УЗЕЛ ГАЗОВОЙ ПРУЖИНЫ И СПОСОБ ЕГО СБОРКИ Российский патент 2014 года по МПК F16F9/04 F16F9/36 

Предпосылки к созданию изобретения

Настоящее изобретение в общем имеет отношение к созданию пружинных устройств, а более конкретно к созданию узла концевого элемента, который содержит по существу герметичную камеру, а также к созданию узла газовой пружины и способа использования такого узла концевого элемента.

Следует иметь в виду, что настоящее изобретение может найти широкое применение в самых различных областях применения. Одним из примеров подходящего применения является использование заявленного узла концевого элемента и узла газовой пружины, образованного с его использованием, в системе подвески транспортного средства, и будет описано далее со ссылкой именно на такое применение. Однако следует иметь в виду, что настоящее изобретение может быть использовано и в других областях применения, так что специфическое применение, описанное здесь и показанное на чертежах, является просто примерным.

Системы подвески автомобиля, в которых используют сжатый газ (например, сжатый воздух), хорошо известны и широко используются. Уже известно, что потеря сжатого газа из таких систем подвески может, в некоторых случаях, приводить к ухудшению рабочих характеристик системы подвески во время ее динамического использования и эксплуатации. Кроме того, такая потеря сжатого газа может, в некоторых случаях, повышать стоимость эксплуатации таких использующих сжатый газ систем подвески. Например, потери сжатого газа могут приводить к работе компрессора, оперативно соединенного с системой подвески, с повышенной частотой и/или с увеличенными длительностями восполнения потери сжатого газа. Таким образом, минимизация потерь сжатого газа позволяет повысить рабочие характеристики использующих сжатый газ систем подвески.

Таким образом, по меньшей мере по приведенным выше причинам, обычно желательно минимизировать потери сжатого газа в системах подвески автомобиля, так же как и в других областях применения. Уже хорошо известны и широко используются узлы газовой пружины, которые являются по существу герметичными и которые позволяют сохранять объем сжатого газа по меньшей мере в течение некоторого времени без потерь сжатого газа.

Определенные характеристики, которые влияют на способность сохранения объема сжатого газа без потерь, обычно связаны с общей конструкцией концевых элементов узла газовой пружины, таких как концевые элементы, которые обычно используют в узлах газовой пружины со скатывающимся (свертывающимся) лепестком. Такие концевые элементы обычно называют "поршнями" или "скатывающимися поршнями", причем такие поршни обычно конструируют так, чтобы флюидно изолировать внутреннюю камеру узла газовой пружины от внешней газовой среды вдоль одного конца гибкой стенки узла газовой пружины.

Уже разработано широкое многообразие конструкций поршней в попытке оптимизировать или иным образом сбалансировать желательные характеристики, например, такие как прочность и флюидная изоляция, с другими характеристиками, например, такими как технологичность и стоимость. В результате таких усилий появляются все более сложные конструкции поршней, которые, в некоторых случаях, содержат большое число компонентов, собираемых вместе для образования поршня. Однако в некоторых ситуациях большое число компонентов может приводить к созданию конструкций, которые имеют различные потенциальные пути утечки, которые могут возникать, например, за счет вариаций посадки и/или совмещения из-за допусков изготовления и/или за счет изменений размера, формы и/или относительного положения во время использования. Это приводит к необходимости использования соответствующего числа уплотнительных элементов и/или других компонентов, чтобы минимизировать утечки сжатого газа через такие пути утечки.

Были отмечены некоторые недостатки таких конструкций поршней, которые ограничивают их применение и использование. Например, вибрация и другие виды движения между компонентами могут приводить к износу и/или ухудшению уплотнительных элементов и расширять пути утечки. Кроме того, наличие большого числа добавочных компонентов увеличивает общее число деталей, которые необходимо изготавливать и запасать, что неизбежно повышает полную стоимость таких конструкций поршней. Более того, такие конструкции могут повышать сложность технологий сборки, что в свою очередь нежелательно повышает время сборки, и приводит к снижению производительности, и повышает стоимость изготовления и сборки, а также повышает другие расходы.

Таким образом, было бы желательно создать узел концевого элемента, так же как и узел газовой пружины и способ сборки узла газовой пружины, которые позволяют преодолеть эти и/или другие недостатки известных конструкций концевого элемента.

Раскрытие изобретения

Узел газовой пружины в соответствии с настоящим изобретением может иметь гибкую стенку, идущую по окружности вокруг продольной оси и в основном продольно между противоположными первым и вторым концами. Гибкая стенка по меньшей мере частично ограничивает камеру пружины указанного узла газовой пружины. Первый концевой элемент может быть оперативно подсоединен через указанный первый конец указанной гибкой стенки, так что по существу герметичное уплотнение образуется между ними. Узел поршня может быть оперативно соединен с гибкой стенкой вдоль ее второго конца, так что по существу герметичное уплотнение образуется между ними. Узел поршня может иметь внешнюю оболочку, образованную из тонкостенного материала с металлическими свойствами и имеющую первый конец и второй конец, смещенный продольно от указанного первого конца. Внешняя оболочка может содержать боковую стенку, идущую продольно между указанными первым и вторым концами. Внешняя оболочка может содержать торцевую стенку, идущую перпендикулярно к указанной боковой стенке вдоль первого конца и имеющую первое сквозное отверстие. Боковая стенка по меньшей мере частично образует второе отверстие вдоль указанного второго конца указанной внешней оболочки. Концевая пластина может быть образована из тонкостенного материала с металлическими свойствами и может иметь внешнюю наружную кромку. Колонна крепления идет продольно между противоположными первым и вторым концами. Первый конец может быть расположен так, что он упирается в концевую пластину (образует прилегающее зацепление с ней), так что второй конец расположен у указанной торцевой стенки внешней оболочки. Внешняя оболочка, концевая пластина и колонна крепления совместно образуют камеру поршня внутри узла поршня, причем первое соединение из текучего материала расположено между концевой пластиной и внешней оболочкой и прочно прикрепляет их друг к другу, так что герметичное уплотнение образуется между ними, при этом второе соединение из текучего материала расположено между колонной крепления и концевой пластиной и прочно прикрепляет их друг к другу, так что герметичное уплотнение образуется между ними.

Узел поршня в соответствии с настоящим изобретением, который приспособлен для оперативного соединения с концом соответствующей гибкой втулки, может содержать внешнюю оболочку, образованную из тонкостенного материала с металлическими свойствами. Внешняя оболочка имеет продольную ось и смещенные продольно друг от друга первый и второй концы. Внешняя оболочка содержит боковую стенку и торцевую стенку. Боковая стенка идет в основном продольно между указанными первым и вторым концами и имеет внутреннюю поверхность и внешнюю поверхность. Внутренняя поверхность по меньшей мере частично ограничивает камеру поршня. Внешняя поверхность оперативно упирается в соответствующую гибкую втулку. Торцевая стенка идет перпендикулярно к боковой стенке вдоль указанного первого конца и по меньшей мере частично образует первое отверстие вдоль первого конца, имеющее флюидную связь с камерой поршня. Боковая стенка по меньшей мере частично образует второе отверстие вдоль указанного второго конца. Концевая пластина может быть образована из тонкостенного материала с металлическими свойствами и может иметь первую сторону, противоположную вторую сторону и внешнюю наружную кромку. Концевая пластина входит во второе отверстие внешней оболочки, так что ее внешняя наружная кромка упирается во внутреннюю поверхность боковой стенки внешней оболочки. Колонна крепления идет продольно между противоположными первым и вторым концами, причем первый конец обращен к первому концу внешней оболочки, а второй конец обращен ко второму концу внешней оболочки. Колонна крепления упирается в первую боковую сторону концевой пластины. Первое соединение из текучего материала расположено между концевой пластиной и внешней оболочкой и прочно прикрепляет их друг к другу, так что герметичное уплотнение образуется между ними. Второе соединение из текучего материала расположено между колонной крепления и концевой пластиной и прочно прикрепляет их друг к другу, так что герметичное уплотнение образуется между ними.

Способ сборки узла газовой пружины в соответствии с настоящим изобретением предусматривает использование гибкой стенки, идущей продольно между противоположными первым и вторым концами. Способ также предусматривает использование первого концевого элемента и оперативное присоединение первого концевого элемента через первый конец гибкой стенки, так что по существу герметичное уплотнение образуется между ними. Способ также дополнительно предусматривает использование внешней оболочки, концевой пластины и колонны крепления. Способ также дополнительно предусматривает образование узла поршня с использованием внешней оболочки, концевой пластины и колонны крепления за счет: 1) прочного прикрепления колонны крепления и концевой пластины друг к другу с использованием первого соединения из текучего материала, так что герметичное уплотнение образуется между ними; и 2) прочного прикрепления концевой пластины и внешней оболочки друг к другу с использованием второго соединения из текучего материала, так что герметичное уплотнение образуется между ними. Способ дополнительно предусматривает оперативное соединение узла поршня со вторым концом гибкой стенки, так что по существу герметичное уплотнение образуется между ними.

Краткое описание чертежей

На фиг.1 показан вид сверху в перспективе узла газовой пружины, который содержит один примерный узел концевого элемента в соответствии с настоящим изобретением.

На фиг.2 показан вид снизу в перспективе узла газовой пружины, показанного на фиг.1.

На фиг.3 показан вид сверху узла газовой пружины, показанного на фиг.1 и 2.

На фиг.4 показан разрез узла газовой пружины, показанного на фиг.1-3, по линии 4-4 на фиг.3.

На фиг.5 показан разрез узла газовой пружины, показанного на фиг.1-4, по линии 5-5 на фиг.3.

На фиг.6 показан вид сбоку с частичным разрезом и с пространственным разделением деталей примерного узла концевого элемента, показанного на фиг.1-5.

Подробное описание изобретения

Обратимся теперь к рассмотрению фиг.1-5, на которых показан пример узла 100 газовой пружины, поясняющий изобретение и который не следует понимать в ограничительном смысле. Узел 100 газовой пружины содержит первый концевой элемент, противоположный второй концевой элемент и гибкую стенку, которая оперативно присоединена между ними, чтобы по меньшей мере частично образовать камеру пружины. Узел 100 газовой пружины может быть оперативно подсоединен любым подходящим образом между противоположными конструктивными компонентами, такими как, например, верхний конструктивный компонент USC и нижний конструктивный компонент LSC, показанные на фиг.4 и 5.

В примерной конструкции, показанной на фиг.1-5, узел 100 газовой пружины содержит продольно идущую ось АХ, первый или верхний концевой элемент, например, такой как кромочная пластина 102, и противоположный второй или нижний концевой элемент, например, такой как узел 104 поршня, который продольно смещен от первого концевого элемента. Гибкая стенка, например, такая как гибкая втулка 106, может быть закреплена между первым концевым элементом (например, между кромочной пластиной 102) и вторым концевым элементом (например, между узлом 104 поршня) так, что камера 108 пружины по меньшей мере частично образуется между ними.

Гибкая втулка 106 идет в основном продольно между первым или верхним концом 110 втулки и вторым или нижним концом 112 втулки. Гибкая втулка 106 содержит первый или верхний монтажный буртик 114 вдоль первого конца 110 втулки и второй или нижний монтажный буртик 116 вдоль второго конца 112 втулки. Монтажные буртики 114 и 116 при необходимости могут содержать усиливающий элемент или другой подходящий компонент, например, такой как проволока 118.

Первый монтажный буртик 114 гибкой втулки захвачен внешней наружной кромкой 120 кромочной пластины 102. Наружная кромка может быть деформирована вокруг верхнего монтажного буртика любым подходящим образом, чтобы образовать по существу герметичное уплотнение с ним. Один или несколько элементов крепления, например, таких как монтажные стойки 122, например, могут быть установлены вдоль кромочной пластины 102 и могут выступать через связанный конструктивный компонент (например, через верхний конструктивный компонент USC) так, чтобы принимать соответствующий элемент крепления (не показан), позволяющий прикреплять первый концевой элемент к связанному конструктивному компоненту. В примерном конструктивном варианте, показанном на фиг.4 и 5, монтажные стойки 122 выходят наружу через кромочную пластину и проходят через верхний конструктивный компонент USC.

Кроме того, канал флюидной связи, например, такой как флюидный канал 124, при необходимости может быть предусмотрен на первом или верхнем концевом элементе для создания флюидной связи с камерой 108 пружины. В показанном примерном конструктивном варианте флюидный канал 124 проходит через кромочную пластину 102 и имеет флюидную связь с камерой 108 пружины. Однако следует иметь в виду, что вместо этого может быть использовано и любое другое подходящее устройство флюидной связи.

Второй конец гибкой стенки может быть прикреплен ко второму концевому элементу любым подходящим образом. Например, нижний монтажный буртик 116 гибкой втулки 106 может быть захвачен между торцевой крышкой 126 и узлом 104 поршня. Торцевая крышка может иметь любой подходящий размер, форму, конфигурацию и/или конструкцию. В примерном варианте, показанном на фиг.4-6, торцевая крышка 126 содержит нижний или базовый участок 128 стенки и внешний или боковой участок 130 стенки, который расположен радиально снаружи от нижнего участка стенки. Кроме того, внешний участок 130 стенки выступает продольно наружу из плоскости, образованной нижним участком 128 стенки, так что внешний участок стенки расположен под углом (не показан) к ней. Внешний участок 130 стенки может иметь любую подходящую форму и/или конфигурацию, например, может иметь области в виде усеченного конуса, конические и/или изогнутые области.

Кроме того, следует иметь в виду, что торцевая крышка 126 может быть прикреплена к узлу поршня любым подходящим образом и с использованием любых подходящих средств крепления. Например, торцевая крышка 126 может иметь канал 132 крепления, идущий через нижний участок 128 стенки. Крепежная деталь 134 (элемент 134 крепления) может быть пропущена через канал 132 и по резьбе введена в узел 104 поршня, чтобы прикрепить торцевую крышку к узлу поршня. При необходимости могут быть использованы один ил несколько дополнительных элементов крепления, например, таких как стопорная шайба 136. Более того, противоударная прокладка (не показана) или другая ослабляющая удар деталь может быть закреплена внутри камеры пружины подходящим образом, например, с прикреплением к элементу 134 крепления.

Концевой элемент в соответствии с настоящим изобретением, например, такой как узел 104 поршня, может иметь множество компонентов, которые прочно прикреплены друг к другу при помощи соединений из текучего материала, так что по существу герметичные уплотнения образуются между этими компонентами в тех областях, где они прочно прикреплены друг к другу. За счет этого, концевой элемент в соответствии с настоящим изобретением позволяет флюидно изолировать камеру пружины узла газовой пружины от внешней газовой среды. Кроме того, концевой элемент в соответствии с настоящим изобретением может иметь значительную деформацию во время сборки, установки и/или использования, однако при поддержании целостности уплотнения в стыках между компонентами, что минимизирует или по меньшей мере уменьшает потери сжатого газа, которые в противном случае могли бы происходить через возможные пути утечки известных конструкций поршня.

Концевой элемент в соответствии с настоящим изобретением, например, такой как узел 104 поршня, может иметь внешнюю оболочку, концевую пластину и колонну крепления, которые, например, на фиг.4-6 имеют соответствующие позиционные обозначения 138, 140 и 142. Однако следует иметь в виду, что вместо этого другие конструкции, конфигурации и/или схемы расположения могут быть использованы в соответствии с широкой интерпретацией предмета настоящего изобретения.

Внешняя оболочка 138 преимущественно образована из тонкостенного материала с металлическими свойствами, например, такого как сталь или алюминий, и имеет внутреннюю поверхность и внешнюю поверхность, которые имеют соответствующие позиционные обозначения 144 и 146. Внешняя оболочка идет продольно между первым концом 148 и противоположным вторым концом 150. Внешняя оболочка 138 содержит боковую стенку 152, которая идет продольно между первым и вторым концами, а также содержит торцевую стенку 154, которая расположена перпендикулярно к боковой стенке 152. Торцевая стенка 154 содержит нижний или базовый участок 156 стенки и внешний или боковой участок 158 стенки, который идет радиально наружу от нижнего участка стенки 156 и переходит в боковую стенку 152 у закругленного или иным образом изогнутого выступа 160.

Следует иметь в виду, что внешняя оболочка 138 может иметь любой подходящий размер, форму, конфигурацию и/или конструкцию. Например, боковая стенка 152 имеет первый участок 162 боковой стенки, который идет от выступа 160 вдоль первого конца 148 и имеет приблизительно форму усеченного конуса. Боковая стенка 152 также имеет второй участок 164 боковой стенки, который идет в направлении второго конца 150 от первого участка 162 боковой стенки и имеет приблизительно цилиндрическую форму. Кроме того, базовый участок 156 торцевой стенки 154 является относительно плоским, так что внешний участок 158 стенки выступает продольно наружу из плоскости, образованной базовым участком 156 стенки, так что внешний участок 158 стенки расположен под углом AG1 (фиг.6) к ней. Внешний участок стенки может иметь любую подходящую форму и/или конфигурацию, например, может иметь области в виде усеченного конуса, конические и/или изогнутые области. Кроме того, следует иметь в виду, что угол AG1 может быть выбран в любом подходящем диапазоне, например, может составлять ориентировочно от 95 градусов до 175 градусов.

Базовый участок 156 торцевой стенки 154 по меньшей мере частично образует отверстие 166, которое проходит через торцевую стенку внешней оболочки. Как это показано на фиг.3 и 6, отверстие 166 имеет диаметр D1. Кроме того, боковая стенка 152 по меньшей мере частично образует отверстие 168 (фиг.6) во втором конце 150 внешней оболочки 138.

Концевая пластина 140 преимущественно образована из тонкостенного материала с металлическими свойствами, например, такого как сталь или алюминий. Концевая пластина 140 имеет противоположные первую и вторую боковые стороны 170 и 172, а также внешнюю наружную кромку или удлинение 174 (фиг.6). Концевая пластина 140 содержит первый или центральный участок 176 стенки, второй или внешний участок 178 стенки и третий или промежуточный участок 180 стенки, расположенный радиально между первым и вторым участками стенки. Кроме того, отверстие 182 проходит через концевую пластину 140, причем оно расположено, как это показано на фиг.3-6, ориентировочно по центру первого участка 176 стенки концевой пластины.

Как это показано на фиг.5, первый участок 176 стенки концевой пластины 140 содержит относительно плоскую область, которая образует первую плоскость Р1. Второй участок 178 стенки содержит относительно плоскую область, которая расположена у внешней наружной кромки 174 и образует вторую плоскость Р2, которая смещена от первой плоскости P1 на расстояние D2. Третий участок 180 стенки также содержит относительно плоскую область, которая образует третью плоскость Р3, которая смещена от первой и второй плоскостей, в том числе смещена от первой плоскости на расстояние D3. Как это показано на фиг.4-6, расстояние D2 меньше, чем расстояние D3, так что второй участок 178 стенки расположен продольно между первым и третьим участками 176 и 180 стенки.

Концевая пластина 140 может также факультативно иметь одну или несколько дополнительных деталей и/или компонентов. Например, концевая пластина 140 содержит факультативный выступ 184 или элемент фиксации, который может быть использован, например, для фиксации или ориентации иным образом узла газовой пружины на нижнем конструктивном компоненте LSC, за счет ввода выступа 184 в отверстие OPN, предусмотренное в нем. Выступ 184 расположен на третьем участке 180 стенки и выступает наружу из него на второй боковой стороне 172 концевой пластины. Выступ 184, если он есть, преимущественно прочно прикреплен к третьему участку стенки, так что существенное, если не полное, герметичное уплотнение образуется между ними, например, за счет использования соединения J1 из текучего материала (например, сварного соединения).

Колонна 142 крепления идет продольно между противоположными первым и вторым концами 186 и 188 и содержит внешнюю поверхность 190 с внешним размером D4. В предпочтительном конструктивном варианте колонна 142 крепления образована из отрезка твердого материала, такого как металл (например, сталь или алюминий). В этом случае могут быть исключены потенциальные пути утечки, идущие продольно через колонну крепления. Кроме того, в предпочтительном конструктивном варианте, внешний размер D4 меньше, чем внутренний размер D1 отверстия 166. Это позволяет приспосабливаться к смещению и/или отклонению от оси колонны 142 крепления без воздействия на внешнюю оболочку 138 (например, без упора в торцевую стенку 154).

Колонна 142 крепления содержит первую торцевую стенку 192, идущую перпендикулярно к продольной оси АХ вдоль первого конца 186. Первое резьбовое отверстие 194 выполнено в первой торцевой стенке 192 и имеет размер, позволяющий ввести в него крепежную деталь 134, например, которая может быть использована для прикрепления второго конца 112 гибкой втулки к узлу 104 поршня. Колонна 142 крепления также содержит вторую торцевую стенку 196, идущую перпендикулярно к оси вдоль второго конца 188. Второе резьбовое отверстие 198 выполнено во второй торцевой стенке 196 и имеет размер, позволяющий ввести в него крепежную деталь 200, которая может быть использована для прикрепления узла 104 поршня к соответствующему конструктивному компоненту (например, к нижнему конструктивному компоненту LSC).

Колонна 142 крепления может быть прочно прикреплена к концевой пластине 140 любым подходящим образом. В одном из примеров, вторая торцевая стенка колонны крепления может упираться в первый участок стенки концевой пластины. В другом примере, колонна 142 крепления факультативно может иметь внешний участок 202 боковой стенки с размером (не показан) меньше, чем внешний размер D4 внешней поверхности 190, так что образуется заплечик 204 у второго конца 188 колонны крепления. Внешний участок 202 боковой стенки может иметь размер, позволяющий ввести его в отверстие 182 концевой пластины 140, так что заплечик 204 упирается в первый участок 176 стенки концевой пластины с ее первой боковой стороны 170, например, как это показано на фиг.6 стрелкой AR1. В такой схеме расположения по меньшей мере часть внешнего участка 202 боковой стенки выступает продольно наружу из первого участка 176 стенки с боковой стороны 172 концевой пластины.

В предпочтительном конструктивном варианте, колонна 142 крепления прочно прикреплена к концевой пластине 140 при помощи соединения из текучего материала (например, при помощи сварного соединения). Таким образом, по существу герметичное уплотнение может быть образовано между ними, как уже было указано здесь выше. Следует иметь в виду, что соединение из текучего материала может быть расположено или иным образом образовано между любой подходящей комбинацией деталей концевой пластины и колонны крепления. В примерной схеме расположения, показанной на фиг.4 и 5, соединение J2 из текучего материала расположено между внешней поверхностью 190 колонны крепления и первой боковой стороной 170 первого участка 176 стенки. Однако вместо этого, как уже было указано здесь выше, соединение из текучего материала может быть расположено между другой подходящей комбинацией деталей, например между внешним участком 202 боковой стенки колонны крепления и боковой стороной 172 первого участка 176 стенки. Вне зависимости от областей, между которыми соединение J2 из текучего материала расположено или иным образом образовано, соединение J2 из текучего материала преимущественно образует полное периферийное или иное полное окружное соединение, которое идет непрерывно вдоль областей, между которыми образовано соединение, так что герметичное уплотнение образуется за счет него.

После нанесения или образования иным образом соединения J2 из текучего материала между концевой пластиной 140 и колонной 142 крепления концевая пластина и колонна крепления могут получать вид подузла, который затем может быть собран с внешней оболочкой 138. В таком случае собранные вместе концевая пластина и колонна крепления могут быть установлены внутри внешней оболочки 138 в подходящей конфигурации и/или в подходящей схеме расположения. Альтернативно, концевая пластина 140 может быть прочно прикреплена к внешней оболочке 138 ранее сборки вместе концевой пластины и колонны крепления. В таком случае концевая пластина одна может быть установлена внутри внешней оболочки в подходящей конфигурации и/или в подходящей схеме расположения и затем прочно прикреплена к ней. После этого колонна крепления может быть соединена с концевой пластиной, например, описанным здесь выше образом.

Вне зависимости от порядка сборки узла концевая пластина 140, одна или вместе с колонной крепления, может быть введена во внешнюю оболочку 138, так что внешняя наружная кромка 174 концевой пластины 140 будет находиться рядом с внутренней поверхностью 144 боковой стенки 152 или даже по меньшей мере частично упираться в нее (прилегать к ней) у второго конца 150 внешней оболочки, как это показано стрелкой AR2 (фиг.6). Концевая пластина может быть расположена так, что плоскость Р3 третьего участка 180 стенки будет расположена снаружи от продольной кромки 206 боковой стенки 152, так что внешняя оболочка может поддерживаться со смещением от соответствующего конструктивного компонента (например, от нижнего конструктивного компонента LSC), как это показано на фиг.5, размером OFS смещения. В дополнение к этому или вместо этого, второй боковой участок 178 стенки может быть расположен со смещением внутрь от продольной кромки 206 боковой стенки 152, так что концевой участок 208 (фиг.4) боковой стенки 152 выступает продольно наружу за второй боковой участок стенки.

Вне зависимости от положения концевой пластины относительно одной или нескольких различных деталей внешней оболочки концевая пластина 140 может быть прочно прикреплена к внешней оболочке 138 при помощи соединения из текучего материала (например, при помощи сварного соединения). За счет этого по существу герметичное уплотнение может быть образовано между ними, как уже было указано здесь выше. Следует иметь в виду, что соединение из текучего материала может быть расположено или иным образом образовано между любой подходящей комбинацией характеристик концевой пластины и внешней оболочки. В примерной конструкции, показанной на фиг.4 и 5, соединение J3 из текучего материала расположено между внутренней поверхностью 144 внешней оболочки 138 и/или вдоль нее и второй стороной 172 второго участка 178 стенки концевой пластины. Однако, как уже было указано здесь выше, соединение из текучего материала альтернативно может быть расположено между и/или вдоль других комбинаций характеристик, например между внутренней поверхностью 144 внешней оболочки и первой стороной 170 второго участка 178 стенки. Как уже было указано здесь выше, вне зависимости от областей, между которыми соединение J3 из текучего материала расположено или иным образом образовано, соединение J3 из текучего материала преимущественно образует полное периферийное или иное полное окружное соединение, которое идет непрерывно вдоль областей, между которыми соединение образовано, так что герметичное уплотнение образуется за счет него.

До сборки второго конца 112 гибкой втулки 106 и торцевой крышки 126, первый конец 186 колонны 142 крепления будет расположен консольно или со свободной поддержкой относительно внешней оболочки 138. Поэтому можно произвести отклонение в разумных пределах колонны крепления за счет смещения первого конца колонны крепления в желательное положение во время процесса сборки второго конца гибкой втулки и/или торцевой крышки с узлом поршня. Легко можно понять, что любое такое смещение может быть осуществлено без смещения других компонентов, что могло бы создавать потенциальный путь утечки. Таким образом, полные и прочные соединения J2 и J3 из текучего материала выполнены так, что позволяют изгибать и деформировать компоненты, однако при поддержании существенного, если не полного, герметичного уплотнения между компонентами узла поршня.

После сборки узел 104 поршня образует камеру 210 поршня, которая может быть введена во флюидную связь с камерой 108 пружины любым подходящим образом. Как уже было указано здесь выше, узел 104 поршня функционирует так, чтобы поддерживать изоляцию сжатого газа внутри узла газовой пружины от внешней газовой среды. Следует иметь в виду, что в показанном здесь примерном конструктивном варианте, нижний монтажный буртик 116 на втором конце 112 гибкой втулки захвачен между торцевой крышкой 126 и узлом 104 поршня, так что по существу герметичное уплотнение образуется между ними. Как таковое, отверстие 166 узла 104 поршня имеет флюидную связь с торцевой крышкой 126. Торцевая крышка может иметь одно или несколько сквозных отверстий 212, например, образованных в нижнем участке 128 стенки, которые позволяют создать необходимую флюидную связь между камерой 108 пружины и камерой 210 поршня. Однако следует иметь в виду, что могут быть использованы и другие технические решения, позволяющие создать флюидную связь между камерой 108 пружины и камерой 210 поршня.

Использованные в описании настоящего изобретения порядковые числительные при ссылке на определенные элементы, компоненты и/или конструкции (например, "первый конец" и "второй конец"), могут быть использованы для того, чтобы выделить различные отдельные элементы из множества элементов, причем их применение не влечет за собой придание какого-либо порядка или последовательности при перечислении, если только в тексте формулы изобретения прямо не указано иное. Кроме того, термины "перпендикулярно" и т.п. следует интерпретировать в широком смысле. Как таковые, термины "перпендикулярно" и т.п., могут включать в себя широкий диапазон относительных угловых ориентаций, который содержит (но без ограничения) приблизительно перпендикулярные угловые ориентации.

Кроме того, фразу "соединение из текучего материала" и т.п. следует понимать как любое сочленение или соединение, в котором жидкий или иной текучий материал (например, расплавленный металл или комбинация расплавленных металлов) вводят или наносят иным образом между смежными компонентами и который действует так, чтобы образовать зафиксированное и по существу герметичное соединение между ними. В качестве примеров процессов, которые могут быть использованы для образования таких соединений из текучего материала, можно привести (но без ограничения) процессы сварки, процессы пайки твердым припоем и процессы пайки мягким припоем. В таких случаях могут быть использованы один или несколько материалов с металлическими свойствами и/или сплавов, чтобы образовать такое соединение из текучего материала, в дополнение к любым материалам, из которых изготовлены сами соединяемые компоненты. Другой примерный процесс, который может быть использован для образования соединения из текучего материала, предусматривает нанесение, размещение или введение иным образом адгезива между смежными компонентами, который действует так, чтобы образовать зафиксированное и по существу герметичное соединение между ними, причем в таком случае следует иметь в виду, что могут быть использованы любой подходящий адгезивный материал или комбинация материалов, например, такие как односоставные и/или двухсоставные эпоксидные смолы.

Кроме того, следует иметь в виду, что использованный здесь термин "газ" следует толковать в широком смысле как любой газообразный или парообразный флюид. Обычно используют воздух в качестве рабочей среды в газовых пружинах, таких как описанные здесь газовые пружины, а также в системах подвески и в других их компонентах. Однако следует понимать, что вместо этого могут быть использованы любые другие подходящие газообразные флюиды.

Несмотря на то что настоящее изобретение было описано со ссылкой на приведенные выше варианты его осуществления и особый акцент был сделан на структурах и структурных связях между компонентами раскрытых конструктивных вариантов, следует иметь в виду, что могут быть использованы и другие конструктивные варианты и что может быть сделано множество изменений в показанные на чертежах и описанные варианты, что не выходит за рамки настоящего изобретения. Само собой разумеется, что специалистами в данной области после прочтения и осмысления приведенного подробного описания изобретения могут быть предложены различные модификации и изменения. Однако следует четко иметь в виду, что приведенное описание следует понимать только как пояснительное, а не ограничительное. Предполагается, что настоящее изобретение включает в себя все такие модификации и изменения, если они не выходят за рамки объема патентных притязаний приложенной формулы изобретения с учетом технических эквивалентов.

Группа изобретений относится к машиностроению. Узел газовой пружины содержит гибкую стенку, первый концевой элемент, подсоединенный через первый конец гибкой стенки, и узел поршня, соединенный с гибкой стенкой вдоль ее второго конца. Узел поршня содержит внешнюю оболочку, образованную из тонкостенного материала с металлическими свойствами. Внешняя оболочка содержит боковую стенку, торцевую стенку, идущую перпендикулярно к боковой стенке вдоль первого конца и имеющую первое сквозное отверстие. Боковая стенка образует второе отверстие вдоль второго конца внешней оболочки. Концевая пластина образована из тонкостенного материала с металлическими свойствами. Колонна крепления проходит продольно между первым и вторым концами. Внешняя оболочка, концевая пластина и колонна крепления совместно образуют камеру поршня внутри узла поршня. Соединения из текучего материала с образованием герметичного уплотнения расположены между концевой пластиной и внешней оболочкой, а также между колонной крепления и концевой пластиной. Способ сборки включает в себя следующие операции: присоединение первого концевого элемента через первый конец гибкой стенки, прикрепление колонны крепления и концевой пластины друг к другу, прикрепление концевой пластины и внешней оболочки друг к другу, соединение узла поршня со вторым концом гибкой стенки. Достигается упрощение конструкции пружины и уменьшение потерь сжатого газа. 3 н. и 14 з.п. ф-лы, 6 ил.

1. Узел газовой пружины, который содержит:
гибкую стенку, идущую по окружности вокруг продольной оси и в основном продольно между противоположными первым и вторым концами, причем указанная гибкая стенка по меньшей мере частично ограничивает камеру пружины узла газовой пружины;
первый концевой элемент, подсоединенный через первый конец гибкой стенки, с образованием герметичного уплотнения между ними; и
узел поршня, оперативно соединенный с гибкой стенкой вдоль ее второго конца, с образованием герметичного уплотнения между ними, причем узел поршня содержит:
внешнюю оболочку, образованную из тонкостенного материала с металлическими свойствами и имеющую первый конец и второй конец, смещенный продольно от первого конца, причем внешняя оболочка содержит боковую стенку, идущую продольно между указанными первым и вторым концами, при этом внешняя оболочка содержит торцевую стенку, идущую перпендикулярно к боковой стенке вдоль первого конца и имеющую первое сквозное отверстие, причем боковая стенка по меньшей мере частично образует второе отверстие вдоль второго конца внешней оболочки;
концевую пластину, образованную из тонкостенного материала с металлическими свойствами и имеющую наружную кромку; и
колонну крепления, идущую продольно между противоположными первым и вторым концами, причем первый конец упирается в указанную концевую пластину, а второй конец расположен у торцевой стенки указанной внешней оболочки;
причем указанная внешняя оболочка, концевая пластина и колонна крепления совместно образуют камеру поршня внутри узла поршня, причем первое соединение из текучего материала расположено между концевой пластиной и внешней оболочкой и прочно прикрепляет их друг к другу с образованием герметичного уплотнения между ними, при этом второе соединение из текучего материала расположено между колонной крепления и концевой пластиной и прочно прикрепляет их друг к другу с образованием герметичного уплотнения между ними.

2. Узел газовой пружины по п.1, в котором концевая пластина содержит сквозное отверстие, колонна крепления содержит первый участок колонны, имеющий первый размер поперечного сечения, и второй участок колонны, имеющий второй размер поперечного сечения, который меньше, чем первый размер поперечного сечения, так что заплечик стенки идет радиально между первым и вторым участками колонны, причем второй участок колонны входит в отверстие концевой пластины, так что заплечик стенки упирается в концевую пластину.

3. Узел газовой пружины по п.1, в котором концевая пластина содержит первую сторону, обращенную к камере поршня, и противоположную вторую сторону, обращенную в направлении удаления от камеры поршня, причем второе соединение из текучего материала расположено между колонной крепления и концевой пластиной вдоль ее первой стороны, так что за счет этого образуется указанное герметичное уплотнение, которое флюидно изолирует камеру поршня от отверстия в концевой пластине.

4. Узел газовой пружины по одному из пп.1-3, в котором внешняя оболочка содержит внутреннюю поверхность и внешнюю поверхность, концевая пластина содержит первую сторону, обращенную к камере поршня, и противоположную вторую сторону, обращенную в направлении удаления от камеры поршня, причем граница раздела образована между внутренней поверхностью боковой стенки и внешней наружной кромкой концевой пластины при помощи первого соединения из текучего материала, расположенного между внешней оболочкой и концевой пластиной вдоль внутренней поверхности внешней оболочки и второй стороны концевой пластины, так что герметичное уплотнение, образованное между ними, разрешает флюидную связь между камерой поршня и границей раздела, однако флюидно изолирует камеру поршня и границу раздела от внешней газовой среды.

5. Узел газовой пружины по одному из пп.1-3, в котором по меньшей мере одно из первого и второго соединений из текучего материала представляет собой одно из соединений, выбранных из группы, в которую входят сварное соединение, соединение, паянное твердым припоем, и соединение, паянное мягким припоем.

6. Узел газовой пружины по одному из пп.1-3, который дополнительно содержит торцевую крышку, подсоединенную через второй конец гибкой стенки, причем торцевая крышка прикреплена ко второму концу колонны крепления, за счет чего обеспечено подсоединение второго конца гибкой стенки к узлу поршня.

7. Узел газовой пружины по п.6, в котором второй конец колонны крепления содержит первую торцевую стенку и первый элемент крепления, идущий в колонну крепления от торцевой стенки, причем торцевая крышка содержит первое сквозное отверстие, так что деталь крепления может входить в зацепление с первым элементом крепления колонны крепления через первое отверстие.

8. Узел газовой пружины по п.6, в котором торцевая крышка содержит сквозной флюидный канал, имеющий флюидную связь с отверстием торцевой стенки внешней оболочки, так что камера пружины имеет флюидную связь с камерой поршня узла поршня.

9. Узел поршня, служащий для присоединения к концу гибкой втулки, содержащий:
внешнюю оболочку, образованную из тонкостенного материала с металлическими свойствами, причем указанная внешняя оболочка имеет продольную ось и смещенные продольно друг от друга первый и второй концы, при этом внешняя оболочка содержит боковую стенку и торцевую стенку, причем боковая стенка идет в основном продольно между указанными первым и вторым концами и имеет внутреннюю поверхность и внешнюю поверхность, при этом внутренняя поверхность по меньшей мере частично ограничивает камеру поршня, причем внешняя поверхность упирается в соответствующую гибкую втулку, при этом торцевая стенка идет перпендикулярно к боковой стенке вдоль первого конца и по меньшей мере частично образует первое отверстие вдоль первого конца, имеющее флюидную связь с камерой поршня, причем боковая стенка по меньшей мере частично образует второе отверстие вдоль второго конца;
концевую пластину, выполненную из тонкостенного материала с металлическими свойствами и имеющую первую сторону, противоположную вторую сторону и внешнюю наружную кромку, причем концевая пластина входит в указанное второе отверстие внешней оболочки, так что внешняя наружная кромка упирается во внутреннюю поверхность боковой стенки внешней оболочки;
колонну крепления, идущую продольно между противоположными первым и вторым концами, причем ее первый конец обращен к первому концу внешней оболочки, а ее второй конец обращен ко второму концу внешней оболочки, при этом колонна крепления упирается в первую боковую сторону концевой пластины;
первое соединение из текучего материала, расположенное между концевой пластиной и внешней оболочкой и прочно прикрепляющее их друг к другу, с образованием герметичного уплотнения между ними; и
второе соединение из текучего материала, расположенное между колонной крепления и концевой пластиной и прочно прикрепляющее их друг к другу, с образованием герметичного уплотнения между ними.

10. Узел поршня по п.9, в котором концевая пластина содержит первый относительно плоский участок, по меньшей мере частично образующий первую плоскость, и второй относительно плоский участок, по меньшей мере частично образующий вторую плоскость, смещенную продольно от указанной первой плоскости.

11. Узел поршня по п.10, в котором боковая стенка содержит наружную кромку, расположенную вдоль второго конца внешней оболочки, а концевая пластина расположена относительно внешней оболочки так, что первая плоскость расположена вдоль боковой стенки внутри внешней оболочки, а вторая плоскость расположена продольно снаружи от внешней оболочки относительно наружной кромки боковой стенки.

12. Узел поршня по п.11, в котором концевая пластина содержит третий относительно плоский участок, по меньшей мере частично образующий третью плоскость, смещенную продольно от указанной первой плоскости в направлении, противоположном указанной второй плоскости, причем второй конец колонны крепления упирается в третий относительно плоский участок, при этом второе соединение из текучего материала расположено между колонной крепления и концевой пластиной вдоль ее третьего относительно плоского участка.

13. Узел поршня по п.12, в котором третий относительно плоский участок имеет сквозное отверстие, образованное в концевой пластине, причем второй конец колонны крепления введен в отверстие, так что часть колонны крепления выходит продольно за третий относительно плоский участок в направлении к указанному второму относительно плоскому участку.

14. Узел поршня по п.13, в котором первый конец колонны крепления расположен в отверстии торцевой стенки внешней оболочки, так что первый конец может смещаться в поперечном направлении относительно торцевой стенки.

15. Способ сборки узла газовой пружины, включающий в себя следующие операции:
a) использование гибкой стенки, идущей продольно между противоположными первым и вторым концами;
b) использование первого концевого элемента и присоединение его через указанный первый конец гибкой стенки с образованием герметичного уплотнения между ними;
c) использование внешней оболочки, концевой пластины и колонны крепления;
d) образование узла поршня с использованием указанной внешней оболочки, указанной концевой пластины и указанной колонны крепления за счет:
d1) прочного прикрепления колонны крепления и концевой пластины друг к другу с использованием первого соединения из текучего материала с образованием герметичного уплотнения между ними; и
d2) прочного прикрепления концевой пластины и внешней оболочки друг к другу с использованием второго соединения из текучего материала с образованием герметичного уплотнения между ними; и
е) соединение узла поршня со вторым концом указанной гибкой стенки с образованием герметичного уплотнения между ними.

16. Способ по п.15, в котором прочное прикрепление колонны крепления и концевой пластины друг к другу в операции d1) предусматривает образование подузла из колонны крепления и концевой пластины, а образование узла поршня в операции d) дополнительно предусматривает установку в заданное положение указанного подузла по меньшей мере частично внутри внешней оболочки.

17. Способ по п.16, в котором концевая пластина содержит множество продольно смещенных друг от друга плоскостей, а указанная операция установки в заданное положение указанного подузла предусматривает установку в заданное положение первой плоскости внутри внешней оболочки и установку в заданное положение второй плоскости снаружи от внешней оболочки.