JP2013181594A - ロータリダンパ - Google Patents

Abstract

【課題】作動室内が高圧となっても狙い通りの減衰力を発揮することができる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２，３と、これらのサイドパネル２，３間に設けられて内部に作動室Ｒを形成するケース４と、シャフト１に設けられて先端がケース４の内周に摺接して作動室Ｒを一方室Ｒ１と他方室Ｒ２とに区画するベーン５とを備えたロータリダンパＤにおいて、各サイドパネル２，３をベーン５側へ向けて押圧する押圧部材Ｐを備えた。
【選択図】図１

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、上記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作動室を形成するケースと、上記シャフトに設けられて上記作動室を一方室と他方室とに区画するベーン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作動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弁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（特許文献１参照）。

特開平８−１７７９２８号公報

このようなロータリダンパを車両のサスペンションに組み込んで使用する場合を考えると、たとえば、ロータリダンパのケースを車体へ固定し、ロータリダンパのシャフトを車体に揺動可能に取り付けられて車輪を保持するサスペンションアームに連結することにより、ロータリダンパをサスペンションへ組み込むことになる。より具体的には、シャフトの回転方向をサスペンションアームの揺動方向に一致させて、シャフトとサスペンションアームとを連結することになる。

ここで、特に、四輪車のサスペンションにロータリダンパを用いる場合、重い車体の振動を減衰させるために大きな減衰力を発生する必要があり、作動室内の圧力が非常に高くなる。作動室内が非常に高圧となると、ケースを挟持するサイドパネルが作動室内の内圧で撓み、ベーンとサイドパネルとの間に隙間が生じて、一方室と他方室とが当該隙間を介して連通してしまう。

すると、作動室内の油が減衰弁を迂回して隙間をも介して一方室と他方室とを行き来することが可能なって、狙り通りの減衰力を発揮できなくなる可能性がある。

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、作動室内が高圧となっても狙い通りの減衰力を発揮することができる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間に設けられて内部に作動室を形成するケースと、上記シャフトに設けられて先端が上記ケースの内周に摺接して上記作動室を一方室と他方室とに区画するベーンとを備えたロータリダンパにおいて、上記各サイドパネルをベーン側へ向けて押圧する押圧部材を備えたことを特徴とする。

この押圧部材によって、サイドパネルがベーン側へ向けて押圧されるので、作動室内の圧力が高圧となっても、サイドパネルとベーンとが接触状態に保たれ、一方室と他方室とがベーン周りを介して連通することがなくなる。

本発明のロータリダンパによれば、作動室内が高圧となっても狙い通りの減衰力を発揮することができる。

一実施の形態におけるロータリダンパの縦断面図である。 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。

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、上記シャフト１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２，３と、これらのサイドパネル２，３間に設けられて内部に作動室Ｒを形成するケース４と、上記シャフト１に設けられて先端が上記ケース４の内周に摺接して上記作動室Ｒを一方室Ｒ１と他方室Ｒ２とに区画するベーン５と、各サイドパネル２，３をベーン５側へ向けて押圧する押圧部材Ｐ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をケース４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、筒状であって、図１中上端である一端外周に設けられて図示しない車両のサスペンションアームに連結されるアームＡの固定を可能とするセレーション１ａと、中間に設けられて図１中上端および下端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一対のベーン５，５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、接続方法はこれに限定されない。

アームＡは、図１に示すように、シャフト１のセレーション１ａの外周に装着される環状の装着部ａ１と、装着部ａ１から伸びて図外のサスペンションアームに連結されるロッド状のアーム部ａ２とを備えており、シャフト１の図１中上端内周に螺着される筒状ボルトＢによってシャフト１に回転不能に連結されている。

サイドパネル２は、この実施の形態の場合、筒状でシャフト１の図１中上端が挿通されるシャフト挿通部２ａと、このシャフト挿通部２ａの図１中下端外周に設けられてケース４にプレート６を介して積層されるフランジ状のキャップ部２ｂと、キャップ部２ｂ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２ｃとを備えている。

シャフト挿通部２ａの内周には、シャフト１の図１中上方側に摺接する筒状のベアリング１１が装着され、同じくシャフト挿通部２ａの内周であって、このベアリング１１よりも図１中上方となる反ケース４側にはシャフト１の外周に摺接する環状のＵパッキン１３と環状のダストシール１４とがそれぞれ装着されている。Ｕパッキン１３は、シャフト１の外周に密着してシャフト１とサイドパネル２との間をシールし、図１中最上方となる最外方に設けたダストシール１４は、シャフト１とサイドパネル２との間へ外方からの塵や埃の侵入を防止している。さらに、キャップ部２ｂのケース４側には、Ｏリング１５が装着されており、このＯリング１５は、サイドパネル２とプレート６との間をシールしている。

また、シャフト挿通部２ａには、図１に示すように、開口２ｄが設けられており、この開口２ｄにはシャフト挿通部２ａ内に収容されるシャフト１の上端に連結されたアームＡのアーム部ａ２が挿通され、当該アームａ２はシャフト挿通部２ａ外へ突出されている。

さらに、キャップ部２ｂのプレート６側には、図１および図２に示すように、シャフト挿通部２ａの外周を囲む二つの環状溝２ｅ，２ｆが設けられており、当該キャップ部２ｂにプレート６を積層すると、環状溝２ｅ，２ｆで環状の流路が形成されるようになっている。

他方のサイドパネル３も、この実施の形態の場合、筒状でシャフト１の図１中下端が挿通されるシャフト挿通部３ａと、このシャフト挿通部３ａの図１中上端外周に設けられてケース４にプレート７を介して積層されるフランジ状のキャップ部３ｂと、キャップ部３ｂ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３ｃとを備えている。

シャフト挿通部３ａの内周には、シャフト１の図１中下方側に摺接する筒状のベアリング１６が装着され、同じく、シャフト挿通部３ａの内周であって、このベアリング１６よりも図１中下方となる反ケース４側にはシャフト１の外周に摺接する環状のＵパッキン１８と環状のダストシール１９とがそれぞれ装着されている。Ｕパッキン１８は、シャフト１の外周に密着してシャフト１とサイドパネル３との間をシールし、図１中最下方となる最外方に設けたダストシール１９は、シャフト１とサイドパネル３との間へ外方からの塵や埃の侵入を防止している。さらに、キャップ部３ｂのケース４側には、Ｏリング２０が装着されており、このＯリング２０は、サイドパネル２とプレート７との間をシールしている。

プレート６，７は、サイドパネル２，３よりも薄肉の環状板とされていて、サイドパネル２，３の各ボルト挿通孔２ｃ，３ｃに符合する位置に設けた複数のボルト挿通孔６ａ，７ａを備えている。また、プレート６には、図２に示すように、サイドパネル２に積層すると、環状溝２ｅに通じる二つの貫通孔６ｂ，６ｃと、環状溝２ｆに通じる二つの貫通孔６ｄ，６ｅとが設けられている。

プレート６の内周には、環状のシール部材１２が装着されていて、このシール部材１２は、シャフト１の拡径部１ｂの図１中上端面とプレート６の内周面に密着してこれらの間をシールしている。プレート７の内周にも、環状のシール部材１７が装着されていて、このシール部材１７は、シャフト１の拡径部１ｂの図１中下端面とプレート７の内周面に密着してこれらの間をシールしている。

なお、プレート６，７のベーン５側面には、ベーン５が摺動するので耐摩耗性の観点から、プレート６，７のベーン５側面を耐摩耗性に優れる材料で作るとよく、具体的には、たとえば、プレート６，７の全体を高硬度の材料で形成してもよいし、プレート６，７のベーン５と接触する表面（摺動面）にメッキや、ダイヤモンドライクカーボン皮膜を形成したり、表面にガス軟窒化処理、熱処理やシリコン添付処理を施して、表面の耐摩耗性を高くするようにしてもよい。また、この場合、貫通孔６ｂ，６ｃ，６ｄ，６ｅの設置位置は、図２に示すように、シャフト１が回転限界までケース４に対して回転してもベーン５が摺接することがない範囲に設けると、シール１０に貫通孔６ｂ，６ｃ，６ｄ，６ｅが干渉せず、シール１０の劣化を抑制することができる。

ケース４は、作動室Ｒを形成する中空部２１を備えたケース本体２０と、ケース本体２０の側部に設けたバルブブロック２２と、ケース本体２０の図１中上端側にサイドパネル２の各ボルト挿通孔２ｃに符合する位置に設けた複数の螺子孔２３と、ケース本体２０の図１中下端側にサイドパネル３の各ボルト挿通孔３ｃに符合する位置に設けた複数の螺子孔２４とを備えて構成されている。

ケース４の図１中上方には、順に、プレート６およびサイドパネル２が積層されて、ボルト挿通孔２ｃ，６ａに通したボルト２５を螺子孔２３に螺着することで、これらが一体化される。また、ケース４の図１中下方には、順に、プレート７およびサイドパネル３が積層されて、ボルト挿通孔３ｃ，７ａに通したボルト２６を螺子孔２４に螺着することで、これらが一体化される。なお、ボルト２５，２６は、強度上要求される数を用いればよく、ボルト２５，２６の数に対応する数のボルト挿通孔２ｃ，３ｃ，６ａ，７ａおよび螺子孔２３，２４を設ければよい。

そして、中空部２１にシャフト１を挿通しつつ、ケース４に上述のようにしてプレート６，７、サイドパネル２，３を取り付けると、図２に示すように、中空部２１は密閉されて、二つの扇状の作動室Ｒを形成する。これら二つの作動室Ｒは、シャフト１に設けたベーン５によって、それぞれ、空間Ｌ１と空間Ｌ２とに区画され、たとえば、作動油等の流体が封入される。なお、ケース４のケース本体２０の図１中上下端には、中空部２１の外周を取り巻くＯリング２７，２８が装着されていて、ケース４とプレート６，７との間がシールされ、作動室Ｒが密閉される。なお、ケース４に、シャフト１、プレート６，７およびサイドパネル２，３を組み付けると、シャフト１の両端は、サイドパネル２，３のシャフト挿通部２ａ，３ａから突出せずにこれらの内側に収容されるようになっている。

空間Ｌ１は、図２では、シャフト１の軸から見てベーン５の右側に区画され、空間Ｌ２は、シャフト１の軸から見てベーン５の左側に区画されており、シャフト１が図２中で時計回りに回転する場合、ベーン５によって各空間Ｌ２が拡大されるとともに各空間Ｌ１が縮小され、反対に、シャフト１が図２中で反時計回りに回転する場合、ベーン５によって各空間Ｌ２が縮小されるとともに各空間Ｌ１が拡大されるようになっている。

また、図２に示すように、プレート６に設けた貫通孔６ｂは、空間Ｌ１の一方に連通され、貫通孔６ｃは、空間Ｌ１の他方に連通されており、貫通孔６ｂ，６ｃはサイドパネル２に設けた環状溝２ｅによって連通されている。したがって、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空間Ｌ１同士は、環状溝２ｅおよび貫通孔６ｂ，６ｃによって連通されて一方室Ｒ１とされている。さらに、図２に示すように、プレート６に設けた貫通孔６ｄは、空間Ｌ２の一方に連通され、貫通孔６ｅは、空間Ｌ２の他方に連通されており、貫通孔６ｄ，６ｅはサイドパネル２に設けた環状溝２ｆによって連通されている。したがって、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空間Ｌ２同士は、環状溝２ｆおよび貫通孔６ｄ，６ｅによって連通されて他方室Ｒ２とされている。これら一方室Ｒ１と他方室Ｒ２は上述したところから理解できるように、ベーン５によって区画される。

戻って、ケース４のケース本体２０からバルブブロック２２へかけて一方室Ｒ１と他方室Ｒ２とを連通する減衰通路３０が設けられており、バルブブロック２２には、減衰通路３０の途中に配置されて一方室Ｒ１から他方室Ｒ２へ向かう流体の流れのみを許容しつつ当該流れに抵抗与える減衰弁３２と、減衰弁３２に並列して減衰通路３０に配置され他方室Ｒ２から一方室Ｒ１へ向かう流体の流れのみを許容するチェック弁３３と、減衰通路３０の途中であって減衰弁３２に対しては直列に配置されて他方室Ｒ２から一方室Ｒ１へ向かう流体の流れのみを許容しつつ当該流れに抵抗与える減衰弁３４と、減衰弁３４に並列して減衰通路３０に配置され一方室Ｒ１から他方室Ｒ２へ向かう流体の流れのみを許容するチェック弁３５と、減衰通路３０の途中であって減衰弁３２と減衰弁３４の間に接続されるアキュムレータ３６とが設けられている。

したがって、シャフト１が時計回りに回転して、ベーン５が一方室Ｒ１を圧縮すると、一方室Ｒ１から押し出された流体は、減衰弁３２およびチェック弁３５を通過し減衰通路３０を通じて、拡大する他方室Ｒ２へ移動することになり、この流体の流れに減衰弁３２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。

他方、シャフト１が反時計回りに回転して、ベーン５が他方室Ｒ２を圧縮すると、他方室Ｒ２から押し出された流体は、減衰弁３４およびチェック弁３３を通過し減衰通路３０を通じて、拡大する一方室Ｒ１へ移動することになり、この流体の流れに減衰弁３４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。

ロータリダンパＤでは、シャフト１の回転による一方室Ｒ１の拡大或いは縮小分の容積は、他方室Ｒ２の縮小或いは拡大分の容積に等しくなるので、シリンダとピストンとピストンロッドとで構成される直動片ロッド型のダンパのようにシリンダ内容積変化を補償する必要はないが、温度変化による流体の体積変化、この場合、流体の体積変化を補償する必要があるので、アキュムレータ３６を設置して上記流体の温度変化による体積変化を補償するようにしている。また、アキュムレータ３６は、封入される流体に所定圧の圧力を作用させていて、流体の見掛け上の剛性を高めて減衰力発生応答性を向上させる。

なお、ケース４の本体２０の内周であってシャフト１の拡径部１ｂの外周に摺接する部位と本体２０の上下端にかけてコ字状のシール２９が装着されている。また、上記したベーン５は、この実施の形態では、先端に円弧状面を備えており、サイドパネル２側となる図１中上端、先端およびサイドパネル３側となる図１中下端にかけて、コ字状のシール１０が装着されている。このシール１０は、ケース４およびケース４に積層される環状のプレート６，７に摺接してベーン５、ケース４とプレート６，７の間をシールしている。よって、シール２９、ベーン５に設けたシール１０、プレート６，７の内周に装着されるシール部材１２，１７、Ｏリング２７，２８とで、一方室Ｒ１と他方室Ｒ２とが密にシールされ、一方室Ｒ１と他方室Ｒ２とが減衰通路３０以外で連通しないようになっている。なお、プレート６に設けた各貫通孔６ｂ，６ｃ，６ｄ，６ｅは、上記したように、ベーン５が摺接する範囲外に設けてあるので、シール１０は、シャフト１が回動しても貫通孔６ｂ，６ｃ，６ｄ，６ｅと干渉せず、劣化が促進されないようになっている。

押圧部材Ｐは、本実施の形態では、シャフト１内に挿通されるボルト４０と、ナット４１とを備えて構成されている。ボルト４０は、フランジ４０ａと、フランジ４０ａから立ち上がる軸４０ｂと、軸４０ｂの図１中上端である先端に設けた螺子部４０ｃとを備えており、軸４０ｂが上記シャフト１の内周に挿通される。なお、サイドパネル２のシャフト挿通部２ａの図１中上端には、環状のストッパ４２が嵌合され、サイドパネル３のシャフト挿通部３ａの図１中下端には、環状のストッパ４３が嵌合されている。そして、ボルト４０の軸４０ｂをサイドパネル３側からストッパ４２，４３の内側を通してシャフト１内に挿入し、フランジ４０ａをストッパ４３に当接させると、螺子部４０ｃがストッパ４２の内周から外方へ突出するようになっている。この状態で、螺子部４０ｃにナット４１を螺着してストッパ４２に当接させ、さらに、ナット４１を締め込んでいくと、ストッパ４２，４３を介してサイドパネル２，３をベーン５側へ向けて押圧することができる。つまり、ボルト４０とナット４１とでサイドパネル２，３が挟持される格好となり、ナット４１を螺子部４０ｃに対して回転させてボルト４０のフランジ４０ａ側へ移動させることで、サイドパネル２，３を互いに接近する方向へ押圧力を作用させることができるのである。なお、ストッパ４２とナット４１とを一部品としてもよく、ボルト４０のフランジ４０ａにストッパ４３を一体化してもよい。

以上のように構成されたロータリダンパＤにあっては、サイドパネル２，３をベーン５側へ向けて押圧する押圧手段Ｐを設けている。この押圧手段Ｐによって、サイドパネル２，３がベーン５側へ押圧されるので、作動室Ｒ内の圧力が高圧となっても、プレート６，７がベーン５と接触状態に保たれて、一方室Ｒ１と他方室Ｒ２とがベーン５周りを介して連通してしまって減衰弁３２，３４を迂回して一方室Ｒ１と他方室Ｒ２とを行き来することがなくなるから、ロータリダンパＤは狙い通りの減衰力を発揮することができる。このように、ロータリダンパＤは、作動室Ｒ内の圧力が高圧となっても狙い通りの減衰力を発揮することができるので、四輪車の車体の振動を抑制するサスペンション用途への使用に適する。

なお、プレート６，７を設けずに、サイドパネル２，３に直接にベーン５を摺接させる場合にあっても、押圧手段Ｐによってサイドパネル２，３がベーン５側へ押圧されてベーン５と接触状態に保たれるので作動室Ｒ内の圧力が高圧となっても狙い通りの減衰力を発揮することができる。このようにプレート６，７を設けない場合、プレート６とサイドパネル２で空間Ｌ１同士および空間Ｌ２同士を連通させる流路を形成するのではなく、サイドパネル２或いはサイドパネル３に流路を形成するようにすればよい。プレート６，７を設ける場合には、上記流路の形成が容易となるとともに、サイドパネル２，３を耐摩耗性に優れる材料で形成せずに済む利点がある。

また、押圧手段Ｐとしては、上記したボルト４０とナット４１によらず、サイドパネル２，３を軸方向で挟持してこれらをベーン５側へ向けて押圧することができればよいので、サイドパネル２，３の外周側からクランプしてこれらをベーン５側へ向けて押圧するような構成を採用することも可能である。

なお、本実施の形態のロータリダンパＤにあっては、サイドパネル２がシャフト１の挿通を許容し、シャフト１が筒状とされ、押圧部材Ｐをシャフト１内に挿通されるボルト４０とナット４１とで構成して、ボルト４０とナット４１で各サイドパネル２，３を挟持してベーン５側へ押圧するようになっているので、押圧部材Ｐがシャフト１内に配置することができ、ロータリダンパＤを小型化することができ、車両への搭載性が向上する。

さらに、本実施の形態のロータリダンパＤにあっては、サイドパネル２，３が筒状であってシャフト１が挿通されるシャフト挿通部２ａ，３ａと、シャフト挿通部２ａ，３ａの一端外周に設けられてケース４に積層されるフランジ状のキャップ部２ｂ，３ｂとを備え、一方のサイドパネル２のシャフト挿通部２ａに内部のシャフト１に連結されるアームＡの挿通を許容する開口２ｄを設け、各サイドパネル２，３のシャフト挿通部２ａ，３ａをボルト４０とナット４１とで挟持して各サイドパネル２，３をベーン５側へ押圧するようにしているので、押圧部材Ｐを設けても、これがシャフト１内に収容されてロータリダンパＤを小型化することができ、シャフト１の出力である減衰力をアームＡを通じて外部に伝達することが可能となる。

なお、上記したところでは、ケース４にバルブブロック２２を設けて、減衰弁３２，３４をバルブブロック２２に設けているが、減衰通路、チェック弁、減衰弁をベーン５に設け、アキュムレータをシャフト１内に設ける等して、バルブブロックを廃止することも可能であり、シャフト１の回転方向にて減衰特性（シャフト１の回転速度に対する減衰力の特性）を違える必要がない場合には、一つの減衰弁で減衰力を発揮するようにしてもよい。

さらに、上記したところでは、ベーン５を二つ設けているが、設置数は、単数であっても三つ以上であってもよく、ロータリダンパＤの仕様に適当な数だけ設置すればよい。また、本実施の形態では、ケース４は、単一の部品で形成されているが、複数の部品で構成されてもよい。

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。

１ シャフト
２，３ サイドパネル
２ａ，３ａ シャフト挿通部
２ｂ，３ｂ キャップ部
２ｄ 開口
４ ケース
５ ベーン
６，７ プレート
６ａ，７ａ ボルト挿通孔
１２，１７ シール部材
４０ ボルト
４１ ナット
Ａ アーム
Ｄ ロータリダンパ
Ｐ 押圧部材
Ｒ 作動室
Ｒ１ 一方室
Ｒ２ 他方室

Claims (3)

1. シャフトと、上記シャフトを周方向への回転を許容しつつ軸支する一対のサイドパネルと、これらのサイドパネル間に設けられて内部に作動室を形成するケースと、上記シャフトに設けられて先端が上記ケースの内周に摺接して上記作動室を一方室と他方室とに区画するベーンとを備えたロータリダンパにおいて、上記各サイドパネルをベーン側へ向けて押圧する押圧部材を備えたことを特徴とするロータリダンパ。
2. 上記サイドパネルは、上記シャフトの挿通を許容し、上記シャフトは、筒状とされて外周に上記ベーンを備え、上記押圧部材は、上記シャフト内に挿通されるボルトとナットとを備え、当該ボルトとナットで上記各サイドパネルを挟持してベーン側へ押圧することを特徴とする請求項１に記載のロータリダンパ。
3. 上記各サイドパネルは、筒状であって上記シャフトが挿通されるシャフト挿通部と、シャフト挿通部の一端外周に設けられてケースに積層されるフランジ状のキャップ部とを備え、一方のサイドパネルのシャフト挿通部に内部のシャフトに連結されるアームの挿通を許容する開口を設け、上記各サイドパネルのシャフト挿通部を上記ボルトとナットとで挟持して当該各サイドパネルをベーン側へ押圧すること特徴とする請求項２に記載のロータリダンパ。

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