JP2007198593A - 往復動を減少させるピストンアセンブリ - Google Patents

Abstract

【課題】ガススプリングが上下動するときのピストンのオリフィスの構造により発生する動作の不動帯を排除する。
【解決手段】 ガススプリング１０またはダンパ用のピストンアセンブリ１６が、互いに軸方向に離隔されている第１および第２のオリフィスプレート３０、３２を有している。第１および第２の低摩擦性リング５０、５２が、第１および第２のオリフィスプレートの間に配置されている。第１および第２の低摩擦性リングは、弾性部材６０によって互いに分離されており、その弾性部材は、第１および第２の低摩擦性リングの間で作用し、伸長および収縮位置の間でピストンアセンブリが移動するときの不動帯動作が排除されている。
【選択図】図１Ａ

Description

本発明は、伸長位置と収縮位置との間におけるピストン構成要素の往復動を減少させる弾性部材を有するガススプリングまたはダンパ用のピストンアセンブリに関する。

ガススプリングアセンブリおよびダンパは、一方の構成要素が他方の構成要素に対して移動するのを制御するために使用される。ダンパまたはガススプリングアセンブリは、移動可能な車両構成要素が固定された車両構成要素に対して移動するのを制御するために使用される。ダンパまたはガススプリングアセンブリは、完全伸長位置と完全収縮位置との間で移動可能である。ガススプリングアセンブリは、移動可能な車両構成要素を操作者が移動させるのを補助する。ダンパは、車両シャーシへの入力荷重を緩衝するために使用される。

ガススプリングおよびダンパはそれぞれ、シリンダ内に受け入れられるロッドおよびピストンアセンブリを有している。一方のロッド端部は、ピストンアセンブリをシリンダ内で前後に移動するために、ピストンアセンブリに結合される。反対側のロッド端部は、移動可能な車両構成要素または固定された車両構成要素のうちの一方に装着される。シリンダは、移動可能な車両構成要素または固定された車両構成要素のうちの他方に装着される。ピストンは複数のオリフィスプレートを有しており、それらのオリフィスプレートは、所望の用途に応じて動きを減衰させたり補助したりするために、ワッシャと協働して収縮および伸長の間の流体流れを制限する。

１つの周知の構成において、ピストンアセンブリは、スペーサによって分離された第１および第２のオリフィスプレートを有する複式（デュアル）緩衝ピストンを備えている。第１および第２のオリフィスプレートの間には、第１および第２のワッシャの間に配置されたＯリングが配置されている。収縮または伸長されると、Ｏリング上の摩擦によって、第１および第２のワッシャのうちの１つは、移動の方向に応じて、第１および第２のオリフィスプレートのうちの対応する１つに対して軸方向に強制的に移動される。これによって、移動の方向とは反対の方向に、制限的な流路が形成される。

この従来の構成に伴う１つの欠点は、第１および第２のワッシャとＯリングが第１および第２のオリフィスプレートの間で前後に往復動するときに、動作の不動帯（デッドバンド）が生じることである。この「スロップ」によって、ピストンアセンブリの動作効率が低下する。

したがって、ロッドがピストンアセンブリを伸長位置と後退位置との間で前後に移動させるとき、内部のピストン構成要素間のスロップを排除するピストンアセンブリが必要とされている。

（発明の開示）
ピストンアセンブリが、互いに軸方向に離隔された第１および第２のオリフィスプレートを有している。低摩擦性材料でできた第１および第２のリングが、第１および第２のオリフィスプレートの間に配置されている。弾性部材が第１および第２のリングの間で作用する。ピストンアセンブリは、それぞれシリンダを有するガススプリングアセンブリまたはダンパに用いることができる。ピストンアセンブリは、シリンダの内部空洞内に装着され、且つロッドに連結されている。ロッドは、シリンダ内でピストンアセンブリを伸長および収縮位置の間で前後に移動させる。

弾性部材によって第１および第２のリングに加えられる付勢力によって、ピストンアセンブリが伸長および収縮の間を移動するときの不動帯動作が排除される。本発明のこれらの特徴および他の特徴は、以下の明細書および図面から最もよく理解することができる。図面の簡単な説明を以下に示す。

図１Ａは、管またはシリンダ１２とロッド１４を有するダンパまたはガススプリングアセンブリ１０を示しており、このロッド１４はシリンダ１２から外側に伸びている。ロッド１４は、完全伸長位置と完全収縮位置との間で移動する。ロッド１４はピストンアセンブリ１６に連結されており、このピストンアセンブリ１６はシリンダ１２内に受け入れられている。ピストンアセンブリ１６は、シリンダ１２の内部空洞を収縮チャンバ１８と反発または伸長チャンバ２０とに分離している。ピストンアセンブリ１６は、ロッド１４によって軸方向に移動され、周知のようにロッド１４が完全伸長位置と完全収縮位置との間で移動するとき、収縮チャンバ１８と伸長チャンバ２０との間の流体流れを制御する。

ダンパまたはガススプリングアセンブリ１０は通常、固定された部材と移動可能な部材との間の移動を制御するために使用される。第１の連結具２２がロッド１４に取り付けられており、第２の連結具２４がシリンダ１２に取り付けられている。第１の連結具２２および第２の連結具２４のうちの一方は、固定された部材および移動可能な部材のうちの一方に連結されている。第１の連結具２２および第２の連結具２４のうちの他方は、固定された部材および移動可能な部材のうちの他方に連結されている。

ピストンアセンブリ１６は、スペーサ３４によって互いに分離されている第１のオリフィスプレート３０および第２のオリフィスプレート３２を有している。第１のオリフィスプレート３０および第２のオリフィスプレート３２のそれぞれは、流体流れを必要に応じて促進するために、概略的に示す少なくとも１つのオリフィス孔３５を有している。図示の例において、オリフィス孔３５は第１のオリフィスプレート３０および第２のオリフィスプレート３２の側面に形成されているが、オリフィス孔３５の形状、構成、および配置は、特定の用途に応じて異なってもよい。対象であるピストンアセンブリ１６は、オリフィス孔３５を任意に構成して使用することができる。スペーサ３４は、ロッド１４の小径部分３６に装着されている。第１のオリフィスプレート３０と、第２のオリフィスプレート３２と、スペーサ３４とを互いにロッドに固定し保持するために、リベット３８が使用されている。リベット３８は、ロッド１４と一体に形成されてもよく、また別個の部品として取り付けられてもよい。

スペーサ３４の一方の端部４０は、第１のオリフィスプレート３０をリベット３８の端面４２に押し付けている。スペーサ３４の反対側の端部４４は、第２のオリフィスプレート３２をロッド１４の肩部４６に押し付けている。スペーサ３４は、第１のオリフィスプレート３０と第２のオリフィスプレート３２との間の一定の距離を維持する。

第１のリング５０が、第１のオリフィスプレート３０に隣接して配置されている。第２のリング５２が、第２のオリフィスプレート３２に隣接して配置されている。第１のリング５０と第２のリング５２の双方は、軸方向において第１のオリフィスプレート３０と第２のオリフィスプレート３２との間に配置されている。第１のリング５０および第２のリング５２は、例えばポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）またはテフロン（登録商標）などの低摩擦性材料の堅い帯（バンド）として形成されている。この種類のリングの一例はＲｕｌｏｎ（登録商標）のリングである。

第１のリング５０および第２のリング５２はそれぞれ、シリンダ１２の内壁面５６と隣接し滑り接触する外周縁部５４を有している。図１Ａから１Ｃに概略的に示す弾性部材６０は、第１のリング５０と第２のリング５２との間で作用する。弾性部材６０は、たとえば、図２に示すようなコイルばね６０ａを含んでもよく、また図３に示すような波形ばね６０ｂを含んでもよい。

図１Ａは、中立または無負荷位置にあるピストンアセンブリ１６を示している。完全収縮位置に向かう第１の方向（図１Ｂで矢印６２で示す）にピストンアセンブリ１６が収縮移動する間、流体流れが第１のリング５０を第１のオリフィスプレート３０から離し、弾性部材６０が第２のリング５２を第２のオリフィスプレート３２に対して弾性的に付勢する。完全伸長位置に向かう第２の方向（図１Ｃで矢印６３で示す）にピストンアセンブリ１６が伸長移動する間、流体流れが第２のリング５２を第２のオリフィスプレート３２から離し、弾性部材６０が第１のリング５０を第１のオリフィスプレート３０に対して弾性的に付勢する。このように、低摩擦性材料を使用して第１のリング５０および第２のリングが形成されていることに加えて、弾性部材６０が第１のリング５０と第２のリング５２との間で作用することにより、伸長動作と収縮動作とが切り換わる間の動作の不動帯領域が排除される。これによって、ダンパまたはガススプリングアセンブリ１０のより効率的で効果的な動作が実現する。

任意選択で、ピストンアセンブリ１６はまた、図２に示すように、第１のオリフィスプレート３０と第２のオリフィスプレート３２との間に配置された第１のワッシャ７０および第２のワッシャ７２を有してもよい。第１のワッシャ７０は第１のリング５０と第１のオリフィスプレート３０との間に直接配置されており、第２のワッシャ７２は第２のリング５２と第２のオリフィスプレート３２との間に直接配置されている。

収縮の間、第１のワッシャ７０および第１のリング５０が第１のオリフィスプレート３０から強制的に離されて、非制限的な流路がリベット側に形成される。弾性部材６０の反対側では、第２のリング５２および第２のワッシャ７２が第２のオリフィスプレート３２に押し付けられて、第２のオリフィスプレート３２を通じた制限的な流路が形成される。

ピストンアセンブリ１６は、ピストン構成要素の往復動（シャットル）を低減するために、ガススプリング、ダンパ、緩衝器などを含む多種多様な用途において利用することができる。さらに、ピストンアセンブリ１６は、遊動を低減するために、油圧シリンダまたは流体流れの用途においても使用することができる。

好ましくは、ピストンアセンブリ１６は、図４Ａに示す芝刈機１５０用のダンパの用途で使用される。芝刈機１５０は、静油圧変速機１５４の上方に配置されている座席１５２を有している。操作者（不図示）は、連結アセンブリ１５８を介して静油圧変速機１５４に結合されているシフトレバー１５６を操作する。上述の方式で動作するダンパ１６０が、連結アセンブリ１５８とフレーム１６２との間に取り付けられている。ダンパ１６０は、連結アセンブリ１５８に結合されているものとして図示されているが、ダンパ１６０は、シフトレバー１５６自体とフレーム１６２との間に装着されてもよい。ピストンアセンブリ１６は、通常内部のピストン構成要素が往復動することによって生じる不動帯動作領域を排除するように動作する。

ピストンアセンブリ１６はまた、図４Ｂに示すようにダンパアセンブリ９０において使用することもできる。ピストンアセンブリ１６は、ロッド９２に連結されており、管９４内に受け入れられている。ダンパアセンブリ９０は、例えば車両フレームなどの固定された車両部材９６と車両ホイール９８との間に装着されている。緩衝装置（ショックアブソーバー）などのダンパアセンブリ９０は、周知のように、路面による車両への荷重入力を緩衝するために使用される。ダンパアセンブリ９０は第１の連結具１００および第２の連結具１０２を有している。第１の連結具１００および第２の連結具１０２のうちの一方はロッド９２に取り付けられており、第１の連結具１００および第２の連結具１０２のうちの他方は管９４に取り付けられている。第１の連結具１００および第２の連結具１０２のうちの一方は、固定された車両部材９６および車両ホイール９８のうちの一方に取り付けられており、第１の連結具１００および第２の連結具１０２のうちの他方は、固定された車両部材９６および車両ホイール９８のうちの他方に取り付けられている。

ピストンアセンブリ１６はまた、図４Ｃに示すような車両８０においてガススプリングに使用することもできる。ガススプリングアセンブリ１０は、固定された車両部材８２と、その固定された車両部材８２に対して移動する移動可能な車両部材８４との間の移動を補助するために、車両８０において使用されている。移動可能な車両部材８４は、図示のようにリフトゲートを含んでもよいが、移動可能な車両部材８４はまた、トランクリッド、ボンネット（フード）、テールゲートなどであってもよい。第１の連結具２２および第２の連結具２４のうちの一方は、固定された車両部材８２および移動可能な車両部材８４のうちの一方に取り付けられており、第１の連結具２２および第２の連結具２４のうちの他方は、固定された車両部材８２および移動可能な車両部材８４のうちの他方に取り付けられている。

図２のピストンアセンブリ１６は、第１のリング５０および第２のリング５２と弾性部材６０と共に第１のワッシャ７０および第２のワッシャ７２を有しているが、ピストンアセンブリ１６は、第１のリング５０および第２のリング５２と弾性部材６０とのみでも動作できることを理解されたい。さらに、図１および３に示す例で、第１のワッシャ７０および第２のワッシャ７２を使用することもできる。

いずれの構成においても、すなわち第１のワッシャ７０および第２のワッシャ７２の有無にかかわらず、弾性部材６０は、（移動の方向に応じて）第１のリング５０および第２のリング５２のうちの一方を、第１のオリフィスプレート３０および第２のオリフィスプレート３２のうちの対応する一方に押し付ける。リングをオリフィスプレートに押し付けることによって、通常内部のピストン構成要素が往復動することによって生じる不動帯動作領域が排除される。

本発明の好ましい実施形態を開示したが、特定の修正が本発明の範囲内に含まれることは、当業者には理解されるだろう。したがって、本発明の真の範囲および内容を定めるために特許請求の範囲が検討されるべきである。

図１Ａは、本発明を組み込んだピストンアセンブリおよびロッドアセンブリの概略図を示しており、ここでピストンアセンブリおよびロッドアセンブリは、中立または無負荷の位置にある。 図１Ｂは、収縮位置にあるピストンアセンブリおよびロッドアセンブリの図である。 図１Ｃは、伸長位置にあるピストンアセンブリおよびロッドアセンブリの図である。 図２は、本発明を組み込んだピストンアセンブリの一実施形態の斜視図である。 図３は、本発明を組み込んだピストンアセンブリの他の実施形態の斜視図である。 図４Ａは、本発明を組み込んだピストンアセンブリを有するダンパアセンブリの概略図である。 図４Ｂは、本発明を組み込んだピストンアセンブリを有する他のダンパアセンブリの概略図である。 図４Ｃは、本発明を組み込んだピストンアセンブリを有するガススプリングアセンブリの概略図である。

Claims (20)

1. ピストンアセンブリであって、
   第１のオリフィスプレートと、
   前記第１のオリフィスプレートから軸方向に離隔された第２のオリフィスプレートと、
   前記第１のオリフィスプレートに隣接して配置された第１のリングおよび
   前記第２のオリフィスプレートに隣接して配置された第２のリングであって、双方が前記第１および第２のオリフィスプレートの間に軸方向に配置されている第１のリングおよび第２のリングと、
   前記第１および第２のリングの間で作用して前記第１および第２のリングの間に付勢力を与える弾性部材と、
   を備えているピストンアセンブリ。
2. 請求項１に記載のピストンアセンブリであって、ロッドに固定されるように適合されたスペーサを含んでおり、前記第１および第２のオリフィスプレートが、前記スペーサによって互いに一定距離離隔して保持されている、ピストンアセンブリ。
3. 請求項１に記載のピストンアセンブリであって、前記弾性部材がコイルばねを含んでいるピストンアセンブリ。
4. 請求項１に記載のピストンアセンブリであって、前記弾性部材が波形ばねを含んでいるピストンアセンブリ。
5. 請求項１に記載のピストンアセンブリであって、前記第１のリングと前記第１のオリフィスプレートとの間に配置された第１のワッシャと、前記第２のリングと前記第２のオリフィスプレートとの間に配置された第２のワッシャと、を有しているピストンアセンブリ。
6. 請求項１に記載のピストンアセンブリであって、前記第１および第２のリングが、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）材料の堅い帯からなるピストンアセンブリ。
7. ピストンおよびシリンダアセンブリであって、
   内部空洞を画定するシリンダと、
   前記内部空洞を収縮側と反発側に分離するように前記シリンダ内に装着されたピストンと、
   前記シリンダ内の前記ピストンを完全収縮位置と完全伸長位置との間で移動するために前記ピストンに結合された第１のロッド端部を有するロッドと、
   を備えており、前記ピストンが、前記収縮側に隣接して配置された第１のオリフィスプレートと、前記反発側に隣接して配置され、かつ前記第１のオリフィスプレートから軸方向に離隔された第２のオリフィスプレートと、前記第１のオリフィスプレートに接触して係合するように配置された第１のリングおよび前記第２のオリフィスプレートに接触して係合するように配置された第２のリングであって、前記第１および第２のオリフィスプレートの間で軸方向に配置された第１および第２のリングと、前記第１および第２のリングの間で直接作用する弾性部材と、を備えているピストンおよびシリンダアセンブリ。
8. 請求項７に記載のピストンおよびシリンダアセンブリであって、前記完全収縮位置に向かう第１の方向に前記ピストンが収縮移動する間は、流体流れが前記第１のリングを前記第１のオリフィスプレートから離し、前記弾性部材が前記第２のリングを前記第２のオリフィスプレートに対して弾性的に付勢し、前記完全伸長位置に向かう第２の方向に前記ピストンが伸長移動する間は、流体流れが前記第２のリングを前記第２のオリフィスプレートから離し、前記弾性部材が前記第１のリングを前記第１のオリフィスプレートに対して弾性的に付勢する、ピストンおよびシリンダアセンブリ。
9. 請求項７に記載のピストンおよびシリンダアセンブリであって、前記弾性部材が、完全収縮位置と完全伸長位置との間で前記ピストンが移動する間、前記第１および第２のリングのうちの一方からの移動を直ちに、前記第１および第２のリングのうちの他方へと直接的に伝達する、ピストンおよびシリンダアセンブリ。
10. 請求項９に記載のピストンおよびシリンダアセンブリであって、前記弾性部材が、前記第１および第２のリングの外径よりも小さい外径を有している、ピストンおよびシリンダアセンブリ。
11. 請求項７に記載のピストンおよびシリンダアセンブリであって、前記第１および第２のリングが、前記シリンダの内壁面に直接突合せ接触している外周面を有している、ピストンおよびシリンダアセンブリ。
12. 請求項１１に記載のピストンおよびシリンダアセンブリであって、前記第１および第２のリングが、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）材料の堅い帯として形成されて、前記シリンダと前記ピストンとの間に低摩擦性の境界面を提供している、ピストンおよびシリンダアセンブリ。
13. 請求項７に記載のピストンおよびシリンダアセンブリであって、前記弾性部材がコイルばねを含んでいるピストンおよびシリンダアセンブリ。
14. 請求項７に記載のピストンおよびシリンダアセンブリであって、前記弾性部材が波形ばねを含んでいるピストンおよびシリンダアセンブリ。
15. 請求項７に記載のピストンおよびシリンダアセンブリであって、前記第１のリングと前記第１のオリフィスプレートとの間に配置された第１のワッシャと、前記第２のリングと前記第２のオリフィスプレートとの間に配置された第２のワッシャと、を有しているピストンおよびシリンダアセンブリ。
16. 請求項７に記載のピストンおよびシリンダアセンブリであって、前記ロッドに固定されたスペーサを有しており、前記第１および前記第２のオリフィスプレートが、前記スペーサによって互いに一定距離離隔して保持されている、ピストンおよびシリンダアセンブリ。
17. 車両構成要素アセンブリであって、
    固定された車両部材と、
    前記固定された車両部材に対して移動可能である移動可能な車両部材と、
    第１のオリフィスプレート、前記第１のオリフィスプレートから軸方向に離隔された第２のオリフィスプレート、前記第１のオリフィスプレートに隣接して配置された第１のリングおよび前記第２のオリフィスプレートに隣接して配置された第２のリングであって、双方が前記第１および第２のオリフィスプレートの間に軸方向に配置されている第１および第２のリング、及び、前記第１および第２のリングの間で作用して前記第１および第２のリングの間に付勢力を与える弾性部材を備えており、前記固定された車両部材と前記移動可能な車両部材との間の移動を制御するように協働する、管およびピストンアセンブリと、
    を備えている車両構成要素アセンブリ。
18. 請求項１７に記載の車両構成要素アセンブリであって、前記管およびピストンアセンブリがダンパを含んでおり、前記固定された車両部材が車両フレームを含んでおり、前記移動可能な車両部材が連結アセンブリを含んでいる、車両構成要素アセンブリ。
19. 請求項１７に記載の車両構成要素アセンブリであって、前記管およびピストンアセンブリが、ガススプリングアセンブリを含んでおり、前記移動可能な車両部材が車体パネルを含んでいる、車両構成要素アセンブリ。
20. 請求項１７に記載の車両構成要素アセンブリであって、前記第１および第２のリングが、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）材料の堅い帯として形成されており、前記弾性部材がばねを含んでいる、車両構成要素アセンブリ。

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