(57)【要約】      （修正有） 【課題】ガスばねの動作を補助するリニア電気モーターを利用したガスばねアセンブリを提供する。【解決手段】リニア電気モーター１４のためのコイルアセンブリ２６がガスばね１６の本体１２に取り付けられる。コイルアセンブリ２６は、ピストン２８に取り付けられた磁石パック３２と相互作用する磁場を発生させる。電場内で磁石パック３２を駆動することによって、ガスばね１６のピストン２８の駆動を補助する。これにより、ガスばね１６の実装スペースを削減しながら、ガスばねアセンブリ１０の動作の補助を行うことができる。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
空気ばねアセンブリであって、
本体と、
前記本体に隣接するリニア電気モーターと、
前記本体内にスライド可能に取り付けられたピストンであって、前記リニア電気モーターの作動に応答するピストンと、
を備える、空気ばねアセンブリ。
【請求項２】
前記リニア電気モーターは、前記本体の周囲に取り付けられたコイルアセンブリを備える、請求項１に記載の空気ばね。
【請求項３】
前記リニア電気モーターは、前記ピストンに取り付けられて共に移動する磁石パックを備える、請求項１に記載の空気ばね。
【請求項４】
ピストンロッドが前記本体内にスライド可能に取り付けられる、請求項３に記載の空気ばね。
【請求項５】
前記ピストンロッドは中空のピストンロッドチャンバを画定する、請求項４に記載の空気ばね。
【請求項６】
ピストンロッドチャンバから延びる管状部材をさらに備え、前記管状部材は、前記ピストンロッドチャンバが前記主チャンバと連通するように、前記主チャンバ内に延びる、請求項５に記載の空気ばね。
【請求項７】
前記磁石パックは前記管状部材の周囲に取り付けられる、請求項６に記載の空気ばね。
【請求項８】
前記ピストンロッドは円筒形部材を備える、請求項４に記載の空気ばね。
【請求項９】
前記本体は円筒形部材を備える、請求項１に記載の空気ばね。
【請求項１０】
非磁性体をさらに備える、請求項１に記載の空気ばね。
【請求項１１】
前記コイルアセンブリは実質的に管状である、請求項２に記載の空気ばね。
【請求項１２】
前記リニア電気モーターのための磁石パックが前記本体の周囲に取り付けられる、請求項１に記載の空気ばね。
【請求項１３】
前記リニア電気モーターのためのコイルアセンブリが前記ピストンに取り付けられ、且つ前記ピストンと共にスライド可能である、請求項１２に記載の空気ばね。
【請求項１４】
非磁性ピストンロッドをさらに備える、請求項１に記載の空気ばね。
【請求項１５】
空気ばねを駆動する方法であって、
（ａ）ガスばね本体の周囲に磁場を発生させるステップと、
（ｂ）前記ステップ（ａ）に応じて、ガスばね本体内でピストンに取り付けられた磁石パックを駆動するステップと、
を含む方法。
【請求項１６】
（ｃ）前記ピストンの移動方向を逆にするために前記磁場を逆転させるステップ
をさらに含む、請求項１５に記載の方法。
【請求項１７】
前記ステップ（ｂ）は、前記磁場を一時的に発生させてピストンの運動を開始させることをさらに含む、請求項１６に記載の方法。
【請求項１８】
前記ステップ（ｂ）は、ピストン運動の開始後、前記磁場を停止させることをさらに含む、請求項１７に記載の方法。
【請求項１９】
前記ステップ（ｂ）は、ピストンの停止を緩衝するために一時的に前記磁場を発生させることをさらに含む、請求項１７に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ガスばねに関し、さらに詳しくは、リニア電気モーター補助を利用したガスばねに関する。
【背景技術】
【０００２】
空気ばねまたはガスばねとして知られ、便宜上カウンタバランスリンクと呼ばれることもある付勢部材が、特に自動車産業において商品に益々普及しているが、これらは他の多くの分野においても、蓋、ドア、およびキャビネットフロント等の閉鎖ユニットに釣り合い力を与える必要がある場合に使用されている。機械的なばね部品をガスばねと交換することも普及している。自動車分野においては、例えば、トランクの蓋およびハッチバックのドアの開放および支持を補助するために空気ばねを使用している。このような応用例では、蓋が閉じられる時にはカウンタバランスばねアセンブリは圧縮され、蓋が開けられる時にはピストンに作用する差圧力の下で伸長する。
【０００３】
応用例の多くにおいて、ばねを伸長させるためには比較的高い内部シリンダ圧力が必要とされる。このような高い作用圧力によって空気ばね部品には厳密な封止が要求され、そのために製造プロセスが複雑さを増している。
【０００４】
従って、必要とされる実装スペースを大幅に拡大することなく、ガスばねの効果を高める補助機構を含むガスばねを提供することが望ましい。
【０００５】
（発明の開示）
本発明によるガスばねアセンブリは、ガスばねと、ガスばねの動作を補助するリニア電気モーターと、を提供する。
【０００６】
ガスばねアセンブリは本体およびピストンを有する。リニア電気モーターのためのコイルアセンブリがガスばねに取り付けられて、ピストンに取り付けられた磁石パックと相互作用する磁場を発生させる。リニア電気モーターが作動している時には、磁石パックによって発生した力がピストンの運動の開始を補助をする。ピストンおよび磁石パックが完全圧縮または伸長位置に接近すると、コイルアセンブリが発生させた磁場が切り替えられて磁石パックを反対方向に駆動する。また、ピストンの終止運動は、ピストンが移動の終点に到達した際に磁石パックを逆転させることによって緩衝される。
【０００７】
従って、本発明は、リニア電気モーターが動作の実行を補助し、且つ効率的に実装されているばねアセンブリを提供する。
【０００８】
現在好ましい実施の形態の以下の詳細な説明からこの発明の様々な特徴および利点が当業者には明らかとなるであろう。詳細な説明に付随する図面を以下に簡単に説明する。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
図１は、カウンタバランスリンクとして示されたガスばねアセンブリ１０の概略図である。車両１３の可動閉鎖部材１１のためのカウンタバランスの一例として、圧縮状態（Ｉ）と伸長状態（ＩＩＩ）との間の中間位置（ＩＩ）におけるガスばねアセンブリ１０が概略的に示されている。勿論、ガスばねアセンブリ１０を他の様々な用途に使用してもよい。リニア電気モーター１４を用いて、ガスばねアセンブリ１０の圧縮、伸長および緩衝を補助する。
【００１０】
図２を参照すると、ガスばねアセンブリ１０は、リニア電気モーター１４と、ガスばね１６と、を含む。ガスばね１６は、好ましくは円筒形である本体１２を含む。本体１２は封鎖された端部１５を有し、その上に（１７に概略的に示されている）取付具が取り付けられている。本体１２の反対側の端部はエンドプラグ１８によって封鎖されており、エンドプラグ１８は、ピストンロッド２２がガスばね軸Ａに沿って直線的に通過することを可能にするアパーチャ２０を画定する。ピストンロッド２２は（２４に概略的に示されている）取付具を含む。尚、固定ねじ込み接続部およびボールジョイント等の可動接続部のような様々な取付具に対して本発明が有用である。
【００１１】
リニア電気モーター１４は、ガスばね１６に取り付けられたコイルアセンブリ２６を含む。リニア電気モーター１４はガスばね１６の動作を補助する直線の力を発生させる。本体１２が円筒形であるため、コイルアセンブリ２６は本体１２の周囲に最も良く適合するように管状となっている。本体１２およびコイル２６の他の補完的形状に対しても本発明が有用である。本体１２および／またはピストンロッド２２はリニア電気モーター１４の機能を妨害しないように非磁性体で作成されることが好ましい。
【００１２】
本体１２内では、ピストンロッド２２がピストン２８に取り付けられている。本体１２内にピストンロッド２２を組み立てることによって主チャンバ３０が形成される。本体１２内において、ピストンロッド２２が本体１２の内壁２５に係合するピストン２８に取り付けられていることによって、本体１２を主チャンバ３０および外部チャンバ３１に分離している。ピストン２８は逆止め弁およびオリフィスバイパス構造として機能してチャンバ３０および３１間でのガスのバイパス流れを制御する。収縮または圧縮過程では比較的自由な流れのバイパスとなり、伸長または拡張過程ではピストン２８を通過するガスの流量がオリフィスで測定される。尚、ピストン２８は、ピストンロッド２２が本体１２を基準として内部へまた外部へ伸縮する際にチャンバ３０および３１間でガスまたはオイルを移送するために備える良く知られたポーティング、通路および／またはバルブの様々な配置を含んでもよい。
【００１３】
リニア電気モーター１４のための磁石パック３２がピストン２８に取り付けられている。磁石パック３２は主チャンバ３０内に入るように取り付けられることが好ましい。圧縮および伸長過程では、ピストン２８は本体１２を基準として移動する。ピストン２８が移動すると、主チャンバ３０の大きさが変化する。周知のように、ガスばね１６を作動させるのに必要な力を発生させるためには、主チャンバ３０内に高い圧力が必要となる。リニア電気モーター１４はピストン２８の運動におけるガス圧力を、運動時に発生する力を増大させることによって補助する。交互にまたは付加的に、リニア電気モーター１４と共に低いガス圧力を使用して、同等の荷重容量のガスばねアセンブリ１０を提供するようにしてもよい。
【００１４】
磁石パック３２が使用する主チャンバ３０の容積を補うために、ピストンロッド２２を中空としてもよい。ピストンチャンバ３４をピストンロッド２２内に形成し、内部アパーチャ３６によって主チャンバ３０をピストンチャンバ３４に接続する。内部アパーチャ３６にガスばね軸Ａに沿って延びる管状部材３８を取り付けることによって、ピストンロッド２２が図２に示されているように下向の位置に回転された時に、主チャンバ３０内に含まれている液体オイル４０がピストンロッド２２のピストンチャンバ３４に侵入することを防止することが好ましい。所定量の液体オイル４０が組み立ての前に主チャンバ３０内に含まれていることによって、潤滑と、一般的に知られているように拡張過程の終わりに緩衝のための液体と、を提供する。磁石パック３２は、管状部材３８の周囲でピストン２８に付着されることが好ましい。
【００１５】
電源４２がコイルアセンブリ２６に取り付けられている。コントローラ４４を使用してコイルアセンブリ２６を流れる電流を発生させる電源４２をオンにする。コイルアセンブリ２６を流れる電流が磁場を発生させる。この磁場によってガスばね軸Ａに沿って磁石パック３２およびピストン２８を駆動して、ガスばねアセンブリ１０の圧縮および伸長を補助する。
【００１６】
さらに、ピストン２８が静止位置にある場合、オペレータによる手動開始等の外部ソースによる運動の開始を、磁場の発生を開始するコントローラ４４のための信号として利用してもよい。磁場を発生させることによって、ガスばね軸Ａに沿って磁石パック３２を駆動する。磁石パック３２によって発生した力がピストン２８の運動の開始を補助する。
【００１７】
ピストン２８は、ガスばね軸Ａに沿った移動の方向における運動量（推進力）を有する。ピストン２８および磁石パック３２が完全圧縮または伸長位置に接近すると、コントローラ４４が、コイルアセンブリ２６を流れる電流の方向を変化させるスイッチ４６を作動させる。電流の方向を切り替えることによって磁場の方向が切り替わる。即ち、磁場の極が入れ替わる。極が入れ替わることによって、磁場がガスばね軸Ａに沿って磁石パック３２に反発する。この時、ピストン２８および磁石パック３２の向かい合う力がガスばねアセンブリ１０の圧縮または伸長を減速させる。このようにして、リニア電気モーター１４がガスばねアセンブリ１０の移動の終わりの緩衝を補助する。
【００１８】
図３を参照すると、磁石パック３２が本体１２の周囲に取り付けられ、且つコイルアセンブリ２６がピストン２８に対して内部に取り付けられるように、ガスばね１６およびリニア電気モーターアセンブリ１４を配置してもよい。ガスばねアセンブリ１０の作動時において、コイルアセンブリ２６はピストン２８と共に移動する。コイルを電源４２、コントローラ４４およびスイッチ４６に接続する配線４８は、ピストン２８の運動を可能にするようにコイルまたは他の伸長／収縮機能を含むことが好ましい。
【００１９】
前述した説明は代表的なものであり、特定の範囲内に限定するものではない。上記の内容を鑑みて本発明を様々に変更および変化させることが可能である。この発明の好ましい実施の形態を開示したが、ある程度の変形を行ってもこの発明の範囲から逸脱しないことは当業者に認められるであろう。従って、添付された請求の範囲内において、本発明を詳細に説明された通りにではなく、他の方法でも実行することができると理解すべきである。そのため、請求の範囲を研究してこの発明の真の範囲および内容を判断すべきである。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】図１は、３つの釣り合い位置を示す可動閉鎖部材に取り付けられたガスばねの概略図である。
【図２】図２は、本発明によって設計されたガスばねの縦断面図である。
【図３】図３は、本発明の他の実施の形態によるガスばねの縦断面図である。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【外国語明細書】
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