JP4582512B2 - 回転ダンパ - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えば扉や蓋等の開閉に際してこれに制動力を与える回転ダンパに関する。
【0002】
【従来の技術】
図12に示すような従来の回転ダンパ1は、回転部材4の基部5の外周面に設けられた凸条部材15と、室3の内周面に設けられた凸壁11とを備える。回転部材4が高トルク発生側に回転すると(図中時計回り)、室3の加圧室3a内において粘性流体7の圧力が増大し、室3の内周面と凸条部材15との外面、ならびに、凸壁11の内端面と基部5の外周面との間に形成される僅かなクリアランスを介して加圧室3aから減圧室3bへの粘性流体7のバイパス流れが生じ、高トルクが得られる。
【0003】
また、図13に示ような特開2000−46087号に開示される従来のロータリーダンパは、ケーシング2の隔壁部21の先端面21aとベーン部材4を備えた回転軸3の外周面との間に、外周面が該隔壁部21の先端面21aと摺接する程度の外径を有する略円筒状の合成樹脂製スリーブ5が配設された構造を有する。このようなスリーブ5はその弾性力によって隔壁部21の先端面21aの凹凸を吸収するため、隔壁部21の先端面21aと回転軸3の外周面との間に隙間が生じないようにすることができる。その結果、回転軸3とスリーブ5との摺接面からの粘性液体の漏れを防止できるので、低粘度の粘性液体を用いた場合でも高トルクを発生させることが可能となる。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、図12に示すような、凸条部材15が一つの所謂1枚羽根の回転ダンパでは、回転部材4が高トルク発生側に回転して加圧室3a内の粘性流体7の圧力が増大すると、回転部材4の基部5が図に示す矢印の方向に偏心回転して基部5の外周面と凸壁11の内端面との間のクリアランスが増大する傾向が著しい。その結果、上記増大したクリアランスからの粘性流体7のバイパス流れが増大して高トルク発生領域でのトルクが低減し、回転ダンパが設けられている扉等が閉じる際に必要な十分なダンピング作用が得られない不都合があった。
【0005】
また、図13に示すロータリーダンパでは、長期間の使用によって隔壁部21の先端面21aに接するスリーブ部分が摩耗することにより、この先端面21aとスリーブとの間に隙間が生じ、その結果、回転軸3とスリーブ5との摺接面からの粘性液体の漏れが発生し、高トルク発生領域でのトルク低減を招く不都合があった。そこで、長期間の使用に際しても、隔壁の先端面と回転軸の外周面との間のクリアランスを所定範囲に維持でき、高トルク発生領域でのトルクが低減が発生しない回転ダンパが望まれていた。
【0006】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するため、本発明の回転ダンパは、請求項1において、内部に室を備えたケーシングと、前記室内に充填された粘性流体と、前記室内に基部が収容され前記ケーシングに対して相対回転可能な回転部材と、前記回転部材の基部の外周面に軸方向に沿ってかつ径方向外方に突出して設けられ外端面が前記室の内周面に摺接する凸条部材と、前記室の内周面の一部を軸方向に沿ってかつ径方向内方に突出させた凸壁とを備え、前記凸条部材及び前記凸壁は、前記室内を前記回転部材の回転により容積が変化する加圧室と減圧室に区分する回転ダンパにおいて、前記凸壁と前記回転部材の基部との間に介在するスペーサーを備え、該スペーサーは、前記凸壁の内端面と両側面とを覆い、前記加圧室に近い径方向端部が該加圧室に露出して前記室の内面との間に間隙を形成するように設けられ、前記回転部材の回転時に、前記加圧室側の圧力によって前記回転部材の基部の外周面と前記凸壁のケーシング径方向に延出する面とに密着するようにした。
【0007】
長期間の使用により、回転部材の基部の外周面側にあるスペーサー部分が例え摩耗したとしても、加圧室側の圧力によってスペーサーが回転部材の基部の外周面と凸壁のケーシング径方向に延出する面とに密着する。
【0008】
凸壁の両側面と内端面とを覆うようにスペーサーを設け、該スペーサーの加圧室に近い径方向端部が室の内面との間に間隙を有するようにしたので、加圧室側の圧力によって、スペーサーが凸壁の内端面から径方向に浮き上がるようにして、回転部材の基部の外周面と凸壁の加圧室側の面とに密着する。
【0009】
請求項2では、スペーサーは、前記凸壁の内端面に形成された内方突起と係合しつつ当該凸壁の内端面上に設けられ、前記加圧室に近い周方向端部は前記凸壁の内端面との間に間隙が形成されるように設けられ、前記回転部材の回転時に、前記加圧室側の圧力によって、スペーサーが凸壁の内端面から径方向に浮き上がるようにして、前記回転部材の基部の外周面と前記凸壁の前記内方突起の側面とに密着する。
【0010】
請求項3では、スペーサーを、プラスチック、ゴム状物質、金属及びこれらを組み合わせたものの内の、少なくとも1つからなるようにした。スペーサーをこのような材料とすることによって、加圧室側の圧力によってスペーサーを回転部材の基部の外周面と凸壁のケーシング径方向に延出する面とに確実に密着することができる。
【0011】
【発明の実施の形態】
本発明の実施形態の一例について添付した図面に基づき説明する。図1〜図5は本発明に係る回転ダンパの第1構成例を示し、図1は本回転ダンパの縦断面図、図2〜図5は本回転ダンパの横断面図で回転部材の回転を示す状態図である。また、図6及び図7は本回転ダンパ及び比較例の回転ダンパを用いたトルク曲線を各々示すグラフである。
【0012】
図1〜5に示すように、本発明の第1構成例に係る回転ダンパ1は、ケーシング2の内部の室3内に回転部材4の基部5を組込み、室内に粘性の高いシリコーンオイル等の粘性流体7を充填封入した構造を有する。
【0013】
ケーシング2は室3の底部をなす端部2aが閉塞され、その中央に軸受凹部8が形成されている。また、ケーシング2の一端2bは開放されており、この開放端2bは隔壁9とフランジブッシュ14を介してエンドキャップ10が嵌合固定されて封止されている。また、室3の内周面の一部には凸壁11が軸方向に沿ってかつ径方向内方に向けて延出して設けられている。凸壁11の両側面11a、11bはケーシング2の径方向に延出し、これら両側面と中心Oとの成す角度は約90度である。
【0014】
回転部材4は、室3内に組込まれた基部5と、該基部5から伸延して隔壁9、フランジブッシュ14及びエンドキャップ10を貫通し、ケーシング2外に突出する延出部6とを有する。回転部材4は、一方において、基部5の先端部5aがブッシュ22を介して軸受凹部8に軸承され、他方において、延出部6が隔壁9とフランジブッシュ14の中央の軸受開口9a及び14aに回転可能に軸承されている。
【0015】
延出部6と隔壁9の中央の軸受開口9aとの間は、延出部6に取りつけられたO−リング等のシーリング部材12を介してシールされており、隔壁9の外面とケーシング2の内面との間は、隔壁9に取りつけられたO−リング等のシーリング部材13を介してシールされている。隔壁9とエンドキャップ10の間に介装されたフランジブッシュ14、シーリング部材12、13により、粘性流体7のケーシング2内からの漏出防止が図られている。
【0016】
回転部材4の基部5の外周面5bには、軸方向に沿ってかつ径方向外方に突出した凸条部材15が設けられている。凸条部材15は、基部5の外周面5bから突出する凸条16と、これを跨ぐように取外し自在に取付けられる略コ型の可動弁17からなる。凸条16には流体通路の一つを構成する切欠溝18が形成され、凸条16を挟む可動弁17の両垂壁17a、17bの一方17aにも流体通路を構成する切欠溝19が形成される。可動弁17の両垂壁17a、17bの間隔は凸条16の回転方向の幅より広く、凸条16は可動弁17に対して回転方向に遊嵌されている。回転部材4の回転により、凸条16に跨った可動弁17は、その外面を室3の内周面に摺接すると共に、可動弁17及び凸条16の軸方向の一端は隔壁9の内壁面に、これらの軸方向の他端はハウジング2の閉塞端2bの内壁面にそれぞれ摺接するようになっている。
【0017】
凸壁11の軸方向に沿った両側面11a、11bと径方向の内端面11cとを覆うように、かつ、回転部材4の基部5の外周面5bとの間にスペーサー20が凸壁11上に載置される。ここで、凸壁11の両側面11a、11bを覆うスペーサー20は径方向長さLを有する。なお、スペーサー20の材質としては、プラスチック、ゴム状物質、金属、或いは、これらを組合わせたものが好適に用いられる。
【0018】
図3に示すように、回転部材4の回転によって、凸条部材15及び凸壁11は協働して室3内を容積が可変の加圧室3aと減圧室3bに区分する。ここで、基部5の回転方向の前方側に位置するのが加圧室であり、回転方向の後方側に位置するのが減圧室である。
【0019】
以下に、上記第1構成例に係る回転ダンパの動作を説明する。図2において、ハウジング2の室3内で回転部材4の基部5が第1の方向(図2の時計回り)に回転すると、凸条15は可動弁16の両垂壁間を回転方向に移動し、凸条15の第1の側面が対向する可動弁17の垂壁17bに圧接する。このとき、凸条15の切欠溝18は可動弁17の垂壁17bによって塞がれる。図2は回転部材4が停止している状態なので回転トルクは発生しておらず、図6のトルク曲線の(イ)に対応する。なお、図6のトルク曲線において、横軸Xは凸状部材15の図2に示す位置からの回転角度を任意スケールで示したものであり、縦軸Yは発生トルクを任意スケールで示したものである。
【0020】
図2において、回転部材4を図中時計回り更に回転させ全回転角度の約半分まで回転すると図3に示す状態に至る。この状態では加圧室3aの流体圧が高まり、この高流体圧がスペーサー20に作用する。この時、スペーサー20の加圧室3aに近く、該加圧室内に露出した径方向端部、即ち径方向外端面、と室3の内面との間に形成された間隙23にこの高流体圧が作用することにより、スペーサー20が凸壁11の内端面11cから径方向に僅かに浮き上がるようにして、基部5の外周面5bと凸壁11の側面11bに密着する。その結果、加圧室3aの圧力を高圧に保つことができ、発生トルクを高トルクに維持することができる。なお、図では、上記間隙23は、スペーサー20において、径方向の左右両端部、即ち左右の径方向外端面、と室3の内面との間に形成されているが、加圧室3aに近い径方向端部と室3の内面との間に少なくとも形成されていればよい。図3の状態は、図6のトルク曲線の(ロ)に対応する。図2の状態から急激に発生トルクが増大し、図3の状態で最大トルク値付近にまで達する。
【0021】
図3において、回転部材4を図中時計回りに更に回転させ、可動弁17の垂壁17bがスペーサー20の一方の側面に接して回転が停止する直前の状態を図4に示す。図3の状態から図4の状態に至る間では、加圧室3aの流体圧が更に高まる。そこで、この高流体圧がスペーサー20に作用することにより、上記図2におけるのと同様にスペーサー20が凸壁11の内端面11cから径方向に更に浮き上がるようにして、基部5の外周面5bと凸壁11の側面11bに更に強力に密着する。これにより、加圧室3aの圧力をさらに高圧に保つことができ、その結果、発生トルクを確実に高く維持することができる。図4の状態は、図6のトルク曲線の(ハ)に対応しほぼ最大の発生トルクを示す。(ロ)から(ハ)に至る状態では、発生トルクが僅かに増加する最大トルク領域を示している。
【0022】
以上のように、長期間の使用により、回転部材4の基部5の外周面5bに接するスペーサー20部分が例え摩耗したとしても、回転部材4に高トルクが求められる回転領域では、加圧室3a側の高流体圧によってスペーサー20が基部5の外周面5bに密着するので発生トルクの低減を防止できる。
【0023】
なお、構成例1に係る回転ダンパにおいて、スペーサーを取り除いた場合のトルク曲線を図7に示す。図中の符号は図6のものと同様である。図7では、(ロ)付近で最大トルクを示し、(ロ)から(ハ)に至る領域において発生トルクが次第に減少している。加圧室3aの流体圧力が高まることにより回転部材4が偏心回転し、基部5の外周面5bと凸壁11との間のクリアランスが増大するためである。その結果、増大したクリアランスからの粘性流体7のバイパス流れが増大しトルクが減少する。このように、スペーサーを用いない場合には所望の高トルクが得られない。
【0024】
次ぎに、図4に示す状態から回転部材4を更に図中時計回りに回転させると、可動弁17の垂壁17bがスペーサー20の一方の側面に接して回転が停止する。この停止状態から逆に第2の方向(反時計回り)に回転すると、凸条16は可動弁17の両垂壁間を図中反時計回りに移動し、凸条16の第2の側面が切欠溝19の設けられた対向する垂壁17aに圧接する。さらに、反時計回りに回転部材4を回転させ全回転角度の約半分まで回転させると図5に示す状態に至り、更に同方向に回転すると、可動弁17の垂壁17aがスペーサー20の他の側面に接して回転が停止し、図2に示す状態に戻る。以上のように、回転部材4が反時計回りに回転する際には、凸条16の切欠溝18は垂壁17aの切欠溝19と連通して開放され、加圧室3bから減圧室3aへのスムースな粘性流体7の移動が起こるので回転部材4はほぼ抵抗無に回転する。
【0025】
回転部材4の反時計回り回転におけるトルク曲線は、回転部材4が停止した状態である(ニ)において発生トルクがゼロであり、(ニ)から図5に対応する(ホ)を経て(イ)に至る間では、加圧室3bから減圧室3aへ粘性流体7がスムースに移動するので回転トルクは殆ど発生しない。
【0026】
この構成例では、一組の凸条部材15と凸壁11を用いた例を示したが、室3の内周面に複数の凸壁を等間隔に設けて室3を分割し、分割した各室内に凸条部材を一つずつ収容するような構成としてもよい。しかしながら、凸条部材15を一つ用いた所謂1枚羽根の場合において偏摩耗の発生が著しいので、このようなスペーサー20の作用は一組の凸条部材と凸壁を用いた回転ダンパにおいて特に顕著な効果を発揮する。
【0027】
凸条部材としては、加圧室と減圧室とを連通する流体通路を形成可能な構造であれば、この構成例に示すタイプに限定されるものではない。さらに、凸条と可動弁を流体通路が形成されないような構造とし、隔壁の内面又はケーシングの端部内面に、加圧室と減圧室とを連通可能な流体通路を設ける構造としてもよい。
【0028】
スペーサー20の材質としては、回転部材4の基部5の外周面5bへの密着性をより高める目的でゴム状物質を用いてもよく、基部5の外周面5bとの摩擦を低減する目的で低摩擦性の例えば含フッ素プラスチックを用いてもよく、更に、耐摩耗性に優れた金属を用いてもよい。
【0029】
本発明の回転ダンパの第2構成例に関し、第1構成例と異なる点についてのみ図8及び図9に基づいて説明する。図8及び図9は第2構成例に係る回転ダンパの横断面図であり、図8は第1構成例における図5に対応する状態を示し、図9は同じく図4に対応する状態を示す。なお、第1構成例と同様の構成部分には同一の符号を付す。
【0030】
この構成例の回転ダンパ1では、ケーシング2はほぼ半円筒状をなし、室3の内周面の約半分を屈曲させて凸壁11が設けられている。凸壁11の両側面11a、11bと中心Oとの成す角度は150度程度であり、広角の凸壁となっている。凸壁11の内端面11cの周方向における中央部分には内方突起21が軸方向に沿って形成されており、その両側面21a、21bがケーシング2の径方向に延出し内方に向かうにつれ突起幅が狭くなっている。
【0031】
スペーサー20の上面は基部5の外周面とほぼ相補的な形状をなす。スペーサー20の下面は凸壁11の内端面11cとほぼ相補的な形状をなし周方向のほぼ中央部には凸壁11の内方突起21と係合する凹部20aが設けられており、周方向の両端部には上記内端面11cとの間に間隙23が形成される。このような間隙23は、スペーサー20において、下面の加圧室に近い周方向端部の径方向外面と凸壁の内端面との間に少なくとも設けられていればよい。回転ダンパを組立てる際には、図8に示すように、内方突起21が凹部20aに嵌入するようにしてスペーサー20が凸壁11上に載置される。なお、スペーサー20と凸壁11との係合構造としては、外方に向かうにつれ狭幅となる外方突起をスペーサー20の下面に設け、これと相補的な形状をなす係合凹部を凸壁11の内端面11cに設けるようにしてもよい。
【0032】
図8に示す状態は回転部材4が図中反時計回りに回転中のもので、加圧室3bから減圧室3aへ粘性流体7がスムースに移動するので回転トルクは殆ど発生せず回転部材4はほぼ抵抗無に回転する。
【0033】
図9に示す状態では、加圧室3aの流体圧が最大値を示す。このような高い流体圧がスペーサー20に作用すると、スペーサー20と凸壁11の内端面11cとの間に形成された上記間隙23に高流体圧が加わる。その結果、スペーサー20が凸壁11の内方突起21の両側面21a、21bに沿って径方向内方に僅かに浮き上がるようにして、その上面において基部5の外周面5bと、その凹部20aの側面において内方突起21の加圧室3aに近い側面21bに密着する。これにより、加圧室3aの圧力を高圧に保つことができ、その結果、発生トルクを確実に高く維持することが可能となる。
【0034】
本発明の回転ダンパの第3構成例に関し、第1及び第2構成例と異なる点についてのみ図10及び図11に基づいて説明する。図10及び図11は第3構成例に係る回転ダンパの横断面図であり、図10は第1構成例における図5に対応する状態を示し、図11は同じく図4に対応する状態を示す。なお、第1及び第2構成例と同様の構成部分には同一の符号を付す。
【0035】
この構成例の回転ダンパ1では、ケーシング2はほぼ半円筒状をなし、室3の内周面に軸方向に沿った断面が鋭角三角形の溝を設けるようにして凸壁11が設けられている。凸壁11のケーシング2の径方向に延出する両側面11a、11bと中心Oとの成す角度は15度程度であり、狭角の凸壁となっている。
【0036】
スペーサー20の上面は基部5の外周面とほぼ相補的な形状をなし、下面周方向のほぼ中央部には凸壁11と係合する凹部20aが設けられている。スペーサー20の下面において、左右両端部の径方向外端面と室3の内面との間に間隙23が形成される。このような間隙23は、スペーサー20において、下面の加圧室3aに近い径方向端部の径方向外端面と室3の内面との間に少なくとも設けられていればよい。図10に示すように、回転ダンパを組立てる際には、凸壁11の上部が凹部20aに嵌入するようにしてスペーサー20が凸壁11上に載置される。
【0037】
図10に示す状態では(回転部材4は図中反時計回りに回転中)、加圧室3bから減圧室3aへ粘性流体7がスムースに移動し、回転トルクは殆ど発生しないので回転部材4はほぼ抵抗無に回転する。
【0038】
図11に示す状態では、加圧室3aの流体圧が最大値を示す。このような高い流体圧がスペーサー20に作用すると、スペーサー20と室3の内面との間に形成された上記間隙23に高流体圧が加わる。その結果、スペーサー20が凸壁11の両側面11a、11bに沿って径方向内方に僅かに浮き上がるようにして、その上面において基部5の外周面5bと、下面凹部20aの内側面において凸壁11の加圧室3a側の側面11bに密着する。これにより、加圧室3aの圧力を高圧に保つことができ、その結果、発生トルクを確実に高く維持することができる。
【0039】
【発明の効果】
本発明の回転ダンパは、請求項1において、凸壁と回転部材の基部の間に介在するスペーサーを、凸壁の内端面と両側面とを覆い、加圧室に近い径方向端部が該加圧室に露出して室の内面との間に間隙を形成するように設けたことにより、回転部材の回転時に、高トルク領域では、加圧室側の圧力によって径方向内方に僅かに浮き上がり、回転部材の基部の外周面と凸壁のケーシング径方向に延出する面とに密着するので、基部の外周面と凸壁の内端面との隙間を確実に閉塞でき、基部の偏心回転によるトルクの低減を防止できる。また、長期間の使用により、回転部材の基部の外周面側にあるスペーサー部分が例え摩耗したとしても、高回転トルク領域でのトルクの低減を防止できる。
【0040】
請求項2においては、凸壁の内端面に形成された内方突起と係合しつつ凸壁の内端面上にスペーサーを設け、該スペーサーの加圧室に近い周方向端部が凸壁の内端面との間に間隙を有するように構成したことにより、高トルク領域では、加圧室側の圧力によりスペーサーが凸壁の内端面から径方向内方に浮き上がるようにして回転部材の基部の外周面と凸壁の内端面の内方突起の加圧室側の側面とに密着するので、基部の外周面と凸壁の内端面との隙間を確実に閉塞できトルクの低減を防止できる。このような構成は、広角の凸壁を用いる場合に好適に用いられる。
【0042】
さらに、請求項3のようにスペーサーを低摩擦性プラスチック製とすることにより基部の外周面との摩擦を低減でき、弾性を利用したゴム状物質製とすることにより基部の外周面への密着性を高めることができ、より高いトルクが得られ、耐摩耗性に優れた金属製とすることにより強度や耐久性を増すことができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係る回転ダンパの第1構成例の縦断面図
【図2】第1構成例の回転ダンパの横断面図
【図3】第1構成例の回転ダンパの横断面図
【図4】第1構成例の回転ダンパの横断面図
【図5】第1構成例の回転ダンパの横断面図
【図6】第1構成例の回転ダンパのトルク曲線を示すグラフ
【図7】第1構成例においてスペーサーを用いない回転ダンパのトルク曲線を示すグラフ
【図8】本発明に係る回転ダンパの第2構成例の横断面図
【図9】本発明に係る回転ダンパの第2構成例の横断面図
【図10】本発明に係る回転ダンパの第3構成例の横断面図
【図11】本発明に係る回転ダンパの第3構成例の横断面図
【図12】従来の回転ダンパの横断面図
【図13】従来のロータリーダンパの横断面図
【符号の説明】
1・・回転ダンパ、2・・ケーシング、3・・室、3a・・加圧室、3b・・減圧室、4・・回転部材、5・・基部、5b・・基部の外周面、7・・粘性流体、11・・凸壁、11a、11b・・凸壁の左右側面、11c・・凸壁の内端面、15・・凸条部材、20・・スペーサー、21・・内方突起、21a、21b・・内方突起の左右側面、23・・隙間。
Claims (3)
- 内部に室を備えたケーシングと、前記室内に充填された粘性流体と、前記室内に基部が収容され前記ケーシングに対して相対回転可能な回転部材と、前記回転部材の基部の外周面に軸方向に沿ってかつ径方向外方に突出して設けられ外端面が前記室の内周面に摺接する単一の凸条部材と、前記室の内周面の一部を軸方向に沿ってかつ径方向内方に突出させた単一の凸壁とを備え、前記凸条部材及び前記凸壁は、前記室内を前記回転部材の回転により容積が変化する加圧室と減圧室に区分する回転ダンパにおいて、
前記凸壁と前記回転部材の基部との間に介在するスペーサーを備え、該スペーサーは、前記凸壁の内端面と両側面とを覆い、前記加圧室に近い径方向端部が該加圧室に露出して前記室の内面との間に間隙を形成するように設けられ、前記回転部材の回転時に、前記加圧室側の圧力によって前記回転部材の基部の外周面と前記凸壁のケーシング径方向に延出する面とに密着する方向に移動可能に設けられていることを特徴とする回転ダンパ。 - 内部に室を備えたケーシングと、前記室内に充填された粘性流体と、前記室内に基部が収容され前記ケーシングに対して相対回転可能な回転部材と、前記回転部材の基部の外周面に軸方向に沿ってかつ径方向外方に突出して設けられ外端面が前記室の内周面に摺接する単一の凸条部材と、前記室の内周面の一部を軸方向に沿ってかつ径方向内方に突出させた単一の凸壁とを備え、前記凸条部材及び前記凸壁は、前記室内を前記回転部材の回転により容積が変化する加圧室と減圧室に区分する回転ダンパにおいて、
前記凸壁と前記回転部材の基部との間に介在するスペーサーを備え、該スペーサーは、前記凸壁の内端面に形成された内方突起と係合しつつ当該凸壁の内端面上に設けられ、前記加圧室に近い周方向端部は前記凸壁の内端面との間に間隙が形成されるように設けられ、前記回転部材の回転時に、前記加圧室側の圧力によって前記回転部材の基部の外周面と前記凸壁の前記内方突起の側面とに密着する方向に移動可能に設けられていることを特徴とする回転ダンパ。 - 前記スペーサーが、プラスチック、ゴム状物質、金属及びこれらを組み合わせたものの内の少なくとも1つからなる、請求項1又は2に記載の回転ダンパ。
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