JP4562313B2

JP4562313B2 - 回転ダンパー

Info

Publication number: JP4562313B2
Application number: JP2001140379A
Authority: JP
Inventors: 謙次高橋; 保弘高橋
Original assignee: TOK Bearing Co Ltd
Current assignee: TOK Bearing Co Ltd
Priority date: 2001-05-10
Filing date: 2001-05-10
Publication date: 2010-10-13
Anticipated expiration: 2021-05-10
Also published as: JP2002333048A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、回転力を減衰するとともに、回転規制対象を所定の回転位置で停止させるための回転ダンパーに関する。
【０００２】
【従来の技術】
この種の回転ダンパーとして、特開平８−２４１６１号公報に記載されたものが従来から知られているが、その構造を示したのが、図８および図９である。この従来の回転ダンパーは、図面からも明らかなようにダンパー本体１にダンパー軸２を組み込むとともに、それらダンパー本体１とダンパー軸２とを一方に相対回転させたときには自由回転可能とし、他方に相対回転させたときにはダンピング効果が発揮されるようにしている。
【０００３】
また、ダンパー本体１から突出したダンパー軸２には、それと一体回転するカラー３をはめ合わせるとともに、このカラー３の外周には軸凸部４を形成している。
さらに、上記カラー３を覆うようにしてキャップ５をダンパー本体１に固定するが、このキャップ５には、その周面に保持片６を形成している。この保持片６は、キャップ５の所定位置に切り込み状の空間５ａを入れて形成したものであるが、その具体的な構成は、図９に示すとおりである。
【０００４】
上記図９は、保持片６の断面図で、その基端６ａはキャップ５と一体であり、その先端をフリー端とするとともに、そのフリー端の部分に保持凸部７を形成している。
上記のようにした保持片６は、キャップ５の所定箇所に切り込み状の空間５ａを形成したものなので、図９に示すように、保持片は基端６ａからフリー端に至るまで、その厚さを等しくしている。なぜなら、筒状のキャップ５の一部に切り込み５ａを入れて保持片６を形成しているので、その厚さを等しくせざるを得ないからである。なお、キャップ５の内周に保持凸部７を形成することも、型で一体成形することがかなり難しいものとなっている。
【０００５】
また、ダンパー軸２を矢印８方向に一定角度相対回転させると、ダンパー軸２の軸凸部４と保持片６の保持凸部７とが衝突するが、さらに両者を相対回転させると、軸凸部４は保持片６の弾性に抗して保持凸部７を押しのけて、その保持凸部７の部分を乗り越える。このように軸凸部４が保持凸部７を乗り越えれば、その乗り越えた位置でダンパー軸２は、矢印８とは反対方向の回転を規制される。
上記の状態から矢印８とは反対方向の回転力が作用すると、軸凸部４が、今度は上記とは反対方向から保持凸部７を乗り越えるので、回転規制力が解放される。
上記のようにした回転ダンパーは、矢印８方向の相対回転に対して自由回転とし、この矢印８とは反対方向の回転に対してダンピング効果を発揮するようにしている。
【０００６】
このような回転ダンパーの用途として、例えば、洋式便器のフタや便座などの回動を規制する場合などが典型例である。つまり、洋式便器のフタは、それを開けるときには自由回転にして、手でスムーズに開けられるようにし、閉じるときにはダンピング効果を発揮させて、手を放してもゆっくり閉まるようにする。
また、洋式便器を男性用トイレとして使用するときには、便座もフタと同じようにほぼ９０度立てた状態にするとともに、その便座が前に倒れないようにしなければならない。
このような洋式便器の機能を満足させるために、上記した回転ダンパーが多く用いられている。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
上記のようにした従来の回転ダンパーでは、保持片６の弾性を十分に維持していないと、軸凸部４が保持凸部７を乗り越えるとき、保持片６に作用する応力が基端６ａに集中してしまい、保持片６が基端６ａ部分から折れてしまうということがあった。
そこで、保持片６の弾性を維持するために、その長さＬを十分に長くすることも考えられる。確かに、長さＬを十分に確保すれば、保持片６の弾性が保たれるが、それがあまり長すぎると今度は保持片６の剛性が足りなくなり、軸凸部４を押さえる力弱まって、回転規制力が発揮されなくなってしまう。
【０００８】
つまり、回転規制力を確保しようとすると、保持片６がもろくなって簡単に折れてしまうし、保持片６のもろさを補おうとすると今度は回転規制力が弱くなってしまうというように二律背反的な関係にあった。
このような二律背反的な関係になってしまう背景には、キャップ５に切り込み状の空間を設けて保持片６を形成するという構造上の問題があった。つまり、キャップ５に上記のような保持片６を形成すると、保持片の形状を設計するときの制約条件が多くなりすぎる。例えば、樹脂形成の場合、保持片６の断面形状を複雑にすると、キャップ５を型から抜けなくなるなどである。
【０００９】
この発明の目的は、保持片に弾性力と回転規制力の機能を発揮させるとともに、保持片の設計の自由度を確保した回転ダンパーを提供することである。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
この発明は、ダンパー軸とこのダンパー軸を挿入するケーシングとからなり、ダンパー軸とダンパー本体とを相対回転させてダンピング効果を発揮させる回転ダンパーを前提にする。
【００１１】
第１の発明は、上記ダンパー軸を上記ケーシングに形成した軸孔で支持させるとともに、このダンパー軸に軸凸部を設け、ケーシングには上記軸凸部に対応するダンパー軸の周囲において軸方向に突出した固定部を一体に設け、さらに軸方向に突出させた保持片の基端を上記固定部に一体的に設け、これら固定部及び保持片は上記軸凸部に対応したダンパー軸の周囲において周方向に連続し、かつ、上記保持片には上記基端から間隔を保った位置に保持凸部を一体に設け、上記保持片は、基端側の断面積に対して保持凸部側の断面積を小さくするとともに、断面積が大きい部分と小さい部分との境では無段階的に連続する構成にし、ダンパー軸とケーシングとを所定の角度相対回転させたとき、上記軸凸部が保持片の弾性に抗して保持凸部を押しのけて移動するとともに、その押しのけた位置で、ダンパー軸とケーシングとが原位置方向に回転するのを規制する一方、ダンパー軸とケーシングとを原位置方向に回転させる強制力が作用したとき、軸凸部が保持凸部を押しのけて原位置方向に回転可能にしたものである。
【００１２】
なお、保持片の断面積は、その厚さと幅によって決まる。したがって、断面積を変化させようとした場合には、その厚さを薄くすることと、幅を狭くすることが考えられる。
また、上記保持片の断面積を大きくしたり、小さくしようとしたとき、上記厚さだけあるいは幅だけで調節してもよいし、これら厚さと幅とを組み合わせて調節してもよい。
【００１４】
第２の発明は、ケーシングをダンパー本体とキャップとで構成するとともに、保持片を上記キャップに形成したものである。
第３の発明は、ケーシングをダンパー本体とキャップとで構成するとともに、保持片をダンパー本体に形成したものである。
第４の発明は、上記保持片は、円周方向の両側に基端を設け、これら両基端間における保持片の内周に保持凸部を設ける一方、ケーシングには上記固定部を個別に設け、これら固定部に上記両基端を一体的に設けたものである。
第５の発明は、上記保持片を周方向に複数配置したものである。
【００１５】
第６の発明の保持片は、保持凸部の両側を平坦部としたものである。
第７の発明の保持片は、基端とは反対側である保持凸部部分をフリー端にしたものである。
第８の発明は、上記ダンパー軸とダンパー本体とを一方に相対回転させたとき自由回転し、他方に回転させたときダンピング効果が発揮される構成にし、上記軸凸部は、軸の円周方向における一方の側を緩傾斜部とするとともに、他方の側を急傾斜部とし、ダンパー軸が自由回転時に、上記軸凸部の緩傾斜部が上記保持凸部を乗り越える構成にしたものである。
【００１６】
【発明の実施の形態】
図１〜図３に示した第１実施例は、ケーシングＣをダンパー本体１１とキャップ１３とで構成し、ダンパー本体１１にダンパー軸１２を挿入するとともに、ダンパー本体１１をキャップ１３でふさいでいる。そして、このキャップ１３には軸孔１４を形成し、上記ダンパー軸１２をこの軸孔１４から外方に突出させている。
なお、図中符号１５はボルトで、キャップ１３をダンパー本体１１に止めるためのものである。
また、ダンパー本体１１内には、図示していない従来公知のダンパー機構を設けているが、このダンパー機構は、ダンパー本体１１とダンパー軸１２とを一方に相対回転させたとき自由回転となり、他方に相対回転させたときダンピング効果を発揮する構成にしている。
【００１７】
上記のようにしたキャップ１３の軸孔１４の周囲には、図２に示すように、基端１６ａをキャップ１３と一体にした一対の保持片１６、１６を設けている。この保持片１６、１６は、周方向に連続するとともに軸方向に突出させている。つまり、保持片１６、１６は、キャップ１３の外側に突出させている。
このように保持片１６、１６をキャップ１３の外側に突出させているので、このキャップ１３を保持片１６、１６とともに型で一体成形するときにも、その型を抜きやすくなる。このように型を抜きやすくできるので、保持片１６、１６の形状設計の自由度が大きくなる。
【００１８】
このように保持片１６、１６の形状設計の自由度が大きくなっているので、この実施例では、保持片１６、１６の断面形状を図３に示すようにしている。すなわち、保持片１６、１６の基端１６ａ側を、軸方向に突出させた固定部２０を介してキャップ１３と一体的に固定するとともに、その先端側をフリー端にしている。そして、上記基端１６ａとは反対端である保持片１６、１６の先端に保持凸部１７、１７を形成している。
上記のように、保持片１６、１６をキャップ１３に設けることによって、ケーシングＣ全体の形成が容易になる。なぜなら、複雑な形状であるダンパー本体１１に保持片１６、１６を設けることとすると、このダンパー本体１１の形状はより一層複雑になり、ケーシングＣ全体が複雑になるおそれがある。しかし、キャップ１３は、ダンパー本体１１ほど複雑な形状ではないので、上記保持片１６、１６を設けやすく、しかも、ケーシング１１全体の形状も複雑になることがない。
【００１９】
さらに、上記保持片１６、１６は、基端１６ａから保持凸部１７、１７に向かってその厚さを徐々に薄くして、保持凸部１７、１７に向かってその断面積を小さくしている。このように保持片１６、１６の断面積を保持凸部１７、１７に向かって小さくすることによって、保持凸部１７、１７の近辺での弾性を維持している。
ここで、上記保持凸部１７、１７での弾性を維持するために、上記保持片１６、１６、およびこの保持片１６、１６を設けたキャップは、その材質を樹脂にすることが望ましい。樹脂にすることによって、上記保持片１６、１６に弾性を持たせることができるだけでなく、キャップ全体の型形成を容易にすることもできる。
【００２０】
また、保持片１６、１６は上記のように、保持凸部１７、１７に向かって厚さを徐々に薄くしているが、厚い部分と薄い部分とを無段階的に連続させている。このように厚さを徐々に薄くして厚い部分と薄い部分とを無段階的に連続させたのは、保持片１６の特定箇所に応力が集中するのを避けるためである。
【００２１】
一方、ダンパ軸１２の外周にも、上記保持凸部１７、１７に対応する軸凸部１８、１８を形成している。そして、この軸凸部１８、１８は、図３からも明らかなように、その一方の側を緩傾斜部１８ａとし、他方の側を急傾斜部１８ｂとしている。上記緩傾斜部１８ａはダンパー軸１２が自由回転時に保持凸部１７を乗り越えやすいようにするためのものであり、急傾斜部１８ｂは制御対象を所定の位置に確実に保持し続けられるようにするためのものである。
【００２２】
次に、この第１実施例の作用を説明する。
ダンパー軸１２を、自由回転方向である矢印１９方向に相対回転させると、まず最初に緩傾斜部１８ａが保持凸部１７の当たるとともに、その緩傾斜部１８ａの斜面に沿って保持凸部１７を徐々に押しのけ、最終的には、軸凸部１８が保持凸部１７を乗り越える。このように軸凸部１８が保持凸部１７を乗り越えたところでは、急傾斜部１８ｂが保持凸部１７に当たった状態になるので、ダンパー軸１２が矢印１９と反対方向に回転するのを阻止する。言い換えると、ダンパー軸１２とキャップ１３との相対関係が維持される。
【００２３】
上記の状態からダンパー軸１２に矢印１９とは反対方向すなわち回転規制方向の強制力を作用させると、今度は、急傾斜部１８ｂが保持凸部１７を押しのけて乗り越えるので、ダンピング効果を発揮させながらの相対回転が可能になる。
【００２４】
上記のように軸凸部１８が保持凸部１７を乗り越えるときに保持片１６が反り返るが、保持凸部１７近辺の厚さを薄くしているので、その反り返るときの応力のほとんどは保持片１６の弾性に吸収されてしまう。したがって、従来のように保持片６が反り返るときの応力がその基端６ａに集中するといった問題は発生しない。つまり、保持片１６の基端１６ａに応力が集中しにくいので、保持片１６がこの基端１６ａから破断するようなことは一切なくなる。
【００２５】
なお、保持片１６の厚さは、この第１実施例のように保持凸部１７に向かって徐々に薄くするのではなく、保持凸部１７から基端１６ａに向かって、所定の長さ分だけ同じ薄さにし、そこから基端１６ａ側に向かって厚さを厚くするようにしてもよい。ただし、この場合においても、応力の集中をさけるために、厚い部分と薄い部分とを無段階的に連続させることは必要である。
【００２６】
いずれにしても、保持片１６の厚さを、厚い部分と薄い部分とを設けるとともに、それら厚い部分と薄い部分とを無段階的に連続させることができたのは、保持片１６をキャップ１３の外側に突出させた構造的な要因が大きく寄与しいている。ただし、従来のようなキャップの所定位置に切り込み状の空間を入れて保持片１６を形成した場合にも、例えば切削加工などによれば、保持片１６の厚さを徐々に薄くすることは可能である。
したがって、発明としては、切削加工等によって、厚い部分と薄い部分を無段階的に連続させた保持片も含むものである。
【００２７】
なお、この第１実施例では、保持片１６の断面積を保持凸部１７に向かって徐々に小さくするために、上記のように、保持片１６の厚さを徐々に薄くするようにしている。しかし、保持片１６の断面積を徐々に小さくするには、その厚さを薄くするだけではなく、その幅を狭くすることも考えられる。さらに、上記厚さを薄くして、幅を狭くすることによって、より一層保持片１６の断面積を小さくすることができる。
要するに、保持片１６の断面積を大きくしたり小さくしたりすることができれば、その厚さを変えても、その幅を変えても、それらを組み合わせてもよい。
【００２８】
また、この第１実施例では、ダンパー軸１２の突出側にキャップ１３を設けたが、ダンパー本体１１の底部側をキャップでふさぐようにしてもよい。このようにダンパー本体１１の底部側をキャップでふさぐようにした場合には、このキャップの反対側にダンパー本体と保持片を一体形成しなければならない。
要するに、ケーシングＣの軸穴周囲に保持片が突出していればよい。
【００２９】
図４および図５に示した第２実施例は、その保持片１６の内径部を真円状にして周方向において両端固定にしたものである。すなわち、保持片１６の基端１６ａを、軸方向に突出させた固定部２０を介してキャップ１３に一体的に固定したものである。そして、この第２実施例では、両端固定の保持片１６の固定部２０を直径方向に対向させるとともに、この固定部２０から９０度回転させた位置に一対の保持凸部１７を形成している。
【００３０】
しかも、この保持凸部１７から上記基端１６ａに向かって、その厚さを徐々に厚くしている。言い換えると、保持凸部１７の両側の厚さを一番薄くするとともに、この薄いところから上記基端１６ａに向かって、その厚さを徐々に厚くしている。このように厚さを徐々に薄くして厚い部分と薄い部分とを無段階的に連続させ、保持片１６の特定箇所に応力が集中するのを避けるようにしたのは、第１実施例の場合とまったく同様である。
【００３１】
上記のようにした第２実施例では、軸凸部１８が保持凸部１７を乗り越えるときに、保持凸部１７には図５に示すように２方向の分力が作用する。したがって、保持片１６全体としては、上記分力の合成力の方向に弾性的に変形することになる。このように保持片１６が合成力の方向に弾性的に変形して応力を吸収するので、基端１６ａに応力が集中するのを阻止することができる。
また、保持片１６を両端固定にしておけば、その厚さをかなり薄くしても、強度的には十分に耐えられるし、軸凸部１８に対する押さえつけ力も保つことができる。この理由を以下の計算式によって説明する。
【００３２】
すなわち、上記軸凸部１８に対する押さえつけ力をＷとすると、このＷは、次の式１で表すことができる。
Ｗ＝（１／β）×（δmaxＥＩ／）×ｌ^３（式１）
上記式１において、βはたわみの係数であり、δmaxは最大たわみ、Ｉは断面二次モーメント、ｌははりとなる部分の全長を示す。
【００３３】
上記式１において、保持片が両端固定になっていない第１実施例の場合には、β＝１／３、ｌ＝Ｌとなる。これを上記式１に代入すると、式２のようになる。
Ｗ２＝３δmaxＥＩ／Ｌ^３（式２）
一方、この第２実施例のように保持片が両端固定になっている場合には、β＝１／１９２、ｌ＝２Ｌとなる。これを上記式１に代入すると、式３のようになる。
Ｗ３＝１９２δmaxＥＩ／（２Ｌ）^３（式３）
【００３４】
上記式２と式３とを比較して見ると、Ｗ２：Ｗ３＝３：２４＝１：８となる。すなわち、両端固定になっていない保持片の押さえつけ力Ｗ２に比べて、両端固定になっている保持片の押さえつけ力Ｗ３は、８倍の押さえつけ力を有する。
このことから、保持片を両端固定にすることによって、その押さえつけ力が増大することがわかる。
【００３５】
図６に示した第３実施例は、保持凸部１７から長さＨの範囲を、他のところよりも薄い同一厚さにしたもので、その他は第２実施例と同じである。このように長さＨの範囲を他のところよりも薄い同一厚さにすることによって、その部分の弾性をさらに確保することができる。
【００３６】
図７に示した第４実施例は、第２、３実施例と同様にその保持片１６を周方向においてエンドレスにするとともに、保持凸部１７の両側に平坦部１６ｂ、１６ｂを設けたものである。
しかも、上記平坦部１６ｂ分は、その厚さを均一にして、しかも他の部分よりも一番薄くするとともに、この平坦部１６ｂの両側におけるコーナー部１６ｃを円弧状にしている。
【００３７】
上記のようにした第４実施例では、保持片１６の弾性を維持しながら、軸凸部１８からの応力に対して、保持片１６がこの応力を分散するように変形することができる。例えば、第２、３実施例の場合には、保持片１６を真円状にしている。このように、真円状にすることによって、保持片１６は変形しにくくなる。変形しにくい分だけ、軸凸部１８からの応力の分散の効率が多少悪くなってしまう。応力の分散がうまくいかないと、軸凸部１８が保持凸部１７を乗り越えにくくなることもある。しかしながら、この第４実施例によれば、コーナー部１６ｃの部分で保持片１６が変形しやすいので、軸凸部１８からの応力をより効率よく分散することができる。
また、保持片１６が変形しやすいことによって、軸凸部１８を乗り越えた後も、その押さえつけ力を十分に保つことができる。
【００３８】
また、上記コーナー部１６ｃ、１６ｃは、平坦部１６ｂ、１６ｂと基端１６ａ、１６ａとの間の厚さを無段階的に変化させている。つまり、平坦部１６ｂ、１６ｂと基端１６ａ、１６ａとの間を無段階的に連続させて応力が集中しないようにしている。
なお、第２〜第４実施例では、保持片１６が前記合成力方向に変形するとき、その保持片の一部がダンパー軸１２に接近することになる。したがって、ダンパー軸１２と保持片１６との間には、所定の間隔２１を保っておかなければならない。なぜなら、その間隔２１がないと、保持片１６がダンパー軸１３に接触してブレーキ作用を起こしてしまうからである。
【００３９】
また、上記第２〜第４実施例のそれぞれは、保持片１６のうち最も大きな力が作用する中央部分に保持凸部１７を形成しているので、この部分の強度が十分に保たれることになる。つまり、これらの実施例では、保持凸部１７が強度部材としても機能することになる。
さらに、上記各実施例においては、便器のフタや便座などの制御対象の必要回転角を維持できる範囲で複数の保持凸部１７を、周方向に等間隔設けてもよい。
【００４０】
【発明の効果】
この発明の回転ダンパーによれば、保持片の基端側の断面積に対して保持凸部側の断面積を小さくするとともに、断面積が大きい部分と小さい部分とを無段階的に連続させたので、保持片に作用する応力をその弾性によって吸収できる。したがって、保持部の基端に応力が集中するのを阻止でき、その基端が破断するのを防止できる。
【００４１】
第２の発明の回転ダンパーによれば、キャップに保持片を設けたので、複雑な形状のダンパー本体に保持片を設けるときより、ケーシング全体の形成が容易になる。
第４、６の発明は、保持片を、その両端を固定し、その内周に保持凸部を設けたので、その強度を保ちながら、ダンパー軸の軸凸部に対する押付け力も大きくすることができる。
【００４２】
第８の発明の回転ダンパーによれば、一方向ダンパーにおいて、自由回転時にダンパー軸の軸凸部が保持凸部を乗り越えやすいようにすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】要部を断面にした全体図である。
【図２】第１実施例のキャップの斜視図である。
【図３】第１実施例の要部の断面図である。
【図４】第２実施例のキャップの斜視図である。
【図５】第２実施例の要部の断面図である。
【図６】第３実施例の要部の断面図である。
【図７】第４実施例の要部の断面図である。
【図８】従来の回転ダンパーの分解斜視図である。
【図９】従来の回転ダンパーの要部の断面図である。
【符号の説明】
１１ダンパー本体
１２ダンパー軸
１３キャップ
１４軸孔
１６保持片
１６ａ基端
１６ｂ平坦部
１７保持凸部
２０固定部
Ｃケーシング

Claims

ダンパー軸とこのダンパー軸を挿入するケーシングとからなり、これらダンパー軸とケーシングとを相対回転させてダンピング効果を発揮させる回転ダンパーにおいて、上記ダンパー軸を上記ケーシングに形成した軸孔で支持させるとともに、このダンパー軸に軸凸部を設け、ケーシングには上記軸凸部に対応するダンパー軸の周囲において軸方向に突出した固定部を一体に設け、さらに軸方向に突出させた保持片の基端を上記固定部に一体的に設け、これら固定部及び保持片は上記軸凸部に対応したダンパー軸の周囲において周方向に連続し、かつ、上記保持片には上記基端から間隔を保った位置に保持凸部を一体に設け、上記保持片は、基端側の断面積に対して保持凸部側の断面積を小さくするとともに、断面積が大きい部分と小さい部分との境では無段階的に連続する構成にし、ダンパー軸とケーシングとを所定の角度相対回転させたとき、上記軸凸部が保持片の弾性に抗して保持凸部を押しのけて移動するとともに、その押しのけた位置で、ダンパー軸とケーシングとが原位置方向に回転するのを規制する一方、ダンパー軸とケーシングとを原位置方向に回転させる強制力が作用したとき、軸凸部が保持凸部を押しのけて原位置方向に回転可能にした回転ダンパー。
上記ケーシングは、ダンパー本体とキャップとからなるとともに、固定部及び保持片を上記キャップに設けた請求項１記載の回転ダンパー。
ケーシングは、ダンパー本体とキャップとからなるとともに、固定部及び保持片を上記ダンパー本体側に設けた請求項１記載の回転ダンパー。
上記保持片は、円周方向の両側に基端を設け、これら両基端間における保持片の内周に保持凸部を設ける一方、ケーシングには上記固定部を個別に設け、これら固定部に上記両基端を一体的に設けた請求項１〜３のいずれか１記載の回転ダンパー。
上記固定部及び保持片を周方向に複数配置した請求項１〜４のいずれか１に記載の回転ダンパー。
上記保持片は、保持凸部の両側を平坦部とした請求項４に記載の回転ダンパー。
上記保持片は、基端とは反対側である保持凸部部分をフリー端にした請求項１〜３のいずれか１に記載の回転ダンパー。
上記ダンパー軸とダンパー本体とを一方向に相対回転させたとき自由回転し、他方向に回転させたときダンピング効果が発揮される構成にし、上記軸凸部は、軸の円周方向における一方の側を緩傾斜部とするとともに、他方の側を急傾斜部とし、ダンパー軸が自由回転時に、上記軸凸部の緩傾斜部が上記保持凸部を乗り越える構成にした請求項１〜７のいずれか１に記載の回転ダンパー。