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Technisches Gebiet
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Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf einen Stoßdämpfer, der Stöße beim Anhalten eines sich bewegenden Objektes dämpft, indem der Strömungswiderstand eines viskosen Fluides in stoßdämpfender Weise genutzt wird. Insbesondere bezieht sich die vorliegende Erfindung auf einen staubarmen/ staubresistenten Stoßdämpfer, der in der Lage ist, die Stauberzeugung durch Stöße, Gleiten oder dergleichen beim Anhalten des sich bewegenden Objektes zu vermeiden und der auch die Leckage eines Ölfilmes oder das Eintreten von Staubpartikeln über eine Stangenoberfläche vermeidet und die Haltbarkeit erhöht.
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Stand der Technik
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Traditionell sind Stoßdämpfer, die Stöße beim Anhalten eines sich bewegenden Objektes mit Hilfe des Fluidwiderstandes eines viskosen Fluides dämpfen, weithin bekannt. Dies ist beispielsweise in den Patentdokumenten D1 und D2 beschrieben.
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Ein Stoßdämpfer dieser Art hat typischerweise einen Aufbau, bei dem eine ölartige Flüssigkeit, beispielsweise Mineralöl, in einer Kolbenkammer aufgenommen ist, wobei der Kolben zum Bremsen in einem Zustand aufgenommen wird, in welchem ein Strömungsspalt für die ölartige Flüssigkeit gewährleistet bleibt, und wobei sich eine mit dem Kolben verbundene Stange zur Außenseite des Zylindergehäuses erstreckt. Wenn das sich bewegende Objekt mit einem vorderen Ende der Stange kollidiert und den Kolben drückt, bewegt sich die in die Kolbenkammer eingebrachte ölartige Flüssigkeit in einer Richtung entgegen der Gleitrichtung des Kolbens, wobei kinetische Energie des sich bewegenden Objektes mithilfe des Strömungswiderstandes der ölartigen Flüssigkeit, welche während der Bewegung durch den Strömungsspalt fließt, absorbiert wird.
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Typischerweise hat der oben beschriebene Stoßdämpfer einen Aufbau, bei welchem sich dann, wenn das sich bewegende Objekt mit dem vorderen Ende der von der Stangenabdeckung an einem vorderen Endabschnitt des Zylindergehäuses vorstehenden Stange kollidiert und die Stange zurückgedrückt wird, die Stange bewegt, bis das sich bewegende Objekt in Kontakt mit der vorderen Endfläche des Stangenabdeckung tritt und seine Stoppposition festgelegt wird.
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Die Stangenabdeckung besteht typischerweise aus einem Metall, wie Edelstahl. Jedes Mal, wenn sich der Kolben durch die Kollision mit dem sich bewegenden Objekt zurückzieht und das sich bewegende Objekt mit der Stangenabdeckung kollidiert, werden typischerweise sehr kleine metallische Staubpartikel durch Reibung oder dergleichen, welche durch die Bewegung der Verschiebung zwischen dem sich bewegenden Objekt und der Stangenabdeckung bewirkt wird, erzeugt. Zuvor werden in den meisten Fällen zusätzlich Staubpartikel auch generiert, wenn das sich bewegende Objekt mit dem vorderen Ende der Stange kollidiert. Außerdem werden auch Verschleißpartikel zwischen der Stange und einer Stangendichtung oder einem Lagerelement generiert, welches die Stange in dem Zylindergehäuse gleitend abstützt. Wenn Metallpulver an einer Vorrichtung in einer Arbeitsumgebung anhaftet, in der mit Halbleiterelementen oder dergleichen gearbeitet wird, können die Eigenschaften dieser Vorrichtung beeinträchtigt werden. Dementsprechend ist die Verwendung des traditionellen Stoßdämpfers in Umgebungen, bei denen metallische Staubpartikel unerwünscht sind, beispielsweise den Umgebungen bei der Herstellung von Halbleitern, ungeeignet.
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Beispiele von Maßnahmen zum Herangehen an die oben beschriebenen Probleme werden unten erläutert. Eine beispielhafte Maßnahme liegt darin, dass der Stoßdämpfer einen Aufbau nutzt, welcher die Erzeugung von Staubpartikeln bei der Kollision des sich bewegenden Objektes mit der Stange oder der Stangenabdeckung soweit wie möglich reduziert und der keine Verschleißpartikel zwischen der Stange und der Stangendichtung oder dem Lagerelement in dem Zylindergehäuse erzeugt. Eine weitere beispielhafte Maßnahme liegt darin, dass der oben beschriebene stauberzeugende Abschnitt abgedeckt wird, um das Herumfliegen von Staubpartikeln zu vermeiden, wobei die Staubpartikel in dem staubgenerierenden Abschnitt abgesaugt werden und wobei außerdem das sich bewegende Objekt und der staubgenerierende Abschnitt, in dem Staub durch die Kollision mit dem sich bewegenden Objekt in dem Stoßdämpfer erzeugt wird, zu einer Stelle bewegt werden, an welcher der Einfluss der Stauberzeugung auf die gesamte Ausrüstung gering ist. Die erstere Maßnahme soll sich mit geringeren Kosten umsetzen lassen. Bei der letzteren Maßnahme kann die Ausrüstung zu erhöhten Kosten führen. Daher wird die erstere Maßnahme benötigt, um die Erzeugung von Staubpartikeln zu verringern.
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Wenn bei dem oben beschriebenen Stoßdämpfer Staubpartikel oder dergleichen, die in der oben beschriebenen Weise erzeugt wurden, an der Stange vorliegen, wenn das sich bewegende Objekt mit der aus dem Zylindergehäuse vorstehenden Stange kollidiert, treten sie außerdem in das Zylindergehäuse ein und bewirken einen Verschleiß von dessen innerem Aufbau oder dergleichen. Daher ist es notwendig, einen staubresistenten Abstreifer oder dergleichen um die Stange vorzusehen, um den Eintritt von Fremdstoffen zu vermeiden. Da die Stange an dem Lager in dem Zylindergehäuse gehalten wird, wobei ein Ölfilm zur Schmierung dazwischen vorgesehen ist, besteht zusätzlich zu der Notwenigkeit der Vermeidung des Eintritts von Fremdstoffen in das Zylindergehäuse auch die Notwendigkeit, zu verhindern, dass der Ölfilm zur Schmierung aus dem Lager heraustritt. Wenn die Leckage des Ölfilmes zur Schmierung fortschreitet, tritt auch die ölartige Flüssigkeit, die in das Zylindergehäuse eingefüllt ist und die kinetische Energie des sich bewegenden Objektes durch ihren Strömungswiderstand absorbiert, aus und die Leistung des Stoßdämpfers geht schließlich verloren.
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Liste der Patentdokumente
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- D1: japanische ungeprüfte Patentoffenlegungsschrift Nr. 2004-11768
- D2: japanische ungeprüfte Patentoffenlegungsschrift Nr. 2010-7765
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Zusammenfassung der Erfindung
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Technisches Problem
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Grundsätzlich ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen staubarmen/ staubresistenten Stoßdämpfer vorzuschlagen, der in der Lage ist, die Kollision eines sich bewegenden Objektes mit einem Zylindergehäuse zu vermeiden, die Erzeugung von Staubpartikeln zu vermeiden und außerdem das Einbringen von Fremdstoffen, wie Staubpartikeln, über die Stange in der Zylindergehäuse zu vermeiden und die Leckage eines Schmierölfilmes über ein Lager nach außen zu verhindern.
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Lösung des Problems
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Zur Lösung der oben genannten Aufgabe sieht die vorliegende Erfindung einen staubarmen/ staubresistenten Stoßdämpfer vor mit einem metallischen Zylindergehäuse mit einer Kolbenkammer, in der eine ölartige Flüssigkeit eingeschlossen ist, einem Kolben, der in einem Zustand in einer axialen Richtung in der Kolbenkammer bewegbar ist, in welchem ein Spalt zur Schaffung eines Strömungswiderstandes für die ölartige Flüssigkeit gegeben ist, einer Stange mit einem Basisendabschnitt, welcher mit dem Kolben verbunden ist, und einem vorderen Endabschnitt, welcher durch eine Stangenführungsöffnung in dem Zylindergehäuse in fluiddichter Weise vorsteht, wobei die Stange es ermöglicht, ein sich bewegendes Objekt durch Kollision mit dem vorderen Endabschnitt abzubremsen, und mit einem Rückführmechanismus, welcher die Stange in einer Richtung drängt, in welcher die Stange von dem Zylindergehäuse vorsteht. Ein zylindrisches Lager aus einem synthetischen Harz mit einer Stoßdämpfungseigenschaft ist an einem Endabschnitt der Stangenführungsöffnung in dem Zylindergehäuse angebracht, wobei sich die Stange durch eine zentrale Öffnung des Lagers so erstreckt, dass sie frei gleiten kann, wobei ein vorderes Ende des Lagers relativ zu einer äußeren Endfläche des Zylindergehäuses nach außen vorsteht und als ein Kontaktabschnitt dient, mit dem das sich bewegende Objekt in Kontakt treten kann, so dass das Lager auch als ein Stopper dient, um zu vermeiden, dass das sich bewegende Objekt in Kontakt mit der äußeren Endfläche des Zylindergehäuses tritt. Ein Staubsammelelement zur Vermeidung des Eintritts von Staubpartikeln und ein Schmierelement zum Speichern eines Schmieröls und Zuführen des Schmieröls zu einer Oberfläche der Stange sind an einer Stelle in der Stangenführungsöffnung an einer dem Lager zugewandten Seite der Kolbenkammer angeordnet.
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Bei dem staubarmen/ staubresistenten Stoßdämpfer mit dem oben beschriebenen Aufbau trägt das aus dem synthetischen Harz mit der Stoßdämpfungseigenschaft hergestellte zylindrische Lager die Stange so, dass sie frei gleiten kann, und dient auch als ein Stopper zum Anhalten des sich bewegenden Objektes, ohne dass das sich bewegende Objekt in Kontakt mit dem Zylindergehäuse treten kann, nachdem das sich bewegende Objekt mit dem vorderen Ende der Stange kollidiert ist. Wenn das sich bewegende Objekt mit dem Lager kollidiert, das aus dem oben beschriebenen synthetischen Harz mit der Stoßdämpfungseigenschaft hergestellt ist, werden außerdem keine Staubpartikel generiert, und das sich bewegende Objekt kann an einer vorbestimmten Halteposition in stoßgedämpfter Weise angehalten werden.
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Da das Schmiermittel, beispielsweise Schmierfett, das in das Schmierelement gesaugt wird, kontinuierlich der Oberfläche der Stange zugeführt und ein Ölfilm ausgebildet wird, kann die Stange gleichmäßig gleiten, die an der Stange anhaftenden Staubpartikel können aufgefangen werden und ihr Eintritt in das Innere kann verhindert werden. Außerdem kann der Ölfilm, der an der Stange haftet und nach außen austreten kann, gesammelt und zurückgehalten werden, und die Kontamination einer äußeren Umgebung, die durch Leckage des Ölfilmes bewirkt würde, kann vermieden werden. Gleichzeitig kann eine Verschwendung des Ölfilms verringert werden.
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Wenn das Schmiermittel, beispielsweise Schmierfett, das in der Schmierelement eingesaugt ist, kontinuierlich der Oberfläche der Stange zugeführt wird, wird die verbleibende Menge verringert und die Zufuhr des Schmiermittels ist nahezu unmöglich. Die ölartige Flüssigkeit, die in die Kolbenkammer eingefüllt ist, wird dazu genutzt, den Ölfilm als eine Alternative zu dem Schmiermittel auszubilden. In diesem Fall wird gewährleistet, dass im Wesentlichen die gleiche Funktion erfüllt wird, als wenn das Schmiermittel verwendet wird.
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Bei der vorliegenden Erfindung hat das Lager vorzugsweise eine axiale Länge, die gleich oder größer ist als ein Durchmesser der Stange.
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Bei der vorliegenden Erfindung kann das Zylindergehäuse vorzugsweise einen Gehäusekörper mit der Kolbenkammer aufweisen und eine Stangenabdeckung, die mit einem Endabschnitt des Gehäusekörpers verbunden ist. Das Staubsammelelement und das Schmierelement können an der Stangenabdeckung vorgesehen sein.
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Das Staubsammelelement und das Schmierelement können jeweils vorzugsweise aus einem porösen Material hergestellt sein, und das Staubsammelelement kann vorzugsweise in einem trockenen Zustand gehalten werden.
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Gemäß der vorliegenden Erfindung ist eine Stangendichtung an einer Position an einem Ende in der Stangenführungsöffnung an der Seite der Kolbenkammer angeordnet, wobei die Stangendichtung in Gleitkontakt mit einer äußeren Umfangsfläche mit der Stange steht. Eine Beziehung zwischen der Position der Stangendichtung und dem Hub der Stange ist so gewählt, dass ein Abschnitt der Stange, der in Kontakt mit der Stangendichtung tritt, wenn die Stange vollständig in das Lager eingedrückt ist, nicht von dem Lager nach außen exponiert wird, wenn die Stange vorsteht.
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Dieser Aufbau dient dazu, den Eintritt der Staubpartikel, die an der Stange haften, in das Zylindergehäuse zu vermeiden und hilft auch bei der Vermeidung der Adhäsion des Ölfilms an der Stange und der Leckage des Ölfilms nach außen.
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Gemäß der vorliegenden Erfindung kann die Stange eine Nut aufweisen, um eine Fläche der Stange, die in Kontakt mit dem Lager tritt, zu verringern. Die Nut kann in einer Außenfläche der Stange vorgesehen sein.
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Die Nut kann vorzugsweise an einer Position vorgesehen sein, an welcher dann, wenn die Stange an einer Ursprungsposition steht, die Nut vorzugsweise von dem Lager exponiert ist. Wenn die Stange durch das sich bewegende Objekt in das Lager hineingedrückt wird, kann die Nut vorzugsweise in Kontakt mit einer inneren Umfangsfläche des Lagers treten. Die Nut kann vorzugsweise eine Tiefe haben, die zu einem Basisende der Stange allmählich tiefer wird.
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Die Nut kann eine kreisförmige oder spiralförmige Gestalt haben. Ein Staubpartikeleinfangelement zum Auffangen von Staubpartikeln, die an einer inneren Umfangsfläche des Lagers haften, kann in der Nut vorgesehen sein.
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Vorteilhafte Wirkungen der Erfindung
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Der oben beschriebene Stoßdämpfer gemäß der vorliegenden Erfindung kann die Kollision des sich bewegenden Objektes mit dem Zylindergehäuse vermeiden und kann neben der Erzeugung von Staubpartikeln außerdem vermeiden, dass Fremdstoffe, wie Staubpartikel, durch eine Stange in das Zylindergehäuse eingebracht werden, sowie die Leckage des Ölfilms für die Schmierung über das Lager nach außen verhindern. Dementsprechend kann das Stoßdämpfer in Umgebungen eingesetzt werden, bei denen Staubpartikel unerwünscht sind, und zeigt auch eine verlängerte Lebensdauer selbst in Umgebungen mit großen Mengen an Staubpartikeln, weil er eine Gestaltung aufweist, die den Eintritt von Fremdstoffen, wie Staubpartikeln, verhindern kann.
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Kurze Beschreibung der Zeichnungen
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1 ist ein Schnitt, der einen Zustand zeigt, in dem ein Kolben und eine Stange an einer Ursprungsposition in einem staubarmen/ staubresistenten Stoßdämpfer gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung stehen.
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2 ist ein Schnitt, der einen Betriebszustand zeigt, in dem der Kolben und die Stange in dem Stoßdämpfer zu einer Dämpfungsposition bewegt sind.
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3 ist ein Schnitt, der einen Stoßdämpfer gemäß einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung in einem Zustand zeigt, in dem ein Kolben und eine Stange an einer Ursprungsposition stehen.
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4 ist ein Schnitt, der einen Betriebszustand zeigt, in dem der Kolben und die Stange bei dem Stoßdämpfer gemäß der zweiten Ausführungsform zu einer Dämpfungsposition bewegt sind.
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5 ist ein vergrößerter Teilschnitt einer Nut in der Stange.
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6 ist ein Schnitt, der einen Hauptabschnitt eines Stoßdämpfers gemäß einer dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt.
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7 ist ein Schnitt, der einen Hauptabschnitt eines Stoßdämpfers gemäß einer vierten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt.
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8 ist ein Schnitt, der einen Hauptabschnitt eines Stoßdämpfers gemäß einer fünften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt.
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Beschreibung von Ausführungsformen
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Die 1 und 2 zeigen einen staubarmen/ staubresistenten Stoßdämpfer gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Ein Stoßdämpfer 50A umfasst als Hauptelemente ein Zylindergehäuse 1 mit einer Kolbenkammer 5, in der eine ölartige Flüssigkeit vorgesehen ist, einen Kolben 6, der in der Kolbenkammer 5 so aufgenommen ist, dass er sich entlang einer Richtung einer Achse L in einem Zustand verschieben kann, in dem ein Spalt zur Schaffung eines Strömungswiderstandes für die ölartige Flüssigkeit vorhanden ist, und eine Stange 7, deren Basisende mit dem Kolben 6 verbunden ist und deren vorderes Ende sich durch eine Stangenführungsöffnung 10 in dem Zylindergehäuse 1 in einer fluiddichten Weise nach außen erstreckt, sowie eine Rückführfeder 8 als einen Rückführmechanismus zum Drängen der Stange 7 in einer Richtung, in welcher sie aus dem Zylindergehäuse 1 vorsteht. Der Stoßdämpfer 50A stoppt ein sich bewegendes Objekt 4, das mit dem vorderen Ende der Stange 7 kollidiert, in einer stoßdämpfenden Weise, indem er den Strömungswiderstand der ölartigen Flüssigkeit nutzt, wenn sich der Kolben 6 in der Kolbenkammer 5 bewegt.
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Das Zylindergehäuse 1 kann vorzugsweise gebildet werden, indem ein Gehäusekörper 2 aus Metall, welcher die Kolbenkammer 5 aufweist, und eine Stangenabdeckung 3 aus Metall, durch welche sich die Stange 7 in einer fluiddichten Weise nach außen erstrecken kann, verbunden werden, wie es in der Zeichnung dargestellt ist. Das Zylindergehäuse 1 ist aber nicht auf diese Konfiguration eingeschränkt.
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Die Stangenführungsöffnung 10 in der Stangenabdeckung 3 in dem Zylindergehäuse 1 umfasst eine Lageraufnahmeöffnung 10a, deren Öffnungsdurchmesser an einer Position ihres äußeren Endes erweitert ist. Ein zylindrisches Lager 12 aus einem synthetischen Harz, welches die Stoßdämpfungseigenschaft aufweist, ist in einem Zustand angebracht, in welchem es fest in die Lageraufnahmeöffnung 10a eingesetzt ist. Die Stange 7 erstreckt sich durch eine zentrale Öffnung 12a in dem Lager 12 derart, dass sie frei gleiten kann. Die gegenüberliegenden Endflächen des Lagers 12 in der Richtung der Achse L sind flache Oberflächen senkrecht zu der Achse L, wobei eine vordere Endfläche der gegenüberliegenden Endflächen ein Kontaktabschnitt 12b ist, der von einer äußeren Endfläche 3a der Stangenabdeckung 3 nach außen vorsteht und mit welchem das sich bewegende Objekt 4 in Kontakt treten kann. Der Vorsprung des Lagers 12 von dem Zylindergehäuse 1 hat eine Länge, bei der selbst dann, wenn das sich bewegende Objekt 4 mit dem vorderen Ende der Stange 7 kollidiert, die Stange 7 in das Zylindergehäuse 1 zurückgedrückt wird, wobei das sich bewegende Objekt 4 in Kontakt mit dem Kontaktabschnitt 12b tritt und das Lager 12 komprimiert und deformiert wird, sodass eine Kollision des sich bewegenden Objektes 4 mit der äußeren Endfläche des Zylindergehäuses 1, das heißt der äußeren Endfläche 3a der Stangenabdeckung 3, vermieden wird.
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Bei dieser Gestaltung trägt und führt das Lager 12, das aus einem synthetischen Harz mit Stoßdämpfungseigenschaften besteht, die Stange 7 so, dass sie frei gleiten kann. Das Lager 12 dient auch als ein Stopper, um das sich bewegende Objekt 4 anzuhalten, ohne dass das sich bewegende Objekt 4 in Kontakt mit der Stangenabdeckung 3 treten kann, nachdem das sich bewegende Objekt 4 mit dem vorderen Ende der Stange 7 kollidiert ist. Das Lager 12, das aus einem synthetischen Harz mit Stoßdämpfungseigenschaften besteht, erzeugt keine Staubpartikel, auch wenn das sich bewegende Objekt 4 mit ihm kollidiert, und kann das sich bewegende Objekt 4 an einer vorbestimmten Stoppposition in einer stoßdämpfenden Weise anhalten. Ein Material mit der Gleiteigenschaft und der staubresistenten Eigenschaft ist für das Lager 12 geeignet, und beispielsweise kann das Material ein Polyphenylsulfid (PPS) sein.
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Um die Stange 7 stabil zu führen, kann eine Länge S des Lagers 12 in der Richtung der Achse L vorzugsweise gleich oder größer sein als der Durchmesser der Stange 7.
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Der Gehäusekörper 2 umfasst einen Einlass 14, der zum Einfüllen der ölartigen Flüssigkeit in die Kolbenkammer 5 genutzt wird. Der Einlass 14 ist an einem kopfseitigen Endabschnitt gegenüber der Seite, an welcher die Stangenabdeckung 3 angebracht ist, vorgesehen. Der Einlass 14 wird verschlossen, indem ein Stopfen 15 eingeschraubt wird. Der Stopfen 15 dient auch als ein Druckregulierelement, um die ölartige Flüssigkeit vorzuspannen. Der Stopfen 15 ist an dem Einlass 14 durch Gewindeeingriff zwischen seinem Außengewindeabschnitt und einem Innengewindeabschnitt des Einlasses 14 angebracht. Indem der Stopfen 15 vorwärts bewegt wird und ein Dichtelement 15a entlang eines zylindrischen Abschnitts 14a in dem Einlass 14 zurückdrückt, wird die ölartige Flüssigkeit in dem Zylindergehäuse 1 unter Druck gesetzt. Hierdurch kann die ölartige Flüssigkeit in einer Menge, die der Leckagemenge entspricht, vorab in die Kolbenkammer 5 eingepresst werden.
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Ein Halter 18 zur Bildung eines Druckspeichers, wie er unten beschrieben ist, wird an dem stangenseitigen Endabschnitt, an welchem die Stangenabdeckung 3 an dem Gehäusekörper 2 angebracht ist, gehalten. Der Halter 18 weist einen O-Ring 19 an der äußeren Umfangsseite an dem stangenseitigen Endabschnitt im Innenraum in dem Zylindergehäuse 1 auf. Der Halter 18 weist außerdem einen ausgeschnittenen Abschnitt 21 zur Aufnahme einer Stangendichtung 20 auf, die in Gleitkontakt mit der äußeren Umfangsfläche der Stange 7 steht und diese Umfangsfläche abdichtet.
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Ein Staubsammelelement 24 zur Verhinderung der Eintritts von Staub und ein Schmierelement 25 zur Aufnahme eines Schmieröls und dessen Lieferung zu der äußeren Umfangsfläche der Stange 7 sind weiter innen als die Lageraufnahmeöffnung 10a in dem Zylindergehäuse 1 angeordnet, das heißt sie sind in dem Zylindergehäuse 1 in der Stangenführungsöffnung 10 in der Stangenabdeckung 3 an der Seite der Kolbenkammer 5 angeordnet. In dem Fall, wenn der Gehäusekörper 2 und die Stangenabdeckung 3 einstückig ausgebildet sind, können das Staubsammelelement 24 und das Schmierelement 25 an der der Lageraufnahmeöffnung 10a in der Stangenführungsöffnung 10 zugewandten Seite der Kolbenkammer 5 angeordnet sein.
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Der Kolben 6 ist in der Richtung der Achse L beweglich in der Kolbenkammer 5 so aufgenommen, dass ein Spalt zur Schaffung eines Strömungswiderstandes für die ölartige Flüssigkeit zwischen der äußeren Umfangsfläche des Kolbens 6 und der inneren Umfangsfläche der Kolbenkammer 5 erreicht wird.
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Der Kolben 6 ist an dem Basisendabschnitt der Stange 7 in einem Abschnitt 7a mit reduziertem Durchmesser angebracht. Zwischen der Stange 7 und dem Kolben 6 ist ein Einbahnkanal vorgesehen. Wenn der Kolben 6 zu der kompressionsseitigen Kammer 5a eingedrückt wird, wie es in 2 gezeigt ist, blockiert der Einbahnkanal den Durchtritt der ölartigen Flüssigkeit von der kompressionsseitigen Kammer 5a zu einer Kammer 5b an der offenen Seite. Wenn der Kolben 6 zu der Kammer 5b an der offenen Seite zurückkehrt, wie es in 1 gezeigt ist, gestattet der Einbahnkanal den Durchtritt der ölartigen Flüssigkeit, die von der Kammer 5b an der offenen Seite zu der Kammer 5a an der Kompressionsseite fließt. Der Einbahnkanal ist in der unten beschriebenen Weise aufgebaut.
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Ein immer offener Spalt 22a, über den eine kontinuierliche Verbindung zwischen der Vorderseite und der Rückseite des Kolbens 6 möglich ist, ist zwischen der äußeren Umfangsfläche des Abschnitts 7a mit verringertem Durchmesser der Stange 7 und der inneren Umfangsfläche einer zentralen Öffnung 6a in dem Kolben 6 vorgesehen. Ein abgestufter Abschnitt 7b an einer Endseite des Abschnitts 7a der Stange 7 mit verringertem Durchmesser und eine dem abgestuften Abschnitt 7b zugewandte Seitenfläche 6b des Kolbens 6 sind jeweils als flache Flächen ausgebildet. Die flachen Flächen können durch leichte Bewegung des Kolbens 6 in der Richtung der Achse L in Kontakt miteinander treten oder voneinander getrennt werden. Dies erlaubt die Bildung eines Öffnungs-/ Schließspaltes 22b zwischen dem abgestuften Abschnitt 7b und der Seitenfläche 6b. Wie in 2 gezeigt ist, wird der Öffnungs-/Schließspalt 22b geschlossen und der Durchtritt der ölartigen Flüssigkeit verhindert, wenn der abgestufte Abschnitt 7b in Kontakt mit dem Kolben 6 tritt. Wie in 1 gezeigt ist, wird der Öffnungs-/ Schließspalt 22b geöffnet und der Durchgang der ölartigen Flüssigkeit gestattet, wenn der abgestufte Abschnitt 7b sich von dem Kolben 6 trennt.
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Auf diese Weise wird der Einbahnkanal zwischen dem immer offenen Spalt 22a und dem Öffnungs-/ Schließspalt 22b gebildet.
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Eine Aufnahme 27 für eine ringförmige Feder ist mithilfe eines Haltekragens an einer Position angebracht, die dem Basisendabschnitt näher liegt als der Kolben 6 der Stange 7. Die Rückführfeder 8 zum Pressen des Kolbens 6 zu der Kammer 5b an der offenen Seite ist zwischen der Federaufnahme 27 und dem kopfseitigen Ende in der Kolbenkammer 5 angeordnet. Die Rückführfeder 8 drängt den Kolben und die Stange 7 immer in einer Richtung, in welcher sie zu der in 1 gezeigten Ursprungsposition zurückkehren. Die Länge des Abschnitts 7a der Stange 7 mit verringertem Durchmesser in der axialen Richtung ist etwas größer als die Dicke des Kolbens 6. Eine Länge, die es dem Kolben 6 ermöglicht, sich frei auf dem Abschnitt 7a der Stange 7 mit verringertem Durchmesser in der axialen Richtung zu bewegen, wird durch die Befestigungsposition der Federaufnahme 27 an dem vorderen Ende der Stange 7 festgelegt. Auf diese Weise kann die dort fließende ölartige Flüssigkeit ihre gleichmäßige Strömung behalten, die für den Rückführvorgang des Kolbens 6 geeignet ist.
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Der Halter 18 zur Bildung des Druckspeichers weist eine zylindrische Hülse 29 auf, welche den Umfang der Stange 7 umgibt. Eine Druckspeicherkammer 30 ist um die Hülse 29 ausgebildet. In der Druckspeicherkammer 30 ist ein elastisches Element 31, das aus einem Schaum mit geschlossenen Zellen besteht, aufgenommen. Auf diese Weise wird der Druckspeicher gebildet. Die axiale Länge des elastischen Elements 31 in einem nicht komprimierten Zustand ist im Wesentlichen die gleiche wie die Länge der Druckspeicherkammer 30 in der Richtung der Achse L. In dem in 1 gezeigten Ursprungszustand befindet sich das elastische Element 31 in einem elastisch komprimierten Zustand durch den Druck der durch den Einlass 14 in die Kolbenkammer 5 eingepressten ölartigen Flüssigkeit. Das Innere der Druckspeicherkammer 30 steht über einen Verbindungsdurchgang mit der Kolbenkammer 5 in Verbindung. Daher ist auch die in der Kolbenkammer 5 vorgesehene ölartige Flüssigkeit in einem Zustand, in welchem sie durch die Elastizität des komprimierten elastischen Elementes 31 unter Druck gesetzt ist.
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In dem Fall, wenn der Kolben 6 und die Stange 7 sich von der in 1 dargestellten Ursprungsposition zu der in 2 dargestellten Dämpfungsposition bewegen, bewegt sich die ölartige Flüssigkeit in der kompressionsseitigen Kammer 5a zu der Kammer 5b an der offenen Seite. Mit der Bewegung des Kolbens 6 und der Stange 7 tritt die Stange 7 in die Kammer 5b an der offenen Seite, so dass es notwendig ist, einen Raum zur Aufnahme der ölartigen Flüssigkeit in einem Volumen, das der der in das Zylindergehäuse 1 eingebrachten Stange entspricht, bereitzuhalten. Dieser Raum wird durch Deformierung durch Zusammenpressen des in der Druckspeicherkammer 30 aufgenommenen elastischen Elements 31 geschaffen. Im Gegensatz dazu kehrt in dem Fall, in welchem der Kolben 6 von der Dämpfungsposition zu der Ursprungsposition zurückkehrt, die ölartige Flüssigkeit aus der Kammer 5b an der offenen Seite zu der kompressionsseitigen Kammer 5a zurück. Diese ölartige Flüssigkeit ist diejenige, die erhalten wird, indem das zuvor komprimierte elastische Element 31, das in die Druckspeicherkammer 31 eingepresst wurde, durch Expansion zurückgeführt wird.
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Wie zuvor beschrieben wurde, ist das Staubspeicherelement 24 zur Verhinderung des Eintritts von Staubpartikeln an der Seite der Lageraufnahmeöffnung 10a in der Stangenführungsöffnung 10 angeordnet. Das Staubaufnahmeelement 24 besteht aus einem porösen Material, das in einem trockenen Zustand gehalten wird, hat die Eigenschaft, Staubpartikel zu absorbieren und dient dazu, zu verhindern, dass die Staubpartikel, die an der Stange 7 anhaften, in die Stangendichtung 20 eintreten. Das poröse Material, welches das Staubsammelelement 24 bildet, kann vorzugsweise die Eigenschaft haben, Flüssigkeit zu absorbieren, um die Funktion des Sammelns und Haltens eines Ölfilmes, der an der Stange 7 haftet und nach außen austreten kann, zu übernehmen.
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Das Schmierelement 25 zum Halten des Schmieröls ist an einer Position angeordnet, welche der Kolbenkammer 5 näher liegt als das Staubsammelelement 24. Das Schmierelement 25 besteht aus einem porösen Material und dient dazu, ein Schmiermittel aufzusaugen und das Schmiermittel zu der Oberfläche der Stange zu führen.
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Das poröse Material, das sowohl das Staubsammelelement 24 als auch das Schmierelement 25 bildet, wird vorzugsweise aus einem Filzelement oder dergleichen gebildet.
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Bei dem oben beschriebenen Aufbau wird das Schmiermittel, beispielsweise Fett, das in das Schmierelement 25 gesaugt wurde, kontinuierlich auf die Oberfläche der Stange 7 aufgebracht, und ein Ölfilm wird gebildet. Dadurch kann die Stange 7 gleichmäßig gleiten. Da das Staubsammelelement 24 aus einem porösen Material besteht, welches in einem trockenen Zustand Staubpartikel absorbiert, an der Seite der Lageraufnahmeöffnung 10a in der Stangenführungsöffnung 10 angeordnet ist, kann das Staubsammelelement 24 Staubpartikel, die an der Stange 7 anhaften, auffangen und daran hindern, nach innen einzutreten. Es kann außerdem einen Ölfilm, der an der Stange 7 haftet und nach außen austreten kann, sammeln und die Kontamination einer äußeren Umgebung durch die Leckage des Ölfilms soweit wie möglich verhindern. Gleichzeitig wird die Verschwendung des Ölfilms signifikant reduziert.
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Wenn das Schmiermittel, beispielsweise Fett, das in der Schmierelement 25 eingesaugt wurde, kontinuierlich auf die Oberfläche der Stange aufgebracht wird, wird die verbleibende Menge verringert, und wenn die Zufuhr des Schmiermittels nahezu unmöglich ist, kann als eine Alternative zu dem Schmiermittel die in die Kolbenkammer 5 eingefüllte ölartige Flüssigkeit dazu verwendet werden, den Ölfilm auszubilden. In diesem Fall wird im Wesentlichen die gleiche Funktion erreicht, wie wenn das Schmiermittel verwendet würde.
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Die Stangendichtung 20 zur Abdichtung zwischen der äußeren Umfangsfläche der Stange 7 und der inneren Umfangsfläche der Hülse 29 ist an dem Ende in der Stangenführungsöffnung 10 angeordnet, an dem das Staubsammelelement 24 und das Schmierelement 25 an der Seite der Kolbenkammer 5 angeordnet sind. Die Beziehung zwischen der Position, an welcher die Stangendichtung 20 angeordnet ist, und einem Arbeitshub der Stange 7 ist so gewählt, dass ein Abschnitt der äußeren Umfangsfläche der Stange 7, der in Kontakt mit der Stangendichtung 20 tritt, wenn die Stange 7 vollständig in das Lager 12 hineingedrückt ist, wie es in 2 gezeigt ist, nicht zu der Außenseite des Lagers 12 exponiert wird, wenn die Stange 7 zurückgezogen wird und von dem Lager 12 vorsteht, wie es in 1 gezeigt ist. Diese Gestaltung dient auch dazu, den Eintritt von Staubpartikeln, die an der Stange 7 haften, in das Zylindergehäuse 1 zu vermeiden, und dazu, die Adhäsion des Ölfilmes an der Stange und die Leckage des Ölfilmes nach außen zu verhindern.
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Es kann grundsätzlich vorkommen, dass bei dem Stoßdämpfer das sich bewegende Objekt 4 nicht in der Richtung der Achse L der Stange 7 mit dem vorderen Ende der Stange 7 kollidiert. Beispielsweise kann es mit einer leichten Winkelverschiebung relativ zu der Richtung der Achse L anstoßen. Wenn das Staubsammelelement 24 und das Schmierelement 25 an der Stangenführungsöffnung 10 in dem Zylindergehäuse 1 angeordnet sind, wird in diesem Fall wie oben beschrieben angenommen, dass die Effekte einer Stoßkraft von dem sich bewegenden Objekt 4, das mit einer Winkelverschiebung auf der Stange 7 und dem Lager 12 auftritt, dementsprechend größer ist, weil die Stange 7 eine entsprechende Länge aufweisen muss. In einem solchen Fall, bei dem das sich bewegende Objekt mit der Stange in einer Richtung kollidiert, die zu der axialen Richtung geneigt ist, verringert aber die Existenz des Lagers 12, das aus einem synthetischen Harz besteht und fest in die Lageraufnahmeöffnung 10a in der Stangenführungsöffnung 10 eingepresst ist, die Effekte der in der schrägen Richtung auf die Stange ausgeübten Kraft. Dies kann die Last auf die Stange reduzieren, ihr Gleiten stabilisieren und die Arbeit des Staubsammelelements und des Schmierelements stabilisieren. Hierdurch kann der Eintritt von Verschleißpartikeln oder dergleichen in die Stangendichtung verringert und auch deren Verschleiß verringert werden.
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Bei dem staubarmen/ staubresistenten Stoßdämpfer 50A, wie er oben beschrieben wurde, kann die Erzeugung von Staubpartikeln bei der Kollision zwischen dem sich bewegenden Objekt 4 und der Stange oder dem Zylindergehäuse vermieden werden. Außerdem kann der Eintritt von Fremdstoffen oder dergleichen vermieden werden, und auch die Leckage des Ölfilms für die Schmierung über das Lager nach außen kann vermieden werden. Somit kann ein solcher Stoßdämpfer auch in Umgebungen eingesetzt werden, bei denen metallische Staubpartikel unerwünscht sind, und es lässt sich eine verlängerte Lebensdauer auch in Umgebungen erreichen, bei denen größere Mengen an Staubpartikeln vorliegen.
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Die 3 und 4 zeigen einen Stoßdämpfer gemäß einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Ein Stoßdämpfer 50B gemäß der zweiten Ausführungsform unterscheidet sich von dem Stoßdämpfer 50A gemäß der ersten Ausführungsform dahingehend, dass eine Nut 33 zur Verringerung der Fläche des Kolbens 7 in Kontakt mit der inneren Umfangsfläche der zentralen Öffnung 12a in dem Lager 12 tritt. Der übrige Aufbau ist im Wesentlichen der gleiche wie bei dem Stoßdämpfer 50A gemäß der ersten Ausführungsform. Die gleichen Bezugszeichen wie bei dem Stoßdämpfer 50A werden für die wesentlichen identischen Abschnitte verwendet, auf deren Beschreibung wird verzichtet und der Aufbau hinsichtlich der Nut 33 wird unten beschrieben.
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Im Allgemeinen sind in einer Arbeitsumgebung, in welcher ein Stoßdämpfer verwendet wird, die an der Oberfläche der Stange 7 haftenden Partikel nicht einfach mit dem Staubsammelelement 24 zu entfernen, wenn die Korngröße der Staubpartikel auf einige Mikrometer verringert ist, weil die Staubpartikel stärker durch die statische Aufladung als durch die Schwerkraft bestimmt werden. Somit haften die an der Oberfläche der Stange 7 anhaftenden Partikel einfach an der inneren Umfangsfläche der zentralen Öffnung 12a in dem Lager 12, das aus einem synthetischen Harz besteht, und lagern sich dort an.
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Um dieses Problem zu lösen, weist der Stoßdämpfer 50B gemäß der zweiten Ausführungsform die Nut 33 in der Außenfläche der Stange 7 auf, um die Fläche der Stange 7, die in Kontakt mit dem Lager 12 tritt, zu verringern und die Menge an Staubpartikeln, die in das Lager 12 eingebracht werden, zu reduzieren.
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Die Nut 33 ist eine kreisförmige Nut, welche den Umfang der Stange 7 umgibt. Die Nut 33 hat eine Nutenbreite W, die kleiner ist als die Länge S des Lagers 12 und über den gesamten Umfang der Nut 33 konstant ist. Die Tiefe der Nut 33 ist in der Richtung der Breite W der Nut 33 nicht konstant, so dass sie, wie in 5 gezeigt ist, zu der Basisendseite der Stange 7 (in 5 rechts) allmählich tiefer wird. Das bedeutet, dass die Nut 33 eine Querschnittform hat, die durch zwei Seiten eines Dreieckes definiert wird, und eine Bodenwand 33c und eine Seitenwand 33d umfasst. Die Bodenwand 33c ist in einer Richtung geneigt, in welcher die Tiefe der Nut von einem ersten Nutenende 33a an dem vorderen Ende der Stange zu einem zweiten Nutenende 33b an dem Basisende der Stange zunimmt. Die Seitenwand 33d ist an dem zweiten Nutenende 33b vorgesehen. Der Endabschnitt der Bodenwand 33c an der Seite des ersten Nutenendes 33a ist an der gleiche Position wie an der äußeren Umfangsfläche 7c in der Stange 7. Der Endabschnitt der Bodenwand 33c an der Seite des zweiten Nutenendes 33b geht in das untere Ende der Seitenwand 33d über, das heißt einem inneren Durchmesserende.
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Ein bevorzugter Wert der Tiefe D der Nut an dem tiefsten Abschnitt an der Seite des zweiten Nutenendes 33b variiert in Abhängigkeit von dem Durchmesser der Stange 7. Typischerweise kann sie vorzugsweise etwa 0,5 % bis 20 % des Durchmessers der Stange 7 betragen und insbesondere kann sie bei etwa 0,5 % bis 5 % des Durchmessers liegen.
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Die Seitenwand 33d muss nicht senkrecht zu der Achse L stehen. Beispielsweise kann sie angewinkelt sein, so dass sie sich allmählich der Basisendseite der Stange 7 annähert, wenn sie näher zu der Seite des Außendurchmessers kommt.
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Die Position der Nut 33 in der Stange 7 ist so gewählt, dass in dem Fall, bei welchem die Stange 7 an ihrer in 3 gezeigten Ursprungsposition steht, das heißt in dem Fall, bei dem die Stange 7 maximal von dem Lager 12 vorsteht, die Nut 33 zu der Außenseite des Lagers 12 exponiert ist. Wenn die Stange 7 durch das sich bewegende Objekt in das Lager 12 hineingedrückt wird, kann die Nut 33 in Kontakt mit der inneren Umfangsfläche der zentralen Öffnung 12a in dem Lager 12 kommen.
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In diesem Fall kann die Nut 33 vorzugsweise so angeordnet sein, dass dann, wenn die Nut 33 durch das sich bewegende Objekt 4 maximal in das Lager 12 hineingedrückt ist und die Dämpfungsposition erreicht, sich die Nut 33 über das Lager 12 hinaus bewegt und vor dem Staubsammelelement 24 anhält, wie es in 4 gezeigt ist, oder dass die Nut 33 wie bei einem Stoßdämpfer 50C gemäß einer in 6 gezeigten dritten Ausführungsform an einer Position liegt, an welcher sie das Staubsammelelement 24 überlappt, das heißt einer Position, an welcher sie innerhalb des Staubsammelelements 24 verbleibt. Die Nut 33 kann auch an einer Position vorgesehen sein, an welcher sie innerhalb des Lagers 12 verbleibt. Mit anderen Worten kann die Nut 33 vorzugsweise an einer Position vorgesehen sein, an welcher sie selbst dann, wenn die Stange 7 bis zu der Dämpfungsposition hineingedrückt ist, nicht in Kontakt mit dem Schmierelement 25 tritt. Dies kann verhindern, dass Schmieröl, das in das Schmierelement 25 eingesaugt wurde, durch die Nut 33 abgeführt wird.
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Wie bei einem Stoßdämpfer 50D gemäß einer vierten Ausführungsform, die in 7 gezeigt ist, kann die Stange 7 auch mehrere Nuten 33 aufweisen. In diesem Fall können die mehreren Nuten 33 gleichmäßig oder in ungleichmäßigen Intervallen beabstandet sein. Die mehreren Nuten 33 sind vorzugsweise so angeordnet, dass, wie durch die gestrichelte Linie in 7 gezeigt ist, dann, wenn die Stange 7 bis zu der Dämpfungsposition hineingedrückt ist, die Nut 33a, die dem Basisende der Stange 7 am nächsten liegt, an einer Position vor dem Staubsammelelement 24 oder an einer Position, welche das Staubsammelelement 24 überlappt, angeordnet ist, während die anderen Nuten 33 sich über das Lager 12 hinaus bewegen oder innerhalb des Lagers 12 bleiben.
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Wie bei den Stoßdämpfern 50B bis 50D gemäß den zweiten bis vierten Ausführungsformen, bei denen eine oder mehrere Nuten 33 in dem Umfang der Stange 7 vorgesehen sind, wird auf diese Weise die Fläche der Stange 7, die in Kontakt mit dem Lager 12 tritt, wenn die Stange 7 in das Lager 12 hineingedrückt wird, um die Fläche, welche der Breite der Nut 33 oder der Gesamtbreite der Nuten 33 entspricht, verringert. Dementsprechend wird die Menge der Staubpartikel, die an der äußeren Umfangsfläche der Stange 7 anhaften und in das Lager 12 eingebracht werden, kleiner als in dem Fall, bei dem die Stange 7 keine Nut 33 aufweist. Die Verringerung der Gleiteigenschaft der Stange 7, welche durch die Adhäsion der Staubpartikel an der inneren Umfangsfläche des Lagers 12 bewirkt wird, wird reduziert.
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Da dann, wenn die in das Lager 12 hingedrückte Stange 7 zu ihrer Ursprungsposition zurückkehrt, die an der inneren Umfangsfläche des Lagers 12 anhaftenden Staubpartikel durch eine Kante der Nut 33, insbesondere die Kante an der Seite des zweiten Nutenendes 33b abgestreift werden und nach außen abgeführt werden, lässt sich auch der Vorteil eines Staubentfernungseffektes für das Lager 12 erreichen.
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Wie in 5 gezeigt ist, kann in der Nut 33 ein Staubpartikelauffangelement 35 aus Filz vorgesehen sein. Bei diesem Aufbau können die Staubpartikel, die an der inneren Umfangsfläche des Lagers 12 anhaften, abgefangen werden, indem sie durch das Staubpartikelauffangelement 35 abgestreift und dann wirksam nach außen ausgetragen werden können.
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Die Nut(en) 33 bei den zweiten bis vierten Ausführungsformen ist/sind kreisförmig, sie können aber auch eine Spiralform aufweisen, wie bei einem Stoßdämpfer 50E gemäß einer fünften Ausführungsform, die in 8 gezeigt ist. In diesem Fall, bei dem die Spiralnut 33 vorgesehen ist, hat die Nut 33 vorzugsweise eine Länge, bei welcher sie ein oder mehrmals um die Stange 7 gewunden ist.
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Die Nut 33 kann eine in der Richtung der Breite W konstante Tiefe haben. Die Nut 33 kann einen U-förmigen Querschnitt haben.
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Außerdem kann anstelle der kreisförmigen oder spiralförmigen Nut 33, die sich um den Umfang der Stange 7 erstreckt, eine lineare Nut, die sich parallel zu der Achse L erstreckt, eine gekrümmte Nut, die einen Teil einer Spirale bildet, oder dergleichen an der Außenfläche der Stange 7 vorgesehen sein. In diesen Fällen kann vorzugsweise eine Mehrzahl von Nuten gleichmäßig um die Achse L beabstandet sein.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Zylindergehäuse
- 2
- Gehäusekörper
- 3
- Stangenabdeckung
- 4
- sich bewegendes Objekt
- 5
- Kolbenkammer
- 6
- Kolben
- 7
- Stange
- 8
- Rückführfeder
- 10
- Stangenführungsöffnung
- 12
- Lager
- 12a
- zentrale Öffnung
- 12b
- Kontaktabschnitt
- 20
- Stangendichtung
- 24
- Staubsammelelement
- 25
- elastisches Element
- 33, 33a
- Nut
- 50A, 50B, 50C, 50D, 50E
- Stoßdämpfer
- L
- Achse
- S
- Länge
- W
- Nutenbreite
