JP2006153034A

JP2006153034A - 回転ダンパ

Info

Publication number: JP2006153034A
Application number: JP2004340148A
Authority: JP
Inventors: Nobutaka Yajima; 信孝矢島; Yasuyo Kuno; 康世久野
Original assignee: TOK Bearing Co Ltd
Current assignee: TOK Bearing Co Ltd
Priority date: 2004-11-25
Filing date: 2004-11-25
Publication date: 2006-06-15

Abstract

【課題】直径方向の小型化を可能にし、組み立て工数の少ない回転止め機構を備え、高いトルクを作用させた場合にも破損しないようにする。
【解決手段】軸部材２に設けたフランジ７の一方の側面７ａとケーシング１の底面３ａとの間を流体室１０とし、ケーシング１の隔壁５と軸部材２の羽根部８とによって流体室１０を２以上のダンパ室に区画し、ダンパ室から他のダンパ室へ流れる流体の流動抵抗によって回転時のダンピング効果を発揮し、フランジ７の他方の側面７ｂ側に、制動板１２と、これを他方の側面７ｂに押しつける弾性体１３と、制動板１２と流体室１０との間を遮断するシール機構１４とを設け、他方の側面７ｂと制動板の側面１２ｂとのどちらかに凸部を他方に凹部を設け、凸部と凹部とがかみ合ってロックし、ダンパ室のいずれかが所定圧力を超えた場合に、軸部材２が弾性体１３の弾性力に抗して軸方向へ移動する構成にした。
【選択図】図１

Description

この発明は、便器の便座や便蓋、あるいは、ピアノの蓋などの回動体が、起立した状態を保って倒れてこないようにするための自立機構を備えた回転ダンパに関する。

例えば、ピアノの蓋などを開けた状態を維持するために、自立機構を有する回転ダンパとして、特許文献１のようなものがある。
この特許文献１に示された自立機構は、回転軸とその回転軸の外周側に設置した筒状の外枠とに、それぞれ第１ニードルと第２ニードルとを設けている。第１ニードルは、回転軸外周にもうけた凹溝にはめ込まれ、第２ニードルは外枠に設けたスリットにはめ込まれている。さらに、外枠の外側には、Ｃ字状に形成された板バネが装着され、この板バネの弾性力が回転軸に向かって作用するようにしている。

このような自立機構では、蓋などの回動体に開く方向や閉じる方向の回転トルクが与えられて回転軸が回転すると、その回転途中で上記第１ニードルと第２ニードルとがぶつかって、その方向の回転を規制するようにしている。この回転規制によって回動体が起立状態を保つが、その状態から板バネの弾性力に打ち勝つ回転トルクが与えられると、第１ニードルは、第２ニードルを押しやって、回転軸を回転させるようにしている。
特開平８−１８２６３５号公報

このような自立機構では、回転軸の外周に、第１および第２ニードルをはめ込むとともに第２ニードルを保持する外枠や板バネを設ける必要があるため、回転ダンパ全体の直径が大きくなってしまうという問題があった。そのため、回転ダンパの設置個所が制限されてしまうこともあった。
また、板バネを広げるのには力が必要なうえ、板バネを広げながら細いニードルを装着しなければならない作業は、手間と時間がかかり、組み立て効率が悪いという問題もあった。
さらに、上記のような回転ダンパは、便座などの回動体に取り付けて用いるもので、便座を上げたときには、便座が起立した状態を保つとともに、それを下ろそうとしてロック機構を解除したときには、手を離しても、便座などが緩やかに回動して、勢い良く落下することを防止するようにダンパ効果が発揮されるようにしたものである。しかし、便座の降下時に手を使って強引に押し下げようとした場合には、便座、蓋等の構成部材や、ダンパ機構の一部分に高圧が作用して、便座、蓋等の構成部材、あるいは、ダンパ機構など、強度が弱い部分が破損してしまうことがあった。

この発明の目的は、直径方向の小型化を可能にするとともに、組み立て工数を減らすことができる回転止め機構を備えるとともに、一時的に高いトルクを作用させた場合にも、破損しないような回転ダンパを提供することである。

この発明は、ケーシングと、このケーシングと相対回転自在で、かつ、軸方向に相対移動可能にしてケーシングに組み込んだ軸部材とからなり、軸部材にはフランジを設け、このフランジの一方の側面とこの側面に対向するケーシングの底面との間に流体室を形成し、この流体室内におけるケーシング内面に、先端を軸部材に対抗させた少なくとも１つの隔壁を設ける一方、上記軸部材には先端をケーシング内面に対抗させた少なくとも１つの羽根部を設け、これら隔壁および羽根部の軸方向端面を上記ケーシングの底面および軸部材のフランジの一方の側面に接触させ、これら底面、フランジの一方の側面、隔壁および羽根部が相まって上記流体室を少なくとも２つのダンパ室に区画し、上記軸部材とケーシングが相対回転することによって、一方のダンパ室から他方のダンパ室へ流れる流体の流動抵抗によってダンピング効果を発揮するダンパ機構を備えている。

そして、この発明は、上記軸部材のフランジの他方の側面とこの側面に対向するケーシング内面との間に、上記ケーシングに対して軸方向に移動可能で、かつ、ケーシングに対して回転不能にした制動板と、この制動板を上記フランジの他方の側面に押しつける弾性体とを設け、かつ、上記制動板と上記流体室との間を遮断するシール機構を設け、上記フランジの他方の側面と、この側面に対向する制動板の側面とのいずれか一方の面に凸部を設け、他方の面に凹部を設け、これら凸部と凹部とがかみ合った状態でロックする構成にするとともに、上記ダンパ室のいずれかが、所定圧力を超えた場合に、上記軸部材が上記弾性体の弾性力に抗して軸方向へ移動する構成にした点に特徴を有する。

この発明によれば、ケーシングと軸部材との相対回転時には、制動機能を発揮させるとともに、便座や蓋などの回動体を、起立保持させることができる。しかも、上記起立保持のための機構を設けることによって、従来例のように、直径が大きくなることがない。従って、取り付け個所の自由度が増す。
また、組み立て作業が、従来の板バネを用いたダンパと比べて簡単で、組み立て工数が少なくなるとともに、組み立て作業性もよい。そのため、組み立てコストを下げることもできる。
さらに、この発明の回転ダンパには、ケーシングまたは軸部材に大きな回転トルクが作用した場合に、高圧側のダンパ室と低圧側のダンパ室とが速やかに連通して圧力が下がる構成にしているので、ダンパ機構や、それに連係した便座や蓋などの構成部材が破損することを防止できる。

図１〜図７に、この発明の一実施形態を示す。
図１は、円筒状のケーシング１内に、軸部材２を回転自在に組み込んだ、この発明の回転ダンパであり、ケーシング１および軸部材２の軸線を通る面での断面図であり、図２のI-I線断面図である。
ケーシング１は、ケーシング本体３とキャップ４とからなり、ケーシング本体３の内側には、図２に示すように中心に向かう一対の隔壁５，５を形成している。
軸部材２は、上記キャップを貫通する軸部６と、ケーシング本体３内で、ケーシング本体３の内周に接触するフランジ７と、羽根部８および羽根部８の先端に設けた弁体９と、フランジ７の他方の側面７ｂに形成した凸部７ｃとからなる（図１，図２参照）。
そして、上記ケーシング本体３の内周に形成した一対の隔壁５，５の先端は、上記軸部材２の軸部６に対向している。

また、上記ケーシング１内における上記フランジ７の一方の側面７ａと、これに対向するケーシング本体３の底面３ａとの間を流体室１０とし、この流体室１０に、図２に示すように構成されたダンパ機構を組み込んでいる。
このダンパ機構は、図２のように、ケーシング本体３内の流体室１０に、軸部６に向かう隔壁５，５を形成し、この隔壁５および上記羽根部８によって、４つのダンパ室１０ａ，１０ｂ，１０ｃ，１０ｄを形成している。そして、上記流体室１０の内部に粘性流体を封入している。また、羽根部８の先端に設けた弁体９は、軸部材２がケーシング１に対して回転した場合に、ケーシング本体３の内周面を摺動して羽根部８とともに回転する。そして、この弁体９はその回転方向に応じて、羽根部８と弁体９との間に形成される通路１１を開閉するようにしている。

すなわち、軸部６が矢印Ａ方向に回転した場合には、通路１１が閉鎖されるとともに、ダンパ室１０ａおよび１０ｃはその容積を小さくし、ダンパ室１０ｂおよび１０ｄがその容積を拡大する。したがって、粘性流体は高圧側のダンパ室１０ａおよび１０ｃから低圧側のダンパ室１０ｂおよび１０ｄへ流れる。このとき、上記したように通路１１は弁体９で閉鎖されるので、粘性流体は、図２に示す隔壁５と軸部６との接触面との間、弁体９とケーシング本体３の内周面との間、図１に示す隔壁５の端面５ａとフランジ７の一方の側面７ａとの間、羽根部８の端面８ａとケーシング本体３の底面３ａとの間などのすき間を介してダンパ室間を流れる。これらのいずれのすき間も、非常に小さなすき間なので、粘性流体の流動抵抗は大きくなり制動力を発揮する。

また、上記軸部６が、矢印Ｂ方向に回転した場合には、通路１１が開放され、そのため、粘性流体はこの通路１１を介して、ダンパ室１０ｄおよび１０ｂからダンパ室１０ａおよび１０ｃへ流れる。このように、粘性流体が上記通路１１を流れる際の流動抵抗は、上記矢印Ａ方向の回転時と比べて小さい。
つまり、矢印Ａ方向の回転は重くなり、反対の矢印Ｂ方向の回転は軽くなる。
ただし、ダンパ機構は、図２の構成に限らない。例えば、回転トルクが回転方向に応じて変化する必要もなく、羽根部８や隔壁５の数も、いくつでもかまわない。要するに、軸部材２とケーシング１との相対回転速度を緩やかにする機構が、ダンパ室に封入された粘性流体の抵抗によるものであって、このダンパ室がケーシングの底面と軸部材のフランジによって囲まれていればどのようなものでもかまわない。

一方、図１のように、ケーシング本体３内であって、上記フランジ７の他方の面７ｂ側には、中央に軸部６を貫通させるとともに、ケーシング１に対して回転を規制された制動板１２を設け、この制動板１２よりキャップ４側には、リング状のウェーブワッシャ１３を設けている。このウェーブワッシャ１３がこの発明の弾性体であり、上記制動板１２を軸部材２のフランジ７へ押しつける方向へ弾性力を付与するようにしている。この弾性力によって、軸部材２が、ケーシング本体３の底面３ａ方向に押圧されるので、軸部材２の羽根部８の端面８ａおよび弁体９の端面が、上記底面３ａに押しつけられる。また、フランジ７の一方の側面７ａが、隔壁５の端面５ａおよび弁体９の端面に押しつけられている。従って、上記一方の側面７ａと、ケーシング本体３の底面３ａとが、上記各ダンパ室１０ａ，１０ｂ，１０ｃ，１０ｄの軸方向に直交する壁面を構成している。

なお、上記制動板１２のケーシング１に対する相対回転を規制する構成として、例えば、上記制動板１２の外周に、軸方向に平行に長さを有する線状凸部を設け、この凸部に対向するケーシング１の内周側に上記凸部にかみ合うとともに、上記線状凸部よりも長い線状凹部を設けている。これらの線状凸部と線状凹部とをかみ合わせることによって、上記制動板１２の回転を規制している。

また、上記フランジ７の他方の側面７ｂには、凸部７ｃを形成し、制動板１２の上記フランジ７の他方の側面７ｂに対向する側面１２ｂには、凹部１２ａを形成し、これら凸部７ｃと凹部１２ａとがかみ合った状態を図１に示している。このように、凸部７ｃと凹部１２ａとがかみあった状態で、軸部材２とケーシング１との相対回転が規制される。
なお、図１中、符号１４は、この発明のシール機構であるＯリングであり、フランジ７の外周部とケーシング１の内周面との間に設けられている。このＯリング１４によって、図２の各ダンパ室１０ａ，１０ｂ，１０ｃ，１０ｄ内の粘性流体が、フランジ７を越えて制動部材１２側に流れないようにしている。

以下に、この発明の回転ダンパのロック機構の作用を説明する。
図３〜図５は、この回転ダンパのロック機構を説明するための模式図である。図１の部分拡大図に対応するが、軸部６を省略し、ロック機構にかかわる部分のみを、模式的に表している。なお、ケーシング１は、ケーシング本体３とキャップ４とからなるが、ここでは一体化して表している。

また、フランジ７には、２個の凸部７ｃ，７ｃを形成し、制動板１２には、２個の凹部１２ａ，１２ａを形成している。なお、これら凸部７ｃや凹部１２ａは、それぞれ２個に限らず、何個でもかまわない。
図３は、図１と同様に、凸部７ｃが凹部１２ａとかみ合ったロック状態である。従って、例えば便座や蓋などを持ち上げた状態で、上記凸部７ｃと凹部１２ａとがかみ合うような位置に調整して取り付ければ、便座や蓋などを起立保持させることができる。この状態から、便座や蓋を下ろす場合には、ウェーブワッシャ１３が制動板１２をフランジ７に押しつける押圧力に打ち勝つ回転力を作用させる必要がある。

上記弾性力に打ち勝つ力で、図３の矢印Ｃ方向に軸部材２を回転させると、図４のように、凸部７ｃが凹部１２ａから抜け出して制動板１２の側面１２ｂ上に移動する。上記凸部７ｃが制動板１２の側面１２ｂ上に位置すると、制動板１２は、上記凹部１２ａの深さあるいは上記凸部７ｃの高さ分だけウェーブワッシャ１３の方向へ移動する。つまり、ウェーブワッシャ１３の弾性力に抗して制動板１２が軸方向へ移動し、ウェーブワッシャ１３をたわませる。

図４の状態から、さらに、軸部材２が矢印Ｃ方向に回転すると、凸部７ｃが側面１２ｂ上を移動して、図５に示す状態となる。
図４および図５のように、上記凸部７ｃが制動板１２の側面１２ｂ上に接触した状態では、ロック機構が解除されているので、軸部材２とケーシング１とは相対回転可能である。そして、軸部材２の回転時には、図２に示したダンパ機構が作用し、軸部材２の回転を緩やかにする制動機能を発揮する。

上記のように、ダンパ機構が作用している状態では、便座や蓋などから手を離しても、その自重で降下する速度を緩やかにすることができる。この降下過程で、急激に所定以上の大きさの外力を作用させた場合の、この回転ダンパのダンパ機構や、それに取り付けた便座や蓋などの構成部材の破損を防止する機能について、図６および図７を用いて説明する。
図６は、軸部材２のフランジ７の凸部７ｃが、制動板１２の凹部１２ａからはずれ、表面５ｂ上に位置している通常の回転状態である。このとき、上記ウェーブワッシャ１３は、ややたわんで、制動板１２を軸部材２のフランジ７側へ押圧している。従って、ダンパ室１０ａ，１０ｂ，１０ｃ，１０ｄは、ケーシング本体３の内面、底面３ａ、隔壁５，５、軸部６の外周、フランジ７の一方の側面７ａ、および羽根部８，８に囲まれている。

このような状態で、便座などの回動体に、その青銅方向に所定以上の大きな外力を作用させて、無理に回転させようとすると、図２において矢印Ａ方向に軸部６を強引に回転させることになる。
このとき、弁体９によって、羽根部８の先端の通路１１が閉鎖されているので、矢印Ａ方向の回転は重くなるが、それを無理矢理回転させることになり、ダンパ室１０ａと１０ｃ内の圧力が通常の回転時に比べて高圧となる。このような超高圧は、各ダンパ室１０ａ，１０ｃの軸方向の端部を塞ぐフランジ７の一方の側面７ａに矢印ｐ方向の力として作用する。

ダンパ室１０ａ，１０ｃ内が通常使用時の範囲を超えて超高圧になった場合に、従来の回転ダンパでは、羽根部８や隔壁５、あるいは、便座、蓋等の構成部材が破損してしまう可能性もあったが、この発明の回転ダンパでは、上記矢印ｐ方向の圧力によってフランジ７を押圧し、軸部材２をウェーブワッシャ１３側へ押すので、軸部材２および制動板１２が上記ウェーブワッシャ１３の弾性力に抗して移動する。そして、図７に示すように、軸部材２が移動してフランジ７の一方の側面７ａと隔壁５の端面５ａとの間に空間Ｘが形成される。この空間Ｘを介して高圧側のダンパ室１０ａと低圧側のダンパ室１０ｂとが、隔壁５を越えて連通する。同様に、ダンパ室１０ｃとダンパ室１０ｄとが隔壁５を越えて連通する。

また、底面３ａ側にも、上記軸部材２がキャップ４側へ移動することによって、底面３ａと羽根部８の端面８ａとの間に空間Ｙが形成される。この空間Ｙを介してダンパ室１０ａとダンパ室１０ｄとは羽根部８を越えて連通し、ダンパ室１０ｃとダンパ室１０ｂとが連通する。
以上のように、フランジ７側と、上記底面３ａ側とで、全てのダンパ室１０ａ，１０ｂ，１０ｃ，１０ｄが、連通するため、粘性流体が抵抗無く流れて、超高圧となったダンパ室１０ａ，１０ｃの圧力を下げることができる。従って、便座や蓋の構成部材、あるいはダンパ機構の破損を防止できる。
なお、各ダンパ室１０ａ，１０ｃの圧力が下がって、上記フランジ７の一方の側面７ａを押圧する押圧力が上記ウェーブワッシャ１３の弾性力より小さくなれば、上記弾性力によって制動板１２および軸部材２が軸方向へ移動し、上記空間Ｘ，Ｙを縮小して図６の通常状態に戻る。

上記のように、この回転ダンパは、ケーシング１と軸部材２との相対回転時には、制動機能を発揮させるとともに、回転をロックして回動体として設けた便座や蓋などを起立保持させることができる。しかも、従来例のように、上記起立保持のための機構を設けるために直径が大きくなることがない。従って、取り付け個所の自由度が増す。
また、組み立て時には、ケーシング本体３内に、所定量の粘性流体を注入した後、ケーシング本体３に軸部材２を挿入して、制動板１２、ウェーブワッシャ１３を順に挿入し、キャップ４を閉じればよい。従来の板バネを広げるような力や、ニードルをつまむ細かい作業も必要なく、組み立て工数が少なくなるとともに作業性もよくなる。
さらに、ケーシング１または軸部材２に所定以上の大きな回転トルクが作用した場合、高圧側のダンパ室と低圧側のダンパ室とが速やかに連通して圧力が下がる構成にしているので、ダンパ機構や、それに連係した便座や蓋などの構成部材が破損することを防止できる。

なお、上記実施形態は、キャップ４に軸部２ａを貫通させたダンパの例を説明したが、軸部２ａは、ケーシング本体３側に貫通させても良いし、特に軸部をケーシング１から突出させない構成でもかまわない。また、キャップもケーシング本体の両側に設けてもよい。
また、軸部材２のフランジ７に形成した凸部７ｃと、制動板１２に形成した凹部１２ａは、どちらが凸部でも凹部でもかまわない。
さらに、上記実施形態では、弾性体としてウェーブワッシャ１３を用いているが、弾性体はこれに限らない。例えば、コイルスプリングなど、通常状態では、制動板１２をフランジ７に押しつける弾性力を有するとともに、軸部材２の軸方向への移動を可能にする部材であればよい。

この発明の実施形態の断面図であり、図２のI-I線断面図である。実施形態のダンパ機構を示した断面図である。実施形態のロック機構を説明するための図で、ロック状態を示した部分拡大図である。実施形態のロック機構を説明するための図で、ロック解除状態を示した部分拡大図である。実施形態のロック機構を説明するための図で、ロック解除状態を示した部分拡大図である。実施形態の破損防止機能を説明するための図で、通常回転状態を示す断面図である。実施形態の破損防止機能を説明するための図で、強制回転状態を示す断面図である。

符号の説明

１ケーシング
２軸部材
３ケーシング本体
３ａ底面
４キャップ
５隔壁
７フランジ
７ａ一方の側面
７ｂ他方の側面
７ｃ凸部
８羽根部
１０流体室
１０ａダンパ室
１０ｂダンパ室
１０ｃダンパ室
１０ｄダンパ室
１２制動板
１２ａ凹部
１３ウェーブワッシャ
１４Ｏリング

Claims

ケーシングと、このケーシングと相対回転自在で、かつ、軸方向に相対移動可能にしてケーシングに組み込んだ軸部材とからなり、軸部材にはフランジを設け、このフランジの一方の側面とこの側面に対向するケーシングの底面との間に流体室を形成し、この流体室内におけるケーシング内面に、先端を軸部材に対抗させた少なくとも１つの隔壁を設ける一方、上記軸部材には先端をケーシング内面に対抗させた少なくとも１つの羽根部を設け、これら隔壁および羽根部の軸方向端面を上記ケーシングの底面および軸部材のフランジの一方の側面に接触させ、これら底面、フランジの一方の側面、隔壁および羽根部が相まって上記流体室を少なくとも２つのダンパ室に区画し、上記軸部材とケーシングとが相対回転することによって、一方のダンパ室から他方のダンパ室へ流れる流体の流動抵抗によってダンピング効果を発揮するダンパ機構を備え、上記軸部材のフランジの他方の側面とこの側面に対向するケーシング内面との間に、上記ケーシングに対して軸方向に移動可能で、かつ、ケーシングに対して回転不能にした制動板と、この制動板を上記フランジの他方の側面に押しつける弾性体とを設け、かつ、上記制動板と上記流体室との間を遮断するシール機構を設け、上記フランジの他方の側面と、この側面に対向する制動板の側面とのいずれか一方の面に凸部を設け、他方の面に凹部を設け、これら凸部と凹部とがかみ合った状態でロックする構成にするとともに、上記ダンパ室のいずれかが、所定圧力を超えた場合に、上記軸部材が上記弾性体の弾性力に抗して軸方向へ移動する構成にした回転ダンパ。