JP5844143B2 - エアーダンパー - Google Patents

Description

本発明は、エアーダンパーのうち、特にピストンに周設された収容溝、収容溝に嵌められたＯリング、収容溝の溝底面から後室又は前室に通じている通気溝などにより形成されるオリフィスを有したタイプに関する。

エアーダンパーは、例えば、第１部材に対する第２部材の移動速度を制動する点で回転ダンパーと同じであるが、回転ダンパーに比べギアなどを必要とせず組込が簡易となる。図７はその一例として特許文献１に開示のものを示している。同（ａ）はエアーダンパーの使用例を示し、同（ｂ）はエアーダンパーの構造を示している。このエアーダンパーＤは、取付片１８付きのシリンダー１１、及びシリンダー内に前後動可能に配置されたピストン３１、並びにピストンと同期して移動される取付部４２付きのロッド４１を備えている。取付部１８は嵌合穴１９を有している。取付部４２は穴の一部を開口したクランプである。そして、エアーダンパーＤは、シリンダー１１が嵌合穴１９を介してパネル側配置部に不図示のねじやボルト等の軸により軸支され、ロッド４１が取付部４２を介してグローブボックスＧ側配置部に不図示の突起やボルト等の軸により軸支される。これにより、グローブボックスＧは、閉位置でロック手段により係止されている状態から、操作ボタンＢの押し操作により係止解除されて自重にて開位置に切り換えられるとき、エアーダンパーＤにより制動されながらゆっくりと回動される。

以上のエアーダンパーＤは、ピストン３１が第１オリフィス（３２、３５、５１）及び第２オリフィス３７を形成している。第１オリフィスは、ピストン外周に周設された収容溝３２、及び収容溝３２に嵌められてシリンダー内を前室と後室に分けるＯリング５１、並びに収容溝３２の溝底面から後室に通じている通気溝３５からなる。この例では、ピストン３１がシリンダー１１内を後方移動するときに収容溝３２内でのＯリング５１の前移動を伴って後室から前室に流れる空気の流れを減じ、シリンダー１１内を前方移動するときは収容溝３２内でのＯリング５１の後移動を伴って前室から後室に流れる空気の流れを通気溝３５を介して増やす。一方、第２オリフィス３７は、軸方向に貫通されて第１オリフィスないしは通気溝３５の有効断面積よりも狭くなった貫通孔であり、ピストン３１がシリンダー１１内を前後動するときに前室及び後室の一方から他方へ流れる空気の流れを孔径に応じ減じて所定の制動力を得られるようにする。

特開２００５−２４０８２４号公報

上記したダンパー構造において、Ｏリング５１はピストン３１がシリンダー１１内を軸方向へ移動するときに収容溝３２内で相対的に移動されるが、その際、部分的に捻れ易くなり、そのようにＯリングが捻れるとリング外径が所期の外径よりも小さくなって正常な制動作用を維持できなくなる。この対策としては、Ｏリング５１のうち、収容溝３５内で制動作用に影響しない箇所（通気溝から離れる箇所）を収容溝内に設けた不図示の突出壁部（固定部）と前フランジ部３３との間に挟んで固定することで、その固定部同士の間のリング部分が固定部を支点としてピストンの前後動に連動して良好に動くようにし、それによりＯリング５１の捻れを防ぐようにしている。

ところが、上記した対策は、Ｏリングの捻れを防ぐ上でそれなりに有効であるが、固定部として収容溝内に突出壁部を形成するため成形型が複雑となったり、例えば小型化するほど設計通りの改善効果が得られ難くなることが分かった。

本発明は以上の背景から工夫されたものである。その目的は、エアーダンパーのうち、ピストンに周設された収容溝、収容溝に嵌められたＯリング、収容溝の溝底面から後室又は前室に通じている通気溝などにより形成されるオリフィスを有したタイプにおいて、ピストンの移動に伴うＯリングの動きを簡易性を維持しつつ安定かつ良好にし、それによりＯリングの捻れを防いで初期の減衰効果を長期に維持し品質及び信頼性を向上することにある。

請求項１の本発明は、図２の態様（ピストン側ロッドが引っ張られたり後方移動するときに減衰効果が大きくなるタイプ）を特定したもので、ピストンがシリンダー内に前後動可能に配置されていると共に、周設された収容溝、及び前記収容溝に嵌められて前記シリンダー内を前室と後室に分けるＯリング、並びに前記収容溝の溝底面から前記後室に連通した通気溝を備え、シリンダーの端部方向である後方移動するときは前記収容溝内でのＯリングの前移動を伴って後室から前室に流れる空気の流れを減じ、シリンダーの底部方向である前方移動するときは前記収容溝内でのＯリングの後移動を伴って前室から後室に流れる空気の流れを前記通気溝を介して増やすエアーダンパーにおいて、前記ピストンは前記通気溝及び前記収容溝並びに前記前フランジ部と前記シリンダー内面との間の隙間で形成される第１オリフィスと、前記収容溝より内径側にあって軸方向に貫通している第２オリフィスとを有し、前記収容溝は断面略凹形からなり溝底面及び該溝底面を挟んで対向している前・後フランジ部により区画されると共に、前記通気溝は前記収容溝の溝底面及び前記後フランジ部の周囲をほぼ等分する箇所にあって３つ以上設けられており、前記ピストンが後方移動する過程では前記Ｏリングが収容溝の溝幅内で前移動して前記第１オリフィスを塞ぎ、後室に対し前室の空気が前記第２オリフィスを通じて流れることを特徴としている。

請求項２の本発明は、図６の態様（ピストン側ロッドが押されたり前方移動するときに減衰効果が大きくなるタイプ）を特定したもので、ピストンがシリンダー内に前後動可能に配置されていると共に、周設された収容溝、及び前記収容溝に嵌められて前記シリンダー内を前室と後室に分けるＯリング、並びに前記収容溝の溝底面から前記前室に連通した通気溝を備え、シリンダーの底部方向である前方移動するときは前記収容溝内でのＯリングの後移動を伴って前室から後室に流れる空気の流れを減じ、シリンダーの端部方向である後移動するときは前記収容溝内でのＯリングの前移動を伴って後室から前室に流れる空気の流れを前記通気溝を介して増やすエアーダンパーにおいて、前記ピストンは前記通気溝及び前記収容溝並びに前記後フランジ部と前記シリンダー内面との間の隙間で形成された第１オリフィスと、前記収容溝より内径側にあって軸方向に貫通している第２オリフィスとを有し、前記収容溝は断面略凹形からなり溝底面及び該溝底面を挟んで対向している前・後フランジ部により区画されると共に、前記通気溝は前記収容溝の溝底面及び前記前フランジ部の周囲をほぼ等分する箇所にあって３つ以上設けられており、前記ピストンが前方移動する過程では前記Ｏリングが収容溝の溝幅内で後移動して前記第１オリフィスを塞ぎ、前室に対し後室の空気が前記第２オリフィスを通じて流れることを特徴としている。

以上の各発明において、前記通気溝は前記収容溝の周囲方向の幅が上側を下側より長く形成し、かつその収容溝周囲方向の断面で略扇形状の空洞となっている構成（請求項３）、更に、前記通気溝は溝空間を区画している内側面を傾斜状ないしは円弧状に形成している構成（請求項４）がより好ましい。

請求項１の発明では、減衰効果がピストン側ロッドを引っ張ったり後方移動するときに大きくなるタイプにおいて、上記したＯリングの捻れを防ぐ対策として、従来対策に比べ実施容易であり、しかもＯリングの捻れを防いで初期の減衰効果を維持して品質及び信頼性を向上できる。これは、次のような試験結果から完成された構成である。すなわち、従来構造では、通気溝を収容溝の溝底面等の周囲をほぼ等分する２箇所に設けたり、仮に２以上の通気溝を周囲に不均一に設けると、Ｏリングがピストン移動に伴って動くときに局部的な抵抗を受けて安定した動きが維持され難くなる。これに対し、本発明では、通気溝を収容溝の溝底面及び後フランジ部の周囲をほぼ等分する箇所にあって３つ以上設けると、従来構造に比べてＯリングの移動で発生する抵抗が均等ないしはバランスがよくなり、また抵抗を低減したり分散する結果、Ｏリングの捻れを防いで初期の減衰効果を長期に維持できる。

請求項２の発明では、減衰効果がピストン側ロッドを押したり前方移動するときに大きくなるタイプにおいて、上記したＯリングの捻れを防ぐ対策として、請求項１と同様な試験結果により、従来対策に比べ実施容易で、しかも初期の減衰効果を維持して品質及び信頼性を向上できる。

請求項３の発明では、収容溝の周囲方向に沿う通気溝の幅としては上側が下側より長く、収容溝周囲方向の断面で略扇形状の空洞となっているため、Ｏリングと接触する収容溝の溝底面部分を効率よく空洞化し、それによりＯリングの捻れ対策としてより好適なものとなる。

請求項４の発明では、通気溝が溝空間を区画している内側面を傾斜状ないしは円弧状に形成していると、Ｏリングが接触する収容溝の溝底面のうち、通気溝に対応する溝縁部分から受ける局部抵抗を極力なくし、それによりＯリングのスムースな移動がより確実に維持されて、捻れ対策としてより好適なものとなる。

本発明形態のエアーダンパーを示し、（ａ）は正面図、（ｂ）は右側端面図、（ｃ）は下面図である。 （ａ）は図１（ａ）のＡ−Ａ線断面図、（ｂ）はピストンを後方移動したときの要部作動図、（ｃ）はピストンを前方移動したときの要部作動図である。 上記エアーダンパーのピストン単品を示す外観図である。 上記ピストンを示し、（ａ）は正面図、（ｂ）は（ａ）のＢ−Ｂ線断面図、（ｃ）は左側端面図、（ｄ）は（ａ）のＣ−Ｃ線断面図である。 上記ピストンの変形例１を示し、（ａ）は外観図、（ｂ）は図４（ｄ）に対応した断面図である。 上記ピストンの変形例２及びそれを用いたエアーダンパーを図２に対応して示し、（ａ）は断面図、（ｂ）はピストンを後方移動したときの要部作動図、（ｃ）はピストンを前方移動したときの要部作動図である。 特許文献１に開示のエアーダンパーであり、（ａ）は用途例を示し、（ｂ）ダンパー構造を示している。

以下、本発明の形態を図面を参照し説明する。この説明では、図１〜図４に示したエアーダンパーの構造及びその作動、図５に示した変形例１、図６に示した変形例２の順に詳述する。

（構造）形態のエアーダンパー４は、図２に示されるごとく、有底筒形のシリンダー１と、シリンダー１内に往復ないしは前後動可能に配置されたピストン２と、ピストン２に組み込まれているＯリング３と、ピストン２と同期して移動されるロッド２５と、シリンダー１の一端側に装着されるキャップ１７とから構成されている。

用途は、図７（ａ）のようなクローブボックスを想定しているが、他の用途であってもよい。材質は、シリンダー１、ピストン２及びロッド２５、キャップ１７は樹脂成形品であるが、樹脂以外でも差し支えない。

まず、シリンダー１は、図１及び図２に示されるごとく、前端面１１を閉じた有底円筒状の筒体１０からなり、筒体１０の開口側周囲に突設された複数の係止爪１２と、外周壁に突設されて前後に延びている板状の保持部１３と、前側周囲から斜め下側へ突設された台状の取付部１４と、取付部１４の上面側に突出されてねじ等の取付具を通すガイド部１５などを一体に有している。勿論、保持部１３や取付部１４は、目的の用途及び設置箇所に応じて最適な形状に変形される。

筒体１０の一端側開口はキャップ１７により閉じられる。このキャップ１７は、中央部に設けられたロッド挿通用の略矩形の挿通孔１７ａと、周囲部に設けられた複数の係合穴１８とを有している。そして、以上のキャップ１７は、シリンダー１内にピストン２及びロッド２５を組み込んだ状態から筒部１０の一端側に嵌め込むと、シリンダー側の各係止爪１２が対応する係合穴１８に係止し、それによりシリンダー１に対し一体的に装着される。

ピストン２は、図２〜図４に示されるごとく略円盤状をなし、シリンダーの筒体１０内に摺動自在に配置されると共に、後側端面に突設したロッド２５を有している。ピストン２には、外周に周回されている断面略凹形の収容溝２０と、収容溝２０の溝底面２０ａから後室に連通している通気溝２３と、収容溝２０より内径側にあって軸方向に貫通している第２オリフィス２４ａとが設けられている。なお、このピストン２は、減衰効果がワンウェイタイプのうち、ピストン側ロッド２５を引っ張ったり後方移動すときに大きくなるようにした一例である。

収容溝２０は、前フランジ部２１と後フランジ部２２と溝底面２０ａとにより、或いは溝底面２０ａを挟んで対向している前・後フランジ部２１，２２により区画されている。収容溝２０の溝幅ｗは、Ｏリング３の軸方向への移動量として収容溝２０の大きさなどを考量した幅寸法に設定される。Ｏリング３は、収容溝２０内に適度な弾性でかつ軸方向に移動可能に嵌め付けられて、図２に示されるごとくシリンダーの筒体１０内を前室と後室に分ける。

通気溝２３は、Ｏリング３と共に第１オリフィス、つまりピストン２が一方向へ移動するときにダンパー（減衰）を効かさないようにするワンウェイ効果を得るための通気穴である。このため、通気溝２３は、第２オリフィス２４ａに比べ有効断面積が大きく設定されている。第２オリフィス２４ａは、ピストン２の前端面側から後端面側に向けて設けられた凹所２４に連通された軸方向の通気穴である。また、通気溝２３は、溝底面２０ａ及び後フランジ部２２の対応部分２２ａを切り欠いた溝であり、この例のごとく３つの構成だと、溝底面２０ａ及び後フランジ部２２の周囲をほぼ等分する箇所、つまり約１２０度間隔に設けられている。

また、各通気溝２３は、図４（ｄ）に示したごとく収容溝２０の周囲方向の幅寸法が上側の幅Ｌ2を下側の幅Ｌ1より長く形成していると共に、その収容溝周囲方向の断面で略扇形状の空洞となっている。

加えて、各通気溝２３は、図３の拡大図に示したごとく溝空間を区画している溝底面２３ａが略矩形状であり、溝底面２３ａから立ち上がった内側面、つまり周囲方向に対向している内側面２３ｂと２３ｂ、及び溝奥側の内側面２３ｃが傾斜状ないしは円弧状に形成している。この点も、Ｏリング３が収容溝２０内にあって溝底面２０ａから通気溝２３に多少なりとも落ち込み難くなるようにし、かつ、通気溝２３の溝縁部分から受ける局部抵抗を極力なくすようにし、それにより上記した局部抵抗などに起因したＯリング３の捻れをなくして良好な動きを維持する上で工夫されたものである。

一方、ロッド２５は、図３に示されるごとく、ピストン２の後端面に突設されて細長い板状となっており、板の長手方向の各縁部に設けられた縁取り兼用のリブ２５ａ及び両側のリブ２５ａの間に設けられた中間のリブ２５ｂにより補強されている。先端側は、常にシリンダー１の外に配置される箇所であり、両側の円弧状部２６ａの間の首部２６と、首部２６に連結された開口２７ａ付きのクランプ部２７とからなる。

（作動）次に、上記したエアーダンパー４の主作動について説明する。
まず、このエアーダンパー４は、例えば、図１（ａ）に模式的に示したごとく、第１部材６と第２部材７との間に介在されて、可動側の第２部材７の移動速度を制動する。ここでは、シリンダー１が第１板材６の配置部に対し取り付けられ、ロッド２５が第２部材７の配置部に対して取り付けられる。なお、ロッド２５は、クランプ部２７とボス、或いはボルトやねじなどの軸Ｓとの嵌合により回動可能に枢支されたり、回動不能に固定される。一方、シリンダー１は、相手側に保持部１３を介して位置決め配置され、取付部１４のガイド部１５などから挿通されるねじやボルトなどにより固定される。

（１）エアーダンパー４は、ロッド２５（ピストン２）がシリンダー１から突出する方向ないしは後方移動する過程では、図２（ｂ）のごとくＯリング３が収容溝２０の溝幅内で前移動して各通気溝２３と前室との間に形成される通路を塞ぐ。このため、ピストン２としては、前室に対し後室の空気が第２オリフィス２４ａを通じて専ら流れ、通気溝２３からは流れない。その結果、ロッド２５は制動されてゆっくり後方移動される。

（２）ピストン２がシリンダー１に没入ないしは前方移動する過程では、図２（ｃ）のごとくＯリング３が収容溝２０の溝幅内で前記した後フランジ部２２に当たるまで後移動して、各通気溝２３と前室との間に形成される通路を開放する。このため、ピストン２としては、後室に対し前室の空気が第２オリフィス２４ａと、各通気溝２３及び収容溝２０並びに前フランジ部２１とシリンダー内面との間の隙間、いわゆる第１オリフィスを通じて流れる。その結果、ロッド２５は制動されることなく前方移動される。

（３）具体例としては、図１（ａ）の第２部材７が第１部材６から離れた開ないしは離間位置と、第１部材６に接近した閉ないしは当接位置とに切り換えられるような使用例だと、第２部材７が当接位置から離間位置に切り換えられる過程でエアーダンパー４の制動力を受けゆっくり移動されるが、第２部材７が離間位置から当接位置に切り換えられる過程ではエアーダンパー４の制動力を受けないことになる。以上の基本作動において、この構造では、まず、通気溝２３を３つ以上にし、かつ溝周囲を等分する箇所に設けることにより、Ｏリング３の軸方向の移動時における局部抵抗をバランスよく減らし、局部抵抗などに起因した捻れをなくして良好な動きを長期に維持できる。また、上記した各通気溝２３における溝幅の形状、及び溝内側面の形状工夫により、Ｏリング３の動きを良好に維持できるため、上記した局部抵抗などに起因したＯリング３の捻れをなくして安定した制動力が長期にわたって保たれる。

（変形例１）図５はピストン２に設けられる通気溝２３の数を変更した一例を示している。この説明では、上記形態と同一又は類似する箇所に同じ符号を付し、主な変更点に絞って述べる。

このピストン２には、上記した収容溝２０の溝底面２０ａから後室に連通している第１オリフィス用の６つの通気溝２３が約６０度間隔に設けられている。すなわち、本発明は、この変形例から分かるごとく、溝底面２０ａ及び前フランジ部２１の対応部分を切り欠いた通気溝２３として、上記形態のごとく３つに限られず、通気溝２３が４つの構成だと約９０度間隔、通気溝２３が５つの構成だと約７２度、通気溝２３が７つの構成だと約５１度間隔、通気溝２３が８つの構成だと約４５度間隔、通気溝２３が９つの構成だと約４０度間隔、通気溝２３が１０つの構成だと約３６度間隔に設けられる。このように通気溝２３の数は多くなるほど溝幅も相対的に小さくなる。通気溝２３の数は３つ以上であればよく、上限は加工性などから制約される。

（変形例２）図６はピストン２として、減衰効果がピストン側ロッドを押したり前方移動するときに大きくなるようにした一例である。この説明でも、上記形態と同一又は類似する箇所には同じ符号を付し、変更点について述べる。

このピストン２において、通気溝２３は、溝底面２０ａ及び前フランジ部２１の対応部分を切り欠いた溝であり、溝底面２０ａ及び後フランジ部２２の周囲をほぼ等分する箇所、この例だと約１２０度間隔に設けられている。なお、各通気溝２３としては、収容溝２０の周囲方向の幅寸法が上側の幅を下側の幅より長く形成していると共に、その収容溝周囲方向の断面で略扇形状の空洞となっている点、溝空間を区画している内側面、つまり周囲方向に対向している内側面２３ｂと２３ｂ、及び溝奥側の内側面２３ｃが傾斜状ないしは円弧状に形成している点で上記形態と同じ。

（１）このエアーダンパー４は、ロッド２５（ピストン２）がシリンダー１から突出する方向ないしは後方移動する過程では、図６（ｂ）のごとくＯリング３が収容溝２０の溝幅内で前フランジ部２１に当たるまで前移動して、各通気溝２３と前室との間に形成される通路を開放する。このため、ピストン２としては、前室に対し後室の空気が第２オリフィス２４ａと、各通気溝２３及び収容溝２０並びに後フランジ部２２とシリンダー内面との間の隙間、いわゆる第１オリフィスを通じて流れる。その結果、ロッド２５は制動されることなく後方移動される。

（２）ピストン２がシリンダー１に没入ないしは前方移動する過程では、図６（ｃ）ののごとくＯリング３が収容溝２０の溝幅内で後移動して各通気溝２３と後室との間に形成される通路を塞ぐ。このため、ピストン２としては、後室に対し前室の空気が第２オリフィス２４ａを通じて専ら流れ、通気溝２３からは流れない。その結果、ロッド２５は制動されてゆっくり前方移動されることになる。

なお、本発明は、上記形態や変形例１と２に制約されるものではなく、請求項で特定される技術要素を備えておればよく、細部については種々変形したり展開可能である。その一例としては、シリンダやロッド構成については他の公知の構造でも差し支えない。

１…シリンダー（１０は筒体、１４は取付部、１７はキャップ）
２…ピストン（２４ａは第２オリフィス、２５はロッド）
３…Ｏリング
４…エアーダンパー
２０…収容溝（２０ａは溝底面、ｗは溝幅）
２３…通気溝（２３ａは溝底面、２３ｂと２３ｃは内側面）

Claims (4)

1. ピストンがシリンダー内に前後動可能に配置されていると共に、周設された収容溝、及び前記収容溝に嵌められて前記シリンダー内を前室と後室に分けるＯリング、並びに前記収容溝の溝底面から前記後室に連通した通気溝を備え、シリンダーの端部方向である後方移動するときは前記収容溝内でのＯリングの前移動を伴って後室から前室に流れる空気の流れを減じ、シリンダーの底部方向である前方移動するときは前記収容溝内でのＯリングの後移動を伴って前室から後室に流れる空気の流れを前記通気溝を介して増やすエアーダンパーにおいて、
   前記ピストンは前記通気溝及び前記収容溝並びに前フランジ部と前記シリンダー内面との間の隙間で形成される第１オリフィスと、前記収容溝より内径側にあって軸方向に貫通している第２オリフィスとを有し、
   前記収容溝は断面略凹形からなり溝底面及び該溝底面を挟んで対向している前・後フランジ部により区画されると共に、前記通気溝は前記収容溝の溝底面及び前記後フランジ部の周囲をほぼ等分する箇所にあって３つ以上設けられており、
   前記ピストンが後方移動する過程では前記Ｏリングが収容溝の溝幅内で前移動して前記第１オリフィスを塞ぎ、後室に対し前室の空気が前記第２オリフィスを通じて流れることを特徴とするエアーシリンダー。
2. ピストンがシリンダー内に前後動可能に配置されていると共に、周設された収容溝、及び前記収容溝に嵌められて前記シリンダー内を前室と後室に分けるＯリング、並びに前記収容溝の溝底面から前記前室に連通した通気溝を備え、シリンダーの底部方向である前方移動するときは前記収容溝内でのＯリングの後移動を伴って前室から後室に流れる空気の流れを減じ、シリンダーの端部方向である後移動するときは前記収容溝内でのＯリングの前移動を伴って後室から前室に流れる空気の流れを前記通気溝を介して増やすエアーダンパーにおいて、
   前記ピストンは前記通気溝及び前記収容溝並びに後フランジ部と前記シリンダー内面との間の隙間で形成された第１オリフィスと、前記収容溝より内径側にあって軸方向に貫通している第２オリフィスとを有し、
   前記収容溝は断面略凹形からなり溝底面及び該溝底面を挟んで対向している前・後フランジ部により区画されると共に、前記通気溝は前記収容溝の溝底面及び前記前フランジ部の周囲をほぼ等分する箇所にあって３つ以上設けられており、
   前記ピストンが前方移動する過程では前記Ｏリングが収容溝の溝幅内で後移動して前記第１オリフィスを塞ぎ、前室に対し後室の空気が前記第２オリフィスを通じて流れることを特徴とするエアーシリンダー。
3. 請求項１又は２のエアーダンパーにおいて、前記通気溝は、前記収容溝の周囲方向の幅が上側を下側より長く形成し、かつその収容溝周囲方向の断面で略扇形状の空洞となっていることを特徴とするエアーダンパー。
4. 請求項１から３の何れかに記載のエアーダンパーにおいて、前記通気溝は、溝空間を区画している内側面を傾斜状ないしは円弧状に形成していることを特徴とするエアーダンパー。

Images