하운동할수 있도록 구성된 것을 특징으로 하는 정지기능을 갖는 수직형 도어클로저.

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