(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の方向における第１の制動レートと第２の反対方向における第２のより大きい制動レートを有する二レート線形ダンパにおいて、
ａ）第１の内のり寸法と長さ方向中心線のある内周辺壁を有する円筒形ハウジングと、
ｂ）前記第１の内のり寸法より小さい第２の外のり寸法を有するピストンロッドと、
ｃ）前記ピストンロッドに取り付けられ該ピストンロッドに沿って離間関係を有する一連の少なくとも３つのエラストマ円板要素であって、該各円板要素は各円板要素と一体に形成された金属スリーブを備え、該スリーブは前記ピストンロッドを取り巻いており、該スリーブは前記ピストンロッドに沿って前記エラストマ円板要素を前記離間関係に維持し、該各エラストマ円板要素が前記第１の内のり寸法をわずかに超え、軸方向寸法よりかなり大きい第３の半径方向寸法を有するとともに、前記円筒ハウジングの前記内周辺壁に係合する横表面部分を有する一連の少なくとも３つのエラストマ円板要素と、
ｄ）前記ピストンロッドが前記第２の方向に動くとき、前記円板要素の後尾側に置かれ、前記第２の外のり寸法を超えるが前記第１の内のり寸法より小さい第４の半径方向寸法を有する前記各円板要素に対する裏当て板を備え、
ｅ）前記ピストンロッドが前記第１の方向に動いているとき、各エラストマ円板要素が柔軟性を大きくでき、前記ロッドが前記第１の方向に動いている間、前記円板要素の前記横方向表面部分に前記中心線の方へ内向きに撓むことを可能にする逃がし手段を備え、
それによって前記裏当て板は、前記ピストンロッドが前記第２の方向に動いているとき、前記円板要素を有効に堅くして、前記横方向表面部と前記内周辺壁の間の接触面積を大きくし、前記第２の制動レートが前記第１の方向における前記第１の方向の運動に抗する前記第１の制動レートによって作られた第１の対応する力の５倍〜１０倍の間の前記第２の方向の運動に抗する第２の力を与えることを特徴とする二レート線形ダンパ。
【請求項２】
前記各裏当て板が１対のエラストマ円板要素の間に直列に積み重ねられた金属座金を備える請求項１に記載の二レート線形ダンパ。
【請求項３】
前記逃がし手段が前記各円板に第１の面に第２の反対面を通して伸びることなく形成された１本以上の溝を備える請求項１に記載の二レート線形ダンパ。
【請求項４】
前記逃がし手段が前記エラストマ円板に形成されたテーパ付きフランジを備え、前記テーパ付きフランジは、前記円板要素の前記横方向表面部分に前記ピストンロッドが前記第１の方向に動いているとき、前記中心線の方へ内向きに撓むことを可能にする請求項１に記載の二レート線形ダンパ。
【請求項５】
前記ハウジング内にハウジングの末端に隣接して形成されたオリフィスをさらに備える請求項１に記載の二レート線形ダンパ。
【請求項６】
補助レベルの空気制動を変える調節式弁手段をさらに備える請求項５に記載の二レート線形ダンパ。
【請求項７】
前記一連のエラストマ円板要素内の各エラストマ円板が前記円筒ハウジング内に挿入されるとき１０％と２０％の間の範囲にある量だけ予圧縮される請求項１に記載の二レート線形ダンパ。
【請求項８】
前記各エラストマ円板がさらに好ましくは１５％の量だけ予圧縮される請求項７に記載の二レート線形ダンパ。
【請求項９】
前記ダンパが前記第１の力の７倍である第２の力を与えるのが最も好ましい請求項１に記載の二レート線形ダンパ。
【請求項１０】
前記第１の方向が前記ハウジングに対して前記ピストンロッドの伸びる方向であり、前記第２の方向が収縮する方向である請求項１に記載の二レート線形ダンパ。
【発明の詳細な説明】
発明の背景及び概要
本発明は、第１の方向より第２の方向に大きな制動を行う二レート線形ダンパに関する。一つの実施態様においては、例がピストンロッドの位置を特定のブレークオーバ力を受けるまでハウジングに対して適所に有効にロックするために制動を著しく大きくしている。
本発明のこの面は、１９９５年４月１９日出願で本願と共通に譲渡された米国特許出願番号第０８／４２４，９２５号に記載され特許請求された調節式ロッカブル装置に関し、この出願は本明細書によって参照して組み入れられている。
従来の出願に述べられているように、数多くの出願が気体ばねに対して第１の直線方向に第１の制動力を与え、もう一方の方向の運動に対する抵抗を著しく大きくすることのできる適当な代替品を必要としている。これらの用途のうちのいくつかは、特定の所定のブレークオーバ力を受けるまでピストンをハウジングに対して効果的にロックする能力を必要としている。
これらの用途のあるものにはエンジンカバーのクラムシェル半体のためのホールドオープンロッド、航空機客室内の頭上荷物室、航空機の給油ポートを覆う扉がある。抵抗作用実施態様又は固定作用実施態様どちらをもこれら又はその他の用途のいずれにも用いることができるが、燃料扉の用途だけが実際にはロッカブル実施態様の特徴を必要とする。
本発明の二レート直線形ダンパは、ピストンロッドに取付けられた複数のエラストマ円板を用い、各円板は金属座金の形の裏当て板を備えている。各エラストマ円板は、つぶれを容易にするために少なくとも一方の表面に複数の逃がし溝を切られているのが好ましい。第１の普通には伸びる方向において、エラストマ円板は裏当て円板から折れて離れ、運動にごくわずかな抵抗しか与えず、第２の普通にはつぶれる方向には、裏当て板はエラストマを補強し、エラストマをピストンハウジングの内面に有効に膨れ込ませる。これは第１の方向の運動に対する抵抗の約５〜１０倍の力を発生して運動に抵抗する。
第２の実施例は、特定のブレークオーバ力を受けて扉に対する損傷を防止しなければ防止するまで、それぞれの扉を開位置に保持するロック機構を与える。その機構には第２のばねの影響を受けて横に外向きに膨らむ第１のエラストマばねがある。この実施態様は、第１及び第２のばねを通って伸びる第１のアクチュエータロッドと、第３のばねによって第１のアクチュエータロッドから離れる方向にバイアスされている第２の短いロッド部分と、前記第３のばねのバイアスに打ち勝たせ、前記第２のロッド部分を前記第１のロッドの端と係合させ、前記第１のばねをアンロードし、前記第１のロッドを前記第２のばねのバイアス力に抗して変位させることを可能にして前記抵抗力を著しく小さくする手動可能な横に伸びるレバーとを備え、それによって前記内側円筒部材を前記外側円筒部材に対して動かすことのできる作動機構を用いている。
本発明の種々の特徴、利点及び特性は、好ましい実施例の以下の詳細な説明を読むと明らかになるであろう。
【図面の簡単な説明】
詳細な説明と協力して描かれた以下の図面は、本発明の若干の好ましい実施例を記載している。
図１は、本発明のダンパの第１の実施例の部分断面の側面図である。
図２ａは、本発明のダンパに有用なエラストマ円板の第１の実施例の側断面図である。
図２ｂは、図２ａに示された円板の端面図である。
図２ｃは、本発明のダンパにおいて有用な円板の第２の実施例の側断面図である。
図２ｄは、第３の円板実施例の側断面図である。
図３は、本発明のダンパによって開いた状態に保持されるカバー半体の付いたエンジンの端面図である。
図４は、ロック特徴を備える本発明の第２の実施例の側断面図である。
好ましい実施例の詳細な説明
本発明の二レート線形ダンパの第１の実施例が図１に総括的に１０に示されている。ダンパ１０にはハウジング１２及びピストンロッド２０がある。ハウジング１２は、第１の閉端１４と開放端１６を備えている。テフロン（登録商標）ポリマーなどで作られるのが好ましい座金１３が開放端に配置され、カシメ、接着剤又は端にねじを切られていてもよいキャップ部材（図示なし）などの任意の通常の方法によって固定される。閉端１４は、取付けアイレットを形成されており、ピストンロッド２０が収縮方向に動くとき、空気がハウジングから逃げることができるようにオリフィス１７が設けられている。エラストマ円板２２によって与えられる制動レベルに空気制動を追加するために調節式弁要素１８を設けることができる。弁要素１８は、ハウジング１２に入る空気流量と出る空気流量を変えるためにテーパを付けた一つ以上のスロットを備えていてもよい。
ピストンロッド２０には離間関係を保つようにして取付けられた複数のエラストマ円板２２がある。図１に示された実施例は、４枚の円板を備えている。２枚以上そしてさらに好ましくは３枚以上の複数の円板２２を備えることがこの発明の範囲であることが分かるであろう。図２ａ及び２ｂにさらに詳細に示されている円板２２のこの実施例においては、各円板は、外表面にエラストマ層２５によって被覆された円筒形金属スリーブ２４を備えている。スリーブ２４の第１の端が金属座金の形をとっている裏当て板２６に係合し、一方反対端は、もう一つの座金２６の裏側に係合する。第１の座金２６は、ピストン２０に付いている肩２７に係合し、最後の座金２６は、ピストンロッド２６の端にねじ込まれるボルト２８によって適切に保持される。従って、ピストンヘッド３０の長さ全体にわたって金属対金属の接触があり、一連の座金の横に伸びるフランジ２３の相対位置は固定したままになるであろう。
ピストンヘッド３０が一方向においてもう一つの方向より著しく大きい制動を与える（すなわち、運動に対してより大きな抵抗力を作る）、すなわち、予想される用途に対しては、収縮又はつぶしに対する抵抗が伸長に対する抵抗の５ないし１０倍であるということが本発明の重要な点である。さらに具体的に言えば、制動力は一方向においてもう一つの方向の約７倍であるのが好ましい。予想できるいくつかの用途（すなわち、気体ばねに置き換えるいくつかの用途）は、円板２２と裏当て座金２６が収縮力より大きい伸長力を与えるように逆にされる必要がある。
裏当て座金２６を使用すると、裏当て座金から離れる方向に動くとき、フランジ２３のエラストマを必ず堅くするだろう。反対方向の運動に対する抵抗を弱めるために他のスッテップを取ってもよい。図２ａ及び２ｂの第１の実施例では、フランジ２３の下面は、ノッチ３４によって示されているようにエラストマを取り除かれている。これは、フランジ２３を裏当て板２６から離れる撓みを容易にし、ハウジング１２の内面に対して加えられる力を著しく小さくする。これらのノッチが一部分だけフランジ２３を通して伸びているのが示されているが、柔軟性がさらに大きい場合（及び製作の容易な場合）、ノッチ３４は、部品の完全性をいくらか犠牲にしてフランジを完全に通って伸びてもよい。所望の柔軟性は、フランジ２３の厚さ、ノッチ３４の深さと幅及びエラストマの硬度を変えることによって変えることができる。フランジ２３の直径は、ハウジングに挿入されたときエラストマを１０ないし１２％そしてさらに好ましくは約１５％の予圧縮を発生するようにハウジング１２の内径より大きいのが好ましい。
図２ｃは、エラストマ円板２２′の第２の実施例を示している。これ及び図２ｄの実施例においては、スペーサ機能が独立のスリーブ要素によって与えられる。一体型スリーブ構成の方が好ましいが、これら後者の二つの実施例の特徴を一体型スリーブと同様に実現できることが分かるであろう。図２ｃの実施例においては、柔軟性は、円板フランジ２３′のどちらか又は両方の面にある環状リング３６′によって与えられる。環状リング３６′の数、直径及び表面を変えることによって円板２２′の柔軟性を二つの対向方向に発生される力に所望の差を与えるように調整できる。
図２ｄにおいては、円板２２″の柔軟性はテーパ付きフランジ２３″によって与えられる。テーパ付き表面は、おそらくどちらかの方向に面するように配置できるであろうが、テーパは、収縮運動の方向に（スリーブの方へ向けて）面しているのが好ましい。反対方向に面するようにテーパを配置すると、ハウジング１２とピストンロッド２０の間の相対運動の間に円板２２″の外端とハウジングの内面との間に何の運動も無く撓むことを許されるかなり量のから動きを生じる。いくつかの用途においては、そのようなから動きは望ましいことがある、その場合には円板２２″を用いることができる。
図３は、本発明のダンパ１０の例としての適用を示す。飛行機のエンジンカバーがエンジンの整備を可能にする展開された位置に上半体３３と下半体３５を描いて示されている。普通には、二つのダンパ１０が各端に隣接して各カバー半体に用いられ、各々がそれぞれのカバー半体と支持体３７の間に作用し合う。カバーが大きくなればなるほど多数のダンパ１０を用いるか、ダンパが余分の重量を取り扱うために単により大きく作られてもよいであろう。ダンパ１０は、概略的にそれらの閉じた位置に点線で示されている。カバー半体３３及び３５を閉じたとき、それらはそれらの接触縁をねじなど（図示なし）によって締め合わせることによって適切に保持されるであろう。ダンパ１０は、伸長方向に作られる制動力が小さいので、容易に開き、開くと収縮力に対する抵抗の方が大きく、機械工がカバーを閉めようと思うまでカバーを開放状態に保つであろう。飛行機客室内の頭上荷物室などの他の用途では、ホールドオープンロッドが同様に機能するであろう。
若干の用途については、例えば燃料ポートに付いている飛行機扉のためのホールドオープンロッドの場合におけるなどでは、要素を適所に有効にロックすることが望まれる。図４に示された実施例はそのような能力を持っている。同時係属米国出願番号第０８／４２４，９２５号に記載されているように、ホールドオープンロッド１０′は、エラストマばね又はスリーブ４０′を備えるピストンヘッドの付いたピストンロッド２０′を持っている。第２のばね４２′の影響を受けてスリーブ４０′を軸方向につぶすことによって、スリーブ４０′は半径方向に膨らんで、ハウジング１２′に対して適所にピストンロッドを有効にロックする。スリーブ４０′は、所定のブレークオーバ力が運動を起こすまで、この相対位置を保持するように設計されることができる。そのようなブレークオーバ力になるように設計すると、スリーブがブレークオーバ力より大きい力を受けたとき、保持された部材に対する損傷を防止する。
作動機構４４′には第１及び第２のばね４０′及び４２′を通って伸びる第１の作動ロッド４６′がある。第２の短い作動ロッドセグメント４８′は、この明細書ではエラストマばねとして示されている（そして好ましくはエラストマばねである）第３のばね５０′によって前記第１のロッド４６′から離れるようにバイアスされている。第２のばね４２′によって、要素５２′がスリーブ４０′をフランジ５４′にもたれて軸方向に圧縮し（それぞれ中間金属スリーブ５６′及び座金５８′を介して）、ピストン２０′をその場に有効にロックする半径方向の膨らみを生ずる。いったん燃料の補給が終わると、ロッドセグメント４８′を横切って伸びる手動レバー６０′が係合され、スロット６２′の中を並進しながら、第３のばね５０′のバイアスに打ち勝つようにされることができ、ロッドセグメント４８′がロッド４６′に係合するようになり、さらに並進を続けるとロッド４６′が第２のばね４２′のバイアス力に打ち勝って第１のばね４０′を緩め、ロック装置の膨らみを減らしてピストン２０′がハウジング内を動けるようにする。オリフィス１７′が捕らえられた空気を逃がせるようにハウジング１２′の下側部分に設けられている。前の実施例と同じように、空気制動の所望のレベルをスリーブ４０′のものに対する補足として与えるために、所望の場合、調節式弁を設けてもよい。ピストンロッド２０′用のすべり軸受１３′がスナップリング２７′によって所定の位置に保持される。ハウジング１２′の両端は、相補的形をした穴に受けられる端キャップによって閉じられ、同様の端キャップが軸受１３′及びスナップリング２７′に取って代わることができよう。
本明細書においてホールドオープンロッドとして利用できる二レート線形ダンパの複数の実施例を開示している。これらのダンパは、一方においてもう一方より著しく大きい運動に対する抵抗を与え、一つの実施態様においては、設計ブレークオーバ力を受けなければ受けるまでホールドオープン位置に有効にロックする。二つの直線方向における運動に対する比較抵抗は、抵抗作用実施態様における力の５ないし１０倍の範囲内でストリング内の円板の数、円板フランジの厚さ、フランジの片面又は両面にある溝の数と深さ、フランジのテーパ度、及びエラストマの性質を含むがそれらに限定されない多くのパラメータを変えることによって変えられる。
種々の変更態様、代替態様及び改変態様が前述の明細書を読んだ後に当業者に明らかになるであろう。例えば、ローディングばね４２′は装置の動作に影響を与えることなく第１のロッド４６′の他端に明らかに配置できるであろう。添付請求の範囲内に入るようなすべての変更態様、代替態様及び改変態様は、本発明の一部分と考えられるということを意図している。
【図１】
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【図２ａ】
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【図２ｂ】
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【図２ｃ】
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【図２ｄ】
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【図３】
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【図４】
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