JP2019199925A - Rotary damper - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、減衰力を制御可能な回転ダンパーに関する。 The present invention relates to a rotary damper capable of controlling a damping force.
従来の回転ダンパーとしては、特許文献1のように、粘性オイルを充填したハウジング内にブレードを有する回転体を設け、回転体が回転したときにブレードがオイルから受ける抵抗により制動トルク(減衰力)を生じさせるものがある。
As a conventional rotary damper, as disclosed in
しかし、かかる回転ダンパーでは、制動トルクが小さく、制御もできないという問題がある。 However, such a rotary damper has a problem that the braking torque is small and cannot be controlled.
これに対し、特許文献2のように、磁気粘性流体を用いた回転ダンパーがある。この回転ダンパーは、ケース内に回転自在なシャフトを収容すると共に磁気粘性流体を充填し、電磁コイルによって磁気粘性流体に磁場を印加することで制御可能な制動トルクを生じさせる。 On the other hand, there is a rotary damper using a magnetorheological fluid as in Patent Document 2. The rotary damper accommodates a rotatable shaft in a case and is filled with a magnetorheological fluid, and generates a controllable braking torque by applying a magnetic field to the magnetorheological fluid by an electromagnetic coil.
しかし、特許文献2の回転ダンパーでは、単位重量当たりの制動トルクが小さく、制動トルクを大きくすると重量が著しく大きくなるという問題がある。また、制動トルクを発生させる際は、常時、電磁コイルに電流を供給する必要があるため、電流の消費量が多いという問題もある。 However, the rotary damper disclosed in Patent Document 2 has a problem that the braking torque per unit weight is small, and that the weight increases remarkably when the braking torque is increased. In addition, when braking torque is generated, it is necessary to always supply current to the electromagnetic coil, which causes a problem that current consumption is large.
解決しようとする問題点は、制動トルクを制御可能とすると、単位重量当たりの制動トルクが小さく、電流の消費量も多い点である。 The problem to be solved is that if the braking torque can be controlled, the braking torque per unit weight is small and the current consumption is large.
本発明の第一の態様は、制動トルクを制御可能でありながら、単位重量当たりの制動トルクを大きくし、且つ電流の消費量を少なくするために、相対回転可能な内回転部材及び外回転部材と、前記内回転部材及び外回転部材間に配置され締結により前記相対回転に対する制動トルクを発生させるトルク発生部と、給電に応じて前記トルク発生部を締結するための駆動力を生じさせる駆動源と、前記駆動源の出力により前記トルク発生部に対する締結力を生じさせるボールカム機構とを備え、前記ボールカム機構は、第一及び第二のカムプレートと、該第一及び第二のカムプレートにそれぞれ設けられ前記第一及び第二のカムプレートの回転方向に対して漸次径方向の内側に偏倚するカム溝と、前記第一及び第二のカムプレート間に配置され前記第一及び第二のカムプレートの前記カム溝の交差部分に係合するカムボールとを備えた、ことを特徴とする。 According to a first aspect of the present invention, in order to increase the braking torque per unit weight and reduce the current consumption while controlling the braking torque, the inner rotating member and the outer rotating member that are relatively rotatable are provided. A torque generating unit that is disposed between the inner rotating member and the outer rotating member and generates a braking torque for the relative rotation by fastening, and a driving source that generates a driving force for fastening the torque generating unit according to power supply And a ball cam mechanism for generating a fastening force for the torque generating portion by the output of the drive source, the ball cam mechanism being respectively provided on the first and second cam plates and the first and second cam plates. A cam groove that is provided and gradually deviates inward in the radial direction with respect to the rotation direction of the first and second cam plates, and is disposed between the first and second cam plates. And a cam ball that engages the intersection of the cam groove of the first and second cam plates, characterized in that.
また、本発明の第二の態様は、相対回転可能な内回転部材及び外回転部材と、前記内回転部材及び外回転部材間に配置され締結により前記相対回転に対する制動トルクを発生させるトルク発生部と、給電に応じて前記トルク発生部を締結するための駆動力を生じさせる駆動源と、該駆動源からの駆動力を減速して出力する非可逆性の減速機構と、該減速機構と前記トルク発生部との間に配置され前記減速機構の出力に応じて前記トルク発生部に対する締結力を生じさせるボールカム機構とを備え、前記ボールカム機構は、前記減速機構側及び前記トルク発生部側にそれぞれ設けられた第一及び第二のカムプレートと、該第一及び第二のカムプレートにそれぞれ設けられ前記第一及び第二のカムプレートの回転方向に対して漸次径方向の内側に偏倚するカム溝と、前記第一及び第二のカムプレート間に配置され前記第一及び第二のカムプレートの前記カム溝の交差部分に係合するカムボールとを備えたことを回転ダンパーの最も主な特徴とする。 Further, the second aspect of the present invention includes an inner rotating member and an outer rotating member that are relatively rotatable, and a torque generator that is disposed between the inner rotating member and the outer rotating member and generates a braking torque for the relative rotation by fastening. A driving source that generates a driving force for fastening the torque generator in response to power supply, an irreversible reduction mechanism that decelerates and outputs the driving force from the driving source, the reduction mechanism, A ball cam mechanism arranged between the torque generating unit and generating a fastening force to the torque generating unit in accordance with an output of the speed reducing mechanism, wherein the ball cam mechanism is provided on the speed reducing mechanism side and the torque generating unit side, respectively. First and second cam plates provided, and provided on the first and second cam plates, respectively, gradually inward in the radial direction with respect to the rotation direction of the first and second cam plates. The rotary damper is provided with a cam groove that folds and a cam ball that is disposed between the first and second cam plates and engages with an intersection of the cam grooves of the first and second cam plates. Main features.
本発明の第一の態様の回転ダンパーは、駆動源の給電制御により制動トルクを制御可能でありながら、締結により制動トルクを発生させるトルク発生部によって単位重量当たりの制動トルクを大きくできる。 The rotary damper according to the first aspect of the present invention can increase the braking torque per unit weight by the torque generator that generates the braking torque by fastening, while the braking torque can be controlled by the power supply control of the drive source.
しかも、ボールカム機構のカム溝の交差部分にカムボールを保持することで、別途のカムボールを保持するための部材を設ける必要がなく、その分単位重量当たりの制動トルクを大きくできる。 In addition, by holding the cam ball at the intersection of the cam groove of the ball cam mechanism, it is not necessary to provide a separate member for holding the cam ball, and the braking torque per unit weight can be increased accordingly.
また、カムボールが自然にカム溝の交差部分に位置することにより、動作を円滑にすることが可能となる。 Further, since the cam ball is naturally positioned at the intersection of the cam grooves, the operation can be made smooth.
しかも、カム溝を漸次径方向の内側に偏倚することで長くでき、これによりカム溝の傾斜を小さくして駆動源の駆動トルクを小さくしながら大きな締結力を発生させることが可能となる。 Moreover, the cam groove can be lengthened by gradually deviating inward in the radial direction, thereby making it possible to generate a large fastening force while reducing the cam groove inclination and reducing the drive torque of the drive source.
従って、より確実に単位重量当たりの制動トルクを小さくでき、電力の消費を少なくすることができる。 Therefore, the braking torque per unit weight can be reduced more reliably and the power consumption can be reduced.
本発明の第二の態様の回転ダンパーは、第一の態様の効果に加え、非可逆性の減速機構により給電を止めても、締結力は変化しないため、電流の消費量を少なくすることができる。 In addition to the effects of the first aspect, the rotary damper according to the second aspect of the present invention can reduce the current consumption because the fastening force does not change even if power is stopped by the irreversible deceleration mechanism. it can.
制動トルクを制御可能でありながら、単位重量当たりの制動トルクを大きくし、且つ電流の消費量を少なくするという目的を、締結によって制動トルクを発生させるトルク発生部を用いた回転ダンパーにより実現した。 The objectives of increasing the braking torque per unit weight and reducing the current consumption while controlling the braking torque are realized by a rotary damper using a torque generator that generates the braking torque by fastening.
具体的には、相対回転可能な内回転部材及び外回転部材と、内回転部材及び外回転部材間に配置され締結により相対回転に対する制動トルクを発生させるトルク発生部と、給電に応じてトルク発生部を締結するための駆動力を生じさせる駆動源と、駆動源の出力によりトルク発生部に対する締結力を生じさせるボールカム機構とを備える。 Specifically, an inner rotating member and an outer rotating member capable of relative rotation, a torque generating unit that is disposed between the inner rotating member and the outer rotating member and generates a braking torque for relative rotation by fastening, and torque generation according to power supply A driving source for generating a driving force for fastening the portion and a ball cam mechanism for generating a fastening force for the torque generating portion by the output of the driving source.
ボールカム機構は、第一及び第二のカムプレートと、第一及び第二のカムプレートにそれぞれ設けられ第一及び第二のカムプレートの回転方向に対して漸次径方向の内側に偏倚するカム溝と、第一及び第二のカムプレート間に配置され第一及び第二のカムプレートのカム溝の交差部分に係合するカムボールとを備える。 The ball cam mechanism is provided on the first and second cam plates and the cam grooves provided on the first and second cam plates, respectively, and gradually deviating inward in the radial direction with respect to the rotation directions of the first and second cam plates. And a cam ball that is disposed between the first and second cam plates and engages with the intersection of the cam grooves of the first and second cam plates.
また、回転ダンパーは、相対回転可能な内回転部材及び外回転部材と、内回転部材及び外回転部材間に配置され締結により両者の相対回転に対する制動トルクを発生させるトルク発生部と、トルク発生部を締結するための駆動源と、駆動源からの駆動力を減速して出力する非可逆性の減速機構と、減速機構とトルク発生部との間に配置され減速機構の出力に応じてトルク発生部を締結するボールカム機構とを備える。 The rotating damper includes an inner rotating member and an outer rotating member that are relatively rotatable, a torque generating unit that is disposed between the inner rotating member and the outer rotating member, and generates a braking torque with respect to the relative rotation between the rotating member and the torque generating unit. A drive source for fastening the motor, an irreversible speed reduction mechanism that decelerates and outputs the driving force from the drive source, and a torque that is arranged between the speed reduction mechanism and the torque generation unit according to the output of the speed reduction mechanism A ball cam mechanism for fastening the parts.
ボールカム機構は、減速機構側及びトルク発生部側にそれぞれ設けられた第一及び第二のカムプレートと、第一及び第二のカムプレートにそれぞれ設けられ第一及び第二のカムプレートの回転方向に対して漸次径方向の内側に偏倚するカム溝と、第一及び第二のカムプレート間に配置されカム溝に係合するカムボールとを備える。 The ball cam mechanism includes first and second cam plates provided on the speed reduction mechanism side and the torque generating unit side, and rotation directions of the first and second cam plates provided on the first and second cam plates, respectively. The cam groove is gradually biased inward in the radial direction, and the cam ball is disposed between the first and second cam plates and engages with the cam groove.
カム溝の形状は、第一及び第二のカムプレートの回転方向に対して漸次径方向の内側に偏倚する形状であれば、直線状や湾曲形状等とすることが可能である。 The shape of the cam groove can be a linear shape, a curved shape, or the like as long as it is a shape that gradually deviates inward in the radial direction with respect to the rotation direction of the first and second cam plates.
第一及び第二のカムプレートに設けられたカム溝は、湾曲形状としての、逆巻きの渦巻き状とするのが好ましい。 The cam grooves provided in the first and second cam plates are preferably curved in a reverse spiral shape.
カム溝は、径方向の内側又は外側の何れかへ向けて漸次浅く形成すればよいが、径方向の内側へ向けて漸次浅くするのが好ましい。 The cam groove may be formed so as to be gradually shallow toward either the inner side or the outer side in the radial direction, but it is preferable to gradually reduce the cam groove toward the inner side in the radial direction.
また、カム溝は、第一及び第二のカムプレートにそれぞれ複数形成され、第一及び第二のカムプレートのそれぞれにおいて、二以上のカム溝が径方向でオーバーラップする構成としてもよい。 A plurality of cam grooves may be formed in each of the first and second cam plates, and two or more cam grooves may overlap in the radial direction in each of the first and second cam plates.
減速機構は、非可逆性のものであればよく、ウォームギアや差動ギア等を用いることが可能である。 The speed reduction mechanism only needs to be irreversible, and a worm gear, a differential gear, or the like can be used.
差動ギアの場合、減速機構は、駆動源によって回転駆動される入力ギアと、ボールカム機構の第一及び第二のカムプレートに一体に設けられ入力ギアに噛み合う歯数の異なる一対の出力ギアとを備えた構成としてもよい。 In the case of a differential gear, the speed reduction mechanism includes an input gear that is rotationally driven by a drive source, and a pair of output gears that are provided integrally with the first and second cam plates of the ball cam mechanism and that have different numbers of teeth that mesh with the input gear. It is good also as a structure provided with.
さらに、外回転部材は、軸心部に内回転部材の軸心部を相対回転自在に支持する回転軸を備え、第一及び第二のカムプレートは、軸心部に開口部を備え、この開口部に回転軸を挿通して支持された構成としてもよい。 Further, the outer rotating member includes a rotating shaft that supports the shaft center portion of the inner rotating member so as to be relatively rotatable in the shaft center portion, and the first and second cam plates include an opening portion in the shaft center portion. It is good also as a structure which penetrated the rotating shaft and was supported by the opening part.
ウォームギアの場合、減速機構は、駆動源によって回転駆動されるウォームと、このウォームギアに噛み合いボールカム機構の第一のカムプレートを連動回転させるウォームホイールとを備えた構成としてもよい。 In the case of a worm gear, the speed reduction mechanism may include a worm that is rotationally driven by a drive source, and a worm wheel that meshes with the worm gear and rotates the first cam plate of the ball cam mechanism.
さらに、第一のカムプレートは、軸心部に内回転部材の軸心部を相対回転自在に支持する支持軸部を備え、第二のカムプレートは、外回転部材の内周に軸心方向にスライド自在に係合した構成としてもよい。 Further, the first cam plate includes a support shaft portion that supports the shaft center portion of the inner rotation member so as to be relatively rotatable in the shaft center portion, and the second cam plate has a shaft center direction on the inner periphery of the outer rotation member. It is good also as a structure engaged with slidably.
[回転ダンパーの構造]
図1は、本発明の実施例1に係る回転ダンパーの断面図である。
[Structure of rotating damper]
1 is a cross-sectional view of a rotary damper according to a first embodiment of the present invention.
本実施例の回転ダンパー1は、外回転部材であるケース3と、内回転部材である回転体5と、トルク発生部7と、駆動源9と、減速機構11と、ボールカム機構13とを備えている。
The
ケース3は、円筒状のケース本体15が、軸心方向の一側に一体の一端壁部17を備え、他側が別体の他端壁部19によって閉じられた構成となっている。ケース3内には、潤滑油が封入されている。なお、軸心方向とは、ケース3の軸心に沿った方向を意味する。径方向とは、軸心方向に交差する、ケース3の径に沿った方向を意味する。
The
他端壁部19は、フランジ20がボルト21によりケース本体15のフランジ22に締結して固定されている。この他端壁部19には、ケース3内へ突出する回転軸23が軸心部に一体に設けられている。回転軸23には、回転体5が軸周り回転自在に支持されている。従って、ケース3は、軸心部に回転体5の軸心部を相対回転自在に支持する回転軸23を備えた構成となっている。
The other
回転体5は、円柱形状に形成され、ケース3の内外を挿通している。回転体5とケース3との間は、ケース3の一端壁部17に保持されたシール部材25により封止されている。
The rotating
回転体5は、ケース3内に位置する内端部27が軸心部に凹部29を有している。この凹部29がケース3の回転軸23に係合し、回転体5が回転自在に支持されている。
In the
また、回転軸23は、ケース3の一端壁部17の内周に対し、軸受31を介して支持されている。従って、回転体5は、ケース3に対して相対回転自在となっている。軸受31は、シール部材25に隣接してケース3の内側に配置されている。
The rotating
回転体5は、軸受31とシール部材25との間で段部35を有し、段部35からケース3外の外端部37までが内端部27側と比較して僅かに小径に形成されている。回転体5の外端部37は、対象物に結合されて、対象物からの入力を受ける。
The
この入力による回転体5及びケース3間の相対回転に対し、回転体5及びケース3間に配置されたトルク発生部7が締結により制動トルクを発生させる。
In response to the relative rotation between the
本実施例のトルク発生部7は、摩擦部39と、押圧プレート41とで構成されている。
The torque generating unit 7 of this embodiment includes a
摩擦部39は、複数のアウタープレート43と、複数のインナープレート45と、複数の摩擦部材47とを備える。
The
複数のアウタープレート43は、リング状に形成され、外周の凹部49がケース3の内周に固定されたピン51に軸心方向にスライド自在に係合している。
The plurality of
複数のインナープレート45は、回転体5の外周の雄スプライン53に雌スプライン55が係合して軸心方向にスライド自在なリング状であり、それぞれ隣接するアウタープレート43間に配置されている。
The plurality of
複数の摩擦部材47は、アウタープレート43及びインナープレート45の何れか一方に取り付けられたリング状であり、アウタープレート43及びインナープレート45の各間に締結力に応じて摩擦力による制動トルクを発生させる。
The plurality of
押圧プレート41は、摩擦部39の端部に配置されている。押圧プレート41は、リング状に形成され、アウタープレート43と同様に、外周に設けられた凹部57によりケース3の内周のピン51に軸心方向にスライド自在に係合している。この押圧プレート41は、軸心方向の一側へのスライドにより、摩擦部39をケース3の一端壁部17との間で締結する。
The
かかる押圧プレート41のスライドは、駆動源9の駆動トルク(駆動力)により、減速機構11及びボールカム機構13を介して行われるようになっている。
The
駆動源9は、電動モータからなり、図示しない電源から電力を供給されて動作する。これにより、駆動源9は、給電によりトルク発生部7を締結するための駆動トルクを生じさせるものとなっている。
The
この駆動源9は、ケース3の他端壁部19に固定されている。ケース3の他端壁部19に対し、駆動源9は、ケース3の軸心方向に沿って、且つケース3の軸心に対して径方向の外側に偏倚して配置されている。
The
駆動源9の出力軸59は、ケース3の他端壁部19を貫通してケース3内に位置している。駆動源9の出力軸59には、ケース3内で減速機構11が連結されている。
The
減速機構11は、逆効率がゼロの非可逆性であり、駆動源9からの駆動トルクを減速して出力する。本実施例の減速機構11は、差動ギア機構であり、入力ギア61と一対の出力ギア63a,63bとを備える。
The
入力ギア61は、駆動源9の出力軸59に一体回転するように結合されている。従って、入力ギア61は、駆動源によって回転駆動される。この入力ギア61は、駆動源9の位置に応じてケース3の外周側に偏倚して配置されている。これに応じて、ケース3には、入力ギア61を避けるように径方向の外側に膨出した膨出部65を有している。膨出部65は、ケース本体15に対する他端壁部19の締結用のフランジ20の範囲内で膨出しており、外径の拡大を抑制している。入力ギア61には、一対の出力ギア63a,63bが噛み合っている。
The
出力ギア63a,63bは、円板状の本体部67a,67bの外周に設けられている。出力ギア63a,63bの本体部67a,67bは、軸心部に開口部69a,69bが設けられており、この開口部69a,69bにケース3の回転軸23が挿通して回転自在に支持されている。なお、出力ギア63a,63bの本体部67a,67bの詳細については、カムプレート71a,71bとして後述する。
The output gears 63a and 63b are provided on the outer periphery of the disk-shaped
これら出力ギア63a,63bは、相互に歯数が異なっている。本実施例において、出力ギア63a,63bの歯数は、50及び51であり、出力ギア63bの方が一つ多く設定されている。この歯数により、出力ギア63a,63bは、入力ギア61に応じて同方向に回転しつつ相対回転する構成となっている。
These output gears 63a and 63b have different numbers of teeth. In the present embodiment, the number of teeth of the output gears 63a and 63b is 50 and 51, and one
ボールカム機構13は、減速機構11とトルク発生部7との間に配置され、減速機構11の出力に応じてトルク発生部7に対する締結力を生じさせるものである。本実施例のボールカム機構13は、第一及び第二のカムプレート71a,71bと、カムプレート71a,71bに設けられたカム溝73と、カム溝73に係合したカムボール75とを備えている。
The
このカムプレート71a,71bは、出力ギア63a,63bの本体部67a,67bによって構成されている。従って、カムプレート71a,71bは、全体として円板状であり、出力ギア63a、63bが一体に設けられた構成となっている。従って、カムプレート71a、71bは、内周部の開口部69a,69bを介して、回転軸23を挿通して相互に離間可能且つ回転自在に支持されている。
The
カムプレート71a,71bの外周部は、内周部に対して軸心方向の肉厚が薄く形成されている。カムプレート71a,71bの外周部は、平坦なカム面77a,77bを有し、カム面77a,77b間にカムボール75を介在させて対向している。
The outer peripheral portions of the
カム面77a,77bに対する軸心方向の反対側の面には、カムプレート71a,71bの外周部に段差部79a,79bが設けられている。この段差部79a,79bには、それぞれスラストベアリング等の軸受81a,81bが保持されている。その軸受81aを介し、第一のカムプレート71aはケース3の他端壁部19に軸方向で受けられ、軸受81bを介し、第二のカムプレート71bはトルク発生部7の押圧プレート41に軸方向で当接している。
Stepped
図2は、カムプレートを示す平面図である。 FIG. 2 is a plan view showing the cam plate.
カム溝73は、カムプレート71a,71bのカム面77a,77bにそれぞれ設けられている。なお、カムプレート71a,71bのカム面77a,77bは、対称に構成されているため、図2では、第一のカムプレート71aのみを示し、第二のカムプレート71bについては、括弧書きで符号のみ示す。
The
本実施例のカム溝73は、各カムプレート71a,71bに対し、複数形成されている。なお、カム溝73の数は、実施例において3つであるが、2つや4つ或は1つ等のように変更することが可能である。
A plurality of
各カム溝73は、カムプレート71a,71bの回転方向に対して漸次径方向の内側に偏倚するように形成されている。本実施例において、カムプレート71a,71bの対向するカム溝73は、逆巻きの渦巻き形状となっている。ただし、カム溝73は、渦巻き形状以外にも、回転方向に対して漸次径方向の内側に偏倚する直線状や渦巻き形状以外の湾曲形状とすることが可能である。
Each
また、各カム溝73の渦巻き形状は、例えば、約180度の範囲で設けられている。ただし、渦巻き形状の範囲は、カム面77a,77bの大きさ等に応じて適宜変更することが可能である。
Moreover, the spiral shape of each
渦巻き形状のカム溝73は、2つ以上が径方向で部分的にオーバーラップする。本実施例では、周方向で隣接する二つのカム溝73が部分的に径方向でオーバーラップしている。なお、カム溝は、径方向にオーバーラップしなくてもよい。
Two or more
カム溝73の断面形状は、断面凹曲面状であり、外周側から内周側にかけて漸次浅くなるように傾斜している。この傾斜は、カム溝73を渦巻き状にすることで延長できるため、その分緩く設定されている。なお、傾斜方向は、逆向きにすることも可能である。すなわち、カム溝73は、図3のように、内周側から外周側にかけて漸次浅くなるように傾斜させてもよい。図3は、変形例に係るカムプレート71aを示す平面図である。
The cross-sectional shape of the
カムボール75は、鋼球であり、第一及び第二のカムプレート71a,71b間に配置されている。このカムボール75は、後述するように第一及び第二のカムプレート71a,71bのカム溝73の交差部分73aに係合する。なお、カムボール75は、通常状態でカム溝73の外周側の相対的に深い部分に係合しており、第一及び第二のカムプレート71a,71bの相対回転によりカム溝73の内周側の浅い部分へと係合が遷移する。
The
これにより、カムボール75は、カムプレート71a,71b間の間隔を拡げ、第二のカムプレート71bによりトルク発生部7の押圧プレート41を軸方向の一側へスライド移動させ、トルク発生部7に対する締結力を生じさせる。なお、カムボール75は、各カム溝73に係合するため、カム溝73と同数備えられている。
As a result, the
図4は、第一及び第二のカムプレート71a,71bの対向するカム溝73の相対的な位置関係を示す概念図である。
FIG. 4 is a conceptual diagram showing the relative positional relationship between the
上記のようにカムボール75の係合が遷移する際は、図4のように、対向するカム溝73が第一及び第二のカムプレート71a,71bの相対回転に応じた交差部分を有することになる。このカム溝73の交差部分73aにカムボール75が自動的に位置するため、本実施例では、カムボール75の保持部材を要しない構造となっている。
When the engagement of the
このとき、第一及び第二のカムプレート71a,71bの相対角速度の1/2でカムボール75のカム溝73に対する係合が遷移するが、カムボール75が位置する交差部分73aも第一及び第二のカムプレート71a,71bの相対角速度の1/2で移動することになる。このため、カムボール75は、カム溝73の交差部分73aに確実に位置し保持することができる。
At this time, the engagement of the
[回転ダンパーの動作]
回転ダンパー1は、例えば、ケース3を固定し、対象物に回転体5の外端部を結合して用いられる。
[Rotation damper operation]
The
回転体5に対象物からトルクが入力されると、回転体5がケース3に対して相対回転する。この相対回転に対し、トルク発生部7により制動トルク(減衰力)が与えられる。本実施例では、制動トルクが駆動源9への給電に応じて制御される。
When torque is input from the object to the
すなわち、駆動源9に給電すると、給電に応じて駆動源9の出力軸59から駆動トルクが出力される。この駆動トルクによって減速機構11の入力ギア61が回転し、一対の出力ギア63a,63bが入力ギア61により回転駆動される。
That is, when power is supplied to the
このとき、出力ギア63a,63bは、歯数が異なるので同方向に回転しつつ相対回転する。この相対回転により、ボールカム機構13のカムプレート71a,71bを相対回転させる。こうして、駆動源9の駆動トルクをボールカム機構13に出力することになる。この出力トルクは、出力ギア63a,63bの相対回転と入力ギア61及び出力ギア63a,63b間のギア比とにより、駆動源9の駆動トルクを大幅に減速し、増大することができる。
At this time, since the output gears 63a and 63b have different numbers of teeth, they rotate relative to each other while rotating in the same direction. By this relative rotation, the
カムプレート71a,71bが相対回転すると、ボールカム機構13では、カムボール75が転動してカム溝73の内周側の浅い部分へと係合が遷移する。このとき、本実施例では、カム溝73の傾斜が緩やかになっているため、小さい駆動トルクで確実にカムボール75をカム溝73の内周側の浅い部分へと係合を遷移させることができる。
When the
カムボール75は、カム溝73の浅い部分へと係合を遷移させると、カムプレート71a,71b間の間隔を拡げることになる。
When the engagement of the
このとき、第一のカムプレート71aが軸受81aを介してケース3の他端壁部19で受けられるため、第二のカムプレート71bをトルク発生部7側に移動させる。従って、第二のカムプレート71bが軸受81bを介してトルク発生部7の押圧プレート41を押圧して軸方向の一側へスライド移動させる。
At this time, since the
これにより、トルク発生部7は、押圧プレート41が摩擦部39をケース3の一端壁部17との間で締結し、締結力に応じた制動トルクを生じさせることになる。
As a result, in the torque generating part 7, the
こうして目的の制動トルクを生じさせた後は、減速機構11が非可逆性であるから、駆動源9への給電を停止しても、締結力が変化しないため、制動トルクを維持することができる。このため、電力の消費を抑制することができる。
After the target braking torque is generated in this way, the
[実施例1の効果]
本実施例の回転ダンパー1は、相対回転可能なケース3及び回転体5と、ケース3及び回転体5間に配置され締結によりケース3及び回転体5間の相対回転に対する制動トルクを発生させるトルク発生部7と、給電に応じてトルク発生部7を締結するための駆動トルクを生じさせる駆動源9と、駆動源9からの駆動トルクを減速して出力する非可逆性の減速機構11と、減速機構11とトルク発生部7との間に配置され減速機構11の出力に応じてトルク発生部7に対する締結力を生じさせるボールカム機構13とを備える。
[Effect of Example 1]
The
ボールカム機構13は、減速機構11側及びトルク発生部7側にそれぞれ設けられた第一及び第二のカムプレート71a,71bと、第一及び第二のカムプレート71a,71bにそれぞれ設けられ第一及び第二のカムプレート71a,71bの回転方向に対して漸次径方向の内側に偏倚する渦巻き状に形成されたカム溝73と、第一及び第二のカムプレート71a,71b間に配置されカム溝73に係合するカムボール75とを備える。
The
従って、本実施例の回転ダンパー1は、駆動源9への給電による駆動トルクに応じて制動トルクを制御することができる。
Therefore, the
また、本実施例の回転ダンパー1は、トルク発生部7が締結により制動トルクを発生させるため、磁気粘性流体や磁性流体を用いた回転ダンパーと比較して、小型軽量で高い制動トルクが得られる。この結果、単位重量当たりの制動トルクを大きくすることができる。
In addition, the
また、本実施例では、ボールカム機構13のカム溝73の交差部分73aにカムボール75を保持することで、別途のカムボール75を保持するための部材を設ける必要がなく、その分単位重量当たりの制動トルクを大きくできる。
Further, in this embodiment, the
また、カムボール75が自然にカム溝75の交差部分73aに位置することにより、動作を円滑にすることが可能となる。
Further, since the
さらに、本実施例の回転ダンパー1は、減速機構11が非可逆性であるため、目的の制動トルクを得るまで駆動源9に給電すればよく、電流の消費量を少なくすることができる。
Furthermore, since the
しかも、本実施例の回転ダンパー1は、カム溝73を渦巻き状により長く形成することができるので、カム溝73の傾斜を浅い部分と深い部分との深さの差を小さくすることなく緩やかにすることができる。
Moreover, in the
このため、駆動源9の駆動トルクを小さくしながら大きな締結力を生じさせることができ、かかる点からも単位重量当たりの制動トルクを大きくし、且つ電流の消費量を少なくすることができる。
For this reason, it is possible to generate a large fastening force while reducing the driving torque of the driving
また、本実施例の回転ダンパー1は、磁気粘性流体や磁性流体を用いた回転ダンパーにみられる残留トルクを限りなく小さくできる。
Further, the
第一及び第二のカムプレート71a,71bに設けられた対向するカム溝73は、逆巻きの渦巻き状であるから、カムボール75の位置が自動的に対向するカム溝73の交差部分になるため、カムボール75の保持部材が不要となる。このため、本実施例では、カムプレート71a,71bの間隔を狭くでき、より小型化が可能である。
Since the opposing
また、本実施例では、カム溝73が径方向の内側に向けて径が小さくなる渦巻き形であり、且つ径方向の内側に向けて漸次浅くなるため、カム溝73の溝勾配を一定にしておいても、カムボール75が内径側のカム溝73の浅い部分に移動すると、同一駆動トルクにおいても締結力が増大する。
Further, in this embodiment, the
従って、より確実に単位重量当たりの制動トルクを小さくでき、より確実に電力の消費量を少なくすることができる。 Therefore, the braking torque per unit weight can be reduced more reliably, and the power consumption can be reduced more reliably.
カム溝73は、第一及び第二のカムプレート71a,71bにそれぞれ複数形成され、第一及び第二のカムプレート71a,71bのそれぞれにおいて、二以上のカム溝73が径方向でオーバーラップする。
A plurality of
従って、本実施例では、複数のカム溝73を設けても、各カム溝73を確実に延長して傾斜を緩やかにすることができる。
Therefore, in this embodiment, even if a plurality of
また、カムプレート71a,71bのカム面77a,77bを有効活用して、カム溝73及びカムボール75を複数設けて締結力発生の安定性を向上することができる。
Further, the cam surfaces 77a and 77b of the
また、カム溝73は、内周側に向かって漸次浅くなっているもしくは漸次深くなっているため、上記のように複数がオーバーラップする構造としても、相互間の干渉を容易に抑制することができる。
In addition, since the
減速機構11は、駆動源9によって回転駆動される入力ギア61と、ボールカム機構13の第一及び第二のカムプレート71a,71bに一体に設けられ入力ギア61に噛み合う歯数の異なる一対の出力ギア63a,63bとを備えている。
The
従って、非可逆性の減速機構11を容易且つ確実に実現し、電流の消費量を少なくする。
Therefore, the irreversible
また、ケース3は、軸心部に回転体5の軸心部を相対回転自在に支持する回転軸23を備え、カムプレート71a,71bは、軸心部に開口部69a,69bを備え、開口部69a,69bに回転軸23を挿通して支持されている。これにより、本実施例の回転ダンパー1は、回転体5を確実に支持することができると共に、ケース3、回転体5、カムプレート71a,71bの軸心を一致させることができ、簡単な構造で動作の円滑化を図ることができる。
In addition, the
図5は、実施例2に係る回転ダンパーの断面図、図6は、カムプレート(押圧プレート)を示す平面図である。実施例2では、実施例1と対応する構成部分に同符号を付して、重複した説明を省略する。 FIG. 5 is a cross-sectional view of the rotary damper according to the second embodiment, and FIG. 6 is a plan view showing a cam plate (pressing plate). In the second embodiment, components corresponding to those in the first embodiment are denoted by the same reference numerals, and redundant description is omitted.
実施例2の回転ダンパー1は、実施例1に対し、減速機構11とボールカム機構13を変更したものである。
The
本実施例の減速機構11は、ウォームギア機構により構成されている。具体的には、減速機構11がウォーム83とウォームホイール85とを備え、ギアケース87内に収容されている。
The
ギアケース87は、ケース3の他端壁部19外側に隣接して配置されている。このギアケース87は、フランジ89がケース3の他端壁部19のフランジ20に図示しないボルトにより締結して固定される。
The
ギアケース87には、駆動源9が径方向の一側に偏倚して固定され、軸心方向に交差する方向に沿って配置されている。駆動源9の出力軸59は、ギアケース87内に位置している。
The
ウォーム83は、駆動源9の出力軸59に一体回転するように取り付けられている。従って、ウォーム83は、駆動源9によって回転駆動される構成となっている。ウォーム83は、駆動源9の位置に応じ、外周側に位置している。これに応じて、ギアケース87には、ウォーム83を避けるように径方向の外側に膨出した膨出部65を有している。ウォーム83には、ウォームホイール85が噛み合っている。
The
ウォームホイール85は、円板状に形成されて、ギアケース87内に回転自在に支持されている。本実施例のウォームホイール85は、ケース3に対する軸心方向の反対側の裏面に、円筒状の支持ボス部91が軸心部に形成されている。この支持ボス部91の内周に、ギアケース87の軸心部に設けられた回転軸23がブッシュ93を介して回転自在に係合している。
The
ウォームホイール85のケース3側の表面には、結合軸95が突設されている。結合軸95は、ギアケース87を貫通してケース3内に至っている。結合軸95の先端には、ケース3内でボールカム機構13の第一のカムプレート71aがスプライン等によって結合されている。これにより、ウォームホイール85は、ボールカム機構13の第一のカムプレート71aを連動回転させる構成となっている。
A
本実施例のボールカム機構13は、第一のカムプレート71aを別途設け、第二のカムプレート71bをトルク発生部7の押圧プレート41によって構成している。
In the
第一のカムプレート71aは、円板状に形成され、ケース3の他端壁部19に隣接して配置されている。第一のカムプレート71aの背面側には、段差部79aが形成されており、段差部79aにスラストベアリング等の軸受81aが保持されている。この軸受81aにより、第一のカムプレート71aは、ケース3の他端壁部19に受けられている。
The
第一のカムプレート71aの背面側の軸心部には、円筒状の結合ボス部97が設けられている。結合ボス部97は、ケース3の他端壁部19の内周に配置され、結合ボス部97の内周には、減速機構11のウォームホイール85の結合軸95が結合する。
A cylindrical
第一のカムプレート71aの表面側には、軸心部に支持軸部101が突設されている。支持軸部101の先端は、ブッシュ103を介して回転体5の凹部29内に回転自在に係合している。これにより、第一のカムプレート71aは、回転体5を軸心部において相対回転自在に支持する支持軸部101を備えた構成となっている。
On the surface side of the
第一のカムプレート71aの表面側の外周部は、平坦なカム面77aとなっており、カムボール75を介して第二のカムプレート71bの平坦なカム面77bに対向している。なお、第二のカムプレート71bは、押圧プレート41によって構成されているため、ケース3の内周に軸心方向にスライド自在に係合している。
The outer peripheral portion on the surface side of the
第一及び第二のカムプレート71a,71bのカム面77a,77bには、それぞれカム溝73が形成されている。
カム溝73は、実施例1と同様、各カムプレート71a,71bに対し、複数(実施例では3つ)形成されている。各カム溝73は、カムプレート71a,71bの回転方向に対して漸次径方向の内側に偏倚する渦巻き状に形成されている。渦巻き形状は、本実施例において約360度の範囲で設けられている。また、本実施例では、3つのカム溝73が径方向でオーバーラップしている。
As in the first embodiment, a plurality of cam grooves 73 (three in the embodiment) are formed for each of the
カム溝73は、外周側から内周側にかけて漸次浅くなるように傾斜しており、この傾斜がカム溝73を渦巻き状にして延長した分だけ緩く設定されている。
The
カムボール75は、実施例1と同様に、第一及び第二のカムプレート71a,71b間に配置され、通常状態でカム溝73の外周側の相対的に深い部分に係合し、第一及び第二のカムプレート71a,71bの相対回転によりカム溝73の内周側の浅い部分へと係合が遷移するようになっている。これらカムボール75を保持部材である保持プレート105によって保持し、同期して係合が遷移するように構成されている。なお、保持プレート105は、対向するカム溝73が逆巻きの渦巻き状であるから、実施例1と同様に省略することも可能である。
Similar to the first embodiment, the
かかる実施例2の回転ダンパー1では、実施例1と同様の作用効果を奏することができる。
In the
また、実施例2では、第一のカムプレート71aの軸心部に支持軸部101が備えられ、支持軸部101が回転体5の軸心部を相対回転自在に支持し、第二のカムプレート71bがケース3の内周に軸心方向にスライド自在に係合している。
Further, in the second embodiment, the shaft portion of the
従って、第一のカムプレート71aを利用して回転体5を確実に支持することができる。また、かかる構成により、ケース3、回転体5、カムプレート71a,71bの軸心を一致させることができ、実施例1と同様、動作を円滑に行わせることができる。
Therefore, the
1 回転ダンパー
3 ケース
5 回転体
7 トルク発生部
9 駆動源
11 減速機構
13 ボールカム機構
39 摩擦部
41 押圧プレート
43 アウタープレート
45 インナープレート
47 摩擦部材
61 入力ギア
63a,63b 出力ギア
71a,71b カムプレート
73 カム溝
73a 交差部分
75 カムボール
DESCRIPTION OF
Claims (9)
前記内回転部材及び外回転部材間に配置され締結により前記相対回転に対する制動トルクを発生させるトルク発生部と、
給電に応じて前記トルク発生部を締結するための駆動力を生じさせる駆動源と、
前記駆動源の出力により前記トルク発生部に対する締結力を生じさせるボールカム機構とを備え、
前記ボールカム機構は、
第一及び第二のカムプレートと、該第一及び第二のカムプレートにそれぞれ設けられ前記第一及び第二のカムプレートの回転方向に対して漸次径方向の内側に偏倚するカム溝と、前記第一及び第二のカムプレート間に配置され前記第一及び第二のカムプレートの前記カム溝の交差部分に係合するカムボールとを備えた、
ことを特徴とする回転ダンパー。 An inner rotating member and an outer rotating member capable of relative rotation;
A torque generating unit that is disposed between the inner rotating member and the outer rotating member and generates a braking torque for the relative rotation by fastening;
A driving source for generating a driving force for fastening the torque generating unit according to power supply;
A ball cam mechanism that generates a fastening force with respect to the torque generator by the output of the drive source,
The ball cam mechanism is
First and second cam plates, cam grooves provided on the first and second cam plates, respectively, and gradually deviating inward in the radial direction with respect to the rotation directions of the first and second cam plates; A cam ball disposed between the first and second cam plates and engaged with an intersecting portion of the cam grooves of the first and second cam plates;
This is a rotating damper.
前記内回転部材及び外回転部材間に配置され締結により前記相対回転に対する制動トルクを発生させるトルク発生部と、
給電に応じて前記トルク発生部を締結するための駆動力を生じさせる駆動源と、
該駆動源からの駆動力を減速して出力する非可逆性の減速機構と、
該減速機構と前記トルク発生部との間に配置され前記減速機構の出力に応じて前記トルク発生部に対する締結力を生じさせるボールカム機構とを備え、
前記ボールカム機構は、
前記減速機構側及び前記トルク発生部側にそれぞれ設けられた第一及び第二のカムプレートと、該第一及び第二のカムプレートにそれぞれ設けられ前記第一及び第二のカムプレートの回転方向に対して漸次径方向の内側に偏倚するカム溝と、前記第一及び第二のカムプレート間に配置され前記第一及び第二のカムプレートの前記カム溝の交差部分に係合するカムボールとを備えた、
ことを特徴とする回転ダンパー。 An inner rotating member and an outer rotating member capable of relative rotation;
A torque generating unit that is disposed between the inner rotating member and the outer rotating member and generates a braking torque for the relative rotation by fastening;
A driving source for generating a driving force for fastening the torque generating unit according to power supply;
An irreversible deceleration mechanism that decelerates and outputs the driving force from the drive source;
A ball cam mechanism that is disposed between the speed reduction mechanism and the torque generation unit and generates a fastening force for the torque generation unit according to an output of the speed reduction mechanism;
The ball cam mechanism is
First and second cam plates provided on the speed reduction mechanism side and the torque generating unit side, respectively, and rotation directions of the first and second cam plates provided on the first and second cam plates, respectively. A cam groove that gradually deviates inward in the radial direction, and a cam ball that is disposed between the first and second cam plates and engages with an intersection of the cam grooves of the first and second cam plates; With
This is a rotating damper.
前記第一及び第二のカムプレートに設けられたカム溝は、逆巻きの渦巻き状である、
ことを特徴とする回転ダンパー。 The rotary damper according to claim 2,
The cam grooves provided in the first and second cam plates have a reverse spiral shape,
Rotating damper characterized by that.
前記カム溝は、前記径方向の内側に向けて漸次浅くなる、
ことを特徴とする回転ダンパー。 The rotary damper according to claim 2 or 3,
The cam groove gradually becomes shallower inward in the radial direction.
This is a rotating damper.
前記カム溝は、前記第一及び第二のカムプレートにそれぞれ複数形成され、前記第一及び第二のカムプレートのそれぞれにおいて、二以上のカム溝が径方向でオーバーラップする、
ことを特徴とする回転ダンパー。 The rotary damper according to any one of claims 2 to 4,
A plurality of the cam grooves are respectively formed in the first and second cam plates, and in each of the first and second cam plates, two or more cam grooves overlap in the radial direction.
Rotating damper characterized by that.
前記減速機構は、前記駆動源によって回転駆動される入力ギアと、前記ボールカム機構の前記第一及び第二のカムプレートに一体に設けられ前記入力ギアに噛み合う歯数の異なる一対の出力ギアとを備えた、
ことを特徴とする回転ダンパー。 The rotary damper according to any one of claims 1 to 5,
The speed reduction mechanism includes an input gear that is rotationally driven by the drive source, and a pair of output gears that are provided integrally with the first and second cam plates of the ball cam mechanism and have different numbers of teeth that mesh with the input gear. Prepared,
This is a rotating damper.
前記外回転部材は、軸心部に前記内回転部材の軸心部を相対回転自在に支持する回転軸を備え、
前記第一及び第二のカムプレートは、軸心部に開口部を備え、該開口部に前記回転軸を挿通して支持された、
ことを特徴とする回転ダンパー。 The rotary damper according to claim 6, wherein
The outer rotating member includes a rotating shaft that rotatably supports the shaft center portion of the inner rotating member on the shaft center portion,
The first and second cam plates each have an opening at an axial center, and are supported by inserting the rotating shaft into the opening.
This is a rotating damper.
前記減速機構は、前記駆動源によって回転駆動されるウォームと、該ウォームギアに噛み合い前記ボールカム機構の前記第一のカムプレートを連動回転させるウォームホイールとを備えた、
ことを特徴とする回転ダンパー。 The rotary damper according to any one of claims 1 to 5,
The speed reduction mechanism includes a worm that is rotationally driven by the drive source, and a worm wheel that meshes with the worm gear and rotates the first cam plate of the ball cam mechanism in an interlocking manner.
This is a rotating damper.
前記第一のカムプレートは、軸心部に前記内回転部材の軸心部を相対回転自在に支持する支持軸部を備え、
前記第二のカムプレートは、前記外回転部材の内周に軸心方向にスライド自在に係合した、
ことを特徴とする回転ダンパー。
The rotary damper according to claim 8, wherein
The first cam plate includes a support shaft portion that rotatably supports the shaft center portion of the inner rotation member on the shaft center portion,
The second cam plate is slidably engaged with the inner periphery of the outer rotation member in the axial direction.
This is a rotating damper.
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