JP6400703B2 - 油圧装置における可変負荷制御システム - Google Patents

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Description

本発明は、この明細書に記されているように、油圧負荷の発生の制御を目的とする、油圧装置における可変負荷制御システムに関する。
本発明は、例えば緩衝装置に適用可能であり、本発明のシステムを使用することにより、緩衝装置の最大圧縮で終了する一方の方向でのストロークにおける、また緩衝装置の最大伸張で終了する、先の方向とは反対の方向での他方のストロークにおける急激性の問題の軽減が達成され、その急激性の軽減は、とりわけ油圧装置の第1および第2ストロークの終了時に、特に最大伸張ストロークの終了時に制御される。
そのために、第1チャンバから別の第2チャンバへの油圧作動液の流動断面積がストローク終了まで漸進的に変化する油圧的減衰と機械的減衰とが第1および第2ストロークの終了時に組み合わされる。
現在、2つのアセンブリ部分、つまり、ロッド−ピストン一式で形成される第1部分および、その内部空間において油圧作動液の存在下でロッド−ピストン一式が滑動する管状構造ハウジングを含む第2部分を備える緩衝装置が知られている。この組立は、ロッド−ピストン一式の連動アセンブリの動きから対ハウジングの連動アセンブリの動きを切り離すことを可能にし、こうして油圧が、一方のアセンブリから他方へのアセンブリへの伝達が望ましくない振動数の一部または全体を減少させる。
緩衝装置がその機能を展開する物理的環境の幾何学的課題に注目すると、ハウジング内部で可能なピストンの最大ストローク（緩衝装置のストローク）には制限がある。
特定の装置において前記制限は、次に挙げる機械的ストッパーによって実行される。
−緩衝装置の最低長が制限される場合、それらのストッパーは、圧縮ストッパー、最大圧縮ストッパーなどとして知られている。
−緩衝装置の最大長が制限される場合、それらのストッパーは、リバウンドストッパー、最大伸張ストッパーなどとして知られている。
緩衝装置の特定の用途おいて、それらの機械的ストッパー機構の相対的急激性は、快適性の欠如、過剰な騒音、その利用における反復性による劣化などを原因として、好ましくない形で発生することがある。
目的を達成し、かつ前項に記された問題を防止するため、本発明は、前項に記された急激性の問題を効果的に軽減する、油圧装置における可変負荷制御システムを提案する。
油圧装置は、油圧作動液で満たされた上部チャンバと下部チャンバを分離するピストンに連動式で固定されたロッドが内部に位置する管状ハウジングを含み、ピストンとロッドの運動時において、それら2つの部材が管状ハウジングの内部を一緒に、相対的かつ軸方向に移動し、油圧作動液が一方のチャンバから他方のチャンバへ、それらチャンバの相対的容積を変えながら、しかし管状ハウジング内部において油圧作動液の共通総容積を常に保ちながら移動し、油圧装置は、最大伸張位置へ向かって進むピストンの一方の方向への移動に対して抵抗しながら圧縮されて働くスプリングをさらに含み、最大伸張位置への前記移動は、上部チャンバの容積を漸進的に減少させる。油圧装置は、スプリングが最大長となる最低伸張静止位置も採用する。
本発明の制御システムは、管状ハウジングの内部においてピストンの少なくとも一部の周囲に位置する開口弾性リングを含み、この開口弾性リングの両端部が中間スペースを画定し、このスペースを通って一方のチャンバから他方のチャンバへ両方向で油圧作動液の流量が移動し、ロッド−ピストン一式の運動を開口弾性リングにもたらす。
管状ハウジングは上部を含み、その上部の内部には下から上へ向かって狭まる少なくとも1つの管状空洞部が形成され、その管状空洞部の直径が拡大する下部縁は、油圧装置の静止位置で開口弾性リングの少なくとも外側部分が上に載る環状シートを介して環状ハウジングの下部とつながる。
開口弾性リングは、この開口弾性リングが収納される管状空洞部の大径と小径との間で画定された外径を有し、開口弾性リングの外径は、ピストンの外径よりも大きい。
ピストンが油圧装置の最大伸張位置へ向かって移動する間、開口弾性リングは、その外側で管状空洞部の内側面に接触し、開口弾性リングが油圧装置の最大伸張位置へ接近するにしたがって中間スペースの流動断面積を漸進的に変化させる。
ある実施では、開口弾性リングの中間スペースの最小通路区域は、スプリングの最大圧縮に一致する。
別の実施では、油圧装置の最大伸張位置におけるスプリングの最大圧縮の間、開口弾性リングの両端部は接触し、油圧作動液の流動中間スペースを完全に塞ぐ。
別の実施では、油圧装置の最大伸張位置におけるスプリングの最大圧縮は、螺旋が互いに接触するブロックを含む。
ピストンは、大径下部区間と、その周囲に開口弾性リングが遊びを有して係合する小径上部区間とを含む。
スプリングの下部端は、ロッドの周囲に適合し軸方向自由運動するワッシャに対し、前記ワッシャが着座するピストンの上方で係合する。
開口弾性リングは、ワッシャによって、およびピストンの下部区間によって、その軸方向運動が制限される。
ワッシャは、小径上部区間および大径下部区間を含む。スプリングの下部端は、その内側で前記ワッシャの上部区間に適合し、同時にそのスプリングは、前記ワッシャの下部区間の正面に突き当たる。
開口弾性リングは、開口弾性リングの外径と平坦基部との合流点に形成された角で、管状ハウジングの上部の管状空洞部の内側表面に接触する。
管状ハウジングの上部の管状空洞部は、円錐台形構造を含む。
次に、この明細書をより深く容易に理解できるように、かつ本明細書の一部を形成するものとして、数点の図を添付し、その中で説明的かつ非限定的に本発明の対象を表示する。
図1は、本発明の対象である、油圧装置における可変負荷制御システムの断面図を示している。油圧装置は、垂直方向に設けられた緩衝装置のことであり、図中では静止位置にある。 図２は先の図と類似の図を示し、その中で、圧縮されて働くスプリングが完全に圧縮され、螺旋が互いに接触する最大伸張ストロークの終点に油圧装置が位置している。 図３は先の図と類似の図を示し、その中で、油圧装置が中間位置に位置している。 図４は、本発明の可変負荷制御システムの一部を形成する第1ワッシャおよび開口弾性リングの斜視分解図を示している。 図５は、図1の切断線A-Bに沿った断面図を示している。 図６は、図2の切断線C-Dに沿った断面図を示している。
図に示された油圧装置は、車両用の垂直方向に配置された緩衝装置であり、油圧作動液で満たされた上部チャンバと下部チャンバを分離するピストン（3）に連動式で固定されたロッド（2）が内部に位置する管状ハウジング（1）を含み、ロッド（2）とピストン（3）の一式が管状ハウジング（1）に対して相対的かつ軸方向に同ハウジングの内部を移動する緩衝装置の運動時において、油圧作動液が一方のチャンバから他方のチャンバへ、それらのチャンバの容積を変えながら移動し、それらの容積は、各瞬間におけるピストン（3）の相対的な位置によって異なる。
ピストン（3）は、遊びをもって、つまり、ピストン（3）の周囲と管状ハウジング（1）の内側面との間に環状スペースが存在する形で、管状ハウジング（1）の内部に位置する。
図に示された緩衝装置は、圧縮に対して働くスプリング（4）も含み、緩衝装置が、上方へ向かう、かつ緩衝装置の最大伸張に向かう第1ストロークに沿って動くときに、スプリング（4）は抵抗を示しながら圧縮され、その一方で、緩衝装置が最大圧縮静止位置へ向かう第2ストロークに沿って動くときに、スプリング（4）は、その長さを拡張しながら圧縮抵抗の低下を示す。
この前提に基づいて、本発明のシステムは、上部チャンバと下部チャンバとの間の油圧作動液の流動を調整し、こうして緩衝装置が機能する間における油圧負荷を制御することからなる。
そのために、スプリング（4）の下部端の内側に固定されたワッシャ（5）が設けられ、同時にこのワッシャ（5）は、ピストン（3）の上方でロッド（2）の周囲に係合され、かつ誘導される。ワッシャ（5）は、スプリング（4）の一端が直径方向に嵌り込む小径上部区間（5a）と、前記スプリング（4）が軸方向に突き当たる正面（5c）を有する大径下部区間（5b）とを有している。
ピストン（3）は、小径上部区間（3a）と大径下部区間（3b）とを含んでいる。
本発明の特に重要な部品は、管状ハウジング（1）の内部に位置する開口弾性リング（6）である。この開口弾性リング（6）は、ピストン（3）の小径上部区間（3a）の高さに位置し、その一方で、ピストン（3）の大径下部区間（3b）の上には、前記開口弾性リング（6）の下部が載る。
開口弾性リング（6）の上方にはワッシャ（5）が位置し、このワッシャのために、開口弾性リング（6）は前記ワッシャ（5）の上方に位置することも、ピストン（3）の下方に位置することも決してできない。
管状ハウジング（1）は、上部と、上部の下に設けられた下部とを含み、それら2つの部分の合流点には、緩衝装置が静止位置にあるとき、つまり、スプリング（4）が最も伸張した位置にあってワッシャ（5）を介してピストン（3）に圧力を加えるときに、開口弾性リング（6）の外側部分が載る環状シート（7）が管状ハウジング（1）の内部に形成される。
管状ハウジング（1）の上部は、その内部に少なくとも1つの円錐台形空洞部（8）を含み、その下部縁は、環状シート（7）を介して管状ハウジング（1）の下部とつながる。これに対して管状ハウジング（1）の下部は、その内部に円筒形空洞部（9）を含んでいる。
圧縮に対して働くスプリング（4）は、先に説明したように、その下部端でワッシャ（5）に固定され、その一方で、スプリング（4）の上部端は、リングまたは平坦ワッシャ（11）など他のストッパーによって管状ハウジングの上部の内側面に固定される。
他方で、開口弾性リング（6）の両端部の間には、緩衝装置が運動する間に、上部チャンバから下部チャンバへ、および下部チャンバから上部チャンバへ油圧作動液が移動する中間スペース（10）が画定され、前記中間スペースは、後で説明するように、開口弾性リング（6）の相対的運動の間に変化する。
緩衝装置の様々な部材の相対的な位置に応じて、ロッド（2）は、緩衝装置の伸張ストロークの間上昇する。したがって緩衝装置の負荷制御システムが機能を開始する前の瞬間において、ロッド（2）は、ピストン（3）が他のいずれの部材とも接触しない位置にある。つまり、ピストン（3）は、管状ハウジング（1）の両部分を分離する環状シート（7）に合致する、管状ハウジング（1）の直径の変化が始まる区域の下の、高さの低い管状ハウジング（1）の区域にある。
この状態において、スプリング（4）はワッシャ（5）に圧力をかけ、同様にこのワッシャ（5）は開口弾性リング（6）に圧力をかけ、管状ハウジング（1）の環状シート（7）に寄り掛かった位置に保持する。油圧作動液は自由に動き、一方のチャンバから他方のチャンバへ移動する。
緩衝装置がその最大伸張位置へ向かって運動するとき、次のように機能する。
−ピストン（3）の上部面はワッシャ（5）の下部面に接触する。開口弾性リング（6）は、ピストン（3）の一部を形成する小径上部区間（3a）の周囲に収納される。
−ピストン（3）およびワッシャ（5）で形成される一式は、スプリング（4）を圧縮し、管状ハウジング（1）の環状シート（7）に対して開口弾性リング（6）が保持する圧力を解放する。こうして、開口弾性リング（6）の上方の区域つまり上部チャンバに収納された油圧作動液の内部における圧力が、ピストン（3）の上昇とともに高まることによって、開口弾性リング（6）が、ピストン（3）の外径（3a）と外径（3b）との間で、過渡的に正面（3c）においてピストン（3）に対して寄り掛かる。図4にそれらの部材を詳細に示す。
−管状ハウジング（1）の上部の円錐台形空洞部（8）の可変幾何形状は、管状ハウジングの直径がスプリング（4）の圧縮方向で上へ向かって縮小するため、ロッド（2）とピストン（3）の伸張方向で小さくなり、前記可変幾何形状は、開口弾性リング（6）の外側表面に対し、同リングの外径（6a）で接触する。
−管状ハウジング（1）、ピストン（3）および開口弾性リングの間における幾何学的交差は、液の通路区域を構成する中間スペース（10）の縮小を発生させる。最初、その中間スペース（10）は、管状ハウジング（1）の円錐台形空洞部（8）の内側表面に外径（6a）が初めて接触するまで保持される、完全に開いた第1通路として画定されている。続いて、開口弾性リング（6）が上昇するにしたがって、円錐台形空洞部（8）の直径の漸進的な縮小が、前記開口弾性リング（6）の両自由端の間で画定された中間スペース（10）の流動断面積を縮小させていく。開口弾性リング（6）は、開口弾性リング（6）の外径（6a）と正面が合流する環状角（6c）で円錐台形空洞部（8）の内側表面に対して接触する。
−管状ハウジング（1）の円錐台形空洞部（8）の変化が終わる時点で、開口弾性リング（6）の外径（6a）の縮小は、開口弾性リング（6）の両端の間で画定された中間スペース（10）の流動断面積の縮小を発生させている。開口弾性リング（6）の両端の間で画定された中間スペース（10）は、開口弾性リング（6）が特定の高さで円錐台形空洞部（8）の内側表面と接触するときに、最小通路区域（10a）を形成し、その一方で、その開口弾性リング（6）が円錐台形空洞部（8）の内側表面と接触しないときは、最大通路区域（10b）を形成する。
緩衝装置の最大伸張位置へ向かうストロークが達成されると、スプリング（4）は、その螺旋が接触して1つのブロックを形成し（図2）、これによって、スプリング（4）、ピストン（3）およびワッシャ（5）で形成される一式は、システムの機械的ストッパーとして働く。
開口弾性リング（6）の直径（6a）の、および、したがって中間スペース（10）の制御された縮小による最小通路区域（10a）と最大通路区域（10b）との間の制御された推移は、ロッド（2）およびピストン（3）が緩衝装置の最大伸張へ向かって上昇するにしたがって負荷増大を発生させる。液の通路区域が縮小すると、速度が低下し、かつ開口弾性リング（6）の上方に発生した上部チャンバにおける圧力が増大する。
中間スペース（10）に該当する通路区域が小さくなるほど、開口弾性リング（6）の上方の上部チャンバにおける圧力が大きくなる。この圧力現象は、ピストン（3）を介してロッド（2）に伝達され、それによって、ロッド（2）が完全に停止するまで止まらない緩衝装置の伸張運動に対する反対力を発生させる。
緩衝装置の伸張運動とは逆の圧縮ストロークが開始されると、ロッド（2）が下降し、したがってピストン（3）が開口弾性リング（6）を引きずるのを止め、開口弾性リング（6）の内径（6b）とロッド（2）の直径との間の液通路が拡大し、したがって圧力の発生が止まる。スプリング（4）は、管状ハウジング（1）の環状シート（7）に寄り掛かる静止スタート位置へ開口弾性リング（6）を戻すまで、ワッシャ（5）を介して同リングを押す。強調できることとして、図4の斜視図で非限定的な例として示されているように、設計の基本的な幾何学的形状は、ロッド（2）の軸線に沿った回転ごとに発生する傾向がある。しかしながら、このことは義務づけられたことではない、なぜなら、最終的な形状は、達成が望まれる区域の変化によって、および、重量、耐久性、慣性など他の仕様によって左右されるからである。
本発明における設計上の利点の1つは、開口弾性リング（6）の外径（6a）および同リング（6）の中間スペース（10）の変動に従って、中間スペース（10）に合致する通路区域の継続的な管理を最適化するため部品の最終仕上げを部品ごとに行えることである。この点において以下を意識する。
−先に述べたように、開口弾性リング（6）は本発明にとって不可欠な部材である、なぜなら、油圧作動液の通路区域の継続的かつ入念な管理は、類似の性格を有する他の発明とは逆に、同区域の幾何形状の大きな変化に左右されるからである。
この意味において開口弾性リング（6）の幾何形状は、図4に示された幾何形状のみに縛られるものではなく、開口部は、平行な壁、角度のついた壁、半径を有する壁などを用いて、寸法および形状に変動があってもよい。
さらに、凹み、穴、あるいは一般的に、通路区域が変動する方式に貢献する任意の種類の溝を備えてもよい。
また、打ち出し、焼結、押出と曲げ加工、機械加工など、様々な方法によって、および、鋼、青銅、アルミニウムなど、機能する間に必要とされる応力に耐えることができる任意の材料で製造できることも指摘できる。
ピストン（3）は、開口弾性リング（6）の支持機能、下部区間（3b）の大外径（3d）による開口弾性リング（6）の区域の内側制限機能、およびロッド（2）への力の伝達部材機能を果たす。ピストン（3）の上部区間（3a）は、識別番号（3e）で言及される小外径を有する。
再度述べておくが、その幾何形状は、以下で完結されているように、図示された幾何形状のみに縛られるものではない。
ピストン（3）の大外径（3d）と小外径（3e）の達成は、ピストン一式の下部部品がロッド（2）と連動して働き、かつピストン一式を引っ張るのであれば、1つまたは複数の部品を使用して実現することができる。前記下部部品は、溶接、金具で留めるなどによってロッド（2）に結合することができる。
凹み、穴、あるいは一般的に、開口弾性リング（6）の中間スペース（10）の通路区域が同リングの弾性変形時に変動する方式に積極的に貢献する任意の種類の溝を備えてもよい。
大外径（3d）および開口弾性リング（6）の作業スペースを生み出す1つの部品または複数の部品は、施された溝もしくは穴の応力および複雑さに応じて、金属、化合物またはプラスチック製の材料で作製することができる。
管状ハウジング（1）は、部材一式を取り込み、かつ開口弾性リング（6）を内部で誘導する内側幾何形状を提供する。さらに、その幾何形状は、図中に示された形状のみに縛られるものではない。
このように直径の変化は、直管に対する工程によって、もしくは、縮小、拡張、機械加工などの工程によって、または補填物を加えることで達成することができる。
ワッシャ（5）は、スプリング（4）の支持物として働き、開口弾性リング（6）が位置するスペースを上部側から固定し、さらに、ストッパーの作用が停止すると、スプリング（4）の作用で同リングをスタート位置まで押す。スプリング（4）の幾何形状に関係して、ワッシャ（5）は排除可能になることがあり、その場合、スプリング（4）が開口弾性リング（6）を直接支持することになる。
ワッシャ（5）は、高耐久性を保証するため金属でも、支持時における柔軟さおよび騒音欠如を保証するためプラスチック材または化合物でも製造することができる。
スプリング（4）は、一式をその静止スタート位置へ戻すこと、および位置によって異なる負荷をもたらすことを引き受ける。負荷の発生および元位置への一式の返送を最適化するため、スプリング（4）は、一定剛性または可変剛性を有し、形状およびサイズに関して選択が自由な断面を有するワイヤーを用いて、もしくはリングを累積することで製造することができる。スプリング（4）は、管状ハウジング（1）の内部で自由に働くことも、あるいは干渉物によって、もしくはワッシャ（5）に類似の追加部品を用いることで固定することもできる。
本発明の汎用性および接合適性ゆえに、一式は、様々な用途において位置させて利用することができる。緩衝装置に関して、本発明は、油圧式リバウンドストッパーまたは油圧式圧縮ストッパーとして適用することができる。どのような緩衝装置技術にも有効であり、緩衝装置の本体もしくは、例えば油圧作動液リザーブチャンバなどの隣接体に取り付けることができる。
一般的に本発明は、構造物（太陽光パネル、建築用の金属構造物など）もしくは自動車で見られるような機械的−油圧的ストローク終点を提供するため、固定式構造物もしくは可動式構造物の一部を形成するために使用される任意の油圧装置に適用することができる。
図中で採用されているナンバリングを考慮して、油圧装置における可変負荷制御システムに関して明細書で使用する用語を次のように定める。
1.- 管状ハウジング
2.- ロッド
3.- ピストン
3a.- 上部区間
3b.- 下部区間
3c.- 正面
3d.- 大外径
3e.- 小外径
4.- スプリング
5.- ワッシャ
5a.- 上部区間
5b.- 下部区間
5c.- 正面
6.- 開口弾性リング
6a.- 外径
6b.- 内径
6c.- 角
7.- 環状シート
8.- 管状空洞部
9.- 円筒形空洞部
10.- 中間スペース
10a.- 最小通路区域
10b.- 最大通路区域
11.- 平坦ワッシャ

Claims (10)

  1. 油圧装置は、油圧作動液で満たされた上部チャンバと下部チャンバを分離するピストンに連動式で固定されたロッドが内部に位置する管状ハウジングを含み、ピストンとロッドの運動時において、それら2つの部材が管状ハウジングの内部を一緒に、相対的かつ軸方向に移動し、油圧作動液が一方のチャンバから他方のチャンバへ、それらチャンバの相対的容積を変えながら移動し、油圧装置は、最大伸張位置へ向かって進むピストンの一方の方向への移動に対して抵抗しながら圧縮されて働くスプリングをさらに含み、最大伸張位置への前記移動は、上部チャンバの容積を漸進的に減少させ、油圧装置は、スプリングが最大長となる最低伸張静止位置も採用することができる、油圧装置における可変負荷制御システムであって、
    管状ハウジング（1）の内部においてピストン（3）の少なくとも一部の周囲に位置する開口弾性リング（6）を含み、この開口弾性リング（6）の両端部が中間スペース（10）を画定し、このスペースを通って一方のチャンバから他方のチャンバへ両方向で油圧作動液の流量が移動し、ロッド（2）−ピストン（3）一式の運動を開口弾性リング（6）にもたらし、
    管状ハウジング（1）は上部を含み、その上部の内部には下から上へ向かって狭まる少なくとも1つの管状空洞部（8）が形成され、その管状空洞部の直径が拡大する下部縁は、油圧装置の静止位置で開口弾性リング（6）の少なくとも外側部分が上に載る環状シート（7）を介して環状ハウジング（1）の下部とつながり、
    開口弾性リング（6）は、この開口弾性リング（6）が収納される管状空洞部（8）の大径と小径との間で画定された外径（6a）を有し、開口弾性リング（6）の外径（6a）は、ピストン（3）の外径よりも大きく、
    ピストン（3）が油圧装置の最大伸張位置へ向かって移動する間、開口弾性リング（6）は、その外側で管状空洞部（8）の内側面に接触し、開口弾性リング（6）が油圧装置の最大伸張位置へ接近するにしたがって中間スペース（10）の流動断面積を漸進的に変化させることを特徴とする油圧装置における可変負荷制御システム。
  2. 開口弾性リング（6）の中間スペース（10）の最小通路区域（10a）がスプリング（4）の最大圧縮に一致することを特徴とする請求項1に記載の油圧装置における可変負荷制御システム。
  3. スプリング（4）の最大圧縮の間、開口弾性リング（6）の両端部は接触し、中間スペース（10）を完全に塞ぐことを特徴とする請求項1に記載の油圧装置における可変負荷制御システム。
  4. 油圧装置の最大伸張位置におけるスプリング（4）の最大圧縮は、螺旋が互いに接触するブロックを含むことを特徴とする請求項2または3に記載の油圧装置における可変負荷制御システム。
  5. ピストン（3）は、大径下部区間（3b）と、その周囲に開口弾性リング（6）が遊びを有して係合する、小径上部区間（3a）とを含むことを特徴とする請求項1から4のいずれか一項に記載の油圧装置における可変負荷制御システム。
  6. スプリング（4）の下部端は、ロッド（2）の周囲に適合し軸方向自由運動するワッシャ（5）に対し、前記ワッシャ（5）が着座するピストン（3）の上方で係合することを特徴とする請求項1から5のいずれか一項に記載の油圧装置における可変負荷制御システム。
  7. 開口弾性リング（6）は、ワッシャ（5）によって、およびピストン（3）の下部区間（3b）によって、その軸方向運動が制限されることを特徴とする請求項5または6に記載の油圧装置における可変負荷制御システム。
  8. ワッシャ（5）は、小径上部区間（5a）および大径下部区間（5b）を含み、スプリング（4）の下部端は、その内側でワッシャ（5）の上部区間（5a）に適合し、同時にそのスプリング（4）は、ワッシャ（5）の下部区間（5b）の正面（5c）に突き当たることを特徴とする請求項6または7に記載の油圧装置における可変負荷制御システム。
  9. 開口弾性リング（6）は、開口弾性リング（6）の外径（6a）と平坦基部との合流点に形成された角（6c）で管状空洞部（8）の内側表面に接触することを特徴とする請求項1から8のいずれか一項に記載の油圧装置における可変負荷制御システム。
  10. スプリング（4）は円錐台形構造を含むことを特徴とする請求項1から9のいずれか一項に記載の油圧装置における可変負荷制御システム。
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