(57)【要約】【課題】回転ダンパーの減衰力を向上することが可能な回転ダンパーを提供する。【解決手段】相対回転自在なケース３及びこのケース３内に収容された回転体５と、ケース３及び回転体５間の隙間Ｄに磁束Ｍが通過することで減衰力を発生させる機能性流体Ｄを介在させた減衰力発生部７と、減衰力発生部７に渡って磁束Ｍを発生させる永久磁石９と、回転体５設けられ減衰力発生部７内で隙間Ｄを部分的に拡げて機能性流体Ｆを保持する凹部２１とを備えることを特徴とする。【選択図】  図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
相対回転自在なケース及び該ケース内に収容された回転体と、
前記ケース及び前記回転体間の隙間に前記磁束が通過することで前記隙間内で減衰力を発生させる機能性流体を介在させた減衰力発生部と、
前記減衰力発生部に渡って前記磁束を発生させる磁石と、
前記ケース及び前記回転体の一方又は双方に設けられ前記減衰力発生部内で前記隙間を部分的に拡げて前記機能性流体を保持する凹部と、
を備えたことを特徴とする回転ダンパー。
【請求項２】
請求項１記載の回転ダンパーであって、
前記凹部は、前記ケース及び前記回転体の前記相対回転の回転半径に沿った第一方向において対向する面の何れか一方又は双方に設けられ、前記ケース及び前記回転体間の前記相対回転の回転軸心に沿った第二方向における隙間に至る、
ことを特徴とする回転ダンパー。
【請求項３】
請求項２記載の回転ダンパーであって、
前記回転体は、円柱形状を有し、
前記ケースは、前記回転体を回転自在に嵌合させる円筒穴状の収容室を有し、
前記凹部は、前記ケースの前記収容室の内周面に前記第一方向で対向する前記回転体の外周面に対し、周方向所定間隔毎に複数設けられた、
ことを特徴とする回転ダンパー。
【請求項４】
請求項２又は３記載の回転ダンパーであって、
前記回転体は、円柱形状の基礎形状に対し前記第一方向において反対側に位置する外周部分にそれぞれ平坦面を有し、
前記ケースは、前記回転体を回転自在に嵌合させる円筒穴状の収容室を有し、
前記凹部は、前記平坦面が前記第一方向における前記ケースの前記収容室の内周面との間に区画する弓形の部分である、
ことを特徴とする回転ダンパー。
【請求項５】
請求項１〜４の何れか一項に記載の回転ダンパーであって、
前記凹部は、前記磁石の前記磁束が通る前記隙間の領域に面した範囲内で設定された、
ことを特徴とする回転ダンパー。
【請求項６】
請求項１〜５の何れか一項に記載の記載の回転ダンパーであって、
前記凹部は、前記ケース及び前記回転体の前記相対回転の回転軸心に沿った第二方向において対向する面の何れか一方又は双方に設けられた、
ことを特徴とする回転ダンパー。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、磁性流体や磁気粘性流体等の機能性流体を利用して減衰力を生じさせる回転ダンパーに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の回転ダンパーとしては、例えば特許文献１のように、円筒穴状の収容室を有するケース内に磁気粘性流体を封入すると共に円柱形状の回転体を相対回転自在に収容したものがある。
【０００３】
この回転ダンパーは、回転体又はケースに永久磁石を保持し、その磁束を集中させるために回転体に突起状の歯を設けている。
【０００４】
従って、従来の回転ダンパーは、磁束が回転体の歯を介して集中しつつケースと回転体との間を通ることにより、磁気粘性流体が剪断抵抗を生じさせて減衰力を得るようになっている。
【０００５】
しかし、かかる構成では、回転体の歯においてのみ剪断抵抗が生じるので、減衰力を得るには限界があった。なお、このような問題は、永久磁石に限らず、電磁石を用いる場合にも同様に生じる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００５−１６４０１３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
解決しようとする問題点は、減衰力を得るには限界があった点である。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明は、回転ダンパーの減衰力を向上するために、相対回転自在なケース及び該ケース内に収容された回転体と、前記ケース及び前記回転体間の隙間に前記磁束が通過することで前記隙間内で減衰力を発生させる機能性流体を介在させた減衰力発生部と、前記減衰力発生部に渡って前記磁束を発生させる磁石と、前記ケース及び前記回転体の一方又は双方に設けられ前記減衰力発生部内で前記隙間を部分的に拡げて前記機能性流体を保持する凹部とを備えたことを回転ダンパーの最も主な特徴とする。
【発明の効果】
【０００９】
本発明の回転ダンパーは、減衰力発生部の占める範囲を大きくすることで減衰力を向上することができ、これによりケース及び回転体間の隙間が少なくなっても、ケース及び回転体の一方又は双方に設けられた凹部により機能性流体を保持することで、確実に減衰力を生じさせることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】回転ダンパーの平面図である（実施例１）。
【図２】図１のＩＩ−ＩＩ線に係る断面図である（実施例１）。
【図３】図２のＩＩＩ−ＩＩＩ線に係る断面図である（実施例１）。
【図４】図２の要部拡大断面図である（実施例１）。
【図５】減衰力発生時の機能性流体を示す概念的に示す断面図である（実施例１）。
【図６】回転ダンパーの断面図である（実施例２）。
【図７】実施例１及び実施例２の負荷トルクを示すグラフである（実施例１、２）。
【図８】回転ダンパーの断面図である（実施例３）。
【図９】図８の要部拡大断面図である（実施例３）。
【図１０】回転ダンパーの断面図である（実施例３）。
【図１１】回転ダンパーの断面図である（実施例４）。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
回転ダンパーの減衰力を向上するという目的を、ケースと回転体との間の隙間に機能性流体を介在させた減衰力発生部に対し、ケース及び回転体の一方又は双方に減衰力発生部内で隙間を拡げる凹部を部分的に設けることにより実現した。
【００１２】
すなわち、回転ダンパーは、相対回転自在なケース及びこのケース内に収容された回転体と、ケース及び回転体間の隙間に磁束が通過することで減衰力を発生させる機能性流体を介在させた減衰力発生部と、減衰力発生部に渡って磁束を発生させる磁石と、ケース及び回転体の一方又は双方に設けられ減衰力発生部内で隙間を部分的に拡げて機能性流体を保持する凹部とを備える。
【００１３】
磁石としては、永久磁石、電磁石の何れであってもよい。
【００１４】
凹部は、ケース及び回転体の相対回転の回転半径に沿った第一方向において対向する面の何れか一方又は双方に設けてもよい。また、凹部は、ケース及び回転体の相対回転の回転軸心に沿った第二方向において対向する面の何れか一方又は双方に設けてもよい。
【００１５】
第一方向において対向する面に設ける場合は、凹部がケース及び回転体の相対回転の回転半径に沿った第一方向において対向する面の何れか一方又は双方に設けられ、ケース及び回転体間の相対回転の回転軸心に沿った第二方向における隙間に至る構成としてもよい。
【００１６】
さらに、凹部は、第二方向での長さが磁石の磁束が通る隙間の領域に面した範囲内で設定してもよい。
【００１７】
また、第一方向において対向する面に設ける場合は、回転体が円柱形状であり、ケースが回転体を回転自在に嵌合させる円筒穴状の収容室を有し、凹部がケースの収容室の内周面に第一方向で対向する回転体の外周面に対し周方向所定間隔毎に複数設けられた構成としてもよい。
【００１８】
また、第一方向において対向する面に設ける場合は、回転体が円柱形状の基礎形状に対し第一方向において反対側に位置する外周部分にそれぞれ平坦面を有し、ケースが回転体を回転自在に嵌合させる円筒穴状の収容室を有し、凹部が平坦面が第一方向におけるケースの収容室の内周面との間に区画する弓形の部分である構成としてもよい。
【実施例１】
【００１９】
［回転ダンパーの構造］
図１は、本発明の実施例１に係る回転ダンパーの平面図であり、図２は、図１のＩＩ−ＩＩ線に係る断面図、図３は、図２のＩＩＩ−ＩＩＩ線に係る断面図、図４は、図２の要部拡大断面図である。なお、以下において「径方向」とは、第一方向としての、回転ダンパー１のケース３及び回転体５間の相対回転の回転半径に沿った方向を意味し、「軸心方向」とは、第二方向としての、ケース３及び回転体５間の相対回転の回転軸心に沿った方向を意味する。
【００２０】
本実施例の回転ダンパー１は、例えば図示しない引き戸等の可動側に対する減衰力を機能性流体Ｆによって生じさせるものであり、図１〜図４のように、ケース３と、回転体５と、減衰力発生部７と、永久磁石９とを備えている。
【００２１】
ケース３は、非磁性体製であり、例えば樹脂で形成されている。なお、非磁性体としては、例えば、樹脂以外の非磁性体金属、セラミック等を用いることも可能である。非磁性体金属としては、例えば銅、アルミニウム、ステンレス等がある。
【００２２】
このケース３は、円筒状のケース本体１１を備えている。ケース本体１１は、軸心方向の一側（図２の底部側）が一体の底板１３によって閉じられ、軸心方向の他側（図２の上部側）が開口する形状となっている。このケース本体１１の開口は、蓋部１５が接着、溶着等により一体的に取り付けられて閉じられている。蓋部１５の軸心部には貫通孔１５ａが形成されている。
【００２３】
ケース本体１１の内周には、円筒穴状の収容室１７が区画されている。収容室１７内には、底板１３の軸心部から軸部１３ａが突設されている。ケース本体１１の外周には、フランジ部１９が一体に設けられている。このフランジ部１９を介し、回転ダンパー１は、固定側等に固定される。
【００２４】
回転体５は、磁性体もしくは非磁性体で形成されている。本実施例の回転体５は、円柱形状の基礎形状を有している。なお、基礎形状は、後述する凹部２１を有する上での回転体５の基礎となる形状を意味する。
【００２５】
かかる回転体５は、ケース３のケース本体１１の収容室１７内に相対回転可能に配置され、ケース３の収容室１７よりも僅かに小さい外形を有する。これにより、回転体５とケース３との間には隙間Ｄが確保されている。かかる隙間Ｄに機能性流体Ｆが介在して減衰力発生部７を構成する。本実施例において、隙間Ｄは、径方向の隙間Ｄ１と軸心方向の隙間Ｄ２の双方を含む（図４）。
【００２６】
回転体５の軸心部には、ケース３の軸１３ａに対応して嵌合孔５ａが形成されている。従って、回転体５は、嵌合孔５ａにおいてケース３の軸１３ａに回転自在に嵌合している。また、回転体５の軸心部には、回転体５と一体回転する回転軸５ｂが突設されている。
【００２７】
回転軸５ｂは、蓋部１５の貫通孔１５ａからケース３外に突出している。貫通孔１５ａ内では、シール部材１５ｂが回転軸５に密接している。シール部材１５ｂには、例えばＯリングやＸリングが用いられる。回転軸５ｂの外端には、図示しないが、ギア等を介して可動側からトルクが入力される。
【００２８】
かかる回転体５の外周部には凹部２１が設けられている。
【００２９】
凹部２１は、ケース３及び回転体５の一方又は双方に設けられ、減衰力発生部７においてケース３と回転体５との間の隙間Ｄを部分的に広げて、機能性流体Ｆを内部に保持するものである。
【００３０】
本実施例では、回転体５にのみ凹部２１を設けられている。また、本実施例では、ケース３及び回転体５間の隙間Ｄ全体に機能性流体Ｆが介在して減衰力発生部７を形成しているため、ケース３及び回転体５間の全体に渡って凹部２１が形成されている。
【００３１】
具体的には、径方向において相互に対向するケース３の収容室１７の内周面１７ａ及び回転体５の外周面５ｃの内、回転体５の外周面５ｃに対し複数の凹部２１を周方向所定間隔毎に設けている。
【００３２】
凹部２１間の間隔は、例えば周方向６０度毎となっている。ただし、凹部２１間の間隔やそれに伴う凹部２１の数は、特に限定されるものではなく、要求される特性に応じて増減が可能である。また、凹部２１は、必ずしも所定間隔毎に設ける必要はなく、凹部２１間の間隔をばらつかせて配置したり、周方向において偏って配置すること等も可能である。
【００３３】
各凹部２１は、図３の横断面のように、回転体５の外周面５ｃから内側へ向けて径方向に沿って設けられ、回転体５の外周面５ｃ上で開口する。これにより、凹部２１は、径方向の隙間Ｄ１に連通する。
【００３４】
図３における凹部２１の底部（内部）は、曲面状になっている。凹部２１の径方向の長さは、図４のように、後述する磁束Ｍが通る範囲、例えば軸心方向の隙間Ｄ２の外周部Ｄ２ａに面した範囲内で設定すればよい。
【００３５】
また、図２の縦断面のように、凹部２１は、回転体５の軸心方向の両端面５ｄ，５ｅに渡って延設されている。ただし、回転体５の軸心方向の一方の端面５ｄから軸心方向の中間部まで設けることも可能である。何れにしても、凹部２１は、図４のように、対向するケース３及び回転体５間の軸心方向の隙間Ｄ２に至る。
【００３６】
減衰力発生部７は、上記のように、相対回転自在なケース３及び回転体５間の隙間Ｄに、磁束Ｍが通過することで減衰力を発生させる機能性流体Ｆを介在させたものである。
【００３７】
機能性流体Ｆとしては、鉄粉等を分散させた磁性流体（Magnetic Fluid）やＭＲ流体と称される磁気粘性流体（Magneto Rheological Fluid）が用いられる。機能性流体Ｆは、ケース３と回転体５との間で磁束Ｍが通過することで鉄粉等によるクラスター（スパイクともいう）Ｃを形成し、ケース３及び回転体５間に剪断抵抗による減衰力を発生させる。図５に、軸心方向おける隙間Ｄ２内での減衰力発生時の機能性流体Ｆを示す概念的に示す。
【００３８】
永久磁石９は、アルニコ磁石、フェライト磁石、ネオジム磁石等からなる。本実施例の永久磁石９は、図２のように、板状に形成され、ケース３の底板１３にケース３外で固定されている。この永久磁石９は、表裏面が異なる磁極となっており、径方向の外周側部分において表面側からの磁束Ｍが回転体５を通ってループ状に裏面側へと至る。
【００３９】
［回転ダンパーの動作］
回転ダンパー１は、例えば引き戸等の可動側に回転軸５ｂを結合し、ケース３を固定側に固定して用いられる。
【００４０】
そして、回転軸５ｂに可動側からトルクが入力されると、回転軸５ｂを介して回転体５がケース３に対して相対回転させられる。この相対回転が、減衰力発生部７により減衰されることになる。
【００４１】
すなわち、減衰力発生部７は、永久磁石９からの磁束Ｍが通過することで、図５のように機能性流体Ｆが鉄粉等の微粒子によるクラスターＣを形成している。この状態で回転体５がケース３に対して相対回転するため、クラスターＣによる剪断抵抗によって回転体５の相対回転が減衰されることになる。
【００４２】
このとき、効果的に減衰力を生じさせるには、隙間Ｄ内に機能性流体Ｆを行き渡らせる必要がある。しかし、隙間Ｄは、減衰力発生部７の範囲を大きくしてケース３及び回転体５間の全体に渡って設けると、それに応じて微細なものとなってしまうため、機能性流体Ｆが行き渡りにくいものとなる。
【００４３】
これに対し、本実施例では、回転体５の外周面５ｃに対し凹部２１が設けられているので、凹部２１に保持された機能性流体Ｆが回転体５の回転に伴って、少なくとも凹部２１の面する軸心方向の隙間Ｄ２の外周部Ｄ２ａ並びに径方向の隙間Ｄ１の全体に行き渡らせることができる。
【００４４】
減衰力は、主に軸心方向の隙間Ｄ２内の磁束Ｍの通る外周部Ｄ２ａで発生するため、本実施例の回転ダンパー１では、効果的に減衰力を発生させることが可能となる。また、本実施例の回転ダンパー１では、所定間隔毎に凹部２１が形成されているので、より効果的かつ均等に機能性流体Ｆを隙間Ｄ内に行き渡らせることができ、より効果的に減衰力を発生させることが可能となる。
【００４５】
［実施例１の効果］
以上説明したように、本実施例の回転ダンパー１は、相対回転自在なケース３及びこのケース３内に収容された回転体５と、ケース３及び回転体５間の隙間Ｄに磁束Ｍが通過することで減衰力を発生させる機能性流体Ｄを介在させた減衰力発生部７と、減衰力発生部７に渡って磁束Ｍを発生させる永久磁石９と、回転体５（ケース３及び回転体５の一方）に設けられ減衰力発生部７内で隙間Ｄを部分的に拡げて機能性流体Ｆを保持する凹部２１とを備える。
【００４６】
従って、本実施例では、従来よりも減衰力発生部７の占める範囲を大きくすることで減衰力を向上することができ、これによりケース３及び回転体５間の隙間が少なくなっても、凹部２１が機能性流体Ｆを保持することで隙間Ｄに機能性流体Ｆを行き渡らせ、確実に減衰力を生じさせることができる。
【００４７】
また、凹部２１は、ケース３の収容室１７の内周面１７ａに径方向において対向する回転体５の外周面５ｃに設けられ、軸心方向において対向するケース３及び回転体５の間の隙間Ｄ２に至る。このため、本実施例では、主に減衰力が発生する軸心方向の隙間Ｄ２内の外周部Ｄ２ａに確実に機能性流体Ｆを行き渡らせることができ、効果的に減衰力を発生させることが可能となる。
【００４８】
凹部２１は、ループする磁束Ｍが通る軸心方向の隙間Ｄ２の外周部Ｄ２ａに面した回転体５の範囲内で設定されるので、軸心方向の隙間Ｄ２の外周部Ｄ２ａに確実に機能性流体Ｆを行き渡らせ、より確実に減衰力を発生させることができる。
【００４９】
本実施例では、回転体５が円柱形状であり、ケース３が回転体５を回転自在に嵌合させる円筒穴状の収容室１７を有し、凹部２１がケース３の収容室１７の内周面１７ａに径方向で対向する回転体５の外周面５ｃに対し、周方向所定間隔毎に複数設けられている。
【００５０】
従って、本実施例では、より効果的かつ均等に隙間Ｄに機能性流体Ｆを行き渡らせることができ、より確実に減衰力を生じさせることができる。
【００５１】
なお、回転体５の外周面５ｃに凹部２１を設ける代わりに、ケース３の収容室１７の内周面１７ａに凹部を設けても、径方向の隙間Ｄ１内に確実に機能性流体Ｆを行き渡らせることができるので、回転体５側に設ける場合程ではないが、効果的に減衰力を発生させることは可能である。
【実施例２】
【００５２】
図６は、実施例２に係る回転ダンパーの断面図である。なお、図６は、図２のＩＩＩ−ＩＩＩ線にかかる断面に対応している。また、実施例２では、実施例１と対応する構成部分に同符号を付して重複した説明を省略する。
【００５３】
本実施例の回転ダンパー１は、回転体５の形状を変更したものである。
【００５４】
すなわち、回転体５は、円柱形状の基礎形状に対し、径方向において相互に反対側に位置する外周部分にそれぞれ平坦面２３を有した形状となっている。ここでの基礎形状は、平坦面２３を有する上での回転体５の基礎となる形状を意味する。
【００５５】
凹部２１は、平坦面２３が径方向においてケース３の収容室１７の内周面１７ａとの間に区画する弓形の部分となっている。なお、凹部２１の径方向の矢高Ｈは、ループする磁束Ｍが通る軸心方向の隙間Ｄ２の外周部Ｄ２ａに面した回転体５の範囲内で設定される（図４参照）。
【００５６】
かかる実施例２でも、実施例１と同様の作用効果を奏することができる。
【００５７】
図７は、実施例１及び実施例２の負荷トルク（減衰力）を示すグラフである。
【００５８】
負荷トルクを測定する際には、回転体５の回転速度を２０ｒｐｍとし、永久磁石９として回転体５と略同径の２０ｍｍで僅かに薄い厚みの１０ｍｍの寸法で且つ表面磁束密度が４００ｍＴのものを用い、周囲温度を２４℃とした。
【００５９】
測定された負荷トルクは、実施例１のものが１１．５０Ｎｍであったのに対し、実施例２のものが８．３６Ｎｍであった。実施例２は、実施例１よりも負荷トルクは小さいが、従来よりも十分に大きくすることができている。
【実施例３】
【００６０】
図８及び図１０は、実施例３に係る回転ダンパーの断面図、図９は図８の要部拡大断面図である。なお、図８及び図１０は、それぞれ図１のＩＩ−ＩＩ線、図２のＩＩＩ−ＩＩＩ線にかかる断面に対応している。また、実施例３では、実施例１と対応する構成部分に同符号を付して重複した説明を省略する。
【００６１】
本実施例の回転ダンパー１は、実施例１に対してケース３側にも凹部２５を設けたもので、凹部がケース３及び回転体５の双方に設けられた構成となっている。
【００６２】
ケース３側の凹部２５は、回転体５と軸心方向で対向するケース３の底板１３の外周部に、回転体５側の凹部２１と同様に周方向６０度毎に設けられている。ただし、凹部２５間の間隔やそれに伴う凹部２５の数は、特に限定されるものではなく、要求される特性に応じて増減が可能である。また、凹部２５は、必ずしも所定間隔毎に設ける必要はなく、凹部２５間の間隔をばらつかせて配置したり、周方向において偏って配置すること等も可能である。さらに、ケース３側の凹部２５は、回転体５側の凹部２１と径方向の内側にずらしてもよい。
【００６３】
各凹部２５は、図１０の横断面のように、径方向に長径を有する楕円形であり、回転体５の外周面５ｃよりも僅かに径方向に突出する。これにより、凹部２５は、径方向の隙間Ｄ１及び軸方向の隙間Ｄ２の双方に連通する。凹部２５の径方向の寸法は、図９のように、ループする磁束Ｍが通る範囲、例えば軸心方向の隙間Ｄ２の外周部Ｄ２ａに面した範囲内で設定すればよい。
【００６４】
本実施例では、ケース３側の凹部２５が機能性流体Ｆを停滞させ、減衰力が発生する軸心方向の隙間Ｄ２内の外周部Ｄ２ａに確実に機能性流体Ｆを行き渡らせ、或は位置させることができ、減衰力を効果的に作用させることができる。かかる効果は、回転体５側の凹部２１を省略しても得ることができる。
【００６５】
その他、実施例３でも、実施例１と同様の作用効果を奏することができる。
【００６６】
なお、ケース３側の凹部２５に代えて、当該凹部２５の形状を適用した凹部２１を回転体５の端面５ｄに設けてもよい。
【実施例４】
【００６７】
図１１は、実施例４に係る回転ダンパーの断面図である。なお、図１１は、図１のＩＩ−ＩＩ線にかかる断面に対応している。また、実施例４では、実施例１と対応する構成部分に同符号を付して重複した説明を省略する。
【００６８】
本実施例の回転ダンパー１は、実施例１の永久磁石９に代えて、電磁石２７を設けたものである。実施例４の他の構成は、実施例１と共通している。
【００６９】
かかる実施例４においても、実施例１と同様の作用効果を奏することができる。
【００７０】
なお、実施例２及び３においても、永久磁石９に代えて電磁石２７を用いることも可能である。
【符号の説明】
【００７１】
１  回転ダンパー
３  ケース
５  回転体
７  減衰力発生部
９  永久磁石
１７  収容室
２１  凹部
２３、２５  平坦面
２７  電磁石
Ｄ、Ｄ１、Ｄ２  隙間
Ｆ  機能性流体
M  磁束
【図１】
2018189110.tif 000003
【図２】
2018189110.tif 000004
【図３】
2018189110.tif 000005
【図４】
2018189110.tif 000006
【図５】
2018189110.tif 000007
【図６】
2018189110.tif 000008
【図７】
2018189110.tif 000009
【図８】
2018189110.tif 000010
【図９】
2018189110.tif 000011
【図１０】
2018189110.tif 000012
【図１１】
2018189110.tif 000013