DE10332001B3 - Gas pressure spring element for damping shock has gas in rod-side chamber in outer cylinder compressed under the traction load - Google Patents
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Abstract
Description
Die Erfindung betrifft ein Schockdämpfungselement, insbesondere ein Federelement, welches als 1- oder 2-Kammer Gasdruckfeder ausgeführt ist und starr oder gelenkig zwischen zwei Körpern angeordnet ist, und oberhalb einstellbarer Kraftgrenzen Bewegungen dieser Körper zueinander zulässt – unterhalb dieser Kraftgrenzen jedoch die Körper starr miteinander verbindet. Die Federwirkung erfolgt durch die Komprimierung eines Gasvolumens.The Invention relates to a shock-absorbing element, in particular a spring element, which is a 1- or 2-chamber gas spring accomplished is and rigid or articulated between two bodies, and above adjustable force limits movements allows this body to each other - below these limits of force, however, the body rigidly interconnecting. The spring action takes place through the Compression of a gas volume.
Federelemente mit ähnlicher Funktion sind in verschiedenen Ausführungen bekannt. Besondere Anwendung finden derartige Federprinzipien bei der schockelastischen Lagerung von Geräten und Betätigungsgestängen insbesondere bei militärischem Gerät. Anstelle von komprimiertem Gas kommen typischerweise vorwiegend Metallfedern oder Gummielemente zum Einsatz.spring elements with similar Function are known in various designs. Special application find such spring principles in the shock-elastic storage of devices and actuating rods in particular in military device. Instead of Compressed gas typically contains predominantly metal springs or rubber elements used.
Im
Stand der Technik wird zwar die schockelastische Lagerung mit vorgespannten
Federelementen auch Gasdruckfedern vorgeschlagen, wie beispielsweise
in der
In
der
In
der
Einige der bekannten Federelemente weisen dabei folgende Nachteile auf.Some The known spring elements have the following disadvantages.
Hohe Vorspannkräfte bei gleichzeitig großen Federwegen sind nur über große Bauvolumina und Baulängen realisierbar.Height prestressing forces at the same time with large spring travel are only about size Construction volumes and construction lengths realizable.
Die Vorspannkraft ist nur in einem eng begrenzten Bereich einstellbar und die Verstellung ist meist mit großem Aufwand verbunden. Dazu müssen die Federelemente ausgebaut und in einer Werkstatt eingestellt werden.The Preload force is adjustable only in a narrow range and the adjustment is usually associated with great effort. To must they Spring elements removed and adjusted in a workshop.
Die Einstellgenauigkeit der Vorspannkraft ist dabei gering und nur mit größerem Aufwand messbar.The Setting accuracy of the preload force is low and only with greater effort measurable.
Bekannt ist ebenfalls, dass besonders Gummi unter hohen Verformungsgeschwindigkeiten seinen Elastizitätsmodul erhöht, wodurch die Federsteifigkeit zunimmt. Außerdem neigt Gummi zum Kriechen, wodurch in bestimmten Abständen die Vorspannung kontrolliert bzw. neu eingestellt werden muss.Known is also that especially rubber under high deformation speeds its modulus of elasticity elevated, whereby the spring stiffness increases. In addition, rubber tends to creep, whereby at certain intervals the preload must be checked or reset.
Die Aufgabe der Erfindung ist es, ein Schockdämpfungselement, insbesondere ein vorgespanntes Federelement zu entwickeln, welches die genannten Nachteile nicht aufweist und hohe Vorspannkräfte bei kleinen Bauvolumen und besonders kurzen axialen Baulängen zulässt.The The object of the invention is to provide a shock-absorbing element, in particular To develop a prestressed spring element, which mentioned Disadvantages and high preload forces in small volumes and particularly short axial lengths.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch die Merkmale des Ansprüche 1 bis 3 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den zugehörigen Ansprüchen 4 bis 8 enthalten.According to the invention this Problem solved by the features of claims 1 to 3. advantageous Embodiments of the invention are contained in the appended claims 4 to 8.
Demnach beinhaltet die Erfindung in einer ersten Ausführung ein Schockdämpfungselement, welches als 2-Kammer Gasdruckfeder ausgeführt ist und starr oder gelenkig zwischen zwei Körpern angeordnet ist, wobei die 2-Kammer Gasdruckfeder ein mit einem ersten Befestigungsmittel versehenes äußeres Zylindergehäuse umfasst, in welchem ein inneres Zylindergehäuse axial beweglich angeordnet ist, eine, beide Zylindergehäuse durchdringende Kolbenstange einen im inneren Zylindergehäuse angeordneten Kolben mit einem weiteren Befestigungsmittel verbindet und die in dem äußeren Zylindergehäuse sich bildende kolbenstangenseitige Kammer und die in dem inneren Zylindergehäuse sich bildende kolbenstangenferne Kammer über Rückschlagventile und Kanäle mit komprimiertem Gas befüllbar sind und die der Kolbenstange abgewandte, zwischen äußerem Zylindergehäuse und innerem Zylindergehäuse gebildete Kammer, sowie die kolbenstangenseitige Kammer im inneren Zylindergehäuse und die diese Kammern verbindende Spalte über die Ventile und Kanäle entlüftbar sind, wobei bei Zugbelastung das Gas in der kolbenstangenseitigen Kammer im äußeren Zylinder, bei Druckbelastung das Gas in der der Kolbenstange abgewandten Kammer im inneren Zylindergehäuse komprimiert wird, wobei in beiden Belastungsfällen ein Teil des Gases durch den Kanal in die jeweils nicht komprimierte Kammer entweicht und dabei oszillierende Bewegungen gedämpft werden.Accordingly, in a first embodiment, the invention includes a shock-absorbing element which is designed as a 2-chamber gas spring and is arranged rigidly or articulated between two bodies, wherein the 2-chamber gas spring comprises an outer cylinder housing provided with a first fastening means, in which an inner cylinder housing axially movable, one, both cylinder housing penetrating piston rod connects a arranged in the inner cylinder housing piston with another fastener and the forming in the outer cylinder housing piston rod-side chamber and in the inner cylinder housing forming piston rod remote chamber via check valves and channels filled with compressed gas are and the piston rod facing away, formed between the outer cylinder housing and inner cylinder housing chamber, and the piston rod side chamber in the inner cylinder housing and this chamber n connecting column through the valves and ducts are vented, wherein under tensile load, the gas in the piston rod-side chamber in the outer cylinder, under pressure loading the Gas is compressed in the piston rod remote from the chamber in the inner cylinder housing, wherein in both load cases, a portion of the gas escapes through the channel into the respective non-compressed chamber and thereby oscillating movements are damped.
In einer weiteren Ausführung ist das Schockdämpfungselement als 1-Kammer Gasdruckfeder ausgeführt und starr oder gelenkig zwischen zwei Körpern angeordnet, wobei die 1-Kammer Gasdruckfeder ein mit einem ersten Befestigungsmittel versehenes Zylindergehäuse umfasst, eine Kolbenstange mit einem im Zylindergehäuse angeordneten Kolben, wobei ein weiterer Kolben fliegend auf der Kolbenstange gelagert ist und eine auf der Kolbenstange angebrachte Mitnehmerscheibe von einer mit einem weiteren Befestigungsmittel versehenen Hülse umschlossen wird, wobei die im Zylindergehäuse zwischen dem Kolben und dem fliegend gelagerten Kolben gebildete Kammer über Rückschlagventile mit komprimiertem Gas befüllbar sind und die der Kolbenstange abgewandte Kammer sowie der Innenraum der Hülse über die Ventile und Kanäle entlüftbar sind, wobei bei Zugbelastung der Kolben über die Hülse und die auf der Kolbenstange angebrachte Mitnehmerscheibe mitgenommen wird und das Gas in der Kammer komprimiert, während bei Druckbelastung die Hülse den fliegend gelagerten Kolben in das Zylindergehäuse bewegt und das Gas in der Kammer komprimiert wird.In another embodiment is the shock-absorbing element designed as a 1-chamber gas spring and rigid or articulated between two bodies arranged, wherein the 1-chamber gas spring with a first Fastener provided cylinder housing includes a piston rod with one in the cylinder housing arranged piston, with another piston flying on the Piston rod is mounted and attached to the piston rod Drive plate of one with another fastener provided sleeve is enclosed in the cylinder housing between the piston and the chamber formed on the floating piston via check valves with compressed Gas fillable are and the piston rod remote chamber and the interior the sleeve over the Valves and channels are vented, wherein under tensile load the piston on the sleeve and on the piston rod attached drive plate is taken and the gas in the Chamber compresses while at pressure load the sleeve moved the overhung piston in the cylinder housing and the gas in the chamber is compressed.
In einer dritten Ausführung wird ein weiteres Schockdämpfungselement vorgeschlagen, welches ebenfalls als 1-Kammer Gasdruckfeder ausgeführt ist und starr oder gelenkig zwischen zwei Körpern angeordnet ist, wobei die 1-Kammer Gasdruckfeder ein Zylindergehäuse umfasst, eine Kolbenstange mit einem im Zylindergehäuse angeordneten Kolben, wobei ein mit einem ersten Befestigungsmittel verbundener weiterer Kolben Rücken an Rücken zum ersten Kolben vorgesehen ist und eine auf der Kolbenstange angebrachte Mitnehmerscheibe von einer mit einem weiteren Befestigungsmittel versehenen Schiebehülse umschlossen wird, wobei der erste Kolben mit der Kolbenstange und den Dichtungen eine kolbenstangenseitige Kammer bildet in die über das Rückschlagventil komprimiertes Gas geleitet wird und der kolbenstangenferne Bereich um den Kolben über das Rückschlagventil entlüftbar ist, wobei bei Zugbelastung die Schiebehülse über die Mitnehmerscheibe an der Kolbenstange zieht und das durch Verringerung des Kammervolumens das Gas komprimiert wird und bei Druckbelastung der weitere Kolben auf den ersten Kolben drückt und über die Schiebehülse mit dem weiteren Befestigungsmittel der Zylinder in Richtung Kolben gedrückt wird und das Gas in der Kammer komprimiert wird und die Querschnitte der beiden Kolbenstangen im Bereich der Dichtungen gleich sind und sich die infolge des Aussendrucks auf die Kolbenstangen wirkenden Kräfte gerade aufheben.In a third embodiment becomes another shock-absorbing element proposed, which is also designed as a 1-chamber gas spring and rigid or articulated between two bodies, wherein the 1-chamber gas spring comprises a cylinder housing, a piston rod with one in the cylinder housing arranged piston, one with a first fastening means connected another piston back on the back is provided for the first piston and a mounted on the piston rod Drive plate of one with another fastener provided sliding sleeve is enclosed, wherein the first piston with the piston rod and the seals a piston rod-side chamber forms into the over the check valve compressed gas is passed and the piston rod remote area about the piston over the check valve vented is, wherein under tensile load, the sliding sleeve on the drive plate on pulls the piston rod and that by reducing the chamber volume the gas is compressed and under pressure the other piston on pushes the first piston and about the sliding sleeve with the further fastening means of the cylinder in the direction of the piston depressed and the gas in the chamber is compressed and the cross sections of the Both piston rods are equal in the area of the seals and themselves the forces acting on the piston rods due to the external pressure straight cancel.
Vorteilhaft ist das innere Zylindergehäuse der 2 -Kammer Gasdruckfeder gegenüber dem äußeren Zylindergehäuse durch eine Dichtung gasdicht abgedichtet, wobei der an der Kolbenstange angesetzte Kolben und die Kolbenstangendurchführungen ebenfalls mit entsprechenden Dichtungen versehen sind.Advantageous is the inner cylinder housing the 2-chamber gas spring opposite through the outer cylinder housing a seal sealed gas-tight, with the on the piston rod attached piston and the piston rod bushings also with corresponding Seals are provided.
In einer bevorzugten Ausführung sind die beiden Kolben der 1-Kammer Gasdruckfeder gegenüber dem Zylindergehäuse durch entsprechende Dichtungen gasdicht ausgeführt, wobei durch eine weitere Dichtung zwischen dem fliegend gelagerten Kolben und der Kolbenstange eine gasdichte Kammer entsteht.In a preferred embodiment are the two pistons of the 1-chamber gas spring against the cylinder housing executed gas-tight by appropriate seals, with a further Seal between the floating piston and the piston rod a gas-tight chamber is created.
Vorteilhaft sind dabei das Innere der Hülse und die nichtdruckführenden Spalte nach außen durch entsprechende Dichtungen abgeschlossen und über Bohrungen, Kanäle und/oder Rückschlagventile entlüftbar. In einer besonderen Ausführung der Erfindung wird vorgeschlagen, dass das Gasvolumen der im Zylindergehäuse gebildeten Kammer über ein Zusatzvolumen vergrößerbar ist.Advantageous are the inside of the sleeve and the non-pressure-carrying Column outward through appropriate seals completed and holes, channels and / or check valves vented. In a special embodiment of the The invention proposes that the gas volume of the cylinder housing formed Chamber over an additional volume can be increased.
In einer weiteren vorteilhaften Ausführung der Erfindung wird die Hülse durch den Kolben und dem Zylinder auf der gesamten Länge geführt, wobei Querkräfte und Momente, die an einem Befestigungsmittel angreifen über das Zylindergehäuse auf das Fundament übertragbar sind. Leitet man am Befestigungsmittel eine Querkraft ein, so muss das Fundament die Querkraft, das Moment und zusätzliche Zug- und Druckkräfte aufnehmen. Eine Kugel als Lager würde kein Moment übertragen, ein Bolzen nur in einer Ebene. Die Hülse stützt sich über eine größere axiale Länge im Kolben und dem Zylindergehäuse ab, wodurch höhere Querkräfte übertragbar sind. Das entspricht einem längeren 'Hebel', wodurch sich die an der Hülse wirkenden Kräfte reduzieren.In a further advantageous embodiment of the invention is the Sleeve through guided the piston and the cylinder over the entire length, with lateral forces and Moments that attack a fastener over the cylinder housing transferable to the foundation are. If a lateral force is introduced at the fastener, then the foundation absorbs the lateral force, the moment and additional tensile and compressive forces. A ball as a bearing would do not transmit a moment, a bolt only in one plane. The sleeve is supported over a greater axial length in the piston and the cylinder housing, which makes higher Transverse forces transferable are. This corresponds to a longer 'lever', which causes the on the sleeve acting forces to reduce.
Nachfolgend soll die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen und zugehörigen Zeichnungen näher erläutert werden. In den Zeichnungen zeigenfollowing the invention is based on embodiments and accompanying drawings be explained in more detail. In the drawings show
Der
prinzipielle Aufbau einer vorgespannten Gasdruckfeder ist in
Die
in den
Eine
Kolbenstange
Der
Kolben
Wenn
im Belastungsfall 'Zug' die außen angreifende
Kraft die auf den inneren Zylinder
Entsprechend
wird das Gas im Belastungsfall 'Druck' in der linken Kammer
komprimiert und teilweise über
den Kanal (
Das Verhältnis der Vorspannkräfte 'Zug' und 'Druck' sind konstruktiv durch das Verhältnis der wirksamen Kolbenflächen gegeben. Die Höhe der Vorspannkräfte lässt sich einfach durch den Gasdruck variieren.The relationship The prestressing forces 'tension' and 'pressure' are constructive through the relationship the effective piston surfaces given. The height the preload forces let yourself simply vary by the gas pressure.
Sind
unterschiedliche Auslösekräfte für Zug und
Druck gefordert und diese nicht mehr konstruktiv durch Änderung
der wirksamen Flächen
zu realisieren oder müssen
die Auslösekräfte im Betrieb
angepasst werden kann gemäß
In
den
Diese
Ausführungen
zeichnen sich durch eine kürzere
Baulänge
und weniger Bauteilen aus. Die Anzahl der Gasdichtungen ist vorteilhaft
auf drei
In
dem Zylindergehäuse
Die
Hülse
In
der Schiebehülsel
Das
Innere der Schiebehülse
Die
Dichtung
Die
Federsteifigkeit ist konstruktiv durch die Größe des Gasvolumens vorgegeben.
Durch ein Zusatzvolumen
Eine
weitere Variante der Erfindung zur Aufnahme von zusätzlichen
Querkräften
ist in
Die
Anordnung in
Im
Zylinder
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