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Diese Erfindung betrifft eine Gas- oder Luftfeder, die
bei einer hinteren Tür oder einem Kofferraumdeckel eines
Vierradfahrzeuges oder dergleichen verwendet wird.
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Ein Vierradfahrzeug weist im allgemeinen hintere Türen
auf, die jeweils zum Öffnen und Schließen längs einer oder
um eine horizontale Achse der Karosserie in der Lage sind.
Die hintere Tür ist an der Karosserie durch eine Gasfeder
angebracht, so daß eine Kraft, die zum Öffnen der hinteren
Tür erforderlich ist, durch eine Hilfskraft der Gasfeder
reduziert werden kann.
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Eine der häufig verwendeten Gasfedern ist eine
umgekehrte Gasfeder, die so gestaltet ist, daß sie einen
Zylinder an der Oberseite und einen Stab an der Unterseite
anordnet, wenn die hintere Tür geschlossen ist. Die
umgekehrte Gasfeder ist in zwei Typen klassifiziert, abhängig
vom Befestigungsverfahren der Gasfeder zwischen der
hinteren Tür und der Karosserie. Eine ist ein Typ mit einer
umgekehrten Kraft, die in den Fig. 14A bis 14C der
Zeichnungen gezeigt wird, und die andere ist ein Dreh- Typ mit
umgekehrter Position, der in den Fig. 15A und 15B
gezeigt wird.
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Bei einer Gasfeder 1 mit umgekehrter Kraft, die in den
Fig. 14A bis 14C gezeigt wird, die hauptsächlich bei
einer hinteren Tür von Vierradfahrzeugen, wie einer
Kombilimousine verwendet wird, ist ein Zylinder 3 an der
hinteren Tür 2 befestigt, und ein Stab 4 ist an der Karosserie
befestigt, um den Zylinder 3 und den Stab 4 in einer im
wesentlichen vertikalen Position zu halten. In diesem Fall
ändern der Zylinder 3 und der Stab 4 weder im geöffneten
noch im geschlossenen Zustand der hinteren Tür 2 ihre
Position.
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Bei einer Gasfeder 1 des Dreh-Typs mit umgekehrter
Position, der in den Fig. 15A und 15B gezeigt wird, der
bei einer hinteren Tür 2 von Vierradfahrzeugen, wie einem
Personenwagen verwendet wird, ist der Zylinder 3 an der
Karosserie befestigt, und der Stab 4 ist an der hintere Tür 2
so befestigt, daß die Gasfeder unter einem Winkel
angeordnet wird, wenn die hintere Tür 2 geschlossen ist. In diesem
Fall drehen der Zylinder 3 und der Stab 4 ihre Position
zwischen geöffneten und geschlossenen Zuständen der
hinteren Tür 2.
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Diese Gasfedern 1 des umgekehrten Typs sind infolge
einer ausgezeichneten Dichtungseigenschaft weit verbreitet
verwendet worden, in Anbetracht dessen, daß ein Gas 5 dicht
in einem Zylinder 3 eingeschlossen ist. Das Gas 5 ist im
Zylinder 3 zusammen mit einer kleinen Menge Öls 6
eingeschlossen. Bei der umgekehrten Gasfeder 1 der Fig. 14A
bis 14C bleibt das Öl 6 im unteren Abschnitt des Zylinders
3, wenn die hintere Tür 2 geschlossen ist, und eine
Gasdichtung 7, die in der unteren Öffnung angeordnet ist, wird
mit dem Öl 6 geeignet geschmiert, so daß das im Zylinder 3
eingeschlossene Gas 5 durch die Gasdichtung 7 abgedichtet
werden kann.
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Wie in Fig. 16A gezeigt, fließt bei der obigen
umgekehrten Gasfeder 1 während der Kompressionsbearbeitung der
Gasfeder 1 das in einer kolbenseitigen Kammer 8A
eingeschlossene Gas 5 durch einen äußeren Kanal 10 um einen
Kolben 9 und eine Öffnung 11 in eine stabseitige Kammer 8B, so
daß eine kleine oder keine Dämpfungskraft erzeugt wird,
wodurch die hintere Tür 2 schnell geschlossen wird.
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Fig. 16B zeigt den Prozeß des Ausfahrens der Gasfeder
1, bei dem ein äußerer Kolbenring 12 um den Kolben 9 den
äußeren Kanal 10 sperrt, und dadurch das Gas 5 in der
stabseitigen Kammer 8B nur durch die Öffnung 11 des Kolbens 9
in die kolbenseitige Kammer 8A fließt, so eine
Ausfahrdämpfungskraft auftritt. Beim Prozeß des Ausfahrens der
Gasfeder 1 wird, obwohl eine Ausfahrhilfskraft auf den Stab
4 wirkt, die Hilfskraft, die durch die Gasfeder 1 durch den
Druck des eingeschlossenen Gases 5 im Zylinder 3
(Reaktionskraft des Gases) verursacht wird, die
Übergangsgeschwindigkeit (oder Ausfahrgeschwindigkeit) des Stabes 4
durch die Ausfahrdämpfungskraft kontrolliert, um die
hintere Tür 2 mit einer gewünschten Geschwindigkeit nach oben
zu drücken.
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Ferner zeigt Fig. 14C einen Zustand der Gasfeder 1,
wenn die Gasfeder 1 am Ende des Ausfahrprozesses völlig
ausgefahren ist, in dem das Öl 6 im Zylinder 3 durch die
Öffnung 11 des Kolbens 9 fließt, um einen großen
Dämpfungswiderstand zu erzeugen. Die vollständig ausgefahrene
Gasfeder 1 wird dadurch gedämpft.
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Wie oben erläutert, verursacht die Verwendung des Öls
6, um die Dämpfungsoperation auszuführen, wenn sie
vollständig ausgefahren ist, keine Probleme für die Gasfeder 1
des Typs mit umgekehrter Kraft, der in den Fig. 14A bis
14C gezeigt wird, wohingegen die folgenden Probleme (1) bis
(4) bei der Gasfeder 1 des Dreh-Typs mit umgekehrter
Position vorhanden sind, die in den Fig. 15A und 15B gezeigt
wird.
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(1) Da der Zylinder 3 und der Stab 4 ihre Position
drehen, um den Zylinder 3 an der Unterseite und den Stab 4 an
der Oberseite anzuordnen, wenn die hintere Tür 2 geöffnet
wird, tritt das Öl 6 in der stabseitigen Kammer 8B nahe der
gedrehten Position ein und fließt durch die Öffnung 11 des
Kolbens 9 in die kolbenseitige Kammer 8A. Dadurch wird die
stabseitige Kammer 8B in einem völligen Ausfahrbereich in
einen Öl-Mangelzustand versetzt. Als Ergebnis kann die
Gasfeder 1 nicht ausreichend gedämpft werden, und es tritt
ein Problem auf, da der Kolben 9 heftig mit der
Öffnungsende des Zylinders 3 zusammenstößt, so daß Vibrationen auf
die Karosserie übertragen werden.
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(2) Wenn die hintere Tür 2 wieder geöffnet wird,
nachdem die hintere Tür 2 bis zu einer Position geringfügig
über der gedrehten Position geschlossen wurde, bewegt sich
das Öl 6 zur kolbenseitigen Kammer 8A und die stabseitige
Kammer 8B wird in einen Öl-Mangelzustand versetzt. Als
Ergebnis kann die Gasfeder 1 nicht ausreichend gedämpft
werden, wenn sie vollständig ausgefahren wird, und daher tritt
dasselbe Problem auf, daß der Kolben 9 heftig mit der
Öffnungsende des Zylinders 3 zusammenstößt.
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(3) Wenn die hintere Tür 2 geöffnet wird, tritt das Öl
6 in der stabseitigen Kammer 8B nahe der gedrehten Position
ein und beginnt, zur kolbenseitigen Kammer 8A zu fließen,
so daß das Öl 6 durch die Öffnung 11 fließt, um den
Gasstromwiederstand und folglich die Ausfahrdämpfungskraft
zu erhöhen. Dies bewirkt eine Verzögerung des
Ausfahrvorgangs des Stabes 4 und des Öffnungsvorgangs der hinteren
Tür 2.
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(4) Da das Öl 6, das durch die Öffnung 11 geht, die
Ausfahrdämpfungskraft beeinflußt, kann die
Ausfahrdämpfungskraft mit verschiedenen Bedingungen variieren, wie mit
der eingeschlossenen Menge des Öls 6, der Temperatur des
Öls 6, der Position der Gasfeder 1 und der Reaktionskraft
des eingeschlossenen Gases 5.
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Um die obigen Probleme zu lösen, offenbart die
japanische offengelegte Patentanmeldung (JP-A) Nr. 53-1764
(erster Stand der Technik) eine Gasfeder 13, wie in Fig. 17
gezeigt, die infolge der Wirkung nur eines Gases (Luft)
gedämpft wird, wenn sie vollständig ausgefahren wird. Die
Gasfeder 13 schließt eine sehr kleine Menge Öl 6 ein, um
nur die Gasdichtung 7 zu schmieren. Die Gasfeder 13 weist
auf: Zylindernuten 15, die in eine axiale Richtung eines
Zylinders 14 durch Einkerben der Innenfläche des Zylinders
14 gebildet werden, so daß die kolbenseitige Kammer 8A und
die stabseitige Kammer 8B miteinander in Verbindung stehen
können; und eine innere Öffnung 17A und eine äußere Öffnung
17B, die durch einen Kolben 16 geht.
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In der Gasfeder 13 fließt das in der kolbenseitigen
Kammer 8A eingeschlossene Gas 5 während der
Kompressionsphase in die stabseitige Kammer 8B, und durch die
Zylindernuten 15, die innere Öffnung 17A und die äußere Öffnung
17B, so daß eine kleine oder keine Dämpfungskraft auftritt.
Beim Ausfahrprozeß fließt, da eine Lippe 18 am Kolben 16
vorgesehen ist und die äußere Öffnung 17B sperrt, das Gas 5
in der stabseitigen Kammer 8B durch die Zylindernuten 15
und die innere Öffnung 17A in die kolbenseitige Kammer 8A,
so daß eine Ausfahrdämpfungskraft auftritt. Wenn die
Gasfeder 13 am Ende des Ausfahrprozesses vollständig
ausgefahren worden ist, kommt der Kolben 16 zu einer
Position (Luftstaubereich), wo keine Zylindernut 15
ausgebildet ist, um eine Luftstau-Kammer mit der Gasdichtung
7, die am Öffnungsende des Zylinders 14 vorgesehen
ist, mit einer Stabführung 19 und dem Kolben 16 zu
definieren. Die vollständig ausgefahrene Gasfeder 13 wird nur
durch den Fließwiderstand des Gases 5 gedämpft
(luftgestaut), das durch die innere Öffnung 17A fließt.
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Es ist auch eine Gasfeder eines anderen Typs bekannt
mit Zylindernuten an der Innenfläche des Zylinders (zweiter
Stand der Technik), die gestaltet sind, um ein Gas (Luft)
aus der stabseitigen Kammer in die kolbenseitige Kammer
entweichen zu lassen, wenn der Kolben vollständig
ausgefahren worden ist, nachdem er in den Luftstaubereich gerast
ist, ohne eine solche innere Öffnung 17A, wie sie im Kolben
16 der obigen Gasfeder 13 ausgebildet ist, durch einen
exzentrischen Freiraum zwischen einem harten Kolbenring und
der Innenfläche des Zylinders, wobei der Kolbenring aus
Harz, wie Teflon (Warenzeichen von Dupon Co., Ltd.) oder
Juranex (Warenzeichen von Polyplastic Co., Ltd.) besteht
und in die Außenkante des Kolbens eingesetzt ist.
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Jedoch sind die folgenden Nachteile in den beiden
Beispielen des Stands der Technik vorhanden. In der Gasfeder
13 (erster Stand der Technik), die in Fig. 17 gezeigt wird,
muß der Durchmesser der inneren Öffnung 17A durch den
Kolben 16 so eingestellt werden, daß er einen sehr kleinen
Querschnitt von 0,5 mm oder weniger aufweist, so daß der
Herstellungsschritt des Bohrens Schwierigkeiten verursacht,
wodurch folglich die Produktivität des Kolbens 16 und der
Gasfeder 13 vermindert werden.
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Da in der Gasfeder des zweiten Stands der Technik der
exzentrische Zwischenraum zwischen der Innenfläche des
Zylinders und der Außenkante des Kolbenrings anstelle der
Öffnung verwendet wird, wobei der exzentrische Zwischenraum
spontan erzeugt wird, wenn der Zylinder und der Kolbenring
hergestellt werden, bewirkt eine Ungleichmäßigkeit des
exzentrischen Zwischenraums eine Ungleichmäßigkeit der
Luftstaueigenschaften, wodurch die Gasfeder folglich
instabil gemacht wird.
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Das Dokument FR-A-2 305 645 beschreibt eine Gasfeder
gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1, insbesondere eine
Gasfeder, in der Dichtungs- und Führungsglieder in einer
Öffnung angeordnet sind, die an einem Ende eines Zylinders
vorgesehen ist, der ein Gas darin einschließt, wobei das
andere Ende des Zylinders geschlossen ist; und die
aufweist: einen Stab, der einem Kolben an einem Ende desselben
aufweist und durch die Dichtungs- und Führungsglieder
zusammen mit dem Kolben verschiebbar im Zylinder angeordnet
ist, wobei der Zylinder durch den Kolben in eine
stabseitige Kammer und eine kolbenseitige Kammer unterteilt ist;
eine Kraftausübungseinrichtung, die im Zylinder angeordnet
ist, um den Stab in eine Ausfahrrichtung zu drücken; einen
ringförmigen Kanal, der zwischen der Innenfläche des
Zylinders und einer Außenkante des Kolbens ausgebildet ist,
um zwischen den Kammern, die an beiden Seiten des Kolbens
vorgesehen sind, eine Verbindung herzustellen, eine
ringförmige Nut, die um den Kolben ausgebildet ist, und eine
Dichtungseinrichtung, die an der ringförmigen Nut befestigt
ist, wobei die Dichtungseinrichtung eine Absperrfunktion
aufweist, um den ringförmigen Kanal nur bei einem
Kompressionsvorgang zu öffnen; eine Zylindernut, die in eine
axiale Richtung des Zylinders ausgebildet ist, um eine
Ausfahrdämpfungskraft bereitzustellen, während das Gas in
einer Ausfahrphase von der stabseitigen Kammer durch die
Zylindernut in die kolbenseitige Kammer fließt; und eine
Luftstau-Kammer, die zwischen dem Kolben und den Dichtungs-
und Führungsgliedern nahe dem Ausfahrende des Zylinders
definierbar ist, um eine Dämpfungswirkung zu erzeugen, wenn
er am Ende der Ausfahrphase vollständig ausgefahren ist.
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Die vorliegende Erfindung ist unter Berücksichtigung
der obigen Probleme gemacht worden, und es ist eine Aufgabe
derselben, eine Gasfeder bereitzustellen, die in der Lage
ist, gleichmäßige, stabile Luftstaueigenschaften
bereitzustellen, und in der Lage ist, den Herstellungsprozeß zu
vereinfachen und die Kosten zu reduzieren.
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Erfindungsgemäß wird eine Gasfeder bereitgestellt, bei
der:
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Dichtungs- und Führungsglieder in einer Öffnung
angeordnet sind, die an einem Ende eines Zylinders vorgesehen
sind, der Gas einschließt, wobei das andere Ende des
Zylinders geschlossen ist;
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ein Stab, der einen Kolben an einem Ende desselben
aufweist, im Zylinder zusammen mit dem Kolben durch die
Dichtungs- und Führungsglieder gleitend beweglich ist, der
Zylinder durch den Kolben in eine stabseitige Kammer und eine
kolbenseitige Kammer unterteilt ist;
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eine Kraftausübungseinrichtung innerhalb des Zylinders
bereitgestellt wird, um den Stab in eine Ausfahrrichtung zu
drücken;
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ein ringförmiger Kanal zwischen der Innenfläche des
Zylinders und der Außenkante des Kolbens ausgebildet wird, um
einen Austausch zwischen den Kammern, die auf beiden Seiten
des Kolbens vorgesehen sind, zu ermöglichen;
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eine ringförmige Nut um den äußeren Kolben herum
gebildet wird, und eine Dichtungsvorrichtung an der ringförmigen
Nut angebracht ist, wobei die Dichtungsvorrichtung eine
Absperrfunktion zur Öffnung des ringförmigen Kanals nur in
einem Kompressionsvorgang aufweist;
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eine Zylindernut in axialer Richtung des Zylinders über
den gesamten Bereich des Kolbenhubs gebildet wird,
ausgenommen eine Fläche nahe am Ausfahrende, und dadurch eine
Ausfahrdämpfungskraft auftritt, während das Gas in einem
Ausfahrvorgang von der stabseitgen Kammer durch die
Zylindernut in die kolbenseitige Kammer fließt;
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und eine Luftstau-Kammer um den Kolben und die
Dichtungs- und Führungsglieder nahe am Ausfahrende des
Zylinders definierbar ist, so daß ein Dämpfungsvorgang
durchgeführt werden kann, wenn der Kolben vollständig am Ende des
Ausfahrvorgangs ausgefahren ist, wobei der Kolben aus einem
porösen Material besteht, um einen Austausch zwischen den
Kammern zu ermöglichen, die an beiden Seiten des Kolbens
vorgesehen sind.
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Der Kolben kann aus einer gesinterten Legierung
bestehen.
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Die Dichtungseinrichtung, die die Absperrfunktion
aufweist, kann ein O-Ring sein.
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Die Erfindung weist die folgenden Effekte auf.
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Die Zylindernut ist in die axiale Richtung des
Zylinders über den gesamten Bereich des Kolbenhubs ausgebildet,
mit der Ausnahme des Ausfahrendes, so daß eine
Dämpfungskraft im Ausfahrprozeß auftreten kann, und offene Poren des
porösen Kolbens, der aus einem porösen Material besteht,
werden als ein Kanal verwendet, um Luft aus der Luftstau-
Kammer zur kolbenseitigen Kammer entweichen zu lassen,
wobei die Luftstau-Kammer in der stabseitigen Kammer
ausgebildet ist, wenn die Gasfeder vollständig ausgefahren
worden ist, wodurch eine gleichmäßige, stabile
Luftstaueigenschaft erhalten wird.
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Ferner müssen keine sehr klein bemessenen Öffnungen
durch den Kolben ausgebildet sein, so daß der Kolben
einfach herzustellen wird, wodurch die Produktivität
verbessert wird und die Herstellungskosten gesenkt werden.
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Da der Kolben porös ist, wobei er aus einer gesinterten
Legierung besteht, kann die Dichte des porösen Kolbens ohne
weiteres geändert werden, indem die Masse des gesinterten
Pulvers oder der Betrag der Kraft geändert werden, die
während der Pulverformung ausgeübt wird, wodurch
unterschiedliche Luftstaueigenschaften erzeugt werden.
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Da der Kolben als ein Körper ausgebildet ist, sind
Teile wie Scheiben nicht erforderlich, um einen Flansch auf
einer Seite der ringförmigen Nut zu bilden, und die Anzahl
der Teile und Herstellungsprozesse für den Kolben können
reduziert werden, wodurch die Kosten reduziert werden.
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Da die Dichtungseinrichtung, die die Absperrfunktion
aufweist, einen elastischen O-Ring verwendet, kann der O-
Ring leicht in die ringförmige Nut um den äußeren Kolben
eingesetzt werden, selbst wenn der Kolben als ein Körper
ausgebildet ist, durch Dehnung und Erweiterung des O-Rings.
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Die vorliegende Erfindung wird aus der detaillierten
Beschreibung, die im folgenden gegeben wird, und aus den
beigefügten Zeichnungen der Ausführungsformen der Erfindung
vollständiger verstanden werden, die lediglich beispielhaft
gegeben werden und nicht dazu bestimmt sind, die
vorliegende Erfindung zu beschränken.
Die Zeichnungen zeigen:
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Fig. 1 eine teilweise Schnittansicht, die eine
erfindungsgemäße Ausführungsform einer Gasfeder zeigt;
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Fig. 2 eine Schnittansicht, die einen Zylinder der Fig. 1
zeigt;
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Fig. 3 eine Schnittansicht, die einen Kolben der Fig. 1
zeigt;
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Fig. 4 ein Diagramm, das den Kolben der Fig. 3 von der
Ebene gesehen zeigt, die durch den Pfeil IV
angezeigt wird;
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Fig. 5 eine Schnittansicht, die längs der Ebene der Linie
V-V der Fig. 2 aufgenommen ist und den Zylinder
zeigt, der sich um 90 Grad gedreht hat;
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Fig. 6 eine vergrößerte Schnittansicht, die den Abschnitt
VI der Fig. 5 zeigt;
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Fig. 7 eine Schnittansicht, die längs der Ebene der Linie
VII-VII der Fig. 2 aufgenommen ist;
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Fig. 8A und 8B perspektivische Ansichten, die
schematisch eine Zylindernut zeigen;
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Fig. 9 eine graphische Darstellung, die die Beziehung
zwischen der Änderungsrate des Querschnitts der
Zylindernut und dem Kolbenhub in einem
Luftdämpfungs-Reduzierungsbereich zeigt;
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Fig. 10 eine graphische Darstellung, die die Beziehung
zwischen dem Kolbenhub, der Aufprallbeschleunigung und
der Zeit zeigt;
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Fig. 11 eine graphische Darstellung, die die Beziehung
zwischen der Kolbendichte und der
Ausfahrgeschwindigkeit in einem Luftstaubereich zeigt;
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Fig. 12 ein schematisches Diagramm, das eine Gasfeder
zeigt, die verwendet wird, um die Kolbendichte der
Gasfeder der Fig. 1 zu bestimmen;
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Fig. 13 eine graphische Darstellung der für jede
Kolbendichte aufgetragenen Durchflußraten-Kennlinien, die
die Beziehung zwischen dem Luftdruck und der
Luftausströmungsgeschwindigkeit bei der Gasfeder der
Fig. 12 zeigen;
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Fig. 14A bis 14C Diagramme, die eine herkömmliche
Gasfeder des umgekehrten Krafttyps zeigen, in denen Fig.
14A eine Draufsicht ist, die einen Zustand zeigt,
wenn sie montiert ist, und die Fig. 14B und 14C
Schnittansichten sind;
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Fig. 15A und 15B Diagramme, die eine herkömmliche
Gasfeder des Dreh-Typs mit umgekehrter Position zeigen,
in denen Fig. 15A eine Draufsicht ist, die einen
Zustand zeigt, wenn sie montiert ist, und Fig. 15B
eine Schnittansicht ist;
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Fig. 16A und 16B teilweise Schnittansichten, die jeweils
die Gasfedern der Fig. 14A bis 14C und der
Fig. 15A und 15B zeigen; und
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Fig. 17 eine Schnittansicht, die eine Gasfeder des Stands
der Technik zeigt.
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Fig. 1 zeigt eine Gasfeder 20, die für ein
Vierradfahrzeug verwendet wird. Die Gasfeder 20 weist einen Kolben 23
auf, der in einem Zylinder 21 verschiebbar ist, wobei ein
Ende des Zylinders 21 geschlossen ist und der Kolben
befestigt ist, indem auf ein Ende eines Stabes 22 Druck
ausgeübt wird. Ein Träger 24 des Zylinders 21 ist an der
Karosserie angebracht, während das andere Ende des Stabes 22 an
einer hinteren Tür desselben angebracht ist.
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Gas oder Luft 25 ist im Zylinder 21 eingeschlossen, und
eine Stabführung 26 und eine Gasdichtung 27 sind in einem
Öffnungsabschnitt angeordnet, der am anderen Ende des
Zylinders 21 vorgesehen ist. Die Stabführung 26 läßt es zu,
daß sich der Stab 22 bewegt, wenn der Kolben 23 durch den
Zylinder 21 gleitet, während die Gasdichtung 27 ein
Entweichen von Luft verhindert. Eine sehr kleine Menge Öl ist
ebenfalls im Zylinder 21 eingeschlossen, so daß die
Gasdichtung 27 ausreichend geschmiert werden kann, um gute
Dichtungseigenschaften aufrechtzuerhalten.
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Der Zylinder 21 ist durch den Kolben 23 in zwei
Abschnitte unterteilt, einer ist eine stabseitige Kammer 28B,
in der der Stab 22 untergebracht ist, und der andere ist
eine kolbenseitige Kammer 28A, in der sich der Stab 22
nicht erstreckt. Die Luft 25 ist in beide Kammern 28A und
28B eingeschlossen. Es gibt keinen Unterschied des
Luftdrucks (Reaktionskraft der Luft) zwischen der kolbenseitigen
Kammer 28A und der stabseitigen Kammer 28B, jedoch
weist die kolbenseitige Kammer 28A eine druckaufnehmende
Fläche des Kolbens 23 auf, die um einen Querschnitt des
Stabes 22 größer als die stabseitige Kammer 28B ist. Aus
diesem Grund wirkt die Reaktionskraft der Luft in der
kolbenseitigen Kammer 28A als eine Kraft (Hilfskraft), um den
Kolben 23 in eine Ausfahrrichtung der Gasfeder 20 zu
bewegen, d. h. die Luft 25 dient als eine
Kraftausübungseinrichtung.
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Wie in den Fig. 1 und 2 gezeigt, ist eine
Zylindernut 29 an der Innenfläche des Zylinders 21 ausgebildet. Die
Zylindernut 29 wird gebildet, indem die Innenfläche des
Zylinders 21 von außen deformiert wird, wobei eine
plastische Bearbeitung wie Profilwalzen verwendet wird. Im
Zylinder 21 ist auch ein Anschlag 30 nahe der Position
vorgesehen, wo die Stabführung 26 und die Gasdichtung 27
angeordnet sind, um den Durchmesser des Zylinders 21 zentral zu
reduzieren. Der Kolben 23 trifft auf den Anschlag 30 und
hört unter Kontrolle des Anschlags 30 auf, sich vorwärts zu
bewegen. Der Kolben 23 trifft auf den Anschlag 30, wenn er
ausgefahren ist. Die Zylindernut 29 ist so ausgebildet, daß
sie sich in die axiale Richtung des Zylinders 21 im
wesentlichen durch den gesamten Bereich des Hubs des Kolbens
23 hindurch erstreckt, mit der Ausnahme eines Bereichs nahe
dem Ausfahrende.
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Ein Ende der Zylindernut 29, das eine Seite des
geschlossenen Endes des Zylinders 21 ist, erstreckt sich von
der Position, wo ein O-Ring 34 angeordnet ist, wobei der O-
Ring 34 als ein Dichtungsglied verwendet wird und in die
Außenkante des Kolbens 23 eingesetzt wird, wenn die
Gasfeder 20 am weitesten zusammengedrückt ist. Der O-Ring 34
teilt den Zylinder 21 in die Kammern 28A und 28B, die auf
beiden Seiten des Kolbens 23 vorgesehen sind, und stellt
eine Verbindung zwischen den Kammern 28A und 28B durch die
Zylindernut 29 her, selbst wenn die Gasfeder 20 am
weitesten zusammengedrückt ist. Die Zylindernut 29 kann sich zum
geschlossenen Ende des Zylinders 21 erstrecken.
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Wie in den Fig. 3 und 4 gezeigt, ist eine
ringförmige Nut 31 im Kolben 23 durch Einschneiden ausgebildet, so
daß die Außenkante des Kolbens 23 in einen ersten Flansch
32A und einen zweiten Flansch 32B unterteilt wird. Eine
Kerbe 33 ist am zweiten Flansch 32B ausgebildet, so daß die
ringförmige Nut 31 und die stabseitige Kammer 28B
miteinander in Verbindung stehen können. Die ringförmige Nut
31 ist zwischen dem ersten Flansch 32A und einem restlichen
Abschnitt des zweiten Flansches 32B ausgebildet, in dem die
Kerbe 33 nicht ausgebildet ist. Der O- Ring 34 wird dann in
die ringförmige Nut 31 eingesetzt und als ein elastisches
Dichtungsglied verwendet.
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Der O-Ring 34 steht in engen Kontakt mit der
Innenfläche des Zylinders 21 und ist so in die ringförmige Nut 31
eingesetzt, daß ein Zwischenraum zwischen dem O-Ring 34 und
dem Boden 31A der ringförmigen Nut 31 gelassen wird. Als
Ergebnis wird ein Kanal 35 zusammen mit der Außenkante des
ersten Flansches 32A des Kolbens 23, der ringförmigen Nut
31, der Kerbe 33 und der Innenfläche des Zylinders 21
definiert. Der O-Ring 34 dient als ein Rückschlagventil,
das auf die Wand 36 des ersten Flansches 32A trifft, um den
Kanal 35 beim Prozeß des Ausfahrens der Gasfeder 20 zu
verschließen. Es trifft auf die Wand 37 des zweiten
Flansches 32B, um den Kanal 35 beim Prozeß des Zusammendrückens
der Gasfeder 20 zu öffnen.
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Wenn die Gasfeder 20 ausgefahren ist, wird der Kanal 35
des Kolbens 23 durch den O-Ring 34 geschlossen, und die
Luft 25 der stabseitigen Kammer 28B fließt nur durch die
Zylindernut 29 in die kolbenseitige Kammer 28A, so daß eine
Ausfahrdämpfungskraft durch einen Fließwiderstand erzeugt
wird, der verursacht wird, wenn die Luft 25 durch die
Zylindernut 29 geht. Beim Prozeß des Ausfahrens der Gasfeder
20 wirkt die Hilfskraft auf den Kolben 23 und den Stab 22
durch die Reaktionskraft der Luft, die in der
kolbenseitigen Kammer 28A bewirkt wird, um den Kolben 23 und den Stab
22 in die Ausfahrrichtung zu bewegen. Zu dieser Zeit wird
die Ausfahrgeschwindigkeit des Kolbens 23 und des Stabes 22
durch die Ausfahrdämpfungskraft geeignet gesteuert.
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Wenn die Gasfeder 20 zusammengedrückt ist, ist der
Kanal 35 des Kolbens 23 geschlossen, und die Luft 25 in der
kolbenseitigen Kammer 28A fließt sowohl durch den Kanal 35
als auch die Zylindernut 29 in die stabseitige Kammer 28B,
so daß eine kleine oder keine Dämpfungskraft bei diesem
Kompressionsvorgang auftritt, wodurch die Gasfeder 20
schnell zusammengedrückt wird.
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Wie in Fig. 2 gezeigt, ist die Zylindernut 29 im
wesentlichen über den vollen Bereich des Hubs des Kolben 23
ausgebildet, mit der Ausnahme einer Position nahe dem
Anschlag 30 (der Position ohne die Zylindernut 29). Der
Bereich nahe dem Anschlag 30 des Kolbens 23 ist ein
Luftstaubereich X. Die Zylindernut 29 wird, wie in den Fig. 5
bis 8(A) gezeigt, gebildet, indem zwei Abschnitte 29A und
29B verbunden werden, wobei ein Abschnitt 29A in einer
Quadrat-Nut mit einem quadratischen Querschnitt mit
konstanter Breite W und Tiefe H ausgebildet ist. Der andere
Abschnitt 29B läuft zum Luftstaubereich X des Kolbens 23
hin spitz zu. Im Zylinder 21 wird der Bereich, der dem
Abschnitt 29A entspricht, der eine konstante Nuttiefe H
aufweist, als ein Luftdämpfungsbereich Z verwendet, während
der Bereich, der dem Abschnitt 29B entspricht, dessen
Nuttiefe H spitz zuläuft, als ein
Luftdämpfungsreduzierungsbereich Y verwendet wird.
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Beim Prozeß des Ausfahrens der Gasfeder 20, wenn sich
der Kolben 23 im Luftdämpfungsbereich Z befindet, bewegen
sich der Stab 22 und der Kolben 23 infolge einer Wirkung
der Hilfskraft (Reaktionskraft der Luft) von der
kolbenseitigen Kammer 28A in die Ausfahrrichtung, und die
Ausfahrgeschwindigkeit wird durch die Ausfahrdämpfungskraft
gesteuert, die durch Luft bewirkt wird, die in die Zylindernut 29
geht.
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Ferner definieren beim Prozeß des Ausfahrens der
Gasfeder 20, wenn sich der Kolben 23 im Luftstaubereich X
befindet, der Kolben 23, der O-Ring 34, der Zylinder 21, die
Gasdichtung 27 und die Stabführung 26 eine Luftstau-Kammer,
um den Kolben 23 sehr langsam in die Ausfahrrichtung zu
bewegen, was später beschrieben wird, wobei sie folglich eine
geeignete Dämpfungswirkung bewirken, wenn die Gasfeder 20
vollständig ausgefahren worden ist.
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Ferner wird beim Prozeß des Ausfahrens der Gasfeder 20,
wenn sich der Kolben 23 im Luftdämpfungsreduzierungsbereich
Y befindet, der Querschnitt der Zylindernut 29 (29B)
hauptsächlich nur proportional zur Tiefe der Zylindernut 29
(29B) reduziert, wie durch die durchgezogene Kurve A&sub2; in
Fig. 9 angezeigt. Aus diesem Grund verzögert der Kolben 23
nicht plötzlich, wenn der Kolben 23 vom
Luftdämpfungsbereich Z in den Luftdämpfungsreduzierungsbereich Y rast,
verglichen mit der herkömmlichen Gasfeder, die V-förmige
Zylindernuten aufweist.
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Die Zylindernut 29 (29B) im
Luftdämpfungsreduzierungsbereich Y der Gasfeder 20 kann ausgebildet sein, wie in
Fig. 8B gezeigt, wobei die Nuttiefe H spitz zuläuft,
während sie sich zum Luftstaubereich X hin längs der axialen
Richtung des Zylinders 21 biegt (Biegung R in Fig. 8B). In
diesem Fall wird der Kolben 23 allmählicher verzögert als
in dem Fall, der durch die durchgezogene Kurve A&sub2; angezeigt
wird, da der Querschnitt der Zylindernut 29 (29B) der
Gasfeder 20, der sich im Luftdämpfungsreduzierungsbereich Y
befindet, beim Prozeß des Ausfahrens der Gasfeder 20 mit
einer Potenz von 2/3 variiert (abnimmt), wie durch die
durchgezogene Kurve A&sub3; in Fig. 9 angezeigt, wenn er vom
Luftdämpfungsbereich Z zum Luftdämpfungsreduzierungsbereich
Y geht. Wie durch den Kolbenhub L&sub2; in Fig. 10 angezeigt,
wird der Kolben 23 verzögert, wenn er vom
Luftdämpfungsbereich Z in den Luftdämpfungsreduzierungsbereich Y
geht, während er einer glatten Kurve im
Luftdämpfungsreduzierungsbereich Y folgt, und dadurch wird die
Aufprallbeschleunigung G&sub2; der Gasfeder 20, die auf die hintere Tür
wirkt, auf 0,2 G oder weniger reduziert.
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Wie in Fig. 3 gezeigt, ist der Kolben 23 ein Glied mit
festem Kern ohne irgendeinen Kanal oder Öffnung. Er besteht
aus einer gesinterten Legierung, wie einer eisengesinterten
Legierung, die offene Poren 38 zum Durchlassen der Luft
zwischen der kolbenseitigen Kammer 28A und der stabseitigen
Kammer 28B aufweist (siehe Fig. 12). Die offene Poren 38
werden gebildet, indem die Dichte · der gesinterten
Legierung gesteuert wird. Zum Beispiel wird, wenn der
Innendurchmesser des Zylinders 21 16 mm, 20 mm oder 25 mm
beträgt, die Dichte · der eisengesinterten Legierung, aus der
der Kolben 23 besteht, auf 6,0 ± 0,15 g/cm eingestellt, um
die beste Luftstaueigenschaft zu erhalten.
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Die Dichte · wird mit einer Gasfeder 40 bestimmt, die
in Fig. 12 gezeigt wird. Die Gasfeder 40 weist einen
Zylinder 41 auf, der einen Einlaß 42 in die stabseitige Kammer
28B und einen Auslaß 43 in die kolbenseitige Kammer 28A
aufweist. Wenn die Luft 25 dem Einlaß 42 unter einem Druck
P (kgf/cm²) zugeführt wird, geht die Luft 25 durch die
offenen Poren 38 des Kolbens 23 und die kolbenseitige Kammer
28A und strömt aus dem Auslaß 43 heraus zum Äußeren des
Zylinders 41 mit einer Strömungsgeschwindigkeit Q (1/min).
Wie in Fig. 13 gezeigt, ist die obige Dichte · (6,0 ± 0,15
g/cm³) des Kolbens 23 durch die Strömungsgeschwindigkeits-
Kennkurve M&sub1; bestimmt worden, die so aufgetragen wird, daß
wenn der Druck P der Luft 25 5 kgf/cm² beträgt, die
Ausströmungsgeschwindigkeit Q der Luft 25 zu 3,5 ± 0,15 l/ min
wird.
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In Fig. 13 stellt eine Kurve M&sub0; eine
Strömungsgeschwindigkeitskennlinie für die Dichte · = 5,8 g/cm³ dar, eine
Kurve M&sub2; stellt eine Strömungsgeschwindigkeitskennlinie für
die Dichte · = 6,2 g/cm³ dar, eine Kurve M&sub3; stellt eine
Strömungsgeschwindigkeitskennlinie für die Dichte · = 6,45
g/cm³ dar, eine Kurve M&sub4; stellt eine
Strömungsgeschwindigkeitskennlinie für die Dichte · = 6,6 g/cm³ dar, und eine
Kurve M&sub5; stellt eine Strömungsgeschwindigkeitskennlinie für
die Dichte · = 6,75 g/cm³ dar.
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Wenn der Kolben 23 beim Prozeß des Ausfahrens der
Gasfeder 20 in den Luftstaubereich X eintritt, fließt die Luft
25 in der stabseitigen Kammer 288, da der O-Ring 34 im
engen Kontakt mit der Innenfläche des Zylinders 21 steht,
durch die offenen Poren Kolbens 23 aus der gesinterter
Legierung in die kolbenseitige Kammer 28A. Aus diesem Grund
wird die Ausfahrgeschwindigkeit des Kolbens 23 sehr
niedrig, wie oben erwähnt, nachdem der Kolben 23 sich in den
Luftstaubereich X bewegt hat, bis er vollständig
ausgefahren ist. Wenn er vollständig ausgefahren ist, wird die
Gasfeder 20 ohne einen Rückprallstoß geeignet gedämpft. Da die
Luft in der Luftstau-Kammer zur kolbenseitigen Kammer 28A
durch die offenen Poren des Kolbens 23 aus der gesinterten
Legierung entlüftet wird, werden gleichmäßige, stabile
Luftstaueigenschaften erhalten.
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Die Dichte des Kolbens 23 aus der gesinterten Legierung
kann verändert werden, um die Ausfahrgeschwindigkeit des
Kolbens 23 im Luftstaubereich X des Zylinders 21 zu
steuern. Mit anderen Worten, kann die Ausfahrgeschwindigkeit
des Kolbens 23 im Luftstaubereich X auf einen gewünschten
Wert eingestellt werden, indem die Dichte des Kolbens 23
angegeben wird, da die Ausfahrgeschwindigkeit des Kolbens
23 im Luftstaubereich X der Gasfeder 20 umgekehrt
proportional zur Dichte des Kolbens 23 ist, wie in Fig. 11
gezeigt.
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Die oben beschriebene Ausführungsform weist die
folgenden Vorteile (1) bis (5) auf.
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(1) Der Zylinder 21 der Gasfeder 20 weist auf: die
Zylindernut 29, die in die axiale Richtung des Zylinders über
den gesamten Bereich des Kolbenhubs ausgebildet ist, mit
der Ausnahme des Ausfahrendes, so daß eine Dämpfungskraft
im Ausfahrprozeß auftritt; und die offenen Poren 38 des
Kolbens 23 aus porösem Material, die als ein Kanal
verwendet werden, um Luft 25 aus der Luftstau-Kammer in der
stabseitigen Kammer 28B zur kolbenseitigen Kammer 28A
entweichen zu lassen, wenn die Gasfeder 20 vollständig
ausgefahren worden ist. Folglich wird eine gleichmäßige, stabile
Luftstaueigenschaft erhalten.
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(2) Es ist nicht notwendig, irgendeine Öffnung mit
einem sehr kleinen Querschnitt im Kolben 23 auszubilden, so
daß der Kolben 23 einfach herzustellen wird, wodurch die
Produktivität verbessert wird und die Kosten gesenkt
werden.
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(3) Da der Kolben 23 aus der gesinterten Legierung
porös ist, kann die Dichte · leicht geändert werden, indem
die Masse des gesinterten Pulvers oder der Betrag der Kraft
geändert werden, die während der Pulverformung auszuüben
ist, wodurch unterschiedliche Luftstaueigenschaften erzeugt
werden.
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(4) Da der Kolben 23 als ein Körper ausgebildet ist,
sind zusätzliche Teile wie Scheiben nicht erforderlich, um
den zweiten Flansch 32B auf einer Seite der ringförmigen
Nut 31 des Kolbens 23 zu bilden, so daß die Anzahl der
Teile und Herstellungsschritte reduziert werden können,
wodurch die Kosten reduziert werden.
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(5) Da die Dichtungseinrichtung, die die
Absperrfunktion aufweist, einen elastischen O-Ring 34 verwendet, kann
der O- Ring 34 leicht in die ringförmige Nut 31 um den
äußeren Kolben 23 eingesetzt werden, selbst wenn der Kolben
23 als ein Körper ausgebildet ist, indem der O-Ring 34
lediglich gedehnt und erweitert wird.
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Obwohl die obige Ausführungsform den Fall beschreibt,
in dem der Kolben 23 aus einer gesinterten Legierung
besteht, ist das Konzept nicht durch die Ausführungsform
begrenzt und irgendein poröser Kolben verwendet werden, so
lange er offene Poren 38 aufweist, um zwischen den Kammern
28A und 29B eine Verbindung herzustellen, die auf beiden
Seiten des Kolbens 23 vorgesehen sind.
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Die oben beschriebene Ausführungsform lehrt auch, daß
die Reaktionskraft des Gases in der kolbenseitigen Kammer
28A beim Prozeß des Ausfahrens der Gasfeder 20 auftritt, um
die Hilfskraft auf den Kolben 23 und den Stab 22 zu
erzeugen, jedoch könnte die Hilfskraft auch durch die Kraft
einer Schraubenfeder auf den Kolben 23 und den Stab 22
gerichtet werden.
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Ferner kann der zweite Flansch 32B mit der Kerbe 33
getrennt vom Kolben 23 ausgebildet sein. In diesem Fall würde
der zweite Flansch 32B am ersten Flansch 32A angebracht,
nachdem der zweite Flansch 32B entfernt ist und der O-Ring
34 in die ringförmige Nut 31 eingesetzt ist.
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Ferner kann, obwohl die obige Ausführungsform die
Gasfeder 20 des Dreh-Typs mit umgekehrter Position beschreibt,
die Gasfeder 20 auch als eine Gasfeder des umgekehrten
Krafttyps verwendet werden.
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Wie oben beschrieben, wird erfindungsgemäß eine
Gasfeder bereitgestellt, die in der Lage ist, gleichmäßige,
stabile Luftstaueigenschaften zu erhalten, und zu einer
einfachen und kostengünstigen Herstellung in der Lage ist.
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Während die bevorzugten Ausführungsformen der Erfindung
detailliert unter Bezugnahme auf die Zeichnungen
beschrieben werden, sind sie keineswegs begrenzend, und es sind
verschiedene Änderungen und Modifikationen möglich, ohne
den Rahmen der Erfindung zu verlassen.
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Obwohl die Erfindung bezüglich mehreren beispielhaften
Ausführungsformen derselben dargestellt und beschrieben
worden ist, sollte es durch Fachleute zu verstehen sein,
daß die vorhergehenden und verschiedene andere Änderungen,
Weglassungen und Zusätze an der vorliegenden Erfindung
vorgenommen werden können, ohne deren Rahmen zu verlassen.