(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
筒形の剛性容器の左右の窓孔へ通して差し入れてヒンジ軸により回転可能に結合された一対の面材の前記ヒンジ軸による結合部が筒形の剛性容器の中に収納されており、前記ヒンジ軸による結合部と筒形の剛性容器との間に流体圧力で膨張し又は圧力を低下させることによって収縮するチューブが内蔵されており、前記チューブの膨張と収縮により前記ヒンジ軸により結合された前記一対の面材に回転運動を発生させるアクチエータ内蔵型のヒンジにおいて、
前記一対の面材における一方の面材は、前記筒形の剛性容器の窓孔側面部に設けた前記ヒンジ軸と平行な回転軸により回転可能に取り付けられ、他方の面材は、前記筒形の剛性容器の窓孔側面部に設けた前記ヒンジ軸と平行な案内軸と当該面材の両側面の長手方向に形成された案内溝とが嵌め合わされてスライド及び回転が可能に支持されていることを特徴とする、アクチエータ内蔵型ヒンジ。
【請求項２】
筒形の剛性容器の左右の窓孔へ通して差し入れてヒンジ軸により回転可能に結合された一対の面材の前記ヒンジ軸による結合部が筒形の剛性容器の中に収納されており、前記ヒンジ軸による結合部と筒形の剛性容器との間に流体圧力で膨張し又は圧力を低下させることによって収縮するチューブが内蔵されており、前記チューブの膨張と収縮により前記ヒンジ軸により結合された前記一対の面材に回転運動を発生させるアクチエータ内蔵型のヒンジにおいて、
前記一対の面材は、前記ヒンジ軸による結合部の両端から突き出された軸部が、前記筒形の剛性容器の両側面板に、同側面板のほぼ中心から剛性容器の内径面近傍まで形成された案内溝に嵌め合わされてスライド可能に支持されていることを特徴とする、アクチエータ内蔵型ヒンジ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明が属する技術分野】
この発明は、機械系、或いは大形構造物の建築・土木系をはじめ、技術分野の別を問わず、ヒンジ要素として適用、応用でき、その上運動精度が高いアクチエータ内蔵型のヒンジに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、ヒンジ乃至ヒンジ機構は、機械、建築・土木等々の技術分野で各種各様に多用されているが、ヒンジを作動させる手段としては、ドアヒンジに代表されるように、ヒンジ結合された要素（例えばドア）を直接駆動する方式が一般的であり、アクチエータを内蔵したヒンジは見聞しなかった。
【０００３】
しかし、本出願人が先に出願した特願平１０−１０７９７７号（特許第３８２０４９４号、平成１８年６月３０日登録）の明細書に記載したアクチエータ内蔵型のヒンジは、図５に一例を示したように、ヒンジ軸１により回転可能に結合された一対の面材２、３の前記ヒンジ結合部が筒形の剛性容器４の中に収納され、前記ヒンジ結合部と剛性容器４との間に流体圧力で大きく膨張し又は小さく収縮する二つのチューブ５、６がヒンジ結合部の長さ方向に長い形態で内蔵され、前記二つのチューブ５、６の膨張と収縮によりヒンジ結合された前記一対の面材２、３に回転運動を発生させて、ヒンジ（ヒンジ機構）自体を直接駆動させる構造を実現している。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
上記先行出願に係るアクチエータ内蔵型のヒンジは、少ない部品数でシンプルに構成され、内部の流体圧力の変化で膨張、収縮するチューブをアクチエータとして内蔵し、ヒンジ（ヒンジ機構）自体を直接駆動させるという画期的なものである。しかし、現実的な問題として、上記特願平１０−１０７９７７号明細書に記載された構成、及び前記図５に一例を示したような構成だけでは、一対の面材２、３とこれを収納する筒形の剛性容器４とは、相互の位置関係が確定せず、よって、同じチューブで作動させた場合でも、一対の面材の運動の軌跡は一定しない。従って、産業上に利用するには運動精度が不十分である。
【０００５】
従って、本発明の目的は、少ない部品数でシンプルに構成され、しかも運動精度の高い構成に改良した、アクチエータ内蔵型のヒンジを提供することである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上述した課題を解決するための手段として、請求項１記載の発明に係るアクチエータ内蔵型ヒンジは、
筒形の剛性容器４の左右の窓孔４ａ、４ｂへ通して差し入れてヒンジ軸１により回転可能に結合された一対の面材２、３の前記ヒンジ軸１による結合部が筒形の剛性容器４の中に収納されており、前記ヒンジ軸１による結合部と筒形の剛性容器４との間に流体圧力で膨張し又は圧力を低下させることによって収縮するチューブ５、６が内蔵されており、前記チューブ５、６の膨張と収縮により前記ヒンジ軸１により結合された前記一対の面材２、３に回転運動を発生させるアクチエータ内蔵型のヒンジにおいて、
前記一対の面材２、３における一方の面材２は、前記筒形の剛性容器４の窓孔側面部に設けた前記ヒンジ軸１と平行な回転軸７により回転可能に取り付けられ、他方の面材３は、前記筒形の剛性容器４の窓孔側面部に設けた前記ヒンジ軸１と平行な案内軸８と当該面材３の両側面の長手方向に形成された案内溝９とが嵌め合わされてスライド及び回転が可能に支持されていることを特徴とする。
【０００７】
請求項２記載の発明に係るアクチエータ内蔵型ヒンジは、
筒形の剛性容器４の左右の窓孔４ａ、４ｂへ通して差し入れてヒンジ軸１により回転可能に結合された一対の面材２、３の前記ヒンジ軸１による結合部が筒形の剛性容器４の中に収納されており、前記ヒンジ軸１による結合部と筒形の剛性容器４との間に流体圧力で膨張し又は圧力を低下させることによって収縮するチューブ５、６が内蔵されており、前記チューブ５、６の膨張と収縮により前記ヒンジ軸１により結合された前記一対の面材２、３に回転運動を発生させるアクチエータ内蔵型のヒンジにおいて、
前記一対の面材２、３は、前記ヒンジ軸１による結合部の両端から突き出された軸部が、前記筒形の剛性容器４の両側面板１０に、同側面板１０のほぼ中心から剛性容器４の内径面近傍まで形成された案内溝１１に嵌め合わされてスライド可能に支持されていることを特徴とする。
【０００８】
【発明の実施形態及び実施例】
請求項１、２に記載した発明に係るアクチエータ内蔵型ヒンジの基本的構成は、上記した本出願人の上記特願平１０−１０７９７７号明細書に記載されたアクチエータ内蔵型ヒンジと多く共通するが、請求項１に記載した発明に係るアクチエータ内蔵型ヒンジの実施形態は、図１Ａ〜Ｄに示したように、ヒンジ軸（中心軸）１により回転可能に結合された左右一対の面材２、３の前記ヒンジ結合部は、一対の面材２、３が屈折して最大屈折角度（図示例では９０゜）となった時、正面方向に見てほぼ正方形をなす筒形の剛性容器４の一つの角部に内接する（図１Ｄを参照）ように、予め中心よりも一方へ偏位して同剛性容器４の中に収納され設置されている。
【０００９】
前記条件を前提として、前記一対の面材２、３における一方の面材２は、前記剛性容器４における一つの角部を切り欠いた窓孔４ａへ通し、その両側面の部材に設けた回転軸７により剛性容器４へ回転可能に取り付けられている。他方の面材３は、前記剛性容器４における前記窓孔４ａの対角線方向の角部をやはり切り欠いた窓孔４ｂへ通し、同面材３の両側面の長手方向に形成した案内溝９へ剛性容器４の窓孔側面部の部材に設けた案内軸８を嵌め合わせてスライド及び回転が可能に支持されている。
【００１０】
前記一対の面材２、３が前記剛性容器４内の空間を仕切ってできる両側二つの空間に、空気圧、油圧等の流体圧力で大きく膨張し又は圧力を低下させることによって小さく収縮する二つのチューブ５、６が、ヒンジ軸１の長さ方向に長い形態で内蔵されている。
【００１１】
従って、前記チューブ５、６で構成されるアクチエータの流体圧力を変化させ、チューブ５、６を交互に正反対に膨張と収縮を行わせると、一対の面材２、３は一直線状の平衡状態（図１Ａ）から、次第にヒンジ軸１を中心とする屈折が進み（図１Ｂ、図１Ｃ）、ついに図１Ｄのように最大屈折角度（約９０゜）まで折れ曲がる回転運動をする。前記のように一対の面材２、３はそれぞれ回転軸７、或いは案内溝９と案内軸８との嵌め合わせにより位置的な拘束を受けているため、前記の回転は一定の軌跡で繰り返され、安定した回転運動を呈する。
【００１２】
図１Ａ〜Ｄの動作から明らかなように、前記請求項１記載の発明に係るアクチエータ内蔵型ヒンジのアクチエータを構成するチューブ５、６は、一つの剛性容器４内の仕切られた空間の一方に１個のみ設置して同様に実施することもできる。或いは剛性容器４内の仕切られた二つの空間のそれぞれに複数ずつのチューブを内蔵させて実施することもできる。
【００１３】
前記図１Ａ〜Ｄの実施例では、筒形の剛性容器４の形状を正面方向に見てほぼ正方形としているが、円筒形、その他の形状で実施しても勿論よい。
【００１４】
次に、請求項２記載の発明に係るアクチエータ内蔵型ヒンジの実施形態について説明する。
【００１５】
請求項２に記載した発明に係るアクチエータ内蔵型ヒンジは、図２Ａ〜Ｄに示したように、ヒンジ軸（中心軸）１により回転可能に結合された左右一対の面材２、３の前記ヒンジ結合部は、剛性容器４の側面板１０に形成した半径方向に直線状をなす案内溝１１に沿って直線的に変位し、一対の面材２、３が約９０゜をなす角度まで屈折する回転運動をする構成とされている。
【００１６】
即ち、前記一対の面材２、３は、円筒形の剛性容器４の直径線方向に切り欠いた窓孔４ａ、４ｂへスライド可能に通され、そのヒンジ結合部の両端から突き出された軸部が、前記円筒形の剛性容器４の両側面板１０に、同側面板１０のほぼ中心から剛性容器４の内径面近傍まで形成された案内軸１１に嵌め合わされて直線的なスライド可能に支持されている。
【００１７】
前記一対の面材２、３が前記剛性容器４内の空間を仕切ってできる二つの空間に、空気圧、油圧等の流体圧力で大きく膨張し又は圧力の低下によって小さく収縮する二つのチューブ５、６が、ヒンジ軸１の長さ方向に長い形態で内蔵されている。
【００１８】
従って、前記チューブ５、６で構成されるアクチエータの流体圧力を変化させ、チューブ５、６を交互に正反対に膨張と収縮を行わせると、一対の面材２、３が一直線状の平衡状態（図２Ａ）から、次第にヒンジ軸１を中心とする屈折が進み（図２Ｂ、図２Ｃ）、ついに図１Ｄのように最大屈折角度約９０゜まで折れ曲がる回転運動をする。前記のように一対の面材２、３は、そのヒンジ結合部より突き出されたヒンジ軸１が、剛性容器４の両側面板１０に形成された案内溝１１に嵌め合わされ運動軌跡の拘束を受けているため、前記面材２、３の回転は一定の軌跡で繰り返され、安定した回転運動を呈する。
【００１９】
図２Ａ〜Ｄの動作から明らかなように、前記請求項２記載の発明に係るアクチエータ内蔵型のヒンジも、アクチエータを構成するチューブ５、６は、一つの剛性容器４内の仕切られた空間の一方に１個のみ設置して同様に実施することもできる。或いは剛性容器４内の仕切られた二つの空間のそれぞれに複数ずつのチューブを内蔵させて実施することもできる。
【００２０】
図２Ａ〜Ｄの実施例では、前記剛性容器４の形状を円筒形としているが、これを前記図１Ａ〜Ｄに例示した実施例と同様に正面方向から見て正方形の筒形、その他の形状で実施しても勿論よい。また、前記案内溝１１は、剛性容器４の内側直径に近い長さに設けて上下逆方向に至る対称な回転運動が可能な構成でも実施できる。
【００２１】
前記剛性容器４は金属、或いは合成樹脂（繊維強化合成樹脂）など剛性の高い材料で製作される。前記チューブ５、６はゴム製又は合成樹脂（繊維強化合成樹脂）製として製造されたものを好適に使用できる。前記一対の面材２、３のヒンジ結合部を結合するヒンジ軸１には金属製軸を使用し、回転軸７、及び案内軸８は、金属製のピンを剛性容器４に埋め込み設置して形成すると良い。
【００２２】
また、左右の面材２、３をどのような材質、構造、形態とするかは、当該アクチエータ内蔵型ヒンジを使用する対象（用途、機能）に応じて決定する事項である。
【００２３】
請求項１、２に記載した発明の具体的な実施例、適用例は、およそ先の出願（特願平１０−１０７９７７号）に係る発明と同様である。
【００２４】
例えば請求項１記載の発明に係るアクチエータ内蔵型ヒンジの実施例として、図３に示したように、形態変化が可能な階段の角部に使用すれば、一つ置きのヒンジ１２の剛性容器４の部分が丁度階段のすべり止めとして好都合に働かせられる。図３中の符号１５は階段の仕上げ材である。
【００２５】
請求項２記載の発明に係るアクチエータ内蔵型ヒンジの実施例として、例えば図４Ａに示したような通常状態（閉鎖状態）の折板形態から図４Ｂに示したような開放状態となる外気の取り入れが可能な屋根板のヒンジに使用すると、ヒンジ１２’が美観を損ねることがないので、意匠的な観点から好適である。図中の符号１６は側壁である。
【００２６】
前記請求項１、２記載の発明に係るアクチエータ内蔵型ヒンジの駆動制御についても、先の出願（特願平１０−１０７９７７号）に係る発明と同様に、空気供給回路、或いは油圧回路その他の流体圧力制御回路を用いて制御される。
【００２７】
【発明の奏する効果】
請求項１、２に記載した発明に係るアクチエータ内蔵型ヒンジは、既存の材料、部品を組み合わせて、少ない部品数でシンプルに製作できる。しかも、運動精度が高いので、機械系、土木・建築系その他の技術分野の別を問わず、例えば一般的なドアから上記実施例として示した形態変化が可能な階段、外気の取り入れが可能な屋根板等に至るまでヒンジ要素を必要とするところへ広範囲に適用、応用することが可能であり、ヒンジ（ヒンジ機構）自体を直接駆動させる構造を様々に有効利用することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】Ａ〜Ｄは請求項１記載の発明に係るアクチエータ内蔵型ヒンジの構造原理と動作を概念的に示した断面図である。
【図２】Ａ〜Ｄは請求項２記載の発明に係るアクチエータ内蔵型ヒンジの構造原理と動作を概念的に示した断面図である。
【図３】形態変化が可能な階段へ適用した実施例の主要部を示した断面図である。
【図４】Ａ、Ｂは外気の取り入れが可能な屋根板へ適用した実施例の概念図である。
【図５】Ａ〜Ｄは先行出願のアクチエータ内蔵型ヒンジの構造原理と動作を概念的に示した断面図である。
【符号の説明】
１      ヒンジ軸
２      面材
３      面材
４      剛性容器
５      チューブ
６      チューブ
７      回転軸
８      案内軸
９      案内溝
１０    側面板
１１    案内溝
【図１】
0004058504.tif 000002
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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