JP2005299312A

JP2005299312A - ダンパー付スプリングユニット及び開閉装置

Info

Publication number: JP2005299312A
Application number: JP2004120069A
Authority: JP
Inventors: Akira Arakawa; 昌荒川
Original assignee: Nifco Inc
Current assignee: Nifco Inc
Priority date: 2004-04-15
Filing date: 2004-04-15
Publication date: 2005-10-27
Also published as: US20050242594A1

Abstract

【課題】継続使用しても安定した制動力を長期に維持でき、しかも所望の制動力を簡単に充足できるようにする。
【解決手段】両端部の間に巻回部１１ａを形成しているトーションコイルスプリング１１と、筒長手方向に連続したスリット１３を形成して断面が略Ｃ形状をしていると共に、前記巻回部１１ａの内径よりも大きな外径として作られて巻回部１１ａ内に縮径した状態で圧入配置されている円筒ばね材１２とを備え、トーションコイルスプリング１１の端部１１ｂ又は１１ｃ等の回転移動に伴って巻回部１１ａが円筒ばね材１２を介して内径を変化するときに生成される摩擦力を部材回動時の制動力として利用可能になっている。
【選択図】図１

Description

本発明は、ダンパー付スプリングユニット、及び扉や蓋等の開閉体を本体に対し回動切り換える開閉装置に関するものである。

回動式扉等の開閉装置としては、例えば、扉等の開閉体をスプリングにより開方向へ付勢しておき、閉位置での保持を解放することで前記スプリングの付勢力で開方向へ回動切り換えられるようにすることが多い。また、前記スプリングとしては、トーションコイルスプリングが用いられ、開閉体をスプリングの付勢力により閉位置から開方向へ切り換える場合だと、開閉体の閉位置で最大の付勢力を蓄積するよう処理される。

また、従来でも、開閉体の回動速度をオイルダンパー等により制動して急速な回動、それに伴う違和感を緩和するようにしている。ところで、経費等の制約からオイルダンパー等を追加できない場合には、例えば、開閉体の閉位置の近傍にクッション材を配して、バウンドを抑える方法も採られている。更に、クッション材に代えて、簡単に制動作用を得る方法としては、特許文献１の開示されているように、トーションコイルスプリングの巻回部内に回転軸と共に、該回転軸に設けられた切欠部に摩擦部材を配置する構造もある。これは、開閉体が回動するときに、該開閉体と一体に回動するトーションコイルスプリングの巻端の回転に伴って、巻端と共に巻き込まれる巻回部の内径寸法の変化で、該巻回部が摩擦部材を介して回転軸に圧接し、該圧接力ないしは摩擦力を制動力として利用するものである。

特公平２−５２７５３号公報

上記特許文献１の開閉装置は、摩擦部材が回転軸の一部に付設された構成であるため、摩擦部材が継続使用により摩耗し易く、該摩耗により制動力が早期に不安定になったり、当初の制動力を長期に維持できない。そこで、本発明の目的は、以上のような問題を解消して、簡易でありながら、継続使用しても安定した制動力を長期に維持でき、しかも所望の制動力を簡単に充足できるようにすることにある。

上記目的を達成するために、請求項１の発明は、ダンパー付スプリングユニットとして捉えたもので、両端部の間に巻回部を形成しているトーションコイルスプリングと、筒長手方向に連続したスリットを形成して断面が略Ｃ形状をしていると共に、前記巻回部の内径よりも大きな外径として作られて前記巻回部内に縮径した状態で圧入配置されている円筒ばね材とを備え、前記トーションコイルスプリングの端部の回転移動に伴って前記巻回部が前記円筒ばね材を介して内径を変化するときに生成される摩擦力を部材回動時の制動力として利用することを特徴としている。
なお、以上の構造では、前記巻回部と前記円筒ばね材との間にオイル等の介在物を配置することが可能である（請求項２）。

これに対し、請求項３の発明は、開閉装置として捉えたもので、開閉体を、本体に対し軸等を介して回動可能に取り付けると共に、両端部の間に巻回部を有して、一端部を当該開閉体側に係止しかつ他端部を前記本体側に係止しているトーションコイルスプリングの付勢力により開位置と閉位置との何れか一方向へ回動切り換える開閉装置において、前記トーションコイルスプリングが、筒長手方向に連続したスリットを形成して断面略Ｃ形状をなし、かつ前記巻回部の内径よりも大きな外径として作られて前記巻回部内に縮径した状態で圧入配置されている円筒ばね材を有し、前記トーションコイルスプリングの端部の回転移動に伴って前記巻回部が前記円筒ばね材を介して内径を変化するときに生成される摩擦力を開閉体用の制動力として利用することを特徴としている。なお、以上の構造では、前記開閉体を閉位置から開位置の方向へ付勢する場合、前記巻回部の内径がトーションコイルスプリングの初期状態（開閉体等へ組み付ける前の状態を意味する）より前記開閉体の開位置で大きく、かつ、前記開閉体の開位置より閉位置で大きくなるよう設定されることが好ましい（請求項４）。

以上の各発明では、まず、トーションコイルスプリングが一端部を介して巻回部を更に巻き込む方向へ回動されると、該巻回部の内径が円筒ばね材を締め付けて強い摩擦力を生成するが、その際、円筒ばね材がスリットの幅を縮小して摩擦力をある緩和吸収するよう作用する。反対に、トーションコイルスプリングが一端部を介して巻回部の巻き込みが解かれる方向へ回動されると、該巻回部の円筒ばね材に対する摩擦力を弱めるが、その際、円筒ばね材がスリットの幅を拡大して摩擦力を適度に保つよう作用する。すなわち、この構造では、巻回部や円筒ばね材が摩耗しても、巻回部と共に円筒ばね材の反発力で微妙なトルク調整を行って、摩耗等に起因した制動力の変動幅を抑えて一定の値に維持できる。

上記したように、本発明にあっては次のような利点を具備できる。
・請求項１の発明では、トーションコイルスプリングが断面略Ｃ形状で巻回部の内径よりも大きな外径として作られて巻回部内に圧入配置されている円筒ばね材を有しているため、巻回部や円筒ばね材の摩耗に起因した制動力の変動を、円筒ばね材の反発力で調整して、変動幅を抑えて動作を安定化できる。
・請求項２の発明では、巻回部と前記円筒ばね材との間にオイル等の介在物を配置しているため、介在物によっても制動力を安定化したり微調整できる。
・請求項３の発明では、開閉装置として、簡易な構成により、開閉体の回動速度を長期安定して制動できることに加え、開閉体の回動方向によって制動力の大きさを変えられるという利点を有している。また、トーションコイルスプリング及び円筒ばね材だけから構成されているため簡略化及びコスト低減が図られる。
・請求項４の発明では、開閉装置として、開閉体を閉位置から開方向へトーションコイルスプリングの付勢力により回動する構成において、請求項３の摩擦力ないしは制動力が開閉体の閉位置から開方向への回動時に強く作用し、開位置から閉方向への回動時に弱く作用するため、最適な回動切り換え作動を実現できる。

以下、本発明のダンパー付スプリングユニット（以下、スプリングユニットと略称する）及びそれを利用した開閉装置の各形態を図面を参照しながら詳述する。図１はスプリングユニットを示し、同（ａ）はスプリングユニットの斜視図であり、同（ｂ）は分解図である。図２は各部材の側面図であり、同（ａ）はスプリングユニットの側面図、同（ｂ）はトーションコイルスプリングの側面図、同（ｃ）は円筒ばね材の側面図である。図３は本発明の開閉装置を適用したボックス構造を示す要部分解図である。図４（ａ），（ｂ）は前記ボックス構造を上から見た上面図と側面図である。図５（ａ），（ｂ）は前記ボックス構造の要部上面図とその断面図である。以下の説明では、スプリングユニットを詳述した後、開閉装置に言及する。

（スプリングユニット）図１及び図２において、このスプリングユニット１０は、線材で作られたトーションコイルスプリング１１と、鋼材製又は樹脂製の円筒ばね材１２とで構成されている。このうち、トーションコイルスプリング１１は、環巻きされている巻回部１１ａを有し、該巻回部１１ａの両端部１１ｂ，１１ｃがほぼ同じ方向へ延設されている。そして、トーションコイルスプリング１１は、図２（ｂ）において、例えば実線で示す位置から、一端部１１ｂを固定した状態で他端部１１ｃを時計回り方向に回動させると、反発力を蓄積しながら巻回部１１ａが解きほぐされて内径寸法Ｄが拡がり、又、他端部１１ｃへの回動力を解くと反発力で元の寸法まで戻される。つまり、その戻り動作時には巻回部１１ａが巻き込まれて内径寸法を縮小する。

換言すると、トーションコイルスプリング１１は、図２（ｂ）において、他端部１１ｃが一端部１１ｂに対して順に回動されていく位置を、初期位置（イ）、開位置（ロ）、閉位置（ハ）と仮定すると、他端部１１ｃが初期位置（イ）に配置されている時の巻回部１１ａの内径寸法をＤ0、他端部１１ｃが開位置（ロ）に配置されている時の巻回部１１ａの内径寸法をＤ1、他端部１１ｃが閉位置（ハ）に配置されている時の巻回部１１ａの内径寸法をＤ2とすると、各内径寸法はＤ0＜Ｄ1＜Ｄ2の関係となる。

これに対し、円筒ばね材１２は、樹脂製の場合は金型成形により、鋼材の場合は例えば弾性板材を円筒状に折り曲げることにより、両端間に隙間（以下、この隙間を「スリット１３」という）を設けて、断面が略Ｃ形状として作られる。円筒ばね材１２の長さは、巻回部１１ａの軸に沿う方向の長さと同じか、或いは若干大きく形成されている。円筒ばね材１２の外径ｄ（巻回部１１ａに圧入されていないときの外径）は、閉位置（ハ）における巻回部１１ａの内径寸法Ｄ2よりも大きい。すなわち、この例では、ｄ＞Ｄ2＞Ｄ1＞Ｄ0の関係に設定されている。

次に、以上の円筒ばね材１２をトーションコイルスプリング１１に組み付ける操作例を概説する。先ず、トーションコイルスプリング１１の一端１１ｂを固定し、巻回部１１ａを解す方向で、上記した閉位置（ハ）を越えて、巻回部１１ａの内径Ｄが円筒ばね材１２の外径ｄよりも大きくなる位置まで回転させる。この状態から、巻回部１１ａ内に円筒ばね材１２を差し込む。円筒ばね材１２が差し込まれたら、他端１１ｃを回転させていた力を解く。これにより、他端１１ｃが反発力で反対方向、つまり初期位置（イ）方向に回転し、巻回部１１ａの内径が縮まり、円筒ばね材１２の外面に圧接した状態になる。円筒ばね材１２は、その圧接力で外径を若干縮径し、閉位置（ハ）では巻回部１１ａの内径と同じＤ2、開位置（ロ）では巻回部１１ａの内径と同じＤ1、初期位置（イ）では巻回部１１ａの内径と同じＤ0の外径になり、常にトーションコイルスプリング１１に対して反発力を有した状態で組み込まれる。これにより、トーションコイルスプリング１１と円筒ばね材１２とはスプリングユニット１０として一体化される。そして、以後はこのユニット化された状態で取り扱われる。

以上のスプリングユニット１０は、図２（ａ）に示されるように、トーションコイルスプリング１１の一端１１ｂを固定し、他端１１ｃを開位置（ロ）に対して、巻回部１１ａを巻回している方向とは反対側となる閉位置（ハ）まで回転させて、この回転で巻回部１１ａを巻き解した状態から、該トーションコイルスプリング１１の反発力で他端１１ｃを開位置（ロ）方向、すなわち巻回部１１ａを巻回している方向に向かって回転させると、他端１ｃの回転に伴って巻回部１１ａが巻き込まれて内径を狭めながら、該巻回部１１ａが円筒ばね材１２に対して回転する。この構造では、その回転に伴って該巻回部１１ａの内面が円筒ばね材１２の外面に対して更に圧接され、この圧接力が巻回部１１ａの回転負荷、すなわち、制動力となり、ダンパー効果を生成する。反対に、開位置（ロ）から閉位置（ハ）方向に向かって回転させると、巻回部１１ａの巻き込みが解され、巻回軸１１ａと円筒ばね材１２との間の摩擦力を弱めながら、他端１１ｃを閉位置（ハ）方向に回転移動させることができる。

従って、以上のスプリングユニット１０にあっては、円筒ばね材１２と巻回部１１ａとの間には常に反発力による摩擦力が発生していて、トーションコイルスプリング１０の一端１１ｂを固定し、他端１１ｃを一方向、すなわち閉位置（ハ）から開位置（ロ）方向に回転させると、巻回部１１ａが巻き込まれて制動力を高め、反対に開位置（ロ）から閉位置（ハ）方向に向かって回転させると、巻回部１１ａの巻き込みが解されて制動力を弱める。また、円筒ばね材１２は、巻回部１１ａに対してスリット１３を介して縮径され反発力を有した状態で組み込まれているので、巻回部１１ａや円筒ばね材１２が摩耗しても、その反発力で微妙なトルクの調整を行い、長年使用されても初期時とほぼ同じ大きさの制動力を維持できる。

ここで、上記した制動力は、例えば、巻回部１１ａの長さ及び巻径、円筒ばね材１２の材質、長さ及び外径並びにスリット１３の幅などを適宜に変えることによって設定可能である。また、構造的には、巻回部１１ａと円筒ばね材１２との間に、例えばオイル等の摩擦力調整用部材を介装することもあり、そのような介在物によっても制動力の大きさを変えることができる。

（開閉装置）図３〜図５は、以上のスプリングユニット１０を使用した開閉装置２３の一例を示している。この開閉装置２３は、機器側の本体２０に対し開閉体２１が支軸２４などを介して回動可能に取り付けられると共に、上述したスプリングユニット１０を構成しているトーションコイルスプリング１１の付勢力により開位置と閉位置との何れか一方向へ回動切り換えられるようにする。なお、ここでは、開閉体２１がトーションコイルスプリング１１の付勢力により閉位置から開方向へ自動で回動切り換えられる例で説明する。

ここで、本体２０の両側面２０ａは、各側面２０ａから突設された円柱状の支軸２４と、支軸２４から少し離れた箇所に設けられたバネ止め部２５とを有している。支軸２４の外径は、スプリングユニット１０の円筒ばね材１２がバネ圧縮を損なわれないように、円筒ばね材１２の内径ｄよりも小さく形成され、又、先端には更に小径となった径小軸部２６が設けられている。該径小軸部２６の先端面にはネジ孔２７が形成されている。なお、径小軸部２６を除いた支軸２４の長さは、スプリングユニット１０を構成しているトーションコイルスプリング１１の巻回部１１ａの長さ、又は、円筒ばね材１２の長さとほぼ等しく形成されている。これに対し、開閉体２１は、本体２０の前面を覆う蓋であり、両側の内面に突設されているアーム２２，２２を有している。各アーム２２の先端には軸受孔２８が設けられている。符号２９は開閉体２１に設けられている係合凹所である。この係合凹所２９は、本体２０側に設けられたラッチ手段３０に対応して設けれている。ラッチ手段３０は、模式化しているが、軸３５を介し枢支され、かつばね部材３３により一方向へ付勢されているラッチ部材３１と、ラッチ部材３１を係合凹所２９と係合する係止位置から係止解除位置へ切り換える操作部材３４とを有している。

次に、以上の本体２０に対し開閉体２１を開閉装置２３を介して組み付ける操作例を概説する。なお、スプリングユニット１０は、トーションコイルスプリング１１として、他端１１ｃ側に略Ｌ字形状に折り曲げられた掛け止め部１１ｄを設けたものが使用されている。そして、組み付けでは、まず、トーションコイルスプリング１１と一体化されている円筒ばね材１２を、支軸２４に対応させ、支軸２４を円筒ばね材１２の内部に差し込むようにして、トーションコイルスプリング１１の一端１１ｂ側をバネ止め部２５の下側に係合させる。

次いで、巻回部１１ａ内から突出している支軸２４の径小軸部２６を、アーム２２の軸受孔２８に挿入して、開閉体２１の各アーム２２を対応する支軸２４に取り付ける。このときには、トーションコイルスプリング１１の他端掛け止め部１１ｄがアーム２２の下側に係合され、又、この状態でボルト等の止め具３２がアーム２２側の軸受孔２８から径小軸部２６のネジ孔２７に螺入係止される。これにより、開閉体２１の組み付けが完了する。

以上の開閉装置では、開閉体２１が閉位置つまり上記したトーションコイルスプリング１１が閉位置（ハ）に配置された状態となるまで時計回り方向に回動されると、ラッチ部材３１の爪が係合凹所２９と係合し、その閉位置で保持される。開閉体２１が閉位置に配置された状態では、トーションコイルスプリング１１の巻回部１１ａは巻き解され、円筒ばね材１２と巻回部１１ａとの間の摩擦力は低くなり、また、トーションコイルスプリング１１には開閉体２１を常に開位置（ロ）方向に回動しようとする反力が蓄積されている。

開閉体２１が閉位置で保持されている状態で、ラッチ手段３０の操作部材３４を押し込むと、ラッチ部材３１が係合解除方向へ押されて係合凹所２９から外れる。これにより、開閉体２１は、トーションコイルスプリング１１の反力で、径小軸部２６を支点にして他端１１ｃが上記した略開位置（ロ）に回転移動されるまで、該他端１１ｃと一体に移動されて開位置に切り換えられる。なお、他端１１ｃが開位置（ロ）方向に向かって回転されると、他端１１ｃの回転に伴ってトーションコイルスプリング１１の巻回部１１ａが巻き込まれながら、該巻回部１１ａも円筒ばね材１２に対して回転する。この構造では、その回転に伴う該巻回部１１ａの円筒ばね材１２に対する摩擦力が制動力となり、例えば、開位置に到達するに従って強くなる制動力を受けることによって回動が緩やかになり、安定した回動が維持されると共に、開閉体２１の開位置でのバウンド等も抑えられる。

なお、以上の開閉装置２３では、開閉体２１が閉から開位置に回動するときに大きな制動力を与える場合について説明したが、勿論、開から閉位置に回動するときに大きな制動力を付与するようにしてもよい。また、開閉装置２３は、ボックス構造以外に、回転跳ね上げ式の車両用アシストグリップや各種折り畳み構造などにも適用可能ものである。

本発明形態のダンパー付スプリングユニットを示す図である。同上スプリングユニット及びその構成部材の各側面図である。同上スプリングユニットを使用した電子機器の要部分解図である。同上電子機器の上面及び側面図である。同上電子機器の部分拡大及び断面図である。

符号の説明

１０…スプリングユニット（ダンパ付スプリングユニット）
１１…トーションコイルスプリング（１１ａは巻回部）
１２…円筒ばね材
１３…スリット
２０…本体
２１…開閉体
２２…アーム
２３…開閉装置
２４…支軸（２６は径小軸部）

Claims

両端部の間に巻回部を形成しているトーションコイルスプリングと、筒長手方向に連続したスリットを形成して断面が略Ｃ形状をしていると共に、前記巻回部の内径よりも大きな外径として作られて前記巻回部内に縮径した状態で圧入配置されている円筒ばね材とを備え、前記トーションコイルスプリングの端部の回転移動に伴って前記巻回部が前記円筒ばね材を介して内径を変化するときに生成される摩擦力を部材回動時の制動力として利用することを特徴とするダンパー付スプリングユニット。
前記巻回部と前記円筒ばね材との間にオイル等の介在物を配置していることを特徴とする請求項１に記載のダンパー付スプリングユニット。
開閉体を、本体に対し軸等を介して回動可能に取り付けると共に、両端部の間に巻回部を有して、一端部を当該開閉体側に係止しかつ他端部を前記本体側に係止しているトーションコイルスプリングの付勢力により開位置と閉位置との何れか一方向へ回動切り換える開閉装置において、
前記トーションコイルスプリングが、筒長手方向に連続したスリットを形成して断面略Ｃ形状をなし、かつ前記巻回部の内径よりも大きな外径として作られて前記巻回部内に縮径した状態で圧入配置されている円筒ばね材を有し、前記トーションコイルスプリングの端部の回転移動に伴って前記巻回部が前記円筒ばね材を介して内径を変化するときに生成される摩擦力を開閉体用の制動力として利用することを特徴とする開閉装置。
前記開閉体を閉位置から開位置の方向へ付勢する場合、前記巻回部の内径がトーションコイルスプリングの初期状態より前記開閉体の開位置で大きく、かつ、前記開閉体の開位置より閉位置で大きくなることを特徴とする請求項３に記載の開閉装置。