具有活塞节流的气缸活塞单元的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种气缸活塞单元，该单元包括气缸和具有至少一个纵向冲破口的活塞，该活塞在该气缸内借助于活塞杆受到引导并且相对气缸内壁而密闭，该活塞相对补偿室而界定出排挤室，其中在该补偿室中或该排挤室中设置借助于压力弹簧而得到支承的、至少相对于气缸内壁密闭的平衡活塞并且其中阀盘连同排挤室侧的活塞面一起限定了穿通路径。
【背景技术】
[0002]从EP 2 006 480 B1中已知一种这类的气缸活塞单元。在活塞杆的塞入过程中，该单元具有有限的阻尼功率。
【发明内容】
[0003]因此本发明的目的是开发一种具有高阻尼功率以及高制动功率的气缸活塞单元。
[0004]该目的通过主权利要求中的特征而达到。为此，穿通路径的横截面积与穿通路径长度的倒数以及该穿通路径分界面的平均粗糙度值&的倒数相乘后小于50。
【附图说明】
[0005]本发明的其他细节可从从属权利要求以及下文对示意性示出的实施方式的描述中得出。
[0006]图1示出了气缸活塞单元的纵截面；
[0007]图2示出了根据图1的气缸活塞单元的细节；
[0008]图3示出了具有贴紧的阀盘的活塞的侧视图；
[0009]图4示出了具有提升的阀盘的活塞的侧视图；
[0010]图5示出了活塞杆以及具有槽形通道的活塞；
[0011]图6示出了活塞杆以及具有螺旋状的活塞面的活塞的截面；
[0012]图7示出了具有阀盘的、根据图6的活塞的细节
[0013]图8示出了活塞杆以及具有螺旋形通道的活塞；
[0014]图9示出了具有端侧的小节的活塞的截面；
[0015]图10示出了活塞杆和具有粗糙的活塞端面节段的活塞。
【具体实施方式】
[0016]图1示出了一种气缸活塞单元(10)，该活塞气缸单元例如作为用于对线性运动的物体减速的液压阻尼器而使用。在图2中示出了这样类型的气缸活塞单元(10)的细节。该气缸活塞单元(10)包括气缸(11)，借助于活塞杆(51)而引导的活塞￠1)能够在该气缸中移动。盘形的活塞(61)在其圆周面(62)上具有环形槽(63)，密封件(64)—例如0形环(64)—位于该环形槽内。该0形环￠4)紧贴无凹槽的气缸内壁(12)并且将活塞(61)相对于该活塞内壁密封。活塞杆(51)以径向间隙穿过气缸盖罩(13)而从气缸(11)突出。活塞杆头(52)在本实施例中具有环绕的环形槽(53)。能够将气缸盖罩(13)例如借助于定位横档固定在气缸(11)中。环形的插入挡板(16)确保了气缸盖罩(13)在轴向上的位置。该气缸盖罩(13)在本实施例中包括处于外侧的壳体(14)，例如保护壳。在凹形构造的气缸顶(17)处设置可弹性变形的容纳夹头(18)。
[0017]在该气缸内室(19)中该活塞(61)将排挤室(91)与补偿室(92)中分隔开。在本实施例中，排挤室(91)设置在活塞￠1)远离活塞杆(51)的一侧，而补偿室(92)位于活塞杆侧。但是也可以考虑的是，将排挤室(91)设置在活塞杆侧并将补偿室(92)设置在远离活塞杆(51)的一侧。活塞杆(51)能够由热塑性的材料或热固性的材料、金属原料等制成。在本实施例中，活塞杆的直径为活塞￠1)的直径的30%至35%之间。
[0018]在气缸(11)的补偿室(92)中设置能够移动的平衡活塞(31)。在图1和图2的示图中平衡活塞(31)在活塞杆(51)上留有间隙(32)。在平衡活塞(31)和气缸盖罩(13)之间设置可弹性变形的部件(33)，例如压力弹簧(33)。该压力弹簧(33)围绕活塞杆(51)并且支承在平衡活塞(31)上以及气缸盖罩(13)的环形槽(21)中。该压力弹簧(33)的外直径从弹簧两个终端向着弹簧中央而增大。外部的弹簧引导部(22)构成了对于平衡活塞
(31)的冲程限制部(23)。压力弹簧(33)可以构造为螺旋弹簧、盘形弹簧、弹性体等。
[0019]该平衡活塞(31)在其向着活塞(61)的一侧具有引导环(34)。该引导环包围密封件(36)的接纳轴颈(35)。该套筒状的密封件(36)具有至少近似于长方形的、带有指向活塞(61)方向的环形槽(37)的横截面。外侧的密封件区段(38)带有另设置在圆柱形圆周面(39)的、环形外侧密封凸部(41)。该密封凸部(41)在图1和图2的示图中压紧在气缸
(11)的扩张区段(25)的内壁(24)处。相对于在活塞(61)的区域(26)中的气缸内直径，气缸(11)的扩张程度例如为8%。
[0020]内侧的密封件区段(42)具有圆柱形内壁(43)，该内壁具有向内指向的、环形的密封凸部(44)。相对于密封件(36)在活塞侧的端侧，下方的密封件区段(42)的端侧向平衡活塞(31)的方向偏移了密封件(36)的长度的10%。在安装的状态下，内部的密封凸部
(44)压紧在活塞杆(51)的圆周面(54)处。这两个密封凸部(41，44)在纵向(93)上相对彼此偏移地设置。
[0021]活塞￠1)固定在活塞杆(51)上。例如，该活塞与该活塞杆形状配合地啮合、粘合等。不过，这两个部件也能够以力配合、材料接合等方式相互连接到一起。也能够在活塞杆
(51)上模制该活塞(61)。该活塞(61)的圆周面(64) —相对于环形槽(63)的两侧而言一构造为圆柱形。该活塞(61)的直径在本实施例中为7.35毫米。
[0022]在活塞(61)中例如设置三个纵向(93)取向的冲破口(65)，参见图2、图5和图6。该冲破口将面向活塞杆(51)的活塞杆连接侧￠6)与活塞端面￠7)连通起来。这些纵向冲破口 ￠5)在本实施例中分别具有肾形横截面并且处在同一个分度圆(Teilkreis)上。这些纵向冲破口 ￠5)在活塞端面(67)上截止在环形通道￠8)中，该环形通道与活塞中心线(69)共轴。在相对于气缸活塞单元(10)的纵向(93)的法向平面中的纵向冲破口(65)的横截面的总和在本实施例中是在相同平面中的活塞￠1)的横截面的9.5%。所述的横截面的总和可以是活塞(61)的横截面的3%至15%。
[0023]该活塞端面(67)包括在环形通道(68)内部设置的内部表面(71)以及设置在环形通道(68)外部的外部表面(72)。在图1-5的实施例中，这两个表面(71，72)都处于同一平面上。
[0024]在图3-5的示图中，在活塞端面(67)的外部表面(72)中冲压出通道(73)。该通道在本实施例中具有0.16毫米的深度并且具有0.2毫米的宽度。该通道将环形通道(68)与圆周面￠2)连通起来。在此，该通道(73)的深度相应于该环形通道￠8)的深度。该通道(73)与相对于活塞中心线(69)的假想的半径成45度角。在该实施例中，通道底面(76)的平均粗糙度值艮以及在该通道(73)的侧面的限制表面(77)的平均粗糙度值RaS 1.6微米。
[0025]在该活塞端面￠7)上的中央模制从该活塞端面突出来的滑动轴颈(74)。该滑动轴颈(74)支承阀盘(81)，该阀盘能够在两个最终位置(82，83)之间、以活塞(61)的纵向(93)相对于该活塞移动。参照图3，在其中一个最终位置(82)上，阀盘(81)贴紧活塞端面
(67)。参照图4，在该阀盘(81)与活塞端面￠7)存在间距的第二个最终位置(83)上，提升保险(84)避免了阀盘(81)的掉落。
[0026]在本实施例中，阀盘(81)具有例如0.2毫米的等厚度并且在一个垂直于所述纵向(93)的平面上具有环形横截面。该阀盘(81)例如由可弹性弯曲的材料制成。面向活塞(61)的活塞侧的表面(85)具有例如与通道(73)的底面(76) —样的平均粗糙度值Ra。不过，该活塞侧的表面也可以至少局部地具有更高或更低的平均粗糙度值Ra。该阀盘(81)也能够在所述的平面上具有三角形、多边形、矩形等形状的横截面。在所示出的实施例中阀盘
(81)比活塞端面(67)小。在图1-4的示图中阀盘(81)的直径是活塞(61)的直径的86%。由阀盘(81)覆盖的通道(73)的长度为1.14毫米。由通道(73)以及阀盘(81)限定的空间在下文中称为穿通路径(95)。
[0027]由穿通路径(95)的横截面乘以穿通路径(95)长度的倒数以及限定该穿通路径(95)的表面的平均粗糙度值Ra，得出一个无量纲参数。在本实施例中该无量纲参数为17.5。这个值能够在0至50之间的区间内。在这里描述的实施例中，这个值在1至40之间。为了算出这个参数，将由活塞端面￠7)以及阀盘(81)所界定的所有穿通路径(95)的单个值相加。作为平均粗糙度值Ra使用根据面积比例而加权的、穿通路径(95)的限制表面的单个平均粗糙度值Ra，E的平均粗糙度值。
[0028]该通道(73)也可以设置在阀盘(81)上。也可以考虑，在活塞侧冲压一个通道(73)以及例如与之偏移地在阀盘(81)上冲压一个通道(73)。也可以考虑更多的通道。就此这样对这些通道(73)的偏移进行选择，S卩，使这些通道在活塞端面￠7)上的俯视图中的投影并不重叠。为了固定相对于气缸纵轴(27)的角度的位置，可以使固定轴颈(74)和/或阀盘(81)具有扭转止动器。
[0029]为了气缸活塞单元(10)的组装，使该活塞(61)与活塞杆(51)例如形状配合地咬合定位以及在需要的情况下粘合并将活塞密封件出4)安装在活塞￠1)上。此外，将阀盘(81)套装在活塞￠1)上并且借助于提升保险(84)而固定。用液压液体(94)来填充具有在装配情况下例如指向上方的打开的气缸头(28)的气缸(11)，例如填充至该气缸内室
(19)的30%。将具有活塞￠1)和活塞杆(51)的该装配部件以活塞￠1)在前的方式插入该气缸(11)中。随后将平衡活塞密封件(36)和平衡活塞(31)推进在活塞杆(51)上。在将弹簧(33)推进在活塞杆(51)上后，将气缸盖罩(13)推进在活塞杆(51)上并固定在气缸(11)内。
[0030]在装配气缸活塞单元(10)之后，借助于容纳夹头(18)将气缸(11)固定在能够彼此相对移动的两个构件中的一个上。活塞杆(51)以其环形槽(53)啮合入这两个构件中的第二个中或者在实施为冲击阻尼器的情况下撞击该构件。
[0031]如果这两个能够彼此相对移动的构件相向移动，该活塞杆(51)向着气缸顶(17)的方向负载。该活塞￠1)向液压油(94)挤压，其中将在滑动轴颈(74)上能够线性移动的阀盘(81)向活塞端面￠7)挤压。就此，环形通道￠8)与排挤室(91)的连通路减小为穿通路径(95)。较长的长度(在图5中所示的穿通路径(95)比径向设置的穿通路径要长出25% )以及穿通路径(95)较小的横截面对沿着该穿通路径(95)挤出的油构成了高阻力。对油的流动速度极大程度地抑制。从排挤室(91)排挤出的油(94)经环形通道￠8)到达纵向通道￠5)中并且通过穿过该通道供给至补偿室(92)。
[0032]在补偿室(92)中该油挤压密封件(36)