JP2002544441A - チャンバーとピストンの組合せ構造体並びに組合せ構造体を採用したポンプ、モータ、ショックアブソーバ及びトランスジューサ - Google Patents

チャンバーとピストンの組合せ構造体並びに組合せ構造体を採用したポンプ、モータ、ショックアブソーバ及びトランスジューサ

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Abstract

(57)【要約】 ピストンとチャンバーの組合せ構造体であって、チャンバーは長軸を有した長形チャンバーであり、第１長手ポジションで第１断面積を有し、第２長手ポジションで第２断面積を有しており、第２断面積は第１断面積の９５％以下であり、チャンバーの断面積の変化は実質的に連続的であり、ピストンは第１長手ポジションから第２長手ポジションに移動する際にチャンバーの断面積の変化に即応できるように提供されている。ピストンは傘形状の支持構造体またはフォーム体あるいは流体を含んだ繊維補強された可変形コンテナーを含んでいる。この構造体はポンプ、アクチュエータ、モータ、ショックアブソーバ等として利用できる。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本願発明は、チャンバーと、そのチャンバー内のピストンとの組合せ構造体と
、そのような構造体を組入れた装置に関する。そのチャンバーとピストンは所定
の方向と所定の範囲（第１ポジションと第２ポジションとの間）で相対運動する
。このような組合せ構造体はチャンバーとピストンの組合せが必要とされる装置
にて利用が可能である。このような装置の例には、あらゆる種類のピストンポン
プ、特に手動ピストンポンプ、アクチュエータ、ショックアブソーバ、モータ等
が存在する。
【０００２】
【従来の技術】
現存の手動ピストンポンプの問題点は、ポンプ使用者の腕または足に直接的な
負担がかかることである。もし閉鎖物内（例えばタイヤ内）の気体封入体及び/
又は液体封入体の圧力を増加させようとするなら、ポンプを作動させるのに必要
な力はストロークごとに増加する。もし封入体が非圧縮性液体、例えば水ポンプ
の水であれば力は同じままである。このような性質によってユーザーは不快との
言える奇妙な感覚を覚える。デザインの過程でこれら力の大きさはしばしばユー
ザーの予想体重及び腕や足の初動パワーと、対象体に対してポンプ作用させるの
に要する時間との間の妥協の産物となる。ピストンの直径はポンプの作用に適用
される力レベルを定義する。ポンプモーション時間もポンプのシリンダーの長さ
で定義される。このことはポンプの想定ユーザーを所定の身長のユーザーに限定
することにつながる。自転車及び車のポンプは明確な例である。特に高圧ポンプ
は男性ユーザーを対象としている（設計対象：７５ｋｇ、１７５ｃｍ）。これは
女性や若年者が自転車利用者の大半であることと矛盾する。
【０００３】 ４から１３バールの範囲の圧力を同じポンプ、例えば高圧自転車ポンプで得な
ければならないとき、低圧大容積タイヤの場合の短ポンプ作動時間と高圧小容積
タイヤの場合の低ポンプ力との特徴の組み合わせは、もしポンプが手動ポンプで
あれば大きな問題である。比較的に大きな容積の低圧タイヤが高圧ポンプで空気
充填される場合には必要以上に長い作業時間を要し、ユーザーはリアクションを
感じることがないために使用不快感を覚える。高圧床ポンプで高圧タイヤの適正
なタイヤ圧力を得ることは困難であることが多い。なぜなら、最後のポンプスト
ロークの一部のみが必要であり、大抵の場合はストロークは途中半端となる。従
って、強力な作動力を要するためにピストンの動きと停止とを同時に制御するこ
とは困難である。現代の自転車とタイヤは１９８０年代初頭に紹介された。これ
ら自転車は移動手段として幅広く活用されている。よって、汎用ピストンポンプ
は特許文献で数多く発表されている。これらのポンプは適度な力と時間で低圧及
び高圧タイヤに空気を入れることができる。この作用は切替式の複数の共軸/並
列シリンダーとピストンの同時的適用で達成される（例：ＤＥ１９５１８２４２
Ａ１、ＤＥ４４３９８３０Ａ１、ＤＥ４４３４５０８Ａ１、ＰＣＴ/ＳＥ９６/０
０１５８）。しかしながら、これらの解決策は製造コストの上昇につながり、故
障の原因ともなる。なぜなら、そのようなポンプには複数の部材要素が組み込ま
れているからである。
【０００４】 可動ピストンを具えた円錐台形の形状の自転車床ポンプは従来から知られてい
る。この狙いはポンプ駆動力を低減させることにある。異なる複数の直径を有し
たチャンバー内で移動するピストンを具えたポンプは過去に存在しなかった。驚
くべきことではない。なぜなら、この種のピストンの製造は困難だからである。
低圧大容量タイヤの場合、一般向け製品においては多少の漏出は大きな問題では
ない。しかしながら、現在の高圧ポンプや業者用ポンプにおいては漏出は大問題
である。漏出を起こさない高圧及び/又は低高圧のピストンに要求される性能及
び条件は低圧のものとは比較にならないほど厳しい。
【０００５】 ＵＳ５５０３１８８は膨張式不透過性バッグを具えた有機構造パイプラインフ
ローストッパーを開示する。このストッパーは従来の移動式ピストンに相当する
。パイプ内の流体はピストンに動的負荷を与え、ポンプのチャンバー壁はピスト
ンの移動方向とは垂直方向に断面や形状を変動させる。このことはシール（封止
）に関する問題を提起する。このシール問題は本願発明が解決する。
【０００６】 ＧＢ２０２３７１５ＡとＧＢ２０７０７３１Ａは内側がテーパ状態であるシリ
ンダーを具えたポンプを開示する。このテーパの目的は製造時にシリンダーを鋳
型から抜き出させることである。ピストンはストローク中に有効に作用するフェ
ザー端部を有したシール部を具えている。この直径５０〜１００ｍｍに対して０
.１５ｍｍのテーパは本願発明のものとは比較できない程度である。なぜなら、
チャンバーの２つの離れた断面間の面積減少は非常に小さく（約０.５％）、実
質的に作用に何ら影響を及ぼさないからである。また、ポンプ内の圧力も非常に
低い。本願発明のピストンはこれとは比較にならないほど大きなテーパを具えて
いる。問題は発生しない。なぜなら、本願発明のピストンは大きな断面積の変化
を克服するように設計されているからである。図示されている本願発明のテーパ
は実体的なものであり、ＧＢ２０７０７３１Ａの場合のように誇張されているも
のではない。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
本願発明の目的は、チャンバーとピストンの組合せ構造体を利用した安価で高
性能な装置の提供である。
【０００８】 この装置はピストンポンプとして利用できるが、アクチュエータ、ショックア
ブソーバ、モータ等々としても利用できる。手動ピストンポンプはポンプ作動時
間を犠牲にすることなく使用目的に合わせて快適に利用できる。本願発明は前記
の問題を全て解消する。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
一般的に、例えばポンプ用のチャンバーとピストンの組合せ構造体の設計には
次のことが考慮されなければならない。すなわち、ポンプ作動力はユーザーが快
適と感じられるものであること、ストローク距離は（特に女性や子供に対して）
適度であること、ポンプ作動時間が短いこと、並びに、ポンプ部品数が少なく保
守が容易であることが考慮されなければならない。
【００１０】 本願発明は次の構造を有したピストンとチャンバーの組合せ構造体を提供する
。
【００１１】 チャンバーは長形であり、 第１ポジションで第１断面を有し、第２ポジションで第２断面を有し、第２断
面は面積が第１断面の９５％以下であり、チャンバーの断面の変化は第１ポジシ
ョンと第２ポジションとの間では連続的であり、 ピストンはチャンバーの第１ポジションから第２ポジションに移動するときチ
ャンバーの断面変化に対応することができる。
【００１２】 本明細書において使用する“断面”は好適には長軸に対して垂直方向である。
【００１３】 第１ポジションから第２ポジションに移動する際に、ピストンはチャンバーの
内壁に密着する必要があるため、チャンバーの断面の変化は好適には実質的に連
続的なものである。
【００１４】 本明細書におけるチャンバーの“断面積”とは選択された断面における内側空
間の断面積である。
【００１５】 よって、チャンバー内部空間の面積はいくつもの要素の組合せで決定される。
【００１６】 １好適実施例では、組合せ構造体はポンプであり、ピストンの移動で空気が圧
縮され、バルブを介して、例えばタイヤ内に圧縮空気が排出される。ピストンの
断面積とバルブの反対側の圧力とによってバルブを通過する空気流を提供するた
めの力が決定される。従って力の調整が必要である。提供される空気量はピスト
ン面積によって影響を受ける。しかし、空気を圧縮するためのピストンの最初の
ストロークは比較的に軽い（圧力は比較的に低い）。よってこの作用は大きな面
積で行うことができる。多量の空気は所定長の１回のストローク中に所定の圧力
で提供される。
【００１７】 面積の減少程度は組合せ構造体の使用目的と作用力によって決定される設計事
項である。
【００１８】 好適には、第２断面積は第１断面積の９５〜１５％、さらに好適には９５〜７
０％である。状況によっては第２断面積は第１断面積の約５０％である。
【００１９】 この組合せ構造体の提供にはいくつかの異なる技術が利用できる。これら技術
は後述する。
【００２０】 その１つの技術によるピストンは、 共通部材に回転式に固定された実質的に剛体である複数の支持部と、 チャンバーの内壁とシール状態にあり、支持部によって支持された弾性変形手
段と、 を含んでおり、支持部は長軸に対して１０°から４０°の範囲で回転できる。
【００２１】 この状態で、共通部材はユーザーにより使用されるハンドルに取り付けられ、
支持部はハンドルから離れる方向でチャンバー内を延びている。
【００２２】 好適には、支持部は回転式であり、長軸に対して略平行に提供される。
【００２３】 また、この組合せ構造体は支持部をチャンバーの内壁に押し付けるバイアス手
段をさらに含んでいる。
【００２４】 別な技術によるピストンは変形材料を含んだ弾性変形コンテナーを含んでいる
。
【００２５】 この場合、変形材料は流体、例えば水、蒸気、及び/又は気体あるいはフォー
ム体である。
【００２６】 長軸方向の断面にて、コンテナーは第１軸方向で第１形状を有し、第２軸方向
で第２形状を有している。第１形状は第２形状とは異なる。
【００２７】 変形材料の少なくとも一部は圧縮（体積減少）される。第１形状は第２形状よ
りも面積が大きい。
【００２８】 あるいは、変形材料は実質的に非圧縮性（体積不変）である。
【００２９】 ピストンは変形コンテナーと連通するチャンバーを含んでいる。チャンバーは
可変容積を有している。
【００３０】 別の技術によれば、第１断面形状は第２断面形状とは異なる。チャンバーの断
面形状の変化は少なくとも実質的に第１ポジションと第２ポジションとの間で連
続的である。
【００３１】 この場合、第１断面積は第２断面積よりも、少なくとも５％、好適には少なく
とも１０％、例えば少なくとも２０％、好適には少なくとも３０％、例えば少な
くとも４０％、好適には少なくとも５０％、例えば少なくとも６０％、好適には
少なくとも７０％、例えば少なくとも８０％、例えば少なくとも９０％大きい。
【００３２】 例えば第１断面形状は略円形である。第２断面形状は、例えば長円あるいは楕
円であり、第１寸法は別角度の寸法の少なくとも２倍、例えば少なくとも３倍、
好適には少なくとも４倍の長さである。
【００３３】 第１断面形状は略円形であり、第２断面形状は複数の丸突起部分を有している
ものでもよい。
【００３４】 加えて、第１ポジションの断面で、チャンバーの第１周囲は第２ポジションの
断面での第２周囲の８０〜１２０％、例えば８５〜１１５％、好適には９０〜１
１０％、例えば９５〜１０５％、好適には９８〜１０２％の長さである。好適に
は第１周囲と第２周囲の長さは略同一である。
【００３５】 オプション的な別技術によるピストンは、 チャンバーの第１ポジションから第２ポジションへと移動するときチャンバー
の断面形状に即して弾性的に変形できる材料と、 長軸に沿って中央軸を有したコイル型平バネと、 を具えている。このバネ（スプリング）は弾性変形材料に隣接して提供され、弾
性変形材料を長軸方向で弾性的に支持する。
【００３６】 この場合、ピストンは弾性変形材料とバネとの間にいくつかの平型支持手段を
含んでいる。この平型支持手段はバネと弾性変形材料との間のインターフェース
に沿って回転できる。
【００３７】 この支持手段は第１ポジションから第２ポジションに回転するように提供する
ことができる。第１ポジションでその外側境界は第１断面領域内に存在し、第２
ポジションでは第２断面領域内に存在する。
【００３８】 本願発明の別の特徴によるピストンとチャンバーの組合せ構造体のチャンバー
は長軸を具え、 第１ポジションで第１断面を有し、第２ポジションで第２断面を有しており、
第１断面は第２断面よりも大きく、チャンバーの断面積の変化は第１断面と第２
断面との間で連続的であり、 ピストンはチャンバーの第１ポジションから第２ポジションに移動するときチ
ャンバーの断面形状変化に即応することができ、 ピストンは共通部材に回転式に固定された複数の剛体支持部と、 チャンバーの内壁に対してシール状態とさせるように支持部によって支持され
た弾性変形手段と、 を具えており、支持部は長軸に対して１０°から４０°の範囲で回転できるもの
である。
【００３９】 好適には支持部は長軸に対して略平行に提供される。
【００４０】 よって、ピストンが異なる面積や形状に即応する１つの方法は、ピストンにシ
ール手段を保持したいくつかの回転固定手段を提供することである。１好適実施
例ではピストンは傘形状に提供されている。
【００４１】 好適には、組合せ構造体をポンプとして使用する場合、共通部材はユーザーが
使用するハンドルに取り付けられており、支持部はチャンバー内をハンドルから
離れる方向に延びている。このアレンジで、ハンドルをチャンバー内に押し入れ
る圧力が増大し、支持手段とシール手段はチャンバーの壁に押し付けられてシー
ル状態が向上する。
【００４２】 ストローク後にもシール状態を確保するため、組合せ構造体は支持部をチャン
バー内壁に押し付けるバイアス手段を含んでいる。
【００４３】 本願発明の第３の特徴によるピストンとチャンバーの組合せ構造体のチャンバ
ーは長軸を有した長形チャンバーであり、 第１ポジションに第１断面積を有し、第２ポジションに第２断面積を有してお
り、第１断面積は第２断面積よりも大きく、チャンバーの断面積の変化は第１ポ
ジションと第２ポジションとの間で連続的であり、 ピストンは第１ポジションから第２ポジションに移動するときにチャンバーの
断面積の変化に即応することができ、 ピストンは弾性変形可能な材料で成る弾性変形コンテナーを含んでいる。
【００４４】 よって、弾性変形コンテナーの提供によって面積と形状の変化が提供される。
このコンテナーは、チャンバー内でピストンが移動するときにピストンの残り部
分と共に移動できるようにピストンに固定されている。
【００４５】 この変形材料は水、蒸気、気体あるいはフォーム体のごとき流体またはそれら
の混成体である。この材料あるいはその一部は気体や水と気体の混成体のごとく
圧縮可能なものか、ほとんど圧縮できないものである。
【００４６】 断面積が変化するとコンテナーの容積は変化する。従って、コンテナーは第１
長軸方向に第１形状を有し、第２長軸方向に第２形状を有することができる。第
１形状は第２形状とは異なる。１状況では、変形材料の少なくとも一部は圧縮性
であり、第１形状は第２形状よりも大きい。その状況では、コンテナーの全容積
は変化し、流体は圧縮性である。オプションでは、ピストンは変形コンテナーと
通じる第２チャンバーを有している。そのチャンバーの容積は可変である。その
チャンバーは変形コンテナーが容積を変動させるときに流体を取り入れる。第２
コンテナーの容積はユーザーが変動させる。その場合、コンテナーの全圧や最大
/最小圧力は変動される。また、第２チャンバーはバネを利用したピストンを含
むことができる。
【００４７】 チャンバーの容積を定義し、チャンバー内の圧力をピストンとコンテナーの第
２ポジションとの間の流体圧力に関連付けさせる手段を提供することが望ましい
。このように、変形コンテナーの圧力を適当なシール状態を提供するように変動
させることができる。
【００４８】 簡単な方法は、ピストンとコンテナーの第２ポジションでの圧力とチャンバー
の圧力とを同一にする手段を利用することである。この場合、２つの圧力間で単
純ピストンが提供される（変形コンテナー内で流体の流出を阻止する）。
【００４９】 このピストンの使用によってピストンが移動するチャンバー内の圧力間の関係
は、組合せ構造体の主チャンバーと同様にテーパさせることで調整される。
【００５０】 チャンバー壁との形状/寸法変化による摩擦に対抗させるため、コンテナーは
繊維補強のごとき補強手段を含んだ弾性変形材料を含むことができる。
【００５１】 コンテナーとチャンバー壁間の適当なシール状態を達成して維持させるため、
ピストン運動中にコンテナーの流体によって発生される内圧が最高外気圧よりも
高いことが望ましい。
【００５２】 本願発明のさらに別な特徴によるピストンとチャンバーの組合せ構造体のチャ
ンバーは長軸を具えた長形チャンバーであり、 第１ポジションで第１断面形状を有し、第２ポジションで第２断面形状を有し
ており、第１断面形状は第２断面形状とは異なり、第１ポジションと第２ポジシ
ョンとの間のチャンバーの断面形状は連続的に変化しており、 ピストンはチャンバーの断面形状の変動に即応するものである。
【００５３】 非常に特徴的なことは、異なる形状、例えば、幾何学形状が周囲長と面積との
間で変動する関係を有していることである。また、２形状の変化は連続的であり
、チャンバーは１つのポジションで１つの断面形状を有し、別のポジションで別
の断面形状を有するが、チャンバー内の表面の滑らかな変化は維持されている。
【００５４】 ここで言う“断面形状”とはサイズに関係のない全体的な形状のことである。
例えば、２つの円は半径に関係なく同一形状である。
【００５５】 好適には、第１断面積は第２断面積の少なくとも５％、好適には少なくとも１
０％、例えば、少なくとも２０％、好適には少なくとも３０％、例えば、少なく
とも４０％、好適には少なくとも５０％、例えば、少なくとも６０％、好適には
少なくとも７０％、例えば、少なくとも８０％、例えば少なくとも９０％大きい
。
【００５６】 １好適実施例においては、第１断面形状は略円形であり、第２断面形状は、例
えば、長円、楕円のごとき長体であり、第１寸法は第２寸法の少なくとも２倍、
例えば、少なくとも３倍、好適には少なくとも４倍の寸法である。
【００５７】 別な好適実施例では、第１断面形状は略円形であり、第２断面形状は複数の長
形丸突起部を有している。
【００５８】 第１ポジションの断面でチャンバーの第１周囲は第２ポジションの断面の第２
周囲の８０〜１２０％、例えば、８５〜１１５％、好適には９０〜１１０％、例
えば、９５〜１０５％、好適には９８〜１０２％の長さであるとき、多くの利点
が得られる。しかし、シール材料が充分なシール状態を提供しつつ、同時にその
寸法を変動させなければならないという事実により、変動寸法を有した壁に対し
てシール状態を提供することは一般的には容易ではない。しかし、周囲の長さが
少々変動するだけであればシール状態のコントロールは比較的に容易であろう。
好適には第１周囲と第２周囲は略同一長であり、シール材料は曲がるだけで大き
く伸びたり縮んだりしない。
【００５９】 あるいは、周囲長を多少変動さえることができ、シール材料を曲げたり変形さ
せるとき、一方側を縮めて他方側を伸ばさせる。シール材料が自動的に“選択”
できるような周囲形状を提供することが望ましい。
【００６０】 本願発明の利用できるピストンの１タイプは、 共通部材に回転式に固定された複数の剛体支持部と、 支持部に支持され、チャンバーの内壁に対してシール状態とさせる弾性変形手
段と、 を含んでいる。
【００６１】 別タイプのピストンは変形材料で成る弾性変形コンテナーを含んでいる。
【００６２】 本願発明の別な特徴はピストンとチャンバーの別組合せ構造体を提供する。チ
ャンバーは長軸を有した長形チャンバーであり、 第１ポジションで第１断面積を有し、第２ポジションで第２断面積を有してお
り、第１断面積は第２断面積よりも大きく、第１ポジションと第２ポジションの
間の面積変化は連続的であり、 ピストンは、 第１ポジションから第２ポジションに移動するときにチャンバーの断面積の変
動に即応することができる弾性変形材料と、 長軸に沿った中央軸を有したコイル型平バネと、 を含んでおり、平バネは弾性変形材料に隣接して設置され、弾性変形材料を長軸
方向に支持する。
【００６３】 この実施例は弾性材料の塊をピストンとして提供するだけで諸問題を解決する
。材料は弾性であるため、圧力が高まるとピストンの変形の問題とシール状態の
劣化の問題を提起する。このことはもし寸法変化が大きいときには問題となる。
【００６４】 本願発明の弾性材料は螺旋平バネで支持されている。螺旋バネはチャンバーの
面積に即応して延びたり縮んだりすることができ、材料の平構造はバネが圧力で
変形しないようにしている。
【００６５】 バネと変形材料との間の係合面積を増加させるため、ピストンはいくつかの平
支持手段を弾性変形材料とバネとの間に設置させることができる。支持手段はバ
ネと弾性変形材料との間のインターフェースに沿って回転できる。
【００６６】 好適には、支持手段は第１ポジションから第２ポジションにまで回転でき、第
１ポジションでは外側境界が第１断面領域内に存在し、第２ポジションでは外側
境界は第２断面領域に存在する。
【００６７】 本願発明の別な特徴によるピストンとチャンバーの組合せ構造体のチャンバー
は、 長軸を有した長形チャンバーを提供し、 ピストンはチャンバー内で第１ポジションから第２ポジションに移動し、 チャンバーは第１ポジションと第２ポジションの間でチャンバー内壁の少なく
とも一部に沿って弾性変形内壁を有しており、 チャンバーは第１ポジションで第１断面積を有し、第２ポジションで第２断面
積を有しており、第１断面積は第２断面積よりも大きく、第１ポジションと第２
ポジションの間の断面積変化は連続的である。
【００６８】 従って、ピストンがチャンバーの断面積変動に対処する組合せ構造体とは異な
り、この特徴は即応能力を具えたチャンバーに関する。
【００６９】 当然にピストンは実質的に非圧縮性材料で提供される。または組合せ構造体を
前述のピストンのごとき変形ピストンとチャンバーで提供することができる。
【００７０】 好適には、ピストンは断面にて第２ポジションからテーパした形状を有してい
る。
【００７１】 変形チャンバーの好適な提供方法は、 内壁を収容する外側支持構造体と、 外側支持構造体と内壁とで提供される空間の流体と、 で提供されるチャンバーを含んでいる。
【００７２】 この場合、流体の選択または流体の組合せで、壁とピストンとのシール状態や
作動必要力等のチャンバーの特性が決定される。
【００７３】 組合せ構造体は、ピストンとチャンバーの一方を固定体とし、他方を可動体と
定義し、あるいは両方を可動体と定義することができる。このことは本願発明の
重要要素ではない。
【００７４】 本願発明の組合せ構造体はいくつかの目的に活用できる。これは主として必要
な力のピストンへの移動を調整する追加的な技術を提供する新規な方法によるも
のである。実際に、断面積または断面形状は、特定の目的と力の提供とを達成さ
せるためにチャンバーに軸に沿って変動される。１目的は女性や子供が容易に使
用できるポンプの提供である。この場合、人間工学的に改良されたポンプが提供
される。
【００７５】 本願発明の別な利用形態はショックアブソーバの提供である。ショックアブソ
ーバの断面積/断面形状は衝撃の吸収の決定要素である。またアクチュエータも
提供される。この場合にはチャンバーへ導入される流体量はピストンの作用を変
動させる。
【００７６】 実際に、ピストンの特性、第１ポジションと第２ポジションの相対的ポジショ
ン、及びチャンバーに接続されたバルブのアレンジは異なる圧力特性と異なる力
特性のポンプ、モータ、アクチュエータ、ショックアブソーバ等々を提供する。
【００７７】 もしピストンポンプがタイヤ膨張用の手動式であれば、ＰＣＴ/ＤＫ９６/００
０５５（１９７７年４月１８日の米国一部継続を含む）、ＰＣＴ/ＤＫ９７/００
２２３及び/又はＰＣＴ/ＤＫ９８/００５０７に開示された一体型コネクターを
利用することができる。これらコネクターは圧力計を一体的に使用することがで
きる。床ポンプ、または車タイヤ用ポンプとして使用されるピストンポンプの場
合には、圧力計のアレンジは一体化させることができる。
【００７８】 添付図面４Ａ〜４Ｆ、７Ａ〜７Ｅ、７Ｊ、１２Ａ〜１２Ｃに示すごときピスト
ンはどのようなタイプのチャンバーにも組み入れることができる。
【００７９】 例えば、図３Ａ〜３Ｃに示すような機械式ピストンと図６Ｄ〜６Ｆに示すコン
ポジットピストンと、図７Ｌに示すような凸タイプの一定周囲長を有したチャン
バーの組合せ構造体は好適である。
【００８０】 図９から図１２のコンポジットピストンは周囲長の変化に関係なく凸タイプの
チャンバーと相性がよい。
【００８１】 繊維構造のスキン（表面部分）を有した膨張型ピストンはチャンバー内の圧力
より大きなピストンの圧力を有している。しかし、チャンバー内と等しいか、そ
れより低い圧力とすることも可能である。得られた形状は図面の形状とは異なっ
ていても構わない。その場合、充填レギュレータの調整は必要である。図９Ｄま
たは図１２Ｂに示す充填レギュレーション手段は、そのピストンの移動が、例え
ばピストンロッドの長さによってピストンの吸引作用となり、ピストンがピスト
ンロッドの穴の他方側であるように構築される。
【００８２】 これら実施例を通じて、女性や子供でも容易に取り扱える汎用ポンプが安価に
提供される。図示した圧力チャンバーの壁形状及び/又はピストン手段は例示で
あり、変更も可能である。本願発明は全てのタイプのポンプにも応用できる。例
えば、多段ピストンポンプや双方向機能ポンプ、モータ式ポンプ、ピストンまた
はチャンバーだけが運動するものや、両方が同時に運動するものにでも適用でき
る。いかような封入体でも利用できる。これらポンプはあらゆる種類、例えば、
空圧及び/又は油圧式とすることもできる。本願発明は手動ではないものにも適
用できる。必要な力の低減は設備投資と作動エネルギーの低減に通じる。チャン
バーはインジェクション成型等で提供できる。
【００８３】 ピストンポンプにおいては、封入体がチャンバーに入れられ、バルブのアレン
ジで内部に封止される。封入体はチャンバー及び/又はピストンの動きで圧縮さ
れ、バルブはこの圧縮封入体をチャンバーから吐出す。アクチュエータにおいて
は、封入体はバルブアレンジを介してチャンバー内に入れられ、ピストン及び/
又はチャンバーを動かし、取り付けられた装置の運動を促す。ショックアブソー
バではチャンバーは完全に閉じられており、圧縮性封入体はチャンバー及び/又
はピストンの動きで圧縮される。非圧縮性封入体の場合には、ピストンにはいく
つかの小チャンネルが提供され、動力学的摩擦を提供して制動される。
【００８４】 さらに本願発明は推進作用も提供する。封入体はピストン及び/又はチャンバ
ーを運動させ、例えばモータの軸を回転させる。それらの組合せでも利用できる
。
【００８５】 従って、本願発明は流体をポンプ処理するポンプにも関する。このポンプは、
前述の特徴の組合せ構造体と、チャンバーの外側のポジションからピストンに係
合させる手段と、チャンバーに接続された流体インレットとバルブ手段と、チャ
ンバーに接続された流体アウトレットと、を含んで構成されている。
【００８６】 １実施形態では係合手段はピストンが第１ポジションにある外側ポジションと
、ピストンが第２ポジションにある内側ポジションを有することができる。この
タイプのポンプは圧力がかけられた流体の提供に好適である。
【００８７】 別実施形態では係合手段はピストンが第２ポジションにある外側ポジションと
、ピストンが第１ポジションにある内側ポジションを有している。このタイプの
ポンプは流体を移動させるだけで圧力が不要である場合に好適である。
【００８８】 ポンプが床に立てられて、空気等が下方に圧縮される場合には、最大力は人間
工学的に最下部で提供される。よって、第１状況では最高圧は最下部で提供され
る。別状況では最大面積で最大容量が最下部で提供される。しかし、例えば、タ
イヤの圧力を超える圧力がタイヤのバルブを開くために必要であるため、最小断
面積は最下部の手前に存在するのが望ましい。バルブを開く圧力と大きな断面積
とを同時に提供するためである（図２Ｂ参照）。
【００８９】 本願発明はショックアブソーバにも関係する。ショックアブソーバは、前述の
組合せ構造体と、チャンバーの外側からピストンに係合させる手段で、ピストン
が第１ポジションにあるとき外側ポジションを有し、第２ポジションにあるとき
内側ポジションを有する手段とを含んでいる。
【００９０】 アブソーバはチャンバーに接続された流体インレットとバルブ手段とをさらに
含んでいる。アブソーバはチャンバーに接続された流体アウトレットとバルブ手
段とを含むこともできる。
【００９１】 チャンバーとピストンが流体を含んだ密閉キャビティを形成することが望まし
い。流体は第１ポジションから第２ポジションに移動するときに圧縮される。通
常は、アブソーバはピストンを第１ポジション側に押圧するバイアス手段を含ん
でいる。
【００９２】 本願発明はアクチュエータにも関する。このアクチュエータは、前述の組合せ
構造体と、チャンバーの外側のポジションからピストンに係合させる手段と、 流体をチャンバー内へ導入し、ピストンを第１ポジションから第２ポジション
に移動させる手段とを含んでいる。
【００９３】 アクチュエータはチャンバーに接続された流体インレットとバルブ手段とを含
むことができる。チャンバーに接続された流体アウトレットとバルブ手段とをさ
らに提供できる。加えて、アクチュエータはピストンを第１ポジションまたは第
２ポジション方向に押圧するバイアス手段を含むことができる。
【００９４】
【発明の実施の形態】
本願発明の好適実施例を図面を利用して説明する。添付の図面の“横断面”と
はピストン及び/又はチャンバーの移動方向と垂直な断面である。“縦断面”と
はその移動方向に沿った断面である。
【００９５】 図１は所謂インジケータ線図である。この図は、固定径を有したシリンダーを
具えた伝統的な１段階単方向作用式ピストンポンプの圧力Ｐとポンプストローク
容積Ｖとの関係を概略的に示している。ストロークあたりに適用される作動力の
増加は図から直接的に読み取れ、シリンダー径に対して２次的に変化する。圧力
Ｐと作動力Ｆは、通常は膨張対象物のバルブが開くまでストローク中に増加する
。
【００９６】 図２Ａは本願発明のピストンポンプのインジケータ線図である。圧力Ｐは従来
ポンプのものに類似しているが、作動力は異なり、チャンバーの選択横断面積に
全面的に影響される。これは全面的に設計によって決定される。例えば、作動力
は所定の最大値を超えるべきではなく、あるいは、作動力のサイズは人間工学的
な要求に従って変動する。このことは、例えば水ポンプの場合と同様に、手動ポ
ンプが圧力の大きな変化を発生させずに封入体を移動させる場合に特に重要であ
る。チャンバーの縦断面及び/又は横断面の形状はどのようなものでもよい。例
えば横断面を増加する圧力で増大させることも可能である（図２Ｂ）。作動力の
１例は破線の太線１または２である。異なる壁の可能性１と２は図の線１と２に
対応する。Ａ断面図はピストンが運動するポンプに関係し、Ｂ断面図はチャンバ
ーが運動するポンプに関係する。両方の運動の同時的組み合わせも可能である。
【００９７】 図２Ｂは増加する圧力で増大する横断面を備えたチャンバーを有したピストン
ポンプのインジケータ線図の１例である。
【００９８】 図３Ａ、３Ｂ、３Ｃ、３Ｄは第１実施例の詳細を示している。ピストンはチャ
ンバー内を移動する。チャンバーは、気体及び/又は液体の封入体の圧力が増加
するときに増大する径を有した円形横断面を具えた円筒及び円錐台を含んでいる
。これは作動力が所定の最大値を超えないような設計に基いている。種々な径の
変動は緩やかで滑らかである。すなわち、ピストンはチャンバー内で容易に移動
でき、シール状態を維持しながら横断面の変化する面積及び/形状に容易に即応
できる。もし作動力が増加する圧力で低下するなら、ピストンの横断面積は増加
し、周囲長も増加する。周囲長の短縮は締め付けレベルへの圧力または緩める力
に基く。ピストン手段の縦断面は、チャンバーの壁に対して、例えば４０°以下
である可変角αを有した台形であり、後方には変形しない。シール手段の寸法は
ストロークごとに３つの寸法で変化する。ピストン手段の支持部、例えばシール
手段のディスクまたは一体リブは、圧力による変形に対抗してピストンのポンプ
ストローク中に非圧縮側に配置される。ピストン手段のローディング部分、例え
ばいくつかの部分を有したバネ座金は、例えばピストンの圧力側に搭載される。
これでフレキシブルなシール部分を壁側で絞る。このことは、もしポンプがしば
らく使用されておらず、ピストン手段がしばらく形状維持されているときに有利
である。ピストンロッドを移動させることで、ピストン手段のシール部分の台形
断面の側部は軸方向と放射方向に押され、ピストンのシールエッジはチャンバー
の減少する直径に追随する。ストロークの終了部で中央のチャンバーのボトムは
デッドスペースの容積を減少させるために高くなっている。ピストンロッドは、
チャンバーをロックするキャップ内でガイドされる。ピストンが両方に移動する
際にチャンバーの壁に対してシール作用するためピストンロッドはスプリング式
バルブを具えたインレットチャンネルを具えている。これはチャンバーの過圧状
態では閉鎖される。ピストン手段のローディング部分を使用せずにはこの別体の
バルブは余計である。本願発明のポンプの設計では、ポンプの部材は作動力に対
して最良化されている。ポンプの内径は現存ポンプのものよりポンプチャンバー
長の主要部分においては長い。よって、残りの部分の容積が現存ポンプよりも小
さくとも全体的容積は大きい。これでポンプは現存のポンプよりも速くポンプ作
用を提供することができ、必要な最大作動力は大きく減少され、利用が快適であ
る。チャンバーの長さは減少され、ポンプは実用的になり、女性や子供にも使用
が容易である。それでもストロークの容積は現存ポンプのものより大きい。
【００９９】 図３Ａは、壁部分２、３、４及び５の横断面の異なる断面積部分を具えたチャ
ンバーを有したピストンポンプとピストンロッドとを図示している。キャップ７
はピストン手段を停止させ、ピストンロッド６をガイドする。さらに壁２、３、
４及び５の間の移行部１６、１７、１８と、チャンバー１の中央軸１９とが図示
されている。
【０１００】 図３Ｂは弾性材料で提供されたシール部８とローディング部９、例えば、セグ
メント９.１、９.２及び９.３（他のものは省略）を具えたバネ座金と、ロック
手段１１の２つの部分間でピストンロッド６に取り付けられたピストン手段の支
持部１０を図示している。ピストンロッド６はインレット１２とバルブ１３を有
している。ピストン手段のシール部８とチャンバー１の壁２との間の角α1が図
示されている。距離aはシールエッジ３７からストローク開始部での横断面にお
けるチャンバー１の中央軸までの距離である。
【０１０１】 図３Ｃはアウトレットチャンネル１４と、デッドスペースの容積を減少させる
手段１５とを図示している。ピストン手段のシール部８’とチャンバー１の壁５
との間の角α2も図示されている。距離a'はシールエッジ３７からストローク終
了部での横断面におけるチャンバー１の中央軸までの距離である。距離a'は距離
aの約４１％である。併せてローディング部９’が図示されている。
【０１０２】 図３Ｄは本願発明の床ポンプ（φinside６０-１９.３ｍｍ、長さ５００ｍｍ）
のチャンバーの縦断面を図示している。横断面は、作動力がほぼ一定であり、人
間工学的に最適に選択される。このことは本願発明の床ポンプの説明の初歩であ
る。一定の作動力は人間工学的には最適ではない。比較として、現存低圧床ポン
プ（φinside ３２ｍｍ、長さ４７０ｍｍ）の断面が点線で示されており、現存
高圧床ポンプ（φinside ２７ｍｍ、長さ５５０ｍｍ）が破線で示されている。
本願発明の床ポンプはさらに大きなストローク容積を有しており、さらに速くタ
イヤを膨張させ、現存ポンプよりも低い作動力で作動する。本願発明のチャンバ
ーは全ストローク中に人間工学的に最適な仕様とすることができる。
【０１０３】 図４Ａ、４Ｂ、４Ｃ、４Ｄ、４Ｅ及び４Ｆは本願発明の第２実施例の詳細を図
示している。ピストン手段のシール部は弾性変形する材料で提供されており、支
持手段で支持されている。これはチャンバーの中央軸と平行な軸の周囲を回転す
る。この動きの結果、チャンバーの圧力が高いほど大きな面積のシール手段が支
持される。支持部のローディング部は支持手段の移動を開始させる。平型スプリ
ングの形態のローディング部はチャンバーの中央線に垂直な方向で寸法を変える
ことができる。スプリングはチャンバーの圧力が高くなるとさらに剛性となる。
軸上のスプリングでも構わない。そこで支持手段が回転する。シール部の直径を
減少させることでその長さが増加する。これは、ゴムのように少し圧縮できる弾
性変形材料の場合である。よって、ピストンロッドはストロークの開始部でシー
ル手段から飛び出す。シール手段に他の材料が選択されると、その長さは変化せ
ず、あるいはその半径を減少させて長さが減少するかも知れない。
【０１０４】 図４Ａは異なる横断面積の部分を有したチャンバー２１を具えたピストンポン
プを図示している。チャンバーは高圧側に冷却リブ２２を有している。チャンバ
ーはインジェクション成型で提供が可能である。さらにピストンロッド２３が図
示されている。キャップ２４はピストンロッドをガイドする。ピストン３６はポ
ンプストロークの開始部３６と終了部３６’とで図示されている。
【０１０５】 図４Ｂは弾性変形シール部２５を図示している。これは手段２６（図示せず）
でピストンロッド２３に固定されている。ピストンロッド２３のパーツ２７はシ
ール部２５から飛び出ている。支持部２８はピストンリング２３に固定されたリ
ングパーツ２７に掛けられている。支持部２８は軸３０の周囲で回転できる。ロ
ーディング部３１はホール３２内でピストンロッド２３へ固定されたスプリング
を含んでいる。さらにシールエッジ３８が図示されている。
【０１０６】 図４Ｃは、ピストンロッド２３のパーツ２７が弾性変形したシール手段２５’
でほぼカバーされている状態を図示している。シールエッジ３８とチャンバーの
中央軸１９との間の距離a'は横断面の距離aの約４０％である。
【０１０７】 図４Ｄは図４ＢのＡ-Ａ線の断面である。ローディング部３１はピストンロッ
ド２３のホール３２の１端で固定されている。支持部２８とリング２９も図示さ
れている。支持部はストップ面３３（図示せず）で停止される。支持部２８はガ
イド手段３４（図示せず）でガイドされる。
【０１０８】 図４Ｅは図４ＣのＢ-Ｂ線の断面図である。支持手段２８とローディング手段
３１はピストンロッド２３の方向へ移動する。さらにリブ２２が図示されている
。
【０１０９】 図４Ｆはローディング手段３１の別例である。各軸３０上にはスプリング３５
が提供されている。
【０１１０】 図５Ａ、５Ｂ、５Ｃ、５Ｄ、５Ｅ、５Ｆ、５Ｇ、５Ｈは第３実施例の詳細を図
示している。シール部は気体及び/又は液体封入体のフレキシブルな不透過膜を
含んでいる。この材料は形状保持することなく３方向で寸法を変えることができ
る。このシール部はＯリングに搭載される。Ｏリングはチャンバーの壁にシール
される。Ｏリングとスプリングはさらに支持手段で支持される。これはピストン
ロッドに固定された軸の周囲で回転できる。この支持手段にはスプリングを提供
することができる。
【０１１１】 図５Ａは図３Ａに類似したピストンポンプの縦断面図である。ポンプストロー
クの開始部はピストン４９で図示されており、終了部はピストン４９’で図示さ
れている。
【０１１２】 図５Ｂは、ストロークの開始部でのピストン手段を図示している。これはシー
ル手段４０、例えば押圧されるスキンを含んでいる。これはシール手段４１、例
えばＯリングに固定されている。このＯリングにはスプリング４２が提供されて
いる。スプリング４２はシール手段４１とシール手段４２の周囲に提供されてい
る。スプリング４２の中央軸３９がさらに図示されている。Ｏリング４１及び/
又はスプリング４２は支持手段４３によって支持されている。支持手段４３は、
ピストンロッド４５に取り付けられ、中央軸１９とは垂直な軸４４周囲を回転で
きる。それはポンプ圧縮ストローク中の圧縮でローディングされた所定量の別支
持部４３’を含んでいる。これらはシール手段４０、４１とローディング（スプ
リング）手段４２の周囲に設置される。支持手段４３はスプリング４６によって
ローディングされる。チャンバー２の壁と支持手段４３の間には角β1が存在す
る。ピストンロッド４５はインレットもバルブも具えてはいない。支持リング及
び/又はローディングリングはスプリングの形態でスプリング４２（図示せず）
の代用としてＯリングに搭載できる。シールエッジ４８がさらに図示されている
。
【０１１３】 図５Ｃはストローク終了部でのピストン手段を図示している。シール手段４０
’、４１’はストローク開始部でのシール手段４０、４１よりも厚い。スプリン
グ４６’がさらに図示されている。壁５とストローク終了部での支持手段４３の
間は角β2である。シールエッジ４８とチャンバーの中央軸１９の間の距離a'は
、この断面のストロークの開始部での距離aの約２２％である。短い距離、例え
ば１５％、１０％、５％は可能であり、ピストンロッド上のピストンの懸垂の構
造にのみ依存する。従って、これも全ての他の実施例に対して有効である。
【０１１４】 図５Ｄは支持手段４３、軸４４、ブラケット４７を具えた図５ＡのＣ-Ｃ線の
断面図である。
【０１１５】 図５Ｅは図５ＡのＤ-Ｄ線の断面図である。
【０１１６】 図５Ｆは図５Ｇのピストン１１８と図５Ｈのピストン１１８’のチャンバー内
の２ポジションを図示している。
【０１１７】 図５Ｇは、コンポジット材料で成るピストンを図示している。これは弾性不透
過性材料のスキン１１０と繊維１１１を含んでいる。繊維体は内圧を受けるとド
ーム状となる。この形状はピストン移動を安定させる。代案として、シール手段
はライナー、繊維及びカバー（図示せず）を含むことができる。ライナーがタイ
トでなければ、不透過性スキンを加えることができる（図示せず）。ピストンの
圧縮側の全材料はチャンバーの特定の環境による要求を満たす。スキンはシール
部１１２内に搭載される。スキンとシール部内にスプリング式リング１１３が搭
載され、弾性的に変形する。それはリング１１４のローディングを補強する。シ
ールエッジ１１７がさらに図示されている。
【０１１８】 図５Ｈはポンプストロークの終了部での図５Ｇのピストンを図示している。ド
ームはまだ過圧状態であれば形状１１５に圧縮される。
【０１１９】 図６Ａ、６Ｂ及び図６Ｃは第４実施例の詳細を図示している。ピストン手段は
補強材、例えば繊維材が巻き付けられたゴム管を含んでいる。補強材の接線とホ
ースとの間の中立角（所謂、紐角）は数学的に５４°４４’である。補給材が伸
びない限り、内圧を受けるホースは寸法（長さ、直径）を変えない。この実施例
ではピストン手段の直径は、圧力の増加に伴うチャンバーの断面の直径の増加に
対して減少する。紐角は中立角よりも大きくあるべきである。チャンバーの縦断
面の主要部の形状はピストン手段の作用のために錐形である。ポンプストローク
の終了部での圧縮封入体がチャンバーから取り除かれるとき、ピストン手段はそ
の直径を増加させ、長さは減少する。直径の増加は問題を提起しない。ピストン
とチャンバーの壁とのシール力は圧力の増加で増大する。このことは紐角の選択
で可能である。ピストンの直径をチャンバーの横断面の直径の減少よりも多少小
さく減少させる。従って、紐角は中立よりも小さくなるように、及び/又は中立
となるように選択できる。一般的に、紐角の選択は設計仕様に依存する。紐角を
ピストンの部位によって変えることもできる。別の可能性は、ピストンの断面で
、いくつかの補強層に同一及び/又は異なる紐角を提供することである。いかな
るタイプの補強材及び/補強パターンでも利用できる。補強層の場所はピストン
の縦断面のどこでもよい。ライニング及び/又はカバーの数は複数でもよい。カ
バーは無くても構わない。ピストン手段はローディング手段と支持手段を含むこ
ともできる。チャンバーの断面積の大きな変化に対応するため、ピストン手段の
多少異なる構造が必要となる。錐体は引っ張られた状態の繊維を含んでいる。繊
維はピストンロッドの近くで錐体のトップとピストンロッドのボトムの錐体の開
口側に巻き付けられている。ピストンロッド自体に固定されてもよい。繊維のパ
ターンは圧力の形態に対応させるように決定する。繊維をライナー上に緩く提供
することも、ライナーとカバーの間のチャンネルに緩く提供することもできる。
あるいは一方あるいは両方と一体化させることもできる。錐体の下に圧力が存在
しないときには壁への適当なシール状態を得るためにローディング手段が必要で
ある。このローディング部、例えば、リング形態、プレート形のスプリング部材
を、例えば成型工法でスキン内に提供することができる。ピストンロッド上の錐
体の懸垂は前述の実施例に勝る。なぜなら、ピストンはテンションを有してロー
ディングできるからである。よって、バランスがよくなり、使用材料も少なくて
済む。ピストンのスキンとカバーは弾性変形材料で提供される。繊維は適当な材
料製の弾性または剛性である。
【０１２０】 図６Ａはチャンバー６０を具えたポンプの縦断面である。壁部６１、６２、６
３、６４、６５は円筒状６１、６５と錐形６２、６３、６４である。ピストン間
の移行部は６６、６７、６８、６９である。ポンプストローク開始部でのピスト
ンは５９であり、終了部でのピストンは５９’である。
【０１２１】 図６Ｂはピストン手段５０と補強材５１を具えたホースを示す。ホースはクラ
ンプ５２等でピストンロッドに固定されている。ピストン６はリブ５６、５７を
有している。リブ５６はピストン手段５０がピストンロッド６に対してキャップ
７側に移動することを防止する。ホースの外側で突起５３がチャンバー６０の壁
６１にシール状態を提供している。補強体５１とは別に、ホースはライニング５
５を含んでいる。例としてカバー５４も図示されている。ピストン手段の縦断面
の図示形状はほんの１例である。さらにシールエッジ５８が図示されている。
【０１２２】 図６Ｃはストロークの終了部でのピストン手段を図示している。気体及び/又
は液体封入体は圧力を受けている。ピストン手段は放射状での直径の変化のみが
発生するように設計できる。
【０１２３】 図６Ｄは図６Ｅのピストン１８９と図６Ｆのピストン１８９’を図６Ａのチャ
ンバーのポンプストロークの開始部と終了部での状態で図示している。
【０１２４】 図６Ｅは頂角２ε1を有した円錐体形状を具えたピストン手段を図示している
。チャンバー側は過圧状態ではない。それはピストンロッド１８０のトップに搭
載されている。円錐体はピストンの圧力側で開いている。カバー１８１はシール
エッジ１８８を具えた突起１８２として図示されるシール部と、挿入されたスプ
リング部材１８３と、支持手段としての繊維と、ライナー１８５とを含んでいる
。スプリング部材１８３はカバーをローディングし、突起１８２はチャンバー側
に過圧が存在しなければチャンバー壁をシールする。繊維１８４はチャンネル１
８６内に存在でき、カバー１８１とライナー１８５との間に提供されている。ラ
イナー１８５は不透過性である。もしそうでなければ、圧力側で別体の層２０９
（図示せず）がライナー１８５に搭載される。繊維は円錐体の頂部でピストンロ
ッド１８０に搭載される。ピストンロッド１８０のボトムでも同様である。
【０１２５】 図６Ｆはストロークの終了部でのピストン手段を図示している。頂角は２ε2
であり、シールエッジ１８８とチャンバーの中央軸１９との間の距離a'は、その
断面のストローク開始部での距離aの約４４％である。
【０１２６】 図７Ａ、７Ｂ、７Ｃ、７Ｄ、７Ｅはポンプの第５実施例を図示している。この
ポンプは、別のコンポジット構造を有したピストンを具えており、弾性である基
礎材料を含んでいる。自身でタイトな状態とならなければ、例えば、ピストン手
段の圧力側のフレキシブルな膜体でタイトな状態とされる。軸方向の剛性はいく
つかの一体スティッフナーで提供される。ピストンの縦断面でスティッフナーは
ピストン手段の軸方向と平面方向との間でいくつかの角度に提供される。圧力比
が高ければ高いほど、これらの角度は減少し、軸方向に近づく。力は支持手段、
例えば座金に伝達される。座金はピストンロッドに接続されている。ピストン手
段は安価に大量生産できる。スティッフナーとフレキシブルな膜体のシール手段
は基礎材料にて１工程でインジェクション成型できる。スティッフナーはトップ
に接着できる。膜体をモールド工程中あるいはその後に基礎材料内で“バーニン
グ”処理して製造することもできる。これは基礎材料が熱可塑性の場合に好都合
である。ヒンジは“バーニング“処理すべきではない。
【０１２７】 図７Ｆ、７Ｇ、７Ｈ、７Ｉ、７Ｊ、７Ｋ、７Ｌ、７Ｍはチャンバーの実施例と
、チャンバーにフィットするピストンの第６実施例を図示している。ピストンの
第６実施例は図７Ａ、７Ｂ、７Ｃ、７Ｄ、７Ｅの変形である。移動方向の２つの
ポジション間のピストン及び/又はチャンバーの横断面積の変化を連続的とし、
変化が大きくて漏出につながれば、断面の他のパラメータの変更を最小にするこ
とは有利である。これは、例えば、円形断面（固定形状）を使用して説明できる
。この円形断面は周囲がπＤであり、面積は１/４πＤ2（Ｄは直径）である。す
なわち、Ｄの減少は円周の一次形態の減少をもたらし、面積の二次形態減少をも
たらす。周囲の長さを維持して面積だけを減少させることも可能である。形状が
固定されていれば、所定の最小面積が存在する。形状がパラメータである高等数
学計算は以下に提供したフーリエ級数式で行うことができる。チャンバー及び/
又はピストンの横断面はどのような形状でもよく、少なくとも１本の曲線で定義
できる。曲線は閉鎖しており、２つのユニークなモジュラーパラメータ化フーリ
エ級数式で定義される。
【０１２８】 Cｐ＝ｆ（ｘ）のコサイン加重平均値 ｄｐ＝ｆ（ｘ）のサイン加重平均値 ｐ＝三角法縦横比のオーダ 図７Ｆ、７Ｋは下記の公式で異なるパラメータセットを使用した曲線の例を図
示している。さらに多くの係数が使用されれば最良曲線を見つけることが可能で
ある。それらは他の重要な要求を満たす。例えば、曲線が最大半径及び/又は所
定の最大値を超えない前提で、シール部の最大張力を有している曲線移行部が得
られる。次の例を挙げる。図７Ｌ、７Ｍは最良化凸曲線と非凸曲線を図示してい
る。これらは規制下の平面の境界領域の可能な変形に使用される。規制条件とは
境界曲線の長さが固定されており、その曲率が最小となることである。開始面積
と開始境界長を使用することで、所定の望む目標面積に対する最小曲率を得るこ
とができる。
【０１２９】 チャンバーの主として縦断面に図示されているピストンは横断面の境界曲線が
円形である場合に対するものである。すなわち、チャンバーが、例えば図７Ｆ、
７Ｋ、７Ｌ、７Ｍの非円形に従って横断面を有している場合には、ピストンの縦
断面は異なるであろう。
【０１３０】 全種類の閉鎖曲線はこの公式で示される。例えば、Ｃ曲線（ＰＣＴ/ＤＫ９７/
００２２３、図１Ａ）。これら曲線の１つの特徴は、断面の線が数学極から引か
れると、その直線は曲線と少なくとも１回交わる。断面では曲線は直線に対して
対称であり、シングルフーリエ級数によって発生が可能である。ピストンまたは
チャンバーは横断面の曲線が、数学極を通過する断面に存在する直線に対して対
称であるときに容易に提供できる。このような通常の曲線はシングルフーリエ級
数で定義できる。
【０１３１】 ｃp＝ｆ（ｘ）の加重平均値 ｐ＝三角法縦横比のオーダー 直線が数学極から引かれると、曲線と１回だけ交わる。
【０１３２】 チャンバー及び/又はピストンの断面の特定形状断面は次の式で定義される。
【０１３３】 ｃｐ＝ｆ（ｘ）の加重平均値 ｐ＝三角法縦横比のオーダー 極座標のこの断面は次の式で表される。 ｒ0 ＞０， ａ＞０， ｍ＞０，ｍ∈Ｒ ｎ＞０，ｎ∈Ｒ ０＜ψ＜２π， ｒ＝アクティベートピンの円形断面の“花弁”の制限 ｒ0＝アクティベートピンの軸周囲の円形断面の半径 ａ＝“花弁”の長さのスケールファクター ｒmax＝ｒ0 + ａ ｍ＝“花弁”幅の定義用パラメータ ｎ＝“花弁”数の定義用パラメータ ψ＝曲線を囲む角度 インレットは、ピストン手段のシール部の特性に鑑みてストロークの終了部に
近く配置される。
【０１３４】 これら特定のチャンバーはインジェクション成型で製造が可能である。スーパ
ープラスチック成型法でアルミニウムシートを熱し、空気圧でプレスして成型さ
せることもできる。
【０１３５】 図７Ａは、チャンバー７０を具えたピストンポンプを、円筒部７１、連続凹曲
部７３への移行部７２、円筒部７５への別移行部７４との縦断面で図示している
。ピストン手段７６と７６’はポンプストロークの終了部でのそれぞれの開始部
で図示されている。アウトレットチャンネル７７の端部にはチェックバルブ７８
（図示せず）が搭載できる。
【０１３６】 図７Ｂは錐形で低圧のピストンの縦断面を提供する弾性材料７９を含んだピス
トン手段７６を図示している。ローディング材料７９はローディング手段として
も機能する。ボトムはシール手段８０を含んでいる。これは放射状に形状保持さ
れる。このシール手段８０は部分的にローディング手段として機能する。主支持
手段はスティフナー８１と８２を含んでいる。スティフナー８１はピストン手段
のシールエッジ８３をチャンバー壁方向に支持する。スティフナー８２はシール
手段８０と基本材料７９からロードを支持手段８４に移動させる。支持手段は、
例えば、座金であり、自身はピストンロッド６で支持されている。シール手段８
０はピストン手段７６のこのポジションで少々形状保持されており、フォールド
部８５は高い圧力がチャンバー７０内に存在するとシールエッジ８３をローディ
ングする。スティフナー８２はジョイント８６でトップと結合される。ピストン
手段７０がこのポジションにあるとき、スティフナー８１と８２は中央軸１９と
の角度γとδを有する。δはチャンバー７０の中央軸１９と略平行であることを
示す。ピストン７６と中央軸１９との間は角度φである。
【０１３７】 図７Ｃはポンプストロークの終了部でのピストン手段７６’を図示している。
シール手段８０は共に保持されている。弾性材料７９は共に絞られており、ステ
ィフナー８１、８２は中央軸１９と平行である。ピストン手段７６’の表面と中
央軸１９の間の角度φ2は正であるが、ほとんど０である。シールエッジ８３と
中央軸１９の距離a'はストローク開始部での距離の３９％である。シール手段８
０’がさらに図示されている。
【０１３８】 図７Ｄはピストン手段７６のＥ-Ｅ断面であり、基礎弾性材料７９、スティフ
ナー８１、８２、シール手段８０のフォールド部を図示している。弾性材料７９
は絞られている。
【０１３９】 図７Ｆは面積が減少するチャンバーの横断面図である。この周囲の長さは一定
である。これらは２つのユニークなモジュラーパラメータ化フーリエ級数式で定
義される。左上部はこの級数の開始断面である。使用されるパラメータセットは
図の底部に示されている。この級数は横断面の減少面積を示している。太字の数
字は異なる形状の減少する断面積を示す。断面底部右側の形状の面積は上部左の
約２８％である。
【０１４０】 図７Ｇはチャンバー１６２の縦断面を示している。横断面積は中央軸に沿った
周囲によって変化する。ピストンは１６３である。チャンバーは壁部分１５５、
１５６、１５７、１５８の横断面の異なる断面積の部分を有している。壁部分間
の移行部は１５９、１６０、１６１で示されている。Ｇ-Ｇ、Ｈ-Ｈ、Ｉ-Ｉ断面
も図示されている。Ｈ-Ｈ断面１５２はＧ-Ｇ断面の９０〜７０％の面積である。
【０１４１】 図７Ｈは図７ＧのＨ-Ｈ横断面１５２を図示しており、比較のＧ-Ｇ断面１５０
を点線で図示している。断面Ｈ-Ｈは断面Ｇ-Ｇの約９０〜７０％の面積である。
滑らかな移行部１５１が提供されている。また、チャンバーの最小部分はＧ-Ｇ
断面積の約５０％である。
【０１４２】 図７Ｉは図７Ｇの横断面Ｉ-ＩをＧ-Ｇ断面と比較するために点線で図示してい
る。Ｉ-Ｉ断面はＧ-Ｇ断面の約７０％の面積である。移行部１５３は滑らかであ
る。チャンバーの最小部分も図示されている。
【０１４３】 図７Ｊは図７ＧのＨ-Ｈ断面で図７Ａのピストンの別例を図示している。ピス
トンは弾性材料製であり、不透過性である。別体のシール手段は不要である。距
離ｃとｄとは異なり、同じ横断面Ｈ-Ｈのピストンの変形が図示されている。
【０１４４】 図７Ｋは面積が減少する一連のチャンバーの横断面を図示している。周囲の長
さは一定である。これらは２つのユニークなモジュラーパラメトリー化フーリエ
級数式で定義される。上部左は級数の開始断面である。使用されるパラメータセ
ットは図の底部に示されている。この級数は横断面の減少面積を示すが、周囲を
一定に保つことで面積を増加させることも可能である。太字の数字は異なる形状
の減少する断面積を示す。断面積は開始面積の約４９％である。
【０１４５】 図７Ｌは境界曲線の所定の固定長のために最良化された凸曲線と、最小曲率を
示している。曲率の最小半径の一般式は図７Ｌの図に示す最大曲率に対応して次
のようになる。 長さｙは次の式で決定される。
【０１４６】 ｒ＝最小曲率半径 Ｌ＝境界長＝定数 Ａ1＝開始領域面積Ａ0の減少値 図３Ｄの実施例：領域面積Ａ0＝π(30)2と境界長Ｌ＝６０π＝１８８.５。半
径３０のディスクの面積と境界長に対応。この長さは定数。面積はＡ1に減少。
望む最終形状は面積Ａ1＝π（19/2）2＝２８３.５。最小境界曲率を具えた凸曲
線は次のようになる。
【０１４７】 ｒ＝１.５４ κ＝１／ｒ＝０.６５ ｘ＝８９.４ 図示する曲線は実際のものとは異なる。
【０１４８】 ピストンの壁へのシール状態を改善させるように直線を曲線と交換することで
さらに改善させることができる。
【０１４９】 図７Ｍは境界曲線の所定の固定長に対して最良化された非凸曲線と最小曲率を
示している。図７Ｌに示す最大曲率に対応する最小曲率は次のものである。
【０１５０】 ｘで表される長さは次のようになる。
【０１５１】 ｒ＝最小曲率の半径 Ｌ＝境界長＝定数 Ａ1＝開始領域面積Ａ0の減少値 境界曲線の最小曲率を具えた非凸曲線（紐状双曲線を除く）： ｒ＝６.３ κ＝１/ｒ＝０.１６ ｘ＝４２ 図は原寸大ではない。
【０１５２】 図８Ａ、８Ｂ、８Ｃは別のコンポジット構造を具えたピストン手段を有したポ
ンプの第７実施例を図示している。このポンプは、空気等の気体封入体等の圧縮
可能な封入体（水等の非圧縮性液体や、液体と気体の混合物でも可）を閉鎖チャ
ンバー内に収容している。このチャンバーは補強ホース等である。ピストン手段
の圧力側のライニング、補強及びカバーが非圧力側と異なるものでもよい。スキ
ンをプレフォームスキンで提供し、ポンプストローク中にこの形状を保たせる。
スキンを複数のパーツで提供することもできる。これはプレフォームとし、１つ
をピストン手段の非圧力側に、１つを圧力側に提供する（図８ＢのＸ、Ｙ＋Ｚ）
。ポンプストローク中に２つのパーツが互いにヒンジ作用を提供する（図８Ｂの
ＸＹとＺＺ）。横断面でチャンバーに対するシールエッジの採用は、シールエッ
ジでのピストンの断面の変形をもたらすであろう。その結果、ピストン内側の容
積が変化する。この容積変化は圧縮性封入体の圧力変化をもたらし、シール力の
変化をもたらすであろう。さらに、圧縮性封入体はピストン上のロードをピスト
ンロッドに移す際に支持部として機能する。
【０１５３】 図８Ａはチャンバー９０の縦断面を図示している。このチャンバー９０は連続
的凸曲線９１と、ポンプストロークの開始部でのピストン９２と、終了部でのピ
ストン９２’とを含んでいる。チャンバー９０の高圧部分はアウトレットチャン
ネル９３とインレットチャンネル９４をチェックバルブ９５と９６（図示せず）
と共に含んでいる。低圧用にはチェックバルブ９５は不要であろう。
【０１５４】 図８Ｂはピストンロッド９７に直接的に提供されたピストン９２を図示してい
る。これはライニング９９内の圧縮性封入体１０３と、補強体１００とカバー１
０１とを含んでいる。スキン９９、１００、１０１のパーツＸはプレフォームさ
れている。ピストン手段９２の圧力パーツＹとＺも同様である。ヒンジＸＹはス
キンのパーツＸとＹの間に図示されている。Ｘはチャンバー９０の中央軸１９と
角η1を有している。ＹとＺは相互に接続されており、内角κ1を有している。こ
の角度は力がピストンロッドに直接的に伝わるように選択されている。Ｙ’とＺ
’間の角λは、チャンバー内の力が高いほど中央軸へ垂直に近くなるように選択
されている。パーツＺの半分間のヒンジＺＺとシールエッジ１０２がさらに図示
されている。
【０１５５】 図８Ｃはストローク終了部でのピストンを図示している。スキンのパーツＸ’
は中央軸とη2の角度を有しており、Ｘ’とＹ’は内角κ2を有している。Ｙ’と
Ｚ’の角度λはほぼ一定である。Ｚの半分間の角度はほぼ０である。シールエッ
ジ１０２とチャンバーの中央軸１９との距離a'はストローク開始部での距離の約
４０％である。シールエッジ１０２’と圧縮封入体１０３’がさらに図示されて
いる。
【０１５６】 図９Ａ、９Ｂ、９Ｃ、９Ｄは、固定寸法のチャンバーと、寸法を変えることが
できるピストンの第８実施例を図示している。ピストンはチャンバーの横断面を
満たす膨張体である。ストローク中にピストンはシールエッジでコンスタントに
寸法を変化させる。材料は弾性変形ライナーや、繊維（ガラス、ボロン、カーボ
ン、アラミド等）、布地、フィラメント等の支持手段のコンポジット材料でよい
。繊維構造とピストンへの全体的なローディング状態によっては（ピストンは少
々過内圧を有している）、球状または楕円球状等となるであろう。チャンバーの
横断面積の減少はその方向で膨張体のサイズの減少をもたらし、立体的減少が可
能になる。これは繊維機構の“格子効果”による。カバーも適当な弾性変形材料
で提供されている。ライナーやカバーが非透過性でなければ、膨張体内に分離し
たブラダーを使用することができる。支持手段は内圧が外圧よりも大きい場合に
だけ力を提供する。この圧力条件は適当なシール状態を得るには好都合である。
チャンバー内の圧力をコンスタントに変化できるので、膨張体内の圧力も変化す
る。一定とするためにポンプストローク中の圧力は高くなる。最後の解決策は低
圧の場合にのみ利用する。さもないとピストンがチャンバー内でスタックするか
らである。チャンバー内が高圧の場合は、内圧がチャンバー内の圧力の変動によ
って変わるようにアレンジすることが必要であろう。このことはいくつかの方法
で達成される。例えば、ローディング制御であり、他の方法でもよい。シールエ
ッジの横断面積のサイズの変更でピストンの容積は変化する。なぜなら、移動方
向のピストンサイズは一定だからである。この変化で、非圧縮性封入体は中空ピ
ストンロッド内のスプリング式ピストン内へ入り、あるいはそこから流れ出る。
スプリング式ピストンは別の場所に存在することもできる。ピストンの容積の変
化により発生する圧力とスプリングによる圧力の変化の組み合わせでシール力が
提供される。スプリングはシール力のための微調整役を演じる。改善されたロー
ド制御は非圧縮封入体を圧縮性封入体と非圧縮性封入体との組合せと交換するこ
とで達成される。圧縮性封入体はロード制御手段として作用する。さらなる改善
はスプリングをチャンバーのピストンの作動力で交換することで提供される。低
いシール力と小さい摩擦によってピストンの戻りを容易にする。ピストン内部の
封入体の温度上昇は、素早く熱せられる封入体の選択で達成される。
【０１５７】 図９Ａは図８Ａのチャンバーの縦断面を図示している。これは図９Ｂのピスト
ン１４６をストロークの開始部に有しており、ピストン１４６’をストロークの
終了部に有している。
【０１５８】 図９Ｂはパターン化された繊維１３０を含んだ壁を有した膨張体を具えたピス
トン１４６を図示している。この膨張体は球状となる。カバー１３１とライナー
１３２も図示されている。不透過性ブラダー１３３は球体の内部に存在する。球
体はピストンロッド１２０に直接的に搭載されている。それはキャップ１２１の
１端とキャップ１２２の他端でロックされている。ピストンロッド１２０の中空
チャンネル１２５は球体の内側にホール１２３を有しており、ローディング手段
は、例えば非圧縮性封入体１２４であり、球体内に収容されてピストンロッド１
２０のチャンネル１２５と自由に出入りする。チャンネル１２５の他端はスプリ
ング１２７を具えた可動ピストン１２６によって閉鎖されている。このスプリン
グはピストンロッド１２８に搭載されている。スプリング１２７は球体内の圧力
とシール力を調整する。シール面１２９はチャンバーの隣接壁と接触する。繊維
は概略図で図示されている。
【０１５９】 図９Ｃは断面積が最小であるストロークの終了部での図９Ｂのピストンを図示
している。球体はチャンバーの隣接壁と形状一致する大きなシール面１３４を有
している。ピストン１２６は図９Ｂのピストンに対応して移動する。非圧縮性封
入体１２４’は変形した球体から絞り出される。摩擦力を最低とするため、シー
ル面でカバーにリブ（図示せず）を提供するか、低摩擦コーティングを施す（チ
ャンバー壁も同様に処理）。キャップ１２１と１２２はピストンロッド１２０に
沿って動けないので、格子効果はスキンの余剰材料部分のみである。残りは“シ
ョルダー１２５”として図示されており、使用寿命を減少させる要因となり得る
。また、摩擦を増加させる。シールエッジ１２９’も図示されている。シールエ
ッジ１２９’とチャンバーの中央軸との間の距離a'はストロークの開始部での距
離aの約４８％である。
【０１６０】 図９Ｄは、球体の内部に非圧縮性封入体１３６と圧縮性封入体１３７とを有す
ることでシール力が改善される調整の様子を図示している。封入体の圧力はシー
ルリング１３９と、作動力に直接的に接続されたピストンロッド１４０を具えた
ピストン１３８で調整される。ピストン１３８は球体のシリンダー１４１内でス
ライドできる。ストップ１４５はピストンロッド１４０上で球体を固定する。
【０１６１】 図１０Ａ、１０Ｂ、１０Ｃは、チャンバーの小断面によるスキンの余剰分がリ
リースされる改善ピストンを図示している。そのために使用寿命が長くなり、摩
擦が低下する。この方法によって、ピストンロッド上のピストンの懸垂でピスト
ンロッド上にて平行移動及び/又は回転し、チャンバーの最大圧が存在するピス
トンの側部からさらに離れたポジションに移動させることができる。可動キャッ
プとピストンロッド上のストップとの間のスプリングは別なローディング調整手
段として機能する。
【０１６２】 図１０Ａは本願発明のポンプのチャンバー１６９の縦断面である。
【０１６３】 図１０Ｂは少なくとも２層で提供された繊維１７１を具えた膨張スキンを有し
たピストンを図示している。ピストンの内部は非透過層１７２でもよい。封入体
は圧縮性封入体１７３と非圧縮性封入体１７４の組み合わせである。スキン１７
０はピストンロッド１７６に固定されたキャップ１７５内のピストンロッドの端
部に搭載される。スキンの他端はピストンロッド１７６上をスライドできる可動
キャップ１７７にヒンジ固定されている。キャップ１７７は、ピストン１７６に
固定された座金（ストップ）１７９側の他端で絞られたスプリング１７８でチャ
ンバー１６９の圧力部方向にプレスされる。シールエッジ１６７が併せて図示さ
れている。
【０１６４】 図１０Ｃはポンプストローク終了部での図１０Ｂのピストンを図示している。
このことは非圧縮性封入体１７４’と圧縮性封入体１７３’に対しても同様であ
る。スキン１７０’は変形し、大きなシール面１６７’を提供する。シールエッ
ジ１６７とチャンバーの中央軸との間の距離a'はストロークの開始部での距離a
の約４３％である。
【０１６５】 図１１Ａ、１１Ｂ、１１Ｃは、余剰材料を取り除く可動キャップをピストンロ
ッド上の移動方向にて端部の両方に有しているピストンを図示している。これは
単方向ポンプのピストンの改善であるが、このピストンを双方向作動ポンプのピ
ストンに使用することも可能である。このポンプの場合は、全てのストロークは
ポンプ作用ストロークである。作動中のスキンの運動はピストンロッドのストッ
プによって間接的に規制されている。ストップはチャンバーの封入体の圧力がピ
ストンをピストンロッドから奪取することがないように配置される。
【０１６６】 図１１Ａは、ストロークの開始部での改善ピストン２０８と終了部でのピスト
ン２０８’を具えたチャンバーの縦断面を図示している。
【０１６７】 図１１Ｂはピストン２０８の第９実施例を図示している。球体のスキンは図１
０のものに対応する。内部の非透過層１９０はトップのキャップ１９１とボトム
のキャップ１９２内に絞り入れられている。これらキャップの詳細は図示されて
いない。両キャップ１９１、１９２はピストンロッド１９５上で平行移動及び/
又は回転することができる。このことは様々な方法で可能であり、異なるタイプ
のベアリングを使用することもできる。キャップ１９１は下方にのみ移動するこ
とができる。なぜなら、ストップ１９７は上方への動きを妨害するからである。
シール力の調整は非圧縮性封入体２０５と圧縮性封入体２０６及びピストンロッ
ド１９５内のスプリング式ピストン１２６の組み合わせで提供される。封入体は
ホール１９９、２００、２０１を通過してピストンロッドの壁２０７を通って自
由に流れる。Ｏリング２０２、２０３はキャップ１９１、１９２をピストンロッ
ドとシール状態とする。ピストンロッド１９５の端部のキャップ２０４はピスト
ンロッドを締め付ける。対応するストップはピストンロッドの別場所に配置する
ことが可能である。
【０１６８】 図１１Ｃはポンプストローク終了部での図１１Ｂのピストンを図示している。
上部のキャップ１９１はストップ１９６から距離ｘだけ移動し、底部キャップ１
９２はストップ１９７にプレスされている。圧縮性封入体２０６’と非圧縮性封
入体２０５’が図示されている。
【０１６９】 図１２Ａ、１２Ｂ、１２Ｃは改良型ピストンを図示している。改良点はローデ
ィング調整手段によるシール力の調整改善と、小さなシール接触面、特に断面積
による摩擦力の低減である。改善調整は、ピストン内の圧力が同じピストンロッ
ド上のピストンペアによってチャンバー内の圧力に直接的に影響されることと、
ピストンロッド上の作動力の存在に対する独立性とに関与する。これは、もし作
動力が変化するなら、ポンプストロークのストップ中に特に有利である。なぜな
ら、シール力は一定であり、シールの消失は発生しないからである。チャンバー
の圧力が減少したときポンプストロークの終了部にて、ピストンの戻りは摩擦の
低下でさらに容易となる。双方向作動ポンプの場合には、ローディング調整手段
はピストンの両側で影響を受ける。例えば、このローディング調整手段（図示せ
ず）のダブルアレンジで影響を受ける。ピストンのアレンジは設計仕様に従う。
例えば、チャンバーの圧力の増加はピストンの圧力の増加をもたらすであろう。
他の仕様では他のアレンジができる。この関係は増加を一次増加とは異なるよう
に設計できる。構造はピストンペアとなり、それらはピストンロッドで接続され
る。ピストンは等しい面積、異なるサイズ及び/又は異なる面積を有することが
できる。
【０１７０】 特定の繊維構造体と全ローディング量によってはピストンの縦断面の形状は長
斜方形となる。この部分の２つの角部はシール面として作用し、チャンバーの小
さな横断面によって減少した接触面積となる。接触面のサイズはピストンのスキ
ンのリブ型外面の存在によって増加が可能である。チャンバーの壁及び/又はピ
ストンの外側はコーティング、例えば、ナイロンでコーティング処理したり、低
摩擦材料で提供することができる。
【０１７１】 図１２Ａから図１２Ｃの別体の３ピストンを具えたピストンの横断面図が図示
されている。これら別体ピストンは第１円形断面積（図７Ｆ）でそれぞれシール
されている。別ポイントのチャンバーの縦軸で、それぞれは３つの部分をシール
する（図７Ｆ）。
【０１７２】 図１２Ａはチャンバー２１６でストロークの開始部２２２と終了部２２２’の
ピストンの第１０実施例のピストンチャンバーの縦断面を図示している。
【０１７３】 図１２Ｂは図１１Ｂと図１１Ｃに関して解説された主要構造のピストンを図示
している。スキンは外側リブ２１０を含んでいる。スキンと内部の非透過性層１
９０はネジで固定された内側部分２１１と外側部分２１２との間の上部で絞られ
ている。ピストンの内部には圧縮性封入体２１５と非圧縮性封入体２１９が存在
する。ピストン内圧はピストンアレンジで調整される。ピストンアレンジはチャ
ンバー２１６の圧力で直接的に作動される。チャンバー２１６に接続された底部
のピストン１４８はピストンロッド２１７に搭載されており、他方側では別のピ
ストン１４９が搭載されており、ピストン２２２の封入体に連結されている。ピ
ストンロッド２１７はスライドベアリング２１８でガイドされる。他のタイプの
ベアリングでも構わない。ピストンロッド２１７の両側のピストンは異なる直径
を有することができる。ピストンを収容するシリンダーを２つのチャンバーと交
換することもできる。シールエッジは２２０で示されている。ピストンロッドは
２２４である。ピストン１４８とオリフィス２２３の間の距離はｄ1で表されて
いる。
【０１７４】 図１２Ｃはストロークの終了部での図１２Ａのピストンを図示している。チャ
ンバー２１６には高圧が存在する。シールエッジは２２０’で示される。ロード
調整手段（可動ピストン）１４８’はチャンバー側にオリフィス２２３からの異
なる距離を有している。ピストン１４８’と１４９’は図１２Ｂよりもオリフィ
スから長い距離ｄ2に位置している。
【０１７５】 図１３Ａ、１３Ｂ、１３Ｃは弾性変形壁を具えたチャンバーを有したポンプを
図示している。これは異なる横断面積を有しており、さらに固定幾何形状のピス
トンを有している。固定幾何サイズの新リンダーとしてのハウジング内で膨張式
チャンバーが提供されている。このチャンバーは非圧縮性及び/又は圧縮性封入
体で膨張される。このハウジングの使用は必須ではない。この膨張壁を繊維コン
ポジットと不透過性スキンで裏打ちすることができる。ピストンのシール面の角
度は、移動方向に平行な軸に対してチャンバーの壁の対応角よりも多少大きい。
この角度の違いと、ピストンによる壁の瞬間変形が多少遅れて発生する事実から
、２つのピストン間の移動中のチャンバーの中央軸までの距離及び/又はチャン
バーポジションが変化することができるシールエッジが提供される。これでスト
ローク中に断面積の変化が提供され、計算できる作動力が提供される。移動方向
のピストンの断面は等しくなるかも知れない。または、チャンバーの壁の角度に
関して負の角度となるかも知れない。この場合、ピストンの“ノーズ”は丸くす
る。この場合、変化する断面積を提供することはさらに困難かも知れない。チャ
ンバーの壁に図１２Ｂに示すようなロード調整手段を装着し、必要であれば、形
状調整手段も装着させる。ピストンの速度はシール効果を高めるであろう。
【０１７６】 図１３Ａはチャンバー１３１内の４ポジションでのピストン２３０を図示して
いる。膨張壁周囲には固定幾何サイズのハウジング２３４が存在する。この壁２
３４内には圧縮性封入体２３２と非圧縮性封入体２３３が存在する。壁の膨張の
ためのバルブアレンジ（図示せず）が提供される。非圧縮側のピストンの形状は
シールエッジの原理を解説するための例示である。ストロークの終了部と開始部
でのシールエッジの距離には３９％の開きがある。
【０１７７】 図１３Ｂはストロークの開始後のピストンを図示している。シールエッジ２３
５から中央軸２３６の距離はｚ1である。ピストンシールエッジ２３５とチャン
バーの中央軸２３６との間には角ξが存在する。チャンバーの壁と中央軸２３６
の間には角νが存在する。角νは角ξよりも小さい。シールエッジ２３５は角ν
が角ξと同じになるようにアレンジされる。
【０１７８】 ピストンの他の実施例は図示されていない。
【０１７９】 図１３Ｃはストローク中のピストンを図示している。シールエッジ２３５と中
央軸２３６の距離はｚ2である。この距離はｚ1よりも小さい。
【０１８０】 図１３Ｄはほぼストローク終了時のピストンを図示している。シールエッジ２
３５と中央軸２３６の距離はｚ3である。この距離はｚ2よりも小さい。
【０１８１】 図１４はチャンバーの壁と可変形状を有したピストンの組合せ構造体を図示し
ている。図１３Ａのチャンバーは非圧縮性封入体のみと、ストローク開始部での
ピストンを有して図示されている。ピストン２２２”はストロークの終了直前の
状態である。その他の可変寸法ピストンも利用できる。ピストンと封入体２３７
の速度の適性な選択によって優れた効果が提供される。図１４のチャンバーの縦
断面は異なるものでも構わない。
【図面の簡単な説明】
【図１】 図１は、固定径のシリンダーとピストンを具えた１段階単方向ピス
トンポンプのインジケータ線図である。
【図２】図２Ａは、本願発明のピストンポンプのインジケータ線図であり、Ａ
はピストンが運動するものであり、Ｂはチャンバーが移動するものである。図２
Ｂは、本願発明のポンプのインジケータ線図であり、横断面は増加圧力のために
ポンプストロークの１点から増大している。
【図３】図３Ａは、ストローク中に放射-軸方向に変化する寸法を具えたチャ
ンバーとピストンの固定された異なる横断面積を有したポンプの縦断面図であり
、ピストンアレンジはポンプストロークの開始部と終了部で示されている（実施
例１）。図３Ｂは、ストロークの開始部での図３Ａのピストンアレンジの拡大図
である。図３Ｃは、ストロークの終了部での図３Ａのピストンアレンジの拡大図
である。図３Ｄは、本願発明の床ポンプのチャンバーの縦断面図であり、作動力
をほぼ一定にする寸法で提供されており、従来の低圧シリンダーポンプ（点線）
と高圧シリンダーポンプ（破線）と比較されている。
【図４】図４Ａは、ストローク中に放射-軸方向に変化する寸法を具えたチャ
ンバーとピストンの固定された異なる横断面積を有したポンプの縦断面図であり
、ピストンアレンジはポンプストロークの開始部と終了部で示されている（実施
例２）。図４Ｂは、ストロークの開始部での図４Ａのピストンアレンジの拡大図
である。図４Ｃは、ストロークの終了部での図４Ａの拡大図である。図４Ｄは、
図４ＢのＡ-Ａ線の断面図である。図４Ｅは、図４ＣのＢ-Ｂ線の断面図である。
図４Ｆは、図４Ｄのローディング部分の別例である。
【図５】図５Ａは、ストローク中に放射-軸方向に変化する寸法を具えたチャ
ンバーとピストンの固定された異なる横断面積を有したポンプの縦断面図であり
、ピストンアレンジはポンプストロークの開始部と終了部とで示されている（実
施例３）。図５Ｂは、ストロークの開始部での図５Ａのピストンアレンジの拡大
図である。図５Ｃは、ストロークの終了部での図５Ａの拡大図である。図５Ｄは
、図５ＡのＣ-Ｃ線の断面図である。図５Ｅは、図５ＡのＤ-Ｄ線の断面図である
。図５Ｆは、コンポジット材料で成るシール手段を具えたピストン手段を有した
図５Ａのチャンバーを示している。図５Ｇは、ストローク中の図５Ｆのピストン
手段のピストン手段の拡大図である。図５Ｈは、ストローク終了部での図５Ｆの
ピストン手段の拡大図であり、圧力が加えられている場合と、圧力が加えられて
いない場合の両方を示している。
【図６】図６Ａは、チャンバーの固定された異なる断面積を具えたポンプの縦
断面図であり、第４実施例による、ストローク中に放射-軸方向に変化する寸法
を具えたピストンのポンプストロークの開始部と終了部とを示している。図６Ｂ
は、ストロークの開始部での図６Ａのピストンアレンジの拡大図である。図６Ｃ
は、ストロークの終了部での図６Ａのピストンアレンジの拡大図である。図６Ｄ
は、図６Ａのチャンバーを示しており、第５実施例による、ストローク中に放射
-軸方向に変化する寸法を具えたピストンのポンプストロークの開始部と終了部
とを示している。図６Ｅは、ストロークの開始部での図６Ｄのピストンアレンジ
の拡大図である。図６Ｆは、ストロークの終了部での図６Ｄのピストンアレンジ
の拡大図である。
【図７】図７Ａは、固定寸法を具えたチャンバーの壁に凹部を含んだポンプの
縦断面図であり、第６実施例による、ストローク時に放射-軸方向に変化する寸
法を有したピストンのストロークの開始部と終了部でのピストンアレンジを示し
ている。図７Ｂは、ストロークの開始部での図５Ａのピストンアレンジの拡大図
である。図７Ｃは、ストロークの終了部での図５Ａのピストンアレンジの拡大図
である。図７Ｄは、図７ＢのＥ-Ｅ線の断面図である。 図７Ｅは、図７ＣのＦ-Ｆ線の断面図である。図７Ｆは、周囲サイズが一定で
あり、横断面積が減少するチャンバーのフーリエ級数拡大(Fourier Series Expa
nsion)による横断面の実施例を示している。図７Ｇは、図７Ａのチャンバーの変
形例を示しており、これはポンプストローク中に周囲サイズはほぼ一定であるか
、少々減少するが、断面積は増加するように設計された固定横断面を具えた縦断
面を有したものである。図７Ｈは、図７Ｇの横断面Ｇ-Ｇ線（点線）と縦断面の
Ｈ-Ｈ線を示している。図７Ｉは、図７Ｈの横断面Ｇ-Ｇ線（点線）と縦断面のＩ
-Ｉ線を示している。図７Ｊは、図７ＨのＨ-Ｈ断面で図７Ｂのピストンの別例を
図示している。図７Ｋは、周囲サイズが一定であり、横断面積が減少するチャン
バーのフーリエ級数拡大による横断面の他の実施例を示している。図７Ｌは、規
制された条件下での横断面の好適凸形状の実施例を示している。図７Ｍは、規制
された条件下での横断面の好適非凸形状の実施例を示している。
【図８】図８Ａは、固定寸法を具えたチャンバーの壁に凹部を含んだポンプの
縦断面図であり、第７実施例による、ストローク時に放射-軸方向に変化する寸
法を有したピストンのストロークの開始部と終了部でのピストンアレンジを示し
ている。図８Ｂは、ストロークの開始部でのピストンアレンジの拡大図である。
図８Ｃは、ストロークの終了部でのピストンアレンジの拡大図である。
【図９】図９Ａは、固定された異なるチャンバーの横断面積を具えたポンプの
縦断面図であり、ストローク中に放射-軸方向に変化する寸法を具えたピストン
の第８実施例を示している。図９Ｂは、ストロークの開始部での図９Ａのピスト
ンアレンジの拡大図である。図９Ｃは、ストロークの終了部での図９Ａのピスト
ンアレンジの拡大図である。図９Ｄは、異なるアレンジを有した図９Ｂのピスト
ンを示している。
【図１０】図１０Ａは、固定されたチャンバーの異なる横断面積を具えた図９Ａ
の１つに類似したピストンの第９実施例を示している。図１０Ｂは、ストローク
の開始部での図１０Ａのピストンの拡大図である。図１０Ｃは、ストロークの終
了部での図１０Ａのピストンの拡大図である。
【図１１】図１１Ａは、固定されたチャンバーの異なる横断面積を具えたポンプ
の縦断面を示しており、ストローク中に放射-軸方向の寸法が変化するピストン
の第１０実施例のポンプストロークの開始部と終了部でのピストンアレンジを示
している。図１１Ｂは、ストロークの開始部での図１１Ａのピストンの拡大図で
ある。図１１Ｃは、ストロークの終了部での図１１Ａのピストンの拡大図である
。
【図１２】図１２Ａは、固定されたチャンバーの異なる横断面積を具えたポンプ
の縦断面を示しており、ストローク中に放射-軸方向の寸法が変化するピストン
の第１１実施例のポンプストロークの開始部と終了部でのピストンアレンジを示
している。図１２Ｂは、ストロークの開始部での図１２Ａのピストンの拡大図で
ある。図１２Ｃは、ストロークの終了部での図１２Ａのピストンの拡大図である
。
【図１３】図１３Ａは、固定幾何サイズを具えたチャンバーとピストンの可変で
ある異なる断面積を有したポンプの縦断面を示しており、ポンプストロークの開
始部と終了部での組合せ構造体のアレンジが示されている。図１３Ｂは、ポンプ
ストロークの開始部での組合せ構造体のアレンジの拡大図である。図１３Ｃは、
ポンプストローク中の組合せ構造体のアレンジの拡大図である。図１３Ｄは、ポ
ンプストロークの終了部での組合せ構造体のアレンジの拡大図である。
【図１４】図１４は、可変幾何サイズを具えたチャンバーとピストンの可変であ
る異なる断面積有したポンプの縦断面を示しており、ポンプストロークの開始部
、ストローク中及びストロークの終了部での組合せ構造体のアレンジが示されて
いる。
【符号の説明】
１ チャンバー 図３Ａ ２ 壁部分 図３Ａ ３ 壁部分 図３Ａ ４ 壁部分 図３Ａ ５ 壁部分 図３Ａ ６ ピストンロッド 図３Ａ ７ キャップ 図３Ａ ８ シール部 図３Ｂ ８’ シール部 図３Ｃ ９ ローディング部 図３Ｂ ９’ ローディング部 図３Ｃ ９.１ セグメント 図３Ｂ ９.２ セグメント 図３Ｂ ９.３ セグメント 図３Ｂ １０ 支持部 図３Ｂ １１ ロック手段 図３Ｂ １２ インレット 図３Ｂ １３ バルブ 図３Ｂ １４ アウトレットチャンネル 図３Ｃ １５ 手段 図３Ｃ １６ 移行部 図３Ａ １７ 移行部 図３Ａ １８ 移行部 図３Ａ １９ 中央軸 図３Ａ ２０ ピストン 図３Ａ ２０’ピストン 図３Ａ ２１ チャンバー 図４Ａ ２２ 冷却リブ 図４Ａ ２３ ピストンロッド 図４Ａ ２４ キャップ 図４Ａ ２５ シール部 図４Ｂ ２５’シール手段 図４Ｃ ２６ 手段 図４Ｂ ２７ （ピストンロッド）パーツ 図４Ｂ ２８ 支持部 図４Ｂ ２９ リング 図４Ｂ ３０ 軸 図４Ｂ ３１ ローディング部 図４Ｂ ３２ ホール 図４Ｂ ３３ ストップ面 図４Ｄ ３４ ガイド手段 図４Ｄ ３５ スプリング 図４Ｃ ３６ ピストン 図４Ａ ３６’ピストン 図４Ａ ３７ シールエッジ 図３Ｂ ３８ シールエッジ 図４Ｂ ３８’シールエッジ 図４Ｃ ３９ 中央軸 図５Ｂ ４０ シール手段 図５Ｂ ４０’シール手段 図５Ｃ ４１ シール手段/Ｏリング 図５Ｂ ４１’シール手段 図５Ｃ ４２ スプリング 図５Ｂ ４３ 支持手段 図５Ｂ ４３’支持手段 図５Ｂ ４４ 軸 図５Ｂ ４５ ピストンロッド 図５Ｂ ４６ スプリング 図５Ｂ ４６’スプリング 図５Ｃ ４７ ブラケット 図５Ｄ ４８ シールエッジ 図３Ｂ ４９ ピストン 図３Ａ ４９’ピストン 図３Ａ ５０ ピストン手段 図６Ｂ ５０’ピストン手段 図６Ｃ ５１ 補強体 図６Ｂ ５２ クランプ 図６Ｂ ５３ 突起 図６Ｂ ５４ カバー 図６Ｂ ５４’カバー 図６Ｃ ５５ ライニング 図６Ｂ ５５’ライニング 図６Ｃ ５６ リブ 図６Ｂ ５７ リブ 図６Ｂ ５８ シールエッジ 図６Ｂ ５９ ピストン 図６Ａ ５９’ピストン 図６Ａ ６０ チャンバー 図６Ａ ６１ 壁部 図６Ａ ６２ 壁部 図６Ａ ６３ 壁部 図６Ａ ６４ 壁部 図６Ａ ６５ 壁部 図６Ａ ６６ 移行部 図６Ａ ６７ 移行部 図６Ａ ６８ 移行部 図６Ａ ６９ 移行部 図６Ａ ７０ チャンバー 図７Ａ ７１ （円筒）部 図７Ａ ７２ 移行部 図７Ａ ７３ （凹曲）部 図７Ａ ７４ 移行部 図７Ａ ７５ （円筒）部 図７Ａ ７６ ピストン 図７Ａ ７６’ピストン 図７Ｃ ７７ アウトレットチャンネル 図７Ｃ ７８ チェックバルブ 図７Ａ ７９ ローディング手段/材料 図７Ｄ ８０ シール手段 図７Ｂ ８０’シール手段 図７Ｃ ８１ スティッフナー 図７Ｂ ８２ スティッフナー 図７Ｂ ８３ シールエッジ 図７Ｂ ８４ 支持手段 図７Ｂ ８５ フォールド部 図７Ｂ ８６ ジョイント 図７Ｂ ８７ フォールド部 図７Ｃ ９０ チャンバー 図８Ａ ９１ （凸曲）部 図８Ａ ９２ ピストン 図８Ａ ９２’ピストン 図８Ａ ９３ アウトレットチャンネル 図８Ａ ９４ インレットチャンネル 図８Ａ ９５ チェックバルブ 図８Ａ ９６ チェックバルブ 図８Ａ ９７ ピストンロッド 図８Ｂ ９９ ライニング 図８Ｂ １００補強体 図８Ｂ １０１カバー 図８Ｂ １０２シールエッジ 図８Ｂ １０２’シールエッジ 図８Ｃ １０３（圧縮性）封入体 図８Ｂ １０３’（圧縮性）封入体 図８Ｃ １１０スキン 図５Ｇ １１０’スキン 図５Ｈ １１１繊維 図５Ｇ １１２シール部 図５Ｇ １１３スプリング式リング 図５Ｇ １１４リング 図５Ｇ １１５形状体 図５Ｈ １１７シールエッジ 図９Ｃ １１８ピストン 図５Ｆ １１８’ピストン 図５Ｆ １２０ピストンロッド 図９Ｂ １２１キャップ 図９Ｂ １２２キャップ 図９Ｂ １２３ホール 図９Ｂ １２４（非圧縮性）封入体 図９Ｂ １２４’（非圧縮性）封入体 図９Ｃ １２５（中空）チャンネル 図９Ｂ １２６（可動）ピストン 図９Ｂ １２７スプリング 図９Ｂ １２８ピストンロッド（**） 図９Ｂ １２９シールエッジ 図９Ｂ １３０繊維 図９Ｂ １３１カバー 図９Ｂ １３２ライナー 図９Ｂ １３３（非透過性）ブラダー 図９Ｂ １３４シール面 図９Ｃ １３５ショルダー 図９Ｃ １３６（非圧縮性）封入体 図９Ｄ １３７（圧縮性）封入体 図９Ｄ １３８ピストン 図９Ｄ １３８’ピストン 図９Ｄ １３９（シール）リング 図９Ｄ １４０ピストンロッド 図９Ｄ １４１シリンダー 図９Ｄ １４３ピストンロッド 図９Ｄ １４５ストップ 図９Ｄ １４６ピストン 図９Ａ １４６’ピストン 図９Ａ １４８（可動）ピストン 図１２Ｂ １４８’（可動）ピストン 図１２Ｃ １４９（可動）ピストン 図１２Ｂ １４９’（可動）ピストン 図１２Ｃ １５０断面Ｇ-Ｇ 図７Ｈ １５１移行部 図７Ｈ １５２断面Ｈ-Ｈ 図７Ｇ １５３移行部 図７Ｉ １５４断面 図７Ｉ １５５壁部分 図７Ｇ １５６壁部分 図７Ｇ １５７壁部分 図７Ｇ １５８壁部分 図７Ｇ １５９移行部 図７Ｇ １６０移行部 図７Ｇ １６１移行部 図７Ｇ １６２チャンバー 図７Ｇ １６３ピストン 図７Ｇ １６７シールエッジ 図１０Ｂ １６７’シールエッジ 図１０Ｂ １６８ピストン 図１０Ａ １６８’ピストン 図１０Ａ １６９チャンバー 図１０Ａ １７０スキン 図１０Ｂ １７０’スキン 図１０Ｃ １７１繊維 図１０Ｂ １７２（非透過）層 図１０Ｂ １７３（圧縮性）封入体 図１０Ｂ １７３’（圧縮性）封入体 図１０Ｃ １７４（非圧縮性）封入体 図１０Ｂ １７４’（非圧縮性）封入体 図１０Ｃ １７５キャップ 図１０Ｂ １７６ピストンロッド 図１０Ｂ １７７（可動）キャップ 図１０Ｂ １７８スプリング 図１０Ｂ １７８’スプリング 図１０Ｃ １７９ストップ 図１０Ｂ １８０スプリングロッド 図６Ｅ １８１カバー 図６Ｅ １８２突起 図６Ｅ １８３スプリング部材 図６Ｅ １８４支持手段/繊維 図６Ｅ １８５ライナー 図６Ｅ １８６チャンネル 図６Ｅ １８７トップ 図６Ｅ １８８シールエッジ 図６Ｅ １８９ピストン 図６Ｄ １８９’ピストン 図６Ｄ １９０（非透過）層 図１１Ｂ １９１（可動）キャップ 図１１Ｂ １９２（可動）キャップ 図１１Ｂ １９３（固絞）エッジ 図１１Ｂ １９４（固絞）エッジ 図１１Ｂ １９５ピストンロッド 図１１Ｂ １９６ストップ 図１１Ｂ １９７ストップ 図１１Ｂ １９８’シールエッジ 図１１Ｃ １９９ホール 図１１Ｂ ２００ホール 図１１Ｂ ２０１ホール 図１１Ｂ ２０２Ｏ-リング 図１１Ｂ ２０３Ｏ-リング 図１１Ｂ ２０４（不動）キャップ 図１１Ｂ ２０５（非透過性）封入体 図１１Ｂ ２０６（圧縮性）封入体 図１１Ｂ ２０７壁 図１１Ｂ ２０８ピストン 図１１Ａ ２０８’ピストン 図１１Ａ ２０９ピストン 図１１Ａ ２１０リブ 図６Ｅ ２１１（内側）部分 図１２Ｂ ２１２（外側）部分 図１２Ｂ ２１３（内側）部分 図１２Ｂ ２１４（外側）部分 図１２Ｂ ２１５（圧縮性）封入体 図１２Ｂ ２１５’（圧縮性）封入体 図１２Ｃ ２１６チャンバー 図１２Ａ ２１７ピストンロッド（**） 図１２Ｂ ２１８（スライド）ベアリング 図１２Ｂ ２１９（非圧縮性）封入体 図１２Ｂ ２１９’（非圧縮性）封入体 図１２Ｃ ２２０シールエッジ 図１２Ｂ ２２０’シールエッジ 図１２Ｃ ２２１シリンダー 図１２Ｂ ２２２ピストン 図１２Ａ ２２２’ピストン 図１２Ａ ２２３オリフィス 図１２Ｂ ２２４ピストンロッド 図 ２３０ピストン 図１３Ａ ２３１チャンバー 図１３Ａ ２３２（圧縮性）封入体 図１３Ａ ２３３（非圧縮性）封入体 図１３Ａ ２３４ハウジング 図１３Ａ ２３５シールエッジ 図１３Ａ ２３６中央軸 図１３Ａ ２３７（非圧縮性）封入体 図１４ ２３８壁 図１３Ａ Ｘ （スキン）パーツ 図８Ｂ Ｘ’ パーツ 図８Ｃ Ｙ （スキン）パーツ 図８Ｂ Ｙ’ パーツ 図８Ｃ Ｚ （スキン）パーツ 図８Ｂ Ｚ’ パーツ 図８Ｃ ＸＹ ヒンジ 図８Ｂ Ｘ’Ｙ’ヒンジ 図８Ｃ ＺＺ ヒンジ 図８Ｂ Ｚ’Ｚ’ヒンジ 図８Ｃ α1 角 図３Ｂ α2 角 図３Ｃ β1 角 図５Ｂ β2 角 図５Ｃ ε1 角 図６Ｅ ε2 角 図６Ｆ δ 角 図７Ｂ ν 角 図７Ｂ λ 角 図８Ｂ κ1 角 図８Ｂ κ2 角 図８Ｃ η1 角 図８Ｂ η2 角 図８Ｃ ξ 角 図１３Ｂ υ 角 図１３Ｂ a 角 図３Ｂ a' 角 図３Ｃ x 長さ 図７Ｌ、Ｍ x" 距離 図１１Ｃ y 長さ 図７Ｌ、Ｍ y1 距離 図９Ｂ y2 距離 図９Ｃ z1 距離 図１３Ｂ z2 距離 図１３Ｃ z3 距離 図１３Ｄ d1 距離 図１２Ｂ d2 距離 図１２Ｃ ｒ 半径 図７Ｌ、Ｍ Ｌ 境界長 図７Ｌ、Ｍ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｆ１５Ｂ 15/14 ３４５ Ｆ１６Ｆ 9/32 Ｈ Ｆ１６Ｆ 9/32 Ｌ Ｆ０４Ｂ 21/04 Ｂ (81)指定国 ＥＰ(ＡＴ，ＢＥ，ＣＨ，ＣＹ， ＤＥ，ＤＫ，ＥＳ，ＦＩ，ＦＲ，ＧＢ，ＧＲ，ＩＥ，Ｉ Ｔ，ＬＵ，ＭＣ，ＮＬ，ＰＴ，ＳＥ)，ＯＡ(ＢＦ，ＢＪ ，ＣＦ，ＣＧ，ＣＩ，ＣＭ，ＧＡ，ＧＮ，ＧＷ，ＭＬ， ＭＲ，ＮＥ，ＳＮ，ＴＤ，ＴＧ)，ＡＰ(ＧＨ，ＧＭ，Ｋ Ｅ，ＬＳ，ＭＷ，ＳＤ，ＳＬ，ＳＺ，ＴＺ，ＵＧ，ＺＷ )，ＥＡ(ＡＭ，ＡＺ，ＢＹ，ＫＧ，ＫＺ，ＭＤ，ＲＵ， ＴＪ，ＴＭ)，ＡＥ，ＡＧ，ＡＬ，ＡＭ，ＡＴ，ＡＵ， ＡＺ，ＢＡ，ＢＢ，ＢＧ，ＢＲ，ＢＹ，ＣＡ，ＣＨ，Ｃ Ｎ，ＣＲ，ＣＵ，ＣＺ，ＤＥ，ＤＫ，ＤＭ，ＤＺ，ＥＥ ，ＥＳ，ＦＩ，ＧＢ，ＧＤ，ＧＥ，ＧＨ，ＧＭ，ＨＲ， ＨＵ，ＩＤ，ＩＬ，ＩＮ，ＩＳ，ＪＰ，ＫＥ，ＫＧ，Ｋ Ｐ，ＫＲ，ＫＺ，ＬＣ，ＬＫ，ＬＲ，ＬＳ，ＬＴ，ＬＵ ，ＬＶ，ＭＡ，ＭＤ，ＭＧ，ＭＫ，ＭＮ，ＭＷ，ＭＸ， ＮＯ，ＮＺ，ＰＬ，ＰＴ，ＲＯ，ＲＵ，ＳＤ，ＳＥ，Ｓ Ｇ，ＳＩ，ＳＫ，ＳＬ，ＴＪ，ＴＭ，ＴＲ，ＴＴ，ＴＺ ，ＵＡ，ＵＧ，ＵＳ，ＵＺ，ＶＮ，ＹＵ，ＺＡ，ＺＷ Ｆターム(参考） 3H071 AA00 BB01 CC11 CC31 CC32 CC34 CC37 CC47 DD01 DD06 DD11 DD51 DD89 3H076 AA02 AA14 AA16 AA32 BB21 BB41 CC08 CC31 CC35 CC36 CC46 3H081 AA03 BB01 DD02 DD13 DD22 EE29 3H084 AA01 AA11 AA46 AA51 BB23 BB24 BB27 BB30 CC01 CC12 CC38 CC46 CC58 CC59 CC70 3J069 AA69 CC10 CC13

Claims (74)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】ピストンとチャンバーの組合せ構造体であって、 該チャンバーは長軸を具えた長形チャンバーであり、第１長手ポジションに
    第１断面積を有し、第２長手ポジションに第２断面積を有しており、該第２断面
    積は前記第１断面積の９５％以下であり、前記チャンバーの断面積変化は実質的
    に連続的であり、 前記ピストンは前記チャンバー内で前記第１長手ポジションから前記第２長
    手ポジションへと移動する際に断面積の変化に即応するように提供されている、
    ことを特徴とする構造体。
  2. 【請求項２】第２断面積は第１断面積の９５％から１５％の間であることを特
    徴とする請求項１記載の構造体。
  3. 【請求項３】第２断面積は第１断面積の９５％から７０％であることを特徴と
    する請求項１記載の構造体。
  4. 【請求項４】第２断面積は第１断面積の約５０％であることを特徴とする請求
    項１記載の構造体。
  5. 【請求項５】ピストンは、 共通部材に回転式に取り付けられた実質的に剛性である複数の支持部と、 該支持部によって支持されており、チャンバーの内壁に対するシール状態を
    提供する弾性変形手段と、 を含んで成り、 前記支持部は長軸に対して１０°から４０°の範囲で回転できることを特徴
    とする請求項１から４のいずれかに記載の構造体。
  6. 【請求項６】支持部は長軸に対して略平行となるように回転できることを特徴
    とする請求項５記載の構造体。
  7. 【請求項７】共通部材はユーザーが利用するハンドルに取り付けられており、
    支持部はチャンバー内にて該ハンドルから離れる方向に延びていることを特徴と
    する請求項５記載の構造体。
  8. 【請求項８】チャンバーの内壁に支持部を押し付けるバイアス手段をさらに含
    んでいることを特徴とする請求項５または７に記載の構造体。
  9. 【請求項９】ピストンは可変形材料で成る弾性変形コンテナーを含んで成るこ
    とを特徴とする請求項１から４のいずれかに記載の構造体。
  10. 【請求項１０】可変形材料は水、蒸気、及び/又は気体あるいはフォーム体のご
    とき流体または流体の混合体であることを特徴とする請求項９記載の構造体。
  11. 【請求項１１】コンテナーは長手方向の断面において、第１長手ポジションでは
    第１形状を有し、第２長手ポジションでは第２形状を有しており、該第１形状は
    該第２形状とは異なることを特徴とする請求項９または１０に記載の構造体。
  12. 【請求項１２】可変形材料の少なくとも一部は可圧縮性であり、第１形状は第２
    形状よりも大きな面積を有していることを特徴とする請求項１１記載の構造体。
  13. 【請求項１３】可変形材料は少なくとも実質的に非圧縮性であることを特徴とす
    る請求項１２記載の構造体。
  14. 【請求項１４】ピストンは弾性変形コンテナーと連通するチャンバーを含んで成
    り、該チャンバーは可変容積を有していることを特徴とする請求項９から１３の
    いずれかに記載の構造体。
  15. 【請求項１５】容積はユーザーが変動させることを特徴とする請求項１４記載の
    構造体。
  16. 【請求項１６】チャンバーはスプリング式ピストンを含んでいることを特徴とす
    る請求項１４記載の構造体。
  17. 【請求項１７】チャンバーの容積を決定し、該チャンバー内の流体圧力をピスト
    ンとコンテナーの第２長手ポジションとの間の流体圧力に対応させる決定手段を
    さらに含んで成ることを特徴とする請求項１４から１６のいずれかに記載の構造
    体。
  18. 【請求項１８】決定手段はチャンバー内の圧力をピストンとコンテナーの第２長
    手ポジションとの間の圧力と実質的に同一とさせるように提供されていることを
    特徴とする請求項１７記載の構造体。
  19. 【請求項１９】第１断面形状は第２断面形状とは異なり、チャンバーの断面形状
    の変化は実質的に連続的であることを特徴とする請求項１から１８のいずれかに
    記載の構造体。
  20. 【請求項２０】第１断面積は第２断面積の少なくとも５％、好適には少なくとも
    １０％、さらに好適には少なくとも２０％、さらに好適には少なくとも３０％、
    さらに好適には少なくとも４０％、さらに好適には少なくとも５０％、さらに好
    適には少なくとも６０％、さらに好適には少なくとも７０％、さらに好適には少
    なくとも８０％、さらに好適には少なくとも９０％大きいことを特徴とする請求
    項１９記載の構造体。
  21. 【請求項２１】第１断面形状は実質的に円形であり、第２断面形状は略楕円形で
    あり、その第１寸法は第２寸法の少なくとも２倍、好適には少なくとも３倍、さ
    らに好適には少なくとも４倍の長さであることを特徴とする請求項１９または２
    ０に記載の構造体。
  22. 【請求項２２】第１断面形状は実質的に円形であり、第２断面形状は複数の丸型
    膨出部分を含んでいることを特徴とする請求項１９、２０または２１に記載の構
    造体。
  23. 【請求項２３】第１長手ポジションの断面におけるチャンバーの第１周囲長は第
    ２長手ポジションの断面における第２周囲長の８０から１２０％、好適には８５
    から１１５％、さらに好適には９０から１１０％、さらに好適には９５から１０
    ５％、さらに好適には９８から１０２％であることを特徴とする請求項１９から
    ２２のいずれかに記載の構造体。
  24. 【請求項２４】第１周囲長と第２周囲長は実質的に同一であることを特徴とする
    請求項２３記載の構造体。
  25. 【請求項２５】ピストンは、 チャンバー内で第１長手ポジションから第２長手ポジションに移動する際に
    該チャンバーの断面変化に即応できる弾性変形材料と、 長軸に沿った中央軸を有したコイル型平スプリングと、 を含んで成り、該スプリングは前記弾性変形材料に隣接して提供され、該材料を
    長手方向に支持することを特徴とする請求項１から４のいずれかに記載の構造体
    。
  26. 【請求項２６】ピストンは、弾性変形材料とスプリングとの間に複数の平型支持
    手段をさらに含んでおり、該支持手段は該スプリングと該弾性変形材料との間の
    インターフェースに沿って回転できることを特徴とする請求項２５記載の構造体
    。
  27. 【請求項２７】支持手段は第１ポジションから第２ポジションにまで回転でき、
    該第１ポジションにおいては外側境界部は第１断面積内に存在し、該第２ポジシ
    ョンにおいては外側境界部は第２断面積内に存在することを特徴とする請求項２
    ６記載の構造体。
  28. 【請求項２８】ピストンとチャンバーの組合せ構造体であって、 該チャンバーは長軸を有した長形チャンバーであり、第１長手ポジションで
    第１断面積を有し、第２長手ポジションで第２断面積を有しており、該第１断面
    積は該第２断面積よりも大きく、前記チャンバーの断面積の変化は実質的に連続
    的であり、 前記ピストンは前記第１長手ポジションから前記第２長手ポジションに移動
    する際に前記チャンバーの断面積の変化に即応できるように提供されており、共
    通部材に回転式に取り付けられた実質的に剛性である複数の支持部と、前記チャ
    ンバーの内壁に対してシール状態を提供するように該支持部によって支持された
    弾性変形手段とを含んで成り、該支持部は長軸に対して１０°から４０°の範囲
    で回転できる、 ことを特徴とする構造体。
  29. 【請求項２９】支持部は長軸と略平行となるように回転できることを特徴とする
    請求項２８記載の構造体。
  30. 【請求項３０】共通部材はユーザーが利用するハンドルに取り付けられており、
    支持部はチャンバー内で該ハンドルから離れる方向に延びていることを特徴とす
    る請求項２８記載の構造体。
  31. 【請求項３１】支持部をチャンバーの内壁に押し付けるバイアス手段をさらに含
    んでいることを特徴とする請求項２８記載の構造体。
  32. 【請求項３２】ピストンとチャンバーの組合せ構造体であって、 該チャンバーは長軸を具えた長形チャンバーであって、第１長手ポジション
    で第１断面積を有し、第２長手ポジションで第２断面積を有しており、該第１断
    面積は該第２断面積よりも大きく、前記チャンバー内の断面積の変化は実質的に
    連続的であり、 前記ピストンは前記第１長手ポジションから前記第２長手ポジションに移動
    する際に前記チャンバーの断面積の変化に即応できるように提供されており、可
    変形材料で成る弾性変形コンテナーを含んでいる、 ことを特徴とする構造体。
  33. 【請求項３３】可変形材料は水、蒸気、及び/又は気体あるいはフォーム体のご
    とき流体または流体の混合体であることを特徴とする請求項３２記載の構造体。
  34. 【請求項３４】コンテナーは長手方向の断面において、第１長手ポジションでは
    第１形状を有し、第２長手ポジションでは第２形状を有しており、該第１形状は
    該第２形状とは異なることを特徴とする請求項３２または３３に記載の構造体。
  35. 【請求項３５】可変形材料の少なくとも一部は可圧縮性であり、第１形状は第２
    形状よりも大きな面積を有していることを特徴とする請求項３４記載の構造体。
  36. 【請求項３６】可変形材料は少なくとも実質的に非圧縮性であることを特徴とす
    る請求項３２から３５のいずれかに記載の構造体。
  37. 【請求項３７】ピストンは弾性変形コンテナーと連通するチャンバーを含んで成
    り、該チャンバーは可変容積を有していることを特徴とする請求項３２から３６
    のいずれかに記載の構造体。
  38. 【請求項３８】容積はユーザーが変動させることを特徴とする請求項３７記載の
    構造体。
  39. 【請求項３９】チャンバーはスプリング式ピストンを含んでいることを特徴とす
    る請求項３７記載の構造体。
  40. 【請求項４０】チャンバーの容積を決定し、該チャンバー内の流体圧力をピスト
    ンとコンテナーの第２長手ポジションとの間の流体圧力に対応させる決定手段を
    さらに含んで成ることを特徴とする請求項３７から３９のいずれかに記載の構造
    体。
  41. 【請求項４１】決定手段はチャンバー内の圧力をピストンとコンテナーの第２長
    手ポジションとの間の圧力と実質的に同一とさせるように提供されていることを
    特徴とする請求項４０記載の構造体。
  42. 【請求項４２】コンテナーは補強手段を含んだ弾性変形材料を含んでいることを
    特徴とする請求項３２から３９のいずれかに記載の構造体。
  43. 【請求項４３】補強手段は繊維を含んでいることを特徴とする請求項４２記載の
    構造体。
  44. 【請求項４４】フォーム体または流体は、ピストンが第１長手ポジションと第２
    長手ポジションとの間で移動するときコンテナー内に周囲外圧の最高値よりも大
    きな圧力を提供することを特徴とする請求項３２から４２のいずれかに記載の構
    造体。
  45. 【請求項４５】ピストンとチャンバーの組合せ構造体であって、 該チャンバーは長軸を有した長形チャンバーであり、第１長手ポジションで
    第１断面形状を有し、第２長手ポジションで第２断面形状を有しており、該第１
    断面形状は該第２断面形状とは異なっており、前記チャンバーの断面形状の変化
    は実質的に連続的であり、 前記ピストンは前記第１長手ポジションから前記第２長手ポジションに移動
    する際に前記チャンバーの断面形状の変化に即応できるように提供されている、
    ことを特徴とする構造体。
  46. 【請求項４６】第１断面積は第２断面積の少なくとも５％、好適には少なくとも
    １０％、さらに好適には少なくとも２０％、さらに好適には少なくとも３０％、
    さらに好適には少なくとも４０％、さらに好適には少なくとも５０％、さらに好
    適には少なくとも６０％、さらに好適には少なくとも７０％、さらに好適には少
    なくとも８０％、さらに好適には少なくとも９０％大きいことを特徴とする請求
    項４５記載の構造体。
  47. 【請求項４７】第１断面形状は実質的に円形であり、第２断面形状は略楕円形で
    あり、その第１寸法は第２寸法の少なくとも２倍、好適には少なくとも３倍、さ
    らに好適には少なくとも４倍の長さであることを特徴とする請求項４５または４
    ６に記載の構造体。
  48. 【請求項４８】第１断面形状は実質的に円形であり、第２断面形状は複数の丸型
    膨出部分を含んでいることを特徴とする請求項４５または４６に記載の構造体。
  49. 【請求項４９】第１長手ポジションの断面におけるチャンバーの第１周囲長は第
    ２長手ポジションの断面における第２周囲長の８０から１２０％、好適には８５
    から１１５％、さらに好適には９０から１１０％、さらに好適には９５から１０
    ５％、さらに好適には９８から１０２％であることを特徴とする請求項４５から
    ４８のいずれかに記載の構造体。
  50. 【請求項５０】第１周囲長と第２周囲長は実質的に同一であることを特徴とする
    請求項４９記載の構造体。
  51. 【請求項５１】ピストンは、 共通部材に回転式に取り付けられた実質的に剛性である複数の支持部と、 該支持部によって支持されており、チャンバーの内壁に対してシール状態を
    提供する弾性変形手段と、 を含んで成ることを特徴とする請求項４５から５０のいずれかに記載の構造体。
  52. 【請求項５２】ピストンは可変形材料を含んだ弾性変形コンテナーを含んでいる
    ことを特徴とする請求項４５から５０のいずれかに記載の構造体。
  53. 【請求項５３】ピストンとチャンバーの組合せ構造体であって、 該チャンバーは長軸を具えた長形チャンバーであって、第１長手ポジション
    で第１断面積を有し、第２長手ポジションで第２断面積を有しており、該第１断
    面積は該第２断面積よりも大きく、前記チャンバー内の断面積の変化は実質的に
    連続的であり、 前記ピストンは前記第１長手ポジションから前記第２長手ポジションに移動
    する際に前記チャンバーの断面積の変化に即応できるように提供された弾性変形
    材料と、長軸に沿った中央軸を有したコイル型平スプリングとを含んで成り、該
    スプリングは該弾性変形材料に隣接して提供されており、該弾性変形材料を長手
    方向に支持している、 ことを特徴とする構造体。
  54. 【請求項５４】ピストンは、弾性変形材料とスプリングとの間に複数の平型支持
    手段をさらに含んでおり、該支持手段は該スプリングと該弾性変形材料との間の
    インターフェースに沿って回転できることを特徴とする請求項５３記載の構造体
    。
  55. 【請求項５５】支持手段は第１ポジションから第２ポジションにまで回転でき、
    該第１ポジションにおいては外側境界部は第１断面積内に存在し、該第２ポジシ
    ョンにおいては外側境界部は第２断面積内に存在することを特徴とする請求項５
    ４記載の構造体。
  56. 【請求項５６】ピストンとチャンバーの組合せ構造体であって、 該チャンバーは長軸を有した長形チャンバーであり、 該ピストンは第１長手ポジションから第２長手ポジションへ移動することが
    でき、 前記チャンバーは該第１長手ポジションと該第２長手ポジションとの間の該
    チャンバーの内壁の少なくとも一部に沿って弾性変形する内壁を有しており、 該チャンバーは第１長手ポジションに前記ピストンが位置したときに第１断
    面積を有し、第２長手ポジションに該ピストンが位置したときに第２断面積を有
    し、該第１断面積は該第２断面積よりも大きく、前記ピストンが前記第１長手ポ
    ジションから前記第２長手ポジションに移動するときに前記チャンバーの断面積
    の変化は実質的に連続的である、 ことを特徴とする構造体。
  57. 【請求項５７】ピストンは実質的に非圧縮性材料で提供されていることを特徴と
    する請求項５６記載の構造体。
  58. 【請求項５８】ピストンは長軸に沿った断面で第２長手ポジションに向かってテ
    ーパしている形状を有していることを特徴とする請求項５６または５７に記載の
    構造体。
  59. 【請求項５９】チャンバーは、 内壁を囲む外側支持構造体と、 該外側支持構造体と該内壁との間の空間に保持された流体と、 を含んでいることを特徴とする請求項５６から５８のいずれかに記載の構造体。
  60. 【請求項６０】流体をポンプ排出させるポンプであって、 請求項１から５９のいずれかに記載の構造体と、 チャンバーの外側のポジションからピストンと係合する係合手段と、 該チャンバーに連通しており、バルブ手段を含んだ流体インレットと、該チ
    ャンバーに連通する流体アウトレットと、 を含んで成ることを特徴とするポンプ。
  61. 【請求項６１】係合手段は、ピストンがその第１長手ポジションに存在する外側
    ポジションと、その第２長手ポジションに存在する内側ポジションとを有してい
    ることを特徴とする請求項６０記載のポンプ。
  62. 【請求項６２】係合手段は、ピストンがその第２長手ポジションに存在する外側
    ポジションと、その第１長手ポジションに存在する内側ポジションとを有してい
    ることを特徴とする請求項６０記載のポンプ。
  63. 【請求項６３】ショックアブソーバであって、 請求項１から５９のいずれかに記載の構造体と、 チャンバーの外側のポジションからピストンと係合する係合手段と、 を含んで成り、該係合手段はピストンがその第１長手ポジションに存在する外側
    ポジションと、その第２長手ポジションに存在する内側ポジションとを有してい
    ることを特徴とするショックアブソーバ。
  64. 【請求項６４】チャンバーに連通しており、バルブ手段を含んでいる流体インレ
    ットをさらに含んでいることを特徴とする請求項６３記載のショックアブソーバ
    。
  65. 【請求項６５】チャンバーに連通しており、バルブ手段を含んでいる流体アウト
    レットをさらに含んでいることを特徴とする請求項６３または６４に記載のショ
    ックアブソーバ。
  66. 【請求項６６】チャンバーとピストンは流体を含んだ実質的にシール状態の凹部
    を提供しており、該流体は該ピストンが第１長手ポジションから第２長手ポジシ
    ョンに移動するときに圧縮されることを特徴とする請求項６３から６５のいずれ
    かに記載のショックアブソーバ。
  67. 【請求項６７】ピストンを第１長手ポジション側に押圧するバイアス手段をさら
    に含んでいることを特徴とする請求項６３から６６のいずれかに記載のショック
    アブソーバ。
  68. 【請求項６８】アクチュエータであって、 請求項１から５９のいずれかに記載の構造体と、 チャンバーの外側のポジションからピストンと係合する係合手段と、 該チャンバー内に流体を導入させ、該ピストンを第１長手ポジションと第２
    長手ポジションとの間で移動させる導入手段と、 を含んで成ることを特徴とするアクチュエータ。
  69. 【請求項６９】チャンバーと連通しており、バルブ手段を含んでいる流体インレ
    ットをさらに含んでいることを特徴とする請求項６８記載のアクチュエータ。
  70. 【請求項７０】チャンバーと連通しており、バルブ手段を含んでいる流体アウト
    レットをさらに含んでいることを特徴とする請求項６８または６９に記載のアク
    チュエータ。
  71. 【請求項７１】ピストンを第１長手ポジションまたは第２長手ポジション側に押
    圧するバイアス手段をさらに含んでいることを特徴とする請求項６８から７０の
    いずれかに記載のアクチュエータ。
  72. 【請求項７２】導入手段はチャンバー内へ圧縮流体を導入する手段を含んでいる
    ことを特徴とする請求項６８から７１のいずれかに記載のアクチュエータ。
  73. 【請求項７３】導入手段はチャンバー内へガソリン等の燃焼性流体を導入させる
    ように提供されており、該燃焼性流体を燃焼させる燃焼手段をさらに含んでいる
    ことを特徴とする請求項６８から７２に記載のアクチュエータ。
  74. 【請求項７４】クランクをさらに含んでおり、ピストンの平行移動を該クランク
    の回転に変換させる手段をさらに含んでいることを特徴とする請求項６８から７
    ３のいずれかに記載のアクチュエータ。
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