DE102005031950B3

DE102005031950B3 - Gasfeder

Info

Publication number: DE102005031950B3
Application number: DE102005031950A
Authority: DE
Inventors: Henrik Dr. Brehler; Udo Wendland
Original assignee: Stabilus GmbH
Current assignee: Stabilus GmbH
Priority date: 2005-07-08
Filing date: 2005-07-08
Publication date: 2007-03-01
Anticipated expiration: 2025-07-09
Also published as: US20070007091A1

Abstract

Die Erfindung bezieht sich auf eine Gasfeder mit einem an seinen Enden verschlossenen Druckzylinder 1, in dem ein Kolben 2 verschiebbar geführt angeordnet ist, der den Druckzylinder 1 in eine erste Arbeitskammer 3 und eine zweite Arbeitskammer 4 unterteilt. Der Kolben 2 besitzt eine Kolbenstange 5, die die zweite Arbeitskammer 4 durchragt und abgedichtet aus der zweiten Arbeitskammer 4 nach außen geführt ist. Dabei sind die erste Arbeitskammer 3 und die zweite Arbeitskammer 4 mit einem unter Druck stehenden Fluid gefüllt. Zwischen der ersten Arbeitskammer 3 und der zweiten Arbeitskammer 4 ist eine Strömungsverbindung vorhanden. Weiterhin ist eine Einstellvorrichtung vorgesehen, durch die Ausschublänge der Kolbenstange 5 variierbar einstellbar ist. Von der zweiten zur ersten Arbeitskammer 4, 3 ist eine Verbindung 21 angeordnet, die durch ein von einem Magnetfeld beeinflussbaren Absperrventil absperrbar, wobei die Position des Magnetfelds entlang der Längserstreckung des Druckzylinders variierbar einstellbar ist und der Druckzylinder aus einem nicht magnetischen Werkstoff besteht.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Gasfeder mit einem an seinen Enden verschlossenen Druckzylinder, in dem ein Kolben verschiebbar geführt angeordnet ist, der den Druckzylinder in eine erste Arbeitskammer und eine zweite Arbeitskammer unterteilt und eine Kolbenstange aufweist, die die zweite Arbeitskammer durchragt und abgedichtet aus der zweiten Arbeitskammer nach außen geführt ist, wobei die erste Arbeitskammer und die zweite Arbeitskammer mit einem unter Druck stehenden Fluid, insbesondere mit einem Druckgas gefüllt sind, mit einer Strömungsverbindung zwischen der ersten Arbeitskammer und der zweiten Arbeitskammer und mit einer Einstellvorrichtung, durch die die Ausschublänge der Kolbenstange variierbar einstellbar ist.
Bei derartigen Gasfedern ist es bekannt die Ausschublänge der Kolbenstange dadurch variierbar einstellen zu können, daß durch Verdrehen der Kolbenstange relativ zum Kolben die mit einem Gewinde in eine entsprechende Gewindebohrung des Kolbens eingreifende Kolbenstange mehr oder weniger tief in den Kolben eingeschraubt wird.

Aus der DE 10 2004 008 411 A1 ist ferner eine Gasfeder bekannt, die eine Spule für einen linearen Elektromotor an einem Körper der Gasfeder aufweist. Die Spule erzeugt ein Magnetfeld, welches mit einem an einem Kolben angebrachten Magneten zusammen wirkt. Das Antreiben des Magneten unterstützt die Ein- bzw. Ausfahrbewegung der Gasfeder.

Damit ist aber eine Variation der Ausschublänge nur in begrenztem Umfang möglich.

Eine Drosseleinrichtung für eine Druckmittelleitung wird in der DE 36 12 752 A1 gezeigt. Die Drosseleinrichtung weist einen Stellkolben auf, der von außen berührungslos mit Magnetkraft über einen Drosselkanal verschoben werden kann und somit den Durchfluss eines Fluids durch die Druckmittelleitung vergrößert oder vermindert.

Aufgabe der Erfindung ist es daher eine Gasfeder der eingangs genannten Art zu schaffen, bei der die Ausschublänge der Kolbenstange aus dem Druckzylinder in einfacher Weise über einen großen Bereich der Länge des Druckzylinders möglich ist.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß eine Verbindung von der zweiten Arbeitskammer zur ersten Arbeitskammer angeordnet ist, die durch ein von einem Magnetfeld beeinflußbaren Absperrventil absperrbar ist, wobei die Position des Magnetfelds entlang der Längserstreckung des Druckzylinders variierbar einstellbar ist und der Druckzylinder aus einem nichtmagnetischen Werkstoff besteht.

Da die Position des Magnetfelds entlang der Längserstreckung des Druckzylinders einstellbar ist, kann die Ausschublänge der Kolbenstange zwischen einer nur geringen und einer vollständigen Ausschublänge variiert werden.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß ferner dadurch gelöst, daß in der zweiten Arbeitskammer ein die Kolbenstange umschließender, die zweite Arbeitskammer in einen ersten Arbeitsraum und einen zweiten Arbeitsraum unterteilender, magnetischen Werkstoff enthaftender oder aus einem magnetischen Werkstoff bestehender Trennkolben angeordnet ist, der einen den ersten und zweiten Arbeitsraum verbindenden Durchgang besitzt, welcher von einem an dem Kolben oder der Kolbenstange angeordneten Schließglied bei Erreichen eines bestimmten Abstands des Kolbens zum Trennkolben verschließbar ist.

Bei Verändern der Position des Magneten kann somit gleichzeitig die Position des Trennkolbens entsprechend verändert werden. Sowohl Magnet als auch Trennkolben befinden sich dann immer in der selben Position, da das Magnetfeld beide berührungslos miteinander verbindet.

Da der Druckzylinder aus einem nicht magnetischen Werkstoff besteht, kann er das Magnetfeld nicht abschirmen und die magnetische Beeinflussung des Absperrventils beeinträchtigen.

Der Druckzylinder erhält eine hohe Stabilität wenn er aus einem nicht magnetischen metallischen Werkstoff, insbesondere aus Aluminium oder Edelstahl besteht.

Der Druckzylinder kann aber auch aus einem Kunststoff bestehen.

Das Magnetfeld kann an dem Kolben angeordnet sein und radial aus dem Druckzylinder heraus wirken. Vorteilhaft ist es aber, wenn das Magnetfeld von einem Magneten erzeugbar ist, der an der Außenseite des Druckzylinders angeordnet ist.

Eine gleichmäßig radial umlaufende Einwirkung des Magneten auf das Innere des Druckzylinders wird dadurch erreicht, daß der Magnet den Druckzylinder ringartig umschließt.

Eine Möglichkeit der Ausbildung des Magneten besteht darin, daß der Magnet aus einer Mehrzahl entlang der Längserstreckung des Druckzylinders nebeneinander fest angeordneter, separat ansteuerbarer Elektromagnete besteht.

Es ist aber auch möglich, daß der Magnet entlang der Längserstreckung des Druckzylinders variabel positionierbar ist, wobei zur einfachen handhabbaren Positionierung der Magnet reib- oder formschlüssig in seiner Einstellposition arretierbar ist. Es ist sowohl möglich, daß der Magnet ein Permanentmagnet oder auch ein Elektromagnet ist.

Zur einfachen Verstellung kann der Magnet verschiebbar auf dem Druckzylinder angeordnet sein, wobei vorzugsweise der Magnet auf einem auf dem Druckzylinder axial verschiebbaren Schiebering angeordnet ist, der aus einem nichtmagnetischen Werkstoff, insbesondere einem Kunststoff besteht.

Der Trennkolben bildet dann einen den Bewegungsweg des Kolbens und der Kolbenstange begrenzenden Anschlag.

Es versteht sich, daß in kinematischer Umkehrung auch der Trennkolben den Magneten enthalten kann und auf dem Druckzylinder ein Rückschluß, insbesondere eine Rückschlußring aus magnetischem Werkstoff verschiebbar angeordnet sein kann.

Der Trennkolben oder bei kinematischer Umkehrung auch der Rückschlußring können aus magnetischem Stahl bestehen oder magnetischen Stahl enthalten.

Es ist aber auch möglich, daß der Trennkolben aus einem Dauermagneten besteht, der entgegen der Polung des Magneten auf dem Druckzylinder gepolt ist.

In einfacher Ausbildung kann der Durchgang eine Durchgangsbohrung im Trennkolben oder ein Ringspalt zwischen der radial umlaufenden Mantelfläche der Kolbenstange und der Wandung einer Durchgangsbohrung des Trennkolbens sein, durch die die Kolbenstange hindurchgeführt ist, und daß das Schließglied ein fest auf der Kolbenstange angeordneter oder an dem Kolben axial abgestützter Dichtring ist, der auf der Mündung des Ringspalts diese verschließbar aufsetzbar oder die Mündung umschließbar ist.

Eine weitere Ausbildung besteht darin, daß der Trennkolben zwischen einer den Durchgang verschließenden Schließposition und einer Öffnungsposition axial zum Kolben bewegbar und zur Öffnungsposition hin federbeaufschlagt ist und somit mit einer Verschiebung des Kolbens mitbewegt wird. Gelangt der Trennkolben in den Bereich des Magnetfeldes des an der Außenseite des Druckzylinders angeordneten Magneten, so wird der Trennkolben angehalten. Eine Weiterbewegung des Kolbens und der Kolbenstange in Ausfahrrichtung führt dazu, daß sich der angehaltene Trennkolben aus der Öffnungsposition zur Schließposition bewegt und dort den Durchgang versperrt.

Zur Festlegung des Bewegungsweges kann der Bewegungsweg des Trennkolbens in der Öffnungsposition durch einen Anschlag begrenzt sein.

Ist der Querschnitt des Durchgangs abhängig von der Position des Trennkolbens zwischen Schließposition und Öffnungsposition änderbar, so kann dadurch der Bewegungsverlauf des Kolbens beeinflußt werden.

Dazu können in dem von dem Trennkolben umschließbaren Bereich der Kolbenstange oder eines Fortsatzes des Kolbens eine oder mehrere Längsnuten ausgebildet sein.

Grundsätzlich kann eine Dämpfungseinrichtung vorhanden sein, durch die das Ende der jeweils eingestellten Ausschubbewegung des Kolbens und der Kolbenstange gedämpft wird.

Eine einfache Ausbildung einer solchen Dämpfungseinrichtung mit zunehmender Dämpfung besteht darin, daß die Längsnuten einen zur Schließposition hin abnehmenden Durchtrittsquerschnitt besitzen.

Bei nicht im Bereich des Magnetfeldes befindlichem Kolben ist der Trennkolben in einem Bereich der Längsnuten, in denen diese ein im wesentlichen drosselfreies Durchströmen der Längsnuten erlauben. Erst, wenn das Magnetfeld den Kolben in Schließrichtung bewegt, tritt eine Verringerung des Durchtrittsquerschnitts und damit eine Drosselung ein.

Kolbenstange oder Fortsatz des Kolbens im Bereich der Schließposition können auch nutlos ausgebildet sein.

Um dabei eine Dämpfung des Endes der Ausschubbewegung zu erreichen ist es möglich, daß in dem von dem Trennkolben umschließbaren Bereich der Kolbenstange oder eines Fortsatzes des Kolbens der Querschnitt der Kolbenstange oder des Fortsatzes zur Schließposition hin zunehmend ist.

Ein einfacher Verschluß der Strömungsverbindung zwischen der ersten und zweiten Arbeitskammer wird dadurch erreicht, daß die Kolbenstange oder der Fortsatz des Kolbens in der Schließposition dicht von dem Trennkolben umschlossen ist.

In dem Kolben kann ein die erste Arbeitskammer mit dem ersten Arbeitsraum verbindender Durchlaß angeordnet sein.

Damit bei einer höheren Kraftbeaufschlagung in Ausschubrichtung die erste und zweite Arbeitskammer miteinander verbunden werden können und der Kolben weiter in Ausschubrichtung bewegbar ist, kann in dem Kolben eine weitere von der zweiten Arbeitskammer zur ersten Arbeitskammer führende Verbindung angeordnet sein, die mittels eines eine Strömung von der zweiten Arbeitskammer zur ersten Arbeitskammer sperrenden, insbesondere vorgespannten Rückschlagventils absperrbar ist.

Ist dabei die Arretierung des auf der Außenseite des Druckzylinders angeordneten Magneten überwindbar, kann dieser aufgrund der berührungslosen Verbindung durch das Magnetfeld mit dem Trennkolben zusammen in eine neue Position mitgenommen werden, in der er eine neue maximale Ausschublänge festlegt.

Eine vorteilhafte Ausbildung, die auf einen Trennkolben verzichten kann, besteht darin, daß die Strömungsverbindung in dem Kolben ausgebildet ist und ein Ventil aufweist, dessen Schließglied in Öffnungsrichtung federbelastet ist und durch das Magnetfeld entgegen der Federbelastung in seine Schließposition beaufschlagbar ist.

In einer Ausbildungsmöglichkeit ist das Ventil ein Schieberventil mit einem quer zur Längserstreckung der Gasfeder in einer Schieberführung verschiebbaren Ventilschieber, der aus einem magnetischen Werkstoff besteht.

Dabei kann der Ventilschieber an seiner Mantelfläche ein radial nach außen federbelastetes Schließglied aufweisen, durch das in der Schließposition die Mündung der von der zweiten Arbeitskammer zur ersten Arbeitskammer führenden Strömungsverbindung in die Schieberführung absperrbar ist, so daß bei höherer Kraftaufbringung ein Überdrücken der durch das Magnetfeld bestimmten maximalen Ausschubposition möglich ist.

Eine andere ebenfalls vorteilhafte Ausbildung besteht darin, daß das Ventil ein Sitzventil ist, dessen Ventilglied in Längserstreckungsrichtung der Gasfeder von der Kulisse eines Kulissenschiebers in seine Schließposition beaufschlagbar ist, der quer zur Längserstreckungsrichtung der Gasfeder entgegen der Federbelastung durch das Magnetfeld verschiebbar und das Ventilglied aus seiner Öffnungsposition in seine Schließposition beaufschlagend bewegbar ist, bei der mit höherer Kraftaufbringung durch Überdrücken der durch das Magnetfeld bestimmten maximalen Ausschubposition dadurch möglich ist, daß der Kulissenschieber in Längserstreckungsrichtung der Gasfeder von einer Federkraft in Schließrichtung des Ventilglieds beaufschlagt ist.

Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und werden im folgenden näher beschrieben. Es zeigen
1 ein erstes Ausführungsbeispiel einer Gasfeder im Querschnitt
2 einen Ausschnitt im Bereich des Kolbens eines zweiten Ausführungsbeispiels einer Gasfeder im Querschnitt
3 ein drittes Ausführungsbeispiel einer Gasfeder im Querschnitt
4 einen Ausschnitt im Bereich des Kolbens eines vierten Ausführungsbeispiels einer Gasfeder im Querschnitt
5 einen Ausschnitt im Bereich des Kolbens eines fünften Ausführungsbeispiels einer Gasfeder im Querschnitt.
Die dargestellte Gasfeder besitzt einen Druckzylinder 1 aus Aluminium, der an seinen beiden Enden verschlossen ist. Der Druckzylinder 1 ist von einem Kolben 2 in eine erste Druckkammer 3 und eine zweite Druckkammer 4 unterteilt, die mit einem Druckgas gefüllt sind.
An dem Kolben 2 ist einseitig eine Kolbenstange 5 befestigt, die koaxial die zweite Druckkammer 4 durchragt und durch ein Führungs- und Dichtungspaket 6 abgedichtet aus der zweiten Arbeitskammer 4 nach außen geführt ist.
Sowohl an dem verschlossenen Ende der ersten Arbeitskammer 3 als auch an dem nach außen ragenden freien Ende der Kolbenstange 5 ist jeweils ein Anschlußstück 7 angeordnet.
Die Gasfeder kann vorzugsweise zum Öffnen einer Klappe wie z.B. einer Heckklappe eines Kraftfahrzeuges dienen. Dazu wären ein Anschlußstück 7 in einem Abstand zu einer Schwenkachse der Heckklappe an der Heckklappe und das andere Anschlußstück in einem Abstand zur Schwenkachse der Heckklappe an einem festen Karosserieteil des Kraftfahrzeugs angeordnet.
Bei geschlossener Klappe ist die Kolbenstange 5 in den Druckzylinder 1 eingefahren und wird in dieser Position durch das geschlossene Schloß der Klappe gehalten.
Bei Öffnen des Schlosses kann der Gasdruck im Druckzylinder 1 den Kolben 2 in Ausfahrrichtung 8 verschieben, da die Wirkfläche des Kolbens 2 auf der der ersten Arbeitskammer 3 zugewandten Seite größer ist, als auf der der zweiten Arbeitskammer 4 zugewandten Seite.
An der radial umlaufenden Mantelfläche des Kolbens 2 ist eine Strömungsverbindung 9 ausgebildet, durch die Gas von der einen Arbeitskammer 3 bzw. 4 zur anderen Arbeitskammer 4 bzw. 3 strömen kann. Dabei ist der Querschnitt der Strömungsverbindung 9 je nach Strömungsrichtung unterschiedlich groß.
Die in 1 dargestellte Strömungsverbindung ist in dem deutschen Patent DE 197 34 375 C1 beschrieben, auf das vollinhaltlich Bezug genommen wird und Teil dieses Patents ist.
Auf dem Druckzylinder 1 der in 1 dargestellten Gasfeder ist ein Schiebering 10 aus einem Kunststoff verschiebbar angeordnet, der reibschlüssig in der jeweils eingestellten Position gehalten wird. In einer an der Mantelfläche des Schieberings 10 radial umlaufenden Nut ist ein ringförmiger Permanentmagnet 11 eingesetzt.
In der zweiten Arbeitskammer 4 ist ein Trennkolben 12 aus Stahl verschiebbar angeordnet, der einen Ringspalt 13 zwischen der radial umlaufenden Mantelfläche der Kolbenstange 5 und der Wandung einer Durchgangsbohrung des Trennkolbens 12 bildend die Kolbenstange 5 umschließt. Durch den Trennkolben 12 wird die zweite Arbeitskammer 4 in einen ersten Arbeitsraum 17 und einen zweiten Arbeitsraum 18 unterteilt.
Über einen in einer Ringnut in der radial umlaufenden Mantelfläche des Trennkolbens 12 angeordneten Dichtring 14 ist der Trennkolben 12 gegenüber der Innenwand des Druckzylinders 1 abgedichtet.
Durch das Magnetfeld des Permanentmagneten 11 besteht eine Kopplung zwischen den Permanentmagneten 11 und dem Trennkolben 12, so daß bei axialer Verschiebung des auf dem Schieberring 10 angeordneten Permanentmagneten 11 der Trennkolben 12 mit verschoben wird.
In einer konischen Vertiefung an der Kolbenstange 5, die an den Kolben 12 angrenzt, ist ein zweiter Dichtring 15 die Kolbenstange 5 umschließend angeordnet, der axial an dem Kolben 2 abgestützt ist.
Bei einer Ausfahrbewegung der Kolbenstange 5 gelangt der Kolben 2 über den Dichtring 15 in Anlage an den Trennkolben 12, wobei der Dichtring 15 sich an einen Mündungskonus 16 des Ringspalts 13 anlegt und den Ringspalt 13 verschließt. Damit ist die Verbindung zwischen dem ersten Arbeitsraum 17 und dem zweiten Arbeitsraum 18 verschlossen und eine Verschiebbarkeit des Trennkolbens 12 blockiert.
Der Trennkolben 12 bildet somit einen die Ausfahrbewegung der Kolbenstange 5 begrenzenden Anschlag, dessen Position durch die axiale Verschiebung des Permanentmagneten 11 auf den Druckzylinder 1 verstellbar ist.
Bei dem in 2 dargestellten aus einem nicht magnetischen Werkstoff bestehenden Kolben 2' ist in einer radial umlaufend an dessen Mantelfläche ausgebildeten Nut 19 ein dritter Dichtring 20 angeordnet, der an der Innenwand des Druckzylinders 1 in Anlage ist. Die Nut 19 hat gut doppelte axiale Erstreckung des Durchmessers des Dichtrings 2 und in ihrem kolbenstangenseitigen Bereich eine größere Tiefe als in ihrem kolbenstangenfernen Bereich.
Dies führt dazu, daß bei einer Ausfahrbewegung der Kolbenstange 5 der Dichtring 20 sich in den kolbenstangenfernen Bereich der Nut 19 befindet und sowohl an deren Boden als auch an der Innenwand des Druckzylinders 1 anliegt. Damit ist der Kolben 2' gegenüber der Innenwand des Druckzylinders 1 abgedichtet.
Bei einer Einfahrbewegung der Kolbenstange 5 kann der Dichtring 20 in den Bereich größerer Tiefe der Nut 19 eintauchen und von Druckgas überströmt werden, das von der ersten Arbeitskammer 3 in die zweite Arbeitskammer 4 strömt.
Die Nut 19 mit dem Dichtring 20 bildet eine Strömungsverbindung 9.
Bei der Ausfahrbewegung der Kolbenstange 5 kann Druckgas über eine von der zweiten Arbeitskammer 4 zur ersten Arbeitskammer 3 führende Verbindung 21 strömen, deren entgegengesetzte Strömungsrichtung durch ein vorgespanntes Rückschlagventil 22 absperrbar ist.
Der Kolben 2' hat kolbenstangenseitig einen zylindrischen Fortsatz 23 geringeren Durchmessers, der von einem ringartigen Trennkolben 12' aus Stahl verschiebbar umschlossen ist, wobei der Trennkolben 12' an seiner radial umlaufenden Mantelfläche eine Ringnut besitzt, in der ein an der Innenwand des Druckzylinders 1 anliegender Dichtring 14 angeordnet ist.
Eine weitere Ringnut ist in der Wandung der Durchgangsbohrung des Trennkolbens 12' ausgebildet und nimmt einen Dichtring 24 auf, der an der Mantelfläche des Fortsatzes 23 in Anlage ist.
In der Mantelfläche des Fortsatzes 23 ist eine Längsnut 25 ausgebildet, die einen zu ihrem kolbenseitigen Ende hin abnehmenden Durchtrittsquerschnitt besitzt.
In dem an den Kolben 2' angrenzenden Bereich ist der Fortsatz 23 nutlos.
Von einer mit Abstand den Fortsatz 23 umschließenden, mit ihrem einen Ende an dem Kolben 2' abgestützten Schraubendruckfeder 26 ist der Trennkolben 12' beaufschlagt und bis zur Anlage an einem Anschlag 27 in einem Abstand zum Kolben 2' verschiebbar.
Der Druckzylinder 1 ist in gleicher Weise wie bei dem Ausführungsbeispiel der 1 von einem nicht dargestellten Schieberring 10 mit Permanentmagnet 11 umschlossen.
Gelangt bei einer Ausfahrbewegung der Kolbenstange 5 der normalerweise an dem Anschlag 27 anliegende Trennkolben 12' in den Bereich des Permanentmagneten 11, so wird eine magnetische Kopplung zwischen Permanentmagnet 11 und Trennkolben 12' erzeugt und der Trennkolben 12' in der Position des Permanentmagneten festgehalten.
Bei weiterer Auswärtsbewegung der Kolbenstange 5 bewegt sich der Fortsatz 23 relativ zu dem jetzt feststehenden Trennkolben 12', bis dieser nahe dem Kolben 2' zum Stillstand kommt.
Durch das Überfahren der Längsnut 25 wird dabei deren Durchströmquerschnitt die Ausfahrbewegung dämpfend verringert, bis in der Endposition der Durchströmquerschnitt völlig geschlossen ist und die Ausfahrbewegung in der durch den Permanentmagnet bestimmten Position beendet wird. Diese Position ist durch Verschieben des Permanentmagneten veränderbar einstellbar.
Soll die Ausfahrbewegung über diese Position hinaus fortgesetzt werden, kann durch externe Zugbeaufschlagung der Kolbenstange 5 der Trennkolben 12' unter Öffnung des Rückschlagventils 22 aus dem Bereich des Permanentmagneten 11 herausbewegt werden, so daß sich der Trennkolben 12' wieder zum Anschlag 27 bewegt und der Durchtritt an der Längsnut 25 wieder geöffnet ist.
Damit der Trennkolben 12' sich bis in seine Endposition am Kolben 2' bewegen kann, besitzt dieser einen den ersten Arbeitsraum 12 mit der ersten Arbeitskammer 3 verbindenden Durchlaß 28.
Bei dem Ausführungsbeispiel der 3 besteht der Druckzylinder 1 ebenfalls aus Aluminium. Auf dem Druckzylinder 1 ist entsprechend der Ausführungsbeispiele der 1 und 2 ein Permanentmagnet 11 verschiebbar angeordnet.
Der die Kolbenstange 5 tragende Kolben 2'' ist in einer axial offenen zylindrischen Kammer 29 eines Trennkolbens 12'' aus Stahl zwischen zwei Endpositionen verschiebbar geführt. Ein in einer Ringnut in der zylindrischen Mantelfläche des Kolbens 2'' angeordnete Dichtring 30 liegt an der zylindrischen Fläche der Kammer 29 an.
Bis auf das kolbenstangenseitige Ende weist die Kammer 29 eine Längsnut 31 auf, deren Querschnitt zu ihrem kolbenstangenfernen Ende hin zunimmt. Dieses Ende der Längsnut 31 ist über eine Radialbohrung 32 im Trennkolben 12'' mit der ersten Arbeitskammer 3 verbunden.
Der Trennkolben 12'' besitzt an seiner Mantelfläche eine radial umlaufende Ringnut, in die ein Dichtring 33 eingesetzt ist, der an der Innenwand des Druckzylinders 1 anliegt und eine Strömungsverbindung 9 entsprechend der in den 1 oder 2 dargestellten Strömungsverbindung symbolisiert.
Die Kammer 29 ist kolbenstangenseitig durch eine Ringwand 34 zur zweiten Arbeitskammer 4 begrenzt, die eine zentrische Öffnung 35 besitzt, durch die mit Spiel die Kolbenstange 5 hindurchgeführt ist.
Durch an der Ringwand 34 abgestützte Druckfedern 36 ist der Trennkolben 12'' axial von dem Kolben 2'' weg beaufschlagt.
Eine an dem Kolben 2'' an der der Ringwand 34 zugewandten Stirnfläche koaxial angeordnete Ringdichtung 37 ist bei Relativbewegung des Kolbens 2'' zur Ringwand 34 an die Ringwand 34 anlegbar und so eine Verbindung der zweiten Arbeitskammer 4 über die Längsnut 31 und die Radialbohrung 32 zur ersten Arbeitskammer 3 absperrbar.
Dies erfolgt, wenn bei einer Ausfahrbewegung der Kolbenstange der Trennkolben 12'' in den Bereich des Permanentmagneten 11 gelangt und durch magnetische Kopplung von dem Magnetfeld des Permanentmagneten an gehalten wird.
Eine geringe Fortsetzung der Ausfahrbewegung der Kolbenstange 5 führt zur Relativbewegung des Kolbens 2'' zum Trennkolben 12'' und zur Anlage der Ringdichtung 37 an der Ringwand 34. Dadurch ist die Ausfahrbewegung der Kolbenstange begrenzt. Das in den Kolben 2'' angeordnete federbeaufschlagte Rückschlagventil 22 in einer Verbindung 21 im Kolben 2'' ist durch zusätzliche Kraftbeaufschlagung der Kolbenstange 5 in Ausfahrrichtung öffenbar und so die durch den Permanentmagnet 11 bestimmte Anschlagsposition überfahrbar.
Bei den in den 4 und 5 dargestellten Ausführungsbeispielen ist eine in dem aus nicht magnetischen Material bestehenden Kolben 2''' angeordnete Verbindung 38 zwischen der ersten Arbeitskammer 3 und zweiten Arbeitskammer 4 durch ein Ventil schließbar, wenn der Kolben 2''' in den Bereich eines nicht dargestellten Permanentmagneten 11 entsprechend der vorherigen Ausführungsbeispiele gelangt.
Dabei ist in 4 das Ventil ein Schieberventil 39 mit einem quer zur Längserstreckung der Gasfeder in einer Schieberführung 40 verschiebbaren Ventilschieber 41, der aus Stahl besteht und an seinem einen Ende aus einem offenen Ende der Schieberführung 40 ragt. Durch eine Druckfeder 42 ist der Ventilschieber 41 bis zu einem Anschlag an dem dem offenen Ende entgegengesetzten Ende der Schieberführung 40 beaufschlagt.
Gelangt der Kolben 2''' in den Bereich des Permanentmagneten, wird durch dessen Magnetfeld der Ventilschieber 41 entgegen der Kraft der Druckfeder 42 verschoben.
Die Verbindung 38 führt von der zweiten Arbeitskammer 4 radial in die Schieberführung 40, wobei Gas entlang des Ventilschiebers 41 über dessen Öffnung in die erste Arbeitskammer 3 strömen kann, wenn sich der Kolben 2''' nicht im Bereich des Permanentmagneten befindet.
Gelangt der Kolben 2''' in den Bereich des Permanentmagneten, so daß der Ventilschieber 41 entgegen der Kraft der Druckfeder 42 verschoben wird, gelangt ein an dem Ventilschieber 41 angeordnetes Rückschlagventil 22 mit der Mündung der Verbindung 38 in die Schieberführung 40 in Überdeckung.
Das Rückschlagventil 22 besitzt ein von einer Druckfeder 43 radial beaufschlagtes Schließglied 44, das bei Überdeckung mit der Mündung der Verbindung 38 diese verschließt und so den Kolben 2''' in dieser Position arretiert.
Erfolgt durch äußere Kraftbeaufschlagung der Kolbenstange 5 in Ausfahrrichtung eine Erhöhung des Drucks in der zweiten Arbeitskammer 4, wird das Schließglied 44 von der Mündung der Verbindung 38 entgegen der Kraft der Druckfeder 43 abgehoben und eine weitere Ausfahrbewegung der Kolbenstange durch diese Überströmmöglichkeit von der zweiten Arbeitskammer 4 in die erste Arbeitskammer 3 ermöglicht.
Die Strömungsverbindung 9 an den Kolben 2''' und 2'''' entspricht der in 1 dargestellten Strömungsverbindung 9 und ist in 4 wie auch in 5 nicht näher dargestellt.
In 5 ist das Ventil ein Sitzventil 45, dessen aus Stahl bestehendes Ventilglied 46 in Längserstreckungsrichtung der Gasfeder von der rampenartigen Kulisse 47 eines Kulissenschiebers 48 in seiner Schließposition beaufschlagbar ist.
Der Kulissenschieber 48 ist quer zur Längserstreckungsrichtung der Gasfeder entgegen der Kraft einer Zugfeder 49 aus einer Öffnungsposition in eine Schließposition von dem Magnetfeld des Permanentmagneten verschiebbar, wenn der Kolben 2'''' in dessen Bereich gelangt. Dabei wird das Ventilglied 46 durch die rampenartige Kulisse 47 auf die Mündung einer im Kolben 2'''' ausgebildeten Verbindung 38 von der zweiten Arbeitskammer 4 in die Führung 50 des Kulissenschiebers 48 bewegt und verschließt diese.
Da die Führung 50 mit der zweiten Arbeitskammer 4 verbunden ist, wird dabei auch eine Verbindung von der zweiten Arbeitskammer 4 in die erste Arbeitskammer 3 unterbrochen und der Kolben 2'''' in dieser Position blockiert.
Der Kulissenschieber 48 ist weiterhin durch eine Druckfeder 51 gegen das Ventilglied 46 beaufschlagt und entgegen der Kraft der Druckfeder 51 in Öffnungsrichtung des Ventilglieds 46 auslenkbar.
Hat das Ventilglied 46 bei Erreichen des Permanentmagneten die Verbindung 38 verschlossen, kann durch äußere Beaufschlagung der Kolbenstange 5 in Ausfahrrichtung der Druck in der zweiten Arbeitskammer 4
derart erhöht werden, daß dadurch das Ventilglied 46 entgegen der Kraft der Druckfeder 51 von der Mündung der Verbindung 38 abgehoben wird und bei Weiterbewegung der Kolbenstange 5 in Ausfahrrichtung Gas von der zweiten Arbeitskammer 4 in die erste Arbeitskammer 3 strömen kann.

1: Druckzylinder
2: Kolben
2': Kolben
2'': Kolben
2''': Kolben
2'''': Kolben
3: erste Arbeitskammer
4: zweite Arbeitskammer
5: Kolbenstange
6: Führungs- und Dichtungspaket
7: Anschlußstück
8: Ausfahrrichtung
9: Strömungsverbindung
10: Schiebering
11: Permanentmagnet
12: Trennkolben
12': Trennkolben
12'': Trennkolben
13: Ringspalt
14: Dichtring
15: zweiter Dichtring
16: Mündungskonus
17: erster Arbeitsraum
18: zweiter Arbeitsraum
19: Nut
20: Dichtring
21: Verbindung
22: Rückschlagventil
23: Fortsatz
24: Dichtring
25: Längsnut
26: Schraubendruckfeder
27: Anschlag
28: Durchlaß
29: Kammer
30: Dichtring
31: Längsnut
32: Radialbohrung
33: Dichtring
34: Ringwand
35: Öffnung
36: Druckfedern
37: Ringdichtung
38: Verbindung
39: Schieberventil
40: Schieberführung
41: Ventilschieber
42: Druckfeder
43: Druckfeder
44: Schließglied
45: Sitzventil
46: Ventilglied
47: Kulisse
48: Kulissenschieber
49: Zugfeder
50: Führung
51: Druckfeder

Claims

Gasfeder mit einem an seinen Enden verschlossenen Druckzylinder, in dem ein Kolben verschiebbar geführt angeordnet ist, der den Druckzylinder in eine erste Arbeitskammer und eine zweite Arbeitskammer unterteilt und eine Kolbenstange aufweist, die die zweite Arbeitskammer durchragt und abgedichtet aus der zweiten Arbeitskammer nach außen geführt ist, wobei die erste Arbeitskammer und die zweite Arbeitskammer mit einem unter Druck stehenden Fluid gefüllt sind, mit einer Strömungsverbindung zwischen der ersten Arbeitskammer und der zweiten Arbeitskammer und mit einer Einstellvorrichtung, durch die die Ausschublänge der Kolbenstange variierbar einstellbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß eine Verbindung von der zweiten Arbeitskammer (4) zur ersten Arbeitskammer (3) angeordnet ist, die durch ein von einem Magnetfeld beeinflußbaren Absperrventil absperrbar ist, wobei die Position des Magnetfelds entlang der Längserstreckung des Druckzylinders (1) variierbar einstellbar ist und der Druckzylinder (1) aus einem nichtmagnetischen Werkstoff besteht.
Gasfeder mit einem an seinen Enden verschlossenen Druckzylinder, in dem ein Kolben verschiebbar geführt angeordnet ist, der den Druckzylinder in eine erste Arbeitskammer und eine zweite Arbeitskammer unterteilt und eine Kolbenstange aufweist, die die zweite Arbeitskammer durchragt und abgedichtet aus der zweiten Arbeitskammer nach außen geführt ist, wobei die erste Arbeitskammer und die zweite Arbeitskammer mit einem unter Druck stehenden Fluid, insbesondere mit einem Druckgas gefüllt sind, mit einer Strömungsverbindung zwischen der ersten Arbeitskammer und der zweiten Arbeitskammer und mit einer Einstellvorrichtung, durch die die Ausschublänge der Kolbenstange variierbar einstellbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß in der zweiten Arbeitskammer (4) ein die Kolbenstange (5) umschließender, die zweite Arbeitskammer (4) in einen ersten Arbeitsraum (17) und einen zweiten Arbeitsraum (18) unterteilender, magnetischen Werkstoff enthaltender oder aus einem magnetischen Werkstoff bestehender Trennkolben (12, 12') angeordnet ist, der einen den ersten und zweiten Arbeitsraum (17, 18) verbindenden Durchgang besitzt, welcher von einem an dem Kolben oder der Kolbenstange (5) angeordneten Schließglied bei Erreichen eines bestimmten Abstands des Kolbens (2) zum Trennkolben (12, 12') verschließbar ist.
Gasfeder nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Druckzylinder (1) aus einem nichtmagnetischen metallischen Werkstoff besteht.
Gasfeder nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Druckzylinder (1) aus Aluminium oder Edelstahl besteht
Gasfeder nach einem der Ansprüche 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Druckzylinder aus einem Kunststoff besteht.
Gasfeder nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Magnetfeld von einem Magneten erzeugbar ist, der an der Außenseite des Druckzylinders (1) angeordnet ist.
Gasfeder nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Magnet den Druckzylinder (1) ringartig umschließt.
Gasfeder nach einem der Ansprüche 6 und 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Magnet aus einer Mehrzahl entlang der Längserstreckung des Druckzylinders nebeneinander fest angeordneter, separat ansteuerbarer Elektromagnete besteht.
Gasfeder nach einem der Ansprüche 6 und 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Magnet entlang der Längserstreckung des Druckzylinders (1) variabel positionierbar ist.
Gasfeder nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Magnet reib- oder formschlüssig in seiner Einstellposition arretierbar ist.
Gasfeder nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Magnet ein Permanentmagnet (11) oder ein Elektromagnet ist.
Gasfeder nach einem der Ansprüche 9 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß der Magnet verschiebbar auf dem Druckzylinder (1) angeordnet ist.
Gasfeder nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß der Magnet auf einem auf dem Druckzylinder (1) axial verschiebbaren Schiebering (10) angeordnet ist, der aus einem nichtmagnetischen Werkstoff besteht.
Gasfeder nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Trennkolben (12, 12') aus magnetischem Stahl besteht oder magnetischen Stahl enthält.
Gasfeder nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Trennkolben aus einem Dauermagneten besteht, der entgegen der Polung des Magneten auf dem Druckzylinder gepolt ist.
Gasfeder nach einem der Ansprüche 2, 14 und 15, dadurch gekennzeichnet, daß der Durchgang eine axiale Durchgangsbohrung im Trennkolben oder ein Ringspalt (13) zwischen der radial umlaufenden Mantelfläche der Kolbenstange (5) und der Wandung einer Durchgangsbohrung des Trennkolbens (12) ist, durch die die Kolbenstange (5) hindurchgeführt ist, und daß das Schließglied ein fest auf der Kolbenstange (5) angeordneter und/oder an dem Kolben (2) axial abgestützter Dichtring (15) ist, der auf die Mündung des Ringspalts (13) diese verschließbar aufsetzbar oder die Mündung umschließbar ist.
Gasfeder nach einem der Ansprüche 2 und 14, dadurch gekennzeichnet, daß der Trennkolben (12') zwischen einer den Durchgang verschließenden Schließposition und einer Öffnungsposition axial zum Kolben (2') bewegbar und zur Öffnungsposition hin federbeaufschlagt ist.
Gasfeder nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, daß der Bewegungsweg des Trennkolbens (12') in der Öffnungsposition durch einen Anschlag (27) begrenzt ist.
Gasfeder nach einem der Ansprüche 17 und 18, dadurch gekennzeichnet, daß der Querschnitt des Durchgangs abhängig von der Position des Trennkolbens (12') zwischen Schließposition und Öffnungsposition änderbar ist.
Gasfeder nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, daß in dem von dem Trennkolben (12') umschließbaren Bereich der Kolbenstange oder eines Fortsatzes (23) des Kolbens (2') eine oder mehrere Längsnuten (25) ausgebildet sind.
Gasfeder nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, daß die Längsnuten (25) einen zur Schließposition hin abnehmenden Durchtrittsquerschnitt besitzen.
Gasfeder nach Anspruch 21, dadurch gekennzeichnet, daß die Kolbenstange oder der Fortsatz (23) des Kolbens (2') im Bereich der Schließposition nutlos ist.
Gasfeder nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, daß in dem von dem Trennkolben (12') umschließbaren Bereich der Kolbenstange oder eines Fortsatzes (23) des Kolbens (2') der Querschnitt der Kolbenstange oder des Fortsatzes (23) zur Schließposition hin zunehmend ist.
Gasfeder nach einem der Ansprüche 20 bis 23, dadurch gekennzeichnet, daß die Kolbenstange oder der Fortsatz (23) des Kolbens (2') in der Schließposition dicht von dem Trennkolben (12') umschlossen ist,
Gasfeder nach einem der Ansprüche 2 und 14 bis 24, dadurch gekennzeichnet, daß in dem Kolben (2') ein die erste Arbeitskammer (3) mit dem ersten Arbeitsraum (17) verbindender Durchlaß (28) angeordnet ist.
Gasfeder nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in dem Kolben (2', 2'', 2''', 2'''') eine weitere von der zweiten Arbeitskammer zur ersten Arbeitskammer führende Verbindung (21) angeordnet ist, die mittels eines eine Strömung von der zweiten Arbeitskammer (4) zur ersten Arbeitskammer (3) sperrenden vorgespannten Rückschlagventils (22) absperrbar ist.
Gasfeder nach einem der Ansprüche 1 und 3 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Verbindung (38) in dem Kolben (2''', 2'''') ausgebildet ist und ein Ventil aufweist, dessen Schließglied in Öffnungsrichtung federbelastet ist und durch das Magnetfeld entgegen der Federbelastung in seine Schließposition beaufschlagbar ist.
Gasfeder nach Anspruch 27, dadurch gekennzeichnet, daß das Ventil ein Schieberventil (39) mit einem quer zur Längserstreckung der Gasfeder in einer Schieberführung (40) verschiebbaren Ventilschieber (41) ist, der aus einem magnetischen Werkstoff besteht.
Gasfeder nach Anspruch 28, dadurch gekennzeichnet, daß der Ventilschieber (41) an seiner Mantelfläche ein radial nach außen federbelastetes Schließglied (44) aufweist, durch das in der Schließposition die Mündung der von der zweiten Arbeitskammer (4) zur ersten Arbeitskammer (3) führenden Verbindung (38) in die Schieberführung (40) absperrbar ist.
Gasfeder nach Anspruch 27, dadurch gekennzeichnet, daß das Ventil ein Sitzventil (45) ist, dessen Ventilglied (46) in Längserstreckungsrichtung der Gasfeder von der Kulisse (47) eines Kulissenschiebers (48) in seine Schließposition beaufschlagbar ist, der quer zur Längserstreckungsrichtung der Gasfeder entgegen der Federbelastung durch das Magnetfeld verschiebbar und das Ventilglied (46) aus seiner Öffnungsposition in seine Schließposition beaufschlagend bewegbar ist.
Gasfeder nach Anspruch 30, dadurch gekennzeichnet, daß der Kulissenschieber (48) in Längserstreckungsrichtung der Gasfeder von einer Federkraft in Schließrichtung des Ventilglieds (46) beaufschlagt ist.