JP4911684B2

JP4911684B2 - 回転ダンパ

Info

Publication number: JP4911684B2
Application number: JP2006206274A
Authority: JP
Inventors: 肇岩田
Original assignee: Hitachi Powdered Metals Co Ltd
Current assignee: Hitachi Powdered Metals Co Ltd
Priority date: 2006-07-28
Filing date: 2006-07-28
Publication date: 2012-04-04
Anticipated expiration: 2026-07-28
Also published as: JP2008032118A

Description

本発明は、粘性流体の流動圧を利用して回転動作を緩衝する回転ダンパに係り、特に、一方向への回転と、これとは逆方向への回転とでダンパ特性が異なる形式の回転ダンパに関する。

例えば、弁座の蓋体、給湯ポットや炊飯器の蓋体、自動販売機の商品取り出し口や釣り銭返却口の蓋体等のような、蓋体の一端に設けられた支持軸を支点として回転し開閉する蓋体（以降、回転式の蓋体と称す）においては、開ける時には弱い力で早く回転させることができ、自重で閉まる時には遅く回転して閉じた時の衝撃が弱くなるような構造を要求されるものがある。このような要求に対し蓋体の回転軸に設けられる回転ダンパとしては、特許文献１や特許文献２に示されるようなものが一般的な構造である。

すなわち、円筒状のケーシングの内周壁に突設された一対の隔壁によって、ケーシング内の空間が容積の等しい２つの円筒室に仕切られ、これら隔壁の先端に挟まれて回転自在に支持されたロータが備える２つの回転翼が、それぞれ各円筒室に配され、各円筒室には、粘度が高いオイル等の粘性流体が封入されている。円筒室は回転翼によって周方向に２分割され、ロータが回転して、回転翼で仕切られた円筒室の一方の室から他方の室に粘性流体が流入する際に、回転翼が制動力を受けてダンパ作用が生じる。

回転翼には、粘性流体の通路が形成されているとともに、この連通路には、一方向にロータが回転した場合には粘性流体の通過を許容するものの、これとは逆方向にロータが回転した場合には粘性流体の通過を遮断する弁体が設けられており、この弁体の作用によって、一方向への回転は軽く、他方向への回転は重くなるといったダンパ作用が生じるようになっている。

上記弁体として、特許文献１には弾性部材からなる舌片状の弾性弁部が記載されている。ところが、このような弁体では耐久性に劣ることから、長期の使用によって弾性が低下して制動力が弱くなり、ダンパ作用が徐々に衰えていくことが懸念される。

この点、特許文献２に示されるような、回転翼に形成した収容部に周方向に移動自在に収容される可動体であって、回転翼の回転に応じて収容部内を移動することにより、連通路を開放したり遮断したりする弁体であれば、耐久性には問題がなく、長期にわたって安定したダンパ作用が得られるという利点がある。

特開平７−３０１２７２号公報特開２００４−６８９９１号公報

しかしながら、回転翼に可動体を収容した特許文献２に記載の技術では、回転翼に精密な加工を施す必要があり、しかも、それぞれの回転翼に加工と可動体を必要とするから、製造コストが割高になるという問題があった。

したがって、本発明は、耐久性に優れることは勿論のこと、部品点数を減らすことができるとともに精密な加工を必要とせず、よって製造コストを低減することができる回転ダンパを提供することを目的としている。

本発明の回転ダンパは、有底円筒状をなして内周壁を有するとともに、該内周壁に突設された隔壁によって、円筒室が周方向に仕切られたケーシングと、このケーシングに回転自在に組み込まれ、円筒室を周方向に分割する回転翼を備えたロータと、ケーシングの一端に配置され円筒室を覆うカバーと、円筒室に封入される粘性流体と、ロータの端面とケーシングの底面もしくはカバーとの間に該ロータと同軸で、該ロータの隔壁を挟んで所定角度の範囲内で回転自在とする凹部が外周に形成された略リング状の弁体と、を備え、弁体は、回転翼が前記ケーシングに対して相対回転することで生じる粘性流体の流れにより回転し、弁体に設けられた凹部に、その一端側壁部が隔壁と当接したときに隔壁の両側の円筒室どうしを連通させるとともに、該凹部の他端側壁部が隔壁と当接したときに隔壁の両側の円筒室どうしの連通を閉塞する連通路を備え、さらに前記凹部は、一端側壁部から他端側壁部に亘って延在する底壁を備え、該底壁の他端側の端部は、ケーシングの隔壁の内周面と摺接可能に形成され、底壁の一端側の端部に前記連通路が形成されていることを特徴としている。

本発明の回転ダンパでは、回転翼がケーシングに対して相対回転することで生じる粘性流体の流れにより弁体が回転し、弁体に設けられた凹部の一端側壁部が隔壁と当接したときに隔壁の両側の円筒室どうしを連通させる。また、凹部の他端側壁部が隔壁と当接したときに隔壁の両側の円筒室どうしの連通を閉塞する。つまり、ロータを一方向へ回転させたときは円筒室どうしが連通路により連通しているので制動力が小さく（弱制動状態）、ロータを他方向へ回転させたときは連通路が閉じているので制動力が大きい（強制動状態）。なお、強制動状態では、連通路が閉塞されて粘性流体が流通することができないが、弁体およびロータどうしの隙間、それらとケーシングとの隙間を粘性流体が流れるので、強制動状態でロータは回転することができる。

したがって、本発明を例えば回転式の蓋体に適用した場合には、開ける時には弱い力で早く回転させることができ、自重で閉まる時には遅く回転して閉じた時の衝撃が弱くなるような構造とすることができる。しかも、本発明では、そのような構造を１つの弁体により達成することができるから、部品点数が少なく、また、弁体はロータと同程度の大きさであるから精密加工も必要ではない。したがって、回転ダンパの製造コストを低減することができる。

また、本発明では、上記凹部は、一端側壁部から他端側壁部に亘って延在する底壁を備え、該底壁の他端側の端部は、ケーシングの隔壁の内周面と摺接可能に形成され、底壁の一端側の端部に連通路が形成されているため、底壁の他端側の端部がケーシングの隔壁の内周面と摺接しているときに連通路は閉塞される。また、ケーシングの隔壁の内周面から底壁の他端側の端部が移動し、連通路が隔壁の両側に跨って配置されると連通路が開放される。

連通路の具体的態様としては、弁体の厚さ方向に形成した段差部や弁体の一部を切除した切除部、あるいは段差部と切除部との組み合わせで構成することもできる。

上記のような構成では、ロータの回転方向と逆方向に弁体が回転する。その原理は次のとおりである。すなわち、連通路側に存在する回転翼が連通路へ接近してゆくと、連通路へ流入した粘性流体が連通路の周方向を向く面と凹部の一端側壁部を押圧する。一方、連通路へ流入した粘性流体により連通路の周方向の逆側の面が押圧されるが、押圧される面の大きさが小さいため、力の差により弁体は回転翼の回転方向と逆方向に回転する。このように弁体が回転して、弁体に設けられた凹部の他端側壁部がケーシングの隔壁と当接して流体通路が閉塞される。

逆に、上記回転翼が連通路から遠ざかる場合には、他方の回転翼により粘性流体が凹部の他端側壁部の周方向を向く面と隔壁との間に圧力により侵入し、その面を押圧する。一方、連通路へ流入した粘性流体により連通路の周方向の逆側の面が押圧されるが、押圧される面の大きさが小さいため、力の差により弁体は回転翼の回転方向と逆方向に回転する。この場合において、凹部の他端側の壁部に、連通路と連通しない切欠部を設けると、上記の他端側壁部の周方向を向く面と隔壁との離間の初期に、切り欠き部に粘性流体の圧力が集中し、この離間を促進するため好適である。

すなわち、強制動状態から逆方向にロータを回転させると、切欠部に粘性流体が入り込んで弁体を弱制動状態側へ回転させる。したがって、強制動状態から弱制動状態側への切り換えを円滑に行うことができる。ただし、切欠部が無くても凹部と隔壁との隙間に入り込んだ粘性流体が弁体を回転させるので、切欠部は必須ではない。なお、切欠部としては、一段低くなった段部や面取などを形成することができる。

本発明の回転ダンパによれば、隔壁に当接する方向により連通路が開放されたり閉塞されたりする弁体を備えているので、部品点数が少なく精密加工も必要ではない。したがって、回転ダンパの製造コストを低減することができるという効果を奏する。

Ａ．回転ダンパーの構成
以下、本発明の一実施形態を説明する。図１は一実施形態に係る回転ダンパの横断面を示す図であり、本実施形態の回転ダンパは、有底円筒状のケーシング１０（図２〜図４）と、このケーシング１０に、同軸的、かつ回転自在に収容されるロータ２０（図５）と、ロータ２０とケーシング１０との間に介装された弁体３０（図６）とを備えている。

ケーシング１０は、円筒部１１と、この円筒部１１の一端側の底部１２とを有している。ケーシング１０の側部には、平面視で三角形状をなす一対のフランジ部１３が形成されている。当該回転ダンパは、フランジ部１３を利用して所定の機器に取り付けられる。

図２および図４に示すように、底部１２には、軸方向へ向けて突出する中空の軸１５が形成されている。また、ケーシング１０の内部であって、内周壁１４および底部１２には、中心に向かって径方向に延びる一対の隔壁１６が、互いに向かい合うように突出して形成されている。これら隔壁１６は、厚さ（軸方向の長さ）がケーシング１０の内部高さの半分強とされている。そして、これら隔壁１６と軸１５との間に、ロータ２０が回転自在に支持されている。

図５に示すように、ロータ２０は、円筒状の筒部２１を有し、この筒部２１の外周面の互いに１８０°離れた位置に放射状に延びる一対の回転翼２２が形成されたものである。ロータ２０は、筒部２１を隔壁１６と軸１５との間に回転自在に挟んだ状態で、ケーシング１０内に回転自在に嵌め込まれている。

各回転翼２２は、先端に向かうにしたがって周方向の幅が次第に大きくなる扇状を呈している。回転翼２２の先端面は、ケーシング１０の内壁周１４に沿った周面に形成されている。筒部２１と反対側の端部には、断面Ｄ字状の取付孔２３ａを有するボス２３が形成されている。取付孔２３ａには、本実施形態の回転ダンパーが適用される機器のシャフトが挿入され、かつ、一体回転するように固定される。また、ボス２３と筒部２１との間には、リング状をなす仕切２４が形成されている。この仕切２４とケーシング１０の底部１２との間に、一対の隔壁１６によって、周方向に仕切られた２つの扇状の円筒室６０が形成されている（図８参照）。

ロータ２０の筒部２１とケーシング１０の底部１２との間には、弁体３０が介装されている。図６に示すように、弁体３０は略リング状をなし、その外周の互いに１８０°離れた位置には、略コ字状に切り欠いた凹部３１が形成されている。凹部３１の反時計方向側の側部には、一段低くした段部３２が形成され、凹部３１の底部（底壁）３８には、連通路３４が形成されている。連通路３４の周方向の長さは、隔壁１６の周方向の長さよりも長く設定されている。また、連通路３４は、時計方向において凹部３１の側面３５の手前まで延在している。したがって、側面３５が隔壁１６に当接した状態では、連通路３４の片側は、隔壁１６とロータ２０の筒部２１により閉塞された状態となる。さらに、凹部３１の時計方向の側面３５の角には、一段低くした切欠（切欠部）３３が形成されている。この切欠３３と段部３２および連通路３４の高さは同一とされている。

図１に示すように、ロータ２０が収納されたケーシング１０の開口側には、カバー４０が螺合されている。カバー４０の中央には孔４１が形成され、孔４１はロータ２０のボス２３に貫通されている。なお、図１において符号１７，２５はＯリングである。

上記各回転翼２２は各円筒室６０内に配され、ロータ２０が回転すると、回転翼２２は、ケーシング１０および弁体３０に摺動する。また、ロータ２０の筒部２１の外周面は、隔壁１６の内周面に摺動する。

Ｂ．実施形態の動作
次に、図８および図９を参照して実施形態の回転ダンパーの動作を説明する。図８は図１のVIII−VIII線断面図、図９は図１のIX−IX線断面図である。回転翼２２によって、隔壁１６で仕切られた円筒室６０は２分割される。ここで、２分割されたうちの、一方（図８中、矢印Ｒで示す回転翼２２の時計回り側）を第１圧力室６１、他方を第２圧力室６２と定める。

各円筒室６０内には、高い粘度（例えば１０万〜１００万ｃＳｔ）を有する粘性流体が充填、封入される。図８（Ａ）に示すように、ロータ２０を矢印Ｒ方向へ回転させると、第１圧力室６１の粘性流体は弁体３０の段部３２と連通路３４に流入する。段部３２および連通路３４に粘性流体が流入することにより、段部３２および連通路３４の周方向を向く面が粘性流体により押圧される。また、粘性流体は、ロータ２０の筒部２１の下に位置する連通路３４を通って第２圧力室６２へ流入しようとする。ここで、第１圧力室６１側では、段部３２と連通路３４の周方向を向く面が粘性流体に押圧されるのに対して、隔壁１６の向こう側の第２圧力室６２側では、連通路３４の周方向を向く面が粘性流体により押圧される。したがって、矢印Ｌ方向を向く面よりも矢印Ｒ方向を向く面の方が大きいから、力の差によって弁体３０は矢印Ｌ方向へ回転する。そして、弁体３０の凹部３１の矢印Ｌ方向を向く面が隔壁１６に当接する（図８（Ｂ）参照）。

図８（Ｂ）の状態では、連通路３４の第２圧力室６２側の端部は、隔壁１６とロータ２０の筒部２１によって閉塞されているから、粘性流体は、第１圧力室６１から連通路３４を流れて第２圧力室６２へ流入することができない。このため、粘性流体は、弁体３０およびロータ２０どうしの隙間、それらとケーシング１０との隙間を流れて第２圧力室６２に流入する。このため、ロータ２０を矢印Ｒ方向へ回転させている間に強い制動力が働く。

次に、図８（Ｂ）に示す状態でロータ２０を矢印Ｌ方向へ回転させると、第２圧力室６２の粘性流体は、弁体３０の切欠３３に流入する。切欠３３に流入した粘性流体は、弁体３０を矢印Ｒ方向へ回転させる（図８（Ｃ）参照）。図８（Ｃ）に示す状態では、粘性流体は、第２圧力室６２から連通路３４および段部３２を通って第１圧力室６１へ流入している。この状態で第２圧力室６２側では、凹部３１の側面３５と連通路３４の矢印Ｌ方向を向く面が粘性流体の圧力に曝されるのに対して、第１圧力室６１側では、連通路３４の矢印Ｒ側を向く面だけが粘性流体の圧力により押圧される。この力の差により、弁体３０は矢印Ｒ方向へ回転する。そして、弁体３０の凹部３１の矢印Ｒ方向を向く面が隔壁１６に当接する（図８（Ｄ）参照）。

図８（Ｄ）に示す状態では、連通路３４が第１圧力室６１と第２圧力室６２とに渡って配置されている。これにより、粘性流体は、第２圧力室６２から連通路３４を通って第１圧力室６１へ流入することができるので、ロータ２０には弱い制動力が働く。このように、ロータ２０を矢印Ｒ方向へ回転させるときには強い制動力が働き、ロータ２０を矢印Ｌ方向へ回転させるときには弱い制動力が働く。したがって、回転ダンパーを例えば回転式の蓋体に適用した場合には、開ける時には弱い力で早く回転させることができ、自重で閉まる時には遅く回転して閉じた時の衝撃が弱くなるような構造とすることができる。

しかも、上記実施形態では、弁体３０という１つの部品だけで上記のような作用を得ることができるので、部品点数を選らすことができる。また、弁体２０の加工も、上記のように、段部３２を有する凹部３１という単純な形状で済むから、回転ダンパの製造コストを大幅に低減することができる。

Ｃ．変形例
次に、図１０を参照して弁体３０の変形例を説明する。図１０（Ａ）は比較のために前記実施形態の構成を示している。（Ｂ）は、連通路３４がケーシングの軸１５まで形成された例である。（Ｃ）は、連通路３４が弁体３０の壁部を厚さ方向へ除去した切欠により形成されている例である。（Ｄ）は、段部３２に代えて、弁体３０の壁部を厚さ方向へ除去した切欠３６を形成した例である。（Ｅ）は、（Ｂ）における段部３２を切欠３６に代えたものである。（Ｆ）は、（Ａ）の段部３４と（Ｄ）の切欠３６とを組み合わせたものである。

本発明の一実施形態に係る回転ダンパの横断面図である。ケーシングを示す平面図である。図２の矢印III矢視である。ケーシングを示す断面図である。（Ａ）はロータの断面図であり、（Ｂ）は（Ａ）の矢印Ｂ矢視、（Ｃ）は（Ａ）の矢印Ｃ矢視である。（Ａ）は弁体の平面図、（Ｂ）は断面図である。（Ａ）は蓋の平面図、（Ｂ）は断面図、（Ｃ）は裏面図である。（Ａ）〜（Ｄ）の順に弁体の作用を示す図１におけるVIII−VIII線断面図である。（Ａ）〜（Ｄ）の順に弁体の作用を示す図１におけるIX−IX線断面図である。実施形態の変形例を示す図１におけるIX−IX線断面図である。

符号の説明

１０…ケーシング
１４…内周壁
１６…隔壁
２０…ロータ
２２…回転翼
３０…弁体
３２…段部
３３…切欠（切欠部）
３４…連通路
３８…底部（底壁）
６０…円筒室
６１…第１圧力室
６２…第２圧力室

Claims

有底円筒状をなして内周壁を有するとともに、該内周壁に突設された隔壁によって、円筒室が周方向に仕切られたケーシングと、
このケーシングに回転自在に組み込まれ、前記円筒室を周方向に分割する回転翼を備えたロータと、
前記ケーシングの一端に配置され前記円筒室を覆うカバーと、
前記円筒室に封入される粘性流体と、
前記ロータの端面と前記ケーシングの底面もしくは前記カバーとの間に該ロータと同軸で、該ロータの隔壁を挟んで所定角度の範囲内で回転自在とする凹部が外周に形成された略リング状の弁体と、を備え、
前記弁体は、前記回転翼が前記ケーシングに対して相対回転することで生じる前記粘性流体の流れにより回転し、
前記弁体に設けられた前記凹部に、その一端側壁部が前記隔壁と当接したときに前記隔壁の両側の前記円筒室どうしを連通させるとともに、該凹部の他端側壁部が前記隔壁と当接したときに前記隔壁の両側の前記円筒室どうしの連通を閉塞する連通路を備え、
さらに前記凹部は、前記一端側壁部から他端側壁部に亘って延在する底壁を備え、該底壁の前記他端側の端部は、前記ケーシングの隔壁の内周面と摺接可能に形成され、前記底壁の前記一端側の端部に前記連通路が形成されていることを特徴とする回転ダンパ。
前記連通路を、前記弁体の厚さ方向に形成した段差部および／または前記弁体の一部を切除した切除部により形成したことを特徴とする請求項１に記載の回転ダンパ。
前記凹部の前記他端側の壁部に、前記連通路と連通しない切欠部を設けたことを特徴とする請求項１または２に記載の回転ダンパ。