专利名称：气弹簧的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及气弹簧(gas spring)，特别是指一种举力会产生阶段式变化的气弹簧。
背景技术：
气弹簧被广泛应用在许多工业机械、交通工具及日常用品当中，例如冲床、汽车行李箱盖、厨柜门扉、办公椅的椅脚等等。
在运动健身器材方面，像折迭式跑步机便经常用到气弹簧。折迭式跑步机的跑步台能以前端为轴进行翻转，以便在不使用的时候供人由后端往上掀抬至直立状态，以减少占地面积。一般而言，折迭式跑步机会在跑步台的左右二侧各设一气弹簧，习用气弹簧大体上是由一缸管及一活塞杆同轴套接而成，其相对的二端分别枢接在跑步台及跑步台底侧的固定座或活动座上，可随跑步台的翻折而改变角度及总长。缸管内的高压气体会对活塞杆往外施压，使气弹簧二端之间具有预定大小的举力，该举力可让使用者在将跑步台由平躺状态向上扳起(folding up)时较为轻松省力，并且能缓和跑步台由直立状态向后躺下(folding down)时的速度与力量。
其中，在躺下(folding down)的部分，使用者希望的理想状态是前半阶段不需要用很大力量就能将跑步台扳下来(也就是此阶段气弹簧的举力不要太大)，而后半阶段跑步台能够轻缓地躺下，而不要快速沉重地落地(也就是此阶段气弹簧的举力要适度的大)。
然而，由于一般气弹簧的举力是随其伸缩行程而呈线性变化，而且变化幅度很小，因此，如果选用额定力量较小的气弹簧，固然使用者要将跑步台扳下来时较不费力，但因后半阶段气弹簧无法产生足够的举力，常使得跑步台快速沉重地落地，反之，如果选用额定力量较大的气弹簧，虽然跑步台得以轻缓地躺下，但因前半阶段气弹簧的举力较大，使用者要将跑步台扳下来时会较为吃力。总之，习用气弹簧无法达到使用者希望的理想状态。
当然，上面只是以折迭式跑步机为例说明，相同的问题也会出现在类似的应用场合。
发明内容
针对上述问题，本实用新型的主要目的在于提供一种气弹簧，其举力可在压缩或伸展行程中产生阶段式变化，以此可应用在不同位置需要不同举力的活动物件上，解决习用气弹簧因为举力维持小幅度线性变化而产生的两难问题。
为达到上述目的，本实用新型所提供的气弹簧采用以下技术手段各气弹簧主要包含有二缸管、二活塞杆及二活塞，该二活塞杆分别气密地伸入该二缸管，该二活塞分别设在该二活塞杆伸入于缸管内的一端；在实施选择上，可令该二缸管连结成一缸管组合体而该二活塞杆分别插接在其相对二端(如下述第一较佳实施例)，或者是令该二活塞杆连结成一活塞杆组合体而该二缸管分别套接在其相对二端(如下述第二较佳实施例)；各缸管内部封存有预定压强的气体，而且，藉由该二缸管封存的气体压强不同，或是该二活塞的受压面积不同等手段，设定成该二缸管内的气体施予对应活塞杆的往外推力并不相等。
藉此，该气弹簧在压缩或伸展行程中，二组缸管—活塞杆会在不同时段作动，使得气弹簧二端之间的举力会产生阶段式的变化，因此可应用在不同位置需要不同举力的活动物件。例如，若应用在折迭式跑步机，可设定成跑步台由直立状态至平躺状态的过程中，气弹簧在前半阶段举力较小，在后半阶段举力较大，如此，使用者将跑步台扳下时可较不费力，且跑步台又可轻缓地躺下。
图1是本实用新型第一较佳实施例的气弹簧的外观图；图2是本实用新型第一较佳实施例的气弹簧的内部结构示意图；图3是本实用新型第一较佳实施例的气弹簧应用于一折迭式跑步机时的立体图；图4是本实用新型第二较佳实施例的气弹簧的外观图；图5是本实用新型第二较佳实施例的气弹簧的内部结构示意图。
具体实施方式
为了详细说明本实用新型的结构及特点，现举以下较佳实施例并配合附图说明如后，其中如图1、图2所示，本实用新型第一较佳实施例所提供的气弹簧6主要包含有一缸管组合体10，分别插接在缸管组合体10相对二端的一第一活塞杆20及一第二活塞杆30，以及分别设在二活塞杆20、30其中一端的一第一活塞25及一第二活塞35。
缸管组合体10由一第一缸管11及一第二缸管12同轴连结而成，二缸管11、12内部不相连通，相互邻接的端部为一封闭端13，相互远离的端部各为一入口端14。二缸管11、12的内、外径均相等，而第一缸管11的轴向长度大于第二缸管12。此外，各缸管11、12分别设有一用于注入气体的止逆阀(图中未示)，因其与本案创作重点无关，所以省略标示及说明。
第一活塞杆20的第一端21经第一缸管11的入口端伸入第一缸管内，第二活塞杆30的第一端31经由第二缸管12的入口端伸入第二缸管内，可分别与缸管组合体10进行沿轴向的相对运动。和一般习用气弹簧相同，在本实用新型中，各缸管11、12的入口端14也设有一导引/封阻组件15，可使活塞杆20、30与缸管11、12维持同轴，并使缸管11、12的入口端14形成气密状态。导引/封阻组件15可采用任何一种习知结构，并非本案创作重点。
二活塞25、35分别设在二活塞杆20、30伸入缸管11、12内的第一端21、31，可随着活塞杆20、30与缸管组合体10的相对运动而在缸管11、12内部轴向位移。各活塞25、35分别将缸管11、12的内部空间区隔成一内侧气室16及一外侧气室17，其中的外侧气室17对应于入口端14一侧。
第一缸管11内部封存有预定压强的惰性气体(一般采用氮气)，气体可流通于第一活塞25的相对二侧，即气体可在内侧气室16与外侧气室17之间流通(尤其是在活塞25与缸管11相对运动，使得二气室16、17的容积此消彼长的时候)，换言之，缸管11内部的气体压强在活塞25二侧是相等的。和一般习用气弹簧的基本工作原理相同，因为活塞25二侧受到气体施压的面积不同(大体而言，差值即是第一活塞杆20的截面积)，所以活塞25受到来自内侧气室16的推力会大于来自外侧气室17的推力，使得第一活塞杆20始终承受着气体将其往外推压的一作用力。
除了前述气体之外，第一缸管11内部另外储存有预定体积的油液O1，油液具有适度的粘滞性，同时也可流通于第一活塞25的相对二侧。
必须说明的是，前述气体、油液可在活塞二侧流通的机制是气弹簧的习知技艺(例如，使气体或油液流经活塞本身的贯通流道，或是流经活塞外周面与缸管内周面之间，其中还可设置阀门机构，使伸展行程与压缩行程时的流速不同，加强某方向的阻尼效果)，由于采用任何一种习用结构均不影响本实用新型的功效(后述)，因此本说明书对于活塞结构不予详述及限定。
第二缸管12内部也封存有高压气体，但其压强低于第一缸管11内部的气体。同样地，第二缸管12内的气体可通过第二活塞35在内侧气室16与外侧气室17之间流通。第二活塞杆30则始终承受着气体将其往外推压的一作用力。基于以上设定，第一缸管11内部气体对第一活塞杆20往外的推力，会大于第二缸管12内部气体对第二活塞杆30往外的推力，在本实施例中分别设定为120kg及60kg。至于两边推力大小不等的问题，并不限定要以缸管内部气体压强不同来实现，举例而言，即使两边压强相等，若第一活塞杆的杆径大于第二活塞杆，则第一缸管的推力也会大于第二缸管。
各活塞杆20、30的第二端22、32均保持在缸管11、12外部，并分别设有一连结部23、33(在本实施例中采用具有球形关节的螺栓)。与习用气弹簧在其缸管及活塞杆外端各设一连结部相同，本实施例中二连结部23、33同样是设在气弹簧6长轴的二端，分别接合在空间关系可变的二物件上(例如跑步台及其底侧的固定座或活动座)，使气弹簧6连接在二物件之间。
再如图3所示，为本实用新型所提供的气弹簧6应用在一折迭式跑步机40上的状态。(注图中的跑步机是申请号为200420064728.2的中国实用新型专利的相似结构，由于跑步机的折迭机制在该申请案中有详细说明，且跑步机的细节并不影响本实用新型的特殊功效，因此下面对跑步机仅作简要描述。)跑步机40主要包含有一基座41、一操控台42及一跑步台43。跑步台43前端与基座41之间设有一活动机构44，使得跑步台43前端相对于地面的高度可供调整，以改变跑步面的斜度。此外，跑步台43能以前端为轴进行翻转，可在不使用的时候供人由后端往上掀抬至直立状态，以减少占地面积。跑步台43的左右二侧各设有一气弹簧6，各气弹簧6利用其二端的连结部23、33连接在跑步台43与基座41之间，并以第一活塞杆20枢接在跑步台43的侧框，以第二活塞杆30枢接在跑步台43底侧的基座41(本实施例是枢接在活动机构44的一活动座上)上。
图3显示的是折迭式跑步机40在不使用时的收折状态，此时跑步台43与地面之间的夹角约为85度，并且被稳固锁定。在此状态下，气弹簧6处于完全伸展的状态，缸管组合体10的第一缸管11位于上方，第二缸管12位于下方，且第一缸管11内部的油液O1积存在下方的内侧气室16底端。
当使用者解除跑步台43的锁定状态并施力将跑步台43扳下来时，气弹簧6的二端受到相对压缩，使得(气压阻力较小的)第二活塞杆30开始更向第二缸管12内部伸入，而(气压阻力较大的)第一活塞杆20则与第一缸管11保持相对固定。基于气弹簧6与跑步机40在构件尺寸、连接位置及连动方式各方面的配合，当跑步台43与地面大约呈45度时，第二活塞杆30伸入缸管12内的第一端31(第二活塞35)也大致抵到极限。因此，在跑步台43躺下(folding down)的前半阶段，气弹簧6二端之间的举力都只有60kg的程度。
当第二活塞杆30停止进给，即跑步台43低于45度以后，第一活塞杆20开始更向第一缸管11内部伸入，使得气弹簧6二端之间的举力骤升至120kg的程度。而且，在躺下(folding down)的最后阶段，大约是跑步台43低于15度以后，第一活塞25开始挤压第一缸管11最内端的油液O1，逼迫油液O1必须经过狭窄的流道(图中未示)，由内侧气室16流到外侧气室17，使得第一活塞杆20的压缩速度更为缓慢，产生阻尼效果。跑步台43后端着地以后，气弹簧6也随之呈横平状态，且第一活塞杆20伸入缸管11内的第一端22(第一活塞25)大致抵到极限。
相反，将跑步台43由平躺状态掀抬至直立状态的扳起(folding up)过程，各气弹簧6二端之间的举力在前半阶段(0至45度)约为120kg，后半阶段(45至85度)约为60kg。
在相同的发明构思及技术手段之下，本实用新型也可设计成其他型态，如图4、图5所示，为本实用新型第二较佳实施例所提供的气弹簧8，其主要包含有一活塞杆组合体50，分别套接在活塞杆组合体50相对二端的一第一缸管60及一第二缸管70，以及分别设在活塞杆组合体50相对二端的一第一活塞80及一第二活塞90。
与前一实施例的构成形态恰好相反，本实施例具有相互分离的二缸管以及相互连结的二活塞杆。活塞杆组合体50是由一第一活塞杆51及一第二活塞杆52同轴连结而成，二活塞杆51、52的杆径相同，第一活塞杆51的轴向长度大于第二活塞杆52。第一活塞杆51朝外的一端伸入于第一缸管60内，第二活塞杆52朝外一端伸入于第二缸管70内，可分别与二缸管60、70进行沿轴向的相对运动。在本实施例中，二缸管60、70也是直径相等、第一缸管60的轴向长度大于第二缸管70。同样地，各缸管60、70在活塞杆51、52伸入的入口端61、71设有一导引/封阻组件62、72，另一端为一封闭端63、73(通常设有用于注入气体的止逆阀)，各缸管60、70的封闭端63、73外部设有一连结部64、74，使得气弹簧8的长轴二端可分别接合在空间关系可变的二物件上。
第一活塞80设在第一活塞杆51伸入第一缸管60内的一端，第二活塞90设在第二活塞杆52伸入第二缸管70内的一端，可分别随着活塞杆组合体50与缸管60、70的相对运动而在缸管内部轴向位移。
与前一实施例类似，二缸管60、70内部分别封存有预定压强的气体，而且第一缸管60内部气体的压强大于第二缸管70内部气体的压强，使得二缸管60、70内部气体对活塞杆组合体50的向外推力，具有预设程度的差距(例如分别设定为120kg及60kg)。此外，第一缸管60内部亦储存有预定体积的油液O2。
本实施例所提供的气弹簧8也能产生与前一实施例相同的使用效果。同样以折迭式跑步机为例，各气弹簧8利用长轴二端的连结部64、74连接在跑步台与基座之间，并以第一缸管60枢接在基座上，以第二缸管70枢接在跑步台上。当跑步台直立时，气弹簧8呈现完全伸展的状态，第一缸管60位于下方，第二缸管70位于上方，而且，第一缸管60内部的油液O2是积存在下方的内侧气室底端。在跑步台刚被扳下来时，活塞杆组合体50的第二活塞杆52会伸入阻力较小的第二缸管70的更深处，而第一活塞杆51则与阻力较大的第一缸管60保持相对固定。当跑步台低于45度以后，第二活塞杆52与第一缸管70相对固定，而第一活塞杆51开始伸入第一缸管60的更深处。在跑步台快接近地面的最后阶段，第一活塞80开始挤压第一缸管60最内端的油液O2，产生阻尼效果。
由上述实施例的应用说明可知，本实用新型所提供的气弹簧可以发挥下述功效在跑步台躺下(folding down)的前半阶段，气弹簧产生的举力较小，因此使用者可以不费力地将跑步台往下扳动。当跑步台低于45度以后，其本身重量的向下分力增大，但是气弹簧的举力也阶段性地提升，适时发挥对应的缓冲力量，不致让使用者觉得跑步台忽然变重，或是让跑步台快速下降。而且，当跑步台快接近地面时，由于第一缸管最内端的油液的缓冲作用，跑步台可以十分轻缓地着地，较为安全，且操作感极佳。在扳起(folding up)的时候，气弹簧能在前半阶段提供较大的举力，协助使用者轻松地抬起跑步台，在跑步台高于45度以后，其向下分力减小，使用者便可轻松地将其推靠至直立状态，不需要气弹簧提供太大的举力。
总而言之，本实用新型不同于一般气弹簧的举力呈现小幅度线性变化的特性，本实用新型提供的气弹簧在压缩或伸展行程中，举力在行程前段及后段有阶段式的变化，因此可应用在不同位置需要不同举力的活动物件上，并不局限于折迭式跑步机的跑步台。
权利要求1.一种气弹簧，其特征在于包含有一缸管组合体，具有一第一缸管及一第二缸管，各所述缸管的轴向二端分别形成一封闭端及一入口端，所述二缸管以所述封闭端相互连结，使所述二入口端位于所述缸管组合体的相对二端；所述二缸管的内部不相连通，并且分别封存有预定压强的气体；一第一活塞杆，其中一端经由所述第一缸管的入口端气密地伸入所述第一缸管内，彼此可进行沿轴向的相对运动；所述第一活塞杆的相对二端分别保持在所述第一缸管的内部及外部；一第一活塞，设在所述第一活塞杆伸入所述第一缸管内的一端；一第二活塞杆，其中一端经由所述第二缸管的入口端气密地伸入所述第二缸管内，彼此可进行沿轴向的相对运动；所述第二活塞杆的相对二端分别保持在所述第二缸管的内部及外部；一第二活塞，设在所述第二活塞杆伸入所述第二缸管内的一端。
2.根据权利要求1所述的气弹簧，其特征在于所述第一缸管内部还封存有预定体积的可在所述活塞相对二侧之间流通的油液。
3.根据权利要求1所述的气弹簧，其特征在于所述二缸管同轴连结。
4.根据权利要求1所述的气弹簧，其特征在于所述二缸管的直径相等，所述第一缸管的轴向长度大于所述第二缸管的轴向长度。
5.根据权利要求1所述的气弹簧，其特征在于所述第一缸管内部气体的压强大于所述第二缸管内部气体的压强。
6.一种气弹簧，其特征在于包含有一第一缸管，内部封存有预定压强的气体；一第二缸管，内部封存有预定压强的气体；一活塞杆组合体，具有相对连结的一第一活塞杆及一第二活塞杆，所述第一活塞杆背对所述第二活塞杆的一端气密地伸入所述第一缸管内，彼此可进行沿轴向的相对运动；所述第二活塞杆背对所述第一活塞杆的一端气密地伸入所述第二缸管内，彼此可进行沿轴向的相对运动；一第一活塞，设在所述第一活塞杆伸入所述第一缸管内的一端；一第二活塞，设在所述第二活塞杆伸入所述第二缸管内的一端。
7.根据权利要求6所述的气弹簧，其特征在于所述第一缸管内部还封存有预定体积的油液。
8.根据权利要求6所述的气弹簧，其特征在于所述二活塞杆同轴连结。
9.根据权利要求6所述的气弹簧，其特征在于所述二缸管的直径相等，所述第一缸管的轴向长度大于所述第二缸管的轴向长度。
10.根据权利要求6所述的气弹簧，其特征在于所述第一缸管内部气体的压强大于所述第二缸管内部气体的压强。
专利摘要本实用新型涉及一种气弹簧(gas spring)，其包含有二缸管及分别伸入二缸管的二活塞杆，在实施选择上，可将二缸管连结成一缸管组合体而二活塞杆分别插接在其相对二端，或者是将二活塞杆连结成一活塞杆组合体而二缸管分别套接在其相对二端；二缸管内部的高压气体的压强对应活塞杆的往外推力具有预设程度的差距。上述气弹簧在压缩或伸展行程中，举力会产生阶段式的变化，利用此特性可应用于不同位置需要不同举力的活动物件，例如折迭式跑步机的跑步台。
文档编号F16F9/06GK2767753SQ20042011612
公开日2006年3月29日 申请日期2004年12月2日 优先权日2004年12月2日
发明者陈光贵, 蔡炎洪 申请人:乔山健康科技股份有限公司