JP2000136840A - ダンパ装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 ダンパ装置に作用する負荷に応じて可動体の
動作特性を変化させ、かつ温度が変化した場合でも特性
変動の少ないダンパ装置を得ること。 【解決手段】 ケーシング１０と、ケーシング１０内に
配した可動体１１と、ケーシング１０内に封入した作動
流体１３と、可動体１１の移動に伴って作動流体１３が
流れるオリフィス孔１６とで構成され、可動体１１に加
わる力に応じてオリフィス孔１６の面積が変化し、かつ
その面積の変化率は作動流体１３の物性の温度依存性に
よるダンパ特性の変動を抑制するように変化するもので
ある。ダンパに作用する力に応じてオリフィス孔１６の
断面積を変化させるとともに、温度変動に伴い作動流体
１３の粘度が増加した場合には、オリフィス孔１６の断
面積の変化率を小さくすることにより、ダンパ特性の変
動を抑制することができる

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、可動体に加わる負
荷に応じて可動体の動作特性（ダンパ特性）を制御し、
かつ作動流体の物性の温度依存性によるダンパ特性の変
動を抑制するダンパ装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、可動体の動作特性を制御するダン
パ装置として、たとえば特開平７−１０３２７７号公報
に記載されているようなものがある。このダンパ装置は
図７（ａ）（ｂ）に示すように円筒状のケーシング１に
キャップ２が嵌合され、その内部には外部からの回転入
力を受ける回転軸３がＢ１、Ｂ２方向に回動自在に支持
され、その周面には、Ｂ１、Ｂ２方向への回転角に対応
してピッチが変化するラセン状の溝４が形成されてい
る。ケーシング１内には円板状の壁部材５が配置され、
この壁部材５は溝４と係合しつつ回転軸３のＢ１、Ｂ２
方向への回転に連動してガイド部６に沿ってＣ１、Ｃ２
方向に摺動するように構成されていた。なおケーシング
１内の空間には、粘性流体物質であるオイル７が充填さ
れていた。

【０００３】そして上記回転軸３を回転すると、回転角
に対応してピッチの変化するラセン溝４が形成されてい
るため、該ラセン溝４と係合している前記壁部材５は、
前記回転軸３の回転角に応じて移動率が変化し、ダンパ
作用の強さ（特性）が前記回転軸３の回転角位置に応じ
て変化するようになっていた。

【０００４】例えば複写機の開閉部のように上部機体は
一定の重量でありながら、開閉角度位置に応じて回転ト
ルクが変化するものに装着して利用すると、機体の閉成
動作時の衝撃を低減できるというものであった。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら上記従来
のダンパ装置では、回転軸３の回転角度位置つまり動作
位置に応じて、ダンパ作用の強さ（特性）ないしは動作
速度を制御することは可能であるが、動作位置に関わら
ずダンパ装置に加わる負荷に対応してダンパ装置の動作
特性を制御することはできなかった。

【０００６】例えば、図８に示すラック昇降式の収納装
置（例えば特開平７−１４８０２９号公報）のように、
収納ラック８を引き降ろす際に、収納ラック８がゆっく
りと降下するようにダンパ装置９が取付けられている。
しかし、収納ラック８に入れる収納物の重量が一定して
いないため、ダンパ装置９が上記従来の技術として説明
したような特性のダンパ装置だと、収納物の重量が重い
と収納ラックの降下速度が速くなり、危険に感じる恐れ
があり、逆に収納物の重量が軽いと収納ラックの降下速
度が遅く、じれったく感じたりするという課題があっ
た。

【０００７】また、ダンパ装置の温度すなわちオイル７
の温度が変化すると、オイル７の粘性などの物性が変動
するため、ダンパの特性も変動する。従来のダンパ装置
では、オイルの通過する通路の最小部（通常はオリフィ
スと呼ばれる）の面積は変化しないため、ダンパ装置の
温度変動に伴ってダンパ特性も変動するという課題を有
していた。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明は上記課題を解決
するために、ケーシングと、前記ケーシング内に配した
可動体と、前記ケーシング内に封入した作動流体と、前
記可動体の移動に伴って前記作動流体が流れるオリフィ
ス孔とで構成され、前記可動体に加わる力に応じて前記
オリフィス孔の面積が変化し、かつその面積の変化率は
前記作動流体の物性の温度依存性によるダンパ特性の変
動を抑制するように変化するものである。

【０００９】上記発明によれば、可動体に加わる力に応
じてオリフィス孔の面積が変化するため、荷重によって
ダンパ特性を制御することができる。これにより、従来
の固定オリフィス孔のダンパとは異なった特性を有する
ダンパ装置を得ることができる。たとえば、可動体に作
用する力の大きさが変化しても、可動体の動作速度を略
一定に保つこともできる。また、荷重によって変化する
面積の変化率は作動流体の物性の温度依存性によるダン
パ特性の変動を抑制するように変化するため、作動流体
の温度変化に伴うダンパ特性の変動を抑制することがで
きる。

【００１０】

【発明の実施の形態】本発明は請求項１に記載のよう
に、ケーシングと、前記ケーシング内に配した可動体
と、前記ケーシング内に封入した作動流体と、前記可動
体の移動に伴って前記作動流体が流れるオリフィス孔と
で構成され、前記可動体に加わる力に応じて前記オリフ
ィス孔の面積が変化し、かつその面積の変化率は前記作
動流体の物性の温度依存性によるダンパ特性の変動を抑
制するように変化するものである。

【００１１】可動体に加わる力に応じてオリフィス孔の
面積が変化するため、荷重によってダンパ特性を制御す
ることができる。これにより、従来の固定オリフィス孔
のダンパとは異なった特性を有するダンパ装置を得るこ
とができる。たとえば、可動体に作用する力の大きさが
変化しても、可動体の動作速度は略一定であるダンパ装
置を得ることができる。また、温度変動によって作動流
体の粘度や密度等の物性が変化しても、荷重によって変
化する面積の変化率は作動流体の物性の温度依存性によ
るダンパ特性の変動を抑制するように変化するため、作
動流体の温度変化に伴うダンパ特性の変動を抑制するこ
とができる。

【００１２】また、請求項２に記載のように、オリフィ
ス孔の面積は、可動体に加わる力が増加することにより
減少するものである。形状が一定の固定オリフィスの場
合と比べると、同荷重が作用した時の可動体の動作速度
は遅くなることから荷重変動に対する安全手段として利
用することができる。

【００１３】また、請求項３に記載のように、ケーシン
グ内に弾性体を設置し、オリフィス孔の面積は、前記弾
性体の弾性変形によって変化するものである。

【００１４】可動体に力が作用するとケーシングの内圧
すなわち作動流体の圧力は上昇し、弾性体はこの圧力を
受けて変形する。この変形によりオリフィス孔の面積は
変化するため、簡単な構成で可動体に加わる力に応じて
ダンパ特性を制御することができる。これにより、従来
の固定オリフィス孔のダンパとは異なった特性を有する
ダンパ装置を得ることができる。さらに、温度変化に伴
う弾性体の硬度変化を利用すれば、作動流体の物性の温
度依存性によるダンパ特性の変動を抑制するように荷重
によって変形するオリフィス孔面積の変化率を変化させ
ることができる。作動流体の粘度が増加する条件におい
て硬度が増加する弾性体を用いると、弾性体は変形しや
すくなることから、作動流体の温度変化に伴うダンパ特
性の変動を抑制することができる。

【００１５】また、請求項４に記載のように、オリフィ
ス孔は、弾性体に形成したものであり、非常に簡単な構
成で可動体に加わる力に応じてダンパ特性を制御するこ
とができ、さらに弾性体の硬度の温度依存性により作動
流体の温度変化に伴うダンパ特性の変動を抑制すること
ができる。

【００１６】また、請求項５に記載のように、オリフィ
ス孔の面積の変化率は、ダンパ装置の温度上昇に伴って
大きくなるものである。最も一般的である作動流体にオ
イル等の液体を用いたダンパ装置では、温度が上昇する
と流体の粘度は小さくなることから、動作速度は速くな
る傾向にある。このため、ダンパ装置の温度上昇に伴っ
てオリフィス孔の面積の変化率を大きくすれば、温度変
化に伴うダンパ特性の変動を抑制することができる。

【００１７】また、請求項６に記載のように、弾性体
は、温度上昇に伴いその硬度が低下する材料としたもの
である。硬度が低下すると、弾性体は変形しやすくな
り、オリフィス孔の変化率は大きくなる。作動流体にオ
イル等の液体を用いたダンパ装置では、温度が上昇する
と流体の粘度は小さくなり、オリフィス孔の変化率は大
きくなることから、温度変化に伴うダンパ特性の変動を
抑制することができる。また、請求項７に記載のよう
に、作動流体にタービンオイル、弾性体に二トリルゴム
を用いたものである。日常の温度範囲において、温度変
化に伴うタービンオイルの粘度などの物性変化によるダ
ンパ特性の変動と、二トリルゴムの硬度などの物性変化
によるダンパ特性の変動がほぼ打ち消し合う関係にあ
り、この組み合わせにすることにより温度変化に伴うダ
ンパ特性の変動をかなり抑制することができる。

【００１８】また、請求項８に記載のように、作動流体
にシリコンオイル、弾性体にウレタンゴムを用いたもの
である。日常の温度範囲において、温度変化に伴うシリ
コンオイルの粘度などの物性変化によるダンパ特性の変
動と、ウレタンゴムの硬度などの物性変化によるダンパ
特性の変動がほぼ打ち消し合う関係にあり、この組み合
わせにすることにより温度変化に伴うダンパ特性の変動
をかなり抑制することができる。

【００１９】

【実施例】以下、本発明の実施例について図面を用いて
説明する。

【００２０】（実施例１）図１は本発明の実施例１のダ
ンパ装置の断面図、図２（ａ）、（ｂ）は同ダンパ装置
の部分拡大断面図である。

【００２１】図１、図２において、円筒状のケーシング
１０の内部には、そのケーシング１０の内側に沿って動
く樹脂や金属等の剛体からなる可動体１１があり、可動
体１１にはケーシング１０の一部を貫通した軸体である
連係部材１２が連結してある。ケーシング１０内にはオ
イルなどの作動流体１３が封入されており、Ｏリングや
Ｘリング等のシール材１４はケーシング１０と可動体１
１のとの隙間をシールしている。また、可動体１１には
ゴム等の弾性体１５が装着してあり、この弾性体１５を
貫通してオリフィス孔１６が設けられている。ここで、
オリフィス孔１６はケーシング１０の直径に比べて非常
に小さい寸法の細孔である。また、可動体１１にも可動
体１１を貫通して作動流体１３を通過させるための通路
がオリフィス孔と連通するように形成されている。ま
た、ケーシング１０内に存在する空気層１７と作動流体
１３を隔離する空気層隔離手段１８と圧縮ばね１９を設
けている。本実施例では、弾性体としてゴムを例に挙げ
ているが、ゴムとしては天然ゴム、合成ゴムなど含み、
他の弾性体としては樹脂、エラストマー、弾性を有する
発泡体なども含むものである。

【００２２】次に動作、作用について説明すると、軸体
である連係部材１２をケーシング１０に押し込む力（Ｂ
の方向へ作用する力）が加わると、その力は連係部材１
２を介して可動体１１に加わり、可動体１１の左側の作
動流体１３ａを加圧する。可動体１１に設けた通路およ
び弾性体１５に設けたオリフィス孔１６を通過して作動
流体１３は可動体１１の左側から右側へ流れる。この流
れによって可動体１１は右側から左側（Ｂの方向）に移
動するが、作動流体１３が細孔であるオリフィス孔１６
を流れる際の抵抗力によって可動体１１はＢとは逆の方
向への抵抗力を受け、可動体１１の動作速度はゆっくり
となる。これがダンパ効果である。なお、可動体１１の
移動速度すなわちダンパ特性は、オリフィス孔１６の形
状や面積および作動流体の粘度や密度に大きく依存す
る。

【００２３】さて、ここで上記可動体１１の左側の作動
流体１３ａが加圧されると、弾性体１５の表面にもこの
作動流体１３の圧力が作用する。これによって図２
（ｂ）に示すように弾性体１５は圧縮され、この弾性体
１５に設けられているオリフィス孔１６の面積も変化す
る。また、可動体１１に加わる力が変化すれば、作動流
体１３の圧力も変化することから、弾性体１５に作用す
る変形力も変化し、弾性体１５の変形およびオリフィス
孔１６の形状や面積も変化する。したがって、可動体１
１すなわちダンパ装置に加わる力に応じてオリフィス孔
１６の面積は変化することになる。

【００２４】図１や図２の構成では、可動体１１に作用
する力が増加すれば、弾性体１５の圧縮量つまりオリフ
ィス孔１６の変形量も増加し、オリフィス孔の面積は減
少する傾向にある。つまり、ダンパの特性を示すダンパ
負荷（可動体に作用する力）と可動体１１の動作速度と
の関係は、一般の剛体に設けた固定オリフィスでは図３
のＥのような関係であるのに対して、本開発のダンパ装
置では例えばＦのような関係になる。したがって、負荷
が大きくなった場合でも可動体１１の移動速度を抑える
ように作用し、可動体１１の動作速度を一定の安全な速
度以下に安定して保つことができる。

【００２５】なお、図３のＦに示したようなダンパ装置
の特性は、弾性体１５の変形特性やオリフィス孔１６の
形状、面積等のさまざまな要素によって決まるため、条
件の変更により任意の特性を得ることができる。例え
ば、図４に示すような特性、つまりある値以上の負荷で
あれば、負荷が変動しても可動体の移動速度を略一定に
保つことも可能である。

【００２６】以上説明したように実施例１によれば、ま
ず可動体１１に加わる力に応じて、可動体１１に対する
動作特性を可変し、可動体１１の動作位置に関わらず、
可動体１１の動作特性を都合よく制御することができ
る。

【００２７】また、環境温度の違いなどによって、作動
流体１３の温度が変われば、作動流体１３の粘度や密度
等の物性も変化する。つまり、温度変化によってダンパ
特性は変動することになる。しかし、本発明では、温度
変動に伴う作動流体１３の物性の変化によるダンパ特性
の変動を抑制するように、オリフィス孔１６の面積の変
化率は変化する。温度変動により流体１３の粘度が増加
した時にはオリフィス孔１６の面積の変化率を小さく
し、逆に粘度が減少した場合にはオリフィス孔面積の変
化率が大きくなるようにする。これにより、温度変動に
伴うダンパ特性の変動を抑制することができる。この実
施例では、オリフィス孔１６は弾性体１５に形成されて
おり、温度変化に伴う弾性体１５の硬度変化を利用し
て、オリフィス孔１６の面積の変化率を変化させるもの
である。なお、硬度変化は弾性体１５の変形特性を変化
させるため、弾性体１５の硬度を変化させることと変形
特性を変化させることは同義として用いている。

【００２８】最も一般的である作動流体１３にオイル等
の液体を用いたダンパ装置では、温度が上昇すると流体
の粘度は小さくなることから、動作速度は速くなる傾向
にある。温度上昇に伴いその硬度が低下する弾性材料を
用いた場合には、弾性体１５は変形しやすくなり、温度
上昇に伴ってオリフィス孔１６の面積の変化率は大きく
なることから温度変化に伴うダンパ特性の変動を抑制す
ることができる。

【００２９】以上のように、作動流体１３の物性変化と
弾性体１５の物性変化との組み合わせでダンパ特性が決
まるため、それぞれの材料の種類によってダンパ特性の
変動が緩和される場合と増長される場合とが生じる。一
般的な材料の組み合わせでは、シリコンオイルと二トリ
ルゴム、シリコンオイルとウレタンゴムの組み合わせで
用いた場合には、温度変化に伴うダンパ特性の変動を小
さく抑えることができる。図５に温度とダンパの移動速
度との関係を示すが、Ｇはオリフィス孔の面積の変化し
ない一般の固定オリフィスを用いた場合、Ｈはシリコン
オイルと二トリルゴムを組み合わせた場合、Ｉはシリコ
ンオイルとウレタンゴムを組み合わせた場合である。Ｇ
では低温になるにつれ動作速度は遅くなっているが、
Ｈ，Ｉではほぼ一定の特性が得られている。

【００３０】なお、この例では特性が一定になるように
オリフィス孔１６の面積の変化率を変化させたが、オイ
ルとゴムの組み合わせ次第では任意の温度特性を得るこ
とも可能である。

【００３１】また、オリフィス孔は可動体とともに移動
する例を示したが、可動体の移動に伴い作動流体が通過
する構成であればよく、特に限定するものではない。た
とえば、ケーシングに固定された構成であってもかまわ
ない。

【００３２】この実施例１では、温度変化に伴い自動で
オリフィス孔の面積の変化率を変化する例を示したが、
それに限定するものではなく、作動流体の温度を検知
し、モータなどによりオリフィス孔の面積を可変させる
ような構成であってもよい。

【００３３】また、ダンパに限らずショックアブソーバ
ーに適用した場合にも、同様の作用、効果を得ることが
できる。

【００３４】（実施例２）図６（ａ）、（ｂ）は本発明
の実施例２のダンパ装置の部分拡大断面図であり、図１
に示した実施例１と同じ構成要素には同一の符号を付与
しており、実施例１と同一の構成要素についての説明は
省略する。

【００３５】ケーシング１０の内面と可動体１１の外面
との隙間をシールする第１弾性部２０とオリフィス孔の
断面積を変化させるための第２弾性部２１とを有する弾
性体１５が設置されている。ここで弾性体１５はゴム等
の高分子材料で形成されており、その弾性体１５に対向
してオリフィス部材２２を設けており、オリフィス部材
２２は左右方向に遊びのガタを有して装着（いわゆる遊
着）している。オリフィス部材２２の弾性体１５と接し
ている一部分に切り欠きを設けており、この切り欠き部
分における弾性体１５とオリフィス部材２２との間にオ
リフィス孔１６は形成されている。

【００３６】動作、作用は実施例と１と同様であり、可
動体１１に力が作用すると、内圧が高まり、オリフィス
部材２２にもこのこの圧力が作用し、オリフィス部材２
２が弾性体１５に押し付けられる。これによりオリフィ
ス孔１６の面積は変化する。これにより実施例１と同様
の効果が得られる。また、温度変化に対しても同様であ
る。

【００３７】

【発明の効果】以上のように本発明によれば、可動体に
加わる力に応じてオリフィス孔の面積が変化し、かつそ
の面積の変化率は作動流体の物性の温度依存性によるダ
ンパ特性の変動を抑制するように変化する。このため、
荷重によってダンパ特性を制御することができ、従来の
固定オリフィス孔のダンパとは異なった特性を有するダ
ンパ装置を得ることができる。たとえば、可動体に作用
する力の大きさが変化しても、可動体の動作速度は略一
定であるダンパ装置を得ることができる。また、作動流
体の温度変化に伴うダンパ特性の変動を抑制することが
できる。

【００３８】また、オリフィス孔の面積は、可動体に加
わる力が増加することにより減少するようにした場合に
は、形状が一定の固定オリフィスの場合と比べると、同
荷重が作用した時の可動体の動作速度は遅くなることか
ら荷重変動に対する安全手段として利用することができ
る。

【００３９】また、ケーシング内に弾性体を設置し、オ
リフィス孔の面積は弾性体の弾性変形によって変化させ
る場合には、ダンパ内圧の変化を利用して自動的にオリ
フィス孔の断面積を変化させることができ、簡単な構成
で可動体に加わる力に応じてダンパ特性を制御すること
ができる。また、温度変化に伴う弾性体の硬度変化を利
用すれば、作動流体の物性の温度依存性によるダンパ特
性の変動を抑制するように荷重によって変形するオリフ
ィス孔面積の変化率を変化させることができ、作動流体
の温度変化に伴うダンパ特性の変動を抑制することがで
きる。また、オリフィス孔を弾性体に形成した場合に
は、非常に簡単な構成で可動体に加わる力に応じてダン
パ特性を制御することができ、さらに弾性体の硬度の温
度依存性により作動流体の温度変化に伴うダンパ特性の
変動を抑制することができる。

【００４０】また、オリフィス孔の面積の変化率はダン
パ装置の温度上昇に伴って大きくなるようにした場合に
は、最も一般的である作動流体にオイル等の液体を用い
たダンパ装置において、温度変化に伴うダンパ特性の変
動を抑制することができる。

【００４１】また、弾性体は、温度上昇に伴いその硬度
が低下する材料とした場合には、硬度が低下すると、弾
性体は変形しやすくなり、オリフィス孔の変化率は大き
くなることから、作動流体にオイル等の液体を用いたダ
ンパ装置において、温度変化に伴うダンパ特性の変動を
抑制することができる。

【００４２】また、作動流体にタービンオイル、弾性体
に二トリルゴムを用いた場合には、日常の温度範囲にお
いて、温度変化に伴うダンパ特性の変動をかなり抑制す
ることができる。

【００４３】また、作動流体にシリコンオイル、弾性体
にウレタンゴムを用いた場合には、日常の温度範囲にお
いて、温度変化に伴うダンパ特性の変動をかなり抑制す
ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例１のダンパ装置の断面図

【図２】（ａ）同ダンパ装置の部分拡大断面図 （ｂ）同ダンパ装置の左向きに力が作用した場合の部分
拡大断面図

【図３】同ダンパ装置の負荷と可動体の動作速度の関係
を表す特性図

【図４】同ダンパ装置の負荷と可動体の動作速度の関係
を表す特性図

【図５】同ダンパ装置の温度と可動体の動作速度の関係
を表す特性図

【図６】（ａ）本発明の実施例２のダンパ装置の部分拡
大断面図 （ｂ）同ダンパ装置の左向きに力が作用した場合の部分
拡大断面図

【図７】（ａ）従来のダンパ装置の垂直方向断面図 （ｂ）同軸線方向断面図

【図８】ダンパ装置の使用例を示す側面図

【符号の説明】

１０ ケーシング １１ 可動体 １２ 連係部材 １３ 作動流体 １５ 弾性体 １６ オリフィス孔

Claims (8)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】ケーシングと、前記ケーシング内に配した
   可動体と、前記ケーシング内に封入した作動流体と、前
   記可動体の移動に伴って前記作動流体が流れるオリフィ
   ス孔とで構成され、前記可動体に加わる力に応じて前記
   オリフィス孔の面積が変化し、かつその面積の変化率は
   前記作動流体の物性の温度依存性によるダンパ特性の変
   動を抑制するように変化するダンパ装置。
2. 【請求項２】オリフィス孔の面積は、可動体に加わる力
   が増加することにより減少する請求項１記載のダンパ装
   置。
3. 【請求項３】ケーシング内に弾性体を設置し、オリフィ
   ス孔の面積は、前記弾性体の弾性変形によって変化する
   請求項１または２記載のダンパ装置。
4. 【請求項４】オリフィス孔は、弾性体に形成した請求項
   １，２または３記載のダンパ装置。
5. 【請求項５】オリフィス孔の面積の変化率は、ダンパ装
   置の温度上昇に伴って大きくなる請求項１ないし４のい
   ずれか１項記載のダンパ装置。
6. 【請求項６】弾性体は、温度上昇に伴いその硬度が低下
   する材料とした請求項３または４記載のダンパ装置。
7. 【請求項７】作動流体にタービンオイル、弾性体に二ト
   リルゴムを用いた請求項３、４または６記載のダンパ装
   置。
8. 【請求項８】作動流体にシリコンオイル、弾性体にウレ
   タンゴムを用いた請求項３、４または６記載のダンパ装
   置。