CN117441071A - 具有温度补偿的气压弹簧以及气压弹簧的制造方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种气压弹簧(50)，所述气压弹簧(50)包括工作活塞(2)，其在工作缸(1)中沿着冲程轴线(H)在冲程范围(HB)内被可移动地引导；补偿缸(12)，其沿相对于冲程轴线(H)径向地围绕工作缸(1)；以及补偿活塞(10)，其在补偿缸(12)中沿着冲程轴线(H)被可移动地引导。工作缸(1)具有沿冲程轴线(H)的开口端(1b)，补偿缸(12)在开口端(1b)处沿着冲程轴线(H)形成超出工作缸(1)的突出部(15)，突出部(15)具有封闭端(15b)。补偿活塞(10)将设置在工作缸(1)中的工作室(1a)、设置在工作缸(1)与补偿缸(12)之间的补偿室(12a)以及设置在突出部(15)中的复位室(15a)彼此分隔开。相对于冲程轴线(H)径向测量的补偿缸(12)距工作缸(1)的距离在冲程范围(HB)中的大于在工作缸(1)的末端区域(EB)中的，末端区域(EB)位于冲程范围(HB)和工作缸(1)的开口端(1b)之间。

Description

具有温度补偿的气压弹簧以及气压弹簧的制造方法

技术领域

本发明涉及一种根据权利要求1的前序部分所述的气压弹簧，以及涉及一种制造气压弹簧的方法。

背景技术

气压弹簧在现有技术中是已知的，在气压弹簧中，弹簧力的温度依赖性通过补偿介质来补偿。

专利文件EP1795777A2描述了一种具有工作缸的气弹簧，其中工作活塞在工作缸内被可滑动地引导。工作缸和补偿缸之间形成的环形空间填充有在温度升高时膨胀的补偿介质。工作缸的与活塞出口端相对的开口端通过杯状补偿活塞封闭。随着补偿介质的膨胀，它推动补偿活塞发生位移，从而使工作缸的容积增大。

专利公开文件DE3141295A1涉及一种由容器构成的气弹簧，其中连接到活塞杆的活塞在容器的内壁上滑动。填充有膨胀材料的空间位于容器固定隔板和盘形活塞之间，该盘形活塞代表用于填充有膨胀材料的空间的可移动隔板。气弹簧还包括填充有加压气体的工作室。当温度升高时，膨胀材料膨胀并导致盘形活塞进一步远离容器固定隔板，从而增加工作室的容积。

已知的具有温度补偿的气压弹簧通常结构复杂，需要比不具有温度补偿的气压弹簧大得多的安装空间，或者无法在与其应用相关的整个温度范围内进行温度依赖性补偿。

技术任务

本发明的目的是设计一种经济且结构简单的气压弹簧，以及设计一种经济可靠的气压弹簧制造方法，所述气压弹簧的弹簧力在尽可能宽的温度范围内与温度无关。

技术方案

本发明提供了一种根据权利要求1所述的气压弹簧，其解决了上述技术问题。本发明的目的还通过根据权利要求12所述的用于制造气压弹簧的方法来实现。有利的实施例是从属权利要求的主题。

气压弹簧包括工作活塞，该工作活塞在工作缸中沿着冲程轴线在冲程范围内被可移动地引导。工作活塞优选地能够沿着冲程轴线相对于工作缸移动。工作缸优选地成形为中空圆柱体和/或与冲程轴线同轴地布置。

气压弹簧包括补偿缸，该补偿缸相对于冲程轴线径向地围绕工作缸。补偿缸优选地成形为中空圆柱体和/或与冲程轴线同轴地布置。补偿缸优选地刚性地附接至工作缸。补偿缸优选地是一体的，使得气压弹簧特别容易制造。

工作缸沿冲程轴线具有开口端。“开口”至少意味着气体可以通过开口端自由地从工作缸逸出，以及可以通过开口端进入工作缸。优选地，开口端是完全开放的。

在沿冲程轴线与开口端相对的工作缸的活塞杆端处，附接到工作活塞的气压弹簧的活塞杆优选地通过密封装置从工作缸引出。密封装置优选地将活塞杆端相对于气体封闭。“封闭”是指活塞杆端处的工作缸内没有气体逸出或进入。

在开口端，补偿缸形成超出工作缸的突出部，该突出部沿冲程轴线具有封闭端。

在沿着冲程轴线与封闭端相对的补偿缸的活塞杆端处，气压弹簧的活塞杆优选地通过密封装置从补偿缸引出。密封装置优选地将活塞杆的端部相对于气体封闭。

密封装置优选地封闭补偿缸的活塞杆端和工作缸的活塞杆端。密封装置优选地还用作沿着冲程轴线引导活塞杆的引导装置。工作缸优选地通过密封装置附接到补偿缸。

密封装置可包括优选为一体成型的紧固元件，该紧固元件例如由铝制成，该紧固元件附接到补偿缸和工作缸，例如以形状配合和/或材料锁合的方式来固定，特别是通过补偿缸和/或工作缸的变形来固定。密封装置可包括多个密封元件(例如密封环)，多个密封元件将密封装置的紧固元件密封至工作缸、补偿缸和/或活塞杆。

密封装置可包括封闭补偿缸的活塞杆端的外部部分和封闭工作缸的活塞杆端的内部部分。这种两部分结构的优点是内部部分可以像标准气压弹簧一样构造，而无需补偿缸。

密封装置的外部部分可包括至少一个例如套筒的外部紧固元件，其例如以形状配合、力锁合和/或材料锁合的方式将补偿缸紧固至工作缸。密封装置的外部部分可以包括至少一个例如密封环的外部密封元件，其将工作缸密封到补偿缸。

密封装置的内部部分可包括至少一个引导元件(例如引导衬套)，引导元件沿着冲程轴线引导活塞杆。密封装置的内部部分可以具有至少一个内部密封元件(例如密封环)，内部密封元件将工作缸密封至活塞杆。

盘，特别是具有防腐蚀表面的金属盘，可以布置在工作缸的活塞杆端和补偿缸的活塞杆端之间。盘可以增加密封装置的强度，特别是使得补偿缸被滚子封闭时密封装置不被损坏。例如，盘可以通过闩锁连接而连接至密封装置的外部紧固元件。

补偿活塞优选地以气密方式将布置在工作缸中的工作室、布置在工作缸与补偿缸之间的补偿室以及布置在突出部中的复位室彼此分隔开。

补偿介质优选地设置在补偿室中，其中，当补偿介质被加热时，补偿介质使补偿活塞朝向封闭端移动。补偿介质的压力例如为70巴(bar)至350巴。

补偿介质优选包括膨胀材料，特别是膨胀蜡，特别优选是膨胀蜡和油的混合物。补偿介质尤其可以由膨胀材料、膨胀蜡或者膨胀蜡与油的混合物组成。补偿介质可以例如设计为类似于专利公开EP1795777A2中描述的补偿介质。膨胀蜡可以例如设计为类似于专利申请DE102020113749中描述的膨胀蜡。

优选地，复位装置设置在复位室中，其中，当补偿介质冷却时，复位装置使补偿活塞移动远离封闭端。

复位装置优选地包括复位气体或者是复位气体，复位气体优选地是与填充工作室的作为工作气体的气体相同的气体。复位气体和/或工作气体例如是氮气。复位装置可以包括机械复位元件或由机械复位元件形成，机械复位元件例如是弹簧，特别是螺旋压缩弹簧。

工作气体的气压例如为20巴至250巴。复位气体的气压例如为20巴至350巴。

优选地，对于相对于冲程轴线径向测量的补偿缸距工作缸的距离，在冲程范围内的所述距离大于工作缸的位于冲程范围和工作缸的开口端之间的末端区域内的所述距离。

末端区域中较小的距离导致补偿室在末端区域中垂直于冲程轴线的横截面积较小。因此，在给定的温度升高时，补偿活塞通过补偿介质的膨胀进一步向补偿缸的封闭端移动，从而使工作室更大程度地扩张，并更好地补偿了气压弹簧的弹簧力的温度依赖性。

由于冲程范围内的距离没有减小，补偿室仍可容纳足够的补偿介质，从而进行有效的温度补偿。

使冲程范围内的距离和末端区域内的距离彼此不同的缺点在于，这使得气压弹簧的制造更加复杂。此外，在冲程范围和末端区域之间的过渡区域中，由于工作缸和/或补偿缸的变形，可能会发生材料弱化，或者由于工作缸和/或补偿缸的部件之间的连接点，可能会发生泄漏。因此，不同的距离可能危及气压弹簧的可靠运行。

该距离例如在末端区域中比在冲程范围中小10％至50％，优选地小20％至40％，特别优选地小30％。该距离例如在末端区域中为1mm至8mm，优选为2mm至4mm，特别优选为2.5mm。该距离例如在冲程范围内为2mm至12mm，优选为3mm至6mm，特别优选为3mm至3.5mm。利用上述距离值，可以在气压弹簧的典型工作温度范围内(例如从-10℃到+60℃)对气压弹簧的弹簧力的温度依赖性实现广泛的、特别是完全的补偿。

优选地，补偿缸在末端区域中和/或在冲程范围内距工作缸的距离与沿冲程轴线的位置无关。在这个实施例中，末端区域中和/或冲程范围中的距离沿着冲程轴线是恒定的，这意味着气压弹簧特别容易制造。

具体实施方式

在工作缸的末端区域中，相对于冲程轴线径向测量的工作缸的末端区域外径优选大于相对于冲程轴线径向测量的工作缸在冲程范围中的冲程范围外径。工作缸在末端区域中的这种扩张导致工作缸和补偿缸之间的距离减小，而无需改变补偿缸或工作缸在冲程范围内的形状。因此，与现有技术的气压弹簧相比，通过尽可能少的改变实现了减小的距离。因此，特别是使用已知的部件和方法，就可以特别容易且经济地制造气压弹簧。

工作缸的末端区域外径优选为工作缸的冲程范围外径的101％至150％，优选为105％至130％，特别优选为110％至120％，最优选为112％至113％。末端区域外径例如为15mm至25mm，优选为16mm至22mm，特别优选为18mm至21mm。冲程范围外径例如为10mm～20mm，优选为15mm～19mm，特别优选为17mm～18mm。利用所述的外径值，可以在气压弹簧的典型工作温度范围内实现对气压弹簧的弹簧力的温度依赖性进行广泛补偿。

优选地，工作缸的外径在末端区域中和/或在冲程范围中与沿着冲程轴线的位置无关。在这个实施例中，外径在末端区域中和/或在冲程范围中沿着冲程轴线是恒定的，这使得气压弹簧特别容易制造。

相对于冲程轴线径向测量的补偿缸的补偿缸内径优选为工作缸的冲程范围外径的110％至200％，优选为140％至170％，特别优选为150％至160％，最优选为155％至157％。补偿缸内径例如为20mm～30mm，优选为23mm～27mm，特别优选为25mm。利用补偿缸内径的所述值，可以在气压弹簧的典型工作温度范围内实现对气压弹簧的弹簧力的温度依赖性进行广泛补偿。

优选地，补偿缸的内径与沿冲程轴线的位置无关。在这个实施例中，补偿缸的内径沿着冲程轴线是恒定的，这使得气压弹簧特别容易制造。

工作缸的冲程范围和末端区域优选地彼此一件式连接，使得气压弹簧特别容易制造。例如，工作缸可以在末端区域中横向于冲程轴线地相对冲程范围加宽。

冲程范围和末端区域例如可以以材料结合的方式彼此连接，特别是以焊接、锡焊和/或胶合的方式彼此连接。冲程范围和末端区域例如可以以形状配合和/或力配合的方式彼此连接，特别是以螺纹连接、锁合和/或夹紧的方式彼此连接。

工作缸例如可以包括金属(特别是钢)和/或塑料，或者可以由金属(特别是钢)和/或塑料构成。

优选地，相对于冲程轴线径向测量的工作缸的壁厚在工作缸的冲程范围中和末端区域中是相同的。壁厚应视为是相同的，特别是如果除了由于工作缸在末端区域中的扩张引起的壁厚减小(例如最多减小最多0.2mm)之外，壁厚是相同的。壁厚优选地与沿着冲程轴线的位置无关。在这个实施例中，工作缸的壁厚沿着冲程轴线是恒定的，这使得气压弹簧特别容易制造。

补偿缸的相对于冲程轴线在径向方向的壁厚优选地与沿着冲程轴线的位置无关。在这个实施例中，补偿缸的壁厚沿着冲程轴线是恒定的，这使得气压弹簧特别容易制造。

补偿活塞优选地是一体的，使得气压弹簧特别容易制造。

补偿活塞优选地包括铝或塑料。补偿活塞特别优选由铝或塑料制成。

补偿活塞优选地是中空圆柱形的，并且特别是与冲程轴线同轴地布置。

补偿活塞优选地在补偿活塞的下侧具有缸座。缸座优选地垂直于冲程轴线布置和/或是封闭的。

补偿活塞优选地包括围绕冲程轴线布置的缸套。缸套优选是封闭的。

补偿活塞在补偿活塞的沿冲程轴线与缸座相对的上侧处是开放的。这带来的优点是，补偿活塞的内部可以用作工作室或复位室的一部分，使得气压弹簧可以具有特别紧凑的设计。

补偿活塞优选为杯形的，其中补充活塞的缸座对应于杯底，缸套对应于杯壁。

中空圆柱形或杯形补偿活塞的优点在于，它能够以特别低的质量将工作室、补偿室和复位室相互分隔开。

优选地，在补偿活塞上布置有补偿缸密封件，该补偿缸密封件将补偿活塞密封至补偿缸，特别是以气密的方式密封。补偿缸密封件可附接至补偿活塞。补偿缸密封件可以包括密封环(特别是O形环)，或者可以由密封环(特别是O形环)形成，该密封环围绕冲程轴线特别是同轴地延伸。

补偿活塞优选地包括缸体边缘，该缸体边缘优选地邻近上侧，从冲程轴线径向向外突出并超过缸套，补偿缸密封件布置在缸体边缘上、特别是紧固在缸体边缘上。借助于缸体边缘，可以用很少的材料消耗使补偿缸密封件与补偿缸实现可靠的密封接触。

补偿活塞的上侧优选地向复位室敞开。结果，补偿活塞的内部成为复位室的一部分，使得相对于工作气体来说，可用于复位装置的体积更多。利用相对于复位装置体积较小的工作气体体积，可以更容易地补偿弹簧力的温度依赖性。

在补偿活塞上，优选地，在补偿活塞的缸套上，或者在工作缸上，优选布置有工作缸密封件(特别是以紧固的方式布置)，该工作缸密封件将补偿活塞尤其以气密的方式密封至工作缸。工作缸密封件可以包括密封环(特别是O形环)，或者可以由密封环形成，该密封环围绕冲程轴线特别是同轴地延伸。

补偿活塞、优选是补偿活塞的缸套并且特别优选地还有补偿活塞的缸座优选至少部分地布置在工作缸的末端区域中。结果，补偿室和/或复位室的体积相对于工作室的体积增大，由此实现对气压弹簧的弹簧力的温度依赖性的更有效的补偿。

补偿活塞优选地完全布置在补偿缸中。这带来的优点是，当补偿活塞移动时，沿着冲程轴线测量的气压弹簧的长度不会改变。因此，气压弹簧的长度不依赖于温度。

气压弹簧优选地包括多个支撑元件，例如一个、两个、三个、四个、五个或更多个支撑元件，多个支撑元件将工作缸支撑在补偿缸上。支撑元件有利地防止工作缸相对于补偿缸的相对运动，该相对运动可能会削弱补偿活塞与工作缸或补偿缸的密封，或者影响补偿活塞沿着冲程轴线的可移位性。

支撑元件优选地围绕冲程轴线彼此间隔开地布置，和/或支撑元件优选地具有沿着冲程轴线的开口。结果，支撑元件基本上不会阻碍工作缸和补偿缸之间的补偿室中的补偿介质沿着冲程轴线的膨胀或压缩。

支撑元件优选地围绕冲程轴线均匀分布。由此，支撑元件可以将工作缸特别可靠地支撑在补偿缸上。

支撑元件优选地布置在工作缸的末端区域处。由于末端区域邻接补偿活塞，因此支撑元件能够特别有效地确保补偿活塞在末端区域处的密封性和可移位性。

支撑元件可以设计为沿着冲程轴线穿孔的环，该环与冲程轴线同轴地布置并且将工作缸机械连接到补偿缸。该环优选地设置在工作缸的冲程范围内。在冲程范围内，该环对补偿室中的补偿介质沿冲程轴线的膨胀或压缩的阻碍特别小。

优选地，多个支撑元件与工作缸或补偿缸一体形成。这减少了气压弹簧的部件数量，使得能够特别容易、快速且经济地制造气压弹簧。

支撑元件例如可以通过对工作缸和/或补偿缸进行再成形来形成。这使得支撑元件能够特别快速且容易地形成。变形包括例如工作缸在补偿缸上的加宽和/或补偿缸在工作缸上的特别是点状的凹陷。由于在末端区域中工作缸和补偿缸之间的距离较小，因此可以通过所述变形在末端区域中特别容易地形成支撑元件。

制造气压弹簧的方法优选地包括提供工作缸坯件，其中工作缸坯件成形为中空圆柱形并且具有横向于纵向轴线的外径，该外径与沿工作缸坯件的纵向轴线的位置无关。因此，外径沿冲程轴线是恒定的。工作缸坯件尤其可以是已知的气压弹簧的工作缸。工作缸坯件优选地具有取决于相对于其纵向轴线的方位角的材料特性，这例如由于沿着纵向轴线的焊缝而引起。这种工作缸坯件可以特别容易且经济地制造，例如通过钢材拉拔和焊接来制造。

所述方法优选地包括将工作缸坯件成形为气压弹簧的工作缸，该成形包括在工作缸坯件的末端区域中扩张工作缸坯件的外径。

所述方法优选包括将气压弹簧的补偿活塞至少部分地布置在气压弹簧的工作缸的末端区域中。

所述扩张优选地包括将心轴插入到末端区域中，并且优选地，在插入心轴之前，围绕工作缸坯件的末端区域设置绕纵向轴线延伸的套筒，使得末端区域在扩张之后抵靠在套筒上。这有利地允许工作缸坯件的直径扩张到与方位角无关的直径，该工作缸坯件的材料特性取决于相对于其纵向轴线的方位角。

所述方法优选地包括对气压弹簧的工作缸和/或气压弹簧的补偿缸进行再成形以产生多个支撑元件，多个支撑元件将工作缸支撑在补偿缸上。支撑元件可以如上面所描述的那样设计，从而产生上面所提到的优点。

用于生产支撑元件的所述成形包括例如将工作缸加宽至补偿缸和/或将补偿缸加深至工作缸，特别是以点状的方式加宽或加深。

特别优选地，工作缸的扩张以产生支撑元件与工作缸坯件的末端区域的扩张以形成工作缸在同一步骤中进行。为此，例如，可以将心轴插入到工作缸坯件的末端区域中，心轴优选地具有多个突出部，以在工作缸坯件的末端区域扩张以形成工作缸的期间，产生支撑元件。

所述方法优选地包括将补偿活塞坯件成形成或机械加工成补偿活塞。成型允许以特别少的材料需求来制造补偿活塞。补偿活塞例如可以通过深拉由铝制成的补偿活塞坯件来制造。补偿活塞例如可以通过由钢制成的补偿活塞坯件成形来制造。

补偿活塞坯件例如可以具有中空圆柱形形状。中空圆柱形的补偿活塞坯件可在一端沿其纵向轴线扩张，例如从18mm的内径扩张至23mm的内径，从而形成向外突出的缸体边缘。中空圆柱形的补偿活塞坯件可以通过滚子封闭和/或等离子焊接在其另一端封闭以形成封闭的缸座。围绕其纵向轴线延伸的波形槽纹可以轧制到补偿缸坯件的缸套中，以部分地容纳补偿缸密封件和/或工作缸密封件。

优选地，气压弹簧的工作缸在工作缸的套壁内侧具有凹槽，工作缸内的气体可以通过该凹槽沿气压弹簧的冲程轴线流过气压弹簧的工作活塞。

正交于冲程轴线定向的凹槽的横截面积优选地沿着冲程轴线变化。优选地，该横截面积在工作缸的冲程范围的端部处最小并且在冲程范围的端部之间的中心部分处最大。这会导致在冲程范围的端部对气体产生更高的流动阻力。因此，与活塞杆的中间位置相比，气压弹簧在活塞杆进入气压弹簧的最大插入位置附近以及在活塞杆从气压弹簧伸出的最大伸出位置附近产生更高的阻尼力。在最大插入位置和最大伸出附近增加的阻尼力使得活塞杆的运动在此处被更强烈地制动，从而避免了由于高速达到最大插入位置或最大伸出位置而对气压弹簧造成损坏。

凹槽的横截面积优选地随着垂直于工作缸的套壁内侧的凹槽的可变深度而变化。

在一个特别有利的实施例中，特别是为了在下述的驱动系统中使用该气压弹簧，在延伸过渡区域中，凹槽的横截面积沿着冲程轴线从工作缸的冲程范围的延伸端(其朝向工作缸的活塞杆端)向着工作缸的开口端(优选为线性地)增加；在邻接延伸过渡区域的中央区域中，凹槽的横截面积恒定不变；在邻接中央区域的插入过渡区域中，凹槽的横截面积(优选为线性地)减小；以及在邻接插入过渡区域的插入端区域中，凹槽的深度恒定不变，该插入端区域一直延伸到冲程范围的朝向工作缸的开口端的插入端。

由于横截面积的上述走向，当活塞杆插入气压弹簧并接近最大插入时，实现高阻尼力。这尤其可以防止由气压弹簧支撑的挡板过快地完全关闭，否则可能导致挡板损坏或挡板操作者受伤。

气压弹簧的工作活塞优选地包括密封件，特别是密封环，其将活塞密封至工作缸的套壁的内部。密封件优选地是硬的，使得其不会渗入布置在套壁内侧上的凹槽中。这可以防止密封件关闭凹槽，否则会阻塞气弹簧。

本发明涉及一种用于挡板的驱动系统，该挡板具有

a.根据本发明的气压弹簧，用于支撑挡板，以及

b.用于驱动挡板的机电驱动器，例如线性驱动器，特别是主轴驱动器。

该挡板例如可以是车辆的挡板，特别是发动机罩、行李箱盖、行李舱盖或翼门。

用于挡板的驱动系统在现有技术中是已知的，该驱动系统具有用于支撑挡板的气压弹簧和用于驱动挡板的机电驱动器。除了使用根据本发明的气压弹簧代替一般的气压弹簧之外，根据本发明的驱动系统可以像现有技术例如DE 103 13 440A1或DE 102008 045903A1的相应驱动系统一样构造。

驱动系统的气弹簧用于将挡板保持在抵抗重力的任何位置，而机电驱动器用于打开和关闭挡板。另外，可以如DE 103 13 440A1和DE 10 2008 045 903 A1中那样提供挡板的手动致动。

气压弹簧必须具有很高的弹簧力，即使在较低的环境温度下也能保持挡板。由于传统气压弹簧中的弹簧力随着温度的升高而增加，这意味着在高温下机电驱动器或操作者必须施加非常大的力才能关闭挡板。因此，驱动系统必须包括非常强大的机电驱动器，其价格昂贵、占用大量空间并且在运行时消耗大量能量。此外，机电驱动器和与挡板机械连接的其他部件(例如铰链)也存在严重磨损。

在现有技术中，通过使用弹簧支柱代替气压弹簧来避免这些问题(例如DE 102008045 903A1，第[0021]段)。尽管弹簧支柱的弹簧力几乎与温度无关，但它比具有相当弹簧力的气支柱更大、更重且更昂贵。

相对于设计用于支撑给定负载的弹簧支柱，设计用于支撑相同负载的气压弹簧由于其高气压而具有更高的阻尼力。这尤其适用于高插入速度，因为气体压力弹簧中的气体的流体动态流动阻力随着活塞杆插入气体压力弹簧中的插入速度的增加而增加。结果，气压弹簧仅稍微减慢当挡板按驱动器预期操作时发生的挡板的缓慢运动。例如，如果挡板操作不正确或驱动器出现故障，则可能会发生挡板的快速移动，气压弹簧会显着减慢。

这意味着由于使用气压弹簧而不是弹簧支柱，驱动系统特别轻、经济高效、节省空间且安全。通过使用根据本发明的温度补偿气压弹簧代替标准气压弹簧，克服了标准气压弹簧的上述缺点。

附图说明

图1示出了根据本发明的气压弹簧的实施例的沿着冲程轴线的示意性纵向截面的示例。

图2示出了根据本发明的气压弹簧的密封装置的替代实施例的示意性纵向截面。

图3示意性地示出了根据本发明的气压弹簧的工作缸的套壁内侧的凹槽深度的变化。

图1

图1示出了根据本发明的气压弹簧50的实施例的沿着冲程轴线H的示意性纵向截面。

所示的气压弹簧50包括工作活塞2、补偿缸12和中空的圆柱形补偿活塞10，工作活塞2在工作缸1中沿着冲程轴线H在冲程范围HB内被可移动地引导，补偿缸12相对于冲程轴线H径向地围绕工作缸1，以及中空的圆柱形补偿活塞10在补偿缸12中沿着冲程轴线H相对于工作缸1和补偿缸12被可移动地引导。

工作缸1具有沿冲程轴线H的开口端1b，补偿缸12在开口端1b处形成在工作缸1上方的突出部15，该突出部具有沿冲程轴线H的封闭端15b。

补偿活塞10将设置在工作缸1内的工作室1a、设置在工作缸1与补偿缸12之间的补偿室12a以及设置在突出部15内的复位室15a彼此分隔开。

补偿活塞10包括位于朝向工作腔1a的补偿活塞10的下侧的缸座10b和围绕冲程轴线H布置的缸套10c。缸座10b和缸套10c的一部分布置在工作缸1a中。补偿活塞10在面向复位室15a的补偿活塞10的上侧10a上开口。

补偿活塞10上设置有补偿缸密封件8，该补偿缸密封件8将补偿活塞10与补偿缸12密封。

补偿活塞10包括缸体边缘10d，该缸体边缘10d在缸套10c上相对于冲程轴线H径向向外突出，并且补偿缸密封件8布置在缸体边缘10d上。

补偿活塞10的缸套10c上设有工作缸密封件18，该工作缸密封件18将补偿活塞10与工作缸1密封。

在沿冲程轴线H与开口端1b相对的工作缸1的活塞杆端1c处，附接至工作活塞2的活塞杆6通过密封装置20从工作缸1引出。

密封装置20包括例如由铝一体制成的紧固元件21，该紧固元件21例如以形状配合的方式固定到补偿缸12和工作缸1。密封装置20包括多个密封元件22(例如四个密封环)，多个密封元件22将密封装置20的紧固元件21密封到工作缸1、补偿缸12和活塞杆6。

在径向上相对于冲程轴线H测量的补偿缸12相对于工作缸1的距离在冲程范围HB中要大于在工作缸1的末端区域EB中的该距离，该末端区域EB位于冲程范围HB和工作缸1的开口端1b之间。

末端区域EB中的该距离减小是因为工作缸1的末端区域外径EAD(在径向上相对于冲程轴线H测量的)比冲程范围HB中的工作缸1的冲程范围外径HAD(在径向上相对于冲程轴线H测量的)大。末端区域外径EAD例如为18mm～20mm。末端范围外径HAD例如为16mm。

补偿缸12的补偿缸内径AID例如为25mm。

图2

图2示出了根据本发明的气压弹簧5的密封装置20的替代实施例的沿着冲程轴线H的示意性纵向截面。

图2所示的密封装置20包括封闭补偿缸12的活塞杆端12c的外部部分，以及封闭工作缸1的活塞杆端1c的内部部分。

密封装置20的外部部分包括外部紧固元件23(例如套筒)，该外部紧固元件23例如以材料结合的方式、特别是通过粘合剂将补偿缸12紧固至工作缸1。密封装置的外部部分包括外部密封元件24(例如密封环)，该外部密封元件24将工作缸1密封到补偿缸12。

密封装置20的内部部分包括引导元件26(例如引导衬套)，该引导元件26沿着冲程轴线H引导气压弹簧5的活塞杆6。密封装置20的内部部分包括至少一个内部密封元件27(例如一个密封环或两个密封环)，至少一个内部密封元件27将工作缸1密封至活塞杆6。

例如，盘25(特别是具有防腐蚀表面的金属盘)布置在工作缸1的活塞杆端1c和补偿缸12的活塞杆端12c之间。

图3

图3示意性地示出了根据本发明的气压弹簧的工作缸的套壁内侧的凹槽深度d在沿着气压弹簧的冲程轴线的位置x上的变化。

在所示的示例中，在延伸过渡区域AUB中，凹槽的深度沿着冲程轴线从工作缸的冲程范围的延伸端AE(其朝向工作缸的活塞杆端)向着工作缸的开口端线性增加；在邻接延伸过渡区域AUB的中央区域ZB中，凹槽的深度恒定不变；在邻接中央区域ZB的插入过渡区域EUB中，凹槽的深度线性减小；以及在邻接插入过渡区域EUB的插入端区域EEB中，凹槽的深度恒定不变，该插入端区域EEB一直延伸到冲程范围的朝向工作缸的开口端的插入端EE。

附图标记列表

1工作缸23外部紧固元件

1a内部的工作室24外部密封元件

1b开口端 25盘

1c活塞杆端 26引导元件

2工作活塞 27内部密封元件

6活塞杆50气压弹簧

8补偿缸密封件

10补偿活塞 AE延伸端

10b缸座 AID补偿缸内径

10c缸套 AUB延伸过渡区域

10d缸体边缘 d深度

12补偿缸 EAD末端区域外径

12a补偿室 EB末端区域

12c活塞杆端 EE插入端

15突出部 EEB插入末端区域

15a复位室 EUB插入过渡区域

15b封闭端 H冲程轴线

18工作缸密封件HAD冲程范围外径

20密封装置 HB冲程范围

21紧固元件 x沿冲程轴线的位置

22密封元件 ZB中央区域。

Claims (15)

1.一种气压弹簧(50)，包括

a.工作活塞(2)，其在工作缸(1)中沿着冲程轴线(H)在冲程范围(HB)内被可移动地引导，

b.补偿缸(12)，其沿相对于冲程轴线(H)径向地围绕工作缸(1)，以及

c.补偿活塞(10)，其在补偿缸(12)中沿着冲程轴线(H)被可移动地引导，

d.其中，工作缸(1)具有沿冲程轴线(H)的开口端(1b)，

e.其中，补偿缸(12)在开口端(1b)处沿着冲程轴线(H)形成超出工作缸(1)的突出部(15)，所述突出部(15)具有封闭端(15b)，

f.其中，补偿活塞(10)将设置在工作缸(1)中的工作室(1a)、设置在工作缸(1)与补偿缸(12)之间的补偿室(12a)以及设置在突出部(15)中的复位室(15a)彼此分隔开，

g.其中，对于在径向上相对于冲程轴线(H)测量的补偿缸(12)距工作缸(1)的距离，在冲程范围(HB)中的所述距离大于在工作缸(1)的末端区域(EB)中的所述距离，所述末端区域(EB)位于冲程范围(HB)和工作缸(1)的开口端(1b)之间，

其特征在于，

h.补偿活塞(10)至少部分地布置在工作缸(1)的末端区域(EB)中。

2.根据权利要求1所述的气压弹簧(50)，其特征在于，相对于冲程轴线(H)径向测量的工作缸(1)的壁厚(WS)在冲程范围(HB)中和在工作缸(1)的末端范围(EB)中是相同的。

3.根据权利要求1至2中任一项所述的气压弹簧(50)，其特征在于，所述补偿活塞(10)是一件式的。

4.根据权利要求1至3中任一项所述的气压弹簧(50)，其特征在于，所述补偿活塞(10)包括铝或塑料。

5.根据权利要求1至4中任一项所述的气压弹簧(50)，其特征在于，所述补偿活塞(10)是中空圆柱形的，其中，所述补偿活塞(10)

a.包括位于补偿活塞(10)下侧的封闭的缸座(10b)，

b.包括围绕冲程轴线(H)布置的缸套(10c)，以及

c.在补偿活塞(10)的上侧开口，所述上侧布置成沿着冲程轴线(H)与缸座(10b)相对，

d.其中，补偿活塞(10)上设有补偿缸密封件(8)，所述补偿缸密封件(8)将补偿活塞(10)密封到补偿缸(12)。

6.根据权利要求5所述的气压弹簧(50)，其特征在于，

a.补偿活塞(10)包括在缸套(10c)上相对于冲程轴线(H)径向地向外突出的缸体边缘(10d)，

b.其中，补偿缸密封件(8)设置在缸体边缘(10d)上。

7.根据权利要求5至6中任一项所述的气压弹簧(50)，其特征在于，补偿活塞(10)的上侧向复位室(15a)打开。

8.根据权利要求1至7中任一项所述的气压弹簧(50)，其特征在于，补偿活塞(10)上设置有工作缸密封件(18)，所述工作缸密封件(18)将补偿活塞(10)密封到工作缸(1)。

9.根据权利要求1至8中任一项所述的气压弹簧(50)，其特征在于，所述气压弹簧(50)包括多个支撑元件，所述多个支撑元件将工作缸(1)支撑在补偿缸(12)上。

10.根据权利要求9所述的气压弹簧(50)，其特征在于，所述多个支撑元件与工作缸(1)或与补偿缸(12)一体形成。

11.根据权利要求1至10中任一项所述的气压弹簧(50)，其特征在于，补偿活塞(10)完全布置在补偿缸(12)中。

12.制造根据权利要求1至11中任一项所述的气压弹簧(50)的方法，其特征在于以下步骤：

a.提供工作缸坯件，其中所述工作缸坯件的形状为中空圆柱体，并且所述工作缸坯件具有横向于其纵向轴线的外径，所述外径与沿纵向轴线的位置无关，

b.将所述工作缸坯件成形为气压弹簧(50)的工作缸(1)，所述成形包括在工作缸坯件的末端区域中扩张工作缸坯件的外径，并且

c.将气压弹簧(50)的补偿活塞(10)至少部分地布置在气压弹簧(50)的工作缸(1)的末端区域(EB)中。

13.根据权利要求12所述的方法，其特征在于，所述扩张包括将心轴插入到末端区域中，并且优选地，在插入心轴之前，围绕所述末端区域设置绕纵向轴线延伸的套筒，使得所述末端区域在扩张之后抵靠在所述套筒上。

14.根据权利要求12至13中任一项所述的方法，其特征在于以下步骤：

对所述气压弹簧(50)的工作缸(1)和/或所述气压弹簧(50)的补偿缸(12)进行成形，从而产生多个支撑元件，所述多个支撑元件将工作缸(1)支撑在补偿缸(12)上。

15.一种用于挡板的驱动系统，包括

a.根据权利要求1至11中任一项所述的气压弹簧(50)，所述气压弹簧(50)用于支撑所述挡板，以及

b.用于驱动挡板的机电驱动装置，其优选为主轴驱动装置。