JP4753465B2

JP4753465B2 - ダンパとその製造方法

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Publication number: JP4753465B2
Application number: JP2000347879A
Authority: JP
Inventors: 眞平並木; 謙次高橋
Original assignee: TOK Bearing Co Ltd
Current assignee: TOK Bearing Co Ltd
Priority date: 2000-11-15
Filing date: 2000-11-15
Publication date: 2011-08-24
Anticipated expiration: 2020-11-15
Also published as: JP2001349364A; CN1353257A; US6769520B2; US20020125087A1; CN1173122C

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、ピアノの鍵盤蓋や、トイレの便座など、手を離したときに自重で勢いよく閉まったり、開けた蓋が落ちて来ないようにするため、ヒンジ内に組み込むダンパに関する。
【０００２】
【従来の技術】
軸部材の回転トルクを調整するダンパとしては、軸とケーシングの間に弁機構を設けて、その回転方向によってトルクを変化させたものがあった。しかし、ケーシング内に弁機構を設けたものは、その構造が複雑になるとともに、部品点数も加工工数も多く、生産性が悪かった。そのために、弁機構を持たない、ダンパとして、図７に示すものがあった。
図７に示すダンパ１は、回転軸２を、ケーシング１内に組み込み、これらの間に粘性流体を封じ込めたものである。そして、上記回転軸２とケーシング１との相対回転によって、流路に生じる流動抵抗値を変えて、回転トルクを変化させ、その結果、衝撃を和らげるようにしている。
【０００３】
図７に示すように、回転軸２には、羽１３，１４を形成するともに、これら羽１３，１４の間に位置する回転軸２の外径も変化させている。
また、ケーシング１は、図示の上下方向の内径を最も大きくし、左右方向には、突部１５，１６を内側に突出させている。
そのため、回転軸２が、図中矢印方向に回転して、羽１３，１４が、突部１５，１６に近づくと、上記羽１３，１４の先端とケーシング１内周との間の流路１７，１８が狭くなる。これは、ケーシング１の内径が小さくなっている部分に、上記羽１３，１４が移動するからである。
【０００４】
また、回転軸２も、その大径部が、上記凸部１５，１６に近づくことになるので、流路１９，２０も狭くなる。したがって、回転軸２の、矢印方向への回転にともなって、回転トルクが大きくなる。なお、回転軸２は、図７の状態から、矢印と反対方向へ回転しても、同様にトルクが大きくなる。
つまり、突部１６から突部１５までの範囲で、羽１３が移動した場合には、その回転トルクは、大きな状態から徐々に小さくなり、再び大きくなって、羽１３が突部１５に突き当たって回転が止まる。
このようなダンパは、回転の始点と終点付近で、トルクを大きくして、急激な回転を抑え、中間では、軽く回転させたい場合に利用する。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
図７に示すダンパは、その回転トルクの大きさを、ケーシング１の内周と、羽１３，１４との間、また、突起１５，１６と回転軸２の外径との間に形成される流路抵抗によって制御している。そして、この流路抵抗は、流路の断面積によって決まる。そのため、ケーシング１の内径や、回転軸２の外径を複雑に変化させている。このような、複雑な形状の部品を形成するのは難しい。そのため、ケーシング１および回転軸２を精度良く形成することは難しい。そのため、その形状が、一定でなければ、組み上がったダンパの回転トルクも一定にならない。
【０００６】
あるいは、ケーシング１と回転軸２が、それぞれ、精度良く製造されたとしても、両者の組み付けにガタが有れば、上記流路寸法は、狂ってしまう。やはり、目的とするトルクが得られないことになる。
すなわち、上記回転トルクを制御するためには、加工精度、組み付け精度を厳密に管理しなければならなかった。
また、任意のトルクに調整するためには、型を変えなければならないので、コストが高くなってしまう。
また、オイル等の流体の粘性を変えて、上記トルクを調整する方法もあるが、異なる粘度のオイル等をブレンドしない限り、任意のトルクを得ることはできなかった。そして、この方法では、何種類もの粘度の異なるオイル等を用意しなければならないため、コスト高となり、また、その配合を選んで、所望のトルクを得ることも容易ではなかった。
【０００７】
この発明の目的は、単純な構成で、再現性良く、任意の設定トルクを実現できるダンパを提供することである。
また、別の目的は、任意のトルクを備えた、ダンパを低コストで製造する製造方法を提供することである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
第１の発明は、軸部及びこの軸部の外周に形成した羽部を備えた軸部材と、この軸部材を相対回転可能に組み込んだ円筒形のケーシングと、上記ケーシングの内周に形成され、上記軸部外周に摺動する突起部と、上記軸部外周と上記ケーシング内周との間に形成されるとともに上記羽部と突起部で区画された複数のオイル室とからなり、上記軸部には、上記オイル室のうち隣り合う一対のオイル室間を連通可能にする連通路を貫通させ、さらに、上記連通路の一方の開口は、上記軸部材の相対回転範囲内においてオイル室に常時開口する構成にし、上記連通路の他方の開口は、上記軸部材の相対回転範囲における特定の範囲内で上記ケーシングの突起部によって閉鎖され、この特定の範囲以外では開口を維持する構成にし、上記他方の開口が開いている間は上記隣り合う一対のオイル室が上記連通路を介して連通し、この連通路を介して上記一対のオイル室のオイルが流通して小さい回転トルクを維持し、上記他方の開口が上記突起部によって閉鎖されたときは上記連通路が遮断され、ケーシングと軸部材との摺動面を介してオイルが流通して大きい回転トルクを維持する構成にした点に特徴を有する。
【０００９】
第２の発明は、軸部材の相対回転の始点と終点のいずれか一方または両時点において、ケーシングの突起部が連通路の開口を閉鎖する点に特徴を有する。
【００１０】
第２の発明は、隣り合う一対のオイル室間に複数の連通路を形成した点に特徴を有する。
第３の発明のダンパの製造方法は、上記第１または第２の発明のダンパの製造方法であって、筒状のケーシングと、羽部を備えた軸部材とを型成形し、その後に、孔開け工具によって軸部材に孔を貫通させ、この貫通させた孔を連通路し、上記ケーシング内に、上記軸部材を組み込む点に特徴を有する。
【００１１】
【発明の実施の形態】
図１（ａ）、（ｂ）、（ｃ）、（ｄ）にこの発明の第１実施例を示す。
図に示すように、この第１実施例のダンパは、筒状のケーシング１内に軸部材２を回転自在に組み込んでいる。
軸部材２は、軸部３と、その外周方向に突出した一対の羽部４ａ、４ｂとからなる。そして、上記羽部４ａ、４ｂは、軸部材２の回転にともなって、ケーシング１の内周面を摺動するようにしている。
また、軸部には、上記羽部４ａ、４ｂのそれぞれの付け根近くで、羽部４ａ。４ｂの両側に渡る連通路５ａ、５ｂを形成している。
【００１２】
一方、ケーシング１内には、内周方向に突出した一対の突起部８ａ、８ｂを形成している。この突起部８ａ、８ｂは、軸部材２の回転時には、軸部３の外周を摺動するようにしている。
また、上記突起部８ａ、８ｂの先端には、ノッチ９ａ、９ｂを形成している。
このようにしたダンパ内では、軸部材２とケーシング１との間が、上記羽部４ａ、４ｂおよび上記突起部８ａ、８ｂとによって、オイル室Ａ〜オイル室Ｄに区画される。これらのオイル室Ａ〜オイル室Ｄには、オイルを満たしている。
【００１３】
次に、軸部材２が、図中の矢印方向に回転する場合を説明する。
ここでは、羽部４ａと４ｂ、突起部８ａと８ｂは、それぞれ、対称の位置に有るので、一方の羽部４ａの移動について、説明することにする。また、軸部材２の回転とは、ケーシング１に対する相対回転のことである。
そして、この第１実施例では、羽部４ａが突起部８ａに接触した状態から、もう一方の突起部８ｂに突き当たるまでの範囲が、この発明の軸部材の回転範囲である。
【００１４】
図１（ａ）の状態は、羽部４ａの図中左端面が突起部８ａの図中右端面と接触した状態からわずかに矢印方向へ移動した状態である。羽部４ａの図中左端面が突起部８ａの図中右端面に接触した状態から、軸部材２を矢印方向へ回転させると、羽部４ａの回転方向前方のオイル室Ｂが高圧になる。一方、羽部４ａの後方のオイル室Ａは、拡張する。このとき、オイル室Ｂと、オイル室Ａとは、連通路５ａによって連通しているので、上記オイル室Ｂの開口６ａから開口７ａを介して、上記オイル室Ａへオイルが流れる。
【００１５】
このように、オイル室Ｂからオイル室Ａ側へオイルがスムーズに流れれば、軸部材２の回転はスムーズに行われる。
すなわち、軸部材２が矢印方向に回転して、図１（ａ）→（ｂ）→（ｃ）の状態では、連通路５ａが、オイル室Ｂとオイル室Ａとを連通させている。このとき、同様に、オイル室Ｄとオイル室Ｃとを、連通路５ｂが連通させているので、回転トルクは小さくなる。つまり、軽く回転する。
【００１６】
これに対し、軸部材２の回転がさらに進むと、図１（ｄ）のように、連通路５ａの先端側開口６ａが、突起部８ｂで閉鎖される。この状態で、さらに、軸部材２を矢印方向へ回転させると、オイル室Ｂは高圧になり、オイル室Ｂ内のオイルは、ケーシング１と羽部４ａとの摺動面、または軸方向の摺動面から、低圧側のオイル室Ｂへ流れるか、突起部８ｂと軸部３の摺動面から、低圧側のオイル室Ｃへ流れる。このように、摺動面がオイル流路となるので、その流路抵抗が大きくなり、回転トルクは大きくなる。
【００１７】
したがって、図１（ｄ）の状態から、羽部４ａが、突起部８ｂに突き当たるまで、重い状態で回転させることができる。
なお、上記開口６ａが、上記突起部８ｂで閉鎖される過程で、その開口面積が、徐々に減少するので、それにともなって、トルクも徐々に大きくなる。
つまり、このダンパは、図１（ａ）の状態から、矢印方向に軸部材２を回転させた場合には、初めは、軽く、終点近くでは、徐々にその回転が重くなるダンパである。
【００１８】
反対に、羽部４ａが、突起部８ｂに突き当たった状態から、矢印と反対方向へ逆回転させると、突起部８ｂで閉鎖されていた開口６ａが、オイル室Ｂに解放される図１（ｃ）の状態になるまでの間は、回転が重く、その後、羽部４ａが、突起部８ａに突き当たるまで、軽く回転する。
なお、上記羽部４ａが、突起部８ａに突き当たった状態では、突起部８ａの先端に形成したノッチ９ａが、連通路５ａの一方の開口７ａに対応しているので、連通路５ａは、遮断されることはない。つまり、連通路５ａの一方の開口７ａは、遮断されることはなく、上記軸部材２の相対回転範囲内で常時開口している。これに対し、他方の開口である上記開口６ａは、上記した通り、軸部材２の相対回転の始点あるいは終点に近づいた時にのみ、突起部８ｂで閉鎖される。これにより、回転の始点か終点のどちらか一方に近づいた時にのみ、回転トルクを大きくするようにできる。
【００１９】
このようなダンパは、例えば、ピアノの鍵盤蓋のヒンジに用いることができる。その場合、蓋が閉まる直前に、回転トルクが大きくなる方向にして、取り付ければ、締める途中で蓋から手を離しても、蓋が勢い良く落ちてしまうことが無い。
しかも、この第１実施例のダンパでは、オイル室Ａと、オイル室Ｂとを連通させる連通路５ａの流路抵抗によって、回転トルクを調整することができる。上記流路抵抗は、流路断面積に依存するので、連通路５ａの断面積を調整することにより、トルクを調整することができる。
【００２０】
ケーシング１や、軸部材２の外形状は、型成形で形成し、連通路の流路断面積だけを正確に加工すれば、任意のトルクを実現することができるので、従来のように、成形型を変更しなくても、貫通路の孔径を変更するだけで、トルクを変更することができる。
また、スライドピンを用いた型成形で、上記連通路５ａ、５ｂを成形した場合に、連通路の寸法にばらつきが発生しても、ドリルなどによって仕上げをすることにより、上記ばらつきを修正することもできる。
【００２１】
図２（ａ）、（ｂ）、（ｃ）、（ｄ）に示す第２実施例は、軸部３に形成した連通路５ａ、５ｂの開口のうち、一方の開口の周囲には、羽部４ａ、４ｂの付け根まで連続する切り欠きを形成して、大きな開口１０ａ、１０ｂを形成した点が、上記第１実施例と異なる。また、ケーシング１には、一対の突起部１１ａ、１１ｂを形成しているが、これらの突起部１１ａ、１１ｂには、図１に示す第１実施例のように、ノッチ７ａ、７ｂを形成していない。
ただし、その他の構成は、第１実施例と同じである。そこで、第１実施例と同じ構成要素には、同じ符号付けている。
【００２２】
この第２実施例のダンパは、一方の開口１０ａ、１０ｂが、羽部４ａ、４ｂの付け根部分まで、開口している。そのため、例えば、羽部４ａが、突起部１１ａに突き当たった状態、すなわち、オイル室Ａの容積が無くなるまで、開口１０ａがオイル室Ａ内で開口している。つまり、軸部材２の回転範囲内において、一方の開口１０ａ、１０ｂが、閉鎖されることはなく、常時オイル室Ａ，Ｃに開口している。
したがって、上記羽部４ａが、上記突起部１１ａに突き当たった状態から、矢印方向に回転し、図２の（ａ）→（ｂ）→（ｃ）の間では、連通路５ａが、オイル室Ａとオイル室Ｂとを連通させ、連通路５ｂが、オイル室Ｃとオイル室Ｄとを連通させている。したがって、この間では軸部材２の回転トルクは小さく、軸部材２は矢印方向へ軽く回転する。
【００２３】
図２（ｃ）の状態から、軸部材２が、さらに矢印方向に回転すると、連通路５ａの他方の開口６ａが、突起部１１ｂで閉鎖される。このように、開口６ａが閉鎖されてから、矢印方向に軸部材２を回転させると、オイル室Ｂ内のオイルは、ケーシング１と軸部材２との摺動面から、オイル室ＡやＣへ流出する。このときの流路抵抗は大きく、回転トルクが大きくなる。なお、上記連通路５ａの開口６ａが、閉鎖されるタイミングで、もう一方の連通路５ｂの他方の開口６ｂも、突起部１１ａで閉鎖される。
このように、第２実施例のダンパも、上記羽部４ａが、突起部１１ａから突起部１１ｂまで、図中の矢印方向に回転する際には、初め軽く、終点近くで重くなる。
【００２４】
図３（ａ）、（ｂ）、（ｃ）、（ｄ）に示す第３実施例は、軸部３に形成した、連通路５ａ、５ｂを、複数の細い貫通孔で形成した点が、上記第２実施例と異なる。その他は、第２実施例と同じである。そして、ここでは、複数の貫通孔の束の一端を軸部３に形成したノッチに連続させ、大きな開口１０ａ、１０ｂとする。この開口１０ａ、１０ｂが、常時オイル室に開口する一方の開口である。
したがって、この第３実施例のダンパは、図２に示す第２実施例のダンパと同様に作用する。
また、この第３実施例のように、連通路を複数の貫通孔で形成した場合、連通路５ａの断面積は、複数の貫通孔の断面積の和である。したがって、連通路５ａの断面積の調整を、貫通孔の数で、調整することができる。
【００３０】
なお、図４は、図１（ｂ）のIV-IV線断面図である。この図に示すように、上記ダンパは、ケーシング１内に軸部材２を組み込み、キャップ１２で、ケーシングの開口を塞いでいる。このように、ケーシング１内に軸部材２を組み込んだ構成は、第１〜第３実施例のダンパも全て同様である。なお、図中Ｒは、Ｏリングである。
【００３１】
上記図４に示すように、上記第１実施例の連通路５ａ、５ｂの断面形状は円であるが、連通路の断面形状は、円に限らない。例えば、図５（ａ）〜（ｄ）に示すように、様々な形状にすることができる。
図５において、矢印方向が、軸部材２の回転方向とすれば、図５（ａ）のような横長の長方形の場合には、軸部材２の回転角に対する、断面積、すなわち流路抵抗の、変化率が大きくなる。
また、図５（ｂ）のように縦長の開口の場合には、上記（ａ）とは反対に、流路抵抗の変化率が小さくなるとともに、変化している区間が長くなる。
図５（ｃ）、（ｄ）のような三角形の場合には、回転にともなって、流路抵抗の変化率も変化することになる。
【００３２】
なお、上記第１〜第３実施例では、連通路５ａ、５ｂを、軸部材２の羽部４ａ、４ｂによって、区画される両側のオイル室ＡとＢ間、オイル室ＣとＤ間を連通させる通路とした。しかし、ケーシング１の突起部によって区画されたオイル室ＢとＣ間、オイル室ＤとＡ間を連通させる連通路を形成しても、ダンパ機能は得られる。
【００３３】
例えば、図６（ａ）、（ｂ）、（ｃ）、（ｄ）に示す参考例は、連通路５ａを、羽部４ａ、４ｂで区画されたオイル室間に設けないで、突起部によって区画されたオイル室間に設けている。
つまり、図６（ａ）、（ｂ）、（ｃ）の状態で、連通路５ａが、高圧側のオイル室Ｄと低圧側のオイル室Ａとを連通させている。また、もう一方の連通路５ｂは、高圧のオイル室Ｂと低圧のオイル室Ｃとを連通させている。そのため、図６（ａ）→（ｂ）→（ｃ）の間は、軸部材２は、低トルクで回転する。そして、図６（ｄ）の状態では、連通路５ａの開口７ａが突起部１１ａに、また、連通路５ｂの開口７ｂが、突起部１１ｂによってふさがれる。そのため、軸部材２の回転は、高トルク回転となる。
【００３４】
また、上記第１から第３実施例では、一対の羽部４ａ、４ｂを設けているが、羽部４ａと４ｂのうちどちらか一方だけでも、上記実施例と同様の効果が得られる。そして、羽部が１個の場合、ケーシングの突起部も１個でよい。
さらに、上記実施例では、ケーシングの突起部が、羽部と突き当たることによって、軸部材の回転範囲を限定していたが、軸部材２の回転範囲を規制する必要が有る場合には、突起部とは別のストッパを設けて、羽部の移動を停止させることもできる。このストッパ機構は任意の構成によって達成することができる。
このように、連通路の特定の開口が、突起部によって閉鎖される前に、ストッパによって回転を規制するようにすれば、第１〜第３実施例のように、突起部や軸部にノッチを形成しなくても、一方の開口を常に開けておくこともできる。
【００３７】
以上のように、この発明のダンパによれば、連通路の断面積を調整することによって、回転トルク大きさの調整ができるとともに、連通路の数や両端の開口位置などによって、高トルクにするタイミングを様々に設定することができる。
【００３８】
【発明の効果】
第１〜第３の発明によれば、単純な構成で、再現性良く、任意の設定トルクを実現できるダンパが得られる。
しかも、軸部材の回転範囲内において、所定の１箇所だけ、他の回転範囲と比べて回転トルクを重くした範囲を設けることができる。このようなダンパは、例えば、ピアノの鍵盤蓋などに用いて、その高トルク領域を蓋が閉まりかけるところに対応させれば、蓋から手を離しても、自重によって、蓋が勢いよく閉まってしまうことを防止できる。
【００４０】
第３の発明によれば、オイルの流路断面積を、連通路の数によって、制御することができる。例えば連通路の本数によって、流路断面積を調整するようにすれば、個々の連通路の径を全て同じにすることもできる。その場合には、ドリルなどの孔開け工具の大きさを変えないで、様々な流路断面積に対応できる。
第４の発明によれば、連通路を穴あけ工具によって形成でき、その開口面積を調整できるので、成形型を変更しないでトルクの変更ができる。そこで、任意のトルクを備えたダンパを低コストで製造することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】第１実施例のダンパの断面図であり、軸部材が回転する状態を（ａ）→（ｂ）→（ｃ）→（ｄ）の順に示したものである。そして、（ｄ）は、連通路が、遮断された状態である。
【図２】第２実施例のダンパの断面図であり、軸部材が回転する状態を（ａ）→（ｂ）→（ｃ）→（ｄ）の順に示したものである。そして、（ｄ）は、連通路が、遮断された状態である。
【図３】第３実施例のダンパの断面図であり、軸部材が回転する状態を（ａ）→（ｂ）→（ｃ）→（ｄ）の順に示したものである。そして、（ｄ）は、連通路が、遮断された状態である。
【図４】図１（ｂ）のIV-IV線断面図である。
【図５】（ａ）〜（ｄ）は、それぞれ、連通路の断面形状の例を示した図である。
【図６】参考例のダンパの断面図であり、軸部材が回転する状態を（ａ）→（ｂ）→（ｃ）→（ｄ）の順に示したものである。そして、（ｄ）は、連通路が、遮断された状態である。
【図７】従来例の断面図である。
【符号の説明】
１ケーシング
２軸部材
３軸部
４ａ，４ｂ羽部
５ａ，５ｂ連通路
６ａ，６ｂ開口
７ａ，７ｂ開口
１０ａ，１０ｂ開口
８ａ，８ｂ突起部
１１ａ，１１ｂ突起部
Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄオイル室

Claims

軸部及びこの軸部の外周に形成した羽部を備えた軸部材と、この軸部材を相対回転可能に組み込んだ円筒形のケーシングと、上記ケーシングの内周に形成され、上記軸部外周に摺動する突起部と、上記軸部外周と上記ケーシング内周との間に形成されるとともに上記羽部と突起部で区画された複数のオイル室とからなり、上記軸部には、上記オイル室のうち隣り合う一対のオイル室間を連通可能にする連通路を貫通させ、さらに、上記連通路の一方の開口は、上記軸部材の相対回転範囲内においてオイル室に常時開口する構成にし、上記連通路の他方の開口は、上記軸部材の相対回転範囲における特定の範囲内で上記ケーシングの突起部によって閉鎖され、この特定の範囲以外では開口を維持する構成にし、上記他方の開口が開いている間は上記隣り合う一対のオイル室が上記連通路を介して連通し、この連通路を介して上記一対のオイル室のオイルが流通して小さい回転トルクを維持し、上記他方の開口が上記突起部によって閉鎖されたときは上記連通路が遮断され、ケーシングと軸部材との摺動面を介してオイルが流通して大きい回転トルクを維持する構成にしたダンパ。
軸部材の相対回転の始点または終点のいずれかの時点において、ケーシングの突起部が連通路の開口を閉鎖する構成にした請求項１に記載のダンパ。
隣り合う一対のオイル室間に複数の連通路を形成したことを特徴とする請求項１または２に記載のダンパ。
上記請求項１〜３に記載のダンパの製造方法であって、筒状のケーシングと、羽部を備えた軸部材とを型成形し、その後に、孔開け工具によって軸部材に孔を貫通させ、この貫通させた孔を上記連通路とするとともに、上記ケーシング内に、上記軸部材を組み込むダンパの製造方法。