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ガススプリングの反力について
- ガススプリングの構造と作動原理について説明します。
- ガススプリングの反力はロッドの位置によって変化するので、設計には注意が必要です。
- 跳ね上げ扉に使うガススプリングの設計についてアドバイスを求めています。
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（疑問１） フリーピストンタイプでもオールガスタイプでも同じですが、 挿入されたロッドの体積分（ストローク×ロッド断面積）だけ ガスを圧縮するので、反力はストロークに比例します。 （疑問２） オリフィス等による摺動抵抗は速度に依存するのはその通りです。 （だから速度調整の役目を果たす） 静止すればその摺動抵抗はゼロになりますから反力には影響しません。 そのカタログにある「このストローク位置の反力は何Ｎです」の値は 静止時の物ではないでしょうか。 因みに速度以外にも、温度によっても影響を受けるでしょう（粘性が変わる為）
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再出です。 > （疑問１） > カタログにはロッドを押し込むほどに反力が増し、ばね定数の様な比例関係にあると書いて > います。オリフィスでつながっているなら、ピストン前後の部屋は時間とともに同圧になる > ので、反力はピストン位置にかかわらず同じ値に時間とともに収束するのでは？ 意味の取り違いです。 “ロッドを押し込むほどに反力が増し、ばね定数の様な比例関係にある”とカタログに書いて あるのは、速く押せば押す程反力が増し、ばね定数の様な比例関係にある 意味だと思います。 だから、時間経過とともに同じになる考察は、当て嵌まらない内容です。 > （疑問２） > オリフィス通過の抵抗が反力に加算されるので、ロッドを押し込むと一時的に反力が増える > とは思うのですが、ロッドを押し込むスピードも関係すると思うので、一概にカタログ値で > 「このストローク位置の反力は何Ｎです」という値は出ないのでは？ 動き難さ(オリフィス)と力(ガス圧)を同じように考えているから、そのように感じるのです。 また、車のハッチバックのリアドアでの使用方法を考えますと、リアドアの開閉の補助力は、 力(ガス圧)なのです。 動き難さ(オリフィス)の反力は、リヤドアが急に開いたり閉まったりしないようにする補助的 内容です。 その補助的内容の反力、時間の経過とともに変化する反力を記載しても、設計にはあまり必要が ないので、記載していないと思います。 以上を追加しておきます。 前出の > 推測での記載なので、誤りがあれば、お許しを(^_^;)。 は、質問者の問い合わせ内容に即しているかが、不安だったので記載していますwww。
車のハッチバックっと言おうとしたら、ははは さんに既に先を越されていたw 設計のプロなら、どんな時でも構造が気になったりするから直ぐにピンとくる 取付の時にはmax荷重になるので結構な力が必要だったが、もしかして取付工具 みたいなものがあるのだろうなぁきっと。跳ね上げ式のChain C/V に採用した 戻って、百聞は一見にしかずって事です。常に好奇心旺盛でありたいものです 蛇足 それにしても回答(3)さんには必ずと言って良い程に投稿後に直ぐに2票入るな 何となく変な感じがすると思っている方も多い気もするがオッカケかーーー？ ははは さんには、max一票を差し上げました 回答(5)さんの ＞ガスを圧縮するので、反力はストロークに比例します。 これで気づいたが、荷重側には気体を封入し反力側には液体を利用することで 上手い塩梅にしているのだねぇ。両方同じモノならば、そもそも動かないかw 反力（戻り）側の速度を遅く出来るというのは、正に一石二鳥になるのだろう
お礼
好奇心については、まったくおっしゃるとおりです 蛇足については、話題のスレでお願いします（＾＾；
実際に触ってみるのが一番です 車のハッチバック等についてます オリフィス等の流量コントロールで 金属ばねより複雑な動きができるのが ガススプリングの利点です
お礼
実は、会社仲間の車を色々見せてもらってます 最近の車はドア側についているものが多く、昔の車や軽のバンタイプがカタログのような取付でした 本当は機械屋なのだからもっと早くに興味を持つべきなんですが・・・いい年して困っております（＾＾； アドバイス感謝いたします
推測での記載なので、誤りがあれば、お許しを(^_^;)。 さて、“跳ね上げ扉の設計”で使用する補助機器と、“ガススプリング”が合っていないか、 “ガススプリング”の機能的先入観と、名称だけが“ガススプリング”のカタログ記載内容 がことなっているだけと考えます。 “跳ね上げ扉の設計”は、ばねが内蔵されたシリンダのばねの力で、扉を無重力状態に 近づけると考えてください。 そして、そのばねによる動作が速くならないように、ばねがオイルに浸かっていて、ばねの 伸び縮み速度がオイルの絞り作用によってコントロールできると考えてください。 以上が、フリーピストンタイプの原理です。 <ばねが、ガススプリングに変わっただけで、ばね定数が略一定のメリットが享受> オールガスタイプは、長さが短くなります。 そして、スピードコントロールのピストン部のオリフィス効果がなくなると、同圧になります。 でも、力は、 ピストンの受圧面積×Ａ圧力 ＞ (ピストンの受圧面積－ロッドの受圧面積×Ａ圧力 になるので、高圧であればある程又ロッド径比率が大きい程、大きな力が出ます。 そして、その大きな圧力が抜ける箇所であるロッドシール部には、オイルが充填され、 圧が抜け難い構造にしています。 ですから、考える意味がないことを考えていることになっております。 小生が、ガススプリングを考察するポイントは、 ? ピストンの両側で、オリフィスで繋がっているパスカルの原理で同じ圧力になっても、 ピストンの受圧面積×Ａ圧力 ＞ (ピストンの受圧面積－ロッドの受圧面積)×Ａ圧力 で差圧が生じる原理を、上手く利用している ? 高圧ガスの摺動部からの漏れを、上手くオイルを利用することにより、カバーしている です。 特に、?にて、ピストンロッド下向き使用のオールガスタイプは、長さが短くなるが、 例えば、90°傾けて使用すると、先端のオイルでのシールが機能しなくなる。 取付自由形のフリーピストンタイプは、オイルを上手く利用して、 フリーピストンのガス側圧力 ≦ フリーピストンのオイル側圧力 に、全ての動作条件がなるので、高圧ガスはオイル側に漏れない構造になっている。 以上が、ピタゴラスの卵と考えています。 使用方法は、車のハッチバックのリヤドア如くですが、 閉時付近はモーメントが小さい、全開時付近はモーメントが大きい 閉時付近の取付はドアと平行になり、全開時付近の取付はドアと直交なり、 にて、ガススプリングが一定でも、モーメント変化に対応した取付にて、ドアが絶えず 無重力に近い状態に近付けています。 上述のURLに示します、取付がそのようになっています。 ハッチバックのリヤドア取付を罫線を使用して描きますと、 ◎ ◎＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝ ￨￨ ↗ ￨￨ ／ ￨￨ ／ │￨￨ │￨￨ ↓￨￨ “↓”が、ガススプリング ￨￨ ガススプリングの力は、どちらも同じ ￨￨ 此方の場合は、 此方の場合は、 ドアのモーメントが小さい ドアのモーメントが小さい ガススプリングの力は下側に、 ガススプリングの力は右上側に、 ドアの開き側に 殆ど力が作用しない ドアの開き側に 大きく力が作用する となるので、取付にも注意が必要です。 そうなると、ガススプリングのタイプ選定も重要です。 もう一つの確認方法は、事務所等のドアです。 “ドアマン”のような物が上部に付いていない、自宅の家のドアは、窓を明けていて、 風が吹けば、『ド～ン』と大きな音がして、閉まったりします。 “ドアマン”のような物が上部に付いている、事務所のドアは、窓を明けていても、 急にドアが閉まることはありません。 “ドアマン”のような物は、スプリング効果がないガススプリングと同じです。 急なドアの開け閉めができないように、オイルとオリフィス付きピストンだけで構成されてます。 ドアを速く締めたり、開けたりしようとしますと、負荷が増大するのが体験できます。
お礼
たくさんの情報ありがとうございました！
＞（疑問１） ＞（疑問２） その通りです。時間とともに収束する途中経過を利用するモノです。 スピードの依存性も有り、それによって重くなることも。しかし急にはね上がったりバタンと閉まったりすることを防ぐため使います。 気体を押すと圧縮され反力すなわちスプリングとなるが、油の液体は圧縮できないためオリフィスを通らねばならない。それには時間を要するのと通り抜ける際に摩擦で発熱 ＝ エネルギー損失をする。 このエネルギー損失することがガススプリングのミソ。クルマのサスペンションに多用されるのは振動エネルギーを熱エネルギーに変えて吸収し収束する減衰作用があるから。 オリフィス穴の大小は作用の強弱に関わる重要要素です。 ガススプリングの選定方法 http://www.tokinaga.co.jp/prdct/gasspring/max_select.html 厄介でも手抜きは出来ないでしょう。なおかつ この選定法は、あくまで計算上のものなので、使用ガススプリングの決定の際には必ず実機 や試験機などでご確認下さい。 ガススプリング位置最適設定 プログラムの開発 http://www.mae.co.jp/tec_report/report13/pdf/085.pdf まであるのはクルマなら使用感を左右する重要ファクターだから ガススプリングにはオリフィスを持たない別のタイプがあります。 プレス金型 ガススプリング http://www.dadco.net/Catalog%20PDF/japanese_micro_revA1.pdf P.16 コイルスプリングからの置換え・・・に特性比較 非直線なバネ特性。コンパクトで強いが減衰作用は少ない（コイルバネよりは大きい） http://fa.misumi.jp/pdf/fa/p1475.pdf 必要反力（F）は、次の式でお求めください Ｆ＝Ｗ×Ａ／Ｂ これでは設計の入口にしかならないです。 減衰要素と＜スピードの依存性＞の説明はどうしても微分方程式（運動方程式）になってしまい、その形は非常に簡単なものの、、ﾑﾆｬﾑﾆｬ、、、、 http://www.me.sophia.ac.jp/~k-sogabe/euler-study02.html 式はさておいて現象を理解するなら、試してみてこう改善したいとなったあとの方向性を決めることは難しくないと思います。 ＞実機検証します やはり、減衰の大小は微妙な開け閉めの感触にまで及ぶから、メーカも試してみてくださいを推奨してるはずです。製品が一般ユーザに近いなら複数人の検証が望ましいでしょう。 回答（３）は 推測での記載なので、誤りがあれば、お許しを(^_^;)。 の出方で「関係者」は怪しいが、締めますと宣言されたら（７）では「専門家」になりすまし・・・ http://mori.nc-net.or.jp/EokpControl?&tid=275939&event=QE0004 なりすまし質問、良回答ポイント稼ぎを封じた、こんなさもしいこともやるのか・・・ http://mori.nc-net.or.jp/EokpControl?&tid=279216&event=QE0004 ＞ （＾◇＾） （*^_^*） みっともない。 (^_^;)。 またか
お礼
メーカ営業さんは「カタログに書いいる通りなので、そういうものと思って使ってください・・・」的な発言になりつつあり、困っておりました とりあえず、調整できる構造とバランスウエイトをつけるスペースを設けた設計で進め、実機検証します ありがとうございました！
疑問1について このガススプリングは、内部のガスがロッドを押し出す力をばね力として使用するものです。 ピストンの前後で押し合うのではなく、ロッドの前後で、シリンダ内圧対大気圧で押し合うのです。 ピストンにオリフィスがあるから同圧になるという考えは正解ですが、ロッドを押し込んでいくので、その容積分部屋が狭くなり、全体の内圧が上がります。 その分反力が増すわけです。 疑問2について 運動状態で考えれおっしゃる通りですが、出てくるのを止める力と考えればオリフィスは関係ありません。 疑問3について それは私にはアドバイスしかねます。 設計条件をメーカーに提示し、選定してもらってはいかがでしょうか。
お礼
ありがとうございました！
補足
ガススプリングをつかった設計方法については、カタログに丁寧な情報をアップしておりますので、それを元に設計し、メーカさんに相談中です この際、今回の質問も投げているのですが、納得のいく回答が得られずこちらに頼っております ノーマル的な使い方のため、使用方法は問題ないようなのですが、質問の一点が納得できず、好奇心もふくめてモヤモヤした状態です
お礼
押し込んだ際のロッド分の内容積減には、まったくきがつきませんでした！（完全な目からうろこです） モヤモヤしていた自分の心がやっと晴れそうです（感謝！） ありがとうございました！