JP5601483B2

JP5601483B2 - シリンダ装置及びドアクローザ

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Publication number: JP5601483B2
Application number: JP2013162503A
Authority: JP
Inventors: 敏裕大島; 利成佐藤
Original assignee: Hitachi Automotive Systems Ltd
Current assignee: Hitachi Astemo Ltd
Priority date: 2008-05-12
Filing date: 2013-08-05
Publication date: 2014-10-08
Anticipated expiration: 2028-12-02
Also published as: JP2014001856A

Description

本発明は、扉の開閉を補助するシリンダ装置及びこれを用いたドアクローザに関するものである。

開き戸にスプリングダンパー等のシリンダ装置をリンク結合して、扉の開閉に対してバネ力、減衰力を作用させることにより、扉を自動的に閉じたり、その閉じ開閉速度を調整したり、また、扉を開位置で保持するようにしたドアクローザが知られている。従来、この種のスプリングダンパー等のシリンダ装置を利用したドアクローザとしては、例えば特許文献１に記載されたものがある。

特許文献１に記載されたドアクローザは、圧縮コイルバネのバネ力を作動ロッドの伸長方向に作用させるようにしたスプリングダンパーを開き戸の扉と扉枠との間にリンク結合することにより、扉の開度に応じて、扉が閉じ位置付近にある場合には、閉方向の力を付与し、また、扉が全開位置付近にある場合には、扉を開位置で保持する。

特開２００８−２１２４号公報

しかしながら、上記特許文献１に記載されたものでは、スプリングダンパーが最も短縮される中間位置にある場合に、比較的強いバネ力が発生してしまうという問題があった

本発明は、上記問題点を解決したシリンダ装置及びこれを用いたドアクローザを提供することを目的とする。

上記の課題を解決するために、本発明に係るシリンダ装置は、筒状のシリンダ部材と、
前記シリンダ部材の内部の少なくとも一部に封入された作動流体と、
前記シリンダ部材に対して軸方向に移動可能に支持され、一端が前記シリンダ部材の端部から突出するロッドと、
前記シリンダ部材の一端部に固定されて、前記ロッドが挿通されるロッドガイドと、
前記シリンダ部材の内部に設けられ、前記ロッドの前記シリンダ部材からの突出長さが、所定長さ以上のとき、前記ロッドを突出させる方向にバネ力が付与された状態で前記ロッドがストローク可能とし、所定長さ未満のとき、前記ロッドにバネ力が付与されない状態で前記ロッドがストローク可能とするバネ手段を含むバネ機構と、
前記ロッドの軸方向の移動に対して、減衰力を付与する減衰力発生機構と、
前記シリンダ部材の中間部の内部に固定されて、前記ロッドが挿通される中間ロッドガイドと、
が設けられ、
前記減衰力発生機構は、前記ロッドに連結されて前記シリンダ部材の内部の前記作動流体中を移動するピストンに設けられた作動流体の流路に流通抵抗を付与することによって減衰力を発生させ、
前記バネ手段の一側は前記中間ロッドガイドにより支持され、
前記バネ機構と前記減衰力発生機構とは、前記シリンダ部材内に軸方向に沿って配置され、
前記中間ロッドガイドの内径は、前記ロッドガイドの内径よりも大きいことを特徴とする。

また、本発明に係るドアクローザは、上記シリンダ装置の一側を扉側に、他側を扉枠側に、回転可能に結合して用いることを特徴とする。

本発明に係るシリンダ装置及びドアクローザによれば、扉の開閉を補助するために望まれる特性を得ることができる。

この発明の一実施例によるスプリングダンパーの縦断面図で、ピストンロッドが最も収縮した状態を示す。クラッチリングとクラッチボールとを展開して示す外観斜視図。この発明によるスプリングダンパーを扉に装着した状態を示す線図で、扉が閉まった状態を示す。図１と同様の縦断面図で、ピストンロッドが少し押込まれた状態を示す。図３に示すスプリングダンパーの縦断面図。図３と同様の線図で、扉が少し開いた状態を示す。図１と同様のスプリングダンパーの縦断面図で、ピストンロッドが少し押込まれた状態を示す。図３と同様の線図で、ピストンロッドの先端がデッドポイントにある状態を示す。図３と同様の線図で、扉が開放方向に付勢されると共に、制動がかかった状態を示す。図１と同様のスプリングダンパーの縦断面図で、ピストンロッドが最大限に伸長した状態を示す。本発明の実施例３に係るシリンダ装置の縦断面図である。図１０に示すシリンダ装置において、ピストンロッドが伸長した状態を示す縦断面図である。図１０に示すシリンダ装置において、ピストンロッドがストローク端まで伸長した状態を示す縦断面図である。図１０に示すシリンダ装置のピストン部を拡大して示す縦断面図である。図１０に示すシリンダ装置のピストンの端面図である。図１０に示すシリンダ装置のシャッタの端面図である。本発明の実施例３の第１変形例に係るシリンダ装置のピストン部を拡大して示す縦断面図である。図１６に示すシリンダ装置のピストンの端面図である。図１６に示すシリンダ装置のシャッタの端面図である。本発明の実施例３の第２変形例に係るシリンダ装置の縦断面図である。本発明の実施例３の第３変形例に係るシリンダ装置のシリンダ部を拡大して示す縦断面図である。

筒状のシリンダ部材と、
前記シリンダ部材に対して軸方向に移動可能に支持され、一端が前記シリンダ部材の端部から突出するロッドと、
前記シリンダ部材の内部に設けられ、前記ロッドの前記シリンダ部材からの突出長さが、所定長さ以上のとき、バネ力を付与し、所定長さ未満のとき、前記ロッドにバネ力を付与しないバネ機構を備えていることを特徴とするシリンダ装置。

開き戸の扉と扉枠との間に、前記扉が閉位置及び開位置にあるとき、伸長状態となり、閉位置と開位置との間の位置にあるとき、短縮状態となるように連結されて、前記扉の開閉を補助するドアクローザであって、
筒状のシリンダ部材と、
前記シリンダ部材に対して軸方向に移動可能に支持され、一端が前記シリンダ部材の端部から突出するロッドと、
前記シリンダ部材の内部に設けられ、前記ロッドの前記シリンダ部材からの突出長さが、所定長さ以上のとき、前記ロッドの突出方向にバネ力を付与し、所定長さ未満のとき、前記ロッドにバネ力を付与しないバネ機構を備えていることを特徴とするドアクローザ。

開き戸の扉と扉枠との間に、前記扉が閉位置及び開位置にあるとき、伸長状態となり、閉位置と開位置との中間位置にあるとき、短縮状態となるように連結されて、前記扉の開閉を補助するドアクローザであって、
作動液が封入されたシリンダと、
前記シリンダに対して軸方向に移動可能に支持され、一端が前記シリンダの端部から突出するロッドと、
前記ロッドに軸周りの回転しないように連結されて前記シリンダ内を２室に区画するピストンと、
前記ピストンに設けられ、前記ピストンによって区画された２室を互いに連通する連通路と、
前記ピストンの端部に回転可能に取付けられて、その回転位置に応じて前記連通路の流路面積を変化させるシャッタと、
前記シリンダの内部に軸周りに回転しないように固定され、前記ロッドをそのストローク端まで移動させたとき、前記シャッタと係合して前記シャッタを前記シリンダに対して回転方向に固定する係合部材と、
前記ロッドの前記シリンダからの突出長さが、所定長さ以上のとき、前記ロッドに突出方向のバネ力を付与し、所定長さ未満のとき、前記ロッドにバネ力を付与しないバネ機構を備えていることを特徴とするドアクローザ。

開き戸の扉と扉枠との間に連結されて、前記扉の開閉を補助するドアクローザであって、
作動液が封入されたシリンダ部材と、
前記シリンダ部材に対して軸方向に移動可能に支持され、一端が前記シリンダ部材の端部から突出するロッドと、
前記ロッドの端部に軸周りの回転しないように連結されて前記シリンダ部材の内部を２室に区画するピストンと、
前記ピストンに設けられ、前記ピストンによって区画された２室を互いに連通する連通路と、
前記ピストンの前記ロッド側の端部に回転可能に取付けられて、その回転位置に応じて前記連通路の流路面積を変化させるシャッタと、
前記シリンダ部材の中間部に軸周りに回転しないように固定され、前記ロッドが軸方向に移動可能に貫通され、前記ロッドの軸方向に沿って作動液の流路を形成し、前記ロッドを突出方向にそのストローク端まで移動させたとき、前記シャッタと係合して前記シャッタを前記シリンダ部材に対して回転方向に固定する係合部材とを備えていることを特徴とするドアクローザ。

また、本発明に係るスプリングダンパーでは、作動油が充填され、ピストンが嵌装される第１シリンダと、筒状のクラッチリングが摺動可能に嵌装される第２シリンダとを軸線方向に沿って、かつ隔壁を介して連接し、上記第１及び第２シリンダの開口端を第１及び第２蓋プラグにより夫々閉塞すると共に、外側にクラッチリングを嵌装し、第２蓋プラグ及び上記隔壁を貫通して、内端に上記ピストンを装着したピストンロッドを設け、上記クラッチリングを半径方向に貫通する少なくとも一つのボール収納孔に夫々クラッチボールを半径方向に移動可能に収納し、一方、第２シリンダの内周面、及び第２シリンダ内におけるピストンロッドの外周面の軸線方向における所定位置に、夫々クラッチボールの一部が係入できる環状の内側及び外側クラッチ溝を形成したので、クラッチボールを内側クラッチ溝とクラッチリングのボール収納孔に跨らせたり、ボール収納孔と外側クラッチ溝との間に跨らせたりすることによって作動力の切替を行い、スプリングダンパーの制御機構を合理的にしてその使用範囲を拡大した。

以下、この発明の一実施例を図面を参照して説明する。
なお、この実施例は、本発明のスプリングダンパーをスイング扉の開閉制御に適用した場合を示す。

図１において符号１はスプリングダンパーのシリンダの全体を示し、このシリンダ１は、作動油が充填され、ピストン２が摺動可能に嵌装される第１シリンダ３と、筒状のクラッチリング４が摺動可能に嵌装される第２シリンダ５とを軸線方向に沿って、かつ隔壁６を介して連設してなる。

図示の実施例では、上記隔壁６はシリンダ筒の段部と、ピストンロッド７と液密に嵌合する隔壁プラグ（付番せず）とからなる。

上記第１及び第２シリンダ３、５の開口端は、夫々第１及び第２蓋プラグ８、９によって閉塞される。

上記シリンダ１に装着されるピストンロッド７は、上記蓋プラグ９及び隔壁６を貫通しており、その第１シリンダ３内に臨む内端にはピストン２が装着されている。

また、ピストンロッドの第２シリンダ５内における部分には、厚肉筒状の上記クラッチリング４が嵌装されている。

上記クラッチリング４には、その筒部を半径方向に貫通するようにして、複数個（図示の実施例では４個）のボール収納孔１１、１１が等角度間隔で形成されており、各ボール収納孔１１にはクラッチボール１２が夫々クラッチリングの半径方向に移動可能に収納されている。

一方、第２シリンダ５の内周面、及び第２シリンダ内におけるピストンロッド７の外周面の軸線方向における所定の位置に、夫々クラッチボール１２の一部が係入できる環状の内側及び外側クラッチ溝１３（図４参照）、１４が形成されている。
図示の実施例では、各クラッチ溝は横断面が台形である。

そして、隔壁６とクラッチリング４との間に圧縮コイルばね１５が弾装されており、この圧縮コイルばねの弾力によりクラッチリング４は図１で左方に、すなわち、第２シリンダ５から脱出する方向に付勢されているが、図１に示す状態では、クラッチボール１２が内側クラッチ溝１３とクラッチリングのボール収納孔１１との間に跨がっているので、クラッチリング４は第２シリンダの内周面に係止されており、したがって圧縮コイルばねの弾力は第２シリンダ５に担持される。

他方、第１シリンダ内におけるピストン２には、ピストンロッド７の伸長時緩衝する形式のオリフィス装置が設けられている。

かかるオリフィス装置は周知であるから詳細な説明は省略するが、例えば、ピストンを軸線方向に貫通する連通孔１６の図１で左側の開口を覆うオリフィス孔付の可撓性のオリフィス板で構成することができる。
なお、このオリフィス装置は、後述の実施例３のピストン部の構造を用いてもよい。

また、図１に示すように、上記クラッチボール１２が内側クラッチ溝１３とボール収納孔１１に跨がってピストンロッド７がクラッチリング４から自由になっているとき、ピストン２と嵌合する第１シリンダ３の内壁が拡径され、逃げ溝１７が形成されている。

なお、図１において符号１８は第１シリンダ３内に形成された空気室を示し、この空気室１８は遊動プラグ１９により第１シリンダ３とは液密に区画されて、温度変化による作動油の膨張、収縮を吸収するものであるが、この空気室は従来周知であり、本願発明の要旨ではないので、更に詳細な説明は省略する。

上記のように構成されたこの発明の一実施例によるスプリングダンパーは、図３に示すように、例えばピストンロッドの先端２１をブラケットを介して扉２２又は扉枠２３の一方に、シリンダの基端４をブラケットを介して扉２２又は扉枠２３の他方に、夫々揺動可能にリンク結合して使用する。

このときのスプリングダンパーの各部材の位置関係は例えば図４に示すごとくである。
そこで、扉を開けていくと、図５に示すようにピストンロッド７をシリンダ１に押込むから、スプリングダンパーのピストンロッド７は図６に示すように右方向に移動する。

このときには、ピストンロッド７の圧縮コイルばね１５を押し縮める方向に押動するが、ピストンの図示しない前記オリフィス板が弾性変形し、作動油を連通孔１６（図６参照）を通して右方から左方に移動させるので、ピストンロッド７は緩衝されずに軽くシリンダ１内に押込まれる。

なお、ピストンロッド７が図６に示す位置にあるとき、内側及び外側クラッチ溝１３、１４が軸線方向において整合し、それまで外側クラッチ溝１４とボール収納孔１１との間に跨がっていたクラッチボール１２が内側クラッチ溝１３とボール収納孔１１との間に跨がるようになり、ピストンロッド７がクラッチリング４から解放されて自由になる。

したがって、ピストンロッド７は圧縮コイルばね１５を押し縮める必要が無くなるので更に軽くシリンダ１内に押込まれる。

更に扉を開けると、図７に示すように、扉の蝶番の回動軸２５、ピストンロッドの先端２１及びシリンダの基端２４が一直線上に並び、図１に示すように、ピストンロッド７が最も深くシリンダ内に押込まれる（所謂デッドポイント）。

図７に示す状態から更に扉を開けると、今度は図１に示す状態からピストンロッド７及びピストン２が左方に移動するので、上記オリフィス装置が作動してピストン２に制動がかかるようになるが、このときには、ピストン２の周囲における第１シリンダ３の内周面が拡径されているので、作動油はピストン２の外周面と逃げ溝１７との間を図１において左方から右方に流れ、ピストンロッド７は負荷無く左方に移動する。

やがてピストンロッド７は図６に示す位置に迄伸長するが、このときには、扉２２は図８に示すように例えば７０度位開き、同時にクラッチボール１２が外側クラッチ溝１４とボール収納孔１１との間に跨がるようになり、ピストンロッド７とクラッチリング４とが一体的に連結される。

このときからピストンロッド７は圧縮コイルばね１５の弾力を受けるようになり、同時にオリフィス装置が作動すると共に、ピストン２が第１シリンダ３の小径部に移動するので、ピストンロッド７に連結された扉２２は緩衝されつつ開放方向に付勢される。

すなわち、この発明によるスプリングダンパーは新規な扉オープナー（扉自動開放装置）となる。

そして、図９に示すように、ピストンロッド７は図９に示すように最大限伸長し、このときにはピストンロッド７は扉２２のストッパーとなる。

この状態から扉を閉めていくと、図４に示すようにピストンロッド７は圧縮コイルばね１５を押し縮めつつシリンダ内に押込まれていくが、このときにはオリフィス装置は作動しないので、軽く扉は閉まっていく。

更に扉が閉まっていくと、スプリングダンパーは図６及び図１に示す状態まで押込まれ、扉が図７に示す状態（スプリングダンパーは図１に示す状態）より更に閉鎖方向に移動すると、今度はスプリングダンパーのピストンロッド７は伸長を始め、図６に示す状態から、例えば扉の開角度が約２０度の状態から、今度は扉の閉鎖方向においてピストンに制動がかかるようになる。

換言すれば、スプリングダンパーは今度はドアクローザとして作動を始め、図４に示す状態で扉を完全に閉鎖すると共に、その閉鎖を弾性的に保持する。

図示の実施例では、圧縮コイルばね１５を隔壁６とクラッチリング４との間に弾装するものとしたが、これは第２蓋プラグ９とクラッチリング４との間に弾装するようにすれば、ピストンロッドが収縮するときにこれを緩衝するスプリングダンパーとすることができる（図示せず）。

但し、このときには、設定したピストンの伸長量に応じて、内側及び外側クラッチ溝１３、１４のピストン２の長さ方向における形成位置を適切に設定するものとする。

本発明の実施例３について図１０から図１５を参照して説明する。
本実施例に係るシリンダ装置の縦断面図を図１０に示す。図１０に示すように、シリンダ装置３０は、略有底円筒状のシリンダ部材３１の開口端部に、内周部がピストンロッド４０と摺動するベアリングとなっているロッドガイド３２が挿入され、シリンダ部材３１の開口端部をカシメることで固定されている。ロッドガイド３２の内側には、シリンダ部材内部と外部をシールするゴム製で内部に金属環が埋め込まれたオイルシール３３が装着されている。また、シリンダ部材３１の中間部の内部に中間ロッドガイド３４が取付けられて、この中間ロッドガイド３４によってシリンダ部材３１の内部が底部側のシリンダ部３５と、開口部側のロッド案内部３６とに区画されている。なお、この中間ロッドガイド３４は、ロッドガイド３２と同様にピストンロッド４０と摺動するベアリングとしてもよいが、この場合、ロッドガイド３２と中間ロッドガイド３４との同軸性を高くする必要があるので、中間ロッドガイド３４はロッドガイド３２よりも内径を大きくした方が製作性がよい。更に、シリンダ部３５には、フリーピストン３７が摺動可能に嵌合され、フリーピストン３７によって、シリンダ部３５内が底部側のガス室３８と中間ロッドガイド３４側のシリンダ室３９とに区画されている。

シリンダ部材３１には、ロッドガイド３２及びオイルシール３３を摺動可能かつ液密的に貫通してピストンロッド４０が挿入されている。ピストンロッド４０の基端側は、中間ロッドガイド３４を貫通してシリンダ室３９の内部まで延びて、その先端部に減衰力発生機構を構成するピストン４１が連結されている。ピストン４１は、シリンダ部３５に摺動可能に嵌合して、その外周のピストンシール部材としてのＯリング４１Ａにより、シリンダ室３９内を中間ロッドガイド３４側のロッド側室３９Ａとフリーピストン３７側のボトム側室３９Ｂとの２室に区画している。そして、シリンダ室３９及びロッド案内部３６内には、作動液が封入され、ガス室３８内には大気圧程度の低圧ガスが封入されている。この大気圧程度のガスとは、ピストンロッド４０が最大長のときに大気をガス室に導入したものである。よって、使用時は、温度条件等によって、大気圧より高い場合もある。

また、シリンダ装置の要求特性によって、ガス圧は多少高くてもよいが、ガス圧が高いと、後述のフリー区間で多少のバネ力が発生することになるので、望ましくは、シリンダ装置や扉等の取付側のフリクションより小さい力となるガス圧が望ましい。
さらには、ガス室を大気開放してもよい。この場合、大気開放する孔には、フィルタを設けたほうがよい。

シリンダ装置３０の中間ロッドガイド３４及びピストン４１付近の拡大図を図１３に示し、ピストン４１の中間ロッドガイド３４側の端面の拡大図を図１４に示す。図１３及び図１４に示すように、ピストンロッド４０の基端部には、縮径された円形断面のガイド部４２及び更に縮径された取付部４３が形成されている。そして、ピストンロッド４０の取付部４３がピストン４１の中央の取付部４３と略同形状の取付開口４４を貫通し、その先端部をかしめてピストンロッド４０がピストン４１に結合されている。取付部４３及び取付開口４４は、側面部が面取りされた形状であり、これにより、ピストンロッド４０とピストン４１とは、回転方向にも固定されている。

ピストン４１には、ロッド側室３９Ａとボトム側室３９Ｂとを連通させる連通路４５が軸方向に沿って貫通されている。連通路４５は、本実施例では、図１４に示すように、ピストン４１の円周方向に沿って等間隔で３箇所に配置されている。ピストン４１の中間ロッドガイド３４側の端部には、図１５に示す円板状のシャッタ４６が取付けられている。シャッタ４６は、その円形の中央開口４７にピストンロッド４０のガイド部４２が挿入されて、ピストン４１に対して回転可能に支持されている。ピストンロッド４０のガイド部４２の基部に形成された段部とシャッタ４６との間に皿バネ４８が介装され、シャッタ４６は、皿バネ４８のバネ力によってピストン４１に押圧されており、そのバネ力に抗して軸方向に移動可能となっている。

シャッタ４６には、ピストンの連通路４５に対向する部位に、径の異なる複数のオリフィス通路４９が貫通されており、シャッタ４６を回転させて、複数のオリフィス通路４９の内に１つを連通路４５に選択的に連通させることにより、連通路４５の流路面積を調整できるようになっている。このとき、オリフィス通路４９は、３つの連通路４５のいずれに連通させてもよく、残りの連通路４５は、シャッタ４６によって閉鎖されることになる。本実施例では、３つの異なる径のオリフィス通路４９が設けられており、シャッタ４６の回転位置に応じて連通路４５の流路面積を３段階に調整することができる。

なお、オリフィス通路４９の数を増加させれば、増加させた分の流路断面積を得られる。また、極小の流路面積を必要とする場合は、オリフィス通路をなくし、シャッタ４６とピストン４１の接触面等からのリークをオリフィス通路とみなしてもよい。また、この場合、積極的にシャッタ４６とピストン４１の接触面に溝を設けて流路を形成してもよい。

ピストン４１の中間ロッドガイド３４側の端面の外周部には、円周方向に沿って複数の円形のディテント凹部５０が形成され、シャッタ４６の端面の外周部には、ディテント凹部５０に対向する部位に略半球面状のディテント凸部５１が突出されている。そして、ディテント凹部５０及びディテント凸部５１によって回転位置割出し手段を構成し、これらの係合により、ピストン４１の連通路４５とシャッタ４６の選択されたオリフィス通路４９とが連通するシャッタ４６の回転位置を割出すと共にその位置を保持することができる。また、皿バネ４８が撓んでシャッタ４６が軸方向に移動することにより、ディテント凹部５０とディテント凸部５１との係合が解除されて、シャッタ４６を回転させることができる。本実施例では、シャッタ４６には、円周方向に沿って等間隔で３つのディテント凸部５１が設けられ、これら３つのディテント凸部５１のそれぞれに対して、３つのオリフィス通路４９を割出すために３つのディテント凹部５０が必要であり、したがって、ピストン４１には、３個のディテント凹部５０が３箇所に配置され、合計９個のディテント凹部５０が設けられている。また、シャッタ４６の外周部には、直径方向に沿った２箇所に矩形の切欠５２が設けられている。
なお、ディテント凸部５１は、シャッタ４６に鋼球を埋め込んでもよく、また、シャッタ４６を鍛造成型したり、プレス成型や切削によりシャッタ自身で構成してもよい。また、その形状もスムーズにシャッタ４６が回転できる形状であれば、円錐等であってもよい。

図１３を参照して、中間ロッドガイド３４は、外周部に環状溝５３が形成され、環状溝５３の底部の一部に回り止め凹部５４が設けられている。そして、シリンダ部材３１を外周側からかしめて内周部にカール部５５を突出させ、カール部５５を環状溝５３に挿入することにより、中間ロッドガイド３４を軸方向に固定している。さらに、カール部５５の一部を外側からかしめて内側に回り止め凸部５６を突出させ、この回り止め凸部５６を回り止め凹部５４に挿入することにより、中間ロッドガイド３４を回転方向に固定している。中間ロッドガイド３４には、ピストン４１に取付けられたシャッタ４６の２つの切欠５２に対向させて２つの係合凸部５７が突出されている。なお、図１３においては、その破断位置の関係で、２つの係合凸部５７の一方のみが図示されている。そして、図１２に示すように、ピストンロッド４０を伸長させ、中間ロッドガイド３４の係合凸部５７とシャッタ４６の切欠５２とを係合させると、中間ロッドガイド３４は、シャッタ４６をシリンダ部材３１に対して回転方向に固定する係合部材として機能し、シリンダ部材３１とピストンロッド４０とを相対回転させることにより、ピストン４１に対してシャッタ４６を回転させることができる。なお、中間ロッドガイド３４は、ピストンロッド４０との間に隙間を有しており、ロッド案内部３６の内部とシリンダ室３９との間に作動液の流路が形成されるようになっている。

また、ピストン４１に取付けられたシャッタ４６は、上述のオリフィス通路４９によってピストン４１の連通路４５の流路面積を調整するほか、逆止弁の弁体としても機能する。すなわち、連通路４５のボトム側室３９Ｂ側からロッド側室３９Ａ側への作動液の流れに対して、シャッタ４６が皿バネ４８のバネ力に抗して軸方向に移動してピストン４１の端面から離間することにより、シャッタ４６とピストン４１の間が流路となりオリフィス通路４９による流通抵抗を付与することなく、この方向の流れを許容する。

図１０を参照して、シリンダ部材３１のシリンダ部３５の内周面には、軸方向に沿って所定の範囲Ｌにわたって延びるバイパス凹部５８が形成されている。本実施例では、バイパス凹部５８は、シリンダ部３５の周方向に沿って等間隔で３箇所に設けられている。そして、ピストン４１がこのバイパス凹部５８の範囲Ｌの間にあるとき、バイパス凹部５８とピストン４１との間に隙間が生成され、この隙間によってロッド側室３９Ａとボトム側室３９Ｂとの間で作動液は、殆ど流通抵抗を受けることなく流通する。
なお、バイパス凹部５８の中間ロッドガイド３４側端部は、ピストン４１との間に隙間の断面積が徐々に小さくなるように設定することにより、バイパス凹部５８が閉塞される際の油撃を小さくすることができる。

ロッド案内部３６には、ピストンロッド４０にバネ力を付与するバネ機構Ｂが設けられている。バネ機構Ｂの構成について図１０を参照して説明する。シリンダ部材３１内に円筒状のガイドスリーブ５９が挿入、嵌合され、その両端部がオイルシール３３及び中間ロッドガイド３４に当接して軸方向に固定されている。ガイドスリーブ５９の中間部には、内周溝である内周クラッチ溝６０が形成されている。本実施例では、ガイドスリーブ５８は、内周クラッチ溝６０の加工性を考慮して、内周クラッチ溝６０の中間ロッドガイド３４側の端部でガイドスリーブ５９Ａ、５９Ｂに２分割されていが、これらを一体に形成してもよい。ピストンロッド４０には、ガイドスリーブ５８に対向する部位の中間部に外周クラッチ溝６１が形成されている。内周クラッチ溝６０及び外周クラッチ溝の側部はテーパ状に形成されている。
なお、ガイドスリーブ５９は、強度上、金属製が望ましいが、軽量化のためには、強化された樹脂を用いた方がよい。また、あえてガイドスリーブ５９を設けずに、シリンダ部材３１の内周クラッチ溝６０該当部のみ拡径してシリンダ部材３１とガイドスリーブ５９を共用化してもよい。

ガイドスリーブ５９とピストンロッド４０との間には、鋼球からなるボール６４（球体）の保持部材である円筒状のクラッチリング６２が、これらに対して摺動可能に嵌合されている。クラッチリング６２は、図２に示すものと同様の構造であり、その側壁には、径方向貫通する複数のボール穴６３が等間隔で放射状に配置され、それぞれのボール穴６３には、直径がボール穴６３とほぼ等しく、クラッチリング６２の肉厚よりも大きいボール６４が摺動可能に挿入されている。そして、ガイドスリーブ５８の内周クラッチ溝６０とピストンロッド４０の外周クラッチ溝６１とは、深さがほぼ等しく、ボール６４の直径は、クラッチリング６２の側壁の肉厚と外周溝６０及び内周溝６１の深さとの和に等しい。これにより、ボール６４が挿入されたクラッチリング６２がガイドスリーブ５８とピストンロッド４０との間に挿入された状態では、必ずボール６４が外周溝６０及び内周溝６１の少なくとも一方に挿入された状態となる。中間ロッドガイド３４とクラッチリング６２との間には、バネ手段である圧縮コイルバネ６５が介装されて、クラッチリング６２を常時オイルシール３３側へ向かって付勢している。
なお、ボール６４は必ずしも球体である必要なく、例えば断面円形の環状リングを周方向３個所程度で分断したようなものであってもよい。

シリンダ部３５のバイパス凹部５８及びバネ機構Ｂのガイドスリーブの内周クラッチ溝６０及びピストンロッド４０の内周溝６１の配置は、シリンダ装置３０の適用条件に応じて適宜設定することができる。本実施例の例では、図１０に示すように、ピストンロッド４０の外周クラッチ溝６１がガイドスリーブ５８の内周クラッチ溝６０に対して中間ロッドガイド３４側にあるとき、ピストン４１がバイパス凹部５８の範囲Ｌの範囲内にあり、図１１に示すように、ピストンロッド４０が伸長して、その外周クラッチ溝６１がガイドスリーブ５８の内周クラッチ溝６０に対してオイルシール３３側にあるとき、ピストン４１がバイパス凹部５８の範囲Ｌから中間ロッドガイド３４側に外れるように設定されている。

シリンダ部材３１の底部には、シリンダ装置３０をリンク結合するための取付部６６がシリンダ部材３１の軸周りに回転可能に取付けられ、ピストンロッド４０の突出側の先端部には、取付部６７が固定されている。なお、この取付部６６，６７の形状は、扉等の被取付部材に合わせた形状となる。

以上のように構成した本実施例の作用について次に説明する。
シリンダ装置３０は、図３、図５、図７及び図８に示す実施形態と同様、取付部６６及び取付部６７を開き戸の扉２２及び扉枠２３にリンク結合してドアクローザとして使用することができる。

そして、図７に示すように、扉２２が中間位置にあるとき、図１０に示すように、ピストンロッド４０の外周クラッチ溝６１がガイドスリーブの内周クラッチ溝６０に対して中間ロッドガイド３４側にある。このとき、クラッチリング６２のボール穴６３に挿入されたボール６４がガイドスリーブ５８の内周クラッチ溝６０に挿入された状態で、ピストンロッド４０の外周面によって径方向内側への移動が規制されるので、クラッチリング６２は、圧縮コイルバネ６５のバネ力に抗して軸方向に固定される。これにより、ピストンロッド４０に圧縮コイルバネ６５のバネ力は作用しない。この区間をフリー区間という。

また、このフリー区間において、ピストン４１は、ピストンロッド４０の伸縮に対してシリンダ部３５のバイパス凹部４５の範囲Ｌの範囲内でストロークする。このとき、作動液は、ピストン４１とバイパス凹部４５との間の隙間を殆ど抵抗なく流通するので、ピストンロッド４０の伸縮に対して殆ど減衰力は発生しない。なお、ピストンロッド４０の伸縮によるロッド案内部３８の内部及びシリンダ部３９内の容積変化に対して、ガス室３８内のガスが圧縮、膨張するが、ガス室３８内は大気圧程度の低圧であるため、この圧力はピストンロッド４０の伸縮に殆ど影響しない。

このフリー区間では、ピストンロッド４０は、殆ど抵抗を生じることなく、自由に伸縮させることができるので、扉２２は、図７に示す中間位置にあるとき、シリンダ装置３０から殆ど抵抗を受けることなく自由に開閉両方向に移動させることができる。

次に、図５に示すように、扉２２を閉じ位置付近まで移動させると、図１１に示すように、ピストンロッド４０が伸長して、その外周クラッチ溝６１がガイドスリーブ５８の内周クラッチ溝６０に対してオイルシール３３側に移動する。このとき、ピストンロッド４０の外周クラッチ溝６１が、ガイドスリーブ５８の内周クラッチ溝６０を通過する際、ボール６４がピストンロッド４０の外周溝６４に挿入されて、クラッチリング６２は、ガイドスリーブ５８に対する軸方向の固定が解除されると共に、ピストンロッド４０に対して軸方向に固定される。これにより、圧縮コイルバネ６５のバネ力により、クラッチリング６２と共にピストンロッド４０が伸長方向に付勢され、扉２２は、図３に示す閉じ位置まで自動的に移動する。この区間を付勢区間という。

この付勢区間では、図１１に示すように、ピストン４１は、バイパス凹部５８の範囲Ｌから外れているので、ピストンロッド４０の伸長に対して、ロッド側室３９Ａ側の作動液がシャッタ４６のオリフィス通路４９及びピストン４１の連通路４５を通ってボトム側室３９Ｂ側へ流れ、オリフィス通路４９の流路面積によって減衰力が発生する。これにより、扉２２の移動速度を減速することができ、扉２２が閉じる際の衝撃及び騒音を軽減することができる。

そして、シャッタ４６を回転させてピストン４５の連通路４５に連通させるオリフィス通路４９を選択的に切換えることにより、減衰力を調整することができ、扉２２の重量、寸法、所望の閉じ速度等に応じて、あるいは、経年変化や室温の変化等による特性の変化に対して、適切な減衰力を得ることができる。減衰力を切換える際には、図１２に示すように、ピストンロッド４０を最大突出状態となる位置、すなわち扉２２を全開位置に移動させて、中間ロッドガイド３４の係合凸部５７とシャッタ４６の切欠５２とを係合させる。この状態で、シリンダ部材３１を回転させることにより、シャッタ４６を回転させることができる。これにより、シリンダ装置３０を開き戸に装着した状態で減衰力を調整することができる。このとき、シャッタ４６の回転位置は、ディテント凹部５０とディテント凸部５１との係合、離脱によるディテント作用によって容易に割出すことができる。なお、シャッタ４６の回転位置は、シリンダ部材３１及びピストンロッド４０にマーキングすることによって目視することができ、また、マーキングがなくても、ディテント凹部５０とディテント凸部５１とのディテント作用の感触によって認識することができる。本実施例では、図１４に示すように３個一組のディテント凹部５０が３組、３個のディテント凹部５０の間隔（３０度）と、隣り合う組のディテント凹部５０の間隔（６０度）と異っているので、大中小と三段階切り替わった後に、次の大に戻ったことが、この角度の違いで感触として認識できる。
なお、この３個一組のディテント凹部５０の各間隔も変えてもよい。

扉２２を閉じた状態から開く場合には、ピストンロッド４０の短縮よるピストン４１のストロークに対して、シャッタ４５が逆止弁として作用し、皿バネ４８が撓んでシャッタ４６がピストン４１から離間して連通路４５が開き、ボトム側室３９Ｂ側の作動液がロッド側室３９Ａ側へ殆ど流通抵抗なく流れる。これにより減衰力が殆ど発生しないので、圧縮コイルバネ６５のバネ力のみに抗して扉２２を円滑に開くことができる。

そして、扉２２が所定の位置まで開かれると、図１０に示すように、ピストンロッド４０が短縮して、その外周クラッチ溝６１がクラッチリング６２と共にガイドスリーブ５８の内周クラッチ溝６０を通過する際、ボール６４がガイドスリーブ５８の外周溝６０に挿入されて、クラッチリング６２は、ピストンロッド４０に対する軸方向の固定が解除されると共に、ガイドスリーブ５８に対して軸方向に固定される。これにより、ピストンロッド４０は、圧縮コイルバネ６５のバネ力から開放されて自由に移動できるようになり、付勢区間からフリー区間に切り替わる。

また、図８に示すように、扉２２を全開位置付近まで移動させると、再び図１１に示す付勢区間となり、ピストンロッド４０が伸長することにより、上述の扉を閉じ位置付近まで移動させた場合と同様、クラッチリング６２がピストンロッド４０側に固定されて、圧縮コイルバネ６５のバネ力によってピストンロッド４０が伸長し、ピストンロッド４０の伸長に対してオリフィス通路４９による減衰力が作用する。これにより、扉２２は、自動的に全開位置に移動して保持される。このとき、扉２２の移動速度を減速することができ、扉２２が全開となる際の衝撃及び騒音を軽減することができる。

次に、上記本実施例３の第１乃至第３変形例について、図１６乃至図２０を参照して説明する。なお、以下の説明において、図１０乃至図１５に示す実施例３に対して、同様の部分には同一の符号を用いて、異なる部分についてのみ詳細に説明する。

第１変形例について、図１６乃至図１８を参照して説明する。本変形例のピストン４１付近の拡大縦断面図を図１６に示し、ピストン４１の中間ロッドガイド３４側の端面を図１７に示し、また、シャッタ４６のピストン４１側の端面を図１８に示す。
本変形例では、図１６乃至図１８に示すように、上記実施例３に対して、シャッタ４６は、皿バネ４８が省略されて軸方向に固定されており、シャッタ４６を逆止弁として機能させる代りに独立した逆止弁６８が設けられている。また、ディテント凹部５０及びディテント凸部５１が省略され、代りに、逆止弁６８がディテント機構を兼ねている。

逆止弁６８の構造について説明する。ピストン４１には、ロッド側室３９Ａとボトム側室３９Ｂとを連通させる逆止弁通路６９が設けられている。逆止弁通路６９のシャッタ４６側の開口部は、拡径されてテーパ状のシート部７０が形成されている。一方、シャッタ４６には、シート部７０に対向する部位に弁穴７１が形成され、弁穴７１の底部に、ロッド側室３９Ａに開口する通路７２が貫通されている。そして、弁穴７１内にチャックボール７３を挿入してシート部７０に着座させ、弁穴７１の底部とチェックボール７３との間に圧縮コイルバネである弁バネ７４が介装されている。

これにより、逆止弁６８は、ボトム側室３９Ｂ側からロッド側室３９Ａ側への作動液の流れに対して、弁バネ７４が撓んでチェックボール７３がシート部７０から離座することにより、この方向の流れを許容する。一方、反対方向の流れに対しては、チェックボール７３がシート部７０に押付けられることによって遮断する。

次に逆止弁６８のディテント機能について説明する。逆止弁通路６９は、図１７に示すように、連通路４５の内周側に円周方向に沿って複数設けられており、チェックボール７３が弁バネ７４のバネ力に抗して後退しながらシート部７０のテーパ面を上ることにより、シャッタ４６を回転させることができる。また、チェックボール７３が弁バネ７４のバネ力によってテーパ状のシート部７０に押圧されてセンタリングされることにより、シャッタ４６の回転位置を割出すとともに、その位置を保持することができる。そして、３つの連通路４５のそれぞれに対して、３つのオリフィス通路４９のそれぞれの位置を割出すために、これらの配置に対応して、円周方向に３個ずつ３箇所に配置されている。
このように構成したことにより、本変形例に係るシリンダ装置は、上記実施例３と同様の作用効果を奏することができる。

次に、上記実施例３の第２変形例について、図１９を参照して説明する。図１９は、本変形例の全体の縦断面図を示している。
図１９に示すように、本変形例では、上記実施例３に対して、２分割されたスリーブ５８は、一体化されると共に、さらに、中間ロッドガイド３４と一体化されている。オイルシール３３が中間ロッドガイド３４に装着され、また、中間ロッドガイド３４とシリンダ部材３１との間にＯリング７５が設けられて、中間ロッドガイド３４で作動液がシールされており、ロッド案内部３６の内部に作動液が封入されていない。これにより、上記実施例３と同様の作用効果を奏すると共に、作動液の量を少なくすることができ軽量化を図ることができる。

次に、上記実施例３の第３変形例について、図２０を参照して説明する。図２０は、本変形例のシリンダ部３９の付近の拡大縦断面図を示している。
図２０に示すように、本変形例では、上記実施例３に対して、ピストン４１及びシャッタ４６の取付向き及び配置が反転されて、シャッタ４６がボトム側室３９Ｂ側に配置され、更に、シャッタ４６は、軸方向に固定されて、シャッタ４６を逆止弁の弁体として機能させる代りに独立した逆止弁７６が設けられている。また、シャッタ４６がボトム側室３９Ｂ側に配置されたことに対応して、中間ロッドガイド３４の係合凸部５７が省略され、代りに、ボトム側室３９にシャッタ４６の切欠５２に係合可能な係合部材７７が取付けられている。

逆止弁７６は、ピストン４１にロッド側室３９Ａとボトム側室３９Ｂとを連通する逆弁通路７８を設け、ピストン４１のロッド側室３９側の端部に、逆止弁通路７８を開閉するディスクバルブ７９を取付けて、逆止弁通路７８のボトム側室３９Ｂ側からロッド側室３９Ａ側への作動液の流れのみを許容するようにしたものである。なお、シャッタ４６には、逆止弁通路７８をボトム側室３９Ｂに常時連通させる複数の通路８０が設けられている。

係合部材７７は、外周溝８１を有する環状部材であり、シリンダ部３９内に嵌合され、シリンダ部材３１の側壁を外側から内側へかしめることによって、軸方向及び軸周りの回転方向に固定されている。また、係合部材７７には、ピストン４１に取付けられたシャッタ４６の切欠５２に対向させて係合凸部８２が突出されており、ピストンロッド４０を短縮させて、ピストン４１をシリンダ部材３１の底部側に移動させることにより、係合凸部８２をシャッタ４６の切欠５２に係合できるようになっている。

これにより、上記実施例３と同様の作用効果を奏することができる。また、減衰力を調整する際には、ピストンロッド４０を短縮させ、係合部材７７の係合凸部８２をシャッタ４６の切欠５２に嵌合させた状態で、シリンダ部材３１を回転させる。これにより、シャッタ４６の外周部が僅かに撓んでディテント凹部５０及びディテント凸部５１を係脱しながらシャッタ４６を回転させることができ、所望の減衰力に切換えることができる。

なお、上記各実施例では、減衰力を油液の流れる流路面積を絞ることによって得ているるが、いわゆる摩擦ダンパのように、ピストンとシリンダの間の摩擦によって減衰力を得てもよく、減衰力を発生できる構造であればよい。但し、流体、特に油液を用いることで、最も安定した減衰力を得ることができる。

また、ドアクローザとして前記各実施例のシリンダ装置を用いる場合は、周りに化粧ケースを設けたほうがよい。特に油液を用いた場合、ピストンロッドにほこり等が着くので、ケースをつけることが望ましい。

なお、前記実施例３では、ピストンロッド４０を最大長または最小長としたときに、シャッタ４６を回転させる構成としたが、シャッタの厚みを厚くし、係合凸部５７、８２の軸方向長さを長くすることで、最大長または最小長の少し手前でも減衰力調整が可能となる。これにより、本シリンダ装置を取り付けの際に、取り付ける者が、多少取り付け位置をずらして取り付けても減衰力の調整が可能となる。
また、係合凸部５７、８２を多少、軸方向に移動可能とすることでも同様の効果を得ることができる。

１シリンダ、２ピストン、３第１シリンダ、４クラッチリング、５第２シリンダ、６隔壁、７ピストンロッド、８第１蓋プラグ、９第２蓋プラグ、１１ボール収納孔、１２クラッチボール、１３内側クラッチ溝、１４外側クラッチ溝、１５圧縮コイルばね、１６連通孔、１７逃げ溝、１８空気室、１９遊動プラグ、２１先端、２２扉、２３扉枠、２４基端、２５回動軸、３０シリンダ装置、３１シリンダ部材、４０ピストンロッド、Ｂバネ機構

Claims

筒状のシリンダ部材と、
前記シリンダ部材の内部の少なくとも一部に封入された作動流体と、
前記シリンダ部材に対して軸方向に移動可能に支持され、一端が前記シリンダ部材の端部から突出するロッドと、
前記シリンダ部材の一端部に固定されて、前記ロッドが挿通されるロッドガイドと、
前記シリンダ部材の内部に設けられ、前記ロッドの前記シリンダ部材からの突出長さが、所定長さ以上のとき、前記ロッドを突出させる方向にバネ力が付与された状態で前記ロッドがストローク可能とし、所定長さ未満のとき、前記ロッドにバネ力が付与されない状態で前記ロッドがストローク可能とするバネ手段を含むバネ機構と、
前記ロッドの軸方向の移動に対して、減衰力を付与する減衰力発生機構と、
前記シリンダ部材の中間部の内部に固定されて、前記ロッドが挿通される中間ロッドガイドと、
が設けられ、
前記減衰力発生機構は、前記ロッドに連結されて前記シリンダ部材の内部の前記作動流体中を移動するピストンに設けられた作動流体の流路に流通抵抗を付与することによって減衰力を発生させ、
前記バネ手段の一側は前記中間ロッドガイドにより支持され、
前記バネ機構と前記減衰力発生機構とは、前記シリンダ部材内に軸方向に沿って配置され、
前記中間ロッドガイドの内径は、前記ロッドガイドの内径よりも大きいことを特徴とするシリンダ装置。
前記バネ機構は、前記ロッドの外周部に設けられた外周クラッチ溝と、前記外周クラッチ溝に対向して前記シリンダ部材の内側に設けられた内周クラッチ溝と、前記ロッドの前記シリンダ部材からの突出長さが所定長さ以上のとき、前記外周クラッチ溝と係合して前記ロッドに対して軸方向に固定されると共に前記シリンダ部材に対して軸方向に移動可能となり、前記ロッドの前記シリンダ部材からの突出長さが所定長さ未満のとき、前記内周クラッチ溝と係合して前記シリンダ部材に対して軸方向に固定されると共に前記ロッドに対して軸方向に移動可能となるクラッチ手段とを備え、
前記バネ手段は、前記クラッチ手段を付勢することを特徴とする請求項１に記載のシリンダ装置。
前記クラッチ手段は、前記外周クラッチ溝及び前記内周クラッチ溝の少なくとも一方に係合した状態で、前記内周クラッチ溝が設けられた前記シリンダ部材側の内周面と前記ロッドの外周面との間に挿入される複数の球体と、前記球体を保持する保持部材とを備えていることを特徴とする請求項２に記載のシリンダ装置。
請求項１に記載のシリンダ装置の一側を扉側に、他側を扉枠側に、回転可能に結合して用いることを特徴とするドアクローザ。