JPH0428933B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明はパツキン、特に運動するピストン棒と
定置のケーシングとの間で使用されピストン棒に
沿つて圧力媒体の流出を妨げるパツキンを備えた
空気力的なばねに関する。

シリンダ室内に高圧下の空気又は窒素等のガス
を封入したガスばねは公知である。ピストン棒に
沿つてシリンダ室からガスが流出するのを阻止す
るために、オイルのような液体を封入した室を、
ピストン棒を摺動させる孔を備えた端壁に隣合つ
て設けることが試みられている。

この種の空気力的なばねは弾性的な支持コラム
として例えば米国特許第3856287号明細書に開示
されている。さらにこの種のばねがステーシヨン
ワゴンの後面のドアを開位置で支持するために使
用されることが米国特許第4263488号明細書及び
これに記載された公知技術によつて公知である。
さらにこのばねは米国特許第4030716号明細書に
開示されているような空気力的なサスペンシヨン
でも使用されている。

孔を備えた端壁に隣合つて液体室を備えたこれ
らのばねは圧縮ガスのための良好なシールを生ぜ
しめる。しかしながら場合によつてはパツキンの
両側の圧力差に起因して液体室とガス室との間に
固定されたこのパツキンを通つてガスが漏れるこ
とがある。その結果生じる「液体室」内のガスの
蓄積は液体に比して迅速に、孔を備えた端壁のと
ころに設けたパツキンを通過する。さらに、「液
体室」内のガスの高い蓄積は、液体による端壁パ
ツキンの潤滑を減少せしめ、特別な設備でのガス
ばねの使用を躊躇せしめる。加えて、圧力差に基
づく液体室とガス室との間のパツキンの負荷がこ
のパツキンの摩擦及び摩耗を結果させる。

本発明に基づく空気力的なばねのパツキンは孔
を備えた端壁に隣合つて固定したパツキンと液体
室とを備えるが、しかし液体室とガス室との間の
パツキンは他方のパツキンに対して離反接近運動
自在である。固定されたパツキンが漏れ又は摩耗
すると、液体（通常はオイル）が固定のパツキン
を徐々に通過するにつれて、液体室とガス室とを
仕切る遊動するパツキンが固定のパツキンへ向か
つて運動する。

しかしながら遊動するパツキンのこの緩慢な運
動時には、このパツキンの両側の圧力差が最小で
あるために、このパツキンの摩擦又は摩耗はわず
かである。さらに、遊動するパツキンの両側の最
小の圧力差は遊動するパツキンを通るガスの最小
の通過を結果せしめる。このことは固定パツキン
の作業寿命中にこのパツキンに大部分の液体が接
触を保つことを保証する。

液体室内の最小のガスによつて固定パツキンの
十分な潤滑がガスばねのあらゆる温度及び使用目
的のために保証される。さらに、液体、特にオイ
ルがガスに比して低い流れ速度でこのようなパツ
キンを通過するため、固定パツキンを通る漏れが
低い。

場合により、遊動するパツキンは固定パツキン
の近くで停止して第２又は安全パツキンとして作
用し、残留ガス及び液圧を空気力的なばね内に保
有せしめる。

別の実施例では、遊動パツキンと固定パツキン
との間に機械的な圧縮ばねが挿入される。機械的
なばねは遊動パツキンをガスばね内の最初（最も
内側）の位置へ弾発し、固定パツキンを通る流体
の漏れ発生時に固定パツキンへ向う遊動パツキン
の運動に弾性的に抵抗する。遊動パツキンの運動
に弾性的に抵抗するこの機械的な力は遊動パツキ
ンの両側の圧力差を効果的に増大させ、ガスばね
のガス室と大気との間の圧力差が一層均一に遊動
パツキンと固定パツキンとに分配される。

本発明に基づくパツキンを備えた空気力的なば
ねは長いサイクル寿命、長い貯蔵寿命、広い作業
温度範囲を有し、設備内での空気力的なばねの使
用に対する懸念が少ない。

さらに、材料が融和性でないため種々のパツキ
ン／ガス／オイルの組合わせが至つて簡単であ
る。このことは、ピストンの背面のガスが固定パ
ツキンと遊動パツキンとの間の室内の液体から絶
縁されているという事実から結果する。

次に図示の実施例につき本発明を説明する。

第１図に示す本発明空気力的なばね１０は軸方
向に長いシリンダ１１を備えており、シリンダ１
１の断面形はほぼ円形である。作業ピストンユニ
ツトは円形横断面を有するピストン棒１２及びこ
のピストン棒１２の減径部にシリンダ１１の内室
内で軸方向で固定されたピストン本体１３とから
成る。ピストンリング１４の外周面はシリンダ１
１の内面に沿つて摺動する。ピストンリング１４
はピストン本体１３と孔を備えた金属円板１５と
の間に軸方向隙間をおいて挿入されており、この
金属円板１５は角隅の鋭い方形横断面を有してお
りかつピストン棒１２の肩とピストン本体１３と
の間に挟持されている。

ピストン本体１３とシリンダ１１との間の半径
方向の隙間は図面の見やすさのために誇張して示
されている。ピストン本体１３の直径はピストン
棒１２の内端の半径方向の案内に生ぜしめるため
に金属円板１５の直径に比して十分大きい。

ピストン本体１３の後方のガス室１７内には大
気圧より著しく高い圧力を有するガス、有利には
空気又は窒素が封入されている。ピストン棒１２
が、シリンダから突出する方向に、この圧縮され
たガスの力で運動するとき、ガスはピストン本体
に設けた（図示しない）絞り孔を通つてのみピス
トン本体１３を通してガス室１７から流出するこ
とができる。ピストン棒１２がシリンダ１１内へ
入り込む方向で運動するとき、ピストンリング１
４は金属円板１５に押付けられ、ガスはピストン
本体１３とシリンダ１１との間の隙間及び金属円
板１５とピストン本体１３との間に生じた隙間を
通つてガス室１７内へ流入することができる。こ
の構成の詳細については米国特許第4263488号明
細書及び同明細書中に引用された公知例を参照せ
られたい。

さらにピストン棒１２はシリンダの端壁２０に
設けた孔１９を通り、端壁２０に隣合つて配置し
た案内ブツシユ２１によつて案内されている。環
状の固定パツキン２２がバツクアツプリング２３
とシリンダ壁に形成した減径エンボス加工部から
成るストツパ２４とによつて案内ブツシユ２１に
当付け保持されている。この固定パツキン２２は
弾性材から成りかつ外側に環状リツプ２６を備え
これによつてシリンダの内面に圧縮係合してい
る。固定パツキン２２はさらに内側にも環状リツ
プ２７を備えこれによつてピストン棒１２に滑り
係合している。さらにこの固定パツキン２２はそ
れに埋込まれた扁平な金属リング２８によつて補
強されており、シリンダ内部の加圧媒体を外部に
対してシールしている。

シリンダ１１の反対側の端部は固定用アイ３１
を取付けた端壁３０によつて閉じられている。ピ
ストン棒１２の外端部にも固定用アイ３３が取付
けられている。空気力的なばね１０がステーシヨ
ンワゴンの後面のドアを開位置で支えるときは固
定用アイ３１が車体にヒンジ結合され、かつ固定
用アイ３３が後面のドアにヒンジ結合される。

減径エンボス加工部から成るストツパから離れ
てシリンダ１１の壁にはさらに別の減経エンボス
加工部から成るストツパ３５が設けられている。
ピストン棒１２が圧縮ガスによつてシリンダ１１
の内室から押出されるとき、金属円板１５がスト
ツパ３５に係合していればピストン棒の突出は制
限される。

環状の遊動パツキン３７はピストン棒１２とシ
リンダ壁とに密着係合して両方のストツパ２４と
３５との間で自在に滑動可能である。遊動パツキ
ン３７は弾性材料から成りかつシリンダ壁と滑り
係合する環状の外側リツプ３８とピストン棒に滑
り係合する環状の内側リツプ３９とを備えてい
る。この遊動パツキン３７はストツパ２４に面し
た側で金属リングから成る補強部材４０に結合さ
れて補強されている。補強部材４０はストツパ２
４に係合するように形成されており、かつガス室
１７からのガス圧によつて変形又はストツパ２４
を乗り越えないように堅牢に形成されている。

空気力的なばね１０の製作時に、シリンダ室に
公知技術によつてガス、有利には空気又は窒素が
高圧下で充てんされる。次いで同様に公知技術に
よつて固定パツキン２２と遊動パツキン３７との
間の液体室４２に液体、有利には粘性の大きなオ
イルが充てんされる。遊動パツキン３７をストツ
パ３５に当付けるまで十分な流体を押入れると、
ガスはすべて液体室４２から排出されてガス室１
７へ流入する。

第３図から判るように、液体によつて遊動パツ
キン３７をストツパ３５へ押圧するのを助成する
ために、所望ならば機械的な圧縮ばねを配置して
もよい。

液体室４２内のオイルは固定パツキン２２が漏
れ又は摩耗するとこの固定パツキン２２を徐々に
通過し、そのあいだの時間に遊動パツキン３７は
固定パツキンへ向かつて移動する。しかし遊動パ
ツキン３７のこの運動中は遊動パツキン３７の両
側の圧力差は最小であり、従つて遊動パツキンの
摩擦又は摩耗は小さく、遊動パツキンを通つて液
体室４２内へ流れるガス量は最小であり、大部分
のオイルはその作業寿命中に固定パツキン２２と
接触し、ためにあらゆる温度及び使用目的のため
に固定パツキンの良好な潤滑が得られる。

第１図及び第２図において一点鎖線で図示した
遊動パツキン３７Ａで示すように、遊動パツキン
３７はストツパ２４に衝突して停止して第２の又
は安全パツキンとして作用し、空気力的なばね内
に残留ガス及びオイル圧を保有せしめる。

第２図に示す実施例が第１図に示す実施例と異
なる点は、１つのストツパ３５の代りに、１対の
互いに接近した減径エンボス加工部から成るスト
ツパ４４，４５が設けられており、両ストツパ間
に付加的な案内ブツシユ４７が設けられているこ
とにある。

この案内ブツシユ４７はピストン棒１２のため
の付加的な支持体を形成している。さらにこの案
内ブツシユ４７はガス室１７に面した側に環状の
肩４８を備えており、この肩４８にピストンユニ
ツトの金属円板１５が当付けられるようになつて
おり、これによつて、ピストン棒の伸長位置にお
いて金属円板１５がストツパ４５に接触するのを
妨げて摩擦を軽減せしめる。

さらに案内ブツシユ４７は遊動パツキン３７を
支持するために液体室４２に面した側にも環状の
肩４９を備えている。これによつて、ガス及びオ
イルの充てん中の遊動パツキンのジヤミングのな
い停止が得られている。

遊動パツキン３７の効果は、遊動パツキン３７
をストツパ３５へ、即ち最も内部で支持される位
置へ向けて弾発する機械的なばねを設けることに
よつて増大する。この種の実施例を第３図に示
す。第３図に示す実施例はその他の点では第１図
及び第２図に示す実施例と同様に形成されること
ができる。

第３図に示す実施例ではストツパ２４は、自体
と固定パツキン２２との間にばね案内ブツシユ５
０を挿入するための室を形成するために固定パツ
キン２２から比較的遠く隔てられて形成されてい
る。このばね案内ブツシユ５０の内部に機械的な
圧縮ばね５４を収容するための切欠５２を備えて
いる。この圧縮ばね５４はばね案内ブツシユ５０
の肩５６と遊動パツキン３７との間で作用する。
所望ならば、圧縮ばね５４がシリンダの内面に接
触してこれを傷付けることのないように単数又は
複数の付加的な案内ブツシユ５８を設けてもよ
い。所望ならば第２図に示す案内ブツシユ４７と
同じ形状を有することもできるバツクアツプリン
グ６０は、ストツパ３５との接触による損傷から
遊動パツキンを保護するためのストツパとして役
立つ。

圧縮ばね５４は二重の機能を有する。第１に、
圧縮ばねは空気力的なばねに最初に媒体を充てん
するさいに遊動パツキン３７を第３図（及び第２
図の実線）で示す完全に支持された最も内側の所
望位置に押圧する。第２に、圧縮ばね５４は、液
体室４２から漏れが生じたときに固定パツキン２
２へ向かう遊動パツキン３７の運動に弾性的に抵
抗するさいに、遊動パツキン３７の両側の圧力
差、要するにガス室１７と液体室４２との圧力差
を増大せしめる。遊動パツキン３７の両側のこの
圧力差は固定パツキン２２を通つて液体が連続的
に漏れて圧縮ばね５４が次第に圧縮されると累加
的に増大する。圧縮ばね５４のこの機能は、高圧
のガス室１７と大気との間の圧力差を遊動パツキ
ン３７と固定パツキン２２とに一層なだらかに分
配し、これによつて遊動パツキンと固定パツキン
との組合わせパツキンのシール効果が著しく増大
する。

本発明は図示の実施例に限定されない。例えば
遊動パツキンはピストン棒に滑り係合する内側の
Ｏリングパツキン及びシリンダの内面に滑り係合
する外側のＯリングパツキンを備えた金属リング
から成つてもよい。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の第１実施例の縦断面図、第２
図は本発明の第２実施例の縦断面図及び第３図は
本発明の第３実施例の縦断面図である。 １０……空気力的なばね、１１……シリンダ、
１２……ピストン棒、１３……ピストン本体、１
４……ピストンリング、１５……金属円板、１７
……ガス室、１９……孔、２０……端壁、２１…
…案内ブツシユ、２２……固定パツキン、２３…
…バツクアツプリング、２４……ストツパ、２
６，２７……環状リツプ、２８……金属リング、
３０……端壁、３１，３３……固定用アイ、３５
……ストツパ、３７……遊動パツキン、３８……
外側リツプ、３９……内側リツプ、４０……補強
部材、４２……液体室、４４，４５……ストツ
パ、４７……案内ブツシユ、４８，４９……肩、
５０……ばね案内ブツシユ、５２……切欠、５４
……圧縮ばね、５６……肩、５８……案内ブツシ
ユ、６０……バツクアツプリング。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ シリンダ１１を備えた空気力的なばねであつ
   て、側壁と、シリンダ１１の第１の端部に接した
   閉じた端壁３０と、シリンダ１１の第２の端部に
   接した孔付きの端壁２０とを備えており、前記シ
   リンダ１１内には、軸方向で前記閉じた端壁３０
   と前記孔付きの端壁２０との間に室が形成されて
   おり、この室の内部及び外部に延びるピストン棒
   １２が設けられており、このピストン棒１２が、
   前記孔付きの端壁２０を通して軸方向運動可能に
   案内されており、前記ピストン棒１２が前記室内
   でピストンユニツト１３，１４，１５に結合され
   ており、前記室内には加圧ガスと液体が含まれて
   おり、第１のシールユニツト２２がピストン棒１
   ２とシール係合しており、このシールユニツト２
   ２が前記孔付きの端壁２０に隣接して位置してお
   り、かつシリンダ１１に関して軸方向で固定され
   ており、第２のシールユニツト３７が、第１のシ
   ールユニツト２２と前記ピストンユニツト１３，
   １４，１５との間に軸方向で遊動的に位置してお
   り、この第２のシールユニツト３７が前記側壁と
   ピストン棒１２の外周面との両方にシールが係合
   している形式のものにおいて、前記加圧ガスが前
   記ピストンユニツト１３，１４，１５の軸方向で
   両側に存在しており、軸方向でピストンユニツト
   １３，１４，１５と第２のシールユニツト３７と
   の間に延びている室内に加圧ガスがフルに充填さ
   れており、さらに、軸方向で第１のシールユニツ
   ト２２と第２のシールユニツト３７との間に延び
   ている室内に前記液体がフルに充填されており、
   軸方向で第１のシールユニツトと第２のシールユ
   ニツトとの間に収容された前記液体が、軸方向で
   遊動的な第２のシールユニツト３７を介して、軸
   方向でピストンユニツト１３，１４，１５と第２
   のシールユニツト３７との間に収容された加圧ガ
   スの圧力によつて負荷されており、かつ、前記加
   圧ガスのためのバイパスがピストンユニツト１
   ３，１４，１５を横切つていることを特徴とする
   空気力的なばね。 ２ 第２のシールユニツト３７は軸方向で第２の
   シールユニツト３７とピストンユニツト１３，１
   ４，１５との間に収容された加圧ガスの高圧力
   と、軸方向で第１のシールユニツト２２と第２の
   シールユニツト３７との間に存在する低圧力との
   間の圧力差を維持する能力を有している特許請求
   の範囲第１項記載の空気力的なばね。 ３ 軸方向で固定され軸方向に有効なストツパ３
   ５が、軸方向で遊動的な第２のシールユニツト３
   ７の最も内側の位置、要するに孔付き端壁２０か
   ら最も遠い位置を規定するために設けられてお
   り、この第２のシールユニツト３７は、通常の作
   動状態、要するに第１のシールユニツトと第２の
   シールユニツト３７との間に延在する室から液体
   が逃げる前の状態で前記第１のストツパ３５と軸
   方向で係合するようになつている特許請求の範囲
   第１項又は第２項記載の空気力的なばね。 ４ 軸方向で固定され軸方向に有効な第２のスト
   ツパ２４が、第２のシールユニツト３７の、軸方
   向で最も外側の位置を規定するために設けられて
   おり、この第２のシールユニツトは、軸方向で第
   １のシールユニツト２２と第２のシールユニツト
   ３７との間に含まれている液体が逃げた後で第２
   のストツパと軸方向で係合するように構成されて
   いる特許請求の範囲第１項から第３項までのいず
   れか１項記載の空気力的なばね。 ５ 第２のシールユニツト３７が、ピストン棒１
   ２を取り囲む弾性材料から成るパツキンと、この
   パツキンの、第１のシールユニツト２２に面した
   側に結合された環状の補強部材４０とから成つて
   いる特許請求の範囲第１項から第４項までのいず
   れか１項記載の空気力的なばね。 ６ 弾性材料から成る前記パツキンと前記補強部
   材とが互いに結合されている特許請求の範囲第５
   項記載の空気力的なばね。 ７ 軸方向で第１のシールユニツト２２と第２の
   シールユニツト３７との間に圧縮コイルばね５４
   が配置されており、この圧縮コイルばねは、第２
   のシールユニツト３７を、前記閉じた端壁３０へ
   向けて弾発しており、かつ軸方向で第１のシール
   ユニツト２２と第２のシールユニツト３７との間
   に位置する室から液体が逃げる際に、第２のシー
   ルユニツト３７に作用している加圧ガスによつて
   圧縮可能である特許請求の範囲第１項から第６項
   までのいずれか１項記載の空気力的なばね。