JP2008008418A - ロータリ可変ダンパ、チェックリンク機構及び開度保持装置 - Google Patents

Abstract

【課題】回転運動を任意に抑制できるロータリ可変ダンパ、これを用いたチェックリンク機構及び、車両等のドアの開度を任意に抑制できる開度保持装置を提供。
【解決手段】ロータリ可変ダンパ５は、内部に粘性流体１を収容した作動空間３１を有するハウジング部材３３と、ハウジング部材３３に対して相対回転可能な回転部材４とを有する。作動空間３１内に収容された粘性流体１は、磁界に依存して粘性が変化する流体である。ハウジング部材３３は、粘性流体１に磁界を付与しかつ磁界の強さを可変し得る磁界発生部６を持つ。チェックリンク機構は、ロータリ可変ダンパ５の一端に固定された回転ギヤ５１と、回転ギヤ５１とかみ合うラックギヤを有するアームとを持つ。開度保持装置は、アームの一端を連結する車両の車体と、ハウジング部材３３を保持するドアとを持つ。
【選択図】図５

Description

本発明は、回転運動を抑制できるロータリ可変ダンパ、これを用いたチェックリンク機構及び、車両等のドアの開閉を抑制できる開度保持装置に関する。

一般に、車両のドア開度保持装置は、特許文献１に示されるようなチェックリンク機構が用いられている。チェックリンク機構は、図７、図８に示すように、一端を車体側ブラケット８６に連結されたアーム８と、ドア８４に固定されアーム８の長手方向に直線運動するケース体７とを有する。アーム８の側面には、数段の溝８４が形成されている。ケース体７の内部には、弾性部材９１と、弾性部材９１により押されて溝８４に食い込むように挟むガイド部材９２とを有する。アーム８の一端８０１には、ドア最大開度を規定するストッパ８３が装着されている。アーム８の他端部８０２は、ピン８８により水平方向に揺動可能に車体側ブラケット８６に連結されている。ケース体７は、ボルト７７によりドア８４に固定されている。ドアを開閉するときに、中間開度でガイド部材９２がアーム８の中間の溝８４に食い込み、開閉速度が一旦減速または停止する。これにより、ドアを中間開度で保持する。

特許文献２に示すドア開度保持装置は、図９に示すように、流動学的な媒体９８が充填されたピストンシリンダユニットを備えている。ピストンシリンダユニットは、シリンダ９６とシリンダ９６の内部を長手方向に往復し得るピストン９７とを有する。ピストン９７の一端９７１、シリンダ９６の他端９６１は、それぞれ車体側またはドア側の一方に連結されている。ピストン９７の周囲には、流動学的の媒体９８が充填されている。この媒体９８は、電圧により粘性が変化し、ピストン９７の直線運動を減速させる。

特許文献３に示すドアヒンジは、図１０に示すように、ピストン９７５と、ピストン９７５によって区画される作動室９８１を内部に持つシリンダ９６５を有する。シリンダ９６５は車体側に固定され、ピストン９７５はドア側に固定されている。作動室９８１の中には、磁界の強さに基づいてその粘度を変更可能な媒体９８０が充填されている。シリンダ９６５の外側には、その周方向の所定範囲に磁石９９が配置されている。媒体９８１がピストン９７５によって周方向に移動して、磁石を配置した部分に近づくと、媒体９８１の粘度が高くなり、ロック状態となる。
特開２０００−２７５２１号公報 特開平６−８１５３６号公報 特許３４３４７７０号公報

しかしながら、特許文献１のドア開度保持装置は、ドアを保持する開度が、アーム８に設けた溝８４の位置で規定されている。また、特許文献３は、ドアが所定の角度のときに磁力により粘性が硬くなる作動媒体を用いている。このため、引用文献１，３では、任意な開度でドアを保持することができない。

特許文献２では、ドアが任意な角度のときに、電圧により媒体が流れなくなるまで粘性を高めることにより、ドアが保持される。しかし、チェックリンク機構の既存車両にピストンシリンダユニットを後付けする場合、ドア側の固定部分を大幅に改造する必要がある。このため、ドア強度低下やドア内装物干渉といった不具合が生じることがある。

また、特許文献３では、ヒンジ構造である。このため、チェックリンク機構の既存車両にヒンジを後付けする場合、大幅な改造が必要である。

発明者は鋭意研究し、ドアのチェックリンク機構の直線運動をロータリ可変ダンパにより抑制することに着目した。

本発明はかかる事情に鑑みてなされたものであり、回転運動を任意に抑制できるロータリ可変ダンパ、これを用いたチェックリンク機構及び、車両等のドアの開度を任意に抑制できる開度保持装置を提供しようとするものである。

本発明は、内部に粘性流体を収容する作動空間を有するハウジング部材と、作動空間内に回転可能に収容されたロータを有しハウジング部材に相対回転可能に支持された回転部材とを持ち、ハウジング部材の作動空間内で回転するロータに作用する粘性流体の抵抗により回転部材を減速させ得るロータリ可変ダンパであって、粘性流体は磁界に依存して粘性が変化する流体であり、かつハウジング部材には作動空間内の粘性流体に磁界を付与しかつ磁界の強さを可変とする磁界発生部を持つことを特徴とする。

このように構成することにより、回転部材をハウジング部材に対して相対的に回転させると、回転部材の中のロータが、粘性流体を充填した作動空間の中で回転する。このため、粘性流体は作動空間内を流通する。このとき、作動空間を形成しているハウジング部材の内周面とロータの外周面との隙間に、粘性流体による剪断力が発生する。ロータは粘性流体の剪断抵抗を受けて、回転部材の回転運動が減速する。

ここで、粘性流体は磁界の強さの変化によって粘性が変化する。このため、ハウジング部材に当接して磁界発生部を設け、粘性流体に磁界を付与し変化させることにより、粘性を変化させることができる。たとえば、磁界を強くすると、粘性流体の粘性は高くなり、剪断抵抗力が強くなり、回転部材の回転運動は減速される。磁界を弱くすると、粘性流体の粘性は低くなり、剪断抵抗力は弱くなり、回転部材の回転運動の減速度合いは、磁界が強いときよりも軽減される。このように、磁界の強さにより粘性流体の粘性を変化させて剪断抵抗力を変化させることにより、ハウジング部材に対する回転部材の減速度合いを任意に調整することができる。

磁界発生部は、界磁コイルと、界磁コイルの中心に挿着された軟磁性部材とを有することが好ましい。軟磁性部材は透磁率が高いため、透磁率が低い材料と比べて界磁コイルで発生した磁界が強くなる。

磁界を変化させるには、界磁コイルに流す電流を調整する。

磁界発生部は、回転部材と同軸上に配置されていることが好ましい。磁界発生部を回転部材と同軸上に配置すると、磁界発生部から発する磁界が、回転部材の周囲に収容されている粘性流体の周方向に均一に作用する。このため、粘性部材の粘性を調整しやすくなる。

ロータは、軟磁性材料からなることが好ましい。軟磁性材料は、透磁率が大きく、磁束密度が比較的高い材料である。このため、磁束が軟磁性のロータを通過し、ハウジング内周とロータ外周との間の磁界が強くなる。従って、ハウジング部材内周とロータ外周との間に収容された粘性流体の粘性を効果的に変化させることができる。

磁界発生部は、軟磁性材料からなるケースの内部に装着されていることが好ましい。これにより、磁束が軟磁性のケースを集中して通過するため界磁コイル中心の軟磁性部材に効率よく集めることができ、粘性流体の粘性を効果的に変化させることができる。

軟磁性部材、軟磁性材料からなるロータ、軟磁性材料からなるケースは、透磁率の高い材質であれば特に限定せず、たとえば、鉄、ニッケル、コバルトなどの金属を用いることができる。

ケースは、ハウジング部材の側壁部を囲むように延設されていることが好ましい。磁束は、軟磁性材料からなるケースを集中して通るため、ケースの外部に流れ出ることが少なくなる。このため、ハウジング部材内部に収容されている粘性流体に磁界が効果的に働き、粘性を効果的に変化させることができる。

ここでハウジング部材は、軟磁性材料に比べて、透磁率の低い部材であることが好ましく、更に望ましくは非磁性部材である。このような透磁率が低いハウジング部材は、透磁率が低く、磁界発生部から発生する磁束が通過しにくい。そのため、磁束は、磁界発生部からハウジング部材を通って磁界発生部またはそのケース円筒部に向けて短絡することがなくなり、ロータを有効に通過する。このため、ハウジング部材と回転部材との間の前記隙間に存在する粘性流体に対して、効果的に磁界の作用をおよぼすことができる。

前記ロータリ可変ダンパを用いたチェックリンク機構は、ロータリ可変ダンパと、ロータリ可変ダンパの回転部材の一端に固定された回転ギヤと、回転ギヤとかみ合うラックギアを有するアームとを持つことを特徴とする。

このように構成することにより、アームは、ロータリ可変ダンパに対して相対的に直線運動する。アームの直線運動は、アームに設けたラックギヤと回転部材に設けた回転ギヤによって回転運動に変換されて、ロータリ可変ダンパの回転部材に伝達される。ロータリ可変ダンパは、前記のように、回転部材の減速度合いを任意に調整する。このため、回転部材に伝達された回転運動は、任意に減速される。減速された回転運動は、回転ギヤとラックギヤを通じてアームの直線運動に変換される。したがって、アームの直線運動は、ロータリ可変ダンパによって任意に減速することができる。

前記チェックリンク機構を用いた開度保持装置は、チェックリンク機構のアームの一端を連結する第１開閉部材と、チェックリンク機構のハウジング部材を保持する第２開閉部材とからなることを特徴とする。

チェックリンク機構のアームは、前述のように、ロータリ可変ダンパに対して相対的に直線運動する。そこで、アームの一端を第１開閉部材に連結し、ロータリ可変ダンパのハウジング部材を第２開閉部材に保持する。これにより、第１開閉部材と第２開閉部材との開度を任意に調整することができる。

第１開閉部材は車両の車体であり、前記第２開閉部材はドアであることが好ましい。これにより、車両用ドアの開度を任意に保持できる。このため、坂道や強風時のドアの開閉の際に、ドアが開きすぎて隣車と干渉したり、ドアが戻り閉じたりすることを防止できる。したがって、ドア開閉時の利便性が向上する。

本発明によれば、回転運動を任意に抑制できるロータリ可変ダンパ、これを用いたチェックリンク機構及び、車両等のドアの開度を任意に保持できる開度保持装置を提供することができる。

（実施形態例１）
以下、本発明の実施形態例１について図１〜図５を用いて説明する。
図１は本実施形態例の車両用ドア開度保持装置の断面図、図２は車両用ドア開度保持装置に用いられるロータリ可変ダンパの断面図、図３はロータリ可変ダンパの展開斜視図、図４はロータリ可変ダンパの径方向断面図、図５はロータリ可変ダンパの軸方向断面図である。

本例の車両用ドア開度保持装置は、図１に示すように、ラックギヤ８２を側面に設けたアーム８と、ラックギヤ８２とかみ合う回転ギヤ５１を一端に固定したロータリ可変ダンパ５とを有する。アーム８の一端は、ピン８８及び車体側ブラケット８６により、第１開閉部材としての車体のドア開口部８７に連結されている。アーム８の他端には、ドア８４の最大開度を規定するストッパ８３が装着されている。

図２、図３に示すように、ロータリ可変ダンパ５は、内部に粘性流体１を収容した作動空間３１を有するハウジング部材３３と、ハウジング部材３３に対して相対回転可能な回転部材４とを有する。作動空間３１内に収容された粘性流体１は、磁界の強さに依存して粘性が変化する流体である。ハウジング部材３３は、粘性流体１に磁界を付与しかつ磁界の強さを可変し得る磁界発生部６を持つ。

図１に示すように、アーム８の一端には、アーム８の径方向に取付穴８０が開口している。アーム８の一端は、断面コ字状の車体側ブラケット８６により挟持されている。車体側ブラケット８６及びアーム８にそれぞれ設けた穴部８６０，８０に抜け止め用のピン８８を装着することにより、アーム８が車体側ブラケット８６に対して水平方向に揺動可能に保持されている。車体側ブラケット８６は、車体のドア開口部８７に図示しないボルトにて固定されている。

アーム８の他端は、ストッパ８３が抜け止め用の係止具８３２にて固定されている。ストッパ８３は、ドア８４を最大に開けたときにドア８４の内部に装着したロータリ可変ダンパ５のケース７と当接して、ドア８４の最大開度を規定する。ここで、ロータリ可変ダンパ５はケース７に対して回動しないよう、ボルト、フランジなどの構造体により固定されている（図示省略）。

アーム８は、長尺状の板状体である。アーム８の上面及び下面には、それぞれアーム８の長手方向にラックギヤ８２、８２が形成されている。図１，図２に示すように、各ラックギヤ８２，８２には、アーム８の上面及び下面を挟持するように、一対の回転ギヤ５１，５１が装着されている。各回転ギヤ５１の外周面には、ラックギヤ８２とかみ合う歯５２が等間隔に形成されている。各回転ギヤ５１の中心部には、ロータリ可変ダンパ５の回転軸４２が一体装着されている。

図２に示すように、一対のロータリ可変ダンパ５，５及び回転ギヤ５１，５１はともに、ケース７の中に装着されている。ケース７は、ドア８４の内面に対して、ボルト、スポット溶接などにより固定されている。

図２，図３に示すように、ロータリ可変ダンパ５はダンパ部３と磁界発生部６とからなる。ダンパ部３は、内部に作動空間３１を形成する円筒形のハウジング部材３３と、ハウジング部材３３の軸方向の一端に開口する開口部３３０を被覆する円形の蓋体３５とからなる。ハウジング部材３３の軸方向の他端は、上端部３３２が一体的に形成されている。蓋体３５の中心部には、回転部材４の回転軸４２を回転自在に挿着する軸穴３５０を有する。軸穴３５０の作動空間３１の側は、図示しないシール部材が設けられ、作動空間３１内を密閉してその中の粘性流体１の漏れを防止している。

ダンパ３の回転部材４は、作動空間３１の中に回転自在に収容されているロータ４１と、ロータ４１の中心部を一体に保持する回転軸４２とを有する。図３、図４に示すように、ロータ４１は、非円形であり、回転軸４２を中心とした円弧４１０と、円弧４１０の端部を短絡する弦４１１とにより構成され、回転軸４２を中心に軸対象で形成される。ロータ４１は、作動空間３１を幅が広い幅広空間３１１，３１３と幅が狭い幅狭空間３１２，３１４とに区画している。すなわち、ロータ４１の弦４１１とハウジング部材３３の内面との間には幅広空間３１１，３１３、ロータ４１の円弧４１０とハウジング部材３３の内面との間には幅狭空間３１２，３１４が形成されている。

回転部材４の回転軸４２は、ハウジング部材３３の軸方向に延びて、その一端に回転ギヤ５１を一体的に装着している。

ハウジング部材３３の軸方向の上端部３３２には、粘性流体１に磁界を付与し磁界の強さを可変し得る磁界発生部６が設けられている。磁界発生部６は、回転部材４と同軸上に配置されている。磁界発生部６は、円筒状に巻回された界磁コイル６１と、界磁コイル６１の中心に挿着された軟磁性部材６２と、界磁コイル６１を覆う円筒状のケース６３とを有する。ケース６３の上端は上底部６３０により閉じており、下端は開口している。従って、界磁コイル６１及び軟磁性部材６２は、ハウジング部材３３の上端部３３２に対して直接に当接している。軟磁性部材６２は、透磁率の高い鉄心である。界磁コイル６１からはリード線６１０が引き出されている。界磁コイル６１は、リード線６１０を介して制御ユニット６１２に接続している。

磁界発生部６のケース６３は、軟磁性材料からなる。蓋体３５も含めてハウジング部材３３は、軟磁性材料よりも透磁率が低い部材、例えば非磁性部材からなる。ロータ４１は、軟磁性材料からなる。軟磁性材料としては、例えば、鉄、ニッケル、コバルトを用いることができる。軟磁性材料よりも透磁率が低い部材としては、例えば、アルミニウム、樹脂、銅、ステンレスを用いることができる。

上記車両のドア保持装置の作動を説明する。

図１に示すように、車両のドア８４を車体８７に対して開いていくと、ドア８４に固定されたロータリ可変ダンパ５がチェックリンク機構のアーム８の長手方向に動く。このとき、ロータリ可変ダンパ５の回転ギヤ５１が、アーム８の側面に形成されたラックギヤ８２とかみ合って回転する。回転部材４は回転ギヤ５１と一体的に回転する。これにより、図４に示すように、回転部材４の中のロータ４１が、作動空間３１の中で回転する。このとき、粘性流体１は作動空間３１内を流通し、幅狭空間３１２，３１４を通るときに大きな剪断抵抗が生じる。これにより、ハウジング部材３３に対してロータ４１の回転運動が減速される。

本例においては、粘性流体１は、磁界に依存して粘性が変化する性質をもつ。ハウジング部材３３に設けられた磁界発生部６は、粘性流体１に磁界を付与し磁界を変化させることができる。このため、強風時や坂道でドアの開度を保持したいときには、制御ユニット６１２にて電流量を多く磁界発生部６の界磁コイル６１に供給する。これにより、図５に示すように、軟磁性部材６２から磁束６０が多く発生し、粘性流体１の粘性が高くなる。すると、粘性流体１によりロータ４１の回転が減速する。粘性流体の粘性が更に高くなり硬くなると、ロータ４１の回転は停止する。そして、回転ギヤ５１とラックギヤ８２とからなるチェックリンク機構を通じて、アーム８の直線運動が停止して、ドアが所定角度で保持される。回転部材の回転力が強く、高い粘度の粘性流体を流通させることができる場合には、ドアの開閉運動は完全には停止せず、低速で開閉する。

ドアを閉じたいときには、制御ユニット６１２にて磁界発生部６への電流供給を停止する。これにより、磁界発生部６からの磁束６０の発生は停止し、粘性流体１の粘性が下がる。ロータ４１は自在に回転でき、ドアの開閉を自在に行うことができる。

また、ドア開閉時の障害物回避のため、車両にセンサを搭載し、公知の制御システムで、障害物衝突間際に界磁コイルに電流を流して磁界を発生させ粘性流体を硬くして自動にドアの開度を保持することもできる。

このように、磁界発生部６への電流供給量を多くすると、磁界が強くなり、粘性流体１が硬くなり、ロータ４１の回転運動が大きく減速されるか停止して、ドアの開度を保持することができる。逆に、磁界発生部６への電流供給量を少なくすると、磁界が弱くなり、粘性流体の粘性が下がり、ロータ４１の回転運動の減速度合いが低くなり、ドアの開閉を自在に行うことができる。

また、磁界発生部への電流供給量は制御ユニットにて適時変更できる。このため、ドアが任意な開度のときに磁界を発生させて粘性流体の粘性を高め、ドアの開度を保持することができる。

粘性流体１は、磁界の強さにより粘性を変化させる。このため、磁界発生部６に流す電流の向きを変えても、磁界の強さが同じであれば、同様の粘性特性を発揮する。本例においては、図３において磁界発生部６を回転部材４と同軸上でハウジング部材３３の上側に配置したが、ハウジング部材３３の下側に配置してもよい。また、磁界発生部６は、ハウジング部材３の径方向の外側に周方向に沿って配置することもできる。

（実施形態例２）
本例は、図６に示すように、磁界発生部６を囲むケース６３及びロータ４１を鉄などの軟磁性材料としたこと、ケース６３の側壁部６３１を囲むようにその軸方向に延設したこと以外は、実施形態例１と同様である。

ケース６３の側壁部６３１の端部６３２は、ハウジング部材３３の側壁部３３１を経てその蓋体３５まで延設されている。ケース６３の側壁部６３１は円筒形であり、円筒形のハウジング部材３３と同軸上に配置されている。ケース６３の側壁部６３１はハウジング部材３３の側壁部３３１を囲むようにして、ハウジング部材３３の側壁部３３１と当接している。

磁界発生部６の界磁コイル６１に通電すると、界磁コイル６１の内側に磁界が発生し、軟磁性部材６２から磁束６０が発生する。本例においては、軟磁性部材のほかに、ケース６３及びロータ４１も高い透磁率をもつため、磁束６０は、透磁率が高いロータ４１、粘性流体１及びケース６３を通って、軟磁性部材６２に戻る。ここで、ケース６３は、界磁コイル６１の側面６１１からハウジング部材３３に向けて延設され、ハウジング部材３３の側壁部３３１を囲んでいる。このため、粘性流体１は、軟磁性材料のケース６３と軟磁性材料のロータ４１との間に配置されることになる。ゆえに、粘性流体１に対して磁束６０が集中的に流れ、磁界を有効に作用させることができる。

本発明のロータリ可変ダンパは、チェックリンク機構のドアだけでなく、ヒンジ構造のドアにも適用できる。たとえば、ロータリ可変ダンパの回転部材を車体側ブラケットに保持し、ハウジング部材をドア側ブラケットに固定することにより、ロータリ可変ダンパの開度規制を自在に行うことができる。また、本発明のロータリ可変ダンパおよびこれを用いたチェックリンク機構は、車両のドアだけでなく、車両のエンジンフード、トランク、ハッチバックゲート、コピー機の蓋体、様式便器の開閉蓋など、開閉の速度を規制あるいは保持し得る構造体のすべてに適用できる。

実施形態例１の車両用ドア開度保持装置の断面図。 実施形態例１のロータリ可変ダンパの断面図。 実施形態例１のロータリ可変ダンパの展開斜視図。 実施形態例１のロータリ可変ダンパの径方向断面図。 実施形態例１のロータリ可変ダンパの軸方向断面図。 実施形態例２のロータリ可変ダンパの軸方向断面図。 車両用ドア開度保持装置の取付け位置を示す説明図。 従来例の車両のドア開度保持装置の断面図。 他の従来例の車両のドア開度保持装置の断面図。 その他の従来例の車両のドア開度保持装置の断面図。

符号の説明

図中、１は粘性流体、３はダンパ部、３１は作動空間、３３はハウジング部材、３５は蓋体、４は回転部材、４１はロータ、４２は回転軸、５はロータリ可変ダンパ、５１は回転ギヤ、６は磁界発生部、６０は磁束、６１は界磁コイル、６２は軟磁性部材、６３はケース、７はケース、８はアーム、８２はチェックギヤを示す。

Claims (9)

1. 内部に粘性流体を収容する作動空間を有するハウジング部材と、前記作動空間内に回転可能に収容されたロータを有し該ハウジング部材に相対回転可能に支持された回転部材とを持ち、前記ハウジング部材の前記作動空間内で回転する前記ロータに作用する前記粘性流体の抵抗により前記回転部材を減速させ得るロータリ可変ダンパであって、
   前記粘性流体は磁界に依存して粘性が変化する流体であり、かつ前記ハウジング部材には前記作動空間内の前記粘性流体に磁界を付与しかつ磁界の強さを可変とする磁界発生部を持つことを特徴とするロータリ可変ダンパ。
2. 前記磁界発生部は、界磁コイルと、該界磁コイルの中心に挿着された軟磁性部材とを有することを特徴とする請求項１に記載のロータリ可変ダンパ。
3. 前記磁界発生部は、前記回転部材と同軸上に配置されていることを特徴とする請求項１または請求項２に記載のロータリ可変ダンパ。
4. 前記ロータは、軟磁性材料からなることを特徴とする請求項１ないし請求項３のいずれか１項に記載のロータリ可変ダンパ。
5. 前記磁界発生部は、軟磁性材料からなるケースの内部に装着されていることを特徴とする請求項１ないし請求項４のいずれか１項に記載のロータリ可変ダンパ。
6. 前記ケースは、前記ハウジング部材の側壁部を囲むように延設されていることを特徴とする請求項５に記載のロータリ可変ダンパ。
7. 請求項１ないし請求項６のいずれか１項に記載の前記ロータリ可変ダンパと、該ロータリ可変ダンパの前記回転部材の一端に固定された回転ギヤと、該回転ギヤとかみ合うラックギアを有するアームとを持つことを特徴とするチェックリンク機構。
8. 請求項７に記載の前記チェックリンク機構の前記アームの一端を連結する第１開閉部材と、前記チェックリンク機構の前記ハウジング部材を保持する第２開閉部材とからなることを特徴とする開度保持装置。
9. 前記第１開閉部材は車両の車体であり、前記第２開閉部材はドアであることを特徴とする請求項８に記載の開度保持装置。

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