本发明涉及一种长度可调压缩弹簧，包括：一充满一种自由流动的压力流体并具有一中央纵向轴线壳体的；一封闭壳体的第一端部的导引密封部件；一活塞杆，其具有一外端并通过导引密封部件密封地延伸到壳体的第一端部之外；一活塞，其连接到活塞杆上并在壳体中被密封地导引；一充满压力流体的第一部分壳体室，其由活塞单侧地限定；一用于在压力流体上施加压力的能量蓄积器；一充满压力流体的第二部分壳体室，其可与第一部分壳体室连通；和一用于通过致动/溢流组件使部分壳体室相互连通的可控阀，该阀具有一阀销，所述阀销可从壳体外部移动到可控阀的打开位置和关闭位置。

已知多种气体弹簧形式的可锁止(blockable)压缩弹簧。例如，已知所谓的双管气体弹簧，其中两个管一个套一个地同轴设置，在它们之间限定一环形通道。各部分壳体室被设置在活塞的两侧上；它们可以通过环形通道和一个设置在壳体一端处的阀彼此相连。一般类型的长度可调气体弹簧在例如德国专利1812282中(对应于美国专利US3656593)中公开。
长度可调气体弹簧是公知的，其中，阀设置在活塞公开中，气体弹簧由一设置在中空活塞杆内部的阀致动杆致动。例如在EP0353550B1(对应于美国专利US4949941)中已知这种气体弹簧。在这些气体弹簧中，部分壳体室也可以充满液压油；在这种情况下，压缩气体处于压缩气体室中，该室与壳体的封闭端相配并通过一滑动活塞与相邻的部分壳体室隔开，所述活塞在壳体的内壁上被导引并相对该内壁密封。
EP1101972A2公开了一种气体拉簧，该弹簧具有一个一活塞杆在其中被同轴地引导的壳体。一活塞安装在活塞杆上，该活塞在壳体中被密封地引导并将油腔划分为两个部分油腔。另外，一个阀可用于使部分油腔相连，该阀具有一可从壳体外部控制的阀销，而且，当沿中央纵向轴线的方向在阀打开方向被插入时，该阀销移动到阀打开位置，而且，通过一复位弹簧沿和阀打开方向相反的方向移动进入关闭位置。气体拉簧锁止在该关闭位置。一气体拉簧与油腔相连地被一体形成在壳体中，其中活塞杆被导入所述弹簧中。一种单向阀形式的压力控制阀被附加地设置在划分部分油腔的活塞中；它包括一个穿过活塞并且使部分油腔相连的通道，并在一侧由弹簧加载的密封垫圈封闭。当在活塞杆和壳体之间出现超过允许范围的极度过载时，该压力控制阀打开，释放弹簧锁止。这样措施的目的是在过载的情况下避免气体弹簧或与气体弹簧相连的元件的任何损坏。当气体弹簧被锁止时，活塞杆不能相对壳体移动。
从灵活运用的观点看，已知的可锁定弹簧还具有改进的可能性。特别是，在一些情况下，即使压缩弹簧被锁止也需要活塞杆可以相对于壳体的运动。

本发明的目的是提供一种本文开头所提到的类型的压缩弹簧，以实现灵活的使用，同时希望，即使当压缩弹簧被锁止时，活塞杆也可相对于壳体移动。
根据本发明，该目的在一种用于通过自动溢流连接使部分壳体室相连的自动阀中实现，所述自动阀包括一阀元件，该元件在关闭位置被预压，以便在可控阀的阀销关闭位置中，只有当一克服力F1沿活塞杆推出方向作用在活塞杆和壳体之间，且该克服力F1和一推出力F2之间的关系满足-2F2＜F1＜2F2时，自动阀才会打开到打开位置，其中推出力F2通过压力流体的压力在可控阀的阀销打开位置中沿活塞杆推出方向在部分壳体室内作用在活塞杆和壳体之间。
所有已知的可锁定弹簧具有共同点：只有通过极大的过载才能去除锁止效果，该过载远远超过由能量蓄积器沿活塞杆的推拉/出施加在活塞杆上的力。该力(此后称为推拉力)被定义为这样一种力，即当活塞杆沿推拉方向位于壳体内停止位置之前5mm处时，而且当可控阀打开，以便两个部分壳体室彼此相连时，通过所述力来推动活塞杆。
根据本发明，已经发现：通过施加一用于克服的力，该力可与由活塞杆上的能量蓄积器沿其推拉方向施加的推拉力相当，即使在可控阀关闭时，附加自动阀也能使压缩弹簧的锁止被克服。这大大增加了压缩弹簧的可应用性。当克服力近似等于推拉力而且最大是推拉力的两倍时，通过根据弹簧的各自的应用领域调节的克服力能够克服压缩弹簧的锁止，这样在这些情况中，不必通过致动可控阀来消除压缩弹簧的锁止。这增加了操作压缩弹簧的简易性和便利性。
可以通过自动阀的预定预载荷调节克服力。除推拉力之外，必须考虑在活塞杆上作用的附加载荷，该附加载荷的作用方向和活塞杆的推拉方向相反。取决于该载荷的大小，克服力有利的范围定义如下：力F1和F2的关系可以是0＜F1＜F2，特别是0＜F1＜0.5 F2，优选是0＜F1＜0.1 F2或F1＝0；力F1和F2的关系可以是-F2＜F1＜0，特别是-0.5 F2＜F1＜0，优选是-0.1 F2＜F1＜0。
相应的压缩弹簧用在例如车辆座位的可调靠背中，其中，压缩弹簧被设计为即使在锁止时也能使被释放的靠背自动返回到初始直立位置。然后，克服力对应于一个由沿活塞杆推出方向的推拉力产生的力和一个即使在卸载状态下仍作用在相反方向的载荷-存在所述载荷例如是由于即使在靠背释放时仍作用在活塞杆上的靠背的重量。对于该即使在锁止时仍可延伸的压缩弹簧，另一个应用的可能性是用于例如桌面极高度的调节。在这种情况中，这样选择自动阀的预压，以便即使在被锁止时，较小的附加克服力也将足以推拉由于桌面的重量而沿活塞杆推拉方向的反方向被预加载的压缩弹簧。
对于靠背调节，可以这样设定克服力，以便即使在压缩弹簧由关闭位置中的可控阀锁止时，靠背也能通过活塞杆推拉方向上的附加压力移动到直立位置。
当自动阀的阀元件是一种复合体时，其中所述复合体具有一至少单面涂覆有非金属层的基层；当阀元件的基层由金属制成时；以及当阀元件的非金属层由塑料材料或橡胶中选出一组材料制成时，具有优良的密封特性。所述阀元件能够以低成本制造并且被包含到压缩弹簧中。
当自动阀的阀元件是在关闭位置中被预加载的环形盘状件时，所述预加载易于实施。
取决于应用领域，设计为压缩气体室和设计为螺旋弹簧和呈油形式的压力流体的能量蓄积器已经被证明是成功的。
包括一具有插入的圆柱状销的溢流通道的自动溢流连接能使长度可调压缩弹簧的阻尼效应一方面通过调节溢流通道的直径范围，另一方面通过调节圆柱状销的长度来调节圆柱状销而被精细地调节。
附图简要说明结合附图，下面通过对数个示例性实施例的描述说明本发明的其它特征、优点和细节，其中：图1是压缩弹簧第一实施例的纵剖图；图2是与图1相比的一强烈放大的纵剖图，示出处于关闭状态下的压缩弹簧的阀；图3是与图1相似的压缩弹簧的视图，所述弹簧具有一关闭的闭塞阀和一打开的自动阀；图4是一个压缩弹簧的第二实施例的纵剖图；图5是一个压缩弹簧的第三实施例的纵剖图；图6是一个压缩弹簧的第四实施例的纵剖图；图7是与图2相似的压缩弹簧的另一实施例的视图。
具体实施形式如图1至3所示，一个可锁止(blockable)、长度可调气体弹簧的第一实施例包括一呈管状的基本上为圆柱形的壳体1，该壳体的一端部2由底部3气密地密封，在底部3上安装有一紧固元件4。一环状导引和密封部件6液密地固定在壳体1的另一端部5，部件6用于引导和密封活塞杆8，该活塞杆可在壳体1中与其中央纵向轴线7同轴地移动。另一紧固元件10被安装到活塞杆8在壳体1外侧的自由端9上。
一活塞12被安装在活塞杆8在壳体1内部的端部11上；活塞12在壳体1的内壁13上被导引并通过密封件14相对壁13成为液密的。活塞12将壳体的内部分成位于活塞12和导引密封部件6之间的第一部分壳体室15和背离第一部分壳体室的第二部分壳体室16。所述第二部分壳体室16又由一滑动活塞17限定，该活塞被引导以可在壳体1的内壁13上移动，并通过一个密封件18相对于壁13成为气密和液密的。一个用作能量蓄积器的压缩气体室19设置在滑动活塞17和底部3之间，其中包含压力下的气体。部分壳体室15、16充满流体，例如液压油。
在活塞12中，设有一闭塞阀20，通过该阀使部分壳体室15、16相互连通或分开。闭塞阀20包括一位于活塞12朝向密封导引部件6的一侧上的阀体21。一两件式衬套23设置在中空阀体21中，该衬套限定一溢流室22，而且一与轴线7同轴地设置并可沿该轴线移动的阀销24从其中通过。阀销24通过一密封件25向外密封地设在衬套23和中空活塞杆8之间。溢流室22通过一形成在衬套23中的节流口26和一形成在阀体21中的溢流通道27永久地与部分壳体室15连接。
阀销24在其朝向部分壳体室16的端部具有一两级锥形扩张的阀盘28，该阀盘在阀20的连接孔29内朝向部分壳体室16设置。
阀盘28的较大直径的第二锥形壁30用于在其延伸方向上限定阀销24的运动。为此，第二锥形壁30与阀体21的相对表面31共同作用。在两个锥形表面之间，阀销24具有一圆柱形壁31a。该壁31a通过一个密封件32朝向阀体21密封。密封件32位于由阀体21和衬套23形成的周向槽中。
在溢流室22和阀盘28之间的区域中，阀销24具有一(锥形收缩)变细部分33，一尽可能到达阀盘28的环形通道34形成在变细部分33和相邻部分，即衬套23、密封件32和相对表面31a之间。一个阀致动杆35设置在中空活塞杆8中，该阀致动杆可沿轴线7的方向移动并可通过移动由端部11控制，而且该杆抵靠阀销24。根据图3，当此杆35被沿阀打开方向36推入活塞杆8中时，阀销24从关闭位置沿朝向部分壳体室16的方向移动到阀打开位置。结果，阀盘28的密封圆柱状壁31a抬离密封32，变细部分33和密封32现在重合。这样，部分壳体室15经一由溢流通道27、节流口26、溢流室22、通道34和连接孔29形成的致动/溢流组件37连接到部分壳体室16，而且当活塞杆8插入壳体1中时，液压油可以从部分壳体室16流到部分壳体室15。这种插入抵抗由压缩气体室19中的压缩气体产生的反力而发生，其中当这种运动发生时，滑动活塞17沿朝向底部3的方向移动，进一步压缩气体。但是如果在阀打开时释放活塞杆8，那么活塞杆被压缩气体所施加的力推出壳体1；滑动活塞17远离底部3移动。因此，所述气体弹簧是一种压缩气体弹簧。当释放致动杆35时，阀销24再次被作用在部分壳体室16中的压力压入关闭位置。然后活塞12以及活塞杆8被液压地锁定并相对壳体1锁止。
两个部分壳体室15、16附加地通过一溢流通道38彼此连接，该通道经一环形部分壳体室段39通入第一部分壳体室15，所述段39在外部围绕阀体21。溢流通道38经形成在阀体21中的周向槽40通入第二部分壳体室16，所述槽40与中央纵向轴线7同轴地环绕连接孔29。在图1和2中，该周向槽40由环形盘形的自动阀41封闭。用作自动阀41的一阀元件的盘41a是一个三层复合体。一层金属中间层42被两面涂覆塑料涂层43。
图3表示处于打开状态的自动阀41，但闭塞阀20继续被关闭。在这种情况中，经溢流通道38和周向槽40在部分壳体室15和16之间产生自动溢流连接44。
在图1和2中所示的位置中，在关闭位置给自动阀41的盘41a轴向地以盘状弹簧的方式预加应力，以关闭周向槽40并因此关闭自动溢流连接44。这种预加应力由一个槽45完成，该槽设计成与中央纵向轴线7同轴地成围绕阀体21中的连接孔29，并用于盘41a的内周区域，与抵靠阀体21的、自动阀的盘41a的自由外周边区域的表面相比，该槽沿中央纵向轴线7轴向地错位，因此自动阀41的盘41a在关闭位置中被稍微弯曲。为了调节这种预应力，例如可以改变中间层42的厚度。
当活塞杆8在闭塞阀20的关闭位置中被释放时，活塞12的锁止和压缩弹簧经压缩气体室19的预压导致一种推拉力，该力作用在活塞12上并由一力和一反力合成，前者沿活塞12的推拉方向作用并由第二部分外壳室16中的压力产生；后者沿活塞12推拉的反方向作用并由第一部分外壳室15中的压力产生。产生合力的这两个力的比率对应于活塞12附近的部分壳体室15、16的面积比。由于在活塞12附近在朝向第一部分外壳室15一侧的面积比在朝向第二部分外壳室16一侧的小，所以由压缩气体室19的预压在第一部分外壳室15中可得到比第二部分外壳室16中较高的压力。结果，在自动溢流连接44中形成，其与关闭位置中自动阀41的盘41a的预压作用相反的压力。取决于盘41a的预压的大小，自动阀41将在溢流通道38中的与第二部分室15中的压力相比的一定过压下打开。该过压由作用在活塞杆8上用于克服压缩弹簧锁止的力产生，即使当闭塞阀20被关闭时也是这样的。
取决于关闭位置中的自动阀41的相应预压程度，当压缩弹簧被锁止时，即闭塞阀20被关闭时，产生下述用于自动阀41的功能模式。
在压缩弹簧的第一功能模式中，当活塞杆8被完全释放时得到所述过压，自动阀41在该过压的作用下将打开。对于用于座椅靠背调节的压缩弹簧，在靠背位置被闭锁，即阀20被闭塞的情况下，当靠背由坐直的用户释放时，就可以是这种情况。在这种情况中，自动阀41打开，而闭塞阀20保持关闭，液压油从第一部分壳体室15流入第二部分壳体室16，从而活塞12与活塞杆8一起被缓慢地推出。自动阀41的盘41a的预加载可以这样选择，以使阀4 1在活塞杆8还未被完全释放时打开，即在活塞杆8仍由和活塞杆推拉方向相反的方向上的压力从外部驱动时打开。例如当活塞杆的自动推拉发生且活塞杆仍沿推入方向被部分加载时，这是有利的，所述部分加载例如可以由设定座位靠背情况中的靠背的残余重力引起。即使靠背被释放时，该重力也沿活塞杆推入方向被传递到活塞杆。
在第二功能模式中，活塞杆8的任何释放以及相应的活塞12的释放还不会导致自动阀41打开。只有当一定的附加调节力沿活塞杆8的推出方向施加在压缩弹簧上时，该调节力导致克服力被达到，并因此导致部分外壳室15、16之间的足够压差，该压差导致自动阀41打开。在此功能模式中，压缩弹簧仍能被所施加的较低的调节力在推拉方向上调节。这可以用在例如桌面高度调节中。
在第三功能模式中，只有当沿推拉方向施加比较大的克服力，例如在闭塞阀20打开时施加相当于压缩弹簧推拉力两倍的克服力时，自动阀41才打开。这通过自动阀41的盘41a的相应增加的预压来完成。此功能模式例如可以用在具有成排的一排接一排地顺序前后设置的座位的座椅靠背调节中，从而对于坐在靠背向后调节的座位的后面一排的用户，即使闭塞阀20锁止，也能够通过沿推出方向施加相应大的调节力将该靠背设置到倾斜较小的位置。
压缩弹簧的其它实施例如图4至7所示。与参照图1至3特定说明的元件相对应的元件具有和图1至3中相同的参考标号，而且将不再详细描述。
图4表示压缩弹簧的第二实施例。其与第一实施例的不同之处仅在于：螺旋弹簧46被作为弹簧元件设置在室19中代替作为能量蓄积器的压缩气体。其余的情况，图4中的压缩弹簧对应于第一实施例。
图5表示压缩弹簧的第三实施例。活塞杆8和阀致动杆35在相对侧从外壳1延伸。除了在压缩弹簧的端部5处的用于活塞杆8的导引密封部件6之外，在第三实施例中，在外壳1的相对端部2处液密地固定一个第二导引密封部件47，用于引导并密封在壳体1中与中央纵向轴线7同轴地移动的阀致动杆35。在该实施例中，第一部分外壳室15被构造成轴向与导引密封部件47相邻的环状室，该环状室内部由衬套23和闭塞阀50的阀体51限定，而且由内壳体圆筒48的外壁限定。
活塞杆8的活塞12在内壳体圆筒48中被导引，该圆筒包含第二部分壳体室16并和外壳体圆筒49同轴设置，所述圆筒49在外部限定壳体1。在该实施例中，活塞12不设置在两个部分壳体室15、16之间。在第三实施例中，这两个部分壳体室15、16由具有一个阀体51的闭塞阀50隔开，所述阀体在朝向导引密封部件47的一侧上封闭内壳体圆筒48。一密封件52在阀体51和内壳体圆筒48的内壁之间进行密封。
在其朝向部分外壳室16的端部，该实施例的阀销24包括一具有圆柱状密封面53的销部分。在闭塞阀50的关闭位置中，该密封面53经密封件54抵靠阀体51的相对表面55。闭塞阀50的致动/溢流组件37由溢流通道27、溢流室22和当闭塞阀50处于打开位置时在密封面53及相对表面55之间的狭窄环形空间形成。当活塞12沿朝向阀体51的方向插入第二部分壳体室16时，液压油通过致动/溢流组件37从第二部分壳体室16流入第一部分壳体室15。这种插入抵抗由压缩气体室56中的压缩气体产生的反力而进行。
压缩气体室56被部分地构造成一种位于内壳体圆筒48和外壳体圆筒49之间的环状室。在第一部分壳体室15和压缩气体室56之间设置一滑动活塞环57，在该实施例中，所述活塞环具有第一实施例的滑动活塞17的功能。滑动活塞环57通过密封件58相对内壳体圆筒48的外侧壁密封，而且通过密封件59相对外壳体圆筒49的内壁密封。经过一压缩气体溢流通道60，压缩气体室56的此环形部分室被连接到同样是环形的压缩气体室19的第二气体室61，且该室61在活塞12后方环绕活塞杆8。压缩气体溢流通道60在一中间体62中形成，该中间体形成在导引密封部件6和内壳体圆筒48的朝向该部件6的端部之间。
当沿朝向阀体51的方向插入活塞12时，部分室61增大，压缩气体从部分室56流入部分室61。由于活塞12的压力加载表面的面积比，由压缩气体沿活塞杆8推入方向施加在围绕活塞杆8的活塞12的环形表面上的力比下述力小，即由压缩气体经部分壳体室15和16沿活塞杆8推出方向施加在活塞12的整个横截面上的力。结果是，产生一当闭塞阀50打开时来自活塞12上的压缩气体室19的净推拉力。当插入活塞12时，滑动活塞环57沿朝向中间体62的方向被移动。
但是，如果在打开闭塞阀50时释放活塞杆8，活塞杆就被压缩气体施加在活塞12上的净推拉力推出壳体1，其中，滑动活塞环57沿朝向导引密封部件47的方向移动。第三实施例的压缩弹簧也是一种压缩气体弹簧。如果释放致动杆35，阀销24就被部分壳体室16中的压力迫使进入其关闭位置。这样，活塞12就和活塞杆8一起液压地相对于壳体1被锁定和锁止。
图6表示压缩弹簧的第四实施例。其与第二实施例的不同之处在于：在该第四实施例中设有一滑动活塞环63，代替限定朝向压缩气体室的第二部分壳体室的滑动活塞。该滑动活塞环23设置在活塞杆8和壳体1之间，通过密封件65、66液密地隔开第一部分壳体室15和螺旋弹簧64；螺旋弹簧64围绕与导引密封部件6相邻的活塞杆8与中央纵向轴线同轴地设置。它用作第四实施例的压缩弹簧的能量蓄积器。
在闭塞阀20打开时，当沿朝向壳体1底部3的方向插入活塞12时，发生液压油的溢流，即，液压油通过致动/溢流组件37抵抗螺旋弹簧64的压力从第二部分壳体室16流入第一部分壳体室15，其中，滑动活塞环63沿朝向导引密封部件6的方向进一步被移动。但是如果在闭塞阀20打开时释放活塞杆8，活塞杆8就通过螺旋弹簧64施加在液压油上的力经第一部分壳体室15、致动/溢流组件37和第二部分壳体室16从壳体1伸出，其中滑动活塞环63朝向底部3移动。
根据参照图1到3描述的功能模式，在锁定位置中，当自动阀41的盘41a的给定预载荷被克服时，可以通过自动阀41的动作在推拉方向上调节活塞杆8。
压缩弹簧的另一实施例如图7所示，其与根据图1和3的实施例的不同仅在于溢流通道的设计。代替根据图1到3的实施例的溢流通道38，根据图7的设计包括一溢流通道68，该通道通过一个肩部67朝向盘41a逐步扩张。一圆柱状销69保持在溢流通道68的逐步扩张的部分中，该销的外径仅稍次于溢流通道68的扩张部分的内径。因此，在圆柱状销69的外壁和扩张部分处的溢流通道68的内壁之间形成一环形通道70；在未扩张部分中，环形通道70与溢流通道68流动连接。朝向盘41a的圆柱状销69的端部71a设计为凸形；根据图7，在盘41a未被抬离的位置中该端部71a抵靠盘41a。根据图7的压缩弹簧的阻尼效应的微调，通过调节溢流通道68的扩张部分和圆柱状销69的直径比实现，以及通过调节圆柱状销69的长度实现。自动溢流连接44和根据图7的压缩弹簧的功能与上面结合根据图1到3的压缩弹簧所描述的功能相对应。