(57)【要約】  ハウジング（１２）と、内側部材（１４）と、それらの間に介在するダンパー部材（１６）とを備えているダンパー装置（１０）であって、ダンパー部材（１６）がハウジング（１２）と内側部材（１４）の両方に接合され、ハウジング（１２）と内側部材（１４）の少なくとも一方は、実質的に同心で駆動回転または従動回転可能であり、内側部材（１４）は、ダンパー部材（１６）へのトルク角を制限する形状または形態で設けられている。
2008500496.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ハウジングと、内側部材と、それらの間に介在するダンパー部材とを備え、前記ダンパー部材が前記ハウジングと前記内側部材の両方に接合され、前記ハウジングと前記内側部材の少なくとも一方は、実質的に同心で駆動回転または従動回転可能であり、前記内側部材は、前記ダンパー部材へのトルク角を制限する形状または形態で設けられている、ダンパー装置。
【請求項２】
前記ダンパー部材は、前記内側部材から前記ハウジングに向かい横方向の厚みが漸減する形状をなしている、請求項１に記載の装置。
【請求項３】
前記ハウジングは、前記ダンパー部材が接合される円筒状の内面を備えている、請求項１または２に記載の装置。
【請求項４】
前記内側部材には、その中心から突出する２つ以上の突起が形成され、前記突起は、前記内側部材が前記ハウジングに対して相対的に回転される場合におけるトルク角とせん断力を実質的に最小限に抑えるために、全体が曲線的な断面形状をなしている、請求項１〜３のいずれか一項に記載の装置。
【請求項５】
前記ハウジングおよび前記内側部材は、それぞれ、それらに取り付けられた構造体を有し、それら構造体間の相対的な運動が減衰または吸収されるように構成されている、請求項１〜４のいずれか一項に記載の装置。
【請求項６】
サスペンション装置が内部または外部に設けられ、前記サスペンション装置が、少なくとも部分的に、請求項１〜５のいずれか一項に記載されたトーションダンパー装置を１つ以上備えている、乗物。
【請求項７】
ハウジングと、内側部材と、それらの間に介在するダンパー部材とを備え、前記ダンパー部材が前記ハウジングと前記内側部材の両方に接合され、前記ハウジングと前記内側部材の少なくとも一方は、実質的に同心で駆動回転または従動回転可能である、トーションダンパー装置。
【請求項８】
前記内側部材は、トルク角を制限する形状で設けられている、請求項７に記載の装置。
【請求項９】
前記ダンパー部材は、前記内側部材から前記ハウジングに向かい横方向の厚みが漸減する形状をなしている、請求項７または８に記載の装置。
【請求項１０】
前記ハウジングは、前記ダンパー部材が接合される円筒状の内面を備えている、請求項７〜９のいずれか一項に記載の装置。
【請求項１１】
前記内側部材には、その中心から突出する２つ以上の突起が形成され、前記突起は、前記内側部材が前記ハウジングに対して相対的に回転される場合におけるトルク角とせん断力を実質的に最小限に抑えるために、全体が曲線的な断面形状をなしている、請求項７〜１０のいずれか一項に記載の装置。
【請求項１２】
前記ハウジングおよび前記内側部材は、それぞれ、それらに取り付けられた構造体を有し、それら構造体間の相対的な運動が減衰または吸収されるように構成されている、請求項７〜１１のいずれか一項に記載の装置。
【請求項１３】
第１及び第２部材を備え、それらの間にダンパー部材が少なくとも部分的に設けられ、前記第１及び第２部材は、それぞれの界面で前記ダンパー部材に接合され、それらの間の相対的な運動が減衰されるように構成されており、前記第１及び第２部材の少なくとも１つと前記ダンパー部材との界面は、前記ダンパー部材へのトルク角を制限する形状または形態で設けられている、ダンパー装置。
【請求項１４】
前記第１及び第２部材の一方または両方は、前記ダンパー部材との界面に設けられた複数の突起を有し、前記突起は、前記第１及び第２部材の一方が他方に対して相対的に運動する場合におけるトルク角とせん断力を実質的に最小限に抑えるために、全体が曲線的な断面形状をなしている、請求項１３に記載の装置。
【請求項１５】
添付の図面に関連して明細書に記載されているのと実質的に同等のトーションダンパー装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ダンパー装置に関し、さらに詳細には、本発明のダンパー装置は、エネルギー吸収材及びバネが適用される多種多様な用途において用いられることが意図されている。本発明のダンパー装置の多くの用途の中には、自転車、オートバイ、三輪車、一輪車、及び同様の乗物に設けられるサスペンションシステムが含まれている。
【背景技術】
【０００２】
これまで、特に自転車の用途で、ダンパーアセンブリ、トーション・ショックアブソーバ、またはトーションバネ装置のいずれかで表されるものを用いる種々の衝撃吸収装置またはサスペンション装置が、実際に使われてきた。これに関して、米国特許第５，９７５，５５０号明細書（シェーンフェルド（Schonfeld))、米国特許第６，７５５，４３２号明細書（ミューサ（Muser））、及び米国特許出願公開第２００１／００１１８０６Ａ１号明細書（ミューサ（Muser））の各々の開示を参照されたい。これらの文献に記載されている装置の各々は、外側シェルまたはハウジングと、略同心の相対的な回動を可能にするように配置された内側シャフトとを利用している。外側ハウジングと内側シャフトとの間にダンパーが配置され、このダンパーは、天然ゴム、合成ゴム、他の「ゴム型物質」、またはポリウレタンのいずれかから得られると記載されている。
【０００３】
しかし残念なことに、これらの先行技術の装置が極めて不充分であることが判明している。具体的には、これらの装置におけるダンパー部材は、使用時にせん断力が生じることによって、またはダンパー部材が外方向及び／または横方向に付勢及び／または押出されるか、またはそのハウジングから膨出することによって、破断する場合がある。この破断は、いくつかの因子に起因すると考えられる。１つの因子は、ダンパー部材を外側ハウジングまたはシェルに圧入し、かつ内側シャフトの周囲に圧入するような使い方にある。圧入を実施することによって、ある応力、例えば、せん断力がダンパー部材に加えられ、その結果、側方向、すなわち、横方向の押出し力が生じることになる。このような装置は、米国特許第６、７５５、４３２号明細書に開示されている。また、この装置は、ダンパー部材と外側ハウジングまたはシェル及び内側シャフトの両方との間の接合部に歯を用いている。これらの比較的小さな歯は、ダンパー部材と外側ハウジングまたはシェル及び内側シャフトの各々との間に、小さい実効駆動面と最小の噛合しかもたらさない。その結果、殆どトルクに対する抵抗力がなく、使用時にダンパー部材の著しい押出しを生じる。
【０００４】
米国特許第５，９７５，５５０号明細書は、外側ハウジングまたはシェルと内側シャフトの両方に接合されるゴムダンパー部材を記載している。しかし、この文献は、ゴムダンパー部材の一部を受ける外側ハウジングまたはシェルに設けられた「キー」またはノッチが、外側ハウジングまたはシェルと内側シャフトとの間の「滑りを防ぐのに役立つ」とさらに記載している。ここでも、キーの存在によって、米国特許第６，７５５，４３２号明細書に記載された歯付き装置に由来する問題と同様の問題が生じる。ダンパー部材が接合される内側シャフトの滑らかな面は、その界面においてダンパー部材にせん断力をもたらすが、ダンパー部材と内側シャフトとの間の界面の面積が小さいので、ここでも、トルクに対する抵抗力を殆どもたらさない。
【０００５】
これらの先行技術の装置は、内側シャフトから外側ハウジングに向かって厚みがほぼ一定の環状または円筒状のダンパー部材を用いている。従って、トルク／圧力は、使用中に、内側シャフトの近傍に集中する。
【０００６】
ダンパー部材の横方向の押出しを防ぐどのような努力も、ダンパー部材にせん断力とそれに伴う破断をもたらす負の側面を増大させるだけである。両側に設けた拘束物に関連する著しい摩擦は、ダンパー部材の応答性と回復性に不利である。これは、少なくとも部分的に、ダンパー部材の完全な回復を妨げるように作用するムリンス（mullins）効果による。このムリンス効果は、応力軟化とも呼ばれている。
【０００７】
さらに、米国特許第５，９７５，５５０号明細書に記載されている装置は、トーションダンパーを隔離するどのような機構をも有していない。その結果、ダンパー部材は、ダンパーの回転軸に対して半径方向に作用する力を受ける。従って、ダンパー部材は、使用時に、圧縮永久歪みを受け、ここでも、ダンパー部材の完全な機能性が阻害される。
【０００８】
先行技術のトーション・ショックアブソーバまたはサスペンション装置のどのような特別に工夫を凝らした構造であっても、ダンパー部材、すなわち、作動部材は、その回復が妨げられる。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
本発明のダンパー装置は、前述の先行技術と関連する問題を大幅に解消するかまたはそれに代わる有用な代替案を提供することを少なくとも１つの目的としている。
【００１０】
背景技術の前述の検討は、本発明の理解を容易にすることのみを意図している。これらの検討は、参照した資料のいずれもがこの出願の優先日にオーストラリアで一般的な知識の一部であったことを承認または認知するものではないことが理解されるべきである。
【００１１】
明細書の全体を通して、文脈が他のことを要求しない限り、「comprise」という用語または「comprises」または「comprising」のような変形は、記載されている項目または項目の群を含み、どのような他の項目または項目の群をも排除するものではないことが理解されるべきである。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明によれば、ハウジングと、内側部材と、それらの間に介在するダンパー部材とを備え、ダンパー部材がハウジングと内側部材の両方に接合され、ハウジングと内側部材の少なくとも一方は、実質的に同心で駆動回転または従動回転可能であり、内側部材が、ダンパー部材へのトルク角を制限する形状または形態で設けられているダンパー装置が提供される。
【００１３】
好ましくは、ダンパー部材は、内側部材からハウジングに向かい横方向の厚みが漸減する形状をなしている。
【００１４】
本発明の特に好ましい形態では、ハウジングは、ダンパー部材が接合される円筒状の内面を備えている。
【００１５】
好ましくは、内側部材には、その中心から突出する２つ以上の突起が形成され、前記突起は、前記内側部材が前記ハウジングに対して相対的に回転される場合におけるトルク角とせん断力を実質的に最小限に抑えるために、全体が曲線的な断面形状をなしている。
【００１６】
ハウジングと内側部材は、各々、使用時に、それらに取り付けられた構造体を有し、それらの構造体間の相対的な回動が減衰または吸収され得るようになっている。１つの容易に理解される用途は、米国特許第５，９７５，５５０号明細書及び米国特許出願公開第２００１／００１１９０５号明細書に記載されているような自転車及び同様の乗物用のサスペンションシステムにおけるトーションダンパーとしての使用である。
【００１７】
本発明によれば、サスペンション装置が内部または外部に設けられた乗物であって、このサスペンション装置が少なくとも部分的に前述した１つ以上のトーションダンパー装置を備えるような乗物が、さらに提供される。
【００１８】
本発明によれば、第１及び第２部材を備え、それらの間に、少なくとも部分的にダンパー部材が設けられ、第１及び第２部材が、ダンパー部材にそれぞれの界面で接合され、これによって、それらの間の相対的な運動が減衰され、第１及び第２部材の少なくとも１つとダンパー部材との界面が、ダンパー部材へのトルク角を制限する形状または形態で設けられているダンパー装置が、さらに提供される。
【００１９】
好ましくは、第１及び第２部材の１つまたは両方は、ダンパー部材との界面に設けられた複数の突起を有し、これらの突起は、第１及び第２部材の１つが他方に対して運動されたときにトルク角とせん断力とを実質的に最小限に抑えるために、全体が曲線的な断面形状をなしている。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
以下、単なる例示にすぎないが、本発明のダンパー装置について、その一実施形態と添付の図面とを参照しながら説明する。
【００２１】
図１〜３に、捩り減衰用途で用いられるのに適したダンパー装置１０が示されている。このダンパー装置１０は、第１部材、例えば、略円筒状のハウジング１２と、第２部材、例えば、内側部材１４と、それらの間に介在するダンパー部材１６とを備えている。ハウジング１２は、半径方向外面１８と半径方向内面２０とを備えている。さらに、ハウジング１２は、第１側面２２と第２側面２４とを備えている。ダンパー部材１６は、ハウジング１２の内面２０に直接的に接合され、さらに内側部材１４の外面２６にも接合されている。これらの接合面は、それぞれの部材間の界面と呼ばれることもある。
【００２２】
内側部材１４の内側には、横方向に貫通する内側コア２８が設けられている。さらに、内側部材１４は、周方向に均等に離間された４つの半径方向に延出した突起３０（突条）を備えている。半径方向突起３０は、曲線的な断面形状をなし、内側部材１４の横方向全体に亘り延在している。丸められた突起３０は、接合されたダンパー部材１６に対して鋭利な角や平坦な面を呈することがなく、これによって、トルク角を最小限に抑え、かつダンパー部材１６を損傷させることもあるせん断力がダンパー部材１６に導入される可能性を低減させることになる。
【００２３】
図３に示されるように、ダンパー部材１６は、内側部材１４からハウジング１２の内面２０に向かい厚みが漸減する形状（断面テーパ状）をなしている。
【００２４】
使用時において、外側ハウジング１２と内側部材１４は、装置の構成部品に取り付けられ、それらの構成部品間の相対的な運動が減衰されるようになっている。従って、ハウジング１２と内側部材１４とは、使用中に、同心でかつ互いに対して相対的に回動されることが想定されている。この回動は、ハウジング１２と内側部材１４の両方が結合されているダンパー部材１６の作用によって減衰される。ここで、内側部材１４に各々が丸められた形状または滑らかな形状を有する多数の突起３０が設けられている結果として、比較的小さいせん断力が最小限のトルク角でダンパー部材内に生じるような状態で、この回動が達成されるようにすることができる。結果的に、内側部材１４とダンパー部材１６との間の界面において、０°に近いトルク角が得られる。
【００２５】
また、突起３０の設置は、ハウジング１２と内側部材１４との間の相対的な回動によって生じるせん断力を内側コア２８から離間させるような役割を果たすことにもなる。これらのせん断力は、このような位置において、ダンパー部材１６により容易に許容され、または受入れられる。
【００２６】
内側部材１４からの突起３０の具体的な数及び形状は、比較的小さなせん断力が最小のトルク角でダンパー部材に生じる前述の一般的な制約条件内にあれば、異なる用途及び作動に対応して、ユーザにより変更されても良いことが想定されている（図示せず）。
【００２７】
内側部材１４からハウジング１２に向かい厚みが漸減する形状は、ダンパー部材１６の全体にわたってトルクを分散させるように作用する。
【００２８】
ハウジング１２または内側部材１４のいずれかが、使用時に、他方に対して相対的に固定されることが想定されている。
【００２９】
ハウジング１２と内側部材１４の相対的な配置によって、それらの間の角度付け（indexing）を著しく変化させることができる。１つの部品の他の部品に対する相対的な角度付けは、一般的に、サスペンションシステムに用いられ、ユーザによって必要とされる減衰または衝撃吸収のレベルを調整または設定するのに用いられる。
【００３０】
先行技術の装置の欠点であるせん断力と側方、すなわち、横方向押出し力を可能な限り小さくするかまたは実質的に低減させることによって、本発明のダンパー部材における応力緩和または「圧縮永久歪み」を大部分避けることができる。多くの場合、この因子によって、先行技術の装置のトーションバネは無効になり、取替えが必要とされている。
【００３１】
前項で述べたのと殆ど同じ理由から、本発明のトーションダンパー装置は、ハウジング１２と内側部材１４との間の極めて高レベルの相対的な回動を達成することができる。例えば、自転車のサスペンションシステムにおけるトーションダンパーのような用途では、約２７０°以上の相対的な回動が、本発明者によって達成されている。これは、先行技術の装置では通常見られない。相対的な回動の大きさは、主に装置自体の特性、例えば、ハウジング１２と内側部材１４が固定されているかまたはその一部を構成する装置の物理的な制約とダンパー部材１６の半径との積であることが理解されるべきである。本発明者は、適切な用途であれば、ここに記載されている程度を超える相対的回動が可能であることを想定している。しかし、本発明の装置は、その特異な構造の結果として、一般的に先行技術の装置によって達成されるよりも大きな相対的な回動の程度を可能にすることが、同様に理解されるべきである。
【００３２】
また、本発明の装置１０は、ダンパー部材をそれが受入れるように設計されている回転力または捩じれ力以外の力から隔離するように作用するブッシュなどと共に作動されると好ましい。このようなブッシュなどは、内側部材１４とハウジング１２を、それらが相対的な回転運動を受入れる以外は、緊密な固定が維持されることによって、ダンパー部材の移動を阻止するように作用する。
【００３３】
ダンパー部材１６は、少なくとも、ポリウレタンを含むポリマー材料から構成されることが想定されている。さらに、この材料は、典型的には、レオペクシー材料（rheopectic materials）として挙動することが想定されている。レオペクシー材料は、時間の経過と共に粘性が増大するが一定のせん断率を有する材料と理解されている。
【００３４】
本発明のダンパー装置は、トーションダンパー装置のみならず、１つの部材の他の部材に対する相対運動が減衰される必要のある多種多様な他の環境における用途を有することが想定されている。例えば、２つの本体の直線的な運動が、それらの間にダンパー部材を設けることによって減衰されても良い。一形態において、このような装置は、略円筒状の第１部材、すなわち、ハウジングを備え、シャフトが略「同軸」にハウジング内を延在していると良い。シャフトは、ハウジング内において、軸方向においてハウジングに対して相対的に移動可能である。ダンパー部材が、ハウジングとシャフトとの間に設けられ、かつそれらに接合される。ここで、シャフトのダンパー部材が接合される面には、滑らかな周方向の突条からなる丸められた突起が複数並設されている。これらの突起または突条は、ダンパー部材に制限されたトルク角と最小のせん断力とをもたらすことになる。
【００３５】
ダンパー装置１０に関して前述したように、上記のハウジングを介するシャフトの運動をなくし、これによって、ダンパー部材の圧縮永久歪みとムリンス効果を避けるために、ベアリングなどが用いられると好ましい。実際、本発明のダンパー装置は、どのような装置にも用いられ、この場合、２つの本体間の減衰されるべき相対的な運動が、このように隔離されるのが好ましい。
【００３６】
第１部材、第２部材、及びダンパー部材は、多種多様の材料から構成されることがさらに想定されている。例えば、これらの部材の各々は、ポリマー材料から構成されると良い。このような構成において、第１及び第２部材は、ダンパー部材よりも硬いポリマー材料から構成されると良い。実際、三つの部材は、同じ材料で構成されていても良いが、異なる硬度の層として設けられることが好ましい。同様に、材料の各々は、金属材料または複合材料であっても良い。これらのダンパー材料は、相対的な特性の中でも、前述したレオペクシー特性を有している必要がある。このような材料を用いることによって、第１部材、第２部材、及びダンパー部材間の特に有効な接合を可能とする。
【００３７】
前述されダンパー部材が、多数の層を内部に含んでいても良いことがさらに想定されている。例えば、種々の硬度の層または領域を有する部材が、ダンパー部材単体として、またはダンパー部材とハウジング及び内側部材の機械的な等価物のいずれかとして用いられても良い。
【００３８】
ハウジングの内面は、前述した円筒状以外の形状で設けられても良い。しかし、ここでも、ダンパー部材とハウジングとの間の界面を制限されたトルク角を有するように設けることが望ましい。
【００３９】
当業者にとって明らかと思われる修正及び変形は、本発明の範囲内に包含されることが考慮されている。
【図面の簡単な説明】
【００４０】
【図１】トーションダンパーとしての具体的な用途を有する本発明によるダンパー装置の斜視図である。
【図２】図１のダンパー装置の側面図である。
【図３】図１のダンパー装置の断面図である。
【図１】
2008500496.tif 000003
【図２】
2008500496.tif 000004
【図３】
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【国際調査報告】
2008500496.tif 000006
2008500496.tif 000007
2008500496.tif 000008