DE4027486A1

DE4027486A1 - Gesenkfedervorrichtung

Info

Publication number: DE4027486A1
Application number: DE4027486A
Authority: DE
Inventors: Chiharu Umetsu
Original assignee: NHK Spring Co Ltd
Current assignee: NHK Spring Co Ltd
Priority date: 1989-08-30
Filing date: 1990-08-30
Publication date: 1991-04-04
Anticipated expiration: 2010-08-31
Also published as: KR910004339A; US5098071A; JPH0386397A; DE4027486C2; JP2817963B2; KR930003539B1

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Gesenkfedervorrichtung bzw. Preßstempelfeder die mit komprimiertem Gas gefüllt ist und in einer Preßan lage o. dgl. zu benutzen ist.

Beim Stanzen oder Ziehen eines Rohstücks mittels einer Presse oder Preßanlage wird ein Preßkissen benutzt, um zu verhindern, daß das Rohstück Falten wirft. Das Preßkissen wird mittels einer Gesenkfeder betrieben. Es sind Gesenk federvorrichtungen vom Gas-Federtyp entwickelt worden, die anstelle der konventionellen Schraubenfedern oder Urethan federn benutzt werden.

Eine in Fig. 12 gezeigte bekannte Gesenkfedervorrichtung 100 weist einen Gasraum 102 auf, der in einem Zylinder 101 und von einer Kolbenstange 103 begrenzt wird, die in den Zylinder 101 eingeschoben ist. Ein proximaler Abschnitt 105 des Zylinders 101 wird von einem ersten Tragbereich 106 getragen. Ein äußeres Ende 107 der Kolbenstange 103 ist in Berührung mit einem zweiten Tragbereich 108. Der Druck eines in dem Gasraum 102 komprimiert eingeschlossenen Gases wirkt in einer Richtung zum Austreiben der Kolben stange 103 aus dem Zylinder 101.

Ein erstes Lager 110 ist am offenen Ende des Zylinders 101 vorgesehen. Das Lager 110 ist in Berührung mit der äußeren Umfangsfläche der Kolbenstange 103. Ein Kolben 111 mit einem zweiten Lager 112 hieran ist am inneren Ende der Kolbenstange 103 angeordnet. Das Lager 112 ist in Be rührung mit der inneren Umfangsfläche des Zylinders 101. Die Lager 110 und 112 erlauben der Kolbenstange 103, sich in axialer Richtung zu bewegen, verhindern jedoch ihre Be wegung in radialer Richtung. Der Winkel, unter dem die Kolbenstange 103 bezüglich der Achse X0 des Zylinders 101 schwenken kann, liegt daher maximal bei etwa 0,015°. Eine Untersuchung der in dieser Weise aufgebauten Gesenkfeder vorrichtung 100 hat die im folgenden erläuterten Probleme ergeben.

Abhängig von dem Montagezustand der Gesenkfedervorrichtung 100 kann die Achse X0 der Vorrichtung 100 manchmal unter einem Winkel R₁ zu dem Tragbereich 108 geneigt sein. In Fig. 12 ist der Winkel 61 zur leichteren Darstellung ver größert. Wenn die Vorrichtung 100 in dieser Weise geneigt ist, verschiebt sich ein Berührungspunkt 115 zwischen der Kolbenstange 103 und dem Tragbereich 108 auf der beweg baren Seite seitlich um einen Weg ΔP, wenn der Tragbereich 108 um einen Hub S bezüglich des Tragbereichs 106 auf der festen Seite während des Preßvorgangs abgesenkt wird.

Es wird somit eine Reibungskraft zwischen der Kolbenstange 103 und dem Tragbereich 108 erzeugt und eine Last bzw. Kraft F wirkt in radialer Richtung der Kolbenstange 103. In diesem Fall wird eine radiale Kraft R1 in dem ersten Lager 110 erzeugt, die auf einem Moment beruht, das einem Abstand L1 vom zweiten Lager 112 entspricht. Wenn der Ab stand vom ersten Lager 110 zum äußeren Ende 107 der Kolben stange 103 gleich L2 ist, so ist R1 gegeben durch
R1={(L1+L2)×F}/L1.

Weiterhin wird in dem zweiten Lager 112 eine Radialkraft R2 erzeugt, die auf einem Moment beruht, das dem Abstand L1 vom ersten Lager 110 entspricht. R2 ist gegeben durch R2=(L2×F)/L1.

Demzufolge müssen die Lager 110 und 112 genügend stabil ausgeführt werden, um den Kräften R1 und R2 standzuhalten. Während des Preßvorgangs ist jedoch die Gesenkfedervor richtung 100 einer sehr großen axialen Last bzw. Kraft ausgesetzt. Wenn beispielsweise die Kraft auf die Kolben stange 103 1000 kgf beträgt und der Reibungskoeffizient zwischen dem Berührungspunkt 115 der Kolbenstange 103 und dem Tragbereich 108 gleich 0,2 ist, so beträgt die Kraft F 200 kgf. Entsprechend sind die Kräfte R1 und R2 ebenfalls groß, so daß die Lager 110 und 112 beschädigt werden können. Desweiteren verschleißt der Kontaktbereich zwischen dem Berührungspunkt 115 der Kolbenstange 103 und dem Tragbe reich 108, wodurch die Lebensdauer der Vorrichtung ver kürzt wird.

Es ist daher Aufgabe der Erfindung, eine Gesenkfedervor richtung mit einer zufriedenstellenden Lebensdauer vorzu schlagen.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch eine Ge senkfedervorrichtung
mit einem Zylinder, der ein offenes und ein geschlossenes Ende aufweist,
mit einer Abtrenneinrichtung, die in dem Zylinder einge schlossen ist und eine auf der Seite des offenen Endes gelegene Flüssigkeitskammer sowie einen auf der Seite des geschlossenen Endes gelegenen Gasraum begrenzt,
mit einer Flüssigkeit, die sich in der Flüssigkeitskammer befindet,
mit einem komprimierten Gas, mit dem der Gasraum gefüllt ist,
mit einer Kolbenstange, die durch das offene Ende des Zy linders so in diesen eingefügt ist, daß sie in axialer Richtung relativ zu dem Zylinder bewegbar ist, wobei die Kolbenstange ein in dem Zylinder gelegenes inneres Ende und ein außerhalb des Zylinders gelegenes äußeres Ende aufweist, so daß sich ein Zwischenraum entlang des Umfangs zwischen der äußeren Umfangsfläche des inneren Endes und der inneren Umfangsfläche des Zylinders erstreckt, und mit einer Abdichtungsbaugruppe, die am offenen Ende des Zylinders vorgesehen ist und eine Kolbenstangenbohrung aufweist, durch die die Kolbenstange hindurch verläuft, wobei die Abdichtungsbaugruppe desweiteren beinhaltet:

a) ein Dichtungsgehäuse, das am offenen Ende des Zylinders angeordnet ist und einen inneren Umfangsbereich auf weist, der der äußeren Umfangsfläche der Kolben stange gegenüberliegt, wobei der innere Umfangsbereich eine ringförmige Nut aufweist, die kontinuierlich ent lang seines Umfangs verläuft,
b) ein Lagerelement, das an nur einem Abschnitt der Ab dichtungsbaugruppe bezüglich deren axialer Richtung vorgesehen ist, wobei die innere Umfangsfläche des Lagerelements in Berührung mit der äußeren Umfangsflä che der Kolbenstange ist, so daß das Lagerelement einer radialen Bewegung der Kolbenstange entgegen steht, und das Lagerelement die Kolbenstange so lagert, daß die Kolbenstange bezüglich der Achse des Zylinders schwenkbar ist, und
c) eine Dichtvorrichtung zum dichten Einschließen der Flüssigkeit in der Flüssigkeitskammer, wobei die Dichtvorrichtung in der ringförmigen Nut des Dichtungs gehäuses so eingeschlossen ist, daß die innere Umfangs fläche der Dichtvorrichtung in innigem Gleitkontakt mit der äußeren Umfangsfläche der Kolbenstange ist, und die Dichtvorrichtung in radialer Richtung der Kolbenstange elastisch verformbar ist.

Wenn die Gesenkfedervorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung aus irgendeinem Grund geneigt ist, wenn sie an einem Tragbereich befestigt wird, kann die Kolbenstange während des Preßvorgangs um das Lagerelement schwenken. Dementsprechend kann keine übermäßige Reibungskraft zwi schen dem äußeren Ende der Kolbenstange und dem Tragbe reich erzeugt werden. Somit ist die radiale Kraft, die auf das Lagerelement wirkt, klein. Die bei der vorliegenden Erfindung verwendete Dichtungsbaugruppe kann die Flüssig keit sicher in der Flüssigkeitskammer einschließen. Da das komprimierte Gas in dem Gasraum zwischen der Flüssigkeit in der Flüssigkeitskammer und dem geschlossenen Ende des Zylinders eingeschlossen ist, kann es nicht durch die Ab dichtungsbaugruppe austreten. Dies führt zu einer Ver besserung der Lebensdauer der Gesenkfedervorrichtung.

Bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung sind im folgen den anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 einen Längsschnitt einer Gesenkfedervorrichtung gemäß einer ersten Ausführungsform der Erfindung,

Fig. 2 eine vergrößerte Schnittdarstellung einer Dich tungsbaugruppe der in Fig. 1 gezeigten Gesenk federvorrichtung,

Fig. 3 eine Seitenansicht zur Darstellung eines Bereichs, in dem eine Kolbenstange der in Fig. 1 gezeigten Gesenkfedervorrichtung schwenken kann,

Fig. 4 eine teilweise im Schnitt gehaltene Seitenansicht einer Preßanlage zur Darstellung der Betriebsweise der in Fig. 1 gezeigten Gesenkfedervorrichtung,

Fig. 5 eine Schnittdarstellung eines Zustands, in dem die Kolbenstange der in Fig. 1 gezeigten Gesenk federvorrichtung sich in dem Zylinder befindet,

Fig. 6 eine Seitenansicht eines Zustands, in dem die in Fig. 1 gezeigte Gesenkfedervorrichtung geneigt ist,

Fig. 7 eine teilweise im Schnitt gehaltene Seitenansicht zur Darstellung einer Modifikation des äußeren Endes der Kolbenstange,

Fig. 8 eine Seitenansicht einer weiteren Modifikation des äußeren Endes der Kolbenstange,

Fig. 9 ein Schaubild zur Darstellung der Reduktionsrate der Reaktionskraft der in Fig. 1 gezeigten Gesenk federvorrichtung im Vergleich mit einer Gesenk federvorrichtung, die keinen Balg enthält,

Fig. 10 ein Teilschnitt einer Abdichtungsbaugruppe in einer Gesenkfedervorrichtung gemäß einer zweiten Ausführungsform der Erfindung,

Fig. 11 einen Teilschnitt einer Abdichtungsbaugruppe in einer Gesenkfedervorrichtung gemäß einer dritten Ausführungsform der Erfindung, und

Fig. 12 eine Seitenansicht zur Darstellung einer be kannten Gesenkfedervorrichtung, die in geneigtem Zustand montiert ist.

Im folgenden wird anhand der Fig. 1 bis 6 eine erste Aus führungsform der Erfindung beschrieben.

Eine in Fig. 1 gezeigte Preß- oder Gesenkfedervorrichtung 10 umfaßt einen hohlen Zylinder 11 und eine Kolbenstange 12, die in den Zylinder 11 eingesteckt ist. Der Zylinder 11, der ein offenes Ende 11a und ein geschlossenes Ende 11b aufweist, ist zusammengesetzt aus einem Zylinderge häuse 13 in der Form eines aufrechten Zylinders, einem ersten Endteil 14 am offenen Ende 11a und einem zweiten Endteil 15 am geschlossenen Ende 11b. Das erste Endteil 14 weist eine Bohrung 16 auf, durch die die Kolbenstange 12 verläuft. Die Kolbenstange 12 ist in axialer Richtung des Zylinders 11 bewegbar.

Ein Balg 21 ist in dem Zylinder 11 eingeschlossen. Der Balg 21 weist einen metallischen Balg-Hauptteil 22 auf, der in der Axialrichtung des Zylinders 11 auseinanderge zogen oder zusammengeschoben werden kann. Ein befestigtes Ende 23 des Balg-Hauptteils 22 ist hermetisch mit dem ersten Endteil 14 verschweißt. Das andere Ende 24 des Hauptteils 22 ist mittels einer metallischen Balgabschluß kappe 25 hermetisch verschlossen. Der Balg-Hauptteil 22 ist aus Edelstahlblech einer Dicke von 0,1-0,3 mm ge fertigt. Der Hauptteil 22 kann jedoch alternativ aus einem anderen Metall als Edelstahl gebildet werden, dessen Dicke außerhalb des zuvor genannten Bereichs liegen kann.

Balgführungselemente 26 und 27 sind auf der äußeren Umfangs- bzw. Mantelfläche des Balg-Hauptteils 22 angeordnet. Die Elemente 26 und 27 dienen dazu, einen gegebenen Freigang zwischen dem Hauptteil 22 und dem Zylinder 11 zu sichern und den Reibungswiderstand zwischen dem Hauptteil 22 und dem Zylinder 11 zu reduzieren.

Ein Gasraum 30, der durch die innere Oberfläche des Zy linders 11 und die äußere Oberfläche des Balgs 21 begrenzt wird, ist mit einem Inertgas 30a gefüllt. Beispielsweise kann Stickstoff als Inertgas 30a benutzt werden. Der Fülldruck des Gases 30a wird in Abhängigkeit von der Kraft zur Un terdrückung von Falten gewählt, die von der Gesenkfeder vorrichtung 10 gefordert wird. Der Gasdruck liegt bei spielsweise im Bereich von einigen 10 kgf/cm² bis 150 kgf/cm². Eine Gaszuführöffnung 31 ist in dem zweiten Endteil 15 des Zylinders 11 ausgebildet und mittels eines Stopfens oder einer Verschlußschraube 32 verschlossen, nachdem der Gas raum 30 mit dem Gas 30a gefüllt ist.

Eine Flüssigkeitskammer 35 wird durch die innere Ober fläche des Balgs 21 begrenzt und ist mit einer Flüssig keit 35a, wie z. B. Öl gefüllt. Eine Entlüftungsbohrung 36 ist mit der Kammer 35 verbunden und mittels eines Stopfens oder einer Verschlußschraube 37 verschlossen. Der Gasraum 30 und die Flüssigkeitskammer 35 sind durch den metallischen Balg 21 vollständig voneinander getrennt. Trotz seiner dünnen Ausführung kann der Balg 21 das Gas sehr effektiv abschotten. Somit kann das Gas 30a in dem Gasraum 30 nie in das Öl 35a in der Flüssigkeitskammer 35 gelangen.

Die Kolbenstange 12 weist ein säulenförmiges Kolbenstangen hauptteil 40 auf. Das Kolbenstangenhauptteil 40 verfügt über ein inneres Ende 41, das sich in dem Zylinder 11 be findet, und ein äußeres Ende 42 außerhalb des Zylinders. Ein aus Werkzeugstahl gebildetes Kopfteil 43 ist an dem äußeren Ende 42 des Kolbenstangenhauptteils 40 befestigt. Die Härte des Kopfteils 43 ist durch Wärmebehandlung ver größert. Das dargestellte Kopfteil 43 ist in eine axiale Gewindebohrung 44 eingeschraubt, die in dem Kolbenstangen hauptteil 40 gebildet ist. Eine Endfläche 45 des Kopfteils 43 weist die Form eines Konus mit einem großen Spitzen winkel von etwa 160°-170° auf. Ein Lastaufnahmebereich 46 steht von der Mitte der Endfläche 45 auf der Achse der Kolbenstange 12 hervor. Alternativ dazu kann der Kopfteil 43 in eine Bohrung 42a der Kolbenstange 12 eingepreßt sein, wie in Fig. 7 dargestellt.

Eine Abdichtungsbaugruppe 50 ist am ersten Endteil 14 des Zylinders 11 befestigt. Die Abdichtungsbaugruppe 50, zu der ein Dichtungsgehäuse 52 gehört, verfügt über eine Kol benstangenbohrung 51, durch die die Kolbenstange 12 ver läuft. Das Gehäuse 52 ist durch Verschrauben mit einem in dem Endteil 14 gebildeten Innengewinde 53 an dem End teil 14 befestigt. Eine Anschlagplatte 57 ist zwischen der Endfläche des Dichtungsgehäuses 52 und dem ersten Endteil 14 vorgesehen. Der Raum zwischen dem Endteil 14 und dem Dichtungsgehäuse 52 ist mittels eines O-Rings 58 abge dichtet.

Wie in Fig. 2 gezeigt, sind erste und zweite Dichtvor richtungen 61 und 62 an der inneren Umfangsfläche der Kol benstangenbohrung 51 der Abdichtungsbaugruppe 50 vorge sehen. Die Dichtvorrichtungen 61 und 62 sind in erste und zweite ringförmige Nuten 63 und 64 in dem Dichtungs gehäuse 52 eingesetzt. Jede der Nuten 63 und 64 ist durch gehend in Umfangsrichtung des Gehäuses 52 ausgeführt.

Ein Ausführungsbeispiel der ersten Dichtvorrichtung 61 beinhaltet einen kreisförmigen Dichtring 70, der aus einem synthetischen Harz bzw. Kunststoff wie Polyurethan gefer tigt ist, und einen Elastomerring 72 auf der äußeren Um fangsfläche des Rings 70. Der Elastomerring 72, bei dem es sich um einen aus synthetischem Gummi gebildeten O-Ring handelt, ist zwischen der äußeren Umfangsfläche des Dicht rings 70 und der inneren Umfangsfläche der ersten ringför migen Nut 63 eingepreßt. Auf der inneren Umfangsfläche des Rings 70 sind zwei Vorsprünge 70a und 70b durchgehend entlang des Umfangs angeordnet bzw. ausgebildet. Die Vor sprünge 70a und 70b sind in innigem Kontakt mit der äußeren Umfangsfläche der Kolbenstange 12.

Eine Dichtungsabdeckung 73 hält die jeweiligen Endflächen der Ringe 70 und 72 niedergedrückt. Durch die Abdeckung 73 ist eine Kolbenstangenbohrung 74 gebohrt. Der Innen durchmesser der Bohrung 74 ist um etwa 1 mm bis zu mehreren Millimetern größer als der Außendurchmesser d der Kolben stange 12. Die Dichtungsabdeckung 73 ist mittels einer Schraube 75 an dem Dichtungsgehäuse 52 befestigt.

Zwischen der ersten ringförmigen Nut 63 und der zweiten ringförmigen Nut 64 befindet sich eine Zwischenwand 80. Der Innendurchmesser D einer durch die Wand 80 gebohrten Kolbenstangenbohrung 81 ist um etwa 0,2 mm-0,8 mm (bevorzugt 0,4 mm-0,6 mm) größer als der Außen durchmesser d der Kolbenstange 12. Weiterhin ist eine Innenumfangsfläche 82 der Bohrung 81 angefast bzw. abge schrägt, so daß der Innendurchmesser der Bohrung 81 mit Abstand von der ersten ringförmigen Nut 63 abnimmt. Da die Oberfläche 82 somit abgeschrägt ist, kann ein Schwenk winkel 6 (wird später erläutert) der Kolbenstange 12 ver größert werden.

Ein Ausführungsbeispiel der zweiten Dichtvorrichtung 62 beinhaltet einen aus synthetischem Harz bzw. Kunststoff gefertigten Dichtring 85 und einen Elastomerring 86. Der Elastomerring 86 ist zwischen der äußeren Umfangsfläche des Dichtrings 85 und der inneren Umfangsfläche der zweiten ringförmigen Nut 64 eingepreßt. Die innere Umfangsfläche des Rings 85 ist an einem Vorsprung 85a, der durchgehend entlang dem Umfang des Rings 85 verläuft, in innigem Kon takt mit der Kolbenstange 12. Polytetrafluorethylenharz gemischt mit Graphit ist ein empfehlenswertes Beispiel für ein reibungsarmes Harz, das als Material für den Dichtring 85 benutzt werden kann. Das Material kann alternativ dazu irgend ein anderes passendes Harz oder ein mit einem rei bungsarmen Harz beschichtetes Metall sein.

Ein hülsenförmiges Lagerelement 90 wird auf der Innenum fangsseite eines Lagerhalters 91 festgehalten. Der Lager halter 91 wird zwischen dem Dichtungsgehäuse 52 und der Anschlagplatte 57 gehalten. Das Lagerelement 90 kann bei spielsweise aus Polyfluorethylenharz vermischt mit einem Gewebe 90a sein. Alternativ dazu kann das Element 90 aus einem anderen faserverstärkten synthetischen Harz oder einem metallischen Ringkörper gebildet sein, dessen innere Oberfläche mit einem reibungsarmen Harz beschichtet ist. Das Lagerelement 90 ist nur an einer Stelle der Abdich tungsbaugruppe 50 im Hinblick auf deren axiale Richtung hin vorgesehen. Anders ausgedrückt, die Kolbenstange 12 wird nur durch das einzelne Lagerelement 90 von einer Be wegung in radialer Richtung abgehalten.

Das innere Ende 41 der Kolbenstange 12 ist flanschförmig ausgebildet. Der Außendurchmesser des inneren Endes 41 ist größer als derjenige des Kolbenstangenhauptteils 40. Wenn sich die Kolbenstange 12 um einen gegebenen Hub in eine solche Richtung bewegt, daß sie von dem Zylinder 12 hervor steht, stößt das flanschförmige innere Ende 41 gegen die Anschlagplatte 57, wodurch das Hubende der Kolbenstange 12 begrenzt wird. Ein Beispiel für den Hub der Kolbenstange 12 ist 100 mm.

Zwischen einer Außenumfangsfläche 41a des inneren Endes 41 der Kolbenstange 12 und der inneren Umfangsfläche des Zylinders 11 ist kontinuierlich um den Umfang des Endes 41 herum ein Raum oder Zwischenraum 92 festgelegt. Darüber hinaus sind in den Dichtvorrichtungen 61 und 62 die Elastomer ringe 72 und 86 jeweils an den äußeren Umfangsflächen der Dichtringe 70 und 85 vorgesehen. Dementsprechend können die Vorrichtungen 61 und 62 durch eine in radialer Rich tung der Kolbenstange 12 wirkende Last elastisch deformiert werden. Somit kann die Kolbenstange 12 innerhalb eines Winkelbereichs R um das Lagerelement 90 herum zu jeder Seite der Achse X₀ des Zylinders 11 schwenken, wie durch die doppelt-strichpunktierten Linien in Fig. 3 oder 5 ange deutet. Der Winkel R liegt beispielsweise bei etwa 0,2°.

Fig. 4 zeigt ein Beispiel einer Betriebsart der Gesenk federvorrichtung 10. Die dargestellte Vorrichtung 10 ist auf einer ersten Preßeinheit oder Gesenkeinheit 93 montiert.

Ein Preßkissen 95 ist am unteren Abschnitt der Einheit 93 befestigt. Ein Rohteil B ist auf eine zweite Preßeinheit oder Gesenkeinheit 96 aufgelegt.

Der Lastaufnahmebereich 46 der Gesenkfedervorrich tung 10 ist in Berührung mit einem Tragbereich 97 der ersten Gesenkeinheit 93. Der Zylinder 11 wird von dem Ab schnitt 98 gehalten.

Wenn die Gesenkeinheit 93 zum Pressen abgesenkt wird, be wegt sich die Kolbenstange 12 in eine solche Richtung, daß sie in den Zylinder 11 hineingedrückt wird. Hierdurch nimmt die Einschubtiefe der Kolbenstange 12 in den Zy linder 11 zu, wie in Fig. 5 gezeigt. Somit wird der Gas raum 30 weiter zusammengedrückt und sein Rauminhalt ent sprechend dem Niederdrücken der Kolbenstange 12 ver kleinert. Indem der Rauminhalt des Gasraums 30 sich in dieser Weise verringert, dehnt sich der Balg 21 aus und der Druck in dem Raum 30 steigt an. Der Druck des Gases 30a in dem Gasraum 30 wird auf das Öl 35a in der Flüssig keitskammer 35 übertragen und wirkt so auf die Kolbenstange 12, um diese aus dem Zylinder 11 hinauszuschieben. Dem entsprechend preßt das Druckkissen 95 die Kanten- oder Randbereiche des Rohstücks B nieder, wodurch das Rohstück B wäh rend des Preßvorgangs davor bewahrt wird, Falten zu werfen oder sich zu verziehen.

Wenn die Gesenkeinheit 93 nach dem Preßvorgang in Öffnungs richtung betrieben wird, bewegt sich die Kolbenstange 12 in Ausfahrrichtung auf dem Zylinder 11. Wenn sich die Kolbenstange 12 in dieser Richtung bewegt, vergrößert sich der Rauminhalt des Gasraums 30 entsprechend der Be wegung der Kolbenstange 12, so daß der Balg 21 in seinen ursprünglichen Zustand zurückgeführt wird.

Da der Lastaufnahmebereich 46 in Berührung mit dem Trag bereich 97 ist, wirkt die Last in Richtung der Achse X₀ der Gesenkfedervorrichtung 10, selbst wenn die Achse X₀ bezüglich des Tragbereichs 97 geneigt ist, wie in Fig. 6 gezeigt. In diesem Zustand, wenn sich der Tragbereich 97 um einen Hub S absenkt, wodurch die Kolbenstange 12 in den Zylinder 11 eingedrückt wird, senkt sich der Lastaufnahme bereich 46 gerade in derselben Richtung wie der Tragbe reich 97. Dementsprechend schwenkt die Achse X ₁ der Kolben stange 12 um einen Winkel R₂ zu der Achse X₀ des Zylinders 11 um das Lagerelement 90. Der Lastaufnahmebereich 46 ver schiebt sich nämlich nie quer zu dem Tragbereich 97, selbst wenn sich die Kolbenstangen 12 um den Hub S ver schiebt. Aus diesem Grunde wird kein Reibungswiderstand zwischen den Abschnitten 46 und 97 produziert und die Kolbenstange 12 wird keiner übermäßigen Belastung in radialer Richtung ausgesetzt. Somit kann verhindert wer den, daß das Lagerelement 90 und der Lagerhalter 91 einer unzulässigen radialen Last ausgesetzt werden.

Wie in Fig. 7 gezeigt, kann das Kopfteil 43 alternativ in eine Bohrung 42a am äußeren Ende 42 der Kolbenstange 12 eingepreßt sein. Wie in Fig. 8 gezeigt, kann darüber hinaus das äußere Ende 42 des Kolbenstangenhauptteils 40 konisch ausgeführt sein. In jedem Fall ist anzunehmen, daß der Lastaufnahmebereich 46 auf der Achse X ₁ der Kolben stange 12 liegt.

Fig. 9 zeigt die Ergebnisse eines Tests für die Reduktions rate der Reaktionskraft der Vorrichtung 10 gemäß der vor liegenden Erfindung, in der der metallische Balg einge baut ist, verglichen mit einer Vorrichtung (nicht gezeigt) als Vergleichsbeispiel, die keinen Balg beinhaltet. Hierin ist die Reaktionskraft eine Kraft, um die Kolbenstange 12 aus dem Zylinder 11 auszuschieben. Wenn die Reaktions kräfte vor und nach dem Test P1 bzw. P2 sind, so ist die Reduktionsrate der Reaktionskraft gegeben durch (P1-P2)/P1×100%. Sowohl bei der Vorrichtung 10 gemäß der vorliegenden Erfindung als auch bei der Vergleichsvor richtung beträgt der Hub der Kolbenstange 12 100 mm und der Gasdruck beträgt bei 35°C 141 kgf/cm². Jede Vorrich tung benutzt nur ein Lagerelement 90 zum Aufnehmen der radialen Last.

Diese beiden Vorrichtungen unterschiedlichen Typs wurden so zwischen den Tragbereichen 97 und 98 montiert, daß die Achse X unter einem Winkel R von 0,17° geneigt war. Der Dauertest wurde in einer Staubatmosphäre mit einem Hub von 95 mm und einer Frequenz von 0,75 Hz durchgeführt. In Fig. 9 zeigen die Testergebnisse, die mit Hilfe der durch gezogenen Kurven m und n dargestellt werden, die Reduktions raten der Reaktionskraft, die bei nicht eingeschobener Kolbenstange gemessen wurden (Anfangsreaktionskraft). Die Testergebnisse, die durch die gestrichelten Kurven m′ und n′ dargestellt werden, zeigen die Reduktionsraten der Reaktionskraft an, die bei um 95 mm eingeschobener Kolbenstange gemessen wurden. Somit wurde nachgewiesen, daß bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung 10 die Reduktionsrate der Reaktionskraft niedriger und die Haltbarkeit höher ist als bei der Vergleichsvorrichtung.

Die Testergebnisse legen nahe, daß ein Teil des Gases in der Vergleichsvorrichtung, die keinen metallischen Balg 21 beinhaltet, wahrscheinlich durch die Abdichtungsbau gruppe entwichen ist.

Sowohl die Viskosität als auch die intermolekulare Dichte sind bei der Flüssigkeit 35a in der Flüssigkeitskammer 35 der erfindungsgemäßen Vorrichtung 10 größer als bei dem Gas 30a. Hierdurch kann die Kammer 35 mittels der Ringe 70, 85 und 90 der Abdichtungsbaugruppe 50 sicher abgedich tet werden. Da die Flüssigkeit 35a in der Kammer 35 auf diese Weise mittels der Abdichtungsbaugruppe 50 dicht ein geschlossen ist, kann das Gas 30a in dem Gasraum 30 daran gehindert werden, aus dem Zylinder 11 auszutreten.

Fig. 10 zeigt eine Abdichtungsbaugruppe einer Gesenkfeder vorrichtung gemäß einer zweiten Ausführungsform der Er findung. In dieser zweiten Ausführungsform ist ein Stütz ring 200, der aus Bronze oder einem anderen Metall ge fertigt ist, zwischen den jeweiligen Dichtringen 70 und 85 der ersten und zweiten Dichtvorrichtungen 61 und 62 eingefügt. Der Ring 200 kann alternativ dazu aus einem Harz gefertigt sein, das Bronze oder Messing enthält.

Der Stützring 200, der von einem Halter 201 festgehalten wird, dient dazu, zu verhindern, daß der Dichtring 85 durch die Kolbenstange 12 verschoben wird, wenn die Kolben stange in Ausfahrrichtung aus dem Zylinder 11 bewegt wird.

Die Anschlagplatte 57 und der Lagerhalter 91 können wahl weise als einheitliches Bauteil ausgeführt sein.

In einer Abdichtungsbaugruppe einer Gesenkfedervorrichtung gemäß einer dritten Ausführungsform der Erfindung, die in Fig. 11 gezeigt ist, ist eine dritte Dichtvorrichtung 210 zwischen dem Lagerelement 90 und der Anschlagplatte 57 vorgesehen. Die Vorrichtung 210 besteht aus einem Dicht ring 211, der sich in Berührung mit der Kolbenstange 12 befindet, einem Stützring 212 und einem Elastomerring 213, der an der äußeren Umfangsfläche des Dichtrings 211 ange drückt ist. Die auf diese Weise aufgebaute Dichtvorrich tung 210 kann, wie die erste und zweite Dichtvorrichtung 61 und 62, in radialer Richtung der Kolbenstange 12 elastisch verformt werden. Somit kann die Kolbenstange 12 innerhalb des oben genannten Winkelbereichs 6 um das Lager element 90 schwenken. Ein Abstandsring 214 ist zwischen den entsprechenden Dichtringen 70 und 85 der ersten und zweiten Dichtvorrichtungen 61 und 62 vorgesehen.

Claims

1. Gesenkfedervorrichtung
mit einem Zylinder (11), der ein offenes Ende (11a) und ein geschlossenes Ende (11b) aufweist, und
mit einer Kolbenstange (12), die in den Zylinder (11) durch dessen offenes Ende (11a) eingefügt ist, so daß sie relativ zu dem Zylinder (11) in axialer Richtung verschiebbar ist, wobei die Kolbenstange (12) ein inneres Ende (41), das sich in dem Zylinder (11) be findet, und ein äußeres Ende (42), das sich außerhalb des Zylinders (11) befindet, aufweist, dadurch gekenn zeichnet,
daß eine Abtrenneinrichtung (21) in dem Zylinder (11) vorgesehen ist, die eine auf der Seite des offenen Endes (11a) gelegene Flüssigkeitskammer (35) und einen auf der Seite des geschlossenen Endes (11b) liegenden Gasraum (30) begrenzt,
daß die Flüssigkeitskammer (35) eine Flüssigkeit (35a) enthält,
daß der Gasraum (30) mit einem komprimierten Gas (30a) gefüllt ist,
daß sich ein Zwischenraum (92) über den Umfang zwischen der äußeren Umfangsfläche (41a) des inneren Endes (41) der Kolbenstange (12) und der inneren Umfangsfläche des Zylinders (11) erstreckt, und
daß eine Abdichtungsbaugruppe (50) am offenen Ende (11a) des Zylinders (11) vorgesehen ist, die eine Kolben stangenbohrung (51) aufweist, durch die die Kolben stange (12) hindurch verläuft, wobei die Abdichtungs baugruppe (50) desweiteren enthält:

a) ein Dichtungsgehäuse (52), das sich an dem offenen Ende (11a) des Zylinders (11) befindet und einen inneren Umfangsbereich aufweist, der der äußeren Umfangsfläche der Kolbenstange (12) gegenüberliegt, wobei der innere Umfangsbereich eine ringförmige Nut (63, 64) aufweist, die sich kontinuierlich ent lang seines Umfangs erstreckt,
b) ein Lagerelement (90), das an nur einem Abschnitt der Abdichtungsbaugruppe (50) in bezug auf deren axiale Richtung vorgesehen ist, wobei die innere Umfangsfläche des Lagerelements (90) in Kontakt mit der äußeren Umfangsfläche der Kolbenstange (12) ist, so daß das Lagerelement (90) eine radiale Be wegung der Kolbenstange (12) hemmt, und das Lager element (90) die Kolbenstange (12) so abstützt oder lagert, daß die Kolbenstange (12) in bezug auf die Achse (X₀) des Zylinders (11) schwenkbar ist, und
c) eine Dichtvorrichtung (61, 62) zum dichten Ein schließen der Flüssigkeit (35a) in der Flüssig keitskammer (35), wobei die Dichtvorrichtung (61, 62) in der ringförmigen Nut (63, 64) des Dichtungs gehäuses (52) eingeschlossen ist, so daß die innere Umfangsfläche der Dichtvorrichtung (61, 62) in innigem Gleitkontakt mit der äußeren Umfangsfläche der Kolbenstange (12) ist, und die Dichtvor richtung (61, 62) in radialer Richtung der Kolben stange (12) elastisch verformbar ist.

2. Gesenkfedervorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekenn zeichnet, daß das Lagerelement (90) aus faserverstärktem Kunstharz gebildet ist.

3. Gesenkfedervorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekenn zeichnet, daß das Lagerelement (90) aus Polyfluor ethylen, vermischt mit einem Gewebe (90a) gebildet ist.

4. Gesenkfedervorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekenn zeichnet,
daß die Dichtvorrichtung (61, 62) einen Dichtring (70, 85) beinhaltet, der in der ringförmigen Nut (63, 64) eingeschlossen ist, so daß die innere Umfangsfläche des Dichtrings (70, 85) in innigem Kontakt mit der äußeren Umfangsfläche der Kolbenstange (12) entlang deren Umfangs ist, und
daß ein Elastomerring (72, 86) zwischen der äußeren Umfangsfläche des Dichtrings (70, 85) und der inneren Umfangsfläche der ringförmigen Nut (63, 64) eingepreßt ist.

5. Gesenkfedervorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekenn zeichnet, daß der Dichtring (70, 85) aus mit Graphit vermischtem Polyfluorethylen gebildet ist.

6. Gesenkfedervorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekenn zeichnet, daß der Elastomerring (72, 86) ein aus synthetischem Gummi gebildeter O-Ring ist.

7. Gesenkfedervorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekenn zeichnet, daß die Kolbenstange (12) an ihrem äußeren Ende (42) ein konisches Kopfteil (43) aufweist, dessen Härte durch Wärmebehandlung verbessert ist.

8. Gesenkfedervorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekenn zeichnet, daß der Innenumfangsbereich des Dichtungsge häuses (52) erste und zweite ringförmige Nuten (63, 64) aufweist, die in axialer Richtung des Zylinders (11) angeordnet sind, wobei die ersten und zweiten ring förmigen Nuten (63, 64) erste bzw. zweite Dichtringe (70, 85) einschließen, die in innigem Kontakt mit der äußeren Umfangsfläche der Kolbenstange (12) sind, und erste und zweite Elastomerringe (72, 86) zwischen der äußeren Umfangsfläche des ersten Dichtrings (70) und der inneren Umfangsfläche der ersten ringförmigen Nut (63) bzw. zwischen der äußeren Umfangsfläche des zwei ten Dichtrings (85) und der inneren Umfangsfläche der zweiten ringförmigen Nut (64) eingepreßt sind.

9. Gesenkfedervorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekenn zeichnet,
daß die Abtrenneinrichtung (21) ein metallischer Balg (21) ist, der in axialer Richtung des Zylinders (11) ausdehnbar und zusammenziehbar ist, und
daß der Gasraum (30) und die Flüssigkeitskammer (35) durch die äußeren bzw. die inneren Oberflächen des metallischen Balgs (21) begrenzt werden.

10. Gesenkfedervorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekenn zeichnet,
daß das innere Ende (41) der Kolbenstange (12) flanschförmig ausgeführt ist, und
daß die Abdichtungsbaugruppe (50) eine Anschlageinrich tung (57) aufweist, gegen die das flanschförmige innere Ende (41) anstoßen kann, wodurch das ausfahrseitige Hubende der Kolbenstange (12) festgelegt wird, wenn die Kolbenstange (12) über eine festgelegte Strecke Ausfahrrichtung aus dem Zylinder (12) bewegt wird.