TWI411723B - Cylinder device - Google Patents

Description

壓缸裝置

本發明是關於：「用來輔助門之開閉」的門緩閉器(door check)等所使用的壓缸裝置。

以下的門緩閉器已被大眾所知悉：藉由將彈簧緩衝器等的壓缸裝置鏈接結合於鉸鏈門(hinged door)，對門的開閉作用彈力、衰減力，而使門自動的關閉、或調整其關閉速度，此外，將門保持於開啟位置。傳統上，就利用該種彈簧緩衝器等之壓缸裝置的門緩閉器而言，有著如專利文獻1所記載的裝置。

專利文獻1所記載的門緩閉器，是藉由將「使壓縮線圈彈簧的彈力朝作動活塞桿之伸長方向作用」的彈簧緩衝器，鏈接結合於鉸鏈門的門與門框之間，而對應於門的開度，當門位於關閉位置附近時，賦予關閉方向的力量，此外，當門位於全開位置附近時，則將門保持於開啟位置。

[專利文獻1]日本特開2008-2124號公報

然而，在上述專利文獻1所記載的技術中，具有以下的問題：在彈簧緩衝器位於被收縮至最短之中間位置的場合中，將導致產生較強的彈力。因此，即使在門位於開關閉位置的中間時，也將形成「作用彈力(指彈力發生作用)」的情形，以致在「欲將門保持於開關閉位置之中間」的場合中存在問題。

本發明的目的是提供一種：解決上述問題點的壓缸裝置。

為了解決上述的課題，本發明，是具備下述構件的壓缸裝置：壓缸，該壓缸已封入有作動流體；和活塞，該活塞是可滑動地嵌裝於該壓缸內；和活塞桿，該活塞桿連結於該活塞，且延伸至前述壓缸的外部；及彈簧構件，該彈簧構件被設於前述壓缸內，當前述活塞桿從前述壓缸突出的長度為特定長度以上時，對該前述活塞桿作用彈力，當未達特定長度時，則不對前述活塞桿作用彈力，其特徵為：前述彈簧機構具有：外周離合溝，該外周離合溝被設於前述活塞桿的外周；和內周離合溝，該外周離合溝是面向前述外周離合溝，且被設於前述壓缸的內周側；和離合器手段，該離合器手段在當前述活塞桿從前述壓缸突出的長度為特定長度以上時，與前述外周離合溝卡合且相對於前述活塞桿而被固定於軸方向上，並且能相對於前述壓缸而移動於軸方向上，當前述活塞桿從前述壓缸突出的長度未達特定長度時，與前述內周離合溝卡合且相對於前述壓缸而被固定於軸方向上，並且能相對於前述活塞桿而移動於軸方向上；及彈簧手段，該彈簧手段是用來彈推前述離合器手段；前述離合器手段包含：複數個凸輪構件，該複數個凸輪構件是在卡合於前述外周離合溝及前述內周離合溝的至少其中一個的狀態下，被插入設有前述內周離合溝之前述壓缸側的內周面與前述活塞桿的外周面之間；及保持構件，該保持構件是用來將該凸輪構件保持成可沿著前述壓缸及活塞桿的徑方向移動；在該壓缸裝置，於前述壓缸的內周側設有「沿著該壓缸的軸方向延伸，且用來導引前述凸輪構件」的導引套筒，並在該導引套筒形成有前述內周離合溝，且在前述導引套筒與前述壓缸之間嵌設有彈性構件。

根據本發明，可對應於從該壓缸突出的長度，對活塞桿作用彈力，此時，可藉由彈性構件，來減輕因離合器手段的作動所衍生之噪音的產生。

以下，根據圖面詳細地說明本發明的一個實施形態。本實施形態的壓缸裝置由第1圖所示，其重要部分的放大則由第2圖所示。如第1圖及第2圖所示，壓缸裝置1是對活塞桿2作用反斥力(反作用力)，也就是所謂的彈簧緩衝器，在構成壓缸之略有底的筒狀壓缸構件3的開口端部，插入有「內周部形成與活塞桿2滑動之軸承」的活塞桿導具4，活塞桿導具4，是將壓缸構件3的開口端部予以斂縫(縮徑)後固定。在活塞桿導具4的內側安裝有油封5，該油封5為橡膠製且在內部埋入有金屬環，是用來將壓缸構件3的內部與外部之間予以密封。

此外，在壓缸構件3之中間部的內部安裝有作為隔壁構件的中間導具6，藉由該中間導具6將壓缸構件3的內部劃分為：底部側的壓缸部7、與開口部側的活塞桿導引部8。在該中間導具6，用來連通壓缸部7與活塞桿導引部8的通路6A是貫穿於軸方向。中間導具6是嵌合於壓缸構件3內，且藉由使壓缸構件3的側壁朝內側斂縫(縮徑)而被固定。而該中間導具6，雖然亦可與活塞桿導具4相同，形成與活塞桿2滑動的軸承，但在該場合中，由於必須提高活塞桿導具2與中間導具6之間的同心度，故就製造性而言，使中間導具6的內徑大於活塞桿導具4的方式較佳。非固定的活塞(free piston)9是可滑動地嵌合於壓缸部7，且由非固定的活塞9，將壓缸部7內劃分成：底部側的氣體室10、與中間導具6側的壓缸室11。

活塞桿2是可滑動且液密地貫穿活塞桿導具4與油封5，而插入壓缸構件3。活塞桿2的基端側，是貫穿中間導具6並延伸至壓缸室11的內部為止，在該前端部連結著活塞12。活塞12是可滑動地嵌合於壓缸部7，在其外周安裝有O型環13，而將壓缸室11內劃分成下述的2個室：中間導具6側的活塞桿側室11A、及非固定的活塞9側的底側室11B。接著，在壓缸室11及活塞桿導引部8內，封入作動液，並在氣體室10內封入大氣壓程度的低壓氣體。該所謂大氣壓程度的氣體是指：當第1圖所示的活塞桿2於最大伸長時，使大氣導入氣體室10的氣體。藉此，當使用時，由於溫度條件等，有時較大氣壓更高。

此外，雖然根據壓缸裝置1的要求特性，氣體壓稍微高一點也無妨，但倘若氣體壓較高時，由於將後述的自由區間產生若干的彈力，因此最好是形成「較壓缸裝置1或門等安裝側之摩擦更小的力」的氣體壓。或者，亦可使氣體室10形成大氣開放狀態。在該場合中，最好是朝大氣開放的孔，設置用來防止異物侵入的過濾器。

在活塞12，將活塞桿側室11A與底側室11B予以連通的連通路14是沿著軸方向貫穿，在連通路14設有衰減力產生機構15。衰減力產生機構15是由「被安裝於活塞12之活塞桿側室11A側的端面，且用來開閉連通路14」的碟盤狀閥體所形成，其中央部是在活塞桿2的斂縫(縮徑)部2a之間，可滑動地(1.5mm左右)嵌插於軸方向。藉此，可作為「通常是封閉連通路14，僅容許從底側室11B朝活塞桿側室11A之作動液的流通」的單向閥而發揮作用。此外，在衰減力產生機構15設有孔口(orifice)，該孔口(orifice)使由「使底側室11B與活塞桿側室11A常保連通」的小孔、缺口等所形成。

在活塞桿導引部8設有：用來對活塞桿2作用彈力的彈簧機構16。以下，針對彈簧機構16的構造進行說明。將圓筒狀的導引套筒17插入壓缸構件3的活塞桿導引部8內，使其兩端部抵接於油封5及中間導具6而被固定於軸方向上。在導引套筒17的中間部形成有內周溝，也就是指內周離合溝18。導引套筒17，考慮到內周離合溝18的加工性，在內周離合溝18之中間導具6側的端部，於軸方向上分割成2個部份，而由第1導引套筒17A及第2導引套筒17B的2個部份所形成，在油封5側的第1導引套筒17A形成有：成為內周離合溝18的凹部。導引套筒17，雖然基於強度上的考量，最好為金屬製，但為了輕量化，亦可採用經強化的合成樹脂。

第1及第2導引套筒17A、17B，其外徑略小於壓缸構件3之活塞桿導引部8的內徑，且在第1及第2導引套筒17A、17B之各自的兩端部附近形成有外周溝19、20，在外周溝19、20則分別嵌合有O型環21、22。如此一來，第1及第2導引套筒17A、17B，在與活塞桿導引部8之間具有些微的間隙，且隔著O型環21、22而被彈性地支承。

在活塞桿2，面向導引套筒17且在中間部形成有外周溝，也就是指外周離合溝23。內周離合溝18與外周離合溝23，其深度大致相等，此外，上述的軸方向端部形成錐狀。

在導引套筒17與活塞桿2之間，圓筒狀的離合器構件24是可滑動地沿著軸方向被導引。在離合器構件24的側壁貫穿有複數個「以放射狀被等間隔配置」的球孔25。在各個球孔25，成為凸輪構件的轉動體，也就是指球體26(鋼球)是可移動地沿著球孔25的軸方向(離合器構件24的徑方向)插入。球體26的直徑，與球孔25的直徑大致相等，此外，形成大致等於「離合器構件24的材料厚度、與內周離合溝18之深度(與外周離合溝18的深度相等)的總合」。藉此，球體26在「離合器構件24被插入導引套筒17與活塞桿2之間」的狀態下，一定會形成：卡合於活塞桿2之外周離合溝23的狀態(請參考第1圖)、或者卡合於導引套筒17之內周離合溝18的狀態(請參考第2圖)。由作為球體26之保持構件的離合器構件24、與球體26構成：卡脫於活塞桿2的離合器手段。

在中間導具6與離合器構件24之間，嵌設有作為彈簧手段的線圈彈簧27(壓縮彈簧)，並藉由其彈力而將離合器構件24持續朝向油封5側彈推。在離合器構件24的其中一端部，圓筒狀的彈簧承接部28是一體地形成於同心上，線圈彈簧27的其中一端部嵌合於彈簧承接部28的外周，且結合於離合器構件24。此外，在中間導具6的其中一端部，圓筒狀的彈簧承接部29一體地形成於同心上，線圈彈簧的另一端部嵌合於彈簧承接部29的外周，且結合於中間導具6。藉由利用上述的彈簧承接部28、29來定位線圈彈簧27的兩端部，可使線圈彈簧27順利地伸縮。此外，離合器構件24及中間導具6之彈簧承接部28、29的前端部是形成錐狀，當線圈彈簧27伸縮時，構成線圈彈簧27的線材是設成不會干涉彈簧承接部28、29。藉此，既可確實地將線圈彈簧27予以定位，又可防止因線材的干涉所導致之異音的產生。

在壓缸構件3的底部及活塞桿2之突出側的前端部，分別安裝有用來鏈接結合壓缸裝置1的安裝部30、31，上述安裝部30、31的形狀，可以設成配合門等被安裝構件的形狀。

接著，針對如上述所構成之本實施形態的作用進行說明。第7圖，是從俯視角度觀看「安裝有壓缸裝置1的鉸鏈門60」之其中一例的說明圖。如第7圖所示，鉸鏈門60，是藉由鉸鏈62而可開閉地將門板63安裝於門框61的門，第7圖中的圖號(A)是表示門板63的關閉位置，圖號(C)是表示從關閉位置(A)起開啟大約90°的全開位置，圖號(B)則表示關閉位置(A)與全開位置(C)的中間位置(從關閉位置(A)起開啟大約45°的位置)。

壓缸裝置1可作為輔助門板63之開閉的門開關裝置使用，該門開閉裝置是將壓缸構件3側的安裝部30可轉動地銷結合於「被固定於門框61側」的托架64，且活塞桿2側的安裝部31可轉動地銷結合於「被固定於門板63側」的托架65，而安裝於鉸鏈門60。此時，活塞桿2在門板63位於關閉位置(A)或全開位置(C)時，伸長長度變得最大，當門板63位於中間位置(B)時，伸長長度則變得最小，在該位置，鉸鏈門60的鉸鏈62是位於壓缸裝置1之軸線的延長線上。

參考第7圖，在門板63位於「從中間位置(B)起之開閉方向的特定範圍內」的場合中，活塞桿2從壓缸構件3突出的長度，是位於從最小位置起的特定範圍位。此時，如第2圖所示，活塞桿2的外周離合溝23是相對於導引套筒17的內周離合溝18而位於中間導具6側。在該狀態下，被插入離合器構件24之球孔25的球體26，是卡合於導引套筒17的內周離合溝18，且抵接於活塞桿2的外周面而限制朝徑方向內側的移動，進而相對於導引套筒17將離合器構件24固定於軸方向，並容許活塞桿2之軸方向的移動。如此一來，線圈彈簧27的彈力變成由「藉由球體26，相對於導引套筒17而被固定軸方向上」的離合器構件24所支承，不會對活塞桿2作用。該範圍被稱為自由區間。

另外，藉由活塞12相對於「活塞桿2的伸縮」所產生的移動，而使壓缸室11內的作動液流通至連通路14，而由衰減力產生機構15作用衰減力。此時，在活塞桿2的伸長行程時，相對於「作動液從連通路14的桿側室11A側朝底側室11B側的流動」，衰減力產生機構15發揮作為孔口的功能，而產生特定的衰減力。此外，在縮回行程時，衰減力產生機構15容許「作動液從連通路14的底側室11B側朝活塞桿側室11A側的流動」，而使衰減力變小。

在前述的自由區間，線圈彈簧27的彈力不會對「活塞桿2的伸縮」作用，主要僅作用「藉由活塞12的移動所產生的衰減力」。此外，雖然藉由壓缸室11內的容積變化而對氣體室10內的氣體產生壓縮、膨脹，但由於氣體室10內為大氣壓程度的低壓，因此該壓力幾乎不會對活塞桿2的伸縮造成影響。如此一來，由於可在自由區間內，幾乎不會產生抵抗地使活塞桿2自由伸縮，因此可使門板63自由地朝開閉兩個方向移動。

一旦門板63越過自由區間而移動至關閉位置(A)或全開位置(C)附近為止時，便如第1圖所示，活塞桿2將伸長，其外周離合溝23將越過導引套筒17的內周離合溝18而朝油封5側移動。此時，活塞桿2從壓缸構件3突出的長度達到特定長度，當活塞桿2的外周離合溝23通過導引套筒17的內周離合溝18時，「卡合於內周離合溝18，而將離合器構件24固定於導引套筒17」的球體26將卡合於活塞桿2的外周離合溝23，離合器構件24將解除對導引套筒17之軸方向的固定，並相對於活塞桿2而固定於軸方向上。藉此，線圈彈簧27的彈力將透過離合器構件24而作用於活塞桿2，而將活塞桿2朝伸長方向彈推。如此一來，門板63在位於關閉位置(A)附近的場合中，將自動地移動至關閉位置(A)為止，此外在位於全開位置(C)附近的場合中，則自動地移動至全開位置(C)為止後形成保持。這樣的區間被稱為彈推區間。

在該彈推區間，由於衰減力產生機構15相對於活塞桿2的伸長而如先前所述地發揮孔口的功能，產生特定的衰減力，故能適度地使門板63的移動速度減速，可減輕門板63於開閉時的衝擊及噪音。

當活塞桿2從壓缸構件3突出的長度形成特定長度而切換上述的自由區間與彈推區間時，因為球體26卡合於導引套筒17的內周離合溝18或活塞桿23的外周離合溝23，而產生若干的敲擊聲。相對於該現象，由於導引套筒17A、17B是由O型環21、22所彈性地支承，而不會直接接觸於壓缸構件3，故能降低傳達至壓缸構件3的敲擊聲，並抑制噪音的產生。

而在上述的實施形態中，只要是可藉由卡合於內周離合溝18及外周離合溝23，而將離合器構件24選擇性地固定於導引套筒17或活塞桿2，也可以採用滾子等其他的轉動體、或者「不會轉動地形成滑動」的凸輪構件，來取代球體26。

接下來，參考第3~6圖說明上述實施形態的第1~3變形例。而在以下的說明中，相對於第1圖及第2圖所示的實施形態，對相同的部分標示相同的圖號，且僅針對不同的部分作詳細的說明。

在第3圖及第6圖所示的第1變形例中，是設置具有彈性之合成樹脂的導引套筒17C，來取代被分割成2個部分的第1及第2導引套筒17A、17B中，位於球體26不會轉動之位置的第2導引套筒17B。在導引套筒17C，並未設置外周溝20及O型環22，而是如第6圖所示，在其外周部一體地形成複數個「沿著軸方向延伸」的突出部，也就是指凸肋32，凸肋32的前端部是嵌合於壓缸構件3的活塞桿導引部8內。凸肋32是沿著周方向，而以相等的間隔所配置。

藉由凸肋32，可減少導引套筒17C與壓缸構件3之間的接觸面積，此外，藉由凸肋32的可撓性、及充滿凸肋32間之間隙的作動液的振動衰減作用，可降低從導引套筒17C傳達至壓缸構件3的振動、噪音。如此一來，與上述實施形態相同，可減少傳達至壓缸構件3之「由球體26所引起的敲擊聲」，而抑制噪音的產生。雖然藉由在導引套筒17C的外周形成凸肋32，可更進一步達到噪音的降低，但即使未形成凸肋32，也能藉由以合成樹脂形成導引套筒17C，而產生噪音減少的效果。

在第4圖所示的第2變形例中，導引套筒17是形成一體，外周溝19、20及O型環21、22僅被設在其兩端部。藉此，藉由O型環21、22彈性地支承導引套筒17，與壓缸構件3之間可形成間隙，而與上述實施形態相同，可減少傳達至壓缸構件3之「由球體26所引起的敲擊聲」，而抑制噪音的產生。然而，雖然在該場合中可減少零件數量，但由於內周離合溝18成為圓筒構件之中間部的內周溝，因此被認為加工性稍為困難。

在第5圖所示的第3實施形態中，是將被分割成2個部份中的第2導引套筒17B予以省略，並將剩餘的另一個第1導引套筒17A的其中一端部，抵接於「使壓缸構件3之活塞桿導引部8的側壁，朝內側斂縫(縮徑)」的斂縫部33，而固定於軸方向上。此外，中間導具6，省略了圓筒狀的彈簧承接部29，藉由「形成於可供活塞桿2插通之開口周圍」的錐狀凹部，也就是指彈簧承接部34，對線圈彈簧27的其中一端部施以定位，藉由該錐狀，防止與線圈彈簧27的線材之間的干涉。如此一來，既能減少零件的數量，又能達成與上述實施形態相同的作用效果。

然而，雖然在上述的實施形態、及其第1~3變形例中，是藉由縮小作動液所流動的流路面積來獲得衰減力，但也亦可如所謂的摩擦緩衝器般，藉由活塞與壓缸之間的摩擦而獲得衰減力，只要是能產生衰減力的構造的話，也可以是其他的構造。但是，藉由採用油液作為作動流體，可獲得最穩定的衰減力。

1．．．壓缸裝置

2．．．活塞桿

3．．．壓缸構件(壓缸)

12．．．活塞

17．．．導引套筒

16．．．彈簧機構

18．．．內周離合溝

21、22．．．O型環(彈性構件)

24．．．離合器構件(保持構件)

26．．．球體(凸輪構件)

27．．．線圈彈簧(彈簧手段)

第1圖：為本發明其中一種實施形態之壓缸裝置的縱剖面圖。

第2圖：是顯示在第1圖的壓缸裝置中，活塞桿經短縮而彈簧機構的彈力未作用於活塞桿之狀態的重要部分放大縱剖面圖。

第3圖：是顯示第1圖之壓缸裝置的第1變形例之重要部分的放大縱剖面圖。

第4圖：是顯示第1圖之壓缸裝置的第2變形例之重要部分的放大縱剖面圖。

第5圖：是顯示第1圖之壓缸裝置的第3變形例之重要部分的放大縱剖面圖。

第6圖：為第3圖之A-A線的橫剖面圖。

第7圖：是顯示從俯視角度觀視「將本發明之一種實施形態的壓缸裝置安裝於門的狀態」的說明圖。

1．．．壓缸裝置

2．．．活塞桿

2a．．．斂縫(縮徑)部

3．．．壓缸構件

4．．．活塞桿導具

5．．．油封

6．．．中間導具

6A．．．通路

7．．．壓缸部

8．．．活塞桿導引部

9．．．非固定的活塞(free piston)

10．．．氣體室

11．．．壓缸室

11A．．．活塞桿側室

11B．．．底側室

12．．．活塞

13．．．O型環

14．．．連通路

15．．．衰減力產生機構

16．．．彈簧機構

17．．．導引套筒

17A．．．第1導引套筒

17B．．．第2導引套筒

18．．．內周離合溝

19、20．．．外周溝

21、22．．．O型環

23．．．外周離合溝

24．．．離合器構件

25．．．球孔

26．．．球體

27．．．線圈彈簧

28、29．．．彈簧承接部

30、31．．．安裝部

Claims (6)

1. 一種壓缸裝置，是具備下述構件的壓缸裝置：壓缸，該壓缸封入有作動流體；和活塞，該活塞可滑動地嵌裝於該壓缸內；和活塞桿，該活塞桿連結於該活塞，且延伸至前述壓缸的外部；及彈簧機構，該彈簧機構被設於前述壓缸內，當前述活塞桿從前述壓缸突出的長度為特定長度以上時，對前述活塞桿作用彈力，當未達特定長度時，則不會對前述活塞桿作用彈力，其特徵為：前述彈簧機構具有：外周離合溝，該外周離合溝被設於前述活塞桿的外周；和內周離合溝，該內周離合溝是面向前述外周離合溝，而被設在前述壓缸的內周側；和離合器手段，該離合器手段在前述活塞桿從前述壓缸突出的長度為特定長度以上時，與前述外周離合溝卡合且相對於前述活塞桿而固定於軸方向上，並且可相對於前述壓缸而移動於軸方向上，當前述活塞桿從前述壓缸突出的長度未達特定長度時，則與前述內周離合溝卡合且相對於前述壓缸而固定於軸方向，並且可相對於前述活塞桿而移動於軸方向；及彈簧手段，該彈簧手段是用來彈推前述離合器手段；前述離合器手段含有：複數個凸輪構件，該複數個凸輪構件在卡合於前述外周離合溝及前述內周離合溝之至少其中一個的狀態下，被插入設有前述內周離合溝之前述壓缸側的內周面與前述活塞桿的外周面之間；及保持構件，該保持構件將該凸輪構件保持成可沿著前述壓缸及活塞桿的徑方向移動；在該壓缸裝置，於前述壓缸的內周側，設有沿著該壓缸的軸方向延伸，且用來導引前述凸輪構件的導引套筒，在該導引套筒形成有前述內周離合溝，且在前述導引套筒與前述壓缸之間嵌設有彈性構件。
2. 如申請專利範圍第1項所述之壓缸裝置，其中在前述壓缸內的前述活塞、與前述活塞桿所延伸而出之前述壓缸的一端部之間，固定有隔壁構件，前述導引套筒及前述彈簧手段的一端部，是抵接於前述隔壁構件。
3. 如申請專利範圍第1項所述之壓缸裝置，其中前述導引套筒是由在軸方向被分割的第1及第2導引套筒所形成，且至少位於前述凸輪構件之軸方向的移動範圍的第1導引套筒，是金屬製。
4. 如申請專利範圍第3項所述之壓缸裝置，其中沒有位於前述凸輪構件的軸方向之移動範圍的前述第2導引套筒，是合成樹脂製。
5. 如申請專利範圍第1項所述之壓缸裝置，其中在前述壓缸的軸方向中間部形成朝內周側突出的斂縫部，且前述導引套筒的一端部抵接於前述斂縫部。
6. 如申請專利範圍第1項所述之壓缸裝置，其中凸輪構件為轉動體。