DE102007015438A1 - Resilient scissor-linkage, providing controlled displacement-force profile in e.g. automobile engineering, incudes e.g. compression springs or gas struts - Google Patents

Resilient scissor-linkage, providing controlled displacement-force profile in e.g. automobile engineering, incudes e.g. compression springs or gas struts Download PDF

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Abstract

The component generating force, e.g. a compression spring or gas strut (17, 18), is located between pairs of scissor links (6, 10; 6, 7) in the scissor frame (1). The points of support (19, 22; 21, 20) are pivoted. The frame is a double scissor linkage with a single point of intersection (4) at which two of the scissor links (5, 6) are pivoted. Variations of the foregoing design are described.

Description

Die Erfindung betrifft eine Verstellanordnung mit einem Scherengestell, insbesondere Federelement, mit den im Oberbegriff des Patentanspruches 1 angegebenen Merkmalen.The The invention relates to an adjustment arrangement with a scissor frame, in particular spring element, with the in the preamble of claim 1 specified characteristics.

Eine derartige Verstellanordnung weist in der US 5 890 737 A ein Scherengestell auf, mit dem eine Bühnenplattform höhenverstellbar ist. Das Scherengestell weist lediglich zweiarmige Scherenelemente auf, die paarweise an Kreuzungsstellen gelenkig verbunden und an jedem Arm entweder über ein Gelenk mit einem zugeordneten Arm eines anderen Scherenelements oder mit einer Basisplattform oder der Bühnenplattform verbunden sind. Eine Hubbewegung der Bühnenplattform wird über ein als Hydraulikzylinder ausgebildetes Kraftelement bewirkt, das zwischen der Basisplattform und einem Arm eines Scherenelements angeordnet ist. Das Kraftelement wirkt somit lediglich über einen Endbereich mit dem Scherengestell zusammen.Such adjusting arrangement has in the US 5,890,737 A a scissor rack with which a stage platform is height adjustable. The scissors-type frame has only two-armed scissor elements, which are hingedly connected in pairs at intersections and connected to each arm either via a joint with an associated arm of another scissor element or with a base platform or the stage platform. A lifting movement of the stage platform is effected via a force element designed as a hydraulic cylinder, which is arranged between the base platform and an arm of a scissor element. The force element thus interacts with the scissors frame only via an end region.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, eine Verstellanordnung mit den Merkmalen im Oberbegriff des Patentanspruches 1 anzugeben, die auf einfache Weise eine vielseitigere Anwendung beispielsweise als Federelement ermöglicht.Of the Invention is based on the object, an adjustment with indicate the features in the preamble of claim 1, the in a simple way a more versatile application for example as Spring element allows.

Diese Aufgabe ist durch die Merkmale im Patentanspruch 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind den Unteransprüchen entnehmbar.These The object is solved by the features in claim 1. Advantageous embodiments of the invention are the subclaims removable.

Das zwischen zwei Stützteilen verstellbar angeordnete Scherengestell ist erfindungsgemäß von einem Kraftelement belastet oder belastbar, das durch seine Anordnung zwischen zwei Scherenelementen des Scherengestells an beiden Scheren elementen jeweils eine Kraft und/oder ein Moment bewirkt oder bewirken kann. Ein Verstellen zumindest eines Stützteiles oder der beiden Stützteile zueinander wird somit über die Kräfte und/oder Momente an beiden Stützstellen des Kraftelements in Abhängigkeit jeweils von der Lage der Stützteile zueinander beeinflusst. Die Verstellanordnung kann dadurch vielseitiger an unterschiedliche Verwendungen angepasst werden. Beispielsweise kann die Verstellanordnung auch als Federelement wirken, das einen nahezu beliebigen Kraft-Weg-Verlauf, beispielsweise einen progressiven, degressiven oder linearen Verlauf aufweisen kann. Ebenso ist es möglich, dass der Kraft-Weg-Verlauf eines derartigen Federelements über dem Weg mit nahezu konstanter Kraft oder einem geringen Kraftanstieg bzw. -abfall verläuft. Das Kraftelement kann über ein beliebiges Medium belastbar oder belastet sein. Beispielsweise ist das Kraftelement ein Hydraulikzylinder oder eine mechanische Feder, beispielsweise eine vorgespannte Zug- oder Druckfeder. Das Kraftelement kann auch eine Gasfeder sein, deren Druck beispielsweise ansteuerbar ist. Bei einfacheren Ausführungen weist die Verstellanordnung keine motorische Einrichtung auf. Bei aufwändigeren Ausführungen kann jedoch – dem jeweiligen Anwendungsfall entsprechend – eine motorische Einrichtung zum Belasten und/oder Verstellen des Scherengestells vorgesehen sein. Ein wesentlicher Vorteil der Verstellanordnung ist jedoch darin zu sehen, dass mit der Verstellanordnung viele Verstellungen mechanisch realisierbar sind, für die kein Motorantrieb bzw. Elektromotor erforderlich ist.The between two support members adjustably arranged scissors frame is loaded according to the invention by a force element or resilient, by its arrangement between two scissor elements of the scissors frame on both scissors elements each have a force and / or a moment causes or can cause. An adjustment of at least one Support member or the two support parts to each other is thus about the forces and / or moments at both Support points of the force element in dependence each influenced by the position of the support members to each other. The adjustment can thus be more versatile to different Uses are adjusted. For example, the adjustment act as a spring element, the almost any force-displacement curve, For example, have a progressive, degressive or linear course can. Likewise it is possible that the force-distance course such a spring element over the way with almost constant force or a small force increase or decrease. The force element can be loaded over any medium or be burdened. For example, the force element is a hydraulic cylinder or a mechanical spring, such as a preloaded tension or Spring. The force element may also be a gas spring whose Pressure is controllable, for example. For simpler versions the adjusting arrangement has no motor device. At more elaborate However, versions can - the particular application accordingly - a motor device for loading and / or adjusting the scissors-type frame. An essential Advantage of the adjustment is, however, to be seen in that with the adjustment many adjustments mechanically feasible are for which no motor drive or electric motor required is.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nachfolgend anhand einer Zeichnung näher erläutert.One Embodiment of the invention will be described below a drawing explained in more detail.

Es zeigenIt demonstrate

1 eine als Federelement verwendete Verstellanordnung, 1 an adjusting arrangement used as a spring element,

2 die Kraft-Weg-Federkennlinie mit Dämpfungseinfluss der Verstellanordnung und 2 the force-displacement spring characteristic with damping effect of the adjustment and

3 die Kraft-Weg-Kennlinie mit Dämpfungseinfluss einer Gasdruckfeder. 3 the force-displacement curve with damping effect of a gas spring.

Die in 1 dargestellte Verstellanordnung ist als Federelement verwendet und weist ein Scherengestell 1 auf, das zwischen zwei Stützteilen 2, 3 verstellbar angeordnet ist. Die Stützteile 2, 3 sind mit nicht dargestellten Bauteilen verbunden, die mit einer von der Verstellanordnung bewirkten Kraft auseinander gedrückt werden. Die Kraft wirkt in einer Abhängigkeit von dem Abstand der beiden Stützteile 2, 3.In the 1 shown adjusting arrangement is used as a spring element and has a scissors-type frame 1 on, between two support parts 2 . 3 is arranged adjustable. The support parts 2 . 3 are connected to components, not shown, which are pressed apart with a force caused by the adjustment force. The force acts in a function of the distance between the two support parts 2 . 3 ,

Das Scherengestell 1 weist zwei sich kreuzende, an der Kreuzungsstelle 4 schwenkbar verbundene Scherenelemente 5, 6 auf, die dadurch zweiarmige Scherenelemente sind.The scissors rack 1 has two intersecting, at the intersection 4 pivotally connected scissor elements 5 . 6 on, which are two-armed scissor elements.

Außerdem weist das Scherengestell 1 vier einarmige Scherenelemente 7, 8, 9, 10 auf, von denen jeweils zwei Scherenelemente 7, 8 bzw. 9, 10 an einer gemeinsamen Gelenkstelle 11 bzw. 12 miteinander und mit einem zugeordneten Stützteil 5 bzw. 6 um eine Schwenkachse schwenkbar verbunden sind. Die freien Endbereiche der jeweils beiden einarmigen Scherenelemente 7, 8 bzw. 9, 10 sind an einem zugeordneten Arm der zweiarmigen Scherenelemente 5, 6 jeweils um eine Achse 13, 14 bzw. 15, 16 schwenkbar angelenkt.In addition, the scissors frame points 1 four one-armed scissor elements 7 . 8th . 9 . 10 on each of which two scissor elements 7 . 8th respectively. 9 . 10 at a joint joint 11 respectively. 12 with each other and with an associated support part 5 respectively. 6 are pivotally connected about a pivot axis. The free end portions of the two-armed scissor elements 7 . 8th respectively. 9 . 10 are on an associated arm of the two-armed scissor elements 5 . 6 one axis at a time 13 . 14 respectively. 15 . 16 hinged pivotally.

Die Verstellanordnung weist zwei Kraftelemente 17, 18 auf, die symmetrisch zueinander angeordnet sind und die beiden Stützteile 2, 3 in Richtung ihrer ideellen Verbindungsgeraden voneinander weg belasten.The adjustment arrangement has two force elements 17 . 18 on, which are arranged symmetrically to each other and the two support parts 2 . 3 burden each other in the direction of their ideal connecting line.

Hierzu sind die beiden als vorgespannte Gasfedern ausgebildeten Kraftelemente 17, 18 mit einem Endbereich jeweils in einem vorgegebenen Abstand von beispielsweise 20 mm von der Achse 13 bzw. 16 entfernt um eine Schwenkachse 19 bzw. 20 schwenkbar an dem zweiarmigen Scherenelement 6 des Scherengestells angelenkt. An ihrem anderen Endbereich sind die Druckfedern entsprechenden Kraftelemente 17, 18 jeweils in einem vorgegebenen Abstand von beispielsweise 25 mm von der Achse 11 bzw. 12 entfernt um eine Schwenkachse 21 bzw. 22 schwenkbar an dem einarmigen Scherenelement 7 bzw. 10 angelenkt. Die einarmigen Scherenelemente 7, 8, 9, 10 weisen jeweils zwischen ihrer gemeinsamen Gelenkstelle 11 bzw. 12 und der zugeordneten Achse 13, 14 bzw. 15, 16 einen Abstand von etwa 100 mm auf. Die Abstände der Achsen 13 und 16 bzw. 14 und 15 betragen jeweils etwa 200 mm. Die Abstände der Kreuzungsstelle 4 von der Achse 13 bzw. 14 beträgt jeweils etwa 100 mm.For this purpose, the two trained as prestressed gas springs force elements 17 . 18 With an end region in each case at a predetermined distance of, for example, 20 mm from the axis 13 respectively. 16 removed around a pivot axis 19 respectively. 20 pivotable on the two-armed scissor element 6 articulated the scissors rack. At its other end, the compression springs are corresponding force elements 17 . 18 each at a predetermined distance of for example 25 mm from the axis 11 respectively. 12 removed around a pivot axis 21 respectively. 22 pivotable on the one-armed scissor element 7 respectively. 10 hinged. The one-armed scissor elements 7 . 8th . 9 . 10 each point between their joint joint 11 respectively. 12 and the assigned axis 13 . 14 respectively. 15 . 16 a distance of about 100 mm. The distances of the axes 13 and 16 respectively. 14 and 15 are each about 200 mm. The distances of the intersection 4 from the axis 13 respectively. 14 is about 100 mm each.

Die als Gasdruckfedern ausgebildeten Kraftelemente 17 bzw. 18 weisen jeweils einen an der zugeordneten Schwenkachse 21 bzw. 22 schwenkbar befestigten Zylinder 23 bzw. 24 auf, der zwischen einigen seiner Wände und einem Kolben ein komprimiertes Gas, beispielsweise Luft einschließt. Der nicht dargestellte, axial verstellbare Kolben im Inneren des Zylinders 23 bzw. 24 ist mit einer Kolbenstange 25 bzw. 26 verbunden, die an der zugeordneten Schwenkachse 19 bzw. 20 angelenkt und von dem komprimierten Gas axial nach außen belastet ist. Die Druckkräfte der Gasfedern 17, 18 wirken somit jeweils einerseits an der Schwenkachse 22 bzw. 21 auf das einarmige Scherenelement 10 bzw. 7 und andererseits an der Schwenkachse 19 bzw. 20 jeweils auf das zweiarmige Scherenelement 6 ein.The trained as gas springs force elements 17 respectively. 18 each have one at the associated pivot axis 21 respectively. 22 pivotally mounted cylinder 23 respectively. 24 which, between some of its walls and a piston, encloses a compressed gas, for example air. The not shown, axially adjustable piston inside the cylinder 23 respectively. 24 is with a piston rod 25 respectively. 26 connected to the associated pivot axis 19 respectively. 20 hinged and loaded by the compressed gas axially outward. The pressure forces of the gas springs 17 . 18 thus act on the one hand on the pivot axis 22 respectively. 21 on the one-armed scissor element 10 respectively. 7 and on the other hand on the pivot axis 19 respectively. 20 each on the two-armed scissor element 6 one.

Die Verstellanordnung ist als Federelement verwendet, das die in 2 dargestellte Kraft-Weg-Federkennlinie mit einem leicht nach oben gekrümmten Verlauf aufweist, die bei einem Federweg von etwa 110 mm, der einer Abstandsverkleinerung der Gelenkstellen 11, 12 entspricht, am Anfang und am Ende der Federkennlinie eine etwa gleiche Kraft von ca. 470 N bzw. auf Grund einer Hysterese bei der Rückbewegung am Anfang bei dem Federweg von etwa 110 mm eine Kraft von etwa 340 N und nahe dem Ende der Rückbewegung bei einem Federweg von etwa 3,3 mm eine etwas höhere Kraft von etwa 375 N aufweist.The adjusting arrangement is used as a spring element, the in 2 illustrated force-displacement spring characteristic having a slightly upwardly curved course, which at a travel of about 110 mm, the distance reduction of the joints 11 . 12 corresponds to, at the beginning and at the end of the spring characteristic an approximately equal force of about 470 N or due to a hysteresis in the return movement at the beginning at the spring travel of about 110 mm, a force of about 340 N and near the end of the return movement at a Spring travel of about 3.3 mm has a slightly higher force of about 375 N.

In 3 ist die Kraft-Weg-Kennlinie mit Dämpfungseinfluss einer Gasdruckfeder 17 bzw. 18 dargestellt. Wie der Figur zu entnehmen ist, nimmt die Kraft der Gasdruckfeder 17 bzw. 18 bei einem Weg von etwa 45 mm, der einer Verkürzung der Gasdruckfeder 17 bzw. 18 entspricht, um etwa 240 N zu bzw. bei einer Verlängerung ab. Die Kraftdifferenz zwischen der einer Verkürzung und einer Verlängerung der Gasdruckfeder 17 bzw. 18 entsprechenden Kraft-Weg-Kennlinie ist durch einen durch Reibung zwischen Teilen der Gasdruckfeder 17 bzw. 18 bewirkten Dämpfungseinfluss bedingt.In 3 is the force-displacement characteristic with damping effect of a gas spring 17 respectively. 18 shown. As the figure can be seen, the force of the gas spring decreases 17 respectively. 18 at a distance of about 45 mm, a shortening of the gas spring 17 respectively. 18 corresponds to about 240 N to or from an extension. The force difference between a shortening and an extension of the gas spring 17 respectively. 18 corresponding force-displacement characteristic is due to a friction between parts of the gas spring 17 respectively. 18 caused damping effect conditionally.

Alternativ zum Ausführungsbeispiel kann das Scherengestell mehr als zwei sich kreuzende Scherenelemente aufweisen. In diesem Fall ist jeweils ein Arm eines zweiarmigen Scherenelements mit einem anderen Arm eines zweiarmigen Scherenelements gelenkig verbunden, die nicht an einer gemeinsamen Kreuzungsstelle gelenkig verbunden sind. An Stelle der bei dem Ausführungsbeispiel verwendeten einarmigen Scherenelemente können auch zweiarmige Scherenelemente verwendet werden, wobei dann die einem Stützteil zugeordneten Arme der sich kreuzenden Scherenelemente direkt oder über eine Gelenkstelle mit dem betreffenden Stützteil verbunden sind.alternative to the embodiment, the scissors rack more than have two intersecting scissor elements. In this case is one arm of a two-armed scissor element with another Arm of a two-armed scissor element hinged, which is not are hinged at a common intersection. At Location of the one-armed used in the embodiment Scissor elements can also be two-armed scissor elements be used, in which case the arms associated with a support part the intersecting scissor elements directly or via a Joint are connected to the respective support member.

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

  • - US 5890737 A [0002] US 5890737 A [0002]

Claims (10)

Verstellanordnung mit einem Scherengestell, insbesondere Federelement, das zwischen zwei Stützteilen verstellbar angeordnet ist, mit einem Kraftelement, das an einem Scherenelement des Scherengestells angelenkt ist und an diesem Scherenelement eine Kraft bewirkt oder bewirken kann, dadurch gekennzeichnet, dass das Kraftelement (17 bzw. 18) zwischen zwei Scherenelementen (6, 10 bzw. 6, 7) des Scherengestells (1) angeordnet und an diesen Scherenelementen (6, 10 bzw. 6, 7) gelenkig abgestützt ist.Adjusting arrangement with a scissors-type frame, in particular a spring element, which is adjustably arranged between two supporting parts, with a force element which is articulated on a scissor element of the scissors-type frame and can or can bring about a force on this scissor element, characterized in that the force element ( 17 respectively. 18 ) between two scissor elements ( 6 . 10 respectively. 6 . 7 ) of the scissors rack ( 1 ) and at these scissors elements ( 6 . 10 respectively. 6 . 7 ) is hinged. Verstellanordnung nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Kraftelement (17, 18) an den Scherenelementen (6, 10 bzw. 6, 7) um Schwenkachsen (19, 22 bzw. 20, 21) schwenkbar abgestützt ist.Adjusting arrangement according to claim 1, characterized in that the force element ( 17 . 18 ) on the scissor elements ( 6 . 10 respectively. 6 . 7 ) about pivot axes ( 19 . 22 respectively. 20 . 21 ) is pivotally supported. Verstellanordnung nach Patentanspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Kraftelement (17, 18) ein vorgespanntes Federelement ist.Adjusting arrangement according to claim 1 or 2, characterized in that the force element ( 17 . 18 ) is a prestressed spring element. Verstellanordnung nach einem der Patentansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Kraftelement (17, 18) eine Gasfeder ist.Adjusting arrangement according to one of the claims 1 to 3, characterized in that the force element ( 17 . 18 ) is a gas spring. Verstellanordnung nach Patentanspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Federelement bzw. gegebenenfalls die Gasfeder (17, 18) eine Druckfeder ist.Adjusting arrangement according to claim 3 or 4, characterized in that the spring element or optionally the gas spring ( 17 . 18 ) is a compression spring. Verstellanordnung nach einem der Patentansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Scherengestell (1) wenigstens zwei sich kreuzende, an der Kreuzungsstelle (4) gelenkig verbundene Scherenelemente (5, 6) aufweist, die dadurch zweiarmige Scherenelemente sind.Adjusting arrangement according to one of the claims 1 to 5, characterized in that the scissor frame ( 1 ) at least two intersecting, at the intersection ( 4 ) articulated scissor elements ( 5 . 6 ), which are thereby two-armed scissor elements. Verstellanordnung nach Patentansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass bei mehr als zwei sich kreuzenden Scherenelementen jeweils ein Arm eines zweiarmigen Scherenelements mit einem anderen Arm eines zweiarmigen Scherenelements gelenkig verbunden ist, die nicht an einer gemeinsamen Kreuzungsstelle gelenkig verbunden sind.Adjusting arrangement according to claims 1 to 6, characterized in that at more than two intersecting Scissors each one arm of a two-armed scissor element articulated with another arm of a two-armed scissor element which is not articulated at a common crossing point are connected. Verstellanordnung nach einem der Patentansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Scherengestell (1) vier einarmige Scherenelemente (7, 8, 9, 10) aufweist, von denen jeweils zwei Scherenelemente (7, 8 bzw. 9, 10) an einer gemeinsamen Gelenkstelle (11 bzw. 12) miteinander und mit einem zugeordneten Stützteil (2 bzw. 3) um eine Schwenkachse schwenkbar verbunden sind und die freien Endbereiche der jeweils beiden einarmigen Scherenelemente (7, 8 bzw. 9, 10) an einem zugeordneten Arm eines zweiarmigen Scherenelements (5, 6) um eine Achse (13, 14 bzw. 15, 16) schwenkbar angelenkt sind, die an einer gemeinsamen Kreuzungsstelle gelenkig (4) gelenkig verbunden sind.Adjusting arrangement according to one of the claims 1 to 7, characterized in that the scissors frame ( 1 ) four one-armed scissor elements ( 7 . 8th . 9 . 10 ), of which two scissor elements ( 7 . 8th respectively. 9 . 10 ) at a joint joint ( 11 respectively. 12 ) with each other and with an associated support part ( 2 respectively. 3 ) are pivotally connected about a pivot axis and the free end portions of the respective two-armed scissors elements ( 7 . 8th respectively. 9 . 10 ) on an associated arm of a two-armed scissors element ( 5 . 6 ) about an axis ( 13 . 14 respectively. 15 . 16 ) are hinged pivotally, the articulated at a common intersection ( 4 ) are hingedly connected. Verstellanordnung nach einem der Patentansprüche 2 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Federelement bzw. die Gasfeder (17, 18) jeweils zwischen den Schwenkachsen (19, 22 bzw. 20, 21) einerseits mit einem einarmigen Scherenelement (7 bzw. 10) und andererseits mit dem entfernter angeordneten Arm eines zweiarmigen Scherenelements (6) gelenkig verbunden ist und das einarmige Scherenelement (7 bzw. 10) und das zweiarmige Scherenelement (6) an einer gemeinsamen Gelenkstelle um eine Achse (13 bzw. 16) schwenkbar verbunden sind.Adjusting arrangement according to one of the claims 2 to 8, characterized in that the spring element or the gas spring ( 17 . 18 ) in each case between the pivot axes ( 19 . 22 respectively. 20 . 21 ) on the one hand with a one-armed scissors element ( 7 respectively. 10 ) and, on the other hand, with the remotely located arm of a two-armed scissors element ( 6 ) is articulated and the one-armed scissor element ( 7 respectively. 10 ) and the two-armed scissor element ( 6 ) at a joint joint about an axis ( 13 respectively. 16 ) are pivotally connected. Verstellanordnung nach einem der Patentansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens zwei Kraftelemente (17, 18) vorgesehen sind, die beispielsweise symmetrisch zueinander angeordnet sind und die beiden Stützteile (2, 3) voneinander weg belasten.Adjusting arrangement according to one of the claims 1 to 9, characterized in that at least two force elements ( 17 . 18 ) are provided, which are arranged for example symmetrically to each other and the two support parts ( 2 . 3 ) burden each other away.
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