(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
プレス機用ダイのガススプリングであって、
ボアを有するボディと、
伸長位置と収縮位置の間で往復動するために前記ボアの中で摺動可能に受容されるピストンとピストンロッドとを有し、前記ピストンの対向する面に第１のガスチャンバと第２のガスチャンバとを画定する、ピストンロッドアセンブリであって、前記第１のガスチャンバと前記第２のガスチャンバが、加圧ガスを収容し、且つ所定の高い圧力まで圧縮ガスで事前充填されるように構成され、前記ピストンロッドが前記第１のガスチャンバを通って伸長している、ピストンロッドアセンブリと、
前記ピストンにより保持され、前記第１のガスチャンバと前記第２のガスチャンバとの間に配置され、前記ピストンと前記ボディのボアとの間のシールと、
前記第１のガスチャンバを前記第２のガスチャンバと連通し、少なくともガスの流量を制限する大きさの部分を有する、第１の通路と、
前記第１のガスチャンバを前記第２のガスチャンバと連通する、第２の通路と、
及び
前記第２の通路において前記第２の通路を通るガスの流れを制御するためのバルブであって、前記ピストンロッドアセンブリがその収縮位置の方へ移動する際、前記第２のガスチャンバの体積が減少して、前記バルブにより前記第２のガスチャンバのガスが前記第２の通路を通って前記第１のガスチャンバへと自由に流れることを可能にし、前記ピストンロッドアセンブリがその伸長位置の方へ移動する際、前記第１のガスチャンバの体積が減少して、前記バルブにより前記第２の通路を通るガスの流れを少なくとも実質的に止めて、前記第１のガスチャンバから前記第２のガスチャンバまでの前記第１の通路を通るガスの流量が、前記第１のガスチャンバから出るガスの流量を制御するために流れを制限する前記部分により制御され、その結果、前記ピストンロッドアセンブリがその伸長位置の方へ移動する速度を制御するように構成されて配置された、バルブとを含む、ガススプリング。
【請求項２】
前記第２の通路が前記ピストンを貫通して形成され、また前記バルブが前記ピストンにより保持される、請求項１のガススプリング。
【請求項３】
前記バルブが、前記第１のガスチャンバから前記第２のガスチャンバまでのガスの流れを止める、請求項２のガススプリング。
【請求項４】
前記バルブはバルブシートとバルブヘッドを有し、前記バルブヘッドは前記第２の通路を通るガスの流量を制御するために前記バルブシートに係合可能であり、また、前記バルブヘッドを貫通して形成されたボアは、前記バルブヘッドが前記バルブシートと係合している時でさえもガスが制限された流量で流れることができる前記第１の通路を画定する、請求項２のガススプリング。
【請求項５】
前記ボディを取り囲むシェルも含み、前記第１の通路が、そのシェルと前記ボディの間の少なくとも一部分に画定される、請求項１のガススプリング。
【請求項６】
前記シェルは熱伝導性の高い材料で形成され、前記第１の通路は、前記第１の通路のガスから前記シェルまでの熱伝達を増加させるためにいくぶん回り道である、請求項５のガススプリング。
【請求項７】
前記第１のガスチャンバと前記第２のガスチャンバの双方が、加圧された不活性ガスを収容できるように構成される、請求項１のガススプリング。
【請求項８】
前記ボディから間隔をおいて配置され、導管を介して前記第１の通路と連通し、前記ガススプリングからの熱伝達を増大させるために前記第１のガスチャンバと前記第２のガスチャンバの一方の少なくともいくらかのガスと交換されるべき圧縮流体の補給物を収容できるように構成された、リザーバも含む、請求項１のガススプリング。
【請求項９】
ベースプレートであって、
前記ボディとシェルが、そのベースプレートに少なくとも部分的に画定された前記第１の通路とともに取り付けられる、ベースプレートも含む、請求項５のガススプリング。
【請求項１０】
前記ボディがスチールで形成され、前記シェルがアルミニウムで形成される、請求項５のガススプリング。
【請求項１１】
前記第１の通路が、前記ボディに形成された螺旋状の溝によって少なくと部分的に画定される、請求項５のガススプリング。
【請求項１２】
前記第２の通路が、前記ピストンロッドに形成される、請求項１のガススプリング。
【請求項１３】
前記第１の通路が前記ピストンを貫通して形成される、請求項１のガススプリング。
【請求項１４】
前記シェルが複数のブラインドボアと、ガススプリングから取り除く熱の伝達を増加させるために各ボアに受容されたヒートパイプとを有する、請求項５のガススプリング。
【請求項１５】
加圧ガスを収容することができるように構成されたチャンバを画定するボディを有し、ガスとガススプリングの冷却を容易にするために、前記第２のガスチャンバから圧縮ガスを受け取り前記第２のガスチャンバに圧縮ガスを供給するように前記第２のガスチャンバと連通する、サージタンクも含む、請求項１のガススプリング。
【請求項１６】
前記第２のガスチャンバと前記サージタンクのチャンバとの間に配置され、前記第２のガスチャンバから前記サージタンクのチャンバまでのガスの比較的自由な流れを可能とし、その反対方向ではガスが制限されて流れることを可能とするように構成された、制御バルブも含む、請求項１４のガススプリング。
【請求項１７】
前記サージタンクのボディが、熱伝導性の高い材料で形成される、請求項１５のガススプリング。
【請求項１８】
前記ピストンロッドアセンブリがその伸長位置にある際、前記ピストンが前記第１の通路を介した流体の流れを止める、請求項１のガススプリング。
【請求項１９】
前記ボディを取り囲む、熱伝導性の高い材料のシェルを更に含む、請求項１に記載のガススプリング。
【請求項２０】
前記シェルが、その中に複数のボアを有し、ヒートパイプが、前記ガススプリングから取り除く熱の伝達を高めるために、各ボア内に受容されている、請求項１９に記載のガススプリング。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、概してガススプリングに関し、より詳細には戻り行程を遅延するガススプリングに関する。
【０００２】
【従来の技術】
型打ち抜きの用途に適する一般的なガススプリングは、ピストンに接続された作動ロッドを用いて組み立てられる。そのピストンは、キャビティを有するシリンダ内に摺動可能に収容されており、またそのキャビティは、窒素のような不活性ガスを用いて所定の圧力まで事前充填されている。ロッドとピストンをキャビティへと押し込むと、その内部のガスは圧縮され、そしてロッドに加えられた力がなくなると、キャビティ内の圧縮ガスはピストンとロッドを即座にその完全な伸長位置の方へ押しやる。
【０００３】
型打ち抜きの用途によっては、下側ダイに隣接するガススプリングを用いて打ち抜かれた部品を下側ダイのキャビティから取り除くことができるものもある。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
一般的なガススプリングを使用する場合、上側ダイの戻り行程に問題が生じる。なぜなら、ガススプリングがその完全な伸長位置まで即座にかつ急速に戻ることにより、型打ち抜きされた部品を下側ダイから急速に取り除きその部品を持ち上げるからである。少なくともある程度大きい表面積を有する部品の場合、ガススプリングがその伸長位置の方へと急速に戻ることにより型打ち抜きされた部品がゆがみ、又は曲がることがあり、その結果、打ち抜かれた部品の品質に悪影響を及ぼす。
【０００５】
ピストンとロッドの伸長位置までの戻りを遅延させる、又は制御するために、いくつかの従来のガススプリングは、ガススプリングに対する機械的または電子的制御を利用していた。かかる制御は望ましいものではなく、ガススプリングのコストと複雑性を増大させる。米国特許第5,823,513号に開示されたような別の種類のガススプリングは、一方のチャンバに作動油、他方のチャンバに圧縮ガス、及び遅動バルブを用いてガススプリングの行程の下側で一瞬の一時停止を生じさせている。この一時停止を提供して数ある理由の中でプレス機に損傷を来さないようにしている。遅延シリンダの重要な態様は、使用中に生じた熱に耐える、及び／又はその熱を放散するその能力である。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
ガススプリングは、較正オリフィスを介して第２のガスチャンバと連通した第１のガスチャンバを有してガスが第１のチャンバから第２のチャンバまで戻る速度を制御し、それによりシリンダのピストンロッドがその伸長位置まで戻る速度を制御する。望ましくは、ピストンロッドがその伸長位置まで戻る速度は、ガススプリングが部品を下側ダイから持ち上げることによって型打ち抜きされた部品に損傷を来さないようにするまで十分遅くさせることができる。ガススプリングのシリンダアセンブリは、ガススプリングが過熱しないように、及び所定の期間で完了できるためにサイクル数を増加させることを可能とするように熱伝導性の高いコンポーネントを含む。望ましくは、ガススプリングは、完全な自蔵形であり、ガスだけを利用してピストンロッドの収縮位置までの移動に抵抗し、ピストンロッドをその伸長位置まで移動させる力を提供し、そしてピストンロッドがその伸長位置まで戻る速度を制御する。
【０００７】
本発明の目的、特徴、及び利点は、以下のようなガススプリングを提供することを含む。そのガススプリングは、その伸長位置に戻る制御された速度を有しており、作動油または他の液体を使用せず、自蔵形であり、圧縮ガスだけを使用し、ガススプリングに生じた熱の放散を増大させて熱をガススプリングから伝導により除去するために熱伝導性の高いコンポーネントを使用し、比較的短いサイクル時間を有することができ、サージタンクが使用でき、能動的な電子制御または手動制御を必要とせず、そして比較的簡単な設計と経済的な生産性と組立性、及び使用における長い耐用寿命を持つ。
【０００８】
【発明の実施の形態】
本発明のこれら及び他の目的、特徴、及び利点は、好適な実施態様とベストモードの以下の詳細な説明、特許請求の範囲、及び図面から明らかになるであろう。
【０００９】
図面をより詳細に参照すると、図１は、型打ち抜きプレス機11の複数のガススプリング10、13を示す。プレス機11は、プレス機11の上部プラテン14により保持されてプレス機11の下部プラテン18に固定された下側ダイ16に向かって移動可能な上側ダイ12を有し、上側ダイ12と下側ダイ16の間に配置されたシートメタルブランク20を型打ち成形する。ガススプリング13を上側ダイ12に取り付けてガススプリング10を下側ダイ16に取り付けるか、又はガススプリング10、13をプレス機11のプラテン14、18により保持してもよい。望ましくは、各ガススプリング10、13は、そこから伸長するピストンロッド24を有する。好適には、そのピストンロッド24は、ダイ12、16に対して打ち抜かれるべきブランク20を係合して位置決めして保持するための上部および下部の引抜きリング26、27に取り付けられる。下部のガススプリング10の引抜きリング27も成形された部品を下側ダイから持ち上げてその部品の移動を容易にし、その部品を成形されるべき次のブランク20と交替させる。
【００１０】
図２と図３に示すように、ガススプリング10は、好適にはピストンロッドアセンブリ34が往復動するシリンダボディ32を取り囲む外側のほぼ円筒形のシェル30を有する。シェル30は、好適には銅またはアルミニウム等の熱伝導性の高い材料で形成されてガススプリング10から取り除く熱の伝達を高める。ガススプリング10から取り除く熱の伝達を更に高めるために、環状のフィン36がシェル30の上端部のまわりに形成されてもよい。ガススプリング10からの熱伝達を更に向上するために、シェル30は、取付け板（ベースプレート）72の隣接するブラインドボア39へと伸長する複数のブラインドボア38を有して、各ボア38、39にヒートパイプを備えてもよい。ヒートパイプ40は、熱伝導性の高い材料で形成された細長い管状の棒であり、両端が閉じられていて、制御された圧力で多量の動作流体と中央部のしんを含む。ヒートパイプ40の一端で流体がある特定の温度に到達する場合、流体がヒートパイプの中で蒸発し上昇する。ヒートパイプ40は、十分な温度差がその端部間に存在することにより蒸発した動作流体が他方の端部で再凝結し、それによりこの相転移で熱を放散することを可能にするように設計されて配置される。液化した動作流体は、しんを通って戻り別のサイクルを始める。適切なヒートパイプ40は、米国ペンシルバニア州ランカスターのサーマコア社（Thermacore,Inc.）から市販されている。
【００１１】
シリンダボディ32は、好適にはベース44に溶接されたほぼ円筒形の側壁42を有する。側壁42とベース44は、好適にはスチールなどの熱伝導性材料で形成され、またガススプリング10内の圧縮ガスによりシリンダボディ32に及ぼされる圧力、及び保持輪48により及ぼされる力に耐えるのに十分強いものである。側壁42の内側に形成された環状の溝46は、シリンダボディ32の内部でピストンロッドアセンブリ34を保持する保持輪48を受容するように構成される。側壁42の外面50のまわりに形成されたほぼ螺旋状の溝は、シリンダボディ32とシェル30との間に流体通路52を画定する。流体通路52の対向する端部の外側に形成されて間隔をおいて配置された環状の溝54、56は、Ｏリング58、60を受容してシェル30とシリンダボディ32との間に流密（fluid tight）シールを提供する。較正された流れの領域を有する制限された通路62は、流体通路52をシリンダボディ32の第１のガスチャンバ64と連通する。シリンダボディ32のベース44を貫通するボア66は、第２のガスチャンバ68を、シェル30とシリンダボディ32が接続される取付け板72に形成された通路70と連通する。
【００１２】
取付け板72は、好適にはベースのネジ付きブラインドボアに受容される１つ以上のキャップスクリュー74によりシリンダボディ32のベース44に接続され、キャップスクリュー75によりシェルに接続される。取付け板72は、好適にはダイ12、16、又はプレス機11のプラテン14、18のうちの１つへキャップスクリュー76（図２）により直接固定されるように構成される。圧縮ガスがガススプリング10の中へ供給されることを可能にするために、ガスフィラーバルブ78を取付け板の通路70の入口80に設ける。使用中、このバルブは常にプラグ82により閉じられる。分岐通路84は、取付け板72を通ってシェル30の中へ伸長して流体通路52を取付け板72の通路70と連通する。従って、取付け板72の通路70は、シリンダボディ32内の第２のガスチャンバ68を、シリンダボディ32とシェル30との間に画定された流体通路52と連通する。Ｏリングはベース44と板（プレート）72の間に設けられ、それらの間に流密シールを提供する。別のＯリングはシェル30と取付け板72の間で通路84を取り囲みそれらの間に流密シールを提供する。
【００１３】
環状ベアリング及びシールアセンブリ86は、シリンダボディ32の内部で受容され、ハウジング88を有する。そのハウジングは、ほぼ半径方向外側に伸びる肩部92を提供する直径の小さい上流の端部90を有してシリンダボディ32の内部でアセンブリ86を保持する保持輪48に係合する。ハウジング88は、その外面のまわりに形成された溝94を有し、ハウジング88とシリンダボディ32との間に流密シールを提供するためにＯリング96等のシールリングを受容するように構成される。裏当て（back-up）97を設けて高圧力のもとでシールの完全性を保証することが好ましい。かかる裏当ては、ガススプリング10の全ての固定シールに必要となることもある。貫通ボア98は、ピストンロッドを往復動のために摺動可能に受容し、それを通してピストンロッド24を密接に受容する大きさの環状の表面100を画定してピストンロッド24が往復動する時にピストンロッド24に当接するロッドシール104の押し出しを防止する。ハウジング88のカウンタボア102がシールリング104を受容してピストンロッド24とハウジング88との間に流密シールを提供する。ワイパ101はベアリングの汚染を防止する。挿入された環状のプラスチックブッシュ103はピストンロッド24をガイドする。
【００１４】
ピストンロッドアセンブリ34は、シリンダボディ32内で図３に示すような伸長位置と図４に示すような収縮位置との間を往復動するために摺動可能に受容される。ピストン106はそこに形成された溝108を有して環状のベアリング110を受容するように構成される。環状のベアリング110は、ピストン106をシリンダボディ32の内部で往復動のためにガイドする。ピストン106に形成された第２の溝112は、好適にはＯリング114により支持される低摩擦で低摩耗のスリップリング113を受容してピストン106の外面と側壁42の内面との間に流密シールを提供する。ピストン106を貫通する中央通路116はバルブ118を受容する。そのバルブ118は、第２のガスチャンバ68から第１のガスチャンバ64までの圧縮ガスの実質的な自由流れを可能にし、第１のガスチャンバ64から第２のガスチャンバ68までのガスの流れに対して少なくとも部分的な制限を与える。好適には、バルブ118は、第１のガスチャンバ64から第２のガスチャンバ68までの流体の流れを実質的に止めるチェックバルブである。バルブ118は、スプリング124等によりバルブシート122に可撓的に付勢されるバルブヘッド120を有する。
【００１５】
ピストン106とピストンロッド24を接続するために、スプリットリングリテーナ130は、ほぼ半径方向内側に伸びるリブ132を有する。そのリブ132は、ピストンロッド24の環状の溝134に受容されるように構成される。スプリットリングリテーナ130は、ピストン106のネジ付きブラインドボアの中に伸びる１つ以上のキャップスクリュー136によりピストン106に固定される。シリンダボディ32の外に伸びるピストンロッド24と共にその伸長位置までのピストンロッドアセンブリ34の移動は、ベアリング及びシールアセンブリ86のハウジング88とスプリットリングリテーナ130の係合により制限される。
【００１６】
動作
このガススプリングの特定の、しかし排他的でない用途は、図１、図５〜図９に示された上下逆さに伸長して引抜く二重の引抜きリングである。上側ダイ12と下側ダイ16の間に受容されたシートメタルブランク20を成形するために、上側ダイ12は、上部プレスプラテン14により下側ダイ16の方へ進められてそれらの間でブランク20を成形する。図５に示すように、上側ダイ12と下側ダイ16により保持されたガススプリング13、10は、そこに引抜きリング26、27を有する。引抜きリング26、27は、ブランク20を係合し、ダイ12、16がそれを成形する際にはブランク20を位置決めして保持する。引抜きリング26、27がブランク20と係合した後、上部プレスプラテン14が更に進むことにより、図６に示すように、下側ダイ16のガススプリング10のピストンロッド24をそれが「底につく」、又はその完全な収縮位置に到達するまで移動させる。図７に示すように、上部プレスプラテン14がいっそう更に進むことにより、上部プレスプラテン14のガススプリング13のピストンロッド24をその完全な収縮位置まで移動させ、上部プレスプラテン14がブランク20に係合してそれを成形する。図８に示すように、上部プレスプラテン14が後退する場合、上部プレスプラテン14のガススプリング13のピストンロッド24はその伸長位置まで戻り、最後にはその引抜きリング26が下部引抜きリング27から分離して下部プレスプラテン18のガススプリング10のピストンロッド24がその伸長位置（図９）まで戻ることが可能になる。望ましくは、下側ダイ16により保持されたガススプリング10は、ブランク20が成形された後でブランク20を係合して下側ダイ16からそれを持ち上げ、それによりブランク20をプレス機11から取り除き、成形されるべき次のブランクがプレス機11へと挿入され得る。
【００１７】
成形されたブランク20を下側ダイ16から一層穏やかに持ち上げるようにピストンロッド24の戻り行程を更に制御するために、ガススプリング10は以下のように構成される。ピストンロッド24がその収縮位置に移動する際、及びピストンロッド24がその伸長位置に移動する際に、第２のガスチャンバ68の圧縮ガスはバルブ118を介して第１のガスチャンバ64へと自由に流れ、第１のガスチャンバ64からのガスの流れは、オリフィス62により制限されてピストンロッド24がその伸長位置まで戻る速度を制御するように構成される。
【００１８】
これを達成するために、ピストン106により保持されるバルブ118はチェックバルブであることが好ましい。このチェックバルブは、ピストンロッドアセンブリ34がその収縮位置まで移動する際に即座に開いて第２のガスチャンバ68のガスが第１のガスチャンバへと実質的に自由に流れることを可能にする。戻り行程中、バルブ118は閉じて第１のガスチャンバ64から第２のガスチャンバ68までのバルブを介したガスの流れを止める。従って、ピストンロッドアセンブリ34がその伸長位置まで戻る際に第１のガスチャンバ64のガスが圧縮され、且つそのガスがオリフィス62だけを通って漏れることにより、第１のガスチャンバ64から出るガスの流量を制御してピストンロッドアセンブリ34がその伸長位置まで戻る速度を減少させる。較正オリフィス62を通って第１のガスチャンバ64から制御された速度で流れるガスは、流体通路52、分岐通路84、取付け板72を通る通路70、ベース44を通るボア66、そして第２のガスチャンバ68へと流れて、第１のガスチャンバ64内の圧力を減少させる。ガスを第２のガスチャンバ68に戻すことにより、ピストンロッドアセンブリ34がその伸長位置まで戻ることを保証する。
【００１９】
とりわけ、ピストンロッドアセンブリ34の伸長位置から収縮位置までのその行程の下側近く又は下側において、第２のガスチャンバ68のガスが更に圧縮さない場合、第１と第２のガスチャンバ64、68の圧力はほぼ等しくなりバルブ118は閉じるであろう。この時点において、第２のガスチャンバ68と比較して第１のガスチャンバ64のガスが作用するピストン106の表面積の大幅な差により、大幅な力の差がピストン106にわたって存在する。従って、ピストン106がその完全な収縮位置に到達した後の少なくとも最初のうち、ピストンロッドアセンブリ34をその伸長位置まで戻そうとするかなりの力が存在する。ピストンロッドアセンブリ34がその伸長位置の方へ移動する際、第２のガスチャンバ68の体積が増加して内部の圧力を減少させる。一実施態様において、戻り行程の１０％未満から、ピストンロッドアセンブリ34をその伸長位置まで戻そうとする力は、劇的に減少し、その後、ピストンロッドアセンブリ34に対する正味の力は、アセンブリ34がその完全な伸長位置まで戻ることを確実にするのに十分なだけの大きさとなることができる。もちろん、較正オリフィス62を通るガスの流れは、第１と第２のガスチャンバ64、68の双方の圧力を制御し、ひいてはアセンブリ34に作用する力を制御する。
【００２０】
ガスの圧縮、及びガススプリング10のオリフィス62を介した大幅な流量調節は、かなりの熱を発生する。十分にその熱を放散しない場合、ガススプリング10内の種々のシールの温度が最大許容温度を超えるであろう。これにより、シールが変質または劣化して十分なシールを提供しなくなり、ガススプリングの故障の原因となるであろう。従って、好適には、多数の機能がガススプリング10の設計に盛り込まれ、ガススプリング10から熱の放散を増大させることにより使用中のガススプリングの最大温度を減少させてガススプリングのサイクル速度を増加させることを可能にする。
【００２１】
熱を放散するように設計される機能のうちで、螺旋状の流体通路52は、加熱された圧縮ガスと、シリンダボディ32及び特に流体通路52のガスから熱を伝導により除去するために熱伝導性の高い材料で形成された外側シェル30との間で接触する表面積を増大させる。シェル30から放散される熱を増大させるために、冷却フィン36がシェルの上端部に隣接して設けられ、シェル30は、その外表面を外気にさらすためにポケット内で受容されることができ、そのため少なくともいくらかの熱を対流によってシェル30を囲む大気へ移すことができる。取付け板72も熱伝導性の高い材料で形成されて熱をシリンダボディ32とシェル30から伝導により除去する。更に、取付け板72は、下側ダイ16又はプレス機11の下部プラテン18に直接ボルト締めされてヒートシンクの役割を果たし、ガススプリング10から取り除く熱の伝導を大きく改善する。更に、シェル30のボア38内で受容されたヒートパイプ40は、ヒートパイプ40内の流体がシェル30内の熱により一方の端部で蒸発して他方の端部で凝結されて液体の形に戻るというようなその流体の相転移の間で行われる熱の放散を利用する。これらの機能のそれぞれは、ガススプリング10から熱を除去してその最大温度を範囲内におさめ、ガススプリング10のサイクル速度を増加させるように設計される。
【００２２】
第２の実施態様
図１０に示すように、ガススプリング10’の冷却を改善するために、リザーバ又はサージタンク150を設けて内部の圧縮ガスを冷却する。その圧縮ガスは、ガススプリング10’の圧縮ガスと交換可能であり、ガススプリングの冷却を補い、且つその冷却を増大させる。ガススプリング10’自体は、第１の実施態様と実質的に同じように構成されることができ、従って、第１の実施態様と同じである範囲までは更に詳述しないことにする。
【００２３】
ガススプリング10’とサージタンク150との間で圧縮ガスの流れを制御するために、流量制御バルブ152が、第１の実施態様のガスフィラーバルブ78の代わりに取付け板72の通路70に受容される。流量制御バルブ152は好適には、ガススプリング10’からサージタンク150までのガスの比較的自由な流れを可能とし、サージタンク150からガススプリング10’に戻るガスの流れを制限することを可能にする。これを達成するために、図１０に示すように、バルブ152は、スプリング157によりバルブシート156に可撓的に付勢されるバルブヘッド154を有し、バルブヘッド154がバルブシート156に係合している時でもバルブヘッド154を通る小さいオリフィス158により流体が流れることを可能にする。ガススプリング10’からサージタンク150までのガスの流れはバルブヘッド154をバルブシート156からずらし、ガスはバルブ152を通過して比較的自由に流れることができる。サージタンク150からガススプリング10’までの反対方向のガスの流れはバルブヘッド154をバルブシート156に押し付け、その結果、この方向における流体は、オリフィス158だけを通って、ひいては制御された速度で流れる。
【００２４】
サージタンク150は好適には、端の開いたシリンダを画定するために下部エンドキャップ162に溶接されたほぼ管状の側壁160を有する。側壁160の内面の溝164は、組み立て時に保持輪166を受容する。下部エンドキャップ162は、バルブ152及び導管170を介してガススプリングの取付け板72の通路70と連通する貫通通路168を有する。上部エンドキャップ172は、保持輪166により側壁160に取り外し可能に保持され、シールリング176を内部に有する環状の溝174を有する。シールリング176は、上部エンドキャップ172と側壁160との間に流密シールを提供する。ガスチャンバ178は、上部エンドキャップ172、側壁160、及び下部エンドキャップ162の間に画定され、通路168と連通し、圧力増加を減少させるためにガススプリング10’のガスと交換可能な圧縮ガスの補給物（supply）を収容できるように構成されて、ガススプリング10’の冷却を向上させる。
【００２５】
好適には、銅またはアルミニウムのヒートシンク180は、サージタンク150の上端部に取り付けられ、サージタンク150からの熱の放散を改善するために外気にさらされるフィンの放射状のアレイ182を有する。ヒートシンク180及び上部エンドキャップ172は、好適には、それぞれ、細長いヒートパイプ188が圧入される中央の貫通ボア184、186を有する。ヒートパイプ188は、好適にはガススプリング10のヒートパイプ40と同じ構成からなり、制御された圧力で流体を収容することができる。その流体は、所定の温度を超えると蒸発し、その蒸発した流体がヒートパイプ188の中でヒートシンクの方へ移動し、その後蒸発した流体の温度が所定の温度より下がると凝結するように設計される。ヒートパイプ188は、この流体の相転移により熱を放散する。従って、流体の再凝結により放出された熱は、ヒートシンク180に放散されてサージタンク150から熱を除去する。再凝結した流体は、ヒートパイプ188の中でヒートパイプ188の内部のしん構造要素（図示せず）を介して戻り、再びプロセスを開始する。
【００２６】
サージタンクも、ほぼ円筒形の熱収集機190を含むことができる。その熱収集機190は、アルミニウム又は銅などの熱伝導性の高い材料で形成され、好適には概して細胞状にされ、又は発泡されて、ガスから熱収集機190までの熱伝導を増大させるために圧縮ガスが浸透できる複数のキャビティを有する。圧入、ろう付け、又ははんだ付けされる部分により、熱収集機190がヒートパイプ188に接続され、熱収集機190の上昇した温度がヒートパイプ188に伝達され、そして次に熱をヒートシンク180に伝達する。リング191にろう付けされた、又は形成された肩部は、チャンバ178の圧力を抑えるシール193の下でヒートパイプを保持する。
【００２７】
ガススプリング10’のピストンロッドアセンブリ34がその伸長位置に戻るようなガススプリング10’の戻り行程中、第２のガスチャンバ68の体積は増大し、第１のガスチャンバ64のガスは、オリフィス62と流体通路52を通って第２のガスチャンバ68に戻ることができ、またサージタンク150からのより冷たいガスも相互接続導管170及び取付け板72の通路70を通ってガススプリング10’に戻ることができる。サージタンク150からのより冷たいガスは、ガススプリング10’の冷却を補って使用中にその温度を下げて、ガススプリング10’のサイクル速度を増加させることを可能にする。
【００２８】
第３の実施態様
図１１に示すように、本発明の第３の実施態様によるガススプリング200は、修正されたピストン202を備えるピストンアセンブリ34’を有する。そのピストン202は、第１のガスチャンバ64と第２のガスチャンバ68との間でガスの流れを制御するためにそれを貫通する較正通路204を有する。バルブ118は、好適には第１の実施態様と同じように機能し、第２のガスチャンバ68から第１のガスチャンバ64までのガスの流れを可能にし、且つ第１のガスチャンバ64から第２のガスチャンバ68までの逆方向の流れを止める。この実施態様において、通路52と分岐通路84は必要ない。これらの例外の他に、ガススプリング200は、好適には第１の実施態様のガススプリング10と実質的に同じように構成され、ひいては同じ部品は、同じ参照番号が与えられて、再度詳述しないことにする。
【００２９】
ピストンロッドアセンブリ34’がその伸長位置からその収縮位置まで移動する際、バルブ118は開き、第２のガスチャンバ68のガスは第１のガスチャンバ64へと比較的自由に流れることができる。戻り行程中、ピストンロッドアセンブリ34’がその伸長位置まで戻る際、バルブ118は、第１のガスチャンバ64から第２のガスチャンバ68までのバルブ118を通るガスの流れを止めて、かかる流れは貫通通路204だけに生じる。貫通通路204を流れる領域が比較的小さいため第１のガスチャンバを出るガスの流れが制限されて、又は制御されて、ピストンロッドアセンブリ34’のその伸長位置に向かって移動する速度を制御する。
【００３０】
第４の実施態様
図１２に示すように、ガススプリング300はシリンダボディ303に受容される修正されたピストンロッドアセンブリ302を有することができる。そのピストンロッドアセンブリ302は、ピストンロッド306の溝310に受容された割り保持輪308によりピストンロッド306に接続され、小さな保持輪309により更に保持される環状のピストン304を有する。ピストンロッドアセンブリ302は、前の実施態様に示したアセンブリ86のようなシール及びベアリングアセンブリ（図示せず）を用いてピストン304の係合によりシリンダボディの中に保持される。ピストンは好適には、ピストンがボディ303内で往復動する際にピストンをガイドするためにベアリング311を保持し、並びにピストン304とピストンロッド306及びボディ303との間にシールを提供するためにＯリング312、低摩擦スリップリング313、及びＯリング314を保持する。
【００３１】
ピストンロッド306のブラインドボア316は、ピストンロッド306を貫通して伸びる横方向の通路318、及び第１のガスチャンバ320への開口と連通する。カウンタボア322は、ボア316と第２のガスチャンバ324に通じる。
【００３２】
カウンタボア322に受容されたバルブ326は、スプリング332等によりバルブシート330に可撓的に付勢されるバルブヘッド328を有し、バルブ326を通る流体の流れを制御する。バルブヘッド328を貫通する通路334により、バルブヘッド328がバルブシート330と係合している時でさえもバルブ326を通る流体の流れが制御されることを可能にする。
【００３３】
ピストンロッドアセンブリ302が伸長位置から収縮位置まで移動する場合、第２のガスチャンバ324の体積は減少し、バルブヘッド328がバルブシート330から移動して、その結果、ガスは、第２のガスチャンバ324からバルブ326を介して第１のガスチャンバ320へと比較的自由に流れる。戻り行程中、ピストンロッドアセンブリ302がその伸長位置の方に後退する際、第１のガスチャンバ320の体積は減少し、バルブヘッド328がバルブシート330と係合するように進出し、ガスは、第１のガスチャンバ320から第２のガスチャンバまで、通路334を流れる領域によって制御される制限された速度でバルブヘッド328を貫通する通路334だけを介して流れる。
【００３４】
第１のガスチャンバ320から排出されるガスを制御することにより、ガススプリング10について詳述したような概して同じ態様で、ピストンロッドアセンブリ302の戻る速度が制御される。循環冷却液などのいくつかの外部冷却源が設けられない場合、又は別の冷却装置または熱放散装置が設けられない場合、この比較的簡素なガススプリング300の使用において発生する熱によりそのサイクル速度がかなり制限されるかもしれない。ピストンロッドアセンブリ302は、ガススプリング10のアセンブリ34に比べて一層コンパクトにできる。ピストンロッドアセンブリ302は、ガススプリング10のバルブ118など、ガススプリング内で使用されるべきバルブを装着することが可能であり、必要であれば第１の実施態様のガススプリング10のように構成される。
【００３５】
第５の実施態様
図１３に示すように、第５の実施態様のガススプリング400は、ピストンロッド406に形成されて第１のガスチャンバ64に通じる通路404の中にチェックバルブ402を有する。ピストン408はリングから形成される。そのピストン408は、ピストンロッド406に当接するシール412を受容する内側の周方向の溝410、及びシリンダボディ32に当接するスリップリング415とシール416を受容する外側の周方向の溝414を有する。ピストン408は、ピストンロッド406により保持される保持輪418、及びピストンロッド406の周方向の肩部420によりピストンロッド406に保持される。ピストンロッドの溝424に部分的に受容されるスプリットリテーナ422は、ピストンロッドの運動をガイドするためにベアリング425を有し、ピストンロッド406とピストン408をシリンダボディの中でベアリング及びシールアセンブリ68との係合により保持する。
【００３６】
ガススプリング400の残りの部分は好適には、第１の実施態様のガススプリング10と同じ態様で構成され、同じ部品には同じ参照番号が与えられている。従って、ガススプリング400の構成と動作は、これ以上詳述しないことにする。
【００３７】
望ましくは、ガススプリング400は、ピストン408が比較的簡素な設計からなることからガススプリング10に比べて製造を容易にすることができる。また、通路404、肩部420、及び溝424は、ピストンロッド406に簡単に形成できる。
【００３８】
第６の実施態様
図１４に示すように、第６の実施態様のガススプリング500は、第５の実施態様のガススプリング400のピストンロッド406とチェックバルブ402と好適には同じであるピストンロッド502とチェックバルブ504の構成を有する。ピストン506は、ガイド512、及びスリップリング513とシール514をそれぞれ保持する外側のスロット508、510を有する。ピストン506は、ピストンロッド502を取り囲み、ピストンロッドの肩部516と保持輪518との間に保持される。ピストン506の側壁520は、ピストンロッド502に受容される保持輪522を取り囲んで当接し、前の実施態様のようにピストンロッド502とピストン506をシリンダボディ32の中で保持する。
【００３９】
この実施態様において、図１４に示すように、ピストンロッド502がその伸長位置にある場合、オリフィス62は、ピストンガイド512等により閉じられ、又はシールされて第１のガスチャンバ64のいくらかの圧縮ガスを保持する。第１のガスチャンバ64の圧縮ガスは、ピストンロッド502がその収縮位置の方へ移動する際、チェックバルブ504が最初に開くことに抵抗してガススプリングに対する衝撃的打撃、又は最初の力を低減させる。ピストンロッド502がその収縮位置の方へ移動する短い期間の後、第２のガスチャンバ68の圧力が増加してチェックバルブ504を開くであろう。ひとたびチェックバルブ504が開けば、ガススプリング500は第１の実施態様のガススプリング10と同じ態様で動作するであろう。
【００４０】
シリンダボディ32、シェル30、ベアリング及びシールアセンブリ68、及び取付け板72は好適には、第１の実施態様のガススプリング10のように構成される。従って、ガススプリング500の構成を、これ以上詳述しないことにする。
【００４１】
いずれの実施態様においても、ガススプリング10、10’、200、300、400、500は、その第１のガスチャンバ64、又は320と第２のガスチャンバ68、又は324との間で圧縮ガスの移動を制御してピストンロッドアセンブリ34、34’がその収縮位置からその伸長位置まで戻る速度を制御する。とりわけ、電子制御または手動制御を必要とせず、また、作動油または他の流体を用いて戻りを遅延することもない。むしろ、ガススプリング10、10’、200、300、400、500は、自蔵形とすることができ、圧縮ガスだけを用いてピストンロッドアセンブリ34、34’が戻る速度を制御する。望ましくは、ガススプリング10、10’、200、300、400、500には、非常に多くの熱伝達の機能が設けられて、ガススプリングの効率を向上させるためにガススプリング10、10’、200、300、400、500からの熱の放散を向上させて、ガススプリングが過熱することを防止し、かつその最大サイクル速度を増加させる。
【００４２】
【発明の効果】
本発明により、自蔵形であり、且つ圧縮ガスだけを用いてピストンロッドの戻る速度を制御できるガススプリングが提供される。また、ガススプリングからの熱の放散を向上させることにより、ガススプリングの過熱を防止するとともにその最大サイクル速度を増加させることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明を具現化するガススプリングを有する打ち抜き型のセットの側面図である。
【図２】ガススプリングの底面図である。
【図３】図２の３−３の線に沿って取られたガススプリングの断面図であり、ガススプリングの伸長位置で示される図である。
【図４】ガススプリングの収縮位置における図３のガススプリングの断面図である。
【図５】部品を打ち抜くサイクルを通して５つの異なる位置のうちの１つを示す、プレス機と図２のガススプリング対の部分概略図である。
【図６】部品を打ち抜くサイクルを通して５つの異なる位置のうちの１つを示す、プレス機と図２のガススプリング対の部分概略図である。
【図７】部品を打ち抜くサイクルを通して５つの異なる位置のうちの１つを示す、プレス機と図２のガススプリング対の部分概略図である。
【図８】部品を打ち抜くサイクルを通して５つの異なる位置のうちの１つを示す、プレス機と図２のガススプリング対の部分概略図である。
【図９】部品を打ち抜くサイクルを通して５つの異なる位置のうちの１つを示す、プレス機と図２のガススプリング対の部分概略図である。
【図１０】サージタンクを有するガススプリングの代替の実施態様の断面図である。
【図１１】本発明を具現化する修正されたガススプリングの断面図である。
【図１２】本発明を具現化する別の修正されたガススプリングの部分断面図である。
【図１３】本発明を具現化する別の修正されたガススプリングの部分断面図である。
【図１４】本発明を具現化する別の修正されたガススプリングの部分断面図である。
【符号の説明】
10、10’、13、200、300、400、500  ガススプリング
24、306、406、502  ピストンロッド
30  シェル
32、303  シリンダボディ
34、34’、302  ピストンロッドアセンブリ
38、39  ブラインドボア
40、188  ヒートパイプ
64、320  第１のガスチャンバ
68、324  第２のガスチャンバ
106、304、408、506  ピストン
118、326  バルブ
120、154、328  バルブヘッド
122、156、330  バルブシート
150  サージタンク
152  流量制御バルブ
170  導管
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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