JP6116995B2 - ロータリーダンパ - Google Patents

Description

本発明は、ロータリーダンパに関する。

従来、トルク特性を変化させることができるロータリーダンパが知られている。例えば、特開２０１３−０２４２５６号公報には、油路の大きさを変化させる操作部材を備え、該操作部材を操作することによって、トルク特性を変化させることができるロータリーダンパが開示されている。しかしながら、このロータリーダンパでは、トルク特性を変化させるために、操作部材を操作しなければならない。また、操作部材を操作しない限り、ロータリーダンパの姿勢に変化が生じてもトルク特性は変化しない。

一方、オイルの流れ先を自動的に切り替えることができる切替バルブが知られている。例えば、特開２０１２−２１９９７７号公報には、電子制御された切替バルブが開示されている。しかしながら、この切替バルブを動作させるためには、センサや制御回路などが必要とされるので、製造コストが高くつくという問題がある。また、電気制御又は電子制御された切替バルブ動作させるために電源が必要とされるという問題がある。

特開２０１３−０２４２５６号公報 特開２０１２−２１９９７７号公報

本発明が解決しようとする課題は、ロータリーダンパの姿勢の変化に応じてトルク特性を自動的に変化させることができ、かつトルク特性を変化させるために、電気部品や電子部品を必要としないロータリーダンパを提供することである。

上記課題を解決するため、本発明は、以下のロータリーダンパを提供する。
１．トルクを発生させるための第１の手段を有する第１の油路と、第１の手段によって発生するトルクの特性とは異なる特性を示すトルクを発生させるための第２の手段を有する第２の油路と、第１の油路と第２の油路の分岐点に設けられる切替バルブとを備え、前記切替バルブは、両端に弁座を有する弁室と、該弁室内で自重により移動可能な弁体とを有して構成され、前記弁室の傾斜方向が変化することによって、前記弁室から排出されるオイルの流れ先を第１の油路と第２の油路に選択的に切り替えることを特徴とするロータリーダンパ。
２．前記弁体が鋼球から成り、該弁体の移動速度を加速するために、前記弁室に隣接する空気室と、該空気室内で自重により移動可能な磁石とを備えることを特徴とする前記１に記載のロータリーダンパ。
３．オイルが第１の油路及び第２の油路から前記弁室に流入することを防ぐための逆止弁を備えることを特徴とする前記１に記載のロータリーダンパ。
１．

前記１に記載の発明によれば、ロータリーダンパの姿勢の変化に応じてトルク特性を自動的に変化させることができ、かつトルク特性を変化させるために、電気部品や電子部品を必要としないロータリーダンパを提供することが可能になる。
前記２に記載の発明によれば、弁体を弁室の傾斜に従って的確に移動させることができるロータリーダンパを提供することが可能になる。
前記３に記載の発明によれば、切替バルブの誤動作を防止し得るロータリーダンパを提供することが可能になる。

図１は、本発明の実施例１に係るロータリーダンパの内部構造を示す断面図である。 図２は、本発明の実施例１に係るロータリーダンパに内蔵された油圧回路の回路図である。 図３は、第１の手段として採用し得る流量調整バルブの一例を示す断面図である。 図４は、流量調整バルブの動作を説明するための図である。 図５は、第１の手段として採用し得る自動調整バルブの一例を示す断面図である。 図６は、自動調整バルブの動作を説明するための図である。 図７は、第１の手段がオリフィスであり、第２の手段もオリフィスである場合の両者のトルク特性の一例を示すグラフである。 図８は、第１の手段がオリフィスであり、第２の手段が流量調整バルブである場合の両者のトルク特性の一例を示すグラフである。 図９は、第１の手段がオリフィスであり、第２の手段が自動調整バルブである場合の両者のトルク特性の一例を示すグラフである。 図１０は、第１の手段が流量調整バルブであり、第２の手段も流量調整バルブである場合の両者のトルク特性の一例を示すグラフである。 図１１は、第１の手段が流量調整バルブであり、第２の手段が自動調整バルブである場合の両者のトルク特性の一例を示すグラフである。 図１２は、第１の手段が自動調整バルブであり、第２の手段も自動調整バルブである場合の両者のトルク特性の一例を示すグラフである。 図１３は、切替バルブの構造を示す図である。 図１４は、ハウジングが初期位置から時計回り方向に変位した状態を示す断面図である。 図１５は、ハウジングが初期位置から反時計回り方向に変位した状態を示す断面図である。 図１６は、切替バルブの動作を説明するための図である。 図１７は、第２の油路へのオイルの流れが遮断された状態を示す油圧回路図である。 図１８は、切替バルブの動作を説明するための図である。 図１９は、第１の油路へのオイルの流れが遮断された状態を示す油圧回路図である。 図２０は、切替バルブを構成する弁体の移動速度を加速させるための手段を示す図である。（実施例２） 図２１は、磁石及び弁体が弁室の傾斜方向の変化に従って移動した状態を示す図である。 図２２は、本発明の実施例３に係るロータリーダンパに内蔵された油圧回路の回路図である。

以下、本発明の実施の形態を図面を参照しながら説明するが、本発明の技術的範囲は以下の説明の内容に限定されるものではない。

図１は、本実施例に係るロータリーダンパの内部構造を示す断面図である。このロータリーダンパは、フランジ１０１を有するハウジング１００と、ハウジング１００の内部に形成される油室１０２と、ハウジング１００の内部で回転可能な回転軸１０５と、油室１０２に配置され、油室１０２を第１の室１０３と第２の室１０４とに区画するベーン１０６と、第１の室１０３と第２の室１０４とを隔てる隔壁１０７とを備えている。油室１０２（第１の室１０３及び第２の室１０４）にはオイルが充填されている。このロータリーダンパは、ベーン１０６が回転軸１０５とともに回転し、隔壁１０７がハウジング１００とともに回転するように構成されている。

このロータリーダンパは、油圧回路を内蔵している。図２は、本実施例に係るロータリーダンパに内蔵された油圧回路の回路図である。この油圧回路は、第１の室１０３と、第２の室１０４と、ベーン１０６と、第１の室１０３に連通する油路１０８と、油路１０８から分岐する第１の油路１０９及び第２の油路１１０と、第１の油路１０９と第２の油路１１０の分岐点に設けられる切替バルブ１１１と、第１の油路１０９、第２の油路１１０及び第２の室１０４に連通する油路１１２と、油路１０８及び油路１１２に連通する油路１１３と、油路１１３に設けられる逆止弁１１４とを有して構成されている。油圧回路を構成する上記の要素は、第１の室１０３、第２の室１０４及びベーン１０６を除いて、すべて隔壁１０７の内部に設けられている。

第１の油路１０９は、トルクを発生させるための第１の手段を有している。第１の手段としては、例えば、第１の油路１０９の一部又は全部をオリフィス（オイルの流量を制限し得る小孔）とする構成を採用することができる。また、オリフィスに代えて、流量調整バルブ又は自動調整バルブを採用しても良い。ここにいう「自動調整バルブ」は、負荷の変化に対応してオイルの流量を自動的に調整し得るバルブである。

図３は、第１の手段として採用し得る流量調整バルブの一例を示す断面図である。この流量調整バルブは、弁室２００と、弁室２００に配置される弁体２０１とを有して構成されている。弁体２０１の先端部分は、テーパー状に形成されている。弁体２０１の後端部分には、弁室２００に形成された雌ねじ２０２と結合する雄ねじ２０３が形成されている。この流量調整バルブは、弁体２０１の先端部と弁座２０４との間隙でオイルの流量を絞ることができる。弁体２０１は、図４に示したように、弁体２０１を一方向（ねじを締める方向）に回転させることによって、弁座２０４に向かって移動する。このとき、弁体２０１の先端部と弁座２０４との間隙は縮小される。一方、弁体２０１を逆方向（ねじを緩める方向）に回転させたときには、弁体２０１は、弁座２０４から離れる方向へ移動する。このとき、弁体２０１の先端部と弁座２０４との間隙は拡大される。従って、この流量調整バルブは、弁体２０１を上記のように操作することによって、オイルの流量を調整することができる。図３及び図４において、矢印はオイルの流れ方向を示している。

図５は、第１の手段として採用し得る自動調整バルブの一例を示す断面図である。この自動調整バルブは、弁室３００と、弁室３００に配置される弁体３０１と、弁体３０１の移動を抑制するばね３０２とを有して構成されている。この自動調整バルブは、弁体３０１の外周面と油路１０９の内周面との間隙でオイルの流量を絞ることができる。弁体３０１の移動は、ばね３０２の弾性力によって抑制されるので、弁体３０１を油路１０９に向かって移動させる力（オイルの圧力）が大きくなるほど弁体３０１の外周面と油路１０９の内周面との間隙の長さＬが長くなる（図６参照）。そして、この間隙の長さＬが長くなるほどオイルは流れ難くなる。従って、この自動調整バルブによれば、負荷の増減にかかわらず回転軸１０５の角速度を一定に維持することができる。図５及び図６において、矢印はオイルの流れ方向を示している。

第２の油路１１０は、第１の手段によって発生するトルクの特性とは異なる特性を示すトルクを発生させるための第２の手段を有している。第２の手段としては、例えば、第２の油路１１０の一部又は全部をオリフィス（オイルの流量を制限し得る小孔）とする構成を採用することができる。また、オリフィスに代えて、上記した流量調整バルブ又は自動調整バルブを採用しても良い。

第１の手段がオリフィスであり、第２の手段もオリフィスである場合は、第２の手段の径を第１の手段の径と異ならせることによって、第２の手段は、第１の手段によって発生するトルクの特性とは異なる特性を示すトルクを発生させることができる。第２の手段が流量調整バルブである場合は、第２の手段が第１の手段によって発生するトルクの特性とは異なる特性を示すトルクを発生させるように弁体の位置が適宜設定される。第１の手段が自動調整バルブであり、第２の手段も自動調整バルブである場合は、第２の手段のばねとして、第１の手段のばねの弾性力よりも大きい又は小さい弾性力を有するばねを用いることによって、第２の手段は、第１の手段によって発生するトルクの特性とは異なる特性を示すトルクを発生させることができる。

図７は、第１の手段がオリフィスであり、第２の手段もオリフィスである場合の両者のトルク特性の一例を示している。第２の手段の径は、第１の手段の径よりも小さい。図８は、第１の手段がオリフィスであり、第２の手段が流量調整バルブである場合の両者のトルク特性の一例を示している。第２の手段は、第１の手段によって発生するトルクよりも大きいトルクを発生させるように、弁体の位置が設定されている。図９は、第１の手段がオリフィスであり、第２の手段が自動調整バルブである場合の両者のトルク特性の一例を示している。図１０は、第１の手段が流量調整バルブであり、第２の手段も流量調整バルブである場合の両者のトルク特性の一例を示している。第２の手段は、第１の手段によって発生するトルクよりも大きいトルクを発生させるように、弁体の位置が設定されている。図１１は、第１の手段が流量調整バルブであり、第２の手段が自動調整バルブである場合の両者のトルク特性の一例を示している。図１２は、第１の手段が自動調整バルブであり、第２の手段も自動調整バルブである場合の両者のトルク特性の一例を示している。第２の手段は、第１の手段のばねのばね定数よりも小さいばね定数を有するばねを用いている。

図１３は、切替バルブ１１１の構造を示す図である。切替バルブ１１１は、両端に弁座（第１の弁座１１７及び第２の弁座１１８）を有する弁室１１５と、弁室１１５の内部で自重により移動可能な弁体１１６とを有して構成されている。弁室１１５は、細長い空間であり、その中はオイルで満たされている。油路１０８は、弁室１１５の長さ方向中央部分に連通している。第１の弁座１１７は、第１の油路１０９と連通し、第２の弁座１１８は、第２の油路１１０と連通している。弁体１１６は、弁室１１５の内部で自重により移動しやすいように球体であることが好ましい。

本実施例に係るロータリーダンパは、回転軸１０５が水平に配置され、ハウジング１００が可動体に固定されて使用される。従って、このロータリーダンパは、ハウジング１００が可動体の動きに伴って変位することによって姿勢が変化する。具体的には、例えば、図１に示したように、回転軸１０５の中心を通る水平な仮想線Ａ上にフランジ１０１が配置された状態をハウジング１００の初期位置とした場合、ハウジング１００は、可動体が一方向に動くことによって、例えば、図１４に示したように、初期位置から時計回り方向に変位する。このとき、フランジ１０１は、仮想線Ａ上から時計回り方向に移動した状態で配置される。一方、可動体が逆方向に動いたときには、ハウジング１００は、例えば、図１５に示したように、初期位置から反時計回り方向に変位する。このとき、フランジ１０１は、仮想線Ａ上から反時計回り方向に移動した状態で配置される。ロータリーダンパは、このようなハウジング１００の変位によって姿勢が変化する。

切替バルブ１１１の弁室１１５は、ハウジング１００が初期位置にあるときに、弁室１１５の長さ方向が仮想線Ａと平行となるように配置されている。弁室１１５は、ハウジング１００が図１４に示したように時計回り方向に変位したときには、図１６に示したように、時計回り方向に傾斜する。切替バルブ１１１の弁体１１６は、弁室１１５が時計回り方向に傾斜することによって、第２の弁座１１８に向かって移動を開始する。このとき、ベーン１０６が図１４に示したように時計回り方向に回転すると、第１の室１０３のオイルが油路１０８に流入し、それによって、第２の室１０４までのオイルの流れが発生する。弁体１１６は、弁室１１５に流れ込むオイルの圧力によって第２の弁座１１８に押し当てられる。これにより、第２の油路１１０へのオイルの流れが遮断され、弁室１１５から排出されるオイルは第１の油路１０９へ流入する。第１の油路１０９はトルクを発生させるための第１の手段を備えているので、オイルが第１の油路１０９を通過するときに発生するオイルの抵抗力がベーン１０６に作用してトルクが発生する。第１の油路１０９を通過したオイルは、油路１１２を介して第２の室１０４に流入する。図１７は、第２の油路１１０へのオイルの流れが遮断された状態を示す油圧回路図である。

一方、切替バルブ１１１の弁室１１５は、ハウジング１００が図１５に示したように反時計回り方向に変位したときには、図１８に示したように、反時計回り方向に傾斜する。切替バルブ１１１の弁体１１６は、弁室１１５が反時計回り方向に傾斜することによって、第１の弁座１１７に向かって移動を開始する。このとき、ベーン１０６が図１５に示したように時計回り方向に回転すると、第１の室１０３のオイルが油路１０８に流入し、それによって、第２の室１０４までのオイルの流れが発生する。弁体１１６は、弁室１１５に流れ込むオイルの圧力によって第１の弁座１１７に押し当てられる。これにより、第１の油路１０９へのオイルの流れが遮断され、弁室１１５から排出されるオイルは第２の油路１１０へ流入する。第２の油路１１０は第２の手段を備えているので、オイルが第２の油路１１０を通過するときに発生するオイルの抵抗力がベーンに作用してトルクが発生する。しかしながら、第２の手段は、第１の手段によって発生するトルクの特性とは異なる特性を示すトルクを発生させるための手段であるため、そのトルク特性は、第１の手段によって発生するトルクの特性とは異なる（図７乃至図１２参照）。第２の油路１１０を通過したオイルは、油路１１２を介して第２の室１０４に流入する。図１９は、第１の油路１０９へのオイルの流れが遮断された状態を示す油圧回路図である。

上記のように、本実施例に係るロータリーダンパによれば、ロータリーダンパの姿勢の変化に応じてトルク特性を自動的に変化させることができる。また、切替バルブ１１１は、弁室１１５の傾斜方向が変化することによって、弁室１１５から排出されるオイルの流れ先を第１の油路１０９と第２の油路１１０に選択的に切り替えることが可能な構成である。従って、本実施例に係るロータリーダンパは、トルク特性を変化させるための電気部品や電子部品を一切必要としないという利点を有する。

ベーン１０６が図１において反時計回り方向に回転したときには、第２の室１０４のオイルが油路１１２に流入し、それによって、第１の室１０３までのオイルの流れが発生する。オイルは、油路１１２から油路１１３へと流れ、油路１１３に設けられた逆止弁１１４を開放する。油路１１３を通過したオイルは、油路１０８を介して第１の室１０３に流入する。油路１０８、油路１１２及び油路１１３は、オイルの流量を実質的に制限しない径を有している。従って、ベーン１０６が反時計回り方向に回転したときに発生するトルクは、ベーン１０６が時計回り方向に回転したときに発生するトルクと比べて格段に小さいものとなる。

本実施例に係るロータリーダンパは、切替バルブ１１１を構成する弁体１１６の移動速度を加速させるための手段を有する点で、実施例１に係るロータリーダンパと異なる。図２０は、切替バルブ１１１を構成する弁体１１６の移動速度を加速させるための手段を示す図である。この手段は、切替バルブ１１１を構成する弁室１１５に隣接する空気室１１９と、空気室１１９の内部で自重により移動可能な磁石１２０とを有して構成されている。空気室１１９は、細長い空間であり、その中は空気で満たされている。空気室１１９の長さ方向は、弁室１１５の長さ方向と平行である。弁体１１６は鋼球である。磁石１２０は空気室１１９の内部で自重により移動しやすいように球状のものが用いられている。

弁体１１６が自重で移動する場合、弁体１１６は、オイルの抵抗を受けながら移動するので、素早く移動することが困難である。このため、弁室１１５の傾斜方向が急速に繰り返し変化した場合には、それに対応して弁体１１６が移動できず、オイルの流れを第１の油路１０９と第２の油路１１０に選択的に切り替えられない事態が発生するおそれがある。対照的に、空気の抵抗はオイルの抵抗よりも格段に小さいので、空気室１１９に配置された磁石１２０は素早く移動することができる。本実施例に係るロータリーダンパは、弁室１１５の傾斜方向が変化すると、磁石１２０の磁力で弁体１１６が牽引されて弁体１１６の移動速度が加速される。従って、本実施例に係るロータリーダンパによれば、弁室１１５の傾斜方向が急速に繰り返し変化した場合でも、それに対応して弁体１１６が的確に移動し、オイルの流れを第１の油路１０９と第２の油路１１０に選択的に切り替えることができる。図２１は、磁石１２０及び弁体１１６が弁室１１５の傾斜方向の変化に従って移動した状態を示す図である。

本実施例に係るロータリーダンパは、オイルが第１の油路１０９及び第２の油路１１０から切替バルブ１１１を構成する弁室１１５に流入することを防ぐための逆止弁１２１を備える点で、実施例１に係るロータリーダンパと異なる。図２２は、本実施例に係るロータリーダンパに内蔵された油圧回路の回路図である。この油圧回路は、第２の室１０４に連通する油路１１２に逆止弁１２１が設けられている。

図２に示したように、油路１１２に逆止弁が設けられていない構成では、ベーン１０６が第２の室１０４のオイルを押したときに、オイルが第１の油路１０９及び第２の油路１１０から切替バルブ１１１を構成する弁室１１５に流入することになる。その結果、例えば、弁室１１５が時計周り方向に傾斜しているにもかかわらず、弁体１１６が第１の弁座１１７の近くに位置してしまうことがある。この状態で、ベーン１０６が第１の室１０３のオイルの押した場合、弁室１１５が時計周り方向に傾斜していても、弁室１１５に流入したオイルの圧力で弁体１１６が第２の弁座１１８に向かって移動できない事態が発生するおそれがある。対照的に、本実施例では、第２の室１０４に連通する油路１１２に逆止弁１２１が設けられているため、オイルが第１の油路１０９及び第２の油路１１０から弁室１１５に流入することを防ぐことができる。従って、例えば、弁室１１５が時計周り方向に傾斜しているときに、弁体１１６が第１の弁座１１７の近くに位置してしまうことがない。本実施例によれば、弁室１１５が時計周り方向に傾斜しているときは、弁体１１６が第２の弁座１１８の近くに位置しているので、この状態で、ベーン１０６が第１の室１０３のオイルの押した場合、弁室１１５の傾斜方向に従って弁体１１６が第２の弁座１１８に当接し、第２の油路１１０へのオイルの流れを確実に遮断することができる。

１００ ハウジング
１０１ フランジ
１０２ 油室
１０３ 第１の室
１０４ 第２の室
１０５ 回転軸
１０６ ベーン
１０７ 隔壁
１０８ 油路
１０９ 第１の油路
１１０ 第２の油路
１１１ 切替バルブ
１１２ 油路
１１３ 油路
１１４ 逆止弁
１１５ 弁室
１１６ 弁体
１１７ 第１の弁座
１１８ 第２の弁座
１１９ 空気室
１２０ 磁石
１２１ 逆止弁
２００ 弁室
２０１ 弁体
２０２ 雌ねじ
２０３ 雄ねじ
２０４ 弁座
３００ 弁室
３０１ 弁体
３０２ ばね

Claims (3)

1. トルクを発生させるための第１の手段を有する第１の油路と、第１の手段によって発生するトルクの特性とは異なる特性を示すトルクを発生させるための第２の手段を有する第２の油路と、第１の油路と第２の油路の分岐点に設けられる切替バルブとを備え、前記切替バルブは、両端に弁座を有する弁室と、該弁室内で自重により移動可能な弁体とを有して構成され、前記弁室の傾斜方向が変化することによって、前記弁室から排出されるオイルの流れ先を第１の油路と第２の油路に選択的に切り替えることを特徴とするロータリーダンパ。
2. 前記弁体が鋼球から成り、該弁体の移動速度を加速するために、前記弁室に隣接する空気室と、該空気室内で自重により移動可能な磁石とを備えることを特徴とする請求項１に記載のロータリーダンパ。
3. オイルが第１の油路及び第２の油路から前記弁室に流入することを防ぐための逆止弁を備えることを特徴とする請求項１に記載のロータリーダンパ。

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