(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
出入門の下側面に設けられて出入門の開閉速度を減少させるフロア・ヒンジにおいて、ヒンジ作動部と磁気作動部とに区分してヒンジ作動部の一端にガイド・レールが設けられる設置ブラケットと；前記ガイド・レール上に直線運動が可能になるように設けられる移送板と；前記移送板と前記設置ブラケットの間に前記移送板の運動方向へ設けられる圧縮スプリングと；前記移送板の上部に回動可能になるように設けられ、出入門のヒンジ軸と結合して回動する主軸カムと；前記主軸カムのカム形状面と接触する前記移送板の一端に設けられる一対のローラと；前記設置ブラケットの前記磁気作動部の一端に回転可能になるように設けられるディスクと；前記ディスクの上下面に反発力を生じさせうるように永久磁石を配置し、前記設置ブラケットの前記磁気作動部に設けられるヨークと；前記主軸カムの低速回転運動をディスクの高速回転運動に伝達できるように、前記主軸カムの回転軸と前記ディスクの回転軸の間に設けた複数のギアが組込まれたギアボックスと；を含むことを特徴とする磁気式フロア・ヒンジ。
【請求項２】
前記主軸カムは、前記一対のローラと面接触していることを特徴とする請求項１に記載の磁気式フロア・ヒンジ。
【請求項３】
前記ローラはベアリング構造から成り、前記主軸カムの外周面と面接触することを特徴とする請求項１に記載の磁気式フロア・ヒンジ。
【請求項４】
前記ヨークは前記ディスクの大略半円部の上下面を取り囲む構造から成り、前記ディスクの上下面と対面するように前記ヨークの一端に永久磁石が一定の間隔に配列されることを特徴とする請求項１に記載の磁気式フロア・ヒンジ。
【請求項５】
前記ディスクは純銅材質から成ることを特徴とする請求項１に記載の磁気式フロア・ヒンジ。
【請求項６】
前記ディスクの上下面に対面する前記永久磁石は、相対する上下面で異なる極性に配列すると共に、上面内及び下面内でも異なる極性を交互に配列することを特徴とする請求項１に記載の磁気式フロア・ヒンジ。
【請求項７】
前記ギアボックスは前記出入門の回転軸上に設けられる低速ギアと、前記ディスクの回転軸上に設けられる高速ギアと、これらを一定のギア比で繋げる加速ギア及びチェインから成ることを特徴とする請求項１に記載の磁気式フロア・ヒンジ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、好ましくない機械的な衝撃を吸収しながら出入門の開閉速度を一定に保持できるフロア・ヒンジに係り、さらに詳しくは磁気式ダンパーを用いた非接触式の磁気式フロア・ヒンジに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
フロア・ヒンジは各種出入門の下側面（床面）に設けられて出入門が緩慢な速度で開閉出来るように緩衝力を付与した出入門の補助装置である。
一般に広く用いられているフロア・ヒンジは図１に示すように、油圧式フロア・ヒンジとして、本体１、ピストン２、圧縮スプリング３、移送板４、ロード５、ピン６及びカム７から成っている。
【０００３】
二つの移送板４の間には二つのピン６とロード５が繋がっており、ロード５の一端がピストン２に固定されて移送板４、ピン６、ロード５及びピストン２が一体に動く。圧縮スプリング３の一端はピストン２に固定され、他先端は本体１内部に固定される。本体１内部はヒンジ作動部８と油圧作動部９とに区分され、油圧作動部９にはオイルが充填されており、密閉された構造となっている。油圧作動部９の一端にはピストン２の直進運動に従い、互いに反対に開閉される一対のオリフィス（ｏｒｉｆｉｃｅ）１０、１１が形成されている。
【０００４】
上記構成を有する従来の油圧式フロア・ヒンジは出入門を開けると、出入門の回転軸に繋がれたカム７が回転運動し、カム７に接しているピン６が直線運動をする。ピン６が直進運動をすることにより、ロード５と繋がったピストン２が直進運動をする。
【０００５】
この際、ピストン２により一対のオリフィス（ｏｒｉｆｉｃｅ）１０，１１が開閉されながら、油圧作動部の圧縮オイルが、一対のオリフィス（ｏｒｉｆｉｃｅ）１０、１１を通して、高圧領域から低圧領域に流れ減衰力を発生させる。発生した減衰力は直進するピストン２の移動速度を減少させ、出入門を低速でゆっくり開閉するようにする。圧縮スプリング３は出入門が開く際にピストン２の前進移動により圧縮され、出入門に加わる力がなくなっても圧縮スプリング３の復元力でピストン２を後退させ出入門を閉じるようにする。
【０００６】
このような従来の油圧式フロア・ヒンジは、カム７がピン６を押す際、カム７の回転中心軸を基準にピン６にトックを発生させるので、ピストン２を本体１の内壁に密着させるような外乱を発生させる。これに依ってピストン２と本体１内壁の間に摩耗が発生することになる。ピストン２と本体１の内壁の間に摩耗によるオイル・リーク（ｌｅａｋ）が発生すると油圧作動部の減衰力が低下して、出入門が設計速度よりもより早く閉じたり、より容易に開いたりする問題が生じる。
【０００７】
また、従来の圧縮スプリング３は、実際に出入門を閉じる力と共にピストン２と本体１内壁から発生する摩擦力と、カム７とピン６の間で発生する摩擦力まで考慮して設計しなければならないので、圧縮スプリング３のスプリング常数の増加及びこれによる圧縮スプリング３の寿命が短縮する問題が発生する。
【０００８】
そして、従来の油圧式フロア・ヒンジは温度によるオイルの粘性係数変化が激しくて気温変化によって出入門の開閉速度の差が発生する問題があった。一方、出入門の開閉速度を調節するための調節スイッチを取付けたフロア・ヒンジがあるが、これは装置追加による費用上昇の問題と、毎度使用者が調節スイッチを調節しなければならないという使用上の不便さがあった。
【特許文献１】
特開平０９−０６０４１３
【特許文献２】
特開２００２−０８１２６０
【特許文献３】
特開平１０−２８０７９４
【特許文献４】
特開平０８−０９３３１５
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の目的は、磁気式ダンパーをフロア・ヒンジに適用して非接触式に減衰力を生じさせて摩擦力を最小化し、気温が変化しても出入門の開閉速度差を減らすことができる磁気式ダンパー付きフロア・ヒンジを提供することである。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本発明の磁気式フロア・ヒンジは、出入門の下側面（床面）に設けられて出入門の開閉速度を減少させるフロア・ヒンジにおいて、ヒンジ作動部と磁気作動部とに区分してヒンジ作動部の一端にガイド・レールが設けられる設置ブラケットと；前記ガイド・レール上に直線運動が可能になるように設けられる移送板と；前記移送板と前記設置ブラケットの間に前記移送板の運動方向へ設けられる圧縮スプリングと；前記移送板の上部に回動可能になるように設けられ、出入門のヒンジ軸と結合して回動する主軸カムと；前記主軸カムのカム形状面と接触される前記移送板の一端に設けられる一対のローラと；前記設置ブラケットの前記磁気作動部の一端に回転可能になるように設けられるディスクと；前記ディスクの上下面に反発力を生じさせうるように永久磁石を配置し、前記設置ブラッケットの前記磁気作動部に設けられるヨークと；前記主軸カムの低速回転運動をディスクの高速回転運動に伝達できるように、前記主軸カムの回転軸と前記ディスクの回転軸の間に設けた複数のギアが組込まれたギアボックスと；を含むことを特徴とする。
【００１１】
前記主軸カムは、前記一対のローラと面接触し、前記ローラはベアリング構造から成り、前記主軸カムの外周面と面接触することを特徴とする。
【００１２】
前記ヨークは前記ディスクの大略半円部の上下面を取り囲む構造から成り、前記ディスクの上下面と対面するように前記ヨークの一端に永久磁石が一定の間隔に配列されることを特徴とする。
【００１３】
前記ディスクは純銅材質から成り、前記ディスクの上下面に対面する前記永久磁石は、相対する上下面で異なる極性に配列すると共に、上面内及び下面内でも異なる極性を交互に配列することを特徴とする。
【００１４】
前記ギアボックスは前記出入門の回転軸上に設けられる低速ギアと、前記ディスクの回転軸上に設けられる高速ギアと、これらを一定のギア比で繋げる加速ギア及びチェインから成ることを特徴とする。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下、添付した図面に基づいて本発明の実施例を詳細に説明する。
図２は、本発明による磁気式フロア・ヒンジを分解図示した分解斜視図であり、図３は、本発明と異なる磁気式フロア・ヒンジを示した斜視図であり、図４は、本発明による磁気式フロア・ヒンジを示した横断面図であり、図５は、本発明による磁気式フロア・ヒンジを示した側断面図である。
【００１６】
本発明による磁気式フロア・ヒンジは出入門の下側面（床面）に設けられて出入門の開閉速度を一定に保持するもので、ギアボックス２０上面に設置ブラケット３０が取付けられる。
本発明による設置ブラケット３０は中央部に形成された区分壁３４を基準に、ヒンジ作動部３１と磁気作動部３２とに区分されており、ヒンジ作動部３１の一端にガイド・レール３３が一体型で設けられている。ガイド・レール３３上には移送板４０が直線スライド運動できるように設置されており、移送板４０と設置ブラケット３０の区分壁の間には圧縮スプリング４１が設けられる。圧縮スプリング４１は移送板４０の直線運動により圧縮される。圧縮スプリング４１内部には圧縮スプリング４１を案内するための圧縮スプリング案内棒４２が備えられ、この圧縮スプリング案内棒４２の一端は移送板４０に固定され、他側は区分壁３４を貫通して移送板４０の運動によりスライディングできるようになっている。
【００１７】
本発明による移送板４０は一対の移送板４０からなり、移送板４０の間の出入門の回転軸と結合して回動する主軸カム５０が回動可能になるように設置されている。
移送板４０のスライディング運動方向に長孔４３が形成され、主軸カム５０の回動軸は長孔４３に回動可能になるように結合される。
【００１８】
主軸カム５０は外周面が幾何学的なカム状を成しており、このカム状の外周面は移送板４０の一端に設置されたローラ５１と、最小の摩擦エネルギーで常に接触状態を保つ。
即ち、ローラ５１と接触する主軸カム５０の幾何学的形状により、移送板４０が直線運動することになる。例えば、カム状の長軸部分にローラ５１が接触する場合には、移送板４０が区分壁側にゆっくりスライディング移動することになり、圧縮スプリング４１が圧縮される。
カム状の外周面と接するローラ５１が最大の長軸部分を通過してその接触面が短軸部分に回動される場合には、圧縮された圧縮スプリング４１の復元力により移送板４０が区分壁から離れる方向に移動する。
圧縮スプリング４１の役割は実質的に使用者が出入門を開放してからそのまま放置しても最初の閉じた状態に戻るようにするものである。
【００１９】
本発明において、出入門の開閉速度を実質的に減速させる役割は次に説明する磁気作動部３２が受持つ。
前述したように、設置ブラケット３０の磁気作動部３２の一端に円板状のディスク６０が回転可能になるように設置され、このディスク６０の大略半円部に該当する上下面にヨーク６１が設置される。そして、ディスク６０の上下面に対応するヨーク６１に多数の永久磁石６２が一定の間隔に配列される。
【００２０】
本発明によるディスク６０は、導電率の優れた純銅からなるのが望ましい。純銅の抵抗温度係数ＴＣＲは４０００ｐｐｍで、理論的には１０℃の温度増減毎に導電率が４％ずつ増減するが、オイルの粘性係数の温度変化による増減に比べて極めて小さい値で実際的には反発力に及ぶ影響はない。
【００２１】
ディスク６０上面または下面と対面する永久磁石６２はＮ極とＳ極を交互に配置し、ディスク６０上下面を基準に相互対面する永久磁石６２は互いに異なる極性、即ち、Ｎ極とＳ極、またはＳ極とＮ極を保つように配置される。このように相互異なる極性で向き合う一対の永久磁石６２からの磁気力線の方向は、隣接する一対の永久磁石６２からの磁気力線方向と逆になる。
【００２２】
一方、ディスク６０が回転することにより、永久磁石６２とディスク６０の間ではディスク６０内部に誘導される渦電流と磁石から出てくる磁気場の間の相互作用（Ｌｏｒｅｎｔｚ  ｆｏｒｃｅ）による反発力が発生するが、この反発力により実質的に出入門の開閉速度が減速される。
従って、永久磁石６２とディスク６０の間で発生される反発力を増加させるためには出入門の回転速度よりディスク６０の回転速度を早くすることが望ましいが、本発明ではギアボックス２０を通して出入門の低速回転運動をディスク６０の高速回転運動に変換させる。
【００２３】
図２において、ギアボックス２０は出入門の回転軸上に設けられる低速ギア２１と、ディスクの回転軸上に設置される低速ギア２２と、これらを一定のギア比で繋げる加速ギア及びチェインからなり、ギアボックス２０内部は当業者なら所定のギア比を得るために多様に変形し実施することが出来るであろう。
【００２４】
反発力は出入門の回転速度θ´とギアボックス２０の減速比ｎ及び図６に示された各種設計変数の函数で整理される磁気ダンピグピ係数（ｍａｇｎｅｔｉｃ  ｄａｍｐｉｎｇ  ｃｏｅｆｆｉｃｉｅｎｔｃ）に比例する。
出入門が開いた状態で手を放すと、予め圧縮された圧縮スプリング４１の復元力（Ｔ（θ））により主軸カム５０に復元トークが伝達され、永久磁石６２とディスク６０及びギアボックス２０により出入門の回転速度（θ）が減少する。
【００２５】
この関係を表わす動力学関係式を数学式に現すと次の通り整理される。
【数１】
Ｉθ０＋ｎ２ｃθ’＋Ｔ（θ）＝０
ここで、
Ｉ：ディスクの等価慣性モーメントを含む出入門の軸における回転慣性モーメント、
θ’：出入門の角速度、
θ：出入門の回転角加速度、
ｎ：ギアボックスのギア比である。
出入門の回転運動の特性は、［数１］によって決定されるので、ギア比とスプリング４１及びキャップ部材の形状、磁気ダンピグピ係数を設計することは製品の特性を決定することになる。
【００２６】
このように構成された本発明による磁気式フロア・ヒンジの作用を説明すると次の通りである。
本発明による主軸カム５０は出入門の回転軸と繋がって回転運動し、回転トークを伝達する。主軸カム５０の回転運動は幾何学的な主軸カム５０の形状により移送板４０を直進運動させながら、同時にギアボックス２０の低速ギア２１を回転させる。この際、本発明によるローラ５１は主軸カム５０の外周面と面接触しながらローリング（Ｒｏｌｌｉｎｇ）するので、既存の油圧式フロア・ヒンジにおけるピン６とカム４の間の滑り運動に比べて摩擦力が減少する。
【００２７】
本発明による移送板４０の移動は圧縮スプリング４１を圧縮し、圧縮された圧縮スプリング４１は出入門に加えられる力がないときに、出入門を最初の閉じた状態に復元する復元力を発生させる。この際、スプリング案内棒４２は圧縮スプリング４１の圧縮及び復元運動が円滑に行われるように案内する役割をする。
一方、ギアボックス２０の低速ギア２１は前述した通り、主軸カム５０によって低速で回転され、多数のギアにより予め設計されたギア比に変換されて高速ギア２２を高速で回転させる。
【００２８】
従って、高速ギア２２は出入門の回転速度よりもより速い速度で磁気作動部３２に設けられたディスクを回転させる。
本発明によるディスク６０が、永久磁石６２の配列されたヨーク６１間を高速で回転すると、ディスク６０に渦電流が発生して永久磁石６２との相互作用により前述したようにディスク６０の回転を妨害する反発力が発生する。反発力はディスク６０の回転速度が速ければ速いほど大きくなるので、適切な反発力を得るためにはギアボックス２０内部のギア比を設定する。
【００２９】
反発力は出入門を開閉する際に出入門の回転速度を一定に保つ。
出入門を開放する際に、加える力が一定ではないため、必要以上に大きい力が加えられてもディスク６０の回転速度が早くなり、それだけ反発力が大きくなるので、開放速度は一定に保持される。
【００３０】
開放された状態で出入門をそのまま置いても出入門は圧縮スプリング４１の復元力により復元される方向、即ち、出入門を自動的に閉じるようにし、この際、圧縮スプリング４１による復元力だけで出入門が閉じることになると圧縮スプリング４１によりその速度は加速される。しかし、本発明ではディスク６０とヨーク６１との間で発生する反発力によりディスク６０の回転が抑制されることにより、圧縮スプリング４１の復元力による出入門の閉じる過程が一定の回転速度に保持されるものである。
【００３１】
【発明の効果】
本発明によると磁気式ダンパーをフロア・ヒンジに適用して非接触式に減衰力を生じさせて摩擦力を最小化し、かつ気温が変化しても出入門の一定の開閉速度を保持しうる効果をもたらすことが出来る。
【図面の簡単な説明】
【図１】従来の油圧式フロア・ヒンジを示した断面図である。
【図２】本発明による磁気式フロア・ヒンジを分解図示した分解斜視図である。
【図３】本発明に異なる磁気式フロア・ヒンジを示した斜視図である。
【図４】本発明による磁気式フロア・ヒンジを示した横断面図である。
【図５】本発明による磁気式フロア・ヒンジを示した側断面図である。
【図６】本発明による永久磁石とディスクで反発力が発生する原理図である。
【符号の説明】
２０：  ギアボックス
２１：  低速ギア
２２：  高速ギア
３０：  設置ブラケット
３１：  ヒンジ作動部
３２：  磁気作動部
３３：  ガイド・レール
３４：  区分壁
４０：  移送板
４１：  圧縮スプリング
４２：  圧縮スプリング案内棒
５０：  主軸カム
５１：  ローラ
６０：  ディスク
６１：  ヨーク
６２：  永久磁石
【図１】
0003790858.tif 000002
【図２】
0003790858.tif 000003
【図３】
0003790858.tif 000004
【図４】
0003790858.tif 000005
【図５】
0003790858.tif 000006
【図６】
0003790858.tif 000007