(57)【要約】【課題】環境温度に対する依存性を低下させると共に，僅かな加熱出力しか必要としないガス・スプリングを提案する。【解決手段】本発明に係るガス・スプリングは，第１のシリンダ室（７）及び第２のシリンダ室（８）を有し，圧力流体が充填されたシリンダ（３）と，両シリンダ室（７，８）を互いに接続する圧力流体用の流路（１２）とを具える。さらに，圧力流体を加熱するための加熱手段（１４）が流路（１２）内に，又はその直近位置に配置されている【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１のシリンダ室（７）及び第２のシリンダ室（８）を有し，圧力流体が充填されたシリンダ（３）と，第１のシリンダ室（７）及び第２のシリンダ室（８）を互いに接続する圧力流体用の流路（１２）と，圧力流体を加熱するための加熱手段（１４）とを具え，圧力流体がシリンダ（３）に対して可動の作動手段（６）に作用するガス・スプリング（１）において，前記加熱手段（１４）が前記流路（１２）内に，及び／又は前記流路（１２）の直近に配置されていることを特徴とするガス・スプリング。
【請求項２】
請求項１記載のガス・スプリングであって，前記加熱手段（１４）が，圧力流体の流れを許容するよう前記流路（１２）の入口及び／又は出口（１３）に配置されていることを特徴とするガス・スプリング。
【請求項３】
請求項１又は２に記載のガス・スプリングにおいて，前記作動手段（６）が，第１のシリンダ室（７）を第２のシリンダ室（８）から分離するピストン（４）を含み，該ピストン（４）に前記流路（１２）を介して圧力流体の圧力が作用することを特徴とするガス・スプリング。
【請求項４】
請求項３記載のガス・スプリングにおいて，前記流路（１２）が前記ピストン（４）に設けられていることを特徴とするガス・スプリング。
【請求項５】
請求項３又は４に記載のガス・スプリングにおいて，前記ピストン（４）及び前記加熱手段（１４）が，一体ユニットを構成するよう互いに結合していることを特徴とするガス・スプリング。
【請求項６】
請求項３〜５の何れか一項に記載のガス・スプリングにおいて，前記ピストン（４）が，該ピストン（４）と前記シリンダ（３）の内壁（１７）との間に配置されたピストンリング（１８）を具え，該ピストンリング（１８）に対向するピストン（４）の外周面と，ピストン（４）に対向するピストンリング（１８）の内周面とが，前記流路（１２）の少なくとも一部を形成することを特徴とするガス・スプリング。
【請求項７】
請求項６記載のガス・スプリングにおいて，前記加熱手段（１４）が前記ピストンリング（１８）に内蔵されていることを特徴とするガス・スプリング。
【請求項８】
請求項６又は７に記載のガス・スプリングにおいて，前記ピストンリング（１８）が前記ピストン（４）に対して軸線方向に変位可能であることを特徴とするガス・スプリング。
【請求項９】
請求項８記載のガス・スプリングにおいて，前記ピストン（４）が，前記ピストンリング（１８）の軸線方向変位を規制するために，第１の軸線方向ストッパ（２４）と，該第１の軸線方向ストッパ（２４）から軸線方向に離間して配置された第２の軸線方向ストッパ（２５）を具え，前記ピストンリング（１８）が第１及び第２の軸線方向ストッパ（２４，２５）の間に配置されていることを特徴とするガス・スプリング。
【請求項１０】
請求項１〜９の何れか一項に記載のガス・スプリングにおいて，前記加熱手段（１４）の少なくとも一部が前記流路（１２）の壁（２３，２８）を形成することを特徴とするガス・スプリング。
【請求項１１】
請求項６〜１０の何れか一項に記載のガス・スプリングにおいて，前記ピストン（４）が互いに軸線方向に離間する一対のピストンリング（１８，２７）を具え，これらピストンリング（１８，２７）の間に前記加熱手段（１４）が圧力流体の流れを許容するように配置されていることを特徴とするガス・スプリング。
【請求項１２】
請求項１〜１１の何れか一項に記載のガス・スプリングにおいて，前記第1のシリンダ室（７）及び第2のシリンダ室（８）を互いに接続する第２の流路（２０）を更に具え，両流路（１２，２０）が互いに逆向きの圧力流体の流れを許容することを特徴とするガス・スプリング。
【請求項１３】
請求項１２記載のガス・スプリングにおいて，前記流路（１２，２０）がそれぞれ逆止弁（２１，２２）を有し，これら逆止弁（２１，２２）が互いに逆向きに配置されていることを特徴とするガス・スプリング。
【請求項１４】
請求項１３記載のガス・スプリングにおいて，前記第2の流路に設けられた逆止弁（２２）は，その閉弁力が温度依存性を有することを特徴とするガス・スプリング。
【請求項１５】
請求項１〜１４の何れか一項に記載のガス・スプリングにおいて，前記シリンダ（３）の内壁（１７）が，前記作動手段（６）の移動経路途上に，該作動手段（６）を橋絡する圧力流体の流れを許容する溝（１９）を有することを特徴とするガス・スプリング。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は，第１のシリンダ室及び第２のシリンダ室を有し，圧力流体が充填されたシリンダと，第１のシリンダ室及び第２のシリンダ室を互いに接続する圧力流体用の流路と，圧力流体を加熱するための加熱手段とを具え，圧力流体がシリンダに対して可動の作動手段に作用するガス・スプリングに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
ガス・スプリングは自動車のテールゲートやトランクリッド等に広範に適用されており，例えば本出願人のウェブサイトhttp://www.stabilus.com（非特許文献１）に記載されているように，一端の閉じた金属製シリンダと，シリンダ内に配置された制動用ピストンと，このピストンに連結した金属製のピストンロッドと，シリンダの開放端でシリンダとピストンロッドとの間に配置されたシールとを具えている。通常，ガス・スプリングの特性は温度依存性を有する。シリンダに封入されたガスの圧力が，外気温度の変化に応じて変動するからである。そのため，ガス・スプリングにおけるガスの封入されたシリンダ室内に電気的な加熱手段を配置し，外気温度の変動の影響を受けにくいばね特性を実現することが提唱されている。
【非特許文献１】インターネットウェブサイト  http://www.stabilus.com
【０００３】
さらに，環境温度変化に曝される構造体における可動構造部分の移動補助手段として使用するため，加圧ガスが封入されるシリンダ室を有するガス・スプリングに電気的な加熱手段を設けることも既知である。この場合，ガス・スプリングの環境温度変化に基づくシリンダ室内でのガスの圧力変化を補償するため，加熱手段はシリンダ室に対して熱交換可能に関連配置されている。
【０００４】
上述したガス・スプリングにおける加熱は静止状態の加圧ガスについて行われるため，加圧ガスの温度分布が不均一となり，所要加熱出力も増大する。
【０００５】
また，環境温度に対して依存性のないばね特性を有する鋼製ばねをガス・スプリングに組み合わせ，鋼製ばねにより押し出し力の相当部分を分担するスプリング装置も既知である。このようなばねばね装置は重量が重く，比較的高価であり，不所望の雑音を生じる。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明の課題は，冒頭に記載した形式のガス・スプリングに改良を加え，環境温度に対する依存性を低下させると共に，僅かな加熱出力しか必要としないガス・スプリングを提案することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
この課題を解決するため，本発明に係るガス・スプリングは，第１のシリンダ室及び第２のシリンダ室を有し，圧力流体が充填されたシリンダと，第１のシリンダ室及び第２のシリンダ室を互いに接続する圧力流体用の流路と，圧力流体を加熱するための加熱手段とを具え，圧力流体がシリンダに対して可動の作動手段に作用するガス・スプリングにおいて，前記加熱手段が前記流路内又は前記流路の直近に配置されていることを特徴とするものである。
【０００８】
本発明によれば圧力流体（好適には圧縮された窒素ガス等の加圧ガス）が第１のシリンダ室及び第２のシリンダ室の間を流れる際に，両シリンダ室を互いに接続する流路内又はその流路の直近に配置されている加熱手段と直接接触する利点が達成される。静止状態での圧力流体を加熱する既知の加熱手段とは異なり，本発明によれば加熱手段から圧力流体に対する熱伝達特性を改善することができ，圧力流体を短時間で加熱することができ，所要加熱出力を大幅に低下させることも可能である。
【０００９】
本発明の好適な実施形態により，加熱手段を，圧力流体の流れを許容するよう前記流路の入口及び／又は出口に配置すれば，ガス・スプリングの構造を簡略化し，かつ，熱伝達特性及び耐久性を向上することが可能である。
【００１０】
本発明の好適な実施形態により，作動手段が第１のシリンダ室を第２のシリンダ室から分離するピストンを含み，該ピストンに前記流路を介して圧力流体の圧力が作用する構成とすれば，ガス・スプリングの作動信頼性と耐久性を向上することが可能である。
【００１１】
この場合，本発明の更に好適な実施形態により，前記流路をピストンに設ける構成とすれば，ガス・スプリングをコンパクトで作動信頼性の高い構造とすることが可能である。流路は，例えば，ピストンの外周部に設けられた軸線方向溝として構成し，又はピストンを軸線方向に貫通するパイプとして構成することが可能である。これにより，圧力流体がピストンに設けた流路を流れる際に加熱されるので，温度低下に由来する圧力低下を効果的に補償することが可能である。
【００１２】
本発明の更に好適な実施形態によれば，ピストン及び加熱手段を，一体ユニットを構成するよう互いに結合する構成とする。この場合，加熱手段は，圧力流体の通貨を許容するように，例えば流路出口におけるピストン表面に簡単に設置することが可能である。
【００１３】
本発明の更に好適な実施形態により，ピストンが，ピストンとシリンダ内壁との間に配置されたピストンリングを具え，該ピストンリングに対向するピストンの外周面と，ピストンに対向するピストンリングの内周面とが，流路の少なくとも一部を形成する構成とすれば，ガス・スプリングの構造を簡略化し，ガス・スプリングをより容易に製造することが可能である。
【００１４】
本発明の更に好適な実施形態により，加熱手段をピストンリングに内蔵すれば，ガス・スプリングの構造的な集積密度を高めることが可能である。
【００１５】
本発明の特に好適な実施形態によれば，上記のピストンリングをピストンに対して軸線方向に変位可能である。この場合には，ピストンリングが一方の軸線方向変位位置で流路を遮断することにより，流路内での圧力流体の逆流を防止する逆止弁としても機能する。
【００１６】
本発明の更に好適な実施形態によれば，ピストンが，ピストンリングの軸線方向変位を規制するために，第１の軸線方向ストッパと，該第１の軸線方向ストッパから軸線方向に離間して配置された第２の軸線方向ストッパを具え，ピストンリングが第１及び第２の軸線方向ストッパの間に配置された構成により，正確な閉鎖位置を有する弁機能を確実に発現させることができ，作動信頼性を高めると共に耐久性を向上することが可能である。
【００１７】
本発明の更に好適な実施形態によれば，加熱手段の少なくとも一部が流路の壁を形成する。この場合，流路を流れる圧力流体を加熱手段と直接的に接触させることが可能である。
【００１８】
本発明の更に好適な実施形態によれば，ピストンが互いに軸線方向に離間する一対のピストンリングを具え，これらピストンリングの間に加熱手段が圧力流体の流れを許容するように配置されている。この実施形態では，ピストンの変位終了段階における動的な制動効果を的確に発現させることが可能である。
【００１９】
この場合，前述した流路とは別に第１のシリンダ室及び第２のシリンダ室を互いに接続する第2の流路を更に具え，両流路が互いに逆向きの圧力流体の流れを許容する構成とすれば，作動部材の復帰変位を容易に生じさせることが可能である。
【００２０】
本発明の更に好適な実施形態によれば，前記両流路にそれぞれ逆止弁を設け，これら逆止弁を互いに逆向きに配置する。この場合には，ガス・スプリングの作動信頼性を一層向上させることが可能である。
【００２１】
本発明の更に好適な実施形態によれば，第２の流路に設けられた逆止弁は，その閉弁力が温度依存性を有する。このような温度制御型の逆止弁は，例えばバイメタルスプリングを設けた構成とすることができ，圧力流体の戻り流れを許容する第２の流路を低温時には確実に閉鎖可能とし得るものである。作動手段，例えばピストンロッドを有するピストンをシリンダ内において変位させると，温度制御された弁の開放圧力を，比較的低温状態で比較的高温状態におけるよりも高めることが可能である。これにより，比較的低温状態でもガス・スプリングの安定した作動特性を実現することが可能である。温度制御型の弁を使用することにより達成される他の利点は，圧力流体の加熱，又は加熱手段の作動のためには作動手段，特にピストンロッドを変位させるだけで足りることである。作動手段の押し出し位置では，ガス・スプリングの適用対象，例えば自動車におけるフラップ部材を，開放圧力で所定位置に保持することが可能である。
【００２２】
本発明の更に好適な実施形態によれば，シリンダの内壁が，作動手段の移動経路途上に，該作動手段を橋絡する圧力流体の流れを許容する溝を有する。この溝は，オーバフロー流路として機能するものであり，移動途上における作動手段の移動速度を高め，移動終了段階ではより高い対抗力により作動手段の移動速度を低下させるものである。したがって，溝の長さは，ピストンロッドを有するピストンを設けたシリンダの場合には，ピストンストロークの全長ではなく，一部のみに沿って延在する長さとする。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２３】
以下，本発明を図示の好適な実施形態について更に具体的に説明する。
【００２４】
図１は，本発明の第１実施形態に係るガス・スプリング１を示すものであり，このガス・スプリング１は底部２により一端が閉じたシリンダ３を有する。シリンダ３には，圧力流体としてガスが封入されている。シリンダ３内には，片側にピストンロッド５を設けたピストン４が配置されている。ピストン４は，シリンダ３に対し，その中心軸線１１方向に変位可能な作動手段６を構成する。ピストンロッド５は，トランクリッドやテールゲート等の，自動車におけるフラップ部材（図示せず）に作用結合されるものである。シリンダ３における底部２とは反対側の端部には開口９が設けられており，この開口９を通してピストンロッド５がシリンダ３から突出する。この開口９に隣接する箇所で，ピストンロッド５をシール１０により密封する。
【００２５】
シリンダ３は第１のシリンダ室７と第２のシリンダ室８とを有し，これらのシリンダ室７，８はピストン４により互いに分離されている。ピストン４内に流路１２が設けられており，この流路１２によりシリンダ室７，８を接続する。第１のシリンダ室７に対する流路１２の出口１３に，すなわち流路１２の直近位置に圧力流体を加熱するための加熱手段１４が配置されている。したがって，圧力流体は，第２のシリンダ室８から第１のシリンダ室７に向けて流れる際に加熱手段１４を通過する。その流れを矢印１５で表わす。
【００２６】
ピストン４及び加熱手段は一体の構造ユニットとして互いに結合し，その際に加熱手段１４は，例えばシリンダ室７と対向するピストン４の表面１６上に配置する。シリンダ３の内壁１７に対し，ピストン４の外周面に配置されたピストンリング１８によりピストン４をシールする。作動手段６に含まれるピストン４の移動途上領域で，シリンダ３の内壁１７は，ピストン４を橋絡する圧力流体の流れを許容する溝を有する。この溝は，図２〜図４に参照数字１９をもって示されており，作動手段６を移動終了段階で制動する機能を発揮するものである。
【００２７】
ピストン４内には，第１のシリンダ室７と第２のシリンダ室８とを互いに接続する第２の流路２０が設けられている。圧力流体は，両流路１２，２０を互いに逆向きに流れるものである。すなわち，第１の流路１２は第２のシリンダ室８から第１のシリンダ室７に向かう流れを許容し，第２の流路２０は第１のシリンダ室７から第２のシリンダ室８に向かう流れを許容する。そのために，流路１２，２０にそれぞれ逆止弁２１，２２を設け，これらの逆止弁２１，２２を互いに逆向きに配置する。その際，第２の流路２０内に配置する逆止弁２２は閉弁力が温度依存性を有する逆止弁として構成し，その逆止弁２２の低温時における閉弁力は高温時における閉弁力より大とする。これにより，ピストン４の復帰変位をより低圧で抑制することが可能である。
【００２８】
図２は，本発明に係るガス・スプリングの第２実施形態の要部を示す断面図である。本実施形態においても，第１実施形態におけると同様に，圧力流体を封入したガス・スプリングは，作動手段６が，ピストンロッド５と，第１のシリンダ室７を第２のシリンダ室８から分離するピストン４とを含んでいる。半径方向においてピストン４とシリンダ３の内壁１７との間に配置されたピストンリング１８により，ピストン４をシリンダ３の内壁１７に対してシールする。シリンダ３の内壁１７に設けた溝１９によりピストン４の過圧時におけるオーバーフロー流路を形成し，ピストン４を移動終了段階で制動する。
【００２９】
ピストンリング１８に対向するピストン４の外周面と，ピストン４に対向するピストンリング１８の内周面とにより，第１のシリンダ室７と第２のシリンダ室８とを互いに接続する流路１２の一部を形成する。この流路１２は，両シリンダ室７，８に対向する端末領域でピストンリング１８とピストン４との間，並びにピストン４とシリンダ内壁１７との間がラビリンス状とされている。ピストンリング１８内には，流路１２を流れる圧力流体を加熱するための加熱手段１４が組み込まれている。これにより加熱手段１４は，流路１２に隣接し，流路１２の壁２３を形成するようにピストンリング１８内に配置されるものである。
【００３０】
ピストンリング１８は，ピストン４に対して軸線方向に，すなわちシリンダ３の中心軸線１１方向に変位可能である。ピストンリング１８の軸線方向における変位量を規制するため，ピストン４には，第１の軸線方向ストッパ２４と，この第１の軸線方向ストッパ２４から軸線方向に離間した第２の軸線方向ストッパ２５とが設けられている。この場合，ピストンリング１８は流路１２を遮断する逆止弁としても機能する。図示の作動位置ではピストンリング１８が，第２のシリンダ室８側に位置する第２の軸線方向ストッパ２５に当接しており，流路１２を遮断している。したがって，第１のシリンダ室７から第２のシリンダ室８に戻る方向の圧力流体の流れは阻止される。これに対して，第２のシリンダ室８から第１のシリンダ室７に向かう圧力流体の流れは許容される。この場合にはピストンリング１８が，圧力流体の流れを許容する切欠き２６を設けた第１の軸線方向ストッパ２４に当接している。
【００３１】
図３は，本発明に係るガス・スプリングの第３実施形態の要部を示す断面図である。本実施形態においてピストン４は，互いに軸線方向に離間して配置された２個のピストンリング１８，２７を有し，これらのピストンリング１８，２７の間で圧力流体の流れを許容する加熱手段１４が流路１２内に配置されている。シリンダ３の内壁１７に設けた溝１９によりピストン４を移動終了段階で制動する。
【００３２】
図４は，本発明に係るガス・スプリングの第４実施形態の要部を示す断面図である。本実施形態においてピストン４は，シリンダ３の内壁１７と共に流路１２を形成している。流路１２内を流れる圧力流体を加熱するための加熱手段１４は，ピストン４内に一体的に組み込まれている。この場合，加熱手段１４は流路１２の壁２８を形成し，ピストンリング１８は流路１２内における逆止弁として機能する。本実施形態においても，シリンダ３の内壁１７に設けた溝１９によりピストン４を移動終了段階で制動する。
【図面の簡単な説明】
【００３３】
【図１】本発明に係るガス・スプリングの第１実施形態を示す縦断面図である。
【図２】本発明に係るガス・スプリングの第２実施形態の要部を示す断面図である。
【図３】本発明に係るガス・スプリングの第３実施形態の要部を示す断面図である。
【図４】本発明に係るガス・スプリングの第４実施形態の要部を示す断面図である。
【符号の説明】
【００３４】
１  ガス・スプリング
２  底部
３  シリンダ
４  ピストン
５  ピストンロッド
６  作動部材
７，８  シリンダ室
９  開口部
１０  シール
１１  中心軸線
１２  流路
１３  出口
１４  加熱手段
１５  矢印
１６  ピストン表面
１７  内壁
１８  ピストンリング
１９  溝
２０  流路
２１，２２  逆止弁
２３  壁
２４，２５  軸線方向ストッパ
２６  通路
２７  ピストンリング
２８  壁
【図１】
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【図２】
2006214589.tif 000004
【図３】
2006214589.tif 000005
【図４】
2006214589.tif 000006