(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
切欠部の下端からトルク発生位置までの範囲は中心からの距離が略一定、トルク発生位置から切欠部の上端までは中心からの距離が連続的に増加するように、内輪の外径面に、カム形状部の脹らみが連続的に増加するように形成された内輪と、
内径面から放射外方向へ延びる中空のポケットを複数個備え、これら各ポケットの対向する側壁にそれぞれの中間部分からほぼ回転方向に沿って延びる板ばね保持用スリットの形成された外輪と、
上記内輪のカム形状部をローラを介して押圧するように、上記外輪の板ばね保持用スリットに保持されて上記中空のポケットをほぼ回転方向に延びる板ばねとを備え、
内輪のカム形状部の脹らみが連続的に増加することにより板ばねも連続的に撓みが増大することを特徴とする高トルク用ダンパ。
【請求項２】
切欠部の下端からトルク発生位置までの範囲は中心からの距離が略一定、トルク発生位置から切欠部の上端までは中心からの距離が連続的に減少するように、外輪の内径面に、カム形状部の脹らみが連続的に増加するように形成された外輪と、
外径面から放射内方向へ延びる中空のポケットを複数個備え、これら各ポケットの対向する側壁にそれぞれの中間部分からほぼ回転方向に沿って延びる板ばね保持用スリットの形成された内輪と、
上記外輪のカム形状部をローラを介して押圧するように、上記内輪の板ばね保持用スリットに保持されて上記中空のポケットをほぼ回転方向に延びる板ばねとを備え、
外輪のカム形状部の脹らみが連続的に増加することにより板ばねも連続的に撓みが増大することを特徴とする高トルク用ダンパ。
【請求項３】
上記板ばねが外輪の内径面または内輪の外径面に対し一様な方向に傾斜していることを特徴とする請求項１又は請求項２記載の高トルク用ダンパ。
【請求項４】
上記ローラに代えてボールを用いたことを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の高トルク用ダンパ。
【請求項５】
上下開閉式の蓋のヒンジ部に用いられた場合に、蓋が開いた状態及び中途に開いた状態の範囲を移動する場合には発生するトルクが略零であり、蓋が中途に開いた状態及び閉じた状態の範囲を移動する場合には蓋を開くようなトルクが発生することを特徴とする高トルク用ダンパ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は，高いトルクのダンピング作用を発揮する高トルク用ダンパに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来，例えば，ピアノの鍵盤蓋等のような上下開閉式の蓋を操作する場合，急激に閉じるのを防止するために，衝撃緩和装置を設けることが行われる。従来の装置は，例えばオイルダンパのように，オイルを圧縮しようとするとき発生する反発力を利用するものである。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかし，このような従来のダンパにあっては，オイルのような粘性流体の粘性抵抗を利用しているため，環境の変化，特に温度の変化により粘性抵抗が変化するので，温度によりトルク値が異なり，ダンピング効果が異なるという欠点があった。また，可動弁により粘性流体の流量を調節しているので，応答性が悪く，蓋の開きが少ない状態で離すと，ダンピング効果の生じる前に，蓋が勢い良く閉じてしまうという欠点があった。また，蓋の閉じる速度によりトルク値が異なり，手でゆっくりと蓋を閉じる場合には，ダンピング効果を期待できないという欠点があった。
【０００５】
請求項１に記載の発明は、上記課題を解決するために、切欠部の下端からトルク発生位置までの範囲は中心からの距離が略一定、トルク発生位置から切欠部の上端までは中心からの距離が連続的に増加するように、内輪の外径面に、カム形状部の脹らみが連続的に増加するように形成された内輪と、内径面から放射外方向へ延びる中空のポケットを複数個備え、これら各ポケットの対向する側壁にそれぞれの中間部分からほぼ回転方向に沿って延びる板ばね保持用スリットの形成された外輪と、
上記内輪のカム形状部をローラを介して押圧するように、上記外輪の板ばね保持用スリットに保持されて上記中空のポケットをほぼ回転方向に延びる板ばねとを備え、内輪のカム形状部の脹らみが連続的に増加することにより板ばねも連続的に撓みが増大することを特徴とする高トルク用ダンパを提供するものである。
【０００６】
請求項２に記載の発明は、上記課題を解決するために、切欠部の下端からトルク発生位置までの範囲は中心からの距離が略一定、トルク発生位置から切欠部の上端までは中心からの距離が連続的に減少するように、外輪の内径面に、カム形状部の脹らみが連続的に増加するように形成された外輪と、外径面から放射内方向へ延びる中空のポケットを複数個備え、これら各ポケットの対向する側壁にそれぞれの中間部分からほぼ回転方向に沿って延びる板ばね保持用スリットの形成された内輪と、
上記外輪のカム形状部をローラを介して押圧するように、上記内輪の板ばね保持用スリットに保持されて上記中空のポケットをほぼ回転方向に延びる板ばねとを備え、外輪のカム形状部の脹らみが連続的に増加することにより板ばねも連続的に撓みが増大することを特徴とする高トルク用ダンパを提供するものである。
【０００８】
請求項３に記載の発明は、上記課題を解決するために、上記板ばねが外輪の内径面または内輪の外径面に対し一様な方向に傾斜していることを特徴とする請求項１又は請求項２記載の高トルク用ダンパを提供するものである。
【０００９】
請求項４に記載の発明は、上記課題を解決するために、上記ローラに代えてボールを用いたことを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の高トルク用ダンパを提供するものである。
【００１０】
請求項５に記載の発明は、上記課題を解決するために、上下開閉式の蓋のヒンジ部に用いられた場合に、蓋が開いた状態及び中途に開いた状態の範囲を移動する場合には発生するトルクが略零であり、蓋が中途に開いた状態及び閉じた状態の範囲を移動する場合には蓋を開くようなトルクが発生することを特徴とする高トルク用ダンパを提供するものである。
【００１１】
【発明の実施の形態】
図１乃至図４は本発明の第１の実施の形態を説明するための図である。
【００１２】
これらの図において，１は外径面にカム形状部１ａが形成された内輪であり，カム形状部１ａは，切欠部１ｂの下端からトルク発生位置１ｃまでの範囲は中心からの距離がほぼ一定，トルク発生位置１ｃから切欠部１ｂの上端までは中心からの距離が連続的に増加するように形成されている。
【００１３】
２は合成樹脂製の外輪であって，内径面に沿って円周方向にほぼ一定間隔で３個の中空のポケット２ｄが形成されている。各ポケット２ｄはほぼ同一形状で同じ大きさであり，内径面ではローラ５が内径面から脱落しないように，ローラ５の直径よりも小さな幅を有する。各ポケット２ｄは内径面からテーパー状に広がってローラ５の直径よりも大きな幅となり，底面まで延びる。また，各ポケット２ｄはローラ５の直径よりも大きな深さをもち，その底面よりも上の箇所で，各ポケット２ｄのほぼ平坦な側壁からほぼ回転方向に沿ってスリット２ｅ，２ｆが延びる。
【００１４】
スリット２ｅと２ｆはほぼ直線上にあり，スリット２ｅと２ｆに板ばね４が挿し込めるようになっている。スリット２ｅと２ｆは図２からも分かるように，側壁近傍部では一般的な板ばね４の厚みよりも若干だけおおきな幅を持ち，その奥では板ばね４の先端部分が遊べるだけの空間をもっている。また，各ポケット２ｄの底面と板ばね４との間の間隙は，板ばね４が最大に撓んだ時にも板ばね４がその底面に接触しない程度に設定される。したがって，ローラ５が板ばね４を放射外方向に押圧するとき，板ばね４は放射外方向に撓むことができ，所定の弾性力を保持してローラ５に対して加圧力を与えることができる。板ばね４の外輪２の厚み方向の寸法はローラ５の長さとほぼ同程度である。
【００１５】
３は一端が開放され，他端に軸の挿通される穴の開いているハウジングであって，開放されている側の内径が，軸の挿通される穴の開いている側の内径よりも大きくなっており，外輪２が開放されている側から組み込まれる。
【００１６】
４は内輪１のカム形状部１ａをローラ５を介して弾性力で押圧するように，スリット２ｅと２ｆに挿し込まれる板ばねである。板ばね４は外輪の内径面に対し一様な方向に傾斜している。このように板ばねを傾斜させることにより，板ばねがローラに押圧されて最大に撓んだ状態でも，ローラが板ばねにより囲まれることがないので，ローラは自由に回転することができる。尚，要求されるトルクが比較的低くてよい場合には，板ばねを大きく撓ませなくてよいので，このように板ばねを傾斜させる必要はない。
【００１７】
６は板ばね４とローラ５を配設して内輪１と外輪２とを組み合わせた後，これらが軸方向に脱落するのを防止するためにハウジング３の開放された側からハウジング３に圧入されるシールド板，７は軸である。
【００１８】
図１（ａ）は，ローラ５と内輪のカム形状部１ａとが，切欠部１ｂの下端近傍で接触している状態を示す図であり，同図に示すように，これはこのダンパがピアノ８の鍵盤蓋のような上下開閉式の蓋８ａのヒンジ部８ｂに用いられた場合に，蓋が開いた状態であり，蓋が閉じた状態を０°として，例えば１００°開いた状態である。
【００１９】
図１（ｂ）は，ローラ５と内輪のカム形状部１ａとが，トルク発生位置１ｃで接触している状態を示す図であり，同図に示すように，これは蓋８が中途に開いた状態，例えば７０°開いた状態である。
【００２０】
図１（ｃ）は，ローラ５と内輪のカム形状部１ａとが，切欠部１ｂの上端近傍で接触している状態を示す図であり，同図に示すように，これは蓋８が閉じた状態である。
【００２１】
次に動作を説明する。
【００２２】
先ず，蓋８を開いた状態，例えば図１（ａ）に示すように１００°開いた状態から，中途に開いた状態，例えば図１（ｂ）に示すように７０°開いた状態へ移動すると，内輪１が左方向に回転して，ローラ５は，内輪のカム形状部１ａ上を，切欠部１ｂの下端近傍からトルク発生位置１ｃまで回転しながら移動する。
【００２３】
この範囲では，内輪１の中心からカム形状部１ａまでの距離がほぼ一定であるので，カム形状部１ａ上を移動しようとする方向に発生するトルクはほぼ零である。従って，蓋８を１００°開いた状態から７０°開いた状態へ移動する場合には，蓋は殆どトルクの影響を受けない。
【００２４】
次に，蓋８を図１（ｂ）に示すように７０°開いた状態から，図１（ｃ）に示すように閉じた状態へ移動すると，内輪１が左方向に回転して，ローラ５は，内輪のカム形状部１ａ上を，トルク発生位置１ｃから切欠部１ｂの上端近傍まで回転しながら移動する。
【００２５】
この範囲では，内輪１の中心からカム形状部１ａまでの距離が連続的に増加するように形成されており，内輪のカム形状部１ａの脹らみが連続的に増加しているので，板ばね４も連続的に撓みが増大する。その結果，カム形状部１ａ上を戻ろうとする方向，即ち内輪１を右方向に回転させる方向にトルクが発生する。従って，蓋８を７０°開いた状態から閉じた状態へ移動する場合には，内輪を左方向に回転させて蓋を閉じようとする方向に作用する蓋の自重に対して，発生するトルクは，内輪１を右方向に回転させて蓋を開こうとする方向に作用するので，蓋は徐々に閉じる。
【００２６】
次に，蓋８を図１（ｃ）に示すように閉じた状態から，図１（ｂ）に示すように７０°開いた状態へ移動すると，内輪１が右方向に回転して，ローラ５は，内輪のカム形状部１ａ上を，切欠部１ｂの上端近傍からトルク発生位置１ｃまで回転しながら移動する。
【００２７】
この範囲では，内輪１の中心からカム形状部１ａまでの距離が連続的に減少するように形成されており，内輪のカム形状部１ａの脹らみが連続的に減少しているので，板ばね４も連続的に撓みが減少する。その結果，カム形状部１ａ上を先に進もうとする方向，即ち内輪１を右方向に回転させる方向にトルクが発生する。従って，蓋を閉じた状態から７０°開いた状態へ移動する場合には，内輪を左方向に回転させて蓋を閉じようとする方向に作用する蓋の自重に対して，発生するトルクは，内輪１を右方向に回転させて蓋を開こうとする方向に作用するので，蓋は僅かの力で軽く持ち上げることができる。
【００２８】
次に，蓋８を図１（ｂ）に示すように７０°開いた状態から，図１（ａ）に示すように１００°開いた状態へ移動すると，内輪１が右方向に回転して，ローラ５は，内輪のカム形状部１ａ上を，トルク発生位置１ｃから切欠部１ｂの下端近傍まで回転しながら移動する。
【００２９】
この範囲では，内輪１の中心からカム形状部１ａまでの距離がほぼ一定であるので，カム形状部１ａ上を移動しようとする方向に発生するトルクはほぼ零である。従って，蓋８を７０°開いた状態から１００°開いた状態へ移動する場合には，蓋は殆どトルクの影響を受けない。
【００３０】
ここで，内輪１のカム形状部１ａのトルク発生位置１ｃから切欠部１ｂの上端までは，カム形状部１ａの脹らみが連続的に増加するように形成されているが，その増加率については，必要に応じて種々のものが形成できるので，この発明の高トルク用ダンパは種々の用途に適用することができる。
【００３１】
図５乃至図８は本発明の第２の実施の形態を説明するための図である。
【００３２】
これらの図において，１は合成樹脂製の内輪であって，外径面に沿って円周方向にほぼ一定間隔で３個の中空のポケット１ｄが形成されている。各ポケット１ｄはほぼ同一形状で同じ大きさであり，外径面ではローラ５が外径面から脱落しないように，ローラ５の直径よりも小さな幅を有する。各ポケット１ｄは外径面からテーパー状に広がってローラ５の直径よりも大きな幅となり，底面まで延びる。また，各ポケット１ｄはローラ５の直径よりも大きな深さをもち，その底面よりも上の箇所で，各ポケット１ｄのほぼ平坦な側壁からほぼ回転方向に沿ってスリット１ｅ，１ｆが延びる。
【００３３】
スリット１ｅと１ｆはほぼ直線上にあり，スリット１ｅと１ｆに板ばね４が挿し込めるようになっている。スリット１ｅと１ｆは図６からも分かるように，側壁近傍部では一般的な板ばね４の厚みよりも若干だけおおきな幅を持ち，その奥では板ばね４の先端部分が遊べるだけの空間をもっている。また，各ポケット１ｄの底面と板ばね４との間の間隙は，板ばね４が最大に撓んだ時にも板ばね４がその底面に接触しない程度に設定される。したがって，ローラ５が板ばね４を放射内方向に押圧するとき，板ばね４は放射内方向に撓むことができ，所定の弾性力を保持してローラ５に対して加圧力を与えることができる。板ばね４の内輪１の厚み方向の寸法はローラ５の長さとほぼ同程度である。
【００３４】
２は内径面にカム形状部２ａが形成された外輪であり，カム形状部２ａは，切欠部２ｂの下端からトルク発生位置２ｃまでの範囲は中心からの距離がほぼ一定，トルク発生位置２ｃから切欠部２ｂの上端までは中心からの距離が連続的に減少するように形成されている。
【００３５】
３は一端が開放され，他端に軸の挿通される穴の開いているハウジングであって，開放されている側の内径が，軸の挿通される穴の開いている側の内径よりも大きくなっており，外輪２が開放されている側から組み込まれる。
【００３６】
４は外輪２のカム形状部２ａをローラ５を介して弾性力で押圧するように，スリット１ｅと１ｆに挿し込まれる板ばねである。板ばね４は内輪の外径面に対し一様な方向に傾斜している。このように板ばねを傾斜させることにより，板ばねがローラに押圧されて最大に撓んだ状態でも，ローラが板ばねにより囲まれることがないので，ローラは自由に回転することができる。尚，要求されるトルクが比較的低くてよい場合には，板ばねを大きく撓ませなくてよいので，このように板ばねを傾斜させる必要はない。
【００３７】
６は板ばね４とローラ５を配設して内輪１と外輪２とを組み合わせた後，これらが軸方向に脱落するのを防止するためにハウジング３の開放された側からハウジング３に圧入されるシールド板，７は軸である。
【００３８】
図５（ａ）は，ローラ５と外輪のカム形状部２ａとが，切欠部２ｂの下端近傍で接触している状態を示す図であり，同図に示すように，これはこのダンパがピアノ８の鍵盤蓋のような上下開閉式の蓋８ａのヒンジ部８ｂに用いられた場合に，蓋が開いた状態であり，蓋が閉じた状態を０°として，例えば１００°開いた状態である。
【００３９】
図５（ｂ）は，ローラ５と内輪のカム形状部２ａとが，トルク発生位置２ｃで接触している状態を示す図であり，同図に示すように，これは蓋８が中途に開いた状態，例えば７０°開いた状態である。
【００４０】
図５（ｃ）は，ローラ５と内輪のカム形状部２ａとが，切欠部２ｂの上端近傍で接触している状態を示す図であり，同図に示すように，これは蓋８が閉じた状態である。
【００４１】
次に動作を説明する。
【００４２】
先ず，蓋８を開いた状態，例えば図５（ａ）に示すように１００°開いた状態から，中途に開いた状態，例えば図５（ｂ）に示すように７０°開いた状態へ移動すると，内輪１が右方向に回転して，ローラ５は，外輪のカム形状部２ａ上を，切欠部２ｂの下端近傍からトルク発生位置２ｃまで回転しながら移動する。
【００４３】
この範囲では，外輪２の中心からカム形状部２ａまでの距離がほぼ一定であるので，カム形状部２ａ上を移動しようとする方向に発生するトルクはほぼ零である。従って，蓋８を１００°開いた状態から７０°開いた状態へ移動する場合には，蓋は殆どトルクの影響を受けない。
【００４４】
次に，蓋８を図５（ｂ）に示すように７０°開いた状態から，図５（ｃ）に示すように閉じた状態へ移動すると，内輪１が右方向に回転して，ローラ５は，外輪のカム形状部２ａ上を，トルク発生位置２ｃから切欠部２ｂの上端近傍まで回転しながら移動する。
【００４５】
この範囲では，外輪２の中心からカム形状部２ａまでの距離が連続的に減少するように形成されており，外輪のカム形状部２ａの脹らみが連続的に増加しているので，板ばね４も連続的に撓みが増大する。その結果，カム形状部２ａ上を戻ろうとする方向，即ち内輪１を左方向に回転させる方向にトルクが発生する。従って，蓋８を７０°開いた状態から閉じた状態へ移動する場合には，内輪を右方向に回転させて蓋を閉じようとする方向に作用する蓋の自重に対して，発生するトルクは，内輪１を左方向に回転させて蓋を開こうとする方向に作用するので，蓋は徐々に閉じる。
【００４６】
次に，蓋８を図５（ｃ）に示すように閉じた状態から，図５（ｂ）に示すように７０°開いた状態へ移動すると，内輪１が左方向に回転して，ローラ５は，外輪のカム形状部２ａ上を，切欠部２ｂの上端近傍からトルク発生位置２ｃまで回転しながら移動する。
【００４７】
この範囲では，外輪２の中心からカム形状部２ａまでの距離が連続的に増加するように形成されており，外輪のカム形状部２ａの脹らみが連続的に減少しているので，板ばね４も連続的に撓みが減少する。その結果，カム形状部２ａ上を先に進もうとする方向，即ち内輪１を左方向に回転させる方向にトルクが発生する。従って，蓋を閉じた状態から７０°開いた状態へ移動する場合には，内輪を右方向に回転させて蓋を閉じようとする方向に作用する蓋の自重に対して，発生するトルクは，内輪１を左方向に回転させて蓋を開こうとする方向に作用するので，蓋は僅かの力で軽く持ち上げることができる。
【００４８】
次に，蓋８を図５（ｂ）に示すように７０°開いた状態から，図５（ａ）に示すように１００°開いた状態へ移動すると，内輪１が左方向に回転して，ローラ５は，外輪のカム形状部２ａ上を，トルク発生位置２ｃから切欠部２ｂの下端近傍まで回転しながら移動する。
【００４９】
この範囲では，外輪２の中心からカム形状部２ａまでの距離がほぼ一定であるので，カム形状部２ａ上を移動しようとする方向に発生するトルクはほぼ零である。従って，蓋８を７０°開いた状態から１００°開いた状態へ移動する場合には，蓋は殆どトルクの影響を受けない。
【００５０】
ここで，外輪２のカム形状部２ａのトルク発生位置２ｃから切欠部２ｂの上端までは，カム形状部２ａの脹らみが連続的に増加するように形成されているが，その増加率については，必要に応じて種々のものが形成できるので，この発明の高トルク用ダンパは種々の用途に適用することができる。
【００５１】
尚，以上の実施の形態においては，外輪を固定して内輪を回転させる場合について説明したが，必要に応じて，内輪を固定して外輪を回転させる場合についても，同様に実施することができる。また，カム形状部を押圧することのできる弾性体であれば，板ばねに限定されることなく，同様に実施することができる。また，必要に応じて，外輪とハウジング，或いは内輪と軸を一体化することができ，その場合には，それぞれハウジング，内輪が不要になる。更に，ローラの代わりにボールを用いても同様に実施することができる。
【００５２】
【発明の効果】
以上説明したように，本発明は粘性流体の粘性抵抗を利用するものではないので，温度の変化のような環境の変化により，トルク値が影響を受けることもなく，常に所望のトルク値，所望のダンピング効果を得ることができる。また，応答性がよく，ピアノの鍵盤蓋等をいずれの状態で離しても，所望のダンピング効果を得ることができるので，上下開閉式の蓋が勢い良く閉じることがない。また，ピアノの鍵盤蓋のように重い蓋に使用した場合にも，トルクが蓋を持ち上げて開く方向に常に働いているので，蓋を比較的軽い力で持ち上げ，開くことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施の形態を説明するための図である。
【図２】本発明の第１の実施の形態を説明するための図である。
【図３】本発明の第１の実施の形態を説明するための図である。
【図４】本発明の第１の実施の形態を説明するための図である。
【図５】本発明の第２の実施の形態を説明するための図である。
【図６】本発明の第２の実施の形態を説明するための図である。
【図７】本発明の第２の実施の形態を説明するための図である。
【図８】本発明の第２の実施の形態を説明するための図である。
【符号の説明】
１…内輪                            １ａ…カム形状部
１ｂ…切欠部                        １ｃ…トルク発生位置
１ｄ…ポケット                      １ｅ，１ｆ…スリット
２…外輪                            ２ａ…カム形状部
２ｂ…切欠部                        ２ｃ…トルク発生位置
２ｄ…ポケット                      ２ｅ，２ｆ…スリット
３…ハウジング                      ４…板ばね
５…ローラ                          ６…シールド板
７…軸                              ８…ピアノ
８ａ…蓋                            ８ｂ…ヒンジ部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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