特許 7653871 ガスストラット、ガスストラットの製造方法、およびガスストラットを備えたフラップの駆動装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2025-03-21

(45)【発行日】2025-03-31

(54)【発明の名称】ガスストラット、ガスストラットの製造方法、およびガスストラットを備えたフラップの駆動装置

(51)【国際特許分類】

   F16F 9/00 20060101AFI20250324BHJP

   F16F 9/52 20060101ALI20250324BHJP

   F16F 9/02 20060101ALI20250324BHJP

   F16F 9/32 20060101ALI20250324BHJP

【ＦＩ】

F16F9/00 A

F16F9/52

F16F9/02

F16F9/32 J

【請求項の数】 15

【外国語出願】

(21)【出願番号】P 2021142064

(22)【出願日】2021-09-01

(65)【公開番号】P2022046433

(43)【公開日】2022-03-23

【審査請求日】2024-05-28

(31)【優先権主張番号】10 2020 123 636.0

(32)【優先日】2020-09-10

(33)【優先権主張国・地域又は機関】DE

(73)【特許権者】

【識別番号】514062655

【氏名又は名称】スタビラス ゲ―エムベーハー

(74)【代理人】

【識別番号】110000442

【氏名又は名称】弁理士法人武和国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】アレクサンダー ライザー

(72)【発明者】

【氏名】ウルリッヒ プロブスト

(72)【発明者】

【氏名】フェリックス バイーブ

【審査官】大谷 謙仁

(56)【参考文献】

【文献】特開２００６－３４９１８２（ＪＰ，Ａ）

【文献】米国特許出願公開第２００７／００４５９１６（ＵＳ，Ａ１）

【文献】韓国公開特許第１０－２００６－０１３１６９５（ＫＲ，Ａ）

【文献】独国特許出願公開第１０２００５０３８１１５（ＤＥ，Ａ１）

【文献】実開昭６３－１２５２３９（ＪＰ，Ｕ）

【文献】実開昭５９－０１３７３５（ＪＰ，Ｕ）

【文献】特開２０１９－０５２６７２（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｆ１６Ｆ ９／００

Ｆ１６Ｆ ９／５２

Ｆ１６Ｆ ９／０２

Ｆ１６Ｆ ９／３２

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

ａ．作動ガスが充填された内側作動空間（１ａ）を包囲する作動シリンダ（１）と、
ｂ．前記内側作動空間（１ａ）内に、ストローク軸（Ｈ）に沿って変位可能に取り付けられた作動ピストン（２）と、
ｃ．前記ストローク軸（Ｈ）に沿った部分長に亘って前記作動シリンダ（１）を包囲する均圧シリンダ（１２）と、
ｄ．前記作動シリンダ（１）と前記均圧シリンダ（１２）との間において、前記ストローク軸（Ｈ）に対して径方向に位置する均圧空間（１６ａ）に配置され、温度の上昇に伴って膨張する均圧媒体と、
を備えるガスストラット（５０）であって、
前記ガスストラット（５０）は、
ｅ．前記作動シリンダ（１）と前記均圧シリンダ（１２）との間において、前記ストローク軸（Ｈ）に対して径方向に位置する外側作動空間（１２ａ）と、
ｆ．前記ストローク軸（Ｈ）に対して径方向に前記作動シリンダ（１）を包囲する均圧ピストン（１０）と、
ｇ．前記作動シリンダ（１）と前記均圧シリンダ（１２）との間において、前記ストローク軸（Ｈ）に対して径方向に位置する復元空間（１５ａ）に配置された復元媒体と、
をさらに備え、
前記外側作動空間（１２ａ）は、前記作動シリンダ（１）の側壁に多数の開口部（１ｂ）を設けることにより、ガス導通状態で前記内側作動空間（１ａ）に接続され、
前記均圧ピストン（１０）は、
前記ストローク軸（Ｈ）に沿って変位可能に取り付けられ、
前記ストローク軸（Ｈ）に直交する方向の一方の側で前記外側作動空間（１２ａ）を区画し、
作動媒体の圧力および前記均圧媒体の圧力を受けることにより、前記外側作動空間（１２ａ）の容積を増大させ、
前記復元媒体の圧力を受けることにより、前記外側作動空間（１２ａ）の容積を減少させる、
ことを特徴とするガスストラット（５０）。

【請求項2】

前記均圧ピストン（１０）は、前記均圧シリンダ（１２）内に完全に配置されている、
ことを特徴とする請求項１に記載のガスストラット（５０）。

【請求項3】

前記外側作動空間（１２ａ）は、前記ストローク軸（Ｈ）に沿って前記均圧空間（１６ａ）と前記復元空間（１５ａ）との間に配置されている、
ことを特徴とする請求項１に記載のガスストラット（５０）。

【請求項4】

前記均圧媒体の圧力を受けると、前記ストローク軸（Ｈ）に沿って均圧ピストン（１０）の方向へ移動することで前記均圧空間（１６ａ）から排出可能に構成されたタペット（１１０）を備える、
ことを特徴とする請求項１に記載のガスストラット（５０）。

【請求項5】

前記タペット（１１０）の前記ストローク軸（Ｈ）に直交する方向の断面積は、前記均圧ピストン（１０）の前記ストローク軸（Ｈ）に直交する方向の断面積より小さい、
ことを特徴とする請求項４に記載のガスストラット（５０）。

【請求項6】

前記均圧シリンダ（１２）には、前記ストローク軸（Ｈ）に沿って前記作動シリンダ（１）を超えた位置に少なくとも１つの余長（１２ｂ）が形成され、
前記少なくとも１つの余長（１２ｂ）は、その一部に前記復元空間（１５ａ）を含む、
ことを特徴とする請求項１に記載のガスストラット（５０）。

【請求項7】

前記作動ピストン（２）に締結され、前記作動シリンダ（１）内に前記ストローク軸（Ｈ）に沿って変位可能に取り付けられたピストンロッド（６）を備え、
前記ストローク軸（Ｈ）に沿って前記ピストンロッド（６）から離れる側の前記作動シリンダ（１）の端部に、余長（１２ｂ）が形成されている、
ことを特徴とする請求項６に記載のガスストラット（５０）。

【請求項8】

前記外側作動空間（１２ａ）の前記ストローク軸（Ｈ）に直交する方向の直径は、前記均圧空間（１６ａ）および前記復元空間（１５ａ）の前記ストローク軸（Ｈ）に直交する方向の直径の両方、またはいずれか一方の直径より小さい、
ことを特徴とする請求項１に記載のガスストラット（５０）。

【請求項9】

前記均圧シリンダ（１２）は、前記均圧空間（１６ａ）、前記外側作動空間（１２ａ）、および前記復元空間（１５ａ）を前記ストローク軸（Ｈ）に対して径方向に包囲し、
前記均圧シリンダ（１２）の前記ストローク軸（Ｈ）に直交する方向の直径は、前記均圧空間（１６ａ）および前記復元空間（１５ａ）の領域の両方、またはいずれか一方の領域において、前記外側作動空間（１２ａ）の領域より広く設ける、
ことを特徴とする請求項７に記載のガスストラット（５０）。

【請求項10】

前記復元媒体はガスである、
ことを特徴とする請求項１に記載のガスストラット（５０）。

【請求項11】

ａ．前記復元空間（１５ａ）は、前記ストローク軸（Ｈ）に沿って変位可能に取り付けられた増倍ピストン（１７）を含み、
ｂ．前記増倍ピストン（１７）は、前記復元空間（１５ａ）を、前記均圧ピストン（１０）に接する液体空間（１８ａ）と、前記均圧ピストン（１０）から気密に分離される気体空間（１９ａ）とに分割し、
ｃ．前記液体空間（１８ａ）には作動油が充填されており、前記気体空間（１９ａ）にはガス状の前記復元媒体が充填され、
ｄ．前記増倍ピストン（１７）の前記ストローク軸（Ｈ）に直交する方向の断面積は、前記均圧ピストン（１０）の前記ストローク軸（Ｈ）に直交する方向の断面積よりも大きい、
ことを特徴とする請求項１に記載のガスストラット（５０）。

【請求項12】

ガスストラット（５０）の製造方法であって、
ａ．前記ガスストラット（５０）の前記作動シリンダ（１）を前記ガスストラット（５０）の前記均圧シリンダ（１２）内に配置する配置工程と、
ｂ．前記配置工程の後で、前記ガスストラット（５０）の前記復元媒体、前記均圧ピストン（１０）、および前記均圧媒体を、前記作動シリンダ（１）と前記均圧シリンダ（１２）の間の空間に充填する充填工程と、
ｃ．前記配置工程の後で、前記ガスストラット（５０）の前記作動ピストン（２）と前記作動ガスを前記作動シリンダ（１）に導入する導入工程と、
ｄ．前記充填工程および前記導入工程の後で、前記作動シリンダ（１）および前記均圧シリンダ（１２）を気密に閉止する閉止工程と、
を有することを特徴とする請求項１に記載のガスストラット（５０）の製造方法。

【請求項13】

ａ．前記作動ガスを前記内側作動空間および外側作動空間（１ａ、１２ａ）へ導入する導入工程と、前記復元媒体としての前記作動ガスを前記ガスストラット（５０）の前記復元空間（１５ａ）へ充填する充填工程を、同時に行い、
ｂ．前記導入工程および前記充填工程の後で、前記作動媒体の一部を前記内部作動空間および外部作動空間（１ａ，１２ａ）から抜き取る工程を含む、
ことを特徴とする請求項１２に記載の方法。

【請求項14】

前記均圧シリンダ（１２）の前記ストローク軸（Ｈ）に対する横方向の直径は、前記均圧空間（１６ａ）および前記復元空間（１５ａ）の領域の両方、またはいずれか一方の領域において、前記外側作動空間（１２ａ）の領域より広く設ける工程を含む、
ことを特徴とする請求項１２に記載の方法。

【請求項15】

フラップの駆動装置であって、
ａ．前記フラップを支持するために設けられた請求項１に記載の前記ガスストラット（５０）と、
ｂ．前記フラップを駆動するための電気機械駆動装置と、
を備えることを特徴とするフラップの駆動装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本願発明は、作動ガスが充填された内側作動空間を包囲する作動シリンダと、ストローク軸に沿って変位可能に内側作動空間内に取り付けられる作動ピストンと、ストローク軸に沿った部分長に亘って作動シリンダを包囲する均圧シリンダと、作動シリンダと均圧シリンダとの間において、ストローク軸に対して径方向に位置する均圧空間に配置され、温度の上昇に伴って膨張する均圧媒体と、を備えるガスストラットに関する。

【0002】

さらに、本願発明は、上記ガスストラットを製造する方法、および上記ガスストラットを有するフラップの駆動装置に関する。

【背景技術】

【0003】

ガスストラットに用いられるガスは、温度Ｔが上昇するに連れて膨張し、温度Ｔが降下するに連れて収縮する。または、体積Ｖが一定の場合、ガス圧力ｐは上昇または下降する（典型的なガスでは、ｐ×Ｖ＝ｎ×Ｒ×Ｔに基づく）。そのため、ガスストラットにて与えられるばね力も温度に依存する。多くの用途において、ばね力の温度依存により問題が発生することから、これを補償することが重要である。

【0004】

例えば、従来のガスストラットを車両のテールゲートで使用する場合、テールゲートの開状態を確実に維持するために、低温（例えば－３０℃～０℃）でも十分にばね力を発揮するよう、あらゆる温度に対して求められる以上に強力にガスストラットを構成する必要がある。従来のガスストラットは、通常は中間温（例えば０℃から２５℃）で作動し、求められるばね力よりも強いばね力を有するため、このように構成されたガスストラットに対してテールゲートを閉じようとすると、自動駆動装置が出力する必要なモータ電力が平均的に増加してしまう。モータ電力の出力量を増加させるためには、大型で重量の大きいモータが必要となり、モータの電力消費が高くなるため望ましくない。さらに、手動操作でテールゲートを閉じる場合にも、従来のガスストラットを圧縮するためには大きな力が必要なため、中高温（例えば２５℃以上）において得られるはずの操作のしやすさは低減してしまう。

【0005】

欧州特許出願公開第１７９５７７７号明細書には、均圧ピストン装置と作動シリンダとを備え、作動媒体で充填された作動室が、均圧ピストン装置と作動シリンダとで区画されたガスストラットが開示されている。均圧ピストン装置は均圧空間内に設けられ、温度の上昇に伴って膨張する作動媒体および均圧媒体の圧力を受けることで作動空間の容積を増大させる。このように、温度に依存する作動媒体の容量を適応させることで、均圧媒体は、ガスストラットのばね力の温度依存を低減する。

【0006】

現在、ガスストラットのばね力の温度依存を補償することを目的に、以下の従来技術が提供されている。
ａ．例えば、独国特許出願公開第１１２００６０００３３５号明細書に記載のテンパー駆動バルブを使用して、低温時に追加容量を使用して温度補償をする技術
ｂ．ばねストラットの使用、特に、ガスストラットと機械ばねを組み合わせた技術
ｃ.欧州特許出願公開第１７９５７７７号明細書に記載の均圧媒体を使用して温度依存を低減する技術。

【0007】

上記ａの技術では、追加容積を使用するため、温度補償の程度およびばね定数の変化の程度は制限される。また、ａの技術によるガスストラットの全長は、シンプルなガスストラットの全長よりもかなり大きくなる。

【0008】

上記ｂの技術では、十分な寸法のばねストラットを生産するコストが非常に高く、また重量が大きくばね定数の観点から好ましくない。また、ｂの技術では、温度依存を完全に克服できない。

【0009】

上記ｃの技術は技術的に非常に複雑であり、よって、特に組み立てに関するコストが高くなる。また、一定の作動条件下では、均圧空間に非常に高い圧力が発生する可能性があり、ガスストラットのシール手段および管に大きな負荷がかかる。さらに、ｃの技術によるガスストラットでは、作動空間を長く設けることで温度が補償されることから、その全長が長くなってしまう。このように、ｃの技術によるガスストラットは非補償型ガスストラットと比較して寸法がかなり大きく、適用可能な用途が明らかに制限される。

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0010】

本願発明の目的は、使用に際して汎用性があり、ばね力の温度依存をできるだけ低く抑えることのできる、安価で耐久性のあるガスストラットを提供することである。さらに、本願発明の目的は、できるだけ安価で信頼性のあるガスストラットの製造方法を提供することである。

【課題を解決するための手段】

【0011】

上記目的は、請求項１に記載のガスストラットにて達成可能である。同様に、上記目的は、請求項８に記載の製造方法および請求項１０に記載の駆動装置にて達成可能である。効果的な構成は、従属する請求項の記載にて明らかにされる。

【発明を実施するための形態】

【0012】

本願発明に係るガスストラットは、作動ガスが充填された内側作動空間を包囲する少なくとも１つの作動シリンダを備える。作動シリンダは、例えば、ほぼ中空円筒状に形成され、ストローク軸と同軸に配置可能である。また、後述する作動ガスの外側作動空間との多数の接続部を除いて、作動シリンダは作動空間を気密に包囲する。作動ガスは、例えば、窒素、またはガスストラットを充填するために一般的に知られている別のガスである。ガスストラットをできるだけ容易に製造できるよう、作動シリンダは一体型に設けられることが好ましい。

【0013】

また、本願発明に係るガスストラットは、内側作動空間内に、ストローク軸に沿って変位可能に取り付けられる少なくとも１つの作動ピストンを備える。作動ピストンは、従来のガスストラットと同様に、作動空間を２つの作動室に分割する。また、ガスストラットに接続された構成要素の作動シリンダに対する運動を伝達するピストンロッドに対し、作動ピストンを接続できる。

【0014】

また、本願発明に係るガスストラットは、ストローク軸に沿った部分長に亘って作動シリンダを、特に作動ガスに対して気密に包囲する少なくとも１つの均圧シリンダを備える。均圧シリンダは、例えば、ストローク軸に対して回転対称に設けられる。また、均圧シリンダは、作動シリンダのストローク軸に沿った全長に亘って、またはそれを超えるように包囲するため、ストローク軸に沿った作動シリンダに対して少なくとも１つの余長が形成される。均圧シリンダは、例えば、ほぼ中空円筒状に形成される。また、ガスストラットをできるだけ容易に製造できるよう、均圧シリンダは一体型に設けられることが好ましい。

【0015】

また、本願発明に係るガスストラットは、作動シリンダと均圧シリンダとの間において、ストローク軸に対して径方向に位置する少なくとも１つの均圧空間に配置され、温度の上昇に伴って膨張する少なくとも１つの均圧媒体を備える。均圧媒体は、均圧空間を満たしていることが好ましい。

【0016】

好ましくは、均圧媒体は膨張ワックス等の膨張物質であり、特に、パラフィンやアルカンの混合物、油、または二相媒体を用いる。均圧媒体は、欧州特許出願公開第１７９５７７７号明細書または独国特許出願公開第１０２０２０１１３７４９号明細書に記載のように構成することが可能で、その効果は記載のとおりに現れる。

【0017】

また、本願発明に係るガスストラットは、作動シリンダと均圧シリンダとの間において、ストローク軸に対して径方向に位置し、ガス導通状態で内側作動空間に接続される少なくとも１つの外側作動空間を備える。外側作動空間は、例えば、ほぼ中空円筒状に形成され、また、ストローク軸に対して同軸に配置可能である。外側作動空間は、作動シリンダの側壁に多数の開口部、特にストローク軸に対して径方向に孔を設けることにより、ガス導通状態で内側作動空間に接続される。側壁は、好ましくは、ストローク軸を中心として延設される。外側作動空間と内側作動空間とを側壁を介して接続することは、外側作動空間を内側作動空間と完全に並べて配置したり、ストローク軸に対して内側作動空間を包囲したりできる点で利点がある。これにより、ガスストラットのストローク軸に沿った長さ寸法を短くすることが可能である。ストローク軸に対して横方向に並べられた作動シリンダの端壁は、作動ガスに対して閉じるように設けることが好ましい。

【0018】

また、本願発明に係るガスストラットは、ストローク軸に対して径方向に作動シリンダを包囲する少なくとも１つの均圧ピストンを備える。均圧ピストンは、ストローク軸に沿って変位可能に取り付けられ、ストローク軸に対して横方向の一方側で外側作動空間を区画し、均圧媒体の圧力を受けることにより、外側作動空間の容積を増大させる。

【0019】

均圧ピストンは、例えば、中空円筒状に形成され、また、ストローク軸に対して同軸に配置可能である。ガスストラットをできるだけ容易に製造できるよう、均圧ピストンは一体型に設けられることが好ましい。また、均圧ピストンは均圧シリンダ内に完全に配置されることが好ましく、これにより、均等ピストンがストローク軸に沿って変位しても、ガスストラットのストローク軸に沿った長さ寸法が変化しないという利点が得られる。したがって、長さは温度に依存しない。

【0020】

温度が上昇すると均圧媒体が膨張し、均圧ピストンがストローク軸に沿って変位するため、外側作動空間が増大する。その結果、内側作動空間および外側作動空間内の作動ガスの容積が増大し、温度の上昇による作動ガスの圧力上昇に対抗する。均圧媒体の適切な選択、またガスストラットの幾何学的構成によって、作動ガスの圧力およびガスストラットの合成ばね力の温度依存が低減可能であり、または完全な補償を成立させることができる。特に、ばねストラットに比べて、顕著に良好な補償を達成できる。

【0021】

作動シリンダと均圧シリンダとの間において、ストローク軸に対して径方向に位置する本願発明に係る外側作動空間の構成は、外側作動空間のないガスストラットと比較して、ストローク軸に沿ったガスストラットの全長を延長する必要がない点で特に効果的である。上記構成では、欧州特許出願公開第１７９５７７７号明細書に開示の構成に比べ、ガスストラットの全長をかなり短くできるため、より汎用的に使用できる。

【0022】

また、本願発明に係るガスストラットは、作動シリンダと均圧シリンダとの間において、ストローク軸に対して径方向に位置する少なくとも１つの復元空間に配置された少なくとも１つの復元媒体を備える。均圧ピストンは、この復元媒体の圧力を受けることにより、外側作動空間の容積を減少させる。復元媒体は、復元空間を満たしていることが好ましい。

【0023】

復元空間は、例えば、ストローク軸に対して回転対称に構成される。外側作動空間は、均圧空間と復元空間の間でストローク軸に沿って配置されることが好ましい。また、復元空間はガスストラットの一端に配置され、その反対側の端には、ストローク軸に沿って均圧空間が配置されることが好ましい。均圧空間と復元空間との間に外部作動空間を配置することにより、均圧媒体および復元媒体は、外部作動空間の容積に対して互いに反対方向に作用することが容易になり、加温時および冷却時の双方において、ガスストラットのばね力の温度依存を補償することができる。

【0024】

復元媒体を設けることにより、温度低下時に均圧媒体が収縮する際、均圧ピストンを確実に移動させて外側作動空間を減少させる効果が得られる。そのため、内側作動空間および外側作動空間内の作動ガスの容積を小さくしても、温度低下による作動ガスの圧力減少を打ち消すことができる。温度変動の際に、均圧ピストンは、均圧媒体、作動ガス、および復元媒体にて可逆的に移動させることが理想的であり、これにより、ガスばねのばね力の温度依存は永久的に補償される。

【0025】

作動シリンダと均圧シリンダとの間において、ストローク軸に対して径方向に位置する本願発明に係る復元空間の構成は、復元空間のないガスストラットと比較して、ストローク軸に沿ったガスストラットの全長を延長する必要でないという点で特に効果的である。上記構成では、欧州特許出願公開第１７９５７７７号明細書に開示の構成に比べ、ガスストラットの全長をかなり短くできるため、より汎用的に使用できる。

【0026】

また、本願発明に係るガスストラットは、均圧媒体の圧力を受けると、ストローク軸に沿って均圧ピストンの方向へ移動することで均圧空間から排出可能に構成された少なくとも１つのタペットを備える。

【0027】

タペットは、例えば、中空円筒状に形成でき、また、ストローク軸に対して同軸に配置可能である。タペットのストローク軸に対する横方向の断面積は、均圧ピストンのストローク軸に対する横方向の断面積より小さく設定している。そのため、タペットを備える構成においては、タペットを設けない構成に比べ、均圧媒体の体積の所与の変化による均圧ピストンの変位がさらに大きくなる。よって、ガスストラットのばね力の温度依存をより効果的に補償することができる。

【0028】

均圧ピストンを、均圧空間から離れた側である外部作動空間の側に配置する構成では、タペットにより効果的に均圧ピストンと均圧媒体とを結びつけることができる。よって、均圧媒体の膨張に伴う外部作動空間の増大がシンプルな構成により達成される。

【0029】

均圧シリンダには、ストローク軸に沿って作動シリンダを超えた位置に少なくとも１つの余長が形成され、少なくとも１つの余長は、その部分領域に、均圧空間および復元空間、またはいずれか一方を含むことが好ましい。

【0030】

均圧空間および復元空間、またはいずれか一方の部分領域に余長を配置することにより、ガスストラットのストローク軸に対する横方向の直径を増大させることなく、より多くの均圧媒体や復元媒体を含むことができる。よって、均圧媒体や復元媒体から受ける圧力や、使用可能な設置空間にて異なる要件に、ガスストラットを適合可能となる。

【0031】

車両製造においてガスストラットが実際に使用される際、復元空間の部分領域に余長を配置する構成が特に効果的であることは既に証明されている。復元空間の寸法を十分に設けることにより、ガスストラット使用時の復元媒体の圧力は、従来のシール手段および均圧シリンダや作動シリンダの材料にとって限界値とならない値、例えば、２５０ｂａｒ未満に制限される。

【0032】

また、本願発明に係るガスストラットは、作動ピストンに締結され、作動シリンダ内にストローク軸に沿って変位可能に取り付けられたピストンロッドを備え、余長はストローク軸に沿ってピストンロッドから離れる側の作動シリンダの端部に形成されていることが好ましい。この構成により、ピストンロッドのストローク移動およびピストンロッドの他の構成要素への接続が、余長によって妨げられない。

【0033】

また、本願発明に係るガスストラットは、作動ピストンに締結され、作動シリンダ内のストローク軸に沿って変位可能に取り付けられたピストンロッドを備え、復元空間は、ストローク軸に沿ってピストンロッドから離れる側の作動シリンダの端部に配置されることが好ましい。

【0034】

典型的に、ガスストラットの製造は、ピストンロッドから離れる側から前方に向かうように作動シリンダ内に作動ピストンを挿入し、ピストンロッドが作動シリンダの外側へ突出する側から、作動シリンダ内に作動ガスを充填することでなされる。均圧空間がピストンロッドから離れる側の作動シリンダの反対側に配置される構成では、この製造フローに対して、気体状の復元媒体、および特にワックス状の均圧媒体の充填を簡単に組み込むことができる。

【0035】

外側作動空間のストローク軸に対する横方向の直径は、均圧空間と復元空間とのストローク軸に対する横方向の直径の両方またはいずれか一方の直径より小さいことが好ましい。この構成により、均圧空間や復元空間において、均圧媒体や復元媒体が十分な体積で使用可能となり、ガスストラットの典型的な使用条件下でばね力の温度依存が広範に補償され、信頼性のあるガスストラットの作動が保証される。また、ガスストラットのストローク軸に沿った長さをできるだけ小さくできる。

【0036】

均圧シリンダは、均圧空間、外側作動空間、および復元空間をストローク軸に対して径方向に包囲し、均圧シリンダのストローク軸に対する横方向の直径は、均圧空間および復元空間の領域の両方またはいずれか一方の領域において、外側作動空間の領域より広く設けることが好ましい。本実施形態では、外側作動空間の直径と、均圧空間や復元空間の直径とを異るように製造することは容易である。

【0037】

特に、復元空間の寸法を十分に設けることにより、ガスストラット使用時の復元媒体の圧力は、従来のシール手段および均圧シリンダや作動シリンダの材料にとって限界値とならない値、例えば２５０ｂａｒ未満に制限される。また、均圧空間の寸法を十分に設けることにより、温度上昇時に均圧媒体が十分に膨張しても、外側作動空間の増大は、作動ガスの圧力が著しく上昇してしまわない程度となる。

【0038】

一実施形態において、復元媒体は、ガス、特に作動ガスである。機械ばねと比べて、ガスは、質量が少ない点、およびノイズのない動作が可能な点で利点がある。復元媒体として作動ガスを使用すると、使用するガスが１種類となるため、ガスストラットの製造が簡素化される。ガス状復元媒体に追加、またはその代わりとして、復元媒体を、復元空間内に配置した機械的復元ばねとすることもできる。

【0039】

復元空間は、ストローク軸に沿って変位可能に取り付けられた増倍ピストンを備えことが好ましい。増倍ピストンは、復元空間を、均圧ピストンに接する液体空間と、均圧ピストンから気密に分離される気体空間とに分割する。

【0040】

液体空間は、作動流体、特に作動油で満たされ、ガス空間は、ガス状の復元媒体、特に作動ガスで満たされる。

【0041】

増倍ピストンのストローク軸に対する横方向の断面積は、均圧ピストンのストローク軸に対する横方向の断面積よりも例えば２倍から１０倍、特に５倍程度大きい。この構成により、増倍ピストンおよび均圧ピストンは、その間に位置する作動流体と共に油圧増倍として作用する。このように油圧増倍を用いると、油圧増倍のない構成に比べて、冷却時に均圧媒体を圧縮する復元空間において必要となる圧力が低圧で済むため、復元空間を画定するシールおよび壁を保護できる点で有効である。

【0042】

増倍ピストンのストローク軸に対する横方向の外径は、均圧ピストンのストローク軸に対する横方向の外径よりも大きいか小さい、または同じである。

【0043】

増倍ピストンは、ディスク形状であることが好ましく、ディスク面がストローク軸に対して横方向に配向される。また、ストローク軸に沿ってピストンロッドから離れる側の作動シリンダの端部の手前に配置可能である。均圧ピストンの外径が増倍ピストンの外径より小さい構成では、作動シリンダの周囲にリング状に配置された均圧ピストンの断面積に比べて、ディスク状の増倍ピストンの断面積の方が大きくなる。

【0044】

さらに、本願発明は、本願発明に係るガスストラットの製造方法に関する。本願発明に係る方法は、少なくとも以下のａ～ｄのステップを含む。
ａ．ガスストラットの作動シリンダをガスストラットの均圧シリンダ内に配置する配置工程。
ｂ．配置工程の後に、ガスストラットの復元媒体、均圧ピストン、および均圧媒体を、作動シリンダと均圧シリンダとの間の空間に充填する充填工程と、
ｃ．配置工程の後に、ガスストラットの作動ピストンと作動ガスとを作動シリンダに導入する導入工程と、
ｄ．充填工程および導入工程の後に、作動シリンダおよび均圧シリンダを気密に閉止する閉止工程。

【0045】

作動ガスを内部作動空間および外部作動空間へ導入する導入工程、復元媒体としての作動ガスをガスストラットの復元空間へ充填する充填工程を、作動空間から復元空間への非復元弁を介して同時に行い、導入工程および充填工程の後で、作動媒体の一部を内部作動空間および外部作動空間から抜き取る工程を行うことが好ましい。

【0046】

導入工程と充填工程とを同時に行うことで、ガスストラットの組立を高速化・簡素化きる。また、作動媒体の一部を作動空間から抜き取ることで、復元空間内で復元媒体として作用する作動媒体が、内側作動空間および外側作動空間内の作動媒体よりも高い圧力にあることが保証される。結果として、低温においても、復元媒体は少ない体積で、均圧ピストンを作動媒体および均圧媒体の圧力に対抗して外側作動空間の位置に復元させることができる。

【0047】

本願発明に係る製造方法は、均圧シリンダのストローク軸に対する横方向の直径を、均圧空間および復元空間の領域の両方またはいずれか一方の領域において、外側作動空間の領域より広く設ける工程を含むことが好ましい。

【0048】

本願発明は、フラップの駆動装置に関する。フラップの駆動装置は、
ａ．フラップを支持するために設けられた、本願発明にかかるガスストラットと、
ｂ．フラップを駆動するための、例えばリニア駆動装置等の電気機械駆動装置、特にスピンドル駆動装置、
とを含む。

【0049】

フラップは、例えば、車両のフラップ、特にエンジンボンネット、トランクカバー、荷物室のドア、またはウィングドアでもよい。

【0050】

フラップを支持するためのガスストラットと、フラップを駆動するための電気機械駆動装置とを備えたフラップの駆動装置は、従来技術として知られている。一般的なガスストラットの代わりに本願発明に係るガスストラットを使用する他に、本願発明に係る駆動装置は、例えば独国特許出願公開第１０３１３４４０号明細書または独国特許出願第１０２００８０４５９０３号明細書に開示された従来技術に係る駆動装置のように構成することができる。

【0051】

駆動装置のガスストラットは、重力に対抗していずれかの位置でフラップを保持するように機能し、電気機械駆動装置は、フラップを開閉するように機能する。また、独国特許出願公開第１０３１３４４０号明細書および独国特許出願第１０２００８０４５９０３号明細書に開示のように、フラップを手動で作動させることができる。

【0052】

ガスストラットは、周囲温度が低い場合でもフラップを保持できるように高いばね力を有していなければならない。従来のガスストラットにおけるばね力は、温度の上昇と共に増大するので、フラップを閉じる際に、電気機械駆動装置またはオペレータにて非常に大きな力を加える必要が生じる。そのため、駆動装置は非常に強力な電気機械駆動装置を備えなければならならいが、強力な電気機械駆動装置は高価で、広い設置スペースを必要とし、また、作動中に多くのエネルギーを消費する。また、フラップに機械的に接続された電気機械駆動装置、およびヒンジ等の他の部品が激しく摩耗してしまう。

【0053】

従来技術において、これらの課題は、ガスストラットの代わりにばねストラットを使用することで回避されてきた（例えば、独国特許出願第１０２００８０４５９０３号明細書の段落［００２１］）。ばねストラットは、ほぼ温度に依存しないばね力を有するが、同程度のばね力を有するガスストラットよりも寸法が大きく、重く、そしてより高価である。

【0054】

慣習的に使用されているガスストラットの代わりに、本願発明に係る温度補償可能なガスストラットを使用することにより、安価で耐久性があり、省スペース且つ省エネルギーで、製造およびフラップの操作が容易な駆動装置を構成できる。

【図面の簡単な説明】

【0055】

本願発明のさらなる利点、目的、および特徴は、添付の図面を参照し、本願発明に係る主題を例示する以下の説明により明らかにされる。全図において、機能に関して少なくともほぼ対応する特徴は同一の参照符号で示し、その特徴についての繰り返しの説明を省略する。

【0056】

図１は、本願発明に係るガスストラットの縦断面を示す模式図である。

【0057】

図２は、本願発明に係る他のガスストラットのストローク軸に沿った縦断面を示す模式図である。

【0058】

図１
図１は、本願発明に係るガスストラット５０のストローク軸Ｈに沿った縦断面を示す模式図である。

【0059】

ガスストラット５０は、窒素等の作動ガス（図示せず）が充填された内側作動空間１ａを囲む作動シリンダ１を備える。作動シリンダ１は、例えば、ほぼ中空円筒状に形成され、ストローク軸Ｈと同軸に配置されている。作動シリンダ１の寸法は、例えば、ストローク軸Ｈに沿った長さが２３０ｍｍ、ストローク軸に対する横方向の長さが内径１６ｍｍ、外径１９ｍｍである。

【0060】

ガスストラット５０は、内側作動空間１ａ内において、ストローク軸Ｈに沿って変位可能に取り付けられた作動ピストン２を備える。作動ピストン２は、例えば略円筒状に形成され、ストローク軸Ｈと同軸に配置される。

【0061】

作動シリンダ１の内側１ａは、作動ピストン２によって、ストローク軸Ｈに沿って互いに前後に位置する、好ましくは第１作動室３と第２作動室４とに分けられる。作動ピストン２は、作動シリンダ１の内側側面から環状に設けられたシール９を備えてもよい。シール９を備えることで、ストローク軸Ｈに沿って作動ピストン２が変位しても、作動ピストン２の周りに作動媒体が流れることはない。

【0062】

作動ピストン２は、第１作動室３と第２作動室４とを接続する制限孔５を備える。制限孔５を備えることで、第１作動室３と第２作動室４との間の圧力の均等化制御が可能となる。

【0063】

作動ピストン２には、ストローク軸Ｈに沿って第２作動室４、作動シリンダ１を閉じるために設けられた例えば閉鎖手段１４をそれぞれ通り、ガスストラット５０から引き出されるピストンロッド６が締結されていることが好ましい。

【0064】

ガスストラット５０は、ストローク軸Ｈに沿った部分長に亘って作動シリンダ１を包囲する均圧シリンダ１２を備える。均圧シリンダ１２は、ストローク軸Ｈに対してほぼ対称的に回転するように形成されてもよい。均圧シリンダ１２は、ストローク軸Ｈに沿った部分長に亘って作動シリンダ１を包囲しつつ、さらにストローク軸Ｈに沿って作動シリンダ１を越えて、ピストンロッド６から離れる側の作動シリンダ１の端部において余長１２ｂを形成してもよい。余長の長さ寸法は、例えば、長手方向軸に沿って２０ｍｍとすることができる。

【0065】

ガスストラット５０では、作動シリンダ１と均圧シリンダ１２との間において、ストローク軸Ｈに対して径方向に位置する均圧空間１６ａ内に均圧媒体（図示せず）が配置される。均圧媒体は、温度の上昇に伴って膨張する。均圧媒体は、例えば膨張ワックスであり、均圧空間に充填されることが好ましい。均圧空間１６ａはストローク軸Ｈに対して例えば略回転対称に形成されており、均圧空間１６ａのストローク軸に沿った長さ寸法は、例えば１１３ｍｍである。

【0066】

ガスストラット５０は、作動シリンダ１と均圧シリンダ１２との間において、ストローク軸Ｈに対して径方向に配置された外側作動空間１２ａを備える。外側作動空間１２ａは、内側作動空間１ａ、特に第１作動室３に、例えば作動シリンダ１の側壁に多数の開口部１ｂを設けることによって、ガス導通状態で接続されている。外側作動空間１２ａは、ストローク軸Ｈに対して例えば略回転対称に形成されている。

【0067】

ガスストラット５０は、ストローク軸Ｈに対して径方向に作動シリンダ１を包囲する均圧ピストン１０を備える。均圧ピストン１０は、ストローク軸Ｈに沿って変位可能に設けられ、ストローク軸Ｈに対して横方向の一方の側で外側作動空間１２ａを区画する。均圧ピストン１０が作動媒体の圧力および均圧媒体の圧力を受けることにより、外側作動空間１２ａの容積が増大する。均等ピストン１０は、例えば略中空円筒状に形成され、ストローク軸Ｈと同軸に配置される。均等ピストンは、ストローク軸Ｈに沿って例えば８４ｍｍの均等距離に亘って変位可能である。

【0068】

ガスストラット５０では、作動シリンダ１と均圧シリンダ１２との間において、ストローク軸Ｈに対して径方向に位置する復元空間１５ａ内に図示しない復元媒体が配置される。均圧ピストン１０が復元媒体の圧力を受けることにより、外側作動空間１２ａの容積が減少する。復元媒体は、例えばガス、特に作動ガスである。

【0069】

復元空間１５ａは、例えば、ストローク軸Ｈに対して略回転対称に形成されている。復元空間１５ａは、ストローク軸Ｈに沿って作動シリンダ１を越えた位置に設けられる均圧シリンダ１２の余長１２ｂに部分的に配置されていてもよい。復元空間１５ａの最小の長さ寸法は、例えば、復元空間１５ａに向かって均圧ピストン１０が最も変位する最大変位において、ストローク軸Ｈに沿って６０ｍｍとなるように設定してもよい。

【0070】

均圧空間１６ａ、外側作動空間１２ａ、および復元空間１５ａは、ストローク軸Ｈに沿って前後に配置されることが好ましい。特に、復元空間１５ａは、ピストンロッド６から離れる側の作動シリンダ１の端部に、均圧空間１６ａはピストンロッド６が引き出される側のガスストラット５０の端部に、外側作動空間１２ａは復元空間１５ａと均圧空間１６ａとの間に、それぞれ配置されることが好ましい。

【0071】

なお、均圧空間１６ａおよび復元空間１５ａのストローク軸に対する横方向の直径は、外側作動空間１２ａのストローク軸に対する横方向の直径より大きく設定してもよい。例えば、均圧空間１６ａの外径を３０ｍｍ、復元空間１５ａの外径を２５ｍｍ～３０ｍｍ、外作動空間１２ａの外径を２５ｍｍとすることができる。

【0072】

均圧空間１６ａおよび復元空間１５ａは、それぞれ少なくとも１つのＯリング等のシール９を用いて、外側作動空間１２ａから密閉されるよう構成してもよい。

【0073】

均圧空間１６ａは、外側作動空間１２ａから離れる側の端部において、閉鎖ディスク等からなる閉鎖手段１４を用いて閉じるよう構成してもよい。作動シリンダ１および均圧空間１６ａを、共通の閉鎖手段１４を用いて閉じるよう構成してもよい。

【0074】

ガスストラット５０は、好ましくは、タペット１１０を備える。タペット１１０は、均圧媒体の圧力を受けると、ストローク軸Ｈに沿って均圧ピストン１０の方向へ移動し、均圧空間１６ａから押し出される。タペット１１０は、例えば略中空円筒状に形成され、ストローク軸Ｈと同軸に配置される。タペット１１０は均圧空間１６ａから押し出されると、外側作動空間１２ａを通過し、均圧ピストン１０に至り、そこで均圧ピストン１０に締結されたり、一体化されたりする。

【0075】

図１は、低温時のガスストラット５０を示している。低温時では、外側作動空間１２ａの容積は小さい。ガスストラット５０が加温されると、均圧媒体は均圧空間１６ａ内で膨張し、これにより均圧ピストン１０がストローク軸Ｈに沿って変位するため、外側作動空間１２ａの容積が増大する（図１の下方向）。結果として、加温にてもたらされる内側作動空間１ａおよび外側作動空間１２ａ内の作動ガスの圧力上昇を補償できる。

【0076】

ガスストラット５０が冷却されると、均圧媒体が均圧空間１６ａ内で収縮し、これにより復元空間１５ａ内の復元媒体の圧力を受けて均圧ピストン１０が変位するため、外部作動空間１２ａの容積が減少する（図１の上方向）。結果として、冷却にてもたらされる内側作動空間１ａおよび外部作動空間１２ａ内の作動ガスの圧力減少を補償できる。

【0077】

図２
図２は、本願発明に係る他のガスストラットのストローク軸に沿った縦断面を示す模式図である。

【0078】

図２では、図１で既に示したガスストラット５０の特徴と共通する特徴に、図１と同じ参照番号が付されている。これらの特徴は、図１にて説明した構成と同様に構成できる。

【0079】

図２に示すガスストラット５０の復元空間１５ａは、ストローク軸Ｈに沿って変位可能に取り付けられた増倍ピストン１７を含む。増倍ピストン１７は、復元空間１５ａを、例えばシール９の作用と伴って、均圧ピストン１０に接するする液体空間１８ａと、均圧ピストン１０から気密に分離された気体空間１９ａとに分割する。

【0080】

この構成において、液体空間１８ａには作動流体が充填され、ガス空間１９ａにはガス状の復元媒体が充填される。

【0081】

増倍ピストン１７のストローク軸Ｈに対する横方向の断面積を、均圧ピストン１０のストローク軸Ｈに対する横方向の断面積よりも大きく設けて、増倍ピストン１７と均圧ピストン１０、およびその間に配置された作動流体により油圧増倍が形成されようにする。

【0082】

例えば、増倍ピストン１７のストローク軸Ｈに対する横方向の外径を、均圧ピストン１０のストローク軸Ｈに対する横方向の外形より大きく設ける。

【0083】

好ましくは、増倍ピストン１７はディスク形状であり、ディスク面がストローク軸Ｈに対して横方向に配向され、ストローク軸Ｈに沿ってピストンロッド６から離れる側の作動シリンダ１の端部の手前に配置される。

【符号の説明】

【0084】

１ 作動シリンダ
１ａ 内側作動空間
１ｂ 開口部
２ 作動ピストン
３ 第１作動室
４ 第２作動室
５ 制限孔
６ ピストンロッド
９ シール
１０ 均圧ピストン
１２ 均圧シリンダ
１２ａ 外側作動空間
１２ｂ 余長
１４ 閉鎖手段
１５ａ 復元空間
１６ａ 均圧空間
１７ 増倍ピストン
１８ａ 液体空間
１９ａ 気体空間
５０ ガスストラット
１１０ タペット
Ｈ ストローク軸

【図1】

【図2】