JP2005291327A - エアダンパ - Google Patents

Abstract

【課題】 オリフィス溝を通過する空気の流動抵抗を安定化させて、ピストンが安定して移動できるようにする。
【解決手段】 両端が開口した筒状のシリンダ１と、シリンダ１の中空部内で同シリンダ１の内周面に密接して摺動自在なピストン２と、シリンダ１の一端開口部に装着されるキャップ３とを備える。キャップ３は、ピストン２の移動に伴うシリンダ内部の圧力変動に応じて開閉する弁構造を有する。そして、キャップ３の外周面が密接するシリンダ１の内周面に、該シリンダ１の中空部を大気に連通させるオリフィス溝１４を形成した。
【選択図】 図３

Description

この発明は、例えば、自動車のグローブボックス等に使用されるシリンダ型のエアダンパの改良に関する。

従来のこの種のエアダンパとして、特許文献１に開示されたものが存在する。同文献１に開示されたエアダンパは、両端が開口する筒状体からなるシリンダと、ピストンロッドの先端部に装着されシリンダの内周面に密着して摺動するピストンと、シリンダの一端開口部に装着された弾性材料かならるキャップとを備えている。
キャップは、弁機構を構成しており、ピストンロッドの往復移動に伴い、シリンダ内周面との間を弾力的に開閉する構成となっている。また、キャップの周面には、オリフィス溝が形成されており、シリンダ内周面にキャップが密着したとき、このオリフィス溝を通してシリンダ内に空気が流入する。このオリフィス溝を通過する空気の流動抵抗がピストンに作用してエアダンパとしての機能を発揮する。

すなわち、ピストンロッドを一方向へ移動させるときは、キャップが弾性的に変形してシリンダ内周面との間に間隙を生じさせ、これにより、シリンダ内の空気を速やかに逃がすか、またはシリンダ内に空気を速やかに流入させるので、ピストンがシリンダー内を抵抗なく移動することができる。

一方、ピストンロッドを逆方向へ移動させるときは、キャップがシリンダの内周面に密着し、オリフィス溝を通してシリンダ内に空気が流入するか、またはシリンダ内の空気を逃がすので、ピストンロッドはオリフィス溝を通る空気の流動抵抗を受けてゆっくりと移動する。
特開２０００−１７０８１６号公報

しかしながら、上記従来のエアダンパにあっては、次のような問題があった。すなわち、オリフィス溝を通してシリンダ内に空気を流入させるか、またはシリンダ内の空気を逃がす際、当該オリフィス溝の内壁には大きな圧力が作用する。上記従来のエアダンパは、弾性材料からなるキャップの周面にオリフィス溝が形成されていたので、かかる圧力の作用によりキャップが変形し、オリフィス溝の断面積が不規則に変化してしまう。その結果、ピストンロッドに作用する抵抗が不規則となり、ピストンロッドの動作が不安定となる欠点があった。

この種のエアダンパは、例えば、自動車のグローブボックスに装着される場合にあっては、当該グローブボックスをゆっくりと安定感をもって開放させることが期待される。グローブボックスが、例えば、ゆっくり開いている途中で急に早く開くなど、その開放動作が不安定であっては、自動車そのものの高級感が損なわれるばかりでなく、グローブボックスの急な開放によってその内部に収容してあった物品が飛び出て、損傷するおそれもある。

本発明は、上述したような従来のエアダンパが抱える課題を有効に解決するために開発されたもので、請求項１の発明は、両端が開口した筒状のシリンダと、シリンダの中空部内で同シリンダの内周面に密接して摺動自在なピストンと、シリンダの一端開口部に装着されるキャップとを備えたエアダンパにおいて、
キャップは、ピストンの移動に伴うシリンダ内部の圧力変動に応じて開閉する弁構造を有し、
かつ、キャップの外周面が密接するシリンダの内周面に、該シリンダの中空部を大気に連通させるオリフィス溝を形成したことを特徴とする。

また、請求項２の発明は、ピストンがキャップから離れる方向へ移動するときの吸引圧力によって、キャップの外周面がシリンダの内周面に密接して閉じる構造をした請求項１のエアダンパを前提として、
前記オリフィス溝が、シリンダの一端開口部から軸方向に沿ってピストンの移動領域にある任意の内部位置まで延長して形成してあることを特徴とする。

請求項３の発明は、請求項２を前提として、前記オリフィス溝が、延長端である前記内部位置に向けて任意の位置から断面積を徐々に小さく変化させてあることを特徴とする。

請求項４の発明は、請求項１乃至３のいずれか一項を前提として、前記キャップが、内部に弁構造を有することを特徴とする。

よって、請求項１の発明にあっては、硬質なシリンダの内周面にオリフィス溝を形成することで、一定断面積の通気路を安定して確保することができる。その結果、オリフィス溝を通過する空気の流動抵抗が安定し、ひいてはピストンの動作が安定する。
なお、本発明は、キャップを柔軟性または弾力性を有する材料で形成する場合に、顕著な効果を奏するが、キャップの材質は本発明の必須要件ではない。

請求項２の発明にあっては、オリフィス溝をピストン移動領域にある任意の内部位置まで延長したので、その延長端をピストンが通過するまで、キャップ側とピストン側の双方からオリフィス溝を通して、キャップとピストンの間にある内部空間に空気が流入するので、ピストンに作用する空気の流動抵抗が緩和されてピストンの移動がいくぶん滑らかになる。
例えば、慣性力が作用しない始動時には、ピストンに作用する引っ張り荷重またはモーメントが比較的小さい場合が多い。このような場合にあっても、請求項２の構成によれば、ピストンを滑らかに始動させることができる。

さらに、請求項３の発明にあっては、始動時にピストンを滑らかに移動させ、しかもオリフィス溝の断面積が延長端に向かって徐々に小さく変化することから、ピストンに作用する空気の流動抵抗が徐々に大きくなっていく。
これにより、例えば、ピストンに作用する引っ張り荷重またはモーメントが、ピストンの移動に伴い徐々に大きくなっていく場合に、この変化に対応してピストンを滑らかに始動させることができる。一般に、自動車のグローブボックスに取り付けられるエアダンパには、リッドの開放時にこのように変化するモーメントがピストンに作用する。

請求項４の発明にあっては、キャップの内部に弁構造を形成することで、シリンダ内周面と密接するキャップ外周面の長さを広げることが可能となり、その結果、オリフィス溝も充分な長さを確保して所望の通気抵抗を付与することができる。

以上説明したとおり、本発明によれば、弾性部材科からなるキャップに対し、シリンダの内周面にオリフィス溝を形成することで、一定断面積の通気路を安定して確保することができる。その結果、オリフィス溝を通過する空気の流動抵抗が安定し、ひいてはピストンの動作が安定する。

以下、この発明の実施の形態について図面を参照して詳細に説明する。
《第１実施形態》
図１は本発明の第１実施形態に係るエアダンパの全体構造を示す正面断面図である。
エアダンパは、両端が開口した筒状のシリンダ１と、該シリンダ１内を移動するピストン２と、シリンダ１の一端開口部を閉塞するキャップ３とを備えている。

シリンダ１は、油成分を含む熱可塑性エラストマーで成形されており、中間部内周面は、ピストン２が密接して摺動する平滑面に形成されている。シリンダ１の一端開口部には、キャップ３の装着部１０が形成されている。キャップ装着部１０は、図２に拡大して示すように、中間部１１よりも内径が大きくしてあり、中間部１１との境界部分は傾斜段部１２となっている。この傾斜段部１２は、後述するキャップ３の開閉弁部３１の外周面に対応する傾斜角度に設定してある。また、シリンダ１の他端開口部は、ピストンロッド４が挿通できる内径としてある。

キャップ装着部１０には、複数の係止孔１３とオリフィス溝１４とが形成してある。図２では、オリフィス溝１４が１本形成されているが、必要に応じてオリフィス溝１４を複数本形成してもよい。オリフィス溝１４は、シリンダ１の軸方向に沿って一端縁から傾斜段部１２にかけて形成されている。

ピストン２は、熱可塑性エラストマーで棒状のピストンロッド４と一体に成形されており、外周面に円環状のシール突起２０が一体形成されている。シール突起２０は、従来のＯリングに相当するもので、容易に撓んで、ピストン２の本体部とシリンダ１の内周面間との間を密閉するとともに、シリンダ１の内周面に密接して摺動する。なお、シール突起２０の代わりに、従来と同様にＯリングをピストン２の外周面に装着してもよい。

キャップ３は、図１に示すように、シリンダ１の一端開口部に形成したキャップ装着部１０に嵌め込まれる基部３０と、基部３０の一端面から膨出する傘状の開閉弁部３１とを有している。キャップ３は、柔軟で弾力性に富んだ熱可塑性エラストマーで一体に成形されている。
キャップ３の基部３０には、図３（ｂ）（ｄ）に拡大して示すように、複数の係合突起３２が外周面から突出して形成してあり、これらの係合突起３２をシリンダ１のキャップ装着部１０に形成した係止孔１３に係合させることで、キャップ３のシリンダ１からの抜けが防止されている。

ここで、シリンダ１のキャップ装着部１０に形成した係止孔１３は、キャップ３の基部３０に形成した係合突起３２よりも軸方向の幅を広くしてあり、係止孔１３内で係合突起３２が軸方向に移動可能となっており、これと一体にシリンダ１は軸方向に移動可能である。

キャップ３は、ピストン２のシリンダ１内での移動に伴う圧力の作用をもって、軸方向に移動する。そして、キャップ３がシリンダ１の内側から押圧力を受け、一端開口部から抜け出ようとする方向（図３の左方向）に移動したときは、図３（ｂ）に示すように、基部３０の外周端縁がシリンダ１の係止孔１３よりも外側に位置することとなり、これにより基部３０の内側が係止孔１３を通して外部と連通する。
このとき、キャップ３の開閉弁部３１は、図３（ａ）（ｂ）に示すように、シリンダ１の内側から受ける押圧力によって先端部が弾力的に撓んで、シリンダ１内の空気を係止孔１３へと流動させる。

一方、キャップ３がシリンダ１の内側から吸引圧力を受けて、シリンダ１の内側に引っ込む方向（図３の右方向）に移動したときは、図３（ｄ）に示すように、基部３０の外周縁がシリンダ１の係止孔１３よりも内側にある内周面と密接し、係止孔１３はキャップ３の基部３０によって密閉される。
このとき、キャップ３の開閉弁部３１は、図３（ｄ）に示すように、シリンダ１の内側から受ける吸引圧力によって、シリンダ１のキャップ装着部１０に形成した傾斜段部１２に密接する。
この状態にあっても、オリフィス溝１４を通してシリンダ１の中空部内は外部と連通しているので（図３（ｃ）参照）、このオリフィス溝１４からシリンダ１内部へ空気が流入する。ただし、オリフィス溝１４を通して流入する空気の量は少なく、したがって、ピストン２は、オリフィス溝１４を通過する空気の流動抵抗を受けてゆっくりと移動することになる。

上述した構成のエアダンパを自動車のグローブボックスで使用する場合には、具体的には図示しないが、従来と同様に、シリンダ１をその取付部を介してインストルメントパネル側に回動可能に固定し、ピストンロッド４をその先端部の取付孔を介してグローブボックスのリッドへ回動可能に固定すればよい。

そして、グローブボックスのリッドを開方向へ移動させると、ピストンロッド４がシリンダ１内から徐々に引き出されて、ピストン２がシリンダ１内を同方向に摺動する。このピストン２の移動により、キャップ３には吸引圧力が作用して、図３（ｃ）（ｄ）に示したようにシリンダ１内周面にキャップ３の開閉弁部３１が密接する状態が形成される。したがって、空気はオリフィス１溝１４のみを通過してシリンダ１ー１内に流入し、これにより、ダンパー効果を得て、グローブボックスはゆっくりと開放状態に移動することが保障できる。

このときも、オリフィス溝１４は剛性の高いシリンダ１の内周面に形成されているので、その内部を流れる空気の流動抵抗が大きくとも、断面積は変わらず、したがって当該流動抵抗が安定しており、ピストン２ひいてはグローブボックスの動作が安定する。

一方、グローブボックスを閉方向へ移動させると、これに応じて、ピストンロッド４がシリンダ１内に徐々に押し込まれるので、ピストン２もシリンダ１内で同方向に摺動する。このピストン２の移動により、キャップ３にはシリンダ１の内側から押圧力が作用して、図３（ａ）（ｂ）に示したように開閉弁部３１が撓みシリンダ１内周面との間に隙間を形成するとともに、キャップ３が外側（図の左方向）に移動して係止孔１３も開放される。したがって、シリンダ１内部の空気が、開閉弁部３１とシリンダ１内周面との間の隙間から係止孔１３を通り外部へ効率よく逃がされる。これにより、ピストン２は抵抗も少なく元の位置に復帰することが可能となって、グローブボックスの速やかな閉じ動作を実現できる。

《第２実施形態》
次に、図４および図５を参照して、本発明の第２実施形態に係るエアダンパについて説明する。なお、図４は図２に、図５（ａ）〜（ｄ）は図３（ａ）〜（ｄ）にそれぞれ対応しており、同一部分には同一符号を付してある。

本実施形態では、シリンダ１の一端開口部を中間部１１と同じ内径として、それらの境界部分に傾斜段部１２を形成しない構成としてある。これにより、シリンダ１の形状が簡素化されて、成形が容易となる。

さらに本実施形態では、オリフィス溝１４をシリンダ１の一端開口部から軸方向に沿ってピストン２の移動領域まで延長して形成してある。オリフィス溝１４の長さは、必要に応じて任意に設定することができる。
このように形成したオリフィス溝１４は、第１実施形態と同様に、キャップ３側からの空気をシリンダ１内に流入させる通路を形成する。しかも、このオリフィス溝１４は、ピストン２が移動する際に、キャップ３とピストン２の間に形成された内部空間内に、ピストン２の背部から空気を流入させる通路としても機能する。すなわち、オリフィス溝１４の延長端をピストン２が通過するまでは、キャップ３側とピストン２側の双方からオリフィス溝１４を通して、キャップ３とピストン２の間にある内部空間に空気が流入するので、ピストン２に作用する空気の流動抵抗が緩和されてピストン２の移動をいくぶん滑らかにすることができる。

ピストン２の始動時は、慣性力が作用していないので、ピストン２を移動させるのに大きな引っ張り荷重またはモーメントが必要になるが、本実施形態の構成によれば、かかる始動時に、オリフィス溝１４の上記機能をもってピストン２を滑らかに移動させることが可能となる。

《第３実施形態》
次に、図６を参照して、本発明の第３実施形態に係るエアダンパについて説明する。なお、図６（ａ）〜（ｄ）は図５（ａ）〜（ｄ）にそれぞれ対応しており、同一部分には同一符号を付してある。

本実施形態のエアダンパは、第２実施形態で延長して形成したオリフィス溝１４の断面積を、延長端に向かって任意の位置から徐々に小さく変化させた構成となっている。オリフィス溝１４の断面積を変化させる開始位置は、必要に応じて任意に設定することができる。
このように形成したオリフィス溝１４の断面積を変化させることで、当該部分をピストン２が通過するとき、ピストン２に作用する空気の流動抵抗が徐々に大きくなっていく。
これにより、例えば、ピストン２に作用する引っ張り荷重またはモーメントが、ピストン２の移動に伴い徐々に大きくなっていく場合に、この変化に対応してピストン２を滑らかに始動させることができる。

一般に、自動車のグローブボックスを開閉するリッドは、下端を回動支点として閉塞時にはほぼ垂直姿勢を保ち、その姿勢から回動して開き位置では水平姿勢となる。したがって、閉塞状態から開き動作が実行された後、しばらくの間はリッドの自重によるモーメントが小さい。このような構造をしたグローブボックスに本実施形態のエアダンパを取り付ければ、リッドの自重によるモーメントの小さい開き初めにおいて、上記オリフィス溝１４の作用をもってピストン２を滑らかに移動させ、リッドの自重によるモーメントが大きくなるにしたがい、オリフィス溝１４の断面積の変化による通気抵抗を大きくすることが可能となるため、リッドを緩やかに安定して開くことができる。

《第４実施形態》
次に、図７を参照して、本発明の第４実施形態に係るエアダンパについて説明する。
本実施形態のエアダンパは、キャップ３の内部に弁構造を形成してある。図７に示す構造では、キャップ３を筒状に形成し、その内側一端面に円盤状の蓋部３５を一体形成するとともに、中空部内に舌片状の開閉弁部３６を一体形成した構成となっている。蓋部３５の中心には、通気孔３５ａが形成してあり、シリンダ１内の圧力変化に伴い、この通気孔に開閉弁部３６が接離する。

さて、既述した第１〜第３実施形態では、キャップ３の一端から外径方向に広がる傘状の開閉弁部３１を形成し、この開閉弁部３１がシリンダ１の内周面と接離する弁構造としてあったが、この構成では、オリフィス溝１４が傘状の開閉弁部３１と接触する短い区間でしか通気抵抗を調整することができないので、大きな通気抵抗を得にくい。
これに対し、上記構成の本実施形態は、キャップ３の内部に弁構造を形成することで、シリンダ１の内周面と密接するキャップ外周面の長さを広げることが可能となり、その結果、オリフィス溝１４も充分な長さを確保して所望の通気抵抗を付与することができる。

なお、本発明は上述した実施形態に限定されるものではない。本発明のエアダンパは、自動車のグローブボックスの開閉に好適であるが、これに用途が限定されることはない。また、キャップに形成する弁構造も、上述した各実施形態で示した構造以外に、種々の構造を採用することが可能である。さらに、エアダンパの全体構造についても、図１に示したような構造に限定されるものではなく、シリンダと、ピストンと、キャップとを備えていれば、種々の構造を採用することができる。

本発明の第１実施形態に係るエアダンパの全体構造を示す正面断面図である。 シリンダの一端開口部に形成したキャップ装着部を拡大して示す斜視図である。 第１実施形態に係るエアダンパの作用を示す図であり、（ａ）（ｃ）は図２のＡ−Ａ線断面図、（ｂ）（ｄ）は図２のＢ−Ｂ線断面図である。 本発明の第２実施形態に係るエアダンパの要部を、図２に対応して示す斜視図である。 本発明の第２実施形態に係るエアダンパの要部を、図３に対応して示す図であり、（ａ）（ｃ）は図４のＣ−Ｃ線断面図、（ｂ）（ｄ）は図４のＤ−Ｄ線断面図である。 本発明の第３実施形態に係るエアダンパの要部を、図５に対応して示す断面図である。 本発明の第４実施形態に係るエアダンパの要部を示す図で、（ａ）は斜視図、（ｂ）は断面正面図である。

符号の説明

１：シリンダ、２：ピストン、３：キャップ、４：ピストンロッド、１０：キャップ装着部、１１：中間部、１２：傾斜段部、１３：係止孔、１４：オリフィス溝、２０：シール突起、３０：基部、３１：開閉弁部、３２：係合突起、３５：蓋部、３６：開閉弁部

Claims (4)

1. 両端が開口した筒状のシリンダと、前記シリンダの中空部内で同シリンダの内周面に密接して摺動自在なピストンと、前記シリンダの一端開口部に装着されるキャップとを備えたエアダンパにおいて、
   前記キャップは、前記ピストンの移動に伴う前記シリンダ内部の圧力変動に応じて開閉する弁構造を有し、
   かつ、少なくとも前記キャップの外周面が密接する前記シリンダの内周面に、該シリンダの中空部を大気に連通させるオリフィス溝を形成したことを特徴とするエアダンパ。
2. 前記ピストンが前記キャップから離れる方向へ移動するときの吸引圧力によって、前記キャップの外周面が前記シリンダの内周面に密接して閉じる構造をした請求項１のエアダンパにおいて、
   前記オリフィス溝は、前記シリンダの一端開口部から軸方向に沿って前記ピストンの移動領域にある任意の内部位置まで延長して形成してあることを特徴とするエアダンパ。
3. 前記オリフィス溝は、延長端である前記内部位置に向けて任意の位置から断面積を徐々に小さく変化させてあることを特徴とする請求項２のエアダンパ。
4. 前記キャップは、内部に弁構造を有することを特徴とする請求項１乃至３のいずれか一項に記載のエアダンパ。
   

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