JP5736905B2 - ロータリダンパ - Google Patents

Description

本発明は、粘性流体を収容する収容体の内部にベーンを有した回転体を回転自在に収容して、粘性流体により回転体の回転に対して制動を与えるロータリダンパに関する。

特開２０１０−１２１７４３号公報 特開平９−４２３５０号公報 特開平９−３２９１７３号公報 特開平８−１０９９４０号公報 特開平８−２９６６８７号公報

隙間を通過する粘性流体により、回転体の一方の回転に対しては大きな制動を与える一方、回転体の他方の回転に対しては小さな制動を与えるようにしたこの種のロータリダンパは、特許文献２等によって知られている。

ところで、斯かるロータリダンパでは、粘性流体の粘度が温度によって変化するために、高温下の使用では制動が低下する一方、低温下の使用では制動が増大することとなり、高温でも低温でも変化のない制動が要求される機器、例えば屋外等設置場所で温度管理されない自動車等へのこの種ロータリダンパの使用は適さないことになる。

そこで、発生する制動に温度依存性がなく、高温でも低温でも変化のない制動を得ることができるロータリダンパが特許文献１によって提案されている。

提案に係るロータリダンパは、粘性流体を内部に収容する収容体と、この収容体の内周面と協働して収容体の内部の一方の室を形成した湾曲状の凸面、この凸面に沿って延びると共に収容体の内周面と協働して収容体の内部の他方の室を形成した湾曲状の凹面とを具備した弾性ベーンとを有しているので、発生する制動に温度依存性をなくし得て、高温でも低温でも変化のない制動を得ることができるという初期の目的を効果的に達成できるのであるが、本ロータリダンパにおいて、弾性ベーンは、収容体の内部に収容された粘性流体から繰り返し流体圧を受けて弾性変形を繰り返す結果、弾性ベーンに早期に機械的疲労が生じて、長期の使用で場合によりその機能を達成できなくなる虞がある。

本発明は、前記諸点に鑑みてなされたものであって、その目的とするところは、発生する制動に温度依存性がなく、高温でも低温でも変化のない制動を得ることができる上に、耐久性に優れたロータリダンパを提供することにある。

本発明によるロータリダンパは、温度によって粘度が変化する粘性流体を内部に収容する収容体と、この収容体の内部に回転自在に配されていると共に収容体と協働して収容体の内部を少なくとも二室に区画する回転体とを具備しており、回転体は、収容体に回転自在に支持された回転体本体と、この回転体本体の外周面に設けられている弾性ベーンとを具備しており、弾性ベーンは、一端では回転体本体の外周面に連接する一方、他端では収容体の内周面に対面すると共に収容体の内周面と協働して二室のうちの一方の室を形成した湾曲状の凸面と、この凸面に対応して一端では回転体本体の外周面に連接する一方、凸面に沿って延びると共に収容体の内周面と協働して二室のうちの他方の室を形成した湾曲状の凹面と、湾曲状の凸面に収容体の内周面に向かって突出して一体的に設けられた少なくとも一つの弾性補強突起とを具備しており、凸面は、その他端側で、円周方向において対峙した一対の楔空間を収容体の内周面との間で形成する円弧状凸面を有しており、この円弧状凸面は、二室のうちの一方の室に連通する一方の楔空間の径方向の幅が円周方向において他方の楔空間に向かうに連れて徐々に狭くなるように、当該一方の楔空間の径方向の幅を決定していると共に、二室のうちの他方の室に連通する他方の楔空間の径方向の幅が円周方向において一方の楔空間に向かうに連れて徐々に狭くなるように、当該他方の楔空間の径方向の幅を決定しており、一対の楔空間を通過する粘性流体は、弾性ベーンを弾性的に撓ませてその粘度によって一対の楔空間の径方向の幅を決定するようになっている。

本発明によるロータリダンパによれば、一方の室を縮小すると共に他方の室を拡大するように収容体に対して回転体が回転される際には、弾性ベーンの湾曲状の凸面に粘性流体の圧力が付与されるために、弾性ベーンの他端側が収容体の内周面から離れて一対の楔空間を広げるように弾性ベーンが弾性変形される結果、粘性流体は広げられた一対の楔空間を通って一方の室から他方の室に流れて、この広げられた一対の楔空間を通過する粘性流体による小さな制動が回転体の回転に与えられる一方、一方の室を拡大すると共に他方の室を縮小するように収容体に対して回転体が回転される際には、弾性ベーンの凹面に粘性流体の圧力が付与されるために、弾性ベーンの他端側が収容体の内周面に近づいて一対の楔空間を縮小するように弾性ベーンが弾性変形される結果、粘性流体は縮小された一対の楔空間を通って他方の室から一方の室に流れて、この縮小された一対の楔空間を通過する粘性流体による大きな制動が回転体の回転に与えられて、一方向ダンパとして動作するようになっている。

そして、本発明によるロータリダンパによれば、温度によって粘度が変化する粘性流体が回転体の回転において一対の楔空間を通過するために、例えば、低温下で常温（２０℃）時よりも粘度が増加した粘性流体が一対の楔空間を通過する場合には、一対の楔空間での粘性流体の圧力増大により弾性ベーンの他端側が収容体の内周面から離れるように弾性ベーンが弾性変形されて一対の楔空間が広げられる結果、粘性流体自体の粘度増加と一対の楔空間の拡大による流動抵抗の低下とにより、低温にも拘らず常温時の制動を維持できる一方、高温下で常温時よりも粘度が低下した粘性流体が一対の楔空間を通過する場合には、一対の楔空間での粘性流体の圧力減少により弾性ベーンの他端側が収容体の内周面に近づくように弾性ベーンが弾性変形されて一対の楔空間が狭められる結果、粘性流体自体の粘度低下と一対の楔空間の縮小による流動抵抗の増大とにより、高温にも拘らず常温時の制動を維持できるようになり、而して、発生する制動に温度依存性がなく、高温でも低温でも変化のない制動を得ることができる。

のみならず、本発明によるロータリダンパによれば、湾曲状の凸面に収容体の内周面に向かって突出して一体的に設けられた少なくとも一つの弾性補強突起を弾性ベーンが具備しているために、弾性ベーンの繰り返し撓み弾性変形において弾性ベーンの機械的疲労の進行を弾性補強突起でもって遅らせることができる結果、早期の劣化を低減でき、而して、長期の使用でも弾性ベーンの機能を維持できて耐久性を向上させることができる。

弾性補強突起は、弾性的な撓み変形が大きく生じ得る凸面における円弧状凸面に一体的に設けられているとよく、斯かる弾性補強突起であると、円弧状凸面での弾性ベーンの劣化を効果的に低減できて更に効果的に弾性ベーン、延いてはロータリダンパの耐久性を向上させることができる。

弾性補強突起は、好ましい例では、少なくとも湾曲状の凹面で粘性流体からの流体圧を受容する際に、その先端部が収容体の内周面に接触するようになっており、これにより、弾性ベーンが弾性補強突起を介して収容体の内周面に支持される結果、弾性ベーンの過大な弾性的な撓み変形を避けることができ、益々効果的にロータリダンパの耐久性を向上させることができる。

本発明の一つの例では、弾性補強突起は、円弧状凸面で粘性流体からの流体圧を受容する際に、その先端部が収容体の内周面から浮き上がるようになっている。

弾性補強突起は、好ましい例では、回転体の軸心方向の一方の端面から他方の端面まで回転体の軸心方向に沿って連続的に延びているが、本発明は、これに限定されず、回転体の軸心方向の一方の端面及び他方の端面の間の中間部に回転体の軸心方向に沿って連続的に延びていても、また、いずれにおいても、連続的に延びるかわりに、断続的に延びていてもよく、このように弾性補強突起部が断続的に延びている場合又は中間部において連続的に延びている場合には、弾性補強突起は、円弧状凸面で粘性流体からの流体圧を受容する際に、その先端部が収容体の内周面から浮き上がる必要はなく、断続的な弾性補強突起間において形成される隙間、即ち、通路を介して粘性流体の流通を確保してもよい。

好ましい例では、凹面は、凸面の一端から他端にかけて徐々に当該凸面に近づくように凸面に沿って延びており、収容体の内周面は、円弧状凸面と協働して一方の楔空間を形成する円筒状内周面と、この円筒状内周面に連接されていると共に凸面に相補的な形状の湾曲凹状内周面とを有しており、円弧状凸面は、円筒状内周面の曲率半径よりも小さな曲率半径を有している。

本発明において、粘性流体としては、シリコーンオイルを好ましい例として挙げることができるが、その他の粘性流体であってもよく、また、収容体は、金属製であってもよいが、軽量化、費用の削減等の理由により硬質の合成樹脂製であってもよく、回転体もまた、金属製であってもよいが、軽量化、費用の削減等の理由により硬質の合成樹脂製であってもよく、弾性ベーンは、回転体本体とは別体にして回転体本体に溶接、嵌着、接着等により固着してもよいが、好ましくは回転体本体と一体形成されており、回転体本体と弾性ベーンとが一体形成される場合には、回転体は、弾性ベーンに適度な弾性が付与される合成樹脂素材が用いられるのが好ましい。

本発明によれば、発生する制動に温度依存性がなく、高温でも低温でも変化のない制動を得ることができる上に、耐久性に優れたロータリダンパを提供することができる。

図１は、本発明の好ましい一例の図２に示すＩ−Ｉ線矢視断面説明図である。 図２は、図１に示す例のＩＩ−ＩＩ線矢視断面説明図である。 図３は、図１に示す例の外観説明図である。 図４は、図１に示す例の一部拡大説明図である。 図５は、図１に示す例の動作説明図である。 図６は、図１に示す例の動作説明図である。 図７は、図１に示す例の動作説明図である。

次に本発明の実施の形態を、図に示す好ましい例に基づいて更に詳細に説明する。なお、本発明はこれら例に何等限定されないのである。

図１から図４において、本例のロータリダンパ１は、内部２にシリコーンオイル等からなって温度上昇に伴って粘度が低下する粘性流体３を収容する合成樹脂製の収容体４と、収容体４の内部２に回転自在に、即ち、軸心Ｏを中心としてＲ１及びＲ２方向に回転できるように配されていると共に収容体４と協働して収容体４の内部２を少なくとも二室、本例では、室５及び６からなる二室と室７及び８からなる二室とに区画する合成樹脂製の回転体９とを具備している。

収容体４は、内周面１５及び１６を有した筒体１７と、筒体１７の軸心方向Ａの一方及び他方の環状の端面１８及び１９の夫々に複数のねじ２０により固着された一対の蓋体２１及び２２とを具備している。

内周面１５と１６とは、軸心Ｏに関して対称の形状をもって互いに同様に形成されているので、以下、内周面１５について説明すると、内周面１５は、軸心Ｏを中心とする円筒状内周面２５と、円筒状内周面２５の一端に連接されていると共に回転体９の凸面２６に相補的な形状の湾曲凹状内周面２７と、一端で円筒状内周面２５の他端に連接されている円筒状内周面２８と、一端で円筒状内周面２８の他端に連接されている円筒状内周面２９とを有しており、円筒状内周面２５及び円筒状内周面２８の夫々は、湾曲凹状内周面２７と同様に、凹面からなっており、円筒状内周面２９は凸面からなっている。

筒体１７は、円筒状内周面２５を有した円筒状の筒本体３５と、筒本体３５に軸心Ｏに関して対称の形状をもって互いに同様に一体的に形成されている一対の突部３６及び３７とを具備しており、突部３６は、内周面１５の湾曲凹状内周面２７並びに内周面１６の円筒状内周面２８及び円筒状内周面２９を有しており、突部３７は、内周面１６の湾曲凹状内周面２７並びに内周面１５の円筒状内周面２８及び円筒状内周面２９を有している。

中央に貫通孔４１を有した蓋体２１は、軸心方向Ａの一方の側面４２で内部２の軸心方向Ａの一方を規定しており、中央に貫通孔４３を有した蓋体２２は、軸心方向Ａの一方の側面４４で内部２の軸心方向Ａの他方を規定している。

回転体９は、収容体４にＲ１及びＲ２方向に回転自在となるように支持された中空の回転体本体５１と、回転体本体５１の外周面５２に一体的に設けられている一対の弾性ベーン５３及び５４とを具備している。

円筒状の回転体本体５１の中心部の中空部５５に回転軸が嵌装されるようになっており、この回転軸のＲ１及びＲ２方向の回転で回転体本体５１は、同方向に回転されるようになっており、斯かる回転軸に減衰対象物が連結される。

回転体本体５１の外周面５２は、突部３６及び３７の夫々の円弧状の先端面５６にＲ１及びＲ２方向に滑り移動自在に接触しており、回転体本体５１の外周面５２と突部３６及び３７の夫々の円弧状の先端面５６との接触により、室５及び６からなる二室と室７及び８からなる二室とが相互に密に分離されている。

弾性ベーン５３及び５４は、軸心Ｏに関して対称の形状をもって互いに同様に形成されているので、以下、弾性ベーン５３について説明すると、弾性ベーン５３は、一端では回転体本体５１の外周面５２に連接する一方、他端では収容体４の内周面１５の円筒状内周面２５に近接して対面すると共に収容体４の内周面１５と協働して二室５及び６のうちの一方の室５を形成した湾曲状の凸面２６と、凸面２６に対応して一端では回転体本体５１の外周面５２に連接する一方、凸面２６に沿って延びると共に収容体４の内周面１５と協働して二室５及び６のうちの他方の室６を形成した湾曲状の凹面６４と、凸面２６に収容体４の内周面１５に向かって突出して一体的に設けられた弾性補強突起６５とを具備している。

凸面２６は、特に図４に示すように、その他端側で、円周方向Ｒにおいて対峙した一対の楔空間７１及び７２を収容体４の円筒状内周面２５との間で形成すると共に円筒状内周面２５の曲率半径よりも小さな曲率半径を有している円弧状凸面７３を有しており、円筒状内周面２５と協働して楔空間７１及び７２を形成する円弧状凸面７３は、室５に連通する一方の楔空間７１の径方向Ｂの幅が円周方向Ｒにおいて他方の楔空間７２に向かうに連れて徐々に狭くなるように、当該一方の楔空間７１の径方向Ｂの幅を決定していると共に、室６に連通する他方の楔空間７２の径方向Ｂの幅が円周方向Ｒにおいて一方の楔空間７１に向かうに連れて徐々に狭くなるように、当該他方の楔空間７２の径方向Ｂの幅を決定しており、一対の楔空間７１及び７２を通過する粘性流体３は、弾性ベーン５３を撓ませてその粘度によって室５と室６とを連通する一対の楔空間７１及び７２の径方向Ｂの幅を決定するようになっている。

凹面６４は、凸面２６の一端から他端にかけて徐々に当該凸面２６に近づくように凸面２６に沿って延びて凸面２６の終端と共に終端しており、これにより、弾性ベーン５３は、回転体本体５１に連接された基部７４からその自由端７５に至るまで徐々に薄くなるように形成されている。

凸面２６における円弧状凸面７３に一体的に設けられていると共に回転体９の軸心方向Ａの一方の端面８１から他方の端面８２まで回転体９の軸心方向Ａに沿って連続的に延びている弾性補強突起６５は、凸面２６で粘性流体３からの流体圧を受容する際に、その先端部が収容体４の内周面１５において円筒状内周面２５又は湾曲凹状内周面２７から浮き上がるようになっている一方、凹面６４で粘性流体３からの流体圧を受容する際に、図６及び図７に示すように、その先端部が収容体４の内周面１５において円筒状内周面２５又は湾曲凹状内周面２７に弾性的な撓みをもって接触するようになっている。

蓋体２１の軸心方向Ａの一方の側面４２は、回転体９の軸心方向Ａの一方の端面８１にＲ１及びＲ２方向に回転できるように、滑り自在に密に接触しており、蓋体２２の軸心方向Ａの他方の側面４４は、回転体９の軸心方向Ａの他方の端面８２にＲ１及びＲ２方向に回転できるように、滑り自在に密に接触している。

蓋体２１の側面４２と筒本体３５及び回転体本体５１との間並びに蓋体２１の側面４４と筒本体３５及び回転体本体５１との間の夫々には、室５及び６から収容体４外部への粘性流体３の漏出を防止するシールリング８５が配されている。

以上のロータリダンパ１では、図５に示す回転体９の回転位置で、一方の室５を縮小する一方、他方の室６を拡大するように、収容体４に対して回転体９がＲ１方向に回転される際には、弾性ベーン５３の湾曲状の凸面２６に粘性流体３の圧力が付与されるために、弾性ベーン５３の他端７５側が収容体４の円筒状内周面２５から離れて一対の楔空間７１及び７２を広げるように弾性ベーン５３が弾性変形される結果、粘性流体３は広げられた一対の楔空間７１及び７２を通って一方の室５から他方の室６に流れて、この広げられた一対の楔空間７１及び７２を通過する粘性流体３の流動抵抗による小さな制動を回転体９のＲ１方向の回転に与える一方、図６に示す回転体９の回転位置で、一方の室５を拡大する一方、他方の室６を縮小するように、収容体４に対して回転体９がＲ２方向に回転される際には、弾性ベーン５３の凹面６４に粘性流体３の圧力が付与されるために、弾性ベーン５３の他端７５側が収容体４の円筒状内周面２５に近づいて一対の楔空間７１及び７２を縮小するように弾性ベーン５３が弾性変形される結果、粘性流体３は縮小された一対の楔空間７１及び７２を通って他方の室６から一方の室５に流れて、この縮小された一対の楔空間７１及び７２を通過する粘性流体３の流動抵抗による大きな制動を回転体９のＲ２方向の回転に与えて、一方向ダンパとして機能する。

また、ロータリダンパ１では、温度上昇に伴って粘度が低下する粘性流体３が回転体９のＲ１及びＲ２方向の回転において一対の楔空間７１及び７２を通過するようになっているために、例えば、低温下で常温時より粘度が増加した粘性流体３が一対の楔空間７１及び７２を通過する場合には、一対の楔空間７１及び７２での粘性流体３の圧力増大により弾性ベーン５３の他端７５側が収容体４の円筒状内周面２５から常温時よりより離れるように弾性ベーン５３が大きく弾性変形されて一対の楔空間７１及び７２が常温時と比較して大きく広げられる結果、粘性流体３自体の粘度増加による流動抵抗の増大と一対の楔空間７１及び７２の拡大による流動抵抗の低下とにより、低温にも拘らず常温時の制動を維持できる一方、高温下で常温時より粘度が低下した粘性流体３が一対の楔空間７１及び７２を通過する場合には、一対の楔空間７１及び７２での粘性流体３の圧力減少により弾性ベーン５３の他端７５側が収容体４の円筒状内周面２５に常温時より近づくように弾性ベーン５３が小さく弾性変形されて一対の楔空間７１及び７２が狭められる結果、粘性流体３自体の粘度低下による流動抵抗の減少と一対の楔空間７１及び７２の縮小による流動抵抗の増大とにより、高温にも拘らず常温時の制動を維持できるようになり、而して、発生する制動に温度依存性がなく、高温でも低温でも変化のない制動を得ることができる。

加えて、ロータリダンパ１では、上記の動作において弾性変形される弾性ベーン５３が弾性補強突起６５で補強されていると共に凹面６４で粘性流体３からの流体圧を受容する際に、弾性補強突起６５の先端部が円筒状内周面２５又は湾曲凹状内周面２７に弾性的な撓みをもって接触して弾性ベーン５３が弾性補強突起６５を介して円筒状内周面２５又は湾曲凹状内周面２７で支持されるために、弾性的な撓み変形による弾性ベーン５３の劣化を低減でき、而して、長期の使用でも弾性ベーン５３の機能を維持できて耐久性を向上させることができる。

以上の動作は弾性ベーン５４側でも同様に行われる。

以上のロータリダンパ１は、一対の弾性ベーン５３及び５４を有しているが、本発明のロータリダンパは、斯かる一対の弾性ベーンに代えて、一個又は三個以上の弾性ベーンを有していてもよい。

１ ロータリダンパ
２ 内部
３ 粘性流体
４ 収容体
５、６ 室
９ 回転体
２６ 凸面
５１ 回転体本体
５２ 外周面
５３、５４ 弾性ベーン
６４ 凹面
６５ 弾性補強突起

Claims (5)

1. 温度によって粘度が変化する粘性流体を内部に収容する収容体と、この収容体の内部に回転自在に配されていると共に収容体と協働して収容体の内部を少なくとも二室に区画する回転体とを具備しており、回転体は、収容体に回転自在に支持された回転体本体と、この回転体本体の外周面に設けられている弾性ベーンとを具備しており、弾性ベーンは、一端では回転体本体の外周面に連接する一方、他端では収容体の内周面に対面すると共に収容体の内周面と協働して二室のうちの一方の室を形成した湾曲状の凸面と、この凸面に対応して一端では回転体本体の外周面に連接する一方、凸面に沿って延びると共に収容体の内周面と協働して二室のうちの他方の室を形成した湾曲状の凹面と、湾曲状の凸面に収容体の内周面に向かって突出して一体的に設けられた少なくとも一つの弾性補強突起とを具備しており、凸面は、その他端側で、円周方向において対峙した一対の楔空間を収容体の内周面との間で形成する円弧状凸面を有しており、この円弧状凸面は、二室のうちの一方の室に連通する一方の楔空間の径方向の幅が円周方向において他方の楔空間に向かうに連れて徐々に狭くなるように、当該一方の楔空間の径方向の幅を決定していると共に、二室のうちの他方の室に連通する他方の楔空間の径方向の幅が円周方向において一方の楔空間に向かうに連れて徐々に狭くなるように、当該他方の楔空間の径方向の幅を決定しており、一対の楔空間を通過する粘性流体は、弾性ベーンを弾性的に撓ませてその粘度によって一対の楔空間の径方向の幅を決定するようになっており、弾性補強突起は、凸面における円弧状凸面に一体的に設けられており、収容体の内周面は、円弧状凸面と協働して一方の楔空間を形成する円筒状内周面と、この円筒状内周面に連接されていると共に凸面に相補的な形状の湾曲凹状内周面とを有しており、円弧状凸面は、円筒状内周面の曲率半径よりも小さな曲率半径を有しているロータリダンパ。
2. 弾性補強突起は、少なくとも湾曲状の凹面で粘性流体からの流体圧を受容する際に、その先端部が収容体の内周面に接触するようになっている請求項１に記載のロータリダンパ。
3. 弾性補強突起は、円弧状凸面で粘性流体からの流体圧を受容する際に、その先端部が収容体の内周面から浮き上がるようになっている請求項１又は２に記載のロータリダンパ。
4. 弾性補強突起は、回転体の軸心方向の一方の端面から他方の端面まで回転体の軸心方向に沿って連続的に延びている請求項１から３のいずれか一項に記載のロータリダンパ。
5. 凹面は、凸面の一端から他端にかけて徐々に当該凸面に近づくように凸面に沿って延びている請求項１から４のいずれか一項に記載のロータリダンパ。

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