JP7445952B2 - ロータリダンパ - Google Patents

Description

本発明は、多関節ロボットにおける関節などの産業用機械器具における回動機構において運動エネルギの減衰装置として用いられるロータリダンパに関する。

従来から、四輪または二輪の自走式車両または産業用機械器具においては、回動機構において運動エネルギの減衰装置としてロータリダンパが用いられている。例えば、下記特許文献１には、軸体の外周部に羽根状の２つの可動ベーンを有したロータの両端部が円筒状のハウジングに直接またはプラグを介して回動自在な状態で支持されたロータリダンパが開示されている。

特開２０１４－５８８３号公報

しかしながら、上記特許文献１に開示されたロータリダンパにおいては、ロータが両端の軸部分を介してハウジングにそれぞれ支持されているため、ロータリダンパの小型化が困難であるという問題がある。

本発明は上記問題に対処するためなされたもので、その目的は、小型化を容易に実現できるロータリダンパを提供することにある。

上記目的を達成するため、本発明の特徴は、流動体を液密的に収容する円筒状の内室を有するとともに同内室内に径方向に沿う壁状に形成されて流動体の周方向の流動を妨げる固定ベーンを有したハウジングと、軸体の内部に貫通または有底の支持筒部が形成されるとともに同支持筒部の外側における軸体の外周部に内室内を仕切りつつ流動体を押しながら回動する可動ベーンを有したロータと、ハウジングに設けられて内室を液密的に閉塞する蓋体と、内室内に固定ベーンおよび可動ベーンによって形成されるとともに可動ベーンの回動方向によって容積が増加または減少する少なくとも２つの個室とを備えたロータリダンパにおいて、ハウジングおよび蓋体のうちの一方に形成されてロータにおける支持筒部の内周面を回動自在に支持する円筒状または軸状の第１ロータ支持部を備え、第１ロータ支持部は、ロータの軸線方向での可動ベーンの長さの中央部分で支持筒部を支持しており、ハウジングは、内室に隣接する位置に内室内の流動体の膨張または収縮による体積変化を吸収するアキュムレータを保持するアキュムレータ保持部を備え、アキュムレータ保持部は、ハウジングの内室内に張り出した状態で、かつハウジングの外周部にアキュムレータを出し入れ可能な大きさで開口して設けられていることにある。

このように構成した本発明の特徴によれば、ロータリダンパは、ハウジングまたは蓋体に支持された第１ロータ支持部がロータの支持筒部内におけるロータの軸線方向での可動ベーンの長さの中央部分を回動自在に支持しているため、ロータの両端部を支持する場合に比べてロータの長さを短くすることでロータリダンパの構成を容易に小型化することができる。

また、このように構成した本発明の特徴によれば、ロータリダンパは、ハウジングは、内室に隣接する位置に内室内の流動体の膨張または収縮による体積変化を吸収するアキュムレータを保持するアキュムレータ保持部を備えているため、ロータリダンパの構成を簡単化および小型化することができる。この場合、アキュムレータ保持部は、ハウジングの外周部に張り出した状態で設けることでロータの可動範囲を確保することができる。また、アキュムレータ保持部は、ハウジングの内室内に張り出した状態で設けることでロータリダンパの構成を小型化することができる。

また、本発明の他の特徴は、前記ロータリダンパにおいて、さらに、ハウジングおよび蓋体のうちの他方に形成されてロータにおける軸体を回動自在に支持する第２ロータ支持部を備え、ロータは、軸体に可動ベーンに対して軸線方向に突出する突出軸部が形成されており、第２ロータ支持部は、突出軸部を回動自在に支持する円筒状に形成されていることにある。

このように構成した本発明の他の特徴によれば、ロータリダンパは、ロータの軸体に可動ベーンに対して軸線方向に突出する突出軸部を回動自在に支持する円筒状の第２ロータ支持部を備えているため、第１ロータ支持部と協働してロータを安定的に支持することができる。

また、本発明の他の特徴は、前記ロータリダンパにおいて、第２ロータ支持部は、突出軸部の外周部を回動自在に支持していることにある。

このように構成した本発明の他の特徴によれば、ロータリダンパは、第２ロータ支持部が突出軸部の外周部を回動自在に支持しているため、突出軸部の内周部を支持する場合に比べてロータリダンパの構成を簡単化および小型化することができる。

また、本発明の他の特徴は、前記ロータリダンパにおいて、突出軸部は、支持筒部に連通する貫通孔を有した筒状に形成されていることにある。

このように構成した本発明の他の特徴によれば、ロータリダンパは、突出軸部が支持筒部に連通する貫通孔を有した筒状に形成されているため、ロータの軸体に対して同軸体の両端部のどちらからでもロータリダンパの取付対象物における連結部分を差し込んで取り付けることができ、使い勝手を向上させることができる。

また、本発明の他の特徴は、前記ロータリダンパにおいて、固定ベーンは、内室内に１つだけ形成されていることにある。

このように構成した本発明の他の特徴によれば、ロータリダンパは、固定ベーンが内室内に１つだけ形成されているため、ロータリダンパの構成を簡単化および小型化しつつロータの可動回動角を大きくすることができる。

また、本発明の他の特徴は、前記ロータリダンパにおいて、さらに、固定ベーンおよび可動ベーンのうちの少なくとも一方に、固定ベーンおよび可動ベーンのうちの他方に対して弾性的に接触するクッション体を備えることにある。

このように構成した本発明の他の特徴によれば、ロータリダンパは、固定ベーンおよび可動ベーンのうちの少なくとも一方に、固定ベーンおよび可動ベーンのうちの他方に対して弾性的に接触するクッション体を備えているため、可動ベーンの回動時に固定ベーンに衝突することによる衝撃または損傷が生じることを防止することができる。

削除

また、本発明の他の特徴は、前記ロータリダンパにおいて、固定ベーンおよび可動ベーンのうちの少なくとも一方に、互いに隣接する個室間で流動体を流通させる連通路を備えており、連通路は、流動体内の異物を濾すフィルタを備えることにある。

このように構成した本発明の他の特徴によれば、ロータリダンパは、固定ベーンおよび可動ベーンのうちの少なくとも一方に、互いに隣接する個室間で流動体を流通させる連通路を備えているとともにこの連通路に流動体内の異物を濾すフィルタを備えているため、連通路が詰まって可動ベーンが可動しなくなるロック状態に陥ることを防止することができる。

ここで、連通路には、互いに隣接する２つの個室間で相互に流動体を流通させる双方向連通路と、２つの個室間で一方から他方にのみ流動体を流通させる片方向連通路とがある。また、これらの場合、連通路は、流動体を流通させる流路の大きさまたは流通を妨げる負荷などによって流動体の流通を制限することができる。

また、本発明の他の特徴は、前記ロータリダンパにおいて、さらに、前記少なくとも２つの個室を互いに連通させるバイパス通路と、バイパス通路における流動体の流量を調節する調整ニードルとを備え、バイパス通路は、ハウジングまたは蓋体における前記第２ロータ支持部に隣接して形成されていることにある。

このように構成した本発明の他の特徴によれば、ロータリダンパは、突出軸部を支持する第２ロータ支持部が形成されたハウジングまたは蓋体にバイパス通路が第２ロータ支持部に隣接して形成されているため、バイパス通路を第２ロータ支持部とともにハウジングまたは蓋体に対して張り出して形成し易くバイパス通路を第２ロータ支持部とは反対側のハウジングまたは蓋体に形成した場合に比べてロータリダンパを効率的に小型化することができる。

また、本発明の他の特徴は、前記ロータリダンパにおいて、支持筒部は、同支持筒部の内側の空間内に第１ロータ支持部のみを収容していることにある。

このように構成した本発明の他の特徴によれば、ロータリダンパは、支持筒部が同支持筒部の内側の空間内に第１ロータ支持部のみを収容しているため、ロータリダンパの径方向の大きさの大型化を回避しつつ第１ロータ支持部を筒状に形成した場合であっても中実の柱状に形成した場合であっても第１ロータ支持部の肉厚を十分に確保でき剛性を高めることができる。

本発明に係るロータリダンパの全体構成の概略を蓋体側から示す斜視図である。 図１に示すロータリダンパの全体構成の概略をハウジング本体側から示す斜視図である。 図１に示すロータリダンパの内部構成の概略をロータリダンパの平面視側から示す断面図である。 図１に示すロータリダンパを図３に示す４－４線から見た内部構成の概略を示す断面図である。 図１に示すロータリダンパを図３に示す５－５線から見た内部構成の概略を示す断面図である。 図１に示すロータリダンパを図３に示す６_１－６_１線および６_２－６_２線からそれぞれ見た内部構成の概略を示す端面図である。 図３に示すロータリダンパのロータが反時計回り方向の回動限界まで回動させた状態を示す断面図である。 図３に示すロータリダンパのロータが時計回り方向の回動限界まで回動させた状態を示す断面図である。 本発明の変形例に係るロータリダンパの内部構成の概略を示す断面図である。

以下、本発明に係るロータリダンパの一実施形態について図面を参照しながら説明する。図１は、ロータリダンパ１００の全体構成の概略を蓋体１４０側から示す斜視図である。また、図２は、図１に示すロータリダンパ１００の全体構成の概略をハウジング本体１０２側から示す斜視図である。また、図３は、図１に示すロータリダンパ１００の内部構成の概略をロータリダンパ１００の平面視側から示す断面図である。図４は、図１に示すロータリダンパ１００を図３に示す４－４線から見た内部構成の概略を示す断面図である。図５は、図１に示すロータリダンパ１００を図３に示す５－５線から見た内部構成の概略を示す断面図である。図６は、図１に示すロータリダンパ１００を図３に示す６_１－６_１線および６_２－６_２線からそれぞれ見た内部構成の概略を示す端面図である。このロータリダンパ１００は、多関節ロボットにおける関節の回動に所定量の負荷を与える機械装置である。

（ロータリダンパ１００の構成）
ロータリダンパ１００は、ハウジング１０１を備えている。ハウジング１０１は、ロータ１２０を回動自在に保持しつつロータリダンパ１００の筐体を構成する部品であり、アルミニウム材、鉄材、亜鉛材、またはポリアミド樹脂などの各種樹脂材によって構成されている。具体的には、ハウジング１０１は、主として、ハウジング本体１０２と蓋体１４０とで構成されている。

ハウジング本体１０２は、後述するロータ１２０の可動ベーン１２４，１２５および流動体１５０を収容するとともにロータ１２０の軸体１２１の一方の端部を回動自在に支持する部品であり、筒体における一方端が大きく開口するとともに他方端が小さく開口する有底円筒状に形成されている。

より具体的には、ハウジング本体１０２は、前記筒体における一方端で大きく開口する開口部１０２ａ側に円筒状の内室１０３が形成されるとともに、この内室１０３の底部１０３ａに第２ロータ支持部１１１およびバイパス通路１１４ａ，１１４ｂがそれぞれ形成されている。また、ハウジング本体１０２は、開口部１０２ａの外側に蓋体１４０が取り付けられる蓋体取付部１０２ｂがフランジ状に張り出して形成されている。

内室１０３は、ロータ１２０の可動ベーン１２４，１２５とともに流動体１５０を液密的に収容する空間であり、ハウジング本体１０２内に中央部に配置されたロータ１２０を介して互いに対向する２つの半円筒の空間で構成されている。これらの内室１０３内には、固定ベーン１０４およびアキュムレータ保持部１０７がハウジング本体１０２と一体的にそれぞれ形成されている。

固定ベーン１０４は、ロータ１２０とともに内室１０３内の一部を仕切って第１個室Ｒ１，第２個室Ｒ２を形成する壁状の部分であり、ハウジング本体１０２の軸線方向に沿って内室壁面１０３ｂから内側に向かって凸状に張り出して形成されている。この固定ベーン１０４は、後述する蓋体１４０およびロータ１２０の軸体１２１にそれぞれ対向する先端部分がそれぞれ凹状に凹む溝状に形成されており、この溝内にシール体１０５が嵌め込まれている。また、固定ベーン１０４の２つの側面には、それぞれクッション体１０６が設けられている。

シール体１０５は、内室１０３内に形成される第１個室Ｒ１と第２個室Ｒ２の液密性を確保するための部品であり、ニトリルゴム、水素化ニトリルゴムまたはフッ素ゴムなどの各種ゴム材などの弾性材料を側面視でＬ字状に形成して構成されている。このシール体１０５は、蓋体１４０の内側面およびロータ１２０の軸体１２１の外周面にそれぞれ摺動自在な状態で密着するように固定ベーン１０４の先端部から張り出して取り付けられている。

クッション体１０６は、可動ベーン１２４，１２５が固定ベーン１０４に直接衝突することを防止するとともに、可動ベーン１２４，１２５がアキュムレータ保持部１０７に衝突することを防止するための部品であり、ニトリルゴム、水素化ニトリルゴムまたはフッ素ゴムなどの各種ゴム材などの弾性材料を平面視で略三角形状に形成して構成されている。これらのクッション体１０６は、固定ベーン１０４の両側面にそれぞれ形成された溝部に嵌め込まれて固定ベーン１０４の両側面から張り出すように取り付けられている。

アキュムレータ保持部１０７は、アキュムレータ１１０を収容するための部分であり、ハウジング本体１０２の内室壁面１０３ｂが内室１０３側に円筒状に張り出して形成されている。この場合、アキュムレータ保持部１０７は、ハウジング本体１０２の底部１０３ａ側が同底部１０３ａの外周部に開口するとともに蓋体１４０側が連通孔１０７ａを有した円板状の仕切り部１０７ｂによって閉じられている。

連通孔１０７ａは、内室１０３とアキュムレータ保持部１０７内とを連通させて流動体１５０を流通させるための貫通孔である。したがって、仕切り部１０７ｂは、アキュムレータ保持部１０７において蓋体１４０との間に流動体１５０を流通させるための隙間Ｓが形成可能な位置に形成されている。本実施形態においては、隙間Ｓは、０．５ｍｍに設定されている。

アキュムレータ１１０は、内室１０３内の流動体１５０の温度変化による膨張または収縮による体積変化を補償するための機具である。具体的には、アキュムレータ１１０は、主として、ピストン１１０ａ、押圧弾性体１１０ｂ、プラグ１１０ｃおよびアキュムレータ保持部１０７によって構成されている。

ピストン１１０ａは、内室１０３に連通するアキュムレータ保持部１０７内の容積を増減させつつ規定する部品であり、アキュムレータ保持部１０７内において軸線方向に延びる棒体の先端部にアキュムレータ保持部１０７内に摺動自在に嵌合する円板体が形成されて構成されている。したがって、アキュムレータ保持部１０７は、アキュムレータ１１０を収容する部分であるとともに、アキュムレータ１１０を構成する一部品となっている。この場合、アキュムレータ１１０は、ピストン１１０ａが摺動自在に嵌合してアキュムレータ保持部１０７内に嵌合する円筒状のシリンダを別途用意して構成することもできる。

押圧弾性体１１０ｂは、ピストン１１０ａとプラグ１１０ｃとの間に設けられてピストン１１０ａを連通孔１０７ａ側に弾性的に押圧するコイルスプリングである。プラグ１１０ｃは、押圧弾性体１１０ｂの反力を受け止める部品であり、アキュムレータ保持部１０７の開口する端部にネジ嵌合している。すなわち、アキュムレータ１１０は、ハウジング本体１０２に一体的に組み付けられている。

第２ロータ支持部１１１は、ロータ１２０における突出軸部１２３を回動自在な状態で支持する部分であり、ハウジング本体１０２の底部１０３ａの中心部分から軸線方向外側に円筒状に突出して形成されている。これにより、ハウジング本体１０２の底部１０３ａは、中心部分が第２ロータ支持部１１１を介して開口している。この第２ロータ支持部１１１の内周部には、シール体１１２および軸受け１１３がそれぞれ設けられている。

シール体１１２は、内室１０３内の流動体１５０の漏出を防止するための部品であり、ニトリルゴム、水素化ニトリルゴムまたはフッ素ゴムなどの各種ゴム材などの弾性材料を円環状に形成して構成されている。このシール体１１２は、第２ロータ支持部１１１の内周部に形成された円環状の凹部に嵌め込まれた状態で取り付けられている。

軸受け１１３は、ロータ１２０における突出軸部１２３を回動自在な状態で支持する部品であり、円環状のベアリングで構成されている。この軸受け１１３は、第２ロータ支持部１１１の先端部に形成された円環状の凹部に嵌め込まれた状態で取り付けられている。なお、軸受け１１３は、ベアリングに代えて金属材またはセラミック材を円筒状に形成したブッシュで構成することもできる。

バイパス通路１１４ａは、内室１０３内における第１個室Ｒ１と後述する第３個室Ｒ３とを互いに連通させて流動体１５０を互いに流通させるとともに第１個室Ｒ１および第３個室Ｒ３をそれぞれ外部に連通させる通路である。バイパス通路１１４ｂは、内室１０３内における第２個室Ｒ２と第３個室Ｒ３とを連通させて流動体１５０を互いに流通させるとともに第２個室Ｒ２および第３個室Ｒ３をそれぞれ外部に連通させる通路である。

これらのバイパス通路１１４ａ，１１４ｂは、ハウジング１０１の底部１０３ａに第２ロータ支持部１１１に隣接した位置に同第２ロータ支持部１１１とともにハウジング１０１の外表面から突出した状態で形成されている。これにより、ロータリダンパ１００は、バイパス通路１１４ａ，１１４ｂを第２ロータ支持部１１１とは反対側の蓋体１４０に設けた場合に比べて厚さを薄くして小型化することができる。これらのバイパス通路１１４ａ，１１４ｂには、調整ニードル１１５ａ，１１５ｂがそれぞれ設けられている。

調整ニードル１１５ａ，１１５ｂは、バイパス通路１１４ａ，１１４ｂ内をそれぞれ外部に対して密閉するとともに流通する流動体１５０の流量を調整するための部品であり、ドライバなどの工具（図示せず）を使って回動させることにより流動体１５０の流通量を増減することができる。

ロータ１２０は、ハウジング１０１の内室１０３内に配置されて固定ベーン１０４とともに内室１０３内を３つの空間である第１個室Ｒ１、第２個室Ｒ２および第３個室Ｒ３にそれぞれ仕切るとともに、この内室１０３内で回動することによりこれらの第１個室Ｒ１および第２個室Ｒ２の各個室の容積をそれぞれ増減させるための部品であり、主として、軸体１２１と可動ベーン１２４，１２５とで構成されている。

軸体１２１は、回動する可動ベーン１２４，１２５の中心軸となる部分であり、アルミニウム材、鉄材、亜鉛材、またはポリアミド樹脂などの各種樹脂材を円筒状に形成して構成されている。この軸体１２１は、主として、支持筒部１２２と突出軸部１２３とで構成されている。

支持筒部１２２は、可動ベーン１２４，１２５をそれぞれ支持するとともに蓋体１４０における第１ロータ支持部１４１によって支持される部分であり、円筒状に形成されている。この場合、支持筒部１２２は、内周面が後述する第１ロータ支持部１４１が嵌合しない状態で軸体１２１の軸心に対して露出した円筒状に形成されており、支持筒部１２２の内側の全体が第１ロータ支持部１４１を収容する空間に形成されている。また、支持筒部１２２の外周部には、可動ベーン１２４，１２５がそれぞれ形成されている。この支持筒部１２２は、軸線方向の長さが可動ベーン１２４，１２５の軸体１２１の軸線方向の長さ（シール体１２６を含む長さ）と略同じ長さに形成されている。

突出軸部１２３は、第２ロータ支持部１１１に支持されてロータリダンパ１００の取付対象物（図示せず）（本実施形態においては多関節ロボット）が連結される部分であり、可動ベーン１２４，１２５に対して軸体１２１の軸線方向に突出して延びて形成されている。本実施形態においては、突出軸部１２３は、筒状に形成されている。この場合、突出軸部１２３の外周部は、第２ロータ支持部１１１に嵌合する断面形状が円形に形成されている。

また、突出軸部１２３の内周部に外部連結部１２３ａが形成されている。外部連結部１２３ａは、ロータリダンパ１００の取付対象物が連結される部分である。本実施形態においては、外部連結部１２３ａは、支持筒部１２２よりも小径でかつ第１ロータ支持部１４１の内径よりも小径の円が内接する断面形状が六角形状の筒状に形成されている。したがって、外部連結部１２３ａには、ロータリダンパ１００の取付対象物に設けられた断面形状が六角形状に形成されて軸状に延びた部分が挿し込まれて連結される。

可動ベーン１２４，１２５は、図５に示すように、内室１０３内を複数の空間に仕切りつつこれらの各空間の容積を液密的にそれぞれ増減させるための部品であり、軸体１２１（内室１０３）の径方向に延びる板状体によってそれぞれ構成されている。この場合、これら２つの可動ベーン１２４，１２５は、軸体１２１を介して互いに反対方向（換言すれば仮想の同一平面上）に延びて形成されている。これらの可動ベーン１２４，１２５は、底部１０３ａ、内室壁面１０３ｂおよび蓋体１４０の内側面にそれぞれ対向するＣ字状（またはコ字状）の先端部分がそれぞれ凹状に凹む溝状に形成されており、これらの各溝内にシール体１２６が嵌め込まれている。

シール体１２６は、前記シール体１０５と同様に、内室１０３内に形成される第１個室Ｒ１と第３個室Ｒ３との間および第２個室Ｒ２と第３個室Ｒ３との間の液密性を確保するための部品であり、ニトリルゴム、水素化ニトリルゴムまたはフッ素ゴムなどの各種ゴム材などの弾性材料を側面視でＣ字状（またはコ字状）に形成して構成されている。このシール体１２６は、底部１０３ａ、内室壁面１０３ｂおよび蓋体１４０の内側面にそれぞれ摺動自在な状態で密着するように可動ベーン１２４，１２５の各先端部から張り出して取り付けられている。

これらにより、可動ベーン１２４，１２５は、前記固定ベーン１０４と協働して内室１０３内に互いに３つの空間である第１個室Ｒ１、第２個室Ｒ２および第３個室Ｒ３を互いに液密的に形成する。より具体的には、内室１０３内には、固定ベーン１０４と可動ベーン１２４とで第１個室Ｒ１が形成され、固定ベーン１０４と可動ベーン１２５とで第２個室Ｒ２が形成され、可動ベーン１２４と可動ベーン１２５とで第３個室Ｒ３が形成される。すなわち、第１個室Ｒ１、第２個室Ｒ２および第３個室Ｒ３は、内室１０３内において周方向に沿って隣接して形成されている。

これらの可動ベーン１２４，１２５には、双方向連通路１３１，１３２および片方向連通路１３４，１３５がそれぞれ形成されている。双方向連通路１３１，１３２は、互いに隣接する第１個室Ｒ１と第３個室Ｒ３との間および第２個室Ｒ２と第３個室Ｒ３との間で流動体１５０を制限しつつ双方向に流通させるように構成されている。具体的には、双方向連通路１３１，１３２は、絞り弁で構成されている。この場合、双方向連通路１３１，１３２における流動体１５０の流れを制限しつつとは、双方向連通路１３１，１３２における流動体１５０の流れ易さに対して同一条件（例えば、圧力および作動液の粘度など）下において流動体１５０が流れ難いことを意味する。

これらの双方向連通路１３１，１３２には、流動体１５０が流入または流出する両端の開口部にフィルタ１３３がそれぞれ設けられている。フィルタ１３３は、流動体１５０内に含まれる異物が双方向連通路１３１，１３２内に流入することを防止するための部品であり、金属製または樹脂製の網目状の板状態を有底筒状に形成して構成されている。なお、フィルタ１３３は、スポンジのような多孔質体で構成することもできる。

片方向連通路１３４，１３５は、互いに隣接する第１個室Ｒ１と第３個室Ｒ３との間および第２個室Ｒ２と第３個室Ｒ３との間で流動体１５０を一方から他方にのみ流通させるように構成されている。具体的には、片方向連通路１３４，１３５は、第３個室Ｒ３から第１個室Ｒ１および第２個室Ｒ２にのみ流動体１５０を流通させる一方向弁で構成されている。

これらの片方向連通路１３４，１３５には、流動体１５０が流入または流出する両端の開口部にフィルタ１３６がそれぞれ設けられている。フィルタ１３６は、フィルタ１３３と同様に、流動体１５０内に含まれる異物が片方向連通路１３４，１３５内に流入することを防止するための部品であり、金属製または樹脂製の網目状の板状態を有底筒状に形成して構成されている。なお、フィルタ１３６は、スポンジのような多孔質体で構成することもできる。

これらの双方向連通路１３１，１３２および片方向連通路１３４，１３５によってロータリダンパ１００は、第１個室Ｒ１ないし第３個室Ｒ３間における流動体１５０の流動が制限されることでロータ１２０の回動に際して減衰力が発生する。

蓋体１４０は、ハウジング本体１０２に形成されている内室１０３を液密的に塞ぐための部品であり、円筒状に形成された第１ロータ支持部１４１の一方の端部がフランジ状に張り出した平板円環状に形成されている。第１ロータ支持部１４１は、ロータ１２０の軸体１２１における支持筒部１２２を回動自在な状態で支持する円筒状の部分である。この第１ロータ支持部１４１は、突出軸部１２３の貫通孔の大きさよりも大きい内径に形成された貫通孔で構成されている。また、第１ロータ支持部１４１の外周部には、シール体１４２および軸受け１４３がそれぞれ設けられている。

シール体１４２は、シール体１１２と同様に、内室１０３内の流動体１５０の漏出を防止するための部品であり、ニトリルゴム、水素化ニトリルゴムまたはフッ素ゴムなどの各種ゴム材などの弾性材料を円環状に形成して構成されている。このシール体１４２は、第１ロータ支持部１４１の外周部に形成された円環状の凹部に嵌め込まれた状態で取り付けられている。

軸受け１４３は、軸受け１１３と同様に、ロータ１２０における支持筒部１２２を回動自在な状態で支持する部品であり、円環状のベアリングで構成されている。この軸受け１４３は、第１ロータ支持部１４１の先端部に形成された円環状の凹部に嵌め込まれた状態で取り付けられている。この場合、軸受け１４３は、ロータ１２０の軸線方向での可動ベーン１２４，１２５の長さの中央部分で支持筒部１２２を支持している。より具体的には、軸受け１４３は、ロータ１２０の軸線方向での可動ベーン１２４，１２５の長さの中央位置ＣＬを含む範囲で同中央位置ＣＬに対して突出軸部１２３側にずれた位置で支持筒部１２２に嵌合して支持している。

すなわち、第１ロータ支持部１４１は、軸線方向の長さがロータ１２０の軸線方向での可動ベーン１２４，１２５の長さの中央部分で支持筒部１２２を支持可能な長さに形成されている。この場合、可動ベーン１２４，１２５のロータ１２０の軸線方向の長さの中央部分で支持筒部１２２を支持するとは、厳密な中央位置ＣＬで支持筒部１２２を支持することのみを意味するものではなく、同中央位置ＣＬを含んで支持筒部１２２を支持することのほか、同中央位置ＣＬから外れていても同中央位置ＣＬに接するほど隣接する位置で支持筒部１２２を支持するなど、実質的に同中央位置ＣＬで支持筒部１２２を支持すると見做せる支持を含むものである。また、軸受け１４３は、軸受け１１３と同様に、ベアリングに代えて金属材またはセラミック材を円筒状に形成したブッシュで構成することもできる。

この蓋体１４０は、外縁部がハウジング本体１０２の蓋体取付部１０２ｂ上に円環状のシール材を介して６つのボルト１４４によって取り付けられている。これにより、第１ロータ支持部１４１は、蓋体１４０を介してハウジング本体１０２に支持されている。また、ロータリダンパ１００は、開口部１０２ａが閉塞されて内室１０３内が液密的に封止される。

流動体１５０は、内室１０３を回動する可動ベーン１２４，１２５に対して抵抗を付与することによりロータリダンパ１００にダンパー機能を作用させるための物質であり、内室１０３内に満たされている。この流動体１５０は、ロータリダンパ１００の仕様に応じた粘性を有する流動性を有する液状、ジェル状または半固体状の物質で構成されている。この場合、流動体１５０の粘度は、ロータリダンパ１００の仕様に応じて適宜選定される。本実施形態においては、流動体１５０は、油、例えば、鉱物油またはシリコーンオイルなどによって構成されている。なお、流動体１５０は、図３、後述する図７および図８における破線円で囲んだハッチング領域でのみ示している。

このロータリダンパ１００は、本実施形態においては、ハウジング１０１の外径が９０ｍｍ、ハウジング１０１の厚さが２３ｍｍである。また、可動ベーン１２４，１２５の軸体１２１の軸方向の長さが１２ｍｍである。このロータリダンパ１００の大きさは、ロータリダンパ１００の使用用途に応じて適宜設定されることは当然である。

（ロータリダンパ１００の作動）
次に、このように構成されたロータリダンパ１００の作動について説明する。このロータリダンパ１００は、多関節ロボット（図示せず）におけるアームとアームとを相対回転可能に連結する関節としての軸部分に取り付けられて同軸部分の回動に対して所定量の負荷を与える。この場合、２つのアームにおける一方のアームは、他方のアームに対して軸部分を中心として同軸周りに揺動する。そして、ロータリダンパ１００は、外部連結部１２３ａに対して第１ロータ支持部１４１側または第２ロータ支持部１１１側から多関節ロボットにおける関節の軸部分を挿し込んで連結することができる。なお、この場合、ロータリダンパ１００におけるハウジング１０１は、多関節ロボットにおける前記関節の軸部分が相対回転する部品に対して固定される。

まず、多関節ロボットにおける前記一方のアームが揺動方向における一方の揺動限界位置まで回動した状態においては、ロータリダンパ１００は、図７に示すように、可動ベーン１２４が固定ベーン１０４に最接近するとともに可動ベーン１２５がアキュムレータ保持部１０７に最接近した状態にある。すなわち、ロータリダンパ１００は、第１個室Ｒ１の容積が最小の状態であるとともに、第２個室Ｒ２の容積が最大の状態になる。この場合、可動ベーン１２４，１２５は、可動ベーン１２４がクッション体１０６に接触することで可動ベーン１２４の固定ベーン１０４への衝突および可動ベーン１２５のアキュムレータ保持部１０７への衝突をそれぞれ防止することができる。

この状態から多関節ロボットにおける前記一方のアームが揺動方向における他方の揺動限界側（図７における破線矢印参照）に回動した場合（図３参照）には、ロータ１２０が図示時計回りに回動する。すなわち、ロータリダンパ１００は、可動ベーン１２４がアキュムレータ保持部１０７に向かって回動するとともに可動ベーン１２５が固定ベーン１０４に向かって回動する。これにより、ロータリダンパ１００は、第１個室Ｒ１の容積が増加するとともに第２個室Ｒ２の容積が減少する。

この場合、最小容積にあった第１個室Ｒ１には、第３個室Ｒ３内の流動体１５０が片方向連通路１３４を介して流入する。また、最大容積にあった第２個室Ｒ２内の流動体１５０は、双方向連通路１３２を介して第３個室Ｒ３内に移動する。すなわち、ロータリダンパ１００は、ロータ１２０が図示時計回りに回動する場合においては、第２個室Ｒ２内の流動体１５０が双方向連通路１３２を流通することで抵抗力が発生する。これにより、多関節ロボットは、前記一方のアームが揺動方向における他方の揺動限界側に回動する際においては、ロータリダンパ１００が発生させた前記抵抗力を負荷として受け回動力が減衰する。

次に、多関節ロボットにおける前記一方のアームが揺動方向における他方の揺動限界位置まで回動した状態においては、ロータリダンパ１００は、図８に示すように、可動ベーン１２４がアキュムレータ保持部１０７に最接近するとともに可動ベーン１２５が固定ベーン１０４に最接近した状態にある。すなわち、ロータリダンパ１００は、第１個室Ｒ１の容積が最大の状態であるとともに、第２個室Ｒ２の容積が最小の状態になる。この場合、可動ベーン１２４，１２５は、可動ベーン１２５がクッション体１０６に接触することで可動ベーン１２５の固定ベーン１０４への衝突および可動ベーン１２４のアキュムレータ保持部１０７への衝突をそれぞれ防止することができる。

この状態から多関節ロボットにおける前記一方のアームが揺動方向における一方の揺動限界側（図８における破線矢印参照）に回動した場合（図３参照）には、ロータ１２０が図示反時計回りに回動する。すなわち、ロータリダンパ１００は、可動ベーン１２４が固定ベーン１０４に向かって回動するとともに可動ベーン１２５がアキュムレータ保持部１０７に向かって回動する。これにより、ロータリダンパ１００は、第１個室Ｒ１の容積が減少するとともに第２個室Ｒ２の容積が増加する。

この場合、最小容積にあった第２個室Ｒ２には、第３個室Ｒ３内の流動体１５０が片方向連通路１３５を介して流入する。また、最大容積にあった第１個室Ｒ１内の流動体１５０は、双方向連通路１３１を介して第３個室Ｒ３内に移動する。すなわち、ロータリダンパ１００は、ロータ１２０が図示反時計回りに回動する場合においては、第１個室Ｒ１内の流動体１５０が双方向連通路１３１を流通することで抵抗力が発生する。これにより、多関節ロボットは、前記一方のアームが揺動方向における一方の揺動限界側に回動する際においては、ロータリダンパ１００が発生させた前記抵抗力を負荷として受け回動力が減衰する。

このようなロータ１２０の図示時計回りまたは反時計回りの揺動時およびロータ１２０の静止時においてロータ１２０は、支持筒部１２２が第１ロータ支持部１４１に支持されているとともに突出軸部１２３が第２ロータ支持部１１１に支持されているため、内室１０３内にて安定的に回動または静止することができる。なお、図７および図８においては、ロータ１２０の回動方向を破線矢印で示している。

上記作動方法の説明からも理解できるように、上記実施形態によれば、ロータリダンパ１００は、ハウジング１０１に支持された第１ロータ支持部１４１がロータ１２０の支持筒部１２２内におけるロータ１２０の軸線方向での可動ベーン１２４，１２５の長さの中央部分を回動自在に支持しているため、ロータ１２０の両端部を支持する場合に比べてロータ１２０の長さを短くすることでロータリダンパ１００の構成を容易に小型化することができる。

さらに、本発明の実施にあたっては、上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の目的を逸脱しない限りにおいて種々の変更が可能である。なお、各変形例の説明においては、上記実施形態と同様の部分については同じ符号を付して重複する説明は省略する。

例えば、上記実施形態においては、ロータリダンパ１００は、１つの固定ベーン１０４および２つの可動ベーン１２４，１２５をそれぞれ備えて構成した。しかし、ロータリダンパ１００は、少なくとも１つずつの固定ベーンおよび可動ベーンを備えていればよい。したがって、ロータリダンパ１００は、例えば、２つまたは３以上の固定ベーンを備えて構成することができる。また、ロータリダンパ１００は、例えば、１つまたは３つ以上の可動ベーンを備えて構成することができる。なお、可動ベーンは、軸体１２１における支持筒部１２２の径方向外側に形成されている必要がある。

また、上記実施形態においては、ロータ１２０における支持筒部１２２は、突出軸部１２３の外部連結部１２３ａに連通する貫通孔で構成した。しかし、支持筒部１２２は、例えば、図９に示すように、突出軸部１２３の外部連結部１２３ａに連通しない有底の穴で構成することもできる。

また、上記実施形態においては、支持筒部１２２は、同支持筒部１２２の内側の空間内に第１ロータ支持部１４１のみを収容するように構成した。これにより、ロータリダンパ１００は、ロータリダンパ１００の径方向の大きさの大型化を回避しつつ第１ロータ支持部１４１を筒状に形成した場合であっても中実の柱状に形成した場合であっても第１ロータ支持部１４１の肉厚を十分に確保でき剛性を高めることができる。しかし、支持筒部１２２は、第１ロータ支持部１４１以外の構成部品が配置されるように構成することもできる。

また、上記実施形態においては、第１ロータ支持部１４１は、軸受け１４３を介して支持筒部１２２を回動自在に支持している。しかし、第１ロータ支持部１４１は、軸受け１４３を省略して支持筒部１２２を直接回動自在に支持することもできる。

また、第１ロータ支持部１４１は、上記実施形態においては、筒状に形成した。これにより、第１ロータ支持部１４１は、支持筒部１２２との間で生じた熱を効率的に放熱することができる。しかし、第１ロータ支持部１４１は、図９に示すように、筒状に代えて中実の柱状に形成することで第１ロータ支持部１４１の剛性を高めることもできる。なお、第２ロータ支持部１１１についても、第１ロータ支持部１４１と同様に、軸受け１１３を省略して突出軸部１２３を直接回動自在に支持することもできる。

また、上記実施形態においては、第１ロータ支持部１４１における支持筒部１２２を支持する部分（軸受け１４３）の長さを、可動ベーン１２４，１２５における軸体１２１の軸方向の長さ（シール体１２６を含む長さ）よりも短い長さに形成した。しかし、第１ロータ支持部１４１における支持筒部１２２を支持する部分の長さは、可動ベーン１２４，１２５における軸体１２１の軸方向の長さと同じまたは同長さを超える長さに形成することができる。これにより、第１ロータ支持部１４１は、ロータ１２０を安定的に支持することができる。また、第１ロータ支持部１４１における支持筒部１２２を支持する部分の長さは、図９に示すように、可動ベーン１２４，１２５における軸体１２１の軸方向の長さ以下でかつ同長さの半分以上に形成することでロータ１２０を安定的に支持することができる。図９においては、第１ロータ支持部１４１は、２つの軸受け１４３によって支持筒部１２２を支持している。

また、上記実施形態においては、第１ロータ支持部１４１は、蓋体１４０に形成した。しかし、第１ロータ支持部１４１は、第２ロータ支持部１１１のように、ハウジング本体１０２に形成することもできる。この場合、第１ロータ支持部１４１は、ハウジング本体１０２の底部１０３ａの中心部分が支持筒部１２２側に入り込んで形成されることになる。また、この場合、ロータリダンパ１００は、第２ロータ支持部１１１を省略して構成してもよいし、突出軸部１２３を支持筒部１２２に対して蓋体１４０側に形成することで第２ロータ支持部１１１を蓋体１４０に形成することができる。

また、上記実施形態においては、ハウジング１０１は、第２ロータ支持部１１１を備えて構成した。これにより、ハウジング１０１は、ロータ１２０を安定的に支持することができる。しかし、ハウジング１０１は、図９に示すように、第２ロータ支持部１１１を省略して構成することもできる。特に、ハウジング１０１は、第１ロータ支持部１４１における支持筒部１２２を支持する部分の長さを可動ベーン１２４，１２５における軸体１２１の軸方向の長さの半分以上に形成することで第２ロータ支持部１１１を省略することができる。

このように、第２ロータ支持部１１１を省略した場合には、ハウジング１０１は、内室１０３内の液密性を確保するためにシール体１１２のみを保持する第２ロータ支持部１１１に相当する円筒状の突出部を設けて突出軸部１２３との間で嵌合させることができる。

また、上記実施形態においては、外部連結部１２３ａは、突出軸部１２３の内周部に形成した。しかし、外部連結部１２３ａは、図９に示すように、突出軸部１２３の外周部に形成することもできる。すなわち、外部連結部１２３ａは、中空または中実の突出軸部１２３の外周部を断面形状が六角形状の棒状に形成して構成することができる。また、外部連結部１２３ａは、突出軸部１２３に代えて支持筒部１２２の一部に形成することもできる。

また、上記実施形態においては、双方向連通路１３１，１３２および片方向連通路１３４，１３５は、可動ベーン１２４，１２５にそれぞれ設けた。すなわち、双方向連通路１３１，１３２および片方向連通路１３４，１３５が、本発明に係る連通路に相当する。しかし、双方向連通路１３１，１３２および片方向連通路１３４，１３５は、可動ベーン１２４，１２５に代えてまたは加えて固定ベーン１０４に設けることもできる。

また、上記実施形態においては、ハウジング本体１０２は、バイパス通路１１４ａ，１１４ｂおよび調整ニードル１１５ａ，１１５ｂをそれぞれ設けた。しかし、ハウジング本体１０２は、バイパス通路１１４ａ，１１４ｂおよび調整ニードル１１５ａ，１１５ｂをそれぞれ省略して構成することができる。また、バイパス通路１１４ａ，１１４ｂおよび調整ニードル１１５ａ，１１５ｂは、ハウジング本体１０２に代えてまたは加えて蓋体１４０に形成することもできる。

また、上記実施形態においては、ハウジング本体１０２は、アキュムレータ保持部１０７およびアキュムレータ１１０をそれぞれ備えて構成した。この場合、アキュムレータ保持部１０７は、ハウジング本体１０２の内部である内室１０３内に張り出した状態で形成されている。しかし、アキュムレータ保持部１０７は、ハウジング本体１０２の外側に張り出して形成することもできる。また、ハウジング本体１０２は、アキュムレータ保持部１０７およびアキュムレータ１１０をそれぞれ省略して構成することもできる。

また、上記実施形態においては、ハウジング本体１０２は、クッション体１０６を備えて構成した。これによりロータリダンパ１００は、可動ベーン１２４，１２５の回動時に固定ベーン１０４に衝突することによる衝撃または損傷が生じることを防止することができる。しかし、ハウジング本体１０２は、クッション体１０６を省略して構成することもできる。

また、上記実施形態においては、ロータリダンパ１００は、ハウジング１０１を固定側としロータ１２０を可動側とした。しかし、ロータリダンパ１００におけるハウジング１０１に対するロータ１２０の回動は相対的なものである。したがって、ロータリダンパ１００は、ハウジング１０１を可動側としロータ１２０を固定側とすることもできることは当然である。

また、上記実施形態においては、ロータリダンパ１００は、多関節ロボットにおける関節に用いた。しかし、ロータリダンパ１００は、互いに可動的に連結される２つの部品間に設けことができる。したがって、ロータリダンパ１００は、多関節ロボットのほかにも、パワーアシストスーツの関節、運動機具の関節、二輪自走式車両における可動部分（例えば、スイングアームまたはシートの開閉機構）、二輪自走式車両以外の車両における可動部分（例えば、四輪自走式車両におけるサスペンション機構、シート機構または開閉扉）または自走式車両以外の機械装置、電機装置または器具における各可動部分に取り付けて用いることができる。

Ｒ１…第１個室、Ｒ２…第２個室、Ｒ３…第３個室、Ｓ…隙間、ＣＬ…可動ベーンにおける軸体の軸線方向の長さの中央位置、
１００…ロータリダンパ、１０１…ハウジング、１０２…ハウジング本体、１０２ａ…開口部、１０２ｂ…蓋体取付部、１０３…内室、１０３ａ…底部、１０３ｂ…内室壁面、１０４…固定ベーン、１０５…シール体、１０６…クッション体、１０７…アキュムレータ保持部、１０７ａ…連通孔、１０７ｂ…仕切り部、
１１０…アキュムレータ、１１０ａ…ピストン、１１０ｂ…押圧弾性体、１１０ｃ…プラグ、１１１…第２ロータ支持部、１１２…シール体、１１３…軸受け、１１４ａ，１１４ｂ…バイパス通路、１１５ａ，１１５ｂ…調整ニードル、
１２０…ロータ、１２１…軸体、１２２…支持筒部、１２３…突出軸部、１２３ａ…外部連結部、１２４，１２５…可動ベーン、１２６…シール体、
１３１，１３２…双方向連通路、１３３…フィルタ、１３４，１３５…片方向連通路、１３６…フィルタ、
１４０…蓋体、１４１…第１ロータ支持部、１４２…シール体、１４３…軸受け、１４４…ボルト、１５０…流動体。

Claims (9)

1. 流動体を液密的に収容する円筒状の内室を有するとともに同内室内に径方向に沿う壁状に形成されて前記流動体の周方向の流動を妨げる固定ベーンを有したハウジングと、
   軸体の内部に貫通または有底の支持筒部が形成されるとともに同支持筒部の外側における前記軸体の外周部に前記内室内を仕切りつつ前記流動体を押しながら回動する可動ベーンを有したロータと、
   前記ハウジングに設けられて前記内室を液密的に閉塞する蓋体と、
   前記内室内に前記固定ベーンおよび前記可動ベーンによって形成されるとともに前記可動ベーンの回動方向によって容積が増加または減少する少なくとも２つの個室とを備えたロータリダンパにおいて、
   前記ハウジングおよび前記蓋体のうちの一方に形成されて前記ロータにおける前記支持筒部の内周面を回動自在に支持する円筒状または軸状の第１ロータ支持部を備え、
   前記第１ロータ支持部は、
   前記ロータの軸線方向での前記可動ベーンの長さの中央部分で前記支持筒部を支持しており、
   前記ハウジングは、
   前記内室に隣接する位置に前記内室内の前記流動体の膨張または収縮による体積変化を吸収するアキュムレータを保持するアキュムレータ保持部を備え、
   前記アキュムレータ保持部は、
   前記ハウジングの内室内に張り出した状態で、かつ前記ハウジングの外周部に前記アキュムレータを出し入れ可能な大きさで開口して設けられていることを特徴とするロータリダンパ。
   
2. 請求項１に記載したロータリダンパにおいて、さらに、
   前記ハウジングおよび前記蓋体のうちの他方に形成されて前記ロータにおける前記軸体を回動自在に支持する第２ロータ支持部を備え、
   前記ロータは、
   前記軸体に前記可動ベーンに対して軸線方向に突出する突出軸部が形成されており、
   前記第２ロータ支持部は、
   前記突出軸部を回動自在に支持する円筒状に形成されていることを特徴とするロータリダンパ。
3. 請求項２に記載したロータリダンパにおいて、
   前記第２ロータ支持部は、
   前記突出軸部の外周部を回動自在に支持していることを特徴とするロータリダンパ。
4. 請求項２または請求項３に記載したロータリダンパにおいて、
   前記突出軸部は、
   前記支持筒部に連通する貫通孔を有した筒状に形成されていることを特徴とするロータリダンパ。
5. 請求項１ないし請求項４のうちのいずれか１つに記載したロータリダンパにおいて、
   前記固定ベーンは、
   前記内室内に１つだけ形成されていることを特徴とするロータリダンパ。
6. 請求項１ないし請求項５のうちのいずれか１つに記載したロータリダンパにおいて、さらに、
   前記固定ベーンおよび前記可動ベーンのうちの少なくとも一方に、前記固定ベーンおよび前記可動ベーンのうちの他方に対して弾性的に接触するクッション体を備えることを特徴とするロータリダンパ。
7. 請求項１ないし請求項６のうちのいずれか１つに記載したロータリダンパにおいて、
   前記固定ベーンおよび前記可動ベーンのうちの少なくとも一方に、
   互いに隣接する個室間で前記流動体を流通させる連通路を備えており、
   前記連通路は、
   前記流動体内の異物を濾すフィルタを備えることを特徴とするロータリダンパ。
8. 請求項２ないし請求項４のうちのいずれか１つに記載したロータリダンパにおいて、さらに、
   前記少なくとも２つの個室を互いに連通させるバイパス通路と、
   前記バイパス通路における前記流動体の流量を調節する調整ニードルとを備え、
   前記バイパス通路は、
   前記ハウジングまたは前記蓋体における前記第２ロータ支持部に隣接して形成されていることを特徴とするロータリダンパ。
9. 請求項１ないし請求項８のうちのいずれか１つに記載したロータリダンパにおいて、
   前記支持筒部は、
   同支持筒部の内側の空間内に前記第１ロータ支持部のみを収容していることを特徴とするロータリダンパ。
   

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