JP2009133460A - 流体ダンパ - Google Patents

Abstract

【課題】従来とは異なる構造によって急激な負荷を柔らかく受け止めることのできる流体ダンパを提供する。
【解決手段】流体を満たしたケーシング１０を作動軸１２が前後動する構造であり、作動軸の所定位置には定位置部材２２を設けてケーシングを前後Ａ，Ｂに分け、該両室を連通させる定位置部材連通路２２Ｈを有し、定位置部材の外周とケーシングの内面との間には、定位置部材連通路と比較して小さな流路が設けられており、定位置部材に対面して作動軸上を前後移動可能な移動部材２４を有し、該移動部材は、最も突出して弾力性を有する凸部と、該凸部よりも低い低部とを有し、低部は定位置部材に当接した場合に定位置部材連通路を介する前記両室の連通を不能にでき、ケーシングの室内には弾力性ブロック１６が配設されており、弾力性ブロックは流体の圧力によって収縮と復元が可能である。
【選択図】図３

Description

本発明は流体ダンパに関する。

流体ダンパは各種分野に利用されており、下記の特許文献１や特許文献２にその一種の液体ダンパの例がある。前者では、折畳みテーブルに利用したものであり、水平使用位置と垂直収納位置との間で天板を回動する際、各回動端において衝撃が発生しないように回動抵抗を付与している。後者では、ドアクローザーに利用しており、ドアを開ける場合は抵抗が小さくなって軽く開けられるが、閉める際には、衝撃的に閉まらないように抵抗を大きくしてゆっくりと閉める工夫をし、閉塞終端では、抵抗を小さくして確実に閉鎖できるように工夫している。また、本件発明に改良する前の本出願人による流体ダンパが下記特許文献３に開示されている。
特開２００４−１３５７２５号公報 特開２００３−１９３７４０号公報 特開２００７−４６７２９号公報

しかし、流体ダンパはその目的に応じて種々の構造によって種々の抵抗変化作動をさせることができる。例えば、流体ダンパを適用したキャビネットにおいて、引き出した抽斗を勢い良く押し込んだ場合でも、抽斗の収納終了近くにおいて流体ダンパが作動し始める場合、まずその抽斗収納の強すぎる勢いを吸収して抽斗が勢い良く筐体にぶつかることを防止し、柔らかい収納感覚を持たせて収納を完了させることができると、より高級感のあるキャビネットになる。こうした作用を奏する流体ダンパとして、上記特許文献３の構造もあるが、これに代わる構造、或いは特許文献３の構造よりも更にソフトな収納感を達成できる構造の流体ダンパとしたい。
本発明の解決しようとする課題は、従来とは異なる構造によって急激な負荷を柔らかく受け止めることのできる流体ダンパを提供することである。

第１の発明では、流体を満たしたケーシングの室内を、該ケーシングの長手方向に沿って作動軸が前後動する構造であり、該ケーシングの室内径寸法は前記長手方向に沿った作動軸の作動範囲において一定であり、前記作動軸の所定位置には定位置部材を設けており、該定位置部材は前記ケーシングの室を前後２つに分けると共に、該両室を連通させる定位置部材連通路を有し、前記定位置部材の外周とケーシングの内面との間には、前記定位置部材連通路と比較して小さな小流路が設けられており、該定位置部材とその後方所定位置との間の作動軸上を前後移動できる移動部材を有し、該移動部材は、前記定位置部材に対面する対面側領域において該定位置部材側に最も大きく突出した凸部を有し、該凸部は前後方向に弾力性を有して圧縮と復元の可能な弾力性部材であって、該凸部が定位置部材に当接しても前記定位置部材連通路を介する前記両室の連通を不能にすることはなく、前記定位置部材に対面する対面側領域において、前記凸部よりも低い低部を有し、該低部は前記凸部の圧縮によって定位置部材への当接が可能であると共に、定位置部材に当接した場合に前記定位置部材連通路を介する前記両室の連通を不能にでき、ケーシングの室内には弾力性ブロックが配設されており、該弾力性ブロックは流体の圧力によって収縮と復元が可能であることを特徴とする流体ダンパを提供する。

本願のケーシングは、円筒とは限らず、横断面が矩形状のものでもよい。従って、定位置部材や移動部材も円形とは限らず、矩形状等の形状も含まれる。また同様に、径という表現をしているが、円形以外の矩形等に対しては作動軸からの離隔距離を表わしている。また、ここでの一定とは、数学的な意味の厳密さは要せず、略一定の意味である。しかし、上記小流路としての流体抵抗の意義を無くするような大きな隙間δ（後述の図７）になってしまう径寸法の大きな変動は含まない。具体的には、ケーシングを型成形する場合に、型抜きのために抜き方向に僅かにテーパをつけることがあるが、この程度は本願で述べる一定である。
弾力性ブロックとしては発泡性ウレタン樹脂等がある。流体が内部に侵入しないためには、弾力性ブロックの内部の各孔同士は殆どが弾力性ブロック表面にまで開口するようには互いが連通していない。

第２の発明では、第１の発明の作動軸を前側方向又は後側方向に付勢する付勢手段を設けるよう構成する。
第３の発明では、第１の発明の前記移動部材は、全体が前記定位置部材よりも柔軟な弾力性部材で形成されており、前記凸部は前記作動軸に近い径方向の中央側に位置し、前記低部は該凸部よりも径方向の外側に位置しているよう構成する。
第４の発明では、第２の発明の前記移動部材は、全体が前記定位置部材よりも柔軟な弾力性部材で形成されており、前記凸部は前記作動軸に近い径方向の中央側に位置し、前記低部は該凸部よりも径方向の外側に位置しているよう構成する。

第５の発明では、第４の発明の前記弾力性部材で形成された移動部材を前記定位置部材との間に挟む位置に設けられ、該移動部材よりも硬質な部材で形成され、該移動部材と同等以上の径方向寸法を有する受け部材を作動軸に固定しているよう構成する。

第１の発明では、作動軸を介して緩やかな外力が作用する場合は、その外力に応じた流体上昇圧力によって移動部材が定位置部材に押し付けられるが、最も突出した移動部材の凸部が大きく潰れる程の圧力上昇ではなく、移動部材の低部は定位置部材と離隔したままである。従って、定位置部材連通路を介した両室の連通が可能なため、流体ダンパの抵抗は小さい。
一方、作動軸を介して急激な外力が作用する場合は、その外力に応じた流体上昇圧力によって移動部材が定位置部材に押し付けられ、その凸部が大きく潰れて移動部材の低部も定位置部材に押し付けられる。従って、定位置部材連通路を介した連通が不可能になり、急激に圧力上昇した側の室内流体は小流路を介して他方の室に流れるのみであるため、流体ダンパの抵抗力は大きい。即ち、急激な外力を受け止めることができる。しかし、それだけではなく、その上昇圧力によって弾力性ブロックが体積変化するため、その急激な外力を緩和しつつ柔らかい感じで受け止めることができる。
また、作動軸の進入や後退によって作動軸がケーシングに出入りする体積変動分、ケーシング内の流体の体積が変動する必要性が生じるが、特に流体が液体の場合は液体自身ではその体積変動の吸収は困難であり、こうした体積変動を弾力性ブロックが吸収できる。

第２の発明では、付勢手段を設けると、作動軸を元の位置に押し戻すことができるので、流体ダンパを自動的に繰り返し使用できる。
第３と第４の発明では、移動部材はその全体を柔軟性部材で形成するため製造が容易になる。

第５の発明では、付勢手段によって作動軸を元の位置まで押し戻すことができるが、この押し戻す際、弾力性部材で形成された移動部材は流体の圧力によって定位置部材から離隔する方向に押されて変形するが、該移動部材よりも硬質な部材であって該移動部材と同等以上の径方向寸法を有する受け部材の存在によって受け止められるため、移動部材はその形状を保持でき、繰り返し使用する場合の耐久性が向上する。

図１は、ピストン・シリンダ機構と類似の本発明に係る流体ダンパの一つの液体ダンパ４０を装着した家具の断面による側面図であり、図２は図１の家具のダンパ部を下方から見た図であり、図３は図１に使用の液体ダンパに外力が作用していない場合の全体構造を示す縦断面図であり、図４は急激に外力が作用した図であって、図３とは異なる状態の図であり、図５は図４から状態変化した図であり、図６は図５から更に状態の変化した図であり、図７は図３の要部拡大図であり、図８は図４の要部拡大図であり、図９は図５の要部拡大図である。

図１の家具５０は、例えば、台所の収納庫である。天板５０Ａの裏面手前部に、以下に説明する液体ダンパ４０がホルダ４８に収納保持されて設けられている。５０Ｂは側板であり、液体ダンパ４０は蝶番を介する片開き又は両開きの扉５０Ｃが閉まる際に、その閉鎖の勢いを吸収して静かに閉鎖させる機能を有する。
液体ダンパの構造は、シリンダに相当し、この例では円筒形状であるケーシング１０の内壁面１０Ａを規定するケーシングの室内径寸法は、作動軸１２の作動範囲内において、長手方向位置に拘わらず一定である。作動軸１２は図３ではケーシングの右側から左方向に進入し、付勢手段としてのコイルバネ２０の作用で、左から右方向に退く進退を行い得る。

ケーシング１０内には作動流体としてのオイルが封入されており、部材２８は作動軸１２の作動によるオイル漏れを防止するためのシール部材であり、部材２９はシール押さえ部材である。
作動軸の外部側端部には外部からの衝撃力を直接受ける部位としてゴム部材１８が装着されている。また、内部側端部には、外周面が概ねケーシング１０の内壁面１０Ａに近接する円柱体形状の定位置部材２２が装着されており、これは作動軸と共に移動する。この定位置部材に一体化されており、作動軸１２とは反対側に、中心軸部１２’が突出形成されている。中心軸部１２’も本願で言う（広い意味での）作動軸の一部である。

この定位置部材はケーシングの室を左室Ａと右室Ｂとの２つに分けるが、左室と右室とを充分に連通させる断面積や数を有する定位置部材連通路２２Ｈを設けている。前記中心軸部１２’の（左側）先部には、例えば図１０に示すような受け部材２６を装着している。この受け部材２６と前記定位置部材２２との間にウレタン樹脂等の弾力性部材であって圧縮と復元の可能な柔軟な部材からなる移動部材２４を配設している。この受け部材は移動部材２４の外径よりも幾分大きな外径を有している。また、この受け部材はコイルバネ２０の一端部を受け止めてもいる。

左室Ａの左端部には、円筒状のケース１４に収容された発泡性ウレタン樹脂等の多孔性の弾力性ブロック１６が配設されており、これはオイル圧力によって収縮、復元が可能である。多孔の各孔には気体（空気）が封入されている。ケーシング１０内のオイルは弾力性ブロックの内部には浸入しないでその圧力によって多孔を潰しつつソフトな圧縮と復元が可能となる。内部の多孔の多くが互いに連結されることなく、独立的に存在しているため、気体が抜け出ないと共にオイルが孔内部に浸入することを防止できる。

前記移動部材２４は、作動軸に近い径方向中央側に位置して、作動軸の一部である中心軸部１２’を取り囲むように凸部２４Ｔを設けている。また、この凸部２４Ｔの外側の環状溝２４Ｋを介した外側領域に、該環状溝よりも高いが、前記凸部よりも低い低部２４Ｌを設けている。
移動部材はこの例の形態の他、金属板等の硬質部材を基盤材、例えば円板状の基盤材とし、その円板の前面に弾力性部材を一体的に設け、上記のような凸部と低部を設けたものでもよい。この場合は、当該移動部材はその基盤材によってその基本形状を維持できるため、移動部材を受け止めるための受け部材２６は無くてもよい。即ち、図３等に示す受け部材２６は、単にコイルバネ２０の一端部を受け止める機能だけの部材としてよい。また、上記環状溝２４Ｋの存在しない（溝の埋まった状態の）移動部材形状であってもよい。

この例の円柱体形状の定位置部材２２には、その所定半径の位置に円周方向に等間隔に並んだ複数個の長手方向貫通孔からなる定位置部材連通路２２Ｈを設けており、前記移動部材２２の凸部２４Ｔは前記所定半径よりも小さな半径位置に形成されている。また、前記低部２４Ｌは定位置部材２２の端面であって、定位置部材連通路の外側となる端面領域に対面している。

従って、作動軸の外部側端部のゴム部材１８に、ケーシング内に作動軸を押し込む方向の急激な外力が作用した場合は、図４及び図８に図示するように、移動部材２４は、左室Ａ内のオイルの急激な上昇圧力を、この例では、初期には受け部材２６に設けられている貫通孔２６Ｈを介して左側から受け、移動部材２４の凸部２４Ｔが定位置部材２２の端面に押し付けられて潰れ、やがて受け部材２６と移動部材２４との間の隙間全体から上昇圧力を受けて更に潰れる。こうして当該凸部よりも低かった移動部材周辺部の低部２４Ｌも、定位置部材連通路２２Ｈの外側の定位置部材の端面に押し付けられる。

このため、定位置部材２２の定位置部材連通路２２Ｈを介する左室Ａと右室Ｂとの圧力差によるオイル流れは起こらず、定位置部材２２の外周面とケーシング１０内面１０Ａとの小さな隙間δによる小流路２２ＳＨを介して流れるのみである。従って、左室Ａの上昇圧力は低下し難く、強い外力を受け止めることができる。ケーシング内径が１０ｍｍ程度の場合、前記小さな隙間δは例えば５０μｍ程度と小さい。

この場合、前記弾力性ブロック１６が前記上昇圧力によって多孔を潰しつつソフトな感じに圧縮変形する。従って、強い急激な外力もソフトに受け止められる。
この弾力性ブロック１６の圧縮変形と、前記小流路２２ＳＨを介する流れとの両方の作用で、左室Ａ内の圧力は徐々に下がる。このため、移動部材２４の凸部２４Ｔの大きな圧縮変形が幾分回復し、図５や図９に示す状態になる。即ち、低部２４Ｌは定位置部材２２の端面との当接状態が解除される。このため、低部と定位置部材端面との間に流路ができ、定位置部材連通路２２Ｈを介したオイルの流れが可能となる。従って、左室Ａと右室Ｂとの圧力差を急速に低減でき、作動軸１２の進入に大きな抵抗が無くなる。

この場合、左室Ａに在るコイルバネ２０が圧縮されて復元しようとする付勢力は作動軸１２を元の状態の外（右方向）に押し出そうとするが、この力は、図１の家具５０の扉５０Ｃの蝶番に設けられている扉を閉じる作用の図示しないバネによって打ち消すことができる。実際に作動軸１２が最後の終端位置まで進入できるのはこの蝶番のバネ力の作用による。

こうしてやがて凸部２４Ｔの圧縮変形が元の状態に伸びきり、作動軸ストロークの終端位置である図６の状態になる。この図６の状態を維持する力は、上記の蝶番のバネ力である。この蝶番バネ力に対向した人の力で扉５０Ｃを開放させれば、コイルバネ２０の作用で作動軸１２を自動的に図３の状態に押し戻す。この押し戻しの最中には、右室Ｂのオイルが定位置部材２２の定位置部材連通路２２Ｈを介して左室Ａに流れるため、特別な大きな抵抗を示すこともなく、コイルバネ２０の力で押し戻せる。この押し戻しの際に、全体が柔軟な弾力性部材で形成されている移動部材２４は左側の受け部材２６に押し付けられてその円板状の形状が保持される。

なお、図６の状態の弾力性ブロック１６の、元の図３のサイズからの縮み体積は、ケーシング内に進入した作動軸１２の体積増分と同じである。

外力が弱い場合は左室Ａのオイルの圧力上昇が小さく、移動部材２４の凸部２４Ｔが図４（図８）のように強く潰れる状態を経ることなく、図５（図９）の潰れ状態となる。従って、左室Ａのオイルは右室Ｂに充分に流れるので、流体ダンパは作動軸の進入に対して軽い抵抗しか示さない。

以上の実施例における移動部材２４は、外力を受けていない通常時の状態で、定位置部材２２と受け部材２６とに丁度挟まれて前後に隙間が無い状態を描いているが、定位置部材２２と受け部材２６との間隔が、移動部材２４の最大厚さを越える寸法であって、外力を受けていない通常時の状態の移動部材と定位置部材との間に隙間が存在する形態であってもよい。

以上の例とは異なり、本願発明の流体ダンパを抽斗に適用する図１１の例を以下説明する。ケーシング１０は、図３等に示すものと同じ円筒形としてもよいが、ここでは断面形状が矩形状の薄型のケーシングにしている。従って、定位置部材２２、移動部材２４、受け部材２６も左右何れかから見た端面形状は円形ではなく矩形状であるが、こうした形状は本願発明本質ではない。その他、上記収納庫用の例と異なる事項としては、コイルバネ２０が右室Ｂに設けられて、作動軸１２を左室Ａ側に付勢している。また、作動軸１２が定位置部材２２、移動部材２４、受け部材２６を貫通しており、定位置部材２２と受け部材２６は、作動軸との装着位置が一定に保持されている。

移動部材２４の作用は同様であるため、ここでは省略する。
ケーシング外に出ている作動軸１２の頭部１２Ｈを、例えば、図１２で説明するキャビネットに設けた抽斗の自動引き込み装置に対して取り付ける。こうすると、上記収納庫の場合の例の説明から分かるように、引き出す際は非常に軽く引き出せ、収納する場合、勢いよく収納しても、自動引き込み装置が作動し始めた際にオイル抵抗は最も強い抵抗を呈し、弾力性ブロック１６の圧縮作用を伴ってソフトな感じにその勢いを受け止める。その後は、強かったオイル抵抗が急に小さくなるため、コイルバネ２０の付勢力による自動引き込み力で抽斗を収納できる。

図１２は自動引き込み装置の一例を示す図である。例えばキャビネットの抽斗に設けた凸状部３２が係合できる凹部３４Ａを有するスライド部材３４を使用した装置である。例えば、ケーシング１０と同じ幅のレール部材３０の一方の壁面３０Ａと他方の壁面３０Ｂとの間に配設されて長手方向にスライド移動できる。液体ダンパの作動軸１２の頭部１２Ｈを、スライド部材のケーシング側端部に、後述の傾斜を可能にさせるべく回転可能に係合させ、作動軸はスライド部材の長手方向移動に追随して進退する。レール部材３０の前記他方の壁面３０Ｂの適宜位置には係合孔又は係合凹所３０Ｈを形成している。一方、スライド部材３４には、壁面３０Ｂに対面する側に係合凸部３４Ｂを設けている。

更には、前記凹部３４Ａに係合した凸状部３２から受けるスライド部材３４に対する引張力の作用点が、作動軸１２の中心軸線よりも壁面３０Ａ側に偏寄した位置に位置して、図上で右方向（抽斗開放方向）の抽斗移動によって、スライド部材３４には図上で時計回り方向のモーメントＭが生ずる。従って、スライド部材が右方向に移動中は係合凸部３４Ｂは常に壁面３０Ｂを押圧しており、前記係合孔３０Ｈに至ると該係合孔に侵入して係合する。その結果、スライド部材は３４’で示すように傾斜し、凸状部３２は凹部３４Ａとの係合が外れて係合孔の位置にスライド部材を残したまま抽斗を引き出し切るまで右方向に移動する（番号３２’で示す）。

スライド部材が上記３４’で示す位置に在る場合は、ケーシング１０から作動軸１２が最も引き出された位置に在る。更には、コイルバネ２０が最も圧縮された状態になる。この後、抽斗が収納される場合、抽斗を人の手で押し込むが、その凸状部３２が凹部３４Ａにおける押し込み終端側壁面（図１２における左側壁面）を押すと、今度はスライド部材には図上で反時計方向のモーメントが生じ、係合凸部３４Ｂと係合孔３０Ｈとの係合を解除させる。その後は、抽斗を人が押し込まなくても、既述のコイルバネの付勢力によって自動的に引き込む。抽斗を引き込んだ最終位置では、スライド部材３４は図１２の左側に示す位置に在り、作動軸は進入終端位置となる。
自動引き込み機構は他の形態のものでもよく、図１２の形態に限定されない。

図１３は作動軸１２を引き出す際に急激な引き出し力が作用する場合に本発明流体ダンパを使用する構造例であるが、図１１と異なるのは、右室Ｂの側に移動部材２４と受け部材２６とを配設していることである。その作用は最初の収納庫の例の説明から明らかであるので、ここでは省略する。

本発明は、開き扉、引戸、抽斗等を有する家具やドア等に利用できる。

図１は、本発明に係る流体ダンパを装着した家具の断面による側面図である。 図２は図１の家具のダンパ部を下方から見た図である。 図３は図１に使用の流体ダンパに外力が作用していない場合の全体構造を示す縦断面図である。 図４は急激な外力が作用した状態であって、図３とは異なる状態の図である。 図５は図４から状態変化した図である。 図６は図５から更に状態の変化した図である。 図７は図３の要部拡大図である。 図８は図４の要部拡大図である。 図９は図５の要部拡大図である。 図１０は受け部材の斜視図である。 図１１は本発明に係る流体ダンパを他の形態で使用する例の構造を示す縦断面図である。 図１２は自動引き込み装置の説明図である。 図１３は本発明に係る流体ダンパを他の形態で使用する例の構造を示す縦断面図である。

符号の説明

１０ ケーシング
１２，１２’ 作動軸
１６ 弾力性ブロック
２０ コイルバネ（付勢手段）
２２ 定位置部材
２２Ｈ 定位置部材連通路
２２ＳＨ 小流路
２４ 移動部材
２４Ｌ 低部
２４Ｔ 凸部
２６ 受け部材

Claims (5)

1. 流体を満たしたケーシング（１０）の室内を、該ケーシングの長手方向に沿って作動軸（１２）が前後動する構造であり、
   該ケーシングの室内径寸法は前記長手方向に沿った作動軸の作動範囲において一定であり、
   前記作動軸の所定位置には定位置部材（２２）を設けており、該定位置部材は前記ケーシングの室を前後２つ（Ａ，Ｂ）に分けると共に、該両室を連通させる定位置部材連通路（２２Ｈ）を有し、前記定位置部材の外周とケーシングの内面との間には、前記定位置部材連通路と比較して小さな小流路（２２ＳＨ）が設けられており、
   該定位置部材に対面して配設され、該定位置部材と所定位置との間の作動軸上を前後移動できる移動部材（２４）を有し、
   該移動部材は、
   前記定位置部材に対面する対面側領域において該定位置部材側に最も大きく突出した凸部（２４Ｔ）を有し、該凸部は前後方向に弾力性を有して圧縮と復元の可能な弾力性部材であって、該凸部が定位置部材に当接しても前記定位置部材連通路を介する前記両室の連通を不能にすることはなく、
   前記定位置部材に対面する対面側領域において、前記凸部よりも低い低部（２４Ｌ）を有し、該低部は前記凸部の圧縮によって定位置部材への当接が可能であると共に、定位置部材に当接した場合に前記定位置部材連通路を介する前記両室の連通を不能にでき、
   ケーシングの室内には弾力性ブロック（１６）が配設されており、該弾力性ブロックは流体の圧力によって収縮と復元が可能である
   ことを特徴とする流体ダンパ。
2. 作動軸を前側方向又は後側方向に付勢する付勢手段（２０）を設けている請求項１記載の流体ダンパ。
3. 前記移動部材は、全体が前記定位置部材よりも柔軟な弾力性部材で形成されており、前記凸部は前記作動軸に近い径方向の中央側に位置し、前記低部は該凸部よりも径方向の外側に位置している請求項１記載の流体ダンパ。
4. 前記移動部材は、全体が前記定位置部材よりも柔軟な弾力性部材で形成されており、前記凸部は前記作動軸に近い径方向の中央側に位置し、前記低部は該凸部よりも径方向の外側に位置している請求項２記載の流体ダンパ。
5. 前記弾力性部材で形成された移動部材を前記定位置部材との間に挟む位置に設けられ、該移動部材よりも硬質な部材で形成され、該移動部材と同等以上の径方向寸法を有する受け部材を作動軸に固定している請求項４記載の流体ダンパ。

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