JP5570617B2 - 改良型シール手段を備えたガススプリング - Google Patents

Description

本発明は、改良型シール手段を備えた、特にモールド用のガススプリングに関する。

既知のように、ガススプリングは、従来のスプリングとは異なり、シリンダー内に封入された加圧ガスを用いる装置であり、該加圧ガスは、ピストンロッドにより可変に圧縮され復元力を発生する。ガススプリングは数々の用途に用いられ、特に、自動車、医療、家具、航空宇宙、モールドの分野で用いられる。

この後者の場合、モールド用のガススプリングは、通常１００バールを超える圧力の窒素Ｎ_２が充填されており、そのガスを内部に封入するシリンダーにより構成され、該シリンダーの内部をロッドが摺動することができるようになっている。シリンダー内部にガスを保存し圧縮することを可能とするために、通常、１つ以上のシール部材又はガスケットが、シリンダーとロッドの間に配置される。これらのシール部材は、一般に、少なくとも１つのガイドブッシングと少なくとも１つのロッドシールを有する。そのため、ガススプリングのアイドル位置から始めて、ロッドをその移動距離の終端にまで移動させるためには、当然ながらガススプリングの最初の力よりも大きい力をロッドに加える必要がある。加えられる力の作用が止んだときには、ロッドの戻りの動きは自動的なものであり、シリンダー内部でロッドに及ぼされるガスの圧力により引き起こされる。

従来のガススプリングにおいて、ガイドブッシングは、ナイロン、テフロン（登録商標）、あるいはその他のポリマーにより作成され、ロッドシールは、ＴＰＵ（熱可塑性ポリウレタン）、ＰＵ（ポリウレタン）、あるいはその他のポリマーにより作成される。

典型的には、従来のガススプリングには、ロッドが行い得るサイクルの数を示す耐用寿命があり、この耐用寿命を超えるとガスが漏れはじめ、それにより徐々にスプリングの性能の喪失が引き起こされ、最後には完全な消耗に至る。通常、ロッドの表面での摺動による摩耗や、ロッドの表面とガイドブッシングの表面又はシリンダーの表面の間の噴出による摩耗のために、ロッドシールがロッドの表面を十分にシールできなくなったときにガス漏れが起こる。

摩耗や噴出に対する耐性を高めるために、従来技術では、種々のフィラーをＴＰＵ、ナイロン、又はテフロンに混ぜて使用し、ロッドシールやガイドブッシングを作成することが提案されている。これらのフィラーは通常、潤滑剤及び／又は補強剤によって構成され、該潤滑剤は、通常、ＰＴＦＥ（ポリテトラフルオロエチレン）、グラファイト、又はシリコーンからなり、該補強剤は、通常、有機繊維や無機繊維からなる。

従来技術では、次のような特定の限定的な用途においては、ＴＰＵにバライト（ＢａＳＯ_４）を充填することが提案されている。
−医療分野では、ＴＰＵにより作成される部品（例えば、カテーテル）にＢａＳＯ_４フィラーを使用することで、それを使用しない場合には見ることができないものを、Ｘ線により見ることができるようにする。
−ＢａＳＯ_４の比重が高いことを前提として、ＢａＳＯ_４をＴＰＵに添加して、ＴＰＵの重量を商業目的のために増加させる。
−ＢａＳＯ_４は、研削砥石の機械産業において使われている。なぜなら、ＢａＳＯ_４が、ＢａＳＯ_４＋３Ｆｅ→Ｆｅ_３Ｏ_４＋ＢａＳの反応により、研磨される加工対象物の表面上で、潤滑作用を有するＦｅ_３Ｏ_４の形成を、低温で促進させるからである。

本発明の目的は、従来のガススプリングと比較してスプリングの耐用寿命を延ばすように適合化された少なくとも１つのガイドブッシングを有する改良型シール部材を備えた、特にモールド用のガススプリングを提供することにより、上述した従来技術の問題を解決することにある。

本発明のもう一つの目的は、従来のガススプリングと比較してスプリングの耐用寿命を延ばすように適合化された少なくとも１つのロッドシールを有する改良型シール部材を備えた、特にモールド用のガススプリングを提供することにある。

更に、本発明の目的は、少なくとも１つのガイドブッシング及び／又はロッドシールを有する改良型シール部材であって、特に、シリンダーのベースに対してロッドの移動が垂直であり、潤滑無しで、分当たりサイクルが２倍の、正しい使用の場合に、スプリングの耐用寿命を延ばすように適合化された改良型シール部材を備えた、特にモールド用のガススプリングを提供することにある。

本発明のもう一つの目的は、少なくとも１つのガイドブッシング及び／又はロッドシールを有する改良型シール部材であって、特に、ベースに対してロッドの移動が非垂直であり、潤滑無しで、標準の分当たりサイクルでの、誤った使用の場合に、スプリングの耐用寿命を延ばすように適合化された改良型シール部材を備えた、特にモールド用のガススプリングを提供することにある。

以下の説明により明らかとなる本発明の上述及びその他の目的及び利点は、請求項１に記載されるような改良型シール部材を備えた、特にモールド用のガススプリングによって達成される。好適な実施形態や、本発明の自明ではない変形例は従属項の主題を形成する。

（形状、寸法、配置、及び同等の機能を有する部品に関する）記載に対して、添付の請求の範囲に記載された発明の保護範囲から逸脱することなく、数々の変形や変更を行い得ることは明白である。

添付の図を参照して、非限定的な例として提供されるいくつかの好適な実施形態にて、本発明をより詳しく述べる。
図１は、本発明のガススプリングの好適な実施形態の斜視部分断面図を示す。 図２は、本発明のガススプリングのもう一つの好適な実施形態の斜視部分断面図を示す。

図を参照して分かるように、本発明の、特にモールド用のガススプリング１は、少なくとも１つのロッド３を有し、該ロッド３は関連する穴明きのフランジ４を有し、該フランジ４はガスを封入した少なくとも１つのシリンダー５の内部を摺動し、改良型シール部材がロッド３とシリンダー５の間に設けられ、該シール部材は少なくとも１つのガイドブッシング７及び／又は少なくとも１つの動的シール９を有する。

更に、ガススプリング１は、従来技術において配置されることが知られている他の部品（例えば、ロッドスクレーパー部材１１、Ｏリング１３、Ｏリング１３が押し出されることを防止するように適合化された押し出し防止リング１５、関連するねじ山のついたキャップ１９を有する少なくとも１つのバルブ１７）を有してもよい。

ガイドブッシング７を、ロッド３の摺動用のガイドブッシング２とロッド３自体の間に設けても良い。更に、特に図２に示すように、シリンダー５の内側面をシールするために、動的シール９をロッド３のフランジ４の上に設けることもできる。

ガイドブッシング７は、重量割合が、好ましくは６０％から９９％の間、より好ましくは９０％から９８％の間、更により好ましくは９５％の熱可塑性有機ポリマーと、合計１００％となるまでの量の固体潤滑剤フィラーとからなる第１混合物で構成される材料にて作成されることが有益である。

第１混合物の熱可塑性有機ポリマーは、ＰＥＥＫ（ポリエーテルエーテルケトン）であることが好ましい。あるいは、第１混合物の熱可塑性有機ポリマーは、適切に混合されたＰＥＫＫ（ポリエーテルケトンケトン）、ＰＥＫ（ポリエーテルケトン）、ＰＥＩ（ポリエーテルイミド）、ＰＰＳ（ポリフェニレンサルファイド）、ＰＥＳ（ポリエーテルスルホン）、ＰＥＫＥＫＫ（ポリエーテルケトンエーテルケトンケトン）、ＰＥＥＫＫ（ポリエーテルエーテルケトンケトン）、ＰＥＥＫＥＫ（ポリエーテルエーテルケトンエーテルケトン）又はＰＥＥＥＫ（ポリエーテルエーテルエーテルケトン）でも良い。

好ましくは、第１混合物の固体潤滑剤フィラーは、ジカルゴゲナイドであり、より好ましくは、μｍやナノメートルのオーダーの粒径である粉末状のＭｏＳ_２、ＷＳ_２、ＷＳｅ_２、ＭｏＳｅ_２、ＮｂＳ_２、ＮｂＳｅ_２から選択される。

代わって、動的シール９は、重量割合が、好ましくは５０％から７０％の間、より好ましくは６０％の熱可塑性エラストマー、及び、重量割合が、好ましくは１％から３０％の間、より好ましくは２％から２０％の間の無機フィラー、又は、重量割合が、好ましくは３％から４０％の間、より好ましくは５％から２０％の間の熱可塑性有機ポリマーからなる第２混合物にて構成される材料で作成されることが有益である。

好ましくは、無機フィラーはバライトであり、より好ましくは、重量割合が８％のバライトＢａＳＯ_４であり、あるいは、重量割合が９％の熱可塑性有機ポリマーである。

好ましくは、熱可塑性エラストマーは、ＴＰＵ（熱可塑性ポリウレタン）又はＴＰＥ（熱可塑性ポリエチレン）であり、第２混合物の熱可塑性有機ポリマーは、ＰＥＥＫ、ＰＥＫＫ、ＰＥＫＥＫＫ、ＰＥＫ、ＰＥＥＫＫ、ＰＥＥＫＥＫ、又はＰＥＥＥＫである。

第２混合物は、重量割合が、好ましくは０．２％から３０％の間、より好ましくは０．４％から１０％の間、更により好ましくは４％の固体潤滑剤フィラーを含んでもよい。好ましくは、第２混合物の固体潤滑剤フィラーはジカルゴゲナイドであり、より好ましくは、μｍやナノメートルのオーダーの粒径の粉末状のＭｏＳ_２、ＷＳ_２、ＷＳｅ_２、ＭｏＳｅ_２、ＮｂＳ_２、又はＮｂＳｅ_２から選択される。

上述の本発明に係るガススプリングの耐用寿命を試験するための実験を通じて、本出願人は、上記の組成物により作成されたガイドブッシング７と動的シール９の摩耗に対する耐性の、驚くべき、予想外の特性を確認した。

特に、これらの試験により以下のことが示された。
−ロッド３の移動がシリンダー５のベースに対して垂直であり、潤滑無しで、分当たりサイクルが２倍の、正しい使用の場合、耐用寿命は、標準の分当たりサイクルでの耐用寿命と比較して、１５％向上した。
−ロッド３の移動がシリンダー５のベースに対して非垂直であり（１°の傾きがあり）、潤滑無しで、標準の分当たりサイクルでの、誤った使用の場合、耐用寿命は、正しい使用の場合、即ち、ロッド３の移動がシリンダー５のベースに対して垂直で、標準の分当たりサイクルで、潤滑無しの場合と比較して、３０％向上した。

上述の試験の結果が、下記の比較表にまとめられており、この比較表から、前述のガイドブッシング７及び／又はロッドシール９を備えた本発明のガススプリング１の耐用寿命が、従来技術に属するガススプリングと比較して著しく伸長したと推測することができる。

上述の試験は、７９％のＰＥＥＫと２１％のＷＳ_２とからなる第１混合物により作成されたガイドブッシング７及び／又は、重量割合が、６１％のＴＰＵと、２２％のＢａＳＯ_４と、１７％のＷＳ_２とからなる第２混合物により作成された動的シール９を備えたガススプリング１について行ったものである。

発明のいくつかの好適な実施形態を説明したが、これらには当然、同じ発明概念の範囲内における更なる変更や変形の余地がある。特に、上記のものと機能的に同等の、添付の請求の範囲に記載された発明の保護範囲内に含まれる数々の変形や変更は、当業者にとって自明であろう。

Claims (9)

1. ガスを封入した少なくとも１つのシリンダー（５）の内部を摺動する少なくとも１つのロッド（３）、及び、前記ロッド（３）と前記シリンダー（５）の間に設けられる少なくとも１つのガイドブッシング（７）及び少なくとも１つの動的シール（９）により構成されるガススプリング（１）であって、
   前記ガイドブッシング（７）は、熱可塑性有機ポリマーと固体潤滑剤フィラーとからなる第１混合物により構成される材料により作成され、
   前記動的シール（９）は、熱可塑性エラストマー及び無機フィラー又は熱可塑性有機ポリマーからなる第２混合物で構成される材料により作成され、
   前記第２混合物は、重量割合が、５０％から７０％の間、又は６０％である前記熱可塑性エラストマー、及び、重量割合が、１％から３０％の間、又は２％から２０％の間である前記無機フィラー、又は、重量割合が、３％から４０％の間、又は５％から２０％の間、又は９％である前記熱可塑性有機ポリマーを含む、ことを特徴とするガススプリング（１）。
2. 前記無機フィラーはバライト又はバライトＢａＳＯ_４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（１）。
3. 前記バライトＢａＳＯ_４の重量割合は８％であることを特徴とする請求項２に記載のガススプリング（１）。
4. 前記熱可塑性エラストマーは、ＴＰＵ又はＴＰＥ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（１）。
5. 前記第２混合物の前記熱可塑性有機ポリマーは、ＰＥＥＫ、ＰＥＫＫ、ＰＥＫＥＫＫ、ＰＥＫ、ＰＥＥＫＫ、ＰＥＥＫＥＫ、又はＰＥＥＥＫ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（１）。
6. 前記第２混合物は、重量割合が、０．２％から３０％の間、又は０．４％から１０％の間、又は４％である固体潤滑剤フィラーを含むことを特徴とする請求項１に記載のガススプリング（１）。
7. 前記第２混合物の前記固体潤滑剤フィラーはジカルゴゲナイドであることを特徴とする請求項６に記載のガススプリング（１）。
8. 粉末状の前記潤滑剤は、粉末状のＭｏＳ_２、ＷＳ_２、ＷＳｅ_２、ＭｏＳｅ_２、ＮｂＳ_２、又はＮｂＳｅ_２であることを特徴とする請求項５に記載のガススプリング（１）。
9. 前記ガススプリング（１）はモールド用であることを特徴とする請求項１〜８のいずれか一項に記載のガススプリング（１）。

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