Flüssigkeitsfeder mit mindestens annähernd konstanter Federkraft Die Erfindung betrifft eine Flüssigkeitsfeder mit mindestens annähernd konstanter Federkraft, insbeson dere zu verwenden für Tiefziehpressen und Stanzen.
Für Tiefziehpressen und Stanzen werden Federn benötigt, deren Federkraft beim Einfedern nahezu kon stant bleibt. Hierfür werden äusserst aufwendige Druck anlagen verwendet.
Flüssigkeitsfedern sind bereits bekannt. Sie bestehen im wesentlichen aus einem Gehäuse mit einem Deckel, durch den ein Kolben ragt, Kolben und Deckel sind gegenüber dem Gehäuse abgedichtet.
Flüssigkeitsfedern dieser Art benötigen bei flacher Federkennlinie ein vergrössertes Flüssigkeitsvolumen und bedingen damit ein grösseres Gehäuse und Gewicht.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Flüssigkeitsfeder mit mindestens annähernd konstanter Federkraft und damit mindestens nahezu waagrechter, oder gar fallender Federkennlinie bei relativ geringem Ölvolumen zu schaffen.
Erfindungsgemäss geschieht dies dadurch, dass der Kolben einen sich ändernden Querschnitt aufweist. Ge mäss einer Ausführungsform beträgt diese Querschnitts änderung für die jeweilige Dichtung maximal 1 mm, wobei die Flüssigkeitsfeder durch einen stirnseitigen Verschluss vorspannbar ist. Durch Bohrungen im Kolben ist dabei der Zylinder der Flüssigkeitsfeder mit Flüssig keit aufzufüllen, während die eingeschlossene Luft durch an sich bekannte Bohrungen im Gehäuse entweichen kann.
An Hand eines in der Zeichnung dargestellten Aus führungsbeispiels der Erfindung soll diese näher er läutert werden.
Die Flüssigkeitsfeder besteht aus einem zylindrischen Gehäuse 1, welches stirnseitig durch einen Deckel 2 und einen Verschluss 3 abgeschlossen ist. Der Deckel 2 und der Verschluss 3 sind dabei als Stellschrauben ausgebil det, wobei der Verschluss 3 zur Verspannung der Flüs sigkeitsfeder dient und zu diesem Zweck eine Gewinde rille 3a aufweist, die die Stellung des Verschlusses 3 in nicht vorgespanntem Zustand anzeigt. Durch das Ge häuse 1, den Deckel 2 sowie den Verschluss 3 ragt ein Kolben 4, der beispielsweise als Stufenkolben mit einem eintretenden Teil 4a und einem austretenden Teil 4b ausgebildet ist.
Die Teile 4a und 4b des Kolbens 4 weisen beispielsweise eine konische Querschnittsände rung auf, und zwar so, dass der Querschnitt sich nach den äusseren Enden der genannten Teile zu verjüngt. Der kleinste Querschnitt des eintretenden Teiles 4a ist dabei etwas grösser als der grösste Querschnitt des austretenden Teiles 4b. In der Mitte des Kolbens 4 befindet sich ein Bund 4c, bis zu dem durch das Teil 4a eine Längsboh rung 4d geht, die durch Querbohrung 4e mit dem Inne ren der Flüssigkeitsfeder verbunden ist. Die Längsboh rung 4d ist durch einen Stopfen 5 mit einer Dicht scheibe 6 verschlossen.
Der Kolben 4 wird durch Kunst stoffbüchsen 7a; 7b im Gehäuse 1 geführt. Anschliessend an die Kunststoffbüchsen 7a; 7b sind nach innen Stütz ringe 8a; 8b, Dichtscheiben 9a; 9b und Anschlagschei ben 10a; 10b angeordnet. O-Ringe 11a; 11b streifen das Schmieröl ab, wobei der O-Ring 11a im Deckel 2 und der O-Ring 11b in einem Ring 12 vorgesehen ist. Bohrungen 13 dienen zur Ableitung während der Mon tage entstehender Luftpolster.
Von Bedeutung ist, dass durch die Möglichkeit der Vorspannung die Querschnittsdifferenzen am Kolben 4 sehr gring gehalten werden können und somit die Quer schnittsänderung für die jeweiligen Dichtscheiben 9a; 9b maximal 1 mm beträgt. Dies wiederum hat zur Folge, dass bekannte Dichtscheiben zu verwenden sind, die bei den genannten Querschnittsänderungen ausreichende Dichtqualitäten beibehalten.
Die Wirkungsweise der Flüssigkeitsfeder ist folgende: Der Kolben 4 befindet sich zunächst in der Stellung, wie aus der Zeichnung ersichtlich. Bereits in dieser Stellung herrscht in der Flüssigkeitsfeder ein Druck p entspre chend der Vorspannung, die über den Verschluss 3 eingeleitet wurde.
Wirkt nun auf den Kolben 4 eine äussere Kraft P, dann bewegt sich der Kolben 4 ein- wärts, wenn die Kraft P das Produkt aus der Differenz dF der Flächen des einstretenden Kolbenteiles 4a und des austretenden Kolbenteiles 4b mit dem Druck p über schreitet. (Der Einfluss der Reibung blieb hierbei ausser Betrachtung.) Bei der Einwärtsbewegung des Kolbens 4 wird in der Flüssigkeitsfeder die Flüssigkeit kompri miert, wodurch der Druck p ansteigt.
Soll nun trotz stei genden Druckes p die Kraft P konstant bleiben, so muss bei P = p - 4F die Flächendifferenz 4F kleiner werden. Die Verringerung von 4F wird durch die Konizität der Kolbenteile 4a; 4b erreicht. dF wird kleiner, wenn der Durchmesser des eintretenden Teiles 4a kleiner oder wenn der Durchmesser des austretenden Teiles 4b grösser wird.
Je nachdem, wie gross die Konizität des einen oder der beiden Kolbenteile 4a; 4b gewählt wird, kann eine leicht steigende, waagrechte oder fallende Kennlinie erreicht werden.
Wird ein Kolbenteil nicht über den gesamten Bereich konisch ausgeführt, so kann die Kennlinie erst fallend oder waagrecht und dann steigend usw. verlaufen. Es kann auch nur ein Kolbenteil konisch und das andere zylindrisch ausgeführt sein. Ebenso kann auch ein ein facher, sich verjüngender Kolben Verwendung finden. Die Flüssigkeitsfeder kann auch als Zugfeder ausgebil det sein.