JP2001020987A - ガススプリング - Google Patents
ガススプリングInfo
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- cylinder
- outer cylinder
- rod
- chamber
- pressure gas
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Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B60—VEHICLES IN GENERAL
- B60M—POWER SUPPLY LINES, AND DEVICES ALONG RAILS, FOR ELECTRICALLY- PROPELLED VEHICLES
- B60M1/00—Power supply lines for contact with collector on vehicle
- B60M1/12—Trolley lines; Accessories therefor
- B60M1/26—Compensation means for variation in length
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
- F16F—SPRINGS; SHOCK-ABSORBERS; MEANS FOR DAMPING VIBRATION
- F16F9/00—Springs, vibration-dampers, shock-absorbers, or similarly-constructed movement-dampers using a fluid or the equivalent as damping medium
- F16F9/06—Springs, vibration-dampers, shock-absorbers, or similarly-constructed movement-dampers using a fluid or the equivalent as damping medium using both gas and liquid
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02G—INSTALLATION OF ELECTRIC CABLES OR LINES, OR OF COMBINED OPTICAL AND ELECTRIC CABLES OR LINES
- H02G7/00—Overhead installations of electric lines or cables
- H02G7/02—Devices for adjusting or maintaining mechanical tension, e.g. take-up device
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Fluid-Damping Devices (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 引張り力が負荷されるガススプリングを小形
で軽量に構成でき、長期間使用してもガス洩れが生じな
いガススプリングを提供する。 【解決手段】 このガススプリング１０は、外筒１１
と、外筒１１内に収容されたシリンダ１２と、シリンダ
１２の内部に設けたピストン３０を有するロッド１３を
備えている。ロッド１３は、シール部２５を介してシリ
ンダ１２の内部に挿入されている。シリンダ１２の内部
は、ピストン３０によって、シール部２５側に位置する
第１液室３１と、シール部２５から遠い側に位置する低
圧ガス室３２とに仕切られている。外筒１１の内面とシ
リンダ１２の外面との間の空間が、金属ベローズ４５に
よって、高圧ガス室４１と第２液室４２とに仕切られて
いる。第１液室３１と第２液室４２とは液流通部５０を
介して互いに連通している。高圧ガス室４１には低圧ガ
ス室３２よりも高圧のガスが封入されている。
で軽量に構成でき、長期間使用してもガス洩れが生じな
いガススプリングを提供する。 【解決手段】 このガススプリング１０は、外筒１１
と、外筒１１内に収容されたシリンダ１２と、シリンダ
１２の内部に設けたピストン３０を有するロッド１３を
備えている。ロッド１３は、シール部２５を介してシリ
ンダ１２の内部に挿入されている。シリンダ１２の内部
は、ピストン３０によって、シール部２５側に位置する
第１液室３１と、シール部２５から遠い側に位置する低
圧ガス室３２とに仕切られている。外筒１１の内面とシ
リンダ１２の外面との間の空間が、金属ベローズ４５に
よって、高圧ガス室４１と第２液室４２とに仕切られて
いる。第１液室３１と第２液室４２とは液流通部５０を
介して互いに連通している。高圧ガス室４１には低圧ガ
ス室３２よりも高圧のガスが封入されている。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】この発明は、例えば鉄道架線
（電車線）や送電線等の張力線に張力を与える用途に好
適なガススプリングに関する。
（電車線）や送電線等の張力線に張力を与える用途に好
適なガススプリングに関する。
【０００２】
【従来の技術】従来のガススプリングの構造を図４
（Ａ）（Ｂ）（Ｃ）に示す。いずれの従来例も、外部よ
り力Ｆが作用し、ロッド１がシリンダ２内に進入するこ
とで、ガス室３内の高圧ガスが圧縮され、反力が増加す
る構成となっている。すなわち圧縮ばねタイプの構成で
ある。このものは、外部から加わる力Ｆとガス室３の圧
力による反力が釣り合ったところで、ロッド１がシリン
ダ２に対して静止する。
（Ａ）（Ｂ）（Ｃ）に示す。いずれの従来例も、外部よ
り力Ｆが作用し、ロッド１がシリンダ２内に進入するこ
とで、ガス室３内の高圧ガスが圧縮され、反力が増加す
る構成となっている。すなわち圧縮ばねタイプの構成で
ある。このものは、外部から加わる力Ｆとガス室３の圧
力による反力が釣り合ったところで、ロッド１がシリン
ダ２に対して静止する。
【０００３】一般にガスをシールする場合と液体をシー
ルする場合とを比較すると、ガスの方が分子量が小さく
粘度が低いため、ガスをシールする方が困難である。特
に摺動部分をシールすることはさらに難しい。図４
（Ａ）は、ガス室３に封入されたガスをシール部５によ
ってシールする構造であるが、このものはロッド１とシ
ール部５との摺動部分よりガス洩れが早期に発生するた
め、長期間の使用が困難である。
ルする場合とを比較すると、ガスの方が分子量が小さく
粘度が低いため、ガスをシールする方が困難である。特
に摺動部分をシールすることはさらに難しい。図４
（Ａ）は、ガス室３に封入されたガスをシール部５によ
ってシールする構造であるが、このものはロッド１とシ
ール部５との摺動部分よりガス洩れが早期に発生するた
め、長期間の使用が困難である。
【０００４】そこで、図４（Ｂ）（Ｃ）に示すように、
ロッド１のシール部５側に液室６を設け、液室６内の液
体をシールすることにより、シール部５の密封性を良く
することも考えられている。すなわち図４（Ｂ）の例で
は、シリンダ２の内部にフリーピストン７を挿入し、液
室６とガス室３とを仕切り、液室６内の液をシール部５
によってシールすることで、ロッド１の摺動部分のシー
ルを容易にしている。図４（Ｃ）は、シリンダ２の内部
に例えば金属ベローズ等の弾性体８を収容することによ
り、前記目的を果たしている。
ロッド１のシール部５側に液室６を設け、液室６内の液
体をシールすることにより、シール部５の密封性を良く
することも考えられている。すなわち図４（Ｂ）の例で
は、シリンダ２の内部にフリーピストン７を挿入し、液
室６とガス室３とを仕切り、液室６内の液をシール部５
によってシールすることで、ロッド１の摺動部分のシー
ルを容易にしている。図４（Ｃ）は、シリンダ２の内部
に例えば金属ベローズ等の弾性体８を収容することによ
り、前記目的を果たしている。
【０００５】このように従来のガススプリングは、圧縮
ばねタイプが体勢を占めている。しかし圧縮ばねタイプ
を例えば電車線のバランサのように引張りばねとして使
用するには、引張方向の荷重を圧縮方向に変換するため
に別途に引張機構を付加しなければならない。
ばねタイプが体勢を占めている。しかし圧縮ばねタイプ
を例えば電車線のバランサのように引張りばねとして使
用するには、引張方向の荷重を圧縮方向に変換するため
に別途に引張機構を付加しなければならない。
【０００６】引張りタイプの一例として、特公平６−６
２０７０号公報に記載されているような張力調整装置が
公知である。この先行技術はシリンダ内のロッド側を油
室、反対側を大気開放とし、油室に配管でバランス器
（アキュムレータ）を別途取付ける構造である。この場
合、アキュムレータ内のガス圧力がそのまま油室の圧力
となり、この圧力がプランジャに作用してロッドが外部
より引っ張られると張力が増加する、引張りばねタイプ
の構造となっている。
２０７０号公報に記載されているような張力調整装置が
公知である。この先行技術はシリンダ内のロッド側を油
室、反対側を大気開放とし、油室に配管でバランス器
（アキュムレータ）を別途取付ける構造である。この場
合、アキュムレータ内のガス圧力がそのまま油室の圧力
となり、この圧力がプランジャに作用してロッドが外部
より引っ張られると張力が増加する、引張りばねタイプ
の構造となっている。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら前記引張
ばね構造では、以下の点に問題がある。 （１）シリンダと別途に高圧ガスを密封したアキュムレ
ータが必要なため、装置の投影面積が大で、設置に必要
なスペースが大きくなる。また、アキュムレータ容器の
重量分、装置全体が重くなる。
ばね構造では、以下の点に問題がある。 （１）シリンダと別途に高圧ガスを密封したアキュムレ
ータが必要なため、装置の投影面積が大で、設置に必要
なスペースが大きくなる。また、アキュムレータ容器の
重量分、装置全体が重くなる。
【０００８】（２）アキュムレータ内のガスは、弾性ゴ
ム袋またはフリーピストンにより密閉されているため、
ゴムの経年変化によるガス洩れが発生し、性能が低下す
る。したがって、長期間メンテナンスフリーで使用する
ことが困難である。
ム袋またはフリーピストンにより密閉されているため、
ゴムの経年変化によるガス洩れが発生し、性能が低下す
る。したがって、長期間メンテナンスフリーで使用する
ことが困難である。
【０００９】（３）シリンダの大気開放室が外気と接し
ているため、錆が発生しやすい。なお、特開平６−１６
０６８号公報に記載されているようなガスばね式テンシ
ョニング装置も提案されたが、このテンショニング装置
は圧縮ばねタイプであるため、引張りばねタイプで使用
すると構造が複雑となり、外観や重量が大きくなる点で
改良の余地があった。
ているため、錆が発生しやすい。なお、特開平６−１６
０６８号公報に記載されているようなガスばね式テンシ
ョニング装置も提案されたが、このテンショニング装置
は圧縮ばねタイプであるため、引張りばねタイプで使用
すると構造が複雑となり、外観や重量が大きくなる点で
改良の余地があった。
【００１０】従って本発明の目的は、引張りばねタイプ
でありながら、小形，軽量に構成でき、長期間使用して
もガス洩れが抑制され、耐久性の高いガススプリングを
提供することにある。
でありながら、小形，軽量に構成でき、長期間使用して
もガス洩れが抑制され、耐久性の高いガススプリングを
提供することにある。
【００１１】
【課題を解決するための手段】前記目的を果たすための
本発明のガススプリングは、外筒と、前記外筒の内部に
収容されかつ基端側が外筒に固定され先端側が閉じてい
るシリンダと、前記外筒の端壁に形成された孔を貫通し
て外筒の内部に挿入されかつ先端側が前記シリンダの内
部に進入するとともに基端側が前記外筒の外部に突出す
るロッドと、前記外筒のロッドが貫通する箇所に設ける
シール部と、前記ロッドの先端側に設けられかつ前記シ
リンダの内部を前記シール部側に位置する第１液室と前
記シール部から遠い側に位置する低圧ガス室とに仕切る
ピストンと、前記外筒の内面と前記シリンダの外面との
間を高圧ガス室と第２液室とに仕切る仕切り部材とを具
備し、シリンダ内部の第１液室と外筒内部の第２液室と
を互いに連通させ、かつ、前記高圧ガス室に低圧ガス室
よりも高圧のガスを封入したことを特徴とする。
本発明のガススプリングは、外筒と、前記外筒の内部に
収容されかつ基端側が外筒に固定され先端側が閉じてい
るシリンダと、前記外筒の端壁に形成された孔を貫通し
て外筒の内部に挿入されかつ先端側が前記シリンダの内
部に進入するとともに基端側が前記外筒の外部に突出す
るロッドと、前記外筒のロッドが貫通する箇所に設ける
シール部と、前記ロッドの先端側に設けられかつ前記シ
リンダの内部を前記シール部側に位置する第１液室と前
記シール部から遠い側に位置する低圧ガス室とに仕切る
ピストンと、前記外筒の内面と前記シリンダの外面との
間を高圧ガス室と第２液室とに仕切る仕切り部材とを具
備し、シリンダ内部の第１液室と外筒内部の第２液室と
を互いに連通させ、かつ、前記高圧ガス室に低圧ガス室
よりも高圧のガスを封入したことを特徴とする。
【００１２】このように構成された本発明のガススプリ
ングは、高圧ガス室の圧力が液室内の液を介して、ロッ
ドをシリンダ内に引き込む力を発生させる。ロッドをシ
リンダから引き出す力が加わると、第１液室の液が第２
液室側へ移動し、移動した液の体積相当分だけ高圧ガス
室の体積が減少し、圧力が上昇する。高圧ガス室の圧力
が上昇すると、液室の液圧も上昇するため、ロッドが受
ける反力が増加する。以上の動作により、このガススプ
リングは、引張りタイプのガススプリングとして機能す
ることになる。
ングは、高圧ガス室の圧力が液室内の液を介して、ロッ
ドをシリンダ内に引き込む力を発生させる。ロッドをシ
リンダから引き出す力が加わると、第１液室の液が第２
液室側へ移動し、移動した液の体積相当分だけ高圧ガス
室の体積が減少し、圧力が上昇する。高圧ガス室の圧力
が上昇すると、液室の液圧も上昇するため、ロッドが受
ける反力が増加する。以上の動作により、このガススプ
リングは、引張りタイプのガススプリングとして機能す
ることになる。
【００１３】
【発明の実施の形態】以下にこの発明の第１の実施形態
について、図１と図２を参照して説明する。図１に示す
ガススプリング１０は、円筒状の外筒１１と、この外筒
１１の内部に収容された円筒状のシリンダ１２と、シリ
ンダ１２の内部に挿入されるロッド１３などを備えてい
る。外筒１１とシリンダ１２とロッド１３は互いに同一
軸線上（互いに同心）に設けられている。外筒１１に
は、耐食性確保のために溶融亜鉛メッキ等の防錆処理が
施されている。また、外筒１１の外端には取付孔１４な
どを有する連結部１５が設けられている。
について、図１と図２を参照して説明する。図１に示す
ガススプリング１０は、円筒状の外筒１１と、この外筒
１１の内部に収容された円筒状のシリンダ１２と、シリ
ンダ１２の内部に挿入されるロッド１３などを備えてい
る。外筒１１とシリンダ１２とロッド１３は互いに同一
軸線上（互いに同心）に設けられている。外筒１１に
は、耐食性確保のために溶融亜鉛メッキ等の防錆処理が
施されている。また、外筒１１の外端には取付孔１４な
どを有する連結部１５が設けられている。
【００１４】外筒１１の内部に設けるシリンダ１２の基
端１２ａは、外筒１１の端壁１７に固定されている。こ
の実施形態の場合、シリンダ１２の基端１２ａは、端壁
１７に対してねじ部１８を螺合させることによって固定
し、かつ、Ｏリング等のシール材１９によってシールし
ている。なお、溶接によってシリンダ１２の基端１２ａ
を端壁１７に固定してもよい。シリンダ１２の先端１２
ｂは閉じている。シリンダ１２の軸線方向の長さは外筒
１１の長さよりも短い。
端１２ａは、外筒１１の端壁１７に固定されている。こ
の実施形態の場合、シリンダ１２の基端１２ａは、端壁
１７に対してねじ部１８を螺合させることによって固定
し、かつ、Ｏリング等のシール材１９によってシールし
ている。なお、溶接によってシリンダ１２の基端１２ａ
を端壁１７に固定してもよい。シリンダ１２の先端１２
ｂは閉じている。シリンダ１２の軸線方向の長さは外筒
１１の長さよりも短い。
【００１５】ロッド１３は、外筒１１の端壁１７に形成
された貫通孔２０を通って外筒１１の内部に挿入されて
いる。ロッド１３の先端１３ａ側はシリンダ１２の内部
に進入している。ロッド１３の基端１３ｂ側は、端壁１
７から外筒１１の外部に突出している。ロッド１３が外
方に突出する部分１３ｃは、外的要因による傷付き防止
対策として、円筒状の金属製カバー２１によって覆われ
ている。ロッド１３の外端には取付孔２２などを有する
連結部２３が設けられている。
された貫通孔２０を通って外筒１１の内部に挿入されて
いる。ロッド１３の先端１３ａ側はシリンダ１２の内部
に進入している。ロッド１３の基端１３ｂ側は、端壁１
７から外筒１１の外部に突出している。ロッド１３が外
方に突出する部分１３ｃは、外的要因による傷付き防止
対策として、円筒状の金属製カバー２１によって覆われ
ている。ロッド１３の外端には取付孔２２などを有する
連結部２３が設けられている。
【００１６】ロッド１３が外筒１１を貫通する箇所、具
体的には外筒１１の端壁１７に形成された貫通孔２０の
内面に、シール部２５が設けられている。このシール部
２５は、一例として、大気側に位置する低圧シール２６
と、シリンダ１２側に位置する高圧シール２７とを有す
る二重構造のシールである。高圧シール２７のさらに内
部側（下記液室３１側）に、ベアリング２８が設けられ
ている。このベアリング２８は、ロッド１３に作用する
径方向の荷重を支持するとともに、ロッド１３が外筒１
１の軸線方向に円滑に移動できるようにロッド１３を案
内する機能も有している。
体的には外筒１１の端壁１７に形成された貫通孔２０の
内面に、シール部２５が設けられている。このシール部
２５は、一例として、大気側に位置する低圧シール２６
と、シリンダ１２側に位置する高圧シール２７とを有す
る二重構造のシールである。高圧シール２７のさらに内
部側（下記液室３１側）に、ベアリング２８が設けられ
ている。このベアリング２８は、ロッド１３に作用する
径方向の荷重を支持するとともに、ロッド１３が外筒１
１の軸線方向に円滑に移動できるようにロッド１３を案
内する機能も有している。
【００１７】ロッド１３の先端１３ａ側にピストン３０
が設けられている。このピストン３０は、シリンダ１２
の内部を、前記シール部２５側（貫通孔２０側）に位置
する第１液室３１と、シール部２５から遠い側に位置す
る低圧ガス室３２とに仕切っている。第１液室３１には
油等の液が収容されている。前記シール部２５は、第１
液室３１内の液をシールするため、ガスをシールする場
合に比較してシールが容易でかつ密封性が良好である。
が設けられている。このピストン３０は、シリンダ１２
の内部を、前記シール部２５側（貫通孔２０側）に位置
する第１液室３１と、シール部２５から遠い側に位置す
る低圧ガス室３２とに仕切っている。第１液室３１には
油等の液が収容されている。前記シール部２５は、第１
液室３１内の液をシールするため、ガスをシールする場
合に比較してシールが容易でかつ密封性が良好である。
【００１８】ピストン３０の外周部にベアリング３５と
シール部材３６が設けられている。ベアリング３５は、
ピストン３０に作用する径方向の荷重を支持するととも
に、ピストン３０がシリンダ１２の軸線方向に円滑に移
動できるようにピストン３０の移動を案内する機能も有
している。シール部材３６は、第１液室３１と低圧ガス
室３２とを、互いに洩れを生じることなく仕切る機能を
担っている。第１液室３１には、ロッド１３の伸び側の
過大なストロークを防止するためにストッパ３７が設け
られている。
シール部材３６が設けられている。ベアリング３５は、
ピストン３０に作用する径方向の荷重を支持するととも
に、ピストン３０がシリンダ１２の軸線方向に円滑に移
動できるようにピストン３０の移動を案内する機能も有
している。シール部材３６は、第１液室３１と低圧ガス
室３２とを、互いに洩れを生じることなく仕切る機能を
担っている。第１液室３１には、ロッド１３の伸び側の
過大なストロークを防止するためにストッパ３７が設け
られている。
【００１９】低圧ガス室３２は、シリンダ１２の内部に
錆が発生することを防止するために大気と隔離された密
閉構造とする。この場合、ロッド１３が伸び側（図１中
に矢印Ｍ１で示す方向）に移動すると、ピストン３０も
同方向に移動するため、密閉状態の低圧ガス室３２の容
積が増加する。このとき低圧ガス室３２が真空状態とな
ることを防止するために、低圧ガス室３２の内部に０．
１ＭＰａ程度の窒素等の乾燥した不活性な低圧ガスを封
入するとよい。こうすることにより、低圧ガス室３２が
大気に開放されることがなくなり、外部環境（湿気等）
による影響がシリンダ１２の内部におよぶことが回避さ
れる。
錆が発生することを防止するために大気と隔離された密
閉構造とする。この場合、ロッド１３が伸び側（図１中
に矢印Ｍ１で示す方向）に移動すると、ピストン３０も
同方向に移動するため、密閉状態の低圧ガス室３２の容
積が増加する。このとき低圧ガス室３２が真空状態とな
ることを防止するために、低圧ガス室３２の内部に０．
１ＭＰａ程度の窒素等の乾燥した不活性な低圧ガスを封
入するとよい。こうすることにより、低圧ガス室３２が
大気に開放されることがなくなり、外部環境（湿気等）
による影響がシリンダ１２の内部におよぶことが回避さ
れる。
【００２０】外筒１１の内面とシリンダ１２の外面との
間に形成される空間に仕切り部材４０が設けられてい
る。この仕切り部材４０によって、外筒１１の内面とシ
リンダ１２の外面との間の空間が高圧ガス室４１と第２
液室４２とに仕切られている。第２液室４２には、第１
液室３１と同様の油等の液が収容されている。
間に形成される空間に仕切り部材４０が設けられてい
る。この仕切り部材４０によって、外筒１１の内面とシ
リンダ１２の外面との間の空間が高圧ガス室４１と第２
液室４２とに仕切られている。第２液室４２には、第１
液室３１と同様の油等の液が収容されている。
【００２１】高圧ガス室４１には、低圧ガス室３２より
も高圧のガスが封入されている。この実施形態の場合、
ロッド１３に低圧ガス室３２と連通する孔４３が形成さ
れており、この孔４３を通じて低圧ガス室３２にガスを
封入するようにしている。高圧ガス室４１には、図示し
ないガス供給口により、窒素ガス等の化学的に不活性な
ガスが高圧で封入される。
も高圧のガスが封入されている。この実施形態の場合、
ロッド１３に低圧ガス室３２と連通する孔４３が形成さ
れており、この孔４３を通じて低圧ガス室３２にガスを
封入するようにしている。高圧ガス室４１には、図示し
ないガス供給口により、窒素ガス等の化学的に不活性な
ガスが高圧で封入される。
【００２２】仕切り部材４０の一例は、外筒１１とシリ
ンダ１２の軸線方向に伸縮自在な金属ベローズ４５であ
る。金属ベローズ４５の一端４５ａは外筒１１の端壁１
７に溶接等によって液密に固定されている。金属ベロー
ズ４５の他端４５ｂすなわち自由端側にキャップ４６が
溶接等によって液密に固定されることにより、金属ベロ
ーズ４５の内部が完全に密閉されている。
ンダ１２の軸線方向に伸縮自在な金属ベローズ４５であ
る。金属ベローズ４５の一端４５ａは外筒１１の端壁１
７に溶接等によって液密に固定されている。金属ベロー
ズ４５の他端４５ｂすなわち自由端側にキャップ４６が
溶接等によって液密に固定されることにより、金属ベロ
ーズ４５の内部が完全に密閉されている。
【００２３】金属ベローズ４５の一例は、板厚が０．１
ｍｍ〜０．３ｍｍ程度のオーステナイト系ステンレス鋼
などの薄い金属板を、塑性加工によって蛇腹状に成形し
た一体成形ベローズである。金属ベローズ４５およびキ
ャップ４６の外面と、外筒１１の内面とによって囲まれ
る密閉空間が高圧ガス室４１となる。高圧ガス室４１に
封入されたガスは、外筒１１と金属ベローズ４５および
キャップ４６によって完全に仕切られているため、経年
変化によるガス洩れは生じない。
ｍｍ〜０．３ｍｍ程度のオーステナイト系ステンレス鋼
などの薄い金属板を、塑性加工によって蛇腹状に成形し
た一体成形ベローズである。金属ベローズ４５およびキ
ャップ４６の外面と、外筒１１の内面とによって囲まれ
る密閉空間が高圧ガス室４１となる。高圧ガス室４１に
封入されたガスは、外筒１１と金属ベローズ４５および
キャップ４６によって完全に仕切られているため、経年
変化によるガス洩れは生じない。
【００２４】金属ベローズ４５の外面側には、このベロ
ーズ４５が外筒１１の内面と接触することによるベロー
ズ４５の摩耗や破損を防止するために、摩擦抵抗が少な
くかつ耐摩耗性に優れた合成樹脂からなるガイド４７が
設けられている。また、必要に応じて、高圧ガス室４１
の実質的な内容積を調整するためと、外筒１１に対する
ガイド４７の摺動を滑らかにするために、高圧ガス室４
１に適宜の量の液体４８が収容される。
ーズ４５が外筒１１の内面と接触することによるベロー
ズ４５の摩耗や破損を防止するために、摩擦抵抗が少な
くかつ耐摩耗性に優れた合成樹脂からなるガイド４７が
設けられている。また、必要に応じて、高圧ガス室４１
の実質的な内容積を調整するためと、外筒１１に対する
ガイド４７の摺動を滑らかにするために、高圧ガス室４
１に適宜の量の液体４８が収容される。
【００２５】シリンダ１２の内側の第１液室３１と、外
筒１１の内側の第２液室４２とが、貫通孔などの液流通
部５０によって互いに連通させられている。このため、
液室３１，４２内の液が液流通部５０を介して互いに流
動することができる。
筒１１の内側の第２液室４２とが、貫通孔などの液流通
部５０によって互いに連通させられている。このため、
液室３１，４２内の液が液流通部５０を介して互いに流
動することができる。
【００２６】次に、上記構成のガススプリング１０の作
用について説明する。金属ベローズ４５の板厚は薄く、
それ自体では耐圧性がなく伸縮自在であるため、ベロー
ズ４５内の液室４２に収容されている液の圧力は、高圧
ガス室４１に封入されたガスの圧力と同等になる。よっ
て、ロッド１３に作用する力はガス圧により発生するこ
とになる。第１液室３１に作用する液圧は、ピストン３
０を低圧ガス室３２に向かって移動させる。すなわち高
圧ガス室４１の圧力は、液室３１，４２内の液を介し
て、ロッド１３をシリンダ１２の内部に引き込む力（図
１中に矢印Ｍ２で示す方向の力）を発生させる。
用について説明する。金属ベローズ４５の板厚は薄く、
それ自体では耐圧性がなく伸縮自在であるため、ベロー
ズ４５内の液室４２に収容されている液の圧力は、高圧
ガス室４１に封入されたガスの圧力と同等になる。よっ
て、ロッド１３に作用する力はガス圧により発生するこ
とになる。第１液室３１に作用する液圧は、ピストン３
０を低圧ガス室３２に向かって移動させる。すなわち高
圧ガス室４１の圧力は、液室３１，４２内の液を介し
て、ロッド１３をシリンダ１２の内部に引き込む力（図
１中に矢印Ｍ２で示す方向の力）を発生させる。
【００２７】ロッド１３をシリンダ１２から引き出す力
（矢印Ｍ１で示す方向の力）が発生すると、シリンダ１
２内の第１液室３１の液が液流通部５０を経てシリンダ
１２の外部、すなわち第２液室４２側へ移動し、移動し
た液の体積相当分だけ金属ベローズ４５が高圧ガス室４
１に向かって伸びる。その結果、高圧ガス室４１の体積
が減少し、圧力が上昇する。ここで、 Ｐ×Ｖ＝一定 （Ｐ：ガス圧力，Ｖ：ガス体積） なる関係が成立する。
（矢印Ｍ１で示す方向の力）が発生すると、シリンダ１
２内の第１液室３１の液が液流通部５０を経てシリンダ
１２の外部、すなわち第２液室４２側へ移動し、移動し
た液の体積相当分だけ金属ベローズ４５が高圧ガス室４
１に向かって伸びる。その結果、高圧ガス室４１の体積
が減少し、圧力が上昇する。ここで、 Ｐ×Ｖ＝一定 （Ｐ：ガス圧力，Ｖ：ガス体積） なる関係が成立する。
【００２８】高圧ガス室４１の圧力が上昇すると、液室
３１，４２の液圧も上昇するため、ロッド１３が受ける
反力が増加する。以上の動作により、ロッド１３を引っ
張ると荷重が増加する。すなわちこのガススプリング１
０は、引張りタイプのばねとして機能することになる。
３１，４２の液圧も上昇するため、ロッド１３が受ける
反力が増加する。以上の動作により、ロッド１３を引っ
張ると荷重が増加する。すなわちこのガススプリング１
０は、引張りタイプのばねとして機能することになる。
【００２９】図２は、前記ガススプリング１０を鉄道架
線の張力調整装置（バランサ）として用いる例を示して
いる。この実施形態の場合、ロッド１３に設けた第１の
ブラケットとして機能する連結部２３が、張力線の一例
としての鉄道架線５５に接続される。外筒１１に設けた
第２のブラケットとして機能する連結部１５は、電柱等
の支持構造物５６に設ける架線支持部材５７に接続され
る。また、外筒１１の上面に設けた第３のブラケット５
８がワイヤ等の支持部材５９に接続され、ガススプリン
グ１０の自重が支持構造物５６に保持される。
線の張力調整装置（バランサ）として用いる例を示して
いる。この実施形態の場合、ロッド１３に設けた第１の
ブラケットとして機能する連結部２３が、張力線の一例
としての鉄道架線５５に接続される。外筒１１に設けた
第２のブラケットとして機能する連結部１５は、電柱等
の支持構造物５６に設ける架線支持部材５７に接続され
る。また、外筒１１の上面に設けた第３のブラケット５
８がワイヤ等の支持部材５９に接続され、ガススプリン
グ１０の自重が支持構造物５６に保持される。
【００３０】高圧ガス室４１に封入された高圧ガスの圧
力により、ロッド１３が外筒１１の内部に引き込まれる
方向（矢印Ｍ２方向）に付勢され、この力により、架線
５５に所定の張力が負荷される。架線５５は、温度変化
により伸縮するため、架線５５の張力低下による垂れ下
がり、あるいは張力過大による断線等の障害が生じるこ
とが想定される。そこで従来より、種々の張力自動調整
装置が提案され、実用化されている。
力により、ロッド１３が外筒１１の内部に引き込まれる
方向（矢印Ｍ２方向）に付勢され、この力により、架線
５５に所定の張力が負荷される。架線５５は、温度変化
により伸縮するため、架線５５の張力低下による垂れ下
がり、あるいは張力過大による断線等の障害が生じるこ
とが想定される。そこで従来より、種々の張力自動調整
装置が提案され、実用化されている。
【００３１】本実施例によるガススプリング１０を用い
た場合の、張力自動調整の原理を以下に示す。高圧ガス
室４１に封入されたガスは、圧力をＰ、体積をＶ、温度
をＴとしたとき、ガスの状態式により、 ｛（Ｐ×Ｖ）／Ｔ｝＝一定 ………（ａ） の関係がある。
た場合の、張力自動調整の原理を以下に示す。高圧ガス
室４１に封入されたガスは、圧力をＰ、体積をＶ、温度
をＴとしたとき、ガスの状態式により、 ｛（Ｐ×Ｖ）／Ｔ｝＝一定 ………（ａ） の関係がある。
【００３２】上記（ａ）式より、温度Ｔの変化によって
圧力Ｐまたは体積Ｖが変化することから、温度変化によ
る高圧ガス室４１の体積変化から得られるロッド１３の
伸縮量と、温度変化による架線の伸縮量を同じに設定す
れば、温度変化にかかわらず架線の張力を一定にでき
る。
圧力Ｐまたは体積Ｖが変化することから、温度変化によ
る高圧ガス室４１の体積変化から得られるロッド１３の
伸縮量と、温度変化による架線の伸縮量を同じに設定す
れば、温度変化にかかわらず架線の張力を一定にでき
る。
【００３３】温度変化によらず張力を一定にする条件
は、高圧ガス室４１に封入するガスの体積Ｖを以下の値
とする。 Ｖ＝Ａ×Ｌ×α×Ｔ ………（ｂ） ここで、Ａ：ロッド１３の断面積とピストン３０の断面
積の差 Ｌ：架線の長さ α：架線の線膨張係数 Ｔ：絶対温度 さらに、液室３１，４２内の液の膨張を考慮した場合の
ガス体積は、 Ｖ＝｛（Ａ×Ｌ×α）−（Ｖoil×β）｝×Ｔ ………（ｃ） （ｃ）式において、Ｖoil：液の体積 β：液の体積
膨張係数 このようにして求まるガス体積Ｖにより、温度変化によ
らず架線５５の張力を一定に保つことが可能となる。な
お、上記実施形態とは逆に、外筒１１の連結部１５を張
力線（例えば架線５５）に接続し、ロッド１３の連結部
２３を架線支持部材５７に接続してもよい。
は、高圧ガス室４１に封入するガスの体積Ｖを以下の値
とする。 Ｖ＝Ａ×Ｌ×α×Ｔ ………（ｂ） ここで、Ａ：ロッド１３の断面積とピストン３０の断面
積の差 Ｌ：架線の長さ α：架線の線膨張係数 Ｔ：絶対温度 さらに、液室３１，４２内の液の膨張を考慮した場合の
ガス体積は、 Ｖ＝｛（Ａ×Ｌ×α）−（Ｖoil×β）｝×Ｔ ………（ｃ） （ｃ）式において、Ｖoil：液の体積 β：液の体積
膨張係数 このようにして求まるガス体積Ｖにより、温度変化によ
らず架線５５の張力を一定に保つことが可能となる。な
お、上記実施形態とは逆に、外筒１１の連結部１５を張
力線（例えば架線５５）に接続し、ロッド１３の連結部
２３を架線支持部材５７に接続してもよい。
【００３４】図３にこの発明の第２の実施形態のガスス
プリング１０Ａを示している。このガススプリング１０
Ａにおいて、前記第１の実施形態のガススプリング１０
の構成および作用と共通する箇所には共通の符号を付し
て説明を省略し、異なる箇所について以下に説明する。
プリング１０Ａを示している。このガススプリング１０
Ａにおいて、前記第１の実施形態のガススプリング１０
の構成および作用と共通する箇所には共通の符号を付し
て説明を省略し、異なる箇所について以下に説明する。
【００３５】この第２の実施形態のガススプリング１０
Ａは，外筒１１の外径を小さくするために、仕切り部材
７０を構成する金属ベローズ７１の外径を第１の実施形
態の金属ベローズ４５よりも小径とし、かつ、この金属
ベローズ７１をシリンダ１２の軸線方向の延長上に直列
に配している。金属ベローズ７１を有する仕切り部材７
０は、外筒１１の内面とシリンダ１２の外面との間に形
成される空間に収容され、この仕切り部材７０によっ
て、外筒１１の内部が高圧ガス室４１と第２液室４２と
に仕切られている。
Ａは，外筒１１の外径を小さくするために、仕切り部材
７０を構成する金属ベローズ７１の外径を第１の実施形
態の金属ベローズ４５よりも小径とし、かつ、この金属
ベローズ７１をシリンダ１２の軸線方向の延長上に直列
に配している。金属ベローズ７１を有する仕切り部材７
０は、外筒１１の内面とシリンダ１２の外面との間に形
成される空間に収容され、この仕切り部材７０によっ
て、外筒１１の内部が高圧ガス室４１と第２液室４２と
に仕切られている。
【００３６】仕切り部材７０の一例は、外筒１１の軸線
方向に伸縮自在な金属ベローズ７１を用いている。金属
ベローズ７１の一端７１ａは外筒１１の端壁７２に溶接
等によって液密に固定されている。金属ベローズ７１の
他端７１ｂすなわち自由端側にキャップ７３が溶接等に
よって液密に固定されることにより、金属ベローズ７１
の内部が完全に密閉されている。
方向に伸縮自在な金属ベローズ７１を用いている。金属
ベローズ７１の一端７１ａは外筒１１の端壁７２に溶接
等によって液密に固定されている。金属ベローズ７１の
他端７１ｂすなわち自由端側にキャップ７３が溶接等に
よって液密に固定されることにより、金属ベローズ７１
の内部が完全に密閉されている。
【００３７】金属ベローズ７１の一例は、板厚が０．１
ｍｍ〜０．３ｍｍ程度のオーステナイト系ステンレス鋼
などの薄い金属板を、塑性加工によって蛇腹状に成形し
た一体成形ベローズである。金属ベローズ７１およびキ
ャップ７３の内面と、端壁７２とによって囲まれる密閉
空間が高圧ガス室４１となる。高圧ガス室４１の内部に
は窒素ガス等の化学的に不活性なガスが低圧ガス室３２
よりも高い圧力で封入される。金属ベローズ７１の外面
側が第２液室４２となる。第２液室４２は、液流通部７
４，５０を介して、第１液室３１に連通している。
ｍｍ〜０．３ｍｍ程度のオーステナイト系ステンレス鋼
などの薄い金属板を、塑性加工によって蛇腹状に成形し
た一体成形ベローズである。金属ベローズ７１およびキ
ャップ７３の内面と、端壁７２とによって囲まれる密閉
空間が高圧ガス室４１となる。高圧ガス室４１の内部に
は窒素ガス等の化学的に不活性なガスが低圧ガス室３２
よりも高い圧力で封入される。金属ベローズ７１の外面
側が第２液室４２となる。第２液室４２は、液流通部７
４，５０を介して、第１液室３１に連通している。
【００３８】金属ベローズ７１の外面側には、このベロ
ーズ７１が外筒１１の内面と接触することによるベロー
ズ７１の摩耗や破損を防止するために、摩擦抵抗が少な
くかつ耐摩耗性に優れた合成樹脂からなるガイド７５が
設けられている。また、高圧ガス室４１の内容積を調整
するために、適宜の量の液体７６が高圧ガス室４１に収
容される。
ーズ７１が外筒１１の内面と接触することによるベロー
ズ７１の摩耗や破損を防止するために、摩擦抵抗が少な
くかつ耐摩耗性に優れた合成樹脂からなるガイド７５が
設けられている。また、高圧ガス室４１の内容積を調整
するために、適宜の量の液体７６が高圧ガス室４１に収
容される。
【００３９】このように構成された第２の実施形態のガ
ススプリング１０Ａは、第１の実施形態のガススプリン
グ１０と同様に、高圧ガス室４１の圧力が、液室３１，
４２内の液を介して、ロッド１３をシリンダ１２内に引
き込む力（図３中に矢印Ｍ２で示す方向の力）を発生さ
せる。ロッド１３をシリンダ１２から引き出す力（矢印
Ｍ１で示す方向の力）が発生すると、第１液室３１の液
が液流通部５０，７４を経て第２液室４２側へ移動し、
移動した液の体積相当分だけ高圧ガス室４１が圧縮され
る。その結果、高圧ガス室４１の体積が減少し、圧力が
上昇するため、ロッド１３が受ける反力が増加する。
ススプリング１０Ａは、第１の実施形態のガススプリン
グ１０と同様に、高圧ガス室４１の圧力が、液室３１，
４２内の液を介して、ロッド１３をシリンダ１２内に引
き込む力（図３中に矢印Ｍ２で示す方向の力）を発生さ
せる。ロッド１３をシリンダ１２から引き出す力（矢印
Ｍ１で示す方向の力）が発生すると、第１液室３１の液
が液流通部５０，７４を経て第２液室４２側へ移動し、
移動した液の体積相当分だけ高圧ガス室４１が圧縮され
る。その結果、高圧ガス室４１の体積が減少し、圧力が
上昇するため、ロッド１３が受ける反力が増加する。
【００４０】以上の動作により、このガススプリング１
０Ａも、引張りタイプのばねとして機能することにな
る。しかもこのガススプリング１０Ａは、シリンダ１２
と仕切り部材７０とを直列に配置するため、金属ベロー
ズ７１の外径をより小さくすることができ、ひいてはガ
ススプリング１０Ａの外径を小さくすることが可能とな
る。このガススプリング１０Ａも、第１の実施形態のガ
ススプリング１０と同様に、鉄道架線等の張力線を付勢
する張力調整装置（バランサ）に使用できることは言う
までもない。
０Ａも、引張りタイプのばねとして機能することにな
る。しかもこのガススプリング１０Ａは、シリンダ１２
と仕切り部材７０とを直列に配置するため、金属ベロー
ズ７１の外径をより小さくすることができ、ひいてはガ
ススプリング１０Ａの外径を小さくすることが可能とな
る。このガススプリング１０Ａも、第１の実施形態のガ
ススプリング１０と同様に、鉄道架線等の張力線を付勢
する張力調整装置（バランサ）に使用できることは言う
までもない。
【００４１】
【発明の効果】請求項１に記載した発明によれば、引張
り方向の荷重を直接ロッドに入力することができるよう
な引張りばねタイプのガススプリングを提供できる。し
かも外筒内に高圧ガス室と液室とを設けることにより、
コンパクト化と軽量化を実現できる。このガススプリン
グのシール部は液をシールするため、シールが容易でか
つ密封度を高めることができる。そして低圧ガス室をシ
リンダ内部に密閉した状態で設けたことにより、シリン
ダ内部の発錆の問題を解決することができる。
り方向の荷重を直接ロッドに入力することができるよう
な引張りばねタイプのガススプリングを提供できる。し
かも外筒内に高圧ガス室と液室とを設けることにより、
コンパクト化と軽量化を実現できる。このガススプリン
グのシール部は液をシールするため、シールが容易でか
つ密封度を高めることができる。そして低圧ガス室をシ
リンダ内部に密閉した状態で設けたことにより、シリン
ダ内部の発錆の問題を解決することができる。
【００４２】請求項２に記載した発明によれば、高圧ガ
スを外筒と金属ベローズ等によって完全に密封すること
ができ、ガス洩れがなく、長期間にわたってメンテナン
スフリーで使用することを可能ならしめる。請求項３に
記載した発明によれば、請求項１による効果に加えて、
鉄道架線等の張力線に適正な張力を与えることのできる
引張りばねタイプのガススプリングを提供することがで
きる。
スを外筒と金属ベローズ等によって完全に密封すること
ができ、ガス洩れがなく、長期間にわたってメンテナン
スフリーで使用することを可能ならしめる。請求項３に
記載した発明によれば、請求項１による効果に加えて、
鉄道架線等の張力線に適正な張力を与えることのできる
引張りばねタイプのガススプリングを提供することがで
きる。
【図１】 本発明の第１の実施形態を示すガススプリン
グの断面図。
グの断面図。
【図２】 図１に示されたガススプリングの使用例を示
す側面図。
す側面図。
【図３】 本発明の第２の実施形態を示すガススプリン
グの断面図。
グの断面図。
【図４】 従来のガススプリングの断面図。
１０，１０Ａ…ガススプリング １１…外筒 １２…シリンダ １３…ロッド ２５…シール部 ３０…ピストン ３１…第１液室 ３２…低圧ガス室 ４０…仕切り部材 ４１…高圧ガス室 ４２…第２液室 ４５…金属ベローズ ７０…仕切り部材 ７１…金属ベローズ
Claims (3)
- 【請求項１】外筒と、 前記外筒の内部に収容されかつ基端側が前記外筒に固定
され先端側が閉じているシリンダと、 前記外筒の端壁に形成された孔を貫通して外筒の内部に
挿入されかつ先端側が前記シリンダの内部に進入すると
ともに基端側が前記外筒の外部に突出するロッドと、 前記外筒のロッドが貫通する箇所に設けるシール部と、 前記ロッドの先端側に設けられかつ前記シリンダの内部
を前記シール部側に位置する第１液室と前記シール部か
ら遠い側に位置する低圧ガス室とに仕切るピストンと、 前記外筒の内面と前記シリンダの外面との間を高圧ガス
室と第２液室とに仕切る仕切り部材とを具備し、 前記シリンダ内部の第１液室と前記外筒内部の第２液室
とを互いに連通させ、かつ、 前記高圧ガス室に前記低圧ガス室よりも高圧のガスを封
入したことを特徴とするガススプリング。 - 【請求項２】前記仕切り部材として、前記外筒の軸線方
向に伸縮自在な金属ベローズを用いたことを特徴とする
請求項１記載のガススプリング。 - 【請求項３】前記外筒とロッドのいずれか一方を電車線
あるいは送電線等の張力線に接続するとともに前記外筒
とロッドの他方を張力線支持部材に接続し、前記高圧ガ
ス室の圧力によって前記ロッドが前記シリンダ内部に引
き込まれる力を前記張力線に与えることを特徴とする請
求項１または２記載のガススプリング。
Priority Applications (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11194473A JP2001020987A (ja) | 1999-07-08 | 1999-07-08 | ガススプリング |
| US09/610,296 US6378848B1 (en) | 1999-07-08 | 2000-07-05 | Gas spring apparatus |
| EP00305743A EP1067011A1 (en) | 1999-07-08 | 2000-07-07 | Gas spring apparatus |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11194473A JP2001020987A (ja) | 1999-07-08 | 1999-07-08 | ガススプリング |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2001020987A true JP2001020987A (ja) | 2001-01-23 |
Family
ID=16325144
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP11194473A Pending JP2001020987A (ja) | 1999-07-08 | 1999-07-08 | ガススプリング |
Country Status (3)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US6378848B1 (ja) |
| EP (1) | EP1067011A1 (ja) |
| JP (1) | JP2001020987A (ja) |
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| JP2008075818A (ja) * | 2006-09-22 | 2008-04-03 | Nhk Spring Co Ltd | 引張りガススプリング及び鉄道架線用引張りガススプリング装置 |
| JP2008223797A (ja) * | 2007-03-08 | 2008-09-25 | Nhk Spring Co Ltd | ガススプリング |
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| CN101003260B (zh) * | 2007-01-16 | 2011-06-15 | 上海交大神舟汽车设计开发有限公司 | 一种公交电车候车站充电装置 |
| JP5028239B2 (ja) * | 2007-12-06 | 2012-09-19 | 東北電力株式会社 | テンションバランサー |
| CN101701615B (zh) * | 2009-11-20 | 2011-06-15 | 南京航空航天大学 | 波纹管式及连通器式混合介质隔振减振器 |
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| CN104553887A (zh) * | 2015-01-20 | 2015-04-29 | 西安东方航空科技有限公司 | 牵引供电气液式自动张力补偿器 |
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| CN107618403B (zh) * | 2017-09-18 | 2023-07-07 | 西南交通大学 | 一种整体吊弦 |
| CN111828529B (zh) * | 2020-07-20 | 2022-02-22 | 中国商用飞机有限责任公司 | 一种用于飞机尾橇的缓冲器 |
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