JP5574984B2 - ピストンシール要素及び、ピストンシール要素を備える減速装置 - Google Patents

Description

本発明は、ピストンシール要素であって、ピストンシール要素の長手方向で２つの面によって画定されたスリーブ状の少なくとも１つの変形領域を有しており、かつ該変形領域の外周面は、前記２つの面を互いにつなぐ少なくとも１つの通路を有する形式のもの、並びに、この種のピストンシール要素を備える減速装置に関する。

独国特許出願公開第１０２１４５９６Ａ１号明細書により、ピストンシール要素が公知である。減速装置における使用の場合に高い減速率が得られる。しかしながら、ピストンシール要素の作用は周囲温度に左右されている。

従って、本発明の課題は、前記欠点に鑑み、ピストンシール要素を改良して、従来のものと比較できる能力において、周囲温度に左右されない作用が得られるようにすることである。

前記課題は、請求項１に記載の構成により解決される。本発明によれば、通路は、少なくとも部分的に螺線状に巻かれた状態に配置され、つまり、仮想の螺線を描いて延びるように配置されている。

本発明の実施の形態が従属請求項に記載してある。次に本発明を図示の実施の形態に基づき詳細に説明する。

加速及び減速装置を停留位置で示す図である。 加速及び減速装置を停留位置とは逆の側の終端位置で示す図である。 図１の減速装置の詳細図である。 シール要素を示す図である。 図４の縦断面図である。 図４の横断面図である。 一体に組み込まれたシールリップを有するシール要素の詳細図である。

図１及び図２は、１つの連行要素（１６）を備えていて複数の機能を組み合わされてなる減速及び加速装置（１０）を、停留位置（６）（図１、参照）及び終端位置（７）（図２、参照）で示している。

図示の減速及び加速装置（１０）は、例として、家具の引き出し案内装置やスライドドア装置等の案内機構の構成部分である。この種の案内機構においては、減速及び加速装置（１０）は、引き出しが相対的に運動される家具に取り付けられている。この場合には、引き出しに操作要素（４）が取り付けられている。操作要素（４）は、例えば引き出しを閉める場合に、引き出しの終端位置に隣接する行程部分において減速及び加速装置（１０）の連行要素（１６）と接触するようになっている。操作要素（４）は、連行体切欠き（１９）内に係合して、連行要素（１６）を、摩擦及び／又は嵌合によりロック可能な停留位置（６）から解放し、かつ該連行要素（１６）を案内装置（１４）に沿って走入行程方向（５）に終端位置（７）へ案内するようになっている。この場合に、家具本体に対する引き出しの相対的な行程運動は、減速装置（２１）を用いて減速されるようになっている。実施の形態では、停留位置（６）から連行要素（１６）を解放すると同時に、加速装置（９１）が有効に働くようになっており、該加速装置は、引き出しを減速装置（２１）の作用に抗して、例えば閉鎖時の終端位置へ引っ張っている。この場合に、減速及び加速装置（１０）は、引き出しの閉鎖時の終端位置が達成されるまで、引き出しの操作要素（４）と係合したままである。もちろんこの種の減速及び加速装置（１０）は、引き出しの開放に際しても、開放時の終端位置の達成の前の引き出し運動の減速及び加速に用いられるものである。

減速及び加速装置（１０）は、ベース構成部分（１１）を含んでおり、該ベース構成部分に、減速装置（２１）、加速装置（９１）、案内装置（１４）及び連行要素（１６）が配置されている。

ベース構成部分（１１）は、減速及び加速装置（１０）を固定手段によって例えば家具本体に固定するために、例として６つの貫通孔（１２）を有している。

例として空気圧式の図示の減速装置（２１）は、シリンダー（２３）と該シリンダー内に案内されたピストン（４３）とから成る１つのシリンダーピストンユニット（２２）を含んでおり、ピストン（４３）はピストンロッド（４１）を備えている。ピストンとピストンロッドとは互いに一体に形成されていてよく、一緒に１つのピストン・ピストンロッドユニットを形成している。ピストンロッドヘッド（４２）には、連行要素（１６）が旋回可能に支承されている。旋回軸線は、図１及び図２で図平面に対して垂直に延びている。

図３には、減速装置（２１）の詳細が示してある。シリンダー（２３）は、例として、シリンダーヘッド（２４）から閉じたシリンダー底部（２５）へ向かって先細りする１つのシリンダー内室（２９）を有しており、該シリンダー内室の最大の直径は例として９ミリメートルである。シリンダー内室（２９）を半径方向で画成しているシリンダー内壁（２７）は、実施の形態では、シリンダー底部（２５）に隣接する例として１つの縦溝（２８）を有しており、該縦溝の長さはここではシリンダー内室（２９）の長さの５５％である。縦溝（２８）は、例として一定の幅を有しており、かつ縦溝の溝底部は、シリンダー（２３）の中心軸線に対して例えば平行に延びている。シリンダー（２３）の内側横断面は、例としてシリンダー底部（２５）に向かって減少している。他の実施の形態では、内側横断面（内法横断面）は、シリンダー内室（２９）の全長にわたって一定であってよく、或いはシリンダー底部（２５）に向かって増大していてよい。シリンダー（２３）は、円形の他に長方形、又は正方形、又は楕円形、又は多角形等の横断面を有していてよい。シリンダーヘッド（２４）は、ピストンロッド（４１）を取り囲むピストンロッドシール（２６）によって密閉されている。

ピストン（４３）は例として、ピストンロッド（４１）が差し込まれて接着されているピストン底部（４４）とピストンヘッド部分（４５）とを含んでおり、該ピストンヘッド部分は、ピストン底部（４４）の中央のシリンダー状の栓状部に被せ嵌められていて、かつ該栓状部と接着結合されている。図示の実施の形態においてはピストンヘッド部分（４５）に中空室（４６）が形成されており、該中空室内には、両方のピストン部分（４４，４５）間の接着結合の際に空気が押し込まれるようになっている。

ピストン（４３）には、２つのピストンシール要素（５１，８１）が装着されている。第１のスリーブ状のシール要素（５１）は、１つの緊締領域（５４）でもって両方のピストン部分（４４，４５）間に形状結合した状態若しくは嵌合した状態で、かつ一例として固く締め込まれ若しくははめ込まれている。第２のピストンシール要素（８１）は、例えば波形シールリング（８１）であり、第１のピストンシール要素（５１）の緊締領域（５４）とは反対の側で、ピストンヘッド部分（４５）の環状溝（４７）内に装着されている。波形シールリング（８１）は、外周の１つのシールリップ（８２）を有しており、該シールリップは、ピストンロッド（４１）とは反対の方向に向いていて、少なくとも図１及び図３に示す位置でシリンダー内壁（２７）に接触している。

図４〜図６には、第１のピストンシール要素（５１）が示してある。図４は、該シール要素（５１）の斜視図であり、図５は縦断面図であり、かつ図６は横断面図である。

図示のピストンシール要素（５１）は、８．５ミリメートルの長さを有し、かつ８．６５ミリメートルの最大の直径を有している。該ピストンシール要素は、緊締領域（５４）に隣接する円筒形の区分（５６）及び内周つば（５５）を有している。緊締領域（５４）の内径は、４ミリメートルである。円筒形の区分（５６）の壁厚（肉厚）は、内周つば（５５）から緊締領域（５４）に向かって増大しており、最小で半ミリメートル、つまり０．５ミリメートルである。

ピストンシール要素（５１）は、一例として、ニトリル及びブタジエンから成るゴムによって形成されており、該ゴム（ニトリル・ブタジエンゴム）は、所定の硬度、一例として７０ショア硬さを有している。該ピストンシール要素は、ハロゲン化された表面を有していてよい。該材料は、極めて非圧縮性である。このことは、材料の変形に際してピストンシール要素（５１）の体積がほとんど変化しないことを意味している。

ピストンシール要素（５１）の外面（６１）は、１つの円筒面（６３）及び１つの外周面（６２）を含んでいる。両方の面（６３，６２）は、端面側の移行面（５８）によって互いにつながれている。外周面（６２）と移行面（５８）との間の縁部（６４）は、実施の形態では面取りされている。円筒面（６３）を有さないピストンシール要素（５１）の構成の場合に、例えば一例として一貫する外周面（６２）の場合には、端面側の移行面（５８）は、ピストンシール要素（５１）の緊締領域（５４）における端面（５７）の一部分を成すものである。外周面（６２）は、内周つば（５５）においてピストンシール要素（５１）の内周つば側の端面（５９）によって画定されている。該端面（５９）も、互いに段付けされた複数の面部分を有していてよい。

ピストンシール要素（５１）の外周面（６２）は、螺線状に巻かれた少なくとも１つの通路、つまり螺線状に延びる少なくとも１つ通路、実施の形態では一例として４つの通路（６５）を有している。通路（６５）間には、通路間をつなぐ部分、つまりウエブ（６９）が配置されている。溝状の各通路（６５）は、外周面（６２）を画定する両方の面（５８，５９）をつないでおり、つまり一方の端面から他方の端面まで延びている。通路の経路を規定するつるまき状の巻き条若しくは螺線は、実施の形態では一定のピッチを有しており、両方の画定面（５８，５９）と４５度の角度をなしている。該角度は、例えば１５度〜７５度であってよい。通路を規定する螺線の一定でないピッチも考えられる。更に、各通路（６５）は、部分的にのみ螺線を描いて延びるように形成されていてよい。このような実施の形態では、通路は、ピストンシール要素（５１）の長さ方向若しくは縦軸線に対して平行に若しくは横方向又は垂直に延びる区分を有していてよい。両方の画定面（５８，５９）は、互いに交差する平面の面部分であってよい。前記角度は、通路を規定する螺線と前記面（５８，５９）の少なくとも１つとによって規定されるものである。

通路（６５）は、一例として弓形の一定の横断面を有しており、該横断面の円弧の半径は一例として１ミリメートルである。各通路（６５）は一例として０．２５ミリメートルの深さを有し、かつ上方の両方の縁部間で１．２５ミリメートルの幅を有している。通路（６５）の前記幅は、実施の形態ではその深さ（通路深さ又は溝深さ）の少なくとも４倍である。ピストンシール要素（５１）の最小の壁厚は、最小で通路深さの一倍半であり、かつ最大で通路深さの三倍であり、つまり通路深さの一倍半〜三倍に相当している。１つの通路（６５）の横断面は、図示の実施の形態では、ピストンシール要素（５１）の仮想の包絡面の横断面円弧と該円弧の両端、つまり該通路（溝）の相対する両方の通路縁部（６６，６７）を結ぶ弦とにより画定される弓形の面の少なくともほぼ二倍に相当している。ここでは包絡面は、外周面（６２）のウエブ（６９）間を結ぶ理想的な仮想の円柱面若しくは円筒面を含んでいる。

通路底部（６８）の横方向の長さは、少なくともほぼ、ピストンシール要素（５１）の仮想の包絡面の円弧の長さに相当している。通路（６５）を含む外周面（６２）の面積と前記仮想の包絡面の面積とは、実施の形態では互いに少なくともほぼ同じである。「少なくともほぼ」なる記載は、互いに比較される値が±三パーセントまでの差を含んでいてよいことを意味している。例えば、通路（６５）の横断面の面積は、ピストンシール要素（５１）の仮想の包絡面（円柱面又は円筒面）の横断面の弓形の面積の１９７パーセント〜２０３パーセントである。

ピストンシール要素（５１）は各横断面で一定の壁厚を有している。通路（６５）の領域において、ピストンシール要素（５１）の内面（７１）には隆起部（７２）が形成されている。

ピストンシール要素（５１）の外周面（６２）をその長手方向で画定する両方の面（５８，５９）は、ピストンシール要素（５１）の変形領域（５３）を画定している。ピストンシール要素（５１）は、緊締領域（５４）の締め込みに際して、ほぼ変形領域（５３）において半径方向及び／又は軸線方向に変形され、及び／又はねじれにより変形される。

ピストンシール要素（５１）はシールリップ（８２）を含んでいてよい。図７に、この種のピストンシール要素（５１）の詳細を示してある。内周つば側の端面（５９）において、ピストンシール要素（５１）のベース本体（５２）に、外側へ斜めに突出するフレキシブルなシールリップ（８２）が、一体ヒンジ（８３）を介して一体成形されている。一体ヒンジ（８３）の直径は、通路底部（６８）により規定される仮想の円の直径よりも小さくなっている。この種の実施の形態によるピストンシール要素（５１）を用いる場合には、第１のピストンシール要素（８１）は省略することができる。

図１及び図２において、減速装置（２１）の下側に加速装置（９１）が配置されている。該加速装置はエネルギー蓄積器（９２）、例えば引っ張りばね（９２）を含んでいる。該エネルギー蓄積器、例えば引っ張りばねは、実施の形態では連行要素（１６）及びベース構成部分（１１）において、ばね受容部（１７，１８）に保持されている。

図示の実施の形態では、減速及び加速装置（１０）を組み立てた状態において、ピストン（４３）及びシリンダー底部（２５）が、押し退け室（３１）を画成している。ピストン（４３）及びピストンロッドシール（２６）は、補償室（３２）を画成している。ピストン（４３）及びピストンロッド（４１）の行程（８）は、一例として４５ミリメートルである。

例えば引き出しが開けられている場合に、減速及び加速装置（１０）は、操作要素（４）との係合を解除されている。連行要素（１６）は、２０度にわたって旋回させられて、停留位置（６）に係止されている。ピストンロッド（４１）は走出されている。引っ張りばね（９２）は緊張されている。

例えば引き出しの閉鎖に際して、連行要素（１６）は、閉鎖時の終端位置に達する前に、操作要素（４）と接触するようになっている。この場合に操作要素（４）は、連行要素（１６）の、シリンダー（２３）に向いている側のストッパー肩部に当接する。連行要素（１６）は、停留位置（６）から引き出されて、ピストンロッド（４１）に対して平行な位置へ旋回させられる。操作要素（４）は、連行要素（１６）と係止して、該連行要素（１６）を案内装置（１４）に沿って終端位置（７）に向けて移動させるようになっている。

空気圧式の減速装置（２１）のピストンロッド（４１）は、外部の力の作用により、走入行程方向（５）に走入される。ピストン（４３）は、シリンダーヘッド（２４）によりシリンダー底部（２５）に向けて移動させられる。この場合に、押し退け室（３１）の容積は減少される。押し退け室（３１）内のガス圧、例えば空気圧は上昇して、内部の力としてピストンシール要素（５１）に作用する。シールリング（８１）のシールリップ（８２）は、ピストンロッド（４１）の走入運動の開始に伴って、自己拡開作用に基づきシリンダー内壁（２７）に押し付けられる。押し退け室と補償室とは、互いにいわば気密に遮断されている。実施の形態において大気若しくは周囲１に対して遮断されている補償室（３２）内には、シリンダー内壁へのシールリップの押し付けと同時に、負圧が発生し、該負圧はシールリング（８１）のシール作用を支援することになる。

押し退け室（３１）内に形成される圧力は、ピストンシール要素（５１）の変形領域（５３）にも作用している。ピストンシール要素（５１）は、内周つば（５５）と緊締領域（５４）とでいわば二重に支承されている。変形領域の大きな内面（７１）が押し退け室（３１）内の過圧により圧力負荷される場合に、変形領域は半径方向外側へ湾曲することになる。最大の変位は、実施の形態によれば変形領域（５３）の中央の部分である。変形領域（５３）は、例えば押し退け室（３１）のシリンダーヘッド側の終端位置からのピストン（４３）の移動に際して、半径方向でシリンダー（２３）の内壁（２７）に接触する。ピストンロッド（４１）の引き続く走入に際して、シリンダー内壁（２７）に押し付けられるピストンシール要素（５１）、つまり制動スリーブ（５１）は、ピストン運動を強く減速させることになる。このような減速装置（２１）により、引き出しの運動は強く制動される。

ピストンシール要素（５１）は、変形領域（５３）の変形により軸方向で短くなり、制動作用を付加的に強めている。それぞれ螺線状に延びる各通路（６５）は、縦軸線に対して平行に配置された同数の通路を有するピストンシール要素（５１）の変形よりも大きな変形を生ぜしめるものである。本発明に係るピストンシール要素（５１）は、ばねこわさを減少させてあることに基づき、迅速に応動するものであり、従って、縦軸線に対して平行に配置された通路を有するシール要素よりも高いシール作用を有している。制動作用は急速に生じる。ピストンシール要素（５１）は、必要に応じてねじられてよく、これによって追加的な押圧変形を受けるようになっている。緊締領域（５４）のルーズな締め付けの場合には、ピストンシール要素（５１）は全体的に縦軸線（７５）を中心として回転することができる。

ピストンシール要素（５１）の前述の幾何学的な構成は、低い温度でも減速装置（２１）の確実な機能を可能にしている。ピストンシール要素（５１）は、ニトリル・ブタジエンゴムから成っている場合に、例えば摂氏８度でも確実な制動を保証するものである。

ピストンシール要素（５１）が縦溝（２８）の縁部を通過すると、空気は押し退け室（３１）から該絞り通路（２８）を経て、かつ通路（６５）に沿って補償室（３２）内へ押し退けられる。押し退け室（３１）内の圧力は例えば急速に降下する。この場合に、ピストンシール要素（５１）はシリンダー内壁（２７）にまだ接触していてよく、或いは行程運動の開始前の該ピストンシール要素の出発状態に戻っていてよい。

ピストンロッド（４１）の行程の増大並びにシリンダー横断面の例えば連続的な増大に伴って、シールリップ（８１）及び変形領域（５３）とシリンダー内壁（２７）との間の接触面は減少する。押し退け室（３１）内のガス圧の、シリンダー内壁（２７）に垂直に作用する力は低下し、ひいては行程運動の、摩擦に基づく制動は弱まる。

シールリップ（８２）が内壁（２７）から完全に離れると、より多くの空気が押し退け室（３１）から補償室（３２）内へ流れるようになる。シールリング（８１）は、行程運動の開始前の該シールリングの出発位置を占めることになり、つまり出発状態に戻ることになる。この場合に制動スリーブ（５１）は、シリンダー内壁（２７）にまだ接触していてよく、空気は、行程運動中に通路（６５）を流過するようになっている。ピストンロッド（４１）の引き続く行程運動に際して、制動スリーブ（５１）はシリンダー内壁（２７）から完全に離れて、該制動スリーブの出発位置を占めるようになっている。螺線状に巻かれた通路（６５）は、ピストン行程時にシリンダー内壁（２７）の長手方向に引っ張られて、ウエブ（６９）とシリンダー内壁（２７）との間の接着を防止するものである。このような構成により、シリンダー内壁（２７）からのピストンシール要素（５１）の確実な離れが、シリンダー内室（２９）内のガスの湿度値及び／又は温度に左右されることなく保証されている。

一体に組み込まれた１つのシールリップ（８２）を有するピストンシール要素（５１）の場合に、シリンダー内壁（２７）からのピストンシール要素（５１）の離れは、前述のピストンシール要素の場合と同様に行われる。

ピストンロッド（４１）の行程運動中に、引っ張りばね（９２）は弛緩される。加速装置（９１）は、エネルギー蓄積器（９２）である引っ張りばね（９２）のエネルギー放出により形成された加速力を連行要素（１６）に作用させる。行程運動の開始に際して、つまり、停留位置（６）からの離れ去りに際して、ばね（９２）により走入方向（５）に向けて形成される加速力の値は、減速装置（９１）により行程運動に抗して形成される減速力の値よりも小さくなっている。引っ張りばね（９２）の加速力は、行程の進行に伴って一例として直線的に減少する。

引き出しは、行程運動の開始の後にわずかな制動を伴って低い速度でゆっくりと引き出しの終端位置へ移動して、そこで跳ね返ることなく停止する。引っ張りばね（９２）は、残りのわずかな張力を有している。

引き出しが再び引っ張られると、空気はほぼ妨げられることなく、補償室（３２）から絞り通路（２８）及び通路（６５）を経て押し退け室（３１）内へ流れるようになっている。ピストンシール要素（５１，８１）は、ほとんど変形しないままに保たれる。従って、走出運動は少なくともほぼ抵抗なしに行われる。更に、引き出しの走出に際しては両方のばね端部が互いに引っ張られることにより、エネルギー蓄積器（９２）には再びエネルギーが蓄積される。

ピストンロッド（４１）が完全に走出すると、連行要素（１６）は再び停留位置（６）に留まる。ピストンロッドシール（２６）は、ピストンロッド（４１）の傾倒を補償することができ、従ってシリンダー（２３）はあらゆるピストン位置で閉じられることができる。該位置では操作要素（４）は連行要素（１６）から解放されている。減速及び加速装置（１０）は係合解除されている。

前述の実施の形態は互いに組み合わせて用いられ得るものである。ピストンシール要素（５１）を純然たる減速装置（２１）に使用することも可能である。

１ 周囲、 ４ 操作要素、 ５ 走入行程方向、 ６ 停留位置、 ７ 終端位置、 ８ 行程、 １０ 減速及び加速装置、 １１ ベース構成部分、 １２貫通孔、 １４ 案内装置、 １５ 長孔、 １６ 連行要素、 １７，１８ ばね受容部、 １９ 連行体切欠き、 ２１ 減速装置、 ２２ シリンダーピストンユニット、 ２３ シリンダー、 ２４ シリンダーヘッド、 ２５ シリンダー底部、 ２６ ピストンロッドシール、 ２７ シリンダー内壁、 ２８ 縦溝、 ２９ シリンダー内室、 ３１ 押し退け室、 ３２ 補償室、 ４１ ピストンロッド、 ４２ ピストンロッドヘッド、 ４３ ピストン、 ４４ ピストン底部、 ４５ ピストンヘッド部分、 ４６ 中空室、 ４７ 環状溝、 ５１ ピストンシール要素、 ５２ ベース本体、 ５３ 変形領域、 ５４ 緊締領域、 ５５ 内周つば、 ５６ 区分、 ５７ 端面、 ５８ 移行面、 ５９ 端面、 ６１ 外面、 ６２ 外周面、 ６３ 円筒面、 ６４ 縁部、 ６５ 通路、 ６６，６７ 通路縁部、 ６８ 通路底部、 ６９ ウエブ、 ７１ 内面、 ７２ 隆起部、 ７５ 縦軸線、 ８１ ピストンシール要素、 ８２ シールリップ、 ８３ 一体ヒンジ、 ９１ 加速装置、 ９２ エネルギー蓄積器

Claims (10)

1. ピストンシール要素（５１）であって、該ピストンシール要素（５１）の長手方向で２つの面（５８，５９）によって画定されたスリーブ状の少なくとも１つの変形領域（５３）を有しており、該変形領域（５３）は、その内面（７１）に圧力が負荷される場合に、半径方向外側へ湾曲するように構成されており、変形領域（５３）の外周面（６２）は、前記２つの面（５８，５９）を互いにつなぐ少なくとも１つの通路（６５）を有しており、該通路（６５）は、少なくとも部分的に螺線を描いて延びるように配置されていることを特徴とする、ピストンシール要素。
2. 前記通路（６５）は、該通路の全長にわたって螺線を描いて延びるように形成されている請求項１に記載のピストンシール要素。
3. 前記ピストンシール要素（５１）の最小の壁厚は、通路深さの一倍半〜三倍に相当している請求項１に記載のピストンシール要素。
4. 前記ピストンシール要素（５１）の前記外周面（６２）の面積は、少なくともほぼ該ピストンシール要素の包絡面の面積に相当している請求項１に記載のピストンシール要素。
5. 前記外周面（６２）は、少なくとも４つの前記通路（６５）を有しており、該各通路の螺線は、同一のピッチを有している請求項１に記載のピストンシール要素。
6. 前記通路（６５）の幅は、該通路の深さの少なくとも四倍に相当している請求項１に記載のピストンシール要素。
7. 前記通路（６５）を画定する前記面（５８，５９）の少なくとも１つは、前記ピストンシール要素（５１）の縦軸線（７５）に対して垂直に配置されている請求項１に記載のピストンシール要素。
8. 前記螺線は、前記少なくとも１つの面（５８，５９）と４５度の角度をなしている請求項７に記載のピストンシール要素。
9. 前記ピストンシール要素（５１）は、シールリップ（８２）を含んでいる請求項１に記載のピストンシール要素。
10. 減速装置（２１）であって、シリンダーとピストンとから成るシリンダーピストンユニット（２２）を有しており、前記ピストン（４３）は、請求項１に記載の少なくとも１つのピストンシール要素（５１）を支持していることを特徴とする、減速装置。

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