JP2012197863A - ロータリダンパ - Google Patents

Abstract

【課題】充分な減衰力を発揮しつつも小型化することが可能なロータリダンパを提供することである。
【解決手段】本発明の課題解決手段は、シャフト１と、シャフト１の外周に設けた複数のベーン２と、シャフト１２を周方向への回転を許容しつつ軸支するとともに内部にベーン２を収容するケーシング３と、ケーシング３内に設けられてシャフト１のベーン２，２間のそれぞれに配置される複数の隔壁部材４と、ケーシング３内であって隔壁部材４間に形成される空間Ｌをベーン２で仕切って形成される一方室Ｒ１と他方室Ｒ２とを備えたロータリダンパＤにおいて、液体の流れに抵抗を与える補償通路５を介して一方室Ｒ１と他方室Ｒ２の少なくとも一方に連通される温度補償室Ｒを任意の隔壁部材４内に設け、温度補償室Ｒ内に内部に気体が封入されるアキュムレータ６を収容した。
【選択図】図２

Description

本発明は、ロータリダンパの改良に関する。

従来、ロータリダンパにあっては、シャフトと、シャフトの外周に設けた複数のベーンと、シャフトを周方向への回転を許容しつつ軸支する一対のサイドパネルと、これらのサイドパネルで挟持されて内部にベーンを収容するケース部材と、ケース部材の内周に設けられてシャフトのベーン間外周のそれぞれに摺接する複数の隔壁部材と、ケース部材内であってこれらの隔壁部材間に形成される空間をベーンで仕切って形成した一方室と他方室と、一方室と他方室とを連通する減衰通路とを備えて構成されている。

そして、ロータリダンパは、たとえば、シャフトに外部から回転力が加わると、シャフトの回転に伴ってベーンが圧力室内で移動して一方室を縮小し、他方室を拡大するよう動作し、縮小される一方室から拡大される他方室へ移動する油の流れに減衰通路で抵抗を与えることで、シャフトの回転を抑制する減衰力を発揮するようになっている。

このように、ロータリダンパでは、シャフトが回転してベーンが一方室と他方室を拡縮する構造を採用しているため、拡大側の室と縮小側の室の容積変化が等しいため、片ロッド直動型のダンパと異なり作動補償のためのリザーバや気室は不要である。しかしながら、ロータリダンパは、シャフトを揺動させる運動エネルギを熱エネルギに変換することで接続機器の振動を減衰させるため、連続してシャフトが揺動すると油温が上昇し、油の体積が変化する。そこで、この油の体積変化を補償するため、ロータリダンパは、ケース部材の側方に油温補償用の温度補償室を設けている。この温度補償室内には、フリーピストンが摺動自在に挿入されており、温度補償室を油室と気室とに区画し、油室を一方室と他方室とを連通する減衰通路に接続するようにしている（特許文献１参照）。

特開平１１−８２５９３号公報

このようなロータリダンパでは、ケース部材の側方に温度補償室を設けなくてはならず、ロータリダンパが大きくなる。また、温度補償室の内周にフリーピストンを摺動自在に挿入していることから、内周面を滑らかに仕上げなくてはならず加工コストも嵩むといった問題がある。

これを嫌って、たとえば、実開平３−１１０２２９号公報に開示されているように、一方室或いは他方室内に内部に気体を封入したゴム袋を収容して、当該ゴム袋内の気体の体積変化で上記温度補償をしようとする試みもある。このロータリダンパでは、温度補償室がなくなるためにその分ロータリダンパを小型化することができるものの、ゴム袋に直接的に一方室或いは他方室内の圧力が作用するので、ゴム袋内への気体封入圧を非常に高圧としておかないと、ロータリダンパの減衰力が不足したり、減衰力発生の応答性が悪化したりいった新たな問題が生じる。

そこで、本発明は、上記した不具合を改善するために創案されたものであって、その目的とするところは、充分な減衰力を発揮しつつも小型化することが可能なロータリダンパを提供することである。

上記した課題を解決するために、本発明の課題解決手段は、シャフトと、上記シャフトの外周に設けた複数のベーンと、上記シャフトを周方向への回転を許容しつつ軸支するとともに内部に上記ベーンを収容するケーシングと、当該ケーシング内に設けられて上記シャフトのベーン間のそれぞれに配置される複数の隔壁部材と、上記ケーシング内であって上記隔壁部材間に形成される空間を上記ベーンで仕切って形成される一方室と他方室とを備えたロータリダンパにおいて、液体の流れに抵抗を与える補償通路を介して上記一方室と上記他方室の少なくとも一方に連通される温度補償室を任意の隔壁部材内に設け、当該温度補償室内に内部に気体が封入されるアキュムレータを収容したことを特徴とする。

本発明のロータリダンパによれば、充分な減衰力を発揮しつつも小型化することができる。

一実施の形態におけるロータリダンパの横断面図である。 一実施の形態におけるロータリダンパのＡＡ縦断面図である。 一実施の形態のロータリダンパにおける隔壁部材の斜視図である。

以下、図に示した実施の形態に基づき、本発明を説明する。図１および図２に示すように、一実施の形態におけるロータリダンパＤは、シャフト１と、シャフト１の外周に設けた二つのベーン２と、シャフト１を周方向への回転を許容しつつ軸支するとともに内部に各ベーン２を収容するケーシング３と、ケーシング３内に設けられてシャフト１のベーン２，２間のそれぞれに配置される二つの隔壁部材４と、ケーシング３内であって隔壁部材４，４間に形成される空間Ｌをベーン２で仕切って形成される一方室Ｒ１と他方室Ｒ２と、各隔壁部材４内に設けられて一方室Ｒ１と他方室Ｒ２の少なくとも一方に補償通路５を介して連通される温度補償室Ｒと、温度補償室Ｒ内に収容されて気体が内部に封入されるアキュムレータ６とを備えて構成されている。そして、このロータリダンパＤは、シャフト１をケーシング３に対して周方向へ回転させると、このシャフト１の回転を抑制する減衰力を発揮する。

以下、このロータリダンパＤの各部について詳細に説明する。まず、シャフト１は、先端に設けられて図示しない継手等への連結を可能とするセレーション１ａと、途中に設けた他部よりも大径な拡径部１ｂと、当該拡径部１ｂの外周であって周方向に１８０度の位相をもって設けた二つのベーン２，２と、拡径部１ｂのベーン２，２間の側部から開口して反対側のベーン２，２間へ通じるとともに互いに軸方向へずれて交わらない二つの連通孔７，８とを備えている。なお、上記したところでは、図外の継手等への連結のためにセレーション１ａを設けているが、これに限定されない。

ケーシング３は、詳細には後述するが、筒状のケース本体９と、ケース本体９の図２中上下に積層固定されるサイドパネル１０，１１とを備えて構成されており、シャフト１は、サイドパネル１０，１１に回転自在に軸支されて、ベーン２，２は、ケーシング３内に収容されている。

ベーン２は、先端に円弧状面を備えており、ケーシング３におけるサイドパネル１０に摺接する図２中上端、ケーシング３におけるケース本体９の内面に摺接する先端、およびケーシング３におけるサイドパネル１１に摺接する図２中下端にかけて、コ字状のシール１２が装着されており、このシール１２は、ケーシング３におけるケース本体９、サイドパネル１０，１１に摺接してベーン２、ケーシング３との間をシールしている。

ケース本体９は、筒状とされており、その図２中上端に間隔を開けて設けた複数の螺子孔９ａと、図２中下端に間隔を開けて設けた複数の螺子孔９ｂとを備えて構成されている。

また、ケース本体９の内周には、図１に示すように、周方向に１８０度の位相をもって二つの凹部９ｃ，９ｃが設けられており、この凹部９ｃ，９ｃのそれぞれには、隔壁部材４が嵌合されている。

サイドパネル１０は、この実施の形態の場合、筒状でシャフト１の図２中上端が挿通されるシャフト保持部１０ａと、シャフト保持部１０ａの図２中下端外周に設けたフランジ状のキャップ部１０ｂと、キャップ部１０ｂに同一円周上に間隔を開けて設けた複数のボルト挿通孔１０ｃとを備えている。また、シャフト保持部１０ａの内周には、シャフト１の図２中上方側に摺接する筒状のベアリング１６、シャフト１の外周をシールする環状のシール部材１７およびダストシール１８が装着されている。サイドパネル１０は、ケース本体９の図２中上方に積層されて、ボルト挿通孔１０ｃに通したボルト２１を螺子孔９ａに螺着することで、これらが一体化される。なお、ボルト２１は、強度上要求される数を用いればよく、ボルト２１の数に対応する数のボルト挿通孔１０ｃおよび螺子孔９ａを設ければよい。

他方のサイドパネル１１は、この実施の形態の場合、有底筒状であってシャフト１の図２中下端が挿入されるシャフト保持部１１ａと、シャフト保持部１１ａの図２中上端外周に設けたフランジ状のキャップ部１１ｂと、キャップ部１１ｂに同一円周上に間隔を開けて設けた複数のボルト挿通孔１１ｃとを備えている。また、シャフト保持部１１ａの内周には、シャフト１の図２中下端外周に摺接する筒状のベアリング１９と、シャフト１の外周をシールする環状のシール部材２０が装着されている。サイドパネル１１は、ケース本体９の図２中下方に積層されて、ボルト挿通孔１１ｃに通したボルト２２を螺子孔９ｂに螺着することで、これらが一体化される。なお、ボルト２２は、強度上要求される数を用いればよく、ボルト２２の数に対応する数のボルト挿通孔１１ｃおよび螺子孔９ｂを設ければよい。

隔壁部材４は、図１から図３に示すように、箱型とされており、底面に相当してシャフト１の拡径部１ｂの外周であってベーン２，２間に対向するシャフト対向壁４ａと、シャフト対向壁４ａの周方向の両端各端から伸びてケース本体９の凹部９ｃに嵌合されて固定される二つの側壁４ｂ，４ｃと、シャフト対向壁４ａと側壁４ｂ，４ｃに架け渡される上壁４ｄおよび下壁４ｅとを備えて構成されており、また、側壁４ｃには補償通路５が設けられている。また、上壁４ｄからシャフト対向壁４ａ、下壁４ｅへかけて凹部４ｆが形成されており、当該凹部４ｆには、シャフト１およびサイドパネル１０，１１に接してこれらをシールするコ字状のシール１３が装着されている。なお、シャフト対向壁４ａをシャフト１の拡径部１ｂの外周であってベーン２，２間に摺接させてもよい。

そして、ケース本体９の図２中上方には、サイドパネル１０が積層され、ケース本体９の図２中下方には、サイドパネル１１が積層され、シャフト１をこれらケース本体９、サイドパネル１０，１１に挿通しつつ、これらを一体化すると、ケーシング３内が密閉される。また、シャフト１のベーン２，２間に配置される隔壁部材４，４によって、ケーシング３内に二つの扇状の空間Ｌが形成される。さらに、上記空間Ｌは、シャフト１に設けたベーン２によって、それぞれ、一方室Ｒ１と他方室Ｒ２とに区画され、たとえば、作動油等の液体が封入される。

具体的には、一方室Ｒ１は、図１中では、シャフト１の軸から見てベーン２の左側に区画され、他方室Ｒ２は、シャフト１の軸から見てベーン２の右側に区画されており、シャフト１が図１中で時計回りに回転する場合、ベーン２によって各一方室Ｒ１が拡大されるとともに各他方室Ｒ２が縮小され、反対に、シャフト１が図１中で反時計回りに回転する場合、ベーン２によって各一方室Ｒ１が縮小されるとともに各他方室Ｒ２が拡大されるようになっている。

そして、シャフト１の回転に伴って容積がともに拡大或いは縮小される一方室Ｒ１同士をシャフト１の連通孔７によって連通し、同じく、シャフト１の回転に伴って容積がともに拡大或いは縮小される他方室Ｒ２同士をシャフト１の連通孔８によって連通してある。また、連通孔７の開口位置は、シャフト１が回転しても一方室Ｒ１同士が連通孔７によって連通状態に維持されようベーン２の付根に設けてあり、連通孔８の開口位置もまた、シャフト１が回転しても他方室Ｒ２同士が連通孔８によって連通状態に維持されるようベーン２の付根に設けてある。

そして、一方のベーン２には、一方室Ｒ１と他方室Ｒ２とを連通する一方減衰通路１４が設けられており、他方のベーン２にも、一方室Ｒ１と他方室Ｒ２とを連通する他方減衰通路１５が設けられている。

そして、一方減衰通路１４は、一方室Ｒ１と他方室Ｒ２とを連通する流路１４ａと、一方室Ｒ１から他方室Ｒ２へ向かう液体の流れのみを許容するとともにこの流れに抵抗を与える減衰弁１４ｂとを備えて構成されている。他方減衰通路１５は、他方室Ｒ２と一方室Ｒ１とを連通する流路１５ａと、他方室Ｒ２から一方室Ｒ１へ向かう液体の流れのみを許容するとともにこの流れに抵抗を与える減衰弁１５ｂとを備えて構成されている。

したがって、シャフト１が時計回りに回転して、ベーン２が他方室Ｒ２を圧縮すると、他方室Ｒ２から押し出された作動油は、減衰弁１５ｂを通過し他方減衰通路１５を通じて拡大する一方室Ｒ１へ移動することになり、この作動油の流れに減衰弁１５ｂが抵抗を与えることで、他方室Ｒ２と一方室Ｒ１とに差圧を生じせしめて、上記シャフト１の回転を抑制する減衰力を発揮する。

他方、シャフト１が反時計回りに回転して、ベーン２が一方室Ｒ１を圧縮すると、一方室Ｒ１から押し出された作動油は、減衰弁１４ｂを通過し一方減衰通路１４を通じて拡大する他方室Ｒ２へ移動することになり、この作動油の流れに減衰弁１４ｂが抵抗を与えることで、一方室Ｒ１と他方室Ｒ２とに差圧を生じせしめて、上記シャフト１の回転を抑制する減衰力を発揮する。

この実施の形態では、一方減衰通路１４における減衰弁１４ｂが液体の流れに与える抵抗は、他方減衰通路１５における減衰弁１５ｂが液体の流れに与える抵抗よりも大きくなるように設定してある。そのため、シャフト１が一方室Ｒ１を圧縮する反時計回りに回転する場合の一方室Ｒ１の圧力と、シャフト１が他方室Ｒ２を圧縮する時計回りに回転する場合の他方室Ｒ２の圧力とを比較すると、シャフト１の回転速度が同じであれば、一方室Ｒ１の圧力の方が他方室Ｒ２の圧力よりも高くなるようになっている。

なお、減衰弁１４ｂ，１５ｂには、たとえば、リーフバルブ、ポペット弁や絞り弁を使用することができ、一方減衰通路１４における減衰弁１４ｂが液体の流れに与える抵抗は、他方減衰通路１５における減衰弁１５ｂが液体の流れに与える抵抗よりも大きくするには、減衰弁１４ｂの弁開度や流路面積を減衰弁１５ｂのそれよりも小さくなるように設定すればよい。

温度補償室Ｒは、上記隔壁部材４内に形成されており、他方室Ｒ２に面する側壁４ｃに設けた補償通路５を介して他方室Ｒ２に連通されている。そして、この隔壁部材４内には、内部に所定圧で気体が封入されたアキュムレータ６が収容されている。この温度補償室Ｒ内であってアキュムレータ６外は、一方室Ｒ１および他方室Ｒ２内に充填されている液体と同様の液体が充填されていて液室２３とされている。

補償通路５は、具体的には、たとえば、オリフィス、チョークやその他のバルブといった通過する液体の流れに抵抗を与える抵抗要素を含んで構成され、本実施の形態では、オリフィスを備えた通路とされている。なお、隔壁部材４とケース本体９の凹部９ｃの嵌合部に、微小隙間を設けておき、これを補償通路５として用いてもよく、また、隔壁部材４の上壁４ｄと下壁４ｅの一方または両方を廃して、サイドパネル１０，１１と隔壁部材の側壁４ｂ，４ｃとの間の隙間を補償通路５としてもよい。

上記のアキュムレータ６は、可撓性材料で形成されていて、内部に封入された気体が外部流出しないように袋状とされている。アキュムレータ６は、温度補償室Ｒ内の圧力が上昇すると内部の気体が圧縮されるので凋んで温度補償室Ｒ内の液室２３の容積を増大せしめ、反対に、温度補償室Ｒ内の圧力が減少すると内部の気体が膨張して膨らみ温度補償室Ｒ内の液室２３の容積を減少させるようになっている。

したがって、ロータリダンパＤでは、液体温度が上昇して液体の体積が大きくなると、一方室Ｒ１内と他方室Ｒ２内で液体が余剰となるが、アキュムレータ６が余剰液体体積に見合って凋んで余剰の液体を上記の補償通路５を介して温度補償室Ｒで吸収する。反対に、液体温度が低下して液体の体積が小さくなると、一方室Ｒ１内と他方室Ｒ２内で液体が不足するが、アキュムレータ６が不足液体体積に見合って膨らんで、一方室Ｒ１内と他方室Ｒ２内へ不足分の液体を上記の補償通路５を介して温度補償室Ｒから供給する。

このように、ロータリダンパＤにあっては、隔壁部材４内に温度補償室Ｒを設けて、当該温度補償室Ｒ内に内部に気体が封入されるアキュムレータ６を収容したので、温度補償室Ｒをケーシング３の側方に設ける必要がなく、ロータリダンパＤの全体が小型化される。

また、アキュムレータ６が隔壁部材４内に収容されるとともに、温度補償室Ｒが補償通路５を介して一方室Ｒ１と他方室Ｒ２の一方または両方に連通するようにしているので、ロータリダンパＤの作動中において高圧となる一方室Ｒ１と他方室Ｒ２の圧力が直接的に温度補償室Ｒ内に伝播しないようになっている。そのため、温度補償室Ｒ内の圧力は、ロータリダンパＤの作動中において一方室Ｒ１内および他方室Ｒ２内の圧力上昇を妨げることがない。その結果、温度補償室Ｒ内の圧力より常に高圧に保つ必要がなくなり、アキュムレータ６内への気体封入圧を非常に高圧に設定せずともよく、ロータリダンパＤは、充分な減衰力を発揮することができ、減衰力発生の応答性も悪化することがない。以上から、本発明のロータリダンパＤによれば、充分な減衰力を発揮しつつも小型化することができる。

さらに、温度補償室Ｒ内にフリーピストンを設ける必要がなく、フリーピストンを摺動させるための内面加工を要しないので、フリーピストンを備えたロータリダンパに比較して、ロータリダンパＤの加工コストを低減することができる。

本実施の形態では、一方室Ｒ１から他方室Ｒ２へ向かう液体の流れのみを許容する一方減衰通路１４と、他方室Ｒ２から一方室Ｒ１へ向かう液体の流れのみを許容する他方減衰通路１５とを設け、一方減衰通路１４が液体の流れに与える抵抗を他方減衰通路１５が液体の流れに与える抵抗よりも大きくし、他方室Ｒ２のみを温度補償室Ｒに連通している。このようにすることで、シャフト１が同じ回転速度で回転しても、圧縮側の室のうち他方室Ｒ２の方が一方室Ｒ１よりも低圧となるので、温度補償室Ｒを高圧側の一方室Ｒ１へ連通する場合に比較して、温度補償室Ｒ内の圧力上昇を低く抑えることができる。そのため、本実施の形態のロータリダンパＤにあっては、アキュムレータ６に作用する圧力が小さくて済むため、アキュムレータ６の劣化を抑制することができる。なお、温度補償室Ｒを高圧側の一方室Ｒ１へ連通するようにすることもでき、その場合にあっても、充分な減衰力を発揮しつつもロータリダンパＤを小型化することができると言う利点は失われない。

さらに、本実施の形態におけるロータリダンパＤにあっては、一方減衰通路１４と他方減衰通路１５をベーン２に設けたので、ケーシング３にこれら一方減衰通路１４と他方減衰通路１５を設ける場合に比較して、ロータリダンパＤをより一層小型化することができる。なお、一方減衰通路１４と他方減衰通路１５を別々のベーン２に設けているが、これら一方減衰通路１４と他方減衰通路１５を同一のベーン２に設けることもできる。また、上記したところでは、一方減衰通路１４と他方減衰通路１５とを設けているが、シャフト１の回転方向でロータリダンパＤの発生減衰力の特性を異ならしめる必要がない場合には、一方室Ｒ１と他方室Ｒ２とを連通するとともに双方向通行を可能として通過液体の流れに抵抗を与える減衰通路を設けるようにしてもよい。その場合にでも、減衰通路をベーン２に設けることで、上記したように、ロータリダンパＤの小型化に寄与することができる。

また、隔壁部材４は、ケーシング３と別部品とされているが、隔壁部材４と、ケース本体９を一部品としてもよい。なお、隔壁部材４は、シャフト１の外周に摺接するシャフト対向壁４ａと、シャフト対向壁４ａの両端各端から伸びてケーシング３の内周であるケース本体９の内周へ固定される一対の側壁４ｂ，４ｃを備え、側壁４ｂ，４ｃへ補償通路５を設けることで、温度補償室Ｒの形成と補償通路５の設置が容易となる。また、補償通路５をオリフィスとして側壁４ｂ，４ｃへ設ける場合には、補償通路５の加工が容易となる。

さらに、上記したところでは、シャフト１が二つのベーン２を備えており、隔壁部材４もベーン２，２間の二箇所に配置させるように二つ設けられているが、ベーン数と隔壁数はこれに限られず、共に同数とする限り三つ以上とされてもよい。そして、隔壁部材４のうち任意の一部の隔壁部材４に温度補償室Ｒを設けるようにしてもよいが、全ての隔壁部材４内に温度補償室Ｒを設けてアキュムレータ６を収容するようにすることで、温度補償時における個々のアキュムレータ６の膨縮変形量を小さくすることができるので、アキュムレータ６の劣化を抑制することができる。

以上で、本発明の実施の形態についての説明を終えるが、本発明の範囲は図示されまたは説明された詳細そのものには限定されないことは勿論である。

本発明は、種々の用途のロータリダンパに利用でき、たとえば、車両のサスペンションに使用されるロータリダンパに利用することができる。

Ｄ ロータリダンパ
Ｌ 空間
Ｒ 温度補償室
Ｒ１ 一方室
Ｒ２ 他方室
１ シャフト
２ ベーン
３ ケーシング
４ 隔壁部材
４ａ シャフト対向壁
４ｂ，４ｃ 側壁
５ 補償通路
６ アキュムレータ
１４ 一方減衰通路
１５ 他方減衰通路

Claims (6)

1. シャフトと、上記シャフトの外周に設けた複数のベーンと、上記シャフトを周方向への回転を許容しつつ軸支するとともに内部に上記ベーンを収容するケーシングと、当該ケーシング内に設けられて上記シャフトのベーン間のそれぞれに配置される複数の隔壁部材と、上記ケーシング内であって上記隔壁部材間に形成される空間を上記ベーンで仕切って形成される一方室と他方室とを備えたロータリダンパにおいて、液体の流れに抵抗を与える補償通路を介して上記一方室と上記他方室の少なくとも一方に連通される温度補償室を任意の隔壁部材内に設け、当該温度補償室内に内部に気体が封入されるアキュムレータを収容したことを特徴とするロータリダンパ。
2. 上記一方室と上記他方室とを連通するとともに液体の流れに抵抗を与える減衰通路を上記ベーンに設けたことを特徴とする請求項１に記載のロータリダンパ。
3. 上記一方室から上記他方室へ向かう液体の流れのみを許容する一方減衰通路と、上記他方室から上記一方室へ向かう液体の流れのみを許容する他方減衰通路とを設け、上記一方減衰通路が液体の流れに与える抵抗を上記他方減衰通路が液体の流れに与える抵抗よりも大きくし、上記他方室のみを温度補償室に連通したことを特徴とする請求項１に記載のロータリダンパ。
4. 上記一方減衰通路と上記他方減衰通路を上記ベーンに設けたことを特徴とする請求項３に記載のロータリダンパ。
5. 上記隔壁部材は、上記シャフトの外周に対向するシャフト対向壁と、上記シャフト対向壁の両端各端から伸びて上記ケーシングの内周へ固定される一対の側壁を備え、上記側壁へ上記補償通路を設けたことを特徴とする請求項１から４のいずれか一項に記載のロータリダンパ。
6. 上記隔壁部材のうち、全ての内部に上記温度補償室を設け、当該全ての温度補償室内に上記アキュムレータを収容したことを特徴とする請求項１から５のいずれか一項に記載のロータリダンパ。

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