JP5848635B2

JP5848635B2 - ロータリダンパ

Info

Publication number: JP5848635B2
Application number: JP2012045035A
Authority: JP
Inventors: 敦作田
Original assignee: KYB Corp
Current assignee: KYB Corp
Priority date: 2012-03-01
Filing date: 2012-03-01
Publication date: 2016-01-27
Anticipated expiration: 2032-03-01
Also published as: JP2013181593A

Description

本発明は、ロータリダンパの改良に関する。

従来、ロータリダンパにあっては、シャフトと、上記シャフトを周方向への回転を許容しつつ軸支する一対のサイドパネルと、これらのサイドパネルで挟持されて内部に作動室を形成するケースと、上記シャフトに設けられて上記作動室を一方室と他方室とに区画するベーンとを備えて構成されている。

そして、ロータリダンパは、たとえば、シャフトに外部から回転力が加わると、シャフトの回転に伴ってベーンが作動室内で移動して一方室を縮小し、他方室を拡大するよう動作し、縮小される一方室から拡大される他方室へ移動する油の流れに減衰弁で抵抗を与えることで、シャフトの回転を抑制する減衰力を発揮するようになっている（特許文献１参照）。

特開平８−１７７９２８号公報

このようなロータリダンパを車両のサスペンションに組み込んで使用する場合を考えると、ロータリダンパには、車体の浮き上がりや沈み込みを規制するクッションを備えておらず、これらクッションをロータリダンパ外へ設ける必要があった。

そのため、ストッパをサスペンションに設ける必要があって、車両を構成する部品点数が増加して車両の重量増加を招くだけでなく、ストッパを設けるスペースの確保が必要であった。

そこで、本発明は、上記した不具合を改善するために創案されたものであって、その目的とするところは、車両の重量増加を招かず車両に対してクッションの搭載スペースを要求しないロータリダンパを提供することである。

上記した課題を解決するために、本発明の課題解決手段は、中空部を備えたケースと、上記ケースを挟む一対のサイドパネルと、上記各サイドパネルに回転自在に軸支され上記中空部内に挿入されて上記中空部内を略扇状の一つ以上の作動室と略扇状のクッション室を区画するシャフトと、上記シャフトの外周に設けられて上記作動室を一方室と他方室とに区画するベーンと、上記シャフトの外周に設けられて上記クッション室内に収容されるストッパと、上記クッション室内に上記ストッパに対して上記シャフトの周方向両側に固定されて上記ストッパに衝合可能な一対のクッションとを備え、上記作動室中であって上記ベーンが揺動しない範囲に上記ケースおよび上記作動室内に充填される流体よりも単位体積当たりの質量が軽量な物体を設置した。

以上のように構成されたロータリダンパにあっては、クッション室にストッパに衝合可能なクッションを設けたので、車両のサスペンションにロータリダンパを組み込めばクッションもサスペンションに組み込まれた状態となって、ロータリダンパ外にクッションを設ける必要がなくなる。

本発明のロータリダンパによれば、車両を構成する部品点数が増加して車両の重量増加を招くことがなく、車両にストッパを設けるスペースの確保を要求することもない。また、ベーンが作動室内で揺動し得ない範囲内に作動室内に充填される流体およびケースよりも単位体積当たりの質量が軽量な材料で形成した物体が設置されているため、ロータリダンパの軽量化を図ることができる。

一実施の形態におけるロータリダンパの縦断面図である。一実施の形態におけるロータリダンパの横断面図である。一実施の形態のロータリダンパにおけるクッションの斜視図である。一実施の形態の一変形例におけるロータリダンパの横断面図である。

以下、図に示した実施の形態に基づき、本発明を説明する。図１および図２に示すように、一実施の形態におけるロータリダンパＤは、中空部２１を備えたケース４と、当該ケース４を挟む一対のサイドパネル２，３と、当該各サイドパネル２，３に回転自在に軸支され上記中空部２１内に挿入されて当該中空部２１内を略扇状の作動室Ｒと略扇状のクッション室Ｃを区画するシャフト１と、当該シャフト１の外周に設けられて作動室Ｒを一方室Ｒ１と他方室Ｒ２とに区画するベーン５と、シャフト１の外周に設けられてクッション室Ｃ内に収容されるストッパ６と、クッション室Ｃ内にストッパ６に対してシャフト１の周方向両側に固定されて当該ストッパ６に衝合可能な一対のクッション７，８とを備えて構成されており、シャフト１をケース４に対して周方向へ回転させると、このシャフト１の回転を抑制する減衰力を発揮する。

以下、このロータリダンパＤの各部について詳細に説明する。まず、シャフト１は、先端に設けられて図示しない継手等への連結を可能とするセレーション１ａと、途中に設けた他部よりも大径な拡径部１ｂと、当該拡径部１ｂの外周であって周方向に１８０度の位相をもって設けたベーン５とストッパ６とを備えている。なお、上記したところでは、図外の継手等への連結のためにセレーション１ａを設けているが、接続方法はこれに限定されない。

ベーン５は、この実施の形態では、先端に円弧状面を備えており、サイドパネル２側となる図１中上端、先端およびサイドパネル３側となる図１中下端にかけて、コ字状のシール９が装着されており、このシール９は、ケース４、サイドパネル２，３に摺接してベーン５、ケース４とサイドパネル２，３の間をシールしている。

ストッパ６は、この実施の形態では、先端に円弧状面を備えており、サイドパネル２側となる図１中上端、先端およびサイドパネル３側となる図１中下端にかけて、コ字状のシール１０が装着されており、このシール１０は、ケース４、サイドパネル２，３に摺接してストッパ６、ケース４とサイドパネル２，３の間をシールしている。

サイドパネル２は、この実施の形態の場合、筒状でシャフト１の図１中上端が挿通されるシャフト保持部２ａと、シャフト保持部２ａの図１中下端外周に設けたフランジ状のキャップ部２ｂと、キャップ部２ｂに同一円周上に間隔を開けて設けた複数のボルト挿通孔２ｃとを備えている。また、シャフト保持部２ａの内周には、シャフト１の図１中上方側に摺接する筒状のベアリング１１が装着され、シャフト保持部２ａの内周であってこのベアリング１１よりも図１中下方となるケース４側には環状のシール部材１２が装着され、同じくシャフト保持部２ａの内周であってこのベアリング１１よりも図１中上方となる反ケース４側にはシャフト１の外周に摺接する環状のＵパッキン１３と環状のダストシール１４とがそれぞれ装着されている。

シール部材１２は、シャフト１の拡径部１ｂとサイドパネル２の内周に摺接して、シャフト１とサイドパネル２との間をシールしている。Ｕパッキン１３は、シャフト１の外周に密着してシャフト１とサイドパネル２との間をシールしている。また、図１中最上方となる最外方に設けたダストシール１４は、シャフト１とサイドパネル２との間へ外方からの塵や埃の侵入を防止している。

他方、サイドパネル３は、この実施の形態の場合、有底筒状であってシャフト１の図１中下端が挿入されるシャフト保持部３ａと、シャフト保持部３ａの図１中上端外周に設けたフランジ状のキャップ部３ｂと、キャップ部３ｂに同一円周上に間隔を開けて設けた複数のボルト挿通孔３ｃとを備えている。また、シャフト保持部３ａの内周には、シャフト１の図１中下端外周に摺接する筒状のベアリング１６が装着され、シャフト保持部３ａの内周であってこのベアリング１６よりも図１中上方となるケース４側には環状のシール部材１７が装着され、同じくシャフト保持部３ａの内周であってこのベアリング１６よりも図１中下方となる反ケース４側にはシャフト１の外周に摺接する環状のＵパッキン１８が装着されている。

シール部材１７は、シャフト１の拡径部１ｂとサイドパネル３の内周に摺接して、シャフト１とサイドパネル３との間をシールしている。Ｕパッキン１８は、シャフト１の外周に密着してシャフト１とサイドパネル３との間をシールしている。

なお、サイドパネル３は、シャフト保持部３ａにおける底部が閉塞されているので、ダストシールは設けられていないが、シャフト保持部３ａの底部を塞がずにシャフト１の下端を外方へ突出させるのであれば、ダストシールを設けることもできる。

ケース４は、作動室Ｒを形成する中空部２１を備えたケース本体２０と、ケース本体２０の側部に設けたバルブブロック２２と、ケース本体２０の図１中上端側にサイドパネル２の各ボルト挿通孔２ｃに符合する位置に設けた複数の螺子孔２３と、ケース本体２０の図１中下端側にサイドパネル３の各ボルト挿通孔３ｃに符合する位置に設けた複数の螺子孔２４とを備えて構成されている。

ケース４の図１中上方には、サイドパネル２が積層されて、ボルト挿通孔２ｃに通したボルト２５を螺子孔２３に螺着することで、これらが一体化される。また、ケース４の図１中下方には、サイドパネル３が積層されて、ボルト挿通孔３ｃに通したボルト２６を螺子孔２４に螺着することで、これらが一体化される。なお、ボルト２５，２６は、強度上要求される数を用いればよく、ボルト２５，２６の数に対応する数のボルト挿通孔２ｃ，３ｃおよび螺子孔２３，２４を設ければよい。

そして、中空部２１にシャフト１を挿通しつつ、ケース４に上述のようにしてサイドパネル２，３を取り付けると、中空部２１が密閉されてシャフト１によって略扇状の作動室Ｒと略扇状のクッション室Ｃが形成される。

作動室Ｒは、シャフト１に設けたベーン５によって、それぞれ、一方室Ｒ１と他方室Ｒ２とに区画され、たとえば、作動油等の流体が封入される。なお、ケース４のケース本体２０の図１中上下端には、中空部２１の外周を取り巻くＯリング２７，２８が装着されていて、ケース４とサイドパネル２，３との間がシールされ、作動室Ｒが密閉される。

一方室Ｒ１は、図２では、シャフト１の軸から見てベーン５の右側に区画され、他方室Ｒ２は、シャフト１の軸から見てベーン５の左側に区画されており、シャフト１が図２中で時計回りに回転する場合、ベーン５によって他方室Ｒ２が拡大されるとともに一方室Ｒ１が縮小され、反対に、シャフト１が図２中で反時計回りに回転する場合、ベーン５によって他方室Ｒ２が縮小されるとともに一方室Ｒ１が拡大されるようになっている。

なお、作動室Ｒは、この場合、一つのみが設けられているが、二つ以上設けてもよく、その場合には、作動室Ｒの設置数とシャフト１に設けるベーン５の設置数とを同じくし、各作動室Ｒ内をベーン５で一方室Ｒ１と他方室Ｒ２に区画すればよい。そして、たとえば、シャフト１を一方向に回転する場合に拡大される室を一方室Ｒ１として流路を設けてこれらを連通し、それ以外の室を他方室Ｒ２として流路を設けてこれらを連通するようにすればよい。なお、流路は、たとえば、シャフト１やサイドパネル２，３に設けることができる。

クッション室Ｃは、シャフト１に設けたストッパ６によって、それぞれ、右室Ｃ１と左室Ｃ２とに区画され、たとえば、これ例では、気体が封入されている。なお、クッション室Ｃもまた、Ｏリング２７，２８によって密閉されている。

また、ケース４のクッション室Ｃに臨む内壁のうち、円弧状壁ＳＷ１を挟む側壁ＳＷ２，ＳＷ３には、それぞれ、ケース４の軸方向に沿ってクッション室Ｃに通じるとともに入口よりも幅広の膨部３１を備えた凹部３０が設けられている。詳しくは、凹部３０は、断面角丸長方形状の膨部３１と、この膨部３１をクッション室Ｃへ連通する入口を構成する入口部３２とを備え、この入口部３２は、膨部３１よりも幅狭となっている。膨部３１の形状は、その幅Ｗが入口部３２の幅ｗよりも広ければよいので、上記以外の形状を採用することができる。

この凹部３０には、それぞれ、クッション７，８が装着されている。クッション７，８は、図３に示すように、基端に、上記膨部３１の形状に略一致した外周形状を持ちこれに嵌合する断面角丸長方形状の凸部３３と、入口部３２に挿入される中間部３４と、凹部３０から突出してクッション室Ｃ内に配置される断面Ｄ字状のクッション部３５とを備えて構成されている。凸部３３の外周形状は、膨部３１に嵌合可能なように、膨部３１の形状に応じた形状であればよい。

このクッション７，８を凹部３０に装着するには、膨部３１に凸部３３を、入口部３２に中間部３４をケース４の軸方向にスライドさせながら挿入することで行うことができる。そして、このようにケース４にクッション７，８を装着した後、ケース４にサイドパネル２，３を取り付けると、クッション７，８はサイドパネル２，３によってケース４の軸方向に抜けることがなく、また、膨部３１に凸部３３が嵌合されるので、ケース４に対してクッション７，８をクッション室Ｃ側へ引き出そうとしても引き出すことができず、クッション７，８はケース４に固定される。

これらクッション７，８は、ストッパ６に対してシャフト１の周方向両側に固定されているので、シャフト１がケース４に対して回動しクッション室Ｃ内でストッパ６がクッション室Ｃの中央から所定量揺動すると当該ストッパ６に衝合して、ストッパ６の移動を抑制するようになっている。なお、クッション７，８の長さは、この実施の形態では等しくしているが、異なっていてもよく、ストッパ６がクッション室Ｃの中央からクッション７，８に衝合するまでの揺動量を異ならしめるようにしてもよい。

なお、この実施の形態の場合、クッション室Ｃは気体が封入されストッパ６によって右室Ｃ１と左室Ｃ２とに区画されていて、右室Ｃ１と左室Ｃ２のうちストッパ６が揺動する際に圧縮される方の圧力が上昇して気体ばねとして機能するようになっているが、ストッパ６がクッション室Ｃを二つの室に区画しない場合には、気体ばねとして機能しないようにすることも可能である。

戻って、ケース４のケース本体２０からバルブブロック２２へかけて一方室Ｒ１と他方室Ｒ２とを連通する減衰通路４０が設けられており、バルブブロック２２には、減衰通路４０の途中に配置されて一方室Ｒ１から他方室Ｒ２へ向かう流体の流れのみを許容しつつ当該流れに抵抗を与える減衰弁４２と、減衰弁４２に並列して減衰通路４０に配置され他方室Ｒ２から一方室Ｒ１へ向かう流体の流れのみを許容するチェック弁４３と、減衰通路４０の途中であって減衰弁４２に対しては直列に配置されて他方室Ｒ２から一方室Ｒ１へ向かう流体の流れのみを許容しつつ当該流れに抵抗与える減衰弁４４と、減衰弁４４に並列して減衰通路４０に配置され一方室Ｒ１から他方室Ｒ２へ向かう流体の流れのみを許容するチェック弁４５と、減衰通路４０の途中であって減衰弁４２と減衰弁４４の間に接続されるアキュムレータ４６とが設けられている。

したがって、シャフト１が時計回りに回転して、ベーン５が一方室Ｒ１を圧縮すると、一方室Ｒ１から押し出された流体は、減衰弁４２およびチェック弁４５を通過し減衰通路４０を通じて、拡大する他方室Ｒ２へ移動することになり、この流体の流れに減衰弁４２が抵抗を与えることで、一方室Ｒ１と他方室Ｒ２とに差圧を生じせしめて、上記シャフト１の回転を抑制する減衰力を発揮する。

他方、シャフト１が反時計回りに回転して、ベーン５が他方室Ｒ２を圧縮すると、他方室Ｒ２から押し出された流体は、減衰弁４４およびチェック弁４３を通過し減衰通路４０を通じて、拡大する一方室Ｒ１へ移動することになり、この流体の流れに減衰弁４４が抵抗を与えることで、他方室Ｒ２と一方室Ｒ１とに差圧を生じせしめて、上記シャフト１の回転を抑制する減衰力を発揮する。

なお、本実施の形態にあっては、ストッパ６もクッション室Ｃ内で揺動するので、気体ばねとしても機能するから、ロータリダンパＤは減衰力に加えてばね力も発揮する。

ロータリダンパＤでは、シャフト１の回転による一方室Ｒ１の拡大或いは縮小分の容積は、他方室Ｒ２の縮小或いは拡大分の容積に等しくなるので、シリンダとピストンとピストンロッドとで構成される直動片ロッド型のダンパのようにシリンダ内容積変化を補償する必要はないが、温度変化による流体の体積変化、この場合、流体の体積変化を補償する必要があるので、アキュムレータ４６を設置して上記流体の温度変化による体積変化を補償するようにしている。また、アキュムレータ４６は、封入される流体に所定圧の圧力を作用させていて、流体の見掛け上の剛性を高めて減衰力発生応答性を向上させる。

なお、ケース４のケース本体２０の内周であってシャフト１の拡径部１ｂの外周に摺接する部位とケース本体２０の上下端にかけてコ字状のシール４７が装着されている。よって、シール４７、ベーン５に設けたシール９、シール部材１２，１７、Ｏリング２７，２８とで、一方室Ｒ１と他方室Ｒ２とが密にシールされ、一方室Ｒ１と他方室Ｒ２とが減衰通路４０以外で連通しないようになっている。

以上のように構成されたロータリダンパＤにあっては、ケース４内にクッション室Ｃを形成し、シャフト１の外周に当該クッション室Ｃ内で揺動するストッパ６を設け、クッション室Ｃにストッパ６に衝合可能なクッション７，８を設けたので、車両のサスペンションにロータリダンパＤを組み込めばクッション７，８もサスペンションに組み込まれた状態となって、ロータリダンパＤ外にクッションを設ける必要がなくなる。

したがって、このロータリダンパＤによれば、ロータリダンパＤの外にクッションを設ける必要がなくなるので、車両を構成する部品点数が増加して車両の重量増加を招くことがなく、車両にストッパを設けるスペースの確保を要求することもない。よって、ロータリダンパＤは、四輪車の車体の振動を抑制するサスペンション用途への使用に適する。

さらに、この実施の形態のロータリダンパＤにあっては、ケース４に軸方向に沿ってクッション室Ｃに通じるとともに入口よりも幅広の膨部３１を備えた凹部３０を設け、クッション７，８の基端に膨部３１に嵌合する凸部３３を設けて、クッション７，８をケース４に固定したので、クッション７，８がケース４から脱落することがないので、クッション効果が失われることがない。また、ケース４へクッション７，８の組付は、ケース４の軸方向へスライドさせることで容易に行うことができ、組付性も良好である。

また、このロータリダンパＤにあっては、ストッパ６がクッション７，８によって、揺動範囲が規制されるため、この揺動範囲の規制によってベーン５が作動室Ｒ内で揺動し得ない範囲（図１中格子網掛部分）がある場合、この範囲内に作動室Ｒ内に充填される流体およびケース４よりも単位体積当たりの質量が軽量な材料で形成した物体Ｍを設置することでロータリダンパＤの軽量化を図ることも可能である。

上記したところでは、クッション室Ｃは、作動室Ｒと分離されていて、気体が充填されているので、ロータリダンパＤを軽量化することができる。これに対して、クッション室Ｃ内に作動室Ｒに充填される流体を充填する場合、右室Ｃ１を一方室Ｒ１に連通し、左室Ｃ２を他方室Ｒ２に連通し、右室Ｃ１を一方室Ｒ１として機能させるとともに左室Ｃ２を他方室Ｒ２として機能させるようにしてもよい。また、クッション室Ｃ内に作動室Ｒに充填される流体を充填する場合であってストッパ６がクッション室Ｃを右室Ｃ１と左室Ｃ２とに区画しない場合には、クッション室Ｃを一方室Ｒ１或いは他方室Ｒ２に連通するようにしてもよい。このように、クッション室Ｃに作動室Ｒに充填される流体と同じ流体を充填することで、シャフト１周りをシールするシール部材１２，１７が経年劣化によって多少の漏れが生じてクッション室Ｃから作動室Ｒ内に別種の流体が混入してしまうことを阻止することができるので、ロータリダンパＤは、安定した減衰力を発揮することができる。

なお、クッション７，８を図４に示すような形状としてもよい。図４に示したクッション７，８は、基端に設けた断面形状が略円形状の凸部５１と、凸部５１から伸びてクッション室Ｃへ突出する衝合部５２とを備えており、この場合、凹部３０に設けた膨部３１の断面形状も円形状とされていてクッション７，８の凸部５１が嵌合可能なようにしてある。また、クッション７，８の凸部５１の先端には軸方向に沿って溝５１ａが設けてあり、衝合部５２の幅Ｌは、凹部３０の入口の幅ｗ以下とされている。クッション７，８が上述のように構成されることで、クッション７，８がストッパ６によって凹部３０側へ向けて圧縮された際に、クッション７，８の溝５１ａが潰れることでクッション７，８の衝合部５２の凹部３０内への逃げが許容される。このように、クッション７，８がストッパ６によって圧縮される際に、溝５１ａが潰れて衝合部５２が凹部３０内に進入することが許容されるから、クッション７，８が側壁ＳＷ２，３とストッパ６との間に挟み込まれることがなく、クッション７，８の摩耗や劣化を抑制することができる。なお、衝合部５２の先端に衝合部５２の幅Ｌよりも幅広のクッション部を設けてこのクッション部をストッパ６に衝合させるようにしても、衝合部５２の長さを充分に確保しておきクッション７，８がストッパ６によって圧縮されても側壁ＳＷ２，３へ当該クッション部が接触しないようにしておくことで、クッション７，８の摩耗や劣化を抑制することができる。

以上で、本発明の実施の形態についての説明を終えるが、本発明の範囲は図示されまたは説明された詳細そのものには限定されないことは勿論である。

本発明は、種々の用途のロータリダンパに利用でき、たとえば、車両のサスペンションに使用されるロータリダンパに利用することができる。

１シャフト
２，３サイドパネル
４ケース
５ベーン
６ストッパ
７，８クッション
２１中空部
３１膨部
３０凹部
３３，５１凸部
５１ａ溝
Ｃクッション室
Ｄロータリダンパ
Ｍ物質
Ｒ作動室
Ｒ１一方室
Ｒ２他方室

Claims

中空部を備えたケースと、
上記ケースを挟む一対のサイドパネルと、
上記各サイドパネルに回転自在に軸支され上記中空部内に挿入されて上記中空部内を略扇状の一つ以上の作動室と略扇状のクッション室を区画するシャフトと、
上記シャフトの外周に設けられて上記作動室を一方室と他方室とに区画するベーンと、
上記シャフトの外周に設けられて上記クッション室内に収容されるストッパと、
上記クッション室内に上記ストッパに対して上記シャフトの周方向両側に固定されて上記ストッパに衝合可能な一対のクッションとを備え、
上記作動室中であって上記ベーンが揺動しない範囲に上記ケースおよび上記作動室内に充填される流体よりも単位体積当たりの質量が軽量な物体を設置したことを特徴とするロータリダンパ。
上記ケースに軸方向に沿って上記クッション室に通じるとともに入口よりも幅広の膨部を備えた凹部を設け、上記クッションの基端に上記膨部に嵌合する凸部を設けて、上記クッションを上記ケースに固定したことを特徴とする請求項１に記載のロータリダンパ。
上記クッションの凸部の先端に軸方向に沿って溝を設け、上記クッションの凸部から伸びて上記クッション室へ突出する部位の幅を上記凹部の入口の幅以下としたことを特徴とする請求項２に記載のロータリダンパ。
上記クッション室に上記作動室に充填される流体を充填したことを特徴とする請求項１から３のいずれか一項に記載のロータリダンパ。