KR102062591B1

KR102062591B1 - 가스 스프링 및 가스 스프링 구성요소

Info

Publication number: KR102062591B1
Application number: KR1020130015791A
Authority: KR
Inventors: 조나단 피 코터
Original assignee: 다드코 인코퍼레이티드
Priority date: 2012-02-14
Filing date: 2013-02-14
Publication date: 2020-01-06
Anticipated expiration: 2033-02-14
Also published as: US9046146B2; CN103291801B; KR20130093563A; EP2628975B1; US20130207326A1; ES2718667T3; CN103291801A; EP2628975A2; EP2628975A3

Abstract

본 발명은 성형 장비용 가스 스프링, 가스 스프링용 피스톤 로드 및 피스톤 로드에 의해 지지되는 가스 스프링용 쇼크 칼라에 관한 것이다. 쇼크 칼라는 탄성적으로 유연하고 소성적으로 변형가능하여 적어도 부분적으로 접철되고, 피스톤 로드는 쇼크 칼라가 적어도 부분적으로 접철할 때의 가스 스프링 시일을 방해하는 부재를 포함할 수 있다.

Description

가스 스프링 및 가스 스프링 구성요소{GAS SPRING AND GAS SPRING COMPONENTS}

본 출원은 2012년 2월 24일에 출원된 미국 가출원 제61/598,733의 우선권을 주장한다.

본 발명은 대체로 스프링 장치, 보다 상세하게는 성형 장비용 가스 스프링에 관한 것이다.

가스 스프링은 널리 알려져 있고 금속 박판 스탬핑 작업용 프레스 금형에 사용되어 왔다. 예를 들어, 가스 스프링은 다른 유형의 적용예 중에서 프레스 쿠션으로서 사용될 수 있다. 종래의 가스 스프링은 피스톤 상에 힘을 제공하는 가압 가스(통상적으로 1,500 PSI 내지 3,000PSI의 압력 상태에 있는 질소 기체)를 수용하는 가스 챔버 및 피스톤을 지지하여 가스 스프링을 전진 위치로 바이어싱하는 중실 피스톤 로드를 가진다. 가압 가스는 그 전진 위치로부터 후퇴 위치까지의 피스톤과 피스톤 로드의 이동을 저지한다. 여러 가지 하우징 및 시일은 가스 스프링 내에 제공되어, 피스톤과 피스톤 로드를 가스 스프링의 케이싱 내에 유지시키고, 가스 챔버로부터의 가압 가스의 누출을 방지한다.

종래의 가스 스프링과 그 구성요소에는, 광범위한 성형 장비에 즉시 사용가능하여 상이한 구성과 구조의 가스 스프링 중에서 공통 요소로서 즉시 사용될 수 있는 요구가 있었고, 필요에 따라 교체될 수 있으면서도 상이한 크기와 힘을 요구하는 광범위한 적용예에 사용될 수 있고 광범위한 구성에 즉시 적용가능할 요구가 있었으며, 가스 스프링의 완전 전진 상태로 복귀시의 갑작스런 충격을 감소시켜 가스 스프링 상의 스트레스를 줄이는 요구가 있었고, 상대적으로 간단한 설계, 경제적인 제조 및 조립에 유용하면서도 견고함, 내구성 및 신뢰성이 있는 사용 중 긴 수명의 필요가 있었다.

적어도 일 실시예에서, 성형 장비용 가스 스프링은 케이싱, 피스톤 로드 하우징 및 피스톤 로드를 포함하는데, 여기서 피스톤 로드 하우징은 케이싱 내에서 적어도 부분적으로 수용되고, 여기서 피스톤 로드는 후퇴 행정과 전진 행정을 포함하는 가스 스프링의 한 사이클에 걸쳐 전진 및 후퇴 위치 사이의 왕복운동을 위하여 케이싱 내에서 적어도 부분적으로 수용되고 피스톤 로드 하우징을 통하여 뻗어있다. 피스톤 로드는 바디부와 헤드부를 포함하는데, 여기서 바디부는 하우징을 통하여 케이싱을 벗어나 뻗어있고 케이싱 외면에 배치된 피스톤 로드의 제 1 축단부 또는 외부 축단부를 가지고, 여기서 헤드부는 피스톤 로드의 제 2 축단부 또는 내부 축단부에 있다. 가스 스프링은 또한, 피스톤 로드 헤드부와 피스톤 로드 하우징 사이의 피스톤 로드를 따라 축 방향 위치에서, 피스톤 로드에 의해 지지되는 쇼크 칼라를 포함하고, 쇼크 칼라는, 피스톤 로드의 일부를 둘러싸고 로드의 후퇴 위치에 있을 때는 하우징으로부터 축방향으로 이격되고 로드의 전진 위치에 있을 때는 하우징에 맞닿아있고, 유연하고 축방향으로 변위 가능한 접철부와 장착부로부터 피스톤 로드까지 축방향으로 뻗어있는 장착부를 포함한다.

다른 실시예에서, 가스 스프링 쇼크 칼라는 충격면을 가지는 접철부 및 축방향으로 교호하는 환형 돌출부들을 포함하는 주름부를 포함하고, 여기서 환형 돌출부들은 쇼크 칼라의 반경방향 외부 프로파일을 적어도 부분적으로 설정하는 적어도 하나의 반경방향 외부 환형 돌출부 및 쇼크 칼라의 반경방향 내부 프로파일을 적어도 부분적으로 설정하는 적어도 하나의 반경방향 내부 환형 돌출부를 포함한다. 쇼크 칼라는 또한, 쇼크 칼라의 반경방향 외부 프로파일을 적어도 부분적으로 설정하는 접철부로부터 반경방향으로 뻗어있는 장착부를 포함하고, 반경방향 내부 장착면에 인접한 반경방향 내부 장착면과 축방향으로 향하는 장착면을 포함한다.

다른 실시예에서, 가스 스프링 피스톤 로드는 바디부 및 네크부를 포함하는데, 바디부는 피스톤 로드의 제 1 단부를 포함하고 원통형 외면, 피스톤 로드의 제 2 단부에 배치된 헤드부를 가지고 바디부의 원통형 외면보다 반경반향으로 더 큰 반경방향 외부 프로파일을 가지고, 네크부는 바디부와 헤드부 사이에 축방향으로 배치된다. 네크부는 바디부의 원통형 외면보다 반경방향으로 더 큰 반경방향 외부 프로파일을 가지고, 환형 릴리프는 바디부의 반경방향 외면에 축방향으로 인접해 있고, 환형 릴리프는 바디부의 원통형 외면보다 반경방향으로 더 작고, 적어도 하나의 배출구 통로는 피스톤 로드를 통하여 횡방향으로 뻗으면서 환형 릴리프를 횡단한다.

가스 스프링 및/또는 그 구성요소의 일부 가능성 있는 목적, 특질 및 이점은 장치 및 그 구성요소를 제공하는 것을 포함하여 여기에 개시된다. 여기서 장치는 광범위한 성형 장비에 즉시 사용되고 상이한 구성과 구조의 가스 스프링 중에서 공통 요소로의 사용을 즉시 허용하고 쉽게 이용될 수 있는 것이고, 여기서 그 구성요소는 필요에 따라 교체될 수 있고 상이한 크기와 힘을 요구하는 광범위한 적용예에 사용될 수 있고 광범위한 구성에 즉시 적용가능하고 가스 스프링의 완전 전진 상태로 복귀시의 갑작스런 충격을 감소시켜 가스 스프링 상의 스트레스를 줄이고 상대적으로 간단한 설계, 경제적인 제조 및 조립에 유용하고, 견고함, 내구성 및 신뢰성이 있고 사용 중 긴 수명을 가진다. 물론, 본 발명을 구체화하는 장치는 여기에 개시된 구체적인 실시예에 대하여 설명된 것과 비교하여 목적, 특질 또는 이점의 모든 것 또는 그 일부를 달성할 수도 있고 전혀 무관하거나 상이한 것도 달성할 수 있다.

본 출원서에 개시된 가스 스프링을 이용하여 광범위한 성형 장비에 즉시 사용할 수 있고 공통 요소로 사용할 수 있으며, 가스 스프링 구성요소를 이용하여 필요에 따라 그 구성요소를 교체할 수 있고 상이한 크기와 힘을 요구하는 광범위한 적용예에 사용할 수 있으며 갑작스런 충격을 감소시켜 가스 스프링 상의 스트레스를 줄이고 상대적으로 간단한 설계, 경제적인 제조 및 조립에 유용하고 견고함, 내구성 등을 제공할 수 있다.

바람직한 실시예와 최선의 실시예에 대한 이하의 상세한 설명은 첨부하는 도면에 관하여 개시될 것이다.
도 1은 쇼크 칼라를 지지하는 피스톤 로드를 가진 가스 스프링의 구체적인 실시예의 단면도이고, 여기에는 피스톤 로드의 전진 위치가 도시된다.
도 2는 도 1과 유사한 도면이고, 여기에는 피스톤 로드의 후퇴 위치가 도시된다.
도 3은 도 1과 도 2의 피스톤 로드의 확대된 부분 단면도이다.
도 4는 도 1과 도 2의 쇼크 칼라의 확대된 단면도이다.
도 5는 쇼크 칼라를 지지하는 피스톤 로드를 가진 가스 스프링의 다른 구체적인 실시예의 단면도이고, 여기에는 피스톤 로드의 전진 위치가 도시된다.
도 5a는 도 5의 가스 스프링의 확대된 부분 단면도이다.
도 6은 피스톤 로드가 후퇴 위치에 있는 도 5와 유사한 도면이다.
도 6a는 도 6의 가스 스프링의 확대된 부분 단면도이다.
도 7은 도 5와 도 6의 피스톤 로드 일부의 확대된 부분 측면도이다.
도 8은 도 7의 라인 88을 지나는 피스톤 로드의 단면도이다.
도 9는 도 7의 라인 99를 지나는 피스톤 로드의 단면도이다.
도 10은 도 5와 도 6의 쇼크 칼라의 확대된 측면도이다.
도 11은 도 5와 도 6의 쇼크 칼라의 확대된 끝면도이다.
도 12는 도 11의 라인 1212를 지나는 쇼크 칼라의 확대된 단면도이다.
도 13은 도 5의 가스 스프링 일부의 확대된 부분 단면도이고, 여기에는 쇼크 칼라의 압착된 상태가 도시된다.
도 14는 도 13의 확대된 부분 단면도와 유사하고, 여기에는 쇼크 칼라의 더 압착된 상태가 도시된다.

도면에 대해 보다 상세하게 참조하면, 도 1과 도 2에는 성형 장비, 예컨대 금속 박판 스탬핑 금형과 기계식 프레스(미 도시)에 사용될 수 있는 가스 스프링(10)의 현재의 바람직한 일 실시예가 도시된다. 일반적으로, 가스 스프링(10)은 케이싱(12), 케이싱(12)에 의해 지지되는 가이드 시일 어셈블리(14) 및 피스톤 로드(16)에 의해 지지되는 충격 흡수 칼라, 즉 쇼크 칼라(18)를 포함한다.

하나 이상의 가스 스프링(10)은 성형 장비의 여러 가지 실시예에 사용되어 가동 요소(moveable component)를 제공하거나, 항복력 또는 복원력를 가진 성형 금형이나 워크피스의 지지를 제공한다. 예를 들어 바인더 링의 실시예에서, 가스 스프링(10)은, 성형 금형의 다른 부품이 워크피스를 성형, 절단, 인장 또는 굽힘 가공하는 동안, 성형 금형의 바인더 링에 대하여 항복력을 제공하여 금속 워크피스를 유지한다. 리프터의 실시예에서, 가스 스프링(10)은 항복력과 복원력을 제공하여 워크피스를 성형 금형의 표면에서 분리하여 들어올리거나 다른 방법으로 워크피스의 제어를 유지한다. 캠 공구의 실시예에서, 가스 스프링(10)은 항복력을 인가하여 캠이 활성화된 공구 정 위치로 복귀시킨다. 물론, 가스 스프링(10)은 광범위한 다른 실시예에서 사용될 수 있다.

케이싱(12)은 그 안에 가이드 시일 어셈블리(14)와 피스톤 로드(16)를 수용하는 폐쇄 단부(22) 및 개방 단부(24)에서 축 방향으로 말단을 이루는 측벽(20)을 포함한다. 폐쇄 단부(22)는, 예컨대 용접 이음에 의해 측벽(20)에 부착된 별개의 구성요소이거나 측벽(20)과 일체로 형성된다. 케이싱(12)의 측벽(20)은 가스 챔버(28)를 적어도 부분적으로 정의하는 내면(26) 및 외면(30)을 가진다. 케이싱(12)은 대체로 원통형 형상을 가지고, 예컨대 내면(26)이나 외면(30) 중 적어도 하나가 원통형이다. 측벽(20)의 내면(26)은, 스냅 링(34)과 같이 예로써 여기에 도시된, 리테이너를 수용하도록 구성된 외주방향 리테이너 그루브(32)를 가져서 가스 스프링(10)을 그 조립된 상태로 유지시킨다. 가스 스프링(10)을 프레스 내에 장착하고 위치시키는 것을 보조하기 위하여, 한 쌍의 길이방향으로 이격된 외주방향 그루브(36, 38)는 기계가공, 성형가공 또는 다른 방법으로 케이싱의 단부(22, 24)에 인접한 케이싱(12)의 외면(30) 내에 제공된다. 가스 스프링(10) 속으로의 가스의 주입을 허용하기 위하여, 케이싱(12)은 임의의 적절한 방식으로 케이싱(12)의 폐쇄 단부(22)를 통하여 제공되는 통로 또는 충진 포트(40)를 포함한다. 충진 밸브(42)는 충진 포트(40) 내에 수용되어, 예컨대 일 방향 밸브로서의 역할을 하고 가스가 가스 스프링(10) 속으로 주입되는 것을 허용하면서, 가스 스프링(10)으로부터의 의도하지 않은 가스의 누출을 방지한다. 바람직한 경우에, 충진 밸브(42)는 개방되어 가스 스프링(10) 내부로부터의 가압 가스를 방출할 수 있다.

가이드 시일 어셈블리(14)는 케이싱(12)의 개방 단부(24)에서 케이싱(12) 내에 적어도 부분적으로 배치되고, 피스톤 로드 하우징(44), 하우징(44)에 의해 지지되는 가이드 부싱(46) 및 하우징(44)에 의해 지지되는 로드 시일(48)을 포함한다. 하우징(44)은 외부 축단부(50), 내부 축단부(52), 단부들(50, 52) 사이에 뻗어있는 피스톤 로드 관통 보어(54), 보어(54) 내의 부싱 그루브(56), 보어(54) 내의 시일 그루브(58) 및 외면(60)을 포함할 수 있다. 하우징(44)은 대체로 원통형 형상을 가질 수 있고, 예컨대 관통 보어(54)가 원통형 프로파일을 가지고 외면(60)이 원통형 프로파일을 가질 수 있다. 가이드 부싱(46)은, 하우징(44)의 부싱 그루브(56) 내에 배치될 수 있고, 적합한 저마찰 재료로 구성될 수 있고, 케이싱(12) 내에서의 축방향 왕복운동을 위하여 피스톤 로드(16)를 안내하기 위해서 피스톤 로드(16)에 슬라이딩가능하게 맞닿도록 크기결정될 수 있다. 로드 시일(48)은 하우징(44)의 시일 그루브(58) 내에 배치될 수 있고, 피스톤 로드(16)에 밀착되게 맞닿는다.

가이드 시일 어셈블리(14)는 케이싱(12)에 밀착되게 연결된다. 예를 들어, 하우징(44)의 외면 내의 숄더(62)는 스냅 링(34)과 상호 작동하고, 케이싱 시일(64)은 하우징(44)과 케이싱(12)의 내면(26) 사이, 예컨대 하우징(44)의 외면(60) 내의 그루브 내에 배치된다. 어셈블리(14)는 또한 와이퍼(66)를 포함하고, 여기서 와이퍼(66)는 하우징(44)의 외부 축단부(50)에서 관통 보어(54)의 와이퍼 그루브 및 로드 시일(48)과 가이드 부싱(46) 사이에서 축방향으로 로드 시일 그루브(58) 내에서 지지되는 시일 지지 링(68) 내에서 지지된다.

피스톤 로드(16)는, 후퇴 행정과 전진 또는 복귀 행정을 포함하는 가스 스프링(10)의 한 사이클에 걸쳐 전진 및 후퇴 위치 사이의 축 A를 따르는 왕복운동을 위하여, 케이싱(12) 내에서 적어도 부분적으로 배치되고 가이드 시일 어셈블리(14)를 관통한다. 피스톤 로드(16)는 가스 챔버(24) 내의 가스의 영향을 받아 피스톤 로드(16)를 후퇴 위치(도 2)로부터 전진 위치(도 1)를 향하여 바이어싱한다.

피스톤 로드(16)는, 가이드 시일 어셈블리 하우징(44)의 관통 보어(54)를 통하여 케이싱(12)을 벗어나 뻗어있는 바디부(70)를 포함하고, 램 또는 프레스나 금형 구성요소의 다른 일부, 즉 성형 장비의 다른 피스와 맞닿음 가능한 제 1 또는 외부 축단부(72)(미 도시), 피스톤 로드(16)의 제 2 또는 내부 축단부(76)에서 케이싱(12) 내에 배치된 헤드부(74) 및 헤드부(74)와 바디부(70) 사이의 네크부(78)를 포함한다. 피스톤 로드(16)는 또한 피스톤 로드(16)의 내부 축단부(76)로부터 피스톤 로드(16)의 외부 축단부(72)를 향하여 뻗어있는 내부 공동(80)을 포함한다. 내부 공동(80)은 중심을 향하여 반경방향으로 위치되고 피스톤 로드(16)의 전체 길이 중 80％ 보다 크게 뻗어있다. 바디부(70)는 또한 전진 및 후퇴 위치 사이에서 안내되는 상대 이동을 위하여 로드 시일(48)과 맞닿아 밀착되면서 피스톤 로드 부싱(46)과 맞닿아 슬라이딩하는 원통형 외면(82)을 포함한다.

도 3을 참조하면, 피스톤 로드 네크부(78)는 원통형이고 피스톤 로드 바디부(70)에 비해 반경방향으로 더 큰 반경방향 외부 프로파일을 포함한다. 또한 헤드부(74)는 원통형 반경방향 외부 프로파일을 포함하고 바디부(70)의 네크부(78)와 원통형 외면(82) 보다 반경방향으로 더 크다. 네크부(78)는 바디부(70)에 축방향으로 인접한 환형 릴리프(84), 환형 릴리프(84)에 축방향으로 인접한 환형 돌출부(86) 및 돌출부(86)와 헤드부(74) 사이에서 축방향으로 뻗어있고 바디부(70)의 원통형 외면(82)에 비해 더 큰 직경을 가지는 원통형 칼라 저어널(88)을 포함한다. 환형 릴리프(84)는 바디부(70)의 원통형 외면(82) 보다 반경방향으로 더 작다.

피스톤 로드 네크부(78)는 또한 그 내부로부터 외부로 축 A에 대하여 횡단 방향으로 피스톤 로드(16)를 통하여 뻗어있는 하나 이상의 배출구 통로(90)를 포함한다. 배출구 통로(90)는 관통 보어(92) 및 피스톤 로드(16)의 외면에 있는 카운터보어(94)를 포함한다. 배출구 통로(90)는 환형 릴리프(84) 및/또는 환형 돌출부(86)를 통하여 뻗어있거나, 즉 겹치도록(overlap) 위치된다. 예를 들어, 카운터보어(94)는 환형 릴리프(84)와 환형 돌출부(86)를 개입할 수 있다.

피스톤 로드 헤드부(74)는 칼라 저어널(88)에 비해 더 큰 직경을 가지는 케이싱 저어널(96) 및 저어널들(88, 96) 사이의 필렛(98)과 계단부(100)를 포함한다. 케이싱 저어널(96)은 케이싱(12) 내에서 피스톤 로드(16)를 안내하기 위하여 피스톤 가이드 베어링(104)이 배치된 가이드 베어링 그루브(102)를 포함한다. 피스톤 가이드 베어링(104)은 분할 베어링 또는 이에 유사한 것이어서 그것을 통하여 일부 가스의 통과를 허용한다. 헤드부(74)는 또한 케이싱(12)의 폐쇄 단부(22)와 상호 작동하는, 예컨대 피스톤 로드(16)의 이동거리를 제한하는 환형 축방향 연장부(105)를 포함한다. 헤드부(74)는, 그것을 통하여 축방향으로 뻗어있는 하나 이상의 헤드부 배출구(106)를 포함하고, 필렛(98)을 통하여 뻗어있거나, 즉 겹쳐서 양호한 가스 유동을 보장하고 발열을 감소시킨다.

도 4를 참조하면, 쇼크 칼라(18)는 피스톤 로드 헤드부(74)의 일부와 접촉하는 헤드부 단부(108)(도 3) 및 가이드 시일 하우징의 대응하는 축방향 단부나 표면에 접촉하는 하우징 단부(110)를 포함한다. 쇼크 칼라(18)는 또한 피스톤 로드(16)를 둘러싸는 반경방향 내부 프로파일(112) 및 케이싱(12)에 의해 어셈블리 내에서 둘러싸인 반경방향 외부 프로파일(114)을 포함한다(도 1). 쇼크 칼라(18)는 유연하고 축방향으로 변위 가능한 접철부를 포함한다. 여기에 사용된 바와 같이, 접철이라는 용어는 부분적인 접철 또는 완전한 접철을 포함한다. 어떤 경우에 칼라(18)의 기하학적인 배열은, 쇼크 칼라(18)의 접철 동안 다수의 칼라(18)가 끝까지 소성적으로 항복하기 전에, 피스톤 로드(16)의 이동이 로드 시일(48)을 파괴 및/또는 배출할 정도에 이르는 것을 허용할 정도이다.

일 실시예에서, 쇼크 칼라(18)의 접철부는 적어도 부분적으로 주름진다. 예를 들면, 쇼크 칼라(18)는 적어도 일부가 주름진 부분을 포함하는 측벽(116)을 포함한다. 주름부는, 반경방향 외부 환형 돌출부(118)를 가지고 축방향으로 교호하는, 하나 이상의 반경방향 외부 환형 벽부나 돌출부(118) 및 하나 이상의 반경방향 내부 환형 벽부나 돌출부(120)를 포함한다. 따라서 내부 돌출부(120)는 외부 돌출부(118)로부터 축방향으로 이격된다. 내부 돌출부(120)는 라운드 처리된 외면(122)를 가지고, 외부 돌출부(118)는 라운드 처리된 내면(124)를 가진다. 라운드 처리된 표면(122, 124)은 내부 및 외부 돌출부(118, 120)에 축방향으로 인접하여 상호 연결된 대체로 횡단 방향으로 뻗어있는 환형부(annular segments)(119)를 제공한다. 돌출부(118, 120)는 외주방향으로 연속적이다. 돌출부(118, 120)는 임의의 적절한 단면 형상을 가진다.

또한 측벽(116)은, 접철부로부터 축방향으로 뻗어있고 쇼크 칼라(18)의 반경방향 외부 프로파일을 적어도 부분적으로 설정하는 장착부를 포함하고, 또한 쇼크 칼라(18)의 헤드부 단부(108)에서 원통부(126)를 포함한다. 원통부(126)는, 그 크기가 피스톤 로드 헤드부(74)의 계단부(100)와 억지끼워맞춤에 적합한(도 3) 반경방향 내부 원통형 장착면(128)을 포함하고, 또한 피스톤 로드(16) 대하여 쇼크 칼라(18)를 축방향으로 위치시키는 반경방향 내부 장착면에 인접한 축방향으로 향하는 단부 장착면(130)을 포함한다.

쇼크 칼라(18)의 하우징 단부(110)는 충격면(132)과, 반경방향으로 외향하여 인접한 경사면(134)을 포함하고, 이 경사면(134)은 단부(108)를 향하여 반경방향으로 외향하여 경사지면서 단부(110)로부터 반경방향으로 멀어지는 방향으로 경사진다. 이 경사각은 임의의 적합한 크기일 수 있다. 예를 들어, 경사각은, 예컨대 2 도부터 10 도 사이의, 5 도 정도일 수 있다.

도 1을 참조하면, 임의의 실시예에서 쇼크 칼라(18)는, 임의의 적절한 구성, 구조 및/또는 조합을 가져, 피스톤 로드(16)가 그 전진 행정 동안 미리 정해진 속도를 초과할 시, 유연하고 피스톤 로드 헤드부(74)와 가이드 어셈블리 하우징(44) 사이에서 축방향으로 변위 가능하다. 쇼크 칼라(18)는 접철가능하여 피스톤 로드(16)의 일부가 피스톤 로드(16)와 로드 시일(48) 사이에서의 밀착 맞닿음을 방해하는 것을 허용함으로써 로드 시일(48)을 통하여 압축 가스의 방출을 허용한다. 예를 들어, 쇼크 칼라(18)는, 1) 탄성적으로(또는 탄력있고 유연하게) 반복하여 변형시켜서 가스 스프링의 정상 작동 상태하에서 그 자유로운 형태의 형상으로 복귀하거나 2) 소성적으로(또는 소성 변형 가능하게) 변형되어, 항복점을 초과할 때, 그 일부의 변형이 영구적인 방식으로 구성, 구조 및/또는 조합될 수 있다. 항복점은 초과할 수 있는데, 이는, 쇼크 칼라(18)와 하우징(44)의 충돌 직전에, 예컨대 피스톤 로드에 의해 형성된 힘을 지니는 미리 정해진 속도 또는 최대 허용 속도가 초과되기 때문이다. 쇼크 칼라(18)의 반작용은 최대 허용 속도가 초과되는 정도에 비례한다. 예를 들어, 속도 제한의 약간의 위반(예컨대, 2m/s로부터 3m/s 정도)은 시간이 지나면서 일부 제한된 변형을 초래할 수 있지만, 가스 스프링을 시일(58)의 파괴에 의해 방출시킬 정도로 심각하지는 않는다.

쇼크 칼라(18)는 헤드부(74)와 가이드 시일 어셈블리(14)의 하우징(44) 사이의 피스톤 로드(16)를 따라 축방향으로 위치한 피스톤 로드(16)의 일부를 둘러싼다. 쇼크 칼라(18)는, 피스톤 로드(16)의 후퇴 위치에 있을 때는 하우징(44)으로부터 축방향으로 이격되고(도 2), 피스톤 로드(16)의 전진 위치에 있을 때는 하우징(44)에 맞닿는다(도 1). 예를 들어, 쇼크 칼라(18)의 하우징 단부(110)(도 4)는 하우징(44)의 대응하는 축방향 단부에 맞닿는다.

하우징(44)이 케이싱(12)에 밀착되게 연결되고 피스톤 로드(16)가 케이싱(12) 내에 수용되면서 하우징(44)에 의해 안내되고 밀착되어 있을 때, 스프링(10)은 케이싱(12) 내의 충진 포트(40)를 통하여 가스로 채워진다. 가압 가스는 그 전진 위치로 피스톤 로드(16)를 항복가능하게 바이어싱하고, 쇼크 칼라(18)는 피스톤 로드 헤드부(74)와 하우징(44) 사이에 맞닿아 있으면서 피스톤 로드 헤드부(74)와 하우징(44)에 의해 압축된다.

일 도시된 실시예에서, 복수 개의 충전된 가스 스프링(10)은 전진된 피스톤 로드의 축방향 외부 단부에 놓여있는 워크피스 클램프 링이나 바인더 링을 가진 금형 어셈블리 내에 수용된다. 금형 어셈블리는 프레스의 베드부에 부착된 하나의 금형을 가진 프레스 내에 수용되는 한편, 다른 금형은 프레스의 램에 부착된다. 램이 그 완전 후퇴 위치로부터 전진이동될 때, 클램프 링은 가스 스프링에 의해 금속 블랭크 워크피스와 맞닿음하게 가압되어 형성된다. 이러한 가스 스프링(10) 각각의 피스톤 로드(16)는, 금형이 그 완전 폐쇄 위치를 향하여 이동되어 블랭크 워크피스를 성형 부품으로 성형할 때, 램 힘하에서 초기에 후퇴된다. 따라서, 가스 스프링 피스톤 로드가 프레스 작업에 의해 초기에 후퇴될 때, 프레스 램에 작용하는 충격력은 하우징(44)과 피스톤 로드 헤드부(74) 사이의 쇼크 칼라(18)에 의해 제공되는 스프링력으로부터의 도움에 의해 감소된다. 더욱이 프레스 램이 그 완전 후퇴 위치를 향하여 뒤로 이동할 때, 프레스에 작용하는 충격력은, 쇼크 칼라(18)가 피스톤 로드 헤드부(74)와 하우징(44) 사이에서 가압됨에 따라, 쇼크 칼라(18)의 점진적인 로딩에 의해 감소된다. 따라서 프레스 상에 부가된 부하는 갑작스런 스파이크 보다는 매끄러운 부하 곡선으로 나타난다. 프레스의 완전 사이클 전체에 걸친 프레스 및 그 결합된 구성요소 상의 감소된 충격력은 가스 스프링 및/또는 프레스 내의 마모, 손상, 소음 및 진동을 감소시킨다.

쇼크 칼라(18)의 스프링 상수는 쇼크 칼라(18)의 특정 구성, 구조 및/또는 조합을 변경시킴으로써 변한다. 사용되는 효과적인 정지 스프링력은 가압 가스로부터 피스톤 로드(16)에 작용하는 알짜 힘과 동일하고, 일부 적용예에서는, 예컨대 2,000 파운드 내지 60,000 파운드일 수 있다. 가스 스프링(10)의 정상 작동 상태하에서 쇼크 칼라(18)의 편향은 1 mm(0.0393 인치) 미만일 수 있다. 예를 들어, 쇼크 칼라(18)는 4,000 내지 120,000 파운드중 정도의 동적 하중 상태에서 0.005 내지 0.015 인치 정도 편향할 수 있다. 동적 하중은 가스 스프링(10)이 사용되는 프레스 램의 최대 복귀 속도와 동일한 피스톤 로드(16)의 복귀 속도와 일치한다. 예를 들어, 가스 스프링 로드의 미리 정해진 또는 최대 복귀 속도는 2 m/s일 수 있다.

쇼크 칼라(18)는 피스톤 로드 복귀 속도가 프레스 램의 최대 복귀 속도를 초과하도록 구성, 구조 및/또는 조합될 수 있고, 쇼크 칼라(18)는 피스톤 로드(16)가 가이드 시일 어셈블리(14)에 대하여 축방향으로 변위되는 것을 허용할 정도로 축방향으로 소성적으로 변형되거나 접철되어 로드 시일(48)을 통하여 및/또는 지나서 챔버(28)로부터 가압 가스를 배출하기에 충분하다. 예를 들어, 피스톤 로드(16)는 가스 스프링(10)이 사용되는 금형 유지부의 부품 고장 동안, 즉 금형의 일부가 압축 행정 동안 피스톤 로드(16)로부터 갑작스럽고 예상외로 미끄러지거나 횡단방향으로 이동할 때, 급격히 자유 전진할 수 있다. 쇼크 칼라(18)의 항복점이 가스 스프링(10)의 작동시 그 한계를 초과하는 경우, 피스톤 로드(16)의 일부는 피스톤 로드(16)가 로드 시일(48)과의 밀착 맞닿음을 단절시킴으로써 압축된 가스가 로드 시일(48)을 지나서 방출되는 것을 허용한다.

예를 들어, 피스톤 로드(16)는 로드 네크부(78) 내의 환형 릴리프(84) 때문에 시일(48)이 로드 바디부(70)의 원통형 외면(82)으로부터 적어도 부분적으로 분리될 정도로 이동하고, 가압 가스는 가스 스프링(10)을 벗어나 네크부 배출구 통로(90) 및 환형 릴리프(84)와 로드 시일(48) 사이를 통하여 배출될 수 있다. 따라서 압축된 가스가 로드 시일(48)과 피스톤 로드(16) 사이에서 대기중으로 배출되어서, 압축된 가스는 케이싱(12)을 완전히 벗어나 피스톤 로드(16)를 추진시킬 수 없다.

다른 실시예에서, 피스톤 로드(16)는 피스톤 로드 네크부(78)가 로드 시일(48) 및/또는 시일(48)용 지지 링(68)을 파열시킬 수 있을 정도로 더 이동할 수 있고, 네크부 배출구(90)는 가압 가스를 가스 챔버(28)로부터 파열된 시일(48)을 지나서 그리고/또는 파열된 시일(48)의 다른 측면으로 연통시킨다. 보다 상세하게는, 환형 돌출부(86)는 로드 시일(48) 및/또는 지지 링(68)을 파열시킬 수 있다.

더욱이, 피스톤 로드(16)의 변위와 운동량은 피스톤 로드(16)와 가이드 시일 어셈블리(14) 사이의 간섭에 의해 방해된다. 예를 들어, 피스톤 로드(16)의 일부는 가이드 시일 어셈블리(14)의 대응하는 부분 내에 매립되어 피스톤 로드(16)가 케이싱(12)을 완전히 벗어나 압축된 가스에 의해 추진되는 것을 더 방해할 수 있다. 보다 상세하게는, 환형 돌출부(86)는 어셈블리(14)의 일부 내에 매립될 수 있다.

가이드 베어링(104)과 가이드 시일 어셈블리 하우징(44)의 길이를 이용하는 것은 상대적으로 빠른 피스톤 로드 속도(예컨대, 2 m/s)를 허용한다. 일 실시예에서, 하우징 부싱(46)의 길이와 피스톤 베어링(104)을 케이싱(12)의 내경에 결합되어 맞닿게 하는 비율은 1 : 1 정도이다. 가스 스프링(10)은 더 큰 속도로 상대적으로 안전하게 작동될 수 있는데, 이는 쇼크 칼라(18)가 가스 스프링(10)이 더 큰 충격 속도와 관련된 보다 심한 충격력을 겪는 것을 허용하기 때문이다.

가스 스프링(10)은 임의의 적절한 방식으로 조립될 수 있고, 가스 스프링의 여러 가지 구성요소는 임의의 적절한 방식으로 제조될 수 있고 임의의 적절한 재료로 이루어질 수 있다. 예를 들어, 피스톤 로드(16)는, 바 스톡으로부터 선반가공, 보어가공, 드릴가공 및 탭가공 될 수 있고, 단조가공되고나서 기계가공될 수 있거나, 더 기다란 로드를 위하여 단조가공되고나서 슬러그로 용접되어 그 길이를 늘린 다음 기계가공될 수 있다. 다른 실시예에서, 피스톤 로드(16)는 합금강으로 이루어질 수 있고 열처리 될 수 있고 연마가공되어 매끄러운 마감을 형성할 수 있다. 추가 실시예에서 쇼크 칼라(18)는 저탄소강으로 이루어질 수 있고 튜브 스톡으로부터 선반가공될 수 있고, 또는 탄성 영역에서 보다 작은 재료량으로 더 심한 편향을 위한 스프링강 합금, 즉 압축시 양호한 에너지 소산을 가진 알루미늄 튜브 내지 전단 평면이 파괴되는 합성 구성물 내지 주름을 형성하는 롤 성형 튜브로 이루어질 수 있다.

도 5 내지 도 14에는 가스 스프링(210)과 그 여러 가지 구성요소의 현재의 바람직한 다른 양태가 도시된다. 이 양태는 도 1 내지 도 4의 형태와 여러 면에서 유사하고, 양태 사이의 유사한 숫자는 몇몇 도면 전체에 걸쳐 유사하거나 대응하는 요소를 지시한다. 따라서 가스 스프링(10, 210)의 설명은 그 전체에 걸쳐 참조용으로 서로 통합된다. 실시예들 간 공통된 과제는 여기에서 반복될 수도, 반복되지 않을 수도 있다.

전체적으로 도 5와 도 6을 참조하면, 가스 스프링(210)은 케이싱(212), 케이싱(212)에 의해 지지되는 가이드 시일 어셈블리(214), 케이싱(212)에 의해 지지되고 가이드 시일 어셈블리(214)를 통하여 뻗어있는 피스톤 로드(216) 및 피스톤 로드(216)에 의해 지지되는 충격 흡수 칼라, 즉 쇼크 칼라(218)를 포함한다.

케이싱(212)은 그 안에 가이드 시일 어셈블리(214)와 피스톤 로드(216)을 수용하는 폐쇄 단부(222) 및 개방 단부(224)에서 축방향으로 말단을 이루는 측벽(220)을 포함한다. 폐쇄 단부(222)는, 예컨대 용접 이음에 의해 측벽(220)에 연결된 별개의 구성요소이거나 측벽(220)과 일체로 형성될 수 있다. 케이싱(212)의 측벽(220)은 가스 챔버(228)를 적어도 부분적으로 정의하는 내면(226) 및 외면(230)을 가진다. 케이싱(212)는 대체로 원통형 형상을 가지고, 예컨대 내면(226)이나 외면(230) 중 적어도 하나가 원통형이다. 측벽(220)의 내면(226)은, 스냅링(234)과 같이 예로써 여기에 도시된(도 5a) 리테이너를 수용하도록 구성된 외주방향 리테이너 그루브(232)(도 5a)를 가져서 가스 스프링(210)를 그 조립된 상태로 유지시킨다. 가스 스프링(210)을 프레스 내에 장착하고 위치시키는 것을 보조하기 위하여, 한 쌍의 길이방향으로 이격된 외주방향 그루브(236, 238)는 기계가공, 성형가공 또는 다른 방법으로 케이싱의 단부(222, 224)에 인접한 케이싱(212)의 외면(230) 내에 제공된다.

가스 스프링(210) 속으로의 가스의 주입을 허용하기 위하여, 케이싱(212)은 임의의 적절한 방식으로 케이싱(212)의 폐쇄 단부(222)를 통하여 제공되는 통로 또는 충진 포트(240)를 포함한다. 충진 밸브(242)는, 충진 포트(240) 내에 수용되어, 예컨대 일 방향 밸브로서의 역할을 하고 가스가 가스 스프링(210) 속으로 주입되는 것을 허용하면서, 가스 스프링(210)으로부터의 의도하지 않은 가스의 누출을 방지한다. 바람직한 경우에, 충진 밸브(242)는 개방되어 가스 스프링(210) 내부로부터의 가압 가스를 방출할 수 있다.

도 6a에 도시된 바와 같이, 케이싱(212)의 폐쇄 단부(222)는 피스톤 로드(216)의 헤드부(274)와 상호 작동할 수 있는, 예컨대 피스톤 로드(216)의 이동거리를 제한하는 하나 이상의 환형 축방향 연장부(305)를 지지할 수 있다.

도 5a를 참조하면, 가이드 시일 어셈블리(214)는, 케이싱(212)의 개방 단부(224)에서 케이싱(212) 내에 적어도 부분적으로 배치되고, 피스톤 로드 하우징(244), 하우징(244)에 의해 지지되는 가이드 부싱(246) 및 하우징(244)에 의해 지지되는 로드 시일(248)을 포함한다. 하우징(244)은 외부 축단부(250), 내부 축단부(252), 단부들(250, 252) 사이에 뻗어있는 피스톤 로드 관통 보어(254), 보어(254) 내의 부싱 그루브(256), 보어(254) 내의 시일 포켓(258) 및 외면(260)을 포함할 수 있다. 하우징(244)은 대체로 원통형 형상을 가질 수 있고, 예컨대 관통 보어(254)가 원통형 프로파일을 가지고 외면(260)이 원통형 프로파일을 가질 수 있다. 가이드 부싱(246)은, 하우징(244)의 부싱 그루브(256) 내에 배치될 수 있고, 적합한 저마찰 재료로 구성될 수 있고, 케이싱(212) 내에서의 축방향 왕복운동을 위하여 피스톤 로드(216)를 안내하기 위해서 피스톤 로드(216)에 슬라이딩가능하게 맞닿도록 크기결정될 수 있다. 로드 시일(248)은 하우징(244)의 시일 포켓(258) 내에 배치될 수 있고, 피스톤 로드(216)에 밀착되게 맞닿는다.

가이드 시일 어셈블리(214)는 케이싱(212)에 밀착되게 연결된다. 예를 들어, 하우징(244)의 외면 내의 숄더(262)는 스냅 링(234)과 상호 작동하고, 케이싱 시일(264)은 하우징(244)과 케이싱(212)의 내면(226) 사이, 예컨대 하우징(244)의 외면(260) 내의 그루브 내에 배치된다. 어셈블리(214)는 또한 와이퍼(266)를 포함하고, 여기서 와이퍼(266)는 하우징(244)의 외부 축단부(250)에서 관통 보어(254)의 와이퍼 그루브 내에서 지지된다.

도 5와 도 6을 참조하면, 피스톤 로드(216)는, 후퇴 행정과 전진 또는 복귀 행정을 포함하는 가스 스프링(210)의 한 사이클에 걸쳐 전진 및 후퇴 위치 사이의 축 A를 따르는 왕복운동을 위하여, 케이싱(212) 내에서 적어도 부분적으로 배치되고 가이드 시일 어셈블리(214)를 관통한다. 피스톤 로드(216)는 가스 챔버(224) 내의 가스의 영향을 받아 피스톤 로드(216)를 후퇴 위치(도 6)로부터 전진 위치(도 5)를 향하여 바이어싱한다.

피스톤 로드(216)는, 가이드 시일 어셈블리 하우징(244)의 관통 보어(254)를 통하여 케이싱(212)을 벗어나 뻗어있는 바디부(270)를 포함하고, 램 또는 금형이나 프레스의 다른 일부, 즉 성형 장비의 다른 피스와 맞닿음 가능한 제 1 또는 외부 축단부(272)(미 도시), 피스톤 로드(216)의 제 2 또는 내부 축단부(276)에서 케이싱(212) 내에 배치된 헤드부(274) 및 헤드부(274)와 바디부(270) 사이의 네크부(278)를 포함한다. 피스톤 로드(216)는 또한 피스톤 로드(216)의 내부 축단부(276)로부터 피스톤 로드(216)의 외부 축단부(272)를 향하여 뻗어있는 내부 공동(280)을 포함한다. 내부 공동(280)은 중심을 향하여 반경방향으로 위치되고 피스톤 로드(216)의 전체 길이 중 80％ 보다 크게 뻗어있다. 바디부(270)는 또한 전진 및 후퇴 위치 사이에서 안내되는 상대 이동을 위하여 로드 시일(248) 및 피스톤 로드 부싱(246)과 접촉하는 원통형 외면(282)을 포함한다.

도 7 내지 도 9를 참조하면, 피스톤 로드 네크부(278)는 피스톤 로드 바디부(270)에 비해 반경방향으로 더 큰 반경방향 외부 프로파일을 포함한다. 또한 헤드부(274)는, 원통형이고 네크부(278) 보다 반경방향으로 더 큰, 반경방향 외부 프로파일 및 바디부(270)의 원통형 외면(282)을 포함한다. 네크부(278)는 바디부(720)에 축방향으로 인접한 환형 릴리프(284) 및 환형 릴리프(284)와 헤드부(274) 사이에서 축방향으로 뻗어있고 바디부(270)의 원통형 외면(282)에 비해 더 큰 직경을 가지는 테이퍼가공된 외면(288)을 포함한다. 환형 릴리프(284)는 바디부(270)의 원통형 외면(282) 보다 반경방향으로 더 작다.

피스톤 로드 네크부(278)는 또한 그 내부로부터 외부까지 축 A에 대하여 횡단 방향으로 피스톤 로드(216)를 통하여 뻗어있는 하나 이상의 배출구 통로(290)를 포함한다. 배출구 통로(290)는 관통 보어(292) 및 피스톤 로드(216)의 외면에 있는, 예컨대 테이퍼가공된 외면(288)에 있는 릴리프(294)를 포함한다. 배출구 통로(290)는 환형 릴리프(284)와 겹치거나, 즉 횡단하도록 위치될 수 있다. 예를 들어, 릴리프(294)는, 도 7에 잘 도시된 바와 같이, 환형 릴리프(284)와 연통하면서 개입할 수 있다.

도 10 내지 도 12를 참조하면, 쇼크 칼라(218)는 피스톤 로드 네크부(278)의 테이퍼가공된 외면(288)에 비해 확대된 직경을 가지는 케이싱 저어널(296)을 포함한다(도 9). 케이싱 저어널(296)은 가이드 베어링(304)(도 5a)이 케이싱(212) 내에 피스톤 로드(216)를 안내하도록 배치된 가이드 베어링 그루브(302)를 포함한다. 쇼크 칼라(218)는 도 12에 잘 도시된 바와 같이 가이드 베어링 그루브(302)를 통하여 축방향으로, 예컨대 칼라(218)의 헤드부 단부(308)로부터 칼라(218)의 반경방향 외면으로 뻗어있는 하나 이상의 칼라 배출구(306)를 포함한다.

도 10을 참조하면, 쇼크 칼라(218)는 피스톤 로드 헤드부(74)의 일부와 접촉하는 헤드부 단부(308)(도 5a)를 포함하고 또한 가이드 시일 하우징의 대응하는 축방향 단부나 표면에 접촉하는 하우징 단부(310)를 포함한다. 쇼크 칼라(218)는 또한 피스톤 로드(216)를 둘러싸는 반경방향 내부 프로파일(212)(도 11) 및 케이싱(212)에 의해 어셈블리 내에서 둘러싸인 반경방향 외부 프로파일(214)을 포함한다(도 5). 쇼크 칼라(18)는 유연하고 축방향으로 변위 가능한 접철부를 포함한다.

일 실시예에서 도 12를 참조하면, 쇼크 칼라(218)의 접철부는 적어도 부분적으로 주름진다. 예를 들면, 쇼크 칼라(218)는 적어도 일부가 주름진 부분을 포함하는 측벽(316) 포함한다. 주름부는, 반경방향 외부 환형 돌출부(318)를 가지고 축방향으로 교호하는, 하나 이상의 반경방향 외부 환형 돌출부(318) 및 하나 이상의 반경방향 내부 환형 돌출부(320)를 포함한다. 따라서 내부 돌출부(320)는 외부 돌출부(318)로부터 축방향으로 이격된다. 돌출부들(318, 320)은 외주방향으로 연속적이다. 내부 돌출부(320)는 라운드 처리된 외면(322)을 가지고, 외부 돌출부(318)는 라운드 처리된 내면(324)을 가진다. 라운드 처리된 표면(322, 324)은 내부 및 외부 돌출부(318, 320)에 축방향으로 인접하여 상호 연결된 대체로 횡단 방향으로 뻗어있는 환형부(319)를 제공한다. 돌출부(318, 320)는 임의의 적절한 단면 형상을 가진다.

또한 측벽(316)은, 접철부로부터 축방향으로 뻗어있고 쇼크 칼라(218)의 반경방향 외부 프로파일을 적어도 부분적으로 설정하는 장착부를 포함하고, 또한 쇼크 칼라(218)의 헤드부 단부(308)에서 원통부(326)를 포함한다. 원통부(326)는, 그 크기가 피스톤 로드 헤드부(274)의 계단부(300)와 억지끼워맞춤에 적합한(도 5) 반경방향 내부 장착면(328)을 포함하고, 또한 피스톤 로드(216)에 대하여 쇼크 칼라(218)를 축방향으로 위치시키는 반경방향 내부 장착면(328)에 인접한 축방향으로 향하는 장착면(330)을 포함한다.

도 12를 참조하면, 쇼크 칼라(218)의 하우징 단부(310)는 충격면(332)과, 반경방향으로 외향하여 인접한 경사면(334)을 포함하고, 이 경사면(334)은 단부(308)를 향하여 반경방향으로 외향하면서 축방향으로 멀어지고 단부(310)로부터 축방향으로 경사진다. 이 경사각은 임의의 적합한 크기일 수 있다. 예를 들어, 경사각은, 예컨대 15 도 부터 45 도 사이의, 33 도 정도일 수 있다.

도 5a를 참조하면, 쇼크 칼라(218)는 헤드부(274)와 가이드 시일 어셈블리(214)의 하우징(244) 사이의 피스톤 로드(216)를 따라 축방향으로 위치한 피스톤 로드(216)의 일부를 둘러싼다. 쇼크 칼라(218)는, 피스톤 로드(216)의 후퇴 위치에 있을 때는 하우징(244)으로부터 축방향으로 이격되고(도 6), 피스톤 로드(216)의 전진 위치에 있을 때는 하우징(244)에 맞닿는다(도 5). 예를 들어, 쇼크 칼라(218)의 하우징 단부(310)는 하우징(244)의 대응하는 축방향 단부(252)에 맞닿는다.

쇼크 칼라(218)는 피스톤 로드 복귀 속도가 프레스 램의 최대 복귀 속도를 초과하도록 구성, 구조 및/또는 조합될 수 있고, 쇼크 칼라(218)는 피스톤 로드(216)가 가이드 시일 어셈블리(214)에 대하여 축방향으로 변위되는 것을 허용할 정도로 축방향으로 소성적으로 변형되거나 접철되어 로드 시일(248)을 통하여 및/또는 지나서 챔버(228)로부터 가압 가스를 배출하기에 충분하다. 쇼크 칼라(218)의 항복점이 가스 스프링(210)의 작동시 그 한계를 초과하는 경우, 피스톤 로드(216)의 일부는 피스톤 로드(216)가 로드 시일(248)과의 밀착 맞닿음을 단절시킴으로써 압축된 가스가 로드 시일(248)을 지나서 방출되는 것을 허용한다.

도 13을 참조하면서 예를 들면, 피스톤 로드(216)는 로드 네크부(278) 내의 환형 릴리프(284) 때문에 시일(248)이 로드 바디부(270)의 원통형 외면(282)으로부터 적어도 부분적으로 분리될 정도로 이동하고, 가압 가스는 가스 스프링(210)을 벗어나 네크부 배출구 통로(290) 및 환형 릴리프(284)와 로드 시일(248) 사이를 통하여 배출될 수 있다. 따라서 압축된 가스가 로드 시일(248)과 피스톤 로드(216) 사이에서 대기중으로 배출되어, 압축된 가스는 케이싱(212)을 완전히 벗어나 피스톤 로드(216)를 추진시킬 수 없다(도 5). 배출구 통로(290)의 크기, 형상 및 구성은 가스 흐름을 판정하여 비정상 작동 상태 하의 쇼크 칼라 접철 동안 가스 방출 시간에 영향을 미치고 정상 작동 동안 가열/냉각에 영향을 미친다.

다른 실시예에서 도 14를 참조하면, 피스톤 로드(216)는 피스톤 로드 네크부(278)가 로드 시일(248)을 파열시킬 수 있을 정도로 더 이동할 수 있고, 네크부 배출구(290)는 가압 가스를 가스 챔버(228)로부터 파열된 시일(248)을 지나서 그리고/또는 파열된 시일(248)의 다른 측면으로 연통시킨다. 보다 상세하게는, 테이퍼가공된 외면(288)은 로드 시일(248)을 파열시킬 수 있다.

더욱이, 피스톤 로드(216)의 변위와 운동량은 피스톤 로드(216)와 가이드 시일 어셈블리(214) 사이의 간섭에 의해 방해된다. 예를 들어, 피스톤 로드(216)의 일부는 가이드 시일 어셈블리(214)의 대응하는 부분 내에 매립되어 피스톤 로드(216)가 케이싱(212)을 완전히 벗어나 압축된 가스에 의해 추진되는 것을 더 방해할 수 있다. 보다 상세하게는, 테이퍼가공된 외면(288)은 어셈블리(214)의 일부, 예컨대 하우징(244)의 내면 내에 매립될 수 있다. 표면(288)의 크기, 형상 및 구성은 쇼크 칼라(218)의 압착 길이와 에너지의 수반하는 소산을 설정하는데 이용될 수 있다.

가스 스프링(210)은 임의의 적절한 방식으로 조립될 수 있고, 가스 스프링의 여러 가지 구성요소는 임의의 적절한 방식으로 제조될 수 있고 임의의 적절한 재료로 이루어질 수 있다. 예를 들어, 피스톤 로드(216)는, 바 스톡으로부터 선반가공, 보어가공, 드릴가공 및 탭가공 될 수 있고, 단조가공되고나서 기계가공될 수 있거나, 더 기다란 로드를 위하여 단조가공되고나서 슬러그로 용접되어 그 길이를 늘린 다음 기계가공될 수 있다. 다른 실시예에서, 피스톤 로드(216)는 합금강으로 이루어질 수 있고 열처리 될 수 있고 연마가공되어 매끄러운 마감을 형성할 수 있다. 추가 실시예에서 쇼크 칼라(218)는 저탄소강으로 이루어질 수 있고 튜브 스톡으로부터 선반가공될 수 있다.

기술분야의 통상의 기술자는 본 발명의 범위 내에 포함되는 다른 구체적인 실시예를 인지할 수 있을 것이라는 점은 이해되어야 한다. 상술한 복수 개의 장치는 단지 설명에 도움이 되기 위한 것이지 완성 또는 완전한 리스트 내지 주장은 아니다. 물론 여전히 다른 구체적인 실시예는 본 발명의 관점에서 달성될 수 있다. 상술한 구체적인 실시예는 설명을 위하여 의도된 것이지 제한하는 것은 아니다. 본 발명의 범위는 다음의 특허청구범위에 의하여 정의된다.

Claims

성형 장비용 가스 스프링으로서,
케이싱;
상기 케이싱 내에 적어도 부분적으로 수용된 피스톤 로드 하우징;
상기 케이싱 내에 적어도 부분적으로 수용되고, 후퇴 행정과 전진 행정을 포함하는 가스 스프링의 한 사이클에 걸쳐 전진 위치와 후퇴 위치 사이의 왕복운동을 위하여 상기 피스톤 로드 하우징을 통과하여 뻗어있고, 적어도 전진 위치에서는 제1 단부에서 상기 케이싱을 벗어나 뻗어있고, 제2 단부에서 헤드부를 가지는 피스톤 로드;
상기 피스톤 로드 헤드부와 상기 피스톤 로드 하우징 사이의 상기 피스톤 로드를 따라 축방향 위치에서 상기 피스톤 로드에 의해 지지되는 쇼크 칼라;를 포함하고 있고,
상기 쇼크 칼라는 상기 피스톤 로드의 일부를 둘러싸고, 상기 피스톤 로드의 후퇴 위치에서는 상기 피스톤 로드 하우징으로부터 축방향으로 이격되고, 상기 피스톤 로드의 전진 위치에서는 상기 피스톤 로드 하우징과 맞닿아있고, 상기 쇼크 칼라는 유연하고 축방향으로 변위가능한 접철부와 상기 접철부로부터 축방향으로 뻗어있으며 상기 피스톤 로드에 장착된 장착부를 포함하고;
상기 케이싱 내에 적어도 부분적으로 수용되고, 상기 케이싱에 밀봉되게 연결된 가이드 시일 어셈블리를 더 포함하고, 상기 가이드 시일 어셈블리는
피스톤 로드 관통 보어를 가지는 피스톤 로드 하우징;
상기 관통 보어 내에서 상기 하우징에 의해 지지되는 가이드 부싱; 및
상기 하우징에 의해 지지되는 로드 시일 하우징;을 포함하고 있고,
상기 피스톤 로드는 전진 위치와 후퇴 위치 사이에서 상대 이동하게 안내되도록 상기 로드 시일과 밀봉되게 맞닿고 상기 피스톤 로드와 미끄럼이동 가능하게 맞닿는 원통형 외면을 가지고;
상기 피스톤 로드 헤드부는 상기 원통형 외면보다 반경방향으로 더 큰 반경방향 외부 프로파일을 가지고; 및
상기 피스톤 로드는 상기 헤드부와 상기 제1 단부 사이에서 축방향으로 배치된 네크부를 가지고 상기 원통형 외면보다 반경방향으로 더 큰 반경방향 외부 프로파일을 가지는 것을 특징으로 하는 성형 장비용 가스 스프링.
제 1 항에 있어서, 상기 피스톤 로드의 헤드부에 의해 지지되는 피스톤 가이드 베어링을 더 구비하는 것을 특징으로 하는 성형 장비용 가스 스프링.
제 1 항에 있어서, 상기 쇼크 칼라에 의해 지지되는 피스톤 가이드 베어링을 더 구비하는 것을 특징으로 하는 성형 장비용 가스 스프링.
제 1 항에 있어서, 전진 행정 동안 상기 피스톤 로드가 미리 정해진 속도를 초과할 때, 상기 접철부는 피스톤 로드 헤드부와 가이드 시일 어셈블리 하우징 사이에서 축방향으로 접철되어 피스톤 로드의 일부가 피스톤 로드와 가이드 시일 어셈블리의 밀봉 맞닿음을 방해하는 것을 허용함으로써 가이드 시일 어셈블리를 지나서 압축 가스의 방출을 허용하는 것을 특징으로 하는 성형 장비용 가스 스프링.
제 1 항에 있어서, 상기 피스톤 로드 네크부는
환형 릴리프;
상기 환형 릴리프와 축방향으로 인접한 환형 돌출부;
상기 돌출부와 상기 피스톤 로드 헤드부 사이에서 축방향으로 뻗어있고 상기 원통형 외면에 비해 확대된 직경을 가지는 원통형 칼라 저어널; 및
내부로부터 외부로 상기 피스톤 로드를 통하여 뻗어있고 상기 환형 릴리프와 겹치는 배출구 통로;
를 포함하는 것을 특징으로 하는 성형 장비용 가스 스프링.
제 5 항에 있어서, 상기 피스톤 로드 헤드부는
피스톤 로드 네크부의 칼라 저어널에 비해 확대된 직경과, 가이드 베어링 그루브를 가지는 케이싱 저어널;
케이싱과 칼라 저어널 사이의 필렛; 및
상기 필렛을 통하여 뻗어있는 헤드부 배출구;
를 포함하는 것을 특징으로 하는 성형 장비용 가스 스프링.
제 6 항에 있어서, 상기 피스톤 로드 헤드부는 케이싱의 폐쇄 단부와 상호 작동하는 환형 축방향 연장부를 포함하는 것을 특징으로 하는 성형 장비용 가스 스프링.
제 1 항에 있어서, 상기 피스톤 로드 네크부는
환형 릴리프;
상기 환형 릴리프와 상기 피스톤 로드 헤드부 사이에서 축방향으로 뻗어있고 상기 원통형 외면에 대해 확대된 직경을 가지는 테이퍼가공된 외면; 및
내부로부터 외부로 상기 피스톤 로드를 통하여 뻗어있고 상기 환형 릴리프와 겹치는 배출구 통로;
를 포함하는 것을 특징으로 하는 성형 장비용 가스 스프링.
제 8 항에 있어서, 상기 쇼크 칼라는
상기 피스톤 로드 네크부의 테이퍼가공된 외면에 비해 확대된 직경과 가이드 베어링 그루브를 가지고 있는 케이싱 저어널; 및
상기 가이드 베어링 그루브를 통하여 뻗어있는 헤드부 배출구;
를 포함하는 것을 특징으로 하는 성형 장비용 가스 스프링.
성형 장비용 가스 스프링으로서,
케이싱;
상기 케이싱 내에 적어도 부분적으로 수용된 피스톤 로드 하우징;
상기 케이싱 내에 적어도 부분적으로 수용되고, 후퇴 행정과 전진 행정을 포함하는 가스 스프링의 한 사이클에 걸쳐 전진 위치와 후퇴 위치 사이의 왕복운동을 위하여 상기 피스톤 로드 하우징을 통과하여 뻗어있고, 적어도 전진 위치에서는 제1 단부에서 상기 케이싱을 벗어나 뻗어있고, 제2 단부에서 헤드부를 가지는 피스톤 로드; 및
상기 피스톤 로드 헤드부와 상기 피스톤 로드 하우징 사이의 상기 피스톤 로드를 따라 축방향 위치에서 상기 피스톤 로드에 의해 지지되는 쇼크 칼라;를 포함하고 있고,
상기 쇼크 칼라는 상기 피스톤 로드의 일부를 둘러싸고, 상기 피스톤 로드의 후퇴 위치에서는 상기 피스톤 로드 하우징으로부터 축방향으로 이격되고, 상기 피스톤 로드의 전진 위치에서는 상기 피스톤 로드 하우징과 맞닿아있고, 상기 쇼크 칼라는 유연하고 축방향으로 변위가능한 접철부와 상기 접철부로부터 축방향으로 뻗어있으며 상기 피스톤 로드에 장착된 장착부를 포함하고,
상기 피스톤 로드는 상기 제1 단부와 상기 헤드부 사이에서 축방향으로 배치된 네크부를 포함하고, 상기 네크부는
원통형 외면보다 반경방향으로 더 큰 반경방향 외부 프로파일;
반경방향 외면과 축방향으로 인접해 있으며, 원통형 외면보다 반경방향으로 더 작은 환형 릴리프; 및
상기 피스톤 로드를 통하여 횡방향으로 뻗어있고 상기 환형 릴리프를 횡단하는 적어도 하나의 배출구 통로;를 가지고 있는 것을 특징으로 하는 성형 장비용 가스 스프링.
제 10 항에 있어서, 상기 네크부는 환형 릴리프와 축방향으로 인접한 환형 돌출부 및 상기 환형 돌출부와 헤드부 사이에서 축방향으로 뻗어있는 원통형 칼라 저어널을 가지는 것을 특징으로 하는 성형 장비용 가스 스프링.
제 10 항에 있어서, 상기 네크부는 환형 릴리프와 헤드부 사이에서 축방향으로 뻗어있는 테이퍼가공된 외면을 가지는 것을 특징으로 하는 성형 장비용 가스 스프링.
성형 장비용 가스 스프링으로서,
케이싱;
상기 케이싱 내에 적어도 부분적으로 수용된 피스톤 로드 하우징;
상기 케이싱 내에 적어도 부분적으로 수용되고, 후퇴 행정과 전진 행정을 포함하는 가스 스프링의 한 사이클에 걸쳐 전진 위치와 후퇴 위치 사이의 왕복운동을 위하여 상기 피스톤 로드 하우징을 통과하여 뻗어있고, 적어도 전진 위치에서는 제1 단부에서 상기 케이싱을 벗어나 뻗어있고, 제2 단부에서 헤드부를 가지는 피스톤 로드; 및
상기 피스톤 로드 헤드부와 상기 피스톤 로드 하우징 사이의 상기 피스톤 로드를 따라 축방향 위치에서 상기 피스톤 로드에 의해 지지되는 쇼크 칼라;를 포함하고 있고,
상기 쇼크 칼라는 상기 피스톤 로드의 일부를 둘러싸고, 상기 피스톤 로드의 후퇴 위치에서는 상기 피스톤 로드 하우징으로부터 축방향으로 이격되고, 상기 피스톤 로드의 전진 위치에서는 상기 피스톤 로드 하우징과 맞닿아있고, 상기 쇼크 칼라는 유연하고 축방향으로 변위가능한 접철부와 상기 접철부로부터 축방향으로 뻗어있으며 상기 피스톤 로드에 장착된 장착부를 포함하고,
상기 쇼크 칼라의 상기 접철부는 충격면과, 쇼크 칼라의 반경방향 외부 프로파일을 적어도 부분적으로 설정하는 적어도 하나의 반경방향 외부 환형 돌출부 및 쇼크 칼라의 반경방향 내부 프로파일을 적어도 부분적으로 설정하는 적어도 하나의 반경방향 내부 환형 돌출부를 포함하는 축방향으로 교호하는 환형 돌출부를 포함하는 주름부를 가지고 있는 것을 특징으로 하는 성형 장비용 가스 스프링.
제 13 항에 있어서, 가스 스프링 피스톤 베어링을 지지하기 위하여 반경방향 외부 프로파일에 베어링 그루브를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 성형 장비용 가스 스프링.
제 1 항에 있어서, 상기 쇼크 칼라의 상기 장착부는 상기 쇼크 칼라의 반경방향 외부 프로파일을 적어도 부분적으로 설정하고 반경방향 내부 장착면과 상기 반경방향 내부 장착면에 인접한 축방향으로 향하는 장착면을 포함하는 것을 특징으로 하는 성형 장비용 가스 스프링.
제 15 항에 있어서, 상기 장착부의 축방향으로 향하는 장착면은 반경방향 내부 장착면과 접철부 사이의 축방향 숄더인 것을 특징으로 하는 성형 장비용 가스 스프링.
제 15 항에 있어서, 상기 장착부의 축방향으로 향하는 장착면은 주름부의 충격면의 축방향으로 반대쪽에 있은 것을 특징으로 하는 성형 장비용 가스 스프링.
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