專利名稱：用于座椅，桌子或類似物的縱向可調(diào)的氣體彈簧的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種在縱向上可以調(diào)節(jié)的氣體彈簧，用于高度可以調(diào)節(jié)的座椅，包括一個帶有中心的縱向軸線的外殼，該軸線由一個具有外壁和內(nèi)壁的外殼體確定，一個放在外殼中的活塞，用來在中心縱向軸線的方向上移動，一根活塞桿，把它與中心縱向軸線共心地放置，并把它連接到活塞上，由外缸體的一端引出，一個用來進(jìn)行氣體彈簧的縱向調(diào)節(jié)的閥，以及在外缸體的另一端的一個安裝段。由德國專利1812282(對應(yīng)于美國專利3656593)已經(jīng)基本上知道了通用型的在縱向上可以調(diào)節(jié)的氣體彈簧，并且它們通常用于高度可調(diào)節(jié)的座椅。使用它們的方式為把外殼的圓柱段安排用來在一根固定在座椅的底座上的導(dǎo)向管中作軸向上的移動。把活塞桿的外部的自由端固定在導(dǎo)向管的底部上。把外殼即外缸體的與活塞桿的出口相對的那一端連接到設(shè)置在座椅或桌子的基座的底面上的一個夾緊裝置上。作為座椅支柱或桌子支柱的自支承件的這樣一種在縱向上可以調(diào)節(jié)的氣體彈簧的結(jié)構(gòu)可能是已為眾所周知，并且例如在德國專利1931012(對應(yīng)于美國專利3711054)中已經(jīng)作了描述。氣體彈簧的外缸體的被固定在緊固裝置中的安裝段可以是圓柱形的，如德國專利1931012(對應(yīng)于美國專利3711054)中所述的那樣，或者可以為夾緊錐體的形狀，這使得只必須簡單地把它緊緊地插入到相應(yīng)的錐形座孔中。這也是通常的應(yīng)用。
當(dāng)這種通用型的在縱向上可以調(diào)節(jié)的氣體彈簧被用作具體是在座椅支柱中的自支承件時，外缸體承受反向的彎曲應(yīng)力，在外缸體的在導(dǎo)向管中被導(dǎo)向的安裝段穿入純圓柱段的位置，此應(yīng)力最大。通常，這些反向的彎曲應(yīng)力基本上由這樣一個事實所產(chǎn)生座椅的使用者在他們坐在座椅上時沒有取相對于氣體彈簧的縱向軸線的中心位置，即他們對氣體彈簧的外缸體施加了一個相當(dāng)大的彎曲力矩，除此之外，大多數(shù)座椅的使用者當(dāng)他們坐在座椅上時還不斷地運(yùn)動。這樣，即使外缸體使用了相當(dāng)厚的壁，并且對外缸體采用相當(dāng)高質(zhì)量等級的鋼，仍然會有由于此種反向的彎曲應(yīng)力而發(fā)生斷裂的危險。這伴隨著成本的相應(yīng)增加，但在反向的彎曲應(yīng)力下的疲勞強(qiáng)度依然不能令人滿意。
本發(fā)明的目的是提供一種通用型的在縱向上可以調(diào)節(jié)的氣體彈簧，尤其是在座椅支柱中的，但也可用在桌子和類似物中的高度可調(diào)節(jié)的自支承件，使得由于反向的彎曲應(yīng)力所造成的斷裂的危險進(jìn)一步降低。
按照本發(fā)明，這一目的由下述措施來實現(xiàn)，即外缸體有一個堅硬的滲氮外薄層，以及一個顯著地較軟的核心層，包圍著內(nèi)壁。令人驚奇的是，由于采用了按照本發(fā)明的措施，氣體彈簧的外缸體具有一個堅硬的滲氮的外薄層(此層由只在其外表面進(jìn)行滲氮硬化制作出來)，可以大大增加在反向的彎曲應(yīng)力下的疲勞強(qiáng)度，同時可以降低外缸體的壁厚和所使用的鋼的質(zhì)量。這使得重量和成本降低，可靠性提高。當(dāng)采用拉伸管制作外缸體時，保留外缸體的內(nèi)表面的低的粗糙度，從而使得在裝配氣體彈簧的過程中不會破壞沿著外缸體的內(nèi)壁滑動并靠在該內(nèi)壁上的密封環(huán)。由于此滲氮的薄層的原故，壓縮應(yīng)力作用在外缸體的該滲氮段上，這使得當(dāng)有反向的彎曲應(yīng)力施加上時，代表外缸體的主要部分的核心層所承受的拉伸應(yīng)力減小；已經(jīng)存在的壓縮應(yīng)力被全部或部分地中和掉。不存在可能導(dǎo)致隨后的斷裂的頭發(fā)絲狀的裂紋。這主要是由于滲氮層本身包括厚度為4至6微米的一個堅硬的白層作為其外層，并在向核心層的方向上鄰接著厚度為100至200微米的一個擴(kuò)散層。該白層是具有化學(xué)活性的鐵一氮化合物的一個滲氮層，而在擴(kuò)散層中氮的摻加所形成的混合晶體限制了網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的任何移動。就在反向的彎曲應(yīng)力下的疲勞強(qiáng)度而言，此擴(kuò)散層也是非常重要的。由用作外層的白層到擴(kuò)散層硬度有一個連續(xù)的下降，直到構(gòu)成核心層的基底材料的硬度。
在安裝段附近可以保留在滲氮過程中出現(xiàn)的堅硬的外滲氮薄層的相對來說較高的表面粗糙度，因為這可以改善在固定裝置中的安裝效果。通常把接著安裝段的純圓柱段拋光，以便確保對導(dǎo)向管的導(dǎo)向襯套的摩擦小。
本發(fā)明的進(jìn)一步特征是外缸體的整個壁厚(a)超過滲氮的外層的厚度(b)10倍至20倍。
滲氮的外層的厚度(b)為100至200微米。
滲氮的外層包括一個非常薄，非常堅硬的外層和在朝向核心層的方向上鄰接的一個厚得多的擴(kuò)散層，該擴(kuò)散層進(jìn)入到核心層中。
堅硬的外層的厚度大約為4至6微米。
在鄰接著安裝段的圓柱段附近，對滲氮的外層進(jìn)行拋光。
在安裝段附近不對滲氮的外層進(jìn)行拋光。
外缸體可以由氣體彈簧自身的外套筒構(gòu)成，也可以由包圍該氣體彈簧的一個附加的防護(hù)管構(gòu)成，如由EP0133524B(對應(yīng)于美國專利4979718)已知的那樣。
本發(fā)明的進(jìn)一步的特征，細(xì)節(jié)和優(yōu)點將由下面結(jié)合著附圖對兩個實施例的描述看清楚，附圖中有

圖1為在縱向上可以調(diào)節(jié)的氣體彈簧的縱向剖面圖，圖2為氣體彈簧的外缸體在安裝到氣體彈簧上之前的縱向剖面圖，圖3為帶有一個分開的外缸體的在縱向上可以調(diào)節(jié)的氣體彈簧的部分剖開的說明圖，以及圖4為該附加的外缸體在安裝到氣體彈簧上之前的縱向剖面圖。
圖1所示的在縱向上可以調(diào)節(jié)的氣體彈簧有一個外殼1，主要包括兩個不同直徑的管體，即內(nèi)缸體2和外缸體3，它們彼此共心地定位。由于內(nèi)缸體2與外缸體3的直徑的差別，在外缸體3與內(nèi)缸體2之間形成一個環(huán)形空間4。
設(shè)置了一個近似圓環(huán)形的活塞5，用來在內(nèi)缸體2中作軸向移動，以及一個密封墊6，用來使活塞5的四周對內(nèi)缸體的內(nèi)壁7保持氣密。把活塞5裝在相對于外殼1共軸地進(jìn)行導(dǎo)向的活塞桿8的一端?；钊麠U8由外殼1的一端導(dǎo)向。在這一端，外殼1被一個封閉環(huán)9封死，借助于一個環(huán)形密封件10把它的四周相對于外缸體3的內(nèi)壁1進(jìn)行氣密。沿軸向向外，外缸體3的卷邊12把封閉環(huán)9擋住。在里面，一個杯形套筒13壓靠著封閉環(huán)9，并容納一個多唇密封件14，其唇密封地壓靠在活塞桿8上。這樣，封閉了氣體沿著活塞桿的表面到外部的任何出口。
由外殼1的內(nèi)室，靠在外缸體3的內(nèi)壁11上的一個中心定位件15把它自身支承在套筒13上；該中心定位件15設(shè)有加強(qiáng)肋16，把內(nèi)缸體2的內(nèi)壁7在徑向上支承在這些肋上，也就是使內(nèi)缸體對中。把內(nèi)缸體2支承在這些肋16上也使其在軸向上固定，即在兩個軸向方向中的一個方向上使其固定。僅只設(shè)置了肋16用來使內(nèi)缸體2對中和在軸向上支承它，環(huán)形空間4在此區(qū)域中與內(nèi)缸體2中的腔室17相連接，在活塞5，伸出活塞桿的外殼1的那一端以及內(nèi)缸體2的內(nèi)壁7之間形成了此室17。在肋16之間形成了溢流通道18，把腔室17與環(huán)形空間4連接起來。
在外殼1的與活塞桿伸出處相對的那一端設(shè)有一個閥19；靠這個閥19，內(nèi)缸體2中位于活塞5與閥19之間的腔室20可以與環(huán)形空間4連接起來，或與環(huán)形空間4分開，并因此與另一個腔室17連接起來或分開。
包括閥19的整個氣體彈簧有對中心縱向軸線21基本對稱的結(jié)構(gòu)。閥19有構(gòu)成外部段23的閥體22和一個內(nèi)部段24。外部段23靠在外缸體3的內(nèi)壁11上，從而閥體22相對于外缸體3對中。直徑減小的同樣的圓柱段24壓靠在內(nèi)缸體2的內(nèi)壁7上，從而使閥體22相對于內(nèi)缸體2對中，這種對中形成內(nèi)缸體2相對于外缸體3對中。在由段23到段24的過渡區(qū)域形成了一個止動圈25，閥體22靠此圈在軸向上壓靠著內(nèi)缸體2。在段23和段24的附近，在相應(yīng)的環(huán)形槽26，27中設(shè)置了環(huán)形密封件28，29，靠這些密封件28，29一方面在段23與外缸體3的內(nèi)壁之間，另一方面在內(nèi)段24與內(nèi)缸體2的內(nèi)壁7之間實現(xiàn)氣密性的連接。
在其外段23的附近，閥體22設(shè)有一個圓柱形的共軸地鉆成的導(dǎo)向孔30，一個閥銷釘31設(shè)在此孔中，由閥體22向外伸出。此基本上為圓柱形的閥銷釘31在所鉆出的導(dǎo)向孔30中被導(dǎo)向。閥體22有一個在徑向上伸展到軸線21并把環(huán)形空間4與所鉆出的導(dǎo)向孔30連接起來的溢流通道32。閥銷釘31有一個頸部33，總把通向所鉆出的導(dǎo)向孔30的溢流通道32的小孔蓋住。在頸部33的兩側(cè)都有環(huán)形密封件34，35設(shè)在閥體22中，這些密封件密封地壓靠著閥銷釘31。環(huán)形密封件34總防止氣體由閥19向外有任何的泄漏。當(dāng)閥被關(guān)閉時，環(huán)形密封件35把腔室20相對于環(huán)形空間4密封起來，并因此相對于腔室17密封起來。當(dāng)把閥銷釘31在朝向腔室20的方向推入閥體22中時，頸部33把環(huán)形密封件35旁通，從而使腔室20通過溢流通道32與環(huán)形空間4連接起來，并因此與外腔室17連接起來。這時，可以對氣體彈簧作縱向上的調(diào)整。這種至少部分地用壓縮空氣充滿的在縱向上可以調(diào)節(jié)的氣體彈簧的基本結(jié)構(gòu)和效果已為眾所周知，例如由德國專利1812282(對應(yīng)于美國專利3656593)。
在外殼1的與活塞桿8的出口相對那部分(這是抽出時的頂部)設(shè)有一個錐形逐漸收縮的安裝段36，它的邊緣37被向里朝著軸線21收縮。這樣，此邊緣37構(gòu)成對一個隔離件38的一個止動件，閥體22在軸線21的方向上把其自身支承在該隔離件上。一個滑動件39在此隔離件38中可滑動地被導(dǎo)向，并借助倒鉤形的突出部40位于隔離件38的朝向閥體22的一個止動邊緣41的后面?；瑒蛹?9由外缸體3中伸出。另一方面，它壓靠著閥銷釘31。任何從外部對氣體彈簧的操作都通過此滑動件39進(jìn)行。
通常與經(jīng)常，在縱向上可以調(diào)節(jié)的氣體彈簧這樣來使用錐形逐漸收縮的安裝段36被夾緊在座椅的基座48的底面上的一個相應(yīng)的固定裝置47中的錐體固定住，另外，把氣體彈簧的外殼1放在與坐椅的底座50連在一起的直立管體51的一個導(dǎo)向襯套49中，此座椅可以在軸線21的方向上移動，但不能在垂直于軸線方向上移動?；钊麠U8被固定在此直立管體51的底部。用來使滑動件39動作，并因此使閥19動作的一個操作把手52可作樞軸轉(zhuǎn)動地裝在固定裝置47上。這種結(jié)構(gòu)是通常的使用情況。
當(dāng)在座椅中使用這種自支承的氣體彈簧時(其中來自座椅的任何負(fù)載都直接作用在氣體彈簧的外缸體3上)，有大的反向的彎曲應(yīng)力作用在此外缸體3上。為了承受這些反向的彎曲應(yīng)力，外缸體3(在裝配到氣體彈簧上之前的外缸體示于圖2)只在其外側(cè)面42設(shè)有用滲氮硬化的方法制作的一堅硬的滲氮薄層43。這樣，外缸體3包括一個外面的滲氮薄層43和一個較軟的核心層44，此核心層厚得多，并一直伸展到外缸體3的內(nèi)壁11。通常，外缸體3的整個壁厚為1.8至2.2毫米，例如為2毫米，而外面的滲氮薄層43的厚度b為100至200微米。此滲氮層43包括一個約4至6微米的非常薄的外層，其中由滲氮造成的極其堅硬的氮化鐵。這個極其堅硬的外層的里面是一個擴(kuò)散層，按照前面的說明此層要厚得多。這個擴(kuò)散層有氮摻加到鋼的鐵晶體中，從而限制了晶體在網(wǎng)格結(jié)構(gòu)中作任何移動。此擴(kuò)散層對于在反向的彎曲應(yīng)力下的疲勞強(qiáng)度也有相當(dāng)大的重要性。由于畫圖的原因，在圖中沒有分別示出極其堅硬的外層和擴(kuò)散層，而只是畫出一個均勻的滲氮層43。錐形逐漸收縮的安裝段36及其向里面收縮的邊緣37是在進(jìn)行滲氮硬化之前被整體模壓出來的。與此相反，作為最后組裝好的氣體彈簧的一個卷邊12的外缸體3的與之相對的逐漸收縮的邊緣45，可以甚至在其表面進(jìn)行滲氮硬化之后進(jìn)行卷邊，因為這部分不承受任何反向的彎曲應(yīng)力。
外缸體3由拉伸管制成，這種管的內(nèi)壁11有非常低的表面粗糙度(1至2微米)，此粗糙度被保留下來，因為內(nèi)壁11不作任何的滲氮硬化。因此，在組裝氣體彈簧的過程中，環(huán)形密封件28不會被損壞。結(jié)果，在組裝的過程中環(huán)形密封件28沿著外缸體3的內(nèi)壁11滑動，內(nèi)壁11未被硬化是重要的。由于滲氮硬化的結(jié)果，外缸體3的外表面42有2至4微米的表面粗糙度，此粗糙度由于沿著在收縮的安裝段36與邊緣45之間的純圓柱段46進(jìn)行拋光而變平滑，使得堅硬的外層由初始的4至6微米的厚度除去0.5至1微米。
外缸體3可以由低標(biāo)號的工程鋼(例如St37)制成?？坑蓾B氮硬化產(chǎn)生的堅硬的外部滲氮薄層43，整個外缸體被預(yù)加了應(yīng)力，占壁厚a的約90至95％的核心層44處于壓縮應(yīng)力的作用下。當(dāng)出現(xiàn)反向的彎曲應(yīng)力時，此核心層44被卸載，與通常的外缸體3的硬的鍍鉻外表面42相比，它不受或在相當(dāng)?shù)偷某潭壬鲜艿嚼鞈?yīng)力；壓縮應(yīng)力只被部分地抵消掉，即被中和掉。這樣，外缸體3產(chǎn)生反向的彎曲應(yīng)力裂紋和相應(yīng)的斷裂的危險被有效地減少。由于只對外缸體3的外表面42作了滲氮硬化的原故，外缸體在反向的彎曲應(yīng)力下的疲勞強(qiáng)度增加了約50％。這使得可以把壁厚降低20％以上，并且，如所說明的那樣，可以使用商業(yè)上用的低標(biāo)號工程鋼，而不必使用至今使用的高質(zhì)量等級的鋼，例如St52。同時，獲得了按照DIN4551的最高的強(qiáng)度等級4。用于制作外缸體3的拉伸管的平滑的內(nèi)表面的大量好處被保留了下來。為此目的，在進(jìn)行滲氮硬化的過程中，要在兩端把外缸體3封閉起來，這使得滲氮介質(zhì)不能進(jìn)入外缸體3中。
也可以按照圖3的說明來實現(xiàn)氣體彈簧，其中圖1所示的那種類型的氣體彈簧被一個附加的外缸體3’所包圍。在此實施例中，在此附加的外缸體3’上構(gòu)成一個錐形逐漸收縮的連接段36’。氣體彈簧自身的外套筒53壓靠著一個隔離體38’，此隔離體放在外缸體3’的連接段36’上，并靠在外缸體3’的邊緣37’上，該連接段和邊緣分別向里面卷邊或向里面作截面收縮。把一個滑動件39’(一個操作把手52可以壓靠著它)放置在此隔離件38’中。
氣體彈簧的鄰近活塞桿8’的那一端被杯形螺帽54阻止在外缸體3，中，該螺帽擰在外缸體3’的有關(guān)一端的螺紋55中。在縱向上可以調(diào)節(jié)的氣體彈簧的這種結(jié)構(gòu)(此氣體彈簧的外殼1’被附加的外缸體3’加強(qiáng))是商業(yè)上用的，并例如由EP0133524B(對應(yīng)于美國專利4979718)已經(jīng)知道。圖3對如圖1的相同的部件采用了相同的序號，不需要重新作描述。
以如按照圖1和2的實施例相同的方式，外缸體3’設(shè)有一個堅硬的滲氮外薄層43’，對此層采用了與按照圖1和2的實施例中相同的尺寸細(xì)節(jié)，這就是為什么采用了相同的序號。在這一方面，請參考上面的描述。在這種情況下，也對外缸體3’的圓柱段46’進(jìn)行拋光，而拋光對連接段36’是不必要的。
權(quán)利要求
1.用于高度可以調(diào)節(jié)的座椅，桌子或類似物的在縱向上可以調(diào)節(jié)的氣體彈簧，它包括一個帶有中心的縱向軸線(21)的外殼(1，1’)，該軸線由一個具有外壁(42)和內(nèi)壁(11)的外缸體(3，3’)確定，一個放在外殼(1，1’)中的活塞(5)，用來在中心縱向軸線(21)的方向上移動，一根活塞桿(8，8’)，該桿與中心縱向軸線(21)共心設(shè)置，并連接到活塞(5)上，由外缸體(3，3’)的一端導(dǎo)向，一個用來進(jìn)行氣體彈簧的縱向調(diào)節(jié)的閥(19)，以及在外缸體(3，3’)的另一端的一個安裝段(36，36’)，其特征在于外缸體(3，3’)有一個堅硬的滲氮外薄層(43，43’)，以及一個顯著地較軟的核心層(44)，包圍著內(nèi)壁(11)。
2.按照權(quán)利要求1的在縱向上可以調(diào)節(jié)的氣體彈簧，其特征在于外缸體(3，3’)的整個壁厚(a)超過滲氮的外層(43，43’)的厚度(b)10倍至20倍。
3.按照權(quán)利要求1的在縱向上可以調(diào)節(jié)的氣體彈簧，其特征在于滲氮的外層(43，43’)的厚度(b)為100至200微米。
4.按照權(quán)利要求1的在縱向上可以調(diào)節(jié)的氣體彈簧，其特征在于滲氮的外層(43，43’)包括一個非常薄，非常堅硬的外層和在朝向核心層(44)的方向上鄰接的一個厚得多的擴(kuò)散層，該擴(kuò)散層進(jìn)入到核心層中。
5.按照權(quán)利要求4的在縱向上可以調(diào)節(jié)的氣體彈簧，其特征在于堅硬的外層的厚度大約為4至6微米。
6.按照權(quán)利要求1的在縱向上可以調(diào)節(jié)的氣體彈簧，其特征在于在鄰接著安裝段(36，36’)的圓柱段(46，46’)附近，對滲氮的外層(43，43’)進(jìn)行拋光。
7.按照權(quán)利要求1的在縱向上可以調(diào)節(jié)的氣體彈簧，其特征在于在安裝段(36，36’)附近不對滲氮的外層(43，43’)進(jìn)行拋光。
全文摘要
用于高度可以調(diào)節(jié)的座椅，桌子或類似物的一種在縱向上可以調(diào)節(jié)的氣體彈簧有一個外缸體(3)，在此缸體中一個活塞被導(dǎo)向作移動，一根活塞桿連接到此缸體上，把此活塞桿由該外缸體(3)中引出。外缸體(3)有一個堅硬的滲氮外薄層(43)，以及包圍著外缸體(3)的內(nèi)壁(11)的一個顯著地較軟的核心層(44)。結(jié)果，大大增加了氣體彈簧的在反向的彎曲應(yīng)力下的疲勞強(qiáng)度。
文檔編號A47C3/20GK1121789SQ95108988
公開日1996年5月8日 申請日期1995年7月27日 優(yōu)先權(quán)日1994年7月28日
發(fā)明者漢斯·于爾根·鮑爾, 瓦爾特·伯姆 申請人:薩斯派康巴特公司