(57)【要約】【課題】広汎な温度範囲において安定した減衰力特性を得られるロータリダンパを提供する。【解決手段】ロータリダンパ１を、第１の部材１００と、第１の部材に対して相対回転可能な第２の部材２００と、粘性流体を収容するとともに、第１の部材と第２の部材との相対回転に応じて容積が変化する第１流体室Ｓ１及び第２流体室Ｓ２と、第１の部材と第２の部材との相対回転に応じて、第１流体室及び第２流体室の一方から他方へ粘性流体を移送する流路３１０と、流路に設けられたオリフィス部のオリフィス面積を変化させる弁体３３０と、温度の上昇に応じてオリフィス面積を減少させる方向へ弁体を駆動するサーモエレメント３４０とを備える構成とする。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の部材と、
前記第１の部材に対して相対回転可能な第２の部材と、
粘性流体を収容するとともに、前記第１の部材と前記第２の部材との相対回転に応じて容積が変化する第１流体室及び第２流体室と、
前記第１の部材と前記第２の部材との相対回転に応じて、前記第１流体室及び前記第２流体室の一方から他方へ前記粘性流体を移送する流路と、
前記流路に設けられたオリフィス部のオリフィス面積を変化させる弁体と、
温度の上昇に応じて前記オリフィス面積を減少させる方向へ前記弁体を駆動するサーモエレメントと
を備えるロータリダンパ。
【請求項２】
前記第２の部材は前記第１の部材の内径側に挿入され、
前記第１流体室及び前記第２流体室は前記第１の部材の内周面と前記第２の部材の外周面との間に形成され、
前記流路及び前記弁体は、前記第１の部材と前記第２の部材の一方から他方側へ突き出して形成され前記第１流体室と前記第２流体室とを区画する隔壁部に設けられること
を特徴とする請求項１に記載のロータリダンパ。
【請求項３】
前記弁体は、温度上昇による前記粘性流体の粘度低下率の平方根と実質的に比例するように、温度上昇に応じて前記流路の前記オリフィス面積を減少させること
を特徴とする請求項１又は請求項２に記載のロータリダンパ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ロータリダンパに関し、特に広汎な温度範囲において減衰力特性を安定化したものに関する。
【背景技術】
【０００２】
ロータリダンパは、一対の回転体の相対回転に応じて、例えばシリコンオイル等の流体の粘性抵抗を利用して減衰力（制動力）を発生するものである。
一般的なロータリダンパは、相対回転可能なハウジングとロータとの間に一対のオイル室を設けて構成され、ロータとハウジングとの相対回転に応じて、一方のオイル室から他方のオイル室へオイルを移送するとともに、オイルを移送する流路にオリフィス部を設けることによって減衰力を発生させている。
【０００３】
ロータリダンパに封入されるオイル等の粘性流体は、温度の上昇に応じて粘度が低下するため、高温時には粘性抵抗が低下してロータリダンパの減衰力が低下してしまう。
ロータリダンパの温度依存性を抑制する従来技術として、例えば特許文献１には、ロータリダンパ内に設けられるベーン部を形状記憶合金によって形成し、オイル粘度が高い低温時にはベーン部を変形させるとともに、オイル粘度が低い高温時にはベーン部をもとの形状に復元させることが記載されている。
また、特許文献２には、弁体を弁座から離間する方向に付勢するバネを設けるとともに、温度変化に応じたバネ定数の変化を利用して弁体と弁座との距離を変化させ、温度変化に対する特性を安定させたロータリダンパが記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平５−２４０２８５号公報
【特許文献２】特開２００９−１５６３３１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上述した特許文献１に記載された技術においては、形状記憶合金の変態点の上下でロータリダンパの特性を段階的に切り替えることは可能であるが、広汎な温度範囲において安定した特性を得ることは困難である。
また、特許文献２においても、温度変化に対する弁部の流路断面積はバネ定数の変化に応じて決定されるため、温度変化に対する流路断面積の変化の仕方を任意に設定することは困難であることから、広汎な温度範囲において安定した特性を得ることは困難である。
本発明の課題は、広汎な温度範囲において安定した減衰力特性を得られるロータリダンパを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は、以下のような解決手段により、上述した課題を解決する。
請求項１に係る発明は、第１の部材と、前記第１の部材に対して相対回転可能な第２の部材と、粘性流体を収容するとともに、前記第１の部材と前記第２の部材との相対回転に応じて容積が変化する第１流体室及び第２流体室と、前記第１の部材と前記第２の部材との相対回転に応じて、前記第１流体室及び前記第２流体室の一方から他方へ前記粘性流体を移送する流路と、前記流路に設けられたオリフィス部のオリフィス面積を変化させる弁体と、温度の上昇に応じて前記オリフィス面積を減少させる方向へ前記弁体を駆動するサーモエレメントとを備えるロータリダンパである。
これによれば、弁体によって閉塞されるオリフィス開口の形状設定によって、温度変化に応じたオリフィス面積の変化を高い自由度で設定可能となる。
このため、オリフィス面積を粘性流体の粘度変化を相殺するように変化させることが容易となり、広汎な温度範囲において安定した減衰力特性を得ることが可能となる。
【０００７】
請求項２に係る発明は、前記第２の部材は前記第１の部材の内径側に挿入され、前記第１流体室及び前記第２流体室は前記第１の部材の内周面と前記第２の部材の外周面との間に形成され、前記流路及び前記弁体は、前記第１の部材と前記第２の部材の一方から他方側へ突き出して形成され前記第１流体室と前記第２流体室とを区画する隔壁部に設けられることを特徴とする請求項１に記載のロータリダンパである。
これによれば、簡単な構成によって確実に上述した効果を得ることができる。
【０００８】
請求項３に係る発明は、前記弁体は、温度上昇による前記粘性流体の粘度低下率の平方根と実質的に比例するように、温度上昇に応じて前記流路の前記オリフィス面積を減少させることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載のロータリダンパである。
これによれば、温度変化により粘性流体の粘度が変化した場合であっても、得られる減衰力をほぼ均一として温度依存性を実質的になくすことができる。
【発明の効果】
【０００９】
以上説明したように、本発明によれば、広汎な温度範囲において安定した減衰力特性を得られるロータリダンパを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明を適用したロータリダンパの実施例１を回転軸と直交する平面で切って見た断面図であって、弁体が全開位置にある状態を示す図である。
【図２】図１のII−II部矢視断面図であって、弁体が全開位置にある状態を示す図である。
【図３】図１のロータリダンパにおいて図２と同じ断面を示す断面図であって、弁体が閉じた位置にある状態を示す図である。
【図４】ロータリダンパの減衰力発生メカニズムを示す模式図である。
【図５】本発明を適用したロータリダンパの実施例２を回転軸と直交する平面で切って見た断面図であって、弁体が全開位置にある状態を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
本発明は、広汎な温度範囲において安定した減衰力特性を得られるロータリダンパを提供する課題を、オリフィス部のオリフィス面積を変化させる弁体をサーモエレメントにより駆動し、流体の粘度低下率の平方根に実質的に比例するようにオリフィス面積を変化させることによって解決した。
【実施例１】
【００１２】
以下、本発明を適用したロータリダンパの実施例１について説明する。
実施例１のロータリダンパは、例えば、同期機構を持たない自動車用の変速機等の回転軸部等に設けられ、主に変速時の回転慣性力変化による変速音及び変速ショックを緩和するものであるが、用途はこれに限定されない。
図１は、実施例１のロータリダンパを回転軸と直交する平面で切って見た断面図であって、弁体が全開位置にある状態を示す図である。
図２、図３は、図１のII−II部矢視断面図であって、弁体が全開位置及び閉じた位置にある状態をそれぞれ示す図である。
【００１３】
ロータリダンパ１は、ハウジング１００及びロータ２００を備えて構成されている。
ハウジング１００は、図２等に示すように、回転軸方向に２分割された第１ハウジング部材１０１、第２ハウジング部材１０２を例えば図示しないボルト等によって締結して構成されている。
ハウジング１００は、外周面部１１０、端面１２０，１３０、隔壁１４０等を有して構成されている。
外周面部１１０は、ロータリダンパ１００の最外周部に配置され、ロータリダンパ１の回転軸と実質的に同心の円筒状に形成されている。
端面１２０，１３０は、ハウジング１００の軸方向における両端部を実質的に閉塞する面部である。
端面１２０，１３０は、外周面部１１０の両端部にそれぞれ配置され、回転軸に対して直交する平面状に形成されている。
端面１２０の中央部には、ロータ２００の軸部２１１が挿入される開口１２１が形成されている。
端面１３０の中央部には、ロータリダンパ１の外側に突き出した軸部１３１が形成されている。
この軸部１３１には、図示しない回転体が接続される。
【００１４】
隔壁１４０は、外周面部１１０の内面から内径側に突き出して形成されている。
隔壁１４０をロータリダンパ１の回転軸方向から見た断面形状は、図１に示すように、例えば扇形状となっている。
隔壁１４０の突端部は、ロータ２００の本体部２１０の外周面に対して、不可避的に設けられる微小な隙間を介して対向して配置されている。
隔壁１４０は、例えば回転軸回りに１８０°間隔で２箇所に設けられている。
【００１５】
ロータ２００は、ハウジング１００の内径側に挿入されるとともに、ハウジング１００に対して回転軸回りに相対回転可能となっている。
ロータ２００は、本体部２１０、押圧部２２０等を有して形成されている。
【００１６】
本体部２１０は、ロータリダンパ１の回転軸と実質的に同心に配置された円柱状の部材であって、ハウジング１００の内部（端面１２０，１３０の間隔）に収容されている。
本体部２１０の一方の端部には、図２等に示すように、ハウジング１００の端面１２０に形成された開口１２１からハウジング１００の外側へ突き出した軸部２１１が形成されている。
この軸部２１１には、図示しない回転体が接続される。
ロータリダンパ１は、軸部１３１，２１１にそれぞれ接続される回転体間の相対回転速度に応じた減衰力（制動力）を発生する。
【００１７】
押圧部２２０は、ハウジング１００とロータ２００との相対回転時に、オイルを押圧して後述するダンパ機構３００を通過させるベーン部である。
押圧部２２０は、本体部２１０の外周面から外径側に突き出して平板状に形成されている。
押圧部２２０の突端部は、ハウジング１００の外周面部１１０の内面に対して、不可避的に設けられる微小な隙間を介して対向して配置されている。
押圧部２２０は、例えば回転軸回りに１８０°間隔で２箇所に設けられている。
【００１８】
また、ロータリダンパ１のハウジング１００の外周面部１１０の内側と、ロータ２００の本体部２１０の外側との間には空間部が形成され、ここには例えばシリコンオイル（以下単にオイルと称する）等の粘性流体が封入される。
このような構成によって、ハウジング１００の内部には、隔壁１４０とその両側の押圧部２２０との間にそれぞれ形成された扇形の空間部である第１オイル室Ｓ１、第２オイル室Ｓ２が２組形成される。
【００１９】
実施例１においては、隔壁１４０には、オイルが通過する際の粘性抵抗を利用して減衰力（制動力）を発生するとともに、可変オリフィスを備えるダンパ機構３００が設けられている。
例えば、図１において、ハウジング１００に対してロータ２００が時計回りに相対回転した場合には、第１オイル室Ｓ１の容積が減少するとともに、第２オイル室Ｓ２の容積が増加する。
このとき、オイルはダンパ機構３００を通過して第１オイル室Ｓ１から第２オイル室Ｓ２へ移動する。
【００２０】
ダンパ機構３００は、オイル流路３１０、シリンダ３２０、スプール３３０、サーモエレメント３４０、スプリング３５０等を備えて構成されている。
オイル流路３１０は、隔壁１４０を、ロータリダンパ１の周方向にほぼ沿って貫通して形成された貫通穴である。
シリンダ３２０は、オイル流路３１０と交差するように、ロータリダンパ１の径方向に沿って延在する円筒状の空間部である。
【００２１】
スプール３３０は、シリンダ３２０内に挿入されるとともに、ロータリダンパ１の径方向に沿って移動可能とされた円筒状の部材である。
スプール３３０は、オイル流路３１０内に形成されるオリフィス部のオリフィス面積（オイル通過面積）を変化させる弁体として機能する。
図２、図３に示すように、スプール３３０はその回転軸側（ハウジング１００内径側）の端部が、オイル流路３１０の一部を閉塞するようにして配置されるとともに、回転軸側への変位に応じて、閉塞される部分の流路面積が増加するようになっている。
すなわち、スプール３３０は、回転軸側へ変位することによって、オリフィス面積を減少させるようになっている。
スプール３３０は、ハウジング１００の外径側が開口し、内径側が閉塞されたカップ状に形成され、この開口内には、後述するサーモエレメント３４０が挿入される。
【００２２】
サーモエレメント３４０は、例えばパラフィンワックス等の熱膨張率が比較的大きい材料を、伸縮可能な容器内に収容して構成され、温度の上昇とともに伸張し、スプール３３０を図２に示す状態から図３に示す状態のように、回転軸側（ハウジング１００の内径側）に駆動する部材である。
サーモエレメント３４０は、その主な伸縮方向がハウジング１００の径方向にほぼ沿って配置され、内径側の端部はスプール３３０の開口の底面部に固定されている。
また、サーモエレメント３４０の外径側の端部は、シリンダ３２０のハウジング１００外径側の端面に固定されている。
【００２３】
スプリング３５０（図１では不図示。図２、図３参照。）は、スプール３３０におけるハウジング１００の内径側の端部に当接して設けられた圧縮コイルばねであって、サーモエレメント３４０の収縮時（ロータリダンパ１の冷却時）にスプール３３０をハウジング１００の外径側に押し戻すものである。
【００２４】
また、ハウジング１００とロータ２００との間には、無負荷時にロータ２００がハウジング１００に対して中立位置（第１オイル室Ｓ１と第２オイル室Ｓ２の容積が実質的に等しくなる位置）となるように付勢する図示しないスプリングが設けられている。
【００２５】
次に、上述したロータリダンパの減衰力発生メカニズムについて説明する。
図４は、ロータリダンパの減衰力発生メカニズムを示す模式図である。
ロータリダンパの減衰トルクＴは、オイルの流れを層流と仮定してハーゲン・ポアズイユの式（式２）を使用すると、以下の式１によって求められる。
【数１】
2014009807.tif 000003
Ｔ：減衰トルク
Ｆ：ピストン反力
Ｘ：ピストン数
ｒ：回転中心からピストン中心までの距離
μ：オイル粘度
Ｌ：オリフィス長さ
Ａ：ピストン面積
ａ：オリフィス面積
Ｖ：ピストン速度
式１、式２に示すように、減衰力はオイル粘度μに比例しかつオリフィス面積ａの２乗に反比例する。
したがって、オイルの粘度の変化率の平方根に実質的に比例するようにオリフィス面積ａを変化させれば、温度変化に関わらず減衰力特性を実質的に一定に保つことが可能となる。
例えば、オイル粘度μが温度上昇により１／９となった場合には、オリフィス面積ａを１／３となるようにオリフィスを絞ることによって、一定の減衰力特性を得られる。
【００２６】
実施例１のロータリダンパ１においては、ダンパ機構３００のオリフィス部（オイル流路３１０がシリンダ３２０を横切る部分）のオリフィス面積（オイル通過面積）は、オイル動粘度とサーモエレメント膨張の温度特性を考慮して決定される。
オイル流路３１０の断面形状は、オイルの粘度低下率の平方根に比例してオリフィス面積が小さくなるように、図２、図３に示すような実質的に対数的に近似されるプロフィールにより、ハウジング１００の内径側において外径側よりも幅が狭まるよう形成されている。
【００２７】
以上説明したように、実施例１によれば、サーモエレメント３４０によってスプール３３０を駆動し、オイル粘度低下率の平方根に比例するようにオイル流路３１０のオリフィス面積を変化させることによって、温度変化が生じた場合であっても減衰力特性を実質的に一定に保つことが可能である。
【実施例２】
【００２８】
次に、本発明を適用したロータリダンパの実施例２について説明する。
なお、上述した実施例１と実質的に共通する箇所については、同じ符号を付して説明を省略し、主に相違点について説明する。
図５は、実施例２のロータリダンパを回転軸と直交する平面で切って見た断面図であって、弁体が全開位置にある状態を示す図である。
実施例２のロータリダンパ１Ａは、ロータ２００側に実施例１の隔壁１４０と実質的に同様の隔壁２３０を設け、隔壁２３０にダンパ機構３００を設けるとともに、ハウジング１００側に実施例１の押圧部２２０と実質的に同様の押圧部１５０を形成している。
以上説明した実施例２においても、上述した実施例１の効果と実質的に同様の効果を得ることができる。
【００２９】
（変形例）
本発明は、以上説明した実施例に限定されることなく、種々の変形や変更が可能であって、それらも本発明の技術的範囲内である。
ロータリダンパを構成する各構成要素の形状、構造、材質、配置、個数等は、各実施例の構成に限らず、適宜変更することが可能である。
例えば、各実施例はそれぞれ減衰力を発生する２組のオイル室及びダンパ機構を有しているが、１組あるいは３組以上としてもよい。
また、各実施例では、径方向に移動するスプール状の弁体によってオリフィス面積を変化させる構成としているが、弁体の形状や移動方向も特に限定されない。
また、各実施例では、温度変化があった場合でも減衰力特性を一定とするために、オイル粘度低下率の平方根に比例するようにオリフィス面積が変化する構成としているが、本発明は温度変化に対して減衰力特性を所定の設計目標に沿って変化させる（所望の温度依存特性を与える）場合にも、そのチューニングのために適用することが可能である。
【符号の説明】
【００３０】
１，１Ａ    ロータリダンパ        １００    ハウジング
１０１    第１ハウジング部材          １０２    第２ハウジング部材
１１０    外周面部                    １２０    端面
１２１    開口                        １３０    端面
１３１    軸部                        １４０    隔壁
１５０    押圧部                      ２００    ロータ
２１０    本体部                      ２１１    軸部
２２０    押圧部                      ２３０    隔壁
３００    ダンパ機構                  ３１０    オイル流路
３２０    シリンダ                    ３３０    スプール
３４０    サーモエレメント            ３５０    スプリング
Ｓ１    第１オイル室                  Ｓ２    第２オイル室
【図１】
2014009807.tif 000004
【図２】
2014009807.tif 000005
【図３】
2014009807.tif 000006
【図４】
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【図５】
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