ガススプリングのしくみについて

質問

ガススプリングの仕組みについて教えて下さい。
ミスミのサイトに以下の略図があります。

ピストンによって圧縮されたB室のガスが、オリフィスという穴を通じてロッドのあるA室へ移動すると書かれていることが多いのですが、だとするとA室とB室の圧力が一定になって反力が発生しないのではないかと思うのですが、どうなのでしょうか？

あと、伸び切る寸前に勢いを殺すため（ダンパー）オイルを封入することがありますが、オイル量が多いとピストンがオイルの空間を通る間は反力が働かないと思うのですがどうなのでしょうか？

回答No.7

M-T-97

大気圧に関しては、その通りで、押し込まれる方向です。→圧力のバランス差で、ロッドが動いているとお考えください。
オイルの圧力ですが、質量を無視した図7の考え方でいいと思います。また、ガススプリング内部の状態は、ガスで圧縮していると言うよりは、容器がガスとオイルを圧縮しているので、ガスとオイルの圧力は同じとイメージするといいかも知れません。

回答No.6

M-T-97

もしP=F/Sの計算式に当てはめたらP=F/（S-S（ロッド断面積））という計算式になるのでしょうか？
→概ねその通りです。1点説明を省いてしまいましたが、正確にはA室側のロッドには大気圧がかかっているので、正確に計算する場合は加味する必要があります。
オイルについては左図の方を聞きたかったです。
→考え方は右図と同様にオイルにも圧力がかかっているので、オイルに浸っていても伸びる力は発生します。（右側の図の方が分かりやすいと思いました。）

お礼

正確には大気圧を加味する必要があるとのことですが、これはもしかしてガススプリングの外部に出ているロッド軸が押し込まれる方向に受ける大気圧ですか？

＞オイルに浸っていても伸びる力は発生します。
理解できていませんでしたが、もしかして水圧の考え方と同じなのでしょうか？
https://studyphys.com/pressure/#:~:text=%E3%80%8E%E5%9C%A7%E5%8A%9B%E3%80%8F%E3%81%A8%E3%81%AF%E3%80%811,%E3%81%A6%E3%81%84%E3%82%8B%E3%82%93%E3%81%A7%E3%81%99%E3%82%88%E3%80%82
リンク先の図7の図中にある”水圧＝(1)+(2)”で考え、(2)の水（オイル）の圧力を極小で無視できるとし、オイル中のピストンが受ける”水圧＝(1)”であり、(1)の大気圧（ガス圧）がピストンに働いていると……そういうことでしょうか？

回答No.5

hahaha8635

＞＞ピストンを動かすための圧力差

外力が加わっていて
穴が開いてるんだから圧力関係なく動きますよ
そこのハマってるんだと思う

(小さい穴と考えず大きな穴と考えてみてください)

小さな穴は流量調節してダンパー機能をもたらしてるだけ

お礼

はい動くのはわかります。
ただ、他の回答者様のロッドのぶんだけ面積の差による力の差が理解できていなかったので、ピストンを「押し返す力」が働かなくて元に戻らない（動かない）と思っていました。

回答No.4

M-T-97

A室とB室はにオリフィスで通じているため、圧力は一定です。伸びる力はロッドの受圧面積の差により発生します。
A室(ピストン面積-ロッド面積)＜B室(ピストン面積)→ロッド面積の差だけB室の受ける圧力が大きいです。
また、オイル封入ですが、右の図の場合、圧縮ガスがオイルを加圧し、同様の現象を発生させています。オイルの量は関係ありません。
オイルの粘度によりロッドスピードを遅くしています。

お礼

ご回答ありがとうございます。
なるほどロッド面積分で確かに差が出そうですね。
もしP=F/Sの計算式に当てはめたらP=F/（SB-SA）という計算式になるのでしょうか？

オイルについては左図の方を聞きたかったです。
このイラスト通りのオイル量だとするとピストンがオイルに完全に浸るように見えます。ガスの圧力はオイル表面を押し、ピストンを押せないと思うので、ピストンが完全にオイルに浸っている間は反力が発生しないのではないかと思えてしまいます。

補足

P=F/（SB-SA）ではなく
P=F/（S-S（ロッド断面積））ですね。

回答No.3

mienaikuuki

容積はロッドの分だけ変化します。容積が変化した分だけ容積が小さい方に移動すれば圧力が高くなることになると思います。空気室は容積変化のバッファ（アキュムレータ）の役割をして反力を作ります。速度によってオリフィスの通過量にが変わるので速く動かすと一時的に反力がおおきくなると言うことになります。

お礼

ご回答ありがとうございます。
確かに反作用のように速度（加速度）と反力に関係はあると思いますが、ご回答のとおりだと、ゆっくり（通過量に対して適正）動かすと反力がほぼ生じないということになりませんか？

回答No.2

hahaha8635

圧力一緒になっても穴空いてるんで　ピストンは動きます
A室からB室に空気がうつるだけ

オイルを使ってダンパーは聞きません
エアーだけでダンパー機能をつけられるので
（絵が見つからない）

お礼

ご回答ありがとうございます。
オリフィスを通じて空気（窒素）移動はわかりますが、ピストンを動かすための圧力差が均一になったら動かないと思います。

回答No.1

aokii

ピストンによって圧縮されたB室のガスが、オリフィスという穴を通じてロッドのあるA室へ移動することにより、A室とB室の圧力に差が発生するのではなく、圧力に差があるのでB室のガスが移動します。
伸び切る寸前に勢いを殺すため（ダンパー）オイルを封入することがありますが、反力が働くので、オイル量が多いとピストンがオイルの空間を通ります。

お礼

ご回答ありがとうございます。
しかし、ご回答に納得できない点がございます。

圧力に差があるのでB室にガスが移動するのはわかります。
では、B室を圧縮したまま長時間放置するとオリフィスを通じてガスが移動しB室の圧力≒A室の圧力になるないのか？
もしB=Aになるならば、今度は伸びるときにA室が圧縮されるときに反力が発生し、縮む力が生まれてしまうのではないか？
と考えてしまいますがどうなのでしょうか。