JP6559493B2

JP6559493B2 - 回転ダンパ

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Publication number: JP6559493B2
Application number: JP2015148089A
Authority: JP
Inventors: 織田　信寿; 信寿織田
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Priority date: 2015-07-27
Filing date: 2015-07-27
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Description

本発明は、固定部材に収容される回転部材の回動に粘性流体によって抵抗を与えて、回転部材に取り付けられる被駆動体の動きを制動する回転ダンパに関するものである。

従来この種の回転ダンパとしては、特許文献１に開示されたトルク自動調整式回転ダンパがある。この回転ダンパは、筒状のハウジング内に相対回転可能にローターが組み込まれて構成される。ハウジングとローターとの間には粘性流体が介在させられ、粘性流体の流動抵抗によって制動力が発揮させられる。ハウジング内には隔壁が設けられ、隔壁に隣接してリードベーンが配置される。隔壁によりハウジング内には主圧力室と第２の圧力室とが形成され、主圧力室は羽根部によって高圧側と低圧側とに区画される。ローターが反時計方向に回転すると、隔壁に設けられた流通穴がリードベーンによって閉じられるので、ローターは高圧側の圧力室内の圧力を受け、ローターに制動力が発生する。一方、ローターが時計方向に回転すると、リードベーンは隔壁の流通穴を流圧によって開放し、羽根部によって区画された一方の圧力室内の粘性流体は、隔壁に設けられた流通穴および第２の圧力室を介して他方の圧力室に流れる。このため、ローターは制動力を受けないで回転する。

特開２０１５−３４５９８号公報

しかしながら、特許文献１に開示された上記従来の回転ダンパは、ハウジングに円筒状に形成された空洞に、ローターに同じく円筒状に形成された空洞を向かい合わせて組み込む構成であるため、粘性流体を収容するハウジングにローターを組み込む際、ローター側の空洞内に気泡が残留することがある。空洞内に気泡が残留すると、回転ダンパの動作が阻害されてしまい、被駆動体の制動安定性を高めることが困難になる。

また、ローターは隔壁の内周に密接した状態で隔壁に対して相対回転するので、ローターと隔壁との接触面が著しく摩耗することがある。このため、従来の回転ダンパは、その製品寿命と運転時間とが短くなってしまうことがある。

本発明はこのような課題を解決するためになされたもので、
一方側を開口端とし他方側を閉塞した底部とする第１の空洞が形成された、基体に取り付けられる固定部材と、
第１の空洞に充填される粘性流体と、
基体に対して駆動される被駆動体に一方側が取り付けられ、他方側が第１の空洞に挿入されて軸心を中心に第１の空洞に回動自在に収容される、第１の空洞の底部に面した開口端を他方側に有する第２の空洞が形成された回転部材と、
回転部材の一方側を露出させて第１の空洞の開口端を塞ぐ蓋と、
第１の空洞に収容される回転部材の外周と第１の空洞の内周との間に形成される部屋を、回転部材の軸心方向において、第１の空洞の底部側に形成される主室と蓋側に形成される副室とに分ける隔壁と、
回転部材の外周に設けられるベーンによって主室を回転部材の軸心の周方向に区画するベーン機構と
を備えて構成される回転ダンパにおいて、
隔壁の内周に接する部分の回転部材に、回転部材の外周に開口する開口部が隔壁の内周に覆い尽くされる、第２の空洞と第１の空洞とを連通させる通路が形成されていることを特徴とする。

本構成によれば、第２の空洞と第１の空洞とを連通させる通路が回転部材に形成されているため、粘性流体を収容する固定部材に形成された第１の空洞に、回転部材に形成された第２の空洞を向かい合わせて組み込む際、第２の空洞内に残留する気泡は通路を通じて第１の空洞側へ移動する。このため、気泡は第１の空洞の開口端から放出されて各空洞内に残留しなくなり、回転ダンパの動作は気泡によって阻害されるなくなる。この結果、回転ダンパによる被駆動体の制動安定性を高めることが可能になる。

また、第２の空洞と第１の空洞とを連通させる通路は、隔壁の内周に接する部分の回転部材に形成され、隔壁の内周と通路の開口部とが接する部分では、隔壁内周と回転部材外周との間に摩擦抵抗が生じなくなる。このため、回転部材と隔壁との間に生じる接線応力が小さくなり、回転部材と隔壁との摺接抵抗を抑制することが出来る。また、摺接する隔壁の内周と回転部材の外周との間には通路を通じて粘性流体が供給され、粘性流体が潤滑剤の役割を果たす。このため、回転ダンパの動作によって回転部材と隔壁との接触面に生じる摩耗が防げ、回転ダンパの製品寿命と運転時間とを長くすることが可能になる。

本構成によれば、回転ダンパの組み立て後、通路の開口部は隔壁の内周に覆い尽くされて閉塞される。このため、回転ダンパの組み立て後、回転部材の第２の空洞に収容される粘性流体が通路を通じて固定部材の第１の空洞側へ流れて、粘性流体の意図しない流路が形成されるのを防ぐことが出来る。

また、本発明は、通路の形状または個数が、回転部材と隔壁との間の所望の摺接抵抗に応じて設定されることを特徴とする。

本構成によれば、回転ダンパに要求される性能に応じて通路の形状または個数が設定され、回転部材と隔壁との間の摺接抵抗が調整される。このため、所望の摺接抵抗を有する回転ダンパを容易に提供することが可能になる。

本発明によれば、空洞内に残留する気泡によって動作が阻害されることなく、回転ダンパによる被駆動体の制動安定性を高めることが可能で、しかも、製品寿命と運転時間とを長くすることが可能な、回転ダンパを提供することが出来る。

本発明の一実施の形態による回転ダンパの外観斜視図である。一実施の形態による回転ダンパの分解斜視図である。（ａ）は一実施の形態による回転ダンパの縦断面図、（ｂ）は縦断面を斜めから見た斜視図である。（ａ）は、ハウジングからキャップおよび締結リングを外した状態における一実施の形態による回転ダンパをその軸心方向の斜め上方から見た斜視図、（ｂ）は、さらにリードベーンを外した状態の斜視図である。ハウジングを破断した一実施の形態による回転ダンパの内部の側面図である。（ａ）は、一実施の形態による回転ダンパを図３（ａ）のＡ−Ａ線で破断して矢視方向から見た横断面図、（ｂ）は、Ｂ−Ｂ線で破断して矢視方向から見た横断面図である。（ａ）は、ハウジングの開口端が上方に向けて置かれた一実施の形態による回転ダンパの縦断面を斜めから見た斜視図、（ｂ）は、ローターの外周に開口する通路の開口部が隔壁によって塞がれることを説明するためのローターの斜視図である。

次に、本発明による回転ダンパを実施するための形態について説明する。

図１は本発明の一実施の形態による回転ダンパ１の外観斜視図である。

回転ダンパ１は、ハウジング２内に相対回転可能にローター３が組み込まれて構成されている。ハウジング２は金属やプラスチック等の材質で有底の略中空円筒形状に形成されている。ハウジング２の円筒内周部の開口近辺にはキャップ４が嵌着して、蓋をされている。キャップ４は、ハウジング２の円筒内周部の開口端に締結リング５が締結されることで、固定されている。この締結は、ネジによる螺着や接着剤による接着、あるいはこれらの組み合わせ等によって行われる。ローター３はキャップ４から露出した一方側に被駆動体取付部３ａが形成されており、この被駆動体取付部３ａには、回転ダンパ１によって回動動作が制動される図示しない被駆動体が取り付けられる。また、ハウジング２の後端部左右には基体取付部２ａが形成されており、この基体取付部２ａには、被駆動体を支持する図示しない基体が取り付けられる。

図２は回転ダンパ１の分解斜視図である。

基体に取り付けられて固定されるハウジング２は固定部材を構成し、中空内部には第１の空洞２ｂが形成されている。第１の空洞２ｂは、一方側を開口端２ｃとし、基体取付部２ａが形成された他方側を閉塞した底部として、ハウジング２が中ぐりされた形状をしている。開口端２ｃの内周には、締結リング５に螺合する図示しない雌ねじ溝が形成されている。一方側に被駆動体が取り付けられて回動するローター３は回転部材を構成し、他方側が第１の空洞２ｂに挿入されて、軸心を中心に第１の空洞２ｂに回動自在に収容される。第１の空洞２ｂにはシリコーンオイル等の粘性流体が充填され、ハウジング２とローター３との間に粘性流体が介在させられることで、粘性流体の流動抵抗によって被駆動体に対して制動力が与えられる。

図３（ａ）は回転ダンパ１の縦断面図、図３（ｂ）は回転ダンパ１の縦断面を斜めから見た斜視図である。

ローター３も金属やプラスチック等の材質で略中空円筒形状に形成され、中ぐりされた中空内部には第２の空洞３ｂが形成されている。第２の空洞３ｂは、第１の空洞２ｂの底部に面した開口端３ｃをローター３の他方側に有する。第２の空洞３ｂには、回転ダンパ１の仕様により、ピストン６や、円筒コイルバネ７等の構成部品が組み込まれる。また、ローター３の外周にはローター３の軸心に対して垂直方向に延びる一対の突起３ｄが形成されており、これら突起３ｄはベーン９の各溝９ａに差し込まれて嵌合する。ベーン９がこのようにローター３の外周に止着されることで、ローター３の外周にローター３と一体に羽根部が形成される。ローター３はその端部に軸受部材となるブッシュ８が嵌められて、第１の空洞２ｂに収納される。

ローター３が同軸上に組み込まれたハウジング２の第１の空洞２ｂには、金属やプラスチック等の材質で形成された隔壁１０が挿入される。隔壁１０は、第１の空洞２ｂの内部に形成された段差２ｄに片面の外周縁部が当接して配置される。この隔壁１０には、金属やプラスチック等の材質で形成されたリードベーン１１が隣接して配置される。リードベーン１１と一体になった隔壁１０は、キャップ４を介して締結リング５によって片面の外周縁部が段差２ｄに押さえ込まれ、第１の空洞２ｂの内部に固定される。キャップ４は、ローター３の一方側を露出させて第１の空洞２ｂの開口端２ｃを塞ぐ蓋を構成する。

キャップ４の大径部外周に形成された溝には大きな径の細いＯリング１２が嵌められ、このＯリング１２がハウジング２の内周に圧接することで、キャップ４の外周とハウジング２の内周との間から粘性流体が漏れるのを防ぐ。また、ローター３の頭部側外周に形成された溝には小さな径の太いＯリング１３が嵌められ、このＯリング１３がキャップ４の内周に圧接することで、ローター３の外周とキャップ４の内周との間から粘性流体が漏れるのを防ぐ。

図４（ａ）は、ハウジング２からキャップ４および締結リング５を外した状態における回転ダンパ１をその軸心方向の斜め上方から見た斜視図、図４（ｂ）は、さらにリードベーン１１を外した状態における回転ダンパ１を同じ視点から見た斜視図である。

図４（ｂ）に示すように、隔壁１０には、長楕円形状をした一対の流通穴１０ａ，１０ｂが形成されている。また、図４（ａ）に示すように、リードベーン１１には、一方の流通穴１０ａを露出させる切り欠き１１ａ、および、他方の流通穴１０ｂを塞ぐ弁部１１ｂが形成されている。弁部１１ｂは粘性流体の流れる方向に応じて流通穴１０ｂを閉じ、または開く。

図５は、ハウジング２を破断した回転ダンパ１の内部の側面図である。

キャップ４で蓋がされた第１の空洞２ｂに収容されたローター３の外周と第１の空洞２ｂの内周との間には、部屋が形成される。隔壁１０は、この部屋を、ローター３の軸心方向において、第１の空洞２ｂの底部側に形成される主室２b1と、キャップ４側に形成される副室２b2とに分ける。主室２b1は、第１の空洞２ｂの底部側において、隔壁１０と第１の空洞２ｂの底部との間に形成され、副室２b2は、キャップ４側において、隔壁１０とキャップ４との間に形成される。

図６（ａ）は、回転ダンパ１を図３（ａ）のＡ−Ａ線で破断して矢視方向から見た回転ダンパ１の横断面図、図６（ｂ）は、回転ダンパ１を図３（ａ）のＢ−Ｂ線で破断して矢視方向から見た回転ダンパ１の横断面図である。

図６（ａ）に示すように、ローター３の外周に設けられるベーン９は、ハウジング２の厚肉部に形成されたウォール部２ｅと共に、ローター３の軸心の周方向に、主室２b1を第１の圧力室２b11と第２の圧力室２b12とに区画する。ベーン９は回転ダンパ１の中心軸を中心に主室２b1内で円周運動をし、ハウジング２の薄肉部内周を摺接する。この際、ベーン９と反対側の部分のローター３はウォール部２ｅを摺接する。一の区画の第１の圧力室２b11と他の区画の第２の圧力室２b12との間は、細い流路３ｅによって連通している。流路３ｅは、ローター３の外周に帯状に形成された溝によって構成される。

第１の圧力室２b11は、図６（ｂ）に示す隔壁１０に形成された第１の流通穴１０ａを介して副室２b2に連通しており、第２の圧力室２b12は第２の流通穴１０ｂを介して副室２b2に連通している。この第２の流通穴１０ｂは図４（ａ）に示すようにリードベーン１１の弁部１１ｂによって塞がれる。

ローター３の羽根部に装着されたベーン３および隔壁１０に固定されたリードベーン１１はベーン機構を構成する。このベーン機構は、ローター３の一方向側、本実施形態では反時計回り側への回動によるベーン９の移動によって、粘性流体の圧力が高まる第２の圧力室２b12に収容される粘性流体に対して、第２の流通穴１０ｂを塞ぐリードベーン１１の弁部１１ｂをその流圧によって押し退けさせて、副室２b2および第１の流通穴１０ａを介して第１の圧力室２b11に流す。このため、ローター３は制動力を受けないで反時計回りに回動し、ローター３に取り付けられた被駆動体は抵抗を受けることなく基体に対して回動する。

一方、ベーン機構は、ローター３の他方向側、本実施形態では時計回り側への回動によるベーン９の移動によって、粘性流体の圧力が高まる第１の圧力室２b11に収容される粘性流体に対して、第１の流通穴１０ａを介して副室２b2に流れ込ませるが、リードベーン１１の弁部１１ｂによって第２の流通穴１０ｂを閉じさせて、副室２b2を通過させない。第１の圧力室２b11に収容される粘性流体は、細い流路３ｅを通じて第２の圧力室２b12に流れる。このため、ローター３は制動力を受けながら時計回りに回動し、ローター３に取り付けられた被駆動体は制動力を受けながら基体に対して回動する。

なお、本実施形態では、上述のように、ローター３にベーン９を装着し、リードベーン１１を隔壁１０に固定するベーン機構について説明しているが、ベーン機構は上述の構成に限定されるものではなく、他の構成であってもよい。

また、本実施形態では、図３に示すように、隔壁１０の内周に接する部分のローター３に通路３ｆが形成されている。この通路３ｆは、ローター３の軸心に垂直な方向に貫通して円筒状に形成され、ローター３に形成される第２の空洞３ｂとハウジング２に形成される第１の空洞２ｂとを連通させる。ローター３の外周に開口する通路３ｆの円形状開口部の直径は隔壁１０の厚さよりも小さくされ、通路３ｆの開口部の面積は、この開口部が接する隔壁１０の内周の面積よりも相対的に小さく設定されている。したがって、ローター３の外周に開口する通路３ｆの開口部は、ローター３がハウジング２に組み込まれて、ローター３の外周に隔壁１０が取り付けられることで、隔壁１０の内周に覆い尽くされる。

このような構成において、回転ダンパ１の組み立て作業は次のように行われる。まず、ベーン９をローター３の外周に止着し、ローター３の胴部の両端部外周にシール部材となるＯリング１３とブッシュ８を組み付ける。回転ダンパ１の仕様によっては、ピストン６や円筒コイルバネ７等の部品をローター３内の第２の空洞３ｂに組み込む。次に、図７（ａ）に示すように、ハウジング２をその開口端２ｃを上方に向けて水平面上に置き、開口端２ｃから第１の空洞２ｂに粘性流体を注入する。そして、各部品を上記のように組み付けたローター３をハウジング２内の第１の空洞２ｂに挿入する。この際、ローター３ｂ内の第２の空洞３ｂに残留する気泡１４は、通路３ｆを通って第２の空洞３ｂから第１の空洞２ｂへ排出され、ハウジング２の開口端３ｃから放出される。

次に、ハウジング２にリードベーン１１を配置した隔壁１０を挿入し、隔壁１０の片面の外周縁部が段差２ｄに当接する位置まで、ローター３の外周をガイドとして隔壁１０をスライドさせる。隔壁１０は、この位置で、図７（ｂ）に示すように、ローター３の外周に開口する通路３ｆの開口部を塞ぐ。次に、ハウジング２にキャップ４を挿入し、ローター３の外周にキャップ４を配置する。次に、締結リング５をハウジング２の開口端２ｃに締結し、回転ダンパ１の組み立てを完成する。

このような本実施形態の回転ダンパ１によれば、第２の空洞３ｂと第１の空洞２ｂとを連通させる通路３ｆがローター３に形成されているため、粘性流体を収容するハウジング２に形成された第１の空洞２ｂに、ローター３に形成された第２の空洞３ｂを向かい合わせて組み込む際、上述のように、第２の空洞３ｂ内に残留する気泡１４は通路３ｆを通じて第１の空洞２ｂ側へ移動する。このため、気泡１４は第１の空洞２ｂの開口端２ｃから放出されて各空洞２ｂ，３ｂ内に残留しなくなり、回転ダンパ１の動作は気泡１４によって阻害されるなくなる。この結果、回転ダンパ１の回動時におけるトルク精度が向上し、回転ダンパ１による被駆動体の制動安定性を高めることが可能になる。また、気泡１４を排出するための機器を回転ダンパ１の組立作業中に使う必要が無いので、回転ダンパ１の組立作業を連続して迅速に行うことが可能になる。

また、第２の空洞３ｂと第１の空洞２ｂとを連通させる通路３ｆは、隔壁１０の内周に接する部分のローター３に形成され、隔壁１０の内周と通路３ｆの開口部とが接する部分では、隔壁１０内周とローター３外周との間に摩擦抵抗が生じなくなる。このため、ローター３と隔壁１０との間に生じる接線応力が小さくなり、ローター３と隔壁１０との摺接抵抗を抑制することが出来る。また、摺接する隔壁１０の内周とローター３の外周との間には通路３ｆを通じて粘性流体が供給され、隔壁１０の内周に常に接する粘性流体が潤滑剤の役割を果たす。このため、回転ダンパ１の動作によってローター３と隔壁１０との接触面に生じる摩耗が防げ、回転ダンパ１の製品寿命と運転時間とを長くすることが可能になる。

また、本実施形態の回転ダンパ１の構成によれば、回転ダンパ１の組み立て後、通路３ｆの開口部は隔壁１０の内周に覆い尽くされて閉塞される。このため、回転ダンパ１の組み立て後、ローター３の第２の空洞３ｂに収容される粘性流体が通路３ｆを通じてハウジング２の第１の空洞２ｂ側へ流れて、粘性流体の意図しない流路が形成されるのを防ぐことが出来る。

なお、上記の実施形態では、通路３ｆは、円筒状に１箇所にローター３に形成される場合について説明したが、通路３ｆの形状または個数を、ローター３と隔壁１０との間の所望の摺接抵抗に応じて設定するように構成してもよい。例えば、ローター３と隔壁１０との間の所望の摺接抵抗に応じて、通路３ｆの形状を扁平なスリット形状や三角柱状等にし、通路３ｆを２〜３箇所等に形成するように構成してもよい。本構成によれば、回転ダンパ１に要求される性能に応じて通路３ｆの形状または個数が設定され、ローター３と隔壁１０との間の摺接抵抗が調整される。このため、所望の摺接抵抗を有する回転ダンパ１を容易に提供することが可能になる。

本発明による回転ダンパ１は、鍵盤楽器における楽器本体に対する鍵盤蓋の開閉制動や、洋式トイレにおける便器本体に対する便座・便蓋の開閉制動、収納棚における棚本体に対する扉の開閉制動などに適用することが出来る。この場合、被駆動体となる鍵盤蓋や、便座・便蓋、扉などの制動を安定して行え、また、各製品の寿命と運転時間とを延ばすことが可能になるといった上述した作用効果が奏される。。

１…回転ダンパ、２…ハウジング（固定部材）、２ａ…基体取付部、２ｂ…第１の空洞、２b1…主室、２b11…第１の圧力室、２b12…第２の圧力室、２b2…副室、２ｃ…開口端、２ｄ…段差、２ｅ…ウォール部、３…ローター（回転部材）、３ａ…被駆動体取付部、３ｂ…第２の空洞、３ｃ…開口端、３ｄ…突起、３ｅ…流路、３ｆ…通路、４…キャップ(蓋）、５…締結リング、６…ピストン、７…円筒コイルバネ、８…ブッシュ、９…ベーン、９ａ…溝、１０…隔壁、１０ａ，１０ｂ…流通穴、１１…リードベーン、１１ａ…切り欠き、１１ｂ…弁部、１２，１３…Ｏリング、１４…気泡

Claims

一方側を開口端とし他方側を閉塞した底部とする第１の空洞が形成された、基体に取り付けられる固定部材と、
第１の前記空洞に充填される粘性流体と、
前記基体に対して駆動される被駆動体に一方側が取り付けられ、他方側が第１の前記空洞に挿入されて軸心を中心に第１の前記空洞に回動自在に収容される、第１の前記空洞の底部に面した開口端を他方側に有する第２の空洞が形成された回転部材と、
前記回転部材の一方側を露出させて第１の前記空洞の開口端を塞ぐ蓋と、
第１の前記空洞に収容される前記回転部材の外周と第１の前記空洞の内周との間に形成される部屋を、前記回転部材の軸心方向において、第１の前記空洞の底部側に形成される主室と前記蓋側に形成される副室とに分ける隔壁と、
前記回転部材の外周に設けられるベーンによって前記主室を前記回転部材の軸心の周方向に区画するベーン機構と
を備えて構成される回転ダンパにおいて、
前記隔壁の内周に接する部分の前記回転部材に、前記回転部材の外周に開口する開口部が前記隔壁の内周に覆い尽くされる、第２の前記空洞と第１の前記空洞とを連通させる通路が形成されていることを特徴とする回転ダンパ。
一方側を開口端とし他方側を閉塞した底部とする第１の空洞が形成された、基体に取り付けられる固定部材と、
第１の前記空洞に充填される粘性流体と、
前記基体に対して駆動される被駆動体に一方側が取り付けられ、他方側が第１の前記空洞に挿入されて軸心を中心に第１の前記空洞に回動自在に収容される、第１の前記空洞の底部に面した開口端を他方側に有する第２の空洞が形成された回転部材と、
前記回転部材の一方側を露出させて第１の前記空洞の開口端を塞ぐ蓋と、
第１の前記空洞に収容される前記回転部材の外周と第１の前記空洞の内周との間に形成される部屋を、前記回転部材の軸心方向において、第１の前記空洞の底部側に形成される主室と前記蓋側に形成される副室とに分ける隔壁と、
前記回転部材の外周に設けられるベーンによって前記主室を前記回転部材の軸心の周方向に区画するベーン機構と
を備えて構成される回転ダンパにおいて、
前記隔壁の内周に接する部分の前記回転部材に、前記回転部材と前記隔壁との間の所望の摺接抵抗に応じて形状または個数が設定される、第２の前記空洞と第１の前記空洞とを連通させる通路が形成されていることを特徴とする回転ダンパ。
前記通路は、前記回転部材の外周に開口する開口部が前記隔壁の内周に覆い尽くされることを特徴とする請求項２に記載の回転ダンパ。
前記ベーン機構は、前記回転部材の一方向側への回動による前記ベーンの移動によって前記粘性流体の圧力が高まる一の区画に収容される前記粘性流体に対しては、前記隔壁に形成された流通穴を塞ぐ部材を押し退けさせて前記副室を介して他の区画に流し、前記回転部材の他方向側への回動による前記ベーンの移動によって前記粘性流体の圧力が高まる他の区画に収容される前記粘性流体に対しては、前記部材によって前記流通穴を閉じさせて前記副室を通過させないことを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の回転ダンパ。