(57)【要約】【課題】スパイラルロッドと捻りコイルばねを使用するバランサー装置において、重量のある上げ下げ障子にも使用できるようにしたバランサー装置を提供する。【解決手段】筒状のケース（６）の先端に回転可能に回転ガイド（７）を設ける。この回転ガイド（７）のスリット部（９）にねじ係合するようスパイラルロッド（８）をケース（６）内に挿入する。このスパイラルロッド（８）の外周には主捻りコイルばね（１０）と補助捻りコイルばね（１１）が同芯状態で嵌挿されている。各ばね（１０）、（１１）の一端は、上記ケース（６）の基端側に固定され、他端は上記回転ガイド（７）に固定され、回転ガイドが回転すると同時に巻き込み量が変化する。上記スパイラルロッド（８）の先端はケース（６）の先端から突出し、障子に連結される。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
筒状のケースと、該ケースの先端側に回転可能に設けられスリットを有する筒状の回転ガイドと、該回転ガイドのスリットに螺合状態で貫通し先端が上記ケースの先端外方に突出するスパイラルロッドと、該スパイラルロッドの外周に同芯状態に組み合せて嵌挿された複数の捻りコイルばねを具備し、上記ケース若しくはスパイラルロッドを長手方向に移動して上記回転ガイドが回転した際、上記複数の捻りコイルばねの巻き込み量がそれぞれ変化し共同して上記スパイラルロッドに作用する荷重とバランスするよう各捻りコイルばねの一端をそれぞれ上記ケースの基端側に固定すると共に他端を上記回転ガイドに連結したことを特徴とするバランサー装置。
【請求項２】
上記捻りコイルは帯状のばね材料を巻回して形成され、径の大きい主捻りコイルばねと該主捻りコイルばねに嵌挿される補助捻りコイルばねを含む請求項１に記載のバランサー装置。
【請求項３】
上記回転ガイドには、上記複数の捻りコイルばねを同芯状態で連結するため各捻りコイルばねの内径に対応した縮径部が設けられている請求項１に記載のバランサー装置。
【請求項４】
上記回転ガイドのスリット部分を潤滑性のある滑動部とし、上記捻りコイルばねの連結部分を剛性をある耐圧部としたことを特徴とする請求項１または３に記載のバランサー装置。
【請求項５】
上記滑動部は上記回転ガイドを潤滑性を有するプラスチック材料で形成することにより構成され、耐圧部は剛性材料で形成した補強リングを嵌着して構成されている請求項４に記載のバランサー装置。
【請求項６】
上記回転ガイドのスリットを含む基質部を潤滑性を有するプラスチック材料で形成して上記滑動部を設け、該基質部の内面若しくは外面に２色成形またはインサート成形の要領により剛性を有する硬質部を形成して上記耐圧部を設けた請求項４に記載のバランサー装置。
【請求項７】
上記ケースの基端側には、上記複数の捻りコイルばねを同芯状態で連結するため各捻りコイルばねの内径に対応した縮径部を形成したエンドキャップが設けられている請求項１に記載のバランサー装置。
【請求項８】
上記１ないし７のいずれかに記載のバランサー装置を具備する上げ下げ障子。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、上げ下げ窓やドア等に設けた上げ下げ障子のように上下動する可動体を軽く移動させたり、移動の途中で任意の位置に停止させることができるよう該可動体の重量とバランスする保持力を生じさせることができるようにしたバランサー装置及びそれを用いた上げ下げ障子に関する。
【背景技術】
【０００２】
上げ下げ窓の障子のように、重量のある可動体を軽く操作できるようにしたり、任意の移動位置に停止できるようにするためのバランサー装置が用いられている。このようなバランサー装置としては、ワイヤーを介して障子に連絡した渦巻きばねを直接巻き込んでバランスするようにした渦巻きばね式装置や、障子に連絡したスパイラルロッドの移動により該スパイラルロッドの周囲に設けた捻りコイルばねの巻き込み量を変化させ摩擦係合力を利用してバランスするようにした捻りコイルばね式装置が知られている。
【０００３】
上記渦巻きばね式装置は、直接的にばねを巻き込む構成であるので、上げ下げ障子の重さに対する適応範囲が狭く、重量の異なる種々の障子等に対応させるには渦巻ばねの構成を変えた多種類の装置を用意する必要があった。捻りコイルばね式装置は、摩擦係合力を利用するので渦巻きばね式装置に比べて上げ下げ障子の重量に対する適応範囲は広いが、しばしば捻りコイルばねの許容応力を超える場合が生じ、障子が垂れ下がったり、耐久性能が渦巻きばね式装置よりも劣るようなこともあった。
【０００４】
上記捻りコイルばね式装置に使用する捻りコイルばねは、通常帯状のばね材料を捻って略棒状に形成されているから、重量の大きな障子に対応するためには、ばね材料の板厚を厚くするか、板幅を広げればよいと考えられるが、実際にそのような構成にすることは実用的でない。すなわち、板ばね材料を捻って形成される捻りコイルばねは、負荷が作用した際、ばね板の外側には引張り応力が発生し、内側には圧縮応力が発生する。このような内部応力は、ばねの板厚が薄ければ容易に開放されるが、板厚が厚いと簡単には開放されずに蓄積し、へたりの原因となったり、応力が繰り返し作用することにより破損の原因となったりする。また、板幅を広げる対応策の場合、板厚の変化に比べて許容応力の変化が少ないので、大きな重量に対応するためには、かなり幅広に構成しなければならない。その結果、捻りコイルばねの全長に対する巻数が限定されてしまうし、巻き込みの際に板幅方向のせん断応力が発生し、捻りコイルばねとしての特性が出ず、巻き込み量も少なくなり、最終的に破損等の原因となる。
【０００５】
上述のように、１本の捻りコイルばねの構成を変化させて重量の大きい障子に対応させることは種々問題があり、実用的でないので、従来より捻りコイルばねと引張りコイルばねを組み合せた装置（例えば特許文献１参照）や、障子の両側に複数個づつバランサー装置を設けた構成（例えば特許文献２参照）が提案されている。上記装置のうち、引張りコイルばねと捻りコイルばねを組み合せた装置は、捻りコイルばねの外側に引張りコイルばねを付加する構成であるので、必然的にバランサー本体の外形が大きくなり、狭いサッシュに取り付けることがむずかしくなるし、外形をあまり変えないように構成するには捻りコイルばねの外径を小さくしなければならないから、耐久性に著しい影響を与えることになる。また、性質の異なる２種類のばねを用いて障子とバランスさせることは非常に調整が複雑で面倒である。例えば、引張りコイルばねの作用としては、上げ下げする障子の移動量は変化しても引張り力は一定になることが理想的であるが、実際には、一般の引張りコイルばねでは障子の移動量に対して引張り力もリニアに変化して次第に大きくなってしまう。理想に近い引張りコイルばねにするには、変化の傾きが小さくなるよう径を大きくしたり、巻数を大きくしたり、ばねの線径を小さくすることが考えられるが、例えば巻数を大きくすると、ばねの全長が長くなり、重量も増えてしまうから、実施化するのがむずかしい。
【０００６】
また、重量障子に対応させるため、現行のバランサー装置を障子の両側に複数個づつ並列して設けたものでは、ばね圧の調整を個々のバランサー装置毎に行わなければならないので、調整が非常に面倒である。その上、バランサー装置の上下の取り付け位置を各バランサー装置毎に調整して障子重量の変化に対応させるよう構成すると、位置を大きく伸ばして調整したバランサー装置に多大な負荷がかかり、ばねのへたりが集中して発生し、結果的に耐久性能が劣ることになる。
【特許文献１】実公昭５９−１４６２２号公報（実用新案登録請求の範囲、第２図）
【特許文献２】特開２００２−２１４２０号公報（段落０００５、００１９、００２０、００２１、図２、図３）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明の解決課題は、捻りコイルばねとスパイラルロッドを用いるバランサー装置において、重量のある上げ下げ障子にも対応できるよう許容応力範囲が広く、障子の垂れ下がりを防止すると共に耐久性を大幅に向上させることができ、かつサッシュにも容易に組み込むことができ、ばね圧の調整が簡単にできるバランサー装置及びそのバランサー装置を用いた上げ下げ障子を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明によれば、筒状のケースと、該ケースの先端側に回転可能に設けられスリットを有する筒状の回転ガイドと、該回転ガイドのスリットに螺合状態で貫通し先端が上記ケースの先端外方に突出するスパイラルロッドと、該スパイラルロッドの外周に同芯状態に組み合せて嵌挿された複数の捻りコイルばねを具備し、上記ケース若しくはスパイラルロッドを長手方向に移動して上記回転ガイドが回転した際、上記複数の捻りコイルばねの巻き込み量がそれぞれ変化し共同して上記スパイラルロッドに作用する荷重とバランスするよう各捻りコイルばねの一端をそれぞれ上記ケースの基端側に固定すると共に他端を上記回転ガイドに連結したことを特徴とするバランサー装置及びそれを用いた上げ下げ障子が提供され、上記課題が解決される。
【０００９】
また、本発明によれば、上記バランサー装置において、上記回転ガイドのスリット部分を潤滑性のある滑動部とし、上記複数の捻りコイルばねの各連結部分を剛性のある耐圧部とした上記バランサー装置が提供され、耐久性が一層向上される。
【発明の効果】
【００１０】
本発明は上記のように構成され、スパイラルロッドの外周に同芯状態に組み合せた複数の捻りコイルばねを嵌挿し、ケース若しくはスパイラルロッドが移動した際に各捻りコイルばねの巻き込み量がそれぞれ変化するよう各捻りコイルばねの一端をケースの基端側に固定すると共に他端を上記回転ガイドに連結して上記スパイラルロッドに作用する荷重とバランスさせるようにしたから、このバランス作用はスパイラルロッドと回転ガイド間の摩擦係合力により生じ、上記複数の捻りコイルばねの巻き込み量だけで変化するので、ばね圧の調整は、従来のように引張りコイルばねと捻りコイルばねの組み合せのように性質の異なるばねを組み合せたバランサー装置に比べて著しく簡単であり、許容応力範囲を広げることができ、耐久性もあり、障子の垂れ下がりを防止することができる。
【００１１】
また、上記のように複数の捻りコイルばねを同芯状態に組み合せたので、装置全体の長さが長くなることもなく、従来のバランサー装置に使用されているような径の大きい捻りコイルばねを主捻りコイルばねとし、その内方に径の小さい捻りコイルばねを設けて補助捻りコイルばねとすれば、装置の外形を大きくする必要もなく、サッシュへの組み込みが容易である。さらに、上記のように複数の捻りコイルばねを使用しても、上記回転ガイドの捻りコイルばねの連結部分に耐圧部を設けることにより、該回転ガイドが簡単に破損されるおそれもなく、一層耐久性を増大させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
本発明のバランサー装置は、上述したように上げ下げ窓やドア等に設けられた上げ下げ障子等の如き開閉機構や上げ下げ機構その他適宜の可動体の移動機構に採用することができるが、図１、図２には本発明を上げ下げ窓の障子に適用した実施例が示されている。図１に示すように、窓枠（１）内に設けられた上げ下げ障子（２）には、縦枠（３）に沿って上下動可能に設けられ、上昇して図１に示す開口位置に移動したり、降下して図２に示す閉鎖位置に移動する。そして、この障子（２）の荷重とバランスするように上記窓枠（１）と障子（２）間にはバランサー装置（４）が設けられている。
【００１３】
上記バランサー装置（４）は、基端（上端）側が固定ピン（５）等で縦枠（３）に取り付けられる筒状のケース（６）を有する。図においては、説明の都合上、縦枠にカバーを設けていないが、該ケースの外面等を隠すように適宜のカバー（図示略）を設けてもよい。上記ケース（６）の先端（下端）側には回転可能に回転ガイド（７）が設けられている。該回転ガイド（７）は、スパイラルロッド（８）が螺合状態で貫通するスリット部（９）と、後記する複数の捻りコイルばね（１０）、（１１）を連結するための連結部（１２）を有する略筒状に形成されている。
【００１４】
上記回転ガイド（７）は、上記スリット部（９）を潤滑性のある滑動部とし、上記連結部（１２）を剛性のある耐圧部に形成するのが好ましい。図に示す実施例では、回転ガイド（７）を潤滑性を有するポリアセタール、ポリアミドその他適宜のプラスチック材料で作って滑動部を構成し、別体に金属材料、セラミックス材料、エンジニアリングプラスチック材料等の剛性材料で短筒状の補強リング（１３）を形成し、該補強リング（１３）を回転ガイド（７）の開口端の内周若しくは外周に嵌着したり、ガイドの肉厚を厚くして耐圧部を構成している。なお、回転ガイドのスリット部を含む基質部を潤滑性を有するプラスチック材料で形成して滑動部とし、該基質部の内面若しくは外面に２色成形またはインサート成形の要領により剛性を有する耐圧部を形成してもよい（図示略）。
【００１５】
上記回転ガイド（７）は先端側に設けた段部（１４）と突起（１５）で、上記ケース（６）の先端に形成したフランジ（１６）及び座金（１７）を挟着して該ケース（６）の先端に回転可能に取り付けられている。また、外周には上記捻りコイルばね（１０）、（１１）の各先端側を連結するため各捻りコイルばね（１０）、（１１）の内径にそれぞれ対応した縮径部（１８）、（１９）が設けられている。
【００１６】
上記ケース（６）の基端側には、上記捻りコイルばね（１０）、（１１）の各基端側を連結するよう各捻りコイルばね（１０）、（１１）の内径にそれぞれ対応した縮径部（２０）、（２１）を形成したエンドキャップ（２２）が設けられている。
【００１７】
上記スパイラルロッド（８）は、一般に金属製の平板材料をねじって形成されたリードの大きいねじ部（２３）を有している。このねじ部（２３）のピッチは、等ピッチにしてもよいし、所望により長手方向に沿って変化させることもできる。なお、ケース内に存するスパイラルロッドの後端部には抜け止め用の抜止ピン（２４）があり、該ケースの先端から突出する部分には、上記障子（２）に連結するための取付ピン（２５）が設けられている。この取付ピン（２５）と障子（２）の間には、捻りコイルばねの巻き込み量を調整する調整機構等の部材が設けられるが、これらの構成については本発明の要旨ではないので詳述しない。
【００１８】
上記捻りコイルばね（１０）、（１１）は、丸線等のばね材料でよいが、好ましくは帯状のばね材料を巻回して複数個形成され、上記スパイラルロッド（８）の外周に同芯状態に組み合せて嵌挿できるよう各捻りコイルばねの内径、外径が規定される。図に示す実施例においては、図５、図６に示すように同方向に巻回された内径の大きい主捻りコイルばね（１０）と、該主捻りコイルばね（１０）の内方に挿入される外径を有する補助捻りコイルばね（１１）で構成されているが、３本以上の捻りコイルばねで構成してもよい。各捻りコイルばね（１０）、（１１）は、それぞれ両端に密着巻した取付部（２６）、（２７）を有し、取付部の一方を上記ケース（６）の基端側に設けたエンドキャップ（２２）に密嵌状態で固定し、他方の取付部を上記回転ガイド（７）の連結部に密嵌状態で固定してある。この構成により、回転ガイドが回転すると、上記主捻りコイルばね（１０）と補助捻りコイルばね（１１）は、同時に巻き込まれたり、巻き戻されたりして同方向に巻き込み量が変化し、共同してバランス作用を生じさせることができる。
【００１９】
なお、図１、図２に示す実施例では、ケース（６）を縦枠（３）に固定し、スパイラルロッド（８）を障子（２）に連結し、障子（２）を上げ下げした際スパイラルロッド（８）が長手方向に移動するように構成してあるが、ケースとスパイラルロッドを図示の態様とは逆の部材に取り付けてスパイラルロッド（８）を縦枠側に固定し、ケース（６）を障子側に連結し、障子と共に該ケースが長手方向に移動するようにしてもよい。
【００２０】
而して、上記バランサー装置を取り付けるには、図１に示すように、障子（２）が開口状態にあるときに、該障子（２）が垂れ下がらないようにセットする。具体的には、スパイラルロッド（８）がケース（６）から引き出されていない状態で、主捻りコイルばね（１０）と補助捻りコイルばね（１１）を予め巻き込み、両ばねの回転力により回転ガイドとスパイラルロッド間に生じる摩擦係合力が障子の重量にバランスした状態でスパイラルロッド（８）の取付ピン（２５）を障子（２）の持出部（２８）に連結する。
【００２１】
障子（２）を下げ始めるとスパイラルロッド（８）がケース（６）から引き出され、スパイラルロッド（８）のねじ部（２３）と回転ガイド（７）のスリット部（９）の間で直進運動が回転運動に変換される。それにより、上記主捻りコイルばね（１０）と補助捻りコイルばね（１１）が巻き込まれ、この巻き込みにより障子（２）には上向きの力が働き、軽い力で障子を閉鎖位置まで下げることもできる。また、障子の移動を下げる途中で止めても、その状態を維持することができる。障子（２）を上昇させて開口状態にする際にも上述とほぼ同様に障子の重量がバランスされ、軽い力で移動させることができる。
【００２２】
なお、上記スパイラルロッド（８）は、上記主捻りコイルばね（１０）及び補助捻りコイルばね（１１）の巻き込みにより、上向きの力が増すため、障子が開いた状態でも閉じた状態でも障子重量を軽減する力がほぼ同じになるようにするとよい。例えば、スパイラルロッド（８）のねじ部（２３）のピッチを不等ピッチにし、スパイラルロッド（８）の引き出し始め（障子の下げ始め）のねじ部のピッチを小さく形成し、引き出し終り（障子の下げ終り）のねじ部のピッチが大きくなるように形成すればよい。
【００２３】
上記のように、本発明のバランサー装置は、捻りコイルばねを複数本、図に示す実施例では、２本の捻りコイルばねで構成しているため、１本当りのばねが受け持つ負荷は従来の装置のほぼ半分近くに軽減され、大きな障子やガラスを複層化した障子等のように重量が増大した障子にも対処することができ、また、設置場所は従来のバランサー装置とほぼ同じであり、ばね圧の調整も容易である。さらに、従来のバランサー装置では、障子の両側にバランサー装置を設置してあり、左右で合計２本の捻りコイルばねで支えているため、従来でも２本の捻りコイルばねが同時に破損するような事故は少なかったが、本発明の上記実施例によれば、４本の捻りコイルばねで支えることになるから、一層壊れにくく、安全である。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】本発明を適用した上げ下げ窓を示し、開口状態の説明図。
【図２】閉鎖状態の窓の説明図。
【図３】バランサー装置の一部省略正面図。
【図４】バランサー装置の一部省略拡大断面図。
【図５】主捻りコイルばねの一部省略正面図。
【図６】補助捻りコイルばねの一部省略正面図。
【符号の説明】
【００２５】
１    窓枠
２    障子
４    バランサー装置
６    ケース
７    回転ガイド
８    スパイラルロッド
９    スリット部
１０    主捻りコイルばね
１１    補助捻りコイルばね
１３    補強リング
２２    エンドキャップ
２３    ねじ部
【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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