(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
二枚の羽根と湾曲面と円周面を有するセンターカムとスライド部材と複数の圧縮バネと軸心を有し、片方の羽根にセンターカムを配置し、他方の羽根にスライド部材と複数の圧縮バネを配置し、圧縮バネにてスライド部材の当接部分をセンターカムの湾曲面に押し付けた状態で二枚の羽根を連結した構成の閉鎖機能を有する扉用の丁番であって、該センターカムの湾曲面の形状を、閉鎖動作範囲を単位角度毎に分割した時の湾曲面の表面位置から軸心の中心までの距離が閉鎖状態から順に増加するように設定し、さらに湾曲面を単位角度毎に分割した状態での中心位置から表面位置までの距離の隣接する単位角度ごとの差が閉鎖状態から順に減少するように設定し、圧縮バネの撓みの増加に対して湾曲面の表面傾斜を緩くすることで、単位角度位置毎での閉鎖力を任意に設定可能としたことを特徴とする閉鎖機構付き丁番。
【請求項２】
一個の丁番の片方の羽根の上下方向の片側位置に、湾曲面を単位角度毎に分割した状態での中心位置から表面位置までの距離において請求項１の条件を有した特定形状の湾曲面と円周面を備えたセンターカムを配置し、他方の位置に湾曲面を単位角度毎に分割した状態での中心位置から表面位置までの距離において請求項１の条件を有した、また別の形状の湾曲面と円周面を備えたセンターカムを配置して同一の軸心にて組み付け、他方の羽根にセンターカムと同数のスライド部材を複数の圧縮バネと共に配置し、さらに各々のスライド部材にバネ力調整部材を設けて、バネ力調整ねじにてスライド部材の当接部分がセンターカムの湾曲面および円周面を押し込む力を調整可能としたことを特徴とする請求項１に記載の閉鎖機構付き丁番。
【請求項３】
扉の上下どちらか一方の丁番に、湾曲面を単位角度毎に分割した状態での中心位置から表面位置までの距離において請求項１の条件を有した特定形状の湾曲面と円周面を有するセンターカムを装着し、他方の丁番に湾曲面を単位角度毎に分割した状態での中心位置から表面位置までの距離において請求項１の条件を有したまた別の形状の湾曲面と円周面を有するセンターカムを装着し、各々の丁番のスライド部材にバネ力調整部材を設けて、バネ力調整ねじにてスライド部材の当接部分がセンターカムの湾曲面および円周面を押し込む力を調整可能としたことを特徴とする請求項１に記載の閉鎖機構付き丁番。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は扉用の閉鎖機構を有した丁番に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来の扉用の丁番で、油圧等の複雑な機構を搭載せず、極単純な機構を丁番内に組み込んで自動での閉鎖動作を可能としているものは大きく分けると２タイプある。その第一のタイプとしては特開平９−１５１６６３に報告されているような、捻りバネを丁番の管部分に沿って配置して扉の開放動作で捻りバネを巻き込み、その付勢力にて扉を閉鎖する構成がある。また第二のタイプとしては特開２０００−１７９４０に報告されているような、連続傾斜面を有したカムを軸周辺に配置して、扉の開放動作により互いのカム面の傾斜で扉が持ち上がる動作を得、その後は扉の自重により閉鎖する構成のグラビティーヒンジがある。
【０００３】
しかし前記先行技術での捻りバネを巻き込むことにより閉鎖力を得る構成においては、捻りバネの付勢力で扉を閉鎖するだけであり、極僅かにのみ開閉した段階からも閉鎖動作を実施可能とするためには閉鎖最終段階においてもある程度以上の閉鎖力を有していることが条件になる。すると捻りバネの特徴としては捻り角度に略比例して力が強くなるため、大きく開放した状態からでは非常に強い力が掛かりさらには加速度も付くために急速に閉鎖して、バタンと衝撃を持って戸当たりにぶつかる様な閉鎖条件になってしまう。また一般的な通行の際の扉の開閉角度は７０度から８０度程度未満であるが、通常の室内ドアにおいては１８０度の開放が可能なことが必要条件とされており、捻りバネを１８０度の開放にまで適応させると、益々閉鎖段階での力が大きくなりすぎることが問題とされる。
【０００４】
また、室内ドアにおいては通常８０度から９０度程度の開放角度にて扉を開け放って保持しておくことも多く、この付近の位置で停止する動作も必要とされており、通常の丁番であれば閉鎖機構はないためどの角度位置にても停止させることができる。しかし上記の捻りバネを用いた構成では常に閉鎖しようと力が掛かっており、ましてや９０度位置付近に置いてはかなり大きな閉鎖力を有している状態のため、この位置で停止させるためにはまた別途の複雑な機構を用いなければならない。
【０００５】
そして軸周辺に連続傾斜面を有するグラビティーヒンジにおいては、扉の自重を利用して軸周辺の連続傾斜面にて閉鎖させる構成であるため、閉鎖力を必要角度のみに設定することが可能である。しかしこの機構の最大の特徴は扉の自重を閉鎖力に変換する構成であるため、開放したときに扉自体が持ち上がる動作が不可欠であり、その結果開放動作と共に扉の上端が上枠に接近することになる。したがって比較的上枠と扉上面の隙間が大きいトイレ用のドアにおいては普及しているが、納まりとして上記隙間が小さい室内ドアにおいては使用できず、ほとんど普及していない。
【０００６】
ここで、別途の構成として二枚の扉をV字状に折りたたむ構成の折れ戸用のセンター丁番があり、特開２００３−２６９０３１や特開２００９−１２１１６９に提示されているように異型のセンターカムに対して横方向から傾斜面部分を有するスライド部材を圧縮バネの付勢力で押し付ける構成になっている。この構成は上部レールを戸車が移動して折れ戸を折りたたむ際に、完全に折りたたんだ状態を保持したり、途中の位置に一旦保持できるようにしたり、完全に閉鎖する段階でより確実に閉鎖させるためのものであり、その各々の位置に近づくにしたがって折れ戸を移動させるような力が働くように設定されている。しかしこの構成での折れ戸を移動させようとする角度範囲は比較的小さい範囲であり、その力も弱く、前述の第一の捻りバネでの構成や第二のグラビティーヒンジのような大きな角度範囲にて常に一定以上の閉鎖力を得ることは困難と想定される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開平９−１５１６６３
【特許文献２】特開２０００−１７９４０
【特許文献３】特開２００３−２６９０３１
【特許文献３】特開２００９−１２１１６９
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明は上記問題点を解決するためになされたものであり、必要な角度からのみ閉鎖力を得られる構成で、扉の上下動も必要ない閉鎖機構付き丁番を提案することを目的とする。そしてさらに、施工後に全体の閉鎖力が調整できると共に開放角度範囲ごとにも閉鎖力を調整できる機構を併せ持つことを次の目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明では上記問題点を解決するために次の技術手段を設けた。まず軸心挿入孔を備えた二個の水平面とそれをつなぐ垂直面を有するコの字形状の二枚の羽根を設ける。このとき垂直面は上下方向に長く設定しておく。そして片方の羽根の垂直面に、先端に当接部分を有したスライド部材を横方向にのみ直線移動可能に配置し、さらに複数個の圧縮バネを並列させた状態でスライド部材に付勢させておく。またバネ力調整部材を設けて圧縮バネの付勢力を調整できるようにしておくとよい。
【００１０】
次に横断面がほぼ同一の縦長形状であり、その垂直方向中央位置に軸心挿入孔を備え、縦方向外周面は湾曲面と円周面にて連続して形成されているセンターカムを設ける。このセンターカムの湾曲面は軸心の中心位置からの距離が徐々に変化する形状にて設定されており、円周面は軸心の中心位置に対する円周上に設定しておく。そして他方の羽根の垂直面にセンターカムを配置する。
【００１１】
そして二枚の羽根の水平面の軸心挿入孔を合わせた状態で、軸心をセンターカムの軸心挿入孔を通して貫通させて組み付ける。するとスライド部材の当接部分はセンターカムの縦方向外周面に接しており、羽根の回転動作により当接部分はセンターカムの湾曲面と円周面に接した状態で移動することになる。そして圧縮バネによりスライド部材の当接部分がセンターカムの湾曲面に押し付けられた状態になっている。
【００１２】
このときのセンターカムの湾曲面の形状を、軸心の中心位置からの湾曲面表面までの距離が徐々に変化するような曲面にて形成しておき、閉鎖する方向つまり両羽根の垂直面が平行になる位置に近づくにつれて軸心と湾曲面との距離が小さくなるように設定しておく。すると両羽根の垂直面が平行な閉鎖状態から扉を開放したときに、センターカムの湾曲面により圧縮バネを撓ませながらスライド部材が押し込まれる動作を得、開放操作が終了した段階においては常に扉が閉鎖位置へと戻る方向の付勢力が得られることになる。
【００１３】
そしてある程度以上扉を開放した段階でスライド部材の当接部分はセンターカムの湾曲面から円周面へと移動するように設定しておく。するとスライド部材の当接部分が円周面上に移動した段階で閉鎖方向への力は発生しなくなり、開放操作を停止させるとその位置で扉も停止保持する動作が得られる。この扉を開け放ってそのまま保持できる位置は任意であるが、一般的には直角位置より少し小さい開き角度付近にて設定するとよく、通常の扉の開閉操作においては普通に開放した後にはそのまま閉鎖し、意図的に９０度近くにまで開放した状態ではその位置を保持させることが可能になる。
【００１４】
またセンターカムの湾曲面の形状は開放動作と共にスライド部材を押し込んで圧縮バネの付勢力を得ることが必要条件であるため、他の直線状の傾斜面等の面形状であってもよい。またスライド部材の外周面としては湾曲面と円周面が複数交互に配置されているような形状でもよい。さらにはスライド部材の当接部分の形状も任意であり、湾曲面に当接して滑りやすい傾斜面形状か半円形状等が適している。そしてこの両者の接触面の摩擦が小さいほど圧縮バネがスライド部材を押し込む力を扉が閉鎖する力に変換する効率がよくなるため、片方を滑りのよい合成樹脂の成型品で他方を金属に硬質のメッキ等を施した材質等の組み合わせが優れている。またスライド部材先端の当接部分にローラーを装着し、ローラーが自転しながら湾曲面を移動する構成でも良い。
【００１５】
ここで、圧縮バネの付勢力はバネの特性上大きく撓んだ状態が最も強く、その強さは撓んだ量に略比例することになる。すると扉を少しのみ開放した状態からも確実に閉鎖させるにはその段階でもある程度の閉鎖力を有していなければならないことになり、その結果大きく開放した段階では必然的に非常に強い力が掛かってしまうことになる。そこで閉鎖初期には閉鎖力は小さく、さらに閉鎖するにしたがって徐々に閉鎖力が大きくなるように、センターカムの湾曲面の形状を設定しておくと効果的である。そしてさらにバネ力調整部材を設けて圧縮バネの強さを調整し、扉のサイズや重量に応じて閉鎖力を適宜設定するとよい。
【００１６】
しかし上記の構成では全体の閉鎖角度範囲においての付勢力の強弱を一律に調整するだけでありまだ不十分と想定される。そこで片方の羽根に異なった形状の湾曲面と円周面からなる外周面を有するセンターカムを複数個垂直方向に並べて同一の軸心にて装着し、他方の羽根にその個々のセンターカムに対して分割した状態でスライド部材を圧縮バネと共に配置し、さらに各々のスライド部材にバネ力調整部材を設ける構成がより有効的と考えられる。
【００１７】
その一例として前述の形状の湾曲面を有するセンターカムと、開放初期段階にのみ極端に圧縮バネを撓ませるような湾曲面を有し、早い開放角度位置で円周面に移行するようなセンターカムを羽根の上下に配置して、それぞれに圧縮バネによりスライド部材を付勢させる構成が考えられる。その結果どうしても弱くなりがちな閉鎖最終段階での付勢力を後者のセンターカムで得ることが可能になり、前者のセンターカムはかろうじて扉を閉じてくる程度の付勢力のみでよいことになり、より最適な閉鎖条件が実現可能になる。
【００１８】
つまり、センターカムの湾曲面と円周面とが連続する境目位置を任意に設定し、湾曲面形状や境目位置の異なったセンターカムを複数個垂直方向に並べて一個の丁番に適宜配置するとよく、扉の開閉動作における角度範囲全域を分割した状態で閉鎖力を任意に設定でき、かつバネ力調整部材により個々の角度範囲での閉鎖力を別々に調整可能にすることでより理想とする閉鎖条件を得ることができる。また通常扉は上下二個の丁番で開閉可能に保持するため、上記のように一個の丁番内で異なった湾曲面のセンターカムを複数配置するだけでなく、上下の丁番に異なった形状の湾曲面と円周面を有するセンターカムを配置する構成であっても良い。
【００１９】
また上記の構成により閉鎖時の個々の角度範囲での付勢力の調整は実施可能であるが、丁番自体による閉鎖力に追加して、手で閉じ放つ操作や風によるあおり等が実施されると、ますます閉鎖速度が速くなる現象が発生しやすいことが問題点として残る。そこで、この点に関しては片方の羽根に直管シリンダータイプで内部にオイルが封入されており、圧縮ピンの先端が押される際に高速な没入動作時には大きな負荷が発生し、低速な没入動作時には小さな負荷しか発生しない構成のダンパーを装着し、扉の閉鎖最終段階で他方の羽根に圧縮ピンの先端が当接するように配置しておくとよい。その結果若干閉鎖速度が速くなってもダンパーで減速後にゆっくりと最終段階まで閉鎖する動作が実現できることになる。
【発明の効果】
【００２０】
センターカムの湾曲面の形状を、軸心の中心位置からの湾曲面表面までの距離が徐々に変化するような曲面にて形成しておき、閉鎖する方向つまり両羽根の垂直面が平行になる位置に近づくにつれ軸心と湾曲面との距離が小さくなるように設定しておくと、扉の開放操作でセンターカムの湾曲面により圧縮バネを撓ませながらスライド部材が押し込まれる動作になり、開放操作が終了した段階においては常に戻る方向の付勢力が得られ、確実に扉を閉鎖することが可能となる。
【００２１】
縦長のセンターカムに複数個の圧縮バネを並列させた状態で配置したスライド部材を付勢させる構成にしたことで、狭い丁番の内部で圧縮バネによる強い付勢力が得られることになり、大きな閉鎖力を確保することが可能になる。
【００２２】
またバネ力調整部材を設けたため、圧縮バネの付勢力を扉の重量に合わせて調整でき、さらには長期間使用中に何らかの原因で閉鎖力が不足したような状態においても、閉鎖力を調整できるため非常に有効である。
【００２３】
縦方向外周面が湾曲面と円周面にて連続して形成されているセンターカムを設けたことにより、スライド部材の当接部分が円周面上に接触する角度以上に扉を開放した段階でその位置にて停止させることができ、開け放った状態などでそのまま保持させることが可能になる。
【００２４】
片方の羽根に異なった形状の湾曲面と円周面からなる外周面を有するセンターカムを複数個垂直方向に並べて同一の軸心にて装着し、他方の羽根にその個々のセンターカムに対して分割した状態でスライド部材を圧縮バネと共に配置し、さらに各々のスライド部材にバネ力調整部材を設けると、扉の開閉角度範囲全域を任意に分割して個々に閉鎖力を調整できることになり、より細やかな閉鎖条件を設定することが可能になる。
【００２５】
スライド部材を滑りのよい合成樹脂の成型品でセンターカムを金属に硬質のメッキ等を施した材質で構成する等の両者の接触面の摩擦を小さくすることで、圧縮バネがスライド部材を押し込む力を扉が閉鎖する力に変換する効率がよくなり、閉鎖条件や耐久性等を向上させることができる。またスライド部材先端の当接部分にローラーを装着し、ローラーが自転しながら湾曲面を移動する構成は摩擦を小さくできさらに有効である。
【００２６】
片方の羽根に直管シリンダータイプで内部にオイルが封入されており、圧縮ピンの先端が押される際に高速な没入動作時には大きな負荷が発生し、低速な没入動作時には小さな負荷しか発生しない構成のダンパーを装着し、扉の閉鎖最終段階で他方の羽根に圧縮ピンの先端が当接するように配置しておくと、若干閉鎖速くなった状態においてもダンパーで減速後にゆっくりと最終段階まで閉鎖する動作が実現できる。
【００２７】
全体としては比較的簡単な構成であり、部品点数も少なく安価に提供可能である。さらにはスライド部材とセンターカムは縦方向には数量を増減できるため、サイズを一定の閉鎖力を確保した状態でさらにコンパクトにすることもでき、その結果丁番全体の幅を薄くすることが可能になり、デザイン性に優れた形態にて提供可能である。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】本発明の閉鎖機構付き丁番を扉に取り付けた閉鎖状態の上面図である。
【図２】本発明の閉鎖機構付き丁番の、扉側羽根の正面図である。
【図３】本発明の閉鎖機構付き丁番の、扉側羽根の上面図である。
【図４】本発明の閉鎖機構付き丁番の、枠側羽根の正面図である。
【図５】本発明の閉鎖機構付き丁番の、枠側羽根の上面図である。
【図６】本発明の閉鎖機構付き丁番の、スライド部材の斜視図である。
【図７】本発明の閉鎖機構付き丁番の、扉側羽根にスライド部材を取り付けた状態の側面図である。
【図８】本発明の閉鎖機構付き丁番の、バネ力調整部材の斜視図である。
【図９】本発明の閉鎖機構付き丁番の、扉側羽根を組み付けた状態の正面図である。
【図１０】本発明の閉鎖機構付き丁番の、センターカムの斜視図である。
【図１１】本発明の閉鎖機構付き丁番の、枠側羽根にセンターカムを組み付けた状態の上面図である。
【図１２】本発明の閉鎖機構付き丁番を扉に取り付けた閉鎖状態の上面断面図である。
【図１３】本発明の閉鎖機構付き丁番のセンターカムの、湾曲面と円周面の一形状例の上面図である。
【図１４】本発明の閉鎖機構付き丁番の、一形状例のセンターカムを用いた状態での開閉軌跡図である。
【図１５】本発明の閉鎖機構付き丁番のセンターカムの、湾曲面と円周面の別形状例の上面図である。
【図１６】本発明の閉鎖機構付き丁番の、別形状例のセンターカムを用いた状態での開閉軌跡図である。
【図１７】本発明の閉鎖機構付き丁番の、当接部分にローラーを配置した状態の上面図である。
【図１８】本発明の閉鎖機構付き丁番にダンパーを取り付けた構成の上面図である。
【図１９】本発明の閉鎖機構付き丁番の、建付け調整機構を設けた構成の上面図である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２９】
以下図面に基づいて本発明に関する閉鎖機構付き丁番の実施の形態を説明する。図１は本発明の閉鎖機構付き丁番を扉２７と枠体２８に取り付けた閉鎖状態の上面図であり、扉側羽根１と枠側羽根２とスライド部材３と圧縮バネ４とバネ力調整部材５とセンターカム６と軸心７を主部材として構成されている。図２は扉側羽根１の正面図、図３は扉側羽根１の上面図であり、軸心挿入孔８を備えた二個の水平面９とそれをつなぐ垂直面１０を有するコの字形状で、垂直面１０は上下方向に長く設定しておき、両側端部付近に取り付け孔１１を設けておく。そして垂直面１０に複数個所のガイド部材１２を装着し、さらに垂直面１０の端部を直角に曲げこんだ形状にして、その面に複数の雌ねじ部１３を設けておく。
【００３０】
図４は枠側羽根２の正面図、図５は枠側羽根２の上面図であり、同様に軸心挿入孔８を備えた二個の水平面９とそれをつなぐ垂直面１０を有するコの字形状で、垂直面１０は上下方向に長く設定しておき、両側端部付近に取り付け孔１１を設けておく。そして扉側羽根１の上下水平面９の内側に枠側羽根２の上下水平面９が所定の隙間を有して入り込み、両羽根の軸心挿入孔８が一直線になった状態で重ね合わせられるように形成しておく。
【００３１】
図６はスライド部材３の斜視図であり、先端の当接部分１４と上下のガイド溝１５と複数のバネ挿入孔１６を有している。図７は扉側羽根１にスライド部材３を取り付けた状態の側面図であり、突起を有した扉側羽根１のガイド部材１２にスライド部材３のガイド溝１５を嵌め込んだ状態を示している。したがってスライド部材３はガイド部材１２に沿って扉側羽根１の垂直面１０を横方向にのみ直線運動することが可能になる。
【００３２】
図８はバネ力調整部材５の斜視図であり、バネホルダー１７とバネ力調整ねじ１８にて構成されている。図９は扉側羽根１にスライド部材３と圧縮バネ４とバネ力調整部材５を取り付けた状態の正面図であり、バネ力調整ねじ１８を扉側羽根１の雌ねじ部１３に螺合させた状態でバネホルダー１７を配置し、スライド部材３のバネ挿入孔１６に圧縮バネ４を挿入してバネホルダー１７を被せた構成になっている。したがってバネ力調整ねじ１８を回すことで圧縮バネ４と共にスライド部材３を押し込むことができる。ここで図９では一個の扉側羽根１に二個のスライド部材３を配置し、その個々のスライド部材３に三個ずつの圧縮バネ４を設けている。圧縮バネ４を複数個並列に配置しているのは狭い扉側羽根１の幅方向内で大きな力を得るためのものである。またスライド部材３を二個に分割して上下に配置している点においては扉２７の閉鎖条件において有効なためであり、後で詳しく説明する。
【００３３】
図１０はセンターカム６の斜視図である。センターカム６は横断面がほぼ同一の縦長形状で、その垂直方向中央位置に軸心挿入孔８を備え、縦方向外周面は湾曲面１９と円周面２０にて連続して形成されている。図１１はセンターカム６を枠側羽根２に装着した状態の上面図であり、枠側羽根２の垂直面１０側に向いて湾曲面１９が配置されており、外側に向いて円周面２０が配置されている。また軸心７を枠側羽根２とセンターカム６の軸心挿入孔８に同時に挿入した段階でセンターカム６が枠側羽根２に対してぐらつき無く完全に固定されるように両者の形状を設定しておくとよい。
【００３４】
そして扉側羽根１と枠側羽根２の上下水平面９の軸心挿入孔８を合わせた状態で、軸心７をセンターカム６の軸心挿入孔８を貫通させて両羽根を組み付ける。するとスライド部材３の当接部分１４はセンターカム６の縦方向外周面に接しており、羽根の回転動作により当接部分１４はセンターカム６の湾曲面１９と円周面２０に接した状態で移動することになる。図１２は図１と同じ閉鎖状態での断面図であり、センターカム６とスライド部材３と圧縮バネ４の関係を判りやすく表記したものである。扉２７の閉鎖状態ではスライド部材３の当接部分１４はセンターカム６の湾曲面１９の端部付近に接触しており、スライド部材３は圧縮バネ４の力である程度の付勢力を有しつつ湾曲面１９に押し付けられている状態にしておくとよい。すると湾曲面１９の表面傾斜とスライド部材３の当接部分１４の傾斜により、扉側羽根１にはさらに枠側羽根２方向に回転しようとする力が掛かっていることになる。
【００３５】
図１３はセンターカム６の一形状例を示した上面図であり、中央部分に上下に長い軸心挿入孔８を有しており、外周面は湾曲面１９と円周面２０にて構成されている。そしてその湾曲面１９と円周面２０の境目に若干の段差２１を設けておく。ここで湾曲面１９は軸心挿入孔８の中心位置からの距離が徐々に変化する形状になっている。その形状としては、円周面２０から湾曲面１９に移行する境目の位置から図１２に示すスライド部材３の当接部分１４が湾曲面１９に接している位置付近までの範囲を同一角度ごとに分割し、その各々の湾曲面１９の表面位置から軸心挿入孔８の中心までの距離をAからEとすると、A＞B＞C＞D＞Eとなるように設定しておく。そして円周面２０は軸心７の中心位置に対する円周上に設定しておく。
【００３６】
図１４は図１３に示す形状のセンターカム６を用いた状態での扉２７の開閉動作を示す軌跡図である。図１４(ａ)は図１２と同じ閉鎖状態であり、扉２７を開放するに従って図１４(ｂ)から図１４(ｃ)に示すようにスライド部材３の当接部分１４がセンターカム６の湾曲面１９に沿って移動し、前述の湾曲面１９の表面から軸心７の中心までの距離の変化により、徐々にスライド部材３が押されて圧縮バネ４が撓んだ状態になる。そして図１４(ｄ)に示す湾曲面１９と円周面２０との境目付近を越えると図１４(ｅ)に示すように当接部分１４は円周面２０に移動し、ここからの開放動作においてはこれ以上圧縮バネ４が圧縮されることは無い。
【００３７】
したがって両羽根の垂直面１０が平行な図１４(ａ)に示す閉鎖状態から扉２７を開放し、その後任意の位置で開放操作を終了した場合、その位置が図１４(ｄ)付近までの開放角度範囲では、大きく撓んだ圧縮バネ４の付勢力でスライド部材３の当接部分１４が湾曲面１９を押し、互いの傾斜面により扉側羽根１が閉鎖位置へと戻る動作により扉２７は自然に閉鎖することになる。ここで人が通行する際に開放する扉２７の開放角度は一般的に７０度程度が多く、したがって開放操作後に手を離した状態で自然に閉鎖する角度をそれ以上の図１４(ｄ)に示す８０度付近に設定しておくと、通常の通行後にはそのままで扉２７の閉鎖動作が得られることになる。
【００３８】
また通常では扉２７を９０度手前で開けたまま保持する機構も必要とされている。その点においては、スライド部材３の当接部分１４が円周面２０上に移動した段階で扉２７に閉鎖方向への力は発生しなくなり、図１４(ｅ)を超えて完全に１８０°開放した図１４(ｆ)までの開放角度範囲では扉２７の開放位置にてそのまま停止する動作が得られる。そしてこの開放範囲においては閉鎖力が増加することは無い。また開け放った状態で停止保持させる際にはクリック感があるほうが判り易いとされており、その手段としては図１３に示すように湾曲面１９と円周面２０との境目に小さな段差２１を設けておくとよい。すると扉２７を開放してスライド部材３の当接部分１４と湾曲面１９との接触が終わったときに、この段差２１で開く方向に僅かに引き寄せられるような感覚が得られ、逆に閉鎖する段階では段差２１の前で一旦小さな負荷が発生し、それを乗り越えるような感覚の後で閉鎖動作に連動するような感覚が得られる。
【００３９】
ここで、圧縮バネ４の付勢力はバネの特性上大きく撓んだ状態が最も強く、その強さは撓んだ量に略比例することになる。したがって扉２７が閉鎖する条件の中では図１４(ｄ)付近が一番強く、図１４(ｂ)より小さい開き角度においてはどうしても付勢力が弱くなってしまう。しかし扉２７を少しのみ開放した状態からも確実に閉鎖させる必要があるため、その少しのみ開放した段階でもある程度以上の閉鎖力を有していなければならないことになり、その結果大きく開放した段階では必然的に非常に強い力が掛かってしまうことになる。つまり扉２７をとりあえず閉鎖するだけが目的で、最終閉鎖時に戸当りにバタンと当ってしまうような状態を可とするならこの構成のみでよいが、やはり一般的な室内ドアに用いるとすれば、さらに適正な閉鎖条件が求められると想定される。
【００４０】
そこで閉鎖するにしたがって徐々に閉鎖力が大きくなるように、センターカム６の湾曲面１９の形状を設定しておくとよい。つまり図１３でのA＞B＞C＞D＞Eの条件を満たした上でAとBの距離差よりDとEの距離差を大きくする等の手段が考えられる。すると最終閉鎖段階での付勢力は幾分増強されることになる。そしてバネ力調整部材５のバネ力調整ねじ１８を回して圧縮バネ４の強さを調整し、扉２７のサイズや重量に応じて閉鎖力を適宜設定するとよい。
【００４１】
しかし上記の構成では全体の閉鎖角度範囲においての付勢力の強弱を一律に調整するだけである。またデザイン面からも丁番自体の太さを極端に大きくしたくないため、センターカム６は比較的小さく形成したいと考えられる。その結果、それほど大きな湾曲面１９の角度ごとの距離差は得にくく、したがってこのままではまだ不十分と想定される。
【００４２】
そこで扉側羽根１に異なった形状の湾曲面１９と円周面２０からなる外周面を有するセンターカム６を複数個垂直方向に並べて同一の軸心７にて装着し、枠側羽根２にその個々のセンターカム６に面対して分割した状態で同数のスライド部材３を圧縮バネ４と共に配置し、さらに各々のスライド部材３にバネ力調整部材５を設ける構成がより有効的と考えられる。その一例として図１５に示す開放初期段階にのみ極端に圧縮バネ４を撓ませるような湾曲面１９を有し、早い開放角度位置で円周面２０に移行するようなセンターカム６を設ける。この図１５に示すセンターカム６は図１３に示すセンターカム６に比較して湾曲面１９の占める軸心挿入孔８の中心からの角度範囲が小さく、その分軸心挿入孔８の中心位置からの距離が比較的大きく変化するように形成されている。つまり図１３でのDとEの距離差より図１５でのDとEの距離差が大きくなるように設定してある。また円周面２０の軸心挿入孔８の中心からの位置は図１３と図１５とも同じである。
【００４３】
図１６は図１５に示すセンターカム６を用いたときの開閉動作を示した軌跡図であり、閉鎖状態である図１６(ａ)から扉２７を開くと図１６(ｃ)付近までに急激に圧縮バネ４を撓ませ、図１６(ｄ)に示す４５度付近では既にスライド部材３の当接部分１４は円周面２０に移行して、閉鎖力が発生しない状態になる。したがって図１５のセンターカム６は開放初期範囲を中心に強い閉鎖力を有する構成である。また図１５のセンターカム６での湾曲面１９と円周面２０との境目は扉２７を開け放って保持する位置ではないため段差２１は必要ない。
【００４４】
ここで扉２７の開閉動作における全域の閉鎖条件を考えると、図１３に示す湾曲面１９を有するセンターカム６と、図１５に示す湾曲面１９を有するセンターカム６を扉側羽根１の上下に配置し、図９に示すように、枠側羽根２に上下二個のスライド部材３とバネ力調整部材５を配置し、それぞれに圧縮バネ４を付勢させておく構成が効果的である。すると図１３のセンターカム６による閉鎖力は途中までかろうじて扉２７を閉じてくる程度でよくなり、その後の前述でのどうしても弱くなりがちな閉鎖最終段階での付勢力を図１５のセンターカム６で得ることが可能になり、より幅広い閉鎖条件が実現可能になる。さらには図１３と図１５のセンターカム６に別々にバネ力調整部材５を配置することにより個々の角度範囲での付勢力の調整ができることになり、更なる効果が得られる。
【００４５】
つまり本発明の特徴としては、開閉角度全域を分割して個々の範囲で設定を変えて閉鎖動作させようとする点であり、湾曲面１９や境目位置の異なった様々な形状のセンターカム６を設定し、それらを任意に複数個垂直方向に並べて扉側羽根１に適宜配置するとよく、さらにバネ力調整部材５により個々の角度範囲での閉鎖力を調整可能にすることでより理想とする閉鎖条件を得ることができる。また通常扉２７は上下二個の丁番で開閉可能に保持するため、上記のように一個の丁番内で異なった湾曲面１９のセンターカム６を複数個配置するだけでなく、上下の丁番に異なった形状の湾曲面１９と円周面２０を有するセンターカム６を配置する、例えば図１３のセンターカム６を上丁番に、図１５のセンターカム６を下丁番に配置するような構成であっても良い。
【００４６】
またスライド部材３の当接部分１４の傾斜形状も任意であり、湾曲面１９に当接して滑りやすい傾斜面形状か半円形状等が適している。そして湾曲面１９とスライド部材３の当接部分１４の接触面の摩擦が小さいほど圧縮バネ４がスライド部材３を押し込む力を扉２７が閉鎖する力に変換する効率がよくなるため、片方を滑りのよい合成樹脂の成型品で他方を金属に硬質のメッキ等を施した材質等の組み合わせが優れている。また図１７に示すようにスライド部材３先端の当接部分１４にローラー２２を装着し、ローラー２２が自転しながら湾曲面１９を移動する構成も優れている。
【００４７】
しかし、開放操作終了後に手で突き放して閉操作したような状況や、風によるあおりが発生することも考えられる。このような場合は丁番自体の閉鎖力にそれらの力が足されることになり、閉鎖速度が速くなる点がまだ問題点として残ると想定される。そこで図１８に示すように扉側羽根１に直管シリンダータイプで内部にオイルが封入されており、圧縮ピン２４の先端が押される際に高速な没入動作時には大きな負荷が発生し、低速な没入動作時には小さな負荷しか発生しない構成のダンパー２３を装着し、扉２７の閉鎖最終段階で枠側羽根２もしくは枠体２８の内面に圧縮ピン２４の先端が当接するように配置しておくとよい。すると若干閉鎖速度が速くなってもダンパー２３の減速効果によりゆっくりと最終段階まで閉鎖する動作が実現できる。
【００４８】
また室内ドアにおいては通常丁番自体に前後左右上下の三次元建付け調整機能が装備されており、本発明の閉鎖機構付き丁番においても建付け調整機構を具備させる構成が必要と考えられる。そして最も一般的な建付け調整機構は丁番の羽根を支点に対してシーソー動作させて左右の位置調整を実施するものが多い。しかし本発明の閉鎖機構は閉鎖状態での羽根の角度が変化すると閉鎖力に影響が出てしまうと想定される。そこで図１９に示すように枠体２８に掘り込んだ状態で外ケース２５と内ケース２６を重ねて設け、内ケース２６に枠側羽根２を装着し、外ケース２５に対して内ケース２６が真っ直ぐに前後移動し、さらには内ケース２６に対して枠側羽根２が左右方向に枠体２８の内面と平行なまま移動して建付け調整を実施するような構成がよい。
【符号の説明】
【００４９】
１      扉側羽根
２      枠側羽根
３      スライド部材
４      圧縮バネ
５      バネ力調整部材
６      センターカム
７      軸心
８      軸心挿入孔
９      水平面
１０    垂直面
１１    取り付け孔
１２    ガイド部材
１３    雌ねじ部
１４    当接部分
１５    ガイド溝
１６    バネ挿入孔
１７    バネホルダー
１８    バネ力調整ねじ
１９    湾曲面
２０    円周面
２１    段差
２２    ローラー
２３    ダンパー
２４    圧縮ピン
２５    外ケース
２６    内ケース
２７    扉
２８    枠体
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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