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HINTERGRUND DER ERFINDUNG
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Die
vorliegende Erfindung betrifft eine Zylindervorrichtung, die das Öffnen/Schließen
einer Tür unterstützt. Im Besonderen betrifft
die vorliegende Erfindung eine Zylindervorrichtung zur Verwendung als
ein Türschließer.
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Es
ist ein Türschließer bekannt, bei dem eine Zylindervorrichtung,
wie beispielsweise ein Federdämpfer, mit einer schwenkbaren
Tür verbunden ist und eine Federkraft und eine Dämpfungskraft
auf die Öffnungs- und Schließbewegungen der Tür
aufgebracht werden, so dass die Tür automatisch geschlossen
werden kann, Öffnungs-/Schließgeschwindigkeiten
der Tür eingestellt werden können und die Tür
in deren Öffnungsposition beibehalten werden kann. Als
diesbezüglichen Stand der Technik offenbart beispielsweise
die
japanische Patentanmeldung
Veröffentlichungsnummer 2008-2124 einen Türschließer,
der diese Art einer Zylindervorrichtung, wie beispielsweise einen
Federdämpfer, anwendet.
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In
dem Türschließer, der in der
japanischen Patentanmeldung Veröffentlichungsnummer 2008-2124 offenbart
ist, ist ein Federdämpfer, bei dem eine Federkraft einer
Kompressionsspiralfeder auf eine Betätigungsstange in der
Auszugsrichtung wirkt, zwischen einer Tür und einem Türrahmen
einer schwenkbaren Tür verbunden, wodurch eine Kraft in der
Schließrichtung bereitgestellt wird, wenn die Tür sich
in der Nähe der geschlossenen Position befindet, und die
Tür in der geöffneten Position beibehalten wird,
wenn die Tür sich in der Nähe der vollständig
offenen Position befindet, gemäß einem Öffnungsgrad
der Tür.
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Allerdings
besteht bei der Erfindung, die in der
japanischen Patentanmeldung Veröffentlichungsnummer
2008-2124 offenbart ist, ein Problem. Wenn sich die Tür
an dem Mittelpunkt befindet, wo der Federdämpfer maximal
zusammengezogen ist, wird nachteilig eine vergleichsweise starke
Federkraft erzeugt.
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ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
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Eine
Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, eine Zylindervorrichtung
zur Verwendung als ein Türschließer bereitzustellen,
bei der der oben genannte Nachteil gelöst werden kann.
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Um
die vorgenannte und andere Aufgaben zu erfüllen, umfasst
die Zylindervorrichtung der vorliegenden Erfindung:
ein zylindrisches
Zylinderelement;
einen Stange, die so gelagert ist, um relativ
zum Zylinderelement axial bewegbar zu sein, wobei die Stange ein
Ende aufweist, das von einem Ende des Zylinderelements hervorsteht;
und
einen Federmechanismus, der in dem Zylinderelement angeordnet
ist, wobei der Federmechanismus aufgebaut ist, um eine Federkraft
bereitzustellen, wenn eine Vorsprungslänge der Stange von
dem Zylinderelement gleich oder größer als eine
vorbestimmte Länge ist, und der Stange keine Federkraft bereitzustellen,
wenn die Vorsprungslänge der Stange von dem Zylinderelement
kürzer als die vorbestimmte Länge ist.
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KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
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1 ist
eine vertikale Querschnittsansicht eines Federdämpfers
als eine Zylindervorrichtung gemäß einer ersten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung, welche die Zylindervorrichtung mit einer
Kolbenstange darstellt, die in ein Zylinderelement maximal zurückgezogen
ist;
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2 ist
eine äußere perspektivische auseinandergezogene
Ansicht, welche einen Kupplungsring mit Kupplungskugeln darstellt;
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3 ist
eine schematische Ansicht einer Tür mit einem dran angebrachten
Federdämpfer gemäß der vorliegenden Erfindung,
wobei die Tür in einem geschlossenen Zustand dargestellt
ist;
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4 ist
eine vertikale Querschnittsansicht des Federdämpfers, der
in 3 gezeigt ist;
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5 ist
eine schematische Ansicht, vergleichbar mit 3, welche
die Tür in einem leicht geöffneten Zustand darstellt;
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6 ist
eine vertikale Querschnittsansicht des Federdämpfers, vergleichbar
mit 1, welche die Kolbenstange etwas in das Zylinderelement
gedrückt darstellt;
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7 ist
eine schematische Ansicht, vergleichbar mit 3, welche
die Tür darstellt, wenn sich ein vorderes Ende der Kolbenstange
an einem Totpunkt befindet;
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8 ist
eine schematische Ansicht, vergleichbar mit 3, welche
die Tür darstellt, die in die Öffnungsrichtung
gedrängt ist und gleichzeitig von einer Dämpfungskraft
beeinflusst wird;
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9 ist
eine vertikale Schnittansicht des Federdämpfers, vergleichbar
mit 1, welche die Kolbenstange maximal ausgezogen
darstellt;
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10 ist
eine vertikale Querschnittsansicht einer Zylindervorrichtung gemäß einer
dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
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11 ist
eine vertikale Querschnittsansicht der Zylindervorrichtung, die
in 10 gezeigt ist, wobei eine Kolbenstange ausgezogen
ist;
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12 ist
eine vertikale Querschnittsansicht der Zylindervorrichtung, die
in 10 gezeigt ist, wobei die Kolbenstange zu einem
Hubende ausgezogen ist;
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13 ist
eine erweiterte vertikale Querschnittsansicht eines Kolbenabschnitts
der Zylindervorrichtung, die in 10 gezeigt
ist;
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14 ist
eine Endansicht des Kolbens der Zylindervorrichtung, die in 10 gezeigt
ist;
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15 ist
eine Endansicht eines Verschlusses der Zylindervorrichtung, die
in 10 gezeigt ist;
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16 ist
eine erweiterte vertikale Querschnittsansicht eines Kolbenabschnitts
einer Zylindervorrichtung gemäß einer ersten Variation
der dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
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17 ist
eine Endansicht eines Kolbens der Zylindervorrichtung, die in 16 gezeigt
ist;
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18 ist
eine Endansicht eines Verschlusses der Zylindervorrichtung, die
in 16 gezeigt ist;
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19 ist
eine vertikale Querschnittsansicht einer Zylindervorrichtung gemäß einer
zweiten Variation der dritten Ausführungsform der vorliegenden
Erfindung; und
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20 ist
eine vergrößerte vertikale Querschnittsansicht
eines Zylinderabschnitts einer Zylindervorrichtung gemäß einer
dritten Variation der dritten Ausführungsform der vorliegenden
Erfindung.
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BEVORZUGTE AUSFÜHRUNGSFORM
DER ERFINDUNG
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ERSTE AUSFÜHRUNGSFORM
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Im
Folgenden wird ein Federdämpfer als eine Zylindervorrichtung
einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung
mit Bezug auf die Zeichnungen beschrieben. In der ersten Ausführungsform
wird der Federdämpfer gemäß der vorliegenden
Erfindung für die Öffnungs-/Schließsteuerung
einer Schwingtür verwendet.
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Bezugnehmend
auf 1 bezeichnet Referenzzeichen 1 einen
gesamten Zylinder des Federdämpfers (zylindrische Vorrichtung).
Der Zylinder 1 umfasst einen ersten Zylinder 3 und
einen zweiten Zylinder 5, die entlang einer axialen Richtung
und über eine Trennwand 6 miteinander verbunden
sind. Der erste Zylinder 3 ist mit Betriebsöl
gefüllt, und ein Kolben 2 ist in den ersten Zylinder 3 verschiebbar eingepasst.
Ein zylindrischer Kupplungsring 4 ist in den zweiten Zylinder 5 verschiebbar
eingepasst.
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In
der dargestellten Ausführungsform ist die Trennwand 6 durch
einen zylindrischen Körper, der eine Einbringöffnung
aufweist, durch die eine Kolbenstange 7 eindringt, und
einen Trennwandstopfen (nicht bezeichnet) gebildet, der um die Kolbenstange 7 flüssigkeitsfest
angepasst ist.
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Öffnungsenden
des ersten und zweiten Zylinders 3 und 5 sind
entsprechend durch erste und zweite Abdeckstopfen 8 und 9 geschlossen.
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Die
Kolbenstange 7, die in dem Zylinder 1 angeordnet
ist, dringt durch den zweiten Abdeckstopfen 9 und die Trennwand 6 ein.
Der Kolben 2 ist an einem Innenseitenende der Kolbenstange 7,
die sich in dem ersten Zylinder 3 erstreckt, angebracht.
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Der
Kupplungsring 4, der durch einen dicken zylindrischen Abschnitt
gebildet wird, ist um einen Abschnitt der Kolbenstange 7 in
dem zweiten Zylinder 5 angepasst.
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Wie
es in 2 gezeigt ist, enthält der Kupplungsring 4 eine
Mehrzahl von Kugel enthaltenden Öffnungen 11,
die so gleichwinklig ausgebildet sind, dass sie radial durch den
zylindrischen Abschnitt des Kupplungsrings 4 eindringen
(in der dargestellten Ausführungsform sind vier Öffnungen 11 ausgebildet).
Kupplungskugeln 12 sind entsprechend so in den Kugel enthaltenden Öffnungen 11 enthalten,
um in der radialen Richtung des Kupplungsrings 4 bewegbar
zu sein.
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Eine
ringförmige Innenumfangskupplungsnut 13 (gezeigt
in 4) und eine ringförmige Außenumfangskupplungsnut 14 sind
entsprechend an vorbestimmten Positionen in der axialen Richtung
auf der Innenumfangsoberfläche des zweiten Zylinders 5 und
der Außenumfangsoberfläche der Kolbenstange 7 in
dem zweiten Zylinder 5 zum Enthalten und Eingreifen eines
Teils der Kupplungskugel 12 ausgebildet. In der dargestellten
Ausführungsform weisen die Kupplungsnuten 13 und 14 jeweils
einen trapezoidförmigen Querschnitt auf. Die Innenumfangskupplungsnut 13 und
die Außenumfangskupplungsnut 14 weisen ungefähr
gleiche Tiefen auf. Der Durchmesser der Kupplungskugel 12 ist
gleich der Summe der Dicke der Seitenwand des Kupplungsrings 4 und
der Tiefe der Innenumfangskupplungsnut 13 und ist auch gleich
der Summe der Dicke der Seitenwand des Kupplungsrings 4 und
der Tiefe der Außenumfangskupplungsnut 14.
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Eine
Kompressionsspiralfeder 15 ist elastisch zwischen der Trennwand 6 und
dem Kupplungsring 4 angeordnet. Der Kupplungsring 4 wird von
der elastischen Kraft der Kompressionsspiralfeder 15 nach
links gedrängt, betrachtet in 1, d. h. zur
Ausgangsseite des zweiten Zylinders 5 gedrängt. In 1 sind
die Kupplungskugeln 12 so in der Innenumfangskupplungsnut 13 und
den Kugel enthaltenden Öffnungen 11 des Kupplungsrings
enthalten, dass der Kupplungsring 4 mit der Innenumfangsoberfläche
des zweiten Zylinders 5 eingreift, wodurch die elastische
Kraft der Kompressionsspiralfeder 15 von dem zweiten Zylinder 5 unterstützt
wird.
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Der
Kolben 2 in dem ersten Zylinder 3 weist eine Mündungseinheit
auf, die während eines Auszugshubs der Kolbenstange 7 als
ein Dämpfer dient.
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Da
einen solche Mündungseinheit bekannt ist, wird sie hierin
nicht im Detail beschrieben. Beispielsweise kann die Mündungseinheit
aus einer flexiblen Mündungsplatte benachbart zu einer
Mündungsöffnung, die eine Öffnung auf
der linken Seite abdeckt, wie es in 1 gezeigt
ist, einer Kommunikationsöffnung 16, welche axial
in den Kolben 2 eindringt, gebildet werden. Die Mündungseinheit
kann eine mit einer eines Kolbenabschnitts einer dritten Ausführungsform,
die später beschrieben wird, vergleichbare Struktur aufweisen.
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Wie
es in 1 gezeigt ist, ist der Kolben 2 in der
Innenwand des ersten Zylinders 3 angepasst, und die Innenseite
des ersten Zylinders 3 erweitert sich und eine Abstandsnut 17 wird
an einer Position des Kolbens 2 ausgebildet, wenn die Kolbenstange 7 von
dem Kupplungsring 4 frei ist, wobei die Kupplungskugeln 12 in
der Innenumfangskupplungsnut 13 und den Kugeln enthaltenden Öffnungen 11 enthalten
sind.
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In 1 bezeichnet
das Referenzzeichen 18 eine Luftkammer, die in dem ersten
Zylinder 3 ausgebildet ist. Die Luftkammer 18 ist
von dem ersten Zylinder 3 durch einen freien Kolben 19 flüssigkeitsfest getrennt
und dient dazu, eine Kompression und Kontraktion des Betriebsöls,
die durch eine Temperaturänderung verursacht werden, zu
absorbieren. Da eine solche Luftkammer herkömmlich bekannt
ist und nicht den Hauptpunkt der vorliegenden Erfindung darstellt,
wird diese im Folgenden nicht im Detail beschrieben.
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In
der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird
der Federdämpfer, der, wie es oben erwähnt ist,
aufgebaut ist, zum Steuern des Öffnens/Schließens
einer Tür 22 verwendet. Beispielsweise, wie es
in 3 gezeigt ist, ist eine Vorderseite 21 der
Kolbenstange 7 schwingbar mit entweder der Tür 22 oder
einem Türrahmen über eine Halterung verbunden,
und ein Basisende 24 des Zylinders 1 ist schwingbar
mit dem anderen der Tür 22 oder dem Rahmen über
eine Halterung verbunden.
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4 zeigt
die Positionsbeziehung zwischen den Komponenten des Federdämpfers
zu dieser Zeit. Wenn die Tür 22 aus diesem Zustand
geöffnet wird, wird die Kolbenstange 7 in den
Zylinder 1 gedrückt, wie es in 5 gezeigt
ist, und folglich wird die Kolbenstange 7 des Federdämpfers
nach rechts bewegt, wie es in 6 gezeigt
ist.
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Zu
dieser Zeit, obwohl die Kolbenstange 7 in der Richtung
gedrückt wird, welche die Kompression der Spiralfeder 15 bewirkt,
um komprimiert zu werden, verformt sich die nicht gezeigte Mündungsplatte des
Kolbens 2 elastisch, so dass das Betriebsöl von rechts
nach links durch die Kommunikationsöffnung 16 bewegt
wird (gezeigt in 6), wodurch die Kolbenstange 7 mit
einer geringen Kraft in den Zylinder 1 gedrückt
werden kann, da keine Dämpfungskraft auf die Kolbenstange 7 wirkt.
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Wenn
sich die Kolbenstange an einer Position befindet, die in 6 gezeigt
ist, sind die Innenumfangskupplungsnut 13 und die Außenumfangskupplungsnut 14 so
ausgerichtet, dass diese eine gleiche axiale Position aufweisen,
so dass die Kupplungskugeln 12, die in der Außenumfangskupplungsnut 14 und
den Kugel enthaltenden Öffnungen 11 bis dahin
aufgenommen waren, in der Innenumfangskupplungsnut 13 und
den Kugel enthaltenden Öffnungen 11 aufgenommen
werden, wodurch die Kolbenstange 7 freigesetzt wird und
von dem Kupplungsring 4 frei wird.
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Folglich
kann sich die Kolbenstange 7 ohne Komprimieren der Kompressionsspiralfeder 15 bewegen,
so dass die Kolbenstange 7 mit einer weiteren kleinen Kraft
in den Zylinder 1 gedrückt werden kann.
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Wenn
die Tür weiter geöffnet wird, werden die Schwenkachse 25 eines
Scharniers der Tür, die Vorderseite 21 der Kolbenstange 7 und
das Basisende 24 des Zylinders entlang einer geraden Linie,
wie es in 7 gezeigt ist, ausgerichtet,
und die Kolbenstange 7 wird maximal in den Zylinder 1 gedrückt,
wie es in 1 gezeigt ist (der sog. Totpunkt).
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Wenn
die Tür weiter von dem Zustand geöffnet wird,
der in 7 gezeigt ist, werden die Kolbenstange 7 und
der Kolben 2 von dem Zustand, der in 1 gezeigt
ist, nach links bewegt. Zu dieser Zeit wird die Mündungseinheit
aktiviert und folglich beginnt eine Dämpfungskraft aufgrund
der Mündungseinheit auf den Kolben 2 zu wirken.
Allerdings wird der Innendurchmesser des Zylinders 3 um
den Kolben 2 aufgeweitet, so dass das Betriebsöl
durch den Raum zwischen der Außenumfangsoberfläche
des Kolbens 2 und der Abstandsnut 17 von links
nach rechts, wie es in 1 gezeigt ist, fließt,
und die Kolbenstange 7 kann ohne eine Last nach links bewegt werden.
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Anschließend
wird die Kolbenstange 7 zur Position ausgezogen, die in 6 gezeigt
ist. Zu dieser Zeit ist die Tür 22 beispielsweise
ungefähr 70° geöffnet, wie es in 8 gezeigt
ist. Gleichzeitig werden die Kupplungskugeln 12 in der
Außenumfangskupplungsnut 14 und den Kugel enthaltenden Öffnungen 11 so
aufgenommen, dass die Kolbenstange 7 und der Kupplungsring 4 integral
miteinander gekoppelt sind.
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Von
dieser Zeit empfängt die Kolbenstange 7 die elastische
Kraft der Kompressionsspiralfeder 15, und der Kolben 2 tritt
in einen Abschnitt eines kleinen Durchmessers des ersten Zylinders 3 ein,
während die Mündungseinheit arbeitet. Folglich
wird die Tür 22, die mit der Kolbenstange 7 gekoppelt
ist, in die Öffnungsrichtung gedrängt., während
diese von der Dämpfungskraft beeinflusst ist.
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Auf
diese Weise kann der Federdämpfer gemäß der
vorliegenden Erfindung als ein neuer Türöffner
(automatische Türöffnungsvorrichtung) dienen.
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Zu
dieser Zeit, wie es in 9 gezeigt ist, wenn die Kolbenstange 7 maximal
ausgezogen ist, kann die Kolbenstange 7 als ein Stopper
der Tür 22 dienen.
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Wenn
die Tür 22 von diesem Zustand geschlossen wird,
wird die Kolbenstange 7 in den Zylinder 1 gedrückt,
während die Kompressionsspiralfeder 15, wie es
in 4 gezeigt ist, komprimiert wird. Zu dieser Zeit,
da die Mündungseinheit nicht aktiviert ist, kann die Tür
mit einer geringen Kraft geschlossen werden.
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Wenn
die Tür 22 weiter geschlossen wird, wird die Kolbenstange 7 gedrückt,
bis sich der Federdämpfer in dem Zustand befindet, wie
er in den 6 und 1 gezeigt
ist. Wenn die Tür 22 weiter in die Schließrichtung
von dem Zustand, der in 7 gezeigt ist, bewegt wird (der
Federdämpfer wird weiter von dem Zustand, der in 1 gezeigt
ist nach links bewegt), beginnt die Kolbenstange 7 des
Federdämpfers mit einem Ausziehhub. Nachdem die Kolbenstange 7 die
Position erreicht, die in 6 gezeigt
ist, d. h. der Öffnungswinkel der Tür 22 wird
beispielsweise 22°, wird die Dämpfungskraft gegen
das Schließen der Tür 22 auf den Kolben 2 aufgebracht.
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Als
Ergebnis kann der Federdämpfer zu dieser Zeit als ein Türschließer
dienen. Wenn der Federdämpfer sich in dem Zustand befindet,
der in 4 gezeigt ist, ist die Tür 22 vollständig
geschlossen und dieses Schließen wird elastisch beibehalten.
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ZWEITE AUSFÜHRUNGSFORM
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In
der ersten Ausführungsform ist die Kompressionsspiralfeder 15 elastisch
zwischen der Trennwand 6 und dem Kupplungsring 4 angeordnet. Allerdings
kann die Kompressionsspiralfeder 15 elastisch zwischen
dem zweiten Abdeckstopfen 9 und dem Kupplungsring 4 vorgesehen
sein. In diesem Fall kann der Federdämpfer die Dämpfungskraft während
eines Kompressionshubs des Kolbens 7 aufbringen (nicht
gezeigt).
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Es
sollte bemerkt werden, dass in diesem Fall die Innenumfangskupplungsnut 13 und
die Außenumfangsnut 14 entsprechend an geeigneten
Positionen in der Längsrichtung der Kolbenstange 7 gemäß dem
eingestellten Ausziehbetrag der Kolbenstange 7 ausgebildet
sein sollten.
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DRITTE AUSFÜHRUNGSFORM
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Die
dritte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird
mit Bezug auf die 10 bis 15 beschrieben.
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10 zeigt
einen vertikalen Querschnitt einer Zylindervorrichtung der dritten
Ausführungsform. Wie es in 10 gezeigt
ist, weist in einer Zylindervorrichtung 30 ein im Wesentlichen
zylindrisches bodenseitig geschlossenes Zylinderelement 31 ein
offenes Ende auf, durch das eine Stangenführung 32 eingebracht
ist. Die Stangenführung 32 weist einen Innenumfangsabschnitt
auf, der als ein Lager dient, das eine gleitende Bewegung der Kolbenstange 40 empfängt.
Die Stangenführung 32 ist an dem Zylinderelement 31 durch
Verpressen des offenen Endes des Zylinderelements 31 befestigt.
Eine Gummiöldichtung 33 ist in der Stangenführung 32 angebracht. Die Öldichtung 33 stellt
eine Dichtung zwischen dem Innenbereich und dem Außenbereich
des Zylinderelements 31 bereit. Die Öldichtung 33 weist
einen darin eingebetteten Metallring auf. Eine mittlere Stangenführung 34 ist
in dem Zylinderelement 31 an einer Zwischenposition entlang
der Länge des Zylinderelements 31 angebracht.
Der Innenbereich des Zylinderelements 31 wird durch die
Mittelstangenführung 34 in einen Zylinderabschnitt 35,
der auf der Bodenseite des Zylinderelements 31 positioniert
ist, und einen Stangenführungsabschnitt 36 unterteilt,
der auf der Öffnungsseite des Zylinders 31 positioniert
ist. Die Mittelstangenführung 34 kann so aufgebaut
sein, um als ein Lager zu dienen, durch Empfangen einer Verschiebungsbewegung
der Kolbenstange 40, wie bei der Stangenführung 32.
In diesem Fall, da die Koaxialität zwischen der Stangenführung 32 und
der Mittelstangenführung 34 ausreichend groß sein
sollte, stellt ein größerer Innendurchmesser der
Mittelstangenführung 34 als derjenige der Stangenführung 32 eine
verbesserte Herstellungsperformance bereit. Ferner ist ein freier
Kolben 37 verschiebbar in den Zylinderabschnitt 35 eingepasst.
Der Innenbereich des Zylinderabschnitts 35 wird von dem
freien Kolben 37 in eine Gaskammer 38, die auf
der Bodenseite des Zylinderabschnitts 35 positioniert ist,
und die Zylinderkammer 39 unterteilt, die auf der Seite
der Mittelstangenführung 34 des Zylinderabschnitts 35 positioniert
ist.
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Die
Kolbenstange 40 ist durch gleitendes und flüssigkeitsfestes
Durchdringen der Stangenführung 32 und der Öldichtung 33 in
das Zylinderelement 31 eingebracht. Die Seite des entfernten
Endes der Kolbenstange 40 durchdringt die Mittelstangenführung 34,
um sich in die Zylinderkammer 39 zu erstrecken, und ein
Kolben 41, der ein Dämpfungskrafterzeugungsmechanismus
bildet, ist mit der Vorderseite der Kolbenstange 40 gekoppelt.
Der Kolben 41 ist gleitend in den Zylinderabschnitt 35 eingepasst, und
ein O-Ring 41A (gezeigt in 13) ist
an den Außenumfang des Kolbens 41 als ein Kolbendichtungselement
angepasst, wodurch der Innenbereich der Zylinderkammer 39 in
eine stangenseitige Kammer 39A, die auf der Seite der Mittelstangenführung 34 positioniert
ist, und eine bodenseitige Kammer 39B, die auf der Seite
des freien Kolbens 37 positioniert ist, unterteilt wird.
Betriebsfluid ist in der Zylinderkammer 39 und dem Stangenführungsabschnitt 36 enthalten,
und ein Niedrigdruckgas, das einen Druck aufweist, der ungefähr
gleich dem Atmosphärendruck ist, ist in der Gaskammer 38 dichtend
enthalten. Dieses Niedrigdruckgas, das einen Druck ungefähr
gleich dem atmosphärischen Druck aufweist, wird von der
Atmosphäre verkörpert, die in die Gaskammer eingebracht
wird, wenn die Kolbenstange 40 maximal herausgezogen ist.
Folglich ist es während der Verwendung oft so, dass das
Niedrigdruckgas einen höheren Druck als der Atmosphärendruck
aufweist, entsprechend beispielsweise der Temperaturbedingung.
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Der
Gasdruck kann bis zu einem gewissen Grad hoch sein, entsprechend
den geforderten Charakteristika der Zylindervorrichtung. Allerdings,
wenn der Gasdruck groß ist, wird bis zu einem gewissen Grad
eine Federkraft erzeugt, wenn sich die Kolbenstange in einer freien
Zone befindet, die später beschrieben wird. Folglich ist
es wünschenswert, einen Gasdruck zu haben, der eine geringere
Kraft als Reibung auf der Anbringseite der Zylindervorrichtung und
der Tür aufweist. Ferner kann die Gaskammer 38 zur
Atmosphäre offen sein. In diesem Fall ist es vorzuziehen,
einen Filter an einer sich zur Atmosphäre öffnenden Öffnung
bereitzustellen.
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13 zeigt
eine erweiterte Ansicht der Mittelstangenführung 34 und
des Kolbens 41 der Zylindervorrichtung 30 und
der Umgebung davon. 14 zeigt eine erweiterte Ansicht
der Endoberfläche des Kolbens 41 auf der Seite
der Mittelstangenführung 34. Wie es in den 13 und 14 gezeigt
ist, sind ein Führungsabschnitt 42, der einen
verringerten Durchmesser und eine kreisförmige Querschnittsgestalt
aufweist, und ein Anbringabschnitt 43, der einen weiter
verringerten Durchmesser aufweist, an dem entfernten Ende der Kolbenstange 40 ausgebildet. Der
Anbringabschnitt 43 der Kolbenstange 40 tritt durch
die Anbringöffnung 44, die an dem Zentrum des
Kolbens 41 ausgebildet ist und im Wesentlichen eine gleiche
Gestalt wie der Anbringabschnitt 43 aufweist. Die Kolbenstange 40 ist
mit dem Kolben 41 durch Verpressen der Vorderseite der
Kolbenstange 40 gekoppelt. Die Seitenoberfläche
des Anbringabschnitts 43 und die Anbringöffnung 44 sind
abgeschrägt, wodurch die Kolbenstange 40 und der
Kolben 41 auch in der Drehrichtung fixiert sind.
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Kommunikationsdurchgänge 45 zum
Verbinden der stangenseitigen Kammer 39A und der bodenseitigen
Kammer 39B sind durch den Kolben 41 ausgebildet,
um sich entlang der axialen Richtung zu erstrecken. Wie es in 14 gezeigt
ist, ist in der dargestellten Ausführungsform der Kommunikationsdurchgang 45 in
Umfangsrichtung gleichwinklig an drei Positionen des Kolbens 41 ausgebildet.
Ein scheibenförmiger Verschluss 46, gezeigt in 15, ist
an dem Ende des Kolbens 41 auf der Seite der Mittelstangenführung 34 angebracht.
Der Führungsabschnitt 42 der Kolbenstange 40 ist
durch eine Öffnung 47 am Zentrum des Verschlusses 46 eingebracht,
wodurch der Verschluss 46 bezüglich der Drehung
an dem Kolben 41 befestigt ist. Eine Tellerfeder 48 ist
zwischen einem gestuften Abschnitt, der an der Basis des Führungsabschnitts 42 der
Kolbenstange 40 ausgebildet ist, und dem Verschluss 46 angeordnet.
Der Verschluss 46 wird durch die Federkraft der Tellerfeder 48 gegen
den Kolben 41 gepresst und ist in der axialen Richtung
gegen diese Federkraft bewegbar.
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Eine
Mehrzahl von Mündungsdurchgängen 49,
die verschiedene Durchmesser aufweisen, ist durch den Verschluss 46 an
Positionen ausgebildet, die dem Kommunikationsdurchgang 45 des Kolbens 41 zugewandt
sind, wodurch es ermöglicht wird, den Durchflussflächenbereich
des Kommunikationsdurchgangs 45 durch Drehen des Verschlusses 46 und
selektives Verbinden von einem der Mehrzahl von Mündungsdurchgängen 49 und
dem Kommunikationsdurchgang 45 einzustellen. Zu dieser
Zeit kann der Mündungsdurchgang 49 sich mit irgendeinem
der drei Kommunikationsdurchgänge 45 in Kommunikation
befinden, und die übrigen Kommunikationsdurchgänge 45 sind
von dem Verschluss 46 verschlossen. In der vorliegenden
Ausführungsform sind drei Mündungsdurchgänge 49,
die verschiedene Durchmesser aufweisen, durch den Verschluss 46 ausgebildet,
und es ist möglich, irgendeinen der drei Durchflussflächenbereiche
für den Kommunikationsdurchgang 45 durch Einstellen
der Drehposition des Verschlusses 46 auszuwählen.
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Es
ist möglich, die Wahlmöglichkeiten für den
Durchflussflächenbereich durch Bereitstellen mehrerer Mündungsdurchgänge 49 zu
erhöhen. Wenn ein extrem kleiner Durchflussflächenbereich benötigt
wird, kann der Mündungsdurchgang weggelassen werden, und
ein Entweichen zwischen dem Verschluss 46 und der Kontaktoberfläche
des Kolbens 41 kann stattdessen als ein Mündungsdurchgang
ausgenutzt werden. In diesem Fall kann ein Durchfluss durch absichtliches
Ausbilden einer Nut zwischen dem Verschluss 46 und der
Kontaktoberfläche des Kolbens 41 ausgebildet werden.
D. h. der Mündungsdurchgang 49 ist nicht auf eine
kleine Öffnung beschränkt, sondern kann durch
eine Nut realisiert werden, die auf dem Außenumfang des
Verschlusses 46 ausgebildet ist.
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Eine
Mehrzahl von kreisförmigen konkaven Arretierabschnitten 50 ist
auf dem Außenumfangsabschnitt der Endoberfläche
des Kolbens 41 auf der Seite der Mittelstangenführung 34 ausgebildet.
Im Wesentlichen halbkugelförmige konvexe Arretierabschnitte 51 stehen
an den Positionen hervor, die den konkaven Arretierabschnitten an
dem Außenumfangsabschnitt der Endoberfläche des
Verschlusses 46 zugewandt sind. Die konkaven Arretierabschnitte 50 und
die konvexen Arretierabschnitte 51 bilden ein Drehpositionierungsbestimmungsmittel.
Ein Eingriff derselben kann die Drehposition des Verschlusses 46 bestimmen
und aufrechterhalten, so dass der Kommunikationsdurchgang 45 des
Kolbens 41 sich mit einem ausgewählten des Mündungsdurchgangs 49 des
Verschlusses 46 in Kommunikation befindet. Wenn die Tellerfeder 48 abgelenkt
wird und der Verschluss 46 in der axialen Richtung bewegt
wird, werden die konvexen Arretierabschnitte 51 von den
konkaven Arretierabschnitten 50 gelöst, so dass
sich der Verschluss 46 drehen kann. In der vorliegenden
Ausführungsform sind drei konvexe Arretierabschnitte 51 gleichwinklig
in Umfangsrichtung an dem Verschluss 46 ausgebildet. Für
jeden der drei konvexen Arretierabschnitte 51 werden drei
konkave Arretierabschnitte 50 benötigt, um den
entsprechenden drei Mündungsdurchgängen 49 zu
entsprechen. Folglich ist eine Gruppe von drei konkaven Arretierabschnitten 50 an drei
Positionen des Kolbens 41 vorgesehen. D. h. neun konkave
Arretierabschnitte 50 sind an dem Kolben 41 insgesamt
ausgebildet. Ferner sind zwei rechteckförmige Ausschnitte 52 entlang
der Durchmesserrichtung auf den Außenumfangsabschnitt des Verschlusses 46 ausgebildet.
Der konvexe Arretierabschnitt 41 kann durch Einbetten einer
Stahlkugel in den Verschluss 46 ausgebildet werden, kann
durch Gießen/Ausformen des Verschlusses 46 ausgebildet werden
oder kann durch Pressformen oder Schneiden des Verschlusses 46 ausgebildet
werden. Ferner kann die Gestalt des konvexen Arretierabschnitts 51 eine
Gestalt sein, die eine gleichmäßige Drehung des Verschlusses 46 ermöglicht,
wie beispielsweise eine konische Gestalt.
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Mit
Bezug auf 13 ist eine ringförmige
Nut 53 auf dem Außenumfangsabschnitt der Mittelstangenführung 34 ausgebildet,
und ein konkaver Drehvermeidungsabschnitt 54 ist an einem
Teil des Bodens der ringförmigen Nut 53 ausgebildet.
Die Mittelstangenführung 34 ist in der axialen
Richtung durch Ausbilden eines hervorstehenden gewölbten
Abschnitts 55 auf der Innenumfangsoberfläche des
Zylinderelements 33 durch Verpressen des Zylinderelements 31 von
der Außenfangsseite und Einbringen des gewölbten
Abschnitts 55 in die ringförmige Nut 53 fixiert.
Ferner ist die Mittelstangenführung 34 in der
Drehrichtung durch Ausbilden eines konvexen hervorstehenden Drehvermeidungsabschnitts 56 auf der
Innenoberfläche des gewölbten Abschnitts 55 durch
Verpressen eines Teils des gewölbten Abschnitts 55 von
der Außenseite und Einbringen des konvexen Drehvermeidungsabschnitts 56 in
einen konkaven Drehvermeidungsabschnitt 54 fixiert. Die Mittelstangenführung 34 umfasst
zwei konvexe Vorsprungseingreifabschnitte 57, die so positioniert
sind, um den zwei Ausschnitten 52 des Verschlusses 46, der
an dem Kolben 41 angebracht ist, zugewandt zu sein. 13 zeigt
lediglich einen von den zwei konvexen Eingriffsabschnitten 53,
aufgrund des Winkels, in dem der Querschnitt genommen ist. Wie es
in 12 gezeigt ist, wenn die Kolbenstange 40 einen Auszugshub
ausführt und die konvexen Eingriffsabschnitte 57 der
Mittelstangenführung 34 mit den Ausschnitten 52 des
Verschlusses 46 in Eingriff stehen, dient die Mittelstangenführung 34 als
ein Eingriffselement zum Fixieren des Verschlusses 46 an
dem Zylinderelement 31 in der Drehrichtung. Eine Drehung des
Verschlusses 46 relativ zum Kolben 41 kann durch
die Kolbenstange 40 relativ zum Zylinderelement 31 ausgeführt
werden. Ein Raum wird zwischen der Mittelstangenführung 34 und
der Kolbenstange 40 erzeugt, wodurch ein Durchflussdurchgang
für Betriebsfluid zwischen dem Innenbereich des Stangenführungsabschnitts 36 und
der Zylinderkammer 39 sichergestellt wird.
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Der
Verschluss 46, der an dem Kolben 41 angebracht
ist, dient als ein Ventilkörper eines Sperrventils, zusätzlich
zu der Funktion, den Durchflussflächenbereich des Kommunikationsdurchgangs 45 des Kolbens 41 durch
Ausnutzen des oben erwähnten Mündungsdurchgangs 49 einzustellen.
D. h., wenn das Betriebsfluid von der bodenseitigen Kammer 39B zur
stangenseitigen Kammer 39A durch den Kommunikationsdurchgang 45 fließt,
wird der Verschluss 46 in der axialen Richtung gegen die
Federkraft der Tellerfeder 48 bewegt und wird von der Endoberfläche
des Kolbens 41 getrennt, wodurch ein Raum, der zwischen
dem Verschluss 46 und dem Kolben 41 entsteht,
als ein Durchflussdurchgang dient, wodurch der Durchfluss von der
Kammer 39B zur Kammer 39A ermöglicht
wird, unabhängig von dem Durchflusswiderstand, der durch
den Mündungsdurchgang 49 bereitgestellt wird.
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Mit
Bezug auf 10 sind konkave Umgehungsabschnitte 58,
die sich axial über einen vorbestimmten Bereich L erstrecken,
auf der Innenumfangsoberfläche des Zylinderabschnitts 35 des
Zylinderelements 31 ausgebildet. In der vorliegenden Ausführungsform
sind drei konkave Umgehungsabschnitte 58 gleichwinklig
entlang des Umfangs des Zylinderabschnitts 35 ausgebildet.
Wenn der Kolben 41 in dem Bereich L der konkaven Umgehungsabschnitte 58 positioniert
ist, werden Räume zwischen den konkaven Umgehungsabschnitten 58 und
der Außenumfangsoberfläche des Kolbens 41 erzeugt, und
das Betriebsfluid kann zwischen der stangenseitigen Kammer 39A und
der bodenseitigen Kammer 39B aufgrund der Anwesenheit der
Räume mit einem geringen Durchflusswiderstand fließen.
Die Querschnittsflächenbereiche des Raums zwischen dem konkaven
Umgehungsabschnitt 58 und dem Kolben 41 kann zum
Ende des konkaven Umgehungsabschnitts 58 auf der Seite
der Mittelstangenführung 34 allmählich
verringert werden, wodurch ein Stoß durch das Fluid an
dem Ende des konkaven Umgehungsabschnitts 58 verringert
werden kann.
-
Ein
Federmechanismus B ist an dem Stangenführungsabschnitt 36 zum
Bereitstellen einer Federkraft an die Kolbenstange 40 angeordnet.
Der Federmechanismus wird im Folgenden im Detail mit Bezug auf 10 beschrieben.
Eine zylindrische Führungshülse 59 ist
in das Zylinderelement 31 eingebracht und damit angepasst,
und ist durch die entsprechenden Enden davon axial fixiert, die
gegen die Öldichtung 33 und die Mittelstangenführung 34 angrenzen.
Eine Innenumfangskupplungsnut 60 als eine Innenumfangsnut
ist an einem Zwischenabschnitt der Führungshülse 59 ausgebildet.
In der vorliegenden Ausführungsform ist die Führungshülse 59 aufgebaut,
um an dem Ende der Innenumfangskupplungsnut 60 auf der
Seite der Mittelstangenführung 34 in Führungshülsen 59A und 59B zum
Vereinfachen der Herstellung der Innenumfangskupplungsnut 60 unterteilt
zu sein, obwohl die Führungshülse 59 durch
integrales Ausbilden der Führungshülsen 59A und 59B ausgebildet
sein kann. Die Kolbenstange 40 enthält eine Außenumfangskupplungsnut 61,
die an einer Mittelposition des Teils, der der Führungshülse 59 entspricht,
ausgebildet ist. Die Seiten der Innenumfangskupplungsnut 60 und
der Außenumfangskupplungsnut 61 sind ausgebildet,
um zugespitzte Gestalten aufzuweisen. Es ist wünschenswert,
die Führungshülse 59 aus einem Metallmaterial
zu fertigen, um eine ausreichende Festigkeit zu erhalten, aber es
ist außerdem wünschenswert, die Führungshülse 59 aus
einem verstärkten Harz zum Verringern des Gewichts zu fertigen.
Ferner kann die Führungshülse 59 ausgelassen
werden. In diesem Fall kann der Innendurchmesser des Zylinderelements 31 lediglich
an dem Abschnitt des Zylinderelements 31, wo die Innenumfangskupplungsnut 60 ausgebildet ist,
erweitert sein, so dass das Zylinderelement 31 auch als
die Führungshülse 59 verwendet werden kann.
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Ein
zylindrischer Kupplungsring 62, der ein Halteelement für
Stahlkugeln 64 (kugelförmige Körper)
ist, ist so zwischen der Führungshülse 59 und der
Kolbenstange 40 angepasst, um relativ zur Führungshülse 59 und
zur Kolbenstange 40 verschiebbar zu sein. Der Kupplungsring 62 weist
eine vergleichbare Struktur wie der Kupplungsring 4, der
in 2 gezeigt ist, auf. Eine Mehrzahl von Kugelöffnungen 63 ist
gleichwinklig und radial durch die Seitenwand des Kupplungsrings 62 ausgebildet.
Die Kugeln 64 sind in die entsprechenden Kugelöffnungen 63 gleitbar
eingebracht. Die Kugeln 64 weisen jeweils einen ungefähr
gleichen Durchmesser wie die Kugelöffnung 63 auf
und sind größer als die Dicke des Kupplungsrings 62 vorgesehen.
Die Innenumfangskupplungsnut 60 der Führungshülse 59 und
die Außenumfangskupplungsnut 61 der Kolbenstange 40 weisen ungefähr
dieselbe Tiefe auf. Der Durchmesser der Kugel 64 ist gleich
der Summe der Dicke der Seitenwand des Kupplungsrings 62 und
der Tiefe der Außenumfangskupplungsnut 61, und
ist auch gleich der Summe der Dicke der Seitenwand des Kupplungsrings 62 und
der Tiefe der Innenumfangskupplungsnut 60. Folglich, wann
immer der Kupplungsring 62 mit den darin eingebrachten
Kugeln 64 zwischen der Führungshülse 59 und
der Kolbenstange 40 angeordnet ist, werden die Kugeln 64 zumindest
entweder in die Außenumfangsnut 61 oder die Innenumfangsnut 60 eingebracht.
Eine Kompressionsspiralfeder 65 ist als eine Federeinheit
zwischen der Mittelstangenführung 34 und dem Kupplungsring 62 angeordnet
und drängt den Kupplungsring 62 konstant zur Seite
der Öldichtung 33. Die Kugel 64 ist nicht
auf den sphärischen Körper beschränkt
und kann beispielsweise ein ringförmiger Ring sein, der
einen kreisförmigen Querschnitt aufweist, der an ungefähr drei
Abschnitten in der Umfangsrichtung unterteilt ist.
-
Der
konkave Umgehungsabschnitt 58 des Zylinderabschnitts 35 der
Innenumfangskupplungsnut 60 der Führungshülse 59 des
Federmechanismus B und die Außenumfangskupplungsnut der
Kolbenstange 40 können gemäß den
Verwendungsbedingungen der Zylindervorrichtung 30 angemessen angeordnet
werden. In der vorliegenden Ausführungsform, wie es in 10 gezeigt
ist, befindet sich der Kolben 41 in dem Bereich L des konkaven
Umgehungsabschnitts 58, wenn die Außenumfangskupplungsnut 61 der
Kolbenstange 40 auf der Seite der Stangenführung 34 relativ
zur Innenumfangskupplungsnut 60 der Führungshülse 59 positioniert
ist. Auf der anderen Seite, wie es in 11 gezeigt
ist, wenn die Kolbenstange 40 ausgezogen ist und die Außenumfangskupplungsnut 61 der
Kolbenstange 40 auf der Seite der Öldichtung 33 relativ
zur Innenumfangskupplungsnut 60 der Führungshülse 59 positioniert ist,
ist der Kolben 41 auf der Seite der Mittelstangenführung 34 außerhalb
des Bereichs L des konkaven Umgehungsabschnitts 58 positioniert.
-
Ein
Anbringabschnitt 66 für eine Verbindung mit der
Zylindervorrichtung 30 ist so an dem Boden des Zylinderelements 31 angebracht,
dass dieser um die Achse des Zylinderelements 31 drehbar
ist. Ein Anbringabschnitt 67 ist an der Vorderseite der
hervorstehenden Seite der Kolbenstange 40 fixiert. Die
Anbringabschnitte 66 und 67 weisen Formen auf,
die mit den Formen der Türelemente übereinstimmen,
an denen die Anbringabschnitte angebracht sind.
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Die
vorliegende Ausführungsform, die so, wie es oben erwähnt
ist, aufgebaut ist, funktioniert wie folgt. Die Zylindervorrichtung 30 kann
durch Verbinden der Anbringabschnitte 66 und 67 an
der Tür 22 und den Türrahmen 23 einer
schwenkbaren Tür, vergleichbar mit der Ausführungsform,
die in den 3, 5, 7 und 8 gezeigt
ist, als ein Türschließer verwendet werden.
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Wenn
die Tür 22 sich an einer Mittelposition (Totpunkt)
befindet, wie es in 7 gezeigt ist, ist die Außenumfangskupplungsnut 61 der
Kolbenstange 40 auf der Seite der Mittelstangenführung 34 relativ zur
Innenumfangskupplungsnut 60 der Führungshülse 59 positioniert,
wie es in 10 gezeigt ist. Zu dieser Zeit
sind die Kugeln 64, die in die Kugelöffnungen 63 des
Kupplungsrings 62 eingebracht sind, in die Innenumfangskupplungsnut 60 der
Führungshülse 59 eingebracht, und es
wird verhindert, dass sich die Kugeln 64 radial nach innen
bewegen, durch die Außenumfangsoberfläche der
Kolbenstange 40. Folglich ist der Kupplungsring 62 in
der axialen Richtung gegen die Federkraft der Kompressionsspiralfeder 65 fixiert, wodurch
keine Federkraft der Kompressionsspiralfeder 65 auf die
Kolbenstange 40 wirkt. Diese Zone wird frei Zone genannt.
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In
dieser freien Zone führt der Kolben 41 einen Hub
in dem Bereich L des konkaven Umgehungsabschnitts 58 des
Zylinderabschnitts 35 gemäß einer Einzugs-
und Auszugsbewegung der Kolbenstange 40 durch. Zu der Zeit,
da das Betriebsfluid durch den Raum zwischen dem Kolben 41 und
dem konkaven Umgehungsabschnitt 58 mit einem geringen Durchflusswiderstand
fließt, wird nahezu keine Dämpfungskraft erzeugt,
aufgrund der Einzugs- und Auszugsbewegung der Kolbenstange 40.
Es sollte bemerkt werden, dass das Gas in der Gaskammer 38 gemäß den Änderungen
der Volumina des Stangenführungsabschnitts 36 und
des Zylinderabschnitts 39 komprimiert und expandiert wird,
aufgrund der Einzugs- und Auszugsbewegungen der Kolbenstange 40,
aber der Gasdruck hat nahezu keine Wirkung auf das Einziehen und
Ausziehen der Kolbenstange 40, da das Gas in der Gaskammer 38 einen
niedrigen Druck ungefähr gleich der Atmosphäre
aufweist.
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In
dieser freien Zone empfängt die Kolbenstange 40 einen
kleinen Durchflusswiderstand und kann Auszugs- und Einzugshübe
frei durchführen. Folglich, wenn die Tür 22 sich
an der Zwischenposition befindet, die in 7 gezeigt
ist, empfängt die Kolbenstange 40 nahezu keinen
Widerstand von der Zylindervorrichtung 30 und die Tür 22 kann
sowohl in der Öffnungs- als auch der Schließrichtung
frei bewegt werden.
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Danach,
wenn die Tür 2 näher zur geschlossenen
Position bewegt wird, wie es in 5 gezeigt ist,
wird die Kolbenstange 40 ausgezogen und die Außenumfangskupplungsnut 61 der
Kolbenstange 40 wird zur Seite der Öldichtung 33 relativ
zur Innenumfangskupplungsnut 60 der Führungshülse 59 bewegt,
wie es in 11 gezeigt ist. Zu der Zeit,
wenn die Außenumfangskupplungsnut 61 der Kolbenstange 40 die
Innenumfangskupplungsnut 60 der Führungshülse 59 passiert,
werden die Kugeln 64 in die Außenumfangsnut 61 der
Kolbenstange 40 bewegt, wodurch sich der Kupplungsring 62 aus
der Fixierung zur Führungshülse 59 in
der axialen Richtung löst, und anschließend wird
der Kupplungsring 62 an der Kolbenstange 40 in
der axialen Richtung befestigt. Als Folge wird die Kolbenstange
gemeinsam mit dem Kupplungsring 62 durch die Federkraft
der Kompressionsspiralfeder 65 zur Auszugsrichtung gedrängt, und
die Tür 22 wird automatisch zur geschlossenen Position
bewegt, wie es in 3 gezeigt ist. Diese Zone wird
eine Drängzone genannt.
-
In
dieser Drängzone, wie es in 11 gezeigt
ist, da der Kolben 41 sich außerhalb des Bereichs
L des konkaven Umgehungsabschnitts 58 befindet, wenn der
Kolben 41 den Auszugshubhub durchführt, fließt
das Betriebsfluid in der stangenseitigen Kammer 39A durch
den Mündungsdurchgang 49 des Verschlusses 46 und
den Kommunikationsdurchgang 45 des Kolbens 41 in
die bodenseitige Kammer 39B, und eine Dämpfungskraft
wird gemäß dem Durchflussflächenbereich
des Mündungsdurchgangs 49 erzeugt. Folglich kann
die Bewegungsgeschwindigkeit der Tür 22 verringert
werden, und ein Stoß und Geräusche, die zu der
Zeit des Schließens der Tür 21 erzeugt
werden, können verringert werden.
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Es
ist möglich, die Dämpfungskraft durch selektives
Umschalten des Mündungsdurchgangs 49, der mit
dem Kommunikationsdurchgang 45 des Kolbens 45 verbunden
ist, durch Drehen des Verschlusses 46 einzustellen, so
dass eine geeignete Dämpfungskraft gemäß beispielsweise
dem Gewicht der Tür 22, der Größe
der Tür 22 und der gewünschten Schließgeschwindigkeit
oder einer Änderung bezüglich der Charakteristika,
die durch eine Änderung im Verlauf der Zeit und eine Änderung
der Raumtemperatur verursacht wird, erhalten werden kann. Wie es in 12 gezeigt
ist, wird das Umschalten der Dämpfungskraft durch maximales
Ausziehen der Kolbenstange 40 realisiert, d. h. Bewegen
der Tür 22 zur vollständig offenen Position
und Eingreifen der konvexen Eingriffsabschnitte 57 der
Mittelstangenführung 34 mit den Ausschnitten 52 des
Verschlusses 46. Eine Drehung des Zylinderelements 31 in
diesem Zustand kann eine Drehung des Verschlusses 46 bewirken.
Auf diese Weise kann die Dämpfungskraft eingestellt werden,
während die Zylindervorrichtung 30 an der schwenkbaren
Tür angebracht verbleibt. Zu der Zeit kann die Drehposition
des Verschlusses 46 durch die Arretierfunktion basierend
auf einem Eingriff/Lösen der konkaven Arretierabschnitten 50 mit/von
den konvexen Arretierabschnitten 51 einfach bestimmt werden.
Die Drehposition des Verschlusses 46 kann durch Aufbringen
von Markierungen auf das Zylinderelement 31 und die Kolbenstange 40 visuell
bestätigt werden, und kann, selbst wenn Markierungen nicht
bereitgestellt werden, wahr genommen werden, durch Ertasten der
Arretierfunktion der konkaven Arretierabschnitte 50 und
der konvexen Arretierabschnitte 51.
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In
der vorliegenden Ausführungsform bilden, wie es in 14 gezeigt
ist, drei konkave Arretierabschnitte 50 eine Gruppe, und
drei Gruppen davon sind auf der Endoberfläche des Kolbens 41 ausgebildet.
Ein Intervall bzw. Abstand (30°) zwischen benachbarten
konkaven Arretierabschnitten 50 in einer Gruppe unterscheidet
sich von einem Abstand (60°) zwischen benachbarten Gruppen
der konkaven Arretierabschnitte 50. Folglich, wenn der
Mündungsdurchgang 49 abermals „groß” wird,
nachdem der Mündungsdurchgang 49 durch drei Niveaus „groß”, „mittel” und „klein” umgeschaltet
ist, kann das aufgrund des Winkelunterschieds wahr genommen werden.
Es sollte bemerkt werden, dass die konkaven Arretierabschnitte 50 nicht
notwendigerweise gleichwinklig in den entsprechenden Gruppen angeordnet sein
müssen und in unterschiedlichen Intervallen bzw. Abständen
angeordnet sein können.
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Wenn
die Tür von deren geschlossenen Zustand geöffnet
wird, führt die Kolbenstange 40 einen Einzugshub
aus, der einen Hub des Kolbens 4 bewirkt und der Verschluss 46 wirkt
als ein Sperrventil. Die Tellerfeder 48 wird so abgelenkt,
dass der Verschluss 46 von dem Kolben 41 getrennt
wird, um den Kommunikationsdurchgang 45 zu öffnen,
wodurch das Betriebsfluid der bodenseitigen Kammer 39B zur stangenseitigen
Kammer 39A fließt. wobei nahezu kein Durchflusswiderstand
empfangen wird. Folglich wird nahezu keine Dämpfungskraft
erzeugt, so dass die Tür 22 sanft bzw. gleichmäßig
lediglich gegen die Federkraft der Kompressionsspiralfeder 65 geöffnet werden
kann.
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Wenn
die Tür 22 in eine vorbestimmte Position geöffnet
wird, wie es in 10 gezeigt ist, tritt die Kolbenstange 4 weiter
tief in das Zylinderelement 31 ein. Wenn die Außenumfangskupplungsnut 61 der Kolbenstange 4 gemeinsam
mit dem Kupplungsring 62 die Innenumfangskupplungsnut 60 der
Führungshülse 59 passiert, treten die
Kugeln 64 in die Innenumfangskupplungsnut 60 der
Führungshülse 59 ein, so dass der Kupplungsring 62 aus
der Fixierung der Kolbenstange 40 in der axialen Richtung
herauskommt und stattdessen mit der Führungshülse 59 in der
axialen Richtung fixiert wird. Als Folge empfängt die Kolbenstange 40 keine
Federkraft der Kompressionsspiralfeder 65 mehr und wird
frei bewegbar. D. h. die Drängzone ist beendet und die
freie Zone beginnt.
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Wie
es in 8 gezeigt ist, wenn die Tür 22 in
eine im Wesentlichen vollständig geöffnete Position
bewegt wird, tritt die Kolbenstange 40 abermals in die
Drängzone ein, wie es in 11 gezeigt
ist. Wenn die Kolbenstange 40 weiter ausgezogen wird, auf
die gleiche Weise wie die Tür 22 in die geschlossene
Position bewegt wird, wie es oben erwähnt ist, wird der Kupplungsring 62 an
der Kolbenstange 40 fixiert und die Kolbenstange 40 führt
ferner den Auszugshubhub durch Empfangen der Federkraft der Kompressionsspiralfeder 65 durch.
Indem die Kolbenstange 40 den Auszugshubhub durchführt,
wirkt die Dämpfungskraft durch den Mündungsdurchgang 49 auf
die Kolbenstange 40. Als Folge wird die Tür 22 automatisch
zur vollständig geöffneten Position bewegt und in
dieser Position beibehalten. Zu der Zeit kann die Bewegungsgeschwindigkeit
der Tür 22 verringert werden, und ein Stoß und
Geräusche, wenn die Tür 22 vollständig
geöffnet wird, können verringert werden.
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Im
Folgenden werden erste bis dritte Variationen der oben erwähnten
dritten Ausführungsform mit Bezug auf die 16 bis 20 beschrieben.
In der folgenden Beschreibung werden gleiche Komponenten mit gleichen
Referenzzeichen wie in der dritten Ausführungsform, die
in den 10 bis 15 gezeigt
ist, bezeichnet, und lediglich Komponenten und Merkmale, die sich
von der dritten Ausführungsform unterscheiden oder nicht
vorhanden sind, werden im Detail beschrieben.
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Die
erste Variation wird mit Bezug auf die 16 bis 18 beschrieben. 16 zeigt
erweiterte vertikale Querschnittsansichten des Kolbens 41 und
dessen Umgebung in der vorliegenden Variation. 17 zeigt
eine Endoberfläche des Kolbens 41 auf der Seite
der Mittelstangenführung 34. 18 zeigt eine
Endoberfläche des Verschlusses 46 auf der Seite
des Kolbens 41. In der vorliegenden Variation, wie es in
den 16 bis 18 gezeigt
ist, verglichen mit der oben beschrieben dritten Ausführungsform, ist
die Tellerfeder 48 nicht vorgesehen, und folglich ist der
Verschluss 46 in der axialen Richtung fixiert. Anstelle
des Verschlusses 46, der als ein Sperrventil dient, ist
ein Sperrventil 68 als ein getrennter Körper vorgesehen.
Ferner sind der konkave Arretierabschnitt 50 und der konvexe
Arretierabschnitt 51 ausgelassen, und stattdessen dient
das Sperrventil 68 auch als ein Arretiermechanismus.
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Das
Sperrventil 68 weist die folgende Struktur auf. Ein Sperrventildurchgang 69 zum
Verbinden der stangenseitigen Kammer 39A und der bodenseitigen
Kammer 39B ist durch den Kolben 41 ausgebildet.
Der Öffnungsabschnitt des Sperrventildurchgangs 69 auf
der Seite des Verschlusses 46 ist erweitert, und ein Sitzabschnitt 70,
der eine zugespitzte Form aufweist, ist dort ausgebildet. Auf der
anderen Seite ist eine Ventilöffnung 71 an dem
Verschluss 46 an einer Position ausgebildet, die dem Sitzabschnitt 70 zugewandt
ist. Ein Durchgang 72, der zur stangenseitigen Kammer 39A offen
ist, ist durch den Verschluss 46 an dem Boden der Ventilöffnung 71 ausgebildet.
Eine Sperrkugel 73 ist in die Ventilöffnung 71 eingebracht
und ist auf den Sitzabschnitt 70 gesetzt. Eine Ventilfeder 74,
die eine Kompressionsspiralfeder ist, ist zwischen dem Boden der
Ventilöffnung 71 und der Sperrkugel 73 angeordnet.
-
Folglich
wird in dem Sperrventil 68 die Ventilfeder 64 durch
Empfangen des Betriebsfluidflusses von der bodenseitigen Kammer 39B zur
stangenseitigen Kammer 39A abgelenkt, und die Sperrkugel 73 bewegt
sich von dem Sitzabschnitt 70 weg, wodurch dem Fluid ermöglicht
wird, in dieser Richtung zu fließen. Auf der anderen Seite,
für den Betriebsfluidfluss in der umgekehrten Richtung,
wird die Sperrkugel 73 gegen das Sitzelement 70 gepresst,
wodurch der Fluidfluss in der umgekehrten Richtung blockiert wird.
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Die
Arretierfunktion durch das Sperrventil 68 arbeitet wie
folgt. Wie es in 17 gezeigt ist, ist der Sperrventildurchgang 69 an
einer Mehrzahl von Positionen entlang der Umfangsrichtung auf der
Innenseite der Kommunikationsdurchgänge 45 ausgebildet.
Wenn die Sperrkugel 73 auf der zugespitzten Oberfläche
des Sitzabschnitts 70 rollt, wobei diese sich gegen die
Federkraft der Ventilfeder 64 zurückbewegt, kann
der Verschluss 46 gedreht werden. Wenn die Sperrkugel 73 gegen
den zugespitzten Sitzabschnitt 70 gepresst wird und durch
Empfangen der Federkraft der Ventilfeder 74 zentriert wird,
kann die Position des Verschlusses 46 bestimmt und beibehalten
werden. Eine Gruppe, die durch drei des Sperrventildurchgangs 69 gebildet
wird, ist an drei Positionen entlang der Umfangsrichtung für
die drei Kommunikationsdurchgänge 45 vorgesehen,
um den Positionen der jeweiligen drei Mündungsdurchgänge 49 zu
entsprechen, so dass die entsprechenden drei Mündungsdurchgänge 49 mit
den Kommunikationsdurchgängen 45 ausgerichtet
werden können. Aufgrund dieser Anordnung kann die Zylindervorrichtung der
vorliegenden Variation dieselben Wirkungen wie die der oben genannten
dritten Ausführungsform mit sich bringen.
-
Im
Folgenden wird die zweite Variation der dritten Ausführungsform
mit Bezug auf 19 beschrieben. 19 zeigt
eine vertikale Querschnittsansicht der gesamten zweiten Variation.
Wie es in 19 gezeigt ist, ist die Hülse 59,
die durch zwei getrennte Elemente in der oben genannten dritten Ausführungsform
gebildet wird, als ein integrales einziges Element in der vorliegenden
Variation ausgebildet. Ferner ist die Hülse 59 integral
mit der Mittelstangenführung 34 ausgebildet. Die Öldichtung 33 ist
an der Mittelstangenführung 34 angebracht. Ein
O-Ring 75 ist zwischen der Mittelstangenführung 34 und
dem Zylinderelement 31 angeordnet. Das Betriebsfluid ist durch
die Mittelstangenführung 34 dichtend aufgenommen.
Der Stangenführungsabschnitt 36 enthält kein
Betriebsfluid. Folglich kann der Betrag des Betriebsfluids verringert
werden und dadurch kann das Gewicht der Zylindervorrichtung 30 verringert
werden, was dieselbe Wirkung wie die in der oben erwähnten
dritten Ausführungsform mit sich bringen kann.
-
Im
Folgenden wird die dritte Variation der dritten Ausführungsform
mit Bezug auf 20 beschrieben. 20 zeigt
eine vergrößerte vertikale Querschnittsansicht
des Zylinderabschnitts 39 und seine Umgebung in der vorliegenden
Variation. Wie es in 20 gezeigt ist, sind in der
vorliegenden Variation die Anbringausrichtungen des Kolbens 41 und des
Verschlusses 46 und die Positionsbeziehung dazwischen bezüglich
denen in der oben erwähnten dritten Ausführungsform
umgekehrt; der Verschluss 46 ist auf der Seite der bodenseitigen
Kammer 39B angeordnet. Ferner ist der Verschluss 46 in
der axialen Richtung fixiert, und ein Sperrventil 76 ist
als ein getrennter Körper vorgesehen, anstelle des Verschlusses,
der als ein Ventilkörper eines Sperrventils dient. Ferner,
da der Verschluss 46 auf der Seite der bodenseitigen Kammer 39B angeordnet
ist, sind die konvexen Abschnitte 57 der mittleren Stangenführung 34 ausgelassen,
und stattdessen ist ein Eingriffselement 77, das aufgebaut
ist, um mit den Ausschnitten 52 des Verschlusses 46 einzugreifen,
in der bodenseitigen Kammer 39 angebracht.
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Das
Sperrventil 76 weist die folgende Struktur auf. Sperrventildurchgänge 78 zum
Verbinden der stangenseitigen Kammer 39A und der bodenseitigen Kammer 39B sind
durch den Kolben 41 ausgebildet, und ein Scheibenventil 79 zum Öffnen
und Schließen des Sperrventildurchgangs 78 ist
an dem Ende des Kolbens 41 auf der Seite der stangenseitigen
Kammer 39A angebracht, wodurch lediglich ein Betriebsfluidfluss
von der bodenseitigen Kammer 39B zur stangenseitigen Kammer 39A durch
den Sperrventildurchgang 78 erlaubt wird. Eine Mehrzahl
von Durchgängen 80 sind durch den Verschluss 46 für
ein konstantes Verbinden der Sperrventildurchgänge 78 mit der
bodenseitigen Kammer 39B ausgebildet.
-
Das
Eingriffselement 77 ist ein ringförmiges Element,
das eine Außenumfangsnut 81 enthält und ist
in den Zylinderabschnitt 39 eingepasst. Das Eingriffselement 77 ist
in der axialen Richtung und in der Drehrichtung um die Achse fixiert,
durch nach innen gerichtetes Verpressen der Seitenwand des Zylinderelements 31 vom
Außenbereich. Ferner enthält das Eingriffselement 77 einen
konvexen Eingriffsabschnitt 32, der so auf eine hervorstehende
Weise ausgebildet ist, um den Ausschnitten 52 des Verschlusses 46 zugewandt
zu sein, der an dem Kolben 41 angebracht ist. Der konvexe
Eingriffsabschnitt 82 kann mit den Ausschnitten 52 des
Verschlusses 46 durch tiefes Zurückziehen der
Kolbenstange 40 in das Zylinderelement 31 und
Bewegen des Kolbens 41 zur Bodenseite des Zylinderelements 31 in
Eingriff gebracht werden.
-
Als
ein Resultat ist es möglich, dieselbe Wirkung wie in der
oben erwähnten dritten Ausführungsform zu erzielen.
Zum Einstellen der Dämpfungskraft wird die Kolbenstange 40 tief
in das Zylinderelement 31 zurückgezogen, wird
der konvexe Eingriffsabschnitt 82 des Eingriffselements 77 in
den Ausschnitten 52 des Verschlusses 46 eingepasst
und wird anschließend das Zylinderelement 31 gedreht.
Folglich wird der Außenumfangsabschnitt des Verschlusses 46 etwas
abgelenkt und der konvexe Arretierabschnitt 51 wird von
dem konkaven Arretierabschnitt 50 gelöst, so dass
der Verschluss 46 gedreht werden kann, wodurch eine gewünschte
Dämpfungskraft erhalten werde kann.
-
In
den oben erwähnten Ausführungsformen kann die
Dämpfungskraft durch Verringern des Durchflussflächenbereichs,
durch den Öl fließt, erhalten werden. Allerdings
kann irgendeine Struktur, die im Stande ist, eine Dämpfungskraft
zu erzeugen, wie beispielsweise ein Reibungsdämpfer, der
aufgebaut ist, um eine Dämpfungskraft zu erzeugen, durch
Ausnutzung von Reibung zwischen einem Kolben und einem Zylinder
angewendet werden, obwohl die Struktur, welche ein Fluid ausnutzt,
im Besonderen Öl, es ermöglicht, eine besonders
stabile Dämpfungskraft zu erzeugen.
-
Wenn
die Zylindervorrichtungen der oben erwähnten Ausführungsformen
als ein Türschließer verwendet werden, ist es
vorzuziehen, ein ästhetisches Gehäuse um diesen
anzuordnen. Im Besonderen, wenn Öl verwendet wird, ist
es wünschenswert, ein Gehäuse anzuordnen, da Staub
und dergleichen andernfalls an der Kolbenstange anhaften kann.
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In
der dritten Ausführungsform wird der Verschluss 46 gedreht,
wenn die Kolbenstange 40 aus dem Zylinderelement 31 maximal
herausgezogen ist oder in das Zylinderelement maximal eingebracht
ist. Allerdings ermöglichen Vergrößerungen
bezüglich der Dicke des Verschlusses und der axialen Länge des
konvexen Eingriffsabschnitts 57 oder 82, die Dämpfungskraft
etwas bevor die Kolbenstange 40 maximal aus dem Zylinderelement 31 herausgezogen
ist oder maximal in das Zylinderelement 31 zurückgebracht
ist einzustellen. Folglich, selbst wenn eine Person die Zylindervorrichtung
beim Anbringen der Zylindervorrichtung an einer etwas versetzten Position
anbringt, ist es weiterhin möglich, die Dämpfungskraft
einzustellen. Ferner kann dieselbe Wirkung auch durch ein solches
Aufbauen des Eingriffsabschnitts 57 oder 82 erzielt
werden, dass der Eingriffsabschnitt 57 oder 82 axial
etwas bewegbar ist.
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Gemäß der
Zylindervorrichtung und dem Türschließer der vorliegenden
Erfindung ist es möglich, gewünschte Charakteristika
zum Unterstützen des Öffnens/Schließens
einer Tür zu erhalten.
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In
dem Federdämpfer der vorliegenden Erfindung, der wie oben
erwähnt aufgebaut ist, sobald die Tür einen vorbestimmten
Winkel nach dem Beginn des Schließens erreicht, werden
die Kupplungskugeln in der Außenumfangskupplungsnut und
den Kugel enthaltenden Öffnungen aufgenommen, so dass der
Kupplungsring und die Kolbenstange integral miteinander gekoppelt
werden, und danach wird die Mündungseinheit des Kolbens
aktiviert, so dass die Tür geschlossen wird, während
die Dämpfungskraft die Türbewegung beeinflusst.
D. h., bevor die Tür vollständig geschlossen ist,
wirkt die Dämpfungskraft auf die Tür und dadurch
wird die Schließgeschwindigkeit der Tür verringert.
Folglich kann ein Einquetschen eines Fingers wirkungsvoll vermieden werden.
Ferner kann der Federdämpfer der vorliegenden Erfindung
als ein neuartiger Türöffner dienen (automatische
Türöffnungsvorrichtung), nachdem die Tür
einen vorbestimmten Winkel erreicht, wenn die Tür geöffnet
wird. D. h., dass der Federdämpfer der vorliegenden Erfindung
selbst mit einer Stopperfunktion zum Halten des Öffnungswinkels
der Tür vorgesehen ist. Ferner können weitere
verschiedene Wirkungen durch den Federdämpfer der vorliegenden Erfindung
herbeigeführt werden. Beispielsweise, wenn die Kupplungskugeln
in der Innenumfangskupplungsnut und den Kupplungskugel enthaltenden Öffnungen
des Kupplungsrings enthalten sind und dadurch die Kolbenstange von
dem Kupplungsring frei ist, wirkt die elastische Kraft der Kompressionsspiralfeder
nicht auf die Kolbenstange, so dass die Tür mit einer äußerst
geringen Kraft geöffnet und geschlossen werden kann.
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Obwohl
lediglich beispielhafte Ausführungsformen der Erfindung
im Detail oben beschrieben wurden, wird der Fachmann einfach anerkennen, dass
viele Modifikationen in den beispielhaften Ausführungsformen
möglich sind, ohne sich materiell von der neuen Lehre und
den Vorteilen der Erfindung zu entfernen. Folglich ist beabsichtigt,
alle solche Modifikationen in dem Gegenstand der Erfindung enthalten
sind. Ferner können alle Merkmale aller Ausführungsformen
und aller Ansprüche miteinander kombiniert werden, solang
sie sich nicht widersprechen.
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Die
vorliegende Anmeldung beansprucht die Priorität der
japanischen Patentanmeldung Nr. 2008-124879 ,
eingereicht am 12. Mai 2008, und der
japanischen Patentanmeldung Nr. 2008-307570 ,
eingereicht am 2. Dezember 2008. Die gesamte Offenbarung der
japanischen Patentanmeldungen
Nr. 2008-124879 und
2008-307570 ,
inklusive Beschreibung, Ansprüche, Zeichnungen und Zusammenfassung,
ist hierin durch Bezugnahme in deren Gesamtheit einbegriffen.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- - JP 2008-2124 [0002, 0003, 0004]
- - JP 2008-124879 [0099, 0099]
- - JP 2008-307570 [0099, 0099]