JP2015117750A - ダンパ - Google Patents

Abstract

【課題】ばらつきの少ない制動力と制動力の発生を確実に抑えるワンウェイ作用を安定的に実現するダンパを提供する。【解決手段】ピストンがシリンダ５内を移動させてシリンダ５内の空気をオリフィス５ａを通して外部と流動させることで制動力を得るダンパにおいて、シリンダ５の内周と接するＯリング６を保持するリングホルダ４と、リングホルダ４に対して移動してリングホルダ４に対して第１位置と第２位置とへ移動可能なピストンロッド３と、を含むピストンが、一方向へ移動している時、ピストンロッド３は第１位置にあり、ピストンロッド３がＯリング６に当接してＯリング６により隔てられたシリンダ５内の２つの室Ｂ１，Ｂ２を連通する通気路を閉塞し、前記一方向の逆方向へ移動している時、ピストンロッド３は第２位置にあり、ピストンロッド３がＯリング６から離間して前記通気路を開放している。【選択図】図４

Description

本発明は、ピストンがシリンダ内を移動することにより、シリンダ内の空気を微小なオリフィスを通して外部と流動させることで制動力を得るダンパに関するものである。

従来、エアダンパはシリンダ内を往復移動可能にしたピストンを有し、シリンダの一端にはシリンダ内の空気と外部との空気とを流動可能とするオリフィスが設けられた構成が知られている。さらに、エアダンパの一種で、ピストンの一方向への移動では制動力を発生させ、他方向への移動では制動力の発生を抑える、いわゆるワンウェイ方式と呼ばれるエアダンパがある。このワンウェイ方式のエアダンパの構成として、シール部材であるＯリングをピストン上で移動させてピストン上での位置を変えることによってオリフィス以外の通気路をＯリングで閉塞または開放する構成が知られている（特許文献１参照）。

特開平８−１０５４８１号公報

従来のワンウェイ方式の構成では、Ｏリングとシリンダ内周面との間の摩擦力により、ピストンに対してＯリングを移動させている。しかしながら、該摩擦力がＯリング全周に渡って常に一定とは限らない。そのため、移動するＯリングが変形したり、ピストンに対して斜めになることがあることから、前述の通気路の開放面積が一定でなかったり、通気路の閉塞が不完全になったりして、制動力が安定せず、また制動力の発生を抑えたいピストンの移動方向でも制動力が発生してしまうという課題があった。

そこで、本発明の目的は、ワンウェイ方式のダンパに関する上記課題を解決し、ばらつきの少ない制動力と制動力の発生を確実に抑えるワンウェイ作用を安定的に実現するダンパを提供することである。

上記目的を達成するために、本発明は、シリンダと、前記シリンダに挿入されたピストンと、を有し、前記ピストンが前記シリンダ内を移動させて前記シリンダ内の流体をオリフィスを通して前記シリンダの外部と流動させることで制動力を得るダンパにおいて、前記ピストンは、シリンダの内周と接するシール部材を保持する保持部材と、前記保持部材に対して移動して前記保持部材に対して第１位置と第２位置とへ移動可能な移動部材と、を含み、前記ピストンが一方向へ移動している時、前記移動部材は前記保持部材に対して前記第１位置にあり、前記移動部材が前記シール部材に当接して前記シール部材により隔てられたシリンダ内の２つの室を連通する通気路を閉塞し、前記ピストンの前記一方向の逆方向へ移動している時、前記移動部材は前記保持部材に対して前記第２位置にあり、前記移動部材が前記シール部材から離間して前記通気路を開放していることを特徴とする。

本発明によれば、移動部材が移動することでシール部材に対して当接又は離間して確実に通気路を閉塞又は開放せしめる。これにより、ばらつきの少ない制動力と制動力の発生を確実に抑えるワンウェイ作用を安定的に実現するダンパを提供できる。

実施形態１に係るエアダンパを示す斜視図 実施形態１に係るエアダンパの模式断面図 実施形態１に係るエアダンパのピストン構造を示す模式断面図 実施形態１に係るエアダンパのピストン構造を示す模式断面図 実施形態１に係るエアダンパのピストン構造を示す斜視図 実施形態１に係るエアダンパのピストン構造を示す斜視図 エアダンパを備えた画像形成装置の斜視図 実施形態２に係るエアダンパのピストン構造を示す模式断面図 実施形態２に係るエアダンパのピストン構造を示す模式断面図 （ａ）は実施形態２に係るエアダンパのＯリングホルダ形状を示す平面図、（ｂ）はＯリングホルダのＡ−Ａ断面図 実施形態３に係るエアダンパのピストン構造を示す模式断面図 実施形態３に係るエアダンパのピストン構造を示す模式断面図

以下、図面を参照して、本発明の好適な実施の形態を例示的に詳しく説明する。ただし、以下の実施形態に記載されている構成部品の寸法、材質、形状、それらの相対配置などは、本発明が適用される装置の構成や各種条件により適宜変更されるべきものである。従って、特に特定的な記載がない限りは、本発明の範囲をそれらのみに限定する趣旨のものではない。

〔実施形態１〕
図面を用いて、本発明の実施形態１に係るエアダンパ及びこのエアダンパを用いた画像形成装置について説明する。まず図７を用いて、エアダンパを用いた画像形成装置の構成を簡単に説明し、次いで図１〜図６を用いて実施形態１に係るエアダンパの構成を説明する。

図７では、画像形成装置として、シートカセット５２が着脱可能なプリンタ５１を例示している。図７に示すように、画像形成装置としてのプリンタ５１の下部には、シートを積載収納するシートカセット５２が着脱可能に設けられている。後述するダンパ８は、プリンタ５１のカセット装着部に設けられており、対象物であるシートカセット５２の移動を制動するように作用する。なお、このプリンタ５１では、図示していないが、シートカセットに収容されたシートを、給送ローラ等により画像形成部に一枚ずつ給送し、画像形成部にて感光体ドラムに形成したトナー画像をシートに転写し、定着した後に、装置上部の排出部に排出する。

次に、図１及び図２を用いて本発明の実施形態１に係るエアダンパの全体構成を説明する。図１は実施形態１に係るエアダンパを示す斜視図、図２は実施形態１に係るエアダンパの模式断面図である。図１及び図２に示すように、実施形態１に係るエアダンパは、以下に説明する、シリンダ５と、ピストン２と、スプリング７と、キャップ１と、Ｏリング６を有している。

図１及び図２に示すエアダンパにおいて、円筒状のシリンダ５の内部にはピストン２が挿入され往復移動可能に設けられている。このシリンダ５の一方は開口部５ｃとなっており、この開口部５ｃはキャップ１により塞がれている。またシリンダ５の他方は端面となっており、端面には微小なオリフィス５ａが形成されており、このオリフィス５ａを通してシリンダ５の内部と外部との間で流体としての空気（エア）の流動が行われる。エアダンパは、前記ピストン２又は前記シリンダ５の、少なくとも一方を制動する対象物に取り付けることにより、該対象物の移動を制動する作用がある。このエアダンパの制動力の大きさはオリフィス５ａの大きさにより決まり、オリフィス５ａが小さければ空気の流動抵抗が大きくなって制動力も大きくなり、逆にオリフィス５ａが大きければ空気の流動抵抗が小さくなって制動力も小さくなる。また、シリンダ５の内部には付勢部材としてのスプリング７が設けられている。ピストン２はシリンダ５内のスプリング７によって付勢されており、前記対象物を制動する状態でない場合、ピストン２をシリンダ５から突出させる構成となっている。

さらに前記ピストン２は、シリンダ５の内周と接するリング状（輪状）のシール部材（ゴム部材）であるＯリング６を保持する保持部材である円環状のホルダ部材（以下、リングホルダ）４と、Ｏリング６に当接又は離間するよう移動可能な移動部材であるピストンロッド３と、を有している。ピストンロッド３はホルダ部材４に対して移動しホルダ部材４に対する位置を変更可能である。ここで、図３〜図６を用いて、エアダンパのピストン部の構成とワンウェイ作用について詳しく説明する。図３及び図４は実施形態１に係るエアダンパのピストン構造を示す模式断面図、図５及び図６は実施形態１に係るエアダンパのピストン構造を示す斜視図である。

図３は対象物によってピストンロッド３がシリンダ５内の矢印Ｘ方向（図中下方）に押し込まれていく状態を示している。ピストンロッド３が矢印Ｘ方向に移動を開始すると、ピストンロッド３は、リングホルダ４に対して移動して、ピストンロッド３の当接面３ａはリングホルダ４に保持されたＯリング６に全周に当接する。この時、ピストンロッド３はリングホルダに対して第１位置にある。その後、Ｏリング６を保持するリングホルダ４とともに一体的に（ピストンロッド３がリングホルダ４に対して第１位置にある状態を維持したまま）Ｏリング６をシリンダ５内の矢印Ａ方向（図中下方）に押し込んでいく。つまり、これによりＯリング６がピストンロッド３の当接面３ａとリングホルダ４の面４ａに挟持され、Ｏリング６により隔てられたシリンダ５内の２つの室を連通する通気路が閉塞されてシール状態となる。そのため、Ｏリング６により隔てられたシリンダ５内のオリフィス５ａが設けられた側の室Ｂ１の空気は矢印Ａ１で示すようにオリフィス５ａを通してのみシリンダ外部との通気が可能となり制動力が発生する。なお、Ｏリング６により隔てられたシリンダ５内の２つの室とは、端面にオリフィス５ａが設けられた側の第一室Ｂ１と、開口部５ｃがキャップ１により閉塞された側の第二室Ｂ２である。ピストンロッド３とリングホルダ４の嵌め合い部には十分な隙間があり、リングホルダ４はピストンロッド３から力を受けることがない。そのため、ピストンロッド３がＯリング６に当接する際、リングホルダ４が動いて逃げることが無く、確実にピストンロッド３がＯリング６に当接し、安定したシール状態を保つことができる。

図４及び図６は対象物がエアダンパから離間し、押し込まれていたピストンロッド３が矢印Ｘ方向の逆方向である矢印Ｙ方向（図中上方）に開放された状態を示している。この時、スプリング７によって常に付勢されているピストンロッド３がシリンダ５より突出する方向（矢印Ｙ方向）に移動していく。すなわち、スプリング７の付勢力はピストンロッド３をＯリング６から離間させる方向に作用する。一方、Ｏリング６とシリンダ５内周面との間に摩擦力が働くため、Ｏリング６及びそれを保持するリングホルダ４はその位置に留まろうとする。さらに、ピストンロッド３とリングホルダ４の嵌め合い部には十分な隙間があり、リングホルダ４とピストンロッド３との間の摩擦力はＯリング６とシリンダ５内周面との間に摩擦力よりも小さい。このため、ピストンロッド３が矢印Ｙ方向に移動を開始すると、ピストンロッド３は、リングホルダ４に対して移動することにより、Ｏリング６から確実に離間し、ピストンロッド３の当接面３ａとＯリング６の間に間隙Ｇが生じ、前記通気路が開放される。そのため、前述の間隙Ｇの大きさは、図４に示すようにピストンロッド３の爪部３ｂがリングホルダの面４ｂに掛かるまで拡大し、それ以降は一定の間隙を保ったままピストンロッド３に引っ張られてリングホルダ４も移動する。つまり、ピストンロッド３は、爪部３ｂが面４ｂに掛かる第２位置までリングホルダ４に対して移動し、その後は第２位置にある状態を維持したまま、一体的に移動する。この間隙ＧがＯリング６により隔てられたシリンダ５内の２つの室Ｂ１，Ｂ２を連通する通気路となる。ピストンロッド３が矢印Ｙ方向に移動すると、矢印Ａ２で示すようにオリフィス５ａから外部の空気がシリンダ内に流入する。さらにピストンロッド３が矢印Ｙ方向にしてピストンロッド３の当接面３ａがＯリング６から離間すると、矢印Ａ３で示すようにシリンダ内の第二室Ｂ２の空気が通気路（間隙Ｇ）を通り、さらにリングホルダ４のＯリング６と当接する接触部分に１つまたは複数個所設けられた通気孔４ｃを通って第一室Ｂ１に流入する。この場合、前記オリフィス５ａ以外に新たな通気路（間隙Ｇ）が形成されることから空気の流入抵抗は非常に小さくなり、エアダンパの制動力の発生を抑えられる。

すなわち、本構成によれば、ピストン２の移動方向によってエアダンパの制動力の発生と抑制の切り替え、つまりワンウェイ作用が安定的に得られる。

また、ピストンロッド３は、図５及び図６に示すように、リングホルダ４を移動可能に取り付ける弾性変形可能な取付部である爪部３ｂを備えている。本実施形態では、この爪部３ｂを弾性変形させてリングホルダ４をピストンロッド３に取り付ける。このため、組み立てが容易である。また各爪部３ｂの先端のカエシ部が、ピストンロッド３がＯリング６から離間した際にリングホルダ４を所定の位置に保持するためのストッパ部として機能する。この爪部３ｂについては前述した通りであり、この爪部３ｂの先端カエシ部にリングホルダの面４ｂが掛かることで、ピストンロッド３の当接面３ａとＯリング６との間隙Ｇが一定に保たれる。

上記のように、本実施形態では、ピストンロッド３をリングホルダ４に対して動かすことにより、ピストンロッド３がＯリング６に対して安定的に当接又は離間し、オリフィス５ａ以外の通気路を確実に閉塞又は開放する構成とした。これにより、ピストン２が動く方向によらず、Ｏリング６はＯリング６を保持するリングホルダ４に対して移動せず位置が変わらない。このため、従来のようなＯリング変形の問題もなく、ばらつきの少ない制動力と制動力の発生を確実に抑える安定したワンウェイ作用を安定的に実現するダンパを提供できる。

なお、本実施例では、対象物がエアダンパから離間した際にピストン２を図１に示す位置に自動復帰させるためにスプリング７をシリンダ５内に配置してピストン２を付勢しているが、本発明はこの構成に限定されるものではない。対象物がエアダンパから離間する構成ではなく、対象物がピストン２を引き出す構成の場合はスプリング７は無くても良い。

〔実施形態２〕
図８〜図１０を用いて実施形態２に係るエアダンパの構成について説明する。図８及び図９は実施形態２に係るエアダンパのピストン構造を示す模式断面図、図１０（ａ）は実施形態２に係るエアダンパのリングホルダ形状を示す平面図、図１０（ｂ）はリングホルダのＤ−Ｄ断面図である。

本実施形態２が実施形態１と異なるところは、ピストンロッド３の弾性変形可能な複数の取付部と爪部を無くし、リングホルダ４に図１０に示すような切り欠き部４ｄを設け、弾性変形可能に構成したことである。本実施形態２によれば、Ｏリング６を嵌めた切り欠き部４ｄを有するリングホルダ４をピストンロッド３の取付部３ｇに組み込むとき、前記リングホルダ４の切り欠き部４ｄを広げながら組み込むことで、容易に組み込むことができる。

図８は対象物によってピストンロッド３がシリンダ５内の矢印Ｘ方向（図中下方）に押し込まれていく状態を示している。この時、ピストンロッド３がＯリング６に当接してシール状態を保ったまま、リングホルダ４を一緒に押し込んでいき、制動力を発生させる動作は実施形態１と同様であるため、詳細な説明は省略する。

図９は対象物がエアダンパから離間し、押し込まれていたピストンロッド３が矢印Ｙ方向（図中上方）に開放された状態を示している。この時、スプリング７によって常に付勢されているピストンロッド３がシリンダ５より突出する方向（矢印Ｙ方向）に移動していく。一方、Ｏリング６を保持するリングホルダ４は、Ｏリング６とシリンダ５内周面との間に摩擦力が働くため、その位置に留まろうとする。これにより、ピストンロッド３はＯリング６から離間し、ピストンロッド３の当接面３ａとＯリング６に間隙Ｇが生じ、通気路が開放される。ピストンロッド３は、ピストンロッド３がＯリング６から離間した際にリングホルダ４を所定の位置に保持するためのストッパ部であるリブ３ｃを備えている。そのため、前述の間隙Ｇの大きさは、ピストンロッド３のリブ３ｃがリングホルダ４に当接するまで拡大し、それ以降は一定の間隙を保ったままピストンロッド３に引っ張られてリングホルダ４も移動する。この間隙ＧがＯリング６により隔てられたシリンダ５内の２つの室Ｂ１，Ｂ２を連通する通気路となる。なお、このリブ３ｃはピストンロッド３の周面に複数設けられており、リブ３ｃ，３ｃ間が空気の通気路の一部をなす。ピストンロッド３が矢印Ｙ方向に移動することで、矢印Ａ２で示すようにオリフィス５ａから外部の空気がシリンダ内の第一室Ｂ１に流入するだけでなく、矢印Ａ３で示すようにシリンダ内の第二室Ｂ２の空気が通気路（間隙Ｇ）を通って第一室Ｂ１に流入する。このとき、矢印Ａ３で示すように第二室Ｂ２の空気は、間隙Ｇからピストンロッド３とリングホルダ４の間の隙間を抜けてリブ３ｃ，３ｃ間を通って第一室Ｂ１に流入する。このようにしてオリフィス５ａ以外の新たな通気路（間隙Ｇ）が形成されることから空気の流入抵抗は非常に小さくなり、エアダンパの制動力も非常に小さくなる。

本実施形態によれば、前述した実施形態と同様の効果が得られるだけでなく、リングホルダ４に切り欠き部４ｄを設けた形状にすることで、リングホルダ４とピストンロッド３の形状を簡素化して低コスト化しつつ、組立て性を損なわない構成にできる。

〔実施形態３〕
図１１及び図１２を用いて実施形態３に係るエアダンパの構成について説明する。図１１及び図１２は実施形態３に係るエアダンパのピストン構造を示す模式断面図である。

本実施形態３が実施形態１および実施形態２と異なるところは、ワンウェイ作用の向きを逆にしたことである。つまり、実施形態１および実施形態２では、ピストンをシリンダに押し込む方向（一方向）では制動力を発生させ、逆方向（引き出す方向）では制動力を抑制させる構成であったが、本実施形態では、ピストンをシリンダから引き出す方向（一方向）では制動力を発生させ、逆方向（押し込む方向）では制動力を抑制させる構成となっている。

図８は対象物によってピストンロッド３がシリンダ５から矢印Ｙ方向（図中上方）に引き出される状態を示している。この時、ピストンロッド３がＯリング６に当接してシール状態を保ったまま、リングホルダ４も同方向に移動されていく。外部とシリンダ内の空気は矢印Ａ２で示すようにオリフィス５ａでのみ通気可能となるので制動力が発生する。

図９は対象物によってピストンロッド３がシリンダ５内の矢印Ｘ方向（図中下方）に押し込まれていく状態を示している。Ｏリング６を保持するリングホルダ４は、Ｏリング６とシリンダ５内周面との間に摩擦力が働くため、その位置に留まろうとする。これにより、ピストンロッド３はＯリング６から離間し、ピストンロッド３の当接面３ｅとＯリング６に間隙Ｇが生じ、通気路が開放される。ピストンロッド３は、ピストンロッド３がＯリング６から離間した際にリングホルダ４を所定の位置に保持するためのストッパ部であるリブ３ｄを備えている。そのため、前述の間隙Ｇの大きさは、ピストンロッド３のリブ３ｄがリングホルダ４に当接するまで拡大し、それ以降は一定の間隙を保ったままピストンロッド３と共にリングホルダ４も同方向に移動する。この間隙ＧがＯリング６により隔てられたシリンダ５内の２つの室Ｂ１，Ｂ２を連通する通気路となる。このリブ３ｄはピストンロッド３の周面に複数設けられており、リブ３ｄ，３ｄ間が空気の通気路の一部をなす。ピストンロッド３が矢印Ｘ方向に移動することで、矢印Ａ１で示すようにオリフィス５ａからシリンダ内の第一室Ｂ１の空気がシリンダ外部に流出するだけでなく、矢印Ａ３で示すようにシリンダ内の第二室Ｂ２の空気が通気路（間隙Ｇ）を通って第一室Ｂ１に流入する。このとき、矢印Ａ３で示すように第二室Ｂ２の空気は、リブ３ｄ，３ｄ間からピストンロッド３とリングホルダ４の間の隙間を抜けて間隙Ｇを通って第一室Ｂ１に流入する。このようにしてオリフィス５ａ以外の新たな通気路（間隙Ｇ）が形成されることから空気の流入抵抗は非常に小さくなり、エアダンパの制動力も非常に小さくなる。

本実施形態によれば、実施形態１と同様に制動力が安定したダンパであり、実施形態２と同様に簡易な構成で組立性の良いダンパを提供することができ、なおかつ実施形態１および実施形態２とはワンウェイ作用が逆方向のダンパを提供することができる。

なお、前述した実施形態では、画像形成装置としてプリンタを例示したが、本発明はこれに限定されるものではない。例えば複写機、ファクシミリ装置等の他の画像形成装置や、或いはこれらの機能を組み合わせた複合機等の他の画像形成装置であってもよい。これらの画像形成装置に用いるダンパに本発明を適用することにより同様の効果を得ることができる。

また前述した実施形態では、画像形成装置に対して着脱自在なシートカセットを例示したが、本発明はこれに限定されるものではない。例えば画像形成装置に対してオプションで装着する給送デッキにおける着脱自在なデッキあるいはシートカセットに用いるダンパに本発明を適用することにより同様の効果を得ることができる。

１ ・・・ キャップ
２ ・・・ ピストン
３ ・・・ ピストンロッド
４ ・・・ リングホルダ
５ ・・・ シリンダ
５ａ ・・・ オリフィス
６ ・・・ Ｏリング
７ ・・・ スプリング

Claims (7)

1. シリンダと、前記シリンダに挿入されたピストンと、を有し、前記ピストンが前記シリンダ内を移動させて前記シリンダ内の流体をオリフィスを通して前記シリンダの外部と流動させることで制動力を得るダンパにおいて、
   前記ピストンは、シリンダの内周と接するシール部材を保持する保持部材と、前記保持部材に対して移動して前記保持部材に対して第１位置と第２位置とへ移動可能な移動部材と、を含み、
   前記ピストンが一方向へ移動している時、前記移動部材は前記保持部材に対して前記第１位置にあり、前記移動部材が前記シール部材に当接して前記シール部材により隔てられたシリンダ内の２つの室を連通する通気路を閉塞し、前記ピストンが前記一方向の逆方向へ移動している時、前記移動部材は前記保持部材に対して前記第２位置にあり、前記移動部材が前記シール部材から離間して前記通気路を開放していることを特徴とするダンパ。
2. 前記移動部材を付勢する付勢部材を前記シリンダの内部に設け、前記付勢部材は前記移動部材を前記シール部材から離間する方向へ付勢することを特徴とする請求項１に記載のダンパ。
3. 前記移動部材は、前記移動部材が前記シール部材から離間した際に前記保持部材を所定の位置に保持するためのストッパ部を備えていることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載のダンパ。
4. 前記保持部材はリング状のシール部材を保持する円環状のホルダ部材であり、前記移動部材は前記保持部材を移動可能に取り付ける、弾性変形可能な取付部を有し、前記取付部を弾性変形させて前記ホルダ部材を前記移動部材に移動可能に取り付けることを特徴とする請求項３に記載のダンパ。
5. 前記保持部材はリング状のシール部材を保持する円環状のホルダ部材であり、前記ホルダ部材に切り欠き部を設けて弾性変形可能にし、前記ホルダ部材を弾性変形させて前記移動部材に移動可能に取り付けることを特徴とする請求項３に記載のダンパ。
6. 前記ピストンの前記一方向への移動は、前記シリンダの内部の空気を前記オリフィスから前記シリンダの外部に押し出す方向への移動であり、この移動により前記移動部材が前記シール部材に当接して前記シール部材により隔てられたシリンダ内の２つの室を連通する通気路を閉塞し、
   前記ピストンの前記逆方向への移動は、前記シリンダの外部の空気が前記オリフィスから前記シリンダの内部に流入する方向であり、この移動により前記移動部材が前記シール部材から離間して前記通気路を開放することを特徴とする請求項１乃至請求項５のいずれか１項に記載のダンパ。
7. 前記ピストンの前記一方向への移動は、前記シリンダの外部の空気が前記オリフィスから前記シリンダの内部に流入する方向であり、この移動により前記移動部材が前記シール部材に当接して前記シール部材により隔てられたシリンダ内の２つの室を連通する通気路を閉塞し、
   前記ピストンの前記逆方向への移動は、前記シリンダの内部の空気を前記オリフィスから前記シリンダの外部に押し出す方向への移動であり、この移動により前記移動部材が前記シール部材から離間して前記通気路を開放することを特徴とする請求項１乃至請求項５のいずれか１項に記載のダンパ。

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