JP5118387B2 - 四節リンク式隠し丁番 - Google Patents

Description

本発明は、開閉装置に使用する開閉金具としての隠し丁番と該丁番の関節位置決め方法に関する。

建物や家具の開口部に使用する開閉金具に扉や蓋を回転して開閉する形の丁番がある。外観を基準に丁番を分類すると、扉等の全閉時に丁番の一部が見え全開時に大部分が見える種類と、扉等の全閉時に丁番は見えず全開時に一部が見える二種類に大別できる。前者は一辺に管を成形した板二枚を平行に配置して両管部を組合せ、軸を通して同軸周りに回動自在としたバタフライ構造で、二枚の板を扉と枠の表面に夫々固定するので軸部分が扉と枠の接合面から突出する。後者は扉と枠等に固定した二枚の板の間をリンクで連結する構造で殆どの部分が扉と枠に隠れしまう。

前段落で説明した丁番のうち、前者のバタフライ式は片開きや両開きの扉または蓋の開閉金具として多用される汎用性の高い丁番であるが、突出部の存在を忌避する扉や複数の戸を幅方向に複数連結し収納時に折重ねる折戸による可動間仕切り材等には、突出部のために隙間なく折畳めないこと等から後者の隠し丁番と呼ばれるものが使われる。隠し丁番に関する先行文献には、特許文献１と同２に示す五節リンク式の隠し丁番、特許文献３に示す四節リンク式の隠し丁番等がある。
特開平６−２８８１３９号公報 特開２００３−１８４４０３号公報 特開平８−１２１００５号公報

五節リンク式隠し丁番の構造は、三箇所に関節を持つ弧状のリンク二組を組合せて中央部分を関節で連結し、各リンク端の関節の一方を回動自在とし他方を回動と摺動自在とする。丁番は、三箇所の回動点と二箇所の回動点・摺動点を持つリンクの働きで１８０°の大きな開きが得られる。家具には扉の開きが約９０°の四節リンク式隠し丁番が使用される。同丁番の構造は、長さの異なる二組のリンク両端と本体の双方の接続孔を組合せ、軸で回動自在に連結して関節を形成し、関節に弾力を与えるばねを組込んでいる。

隠し丁番の多くは複数のリンクを持つので関節の数も多く、回転角度は関節数の多寡に影響される。大きな回転角度が必要な時は、特許文献１と動２が開示する五節リンク式隠し丁番が適すると言えるが、反面、関節数の増加は部品数を増やし構造の複雑化が進み、個々の部品に高い精度が必要になり、組立調整に要する手間が増えて、コストを高める問題が生ずる。特許文献３が開示する構造の四節リンク式隠し丁番は、簡単な構造なのでコスト面で利があるが回転角度が小さく用途も限定される。

扉と枠の合せ目には、少なくとも二個の丁番を取付けるが、扉が円滑に回転するために
は、取付けた全丁番の回転中心（通り芯）を一致もしくは一致に近い状態に保つことが必要になるが、本問題は、二枚の羽根板の一端に回転中心を置くバタフライ式では解決し易いが、隠し丁番を回転中心の少ない簡単な構造にすると、円滑に使用できる回転角度が狭まる他に、捩れの問題も無視できなくなるという問題がある。

本発明は、長手方向に揃えフランジ１２．２２を向合せた二個のシャーシ１１．２１の間に、少なくとも一本の主リンク４１と少なくとも一本の副リンク４６を挿入し、一方のシャーシ１１の連結孔と対応する主副リンク４１．４６の連結孔並びに他方のシャーシ２１の連結孔と対応する主副リンク４１．４６の接続孔を組合せ、回動自在に連結して関節５３．５４．５５．５６を形成すると共に、該関節の相互の位置関係を、一方のシャーシ１１では、主リンク４１用の関節５３をシャーシ幅の片方で底１４寄りに配置し、副リンク４６用の関節５５をシャーシのフランジ１２寄りで主リンク用の関節５３よりシャーシの内側に配置し、他方のシャーシ４６では、主リンク４１用の関節５４をフランジ２２寄りに、副リンク４６用の関節５６を底２４寄りとして上下に並べて一方のシャーシ１１と同じ側に寄せて配置し、二個のシャーシ１１．２１が向き合う直列状態から、一方のシャーシが他方のシャーシに対して回転することにより並列状態に移行する際に、主リンク側の関節５３．５４を結ぶ線分と副リンク側の関節５５．５６を結ぶ線分の軌跡が、回転前の非交差状態から回転中に交差し回転後も交差状態を保持するように配置した四軸リンク式隠し丁番であり、

開閉装置に於ける扉と枠の位置関係から、扉が全閉時の副リンク用の枠側関節ＢＡと扉側関節ＢＢの位置を決め、副リンク用の枠側関節ＢＡに回転中心を置き、副リンク用の関節ＢＡ．ＢＢの中心間距離を半径ＲＢとする円を描いて、扉の全開時の副リンク用の扉側関節ＢＣの位置を求め、移動前の扉側関節ＢＢの中心から垂線を立て、移動後の関節ＢＣの中心から垂線を下ろし、前記垂線上に距離ＬＡを採り、扉側関節ＢＢに対応する主リンク用の関節ＡＢと扉側関節ＢＣに対応する主リンク用の関節ＡＣの位置を決め、主リンク用の関節ＡＢ．ＡＣの中心を通る線分の中点から枠方向に法線を立て、丁番の枠側取付けスペース内を横切る前記法線上に主リンク用の枠関節ＡＡの位置を求め、該枠側関節ＡＡを主リンク用の関節ＡＡ．ＡＢの中心間距離を半径ＲＡとする円の回転中心とする四軸リンク式隠し丁番の関節位置決め方法であり、

開閉装置に於ける扉と枠の位置関係から、扉が全閉時の主リンク用の枠側関節ＡＡと扉側関節ＡＢの位置を決め、副リンク用の枠側関節ＡＡに回転中心を置き、主リンク用の関節ＡＡ．ＡＢの中心間距離を半径ＲＡとする円を描いて、扉の全開時の主リンク用の扉側関節ＡＣの位置を求め、移動前の扉側関節ＡＢの中心から垂線を下ろし、移動後の関節ＡＣの中心から垂線を立て、前記垂線上に距離ＬＡを採り、扉側関節ＡＢに対応する副リンク用の関節ＢＢと扉側関節ＡＣに対応する副リンク用の関節ＢＣの位置を決め、副リンク用の関節ＢＢ．ＢＣの中心を通る線分の中点から枠方向に法線を立て、丁番の枠側取付けスペース内を横切る前記法線上に副リンク用の枠側関節ＢＡの位置を求め、該枠側関節（ＢＡ）を副リンク用の関節ＢＡ．ＢＢの中心間距離を半径ＲＢとする円の回転中心とする四軸リンク式隠し丁番の関節位置決め方法である。

本発明の隠し丁番による主な効果を下記に示す。
1)四節リンク式で２４０゜を越える回転角度を得た。
2)主要部品を板金加工で製作するのでコストの低下に寄与できた。
3)リンクは両端の連結孔とシャーシの連結孔を接続する以外は、リンク同士の接続や摺動部分がなく構造を簡単にできた。
4)磨耗の主因となる摺動部がなく故障の心配がない。
5)幅のあるリンクを複数個並べたので通り芯の安定度が増した。
6)少数部品による小型化と軽量化を可能にした。

本発明は、下記の三要件を満した簡単な構造で対捩れ機能を増し回転角度を広げた四節リンク式隠し丁番である。第一はシャーシとリンクの安定した動きである。リンクは関節を構成する軸周りに回動自在に保持されるが、リンクが前記軸の長さ方向に十分な幅がないと、丁番に捩りが作用する環境では安定した姿勢の維持が難しくなるため、長目の軸と同軸に匹敵する幅のリンクとで嵌合部を形成するのが望ましい。該嵌合部は対捩り機能を向上して丁番の通り芯の安定に役立つ。

第二はシャーシと連結するリンクの数である。シャーシをリンクで連結する際に簡単な構造を得るには、シャーシ間に挿入するリンク数を最小限に抑えることであり、シャーシとリンク双方の接続孔を接続して形成する関節数を減らすことである。その上で、リンクとシャーシ個々に起こりがちな自由な動きを確実に抑止し、関節を円滑に動かすことが望ましい。

第三は枠と扉と関節の位置関係による回転角度の拡大である。扉は枠に触れぬように隙間を保ち少なくとも１８０°は回転する必要があるので、関節位置により扉の開閉状態が変わることを考慮に入れて、大きな回転角度を得るために、シャーシと連結するリンクの長さ並びにシャーシ内での関節位置を決めることが望ましい。該位置の決定には外観と安全性が含まれる。

本発明の四節リンク式隠し丁番は、上記の諸要件を満すために、図７に示した符号Ｈ．Ｗ．ＲＡ．ＲＢ．ＬＡから得られる位置に四箇所の関節を置き、シャーシ間に少なくとも一個の幅のある主リンクと少なくとも一個の幅のある副リンクを使用し、シャーシ内に挿入した複数個のＵ字形フレームで軸を支えることで、対捩れ機能の向上と動作の安定性を増した円滑な動きの丁番を得た。

標準的な開閉装置は、厚み３６ｍｍの扉と２４ｍｍの枠を使用し、全閉時の扉と枠の隙間が３ｍｍである。隠し丁番は扉と枠双方に主要部を埋め込むので、丁番サイズは前記の扉と枠の寸法内に収まることが必要である。扉側と枠側のシャーシとリンクを連結する関節配置については、実施例１で扉側関節の中心を通る仮想線が扉表面に平行で枠側関節の中心を通る仮想線が枠表面と斜交する組合せと作図方法を説明し、実施例２で扉側の仮想線が扉表面に略直交し枠側の仮想線が枠表面に直交する組合せを説明する。リンク数を三本で説明するが主副一本宛でもよい。

＜実施例１＞
図１（Ａ．Ｂ．Ｃ）は全閉時の丁番の正面と裏面と側面の各図である。図２（Ａ．Ｂ）は図１の上面・底面の各図である。図３は丁番を９０°回転した時の斜視図である。図４（Ａ．Ｂ）は丁番の全開した時の裏面図二態である。図５は丁番を分解した部品の斜視図である。図６（Ａ．Ｂ．Ｃ）は扉を全閉から中間を経て全開した時のリンク図である。図７は関節の位置決め図である。丁番の各回転部分には薄い座金状の樹脂製軸受を挿入するが上記の図面の中では省略した。

図１（Ａ．Ｂ）のように、シャーシ１１．２１には三個のＵ字形フレーム３１．３６と幅のある主リンク４１の両側に幅のある副リンク４６を並べて配置する。図５の斜視図に示す、シャーシの接続孔１６．２６とＵ字形フレームの接続孔３２．３７．３８．５２と主リンクの接続孔４２．４３及び副リンクの接続孔４７．４８から対応する接続孔を組合せて、短軸５１または長軸５２で回動自在に連結し、主リンク側の関節５３．５４と副リンク側の関節５５．５６を形成する。主リンクの役割はシャーシ同士の連結で、副リンクの役割は主リンクを補足し起こりやすい捩れを防止する。

扉と枠に取付けるために、シャーシ１１．２１の両端にフランジ１２．２２を形成し、各フランジの内端から中央部を方形状に折り曲げて凹部１８．２８を形成する。凹部１８には関節５５を形成したＵ字形フレーム３１を二個挿入し、シャーシの底１４に取付け孔１７とねじ孔３４を利用してねじ３５で、凹部２８には関節５４を形成したＵ字形フレーム３６を挿入し、シャーシの底２４に取付け孔２７とねじ孔３９を利用してねじ４０で、夫々固定する。

関節５３．５６は主リンク４１と副リンク４６に関連する部材を夫々まとめて長軸５２を通し、シャーシ１１．２１の凹部１８．２８を形成する側面１３．２３に設けた接続孔１６．２６に取付ける。その際、長軸がリンクと接しない部分の支持補強のためにＵ字形フレーム３１の抑え３３とＵ字形フレーム３６の接続孔３７を利用する。図１（Ｃ）で二個のシャーシ上の四箇所の関節５３．５４．５５．５６の位置を示した。各リンクのアーム４４．４９の屈曲形状は開閉時に接触と突出を避けるためである。

図２（Ａ）は、枠側に使用するシャーシ１１の裏側から丁番を見た図で、フランジ１２面の長孔１５は丁番を取付ける際に左右方向の位置調節に使用する。図２（Ｂ）は、扉側に使用するシャーシ２１の裏側から丁番を見た図で、シャーシの底２４の一部を内側に押出して突起を形成し、扉の全閉時に丁番１０を定位置で止める副リンク４６の位置決めストッパー２５として使用する。

図３は丁番を９０°開いた状態を異なる視点で示した。図４（Ａ）と同図（Ｂ）は丁番を１８０°に全開した時の状態を異なる視点で示した。図５の分解斜視図が示すように、丁番自体は簡単な形状の部品で構成されるので、主に板金加工を主にした製作ができることからコストを抑えることに効果がある。勿論、強度の許す範囲で鋳造や樹脂成型等の手段を部材の製作に利用してもよい。

扉２が回転すると、シャーシ１１側の関節５３．５５及びシャーシ２１と同シャーシ側の関節５４．５６及び主副リンク４１．４６が動く。リンク毎の関節の中心を結ぶ線分が回転半径ＲＡ．ＲＢ（図７参照）にあたる。図６（Ａ）は扉が閉じた時で枠側と扉側の全関節がシャーシの同じ側に片寄り、枠側の関節５３．５５の中心を通る仮想線ＬＢと扉側の扉表面と平行に置かれた関節５４．５６の中心を通る仮想線ＬＣの間には僅かな角度αが付く。図６（Ｂ）は扉が約１１０°回転した時で回転角度は主リンク４１に対して副リンク４６は約３倍と大きい。

図６（Ｃ）は扉の全開（１８０°）時で、主リンク４１の回転角度に対し副リンク４６の回転角度は約２倍になる。このように、主副リンクの扉側関節５４．５６が示す軌跡と回転角度は大きく違う。扉の回転前後では主リンクの関節５３．５４の中心を結ぶ線分と副リンクの関節５５．５６の中心を結ぶ線分（鎖線表示）は、回転前の非交差状態から途中で交差し回転後も交差状態を保つ。交差状態のリンクの存在は丁番の安定した動きに役立つ。主副リンク４１．４６の長さに差がなく扉が開いた時の主副リンクの突出状態は揃う。

図７で関節の位置決め手順を説明する。枠１と扉２の位置関係から副リンクの枠側関節ＢＡと扉側関節ＢＢの位置を決めると、両関節中心を結ぶ線分が副リンクの回転半径ＲＢ
になる。枠側関節ＢＡを中心に半径ＲＢで回転角度γに相当する円を描き、扉側関節ＢＢの扉の全開時に相当する移動後の関節ＢＣの位置とする。移動前の扉側関節ＢＢの中心から垂線を立て、前記垂線上に距離ＬＡをとり主リンクの関節ＡＢの中心とする。扉側関節ＡＢ．ＢＢの中心を結ぶ線分を扉表面と平行に保つ。

副リンクの回転後の扉側関節ＢＣの中心に立てた垂線上に距離ＬＡを採ると、該位置が主リンクの扉側関節ＡＢの移動後の関節ＡＣの中心になる。扉側関節ＡＢと移動後の扉側関節ＡＣの中心を通る線分の中央に法線を枠方向に立て、該法線上に回転中心となる枠側関節ＢＡを求める。枠側関節ＡＡの位置は枠の許容寸法内に収まる範囲で、枠側関節ＢＡから垂直方向にＨ、水平方向Ｗの位置を求めればよい。この位置での主リンクの回転半径（関節中心間距離）と回転角度はＲＡとβで表わされる。以上のようにして求めた四つの関節が枠１と扉２の配置関係を満足させる位置に収まればよいことになる。作図方法は副リンクを基準にしたが主リンクを基準にすることもできる。

図７に示すアルファベット符号と図１から６に示す数字符号との関係は、主リンク４１の関節位置をＡＡ．ＡＢ．ＡＣとすると、ＡＡが関節５３を、ＡＢ．ＡＣが移動前後の関節５４に相当する。同様に、副リンク４６の関節位置をＢＡ．ＢＢ．ＢＣとすると、ＢＡが関節５５を、ＢＢ．ＢＣが移動前後の関節５６に相当する。関節５３．５４の中心間距離が主リンクの半径ＲＡに、関節５５．５６の中心間距離が副リンクの半径ＲＢに、夫々相当する。

主副リンク４１．４６の回転角度の例を示すと、扉側の主副リンクの関節５４．５６の中心を結ぶ線分を扉表面と平行に保ち、枠側の関節の位置差をＨ＝１３．５とＷ＝３、主リンクの回転半径をＲＡ＝３１．４８、副リンクの回転半径をＲＢ＝３０．７０、扉側の主副リンクの関節中心間距離をＬＡ＝１２とすると、扉が約１１０°開くと主副リンクの回転角度はβ＝１６．８２°とγ＝４５°、１８０°ではβ＝４７．２６°とγ＝９０°になる。本構造の丁番の最大開度は２４０°を超える。

＜実施例２＞
図８（Ａ．Ｂ．Ｃ）は、関節の位置が異なる配置の丁番を使用した扉の全閉から中間を経て全開した時のリンク図である。枠１側の二個の関節の内、扉寄りの関節６３が主リンク６１用で、扉から離れた関節６５が副リンク６２用である。実施例１とは、枠側の主副リンクの関節６３．６５の中心を通る仮想線が枠表面と直交し、扉２側の主副リンクの関節６４．６６の中心を通る仮想線が扉表面と略直交する配置であることが相違する。主副リンクの数と副リンクの主リンクに対する位置関係は変わらない。

扉が全閉から全開に至る際、主リンク６１と副リンク６２の実施例１のβ．γに相当する回転角度は何れも９０°以上となり差は小さいが、実施例１の回転半径ＲＡ．ＲＢに相当する主リンクの関節６３．６４の中心間距離は副リンクの関節６５．６６の中心間距離の約半分に過ぎない。主副リンクの関節中心を通る各線分（鎖線表示）の動きも、回転前の非交差状態から回転前半で始まる交差も後半には解け回転後は非交差状態に戻る。

副リンクの扉側関節６６の移動量が多きいので、扉の開き方も図８（Ｂ）のように実施例１とは異なる。主副リンク６１．６２の長さが不揃いになるので、扉が全閉から全開に至る途中で主副リンクの突出状態の不揃いが目立つ。枠１側のシャーシ幅は長いリンクの動きを吸収するため実施例１に比べて広くする必要がある。

全閉時の丁番の正面と裏面と側面の各図である。（実施例１） 図１の上面と底面の各図である。 丁番を９０°回転した時の図である。 丁番を全開した時の裏面図二態である。 丁番を分解した部品の斜視図である。 扉を全閉から中間を経て全開した時のリンク図である。 関節の位置決め図である。 扉を全閉から中間を経て全開した時のリンク図である。（実施例２）

符号の説明

１ 枠
２ 扉
１０ 丁番
１１．２１ シャーシ
１２．２２ フランジ
１４．２４ 底
１６．２６ 接続孔
２５ ストッパー
３１．３６ Ｕ字形フレーム
３２．３７．３８．５２ 接続孔
４１ 主リンク
４２．４３ 接続孔
４６ 副リンク
４７．４８ 接続孔
５１ 短軸
５２ 長軸
５３．５４．５５．５６ 関節
６１ 主リンク
６２ 副リンク
６３．６４．６５．６６ 関節

Claims (1)

1. 長手方向に揃え、フランジ（１２．２２）を向合せた二個の第１，第２シャーシ（１１．２１）の間に、一本の主リンク（４１）とその両脇各一本の副リンク（４６）を挿入し、
   前記第１シャーシ（１１）に前記副リンク（４６）を回動自在に連結した二個のＵ字形フレーム（３１）を挿入し、
   前記第２シャーシ（２２）に前記主リンク（４１）を回動自在に連結した一個のＵ字形フレーム（３６）を挿入し、
   前記第１シャーシ（１１）の接続孔（１６）と対応する前記主副リンク（４１．４６）の接続孔（４３．４８）並びに前記第２シャーシ（２１）の接続孔（２６）と対応する前記主副リンク（４１．４６）の接続孔（４２．４７）を組合せ、回動自在に連結して関節（５３．５４．５５．５６）を形成すると共に、前記関節の相互の位置関係を、
   前記第１シャーシ（１１）では、前記主リンク（４１）用の関節（５３）をシャーシ幅の片方でシャーシ底（１４）寄りに配置し、前記副リンク（４６）用の関節（５５）を前記第１シャーシの前記フランジ（１２）寄りで前記主リンク用の関節（５３）より前記第１シャーシの長手方向に対して垂直かつシャーシ底（１４）と平行な方向において中央側に配置し、
   前記第２シャーシ（２１）では、前記主リンク（４１）用の関節（５４）を前記フランジ（２２）寄りに、前記副リンク（４６）用の関節（５６）をシャーシ底（２４）寄りとして前記第２シャーシの長手方向に対して垂直かつシャーシ底（２４）と垂直方向に並べて配置し、
   前記第１，第２シャーシ（１１．２１）が向き合う直列状態から、前記第１シャーシが前記第２シャーシに対して回転することにより並列状態に移行する際に、前記主リンク側の関節（５３．５４）を結ぶ線分と前記副リンク側の関節（５５．５６）を結ぶ線分の軌跡が、回転前の非交差状態から回転中に交差し回転後も交差状態を保持するように配置したこと、及び
   前記シャーシ底（１４）の一部を内側に打ち出して前記副リンク（４６）の位置決めストッパー（２５）を形成したこと
   を特徴とする四軸リンク式隠し丁番。