CN103291801B - 气弹簧和气弹簧部件 - Google Patents

Abstract

本发明涉及气弹簧和气弹簧部件，特别是一种用于成型装备的气弹簧，一中用于该气弹簧的活塞杆，和一种用于该气弹簧的由该活塞杆携载的减震轴环。减震轴环可以是弹性地挠曲的和可塑性变形的，以便至少部分地折叠，且活塞杆可包括当至少部分折叠所述减震轴环时来破坏气弹簧密封的特性。

Description

气弹簧和气弹簧部件

相关申请

本申请主张保护2012年2月14日提交的美国临时申请号61/598,733的权益。

技术领域

本发明通常涉及到弹簧装置，更具体地，涉及一种用于成型装备的气弹簧。

背景技术

气弹簧是众所周知的，并且已经被用在用于金属板/钣金(sheet metal)冲压操作的压模中。例如，在许多其它类型的应用之中，气弹簧可以用作压垫。常规的气弹簧具有一种接收经加压气体(通常是处于1500到3000PSI压力的氮气)的气室，它向活塞和携载着活塞的实心活塞杆提供一种力，以将它们偏压到一种伸展位置。该经加压气体抵抗活塞和活塞杆从它们的伸展位置向缩回位置的移动。在气弹簧中设置有不同的壳体和密封以保持活塞和活塞杆在气弹簧的套管里，且用以防止经加压气体从气室泄漏。

发明内容

在至少在一个实现方式中，一种用于成型装备的气弹簧包括一种套管、一种至少部分接纳在套管里的活塞杆壳体、和一种至少部分接纳在套管里的活塞杆，活塞杆延伸穿过活塞杆壳体用于在包括缩回冲程和伸展冲程的气弹簧循环期间在伸展和缩回位置之间往复运动。活塞杆包括一种通过壳体延伸到套管以外的本体，并且所具有的活塞杆的第一或外部轴向端设置在套管之外，和一种头部在活塞杆的第二或内部轴向端处。气弹簧还包括一种减震轴环/卡圈(shockcollar)，其在活塞杆头部与活塞杆壳体之间沿着活塞杆在轴向位置处由活塞杆所携载，其中围绕着活塞杆一部分的减震轴环在杆的缩回位置与壳体在轴向间隔开，并且在杆的伸展位置与壳体接合，并且其中所述减震轴环包括一种可折逫部分，该部分是柔性的/易挠曲的、且轴向可位移，并且一种安装部分从可折叠部分轴向延伸且安装到活塞杆。

在另一实现方式中，一种气弹簧减震轴环包括一种具有冲击表面的可折叠部分，以及波纹，波纹包括轴向交替的环形突出，突出包括：至少一个径向外部的环形突出，其至少部分地建立了减震轴环的径向外轮廓；和至少一个径向内部的环形突出，其至少部分地建立了减震轴环的径向内轮廓。减震轴环还包括：一种从可折叠的部分轴向延伸的安装部分，其至少部分地建立了减震轴环的径向外轮廓；并且包括一种径向内部安装表面和一种与径向内部安装表面相邻的轴向朝向安装表面。

在另一实现方式中，一种气弹簧杆包括本体，其有活塞杆的第一端、且具有一种圆柱形外表面，一种头部设置在活塞杆的第二端处，以及具有一种在径向上比本体的圆柱形外表面更大的径向外轮廓，和一种轴向设置在本体与头部之间的颈部。颈部具有一种在径向比本体的圆柱形外表面更大的径向外轮廓；一种环形隆凸(relief)在轴向邻近于本体的径向外表面，其中环形隆凸在径向小于本体的圆柱形外表面；和至少一个横向延伸通过活塞杆并与环形隆凸相交的排出通道。

在此阐述的气弹簧和/或其部件的一些潜在的目的、特点和优点包括提供一种装置，该装置可很容易与广泛范围的成型装备一起使用，在不同构形和构造的气弹簧之中容易允许使用常见的部件，可以很容易地保养维护和当需要时更换其部件，可以用于广泛范围的具有不同大小和力要求的应用中，很容易适应广泛范围的压力机配置，在返回到气弹簧完全伸展状态时减少突然的冲击以减少气弹簧上的应力，且具有相对简单的设计，经济的制造和组装，是强固耐用的、持久的、可靠的且在使用中具有很长的使用寿命。当然，一种体现本发明的设备与关于在此所披露的说明性的实施例中而阐述的那些相比可以达到没有相同的，有一些相同，全相同或有不同的目的、特点或优点。

附图说明

下面对优选实施例和最佳模式的详细描述将关于附图而被阐述，附图中：

图1是一种带有活塞杆的气弹簧的说明性实施例的剖面图，活塞杆携载着减震轴环，并且示出为处于它的伸展位置；

图2是与图1类似的视图，示出了处于其缩回位置的活塞杆；

图3是图1和图2的活塞杆的一部分的放大的断裂剖视图；

图4是图1和2的减震轴环的放大的剖视图；

图5是一种带有活塞杆的气弹簧的说明性实施例的剖面视图，活塞杆携载有一种减震轴环，并且示出为处于它的伸展位置；

图5A是图5的气弹簧的放大的断裂剖视图；

图6是类似于图5的视图，且活塞杆处于其缩回位置；

图6A是图6的气弹簧的放大的断裂剖视图；

图7是图5和6的活塞杆的一部分的放大的断裂侧视图；

图8是沿图7的8-8线所取的活塞杆的剖视图；

图9是沿图7的9-9线所取的活塞杆的剖视图；

图10是图5和6的减震轴环的放大的侧视图；

图11是图5和6的减震轴环的放大的端视图；

图12是沿图11的12-12线所取的减震轴环的放大的剖视图；

图13是图5的气弹簧的一部分的放大的断裂的剖视图，其图示了减震轴环的挤压；和

图14是类似于图13的视图，图示了减震轴环的进一步挤压。

具体实施方式

更详细地参见附图，图1和2图示了气弹簧10的一个目前优选实施例，其可被用在成型装备中，例如，钣金冲压模具和机械压力加工机(未示出)。一般而言，气弹簧10可包括一种套管12，一种由套管12所携载的导引和密封组件14，一种由套管12所携载的、且延伸通过所述导引和密封组件14的活塞杆16，和一种由活塞杆16所携载的吸震轴环或减震轴环18。

一个或多个气弹簧10可用于成型装备中的各种工具中，以提供一种可移动的部件、或利用屈服力或回复力对成型模或工件提供支持。例如，在一种锁紧环/压边圈(binder ring)工具中，气弹簧10可抵靠着一种成型模的一种锁紧环而提供一种屈服力以保持一种金属工件，而此时，成型模的另一部分成型、切割、拉伸或弯曲所述工件。在一种提升机工具中，气弹簧10可提供一种屈服力和回复力来提升一种工件离开所述成型模的一表面、或另外维持对工件的控制。在一种凸轮工具中，气弹簧10可施用一种屈服力以使一种凸轮致动工具返回其原始位置。当然，气弹簧10可被用于广泛的其它工具。

套管12可包括一种侧壁20，其在轴向终止于一种封闭端22处，并且在一种开口端24处接收了在那里的导引和密封组件14以及活塞杆16。封闭端22可以是一种例如通过一种焊接接合部而附连到侧壁20上的单独的部件，或可以与侧壁20成一体地制造。套管12的侧壁20具有一种限定了至少部分气室28的内表面26，和外表面30。套管12可以是一般呈圆柱形状，例如，其中至少内表面26或外表面30之一是圆柱形的。侧壁20的内表面26可具有一种用于接收保持器的圆周保持器槽32，这里作为实例显示的保持器是一种止动环/卡环34，以维持所述气弹簧10呈其装配状态。为便利于在压力机内安装和定位所述气弹簧10，一对纵向地间隔开的环形凹槽36、38可被加工、成型，或另外设置在套管12的外表面30中邻近于其端部22、24的位置。为了允许气体进入所述气弹簧10，套管12可包括一种通道或进气口(fi1l port)40，其通过套管12的封闭端22以任何合适的方式而被提供。一种进气阀42可被接纳于进气口40内，例如，以充当一种单向阀，且其允许气体进入气弹簧10，而防止气体意外从气弹簧10排出。当需要时，可以打开进气阀42以从气弹簧10内释放经加压的气体。

该导引和密封组件14被至少部分设置在套管12内、在套管12的开口端24处，并且包括一种活塞杆壳体44，一种由壳体44所携载的导套46，和一种由壳体44所携载的杆密封48。壳体44可包括一种外部轴向端50、一种内部轴向端52、一种在两端50、52之间延伸的活塞杆通孔54、一种在通孔54内的衬套凹槽56、一种在通孔54内的密封凹槽58、和一种外表面60。壳体44可以是通常的圆柱形状，例如，其中通孔54具有圆柱轮廓、且外表面60可以是圆柱形轮廓的。该导套46可以被设置在壳体44的衬套凹槽56内，可由任何合适的低摩擦材料组成，且其大小可确定为可滑动地接合着活塞杆16以导引活塞杆16用于在套管12内进行轴向的往复移动。杆密封48可以被设置在壳体44的密封凹槽58内，并且密封地接合着活塞杆16。

该导引和密封组件14可被密封地联接到套管12。例如，一种在壳体44外表面中的肩62可以与止动环34协同工作，并且一种套管密封64可被设置在套管12的内表面26与壳体44之间，例如，在壳体44的外表面60中的一种凹槽中。组件14也可包括一种刮擦器(wiper)66，其可被承载于位于壳体44外部轴向端50处的通孔54的刮擦器槽中；和一种密封支持环68，其可被承载于在轴向在杆密封48与导套46之间的杆密封凹槽58中。

在包括一种缩回冲程和一种伸展或返回冲程的气弹簧10的一个循环过程，活塞杆16至少部分设置在套管12内，且通过导引和密封组件14以用于沿着轴线A在伸展与缩回位置之间往复移动。活塞杆16被在气室24内的气体作用以偏压所述活塞杆16朝向一种伸展位置(图1)和远离一种缩回位置(图2)。

活塞杆16包括一种本体70，其通过导引和密封组件的壳体44的通孔54延伸到套管12以外，并且包括一种第一或外部轴向端72，其可与压力机的冲压件/压头(ram)或其它部分、一种模具组件、或者成型装备的其它件(未示出)相接合；一种安置在套管12中在活塞杆16的第二或内部轴向端76处的头部74；和一种在头部74与本体70之间的颈部78。活塞杆16也包括一种内腔80，其从活塞杆16的内部轴向端76朝向活塞杆16的外部轴向端72延伸。内腔80可在径向而对中地定位、且可延伸达大于活塞杆16总长度的80％。本体70还包括一种圆柱形外表面82，其与杆密封48成密封接合且与活塞杆衬套46成滑动接合以用于在伸展与缩回位置之间的受导引的相对移动。

参见图3，活塞杆的颈部78包括一种径向外部的轮廓，其可以是圆柱形、且可在径向方向相对于活塞杆本体70而言更大。同时，头部74可包括一种径向外部的轮廓，其可以是圆柱形、并且可在径向方向比本体70的圆柱形外表面82和颈部78更大。颈部78可包括一种在轴向邻近于本体70的环形隆凸84、一种在轴向邻近于隆凸84环形突出86、和一种在突出86与头部74之间在轴向延伸的圆柱形轴环轴颈88、并且圆柱形轴环轴颈88具有相对于本体70的圆柱形外表面82的扩大的直径。环形隆凸84在径向方向比本体70的圆柱形外表面82更小。

活塞杆的颈部78也可包括一个或多个排气通道90，其以与轴向A呈横向的方向从内部到外部延伸通过活塞杆16。排气通道90可包括一种通孔92、和一种在活塞杆16的外表面中的沉孔94。排气通道90可被定位成以便重叠或延伸穿过环形隆凸84和/或环形突出86。例如，沉孔94可以中断所述环形隆凸84和所述环形突出86。

活塞杆头部74可包括一种套管轴颈96，其具有一种相对于轴环轴颈88而言扩大的直径，和介于轴颈88与96之间的一种倒圆角98和一种台阶100。套管轴颈96可包括一种导引轴承凹槽102，其中可设置一种活塞导引轴承104可以用于在套管12内导引所述活塞杆16。活塞导引轴承104可以是一种剖分轴承或类似物，以允许一些气体通道贯通该处而通过。头部74也可包括一种环形轴向延伸部105，其可与套管12的封闭端22协同工作，例如，用以限制活塞杆16的行进。头部74还可包括一个或多个头部通气孔106，其可以轴向延长贯穿头部、且可以重叠或延伸通过倒圆角98以确保良好的气体流动和减少加热。

参见图4，减震轴环18可包括一种头端108，其可以接触着活塞杆头部74的一部分(图3)，和一种壳体端110，其可以接触着相应的轴向端或导引和密封壳体44的表面(图1)。减震轴环18还可包括一种围绕着活塞杆16的径向内轮廓112，和一种在组件中由套管12所围绕着的径向外轮廓114(图1)。减震轴环18包括一种可折叠部分，其是挠曲的和轴向可移位的。在此使用时，术语折叠包括部分折叠或完全折叠。在任何情况下，在减震轴环18的折叠过程期间，轴环18的几何形状可以使得允许活塞杆16的移动到这样一个程度，即，以致在大多数轴环18已经完全塑性屈服之前，毁坏杆密封48、或使杆密封48泄露。

在一个实现方式中，减震轴环18的折叠部分可以至少部分地是波纹的。例如，减震轴环18可包括一种侧壁116，其中至少有一部分是波纹的。波纹可以包括一个或者多个的径向外部的环形壁部分或突出118、以及与径向外部的环形突出118在轴向交替的一个或多个径向内部的环形壁部分或突出120。因此，内部突出120与外部突出118是轴向地间隔开的。内部突出120可具有圆形的外表面122，且外部突出118可具有圆形的内表面124。圆形表面122、124可提供与轴向相邻的内部和外部突出118、120相互连接的一般横向地延伸的环形部段119。突出118、120可以是圆周地连续的。突出118、120可具有任何合适的横截面形状。

同时，侧壁116可包括一种安装部分，其从可折叠部分在轴向延伸，至少部分地建立了所述减震轴环18的径向外部轮廓，而且，还可以包括一种在减震轴环18的头端108处的圆柱形部分126。圆柱形部分126可包括一种径向内部的圆柱形安装表面128，其大小可以确定为用于与活塞杆头部74的台阶100干涉配合(图3)，且还可包括一种邻近于径向内部安装表面128的轴向朝向的端部安装表面130，其抵靠着活塞杆16而在轴向定位所述减震轴环18。

减震轴环18的壳体端110可包括一种冲击表面132和一种径向朝外的相邻的角度表面134，其可在朝着端108径向朝外倾斜的且在轴向远离开端110的方向上成角度。这个角度可以是任何合适的量值。例如，角可以是大约5度，例如，从2到10度。

再次参见图1，在任何实现方式中，减震轴环18可以具有任何合适的外形、构造和/或组成，从而使得当活塞杆16在其伸展冲程期间超过预定的速度时，减震轴环18是柔性挠曲的和可在活塞杆头部74与导引组件壳体44之间的轴向方向移位。减震轴环18可以是可折叠的以允许一部分活塞杆16破坏介于活塞杆16与杆密封48之间的密封接合，且由此允许经过杆密封48排出经压缩的气体。例如，在减震轴环18的一种配置、构造和/或组成方式中，其中：1)它反复地弹性变形(或者是有弹性的和柔性挠曲的)并且在气弹簧的正常操作条件下它返回到其自由形式的形状；但2)它塑性变形(或者是可塑性变形的)其中当超过它的屈服点时，它的变形的一些部分是永久性的。屈服点可以被超过，例如，恰恰在减震轴环18和壳体44一起冲击之前，因为由活塞杆16所产生的预定或最大允许速度或力被超过。减震轴环18的作用与可允许的最大超过速度成正比。例如，一个较小的违反限速速度(如，从2米/秒到3米/秒)可以导致一定时间段的一些有限变形，但可以不是足够显著的以引起气弹簧利用所述密封58的破坏而进行排放。

减震轴环18可在沿着在头部74与导引和密封组件的壳体14之间的活塞杆16的轴向位置处围绕着活塞杆16的一部分。减震轴环18可在活塞杆16的缩回位置与壳体44轴向隔开(图2)，并且可在活塞杆16的伸展位置接合着壳体44(图1)。例如，减震轴环18的壳体端110(图4)可接合着壳体44相应的轴向端。

在壳体44密封地联接到套管12的情况下，以及在活塞杆16接纳在套管12内和由壳体44加以导引和密封的情况下，气弹簧10可通过套管12内的进气口40而被充满气体。经加压的气体可屈服地偏压所述活塞杆16至其伸展位置，其中减震轴环18在活塞杆头部74与壳体44之间被接合、且被活塞杆头部74和壳体44压缩。

在一个例解性的实现方式中，多个充气的气弹簧10可被接纳在带有工件夹紧环或锁紧环的模具组件中，工件夹紧环或锁紧环搁靠在伸展的活塞杆的轴向外端上。模具组件可被接纳在压力机中，且该压力机带有附连到压力机的床身上的一种模具，而另一个模被附连到压力机的冲压件/压头。当压头从其完全缩收位置被推进时，夹紧环被气弹簧10推动进入与一种待成型的金属毛坯工件的接合。当模具朝着它们的完全封闭位置移动以将毛坯工件成型为一个成型部分时，每个这样的气弹簧10的活塞杆16在压头力的作用下最初地缩回。这样，当气弹簧活塞杆通过压力机的操作而最初缩回时，由于由介于壳体44与活塞杆头74之间的减震轴环18所提供的弹簧力的辅助作用而减少了压力机压头上的冲击力。此外，随着压力机压头朝着它的完全缩回位置移回时，压力机上的冲击力被逐步加载的减震轴环18减少，此时减震轴环在活塞杆头部74与壳体44之间被压缩。因此，给予压力机的负载发生于一种平滑负荷曲线上，而没有突然尖峰。在一个完整的压力机的循环期间对压力机和它的相关组件减少了冲击力，这可以减少在气弹簧和/或压力机内的磨损、损坏、噪音和振动。

根据需要，通过改变减震轴环18具体的外形、构造和/或组成，减震轴环18的弹簧刚度可以改变。使用中有效的静态弹簧力可等于来自经加压气体的活塞杆16上的净力，且在一些应用中可以是，例如，2,000至60,000磅。在气弹簧10正常操作条件下减震轴环18的偏移可以少于一毫米(0.0393英寸)。例如，在静态负荷约2,000至60,000磅的力(1b-f)的情况下，减震轴环18可以偏移大约0.002至0.008英寸，在动态载荷约4,000至120,0001b-f的情况下可以偏移大约0.005至0.015英寸。动态载荷可对应于活塞杆16的一种返回速度，该速度等于压力机压头的最大返回速度，其中气弹簧10被使用。例如，气弹簧活塞杆的预定或最大返回速度可以是每秒2米(2米/秒)。

减震轴环18可针对超过压力机最大返回速度的任何活塞杆返回速度而被构形，构造，和/或组成，减震轴环18将轴向塑性变形或折叠到这样的程度，从而使得允许活塞杆16相对于导引或密封组件14充分地轴向移位以排放来自气室28的经加压气体通过和/或经过所述杆密封48。例如，在使用气体弹簧10的情况下，在模具的保持部分的部件损坏/失效过程期间，或在压缩冲程期间当模具的一部分突然地和意外地滑动或横向移动远离所述活塞杆16时，活塞杆16突然可以自由延伸。在气弹簧10操作中减震轴环18的屈服点被超过的情况下，一部分活塞杆16将破坏活塞杆16与杆密封48的密封接触，且由此允许经过所述杆密封48排放受压缩的气体。

例如，活塞杆16可以行进到这样一种程度，使密封48由于杆颈部78中的环形隆凸84而至少部分地与杆本体70的圆柱形外表面82脱离，其中经加压气体可以通过颈部排气通道90，且在环形隆凸84与杆密封48之间被排放到气弹簧10以外。因此，受压缩气体在杆密封48与活塞杆16之间排到大气中，从而使得，受压缩气体不能将活塞杆16完全推出到套管12以外。

在另一个例子中，活塞杆16甚至可以进一步行进到了这样一种程度，从而使得活塞杆颈部78的一部分可以破裂所述杆密封48和/或针对密封48的支持环68，其中颈部通孔90将联通来自气室28的经加压气体，经加压气体通过破裂密封48和/或到达破裂密封48的另一侧。更具体地说，环形突出86可以破裂所述杆密封48和/或所述支持环68。

此外，活塞杆16的位移和动量可以由在活塞杆16与导引和密封组件14之间的干涉而被阻止。例如，活塞杆16的一部分可以被嵌入于相应的导引和密封组件14的一部分中，以进一步防止活塞杆16被受压缩气体完全推出套管12以外。更具体地说，环形突出86可以被嵌入于组件14的部分中。

导引轴承104的使用以及导引和密封组件壳体44的长度能允许相对高的活塞杆速度，例如，每秒两米(米/秒)。在一个实施例中，壳体衬套46和活塞轴承104的合并结合长度与管套12的内径的比例可以是大约1∶1。因为减震轴环18允许气弹簧10经受与更大的冲击速度相关联的更高冲击力，则气弹簧10可以在更高的速度下相对安全地操作。

气弹簧10可以用任何合适的方式组合，且它的各个部件可以用任何合适的方式制造，和由任何合适的材料组成。例如，活塞杆16可以对可被锻制且然后被机加工的棒料进行车削、镗孔、钻孔、攻丝，或针对更长的棒料可以被锻制且焊接成一种金属块以增加长度，且然后机加工。在另一个例子中，活塞杆16可以由合金钢组成，可以被热处理，且可以被磨削以产生平滑的光洁度。在另外一个例子中，减震轴环18可以由低碳钢组成，且可以从管料而车削成，或可以由在弹性区有更高挠曲和更少材料体积的弹簧钢合金组成，或是由在压缩中有良好能量耗散的铝管而制成，或是一种其中剪切平面破坏/失效的复合结构，或是具有成形的波纹的一种冷轧成形的管。

图5到14说明了另一个目前优选形式的一种气弹簧210和它的各种部件。这种形式在很多方面类似于图1到4的形式，两种形式之间类似的数字通常指定了贯穿几个附图的类似的或相应的元件。因此，通过整体援引的方式，气弹簧10，210的描述被相互合并。实施例之间的共同主题在此可能被赘述或可能不被赘述。

参见图5到6，一般来说，气弹簧210可包括一种套管212，一种由套管212所携载的导引和密封组件214，一种由套管212所携载的、且伸展通过导引和密封组件214的活塞杆216，和一种由活塞杆216所携载的吸震轴环或减震轴环218。

套管212可包括一种侧壁220，其可在轴向终止在一种封闭端222处，并且在一种开口端224处接收在那里的导引和密封组件214与活塞杆216。封闭端222可以是一种例如通过焊接接合部而联接到侧壁220的单独的部件，与侧壁220成一体地生产。套管212的侧壁220具有一种至少部分限定了气室228的内表面226，和一种外表面230。套管212可以一般是圆柱形状，例如，其中内表面226或外表面230中至少之一是圆柱形的。侧壁220的内表面226可具有被构造用于接收保持器的一种圆周保持器凹槽232(图5A)，这里作为实例而显为一种止动环234(图5A)，以维持所述气弹簧210呈其装配状态。为便利于在压力机内安装和定位所述气弹簧10，则一对纵向间隔开的圆周凹槽236、238可被加工、成型，或另外设置在套管212的外表面230中邻近于其端部222、224的位置。

为了允许气体进入气弹簧210，套管212可包括一种通道或进气口240，其可以通过套管212的封闭端222以任何合适的方式而设置。一种进气阀242可被接纳在进气口240内，例如，以充当一种单向阀且允许气体进入气弹簧210内，而防止气体意外从气弹簧210排出。当需要时，可以打开进气阀242以从气弹簧210内释放经加压气体。

如图6A中所示，套管212的封闭端222可携载一个或多个环形轴向延伸部305，其可与活塞杆216的头部274协同工作，例如，用以限制活塞杆216的行进。

参见图5A，该导引和密封组件214至少部分安置在套管212内、在套管212的开口端224处，并且包括一种活塞杆壳体244，由壳体244所携载的导套246，和一种由壳体244所携载的杆密封248。壳体244可包括一种外部轴向端250，一种内部轴向端252，一种在两端250、252之间延伸的活塞杆通孔254，在通孔254内的衬套凹槽256、一种在通孔254内的密封凹穴258和一种外表面260。壳体244可以是通常的圆柱形状，例如，其中通孔254具有圆柱轮廓并且外表面260可以是圆柱形轮廓。该导套246可被安置在壳体244的衬套凹槽256内，可由任何合适的低摩擦材料组成，且可确定大小为可滑动地接合着活塞杆216以导引活塞杆216来用于在套管212内进行轴向往复移动。杆密封248可被安置在壳体244的密封凹穴258内，并且密封地接合着活塞杆216。

该导引和密封组件214可被密封地联接到套管212。例如，一种在壳体244外表面中的肩262可以与止动环234协同工作，并且一种套管密封264可被安置在壳体244与套管212内表面226之间，例如，在壳体244的外表面260中的一种凹槽里。组件214也可包括一种刮擦器266，其可被承载在位于壳体244的外部轴向端250处的通孔254的刮擦器凹槽中。

参见图5和6，在包括一种缩回冲程和一种延伸或缩回冲程的气弹簧210的一个循环过程期间，活塞杆216至少部分地安置在套管212内，且通过导引和密封组件214用于沿着轴线A在伸展和缩回位置之间进行往复移动。活塞杆216被在气室224内的气体作用以使偏压所述塞杆216朝向一种伸展位置(图5)和远离开一种缩回位置(图6)。

活塞杆216包括一种本体270，本体270穿过导引和密封组件的壳体244的通孔254而延伸出套管212以外，并且包括一种第一或外部轴向端272，其可与模具的冲压件或其它部分、压力机或者成型装备的其它部件(未示出)相接合；一种头部274，安置在套管212内在活塞杆216的第二或内部轴向端276处；以及一种在头部274与本体270之间的颈部278。活塞杆216还包括一种内腔280，其从活塞杆216的内部轴向端276向活塞杆216的外部轴向端272延伸。内腔280可在径向被对中定位，且可延伸达大于活塞杆216总长度的80％。本体270还包括一种圆柱形外表面282，其与杆密封248相接触，且与活塞杆衬套246接触，以用于在伸展和缩回位置之间进行受导引的相对移动，。

参见图7至9，活塞杆的颈部278包括一种径向外部的轮廓，其可以是圆柱形，在径向方向可以是相对于活塞杆本体270而言更大的。同时，头部274可包括一种径向外部的轮廓，其可以是圆柱形，并且可以是在径向方向比颈部278和比本体270的圆柱外表面282更大的。颈部278可包括一种轴向地邻近于本体270的环形隆凸284，和一种在环形隆凸284与头部274之间轴向地延伸的锥形外表面288，并且具有一种相对于本体270的圆柱形外表面282而言扩大的直径。环形隆凸84在径向方向比本体270的圆柱形外表面282更小。

活塞杆颈部278也可以包括在相对于轴线A成横向的方向上从其内部到其外部延伸通过活塞杆216的一个或多个排气通道290。排气通道290可包括一种通孔292，以及一种在活塞杆216外表面中的隆凸294，例如，在锥形外表面288中。排气通道290可被定位以便重叠或相交环形隆凸284。例如，隆凸294可联通和中断所述环形隆凸284，如图7中最佳所示的。

参见图10至12，减震轴环218可包括一种套管轴颈296，其具有一种相对于活塞杆颈部278的锥形外表面288而言有所扩大的直径(图9)。套管轴颈296可包括一种导引轴承凹槽302，其中可安置一种导引轴承304(图5A)用于在套管212内导引所述活塞杆216。减震轴环218还可包括一个或多个轴环通孔306，其可轴向地延伸通过导引轴承凹槽302，例如，从轴环218的一个头端308到轴环218的径向外部表面，如图12中最佳所示的。

参见图10，减震轴环218可包括头端308，其可接触着活塞杆头部274的一部分(图5A)，且也可包括所述壳体端310，其可接触着所述导引和密封壳体244的相应的轴向端或表面(图5A)。减震轴环218还可包括一种围绕着活塞杆216的径向内轮廓212(图11)，和一种在组件中被套管212(图5)所围绕的径向外轮廓214(图10)。减震轴环218可包括一种可折叠的部分，其可以是柔性挠曲的并且是轴向可移位的。

在一个实现方式中，且参照图12，减震轴环218的折叠部分可以是至少部分地波纹状的。例如，减震轴环218可包括一种侧壁316，其中所包括的至少一部分是波纹状的。波纹可以包括一个或者多个径向外部的环形突出318、和在径向与所述径向外部的环形突出318相交替的一个或多个径向内部的环形突出320。因此，内部突出320与外部突出318是在轴向间隔开的。突出318、320可以是圆周地连续的。内部突出320可具有圆形的外表面322，且外部突出318可具有圆形的内表面324。圆形表面322、324可提供与轴向相邻的内部和外部突出318、320相互连接的一般横向地延伸的环形部段319。突出318、320可具有合适的横截面形状。

同时，侧壁316包括一种安装部分，其从可折叠部分沿轴向延伸，至少部分地建立了减震轴环218的径向外部轮廓，而且，还可以包括一种在减震轴环218的头端308处的圆柱形部分326。圆柱形部分326可包括一种径向内部的安装表面328，其大小可确定为用于与活塞杆头部274的台阶300干涉配合(图5)，且还可包括一种邻近于径向内部安装表面328的轴向朝向安装表面330，其可抵靠着活塞杆216而轴向定位所述减震轴环218。

参见图12，减震轴环218的壳体端可包括一种冲击表面332和一种径向向外的相邻角度表面334，相邻角度表面334可在径向向外且径向远离端部308以及径向源自端部310的方向上成角度。该角度可以具有任何合适的量值。例如，该角度可以是大约33度，例如从15度到45度。

参见图5A，减震轴环218可在沿着介于头部274与所述导引和密封组件214壳体244之间的活塞杆216的轴向位置处围绕着活塞杆216的一部分。减震轴环218可在活塞杆216的缩回位置与壳体244在轴向间隔开(图6)，并且可在活塞杆216的伸展位置接合着壳体244(图5)。例如，减震轴环218的壳体端310可接合着壳体244的相应的轴向端252。

减震轴环218可针对超过压力机压头的最大返回速度的活塞杆返回速度而被构形，构造，和/或组成，减震轴环218将在轴向塑性变形或折叠到这样的程度，以使得允许活塞杆216相对于导引或密封组件214轴向移位以便使从气室228排放的经加压气体通过和/或经过杆密封248。在气弹簧210操作中减震轴环218的屈服点被超过的情况下，一部分活塞杆216将破坏活塞杆216与杆密封248的密封接合，且由此允许经过杆密封248排放受压缩气体。

参见图13，例如，活塞杆216可以行进到这样一种程度，从而使得所述密封248由于杆颈部278中的环形隆凸284和/或隆凸294而至少部分地与杆本体270的圆柱形外表面282脱离，其中经加压气体可以通过颈部排气通道290、且在环形隆凸284与杆密封248之间排出到气弹簧210以外。因此，受压缩气体在杆密封248与活塞杆216之间排到大气中，从而使得，受压缩气体不能将活塞杆216完全地推出套管212以外(图5)。在减震轴环折叠期间在反常操作情况下，排气通道290的大小、形状和构造可被用来确定气体流量影响到气体排出的时间，并且用以影响在正常操作过程期间的加热/冷却。

参见图14，在另一个例子中，活塞杆216甚至可以进一步行进到这样一种程度，即，使得活塞杆颈部278的一部分可以破裂所述杆密封248，其中所述颈部排气通道290将联通来自气室228的经加压气体，经加压气体通过破裂的密封48和/或到达破裂的密封48的另一侧。更具体地说，锥形外表面288可以破裂所述杆密封248。

此外，活塞杆216的位移和动量可以通过在活塞杆216与导引和密封组件214之间的干涉而被阻止。例如，活塞杆216的一部分可以被嵌入导引和密封组件214的相应的一部分中，以进一步防止所述活塞杆216被受压缩气体完全地推出套管212以外。更具体地说，锥形外表面288可以被嵌入到组件214的部分中，例如，壳体244的内表面。表面288的大小、形状和构造被用于建立所述减震轴环218的挤压长度，以及伴随着的能量耗散。

气弹簧210可以任何合适的方式组装，且它的各个部件可以用任何合适的方式制造，以及由任何合适的材料组成。例如，活塞杆216可以对经锻制且随后被机加工的棒料进行车削、镗孔、钻孔以及攻丝，或更长的棒料可以被锻制且焊接成一种金属块以增加长度，且然后被机加工。在另一个例子中，活塞杆216可以由合金钢组成，可以被热处理，且可以被磨削以产生平滑的光洁度。在另外一个例子中，减震轴环218可以由低碳钢组成，且可以从管料而车削成。

应理解到，本领域的普通技术人员将认识到，包含在本发明的范围的其它实施例。上面所显示和描述的多个布置仅仅是说明性的，且并不是一种完整的或详尽的列表或陈述。当然，根据该公开还可以获得另一些实施例和实现方式。上面描述的实施例意在说明，而不是限制。本发明的范围被下面的权利要求所限定。

Claims (18)

1.一种用于成型装备的气弹簧，包括:

一种套管；

一种至少部分地接纳在套管里的活塞杆壳体；

一种至少部分地接纳在套管里的活塞杆，活塞杆延伸通过活塞杆壳体以用于在包括缩回冲程和伸展冲程的气弹簧循环期间在伸展和缩回位置之间往复运动，并且包括具有圆柱形外表面的本体，所述本体通过所述活塞杆壳体延伸出套管以外并且具有设置在套管之外的所述活塞杆的外部轴向端；且包括与所述活塞杆的内部轴向端相邻的头部；

一种减震轴环，在活塞杆头部与活塞杆壳体之间沿着活塞杆在轴向位置处由活塞杆所携载，其中围绕在活塞杆的一部分周围的减震轴环在活塞杆的缩回位置与所述活塞杆壳体在轴向间隔开，且在活塞杆的伸展位置与所述活塞杆壳体接合，并且其中所述减震轴环包括一种可折叠部分，其是柔性可挠曲的且轴向可位移，以及一种安装部分从可折叠部分而轴向延伸、且安装到活塞杆；

活塞杆密封件，其由所述活塞杆壳体所携载并且与所述活塞杆的所述圆柱形外表面成密封接合；

环形隆凸，其在所述活塞杆的圆柱形外表面中并且邻近于所述轴环；

排气通道，其在所述活塞杆中并且与所述环形隆凸相联通；以及

在伸展冲程期间当所述活塞杆超过预定的速度时，所述减震轴环的所述可折叠部分在活塞杆头部与活塞杆壳体之间沿轴向方向折叠，使得所述活塞杆的所述圆柱形外表面中的环形隆凸中断所述活塞杆密封件与所述活塞杆的密封接合并且由此允许受压缩气体经过活塞杆壳体而排出。

2.根据权利要求1所述的气弹簧，其特征在于，其还包括一种由活塞杆的头部所携载的活塞导引轴承。

3.根据权利要求1所述的气弹簧，其特征在于，其还包括：一种由减震轴环所携载的活塞导引轴承。

4.根据权利要求1所述的气弹簧，其特征在于，其还包括:

一种至少部分地接纳在套管内且与套管密封地联接的导引和密封组件，并且包括:

具有一种活塞杆通孔的活塞杆壳体，

一种在通孔里的由壳体所携载的导引衬套；和

由壳体所携载的所述活塞杆密封件；

所述活塞杆的所述圆柱形外表面与活塞杆衬套成滑动接合以用于在伸展和缩回位置之间进行受导引的相对运动；

活塞杆头部具有一种径向外轮廓，其在径向大于所述本体的圆柱形外表面；和

活塞杆具有一种在轴向安置在头部与本体之间的颈部、并且具有一种径向外轮廓，其在径向大于所述本体的圆柱形外表面。

5.根据权利要求4所述的气弹簧，其中在伸展冲程期间当活塞杆超过预定的速度时，可折叠部分在活塞杆头部与导引组件壳体之间的轴向方向折叠，以允许一部分活塞杆破坏活塞杆与活塞杆密封件的密封接合，且由此允许受压缩气体经过导引组件密封而排出。

6.根据权利要求4所述的气弹簧，其中活塞杆颈部还包括:

一种轴向邻近于环形隆凸的环形突出，

一种圆柱形轴环轴颈，在突出与活塞杆头部之间轴向延伸，且具有一种相对于所述本体的圆柱形外表面扩大的直径，

所述排气通道，从活塞杆的内部到外部延伸通过活塞杆，并且与环形隆凸重叠。

7.根据权利要求6所述的气弹簧，其中活塞杆头部包括:

一种套管轴颈，其具有一种相对于活塞杆颈部的轴环轴颈扩大的直径，和一种导引轴承凹槽；

一种介于套管轴颈与轴环轴颈之间的倒圆角，和

一种延伸通过倒圆角的头部排气孔。

8.根据权利要求7所述的气弹簧，其中活塞杆头部还包括一种环形轴向延伸部，其与套管的封闭端协同工作。

9.根据权利要求4所述的气弹簧，其中所述活塞杆颈部还包括:

一种锥形外表面，其在环形隆凸与活塞杆头部之间轴向延伸、并且具有一种相对于圆柱形外表面扩大的直径，

所述排气通道，从活塞杆的内部到外部延伸通过活塞杆，并且与环形隆凸重叠。

10.根据权利要求9所述的气弹簧，其中减震轴环还包括:

一种套管轴颈，其具有一种相对于活塞杆颈部的锥形外表面扩大的直径，和一种导引轴承凹槽；和

一种延伸通过导引轴承凹槽的头部排气孔。

11.根据权利要求1所述的气弹簧，其中活塞杆还包括一种轴向安置在所述外部轴向端和头部之间的颈部，并且具有:

一种径向外轮廓，其在径向比所述本体的所述圆柱形外表面更大，

一种环形隆凸，在轴向邻近于径向外表面，其中环形隆凸在径向小于所述本体的圆柱外表面，和

至少一个排气通道，横向延伸通过活塞杆并且与环形隆凸相交。

12.根据权利要求11所述的气弹簧，其中颈部也具有一种轴向邻近于环形隆凸的环形突出，和一种在轴向介于环形突出与头部之间的圆柱形轴环轴颈。

13.根据权利要求11所述的气弹簧，其中颈部也具有一种在轴向介于环形隆凸与头部之间的锥形外表面。

14.根据权利要求1所述的气弹簧，其中所述减震轴环的所述可折叠部分具有一种冲击表面，和波纹，波纹包括轴向交替的环形突出，环形突出包括至少一个径向外部的环形突出，其至少部分地建立所述减震轴环的径向外轮廓；和至少一个径向内部的环形突出，其至少部分地建立所述减震轴环的径向内轮廓。

15.根据权利要求14所述的气弹簧，其特征在于，其还包括一种在径向外轮廓内的轴承凹槽，用于携载一种气弹簧活塞轴承。

16.根据权利要求1所述的气弹簧，其中所述减震轴环的所述安装部分至少部分建立所述减震轴环的径向外轮廓，并且包括一种径向内部安装表面和一种邻近于径向内部安装表面的轴向朝向安装表面。

17.根据权利要求16所述的气弹簧，其中安装部分的轴向朝向表面是一种在径向内部安装表面与可折叠部分之间的轴向肩。

18.根据权利要求16所述的气弹簧减震轴环，其中安装部分的轴向朝向表面与波纹部分的冲击表面是轴向相对的。