JP2015090212A - ピストンシリンダ装置 - Google Patents

Abstract

【課題】ユーザが意図しないピストンシリンダ装置の伸張動作を抑制する。【解決手段】ガススプリング１は、ガスを収容する筒状のシリンダ２と、一方側の端部がシリンダ２内に収納され、他方側の端部がシリンダ２の開口部から突出し、シリンダ２の軸方向に移動するロッド３と、ロッド３に貫通し、ロッド３に対して移動可能であり、且つ、ガスが収容されるシリンダ２内の空間を一方側のピストン側ガス室Ｇ１と他方側のロッド側ガス室Ｇ２とに区画するとともにピストン側ガス室Ｇ１とロッド側ガス室Ｇ２とを連絡する流路７１１Ｒを有する第１フリーピストン７１と、ロッド３に貫通し、ロッド３に対して移動可能であり、第１フリーピストン７１の流路７１１Ｒを開閉可能にする第２フリーピストン７２とを含むピストン部１０とを備えている。【選択図】図３

Description

本発明は、ピストンシリンダ装置に関する。

車両には、ユーザがドアを開放するときに必要な力を軽減するために、ドアと車両本体との間にピストンシリンダ装置が設けられている。例えば特許文献１では、図６に示すように、ピストン棒１０１により軸線方向に可動に案内され、シリンダ１０２を二つの作業空間に分割しているピストンと、定常状態で両作業空間の流動結合部を閉鎖する閉鎖弁１０３とを有する。そして、閉鎖弁１０３が、弁座１０４と結合して半径方向において密封作用をする軸線方向に移動可能なパッキンリング１０５を備えた弁要素を有している。パッキンリング１０５は、その背面側をスライダ１０６により支持される。また、スライダ１０６は、弁座１０４とともに排流空間１０７を形成している。排流空間１０７は、絞りのない排流を可能にし且つ排流空間１０７内の動圧の形成を阻止するような大きさの排流口１０８を有している。

特開平１０−２３１８７６号公報

例えば特許文献１に記載される装置においては、パッキンリングが開く方向にガスが流れる場合、ピストンロッドの速度に関わらずパッキンリングは排流空間におけるガスの流れを許容し続ける。従って、従来のピストンシリンダ装置では、特定の速度を超えてピストンロッドが伸びようとしても、そのままの速度でピストンロッドが伸びるだけであった。
ここで、例えばピストンシリンダ装置を車体のドアの開閉部に適用した場合について考える。そして、車体のドアを開けようとしている際、例えば突風が吹いたりすることによってドアが煽られて、ユーザが所望とするドアの開放状態よりも大きくドアが開こうとする状況が想定される。そして、このような場合、従来のピストンシリンダ装置では、ユーザが意図しない程度に開こうとするドアの開き動作を止めることができなかった。
そこで本発明は、ユーザが意図しないピストンシリンダ装置の伸張動作を抑制することを目的とする。

かかる目的のもと、本発明は、流体を収容する筒状のシリンダと、一方側の端部がシリンダ内に収納され、他方側の端部がシリンダの開口部から突出し、シリンダの軸方向に移動するロッドと、ロッドに貫通し、ロッドに対して移動可能であり、且つ、流体が収容されるシリンダ内の空間を一方側の第１室と他方側の第２室とに区画するとともに第１室と第２室とを連絡する連絡部を有する移動部材と、ロッドに貫通し、ロッドに対して移動可能であり、移動部材の連絡部を開閉可能にする開閉部材と、を含む区画部と、を備えるピストンシリンダ装置である。このような構成とすることにより、ロッドが特定の速度よりも早い速度で移動した際に移動部材の連絡部が開閉部材によって閉じられ、ユーザが意図しないピストンシリンダ装置の伸張動作を抑制することが可能になる。

本発明によれば、ユーザが意図しないピストンシリンダ装置の伸張動作を抑制することが可能になる。

本実施形態のガススプリングの概略構成図である。 （ａ）および（ｂ）は、本実施形態のガススプリングが自動車などの車両に適用された状態を示す図である。 本実施形態のピストン部を詳細に説明するための図である。 （ａ）および（ｂ）は、第１フリーピストンにおける力の関係を説明するための図である。 （ａ）〜（ｃ）は、本実施形態のガススプリングの動作を説明するための図である。 従来技術のピストンシリンダ装置を説明するための図である。

以下、添付図面を参照して、本発明の実施形態について詳細に説明する。
＜ガススプリング１の構成＞
まず、図１および図２を用いて、ガススプリング１の構成について説明する。
図１は、本実施形態のガススプリング１の概略構成図である。
図２は、本実施形態のガススプリング１が自動車などの車両に適用された状態を示す図である。
図１に示すガススプリング１（ピストンシリンダ装置）は、ユーザが車両のドア等を開放するときに必要な力を軽減するために、例えば図２に示すようにドア１１０と車両本体１２０との間に取り付けられユーザの開放操作を補助する装置である。なお、本実施形態では、図１に示すシリンダ２の軸方向を単に「軸方向」と称し、図１の下側を「一方側」と呼び、図１の上側を「他方側」と呼ぶ。

まず、本実施形態に係るガススプリング１の概略構成を説明する。
ガススプリング１は、ガスなどの流体を収容する筒状のシリンダ２と、一方側の端部がシリンダ２内に収納され、他方側の端部がシリンダ２の開口部から突出し、シリンダ２の軸方向に移動するロッド３と、ロッド３に貫通し、ロッド３に対して移動可能であり、且つ、ガスなどの流体が収容されるシリンダ２内の空間を一方側のピストン側ガス室（第１室）Ｇ１と他方側のロッド側ガス室（第２室）Ｇ２とに区画するとともにピストン側ガス室Ｇ１とロッド側ガス室Ｇ２とを連絡する流路７１１Ｒ（連絡部）を有する第１フリーピストン（移動部材）７１と、ロッド３に貫通し、ロッド３に対して移動可能であり、第１フリーピストンの流路７１１Ｒを開閉可能にする第２フリーピストン（開閉部材）７２と、更に、第２フリーピストン７２が第１フリーピストン７１の流路７１１Ｒを閉じる方向に第２フリーピストン７２を付勢するコイルバネ（付勢部材）７３と、を含むピストン部（区画部）１０と、を備える。
以下で、各々の構成部品について詳述する。

ガススプリング１は、ガスを収容するシリンダ２と、一方側の端部がシリンダ２内に収納され他方側の端部がシリンダ２の端部から突出するロッド３と、ロッド３に設けられるピストン部１０（区画部）と、シリンダ２における他方側の端部に配置されるロッドガイド５と、シリンダ２の他方側の端部に配置されるガスシール６とを備える。
そして、図１に示すように、本実施形態のガススプリング１では、ピストン部１０は、シリンダ２内の空間を、ガスを収容する一方側のピストン側ガス室Ｇ１と他方側のロッド側ガス室Ｇ２とに区画する。

[シリンダ２の機能および構成]
シリンダ２は、略円筒状に形成され、本実施形態では金属を用いることができる。シリンダ２は、軸方向における一方側の端部が閉塞され、他方側の端部が開口している。また、シリンダ２は、ガスシール６によって他方側の端部が閉塞される。そして、シリンダ２は、内部に圧縮ガスなどの流体を収容する。

なお、本実施形態では、シリンダ２は、内部にロッド３とロッドガイド５との間の潤滑性を向上させたり、ロッド３とガスシール６との間のシール性を良好に維持させたりするために必要十分な程度のオイルも封入されている。

また、シリンダ２は、一方側の端部に固定されるとともに、略円形の貫通孔である取付部２１を有する。取付部２１には、例えば樹脂製のブッシュが設けられる。そして、本実施形態のガススプリング１は、取付部２１が例えば車両本体１２０（図２参照）に取り付けられる。

[ロッド３の機能および構成]
ロッド３は、軸方向に延びる棒状の部材である。そして、本実施形態のロッド３は、軸方向の一方側に形成された第１円柱部３１と、第１円柱部３１よりも軸方向の他方側に形成された第２円柱部３２と、第２円柱部３２よりも軸方向の他方側に形成された第３円柱部３３とを有している。また、ロッド３は、ロッド３の他方側の端部に取り付けられる取付部３４を有している。

なお、ロッド３は、本実施形態では中実である例を用いて説明しているが、ロッド３は中空であっても構わない。

第１円柱部３１は、第２円柱部３２より外径が小さく形成される。そして、第１円柱部３１と第２円柱部３２との間には、段差である肩部３１１が形成される。また、第１円柱部３１には、軸方向において雄ネジ部３１２が形成される。雄ネジ部３１２は、後述するピストンナット４２と嵌り合うように構成されている。そして、第１円柱部３１は、肩部３１１にて後述する円盤部材４１がピストンナット４２によって押し付けられる。そして、ロッド３は、一方側の端部において円盤部材４１を保持する。

第２円柱部３２は、第１円柱部３１よりも外径が大きく、第３円柱部３３よりも外径が小さく形成される。そして、第２円柱部３２と第３円柱部３３との間には、段差である肩部３２１が形成される。肩部３２１は、後述する第１ピストン部材７１１の他方側に向けた移動を制限する。

第３円柱部３３は、第２円柱部３２よりも外径が大きく形成される。また、図１に示すように、第３円柱部３３がロッドガイド５やガスシール６と接続する。また、第３円柱部３３には、溶接等によって取付部３４が固定される。
取付部３４には、例えば樹脂製のブッシュが設けられる。そして、本実施形態のガススプリング１は、取付部３４がドア１１０（図２参照）に取り付けられる。

なお、本実施形態では、シリンダ２の取付部２１が車両本体１２０に取り付けられ、ロッド３の取付部３４がドア１１０に取り付けられる例を用いているがこれに限定されず、車両本体１２０とドア１１０との関係が逆であっても構わない。

ロッドガイド５は、軸方向に貫通する貫通孔５１を有する部材である。ロッドガイド５は、シリンダ２の他方側の端部に支持される。そして、ロッドガイド５は、貫通孔５１にて第３円柱部３３を移動可能に保持し、ロッド３の軸方向における移動を案内する。
ガスシール６は、シリンダ２における他方の端部側であってロッドガイド５よりも一方の端部側に配置される。そして、ガスシール６は、ロッド３の外周とシリンダ２の内周との間を封止することによって、シリンダ２の内側から外側へのガスの漏れを抑制する。

[ピストン部１０の機能、構成]
図３は、本実施形態のピストン部１０を詳細に説明するための図である。
ピストン部１０は、図３に示すように、第１フリーピストン７１（移動部材）と、第１フリーピストン７１の一方側に設けられる第２フリーピストン７２（開閉部材）と、第２フリーピストン７２の一方側に配置されるコイルバネ７３（付勢部材）とを有する。
その他、ピストン部１０は、ロッド３の一方側に設けられる円盤部材４１と、円盤部材４１のさらに一方側に配置されるピストンナット４２とを有する。

（第１フリーピストン７１の機能および構成）
まず、図３を用いて、第１フリーピストン７１の構成について説明する。
第１フリーピストン（移動部材）７１は、ロッド３に対して移動可能にロッド３が貫通して設けられ、シリンダ２内の空間をガスを収容する一方側のピストン側ガス室（第１室）Ｇ１と他方側のロッド側ガス室（第２室）Ｇ２とに区画するとともに、ピストン側ガス室Ｇ１とロッド側ガス室Ｇ２とを連絡する流路７１１Ｒを有する。
より詳細には、第１フリーピストン７１は、流路７１１Ｒを有する第１ピストン部材７１１と、第１ピストン部材７１１の内周に設けられる内側シール部材７１２と、第１ピストン部材７１１の外周に設けられる外側シール部材７１３とを備える。

以下で、第１ピストン部材７１１について説明する。
第１ピストン部材７１１は、厚肉円筒状に形成された部材である。そして、第１ピストン部材７１１は、中心部にて軸方向に貫通する貫通孔７１１Ｈと、貫通孔７１１Ｈよりも半径方向の外側にて軸方向に貫通する流路７１１Ｒ（連絡部）と、第１ピストン部材７１１の一方側に形成される環状溝７１１Ｔと、貫通孔７１１Ｈにおける内周にて形成される内側溝部７１１Ａと、第１ピストン部材７１１の外周に形成される外側溝部７１１Ｂとを有する。

貫通孔７１１Ｈには、ロッド３の第２円柱部３２が貫通して設けられる。貫通孔７１１Ｈの内径は、第２円柱部３２の外径よりも大きい。また、第１ピストン部材７１１の外径は、シリンダ２の内径よりも小さく形成される。従って、第１ピストン部材７１１は、ロッド３およびシリンダ２との関係においては、ロッド３およびシリンダ２に対して軸方向においては自由に移動することができる。ただし、後述するとおり、第１ピストン部材７１１は、内周において内側シール部材７１２を介してロッド３に対向し、外周において外側シール部材７１３を介してシリンダ２に対向する。従って、第１ピストン部材７１１の軸方向における移動は、内側シール部材７１２とロッド３との摩擦力の関係、および外側シール部材７１３とシリンダ２との摩擦力の関係に左右される。この点に関しては、後に詳しく説明する。

流路７１１Ｒは、本実施形態では複数設けられる。これら複数の流路７１１Ｒは、周方向において略等間隔に配置される。また、流路７１１Ｒは、第１ピストン部材７１１の一方側と他方側との間のガスの連絡路を形成する。そして、流路７１１Ｒは、ピストン側ガス室Ｇ１とロッド側ガス室Ｇ２とを連絡する。
環状溝７１１Ｔは、第１ピストン部材７１１の半径方向における流路７１１Ｒの位置に対応して形成される。そして、環状溝７１１Ｔは、第１ピストン部材７１１の一方側の端部において周方向に並ぶ複数の流路７１１Ｒをつなぐ。また、環状溝７１１Ｔの半径方向における幅は、第２ピストン部材７２１の後述するバルブ部材７２２と略同じ幅に形成される。

内側溝部７１１Ａは、内側シール部材７１２を保持するための溝である。本実施形態において、内側溝部７１１Ａの内径は、それぞれ内側シール部材７１２の取付前の外径よりも小さく形成されている。従って、本実施形態では、内側溝部７１１Ａに内側シール部材７１２を取り付けた状態にて、内側シール部材７１２は、圧縮変形し、結果として、内側シール部材７１２の復元力によって気密性をより高める。
また、外側溝部７１１Ｂは、外側シール部材７１３を保持するための溝である。本実施形態では、外側溝部７１１Ｂの内径は、それぞれ外側シール部材７１３の取付前の外径よりも小さく形成されている。従って、外側溝部７１１Ｂに外側シール部材７１３を取り付けた状態にて、外側シール部材７１３は、圧縮変形し、結果として、外側シール部材７１３の復元力によって気密性をより高める。

次に、内側シール部材７１２および外側シール部材７１３について説明する。
内側シール部材７１２は、環状に形成されるとともに変形可能に構成された樹脂部材である。内側シール部材７１２は、内側溝部７１１Ａに取り付けられる。そして、内側シール部材７１２は、第１ピストン部材７１１の内周とロッド３の外周との間に形成される隙間を封止する。
外側シール部材７１３は、環状に形成されるとともに変形可能に構成された樹脂部材である。外側シール部材７１３は、外側溝部７１１Ｂに取り付けられる。そして、外側シール部材７１３は、第１ピストン部材７１１の外周とシリンダ２の内周との隙間を封止する。

なお、本実施形態において、内側シール部材７１２と外側シール部材７１３は、樹脂で製造されているが、これに限らず、ゴム等の他の部材でもよい。

次に、図４を用いて、第１フリーピストン７１の機能（ロッド３が他方側に向けて移動する際の第１フリーピストン７１における力の関係）について説明する。
図４は、第１フリーピストン７１における力の関係を説明するための図である。
なお、図４（ａ）および図４（ｂ）において、上述した摩擦力ｆ１１、ｆ１２、摩擦力ｆ２１、ｆ２２および力Ｆｐ１、Ｆｐ２の関係を明確に説明するため、あえて第３円柱部３３を除外している。

図４（ａ）および図４（ｂ）に示すように、第１ピストン部材７１１に設けられる内側シール部材７１２においてロッド３との間に生じる最大摩擦力を第１摩擦力ｆ１１、ｆ１２とする。また、第１ピストン部材７１１に設けられる外側シール部材７１３においてシリンダ２との間に生じる最大摩擦力を第２摩擦力ｆ２１、ｆ２２とする。そして、第１ピストン部材７１１がシリンダ２内のガスの圧力（第１ピストン部材７１１の他方側と一方側との差圧）に基づいて受ける力を力Ｆｐ１、Ｆｐ２とする。
なお、『本実施形態』における第１摩擦力ｆ１２、第２摩擦力ｆ２２、及び、（第１ピストン部材７１１がシリンダ２内のガスの圧力に基づいて受ける）力Ｆｐ２が、それぞれ、『本発明』における「第１の摩擦力」、「第２の摩擦力」、及び、（移動部材が流体の圧力に基づいて受ける）力に相当する。

（ロッド３が特定の速度よりも小さい第１の速度Ｖ１で移動した場合）
図４（ａ）に示すように、例えばロッド３が『特定の速度』Ｖｘよりも小さい第１の速度（例えば、図２（ｂ）に示すように通常の力でユーザが一般的にドア１１０を開く速度）Ｖ１で移動した場合、第１ピストン部材７１１は、ロッド３に追従する。
具体的には、ロッド３の移動速度が第１の速度Ｖ１である場合、第１摩擦力ｆ１１および第２摩擦力ｆ２１の和が、第１ピストン部材７１１の他方側と一方側との差圧に基づく力Ｆｐ１よりも大きくなるように、内側シール部材７１２および外側シール部材７１３にて生じる摩擦力の大きさを設定している（ｆ１１＋（−ｆ２１）＞Ｆｐ１）。
この状態では、ロッド３の他方側に向かう移動に追従して、第１ピストン部材７１１も他方側に移動する。
なお、『特定の速度』Ｖｘとは、第１摩擦力ｆ１１および第２摩擦力ｆ２１の和が、第１ピストン部材７１１の他方側と一方側との差圧に基づく力Ｆｐ１とほぼ等しくなる関係（ｆ１１＋（−ｆ２１）≒Ｆｐ１）の時の速度をいう。

（ロッド３が特定の速度Ｖｘと同等または特定の速度Ｖｘよりも大きい第２の速度Ｖ２で移動した場合）
図４（ｂ）に示すように、例えばロッド３が速度Ｖｘと同等または特定の速度Ｖｘよりも速い第２の速度Ｖ２で移動した場合、第１ピストン部材７１１は、ロッド３に追従しない。
具体的には、ロッド３の移動速度が特定の速度Ｖｘと同等または第２の速度Ｖ２である場合、摩擦力ｆ１２および摩擦力ｆ２２の和が、第１ピストン部材７１１の他方側と一方側との差圧に基づく力Ｆｐ２よりも小さくなるように、内側シール部材７１２および外側シール部材７１３にて生じる摩擦力の大きさ設定している（ｆ１２＋（−ｆ２２）＜Ｆｐ２）。
この場合、第１ピストン部材７１１はロッド３に追従せず、ロッド３と第１ピストン部材７１１との間に滑りが生じる。そして、ロッド３のみがシリンダ２に対して他方側に移動し、第１ピストン部材７１１はシリンダ２に対してその場に留まることになる。

（第２フリーピストン７２の機能および構成）
第２フリーピストン（開閉部材）７２は、ロッド３に対して移動可能にロッド３が貫通して設けられ、第１フリーピストン７１の流路７１１Ｒを開閉可能にする。
より詳細には、第２フリーピストン７２は、図３に示すように、第２ピストン部材７２１と、（第２ピストン部材７２１の他方側の端部に設けられ、）第１フリーピストン７１の流路７１１Ｒを開閉可能にするバルブ部材７２２とを備える。

第２ピストン部材７２１は、厚肉円筒状に形成された部材である。そして、第２ピストン部材７２１は、中心部にて軸方向に貫通する貫通孔７２１Ｈと、第２ピストン部材７２１の他方側に形成されるバルブ保持部７２１Ｖと、第２ピストン部材７２１の一方側に形成されるバネ受部７２１Ｓとを有する。
貫通孔７２１Ｈには、ロッド３の第２円柱部３２が貫通して設けられる。貫通孔７２１Ｈの内径は、第２円柱部３２の外径よりも大きい。また、第２ピストン部材７２１の外径は、シリンダ２の内径よりも小さく形成される。従って、第２ピストン部材７２１は、ロッド３およびシリンダ２に対して軸方向において移動可能に設けられる。また、第２ピストン部材７２１は、シリンダ２との間にシリンダ２内においてガスが流れる外側流路７２３を形成する。

バルブ保持部７２１Ｖは、軸方向の一方側に向けて凹む環状に形成される。そして、バルブ保持部７２１Ｖは、バルブ部材７２２を保持する。バルブ保持部７２１Ｖは、後述するように、バルブ部材７２２を保持した状態でバルブ部材７２２が環状溝７１１Ｔに対向する位置に形成される。

バルブ部材７２２は、環状に形成されるとともに変形可能に構成されたゴムなどの樹脂部材である。バルブ部材７２２は、上述のとおり、バルブ保持部７２１Ｖに取り付けられる。バルブ部材７２２は、環状溝７１１Ｔに接触した状態にて流路７１１Ｒを閉塞する。そして、バルブ部材７２２は、第１ピストン部材７１１の流路７１１Ｒにおけるガスの流れを閉じる。一方、バルブ部材７２２は、環状溝７１１Ｔに対して離れた状態にて流路７１１Ｒを開放する。そして、バルブ部材７２２は、第１ピストン部材７１１の流路７１１Ｒにおけるガスの流れを可能にする。

（コイルバネ７３の機能および構成）
コイルバネ（付勢部材）７３は、第２フリーピストン７２が第１フリーピストン７１の流路７１１Ｒを閉じる方向に第２フリーピストン７２を付勢する。
以下で、コイルバネ７３の機能および構成を具体的に示す。
コイルバネ７３は、一方側が円盤部材４１に接触し、他方側が第２ピストン部材７２１のバネ受部７２１Ｓに取り付けられる。そして、コイルバネ７３は、第２フリーピストン７２を他方側に設けられる第１フリーピストン７１の環状溝７１１Ｔへと押し付ける。そして、コイルバネ７３は、第２フリーピストン７２のバルブ部材７２２が第１フリーピストン７１の流路７１１Ｒを閉じる方向に第２フリーピストン７２を付勢する。

また、コイルバネ７３のバネ力は以下のように設定されている。
本実施形態のコイルバネ７３は、ロッド３の移動が停止し、第１フリーピストン７１の一方側と他方側との間に差圧がなく流路７１１Ｒにガスの流れが生じていない状態では伸びる。この状態において、コイルバネ７３は、第２フリーピストン７２のバルブ部材７２２が第１フリーピストン７１の流路７１１Ｒを閉じるように作用する。
そして、コイルバネ７３は、ロッド３が第１の速度Ｖ１（図４（ａ）参照）で移動することによって第１フリーピストン７１の一方側と他方側との間に差圧が生じて流路７１１Ｒにガスの流れが生じる際には縮む。この状態において、コイルバネ７３は、第２フリーピストン７２が第１フリーピストン７１から遠ざかりのバルブ部材７２２が流路７１１Ｒを開くように作用させる。
さらに、コイルバネ７３は、ロッド３が第２の速度Ｖ２（図４（ｂ）参照）で移動することによって円盤部材４１が第１フリーピストン７１に向けて移動した際には、縮んで密着長に達する。この状態において、コイルバネ７３は、第２フリーピストン７２のバルブ部材７２２が第１フリーピストン７１の流路７１１Ｒを閉じるように作用する。

（円盤部材４１およびピストンナット４２の機能および構成）
円盤部材４１は、本実施形態では、第１円柱部３１を内側に通す貫通孔を有する略円盤状の部材である。そして、円盤部材４１は、後述するコイルバネ７３の一方側の端部を支持する。
ピストンナット４２は、第１円柱部３１の雄ネジ部３１２（図１参照）に嵌め込まれる。そして、ピストンナット４２は、円盤部材４１を肩部３１１に向けて締め込む。

＜ガススプリング１の作用＞
次に、図５を用いて、ガススプリング１の作用について説明する。
図５は、本実施形態のガススプリング１の動作を説明するための図である。
図５（ａ）はガススプリング１の停止状態を示し、図５（ｂ）はガススプリング１の通常の開き状態を示し、図５（ｃ）はガススプリング１のロック状態を示す図である。
まず、ガススプリング１の停止状態（図５（ａ））からのガススプリング１の作用（動作原理）の概略を述べる。
ロッド３が第１の速度Ｖ１でロッド側ガス室Ｇ２へ移動する場合、ピストン部１０は、ロッド側ガス室Ｇ２とピストン側ガス室Ｇ１との間のガスの流れを許容する（いわゆる、ガススプリング１の通常の開き状態：図５（ｂ））。
これに対し、ロッド３が第２の速度Ｖ２でロッド側ガス室Ｇ２へ移動する場合、ピストン部１０は、ロッド側ガス室Ｇ２とピストン側ガス室Ｇ１とのガスの流れを遮断する（いわゆる、ガススプリング１のロック状態：図５（ｃ））。
以下で、ガススプリング１の停止状態、通常の開き状態、及びロック状態について詳述する。

（ガススプリング１の停止状態）
図５（ａ）に示すように、例えば、ユーザがドア１１０（図２参照）を手で押さえているような場合、ピストン側ガス室Ｇ１とロッド側ガス室Ｇ２とにおけるそれぞれのガス圧は同圧となる。このとき、コイルバネ７３が弾性力ｆｋ０によって第２フリーピストン７２を第１フリーピストン７１に向けて付勢する。これによって、環状溝７１１Ｔにバルブ部材７２２が押さえ付けられる。そして、流路７１１Ｒの一方側の端部がバルブ部材７２２により閉塞された状態となる。これによって、ピストン側ガス室Ｇ１とロッド側ガス室Ｇ２との間でガスが流れない状態が形成される。その結果、ロッド３がシリンダ２に対して移動せず、ガススプリング１が伸縮せずに長さが『停止』された状態が維持される。

（ガススプリング１の通常の開き状態）
次に、図５（ｂ）に示すように、例えばユーザがドア１１０（図２参照）を開く方向に操作し、ロッド３が他方側に向けて第１の速度Ｖ１で移動する（図５（ｂ）に示す白抜き矢印）。このとき、ロッド３の一方側の端部に設けられるピストン部１０が他方側に移動することによってロッド側ガス室Ｇ２の圧力がピストン側ガス室Ｇ１と比較して高くなる。

このときのピストン部１０における力の関係を具体的に説明すると、ロッド３の移動速度が第１の速度Ｖ１である場合、図５（ｂ）に示すように、第１摩擦力ｆ１１、第２摩擦力ｆ２１及びコイルバネ７３の弾性力ｆｋ１の和が、第１ピストン部材７１１の他方側と一方側との差圧に基づく力Ｆｐ１よりも大きくなる（（ｆ１１＋（−ｆ２１）＋ｆｋ１）＞Ｆｐ１）。なお、第２フリーピストン７２は、摺動性が良く、ロッド３、シリンダ２との間で摩擦力ｆ３をほとんど生じさせない（ｆ３≒０）。従って、ロッド３の移動速度が第１の速度Ｖ１である場合には、第１フリーピストン７１はロッド３に追従する。

そして、図５（ｂ）に矢印で示すように、第１ピストン部材７１１の流路７１１Ｒにガスが流れる。流路７１１Ｒに流れたガスは、第２フリーピストン７２を一方側へと押す。第２フリーピストン７２は、コイルバネ７３を縮ませながら一方側へと移動する。その結果、第２フリーピストン７２が第１フリーピストン７１から遠ざかる。これによって、バルブ部材７２２が環状溝７１１Ｔから離れ、流路７１１Ｒの一方側の端部が開放される。そして、第１ピストン部材７１１の他方側から一方側へとガスが流れる。

第１ピストン部材７１１の一方側へと流れたガスは、ピストン側ガス室Ｇ１にさらに流れる。ここで、ピストン側ガス室Ｇ１側において第１ピストン部材７１１の一方側の端面の受圧面積に対して、ロッド側ガス室Ｇ２側における第１ピストン部材７１１の他方側の端面およびロッド３（第３円柱部３３）他方側の端面の受圧面積の方が大きい。そのため、第１ピストン部材７１１がシリンダ２内を流れるガスから受ける力によって、第１ピストン部材７１１に接続するロッド３が他方側に向かう力が発生する。ユーザは、ドア１１０を開く方向に操作している状態であり、ロッド３が他方側に移動するように操作している。そして、上述のとおり、ロッド３が他方側に向かう力が生じることにより、ユーザによるドア１１０を開く操作がガススプリング１によって補助される。

（ガススプリング１のロック状態）
そして、例えば突風などが発生してドア１１０（図２（ｂ）参照）が煽られるなどした場合、ロッド３が他方側に向けて特定の速度Ｖｘよりも大きい第２の速度Ｖ２で移動する。そうすると、図５（ｃ）に示すように、ロッド側ガス室Ｇ２のガス圧がピストン側ガス室Ｇ１に対して著しく高くなる。

このときのピストン部１０における力の関係を具体的に説明すると、ロッド３の移動速度が第２の速度Ｖ２である場合、図５（ｃ）に示すように、第１摩擦力ｆ１２、第２摩擦力ｆ２２及びコイルバネ７３の弾性力ｆｋ２の和が、第１ピストン部材７１１の他方側と一方側との差圧に基づく力Ｆｐ２よりも小さくなる（（ｆ１２＋（−ｆ２２）＋ｆｋ２）＜Ｆｐ２）。従って、ロッド３の移動速度が第２の速度Ｖ２である場合には、第１フリーピストン７１はロッド３に追従しない。

そして、第１フリーピストン７１がシリンダ２において留まるため、他方側に向かう円盤部材４１によって、コイルバネ７３が押し縮められながら、第２フリーピストン７２が第１フリーピストン７１に押し付けられる。
さらに、ロッド３および円盤部材４１が他方側に向かうことで、最終的には、コイルバネ７３が密着長に達する。このとき、バルブ部材７２２が環状溝７１１Ｔを塞ぎ、流路７１１Ｒを通るガスの流れが遮断される。従って、第１フリーピストン７１は、より強固に他方側への移動が制限される。一方で、コイルバネ７３が密着長に達し、第２フリーピストン７２が第１フリーピストン７１に接触している。そのため、第１フリーピストン７１、第２フリーピストン７２およびコイルバネ７３によってロッド３の他方側の移動が制限される。その結果、ガススプリング１によってドア１１０の開放動作が停止する。このように、本実施形態のガススプリング１では、特定の速度Ｖｘよりも大きい第２の速度Ｖ２で伸びようとする動作が防止され、ユーザが意図しないピストンシリンダ装置の伸張動作を抑制する。

なお、上述した図５（ａ）の状態（ガススプリング１の『停止』された状態）と、図５（ｃ）の状態（ガススプリング１が『ロック』された状態）は、各々の状態後に外力（例えば、ユーザがドア１１０を開く操作による力）が入力された場合のガススプリング１の動作が異なる。
具体的には、（ガススプリング１の『停止』後に、）図５（ｂ）に示すような外力（例えば、ユーザがドア１１０を開く操作による力）が入力された場合、図５（ａ）に示すガススプリング１の『停止』された状態は、解放され、維持することができない。
これに対し、（ガススプリング１の『ロック』後に、）ガススプリング１のロック前に入力された力（例えば、例えば突風などが発生してドア１１０が開く方向に煽る力）と同一方向の力がガススプリング１に入力されたとしても、図５（ｃ）に示すようなガススプリング１がロックされた状態は、解放されず、維持することができる。

なお、ガススプリング１のロック状態を解除する際には、一例として以下の操作を例示することができる。
例えば、図５（ｃ）の状態（ガススプリング１が『ロック』された状態）において、ロッド３を一方側に移動させる操作（ユーザがドア１１０を閉じる方向の操作）を行うことで、円盤部材４１が一方側に移動する。これによって、コイルバネ７３が密着長から伸びる。さらに、ロッド３が一方側に向けて移動すると、ピストン側ガス室Ｇ１のガス圧が上昇する。そして、第１フリーピストン７１がロッド３に追従できない状態にて、ロッド３が一方側に移動することで、第１フリーピストン７１が肩部３２１に引っ掛かる。そして、図５（ａ）に示すように、ガススプリング１の停止状態と同じ状態であるロックされていない状態に戻る。

なお、本実施形態では、他方側に配置される第１フリーピストン７１に対して、一方側に配置されるバルブ部材７２２によって流路７１１Ｒを開閉する構成を採用したが、これに限定されるものではない。
例えば、一方側に第１フリーピストン７１を配置し、他方側からバルブ部材７２２によって流路７１１Ｒを開閉するように構成しても構わない。この場合には、流路７１１Ｒを有する第１フリーピストン７１は、ロッド３の移動にかかわらず自由に軸方向に移動できるように構成する。そして、バルブ部材７２２が、ロッド３の移動速度に応じてロッド３に追従したりロッド３に追従しなかったりするように設定すれば良い。

これによって、例えばロッド３が特定の速度Ｖｘよりも小さい第１の速度で移動している状態では、バルブ部材７２２がロッド３に追従して移動し、バルブ部材７２２が第１フリーピストン７１の流路７１１Ｒを開く状態が形成される。一方、例えばロッド３が特定の速度Ｖｘよりも大きい第２の速度Ｖ２で移動する状態では、バルブ部材７２２を保持する部材はロッド３に追従せずにシリンダ２に対して留まる。そして、円盤部材４１に押された第１フリーピストン７１がバルブ部材７２２に向けて移動する。最終的には、第１フリーピストン７１の流路７１１Ｒがバルブ部材７２２に接触する。そして、ロッド側ガス室Ｇ２とピストン側ガス室Ｇ１との間のガスの流れが遮断され、ロッド３の移動が固定される。
以上のように構成したガススプリングにおいても、特定の速度Ｖｘよりも大きい第２の速度Ｖ２で伸びようとする動作が防止され、ユーザが意図しないピストンシリンダ装置の伸張動作が抑制される。

また、本実施形態では、図２に示すように、車両本体１２０とドア１１０との間にガススプリング１を適用する例を用いて説明したが、この適用例に限定するものではない。本実施形態のガススプリング１は、伸縮する部材間や、開閉する部材間であれば、他の態様であっても適用することができ、その場合にユーザによる開閉操作や伸縮操作を補助することができる。

１…ガススプリング、２…シリンダ、３…ロッド、１０…ピストン部、７１…第１フリーピストン、７２…第２フリーピストン、７３…コイルバネ、７１１…第１ピストン部材、７１１Ｒ…流路、７１２…内側シール部材、７１３…外側シール部材、７２１…第２ピストン部材、７２２…バルブ部材

Claims (4)

1. 流体を収容する筒状のシリンダと、
   一方側の端部が前記シリンダ内に収納され、他方側の端部が前記シリンダの開口部から突出し、前記シリンダの軸方向に移動するロッドと、
   前記ロッドに貫通し、前記ロッドに対して移動可能であり、且つ、前記流体が収容される前記シリンダ内の空間を一方側の第１室と他方側の第２室とに区画するとともに前記第１室と前記第２室とを連絡する連絡部を有する移動部材と、前記ロッドに貫通し、前記ロッドに対して移動可能であり、前記移動部材の前記連絡部を開閉可能にする開閉部材と、を含む区画部と、
   を備えるピストンシリンダ装置。
2. 前記移動部材が特定の速度よりも小さい第１の速度で前記他方側に向けて移動した場合には、前記移動部材は前記ロッドに追従し、
   前記ロッドが前記特定の速度と同等または前記特定の速度よりも速い第２の速度で移動した場合には、前記移動部材は前記ロッドに追従しない
   請求項１に記載のピストンシリンダ装置。
3. 前記ロッドが前記特定の速度と同等または前記特定の速度よりも速い第２の速度で前記他方側に向けて移動した場合には、
   前記移動部材が前記ロッドとの間に生じる第１の摩擦力に基づいて受ける力と、前記移動部材が前記シリンダとの間に生じる第２の摩擦力に基づいて受ける力との和が、前記移動部材が前記流体の圧力に基づいて受ける力よりも小さくなるように設定されている
   請求項２に記載のピストンシリンダ装置。
4. 前記区画部は、更に、前記開閉部材が前記移動部材の前記連絡部を閉じる方向に前記開閉部材を付勢する付勢部材を備える
   請求項１に記載のピストンシリンダ装置。

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