JP2010106995A - プル型ガススプリング - Google Patents

Abstract

【課題】封止用と潤滑用の潤滑油を多量に充填したガススプリングを提供すること、前記潤滑油がアアキュムレータへ流入しないように構成したガススプリングを提供する。
【解決手段】ガススプリング１のシリンダ本体２のシリンダ孔がピストン部材５で上下区画され、ピストン部材５の上側の第１シリンダ室６とピストン部材５の下側の第２シリンダ室７とが形成され、第１，第２シリンダ室６，７に少なくとも１０年分の消費量に相当する量の第１，第２潤滑油９，１０が収容され、第２潤滑油１０の液面よりも高い位置でピストン部材５を下方から受け止めるストッパ部材１１が設けられ、第２シリンダ室７にはガス通路３１に接続されたガス通路形成部材２２が設けられ、このガス通路形成部材２２の上端の開放端が第２潤滑油１０の液面よりも高い位置で開放されている。
【選択図】 図５

Description

本発明は、プル型ガススプリングに関し、ピストン部材及び／又はロッド部材とシリンダ本体との摺動部に長期に亙って常時潤滑油を供給可能にしたものに関する。

プル型ガススプリングは、シリンダ本体と、ピストン部材と、ロッド部材と、シリンダ本体内のピストン部材とロッド側端壁部材の間に形成された高圧の圧縮ガスを収容するガス収容室等を備え、ピストン部材及びロッド部材を退入方向へ付勢するように構成されている。

ここで、ガススプリングのロッド部材は、ロッド側端壁部材に形成されたロッド孔を挿通して外部へ延びているため、シリンダ本体の外部においてロッド部材の表面に付着するダストにより、ロッド部材の表面に傷がつき、シール部材が損傷する。その結果、ガス密にシールするシール部からの圧縮ガスのリークが発生しやすくなる。製作段階においては、ピストン部材と摺接するシリンダ孔の内面、ロッド部材の表面等を鏡面状に研磨加工していた。

他方、ガススプリングにおけるシール部をシール部材で封止すると共に潤滑油により封止し且つ潤滑する技術も種々提案されている。例えば、特許文献１には、椅子の高さ調整用のガススプリングにおいてピストンの上側に上側ガス室が形成され、ピストンの下側に下側ガス室が形成され、ロッドは下側ガス室を貫通して下方へ延びるように構成され、下側ガス室にはロッドとロッドガイドの間のシール部を封止し且つ潤滑する少量の潤滑油が封入されている。

特許文献２には、自動車のバックドアを支持する倒立姿勢のガススプリングにおいて、シリンダ本体の内部がピストンにより２室に区画され、ピストンにオリフィスが形成され、シリンダ内に高圧の圧縮ガスが充填され、ピストンから下方へ延びるロッドが設けられ、シリンダ内にロッドをガイドするリテーナが設けられ、ロッド側シリンダ室内にシール部を封止し且つ潤滑する為の少量の潤滑油が充填されている。
特開２００１−５０３２４号公報 特開２００３−２７８８１２号公報

ガススプリング内にシール部を封止し且つ潤滑する少量の潤滑油を封入する技術が広く採用されているが、ガススプリングのロッドの伸縮の都度、ロッドの表面に潤滑油がコーティングされ、その潤滑油が回収されないため、潤滑油が徐々に消費される。その結果、２，３年程度で潤滑油が枯渇し、封止性能と潤滑性能が低下し、シール部材が摩耗し、圧縮ガスのリーク量が増し、ガススプリングの性能が低下してしまう。

そこで、圧縮ガスが充填されたシリンダ室に多量の潤滑油を充填しておけば、長期に亙って封止性能と潤滑性能を確保することができる。その場合、プッシュ型ガススプリングでは、そのストロークエンドのとき、ロッド部材の先端の係止部が潤滑油中に繰り返し突入することになるため、潤滑油の劣化が進行する虞がある。

他方、ガススプリングの圧縮ガスのリークに対処する為に、ガススプリングのシリンダ本体のロッド側端壁のガス通路にアキュムレータを接続する場合が多い。このように、シリンダ室に多量の潤滑油を充填し、アキュムレータを接続した場合には、潤滑油がアキュムレータへ流入しやすく、所期の封止性能と潤滑性能を確保できなくなる虞がある。

本発明の目的は、封止用と潤滑用の潤滑油を多量に充填したガススプリングを提供すること、前記潤滑油がアアキュムレータへ流入しないように構成したガススプリングを提供すること等である。

請求項１のガススプリングは、倒立姿勢のシリンダ本体と、このシリンダ本体のロッド側端壁部材に形成されたロッド孔を挿通してシリンダ本体外へ突出するロッド部材と、シリンダ本体内に形成されたシリンダ室と、このシリンダ室に収容された圧縮ガスであってロッド部材を進出方向又は退入方向へ付勢する圧縮ガスとを有するガススプリングにおいて、前記シリンダ室に収容されてロッド部材とロッド孔の摺動部に供給される潤滑油と、前記シリンダ室においてロッド部材の上端部に形成された係止部と、前記潤滑油の液面よりも高い位置で前記ロッド部材の係止部を下方から受け止めるように、前記シリンダ本体に設けられたストッパ部材とを備えたことを特徴としている。

請求項２のガススプリングは、請求項１の発明において、前記潤滑油は、少なくとも１０年分の消費量に相当する量の潤滑油であることを特徴としている。

請求項３のガススプリングは、倒立姿勢のシリンダ本体と、このシリンダ本体内に装着されたピストン部材と、このピストン部材を介してシリンダ本体内に形成された上側の大気開放状の第１シリンダ室および下側の第２シリンダ室と、このピストン部材に固定的に連結され下方へシリンダ本体外まで延びるロッド部材と、第２シリンダ室に収容された圧縮ガスとを有するガススプリングにおいて、前記シリンダ本体の下端部に固定されたロッド側端壁部材と、前記第１シリンダ室に収容されてピストン部材とシリンダ本体との間の摺動部に供給される第１潤滑油と、前記第２シリンダ室に収容されてロッド部材と前記ロッド側端壁部材のロッド孔との間の摺動部に供給される第２潤滑油と、前記第２潤滑油の液面よりも設定距離高い位置で前記ピストン部材を下方から受け止めるように、前記シリンダ本体に設けられたストッパ部材とを備えたことを特徴としている。

請求項４のガススプリングは、請求項３の発明において、第２シリンダ室と連通する圧縮ガス通路に接続されたアキュムレータと、圧縮ガス通路に接続され且つ第２潤滑油の液面よりも高い位置に開放端が開放されるようにロッド側端壁部材に固定されたガス通路形成部材とを設けたため、第２シリンダ室の潤滑油がアキュムレータへ流入するのを確実に防止することができる。

請求項５のガススプリングは、請求項３又は４の発明において、第１，第２潤滑油は、夫々、少なくとも１０年分の消費量に相当する量の潤滑油であることを特徴としている。 請求項６のガススプリングは、請求項１又は２の発明において、前記ストッパ部材は、前記シリンダ本体に内嵌された円筒体で構成されたことを特徴としている。

請求項７のガススプリングは、請求項２の発明において、前記ロッド部材に、ピストン部材よりも上方へ延びて第１潤滑油の液面よりも高い位置まで突出し且つシリンダ本体のヘッド側端壁で受け止められる延長ストッパ部を設けたことを特徴としている。

請求項１の発明によれば、ロッド部材がシリンダ室に収容された圧縮ガスの付勢力で進出方向へ作動するとき、ロッド部材の係止部が、潤滑油の液面よりも高い位置でストッパ部材により受け止められるため、ロッド部材の係止部が潤滑油内へ突入することがない。それ故、圧縮ガスと潤滑油との混合による潤滑油の劣化を確実に防止することができる。 しかも、多量の潤滑油をシリンダ室に収容することが可能となり、ガススプリングの耐久性を高めることができる。

請求項２の発明によれば、潤滑油が少なくとも１０年分の消費量に相当する量の潤滑油であるので、少なくとも１０年間は潤滑油がシリンダ室内に維持されるから、ガススプリングの耐久性を高めることができる。

請求項３の発明によれば、第１潤滑油によってピストン部材とシリンダ本体間の摺動部を封止し且つ潤滑することができ、第２潤滑油によってロッド部材とロッド側端壁部材のロッド孔の間の摺動部を封止し且つ潤滑することができる。その他、第２潤滑油の液面よりも高い位置でピストン部材を下方から受け止めるように、シリンダ本体にストッパ部材を設けたため、請求項１と同様に、ピストン部材が潤滑油に衝突又は突入することがない。それ故、圧縮ガスと潤滑油との混合による潤滑油の劣化を確実に防止することができる。しかも、多量の潤滑油をシリンダ室に収容することが可能となり、ガススプリングの耐久性を高めることができる。

請求項４の発明によれば、シリンダ室と連通するようにロッド側端壁部材に形成された圧縮ガス通路に接続され且つ圧縮ガスを収容可能なアキュムレータと、前記圧縮ガス通路に接続され且つ第２潤滑油の液面よりも高い位置に開放端が開放されるようにロッド側端壁部材に固定されたガス通路形成部材とを備えたことを特徴としている。

請求項５の発明によれば、第１，第２潤滑油は、夫々、少なくとも１０年分の消費量に相当する量の潤滑油であるため、少なくとも１０年間は第１，第２潤滑油が第１，第２シリンダ室内に維持されるから、ガススプリングの耐久性を高めることができる。

請求項６の発明によれば、前記ストッパ部材は、前記シリンダ本体に内嵌された円筒体で構成されたため、ストッパ部材の構成が簡単化し、組み付けも簡単化する。

請求項７の発明によれば、前記ロッド部材に、ピストン部材よりも上方へ延びて第１潤滑油の液面よりも高い位置まで突出し且つシリンダ本体のヘッド側端壁で受け止められる延長ストッパ部を設けたため、第１潤滑油をピストン部材で加圧して大気開放孔から大気中へ飛散させるのを確実に防止することができる。

以下、本発明を実施するための最良の形態について実施例に基づいて説明する。

図１〜図４に示すように、このガススプリング１はプル型ガススプリングであり、例えば、工作機械の主軸ヘッドを支持するガスバランサとして適用可能なものである。
ガススプリング１は、倒立姿勢の細長いシリンダ本体２と、シリンダ本体２の上端部を塞ぐヘッド側端壁３と、シリンダ本体２の下端部を塞ぐロッド側端壁部材４と、ピストン部材５と、第１，第２シリンダ室６，７と、ロッド部材８と、第１，第２潤滑油９，１０と、ストッパ部材１１と、第２シリンダ室７に収容された高圧（例えば、７〜１０Ｍｐａ）の圧縮ガスＧなどを備え、第２シリンダ室７は、アキュムレータ２５に接続されている。

シリンダ本体２の内部には、ピストン部材５が上下方向に摺動自在に装着され、シリンダ本体２の内部のシリンダ孔がピストン部材５によってガス密に区画されている。シリンダ孔のうちピストン部材５の上側には大気開放状の第１シリンダ室６が形成され、ピストン部材５の下側には第２シリンダ室７が形成されている。
第１シリンダ室６の上端はヘッド側端壁３でガス密に封鎖され、このヘッド側端壁３に形成された呼吸孔３ａにより第１シリンダ室６が大気開放になっている。
第２シリンダ室７の下端はロッド側端壁部材４でガス密に封鎖され、この第２シリンダ室７には圧縮ガスが収容されている。

図１〜図５に示すように、ロッド側端壁部材４は、シリンダ本体２の下端部に螺合された封鎖壁部４ａと、この封鎖壁部４ａの上端の外周部分から上方へ延びる筒状の筒壁部４ｂと、この封鎖壁部４ａの下端に連なり且つシリンダ本体２よりも大径のフランジ部４ｃとを有する。このロッド側端壁部材４にはロッド部材８が挿通するロッド孔１２が形成されている。筒壁部４ｂの外周部にはシール部材１３が装着され、ガス密にシールしている。尚、フランジ部４ｃには取り付け用ボルトを挿通させる為の４つのボルト穴１４が形成されている。

ロッド部材８は、ピストン部材５に固定的に連結されて下方へシリンダ本体２外まで延びている。ロッド孔１２には、シール部材１５と、ブッシュ１６と、スクレーパ１７とが装着されている。ロッド部材８の上端部分にはピストン部材５の上側に延び第１潤滑油９の液面よりも高い位置まで突出する延長ストッパ部８ａが一体的に形成されている。ピストン部材５が上限位置まで上昇したとき、延長ストッパ部８ａの上端がヘッド側端壁３に当接して受け止められる。そのため、呼吸孔３ａから第１潤滑油９が外部へ飛散しないように構成されている。

ロッド部材８のうち、延長ストッパ部８ａの下側にはネジ軸部８ｂと嵌合軸部８ｃとが形成され、ネジ軸部８ｂがピストン部材５に螺合され、嵌合軸部８ｃがピストン部材５の嵌合穴５ａに嵌合されている。ピストン部材５の外周部には、シール部材１８とウェアリング１９とが装着され、ピストン部材５とシリンダ孔壁面の間の摺動部をガス密にシールしている。また、嵌合軸部８ｃの外周部にはシール部材２０が装着され、ガス密にシールしている。

第１潤滑油９は、第１シリンダ室６に収容されてピストン部材５とシリンダ孔壁面との間の摺動部に供給される。この第１潤滑油９は、少なくとも１０年分の消費量に相当する量の潤滑油である。第２潤滑油１０は、第２シリンダ室７に収容されてロッド部材８とロッド側端壁部材４のロッド孔１２との間の摺動部に供給される。この第２潤滑油１０は、少なくとも１０年分の消費量に相当する量の潤滑油である。

前記ストッパ部材１１は、シリンダ本体２に内嵌された円筒体で構成されており、第２潤滑油１０の液面よりも設定距離高い位置でピストン部材５を下方から受け止めるように、シリンダ本体２に設けられている。ストッパ部材１１は、ロッド側端壁部材４の筒壁部４ｂの上端に当接して支持されている。

前記ロッド側端壁部材４には、第２シリンダ室７と連通するように圧縮ガス通路２１が形成され、圧縮ガスを収容可能なアキュムレータ２５が圧縮ガス通路２１に接続されている。前記アキュムレータ２５内へ潤滑油が流入しないように、第２シリンダ室７内においてガス通路形成部材２２がロッド側端壁部材４に固定され、このガス通路形成部材２２内のガス通路２２ａが圧縮ガス通路２１に接続され、ガス通路形成部材２２の上端の開放端が第２潤滑油１０の液面よりも所定距離高い位置に開放されている。

次に、以上説明したガススプリング１の作用、効果について説明する。
第１，第２シリンダ室６，７に少なくとも１０年分の消費量に相当する第１，第２潤滑油９，１０を夫々収容したため、ピストン部材５とシリンダ本体２の間の摺動部と、ロッド部材８とロッド孔１２の間の摺動部とを封止し且つ潤滑することができるため、ガススプリング１の耐久性を高めることができる。

第２シリンダ室７にストッパ部材１１を設け、第２潤滑油１０の液面よりも設定距離だけ高い位置でピストン部材５を下方から受け止めるように構成したため、ピストン部材５が第２潤滑油１０の液面に接触しないから、第２潤滑油１０がアキュムレータ２５に流入するのを確実に防止することができる。ストッパ部材１１を円筒体で構成したため、構成が簡単化し、組み付けも簡単化する。

また、第２シリンダ室７内においてガス通路形成部材２２の開放端が第２潤滑油１０の液面よりも高い位置で開放されているため、第２潤滑油１０がアキュムレータ２５に流入するのを確実に防止することができる。

ロッド部材８の上端部分に第１潤滑油９の液面よりも高い位置まで突出する延長ストッパ部８ａを設けたので、ロッド部材８が最大限退入したとき、延長ストッパ部８ａの上端がヘッド側端壁３で受け止められるため、呼吸孔３ａから第１潤滑油９が外部へ飛散するのを確実に防止することができる。

図６、図７に示すように、このガススプリング１Ａは、プッシュ型ガススプリングでありる。このガススプリング１Ａは、倒立姿勢のシリンダ本体３０と、このシリンダ本体３０内に形成されたシリンダ室３１と、ロッド部材３２と、シリンダ室３１に充填された圧縮ガスＧと、シリンダ室３１に収容された潤滑油３３と、ストッパ部材３４等を有する。

シリンダ本体３０の上端部はヘッド側端壁部材３５で塞がれ、その下端部はロッド側端壁部材３６で塞がれている。ヘッド側端壁部材３５はシリンダ本体３０の上端部分に螺合され、ヘッド側端壁部材３５の筒部３５ａの外周側に装着したシール部材３５ｂによってガス密にシールされている。ヘッド側端壁部材３５には、圧縮ガスを充填する為の充填用バルブ３７も装着されている。

ロッド側端壁部材３６の中心部には、ロッド孔３８が形成され、ロッド部材３２がロッド孔３８を挿通して外部へ延びている。ロッド孔３８には、シール部材３９と、ブッシュ４０とスクレーパ４１とが装着され、ロッド部材３２とロッド孔３８の間の摺動部がガス密にシールされている。ロッド側端壁部材３６はシリンダ本体３０の下端部分に螺合され、ロッド側端壁部材３６の筒部３６ａの外周側に装着したシール部材３６ｂによってガス密にシールされている。

ロッド部材３２の上端部には、ロッド部材３２をストッパ部材３４で下方から受け止める為の係止部３２ａが形成され、ロッド部材３２はシリンダ室３１内の圧縮ガスＧにより下方へ付勢されている。シリンダ室３１に収容された潤滑油３３は、ロッド部材３２とロッド孔３８の摺動部に供給されて封止し且つ潤滑する。この潤滑油３３は、少なくとも１０年分の消費量に相当する量の潤滑油である。

ストッパ部材３４は、シリンダ室３１内においてロッド側端壁部材３６に固定された４枚の板部材からなり、この４枚の板部材はロッド部材３２の軸心を含む面と平行に配置され、ロッド部材３２の周囲に９０°おきに配設されている。このストッパ部材３４は、潤滑油３３の液面よりも高い位置でロッド部材３２の係止部３２ａを下方から受け止めるように、シリンダ本体３０に設けられている。

次に、上記ガススプリング１Ａの作用、効果について説明する。
シリンダ室３１内に少なくとも１０年分の消費量に相当する量の潤滑油３３を収容し、その潤滑油３３でロッド部材３２とロッド孔３８の間の摺動部を封止し且つ潤滑しているため、ガススプリング１Ａの耐久性が格段に向上する。

ストッパ部材３４により、ロッド部材３２の係止部３２ａを潤滑油３３の液面よりも設定距離高い位置で受け止めるように構成したため、係止部３２ａが潤滑油３３の中に埋没することがなく、圧縮ガスＧと潤滑油３３の混合が生じず、潤滑油３３の劣化を招くことがない。

次に、前記実施例１，２を部分的に変更する例について説明する。
１］本発明は、ガスバランサ以外のプル型ガススプリングやプッシュ型ガススプリングにも適用可能である。ガススプリングのシリンダ本体の長さや太さは、実施例のものに限定される訳ではなく、種々の構造のガススプリングに本発明を適用することができる。

２］図５に示すストッパ部材２２は円筒体で構成したが、円筒体以外の部材からなるストッパ部材１１を採用してもよい。
３］その他、当業者ならば前記実施例に種々の変更を付加した形態で実施可能である。

本発明の実施例１に係るガススプリングとアキュムレータの斜視図である。 ガススプリングの断面図である。 ガススプリングの断面図である。 ガススプリングの平面図である。 ガススプリングの要部拡大断面図である。 本発明の実施例２に係るガススプリングの断面図である。 図６のVII −VII 線断面図である。

符号の説明

１，１Ａ ガススプリング
２ シリンダ本体
４ ロッド側端壁部材
５ ピストン部材
６，７ 第１，第２シリンダ室
８ ロッド部材
８ａ 延長ストッパ部
９，１０ 第１，第２潤滑油
１１ ストッパ部材
２１ ガス通路
２２ ガス通路形成部材
２５ アキュムレータ
３０ シリンダ本体
３１ シリンダ室
３２ ロッド部材
３２ａ 係止部
３３ 潤滑油
３４ ストッパ部材

Claims (7)

1. 倒立姿勢のシリンダ本体と、このシリンダ本体のロッド側端壁部材に形成されたロッド孔を挿通してシリンダ本体外へ突出するロッド部材と、シリンダ本体内に形成されたシリンダ室と、このシリンダ室に収容された圧縮ガスであってロッド部材を進出方向又は退入方向へ付勢する圧縮ガスとを有するガススプリングにおいて、
   前記シリンダ室に収容されてロッド部材とロッド孔の摺動部に供給される潤滑油と、
   前記シリンダ室においてロッド部材の上端部に形成された係止部と、
   前記潤滑油の液面よりも高い位置で前記ロッド部材の係止部を下方から受け止めるように、前記シリンダ本体に設けられたストッパ部材と、
   を備えたことを特徴とするガススプリング。
2. 前記潤滑油は、少なくとも１０年分の消費量に相当する量の潤滑油であることを特徴とする請求項１に記載のガススプリング。
3. 倒立姿勢のシリンダ本体と、このシリンダ本体内に装着されたピストン部材と、このピストン部材を介してシリンダ本体内に形成された上側の大気開放状の第１シリンダ室および下側の第２シリンダ室と、このピストン部材に固定的に連結され下方へシリンダ本体外まで延びるロッド部材と、第２シリンダ室に収容された圧縮ガスとを有するガススプリングにおいて、
   前記シリンダ本体の下端部に固定されたロッド側端壁部材と、
   前記第１シリンダ室に収容されてピストン部材とシリンダ本体との間の摺動部に供給される第１潤滑油と、
   前記第２シリンダ室に収容されてロッド部材と前記ロッド側端壁部材のロッド孔との間の摺動部に供給される第２潤滑油と、
   前記第２潤滑油の液面よりも高い位置で前記ピストン部材を下方から受け止めるように、前記シリンダ本体に設けられたストッパ部材と、
   を備えたことを特徴とするガススプリング。
4. 前記第２シリンダ室と連通するようにロッド側端壁部材に形成された圧縮ガス通路に接続され且つ圧縮ガスを収容可能なアキュムレータと、
   前記圧縮ガス通路に接続され且つ第２潤滑油の液面よりも高い位置に開放端が開放されるようにロッド側端壁部材に固定されたガス通路形成部材と、
   を備えたことを特徴とする請求項３に記載のガススプリング。
5. 前記第１，第２潤滑油は、夫々、少なくとも１０年分の消費量に相当する量の潤滑油であることを特徴とする請求項３又は４に記載のガススプリング。
6. 前記ストッパ部材は、前記シリンダ本体に内嵌された円筒体で構成されたことを特徴とする請求項１又は２に記載のガススプリング。
7. 前記ロッド部材に、ピストン部材よりも上方へ延びて第１潤滑油の液面よりも高い位置まで突出し且つシリンダ本体のヘッド側端壁で受け止められる延長ストッパ部を設けたことを特徴とする請求項２に記載のガススプリング。