JP2005516162A - 緩衝圧縮ばねロッド - Google Patents

Abstract

【課題】制御された速度で変位可能な部材に作動力をかける圧縮ばねロッドを提供する。
【解決手段】ロッドアセンブリの端装着に取り付けられた要素を相対的に変位するためのばねシステムは、ハウジングであってハウジングに対して引っ込んだ位置と拡張した位置との間を動くことができるロッド部材を有するハウジングと、ロッド部材をハウジングに対して引っ込んだ位置と拡張した位置との一方へ偏倚するために第２の圧縮ばねによって囲繞されるハウジング内の第１の圧縮ばねとを具備する。２つのばねは反対方向に巻かれ、それによって、ばねロッドは、圧縮状態から線速度で増大する膨張力をかける。ばねシステムは、ばねロッドが引っ込んだ位置から拡張した位置へ動く速度を制御するために弁配列を含む。

Description

本発明は、圧縮ばねロッドに関し、より詳細には、実質的に線速度で増大する膨張力をかけるばねおよびロッドのアセンブリに関する。
参照して組み込む
ＤｅＧｒａｃｅに付与された米国特許第６，１９９，８４３号明細書、Ｋｏｃｈらに付与された米国特許第６，１７９，０９９号明細書、Ｋｕｓｐｅｒｔらに付与された米国特許第５，８１０，３３９号明細書およびＰａｌｉｎｋａｓに付与された米国特許第４，９６２，９１６号明細書は、ばね機構に関する背景情報として参照してここに組み込まれる。また、２００２年１月２８日に出願された譲受人の米国特許出願第１０／０５６，９４１号も参照してここに組み込まれる。

本発明は、線速度で増大する膨張力をかけるばねおよびロッドのアセンブリ等の圧縮ばねロッドに関する。本発明を体現する圧縮ばねロッドは、荷室の蓋、エンジン室の蓋、ハッチバック、ドア等の閉鎖部材を開けることを容易にするために自動車に有用である。しかし、ばねは、自動車以外の用途に使用することができる（たとえば、ガレージのドア、窓など）。本発明は、さらにより詳細には、変位される要素に駆動力をかけるロッド部材を有するばねに関する。

圧縮ばねロッドは、様々な用途に使用され、たとえば、上昇、開放および減衰を補助することである。典型的な用途として、静止基部に蝶番で留められた蓋を上げることが挙げられる。他の用途として、自動車のトランクまたはハッチバック用の要素を上げ且つ／または釣り合わせることが挙げられる。さらに別の用途として、静止フレームに蝶番で留められたドアを閉じるための減衰ばねが挙げられる。大半の用途は、開放動作を補助する空気ばねまたは気体ばねの使用に関与する。これらの種類の圧縮ばねアセンブリの多くは、力およびピストン速度を制御するために気体または作動液を含む。結果として、これらの製品は気体および／または流体を含むため、時間がたつと気体または流体が漏れるため、初期故障を受けやすい。漏れは結果として、制御力を失うこととなり、そのため、ばね寿命が失われることになる。２種類の先行技術の気体ばねは、米国特許第５，８８７，８５７号明細書および米国特許第６，１７９，０９９号明細書に開示されており、両方とも参照してここに組み込まれる。

ばねの過去の欠点を克服するために、複数のばねを有するばねシステムが、２００２年１月２８日に出願された米国特許出願第１０／０５６，９４１号に開示されているように開発された。複数ばねシステムは、直線荷重対撓み曲線を生じるように設計された。複数ばねシステムは、過去のねじ構成に対する重要な改良であるが、複数ばねシステムが圧縮するかまたは膨張する速度は、本質的に複数ばねシステムに加えられる荷重に依存する。用途によっては、ばねシステムが圧縮するかまたは膨張する速度は、ばねシステムの過度に急速な圧縮または膨張を禁じるかまたは防止するために、用途によっては変える必要がある。現在の最新技術に鑑みて、気体ばねシステムを備えた過去の問題を克服し且つばねシステムの圧縮および／または膨張の速度を制御するばねシステムが必要である。

したがって、本発明の主要な目的は、制御された速度で変位可能な部材に作動力をかけるための改良された圧縮ばねロッドを提供することである。

本発明の別のおよび／または代替の目的は、拡張された時間期間にわたって一貫した力を供給し、これまで利用可能であった圧縮ばねロッドに比較してより多くの数のサイクルにわたって強度を維持する圧縮ばねロッドを提供することである。

本発明のさらに別のおよび／または代替の目的は、直線荷重対撓みの曲線を生じるように相互に関連づけられた少なくとも２つの圧縮ばねを有する圧縮ばねロッドを提供することである。

本発明のさらに別のおよび／または代替の目的は、経時荷重損失を最小限にするように相互に関連づけられた少なくとも２つの圧縮ばねを有する圧縮ばねロッドを提供することである。

本発明のさらに別のおよび／または代替の目的は、線速度で増大する作動力を提供する機械的圧縮ばねロッドアセンブリを提供することである。

本発明のさらなるおよび／または代替の目的は、選択的に複数の端構成に適応することができ、したがって、幅広い使用用途における装着用のアセンブリに適合する機械的圧縮ばねアセンブリを提供することである。

本発明のさらなるおよび／または代替の目的は、圧縮状態から拡張の制御された速度を有する機械的圧縮ばねロッドアセンブリを提供することである。

本発明の別のおよび／または代替の目的は、制御された速度で変位可能な部材に作動力をかけるための改良された圧縮ばねロッドを提供することである。

本発明のさらに別のおよび／または代替の目的は、拡張された時間期間にわたって一貫した力を供給し、これまで利用可能であった圧縮ばねロッドに比較してより多くの数のサイクルにわたって強度を維持する圧縮ばねロッドを提供することである。

本発明のさらに別のおよび／または代替の目的は、直線荷重対撓みの曲線を生じるように相互に関連づけられた少なくとも２つの圧縮ばねを有する圧縮ばねロッドを提供することである。

本発明のさらなるおよび／または代替の目的は、経時荷重損失を最小限にするように相互に関連づけられた少なくとも２つの圧縮ばねを有する圧縮ばねロッドを提供することである。

本発明のさらなるおよび／または代替の目的は、線速度で増大する作動力を提供する機械的圧縮ばねロッドアセンブリを提供することである。

本発明のさらに別のおよび／または代替の目的は、選択的に複数の端構成に適応することができ、したがって、幅広い使用用途における装着用のアセンブリに適合する機械的圧縮ばねアセンブリを提供することである。

本発明は、今までに市販されていれるようなロッドに関する上述の困難およびその他を克服する改良された圧縮ばねシステムを提供する。本発明にしたがった圧縮ばねシステムは、制御された速度で一方の構成要素を他方の構成要素に対して上げるかまたは旋回するのに特に適合される。本発明の１つの実施の形態にしたがって、ばねシステムは、カバーの解放時に自動的に作動する蝶番式カバー等用のリフト機構、および／または、上にある荷重が減少するときにプラットフォームが徐々に高くなる荷重プラットフォーム用のリフト機構を提供する。本発明のさらに別のおよび／または代替の実施の形態にしたがって、ばねシステムは、ばねシステムの膨張中に実質的に一定の制御された力を加える。本発明のさらに別のおよび／または代替の実施の形態にしたがって、ばねシステムは、既存の空気ばねまたは気体ばねの設計よりも多くの数の操作サイクルにわたって強度を維持しながら、かなりの荷重を支持することができる。本発明のさらに別のおよび／または代替の実施の形態にしたがって、ばねシステムは、長期間の使用にわたって制御可能な力を産することができ且つ拡張および圧縮の両方の間にばね力を制御することができる機械的な圧縮ロッドアセンブリを提供する。本発明のさらなるおよび／または代替の実施の形態にしたがって、圧縮ばねは、ばねシステムが膨張し且つ／または収縮する速度を減少する。

本発明の１つの態様にしたがって、ばねシステムは、複数の圧縮ばねを含む。圧縮ばねは典型的に、ばねが圧縮するときにポテンシャル力を構築し、ばねが膨張するときに力を解放する。本発明の１つの実施の形態において、ばねシステムは、少なくとも２つの圧縮ばねを含む。この実施の形態の１つの態様において、ばねシステムは、２つの圧縮ばねを含む。この実施の形態の別のおよび／または代替の態様において、ばねシステムは、３つの圧縮ばねを含む。この実施の形態のさらに別のおよび／または代替の態様において、ばねシステムは、４つの圧縮ばねを含む。この実施の形態のさらに別のおよび／または代替の態様において、ばねシステムは、５つの圧縮ばねを含む。本発明の別のおよび／または代替の態様において、複数の圧縮ばねの圧縮は一緒に、撓み曲線の実質的な部分に対してほぼ直線の荷重対撓み曲線を生じる。この実施の形態の１つの態様において、複数の圧縮ばねは一緒に、撓み曲線の大半に対してほぼ直線の荷重対撓み曲線を生じる。この実施の形態の別のおよび／または代替の態様において、少なくとも２つの圧縮ばねは、異なる荷重対撓み曲線を有する。この実施の形態のさらに別のおよび／または代替の態様において、すべての圧縮ばねは、異なる荷重対撓み曲線を有する。この実施の形態のさらに別のおよび／または代替の態様において、少なくとも２つの圧縮ばねは、同一の荷重対撓み曲線を有する。この実施の形態のさらに別のおよび／または代替の態様において、少なくとも２つの圧縮ばねは、異なる長さを有する。この実施の形態のさらに別のおよび／または代替の態様において、少なくとも２つの圧縮ばねは、同一の長さを有する。この実施の形態のさらなるおよび／または代替の態様において、少なくとも２つの圧縮ばねは、異なるばね定数を有する。この実施の形態のさらなるおよび／または代替の態様において、少なくとも２つの圧縮ばねは、同一のばね定数を有する。この実施の形態のさらなるおよび／または代替の態様において、少なくとも２つの圧縮ばねは、異なるワイヤ厚さおよび／または異なる材料から形成される。この実施の形態のさらに別のおよび／または代替の態様において、少なくとも２つの圧縮ばねは、同一のワイヤ厚さおよび／または同一の材料から形成される。１つの非限定設計において、１つ以上の圧縮ばねは、ピアノ線（ＡＳＴＭ Ａ２２８）および／または３０２ステンレス鋼から作られる。認識されるように、他の材料を使用することができる。認識されるように、圧縮ばねの各々に使用されるワイヤの特定の厚さ、圧縮ばねに使用される特定の材料、圧縮ばねの各々の内径および外径、各圧縮ばねの巻きの数、ばねシステムに使用される圧縮ばねの数、圧縮ばねの各々の長さ、圧縮ばねが互いに対して配向されるやり方、圧縮ばねの各々のばね定数、および、他の要因は、ばねシステムの機能およびエンドユースに部分的に依存する。たとえば、保管容器の蓋に接続されたばねシステムは、２つの圧縮ばねを含むことができ、内側圧縮ばねはステンレス鋼から作られ、ワイヤ直径約０．０３〜０．０７インチ、内径約０．３〜０．８インチ、外径約０．３６〜０．９４インチ、自由長さ約１０〜２５インチおよびばね定数約０．５〜１．５ｌｂｓ／インチであり、外側圧縮ばねはステンレス鋼から作られ、ワイヤ直径約０．０６〜０．１インチ、内径約０．４〜１インチ、外径約０．５２〜１．２インチ、自由長さ約８〜１８インチおよびばね定数約１．５〜１．５ｌｂｓ／インチである。内側および外側の圧縮ばねは各々が異なる荷重対撓み曲線を有する。２つの圧縮ばねが圧縮ばねシステムで組み合わされて、ばねシステムの特定の用途に合致する荷重対撓み曲線を生じる。認識されるように、他の多くの構成を使用することもできる。

本発明の別のおよび／または代替の態様にしたがって、ばねシステムは、複数の圧縮ばねを含み、少なくとも２つの圧縮ばねは、別の圧縮ばねに対して異なる方向に巻かれる。１つ以上の圧縮ばねが１つ以上の他の圧縮ばねに対して巻きの方向が異なることは、ハウジングに複数のばねをパッケージするのを容易にする。１つ以上の圧縮ばねが１つ以上の他の圧縮ばねに対して巻きの方向が異なることは、ハウジング内で２つ以上のばねの適切な圧縮および／または膨張を可能にすることも容易にする。本発明の１つの実施の形態において、少なくとも２つの圧縮ばねは、実質的に反対方向に巻かれる。

本発明のさらに別のおよび／または代替の態様にしたがって、ばねシステムは、少なくとも１つのばねガイドを含み、ばねアセンブリの作動中にばね座屈の発生を減少する。ばね座屈は典型的に、圧縮ばねが圧縮されているときに発生する。ばねガイドは、ばねアセンブリの作動中にそのような座屈を禁じるかまたは防止するように設計される。ばねガイドはまた、あるいは代替案として、ばねの運動を制御し且つ／または限定するように設計されることもでき、それによって、ばねがばねシステムのハウジング内でからまり結果としてばねシステムの作動を損なうことになるのを禁じるかまたは防止する。ばねガイドはまた、あるいは代替案として、ばねの運動を制御し且つ／または限定するように設計されることもでき、２つ以上のばねが互いに対して再配向するのを減少するかまたは防止するが、この再配向はばねシステムの作動に悪影響を与えるものである。本発明の１つの実施の形態において、少なくとも１つのばねガイドは、ばねシステムのハウジング内を動き且つばねの長手方向に沿ってばねの内部内に少なくとも部分的に延在するように設計される。たとえば、コイルの形態のばねは、実質的に円筒形形状である内側空隙領域を有する。そのようなばね用のばねガイドは、この空隙内側領域内に挿入される形状およびサイズである。１つの非限定的な設計において、ばねガイドは、ばねの実質的に円筒形形状の空隙内側領域の直径よりも短い最大断面長さを有する。別のおよび／または代替の非限定的な設計において、ばねガイドは、実質的に円形の断面形状を有する。認識されるように、ばねガイドの断面形状は他の形状を有することができる。ばねガイドは、ばねがばねシステムのハウジングの圧縮位置にあるときに、ばねの完全長手方向長さに完全にまたは部分的に延在するように設計することができる。本発明の別のおよび／または代替の実施の形態において、少なくとも１つのばねガイドは、ばねシステムのハウジングの内側端の実質的に固定された位置に位置決めされる。この実施の形態の１つの態様において、ばねガイドは、少なくとも１つの圧縮ばねの空隙内側領域内に挿入される形状およびサイズであるエンドプラグである。１つの非限定的な設計において、ばねガイドは、ばねがばねシステムのハウジングの圧縮位置にあるときに、ばねの完全長手方向長さに完全にまたは部分的に延在するように設計される。本発明のさらに別のおよび／または代替の態様において、ばねガイドは、ばねシステムの１つ以上の圧縮ばねの圧縮の量を限定するストップとして、少なくとも部分的に機能する。ばねガイドの長さは、ばねシステムの完全圧縮位置を少なくとも部分的に設定するように選択することができる。この配列において、ばねガイドは、ばねシステムの１つ以上の圧縮ばねの過圧縮を防止するかまたは禁じるように使用することができ、それによって、ばねシステムの寿命を延ばし、且つ／または、ばねシステムの適切な作業状態を維持する。この実施の形態の１つの態様において、ばねガイドは、ばねシステムの急速圧縮中にばねシステムの構成要素を損傷するのを禁じるかまたは防止するダンパーとして機能することができる。１つの非限定的な設計において、ばねガイドの端は、圧縮によって接触する際に力を吸収するために圧縮可能なまたは半圧縮可能な端を含むことができる。

本発明のさらに別のおよび／または代替の態様にしたがって、ばねシステムは、ハウジングに対して拡張し引っ込むように適合されるばねロッドを含む。圧縮ばねの拡張は、ロッドおよびハウジングの端に接続された部分に力を与え、有利なことに、ばねロッドを様々な装着用途に適合するために複数の端構成を使用することができる。ケース入り圧縮ばねは、経時荷重損失を最小限にする。本発明の１つの実施の形態において、ハウジングは、ばねシステムの１つ以上の圧縮ばねを入れるように設計された内部チャンバを有する。典型的に内部チャンバの形状は、１つ以上の圧縮ばねの形状に形状が類似している。しかし、これは必須ではない。内部チャンバの断面形状およびサイズは、ばねシステムの作動中に１つ以上の圧縮ばねが圧縮され圧縮解除されることを可能にするように選択される。内部チャンバの断面形状およびサイズは、１つ以上の圧縮ばねの圧縮または圧縮解除中に１つ以上の圧縮ばねの座屈を禁じるかまたは防止するようにも選択される。１つの非限定的な設計において、ハウジングは、略円筒形形状の内部チャンバを有する。本発明の別のおよび／または代替の実施の形態において、ハウジングの外側形状は、特定の用途および／または外観のために選択される。１つの非限定的な設計において、ハウジングの外側形状は、略円筒形である。本発明のさらに別のおよび／または代替の実施の形態において、ハウジングは弾性のある材料から作られる。ハウジングの材料は、１つ以上の圧縮ばねの複数の圧縮および圧縮解除中にハウジングの内部チャンバに１つ以上の圧縮ばねを維持するのに十分なほど耐久性がなければならない。ハウジングの外側部分は、ばねシステムの作動環境に耐えるのに十分なほど耐久性がなければならない。典型的に、ハウジングは金属材料および／またはプラスチック材料から作られる。しかし、他の材料を使用することができる。認識されるように、ハウジングの外側表面は、腐食、ひっかき傷、および／または、ハウジングに対する他の種類の損傷を禁じるかまたは防止するために、保護コーティング（たとえば、ポリマーコーティング、ペンキ等）を含むことができる。本発明のさらに別のおよび／または代替の実施の形態において、ハウジングは、ハウジングの１つの端に接続される端コネクタを含む。端コネクタは、ハウジングの１つの端を、ばねシステムの使用を組み込んだ構造物に接続するように設計される。この実施の形態の１つの態様において、端コネクタは、別の種類の端コネクタと交換可能であり、様々なやり方でハウジングの端を様々な構造物に接続するのを可能にする。本発明のさらに別のおよび／または代替の実施の形態において、ハウジングは、ハウジングの内部チャンバ内にばねシステムの内部構成要素を維持するのを容易にするために使用される１つ以上のクロージャコネクタを含む。１つ以上のクロージャコネクタは、ばねシステムの内部チャンバの１つ以上の構成要素を維持し且つ／または修理するのを可能にするように、取り外し可能に設計することができる。そのような設計において、１つ以上のクロージャコネクタは、止めねじを含むことができるが、それに限定されない。あるいは、１つ以上のクロージャコネクタは、取り外すことができないように設計することができる。そのような設計において、１つ以上のクロージャコネクタは、リベットを含むことができるが、それに限定されない。本発明のさらに別のおよび／または代替の実施の形態において、ばねロッドは、ばねロッドをハウジングの内部チャンバ内に動かすことができる断面サイズおよび形状を有する。１つの非限定的な設計において、ばねロッドは、ハウジングの略円筒形形状の内部チャンバの直径よりも小さな直径を有する略円筒形形状の本体を有する。本発明のさらなる／または代替の実施の形態において、ばねロッドは、ばねシステムの選択された寿命中にばねロッドが故障せずに作動することができるように、弾性があり耐久性がある材料から形成される。ばねロッドは、中実であってもよく、または、１つ以上の中空内部チャンバを含んでもよい。ばねロッドは、均一のまたは不均一の外側形状を有してもよい。１つの非限定的な設計において、ばねロッドは、略円筒形形状を有し且つ金属および／またはプラスチック材料から形成されるほぼ中実の本体を含む。認識されるように、ばねロッドの外側表面は、腐食、ひっかき傷、および／または、ハウジングに対する他の種類の損傷を禁じるかまたは防止するために、保護コーティング（たとえば、ポリマーコーティング、ペンキ等）を含むことができる。追加してまたは代替的に、ハウジングの外側表面は、ばねロッドがハウジングの内部チャンバ内を動くのを容易にするために、潤滑コーティング（たとえば、テフロンおよび／またはポリマーコーティング等）を含むことができる。さらに認識されるように、ばねロッドがハウジングの内部チャンバ内を動くのを容易にするために、ハウジングの内部チャンバに潤滑剤（たとえば、油、グリース、シリコン等）を挿入することができる。本発明のさらなるおよび／または代替の実施の形態において、ばねロッドは、頂部コネクタに接続されるように適合された頂部端締結具を含む。頂部コネクタは、ばねシステムの使用を組み込む構造物にばねロッドの１つの端を接続するように設計される。この実施の形態の１つの態様において、頂部コネクタは、別の種類の頂部コネクタと交換可能であり、様々なやり方でばねロッドの端を様々な構造物に接続するのを可能にする。ばねロッドの頂部端締結具は、頂部コネクタに永久に接続されるかまたは取り外し可能に接続されるように設計することができる。１つの非限定的な設計において、頂部端締結具は、頂部コネクタが頂部端締結具に取り外し可能に接続されることを可能にするねじ山を切ったセクションを含む。

本発明のさらに別のおよび／または代替の態様にしたがって、ばねシステムは、ハウジングの内部チャンバ内のばねロッドの運動を少なくとも部分的にガイドする１つ以上のロッドガイドを含む。１つ以上のロッドガイドは、１つ以上の圧縮ばねの圧縮および圧縮解除中に１つ以上の圧縮ばねの側部荷重を禁じるかまたは防止するように設計される。本発明の１つの実施の形態において、ばねロッドの１つの端はロッドガイドに接続されるか相互接続される。本発明の別のおよび／または代替の実施の形態において、ばねロッドの両方の端はロッドガイドに直接接続されるか相互接続される。本発明のさらに別のおよび／または代替の実施の形態において、ばねロッドの本体は１つ以上のロッドガイドを含む。本発明のさらに別のおよび／または代替の実施の形態において、少なくとも１つのロッドガイドは、ハウジングの内部チャンバの断面形状およびサイズに厳密に合致する断面形状およびサイズを有する。１つの非限定的な設計において、円筒形形状の内部チャンバは直径Ｘを有し、ロッドガイドの少なくとも一部は、Ｘと同一であるかまたはわずかに小さい円形断面形状を有する。この非限定的な設計において、円形断面形状の厚さは、ばねガイドが内部チャンバ内を動くときに、ロッドガイドをハウジングの内部チャンバで適切な配向に維持するのに十分である。この厚さは、ロッドガイドが内部チャンバをばねロッドとともに動くときには、より重要である。本発明のさらに別のおよび／または代替の実施の形態において、少なくとも１つのロッドガイドは、上部表面および下部表面を有し、上部表面はばねロッドに直接接続されるか相互接続され、下部表面は１つ以上の圧縮ばねに直接または間接に係合する。本発明のさらなるおよび／または代替の実施の形態において、少なくとも１つのロッドガイドは上部表面および下部表面を有し、上部表面はばねロッドに直接接続されるか相互接続され、下部表面は少なくとも１つのばねガイドに直接接続されるか相互接続される。本発明のさらなるおよび／または代替の実施の形態において、少なくとも１つのロッドガイドは、ハウジングの一部にまたはハウジングの内部チャンバの構成要素に直接または間接に係合するように適合されたストップ表面を含み、それによって、ロッドガイドがばねロッドとともに拡張位置へ動くときにロッドガイドのさらなる運動を防止する。このようにして、ストップ表面は、ばねロッドの完全拡張位置を画成する。この実施の形態の１つの態様において、ストップ表面は、ストップ表面がハウジングの一部にまたはハウジングの内部チャンバの構成要素に直接または間接に係合するときに、少なくとも部分的に力を吸収する圧縮可能な材料を含む。１つの非限定的な材料は、ゴム材料である。しかし、他の材料を使用することができる。認識されるように、ストップ表面は、圧縮可能な材料を含む必要はない。ストップ表面がハウジングの一部にまたはハウジングの内部チャンバの構成要素に直接または間接に係合する前に減衰効果が望ましいか必要であるならば、ばねおよび／または他の圧縮可能な材料を、ストップ表面とハウジングの端との間に置くことができる。本発明のさらに別のおよび／または代替の実施の形態において、少なくとも１つのロッドガイドは、耐久性のある弾性のある材料から作られる。そのような材料として、プラスチック、金属、ゴム等が挙げられるが、それらに限定されない。

本発明のさらに別のおよび／または代替の態様にしたがって、ばねシステムは、拡張位置と非拡張位置との間をおよび／または非拡張位置から拡張位置へ動くばねロッドの速度を少なくとも部分的に制御するように設計された流体制御システムをハウジングの内部チャンバ内に含む。２００２年１月２８日に出願された米国特許出願第１０／０５６，９４１号は参照してここに組み込まれるが、これに開示されたばねシステム配列において、ばねシステムは、ばねシステムの拡張中に１つ以上の圧縮ばねの圧縮解除の速度を制御する特徴部を含まなかった。本発明のこの態様において、ハウジングの内部チャンバの流体の流れが制御されて、ばねシステムの拡張中に１つ以上の圧縮ばねの圧縮解除の速度を部分的に制御する。流体は、気体であっても流体であってもよい。１つの非限定的な設計において、流体は、気体（たとえば、窒素、空気、不活性ガス等）である。典型的に、選択された流体は、ばねシステムの内部構成要素に悪影響を与えない。本発明の１つの実施の形態において、ハウジングの内部チャンバは、ばねシステムの少なくとも１つの可動構成要素によって少なくとも２つのサブチャンバに分割される。可動構成要素は、少なくとも２つのサブチャンバの間の流体の流れを少なくとも部分的に規制するように、設計される。流体流れのこの規制は、ばねシステムの拡張中に１つ以上の圧縮ばねの圧縮解除の速度を少なくとも部分的に制御する。この実施の形態の１つの態様において、可動構成要素はロッドガイドを含む。この態様の１つの非限定的な設計において、ロッドガイドは、ばねロッドの１つの端に直接または間接に接続され、ばねロッドが拡張位置と非拡張位置との間を動くときに内部チャンバ内を動く。そのようであるため、ロッドガイドは、ハウジングの内部チャンバのピストンをシミュレートする。この実施の形態の別のおよび／または代替の態様において、可動構成要素は、可動構成要素の２つの端の間に流体が流れるのを少なくとも部分的に規制する弁システムを含む。本発明の別のおよび／または代替の実施の形態において、ばねシステムのハウジングは、ハウジングの内部チャンバに入るか且つ／またはそれから出る流体の流れを制御する１つ以上のシールを含む。この実施の形態の１つの態様において、ハウジングの一方または両方の端は、流体がハウジングの内部チャンバに流れ込むか且つ／またはそれから流れ出るのを禁じるかまたは防止する封止システムを含む。この実施の形態の別のおよび／または代替の態様において、ハウジングは、流体がハウジングの内部チャンバに入るか且つ／またはそれから出るのを可能にする１つ以上の開口を含む。

本発明のさらに別のおよび／または代替の態様にしたがって、ハウジングの内部チャンバ内の流体制御システムは、少なくとも２つのサブチャンバの間の流体を制御し、流体が内部チャンバに流れ込むかまたは流れ出るのを実質的に防止する。この配列において、シールは、ばねロッドがそこから延在するハウジングの端でばねロッドのまわりに位置決めされる。シールは、ばねロッドが拡張位置と非拡張位置との間を動くときに流体がハウジングの内部チャンバに流れ込むか且つ／またはそれから流れ出るのを禁じるかまたは防止するように設計される。ハウジングの端を封止するために１つ以上のシールを、たとえば封止リングを使用することができるが、それに限定されない。可動構成要素は、可動構成要素およびばねロッドが内部チャンバ内を動くときに少なくとも２つのサブチャンバの間を流体が流れるのを少なくとも部分的に規制する弁システムを含む。１つの実施の形態において、可動構成要素は、可動構成要素が内部チャンバ内を動くときに流体が可動構成要素の外側周囲を流れるのを禁じるかまたは防止するために可動構成要素の外側周囲のまわりにシールを含む。本発明の別のおよび／または代替の実施の形態において、可動構成要素は、可動構成要素が内部チャンバ内を動くときに流体が可動構成要素の外側周囲を流れるのを可能にするために可動構成要素の外側周囲のまわりに１つ以上の開口を含む。さらに別のおよび／または代替の実施の形態において、可動構成要素は、可動構成要素が内部チャンバ内を動くときに流体が可動構成要素を通って流れるのを可能にするために可動構成要素の周囲縁から間隔をおいて１つ以上の開口を含む。この実施の形態の１つの態様において、可動構成要素は、可動構成要素の周囲縁から間隔をおいて少なくとも２つの開口を含む。１つの非限定的な設計において、一方の開口は、他方の開口よりも、開口を通るより多くの流体流量を可能にする。別のおよび／または代替の非限定的な設計において、少なくとも２つの開口が、その２つの開口を通る実質的に同一の流体流量を可能にする。この実施の形態の別のおよび／または代替の態様において、開口の少なくとも１つは、流体が一方の方向に流れるのを可能にし流体が反対方向に流れるのを禁じるかまたは防止する逆止め弁を含む。１つの非限定的な設計において、逆止め弁は、ばねロッドが拡張位置へ動き１つ以上の圧縮ばねが圧縮解除されるときに流体が弁を通って流れるのを禁じるかまたは防止する。そのような設計において、逆止め弁は、ばねロッドが拡張位置へ動く速度を遅くさせることができる。別のおよび／または代替の非限定的な設計において、逆止め弁は、ばねロッドが非拡張位置へ動き１つ以上の圧縮ばねが圧縮されるときに流体が弁を通って流れるのを可能にする。そのような設計において、逆止め弁は、ばねロッドが非拡張位置へ動く速度を、反対方向よりも速くすることが可能である。認識されるように、ばねロッドが非拡張位置へ動いたときには、１つ以上の圧縮ばねが圧縮され、それによってばねロッドが非拡張位置へ動くのに抵抗し、それによってばねロッドがそのような位置へ動くのを遅くする。

本発明のさらに別のおよび／または代替の態様にしたがって、ハウジングの内部チャンバ内の流体制御システムは、少なくとも１つのサブチャンバの間の流体を規制し、流体が内部チャンバ内に流れ込むか且つ／またはそれから流れ出るのを可能にする。この配列において、可動構成要素は、可動構成要素およびばねロッドが内部チャンバ内を動くときに少なくとも２つのサブチャンバの間を流体が流れるのを少なくとも部分的に規制する弁システムを含む。１つの実施の形態において、可動構成要素は、可動構成要素が内部チャンバ内を動くときに流体が可動構成要素の外側周囲を流れるのを禁じるかまたは防止するために可動構成要素の外側周囲のまわりにシールを含む。さらに別のおよび／または代替の実施の形態において、可動構成要素は、可動構成要素が内部チャンバ内を動くときに流体が可動構成要素を通って流れるのを可能にするために可動構成要素の周囲縁から間隔をおいて１つ以上の開口を含む。この実施の形態の１つの態様において、開口の少なくとも１つは、流体が一方の方向に流れるのを可能にし流体が反対方向に流れるのを禁じるか防止する逆止め弁を含む。１つの非限定的な設計において、逆止め弁は、ばねロッドが拡張位置へ動き１つ以上の圧縮ばねが圧縮解除されるときに流体が弁を通って流れるのを禁じるかまたは防止する。そのような設計において、逆止め弁は、ばねロッドが拡張位置へ動く速度を遅くさせることができる。別のおよび／または代替の非限定的な設計において、逆止め弁は、ばねロッドが非拡張位置へ動き１つ以上の圧縮ばねが圧縮されるときに流体が弁を通って流れるのを可能にする。そのような設計において、逆止め弁は、ばねロッドが非拡張位置へ動く速度を、反対方向よりも速くすることが可能である。認識されるように、ばねロッドが非拡張位置へ動いたときには、１つ以上の圧縮ばねが圧縮され、それによってばねロッドが非拡張位置へ動くのに抵抗し、それによってばねロッドがそのような位置へ動くのを遅くする。本発明のさらに別のおよび／または代替の態様にしたがって、流体は、ばねロッドがハウジングの端を通って進む領域内でばねロッドのまわりを流れることによって、サブチャンバ内に流れ込むか且つ／またはそれから流れ出ることが可能である。ばねロッドのまわりの開口のサイズは、ばねロッドが拡張位置へ動くときに上部サブチャンバからの一定の流体流量が可能であるように選択される。１つの非限定的な設計において、上部チャンバは、可動構成要素と、ばねロッドが通って進むハウジングの端と、の間に形成される。ばねロッドが拡張位置へ動くときに、上部サブチャンバはサイズが減少し、ばねロッドのまわりの開口を通ってチャンバの流体を強制的に外へ出させる。流体は、可動構成要素にある逆止め弁のため、下部サブチャンバ内に流れることはできない。ばねロッドのまわりの開口を通る流体の低速度は、ばねロッドが拡張位置へ動く速度を少なくとも部分的に制御する。そのようであるため、より小さな開口が運動の速度を低下し、より大きな開口がより速い速度の運動を可能にする。本発明のさらに別のおよび／または代替の実施の形態において、流体は、ハウジングの１つ以上の開口を通って流れることによってサブチャンバ内に流れ込むか且つ／またはそれから流れ出ることができる。ハウジングの１つ以上の開口のサイズは、ばねロッドが拡張位置へ動くときに上部サブチャンバからの一定の流体流量が可能であるように選択される。１つの非限定的な設計において、上部チャンバは、可動構成要素と、ばねロッドが通って進むハウジングの端と、の間に形成される。ばねロッドが拡張位置へ動くときに、上部サブチャンバはサイズが減少し、ハウジングの１つ以上の開口を通ってチャンバの流体を強制的に外へ出させる。流体は、可動構成要素にある逆止め弁のため、下部サブチャンバ内に流れることはできない。ハウジングの１つ以上の開口を通る流体の低速度は、ばねロッドが拡張位置へ動く速度を少なくとも部分的に制御する。そのようであるため、より小さな開口が運動の速度を低下し、より大きな開口がより速い速度の運動を可能にする。

本発明のさらなるおよび／または代替の態様にしたがって、本発明にしたがった圧縮ばねロッドは、制御された速度で一方の構成要素を他方の構成要素に対して上げるかまたは旋回するのに特に適合される。本発明の１つの態様にしたがって、カバーの解放時に自動的に作動する蝶番式カバー等用のリフト機構か、または、上にある荷重が減少するときにプラットフォームが徐々に高くなる荷重プラットフォーム用のリフト機構が提供される。有利なことに、圧縮ばねアセンブリは、一定の制御された力を加えてカバーを開けるかまたはプラットフォームを上げる。機構は、既存の空気ばねまたは気体ばねの設計よりも多くの数の操作サイクルにわたって強度を維持しながら、かなりの荷重を支持することができる。本発明の別のおよび／または代替の実施の形態にしたがって、長期間の使用にわたって制御可能な力を産することができ且つ拡張および圧縮の両方の間にばね力を制御することができる純粋に機械的な圧縮ロッドアセンブリが使用される。

本発明のさらなるおよび／または代替の態様にしたがって、圧縮ばねロッドは、複数の圧縮ばねから構成される。圧縮ばねロッドアセンブリは、ハウジングに対して拡張し引っ込むように適合されたロッドを含む。本発明の実施の形態において、圧縮ばねは、ばねが圧縮するときにポテンシャル力を構築し、ひとたびばねが膨張することが可能になると、その力を解放する。ばねのこの拡張は、ロッドおよびハウジングの端に接続された部分に力を与え、有利なことに、ばねロッドを様々な装着用途に適合するために複数の端構成を使用することができる。本発明によるばねロッドの圧縮ばねは、直線荷重対撓みの曲線を生じるように、相互に関連づけられる。ケース入りばねは、経時荷重損失を最小限にし、機構は、リフト本体内にいずれの流体または気体を含まない。これは、有利なことに、漏れおよびその後の効用の損失という不可避の問題を排除する。

これらのおよび他の目的および利点は、本発明と先行技術との間の違いの検討から、且つ、添付の図面に示されるような好適な実施の形態を考慮するときに、明らかになる。

図面をより詳細に参照すると、図示は、本発明の好適な実施の形態を例示する目的のみのためであり、本発明を限定する目的のためではなく、図１から６に示されるように、本発明にしたがって、圧縮ばねシステム２０は、軸Ａを有し、管状ハウジング５０に対して軸方向に拡張することができ引っ込むことができるばねロッド３０を含む。ハウジングは、内側表面５４と装着端５６と対向する端６０とを有する内部チャンバ５２を含む。ばねロッド３０は、外側表面３６と、ねじ山を切った端４０を有する外側端３２と、ねじ山を切った端３８を有する内側端３４と、を含む。内側端３４は、ねじ山を切った端３８にねじ込まれるボルト４２によってガイド部材１３０に接続される。

第１の圧縮ばね１２０および第２の圧縮ばね１２２は、内部チャンバ５２に位置する。２つの圧縮ばねは、第２の圧縮ばね１２２が第１の圧縮ばね１２０によって囲繞されるように配向される。内部チャンバ５２の内部表面５４は、２つの圧縮ばねを支持し、圧縮ばねの圧縮中および膨張中に圧縮ばねが座屈するのを禁じるかまたは防止する。

ハウジング５０は、装着端５６と対向する端６０とを含む。装着端５６にテールブッシュ７０が位置決めされる。テールブッシュ７０は、ばね表面７４と、装着端５６の開口を通って延在するねじ山を切った端７２と、を含む。２つの圧縮ばね１２０および１２２は、テールブッシュ７０のばね表面７４とガイド部材１３０との間に軸方向に捕らえられる。テールブッシュ７０は、装着端のもっとも端の部分を半径方向に内向きに曲げることによってハウジング５０の内部チャンバ５２に支持され、保持フランジ５８を画成する。テールブッシュ７０は、２つの圧縮ばねの圧縮力に耐えるように、弾性のある材料から作られる。テールブッシュは、流体が内部チャンバに入るかまたは出るのを禁じるかまたは防止するために、ハウジングの装着端に封止を形成する材料も含む。認識されるように、テールブッシュは、ハウジングの装着端を封止するのを容易にするために、図示されない１つ以上のシールを含むことができる。

ばねシステム２０は、ばねシステムの作動中に、ロッド３０および圧縮ばね１２０および１２２が滑らかに動くのを容易にする管状ハウジング５０の使用を含む。図示されてはいないが、テールブッシュ７０は、圧縮ばね１２２の内部に受け取られるようなサイズの直径を有するネック部分を含むことができる。このネック部分を使用して、圧縮ばね１２２を圧縮ばね１２０に対して位置決めするのを容易にすることができる。テールブッシュ７０は、装着要素１００のねじ山を切った窪み１０２に受け取られるねじ山を切ったスタッド７２を有する。

ハウジング５０の外側端６０の開放端に、中心開口８２を有する頂部ブッシュ８０が位置決めされる。中心開口は、ばねロッド３０がその間を通って進むことができるサイズである。ブッシュ８０は、ハウジングの側部開口６２を通って進み頂部ブッシュ８０の環状窪み８４に受け取られる内側端を有する止めねじ６４によってハウジングに固定される。止めねじは、取り外すことができるかまたは取り外すことができないように設計される。ばねロッド３０は、開口８２を通って進むことによって頂部ブッシュ８０によってハウジング５０の端６０に摺動可能に支持される。頂部ブッシュは、ロッドガイド部材１３０とともに、ばねロッドが内部チャンバ５２を動くのをガイドするのを容易にし、それによって、２つの圧縮ばねの側部荷重を禁じ且つ／または防止する。ブッシュ８０は、封止リング９０を受け取る外側溝８６を含む。封止リング９０は、気体等の流体が内部チャンバ５２の内側表面５４とブッシュ８０の外側表面との間に流れるのを禁じるかまたは防止する。ブッシュ８０は、ロッドシール９２を受け取る下部中心キャビティ８８も含む。ロッドシール９２は、気体等の流体がばねロッド３０の外側表面３６とブッシュ８０の開口８２との間に流れるのを禁じるかまたは防止する。シール９０および９２は、ばねシステム２０の使用中に、流体が内部チャンバ５２内に流れ込むかまたは流れ出ることから、ハウジング５０の端６０を封止するように設計される。

ばねロッド３０のロッド端３２は、装着要素１１０にそのために設けられたねじ山を切った窪み１１２に受け取れるねじ山を切ったスタッド４０を含む。装着要素１００および１１０は、それぞれ、それを通る開口１０４および１１４を有し、たとえば、ピン、ボルト、ねじ、フック、リング、スイベル等を含む業界で一般的な様々な異なる装着構成要素を受け取る。有利なことに、ばねシステムの対向する端にあるねじ山を切った端７２およびねじ山を切ったスタッド４０は、様々な構造的環境で使用されるためにアセンブリを修正するように、示されたものとは異なる装着要素の使用に適応させる。

ガイド部材１３０は、ばねロッド３０に装着され、ばねロッド３０がハウジング５０に対して動くときにハウジング５０の内部チャンバ５２に摺動可能に位置決めされる。ガイド部材１３０は、そのような摺動運動を容易にするために適切な材料から作られる。ガイド部材１３０が摺動運動するのを容易にするために、潤滑剤を内部チャンバ５２内に設けることができる。前述の説明から理解されるように、ガイド部材１３０および頂部ブッシュ８０が、ロッド３０用の最小離脱力を維持するようにハウジング５０の内部チャンバ５２内を往復するために、支持ロッド３０をガイドする。さらに、ガイド部材１３０および頂部ブッシュ８０はばねロッド３０を軸Ａと同軸に保つのを容易にし、圧縮ばねにかかる側部荷重の影響を減少する。

上述のように、テールブッシュ７０および頂部ブッシュ８０は、ハウジング５０の各端にシールを形成し、ばねロッドが内部チャンバを往復するかまたは静止位置のままであるときに、流体が内部チャンバ５２に入るかそれから出るのを禁じるかまたは防止する。ロッドガイド部材は、弁機構を含み、後述されるように、これは、ばねロッドが非拡張位置から拡張位置へ動く速度を制御するように、ハウジングの内部チャンバ内の流体の流れを規制する。ロッドガイド部材１３０は、シール１６０を受け取るように設計された環状スロット１３２を含む。シール１６０は、流体が内部チャンバ５２の内側表面５４とガイド部材１３０の外側表面１３４との間を通るのを禁じるかまたは防止するように設計される。そのようであるため、ロッドガイド部材は、内部チャンバ５２を、ロッドガイド部材１３０とテールブッシュ７０との間の下部サブチャンバ１５０と、頂部ブッシュ８０とロッドガイド部材１３０との間の上部サブチャンバ１５２とに分割するため、プランジャに類似している。ロッドガイド部材は、ロッドガイド部材を通って長手方向に進む３つの開口を含む。中心開口１３６は、３０のばねのねじ山を切った端３８を受け取るように設計される。上述のように、ねじ山を切った端はロッドガイド部材の中心開口を通って進み、ボルト４２は次いでそれにねじ込まれ、ロッドガイド部材をばねロッドに接続する。ロッドガイド部材は、２つの流体開口１３８および１４０も含む。流体開口１３８は、流体開口１４０よりも小さい直径を有するように示されている。しかし、これは必須ではない。流体開口１３８のより小さい直径は、結果として、流体開口１４０の最大流体流量よりも、開口を通る最大流体流量が低くなる。流体開口１４０は、弁１７０および弁シール１７２を受け取るように設計された弁窪み１４２を含む。ガイドカバー１８０は、ロッドガイド部材１３０の頂部表面１４４上に位置決めされ、弁１７０を弁窪み１４２に維持する。ガイドカバーは、数多くの方法で（たとえば、接着剤、溶融等）ロッドガイド部材に固定することができる。ガイドカバーは、軸方向に整列配置され且つ中心開口１３６および流体開口１４０にサイズが対応する３つの開口を含む。

ばねロッドが往復している間のガイド部材の作動をこれから説明する。図２および５を参照すると、矢印は、ばねロッドが非拡張位置内へ動くのを示す。ばねロッドが矢印の方向に動くときには、ロッドガイド部材は、内部チャンバ内のテールブッシュ７０へ向けて動き、それによって結果として圧縮ばね１２０および１２２は圧縮する。上述のように、ばねシステムは、圧縮ばね１２０および１２２の複数のばね定数特徴によって、ハウジング５０に対して非拡張位置から拡張位置へばねロッド３０が動くのに対して滑らかな拡張力を提供するよう作用する。用途によって、ばねシステムの適切な荷重対撓みを決定することができ、圧縮ばね１２０および１２２の組み合わせの対応する物理的特性および弾性特性を確実にすることができる。圧縮ばね１２０および１２２は各々、ピアノ線等のばね材料、および、たとえば、ＡＳＴＭ Ａ２２８または３０２ステンレス鋼から製造することができる。

圧縮ばね１２０および１２２は、異なる応力および歪特性を有する。２つのばねが一次元物体であるとみなされるならば、圧縮ばねの応力のみが拡張され（または圧縮され、これは、拡張の負である）、応力の単位は拡張の単位当たりの力である。圧縮の範囲内で、各ばねは、「フックの法則」に従い、すなわち、規定された範囲内の力では、材料の伸びは、加えられた力に比例する：
Ｆ＝−ｋΔＬ
比例定数ｋは、長さに対する力の寸法を備えたばね定数として知られており、ΔＬは圧縮の量である。負の符号は、力が拡張とは反対方向にあることを示す。ばねが拡張される場合には、力が、これを元の長さに戻そうとする。同様に、ばねが圧縮される場合には（ΔＬ＜０）、力はばねを膨張して再度元の長さに戻そうとする。ばね定数は、伸ばされている材料の物理的特性および弾性特性の両方に依存する。フックの法則は、基本的なレベルで直感的に理解され、同一の伸縮力が両方にかけられるときには薄いワイヤが同一の材料製の厚いワイヤまたはロッドよりも伸びることが知られている日常の実験によって例示することができる。公式Ｕ＝１／２ｋ（ΔＬ）²は、拡張（Ｕ）の作業を与えるか、または、ばねに保存されたポテンシャルエネルギの量を与える。

圧縮ばね１２２は、圧縮ばね１２０の自由長さよりも長い自由長さを有し、圧縮ばね１２２は圧縮ばね１２０の外径よりも小さい外径を有する。また、圧縮ばね１２２のワイヤ直径は圧縮ばね１２０のワイヤ直径よりも小さく、圧縮ばね１２２のばね定数は圧縮ばね１２０のばね定数よりも小さい。１つの特定の適用の例として、圧縮ばね１２２の特定の物理的特性は、ワイヤ直径０．０５５”、内径０．５４４”、外径０．６５４”、自由長さ１７．２”およびばね定数０．９５ｌｂｓ／インチであり、圧縮ばね１２０の物理的特性は、ワイヤ直径０．０８１”、内径０．６７５”、外径０．８３７”、自由長さ１３．８”およびばね定数３．３７ｌｂｓ／インチである。圧縮ばね１２０および圧縮ばね１２２は内部チャンバ５２内で逆に巻かれており、この巻きの相互関係が圧縮ばねの寸法特性とともに、組み合わされた直線荷重対撓みグラフを生じる。圧縮ばね１２０および１２２の異なる自由長さは、内部チャンバにおけるばねロッドの変位の間に、力を制御しロッドガイド部材１３０およびばねロッド３０を安定するのを助ける１つの構成要素である。この点で、より長いばね１２２は、ばね１２０の自由状態において、後者のばねの長さにわずかに圧縮され、したがって、ばねロッドおよびロッドガイドに安定力をかけ、それによって、使用中に変位の初期および終了の間に自由な遊びを減少するかまたは排除する。

図２および５に示されるように、下部サブチャンバ１５０にある空気等の流体は、ロッドガイド部材がテールブッシュ７０へ向けて動くときに流体開口１３８および１４０を経由してロッドガイド部材１３０を通って流れる。弁１７０は、流体が下部サブチャンバ１５０から流体開口１４０を通って上部サブチャンバ１５２内に動くときに流体圧力によって弁シール１７２から動くように、弁窪み１４２に設計され配向される。テールブッシュ７０は、ロッドガイド部材が動くために下部サブチャンバの圧力が増加するときに、流体がハウジング５０の装着端５６を通って流れ出てしたがって下部サブチャンバ１５０内の流体が上部サブチャンバ１５２内に流れ込むのを必要とするのを禁じるかまたは防止する。ロッドガイド部材の外側表面のまわりのシール１６０は、流体がロッドガイド部材１３０の外側表面１３４と内部チャンバ５２の内側表面５４との間に流れるのを禁じるかまたは防止する。ばねロッド３０のねじ山を切った端３８にねじ込まれるボルト４２もまた、流体がロッドガイド部材１３０の中心開口１３６を通って流れるのを禁じるかまたは防止する。そのようであるため、本質的に、下部サブチャンバ１５０から上部サブチャンバ１５２へ流れるすべての流体は、矢印によって示されるようにロッドガイド部材１３０の流体開口１３８および１４０を通って流れる。弁１７０の開口位置の結果として、ロッドガイド部材は、ばねロッド３０の端３２へ力が加えられているときにテールブッシュ７０へ向けてロッドガイド部材が動く速度をあまり大幅に変えないかまたは制御しない。２つの圧縮ばね１２０および１２２と、ばねロッド３０の端３２へ加えられている力の程度とが、ロッドガイド部材がテールブッシュ７０へ向けて動く速度を決定する主要要因である。認識されるように、流体開口１３８および１４０のサイズは、力がばねロッド３０の端３２へ加えられているときにロッドガイド部材がテールブッシュ７０へ向けて動く速度を変えるように選択することができる。潤滑剤は、典型的に、ロッドガイド部材が内部チャンバ内で動くのを容易にするために、内部チャンバ５２の内側表面に加えられる。潤滑剤も、流体がロッドガイド部材１３０の外側表面１３４と内部チャンバ５２の内側表面５４との間に流れるのを禁じる封止効果を有する。

次に図６を参照すると、ロッドガイド部材の運動は、テールブッシュ７０から離れてブッシュ８０へ向かうものである。この方向におけるロッドガイド部材の運動は、拡張位置へ向かって動くばねロッドを表す。ロッドガイド部材が頂部ブッシュ８０へ向けて動くにつれて、上部サブチャンバのサイズは減少し、上部サブチャンバ内の圧力は増加する。封止リング９０およびロッドリング９２は、流体がハウジング５０の端６０を通って上部サブチャンバ１５２から流れるのを禁じるかまたは防止する。加えて、ロッドガイド部材１３０の外側表面に位置決めされたシール１６０は、流体がロッドガイド部材１３０の外側表面１３４と内部チャンバ５２の内側表面５４との間に流れるのを禁じるかまたは防止する。そのようであるため、上部サブチャンバ１５２の圧縮流体は、ロッドガイド部材１３０の流体開口１３８および１４０を通って流れようと試みる。弁１７０は、流体が流体開口１４０を通って上部サブチャンバから流れ始めるときに流体流れが弁１７０を弁シール１７２に係合させそれによって流体が流体開口１４０を通って流れるのを禁じるかまたは防止するように設計される。弁１７０を閉じると結果として、上部サブチャンバ１５２の流体が流体開口１３８を経由して下部サブチャンバ１５０内に流れ込むことになる。流体開口１３８は、流体が開口を通って下部サブチャンバ１５０内に自由に流れ込むのを可能にする。流体開口１３８の直径は、一定の流体流量を可能にするように選択される。選択された流体流量の結果として、ロッドガイド部材が頂部ブッシュ８０へ向かって動くにつれて、上部サブチャンバ１５２に圧力が蓄積されることになる。最初、ロッドガイド部材が頂部ブッシュ８０へ向かって急速に動くことによって、結果として、上部サブチャンバ１５２に急激に圧力が増加する。流体開口１３８のサイズは、この高圧が蓄積しより遅い圧力を解放するように選択され、それによって、結果として上部サブチャンバの高圧は圧縮ばねに反抗力をかけることになり、結果としてロッドガイド部材が頂部ブッシュ８０へ向かう運動はより遅くなる。頂部ブッシュ８０へ向かうロッドガイド部材のより遅い運動の結果として、ばねロッドの拡張位置への運動はより遅くなる。流体開口１３８のサイズは、それによってばねロッドが非拡張位置から拡張位置へ動く速度を制御するように選択される。本質的に、流体開口１３８を通る流体の抽気速度は、ばねロッド３０の速度拡張を少なくとも部分的に制御する。認識されるように、流体開口は、流体開口を通る流体流れを規制するために弁配列を含むことができる。流体開口１４０は弁配列がなくてもよく、２つの流体開口のサイズを使用して、ばねロッドが内部チャンバを動く速度を制御することもまた、あるいは代替案として、認識することができる。この配列または他の配列において、単一の流体開口または３つ以上の流体開口をロッドガイド部材に使用することができることが認識される。

図１１を参照すると、図１の代替の実施の形態が例示される。図１１に例示されるようにばねシステム２０の構成要素および構成要素の配列は、図１と同一であるが、ただし、ガイドロッド１９０がボルト４２に取って代わり、テールブッシュに修正が加えられることを除く。ガイドロッド１９０は、ロッド３０の端３４の軸方向に内向きに延在し、座屈に対してガイドロッド１９０の外側表面１９２によって支持される圧縮ばね１２２によって囲繞される。圧縮ばね１２０および１２２の互いに対する且つ軸Ａに沿った整列配置は、ハウジング５０の内部チャンバ５２の内側表面５４とともにガイドロッド１９０の外側表面１９２によって維持される。ガイドロッド１９０は、ばねロッド３０のねじ山を切った端３８を受け取るねじ山を切った内腔１９４を含む。テールブッシュ７０は、ばね表面７４にばね座７６を含む。ばね座は、ばね表面７４の軸方向に内向きに延在し、圧縮ばね１２２によって囲繞される。ばね座は、圧縮ばねをハウジングの装着端の適切な位置に維持する。ガイドロッド１９０の端およびばね座７６の頂部表面は、ばねロッドの完全に非拡張位置を表すストップとして機能することができる。図示されない減衰ばねは、上部サブチャンバのばねロッド３０のまわりに位置決めされることができる。減衰ばねは、ガイドカバー１８０が頂部ブッシュ８０に近づくにつれて圧縮を開始するように設計される。減衰ばねは、ばねロッドが完全拡張位置へ動くときに、頂部ブッシュに急速にきつく接触するための損傷からロッドガイド部材を保護するために使用することができ、且つ／または、完全拡張位置に近づくにつれてばねロッドの拡張をさらに遅くするように機能することができる。さらに認識されるように、ばねロッドが拡張位置と非拡張位置との間を動く速度をさらに修正するために、二重圧縮ばね配列を上部サブチャンバに位置決めすることができる。

次に図７および８を参照すると、本発明の１つの代替の実施の形態が例示される。この実施の形態のばねシステムの構成要素の配列は、図１から６のものと同一であるが、ただし、ロッドガイド部材、ガイドカバーおよびハウジングに修正が加えられることを除く。ロッドガイド部材は、流体開口１３８を排除することによって修正される。ガイドカバーは、ロッドガイド部材１３０の流体開口１３８に対応する開口１８６を排除することによって修正される。ハウジング５０は、上部サブチャンバ１５２とハウジング５０の外側との間に流体通路を提供する環状開口６６を含むことによって修正される。認識されるように、２つ以上の環状開口を使用することができる。図７に例示されるように、弁１７０は、矢印によって示されるようにばねロッドが非拡張位置へ動くときに、開位置にある。上記に説明されたように、ロッドガイド部材１３０がテールブッシュ７０へ向けて動くことによって生じる下部サブチャンバ１５０のサイズの減少のために流体圧力が増加するときに、増加した流体圧力は、弁１７０を弁シール１７２から上げさせ、それによって流体は、矢印によって示されるように下部サブチャンバから上部サブチャンバへ流れることができる。流体開口１４０のサイズは典型的に、ロッドガイド部材がテールブッシュへ向けて動くのを損なわないように十分な流体流量が可能であるように選択される。認識されるように、流体開口のサイズは、ロッドガイド部材がテールブッシュへ向けて動くことができる速度を少なくとも部分的に制御するように選択することができる。流体が下部サブチャンバから上部サブチャンバ内に流れるときに、環状開口６６を通って出ることができる流体もあり、且つ／または、環状開口を通って上部サブチャンバ内に入ることができる流体もある。次に図８を参照すると、ばねロッドは、矢印によって示されるように拡張位置へ動くように例示されている。ロッドガイド部材が頂部ブッシュ８０へ向けて動くときに、上部サブチャンバ１５２のサイズは減少し、それによって結果として上部サブチャンバの流体圧力は増加することになる。圧力増加は、弁１７０を弁シール１７２へ向けて動かし、それによって流体が流体開口１４０を通って流れるのを禁じるかまたは防止する。結果として、加圧された流体は、環状開口６６を通って上部サブチャンバ１５２から出るよう強制される。環状開口６６のサイズは、それによってばねロッドが非拡張位置から拡張位置へ動く速度を制御するように選択される。認識されるように、環状開口は、環状開口を通る流体流れを規制する弁配列を含むことができる。流体開口１４０は弁配列がなくてもよく、流体開口および環状開口のサイズを使用して、ばねロッドが内部チャンバを動く速度を制御することができることもまた、あるいは代替案として、認識することができる。

次に図９および１０を参照すると、本発明の別の代替の実施の形態が例示される。この実施の形態のばねシステムの構成要素の配列は、図１から６のものと同一であるが、ただし、図７および８に例示されたものに類似したロッドガイド部材およびガイドカバー、および、頂部ブッシュに修正が加えられることを除く。ロッドガイド部材は、流体開口１３８を排除することによって修正される。ガイドカバーは、ロッドガイド部材１３０の流体開口１３８に対応する開口１８６を排除することによって修正される。頂部ブッシュ８０は、中心キャビティ８８およびロッドシール９２を排除し、それによって上部サブチャンバ１５２とハウジング５０の外側との間に流体通路を提供することによって修正される。図９に例示されるように、弁１７０は、矢印によって示されるようにばねロッドが非拡張位置へ動くときに、開位置にある。上記に説明されたように、ロッドガイド部材１３０がテールブッシュ７０へ向けて動くことによって生じる下部サブチャンバ１５０のサイズの減少のために流体圧力が増加するときに、増加した流体圧力は、弁１７０を弁シール１７２から上げさせ、それによって流体は、矢印によって示されるように下部サブチャンバから上部サブチャンバへ流れることができる。流体開口１４０のサイズは典型的に、ロッドガイド部材がテールブッシュへ向けて動くのを損なわないように十分な流体流量が可能であるように選択される。認識されるように、流体開口のサイズは、ロッドガイド部材がテールブッシュへ向けて動くことができる速度を少なくとも部分的に制御するように選択することができる。流体が下部サブチャンバから上部サブチャンバ内に流れるときに、頂部ブッシュ８０を通って出ることができる流体もあり、且つ／または、頂部ブッシュを通って上部サブチャンバ内に入ることができる流体もある。次に図１０を参照すると、ばねロッドは、矢印によって示されるように拡張位置へ動くように例示されている。ロッドガイド部材が頂部ブッシュ８０へ向けて動くときに、上部サブチャンバ１５２のサイズは減少し、それによって結果として上部サブチャンバの流体圧力は増加することになる。圧力増加は、弁１７０を弁シール１７２へ向けて動かし、それによって流体が流体開口１４０を通って流れるのを禁じるかまたは防止する。結果として、加圧された流体は、開口８２を通って流れることによって頂部ブッシュ８０を通って上部サブチャンバ１５２から出るよう強制される。ばねロッド３０の外側表面３６と開口８２の内側表面との間の空間のサイズは、それによってばねロッドが非拡張位置から拡張位置へ動く速度を制御するように選択される。本発明のばねシステムの数種類の非限定的用途が下記に例示され説明され、図１８、２１および２４に例示される。

図１から１１に関して上述された圧縮ばねシステムは、本願に組み込まれる２００２年１月２８日に出願された米国特許出願第１０／０５６，９４１号に詳細に記載された図１２から１６、１９、２０、２２および２３に述べられた圧縮ばねシステムにも使用することができる。図１２から２４に例示された本発明の実施の形態は、下記に簡単に説明される。

次に図１２を参照すると、圧縮ばねシステム３００は、軸３１１を有し、管状ハウジング３２４に対して軸方向に拡張することができ引っ込むことができるロッド部材３２２を含む。ロッド３２２は、外側端３２２ａと、下記により詳細に述べられるようにガイドロッド３２６に接続された内側端３２２ｂと、を有する。ガイドロッド３２６は、ロッド３２２の内側端３２２ｂの軸方向に内向きに延在し、座屈に対してガイドロッド３２６の外側表面３４６によって支持される第１の圧縮ばね３２８によって囲繞される。第１の圧縮ばね３２８は、ハウジング３２４の内側表面３４８によって座屈に対して支持される第２の圧縮ばね３３０によって囲繞される。圧縮ばね３２８および３３０の互いに対する且つ軸３１１に対する整列配置は、ハウジング３２４の内側表面３４８とともにガイドロッド３２６の外側表面３４６によって維持される。ハウジング３２４は、装着端３２３と外側または対向する端３２５とを有し、圧縮ばね３２８および３３０は、後述されるように、装着端３２３にあるテールブッシュ３３８と、ガイドロッド３２６とロッド３２２の内側端３２２ｂとの間に装着されたガイド部材３３４と、の間に軸方向に捕らえられる。テールブッシュ３３８は、ハウジングのもっとも端の部分を半径方向に内向きに曲げることによってハウジング３２４内に支持され、保持フランジ３３９を画成する。

圧縮ばねシステム３００は、ばねロッドの作動中に、リフトロッド３２２および圧縮ばね３２８および３３０が滑らかに動くのを容易にする管状ハウジング３２４の使用に関与する。図１５の分解図に示されるように、テールブッシュ３３８は、圧縮ばね３２８の内部に受け取られるようなサイズの直径を有するネック部分３４２を含む。テールブッシュ３３８は、ネック部分３４２に対する遠位にねじ山を切ったスタッド３４４も有し、これは、装着要素３１８のねじ山を切った窪み３１７に受け取られる。ガイドロッド３２６は、その外側端にねじ山を切ったスタッド３５２を含み、これは、ガイド部材３３４の開口３５８を通って、ロッド３２２にそのために設けられたねじ山を切った内腔３５４内に進む。リフトロッド３２２は、開口３７２を通りハウジング３２４の外側端３２５でロッドブッシュ３３２を通って進み、その外側端３２２ａにねじ山を切ったスタッド３７０を有し、これは、装着要素３２０にそのために設けられたねじ山を切った窪み３２７に受け取られる。装着要素３１８および３２０は、それぞれ、それを通る開口３１９および３２１を有し、たとえば、ピン、ボルト、スイベル等を含む業界で一般的な様々な異なる装着構成要素を受け取る。有利なことに、ばねロッドアセンブリの対向する端にあるねじ山を切ったスタッド３４４および３７０は、様々な構造的環境で使用されるためにアセンブリを修正するように、示されたものとは異なる装着要素の使用に適応させる。

ガイド部材３３４は、ハウジング３２４内を摺動することができ、そのような摺動運動を容易にするために適切な材料製のガイドリング３３５を含む。ロッド３２２は、ロッドブッシュの環状窪み３４１に受け取られる内側端を有する一対の止めねじ３４０によってハウジングに固定されるロッドブッシュ３３２によって、ハウジング３２４の端３２５で摺動可能に支持される。ロッドブッシュ３３２は、端３２５のもっとも外側の部分を半径方向に内向きに曲げることによって、ハウジング３２４にさらに軸方向に保持され、保持フランジ３３３を提供する。完全拡張で、ロッド３２２は、ロッドブッシュ３３２によって衝撃が緩和され、衝撃吸収金属ばねリング３３６は、ガイド部材３３４の軸方向外側面に隣接するロッド３２２の内側端３２２ｂにある窪み３５５に受け取られる。ロッド３２２が完全に拡張されるときには、ばねリング３３６は、ロッドブッシュ３３２の軸方向内側端の窪み３５１に係合する。ガイド部材３３４が中で摺動運動するのを容易にするために、潤滑剤をハウジング３２４内に設けることができる。前述の説明から理解されるように、ガイド部材３３４およびロッドブッシュ３３２が、ロッド３２２用の最小離脱力を維持するようにハウジング３２４内を往復するために、ロッド３２２を支持する。さらに、ガイド部材３３４およびロッドブッシュ３３２はロッド３２２を軸３１１と同軸に保ち、アセンブリにかかる側部荷重の影響を減少する。

圧縮ばねシステム３００は、圧縮ばね３２８および３３０の複数のばね定数特徴によって、ハウジング３２４に対して引っ込んだ位置から拡張位置へリフトロッド３２２が動くのに滑らかな拡張力を提供するよう作用する。用途によって、適切な荷重対撓みを決定することができ、次いで、圧縮ばね３２８および３３０の組み合わせの対応する物理的特性および弾性特性を確実にすることができる。圧縮ばね３２８および３３０は各々が、ピアノ線等のばね材料、および、たとえば、ＡＳＴＭ Ａ２２８または３０２ステンレス鋼から製造することができる。

各圧縮ばね３２８および３３０は、異なる応力および歪特性を有する。ばねが一次元物体であるとみなされるならば、応力のみが拡張され（または圧縮され、これは、拡張の負である）、応力の単位は拡張の単位当たりの力である。圧縮の範囲内で、各ばねは、上述のように、「フックの法則」に従う。

図１６に示されるように、圧縮ばね３２８は、ばね３３０の自由長さＬ２よりも長い自由長さＬ１を有し、ばね３３０は圧縮ばね３２８の外径よりも大きい外径を有する。また、ばね３２８のワイヤ直径はばね３３０のワイヤ直径よりも小さく、ばね３２８のばね定数はばね３３０のばね定数よりも小さい。１つの特定の適用の例として、圧縮ばね３２８の特定の物理的特性は、ワイヤ直径０．０５５”、内径０．５４４４”、外径０．６５４４”、自由長さ１７．２”およびばね定数０．９５ｌｂｓ／インチであり、圧縮ばね３３０の物理的特性は、ワイヤ直径０．０８１”、内径０．６７５”、外径０．８３７”、自由長さ１３．８”およびばね定数３．３７ｌｂｓ／インチである。図１７は、前述の仕様を有する圧縮ばね３２８および３３０の荷重対撓み曲線を表示し、図１２および１３に示されたアセンブリの組み合わせたばねのものである。ばね３２８および３３０は逆に巻かれ、この相互関係がばねの寸法特性とともに、図１７に示された組み合わされた直線荷重対撓みグラフを生じることに注意されたい。図１６に示されるように、ばね３２８および３３０の異なる自由長さは、図１２に示される位置から図１３に示される位置への初期変位の間に、且つ、図１３に示される位置から図１２に示される位置への運動の終了の間に、力を制御しガイド部材３３４およびロッド３２２を安定するのを助ける１つの構成要素である。この点で、より長いばね３２８は、図１２に示されるばね３３０の自由状態において、後者のばねの長さにわずかに圧縮され、したがって、使用中に変位の初期および終了の間に、いずれの自由な遊びを排除する構成要素に安定力をかける。

図１８は、箱３１２とそのための蓋３１４との間に接続された本発明による２つの圧縮ばねシステム３００を例示する。詳細には示されていないが、蓋３１４は、蝶番等によって箱３１２に摺動可能に装着され、それに対して軸Ａを中心にして旋回可能である。圧縮ばねシステム３００の装着要素３１８および３２０は、それぞれ箱３１２および蓋３１４に適切に固定される。ラッチ３１５は、箱３１２の留め金３１６に係合するように、蓋３１４に示されており、箱３１２に対して閉じた蓋３１４を解放可能に保持する。ラッチ３１５は、業界で一般的な様々な種類であってもよく、ラッチ３１５を解放するための方法は、手、足、キー、遠隔等であってもよい。ラッチ３１５を解放するのに続いて、圧縮ばねシステム３００は、図１３に示された位置から図１２に示された位置へ自動的に延在し、その間に、圧縮ばねシステム３００は膨張し、圧縮ばね３２８および３３０における保存された圧縮力を解放し、蓋３１４を閉位置から開位置へ変位する。

図１９および２０は、圧縮ばねアセンブリの別の実施の形態を例示する。圧縮ばねシステム４００は軸４０１を有し、管状ハウジング４０４に対して軸方向に拡張可能であり引っ込むことができるロッド４０２を含む。ロッド４０２は、外側端４０２ａと、下記により完全に述べられるようにガイドロッド４０６に接続された内側端４０２ｂと、を有する。ガイドロッド４０６は、ロッド４０２の内側端４０２ｂの軸方向に内向きに延在する。第１の圧縮ばね４０８は、ロッド４０２の外側表面４０３によって座屈に対して支持される。ばね４０８は、ハウジング４０４の内側表面４０５によって座屈に対して支持される第２の圧縮ばね４１０によって囲繞される。圧縮ばね４０８および４１０の互いに対する且つ軸４０１に対する同軸整列配置は、ハウジング４０４の内側表面４０５とともにロッド４０２の外側表面４０３によって維持される。組み立てられたときには、圧縮ばね４０８および４１０は、ハウジング４０４の端４１４にあるロッドブッシュ４１２と、ロッドとガイドロッド４０６との間でロッドの内側端４０２ｂに固定されたガイド部材４１６と、の間に軸方向に捕らえられる。ガイドロッド４０６は、その外側端にねじ山を切ったスタッド４０７を含み、これは、ガイド部材４１６の開口４１５を通り、ロッド４０２にそのために設けられたねじ山を切った内腔４３７内に進む。テールブッシュ４２０は、テールブッシュ４２０の環状窪み４２６に受け取られる止めねじ４２２によってハウジング４０４の端４２４に支持される。後述される目的のために、圧縮ばねシステム４００の構成要素部分は、ガイドロッド４０６を囲繞する緩衝ばね４３０によって圧縮ばねアセンブリの作動中に衝撃を緩和される。ばね４３０は、端４２４にあるテールブッシュ４２０とガイド部材４１６との間に軸方向に捕らえられる。テールブッシュ４２０は、緩衝ばね４３０の内部に受け取られるようなサイズの直径を有するネック部分４２３を含む。テールブッシュ４２０は、ネック部分４２３に対する遠位にねじ山を切ったスタッド４２５も有し、これは、装着要素４３２のねじ山を切った窪み４２７に受け取られる。ガイド部材４１６は、ハウジング４０４を摺動することができ、そのような摺動運動を容易にするために適切な材料製のガイドリング４１７を含む。ロッド４０２は、ブッシュ４１２の環状窪み４１３に受け取られる内側端を有する一対の止めねじ４２２によってハウジング４０４に固定されるロッドブッシュ４１２によって、ハウジング４０４の端４１４で摺動可能に支持される。ロッド４０２は、ハウジング４０４の外側端４１４にあるブッシュ４１２の開口４１１を通って進み、装着要素４３４にそのために設けられたねじ山を切った窪み４４０に受け取られるその外側端４０２ａに、ねじ山を切ったスタッド４３９を有する。前述の説明から理解されるように、ガイド部材４１６およびロッドブッシュ４１２が、ロッド４０２用の最小離脱力を維持するようにハウジング４０４内を往復するためにロッド４０２を支持する。装着要素４３２および４３４は、それぞれ、それを通る開口４３３および４３５を有し、たとえば、ピン、ボルト、スイベル等を含む業界で一般的な様々な異なる装着構成要素を受け取る。装着要素４３２は、圧縮ばねアセンブリを作業支持表面に装着するためにテールブッシュ４２０に固定して取り付けられる。

図２１は、４つの圧縮ばねシステム４００を例示し、各々が、対応する固定サポート４４２とプラットフォームまたは作業支持台４４０との間に接続される。図２１に示されるように、圧縮ばねシステム４００は、プラットフォーム４４０に、したがって圧縮ばね４０８および４１０に、加えられた荷重に応答して、矢印ｚの方向に膨張するように設計される。圧縮ばね４０８および４１０は、次いで膨張し、荷重がプラットフォーム４４０から徐々に取り除かれるときに矢印ｙの方向にばねロッドを引っ込める。圧縮ばね４０８および４１０は、図１２に説明された圧縮ばね３２８および３３０と同一の物理的特性を有する。図２１に示されるような圧縮ばねシステム４００およびプラットフォーム４４０の配列は、たとえば、金属プレート用等の徐々に荷重を加えるリフターとして適切である。プレートが徐々にプラットフォーム４４０に積み重ねられるときに、圧縮ばねシステム４００は矢印ｚの方向に拡張し、それによって圧縮ばね４０８および４１０は徐々に圧縮される。述べたように、ばねが圧縮されるときには（ΔＬ＜０）、結果として得られる力は、ばねロッドを元の長さに膨張しようと試みる。したがって、プレートがプラットフォームから徐々に取り除かれるときには、圧縮ばね４０８および４１０は膨張し、それによって、プラットフォーム４４０を矢印ｙの方向に動かす。このようにして、ばねは制御された力を提供し、それによって、プラットフォームがまずｚ方向に動き次いでｙ方向に動くときに、プラットフォームのスタックの頂部プレートは所与のレベルのままである。突然、荷重全体がプラットフォームから取り除かれる場合には、ばねロッドは迅速に引っ込み、緩衝ばね４３０が引っ込む運動の衝撃を緩和し、ばねロッドを損傷から保護する。さらに、この実施の形態は、カウンタバランスシステム、コンベヤチェーンテンショナー、ドアリフトアシストおよび緩衝装置として特によく適していることが理解される。

図２２および２３は、圧縮ばねシステムの別の実施の形態を例示する。この実施の形態において、圧縮ばねシステム４８０は軸４８１を有し、管状ハウジング４８６に対して交代に軸方向に拡張可能であり引っ込むことができる２本のロッド４８２および４８４を含む。ロッド４８２は、外側端４８２ａと内側端４８２ｂとを有し、ロッド４８４は、外側端４８４ａと、下記により完全に述べられるようにガイド部材５００と一緒にロッド４８２の内側端４８２ｂに接続された内側端４８４ｂと、を有する。ロッド４８２は、ハウジング４８６の端４８６ａの軸方向に内向きに延在し、座屈に対してロッド４８２の外側表面４８３によって支持される第１の圧縮ばね４８８によって囲繞される。第１の圧縮ばね４８８は、ハウジング４８６の内側表面４８７によって座屈に対して支持される第２の圧縮ばね４９０によって囲繞される。ロッド４８４は、ハウジング４８６の対向する端４８６ｂの軸方向に内向きに延在し、座屈に対してロッド４８４の外側表面４８５によって支持される第３の圧縮ばね４９２によって囲繞される。第３の圧縮ばね４９２は、ハウジング４８６の内側表面４８７によって座屈に対して支持される第４の圧縮ばね４９４によって囲繞される。圧縮ばね４８８、４９０、４９２および４９４の互いに対する且つ軸４８１に対する整列配置は、ハウジング４８６の内側表面４８７とともに、それぞれロッド４８２および４８４の外側表面４８３および４８５によって維持される。圧縮ばね４８８および４９０は、端４８６ａにあるロッドブッシュ４９６とガイド部材５００との間に軸方向に捕らえられ、圧縮ばね４９２および４９４は、ハウジングの端４８６ｂにあるロッドブッシュ５０２とガイド部材との間に軸方向に捕らえられる。ロッドブッシュ４９６は、ブッシュ４９６の環状窪み４９７内に延在するその端４８６ａにある止めねじ５０６によってハウジング４８６内に支持される。同様に、ロッドブッシュ５０２は、ブッシュの環状窪み５０３内に延在するその端４８６ｂにある止めねじ５０６によってハウジング４８６内に支持される。ブッシュ４９６および５０２の軸方向保持は、ハウジング４８６の対応する端をブッシュの半径方向に内向きに曲げることによってさらに高められる。

圧縮ばねシステム４８０は、ばねロッドの作動中にロッド４８２および４８４および圧縮ばね４８８、４９０、４９２および４９４が滑らかに動くのを容易にする管状ハウジング４８６の使用の使用に関与する。図２３の分解図に示されるように、ロッド４８４は、ロッドの対向する端にねじ山５３０および５３１を含む。ねじ山５３０は、装着要素５２０のねじ山を切った窪み５３２に受け取られる。ねじ山５３１は、ばねリング５１０の開口、ガイド部材５００を通る開口、および、ばねリング５０８の開口を通って進み、ロッド４８２のねじ山を切った窪み５３５に受け取られる。ロッド４８２は窪み５３５に対する遠位にねじ山５３４を含み、これは、装着要素５２２のねじ山を切った窪み５３３に受け取られる。前述の説明から理解されるように、ガイド部材５００およびロッドブッシュ４９６および５０２は、ばねアセンブリの使用におけるロッド４８２および４８４の最小離脱力を維持するようにハウジング４８６内を往復するために、それぞれロッド４８２および４８４を支持する。

圧縮ばねシステム４８０は、制御可能な速度で、交互に軸方向に反対方向に、拡張力を加えるように適合される。ハウジング４８６からの完全拡張で、ロッド４８２および４８４は、それぞれロッドブッシュ４９６および５０２によって衝撃を緩和される。加えて、拡張の方向における衝撃は、ロッド４８２の内側端４８２ｂおよびロッド４８４の内側端４８４ｂにあるそれぞれ窪み５１２および５１４に受け取られる金属ばねリング５０８および５１０によって吸収される。ばねリング５０８および５１０は、ガイド部材５００の軸方向に外側面に隣接し、それぞれの拡張方向における完全拡張時に、それぞれ、ロッドブッシュ４９６および５０２に係合する。ガイド部材５００が中で摺動運動するのを容易にするために、潤滑剤をハウジング４８６内に設けることができる。

図２４に示されるように、圧縮ばねシステム４８０は、荷重を自動的に中心に置くことができ、これは、例としてのみ例示されるように、固定支持部材５３１に旋回式に取り付けられた端５３０ａおよび５３２ａを有する２つの工作物５３０および５３２の形態である。圧縮ばねシステム４８０は、それぞれ、工作物の端４３２ｂおよび４３０ｂに旋回式に接続されたロッド４８２および４８４の外側端を有する。圧縮ばねシステム４８０は、支持アーム５２５によって支持部材５３１にしっかりと固定されたブラケット５２４によって工作物５３０と５３２との間に中心に支持される。圧縮ばね４８８および４９０および４９２および４９４の各対のばねは、図１２に関連して説明された圧縮ばね３２８および３３０と同一の物理的特性を有する。図２４に示された配列において、圧縮ばねシステム４８０は、荷重自動中心アセンブリである。この点で、工作物５３０または５３２のいずれかが矢印ｃの方向に変位する場合には、ロッド４８４はハウジング４８６に対して拡張し、ばね４９２および４９４が圧縮することが理解される。矢印ｅの方向にばね４９２および４９４の結果として得られた力は、ばねをその元の長さに膨張させようと試みる。工作物のいずれかが矢印ｄの方向に変位する場合には逆が真であることが理解される。この点で、ばね４８８および４９０は圧縮され、ばね４９２および４９４は完全に緩和される。矢印ｅの方向に結果として得られた力は、ばね４８８および４９０をその元の長さに膨張させようと試みる。工作物５３０および５３２がその中心位置へ戻る運動中に、ばねの緩和した対は、戻り運動の衝撃を緩和する。先の実施の形態と同様に、ばね４８８および４９０および４９２および４９４は、工作物５３０および５３２のいずれかが中立位置から撓むときに、制御された力を提供して工作物５３０および５３２を自動的に中心に置く。この実施の形態は、ステアリング機構、リンケージ機構、ゲーティング機構および緩衝装置の自動中心装置として、特によく適している。

ここでは、本発明の好適な実施の形態の構造および構成にかなり重きを置いているが、他の実施の形態および本願に開示された実施の形態の修正を、本発明の原則から逸脱することなく行うことができることが理解される。この点で、本願に開示されたもの以外の用途にばねロッドを使用することができることが理解される。同様に、同軸であり囲繞するばねの複数の組み合わせ（すなわち、３つ、４つ等）は、特定の用途のための所望の荷重対撓みに合致するように構成されてもよい。同じく、本発明によるばねロッドは、いずれの数の異なるやり方で相対的に変位可能な構成要素に固定することができる。好適な実施の形態のこれらおよび他の修正、および、本発明の他の実施の形態は、本願の開示から当業者には明らかであり示唆され、それによって、前述の説明事項は、単に本発明の例示として解釈され、限定するものではないことがはっきりと理解される。

拡張位置にある本発明による圧縮ばねロッドの長手方向断面図である。 圧縮位置にある圧縮ばねロッドの長手方向断面図である。 図２の線３−３に沿って取られた断面図である。 図３に例示された弁ピストンの分解斜視図である。 図１に例示された圧縮ばねロッドの拡大部分断面図であり、ばねロッドが非拡張位置へ動く間のピストン弁の作動を示す。 図１に例示された圧縮ばねロッドの拡大部分断面図であり、ばねロッドが拡張位置へ動く間のピストン弁の作動を示す。 本発明による圧縮ばねロッドの代替の実施の形態の拡大部分断面図であり、ばねロッドが非拡張位置へ動く間のピストン弁の作動を示す。 図７に例示された圧縮ばねロッドの拡大部分断面図であり、ばねロッドが非拡張位置へ動く間のピストン弁の作動を示す。 本発明による圧縮ばねロッドの代替の実施の形態の拡大部分断面図であり、ばねロッドが非拡張位置へ動く間のピストン弁の作動を示す。 図９に例示された圧縮ばねロッドの拡大部分断面図であり、ばねロッドが非拡張位置へ動く間のピストン弁の作動を示す。 図１に例示された圧縮ばねロッドの代替の実施の形態の長手方向断面図である。 拡張位置にある本発明の別の態様による圧縮ばねロッドの、部分断面側立面図である。 圧縮位置にある圧縮ばねロッドの長手方向断面図である。 図１３の線１４−１４に沿って取られた断面図である。 図１２から１４に示された圧縮ばねロッドの構成要素部分の分解斜視図である。 圧縮ばねロッドの圧縮ばねの側立面図である。 圧縮ばねロッドアセンブリのばね力と圧縮との間の関係を例示するグラフである。 箱の斜視図であり、水平軸を中心にして旋回可能な蓋と、箱と蓋との間に図１２から１４に示された圧縮ばねロッド要素と、を備えている。 本発明の第２の実施の形態によるばねロッドの断面側立面図である。 図１９に示された圧縮ばねロッドの構成要素部分の分解斜視図である。 図１９および２０の圧縮ばねロッドの使用を例示する斜視図である。 本発明の別の実施の形態によるばねロッドの断面側立面図である。 図２２に示された圧縮ばねロッドの構成要素部分の分解斜視図である。 図２２および２３の圧縮ばねロッドの用途の例示である。

Claims (83)

1. ばねシステムであって、軸、内部チャンバおよび軸方向に対向する底端および頂端を有するハウジングと、前記軸と同軸であり前記内部チャンバ内に位置決めされ前記ハウジングに内側端を有し前記頂端の軸方向に外向きに外側端を有するロッド部材と、前記ロッド部材を前記ハウジングに対して引っ込んだ位置と拡張した位置との間で前記ハウジングの軸方向に往復動せしめるために前記ロッド部材を支持する前記ロッド部材の前記内側端にあるガイド部材と、各々が前記ガイド部材と前記ハウジングの前記底端との間に延在する第１および第２の圧縮ばねであって、互いに且つ前記軸に対して同軸である第１および第２の圧縮ばねとを具備し、前記ガイド部材は、前記内部チャンバを少なくとも２つのサブチャンバに分割し、前記ガイド部材は、前記ロッド部材の前記往復動中に前記少なくとも２つのサブチャンバ間の流体の流れを少なくとも部分的に規制する第１の通路を含むばねシステム。
2. 前記第１の圧縮ばねの巻きの方向は、前記第２の圧縮ばねの巻きの方向とは反対である請求項１記載のばねシステム。
3. 前記第１の圧縮ばねの自由長さは、前記第２の圧縮ばねの自由長さとは異なる請求項１記載のばねシステム。
4. 前記第１の圧縮ばねの自由長さは、前記第２の圧縮ばねの自由長さとは異なる請求項２記載のばねシステム。
5. 前記第１の圧縮ばねの外径は、前記第２の圧縮ばねの外径よりも小さい請求項１記載のばねシステム。
6. 前記第１の圧縮ばねの外径は、前記第２の圧縮ばねの外径よりも小さい請求項２記載のばねシステム。
7. 前記第１の圧縮ばねの外径は、前記第２の圧縮ばねの外径よりも小さい請求項４記載のばねシステム。
8. 前記第１の圧縮ばねのワイヤ直径は、前記第２の圧縮ばねのワイヤ直径よりも小さい請求項２記載のばねシステム。
9. 前記第１の圧縮ばねのワイヤ直径は、前記第２の圧縮ばねのワイヤ直径よりも小さい請求項７記載のばねシステム。
10. 前記第１の圧縮ばねのワイヤ直径は、前記第２の圧縮ばねのワイヤ直径よりも小さい請求項１記載のばねシステム。
11. 前記第１の圧縮ばねの外径およびワイヤ直径は、それぞれ、前記第２の圧縮ばねの外径およびワイヤ直径よりも小さい請求項１記載のばねシステム。
12. 前記第１の圧縮ばねの外径およびワイヤ直径は、それぞれ、前記第２の圧縮ばねの外径およびワイヤ直径よりも小さい請求項２記載のばねシステム。
13. 前記第１の圧縮ばねの外径およびワイヤ直径は、それぞれ、前記第２の圧縮ばねの外径およびワイヤ直径よりも小さい請求項１０記載のばねシステム。
14. 前記ガイド部材の前記第１の通路は、逆止め弁配列を含む請求項１記載のばねシステム。
15. 前記ガイド部材の前記第１の通路は、逆止め弁配列を含む請求項２記載のばねシステム。
16. 前記ガイド部材の前記第１の通路は、逆止め弁配列を含む請求項１２記載のばねシステム。
17. 前記ガイド部材は第２の通路を含む請求項１記載のばねシステム。
18. 前記ガイド部材は第２の通路を含む請求項１４記載のばねシステム。
19. 前記ガイド部材は第２の通路を含む請求項２記載のばねシステム。
20. 前記ガイド部材は第２の通路を含む請求項１６記載のばねシステム。
21. 前記ガイド部材は第２の通路を含む請求項１４記載のばねシステム。
22. 前記第２の通路は、前記第１の通路の最大流体流量よりも少ない最大流体流量を有する請求項１７記載のばねシステム。
23. 前記第２の通路は、前記第１の通路の最大流体流量よりも少ない最大流体流量を有する請求項１８記載のばねシステム。
24. 前記第２の通路は、前記第１の通路の最大流体流量よりも少ない最大流体流量を有する請求項１９記載のばねシステム。
25. 前記第２の通路は、前記第１の通路の最大流体流量よりも少ない最大流体流量を有する請求項２０記載のばねシステム。
26. 前記第２の通路は、前記第１の通路の最大流体流量よりも少ない最大流体流量を有する請求項２１記載のばねシステム。
27. 前記底端は封止されて、流体が前記底端を通って流れるのを実質的に防止する請求項１記載のばねシステム。
28. 前記底端は封止されて、流体が前記底端を通って流れるのを実質的に防止する請求項２５記載のばねシステム。
29. 前記頂端は封止されて、流体が前記底端を通って流れるのを実質的に防止する請求項１記載のばねシステム。
30. 前記頂端は封止されて、流体が前記底端を通って流れるのを実質的に防止する請求項２５記載のばねシステム。
31. 前記頂端は封止されて、流体が前記底端を通って流れるのを実質的に防止する請求項２７記載のばねシステム。
32. 前記頂端は封止されて、流体が前記底端を通って流れるのを実質的に防止する請求項２８記載のばねシステム。
33. 前記頂端は、前記ロッド部材が前記拡張位置へ動くときに制御された速度の流体流れが前記内部チャンバを出ることを可能にする通路を含む請求項１記載のばねシステム。
34. 前記頂端は、前記ロッド部材が前記拡張位置へ動くときに制御された速度の流体流れが前記内部チャンバを出ることを可能にする通路を含む請求項２５記載のばねシステム。
35. 前記頂端は、前記ロッド部材が前記拡張位置へ動くときに制御された速度の流体流れが前記内部チャンバを出ることを可能にする通路を含む請求項２７記載のばねシステム。
36. 前記頂端は、前記ロッド部材が前記拡張位置へ動くときに制御された速度の流体流れが前記内部チャンバを出ることを可能にする通路を含む請求項２８記載のばねシステム。
37. 前記頂端の前記通路は、前記ロッド部材から間隔をおかれる請求項３３記載のばねシステム。
38. 前記頂端の前記通路は、前記ロッド部材から間隔をおかれる請求項３６記載のばねシステム。
39. 前記頂端の前記通路は、前記ロッド部材に隣接する請求項３３記載のばねシステム。
40. 前記頂端の前記通路は、前記ロッド部材に隣接する請求項３６記載のばねシステム。
41. 前記ハウジングに対して引っ込んだ位置と拡張した位置との間を前記ハウジングの軸方向に往復動させるために前記ロッド部材を支持するように前記頂端にブッシュを含む請求項１記載のばねシステム。
42. 前記軸と同軸である前記底端に向けて前記ガイド部材から延在するガイドロッドを含み、前記第１の圧縮ばねは前記ガイドロッドを囲繞する請求項１記載のばねシステム。
43. 少なくとも第３の圧縮ばねを含み、前記第３の圧縮ばねは前記ガイド部材と前記軸と同軸である前記ハウジングの前記底端との間に延在する請求項１記載のばねシステム。
44. 少なくとも第３の圧縮ばねを含み、前記第３の圧縮ばねは前記ガイド部材と前記軸と同軸である前記ハウジングの前記頂端との間に延在する請求項１記載のばねシステム。
45. 前記第１および第３の圧縮ばねの巻きの方向は、前記第２の圧縮ばねの巻きの方向とは反対である請求項４４記載のばねシステム。
46. 前記第１および第３の圧縮ばねの長さは同一である請求項４４記載のばねシステム。
47. 前記第１および第３の圧縮ばねの外径は、前記第２の圧縮ばねの外径よりも小さい請求項４４記載のばねシステム。
48. 前記第１および第３の圧縮ばねの外径およびワイヤ直径は、それぞれ、前記第２の圧縮ばねの外径およびワイヤ直径よりも小さい請求項４４記載のばねシステム。
49. ばねシステムのばねロッドが拡張し引っ込む速度を制御する方法であって、
    長手方向軸、内部チャンバおよび軸方向に対向する底端および頂端を有するハウジングを提供するステップであって、前記ばねロッドは前記軸に同軸であり前記内部チャンバ内に位置決めされ、前記ばねロッドは前記ハウジングに内側端を有し前記頂端の軸方向に外向きに外側端を有するステップと、
    前記ばねロッドの前記内側端に位置決めされたガイド部材を提供するステップであって、前記ガイド部材は前記ハウジングに対して引っ込んだ位置と拡張した位置との間で前記ばねロッドを前記ハウジングの軸方向に往復動せしめるために前記ロッド部材を支持し、前記ガイド部材は前記内部チャンバを少なくとも上部サブチャンバと下部サブチャンバとに分割するステップと、
    各々が前記ガイド部材と前記ハウジングの前記底端との間に延在する第１および第２の圧縮ばねを提供するステップであって、前記第１および第２のばねは互いに且つ前記軸に対して同軸であるステップと、
    前記圧縮ばねの少なくとも一方のばね定数を選択することによって、前記ばねロッドが引っ込む速度を少なくとも部分的に制御するステップと、
    前記サブチャンバ間の流体流量を少なくとも部分的に規制することによって、前記ばねロッドが拡張する速度を少なくとも部分的に制御するステップと、
    を含む方法。
50. 前記ガイド部材は、前記ばねロッドの前記拡張中に前記上部サブチャンバと下部サブチャンバとの間の流体流れを少なくとも部分的に規制する第１の通路を含む請求項４９記載の方法。
51. 前記第１の通路は逆止め弁配列を含む請求項５０記載の方法。
52. 前記逆止め弁は、前記ばねロッドの前記拡張中に前記上部サブチャンバから下部サブチャンバへ流体が流れるのを実質的に防止する請求項５０記載の方法。
53. 前記ガイド部材は第２の通路を含む請求項５０記載の方法。
54. 前記ガイド部材は第２の通路を含む請求項５２記載の方法。
55. 前記第２の通路は、前記第１の通路の最大流体流量よりも少ない最大流体流量を有する請求項５３記載の方法。
56. 前記第２の通路は、前記第１の通路の最大流体流量よりも少ない最大流体流量を有する請求項５４記載の方法。
57. 前記ハウジングの前記底端は、前記底端を通って前記ハウジングの外側へ流体が流れるのを実質的に防止する請求項４９記載の方法。
58. 前記ハウジングの前記底端は、前記底端を通って前記ハウジングの外側へ流体が流れるのを実質的に防止する請求項５３記載の方法。
59. 前記ハウジングの前記底端は、前記底端を通って前記ハウジングの外側へ流体が流れるのを実質的に防止する請求項５６記載の方法。
60. 前記ハウジングの前記頂端は、前記頂端を通って前記ハウジングの外側へ流体が流れるのを実質的に防止する請求項４９記載の方法。
61. 前記ハウジングの前記頂端は、前記頂端を通って前記ハウジングの外側へ流体が流れるのを実質的に防止する請求項５８記載の方法。
62. 前記ハウジングの前記頂端は、前記頂端を通って前記ハウジングの外側へ流体が流れるのを実質的に防止する請求項５９記載の方法。
63. 前記頂端は、前記ばね部材が前記拡張位置へ動くときに制御された速度の流体流れが前記上部サブチャンバを出ることを可能にする頂部通路を含む請求項４９記載の方法。
64. 前記頂端は、前記ばね部材が前記拡張位置へ動くときに制御された速度の流体流れが前記上部サブチャンバを出ることを可能にする頂部通路を含む請求項５８記載の方法。
65. 前記頂端は、前記ばね部材が前記拡張位置へ動くときに制御された速度の流体流れが前記上部サブチャンバを出ることを可能にする頂部通路を含む請求項５９記載の方法。
66. 頂部通路は、前記ばねロッドから間隔をおかれる請求項６３記載の方法。
67. 頂部通路は、前記ばねロッドから間隔をおかれる請求６４項記載の方法。
68. 頂部通路は、前記ばねロッドから間隔をおかれる請求項６５記載の方法。
69. 頂部通路は、前記ばねロッドに隣接する請求項６３記載の方法。
70. 頂部通路は、前記ばねロッドに隣接する請求項６４記載の方法。
71. 頂部通路は、前記ばねロッドに隣接する請求項６５記載の方法。
72. 前記第１の圧縮ばねの巻きの方向は、前記第２の圧縮ばねの巻きの方向とは反対である請求項４９記載の方法。
73. 前記第１の圧縮ばねの自由長さは、前記第２の圧縮ばねの自由長さとは異なる請求項４９記載の方法。
74. 前記第１の圧縮ばねの外径は、前記第２の圧縮ばねの外径よりも小さい請求項４９記載の方法。
75. 前記第１の圧縮ばねのワイヤ直径は、前記第２の圧縮ばねのワイヤ直径よりも小さい請求項４９記載の方法。
76. 前記ハウジングに対して引っ込んだ位置と拡張した位置との間を前記ハウジングの軸方向に往復するために前記ロッド部材を支持するように前記ハウジングの前記頂端にブッシュを含む請求項４９記載の方法。
77. 前記軸と同軸である前記底端に向けて前記ガイド部材から延在するガイドロッドを含み、前記第１の圧縮ばねは前記ガイドロッドを囲繞する請求項４９記載の方法。
78. 少なくとも第３の圧縮ばねを含み、前記第３の圧縮ばねは前記ガイド部材と前記軸と同軸である前記ハウジングの前記底端との間に延在する請求項４９記載の方法。
79. 少なくとも第３の圧縮ばねを含み、前記第３の圧縮ばねは前記ガイド部材と前記軸と同軸である前記ハウジングの前記頂端との間に延在する請求項４９記載の方法。
80. 前記第１および第３の圧縮ばねの巻きの方向は、前記第２の圧縮ばねの巻きの方向とは反対である請求項７９記載の方法。
81. 前記第１および第３の圧縮ばねの長さは同一である請求項７９記載の方法。
82. 前記第１および第３の圧縮ばねの外径は、前記第２の圧縮ばねの外径よりも小さい請求項７９記載の方法。
83. 前記第１および第３の圧縮ばねの外径およびワイヤ直径は、それぞれ、前記第２の圧縮ばねの外径およびワイヤ直径よりも小さい請求項７９記載の方法。

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