JPH08967U - 空気力的なばね - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 シリンダ１１を備えた空気力的なばねを改良
して、長いサイクル寿命及び貯蔵寿命を有し、広い作業
温度範囲を有し、しかも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ものを提供する。 【解決手段】 加圧ガスがピストンユニット１３，１
４，１５の軸方向両側にあって、軸方向でピストンユニ
ットと第２のシールユニット３７との間の室内に加圧ガ
スがフルに充填され、軸方向で第１のシールユニット２
２と第２のシールユニットとの間の室内に液体がフルに
充填されており、軸方向で第１のシールユニットと第２
のシールユニットとの間に収容された液体が、軸方向で
遊動的な第２のシールユニットを介して軸方向でピスト
ンユニットと第２のシールユニットとの間に収容された
加圧ガスの圧力によって負荷され、かつ、加圧ガスのた
めのバイパスがピストンユニットを横切っている。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【考案の属する技術分野】

本考案はパッキン、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 されるピストン棒に沿って圧力媒体の流出を妨げるパッキンを備えた空気力的な ばねに関する。

【０００２】

【従来の技術】

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。ピストン棒に沿っ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 合って設けることが試みられている。

【０００３】 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３８５ ６２８７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ョンワゴン 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４２６３４ ８８号明細書及びこれに記載された公知技術によって公知である。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 ペンションでも使用されている。

【０００４】 孔を備えた端壁に隣合っ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ってはパッ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ッキンを通ってガスが漏れ 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ッキンを通過する。さらに、「液体室」内 のガスの高い蓄積は、液体による端壁パッ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 の間のパッキンの負荷がこのパッキンの摩擦及び摩耗を結果させる。

【０００５】

【考案が解決しようとする課題】

そこで本考案の課題は、以上のような従来技術における欠点を取り除くことで ある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】

この課題を解決した本考案によれば、前記加圧ガスが前記ピストンユニットの 軸方向で両側に存在しており、軸方向でピストンユニットと第２のシールユニッ ト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のシールユニットと第２のシールユニット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のシールユニットと第２のシールユ ニッ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のシールユニット を介して、軸方向でピストンユニットと第２のシールユニットとの間に収容され た加圧ガスの圧力によって負荷されており、かつ、前記加圧ガスのためのバイパ スがピストンユニットを横切っている。

【０００７】

【考案の効果】

本考案に基づく空気力的なばねのパッキンは孔を備えた端壁に隣合って固定し たパッ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ッキンは他 方のパッキンに対して離反接近運動自在である。固定されたパッキンが漏れ又は 摩耗すると、液体（通常はオイル）が固定のパッ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ッキンが固定のパッキンへ向かって運動 する。

【０００８】 しかしながら遊動するパッキンのこの緩慢な運動時には、このパッキンの両側 の圧力差が最小であるために、このパッキンの摩擦又は摩耗はわずかである。さ らに、遊動するパッキンの両側の最小の圧力差は遊動するパッキンを通るガスの 最小の通過を結果せしめる。このことは固定パッキンの作業寿命中にこのパッキ ンに大部分の液体が接触を保つことを保証する。

【０００９】 液体室内の最小のガスによって固定パッ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ッキンを通過するため、固定パッキンを通る漏 れが低い。

【００１０】 場合により、遊動するパッキンは固定パッキンの近くで停止して第２又は安全 パッキンとして作用し、残留ガス及び液圧を空気力的なばね内に保有せしめる。

【００１１】 別の実施例では、遊動パッキンと固定パッ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ッキンをガスばね内の最初（最も内側）の位置 へ弾発し、固定パッキンを通る流体の漏れ発生時に固定パッキンへ向かう遊動パ ッキンの運動に弾性的に抵抗する。遊動パッ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ッ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ッキンと固定パッキンとに分配され る。

【００１２】 本考案に基づくパッ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。

【００１３】 さらに、材料が融和性でないため種々のパッキン／ガス／オイルの組合わせが 至って簡単である。このことは、ピストンの背面のガスが固定パッキンと遊動パ ッ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。

【００１４】

【考案の実施の形態】

次に図示の実施例につき本考案を説明する。

【００１５】 図１に示す本考案の空気力的なばね１０は軸方向に長いシリンダ１１を備えて おり、シリンダ１１の断面形はほぼ円形である。作業ピストンユニットは円形横 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１１の内面に沿って摺動する。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。

【００１６】 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 の半径方向の案内を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。

【００１７】 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）絞り孔を通っ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１４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ってガス室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。

【００１８】 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 に隣合って配置した案内ブッシュ２１によって案内されている。環状の固定パッ キン２２がバックアップリング２３とシリンダ壁に形成した減径エンボス加工部 から成るストッパ２４とによって案内ブッシュ２１に当て付け保持されている。 この固定パッキン２２は弾性材から成りかつ外側に環状リップ２６を備えこれに よってシリンダの内面に圧縮係合している。固定パッキン２２はさらに内側にも 環状リップ２７を備えこれによってピストン棒１２に滑り係合している。さらに この固定パッキン２２はそれに埋込まれた扁平な金属リング２８によって補強さ 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。

【００１９】 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によって閉 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がステーショ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。

【００２０】 減径エンボス加工部から成るストッパから離れてシリンダ１１の壁にはさらに 別の減径エンボス加工部から成るストッパ３５が設けられている。ピストン棒１ ２が圧縮ガスによってシリンダ１１の内室から押出されるとき、金属円板１５が ストッパ３５に係合していればピストン棒の突出は制限される。

【００２１】 環状の遊動パッキン３７はピストン棒１２とシリンダ壁とに密着係合して両方 のストッパ２４と３５との間で自在に滑動可能である。遊動パッキン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ップ３８とピストン棒 に滑り係合する環状の内側リップ３９とを備えている。この遊動パッキン３７は ストッパ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はストッパ２４に係合するように形成されており、かつ ガス室１７からのガス圧によって変形又はストッパ２４を乗り越えないように堅 牢に形成されている。

【００２２】 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ってガス、有利に は空気又は窒素が高圧下で充填される。次いで同様に公知技術によって固定パッ キン２２と遊動パッキン３７との間の液体室４２に液体、有利には粘性の大きな オイルが充填される。遊動パッキン３７をストッパ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１７へ流入する 。

【００２３】 図３から判るように、液体によって遊動パッキン３７をストッパ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。

【００２４】 液体室４２内のオイルは固定パッキン２２が漏れ又は摩耗するとこの固定パッ キン２２を徐々に通過し、そのあいだの時間に遊動パッキン３７は固定パッキン へ向かって移動する。しかし遊動パッキン３７のこの運動中は遊動パッキン３７ の両側の圧力差は最小であり、従って遊動パッキンの摩擦又は摩耗は小さく、遊 動パッキンを通って液体室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ッキン２２と接触し、ためにあらゆる温度及び使用目 的のために固定パッキンの良好な潤滑が得られる。

【００２５】 図１及び図２において一点鎖線で図示した遊動パッキン３７Ａで示すように、 遊動パッキン３７はストッパ２４に衝突して停止して第２の又は安全パッキンと 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。

【００２６】 図２に示す実施例が図１に示す実施例と異なる点は、１つのストッパ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ッパ４４，４５が 設けられており、両ストッパの間に付加的な案内ブッシュ４７が設けられている ことにある。

【００２７】 この案内ブッシュ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。さらにこの案内ブッシュ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にピストンユニットの金属円板１５が当付けられるようにな っており、これによって、ピストン棒の伸長位置において金属円板１５がストッ パ４５に接触するのを妨げて摩擦を軽減せしめる。

【００２８】 さらに案内ブッシュ４７は遊動パッキン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。これによって、ガス及びオイルの充填中 の遊動パッキンのジャミングのない停止が得られる。

【００２９】 遊動パッキン３７の効果は、遊動パッキン３７をストッパ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って増大す る。この種の実施例を図３に示す。図３に示す実施例はその他の点では図１及び 図２に示す実施例と同様に形成されることができる。

【００３０】 図３に示す実施例ではストッパ２４は、自体と固定パッキン２２との間にばね 案内ブッシュ５０を挿入するための室を形成するために固定パッキン２２から比 較的遠く隔てられて形成されている。このばね案内ブッシュ５０は内部に機械的 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 ね案内ブッシュ５０の肩５６と遊動パッキン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ッシュ５８を設けてもよい。所望ならば図２に示す 案内ブッシュ４７と同じ形状を有することもできるバックアップリング６０は、 ストッパ３５との接触による損傷から遊動パッキンを保護するためのストッパと して役立つ。

【００３１】 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 初に媒体を充填する際に遊動パッキン３７を図３（及び図２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ッキン２２へ向かう遊動パッキン３７の運動 に弾性的に抵抗する際に、遊動パッキン３７の両側の圧力差、要するにガス室１ ７と液体室４２との圧力差を増大せしめる。遊動パッキン３７の両側のこの圧力 差は固定パッキン２２を通っ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ッキン３７と固定パッキン２２とに一層なだらかに分 配し、これによって遊動パッキンと固定パッキンとの組合わせパッキンのシール 効果が著しく増大する。

【００３２】 本考案は図示の実施例に限定されない。例えば遊動パッキンはピストン棒に滑 り係合する内側のＯリングパッキン及びシリンダの内面に滑り係合する外側のＯ リングパッキンを備えた金属リングから成っていてもよい。

【図面の簡単な説明】

【図１】本考案の第１実施例の縦断面図である。

【図２】本考案の第２実施例の縦断面図である。

【図３】本考案の第３実施例の縦断面図である。

【符号の説明】

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、 １４ ピストンリ
ング、 １５ 金属円板、 １７ ガス室、１９ 孔、
２０ 端壁、 ２１ 案内ブッシュ、 ２２ 固定パ
ッキン、 ２３ バックアップリング、 ２４ ストッ
パ、 ２６，２７ 環状リップ、 ２８ 金属リング、
３０ 端壁、 ３１，３３ 固定用アイ、 ３５ ス
トッパ、 ３７ 遊動パッキン、 ３８ 外側リップ、
３９ 内側リップ、 ４０補強部材、 ４２ 液体
室、 ４４，４５ ストッパ、 ４７ 案内ブッシュ、
４８，４９ 肩、 ５０ ばね案内ブッシュ、 ５２
切欠、 ５４ 圧縮ばね、 ５６ 肩、 ５８ 案内ブ
ッシュ、 ６０ バックアップリング

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)考案者 チモシー エル ハワード アメリカ合衆国 ペンシルヴァニア アン ブラー ミーティングハウス ロード 1200 (72)考案者 フランツ エイ カウツ アメリカ合衆国 ペンシルヴァニア サウ サンプトン ストラスマン ドライヴ 1353

Claims (7)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】 シリンダ（１１）を備えた空気力的なば
   ねであって、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
   でピストンユニット（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のシールユニット（２２）がピストン棒（１２）とシ
   ール係合しており、このシールユニット（２２）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
   のシールユニット（３７）が、第１のシールユニット
   （２２）と前記ピストンユニット（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
   ールユニット（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ット（１３，１
   ４，１５）の軸方向で両側に存在しており、軸方向でピ
   ストンユニット（１３，１４，１５）と第２のシールユ
   ニット（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
   ニット（２２）と第２のシールユニット（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のシールユニットと第２のシールユニット
   との間に収容された前記液体が、軸方向で遊動的な第２
   のシールユニット（３７）を介して、軸方向でピストン
   ユニット（１３，１４，１５）と第２のシールユニット
   （３７）との間に収容された加圧ガスの圧力によって負
   荷されており、かつ、前記加圧ガスのためのバイパスが
   ピストンユニット（１３，１４，１５）を横切っている
   ことを特徴とする空気力的なばね。
2. 【請求項２】 第２のシールユニット（３７）は軸方向
   で第２のシールユニット（３７）とピストンユニット
   （１３，１４，１５）との間に収容された加圧ガスの高
   圧力と、軸方向で第１のシールユニット（２２）と第２
   のシールユニット（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請求項１記載の
   空気力的なばね。
3. 【請求項３】 軸方向で固定され軸方向に有効なストッ
   パ（３５）が、軸方向で遊動的な第２のシールユニット
   （３７）の最も内側の位置、要するに孔付き端壁（２
   ０）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のシールユニット（３７）は、通常の作動
   状態、要するに第１のシールユニットと第２のシールユ
   ニット（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のストッパ（３５）と軸方向で係合す
   るようになっている請求項１又は２記載の空気力的なば
   ね。
4. 【請求項４】 軸方向で固定され軸方向に有効な第２の
   ストッパ（２４）が、第２のシールユニット（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のシールユニットは、軸方向で第１の
   シールユニット（２２）と第２のシールユニット（３
   ７）との間に含まれている液体が逃げた後で第２のスト
   ッパと軸方向で係合するように構成されている請求項１
   から３までのいずれか１項記載の空気力的なばね。
5. 【請求項５】 第２のシールユニット（３７）が、ピス
   トン棒（１２）を取り囲む弾性材料から成るパッキン
   と、このパッキンの、第１のシールユニット（２２）に
   面した側に結合された環状の補強部材（４０）とから成
   っている請求項１から４までのいずれか１項記載の空気
   力的なばね。
6. 【請求項６】 弾性材料から成る前記パッキンと前記補
   強部材とが互いに結合されている請求項５記載の空気力
   的なばね。
7. 【請求項７】 軸方向で第１のシールユニット（２２）
   と第２のシールユニット（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のシールユニット（３７）を、前記閉じた端壁（３
   ０）へ向けて弾発しており、かつ軸方向で第１のシール
   ユニット（２２）と第２のシールユニット（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
   ニット（３７）に作用している加圧ガスによって圧縮可
   能である請求項１から６までのいずれか１項記載の空気
   力的なばね。