DE102021124843A1 - Temperature compensated gas spring, method of manufacturing the gas spring - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft eine Gasdruckfeder (50), umfassend einen in einem Arbeitszylinder (1) entlang einer Hubachse (H) verschieblich geführten Arbeitskolben (2), einen den Arbeitszylinder (1) umschließenden Ausgleichszylinder (12), und einen in dem Ausgleichszylinder (12) entlang der Hubachse (H) verschieblich geführten und hohlzylindrisch geformten Ausgleichskolben (10). Der Arbeitszylinder (1) weist ein offenes Ende (1b) auf, an dem der Ausgleichszylinder (12) einen Überstand (15) über den Arbeitszylinder (1) mit einem geschlossenen Ende (15b) bildet. Der Ausgleichskolben (10) trennt einen in dem Arbeitszylinder (1) angeordneten Arbeitsraum (1a), einen zwischen dem Arbeitszylinder (1) und dem Ausgleichszylinder (12) angeordneten Ausgleichsraum (12a) und einen in dem Überstand (15) angeordneten Rückstellraum (15a) voneinander. Ein Abstand radial zur Hubachse (H) des Ausgleichszylinders (12) von dem Arbeitszylinder (1) ist in dem Hubbereich (HB) größer als in einem zwischen dem Hubbereich (HB) und dem offenen Ende (1b) des Arbeitszylinders (1) liegenden Endbereich (EB) des Arbeitszylinders (1).The invention relates to a gas pressure spring (50), comprising a working piston (2) that is displaceably guided in a working cylinder (1) along a stroke axis (H), a compensating cylinder (12) surrounding the working cylinder (1), and a compensating cylinder (12) compensating piston (10) which is movably guided along the stroke axis (H) and is hollow-cylindrical in shape. The working cylinder (1) has an open end (1b) on which the compensating cylinder (12) forms a projection (15) over the working cylinder (1) with a closed end (15b). The compensating piston (10) separates a working chamber (1a) arranged in the working cylinder (1), a compensating chamber (12a) arranged between the working cylinder (1) and the compensating cylinder (12) and a restoring chamber (15a) arranged in the overhang (15). from each other. A distance radially to the stroke axis (H) of the compensating cylinder (12) from the working cylinder (1) is greater in the stroke area (HB) than in an end area lying between the stroke area (HB) and the open end (1b) of the working cylinder (1). (EB) of the working cylinder (1).
Description
Technisches Gebiettechnical field
Die Erfindung betrifft eine Gasdruckfeder gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 und ein Verfahren zur Herstellung der Gasdruckfeder.The invention relates to a gas pressure spring according to the preamble of
Stand der TechnikState of the art
Aus dem Stand der Technik, sind Gasdruckfedern bekannt, bei denen eine Temperaturabhängigkeit der Federkraft durch ein Ausgleichsmedium ausgeglichen werden soll.Gas pressure springs are known from the prior art, in which a temperature dependency of the spring force is to be compensated for by a compensating medium.
Die Druckschrift
Die Druckschrift
Bekannte Gasdruckfedern mit Temperaturausgleich sind in der Regel kompliziert aufgebaut, beanspruchen einen deutlich größeren Bauraum als Gasdruckfedern ohne Temperaturausgleich oder können die Temperaturabhängigkeit nicht über den ganzen anwendungsrelevanten Temperaturbereich ausgleichen.Known gas pressure springs with temperature compensation usually have a complicated structure, require a significantly larger installation space than gas pressure springs without temperature compensation, or cannot compensate for the temperature dependency over the entire application-relevant temperature range.
Technische AufgabeTechnical task
Die Aufgabe der Erfindung ist es, eine kostengünstige und einfach aufgebaute Gasdruckfeder und ein kostengünstiges und zuverlässiges Verfahren zu deren Herstellung zu schaffen, wobei die Federkraft der Gasdruckfeder über einen möglichst weiten Temperaturbereich von der Temperatur unabhängig ist.The object of the invention is to create a cost-effective and simply constructed gas pressure spring and a cost-effective and reliable method for its manufacture, the spring force of the gas pressure spring being independent of the temperature over the widest possible temperature range.
Technische LösungTechnical solution
Die vorliegende Erfindung stellt eine Gasdruckfeder gemäß Anspruch 1 bereit, die die technische Aufgabe löst. Ebenso wird die Aufgabe durch ein Verfahren zur Herstellung der Gasdruckfeder gemäß Anspruch 12 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen.The present invention provides a gas spring according to
Die Gasdruckfeder umfasst einen in einem Arbeitszylinder entlang einer Hubachse über einen Hubbereich verschieblich geführten Arbeitskolben. Der Arbeitskolben ist vorzugsweise relativ zu dem Arbeitszylinder entlang der Hubachse verschieblich. Der Arbeitszylinder ist vorzugsweise hohlzylindrisch geformt und/oder koaxial zur Hubachse angeordnet.The gas pressure spring includes a working piston that is displaceably guided in a working cylinder along a lifting axis over a lifting range. The working piston is preferably displaceable relative to the working cylinder along the stroke axis. The working cylinder is preferably formed as a hollow cylinder and/or arranged coaxially to the lifting axis.
Die Gasdruckfeder umfasst einen den Arbeitszylinder radial zur Hubachse umschließenden Ausgleichszylinder. Der Ausgleichszylinder ist vorzugsweise hohlzylindrisch geformt und/oder koaxial zur Hubachse angeordnet. Der Ausgleichszylinder ist vorzugsweise starr an dem Arbeitszylinder befestigt. Der Ausgleichszylinder ist vorzugsweise einstückig, sodass die Gasdruckfeder besonders einfach herstellbar ist.The gas pressure spring comprises a compensating cylinder which encloses the working cylinder radially to the lifting axis. The compensating cylinder is preferably shaped as a hollow cylinder and/or arranged coaxially to the lifting axis. The compensating cylinder is preferably rigidly attached to the working cylinder. The compensating cylinder is preferably in one piece, so that the gas pressure spring is particularly easy to produce.
Der Arbeitszylinder weist entlang der Hubachse ein offenes Ende auf. „Offen“ bedeutet zumindest, dass ein Gas durch das offene Ende ungehindert aus dem Arbeitszylinder austreten und in den Arbeitszylinder eintreten kann. Vorzugsweise ist das offene Ende vollständig offen.The power cylinder has an open end along the stroke axis. "Open" means at least that a gas can freely exit the working cylinder and enter the working cylinder through the open end. Preferably the open end is fully open.
An einem dem offenen Ende entlang der Hubachse gegenüberliegenden Kolbenstangen-Ende des Arbeitszylinders ist vorzugsweise eine an dem Arbeitskolben befestigte Kolbenstange der Gasdruckfeder durch eine Dichtvorrichtung aus dem Arbeitszylinder herausgeführt. Durch die Dichtvorrichtung ist das Kolbenstangen-Ende vorzugsweise für ein Gas geschlossen. „Geschlossen“ bedeutet, dass am Kolbenstangen-Ende kein Gas aus dem Arbeitszylinder austreten oder in den Arbeitszylinder eintreten kann.At a piston rod end of the working cylinder opposite the open end along the stroke axis, a piston rod of the gas pressure spring, which is fastened to the working piston, is preferably led out of the working cylinder through a sealing device. The sealing device preferably closes the end of the piston rod to a gas. "Closed" means that no gas can escape from or enter the working cylinder at the end of the piston rod.
Der Ausgleichszylinder bildet an dem offenen Ende einen Überstand über den Arbeitszylinder mit einem geschlossenen Ende entlang der Hubachse.The compensating cylinder forms an overhang at the open end over the working cylinder with a closed end along the stroke axis.
An einem dem geschlossenen Ende entlang der Hubachse gegenüberliegenden Kolbenstangen-Ende des Ausgleichszylinders ist vorzugsweise die Kolbenstange der Gasdruckfeder durch eine Dichtvorrichtung aus dem Ausgleichszylinder herausgeführt. Durch die Dichtvorrichtung ist das Kolbenstangen-Ende vorzugsweise für ein Gas geschlossen.At a piston rod end of the compensating cylinder opposite the closed end along the stroke axis, the piston rod of the gas pressure spring is preferably led out of the compensating cylinder through a sealing device. The sealing device preferably closes the end of the piston rod to a gas.
Der Ausgleichskolben trennt einen in dem Arbeitszylinder angeordneten Arbeitsraum, einen zwischen dem Arbeitszylinder und dem Ausgleichszylinder angeordneten Ausgleichsraum und einen in dem Überstand angeordneten Rückstellraum, vorzugsweise gasdicht, voneinander.The compensating piston separates a working chamber arranged in the working cylinder, a compensating chamber arranged between the working cylinder and the compensating cylinder and a return chamber arranged in the overhang, preferably in a gas-tight manner.
In dem Ausgleichsraum ist vorzugsweise ein Ausgleichsmedium angeordnet, das den Ausgleichskolben bei Erwärmung des Ausgleichsmediums auf das geschlossene Ende zu verschiebt. Ein Druck des Ausgleichsmediums beträgt beispielsweise von 70 bar bis 350 bar.A compensating medium is preferably arranged in the compensating chamber, which moves the compensating piston toward the closed end when the compensating medium is heated. A pressure of the compensation medium is, for example, from 70 bar to 350 bar.
Das Ausgleichsmedium umfasst vorzugsweise einen Dehnstoff, insbesondere ein Dehnwachs, besonders bevorzugt ein Gemisch aus einem Dehnwachs und einem Öl. Das Ausgleichsmedium kann insbesondere aus dem Dehnstoff, dem Dehnwachs oder dem Gemisch aus Dehnwachs und Öl bestehen. Das Ausgleichsmedium kann beispielsweise so ausgestaltet sein wie das in der Druckschrift
In dem Rückstellraum ist vorzugsweise ein Rückstellmittel angeordnet, das den Ausgleichskolben bei Abkühlung des Ausgleichsmediums von dem geschlossenen Ende weg verschiebt.A restoring means is preferably arranged in the restoring space, which displaces the compensating piston away from the closed end when the compensating medium cools.
Das Rückstellmittel umfasst oder ist vorzugsweise ein Rückstellgas, wobei das Rückstellgas bevorzugt das gleiche Gas ist, das als Arbeitsgas den Arbeitsraum füllt. Das Rückstellgas und/oder das Arbeitsgas ist beispielsweise Stickstoff. Das Rückstellmittel kann ein mechanisches Rückstellelement, beispielsweise eine Feder, insbesondere eine Schraubendruckfeder, umfassen oder davon gebildet sein.The restoring means preferably comprises or is a restoring gas, with the restoring gas preferably being the same gas that fills the working space as the working gas. The reset gas and/or the working gas is nitrogen, for example. The restoring means can include or be formed by a mechanical restoring element, for example a spring, in particular a helical compression spring.
Ein Gasdruck des Arbeitsgases beträgt beispielsweise von 20 bar bis 250 bar. Ein Gasdruck des Rückstellgases beträgt beispielsweise von 20 bar bis 350 bar.A gas pressure of the working gas is, for example, from 20 bar to 250 bar. A gas pressure of the reset gas is, for example, from 20 bar to 350 bar.
Ein radial zur Hubachse gemessener Abstand des Ausgleichszylinders von dem Arbeitszylinder ist vorzugsweise in dem Hubbereich größer als in einem zwischen dem Hubbereich und dem offenen Ende des Arbeitszylinders liegenden Endbereich des Arbeitszylinders.A distance of the compensating cylinder from the working cylinder, measured radially to the lifting axis, is preferably greater in the lifting area than in an end area of the working cylinder lying between the lifting area and the open end of the working cylinder.
Der kleinere Abstand im Endbereich bewirkt eine kleinere Querschnittsfläche des Ausgleichsraumes senkrecht zur Hubachse im Endbereich. Dadurch wird der Ausgleichskolben bei einer gegebenen Temperaturerhöhung durch eine Ausdehnung des Ausgleichsmediums weiter zum geschlossenen Ende des Ausgleichszylinders verschoben, sodass der Arbeitsraum stärker vergrößert wird, und eine stärkere Kompensation der Temperaturabhängigkeit der Federkraft der Gasdruckfeder stattfindet.The smaller distance in the end area results in a smaller cross-sectional area of the compensating space perpendicular to the lifting axis in the end area. As a result, the compensating piston is pushed further towards the closed end of the compensating cylinder for a given temperature increase due to an expansion of the compensating medium, so that the working chamber is enlarged more and the temperature dependence of the spring force of the gas pressure spring is compensated more.
Da der Abstand im Hubbereich nicht verkleinert ist, kann der Ausgleichsraum insgesamt noch eine für einen wirksame Temperaturkompensation ausreichende Menge an Ausgleichsmedium aufnehmen.Since the distance in the stroke area is not reduced, the compensating chamber as a whole can still accommodate an amount of compensating medium that is sufficient for effective temperature compensation.
Den Abstand im Hubbereich und im Endbereich voneinander unterschiedlich zu gestalten, hat den Nachteil, dass dadurch die Herstellung der Gasdruckfeder aufwändiger wird. Außerdem kann es in einem Übergangsbereich zwischen dem Hubbereich und dem Endbereich zu einer Materialschwächung durch eine Umformung des Arbeitszylinders und/oder Ausgleichszylinders oder zu Undichtigkeiten durch Verbindungsstellen zwischen Teilen das Arbeitszylinders und/oder Ausgleichszylinders kommen. Somit könnte der unterschiedliche Abstand eine zuverlässige Funktion der Gasdruckfeder gefährden.Designing the distance in the lifting area and in the end area to be different from one another has the disadvantage that this makes the production of the gas pressure spring more complex. In addition, in a transition area between the lifting area and the end area, the material can be weakened due to deformation of the working cylinder and/or compensating cylinder or leaks can occur due to connection points between parts of the working cylinder and/or compensating cylinder. The different distance could thus jeopardize the reliable functioning of the gas pressure spring.
Der Abstand ist beispielsweise im Endbereich um 10 % bis 50 %, bevorzugt um 20 % bis 40 %, besonders bevorzugt um 30 %, kleiner als im Hubbereich. Der Abstand beträgt beispielsweise im Endbereich 1 mm bis 8 mm, bevorzugt 2 mm bis 4 mm, besonders bevorzugt 2,5 mm. Der Abstand beträgt beispielsweise im Hubbereich 2 mm bis 12 mm, bevorzugt 3 mm bis 6 mm, besonders bevorzugt 3 mm bis 3,5 mm. Mit den genannten Werten des Abstands kann über einen typischen Einsatz-Temperaturbereich der Gasdruckfeder, beispielsweise von -10 °C bis +60 °C, eine weitgehende, insbesondere vollständige, Kompensation der Temperaturabhängigkeit der Federkraft der Gasdruckfeder erreicht werden.The distance is, for example, 10% to 50%, preferably 20% to 40%, particularly preferably 30% smaller in the end area than in the stroke area. The distance in the end area is, for example, 1 mm to 8 mm, preferably 2 mm to 4 mm, particularly preferably 2.5 mm. The distance is, for example, in the stroke range from 2 mm to 12 mm, preferably from 3 mm to 6 mm, particularly preferably from 3 mm to 3.5 mm. With the stated distance values, extensive, in particular complete, compensation of the temperature dependency of the spring force of the gas pressure spring can be achieved over a typical temperature range of use of the gas pressure spring, for example from -10° C. to +60° C.
Vorzugsweise ist der Abstand des Ausgleichszylinders von dem Arbeitszylinder in dem Endbereich und/oder in dem Hubbereich jeweils unabhängig von einer Position entlang der Hubachse. Der Abstand ist in dieser Ausgestaltung im Endbereich und/oder im Hubbereich jeweils entlang der Hubachse konstant, wodurch die Gasdruckfeder besonders einfach herstellbar ist.The distance between the compensating cylinder and the working cylinder in the end area and/or in the lifting area is preferably independent of a position along the lifting axis. In this configuration, the distance is constant in the end area and/or in the lifting area along the lifting axis, as a result of which the gas pressure spring is particularly easy to produce.
Beschreibung der AusführungsartenDescription of execution types
Ein radial zur Hubachse gemessener Endbereichs-Außendurchmesser des Arbeitszylinders ist in dem Endbereich des Arbeitszylinders vorzugsweise größer als ein radial zur Hubachse gemessener Hubbereichs-Außendurchmesser des Arbeitszylinders in dem Hubbereich. Eine solche Aufweitung des Arbeitszylinders im Endbereich bewirkt einen verringerten Abstand zwischen Arbeitszylinder und Ausgleichszylinder ohne Veränderung des Ausgleichszylinders oder der Form des Arbeitszylinders im Hubbereich. Somit wird der verringerte Abstand mit möglichst wenigen Änderungen gegenüber einer Gasdruckfeder aus dem Stand der Technik erreicht. Die Gasdruckfeder ist damit besonders einfach und kostengünstig, insbesondere unter Verwendung bekannter Komponenten und Verfahren, herstellbar.An end area outer diameter of the working cylinder measured radially to the stroke axis is preferably larger in the end area of the working cylinder than a stroke area outer diameter of the working cylinder measured radially to the stroke axis in the stroke area. Such a widening of the working cylinder in the end area causes a reduced distance between the working cylinder and the outlet balancing cylinder without changing the balancing cylinder or the shape of the working cylinder in the lifting area. Thus, the reduced distance is achieved with as few changes as possible compared to a gas pressure spring from the prior art. The gas pressure spring can thus be produced in a particularly simple and cost-effective manner, in particular using known components and methods.
Der Endbereichs-Außendurchmesser des Arbeitszylinders beträgt vorzugsweise von 101 % bis 150 %, bevorzugt von 105 % bis 130 %, besonders bevorzugt von 110 % bis 120 %, meist bevorzugt 112 % bis 113 %, des Hubbereichs-Außendurchmessers des Arbeitszylinders. Der Endbereichs-Außendurchmesser beträgt beispielsweise von 15 mm bis 25 mm, bevorzugt von 16 mm bis 22 mm, besonders bevorzugt von 18 mm bis 21 mm. Der Hubbereichs-Außendurchmesser beträgt beispielsweise von 10 mm bis 20 mm, bevorzugt von 15 mm bis 19 mm, besonders bevorzugt 17 mm bis 18 mm. Mit den genannten Werten der Außendurchmesser kann über einen typischen Einsatz-Temperaturbereich der Gasdruckfeder eine weitgehende Kompensation der Temperaturabhängigkeit der Federkraft der Gasdruckfeder erreicht werden.The end area outer diameter of the working cylinder is preferably from 101% to 150%, preferably from 105% to 130%, particularly preferably from 110% to 120%, most preferably 112% to 113% of the stroke area outer diameter of the working cylinder. The outer diameter of the end area is, for example, from 15 mm to 25 mm, preferably from 16 mm to 22 mm, particularly preferably from 18 mm to 21 mm. The outer diameter of the stroke area is, for example, from 10 mm to 20 mm, preferably from 15 mm to 19 mm, particularly preferably 17 mm to 18 mm. With the stated values of the outside diameter, extensive compensation of the temperature dependency of the spring force of the gas pressure spring can be achieved over a typical temperature range of use of the gas pressure spring.
Vorzugsweise ist der Außendurchmesser des Arbeitszylinders in dem Endbereich und/oder in dem Hubbereich jeweils unabhängig von einer Position entlang der Hubachse. Der Außendurchmesser ist in dieser Ausgestaltung im Endbereich und/oder im Hubbereich jeweils entlang der Hubachse konstant, wodurch die Gasdruckfeder besonders einfach herstellbar ist.The outer diameter of the working cylinder in the end area and/or in the lifting area is preferably independent of a position along the lifting axis. In this configuration, the outer diameter is constant in the end area and/or in the lifting area along the lifting axis, as a result of which the gas pressure spring is particularly easy to produce.
Ein radial zur Hubachse gemessener Ausgleichszylinder-Innendurchmesser des Ausgleichszylinders beträgt vorzugsweise von 110 % bis 200 %, bevorzugt von 140 % bis 170 %, besonders bevorzugt von 150 % bis 160 %, meist bevorzugt 155 % bis 157 %, des Hubbereichs-Außendurchmessers des Arbeitszylinders. Der Ausgleichszylinder-Innendurchmesser beträgt beispielsweise von 20 mm bis 30 mm, bevorzugt von 23 mm bis 27 mm, besonders bevorzugt 25 mm. Mit den genannten Werten des Ausgleichszylinder-Innendurchmessers kann über einen typischen Einsatz-Temperaturbereich der Gasdruckfeder eine weitgehende Kompensation der Temperaturabhängigkeit der Federkraft der Gasdruckfeder erreicht werden.A compensation cylinder inner diameter of the compensation cylinder measured radially to the stroke axis is preferably from 110% to 200%, preferably from 140% to 170%, particularly preferably from 150% to 160%, most preferably 155% to 157%, of the outer diameter of the stroke area of the working cylinder . The inner diameter of the compensating cylinder is, for example, from 20 mm to 30 mm, preferably from 23 mm to 27 mm, particularly preferably 25 mm. With the specified values for the inner diameter of the compensating cylinder, extensive compensation of the temperature dependency of the spring force of the gas pressure spring can be achieved over a typical temperature range of use of the gas pressure spring.
Vorzugsweise ist der Innendurchmesser des Ausgleichszylinders unabhängig von einer Position entlang der Hubachse. Der Innendurchmesser des Ausgleichszylinders ist in dieser Ausgestaltung entlang der Hubachse konstant, wodurch die Gasdruckfeder besonders einfach herstellbar ist.The inner diameter of the compensating cylinder is preferably independent of a position along the stroke axis. In this configuration, the inside diameter of the compensating cylinder is constant along the stroke axis, as a result of which the gas pressure spring is particularly easy to produce.
Der Hubbereich und der Endbereich des Arbeitszylinders sind vorzugsweise einstückig miteinander verbunden, sodass die Gasdruckfeder besonders einfach herstellbar ist. Beispielsweise kann der Arbeitszylinder in dem Endbereich quer zur Hubachse relativ zum Hubbereich aufgeweitet sein.The lifting area and the end area of the working cylinder are preferably connected to one another in one piece, so that the gas pressure spring is particularly easy to produce. For example, the working cylinder can be widened in the end area transversely to the lifting axis relative to the lifting area.
Der Hubbereich und der Endbereich können beispielsweise stoffschlüssig miteinander verbunden, insbesondere miteinander verschweißt, verlötet und/oder verklebt, sein. Der Hubbereich und der Endbereich können beispielsweise formschlüssig und/oder kraftschlüssig miteinander verbunden, insbesondere miteinander verschraubt, verrastet und/oder verklemmt, sein.The lifting area and the end area can, for example, be connected to one another with a material fit, in particular welded, soldered and/or glued to one another. The lifting area and the end area can, for example, be connected to one another in a form-fitting and/or force-fitting manner, in particular screwed, latched and/or clamped to one another.
Der Arbeitszylinder kann beispielsweise ein Metall, insbesondere einen Stahl, und/oder einen Kunststoff umfassen oder daraus bestehen.The working cylinder can, for example, comprise or consist of a metal, in particular a steel, and/or a plastic.
Eine Wandstärke des Arbeitszylinders radial zur Hubachse ist vorzugsweise im Hubbereich und im Endbereich des Arbeitszylinders gleich. Die Wandstärke gilt insbesondere als gleich, wenn sie bis auf eine durch eine Aufweitung des Arbeitszylinders im Endbereich bewirkte Verringerung der Wandstärke, beispielsweise bis auf eine Verringerung um bis zu 0,2 mm, gleich ist. Die Wandstärke ist vorzugsweise unabhängig von einer Position entlang der Hubachse. Die Wandstärke des Arbeitszylinders ist in dieser Ausgestaltung entlang der Hubachse konstant, wodurch die Gasdruckfeder besonders einfach herstellbar ist.A wall thickness of the working cylinder radially to the lifting axis is preferably the same in the lifting area and in the end area of the working cylinder. The wall thickness is considered to be the same in particular if it is the same except for a reduction in wall thickness caused by an expansion of the working cylinder in the end area, for example up to a reduction of up to 0.2 mm. The wall thickness is preferably independent of a position along the stroke axis. In this configuration, the wall thickness of the working cylinder is constant along the stroke axis, as a result of which the gas pressure spring is particularly easy to produce.
Eine Wandstärke des Ausgleichszylinders radial zur Hubachse ist vorzugsweise unabhängig von einer Position entlang der Hubachse. Die Wandstärke des Ausgleichszylinders ist in dieser Ausgestaltung entlang der Hubachse konstant, wodurch die Gasdruckfeder besonders einfach herstellbar ist.A wall thickness of the compensating cylinder radially to the stroke axis is preferably independent of a position along the stroke axis. In this configuration, the wall thickness of the compensating cylinder is constant along the lifting axis, as a result of which the gas pressure spring is particularly easy to produce.
Der Ausgleichskolben ist vorzugsweise einstückig, sodass die Gasdruckfeder besonders einfach herstellbar ist.The compensating piston is preferably in one piece, so that the gas pressure spring is particularly easy to produce.
Der Ausgleichskolben umfasst bevorzugt Aluminium oder einen Kunststoff. Besonders bevorzugt besteht der Ausgleichskolben aus Aluminium oder einem Kunststoff.The compensating piston preferably comprises aluminum or a plastic. The compensating piston is particularly preferably made of aluminum or a plastic.
Der Ausgleichskolben ist vorzugsweise hohlzylindrisch geformt und insbesondere koaxial zur Hubachse angeordnet.The compensating piston is preferably in the form of a hollow cylinder and is in particular arranged coaxially with the stroke axis.
Der Ausgleichskolben weist vorzugsweise an einer Unterseite des Ausgleichskolbens einen Zylinderboden auf. Der Zylinderboden ist vorzugsweise senkrecht zur Hubachse ausgerichtet und/oder geschlossen.The compensating piston preferably has a cylinder bottom on an underside of the compensating piston. The cylinder base is preferably aligned and/or closed perpendicularly to the stroke axis.
Der Ausgleichskolben umfasst vorzugsweise einen um die Hubachse umlaufenden Zylindermantel. Der Zylindermantel ist vorzugsweise geschlossenen.The compensating piston preferably includes a cylinder jacket running around the stroke axis. The cylinder jacket is preferably closed.
Der Ausgleichskolben ist an einer dem Zylinderboden entlang der Hubachse gegenüberliegenden Oberseite des Ausgleichskolbens offen. Daraus ergibt sich der Vorteil, dass das Innere des Ausgleichskolbens als Teil des Arbeitsraums oder des Rückstellraums dienen kann, sodass die Gasdruckfeder besonders kompakt aufgebaut sein kann.The compensating piston is open on an upper side of the compensating piston opposite the cylinder base along the stroke axis. This results in the advantage that the interior of the compensating piston can serve as part of the working space or the return space, so that the gas pressure spring can be constructed in a particularly compact manner.
Der Ausgleichskolben ist vorzugsweise topfförmig, wobei der Zylinderboden einem Topfboden entspricht und der Zylindermantel einer Topfwand.The compensating piston is preferably pot-shaped, with the cylinder base corresponding to a pot base and the cylinder jacket to a pot wall.
Ein hohlzylindrischer oder topfförmiger Ausgleichskolben hat die Vorteile, dass er den Arbeitsraum, den Ausgleichsraum und den Rückstellraum mit einer besonders geringen Masse voneinander trennen kann.A hollow-cylindrical or pot-shaped compensating piston has the advantage that it can separate the working space, the compensating space and the return space from one another with a particularly low mass.
An dem Ausgleichskolben ist vorzugsweise eine den Ausgleichskolben zum Ausgleichszylinder, insbesondere gasdicht, abdichtende Ausgleichszylinderdichtung angeordnet. Die Ausgleichszylinderdichtung kann an dem Ausgleichskolben befestigt sein. Die Ausgleichszylinderdichtung kann einen, insbesondere koaxial, um die Hubachse umlaufenden Dichtring, insbesondere einen O-Ring, umfassen oder davon gebildet sein.A compensating cylinder seal sealing the compensating piston to the compensating cylinder, in particular gas-tight, is preferably arranged on the compensating piston. The balance cylinder seal may be attached to the balance piston. The compensating cylinder seal can comprise or be formed by a sealing ring, in particular an O-ring, which runs around the stroke axis, in particular coaxially.
Der Ausgleichskolben umfasst vorzugsweise eine, bevorzugt an die Oberseite angrenzende, radial zur Hubachse nach außen über den Zylindermantel überstehende Zylinderkrempe, wobei an der Zylinderkrempe die Ausgleichszylinderdichtung angeordnet, insbesondere befestigt, ist. Mit Hilfe der Zylinderkrempe kann die Ausgleichszylinderdichtung mit geringem Materialaufwand zuverlässig dichtend in Kontakt mit dem Ausgleichszylinder gebracht werden.The compensating piston preferably comprises a cylinder rim which preferably adjoins the upper side and protrudes radially to the stroke axis outwards beyond the cylinder jacket, the compensating cylinder seal being arranged, in particular fastened, on the cylinder rim. With the help of the cylinder brim, the compensating cylinder seal can be brought into reliable sealing contact with the compensating cylinder with little material expenditure.
Die Oberseite des Ausgleichskolbens ist vorzugsweise zum Rückstellraum offen. Dadurch wird das Innere des Ausgleichskolbens Teil des Rückstellraums, sodass für das Rückstellmittel relativ zum Arbeitsgas mehr Volumen zur Verfügung steht. Mit einem relativ zum Rückstellmittelvolumen kleineren Arbeitsgasvolumen kann die Temperaturabhängigkeit der Federkraft einfacher ausgeglichen werden.The top of the compensating piston is preferably open to the reset space. As a result, the interior of the compensating piston becomes part of the reset space, so that more volume is available for the reset means relative to the working gas. The temperature dependency of the spring force can be compensated for more easily with a working gas volume that is smaller in relation to the volume of the restoring medium.
An dem Ausgleichskolben, bevorzugt an dem Zylindermantel des Ausgleichskolbens , oder an dem Arbeitszylinder ist vorzugsweise eine den Ausgleichskolben zum Arbeitszylinder, insbesondere gasdicht, abdichtende Arbeitszylinderdichtung angeordnet, insbesondere befestigt. Die Arbeitszylinderdichtung kann einen, insbesondere koaxial, um die Hubachse umlaufenden Dichtring, insbesondere einen O-Ring, umfassen oder davon gebildet sein.On the compensating piston, preferably on the cylinder jacket of the compensating piston, or on the working cylinder, a working cylinder seal that seals the compensating piston to the working cylinder, in particular gas-tight, is preferably arranged, in particular fastened. The working cylinder seal can comprise or be formed by a sealing ring, in particular an O-ring, which runs around the stroke axis, in particular coaxially.
Der Ausgleichskolben, bevorzugt der Zylindermantel des Ausgleichskolbens und besonders bevorzugt auch der Zylinderboden des Ausgleichskolbens, ist vorzugsweise zumindest abschnittsweise in dem Endbereich des Arbeitszylinders angeordnet. Dadurch wird das Volumen des Ausgleichsraums und/oder des Rückstellraums relativ zum Volumen des Arbeitsraums vergrößert, wodurch eine wirksamere Kompensation der Temperaturabhängigkeit der Federkraft der Gasdruckfeder erreicht wird.The compensating piston, preferably the cylinder jacket of the compensating piston and particularly preferably also the cylinder base of the compensating piston, is preferably arranged at least in sections in the end region of the working cylinder. As a result, the volume of the compensating space and/or the return space is increased relative to the volume of the working space, as a result of which more effective compensation of the temperature dependency of the spring force of the gas pressure spring is achieved.
Der Ausgleichskolben ist vorzugsweise vollständig in dem Ausgleichszylinder angeordnet. Daraus ergibt sich der Vorteil, dass sich eine entlang der Hubachse gemessene Länge der Gasdruckfeder nicht ändert, wenn sich der Ausgleichskolben verschiebt. Die Länge der Gasdruckfeder ist somit nicht temperaturabhängig.The compensating piston is preferably arranged entirely in the compensating cylinder. This results in the advantage that a length of the gas pressure spring measured along the stroke axis does not change when the compensating piston moves. The length of the gas pressure spring is therefore not temperature-dependent.
Das Verfahren zur Herstellung der Gasdruckfeder umfasst vorzugsweise ein Bereitstellen eines Arbeitszylinderrohlings wobei der Arbeitszylinderrohling hohlzylindrisch geformt ist und einen von einer Position entlang seiner Längsachse unabhängigen Außendurchmesser quer zur Längsachse hat. Der Außendurchmesser ist also entlang der Hubachse konstant. Der Arbeitszylinderrohling kann insbesondere ein Arbeitszylinder einer bekannten Gasdruckfeder sein. Der Arbeitszylinderrohling hat vorzugsweise von einem Azimut bezüglich seiner Längsachse abhängige Materialeigenschaften, beispielsweise durch eine Schweißnaht entlang der Längsachse. Ein solcher Arbeitszylinderrohling ist besonders einfach und kostengünstig herstellbar, beispielsweise indem er aus Stahl gezogen und geschweißt wird.The method for producing the gas pressure spring preferably includes providing a working cylinder blank, the working cylinder blank being shaped as a hollow cylinder and having an outside diameter transverse to the longitudinal axis that is independent of a position along its longitudinal axis. The outer diameter is therefore constant along the stroke axis. The working cylinder blank can in particular be a working cylinder of a known gas pressure spring. The working cylinder blank preferably has material properties that are dependent on an azimuth with respect to its longitudinal axis, for example due to a weld seam along the longitudinal axis. Such a working cylinder blank is particularly easy and inexpensive to produce, for example by being drawn from steel and welded.
Das Verfahren umfasst vorzugsweise ein Umformen des Arbeitszylinderrohlings zu dem Arbeitszylinder der Gasdruckfeder, wobei das Umformen ein Aufweiten des Außendurchmessers des Arbeitszylinderrohlings in einem Endbereich des Arbeitszylinderrohlings umfasst.The method preferably includes forming the working cylinder blank into the working cylinder of the gas pressure spring, wherein the forming includes expanding the outer diameter of the working cylinder blank in an end region of the working cylinder blank.
Das Aufweiten umfasst vorzugsweise ein Einführen eines Dorns in den Endbereich und bevorzugt ein Anordnen einer um die Längsachse umlaufende Hülse um den Endbereich des Arbeitszylinderrohlings vor dem Einführen des Dorns, sodass der Endbereich nach dem Aufweiten an der Hülse anliegt. Dadurch lässt sich vorteilhafterweise der Durchmesser eines Arbeitszylinderrohlings, dessen Materialeigenschaften von einem Azimut bezüglich seiner Längsachse abhängig sind, zu einem von dem Azimut unabhängigen Durchmesser aufweiten.The widening preferably includes inserting a mandrel into the end area and preferably arranging a sleeve running around the longitudinal axis around the end area of the working cylinder blank before inserting the mandrel, so that the end area rests against the sleeve after the widening. As a result, the diameter of a working cylinder blank, the material properties of which are dependent on an azimuth with respect to its longitudinal axis, can advantageously be expanded to a diameter that is independent of the azimuth.
Das Verfahren umfasst vorzugsweise ein Umformen oder eine zerspanende Bearbeitung eines Ausgleichskolbenrohlings zu dem Ausgleichskolben. Ein Umformen erlaubt eine Herstellung des Ausgleichskolbens mit besonders geringem Materialbedarf. Der Ausgleichskolben kann beispielsweise durch Tiefziehen eines Ausgleichskolbenrohlings aus Aluminium hergestellt werden. Der Ausgleichskolben kann beispielsweise durch Umformen aus einem Ausgleichskolbenrohling aus Stahl hergestellt werden.The method preferably includes forming or machining a compensating piston blank to form the compensating piston. Reshaping allows the compensating piston to be manufactured with a particularly low material requirement. The compensating piston can be produced, for example, by deep-drawing a compensating piston blank made of aluminum. The compensating piston can be produced, for example, by forming from a compensating piston blank made of steel.
Der Ausgleichskolbenrohling kann beispielsweise hohlzylindrisch geformt sein. Der hohlzylindrische Ausgleichskolbenrohling kann an einem Ende entlang seiner Längsachse aufgeweitet werden, beispielsweise von einem Innendurchmesser von 18 mm auf einen Innendurchmesser von 23 mm, um eine nach außen vorstehende Zylinderkrempe zu bilden. Der hohlzylindrische Ausgleichskolbenrohling kann an seinem anderen Ende durch Rollschließen und/oder Plasmaschweißen verschlossen werden, um einen geschlossenen Zylinderboden zu bilden. In den Zylindermantel des Ausgleichszylinderrohlings können um seine Längsachse umlaufende Sicken eingerollt werden, um die Ausgleichszylinderdichtung und/oder die Arbeitszylinderdichtung teilweise aufzunehmen.The compensating piston blank can be shaped as a hollow cylinder, for example. The hollow cylindrical balance piston blank can be expanded at one end along its longitudinal axis, for example from an inner diameter of 18 mm to an inner diameter of 23 mm, to form an outwardly projecting cylinder rim. The hollow cylindrical compensating piston blank can be closed at its other end by roll closing and/or plasma welding in order to form a closed cylinder base. Beads running around its longitudinal axis can be rolled into the cylinder jacket of the compensating cylinder blank in order to partially accommodate the compensating cylinder seal and/or the working cylinder seal.
Figurenlistecharacter list
-
1 zeigt beispielhaft einen schematischen Längsschnitt entlang der Hubachse einer erfindungsgemäßen Ausgestaltung der Gasdruckfeder.1 shows an example of a schematic longitudinal section along the stroke axis of an embodiment of the gas pressure spring according to the invention.
Fig.1Fig.1
Die gezeigte Gasdruckfeder 50 umfasst einen in einem Arbeitszylinder 1 entlang einer Hubachse H über einen Hubbereich HB verschieblich geführten Arbeitskolben 2, einen den Arbeitszylinder 1 radial zur Hubachse H umschließenden Ausgleichszylinder 12, und einen in dem Ausgleichszylinder 12 entlang der Hubachse H relativ zu dem Arbeitszylinder 1 und dem Ausgleichszylinder 12 verschieblich geführten und hohlzylindrisch geformten Ausgleichskolben 10.The
Der Arbeitszylinder 1 weist entlang der Hubachse H ein offenes Ende 1b auf, wobei der Ausgleichszylinder 12 an dem offenen Ende 1b einen Überstand 15 über den Arbeitszylinder 1 mit einem geschlossenen Ende 15b entlang der Hubachse H bildet.The working
Der Ausgleichskolben 10 trennt einen in dem Arbeitszylinder 1 angeordneten Arbeitsraum 1a, einen zwischen dem Arbeitszylinder 1 und dem Ausgleichszylinder 12 angeordneten Ausgleichsraum 12a und einen in dem Überstand 15 angeordneten Rückstellraum 15a voneinander.The compensating
Der Ausgleichskolben 10 umfasst an einer dem Arbeitsraum 1a zugewandten Unterseite des Ausgleichskolbens 10 einen Zylinderboden 10b und einen um die Hubachse H umlaufenden Zylindermantel 10c. Der Zylinderboden 10b und ein Teil des Zylindermantels 10c sind in dem Arbeitszylinder 1 angeordnet. Der Ausgleichskolben 10 ist an einer dem Rückstellraum 15a zugewandten Oberseite 10a des Ausgleichskolbens 10 offen.The compensating
An dem Ausgleichskolben 10 ist eine den Ausgleichskolben 10 zum Ausgleichszylinder 12 abdichtende Ausgleichszylinderdichtung 18 angeordnet.A compensating
Der Ausgleichskolben 10 umfasst eine radial zur Hubachse H nach außen über den Zylindermantel 10c überstehende Zylinderkrempe 10d, wobei die Ausgleichszylinderdichtung 18 an der Zylinderkrempe 10d angeordnet ist.The compensating
An dem Zylindermantel 10c des Ausgleichskolbens 10 ist eine den Ausgleichskolben 10 zum Arbeitszylinder 1 abdichtende Arbeitszylinderdichtung 8 angeordnet.A working cylinder seal 8 sealing the compensating
An einem dem offenen Ende 1b entlang der Hubachse H gegenüberliegenden Kolbenstangen-Ende 1c des Arbeitszylinders 1 ist eine an dem Arbeitskolben 2 befestigte Kolbenstange 6 durch eine Dichtvorrichtung 20 aus dem Arbeitszylinder 1 herausgeführt.At a
Ein radial zur Hubachse H gemessener Abstand des Ausgleichszylinders 12 von dem Arbeitszylinder 1 in dem Hubbereich HB ist größer als in einem zwischen dem Hubbereich HB und dem offenen Ende 1b des Arbeitszylinders 1 liegenden Endbereich EB des Arbeitszylinders 1.A distance, measured radially to the stroke axis H, of the compensating
Der im Endbereich EB verkleinerte Abstand kommt dadurch zustande, dass ein radial zur Hubachse H gemessener Endbereichs-Außendurchmesser EAD des Arbeitszylinders 1 größer ist als ein radial zur Hubachse H gemessener Hubbereichs-Außendurchmesser HAD des Arbeitszylinders 1 in dem Hubbereich HB. Der Endbereichs-Außendurchmesser EAD beträgt beispielsweise 18 mm bis 20 mm. Der Hubbereichs-Außendurchmesser HAD beträgt beispielsweise 16 mm.The reduced distance in the end area EB is due to the fact that an end area outer diameter EAD of the working
Ein Ausgleichszylinder-Innendurchmesser AID des Ausgleichszylinders 12 beträgt beispielsweise 25 mm.A compensating cylinder inner diameter AID of the compensating
BezugszeichenlisteReference List
- 11
- Arbeitszylinderworking cylinder
- 1a1a
- Innerer Arbeitsrauminner working space
- 1b1b
- offenes Endeopen end
- 1c1c
- Kolbenstangen-Endepiston rod end
- 22
- Arbeitskolbenworking piston
- 66
- Kolbenstangepiston rod
- 88th
- Ausgleichszylinderdichtungbalancing cylinder seal
- 1010
- Ausgleichskolbenbalance piston
- 10b10b
- Zylinderbodencylinder bottom
- 10c10c
- Zylindermantelcylinder jacket
- 10d10d
- Zylinderkrempecylinder brim
- 1212
- Ausgleichszylinderbalancing cylinder
- 12a12a
- Ausgleichsraumbalancing room
- 1515
- ÜberstandGot over
- 15a15a
- Rückstellraumreset room
- 15b15b
- geschlossenes Endeclosed end
- 1818
- Arbeitszylinderdichtungworking cylinder seal
- 2020
- Dichtvorrichtungsealing device
- 5050
- Gasdruckfeder gas spring
- AIDaid
- Ausgleichszylinder-InnendurchmesserCompensation cylinder inside diameter
- EADEAD
- Endbereichs-AußendurchmesserEnd Section Outside Diameter
- EBEB
- Endbereichend area
- HH
- Hubachselifting axis
- HADHAD
- Hubbereichs-AußendurchmesserStroke Range Outside Diameter
- HBhb
- Hubbereichlifting range
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDED IN DESCRIPTION
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Zitierte PatentliteraturPatent Literature Cited
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- DE 3141295 A1 [0004]DE 3141295 A1 [0004]
- DE 102020113749 [0016]DE 102020113749 [0016]
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-
2021
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