JP4331669B2 - 三次元調整型ピボットヒンジ - Google Patents

Description

本発明は、開口部の枠に対し扉を開閉と着脱自在に取付ける三次元調整型ピボットヒンジに関する。

開口部の枠に扉を開閉自在に取付ける金具にヒンジがある。扉とヒンジ回転軸との位置関係で大別すると二つに分けることができる。一つは一辺に管部を形成した板を二枚組合せて管部に回転軸を通し、軸沿いに板が開閉する構造のヒンジである。他の一つはピボットヒンジと呼ぶタイプで、重ねた二枚の板の間に回転軸を配置し、何れか板が相手の板に対し回転する構造のヒンジである。板と軸の位置関係は前者は平行し後者は直交する。

ピボットヒンジには二軸型と一軸型の回転軸を持つ二種類のタイプがある。枠と扉の開閉状況を較べると、二軸型は枠と扉が個々に回転軸を持つため枠と扉の位置関係が複雑になる。例えば、開閉操作中に枠から扉全体が距離を置いて離れ、且つ、回転すると言う二つの動作が含まれる。反面、一軸型は枠と扉が回転軸を共有するので、二軸型に較べると動きは単純である。

ピボットヒンジの回転部外観はコンパクトで、取付場所も開口部の枠と扉が向き合う上下端もしくは周辺に限られるため、外側から見え難く人や物の出入りの邪魔になり難い特徴がある。一軸型ピボットヒンジには取付金具と回転部を枠と扉の双方に内蔵するタイプと、回転部だけを扉外部に張り出すタイプがある。ピボットヒンジは他のヒンジと同様に上下一組で使用するが、通常、下ピボットヒンジが扉重量を支え上ピボットヒンジは扉の振れを防止する。

一軸型ピボットヒンジに関して多くの出願件数がある。例えば、［特許文献１］は回転部が扉の外に位置するタイプで、扉の回転を案内する固定軸に偏心部を設け、該偏心部を回転すると扉の左右と前後の二方向の位置調整ができる技術を開示する。［特許文献２］はピボットヒンジから扉等（ウイング）の着脱を容易にする技術を開示する。
特開平５−２２２８７９ 特開２０００−２９１３１６

扉が円滑に開閉できるためには、枠と扉両側のヒンジ部材の通り芯を一致させる必要がある。この取付作業は金属製の枠と扉のように、予め、取付位置が正確に加工されている場合、通り芯を一致させることは容易であるが、取付位置を現場合せに頼ることの多い木製の場合、着脱できる扉へのヒンジ部材の取付けは正確にできても、取外しが難しい枠へのヒンジ部材の正確な取付けが難しく、通り芯の一致は容易ではない。従って、この問題を解決するため一から三方向の位置調整機能を付けたヒンジが屡々使われる。

一軸型ピボットヒンジも、冷蔵庫のように枠と扉に組み込む場合は、取付位置が正確なので問題は起きないが、ヒンジの回転部が張り出す場合は位置調整機能は不可欠になる。三方向の位置調整の内、上下方向は案内軸に移動装置（例えば、ねじ調整機構）を内蔵すればよく簡単であるが、左右と前後二方向になるとコンパクトにまとめたヒンジでは回転部の大きさが制限されるので難しい。［特許文献１］は案内軸に偏心部を設け二次元調整（左右・前後）を行う方法であるが、偏心量で調整量が決まるので大きな調整量は期待できない。

[特許文献２］は上側に装着したピボットヒンジの位置変更を可能とすることで、扉等（ウイング）の着脱を計っている。冷蔵庫のように上下に装着するピボットヒンジ間の距離が短い扉では、サイズや取付位置が正確に決められているので、通り芯の確保がしやすく多方向毎の調整を要しないが、丈の長い扉や現場合わせでの取付けが含まれると通り芯の正常な位置決めが難しくなり、三次元調整型が欠かせなくなる。

本発明は回転部が張り出す一軸型ピボットヒンジを対象とした。上下ヒンジの取付作業で通り芯がずれても、ヒンジ回転部に内蔵した上下方向の調整と左右と前後二方向の同時調整を組合せて構成した三次元調整機構により、扉の開閉に支障を来すことなく取り付けることを可能にした。また、上ヒンジに切込みを入れ扉の着脱を簡単にした。

本発明は、開口部の枠と扉の双方に取付けた接続板の間に回転部を設け、一方の接続板を他方の接続板に対して回動自在とするヒンジに於いて、
一方の接続板に抑え金具を被せた台座を取付け、調芯部材を台座と抑え金具の間に挿入し、抑え金具の締め具合で調芯部材を回動と旋回自在に保持するか固定保持し、
他方の接続板に受け具を取付け、調芯部材と受け具を組合せ、
前記両接続板を組合すことにより、抑え金具と台座と受け具及び調芯部材とで回転部を構成した三次元調整型ピボットヒンジである。

三次元調整型ピボットヒンジから得られる効果を列記する。
1)ヒンジ取付時の芯合わせが簡単にできる。
2)上ヒンジ回転部の切込みと弾性体付き受け具で扉の着脱が簡単にできる。
3)枠と扉双方に接続板取付用彫り込み加工の必要がなく面一取付けができる。
4)三次元調整型でありながらコンパクトなサイズに収められた。
5)メンテナンスが容易である。
6)調芯部材の球体部には、必要なら、グリース等の高粘度潤滑剤を用いればよく、給油が原因で周囲を汚す心配が解消した。

ピボットヒンジの扉側部材を扉の正しい位置への取付作業は難しくない。然し、枠側部材を枠の正しい位置への取付作業は、枠と扉両側の状態を考慮する必要があり難しい。扉に使用する二個のヒンジは、上が扉の振れ止め、下が扉重量の支えを役割とすることを考慮し、本発明の三次元調整型ヒンジでは、上下回転部に左右と前後二方向に働く揺動型調芯部材を内蔵し、下回転部に上下方向に働く回転型調整部材を加えた構成にした。また、上下ヒンジの役割を反対にする場合は上下の回転部を逆に配置するとよい。

揺動型調芯部材は大きめの球体に先端を半球体とする小突出部が連接する形状とした。枠と扉の両側部材の通り芯にずれが生じた場合、大きな球体が回動すると突出部が旋回して三次元の偏心を行ない、取付位置を左右と前後二方向及び微量の上下方向に修正してずれを吸収する構造とした。この構造は取付作業での上下ピボットヒンジの位置を望ましい状態に保持しやすく、扉の正常開閉を迅速に確保することができる。

揺動型調芯部材の保持は、一方の接続板に取付けた台座と被せた抑え金具の間に大きめの球体を挟んで保持し、抑え金具と台座の係合手段の強弱で球体の回転と旋回を自在とするか固定する。他方の接続板に取付けた受け具を軸受ホルダーと内面に凹球面状の底付き円錐軸受及び該軸受に装着するねじもしくは弾性体で構成し、調芯部材の突出部に被せることによりピボットヒンジの回転部を形成する。

揺動型調芯部材による偏心量は、大小球体の各中心を結ぶ距離Ｌ（図１参照）を長くすると増える。この場合、調芯部材の突出部と摺動する受け具側軸受に設ける円錐は、距離Ｌに合わせた角度と深くする必要が有る。但し、距離Ｌが長過ぎると調芯部材に作用する曲げモーメントが増加して、開閉の円滑性が失われ寿命も損ない、見栄えにも影響が出るので好ましくない。

扉の着脱性を考慮して上ピボットヒンジの受け具側軸受メタル側面に切込みを設けた。揺動型調芯部材の拘束を解き弾性体付き軸受を押し下げ、上ヒンジから扉を斜め横に引いて動かすと扉側部材が枠側部材から外れ、次いで下ピボットヒンジから扉側部材を引き抜けば扉が枠から外れる。弾性体の役割は、下ヒンジの取付調整時に生ずる上下方向の動きに対して、軸受と調芯部材の接触状態が変らぬよう軸受に弾力を与えることにある。

図１（Ａ，Ｂ，Ｃ）は下ピボットヒンジの正面と側面及び平面の各図である。図２は図１の分解斜視図である。図３（Ａ，Ｂ，Ｃ）は上ピボットヒンジの正面と側面及び平面の各図である。図４は図３の分解斜視図である。図５（Ａ，Ｂ）は、扉の閉と開時の図１の下ピボットヒンジの動作図である。図６は図１，２のピボットヒンジを装着した枠と扉の正面図である。図７（Ａ，Ｂ）と図８（Ａ，Ｂ）及び図９（Ａ，Ｂ）は扉を外す前中後の状態図と上ピボットヒンジの動作図である。図１０（Ａ，Ｂ，Ｃ）は枠と扉の通り芯にずれがある場合の取付手順図である。

図１（Ａ，Ｂ，Ｃ）と図２のように、扉自重を支える下ピボットヒンジ１１は枠側接続板１２と扉側接続板１３及び両板間に置く回転部１４とで構成する。枠側接続板には内外面に凹球面１６と雄ねじ１７を形成した台座１５を固着し、内外面に凹球面１９と雌ねじ２０及び多角形面２１を形成した抑え金具１８を被す。扉側接続板には内面に角筒部２４と雌ねじ２５を形成した軸受ホルダー２３と内面に凹球面状底付き円錐２７を形成した軸受２６及び雄ねじ２８からなる受け具２２を固着する。

揺動型の調芯部材３１を大きな球体３２と先端に半球体を持つ突出部３３とで構成し、該球体を台座１５の凹球面１６に嵌め込み抑え金具１８を被せて螺合し保持する。球体は係止手段である両者のねじの締めの強弱で回動と旋回を自在とするか固定できる。半球体を有する突出部に受け具２２側の軸受２６の凹球面状底付き円錐２７を被す。下ピボットヒンジ１１は調芯部材の突出部を境に二ブロックに分離できる。

図３（Ａ，Ｂ，Ｃ）と図４のように、扉の回転を安定させる上ピボットヒンジ３５も扉自重を支える下ピボットヒンジ１１と同様、枠側接続板３６と扉側接続板３７及び両板間に置く回転部３８とで構成する。但し、配置は逆向きである。図１と同じ構成部材は説明を省き異なる部材を説明する。扉側接続板には内面に円筒部４１と側面に切込み４１を付けた軸受ホルダー４０を取付ける。内外面に凹球面状底付き円錐４４と弾性体４５のばねで付勢した抜け止め４６付き軸受４３を挿入する。使用状態のヒンジはばねに付勢され軸受の凹球面状底付き円錐と調芯部材３１の突出部３３が接触状態を保つ。切込みは扉４の着脱に使用する。ヒンジ回転部は防塵と安全及び美観を兼ねてカバーする（図なし）。

図５（Ａ）は扉４が枠１に収まり閉じた状態、図５（Ｂ）は扉が開き枠から離れた状態で、回転部１４は扉表面から張り出す。枠には扉の閉時の当て止め２と開時の当て止め３が付く。図６のように、両ピボットヒンジ１１，３５は枠側接続板１２，３６と扉側接続板１３，３７を取付けて組み立てる。その際、枠と扉に接続板取付用の彫り込みを必要としない。図７（Ａ，Ｂ）と図８（Ａ，Ｂ）及び図９（Ａ，Ｂ）により扉を外す動作を説明する。先ず、扉を回転し上ヒンジ３５の切込み４２を、調整部材３１の突出部３３から軸
受４３の凹球面状底付き円錐４４を離すに都合よい位置に移動する。軸受の抜け止め４６を矢印方向に引き下げて、凹球面状底付き円錐を突出部から引き離す。抑え金具１８を緩め、扉を矢印方向の斜め横向きに引き、突出部を境に上ヒンジを分離する。次いで、扉を持ち上げて下ヒンジ１１を分離して扉を外す。軸受の抜け止めは力を抜くと弾力で原位置に戻る。

図１０（Ａ，Ｂ，Ｃ）のように、両ピボットヒンジ１１，３５の枠側接続板１２，３６の通り芯ａ−ａが左右（Ｘ軸）にｄ、前後（Ｙ軸）にｅずれた時の扉側接続板１３，３７との連結手順を説明する。木製の枠１と扉４では早い時期に枠は開口部に固定されるが扉の固定は後になる。従って、図１０（Ｄ）のように、単独の扉側接続板の通り芯ｂ−ｂを正確に保持することは容易である。扉の着脱は上ヒンジの抑え金具１８を緩めて調芯部材３１を動き易くした後、下ヒンジの扉側接続板を枠側接続板に挿入して突出部３３と軸受２６を組み合わす。次いで、上ヒンジの抜け止め４６を引き下げて、調芯部材の突出部を切込み４２に合わせて挿入し軸受を原位置に戻せばよい。

この段階で、上ヒンジ３５の調芯部材３１の突出部３３は傾斜する。枠１と扉４のずれを確認し調芯部材を前後と左右二方向に連動させ扉の最適位置を探す。二方向の調整完了後に調芯部材を固定する。必要なら下ヒンジ１１の調芯部材も動かす。部位２７，３３と３３．４４からなる接触点で構成する通り芯ｂ−ｂはＸＹ軸のずれの中から最適位置を選択して収まるが、部位１６，１９，３２の二箇所の接触点で構成する通り芯ａ−ａとは調整後も一致することはない。二方向の調整後に下ヒンジの雄ねじ２８を回して上下方向を調整すると作業が完了する。

本発明は扉を対象に説明したが、人や物の出入を主目的とする開口部・換気を主目的とする開口部・家具等調度品の開口部・各種容器の開口部等に使用する回転を伴う開閉材であれば、大小、材質、構造を問わず適用が可能である。例えば、窓・開き戸・蓋の金具として使用できる。

（Ａ，Ｂ，Ｃ）は下ピボットヒンジの正面と側面及び平面の各図である。（実施例１） 図１の分解斜視図である。 （Ａ，Ｂ，Ｃ）は上ピボットヒンジの正面と側面及び平面の各図である。 図３の分解斜視図である。 （Ａ，Ｂ）は扉の閉と開時の図１の下ピボットヒンジの動作図である。 ピボットヒンジを装着した枠と扉の正面図である。 （Ａ，Ｂ）は扉を外す前の状態図と上ピボットヒンジの動作図である。 （Ａ，Ｂ）は扉を外す途中の状態図と上ピボットヒンジの動作図である。 （Ａ，Ｂ）は扉を外した状態図と上ピボットヒンジの動作図である。 （Ａ，Ｂ，Ｃ）は枠と扉の通り芯にずれがある場合の取付手順図である。

符号の説明

１ 枠
２ 扉
１１，３５ ピボットヒンジ
１２，３６ 枠側接続板
１３，３７ 扉側接続板
１４，３８ 回転部
１５ 台座
１６，１９ 凹球面
１８ 抑え金具
２２，３９ 受け具
２３，４０ 軸受ホルダー
２６，４３ 軸受
２７，４４ 凹球面状底付き円錐
２８ 雄ねじ
３１ 調芯部材
３２ 球体
３３ 突出部
４５ 弾性体
４６ 抜け止め

Claims (5)

1. 開口部の枠と扉の双方に取付けた接続板の間に回転部を設け、一方の接続板を他方の接続板に対して回動自在とするヒンジに於いて、
   一方の接続板（１２，３６）に抑え金具（１８）を被せた台座（１５）を取付け、調芯部材（３１）を台座（１５）と抑え金具（１８）の間に挿入し、抑え金具（１８）の締め具合で調芯部材（３１）を回動と旋回自在に保持もしくは固定保持し、
   他方の接続板（１３，３７）に受け具（２２，３９）を取付け、調芯部材（３１）と受け具（２２，３９）を組合せ、
   前記両接続板（１２，１３，３６，３７）を組合すことにより、台座（１５）と抑え金具（１８）と受け具（２２，３９）及び調芯部材（３１）とで回転部（１４，３８）を構成した三次元調整型ピボットヒンジ。
2. 調芯部材（３１）を大きめの球体（３２）と先端を半球体とする突出部（３３）とで構成した請求項１に記載の三次元調整型ピボットヒンジ。
3. 抑え金具（１８）を被せた台座（１５）が、内外面に凹球面（１６，１９）と係合手段を備える構造とした請求項１か２に記載の三次元調整型ピボットヒンジ。
4. 受け具（２２）を軸受ホルダー（２３）と軸受（２６）及び雄ねじ（２８）で構成し、軸受ホルダー（２３）内に凹球面付き円錐（２７）を付けた軸受（２６）を摺動可能に挿入し、雄ねじ（２８）で軸受（２６）を移動させる構造とした請求項１か２に記載の三次元調整型ピボットヒンジ。
5. 受け具（３９）を軸受ホルダー（４０）と軸受（４３）及び弾性体（４５）で構成し、軸受ホルダー（４０）に切込み（４２）を付け、内面に凹球面付き円錐（４４）を付けた軸受（４３）を摺動可能に挿入し、軸受（４３）が動くと弾性体（４５）が伸縮して、軸受（４３）に加わる弾力を強める構造とした請求項１か２に記載の三次元調整型ピボットヒンジ。