JP4571657B2 - 速度制御機能を有するガスシリンダー - Google Patents

Description

本発明はガスシリンダーに関し、より詳細には、椅子などに適用された状態で垂直荷重が発生した際、初期速度を制御してクッション機能を与えると共に、座板が回転して向きが変更されていた場合に傾斜面の接触によって元の位置に復帰させるカム構造物の損傷を未然に防止できるようにする速度制御機能を有するガスシリンダーに関する。

一般的に、人が着座するように構成された回転椅子は、使用者の背中と腰を支持する背板部、使用者の臀部を支持する座板部、そして上記座板部を支持する回転シャフトおよび上記回転シャフトの下段に結合された脚部からなり、上記回転シャフト内には、座板部が自動に復帰できるように弾性力を提供するガスシリンダーが設けられる。

従来の回転椅子用ガスシリンダーが、特許文献１において「元位置復帰型回転椅子用高さ調節組立体」として開示されている。

図1に示すように、従来の実施の形態に係る回転椅子用ガスシリンダーは、外筒50内に挿入され、軸方向の一端がピストンロッド24で形成され、上記外筒50の段部に固定され、軸方向の他端がスリーブ部材20で形成され、上記外筒の外部へ延長するように構成されるスピンドル10と、上記外筒50と上記スリーブ部材20との間に介在して、上記スピンドル10が回転方向と軸方向に駆動できるようにすると共に、上記スピンドル10を元の位置へ回転させるように構成される第１カム部材30と第2カム部材40を備えている。上記スリーブ部材20は、外周に少なくとも1個以上の溝が軸方向に構成されており、上記第１カム部材30は、上記溝が形成されたスリーブ部材20が回転方向と軸方向に駆動できるように上記外筒50の内周面に固着されている。上記第２カム部材40は、内周側に突起が形成され、上記突起が上記スリーブ部材20の溝に挟まれて、上記第２カム部材40が上記スリーブ部材20に対して、軸方向にのみ上昇、下降駆動可能なようにすると共に上記スリーブ部材20の回転方向に沿って、上記第２カム部材40が同時に回転するように上記外筒50内に設置されている。また、上記第１カム部材30と第２カム部材40の接触面は、互いに対応する傾斜面を成すが、上記第２カム部材40の下面にスプリング60が設置されて、上記第２カム部材40を上記第１カム部材30側に押し上げるように構成されている。
大韓民国特許庁公開特許公報第2001-0006876号

しかし、前述した従来の回転椅子用ガスシリンダーでは、上部に設置されたバルブピンを作動させることによってのみ回転椅子の座板が上昇するようになっている。したがって、会議室、ゲームセンターのように、複数個の回転椅子が配置された場所で、一部の使用者がバルブピンを作動させないまま退室する場合、回転椅子などの高さが整列されていないので、散漫な環境を提供することになり、それによって、一々回転椅子の高さを整列しなければならない不便があった。

また、上記のような回転椅子に適用されるガスシリンダーの場合、椅子の座板部に人が座ると、瞬間的に大きな垂直荷重が発生し、この際、椅子の座板にクッション部が設置されていない場合、垂直荷重を着席者が受けることにより、苦痛を受ける恐れがあった。

また、人が着席した状態において、上・下部カム構造物が常に密着した状態を維持しているため、長期間使用されると、上・下部カムの接触部分が摩耗する現象が生じ、これにより座板の元位置復帰が正常に行われない恐れがあった。

本発明は、前記した問題点を解決するため創案されたものであって、本発明の目的は、人が椅子などに座る場合、瞬間的な荷重をガスシリンダーによって吸収できるように、初期の速度制御でクッション機能を与えるようにし、また、瞬間的な荷重発生による構造物の接触を防止することにある。

また、椅子の座板に適用された上下部カム構造物が、長期間使われても接触による摩耗が防止できるようにする。

また、椅子の座板に人が着席後、立ち上がると、別途の構造物を作動させなくても座板が自動的に上昇すると同時に、元の位置に復帰できるようにする。

上記目的を達成するため、本発明は、円筒形状の外筒体と、この外筒体に挿入された状態で、上側に結合されたブッシング部材の案内で、上昇、下降される内部シリンダーおよび外部シリンダーと、当該内部シリンダーの上側に設けられ、ガス流路を制御するバルブと、上記内部シリンダーに挿入された状態で、その下段が上記外筒体の下段に結合され、上段部に上下方向に小径部と上記小径部の下側から延長形成された中径部、又その下側に延長形成された大径部を順次に形成してなり、上記中径部と上記大径部との間には、傾斜した傾斜部が形成されるピストンロッドと、上記内部シリンダーの内径より小さい外径で形成され、これらの間に、ガス移動のための隙間が形成され、上記ピストンロッドの小径部上側に結合されたワッシャーと、上記ピストンロッドの小径部に上昇、下降可能に結合され、上記ワッシャーの下側に密着位置し、上面一側に外向きのガス案内溝と、内周面にガスを案内する第1オリフィスが形成され、外周面Oリング溝が形成された第1ピストンと、上記内部シリンダーの内径より小さい外径を有し、上記小径部に結合されて上記第1ピストンの下部を支持し、上面一側に上記第1オリフィスと連通される外向きのガス案内溝が形成された制御板と、上記ピストンロッドの中径部と大径部に上昇・下降可能に結合され、上面一側に外向きのガス案内溝が形成され、内周面の上側にOリング溝と、上記Oリング溝の下側から下向き延長するように形成され、ガスを案内する第2オリフィスと、外周面にOリング溝を形成してなる第2ピストンと、上記ピストンロッドの大径部に形成された係止部により係止され、上記第2ピストンの下部を支持するようになるピストンサポーターと、上記Oリング溝に各々挿入されたピストンOリングと、上記内・外部シリンダーが回転された状態である場合にその位置を本来の状態に復帰させる元位置復帰手段を含んで構成されることを特徴とする。

ここで上記元位置復帰手段は、上記ピストンサポーターの下側で、上記ピストンロッドの大径部に固定結合され、下段に傾斜面が形成された上部カムと、上段に上記上部カムの傾斜面と対応する傾斜面を有し、上記内部シリンダーに収容された状態で、上記外部シリンダーに固定される下部カムで構成される。
垂直荷重が発生した場合、上記第1ピストンは、上記内部シリンダーの内側に作用するガス圧力によるガスによって下降しながらガスを上記制御板側へ案内し、上記第2ピストンは、上記第1ピストン及び上記制御板によって案内されたガスによって下降しながらガスを案内し、上記第2ピストンの下降により、上記第2ピストンの上記Oリング溝に挿入されたピストンOリングが上記大径部と接触すると、上記第2ピストンによって案内されるガスが遮断され、垂直荷重の発生後に垂直荷重がなくなる場合、上記第2ピストンは、圧縮されたガスによって上昇しながらガスを上記制御板側へ案内し、上記第1ピストンは、上記第2ピストンによって案内されたガスによって上昇する。

垂直荷重が発生した場合、上記第1ピストンは、上記内部シリンダーの内側に作用するガス圧力により上記ワッシャー及び上面ガス案内溝を通るガスによって下降しながら、上記第1オリフィスを通じてガスを上記制御板側へ案内し、上記制御板は、上記第1ピストンによって案内されたガスによって下降し、上記中径部の上段で係止すると、上記制御板の上面と上記ガス案内溝を介してガスを外側に案内し、上記第2ピストンは、上記制御板によって案内され上記ガス案内溝を通るガスによって下降ながら、上記第2オリフィスを介してガスを案内し、上記第2ピストンの上記Oリング溝に挿入されたピストンOリングが上記大径部と接触すると、上記第2オリフィスを介したガスが遮断され、上記第2ピストンは、より速く下降する。

垂直荷重の発生後に垂直荷重がなくなる場合、上記第2ピストンは圧縮されたガスによって上昇し、上記第2ピストンの上昇によって、上記第2ピストンの上記Oリング溝に挿入されたピストンOリングが上記大径部を抜け出し、上記傾斜部をスライドし、上記中径部まで移動すると、上記第2オリフィスを通じて上記制御板側へ連通するようになるガスによって、上記第1ピストンは上昇する。

本発明に係る速度制御機能を有するガスシリンダーは、内部のピストンを第1および第2ピストンに分離させて、椅子の座板下部に適用される場合、人が椅子座板に着座すると、第1ピストンが瞬間的な荷重の発生でガス流路を通じて、ガス量を制御しながら、第2ピストンが徐々に移動するようにして着席者にクッション機能を与えると共に、着座状態では互いに接触した上下部カムが分離された後、座板の昇降および回転が行われることで、カム摩耗現象を未然に防止できる効果がある。

また、座板に着座した状態から人が立ち上がると、ガス圧により座板が上昇されながら、連続して、上下部カムの傾斜面が互いに接触して、座板を初期状態に復帰させるようになり、簡易に椅子の高低およびその位置を整列させることができる効果がある。

以下、本発明の望ましい実施の形態を添付した図面を参照して詳細に説明するが、本発明を説明するにおいて、関連する公知機能あるいは構成に対する具体的な説明が本発明の要旨を不明確にすると判断される場合は、その詳細な説明を省略する。

本発明は、図2乃至図6の図示によって、円筒形状の外筒体100、この外筒体100に挿入された状態で、ブッシング部材110の案内で、上昇、下降される内・外部シリンダー200,300、当該内・外部シリンダー200,300の上側に提供され、ガス流路を制御するバルブ400、上記内部シリンダー200に挿入された状態で、その下段が上記外筒体100の下段に結合されるピストンロッド500、このピストンロッド500の上側に提供され、ガス移動を案内するワッシャー600（図４参照）、上記ワッシャー600の下側に設けられ、上昇、下降され、ガス移動を案内する第1ピストン700、この第1ピストン700の下側に設けられ、ガス移動を外側に案内する制御板800、この制御板800の下側でガス移動を選択的に案内する第2ピストン900、又上記第2ピストン900の下方への移動を制限するピストンサポーター580および上記ピストンサポーター580の下側に設けられ、前記内・外部シリンダー200,300の回転の際、これを初期状態に復帰させる元位置復帰手段S（図２参照）を含む。

上記外筒体100は、公知の技術であって、円筒形状からなり、内部上側に中空型のブッシング部材110が結合固定される。

上記外部シリンダー300は、上記外筒体100の内部で上記ブッシング部材110の案内で上昇、下降するようになる。そして上記外部シリンダー300の内部には、内部シリンダー200が設けられ、これらの間にガス流路が形成されるようになる。

また、上記外部シリンダー300の上側には、公知のバルブ400が結合され、上記バルブ400は、下段外周面に上記内部シリンダー200の上段部が結合されて、ガスの移動を案内するようになる。

上記バルブ400は、公知の技術と同様に、中央にバルブピンが設けられて、上記内部シリンダー200の内側と前記内・外部シリンダー200,300の間の隙間とに形成されるガス流路を選択的に開閉するようになる。

上記ピストンロッド500は、上記内部シリンダー200に挿入された状態で、その下段が上記外筒体100の下段に結合され、図４に示すように、上段部に上下方向に小径部510と上記小径部510の下側から延長形成された中径部520、又その下側に延長形成された大径部540を順次に形成する。そして上記ピストンロッド500の中径部520と大径部540との間には、傾斜した傾斜部530が形成される。

上記ワッシャー600は、上記内部シリンダー200の内径より小さい外径で形成され、これらの間にガス移動のための隙間が形成され、上記ピストンロッド500の小径部510の上側に結合される。

上記第1ピストン700は、上記ピストンロッド500の小径部510に上昇、下降可能に結合され、上記ワッシャー600の下側に密着位置し、上面一側に外向きのガス案内溝710と内周面にガスを下側に案内する第1オリフィス720が形成され、外周面にOリング溝730が形成される。

上記制御板800は、上記内部シリンダー200の内径より小さい外径を有し、上記小径部510に結合されて上記第1ピストン700の下部を支持し、上面一側に上記第1オリフィス720と連通される外向きのガス案内溝810が形成される。

上記第2ピストン900は、上記ピストンロッド500の中径部520と大径部540に結合され、上面一側に外向きのガス案内溝910が形成され、内周面の上側にOリング溝920と、上記Oリング溝920の下側から下向き延長するように形成された第2オリフィス930と、外周面にOリング溝940が形成される。

上記ピストンサポーター580は、上記ピストンロッド500の大径部540に形成された係止部570により係止され、上記第2ピストン700の下部を支持するようになる。

上記係止部570は、上記大径部540の外周面に形成された溝と、この溝に挟まれて固定され、上記ピストンサポーター580を支持するリングで構成されることが望ましい。

そして、前記内・外部シリンダー200,300に、回転の際、その位置を元来の状態に復帰させる元位置復帰手段Sが設けられ、上記元位置復帰手段Sは、上記ピストンサポーター580の下側で上記ピストンロッド500の大径部540に固定結合され、下段に傾斜面162が形成された上部カム160と、上段に上記上部カム160の傾斜面162と対応する傾斜面172を有し、上記内部シリンダー200にその上側が収容された状態で、上記外部シリンダー300の下側に固定される下部カム170で構成される。

ここでは、前記内・外部シリンダー200,300が回転された状態である場合には、ピストンロッド500に固定された上部カム160に対して、上記外部シリンダー300に固定された下部カム170が傾斜面162,172の接触によって回転された後、更に傾斜面162,172らの噛合力で初期状態に復帰するようになる。

図面中、符号120は、公知の構成であるクッションおよびトラストベアリングであって、これは上記外部シリンダー300の下段接触の際、クッション力を提供できるようになる。

以上のように構成される本発明による、速度制御機能を有するガスシリンダーの動作状態を添付した図面を参照して、詳細に説明する。

本発明によるガスシリンダーが椅子の座板に適用された状態で、図1または図2に示されたように、人が椅子に着座すると、内・外部シリンダー200,300に瞬間的な荷重が発生し、この際、上記内部シリンダー200の内側にガス圧力が作用し、カス圧によるガスがワッシャー600の外側を通じて、第1ピストン700の上面ガス案内溝710と第1オリフィス720を通じて、制御板800を押すようになる。連続したガス移動によって、制御板800がガス圧力によって下向きに移動し、中径部520の上段に係止されると、この際、制御板800の上面とガス案内溝810を通じて、ガスが外側に移動しながら、再び第2ピストン900の上面に形成されたガス案内溝910を通じて移動しながら、第2ピストン900を下向きに押し出すようになる。そうすると、第2ピストン900が下方に移動しながら、図5に示されたように、Oリングが大径部540に接しながら、ガスの移動を遮断して、より早く移動しながら、図3の矢印区間または図6に示されたように、ピストンサポーター580に接しながら、固定状態を維持するようになる。この時、上部カム160と下部カム170は、互いに分離した状態を維持することで、座板に着座した人によって、座板は自由に回転および上昇、下降動作が行われる。

以後、着座した人が座板から離れると、圧縮されたガスが第2ピストン900を押すようになり、そうすると第2ピストン900が上昇しながら、内側Oリングが大径部540を抜け出して、傾斜部530にスライドしながら、中径部520に位置すると、第2オリフィス930を通じたガスが連通するようになり、同時に上部カム160と下部カム170の傾斜面162,172が互いにぶつかることで、初期状態に座板を位置固定させるようになる。

すなわち、人が椅子の座板に着座すると、上下部カム160,170が分離され、この時、着席者は高低調節および回転を自由にし、着座を維持した後、座板から離脱するようになると、椅子の座板が上昇動作をするようになり、この時、上下部カム160,170が互いにぶつかることで、初期位置に座板を復帰させるようになる。

本発明に係る速度制御機能を有するガスシリンダーは、椅子の座板下部に適用される場合、人が椅子座板に着座すると、第1ピストンが瞬間的な荷重の発生でガス流路を通じて、ガス量を制御しながら、第2ピストンが徐々に移動するようにして着席者にクッション機能を与えると共に、着座状態では互いに接触した上下部カムが分離された後、座板の昇降および回転が行われることで、カム摩耗現象を未然に防止できる効果がある。

従来回転椅子用ガスシリンダーの断面図である。 本発明の望ましい実施の形態に係る速度制御機能を有するガスシリンダーを示した断面図である。 図2の作動状態図である。 図2または図3における"C"部を拡大させて示した断面であって、初期状態の断面図である。 図4で内外部シリンダーに垂直荷重発生の際、第2ピストンの移動過程を示した断面図である。 図5で内外部シリンダーに垂直荷重が加えられた後の第2ピストン位置を示した断面図である。 図2または図3における"D"部を拡大させて示した断面図である。

100 外筒体
200,300 内外部シリンダー
400 バルブ
500 ピストンロッド
600 ワッシャー
700 第1ピストン
800 制御板
900 第2ピストン

Claims (3)

1. 円筒形状の外筒体（100）に挿入された状態で、上側に結合されたブッシング部材（110）の案内で、上昇・下降される内部シリンダー（200）および外部シリンダー（300）と、
   上記内・外部シリンダー（200,300）の上側に提供されて、ガス流路を制御するバルブ（400）と、
   上記内部シリンダー（200）に挿入された状態で、その下段が上記外筒体（100）の下段に結合され、上段部に上下方向に小径部（510）と上記小径部（510）の下側から延長形成された中径部（520）、又その下側に延長形成された大径部（540）を順次に形成してなり、上記中径部（520）と上記大径部（540）との間には、傾斜した傾斜部（530）が形成されるピストンロッド（500）と、
   上記内部シリンダー（200）の内径より小さい外径で形成され、これらの間にガス移動のための隙間が形成され、上記ピストンロッド（500）の小径部（510）上側に結合されたワッシャー（600）と、
   上記ピストンロッド（500）の小径部（510）に上昇・下降可能に結合され、上記ワッシャー（600）の下側に密着位置し、上面一側に外向きのガス案内溝（710）と内周面にガスを案内する第1オリフィス（720）が形成され、外周面にOリング溝（730）が形成された第1ピストン（700）と、
   上記内部シリンダー（200）の内径より小さい外径を有し、上記小径部（510）に結合されて上記第1ピストン（700）の下部を支持し、上面一側に上記第1オリフィス（720）と連通される外向きのガス案内溝（810）が形成された制御板（800）と、
   上記ピストンロッド（500）の中径部（520）と大径部（540）に上昇・下降可能に結合され、上面一側に外向きのガス案内溝（910）が形成され、内周面の上側にOリング溝（920）と、上記Oリング溝（920）の下側から下向き延長するように形成され、ガスを案内する第2オリフィス（930）と、外周面にOリング溝（940）を形成してなる第2ピストン（900）と、
   上記ピストンロッド（500）の大径部（540）に形成された係止部（570）により係止され、上記第2ピストン（900）の下部を支持するようになるピストンサポーター（580）と、
   上記Oリング溝に各々挿入されたピストンOリングと、
   上記ピストンサポーター（580）の下側で上記ピストンロッド（500）の大径部（540）に固定結合され、下段に傾斜面（162）が形成された上部カム（160）と、上段に上記上部カム（160）の傾斜面（162）と対応する傾斜面（172）を有し、上記内部シリンダー（200）に収容された状態で、外部シリンダー（300）に固定される下部カム（170）とを備え、前記内・外部シリンダー（200,300）が回転された状態である場合にその位置を本来の状態に復帰させる元位置復帰手段と、
   を含み、
   垂直荷重が発生した場合、上記第1ピストン（700）は、上記内部シリンダー（200）の内側に作用するガス圧力によるガスによって下降しながらガスを上記制御板（800)側へ案内し、上記第2ピストン（900）は、上記第1ピストン（700）及び上記制御板（800）によって案内されたガスによって下降しながらガスを案内し、上記第2ピストン（900）の下降により、上記第2ピストン（900）の上記Oリング溝（920）に挿入されたピストンOリングが上記大径部（540）と接触すると、上記第2ピストン（900）によって案内されるガスが遮断され、
   垂直荷重の発生後に垂直荷重がなくなる場合、上記第2ピストン（900）は、圧縮されたガスによって上昇しながらガスを上記制御板（800)側へ案内し、上記第1ピストン（700）は、上記第2ピストン（900）によって案内されたガスによって上昇することを特徴とする、速度制御機能を有するガスシリンダー。
2. 垂直荷重が発生した場合、
   上記第1ピストン（700）は、上記内部シリンダー（200）の内側に作用するガス圧力により上記ワッシャー（600）及び上面ガス案内溝(710)を通るガスによって下降しながら、上記第1オリフィス(720)を通じてガスを上記制御板（800）側へ案内し、
   上記制御板(800)は、上記第1ピストン（700）によって案内されたガスによって下降し、上記中径部（520）の上段で係止すると、上記制御板（800）の上面と上記ガス案内溝(810)を介してガスを外側に案内し、
   上記第2ピストン（900）は、上記制御板（800）によって案内され上記ガス案内溝(910)を通るガスによって下降ながら、上記第2オリフィス（930）を介してガスを案内し、上記第2ピストン（900）の上記Oリング溝（920）に挿入されたピストンOリングが上記大径部（540）と接触すると、上記第2オリフィス(930)を介したガスが遮断され、上記第2ピストン（900）は、より速く下降することを特徴とする、請求項１に記載の速度制御機能を有するガスシリンダー。
3. 垂直荷重の発生後に垂直荷重がなくなる場合、上記第2ピストン（900）は圧縮されたガスによって上昇し、上記第2ピストン（900）の上昇によって、上記第2ピストン（900）の上記Oリング溝（920）に挿入されたピストンOリングが上記大径部（540）を抜け出し、上記傾斜部（530）をスライドし、上記中径部（520）まで移動すると、上記第2オリフィス(930)を通じて上記制御板（800）側へ連通するようになるガスによって、上記第1ピストン（700）は上昇することを特徴とする、請求項１または請求項２のいずれかに記載の速度制御機能を有するガスシリンダー。

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