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1. ピストンロッド
2. ヘッドキャップ
3. ガイドブッシング
4. シール
5. シリンダー
6. ピストン
7. 流量制限オリフィス
2. ヘッドキャップ
3. ガイドブッシング
4. シール
5. シリンダー
6. ピストン
7. 流量制限オリフィス
ガススプリングは、ガスストラットやガスダンパーとも呼ばれ、弾性変形を利用する一般的な機械式スプリングとは異なり、密閉されたシリンダー内に含まれる圧縮ガスを使用するタイプのスプリングです。[1]ガススプリングは、スライドするピストンを利用して位置エネルギーを空気圧で蓄え、ピストンシャフトの方向と平行に加えられる外力に耐えます（ガス出口のない 自転車のポンプに似ています）。
ガススプリングは自動車のハッチ、ボンネット、カバーを支えるために使われています。[2]また、家具やドア、医療用ベッドにも使われています。[2]工業的には工作機械のプレスに使われています。[2]高速作動ガススプリングは航空宇宙設計や兵器用途に使われており、大型の延長ガススプリングは波に対して掘削作業を安定させるパッシブヒーブコンペンセーターに使われています。[2]
ガススプリングは通常、2つの方法のいずれかで実装されます。空気圧サスペンションガススプリングは、ピストンで空気室を直接圧縮します。油圧空気圧サスペンションガススプリングは、アキュムレータにリンクされたオイル室を圧縮し、オイルの圧力でガスを圧縮します。[3] 窒素は不活性で不燃性であるため、ガススプリングでよく使用されるガスです。[4]
動作原理
ガススプリングは、高圧ガス[5]が充填された密閉シリンダー、スライドシールでピストンに取り付けられたピストンロッド、および少量のオイルで構成されています。[1]ピストン（またはシリンダー壁）には、下部チャンバー（ピストンとシリンダーの閉じた端の間）と上部チャンバー（ピストンとヘッドキャップの間）の間でガスを移動できるようにするチャネルが多数あります。[1]これにより、ピストンがチューブ内でどれだけ押し下げられても、両方のチャンバーの圧力が均衡します。[1]
完全に密閉されたシリンダー内をピストンが摩擦ゼロで移動する理想的なケースでは、圧縮されるスプリング内で同時に作用すると考えられる重要な現象が 2 つあります。[6]まず、スプリングが圧縮され、ピストン ロッドがシリンダー内に押し込まれると、固体ピストン ロッドが余分なスペースを占めるため、シリンダーの有効容積が減少します。[7]ロッドにピストンが取り付けられていない場合でも、唯一の変化要因はロッド自体の円筒容積であるため、この現象は当てはまります。次に、ピストンの底部は、圧縮作用と反対の方向に常に上部よりも大きな力を受けます。圧縮されたガスはシリンダーとピストン ロッドのすべての内面に同じ量の力をかけますが、移動方向への力の寄与はロッドの側面では実質的にゼロですが、ロッドの底部ではほぼ完全です。ロッドの端にピストンを追加しても、関与する正味の力は変化しませんが[要出典]、代わりに、ピストンまたはシリンダー壁の流量制限チャネルを介して、シリンダーを2つの容積に部分的に分割し、その間のガス[7]とオイル[8]の流れを制限します。 [7]
ピストンに減衰用の細い穴が開いているガススプリングはスローダンパースプリングと呼ばれ、安全ゲートやドアによく使用されます。[2]
その他の詳細
フックの法則によれば、内部プランジャーにガス管の側面まで伸びるダイヤフラムが付いている場合、加えられた力が一定になると動きが止まり、通常のスプリングのように重量を支えることができます。[9] 一部のガススプリングには、追加の減衰のためにプランジャーに細い穴が開いています。[10]これらは「スローダンパースプリング」と呼ばれ、安全ゲートやドアによく使用されます。[2]高速動作用に設計されたガススプリングは「クイックガススプリング」と呼ばれ、エアガンや反動緩衝器の製造に使用されます。[11]
可動エンドストップ、またはチューブを別のチューブの上にスライドさせることでガス量を減らして内部圧力を高めることが可能であり、動作中にガススプリングの特性を調整できます。ロッドは巧妙なシールを使用することで中空にすることも、複数の小径ロッドで構成することもできます。通常、少量のオイルが存在します。[12]
ガスはシュレーダー型バルブで導入される。このバルブはロッドの周囲にリップシールを使用し、外部からの過圧または往復Oリングシステムによってガスを強制的に導入する。大口径のガススプリングは非常に大きなエネルギーを蓄えており、パワーパックとして使用できる。緊急時には、エアバッグに使用されているものと同様のガス発生セルを介してガスを導入することができる。[13]
バリエーション
ガススプリングは、ローカルノブまたはボーデンワイヤを介してリモートで調整可能な押し込み力を与えることができます。[14]
ストロークの延長は通常、1本のロッドと複数のシリンダーで構成される伸縮機構によって実現され、2本のシリンダーのうち小さい方のシリンダーは、実際には大きい方のシリンダーの内外に伸びる2本目のロッドとして機能します。[2]
可変リフトガススプリングを作る技術もあります。これらは、短い生産ロットや試作品、および正確な力が重要だが事前に予測が難しい用途（既知の時間でゆっくりと蓋を持ち上げるなど）を対象としています。この場合、シリンダーは最大設計圧力まで充填された状態で供給されますが、取り付け後にガスを放出できるようにブリードポートが装備されています。設計をオーバースプリングにし、その後圧力を段階的に下げて動作を最適化することが目的です。ガスが過剰に放出された場合は、新しいスプリングを取り付ける必要があります。[15]
また、メインシリンダーが膨張するにつれてスプリングの力が弱まるのではなく強くなる、減衰型ガススプリングを作ることも可能である。[16]
結果
製造業の不振
ガススプリングは、オフィスチェア、トラックのテールゲート、車椅子などによく使用されています。ガススプリングに関するまれな懸念事項は、内部ガスとして酸素を使用して安価に製造された場合、十分な力が加わると酸素が燃焼することです。これは、酸素が可燃性ガスであるのに対し、窒素はそうではないためです。 [ 18]酸素自体は可燃性ではありませんが、高熱で内部部品を酸化します。ガススプリングの内部部品は、大きな張力と熱にさらされると、ガススプリング内のオイルとグリースとともに爆発します。[要出典] 2008年に報告された事故では、爆発により強制的に飛び出した150mmのロッドが原因で高齢男性が重傷を負いました。[19]
ガススプリングの故障には、いくつかの一般的な兆候があります。いくつか挙げると、ガス漏れ、重量容量を支えられない、異常な音、過度の跳ね返り、たるみなどです。[20]
参照
参考文献
- ^ abcd 「ガススプリングアプリケーションの基礎を理解する」。Tech Briefs。2019年4月1日。 2024年3月31日閲覧。
- ^ abcdefg Eitel, Lisa (2017年8月7日). 「ガススプリングとは何か？ 技術入門」.モーションコントロールのヒント. 2024年7月22日閲覧。
- ^ サバレジ、セルジオ M.プソ＝ヴァサル、チャールズ。スペルタ、クリスティアーノ。セナメ、オリヴィエ。デュガード、リュック (2010-08-13)。 「セミアクティブサスペンションの技術とモデル」。車両用セミアクティブサスペンション制御設計。エルゼビア。ISBN 978-0-08-096679-3。
- ^ Steeves, Brian (2021-11-03). 「ガススプリングのすべて」Steeves Agencies . 2024-10-19閲覧。
- ^ バーバー、アントニー (1997)。空気圧ハンドブック。エルゼビアサイエンス。ISBN 978-1-85617-249-3. 2024年9月12日閲覧。
- ^ 「ガススプリングの技術と特徴」Vapsint . 2024年10月19日閲覧。
- ^ abc 「ガススプリングの技術と特徴」Vapsint . 2024年9月16日閲覧。
- ^ 「ガススプリングの技術と特徴」Vapsint . 2024年10月19日閲覧。
- ^ “体重はスプリングに影響しますか?”.技術専門家 |テベマ.com。 2024-05-06 。2024 年 10 月 19 日に取得。
- ^ Rowland, David (2019-04-29). 「ガススプリングの設計とカスタマイズのガイド」。マシンデザイン。2024年10月19日閲覧。
- ^ 「エアガン狩猟用の6種類のエアライフル | Crosman」。discover.crosman.com 。 2024年10月19日閲覧。
- ^ 「ガススプリングの技術と特徴」Vapsint . 2024年10月19日閲覧。
- ^ Merola, Joseph (1999-10-25). 「エアバッグはどのように機能するのか?」Scientific American . 2024-10-19閲覧。
- ^ Babinec, Brice (2023-02-07). 「ボウデンチューブとフィードチューブを理解する」MLC CAD Systems . 2024-10-19閲覧。
- ^ ホスティング、Spinning Planet-プロフェッショナルウェブデザイン&。「ガスストラットについて知っておくべきことすべて」。Co -Mac 。 2024年10月19日閲覧。
- ^ 「デグレッシブガススプリング」。
- ^ ディロン、ステファニー。「燃焼の化学」。www.chem.fsu.edu 。 2024年10月19日閲覧。
- ^ 「ガススプリングはどのような種類のガスを使用しますか？」OneMonroe 2023-12-29 2024-10-19閲覧。
- ^ 「オフィスチェア爆発事故：原因と解決策」Vaseat Furniture 2023年9月18日2024年10月19日閲覧。
- ^ 「サスペンションシステムにおけるガスリフトスプリングの故障の警告信号」Zhili Gas Spring 。 2024年10月19日閲覧。