JP2019090520A - ダンパ - Google Patents

Abstract

【課題】粘性流体を用いることなく回転子に制動力を働かせることができるダンパを提供する。【解決手段】ダンパ１０は、回転子２０と、ケース３０と、複数の粒状体Ｇと、を備えている。回転子２０は、シャフト２２を有している。ケース３０には、回転子２０が収納される収納空間３２が形成されており、収納空間３２に配置された回転子２０をシャフト２２の軸周りに揺動自在に支持する。複数の粒状体Ｇは、回転子２０とともに収納空間３２に充填されている。複数の粒状体Ｇは、弾性を有している。【選択図】図２

Description

本発明は、ダンパに関する。

従来、粘性流体を用いたロータリダンパが知られている（例えば下記特許文献１に記載）。このダンパは、回転子が回転すると、ケーシングに充填された粘性流体が流動し、回転子に減衰力が働く。

特開２００８−３２１１８号公報

しかしながら、上記のように粘性流体を用いるダンパは、ケーシングから粘性流体が漏れ出さないよう、シール部材等の経年劣化や繰り返し使用による損傷等を防ぐべくメンテナンスが必要である。

本発明は上記のような事情に基づいて完成されたものであって、粘性流体の漏れのおそれを無くすために、粘性流体を用いることなく回転子に減衰力を働かせることができるダンパを提供することを目的とする。

本発明のダンパは、回転子と、ケースと、複数の粒状体と、を備えている。回転子は、シャフトを有している。ケースは、回転子が収納される収納空間を形成し、収納空間に配置された回転子をシャフトの軸周りに揺動自在に支持する。複数の粒状体は、回転子とともに収納空間に充填されている。複数の粒状体は、弾性を有している。

本発明によれば、回転子が揺動すると、回転子と粒状体との間、収納空間を形成する壁面と粒状体との間、及び粒状体どうしで摩擦力が生じ、摩擦力が回転子の揺動を抑える方向の力となるから、粘性流体を用いることなく回転子に減衰力を働かせることができる。

本発明のダンパのケースは、シャフトの軸方向と交差する方向に移動自在に回転子を支持するものとしてもよい。このような構成によれば、回転子がシャフトの軸方向と交差する方向に移動でき、かつシャフトと粒状体との間、収納空間を形成する壁面と粒状体との間、及び粒状体どうしで生じた摩擦力が、回転子の同方向の移動を抑える方向の力となる。したがって、このダンパは、回転子のシャフトの軸方向と交差する方向の移動にも減衰力を働かせることができる。

また、本発明のダンパのケースは、一対のシャフトガイド部を有し、ケースまたは回転子は、カバー部材を有するものとしてもよい。一対のシャフトガイド部には、シャフトの軸方向における両端部が貫通する貫通孔が形成されている。貫通孔は、シャフトの軸周りの揺動及びシャフトの軸方向と交差する方向の移動を許容する。カバー部材は、貫通孔の隙間を塞ぐ。このような構成によれば、このダンパは、シャフトの移動に伴って貫通孔の隙間から粒状体が漏れ出ることを防ぐことができる。

また、本発明のダンパの回転子は、シャフトから放射方向に突出し、収納空間に配置される回転子本体を有するものとしてもよい。このような構成によれば、回転子に作用する摩擦力が大きくなるから、減衰力を大きくすることができる。

実施形態１におけるダンパを示す断面図 ダンパを示す断面図であって、図１のＡ−Ａ位置における断面に相当する断面図 ダンパを示す断面図であって、図１のＢ−Ｂ位置における断面に相当する断面図 実施形態２におけるダンパを示す断面図 ダンパがシャフトの軸方向と交差方向に移動した状態を示す断面図であって、図４のＣ−Ｃ位置における断面に相当する断面図 ダンパがシャフトの軸方向と交差方向に移動した状態を示す断面図であって、図４のＤ−Ｄ位置における断面に相当する断面図 シャフトの軸方向から見たダンパを示す側面図 サドルに取り付けた状態のダンパを示す平面図 サドルに取り付けた状態のダンパを示す側面図

＜実施形態１＞
以下、本発明を具体化した実施形態１について、図１〜図３を参照しつつ詳細に説明する。
本実施形態１におけるダンパ１０は、複数の粒状体Ｇを用いた粒状体ダンパである。ダンパ１０は、シャフト２２を有する回転子２０と、シャフト２２を支持するケース３０とを備え、複数の粒状体Ｇにより回転子２０の揺動（振動）を減衰させる。

回転子２０は、図２に示すように、円形断面を有する柱状（円柱形状）をなすシャフト２２と、シャフト２２の軸方向に沿ってシャフト２２の外周面から突出する回転子本体２３とを備えている。

回転子本体２３は、薄い板状をなしてシャフト２２から放射状に突出し、シャフト２２の外周面に対し略垂直に立っている。回転子本体２３の厚さ寸法（回転子２０の揺動方向の寸法）は一定であり、回転子本体２３の両側面（回転子２０の揺動方向における両面）２４は略平行である。回転子本体２３は、図１に示すように、シャフト２２の軸方向における中心部に設けられている。回転子本体２３の突出寸法は、シャフト２２の軸方向において一定である。

ケース３０には、図１に示すように、回転子２０が収納されるとともに粒状体Ｇが充填される収納空間３２が形成されている。ケース３０は、収納空間３２に配置された回転子２０をシャフト２２の軸周りに揺動自在に支持する。ケース３０は、シャフト２２と同軸の円筒形状をなしている（図３参照）。

ケース３０は、収納空間３２が形成された略円筒形状の本体部３６と、本体部３６の外周面を覆う外壁部３７とを備えている。収納空間３２の中央部は、本体部３６の外周側に開放された形態で形成されている。収納空間３２の中央部の開放された部分は、外壁部３７で塞がれている。外壁部３７は、本体部３６の外径よりもわずかに大きい内径を有する円筒形状である。外壁部３７の内周面３８は、シャフト２２と同軸の円弧状をなす曲面の一部とされている（図２参照）。外壁部３７の内周面３８と回転子本体２３の突出端面２５との間には、回転子２０が揺動しても一定のスペースがあく。

収納空間３２は、図１に示すように、複数の粒状体Ｇとともに回転子本体２３が収納される第１収納空間３２Ｆと、シャフト２２が収納される第２収納空間３２Ｓとを有している。第２収納空間３２Ｓは、シャフト２２の軸方向にケース３０を貫通している。シャフト２２の両端部はケース３０の外側に突出している。

第２収納空間３２Ｓの軸方向における両端部は、図３に示すように、全周が閉じた円形状をなす貫通孔３４とされている。貫通孔３４に支持された状態のシャフト２２は、軸方向と交差する方向（径方向）の移動を制限された状態で回転自在とされている。貫通孔３４は、本体部３６及び外壁部３７を同軸に貫通している。

第２収納空間３２Ｓの軸方向における中間部は、図１に示すように、第１収納空間３２Ｆと連通する連通部３５とされている。連通部３５は、図２に示すように、周方向の一部が開放された形態をなしている。連通部３５の断面形状は、開放部分を除きシャフト２２の外面に沿う円弧形状をなしている。

第１収納空間３２Ｆは、第２収納空間３２Ｓからケース３０の外側に向かって幅寸法（回転子２０の揺動方向の寸法）が次第に広がっている。第１収納空間３２Ｆは、回転子本体２３の全体を内部に収めるとともに、回転子本体２３の周りに複数の粒状体Ｇを収めるだけの大きさを有している。

ケース３０は、図２に示すように、回転子本体２３の揺動方向における両側に位置して回転子本体２３の揺動範囲を制限する（本実施形態では１８０度未満の揺動になるように制限する）ストッパ３９を備えている。ストッパ３９は、第１収納空間３２Ｆを間にして対向する一対のケース３０の内面により構成されている。各ストッパ３９は、第２収納空間３２Ｓから外壁部３７にわたる平坦な面とされている。各ストッパ３９は、ケース３０の中心側（第２収納空間３２Ｓ側）から径方向の外側（外壁部３７側）に向かって互いの間隔が次第に増すように傾斜している。すなわち、各ストッパ３９は、第２収納空間３２Ｓから放射状に広がる面である。各ストッパ３９を第２収納空間３２Ｓ側に延ばすと第２収納空間３２Ｓの中心軸上で交差する。

粒状体Ｇは、小さい粒子（例えば、粒径２ｍｍ程度）であり、収納空間３２の全体に均等に充填されている。粒状体Ｇは球形状をなす中実なものであり、すべてが同形状とされている。すべての粒状体Ｇの径寸法（大きさ）は同じとされている。粒状体Ｇは、弾性体であり、例えばエラストマ粒子とされている。粒状体Ｇは、ケース３０の内面と、回転子２０の外面（シャフト２２及び回転子本体２３の外面）とに当接している。

次に、本実施形態１のダンパ１０の動作を説明する。
回転子２０に回転力が付与されると、回転子２０は、シャフト２２を中心に一方向または他方向に揺動する。このとき、シャフト２２の外面及び回転子本体２３の外面に接している粒状体Ｇは、回転子２０とともに回転移動しようとする。しかしながら、収納空間３２に充填されている粒状体Ｇは、隣接する粒状体Ｇ間の摩擦力で自由な回転移動が拘束されている。このため、シャフト２２が回転するときに回転子２０と粒状体Ｇとの間、収納空間３２を形成する壁面と粒状体Ｇとの間、及び粒状体Ｇどうしに摩擦力が生じる。

また、回転子本体２３は、収納空間３２の一方の側（揺動方向先方）の粒状体Ｇを弾性変形させつつ変位する。粒状体Ｇは、ストッパ３９と回転子本体２３との間に挟まれ、粒状体Ｇの弾性変形量は次第に増し、シャフト２２の回転を抑える方向の弾性力が次第に大きくなる。

粒状体Ｇによって生じた摩擦力や弾性力は、シャフト２２の回動に抵抗する力となり、シャフト２２の回動が減衰される。なお、一部の粒状体Ｇは、回転子本体２３と外壁部３７（ケース３０の内周面３８）との間の隙間から収納空間３２の他方の側へ移動するため、他方の側に粒状体Ｇが充填された状態が保持される。このとき、隙間を通過する粒状体Ｇによる摩擦力は、回転子２０の回転を抑える方向の力となって回転子２０に作用する。
なお、回転子２０に作用する回転力が解放されると、ストッパ３９と回転子本体２３との間でつぶれた粒状体Ｇの弾性力により、回転子２０は、先の回転力の作用方向と反対方向に押圧される。

次に、上記のように構成された本実施形態１の作用および効果について説明する。
本実施形態におけるダンパ１０は、回転子２０と、ケース３０と、複数の粒状体Ｇと、を備えている。回転子２０は、シャフト２２を有している。ケース３０には、回転子２０が収納される収納空間３２が形成されている。ケース３０は、収納空間３２に配置された回転子２０をシャフト２２の軸周りに揺動自在に支持する。複数の粒状体Ｇは、弾性を有し、回転子２０が配置された収納空間３２に充填されている。この構成によれば、回転子２０が揺動すると、回転子２０と粒状体Ｇとの間及び粒状体Ｇどうしで摩擦力が生じ、回転子２０の揺動を抑える方向の力となって回転子２０に作用するから、粘性流体を用いることなく回転子２０に減衰力を働かせることができる。

また、回転子２０が、シャフト２２から放射方向に突出し、収納空間３２に配置される回転子本体２３を備えている。この構成によれば、回転子２０に働く摩擦力が大きくなるから、減衰力を大きくすることができる。

＜実施形態２＞
次に、本発明を具体化した実施形態２に係るダンパ５０を図４〜図９によって説明する。本実施形態２のダンパ５０は、回転子２０が、シャフト２２の回転方向の揺動に加えてシャフト２２の軸方向と交差する方向に移動自在である点で、実施形態１とは相違する。なお、実施形態１と同様の構成には同一符号を付して重複する説明を省略する。

本実施形態２に係るダンパ５０は、実施形態１と同様に、回転子２０と、ケース５１と、複数の粒状体Ｇと、を備えている。ケース５１には、実施形態１と同様、回転子２０及び粒状体Ｇが収納される収納空間５２が形成されている。収納空間５２は、実施形態１と同様、複数の粒状体Ｇとともに回転子本体２３が収納される第１収納空間５２Ｆと、シャフト２２が収納される第２収納空間５２Ｓとを有している。

第１収納空間５２Ｆは、第２収納空間５２Ｓの概ね全長（本体部３６に形成された部分の全体）に連通して設けられている（図４参照）。第２収納空間５２Ｓのうち第１収納空間５２Ｆと連通する連通部５８は、周方向の一部が開放された形態をなしている。

第２収納空間５２Ｓの周面は、図５に示すように、第１収納空間５２Ｆとは反対側に位置する受け部５３と、受け部５３の第１収納空間５２Ｆ側に連なるガイド部５４とを備えている。受け部５３は、シャフト２２の外周面に沿う円弧形状をなし、シャフト２２の外周面にほぼ隙間なく接することができる。ガイド部５４は、シャフト２２の移動方向に略平行に延び、シャフト２２のラジアル方向の移動を案内することができる。

第１収納空間５２Ｆは、粒状体Ｇとともに回転子本体２３を収容する部分（以後、第１収納部５９と称する）と、粒状体Ｇのみを収容する部分（以後、第２収納部６１と称する）とを備えている。第１収納部５９は、実施形態１の第１収納空間３２Ｆと同様の形状をなしている（図５参照）。

第２収納部６１は、ケース５１の軸方向における両端部に設けられている。第２収納部６１の幅寸法（回転子２０の揺動方向の寸法）は、第２収納空間５２Ｓからケース５１の外側に向かって一定とされている。第２収納部６１の幅寸法は、第１収納部５９の幅寸法より小さく、シャフト２２の幅寸法（径寸法）と同等とされている（図６参照）。

第２収納部６１の幅方向の両面は、第２収納空間５２Ｓのガイド部５４に連続してシャフト２２のラジアル方向の移動を案内する案内部５７を構成している。案内部５７とシャフト２２との間の隙間は、シャフト２２が第１収納空間５２Ｆ側へ移動しても、第１収納空間５２Ｆから第２収納空間５２Ｓ側へ粒状体Ｇが入り込まない大きさである。

ケース５１は、図４〜図７に示すように、シャフト２２の軸方向と交差する方向（ラジアル方向）に移動自在に回転子２０を支持している。ケース５１の貫通孔５５は、シャフト２２の軸周りの揺動及びシャフト２２のラジアル方向の移動を許容する大きさ及び形状を有している。貫通孔５５は、図７に示すように、シャフト２２の移動方向に長い長円形状をなして全周が閉じた形態とされている。

貫通孔５５のうち受け部５３と対向する側は、シャフト２２のラジアル方向の移動を止める止め部５６とされている（図７参照）。止め部５６は、受け部５３と同様、シャフト２２の外周面に沿う円弧形状をなし、シャフト２２の外周面にほぼ隙間なく接することができる。

ケース５１は、貫通孔５５が形成された一対のシャフトガイド部６５を備えている。シャフトガイド部６５は、外壁部３７の一部（ケース５１の軸方向における両端部）によって構成されている。貫通孔５５は、ケース５１の外壁部３７を貫通している（図４参照）。

ケース５１は、図４〜図７に示すように、第２収納空間５２Ｓの開口（貫通孔５５）の隙間を塞いで粒状体Ｇの漏れを防ぐカバー部材６２を備えている。カバー部材６２は、シャフト２２が受け部５３側に位置しているときに貫通孔５５の止め部５６側にできる隙間を塞いでいる。カバー部材６２は、シャフト２２とともにラジアル方向にスライド移動自在な構造でケース５１に取り付けられている。

カバー部材６２は、貫通孔５５の隙間を塞ぐ部分（以後、塞ぎ部６３と称する）と、粒状体Ｇとシャフト２２との間に配される部分（以後、挟持部６４と称する）とを、一体に備えている。カバー部材６２は、第２収納部６１に収容されている。

塞ぎ部６３は、貫通孔５５の隙間を覆うことができる大きさ及び形状を備えた板状をなしている。塞ぎ部６３は、シャフト２２が第２収納空間５２Ｓの受け部５３側に位置しているときに、第１収納空間５２Ｆ側に形成される隙間の全体を塞ぐ。

挟持部６４は、図６に示すように、シャフト２２の外周面に沿う形状（円弧形状）の板状をなしている。挟持部６４のうち一方の板面は、シャフト２２の外周面に接し、他方の板面は、粒状体Ｇに接する。粒状体Ｇは、常には、シャフト２２を第２収納空間５２Ｓの受け部５３に押し付けた状態に保持する。

次に、本実施形態のダンパ５０の動作を説明する。
回転子２０に回転力が付与されて、回転子２０が一方向または他方向に揺動すると、実施形態１と同様、粒状体Ｇによって生じた摩擦力や弾性力により、シャフト２２の回転が減衰される。

また、回転子２０にラジアル方向の力（回転子２０を第１収納空間５２Ｆ側へ押す力）が付与されると、シャフト２２が第１収納空間５２Ｆの粒状体Ｇを弾性変形させつつ第１収納空間５２Ｆ側へ移動する。シャフト２２の移動に伴って第１収納空間５２Ｆは次第に狭まり、粒状体Ｇの弾性変形量が次第に増す。これにより、シャフト２２の移動を抑える力が大きくなり、シャフト２２の移動が減衰される。シャフト２２の移動は、シャフトガイド部６５の止め部５６によって所定の範囲に制限される。

回転子２０に作用する力が解放されると、粒状体Ｇの弾性力によりカバー部材６２の挟持部６４が第２収納空間５２Ｓ側に押圧され、シャフト２２が元の位置に押し戻される。

次に、本実施形態のダンパ５０を、回転方向及びラジアル方向の揺動（振動）を、同時に抑えることが必要な製品に適用した場合の一例として、例えば自転車のサドルＳに適用した場合について説明する。このような場合には、図８及び図９に示すように、ダンパ５０の回転子２０をサドルＳに連結し、ケース５１を自転車のシートポスト（サドルＳを取り付ける棒状の部品）Ｐに連結する。

例えば自転車のサドルＳに運転者が腰掛けたときには、その荷重によって回転子２０に下向きの力が付与され、回転子２０は下側（第１収納空間５２Ｆ側）へゆっくり移動し、サドルＳはゆっくり沈む。また、運転中に運転者の臀部が上下に移動したときには、サドルＳ（回転子２０）の上下の移動が減衰される。

また、例えば運転者が運転中に左右に揺れたときには、回転子２０に回転力が付与され、回転子２０の揺動力が減衰される。
このように本実施形態のダンパ５０を自転車のサドルＳに適用すれば、自転車の乗り心地をよくすることができる。

次に、上記のように構成された実施形態の作用および効果について説明する。
本実施形態２におけるダンパ５０は、実施形態１と同様、回転子２０と、ケース５１と、複数の粒状体Ｇと、を備えている。回転子２０は、シャフト２２を有している。ケース５１には、回転子２０が収納される収納空間５２が形成されている。ケース５１は、収納空間５２に配置された回転子２０をシャフト２２の軸周りに揺動自在に支持する。複数の粒状体Ｇは、弾性を有し、回転子２０が配置された収納空間５２に充填されている。この構成によれば、回転子２０が揺動すると、回転子２０と粒状体Ｇとの間、収納空間５２を形成する壁面と粒状体Ｇとの間、及び粒状体Ｇどうしで摩擦力が生じ、回転子２０の揺動を抑える方向の力となって回転子２０に作用するから、粘性流体を用いることなく回転子２０に減衰力を働かせることができる。

また、本実施形態２のダンパ５０のケース５１は、シャフト２２の軸方向と交差する方向に移動自在に回転子２０を支持している。この構成によれば、回転子２０がシャフト２２の軸方向と交差する方向に移動でき、かつシャフト２２と粒状体Ｇとの間、収納空間５２を形成する壁面と粒状体Ｇとの間、粒状体Ｇどうしで生じた摩擦力、及び粒状体Ｇの弾性変形による弾性力が、回転子２０の同方向の移動を抑える方向の力となる。したがって、このダンパ５０は、回転子２０のシャフト２２の軸方向と交差する方向の移動にも減衰力を働かせることができる。

また、本実施形態２のダンパ５０のケース５１は、一対のシャフトガイド部６５と、カバー部材６２とを有している。一対のシャフトガイド部６５には、シャフト２２の軸方向における両端部が貫通する貫通孔５５が形成されている。貫通孔５５は、シャフト２２の軸周りの揺動及びシャフト２２の軸方向と交差する方向の移動を許容する。カバー部材６２は、貫通孔５５の隙間を塞ぐ。この構成によれば、このダンパ５０は、シャフト２２の移動に伴って貫通孔５５の隙間から粒状体Ｇが漏れ出ることを防ぐことができる。

また、本実施形態２のダンパ５０の回転子２０は、実施形態１と同様、シャフト２２から放射方向に突出し、収納空間５２に配置される回転子本体２３を有している。この構成によれば、回転子２０に作用する摩擦力が大きくなるから、減衰力を大きくすることができる。

＜他の実施例＞
本発明は上記記述及び図面によって説明した実施形態に限定されるものではなく、例えば次のような実施形態も本発明の技術的範囲に含まれる。
（１）上記実施形態では、第２収納空間３２Ｓ（５２Ｓ）が、シャフト２２の軸方向にケース３０（５１）を貫通しているが、これに限らず、第２収納空間は、ケースを貫通していなくてもよく、すなわちシャフトの両端部がケースの外側に突出していなくてもよく、例えばケースの内面に設けられた凹部にシャフトの両端部を支持させ、シャフトの中間部を外部（ダンパを適用する製品）に連結してもよい。
（２）上記実施形態では、粒状体Ｇが球形状とされているが、これに限らず、粒状体の形状は任意に変更することができる。また、粒状体の外面に凹凸形状を設けたり、摩擦力が高い材料をコーティングする等してもよい。
（３）上記実施形態では、粒状体Ｇは中実とされているが、これに限らず、粒状体は中空であってもよい。
（４）上記実施形態では、粒状体Ｇの粒径が等しくされているが、これに限らず、粒径の異なる粒状体が混在してもよい。
（５）上記実施形態では、ケース３０（５１）の形状を例示したが、これに限らず、ケースの形状は任意に変更することができ、例えばケースは、四角い箱形状等としてもよい。
（６）上記実施形態では、回転子本体２３の形状を例示したが、これに限らず、回転子本体の形状は任意に変更でき、例えば、回転子本体はシャフトを中心に１８０度異なる方向に突出する一対の回転子本体であってもよく、このような場合、ケースの内部に、各回転子本体に対応するように収納空間を分けて設けてもよい。
（７）上記実施形態では、ストッパ３９は、第２収納空間３２Ｓ（５２Ｓ）から放射状に広がる面であるが、これに限らず、ストッパは、例えばケースの内面に突設された突起部の先端等であってもよい。
（８）上記実施形態２では、ダンパ５０を自転車のサドルＳに適用した場合について説明したが、これに限らず、ダンパは、サドル以外の各種の製品に適用することができる。
（９）上記実施形態２では、ケース５１が、カバー部材６２を備えているが、必ずしもカバー部材を備えなくてもよく、例えば貫通孔の隙間から漏れ出さない大きさの粒状体を用いる等してもよい。
（１０）上記実施形態２では、ケース５１が、カバー部材６２を備えているが、これに限らず、例えばカバー部材をシャフトに一体に設けてもよい。
（１１）上記実施形態２では、カバー部材６２が、シャフト２２とともに移動するものとされているが、これに限らず、カバー部材は、例えばシャフトの移動とともに変形自在な（例えば蛇腹形状の）塞ぎ部を有してケースに固定されていてもよい。

Ｇ…粒状体、１０，５０…ダンパ、２０…回転子、２２…シャフト、２３…回転子本体、３０，５１…ケース、３２，５２…収納空間、５５…貫通孔、６２…カバー部材、６５…シャフトガイド部

Claims (4)

1. シャフトを有する回転子と、
   前記回転子が収納される収納空間を形成し、前記収納空間に配置された前記回転子を前記シャフトの軸周りに揺動自在に支持するケースと、
   前記回転子とともに前記収納空間に充填される弾性を有する複数の粒状体と、
   を備えているダンパ。
2. 前記ケースは、前記シャフトの軸方向と交差する方向に移動自在に前記回転子を支持する請求項１に記載のダンパ。
3. 前記ケースは、
   前記シャフトの軸方向における両端部が貫通し、前記シャフトの軸周りの揺動及び前記シャフトの軸方向と交差する方向の移動を許容する貫通孔が形成された一対のシャフトガイド部を有し、
   前記ケースまたは前記回転子は、
   前記貫通孔の隙間を塞ぐカバー部材を有する請求項２に記載のダンパ。
4. 前記回転子は、前記シャフトから放射方向に突出し、前記収納空間に配置される回転子本体を有する請求項１ないし請求項３のいずれか一項に記載のダンパ。

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