JP2005188636A - ロータリーダンパ - Google Patents

Abstract

【課題】部品点数を減少させ、製造コストを低下させることが可能なロータリーダンパを提供する。
【解決手段】本発明のロータリーダンパは、粘性流体が充填される流体室１７内に、揺動可能に設けられるベーン１４が、単一の部材からなり、また、該ベーン１４の先端が、該先端に存する一面１４ａ寄りの一部１４ｃ以外の部分１４ｄが、他面１４ｂ側に向かうに従って流体室１７の周面１７ｃとの間隔が大きくなるよう傾斜した斜面とされ、かつベーン１４の先端付近に、一面１４ａ側に開口する窪み１４ｅが設けられることにより、弾性変形可能とされている。
【選択図】図１

Description

本発明は、粘性流体が充填される流体室内に、揺動可能に設けられるベーンを備えたロータリーダンパに関するものである。

従来、この種のロータリーダンパとして、流体室内に、可動弁と、該可動弁を支持する支持部とから構成されるベーンを設けたものが知られている（例えば、特開平８−１０９９４０号公報参照）。

かかるロータリーダンパによれば、ロータが制動力発揮方向に回転すると、前記可動弁が、粘性流体の抵抗を受けて前記支持部を中心としてロータの回転方向とは逆方向に回転して、流体室の周面に密着するため、前記可動弁及び支持部から構成されるベーンによって圧縮される粘性流体の流動が制限されることとなり、その結果、大きな制動力を発揮することができる。

また、かかるロータリーダンパによれば、ロータが制動力非発揮方向に回転するときには、前記可動弁が、粘性流体の抵抗を受けて前記支持部を中心としてロータの回転方向とは逆方向に回転して、流体室の周面との間に隙間を形成するため、前記可動弁及び支持部から構成されるベーンによって圧縮される粘性流体は、その隙間を通じて移動できることとなり、その結果、発揮する制動力を小さくすることができる。

しかしながら、上記のロータリーダンパでは、ベーンの揺動方向によって発揮する制動力に差を生じさせるために、ベーンが、２つの部材、すなわち、逆止弁として機能する可動弁と、該可動弁を支持する支持部とから構成されているため、個々の部品製造にかかるコストや個々の部品を組み立てて完成品を製造するコストが高く付くという問題がある。

また、上記のロータリーダンパでは、負荷が加えられると、前記可動弁が即座に反応して、制動力を発揮し得るが、前記可動弁は、前記支持部に、単に回転可能に支持されているだけであり、粘性流体の圧力に対して、自らの動きを制御する応力を発揮し得ないため、負荷の大きさに対応して、発揮する制動力の大きさを調節することができない。

特開平８−１０９９４０号公報

本発明は上記事情に鑑みなされたものであり、部品点数を減少させ、製造コストを低下させることが可能なロータリーダンパを提供することを課題とするものである。また、本発明は、負荷の大きさに対応して、発揮する制動力の大きさを調節することが可能なロータリーダンパを提供することを課題とするものである。

本発明は、上記課題を解決するため、以下のロータリーダンパを提供する。
（１）粘性流体が充填される流体室内に、揺動可能に設けられるベーンを備えたロータリーダンパであって、前記ベーンが、単一の部材からなると共に、前記流体室の周面に対向する前記ベーンの先端が、該ベーンの先端に存する一面寄りの一部以外の部分が、他面側に向かうに従って前記流体室の周面との間隔が大きくなるよう傾斜した斜面とされ、かつ前記ベーンの先端付近に、一面側に開口する窪みが設けられることにより、弾性変形可能とされていることを特徴とするロータリーダンパ。
（２）前記ベーンは、その先端に存する一面寄りの一部が、前記流体室の周面に圧接する径方向長さを有することを特徴とする前記（１）に記載のロータリーダンパ。
（３）前記ベーンは、その先端に存する一面寄りの一部が、前記流体室の周面との間に隙間を有して配置される径方向長さを有し、負荷の大きさに対応して、先端が変形することにより、前記隙間の大きさを調節することを特徴とする前記（１）に記載のロータリーダンパ。

前記（１）に記載の本発明によれば、ベーンが、単一の部材からなると共に、流体室の周面に対向する前記ベーンの先端が、該ベーンの先端に存する一面寄りの一部以外の部分が、他面側に向かうに従って前記流体室の周面との間隔が大きくなるよう傾斜した斜面とされ、かつ前記ベーンの先端付近に、一面側に開口する窪みが設けられることにより、弾性変形可能とされているため、ベーンが単一の部材から構成されるにもかかわらず、該ベーンの揺動方向によって発揮する制動力に差を生じさせることが可能となる。従って、複数の部材からベーンを構成することにより、かかる機能を発揮させていた従来のロータリーダンパよりも、部品点数を少なくすることができ、製造コストを低下させることが可能となる。
前記（２）に記載の本発明よれば、前記ベーンは、その先端に存する一面寄りの一部が、前記流体室の周面に圧接する径方向長さを有するため、ベーンの一面側により粘性流体を圧縮する際のシール性を高めることができ、より大きな制動力を発揮することが可能となる。
前記（３）に記載の本発明によれば、前記ベーンは、その先端に存する一面寄りの一部が、前記流体室の周面との間に隙間を有して配置される径方向長さを有し、負荷の大きさに対応して、先端が変形することにより、前記隙間の大きさを調節するため、ベーンの揺動方向によって発揮する制動力に差を生じさせることができ、また、負荷の大きさに対応して、発揮する制動力の大きさを調節することが可能となる。

以下、本発明の実施の形態を図面に示した実施例に従って説明する。

図１〜図３は、本発明の一の実施例に係るロータリーダンパを示す図であり、図１は、内部構造を示す図、図２は、図１のＡ−Ａ部断面図、図３は、図１のＢ−Ｂ部断面図である。本実施例に係るロータリーダンパは、これらの図に示したように、ハウジング１１、ロータ１２、隔壁１３、ベーン１４及びプラグ１５を有して構成される。

ハウジング１１は、該ハウジング１１の外周に存する断面略円形の周壁１１ａ及び該ハウジング１１の一方の端部を閉塞する底壁１１ｂに加えて、さらに周壁１１ａよりも小さい径を有する断面略円形の内壁１１ｃを有して構成される。この内壁１１ｃは、後述のロータ１２を支持する役割を果たす。また、内壁１１ｃを設けることにより、粘性流体の漏出を防止するシール部材の配設スペースを作り出すことができるという利点がある。図２及び図３において符号１８は、シール部材としてのＯリングである。

ロータ１２は、ハウジング１１の軸方向長さよりも短い軸方向長さを有する断面略円形に形成されると共に、軸心に沿って貫通する断面略四角形の孔部１２ａを有して構成されている。このロータ１２は、ハウジング１１の底壁１１ｂの内面に対向する端面に形成された溝１２ｂに、ハウジング１１の内壁１１ｃが挿入された状態で、ハウジング１１内に回転可能に収容されている。

隔壁１３は、ハウジング１１の周壁１１ａから軸心に向かって突出するように、ハウジング１１と一体に成形されている。この隔壁１３は、その先端面がロータ１２の外周面に摺接するように形成される。この隔壁１３により、ロータ１２とハウジング１１との間に形成される空間が仕切られることにより、ハウジング１１内に、シリコンオイル等の粘性流体が充填される流体室１７が形成される。

ベーン１４は、ロータ１２の外周面から流体室１７の周面（ハウジング１１の内周面）１７ａに向かって突出するように、ロータ１２と一体に成形されている。このベーン１４が、流体室１７内に配設されることにより、流体室１７は、２つの室（以下それぞれを「第１室」「第２室」という。）１７ａ，１７ｂに区画される。

流体室１７の周面１７ｃに対向するベーン１４の先端は、一面１４ａ寄りの一部１４ｃ以外の部分１４ｄが、他面１４ｂ側に向かうに従って流体室１７の周面１７ｃとの間隔が大きくなるよう傾斜した斜面とされ、かつベーン１４の先端付近に、一面１４ａ側に開口する略Ｕ字状の窪み１４ｅが設けられることにより、弾性変形可能とされている。

また、ベーン１４は、その先端に存する一面１４ａ寄りの一部１４ｃが、流体室１７の周面１７ｃに圧接する径方向長さを有している。すなわち、ベーン１４の径方向長さは、ハウジング１１内に収容される前の状態では、ロータ１２の外周面から流体室１７の周面１７ｃに至るまでの距離よりも大きく設定されており、従って、このベーン１４を流体室１７内に配設したときには、ベーン１４の先端に存する一面１４ａ寄りの一部１４ｃが、流体室１７の周面１７ｃに圧接された状態となっている。

また、ベーン１４は、図１に示したように、単一の部材として構成されており、該ベーン１４と別個に形成された後、該ベーン１４に組み付けられる部材を何等具備することなく構成されている。

ハウジング１１の開口部は、ハウジング１１内にロータ１２及びベーン１４を配設し、かつ粘性流体を充填した後、プラグ１５により閉塞される。このプラグ１５は、その一部がロータ１２の上端面側に形成された溝１２ｃに嵌入されると共に、その周縁がかしめ加工によりハウジング１１に接合されている。

上記のように構成されるロータリーダンパによれば、ロータ１２が、図４に示したように、反時計回り方向（制動力発揮方向）に回転すると、ベーン１４の一面１４ａ側により、第１室１７ａの粘性流体が圧縮され、第１室１７ａの粘性流体は、ベーン１４と流体室１７の内面との間に形成される隙間を通じて第２室１７ｂへ移動しようとする。また、このとき、ベーン１４に設けられた窪み１４ｅの内部に存する粘性流体の圧力が上昇して大きくなることにより、一面１４ａ寄りの一部１４ｃと流体室１７の周面１７ｃとの間の隙間が小さくなるように、ベーン１４の先端が変形し、一面１４ａ寄りの一部１４ｃが流体室１７の周面１７ｃに強く圧接される。これにより、ベーン１４の一面１４ａ寄りの一部１４ｃと流体室１７の周面１７ｃとの密着の度合いがさらに高められるため、第１室１７ａから第２室１７ｂへ移動する際に生じる粘性流体の抵抗が大きなものとなり、ロータ１２の回転力を大幅に減衰させることができる。

一方、ロータ１２が、図５に示したように、時計回り方向（制動力非発揮方向）に回転した場合には、ベーン１４の他面１４ｂ側により、第２室１７ｂの粘性流体が圧縮され、第２室１７ｂの粘性流体は、ベーン１４と流体室１７の内面との間に形成される隙間を通じて第１室１７ａへ移動しようとする。このとき、ベーン１４に設けられた窪み１４ｅの内部に存する粘性流体の圧力は減少して小さくなり、これに加えて、ベーン１４の先端に形成される斜面（一面１４ａ寄りの一部１４ｃ以外の部分１４ｄ）が粘性流体の圧力を受けるため、ベーン１４の一面１４ａ寄りの一部１４ｃと流体室１７の周面１７ｃとが離間するように、ベーン１４の先端が変形し、一面１４ａ寄りの一部１４ｃと流体室１７の周面１７ｃとの間に隙間が形成される。これにより、粘性流体は、ベーン１４の先端に存する一面１４ａ寄りの一部１４ｃと流体室１７の周面１７ｃとの間に形成される隙間を通じて大量に移動可能となるため、第２室１７ｂから第１室１７ａへ移動する際に生じる粘性流体の抵抗は非常に小さなものとなる。その結果、ロータ１２は、その回転力が殆ど減衰されずに回転することができる。

上記のように、本実施例に係るロータリーダンパによれば、ベーン１４が単一の部材から構成されているにもかかわらず、流体室１７の周面１７ｃに対向するベーン１４の先端が、該ベーン１４の先端に存する一面１４ａ寄りの一部１４ｃ以外の部分１４ｄが、他面１４ｂ側に向かうに従って流体室１７の周面１７ｃとの間隔が大きくなるよう傾斜した斜面とされ、かつベーン１４の先端付近に、一面１４ａ側に開口する窪み１４ｅが設けられることにより、弾性変形可能とされているため、ベーン１４の揺動方向によって発揮する制動力に差を生じさせることが可能となる。

さらに、ベーン１４は、その先端に存する一面１４ａ寄りの一部１４ｃが、流体室１７の周面１７ｃに圧接する径方向長さを有することにより、従来のロータリーダンパと比較して、優れた制動特性を発揮することが可能となる。すなわち、本実施例に係るロータリーダンパ（実施例）と、図６〜図１０に示した従来のロータリーダンパ（比較例）とを用いて実験をしたところ、本実施例に係るロータリーダンパは、優れた制動特性を有することが確認された。

比較例として用いたロータリーダンパは、流体室２７がベーン２４により２つの室（第１及び第２室）２７ａ，２７ｂに区画され、ベーン２４には、第１室２７ａに連通する大径部２８ａと、該大径部２８ａよりも小径であって、第２室２７ｂに連通する小径部２８ｂとを有する流体通路２８が軸方向に形成され、流体通路２８の大径部２８ａには、小径部２８ｂよりも径の大きい球状の弁体２９が設けられたものである。

逆止弁として機能する弁体２９は、ベーン２４が一方向（図６において、反時計回り方向）に移動し、その一面により第１室２８ａの粘性流体を圧縮するときには、図９に示したように、大径部２８ａと小径部２８ｂとの境界を閉鎖して、粘性流体の流体通路２８の通過を阻止する。従って、粘性流体の抵抗が大きなものとなり、ロータリーダンパが発揮する制動力も大きいものとなる。一方、ベーン２４が逆方向（図６において、時計回り方向）に移動し、その他面により第２室２８ｂの粘性流体を圧縮するときには、弁体２９は、図１０に示したように、大径部２８ａと小径部２８ｂとの境界を開放して、粘性流体の流体通路２８の通過を許容する。従って、粘性流体の抵抗が小さなものとなり、ロータリーダンパが発揮する制動力も小さいものとなる。

上記のような作用を有する比較例を用いた実験は、以下のように行われた。すなわち、ロータリーダンパのハウジング１１，２１を所定位置に固定し、ロータ１２，２２にアーム（制御対象物）と共に回転する軸を連結し、アームに対して、２．５Ｎ・ｍと、５Ｎ・ｍの負荷をそれぞれ加えて、アームを回転動作させた。アームの回転角度は、水平の状態を０°とし、＋８０°地点からアームを回転動作させ、＋３０°地点（水平状態から３０°上方の地点）から−３０°地点（水平状態から３０°下方の地点）に至るまでの動作時間を計測した。

実験は、ロータ１２，２２が制動力発揮方向に回転するようにロータリーダンパを設置した場合と、ロータ１２，２２が制動力非発揮方向に回転するようにロータリーダンパを設置した場合とで、それぞれ３回行われた。

実験の結果、ロータ１２，２２が制動力発揮方向に回転するようにロータリーダンパを設置した場合の平均動作時間は、負荷が２．５Ｎ・ｍのときに、比較例のものが８．８秒であったのに対して、実施例のものは１２．１秒であり、負荷が５Ｎ・ｍのときに、比較例のものが１．７秒であったのに対して、実施例のものは２．０秒であった（図１１参照）。

また、ロータ１２，２２が制動力非発揮方向に回転するようにロータリーダンパを設置した場合の平均動作時間は、負荷が２．５Ｎ・ｍのときに、比較例のものが０．８０秒であったのに対して、実施例のものは０．５８秒であり、負荷が５Ｎ・ｍのときに、比較例のものが０．２９秒であったのに対して、実施例のものは０．２５秒であった（図１２参照）。

この実験の結果から、実施例のものは、比較例のものよりも、ロータ１２が制動力発揮方向に回転する際には、その回転力を減衰させることができ、また、ロータ１２が制動力非発揮方向に回転する際には、その回転力を減衰させないようにすることができるという優れた制動特性を有することが確認された。

本実施例に係るロータリーダンパは、以下の点で、上記した実施例に係るロータリーダンパと異なる。すなわち、上記した実施例では、ベーン１４は、その先端に存する一面１４ａ寄りの一部１４ｃが、流体室１７の周面１７ｃに圧接する径方向長さを有しているが、本実施例では、ベーン１４は、その先端に存する一面１４ａ寄りの一部１４ｃが、流体室１７の周面１７ｃとの間に隙間を有して配置される径方向長さを有するものとした（図１３参照）。

本実施例に係るロータリーダンパによれば、かかるベーン１４を流体室１７内に配設することにより、ロータリーダンパに負荷が加えられていない状態では、ベーンの先端に存する一面寄りの一部と流体室の周面との間に隙間が存在する。

そして、ロータリーダンパに負荷が加えられることにより、ロータ１２が制動力発揮方向（図１３において、反時計回り方向）に回転すると、ベーン１４に設けられた窪み１４ｅの内部に存する粘性流体の圧力が上昇して大きくなることにより、一面１４ａ寄りの一部１４ｃと流体室１７の周面１７ｃとの間の隙間が小さくなるように、ベーン１４の先端が変形する（図１４参照）。この際の変形の度合いは、負荷の大きさによって変わる。つまり、ベーン１４の先端は、弾性変形可能とされているため、粘性流体の圧力に対して、自ら変形の度合いを制御する応力を発揮し得るため、負荷が小さく、窪み１４ｅの内部に存する粘性流体の圧力が小さいときには、変形の度合いが小さくなり、逆に負荷が大きく、窪み１４ｅの内部に存する粘性流体の圧力が大きいときには、変形の度合いが大きくなる。

従って、本実施例に係るロータリーダンパによれば、負荷の大きさに対応して、ベーン１４の先端が変形することにより、ベーン１４の先端に存する一面１４ａ寄りの一部１４ｃと流体室１７の周面１７ｃとの間の隙間の大きさを調節することができる。

そして、このベーン１４の作用により、第１室から第２室へ移動する粘性流体の流量が、負荷の大きさに対応して調節される、すなわち、負荷が小さいときには、流量が増加し、負荷が大きくなるに従って、流量が次第に減少するため、負荷の大きさに対応して、ロータリーダンパが発揮する制動力の大きさを調節することができる。

また、本実施例に係るロータリーダンパによれば、ロータ１２が、制動力非発揮方向（図１３において、時計回り方向）に回転するときには、ベーン１４に設けられた窪み１４ｅの内部に存する粘性流体の圧力は減少して小さくなり、これに加えて、ベーン１４の先端に形成される斜面（一面１４ａ寄りの一部１４ｃ以外の部分１４ｄ）が粘性流体の圧力を受けるため、ベーン１４の一面１４ａ寄りの一部１４ｃと流体室１７の周面１７ｃとがさらに離間するように、ベーン１４の先端が変形し、一面１４ａ寄りの一部１４ｃと流体室１７の周面１７ｃとの間により大きな隙間が形成される。これにより、粘性流体は、ベーン１４の先端に存する一面１４ａ寄りの一部１４ｃと流体室１７の周面１７ｃとの間に形成される隙間を通じて大量に移動可能となるため、発揮する制動力を非常に小さくすることができる。

また、本実施例に係るロータリーダンパによれば、図１３に示したように、ベーン１４が単一の部材から構成されているため、部品点数が少なくて済み、製造コストを低く抑えることが可能となる。

本発明の一の実施例に係るロータリーダンパの内部構造を示す図である。 図１におけるＡ−Ａ部断面図である。 図１におけるＢ−Ｂ部断面図である。 ロータが制動力発揮方向に回転したときの状態を示す図である。 ロータが制動非発揮方向に回転したときの状態を示す図である。 従来のロータリーダンパ（比較例）の内部構造を示す図である。 図６におけるＡ−Ａ部断面図である。 図６におけるＢ−Ｂ部断面図である。 図６におけるＣ−Ｃ部断面図であって、ロータが制動力発揮方向に回転したときの弁体の状態を示す図である。 図６におけるＣ−Ｃ部断面図であって、ロータが制動力非発揮方向に回転したときの弁体の状態を示す図である。 ロータが制動力発揮方向に回転したときの制動特性を示すグラフである。 ロータが制動力非発揮方向に回転したときの制動特性を示すグラフである。 本発明の他の実施例に係るロータリーダンパの内部構造を示す図である。 ロータが制動力発揮方向に回転したときのベーンの状態の一例を示す図である。

符号の説明

１１，２１ ハウジング
１２，２２ ロータ
１３，２３ 隔壁
１４，２４ ベーン
１５，２５ プラグ
１７，２７ 流体室
１７ａ，２７ａ 第１室
１７ｂ，２７ｂ 第２室
１８ Ｏリング
２８ 流体通路
２８ａ 大径部
２８ｂ 小径部
２９ 弁体

Claims (3)

1. 粘性流体が充填される流体室内に、揺動可能に設けられるベーンを備えたロータリーダンパであって、前記ベーンが、単一の部材からなると共に、前記流体室の周面に対向する前記ベーンの先端が、該ベーンの先端に存する一面寄りの一部以外の部分が、他面側に向かうに従って前記流体室の周面との間隔が大きくなるよう傾斜した斜面とされ、かつ前記ベーンの先端付近に、一面側に開口する窪みが設けられることにより、弾性変形可能とされていることを特徴とするロータリーダンパ。
2. 前記ベーンは、その先端に存する一面寄りの一部が、前記流体室の周面に圧接する径方向長さを有することを特徴とする請求項１に記載のロータリーダンパ。
3. 前記ベーンは、その先端に存する一面寄りの一部が、前記流体室の周面との間に隙間を有して配置される径方向長さを有し、負荷の大きさに対応して、先端が変形することにより、前記隙間の大きさを調節することを特徴とする請求項１に記載のロータリーダンパ。

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