DE10062243C1 - Gasfeder mit mechanischer Ausfallsicherung - Google Patents

Abstract

Bei einer Gasfeder (1) ist innerhalb einer Kolbenstange (3) ein vom Gasdruck beaufschlagtes Sperrorgan (23) verschiebbar geführt, das von dem im Gasraum (4) herrschenden Gasraum in einer ersten Position gehalten wird, in der eine Verschiebung der Kolbenstange (3) möglich ist, wenn der Gasdruck im Gasraum (4) oberhalb eines vorbestimmten Druckgrenzwertes liegt. Weiterhin ist das Sperrorgan (23) mittels einer Vorspanneinrichtung in Richtung einer zweiten Position vorgespannt, in der die Verschiebung der Kolbenstange (3) zumindest in einer Richtung blockiert ist, so dass das Sperrorgan (23) in die zweite Position überführt wird, wenn der Gasdruck im Gasraum (4) unterhalb des vorbestimmten Druckgrenzwertes liegt.

Description

Die Erfindung betrifft eine Gasfeder mit einer einen Gas­ raum umschließenden zylindrischen Führungsbuchse und einer Kolbenstange, die innerhalb der Führungsbuchse längsver­ schiebbar geführt und durch den im Gasraum herrschenden Gasdruck in einer bestimmten Verschieberichtung vorge­ spannt ist, gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Gasfedern, auch Gasdruckfedern genannt, werden mittlerwei­ le, nachdem ihre Ausfallsicherheit bedeutend erhöht worden ist, in vielen Bereichen der Technik eingesetzt. Bei er­ höhten Sicherheitsanforderungen, beispielsweise wenn Gas­ federn zur Feststellung von Feststellbremsen verwendet werden, sind jedoch zusätzliche mechanische Sicherungen wünschenswert und teilweise auch gesetzlich vorgeschrie­ ben, die bei einem Gasdruckabfall infolge von Undichtig­ keiten wirksam werden.

Aus der DE 33 01 266 A1 ist eine Gasfeder gemäß dem Ober­ begriff des Anspruches 1 bekannt, bei der das Sperrorgan aus einem innerhalb des Kolbens angeordneten, längsver­ schiebbaren Ventilstift besteht. Mit Hilfe dieses Ventils­ tifts kann eine Ventilöffnung bei einem Druckabfall in­ nerhalb der Gasfeder verschlossen werden, wodurch auch ein Überströmkanal, der die beiden Räume beidseits des Kolbens verbindet, verschlossen und eine Bewegung des Kolbens verhindert wird.

Aus der DE 28 55 560 C2 ist eine Gasfeder mit einer mecha­ nischen Blockiervorrichtung mit einem außerhalb des Kol­ bens angeordneten, federscheibenähnlichen Klemmelement bekannt. Bei Druckabfall wird das Klemmelement, das norma­ lerweise einen kleineren Außendurchmesser als der Zylin­ derrinnendurchmesser aufweist, in axialer Richtung zu­ sammengedrückt, wodurch es unter Größerung seines Außen­ durchmessers in Eingriff mit der Innenwand des Zylinders kommt. Hierdurch soll bei Druckabfall eine mechanische Blockierung zwischen Kolben und Zylinder erzielt werden.

Aus der DE 25 40 402 A1 ist eine weitere Gasfeder mit mechanischer Blockierung bekannt, die einen die Kolben­ stange umschließenden, längsgeschlitzten Konus umfasst. Der Konus ragt dort in eine Bohrung einer stationären Ringscheibe hinein. Bei Druckabfall wird der Konus durch eine Feder in Längsrichtung der Kolbenstange bewegt, wodurch die Lamellen des Konus durch die Ringscheibe zu­ sammengedrückt und gegen die Kolbenstange gepresst werden, so dass deren Bewegung blockiert wird.

Aus der DE 78 06 310 U1 ist eine Gasfeder mit einer in­ nerhalb der Kolbenstange angeordneten Zusatzfedereinrichtung bekannt. Diese Zusatzfedereinrichtung hält einen axialen Stößel, der im Kolben geführt ist, in einer Posi­ tion, in welcher der Stößel über die Stirnseite des Kol­ bens hinausragt. Wird die Kolbenstange maximal eingescho­ ben, schlägt der Stößel an der Stirnwand des Zylinders an und wird entgegen der Vorspannkraft der Zusatzfederein­ richtung bewegt, wodurch eine zusätzliche Ausfahrkraft an der Kolbenstange erzeugt wird.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Gasfeder der eingangs genannten Art zu schaffen, die eine bei einem Gasdruckabfall wirksam werdende mechanische Ausfallsiche­ rung aufweist.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung sind in den weiteren Ansprüchen beschrieben.

Bei der erfindungsgemäßen Gasfeder besteht das Sperrorgan aus einer zweiten inneren Kolbenstange, die längsver­ schiebbar innerhalb der äußeren Kolbenstange und koaxial zu dieser geführt ist. Die innere Kolbenstange ist dabei in der ersten Position zumindest im wesentlichen in die äußere Kolbenstange eingeschoben und in der zweiten Posi­ tion um ein vorbestimmtes Maß aus der äußeren Kolbenstange ausgefahren.

Bei der erfindungsgemäßen Gasfeder ist somit eine mecha­ nisch wirkende Sicherheitseinrichtung in Form eines Sperrorgans vorhanden, das aus einer innerhalb der Kol­ benstange längsverschiebbar geführten inneren Kolbenstange besteht. Die innere Kolbenstange ist vom Gasdruck inner­ halb des Gasraums beaufschlagt und wird dadurch in einer vorbestimmten ersten Position relativ zur Kolbenstange gehalten. Fällt der Gasdruck im Gasraum infolge von Un­ dichtigkeiten ab, reduziert sich infolgedessen die Gasdruckkraft, mit der das Sperrorgan in der ersten Posi­ tion gehalten wird. Unterhalb eines gewissen Druckgrenz­ wertes ist diese Kraft geringer als die Kraft der ent­ gegengesetzt wirkenden Vorspanneinrichtung. Die Vorspann­ einrichtung kann daher, wenn der Druckgrenzwert im Gasraum unterschritten wird, das Sperrorgan in die zweite Position bewegen, in welcher das Verschieben der Kolbenstange zu­ mindest in einer Richtung blockiert wird. Beispielsweise wird in der zweiten Position das Einschieben der ausgefah­ renen Kolbenstange blockiert. Die Kolbenstange lässt sich damit nicht mehr entgegen der Vorspannkraft des im Gasraum vorliegenden Gaspolsters verschieben. Hierdurch wird eine rein mechanische Sicherung geschaffen, welche die Gasfeder bei einem leckagebedingten Druckabfall in einer Sicher­ heitsstellung blockiert. Weiterhin lassen sich auf diese Weise defekte Gasfedern ohne weiteres erkennen. Die Si­ cherheitseinrichtung lässt sich auf eine relativ einfache und sehr platzsparende Weise verwirklichen. Weiterhin kann die Gasfeder ohne weiteres so ausgebildet werden, dass Federweg und Dämpfungseigenschaften im Vergleich zu ent­ sprechenden Gasfedern ohne Ausfallsicherung nicht ver­ ändert werden.

Besonders vorteilhaft ist es, wenn die innere Kolbenstange hohl ausgebildet ist und die Vorspanneinrichtung aus einer im Inneren der inneren Kolbenstange angeordneten Feder besteht. Der Hohlraum innerhalb der inneren Kolbenstange kann sich dabei über die gesamte Länge der inneren Kol­ benstange erstrecken und ermöglicht auf diese Weise den Einsatz einer relativ langen Feder, welche die innere Kolbenstange über einen langen Weg relativ zur äußeren Kolbenstange zu bewegen vermag. Zweckmäßigerweise ist hierbei die innere Kolbenstange so lang ausgeführt und aus der äußeren Kolbenstange in den Gasraum hinein so weit ausfahrbar, dass sie auch dann am gegenüberliegenden Ende der Führungsbuchse anschlagen kann, wenn die äußere Kol­ benstange maximal aus der Führungsbuchse ausgezogen ist.

Von besonderem Vorteil ist weiterhin, wenn die innere Kolbenstange eine ihren Hohlraum mit dem Gasraum verbin­ dende Öffnung aufweist, so dass der Gasraum durch die innere Kolbenstange hindurch mit Gas befüllbar ist. Auf diese Weise lässt sich die Gasfeder weitgehend fertig montieren, bevor das Gas mit hohem Druck durch die innere Kolbenstange hindurch in den Gasraum eingefüllt wird. Der gesamte Montageaufwand wird dadurch deutlich reduziert und einfacher gestaltet.

Eine technisch relativ einfache und sicher funktionierende Ausführung ergibt sich, wenn die innere Kolbenstange eine ihren Hohlraum mit dem Gasraum verbindende Öffnung (29) aufweist, die mittels eines Ventils verschließbar und zu öffnen ist, das einerseits vom Gasdruck des Gasraums und andererseits von der Vorspanneinrichtung gegenwirkend beaufschlagt ist.

Besonders vorteilhaft ist, wenn eine mechanisch wirkende Verriegelungseinrichtung vorgesehen ist, welche das Zu­ rückführen der inneren Kolbenstange in die erste Position verhindert, wenn sich die innere Kolbenstange in der zwei­ ten Position befindet. Eine derartige Verriegelungsein­ richtung kann beispielsweise aus einem Verriegelungsele­ ment in der Form eines Sprengrings bestehen, der in einer inneren Umfangsnut der äußeren Kolbenstange aufgenommen ist, wobei die inneren Kolbenstange an ihrem Außenumfang mindestens eine umlaufende Rastvertiefung aufweist, in die der Sprengring in der zweiten Position eingreift. Die Rastvertiefung kann dabei sägezahnartig ausgebildet sein. Eine derartige Verriegelungseinrichtung verhindert auf zuverlässige Weise ein Zurückschieben der äußeren Kolben­ stange in die Führungsbuchse, wenn der Gasdruck aufgrund von Undichtigkeiten abfällt. Die ausgefahrene, sichere Position der äußeren Kolbenstange wird dadurch auf mecha­ nische Weise verriegelt.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand der Zeichnungen beispielshaft näher erläutert. Es zeigen

Fig. 1 eine Seitenansicht der erfindungsgemäßen Gasfeder,

Fig. 2 einen Längsschnitt der Gasfeder längs der Linie II-II von Fig. 1, wobei sich die Verriegelungseinrichtung in einer nicht aktivierten, die normale Funktion der Gas­ feder gewährleistenden Stellung befindet,

Fig. 3 die linke Hälfte der Gasfeder von Fig. 2 in vergrößerter Darstellung,

Fig. 4 die Einzelheit IV der Fig. 2 und 3 in vergrößerter Darstellung,

Fig. 5 die Einzelheit V der Fig. 2 und 3 in vergrößerter Darstellung,

Fig. 6 einen Längsschnitt der Gasfeder entspre­ chend Fig. 2, wobei sich die Verriege­ lungseinrichtung in einer ausgefahrenen, das Zurückschieben der äußeren Kolben­ stange sperrenden Stellung befindet,

Fig. 7 die Einzelheit VII von Fig. 6 in vergrö­ ßerter Darstellung,

Fig. 8 die Einzelheit VIII von Fig. 6 in ver­ größerter Darstellung, und

Fig. 9a bis 9c ein Anwendungsbeispiel der erfindungsgemä­ ßen Gasfeder, wobei die Gasfeder mit einer Feststellbremse eines Kraftfahrzeuganhän­ gers zusammenwirkt, die in verschiedenen Positionen gezeigt ist.

In den Fig. 1 und 2 ist eine Gasfeder 1 mit einer zy­ lindrischen Führungsbuchse 2 und einer Kolbenstange 3 gezeigt. Die Führungsbuchse 2 umschließt einen Gasraum 4, in dem sich ein unter relativ hohen Druck stehendes Gas befindet. An einem Ende der Führungsbuchse 2 ist ein Ab­ schlusselement 5 befestigt, das einerseits den Gasraum 4 stirnseitig abdichtet und andererseits eine Befestigungs­ schraube 6 zur Befestigung der Gasfeder 1 an diesem Ende trägt.

Am gegenüberliegenden Ende der Führungsbuchse 2 ist eine stabile Metallbuchse 7 in die Führungsbuchse 2 einge­ presst. Das Ende 8 der Führungsbuchse 2 ist um 90° nach innen gebördelt und bildet einen Axialanschlag für die Metallbuchse 7. In die Metallbuchse 7 ist wiederum eine Gleitbuchse 9 aus gut gleitfähigem Material, insbesondere aus Kunststoff, eingesetzt, in welcher die Kolbenstange 3 gleitet und welche diese koaxial innerhalb der Führungs­ buchse 2 hält.

An die Metallbuchse 7 und Gleitbuchse 9 schließt in axia­ ler Richtung eine Dichtung 10 an, die somit ebenfalls innerhalb der Führungsbuchse 2 festgelegt ist und auf der Kolbenstange 3 aufliegt. Hierdurch wird ein Entweichen des Gases einerseits zwischen Gleitbuchse 9 und Kolbenstange 3 und andererseits zwischen der Innenwand der Führungs­ buchse 2 und der Metallbuchse 7 verhindert. Die Dicht­ eigenschaften dieser Dichtung 10 werden noch dadurch erhöht, dass sie auf ihrer dem Gasraum 4 zugewandten Stirn­ seite eine umlaufende Nut 11 mit schrägen Seitenwänden aufweist, so dass zwei in Axialrichtung vorspringende Dichtlippen 12, 13 geschaffen werden, welche durch den im Gasraum 4 vorherrschenden Gasdruck radial nach außen gegen die Führungsbuchseninnenwand bzw. radial nach innen auf die Kolbenstange 3 gedrückt werden (Fig. 5 und 7).

Die Kolbenstange 3 weist an ihren dem Gasraum 4 zugewand­ ten Ende einen Kolbenring 14 auf, der auf einen Endabsatz mit verringertem Durchmesser aufgesetzt ist. Ein um 90 radial nach außen umgebördelter Endbereich 15 der Kolben­ stange 3 umgreift den Kolbenring 14 ein gewisses Maß an seiner Stirnseite, wodurch er in axialer Richtung festge­ legt ist. Der Außendurchmesser des Kolbenrings 14 ist so gewählt, dass er mit geringem radialen Spiel zur Innen­ umfangswand der Führungsbuchse 2 angeordnet ist.

An seiner Außenumfangsfläche weist der Kolbenring 14 eine umlaufende, sich radial nach innen erstreckende Radialnut 21 auf, in die ein Dichtungsring in der Form eines O-Rings 17 eingsetzt ist. Dieser O-Ring 17 dichtet den Zwischen­ raum zwischen der Innenwand der Führungsbuchse 2 und der Außenumfangsfläche des Kolbenrings 14 ab.

Die Radialnut 21 steht mit mehreren, über den Umfang des Kolbenrings 14 verteilten Axialbohrungen 18 in Verbindung, welche in den Raum 19 zwischen dem Kolbenring 14 und der Dichtung 10 münden. Weiterhin steht die Radialnut 21 mit einem axialen Drosselkanal 20 in Verbindung, der in den Gasraum 4 mündet. Aufgrund dieser Anordnung kann Gas aus dem Gasraum 4 durch den Drosselkanal 20, die Radialnut 21 und die Axialbohrungen 18 hindurch in den gegenüberliegen­ den Raum 19 gelangen, wodurch das Einschieben der Kolbens­ tange 3 in die Führungsbuchse 2 entgegen einer bestimmten Gasdruck-Federkraft ermöglicht wird. Da auf den beiden gegenüberliegenden Seiten des Kolbenrings 14 zumindest annähernd der gleiche Druck herrscht, hängt diese Gasdruck-Federkraft von der Differenz der vom Gas beauf­ schlagten Flächen ab. Auf der Seite des Gasraums 4 ent­ spricht die vom Gas beaufschlagte Fläche einer Kreisfläche mit einem Durchmesser, der dem Außendurchmesser des Kol­ benrings 14 entspricht. Auf der gegenüberliegenden Seite, d. h. auf der Seite des Raums 19, entspricht die vom Gas beaufschlagte Fläche lediglich der Ringfläche zwischen der Kolbenstange 3 und der Führungsbuchse 2. Die Kolbenstange 3 wird somit durch den Gasdruck permanent nach links, d. h. nach außen aus der Führungsbuchse 2 hinausgedrückt. Wie ersichtlich, ist aus den Fig. 1 bis 8 die maximal aus­ gefahrene Stellung der Kolbenstange 3 gezeigt.

Die Dichteigenschaft des O-Rings 17 wird noch dadurch erhöht, dass die Radialnut 21 deutlich tiefer als der Durchmesser des O-Rings 17 ausgebildet ist, so dass radial innerhalb des O-Rings 17 ein umlaufender Freiraum 21 ge­ schaffen wird. Das sich im Freiraum 21 befindende Gas drückt den O-Ring 17 zusätzlich radial nach außen gegen die Innenwand der Führungsbuchse 2.

Wie aus den Fig. 2 bis 7 ersichtlich, ist die Kolben­ stange 3 durchgehend hohl, d. h. rohrförmig, ausgebildet. Innerhalb der Kolbenstange 3 befindet sich somit eine Axialbohrung 22, die sich über die gesamte Länge der Kol­ benstange 3 erstreckt und im wesentlichen einen konstanten Durchmesser aufweist. Innerhalb der Kolbenstange 3, d. h. innerhalb der Axialbohrung 22, ist ein Sperrorgan 23 in der Form einer zweiten Kolbenstange 24 längsverschiebbar geführt. Die zweite Kolbenstange 24 kann daher als innere Kolbenstange und die Kolbenstange 3 als äußere Kolben­ stange bezeichnet werden.

Die inneren Kolbenstange 24 weist im wesentlichen dieselbe oder eine ähnliche Länge wie die äußere Kolbenstange 3 auf, ist jedoch zu dieser auch in der in den Fig. 2 und 3 gezeigten Stellung, in der die innere Kolbenstange 24 maximal in die äußere Kolbenstange 3 eingeschoben ist, geringfügig axial versetzt zu dieser angeordnet, so dass sie geringfügig in Richtung des Gasraums 4 vorsteht.

Aufgrund des im Gasraum 4 vorherrschenden Gasdrucks, der auf die Stirnseite der inneren Kolbenstange 24 einwirkt, wird diese maximal in die Kolbenstange 3 hineingedrückt, und zwar so weit, bis ein radial vorstehender Anschlag 25 der inneren Kolbenstange 24 an der Stirnseite der Kolbens­ tange 3 anschlägt. Diese Position ist in den Fig. 1 bis 5 gezeigt. Voraussetzung hierfür ist allerdings, dass der Gasdruck im Gasraum 4 den normalen, vorbestimmten Druckwert hat, d. h. oberhalb eines bestimmten Druckgrenz­ wertes liegt, wie nachfolgend noch näher erläutert wird.

In dieser maximal eingeschobenen Stellung behindert die innere Kolbenstange 24 somit in keiner Weise den normalen Betrieb der Gasfeder 1.

Damit das axial in den Gasraum 4 vorstehende Ende der zweiten Kolbenstange 24 den Einschiebeweg der äußeren Kolbenstange 3 in die Führungsbuchse 2 nicht verkürzt, ist im Abschlusselement 5 eine Axialbohrung 26 mit einem Durchmesser vorgesehen, der etwas größer als das axial vorstehende Ende der inneren Kolbenstange 24 ist. Das vorstehende Ende der inneren Kolbenstange 24 kann somit in diese Axialbohrung 26 eintauchen, wenn die äußere Kol­ benstange 3 vollständig in die Führungsbuchse 2 einge­ schoben ist.

Die innere Kolbenstange 24 ist ebenfalls hohl, d. h. rohr­ förmig ausgebildet und weist somit eine durchgehende Axialbohrung 27 auf. In der dem Gasraum 4 zugewandten Stirnwand 28 weist die innere Kolbenstange 24 eine koaxia­ le Öffnung 29 auf, die einen etwas kleineren Durchmesser als die Axialbohrung 27 hat.

Durch diese Öffnung 29 hindurch erstreckt sich mit etwas radialem Spiel ein längsverschiebbarer Ventilkolben 30 eines Ventils 31. Das Ventil 31 ist in den Fig. 2, 3 und 5 in der geschlossenen Stellung dargestellt, d. h. in derjenigen Stellung, in welcher der Ventilkolben 30 maxi­ mal in die innere Kolbenstange 24 eingeschoben ist und eine Ventildichtung 32 die Öffnung 29 verschließt. Die Ventildichtung 32 ist hierzu im gasraumseitigen Endbereich des Ventilkolbens 30 zwischen einer Schulter des Ventil­ kolbens und einer Anschlagscheibe 33 axial festgelegt und steht in radialer Richtung über den axial angeordneten Schaft des Ventilkolbens 30 vor. Da die Ventildichtung 32 einen größeren Außendurchmesser hat wie die Öffnung 29, wirkt sie somit wie ein Ventilteller und verschließt die Öffnung 29, wenn sich der Ventilkolben 30 ganz links be­ findet. Die auf den Schaft des Ventilkolbens 30 aufgesetz­ te Anschlagsscheibe 33 wird zum Gasraum hin durch einen Sprengring 34 in axialer Richtung gehalten.

Bei normalem Gasdruck innerhalb des Gasraums 4 wird das Ventil 31 vor allem durch den stirnseitig auf das Ventil 31 wirkenden Gasdruck in der geschlossenen Stellung gehal­ ten, d. h. nach links vorgespannt. Diese Vorspannung in Schließstellung wird von einer Spiralfeder 35 unterstützt, die sich innerhalb der inneren Kolbenstange 24 zwischen einem Kolbenflansch 36 und der Stirnwand 28 der inneren Kolbenstange 24 befindet und den Ventilkolben 30 nach links drückt. Diese Gesamtkraft, mit der der Ventilkolben 30 nach links in die Schließstellung gedrückt wird, setzt sich somit zusammen aus der Federkraft der Spiralfeder 35 und der Druckkraft, welche der Gasdruck im Gasraum 4 auf den Ventilkolben 30 ausübt.

Wie weiterhin insbesondere aus den Fig. 3 und 6 er­ sichtlich, ist im Inneren der inneren Kolbenstange 24 eine Vorspannrichtung in Form einer Feder 37 angeordnet. Die Feder 37 stützt sich an einem Ende an einem Befestigungs­ element 38 ab, das vom außenseitigen Ende der äußeren Kolbenstange 3 her in diese eingeschraubt ist. Hierzu weist die äußeren Kolbenstange 3 ein koaxiales Innenge­ winde 39 (Fig. 4) und das Befestigungselement 38 ein entsprechendes Außengewinde auf. Das Befestigungselement 38 trägt ein Befestigungsauge 40, d. h. eine quer verlau­ fende Befestigungsbohrung, zum Befestigen der Gasfeder 1 an diesem Ende mittels einer nicht dargestellten Befesti­ gungsschraube.

Am gegenüberliegenden Ende stützt sich die Feder 37 am Kolbenflansch 36 des Ventilkolbens 30 ab. Die Vorspann­ kraft der Feder 37 ist daher derart gerichtet, dass sie versucht, den Ventilkolben 30 und damit auch - über die Spiralfeder 35 - die innere Kolbenstange 27 aus der äuße­ ren Kolbenstange 3 nach rechts heraus und in den Gasraum 4 hineinzuschieben. Dies ist im ordnungsgemäßen Zustand der Gasfeder 1 jedoch nicht möglich, da die Gegenkraft, die vom Gasdruck im Gasraum 4 auf den Ventilkolben 30 und die innere Kolbenstange 24 in Gegenrichtung aufgebracht wird, größer ist als die Vorspannkraft der Feder 37. Darü­ ber hinaus ist die Federkraft der Feder 37 auch geringer als die in Gegenrichtung wirkende Schließkraft, die auf das Ventil 31 wirkt und sich aus der Druckkraft zusammen­ setzt, die der Gasdruck im Gasraum 4 auf die wirksame Außenfläche des Ventils 31 ausübt und der Federkraft der Spiralfeder 35.

Sinkt der Gasdruck im Gasraum 4 aufgrund von Undichtig­ keiten in der Gasfeder 1, verringert sich entsprechend die Kraft, mit der das Ventil 31 in Schließrichtung gedrückt und die innere Kolbenstange 24 in die äußere Kolbenstange 3 hineingedrückt werden. Sinkt der Gasdruck unterhalb eines bestimmten Druckgrenzwertes, überschreitet die Fe­ derkraft der Feder 37 die auf das Ventil 31 wirkende Schließkraft und drückt den Ventilkolben 30 nach außen, d. h. in Fig. 5 nach rechts. Sobald die Ventildichtung 32 von der Stirnwand 28 des inneren Kolbens 24 abhebt, kann Gas über den Ringspalt um den Ventilschaft herum in die Axialbohrung 27 der inneren Kolbenstange 24 einströmen. Da auch der Kolbenflansch 36 nicht dicht an der Innenwand der Axialbohrung 27 anliegt, füllt sich die gesamte Axialboh­ rung 27 der inneren Kolbenstange 24 relativ schnell mit Gas, so dass im Gasraum 4 ein zusätzlicher, rapider Druckabfall erzeugt wird. Die Vorspannkraft der Feder 37 reicht nun aus, um die gesamte innere Kolbenstange 24 aus der äußeren Kolbenstange 3 hinauszuschieben, d. h. nach rechts in den Gasraum 4 hinein. Dieser Zustand ist in den Fig. 6 bis 8 gezeigt. Im vollkommen ausgefahrenen Zu­ stand der inneren Kolbenstange 24 erstreckt sich diese auch dann, wenn die Gasfeder 1 vollkommen ausgefahren ist, bis in den Bereich des Abschlusselements 5 und schlägt dort mit dem vorderen Endbereich des Ventils 31 an. In den Fig. 6 bis 8 ist dieser Zustand kurz vor diesem An­ schlagen gezeigt.

Die ausgefahrene Position der inneren Kolbenstange 24 wird nun mittels eines Verriegelungselements in der Form eines Sprengrings 41 arretiert, der in einer inneren Umfangsnut 42 der äußeren Kolbenstange 3 aufgenommen ist (Fig. 7). Hierzu weist die innere Kolbenstange 24 an ihrem Außenumfang in ihrem dem Befestigungselement 38 zugewandten Endbereich eine Mehrzahl von axial hintereinander angeord­ neten, umlaufenden Rastvertiefungen 43 auf, die sägezahn­ artig angeordnet sind. Wird die innere Kolbenstange 24 so weit aus der äußeren Kolbenstange 3 hinausgeschoben, dass der Sprengring 41 in den Bereich einer der Rastvertiefun­ gen 43 gelangt, verringert er aufgrund seiner radial nach innen wirkenden Vorspannkraft seinen Durchmesser und greift dadurch in die Rastvertiefung 43 ein. Wird nun versucht, die Gasfeder 1 zusammenzudrücken und somit die innere Kolbenstange 24 in die äußeren Kolbenstange 3 wie­ der einzuschieben, schlägt die steile Flanke der Rast­ vertiefung 43 am Sprengring 41 an und drückt diesen an die in Fig. 7 linke Seitenwand der Umfangsnut 42. Im Bereich dieser linken Seitenwand ist die Tiefe der Umfangsnut 42 geringer als der Querschnittsdurchmesser des Sprengrings 41, so dass dieser zwangsläufig in die Axialbohrung 22 der äußeren Kolbenstange 3 und damit in die Rastvertiefung 43 der innere Kolbenstange 24 hineinragt und auch nicht radi­ al nach außen aufgeweitet werden kann. Ein Zurückschieben der inneren Kolbenstange 24 in die äußere Kolbenstange 3 hinein ist damit nicht mehr möglich.

Damit der Sprengring 41 das Ausziehen der inneren Kolben­ stange bei Druckabfall im Gasraum 4 nicht blockiert, weist die innere Umfangsnut 42 eine axiale Länge auf, die we­ sentlich größer als der Querschnittsdurchmesser des Sprengrings 41 ist und beispielsweise das zwei- bis acht- fache dieses Querschnittsdurchmessers betragen kann. Der Durchmesser der Umfangsnut 42 vergrößert sich zunehmend in Ausziehrichtung der inneren Kolbenstange 24. Im Bereich der rechten Seitenwand weist die Umfangsnut 42 eine Tiefe auf, die mindestens dem Querschnittsdurchmesser des Sprengrings 41 entspricht. Wird die innere Kolbenstange 24 aufgrund eines Druckabfalls im Gasraum 4 aus der äußeren Kolbenstange 3 hinausgedrückt, so wird der Sprengring 41 bis zur rechten Seitenwand der Umfangsnut 42 mitgenommen und kann dort vollständig in die Umfangsnut 42 hineinge­ drückt werden, so dass er das Ausfahren der inneren Kol­ benstange 24 nicht behindert.

Der axial an der äußeren Kolbenstange 3 festgelegte Sprengring 41 stellt daher zusammen mit den sägezahnarti­ gen Rastvertiefungen 43 der inneren Kolbenstange 24 eine mechanisch wirkende Verriegelungseinrichtung dar, welche ein Zurückschieben der inneren Kolbenstange 24 in die äußere Kolbenstange 3 verhindert, wenn die innere Kolben­ stange 24 aus der äußeren Kolbenstange 3 hinausgeschoben worden ist.

Um ein Entweichen des Gases zwischen äußerer Kolbenstange 3 und innerer Kolbenstange 24 zu verhindern, ist weiterhin im Bereich zwischen der Umfangsnut 42 und dem gasraumsei­ tigen Ende der äußeren Kolbenstange 3 eine O-Ring-Dichtung 44 in eine innere Umfangsnut der äußeren Kolbenstange 3 eingesetzt.

Aufgrund der Anordnung des Ventils 31 ist auch ein ein­ faches Befüllen der Gasfeder 1 durch die innere Kolben­ stange 24 hindurch möglich, wodurch der Montageaufwand bedeutend vereinfacht wird. Die gesamte Gasfeder 1 kann vor dem Befüllen mit Gas bereits fertig montiert werden, wobei lediglich das Befestigungselement 38 noch nicht in die äußere Kolbenstange 3 eingeschraubt ist. Das Befüllen erfolgt von diesem offenen Ende der äußeren Kolbenstange 3 her, wobei das Ventil 31 durch den von außen aufgebrach­ ten Gasdruck automatisch geöffnet wird. Das Gas kann damit beim Befüllen durch die Öffnung 29 in den Gasraum 4 ge­ langen. Wird die Gaszufuhr durch die innere Kolbenstange 24 hindurch beendet und sinkt dort der Gasdruck entspre­ chend ab, wird das Ventil 31 automatisch durch den im Gasraum 4 herrschenden Druck geschlossen.

Zum Schutz der äußeren Kolbenstange 3 vor Verschmutzung ist weiterhin in üblicher Weise ein die Kolbenstange 3 umgebendes Schutzrohr 45 vorgesehen, das sich mit gewissem radialen Abstand über die Führungsbuchse 2 schieben lässt. Das Schutzrohr 45 ist mittels einer stirnseitigen Ab­ schlusswand 46 am Befestigungselement 38 festgelegt.

Die Federkräfte und die druckwirksamen Flächen der inneren Kolbenstange 24 und des Ventils 31 können derartig ausge­ legt sein, dass die innere Kolbenstange 24 ausgefahren wird, wenn der Druck im Gasraum 4 beispielsweise auf die Hälfte des Sollwerts absinkt. Andere Druckgrenzwerte sind möglich, beispielsweise solche, die sich durch Druckabfäl­ len zwischen 10% und 70% ergeben.

Weiterhin ist erkennbar, dass das Ventil 31 zwar für das rasche Auslösen der mechanischen Ausfallsicherung und für das Montieren und Befüllen der Gasfeder 1 äußerst vorteil­ haft ist, dass dieses jedoch für das Verriegeln der Gasfe­ der 1 im defekten Zustand nicht unbedingt erforderlich ist. Beispielsweise kann die Feder 37 derart bemessen sein, dass die innere Kolbenstange 24 allein aufgrund der Federkraft der Feder 37 ausgefahren wird, wenn die Gasdruck-Gegenkraft im Gasraum 4 geringer als die Feder­ kraft der Feder 37 wird.

Die in den Fig. 2 bis 5 gezeigte Position der inneren Kolbenstange 24 wird in den Patentansprüchen als erste Position bezeichnet, während die in den Fig. 6 bis 8 gezeigte Sperrposition der inneren Kolbenstange 24 als zweite Position bezeichnet wird.

In den Fig. 9a bis 9c ist ein Anwendungsbeispiel der erfindungsgemäßen Gasfeder gezeigt. Die Gasfeder 1 wirkt dort mit einer Feststellbremse zusammen, wie sie bei Auf­ laufbremsen von Kraftfahrzeuganhängern verwendet wird. Vom Kraftfahrzeuganhänger ist in den Fig. 9a bis 9c ledig­ lich eine Anhängerkupplung 47 mit einem vorderen Kupp­ lungskopf 48 gezeigt. An der Anhängerkupplung 47 ist ein Handbremshebel 49 um eine Querachse 50 schwenkbar gela­ gert. Der Handbremshebel 49 ist über ein Bremsseil 51 mit nicht gezeigten Radbremsen verbunden.

In Fig. 9a befindet sich der Handbremshebel 49 in der normalen Fahrstellung, d. h. in einer Stellung, in der die Radbremsen nicht greifen. Die Gasfeder 1 ist derart an den Handbremshebel 49 angelenkt, dass die Vorspannkraft der Gasfeder, welche die Kolbenstange 3 nach außen schiebt, den Handbremshebel 49 im Uhrzeigersinn, d. h. in die Löse­ stellung, drückt.

Wird die Feststellbremse durch Schwenken des Handbrems­ hebels 49 im Gegenuhrzeigersinn angezogen, wie aus den Fig. 9b und 9c ersichtlich ist, wird das Verschwenken des Handbremshebels 49 im Gegenuhrzeigersinn ab einem bestimmten Schwenkwinkel wiederum durch die Gasfeder 1 unterstützt. Im angezogenen Zustand der Feststellbremse ist, wie aus Fig. 9c erkennbar, die Kolbenstange 3 rela­ tiv weit aus der Führungsbuchse 2 ausgefahren. Tritt in diesem Zustand ein Defekt in der Gasfeder 1 auf, der einen Druckverlust im Gasraum 4 zur Folge hat, wird diese ausge­ fahrene Stellung mittels der inneren Kolbenstange 24 ver­ riegelt, wie vorstehend beschrieben. Die Feststellbremse lässt sich somit nicht mehr öffnen und verbleibt in einer sicheren, gebremsten Stellung.

Claims (10)

1. Gasfeder mit einer einen Gasraum (4) umschließenden zylindrischen Führungsbuchse (2) und einer Kolbenstange (3), die innerhalb der Führungsbuchse (2) längsverschieb­ bar geführt und durch den im Gasraum (4) herrschenden Gasdruck in eine bestimmte Verschieberichtung vorgespannt ist, wobei innerhalb der Kolbenstange (3) ein vom Gasdruck beaufschlagtes Sperrorgan (23) verschiebbar geführt ist, das von dem im Gasraum (4) herrschenden Gasdruck in einer ersten Position gehalten wird, in der die Verschiebung der Kolbenstange (3) möglich ist, wenn der Gasdruck im Gasraum (4) oberhalb eines vorbestimmten Druckgrenzwertes liegt, und das mittels einer Vorspanneinrichtung in Richtung einer zweiten Position vorgespannt ist, in der die Ver­ schiebung der Kolbenstange (3) zumindest in einer Richtung blockiert ist, so dass das Sperrorgan (23) in die zweite Position überführt wird, wenn der Gasdruck im Gasraum (4) unterhalb des vorbestimmten Druckgrenzwertes liegt, da­ durch gekennzeichnet, dass das Sperrorgan (23) aus einer zweiten, inneren Kolbenstange (24) besteht, die längsver­ schiebbar innerhalb der äußeren Kolbenstange (3) und koa­ xial zu dieser geführt ist, wobei die innere Kolbenstange (24) in der ersten Position zumindest im wesentlichen in die äußere Kolbenstange (3) eingeschoben und in der zwei­ ten Position ein vorbestimmtes Maß aus der äußeren Kolbenstange (3) ausgefahren ist.

2. Gasfeder nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die inneren Kolbenstange (24) hohl ausgebildet ist und die Vorspanneinrichtung aus einer im Inneren der inneren Kol­ benstange (24) angeordneten Feder (37) besteht.

3. Gasfeder nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeich­ net, dass der Gasraum (4) durch die inneren Kolbenstange (24) hindurch mit Gas befüllbar ist.

4. Gasfeder nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die innere Kolbenstange (24) eine ihren Hohlraum mit dem Gasraum (4) verbindende Öffnung (29) aufweist, die mittels eines Ventils (31) verschließ­ bar und zu öffnen ist, das einerseits vom Gasdruck des Gasraums (4) und andererseits von der Vorspanneinrichtung gegenwirkend beaufschlagt ist.

5. Gasfeder nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Öffnung (29) in der stirnseitigen Wand (28) der inne­ ren Kolbenstange (24) vorgesehen ist und das Ventil (31) durch Axialverschiebung zwischen einer offenen und ge­ schlossenen Position bewegbar ist.

6. Gasfeder nach einem der Ansprüche 2 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass sich der Hohlraum über die gesamte Länge der inneren Kolbenstange (24) erstreckt.

7. Gasfeder nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass eine mechanisch wirkende Verriege­ lungseinrichtung vorgesehen ist, welche das Zurückführen der inneren Kolbenstange (24) in die erste Position verhindert, wenn sich die innere Kolbenstange (24) in der zweiten Position befindet.

8. Gasfeder nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Verriegelungseinrichtung ein an der äußeren Kolbens­ tange (3) gehaltertes, in der zweiten Position in Verrie­ gelungseingriff mit der inneren Kolbenstange (24) bring­ bares Verriegelungselement aufweist.

9. Gasfeder nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Verriegelungselement aus einem Sprengring (41) be­ steht, der in einer inneren Umfangsnut (42) der äußeren Kolbenstange (3) aufgenommen ist, und dass die innere Kolbenstange (24) an ihrem Außenumfang mindestens eine umlaufende Rastvertiefung (43) aufweist, in die der Sprengring (41) eingreift, wenn sich die innere Kolbens­ tange (24) in der zweiten Position befindet.

10. Gasfeder nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Rastvertiefung (43) sägezahnartig ausgebildet ist.