JP7008954B2 - 双方向無限角回転ダンパ - Google Patents

Description

本発明は、ハウジング内の粘性流体により生じるトルクによってシャフトの回転に抵抗を付与する双方向無限角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、例えば、特許文献１に開示された回転ダンパがある。この回転ダンパは、ハウジングと、ローターと、第１抵抗板を有するシャフトと、第２抵抗板とを主な構成として有する。第１抵抗板は、略円形の形状とされ、シャフトのローター内となる位置において、シャフトの長手方向に垂直な方向に延在し、当該長手方向に並べられる。第２抵抗板は、部分円に略一致する外側部と略四角形の内側部とからなり、内側部が、ローターの側壁部に形成されるスリットに挿入されて、ローターに係止される。ローターに形成されるスリットの幅、および、シャフトの第１抵抗板同士の間隔は、第２抵抗板の厚みより僅かに大きい。第２抵抗板は、回転ダンパに必要とされる回転抵抗の大きさに応じた枚数が、複数の第１抵抗板の間に配置されて、ローターに係止される。

特許第６２２６７２０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、複数の第１抵抗板の間に回転抵抗の大きさに応じた枚数の第２抵抗板を配置させるために、シャフトを覆う筒状のローターが構成部品として必要とされる。また、ローターの側壁に形成されるスリットに第２抵抗板を多数挿入して組み付ける必要がある。このため、上記従来の回転ダンパは、大きな回転抵抗を得るために構成部品が増え、また、組立工数が増えてしまう。

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、
内部に粘性流体が充填される一方の物体に取り付けられるハウジングと、ハウジング内に収容されてハウジングに対して回転自在に支持される他方の物体に取り付けられるシャフトとを備え、粘性流体の剪断抵抗により生じるトルクによってシャフトの回転に抵抗を付与する双方向無限角回転ダンパにおいて、
シャフトが、ハウジング内に収容される外周に第１の凹凸が軸心方向に所定長にわたって形成され、
第１の凹凸と軸心方向に所定長にわたって噛み合う第２の凹凸がシャフトの外周に対向する内周に形成され、ハウジング内に回転不能に収容される制動子だけをシャフトの周囲にハウジングとシャフトの間における回転抵抗付与部材として備える
ことを特徴とする。

本構成においては、シャフトが回転すると第１の凹凸が回転し、第１の凹凸は、ハウジングに回転不能に収容される第２の凹凸に対して相対移動する。したがって、シャフトの外周に形成された第１の凹凸と、制動子の内周に第１の凹凸に噛み合って形成された第２の凹凸との間には、粘性流体の剪断抵抗が生じる。この剪断抵抗は、第１の凹凸と第２の凹凸とが軸心方向において噛み合う長さおよび噛み合う深さに応じた大きさで生じる。したがって、第１の凹凸と第２の凹凸とが噛み合う長さおよび噛み合う深さを適宜設定することで、所望の大きさの回転抵抗を生じさせる回転ダンパを、シャフトの周囲に制動子を備えるだけで構成することができる。このため、従来のロータに相当する構成部品を要することなく、また、第２抵抗板をロータに多数組み付ける従来の組立工数を要することなく、少ない構成部品および少ない組立工数で製作でき、大きな回転抵抗を生じさせる双方向無限角回転ダンパを提供することができる。

また、本発明は、シャフトの外周を内周が覆う円筒体が軸心方向に沿って複数個に分断されて、制動子が構成されていることを特徴とする。

本構成によれば、シャフトへの制動子の組み付けは、制動子の円筒体の内周に軸心方向に沿ってシャフトを挿入することなく、軸心方向に沿って複数個に分断された制動子をシャフトの軸心に垂直な方向からシャフトの外周に組み付けることで、容易に行える。

また、本発明は、制動子が、分断された円筒体の少なくとも一つがハウジング内に回転不能に収容されることを特徴とする

本構成によれば、回転ダンパの回転抵抗は、制動子を構成する分断された円筒体のハウジングへの収納数、すなわち、制動子の内周に形成される第２の凹凸がシャフトの外周に形成される第１の凹凸と周方向において噛み合う弧長により、調整される。

また、本発明は、制動子が、ハウジング内に粘性流体が充填される側の端部に軸心方向に沿う切り欠きが軸心方向に所定長にわたって形成されていることを特徴とする。

本構成によれば、ハウジング内に粘性流体が充填される際、粘性流体は制動子の切り欠きによって形成される空間を伝って、粘性流体のハウジングへの充填側と反対側へ速やかに移動する。このため、第１の凹凸と第２の凹凸との各噛み合い部に速やかに粘性流体が行きわたり、速やかにハウジング内に粘性流体が充填されて、回転ダンパの製作時間を短縮化することができる。

また、本発明は、第１の凹凸が、シャフトの外周における周方向の弧長が切り欠きの周方向における弧長よりも小さく形成されることを特徴とする。

本構成によれば、回転ダンパの回転抵抗は、シャフトの外周に形成される第１の凹凸がシャフトの軸心方向において制動子の第２の凹凸と重なり、第２の凹凸と噛み合う回転位置にあるとき、第１の凹凸と第２凹凸との間にある粘性流体の剪断抵抗によって大きくなる。しかし、シャフトが回転して第１の凹凸が制動子の切り欠きに存在するときは、第１の凹凸が第２の凹凸と噛み合わなくなり、または、第１の凹凸が第２の凹凸と噛み合う軸心方向長さが短くなり、回転ダンパの回転抵抗は小さくなる。したがって、回転ダンパの回転抵抗は回転ダンパの動作中に変化する。このため、第１の凹凸がシャフトの外周の周方向に形成される弧長および形成位置と、切り欠きが制動子の周方向に形成される弧長および形成位置とを調整することで、回転ダンパに生じる回転抵抗の大きさをシャフトの回転角度に応じて回転ダンパの動作中に任意に変化させることができる。

本発明によれば、少ない構成部品および少ない組立工数で製作でき、大きな回転抵抗を生じさせる双方向無限角回転ダンパを提供することができる。

本発明の一実施の形態による双方向無限角回転ダンパを一方の側から見た分解斜視図である。 一実施の形態による双方向無限角回転ダンパを他方の側から見た分解斜視図である。 一実施の形態による双方向無限角回転ダンパの縦断面図である。 （ａ）は、一実施の形態による双方向無限角回転ダンパを構成する制動子がシャフトの外周に配置された状態を一方の側から見た斜視図、（ｂ）は他方の側から見た斜視図である。 （ａ）は、一実施の形態の変形例による双方向無限角回転ダンパを構成するシャフトの斜視図、（ｂ）は一実施の形態の変形例による双方向無限角回転ダンパの横断面図である。 本発明の他の実施の形態による双方向無限角回転ダンパを一方の側から見た分解斜視図である。 他の実施の形態による双方向無限角回転ダンパを他方の側から見た分解斜視図である。 （ａ）は、他の実施の形態による双方向無限角回転ダンパを構成する制動子がシャフトの外周に配置された状態を一方の側から見た斜視図、（ｂ）は他方の側から見た斜視図である。

次に、本発明による双方向無限角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双方向無限角回転ダンパ１を一方の側から見た分解斜視図、図２は、他方の側から見た双方向無限角回転ダンパ１の分解斜視図である。また、図３は双方向無限角回転ダンパ１の縦断面図である。

回転ダンパ１は、キャップ３で蓋をされて封止されるハウジング２内にシャフト４と制動子５が収容されて構成される。ハウジング２、キャップ３、シャフト４および制動子５はそれぞれ樹脂材料から形成されるが、金属材料等で形成してもよい。キャップ３とハウジング２とは、各部材が樹脂材料から形成される場合には、キャップ３の第１外径部３ａがハウジング２の第１内径部２ａに溶着もしくは接着されることで、各部材が金属材料から形成される場合には、キャップ３の第１外径部３ａがハウジング２の第１内径部２ａに溶接もしくは接着されることで、相互が固定される。しかし、キャップ３とハウジング２との固定方法はこれらに限定されることはなく、接合部材等の他の手段を用いて相互が固定されてもよい。ハウジング２内には、シリコーンオイル等の図示しない粘性流体がキャップ３のハウジング２への取り付け側から充填される。キャップ３とハウジング２との間にはシール部材６、キャップ３とシャフト４との間にはシール部材７、粘性流体のハウジング２への充填側と反対側のシャフト４とハウジング２との間にはシール部材８が取り付けられる。各シール部材６，７，８はＯリング等からなり、各部材間から粘性流体がハウジング２の外部へ漏れるのを防止する。

回転ダンパ１は、例えばピアノ本体等の一方の物体に、鍵盤部を覆う蓋体等の他方の物体を開閉自在に軸支するヒンジ部等に用いられる。蓋体等の他方の物体が自重によって急激に閉まることで、一方の物体である本体等や他方の物体である蓋体自身等に損傷が生じないように、回転ダンパ１は、他方の物体である蓋体等の閉動作に回転抵抗を与えて、蓋体がゆっくりと閉まるようにする。ハウジング２は例えばこのような一方の物体に取り付けられ、シャフト４は例えばこのような他方の物体に取り付けられる。回転ダンパ１は、ハウジング２内に充填される粘性流体の剪断抵抗により生じるトルクにより、シャフト４の回転に抵抗を付与する。

シャフト４は、略円柱状をしており、第１外径部４ａ、環体部４ｂ、第２外径部４ｃおよび取り付け部４ｄを有する。第１外径部４ａの一部、環体部４ｂおよび第２外径部４ｃの一部は、封止されるハウジング２内に収容される。取り付け部４ｄは第１外径部４ａの内周が小判形にくり抜かれて形成され、ハウジング２から露出する。蓋体等の他方の物体はこの取り付け部４ｄに取り付けられる。円柱状をした第１外径部４ａはハウジング２の第３内径部２ｃに嵌まって軸支され、同じく円柱状をした第２外径部４ｃはキャップ３の内径部３ｃに嵌まって軸支される。シャフト４は、第１外径部４ａおよび第２外径部４ｃのこの軸支により、ハウジング２に対して回転自在に支持される。

環体部４ｂは、第１外径部４ａおよび第２外径部４ｃに挟まれたシャフト４の外周に突出して形成された円盤状の部位からなる。この円盤状の部位がシャフト４の軸心方向に所定長にわたってシャフト４に一体に同一直径で複数形成されることで、シャフト４の環体部４ｂが複数形成された外周に第１の凹凸が構成される。この環体部４ｂは、ハウジング２内に収容されるシャフト４の外周に周方向に沿って延在する。

制動子５は、シャフト４の外周を内周が覆う円筒体がシャフト４の軸心方向に沿って複数個に分断されて、構成されている。本実施形態では、制動子５は２個の略半円筒状の制動子５A1，５A2に分断されており、各制動子５A1，５A2は、それぞれ溝部５ａ、第１内径部５ｂ、第２内径部５ｃ、外径部５ｄおよび係止部５ｅを有する。溝部５ａは、シャフト４の外周に対向する各制動子５A1，５A2の内周に周方向に沿って延在し、シャフト４の軸心方向に所定長にわたって複数形成されることで、シャフト４の外周に対向する制動子５の内周に第２の凹凸を形成する。第２の凹凸は、第１の凹凸とシャフト４の軸心方向に所定長にわたって噛み合う。溝部５ａの数は環体部４ｂの数と同数以上に通常設定され、本実施形態では同数に設定されている。しかし、溝部５ａの数は必ずしも環体部４ｂの数と同数以上に設定される必要は無く、環体部４ｂの数より少なくても構わない。

溝部５ａの断面形状は、環体部４ｂの円盤状部位の断面四角形状に嵌合する四角形状をしている。係止部５ｅは、分断された制動子５A1，５A2の各端部が互いに平行な方向に切り欠かれて一対形成され、ハウジング２の内周に互いに平行な方向に一対形成された図示しない係止部に突き合わされることで、制動子５の回り止めとなる。制動子５は、この回り止めにより、第２の凹凸が第１の凹凸に噛み合った状態でハウジング２内に回転不能に収容される。図４に示すように制動子５がシャフト４の外周に配置されて、ハウジング２内に収容されると、制動子５の第１内径部５ｂがシャフト４の第１外径部４ａを囲み、環体部４ｂと溝部５ａとの間には粘性流体の流路となる隙間が形成される。図４（ａ）は制動子５がシャフト４の外周に配置された状態を一方の側から見た斜視図、図４（ｂ）は他方の側から見た斜視図である。

また、制動子５は、ハウジング２内に粘性流体が充填される側の端部、つまり、キャップ３側の端部に、シャフト４の軸心方向に沿う一対の切り欠き５ｆが、周方向に所定弧長で、軸心方向に所定長にわたって形成されている。本実施形態では、切り欠き５ｆは、シャフト４の軸心方向において全ての溝部５ａを切り欠くように形成されており、係止部５ｅ手前の第１内径部５ｂまで至っている。

ハウジング２は略筒状をしており、第１内径部２ａ、第２内径部２ｂ、第３内径部２ｃ、取り付け部２ｄ、および上述した係止部５ｅに突き合わされる図示しない係止部を有する。第１内径部２ａは上述したようにキャップ３の第１外径部３ａに嵌合して第１外径部３ａと固定される。第２内径部２ｂは内径が制動子５の外径より僅かに大きく、ハウジング２に収容される制動子５の外周を包接する。第３内径部２ｃは上述したようにシャフト４の第１外径部４ａを軸支する。取り付け部２ｄは第３内径部２ｃの外周側に位置し、第３内径部２ｃを囲む筒の外径が第１内径部２ａおよび第２内径部２ｂを囲む筒の外径より小さく、かつ、筒の両外側端が平行に切り欠かれた形状をしている。この取り付け部２ｄは上述したようにピアノ本体等の一方の物体に取り付けられる。

キャップ３は略ドーナツ状をしており、第１外径部３ａ、第２外径部３ｂおよび内径部３ｃを有する。第１外径部３ａは上述したようにハウジング２の第１内径部２ａと固定される。第２外径部３ｂは制動子５の第２内径部５ｃに嵌合する。内径部３ｃは上述したようにシャフト４の第２外径部４ｃに嵌合して第２外径部４ｃを軸支する。

回転ダンパ１の組み立ては、ハウジング２の内部にシール部材８が取り付けられた後、図４に示すように制動子５が外周に組み付けられたシャフト４がハウジング２に収納されることで、行われる。その後、ハウジング２へのキャップ３の取り付け側からハウジング２内に粘性流体が充填され、必要に応じて粘性流体中の気泡を抜くためのエージングが行われる。その後、ハウジング２の内部にシール部材６が取り付けられ、シール部材７が取り付けられたキャップ３でハウジング２の開口部に蓋がされ、キャップ３がハウジング２に固定される。

このような構成をした本実施形態による回転ダンパ１においては、シャフト４が回転するとシャフト４の環体部４ｂによって構成される第１の凹凸が回転し、第１の凹凸は、ハウジング２に回転不能に収容される制動子５の溝部５ａによって構成される第２の凹凸に対して相対移動する。したがって、シャフト４の外周に周方向に沿って形成された環体部４ｂと、制動子５の内周に周方向に沿って形成された溝部５ａとの間には、粘性流体の剪断抵抗が生じる。この剪断抵抗は、第１の凹凸と第２の凹凸とがシャフト４の軸心方向において噛み合う長さおよび噛み合う深さに応じた大きさで生じる。したがって、第１の凹凸と第２の凹凸とが噛み合う長さおよび噛み合う深さを適宜設定することで、所望の大きさの回転抵抗を生じさせる回転ダンパ１を、シャフト４の周囲に制動子５を備えるだけで構成することができる。このため、特許文献１に開示された従来のロータに相当する構成部品を要することなく、また、第２抵抗板をロータに多数組み付ける従来の組立工数を要することなく、少ない構成部品および少ない組立工数で製作でき、大きな回転抵抗を生じさせる双方向無限角回転ダンパ１を提供することができる。

また、本実施形態による回転ダンパ１によれば、シャフト４への制動子５の組み付けは、制動子５の円筒体の内周に軸心方向に沿ってシャフト４を挿入することなく、分断された制動子５A1，５A2をシャフト４の軸心に垂直な方向からシャフト４の外周に組み付けることで、容易に行える。

また、本実施形態による回転ダンパ１によれば、ハウジング２内に粘性流体が充填される際、粘性流体は制動子５の切り欠き５ｆによって形成される空間を伝って、粘性流体のハウジング２への充填側と反対側へ速やかに移動する。このため、各環体部４ｂと各溝部５ａとの噛み合い部に速やかに粘性流体が行きわたり、速やかにハウジング２内に粘性流体が充填されて、回転ダンパ１の製作時間を短縮化することができる。

上記実施形態では、環体部４ｂがシャフト４の外周の全周にわたって形成された場合について、説明した。しかし、例えば図５（ａ）の斜視図に示す、一実施形態の変形例による回転ダンパ１Ａに用いられるシャフト４Ａのように、シャフト４Ａの外周の一部に環体部４ｂが形成される構成であってもよい。この場合、環体部４ｂによってシャフト４Ａに構成される第１の凹凸が、図５（ｂ）の変形例による回転ダンパ１Ａの横断面図に示すように、シャフト４Ａの外周における周方向の弧長Ｗ１が、制動子５の切り欠き５ｆの周方向における弧長Ｗ２よりも小さく形成されることで、次のような作用効果が奏される。

すなわち、この変形例による回転ダンパ１Ａの回転抵抗は、シャフト４Ａの外周に形成される第１の凹凸がシャフト４Ａの軸心方向において制動子５の第２の凹凸と重なり、第２の凹凸と噛み合う回転位置にあるとき、第１の凹凸と第２凹凸との間にある粘性流体の剪断抵抗によって大きくなる。しかし、シャフト４Ａが回転して第１の凹凸が図５（ｂ）に示すように制動子５の切り欠き５ｆに存在するときは、第１の凹凸が第２の凹凸と噛み合わなくなり、変形例による回転ダンパ１Ａの回転抵抗は小さくなる。また、この際、制動子５における切り欠き５ｆの軸心方向長さが短く、切り欠き５ｆと係止部５ｅとの間に溝部５ａが残る場合にも、第１の凹凸が第２の凹凸と噛み合うシャフト４Ａの軸心方向長さが短くなり、回転ダンパ１Ａの回転抵抗は小さくなる。したがって、変形例による回転ダンパ１Ａの回転抵抗は回転ダンパ１Ａの動作中に変化する。このため、第１の凹凸がシャフト４Ａの外周の周方向に形成される弧長Ｗ１および形成位置と、切り欠き５ｆが制動子５の周方向に形成される弧長Ｗ２および形成位置とを調整することで、回転ダンパ１Ａに生じる回転抵抗の大きさをシャフト４Ａの回転角度に応じて回転ダンパ１Ａの動作中に任意に変化させることができる。

一方、従来の特許文献１に開示された回転ダンパでは、シャフトに取り付けられる第１抵抗板と、ローターの側壁部に形成されるスリットに挿入される第２抵抗板とは回転ダンパの動作中常に対向しており、その対向面積がシャフトの回転によって変わることがなく、回転ダンパに生じる回転抵抗は回転ダンパの動作中常に一定であった。

また、上記の実施形態による回転ダンパ１およびその変形例による回転ダンパ１Ａは、制動子５を形成する円筒体が２個の略半円筒状の制動子５A1，５A2に分断され、分断された２個の制動子５A1，５A2がハウジング２内に回転不能に収容された場合について、説明した。しかし、制動子５は、分断された円筒体の少なくとも一つがハウジング２内に回転不能に収容されてもよい。例えば、制動子５が２個の制動子５A1，５A2に分断される場合には、２個の制動子５A1，５A2のいずれか一方のみが、ハウジング２内に回転不能に収容されてもよい。また、制動子５を形成する円筒体が４個の略扇形状の制動子に分断される場合は、それらのうちの少なくとも一つがハウジング２内に回転不能に収容されてもよい。本構成によれば、回転ダンパ１，１Ａの回転抵抗は、制動子５を構成する分断された円筒体のハウジング２への収納数、すなわち、制動子５の内周に形成される第２の凹凸がシャフト４，４Ａの外周に形成される第１の凹凸と周方向において噛み合う弧長により、調整される。

図６は、本発明の他の実施の形態による双方向無限角回転ダンパ１Ｂを一方の側から見た分解斜視図、図７は、他方の側から見た双方向無限角回転ダンパ１Ｂの分解斜視図である。また、図８（ａ）は回転ダンパ１Ｂにおける制動子５がシャフト４の外周に配置された状態を一方の側から見た斜視図、図８（ｂ）は他方の側から見た斜視図である。なお、図６，図７および図８において図１，図２および図４と同一または相当する部分には同一符号を付してその説明は省略する。

この他の実施の形態による回転ダンパ１Ｂは、制動子５の構成が上記の実施形態による回転ダンパ１と異なり、その他の構成は上記の実施形態による回転ダンパ１と同様である。回転ダンパ１Ｂにおける制動子５は円筒体が２個の制動子５B1，５B2に分断される点は同じであるが、各制動子５B1，５B2には切り欠き５ｆが形成されない。このため、上記の実施形態による回転ダンパ１と比べて、各環体部４ｂと各溝部５ａとの噛み合い部に粘性流体が行きわたるのに時間がかかり、速やかにハウジング２内に粘性流体が充填されないが、その他の作用効果は上記の実施形態による回転ダンパ１と同様に奏される。

本発明による回転ダンパ１，１Ａ，１Ｂは、ピアノの蓋体を開閉自在に支持するヒンジ装置に限らず、映画館等における劇場椅子の座面が自動的に立ち上がって閉まる際に座面の回動に回転抵抗を与えるヒンジ装置や、トイレの便座・蓋体を開閉自在に支持するヒンジ装置等、また、ヒンジ装置以外の回転抵抗を必要とする緩衝装置、昇降装置等の様々な装置にも同様に適用することができる。

１，１Ａ，１Ｂ…回転ダンパ、２…ハウジング、２ａ…第１内径部、２ｂ…第２内径部、２ｃ…第３内径部、２ｄ…取り付け部、３…キャップ、３ａ…第１外径部、３ｂ…第２外径部、３ｃ…内径部、４，４Ａ…シャフト、４ａ…第１外径部、４ｂ…環体部、４ｃ…第２外径部、４ｄ…取り付け部、５…制動子、５A1，５A2，５B1，５B2…分断された制動子、５ａ…溝部、５ｂ…第１内径部、５ｃ…第２内径部、５ｄ…外径部、５ｅ…係止部、５ｆ…切り欠き、６，７，８…シール部材

Claims (5)

1. 内部に粘性流体が充填される一方の物体に取り付けられるハウジングと、前記ハウジング内に収容されて前記ハウジングに対して回転自在に支持される他方の物体に取り付けられるシャフトとを備え、粘性流体の剪断抵抗により生じるトルクによって前記シャフトの回転に抵抗を付与する双方向無限角回転ダンパにおいて、
   前記シャフトは、前記ハウジング内に収容される外周に第１の凹凸が軸心方向に所定長にわたって形成され、
   前記第１の凹凸と前記軸心方向に所定長にわたって噛み合う第２の凹凸が前記シャフトの外周に対向する内周に形成され、前記ハウジング内に回転不能に収容される制動子だけを前記シャフトの周囲に前記ハウジングと前記シャフトの間における回転抵抗付与部材として備える
   ことを特徴とする双方向無限角回転ダンパ。
2. 前記制動子は、前記シャフトの外周を内周が覆う円筒体が前記軸心方向に沿って複数個に分断されて構成されていることを特徴とする請求項１に記載の双方向無限角回転ダンパ。
3. 前記制動子は、分断された前記円筒体の少なくとも一つが前記ハウジング内に回転不能に収容されることを特徴とする請求項２に記載の双方向無限角回転ダンパ。
4. 前記制動子は、前記ハウジング内に粘性流体が充填される側の端部に前記軸心方向に沿う切り欠きが前記軸心方向に所定長にわたって形成されていることを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の双方向無限角回転ダンパ。
5. 前記第１の凹凸は、前記シャフトの外周における周方向の弧長が前記切り欠きの周方向における弧長よりも小さく形成されることを特徴とする請求項４に記載の双方向無限角回転ダンパ。

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