JP6928751B2 - ピストン−チャンバ組立体 - Google Patents

Description

本発明は、内側チャンバ壁によって区切られたチャンバを備え、また前記チャンバ内で前記チャンバ壁に対し係合して少なくとも前記チャンバの第１位置と第２位置との間で移動可能なピストンを備える、ピストン-チャンバ組立体であり、前記チャンバは、前記第１長手方向位置及び第２長手方向位置における異なる断面積及び異なる周長と、前記第１及び第２の長手方向位置間における中間長手方向位置で少なくともほぼ連続的に異なっていく断面積及び周長とを有し、前記第２長手方向位置での前記断面積及び周長が前記第１長手方向位置での前記断面積及び周長よりも小さいものである断面を有し、前記ピストンは、シールを懸架するための部材を有し、前記部材は回転可能であり、前記シールは、前記チャンバの前記壁に係合する別個の部分と、弾性変形可能な不浸透性材料で形成し、かつ前記ピストンロッドに取り付けられているシールとを有する、該ピストン-チャンバ組立体に関する。

本発明は、概して、ピストンのための解決策、及び具体的には信頼性及び寿命に関するものである。

ピストンポンプの作動力の減少を最適化するために、第１長手（縦）方向／円形位置における断面積と、第２長手（縦）方向／円形位置における断面積との差は、可能な限り大きくすべきである。この要求は、ピストンの少なくとも（別個の）部分がチャンバの壁に封止係合しているピストンの弾性変形可能材料の寿命及び信頼性の要求に反している（特許文献１（国際公開第２０００／０７０２２７号）、特許文献２（国際公開第２０１３／０２６５０８号）参照）。具体的には、例えば、高速移動するピストンの場合、シールの材料の3次元寸法の変化は、ピストンの速度、使用されるエネルギーおよび寿命に対する限界となる。

特許文献１は、一定の円周を有する長手方向のチャンバであって、前記チャンバ内におけるピストン材料の寸法変化は、最後に言及したピストンのシールがたわむだけであるため、単に２次元であるチャンバを示しており、したがって、このピストンの最大速度は、シール寸法の3次元変化が必要なピストンよりも高くすることができる。

国際公開第２０００／０７０２２７号パンフレット 国際公開第２０１３／０２６５０８号パンフレット

しかし、一定の円周を有するチャンバは、製造が容易ではなく、したがって高価になり得る。

本発明の目的は、ピストン及びチャンバの任意な種類の組立体における機能、特にポンプとしての機能の最適化を提供することである。

第１の態様では、本発明は、ピストン及びチャンバの組立体に関し、チャンバの第２長手方向／円形位置に最も近接する一方の端部でピストンのシールは別個の部分に埋設され、前記別個の部分は、少なくともチャンバの第１長手方向／円形位置から第２長手方向／円形位置まで、前記チャンバの壁に封止係合しており、前記ピストンの前記シールは（例えば、平面上の）シール区域から構築され、シール区域間の角度は、少なくとも第２長手方向／円形位置で１８０°未満である。ピストンのこの新しい構造設計の基礎は、特許文献１の図５Ａ〜５Ｈに示されたものであり、前記別個の部分に関しては、特許文献２における図８０Ａ〜Ｊ及び図８１Ａ〜Ｄに示されたものである。

別個の部分は、シール手段、例えばＯリングを有し、このＯリングは、前記チャンバの中心軸線を通る断面において、前記チャンバの第２長手方向／円形位置で、細長いまたは円形であり得る断面積が第１長手方向／円形位置での断面積よりも大きい断面積を有する。前記Oリングは、好ましくは、少なくとも１つの参照符号４３を付した部材（特許文献１参照）に取り付けられ、少なくとも１つの部材４３の前記取付けポイントからその周長を拡張することができ、これにより前記ピストンの中心軸線を通る平面におけるその断面は、積前記ピストンが第２長手方向／円形位置から前記チャンバの第１長手方向／円形位置に移動しているときの拡張時に、より小さくなる。前記ピストンが第２長手方向／円形位置から前記チャンバの第１長手方向／円形位置に移動しているときに前記弾性変形可能材料を伸張させることによるシールのサイズの3次元変化を生ずる代わりに、単に前記シール材料が屈曲することによって、シールが形状を変化できるようにピストンのシールをＯリングに埋設する場合、前記シールの寿命を極めて長くすることができるとともに、チャンバにおける壁のサイズ変化に基づくピストンにおけるシールのサイズ変化は、より迅速に行うことができ、またより少ないエネルギーで済ますことができる。チャンバの第２長手方向／円形位置において、前記シールのシール区域は、好ましくは、シェードのように、加圧されていないときに折り畳まれた平面として形成することができる。シール区域の別の好ましい形態は、曲面型である。ピストンが第１長手方向／円形位置に移動しているとき、シェード形状シール２つの互いに隣接する区域間の共通ラインである、折り目は互いに遠ざかり、なぜなら、Oリングにおける材料の円周が拡張されるからである。したがって、ピストンのシールに最も近接する共通折り目ラインを有する平面区域の中間角度であって、チャンバの第２長手方向／円形位置で１８０°又は９０°又は４５°未満であり得る、該中間角度は、より大きくなる。前記ピストンが第１長手方向／円形位置に到達したときの前記角度は、ピストンが第２長手方向位置に向かって移動しているときに、前記ピストンシールの平面区域の逆方向への折り畳みを可能にするために、１８０°未満になるのが好ましい。このことは、曲面型シールの湾曲中心間の同様の角度に対しても当てはまる。平面または曲面以外の他の断面形状も可能である。

第２態様では、本発明は、ピストン及びチャンバ組立体に関し、この場合、シールはシェード形状のように形成される。したがって、ピストンのシールは、前記シールの円周に沿って連続的に配置された数個の互いに隣接する壁区域であって、好ましくは平面であり得る壁区域を有するものとすることができ、２つの互いに隣接する壁区域における折り目に直交する平面において前記シェード形状シール区域の断面で１８０°未満の中間角度を有する。この段落で述べたことは、曲面型区域にも当てはまる。

第３態様では、本発明は、ピストン及びチャンバ組立体に関し、前記シールの補強材は、少なくとも前記シェードの折り目に配置される。ピストンの応力を受けていない状態のシールは、その表面にほぼ直交する方向に作用する力に対して脆弱である。それを補強する必要があるのはこのためである。この補強材は、前記シールの互いに隣接する区域間における共通の折り目ラインとほぼ平行であるシールの回旋点を起点として前記Oリングで終端する互いに密集している数本の補強ストリングを有することができる。少なくとも共通の折り目ラインは、補強材としてストリングを有するべきである。これら補強ストリングに対して所定角度（例えば、９０°）をなすよう配置された追加の補強材を有することも好ましい。ここのとは曲面型シールにも当てはまる。

第４態様では、本発明は、ピストン及びチャンバ組立体に関し、この場合、前記チャンバの長手方向／円形断面における前記ピストンのシールは、前記チャンバの中心軸線に対して少なくとも約６０°の角度をなす。

ピストンのシールにおける弾性変形可能なシール材料の応力を最小化する問題に対する他の解決法として、中心軸線を通る平面に投影されるピストンのシール長さを、チャンバの半径よりも大きいものとすることができる。前記ピストンのシールと前記チャンバの中心軸線との間の好ましい角度は約６０°とすることができる。より大きな角度も選択肢となることがあるが、このことは、ポンピング行程（ストローク）長、ひいては行程量、またひいてはポンピング速度を減少させる。

別の方法では、シールの弾性変形可能な材料に応力が加わるのを避けるために、部材の回旋点は、シェード形状シールの回旋点であるピストンロッドにおけるシールの加硫処理ストロークの端部近傍とすることができる。このことは、前記部材の回旋点を加硫処理ストロークの端部と同化することが困難であるという事実に起因して、実際上行うことができる。 例えば、 ピストンのシェード形状シールとの組合せにするとき、ピストンの寿命を最適化することができる。

第５態様では、本発明は、ピストン及びチャンバ組立体に関し、この場合、ピストンのシェード形状シールの各区域は、補強材を有し、前記補強材は、前記シェード形状シールの隣接区域間の共通折り目ラインの外側に位置する。これら区域はチャンバの中心軸線方向にサイズが変化しないことから、区域が圧力下において３次元変形しさえする屈曲するのを防止する補強材を有することができる。

ピストンが良好に機能するためには、ピストンがチャンバの第２位置から第１位置に移動しているとき、Oリングが形状（一定円周型チャンバの場合）及び／又はチャンバ壁サイズ（好ましい円形の遷移断面を有するチャンバの場合）に追従することが必要である。ポンピングが第１チャンバ位置から第２チャンバ位置への行程のみであるポンプでは、第２位置から第１位置への行程中、Oリングは好ましくは係合しているが、前記チャンバの壁と封止連携していないことが好ましく、これにより摩擦力をより低くすることができる。図示のコイルばねはこのことを支援しており、またこのばねは１つまたはそれ以上の部材に固定することができる。ポンピング行程中、ピストンシール下に過圧が生じ、Oリングに向かってシールを外方に押圧し、このＯリングはがチャンバの壁に押し付けられ、このときチャンバの壁と封止連携することになる。

ピストンが連続的に良好に機能するためには、ピストンがポンピング行程（チャンバの第１位置→第２位置）を行っているときに前記シェードシールの適正な折り畳みが必要である。内部の（過剰）圧力の下でも、折り畳みは内側に向かう。この過剰圧力は、意図された折り畳みを妨げる可能性があるが、シール区域及び折り目が、摩擦を与え、前記シールの寿命を低下させることになる前記チャンバの壁との連携し始めないときは、ピストン機能に影響を及ぼさない。意図された折り畳みを支援するために、折り目だけでなくシール区域も補強ストリングを有することができる。第１に、加圧媒体がチャンバから退出してピストン内部の過圧を減少させるとき、「膨れ上がった」シールはその製造サイズに折り畳んで戻る。ポンピング行程中に適正な折り畳みを得るための解決策は、ピストンの遷移断面に存在するOリングに埋設されたシールが存在することである。この場合、国際公開第２０００／０６５２３５号の図７Ｂの発泡体ピストンにおけるシールの形状に従って、３Ｄ伸張を防止し、その寿命を延ばすために、シェードのように存在する折り目も存在し得る。ピストンは、シール及びピストンロッド内の内部空間から大気への通気孔を有し、これによりピストンは内部で「呼吸」して、望ましくない過圧を回避することができる。前記通気孔のサイズは、わずかな過圧があるように調圧することができ、これにより、ポンピング行程中にOリングは、チャンバの壁と封止連携している。この段落で述べたことは、曲面型シール区域にも当てはまる。ピストンにおけるこれら好ましい実施形態と組み合わせることができるチャンバは、連続的に円形で遷移する断面を有する古典的タイプであり、したがって、チャンバに対するシールの接触領域の一定円周を有するピストンの場合よりも安価である。

第６の態様では、本発明は、ピストン及びチャンバの組立体に関し、この場合、部材は、シール及び部材それぞれの回旋点が非同化であることに起因して、例えば、チャンバの第２長手方向／円形位置における、後退可能な部分による可変長さを有することができる。

ピストン-チャンバ組立体の目的は、ピストンがチャンバの壁と封止連携する必要があるときを定義する。ポンプにおいて、好ましくは、このことは、ピストンがチャンバの第１長手方向／円形位置から第２長手方向／円形位置に移動しているときに起こるべきである。アクチュエータにおいて、ここことは、好ましくは、ピストンがチャンバの第２長手方向／円形位置から第１長手方向／円形位置に移動しているときに起こるべきである。アクチュエータが２つのピストンを備えている場合、この移動は、さらに、チャンバの第１長手方向／円形位置から第２長手方向／円形位置へのときもあり得る。ショックアブソーバでは、好ましくは、内部のオイルを圧縮する必要があるときに、ピストンをチャンバの壁と封止連携させることができる。このことは、好ましくは、チャンバの第２長手方向／円形位置から第１長手方向／円形位置への移動及びチャンバの第１長手方向／円形位置から第２長手方向／円形位置への移動の双方であり得るものであり、随意的にチャンバの第１長手方向／円形位置から第２長手方向／円形位置への移動であり得る。

以下では、本発明の好ましい実施形態を図面につき説明する。

中心軸線の左側に細長いチャンバの第１長手方向位置におけるピストンの縦断面を示し、中心軸線の右側に同一ピストンであるがチャンバの第２長手方向／円形位置における該ピストンの縦断面を示す。 ピストンロッドにおけるOリングの支持体用部材の懸架状態を示し、中心軸線の左側に頂面図と、右側に底面図を示す。 図１のＸ方向に見た拡大図であって、チャンバの第１および第２の長手方向／円形位置におけるピストンのシールの折り畳み状況の相違を示す。 チャンバの第１長手方向／円形位置における図３Ａに示されたピストンのシールの折り畳み状況を拡大して示す。 図３Ａに示すチャンバの第２長手方向／円形位置における前記ピストンのシールの折り畳み状況を拡大して示す。 図１のＸ方向に見た拡大図であって、チャンバの第1および第2の長手方向／円形位置におけるピストンのシールの巻展（エンロール）状況の相違を示す。 チャンバの第２長手方向／円形位置における、図４Ａに示すピストンのシールの製造サイズおよび形状を拡大して示す。 ピストンがチャンバの第１長手方向／円形位置にあるときのOリングのシールおよびアセンブリにおける図１の細部を示す。 ピストンがチャンバの第２長手方向／円形位置にあるときのOリングのシール及びアセンブリにおける図１の細部を示す。 部材によるOリングの懸架状況を示す。 板ばねによるOリングの別の懸架状況を示す。 図１のピストンであって、ここでは、さらにOリングに埋設され、かつピストンロッドに加硫処理されたシール面を備える、該ピストンを示す。 折り目を有する平面型シール面の一部及び補強ストリングを示す。 補強ストリングを有する曲面型シール面の一部を示す。

図1は、細長いチャンバ２内のピストン１、１′の2つの長手方向の縦断面図を示し、チャンバ２、２′の中心軸線３、チャンバ２の内壁４、ピストンロッド５、Oリング６（第１長手方向位置）および６′（第２長手方向位置）を示す。Oリング６，６′内にシール７が埋設され、このシール７は、不浸透性層8及び補強層9を含む。Oリングは、スポット１０でピストンロッド５に加硫処理される。ピストンをピストンロッド５に取り付ける他の形態も可能であり、例えば O-リング内にキャブ有する円筒形状の端部に設けることができ（国際公開第２０００／０７０２２７号）、前記キャブは、ピストンロッドに取り付けられている１対の閉リング内に取り付けられる。スポット１０の極めて近傍に、Oリングを支持する部材１２の回旋点の中心１１が存在する。この回旋点は、心軸（アクスル）１３と、アーム１２の懸架部１４とを備えている。この懸架部１４は、ピストンロッド５に対して封止的に取り付けられる。

ピストン６及びチャンバ２の断面を中心軸線３の左側に示す。チャンバ２の半径は、第１長手方向位置で「ａ」である。角度αは、部材１２における回旋点の中心とOリング６の中心１７との間を結ぶ真直ぐなライン１５と、中心軸線３に直交する水平ライン１６との間の角度である。Oリング６の直径「ｇ」は、第２長手方向位置におけるOリング６′の直径「ｈ」に対して大幅に縮小されている。円弧「ｓ」は、ピストン１が第１長手方向位置と第２長手方向位置との間で移動しているときに、Oリングの中心１７を通って心軸１３を中心に回旋する部材１２の回転を示す。円弧「ｔ」は、ピストン１が第１長手方向位置と第２長手方向位置との間で移動しているときに、Oリングの中心１７におけるピストンロッド５に対する加硫処理の底部直下のシール（８，９）中央部周りの回転を示す。第２長手方向位置における差「ｃ」は、シールが第１長手方向位置におけるシール長さと比較して長さ「ｃ」だけ伸張していることを示す。この差異「ｃ」は、シールに応力がかかることを回避し、これにより寿命を向上させるために、可能な限り小さくする必要がある。ピストンがチャンバの第１長手方向／円形位置から第２長手方向／円形位置に移動しているときの、中心１７及び１８（図５Ａ参照）の軌道曲線４９及び５０、並びにコイルばね３４（図５Ａ参照）及びOリング６、６′の軌道曲線４９及び５０をそれぞれ示す。

第２長手方向位置における断面は、ピストン１′が前記チャンバ２′の第２長手方向位置における中心軸線３の右側に示している。チャンバ２′の半径は、第２長手方向位置において「ｂ」である。角度βはライン１５とピストン１′の中心軸線３との間における角度であり、「ｇ」は第１長手方向／円形位置におけるOリング６の直径であり、この直径ｇは、第２長手方向／円形位置におけるOリング６′の直径「ｈ」よりも小さい。双方の直径は、チャンバ２、２′の中心軸線３を通る平面における断面で測定される。

Ｘ方向に見た図を図２、３Ａ及び４Ａに示す。

Oリング６、６′をチャンバ２，２’の内壁４に押し付けているコイルばね３４（特許文献１も参照）は、Oリング６、６′自体が内壁に押し付けられる状態で支持され、これにより適切な封止が可能となる形状にする。このばねは、部材１２の端部におけるホルダ３８によって懸架されている。この部材は、チャンバの第１位置で、アーム１２の最端部に位置決めされる。チャンバ２′の第２位置において、中心軸線３を通る平面内で、チャンバの第１位置におけるその位置に対して回旋する。ホルダ３８は、コイルばね３４のねじり回旋を可能にするような形状にする。チャンバ２′の第２位置において、ホルダ３４′は前記部材１２の端部から最も遠くに位置決めされる。ホルダ３８、３８′の位置の変更はストッパ３９によって行われる。これにより、この位置でシールが応力を受けない状態になることができ、このことは寿命を長くする。ホルダ３８、３８′の端部位置、及び部材１２の端部から最も遠いその後退位置については図５Ｂを参照されたい。Oリングの直径は「ｈ」である。この図では、単に１つの部材のみを示し、他の部材は示していない。

図２は、図１のX方向に見た組合せ図を示し、ピストン１、１′のシール７は示さない。この組合せ図は、チャンバの第１長手方向／円形位置においてチャンバ半径が「ａ」であり、チャンバの第２長手方向／円形位置においてチャンバ半径が「ｂ」であることを示し、これらの間にチャンバ２、２′の中心線２９、３０を示す。円３２、３２′は、Oリング６、６′のチャンバ内壁４，４′に対する封止状況を示す。 チャンバの第１および第２の長手方向／円形位置それぞれにおけるOリング６、６′の直径「ｊ」、「ｋ」において、 半径「ａ」>半径「ｂ」である。チャンバの第１および第２の長手方向／円形の位置それぞれにおける、コイルばね３４、３４′、Oリング６、６′の中心線３６、３６′、 コイルばね３４、３４′の中心線３５、３５′を示す。

図３Ａは、図１のX方向に見た図を概略的に示す。シール７の詳細を示す１／４が示されている。アーム１２及び懸架部１４のいずれも示していない（図２参照）。第２長手方向位置におけるOリング６′は、大きな直径「ｙ」を有し、この太さは、Oリング６′内への加硫処理によるシェード状折り畳みシール７の埋め込みを可能にするために使用されている。各折り目２１は、それぞれ可撓性シール材料からなる２つの隣接した応力を受けていないシール区域面１９及び２０を含む。全体で３４個の折り目２１が存在する。中心軸線３及びピストンロッド５を示す。

部材１２の懸架部２５は、ピストンロッド５と緊密嵌合している。５個の部材１２が示されている。部材１２は、懸架部２５と緊密に嵌合している心軸２６と連携しており、この心軸２６が懸架部２５と緊密嵌合する。これら部材１２は、心軸２６の回りを回旋することができる。心軸２６の中心線２７を示す。

図３Ｂ及び３Ｃは、それぞれ可撓性シール材料からなる２つの互いに隣接する応力を受けていない、シール区域面１９及び２０を含む折り目２１の詳細を示す。チャンバの第２長手方向／円形位置における中間角度δは、ピストン１が第１長手方向位置にあるときの同じ中間角度εよりも小さい。角度εは１８０°未満である。ピストン１が第１長手方向位置にあるときの応力を受けていない可撓性シール７の材料の長さ「ｅ」（図３Ｂ）は、前記ピストン１が第２長手方向位置にあるときの長さ「ｄ」（図３Ｃ）とほぼ同一である。各隣接するシール区域面１９及び２０それぞれの遷移部２１及び２２は丸められている。シール７の材料内には、例えば、補強材２３及び２４が配置され、好ましくはそれぞれ遷移部２１及び２２内に配置されている。補強材は、さらに、シール区域平面１９、２０内にも設けることができる（補強材は図示せず）。後者の補強材の製造は、前記シール区域はシール区域面を通る平面内で応力を受けず、前記シール区域の平坦性を維持するためだけであるので、簡単である。補強材の製造は、編み上げ加工によって行うことができる。

図４Ａは、図１のX方向に見た図を示すが、部材１２は示しておらず、チャンバの第２及び第１の長手方向／円形位置の双方における、巻展（エンロール）タイプのシール７のみを示す。このタイプのシールは、長手方向／円形のチャンバにおける第２長手方向の位置で製造サイズを有しており、ピストンロッド５の方向に内方に一緒に巻き込まれた様相を示す区域５１、５１′であって、ピストンロッド５から最も遠い位置に別個の部品であるOリング６′を境界として有している、該区域５１、５１′を備える。補強材間の角度（ξ）及び表面間の角度（ω）は、図４Ｂに示し、また９０°よりはるかに小さい。各区域５１は、第２チャンバの位置で全周を埋める。チャンバの第１長手方向／円形位置では、区域５１′は材料を曲げることによってのみ連続面として展開し、２つの区域５１′間の中間角度Ψは１８０°より僅かに小さい。これは、チャンバの第２長手方向／円形位置におけるチャンバの直径サイズに基づき、区域の一部がピストンの遷移断面における中心点の方向にどれだけ長く存在するか、したがって第１チャンバ位置で円周の最大サイズがどのくらい大きいかに基づく。さらに、このサイズは、ポンプの最大圧力に基づくものであり、これはすなわち、前記圧力はシール内部で前記シーリングの折り畳みとは反対の方向に作用するからであり、媒体の最大圧力が小さければ小さいほど、チャンバの第１長手方向／円形位置で円周のサイズが大きくなることができ、エネルギーを節約する可能性が大きくなる。図３Ａ〜３Ｂ（を含めた）による折り畳みタイプのシールサイズに比較すると、チャンバの第１長手方向／円形位置におけるこの実施形態の最大サイズは、折り畳みタイプ（サイズ「ａ」）の約１／２である。「ｂ」サイズは図３Ａ〜３Ｂ（を含めた）におけるのと同一である。Oリング６′の幅を「ｋ」で示す。シール７の外側境界５０′、５０の位置変化を「m」で示す。

図４Ｂは、チャンバの第２長手方向/円形位置における、図４Ａに示すピストンのシール７の製造サイズおよび形状の拡大図を示す。ここではより詳細が示され、例えば、円弧５３及び５４の中間部における補強ストリング５２を示す。シール７の頂部には、参照符号５８で示した補強材５２の端部がある。このシールタイプにおけるチャンバの第２長手方向／円形位置から第１長手方向／円形位置への製造形状からの展開は以下のように行われ、すなわち、チャンバの第２長手方向／円形位置における角度ωおよびξの双方は、チャンバの第１長手方向／円形位置において図４Ａに示すように角度ψになる。亀裂発生を回避するために、円弧５３及び５９における２つの隣接配置された脚部５６及び５７（概略的に描かれている）の端部に穴５５が配置されている。

図５Ａは、図１の拡大された細部を示し、チャンバの第１長手方向／円形位置におけるチャンバ２の内壁４は、別個の部品であるOリング６によってピストン１のシール７と封止連携している。このシールは、補強材９と、少なくとも1層の不浸透性の弾性変形可能材料８とを含む。この補強材は、区域１９、２０間における折り目２１の補強材（図３Ｃ参照）に付加されるものである。Oリング６は、シール区域８に加硫処理されている（ハッチの差異を参照されたい）。Oリング6は、コイルばね３４（模式的に図示）によって支持されている。このコイルばねは、コイルばねのコイルをねじることによって行われる、Oリング6の拡張を支持するために角度ζを越えて回旋することができる丸い断面の一部分４４を有する。他の支持方法も可能である。部材１２は、コイルばね３４の支持を最適化するよう、コイルばねの外形に類似する円形の丸い形状を有する整形したホルダ３８を形成した部分３７を含む。Oリングの中心１７、及びコイルばね３４の中心４８を示す。

図５Ｂは、ピストン１′がチャンバ２′のチャンバにおける第２長手方向／円形位置にある図１の拡大した細部を示す。図５Ｂは、図５Ａと同じ縮尺を有する。ピストンロッド５、及びチャンバ２′の内壁４′を示す。 Oリング６′は内壁４′に封止係合している。部材１２′は、ピストンロッド５とほぼ平行に配置される。部分３７は、部材１２′の端部から後退しており（３７′）、これによりシール７が長さ「ｆ」を伸ばすことができないようにし、そうしなければピストンの寿命を短くすることになる。この長さ「ｆ」は、中心４８と後退した部分３７′の中心４８′との間における長さとして示されている。ピストンロッド５に取り付けたストッパ３９は、ピストンがチャンバの第２長手方向／円形位置に移動しているときに、部材１２′の移動に対するホルダ３８の同期移動を停止させ、またホルダ３８′の位置で終了する。ホルダ３８、３８′は、ピストンがチャンバの第１長手方向／円形位置に移動しているときに、ホルダ３８′を３８に再位置決めするよう逆行させるばね４０（図示せず）を有することができる。

図５Ｃは、Oリング６の部材１２に対する懸架状況を概略的に示す。ヒンジ６３は一方の端部６２をOリング６内に（好ましくは中心１７に）埋設するとともに、他方の端部は回旋点６４に回転可能に取り付ける。回旋点６４の反対側の端部には、他のヒンジ６５が取り付けられる。最後に言及したヒンジ６５は、部材１２の部分３７に取り付けられている。好ましくは、ヒンジ６３は、部材１２の心軸１３に直交する平面内で、回旋点６４の内部心軸（アクスル）６８の周りに角度uにわたって回転可能であり、またこの心軸６８は、コイルばね３４′の中心点４８に配置されている。 ヒンジ６３は、寸法を適合させるために、互いに摺動することができる２つの部分（図示せず）に分割することができる。

図６はコイルばね３４、３４′の代案的解決法を示す。板ばね６６は、部材６７にボルト及びナット連結によって取り付けられ、この部材６７は、他方の側でOリング６、６′に加硫処理される。板ばね６６は、他方の側でピストンロッド５（図示せず）に取り付けられる。

図７は図１のピストン１を示し、このピストン１は、さらに、Oリング６、６′内に埋設され、かつピストンロッド５に加硫処理されたシール面６０、６０′を備えている。シール面６０′は、ピストン１′がチャンバの第２長手方向／円形位置にあるとき、折り畳まれる。通気孔６１は、部材１２の懸架部６８に配置され、またピストン及びシール面６０、６０′の内部容積６９、６９′をチャンバ２の外側部分７０、及びキャブ７３における通気孔７２を介して大気７１に連通させる。

図８Ａは、平面型シールの一部を概略的に示す。折り目７４は、この折り目７４に双方ともに平行な補強ストリング７７及び７８（図３Ｃに先に示したのと同様な）を含む２つの平面７５及び７６を連結する。この折り目は補強材７９を有する。さらに、補強ストリング７７、７８及び７９に連結され、また補強ストリング７７、７８及び７９に直交するよう図示されている補強ストリング８０、８１を設ける。この９０°の角度は異なる角度（図示せず）でもよい。折り目７４の中心軸線８２を示す。

図８Ｂは、曲面型シールの一部を概略的に示す。垂直方向に示された補強材８３、８４及び８５は、図４Ｂに示したのと同様に配置される。 補強ストリング８６、８７、８８及び８９は、互いに所定の一定距離を置いて示されており、前記補強ストリング８３〜８５（を含む）に連結され、またこれら補強ストリングに直交するよう示されている。この９０°の角度は、異なる角度（図示せず）でもよい。該ストリング８６〜８９（を含む）は、シール９１の他方の表面９０から所定距離に配置されている。

Claims (14)

1. 内側チャンバ壁（４）によって区切られたチャンバ（２，２’）を備え、また前記チャンバ（２，２’）内で前記チャンバ壁（４）に対し係合して少なくとも前記チャンバ（２，２’）の第１長手方向／円形位置と第２長手方向／円形位置との間で移動可能なピストン（１）を備える、ピストン-チャンバ組立体であり、
   前記チャンバ（２，２’）は、前記第１長手方向／円形位置及び第２長手方向／円形位置における異なる断面積及び異なる周長と、前記第１及び第２の長手方向／円形位置間における中間長手方向位置で少なくともほぼ連続的に異なっていく断面積及び周長とを有し、前記第２長手方向／円形位置での前記断面積及び周長が前記第１長手方向／円形位置での前記断面積及び周長よりも小さいものである断面を有し、
   前記ピストン（１）は、別個の部分を取り付けるための部材（１２）を有し、前記部材（１２）はピストンロッド上のピストンの懸架部内に取り付けられた軸周りに回転可能であり、前記別個の部分は、前記チャンバ（２，２’）の前記壁（４）に封止係合し、シール（７）は弾性変形可能な不浸透性材料で形成され、かつ前記ピストンロッド（５）に取り付けられている、該ピストン-チャンバ組立体であって、
   応力のない非変形状態で周長が前記別個の部分の周長に等しい前記別個の部分（６′）の製造サイズを有するよう前記別個の部分を製造し、前記製造サイズでは前記別個の部分の周長は前記チャンバの前記第２長手方向／円形位置における前記チャンバ壁（４）の前記周長にほぼ等しく、
   前記別個の部分は、少なくとも１つの部材（１２）に取り付けられ、前記取付けポイントから周長を拡大可能であり、前記ピストンの中心軸線を通る平面におけるその断面領域は、前記ピストンが前記チャンバの第２長手方向／円形位置から第１長手方向／円形位置に移動しているときの拡張時に、より小さくなり、
   前記シールは、前記シールの周囲にわたって前記ピストンロッドに沿う方向にシール区域を備え、
   前記シールは、前記チャンバの第２長手方向／円形位置において、応力のない非変形状態で前記別個の部分の製造サイズで前記別個の部分内に埋設されており、
   前記区域は、互いに折り畳み可能又はエンロール可能であり、前記ピストンが前記チャンバの前記第２長手方向／円形位置から第１長手方向／円形位置に相対移動している間、前記別個の部分の周長が拡張され、折り目は互いに遠ざかり、前記チャンバの第２長手方向／円形位置における前記チャンバの横断面内の２つの区域面（１９，２０）／隣接するシール区域面間の角度（δ；ξ）が、前記チャンバの前記第１長手方向／円形位置においてより大きな角度(ε；ψ）となることを特徴とするピストン-チャンバ組立体。
2. 請求項１に記載のピストン-チャンバ組立体において、前記チャンバ（２’）の第２長手方向／円形位置に最も近接する前記別個の部分（６’）の断面の直径（ｋ，ｙ）は最大であり、前記チャンバ（２）の第１長手方向／円形位置に最も近接する前記別個の部分（６）の断面の直径（ｊ，ｘ）は、前記チャンバ（２’）の第２長手方向／円形位置に最も近接する前記別個の部分（６’）の断面の直径（ｋ，ｙ）よりも小さい、ピストン-チャンバ組立体。
3. 請求項１記載のピストン-チャンバ組立体において、前記シール区域（８）は平面区域（１９，２０）であり、前記区域間に遷移部（２１，２２）を有し、前記区域および前記遷移部は補強材（２３，２４）を有し、前記補強材は互いに連携している、ピストン-チャンバ組立体。
4. 請求項１記載のピストン-チャンバ組立体において、前記シール区域は、曲面区域（５１，５３，５４；５１’，５９）であり、円弧（５３，５４）の中間部において前記ピストンロッド（５）に沿った方向に配置された補強ストリング（５２）を有しており、前記区域は他の補強材を有し、前記補強材は互いに連携している、ピストン-チャンバ組立体。
5. 請求項１記載のピストン-チャンバ組立体において、前記角度は、互いに隣接する２つの区域平面間の角度である、ピストン-チャンバ組立体。
6. 請求項４記載のピストン-チャンバ組立体において、前記角度は、横断面における回旋中心の２つの互いに隣接する補強材端部間の角度である、ピストン-チャンバ組立体。
7. 請求項１記載のピストン-チャンバ組立体において、さらに、加硫処理ストロークの端部の前記シールのための回旋点（１０）及び前記部材（１２）のための回旋点を備え、それら回旋点は互いに接近して配置される、ピストン-チャンバ組立体。
8. 請求項１記載のピストン-チャンバ組立体において、さらに、前記別個の部分を懸架するためのコイルばね（３４，３４’）を備え、前記コイルばねは、前記別個の部分の拡張を支持するために角度ξを越えて回旋することができる丸い断面の部分（４４）を有している、ピストン-チャンバ組立体。
9. 請求項１に記載のピストン-チャンバ組立体において、前記部材（１２）は、前記別個の部分上でコイルばね（３４）の支持を最適化するために、さらに、前記コイルばね（３４、３４′）の外形に類似する丸い形状を有する整形されたホルダ（３８）を含む、ピストン-チャンバ組立体。
10. 請求項１又は９記載のピストン-チャンバ組立体において、前記整形されたホルダは前記部材（１２）の部分（３７）の一部であり、前記部分は、ピストンロッド（５）に取り付けられたストッパ（３９）によって後退可能である、ピストン-チャンバ組立体。
11. 請求項１記載のピストン-チャンバ組立体において、前記部材（１２）は、前記チャンバの第１長手方向／円形位置において前記ピストンロッド（５）の中心軸線（３）に対して約６０°の角度を有する、ピストンチャンバ組立体。
12. 請求項１記載のピストン-チャンバ組立体において、前記シール（７）の回旋点（１０）は、部材（１２）の心軸（１３）の中心（１１）に近接して配置されている、ピストンチャンバ組立体。
13. ショックアブソーバにおいて、
    - 請求項１〜１２のうちいずれか１項記載のピストン-チャンバ組立体と、
    - 前記チャンバの外側の位置からピストン手段に係合するためのピストンロッドであって、前記ピストンロッドは、前記ピストン手段がチャンバの第１長手方向位置にある外方位置、及びピストン手段が第２長手方向位置にある内方位置を有する、該ピストンロッドと、
    を備え、
    - 前記別個の部分（６、６′）は、少なくとも前記チャンバの第１および第２の長手方向／円形位置から前記チャンバ（２，２’）の壁（４）に封止係合する、ショックアブソーバ。
14. アクチュエータにおいて、
    - 請求項１〜１２のうちいずれか１項記載のピストン-チャンバ組立体と、
    - ピストン手段を前記チャンバの外側の位置からピストン手段に係合するためのピストンロッドと、
    - 前記ピストン手段を前記チャンバの第１及び第２の長手方向／円形位置間で変位させるよう流体を前記チャンバに導入するための導入手段と、
    を備え、
    - 前記別個の部分（６、６′）は、前記チャンバの第２長手方向／円形位置から前記チャンバの第１長手方向／円形位置まで、または前記チャンバの第１長手方向／円形位置から前記チャンバの第２長手方向／円形位置まで、前記チャンバ（２）の壁（４）に封止係合する、アクチュエータ。

Images