JP6469192B2 - ばね装置 - Google Patents

Description

本発明は、可動部材を休止位置から調整位置に向けて移動させるためのばね装置に関し、可動部材は、付勢ばねにより調整位置に向けて負荷される。ばね装置は、加圧ガスが充填されたガススプリングのシリンダを備え、そのシリンダの第１端部は、第１底部により閉鎖され、第２端部は第２底部により閉鎖され、シリンダ内は、軸線方向に変位可能なピストンにより、第１作動室及び第２作動室に分割され、第１作動室及び第２作動室は、絞りにより互いに連通され、ピストンは、第１作動室に亘って延在すると共に、第１底部から外方に向けてシール状態でガイドされたピストンロッドを有し、そのピストンロッドの自由端は、可動部材又は固定部材に固定されている。

この形式のばね装置における伸長力は、付勢ばね力と、主にピストンロッドの伸長運動を減衰するガススプリングの伸長方向における力の割合との和に基づく。この場合、減衰力は、シリンダ内のガス圧力に依存するものである。即ち、ガス圧力が増加すれば減衰力も高まる。

移動すべき部材の抵抗力の増加に伴い、ばね力も増加させる必要がある。このばね力の増加に限定したとしても、可動部材をその調整位置から休止位置に向けて手動で移動させる際には大きな力が求められる。加えて、可動部材をその休止位置から調整位置に向けて移動させる際に大きな減衰力も持たせるのであれば、可動部材を移動させる際には更に大きな力が求められる。

従って、本発明の課題は、冒頭に述べた形式のばね装置において、調整位置から休止位置に向けて移動すべき部材を調整する際に求められる力を低減することである。

この課題を解決するため、本発明に係るばね装置においては、ピストンに、第２作動室に亘って延在すると共に、第２底部から外方に向けてシール状態でガイドされた第２ピストンロッドが配置されることを特徴とするものである。

この構成により、ピストン両側の負荷面に作用する圧力が少なくとも実質的に等しくなるため、休止位置から調整位置に向けた調整に際してガススプリングによる圧力の影響が及ぶことがない。これにより、可動部材を調整位置から休止位置に向けて移動させるための手動力も低減される。

本発明に係るガススプリングにおいては、圧力が少なくとも実質的に均衡しているため、休止位置から調整位置に向けた移動に際して減衰力を高めることができる。この場合、調整位置から休止位置に向けた移動に際して求められる力が増加することはない。

絞り断面が同一である場合に減衰力を高めるためには、シリンダ内のガス圧力を増加させればよい。本発明に係るばね装置において、シリンダ内のガス圧力をこのように調整すれば、休止位置から調整位置に向けた移動及び調整位置から休止位置に向けた移動に際して所望の減衰力を容易に実現することができる。

ばね装置が車両に使用される場合、その機能安全性は−30℃〜＋80℃の温度範囲で保証されなければならない。ガススプリングにおけるガス容積は、温度変化に伴い拡大又は縮小するものではあるが、シリンダ内の容積が一定であるが故にガス容積の拡大又は縮小が生じないため、従来技術のガススプリングであればシリンダ内の圧力が低下又は増加する。従って、高温時には、調整位置から休止位置に向けた可動部材の移動を不可能にするか又は極めて大きな手動力を必要とする圧力が付加的に生じる。

本発明に係るばね装置であれば、ガススプリングの圧力が均衡しているため、温度変化が生じたとしても、休止位置から調整位置に向けた移動に際しても少なくとも実質的な影響が及ぶことはない。

圧力の均衡化は、第１ピストンロッド及び第２ピストンロッドが同一断面を有すれば更に最適化なものとなる。

絞りは、第１作動室及び第２作動室間における任意の接続部に配置することができる。

絞りがピストンを軸線方向に貫通する絞り孔として形成されるか又はシリンダの内壁に設けられる軸線方向絞り溝として形成されれば、付加的なスペースは不要である。

絞り溝がその全長に亘って異なる断面を有すれば、調整位置から休止位置に向けた移動に際して異なる減衰力を持たせることができる。

ばねは、用途及び利用可能なスペースに応じて、機械的な引張りばね又は圧縮ばねとして構成することができる。これらばねは、固定部材又は固定部材に接続された要素の任意の箇所に係合させることができる。

ばねは、シリンダ及び第１ピストンロッドを半径方向に遊びを有する状態で同軸状に包囲する圧縮コイルばねとして構成され、ばねの第１端部が、シリンダから突出する第１ピストンロッド領域に支持され、ばねの第２端部が、シリンダ又はシリンダに接続された部分に支持されるようにすればコンパクトな構成が実現される。

シリンダと同軸状に接続されたガイド管が、シリンダから第２ピストンロッドの延在方向に向けて延びる構成とすれば、ガイド管内に突入する第２ピストンロッドが損傷から保護される。更に、第２ピストンロッドは、第３の力によって意図せずして負荷されることも少なくとも実質的にはないため、ばね装置の機能に影響が及ぶこともない。

圧縮コイルばねがシリンダのみならずガイド管も半径方向に遊びを有する状態で包囲する構成とすれば、圧縮コイルばねの曲げが少なくとも実質的に回避される。

可動部材は、旋回軸周りで旋回可能なフラップとして構成することができ、そのフラップ又はフラップに接続された要素に、旋回軸に対して離間した第１ピストンロッド及びばねが直接的又は間接的に取り付けられる。

この場合、旋回軸は、水平方向に延びると共に、フラップのエッジに沿って延在するのが好適である。

フラップは、車両用のフラップとして構成することができる。

以下、本発明の実施形態を添付図面に基づいて詳述する。

休止位置に位置するばね装置の第１実施形態を示す縦断面図である。 図１のばね装置が調整位置に位置する状態を示す縦断面図である。 休止位置に位置するばね装置の第２実施形態を示す縦断面図である。 図３のばね装置が調整位置に位置する状態を示す縦断面図である。 休止位置に位置するばね装置の第３実施形態を示す側面図である。 図５のばね装置が調整位置に位置する状態を示す側面図である。

各図に示すばね装置はシリンダ１を備え、そのシリンダ１内には加圧ガスが充填されている。シリンダ１の第１端部は第１底部２によって閉鎖され、シリンダ１の第２端部は第２底部３によって閉鎖されている。シリンダ１内には、ピストン４が軸線方向に変位可能に配置され、そのピストン４により、シリンダ１内が第１作動室５及び第２作動室６に分割されている。

ピストン４には第１ピストンロッド７が配置され、その第１ピストンロッド７は、第１作動室５と同軸状に延在すると共に、第１ガイド・シールユニット８によって外方に向けてシール状態でガイドされている。

ピストン４には更に、第１ピストンロッド７と同一断面を有する第２ピストンロッド９が配置され、その第２ピストンロッド９は、第２作動室６と同軸状に延在すると共に、第２ガイド・シールユニット10によって外方に向けてシール状態でガイドされている。

第１作動室５を指向する側の第１底部２には、第１支持板13が当接し、第２作動室６を指向する側の第２底部３には第２支持板14が当接している。ピストン４は、その行程の終了位置にて、第１支持板13又は第２支持板14に当接する。

図１〜図４において、第１ピストンロッド７の自由端には、第１固定要素として第１ボールソケット15が配置され、その第１ボールソケット15により、第１ピストンロッド７が車両のフラップ（図示せず）に取り付けられる。

図１及び図２において、シリンダ１は、第２底部３を越えて同軸状に延在すると共に、第２ピストンロッド９が突入するガイド管18を構成している。ガイド管18の端部には、第２固定要素として機能する第２ボールソケット23が配置され、その第２ボールソケット23により、シリンダ１に堅固に接続されたガイド管18が車体部分（図示せず）に取り付けられる。

図３及び図４において、シリンダ１は、第２底部３を越えて延在する外管19内に挿入され、その外管19は、第２底部３を越えて延在する領域により、第２ピストンロッド９が突入するガイド管18を構成している。ガイド管18の自由端には、第２固定要素20が配置され、その第２固定要素20により、シリンダ１に堅固に接続されたガイド管18が車体部分（図示せず）に配置される。

図１〜図４において、シリンダ１及びガイド管18は、付勢下にある圧縮コイルばね21により、半径方向に遊びを有する状態で包囲されている。

圧縮コイルばね21の第１端部は、第１支持ディスク22を介して第１ボールソケット15に支持されている。圧縮コイルばね21の第２端部は、図１及び図２の実施形態において、第２支持ディスク24を介して第２ボールソケット23に支持され、図３及び図４の実施形態において、第２固定要素20に支持されている。

図５及び図６の実施形態において、第１ピストンロッド７の自由端には、第１固定要素として第１ボールソケット15が配置されている。その第１ボールソケット15により、第１ピストンロッド７は、一端がフラップ17に接続されたアーチ状中間ピース16に取り付けられている。中間ピース16の他端は、水平方向旋回軸25周りで車体に旋回可能に取り付けられている。

図示の実施形態において、ボールソケット15は、旋回軸25に対して半径方向に離間した中間ピース16に取り付けられている。

中間ピース16には、旋回軸25に対して半径方向にやはり離間した付勢引張りばね26の一端が係合している。引張りばね26の他端は、車体部分（図示せず）に配置されている。

図示の実施形態において、シリンダ１及び引張りばね26は、旋回軸25に対して直角に延在している。シリンダ１及び引張りばね26は、90°よりも小さな角度で互いに延在するよう構成してもよい。

第２ピストンロッド９の自由端には、第２ボールソケット23が取り付けられている。その第２ボールソケット23により、第２ピストンロッド９は、車体部分（図示せず）に取り付けられている。

図１及び図２の実施形態において、ピストンには、第１作動室５及び第２作動室６を互いに連通する絞り孔11が形成されている。

図３及び図４の実施形態において、シリンダ１の内壁には、軸線方向絞り溝12が形成され、シリンダ１内の全長に亘って延在している。

図５及び図６の実施形態において、シリンダ１の内部は、図１〜図４の実施形態におけるシリンダ１の内部と同様に構成されている。

ピストン４の軸線方向運動及び第１ピストンロッド７の伸長方向運動が生じると、絞り孔11又は絞り溝12を介して、第１作動室５から第２作動室６にガスが移動し、ピストン４の軸線方向運動及び第１ピストンロッド７の後退方向運動が生じると、絞り孔11又は絞り溝12を介して、第２作動室６から第１作動室５にガスが移動する。このように、絞り孔11又は絞り溝12により、ピストン４の運動が減衰状態で生じる。

１ シリンダ
２ 第１底部
３ 第２底部
４ ピストン
５ 第１作動室
６ 第２作動室
７ 第１ピストンロッド
８ 第１ガイド・シールユニット
９ 第２ピストンロッド
10 第２ガイド・シールユニット
11 絞り孔
12 絞り溝
13 第１支持板
14 第２支持板
15 第１ボールソケット
16 中間ピース
17 フラップ
18 ガイド管
19 外管
20 第２固定要素
21 圧縮コイルばね
22 第１支持ディスク
23 第２ボールソケット
24 第２支持ディスク
25 旋回軸
26 引張りばね

Claims (10)

1. 可動部材を休止位置から調整位置に向けて移動させるためのばね装置であって、
   前記可動部材は、付勢ばねにより前記調整位置に向けて負荷され、
   前記ばね装置は、加圧ガスが充填されたガススプリングのシリンダ（１）を備え、前記シリンダ（１）の第１端部は、第１底部（２）により閉鎖され、第２端部は第２底部（３）により閉鎖され、前記シリンダ（１）内は、軸線方向に変位可能なピストン（４）により、第１作動室（５）及び第２作動室（６）に分割され、
   前記第１作動室（５）及び前記第２作動室（６）は、絞りにより互いに連通され、
   前記ピストン（４）は、前記第１作動室（５）に亘って延在すると共に、前記第１底部（２）から外方に向けてシール状態でガイドされた第１ピストンロッド（７）を有し、
   前記第１ピストンロッド（７）の自由端は、前記可動部材又は固定部材に固定されている、ばね装置において、
   前記ピストン（４）に、前記第２作動室（６）に亘って延在すると共に、前記第２底部（３）から外方に向けてシール状態でガイドされた第２ピストンロッド（９）が配置されており、
   第１ピストンロッド（７）から離れた側の前記シリンダ（１）の端部が、前記固定部材又は前記可動部材に固定されていることを特徴とするばね装置。
2. 請求項１に記載のばね装置であって、前記第２ピストンロッド（９）の自由端が、前記固定部材又は前記可動部材に固定されていることを特徴とするばね装置。
3. 請求項１又は２に記載のばね装置であって、第１ピストンロッド（７）及び第２ピストンロッド（９）が、同一断面を有することを特徴とするばね装置。
4. 請求項１〜３の何れか一項に記載のばね装置であって、前記絞りが、前記ピストン（４）を軸線方向に貫通する絞り孔（11）として形成されていることを特徴とするばね装置。
5. 請求項１〜３の何れか一項に記載のばね装置であって、前記絞りが、前記シリンダ（１）の内壁に設けられた軸線方向絞り溝（12）として形成されていることを特徴とするばね装置。
6. 請求項１〜５の何れか一項に記載のばね装置であって、前記付勢ばねが、機械的な引張りばね（26）又は圧縮ばねとして構成されていることを特徴とするばね装置。
7. 請求項６に記載のばね装置であって、前記付勢ばねが、前記シリンダ（１）及び第１ピストンロッド（７）を半径方向に遊びを有する状態で同軸状に包囲する圧縮コイルばね（21）として構成され、前記付勢ばねの第１端部が、前記シリンダ（１）から突出する前記第１ピストンロッド（７）領域に支持され、前記付勢ばねの第２端部が、前記シリンダ（１）又は前記シリンダ（１）に接続された部分に支持されていることを特徴とするばね装置。
8. 請求項１〜７の何れか一項に記載のばね装置であって、前記シリンダ（１）と同軸状に接続されたガイド管（18）が、前記シリンダ（１）から前記第２ピストンロッドの延在方向に向けて延びていることを特徴とするばね装置。
9. 請求項１〜５の何れか一項に記載のばね装置であって、
   前記付勢ばねが、機械的な引張りばね（26）又は圧縮ばねとして構成され、
   前記付勢ばねが、前記シリンダ（１）及び第１ピストンロッド（７）を半径方向に遊びを有する状態で同軸状に包囲する圧縮コイルばね（21）として構成され、前記付勢ばねの第１端部が、前記シリンダ（１）から突出する前記第１ピストンロッド（７）領域に支持され、前記付勢ばねの第２端部が、前記シリンダ（１）又は前記シリンダ（１）に接続された部分に支持され、
   前記シリンダ（１）と同軸状に接続されたガイド管（18）が、前記シリンダ（１）から前記第２ピストンロッドの延在方向に向けて延びており、
   前記圧縮コイルばね（21）が、前記ガイド管（18）を半径方向に遊びを有する状態で包囲していることを特徴とするばね装置。
10. 請求項１〜９の何れか一項に記載のばね装置であって、前記可動部材が、旋回軸（25）周りで旋回可能なフラップ（17）であり、前記フラップ（17）又は前記フラップ（17）に接続された要素に、前記旋回軸（25）に対して離間した第１ピストンロッド（７）及び前記付勢ばねが取り付けられていることを特徴とするばね装置。