气体弹簧和用于气体弹簧的安全方法与流程

本发明涉及气体弹簧和用于气体弹簧的安全方法。

背景技术：

在钣金零件的冲压中，在成形过程期间，气体弹簧部分地被用来在成形过程期间保持板材，而部分地被用来在板材成形后将模具分离成两半。支承坯料保持件的气体弹簧在冲压过程的开始被加载，并在板材成形完成之后、随着压力机滑块和压力机顶部零件的向上运动卸载。气体弹簧的多大的部分被加载是由冲压过程、最终冲压的板件的外观和所利用行程长度来控制的。为了最优化板材成形操作，需要对冲压循环的完全控制。

存在的风险是，冲压循环不能被满意地控制。在过载的情况中，在已经过的行程过远且长于气体弹簧的所限定的标称行程长度的情形下，气体弹簧可受不利影响。该过载会引起对气体弹簧的管道的损坏，从而导致工作寿命减少，并导致管道可能地以不受控且不期望的方式散开。为了避免这种情况，气体弹簧已经装备有防止超行程的保护件，这表示一旦气体弹簧受到超出其标称行程长度的行程，气体可安全地漏出。这种保护件的示例可参见EP 1366308 B1、EP 0959263 B1、EP 2177783 A2和WO 2010/102994 A1

在用于超行程保护件的上述方案中，会发生以下情况：当保护件不应触发时保护件触发了。这些情况之一可为当气体弹簧通过软管接头连接在冲压刀具中时。当弹簧中的气体在例如保养的过程中被清空时，气体弹簧变得无压力，且气体弹簧支承坯料保持件的能力消失。由于坯料保持件的重量，气体弹簧的活塞杆接着被向内压入弹簧，并且当活塞杆到达其端部位置时，坯料保持件的重量可引起超行程保护件触发：如在EP 2177783 A2和WO 2010/102994 A1中，其中，引导件被压入管道；或如在EP 0959263 B1中，其中，活塞杆可将置于气体弹簧的底部的插头推出。

技术实现要素：

因而，目的是提供一种气体弹簧，该气体弹簧具有超行程保护件的非必要触发的减小的风险。

本发明由所附的独立权利要求限定。实施例由从属权利要求、以下的说明书和附图中演化而来。

根据第一方面，提供了一种气体弹簧，该气体弹簧包括气缸、在气缸内可沿轴向运动的活塞杆以及引导件，其中，在气缸壁与引导件之间存在轴向向外开口的间隙。气体弹簧还包括保护件，保护件布置使得其在间隙的宽度上径向延伸。灰尘保护件固定在引导件中或在气缸壁中，且构造使得，当轴向力施加至保护件时，该力的第一部分传递至引导件，而该力的第二部分传递至气缸壁。

轴向向外敞开的间隙可在引导件与气缸壁之间沿周向行进。

当轴向压缩力被施加至气体弹簧时，该力的一部分被传递至保护件，当气体弹簧接近沿压缩方向观察的超行程时，且撞击保护件的那部分力在引导件与气缸壁之间被传递，使得保护件减轻引导件上的载荷。因而，保护件延迟了气体弹簧的超行程保护件的触发，并减小非必要触发的风险。

保护件可设置有周向凸缘，周向凸缘沿轴向和径向有一定范围。

保护件可借助凸缘被固定在引导件中的径向凹部中。

保护件可借助凸缘被固定在气缸的内壁表面中的径向凹部中。

凸缘实现了保护件相对于引导件和/或气缸壁的至少基本可靠的固定。此外，凸缘可将轴向作用力传递至其固定于其中的部分，或传递来自其固定于其中的部分的轴向作用力。从保护件的周向上观察，凸缘可分成至少2个、至少5个、至少10个或至少20个分离的圆形部段，且在它们之间沿保护件的周向具有无凸缘的间隔。

将凸缘划分成其间带有无凸缘的间隔的圆形部段增加了凸缘在径向上的柔性并从而便于将保护件安装在气体弹簧上。此外，通过材料的选择并通过无凸缘的间隔的分配和配置，保护件的轴向刚度可被影响。用于气体的各圆形部段之间的无凸缘的间隔还使得在超行程的情况下气体更易于泄漏。

保护件的圆形部段在周向上的扩展可比两个分离的圆形部段之间沿保护件的周向的无凸缘的间隔至少一样大、至少大1.5倍、至少大2倍或至少大3倍。

保护件的圆形部段在周向上的扩展可为两个分离的圆形部段之间沿保护件的周向的无凸缘的间隔的至少1/3、至少1/2、至少2/3或相等大小。

保护件可包括引导件接触部以及气缸接触部，引导件接触部实现对引导件的密封，气缸接触部实现对气缸壁的密封。

引导件接触部和气缸接触部中的一个可分别抵靠引导件和气缸壁被预张紧。

预张紧可沿轴向和/或径向。

保护件还可包括径向连接部分，径向连接部分径向地连接引导件接触部和气缸接触部。

径向连接部分的径向范围可大于间隙的宽度。

引导件接触部和气缸接触部中的至少一个可具有固定件，用于保护件分别相对于引导件和气缸壁的可靠固定。

可靠固定的替代方法可为摩擦固定。

保护件可具有衬垫表面，衬垫表面沿轴向支承抵靠气缸的端面的斜面或抵靠引导件上的斜面。

衬垫表面可形成于绕保护件行进的部分上。

斜面可构成轴向端面至气缸的外壁表面的过渡部的倒角。

衬垫表面可构造在气缸接触部的径向外部中。

替代地，斜面可构成引导件的轴向端面在至引导件的活塞杆所面向的内壁表面的过渡部的倒角。

替代地，衬垫表面可构造在引导件接触部的径向外部中。

衬垫表面和/或斜面可基本为锥形或弯曲/倒圆的，例如使得当保护件受到轴向压缩力时，衬垫表面将径向向外位移与斜面作用，其中，形成衬垫表面的材料部在周向上被弹性地拉伸。这产生了周向作用的压缩力，当轴向压缩力停止作用时，周向作用的压缩力将引起保护件回到其原始位置。因而，保护件沿径向被引导出气缸的端面或引导件，并当保护件受到轴向力时，减小了保护件的弯曲的风险。沿轴向支承抵靠气缸的端面的斜面或抵靠引导件上的斜面的衬垫表面还吸收一部分轴向压缩力。

气体弹簧还可包括安全装置，安全装置构造为在超行程的情况下从气缸排出过量压力，且其中，保护件进一步轴向地延伸出气体弹簧的安全行程，使得保护件在安全装置被致动前将施加至保护件的轴向力传递至引导件和气缸壁。

安全装置可为例如在EP 2177783 A2和WO 2010/102994 A1中所示的超行程保护件类型或为在EP 0959263 B1中所示的类型。

然而，保护件不阻止在发生超行程时超行程保护件被致动，而是仅阻止不必要的这种致动。

保护件可构造并布置使得：一旦施加至保护件的轴向力已移除，就在引导件与气缸壁之间产生轴向扩张力。

因而，一旦施加至保护件的轴向力已移除，保护件就有助于将引导件弹回至开始位置。

具体地，保护件可构造并布置成产生轴向力，该轴向力足够大以从安全装置未被致动到使得气体开始漏出的程度的位置恢复引导件的轴向位置。

保护件可以某种材料形成，该材料的弹性模量为形成引导件和气缸的材料的弹性模量的至少1/100至1/5、至少1/50至1/5、至少1/25至1/5或至少1/10至1/5。

保护件中的材料可为聚合物材料，聚合物材料从包括塑料、橡胶和橡胶状材料的组中选择。这种材料的示例为TPE、TPU和PU。

保护件可布置成将施加至保护件的轴向力传递至引导件和气缸壁，轴向力的大小为1000－50000N、2500－50000N、5000－50000N、10000－50000N、20000－50000N、30000－50000N或40000－50000N。

保护件可为在引导件与气缸之间密封的灰尘保护件，使得灰尘被阻止在间隙中向下运动并进入气体弹簧。

保护件可能、但不必须与灰尘保护件为一体。

保护件可构造并布置使得：当气体弹簧变得无压力时，阻止引导件滑入气缸。

根据第二方面，提供了一种用于气体弹簧的安全方法，该气体弹簧包括气缸、在气缸内可沿轴向运动的活塞杆、引导件和保护件，其中，在气缸壁与引导件之间存在轴向向外开口的间隙，保护件固定在引导件内或气缸壁内且布置使得保护件在周向间隙的宽度上方径向延伸，其中，该安全方法包括：

－向气体弹簧施加压缩轴向力，

－当气体弹簧接近沿压缩方向观察的超行程时，将压缩轴向力的一部分传递至保护件，

－将撞击保护件的那部分压缩轴向力传递至引导件和气缸壁。

安全方法还可包括以下步骤：

－通过保护件沿与压缩方向相反的方向在引导件与气缸壁之间产生扩张力，以及

－一旦压缩轴向力已移除，使引导件回到开始位置。

以此方式，因而，当轴向力被移除时，保护件有助于将引导件弹回至其开始位置。

附图说明

图1是设置有保护件的气体弹簧的剖视图。

图2a示出了保护件的立体图。

图2b示出了保护件的剖视图。

图2c示出了灰尘保护件的剖视图。

图3是带有保护件的完整的气体弹簧的立体图。

图4a－4c是设有保护件的气体弹簧的局部剖视图，且其中示出了触发气体弹簧的超行程保护件的过程。

图5示出了具有已知类型的灰尘保护件的气体弹簧的剖视图。

图6示出了图5中的灰尘保护件的立体图。

具体实施方式

为了减少由于过载而对气体弹簧的管道的损坏，气体弹簧装备有防止超行程的保护件。超行程保护件设计使得，一旦气体弹簧受到超出其标称行程长度的行程，弹簧内的气体可安全地漏出。可找到各种类型的超行程保护件：如在EP 2177783 A2和WO 2010/102994 A1中，其中，突出超过气缸的管道边缘的引导件被压入管道，或如在EP 0959263 B1中，其中，活塞杆可将置于气体弹簧的底部的插头推出。在最后提到的情形中，引导件不必然向上伸出气缸。

以下所论述的本发明的实施例适应于超行程保护件的上述两种类型，本发明的实施例用于提供一种气体弹簧，该气体弹簧减小了超行程保护件的非必要触发的风险。然而，在本申请和附图中，为了简单起见，仅示出了首先所提及的类型，但以下所论述的方案不论气体弹簧所设置的超行程保护件而提供相同的效果。

参见图1、图3和图4a－4c，根据本发明的气体弹簧减小了超行程保护件的非必要触发的风险，该气体弹簧包含：气缸2、活塞杆3、引导件4以及位于引导件4与气缸2之间的轴向向外敞开的间隙6，活塞杆3可沿轴向在气缸2内运动。保护件10布置使得其在间隙6的宽度上径向延伸。保护件10固定在引导件4中或在气缸壁5中。保护件构造使得，当轴向力F施加至保护件时，力F的第一部分传递至引导件4，而该力的第二部分传递至气缸壁5。

保护件10将施加至其上的力F分配至引导件4和气缸壁5，使得保护件10减轻了引导件4上的载荷。通过引导件4的卸载，气体弹簧1的超行程保护件的致动被延迟，由此，超行程保护件的不必要的触发的风险减小。保护件10还当弹簧变得无压力时阻止引导件4滑入气缸2。

施加至保护件10且传递至引导件4或气缸壁5的力的分配可为50－50、40－60、60－40、30－70、70－30、20－80、80－20、10－90或90－10。

轴向向外敞开的间隙6可为在引导件4与气缸壁5之间沿周向行进的间隙。间隙6便于气体弹簧1的安装。

保护件10可为在引导件4与气缸2之间密封的灰尘保护件，使得灰尘被阻止以免其在间隙6中向下运动并进入气体弹簧1。

参见图4a－4c，保护件10可通过沿气缸2的轴向抵靠端面11支承或预张紧而密封，且替代地，如果保护件10构造为沿径向延伸经过气缸2的端面11(未示出)，则保护件10还可通过抵靠气缸2的外壁12支承或预张紧而密封。保护件10也能可选地抵靠气缸1的内壁7(未示出)支承或预张紧。

保护件10可通过沿轴向支承抵靠引导件4的端面和/或支承抵靠引导件4的外壁(未示出)而密封。

保护件10(图2a、2b、2c)可设置有周向凸缘20，周向凸缘20沿轴向和径向有一定范围。保护件10可通过凸缘20固定在引导件4的径向凹部内(参见图4a－4c)。替代地，保护件10可通过凸缘20固定在气缸的内壁表面7中的径向凹部内(未示出)。保护件10的凸缘20的轴向范围可适应使得，保护件10被保留在引导件4中或气缸的内壁表面7中的径向凹部内。

从保护件的周向上观察，凸缘20可分成至少2个、至少5个、至少10个或至少20个分离的圆形部段21，且在它们之间沿保护件10的周向具有无凸缘的间隔。

保护件10的圆形部段21在周向上的扩展可比两个分离的圆形部段21之间沿保护件10的周向的无凸缘的间隔至少一样大、至少大1.5倍、至少大2倍或至少大3倍。保护件10的圆形部段21在周向上的扩展可为两个分离的圆形部段21之间沿保护件10的周向的无凸缘的间隔的至少1/3、至少1/2、至少2/3或相等大小。

图5示出了具有已知类型的灰尘保护件40(图6)的气体弹簧1。灰尘保护件40与特定的保护件10不同，仅构造为阻止灰尘进入气体弹簧1，且引导件4的卸载不会发生或极少发生(并且仅为摩擦的)。就像特定的保护件10一样，已知类型的灰尘保护件40当气体弹簧1变得无压力时阻止引导件4滑入气缸2。

特定的保护件10可以某种材料形成，该材料的弹性模量为形成引导件4和气缸2的材料的弹性模量的至少1/100至1/5、至少1/50至1/5、至少1/25至1/5或至少1/10至1/5。

优选地，灰尘保护件的至少50％、至少75％或100％以这种材料形成。

保护件10中的材料可为聚合物材料，聚合物材料从包括塑料、橡胶和橡胶状材料的组中选择。这种材料可为例如PU、TPE或TPU。保护件可由硬度为30－100肖氏A、优选为70－100肖氏A或80－90肖氏A的材料形成。

图2a－2c中的保护件10可包括引导件接触部50以及气缸接触部51，引导件接触部50实现对引导件4的密封，气缸接触部51实现对气缸壁5的密封。

保护件10还可包括径向连接部分52，径向连接部分52径向地连接引导件接触部50和气缸接触部51。

径向连接部分52的径向范围可大于间隙6的宽度。

引导件接触部50和气缸接触部51中的至少一个可具有固定件20，用于保护件10相对于引导件4或相应的气缸壁5的可靠固定。

引导件接触部50和气缸接触部51中的一个或两个可分别抵靠引导件4和气缸壁5被预张紧。

预张紧可沿轴向和/或径向。

用于可靠固定的固定件的替代方式为引导件接触部和气缸接触部中的至少一个具有用于摩擦固定的固定件。

对于图2b中所示的安装在气体弹簧1上保护件10，径向连接部分52沿轴向支承抵靠气缸的端面11。当图2c中的保护件10安置在气体弹簧2上且没有载荷时，图2c中的保护件10的连接部分52不沿轴向支承抵靠气缸的端面11(参见图1)，而是形成周向或部分周向的覆盖的通道53。

保护件10可具有衬垫表面，衬垫表面沿轴向支承抵靠气缸的端面11的斜面或抵靠引导件4上的斜面。

斜面可构成轴向端面11至气缸2的外壁表面12的过渡部的倒角。

衬垫表面可构造在气缸接触部51的径向外部中。

替代地，斜面可构成引导件的轴向端面在至引导件的活塞杆所面向的内壁表面的过渡部的倒角。

替代地，衬垫表面可构造在引导件接触部52的径向外部中。

因而，保护件10沿径向被引导出气缸的端面11或引导件4，并当保护件10受到轴向力F时，减小了保护件10的弯曲的风险。

衬垫表面可形成于绕保护件10行进的部分上。

气体弹簧1还可包括安全装置，安全装置构造为在超行程的情况下从气缸2排出过量压力，且其中，保护件10进一步轴向地延伸出气体弹簧1的安全行程，使得保护件10在安全装置被致动前将施加至保护件的轴向力F传递至引导件4和气缸壁5。

安全行程可被限定为活塞杆3的部分行程，在该部分行程期间，(在气缸2的顶部或底部中的)某些安全装置被致动。安全行程可包括某些部分随活塞杆3运动，诸如是例如图1中所示的突出引导件4的情形。

优选地，保护件可在安全行程的开始前被致动。在此，保护件的行程可构成为安全行程的100％－300％、优选150％－200％。

安全装置可为例如在EP 2177783 A2和WO 2010/102994 A1中所示的类型或为在EP 0959263 B1中所示的类型。

在图4a－4c中示出了设置有保护件10的气体弹簧1的局部剖视图。在这些图中，示出了设置有特定的保护件10的气体弹簧10的在EP 2177783 A2和WO 2010/102994 A1中所示类型的触发超行程保护件的过程。在图4a中，看见保护件10固定在引导件4中的凹部内。保护件10在径向敞开的间隙6上方径向地延伸。图4b中，当轴向力F施加至保护件10时，保护件10沿轴向被压缩且将一部分力F传递至引导件4而将一部分力传递至气缸壁5和/或气缸2的轴向端面11，于是引导件被卸载。在图4c中，传递至引导件的力已变得大到使得引导件4已被推入气缸，且气缸2与引导件4之间的静态密封件30(O形圈)已经穿过管道内部的槽，其中，超行程保护件已被触发且气体已以受控的方式漏出。

当使得气体弹簧1无压力时，为了引导件4应在气缸2中被推下并终止于气体可经过的位置，没有消耗更多的力，这可导致弹簧2不能在保养后被再充填。

保护件10的构造使得：如果发生超行程，则保护件10不阻止气体弹簧1致动其超行程保护件，但确保这不非必要地被触发。保护件10可构造使得其可在引导件4上产生扩张力。因而，保护件10相对于引导件4的固定必须使得其可沿与压缩方向相反的方向、即扩张方向吸收足够大的力。此外，必须能够通过保护件10的支承抵靠气缸壁5的那部分产生反向力，并能够通过与保护件10的径向内部和外部相连的部分传递该反向力。因而，当轴向力F被移除时，保护件10有助于将引导件4弹回至其开始位置。

保护件10可在引导件4被向下推之前应对大的载荷。保护件可布置成将施加至保护件的轴向力传递至引导件和气缸壁，轴向力的大小为1000－50000N、2500－50000N、5000－50000N、10000－50000N、20000－50000N、30000－50000N或40000－50000N。

当气体弹簧1上的载荷减小时，例如当气体被补充在弹簧1内时，保护件10有助于确保引导件4不恢复其正常位置。

以相同的方式，保护件10可用于EP 0959263B1中的超行程保护件的方案中，其中，活塞杆撞击在超行程的情况下触发的弹簧底部的插头。引导件4不必然地需要在气缸2上方突出。为了阻止触发插头，在此情形下，保护件10还可将力吸收并将力传递至引导件4和气缸壁5。

上述用于气体弹簧1的安全方法可包括将压缩轴向力施加至气体弹簧1。当气体弹簧1接近沿压缩方向观察的超行程时，压缩轴向力的一部分被传递至保护件10，且此后，撞击保护件10的那部分压缩轴向力在引导件4与气缸壁5之间被传递。因而，保护件10减轻引导件4上的载荷，并延迟气体弹簧1的超行程保护件的触发，从而减小其非必要触发的风险。

该安全方法还可包括以下步骤：通过保护件10，沿与引导件4与气缸壁5之间的压缩方向相反的方向产生扩张力，并当压缩轴向力F已被移除时将引导件4返回至开始位置。