シリンダ装置
【課題】シリンダ装置において、組付け時の作業性を向上し、生産性を向上する。
【解決手段】シリンダ部材３にピストンロッド２が連結されたピストン１２を嵌装し、コイルスプリング２７でクラッチ部材２４を介してピストンロッド２を付勢する。コイルスプリング２７は、クラッチ部材２４と、スプリングガイド６とで支持する構成である。スプリングガイド６に形成される通路６ｋの通路面積Ｓ１をピストン１２の連通路１４の通路面積Ｓ２よりも大としたので、組付け時にスプリングガイド６による流路抵抗を抑えることができる。
【解決手段】シリンダ部材３にピストンロッド２が連結されたピストン１２を嵌装し、コイルスプリング２７でクラッチ部材２４を介してピストンロッド２を付勢する。コイルスプリング２７は、クラッチ部材２４と、スプリングガイド６とで支持する構成である。スプリングガイド６に形成される通路６ｋの通路面積Ｓ１をピストン１２の連通路１４の通路面積Ｓ２よりも大としたので、組付け時にスプリングガイド６による流路抵抗を抑えることができる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はシリンダ装置に関し、例えば扉の開閉の補助器具として使用するのに適するシリンダ装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
作動油が充填されたシリンダ部材の内部に、ロッドと共に移動するピストンと緩衝作用を為すためのばねを支持するスプリングガイドと、を備えるシリンダ装置の検討が為されている。このようなタイプのシリンダ装置の一例は、特許文献１に記載されており、その使用目的の一つが開き戸の開閉の補助器具である。
【０００３】
開き戸の補助器具としてシリンダ装置を使用する場合に、扉の開あるいは閉に対してばね力あるいは減衰力を単純に利用するようにしても良いし、またより高機能に開き戸の開き角度に基づいてばね力あるいは減衰力の大きさ、すなわち作用状態を変えるようにしても良い。一つの例として、扉の閉動作状態で、扉が完全に閉鎖される手前の第１角度範囲において、扉が閉まる速度が抑えられるように上記シリンダ装置が動作し、また扉の開動作状態で、扉が完全な開状態手前の第2角度範囲において、扉がゆっくりと開くように上記シリンダ装置が動作するようにしても良い。なお、この様に高機能に動作するシリンダ装置の一例が上記特許文献１に記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００９−２９９４５３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
作動油が充填されたシリンダ部材の内部に、ロッドに固定されて移動するピストンと緩衝作用を為すためのばねを支持するスプリングガイドと、を備えるシリンダ装置が、上述の特許文献１に記載されているように、提案されている。しかし、このような構造のシリンダ装置の提案は大変少なく、また提案されたシリンダ装置についてもこの生産性に係る問題点の検討にまで至っていない。
【０００６】
本特許出願の発明者達は、量産化に向けての課題について検討し、試作なども行った。その結果、更なる課題を幾つか明確にでき、その解決案を見つけ出した。生産性向上の課題の一つは次のとおりである。シリンダ装置のシリンダ部材の内部へのピストンやスプリングガイドの組み付けに関し、上記シリンダ部材には作動油が充填されており、作動油が充填されたシリンダ部材の内部にロッドに予め組みつけられた上記ピストン、スプリングガイドが挿入されることとなる。この場合に作動油に対する挿入物の流体抵抗が大きくなると、組み付け作業において生産性向上の妨げになることが分かった。
【０００７】
本発明の目的は、生産性を向上できるシリンダ装置の提供である。なお、以下に説明する実施の形態では上記課題だけでなくそれ以外にもシリンダ装置の製品化あるいは生産性向上、その他、に係る課題を解決しており、これらについては以下で具体的に説明する。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記の課題を解決するために本発明では、上記スプリングガイドの形状に改良を加えており、上記スプリングガイドの挿入時に作動油に対する流体抵抗が小さくなるように、上記スプリングガイドの形状が決められている。上記ピストンの作動油に対する流体抵抗はシリンダ装置の減衰特性に影響を及ぼし、良好な特性を得る観点からピストンの流体抵抗が定められる。このため上記ピストンの流体抵抗を、良好な特性を得るためとは異なる課題のために変更することはできるだけ避けることが望ましい。一方上記スプリングガイドの作動油に対する流体抵抗はその値を小さくしてもシリンダ装置の特性に悪影響を与える可能性が少ない。従って上記スプリングガイドの作動油に対する流体抵抗をより小さくすることで上述の課題である生産性の改善を図ることができる。なお、上述のとおり、上記ピストンはシリンダ装置の特性の関係から流体抵抗を有しており、このピストンの作動油に対する流体抵抗を考慮して上記スプリングガイドの作動油に対する流体抵抗を定めることで効果的な改善が可能となる。以下の実施の形態では、上記スプリングガイドの作動油に対する流体抵抗を、少なくとも上記ピストンの作動油に対する流体抵抗より小さくするように、上記スプリングガイドの形状を定めている。すなわち上記ピストンによって分けられる２つの室をつなぐ通路となる、上記ピストンを介する通路の開口面積より、上記スプリングガイドによって分けられる２つの室をつなぐ通路となる上記スプリングガイドを介する通路の開口面積が大きくなるように上記スプリングガイドが作られている。このことにより生産性の改善が図られる。なお、ここで上記ピストンあるいは上記スプリングガイドを介する通路とは、上記ピストンあるいは上記スプリングガイドの内部に形成された通路だけでなく、上記ピストンあるいは上記スプリングガイドによって分けられる両側の室をつなぐ通路の全体を意味している。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によればシリンダ装置の生産性を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明の一実施形態に係るシリンダ装置の縦断面図である。
【図２】図１のシリンダ装置のスプリングガイドの端面図である。
【図３】図２のスプリングガイドのＡ−Ａ縦断面図である。
【図４Ａ】図１のシリンダ装置のうち、フリーピストンが組みつけられたシリンダ部材の断面図である。
【図４Ｂ】図１のシリンダ装置のうち、ピストンロッドに一体的に組みつけられたピストン、スプリングガイド等の縦断面図である。
【図５】図１のシリンダ装置のスプリングガイド部分の拡大縦段面図である。
【図６】図１のシリンダ装置のクラッチ部材部分の拡大断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下の実施の形態に記載のシリンダ装置は製品化あるいは量産化に関係する色々な課題を解決しており、上記発明が解決しようとする課題の欄や本発明の目的、発明の効果の欄の記載内容だけでなく、これら記載の内容を含め、これら記載の内容以外の課題をも解決している。本発明の実施の形態の説明の前に、以下の実施の形態で解決される課題および解決策の主なものについて列挙する。
〔生産性の向上〕
作動油が充填されたシリンダ部材３内にスプリングガイド６が挿入され、固定される、組み立て工程で、スプリングガイド６が作動油の流れを阻止する作用をするため、スプリングガイド６を速やかに挿入できない問題が生じる。
【００１２】
上記スプリングガイド６の一方の側から上記スプリングガイド６の反対の側へ作動油を流すための通路の流体抵抗が大きいためであり、以下に示す説明の実施の形態では、上記スプリングガイド６を介して両側を繋ぐ通路の断面積を大きくしており、これにより作動油が移動するための流体抵抗を小さくしている。特に以下に示す実施の形態では、ピストン１２を介する通路の流体抵抗より、上記スプリングガイド６を介する通路の流体抵抗の方が小さくなるように上記スプリングガイド６が作られている。これにより作動油が充填されたシリンダ部材３へのスプリングガイド６の挿入がよりスムーズとなり、生産性が改善される。
【００１３】
ピストン１２によって分けられる両側の室を繋ぐための上記ピストン１２を介する通路の流体抵抗は、シリンダ装置１の減衰特性に大きな影響を与え、上記ピストン１２を介する通路の流体抵抗は良好な特性を得るとの観点で定められる。一方上記スプリングガイド６の流体抵抗は、その値を小さくしてもシリンダ装置１の特性に悪影響を及ぼさない。このため作動油が充填されたシリンダ部材３へスプリングガイド６を挿入する際の流体抵抗が小さくなるように上記スプリングガイド６の形状を定め、これにより生産性の向上を図っている。
【００１４】
他の観点として、上記スプリングガイド６のシリンダ部材３への固定を上記スプリングガイド６の外周側で行っている。上記スプリングガイド６の外周を上記シリンダ部材３の内周面に密着されると共に、上記シリンダ部材３をその外周側からかしめることにより上記スプリングガイド６を固定している。このような構造により、上記シリンダ部材３の固定作業を上記シリンダ部材３の外から行うことができ、作業が容易であり、生産性が向上する。また、上記スプリングガイド６の外周側を上記シリンダ部材３の内周にほとんど隙間がない状態で密着させる構造とすることにより、上記スプリングガイド６の内周側とピストンロッドとの間に隙間を作ることが可能となり、上述した流体抵抗を低減することが可能となる。
【００１５】
さらに他の観点として、以下の実施の形態では、上記スプリングガイド６を粉末冶金による製法で生産している。詳述すると鉄系などの粉末状の金属を、金型を使用してプレス加工することにより上記スプリングガイド６を生産している。上記スプリングガイド６は後述するコイルばね２７を保持するための構造を備えると共に、上記シリンダ部材３に固定するためのくぼみ６eを有している。上記スプリングガイド６を粉末冶金による製法で生産しているので、複雑な形状を比較的容易に形成できる。
〔静寂化の改善〕
以下の実施の形態では、弾性材で作られたＯリング２１、２２がガイドスリープ１７Ａに形成される周方向溝１９，２０に設けられている。このためクラッチ機構により生じた音の外部への伝達が低減され、望ましい静寂性が維持される。
【００１６】
また他の観点で、ガスダンパ室１０のガス圧は、高いと扉を動作する際のフィーリングが悪くなり、低いとスイッシュ音が発生するという背反の関係の中、試作を行う中で望ましいガス圧範囲を見出した。これにより望ましい静寂性が維持される。なお、以下の実施の形態では適正なガス圧は２気圧から５気圧の間である。
〔信頼性の向上〕
以下の実施の形態では、クラッチ部材２４のばね受部２８を備えており、該ばね受部は先端部の外径が狭くなるテーパ形状を為しており、これによりコイルばね２７を構成する線材の干渉を低減できる。異音の発生も低減できる。
【００１７】
さらに他の観点で、スプリングガイド6は、ばねの外周を維持する保持部６Ｂとガイド部６Ｃとを有しており、コイルばねを構成する線材を適切に保持でき、さらにコイルばねを構成する線材の干渉を低減できる。異音の発生も低減できる。
〔コスト低減〕
以下の実施の形態では、ばね受部２８を備えるクラッチ部材２４を樹脂材で形成でき、安価となる。ばね受部２８を備えるクラッチ部材２４はボール２６を保持するものであり、クラッチ部材２４には大きな力が加わらない構造となっているため、金属材ではなく樹脂材とすることができる。
以下、本発明の一実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。本実施形態に係るシリンダ装置を図１に示す。シリンダ装置１は、ピストンロッド２に反発力を付与するように構成されており、底部３３を有する略円筒状のシリンダ部材３を備え、その開口端部には、ロッドガイド４が設けられている。ロッドガイド４は、内周部に円筒状で内周面にフッ素樹脂がコーティングされたガイドブッシュ４Ａが圧入されており、ピストンロッド２を摺動可能に支持する機能を備える。前記ロッドガイド４は、シリンダ部材３の開口端部に挿入され、さらに前記開口端部をかしめることにより固定されている。前記ロッドガイド４の前記ピストンロッド２の移動軸に沿う内側には、前記シリンダ部材３の内部と外部との間をシールするための、ゴム製で内部に金属環が埋め込まれたオイルシール５が装着されている。
【００１８】
前記シリンダ部材３にはスプリングガイド６が固定されている。本実施の形態では、前記スプリングガイド６は、シリンダ部材３の内周面に嵌合し、シリンダ部材３の側壁を内側にかしめることによって前記シリンダ部材３に固定されている。なお、本実施の形態では周方向３箇所でかしめる構成としているが、全周に亘ってかしめる構成としてもよい。
【００１９】
前記スプリングガイド６の底部側７には作動油が充填されたオイルダンパ室１１が設けられ、前記オイルダンパ室１１にはピストン１２が設けられている。前記ピストン１２は前記ピストンロッド２の端部に固定され、前記ピストン１２の外周面は前記シリンダ部材３の内周面を摺動する。前記ピストン１２の外周にはシール手段としてのＯリング１３が装着され、前記ピストン１２の前記外周と前記シリンダ部材３の内周面との間を通って漏洩する作動油をほとんどなくする作用を為す。このことにより、前記ピストン１２によって分けられる両側の室の間を行き来する作動油は前記ピストン１２に形成された連通路１４を介して移動することとなり、前記ピストン１２によるダンパ（減衰）特性を良好に維持できる。
【００２０】
前記ピストン１２の底部側にはフリーピストン９が設けられ、シリンダ部材３とフリーピストン９と底部３３とにより形成されるガスダンパ室１０には２気圧〜５気圧程度の窒素ガスが封入されている。このガスの圧力は低いとシリンダ装置１の動作中にスイッシュ音が発生しやすくなる。また前記ガスの圧力が高いと、扉の静止可能な範囲を十分に確保することが困難となったり、扉を開閉する際のフィーリングが悪化したりする。従って望ましくは、一般的な室内扉のシリンダ装置１や扉等の取付側のフリクションより小さい力となる、上述の圧力範囲とすることが望ましい。また、封入するガスは窒素ガス以外でもよく、例えば大気を導入してもよい。この場合、ピストンロッド２の最大伸長時に大気をガスダンパ室１０に導入し、ピストンロッド２が縮むときにガスダンパ室１０の圧力が高くなるようにすることもできる。あるいは、ガスダンパ室１０の圧力は低くなるがガスダンパ室１０を大気開放としてもよい。この場合、大気開放する孔には、異物の侵入を防止するフィルタを設けることが望ましい。
【００２１】
図１あるいは図５に記載のピストン１２において、上記ピストン１２によって分けられたオイルダンパ室のロッド側室１１Ａと底部側室１１Ｂとを連通させる連通路１４が軸方向に沿って形成されており、上記連通路１４には、減衰力発生機構１５を形成する弁体が設けられている。すなわち減衰力発生機構１５は、ピストン１２のロッド側室１１Ａの側の端面に取付けられて連通路１４を開閉するディスク状の２枚の弁体からなり、ピストン１２側の弁体には外径に複数の切欠が形成され、ロッド側室１１Ａ側となる弁体には切欠や穴など設けていない。また、何れの弁体も外径はピストン１２に形成される連通路１４を塞ぐような大きさとしている。そして、ロッド側室１１Ａ側となる弁体は、ピストン１２側の切欠を有する弁体をピストン１２に向けて押付けるためのバネ力を与える構成としている。これにより、通常は連通路１４を閉じて、底部側室１１Ｂからロッド側室１１Ａへの作動液の流通のみを許容する逆止弁として機能する。但し、前記ピストン１２側の弁体には外径に複数の切欠は、常時連通しており、この切欠の有効面積分は、常時双方向の作動液の流通が可能である。
【００２２】
スプリングガイド６の開口側８には、ピストンロッド２にばね力を付与するばね機構１６が設けられている。ばね機構１６の構成については以下で説明する。スプリングガイド６の開口側８には円筒状のガイドスリーブ１７が挿入され、ガイドスリーブ１７の両端部はオイルシール５及びスプリングガイド６に当接して軸方向に固定されている。ガイドスリーブ１７の途中には、その内周側に溝１８が形成されており、この溝１８は後述するクラッチ作用を為すために使用される、この溝１８を以下、内周クラッチ溝１８と記す。ガイドスリーブ１７は、内周クラッチ溝１８の加工性を考慮して、内周クラッチ溝１８のスプリングガイド６側の端部で軸方向に２分割されて第１ガイドスリーブ１７Ａ及び第２ガイドスリーブ１７Ｂから構成される。オイルシール５側の第１ガイドスリーブ１７Ａに内周クラッチ溝１８となる凹部が形成されている。本実施の形態では、第１ガイドスリーブ１７Ａを金属製とし、第２ガイドスリーブ１７Ｂは合成樹脂により構成している。なお、第１ガイドスリーブ１７Ａは、強度上、金属製が望ましいが、軽量化のためには、強化された合成樹脂を用いてもよい。第２ガイドスリーブ１７Ｂは以下に記載のボール２６が摺動することが無いので合成樹脂を用いても強度的に問題が無い。むしろ上述のように合成樹脂を用いることで軽量化やコスト低減、静寂性の低減の観点から大きなメリットがある。
【００２３】
第１及び第２ガイドスリーブ１７Ａ、１７Ｂは、外径がシリンダ部材３の内径よりも僅かに小さく、第１ガイドスリーブ１７Ａの両端部付近には外周溝１９、２０が形成され、外周溝１９、２０には、それぞれＯリング２１、２２が嵌合されている。これにより、第１ガイドスリーブ１７Ａは、スプリングガイドの開口側８に位置するシリンダ部材３の内周面との間に僅かな隙間を有し、Ｏリング２１、２２を介して弾性的に支持されている。これにより後述するクラッチ手段が発する音を軽減できる。なお、第２ガイドスリーブ１７Ｂは合成樹脂で構成しているため、Ｏリングを不要とすることができる。第１、第２ガイドスリーブ１７Ａ、１７Ｂは上述した材料の組み合わせが望ましいが、何れも金属製としてもよい。
【００２４】
ピストンロッド２には、ガイドスリーブ１７に対向して外周側に溝である外周クラッチ溝２３が形成されている。内周クラッチ溝１８と外周クラッチ溝２３とは、深さがほぼ等しく以下で説明のボール２６の半径より小さく、ボール２６が上述の内周クラッチ溝１８に移動することにより、上記外周クラッチ溝２３から外れるように作られている。このため、この外周クラッチ溝２３の深さがボール２６の半径より大きいと上記外周クラッチ溝２３から外れにくくなる。また、上記外周クラッチ溝２３はクラッチがスムーズに動作するように、ピストンロッドの移動軸方向の両端部にテーパ状の傾斜が形成されている。
【００２５】
ガイドスリーブ１７とピストンロッド２との間には、円筒状のクラッチ部材２４が軸方向に沿って摺動可能に設けられている。図６に記載のように、クラッチ部材２４の側壁には、放射状で等間隔に配置された複数のボール孔２５が貫通されている。それぞれのボール孔２５には、カム部材となる転動体である例えば鋼球のボール２６が、クラッチ部材２４の径方向に沿ってボール孔２５内を移動可能に挿入されている。ボール２６の直径は、ボール孔２５の直径とほぼ等しく、また、クラッチ部材２４の肉厚と内周クラッチ溝１８の深さの和にほぼ等しくなっている。これにより、ボール２６は、クラッチ部材２４がガイドスリーブ１７とピストンロッド２との間に挿入された状態では、必ず、ピストンロッド２の外周クラッチ溝２３に係合した状態（図１参照）又はガイドスリーブ１７の内周クラッチ溝１８に係合した状態となる。ボール２６の保持部材であるクラッチ部材２４と、ボール２６とにより、ピストンロッド２に係脱するクラッチ手段を構成している。すなわちガイドスリーブ１７に形成された内周クラッチ溝１８にボール２６が位置する状態では、ピストンロッド２とクラッチ部材２４とは互いに開放状態となり、クラッチ部材２４の内側をピストンロッドが移動する。一方ガイドスリーブ１７に形成された内周クラッチ溝１８から脱出した状態では、クラッチ部材２４とピストンロッド２とがボール２６により固定され、クラッチ部材２４とピストンロッド２とは一体に移動する。またクラッチ部材２４に作用するばね力がクラッチ部材２４とボール２６とを介してピストンロッド２に作用する。
【００２６】
スプリングガイド６とクラッチ部材２４との間には、ばね手段であるコイルばね２７（圧縮ばね）が介装されて、そのばね力によってクラッチ部材２４を常時オイルシール５側へ向かって付勢している。クラッチ部材２４の一端部には、円筒状のばね受部２８が同心上に一体的に形成されており、コイルばね２７の一端部がばね受部２８の外周に嵌合されてクラッチ部材２４に結合されている。また、スプリングガイド６の開口側８には、円筒状のばね受部６Ｂが同心上に一体的に形成されており、コイルばね２７の他端部がばね受部６Ｂに嵌合されてスプリングガイド６に結合されている。このようにばね受部２８、６Ｂにより、コイルばね２７の両端部を位置決めするので、コイルばね２７を円滑に伸縮させることができる。また、クラッチ部材２４のばね受部２８の先端部は、テーパ状に形成されており、コイルばね２７が伸縮したとき、コイルばね２７を構成する線材がばね受部２８に干渉しないようにしている。これにより、コイルばね２７を確実に位置決めしつつ、線材の干渉による異音の発生を防止することができる。
【００２７】
次に、スプリングガイド６について図３、５を用いて詳述する。スプリングガイド６の開口側８には、ばね受部６Ｂ、該ばね受部６Ｂから連続して延びるテーパ部６Ｃが形成される。ばね受部６Ｂはコイルばね２７の端を拘束するため、コイルばね２７の外径よりも僅かに径の大きいストレート形状としている。これにより、コイルばね２７が伸縮する際、コイルばね２７の端をガイドすることができる。また、テーパ部６Ｃはコイルばね２７が伸縮する際の案内部として機能する。よって、コイルばね２７の伸縮動作を円滑に行うことができ、異音の発生を防止する。
【００２８】
スプリングガイド６の外周側にはシリンダ部材３の内周面と嵌合する嵌合部６ｆ、嵌合部６ｆよりも外径が小径である小径部６ｅ、該小径部６ｅと嵌合部６ｆとを繋ぎシリンダ部材３のかしめ部分と当接する段部としてのかしめ当接部６ｇが形成される。嵌合部６ｆと比して小径部６ｅの軸方向長さを長くしているので、シリンダ部材３の外側から小径部６ｅに向けてかしめる際、それぞれの部材の公差を吸収し、確実に小径部６ｅに向けてかしめることができる。また、かしめ当接部６ｇと嵌合部６ｆとによりシリンダ部材３に対し、スプリングガイド６を固定することができる。
【００２９】
スプリングガイド６の底部側７には、ピストン１２と当接するピストン当接部６ｉと、該ピストン当接部６ｉの内周側であって、スプリングガイド６の開口側８に窪む窪み部６ｈが形成されている。窪み部６ｈは、減衰力発生機構１５としての弁体を収納する収納部として機能する。
【００３０】
次に、スプリングガイド６に形成する通路６ｋについて図２を用いて詳述する。スプリングガイド６の内周は、ロッドガイド４の内周径よりも僅かに大径とした円弧部６ｄと、該円弧部６ｄから径方向外方に突出する複数の突出部６ａからなり、円弧部６ｄと突出部６ａと、ピストンロッド２との間の隙間で、スプリングガイド６の底部側７とスプリングガイド６の開口側８とを連通する通路６ｋを形成している。円弧部６ｄの径は、コイルばね２７の径よりも小さく、ロッドガイド４の内周径よりも大きくしている。これにより、コイルばね２７の支持は確実に行うことで信頼性を向上し、かつロッドガイド４とスプリングガイド６との同心度を高くする必要がないため、製造性を向上することができる。そして、通路６ｋによる通路面積Ｓ１を、ピストン１２の連通路１４による通路面積Ｓ２よりも大きくなるように突出部６ａの形状、数を決めている。このように、Ｓ１＞Ｓ２としたことにより、組付け時にピストン１２、スプリングガイド６をピストンロッド２に一体にした状態で作動液が封入されたシリンダ部材３内に挿入した際、スプリングガイド６部分での作動液の流通抵抗を小さくすることができ、組付け時間を短縮することができる。
【００３１】
ここで、シリンダ装置１の組付け手順について図４Ａ、図４Ｂを用いて詳述する。まず、シリンダ部材３に、フリーピストン９を挿入する。その際、フリーピストン９には予め外周側の溝にＯリングを嵌めておく。次に、シリンダ部材３に作動油を注入する。その後、図４Ｂに示す、ピストンロッド２に対し、ピストン１２、スプリングガイド６、ばね機構１６、オイルシール５、ロッドガイド４などが一体に取り付けられたピストンロッドアッシー５０を、作動油が注入されたシリンダ部材３に挿入する。次に、シリンダ部材３の開口端をロッドガイド４の外周に向けてかしめ、その後、シリンダ部材３の軸方向途中側の位置を、スプリングガイド６の小径部６ｅに向けてかしめ加工する。
【００３２】
シリンダ部材３の底部３３及びピストンロッド２の突出側の先端部には、それぞれシリンダ装置１をリンク結合するための取付部３０、３１が取付けられており、これらの取付部３０、３１の形状は、扉等の被取付部材に合わせた形状とすることができる。
【００３３】
以上のように構成した本実施形態の作用について次に説明する。シリンダ装置１は、シリンダ部材３側の取付部３０を図示せぬ戸枠側に固定されたブラケットに回動可能にピン結合し、ピストンロッド２側の取付部３１を図示せぬ扉側に固定されたブラケットに回動可能にピン結合して開き戸に装着し、扉の開閉を補助する扉開閉装置として使用することができる。このとき、ピストンロッド２は、扉が閉位置又は全開位置にあるとき、伸長長さが最大となり、中間位置にあるとき、伸長長さが最小となり、この位置では、開き戸のヒンジがシリンダ装置１の軸線の延長線上にある。
【００３４】
扉が中間位置から開閉方向に所定範囲内にある場合、ピストンロッド２のシリンダ部材３からの突出長さは、最小位置から所定の範囲にある。このとき、ピストンロッド２の外周クラッチ溝２３がガイドスリーブ１７の内周クラッチ溝１８に対してスプリングガイド６側にある。この状態では、クラッチ部材２４のボール孔２５に挿入されたボール２６は、ガイドスリーブ１７の内周クラッチ溝１８に係合し、ピストンロッド２の外周面に当接して径方向内側への移動が規制されて、クラッチ部材２４をガイドスリーブ１７に対して軸方向に固定すると共に、ピストンロッド２の軸方向の移動を許容する。これにより、コイルばね２７のばね力は、ボール２６によってガイドスリーブ１７に対して軸方向に固定されたクラッチ部材２４によって支持されることになり、ピストンロッド２には作用しない。この範囲をフリー区間という。
【００３５】
一方、ピストンロッド２の伸縮に対して、ピストン１２が移動して、オイルダンパ室１１内の作動液が連通路１４を流通することにより、減衰力発生機構１５によって減衰力が作用する。このとき、ピストンロッド２の伸び行程時には、連通路１４のロッド側室１１Ａ側から底部側室１１Ｂ側への作動液の流れに対して、減衰力発生機構１５がオリフィスとして機能して所定の減衰力を発生する。また、縮み行程時には、減衰力発生機構１５が連通路１４の底部側室１１Ｂ側からロッド側室１１Ａ側への作動液の流れを許容して、減衰力が小さくなる。
【００３６】
前述のフリー区間では、ピストンロッド２の伸縮に対して、コイルばね２７のばね力は作用せず、主にピストン１２の移動による減衰力のみが作用する。このフリー区間ではシリンダ部材３に対するピストンロッド２の位置が第１の範囲にある。また、オイルダンパ室１１内の容積変化によってガスダンパ室１０内のガスが圧縮、膨張するが、ガスダンパ室１０内は低圧であるため、この圧力はピストンロッド２の伸縮に殆ど影響しない。このように、フリー区間では、殆ど抵抗を生じることなくピストンロッド２を自由に伸縮させることができるので、扉を自由に開閉両方向に移動させることができる。
【００３７】
扉をフリー区間を越えて閉位置又は全開位置付近まで移動させると、図１に示すように、ピストンロッド２が伸長して、その外周クラッチ溝２３がガイドスリーブ１７の内周クラッチ溝１８を越えてオイルシール５側へ移動する。この区間ではシリンダ部材３に対するピストンロッド２の位置が第２の範囲にある。このとき、ピストンロッド２のシリンダ部材３からの突出長さが所定長さに達して、ピストンロッド２の外周クラッチ溝２３がガイドスリーブ１７の内周クラッチ溝１８を通過する際、内周クラッチ溝１８に係合してクラッチ部材２４をガイドスリーブ１７に固定していたボール２６がピストンロッド２の外周クラッチ溝２３に係合し、クラッチ部材２４は、ガイドスリーブ１７に対する軸方向の固定が解除されると共に、ピストンロッド２に対して軸方向に固定される。これにより、コイルばね２７のばね力がクラッチ部材２４を介してピストンロッド２に作用して、ピストンロッド２を伸長方向に付勢する。その結果、扉は、閉位置付近にある場合、閉位置まで自動的に移動し、また、全開位置付近にある場合、全開位置まで自動的に移動して保持されることになる。このような区間を付勢区間という。
【００３８】
この付勢区間では、ピストンロッド２の伸長に対して、減衰力発生機構１５が前述のようにオリフィスとして機能して所定の減衰力を発生させるので、扉の移動速度を適度に減速することができ、扉の開閉時の衝撃及び騒音を軽減することができる。
【００３９】
ピストンロッド２のシリンダ部材３からの突出長さが所定長さとなって上述のフリー区間と付勢区間とが切換る際、ボール２６がガイドスリーブ１７の内周クラッチ溝１８又はピストンロッド２３の外周クラッチ溝２３に係合することによって、いくらかの打音が発生することになる。これに対して、ガイドスリーブ１７Ａ、１７Ｂは、Ｏリング２１、２２、またガイドスリーブ１７Ｂ自体によって弾性的に支持され、シリンダ部材３に直接接触していないので、シリンダ部材３に伝達される打音を低減して騒音の発生を抑制することができる。
【００４０】
なお、上記実施形態において、ボール２６の代わりに、内周クラッチ溝１８及び外周クラッチ溝２３に係合することにより、クラッチ部材２４をガイドスリーブ１７又はピストンロッド２に選択的に固定できるものであれば、ローラ等の他の転動体、あるいは、転動せずに摺動するカム部材を用いてもよい。
【００４１】
上記実施形態で示したように、円弧部６ｄと突出部６ａと、ピストンロッド２との間の隙間で形成される通路６ｋによる通路面積Ｓ１を、ピストン１２の連通路１４による通路面積Ｓ２よりも大きくなるようにしたことにより、組付け時にピストン１２、スプリングガイド６をピストンロッド２に一体にした状態で作動液が封入されたシリンダ部材３内に挿入した際、スプリングガイド６部分での作動液の流通抵抗を小さくすることができ、組付け時間を短縮することができる。よって、生産性の向上を図ることができる。
【００４２】
なお、本実施形態では、通路６ｋを円弧部６ｄ、円弧部６ｄに連なって形成される突出部６ａとピストンロッド２との間の隙間で形成したが、これに限らず、円弧部６ｄは全周同径とし、円弧部６ｄに連なって形成される突出部６ａに替えて、スプリングガイド６のコイルばね２７支持面６ｍから窪み部６ｈに向けて、スプリングガイド６の底部側７とスプリングガイド６の開口側８とを連通する連通孔開けるようにしてもよい。その場合、連通孔をパンチなどで形成する。本実施の形態に示す形状の場合は、型成形が可能なため、より生産性を向上することができる。
【００４３】
なお、上記実施形態では、作動液の流れる流路面積を絞ることによって減衰力を得ているが、いわゆる摩擦ダンパのように、ピストンとシリンダ部材の間の摩擦によって減衰力を得てもよく、減衰力を発生できる構造であれば、他の構造であってもよい。但し、作動流体として油液を用いることで、最も安定した減衰力を得ることができる。
【符号の説明】
【００４４】
１ シリンダ装置、２ ピストンロッド、３ シリンダ部材、６ スプリングガイド １２ ピストン、１７ ガイドスリーブ、１６ ばね機構、１８ 内周クラッチ溝、２１、２２ Ｏリング（弾性部材）２３ 外周クラッチ溝、２４ クラッチ部材（保持部材）、２６ ボール（カム部材）、２７ コイルスプリング（ばね手段）
【技術分野】
【０００１】
本発明はシリンダ装置に関し、例えば扉の開閉の補助器具として使用するのに適するシリンダ装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
作動油が充填されたシリンダ部材の内部に、ロッドと共に移動するピストンと緩衝作用を為すためのばねを支持するスプリングガイドと、を備えるシリンダ装置の検討が為されている。このようなタイプのシリンダ装置の一例は、特許文献１に記載されており、その使用目的の一つが開き戸の開閉の補助器具である。
【０００３】
開き戸の補助器具としてシリンダ装置を使用する場合に、扉の開あるいは閉に対してばね力あるいは減衰力を単純に利用するようにしても良いし、またより高機能に開き戸の開き角度に基づいてばね力あるいは減衰力の大きさ、すなわち作用状態を変えるようにしても良い。一つの例として、扉の閉動作状態で、扉が完全に閉鎖される手前の第１角度範囲において、扉が閉まる速度が抑えられるように上記シリンダ装置が動作し、また扉の開動作状態で、扉が完全な開状態手前の第2角度範囲において、扉がゆっくりと開くように上記シリンダ装置が動作するようにしても良い。なお、この様に高機能に動作するシリンダ装置の一例が上記特許文献１に記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００９−２９９４５３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
作動油が充填されたシリンダ部材の内部に、ロッドに固定されて移動するピストンと緩衝作用を為すためのばねを支持するスプリングガイドと、を備えるシリンダ装置が、上述の特許文献１に記載されているように、提案されている。しかし、このような構造のシリンダ装置の提案は大変少なく、また提案されたシリンダ装置についてもこの生産性に係る問題点の検討にまで至っていない。
【０００６】
本特許出願の発明者達は、量産化に向けての課題について検討し、試作なども行った。その結果、更なる課題を幾つか明確にでき、その解決案を見つけ出した。生産性向上の課題の一つは次のとおりである。シリンダ装置のシリンダ部材の内部へのピストンやスプリングガイドの組み付けに関し、上記シリンダ部材には作動油が充填されており、作動油が充填されたシリンダ部材の内部にロッドに予め組みつけられた上記ピストン、スプリングガイドが挿入されることとなる。この場合に作動油に対する挿入物の流体抵抗が大きくなると、組み付け作業において生産性向上の妨げになることが分かった。
【０００７】
本発明の目的は、生産性を向上できるシリンダ装置の提供である。なお、以下に説明する実施の形態では上記課題だけでなくそれ以外にもシリンダ装置の製品化あるいは生産性向上、その他、に係る課題を解決しており、これらについては以下で具体的に説明する。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記の課題を解決するために本発明では、上記スプリングガイドの形状に改良を加えており、上記スプリングガイドの挿入時に作動油に対する流体抵抗が小さくなるように、上記スプリングガイドの形状が決められている。上記ピストンの作動油に対する流体抵抗はシリンダ装置の減衰特性に影響を及ぼし、良好な特性を得る観点からピストンの流体抵抗が定められる。このため上記ピストンの流体抵抗を、良好な特性を得るためとは異なる課題のために変更することはできるだけ避けることが望ましい。一方上記スプリングガイドの作動油に対する流体抵抗はその値を小さくしてもシリンダ装置の特性に悪影響を与える可能性が少ない。従って上記スプリングガイドの作動油に対する流体抵抗をより小さくすることで上述の課題である生産性の改善を図ることができる。なお、上述のとおり、上記ピストンはシリンダ装置の特性の関係から流体抵抗を有しており、このピストンの作動油に対する流体抵抗を考慮して上記スプリングガイドの作動油に対する流体抵抗を定めることで効果的な改善が可能となる。以下の実施の形態では、上記スプリングガイドの作動油に対する流体抵抗を、少なくとも上記ピストンの作動油に対する流体抵抗より小さくするように、上記スプリングガイドの形状を定めている。すなわち上記ピストンによって分けられる２つの室をつなぐ通路となる、上記ピストンを介する通路の開口面積より、上記スプリングガイドによって分けられる２つの室をつなぐ通路となる上記スプリングガイドを介する通路の開口面積が大きくなるように上記スプリングガイドが作られている。このことにより生産性の改善が図られる。なお、ここで上記ピストンあるいは上記スプリングガイドを介する通路とは、上記ピストンあるいは上記スプリングガイドの内部に形成された通路だけでなく、上記ピストンあるいは上記スプリングガイドによって分けられる両側の室をつなぐ通路の全体を意味している。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によればシリンダ装置の生産性を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明の一実施形態に係るシリンダ装置の縦断面図である。
【図２】図１のシリンダ装置のスプリングガイドの端面図である。
【図３】図２のスプリングガイドのＡ−Ａ縦断面図である。
【図４Ａ】図１のシリンダ装置のうち、フリーピストンが組みつけられたシリンダ部材の断面図である。
【図４Ｂ】図１のシリンダ装置のうち、ピストンロッドに一体的に組みつけられたピストン、スプリングガイド等の縦断面図である。
【図５】図１のシリンダ装置のスプリングガイド部分の拡大縦段面図である。
【図６】図１のシリンダ装置のクラッチ部材部分の拡大断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下の実施の形態に記載のシリンダ装置は製品化あるいは量産化に関係する色々な課題を解決しており、上記発明が解決しようとする課題の欄や本発明の目的、発明の効果の欄の記載内容だけでなく、これら記載の内容を含め、これら記載の内容以外の課題をも解決している。本発明の実施の形態の説明の前に、以下の実施の形態で解決される課題および解決策の主なものについて列挙する。
〔生産性の向上〕
作動油が充填されたシリンダ部材３内にスプリングガイド６が挿入され、固定される、組み立て工程で、スプリングガイド６が作動油の流れを阻止する作用をするため、スプリングガイド６を速やかに挿入できない問題が生じる。
【００１２】
上記スプリングガイド６の一方の側から上記スプリングガイド６の反対の側へ作動油を流すための通路の流体抵抗が大きいためであり、以下に示す説明の実施の形態では、上記スプリングガイド６を介して両側を繋ぐ通路の断面積を大きくしており、これにより作動油が移動するための流体抵抗を小さくしている。特に以下に示す実施の形態では、ピストン１２を介する通路の流体抵抗より、上記スプリングガイド６を介する通路の流体抵抗の方が小さくなるように上記スプリングガイド６が作られている。これにより作動油が充填されたシリンダ部材３へのスプリングガイド６の挿入がよりスムーズとなり、生産性が改善される。
【００１３】
ピストン１２によって分けられる両側の室を繋ぐための上記ピストン１２を介する通路の流体抵抗は、シリンダ装置１の減衰特性に大きな影響を与え、上記ピストン１２を介する通路の流体抵抗は良好な特性を得るとの観点で定められる。一方上記スプリングガイド６の流体抵抗は、その値を小さくしてもシリンダ装置１の特性に悪影響を及ぼさない。このため作動油が充填されたシリンダ部材３へスプリングガイド６を挿入する際の流体抵抗が小さくなるように上記スプリングガイド６の形状を定め、これにより生産性の向上を図っている。
【００１４】
他の観点として、上記スプリングガイド６のシリンダ部材３への固定を上記スプリングガイド６の外周側で行っている。上記スプリングガイド６の外周を上記シリンダ部材３の内周面に密着されると共に、上記シリンダ部材３をその外周側からかしめることにより上記スプリングガイド６を固定している。このような構造により、上記シリンダ部材３の固定作業を上記シリンダ部材３の外から行うことができ、作業が容易であり、生産性が向上する。また、上記スプリングガイド６の外周側を上記シリンダ部材３の内周にほとんど隙間がない状態で密着させる構造とすることにより、上記スプリングガイド６の内周側とピストンロッドとの間に隙間を作ることが可能となり、上述した流体抵抗を低減することが可能となる。
【００１５】
さらに他の観点として、以下の実施の形態では、上記スプリングガイド６を粉末冶金による製法で生産している。詳述すると鉄系などの粉末状の金属を、金型を使用してプレス加工することにより上記スプリングガイド６を生産している。上記スプリングガイド６は後述するコイルばね２７を保持するための構造を備えると共に、上記シリンダ部材３に固定するためのくぼみ６eを有している。上記スプリングガイド６を粉末冶金による製法で生産しているので、複雑な形状を比較的容易に形成できる。
〔静寂化の改善〕
以下の実施の形態では、弾性材で作られたＯリング２１、２２がガイドスリープ１７Ａに形成される周方向溝１９，２０に設けられている。このためクラッチ機構により生じた音の外部への伝達が低減され、望ましい静寂性が維持される。
【００１６】
また他の観点で、ガスダンパ室１０のガス圧は、高いと扉を動作する際のフィーリングが悪くなり、低いとスイッシュ音が発生するという背反の関係の中、試作を行う中で望ましいガス圧範囲を見出した。これにより望ましい静寂性が維持される。なお、以下の実施の形態では適正なガス圧は２気圧から５気圧の間である。
〔信頼性の向上〕
以下の実施の形態では、クラッチ部材２４のばね受部２８を備えており、該ばね受部は先端部の外径が狭くなるテーパ形状を為しており、これによりコイルばね２７を構成する線材の干渉を低減できる。異音の発生も低減できる。
【００１７】
さらに他の観点で、スプリングガイド6は、ばねの外周を維持する保持部６Ｂとガイド部６Ｃとを有しており、コイルばねを構成する線材を適切に保持でき、さらにコイルばねを構成する線材の干渉を低減できる。異音の発生も低減できる。
〔コスト低減〕
以下の実施の形態では、ばね受部２８を備えるクラッチ部材２４を樹脂材で形成でき、安価となる。ばね受部２８を備えるクラッチ部材２４はボール２６を保持するものであり、クラッチ部材２４には大きな力が加わらない構造となっているため、金属材ではなく樹脂材とすることができる。
以下、本発明の一実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。本実施形態に係るシリンダ装置を図１に示す。シリンダ装置１は、ピストンロッド２に反発力を付与するように構成されており、底部３３を有する略円筒状のシリンダ部材３を備え、その開口端部には、ロッドガイド４が設けられている。ロッドガイド４は、内周部に円筒状で内周面にフッ素樹脂がコーティングされたガイドブッシュ４Ａが圧入されており、ピストンロッド２を摺動可能に支持する機能を備える。前記ロッドガイド４は、シリンダ部材３の開口端部に挿入され、さらに前記開口端部をかしめることにより固定されている。前記ロッドガイド４の前記ピストンロッド２の移動軸に沿う内側には、前記シリンダ部材３の内部と外部との間をシールするための、ゴム製で内部に金属環が埋め込まれたオイルシール５が装着されている。
【００１８】
前記シリンダ部材３にはスプリングガイド６が固定されている。本実施の形態では、前記スプリングガイド６は、シリンダ部材３の内周面に嵌合し、シリンダ部材３の側壁を内側にかしめることによって前記シリンダ部材３に固定されている。なお、本実施の形態では周方向３箇所でかしめる構成としているが、全周に亘ってかしめる構成としてもよい。
【００１９】
前記スプリングガイド６の底部側７には作動油が充填されたオイルダンパ室１１が設けられ、前記オイルダンパ室１１にはピストン１２が設けられている。前記ピストン１２は前記ピストンロッド２の端部に固定され、前記ピストン１２の外周面は前記シリンダ部材３の内周面を摺動する。前記ピストン１２の外周にはシール手段としてのＯリング１３が装着され、前記ピストン１２の前記外周と前記シリンダ部材３の内周面との間を通って漏洩する作動油をほとんどなくする作用を為す。このことにより、前記ピストン１２によって分けられる両側の室の間を行き来する作動油は前記ピストン１２に形成された連通路１４を介して移動することとなり、前記ピストン１２によるダンパ（減衰）特性を良好に維持できる。
【００２０】
前記ピストン１２の底部側にはフリーピストン９が設けられ、シリンダ部材３とフリーピストン９と底部３３とにより形成されるガスダンパ室１０には２気圧〜５気圧程度の窒素ガスが封入されている。このガスの圧力は低いとシリンダ装置１の動作中にスイッシュ音が発生しやすくなる。また前記ガスの圧力が高いと、扉の静止可能な範囲を十分に確保することが困難となったり、扉を開閉する際のフィーリングが悪化したりする。従って望ましくは、一般的な室内扉のシリンダ装置１や扉等の取付側のフリクションより小さい力となる、上述の圧力範囲とすることが望ましい。また、封入するガスは窒素ガス以外でもよく、例えば大気を導入してもよい。この場合、ピストンロッド２の最大伸長時に大気をガスダンパ室１０に導入し、ピストンロッド２が縮むときにガスダンパ室１０の圧力が高くなるようにすることもできる。あるいは、ガスダンパ室１０の圧力は低くなるがガスダンパ室１０を大気開放としてもよい。この場合、大気開放する孔には、異物の侵入を防止するフィルタを設けることが望ましい。
【００２１】
図１あるいは図５に記載のピストン１２において、上記ピストン１２によって分けられたオイルダンパ室のロッド側室１１Ａと底部側室１１Ｂとを連通させる連通路１４が軸方向に沿って形成されており、上記連通路１４には、減衰力発生機構１５を形成する弁体が設けられている。すなわち減衰力発生機構１５は、ピストン１２のロッド側室１１Ａの側の端面に取付けられて連通路１４を開閉するディスク状の２枚の弁体からなり、ピストン１２側の弁体には外径に複数の切欠が形成され、ロッド側室１１Ａ側となる弁体には切欠や穴など設けていない。また、何れの弁体も外径はピストン１２に形成される連通路１４を塞ぐような大きさとしている。そして、ロッド側室１１Ａ側となる弁体は、ピストン１２側の切欠を有する弁体をピストン１２に向けて押付けるためのバネ力を与える構成としている。これにより、通常は連通路１４を閉じて、底部側室１１Ｂからロッド側室１１Ａへの作動液の流通のみを許容する逆止弁として機能する。但し、前記ピストン１２側の弁体には外径に複数の切欠は、常時連通しており、この切欠の有効面積分は、常時双方向の作動液の流通が可能である。
【００２２】
スプリングガイド６の開口側８には、ピストンロッド２にばね力を付与するばね機構１６が設けられている。ばね機構１６の構成については以下で説明する。スプリングガイド６の開口側８には円筒状のガイドスリーブ１７が挿入され、ガイドスリーブ１７の両端部はオイルシール５及びスプリングガイド６に当接して軸方向に固定されている。ガイドスリーブ１７の途中には、その内周側に溝１８が形成されており、この溝１８は後述するクラッチ作用を為すために使用される、この溝１８を以下、内周クラッチ溝１８と記す。ガイドスリーブ１７は、内周クラッチ溝１８の加工性を考慮して、内周クラッチ溝１８のスプリングガイド６側の端部で軸方向に２分割されて第１ガイドスリーブ１７Ａ及び第２ガイドスリーブ１７Ｂから構成される。オイルシール５側の第１ガイドスリーブ１７Ａに内周クラッチ溝１８となる凹部が形成されている。本実施の形態では、第１ガイドスリーブ１７Ａを金属製とし、第２ガイドスリーブ１７Ｂは合成樹脂により構成している。なお、第１ガイドスリーブ１７Ａは、強度上、金属製が望ましいが、軽量化のためには、強化された合成樹脂を用いてもよい。第２ガイドスリーブ１７Ｂは以下に記載のボール２６が摺動することが無いので合成樹脂を用いても強度的に問題が無い。むしろ上述のように合成樹脂を用いることで軽量化やコスト低減、静寂性の低減の観点から大きなメリットがある。
【００２３】
第１及び第２ガイドスリーブ１７Ａ、１７Ｂは、外径がシリンダ部材３の内径よりも僅かに小さく、第１ガイドスリーブ１７Ａの両端部付近には外周溝１９、２０が形成され、外周溝１９、２０には、それぞれＯリング２１、２２が嵌合されている。これにより、第１ガイドスリーブ１７Ａは、スプリングガイドの開口側８に位置するシリンダ部材３の内周面との間に僅かな隙間を有し、Ｏリング２１、２２を介して弾性的に支持されている。これにより後述するクラッチ手段が発する音を軽減できる。なお、第２ガイドスリーブ１７Ｂは合成樹脂で構成しているため、Ｏリングを不要とすることができる。第１、第２ガイドスリーブ１７Ａ、１７Ｂは上述した材料の組み合わせが望ましいが、何れも金属製としてもよい。
【００２４】
ピストンロッド２には、ガイドスリーブ１７に対向して外周側に溝である外周クラッチ溝２３が形成されている。内周クラッチ溝１８と外周クラッチ溝２３とは、深さがほぼ等しく以下で説明のボール２６の半径より小さく、ボール２６が上述の内周クラッチ溝１８に移動することにより、上記外周クラッチ溝２３から外れるように作られている。このため、この外周クラッチ溝２３の深さがボール２６の半径より大きいと上記外周クラッチ溝２３から外れにくくなる。また、上記外周クラッチ溝２３はクラッチがスムーズに動作するように、ピストンロッドの移動軸方向の両端部にテーパ状の傾斜が形成されている。
【００２５】
ガイドスリーブ１７とピストンロッド２との間には、円筒状のクラッチ部材２４が軸方向に沿って摺動可能に設けられている。図６に記載のように、クラッチ部材２４の側壁には、放射状で等間隔に配置された複数のボール孔２５が貫通されている。それぞれのボール孔２５には、カム部材となる転動体である例えば鋼球のボール２６が、クラッチ部材２４の径方向に沿ってボール孔２５内を移動可能に挿入されている。ボール２６の直径は、ボール孔２５の直径とほぼ等しく、また、クラッチ部材２４の肉厚と内周クラッチ溝１８の深さの和にほぼ等しくなっている。これにより、ボール２６は、クラッチ部材２４がガイドスリーブ１７とピストンロッド２との間に挿入された状態では、必ず、ピストンロッド２の外周クラッチ溝２３に係合した状態（図１参照）又はガイドスリーブ１７の内周クラッチ溝１８に係合した状態となる。ボール２６の保持部材であるクラッチ部材２４と、ボール２６とにより、ピストンロッド２に係脱するクラッチ手段を構成している。すなわちガイドスリーブ１７に形成された内周クラッチ溝１８にボール２６が位置する状態では、ピストンロッド２とクラッチ部材２４とは互いに開放状態となり、クラッチ部材２４の内側をピストンロッドが移動する。一方ガイドスリーブ１７に形成された内周クラッチ溝１８から脱出した状態では、クラッチ部材２４とピストンロッド２とがボール２６により固定され、クラッチ部材２４とピストンロッド２とは一体に移動する。またクラッチ部材２４に作用するばね力がクラッチ部材２４とボール２６とを介してピストンロッド２に作用する。
【００２６】
スプリングガイド６とクラッチ部材２４との間には、ばね手段であるコイルばね２７（圧縮ばね）が介装されて、そのばね力によってクラッチ部材２４を常時オイルシール５側へ向かって付勢している。クラッチ部材２４の一端部には、円筒状のばね受部２８が同心上に一体的に形成されており、コイルばね２７の一端部がばね受部２８の外周に嵌合されてクラッチ部材２４に結合されている。また、スプリングガイド６の開口側８には、円筒状のばね受部６Ｂが同心上に一体的に形成されており、コイルばね２７の他端部がばね受部６Ｂに嵌合されてスプリングガイド６に結合されている。このようにばね受部２８、６Ｂにより、コイルばね２７の両端部を位置決めするので、コイルばね２７を円滑に伸縮させることができる。また、クラッチ部材２４のばね受部２８の先端部は、テーパ状に形成されており、コイルばね２７が伸縮したとき、コイルばね２７を構成する線材がばね受部２８に干渉しないようにしている。これにより、コイルばね２７を確実に位置決めしつつ、線材の干渉による異音の発生を防止することができる。
【００２７】
次に、スプリングガイド６について図３、５を用いて詳述する。スプリングガイド６の開口側８には、ばね受部６Ｂ、該ばね受部６Ｂから連続して延びるテーパ部６Ｃが形成される。ばね受部６Ｂはコイルばね２７の端を拘束するため、コイルばね２７の外径よりも僅かに径の大きいストレート形状としている。これにより、コイルばね２７が伸縮する際、コイルばね２７の端をガイドすることができる。また、テーパ部６Ｃはコイルばね２７が伸縮する際の案内部として機能する。よって、コイルばね２７の伸縮動作を円滑に行うことができ、異音の発生を防止する。
【００２８】
スプリングガイド６の外周側にはシリンダ部材３の内周面と嵌合する嵌合部６ｆ、嵌合部６ｆよりも外径が小径である小径部６ｅ、該小径部６ｅと嵌合部６ｆとを繋ぎシリンダ部材３のかしめ部分と当接する段部としてのかしめ当接部６ｇが形成される。嵌合部６ｆと比して小径部６ｅの軸方向長さを長くしているので、シリンダ部材３の外側から小径部６ｅに向けてかしめる際、それぞれの部材の公差を吸収し、確実に小径部６ｅに向けてかしめることができる。また、かしめ当接部６ｇと嵌合部６ｆとによりシリンダ部材３に対し、スプリングガイド６を固定することができる。
【００２９】
スプリングガイド６の底部側７には、ピストン１２と当接するピストン当接部６ｉと、該ピストン当接部６ｉの内周側であって、スプリングガイド６の開口側８に窪む窪み部６ｈが形成されている。窪み部６ｈは、減衰力発生機構１５としての弁体を収納する収納部として機能する。
【００３０】
次に、スプリングガイド６に形成する通路６ｋについて図２を用いて詳述する。スプリングガイド６の内周は、ロッドガイド４の内周径よりも僅かに大径とした円弧部６ｄと、該円弧部６ｄから径方向外方に突出する複数の突出部６ａからなり、円弧部６ｄと突出部６ａと、ピストンロッド２との間の隙間で、スプリングガイド６の底部側７とスプリングガイド６の開口側８とを連通する通路６ｋを形成している。円弧部６ｄの径は、コイルばね２７の径よりも小さく、ロッドガイド４の内周径よりも大きくしている。これにより、コイルばね２７の支持は確実に行うことで信頼性を向上し、かつロッドガイド４とスプリングガイド６との同心度を高くする必要がないため、製造性を向上することができる。そして、通路６ｋによる通路面積Ｓ１を、ピストン１２の連通路１４による通路面積Ｓ２よりも大きくなるように突出部６ａの形状、数を決めている。このように、Ｓ１＞Ｓ２としたことにより、組付け時にピストン１２、スプリングガイド６をピストンロッド２に一体にした状態で作動液が封入されたシリンダ部材３内に挿入した際、スプリングガイド６部分での作動液の流通抵抗を小さくすることができ、組付け時間を短縮することができる。
【００３１】
ここで、シリンダ装置１の組付け手順について図４Ａ、図４Ｂを用いて詳述する。まず、シリンダ部材３に、フリーピストン９を挿入する。その際、フリーピストン９には予め外周側の溝にＯリングを嵌めておく。次に、シリンダ部材３に作動油を注入する。その後、図４Ｂに示す、ピストンロッド２に対し、ピストン１２、スプリングガイド６、ばね機構１６、オイルシール５、ロッドガイド４などが一体に取り付けられたピストンロッドアッシー５０を、作動油が注入されたシリンダ部材３に挿入する。次に、シリンダ部材３の開口端をロッドガイド４の外周に向けてかしめ、その後、シリンダ部材３の軸方向途中側の位置を、スプリングガイド６の小径部６ｅに向けてかしめ加工する。
【００３２】
シリンダ部材３の底部３３及びピストンロッド２の突出側の先端部には、それぞれシリンダ装置１をリンク結合するための取付部３０、３１が取付けられており、これらの取付部３０、３１の形状は、扉等の被取付部材に合わせた形状とすることができる。
【００３３】
以上のように構成した本実施形態の作用について次に説明する。シリンダ装置１は、シリンダ部材３側の取付部３０を図示せぬ戸枠側に固定されたブラケットに回動可能にピン結合し、ピストンロッド２側の取付部３１を図示せぬ扉側に固定されたブラケットに回動可能にピン結合して開き戸に装着し、扉の開閉を補助する扉開閉装置として使用することができる。このとき、ピストンロッド２は、扉が閉位置又は全開位置にあるとき、伸長長さが最大となり、中間位置にあるとき、伸長長さが最小となり、この位置では、開き戸のヒンジがシリンダ装置１の軸線の延長線上にある。
【００３４】
扉が中間位置から開閉方向に所定範囲内にある場合、ピストンロッド２のシリンダ部材３からの突出長さは、最小位置から所定の範囲にある。このとき、ピストンロッド２の外周クラッチ溝２３がガイドスリーブ１７の内周クラッチ溝１８に対してスプリングガイド６側にある。この状態では、クラッチ部材２４のボール孔２５に挿入されたボール２６は、ガイドスリーブ１７の内周クラッチ溝１８に係合し、ピストンロッド２の外周面に当接して径方向内側への移動が規制されて、クラッチ部材２４をガイドスリーブ１７に対して軸方向に固定すると共に、ピストンロッド２の軸方向の移動を許容する。これにより、コイルばね２７のばね力は、ボール２６によってガイドスリーブ１７に対して軸方向に固定されたクラッチ部材２４によって支持されることになり、ピストンロッド２には作用しない。この範囲をフリー区間という。
【００３５】
一方、ピストンロッド２の伸縮に対して、ピストン１２が移動して、オイルダンパ室１１内の作動液が連通路１４を流通することにより、減衰力発生機構１５によって減衰力が作用する。このとき、ピストンロッド２の伸び行程時には、連通路１４のロッド側室１１Ａ側から底部側室１１Ｂ側への作動液の流れに対して、減衰力発生機構１５がオリフィスとして機能して所定の減衰力を発生する。また、縮み行程時には、減衰力発生機構１５が連通路１４の底部側室１１Ｂ側からロッド側室１１Ａ側への作動液の流れを許容して、減衰力が小さくなる。
【００３６】
前述のフリー区間では、ピストンロッド２の伸縮に対して、コイルばね２７のばね力は作用せず、主にピストン１２の移動による減衰力のみが作用する。このフリー区間ではシリンダ部材３に対するピストンロッド２の位置が第１の範囲にある。また、オイルダンパ室１１内の容積変化によってガスダンパ室１０内のガスが圧縮、膨張するが、ガスダンパ室１０内は低圧であるため、この圧力はピストンロッド２の伸縮に殆ど影響しない。このように、フリー区間では、殆ど抵抗を生じることなくピストンロッド２を自由に伸縮させることができるので、扉を自由に開閉両方向に移動させることができる。
【００３７】
扉をフリー区間を越えて閉位置又は全開位置付近まで移動させると、図１に示すように、ピストンロッド２が伸長して、その外周クラッチ溝２３がガイドスリーブ１７の内周クラッチ溝１８を越えてオイルシール５側へ移動する。この区間ではシリンダ部材３に対するピストンロッド２の位置が第２の範囲にある。このとき、ピストンロッド２のシリンダ部材３からの突出長さが所定長さに達して、ピストンロッド２の外周クラッチ溝２３がガイドスリーブ１７の内周クラッチ溝１８を通過する際、内周クラッチ溝１８に係合してクラッチ部材２４をガイドスリーブ１７に固定していたボール２６がピストンロッド２の外周クラッチ溝２３に係合し、クラッチ部材２４は、ガイドスリーブ１７に対する軸方向の固定が解除されると共に、ピストンロッド２に対して軸方向に固定される。これにより、コイルばね２７のばね力がクラッチ部材２４を介してピストンロッド２に作用して、ピストンロッド２を伸長方向に付勢する。その結果、扉は、閉位置付近にある場合、閉位置まで自動的に移動し、また、全開位置付近にある場合、全開位置まで自動的に移動して保持されることになる。このような区間を付勢区間という。
【００３８】
この付勢区間では、ピストンロッド２の伸長に対して、減衰力発生機構１５が前述のようにオリフィスとして機能して所定の減衰力を発生させるので、扉の移動速度を適度に減速することができ、扉の開閉時の衝撃及び騒音を軽減することができる。
【００３９】
ピストンロッド２のシリンダ部材３からの突出長さが所定長さとなって上述のフリー区間と付勢区間とが切換る際、ボール２６がガイドスリーブ１７の内周クラッチ溝１８又はピストンロッド２３の外周クラッチ溝２３に係合することによって、いくらかの打音が発生することになる。これに対して、ガイドスリーブ１７Ａ、１７Ｂは、Ｏリング２１、２２、またガイドスリーブ１７Ｂ自体によって弾性的に支持され、シリンダ部材３に直接接触していないので、シリンダ部材３に伝達される打音を低減して騒音の発生を抑制することができる。
【００４０】
なお、上記実施形態において、ボール２６の代わりに、内周クラッチ溝１８及び外周クラッチ溝２３に係合することにより、クラッチ部材２４をガイドスリーブ１７又はピストンロッド２に選択的に固定できるものであれば、ローラ等の他の転動体、あるいは、転動せずに摺動するカム部材を用いてもよい。
【００４１】
上記実施形態で示したように、円弧部６ｄと突出部６ａと、ピストンロッド２との間の隙間で形成される通路６ｋによる通路面積Ｓ１を、ピストン１２の連通路１４による通路面積Ｓ２よりも大きくなるようにしたことにより、組付け時にピストン１２、スプリングガイド６をピストンロッド２に一体にした状態で作動液が封入されたシリンダ部材３内に挿入した際、スプリングガイド６部分での作動液の流通抵抗を小さくすることができ、組付け時間を短縮することができる。よって、生産性の向上を図ることができる。
【００４２】
なお、本実施形態では、通路６ｋを円弧部６ｄ、円弧部６ｄに連なって形成される突出部６ａとピストンロッド２との間の隙間で形成したが、これに限らず、円弧部６ｄは全周同径とし、円弧部６ｄに連なって形成される突出部６ａに替えて、スプリングガイド６のコイルばね２７支持面６ｍから窪み部６ｈに向けて、スプリングガイド６の底部側７とスプリングガイド６の開口側８とを連通する連通孔開けるようにしてもよい。その場合、連通孔をパンチなどで形成する。本実施の形態に示す形状の場合は、型成形が可能なため、より生産性を向上することができる。
【００４３】
なお、上記実施形態では、作動液の流れる流路面積を絞ることによって減衰力を得ているが、いわゆる摩擦ダンパのように、ピストンとシリンダ部材の間の摩擦によって減衰力を得てもよく、減衰力を発生できる構造であれば、他の構造であってもよい。但し、作動流体として油液を用いることで、最も安定した減衰力を得ることができる。
【符号の説明】
【００４４】
１ シリンダ装置、２ ピストンロッド、３ シリンダ部材、６ スプリングガイド １２ ピストン、１７ ガイドスリーブ、１６ ばね機構、１８ 内周クラッチ溝、２１、２２ Ｏリング（弾性部材）２３ 外周クラッチ溝、２４ クラッチ部材（保持部材）、２６ ボール（カム部材）、２７ コイルスプリング（ばね手段）
【特許請求の範囲】
【請求項１】
作動油が充填された筒状のシリンダ部材と、
前記シリンダ部材に対して軸方向に移動可能に支持され、前記シリンダ部材の内部に設けられたロッドと、
前記ロッドに設けられ、その両側に一方と他方の部屋を形成するピストンと、
前記ピストンの一方の部屋において前記ロッドが貫通するようにして設けられ、前記シリンダ部材に固定されるスプリングガイドと、
前記ピストンの一方の部屋において前記ロッドが貫通するように設けられ、前記シリンダ部材に対する前記ロッドの位置が第１の範囲で前記ロッドに固定され、第２の範囲で開放されるクラッチ機構と、
前記スプリングガイドと前記クラッチ機構との間に設けられたばねと、を備え、
前記スプリングガイドは、そのスプリングガイドを介して移動する前記作動油の流体抵抗が、前記ピストンを介して移動する前記作動油の流体抵抗より小さくなるように形成されていることを特徴とするシリンダ装置。
【請求項２】
請求項１に記載のシリンダ装置において、
前記スプリングガイドは、その両側の面を繋ぐように前記スプリングガイドに形成された全開口面積が、前記ピストンの両側の面を繋ぐように形成された全開口面積より大きいことを特徴とするシリンダ装置。
【請求項３】
請求項１あるいは請求項２に記載のシリンダ装置において、
前記スプリングガイドは、その外周と前記シリンダ部材の内周面との間の隙間より、その内周と前記ロッドとの間の隙間の方が大きい形状をなしていることを特長とするシリンダ装置。
【請求項４】
請求項１乃至請求項３のうちの一に記載のシリンダ装置において、
前記スプリングガイドは、その外周が径の大きい第１の部分と前記第１の部分より径の小さい第２の部分を有し、
前記第１の部分と前記第２の部分との間の段部で前記スプリングガイドが前記シリンダ部材に固定され、前記第１の部分は前記ばねと接する側であることを特徴とするシリンダ装置。
【請求項５】
請求項４に記載のシリンダ装置において、
前記スプリングガイドは、前記ばねと接する側に前記ばねを受けるための凹部が形成され、前記凹部の外周面はロッドの軸に沿った面とそれに続く徐々に径が拡大する面とを備えていることを特徴とするシリンダ装置。
【請求項６】
前記ロッド、前記ピストン、前記スプリングガイド、前記クラッチ機構、前記ばねは一体的に組みつけられる組み立て体であることを特徴とする請求項１乃至５の何れかに記載のシリンダ装置。
【請求項７】
作動油が封入されたシリンダ部材と、
該シリンダ部材内を２室に画成するピストンと、
該ピストンに連結されたロッドと、
該ロッドの外周に設けられるばね機構と、
該ばね機構と前記ピストンの間に配され、前記ばね機構を支持するスプリングガイドとからなり、
前記ロッドに前記ピストン、前記スプリングガイド、前記ばね機構を一体的に組付けた後に作動油が封入されたシリンダ部材に挿入されるものであって、
前記ピストンには前記２室を連通するピストン連通路が形成され、
前記スプリングガイドは、そのスプリングガイドを介して移動する前記作動油の流体抵抗が、前記ピストンを介して移動する前記作動油の流体抵抗より小さくなるように形成されていることを特徴とするシリンダ装置。
【請求項８】
前記ばね機構は、
前記ロッドの外周部に設けられた外周クラッチ溝と、
前記外周クラッチ溝に対向して前記シリンダ部材の内側に設けられた内周クラッチ溝と、
前記外周クラッチ溝と係合して前記ロッドに対して軸方向に固定されると共に、前記シリンダ部材に対して軸方向に移動可能となり、
前記内周クラッチ溝と係合して前記シリンダ部材に対して軸方向に固定されると共に、前記ロッドに対して軸方向に移動可能となるクラッチ手段と、
前記クラッチ手段を付勢するばね手段と、からなることを特徴とする請求項７に記載のシリンダ装置。
【請求項１】
作動油が充填された筒状のシリンダ部材と、
前記シリンダ部材に対して軸方向に移動可能に支持され、前記シリンダ部材の内部に設けられたロッドと、
前記ロッドに設けられ、その両側に一方と他方の部屋を形成するピストンと、
前記ピストンの一方の部屋において前記ロッドが貫通するようにして設けられ、前記シリンダ部材に固定されるスプリングガイドと、
前記ピストンの一方の部屋において前記ロッドが貫通するように設けられ、前記シリンダ部材に対する前記ロッドの位置が第１の範囲で前記ロッドに固定され、第２の範囲で開放されるクラッチ機構と、
前記スプリングガイドと前記クラッチ機構との間に設けられたばねと、を備え、
前記スプリングガイドは、そのスプリングガイドを介して移動する前記作動油の流体抵抗が、前記ピストンを介して移動する前記作動油の流体抵抗より小さくなるように形成されていることを特徴とするシリンダ装置。
【請求項２】
請求項１に記載のシリンダ装置において、
前記スプリングガイドは、その両側の面を繋ぐように前記スプリングガイドに形成された全開口面積が、前記ピストンの両側の面を繋ぐように形成された全開口面積より大きいことを特徴とするシリンダ装置。
【請求項３】
請求項１あるいは請求項２に記載のシリンダ装置において、
前記スプリングガイドは、その外周と前記シリンダ部材の内周面との間の隙間より、その内周と前記ロッドとの間の隙間の方が大きい形状をなしていることを特長とするシリンダ装置。
【請求項４】
請求項１乃至請求項３のうちの一に記載のシリンダ装置において、
前記スプリングガイドは、その外周が径の大きい第１の部分と前記第１の部分より径の小さい第２の部分を有し、
前記第１の部分と前記第２の部分との間の段部で前記スプリングガイドが前記シリンダ部材に固定され、前記第１の部分は前記ばねと接する側であることを特徴とするシリンダ装置。
【請求項５】
請求項４に記載のシリンダ装置において、
前記スプリングガイドは、前記ばねと接する側に前記ばねを受けるための凹部が形成され、前記凹部の外周面はロッドの軸に沿った面とそれに続く徐々に径が拡大する面とを備えていることを特徴とするシリンダ装置。
【請求項６】
前記ロッド、前記ピストン、前記スプリングガイド、前記クラッチ機構、前記ばねは一体的に組みつけられる組み立て体であることを特徴とする請求項１乃至５の何れかに記載のシリンダ装置。
【請求項７】
作動油が封入されたシリンダ部材と、
該シリンダ部材内を２室に画成するピストンと、
該ピストンに連結されたロッドと、
該ロッドの外周に設けられるばね機構と、
該ばね機構と前記ピストンの間に配され、前記ばね機構を支持するスプリングガイドとからなり、
前記ロッドに前記ピストン、前記スプリングガイド、前記ばね機構を一体的に組付けた後に作動油が封入されたシリンダ部材に挿入されるものであって、
前記ピストンには前記２室を連通するピストン連通路が形成され、
前記スプリングガイドは、そのスプリングガイドを介して移動する前記作動油の流体抵抗が、前記ピストンを介して移動する前記作動油の流体抵抗より小さくなるように形成されていることを特徴とするシリンダ装置。
【請求項８】
前記ばね機構は、
前記ロッドの外周部に設けられた外周クラッチ溝と、
前記外周クラッチ溝に対向して前記シリンダ部材の内側に設けられた内周クラッチ溝と、
前記外周クラッチ溝と係合して前記ロッドに対して軸方向に固定されると共に、前記シリンダ部材に対して軸方向に移動可能となり、
前記内周クラッチ溝と係合して前記シリンダ部材に対して軸方向に固定されると共に、前記ロッドに対して軸方向に移動可能となるクラッチ手段と、
前記クラッチ手段を付勢するばね手段と、からなることを特徴とする請求項７に記載のシリンダ装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４Ａ】
【図４Ｂ】
【図５】
【図６】
【図２】
【図３】
【図４Ａ】
【図４Ｂ】
【図５】
【図６】
【公開番号】特開２０１２−３１６２６（Ｐ２０１２−３１６２６Ａ）
【公開日】平成２４年２月１６日（２０１２．２．１６）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−１７１４８２（Ｐ２０１０−１７１４８２）
【出願日】平成２２年７月３０日（２０１０．７．３０）
【出願人】（５０９１８６５７９）日立オートモティブシステムズ株式会社 (2,205)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年２月１６日（２０１２．２．１６）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年７月３０日（２０１０．７．３０）
【出願人】（５０９１８６５７９）日立オートモティブシステムズ株式会社 (2,205)
【Ｆターム（参考）】
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