KR20010062834A

KR20010062834A - 저충격 가스 스프링

Info

Publication number: KR20010062834A
Application number: KR1020000085062A
Authority: KR
Inventors: 스탠퀴스트즈벤
Original assignee: 다이볼트 마이클 씨.; 다이볼트 인터내셔날 인코포레이티드
Priority date: 1999-12-30
Filing date: 2000-12-29
Publication date: 2001-07-07
Also published as: BR0006219A; CA2329588A1; DE60015486T2; DE60015486D1; US6491143B1; MXPA00012674A; EP1113185A2; EP1113185A3; JP2001234966A; EP1113185B1

Abstract

메인 가스챔버, 제 2 가스챔버 및 밀봉표면을 가진 가스 스프링은 피스톤 로드의 행정 동안에, 서로 대항하는 방향으로 피스톤 로드상에 작용하는 힘을 각각 제공하는 두개의 분리된 가스챔버를 제공하기 위해 그들 사이에 가스밀봉을 형성하여 피스톤 로드상의 알짜힘을 감소시킨다. 피스톤 로드가 완전히 확장된 위치에 가까이 있을 때 밀봉표면은 가스밀봉을 제공하고 피스톤 로드가 완전 확장된 위치로 이동하는 방향에서 피스톤 로드상의 알짜힘은 아주 작다. 따라서, 상호작용하는 표면이 가스밀봉을 종료시키기 위해 변위될 때까지, 피스톤 로드를 완전 확장된 위치로부터 처음으로 이동시키기 위해 단지 작은 힘이 요구된다. 이것은 완전히 확장된 피스톤 로드의 초기작동에 따라 프레스 램에 가해지는 충격과 충격력을 크게 감소시킨다. 또한 피스톤 로드 조립체가 완전히 확장된 위치로 복귀하는 속도를 제어하는 제 2 시일조립체가 제공될 수 있다. 가스밀봉이 종료된 후, 가스 스프링은 일반적으로 피스톤 로드상에 작용하는 단일 가스압력를 가진 통상적인 가스 스프링처럼 기능하며 피스톤 로드를 변위시키는 램의 힘에 대항하여 피스톤 로드를 확장된 위치쪽으로 가압한다.

Description

저충격 가스 스프링{LOW IMPACT GAS SPRING}

본 발명은 가스 스프링에 관한 것이며 보다 상세하게는 적어도 피스톤 로드 조립체의 행정 동안에 스프링의 피스톤 로드 조립체를 가로질러 알짜힘(net force)을 감소시키도록 구성된 가스 스프링에 관한 것이다.

가스 스프링은 공지되어 있으며 판재 스탬핑작업을 위한 프레스의 다이에 사용되었다. 통상적인 가스 스프링은 가스챔버를 가지고 있는데, 이 챔버는 가스 스프링의 피스톤과 피스톤 로드상에 힘을 제공하는 압축가스를 수용함으로써 피스톤과 피스톤 로드를 확장된 위치로 가압하며 확장된 위치로부터 수축된 위치로 피스톤과 피스톤 로드의 이동을 저지한다. 가스 스프링의 케이싱에는 다양한 리테이너와 시일이 구비되어 피스톤과 피스톤 로드를 케이싱안에 유지하며 가스챔버로부터 가압가스의 누출을 방지한다.

작업물을 냉간성형하는 프레스에 의해 다이가 폐쇄될 때 일반적으로 복수의 가스 스프링은 판재 작업물과 맞물리는 다이 조립체의 바인더 링 또는 클램프 링을 항복가능하게 가압한다. 일반적으로 프레스는 토글 링크장치 또는 크랭크를 가진 기계적인 구동기구 및 맞물져진 기어를 가지고 있어 다이를 개폐하기 위해 베드에 대하여 프레스 램을 전진 및 수축시킨다. 기계적인 구동기구를 가진 프레스에서 기구의 기계적인 강점은 램의 위치에 따라 변화하며 램이 완전히 전진된 또는 확장된 위치에 도달하여 다이를 완전히 폐쇄하고 작업물을 성형할 때 급격히 증가한다. 램이 중간 행정위치로부터 전진할 때, 프레스에 의해 생성된 최대 순간힘과 기계적인 강점은 상대적으로 낮다.

프레스의 램이 중간 행정위치에 있을 때, 피스톤과 가스 스프링의 로드는 완전히 확장된 위치에 있으며 램이 완전 확장된 위치에 도달하기 훨씬 전에 처음으로 수축된 위치쪽으로 이동된다. 결과적으로, 가스 스프링은 램이 완전히 수축된 위치로부터 다이를 폐쇄하는 전진된 위치쪽으로 램의 초기이동 동안에 프레스가 생성할 수 있는 최대힘과 관련된 상대적으로 큰 힘 또는 부하를 프레스의 구동기구에 처음으로 적용한다. 더욱이, 가스 스프링에 의해 생성된 저항을 극복하고 작동하기 시작하기 전에 프레스의 기계적인 구동기구는 이미 램과 반쯤 부착된 다이를 이동시키고 가속하기 때문에, 가스 스프링의 작동 또는 초기 충격은 프레스의 구동기구상에 단기간의 강한 충격력 스파이크를 야기하여 프레스의 사용수명을 상당히 단축시키고, 프레스 유지 및 수리비용을 상당히 증가시키며 몇몇 경우에는 더욱 급격하고 심각하게 프레스의 구동기구를 손상시킨다.

유사하게, 작업물이 성형된 후 폐쇄된 다이의 개방 동안에, 가스 스프링은 프레스의 구동기구에 피스톤 로드가 완전히 확장될 때 갑작기 종료되는 상당한 힘을 가하는데 구동기구상의 부하에 급격한 변화가 생성된다. 이러한 급격한 힘의 변화는 또한 프레스를 손상시키고 동시에 다이 구성요소의 관성에 의해 바인더 링의 튕김 또는 진동이 야기된다. 가스 스프링은 부품이 만들어 진 후 튕김의 정도를 감소시킨다.

가스 스프링의 피스톤 로드 조립체의 행정 동안에 한쌍의 밀봉표면을 가진 가스 스프링은 가스 스프링의 메인 가스챔버로부터 분리된 제 2 가스챔버를 형성하기 위해 그들 사이에 가스밀봉을 형성한다. 각각의 가스챔버는 압력하의 가스를 포함하고 있으며 일반적으로 대항하는 방향으로 피스톤 로드 조립체상에 작용하는 힘을 제공하여 피스톤 로드 조립체상의 알짜힘을 감소시킨다. 바람직하게는, 피스톤 로드 조립체가 완전 확장된 위치에 가까이 있을 때 밀봉표면은 가스밀봉을 제공하며 피스톤을 가로질러 상이한 힘은 피스톤 로드 조립체를 확장된 위치로 이동하는 방향에서 단지 작은 알짜힘을 생성한다. 따라서, 피스톤 로드 조립체를 확장된 위치로부터 수축된 위치쪽으로 최초로 이동시키는데 크게 감소된 힘이 요구된다. 이것은 가스 스프링의 이동에 대한 초기 저항과 가스 스프링의 피스톤 로드의 초기 작동에 따른 프레스 램에 분배되는 충격력 또는 충격을 감소시킨다. 가스밀봉이 종료된 후, 가스 스프링은 일반적으로 피스톤 로드상에 작용하는 압축가스를 제공하고 피스톤 로드를 변위시키는 프레스 램의 힘에 대항하여 피스톤 로드 조립체를 확장된 위치쪽으로 가압하는 단일 가스챔버를 가진 통상적인 가스 스프링처럼 기능한다.

바람직하게는, 복귀 행정 동안과 밀봉표면 사이에 밀봉이 최초로 형성된 후, 제 2 가스챔버안의 가스는 피스톤 로드 조립체가 확장된 위치쪽으로 더욱 이동함에 의해 압축되어 메인 가스챔버와 비교하여 제 2 가스챔버안에 더 높은 가스의 압력이 생성된다. 제 2 가스챔버안의 가스는 메인 가스챔버안의 가스보다 상당히 작은 표면적에 작용하고 따라서, 제 2 가스챔버안의 보다 높은 압축가스는 증가된 힘을 제공하여 피스톤 로드 조립체상의 알짜힘을 감소시킨다.

제 1 실시예에서, 바람직하게는 제 1 밀봉표면은 피스톤 로드 조립체를 가스스프링의 케이싱내에 유지하는 정지표면을 가진 리테이너에 형성된다. 제 2 밀봉표면은 피스톤 로드 조립체에 의해 지지되는 슬리브에 의해 형성되며, 슬리브에 의해 지지된 O-링과 같은 환형상 밀봉부재에 의해 형성되는데 밀봉표면 사이에 가스밀봉을 제공한다. 다른 실시예에서, 제 1 밀봉표면은 가스 스프링의 케이싱의 내부표면에 의해 형성된다. 또 다른 변경의 경우에, 제 2 밀봉표면은 피스톤 및/또는 피스톤 로드와 일체로 형성될 수 있다. 어떤 형태에서도, 밀봉표면은 메인 가스챔버로부터 분리된 제 2 가스챔버를 형성하는 가스밀봉을 제공하는데, 이것은 확장된 위치와 수축된 위치 사이의 피스톤 로드 조립체 행정의 위치에서 개시되며 조립체의 확장된 위치까지 계속된다. 바람직하게는, 제 2 가스챔버는 제 1 가스챔버와 비교하여 상대적으로 작아 가스밀봉이 개시된 후 압축되는 가스의 체적을 감소시켜 가스 스프링의 온도 증가를 제한한다.

다른 실시예에서, 한쌍의 제 2 밀봉표면이 구비되어, 밀봉표면이 서로 맞물려질 때, 분리된 가스챔버를 형성하여 피스톤 로드 조립체가 완전히 확장된 위치쪽으로 인접하여 이동할 때 피스톤 로드 조립체의 속도를 감소시킨다. 피스톤 로드 조립체의 보다 느린 이동은 확장된 위치쪽으로 피스톤 로드 조립체의 이동으로부터 완전 확장된 위치에서의 피스톤 로드 조립체의 정지된 또는 정적상태로의 보다 부드럽고 또한 보다 민감한 변환을 제공한다. 이로 인해 프레스 램이 피스톤 로드 조립체의 복귀 행정에서 피스톤 로드상의 바인더 링으로부터 제거되거나 또는 해제된 후에 바인더 또는 클램프 링과 바인더 링상의 성형된 작업물의 튕김을 감소시키거나 또는 제거한다. 부가적으로, 튕기는 바인더 링과 작업물 및 피스톤 로드 조립체의 이동을 제한하고 피스톤 로드 조립체의 완전히 확장된 위치를 형성하는 가스 스프링내의 금속과 금속 접촉에 의해 야기되는 소음을 크게 감소시킨다. 더욱이, 바인더 링과 작업물의 튕김에 의해 앞서 야기되었던, 바인더 링에 대한 성형된 작업물의 오정렬을 감소시키거나 또는 제거하여 다음에 이어지는 성형제품의 취급을 용이하게 한다.

본 발명의 목적, 특성 및 장점은 피스톤 로드 조립체를 확장된 위치로부터 최초로 변위시키는 감소된 힘을 요구하는 가스 스프링을 제공하는 것을 포함하며, 적어도 피스톤 로드 조립체가 확장된 위치쪽으로 이동 및 인접할 때 피스톤 로드 조립체의 속도를 감소시키고, 피스톤 로드 조립체가 처음으로 가스 스프링에 맞물릴 때 프레스상에 충격력 또는 충격을 감소시키고, 프레스와 가스 스프링에 대한 손상을 감소시키고, 프레스와 가스 스프링의 사용수명을 늘려주고, 사용시에 프레스의 소음을 감소시키고, 사용시에 가스 스프링의 소음을 감소시키고, 프레스에 의해 성형된 작업물의 오정렬과 진동을 감소시키고, 피스톤 로드 조립체의 복귀 행정 이후에 작업물과 바인더 링의 튕김을 감소시키거나 또는 제거하고, 상대적으로 낮은 가스 스프링 작동온도를 유지하고, 유지보수가 쉽고, 상대적으로 간단한 설계와 경제적인 제조와 조립의 신뢰성과 내구성이 있으며 사용수명이 길고 유용함을 가지고 있다.

도 1 은 피스톤 로드 조립체가 수축된 위치에 있는 것을 나타낸 본 발명에 따른 가스 스프링의 단면도,

도 2 는 피스톤 로드 조립체가 중간의 위치에 있는 것을 나타낸 가스 스프링의 단면도,

도 3 은 피스톤 로드 조립체가 확장된 위치에 있는 것을 나타낸 가스 스프링의 단면도,

도 4 는 도 1의 원으로 둘러싸인 부분(4)의 확대부분 단면도,

도 5 는 밀봉표면의 맞물림을 도시한 확대부분 단면도,

도 6 은 제 1 밀봉표면의 변경의 확대부분 단면도,

도 7 은 본 발명에 따른 피스톤 로드의 변경의 측면도,

도 8 은 본 발명의 가스 스프링의 변경 실시예의 부분단면도,

도 9 는 피스톤 로드 조립체의 이동거리의 함수로서의 힘의 그래프,

도 10 은 종래기술 가스 스프링의 피스톤 로드 조립체의 이동거리의 함수로서의 힘의 그래프,

도 11 은 가스 스프링의 가스챔버의 압력을 나타낸 피스톤 로드 조립체의 이동거리의 함수로서의 압력의 그래프를 나타낸 도면,

도 12 는 도 1의 피스톤 로드 조립체의 평면도,

도 13 은 피스톤 로드 조립체가 확장된 위치에 있는 것을 나타낸 본 발명의 제 2 실시예에 따른 가스 스프링의 단면도,

도 14 는 피스톤 로드 조립체가 확장된 위치에 인접하고 멀어지는 것을 나타낸 도 13의 가스 스프링의 단면도,

도 15 는 피스톤 로드 조립체가 수축된 위치쪽으로 더욱 이동된 것을 나타낸 가스 스프링의 단면도,

도 16 은 피스톤 로드 조립체가 완전히 수축된 위치에 있는 것을 나타낸 가스 스프링의 단면도,

도 17 은 복귀 행정 동안에 확장된 위치쪽으로 물러나는 피스톤 로드 조립체를 도시한 가스 스프링의 단면도,

도 18 은 도 17의 원으로 둘러싸인 부분(18)의 확대부분 단면도,

도 19 는 피스톤 로드 조립체의 바람직한 실시예를 이용하며 복귀 행정 동안에 피스톤 로드 조립체가 확장된 위치쪽으로 더욱 이동한 것을 나타낸 가스 스프링의 단면도,

도 20 은 종래기술의 가스 스프링과 본 발명에 따른 가스 스프링을 비교한 피스톤 로드 조립체의 이동거리의 함수로서의 힘의 그래프, 및

도 21 은 본 발명의 제 3 실시예에 따른 가스 스프링의 단면도.

(실시예)

보다 상세하게 도면을 참조하면, 도 1 내지 3은 본 발명을 구현한 것이며 확장 및 수축위치 사이에서 왕복운동을 위해 대체로 원통형 케이싱(14)내에 수용된 피스톤 로드 조립체(12)를 가진 가스 스프링(10)을 나타내고 있다. 메인 가스챔버(16)는 케이싱(14)과 피스톤 로드 조립체(12) 사이에 부분적으로 형성되며 확장위치로 항복가능하게 가압하는 피스톤 로드 조립체(12)상에 작용하는 가압가스를 수용한다. 처음으로 피스톤 로드(18)를 수축하는데 요구되는 힘과 복귀 행정의 끝에 바로 인접한 복귀하는 피스톤 로드에 의해 생성된 힘은 끼워지는 시일조립체(21)에 의해 메인 가스챔버(16)로부터 간헐적이며 주기적으로 밀봉된 제 2 가스챔버(20)(도 2 와 3)에서 가스의 압축에 의하여 상당히 감소된다.

다이 조립체와 프레스에 의해 스탬핑 또는 성형되는 판재 블랭크 또는 다른 작업물과 맞물리는 다이 조립체의 클램프 링 또는 바인더 링을 항복가능하게 가압할 때 각각의 가스 스프링의 피스톤 로드(18)가 프레스의 램에 의해 작동되도록 복수의 가스 스프링(10)이 기계적인 프레스에 배치될 수 있다. 프레스는 편심적인 것이 될 수 있으며, 예를들면 크랭크 또는 토글형 기계 프레스이다. 바람직하게는, 피스톤 로드(18)의 초기 수축작동에 따른 프레스 램에 가해지는 힘과 또한 복귀 행정에 따라 프레스 램이 피스톤 로드(18)로부터 분리될 때의 힘은 스프링(10)의 제 2 가스챔버(도 2와 3)에서 가스의 압축에 의해서 감소되는데 이것은 메인 가스챔버(16)에서 가스의 가압력에 반대로 힘을 제공한다. 바람직하게는, 적어도 피스톤 로드 조립체(12)의 행정 동안에 제 2 가스챔버(20)는 시일 조립체(21)에 의해 메인 가스챔버(20)로부터 밀봉된다.

케이싱(14)은 원주방향으로 연속적인 측벽(30)과 바람직하게는 측벽(30)과일체로 형성된 베이스(32)를 가진 한쪽이 개방된 관형상 부재이며 케이싱(14)의 한 단부는 폐쇄되어 있다. 케이싱(14)의 내부표면(34)은 와이어 링 리테이너(38)를 위한 쇼울더 또는 정지표면을 제공하는 환형상 홈(36)을 갖고 있다. 메인 가스챔버(16)내로 가스가 들어가도록 하기 위해, 베이스(32)안의 통로(40)에 또는 케이싱(14)안의 다른 곳에 충전재 밸브(39)가 수용된다. 가스 스프링(10)의 장착 및 배치를 용이하게 하기 위해, 이격된 원주상의 홈(41,42)이 가스 스프링(10)의 외부에 형성된다.

피스톤 로드 조립체(12)는 길다랗고 대체로 원통형인 피스톤 로드(18), 피스톤 로드(18)의 홈(48)에 수용된 분할 리테이너 링(44) 및 함께 이동하도록 피스톤 로드(18)에 의해 지지되며 링(44)상에 솟은 환형상 슬리브(46)를 포함하고 있다. 도 4에 도시된 바와 같이, 슬리브(46)는 피스톤 로드(18)의 홈에 수용되며 슬리브(46)의 오목부의 쇼울더(54)상에 지탱되는 분할 링(52)에 의해 로드상에 유지된다. 피스톤 로드(18)는 케이싱(14)의 개방 단부 밖으로 뻗어 있고 도 1 에 도시된 바와 같이, 바람직하게는 완전히 수축된 위치에서 케이싱(14)의 개방단부를 지나 또는 약간 위로 뻗어서 프레스 램 또는 클램프 링이 케이싱과 맞물리지 않게 한다.

리테이너 링(44)은 피스톤 로드(18)상에 링(44)을 유지하기 위해 피스톤 로드(18)의 홈(48)안에 단단히 수용되게 구성된 방사상의 안쪽으로 뻗은 쇼울더(56)를 가진 환형상 분할 링이다. 바람직하게는 링(44)의 외부 주위에 원주상 홈(58)은 케이싱(14)의 내부표면(34)에 미끄럼가능하게 맞물리는 환형상 가이드돌출부(60)을 수용하여 케이싱(14)내에서 축방향의 왕복운동하도록 피스톤 로드 조립체(12)를 안내한다. 바람직하게는 링(44)은 슬리브(46)가 수용되는 대체로 평탄한 면(62)을 가지고 있다.

바람직하게 슬리브(46)는 슬리브(46)와 피스톤 로드(18) 사이에 가스밀봉을 제공하는 O-링과 같은 밀봉부재(68)를 수용하도록 구성된 내부 표면에 형성된 홈(66)을 가진 대체로 원통형 측벽을 가진 대체로 환형상이다. 슬리브(46)의 감소된 직경 단부(70)는 리테이너(26)를 맞물리기 적합하게 된 방사상 외부로 뻗은 쇼울더(72)를 형성하여 피스톤 로드 조립체(12)의 운동을 제한한다. 슬리브(46)의 확대된 직경 베이스(76)에 형성된 원주상 홈(74)은 O-링과 같은 밀봉부재(78)를 수용한다. 도 12에 잘 도시된 바와 같이, 플랜지(25)는 적어도 한곳에 그리고 바람직하게는 복수의 장소에 노치(77)를 가지고 있어 가스 스프링의 복귀 행정시 O-링(78)의 밀봉이 밀리는 것을 방지한다. 바람직하게 O-링(78)은 베이스(76)의 외부로부터 방사상 밖으로 뻗어 있으며 가스밀봉을 제공하기 위해 제 1 밀봉표면(22)과 맞물려 끼워지게 구성된 제 2 밀봉표면(24)을 형성한다. 메인 가스챔버(16)가 처음으로 압축가스로 채워질 때 압축가스가 제 2 가스챔버(20)로 들어가는 것을 허용하기 위해 체크 밸브(80)는 슬리브(46)의 통로(82)를 통해 가스유동을 선택적으로 허용하며 피스톤 로드 조립체(12)는 밀봉표면(22,24) 사이에 가스밀봉을 제공하는 확장된 위치로 이동한다. 압축가스가 제 2 가스챔버(20)내로 유동하는 것을 허용하는 것은 피스톤 로드 조립체(12)의 초기 행정 동안에 제 2 가스챔버에 가스압력이 생성되는 것을 방지하는데, 이것은 메인 가스챔버(16)안의 가스압력보다 작다. 피스톤 로드 조립체(12)가 수축된 위치에 있을 때 만약 압축가스가 가스 스프링에 더해지면, 밀봉표면(22,24)이 맞물리지 않기 때문에 체크 밸브(80)는 필요하지 않으며 메인 및 제 2 가스챔버(16,20)를 통해 가스가 유동할 수 있다.

리테이너(26)는 피스톤 로드(18)가 수용되는 보어(84), 밀봉표면(22,24)이 가스밀봉을 제공할 때 제 2 가스챔버(20)를 부분적으로 형성하는 제 1 카운터보어(86), 슬리브(46)의 단부(70)를 수용하는 클리어런스를 제공하는 제 2 카운터보어(88), 및 슬리브(46)의 제 2 밀봉표면(24)과 맞물림가능한 원주상의 제 1 밀봉표면(22)을 형성하는 제 3 카운터보어(90)를 갖고 있다. 완만하고 제어된 압축과 원통형 밀봉표면(22)내로 시일(24)의 들어감과 거기로부터의 빠짐은 인접한 방사상 외부로 테이퍼진 또는 확대된 표면(91)에 의해 제공된다. 리테이너(26)의 한 단부에 형성된 감소된 직경의 단부(92)는 케이싱(14)내에 리테이너(26)를 유지하기 위해 케이싱(14)의 홈(36)내에 수용된 분할 유지링(38)을 맞물리기 적합하게 된 환형상의 대체로 방사상 외부로 뻗은 쇼울더(94)를 제공한다. 리테이너의 외부의 제 2 원주상 홈(96)은 리테이너(26)와 케이싱(14) 사이의 가스밀봉을 제공하는 O-링(98)과 같은 밀봉부재를 수용한다.

바람직하게는, 환형상이며 원주상으로 연속적인 시일(100)은 리테이너(26)의 제 1 카운터보어(86)내에 수용되며 가스밀봉을 제공하기 위해 피스톤 로드(18)의 외부 직경보다 다소 작은 내부직경을 가지고 있다. 베어링(102)은 밀봉부재(100)의 축방향의 외부로 리테이너의 또 다른 카운터보어(104)에 수용되어 미끄럼가능하게 맞물리며 왕복운동할 때 피스톤 로드(18)를 안내한다. 환형상이며 원주상으로 연속적인 와이퍼(106)는 베어링(102)의 외부의 오목부에 수용되어 피스톤 로드(18)로부터 오염 요인물을 제거하며 이에따라 가스 스프링(10)이 오염되거나 지저분해 지는 것을 방지한다.

사용시에, 대표적으로 하나 또는 통상적으로 복수의 가스 스프링(10)이 가스 스프링의 확장된 로드(18)의 단부상에 얹혀진 작업물 클램핑 링 또는 바인더 링과 함께 다이 조립체에 수용된다. 다이 조립체는 프레스에 수용되는데 한 다이는 베드에 부착되고 다른 다이는 프레스의 램에 부착된다. 프레스는 토글식이며 편심의 크랭크 및 맞물린 기어 또는 램을 구동하는 다른 기계 메카니즘을 가질 수 있다. 램이 완전히 수축된 위치로부터 전진될 때, 클램프 링은 성형될 금속 블랭크와 맞물리게 가스 스프링에 의해 가압되고 다음에 다이가 블랭크를 성형하거나 스탬핑하는 완전히 폐쇄된 위치로 이동될 때 가스 스프링의 로드는 수축되며 램이 완전히 확장된 위치로 이동될 때 부품을 성형한다.

성형 행정 동안에 완전히 확장된 위치로 프레스 램의 이동은 피스톤 로드 조립체(12)상에 작용하는 메인 가스챔버(16)안의 압축가스의 힘에 대항하여 피스톤 로드 조립체(12)를 케이싱(14)의 베이스(32)쪽으로 변위시킨다. 바람직하게는, 가스 스프링(10)이 손상되는 것을 방지하기 위해 피스톤 로드 조립체(12)가 케이싱(14)상에 닿기 전에 프레스 램은 완전히 확장된 위치에 도달한다. 피스톤 로드 조립체(12)가 완전히 수축된 위치에 있을 때, 도 1에 도시한 바와 같이 메인 및 제 2 챔버(16,20)는 서로 연통하며 가스 스프링(10)내에 포함된 모든 가스는 동일 압력이며, 거기에는 실제로 오직 하나의 가스챔버만이 있으며, 가스는 슬리브(46) 주위에 그리고 슬리브(46)와 리테이너(26) 사이에 유동할 수 있다.

프레스 램이 복귀 행정를 시작할 때, 피스톤 로드 조립체(12)상에 작용하는 가스의 힘으로 인하여 피스톤 로드 조립체(12)는 확장된 위치쪽으로 이동한다. 최초로, 도 11에 도시한 바와 같이 피스톤 로드 조립체(12)가 수축된 위치에 있고 밀봉이 형성될 때까지, 메인 및 제 2 챔버(16과 20)는 서로 연통하고 따라서, 하나의 가스압력이 가스 스프링(10)에 존재한다. 피스톤 로드 조립체(12)의 복귀 행정의 한 지점에서, 피스톤 로드 조립체(12)가 수축된 위치로부터 완전 확장된 위치로 이동할 때, 가스밀봉을 제공하기 위해 슬리브에 의해 지지된 O-링(78)(제 2 밀봉표면(24)를 형성하는)은 리테이너(26)의 제 2 밀봉표면(22)내로 포개지고 미끄럼가능하게 맞물려 밀봉한다. 가스밀봉은 메인 가스챔버(16)로부터 제 2 가스챔버(20)를 폐쇄한다. 처음으로, 각 챔버(16,20)의 가스는 동일 압력이며 따라서 시일(78)을 가로질러 압력차는 없다. 제 2 가스챔버(20)에 갇힌 가스는 피스톤 로드 조립체(12)가 이동하고 완전 확장된 위치쪽으로 더욱 전진할 때 압축되며 그에 따라 제 2 가스챔버(20)안의 가스의 압력은 증가한다.

제 2 가스챔버(20)안의 가스는 메인 가스챔버(16)안의 가스가 작용하는 표면적보다 상당히 작은 피스톤 로드 조립체(12)의 표면적에 작용한다. 그러므로, 피스톤 로드 조립체(12)상에 작용하는 대항하는 힘과 균형을 이루기 위해서 제 2 가스챔버(20)에 상당히 큰 가스압력이 요구된다. 가스 스프링(10)은 피스톤 로드 조립체(12)가 확장된 위치에 있을 때, 제 2 가스챔버(20)가 최소 체적을 가지고, 제2 가스챔버(20)안의 가스압력이 메인 가스챔버(16)의 가스압력보다 크게 구성된다. 바람직하게는, 제 2 챔버(20)안의 가스압력은 메인 챔버(16)안의 가스압력보다 충분히 크므로 밀봉된 제 2 챔버(20)안의 가스에 의해 생성된 피스톤 로드 조립체(12)상의 힘은 메인 챔버(16)에 의해 생성된 피스톤 로드 조립체상의 대항하는 힘보다 단지 약간 작다. 그에 따른 상대적으로 작은 알짜힘은 피스톤 로드 조립체(12)를 완전 확장된 위치로 가압함으로써 슬리브(46)는 정확하고 견고하게 피스톤 로드(18)를 완전 확장된 위치에 위치시키기 위해 리테이너(26)에 맞물린다.

피스톤 로드 조립체(12)가 완전 확장된 위치에 있을 때, 밀봉된 제 2 챔버(20)안의 압축가스에 의해 생성된 상대적으로 작은 알짜힘은 완전 수축된 위치로부터 최초로 전진할 때, 프레스 램이 상대적으로 작은 힘으로 완전 확장된 위치로부터 수축된 위치쪽으로 피스톤을 최초로 이동시키는 것을 허용하며 그에 따라 가스 스프링에 의해 생성되는 램상의 최대 초기 입력 또는 부하를 크게 감소시킨다.

도 9는 가스 스프링(10)의 실제적인 실시예의 피스톤 로드 조립체(12)의 행정 또는 변위의 함수로서 알짜힘을 예시하고 있다. 종래기술 피스톤 로드의 행정의 함수로서 알짜힘의 도 10과 비교하면 동일한 최대힘을 생성하는 가스 스프링은 수축과 복귀 행정의 피스톤 로드의 행정중 최초 및 마지막 5 mm 동안의 특성과 알짜힘 곡선에 있어서 현저한 차이를 나타낸다.

도 11은 완전 확장된 위치로부터 피스톤 로드 조립체의 변위 또는 행정의 크기의 함수로서 도 9의 가스 스프링(10)의 실질적인 실시예의 제 2 챔버(20)와 메인챔버(16)에서 가스압력을 나타낸다. 피스톤 로드 조립체(12)가 완전 확장된 위치에 있을 때 밀봉된 제 2 챔버(20)에서 압축가스의 최대압력은 대략 4100 psi 이며 메인 가스챔버(16)안의 가스압력은 대략 2200 psi 이다. 특히, 표면(22,24) 사이에 밀봉이 개시되고 또한 종료되기 바로 전에, 분리된 가스챔버(16,20)에서 가스압력은 동일하며 따라서 시일(78)을 가로질러 힘의 차이는 없다. 이것은 마모를 감소시키며 가스 스프링의 수명을 늘린다.

바람직하게는, 가스 스프링(10)에서 열이 발생되는 것을 제한하기 위해서 상대적으로 작은 체적의 가스가 밀봉된 제 2 가스챔버(20)에 갇히게 되고 압축된다. 어떤 경우에든, 수축된 위치쪽으로 피스톤 로드 조립체(12)의 다음 행정는 제 2 가스챔버(20)의 체적을 증가시키고 그에 따라 제 2 가스챔버(20)에 갇힌 가스를 냉각시킨다. 그러므로, 본 발명의 가스 스프링(10)은 사용시에 종래의 가스 스프링보다 현저하게 많은 열을 발생시키지 않는다. 가스 스프링(10)의 최대열을 제한하는 것은 가스 스프링(10)의 밀봉저하를 회피하기 위해 필요하다.

도 9에 도시된 바와 같이, 확장된 위치에 있을 때 피스톤 로드 조립체(12)상의 감소된 알짜힘은 피스톤 로드 조립체(12)를 확장된 위치로부터 수축된 위치쪽으로 최초로 변위시키는 대응하는 최소힘을 생성하는 프레스를 요구한다. 도 9와 10의 비교는 또한 알짜힘이 종래기술 가스 스프링보다 훨씬 큰 로드 행정 또는 시간 주기에 걸쳐 보다 단계적으로 증가하는 것을 나타내고 있다. 이것은 피스톤 로드(18)와의 초기 맞물림 및 피스톤 로드로부터의 해제 또는 분리시에 프레스 상의 충격력 또는 큰 충격을 제거하거나 크게 감소시켜, 충격 또는 충격력으로부터프레스와 가스 스프링(10)에 대한 손상을 제거한다. 더욱이, 프레스 복귀 행정시의 피스톤 로드(18)로부터 프레스가 분리될 때 프레스에 가해진 감소된 힘은 작업물과 피스톤 로드(18) 사이의 바인더 링 또는 드로우 링의 덜컹거림 또는 진동을 감소시킴으로써 다이상의 성형된 작업물의 덜컹거림 또는 진동을 감소시킨다. 확장된 위치로부터 수축된 위치로 피스톤 로드 조립체(12)의 이동시에, 그리고 가스 스프링(10)에 단일 가스압력이 존재하게 되는 밀봉표면(22,24) 사이의 밀봉이 종료된 후에, 밀봉표면(22,24) 사이에 밀봉이 다시 개시될 때까지 가스 스프링(10)은 행정의 잔여부분 및 복귀 행정 동안에 실질적으로 종래의 가스 스프링처럼 기능한다.

변경 밀봉조립체 구성(21')은 도 6에 도시되어 있으며 슬리브(46)의 홈(74)에 수용된 O-링(122)과 같은 내부 가압링과 외부 슬라이딩 시일(120)을 가지고 있다. 시일(120)은 적합한 우레탄 재료가 될 수 있으며 밀봉시, 표면(22)과 견고한 밀봉맞물림되게 시일(12)을 방사상 외부로 가압하기 위해 O-링은 압축된다. 도 7에 도시된 변경과 같이, 피스톤 로드(18), 슬리브(46) 및 리테이너 링(44)은 단일 유닛(124)으로 모두 일체로 성형된다. 도 8에 도시된 다른 변경과 같이, 제 1 밀봉표면(22)은 바람직한 실시예의 가스 스프링(10)에서와 같이 리테이너(26)의 부분에 대항하도록 케이싱에 형성될 수 있다. 또 다른 변경예와 본 발명의 실시예는 당업자에게 분명하게 인정될 것이며 청구범위에 정의된 본 발명의 범주와 정신에서 벗어나지 않는 것이다. 가스 스프링 행정 동안에 하나의 밀봉표면을 형성하는 밸브시트와 다른 밀봉표면을 형성하는 밸브헤드와 함께 제 2 가스챔버(20)를 폐쇄하기 위해 예를 들면, 하나 또는 그 이상의 밸브가 사용될 수 있다.

(제 2 실시예)

도 13 - 19 는 개조된 환형상 슬리브(202)를 가지고 있는 본 발명에 따른 가스 스프링(200)의 제 2 실시예를 도시한 것으로, 다른 점에서는 같은 부품은 같은 부재번호를 가진 가스 스프링(10)의 제 1 실시예와 실질적으로 동일하다. 슬리브(202)는 포개지는 제 2 시일 조립체(208)의 O-링(206)이 수용되는 환형상 홈(204)를 가지고 있다. 하나 또는 그 이상의 오리피스(210)는 가스의 제어된 유동을 허용하며 그 결과 제어된 방식으로 O-링(206)을 가로질러 압력차이를 원하는 것으로 감소시킨다. 또한 하나 또는 그 이상의 유동통로(212)가 O-링(206)이 수용되는 슬리브(202)의 방사상 외부로 뻗은 부분(213)을 통해 형성되며 이들 통로(212)를 통해 가스유동은 선택적으로 허용된다.

도 14에 도시된 바와 같이, 피스톤 로드 조립체(12')가 확장된 위치로부터 수축된 위치쪽으로 이동될 때, O-링(206)은 각각의 유동통로(212)의 입구(224)로부터 이격되어 피스톤 로드 조립체(12')의 행정 동안에 시일조립체(208)를 가로질러 어떤 압력차이를 제거하거나 또는 감소시키기 위해 통로(212)를 통해서 그리고 시일조립체(208)를 가로질러 가스의 상대적으로 자유로운 유동을 허용한다. 하지만, 도 17에 도시된 바와 같이, 적어도 피스톤 로드 조립체(12')의 복귀 행정 동안에 확장된 위치쪽으로 물러날 때, O-링(206)은 홈(204)내에서 변위되고 시일조립체(208)를 가로질러 가스의 유동을 방지하기 위해서 유동통로(212)의 입구(224)를 밀봉하고 차단하여 완전 확장된 위치로 피스톤 로드 조립체(12')의 이동 속도를 제어하기 위해 시일조립체(208)를 가로질러 압력차가 바라는 대로 형성되도록 허용한다. 따라서, O-링(206)은 가스챔버 사이의 가스유동을 제어하는 밸브와 시일 양쪽으로 작용한다. 변경적으로, O-링(206)은 단지 리테이너(26')와 케이싱 측벽(30) 사이의 시일을 제공하는 것으로 할 수 있으며 한편 유동통로(212)에 배치된 체크 밸브가 분리되어 구비될 수 있는데, 이것은 가압된 볼 장치를 포함하는 실질적으로 어떤 구조도 될 수 있으며, 유사한 방식으로 그것을 통해 유동을 제어한다.

리테이너(26')는 또한 바람직하게 개조될 수 있으며 가스 스프링(200)의 가스 누출을 방지하기 위해 환형상 시일(100)이 수용되는 제 1 카운터보어(214)를 가지며 피스톤 로드 조립체(12')의 이동 동안에 O-링(206)에 의해 맞물린 원통형 밀봉표면(216)을 형성한다. 도 17과 18에 잘 나타난 바와 같이, 방사상으로 테이퍼진 램프부분(218)은 완만하고 제어된 압축과 원통형 밀봉표면(216)내로 O-링(206)의 들어감과 빠짐을 제공한다. 제 2 카운터보어(220)는 슬리브(202)의 대응하는 쇼울더(72)에 의해 맞물린 쇼울더(222)를 형성하여 피스톤 로드 조립체(12')의 이동을 제한하고 피스톤 로드 조립체(12')의 완전 확장된 위치를 형성한다.

가스 스프링(200)에서, 포개지는 제 2 시일조립체(208)는 포개지는 제 1 시일조립체(21)로부터 이격되어 제 2 시일조립체(208)의 양쪽상에 가압가스챔버를 형성하며 그에 따라 적어도 확장된 위치에 인접해 있거나 확장된 위치로 복귀할 때 피스톤 로드 조립체(12')의 이동을 제어한다. 제 2 시일 조립체(208)는 환형상 슬리브(202)에 형성된 홈(204)에 수용된 O-링(206)과, 서로 맞물릴 때 리테이너(26')의 밀봉표면(216)을 포함하고 있으며, O-링(206)의 대항하는 면상의 챔버에서 가스를 적어도 실질적으로 분리하는 가스밀봉을 생성한다.

도 13에 도시된 바와 같이, 피스톤 로드 조립체(12')가 완전 확장된 위치에 정지되어 있을 때, 제 1 밀봉조립체(21)는 서로로부터 메인과 제 2 가스챔버(16,20)로 분리한다.본 가스 스프링(200)에서, 제 3 가스챔버(230)는 제 2 가스챔버(20)로부터 제 2 밀봉조립체(208)의 대항하는 면상에 형성되고 유동통로(212)와 오리피스(210)를 통해 제 2 가스챔버(20)와 연통한다. 도 14에 도시된 바와 같이, 피스톤 로드 조립체(12')가 수축된 위치쪽으로 변위될 때, 적어도 피스톤 로드 조립체(12')의 행정 동안에 제 2 가스챔버(20)는 메인 가스챔버(16)로부터 분리된 채로 남아 있고 제 2 가스챔버(20)내의 가스는 상대적으로 자유롭게 유동통로(212)를 통해 제 3 가스챔버(230)로 유동하여 제 2 및 제 3 가스챔버(20,230)를 동일 압력으로 유지한다. 도 15에 도시된 바와 같이, 피스톤 로드 조립체(12')가 수축된 위치쪽으로 더욱 이동하면, O-링(78)은 밀봉표면(22)으로부터 분리되어 제 2 가스챔버(20)는 사실상 메인 가스챔버(16)로 개방되어 단일 가스챔버를 형성한다. 더욱이, O-링(206)이 대응하는 밀봉표면(216)과 접촉된 채로 남아 있어도, 유동통로(212)는 개방된 채로 남아 있어 제 3 가스챔버(230)는 또한 제 1 및 제 2 가스챔버와 연통한다. 최종적으로, 도 16에 도시된 바와 같이, 피스톤 로드 조립체(12')가 완전히 수축된 위치에 도달할 때 O-링(206)은 대응하는 밀봉표면(216)으로부터 분리됨으로서 실질적으로 가스 스프링(200)내의 모든 가스가 동일 압력인 단일 가스챔버가 존재한다.

제 1 가스챔버(21)의 O-링(78)이 대응하는 밀봉표면(22)으로부터 분리될 때, 가스 스프링(200)안의 모든 가스는 본질적으로 동일 압력이고, 가스 스프링(200)은 수축된 위치쪽으로의 나머지 이동과 O-링(78)이 대응하는 밀봉표면(22)과 맞물릴 때까지 복귀 행정의 초기부분 동안에 통상적인 가스 스프링처럼 기능한다. 그러므로, 확장된 위치로부터 수축된 위치로 피스톤 로드 조립체(12')의 행정 동안에 가스 스프링(200)은 실질적으로 가스 스프링(10)과 동일하게 기능하여, 가스 스프링(10)을 참고로 설명된 것처럼 피스톤 로드 조립체(12')를 수축된 위치쪽으로 변위시키기 위해 초기에 필요한 힘을 감소시킨다.

도 17에 도시된 바와 같이, 제 2 밀봉조립체(208)의 O-링(206)은 밀봉표면(216)의 대응하는 확대된 또는 램프 부분(218)에 맞물리고, 유동통로(212)를 차단하기 위해 링(206)은 홈(204)내에서 변위된다. O-링(206)과 밀봉표면(216) 사이의 시일은 제 3 가스챔버(230)를 형성하며 오리피스(210)가 개방된 채로 있어 제 3 가스챔버(230)로부터 제 2 가스챔버(20)로 가스의 유동 또는 제어된 방출을 제공하는 것을 제외하고는 가스 스프링(200)에 남아있는 가스로부터 가스를 분리한다. 오리피스(210)를 통한 가스의 유동은 충분히 제한되므로 도 19에 도시된 바와 같이, 확장된 위치쪽으로 피스톤 로드 조립체(12')의 계속적인 이동은 제 3 가스챔버(230)안의 가스를 압축하고 그에 따라 제 3 가스챔버(230)안의 압력과 피스톤 로드 조립체(12')의 슬리브(202)상에 작용하는 대응하는 힘이 증가하여 피스톤 로드 조립체(12')가 완전 확장된 위치로 복귀할 때의 속도를 감소시킨다. 특히, 이 가스 스프링(200)에서 제 2 가스챔버(20)의 체적은 고정된다. 복귀 행정 동안에 압축되어 보다 높은 압력인 제 3 챔버(230)안의 압축가스가 오리피스(210)를 통해 제 2 가스챔버(20)내로 방출됨으로써 제 2 가스챔버(20)안의 압력은 증가한다.

바람직하게는, 피스톤 로드 조립체(12')가 프레스 램의 힘이 빠지는 속도보다 느리게 완전 확장된 위치로 복귀하므로서 바인더 링, 바인더 링상의 작업물 및 피스톤 로드 조립체(12')는 분리되고 수축하는 프레스 램보다 느리게 복귀한다. 바람직하게는, 피스톤 로드 조립체가 완전 확장된 위치에 도달할 때 바인더 링과 작업물의 튕김을 감소시키거나 제거한다. 더욱이, 리테이너(26')의 쇼울더(72)와 더불어 슬리브(202)의 쇼울더의 충격을 크게 감소시켜 사용시에 가스 스프링(200)의 소음을 크게 감소시키고 또한 충격력을 감소시킴에 의해 일반적으로 슬리브(202), 리테이너(26') 및 가스 스프링(200)의 수명을 연장한다.

피스톤 로드 조립체(12')가 확장된 위치쪽으로 충분히 이동했을 때, 제 1 밀봉조립체(21)의 O-링(78)은 대응하는 밀봉표면(22)에 맞물리게 되어, 가스 스프링(10)에 대해 설명된 것과 같은 방식으로 메인 가스챔버(16)로부터 제 2 가스챔버(20)를 분리한다. 피스톤 로드 조립체(12')가 완전히 확장된 위치로 복귀한 후에, 제 3 가스챔버(230)안의 가스압력은 가스 스프링(200)의 다음 사이클의 개시전에 오리피스(210)의 갯수와 크기에 의존적인 제 2 가스챔버(20)안의 가스압력과 동일하게 된다. 어떤 상황에서, 수축된 위치쪽으로 피스톤 로드 조립체(12')의 최초이동에 따라, O-링(206)은 슬리브(202)안의 홈(204)내에서 변위되어 가스압력이 균등하게 되도록 제 2 와 제 3 가스챔버(20,230) 사이에 상대적으로 자유로운 가스유동을 허용하는 유동통로(212)를 개방한다.

도 20에 도시된 바와 같이, 종래의 가스 스프링(250)에서 가스 스프링(250)의 피스톤 로드를 초기에 변위시키기 위해 강한 힘이 요구된다. 그러므로, 피스톤 로드와 프레스 램의 초기 맞물림은 본 발명의 가스 스프링(10)을 참고로 설명된 바와 같이 강한 힘 충격 또는 스파이크(252)를 초래한다. 수축된 위치쪽으로 피스톤 로드의 더욱 더한 변위는 라인부분(254)에 도시된 바와 같이 피스톤상의 가스의 힘을 증가시킨다. 다음에 확장된 위치쪽으로 피스톤 로드의 복귀이동은 256에 도시된 바와 같이, 상대적으로 강한 충격이며 큰소리를 내는 가스 스프링내의 금속과 금속의 맞물림에 의해 피스톤 로드의 이동이 갑작기 정지될 때까지 로드상의 가스의 힘을 감소시킨다. 갑작스런 정지는 또한 바인더 링과 성형된 작업물이 튕겨져 작업물을 손상시키고 오정렬되게 한다. 피스톤 로드는 피스톤 로드상에 작용하는 상대적으로 강한 가스의 힘상태에서 프레스 램이 수축될 때와 같이 빠르게 복귀한다. 가스 스프링안 및 피스톤 로드상에 작용하는 강한 힘은 또한 가스 스프링의 이동을 정지시키고 확장된 위치를 한정하는 가스 스프링내의 금속과 금속의 충격에 상대적으로 강한 충격을 초래한다.

비교하면, 가스 스프링(10)에 대해 아주 상세하게 설명된 바와 같이, 피스톤 로드 조립체를 가로질러 감소된 압력차로 인하여 가스 스프링(200)은 피스톤 로드 조립체(12')를 초기에 변위시키기 위해 상대적으로 낮은 힘을 요구한다. 피스톤 로드 조립체의 초기이동은 라인 258로 도시된 바와 같이 피스톤 로드 조립체를 변위시키기 위해 요구되는 힘을 단계적으로 경사지게하여, 종래 가스 스프링에서와 같은 스파이크 또는 힘의 급격한 증가를 방지한다. 라인 264에 도시된 바와 같이,제 3 가스챔버(230)내에 가스를 실질적으로 가두고 확장된 위치쪽으로 피스톤 로드 조립체(12')의 더욱 더한 이동에 따라 압력이 증가되도록 제 2 밀봉조립체(208)의 밀봉이 생성될 때까지, 가스 스프링은 제 1 밀봉조립체(21)에 의해 생성된 밀봉이 종료된 후, 라인 260에 표시된 것처럼 완전 수축된 위치로 연속적인 피스톤 로드 이동에 따라 힘이 증가하고 262에 도시된 것처럼 초기 복귀 행정를 지나 힘이 감소하는 종래 가스 스프링과 실질적으로 동일하게 기능한다. 또한 제 2 챔버(20)내로 방출되는 제 3 챔버(230)내의 증가한 압력은 피스톤 로드 조립체(12')를 가로질러 감소된 알짜힘을 생성한다. 피스톤 로드 조립체를 가로질러 감소된 힘은 피스톤 로드 조립체(12')를 가로질러 압력차의 함수인 피스톤 로드 조립체(12')의 확장된 위치쪽으로 이동속도를 감소시킨다.

그러므로, 본 발명의 제 2 실시예에 따라 가스 스프링(200)은 적어도 복귀 행정의 후반부분 동안에 피스톤 로드 조립체(12')의 복귀 행정의 감소된 속도를 제공하며 또한 피스톤 로드 조립체(12')를 초기에 변위시키기 위해 감소된 힘을 요구한다. 이것은 사용시에 프레스와 가스 스프링(200)의 소음을 크게 감소시키고, 프레스와 가스 스프링의 수명을 연장시키고, 가스 스프링의 복귀 행정 종료후 작업물의 튕김과 오정렬로 인한 취급문제와 작업물의 손상을 회피하게 한다.

가스 스프링(200)의 상대적으로 빠른 사이클을 촉진하기 위해, 바람직하게 O-링은 130℃를 초과할 수 있는 상대적으로 높은 열의 상승에 의한 저하를 견디는 재료로 성형된다. 바람직하게 시일재료는 높은 마모 저항성과 쇼어 A 스케일로 적어도 90의 경도를 가진 폴리우레탄 재료로 성형된다. 이런 특성은 시일의 수명을연장시키며 빠른 사이클 속도를 허용하는데, 다른 성질을 가진 다른 재료가 사용될 수 있다. 또한 일방향에서 순수한 가스압력에 의해 작용될 때 입구(224)를 폐쇄하고 다른 방향에서 순수한 가스압력에 의해 작용될 때 가스유동을 허용하기 위해 입구(224)로부터 변위되는 플랩 또는 다른 설계특성을 결합함으로써 O-링(206)은 홈(204)에서 변위되지 않고 오직 일방향으로 유동을 방지하고 저지하도록 구성될 수 있다.

바람직한 변경 실시예가 도 19에 도시되어 있는데, O-링(206)에 인접한 가스 스프링(200)에서와 O-링(206)의 국부적인 가열을 제어하거나 제한하기 위해, 상호연결된 전달통로(280,282,284)가 피스톤 로드(18)에 형성된다. 이 통로들은 오리피스(210)와 같은 방식으로 제 2 및 제 3 가스챔버(20,230) 사이에 자유로운 가스의 유동을 허용하며 부가적으로 또는 보다 바람직하게는 도 19에 도시된 바와 같이 오리피스(210) 대신에 제공될 수 있다. 통로(280)는 제 3 가스챔버(230)와 연통하도록 시일(100)과 시일조립체(208) 사이의 한 단부에서 개방되어 있으며 다른 단부에서 통로(282)로 개방되어 있다. 바람직하게, 수축부(286)가 통로(280,282) 사이에 구비되어 가스유동을 제어하고 제한한다. 제조상의 용이함을 위해, 통로(282)는 일반적으로 통로(280)로 횡으로 뻗어있고 또한 바람직하게는 통로(282)로 횡으로 뻗은 통로(284)와 통로(280)를 연통시킨다. 통로(282)는 피스톤 로드(18)을 통해 드릴링(또는 다른 방법)에 의해 성형될 수 있으며 플러그(288)는 통로(282)의 단부를 폐쇄하여 통로(282)와 메인 가스챔버(16) 사이에 직접적으로 가스의 유동을 방지한다. 통로(284)는 피스톤 로드(18)를 완전히 지나서 뻗을 수 있으며슬리브(202)를 통한 구멍(290)에 의하여 제 1 및 제 2 밀봉조립체(21,208) 사이에 전달될 수 있어 제 2 가스챔버(20)와 연통한다.

따라서, 통로(280,282,284)는 수축부(286)에 의해 제어되는 제 2 시일조립체(208)를 가로질러 가스유동을 허용한다. 따라서, 통로(280,282,284)는 오리피스(210)와 동일한 일반적인 방식으로 기능하며 바람직하게는 오리피스(210) 대신에 사용된다. 바람직하게는, 통로는 O-링(206)을 포함하는 슬리브(202)의 영역으로부터 제어된 가스유동을 전달하고 O-링(206) 근처에 열이 집중하는 것을 제한한다. O-링(206)에서 감소된 또는 제한된 온도는 시일에 대한 부정적인 영향없이 가스 스프링(200)을 위한 보다 빠른 사이클타임을 허용한다.

더욱이, 도 19에 도시된 바와 같이, 하나 또는 그 이상의 열 파이프(292)가 피스톤 로드(18)의 보완적인 막힌 보어(294)안에 배치되어 피스톤 로드의 최상부로 그리고 다음에 가스 스프링(200)의 밖으로 열전달을 향상시킨다. 바람직하게, 이것은 더욱더한 냉각을 제공하고 열집중을 제한하여 가스 스프링(200) 더 빠른 사이클을 허용한다. 열 파이프(292)는 양 단부가 폐쇄되고, 제어된 압력의 작동유체와 중앙심지를 포함하고 있고 높은 열전도율을 가진 재료로 성형된 길다란 대체로 관형상 로드이다. 열 파이프(292)의 한 단부에서 유체가 특정온도에 도달할 때, 열 파이프안에서 증발하고 상승한다. 열 파이프(292)는 단부 사이에 충분한 온도차가 존재하게 설계되고 배치되어 증발된 작동유체가 다른 단부에서 재응축되고 그것에 의해 이러한 상변태로 열을 발산한다. 응축된 작동유체는 심지를 통해서 복귀하고 또다른 사이클을 시작한다. 적합한 열 파이프(292)는 펜실베니아 랭케스터의 서머코어사로부터 상업적으로 입수할 수 있는 것이다.

(제 3 실시예)

도 21에 도시된 바와 같이, 가스 스프링(300)의 제 3 실시예는 가스 스프링(10)에 대하여 아주 상세하게 설명된 것과 같이 완전히 확장된 위치에서 피스톤 로드 조립체를 가로질러 감소된 알짜힘을 제공하는 어떠한 밀봉조립체(21) 없이, 완전 확장된 위치쪽으로 이동될 때 피스톤 로드 조립체(12")의 속도를 감소시키기 위해 제공된 제 2 밀봉조립체(208)만을 가지는 것이 가능하다. 바람직하게는, 가스 스프링(200)을 참조하여 설명된 것과 같이, O-링(206)은 유동통로(212)를 차단하는 밀봉표면(216)과 맞물리게 변위되며 가스 스프링(300)에 남은 가스로부터 분리된 가스챔버(302)를 형성하여 확장된 위치로 피스톤 로드의 복귀속도를 제어한다. 오리피스(210)는 제어된 속도로 고압가스를 메인 가스챔버(16)내로 방출한다. 어떤 상황에서, 확장된 위치로부터 수축된 위치쪽으로 피스톤 로드 조립체의 이동 또는 하강 행정시에, O-링(206)은 유동통로(212)를 개방하도록 변위되어 가스 스프링(300)안의 모든 가스는 실질적으로 같은 압력이 된다.

그러므로, 가스 스프링(300)은 완전히 확장된 위치로부터 피스톤 로드 조립체(12)를 초기에 변위시키기 위해 요구되는 감소된 힘을 제공하도록 구성되거나 또는 적어도 복귀 행정의 부분을 지나 피스톤 로드 조립체의 감소된 복귀속도만을 제공하도록 구성되거나 또는 양쪽 특성과 함께 연관된 현저한 장점을 제공하도록 구성될 수 있다. 더욱이, 가스 스프링은 표준크기이며 기계적인 캠 슬라이드 복귀시스템을 포함하는 많은 응용에 또는 일반적으로 가스 스프링이 사용되는 어떠한 곳에도 사용될 수 있다. 바람직하게는, 각각의 가스 스프링에 공급되는 가스를 제어하기 위해 가스 스프링은 자급식이거나 또는 매니폴드 시스템과 함께 사용될 수 있다.

피스톤 로드 조립체가 확장된 위치쪽으로 이동 및 인접할 때 피스톤 로드 조립체의 속도를 감소시키고, 피스톤 로드 조립체가 처음으로 가스 스프링에 맞물릴 때 프레스상에 충격력 또는 충격을 감소시키고, 프레스와 가스 스프링에 대한 손상을 감소시키고, 프레스와 가스 스프링의 사용수명을 늘려주고, 사용시에 프레스의 소음 및 가스 스프링의 소음을 감소시키고, 프레스에 의해 성형된 작업물의 오정렬과 진동을 감소시키고, 피스톤 로드 조립체의 복귀 행정 이후에 작업물과 바인더 링의 튕김을 감소시키거나 또는 제거하고, 상대적으로 낮은 가스 스프링 작동온도를 유지하고, 유지보수가 쉽고, 상대적으로 간단한 설계와 경제적인 제조와 조립의 신뢰성과 내구성이 있으며 사용수명이 길고 유용함을 가지고 있다

Claims

가스 스프링에 있어서,

케이싱;

확장 및 수축위치 사이에서 왕복운동을 위해 케이싱안에 적어도 부분적으로 수용된 피스톤 로드 조립체;

케이싱과 피스톤 로드 조립체에 의해 적어도 일부에 형성된 메인 가스챔버;

피스톤 로드 조립체가 완전히 수축될 때 메인 가스챔버와 자유롭게 연통하는 제 2 가스챔버; 그리고

피스톤 로드 조립체가 완전히 확장될 때 메인 가스챔버로부터 제 2 가스챔버를 적어도 실질적으로 분리하는 시일로서, 그 안의 가스를 메인 가스챔버안의 가스보다 높은 압력으로 압축하여 제 2 가스챔버가 메인 가스챔버와 자유롭게 연통할 때 피스톤 로드상의 알짜힘에 비하여 피스톤 로드 조립체상의 알짜힘을 적어도 일시적으로 감소시키도록 하는 상기 시일;을 포함하고 있는 것을 특징으로 하는 가스 스프링.
제 1 항에 있어서, 케이싱에 의해 지지되며 케이싱안에서 피스톤 로드 조립체의 적어도 일부분을 유지하도록 피스톤 로드 조립체와 맞물림 가능한 리테이너를 또한 포함하고 있으며 시일은 제 1 밀봉표면과 제 2 밀봉표면 사이에 형성되고, 제 1 밀봉표면은 리테이너안에 형성되는 것을 특징으로 하는 가스 스프링.
제 2 항에 있어서, 피스톤 로드 조립체에 의해 지지되며 제 2 밀봉표면을 형성하는 슬리브를 또한 포함하고 있는 것을 특징으로 하는 가스 스프링.
제 3 항에 있어서, 슬리브에 의해 지지되며 제 2 밀봉표면을 형성하는 밀봉부재를 또한 포함하고 있는 것을 특징으로 하는 가스 스프링.
제 2 항에 있어서, 제 2 밀봉표면은 피스톤에 의해 지지되는 것을 특징으로 하는 가스 스프링.
제 2 항에 있어서, 제 1 및 제 2 밀봉표면은 확장 및 수축위치 사이에 피스톤 로드 조립체의 행정의 지점에서 처음으로 가스밀봉을 형성하도록 상호작용하며 가스밀봉은 피스톤 로드 조립체의 완전히 확장된 위치와 상기 지점 사이에서 유지되는 것을 특징으로 하는 가스 스프링.
제 1 항에 있어서, 피스톤 로드 조립체가 확장위치에 있을 때, 제 2 가스챔버안의 가스압력은 메인 가스챔버안의 가스압력보다 큰 것을 특징으로 하는 가스 스프링.
제 1 항에 있어서,

한쪽 단부에서 제 2 가스챔버와 그리고 다른 단부에서 메인 가스챔버와 연통하는 적어도 하나의 통로; 그리고

상기 적어도 하나의 통로와 연통하며 제 2 가스챔버 및 메인 가스챔버안의 가스가 같은 압력이 되도록 상기 적어도 하나의 통로를 통하여 실질적으로 자유로운 가스의 유동을 허용하는 개방위치와, 시일이 제공될 때 제 2 및 메인 가스챔버 사이에 압력차가 발생하는 것을 허용하기 위해 상기 적어도 하나의 통로를 통하여 적어도 실질적으로 가스유동을 제한하는 폐쇄위치 사이에서 이동가능한 밸브;를 또한 포함하고 있는 것을 특징으로 하는 가스 스프링.
제 8 항에 있어서, 피스톤 로드 조립체에 의해 지지된 환형상 밀봉부재가 시일과 밸브를 형성하는 것을 특징으로 하는 가스 스프링.
제 8 항에 있어서, 제 2 가스챔버와 메인 가스챔버를 연통시키는 적어도 하나의 오리피스를 포함하고 있어 제 2 가스챔버와 메인 가스챔버 사이에 제어된 가스의 유동을 허용하는 것을 특징으로 하는 가스 스프링.
제 8 항에 있어서, 밸브는 수축위치로부터 확장위치로 적어도 피스톤 로드 조립체의 이동 동안에 폐쇄되도록 구성되고, 시일이 제공될 때 확장위치로 피스톤 로드 조립체의 더욱 더한 이동에 응하여 제 2 가스챔버안의 가스는 압축되어 피스톤 로드 조립체를 가로질러 힘의 차이를 감소시키며 그로인해 피스톤 로드 조립체가 완전히 확장된 위치로 이동하는 속도를 감소시키는 것을 특징으로 하는 가스 스프링.
제 8 항에 있어서, 제 2 가스챔버와 메인 가스챔버 사이에 제어된 가스의 유동을 허용하도록 제 2 가스챔버와 메인 가스챔버를 연통시키는 적어도 하나의 전달통로를 포함하고 있는 것을 특징으로 하는 가스 스프링.
제 1 항에 있어서,

피스톤 로드 조립체가 완전히 수축될 때 메인 가스챔버 및 제 2 가스챔버와 연통하는 제 3 가스챔버;

피스톤 로드 조립체가 완전히 확장될 때 메인 가스챔버로부터 제 2 가스챔버를 적어도 실질적으로 분리하는 상기 시일로부터 이격된 제 2 시일로서, 피스톤 로드 조립체가 완전 확장위치에 인접해 있거나 확장위치에 있을 때 상기 제 2 시일은 제 3 가스챔버와 제 2 가스챔버 사이에 배치되어, 제 2 시일이 제공될 때 적어도 피스톤 로드 조립체 이동 동안에 제 3 가스챔버안의 가스가 압축되도록 허용하여 제 3 가스챔버 및 제 2 가스챔버가 메인 가스챔버와 연통할 때 피스톤 로드 조립체상의 알짜힘에 비하여 피스톤 로드 조립체상의 알짜힘을 감소시키도록 하는 상기 제 2 시일;

한쪽 단부에서 제 2 가스챔버와 그리고 다른 단부에서 제 3 가스챔버와 연통하는 통로;

상기 통로와 연통하며 제 2 가스챔버 및 제 3 가스챔버안의 가스가 같은 압력이 되도록 상기 통로를 통하여 실질적으로 자유로운 가스의 유동을 허용하는 개방위치와, 제 2 시일이 제공될 때 제 2 가스챔버와 제 3 가스챔버 사이에 압력차가 발생하는 것을 허용하기 위해 통로를 통하여 적어도 실질적으로 가스유동을 제한하는 폐쇄위치 사이에서 이동가능한 밸브;를 포함하고 있는 것을 특징으로 하는 가스 스프링.
제 13 항에 있어서, 제 2 가스챔버와 제 3 가스챔버를 연통시키는 적어도 하나의 오리피스를 또한 포함하고 있으며 확장된 위치쪽으로 피스톤 로드 조립체의 이동 동안에, 처음으로 제 2 시일이 제공되어 제 3 가스챔버를 분리하며 제 2 시일이 제공된 후 피스톤 로드 조립체가 더욱 이동함에 따라 그 안의 가스가 압축되고, 그리고 제 2 시일이 제공된 후 피스톤 로드 조립체가 더욱 이동함에 따라 피스톤 로드 조립체가 완전히 확장될 때 메인 가스챔버로부터 제 2 가스챔버를 분리하는 시일은 제 2 가스챔버내의 적어도 하나의 오리피스를 통하여 유동하는 가스를 유지하기 위해 메인 가스챔버로부터 제 2 가스챔버를 분리하도록 제공되어, 메인 가스챔버에 비하여 제 2 가스챔버내의 가스의 증가된 압력을 제공하는 것을 특징으로 하는 가스 스프링.
제 14 항에 있어서, 제 2 가스챔버와 제 3 가스챔버를 연통시키는 적어도 하나의 전달통로를 또한 포함하고 있으며 확장된 위치쪽으로 피스톤 로드 조립체의이동 동안에, 처음으로 제 2 시일이 제공되어 제 3 가스챔버를 분리하며 제 2 시일이 제공된 후 피스톤 로드 조립체가 더욱 이동함에 따라 그 안의 가스가 압축되고, 그리고 제 2 시일이 제공된 후 피스톤 로드 조립체가 더욱 이동함에 따라 피스톤 로드 조립체가 완전히 확장될 때 메인 가스챔버로부터 제 2 가스챔버를 분리하는 시일은 제 2 가스챔버내의 적어도 하나의 전달통로를 통하여 유동하는 가스를 유지하기 위해 메인 가스챔버로부터 제 2 가스챔버를 분리하도록 제공되어, 메인 가스챔버에 비하여 제 2 가스챔버내의 가스의 증가된 압력을 제공하는 것을 특징으로 하는 가스 스프링.
제 13 항에 있어서, 피스톤 로드 조립체는 피스톤 로드를 가지고 있고 상기 적어도 하나의 전달통로는 피스톤 로드의 적어도 일부에 형성되며 한 단부에서 제 2 시일의 한 면과 다른 단부에서 제 2 시일의 다른 면과 연통하는 것을 특징으로 하는 가스 스프링.