JP2005098441A

JP2005098441A - ダンピング装置

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Publication number: JP2005098441A
Application number: JP2003334821A
Authority: JP
Inventors: Nobutoshi Oda; 信寿織田
Original assignee: TOK Bearing Co Ltd
Current assignee: TOK Bearing Co Ltd
Priority date: 2003-09-26
Filing date: 2003-09-26
Publication date: 2005-04-14

Abstract

【課題】標準的な有限角ダンパを種々の作動範囲が異なる移動機構に使用できるようにする。
【解決手段】本体７２に回転体８６が回転自在に支持され、本体７２に所定の動作角度範囲内で所定のトルク特性を有するように設定された標準タイプの有限角ダンパ８８が支持されている。回転体８６に連結された作動部材８４は、標準タイプの有限角ダンパの動作範囲よりも狭い動作範囲で揺動可能に支承されている。回転体８６にはこれと連動するように第１のギア９３が取り付けられ、標準タイプの有限角ダンパの回転部材には第１のギア９３と噛み合う第２のギア９２が取り付けられている。第１のギア９３と第２のギア９２は増速機構を構成し、作動部材８４が初期位置から終端まで揺動すると有限角ダンパの回転部材はその初期位置又はその近傍の位置から略終端まで回転する。
【選択図】図１

Description

本発明は、開閉機構などの回転部の動作にダンピング作用させるためのダンピング装置に関する。

従来、開閉機構などの回転部の動作にダンピング作用する小型で効率の良い回転範囲設定型のダンピング装置が知られている（例えば特許文献１参照）。図７乃至図１２にはこの回転範囲設定型のダンピング装置が示されている。図７はダンピング装置の全体分解斜視図であり、ケーシング１０は、ほぼ３６０度の回転角度を得るため断面形状が円形に形成されたほぼ円筒状の室１１を有し、その中に粘性流体１２を充填し封じることができる。

例示されたケーシング１０の一端部は閉塞された端壁１３となっており、その中心部に回転部材２０の軸受けのための軸穴１４が形成され他端部は室１１がほぼそのまま開口した端部１５になっている。１６はケーシング１０の取り付けのためそれと一体に設けた取り付け手段、１７は開口端部１５の外周に複数形成されたねじ穴を示す。なお、室１１の断面形状は円形に限定されず、回転部材２０の回転に必要な範囲で、より狭い扇形から例示の円形まで任意に設定することができる。

回転部材２０は、前記室１１の中心軸Ｌ上に配置される円筒状の軸部２１を有しており、この軸部２１は室１１の軸方向長さと同寸である。軸部２１の一端部には、前述の軸穴１４に回転可能に軸受けされる細軸部２２が設けられており、他端部には室１１の開口端部１５に入り込んでそこを閉塞する、室内径よりは僅か小径の太軸部２３が設けられている。太軸部２３の周面には全周にわたり環状に凹部２４が形成され、そこにＯ−リング等からなるシール部材２５が嵌め込まれていてケーシング内に粘性流体１２を封じるようになっている。

なお、先端の細軸部２２を受ける軸穴１４が貫通孔の場合には、この部分にシール手段を設けることができる。このような回転部材２０とケーシング１０との間には、回転部材２０の回転によって移動する粘性流体１２の通過量を制限する第１、第２の抵抗発生部３０，４０が設けられる。第１の抵抗発生部３０は、軸部２１の外面の軸方向に沿って室１１の内周面方向へ突出して設けられた、回転方向前後に並列した１対の突出部３１，３２を有する可動弁３５と、その突出部３１，３２間の溝部３４において可動弁３５を回転方向へ移動可能に係止するため、軸部１２の外面に軸方向に突設した突条３６とを有する。

１対の突出部３１，３２の一方、即ち回転トルクの増加を要しない回転方向に対して前方となる側の突出部３１と突条３６の頂部には粘性流体１２を導く流体出入口３３，３３’が形成されている。可動弁３５の外面は室１１の内周面に適合した弧状に形成され、内周面に摺接可能に形成されている。。第２の抵抗発生部４０は、室１１の内周面に軸方向に沿って軸部２１の外面方向へ突出し、回転方向前後の粘性流体１２を分離するように設けられた、台形状を有し、その頂部４１は軸部２１の外面に摺接可能である。

そして、回転部材２０が、第1の抵抗発生部３０で高い抵抗を受けて移動する粘性流体１２を前記頂部４１を越えて通過させる凹部４２が軸部２１の外面に形成される。この凹部４２は、流体出入ロ３３が第２の抵抗発生部４０の側面に接近した位置にあるときには、その始端４３が頂部４１に達するか達しない位置から始まり、十分な抵抗が必要となる回転の後半で終る終端４４を有する。凹部４２の形態により回転部材２０のトルクカーブを変化させることができる。

図９の凹部４２は長方形の平面形を有し、初期から大きくトルクを緩和する例、図１０の凹部４２は始端４３で底４６を最も深くし、徐々にトルクを変化させる例、図１１の凹部４２は終端４４’、４４’’が遅れて終る複数の凹部４２を軸部周方向に形成し、徐々にトルクを変化させる例である。これに対し、図７では凹部４２の始端４３で最も幅を広くとり、途中から徐々にトルクを変化させるように斜辺４７を周方向に形成している。

図１２に変形例が示されている。同図に示す第1の抵抗発生部３０は、軸部２１の外面の軸方向に沿って室１１の内周面方向へ突出して設けられた、回転方向前後に並列した1対の突出部３１、３２を有し、それらの先端部と室１１の内周面との間に粘性流体１２の通過可能な隙間３６、３７が形成される。1対の突出部３１、３２の一方、即ち回転トルクの増加を要しない回転方向に対して後方となる側に、粘性流体１２を導く流体出入口３３が形成されており、また各突出部３１、３２間の溝部３４に、同溝内にて移動可能な可動片３５が配置されている。

上記の溝部３４には、その内で移動可能な可動弁３５が配置されている。例示された可動弁３５は隙間３６、３７から脱出することはできないが、溝部３４内で自由に動ける直径を有する丸棒状に形成されている。またその長さは溝部３４或いは室１１の軸方向長さにほぼ等しい。可動弁３５は丸棒状に限らず例えば角形、台形或いは三角形などの任意の断面形の菅又は軸状にすることができる。

前記の回転部材２０は、太軸部２３の端の軸部２６を回動可能に嵌合させる透孔５１を有する、蓋部材５０により定位置にセットされる。５２は取り付けねじであり、蓋部材５０に設けられた孔５３を通して前記ケーシングのねじ穴１７に螺合される。前記太軸部側の端面には入力軸５５と係合、接続する接続口２９が開口され、開閉蓋類からなる作動部材６０を取り付け可能にしている。

このように構成された回転型ダンピング装置において、第１の抵抗発生部３０が第２の抵抗発生部４０に流体出入口３３、３３′を接するように回転部材２０を右回転すると、可動弁３５は前記出入口３３を設けた突出部３１が後方の流体出入口３３′に接して移動し、溝部３４内は塞がれないため粘性流体１２はそれらを少ない抵抗で通過し、作動部材６０をスムーズに動かすことができる。作動部材６０が便座や便器の蓋の場合、それらを開く方向を上記の状態に当てると少ない抵抗で開く。

逆に第1の抵抗発生部３０が第２の抵抗発生部４０の反対側の位置から、回転部材２０を左回転するときは、可動弁３５は出入口３３を設けない突出部３２が軸部２１の突条３６に接して、粘性流体１２は第1の抵抗発生部３０を通過しにくくなり大きなトルクが生じる。このとき第２の抵抗発生部４０は、その頂部４１が凹部４２にかかるとこの部分を粘性流体１２が通過するので前記のトルクは適度に軽減されるので、過大なトルクにならない。さらに回動し、凹部４２の斜辺４７が頂部４１にかかると次第にトルクが高まり、最大のトルクで停止に到る。

故に前記のような作動部材６０を開いた状態から手を離してしまっても、作動部材６０は適度の速度変化を伴なってゆっくりと閉じるので衝撃を与えたり、大きな音を生じさせることがない。
特開平６−１９３６６６号公報（第１ページ、第１図）

上記した有限角ダンパは、種々の機構の作動部材の急動防止に使用される。標準的な有限角ダンパでは初期位置（０°）から１１０°の、設定された動作範囲で使用され、その発生トルク特性は、図５に点線Ｌ２で示す通り、動作の初期にはダンパのききが弱く、その後終端位置に近づくにつれて強力にダンピング力が作用するように設定されている。標準的な有限角ダンパが使用される機構の作動部材は、例えばピアノの蓋などのように１１０°の動作範囲のものが多い。

この場合には、標準的な有限角ダンパを使用できるが、例えば、図３に示す新幹線等の列車や飛行機等の乗り物の座席シート７４の背面に取り付けられるテーブル７８では、標準的な有限角ダンパのステイ８０の回転部８６の回転範囲が４５°である。また図４に示すように、大きな容体７６の蓋などでは、蓋８２の揺動範囲が略４５°のものがある。このように、標準的な有限角ダンパの動作範囲よりもかなり狭い範囲の動作範囲の作動部材を有する機構はかなり存在する。

標準的な有限角ダンパの動作範囲と異なる動作範囲を有する作動部材に標準的な有限角ダンパを取り付けた場合には、標準的な有限角ダンパから必要な発生トルクの特性を利用することができないという問題点がある。例えば、図１３，１４に示すように、４５°の動作範囲の作動部材８４’に、直に、１１０°動作範囲用の標準的な有限角ダンパ８８の回転軸を取り付けた場合、標準的な有限角ダンパ８８の動作角度範囲の一部、即ち高トルク部分を利用する事になる為、図５，６の一点鎖線Ｌ１，Ｍ１で示すように、作動部材８４の回転の初期に大きなダンピング力が作用してしまう。

そのため、動作の初期にはダンパのききが弱く、その後、回転終端限界位置に近づくにつれて強力にダンピング力が作用するという標準的な有限角ダンパの有する発生トルク特性を利用することができない。そのため、標準的な有限角ダンパの動作範囲と異なる動作範囲の作動部材にダンパを取り付けるには、その都度新規なダンパの設計が必要となり、ダンパの開発に時間がかかるとともにコスト高の原因となる。

本発明の第１の目的は、動作範囲の異なる作動部材に対しても標準的な有限角ダンパをそのトルク特性を損なうことなく使用できるようにして上記問題点を解決することである。
また、従来のダンパにはバックラッシュという問題がある。可動弁３５の突出部３１が突条３６に接した状態から、回転部材２０が左回転方向に回転すると、突出部３１と突条３６との接触が、突出部３１から突出部３２に切り替わる。

この切り替わる間は、流体出入口３３の作用により、回転部材２０に粘性流体の抵抗がほとんどかからない。この回転部材が右回転から左回転方向に方向変換するときのダンパがほとんどきかない状態を、ダンパのバックラッシュと言っている。このバックラッシュは、安全上、できるだけ狭い範囲であることが望ましい。本発明の他の目的は上記バックラッシュの問題を解決することである。
また、本発明の他の目的は、標準的な有限角ダンパを大トルクの作動部材に対応できるようにすることである。

上記目的を達成するため本発明は、所定の動作角度範囲内で回転の初期ではダンピング作用が小さく若しくは大きく、終端に近づくにつれてダンピング作用が大きくなるか若しくは小さくなるように設定されたトルク特性を有する標準タイプの有限角ダンパのダンピング力を回転体の回転運動に対して付与するダンピング装置であって、前記回転体に、前記標準タイプの有限角ダンパの動作範囲と異なる動作範囲を有する作動部材を連結し、前記回転体と前記標準タイプの有限角ダンパの回転部材との間に前記回転体の回転を所定の増速比で前記標準タイプの有限角ダンパの回転部材に伝達する増速機構を設け、前記作動部材が初期位置から終端まで移動すると前記標準タイプの有限角ダンパの回転部材がその初期位置又はその近傍の位置から略終端まで回転するように前記増速機構の増速比を設定したものである。

また本発明は、乗り物の座席シート本体と、該シート本体に回転自在に支持された回転体と、前記シート本体に支持され所定の動作角度範囲内で回転の初期ではダンピング作用が小さく、終端に近づくにつれてダンピング作用が大きくなるように設定されたトルク特性を有する標準タイプの有限角ダンパと、前記標準タイプの有限角ダンパの動作範囲よりも狭いほぼ４５°の動作範囲で揺動可能に支承され前記回転体に連結されたステイと、該ステイに所定の回動範囲内で回動自在に軸支されたテーブルとを備えたダンピング装置であって、前記回転体にこれと連動するように第１のギアを取り付け、前記標準タイプの有限角ダンパの回転部材に前記第１のギアと噛み合う第２のギアを取り付け、前記ステイが初期位置から終端まで移動すると前記標準タイプの有限角ダンパの回転部材がその初期位置又はその近傍の位置から略終端まで回転するように前記互いに噛み合う第１と第２のギアのギア比を設定したものである。

本発明は標準的な有限角ダンパを、そのトルク特性を利用して、動作範囲が異なる機構にそのまま使用することができる。また変速機構に増速機構を用いることにより、バックラッシュを小さくすることができる。また増速機構を用いることにより、大トルクにも対応することができるものである。

図１及び図２において、７２は本体であり、図３に示す、新幹線等の電車や航空機等の乗り物の座席シート７４に設けたフレーム、あるいは、図４に示す、大型の収納容体７６などに設けた機枠などから構成され、これに、軸体からなる回転体８６が回転自在に支持されている。８４は前記シート７４の背面に引き出し自在に取り付けられたテーブル７８のステイ８０や、前記収納容体７６の蓋８２などから構成される作動部材であり、略４５°の動作範囲を有して、揺動自在に、前記本体７２に支持され、該作動部材８４は前記回転体８６に一体的に連結している。

８８はダンパであり、本実施形態では、１１０°の動作範囲を有する標準的な有限角ダンパが使用されている。ダンパ８８の基本的内部構造は、図７乃至図１２に示す従来のダンパと同一なのでその説明は省略する。またダンパ８８の基本的内部構造については、従来において公知な種々のダンパ装置が利用でき、図７乃至図１２に示す構造のものに限定されるものではない。この標準的な有限角ダンパ８８は、回転角０°から１１０°の間において、その回転部材が順方向に回転すると、図５中、回転部材に対する抵抗が点線Ｌ２で示すように変化するように発生トルク特性が設定されている。

このトルク特性は、回転の初期のトルクは小さく、終端に近づくにつれて、トルクが急激に増大するという一般的なダンパのトルク特性を示している。ダンパ８８の回転部材が逆方向に回転する場合には、回転部材にはほとんど抵抗がかからないように構成されている。前記ダンパ８８は、そのケーシングと一体的な取り付け手段９０を介して、本体７２に固定されている。前記ダンパ８８の回転部材にはギア９２が固着された軸体９４が結合している。

前記作動部材８４には、前記回転体８６の近傍に位置して、該回転体８６と同心状に弧状のギア９３が一体的に固定されている。前記ギア９３は前記ギア９２と噛み合い、ギア９３が回転体８６と連動して回転するとこの回転に伴ってギア９２が回転するように構成されている。これら互いに噛み合うギア９３，９２は、作動部材８４の回転体８６を中心とする回転量を増大して前記軸体９４に伝達する増速機構を構成している。

前記増速機構のギア比は本実施形態では２：１に設定されているが、実際の設計に際しては、各種作動部材８４の種々の動作範囲に応じて、種々のギア比を採用することができる。また増速機構は特にギアを用いた構造に限定されるものではない。
次に本実施形態の動作について説明する。

図１（Ａ）は作動部材８４が初期位置（０°）の状態を示し、列車の座席シート７４用のテーブル７８を例にとると、そのステイ８０（即ち作動部材８４）がシート７４の背面に密着係止され、直立している状態である。また、収納容体７６の蓋８２（即ち作動部材８４）の場合は、人が蓋８２を、水平な状態から４５°持ち上げた状態である。

この作動部材８４の初期状態において、動作範囲が１１０°の標準的な有限角ダンパ８８の回転部材は、図５に示すように、０°の初期位置から、約２０度回転した状態に設定されている。即ち、作動部材８４の初期位置は、ダンパ８８の初期位置よりも約２０度ずれて設定されている。作動部材８４が初期位置０°から、図１中、時計方向に、自重により揺動すると、ギア９３が回転し、このギア９３の回転がギア９２に伝達され、ダンパ８８の回転部材は、回転体８６の回転量の２倍の回転量で回転する。

従って、作動部材８４がその初期位置から４５°の角度を成す終端位置に達すると、この間、ダンパ８８の回転部材は約２０°の角度位置から約９０°回転する。この回転部材の回転により、作動部材８４には、図５中、実線Ｌ３で示すように、標準的な有限角ダンパ８８の設定されたトルク特性Ｌ２に対応するトルクが作用する。増速機構を用いたダンピング機構における作動部材８４が受ける抵抗即ちトルクの特性Ｍ２と、標準的な有限角ダンパ８８に、図１３（Ａ）（Ｂ）に示すように、直接、作動部材８４’を取り付けた場合の、作動部材８４’が受ける抵抗の特性Ｍ１とを比較すると図６に示す通りとなる。

図５に示すとおり、一般的に、標準的な有限角ダンパ８８のトルク曲緑は、Ｌ２に示すとおり、その回転部分が０°である時にトルクは０であり、その回転部分が回転するにつれて順次トルクが大きくなり最大角度において最大トルクとなるように設計されている。このような標準的な有限角ダンパ８８の回転部分に、図１３に示すように、直接作動部材８４’を取り付け、これを略４５°回転させた場合においては、標準的な有限角ダンパ８８のトルク曲線のうちの高トルク部分のみを利用する事になる為、図５のＬ１に示すように低トルク部分のない高トルク部分のみのトルク曲線となる。

これに対して、本件発明の図１、図２に示すように、作動部材８４と標準的な有限角ダンパ８８の回転部分との間に増速機構を介在せしめてこれらを連結せしめた場合においては、本件実施形態においては、略４５°回転の作動部材に対し、増速比２倍に設定していることより、そのスタート位置を有限角ダンパの約２０°位置としたため図５においては、Ｌ３に示したように約２０°の位置からスタートしているが、増速機構を介在している分、回転ダンパ内においてはその回転部分の回転が速くなり、通常のトルク曲線Ｌ２より大きなトルクとなるトルク曲線Ｌ３となる。

また、作動部材に作用するトルクについて考えると、図１３に示すように、回転ダンパの回転部分に直接動部材８４’を取り付け、これを略４５°回転させた場合においては、回転ダンパ内の回転部材も作動部材８４’も同じ様に略４５°回転するのであるから、作動部材８４’にも回転部材と同様の、図６に示すＭ１の回転トルクが作用することになる。しかし、本件発明の図１、図２に示すように、作動部材８４と標準的な有限角ダンパ８８の回転部分との間に増速機構を介在せしめてこれらを連結せしめた場合においては、上記回転ダンパ内において、その回転部分が約２０°の位置から約１１０°の位置まで回転する間に、作動部材は約４５°回転することになる為、回転ダンパ内のトルク曲線Ｌ３が約４５°の間に圧縮された形となり、また、増速比分、作動部材に作用するトルクが大きくなる為、図６のＭ２に示すトルク曲線が得られることになる。

図１３，１４に示すように、増速機構を設けないでダンパ８８に直に作動部材８４’のの揺動と連動する回転体８６を結合した場合には、作動部材８４’の回転量とダンパ８８の回転部材の回転量の比は１：１となる。図１３において、作動部材８４’の初期位置を、ダンパ８８の回転部材が、その初期位置から６５°回転した位置に設定した場合、作動部材８４’がその初期位置Ａから４５°回転すると、作動部材８４’は、ダンパ８８の発生トルクにより、図６に示す曲線Ｍ１で変化する抵抗トルクを受ける。

この抵抗トルクの変化は図１３に示す作動部材８４’の初期位置から、作動部材８４’に対して急激にトルクが増大するものであり、望ましい特性ではない。これに対し、図１に示す増速機構を備えたダンピング装置では、標準的な有限角ダンパ８８の作動範囲全域に亘ったトルク特性と類似の特性が、作動部材８４の作動範囲の全域に亘って得られる。即ち、作動部材８４に対して、回転の初期のトルクは小さく、終端に近づくにつれてトルクが急激に増大するという特性を得ることができる。

また、増速機構を設けたダンピング装置は、作動部材の回転量はダンパの回転部材の回転量の２分の１となるので、ダンパ８８の側の回転部材のバックラッシュの量も、作動部材８４側では２分の１となり、バックラッシュを減少することが可能となる。また、標準的な有限角ダンパに対しては、作動部材側の回転力が増速機構を介して減少して伝達されるので、標準的な有限角ダンパが作動部材の大トルクにも対応することができる。

尚、上記実施形態では、回転の初期ではダンピング作用が小さく、終端に近づくにつれてダンピング作用が大きくなるように設定された標準的な有限角ダンパを使用する例について説明したが、本発明はこの実施形態に特に限定されるものではなく、移動機構によっては、回転の初期ではダンピング作用が大きく、終端に近づくにつれてダンピング作用が小さく設定された標準的な有限角ダンパを用いることもできる。また、本実施形態では、本体７２側に標準的な有限角ダンパを設けたが、この構成に特に限定されるものではなく、作動部材側に標準的な有限角ダンパを設けた構成としても良い。

本発明に係るダンピング装置の説明図である。同ダンピング装置の正面図である。本発明の説明図である。本発明の説明図である。ダンパのトルク特性図である。ダンパのトルク特性図である。従来技術を示すダンピング装置の分解斜視図同ダンパの断面図である。同ダンパの外観図である。同ダンパの外観図である。同ダンパの外観図である。同ダンパの断面図である。従来技術の説明図である。従来技術の正面説明図である。

符号の説明

１０ケーシング
１１室
１２粘性流体
１３端壁
１４軸穴
１５端部
１６取り付け手段
１７ねじ穴
２０回転部材
２１軸部
２２細軸部
２３太軸部
２４凹部
２５シール部材
３０抵抗発生部
３１突出部
３２突出部
３５可動弁
３６突条
３７隙間
４０抵抗発生部
４１頂部
４２凹部
４３始端
４４終端
４６底
４７斜辺
５０蓋部材
５２取り付けねじ
５３孔
５５入力軸
６０作動部材
７２本体
７４シート
７６容体
７８テーブル
８０ステイ
８２蓋
８４作動部材
８６回転体
８８ダンパ
９０取り付け手段
９２ギア
９３ギア
９４軸体

Claims

所定の動作角度範囲内で回転の初期ではダンピング作用が小さく若しくは大きく、終端に近づくにつれてダンピング作用が大きくなるか若しくは小さくなるように設定されたトルク特性を有する標準タイプの有限角ダンパのダンピング力を回転体の回転運動に対して付与するダンピング装置であって、前記回転体に、前記標準タイプの有限角ダンパの動作範囲と異なる動作範囲を有する作動部材を連結し、前記回転体と前記標準タイプの有限角ダンパの回転部材との間に前記回転体の回転を所定の増速比で前記標準タイプの有限角ダンパの回転部材に伝達する増速機構を設け、前記作動部材が初期位置から終端まで移動すると前記標準タイプの有限角ダンパの回転部材がその初期位置又はその近傍の位置から略終端まで回転するように前記増速機構の増速比を設定したことを特徴とするダンピング装置。
乗り物の座席シート本体と、該シート本体に回転自在に支持された回転体と、前記シート本体に支持され所定の動作角度範囲内で回転の初期ではダンピング作用が小さく、終端に近づくにつれてダンピング作用が大きくなるように設定されたトルク特性を有する標準タイプの有限角ダンパと、前記標準タイプの有限角ダンパの動作範囲よりも狭いほぼ４５°の動作範囲で揺動可能に支承され前記回転体に連結されたステイと、該ステイに所定の回動範囲内で回動自在に軸支されたテーブルとを備えたダンピング装置であって、前記回転体にこれと連動するように第１のギアを取り付け、前記標準タイプの有限角ダンパの回転部材に前記第１のギアと噛み合う第２のギアを取り付け、前記ステイが初期位置から終端まで移動すると前記標準タイプの有限角ダンパの回転部材がその初期位置又はその近傍の位置から略終端まで回転するように前記互いに噛み合う第１と第２のギアのギア比を設定したことを特徴とするダンピング装置。