JP2003097624A - ロック可能なピストンシリンダユニット用のレリーズ装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 行程とは無関係に運転運動を制動することが
できるピストンシリンダユニット、特にガスばねを提供
する。 【解決手段】 ロック可能なピストンシリンダユニット
であって、シリンダが、ピストンロッドにおけるピスト
ンによって２つの作業室に分割されていて、両作業室が
圧力媒体によって満たされており、両作業室の間におけ
る流れ接続系内に、切換え可能な弁が配置されており、
流れ接続系が弁エレメントの位置に関連して開放する形
式のものにおいて、流れ接続系２７内に切換え可能な弁
２５に対して直列に負荷切換え弁３３が配置されてお
り、該負荷切換え弁が、ピストンシリンダユニット９に
対する規定された負荷の下で、流れ接続系２７全体を、
切換え可能な弁２５の切換え位置とは無関係にロックも
しくは遮断する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、ロック可能なピス
トンシリンダユニット、特に任意にロック可能なガスば
ねであって、シリンダが、ピストンロッドにおけるピス
トンによって２つの作業室に分割されていて、両作業室
が圧力媒体によって満たされており、両作業室の間にお
ける流れ接続系内に、切換え可能な弁が配置されてお
り、流れ接続系が弁エレメントの位置に関連して開放す
る形式のものに関する。

【０００２】

【従来の技術】ロック可能なガスばねは特に、背もたれ
を有する椅子において使用され、この場合背もたれは一
方ではばね弾性的に支承され、かつ他方ではガスばねの
ロック機構を介して剛性的に保持されることができる。
椅子使用者はしかしながら常に同じ姿勢で椅子に腰掛け
ているわけではない。レリーズ装置を用いて背もたれポ
ジションは、極めて容易にその瞬間の腰掛けポジション
（Sitzposition）に合わせられることができる。このよ
うな場合に例えば、椅子使用者が前方に屈んで腰掛けて
いて、背もたれが使用者の背中と接触していないような
場合がある。背もたれにおいてガスばねのためのレリー
ズ装置が操作されると、背もたれはガスばねによって背
中に向かって加速され、そして背中に衝突する。このよ
うな運転特性は不快に感じられることがある。既にしば
らく前から、ドイツ連邦共和国実用新案第６９３５９１
１号明細書に基づいて公知のガスばねでは、分割された
レリーズ突き棒が設けられていて、両レリーズ突き棒区
分の間にはばねが配置されている。このばねによって、
ガスばねの内部におけるロック弁のゆっくりとした開放
が達成される。

【０００３】同様な構成はドイツ連邦共和国特許公開第
３６１５６８８号明細書に記載されている。レリーズ突
き棒の行程運動距離によって弁横断面が変化する。これ
に関連した絞り作用によって、ピストンロッドはゆっく
りと進出させられ、次いで徐々に速く進出させられる。
両方のガスばね型式によって背もたれの不快な当接はた
しかに回避されるが、しかしながらいずれにせよ確実に
阻止されるわけではない。

【０００４】ドイツ連邦共和国特許公開第１９５２８６
４９号明細書に記載されたレリーズ装置は、２つの切換
え入力部（Schalteingang）を有している。レリーズ突
き棒は一方ではボーデンケーブルを介して制御されるこ
とができる。また付加的に座部保持体が同様にレリーズ
装置と作用結合されていて、座部保持体の負荷軽減時に
ガスばねにおけるボーデンケーブルの切換え状態とは無
関係に、常にロックされていない運転機能が得られるよ
うになっている。そのために、レリーズ突き棒に直接作
用するジャッキもしくは揺動体（Wippe）として構成さ
れたレリーズ装置が働く。この構成において重要なこと
は、座部プレートが負荷状態の検出のために旋回運動で
きるように構成されねばならないことである。これによ
って椅子の構造は制限されることになる。快適な椅子は
しばしば座部傾斜調節装置を有している。このような座
部傾斜調節装置は、レリーズ装置の機能に関して大きな
影響力を有している。

【０００５】

【特許文献１】ドイツ連邦共和国実用新案第６９３５９
１１号明細書

【特許文献２】ドイツ連邦共和国特許公開第３６１５６
８８号明細書

【特許文献３】ドイツ連邦共和国特許公開第１９５２８
６４９号明細書

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】ゆえに本発明の課題
は、冒頭に述べた形式のピストンシリンダユニットを改
良して、行程とは無関係に運転運動を制動することがで
きるピストンシリンダユニット、特にガスばねを提供す
ることである。

【０００７】

【課題を解決するための手段】この課題を解決するため
に本発明の構成では、流れ接続系内に切換え可能な弁に
対して直列に負荷切換え弁が配置されており、該負荷切
換え弁が、ピストンシリンダユニットに対する規定され
た負荷の下で、流れ接続系全体を、切換え可能な弁の切
換え位置とは無関係にロックもしくは遮断するようにし
た。

【０００８】

【発明の効果】負荷切換え弁によって、明細書の導入部
に記載されているような例において、椅子使用者が少な
くとも小さな負荷を背もたれに加えているか否かが、
「感知」される。負荷が加えられる場合に、切換え可能
な弁が操作されると、背もたれがコントロールされずに
当接するといったことを回避することができる。

【０００９】「感知」のために負荷切換え弁は、作業室
に通じる制御圧接続部を有している。基準値としては、
例えばばねによってもたらされる対抗圧が働く。

【００１０】択一的に負荷切換え弁は両作業室それぞれ
のために、制御圧接続部を有することができ、そしてこ
の場合両制御圧接続部における制御圧は互いに逆方向に
向けられている。このような構成の利点としては次のこ
とが挙げられる。すなわちこのように構成されている
と、ガスばね構造形式のピストンシリンダユニットにお
いて、ガス充填物の温度特性を本発明による機能に関連
して補償することができる。

【００１１】また、負荷切換え弁と切換え可能な弁とが
１つの構成ユニットにまとめられていると、大きな利点
を得ることができる。ピストンシリンダユニットに関連
して、内在する解決策、つまり単純な構造とデザインに
関する完全な自由度とが使用目的にとって重要である内
在する解決策が得られる。

【００１２】本発明の別の構成では、切換え可能な弁の
流れ通路が、流れ接続系の区分として負荷切換え弁の制
御圧接続部において開口している。

【００１３】択一的に、負荷切換え弁を逆止弁の構造形
式で構成することも可能である。このように構成されて
いると、負荷切換え弁の機能的な構造を特に簡単にする
ことができる。

【００１４】切換え可能な弁が弁エレメントを有してお
り、該弁エレメントがその両制御圧側においてそれぞれ
作業室の運転圧によって負荷されるようになっている
と、空間を節約しかつコストがリーズナブルな構造を得
ることができる。

【００１５】本発明の別の構成によれば、弁エレメント
がシール部材によって形成されている。

【００１６】さらにまた、シール部材が少なくとも周囲
区分において軸方向可動に構成されていると、弁エレメ
ントの所望の戻し力に関して有利である。

【００１７】

【発明の実施の形態】次に図面を参照しながら本発明の
実施の形態を説明する。

【００１８】図１には椅子１が示されており、この椅子
１の座部保持体３には背もたれ５が、軸受７を中心にし
て旋回運動可能に支承されている。機能的に見て背もた
れ５と座部保持体３との間には、ガスばねの構造形式の
ピストンシリンダユニット９が配置されている。ガスば
ね９は、レリーズ装置１１（図面にはそのうちの操作レ
バー１３だけが示されている）を介してロック位置又は
解放位置に切り換えられることができる。

【００１９】図２には、ガスばね９が原理図で示されて
いる。シリンダ１３の内部には、ピストン１７を備えた
ピストンロッド１５が軸方向可動に配置されている。ピ
ストンロッドガイド１９がシリンダを閉鎖しているの
で、シリンダはピストンロッド側の作業室２１とピスト
ンロッドから離れている作業室２３とに分割され、両作
業室２１，２３は圧力媒体、通常はガスによって満たさ
れている。もちろん液体を充填することも可能であり、
この場合充填物には圧力が予負荷される。

【００２０】ピストンは切換え可能な弁２５（図３〜図
９参照）を有しており、この弁２５は図示されていない
流れ接続系２７を遮断又は開放し、切換え可能な弁２５
はレリーズ突き棒２９を介してレリーズ装置１１との関
連において制御されることができる。流れ接続系の遮断
された状態においてピストンロッドは、ガスばねの内部
における力によって固定される。ピストンロッド側の作
業室２１の環状室面積と積算される、作業室２１におけ
る瞬間的な圧力ｐ１と、全ピストン面積と積算される、
ピストンロッドから離れている作業室２３における瞬間
的な圧力ｐ２とは、逆方向に向けられた同じ大きさの力
である。その結果、ピストンロッド側の作業室における
圧力は、小さな圧力負荷面積に基づいて、圧力ｐ２より
も大きくなくてはならない。切換え可能な弁２５が貫流
位置にもたらされると、圧力バランスが生じ、この場合
両作業室２１，２３の間においては流れ接続系の内部に
おける絞り作用に基づいて僅かな圧力差しか生じ得な
い。

【００２１】両作業室の間における圧力差は、上に述べ
たように、圧力負荷面積の面積比によって規定される。
ガスばねが負荷されると、つまりピストンロッドから離
れている作業室２３が進入方向に作用するピストンロッ
ドによって強く圧縮されると、圧力比は、圧力負荷面積
とは相違して変化する。両作業室の間における圧力差を
規定するピストンロッドの横断面積に応じて、ピストン
ロッドから離れている作業室がピストンロッド側の作業
室に比べて大きな圧力を有するというような場合が、負
荷に関連して生じる。

【００２２】図３には、図２に示されたガスばね９の原
理が回路図で示されている。両方の蓄え部は作業室２
１；２３を示し、２ポート２位置方向切換え弁として形
成された切換え可能な弁２５は、制御導管３１を介し
て、ピストンロッドから離れている作業室２３における
圧力を起点として、閉鎖方向に予負荷される。切換え可
能な弁２５は、レリーズ突き棒２９を用いて任意に操作
可能である。

【００２３】両作業室の間における流れ接続系内には、
２ポート２位置方向切換え弁として形成された負荷切換
え弁（Lastschaltventil）３３が配置されており、この
負荷切換え弁３３は制御圧接続部３５を介して貫流位置
に移動可能である。負荷切換え弁は任意の制御力によっ
て閉鎖位置にもたらされることができる。電磁式の解決
策の他に、ばねの制御力を使用することも可能である。
しかしながらまた、負荷切換え弁が、ピストンロッド側
の作業室２１と接続されている第２の制御圧接続部３７
を有しているような構成も、可能である。

【００２４】上に述べたような構成によって両弁２５；
３３は以下に記載のように作動する。ガスばねの無負荷
状態において、ピストンロッド側の作業室２１における
圧力ｐ１は、ピストンロッドから離れている作業室２３
における圧力ｐ２よりも大きい。その結果、２つの制御
圧接続部３５；３７を備えた負荷切換え弁３３は遮断位
置に留まっている。切換え可能な弁がレリーズ装置の使
用者によって貫流位置にもたらされると、負荷切換え弁
３３までの流れ通路３９における圧力媒体だけしか、作
業圧を形成することができない。両作業室は引き続き切
り離されている。

【００２５】背もたれにおけるガスばねの使用例に対し
ては次のような効果が得られる。すなわちこの場合、例
えば前屈みになって座っていることによって、背中が背
もたれを負荷していないような椅子使用者は、背もたれ
調節を行わず、その結果背中に背もたれが不快に当接す
るといったことも生じ得ない。

【００２６】これに対して背もたれが負荷されると、ピ
ストンロッドから離れている作業室２３における圧力レ
ベルが上昇して、ピストンロッド側の作業室２１におけ
る圧力レベルを上回り、その結果負荷切換え弁３３は貫
流位置にもたらされる。切り家可能な弁２５が操作され
ると、作業室２１；２３の間における流れ接続系２７全
体が開放され、ピストンロッド１５は進出することがで
き、又は使用例に関して言えば、背もたれは椅子使用者
の背中に向かって移動することができる。椅子使用者が
不快な当接を回避するために、十分な力で背もたれにも
たれかかっているか否かは、負荷切換え弁を介して「検
知」することができる。戻しばねとの関連においてピス
トンロッドから離れている作業室からの片側における制
御圧接続部によっても、同じ効果を得ることができる
が、しかしながらこの場合には、極めて大きな温度変化
時にガス充填物の温度特性に基づいて、最小負荷を規定
する場合にある程度の不正確さが生じてしまう。

【００２７】図４に示された回路図はその作用形式にお
いて、図３に示された構成に相当している。図３の構成
に対する図４の構成の相違は、図４の構成では負荷切換
え弁３３が単純な逆止弁によって形成されていることに
ある。この構成では、ガスばねに対する負荷が存在する
ためには、ピストンロッドから離れている作業室２３に
おける圧力ｐ２がピストンロッド側の作業室２１におけ
る圧力ｐ１よりも大きくなくてはならないという条件
が、利用されている。圧力ｐ２が小さいと、逆止弁はピ
ストンロッド側の作業室２１における圧力ｐ１によって
閉鎖される。全体として、図３に示された構成に比べて
弁構造が単純化されている。

【００２８】次に図５〜図８を参照しながら、１実施例
における本発明の技術的な転換を説明する。ピストン１
７は４つのすべての図面において太線の分割線で示され
ている。ピストンロッドは、レリーズ突き棒２９を優先
させて省かれており、ピストンロッド側の作業室２１は
分割線の左側で始まっている。

【００２９】切換え可能な弁２５はケーシング４１を有
しており、このケーシング４１はピストンロッド１５と
堅固に結合されている。ケーシングの内部においてレリ
ーズ突き棒２９は軸方向可動に配置されており、このレ
リーズ突き棒２９はレリーズ突き棒と弁突き棒４３とに
分割されている。弁突き棒は狭窄部４５を有しており、
この狭窄部４５は、ピストンロッドから離れている作業
室２３に向かって再び均一な円筒形区分４７に移行して
おり、この円筒形区分４７にはストッパ４９が接続して
いる。円筒形区分４７の圧力負荷される横断面を備えた
ストッパには、弁突き棒の閉鎖位置における、ピストン
ロッドから離れている作業室における瞬間的な運転圧ｐ
２が作用しており、この場合弁突き棒は弁ケーシングの
位置固定の保持円板５１に接触している。保持円板はそ
の内径部及び外径部のところを圧力媒体によって貫流さ
れることができる。漏れが生じないようにするために、
切換え可能な弁２５は位置固定のシール部材５３と、少
なくとも所定の周囲領域にわたって軸方向可動のシール
部材（以下においては切換えシール部材と呼ぶ）５５と
を有している。両シール部材５３，５５の間には弁スリ
ーブ５７が配置されている。弁スリーブ５７内には端面
側に切欠きが設けられていてもよく、このようになって
いると、切欠き内にシール部材の周囲領域が変形して進
入可能である。流れ接続系２７はピストンロッドから離
れている作業室２３から、保持円板に沿って切換えシー
ル部材の所まで延び、そこからさらに狭窄部を介して、
ケーシング４１の内部における少なくとも１つの半径方
向開口５９を貫いて延びいている。

【００３０】図５に示された運転状態では、切換え可能
な弁２５は弁突き棒によって閉鎖されており、つまり保
持円板に接触していて、ガスばねに対しては負荷を作用
していない。切換えシール部材５５と保持円板５１との
間における瞬間的な運転圧は、ピストンロッドから離れ
ている作業室２３における圧力に相応して、半径方向開
口５９と切換えシール部材５５との間における瞬間的な
運転圧よりも小さい。その結果、内径部及び外径部にお
いてシール作用を加える切換えシール部材は、ピストン
ロッド側の作業室における高い圧力レベルに基づいて保
持円板に接触し、これによって弁突き棒における狭窄部
４５の外側に位置することになる。そしてこれにより、
両作業室２１；２３の間における流れ接続系は完全に遮
断される。

【００３１】図６に示された場合では、外的な負荷なし
に切換え可能な弁２５が操作される。弁突き棒４３のス
トッパ４９は確かに保持円板から持上がっているが、し
かしながら切換えシール部材５５は、ピストンロッド側
の作業室における高い圧力によって保持円板に押し付け
られ、この場合切換えシール部材は弁突き棒において円
筒形区分４７内に位置しており、これによって内径部及
び外径部において両作業室２１；２３をシールしてい
る。圧力媒体は確かに、図３及び図４に示された回路図
の図示に留まるためには、流れ通路を介して切換えシー
ル部材にまで流れることができる。これによってピスト
ンロッド運動はさらにロックされる。弁突き棒４３の円
筒形区分４７との関連において切換えシール部材５５
は、負荷切換え弁３３を形成しており、この負荷切換え
弁３３は切換え可能な弁２５と一緒に１つの構成ユニッ
トを成している。

【００３２】図７において矢印によって、ガスばね９の
ピストンロッドに対する外的な負荷が象徴的に示されて
いる。この場合作業室２１；２３における圧力状態は、
ピストンロッドから離れている作業室における圧力ｐ２
がピストンロッド側の作業室に比べて上昇するように変
化する。ピストンロッドから離れている作業室における
圧力ｐ２がピストンロッド側の作業室における圧力より
も大きくなると、シール部材はピストンロッドから離れ
ている作業室における圧力ｐ２によって、狭窄部に向か
ってシフトされ、圧力媒体は切換え弁２５の開放時にピ
ストンロッド側の作業室に進入することができ、その結
果ピストンロッドは進出運動を実施することができる。

【００３３】ガスばねが負荷されているが、切換え可能
な弁が操作されない場合は、図８に示されている。狭窄
部４５から保持円板５１までの弁突き棒４３の円筒形区
分４７は、次のような長さに、すなわちこの場合切換え
シール部材が圧力状態に基づいて確かに貫流位置に向か
って切換え運動を実施可能ではあるが、しかしながら弁
スリーブに接触していて、流れ接続系の貫流位置のため
に必要である狭窄部にはなお達していないような長さ
に、寸法設定されている。

【００３４】図５〜図８に示された本発明の実施例はそ
の作用形式において回路図４に相当している。それとい
うのは切換えシール部材は逆止弁の機能を有していて、
ひいては負荷切換え弁全体を逆止弁と見なすことができ
るからである。

【００３５】図９によって、図３に示された回路図が実
現される。図５〜図８に示された実施例とは異なり、保
持円板５１に配属されたシール部材５５は、弁スリーブ
５７と保持円板５１との間において緊張させられてい
て、内径部及び外径部においてシール作用を発揮する。
シール部材の前側及び後側が作業圧によって負荷される
か否かは、問題にならない。

【００３６】切換え可能な弁２５と負荷切換え弁３３と
の間における流れ通路３９は、リング室６０に開口して
いる。負荷切換え弁は半径方向において弾性的なリング
６１として構成されており、この弾性リング６１は、ケ
ーシング４１の開口６５に係合するシールピン６３を用
いて、ピストンロッド側の作業室２１における圧力ｐ１
によって負荷される。開口と関連する端面は、負荷切換
え弁３３のための制御圧接続部３７である。弾性リング
６１の、リング室６０に向けられている内側に位置する
周面６７は、第１の制御圧接続部とは逆向きに作用する
第２の制御圧接続部３５を形成している。弁リング６９
には複数の弁開口７１が成形されており、これらの弁開
口７１は、リング室６０における圧力状態及びシールピ
ン６３の端面における圧力状態に関連して、弾性リング
６１の環状の弁ウェブ７３によって開放され、この場合
弾性リングは半径方向の拡開運動を実施することがで
き、かつ弁ウェブ７３は弁開口７１を開放する。

【００３７】負荷切換え弁の使用は、図示及び記載の実
施例に制限されるものではない。さらに負荷切換え弁の
配置形式もまたピストンとの関係に制限されるものでは
ない。

【００３８】図示の実施例では開放力は、作業室の間に
おける面積比と、制御圧接続部４５における面積比とに
よって決定される。例えばシール部材５５と保持円板５
１との間にばねエレメントが挿入されるか又は、弾性リ
ング６１がばねによって半径方向において予負荷される
ことによって、作業室及び／又は負荷切換え弁にばねを
使用することによって、負荷切換え弁の改良力を面積比
とは無関係に決定することが可能である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明によるピストンシリンダユニットのため
の取付け状態の１例を示す図である。

【図２】ピストンシリンダユニットの原理図である。

【図３】ピストンシリンダユニットを示す回路図であ
る。

【図４】ピストンシリンダユニットを示す別の回路図で
ある。

【図５】ピストンシリンダユニットの１実施例を示す図
であって、ピストンシリンダユニットのある運転状態を
示す図である。

【図６】図５に示されたピストンシリンダユニットの別
の運転状態を示す図である。

【図７】図５に示されたピストンシリンダユニットの別
の運転状態を示す図である。

【図８】図５に示されたピストンシリンダユニットの別
の運転状態を示す図である。

【図９】本発明の別の実施例を示す図である。

【符号の説明】

１ 椅子、 ３ 座部保持体、 ５ 背もたれ、 ７
軸受、 ９ ピストンシリンダユニットもしくはガスば
ね、 １１ レリーズ装置、 １３ シリンダ、 １５
ピストンロッド、 １７ ピストン、 １９ ピスト
ンロッドガイド、 ２１，２３ 作業室、 ２５ 弁、
２７ 流れ接続系、 ２９ レリーズ突き棒、 ３１
制御導管、 ３３ 負荷切換え弁、 ３５，３７ 制
御圧接続部、 ３９ 流れ通路、 ４１ ケーシング、
４３ 弁突き棒、 ４５ 狭窄部、 ４７ 円筒形区
分、 ４９ ストッパ、 ５１ 保持円板、 ５３，５
５シール部材、 ５７ 弁スリーブ、 ５９ 半径方向
開口、 ６０ リング室、６１ 弾性リング、 ６３
シールピン、 ６５ 開口、 ６７ 周面、 ６９ 弁
リング、 ７１ 弁開口、 ７３ 弁ウェブ

Claims (9)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ロック可能なピストンシリンダユニット
   であって、シリンダが、ピストンロッドにおけるピスト
   ンによって２つの作業室に分割されていて、両作業室が
   圧力媒体によって満たされており、両作業室の間におけ
   る流れ接続系内に、切換え可能な弁が配置されており、
   流れ接続系が弁エレメントの位置に関連して開放する形
   式のものにおいて、流れ接続系（２７）内に切換え可能
   な弁（２５）に対して直列に負荷切換え弁（３３）が配
   置されており、該負荷切換え弁（３３）が、ピストンシ
   リンダユニット（９）に対する規定された負荷の下で、
   流れ接続系（２７）全体を、切換え可能な弁（２５）の
   切換え位置とは無関係にロックもしくは遮断することを
   特徴とする、ロック可能なピストンシリンダユニット。
2. 【請求項２】 負荷切換え弁（３３）が、作業室（２
   １；２３）に通じる制御圧接続部（３５；３７）を有し
   ている、請求項１記載のピストンシリンダユニット。
3. 【請求項３】 負荷切換え弁（３３）が両作業室（２
   １；２３）のそれぞれのために制御圧接続部（３５；３
   ７）を有しており、該制御圧接続部における制御圧が互
   いに逆方向に向けられている、請求項２記載のピストン
   シリンダユニット。
4. 【請求項４】 負荷切換え弁（３３）と切換え可能な弁
   （２５）とが１つの構成ユニットにまとめられている、
   請求項１から３までのいずれか１項記載のピストンシリ
   ンダユニット。
5. 【請求項５】 切換え可能な弁（２５）の流れ通路（３
   ９）が、流れ接続系（２７）の区分として負荷切換え弁
   （３３）の制御圧接続部（３５）において開口してい
   る、請求項１から４までのいずれか１項記載のピストン
   シリンダユニット。
6. 【請求項６】 負荷切換え弁（３３）が逆止弁の構造形
   式で構成されている、請求項１から５までのいずれか１
   項記載のピストンシリンダユニット。
7. 【請求項７】 切換え可能な弁（２５）が弁エレメント
   （５５）を有しており、該弁エレメント（５５）がその
   両制御圧側においてそれぞれ作業室（２１；２３）の運
   転圧によって負荷される、請求項４記載のピストンシリ
   ンダユニット。
8. 【請求項８】 弁エレメントがシール部材（５５）によ
   って形成される、請求項７記載のピストンシリンダユニ
   ット。
9. 【請求項９】 シール部材（５５）が少なくとも周囲区
   分において軸方向可動に構成されている、請求項８記載
   のピストンシリンダユニット。