JP5666376B2 - ワンウェイクラッチ付き回転ダンパ装置 - Google Patents

Description

本発明は、ギヤ等の回転部材に対して、その一方の回転のみを減衰するワンウェイクラッチ付き回転ダンパ装置に関する。

従来、開又は閉方向の一方に付勢した扉等をゆっくりと作動させる目的で、回転ダンパを使用したものがある。回転ダンパは、内部に粘性流体が封入されたダンパハウジングと、ダンパハウジングに受容されるロータ翼及びロータ翼に突設されてダンパハウジングから突出するロータ軸とを備えたロータとを有し、ロータ軸において回転を減衰すべきギヤ等の回転部材に結合される。このような回転ダンパは、一方向の回転のみに対して減衰力を発生させるべくワンウェイクラッチと組み合わせてワンウェイクラッチ付き回転ダンパ装置として使用されることがある（例えば、特許文献１）。

特許文献１に係るワンウェイクラッチ付き回転ダンパ装置では、ワンウェイクラッチが、外周部に凹部を有する円柱状のインナ部材と、インナ部材の外周部に対向する内周部に内歯車を有する円筒状のアウタ部材と、インナ部材の凹部に収容されて内歯車に噛み合うギヤとから構成されている。そして、アウタ部材がインナ部材に対して正方向に回転する際には、ギヤが凹部内で回転してアウタ部材がインナ部材と独立に回転する一方、アウタ部材がインナ部材に対して負方向に回転する際には、凹部の周方向における一側に形成された角部にギヤが係合してアウタ部材及び前記インナ部材が一体に回転するようになっている。インナ部材は、回転ダンパのロータ軸の外端に同軸に結合された構成となっている。

特開２００８−１６３６６７号公報

特許文献１に記載のワンウェイクラッチ付き回転ダンパ装置では、ワンウェイクラッチが筒状のアウタ部材の内部に軸線方向からインナ部材を挿入することによって組み合わされているが、両部材には軸線方向への相対移動を規制する手段が設けられていない。そして、ワンウェイクラッチ付き回転ダンパ装置が取り付けられるベース部材と、ベース部材に結合される回転ダンパとの間で、アウタ部材及びインナ部材が軸線方向において挟持され、ワンウェイクラッチが分解しないように保持されている。そのため、ワンウェイクラッチ付き回転ダンパ装置がベース部材に取り付けられていない状態では、ワンウェイクラッチが分解するという問題がある。このような問題に対して、アウタ部材の内周部及びインナ部材の外周部の一方に、周方向に延在する環状溝を形成し、他方に環状溝に周方向に摺動可能に嵌合する凸部を形成し、環状溝と凸部との係合によってインナ部材とアウタ部材の軸線方向への相対移動を規制する手法が考えられる。しかしながら、ワンウェイクラッチには比較的大きな荷重が加わるため、環状溝と凸部との係合だけでは必ずしも十分な構造強度を有しているとはいえない。

本発明は、以上の背景を鑑みてなされたものであって、ワンウェイクラッチ付き回転ダンパ装置において、簡素な構造でワンウェイクラッチの構造強度を高めることを課題とする。

上記課題を解決するために、本発明は、内部に粘性流体が封入されたダンパハウジング（１１）と、前記ダンパハウジング内に回転可能に受容されたロータ翼（２８）及び前記ロータ翼の回転軸に沿って突設されて前記ダンパハウジングの外部に突出するロータ軸（２９）を備えたロータ（１２）とを備えた回転ダンパ（２）と、外周部に凹部（４７）を有する円柱状に形成され、前記ロータ軸の外端に同軸に結合されたインナ部材（３５）と、前記インナ部材の前記外周部に対向する内周部に内歯車（６３）を有する円筒状のアウタ部材（３６）と、前記凹部に収容されて前記内歯車に噛み合うギヤ（３７）とを備え、前記アウタ部材が前記インナ部材に対して正方向に回転する際には、前記ギヤが前記凹部内で回転して前記アウタ部材が前記インナ部材と独立に回転する一方、前記アウタ部材が前記インナ部材に対して負方向に回転する際には、前記凹部の周方向における一側に形成された角部（４９）に前記ギヤが係合して前記アウタ部材及び前記インナ部材が一体に回転するワンウェイクラッチ（３）とを有するワンウェイクラッチ付き回転ダンパ装置であって、前記インナ部材は、前記ロータ軸よりも径方向に大きく、前記ダンパハウジングに対向する部分（４１）を有し、前記アウタ部材は、その前記回転ダンパ側の端部に、前記インナ部材と前記ダンパハウジングとの間へと延出し、前記インナ部材に係止される係止部（６２）を有することを特徴とする。

この構成によれば、係止部がインナ部材とダンパハウジングとの間へと延出しているため、係止部がインナ部材又はダンパハウジングと当接することによって、アウタ部材のインナ部材に対する軸線方向への相対変位が規制され、アウタ部材とインナ部材との分離が防止される。

本発明の他の側面は、前記係止部は、前記アウタ部材の前記回転ダンパ側の端部に沿って円環状に延設されていることを特徴とする。

この構成によれば、係止部の構造強度を高めることができる。

本発明の他の側面は、前記アウタ部材の前記内周部及び前記インナ部材の前記外周部の一方には、周方向に延在する環状溝が形成され、前記アウタ部材の前記内周部及び前記インナ部材の前記外周部の他方には、前記環状溝（６５）に周方向に摺動可能に嵌合する凸部（５２）が形成されていることを特徴とする。

この構成によれば、アウタ部材とインナ部材との軸線方向における相対変位が規制され、アウタ部材とインナ部材との分離が防止される。

本発明の他の側面は、前記ロータ軸の外端は、角柱状に形成され、前記インナ部材は、前記ロータ軸の外端が回転不能に通過する角形の貫通孔を有し、前記ロータ軸の外端は、前記貫通孔を通過した部分が押し広げられて前記貫通孔の孔縁に係合していることを特徴とする。

この構成によれば、ロータ軸とインナ部材との結合構造を簡素にすることができる。

以上の構成によれば、ワンウェイクラッチ付き回転ダンパ装置において、簡素な構造でワンウェイクラッチの構造強度を高めることができる。

実施形態に係る回転ダンパ装置の斜視図 実施形態に係る回転ダンパ装置の平面図 図２のIII−III線に沿った断面斜視図 図２のIV−IV断面図 図４のV−V断面図 実施形態に係るインナ部材の斜視図 実施形態に係るアウタ部材の斜視図 実施形態に係る回転ダンパ装置を適用した蓋付き箱を示す側面図 蓋付き箱に適用した回転ダンパ装置の図８のIX−IX線に沿って見た側面図

以下、図面を参照して、本発明を適用した実施形態について詳細に説明する。

実施形態に係るワンウェイクラッチ付き回転ダンパ装置（以下、単に回転ダンパ装置という）１は、図１〜図５に示すように、回転ダンパ２と、回転部材としてのワンウェイクラッチ３とを組み合わせたものである。

図３及び４に示すように、回転ダンパ２は、内部に粘性流体が封入されるダンパハウジング１１と、ダンパハウジング１１内に回転可能に受容されたロータ１２とを備えている。ダンパハウジング１１は、共に樹脂材料から形成された有底円筒形の底部材１４と、底部材１４の開口端を塞ぐ円板状の蓋部材１５とを備えている。蓋部材１５の周縁部には、底部材１４の開口端が嵌合可能な環状の嵌合溝１７が凹設されている。底部材１４及び蓋部材１５は、底部材１４の開口端が嵌合溝１７に嵌合した状態で摩擦溶着（振動溶着）によって互いに結合されている。

図１及び２に示すように、底部材１４の外周面の底部側部分には、径方向外方に張り出した顎部２１が周方向に互いに１８０°の間隔をおいて２つ設けられている。各顎部２１の突出端には、底部材１４の軸線方向と平行に底部材１４の開口端側へと延びる弾性爪２２がそれぞれ設けられている。各弾性爪２２は、底部材１４の径方向外方に突出するともに、弾性爪２２の基端側を向く逆止面を備えた爪部２３を有しており、弾性変形することによって底部材１４の径方向に傾倒可能となっている。

図３及び４に示すように、底部材１４の底部１９の中心部には、底部材１４の軸線に沿って蓋部材１５側に突出する円柱状の軸２５が突設されている。蓋部材１５の中心部には、軸２５と同軸の円孔である貫通孔２６が形成されている。

ロータ１２は、円板状のロータ翼２８と、ロータ翼２８の中心から一側へと軸線に沿って突設されたロータ軸２９とを有している。ロータ１２は熱可塑性樹脂から形成され、ロータ翼２８及びロータ軸２９は一体となっている。ロータ軸２９は、ロータ翼２８側の基端部３１が円柱状に形成され、基端部３１に連続する先端部３２が四角柱状に形成されている。

ロータ翼２８のロータ軸２９が突設された側と相反する側には、断面円形状の有底孔である軸受孔３３が凹設されている。ロータ翼２８は、底部材１４と蓋部材１５とによって画成される空間（すなわち、ダンパハウジング１１の内部空間）に受容され、軸受孔３３において軸２５に回転可能に軸支される。このとき、ロータ軸２９は、貫通孔２６を通過して、先端部３２及び基端部３１の一部がダンパハウジング１１の外部に突出する。この状態で、基端部３１の外周面が貫通孔２６の孔壁に対向する。

ロータ軸２９の基端部３１と貫通孔２６との間には可撓性を有するＯリング３４が介装されている。Ｏリング３４は、ロータ軸２９と貫通孔２６との隙間をシールし、ダンパハウジング１１の内部空間に充填された、例えばシリコーンオイルといった粘性流体が貫通孔２６から流出することを防止している。

以上のように構成した回転ダンパ２は、ロータ１２がダンパハウジング１１に対して回転する際に、粘性流体の流動抵抗によってロータ１２に回転抵抗を与える（回転を減衰する）。回転ダンパ２の回転抵抗は、粘性流体の粘度やロータ１２の形状を適宜変更することで、調整することができる。

図３〜５に示すように、ワンウェイクラッチ３は、ロータ軸２９に結合され、ロータ軸２９と一体となって回転するインナ部材３５と、インナ部材３５を相対回転可能に受容するアウタ部材３６と、インナ部材３５とアウタ部材３６との間に介装された一対の遊星ギヤ３７とを有している。インナ部材３５、アウタ部材３６及び遊星ギヤ３７は、それぞれ樹脂材料から形成されている。

インナ部材３５は、一端に底板４１を有する一方、他端が開口した筒状を呈する。底板４１の下面の中心部には底板４１と同軸となる円柱状の支持軸４２が突設されている。底板４１及び支持軸４２の中心部には、両者の軸線に沿って一体に貫通する挿通孔４３が形成されている。挿通孔４３の断面は四角形状となっている。

底板４１の上面には、挿通孔４３の互いに対向する１組の対辺のそれぞれに沿って規制壁４４が上方へと立設されている。規制壁４４の側端は、挿通孔４３の一辺より外方へと延出している。各規制壁４４の両側端に連続する第１壁４５及び第２壁４６はインナ部材３５の径方向外方へと延びている。これらの規制壁４４、第１壁４５及び第２壁４６の外壁面によって径方向外向きに開口した凹部４７が周方向において１８０°間隔で画成されている。詳細は後述するが、各凹部４７には遊星ギヤ３７が受容される。２つの凹部４７間で、一方の凹部４７の第１壁４５と、他方の凹部４７の第２壁４６とは円弧状に延在する円弧壁４８によって連続されている。図６は、図３等に記載のインナ部材３５を上下逆にして示す図である。

図５及び６に示すように、第１壁４５及び第２壁４６は、それぞれ規制壁４４に滑らかに連続し、凹部４７の面を滑らかな曲面に形成している。第１壁４５は、インナ部材３５の径方向において、円弧壁４８の外周面を延長した弧上まで延出している。一方、第２壁４６は、第１壁４５に比べて、インナ部材３５の径方向への延出長さが約半分程度と短く、延出した端部に角部４９を有している。

図３に示すように、規制壁４４、第１壁４５及び第２壁４６の上端同士は、天壁５０によって連結されている。すなわち、凹部４７の上端は天壁５０によって封止されている。一対の円弧壁４８の上端部は、下部に比べて拡径されており、その外壁面には、周方向に沿って延在する突条５２が形成されている。

以上のように構成されたインナ部材３５は、視点を変えて見ると、底板４１、規制壁４４、第１壁４５、第２壁４６及び円弧壁４８の内壁面（軸心側を向く面）によって画成された、上方に向けて開口する内部空間５５を有している。内部空間５５は、挿通孔４３に連通している。

図３〜５及び７に示すように、アウタ部材３６は、円筒状の側周壁６１と、側周壁６１の一端に設けられた円板状の底板６２とからなる有底円筒状に形成されている。側周壁６１の内周部の開口端側（下端側）は段違いに拡径されている。側周壁６１の内周面の底板６２側（上側）には複数の内歯からなる内歯車６３が形成されており、外周面には複数の外歯からなる外歯車６４が形成されている。また、側周壁６１の内周面の開口端側部分には、周方向に沿って延在する連続した環状溝６５が形成されている。底板６２の中心には、インナ部材３５の支持軸４２が摺接しつつ通過可能な断面円形状の貫通孔６６が形成されている。換言すると、底板６２は中央に貫通孔６６を備える環状構造を有する。

アウタ部材３６は、側周壁６１及び底板６２によって画成される空間にインナ部材３５を受容する。このとき、インナ部材３５の支持軸４２はアウタ部材３６の貫通孔６６に摺接しつつ挿通され、突条５２が環状溝６５に嵌合する。突条５２は環状溝６５内を環状溝６５の延在方向に沿って移動可能に嵌合するため、アウタ部材３６はインナ部材３５に対して軸線方向に抜け止めがなされつつ、周方向に相対回転可能に支持される。このとき、アウタ部材３６の内歯車６３は、インナ部材３５に接触しないように構成されている。

一対の遊星ギヤ３７のそれぞれは、軸方向に所定の長さを有する平歯車であり、軸線がインナ部材３５及びアウタ部材３６の軸線と平行になるように、各凹部４７に受容されている。遊星ギヤ３７は、凹部４７に受容された状態において、アウタ部材３６の内歯車６３に噛み合っている。

以上のように構成したワンウェイクラッチ３は、図５に示すように上方から見た状態を基準とすると、インナ部材３５に対してアウタ部材３６が正方向（反時計回り）に回転する際には、アウタ部材３６の内歯車６３によって回転させられる遊星ギヤ３７は、凹部４７内を第１壁４５側に移動する。このとき、遊星ギヤ３７は、第１壁４５に当接することによって、第１壁４５方向への移動が規制され、第１壁４５上を摺接しつつ、空転する。第１壁４５は、回転する遊星ギヤ３７の歯先が当接する位置よりも径方向外方に延出しているため、遊星ギヤ３７は第１壁４５と円弧壁４８との境界部に噛み合うことなく、第１壁４５上を円滑に空転する。そのため、アウタ部材３６が回転してもインナ部材３５は回転しない。

一方、インナ部材３５に対してアウタ部材３６が負方向（時計回り）に回転する際には、アウタ部材３６の内歯車６３によって回転させられた遊星ギヤ３７は、第２壁４６側へと移動して第２壁４６の角部４９と噛み合い、回転不能となる。これにより、インナ部材３５は、遊星ギヤ３７を介してアウタ部材３６に係合し、アウタ部材３６と一体に回転する。

以上のように、ワンウェイクラッチ３は、インナ部材３５に対してアウタ部材３６が正方向に相対回転しようとする際には、インナ部材３５及びアウタ部材３６は相対回転することができ、インナ部材３５に対してアウタ部材３６が負方向に相対回転しようとする際には、インナ部材３５及びアウタ部材３６が一体となって回転する。

以上のように構成された回転ダンパ２とワンウェイクラッチ３との結合構造およびその形成方法について説明する。最初に、回転ダンパ２のロータ軸２９の先端部３２を、ワンウェイクラッチ３のインナ部材３５の挿通孔４３を通過させ、内部空間５５内に突出させる。先端部３２及び挿通孔４３は、共に断面が四角形に形成されており、互いに嵌合する形状となっているため、ロータ軸２９とインナ部材３５とはロータ軸２９の軸線回りの相対回転が規制され、一体回転するようになる。

次に、加熱された押圧片を使用して、ロータ軸２９の先端部３２を変形させる。押圧片は、インナ部材３５の内部空間５５に突入可能な金属製の棒状部材である。押圧片は、先端部３２を変形可能な温度に昇温した後に、ロータ軸２９の軸線方向から先端部３２に押し付ける。これにより、先端部３２は、押圧片に加熱されるともに押圧され、変形する。このとき、先端部３２の両脇には規制壁４４が存在するため、加熱によって可撓性が高められた部分は、ロータ軸２９の径方向であって規制壁４４が存在しない方向に突出し、凸部７１を形成する。すなわち、一対の規制壁４４は、凸部７１の突出方向をガイドする。本実施形態では、先端部３２の規制壁４４に沿わない２辺部を変形させることによって、凸部７１は、ロータ軸２９の径方向外方であって互いに相反する向きに２つ形成される（図２及び３参照）。各凸部７１は、挿通孔４３の周縁部に係合し、ロータ軸２９の挿通孔４３からの離脱を阻止する。これにより、回転ダンパ２とワンウェイクラッチ３とが結合され、回転ダンパ装置１が形成される。

以上のように構成した回転ダンパ装置１では、ダンパハウジング１１を固定した状態で、インナ部材３５に対してアウタ部材３６が正方向に回転する際には、アウタ部材３６が回転してもインナ部材３５は回転せず、回転ダンパ２による回転抵抗（減衰力）は発生しないが、インナ部材３５に対してアウタ部材３６が負方向に回転する際には、アウタ部材３６とともにインナ部材３５及びロータ軸２９が回転して、回転ダンパ２による回転抵抗（減衰力）が発生する。

また、図３に示すように、アウタ部材３６の底板６２は、ロータ軸２９に結合されたインナ部材３５の底板４１の下方側、換言すると、底板４１とダンパハウジング１１の蓋部材１５との間の空間に配置されているため、アウタ部材３６はインナ部材３５に対して軸線方向上方及び下方へと移動することができなくなっている。そのため、仮に、環状溝６５と突条５２との係合が解除されたとしてもワンウェイクラッチ３は分離しないようになっている。すなわち、アウタ部材３６の底板６２が係止部としてインナ部材３５の底板４１に引っ掛かることによって、或いは回転ダンパ２の蓋部材１５に当接することによってアウタ部材３６のインナ部材３５からの分離が防止される。

図８及び図９に、回転ダンパ装置１の使用例を示す。回転ダンパ装置１は、例えば、カップホルダ等の蓋付き箱９０に使用される。蓋付き箱９０は、上方開口の箱９１と、箱９１の開口を開閉自在に閉塞する平板状の蓋９２とを有している。蓋９２は、その側辺部に主面に対して垂直に立設された扇形の耳部９３を有し、耳部９３に設けられた軸９４によって箱９１の側壁９５に回転可能に支持されている。耳部９３の弧状の周縁部には、ラック９６が形成されている。なお、図示しないが、蓋付き箱９０には、蓋９２が開口を閉塞した状態に維持するためのロック装置と、蓋９２が開口を開く方向に回転付勢するばねが設けられている。

回転ダンパ装置１は、箱９１の側壁９５に形成された貫通孔である取付孔９８に取り付けられている。取付孔９８は、図示しないが円形状の主部と、主部の周縁から径方向外方へと切り欠かれた２つの切欠部とを有している。２つの切欠部は、主部の中心を対称軸として点対称位置に設けられている。回転ダンパ装置１は、取付孔９８の主部に挿入される。このとき、顎部２１が取付孔９８の周縁に係合するとともに、弾性爪２２が取付孔９８の切欠部に係合して回転ダンパ装置１は取付孔９８に支持される。この状態で、回転ダンパ装置１のアウタ部材３６の外歯車６４は、ラック９６に噛み合う。

以上のように、回転ダンパ装置１を蓋付き箱９０に適用した場合には、蓋９２がばねに付勢力を受けて開く際には、ラック９６によってアウタ部材３６が負方向に回転し、インナ部材３５及びロータ軸２９が共に回転し、回転ダンパ２が回転抵抗を生じさせ、蓋９２の開速度が低減する。一方、蓋９２を閉じる際には、ラック９６によってアウタ部材３６が正方向に回転し、インナ部材３５及びロータ軸２９は回転せず、回転ダンパ２が回転抵抗を生じさせることはない。

以上で具体的実施形態の説明を終えるが、本発明は上記実施形態に限定されることなく幅広く変形実施することができる。上述した実施形態では、アウタ部材３６の回転ダンパ２側の端部に円環状の底板６２を設けたが、底板６２に代えて側周壁６１の端部から径方向内方へと突出する突片としてもよい。

１…回転ダンパ装置、２…回転ダンパ、３…ワンウェイクラッチ、１１…ダンパハウジング、１２…ロータ、２８…ロータ翼、２９…ロータ軸、３１…基端部、３２…先端部、３５…インナ部材、３６…アウタ部材、３７…遊星ギヤ、４１…底板、４３…挿通孔、４４…規制壁、４５…第１壁、４６…第２壁、４７…凹部、４８…円弧壁、４９…角部、５０…天壁、５２…突条（凸部）、５５…内部空間、６２…底板（係止部）、６３…内歯車、６４…外歯車、６５…環状溝、７１…凸部、８０…押圧片、８１…突片、９０…蓋付き箱、９１…箱、９２…蓋

Claims (4)

1. 内部に粘性流体が封入されたダンパハウジングと、前記ダンパハウジング内に回転可能に受容されたロータ翼及び前記ロータ翼の回転軸に沿って突設されて前記ダンパハウジングの外部に突出するロータ軸を備えたロータとを備えた回転ダンパと、
   外周部に凹部を有する円柱状に形成され、前記ロータ軸の外端に同軸に結合されたインナ部材と、前記インナ部材の前記外周部に対向する内周部に内歯車を有する円筒状のアウタ部材と、前記凹部に収容されて前記内歯車に噛み合うギヤとを備え、前記アウタ部材が前記インナ部材に対して正方向に回転する際には、前記ギヤが前記凹部内で回転して前記アウタ部材が前記インナ部材と独立に回転する一方、前記アウタ部材が前記インナ部材に対して負方向に回転する際には、前記凹部の周方向における一側に形成された角部に前記ギヤが係合して前記アウタ部材及び前記インナ部材が一体に回転するワンウェイクラッチと
   を有するワンウェイクラッチ付き回転ダンパ装置であって、
   前記インナ部材は、前記ロータ軸よりも径方向に大きく、前記ダンパハウジングに対向する部分を有し、
   前記アウタ部材は、その前記回転ダンパ側の端部に、前記インナ部材と前記ダンパハウジングとの間へと延出し、前記インナ部材に係止される係止部を有することを特徴とするワンウェイクラッチ付き回転ダンパ装置。
2. 前記係止部は、前記アウタ部材の前記回転ダンパ側の端部に沿って円環状に延設されていることを特徴とする請求項１に記載のワンウェイクラッチ付き回転ダンパ装置。
3. 前記アウタ部材の前記内周部及び前記インナ部材の前記外周部の一方には、周方向に延在する環状溝が形成され、
   前記アウタ部材の前記内周部及び前記インナ部材の前記外周部の他方には、前記環状溝に周方向に摺動可能に嵌合する凸部が形成されていることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載のワンウェイクラッチ付き回転ダンパ装置。
4. 前記ロータ軸の外端は、角柱状に形成され、
   前記インナ部材は、前記ロータ軸の外端が回転不能に通過する角形の貫通孔を有し、
   前記ロータ軸の外端は、前記貫通孔を通過した部分が押し広げられて前記貫通孔の孔縁に係合していることを特徴とする請求項１〜請求項３のいずれか１つの項に記載のワンウェイクラッチ付き回転ダンパ装置。

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