(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ハウジング（１０）と、該ハウジング（１０）内に相対回転可能に配設されるロータ（１２）と、ロータ（１２）とハウジング（１０）との間の空間に充填された粘性材料（１８）と、を備えたロータリ式ダンパにおいて、ハウジング（１０）の内周面には、ロータ（１２）の外周面に摺接可能な凸部（１０ｂ）とロータ（１２）の外周面に摺接不可能な凹部（１０ｃ）とが円周方向に交互に形成されており、前記ロータ（１２）の外周面には、ハウジング（１０）の前記凸部（１０ｂ）に摺接可能な凸部（１２ａ）とハウジング（１０）の前記凸部（１０ｂ）に摺接不可能な凹部（１２ｂ）とが円周方向に交互に形成されていることを特徴とするロータリ式ダンパ。
【請求項２】
前記ロータ（１２）と前記ハウジング（１０）との相対回転時において、ロータ（１２）の複数の凸部（１２ａ）のうちのいずれかの凸部（１２ａ）の少なくとも一部がハウジング（１０）の凸部（１０ｂ）と常に摺接することを特徴とする請求項１記載のロータリ式ダンパ。
【請求項３】
前記ハウジング（１０）の凹部（１０ｃ）及び凸部（１０ｂ）は、円周方向に規則正しい空間周期で形成されており、同様に、前記ロータ（１２）の凹部（１２ｂ）及び凸部（１２ａ）は、円周方向に規則正しい空間周期で形成されており、且つ、ハウジング（１０）の凹部（１０ｃ）の数は、ロータ（１２）の凹部（１２ｂ）の数と、公約数を持つことを特徴とする請求項２記載のロータリ式ダンパ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えば、ロールスクリーン、その他の日常品等において、部品の回動速度を制動するダンパに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来のロータリ式ダンパとしては、ハウジングと、該ハウジング内に相対回転可能に配設されるロータと、ロータとハウジングとの間の空間に充填された粘性オイルと、を備えている。このハウジングの内周面の横断面形状は、真円形であり、ロータの横断面形状は、真円形または小判形（例えば、実開昭６２−４３１５５号公報）のものが一般的である。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
真円形のロータを使用した場合、回転開始からトルクが急上昇してピーク（初期トルクと言う）を経た後、一定のトルクとなり安定する。このトルクが安定するまでの時間は短時間であるが、粘性オイルの流動抵抗が小さく、安定したときのトルクの大きさは小さいという課題がある。安定時、大きなトルクを得るためには、全体のサイズを大きくしハウジングとロータとの摺接面積を大きくするか、または、サイズを一定にした場合、粘度の大きな粘性オイルを使用しなければならず、安定したときのトルクの値に対して初期トルクが大きくなりすぎてしまうという課題がある。
【０００４】
また、小判形のロータを使用した場合、ロータが回転を始めたときにロータにかかる粘性オイルの抵抗が大きいために初期トルクが大きくなり、さらに組み付けの際に混入するエアがオイルと混ざり合いづらいため、トルクが一定になるまでに時間がかかるという課題がある。そのため、例えば、ロールスクリーンに用いた場合に、初期トルクが大きいため、ロールスクリーンを巻下ろす時の初期の操作荷重が重くなるという課題がある。
【０００５】
本発明はかかる課題に鑑みなされたもので、請求項１ないし３記載の発明は、大きなトルクが得られ且つ、初期トルクが小さく短時間でトルクを安定させることができるロータリ式ダンパを提供することをその目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために本発明は、ハウジングと、該ハウジング内に相対回転可能に配設されるロータと、ロータとハウジングとの間の空間に充填された粘性材料と、を備えたロータリ式ダンパにおいて、
ハウジングの内周面には、ロータの外周面に摺接可能な凸部とロータの外周面に摺接不可能な凹部とが円周方向に交互に形成されており、前記ロータの外周面には、ハウジングの前記凸部に摺接可能な凸部とハウジングの前記凸部に摺接不可能な凹部とが円周方向に交互に形成されていることを特徴とする。
【０００７】
ロータが回転を開始すると、粘性材料は、ロータの凹部の側壁面によって押される。ロータの凹部の側壁面の高さは僅かであるので、側壁面が受ける粘性材料からの圧力は大きくはなく、ロータは大きな抵抗を受けることはなく、回転を開始することができる。
【０００８】
ロータの回転に応じて、ロータの凹部は、ハウジングの凹部と凸部とに交互に対向して行く。ハウジングの凹部に対向したときには、粘性材料がハウジングの凹部へと逃げて循環される。こうして、粘性材料の流れができるので、ロータは、大きな抵抗を受けることなく、回転を開始することができる。
【０００９】
こうして初期トルクが小さくなり、トルクが安定するまでの時間を小さくすることができる。その一方で、トルクが安定したときでも、ロータの凹部の側壁面が粘性材料からの圧力を受けるために、ロータの凹部が無いものと比較して、高いトルクを維持する。
【００１０】
また、請求項２記載の発明は、請求項１記載のものにおいて、前記ロータと前記ハウジングとの相対回転時において、ロータの複数の凸部のうちのいずれかの凸部の少なくとも一部がハウジングの凸部と常に摺接することを特徴とする。
【００１１】
ロータの回転角度に拘わらず、ロータの凸部とハウジングの凸部とが摺接する部分が必ず存在するようにでき、周期的なトルク急落を防止することができる。
【００１２】
また、請求項３記載の発明は、請求項２記載のものにおいて、前記ハウジングの凹部及び凸部が、円周方向に規則正しい空間周期で形成されており、同様に、前記ロータの凹部及び凸部は、円周方向に規則正しい空間周期で形成されており、且つ、ハウジングの凹部の数は、ロータの凹部の数と、公約数を持つことを特徴とする。
【００１３】
これにより、円周方向に等間隔で、公約数の数に応じた摺接部分ができるので、ロータが安定して回転する。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下、図面を用いて本発明の実施の形態を説明する。
【００１５】
図１及び図２において、符号１０は有底の筒状形をなしたハウジングであり、その底部から内部空間に向かってボス部１０ａが形成されている。ハウジング１０内には筒状形のロータ１２が配設されており、ロータ１２の内部空間の先端部にボス部１０ａが嵌入されており、ロータ１２がハウジング１０内で相対回転可能に軸止されている。
【００１６】
図３（ａ）に示したように、ハウジング１０の内周面には、ロータ１２の外周面に摺接可能な凸部１０ｂとロータ１２の外周面に摺接不可能な凹部１０ｃとが複数（この例では９個ずつ）円周方向に交互に形成されている。この凸部１０ｂと凹部１０ｃは、円周方向に規則正しい空間周期で形成されている。
【００１７】
一方のロータ１２の外周面には、ハウジング１０の前記凸部１０ｂに摺接可能な凸部１２ａとハウジング１０の凸部１０ｂに摺接不可能な凹部１２ｂとが複数（この例では６個ずつ）円周方向に交互に形成されている。この凸部１２ａと凹部１２ｂは、円周方向に規則正しい空間周期で形成されている。
【００１８】
ハウジング１０の凹凸が９個ずつ、ロータ１２の凹凸が６個ずつ規則正しく形成されていることにより、凸部１０ｂと凸部１２ａとが対向して摺接する部分と、それ以外の、凸部１０ｂと凹部１２ｂ、凹部１０ｃと凸部１２ａ、凹部１０ｃと凹部１２ｂとがそれぞれ対向して摺接していない部分とが、ハウジング１０とロータ１２との相対回転角度に応じて、規則正しくできる。このハウジング１０とロータ１２のそれぞれの凹凸の数同士に、公約数が存在する場合には、その公約数の数に応じた箇所において、同じ状態ができる。図４は、ハウジング１０の内周面とロータ１２の外周面の展開図である。（ａ）〜（ｅ）はロータ１２を表しており、ロータ１２の回転角度に応じて摺接する部分（太い線で示す）が変化していく様子を示している。この図から分かるように、この実施の形態では、９個と６個の公約数が３であるので、ロータ１２の回転角度に拘わらず、１２０度ずつの区画で同じ状態が実現される。従って、各区画ごとの摺接点は、正三角形を描くことになる。
【００１９】
ロータ１２には、さらに、ハウジング１０の開口部１０ｄ付近において、外径方向へ広がった鍔部１２ｃが形成されており、さらに鍔部１２ｃからは、ハウジング１０の開口部１０ｄを通過して、外方に突出したロータ軸１２ｄが形成されている。ハウジング１０の開口部１０ｄの端部には、ロータ軸１２ｄが挿通する蓋１４が溶着されており、蓋１４とロータ軸１２ｄとの間には、Ｏ−リング１６が介挿されている。
【００２０】
ハウジング１０とロータ１２との間には、粘性材料であるシリコンオイル１８が充填されており、ハウジング１０の凹部１０ｃ内、及び前記ロータ１２の凹部１２ｂ内等の空間に充満している。但し、組み付けの際に混入するエア２０も多少混在しており、静止状態では、エア２０は上方に溜まっている。
【００２１】
以上のように構成されたロータリ式ダンパの作用を説明する。
【００２２】
ロータ１２のロータ軸１２ｄが回転されて、ロータ１２の本体が図３（ｂ）に示すように時計回りに回転を開始すると、シリコンオイル１８は、ロータ１２の凹部１２ｂの側壁面１２ｂ１によって押される。凹部１２ｂの側壁面１２ｂ１の高さ、即ちロータ１２の凹凸の高さは僅かであるので、側壁面１２ｂ１が受けるシリコンオイル１８からの圧力は大きくはなく、ロータ１２は大きな抵抗を受けることはなく、回転を開始することができる。
【００２３】
ロータ１２の回転に応じて、各凹部１２ｂは、ハウジング１０の凹部１０ｃと凸部１０ｂとに交互に対向して行く。凹部１２ｂが凹部１０ｃに対向して、凹部１２ｂの隣接空間が広がったときには、凹部１２ｂの側壁面１２ｂ１で押し出されたシリコンオイル１８が凹部１０ｃへと逃げて循環される。こうして、シリコンオイル１８の流れができるので、ロータ１２は大きな抵抗を受けることはない。同時に、エア２０が溜まっていた上方の凹部１０ｃにおいては、凹部１２ｂから該凹部１０ｃへとシリコンオイル１８が逃げて、エア２０に混ざる。そして、次々と、回転されてくる凹部１０ｃ内のシリコンオイル１８とエア２０が混ざるため、エア２０とシリコンオイル１８とが全体に満遍なく混ざり合う。一部のエア２０は、ロータ１２の凸部１２ａとハウジング１０の凸部１０ｂとの間を通過していくが、この際に、他の凸部１２ａは、シリコンオイル１８と接しているために、急激にトルクが下がることはない。
【００２４】
こうして、比較的、シリコンオイル１８からの抵抗を受けることなく、ロータ１２の回転を開始することができるため、初期トルクを小さくすることができ、トルクが安定するまでの時間を小さくすることができる。その一方で、トルクが安定したときでも、ロータ１２の凹部１２ｂの側壁面１２ｂ１がシリコンオイル１８からの圧力を受けるために、ロータ１２の凹部１２ｂが無いものと比較して、高いトルクを維持することができる。
【００２５】
また、この実施の形態では、必ず正三角形の摺接部分ができるため、ロータ１２が等間隔でハウジング１０によって支持されており、ロータ１２の偏心を防げ、ロータ１２が安定して回転することができる。
【００２６】
これに対して、従来の内周面の横断面形状が真円をしたハウジング１０’と、横断面形状が小判形をしたロータ１２’を用いたロータリ式ダンパの場合、図５に対比して示したように、ロータ１２’が回転を開始すると（図５（ｂ））、ロータ１２’の受圧面積が大きいため、大きな抵抗を受ける。そのため、大きな初期トルクが発生し、トルクが安定するまでの時間が長くなる。
【００２７】
また、上方に溜まっていたエア２０’は、ロータ１２’の移動とともに、ロータ１２’によって区切られた空間１３’と共に移動していくか、またはロータ１２’のハウジング１０’との摺接部分を通過して他方の区切られた空間１５’へと移動していく。しかしながら、エア２０’はまとまったかたまりとなっているため、シリコンオイル１８’と混ざり難く、また、ロータ１２’とハウジング１０’との摺接部分を通過する場合には、急激にトルクが落ちるため、周期的に脈動が発生するという不具合がある。
【００２８】
図６のグラフは、同じシリコンオイルを用いて、同じ安定したトルクが得られるようにした条件の下で、▲１▼本実施の形態によるロータリ式ダンパと、▲２▼ハウジングの内周面の横断面形状が真円形でロータの横断面形状が真円形となった従来のロータリ式ダンパと、▲３▼ハウジングの内周面の横断面形状が真円形でロータの横断面形状が小判形となった従来のロータリ式ダンパと、について、それぞれ回転開始からのトルクの時間変化を測定したものである。但し脈動は省略している。
【００２９】
▲２▼のタイプは、最も早くトルクが安定するものの、同じ安定したトルクを得るためには、他のタイプに比較して、ロータリ式ダンパ全体が大型化し、初期トルクが大きくなる。また、▲３▼のタイプは、トルクが安定するまでの時間がかかり、また初期トルクが大きい。これに対して、本実施の形態によるロータリ式ダンパでは、比較的小さな初期トルクで迅速にトルクが安定することがわかる。
【００３０】
このようなロータリ式ダンパをロールスクリーンに用いると、スクリーンを巻き上げるときに、高いトルクで確実にスクリーンの減速を行うことができると共に、スクリーンを巻下ろすときに、大きな初期トルクを受けないので、初期の操作荷重が重くなることを防ぐことができる。
【００３１】
ハウジング１０及びロータ１２の凹部１０ｃ、１２ｂの数及び形状は、本実施の形態のものには限られない。ロータ１２の凸部１２ａがハウジング１０の凹部１０ｃに完全に対向し、且つハウジング１０の凸部１０ｂがロータ１２の凹部１２ｂに完全に対向することのないように、同一の数で且つ同一の空間周期で形成されていないようにしさえすれば、同一の数であっても、または公約数を持たない数同士であっても構わない。ロータ１２のある回動角度においてロータ１２の凸部１２ａがハウジング１０の凹部１０ｃに完全に対向し、且つハウジング１０の凸部１０ｂがロータ１２の凹部１２ｂに完全に対向することがあると、摺接する部分がなくなるので、トルクが周期的に急落してしまい好ましくない。
【００３２】
また、ロータ１２がハウジング１０に対して回転する場合に限られず、ハウジング１０がロータ１２に対して回転するように使用することも可能であり、同一の作用・効果が得られる。
【００３３】
【発明の効果】
以上説明したように、請求項１ないし請求項3記載の発明によれば、ハウジング及びロータに凹部を形成することで、初期トルクが小さく短時間でトルクが安定し、さらに、トルク安定後は高いトルクを維持することができる。
【００３４】
また、請求項２記載の発明によれば、周期的なトルク急落を防止することができる。
【００３５】
また、請求項３記載の発明によれば、円周方向に等間隔で公約数の数に応じたロータの凸部とハウジングの凸部の摺接部分ができるので、安定した相対回転が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のロータリ式ダンパを表す分解斜視図である。
【図２】図１のロータリ式ダンパの半縦断面図である。
【図３】（ａ）及び（ｂ）は図２中３−３線に沿って見た横断面図であり、（ａ）は静止中、（ｂ）は回転中を表す。
【図４】ハウジングとロータの凹凸の関係を表す展開図である。
【図５】（ａ）及び（ｂ）はロータが小判形の従来のロータリ式ダンパの横断面図であり、（ａ）は静止中、（ｂ）は回転中を表す。
【図６】本発明及び従来のロータリ式ダンパの、トルクの時間変化を表すグラフであり、低粘度の粘性材料を使用した場合を示す。
【符号の説明】
１０  ハウジング
１０ｂ  凸部
１０ｃ  凹部
１２  ロータ
１２ａ  凸部
１２ｂ  凹部
１８  シリコンオイル（粘性材料）
【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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