WO2020137570A1

WO2020137570A1 - ダンパ装置

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Publication number: WO2020137570A1
Application number: PCT/JP2019/048623
Authority: WO
Inventors: 正浩吉田; 洋太三吉
Original assignee: スガツネ工業株式会社
Priority date: 2018-12-27
Filing date: 2019-12-12
Publication date: 2020-07-02
Also published as: JPWO2020137570A1; US11732517B2; US20220049535A1; EP3903655A1; EP3903655A4; CN113163995B; JP6959451B2; CN113163995A

Abstract

ケースの外径を大きくすることなく、コイルばねのトルクを大きくすることができるダンパ装置を提供する。ダンパ装置（１）は、ケース（２）と、ケース（２）に対して相対的に回転可能な軸（３）と、ケース（２）と軸（３）との間に形成されるダンパ室（５）に充填される流体と、ダンパ室（５）の軸方向の一端を閉じる区画壁（５ａ）を形成し、軸（３）とは別体の軸受け部材（４）と、一端がケース（２）側に連結され、他端が軸（３）又は軸受け部材（４）に連結され、ケース（２）に対して軸（３）にトルクを働かせるコイルばね（９）と、を備える。コイルばね（９）の巻線部（９ａ）とダンパ室（５）との間に軸受け部材（４）を配置し、コイルばね（９）の巻線部（９ａ）とダンパ室（５）とを軸方向に離す。

Description

ダンパ装置

　本発明は、便蓋、便座等の回転体の回転を制動するダンパ装置に関する。

　この種のダンパ装置として、ケースと、ケースに対して相対的に回転可能な軸と、を備えるダンパ装置が知られている（特許文献１参照）。例えばケースが便器に取り付けられ、軸が便蓋又は便座に取り付けられる。ケースと軸との間のダンパ室には、粘性のある流体が充填される。ケースに対して軸が回転するとき、流路を流れる流体の抵抗によって、軸の回転を制動するダンパ力が発生する。このため、便蓋又は便座が閉まるときの衝撃が緩和される。

　特許文献１に記載のダンパ装置において、ケースには、コイルばね（ねじりモーメントを発生させるばねであり、トーションばねとも呼ばれる）が組み込まれる。コイルばねは、ケースに対して軸に開き方向のトルクを働かせて、便蓋又は便座が軽く持ち上がるようにする。

特許第３２８０９４１号公報

　しかし、従来のダンパ装置においては、環状のダンパ室の内側にコイルばねが配置される。このため、コイルばねの巻線部の外径が小さく、コイルばねのトルクを大きくすることができないという課題がある。コイルばねの巻線部の直径が小さいと、コイルばねの線径を細くせざるをえず、コイルばねのトルクが小さくなる。回転体が重い場合、コイルばねのトルクが小さいと、回転体を軽く持ち上げることができない。

　そこで、本発明は、ケースの外径を大きくすることなく、コイルばねのトルクを大きくすることができるダンパ装置を提供することを目的とする。

　上記課題を解決するために、本発明の一態様は、ケースと、前記ケースに対して相対的に回転可能な軸と、前記ケースと前記軸との間に形成されるダンパ室に充填される流体と、前記ダンパ室の軸方向の一端を閉じる区画壁を形成し、前記軸とは別体の軸受け部材と、一端が前記ケース側に連結され、他端が前記軸又は前記軸受け部材に連結され、前記ケースに対して前記軸にトルクを働かせるコイルばねと、を備え、前記コイルばねの巻線部と前記ダンパ室との間に前記軸受け部材を配置し、前記コイルばねの前記巻線部と前記ダンパ室とを前記軸方向に離すダンパ装置である。

　本発明によれば、ケースの外径を大きくすることなく、コイルばねの巻線部の外径を大きくすることができる。このため、コイルばねのトルクを大きくすることができる。また、コイルばねの巻線部とダンパ室との間に、ダンパ室の一端を閉じる軸受け部材を配置するので、ダンパ室に充填された流体がコイルばね側に漏れるのを防止できる。

本発明の第１の実施形態のダンパ装置の軸線に沿った断面図である。上記第１の実施形態のダンパ装置の分解斜視図である。図１のIII-III線断面である（図３（ａ）は軸が閉じ方向に回転する場合を示し、図３（ｂ）は軸が開き方向に回転する場合を示す）。本発明の第２の実施形態のダンパ装置の軸線に沿った断面図である。上記第２の実施形態のダンパ装置の分解斜視図である。図３のVI-VI線断面である（図６（ａ）は軸が閉じ方向に回転する場合を示し、図６（ｂ）は軸が開き方向に回転する場合を示す）。

　以下、添付図面に基づいて、本発明の実施形態のダンパ装置を詳細に説明する。ただし、本発明のダンパ装置は、種々の形態で具体化することができ、本明細書に記載される実施形態に限定されるものではない。本実施形態は、明細書の開示を十分にすることによって、当業者が発明の範囲を十分に理解できるようにする意図をもって提供されるものである。
　（第１の実施形態）

　図１は、本発明の第１の実施形態のダンパ装置１の軸線に沿った断面図を示し、図２は、本実施形態のダンパ装置１の分解斜視図を示す。この実施形態のダンパ装置１は、便蓋又は便座を低速で回転させるために、便器と便蓋又は便座との間に設けられる。ダンパ装置１は、ケース２と、ケース２に対して回転可能な軸３と、を備える。ケース２と軸３のいずれか一方が便器に取り付けられ、他方が便蓋又は便座に取り付けられる。これによって、便蓋（又は便座）が便器に回転可能に連結される。もちろん、この発明のダンパ装置１は、便蓋又は便座以外の用途にも供することができる。

　ケース２は、略筒状をなし、その中央部を貫通する嵌合穴２ａを有する。ケース２は、その軸方向に、ダンパ収容部２ａ１と、コイルばね収容部２ａ２と、を有する。ダンパ収容部２ａ１とコイルばね収容部２ａ２との間には、段差が形成される。ケース２の軸方向の一端には、端部壁２ｂが設けられる。端部壁２ｂには、貫通する軸３を回転可能に支持する支持穴２ｂ１が形成される。ケース２の軸方向の他端部の内面には、ねじ２ｃが形成される。

　軸３は、ケース２の嵌合穴２ａに挿入される軸部３ａと、ケース２の端部壁２ｂから突出する連結部３ｂと、を備える。軸部３ａは、その両端に形成されたジャーナル部３ａ１，３ａ２が端部壁２ｂと軸受け部材４とに回転可能に嵌合することにより、ケース２に回転可能に支持されている。ジャーナル部３ａ２と端部壁２ｂとの間には、ダンパ室５に充填された流体が漏れるのを防止するＯリング等のシール部材６が配置される。ジャーナル部３ａ２の外面には、シール部材６が嵌められる溝３ｄ（図２参照）が形成される。軸３の連結部３ｂは、平行な一対の平坦面を有し、便蓋（又は便座）と便器のいずれか一方に連結される。

　軸３は、ケース２の嵌合穴２ａに一方向（図１の右方向）に挿入される。軸部３ａに形成される段部が端部壁２ｂに突き当たることによって、端部壁２ｂから一方向（図１の右方向）への抜け止めがなされている。また、ケース２に軸３を挿入した後に、ケース２に軸受け部材４及びばね保持部材７を挿入し、蓋部材８をケース２に螺合させることにより、軸３の他方向（図１の左方向）への抜け止めがなされている。

　ケース２と軸３との間には、環状のダンパ室５が形成される。ダンパ室５には、粘性流体等が充填される。

　軸受け部材４は、環状であり、軸３とは別体である。軸受け部材４は、ダンパ室５に流体を充填した後、ケース２と軸３との間に一方向（図１の右方向）に挿入される。軸受け部材４が軸部３ａの段部に突き当たることによって、軸受け部材４の一方向への移動が制限される。軸受け部材４は、ダンパ室５の軸方向の一端を閉じる区画壁５ａを形成する。ダンパ室５の軸方向の他端を閉じる区画壁５ｂは、ケース２の端部壁２ｂに形成される。なお、ダンパ室５の他端を閉じる区画壁５ｂを、軸３に形成してもよく、又は軸３とは別体の軸受け部材に形成してもよい。

　軸受け部材４は、ケース２に対して回転不可能であると共に、ダンパ力を調整できるように、軸方向に移動可能である。軸受け部材４の外面には、円周方向に複数の突起４ａ（図２参照）が形成される。ケース２の嵌合穴２ａの内面には、この突起４ａに嵌まる溝が形成される。ケース２と軸受け部材４との間には、ダンパ室５に充填された流体が漏れるのを防止する環状の固定シール部材１１が配置される。軸受け部材４の外面には、固定シール部材１１が嵌められる溝４ｂ（図２参照）が形成される。

　軸３は、軸受け部材４に対して回転可能である。軸受け部材４と軸３との間には、流体が漏れるのを防止するＯリング等の摺動シール部材１２が配置される。軸３の外面には、摺動シール部材１２が嵌められる溝３ｃ（図２参照）が形成される。

　軸３の外面に摺動シール部材１２を配置し、摺動シール部材１２の外側に軸受け部材４を配置し、軸受け部材４の外面に固定シール部材１１を配置するので、軸３が回転するときの摺動抵抗を抑制することができ、安定したダンパ性能を維持できる。

　軸受け部材４とばね保持部材７との間には、コイルばね９が配置される。コイルばね９は、ケース２に一方向（図１の右方向）に挿入される。コイルばね９は、巻線部９ａと、一端９ｂと、他端９ｃと、を備える（図２参照）。コイルばね９の一端９ｂは、ケース２側に連結される。この実施形態では、コイルばね９の一端９ｂは、ばね保持部材７に連結される。ばね保持部材７は、ケース２に対して回転不可能である。ばね保持部材７には、コイルばね９の一端９ｂが嵌められる穴が形成される。なお、コイルばね９の一端９ｂをケース２に連結してもよい。

　コイルばね９の他端９ｃは、軸３に連結される。軸３には、コイルばね９の他端９ｃが嵌められる切欠き３ｅ（図２参照）が形成される。コイルばね９は、その一端９ｂがケース２側に連結され、その他端９ｃが軸３側に連結される。コイルばね９は、ケース２に対して軸３にトルクを働かせ、便蓋（又は便座）を開く方向（図３（ｂ）の矢印Ｙ方向）に付勢する。このため、便蓋（又は便座）を軽く持ち上げることができる。

　コイルばね９の巻線部９ａとダンパ室５との間には、軸受け部材４が配置される。コイルばね９の巻線部９ａとダンパ室５とは、軸方向に離れている。少なくともコイルばね９の巻線部９ａがダンパ室５と軸方向に離れていればよく、コイルばね９の他端９ｃをダンパ室５の内側に配置してもよい。コイルばね９の巻線部９ａの外径Φ１は、ダンパ室５の内径Φ２（軸３の段部の外径Φ２（図１参照））よりも大きい。コイルばね９の巻線部９ａは、軸３の外側に配置される。

　本実施形態によれば、コイルばね９の巻線部９ａをダンパ室５から軸方向に離すので、ケース２の外径を大きくすることなく、コイルばね９の巻線部９ａの外径Φ１を大きくすることができる。このため、コイルばね９の線径を太くすることができ、コイルばね９のトルクを大きくすることができる。また、コイルばね９の巻線部９ａとダンパ室５との間に、ダンパ室５の一端を閉じる軸受け部材４を配置するので、ダンパ室５に充填された流体がコイルばね９側に漏れるのを防止できる。

　ばね保持部材７は、略有底円筒状である。ばね保持部材７は、コイルばね９を囲む筒部７ａと、コイルばね９の一端９ｂが連結される底部７ｂと、を有する。ばね保持部材７は、ケース２に一方向（図１の右方向）に挿入される。ばね保持部材７は、ケース２に対して回転不可能であると共に、ダンパ力を調整できるように、軸方向に移動可能である。ばね保持部材７の外面には、円周方向に複数の突起７ｃ（図２参照）が形成される。この突起７ｃは、ケース２の嵌合穴２ａの内面に形成される溝に嵌まる。

　符号１０は、開閉検知軸である。開閉検知軸１０は、軸３に挿入されて、軸３に回転不可能に連結される。開閉検知軸１０は、ばね保持部材７を貫通して、ばね保持部材７に回転可能に支持される。ケース２から露出する開閉検知軸１０の先端には、図示しないマグネットが取り付けられる。マグネットの磁束を検知することで、便蓋（又は便座）の開閉を検知できる。なお、開閉検知軸１０を省略してもよい。

　蓋部材８は、その外面にケース２の内面のねじ２ｃに螺合するねじを有する。ケース２の嵌合穴２ａに、軸３、軸受け部材４、コイルばね９、開閉検知軸１０、及びばね保持部材７を同じ方向に挿入した後、蓋部材８をケース２にねじ込むことにより、これらの部品がケース２から抜け出るのが防止される。ここで、ケース２にこれらの部品を同じ方向に挿入するので、蓋部材８が一つで済み、ダンパ装置１の組み立てが容易である。

　ばね保持部材７は、蓋部材８と軸受け部材４との間に挟まれる。ケース２を蓋部材８にねじ込むと、蓋部材８がばね保持部材７を介して軸受け部材４を押すので、軸受け部材４の区画壁５aと羽根部１５や弁体１７（図３参照）との隙間を調節することにより、ダンパ力を調整することができる。このように、軸３の連結部３ｂとは反対側で容易にダンパ力の調整ができる。ダンパ力の調整後、ピン１３によって蓋部材８とばね保持部材７をケース２に固定する。なお、ピン１３を使用せず、蓋部材８を溶着等によりケース２に固定してもよい。

　図３（ａ）に示すように、ダンパ室５に臨む軸部３ａの外面には、羽根部１５が形成されており、ダンパ室５に臨むケース２の内面には、仕切り壁部１６が形成される。この羽根部１５と仕切り壁部１６によって、ダンパ室５の内部が周方向に四分され、２つの第１室Ｓ１と２つの第２室Ｓ２が形成される。なお、羽根部１５と仕切り壁部１６を１つずつ形成し、１つの第１室Ｓ１と１つの第２室Ｓ２を形成してもよい。

　羽根部１５は、断面Ｖ字状の一対の突起１５ａ，１５ｂを有する。一方の突起１５ｂには、流体が抵抗なく通過することができる切欠き１５ｂ１（図２参照）が形成される。突起１５ａ，１５ｂ間の弁室には、流量制御部としての弁体１７が収納される。図３（ａ）に示すように、軸３が閉じ方向（図中Ｘ方向）へ回転するとき、弁体１７は、突起１５ａとケース２との間の流路を閉じ、第２室Ｓ２の流体が左隣の第１室Ｓ１へ流れるのを阻止する。第２室Ｓ２の流体は、仕切り壁部１６と軸部３ａとの微小隙間を通って右隣の第１室Ｓ１へ流入する。したがって、軸３が閉じ方向に回転するとき、軸３にダンパ力が働き、軸３の閉じ方向の回転速度が抑えられる。また、軸３はコイルばね９によって開き方向に付勢されているので、軸３の閉じ方向の回転速度は、コイルばね９によっても抑えられる。

　一方、図３（ｂ）に示すように、軸３が開き方向（図中Ｙ方向）へ回転するとき、弁体１７は、突起１５ａとケース２との間の流路を開き、第１室Ｓ１の流体が左隣の第２室Ｓ２へ流れるのを許容する。第１室Ｓ１の流体が切欠き１５ｂ１を通って抵抗なく第２室Ｓ２へ流入可能であるので、軸３が抵抗なく開き方向に回転する。軸３が開き方向に回転するときに発生するダンパ力は、軸３が閉じ方向に回転するときに発生するダンパ力よりも小さい。軸３はコイルばね９によって開き方向に付勢されているので、便蓋（又は便座）を軽い力で持ち上げることができる。
　（第２の実施形態）

　図４は、本発明の第２の実施形態のダンパ装置２１の断面図を示し、図５は、ダンパ装置２１の分解斜視図を示す。第２の実施形態のダンパ装置２１も、ケース２と、軸２２と、軸受け部材２３と、コイルばね９と、ばね保持部材７と、開閉検知軸１０と、蓋部材８と、を備える。ケース２、コイルばね９、ばね保持部材７、開閉検知軸１０、及び蓋部材８の構成は、第１の実施形態と略同一であるので、同一の符号を附してその説明を省略する。

　軸２２は、ケース２の嵌合穴２ａに挿入される軸部２２ａと、ケース２の端部壁２ｂから突出する連結部２２ｂと、を備える。軸部２２ａの一端は、軸受け部材２３に回転不可能に嵌められる。軸部２２ａの一端には、平行な一対の平坦面２２ｃ（図５参照）が形成される。軸部２２ａは、軸受け部材２３を介してケース２に回転可能に支持される。軸部２２ａの他端のジャーナル部２２ｄは、ケース２の端部壁２ｂに回転可能に支持される。ジャーナル部２２ｄと端部壁２ｂとの間には、ダンパ室２５に充填された流体が漏れるのを防止するシール部材６が配置される。

　軸受け部材２３は、ダンパ室２５の軸方向の一端を閉じる区画壁２５ａを形成する。軸受け部材２３は、ケース２に対して回転可能である。ケース２と軸受け部材２３との間には、ダンパ室２５に充填された流体が漏れるのを防止するＯリング等の摺動シール部材２７が配置される。軸受け部材２３の外面には、摺動シール部材２７が嵌められる溝２３ａ（図５参照）が形成される。

　コイルばね９は、その一端９ｂがケース２側に連結され、その他端９ｃが軸２２側に接続される。コイルばね９の一端９ｂは、ばね保持部材７に連結される。コイルばね９の他端９ｃは、軸受け部材２３に連結される。コイルばね９は、ケース２に対して軸２２にトルクを働かせ、便蓋（又は便座）を開く方向（図６（ｂ）の矢印Ｙ方向）に付勢する。

　コイルばね９の巻線部９ａとダンパ室２５との間には、軸受け部材２３が配置される。コイルばね９の巻線部９ａとダンパ室２５とは、軸方向に離れている。このため、ケース２の外径を大きくすることなく、コイルばね９の巻線部９ａの外径を大きくすることができる。また、コイルばね９の巻線部９ａとダンパ室２５との間に、ダンパ室２５の一端を閉じる軸受け部材２３を配置するので、ダンパ室２５に充填された流体がコイルばね９側に漏れるのを防止できる。

　ケース２の嵌合穴２ａに、軸２２、軸受け部材２３、コイルばね９、開閉検知軸１０、及びばね保持部材７を同じ方向に挿入した後、ケース２に蓋部材８を螺合させることにより、これらの部品がケース２から抜け出るのが防止される。ここで、ケース２にこれらの部品を同じ方向に挿入するので、蓋部材８が一つで済み、ダンパ装置２１の組み立てが容易である。

　図６（ａ）に示すように、ダンパ室２５に臨む軸部２２ａの外面には、羽根部２９が形成されており、ダンパ室２５に臨むケース２の内面には、仕切り壁部１６が形成される。この羽根部２９と仕切り壁部１６によって、ダンパ室２５の内部が周方向に四分され、２つの第１室Ｓ１と２つの第２室Ｓ２が形成される。

　ダンパ室２５の仕切り壁部１６には、流量制御部としての断面コ字状の弁体３１が装着される。弁体３１は、一対の対向壁３１ａ，３１ｂと、一対の対向壁３１ａ，３１ｂを連結する連結壁３１ｃと、を備える（図５参照）。一方の対向壁３１ａには、浅い切欠き３１ａ１が形成され、他方の対向壁３１ｂには、深い切欠き３１ｂ１が形成される。図６（ａ）に示すように、軸２２が閉じ方向（図中Ｘ方向）に回転するとき、弁体３１の対向壁３１ａが仕切り壁部１６に当接し、弁体３１の対向壁３１ｂが仕切り壁部１６から離間する。このとき、対向壁３１ａの切欠き３１ａ１が閉じられるので、第２室Ｓ２の流体は、切欠き３１ａ１を通って右隣りの第１室Ｓ１へ流入することができず、羽根部２９の外面とケース２の内面との微小隙間を通って左隣の第１室Ｓ１へ流入する。したがって、第２室Ｓ２の流体が第１室Ｓ１に流れるのに大きな抵抗が発生し、軸２２にダンパ力が働く。

　一方、図６（ｂ）に示すように、軸２２が開き方向（図中Ｙ方向）へ回転するとき、弁体３１の対向壁３１ａが仕切り壁部１６から離間し、対向壁３１ｂが仕切り壁部１６に当接する。このため、弁体３１は、第１室Ｓ１の流体が対向壁３１ｂの切欠き３１ｂ１と対向壁３１ａの切欠き３１ａ１を通って左隣の第２室Ｓ２へ流れるのを許容する。第１室Ｓ１の流体は、切欠き３１ｂ１，３１ａ１を通って抵抗なく第２室Ｓ２へ流入可能であるので、軸２２は抵抗なく開き方向に回転する。

　なお、本発明は上記実施形態に具現化されるのに限られることはなく、本発明の要旨を変更しない範囲でさまざまな実施形態に変更可能である。例えば、上記実施形態では、軸がＸ方向へ回転するときにだけダンパ力が発生するようにしているが、Ｘ，Ｙいずれの方向へ回転するときにもダンパ力が発生するようにしてもよい。

　本明細書は、２０１８年１２月２７日出願の特願２０１８－２４４６７５に基づく。この内容はすべてここに含めておく。

２…ケース
３…軸
４…軸受け部材
５…ダンパ室
５ａ…区画壁
７…ばね保持部材
８…蓋部材
９…コイルばね
９ａ…コイルばねの巻線部
９ｂ…コイルばねの一端
９ｃ…コイルばねの他端
１１…固定シール部材
１２…摺動シール部材
２１…ダンパ装置
２２…軸
２３…軸受け部材
２５…ダンパ室
２５ａ…区画壁
２７…摺動シール部材

Claims

　ケースと、
　前記ケースに対して相対的に回転可能な軸と、
　前記ケースと前記軸との間に形成されるダンパ室に充填される流体と、
　前記ダンパ室の軸方向の一端を閉じる区画壁を形成し、前記軸とは別体の軸受け部材と、
　一端が前記ケース側に連結され、他端が前記軸又は前記軸受け部材に連結され、前記ケースに対して前記軸にトルクを働かせるコイルばねと、を備え、
　前記コイルばねの巻線部と前記ダンパ室との間に前記軸受け部材を配置し、
　前記コイルばねの前記巻線部と前記ダンパ室とを前記軸方向に離すダンパ装置。
　前記軸受け部材と前記軸受け部材に対して回転可能な前記軸との間に摺動シール部材を配置し、
　前記ケースと前記ケースに対して回転不可能な前記軸受け部材との間に固定シール部材を配置することを特徴とする請求項１に記載のダンパ装置。
　前記ケースと前記ケースに対して回転可能な前記軸受け部材との間に摺動シール部材を配置し、
　前記軸が前記軸受け部材に対して回転不可能であることを特徴とする請求項１に記載のダンパ装置。
　前記軸、前記軸受け部材、及び前記コイルばねを、前記ケースに同じ方向に挿入することを特徴とする請求項１ないし３のいずれか一項に記載のダンパ装置。
　前記ダンパ装置は、
　前記ケースの内面に螺合する蓋部材と、
　前記蓋部材と前記軸受け部材との間に挟まれ、前記ケースに対して回転不可能かつ前記軸方向に移動可能なばね保持部材と、を備えることを特徴とする請求項１ないし４のいずれか一項に記載のダンパ装置。