JP4763523B2 - ガスばね - Google Patents

Description

本発明は、補償ピストン装置と一緒に、作業媒体で充たされた作業室を閉成する作業シリンダと、該作業シリンダの開口を通って滑動可能に前記作業室内へ突入する作業ロッドとを有するガスばねであって、前記補償ピストン装置が前記作業媒体の圧力と補償室内に設けられた、温度上昇に際して膨張する補償媒体の圧力とにより前記作業室の容積を拡大する方向へ負荷されかつ戻し室内に設けられた戻し媒体により前記作業室の容積を縮小する方向へ負荷されている形式のものに関する。

ガスばね特性の温度に対する関連性を補償媒体の使用によって補償することが目的である前記形式のガスばねは公知である。例えばＤＥ３１４１２９５Ａ１号明細書を参照されたい。

補償媒体として使用可能な物質に関してはＤＥ３１４１２９５Ａ１号明細書では一括して特殊な液体とされている。これに対し同じ技術分野のＤＥ２５１１２８９Ａ１号明細書においては補償媒体として液圧油が挙げられている。ＵＳ４６１３１５明細書によれば所定物質の２相体系が補償媒体として使用されている。より正確には該当物質の液相と気相とがその都度の圧力−温度条件で共存する体系が使用されている。

しかし、前述の補償媒体はいずれも実地においてはあらゆる関点から満足できるものであるとは証明されていない。特に従来使用されていた鉱物性の油は、約−３０℃の温度と約５０ｂａｒの圧力と、約８０℃の温度と約４４０ｂａｒの圧力との間である一般的なガスばね運転状態域では満足できる有効な体積膨張を示さなかった。本発明との関連では「有効な体積膨張」とは温度上昇により惹起される体積増大と同時に発生する圧力上昇によって惹起される体積減少との差である。
ＤＥ３１４１２９５Ａ１号明細書 ＤＥ２５１１２８９Ａ１号明細書 ＵＳ４６１３１５明細書

本発明が解決しようとする課題は、ガスばね特性の温度に対する関連性の補償が改善された冒頭に述べた形式のガスばねを提供することである。

本発明の課題は、本発明によれば、冒頭に述べた形式のガスばねにおいて、当該ガスばねの運転温度領域の下方の限界温度とほぼ同じである第１の温度と、ガスばねの運転温度領域の上方の限界温度を約１００℃上回る第２の温度との間に前記補償媒体の臨界温度があるように前記補償媒体が選択され、かつ補償媒体による補償ピストン装置の負荷面と、作業媒体による補償ピストン装置の負荷面と、ガスばねの設計温度での作業室の容積と、ガスばね設計温度での補償ピストン装置を負荷する戻し媒体の戻し力とが、前記補償媒体の臨界温度を上回らないガスばねの運転温度で、補償媒体の状態点が気体圧力曲線上に又は気体圧力曲線の上側に位置するように設定されかつ相互に調和させられていることによって解決された。

規範的な液体、つまり沸騰曲線が先きに述べた運転状態域の遠くにありかつ一方ではほぼ非圧縮性であるが他方ではわずかな体積膨張しか有していない液体、例えば鉱物油と、主として気相により惹起される高い体積膨張がガス相の高い圧縮性によって再び無にされる２相体系との他に、疑問のある運転状態域においては一方では顕著な体積膨張を有しているが他方ではほぼ非圧縮性であり、したがって体積膨張をガスばね特性の補償のために非難されることなしに活用することができる第３の物質群が存在することを認識したことは発明者の功績である。根底となる思想は、液体が一方では沸騰直前に比較的大きな膨張を有するが他方ではその特性に基き依然として液体であって、ほぼ非圧縮性であることである。しかし、臨界温度が１００℃よりも高く、ガスばねの通常の運転領域の上方の限界温度の上側にある物質は、鉱物性の油の有効な体積膨張を著しく上回る有効な体積膨張を有しない。さらに発明者は、臨界温度がガスばねの通常の運転温度領域内にありかつ臨界温度の上側の運転温度では気相と液相との間の区別がもはやできない物質の場合は、この物質の性質は、この温度領域においてはほぼ液体の性質に相当するような密度状態であることを認識した。さらに発明者はガスばねの寸法とガスばね内を支配している圧力とを相互に調和させて、それぞれ使用された補償媒体の液状−ガス状の２相状態への移行を確実に阻止できることも認識した。

本発明との関連において、補償媒体の状態点が気体−圧力曲線の上側にあると述べられている場合には、これは圧力−温度線図（ｐ−Ｔ線図）の通常の図示に基づいており、ひいては補償媒体がその液相にあることを意味している。

有利な形式で第２の温度はガスばねの運転温度領域の上方の限界温度を約６０度だけ上回るようにしたい。最も好適には第２の温度はガスばねの運転温度領域の上方の限界温度とほぼ同じである。つまり補償媒体の臨界温度はガスばねの運転温度領域内にあると有利である。

本発明の別の構成によれば補償媒体はその都度の使用条件に関連して二酸化炭素（ＣＯ_２）、エタン（Ｃ_２Ａ_６）、プロパン（Ｃ_３Ｈ_８）、硫化水素（Ｈ_２Ｓ）、アンモニア（ＮＨ_３）、塩化メチレン（ＣＨ_３ＣＩ）、二酸化硫黄（ＳＯ_２）及び六弗化硫黄（ＳＦ_６）を含む物質グループから選出されることができる。本発明のガスばねを自動車、事務椅子及び人間と多かれ少なかれ直接的に接触する装置類に使用する場合にはもちろん一連の他の選出規準、例えば発炎性もしくは可燃性、有毒性、環境保護性及びそれに類似したものにより多くの注意を払う必要がある。これらの規準をすべて考慮したうえで、二酸化炭素（ＣＯ_２）又は六弗化硫黄（ＳＦ_６）の使用が特に有利である。この場合、二酸化炭素（ＣＯ_２）は明らかに高い有効体積膨張を有している。

さらに、補償媒体の臨界温度を上回るガスばねの運転温度で、補償室内の圧力が補償媒体の臨界圧よりも常に大きいようにガスばねが構成されていると有利であることが証明された。

原則的には本発明と関連して補償室の容積全体を温度に関連した膨張、ひいては補償ピストンの調節に活用できるように本発明の補償媒体を単独で使用することが有利ではあるが、特別な場合には補償室内に少なくとも２つの物質から成る物質混合物を入れることも望ましい。この場合には前記物質の少なくとも一方が本発明による特性を有する補償媒体である。これはガスばねの寸法、ひいては例えば補償室の容積も外部の条件によって規定されているが部分容積だけが補償媒体で充たされて所望の効果が達成されるようにする場合に有利である。

先きに述べた欠点の他に冒頭に記した文献により公知であるガスばねは、大きな構成空間を必要とする、費用のかかる構造を特に補償ピストンの構成に基づき有するという他の欠点を有している。例えばＤＥ３１４１２９５Ａ１号明細書によって公知であるガスばねにおいては作業シリンダ内で滑動可能な第１のピストンはスペーサ片を介して第２のピストンと結合されており、この第２のピストンが作業シリンダを間隔をおいて同軸的に取囲む外シリンダ内に滑動可能に配置されておりかつ戻し室もしくはばね室を補償室から分離している。

したがって本発明の第２の観点によれば、本発明の別の課題は冒頭に述べた形式のガスばねであって、数少ない簡単な構成部分と少ない構成空間しか必要としないガスばねを提供することである。

この課題は本発明によれば冒頭に述べた形式のガスばねであって、作業シリンダを間隔をおいて取囲む補償シリンダを有し、補償シリンダがガスばねの作業ロッド出口側端部から離れた端部で作業シリンダから外へ延びかつこの端部にて閉じられており、この場合、補償室がほぼ作業シリンダと補償シリンダとの間のリング室から形成されており、補償ピストン装置が唯一の補償ピストンを有し、該補償ピストンが補償シリンダに移動可能に受容されかつ鉢形に構成され、鉢底と、該鉢底から作業ロッド出口側端部に向かって突出しかつ作業シリンダに係合するシリンダ区分とを有しており、前記補償ピストンが作業室と補償室と戻し室とを互いに分離していることによって解決された。

前記構成によって、唯一の補償ピストンで作業室からの補償室の制限も、戻し室からの補償室と作業室との制限も行われる。これにより、構成部材数も構成長さも減少される。何故ならば作業室の直径は戻し室の直径よりも小さく、ひいては補償ピストンの少ない移動行程で作業室の大きな容積増加が達成されるからである。

ガスばねの構成長さを更に減少させる関点からは、鉢形の補償ピストンのシリンダ区分が補償シリンダと作業シリンダとの間のリング室内に係合させることが提案されている。この形式で作業室の全長を作業ロッドの運動に活用することができるようになる。

補償ピストンと補償シリンダとの間の特別な案内エレメントは例えば、鉢形の補償ピストンのシリンダ区分がその外周面の少なくとも１部で補償シリンダの内周面に接触させられていると省略することができる。これは構造の更なる簡易化に、ひいては構成部分数の減少に寄与する。

鉢形の補償ピストンのシリンダ区分内へ突入する作業シリンダの自由端部にフランジ状の拡大部が設けられ、該拡大部の上で補償ピストンが移動可能であることにより、補償ピストンの補償媒体により負荷された面と補償室の容積とを、補償室の長さが与えられている場合に互いに無関係に規定することを許す別の設計パラメータが与えられていることができるようになる。

補償シリンダに対し相対的である作業シリンダの振動及び側方のずれに対処するためには、本発明の別の構成によれば補償シリンダと作業シリンダとの間のリング室内に少なくとも１つの支えエレメントが設けられ、この支えエレメントが補償シリンダに対し相対的に作業シリンダの位置を保っておりかつこの支えエレメントが少なくとも１つの貫通部を補償媒体のために有していることが提案されている。この場合、補償シリンダは少なくとも１つの支えエレメントのために少なくとも１つのストッパを有し、このストッパで作業ロッド出口側端部から所定の最小間隔が少なくとも１つの支えエレメントに保証されるようになっている。

付加的に又は選択的にシリンダ区分に、有利にはその自由端部に隣接して複数の支え付加部が作業シリンダのために設けられていることができる。この支え付加部は半径方向内方へ作業シリンダに向かって延びかつ例えば凸子として構成されていることができる。

有利には補償媒体の体積は連続的な温度上昇に際して連続的に増大する。この場合には補償媒体は付加的に又は選択的に完全に又は部分的に非圧縮性であることができる。

本発明の第２の関点に基づきガスばねの構成に際しては、本発明の第１の関点の条件を充たす補償媒体を使用することが有利であることとは無関係に、本発明の第２の観点による構成では、使用された補償媒体は油又は膨張ワックス又は一方の相が液状でかつもう一方の相がガス状である２相媒体であること、例えば六弗化硫黄であることができる。

自体公知であるように作業室は本発明の両方の観点によれば作業ロッドと結合されたピストンによって第１の作業室と第２の作業室とに分割されていることができる。この場合、第１の作業室は補償ピストン装置に境界を接しかつ作業ロッドが第２の作業室を通って延びている。

さらに戻し室は本発明の両観点によれば、例えば圧力下にあるガスで充たされ、このガスが補償ピストンを作業室の容積を減少する方向に負荷することができる。これによってガスばねの特に短い構成長さが達成される。選択的に又は付加的に戻し室内にはばね装置が受容され、このばね装置が補償ピストンに作用することができる。このばね装置は少なくとも１つの圧縮ばね、例えば少なくとも１つのコイルばね、皿ばね組又はそれに類似したものを有していることができる。

図１では本発明のガスばねは全体として符号５０で示されている。ガスばね５０は作業シリンダ１を有し、該作業シリンダ１内には作業ピストン２が滑動可能に案内されている。作業ピストン２は作業シリンダ１の内室１ａを第１の作業室３と第２の作業室４とに分離している。作業ピストン２にはピストンロッド６が固定されている。このピストンロッド６は外部に対し閉鎖された第２の作業室４を貫通し、シールされて作業シリンダ１の外へ導き出されている。

圧力下にあるガス１Ｍで充たされた作業シリンダ１の内室１ａ内での作業ピストン２の運動を緩衝できるためには、作業ピストン２に、第１の作業室３を第２の作業室４と接続する絞り孔５が設けられている。しかし、絞り孔５に加えて又は絞り孔５に選択的に少なくとも１つの長手方向溝が作業シリンダ１に構成されていることもできる。

ピストンロッド出口側端部１ｂとは反対側の開放した端部１ｃにて作業シリンダ１は鉢形の補償ピストン１０で閉じられている。補償ピストン１０は図示の実施例では、円板状の鉢底１０ａとピストンロッド出口側端部１ｂの方向へ鉢底１０ａから突出するシリンダ区分１０ｂとを有している。内室が補償ピストン１０の鉢開口１１を形成するシリンダ区分１０ｂは、作業シリンダ１の外周面の上を案内されている。しかも作業シリンダ１はその端部１ｃにフランジ状の拡大部７を有し、その環状の外周面にはリング溝８が設けられており、このリング溝８にはＯリング９が配置されている。作業シリンダ１の端部１ｃのフランジ状の拡大部７の上では補償ピストン１０のシリンダ区分１０ｂが滑動可能にかつＯリング９によってシールされて案内されている。

作業シリンダ１の内室１ａにおける圧力下にあるガス１Ｍは面Ａ_１の上にある補償ピストン１０を負荷する。何故ならば作業シリンダ１の自由端部１ｃに補償ピストン１０が接触している場合でもガス１Ｍは補償ピストン１０と作業シリンダ１との間の接触ギャップに侵入するからである。このガス１Ｍの圧力は補償ピストン１０に作業シリンダ１の内室１ａを拡大する方向へ向けられた力を発揮する。

さらに補償ピストン１０はその外側の円筒形の周面で補償シリンダ１２内に軸方向で移動可能に配置されている。補償シリンダ１２は作業シリンダ１を間隔をおいて同軸に取囲みかつピストンロッド６とは反対側の端部にて底１３で閉じられている。閉鎖円板１４はピストンロッド側で作業シリンダ１と補償シリンダ１２との両方を閉鎖しているので、大気へのピストンロッド６の外シール装置は補償室１６を外へシールする装置により静的に、つまり可動な部分なしで構成されている。

作業シリンダ１と補償シリンダ１２との間に形成されたリング室１６は補償媒体１６Ｍで充たされている。この補償媒体１６Ｍは温度上昇に際して膨張する。つまり補償媒体１６Ｍの体積は増大する。補償媒体１６Ｍは補償ピストン１０をシリンダ区分１０ｂの端面にて負荷しかつ補償ピストン１０に作業シリンダ１の内室１ａを拡大する方向へ向けられた力を発生させる。

補償ピストン１０と底１３との間に形成された、圧力下にあるガス１５Ｍで充たされた戻し室１５に対し補償室１６をシールするためには、補償ピストン１０はその外側の周面に半径方向の環状溝１７を有しており、この環状溝１７にリングシール１７が配置されている。したがって圧力下にある戻し室１５内のガス１５Ｍは補償ピストン１０を面Ａ_３に負荷し、補償ピストン１０に作業シリンダ１の内室１ａを縮小する方向に向けられた力を生ぜしめる。

補償ピストン１０を作業シリンダ１の自由端部１ｃに向かって予備負荷することは、圧力下にあるガス１５Ｍを戻し室１５内に設けることに加えて又はこれに対して択一的に、補償ピストン１０に作用する少なくとも１つの圧縮ばね１５Ｍ′を戻し室１５内に配置すること及び／又は補償ピストン１０と結合された少なくとも１つの引っ張りばねを補償室１６内に配置することによっても実施することができる。

先きに既に述べたように作業シリンダ１の内室１ａは圧力下にあるガス１Ｍで充たされているので、補償ピストン１０は補償シリンダ１２内へ、つまり戻し室１５を縮小する方向へ予備負荷される。戻し室１５内に設けられたガス１５Ｍと負荷面Ａ_１とＡ_３は、戻し室１５を拡大する方向で補償ピストン１０に作用する力が常に、つまり特に作業シリンダ１の内室１ａにおける作業ピストン２の位置とは無関係に、作業シリンダ１の内室１ａにおける圧力によって補償ピストン１０に作用する力よりも大きくなるように選択されるかもしくは設定されている。

さらに補足すると、作業シリンダ１を補償シリンダ１２に支えかつこれに対し位置固定する支えエレメント４０が設けられている。支えエレメント４０は補償媒体１６Ｍのための通過孔４０ａを有している。この通過孔４０ａは補償媒体１６Ｍの通過をできるだけ妨げないように構成されている。補償シリンダ１２の押込み変形部４１によっては、支えエレメント４０が作業シリンダ１のピストンロッド側の端部１ｂから常に所定の最小間隔を保つことが保証されている。もちろん前述した如きスペーサエレメントが複数設けられていることもできる。

補償媒体１６Ｍの好適な利用を達成するためには補償ピストン１０はガスばね５０の運転のために見込まれた最低温度、例えば−３０℃で、フランジ状の拡大部７の端面側の端部の近くに位置している。これは作業シリンダ１の内室１ａの容積が最小であることを意味している。

周辺温度が上昇すると、補償媒体１６Ｍが膨張し、補償ピストン１０を補償シリンダ１２の底１３に向かって、つまり戻し室１５を縮小する方向へ移動させる。これにより作業シリンダ１の内室１ａは拡大される。作業シリンダ１の内室１ａにおける温度上昇の基づき内室１ａの容積が一定である場合には本来上昇するであろう圧力は上昇しないか又はわずかな程度しか上昇しない。何故ならば作業シリンダ１の内室１ａの容積拡大が温度上昇の作用とは反対に作用するからである。

補償媒体１６Ｍとしては本発明によれば有利には二酸化炭素（ＣＯ_２）が使用される。この補償媒体はガスばね５０とその構成部分の幾何学的形状もしくは寸法によって補償室１６内で、圧力−温度線図（ｐ−Ｔ−線図）における補償媒体の状態点がガスばねの一般的な運転温度領域、つまり約−３０℃の下方の限界温度Ｔ_ｕと約＋８０℃の上方の限界温度Ｔ_ｏとの間で、常に気体圧力曲線の上側に又はどうにか該気体圧力曲線上に位置するような高さの圧力下に保たれる。二酸化炭素の臨界温度Ｔ_ｋは約３１℃であり、ひいては考察された運転温度領域に位置しかつ臨界温度の上側の温度ではもはやガス状と液状の相の間で区別できないという事実は期待に反し、所望の高い有効な体積膨張に不都合な作用を有しない。何故ならば二酸化炭素の密度はここで特定した圧力では二酸化炭素がほぼ液体のような動態を有するほど高いからである。本発明によるガスばね５０の寸法設定により二酸化炭素の圧力は臨界温度Ｔ_ｋの上側では常に７３．８ｂａｒである二酸化炭素の臨界圧力ｐ_ｋの上側に位置することすら保証される。

「有効な体積膨張ΔＶ」又はより正確には「相対的な有効体積膨張ΔＶ／Ｖ」とは本発明との関連においては、温度上昇により惹起される体積上昇と同時的な圧力上昇により惹起される体積縮小との差を意味する。つまり、
ΔＶ／Ｖ＝（Ｔ_ｏ−Ｔ_ｕ）・Ｙ−（ｐ_ｏ−ｐ_ｕ）・α
である。

この場合、
Ｔ_ｏは運転温度領域の上側の限界温度、
Ｔ_ｕは運転温度領域の下側の限界温度、
ｐ_ｏは上側限界温度での補償室における圧力、
ｐ_ｕは下側限界温度での補償室における圧力、
Ｙは補償媒体の体積膨張係数、
αは膨張媒体の圧縮係数
である。

補償媒体として援用された鉱物油の相対的な有効なΔＶ／Ｖは先きに述べた運転領域では約６．２％である。

これとは異なって二酸化炭素は３１．８％の相対的な有効な体積膨張ΔＶ／Ｖを呈する。さらに二酸化炭素は費用的に好適に入手可能で、毒性がなく、環境にやさしく、不燃で他の物質特に空気と混合した状態ですら爆発性を有していないという利点を呈する。

人間と間接的又は直接的に接触するガスばねに問題なく使用できる他の補償媒体１６Ｍは二窒化酸素（Ｎ_２Ｏ）と六弗化硫黄（ＳＦ_６）とが挙げられる。二窒化酸素（Ｎ_２Ｏ）の臨界温度Ｔ_ｋは約４６．６℃でその臨界圧ｐ_ｋは約７２．５ｂａｒである。さらに二窒化酸素は約２６％の相対的有効体積膨張ΔＶ／Ｖを呈する。これは二酸化炭素の相対的有効体積膨張よりもわずかにしか低くない。六弗化硫黄（ＳＦ_６）の臨界温度Ｔ_ｋはほぼ４５．６℃でかつその臨界圧力ｐ_ｋはほぼ３７ｂａｒである。さらに六弗化硫黄はほぼ１０．７％の相対的有効体積膨張ΔＶ／Ｖを呈し、これは二酸化炭素の相対的有効体積膨張ΔＶ／Ｖよりも下にあるが、依然としてはっきりと鉱物油の相対的有効体積膨張ΔＶ／Ｖの上にある。

さらに、可燃性、爆発性、有毒性、可能な異臭性及びそれに類似したもののような性質が制限される性質又は除外規準を成していない特別な使用のためには、エタン、プロパン、硫化水素、アンモニア、塩化メチレン及び二酸化硫黄を用いることができる。これらの物質のパラメータは以下の表１に示してある。

ここでは先きに示した式に基づき先きに示した相対的有効体積膨張ΔＶ／Ｖの値は簡易化した、ガスばねの実際の構成とは無関係な仮定、補償室１６における圧力が＋８０℃の上側温度限界では約４４０ｂａｒでかつ−３０℃の下側温度限界では約５０ｂａｒであるという仮定で算出されているものである。したがって記載した値は単に等級的に１つの物質又は他の物質の補償媒体としての適性についての印象を示すものであるに過ぎない。

以下においては本発明によるガスばねの若干の変化実施例についてだけ詳細に説明しておく。

図１と４とにおいては補償ピストン１０は一体に構成されているのに対し、補償ピストン１０は図２においてはその円筒形の周面に半径方向の環状のリング凹部１９を有している。このリング凹部１９には鉢長さを延長するシールスリーブ２０が固定的に挿入されている。このシールスリーブ２０は補償ピストン１０と同じ直径を有している。端面側ではシールスリーブ２０は図示されていないシールエレメント、例えばＯリングを介して補償ピストン１０に対しシールされていることができる。

補償ピストン１０は図２の実施例でも鉢形に構成されていることができるが、この代りに図３を引用して、鉢形がほぼ円板状のベース部分１０ａとほぼ円筒形のスリーブ２０′との協働によりはじめて形成されることもできることを示しておく。円板状のベース部分１０ａの厚さが補償シリンダ１２における補償ピストン１０の案内長さとして十分であると、スリーブ２０′は補償ピストン１０と同じ外径を有する必要性はない。

図５から１２までは作業シリンダ１の補償ピストン側の端部と補償ピストン１に対する前記端部のシールとの種々の構成が示されている。

図５においては管状の作業シリンダ１の補償ピストン側の端部１ｃはフランジ２２として半径方向外方へ変形されかつその中空スロートにＯリング９を受容している。

図６，７及び８においても管状の作業シリンダの補償ピストン側の端部はフランジ２２として半径方向外方へ変形されている。この場合、第６図においてはＵ字形横断面を有するシールリング２１がフランジ２２に被せ嵌められている。

図７においてはフランジ２２に対し間隔をおいて平行に、作業シリンダ１を取囲む支えリング２３が配置されかつ止めリング２４により作業シリンダ１に確保されている。フランジ２２と支えリング２３との間のリングギャップはＯリング９を受容するリング溝８を形成している。

図８においては止めリング２４によって確保された支えリング２３に対し間隔をおいて平行に第２の支えリング２５がフランジ２２に接触しておりかつ作業シリンダ１のリング溝２６内へ半径方向で突入している。両方の支えリング２３と２５との間にはＯリング９を受容するリング溝８が形成されている。

図９には互いに間隔をおいて２つの平行な支えリング２３と２５とが作業シリンダ１の周面に溶接されている。支えリング２３と２５は間にＯリング９を受容するリング溝８を形成している。

図１０と１１の実施例ではフランジ状の拡大部は存在せず、Ｏリング９を受容するためのリング溝８は作業シリンダ１の周面に構成されている。図１０においてはリング溝は半径方向の変形によりかつ図１１においては切削により形成されている。

図１２によればＯリング９を受容するリング溝８は、作業シリンダ１とは別体であるが、しかし作業シリンダ１に運転的に不動に結合された部分１ｄに構成されている。

図１３から図１８にはガスばね５０のピストンロッド側の端部が示されている。

この場合、管状に構成された補償シリンダ１２のピストンロッド側の端部は半径方向内方へ向けられたフランジ２７に変形されている。フランジ２７にはリング形状の支えエレメント２８が軸方向で接触している。支えエレメント２８は周面にて補償シリンダ１２により取囲まれている。この場合、図１３，１６及び１７の実施例では変形により押込み変形部２９が形成され、該押込み変形部２９は図１３と１７では半径方向で支えエレメント２８の対応する切欠き３０内に係合する。

支えエレメント２８のガスばね内へ突入する端部は直径が作業シリンダ１の内径に減少させられた段部３１を有しており、該段部３１は作業シリンダ１の端部内へ係合している。

リング状のシールエレメント３２は端面側で支えエレメント２８に支えられかつ半径方向内方でピストンロッドに接触しかつ半径方向外方で作業シリンダ１の内壁に接触している。

図１３においては作業シリンダは支えエレメント２８と溶接されているのに対し、図１４から１６までの実施例では作業シリンダ１の変形により半径方向内方へ向けられた押込み変形部３３が形成されている。この押込み変形部３３は支えエレメント２８の段部３１における対応する切欠き３４に係合している。

図１７においては支えエレメント２８はその外周面にリング溝３５を有し、該リング溝３５内には半径方向内方へ向けられた変形部３６で作業シリンダ１の端部が係合している。

図１６の押込み変形部２９には支えエレメント２８の肩３７に通じる段部３１が接触している。

図１８においてはシールエレメント３２に対し軸方向の間隔をおいて、作業シリンダ１の変形によって形成された、半径方向内方へ向けられた押込み変形部３８が構成されている。該押込み変形部３８はピストン２の走出運動を制限するストッパを形成している。

図１３から１５までと図１７から１８までとにおいては支えエレメント２８の近くの補償室１６内に又は支えエレメント２８に軸方向で接触してシールリング３９が配置されている。このシールリング３９は半径方向内方で作業シリンダ１の外壁に接触しかつ半径方向外方で補償シリンダ１２の内壁に接触しておりかつ補償室１６を支えエレメント２８に対してシールしている。

ガスばねの断面図。 補償ピストンの断面の１部を示した図。 変化実施例の図２に相当する図。 図１のガスばねの作業シリンダ、補償シリンダ及び補償ピストンの部分的断面図。 作業シリンダの補償ピストン側の端部の第２実施例の部分断面図。 作業シリンダの補償ピストン側の端部の第３実施例の部分断面図。 作業シリンダの補償ピストン側の端部の第４実施例の部分断面図。 作業シリンダの補償ピストン側の端部の第５実施例の部分断面図。 作業シリンダの補償ピストン側の端部の第６実施例の部分断面図 作業シリンダの補償ピストン側の端部の第７実施例の部分断面図。 作業シリンダの補償ピストン側の端部の第８実施例の部分断面図。 作業シリンダの補償ピストン側の端部の第９実施例の部分断面図。 ガスばねのピストンロッド側の端部の第２実施例の部分断面図。 ガスばねのピストンロッド側の端部の第３実施例の部分断面図。 ガスばねのピストンロッド側の端部の第４実施例の部分断面図。 ガスばねのピストンロッド側の端部の第５実施例の部分断面図。 ガスばねのピストンロッド側の端部の第６実施例の部分断面図。 ガスばねのピストンロッド側の端部の第７実施例の部分断面図。

符号の説明

１ 作業シリンダ、 ２ 作業ピストン、 ３ 作業室、 ４ 作業室、 ５ 絞り孔、 ７ 拡大部、 ８ リング溝、 ９ Ｏリング、 １０ 補償ピストン、 １１ 鉢開口、 １２ 補償シリンダ、 １３ 底、 １４ 閉鎖円板、 １５ 戻し室、 １６ 補償室、 １７ 溝、 １８ リングシール、 １９ リング凹部、 ２０ シールスリーブ、 ２１ シールリング、 ２２ フランジ、 ２３ 支えリング、 ２４ 止めリング、 ２５ 支えリング、 ２６ リング溝、 ２７ フランジ、 ２８ 支えエレメント、 ２９ 押込み変形部、 ３０ 切欠き、 ３１ 段部、 ３２ シールエレメント、 ３３ 押込み変形部、 ３４ 切欠き、 ３５ リング溝、 ３６ 変形部、 ３７ 肩、 ３８ 押込み変形部、 ３９ シールリング、 ４０ 支えエレメント、 ４１ 押込み変形部、 ５０ ガスばね

Claims (16)

1. （イ）補償ピストン装置と一緒に、作業媒体（１Ｍ）で充たされた作業室（１ａ）を閉成する作業シリンダ（１）と、
   （ロ）前記作業シリンダ（１）の開口を通って滑動可能に前記作業室（１ａ）内へ突入する作業ロッド（６）と、
   を有するガスばね（５０）であって、前記補償ピストン装置が前記作業媒体（１Ｍ）の圧力によりかつ補償室（１６）内に設けられた、温度上昇に際して膨張する補償媒体（１６Ｍ）の圧力により前記作業室（１ａ）の容積を拡大する方向に負荷されかつ戻し室（１５）内に設けられた戻し媒体（１５Ｍ）により前記作業室（１ａ）の容積を縮小する方向へ負荷されている形式のガスばね（５０）において、当該ガスばね（５０）の運転温度領域の下方の限界温度（Ｔ_ｕ）とほぼ同じである第１の温度（Ｔ_１）と、当該ガスばね（５０）の運転温度領域の上方の限界温度（Ｔ_ｏ）を約１００℃上回る第２の温度（Ｔ_２）との間に前記補償媒体（１６Ｍ）の臨界温度（Ｔ_ｋ）が位置するように前記補償媒体が選択され、かつ前記補償媒体（１６Ｍ）による前記補償ピストン装置の負荷面（Ａ_２）と、前記作業媒体（１Ｍ）による前記補償ピストン装置の負荷面（Ａ_１）と、当該ガスばね（５０）の設計温度での前記作業室（１ａ）の容積と、当該ガスばね（５０）の設計温度での前記補償室（１６）の容積と、前記補償ピストン装置を負荷する前記戻し媒体（１５Ｍ）の、当該ガスばね（５０）の設計温度での、戻し力とが、前記補償媒体（１６Ｍ）の臨界温度を上回らないガスばね（５０）の運転温度で、前記補償媒体（１６Ｍ）の状態点が気体圧力曲線の上又はその上側に位置するように設定されかつ相互に調和させられており、前記作業シリンダ（１）を間隔をおいて取囲む補償シリンダ（１２）を有し、該補償シリンダ（１２）が当該ガスばね（５０）の作業ロッド出口側端部（１ｂ）から遠い端部で前記作業シリンダ（１）から外へ延びておりかつ該端部にて閉じられており、前記補償室（１６）がほぼ前記作業シリンダ（１）と前記補償シリンダ（１２）との間のリング室により形成されており、前記補償ピストン装置が唯一の補償ピストン（１０）を有し、該補償ピストン（１０）が前記補償シリンダ（１２）内に滑動可能に受容されかつ鉢形に構成されかつ鉢底（１０ａ）と該鉢底（１０ａ）から前記作業ロッド出口側端部（１ｂ）に向かって突出しかつ前記作業シリンダ（１）に係合するシリンダ区分（１０ｂ）とを有し、該補償ピストン（１０）が前記作業室（１ａ）と前記補償室（１６）と前記戻し室（１５）とを互いに分離していることを特徴とする、ガスばね。
2. 前記第２の温度（Ｔ_２）が当該ガスばね（５０）の運転温度領域の上側の限界温度（Ｔ_ｏ）を約６０℃上回っており、当該ガスばね（５０）の運転温度領域の上側の限界温度（Ｔ_ｏ）とほぼ同じである、請求項１記載のガスばね。
3. 前記補償媒体（１６Ｍ）が二酸化炭素、エタン、プロパン、硫化水素、アンモニア、塩化メチレン、二酸化硫黄、六弗化硫黄、及び二窒化酸素を含む物質郡から選出されている、請求項１又は２記載のガスばね。
4. 当該ガスばね（５０）の運転温度が前記補償媒体（１６Ｍ）の臨界温度（Ｔ_ｋ）を超えた場合に、前記補償室（１６）における圧力が前記補償媒体の臨界圧力（ｐ_ｋ）よりも常に大きい、請求項１から３までのいずれか１項記載のガスばね。
5. 前記補償ピストン（１０）の前記シリンダ区分（１０ｂ）が前記補償シリンダ（１２）と前記作業シリンダ（１）との間の前記補償室（１６）内に係合する、請求項１から４までのいずれか１項記載のガスばね。
6. 前記補償ピストン（１０）の前記シリンダ区分（１０ｂ）がその外周面の少なくとも１部で前記補償シリンダ（１２）の内周面に接触している、請求項１から５までのいずれか１項記載のガスばね。
7. 前記補償ピストン（１０）の前記シリンダ区分（１０ｂ）内へ突入する前記作業シリンダ（１）の自由端部（１ｃ）がフランジ状の拡大部（７）を備え、該拡大部（７）に沿って前記補償ピストン（１０）が滑動可能に案内されている、請求項１から６までのいずれか１項記載のガスばね。
8. 前記補償シリンダ（１２）と前記作業シリンダ（１）との間の前記補償室（１６）内に少なくとも１つの支えエレメント（４０）が設けられており、該支えエレメント（４０）が前記補償シリンダ（１）に対し相対的な位置に前記作業シリンダ（１２）を保持しかつ該支えエレメント（４０）が少なくとも１つの管通孔（４０ａ）を補償媒体（１６Ｍ）のために有している、請求項１から７までのいずれか１項記載のガスばね。
9. 前記補償シリンダ（１２）が少なくとも１つの支えエレメント（４０）のために少なくとも１つのストッパ（４１）を有し、該ストッパ（４１）が前記作業ロッド出口側端部と前記少なくとも１つの支えエレメント（４０）との間に所定の最小間隔を保証する、請求項８記載のガスばね。
10. 前記シリンダ区分（１０ｂ）に、その自由端部に隣接して、前記作業シリンダ（１）のために複数の支え突起が設けられている、請求項１から９までのいずれか１項記載のガスばね。
11. 前記補償媒体（１６Ｍ）が連続的な温度上昇に際して連続的にその体積を増大させる、請求項１から１０までのいずれか１項記載のガスばね。
12. 前記補償媒体（１６Ｍ）が完全に又は部分的に非圧縮性である、請求項１から１１までのいずれか１項記載のガスばね。
13. 前記補償媒体（１６Ｍ）が油又は膨張ワックス又は一方の相が液状でかつ他方の相がガス状である２相媒体、例えば、六弗化硫黄である、請求項１から１２までのいずれか１項記載のガスばね。
14. 前記作業室（１ａ）が前記作業ロッド（６）と結合されたピストン（２）によって第１の作業室（３）と第２の作業室（４）とに分割されており、第１の作業室（３）が前記補償ピストン装置（１０）に境界を接しかつ前記作業ロッド（６）が第２の作業室（４）を通って延びている、請求項１から１３までのいずれか１項記載のガスばね。
15. 前記戻し媒体（１５Ｍ）が前記戻し室（１５）内に設けられた、圧力下にあるガスによって形成されている、請求項１から１４までのいずれか１項記載のガスばね。
16. 前記戻し媒体（１５Ｍ′）がばね装置によって形成されている、請求項１から１４までのいずれか１項記載のガスばね。

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