DE8220434U1

DE8220434U1 - Gas spring

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Publication number: DE8220434U1
Application number: DE19828220434
Authority: DE
Original assignee: GROBE HERBERT 4690 HERNE DE
Current assignee: GROBE HERBERT 4690 HERNE DE
Priority date: 1982-07-17
Filing date: 1982-07-17
Publication date: 1985-11-14

Description

Die Erfindung "betrifft eine Gasfeder gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 1.The invention "relates to a gas spring according to the preamble of claim 1.

Solche Gasfedern sind Maschinenelemente mit zahlreichen Anwendungsmöglichkeiten. Biese ergeben sich u.a. aus ihrem relativ langen Federweg und der praktisch linearen Federkennlinie. Anwendungsfälle sind vor allem in Scharnieren gelagerte Platten, deren Betätigung beim Schließen die Feder spannt und deren Öffnung ganz oder zum überwiegenden Teil durch die bei Entlastung frei werdende Federenergie erfolgt. Die dazu nötige Energiespeicherung erfolgt mit einer hochgespannten Gasfüllung, die meistens aus Stickstoff besteht und durch die unterschiedlichen wirksamen Flächen des Federkolbens, weil dadurch bei Belastung der Kolbenstange das vor der Kolbenfläche liegende Gaspolster zuästzlich komprimiert wirf, und bei Entlastung die Kompressionsarbeit in Federkolbenenergie umsetzt.Such gas springs are machine elements with numerous possible uses. Tucks result, among other things, from their relatively long spring travel and the practically linear spring characteristic. Use cases are mainly in hinges mounted plates, the actuation of which tensions the spring when closing and the opening of which is wholly or predominantly Part is done by the spring energy released when the load is released. The energy storage required for this takes place with a high-tension gas filling, which mostly consists of nitrogen and due to the different effective surfaces of the spring piston, because when the piston rod is loaded, the one in front of the piston surface The gas cushion is additionally compressed and, when the pressure is released, the compression work is converted into spring piston energy.

Die Erfindung setzt eine Gasfeder dieser Art mit den eingangs bezeichneten Merkmalen als bekannt voraus. Hierbei wird die gesamte Öffnung der Gaskanäle des Federkolbens so gewählt, daß einerseits das Gas in jedem der beiden Zylinderräume in den jeweils anderen Zylinderraum übertreten kann, wodurch u.a. die Härte der Feder bestimmt wird. Andererseits wird mit der Gesamtöffnungsfläche dieser Kanäle aber auch die Kolben geschwindigkeit bei der Energieabgabe festgelegt. Denn je geringer der Öffmingsquerschnitt ist, desto größer ist die Drosselung des Gasaustauschstromes und desto langsamer tritt die Kolbenstange aus dem Federzylinder bei gegebener Federbelastung aus. Bei solchen Federn bringt man im übrigen an der Kolbenstange bzw. an den Enden des Federzylinders unmittelbar die Anschlüsse an,The invention assumes that a gas spring of this type with the features indicated at the outset is known. Here, the entire opening of the gas channels of the spring piston is chosen so that on the one hand the gas in each of the two cylinder chambers can pass into the other cylinder chamber, which among other things affects the hardness the spring is determined. On the other hand, the piston also becomes with the total opening area of these channels the speed of energy delivery. Because the smaller the opening cross-section, the larger is the throttling of the gas exchange flow and the slower the piston rod emerges from the spring cylinder with a given spring load. With such springs you bring the rest of the piston rod or the Ends of the spring cylinder directly to the connections,

mit denen die Feder mit ihrer Belastung verbunden wird.with which the spring is connected to its load.

Diese Belastungen sind jedoch häufig nicht groß genug, um die Geschwindigkeit des Federkolbens bei der Federentlastung ausreichend weit herabzusetzen. In diesen Fällen muß die lichte Weite und/oder die Anzahl der Gaskanäle vermindert werden. In der Praxis zeigt sichHowever, these loads are often not great enough to reduce the speed of the spring piston when the spring is unloaded to be sufficiently reduced. In these cases the clear width and / or the number of Gas channels are reduced. In practice it shows

"? ο Λ rv i"* V» (RqQ "ίτΐ Tr 4 al can "ITq T T ^v\ Λί a V» ■? λύ»Λιι -nnTn π· α nr\ γψλ^ύ\ c±t\ "? ο Λ rv i" * V »(RqQ" ίτΐ Tr 4 al can "ITq TT ^ v \ Λί a V» ■? λύ »Λιι -nnTn π · α nr \ γψλ ^ ύ \ c ± t \

Grenzen der Einstellbarkeit nicht ausreichen. Insbesondere genügen die aus praktischen Gründen als untere Grenze anzusehenden Kanaldurchmesser von 0,6 mm nicht, um z.B. bei Rauchgasabzugsanlagen oder anderen Anwendungsfällen die Verschwenkbewegung der Klappen auf ein tragbares Maß abzubremsen. Die Folge unzureichender Abbremsung des Federkolbens sind plötzlich freiwerdende Federenergien, welche hohe Beanspruchungen der abgefederten Teile und beträchtliche Gefährdungen der damit umgehenden Personen verursachen.Adjustment limits are insufficient. In particular, the lower ones are sufficient for practical reasons The duct diameter of 0.6 mm is not to be considered as a limit, e.g. for smoke extraction systems or other applications brake the pivoting movement of the flaps to an acceptable level. The consequence inadequate Braking of the spring piston is suddenly released spring energies, which are high loads the spring-loaded parts and cause considerable danger to the people around them.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Gasfeder der eingangs bezeichneten Art zu schaffen, welche eine voneinander unabhängige Wahl bzw. Einstellung der Federhärte und der Kolbengeschwindigkeit beim Entlasten der Feder ermöglicht.The invention is based on the object of creating a gas spring of the type indicated, which has a independent selection or setting of the spring stiffness and the piston speed when relieving the Spring allows.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe mit den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruches 1 gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche .According to the invention, this object is achieved with the characterizing features of claim 1. Advantageous embodiments of the invention are the subject of the subclaims.

Bei der erfindungsgemäßen Gasfeder wird über die Drossel die Geschwindigkeit des Federkolben3 bei Federentlastung eingestellt. Die dazu erforderlichen DrosselöffnungenIn the gas spring according to the invention, the throttle the speed of the spring piston3 is set when the spring is released. The throttle openings required for this

können wegen des geschlossenen hydraulischen Kreislaufes ohne weiteres verwirklicht werden, so daß in allen Fällen eine hinreichend große Verlangsamung der Federkorbengeschwindigkeit erreichbar ist. Andererseits wird die Härte der Feder im wesentlichen von der Größe oder Anzahl der den Rücklaufkanal bildenden Kolbenbohrungen im Flüssigkeitszylinder bestimmt, wobei man im allgemeinen die Größe der Kräfte vernachlässigen kann, welche zur Überwindung der Rücklaufsicherung erforderlich sind. Damit bietet die neue Gasfeder die Möglichkeit, die Weiche oder Härte der Gasfeder unabhängig von der Geschwindigkeit des Federkolbens beim Entlasten der Feder zu wählen Insbesondere hat die Erfindung den Vorteil, daß hier beim Entlasten der Gasfeder die bislang auftretenden, gefährlichen Energiefreisetzungen verhindert werden.can be realized easily because of the closed hydraulic circuit, so that in In all cases, a sufficiently large slowdown in the speed of the spring box can be achieved. on the other hand the hardness of the spring depends essentially on the size or number of the piston bores forming the return channel determined in the liquid cylinder, whereby one generally neglects the magnitude of the forces can, which are necessary to overcome the backflow protection. The new gas spring thus offers the possibility of the softness or hardness of the gas spring regardless of the speed of the spring piston when relieving the load To choose spring In particular, the invention has the advantage that here when relieving the gas spring the previously occurring, dangerous energy releases can be prevented.

Vorzugsweise und gemäß einem weiteren Merkmal der Erfindung vereinfacht man die Bauelemente des geschlossenen hydraulischen Kreislaufes, indem man die Drossel in einem von der Druckflüssigkeit durchströmten Rohr zwischen Nippeln anordnet, mit denen die Rohrenden an die beiden Flüssigkeitsräume des Zylinders angeschlossen sind. Der Zylinder kann, dann ohne weiteres aus üblichen Rohren mit geringer Wandstärke hergestellt werden, wobei lediglich die Ni^1-11^eI anzubringen sind.Preferably and according to a further feature of the invention, the components of the closed hydraulic circuit are simplified by arranging the throttle in a pipe through which the pressure fluid flows between nipples with which the pipe ends are connected to the two fluid spaces of the cylinder. The cylinder can then easily be made from conventional tubes with a small wall thickness, with only the Ni ^1-11 ^ eI having to be attached.

Die Drossel läßt sich als Ventil ausbilden und man kann dabei auf in der Hydraulik bekannte Bauelemte zurückgreifen.The throttle can be designed as a valve and one can use components known in hydraulics.

D er Rücklauf kanal besteht vorzugsweise aus mehreren Bohrungen, die mit einer Federscheibe abgedeckt sind, welche mit der Ringfläche des Verdrängerkolben verspannt ist.D he return channel preferably consists of several bores that are covered with a spring washer, which is braced with the annular surface of the displacement piston.

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$■ Auch hierdurch wird eine Vereinfachung der Gesamtan- $ ■ This also simplifies the overall approach

J) Ordnung ermöglicht.J) Order enables.

I Die Einzelheiten der Erfindung ergehen sich aus der nach-I The details of the invention emerge from the following

I folgenden Beschreibung einer Ausführungsform anhand derI following description of an embodiment based on the

I Figuren in der Zeichnung; es zeigenI figures in the drawing; show it

I Figur 1 im Längsschnitt die Gasfeder gemäß der Er-I Figure 1 in longitudinal section the gas spring according to the

I findung in einer Draufsicht,I finding in a top view,

I Figur 2 links in Draufsicht und rechts in AnsichtI Figure 2 left in plan view and right in view

I den Verdrangerkolben undI the displacer and

' Figur 3 eine Darstellung der Rückschlagsicherung'Figure 3 shows a representation of the kickback protection

i des Verdrängerkolben3 nach Figur 2.i of the displacement piston 3 according to FIG. 2.

f Die allgemein in Figur 1 mit 1 bezeichnete Gasfederf The gas spring generally designated by 1 in FIG

■weist einen mit einem Druckgas, z.B. Stickstoff unter■ instructs you with a pressurized gas, e.g. nitrogen

;■: einem Druck von ca. 20 bar gefüllten Federzylinder 2 auf.; ■: spring cylinder 2 filled to a pressure of approx. 20 bar.

I Der Boden 3 des Feder zylinders 2 ist mit einem Zapfen 4I The bottom 3 of the spring cylinder 2 is with a pin 4

ί durch eine Platte 5 geführt, an der bei 6 Anschlüsseί passed through a plate 5, on the at 6 connections

P ^ für die Anbringung der Gasfeder 1 angebracht sind. ί Der Zapfen 4 ist mit Außengewinde 7 versehen und durch-P ^ for attaching the gas spring 1 are attached. ί The pin 4 is provided with an external thread 7 and

j dringt eine glatte Bohrung 8 der Platte 5. Diese ist mitj penetrates a smooth hole 8 of the plate 5. This is with

j Hilfe einer Mutter 9 mit der Unterseite des Bodens 3 ver-j With the help of a nut 9, fasten the underside of the base 3

t spannt. Der Zylinderkopf 10 weist eine in ihren Einzel-t cocks. The cylinder head 10 has a single

i heiten nicht dargestellte Abdichtung des Federzylindersi mean sealing of the spring cylinder, not shown

i auf, welche die Einführung einer Kolbenstange 11 ermögi, which enables the introduction of a piston rod 11

licht, mit der der Federkolben 12 verschraubt ist. Mit Hilfe einer 0-Ringdichtung 13 in einer Ringnut 14 des Federkolbens 12 sind die beiden Zylinderräume 15, 16 gegeneinander abgedichtet. Eine rechtwinklig zu den beiden Kolbenflächen verlaufende Bohrung dient alslight with which the spring piston 12 is screwed. With the help of an O-ring seal 13 in an annular groove 14 of the Spring pistons 12 are the two cylinder spaces 15, 16 sealed against each other. A bore running at right angles to the two piston surfaces serves as a

Gaskanal 15a durch den ein Gasaustausch zwischen dem KoIl) enr ingf lächenraum 15 und dem KoIb enf lächenraum 16 des Zylinders 2 ermöglicht wird.Gas channel 15a through which a gas exchange between the KoIl) enr ingf area space 15 and the KoIb enf area space 16 of the cylinder 2 is made possible.

Das freie Ende der Kolbenstange 11 ist mit Außengewinde 17 versehen und durch eine glatte Bohrung 18 einer ■weiteren Platte 19 geführt, die mit Hilfe einer Mutter |; 6a mit der Kolbenstange 11 verspannt ist. Bei 20 ist |i ein. weiterer Anschluß zur Anbringung der Eeder, bei- |' spielsweise an einer nicht dargestellten Klapne vorgesehen. Die Anschlußkräfte beider Anschlüsse miteinander und die Anschlüsse sind in der Mitte der Platten 5 und 19 angebracht.The free end of the piston rod 11 is provided with an external thread 17 and through a smooth bore 18 a ■ another plate 19 out, which with the help of a nut |; 6a is clamped to the piston rod 11. At 20 | i a. further connection for attaching the Eeder, at- | ' for example provided on a flap, not shown. The connection forces of both connections with each other and the connections are made in the middle of the plates 5 and 19.

\ Zentralsymmetrisch ist ein Flüssigkeitszylinder 21 zu dem | \ A liquid cylinder 21 is centrally symmetric to the |

Federzylinder 1 angeordnet. Der Zylinderboden 22 ist 1Spring cylinder 1 arranged. The cylinder base 22 is 1

seinerseits mit Hilfe eines Zapfens 23, der außen mit |in turn with the help of a pin 23, which is marked on the outside with |

Gewinde 24 versehen und durch eine ebenfalls glatte fThread 24 provided and by a likewise smooth f

Bohrung 25 der Platte 5 hindurchgeführt ist und anderer- *Bore 25 of the plate 5 is passed and other- *

seits mit Hilfe einer Mutter 25a mit der Platte 5 verspannt. !on the one hand braced with the plate 5 with the aid of a nut 25a. !

In dem Flüssigkeitszylinder 21 bewegt sich geradlinig ein I An I moves in a straight line in the liquid cylinder 21

Verdrängerkolben 27, der auf einen im Durchmesser reduzier- *Displacement piston 27, which is reduced in diameter to *

ten Endabschnitt 26aeiner Kolbenstange 2 6 befestigt ^th end portion 26a of a piston rod 26 attached ^

ist, wobei eine Federstahlscheibe 27a zwischen der Kolben- :is, with a spring steel washer 27a between the piston:

ringfläche 28 und einem Bund 29 der Kolbenstange einge- !ring surface 28 and a collar 29 of the piston rod!

spannt ist. Der Verdrängerkolben 27 weist gemäß dem ■is tense. The displacement piston 27 has according to the ■

Ausführungsbeispiel (Figur 2) insgesamt vier um gleiche ; Bogenwinkel einander versetzt angeordnete RücklaufkanäleEmbodiment (Figure 2) a total of four around the same; Return channels arranged offset from one another at arc angles

30, 31, 32, 33 auf. Diese sind (Figur 1) als senkrecht 130, 31, 32, 33. These are (Figure 1) as perpendicular 1

zur Kolbenringfläche 28 und zur Kolbenfläche 34 verlaufende j Bohrungen verwirklicht.to the piston ring surface 28 and to the piston surface 34 extending j bores are realized.

1010

Die von dem Yerdrängerkolben 27 in dem Flüssigkeitszylinder 21 abgetrennten Zylinderräume 36, 37 sind mit je einem Anschlußnippel 38, 39 versehen. Die Anschlußnippel dienen zur Befestigung der Enden eines von der flüssigkeit durchströmten Rohres 40, in das eine Drossel 41 eingebaut ist.That of the displacement piston 27 in the liquid cylinder 21 separated cylinder spaces 36, 37 are each provided with a connection nipple 38, 39. The connection nipple serve to fasten the ends of a pipe 40 through which the liquid flows, into which a throttle 41 is installed.

Die Kolbenstange 26 ist durch den Zylinderkopf 42 nach außen geführt und verläuft ihrerseits parallel zur Kolbenstange 11 des Federkolbens 12. Ihr freies EndeThe piston rod 26 is guided to the outside through the cylinder head 42 and in turn runs parallel to the Piston rod 11 of the spring piston 12. Your free end

4 3 ist mit Außengewinde 44 versehen und durchdringt eine glatte Bohrung 45 der Platte 19. Diese ist mit Hilfe einer Mutter 46 mit der Kolbenstange 26 verspannt. Mit Hilfe der Platten 5, 19 werden daher nicht nur die Anschlüsse 6, 6a ermöglicht, sondern auch der Gleichlauf des Federkolbens 12 mit dem Verdrängerkolben 2 7 erreicht. Der Verdrängerkolben (Figur 2) weist seinerseits eine Ringnut 35 zur Aufnahme einer nicht dargestellten Rohrringdichtung auf, so daß er nicht von der Druckflüssigkeit, z.B. OeI, das in den Räumen 36 und 37 des Flüssigkeitszylinders 21 untergebracht ist, umströmt werden kann.4 3 is provided with an external thread 44 and penetrates a smooth bore 45 of the plate 19. This is with Braced with the piston rod 26 with the aid of a nut 46. With the help of the plates 5, 19 are therefore not only allows the connections 6, 6a, but also the synchronization of the spring piston 12 with the displacement piston 2 7 reached. The displacement piston (Figure 2) in turn has an annular groove 35 for receiving a not shown Pipe ring seal so that it is not affected by the hydraulic fluid, e.g. oil, that is in the rooms 36 and 37 of the liquid cylinder 21 is housed, can be flowed around.

Zum Spannen der Gasfeder 1 werden auf die PlattenTo tension the gas spring 1 are on the plates

5 und 19 Kräfte aufgebracht, welche den Federkolben5 and 19 forces applied, which the spring piston

12 so beaufschlagen, daß die Kolbenstange 11 einfährt. Gas aus dem Zylinderraum 16 gelangt durch den Gaskanal in den Zylinderraum 15, so daß ein Druckausgleich stattfindet. Infolge der größeren Kolbenfläche des Federkolbens 12 und der kleineren Ringfläche ergibt sich jedoch eine Kompression des Gases im Zylinderraum 16, wodurch eine Energiespeicherung stattfindet. Die Weichheit der Feder wird wesentlich durch die Kanäle 30-33 bestimmt, welche in dem Verdrängerkolben 26 untergebracht sind.12 so that the piston rod 11 retracts. Gas from the cylinder space 16 passes through the gas channel into the cylinder space 15, so that a pressure equalization takes place. However, as a result of the larger piston area of the spring piston 12 and the smaller annular area a compression of the gas in the cylinder space 16, whereby an energy storage takes place. The softness of the The spring is essentially determined by the channels 30-33, which are accommodated in the displacement piston 26.

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1111th

Ba sich nämlich die Kolbenstange 26 synchron mit der Kolbenstange 11 bewegt und die Drossel 41 wirksam ist, strömt die in dem Zylinderraum 36 enthaltene Flüssigkeit durch den Verdrängerkolben in den Zylinderraum 37 j wobei die Federscheibe 27avon ihrem Sitz auf der Kolbenringfläche abgehoben wird und die Rücklaufkanäle 30-33 öfnnet. Wenn man die Federhärt.e einstellen will j muß man den Flüssigkeitsstrom durch den Verdrängerkolben entsprechend einschränken, d.h. den Querschnitt und/oder die Anzahl der Rücklaufkanale 30-33 vermindern und/oder die Verformbarkeit der Federstahlscheibe 27a durch entsprechende ¥ahl des Materials bzw. ihre Form, letzteres u.a. durch die Größe ihrer mittleren Öffnung !50 zur Aufnahme der Kolbenstange 26 verändern.Ba is namely the piston rod 26 moves synchronously with the piston rod 11 and the throttle 41 is effective, the liquid contained in the cylinder chamber 36 flows through the displacement piston into the cylinder chamber 37 j with the spring washer 27avon its seat on the Piston ring surface is lifted and the return channels 30-33 opens. If you adjust the spring stiffness if j you have to control the flow of liquid through the displacement piston restrict accordingly, i.e. the cross-section and / or the number of return channels 30-33 and / or reduce the deformability of the spring steel washer 27a by appropriate selection of the Materials or their shape, the latter including the size of its central opening! 50 for receiving the Change piston rod 26.

Entsprechend der Federbelastung fahren der Federkolben 12 und der Verdrängerkolben 27 synchron in die Zylinder 2, 21 ein. Wird die Feder entlastet, so wird die in dem ι gespannten Gas des Zylinderraumes 16 gespeicherteAccording to the spring load, the spring piston 12 and the displacement piston 27 move synchronously into the cylinder 2, 21 a. If the spring is relieved, the gas stored in the tensioned gas of the cylinder space 16 is stored

Energie frei und treibt den Federkolben 12 in die umgekehrte Richtung, bei der die Kolbenstange 11 aus dem Federzylinder 2 ausfährt. Hierbei verschließt die Federscheibe 27_aäie Rücklaufkanale 30-33 und der Kolben 27 verdrängt die Flüssigkeit im Raum 37 durch die Drossel 41 in den Raum 36 des Flüssigkeitszylinders. Die Drosselung bestimmt damit die Geschwindigkeit des Verdrängerkolbens 27 und die Geschwindigkeit des Federkolbens 12, so daß sie entsprechend gewählt werden kann.Free energy and drives the spring piston 12 in the opposite direction in which the piston rod 11 extends out of the spring cylinder 2. Here, the spring disc 27 closes _a AEIE return channels 30-33 and the piston 27 displaces the fluid in the chamber 37 through the throttle 41 into the space 36 of the liquid cylinder. The throttling thus determines the speed of the displacement piston 27 and the speed of the spring piston 12, so that it can be selected accordingly.

Da es sich sowohl bei dem Druckgas und auch bei der Flüssigkeit um einen geschlossenen Kreislauf handelt, kommt das gesamte System der Gasfeder 1 ohne Fremdenergie aus. Die Federcharasteristik wird durch denSince both the compressed gas and the liquid are in a closed circuit, the entire system of the gas spring 1 manages without external energy. The spring characteristic is determined by the

- 12- 12

I I ·
I 1 II
I 1

• * I I I t I t• * II I t I t

• · ο ι 11 » iiiti• · ο ι 11 »iiiti

1 > I 11> I 1

1212th

Gesamtaufbau der Gasfeder nicht verändert, d.h. sie behält die Linearität, die durch die Gasfüllung gegeben ist.The overall construction of the gas spring is not changed, i.e. it retains the linearity given by the gas filling is.

• · I• · I

·· im itii «t ι·· im itii «t ι

Claims

1. Gas spring, which consists of a cylinder and a piston sealed in this with one or more gas channels, a piston rod attached to the piston which protrudes from the cylinder and the free end of the piston rod and the cylinder at a connection for applying the load attack or to relieve the spring,
characterized in that a cylinder (21) containing liquid is arranged parallel to the spring cylinder (2), in which a piston (27) having an annular surface (28) is arranged displaceably and in which a channel (30 to 33) is provided, which has a non-return device (27a) that the spring cylinder (2) with the liquid cylinder (21) and the spring piston rod (11) with the liquid cylinder piston rod (26) are each connected by a plate (5, 19) and the plates (5 , 19) each carry one of the spring connections (6, 6a), and that the cylinder spaces (36, 37) of the liquid cylinder (21) separated from one another by the piston (27) are connected to a tube (40) into which a throttle is installed is.

·;

2. Gas spring according to claim 1,

^{l characterized by

Ι that the throttle (41) is in the position of the hydraulic fluid

■ speed through-flow pipe (40) between nipples

(38, 39) is arranged, with which the pipe ends I to the two liquid spaces (36, 37) of the

Liquid cylinder (21) are connected.

^

3. Gas spring according to one of claims 1 or 2,

j? characterized,

that the throttle (41) is designed as a valve.

4. Gas spring according to one of claims 1 to 3, characterized in that that the channel (30 to 33) consists of several bores, which with a spring steel washer (27a) are covered, which with the annular surface (28); of the piston (27) is clamped.