ПОВОРОТНЫЙ ДЕМПФЕР
PIVOT DAMPER

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ
Настоящее изобретение относится к поворотному демпферу, который ограничивает низкой скоростью скорость относительного вращения, по меньшей мере, в одном направлении двух элементов, связанных друг с другом с возможностью относительного вращения.
УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ
Данный тип поворотного демпфера в целом включает корпус демпфера, содержащий принимающий канал с образованным в нем нижним участком, поворотный элемент, вставленный с возможностью вращения в торцевой участок со стороной с отверстием, поршень, подвижно расположенный в участке принимающего канала между поворотным элементом и нижним участком, и перемещающее средство, которое вызывает перемещение поршня в соответствии с вращением поворотного элемента. Внутреннее пространство принимающего канала между поворотным элементом и нижним участком разделено поршнем на первую камеру и вторую камеру. Первая и вторая камеры наполнены текучей средой, такой как вязкая текучая среда. Перемещающее средство содержит кулачковый механизм, расположенный между поворотным элементом и поршнем, и спиральную пружину, которая смещает поршень в направлении поворотного элемента. Кулачковый механизм обеспечивает возможность перемещения поршня спиральной пружиной в направлении поворотного элемента, когда поворотный элемент вращается в одном направлении. С другой стороны, когда поворотный элемент вращается в другом направлении, кулачковый механизм вызывает перемещение поршня в направлении от поворотного элемента против смещающего усилия спиральной пружины.
Когда поршень перемещается в направлении поворотного элемента, вязкая текучая среда в первой камере течет во вторую камеру. Гидравлическое сопротивление вязкой текучей среды в это время ограничивает скорость вращения поворотного элемента в одном направлении низкой скоростью. Когда поршень перемещается в другом направлении, вязкая текучая среда во второй камере течет в первую камеру. Гидравлическое сопротивление в это время удерживается на ничтожно малом уровне. Вследствие этого поворотный элемент можно вращать в другом направлении с высокой скоростью.
Когда поворотный демпфер, описанный выше, используют, например, в унитазе, корпус демпфера прикрепляют к одному из унитазного корпуса и унитазной крышки, а поворотный элемент прикрепляют к другому из них. В таком случае корпус демпфера и поворотный элемент прикрепляют к унитазному корпусу и унитазной крышке таким образом, чтобы скорость поворачивания унитазной крышки была ограничена низкой скоростью, когда унитазная крышка поворачивается в закрывающем направлении, и унитазная крышка могла поворачиваться с высокой скоростью при поворачивании в открывающем направлении.
Когда унитазная крышка поворачивается приблизительно на 90 градусов из закрытого положения, а поршень перемещается в заданное положение в направлении поворотного элемента, поршень может поворачиваться в одном направлении. В результате поворотный элемент может поворачиваться вместе с поршнем в одном направлении, обеспечивая возможность поворота унитазной крышки больше чем на 90 градусов. Более того, спиральная пружина вращательно смещает поршень в одном направлении. Вследствие этого, после поворота на 90 градусов из закрытого положения, унитазная крышка далее поворачивается в открывающем направлении за счет вращательного смещающего усилия спиральной пружины. Унитазная крышка останавливается, когда она упирается торцом в бачок, расположенный в унитазе (см. Публикацию заявки на патент Японии № 2004-76267 (далее - Документ 1)).
ТЕХНИЧЕСКАЯ ПРОБЛЕМА
В поворотном демпфере, раскрытом в Документе 1, поршень вращательно смещается спиральной пружиной после того, как поршень перемещается в предварительно определенное положение в направлении поворотного элемента. Соответственно, в случае, когда поворотный демпфер располагается между унитазным корпусом и унитазной крышкой, унитазная крышка будет упираться торцом в бачок за счет вращательного смещающегося усилия спиральной пружины. Соприкосновение унитазной крышки с бачком может являться причиной проблемы возникновения сильного нежелательного шума.
РЕШЕНИЕ ПРОБЛЕМЫ
Для решения упомянутой выше проблемы согласно первому аспекту настоящего изобретения создан поворотный демпфер, включающий: корпус демпфера, включающий сформированный в нем принимающий канал, при этом принимающий канал включает отверстие на одном своем конце и включает нижний участок на другом своем конце; поворотный элемент, расположенный с возможностью вращения и удержания в открытом концевом участке принимающего канала; поршень, расположенный в участке принимающего канала между поворотным элементом и нижним участком таким образом, что поршень поворачивается и перемещается в осевом направлении принимающего канала; стопорное средство, которое препятствует поворачиванию поршня и заставляет поршень останавливаться в предварительно определенном начальном положении, когда поршень располагается между предварительно определенным первым положением и предварительно определенным вторым положением; и перемещающее средство, которое заставляет поршень перемещаться из первого положения во второе положение, когда поворотный элемент поворачивается в одном направлении из предварительно определенного первого положения при повороте в предварительно определенное второе положение при повороте, и которое заставляет поршень перемещаться из второго положения в первое положение, когда поворотный элемент поворачивается в другом направлении из второго положения при повороте в первое положение при повороте; при этом демпфер дополнительно содержит средство блокирования перемещения, которое препятствует перемещению поршня за пределы второго положения; поршень высвобождается из положения останова, вызванного стопорным средством, и поворачивается между начальным положением и конечным положением, отделенным от начального положения предварительно заданным углом в одном направлении, когда поршень располагается во втором положении; перемещающее средство включает смещающее средство и кулачковый механизм, при этом смещающее средство смещает поршень из первого положения в направлении второго положения, кулачковый механизм обеспечивает возможность перемещения поршня из первого положения во второе положение с помощью смещающего средства, когда поворотный элемент поворачивается в одном направлении из первого положения при повороте во второе положение при повороте, кулачковый механизм заставляет поршень перемещаться из второго положения в первое положение против смещающего усилия смещающего средства, когда поворотный элемент поворачивается в другом направлении из второго положения при повороте в первое положение при повороте; и смещающее средство смещает поршень только таким образом, что поршень перемещается из первого положения во второе положение.
В данном случае, предпочтительно, поворотный элемент и поршень включают опорные участки, сформированные в них соответствующим образом, при этом опорные участки упираются торцами друг в друга, когда поворотный элемент поворачивается из второго положения при повороте в третье положение при повороте относительно поршня, расположенного во втором положении и в начальном положении, причем третье положение при повороте отделено от второго положения при повороте в одном направлении на предварительно заданный угол, и поршень поворачивается из начального положения в конечное положение в соответствии с поворотом поворотного элемента в одном направлении после того, как опорные участки уперлись торцами друг в друга.
Согласно второму аспекту настоящего изобретения создан поворотный демпфер, содержащий: корпус демпфера, включающий сформированный в нем принимающий канал, при этом принимающий канал включает отверстие на одном своем конце и включает нижний участок на другом своем конце; поворотный элемент, расположенный с возможностью вращения и удержания в открытом торцевом участке принимающего канала; поршень, расположенный в участке принимающего канала между поворотным элементом и нижним участком таким образом, что поршень поворачивается и перемещается в осевом направлении принимающего канала; стопорное средство, которое препятствует повороту поршня и заставляет поршень останавливаться в предварительно определенном начальном положении, когда поршень располагается между предварительно определенным первым положением и предварительно определенным вторым положением; и перемещающее средство, которое заставляет поршень перемещаться из первого положения во второе положение, когда поворотный элемент поворачивается в одном направлении из предварительно определенного первого положения при повороте в предварительно определенное второе положение при повороте, и которое заставляет поршень перемещаться из второго положения в первое положение, когда поворотный элемент поворачивается в другом направлении из второго положения при повороте в первое положение при повороте; при этом демпфер дополнительно содержит средство блокирования перемещения, которое препятствует перемещению поршня за пределы второго положения; перемещающее средство включает смещающее средство и кулачковый механизм, при этом смещающее средство смещает поршень из первого положения в направлении второго положения, кулачковый механизм обеспечивает возможность перемещения поршня из первого положения во второе положение с помощью смещающего средства, когда поворотный элемент поворачивается в одном направлении из первого положения при повороте во второе положение при повороте, кулачковый механизм заставляет поршень перемещаться из второго положения в первое положение против смещающего усилия смещающего средства, когда поворотный элемент поворачивается в другом направлении из второго положения при повороте в первое положение при повороте; и поворотный элемент может поворачиваться между вторым положением при повороте и третьим положением при повороте относительно поршня в начальном положении, когда поршень расположен во втором положении, при этом третье положение при повороте отделено от второго положения при повороте в одном направлении на предварительно заданный угол.
ПРЕИМУЩЕСТВЕННЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Согласно первому и второму аспектам настоящего изобретения, имеющим упомянутые выше признаки, поворотный элемент не поворачивается за пределы второго положения при повороте посредством смещающего усилия смещающего средства, поскольку поршень не перемещается дальше за пределы второго положения. Вследствие этого, когда поворотный демпфер согласно первому аспекту настоящего изобретения используют между унитазным корпусом и унитазной крышкой, может быть предотвращено возникновение проблемы большого нежелательного шума, возникающего при соприкосновении унитазной крышки с бачком.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ
Фиг.1 - вид спереди варианта осуществления поворотного демпфера согласно настоящему изобретению;
фиг.2 - вид сбоку варианта осуществления;
фиг.3 - вид в поперечном сечении по линии Х-Х с фиг.2, показывающий вариант осуществления с поршнем, расположенным в первом положении, и клапанным корпусом, расположенным в положении открытого клапана;
фиг.4 - вид в поперечном сечении, аналогичный фиг.3 и показывающий вариант осуществления с поршнем, расположенным во втором положении, и клапанным корпусом, расположенным в положении открытого клапана;
фиг.5 - вид в поперечном сечении, аналогичный фиг.3 и показывающий вариант осуществления с поршнем в процессе перемещения из второго положения в первое положение;
фиг.6 - вид в поперечном сечении, аналогичный фиг.3 и показывающий вариант осуществления с поршнем, расположенным в первом положении, и клапанным корпусом, расположенным в положении закрытого клапана;
фиг.7 - вид в перспективе варианта осуществления в разобранном виде;
фиг.8 - поворотный элемент, используемый в варианте осуществления, причем фиг.8(А) представляет собой вид спереди поворотного элемента; фиг.8(В) представляет собой вид сбоку поворотного элемента; фиг.8(С) представляет собой вид в поперечном сечении по линии С-С с фиг.8(А); а фиг.8(D) представляет собой вид в поперечном сечении по линии D-D с фиг.8(B);
фиг.9 - поршень, используемый в варианте осуществления, причем фиг.9(А) представляет собой вид спереди поршня; фиг.9(В) представляет собой вид сбоку поршня; фиг.9(С) представляет собой вид сверху поршня; а фиг.9(D) представляет собой вид в поперечном сечении по линии D-D с фиг.9(А);
фиг.10 - увеличенный вид в поперечном сечении по линии Х-Х с фиг.1 с остающимся участком участка с плоской поверхностью, контактирующего с плоским участком;
фиг.11 - вид, аналогичный фиг.10, с участком со скошенной поверхностью, контактирующим с плоским участком;
фиг.12 - развернутый вид основного участка, показывающий взаимное расположение между поворотным элементом и поршнем, когда поворотный элемент находится в закрытом положении;
фиг.13 - вид, аналогичный фиг.12, с поворотным элементом в положении стоя;
фиг.14 - вид, аналогичный фиг.12, с поворотным элементом, повернутым из положения стоя в открывающем направлении на опорный угол; и
фиг.14 - вид, аналогичный фиг.12, с поворотным элементом в открытом положении.
ПЕРЕЧЕНЬ ССЫЛОЧНЫХ ПОЗИЦИЙ
1 - поворотный демпфер
2 - корпус (корпус демпфера)
2а - принимающий канал
2b - нижний участок
2с - плоский участок (стопорное средство)
3 - поворотный элемент
3f - криволинейная поверхность (кулачковый механизм)
3i - первая ограничительная поверхность (средство блокировки перемещения)
3j - первая опорная поверхность (опорный участок)
4 - поршень
4с - ограничивающий поворот участок (стопорное средство)
4f - криволинейная поверхность (кулачковый механизм)
4g - вторая ограничительная поверхность (средство блокировки перемещения)
4h - вторая опорная поверхность (опорный участок)
9 - спиральная пружина (смещающее средство)
ОПИСАНИЕ ВАРИАНТОВ ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Наилучший вариант осуществления настоящего изобретения будет описан далее со ссылкой на фиг.1-15.
Как показано на фиг.1-7, поворотный демпфер 1 согласно настоящему изобретения включает корпус (корпус демпфера) 2, поворотный элемент 3 и поршень 4.
Как показано на фиг.1-7, корпус 2 состоит из металлического цилиндрического корпуса, имеющего круглую конфигурацию в поперечном сечении. Внутреннее пространство корпуса 2 представляет собой принимающий канал 2а. Принимающий канал 2а включает отверстие в одном его торцевом участке (верхнем торцевом участке на фиг.1-7) (направление верх-низ далее в данной заявке относится к направлению верх-низ на фиг.1-6) и включает нижний участок 2b в нижнем его торцевом участке. В нижнем торцевом участке наружного периферийного участка корпуса 2 напротив друг друга сформирована пара плоских участков (стопорных средств) 2с, 2с. Пара плоских участков 2с, 2с расположена симметрично по отношению к оси корпуса 2 и проходит параллельно оси корпуса 2.
Как показано на фиг.1-7 и 8, поворотный элемент 3 включает соединительный участок 3а, участок 3b большого диаметра и участок 3с маленького диаметра. Соединительный участок 3а, участок 3b большого диаметра и участок 3с маленького диаметра имеют круглую конфигурацию поперечного сечения и соосно расположены сверху вниз в данном порядке. Участок 3b большого диаметра вставляют в торцевой участок в стороне с отверстием внутренней периферийной поверхности корпуса 2 с возможностью вращения и удержания с соединительным участком 3а, выступающим вверх из корпуса 2, а участок 3с маленького диаметра помещается в корпусе 2. За счет подобного расположения корпус 2 и поворотный элемент 3 вращательно соединены друг с другом. Зазор между внутренней периферийной поверхностью корпуса 2 и наружной периферийной поверхностью поворотного элемента 3 уплотняют уплотнительным элементом 5, таким как уплотнительное кольцо.
Корпус 2 и соединительный участок 3а поворотного элемента 3 соответственно соединены без возможности поворота с одним и другим из двух элементов, которые соединены с возможностью вращения относительно друг друга, таких как унитазный корпус и унитазная крышка. В данном варианте осуществления, из соображений удобства объяснения, принимается, что корпус 2 соединен без возможности поворота с унитазным корпусом, а соединительный участок 3а поворотного элемента 3 соединен без возможности поворота с унитазной крышкой. Соответственно, принимается, что корпус 2 закреплен на своем месте без возможности поворота, тогда как поворотный элемент 3 может вращаться относительно корпуса 2.
Унитазную крышку можно поворачивать в диапазоне, равном приблизительно 120 градусам между закрытым положением, в котором унитазная крышка упирается торцом в верхнюю поверхность унитазного корпуса и закрывает верхнее торцевое отверстие унитазного корпуса, и открытым положением, в котором унитазная крышка упирается торцом в бачок, установленный на унитазном корпусе. Соответственно, поворотный элемент 3 также может поворачиваться между закрытым положением и открытым положением. Однако когда поворотный демпфер 1 используют в качестве независимого блока, и, в частности, когда корпус 2 и поворотный элемент 3 не соединены ни с одним из двух элементов, которые соединены с возможностью поворачивания относительно друг друга, поворотный элемент 3 может немного поворачиваться за пределы закрытого положения и открытого положения, как описано далее. При использовании в унитазе поворотный демпфер 1 располагают таким образом, что оси корпуса 2 и поворотного элемента 3 ориентированы горизонтально.
Поворотный элемент 3 поворачивается вместе с унитазной крышкой. Вследствие этого положение поворотного элемента 3, когда унитазная крышка находится в закрытом положении, также называется закрытым положением (первое положение при повороте), а положение поворотного элемента 3, когда унитазная крышка находится в открытом положении, также называется открытое положение. Направление, в котором поворотный элемент поворачивается из закрытого положения в открытое положение, называется открывающим направлением (первое направление), а направление, в котором поворотный элемент поворачивается из открытого положения в закрытое положение, называется закрывающим направлением (второе направление).
Поворотный элемент 3 включает сквозное отверстие 3d, образованное на его оси. Сквозное отверстие 3d проходит от верхней торцевой поверхности к нижней торцевой поверхности поворотного элемента 3. Седло 3е клапана, имеющее кольцеобразную конфигурацию, образовано во внутренней периферийной поверхности сквозного отверстия 3d. Седло клапана 3е состоит из части сферической поверхности, центрированной на оси вращения поворотного элемента 3. Седло 3е клапана имеет вогнутую изогнутую поверхностную конфигурацию. Седло 3е клапана расположено в промежуточном участке участка 3с маленького диаметра в направлении верх-низ.
В нижней торцевой поверхности участка 3b большого диаметра сформирована пара криволинейных поверхностей (кулачковый механизм) 3f, 3f. Пара криволинейных поверхностей 3f, 3f расположена симметрично относительно оси поворотного элемента 3. Каждая из криволинейных поверхностей проходит по окружности на протяжении приблизительно 120 градусов. Участок 3с маленького диаметра включает сформированные в нем первое и второе поперечные отверстия 3g, 3h. Первое и второе поперечные отверстия 3g, 3h проходят от наружной периферийной поверхности участка 3с маленького диаметра к внутренней периферийной поверхности сквозного отверстия 3d. Первое поперечное отверстие 3g расположено в целом в том же самом местоположении, что и криволинейная поверхность 3f в направлении верх-низ (направление оси поворотного элемента 3). Вследствие этого первое поперечное отверстие 3g расположено над седлом клапана 3е. Второе поперечное отверстие 3h расположено под седлом клапана 3е.
Поршень 4 располагается в участке принимающего канала 2а между нижним участком 2b и участком 3b большого диаметра поворотного элемента 3 таким образом, что поршень 4 может перемещаться в направлении верх-низ (направление оси корпуса 2). Поршень 4 может перемещаться между первым положением, показанным на фиг.3 и 6, и вторым положением, показанным на фиг.4. Однако когда поворотный демпфер 1 используют в качестве независимого блока, поршень 4 может перемещаться немного за пределы первого положения в направлении от второго положения к первому положению (вниз). С другой стороны, как описано далее, поршень 4 не может перемещаться за пределы второго положения в направлении от первого положения ко второму положению (вверх). Когда поворотный элемент 3 находится в закрытом положении, поршень 4 расположен в первом положении. Когда поворотный элемент 3 поворачивается на предварительно заданный угол (постоянный угол, равный от 80 до 90 градусов в данном варианте осуществления) из закрытого положения и достигает положения стоя (второго положения при повороте), поршень 4 располагается во втором положении.
Поршень 4, расположенный в принимающем канале 2а, делит внутреннее пространство принимающего канала 2а между нижним участком 2b и участком 3b большого диаметра на первую камеру 6А в стороне нижнего участка 2b и вторую камеру 6В в стороне участка 3b большого диаметра. Первая камера 6А и вторая камера 6В сообщаются друг с другом через второе поперечное отверстие 3h, сквозное отверстие 3d и первое поперечное отверстие 3g. Другими словами, второе поперечное отверстие 3h, сквозное отверстие 3d и первое поперечное отверстие 3g составляют проход, обеспечивающий возможность сообщения первой камеры 6А и второй камеры 6В друг с другом. Первая камера 6А и вторая камера 6В заполняются текучей средой, такой как вязкая текучая среда (не показано), вводимой через сквозное отверстие 3d, первое поперечное отверстие 3g и второе поперечное отверстие 3h. Проход сквозного отверстия 3d герметизируют корпусом 7 заглушки, ввинчиваемым в проход, и уплотнительным элементом 8.
Как показано на фиг.3-7 и 9, поршень 4 имеет круглую конфигурацию поперечного сечения. Размер наружного диаметра поршня 4 подбирают такой же, как и внутренний диаметр принимающего канала 2а. Верхний участок поршня 4 плавно и вращательно вставляют в участок внутренней периферийной поверхности корпуса 2, который расположен над плоскими участками 2с. С другой стороны, в нижнем участке поршня 4 образована пара участков 4а, 4а с плоской поверхностью, проходящих вверх от нижней торцевой поверхности поршня 4. Пара участков 4а, 4а с плоской поверхностью соответственно плавно контактирует по поверхности с внутренними поверхностями пары плоских участков 2с, 2с корпуса 2. Поршень 4 не может поворачиваться относительно корпуса 2 до тех пор, пока участки участка 4а с плоскими поверхностями, расположенные на противоположных сторонах (левый и правый боковые участки на фиг.9(А)) по отношению к оси поршня 4 (ось корпуса 2), контактируют с плоским участком 2с.
На участке 4а с плоской поверхностью образован участок 4b со скошенной поверхностью. Участок 4b со скошенной поверхностью проходит вверх от нижней торцевой поверхности поршня 4. Длина участка 4b со скошенной поверхностью короче, чем длина участка 4а с плоской поверхностью на предварительно заданную длину. Один конец (левый конец) участка 4b со скошенной поверхностью в направлении его ширины (направление лево-право на фиг.9(А)) расположен в центре в направлении ширины участка 4а с плоской поверхностью. Другими словами, один конец участка 4b со скошенной поверхностью в направлении ширины пересекает участок 4а с плоской поверхностью в центральной части участка 4а с плоской поверхностью в направлении ширины. Другой конец участка 4b со скошенной поверхностью в направлении его ширины пересекает наружную периферийную поверхность поршня 4. Как показано на фиг.9(D), участок 4b со скошенной поверхностью скошен относительно участка 4а с плоской поверхностью таким образом, чтобы другой конец участка 4b со скошенной поверхностью в направлении ширины был более отделен от участка 4а с плоской поверхностью в направлении внутренней стороны поршня 4, чем один конец участка 4b со скошенной поверхностью в направлении ширины.
Участок 4а с плоской поверхностью и участок 4b со скошенной поверхностью контактируют с и отделены от (внутренней поверхности) плоского участка 2с в соответствии с положением поршня 4 в осевом направлении корпуса 2 следующим образом. То есть, когда поршень 4 расположен в первом положении, участок (далее называемый ограничивающим поворот участком (стопорным средством)) 4с участка 4а с плоской поверхностью, расположенного над участком 4b со скошенной поверхностью, целиком контактирует с плоским участком 2с в направлении ширины. Соответственно, когда поршень 4 расположен в первом положении, поршень 4 не может поворачиваться относительно корпуса 2. Положение при повороте поршня 4 в это время является начальным положением. Несмотря на то, что контактная длина ограничивающего поворот участка 4с относительно плоского участка 2с в направлении верх-низ уменьшена, поскольку поршень 4 перемещается вверх из первого положения, ограничивающий поворот участок 4с контактирует с плоским участком 2с, удерживая, тем самым, поршень 4 в состоянии без возможности поворота до тех пор, пока поршень 4 не достигнет положения непосредственно перед вторым положением. Когда поршень 4 достигает второго положения, нижний конец ограничивающего поворот участка 4с в целом совпадает с верхним концом плоского участка 2с или располагается с небольшим зазором вверх от верхнего конца плоского участка 2с, и, таким образом, весь ограничивающий поворот участок 4с располагается с небольшим зазором вверх от верхнего конца плоского участка 2с. В таком состоянии, как показано на фиг.10 и 11, только участок 4b со скошенной поверхностью и участок (далее называемый оставшимся участком) 4d участка 4а с плоской поверхностью, не являющийся ограничивающим поворот участком 4с, находятся напротив плоского участка 2с. Соответственно, когда поршень 4 достигает второго положения, как показано на фиг.10, предотвращается поворачивание поршня 4 в направлении от оставшегося участка 4d в сторону участка 4b со скошенной поверхностью (направление стрелки А на фиг.10) за счет упора оставшегося участка 4d в плоский участок 2с. Однако, как показано на фиг.11, поршень 4 может поворачиваться в направлении от участка 4b со скошенной поверхностью в направлении оставшегося участка 4d (направление стрелки В на фиг.10) до тех пор, пока участок 4b со скошенной поверхностью не упрется торцом в плоский участок 2с. Другими словами, поршень 4 может поворачиваться на угол наклона участка 4b со скошенной поверхностью относительно участка 4а с плоской поверхностью.
В данном случае направление от оставшегося участка 4d в сторону участка 4b со скошенной поверхностью совпадает с закрывающим направлением, а направление от участка 4b со скошенной поверхностью в сторону оставшегося участка 4d совпадает с открывающим направлением. Соответственно, когда поршень 4 достигает второго положения, поршень 4 может поворачиваться между начальным положением и конечным положением, отделенным от начального положения углом наклона участка 4b со скошенной поверхностью в открывающем направлении. Однако даже когда поршень 4 достигает второго положения, поршень 4 не может поворачиваться в закрывающем направлении.
Отверстие 4е для ввода образовано в поршне 4 на оси поршня 4 от верхней торцевой поверхности к нижней торцевой поверхности поршня 4. Участок 3с маленького диаметра поворотного элемента 3 вращательно и плавно входит в верхний участок отверстия 4е для ввода. Спиральная пружина (смещающее средство) 9 расположена в кольцевом пространстве между внутренней периферийной поверхностью отверстия 4е для ввода и наружной периферийной поверхностью участка 3с маленького диаметра. Нижний торцевой участок спиральной пружины 9 упирается торцом в нижний участок 2b, а верхний торцевой участок спиральной пружины 9 упирается торцом в поршень 4, посредством чего спиральная пружина 9 смещает поршень 4 в направлении участка 3b большого диаметра поворотного элемента 3.
В верхней торцевой поверхности поршня 4 сформирована пара криволинейных поверхностей (кулачковых механизмов) 4f, 4f напротив участка 3b большого диаметра. Криволинейная поверхность 4f упирается торцом в криволинейную поверхность 3f за счет смещающего усилия спиральной пружины 9. Нижний торцевой участок криволинейной поверхности 3f контактирует с верхним торцевым участком криволинейной поверхности 4f, когда поворотный элемент 3 находится в закрытом положении (см. фиг.12). В этот момент поршень 4 распложен в первом положении. Криволинейные поверхности 3f, 4f обеспечивают возможность перемещения поршня 4 в направлении из первого положения в сторону второго положения (вверх), когда поворотный элемент 3 поворачивается из закрытого положения в открывающем направлении (направлении стрелки А на фиг.12). Соответственно, когда поворотный элемент 3 поворачивается в открывающем направлении, поршень 4 перемещается спиральной пружиной 9 со стороны первого положения в направлении стороны второго положения. Криволинейные поверхности 3f, 4f вызывают перемещение поршня 4 со стороны второго положения в направлении стороны первого положения против смещающего усилия спиральной пружины 9, когда поворотный элемент 3 поворачивается в закрывающем направлении.
Поршень 4 может перемещаться вниз за пределы первого положения до тех пор, пока нижняя торцевая поверхность поршня 4 не упирается торцом в нижний участок 2b, в соответствии с чем поворотный элемент 3 может поворачиваться на небольшой угол (например, 5 градусов) за пределы закрытого положения. Однако когда поворотный демпфер 1 используют в унитазе, как упоминалось выше, соприкосновение унитазной крышки с унитазным корпусом предотвращает поворачивание поворотного элемента 3 за пределы закрытого положения. Вследствие этого, поршень 4 не будет перемещаться вниз за пределы первого положения.
Как показано на фиг.12-15, поворотный элемент 3 включает сформированную в нем первую ограничительную поверхность 3i. Первая ограничительная поверхность 3i проходит в открывающем направлении от нижнего торца криволинейной поверхности 3f. Первая ограничительная поверхность 3i состоит из плоской поверхности, расположенной под прямым углом относительно оси корпуса 2. С другой стороны, поршень 4 включает сформированную в нем вторую ограничительную поверхность 4g. Вторая ограничительная поверхность 4g проходит в закрывающем направлении от верхнего торца криволинейной поверхности 4f. Вторая ограничительная поверхность 4g состоит из плоской поверхности, расположенной под прямым углом относительно оси корпуса 2. Соприкосновение первой ограничительной поверхности 3i с верхней торцевой поверхностью поршня 4, соприкосновение второй ограничительной поверхности 4g с нижней торцевой поверхностью участка 3b большого диаметра поворотного элемента 3 или соответствующее соприкосновение первой и второй ограничительных поверхностей 3i, 4g с верхней торцевой поверхностью поршня 4 и нижней торцевой поверхностью участка 3b большого диаметра препятствует перемещению поршня 4 дальше вверх. Поршень 4 в это время располагается во втором положении. Вследствие этого поршень 4 не может перемещаться вверх за пределы второго положения. Как упоминалось выше, когда поршень 4 перемещается из первого положения во второе положение, поворотный элемент 3 поворачивается из закрытого положения на 80-90 градусов для достижения положения стоя.
Поворотный элемент 3 включает сформированную в нем первую опорную поверхность (опорный участок) 3j. Первая опорная поверхность 3j проходит от дальнего конца первой ограничительной поверхности 3i к нижней торцевой поверхности участка 3b большого диаметра. Первая опорная поверхность 3j образована под прямым углом относительно первой ограничительной поверхности 3i и обращена в открывающем направлении. Поршень 4 включает образованную в нем вторую опорную поверхность (опорный участок) 4h. Вторая опорная поверхность 4h проходит от дальнего конца второй ограничительной поверхности 4g к верхней торцевой поверхности поршня 4. Вторая опорная поверхность 4h образована под прямым углом относительно второй ограничительной поверхности 4g и обращена в закрывающем направлении. Вторая опорная поверхность 4h расположена таким образом, что когда поршень 4 достигает второго положения при повороте, соответствующего поворачиванию поворотного элемента 3 в положение стоя, вторая опорная поверхность 4h отделяется от первой опорной поверхности 3j на предварительно определенное расстояние по окружности (см. фиг.13). Вследствие этого поворотный элемент 3 может поворачиваться относительно поршня 4 в начальном положении на угол (далее называемый опорным углом), соответствующий расстоянию между первой опорной поверхностью 3j и второй опорной поверхностью 4h из положения стоя (второе положение при повороте) в открывающем направлении. Положение при повороте поворотного элемента 3, когда первая опорная поверхность 3j опирается торцом о вторую опорную поверхность 4h поршня 4 в начальном положении, является третьим начальным положением (см. фиг.14). После упора первой опорной поверхности 3j и второй опорной поверхности 4h друг о друга поворотный элемент 3 может поворачиваться далее в открывающем направлении вместе с поршнем 4 на угол наклона участка 4b со скошенной поверхностью относительно участка 4а с плоской поверхностью (см. фиг.15). В таком случае положение поворотного элемента 3 в это время называется положением максимального поворота. Положение максимального поворота находится немного за пределами открытого положения (например, 5 градусов) в направлении от закрытого положения к открытому положению. Соответственно, когда поворотный демпфер используют в унитазе, поворотный элемент 3 не поворачивается до максимального положения поворота, останавливается в положении перед положением максимального поворота на предварительно определенный угол (данное положение является открытым положением).
Как показано на фиг.3-6, корпус 10 клапана вставлен в участок сквозного отверстия 3d, расположенный под седлом 3е клапана таким образом, чтобы корпус 10 клапана мог перемещаться в направлении верх-низ (продольное направление сквозного отверстия 3d). Корпус 10 клапана может перемещаться между положением закрытого клапана, показанным на фиг.5 и 6, и положением открытого клапана, показанным на фиг.3 и 4. Когда корпус 10 клапана располагается в положении закрытого клапана, клапанный участок 10а корпуса 10 клапана усаживается в седло 3е клапана, блокируя сообщение между участком сквозного отверстия 3d над седлом 3е клапана и участком сквозного отверстия 3 d под седлом 3е клапана. В результате блокируется сообщение между первой камерой 6А и второй камерой 6В. С другой стороны, когда корпус 10 клапана находится в положении открытого клапана, клапанный участок 10а располагается с промежутком вниз от седла 3е клапана. В результате первая камера 6А и вторая камера 6В могут сообщаться друг с другом через сквозное отверстие 3d.
Перемещение корпуса 10 клапана между положением открытого клапана и положением закрытого клапана осуществляется автоматически, в сопровождении поворота поворотного элемента 3. То есть, когда поворотный элемент 3 поворачивается в открывающем направлении, а поршень 4 перемещается вверх, сопровождая поворот поворотного элемента 3, текучая среда во второй камере 6В течет в первую камеру 6А через сквозное отверстие 3d. Текучая среда, текущая вниз в сквозном отверстии 3d, толкает корпус 10 клапана вниз, вызывая перемещение корпуса 10 клапана в положение открытого клапана. С другой стороны, когда поворотный элемент 3 поворачивается в закрывающем направлении, а поршень 4 перемещается вниз, сопровождая поворот поворотного элемента 3, текучая среда в первой камере 6А течет во вторую камеру 6В через сквозное отверстие 3d. Текучая среда, текущая вверх в сквозном отверстии 3d, толкает корпус 10 клапана вверх, вызывая перемещение корпуса 10 клапана в положение закрытого клапана.
Как показано на фиг.3-6 и 9, в наружной периферийной поверхности поршня 4 образовано кольцевое углубление 4i. Глубина кольцевого углубления 4i постепенно увеличивается в направлении вниз. Вследствие этого нижняя поверхность кольцевого углубления 4i имеет конфигурацию с наклонной поверхностью с диаметром нижней поверхности, постепенно уменьшающимся в направлении вниз. В кольцевом углублении расположен уплотнительный элемент 11, такой как уплотнительное кольцо, изготовленный из упругого материала, такого как резина. Размер внутреннего диаметра уплотнительного элемента 11 подбирают таким образом, чтобы он был меньше, чем диаметр нижней поверхности кольцевого углубления 4i в самом глубоком участке. Вследствие этого уплотнительный элемент 11 постоянно прижат к нижней поверхности кольцевого углубления 4i за счет своей собственной упругости. Размер наружного диаметра уплотнительного элемента 11 подбирают таким образом, чтобы наружный периферийный участок уплотнительного элемента 11 выступал за пределы кольцевого углубления 4i, даже когда уплотнительный элемент располагается в самом глубоком участке кольцевого углубления 4i. Соответственно, наружный периферийный участок уплотнительного элемента 11 выступает за пределы кольцевого углубления 4i и вступает в прижимной контакт с внутренней периферийной поверхностью принимающего канала 2а за счет своей собственной упругости. За счет данного расположения герметизируется зазор между наружной периферийной поверхностью поршня 4 и внутренней периферийной поверхностью принимающего канала 2а. Размер диаметра элемента, составляющего уплотнительный элемент 11, подбирают таким образом, чтобы он был меньше, чем ширина (размер в направлении верх-низ) кольцевого углубления 4i. Вследствие этого уплотнительный элемент 11 может перемещаться на расстояние, соответствующее разнице между шириной кольцевого углубления 4i и диаметром элемента, составляющего уплотнительный элемент 11, в направлении верх-низ. Уплотнительный элемент 11 может перемещаться вниз более легко, чем вверх, поскольку нижняя поверхность кольцевого углубления 4i скошена таким образом, что диаметр нижней поверхности постепенно уменьшается в направлении вниз.
Предположим, что унитазная крышка (поворотный элемент 3) находится в закрытом положении (первое положение при повороте) в унитазе, в котором используется поворотный демпфер 1, имеющий описанные выше признаки. В это время поршень 4 располагается в первом положении, корпус 10 клапана располагается в положении открытого клапана, а уплотнительный элемент 11 располагается в верхнем торцевом участке кольцевого углубления 4i. Кроме того, как показано на фиг.12, нижний торцевой участок криволинейной поверхности 3f упирается торцом в верхний торцевой участок криволинейной поверхности 4f. В это время унитазная крышка не поворачивается в открывающем направлении спиральной пружиной 9, поскольку рациональное смещающее усилие спиральной пружины 9 меньше, чем момент вращения, создаваемый собственной массой крышки в закрытом положении, несмотря на то, что унитазная крышка вращательно смещается в открывающем направлении посредством смещающего усилия спиральной пружины 9, когда унитазная крышка находится в закрытом положении.
Когда унитазную крышку поворачивают вручную в открывающем направлении из закрытого положения, поршень 4 перемещается из первого положения во второе положение спиральной пружиной 9. В это время, в соответствии с перемещением поршня 4, текучая среда во второй камере 6В течет в первую камеру 6А через сквозное отверстие 3d. Текучая среда течет почти без сопротивления, поскольку корпус 10 клапана расположен в положении открытого клапана. Вследствие этого унитазная крышка может поворачиваться в открывающем направлении легко и с высокой скоростью.
Поршень 4 может более легко перемещаться в начале поворачивания унитазной крышки из закрытого положения, поскольку уплотнительный элемент 11 относительно перемещается в направлении вниз в соответствии с перемещением поршня 4. В частности, если бы уплотнительный элемент 11 был расположен в поршне 4 без возможности перемещения в направлении верх-низ, поршень 4 должен был бы перемещаться против фрикционного сопротивления, возникающего между уплотнительным элементом 11 и внутренней периферийной поверхностью принимающего канала 2а, когда поршень начинает перемещаться из первого положения. Соответственно, значительное сопротивление перемещению возникает в начале перемещения поршня 4, не позволяя унитазной крышке плавно поворачиваться в открывающем направлении. Однако в поворотном демпфере 1 настоящего изобретения, в начале перемещения поршня 4, уплотнительный элемент 11 относительно перемещается в противоположном направлении от поршня 4, т.е. в направлении вниз. Более того, поскольку диаметр нижней поверхности кольцевого углубления 4i постепенно уменьшается в направлении вниз, уплотнительный элемент 11 перемещается в направлении вниз более плавно. Вследствие этого поршень 4 может плавно перемещаться из первого положения во второе положение. Соответственно, унитазная крышка может плавно поворачиваться в открывающем направлении из закрытого положения. Уплотнительный элемент 11 достигает нижнего торцевого участка кольцевого углубления 4i, тогда как поршень 4 перемещается в направлении второго положения. В процессе диаметр уплотнительного элемента 11 уменьшается в соответствии с уменьшением диаметра нижней поверхности кольцевого углубления 4i в нижнем торцевом участке кольцевого углубления 4i. Это уменьшает фрикционное сопротивление, возникающее между уплотнительным элементом 11 и внутренней периферийной поверхностью принимающего канала 2а. Вследствие этого поршень 4 может плавно перемещаться в направлении вверх.
Когда унитазную крышку поворачивают в открывающем направлении из закрытого положения на предварительно заданный угол (например, 70 градусов), крутящий момент, создаваемый спиральной пружиной 9 и криволинейными поверхностями 3f, 4f, становится больше, чем крутящий момент в закрывающем направлении, создаваемый собственной массой унитазной крышки. Вследствие этого, после этой точки, унитазная крышка автоматически поворачивается в открывающем направлении до положения стоя. Крутящий момент, создаваемый спиральной пружиной 9, может быть установлен, чтобы быть всегда меньше, чем крутящий момент, создаваемый собственной массой унитазной крышки. В данном случае унитазную крышку необходимо поворачивать вручную из закрытого положения в положение стоя.
Когда унитазная крышка (поворотный элемент 3) поворачивается в открывающем направлении в положение стоя (второе положение при повороте), поршень 4 достигает второго положения. В это время, как показано на фиг.13, первая ограничительная поверхность 3i упирается торцом в верхнюю торцевую поверхность поршня 4, или вторая ограничительная поверхность 4g упирается торцом в нижнюю торцевую поверхность участка 3b большого диаметра поворотного элемента 3. Это препятствует перемещению поршня 4 в направлении вверх, являясь причиной того, что спиральная пружина 9 не создает поворотное смещающее усилие. В результате унитазная крышка и поворотный элемент 3 останавливаются в положении стоя. Соответственно, может быть предотвращено поворачивание унитазной крышки в открытое положение и соприкосновение с бачком за счет смещающего усилия спиральной пружины 9. Вследствие этого может быть предотвращено возникновение звука удара. Когда унитазная крышка в положении стоя высвобождается для поворота, унитазная крышка должна поворачиваться в закрытое положение, поскольку положение стоя отделено от закрытого положения на 80-90 градусов. Однако крутящий момент в закрывающем направлении, создаваемый собственной массой унитазной крышки в положении стоя, меньше, чем крутящий момент, создаваемый спиральной пружиной 9 и криволинейными поверхностями 3f, 4f. Вследствие этого предотвращается поворачивание унитазной крышки в закрывающем направлении из положения стоя за счет смещающего усилия спиральной пружины 9. Унитазная крышка, таким образом, удерживается в остановленном состоянии в положении стоя.
Унитазную крышку поворачивают вручную в открывающем направлении из положения стоя в открытое положение. Когда унитазную крышку поворачивают в открывающем направлении из положения стоя, поворотный элемент 3 поворачивается в открывающем направлении. Сопровождая поворот поворотного элемента 3 в открывающем направлении из положения стоя (второе положение при повороте), криволинейные поверхности 3f, 4f отделяются друг от друга, а первая и вторая опорные поверхности 3j, 4h перемещаются ближе друг к другу. Когда поворотный элемент поворачивается из положения стоя на опорный угол, первая опорная поверхность 3j упирается торцом во вторую опорную поверхность 4h, как показано на фиг.14. Соответственно, после соприкосновения поворотный элемент 3 и поршень 4 поворачиваются вместе в открывающем направлении. Когда унитазная крышка достигает открытого положения и там останавливается, поворотный элемент 3 и поршень 4 останавливаются в открытом положении, как показано на фиг.15. Когда унитазная крышка поворачивается в открывающем направлении из положения стоя, поворотный элемент 3 и поршень 4 поворачиваются вместе в открывающем направлении на угол наклона участка 4b со скошенной поверхностью. После этого только поворотный элемент 3 может поворачиваться в открытое положение. В это время первая и вторая опорные поверхности 3j, 4h не будут упираться друг в друга. Вот почему максимальное положение при повороте поворотного элемента 3 располагается больше вперед, чем открытое положение в открывающем направлении на предварительно установленный угол.
По меньшей мере, одна из первой ограничительной поверхности 3i и второй ограничительной поверхности 4g образована для предотвращения соприкосновения унитазной крышки с бачком за счет смещающего усилия спиральной пружины 9. Если был предотвращен поворот поворотного элемента 3 за счет предотвращения перемещения поршня 4 первой или второй ограничительной поверхностью 3j, 4g, диапазон поворота поворотного элемента 3 должен быть ограничен. Однако в поворотном демпфере 1 диапазон поворота поворотного элемента 3 может быть широким, поскольку поворотный элемент 3 может поворачиваться в открывающем направлении относительно поршня 4 на предварительно заданный опорный угол, даже после остановки поршня 4 во втором положении. Более того, когда поршень 4 достигает второго положения, поршень 4 может поворачиваться в открывающем направлении на предварительно определенный угол наклона из начального положения. Данное расположение позволяет даже более широкий диапазон поворота поворотного элемента 3.
Для перемещения унитазной крышки из открытого положения в закрытое положение унитазную крышку сначала поворачивают вручную в закрывающем направлении из открытого положения. Когда поворотный элемент 3 поворачивают в закрывающем направлении из открытого положения на предварительно заданный угол (опорный угол или угол, равный опорному углу минус угол наклона), криволинейная поверхность 3f упирается торцом в криволинейную поверхность 4f. После соприкосновения, вследствие этого, поворотный элемент 3 и поршень 4 поворачиваются вместе в закрывающем направлении в положение стоя.
Когда унитазная крышка в положении стоя дополнительно поворачивается в закрывающем направлении, поршень 4 перемещается вниз криволинейными поверхностями 3f, 4f против смещающего усилия спиральной пружины 9. Сопровождаемая перемещением вниз поршня 4 текучая среда в первой камере 6А двигается с перетеканием во вторую камеру 6В. В это время корпус 10 клапана перемещается вверх текучей средой с целью посадки на седло 3е клапана. Это заставляет закрываться сквозное отверстие 3d, которое служит в качестве прохода между первой камерой 6А и второй камерой 6В. В результате текучая среда в первой камере 6А течет во вторую камеру 6В через небольшой зазор между наружной периферийной поверхностью участка 3с маленького диаметра поворотного элемента 3 и внутренней периферийной поверхностью отверстия 4е для ввода поршня 4. Скорость движения вниз поршня 4 уменьшается за счет гидравлического сопротивления текучей среды, проходящей через зазор. Это является причиной уменьшения скорости поворачивания унитазной крышки в закрывающем направлении. Более того, когда поршень 4 перемещается вниз из второго положения на предварительно заданное расстояние, уплотнительный элемент 11 перемещается в верхний торцевой участок кольцевого углубления 4i, входя в сильный прижимной контакт с внутренней периферийной поверхностью принимающего канала 2а. Соответственно, между уплотнительным элементом 11 и внутренней периферийной поверхностью принимающего канала 2а возникает большое фрикционное сопротивление. Данное фрикционное сопротивление также работает на уменьшение скорости движения вниз поршня 4. Тогда как в поворотном демпфере 1 данного варианта осуществления в качестве средства гидравлического сопротивления против текучей среды используют небольшой зазор между наружной периферийной поверхностью участка 3с маленького диаметра и внутренней периферийной поверхностью отверстия 4е для ввода поршня 4, альтернативно, небольшой зазор может быть уменьшен практически до нуля, а в качестве прохода сопротивления, сообщающегося с первой и второй камерами 6А, 6В, в участке 3с с маленьким диаметром или поршне 4 может быть образовано отверстие.
Когда унитазная крышка достигает закрытого положения, поворотный элемент 3 останавливается в закрытом положении (первое положение при повороте), а поршень 4 останавливается в первом положении. Несмотря на то, что поршень 4 может перемещаться вниз из первого положения, поршень 4 не будет перемещаться вниз из первого положения, поскольку поршень 4 смещается вверх спиральной пружиной 9. Корпус 10 клапана располагается в положении закрытого клапана, как показано на фиг.6, непосредственно после того, как унитазная крышка достигает закрытого положения. Однако когда давление в первой и второй камерах 6А, 6В становится в целом равным друг другу спустя предварительно определенное количество времени после того, как унитазная крышка достигает закрытого положения, корпус 10 клапана перемещается вниз за счет своей собственной массы и останавливается в положении открытого клапана. Это возвращает поворотный демпфер 1 в начальное положение, как показано на фиг.3.
Несмотря на то, что выше был описан конкретный вариант осуществления изобретения, необходимо понимать, что могут быть сделаны различные модификации без выхода за рамки объема изобретения, описанного в данной заявке.
Например, в описанном выше варианте осуществления диапазон поворота поворотного элемента 3 расширяется за счет использования двух конфигураций: т.е., обеспечивая поворотному элементу 3 возможность поворота относительно поршня 4 на опорный угол; и обеспечивая поршню 4 возможность поворота на угол наклона. Вместо использования обеих этих конфигураций цель может быть достигнута с использованием только одной.
Более того, в случае, когда поршень 4 может поворачиваться между начальным положением и конечным положением, как в описанном выше варианте осуществления, первая и вторая опорные поверхности 3j, 4h могут располагаться с возможностью соприкосновения друг с другом, когда поворотный элемент 3 поворачивается во второе положение при повороте. В таком случае положение поворотного элемента 3, когда поворотный элемент 3 поворачивается с поршнем 4 из второго положения при повороте в открывающем направлении (одно направление) на угол между начальным положением и конечным положением, является третьим положением при повороте. Третье положение может быть сконфигурировано с возможностью совпадения с открытым положением унитазной крышки или может представлять собой положение более вперед, чем открытое положение в открывающем направлении на предварительно заданный угол.
Более того, в случае, когда поворотный элемент 3 может поворачиваться из второго положения при повороте в третье положение при повороте относительно поршня 4 в начальном положении, поршень 4 может быть сделан без возможности поворота в открывающем направлении (одно направление) из начального положения.
ПРОМЫШЛЕННАЯ ПРИМЕНИМОСТЬ
Демпферное устройство согласно настоящему изобретению может быть использовано в качестве демпферного устройства между унитазным корпусом и унитазной крышкой для регулирования поворота унитазной крышки в закрывающем направлении с возможностью поворота с низкой скоростью.