JP2012197861A

JP2012197861A - ロータリダンパ

Info

Publication number: JP2012197861A
Application number: JP2011062320A
Authority: JP
Inventors: Kazuhiko Yonezawa; 和彦米澤; Mitsuhiko Hirose; 光彦廣瀬; Atsushi Sakuta; 敦作田
Original assignee: KYB Corp
Current assignee: KYB Corp
Priority date: 2011-03-22
Filing date: 2011-03-22
Publication date: 2012-10-18
Also published as: EP2503180A3; CN102691743A; EP2503180A2; US20120252590A1

Abstract

【課題】軽量化とシール劣化の抑制を両立することができるロータリダンパを提供することである。
【解決手段】シャフト１と、上記シャフト１を周方向への回転を許容しつつ軸支する一対のサイドパネル２，３と、これらのサイドパネル２，３で挟持されて内部に圧力室を形成するケース４と、上記シャフト１に設けられて先端が上記ケース４の内周に摺接して上記圧力室を一方室と他方室とに区画するベーン５とを備えたロータリダンパＤにおいて、上記ベーン５と少なくとも一方のサイドパネル２，３との間に当該サイドパネル２，３より耐摩耗性に優れるサイドプレート６，７を介装した。
【選択図】図１

Description

本発明は、ロータリダンパの改良に関する。

従来、ロータリダンパにあっては、シャフトと、上記シャフトを周方向への回転を許容しつつ軸支する一対のサイドパネルと、これらのサイドパネルで挟持されて内部に圧力室を形成するケースと、上記シャフトに設けられて上記圧力室を一方室と他方室とに区画するベーンとを備えて構成されている。

そして、ロータリダンパは、たとえば、シャフトに外部から回転力が加わると、シャフトの回転に伴ってベーンが圧力室内で移動して一方室を縮小し、他方室を拡大するよう動作し、縮小される一方室から拡大される他方室へ移動する油の流れに抵抗を与えることで、シャフトの回転を抑制する減衰力を発揮するようになっている（特許文献１参照）。

上記ロータリダンパでは、ベーンとケースとの間やベーンとサイドパネルとの間の隙間を介して一方室と他方室とを連通しており、この隙間を絞り弁として利用して、減衰力を発揮するようにしているが、所望する減衰力を発揮させるためには隙間寸法を精度よく管理する必要がある。そこで、ベーンの先端およびサイドパネル対向端にシールを設けて一方室と他方室とを別途設けた減衰弁で連通して、所望する減衰力を発揮するようにしたロータリダンパが開発されるに至っている（特許文献２参照）。

特開平８−１７７９２８号公報特開２００６−３１６８６３号公報

このようなロータリダンパを車両のサスペンションに組み込んで使用する場合を考えると、たとえば、ロータリダンパのケースを車体へ固定し、ロータリダンパのシャフトを車体に揺動可能に取り付けられて車輪を保持するサスペンションアームに連結することにより、ロータリダンパをサスペンションへ組み込むことになる。より具体的には、シャフトの回転方向をサスペンションアームの揺動方向に一致させて、シャフトとサスペンションアームとを連結することになる。

ここで、特に、四輪車のサスペンションでは、振動の吸収等の目的で可動部に可撓性のブッシュを組み込んでいて、車輪に上下方向以外の力が加わると、サスペンションアームはブッシュの撓みによってある程度揺動方向以外へ動くことができる構造となっている。このため、上記のようにロータリダンパをサスペンションへ組み込むと、上記したようにサスペンションアームには揺動方向以外にも動作するため、ロータリダンパのシャフトにはサスペンションアームからシャフトの回転方向以外にも軸方向の力が作用することになる。

このようにシャフトに軸方向の力が作用することになると、ロータリダンパのベーンとサイドパネルとが擦れ合って、摩耗してサイドパネルのベーン対向面が荒れてしまう。すると、ベーンに設けたシールが荒れた面に擦りつけられてシールの摩耗が促進されて、一方室と他方室とを密にシールすることができなくなって、狙り通りの減衰力を発揮できなくなる可能性がある。

他方、ベーンと一体のシャフトがトルクを伝達する機能上、引張強度の高い材料で形成されるのに比べ、サイドパネルは、引張強度の低い材料で形成すれば足りる。それゆえ、ロータリダンパにあっては、サイドパネルに原子密度の低い材質を用いることで軽量化を図っているところ、サイドパネルにも摩耗に耐えうるように高硬度の材料を用いることとすれば、シールの劣化を抑制することができるのであるが、そうすると今度は、ロータリダンパの軽量化が図れなくなってしまう。

このように、従来のロータリダンパでは、シール劣化の抑制を優先しようとすると軽量化が図れず、反対に、軽量化を優先するとシール劣化の抑制が難しくなるので、シール劣化の抑制とロータリダンパの軽量化とはトレードオフの関係にある。

そこで、本発明は、上記した不具合を改善するために創案されたものであって、その目的とするところは、軽量化とシール劣化の抑制を両立することができるロータリダンパを提供することである。

上記した課題を解決するために、本発明の課題解決手段は、シャフトと、上記シャフトを周方向への回転を許容しつつ軸支する一対のサイドパネルと、これらのサイドパネル間に設けられて内部に圧力室を形成するケースと、上記シャフトに設けられて先端が上記ケースの内周に摺接して上記圧力室を一方室と他方室とに区画するベーンとを備えたロータリダンパにおいて、上記ベーンと少なくとも一方のサイドパネルとの間に当該サイドパネルより耐摩耗性に優れるサイドプレートを介装したことを特徴とする。

本発明のロータリダンパによれば、軽量化とシール劣化の抑制を両立することができる。

一実施の形態におけるロータリダンパの縦断面図である。一実施の形態におけるロータリダンパの横断面図である。

以下、図に示した実施の形態に基づき、本発明を説明する。図１および図２に示すように、一実施の形態におけるロータリダンパＤは、シャフト１と、上記シャフト１を周方向への回転を許容しつつ軸支する一対のサイドパネル２，３と、これらのサイドパネル２，３間に設けられて内部に圧力室Ｒを形成するケース４と、上記シャフト１に設けられて先端が上記ケース４の内周に摺接して上記圧力室Ｒを一方室Ｒ１と他方室Ｒ２とに区画するベーン５と、上記ベーン５と各サイドパネル２，３との間に介装されるサイドプレート６，７とを備えて構成されている。そして、このロータリダンパＤは、シャフト１をケース４に対して周方向へ回転させると、このシャフト１の回転を抑制する減衰力を発揮する。

以下、このロータリダンパＤの各部について詳細に説明する。まず、シャフト１は、先端に設けられて図示しない継手等への連結を可能とするセレーション１ａと、途中に設けた他部よりも大径な拡径部１ｂと、当該拡径部１ｂの外周であって周方向に１８０度の位相をもって設けた一対のベーン５，５と、拡径部１ｂのベーン５，５間の側部から開口して反対側のベーン５，５間へ通じるとともに互いに軸方向へずれて交わらない二つの連通孔８，９とを備えている。なお、上記したところでは、図外の継手等への連結のためにセレーション１ａを設けているが、接続方法はこれに限定されない。

ベーン５は、先端に円弧状面を備えており、サイドパネル２側となる図１中上端、先端およびサイドパネル３側となる図１中下端にかけて、コ字状のシール１０が装着されており、このシール１０は、ケース４、サイドプレート６，７に摺接してベーン５、ケース４とサイドプレート６，７の間をシールしている。

サイドパネル２は、この実施の形態の場合、筒状でシャフト１の図１中上端が挿通されるシャフト保持部２ａと、シャフト挿通部２ａの図１中下端外周に設けたフランジ状のキャップ部２ｂと、キャップ部２ｂに同一円周上に間隔を開けて設けた複数のボルト挿通孔２ｃとを備えている。また、シャフト保持部２ａの内周には、シャフト１の図１中上方側に摺接する筒状のベアリング１１が装着され、同じくシャフト保持部２ａの内周であってこのベアリング１１よりも図１中下方となるケース４側には環状のシール部材１２が装着され、さらに、シャフト保持部２ａの内周であって、このベアリング１１よりも図１中上方となる反ケース４側にはシャフト１の外周に摺接する環状のＵパッキン１３と環状のダストシール１４とがそれぞれ装着されている。シール部材１２は、シャフト１の拡径部１ｂの図１中上端面に密着して、シャフト１、ベーン５、サイドパネル２およびサイドプレート６に密着してこれらの間をシールしており、Ｕパッキン１２は、シャフト１の外周に密着してシャフト１とサイドパネル２との間をシールし、図１中最上方となる最外方に設けたダストシール１４は、シャフト１とサイドパネル２との間へ外方からの塵や埃の侵入を防止している。さらに、キャップ部２ｂのケース４側には、Ｏリング１５が装着されており、このＯリング１５は、サイドパネル２とサイドプレート６との間をシールしている。

他方、サイドパネル３は、この実施の形態の場合、有底筒状であってシャフト１の図１中下端が挿入されるシャフト保持部３ａと、シャフト保持部３ａの図１中上端外周に設けたフランジ状のキャップ部３ｂと、キャップ部３ｂに同一円周上に間隔を開けて設けた複数のボルト挿通孔３ｃとを備えている。また、シャフト保持部３ａの内周には、シャフト１の図１中下端外周に摺接する筒状のベアリング１６が装着され、同じくシャフト保持部３ａの内周であってこのベアリング１６よりも図１中上方となるケース４側には環状のシール部材１７が装着され、さらに、シャフト保持部３ａの内周であってこのベアリング１６よりも図１中下方となる反ケース４側にはシャフト１の外周に摺接する環状のＵパッキン１８が装着されている。シール部材１７は、シール部材１２と同様にシャフト１の拡径部１ｂの図１中下端面に密着して、シャフト１、ベーン５、サイドパネル３およびサイドプレート７に密着してこれらの間をシールしており、Ｕパッキン１８は、シャフト１の外周に密着してシャフト１とサイドパネル３との間をシールしている。なお、サイドパネル３は、シャフト保持部３ａにおける底部が閉塞されているので、ダストシールは設けられていないが、シャフト保持部３ａの底部を塞がずにシャフト１の下端を外方へ突出させるのであれば、ダストシールを設けることもできる。さらに、キャップ部３ｂのケース４側には、Ｏリング１９が装着されており、このＯリング１９は、サイドパネル３とサイドプレート７との間をシールしている。

これらサイドパネル２，３は、たとえば、アルミニウムといった軽量な材料で形成されており、ロータリダンパＤの全体重量を軽減している。

サイドプレート６，７は、サイドパネル２，３よりも薄肉の円板状とされていて、中央にシャフト１の挿通を許容する挿通孔６ａ，７ａと、サイドパネル２，３の各ボルト挿通孔２ｃ，３ｃに符合する位置に設けた複数のボルト挿通孔６ｂ，７ｂとを備えて構成されている。また、サイドプレート６，７は、サイドパネル２，３よりも耐摩耗性に優れている。サイドプレート６，７は、具体的には、たとえば、少なくとも、サイドパネル２，３よりも高硬度でベーン５と同程度の硬度を備えた材料で形成してもよいし、サイドプレート６，７のベーン５と接触する表面（摺動面）にメッキや、ダイヤモンドライクカーボン皮膜を形成したり、表面にガス軟窒化処理、熱処理やシリコン添付処理を施して、表面の耐摩耗性を高くするようにしてもよい。つまり、サイドパネル２，３を形成する材料よりも高硬度で耐摩耗性に優れる材料でサイドプレート６，７を形成するようにしてもよいし、表面処理を用いることでサイドプレート６，７のベーン５の摺動面における硬度を高くして高い耐摩耗性を実現するようにしてもよい。

ケース４は、圧力室Ｒを形成する中空部２１を備えた本体２０と、本体２０の側部に設けたバルブブロック２２と、本体２０の図１中上端にサイドパネル２の各ボルト挿通孔２ｃに符合する位置に設けた複数の螺子孔２３と、本体２０の図１中下端にサイドパネル３の各ボルト挿通孔３ｃに符合する位置に設けた複数の螺子孔２４とを備えて構成されている。

ケース４の図１中上方には、順に、サイドプレート６、サイドパネル２が積層されて、ボルト挿通孔２ｃ，６ｂに通したボルト２５を螺子孔２３に螺着することで、これらが一体化される。また、ケース４の図１中下方には、順に、サイドプレート７、サイドパネル３が積層されて、ボルト挿通孔３ｃ，７ｂに通したボルト２６を螺子孔２４に螺着することで、これらが一体化される。なお、ボルト２５，２６は、強度上要求される数を用いればよく、ボルト２５，２６の数に対応する数のボルト挿通孔２ｃ，３ｃ，６ｂ，７ｂおよび螺子孔２３，２４を設ければよい。

そして、シャフト１に挿通しつつ、ケース４に上述のようにしてサイドプレート６，７、サイドパネル２，３を取り付けると、中空部２１は密閉されて二つの扇状の圧力室Ｒを形成する。これら二つの圧力室Ｒは、シャフト１に設けたベーン５によって、それぞれ、空間Ｌ１と空間Ｌ２とに区画され、たとえば、作動油等の流体が封入される。なお、ケース４の本体２０の図１中上下端には、中空部２１の外周を取り巻くＯリング２７，２８が装着されていて、ケース４とサイドプレート６，７との間がシールされ、圧力室Ｒが密閉される。

空間Ｌ１は、図２では、シャフト１の軸から見てベーン５の右側に区画され、空間Ｌ２は、シャフト１の軸から見てベーン５の左側に区画されており、シャフト１が図２中で時計回りに回転する場合、ベーン５によって各空間Ｌ２が拡大されるとともに各空間Ｌ１が縮小され、反対に、シャフト１が図２中で反時計回りに回転する場合、ベーン５によって各空間Ｌ２が縮小されるとともに各空間Ｌ１が拡大されるようになっている。

そして、シャフト１の回転に伴って容積がともに拡大或いは縮小される空間Ｌ１同士をシャフト１の連通孔８によって連通してこれを一方室Ｒ１とし、同じく、シャフト１の回転に伴って容積がともに拡大或いは縮小される空間Ｌ２同士をシャフト１の連通孔９によって連通してこれを他方室Ｒ２としてあり、これら一方室Ｒ１と他方室Ｒ２は上述したところから理解できるように、ベーン５によって区画される。また、連通孔８の開口位置は、シャフト１が回転しても一方室Ｒ１同士が連通孔８によって連通状態に維持されようベーン５の付根に設けてあり、連通孔９の開口位置もまた、シャフト１が回転しても他方室Ｒ２同士が連通孔９によって連通状態に維持されるようベーン５の付根に設けてある。

戻って、ケース４の本体２０からバルブブロック２２へかけて一方室Ｒ１と他方室Ｒ２とを連通する減衰通路３０が設けられており、バルブブロック２２には、減衰通路３０の途中に配置されて一方室Ｒ１から他方室Ｒ２へ向かう作動油の流れのみを許容しつつ当該流れに抵抗与える減衰弁３２と、減衰弁３２に並列して減衰通路３０に配置され他方室Ｒ２から一方室Ｒ１へ向かう作動油の流れのみを許容するチェック弁３３と、減衰通路３０の途中であって減衰弁３２に対しては直列に配置されて他方室Ｒ２から一方室Ｒ１へ向かう作動油の流れのみを許容しつつ当該流れに抵抗与える減衰弁３４と、減衰弁３４に並列して減衰通路３０に配置され一方室Ｒ１から他方室Ｒ２へ向かう作動油の流れのみを許容するチェック弁３５と、減衰通路３０の途中であって減衰弁３２と減衰弁３４の間に接続されるアキュムレータ３６とが設けられている。

したがって、シャフト１が時計回りに回転して、ベーン５が一方室Ｒ１を圧縮すると、一方室Ｒ１から押し出された作動油は、減衰弁３２およびチェック弁３５を通過し減衰通路３０を通じて、拡大する他方室Ｒ２へ移動することになり、この作動油の流れに減衰弁３２が抵抗を与えることで、一方室Ｒ１と他方室Ｒ２とに差圧を生じせしめて、上記シャフト１の回転を抑制する減衰力を発揮する。

他方、シャフト１が反時計回りに回転して、ベーン５が他方室Ｒ２を圧縮すると、他方室Ｒ２から押し出された作動油は、減衰弁３４およびチェック弁３３を通過し減衰通路３０を通じて、拡大する一方室Ｒ１へ移動することになり、この作動油の流れに減衰弁３４が抵抗を与えることで、他方室Ｒ２と一方室Ｒ１とに差圧を生じせしめて、上記シャフト１の回転を抑制する減衰力を発揮する。

なお、ケース４の本体２０の内周であってシャフト１の拡径部１ｂの外周に摺接する部位には、それぞれ、本体２０の上下端をともにコ字状のシール２９が装着されており、このシール２９、ベーン５に設けたシール１０、サイドパネル２，３の内周に装着されるシール部材１２，１７、Ｏリング２７，２８とで、一方室Ｒ１と他方室Ｒ２との減衰通路３０以外で連通しないようになっている。

ロータリダンパＤでは、シャフト１の回転による一方室Ｒ１の拡大或いは縮小分の容積は、他方室Ｒ２の縮小或いは拡大分の容積に等しくなるので、シリンダとピストンとピストンロッドとで構成される直動片ロッド型のダンパのようにシリンダ内容積変化を補償する必要はないが、温度変化による流体の体積変化、この場合、作動油の体積変化を補償する必要があるので、アキュムレータ３６を設置して上記作動油の温度変化による体積変化を補償するようにしている。また、アキュムレータ３６は、封入される作動油に所定圧の圧力を作用させていて、作動油の見掛け上の剛性を高めて減衰力発生応答性を向上させる。

以上のように構成されたロータリダンパＤにあっては、ベーン５とサイドパネル２，３との間に、サイドパネル２，３よりも耐摩耗性に優れるサイドプレート６，７を介装しているので、ベーン５は、サイドパネル２，３に直接接触することがない。そして、ベーン５は、耐摩耗性に優れるサイドプレート６，７に摺接するので、シャフト１に軸力（軸方向の力）やシャフト１を傾けるような横力が作用しても、サイドパネル２，３の摩耗を防止することができるとともに、ベーン５が摺動してもサイドプレート６，７の表面の摩耗が少なく、サイドプレート６，７の摺動面の荒れを抑制することができる。

このようにサイドプレート６，７の摺動面の荒れが抑制されるので、ベーン５の揺動時に当該摺動面に密着するシール１０の傷つきも抑制され、シール性能の劣化も抑制される。これにより、シール１０での漏れが生じず、ロータリダンパＤは、狙い通りの減衰力を発揮することができる。つまり、シール１０のシール性が劣化して漏れが生じて一方室Ｒ１と他方室Ｒ２とが減衰通路３０以外で連通されてしまって、狙い通りの減衰力を発揮できなくなってしまうという問題を解消することができる。したがって、ロータリダンパＤをシャフト１に車両のサスペンション用途で使用しても、シール１０の劣化を抑制することができるので、このロータリダンパＤは、狙い通りの減衰力を長期間に亘って発揮することができ、車両のサスペンション用途に最適となる。

また、サイドプレート６，７を介装することによってサイドパネル２，３の摩耗を解消することができるから、サイドパネル２，３に軽量な材料を使用することが可能となるので、サイドパネル２，３に耐摩耗性に優れる材料を使用する場合に比較して、サイドプレート６，７の重量増加にとどまり、ロータリダンパＤを軽量にすることができる。

このように本発明のロータリダンパＤは、軽量化とシール劣化の抑制を両立することができ、それゆえ、シャフト１にトルク以外にも軸力や横力が作用するサスペンション用途に使用しても長期間に亘って狙い通りの減衰力を発揮することができる。

また、ベーン５の回転方向の厚みやベーン５の長さの設定によって、シャフト１に軸力や横力が作用した際のサイドプレート６，７との接触面圧をコントロールすることができ、上記厚みを厚くし長さを長くするとよりサイドプレート６，７の摩耗を抑制することができるが、サイドプレート６，７の耐摩耗性を高くしているので、サイドプレート６，７の摩耗を抑制しつつもベーン５の上記厚みを薄くすることができ、長さも短くすることができる。そして、ベーン５の上記厚みを薄くすることで、ロータリダンパＤの許容回転角度を大きくすることができ、ベーン５の長さを短くすることで、ロータリダンパＤの外径を小さくすることができるので、ロータリダンパＤの小型化にも寄与することができる。

なお、上記したところでは、ベーン５と各サイドパネル２，３との間にサイドプレート６，７を介装するようにしているが、シャフト１に作用する軸力が常に一方向であって、たとえば、軸力がシャフト１に図１中上方へ向く方向にしか作用しない場合、ベーン５とサイドパネル２との間にのみサイドプレート６を介装しておき、ベーン５とサイドパネル３との間のサイドプレート７を廃しすることも可能である。上記軸力が反対方向に作用する場合には、サイドプレート６を廃してサイドプレート７のみを介装するようにすればよい。

また、上記したところでは、ケース４にバルブブロック２２を設けて、減衰弁３２，３４をバルブブロック２２に設けているが、減衰通路、チェック弁、減衰弁をベーン５に設け、アキュムレータをシャフト１内に設ける等して、バルブブロックを廃止することも可能であり、シャフト１の回転方向にて減衰特性（シャフト１の回転速度に対する減衰力の特性）を違える必要がない場合には、一つの減衰弁で減衰力を発揮するようにしてもよい。

さらに、上記したところでは、ベーン５を二つ設けているが、設置数は、単数であっても三つ以上であってもよく、ロータリダンパＤの仕様に適当な数だけ設置すればよい。また、本実施の形態では、ケース４は、単一の部品で形成されているが、複数の部品で構成されてもよい。

以上で、本発明の実施の形態についての説明を終えるが、本発明の範囲は図示されまたは説明された詳細そのものには限定されないことは勿論である。

本発明は、種々の用途のロータリダンパに利用でき、たとえば、車両のサスペンションに使用されるロータリダンパに利用することができる。

１シャフト
２，３サイドパネル
４ケース
５ベーン
６，７サイドプレート
Ｄロータリダンパ
Ｒ圧力室
Ｒ１一方室
Ｒ２他方室

Claims

シャフトと、上記シャフトを周方向への回転を許容しつつ軸支する一対のサイドパネルと、これらのサイドパネル間に設けられて内部に圧力室を形成するケースと、上記シャフトに設けられて先端が上記ケースの内周に摺接して上記圧力室を一方室と他方室とに区画するベーンとを備えたロータリダンパにおいて、上記ベーンと少なくとも一方のサイドパネルとの間に当該サイドパネルより耐摩耗性に優れるサイドプレートを介装したことを特徴とするロータリダンパ。