蝶番
【課題】一方の蝶番要素を取り付けたドアを閉成位置から開成方向に所定角度回転されば自動的に開成位置に移動させることができるとともに、開成位置にあるドアを閉成方向に所定角度回転させれば自動的に閉成位置に移動させることができる蝶番を提供する。
【解決手段】蝶番１００は、カム溝１２９として、傾斜切替領域を頂点とした略逆Ｖ字形状（山折り型）のものを適用し、カムピン１２７がカム溝１２９の第１傾斜領域を傾斜切替領域に向かって移動する場合、及びカムピン１２７がカム溝１２９の第２傾斜領域を傾斜切替領域に向かって移動する場合に、第２軸筒１１５内において第１軸筒１０７から離反する方向に移動する筒状カム部材１２３によって圧縮バネ１２５を圧縮方向に押圧するように構成した。
【解決手段】蝶番１００は、カム溝１２９として、傾斜切替領域を頂点とした略逆Ｖ字形状（山折り型）のものを適用し、カムピン１２７がカム溝１２９の第１傾斜領域を傾斜切替領域に向かって移動する場合、及びカムピン１２７がカム溝１２９の第２傾斜領域を傾斜切替領域に向かって移動する場合に、第２軸筒１１５内において第１軸筒１０７から離反する方向に移動する筒状カム部材１２３によって圧縮バネ１２５を圧縮方向に押圧するように構成した。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ドアを回転動作可能に支持する蝶番に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来より、ドアに取付可能な蝶番要素と、ドアによって開閉される開口部の開口縁部（例えばドア枠）に取付可能な蝶番要素とを備え、ドアに取り付けた一方の蝶番要素を他方の蝶番要素に対して回転させることによりドアを開閉動作可能に支持する蝶番が知られている。特に、開成位置にあるドアを閉成方向へ回転させた場合に、適宜のカム構造やバネの作用さらにはドア自体の自重によりドアを自動的に閉止位置へ移動させることが可能な蝶番も開発され、実用化されている（例えば特許文献１，２，３）。
【０００３】
これら各特許文献には、カム構造として、カムピンが係合可能なカム溝を一方向にのみ傾斜させた形状に設定したカム溝にカムピンを係合させる態様が開示されている。このようなカム構造を採用することによって、カム溝のうち最も高い位置にカムピンを係合させた開成位置から閉成方向へドアを回転させて、カムピンをカム溝に係合させながらカム溝のうち最も低い位置に向かって移動させることにより、ドアを自動的に閉成位置に移動させることができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特許３４８５３８３号公報
【特許文献２】実開平７−１９５５４号公報
【特許文献３】実開昭５９−１７９９７８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところが、カム溝として一方向にのみ傾斜させた形状のものを適用しているため、ドアを閉成位置から開成位置へ移動させる場合には、カム溝のうち最も低い位置に係合させたカムピンがカム溝のうち最も高い位置に到達する地点までドアを回転させる操作力を付与し続けなければならず、ドアを自動的に開成位置に移動させることはできない。なお、上述したような形状をカム溝のうち最も高い位置にカムピンを係合させた状態で閉成位置となるように設定した場合には、カムピンをカム溝のうち最も低い位置に向かって移動させることによってドアを自動的に開成位置に移動させることができるが、ドアを開成位置から閉成位置へ自動的に移動させることはできない。
【０００６】
本発明は、このような問題に着目してなされたものであって、主たる目的は、カム溝及びカムピンを用いたカム構造を利用して、一方の蝶番要素を取り付けたドアを閉成位置から開成方向に所定角度回転されば自動的に開成位置に移動させることができるとともに、開成位置にあるドアを閉成方向に所定角度回転させれば自動的に閉成位置に移動させることができる蝶番を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
すなわち本発明は、開口部を回転しながら開閉し得るドアと開口部の縁部との間に介在し、ドアを回転可能に支持する蝶番に関するものである。なお、「開口部の縁部」（開口縁部）とは、開口部内の空間を他の空間と仕切り得る部分であり、建物の壁の一部に開口部を形成（確保）した態様では、壁自体が「開口縁部」に相当する場合もあれば、壁に取り付けたドア枠が「開口縁部」に相当する場合もある。
【０００８】
本発明に係る蝶番は、第１軸筒を有する第１蝶番要素と、第２軸筒を有する第２蝶番要素と、一端部側領域を第１軸筒内に回転不能に挿入するとともに他端部側領域を第２軸筒内に回転可能に挿入してこれら軸筒同士を同軸上に配置するシャフトと、第２軸筒内に回転不能な状態で軸方向に昇降移動可能に収容され、且つシャフトの他端部側領域に設けたカムピンが係合可能なカム溝を有する筒状カム部材と、第２軸筒内に収容される圧縮バネとを備えたものである。
【０００９】
ここで、第１蝶番要素または第２蝶番要素の何れか一方がドアに取り付けられるものであり、他方が開口縁部に取り付けられるものである。また、シャフトを介して第１軸筒と第２軸筒とを同軸上に配置した状態で何れの軸筒が相対的に上側に配置されてもよい。つまり、シャフトの一端部側領域が上端部側領域又は下端部側領域の何れであっても構わない。
【００１０】
そして、本発明に係る蝶番は、カム溝として、カム溝のうち最も第１軸筒に近接した領域である傾斜切替領域と、傾斜切替領域の一端から延伸し、第１軸筒から漸次離反する方向に傾斜させた第１傾斜領域と、傾斜切替領域の他端から第１傾斜領域とは異なる方向に延伸し、第１軸筒から漸次離反する方向に傾斜させた第２傾斜領域とを有するものを適用して、カムピンがカム溝の第１傾斜領域を傾斜切替領域に向かって移動する場合、及びカムピンがカム溝の第２傾斜領域を傾斜切替領域に向かって移動する場合に、第２軸筒内において第１軸筒から離反する方向に移動する筒状カム部材によって圧縮バネを圧縮方向に押圧するように構成していることを特徴としている。
【００１１】
ここで、「傾斜切替領域」は、カムピンが当該領域で停止可能な形状に設定した領域であってもよいし、カムピンが当該領域で停止不能な形状、すなわち第１傾斜領域又は第２傾斜領域の一方から傾斜切替領域へ到達したカムピンが直ちに他方の傾斜領域へ移動し得るような形状に設定した領域でも構わない。
【００１２】
そして、本発明の蝶番であれば、第１蝶番要素を第２蝶番要素に対して所定方向（この方向を順方向とする）に回転させた場合、第１蝶番要素と共にシャフトが第２軸筒に対して回転することにより、第２軸筒内においてカムピンがカム溝の第１傾斜領域又は第２傾斜領域の何れか一方（例えば第１傾斜領域）にガイドされながら傾斜切替領域に向かって移動する。この際、シャフトは第１軸筒側への移動が規制されているため、筒状カム部材は、第２軸筒内において第１軸筒から離反する方向に移動する。すると、この筒状カム部材によって圧縮バネが圧縮方向に押圧される。そして、カムピンが傾斜切替領域に到達し、そのまま傾斜切替領域を越えて他方の傾斜領域（例えば第２傾斜領域）に進入すると、押される力に対して戻ろうとする圧縮バネの作用（復元力）によって、カムピンは当該傾斜領域（例えば第２傾斜領域）を傾斜切替領域から離反する方向へ自動的に移動する。
【００１３】
ここで、第１蝶番要素を第２蝶番要素に対して正方向に回転させる前の状態を第１状態とし、この第１状態において第１蝶番要素を第２蝶番要素に対して正方向に回転させ、カムピンが第１傾斜領域から傾斜切替領域を越えて第２傾斜領域を自動的に移動した後の状態を第２状態とすると、本発明に係る蝶番は、第１状態において第１蝶番要素を正方向に所定角度回転させる操作力を与えることによって自動的に第２状態へと移行することができる。
【００１４】
また、第２状態において第１蝶番要素を第２蝶番要素に対して逆方向に回転させた場合、第１蝶番要素と共にシャフトが第２軸筒に対して回転することにより、第２軸筒内においてカムピンがカム溝の第２傾斜領域にガイドされながら傾斜切替領域に向かって移動する。この際、シャフトは第１軸筒側への移動が規制されているため、筒状カム部材は、第２軸筒内において第１軸筒から離反する方向に移動する。すると、この筒状カム部材によって圧縮バネが圧縮方向に押圧される。そして、カムピンが傾斜切替領域に到達し、そのまま傾斜切替領域を越えて第１傾斜領域に進入すると、圧縮バネの復元力によって、カムピンは当該傾斜領域を傾斜切替領域から離反する方向へ自動的に移動する。その結果、蝶番は、第２状態において第１蝶番要素を逆方向に所定角度回転させる操作力を与えることによって自動的に第１状態へと移動する。
【００１５】
このように、本発明に係る蝶番は、カム溝として、傾斜領域を境に相互に異なる方向へ傾斜させた２つの傾斜領域を形成したものを適用しているため、ドアに取り付けられる一方の蝶番要素にドアを取り付け、他方の蝶番要素を開口縁部に取り付ければ、閉成位置にあるドアを開成方向に所定角度回転されば自動的に開成位置に移動させることができるとともに、開成位置にあるドアを閉成方向に所定角度回転させれば自動的に閉成位置に移動させることができる。
【００１６】
しかも、本発明の蝶番であれば、各傾斜領域の傾斜角度や、カムピンが各傾斜領域をトレースする際に生じるカム溝とカムピンとの摩擦力が適宜の値となるようにカム溝やカムピンの形状を調整することにより、自動開成動作及び自動閉成動作を行う際に良好なダンパ機能を奏し、蝶番の適宜箇所にカセット式ダンパを取り付ける態様と比較して、構造の複雑化及び高コスト化を回避することができ、実用性に優れたものとなる。
【００１７】
また、本発明の蝶番では、筒状カム部材として単一のカム溝を有するものを適用してもよいが、筒状カム部材にカム溝を複数形成したものを適用するとともに、シャフトとしてカム溝と同数のカムピンを備えたものを適用することもできる。このような構造であれば、各カムピンに作用する負荷を分散することができ、カムピンに過大な負荷が集中的に作用してカム溝に不用意に噛み込んでしまう事態を防止・抑制することができる。
【００１８】
さらに、本発明の蝶番において、筒状カム部材に複数のカム溝を形成する場合、複数のカム溝を筒状カム部材の周方向に位相を異ならせた位置に形成すれば、同一位相に複数のカム溝を形成した場合と比較して、筒状カム部材がカム溝から受ける荷重をより一層効果的に分散することができる。
【発明の効果】
【００１９】
本発明によれば、カム溝として、傾斜切替領域と、この傾斜切替領域との接続点を起点とする傾斜方向が相互に異なる２つの傾斜領域とを連続して有する略山折り形状のものを適用することによって、一方の蝶番要素を取り付けたドアを閉成位置から開成方向に所定角度回転されば自動的に開成位置に移動させることができるとともに、開成位置にあるドアを閉成方向に所定角度回転させれば自動的に閉成位置に移動させることができる蝶番を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本発明の一実施形態に係る蝶番を適用したドアシステムの全体概略図。
【図２】同実施形態に係るドアシステムの平面模式図。
【図３】同ドアシステムにおいてドアが開成位置にある状態の図２対応図。
【図４】本実施形態に係る蝶番の分解概略図。
【図５】同蝶番の第１蝶番要素の平面図。
【図６】同第１蝶番要素の正面図。
【図７】同蝶番の第２蝶番要素の平面図。
【図８】同第２蝶番要素の正面図。
【図９】同蝶番のシャフトの正面図。
【図１０】図９のＹ方向矢視図。
【図１１】図９とは異なる角度から見たシャフトの部分断面図。
【図１２】同蝶番の軸受の正面図。
【図１３】図１２のY方向矢視図。
【図１４】同蝶番の一部を断面にして示す作用説明図。
【図１５】同蝶番の筒状カム部材の展開した状態を一部簡略して示す図。
【図１６】同蝶番の作用説明図。
【図１７】同蝶番の作用説明図。
【図１８】同蝶番の作用説明図。
【図１９】同実施形態に係る蝶番の一変形例を適用したドアシステムの図３対応図。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
以下、本発明の一実施形態を、図面を参照して説明する。
【００２２】
本実施形態に係る蝶番１００は、例えば室内空間と室外空間とに連通する開口部Ｓを回転しながら開閉し得るドアＤ（回転扉）に適用可能なものである。本実施形態では、図１に示すように、開口部Ｓの周囲にドア枠Ｗを設けており、このドア枠Ｗが開口部Ｓ内の空間を他の空間と仕切り得る本発明の「開口部の縁部」（開口縁部）に相当する。
【００２３】
ドアＤは、図２及び図３に示すように、一方の側縁部を吊元側として、開口部Ｓに嵌って当該開口部Ｓを閉成し得る閉成位置（Ｃ）と、開口部Ｓを開放した開成位置（Ｏ）との間で回転しながら移動するものである。本実施形態では、開口部Ｓに対するドアＤの開き角度が略１８０度となる位置を開成位置（Ｏ）に設定している。
【００２４】
そして、本実施形態に係る蝶番１００は、ドアＤを回転動作可能に支持し、且つ開成位置（Ｏ）と閉成位置（Ｃ）との間の中途位置にあるドアＤを開口部Ｓに対する所定の開き角度を境に開成方向又は閉成方向の何れかに付勢するものである。図１乃至３には蝶番１００に加えて、ドアＤを開成位置（Ｏ）に保持するドアキャッチャ２００、ドアＤを閉じる際の衝撃（衝撃音）を吸収し得るドアダンパ３００、及びドアＤを閉成位置（Ｃ）に保持するラッチ機構４００を備えたドアシステムＸを示している。
【００２５】
本実施形態では、ドアキャッチャ２００、ドアダンパ３００、及びラッチ機構４００は、それぞれ既知のものを適用しており、以下に簡単に説明する。
【００２６】
ドアキャッチャ２００は、図１乃至３に示すように、床面に固定されるドアキャッチャ本体２０１と、ドアＤに固定されるロックピン２０３とを備え、ドアＤが開成位置（Ｏ）に到達した際に、ロックピン２０３をドアキャッチャ本体２０１で拘束することによってドアＤを開成位置（Ｏ）に自動的に保持するものである。
【００２７】
ドアダンパ３００は、図２及び図３に示すように、ドアＤに取り付けられて閉成位置（Ｃ）に到達する前の所定時点から閉成位置（Ｃ）に到達する時点までダンパ機能を発揮するダンパ本体３０１と、ドア枠Ｗに取り付けられる受座３０３とを備えたものである。本実施形態では、ダンパ本体３０１を、油圧式ダンパを内蔵した本体部３０５と、本体部３０５に対して所定の抵抗力を受けた状態で回動可能な引込アーム３０７とを備えたものを適用している。引込アーム３０７には、受座３０３の軸状突起部３０９にガイドされるガイド溝３１１を形成している。そして、ドアＤを開成位置（Ｏ）から閉成位置（Ｃ）に向かって移動させてドアＤの開口部Ｓに対する開き角度が所定値（本実施形態では１０度）となった時点で、ガイド溝３０５内に受座３０３の軸状突起部３０９が入り込み、さらにドアＤの閉成方向への移動に伴って、引込アーム３０７全体が、ガイド溝３０５に対する軸突起部３０９の進入度合いを大きくしながら、ダンパ本体３０１の本体部３０５に対して所定の抵抗力を受けた状態で回転する。これにより、ドアダンパ３００は、ドアＤの閉成動作時に適切なダンパ機能を発揮し、閉成方向に向かうドアＤを減速させて閉成位置（Ｃ）に到達する際のドアＤの衝撃（衝撃音）を抑制することができるとともに、ガイド溝３０５に軸状突起部３０９をガイドさせることによってドアＤ全体を閉成位置（Ｃ）にまで適切に引き込むことができる。
【００２８】
ラッチ機構４００は、反吊元側の側縁部の所定の高さ位置においてドアＤの幅方向に突没動作可能なラッチ爪４０１と、開口部Ｓのうち反吊元側の側縁部（ドア枠Ｗの側縁部W１）に形成したラッチ孔４０３とを備え、ラッチ爪４０１を、ドアＤの側縁部よりもドアＤの幅方向に突出させた突出状態と、ドアＤの側縁部よりもドアＤの幅方向中央側に退避させた退避状態との間で変化させ、突出状態にあるラッチ爪４０１がラッチ孔４０３に係合することによってドアＤを閉成位置（Ｃ）に保持するものである（図２参照）。本実施形態では、バネ等の適宜の付勢手段（図示省略）によりラッチ爪４０１が常時突出状態となるように設定している（図１乃至図３参照）。
【００２９】
このラッチ機構４００は、閉成位置（Ｃ）にないドアＤが閉成方向に移動した場合に、閉成位置（Ｃ）に到達する直前で、それまで突出状態にあるラッチ爪４０１がドア枠Ｗの反吊元側の側縁部に当たることで一時的にドアＤの幅方向に没入して退避状態となり、ドアＤが閉成位置（Ｃ）に到達した時点でドア枠Ｗの側縁部W１との干渉が解消されたラッチ爪４０１が突出状態となってラッチ孔４０３に係合することによって、ドアＤを閉成位置（Ｃ）に保持することができる。また、ラッチ爪１０１の突出状態と退避状態との切替は、ドアＤに設けたノブＮに対する操作で行うことができる。
【００３０】
そして、本実施形態に係る蝶番１００は、図１に示すように、ドアＤに取り付けられる第１蝶番要素１０１と、ドアＤによって開閉可能な開口部Ｓを有するドア枠Ｗに取り付けられる第２蝶番要素１０３とを備えたものである。本実施形態では、第１蝶番要素１０１を第２蝶番要素１０３よりも相対的に上側に配置する上側蝶番要素とするとともに、第２蝶番要素１０３を相対的に下側に配置する下側蝶番要素としている。
【００３１】
第１蝶番要素１０１は、図４乃至図６（図５、図６はそれぞれ第１蝶番要素１０１の平面図、正面図である）に示すように、第１羽根板１０５と、第１羽根板１０５の一方の側縁部に形成した第１軸筒１０７とを備え、第１羽根板１０５の所定箇所（図示例では４隅近傍箇所）に形成したビス取付用孔１０９に挿入したビスをドアＤに形成したネジ孔に螺合させることによって、ドアＤに固定可能なものである。第１軸筒１０７の上端部には上側キャップ１１１を装脱可能に取り付けている。
【００３２】
第２蝶番要素１０３は、図４、図７及び図８（図７、図８はそれぞれ第２蝶番要素１０３の平面図、正面図である）に示すように、第２羽根板１１３と、第２羽根板１１３の一方の側縁部に形成した第２軸筒１１５とを備え、第２羽根板１１３の所定箇所（図示例では４隅近傍箇所と中央部）に形成したビス取付用孔１１７に挿入したビスをドア枠Ｗに形成したネジ孔に螺合させることによってドア枠Ｗに固定可能なものである。第２軸筒１１５の下端部には下側キャップ１１９を装脱可能に取り付けている。
【００３３】
本実施形態に係る蝶番１００は、これら蝶番要素（第１蝶番要素１０１、第２蝶番要素１０３）に加えて、上端部側領域を第１軸筒１０７内に回転不能に挿入するとともに下端部側領域を第２軸筒１１５内に回転可能に挿入して、これら軸筒（第１軸筒１０７、第２軸筒１１５）同士を同軸上に配置するシャフト１２１と、第２軸筒１１５内に回転不能な状態で軸方向Ａに昇降移動可能に収容した筒状カム部材１２３と、第２軸筒１１５内に収容される圧縮バネ１２５とを備えている。
【００３４】
シャフト１２１は、図４に示すように、第２軸筒１１５内に挿入する概略円柱状の下端部側領域にカムピン１２７を一体又は一体的に設けている。カムピン１２７の数や形成箇所は、後述するカム溝１２９の数や形成箇所に対応させている。本実施形態では、一対のカムピン１２７をシャフト１２１のうち、周方向に所定角度（図示例では略１８０度）位相を異ならせた箇所に設け、これらカムピン１２７をシャフト１２１の軸方向Ａ（高さ方向）に段違いに設けている。また、図９及び図１０（図９はシャフト１２１の正面図であり、図１０は図９のＹ方向矢視図である）に示すように、シャフト１２１の高さ方向中央部近傍には、後述するボールベアリング１３１を回転可能に保持するボールベアリング保持部１３３を設けている。シャフト１２１のうち上端部側領域の外周面の一部には軸方向Ａに沿って延びる平坦部１３５を形成している。なお、図１１に示すように、シャフト１２１として、上端部の端面に開口するネジ孔１２２と、ネジ孔１２２の先端部に連通し且つシャフト１２１の外周面に開口するボール保持用孔１２４とを有するものを適用することができる。この場合、ボール保持用孔１２４にボール１２６を収容した状態でネジ孔１２２に対する六角穴付き止めねじ１２８（ホーローセット）の螺合程度（進入距離）を変更することによって、シャフト１２１の外周面に対するボール１２６の突出具合を調整することができる。本実施形態では、このようなシャフト１２１の上端部側領域を、第１軸筒１０７内に回転不能に設けた軸受１３７に挿入している。シャフト１２１の上端部側領域を軸受１３７に挿入する際には、シャフト１２１の外周面に対するボール１２６の突出量をゼロまたはほぼゼロ以下に設定しておき、シャフト１２１の上端部側領域を軸受１３７に挿入した後で、例えば六角レンチ等の工具を用いてネジ孔１２２に対する六角穴付き止めねじ１２８（ホーローセット）の螺合程度（進入距離）を調整し、シャフト１２１の外周面に対するボール１２６の突出量を増やしてボール１２６を軸受１３７の内周面に押し付ける（図示省略）。その結果、このシャフト１２１を介して第１軸筒１０７と第２軸筒１１５を同軸上に強固に連結することができる。また、ボール１２６を第１軸筒１０７の内周面に直接又は間接的に（本実施形態では軸受１３７の内周面を介して間接的に）に接触させておくことにより、ドアＤの開閉に伴う第１軸筒１０７と第２軸筒１１５との相対回転時に、バネ１２５やカム機構（カムピン１２７、カム溝１２９）の作動に起因して軸筒１０７，１１５内で響き得る音の発生を防止・抑制することができる。
【００３５】
軸受１３７は、図４、図１２及び図１３（図１２は軸受１３７の正面図であり、図１３は図１２のＹ方向矢視図である）に示すように、概略円筒状をなし、外周面の一部に、第１軸筒１０７の内周面に形成した軸方向Ａに延伸するスライド溝１３９に係合可能な係合突条部１１１を形成し、内周面の一部に、シャフト１２１の上端部側領域の断面形状に対応させた平坦部１１３を形成したものである。そして、係合突条部１１１を第１軸筒１０７のスライド溝１３９に係合させることによって、軸受１３７は第１軸筒１０７に対して回転不能となる。また、シャフト１２１の平坦部１３５が軸受１３７の平坦部１１３と対面し得るようにシャフト１２１の上端部側領域を軸受１３７内に挿入することによって、軸受１３７はシャフト１２１を回転不能に保持することができる。
【００３６】
なお、シャフト１２１の上端部側領域を軸受１３７内に挿入する前の時点で、シャフト１２１とは別体であるボールベアリング保持体１４５（図４参照）と、シャフト１２１のボールベアリング保持部１３３との間に多数のボールベアリング１３１を回転可能な状態で保持させおく。そして、第２軸筒１１５内の上端開口部にワッシャ１１６を固定した状態で、下側キャップ１１９が装着されていない第２軸筒１１５の下端開口部からシャフト１２１を挿入し、その上端部側領域をワッシャ１１６の内孔に通すことにより、シャフト１２１は、下端部側領域を第２軸筒１１５内に収容し、上端部側領域を第２軸筒１１５外に露出した状態となる。この状態で、各軸筒（第１軸筒１０７、第２軸筒１１５）と外法径が同一のリング状ブッシュ１４７をシャフト１２１の上端から下方に落として込んで第２軸筒１１５の上端開口部またはワッシャ１１６に当接または近接する位置に配置しておく。そして、この状態でシャフト１２１の上端部側領域を軸受１３７内に挿入すると、図１４に示すように、リング状ブッシュ１４７が第１軸筒１０７の下端開口部または軸受１３７の下端開口部に接触または近接する。このワッシャ１１６により、シャフト１２１を中心とした第１蝶番要素１０１と第２蝶番要素１０３との相対回転運動の際に生じる摩擦抵抗の軽減化を図ることができる。なお、図１４は、第１蝶番要素１０１の第１羽根板１０５と第２蝶番要素１０３の第２羽根板１１３とが平面視においてほぼ重なり合う状態を一部断面にして模式的に示す図である。
【００３７】
筒状カム部材１２３は、図４に示すように、概略円筒状をなし、外周面に、第２軸筒１１５の内周面に形成した軸方向Ａに延伸するスライド溝１４７に係合可能な係合突条部１４９を有するものである。また、筒状カム部材１２３は、所定形状のカム溝１２９を有する。カム溝１２９は、筒状カム部材１２３の展開した状態を一部簡略して示す図１５に示すように、カム溝１２９のうち第１軸筒１０７側に最も寄った位置（本実施形態ではカム溝１２９のうち最も高い位置）に形成した傾斜切替領域１５１と、傾斜切替領域１５１から筒状カム部材１２３の周方向に沿った一方向（順方向）に延伸し、第１軸筒１０７から漸次離反する方向（本実施形態では下方向）に傾斜させた第１傾斜領域１５３と、傾斜切替領域１５１から筒状カム部材１２３の周方向に沿った他方向（逆方向）に延伸し、第１軸筒１０７から漸次離反する方向に傾斜させた第２傾斜領域１５５とを有する略下向きＶ字状のものである。なお、本実施形態では、傾斜切替領域１５１として、第１傾斜領域１５３又は第２傾斜領域１５５の何れか一方から傾斜切替領域１５１へ到達したカムピン１２７が直ちに他方の傾斜領域へ移動し得るような形状に設定したものを適用している。したがって、傾斜切替領域１５１は、カム溝１２９において、カムピン１２７が自動的に第１傾斜領域１５３を通過するか、カムピン１２７が自動的に第２傾斜領域１５５を通過するかを決定する思案点（分岐点）として機能する。また、本実施形態では、傾斜切替領域１５１を境に第１傾斜領域１５３と第２傾斜領域１５５の形状が対象となるように設定している。
【００３８】
また、本実施形態では、カム溝１２９として、第１傾斜領域１５３のうち最も第１軸筒１０７から離反した位置から第１傾斜領域１５３よりもさらに急勾配で第１軸筒１０７から離反する方向に傾斜させた第１急勾配領域１５７を形成するとともに、第２傾斜領域１５５のうち最も第１軸筒１０７から離反した位置から第２傾斜領域１５５よりもさらに急勾配で第２軸筒１１５から離反する方向に傾斜させた第２急勾配領域１５９を形成したものを適用している。本実施形態に係る蝶番１００は、このようなカム溝１２９を筒状カム部材１２３のうち、周方向に所定角度（図示例では略１８０度）位相を異ならせた箇所に形成している。特に、本実施形態では、一対のカム溝１２９を軸方向Ａに沿って段違いに形成している。なお、筒状カム部材１２３の外周面において高さ方向に延伸する係合突条部１４９はカム溝１２９によって一部切断されている（図４参照）。また、本実施形態では、一対の係合突条部１４９を、筒状カム部材１２３の外周面において１８０度位相を異ならせた位置に形成し、各係合突条部１４９におけるカム溝１２９による切断箇所は１箇所となるようにカム溝１２９の形成箇所を設定している。
【００３９】
このようなカム溝１２９にカムピン１２７を係合させて筒状カム部材１２３とシャフト１２１とを相互に組み付ける態様としては、筒状カム部材１２３に形成したカムピン取付用ネジ孔１６１にカムピン１２７を螺合する前の状態でシャフト１２１の下端部側領域を筒状カム部材１２３内に挿入し、カム溝１２９とカムピン取付用ネジ孔１６１とが連通する位置でカムピン取付用ネジ孔１６１にカムピン１２７を螺合して取り付けたり、或いはシャフト１２１の一端部側領域を筒状カム部材１２３に挿入した後、筒状カム部材１２３の所定箇所にカムピン１２７を溶接等により固定するものを挙げることができる。
【００４０】
圧縮バネ１２５は、図４及び図１４に示すように、下端部側領域を第２軸筒１１５内に挿入したシャフト１２１を下端から押圧し得るように第２軸筒１１５内に収容されるものである。そして、第２軸筒１１５の下端開口部近傍領域に螺合した圧縮量調整用ネジ１６３の螺合程度（進入距離）を変更することによって、第２軸筒１１５内に収容している圧縮バネ１２５全体の圧縮量を調整できる。なお、本実施形態では、圧縮バネ１２５と圧縮量調整用ネジ１６３との間にワッシャ１６５を介在させている。
【００４１】
次に、このような構成をなす蝶番１００の動作及び作用について説明する。
【００４２】
本実施形態では、ドアＤが閉成位置（Ｃ）にある場合にシャフト１２１のカムピン１２７がカム溝１２９の第１急勾配領域１５７に位置付けられるとともに、ドアＤが開成位置（Ｏ）にある場合にシャフト１２１のカムピン１２７がカム溝１２９の第２急勾配領域１５９に位置付けられるように設定している（図１４及び図１５参照、なお、図１５ではカムピン１２７自体及びその移動軌跡を二点鎖線で示す）。
【００４３】
先ず、閉成位置（Ｃ）にあるドアＤを開成方向へ回転させる操作力を付与した場合、ドアＤに固定した第１蝶番要素１０１が、ドア枠Ｗに固定した第２蝶番要素１０３に対して回転し、この回転動作に伴って、第１軸筒１０７と一体回転するシャフト１２１が第２軸筒１１５に対して回転する。ここで、シャフト１２１は、第１軸筒１０７内に回転不能に設けた軸受１３７に上端部側部分を回転不能に保持されているため、第１軸筒１０７と一体に第２軸筒１１５に対して回転する。第１軸筒１０７と共にシャフト１２１が第２軸筒１１５に対して回転すると、シャフト１２１の下端部側領域に設けたカムピン１２７がカム溝１２９のうち第１急勾配領域１５７及び第１傾斜領域１５３を順に辿りながら傾斜切替領域１５１に向かって移動する。シャフト１２１自体は第２軸筒１１５内においてリング状ブッシュ１４７により上昇移動（第１軸筒１０７側への移動）が規制されているため、シャフト１２１のカムピン１２７が傾斜切替領域１５１に向かって第１傾斜領域１５３を移動することにより、筒状カム部材１２３が圧縮バネ１２５のバネ力に抗して下降する。したがって、圧縮バネ１２５は、傾斜切替領域１５１に向かって第１傾斜領域１５３を移動するカムピン１２７が傾斜切替領域１５１に近付くにつれて圧縮量が大きくなる。そして、図１６に示すように、カムピン１２７が第１傾斜領域１５３から傾斜切替領域１５１に到達した時点で圧縮バネ１２５の圧縮量は最大となる。次いで、カムピン１２７が傾斜切替領域１５１を通過した（越えた）時点で、カムピン１２７が第２傾斜領域１５５を辿りながら傾斜切替領域１５１から離反する方向に移動する。この際、圧縮バネ１２５の弾性復帰力（復元力）により筒状カム部材１２３は押し上げられるため、ユーザがドアＤを開成方向へ回転させる操作力を停止したり、あるいは弱めてもカムピン１２７は第２傾斜領域１５５をスムーズ且つ自動的に移動する。そして、カムピン１２７が、圧縮バネ１２５の復元力及びドアＤの自重により第２傾斜領域１５５を第２急勾配領域１５９に向かって移動し、第２急勾配領域１５９に到達すると、ドアＤは自動的に開成位置（Ｏ）となる（図１７及び図１８参照）。なお、図１７は、カムピン１２７が第２急勾配領域１５９に到達した時点を図１６に対応して示す図であり、図１８は、同時点を反対側（図１７の紙面奥方側）から見た図である。
【００４４】
一方、開成位置（Ｏ）にあるドアＤを閉成方向へ回転させる操作力を付与した場合、第１蝶番要素１０１が第２蝶番要素１０３に対して回転し、この回転に伴ってシャフト１２１が第２軸筒１１５に対して回転する。この際、シャフト１２１のカムピン１２７が第２急勾配部１５９及び第２傾斜領域１５５を順に辿りながら傾斜切替領域１５１に向かって移動する。第２軸筒１１５内において上昇移動（第１軸筒１０７側への移動）が規制されているシャフト１２１のカムピン１２７が傾斜切替領域１５１に向かって第２傾斜領域１５５を移動することにより、筒状カム部材１２３が圧縮バネ１２５のバネ力に抗して下降する。そして、カムピン１２７が第２傾斜領域１５５から傾斜切替領域１５１に到達した時点で圧縮バネ１２５の圧縮量は最大となり（図１６参照）、カムピン１２７が傾斜切替領域１５１を通過した（越えた）時点で、カムピン１２７が第１傾斜領域１５３を辿りながら傾斜切替領域１５１から離反する方向に移動する。この際、圧縮バネ１２５の弾性復帰力（復元力）により筒状カム部材１２３は押し上げられるため、ユーザがドアＤを閉成方向へ回転させる操作力を停止したり、あるいは弱めてもカムピン１２７は第１傾斜領域１５３をスムーズ且つ自動的に移動する。そして、カムピン１２７が、圧縮バネ１２５の復元力及びドアＤの自重により第１傾斜領域１５３を第１急勾配領域１５７に向かって移動し、第１急勾配領域１５７に到達すると、ドアＤは自動的に閉成位置（Ｃ）となる（図１４参照）。
【００４５】
なお、本実施形態の蝶番１００は、ドアＤを略１８０度回転できるように、カム溝１２９の形状を設定している。具体的には、以下の条件、すなわち、図１５に示すように、閉成位置（Ｃ）にあるドアＤが開成方向に１５度回転するとカムピン１２７が第１急勾配領域１５７から第１傾斜領域１５３に到達するという条件、閉成位置（Ｃ）にあるドアＤが開成方向に１００度回転するとカムピン１２７が傾斜切替領域１５１に到達するという条件、閉成位置（Ｃ）にあるドアＤが開成方向に１８５度回転すると第２急勾配領域１５９に到達するという条件、また、開成位置（Ｏ）にあるドアＤが閉成方向に１５度回転するとカムピン１２７が第２急勾配領域１５９から第２傾斜領域１５５に到達するという条件、開成位置（Ｏ）にあるドアＤが閉成方向に１００度回転するとカムピン１２７が傾斜切替領域１５１に到達するという条件、開成位置（Ｏ）にあるドアＤが閉成方向に１８５度回転すると第１急勾配領域１５７に到達するという条件、これらの条件を満たすようにカム溝１２９の形状を設定している。さらに、本実施形態では、自動閉成動作及び自動開成動作を行う際に適宜のダンパ機能を奏するように各傾斜領域（第１傾斜領域１５３、第２傾斜領域１５５）の傾斜角度や距離、或いはカム溝１２９の開口寸法に対するカムピンの直径等を適宜の値に設定している。
【００４６】
以上に述べた蝶番１００によってドアＤを回転動作可能に支持することにより、ユーザがドアＤを閉成位置（Ｃ）と開成位置（Ｏ）との間の中途位置の状態で、ドアＤを閉成方向又は開成方向の何れかへ移動させる操作力を停止したり、あるいは操作力を弱めた場合に、ドア枠Ｗの開口部Ｓに対するドアＤの開き角度に応じてドアＤを閉成方向又は開成方向の何れか一方へ付勢する力を付与することができる。
【００４７】
具体的には、図３に示すように、ドアＤを閉成方向又は開成方向の何れかへ移動させる操作力を停止したり、あるいは操作力を弱めた時点で、開口部Ｓに対するドアＤの開き角度θが１００度未満であれば、すなわち、蝶番１００のカムピン１２７が第１傾斜領域１５３をトレース中であれば、圧縮バネ１２５の復元力によりカムピン１２７は第１傾斜領域１５３から第１急勾配領域１５７に向かって移動して、ドアＤを閉成方向に付勢することができる。本実施形態では、ドアＤの開口部Ｓに対する開き角度θが所定角度（例えば１０度）になった時点で、ドアダンパ３００が作用し始める。具体的には、ドアＤの開口部Ｓに対する開き角度θが所定角度（例えば１０度）になった時点で、引込アーム３０７のガイド溝３０５が受座３０３の軸状突起部３０９に当たり（図３の想像線で示す）、そのままドアＤの閉成方向への移動に伴って軸状突起部３０９をガイド溝３０５の奥方（引込アーム３０７の回転中心側）に誘導させ引込アーム３０７全体が本体部３０５に内蔵した油圧式ダンパ機構による所定の抵抗力を受けながら本体部３０５に対して回転する。これにより、本実施形態に係るドアシステムＸは、ドアダンパ３００のダンパ機能によってドアＤを閉成位置（Ｃ）に近付いた所定の時点からゆっくり回転させて衝撃音の発生を防止・抑制することができるとともに、ドアＤを閉成位置（Ｃ）にまで確実に引き込むことができる。そして、ドアＤが閉成位置（Ｃ）に到達すると、上述したラッチ機構４００のラッチ爪４０１とラッチ孔４０３とが係合することによって、ドアＤを閉成位置（Ｃ）に自動的に保持することができる（図２参照）。
【００４８】
一方、ドアＤを閉成方向又は開成方向の何れかへ移動させる操作力を停止したり、あるいは操作力を弱めた時点で、開口部Ｓに対するドアＤの開き角度θが１００度を越えた値であれば、すなわち、蝶番１００のカムピン１２７が第２傾斜領域１５５をトレース中であれば、圧縮バネ１２５の復元力によりカムピン１２７は第２傾斜領域１５５から第２急勾配領域１５９に向かって移動して、ドアＤを開成方向に付勢することができる。そして、ドアＤが開成位置（Ｏ）に到達すると、上述したドアキャッチャ２００のロックピン２０３とドアキャッチャ本体２０１とが係合することによって、ドアＤを閉成位置（Ｃ）に自動的に保持することができる。
【００４９】
このように、本実施形態に係る蝶番１００は、カム溝１２９として、傾斜切替領域１５１を頂点とした略逆Ｖ字形状（山折り型）のものを適用し、カムピン１２７がカム溝１２９の第１傾斜領域１５３を傾斜切替領域１５１に向かって移動する場合、及びカムピン１２７がカム溝１２９の第２傾斜領域１５５を傾斜切替領域１５１に向かって移動する場合に、第２軸筒１１５内において第１軸筒１０７から離反する方向に移動する筒状カム部材１２３によって圧縮バネ１２５を圧縮方向に押圧するように構成しているため、圧縮バネ１２５の復元力を利用して自動閉成動作や自動閉成動作を実現することができる。
【００５０】
また、本実施形態に係る蝶番１００は、各傾斜領域（第１傾斜領域１５３、第２傾斜領域１５５）の傾斜角度や、傾斜領域（第１傾斜領域１５３、第２傾斜領域１５５）をトレースする際に生じるカム溝１２９とカムピン１２７との摩擦力を適宜の値となるように調整することにより、自動開成動作及び自動閉成動作を行う際に良好なダンパ機能を奏し、蝶番１００の適宜箇所にカセット式ダンパを取り付ける態様と比較して、構造の複雑化及び高コスト化を回避することができ、実用性に優れる。
【００５１】
特に、本実施形態では、筒状カム部材１２３に同一形状のカム溝１２９を複数（図示例では２つ）形成し、各カム溝１２９にカムピン１２７をガイドさせるようにしているため、各カムピン１２７に作用する負荷を分散することができ、開成動作中または閉成動作中に過大な負荷が作用しているカムピン１２７がカム溝１２９に不用意に噛み込んでしまう事態を防止・抑制することができる。さらに、複数のカム溝１２９を筒状カム部材１２３の周方向に位相を異ならせた位置に形成しているため、同一位相に複数のカム溝１２９を形成した場合と比較して、筒状カム部材１２３がカム溝１２９から受ける荷重を効果的に分散することができる。
【００５２】
しかも、本実施形態の蝶番１００を付帯したドアＤにドアキャッチャ２００、ドアダンパ３００及びラッチ機構４００を付帯させることにより、閉成位置（Ｃ）に到達したドアＤはラッチ機構４００によってその位置を保持することができるとともに、閉成位置（Ｃ）に到達したドアＤはドアキャッチャ２００によってその位置を保持することが可能なドアシステムＸを実現できる。このようなドアシステムＸであれば、ドアＤが中途位置に放置された状態で、ドアＤで仕切られるべき２つの空間に風等によって気圧差が生じた場合に生じ得る不具合、つまり、ドアＤが不意に閉成方向又は開成方向に回転して大きな衝撃音が発生したり、ドアＤ付近の人に危害が及ぶという不具合を防止・抑制することができる。
【００５３】
なお、本発明は上述した実施形態に限定されるものではない。例えば、カム溝は、傾斜切替領域、この傾斜領域を境に異なる方向に延伸する第１傾斜領域及び第２傾斜領域を有するものであればよく、上述した急勾配領域を有しないものであってもよい。
【００５４】
また、第１傾斜領域及び第２傾斜領域は、傾斜切替領域を境に対象形状をなすものに限らず、傾斜切替領域を境に非対称形状であっても構わない。すなわち、各傾斜領域（第１傾斜領域、第２傾斜領域）の傾斜角度や距離を相互に異ならせてもよい。特に、各傾斜領域の距離を変更した場合には、当然のことながら各傾斜領域を通過するカムピンの移動距離も相互に異なるため、このことを利用して、自動閉成動作と自動開成動作との切替点（思案点）を開口部に対するドアの任意の開き角度（図３における「θ」に相当する角度）に応じて設定することができる。
【００５５】
また、上述した本実施形態では、開口部Ｓに対する開き角度が略１８０度となる位置を開成位置（Ｏ）に設定したドアＤに適用できる蝶番１００を示したが、建物の構造やユーザの要望等に応じて、図１９に示すように開口部Ｓに対するドアＤの開き角度が例えば９０度（ドアＤに設けたノブＮが壁に当たることを回避するために９０度よりも低い値、例えば８５度等）となる位置を開成位置（Ｏ）に設定したドアＤにも好適に適用可能な蝶番とすることも可能である。この場合、例えばカム溝の全体形状を、図１５に示す形状と略同一形状としつつ、筒状カム部材の周方向に占めるカム溝の形成領域を、図１５に示すカム溝の形成領域の略半分に設定すればよい。
【００５６】
上述した実施形態では、壁に設けたドア枠が開口部の縁部（開口縁部）である態様を示したが、壁にドア枠を設けず、壁のうち開口部との境界部分自体が開口部の縁部である態様であってもよい。
【００５７】
また、上述した実施形態では、第１蝶番要素をドアに取り付けるとともに、第２蝶番要素を開口縁部（ドア枠）に取り付けた態様を例示したが、第１蝶番要素を開口縁部に取り付けるとともに、第２蝶番要素を開口縁部に取り付けて使用することもできる。さらに、第１蝶番要素を第２蝶番要素よりも下側に配置した下側蝶番要素として機能させるとともに、第２蝶番要素を第１蝶番要素よりも上側に配置した上側蝶番要素として機能させることも可能である。
【００５８】
上述した実施形態では、傾斜切替領域として、傾斜切替領域の一端と他端とを同一地点に設定し、第１傾斜領域又は第２傾斜領域の一方から傾斜切替領域へ到達したカムピンが直ちに他方の傾斜領域へ移動し得るような形状に設定したものを例示したが、傾斜切替領域として、傾斜切替領域の一端と他端とが筒状カム部材の周方向に離間している形状、例えば直線形状に設定したものを適用することも可能である。さらに、カムピンが当該傾斜切替領域で一旦停止し得るように、直線部分又は凹部の何れか一方、或いは両者を組み合わせた形状に設定した傾斜切替領域を適用してもよい。
【００５９】
また、カム溝の数や形成箇所は、カムピンの数や形成箇所に対応させて変更することができる。
【００６０】
また、上述した実施形態では、カム溝１２９全体を利用してドアＤを閉成位置（Ｃ）と開成位置（Ｏ）との間で略１８０度回転させる態様を例示したが、傾斜切替領域を頂点とした略逆Ｖ字形状（山折り型）のカム溝の一部分だけを利用してドアを閉成位置と開成位置との間で所定角度（例えば、９０度や１２０度など）回転させることも可能である。一例としては、ドアが開成位置にある場合にシャフトのカムピンがカム溝の傾斜切替領域に位置付けられるとともに、ドアが閉成位置にある場合に、シャフトのカムピンが、カム溝の第１傾斜領域の下端乃至下端近傍、または第２傾斜領域の下端乃至下端近傍の何れか一方に位置付けられるように設定した態様が挙げられる。このような態様で用いられる蝶番は、開成位置にあるドアを閉成方向に移動させる操作力を付与するだけで、圧縮状態にある圧縮バネの復元力及び何れか一方の傾斜領域に沿って下降するカムピンの移動により、ドアを自動的に閉成位置に向かわせることが可能なオートクローズ仕様の蝶番となる。また、ドアが閉成位置にある場合にシャフトのカムピンがカム溝の傾斜切替領域に位置付けられるとともに、ドアが開成位置にある場合に、シャフトのカムピンが、カム溝の第１傾斜領域の下端乃至下端近傍、または第２傾斜領域の下端乃至下端近傍の何れか一方に位置付けられるように設定した態様が挙げられる。このような態様で用いられる蝶番は、閉成位置にあるドアを開成方向に移動させる操作力を付与するだけで、圧縮状態にある圧縮バネの復元力及び何れか一方の傾斜領域に沿って下降するカムピンの移動により、ドアを自動的に開成位置に向かわせることが可能なオートオープン仕様の蝶番となる。なお、上述したような１８０度以外の角度でドアを開閉動作可能に支持する蝶番を実現するには、平面視における第１蝶番要素と第２蝶番要素との相対組付角度を複数パターンから選択できるようにすればよい。具体的には、シャフトの平面視外形状を四角形などの多角形状としたり、外周面に３以上の平坦部を周方向に形成する一方で、蝶番要素の軸筒の内面形状（軸筒内に回転不能に収容される軸受の内面形状）をシャフトの外形状に対応させた形状に設定する態様や、一方の軸筒内に回転不能に収容するシャフトの取付角度を複数パターンから選択可能に構成する態様を挙げることができる。
【００６１】
その他、各部の具体的構成についても上記実施形態に限られるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々変形が可能である。
【符号の説明】
【００６２】
１００…蝶番
１０１…第１蝶番要素
１０３…第２蝶番要素
１０７…第１軸筒
１１５…第２軸筒
１２１…シャフト
１２３…筒状カム部材
１２５…圧縮バネ
１２７…カムピン
１２９…カム溝
１５１…傾斜切替領域
１５３…第１傾斜領域
１５５…第２傾斜領域
Ｄ…ドア
Ｓ…開口部
Ｘ…ドアシステム
Ｗ…開口縁部（ドア枠）
（Ｃ）…閉成位置
（Ｏ）…開成位置
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ドアを回転動作可能に支持する蝶番に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来より、ドアに取付可能な蝶番要素と、ドアによって開閉される開口部の開口縁部（例えばドア枠）に取付可能な蝶番要素とを備え、ドアに取り付けた一方の蝶番要素を他方の蝶番要素に対して回転させることによりドアを開閉動作可能に支持する蝶番が知られている。特に、開成位置にあるドアを閉成方向へ回転させた場合に、適宜のカム構造やバネの作用さらにはドア自体の自重によりドアを自動的に閉止位置へ移動させることが可能な蝶番も開発され、実用化されている（例えば特許文献１，２，３）。
【０００３】
これら各特許文献には、カム構造として、カムピンが係合可能なカム溝を一方向にのみ傾斜させた形状に設定したカム溝にカムピンを係合させる態様が開示されている。このようなカム構造を採用することによって、カム溝のうち最も高い位置にカムピンを係合させた開成位置から閉成方向へドアを回転させて、カムピンをカム溝に係合させながらカム溝のうち最も低い位置に向かって移動させることにより、ドアを自動的に閉成位置に移動させることができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特許３４８５３８３号公報
【特許文献２】実開平７−１９５５４号公報
【特許文献３】実開昭５９−１７９９７８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところが、カム溝として一方向にのみ傾斜させた形状のものを適用しているため、ドアを閉成位置から開成位置へ移動させる場合には、カム溝のうち最も低い位置に係合させたカムピンがカム溝のうち最も高い位置に到達する地点までドアを回転させる操作力を付与し続けなければならず、ドアを自動的に開成位置に移動させることはできない。なお、上述したような形状をカム溝のうち最も高い位置にカムピンを係合させた状態で閉成位置となるように設定した場合には、カムピンをカム溝のうち最も低い位置に向かって移動させることによってドアを自動的に開成位置に移動させることができるが、ドアを開成位置から閉成位置へ自動的に移動させることはできない。
【０００６】
本発明は、このような問題に着目してなされたものであって、主たる目的は、カム溝及びカムピンを用いたカム構造を利用して、一方の蝶番要素を取り付けたドアを閉成位置から開成方向に所定角度回転されば自動的に開成位置に移動させることができるとともに、開成位置にあるドアを閉成方向に所定角度回転させれば自動的に閉成位置に移動させることができる蝶番を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
すなわち本発明は、開口部を回転しながら開閉し得るドアと開口部の縁部との間に介在し、ドアを回転可能に支持する蝶番に関するものである。なお、「開口部の縁部」（開口縁部）とは、開口部内の空間を他の空間と仕切り得る部分であり、建物の壁の一部に開口部を形成（確保）した態様では、壁自体が「開口縁部」に相当する場合もあれば、壁に取り付けたドア枠が「開口縁部」に相当する場合もある。
【０００８】
本発明に係る蝶番は、第１軸筒を有する第１蝶番要素と、第２軸筒を有する第２蝶番要素と、一端部側領域を第１軸筒内に回転不能に挿入するとともに他端部側領域を第２軸筒内に回転可能に挿入してこれら軸筒同士を同軸上に配置するシャフトと、第２軸筒内に回転不能な状態で軸方向に昇降移動可能に収容され、且つシャフトの他端部側領域に設けたカムピンが係合可能なカム溝を有する筒状カム部材と、第２軸筒内に収容される圧縮バネとを備えたものである。
【０００９】
ここで、第１蝶番要素または第２蝶番要素の何れか一方がドアに取り付けられるものであり、他方が開口縁部に取り付けられるものである。また、シャフトを介して第１軸筒と第２軸筒とを同軸上に配置した状態で何れの軸筒が相対的に上側に配置されてもよい。つまり、シャフトの一端部側領域が上端部側領域又は下端部側領域の何れであっても構わない。
【００１０】
そして、本発明に係る蝶番は、カム溝として、カム溝のうち最も第１軸筒に近接した領域である傾斜切替領域と、傾斜切替領域の一端から延伸し、第１軸筒から漸次離反する方向に傾斜させた第１傾斜領域と、傾斜切替領域の他端から第１傾斜領域とは異なる方向に延伸し、第１軸筒から漸次離反する方向に傾斜させた第２傾斜領域とを有するものを適用して、カムピンがカム溝の第１傾斜領域を傾斜切替領域に向かって移動する場合、及びカムピンがカム溝の第２傾斜領域を傾斜切替領域に向かって移動する場合に、第２軸筒内において第１軸筒から離反する方向に移動する筒状カム部材によって圧縮バネを圧縮方向に押圧するように構成していることを特徴としている。
【００１１】
ここで、「傾斜切替領域」は、カムピンが当該領域で停止可能な形状に設定した領域であってもよいし、カムピンが当該領域で停止不能な形状、すなわち第１傾斜領域又は第２傾斜領域の一方から傾斜切替領域へ到達したカムピンが直ちに他方の傾斜領域へ移動し得るような形状に設定した領域でも構わない。
【００１２】
そして、本発明の蝶番であれば、第１蝶番要素を第２蝶番要素に対して所定方向（この方向を順方向とする）に回転させた場合、第１蝶番要素と共にシャフトが第２軸筒に対して回転することにより、第２軸筒内においてカムピンがカム溝の第１傾斜領域又は第２傾斜領域の何れか一方（例えば第１傾斜領域）にガイドされながら傾斜切替領域に向かって移動する。この際、シャフトは第１軸筒側への移動が規制されているため、筒状カム部材は、第２軸筒内において第１軸筒から離反する方向に移動する。すると、この筒状カム部材によって圧縮バネが圧縮方向に押圧される。そして、カムピンが傾斜切替領域に到達し、そのまま傾斜切替領域を越えて他方の傾斜領域（例えば第２傾斜領域）に進入すると、押される力に対して戻ろうとする圧縮バネの作用（復元力）によって、カムピンは当該傾斜領域（例えば第２傾斜領域）を傾斜切替領域から離反する方向へ自動的に移動する。
【００１３】
ここで、第１蝶番要素を第２蝶番要素に対して正方向に回転させる前の状態を第１状態とし、この第１状態において第１蝶番要素を第２蝶番要素に対して正方向に回転させ、カムピンが第１傾斜領域から傾斜切替領域を越えて第２傾斜領域を自動的に移動した後の状態を第２状態とすると、本発明に係る蝶番は、第１状態において第１蝶番要素を正方向に所定角度回転させる操作力を与えることによって自動的に第２状態へと移行することができる。
【００１４】
また、第２状態において第１蝶番要素を第２蝶番要素に対して逆方向に回転させた場合、第１蝶番要素と共にシャフトが第２軸筒に対して回転することにより、第２軸筒内においてカムピンがカム溝の第２傾斜領域にガイドされながら傾斜切替領域に向かって移動する。この際、シャフトは第１軸筒側への移動が規制されているため、筒状カム部材は、第２軸筒内において第１軸筒から離反する方向に移動する。すると、この筒状カム部材によって圧縮バネが圧縮方向に押圧される。そして、カムピンが傾斜切替領域に到達し、そのまま傾斜切替領域を越えて第１傾斜領域に進入すると、圧縮バネの復元力によって、カムピンは当該傾斜領域を傾斜切替領域から離反する方向へ自動的に移動する。その結果、蝶番は、第２状態において第１蝶番要素を逆方向に所定角度回転させる操作力を与えることによって自動的に第１状態へと移動する。
【００１５】
このように、本発明に係る蝶番は、カム溝として、傾斜領域を境に相互に異なる方向へ傾斜させた２つの傾斜領域を形成したものを適用しているため、ドアに取り付けられる一方の蝶番要素にドアを取り付け、他方の蝶番要素を開口縁部に取り付ければ、閉成位置にあるドアを開成方向に所定角度回転されば自動的に開成位置に移動させることができるとともに、開成位置にあるドアを閉成方向に所定角度回転させれば自動的に閉成位置に移動させることができる。
【００１６】
しかも、本発明の蝶番であれば、各傾斜領域の傾斜角度や、カムピンが各傾斜領域をトレースする際に生じるカム溝とカムピンとの摩擦力が適宜の値となるようにカム溝やカムピンの形状を調整することにより、自動開成動作及び自動閉成動作を行う際に良好なダンパ機能を奏し、蝶番の適宜箇所にカセット式ダンパを取り付ける態様と比較して、構造の複雑化及び高コスト化を回避することができ、実用性に優れたものとなる。
【００１７】
また、本発明の蝶番では、筒状カム部材として単一のカム溝を有するものを適用してもよいが、筒状カム部材にカム溝を複数形成したものを適用するとともに、シャフトとしてカム溝と同数のカムピンを備えたものを適用することもできる。このような構造であれば、各カムピンに作用する負荷を分散することができ、カムピンに過大な負荷が集中的に作用してカム溝に不用意に噛み込んでしまう事態を防止・抑制することができる。
【００１８】
さらに、本発明の蝶番において、筒状カム部材に複数のカム溝を形成する場合、複数のカム溝を筒状カム部材の周方向に位相を異ならせた位置に形成すれば、同一位相に複数のカム溝を形成した場合と比較して、筒状カム部材がカム溝から受ける荷重をより一層効果的に分散することができる。
【発明の効果】
【００１９】
本発明によれば、カム溝として、傾斜切替領域と、この傾斜切替領域との接続点を起点とする傾斜方向が相互に異なる２つの傾斜領域とを連続して有する略山折り形状のものを適用することによって、一方の蝶番要素を取り付けたドアを閉成位置から開成方向に所定角度回転されば自動的に開成位置に移動させることができるとともに、開成位置にあるドアを閉成方向に所定角度回転させれば自動的に閉成位置に移動させることができる蝶番を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本発明の一実施形態に係る蝶番を適用したドアシステムの全体概略図。
【図２】同実施形態に係るドアシステムの平面模式図。
【図３】同ドアシステムにおいてドアが開成位置にある状態の図２対応図。
【図４】本実施形態に係る蝶番の分解概略図。
【図５】同蝶番の第１蝶番要素の平面図。
【図６】同第１蝶番要素の正面図。
【図７】同蝶番の第２蝶番要素の平面図。
【図８】同第２蝶番要素の正面図。
【図９】同蝶番のシャフトの正面図。
【図１０】図９のＹ方向矢視図。
【図１１】図９とは異なる角度から見たシャフトの部分断面図。
【図１２】同蝶番の軸受の正面図。
【図１３】図１２のY方向矢視図。
【図１４】同蝶番の一部を断面にして示す作用説明図。
【図１５】同蝶番の筒状カム部材の展開した状態を一部簡略して示す図。
【図１６】同蝶番の作用説明図。
【図１７】同蝶番の作用説明図。
【図１８】同蝶番の作用説明図。
【図１９】同実施形態に係る蝶番の一変形例を適用したドアシステムの図３対応図。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
以下、本発明の一実施形態を、図面を参照して説明する。
【００２２】
本実施形態に係る蝶番１００は、例えば室内空間と室外空間とに連通する開口部Ｓを回転しながら開閉し得るドアＤ（回転扉）に適用可能なものである。本実施形態では、図１に示すように、開口部Ｓの周囲にドア枠Ｗを設けており、このドア枠Ｗが開口部Ｓ内の空間を他の空間と仕切り得る本発明の「開口部の縁部」（開口縁部）に相当する。
【００２３】
ドアＤは、図２及び図３に示すように、一方の側縁部を吊元側として、開口部Ｓに嵌って当該開口部Ｓを閉成し得る閉成位置（Ｃ）と、開口部Ｓを開放した開成位置（Ｏ）との間で回転しながら移動するものである。本実施形態では、開口部Ｓに対するドアＤの開き角度が略１８０度となる位置を開成位置（Ｏ）に設定している。
【００２４】
そして、本実施形態に係る蝶番１００は、ドアＤを回転動作可能に支持し、且つ開成位置（Ｏ）と閉成位置（Ｃ）との間の中途位置にあるドアＤを開口部Ｓに対する所定の開き角度を境に開成方向又は閉成方向の何れかに付勢するものである。図１乃至３には蝶番１００に加えて、ドアＤを開成位置（Ｏ）に保持するドアキャッチャ２００、ドアＤを閉じる際の衝撃（衝撃音）を吸収し得るドアダンパ３００、及びドアＤを閉成位置（Ｃ）に保持するラッチ機構４００を備えたドアシステムＸを示している。
【００２５】
本実施形態では、ドアキャッチャ２００、ドアダンパ３００、及びラッチ機構４００は、それぞれ既知のものを適用しており、以下に簡単に説明する。
【００２６】
ドアキャッチャ２００は、図１乃至３に示すように、床面に固定されるドアキャッチャ本体２０１と、ドアＤに固定されるロックピン２０３とを備え、ドアＤが開成位置（Ｏ）に到達した際に、ロックピン２０３をドアキャッチャ本体２０１で拘束することによってドアＤを開成位置（Ｏ）に自動的に保持するものである。
【００２７】
ドアダンパ３００は、図２及び図３に示すように、ドアＤに取り付けられて閉成位置（Ｃ）に到達する前の所定時点から閉成位置（Ｃ）に到達する時点までダンパ機能を発揮するダンパ本体３０１と、ドア枠Ｗに取り付けられる受座３０３とを備えたものである。本実施形態では、ダンパ本体３０１を、油圧式ダンパを内蔵した本体部３０５と、本体部３０５に対して所定の抵抗力を受けた状態で回動可能な引込アーム３０７とを備えたものを適用している。引込アーム３０７には、受座３０３の軸状突起部３０９にガイドされるガイド溝３１１を形成している。そして、ドアＤを開成位置（Ｏ）から閉成位置（Ｃ）に向かって移動させてドアＤの開口部Ｓに対する開き角度が所定値（本実施形態では１０度）となった時点で、ガイド溝３０５内に受座３０３の軸状突起部３０９が入り込み、さらにドアＤの閉成方向への移動に伴って、引込アーム３０７全体が、ガイド溝３０５に対する軸突起部３０９の進入度合いを大きくしながら、ダンパ本体３０１の本体部３０５に対して所定の抵抗力を受けた状態で回転する。これにより、ドアダンパ３００は、ドアＤの閉成動作時に適切なダンパ機能を発揮し、閉成方向に向かうドアＤを減速させて閉成位置（Ｃ）に到達する際のドアＤの衝撃（衝撃音）を抑制することができるとともに、ガイド溝３０５に軸状突起部３０９をガイドさせることによってドアＤ全体を閉成位置（Ｃ）にまで適切に引き込むことができる。
【００２８】
ラッチ機構４００は、反吊元側の側縁部の所定の高さ位置においてドアＤの幅方向に突没動作可能なラッチ爪４０１と、開口部Ｓのうち反吊元側の側縁部（ドア枠Ｗの側縁部W１）に形成したラッチ孔４０３とを備え、ラッチ爪４０１を、ドアＤの側縁部よりもドアＤの幅方向に突出させた突出状態と、ドアＤの側縁部よりもドアＤの幅方向中央側に退避させた退避状態との間で変化させ、突出状態にあるラッチ爪４０１がラッチ孔４０３に係合することによってドアＤを閉成位置（Ｃ）に保持するものである（図２参照）。本実施形態では、バネ等の適宜の付勢手段（図示省略）によりラッチ爪４０１が常時突出状態となるように設定している（図１乃至図３参照）。
【００２９】
このラッチ機構４００は、閉成位置（Ｃ）にないドアＤが閉成方向に移動した場合に、閉成位置（Ｃ）に到達する直前で、それまで突出状態にあるラッチ爪４０１がドア枠Ｗの反吊元側の側縁部に当たることで一時的にドアＤの幅方向に没入して退避状態となり、ドアＤが閉成位置（Ｃ）に到達した時点でドア枠Ｗの側縁部W１との干渉が解消されたラッチ爪４０１が突出状態となってラッチ孔４０３に係合することによって、ドアＤを閉成位置（Ｃ）に保持することができる。また、ラッチ爪１０１の突出状態と退避状態との切替は、ドアＤに設けたノブＮに対する操作で行うことができる。
【００３０】
そして、本実施形態に係る蝶番１００は、図１に示すように、ドアＤに取り付けられる第１蝶番要素１０１と、ドアＤによって開閉可能な開口部Ｓを有するドア枠Ｗに取り付けられる第２蝶番要素１０３とを備えたものである。本実施形態では、第１蝶番要素１０１を第２蝶番要素１０３よりも相対的に上側に配置する上側蝶番要素とするとともに、第２蝶番要素１０３を相対的に下側に配置する下側蝶番要素としている。
【００３１】
第１蝶番要素１０１は、図４乃至図６（図５、図６はそれぞれ第１蝶番要素１０１の平面図、正面図である）に示すように、第１羽根板１０５と、第１羽根板１０５の一方の側縁部に形成した第１軸筒１０７とを備え、第１羽根板１０５の所定箇所（図示例では４隅近傍箇所）に形成したビス取付用孔１０９に挿入したビスをドアＤに形成したネジ孔に螺合させることによって、ドアＤに固定可能なものである。第１軸筒１０７の上端部には上側キャップ１１１を装脱可能に取り付けている。
【００３２】
第２蝶番要素１０３は、図４、図７及び図８（図７、図８はそれぞれ第２蝶番要素１０３の平面図、正面図である）に示すように、第２羽根板１１３と、第２羽根板１１３の一方の側縁部に形成した第２軸筒１１５とを備え、第２羽根板１１３の所定箇所（図示例では４隅近傍箇所と中央部）に形成したビス取付用孔１１７に挿入したビスをドア枠Ｗに形成したネジ孔に螺合させることによってドア枠Ｗに固定可能なものである。第２軸筒１１５の下端部には下側キャップ１１９を装脱可能に取り付けている。
【００３３】
本実施形態に係る蝶番１００は、これら蝶番要素（第１蝶番要素１０１、第２蝶番要素１０３）に加えて、上端部側領域を第１軸筒１０７内に回転不能に挿入するとともに下端部側領域を第２軸筒１１５内に回転可能に挿入して、これら軸筒（第１軸筒１０７、第２軸筒１１５）同士を同軸上に配置するシャフト１２１と、第２軸筒１１５内に回転不能な状態で軸方向Ａに昇降移動可能に収容した筒状カム部材１２３と、第２軸筒１１５内に収容される圧縮バネ１２５とを備えている。
【００３４】
シャフト１２１は、図４に示すように、第２軸筒１１５内に挿入する概略円柱状の下端部側領域にカムピン１２７を一体又は一体的に設けている。カムピン１２７の数や形成箇所は、後述するカム溝１２９の数や形成箇所に対応させている。本実施形態では、一対のカムピン１２７をシャフト１２１のうち、周方向に所定角度（図示例では略１８０度）位相を異ならせた箇所に設け、これらカムピン１２７をシャフト１２１の軸方向Ａ（高さ方向）に段違いに設けている。また、図９及び図１０（図９はシャフト１２１の正面図であり、図１０は図９のＹ方向矢視図である）に示すように、シャフト１２１の高さ方向中央部近傍には、後述するボールベアリング１３１を回転可能に保持するボールベアリング保持部１３３を設けている。シャフト１２１のうち上端部側領域の外周面の一部には軸方向Ａに沿って延びる平坦部１３５を形成している。なお、図１１に示すように、シャフト１２１として、上端部の端面に開口するネジ孔１２２と、ネジ孔１２２の先端部に連通し且つシャフト１２１の外周面に開口するボール保持用孔１２４とを有するものを適用することができる。この場合、ボール保持用孔１２４にボール１２６を収容した状態でネジ孔１２２に対する六角穴付き止めねじ１２８（ホーローセット）の螺合程度（進入距離）を変更することによって、シャフト１２１の外周面に対するボール１２６の突出具合を調整することができる。本実施形態では、このようなシャフト１２１の上端部側領域を、第１軸筒１０７内に回転不能に設けた軸受１３７に挿入している。シャフト１２１の上端部側領域を軸受１３７に挿入する際には、シャフト１２１の外周面に対するボール１２６の突出量をゼロまたはほぼゼロ以下に設定しておき、シャフト１２１の上端部側領域を軸受１３７に挿入した後で、例えば六角レンチ等の工具を用いてネジ孔１２２に対する六角穴付き止めねじ１２８（ホーローセット）の螺合程度（進入距離）を調整し、シャフト１２１の外周面に対するボール１２６の突出量を増やしてボール１２６を軸受１３７の内周面に押し付ける（図示省略）。その結果、このシャフト１２１を介して第１軸筒１０７と第２軸筒１１５を同軸上に強固に連結することができる。また、ボール１２６を第１軸筒１０７の内周面に直接又は間接的に（本実施形態では軸受１３７の内周面を介して間接的に）に接触させておくことにより、ドアＤの開閉に伴う第１軸筒１０７と第２軸筒１１５との相対回転時に、バネ１２５やカム機構（カムピン１２７、カム溝１２９）の作動に起因して軸筒１０７，１１５内で響き得る音の発生を防止・抑制することができる。
【００３５】
軸受１３７は、図４、図１２及び図１３（図１２は軸受１３７の正面図であり、図１３は図１２のＹ方向矢視図である）に示すように、概略円筒状をなし、外周面の一部に、第１軸筒１０７の内周面に形成した軸方向Ａに延伸するスライド溝１３９に係合可能な係合突条部１１１を形成し、内周面の一部に、シャフト１２１の上端部側領域の断面形状に対応させた平坦部１１３を形成したものである。そして、係合突条部１１１を第１軸筒１０７のスライド溝１３９に係合させることによって、軸受１３７は第１軸筒１０７に対して回転不能となる。また、シャフト１２１の平坦部１３５が軸受１３７の平坦部１１３と対面し得るようにシャフト１２１の上端部側領域を軸受１３７内に挿入することによって、軸受１３７はシャフト１２１を回転不能に保持することができる。
【００３６】
なお、シャフト１２１の上端部側領域を軸受１３７内に挿入する前の時点で、シャフト１２１とは別体であるボールベアリング保持体１４５（図４参照）と、シャフト１２１のボールベアリング保持部１３３との間に多数のボールベアリング１３１を回転可能な状態で保持させおく。そして、第２軸筒１１５内の上端開口部にワッシャ１１６を固定した状態で、下側キャップ１１９が装着されていない第２軸筒１１５の下端開口部からシャフト１２１を挿入し、その上端部側領域をワッシャ１１６の内孔に通すことにより、シャフト１２１は、下端部側領域を第２軸筒１１５内に収容し、上端部側領域を第２軸筒１１５外に露出した状態となる。この状態で、各軸筒（第１軸筒１０７、第２軸筒１１５）と外法径が同一のリング状ブッシュ１４７をシャフト１２１の上端から下方に落として込んで第２軸筒１１５の上端開口部またはワッシャ１１６に当接または近接する位置に配置しておく。そして、この状態でシャフト１２１の上端部側領域を軸受１３７内に挿入すると、図１４に示すように、リング状ブッシュ１４７が第１軸筒１０７の下端開口部または軸受１３７の下端開口部に接触または近接する。このワッシャ１１６により、シャフト１２１を中心とした第１蝶番要素１０１と第２蝶番要素１０３との相対回転運動の際に生じる摩擦抵抗の軽減化を図ることができる。なお、図１４は、第１蝶番要素１０１の第１羽根板１０５と第２蝶番要素１０３の第２羽根板１１３とが平面視においてほぼ重なり合う状態を一部断面にして模式的に示す図である。
【００３７】
筒状カム部材１２３は、図４に示すように、概略円筒状をなし、外周面に、第２軸筒１１５の内周面に形成した軸方向Ａに延伸するスライド溝１４７に係合可能な係合突条部１４９を有するものである。また、筒状カム部材１２３は、所定形状のカム溝１２９を有する。カム溝１２９は、筒状カム部材１２３の展開した状態を一部簡略して示す図１５に示すように、カム溝１２９のうち第１軸筒１０７側に最も寄った位置（本実施形態ではカム溝１２９のうち最も高い位置）に形成した傾斜切替領域１５１と、傾斜切替領域１５１から筒状カム部材１２３の周方向に沿った一方向（順方向）に延伸し、第１軸筒１０７から漸次離反する方向（本実施形態では下方向）に傾斜させた第１傾斜領域１５３と、傾斜切替領域１５１から筒状カム部材１２３の周方向に沿った他方向（逆方向）に延伸し、第１軸筒１０７から漸次離反する方向に傾斜させた第２傾斜領域１５５とを有する略下向きＶ字状のものである。なお、本実施形態では、傾斜切替領域１５１として、第１傾斜領域１５３又は第２傾斜領域１５５の何れか一方から傾斜切替領域１５１へ到達したカムピン１２７が直ちに他方の傾斜領域へ移動し得るような形状に設定したものを適用している。したがって、傾斜切替領域１５１は、カム溝１２９において、カムピン１２７が自動的に第１傾斜領域１５３を通過するか、カムピン１２７が自動的に第２傾斜領域１５５を通過するかを決定する思案点（分岐点）として機能する。また、本実施形態では、傾斜切替領域１５１を境に第１傾斜領域１５３と第２傾斜領域１５５の形状が対象となるように設定している。
【００３８】
また、本実施形態では、カム溝１２９として、第１傾斜領域１５３のうち最も第１軸筒１０７から離反した位置から第１傾斜領域１５３よりもさらに急勾配で第１軸筒１０７から離反する方向に傾斜させた第１急勾配領域１５７を形成するとともに、第２傾斜領域１５５のうち最も第１軸筒１０７から離反した位置から第２傾斜領域１５５よりもさらに急勾配で第２軸筒１１５から離反する方向に傾斜させた第２急勾配領域１５９を形成したものを適用している。本実施形態に係る蝶番１００は、このようなカム溝１２９を筒状カム部材１２３のうち、周方向に所定角度（図示例では略１８０度）位相を異ならせた箇所に形成している。特に、本実施形態では、一対のカム溝１２９を軸方向Ａに沿って段違いに形成している。なお、筒状カム部材１２３の外周面において高さ方向に延伸する係合突条部１４９はカム溝１２９によって一部切断されている（図４参照）。また、本実施形態では、一対の係合突条部１４９を、筒状カム部材１２３の外周面において１８０度位相を異ならせた位置に形成し、各係合突条部１４９におけるカム溝１２９による切断箇所は１箇所となるようにカム溝１２９の形成箇所を設定している。
【００３９】
このようなカム溝１２９にカムピン１２７を係合させて筒状カム部材１２３とシャフト１２１とを相互に組み付ける態様としては、筒状カム部材１２３に形成したカムピン取付用ネジ孔１６１にカムピン１２７を螺合する前の状態でシャフト１２１の下端部側領域を筒状カム部材１２３内に挿入し、カム溝１２９とカムピン取付用ネジ孔１６１とが連通する位置でカムピン取付用ネジ孔１６１にカムピン１２７を螺合して取り付けたり、或いはシャフト１２１の一端部側領域を筒状カム部材１２３に挿入した後、筒状カム部材１２３の所定箇所にカムピン１２７を溶接等により固定するものを挙げることができる。
【００４０】
圧縮バネ１２５は、図４及び図１４に示すように、下端部側領域を第２軸筒１１５内に挿入したシャフト１２１を下端から押圧し得るように第２軸筒１１５内に収容されるものである。そして、第２軸筒１１５の下端開口部近傍領域に螺合した圧縮量調整用ネジ１６３の螺合程度（進入距離）を変更することによって、第２軸筒１１５内に収容している圧縮バネ１２５全体の圧縮量を調整できる。なお、本実施形態では、圧縮バネ１２５と圧縮量調整用ネジ１６３との間にワッシャ１６５を介在させている。
【００４１】
次に、このような構成をなす蝶番１００の動作及び作用について説明する。
【００４２】
本実施形態では、ドアＤが閉成位置（Ｃ）にある場合にシャフト１２１のカムピン１２７がカム溝１２９の第１急勾配領域１５７に位置付けられるとともに、ドアＤが開成位置（Ｏ）にある場合にシャフト１２１のカムピン１２７がカム溝１２９の第２急勾配領域１５９に位置付けられるように設定している（図１４及び図１５参照、なお、図１５ではカムピン１２７自体及びその移動軌跡を二点鎖線で示す）。
【００４３】
先ず、閉成位置（Ｃ）にあるドアＤを開成方向へ回転させる操作力を付与した場合、ドアＤに固定した第１蝶番要素１０１が、ドア枠Ｗに固定した第２蝶番要素１０３に対して回転し、この回転動作に伴って、第１軸筒１０７と一体回転するシャフト１２１が第２軸筒１１５に対して回転する。ここで、シャフト１２１は、第１軸筒１０７内に回転不能に設けた軸受１３７に上端部側部分を回転不能に保持されているため、第１軸筒１０７と一体に第２軸筒１１５に対して回転する。第１軸筒１０７と共にシャフト１２１が第２軸筒１１５に対して回転すると、シャフト１２１の下端部側領域に設けたカムピン１２７がカム溝１２９のうち第１急勾配領域１５７及び第１傾斜領域１５３を順に辿りながら傾斜切替領域１５１に向かって移動する。シャフト１２１自体は第２軸筒１１５内においてリング状ブッシュ１４７により上昇移動（第１軸筒１０７側への移動）が規制されているため、シャフト１２１のカムピン１２７が傾斜切替領域１５１に向かって第１傾斜領域１５３を移動することにより、筒状カム部材１２３が圧縮バネ１２５のバネ力に抗して下降する。したがって、圧縮バネ１２５は、傾斜切替領域１５１に向かって第１傾斜領域１５３を移動するカムピン１２７が傾斜切替領域１５１に近付くにつれて圧縮量が大きくなる。そして、図１６に示すように、カムピン１２７が第１傾斜領域１５３から傾斜切替領域１５１に到達した時点で圧縮バネ１２５の圧縮量は最大となる。次いで、カムピン１２７が傾斜切替領域１５１を通過した（越えた）時点で、カムピン１２７が第２傾斜領域１５５を辿りながら傾斜切替領域１５１から離反する方向に移動する。この際、圧縮バネ１２５の弾性復帰力（復元力）により筒状カム部材１２３は押し上げられるため、ユーザがドアＤを開成方向へ回転させる操作力を停止したり、あるいは弱めてもカムピン１２７は第２傾斜領域１５５をスムーズ且つ自動的に移動する。そして、カムピン１２７が、圧縮バネ１２５の復元力及びドアＤの自重により第２傾斜領域１５５を第２急勾配領域１５９に向かって移動し、第２急勾配領域１５９に到達すると、ドアＤは自動的に開成位置（Ｏ）となる（図１７及び図１８参照）。なお、図１７は、カムピン１２７が第２急勾配領域１５９に到達した時点を図１６に対応して示す図であり、図１８は、同時点を反対側（図１７の紙面奥方側）から見た図である。
【００４４】
一方、開成位置（Ｏ）にあるドアＤを閉成方向へ回転させる操作力を付与した場合、第１蝶番要素１０１が第２蝶番要素１０３に対して回転し、この回転に伴ってシャフト１２１が第２軸筒１１５に対して回転する。この際、シャフト１２１のカムピン１２７が第２急勾配部１５９及び第２傾斜領域１５５を順に辿りながら傾斜切替領域１５１に向かって移動する。第２軸筒１１５内において上昇移動（第１軸筒１０７側への移動）が規制されているシャフト１２１のカムピン１２７が傾斜切替領域１５１に向かって第２傾斜領域１５５を移動することにより、筒状カム部材１２３が圧縮バネ１２５のバネ力に抗して下降する。そして、カムピン１２７が第２傾斜領域１５５から傾斜切替領域１５１に到達した時点で圧縮バネ１２５の圧縮量は最大となり（図１６参照）、カムピン１２７が傾斜切替領域１５１を通過した（越えた）時点で、カムピン１２７が第１傾斜領域１５３を辿りながら傾斜切替領域１５１から離反する方向に移動する。この際、圧縮バネ１２５の弾性復帰力（復元力）により筒状カム部材１２３は押し上げられるため、ユーザがドアＤを閉成方向へ回転させる操作力を停止したり、あるいは弱めてもカムピン１２７は第１傾斜領域１５３をスムーズ且つ自動的に移動する。そして、カムピン１２７が、圧縮バネ１２５の復元力及びドアＤの自重により第１傾斜領域１５３を第１急勾配領域１５７に向かって移動し、第１急勾配領域１５７に到達すると、ドアＤは自動的に閉成位置（Ｃ）となる（図１４参照）。
【００４５】
なお、本実施形態の蝶番１００は、ドアＤを略１８０度回転できるように、カム溝１２９の形状を設定している。具体的には、以下の条件、すなわち、図１５に示すように、閉成位置（Ｃ）にあるドアＤが開成方向に１５度回転するとカムピン１２７が第１急勾配領域１５７から第１傾斜領域１５３に到達するという条件、閉成位置（Ｃ）にあるドアＤが開成方向に１００度回転するとカムピン１２７が傾斜切替領域１５１に到達するという条件、閉成位置（Ｃ）にあるドアＤが開成方向に１８５度回転すると第２急勾配領域１５９に到達するという条件、また、開成位置（Ｏ）にあるドアＤが閉成方向に１５度回転するとカムピン１２７が第２急勾配領域１５９から第２傾斜領域１５５に到達するという条件、開成位置（Ｏ）にあるドアＤが閉成方向に１００度回転するとカムピン１２７が傾斜切替領域１５１に到達するという条件、開成位置（Ｏ）にあるドアＤが閉成方向に１８５度回転すると第１急勾配領域１５７に到達するという条件、これらの条件を満たすようにカム溝１２９の形状を設定している。さらに、本実施形態では、自動閉成動作及び自動開成動作を行う際に適宜のダンパ機能を奏するように各傾斜領域（第１傾斜領域１５３、第２傾斜領域１５５）の傾斜角度や距離、或いはカム溝１２９の開口寸法に対するカムピンの直径等を適宜の値に設定している。
【００４６】
以上に述べた蝶番１００によってドアＤを回転動作可能に支持することにより、ユーザがドアＤを閉成位置（Ｃ）と開成位置（Ｏ）との間の中途位置の状態で、ドアＤを閉成方向又は開成方向の何れかへ移動させる操作力を停止したり、あるいは操作力を弱めた場合に、ドア枠Ｗの開口部Ｓに対するドアＤの開き角度に応じてドアＤを閉成方向又は開成方向の何れか一方へ付勢する力を付与することができる。
【００４７】
具体的には、図３に示すように、ドアＤを閉成方向又は開成方向の何れかへ移動させる操作力を停止したり、あるいは操作力を弱めた時点で、開口部Ｓに対するドアＤの開き角度θが１００度未満であれば、すなわち、蝶番１００のカムピン１２７が第１傾斜領域１５３をトレース中であれば、圧縮バネ１２５の復元力によりカムピン１２７は第１傾斜領域１５３から第１急勾配領域１５７に向かって移動して、ドアＤを閉成方向に付勢することができる。本実施形態では、ドアＤの開口部Ｓに対する開き角度θが所定角度（例えば１０度）になった時点で、ドアダンパ３００が作用し始める。具体的には、ドアＤの開口部Ｓに対する開き角度θが所定角度（例えば１０度）になった時点で、引込アーム３０７のガイド溝３０５が受座３０３の軸状突起部３０９に当たり（図３の想像線で示す）、そのままドアＤの閉成方向への移動に伴って軸状突起部３０９をガイド溝３０５の奥方（引込アーム３０７の回転中心側）に誘導させ引込アーム３０７全体が本体部３０５に内蔵した油圧式ダンパ機構による所定の抵抗力を受けながら本体部３０５に対して回転する。これにより、本実施形態に係るドアシステムＸは、ドアダンパ３００のダンパ機能によってドアＤを閉成位置（Ｃ）に近付いた所定の時点からゆっくり回転させて衝撃音の発生を防止・抑制することができるとともに、ドアＤを閉成位置（Ｃ）にまで確実に引き込むことができる。そして、ドアＤが閉成位置（Ｃ）に到達すると、上述したラッチ機構４００のラッチ爪４０１とラッチ孔４０３とが係合することによって、ドアＤを閉成位置（Ｃ）に自動的に保持することができる（図２参照）。
【００４８】
一方、ドアＤを閉成方向又は開成方向の何れかへ移動させる操作力を停止したり、あるいは操作力を弱めた時点で、開口部Ｓに対するドアＤの開き角度θが１００度を越えた値であれば、すなわち、蝶番１００のカムピン１２７が第２傾斜領域１５５をトレース中であれば、圧縮バネ１２５の復元力によりカムピン１２７は第２傾斜領域１５５から第２急勾配領域１５９に向かって移動して、ドアＤを開成方向に付勢することができる。そして、ドアＤが開成位置（Ｏ）に到達すると、上述したドアキャッチャ２００のロックピン２０３とドアキャッチャ本体２０１とが係合することによって、ドアＤを閉成位置（Ｃ）に自動的に保持することができる。
【００４９】
このように、本実施形態に係る蝶番１００は、カム溝１２９として、傾斜切替領域１５１を頂点とした略逆Ｖ字形状（山折り型）のものを適用し、カムピン１２７がカム溝１２９の第１傾斜領域１５３を傾斜切替領域１５１に向かって移動する場合、及びカムピン１２７がカム溝１２９の第２傾斜領域１５５を傾斜切替領域１５１に向かって移動する場合に、第２軸筒１１５内において第１軸筒１０７から離反する方向に移動する筒状カム部材１２３によって圧縮バネ１２５を圧縮方向に押圧するように構成しているため、圧縮バネ１２５の復元力を利用して自動閉成動作や自動閉成動作を実現することができる。
【００５０】
また、本実施形態に係る蝶番１００は、各傾斜領域（第１傾斜領域１５３、第２傾斜領域１５５）の傾斜角度や、傾斜領域（第１傾斜領域１５３、第２傾斜領域１５５）をトレースする際に生じるカム溝１２９とカムピン１２７との摩擦力を適宜の値となるように調整することにより、自動開成動作及び自動閉成動作を行う際に良好なダンパ機能を奏し、蝶番１００の適宜箇所にカセット式ダンパを取り付ける態様と比較して、構造の複雑化及び高コスト化を回避することができ、実用性に優れる。
【００５１】
特に、本実施形態では、筒状カム部材１２３に同一形状のカム溝１２９を複数（図示例では２つ）形成し、各カム溝１２９にカムピン１２７をガイドさせるようにしているため、各カムピン１２７に作用する負荷を分散することができ、開成動作中または閉成動作中に過大な負荷が作用しているカムピン１２７がカム溝１２９に不用意に噛み込んでしまう事態を防止・抑制することができる。さらに、複数のカム溝１２９を筒状カム部材１２３の周方向に位相を異ならせた位置に形成しているため、同一位相に複数のカム溝１２９を形成した場合と比較して、筒状カム部材１２３がカム溝１２９から受ける荷重を効果的に分散することができる。
【００５２】
しかも、本実施形態の蝶番１００を付帯したドアＤにドアキャッチャ２００、ドアダンパ３００及びラッチ機構４００を付帯させることにより、閉成位置（Ｃ）に到達したドアＤはラッチ機構４００によってその位置を保持することができるとともに、閉成位置（Ｃ）に到達したドアＤはドアキャッチャ２００によってその位置を保持することが可能なドアシステムＸを実現できる。このようなドアシステムＸであれば、ドアＤが中途位置に放置された状態で、ドアＤで仕切られるべき２つの空間に風等によって気圧差が生じた場合に生じ得る不具合、つまり、ドアＤが不意に閉成方向又は開成方向に回転して大きな衝撃音が発生したり、ドアＤ付近の人に危害が及ぶという不具合を防止・抑制することができる。
【００５３】
なお、本発明は上述した実施形態に限定されるものではない。例えば、カム溝は、傾斜切替領域、この傾斜領域を境に異なる方向に延伸する第１傾斜領域及び第２傾斜領域を有するものであればよく、上述した急勾配領域を有しないものであってもよい。
【００５４】
また、第１傾斜領域及び第２傾斜領域は、傾斜切替領域を境に対象形状をなすものに限らず、傾斜切替領域を境に非対称形状であっても構わない。すなわち、各傾斜領域（第１傾斜領域、第２傾斜領域）の傾斜角度や距離を相互に異ならせてもよい。特に、各傾斜領域の距離を変更した場合には、当然のことながら各傾斜領域を通過するカムピンの移動距離も相互に異なるため、このことを利用して、自動閉成動作と自動開成動作との切替点（思案点）を開口部に対するドアの任意の開き角度（図３における「θ」に相当する角度）に応じて設定することができる。
【００５５】
また、上述した本実施形態では、開口部Ｓに対する開き角度が略１８０度となる位置を開成位置（Ｏ）に設定したドアＤに適用できる蝶番１００を示したが、建物の構造やユーザの要望等に応じて、図１９に示すように開口部Ｓに対するドアＤの開き角度が例えば９０度（ドアＤに設けたノブＮが壁に当たることを回避するために９０度よりも低い値、例えば８５度等）となる位置を開成位置（Ｏ）に設定したドアＤにも好適に適用可能な蝶番とすることも可能である。この場合、例えばカム溝の全体形状を、図１５に示す形状と略同一形状としつつ、筒状カム部材の周方向に占めるカム溝の形成領域を、図１５に示すカム溝の形成領域の略半分に設定すればよい。
【００５６】
上述した実施形態では、壁に設けたドア枠が開口部の縁部（開口縁部）である態様を示したが、壁にドア枠を設けず、壁のうち開口部との境界部分自体が開口部の縁部である態様であってもよい。
【００５７】
また、上述した実施形態では、第１蝶番要素をドアに取り付けるとともに、第２蝶番要素を開口縁部（ドア枠）に取り付けた態様を例示したが、第１蝶番要素を開口縁部に取り付けるとともに、第２蝶番要素を開口縁部に取り付けて使用することもできる。さらに、第１蝶番要素を第２蝶番要素よりも下側に配置した下側蝶番要素として機能させるとともに、第２蝶番要素を第１蝶番要素よりも上側に配置した上側蝶番要素として機能させることも可能である。
【００５８】
上述した実施形態では、傾斜切替領域として、傾斜切替領域の一端と他端とを同一地点に設定し、第１傾斜領域又は第２傾斜領域の一方から傾斜切替領域へ到達したカムピンが直ちに他方の傾斜領域へ移動し得るような形状に設定したものを例示したが、傾斜切替領域として、傾斜切替領域の一端と他端とが筒状カム部材の周方向に離間している形状、例えば直線形状に設定したものを適用することも可能である。さらに、カムピンが当該傾斜切替領域で一旦停止し得るように、直線部分又は凹部の何れか一方、或いは両者を組み合わせた形状に設定した傾斜切替領域を適用してもよい。
【００５９】
また、カム溝の数や形成箇所は、カムピンの数や形成箇所に対応させて変更することができる。
【００６０】
また、上述した実施形態では、カム溝１２９全体を利用してドアＤを閉成位置（Ｃ）と開成位置（Ｏ）との間で略１８０度回転させる態様を例示したが、傾斜切替領域を頂点とした略逆Ｖ字形状（山折り型）のカム溝の一部分だけを利用してドアを閉成位置と開成位置との間で所定角度（例えば、９０度や１２０度など）回転させることも可能である。一例としては、ドアが開成位置にある場合にシャフトのカムピンがカム溝の傾斜切替領域に位置付けられるとともに、ドアが閉成位置にある場合に、シャフトのカムピンが、カム溝の第１傾斜領域の下端乃至下端近傍、または第２傾斜領域の下端乃至下端近傍の何れか一方に位置付けられるように設定した態様が挙げられる。このような態様で用いられる蝶番は、開成位置にあるドアを閉成方向に移動させる操作力を付与するだけで、圧縮状態にある圧縮バネの復元力及び何れか一方の傾斜領域に沿って下降するカムピンの移動により、ドアを自動的に閉成位置に向かわせることが可能なオートクローズ仕様の蝶番となる。また、ドアが閉成位置にある場合にシャフトのカムピンがカム溝の傾斜切替領域に位置付けられるとともに、ドアが開成位置にある場合に、シャフトのカムピンが、カム溝の第１傾斜領域の下端乃至下端近傍、または第２傾斜領域の下端乃至下端近傍の何れか一方に位置付けられるように設定した態様が挙げられる。このような態様で用いられる蝶番は、閉成位置にあるドアを開成方向に移動させる操作力を付与するだけで、圧縮状態にある圧縮バネの復元力及び何れか一方の傾斜領域に沿って下降するカムピンの移動により、ドアを自動的に開成位置に向かわせることが可能なオートオープン仕様の蝶番となる。なお、上述したような１８０度以外の角度でドアを開閉動作可能に支持する蝶番を実現するには、平面視における第１蝶番要素と第２蝶番要素との相対組付角度を複数パターンから選択できるようにすればよい。具体的には、シャフトの平面視外形状を四角形などの多角形状としたり、外周面に３以上の平坦部を周方向に形成する一方で、蝶番要素の軸筒の内面形状（軸筒内に回転不能に収容される軸受の内面形状）をシャフトの外形状に対応させた形状に設定する態様や、一方の軸筒内に回転不能に収容するシャフトの取付角度を複数パターンから選択可能に構成する態様を挙げることができる。
【００６１】
その他、各部の具体的構成についても上記実施形態に限られるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々変形が可能である。
【符号の説明】
【００６２】
１００…蝶番
１０１…第１蝶番要素
１０３…第２蝶番要素
１０７…第１軸筒
１１５…第２軸筒
１２１…シャフト
１２３…筒状カム部材
１２５…圧縮バネ
１２７…カムピン
１２９…カム溝
１５１…傾斜切替領域
１５３…第１傾斜領域
１５５…第２傾斜領域
Ｄ…ドア
Ｓ…開口部
Ｘ…ドアシステム
Ｗ…開口縁部（ドア枠）
（Ｃ）…閉成位置
（Ｏ）…開成位置
【特許請求の範囲】
【請求項１】
開口部を回転しながら開閉し得るドアと前記開口部の縁部との間に介在し、前記ドアを回転可能に支持する蝶番であって、
第１軸筒を有する第１蝶番要素と、
第２軸筒を有する第２蝶番要素と、
一端部側領域を前記第１軸筒内に回転不能に挿入するとともに他端部側領域を前記第２軸筒内に回転可能に挿入してこれら軸筒同士を同軸上に配置し、且つ少なくとも前記第１軸筒側への移動が規制されたシャフトと、
前記第２軸筒内に回転不能な状態で軸方向に昇降移動可能に収容され、且つ前記シャフトの他端部側領域に設けたカムピンが係合可能なカム溝を有する筒状カム部材と、
前記第２軸筒内に収容される圧縮バネとを備え、
前記カム溝が、当該カム溝のうち最も前記第１軸筒に近接した領域である傾斜切替領域と、当該傾斜切替領域の一端から延伸し、前記第１軸筒から漸次離反する方向に傾斜させた第１傾斜領域と、前記傾斜切替領域の他端から前記第１傾斜領域とは異なる方向に延伸し、前記第１軸筒から漸次離反する方向に傾斜させた第２傾斜領域とを有するものであり、
前記カムピンが前記カム溝の第１傾斜領域を前記傾斜切替領域に向かって移動する場合、及び前記カムピンが前記カム溝の第２傾斜領域を前記傾斜切替領域に向かって移動する場合に、前記第２軸筒内において前記第１軸筒から離反する方向に移動する前記筒状カム部材によって圧縮バネを圧縮方向に押圧するように構成していることを特徴とする蝶番。
【請求項２】
前記筒状カム部材に前記カム溝を複数形成するとともに、前記シャフトに前記カム溝と同数のカムピンを設けている請求項１に記載の蝶番。
【請求項３】
前記複数のカム溝を前記筒状カム部材の周方向に位相を異ならせて形成している請求項２に記載の蝶番。
【請求項１】
開口部を回転しながら開閉し得るドアと前記開口部の縁部との間に介在し、前記ドアを回転可能に支持する蝶番であって、
第１軸筒を有する第１蝶番要素と、
第２軸筒を有する第２蝶番要素と、
一端部側領域を前記第１軸筒内に回転不能に挿入するとともに他端部側領域を前記第２軸筒内に回転可能に挿入してこれら軸筒同士を同軸上に配置し、且つ少なくとも前記第１軸筒側への移動が規制されたシャフトと、
前記第２軸筒内に回転不能な状態で軸方向に昇降移動可能に収容され、且つ前記シャフトの他端部側領域に設けたカムピンが係合可能なカム溝を有する筒状カム部材と、
前記第２軸筒内に収容される圧縮バネとを備え、
前記カム溝が、当該カム溝のうち最も前記第１軸筒に近接した領域である傾斜切替領域と、当該傾斜切替領域の一端から延伸し、前記第１軸筒から漸次離反する方向に傾斜させた第１傾斜領域と、前記傾斜切替領域の他端から前記第１傾斜領域とは異なる方向に延伸し、前記第１軸筒から漸次離反する方向に傾斜させた第２傾斜領域とを有するものであり、
前記カムピンが前記カム溝の第１傾斜領域を前記傾斜切替領域に向かって移動する場合、及び前記カムピンが前記カム溝の第２傾斜領域を前記傾斜切替領域に向かって移動する場合に、前記第２軸筒内において前記第１軸筒から離反する方向に移動する前記筒状カム部材によって圧縮バネを圧縮方向に押圧するように構成していることを特徴とする蝶番。
【請求項２】
前記筒状カム部材に前記カム溝を複数形成するとともに、前記シャフトに前記カム溝と同数のカムピンを設けている請求項１に記載の蝶番。
【請求項３】
前記複数のカム溝を前記筒状カム部材の周方向に位相を異ならせて形成している請求項２に記載の蝶番。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【公開番号】特開２０１２−１７２４５１（Ｐ２０１２−１７２４５１Ａ）
【公開日】平成２４年９月１０日（２０１２．９．１０）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−３６９７２（Ｐ２０１１−３６９７２）
【出願日】平成２３年２月２３日（２０１１．２．２３）
【出願人】（５１２０８１８２３）株式会社陽洋 (1)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年９月１０日（２０１２．９．１０）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年２月２３日（２０１１．２．２３）
【出願人】（５１２０８１８２３）株式会社陽洋 (1)
【Ｆターム（参考）】
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