CN104653690A - 弹簧元件 - Google Patents

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Abstract

按照本发明推荐一种制动式弹簧元件(10)，其在其筒管的端部上具有两个弹性件，优选是弹性的气垫(21、23)。它们通过分隔活塞(20、22)与油室(24)隔开，油室(24)处于相同的压力下。在油室(24)中设置阻尼器活塞(25)，其与活塞杆(12)相连。气垫(21、23)同时弹性地作用并且作为蓄压器用于向活塞杆(12)施加力。在油室(24)中封闭的油获得气室(21、23)的或替代性的机械弹簧作用在活塞杆(12)上的压力，并且同时是用于缓冲阻尼器活塞(25)和进而活塞杆(12)的运动的阻尼体积。

Description

弹簧元件
技术领域
本发明的技术方案是一种具有内部制动装置的弹簧元件。
背景技术
气体弹簧作为弹簧元件被应用于车辆中、家具制造或其它技术领域中，用于通过一定的行程提供仅在很小范围内与行程相关的力。例如气体弹簧用于支承活门的重量或其它物体，用于关闭门和类似目的。
在将气体弹簧用作滑动门上的弹簧元件时，例如用于推动门关闭，则滑动门必须在其关闭行程结束之前连接在气体弹簧上。这应该尽可能地没有碰撞和冲击地进行。此外，滑动门应该平缓地被制动并且缓慢地独立地移动至其终端位置。因此在这种应用中，其中气体弹簧将构件引导向终端位置，需要止挡阻尼系统。
发明内容
本发明所要解决的技术问题在于，提供一种技术方案，由此可以简化这种系统的构造。
所述技术问题一种按照本发明的弹簧元件得以解决，该弹簧元件具有阻尼装置，其具有在流体空间内能够移动地设置的阻尼器活塞，所述阻尼器活塞与活塞杆相连，该弹簧元件该具有第一弹性件和第二弹性件，所述阻尼装置保持在所述第一弹性件和所述第二弹性件之间。
按照本发明的制动式弹簧元件具有两个弹性件，它们设置在阻尼装置的相互对置的端部上。弹性件可以通过机械弹簧、弹性的气垫或类似装置构成。弹性件可以单独或成对地与阻尼装置集成在筒管中、或者完全或部分地在筒管外部设置。保持在两个弹性件之间的阻尼装置可以在运动中低噪音和低冲击地耦连在移动的元件、例如滑动门上。
至少一个、根据需要也可以是两个弹性件可以设置用于使阻尼装置中的流体产生压力，用于沿移出方向预紧活塞杆。但是阻尼装置也可以设计为无压力的。此外可行的是，为了给阻尼装置施加压力设置单独的(第三)弹性件。
为了沿轴向弹性地悬置阻尼装置，可以提供安置在其两个轴向端部上的、用作弹簧的气室和/或机械的压力弹簧。活塞杆可以延伸穿过筒管的端部且必要时穿过分隔活塞进入油室并且在那与阻尼器活塞相连。在油室中设置流体、优选是油，其阻碍阻尼器活塞的运动并且因此阻碍活塞杆的运动。在气室中的过压和/或机械弹簧可以在具有至少一个分隔活塞的情况中使油室具有压力。弹簧元件因此在其活塞杆上具有由活塞杆的横截面和弹性力的乘积得出的力。油室和活塞杆用作蓄力器；油室和阻尼器活塞作用阻尼装置；气室或机械弹簧用作弹性柔性的对中装置和用于弹簧元件的力源。
以下以气体弹簧的实施例阐述按照本发明的弹簧元件。该描述相应地在变型范畴内也适用于按照本发明的弹簧元件，其取代气垫而具有机械弹簧。
活塞杆相对于分离活塞的最大可实现的速度被阻尼器活塞的作用限制。较快的运动引起气室之一的压缩并且因此弹性地受阻。通过这种方式，被移动的物体(平缓地朝向终端位置转移)与制动式气体弹簧尽可能无冲击地耦连，而不用使用附加的阻尼器。
通过在油室两侧设置气垫可以沿活塞杆的两个运动方向形成弹性止挡。活塞杆的运动路径的端部上避免设置较硬的止挡，这同样可以实现系统显著的结构简化，其中使用了制动式气体弹簧。
在两个分隔活塞之间包围的空间优选用油无气泡地填充。这在所有安装位置中形成活塞杆均匀的无冲击运动。
在气体弹簧的端部和分隔活塞之间的气室优选填充以惰性气体、例如氮气。气体存在过压，其中通过压力的大小和在两个气室中气体量可以按照期望地调节气体弹簧的力和在气体弹簧的两个端部上的弹性行程。为此至少在筒管的远离活塞杆的端部上设置填充阀。此外可行的是，如果需要则在筒管的活塞杆侧的端部上安置另外的填充阀。
阻尼器活塞设定有至少一个用于油的溢流路径，因此油可以从一活塞侧到达另一活塞侧。溢流路径可以穿过阻尼器活塞或在阻尼器活塞上引导。优选的是在阻尼器活塞中设置一个或多个节流孔，它们穿过阻尼器活塞并且限制油流。
在溢流路径中可以设置阀件，其沿两个穿流方向具有不同的流动阻力。阀件例如可以是可轴向移动的密封环，其按照与活塞的相对位置释放或关闭通道。
溢流路径也可以通过具有节流孔的通道构成。该通道可以具有对称的流动特性，也就是说，在向前流动和向后流动时分别产生相同的流动阻力。但是也可行的是，如上所述，设置一个或多个具有阀的通道，用于沿不同的方向实现不同的阻尼特性。
附图说明
本发明优选实施形式的其他细节由附图或说明书得出。在附图中：
图1示出制动式气体弹簧的侧视图，
图2示出按照图1的气体弹簧，沿线B-B剖切后的视图，
图3示出阻尼器活塞的实施形式的示意截面图，
图4示出阻尼器活塞的实施形式的示意截面图，
图5示出按照图1和2的制动式气体弹簧的力-行程曲线图，
图6和7示出按照本发明的弹簧元件的变型的实施形式。
具体实施方式
在图1中作为按照本发明的弹簧元件1的图解示例示出制动式气体弹簧10，其具有筒管11和沿轴向从其突伸出的、优选圆柱形的活塞杆12。在活塞杆12的外端部13上可以设置用于固定其他构件、例如螺纹或类似构造的结构。在气体弹簧10的对置的端部上(其同时也是筒管11的端部14)同样可以安置固定结构，例如螺纹接管、钩环或类似结构。
制动式气体弹簧10的构造继续由图2示出。
如图所示，筒管11在其第一端部14上以及在其对置的端部15上通过封闭件16、117密封地封闭。封闭件17具有贯穿孔，活塞杆12穿过贯穿孔密封地、可轴向移动地延伸。封闭件16可以配备填充孔18，其用于填充气体并且通过阀19封闭。
在由筒管11包围的内部空间中在封闭件16的附近设置分隔活塞20。其在其圆周上密封地可沿轴向移动地设置在筒管11中。分隔活塞20连同封闭件16和筒管11的部段限定出第一气室21。
第二分隔活塞22与封闭件17相间隔地布置，用于与封闭件17和筒管11的相应部分限定出第二气室23。两个气室21、23以低压的气体例如氮气填充。所述压力可以分别按照应用被确定并且例如是10、20、50、70Bar或更多。
活塞杆12密封地延伸穿过端部件17和分隔活塞22进入油室24内，该油室24在两个分隔活塞20、22之间确定。油室24容纳有阻尼器活塞25，该阻尼器活塞25固定在活塞杆12的内端部上。阻尼器活塞25在筒管11中沿轴向移动，其中阻尼器活塞25允许油从部分空间24a溢出进入部分空间24b内，并且反之亦然。部分空间24a在阻尼器活塞25和分隔活塞20之间确定。部分空间24b在阻尼器活塞25和分隔活塞22之间确定。筒管11的存在于两个分隔活塞之间的部段、阻尼器活塞和在油室24中存在的油构成阻尼装置30，其在分隔活塞20、22之间构成。
阻尼器活塞25由图3可见。在其外圆周上，阻尼器活塞25借助密封装置25a相对筒管11密封。密封装置25a例如是O形环。密封装置25a安置在环槽中，该环槽沿轴向基本上比密封装置更宽，因此密封装置25a相对密封活塞25存在明显的轴向运动性。因此密封装置25a可用作阀件，其可以根据方向释放或关闭一个或多个溢流通道26。溢流通道从活塞侧引导向另一侧或从活塞侧引导向活塞的圆周侧。
备选地溢流通道26也可以不设有阀件。溢流通道26可以包含节流位置27，用于限制油流并且由此实现阻尼效果。可能的是设置一个或多个这种溢流通道26。
对于一些应用情况，也可以为一个或多个溢流通道26配备阀，例如止回阀28，如其在图4下方所示。因此可以实现活塞25沿前进方向和后退方向不同的移动阻力。还可行的是，取消设置在阻尼器活塞25的圆周上的密封装置并且在活塞圆周面和筒管11之间确定缝隙状的溢流路径。阻尼器活塞25还可以在其圆周面上配备一个或多个溢流槽。
这样描述的气体弹簧10如下工作:
图5示出了按照图1和图2的气体弹簧在一种状态中的行程-力曲线图，在该状态中滑动门通过推动和明确的起始速度移动，并且在此与气体弹簧10的活塞杆12耦连。活塞杆12在此位于已移入的位置。在阻尼器活塞25和分隔活塞22之间存在的油仅能通过溢流通道以受限的速率流出。由此分隔活塞22沿活塞杆12的移出方向对抗气垫的压力在气室23中移动。该气室在特征曲线段I中被压缩。
在上述过程中，滑动门平缓地被制动。之后，气垫在气室23中再次消除应力，使得分隔活塞22逐渐地返回其起始位置，这对应特征曲线段II。
在这实现之后，气体弹簧停止减速功能并且发挥驱动器功能，其控制滑动门向关闭位置移动。该特征曲线段III的特征在于，两个气室21、23借助分隔活塞20、22使油室24中的油体积处于压力下。作用在活塞杆12上的向外(向右)指向的力等于气压和活塞杆横截面的乘积。但是活塞杆在特征曲线段I中仅相对较慢地移动。节流位置27发挥减速作用并且允许活塞杆12仅以这样的速度移出，借助该速度油从部分空间24b流入部分空间24a中。若阻尼器活塞25到达分隔活塞22或门到达其端部止挡，则运动停止。
当前描述的气体弹簧例如可以应用在较重的滑动门上的闭合器弹簧。其迫使滑动门处于其终端位置中，该终端位置在活塞杆被移出时到达。反之可以首先对抗气体弹簧的力来打开滑动门。一旦气体弹簧被压缩，则其通过外部的未进一步示出的机构止动并且滑动门被脱离，以便继续打开。在关闭时，滑动门首先用手向终端位置移动。一旦其靠近终端位置，则机构将气体弹簧再次与滑动门耦连，以便使其减速并且然后平缓地移向其终端位置和关闭位置。气体弹簧因此有三重作用，即在移动的滑动门与活塞杆耦连时的柔性弹性作用，在移动过程中的缓冲和制动作用以及同时实现的驱动作用，用于将滑动引导向终端位置。
以下描述本发明另外的实施形式。对于结构相同或功能相同的已述元件在此使用已有的附图标记而不再说明。之前的说明就此而言相应地适用。
在图6所示的弹簧元件1的实施形式中，阻尼装置30保持在两个压力弹簧21a，23a之间。它们可以支承在仅象征性示出的外部支架31中，因此阻尼装置30在活塞杆12的方向上可沿轴向弹性地移动。阻尼装置30包括筒，其具有在筒内构造的油室24和在其中可移动地支承的阻尼器活塞25。阻尼器活塞20缺失或通过固定的筒封闭结构替代。在筒11中，油室24至少在一侧又通过分隔活塞22限定边界。在分隔活塞22和封闭件17之间又构成气室23，其中存有或多或少的高压的、优选惰性的气体，用于构成对油室24的壳体的压力。这样构成的气垫还可以通过机械压力弹簧支承或替代。
这种弹簧元件1的功能很大程度上对应之前按照图1和2描述的弹簧元件的功能，但区别在于，在此用于将活塞杆12移出的力由气室23中的气垫(和/或备选的机械的压力弹簧)确定，而与压力弹簧21a，23a的力无关。
弹簧元件1的另一种变型的实施形式由图7获得，在此筒管没有封闭件17以及两个气室21、23。压力弹簧23a直接支承在分隔活塞22上。第一分隔活塞20如按照图6的弹簧元件1那样被固定的筒封闭件20a替代。
功能很大程度上对应之前按照图1和2描述的弹簧元件1的功能，但区别在于，气室21、23中气垫的作用由压力弹簧21a、23a承接。
在此需要指出的是，在分隔活塞22的另一种备选实施形式中其通过在筒管11中固定的壁替代，并且筒封闭件20a通过轴向移动的分隔活塞20构成。这种装置也可以产生上述功能。
按照本发明推荐一种制动式弹簧元件10，其在其筒管的端部上具有两个弹性件，优选是弹性的气垫21、23。它们通过分隔活塞20、22与油室24隔开，油室24处于相同的压力下。在油室24中设置阻尼器活塞25，其与活塞杆12相连。气垫21、23同时弹性地作用并且作为蓄压器用于向活塞杆12施加力。在油室24中封闭的油获得气室21、23的或替代性的机械弹簧作用在活塞杆12上的压力，并且同时是用于缓冲阻尼器活塞25和进而活塞杆12的运动的阻尼体积。
附图标记清单
1       弹簧元件
10      气体弹簧
11      筒管
12      活塞杆
13      活塞杆12的端部
14、15  筒管11的端部
16、17  封闭件
18      填充孔
19      阀
20      第一分隔活塞
20a     筒封闭件
21      第一气室
21a     第一压力弹簧
22      第二分隔活塞
23      第二气室
23a     第二压力弹簧
24      油室、部分空间24a、24b
25      阻尼器活塞
25a     密封装置或阀元件
26      溢流通道
27      节流位置
28      止回阀
I-III   力-行程特征曲线
30      阻尼装置
31      支架

Claims (10)

1.一种制动式弹簧元件(10)，
具有阻尼装置(30)，其具有在流体空间(24)内能够移动地设置的阻尼器活塞(25)，所述阻尼器活塞与活塞杆(12)相连，
具有第一弹性件(21、21a)，
具有第二弹性件(23、23a)，
所述阻尼装置(30)保持在所述第一弹性件(21、21a)和所述第二弹性件(23、23a)之间。
2.按照权利要求1所述的弹簧元件，其特征在于，所述阻尼装置具有筒管(11)，所述筒管在其两个端部(14、15)上被封闭，其中，所述活塞杆(12)在所述筒管(11)的两个端部(14、15)之一(14)上被密封并且沿轴向能够移动地被导入该端部内。
3.按照前述权利要求之一所述的弹簧元件，其特征在于，所述阻尼装置(30)具有第一分隔活塞(20)，所述第一分隔活塞(20)密封地并且沿轴向能够移动地被安置在所述筒管(11)内并且与所述第一弹性件相连。
4.按照前述权利要求之一所述的弹簧元件，其特征在于，所述阻尼装置(30)具有第二分隔活塞(22)，所述第二分隔活塞(22)密封地并且沿轴向能够移动地被安置在所述筒管(11)内并且与所述第二弹性件相连，并且所述第二分隔活塞(22)具有贯穿孔，所述活塞杆(12)密封地并且能够移动地延伸穿过所述贯穿孔。
5.按照权利要求3和4所述的弹簧元件，其特征在于，所述阻尼器活塞(25)在所述筒管(11)内沿轴向能够移动地被设置在两个分隔活塞(20、22)之间并且与所述活塞杆(12)的一端部相连。
6.按照前述权利要求之一所述的弹簧元件，其特征在于，所述弹性件(21、21a、23、23a)分别通过在端部(14、15)和分隔活塞(20、22)之间被包围的气体填充的体积(21、23)和/或机械的压力弹簧构成。
7.按照前述权利要求之一所述的弹簧元件，其特征在于，在所述阻尼器活塞(25)上设定至少一个溢流路径，油通过所述溢流路径能够从一活塞侧到达另一活塞侧。
8.按照权利要求7所述的弹簧元件，其特征在于，所述溢流路径通过节流孔(27)被设定。
9.按照权利要求7所述的弹簧元件，其特征在于，所述溢流路径针对其两个穿流方向具有不同的流动阻力。
10.按照权利要求9所述的弹簧元件，其特征在于，所述溢流路径包含至少一个通道，在该通道中设置阀(28)或阀元件(25a)。
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