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Die
Erfindung betrifft eine Gasdruckfeder, aufweisend zumindest zwei
Kammern, wobei die erste Kammer durch ein Innenrohr gebildet ist
und eine axial verschiebbare Kolbenstange mit einem Kolben die erste
Kammer abschließt
und wobei die erste Kammer mit einer zweiten Kammer pneumatisch
verbindbar ist, wobei die zweite Kammer durch ein zum Innenrohr
konzentrisches Außenrohr
gebildet ist.
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Nachteilig
bei dieser bekannten Gasdruckfeder mit zwei Kammern ist, dass der
Gasdruck innerhalb der Gasdruckfeder in Abhängigkeit der Umgebungstemperatur
in der Gasdruckfeder starken Schwankungen unterliegt. So kann bereits
durch eine Sonneneinstrahlung auf eine derartige Gasdruckfeder ein
Anstieg des Gasdrucks um über
20 Prozent erfolgen, woraus eine dementsprechend erhöhte Federkraft
der Gasdruckfeder resultiert. Es kommt dann immer wieder vor, dass
Deckel oder Klappen sehr schnell hoch schwingen. Dies hat bereits
zu Unfällen
geführt.
Umgekehrt führt
eine Absenkung der Umgebungstemperatur bei herkömmlichen Gasdruckfedern dazu,
dass der Gasdruck absinkt und dementsprechend die Federkraft ebenfalls absinkt
und somit die Wirksamkeit bzw. die Federkraft der Gasdruckfeder
nachlässt.
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Aufgabe
der Erfindung ist es, eine Gasdruckfeder derart weiter zu bilden,
dass Schwankungen der Umgebungstemperatur ausgeglichen werden können und
diese sich nicht erheblich auf den Gasdruck in der Gasdruckfeder
auswirken.
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Diese
Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch
eine Gasdruckfeder gemäß Anspruch
1.
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Dadurch,
dass ein axialkraftbeaufschlagter, insbesondere federkraftbeaufschlagter
Ringkolben die zweite Kammer abschließt wird ein System geschaffen,
durch das ein Temperaturausgleich bei einer Gasdruckfeder realisiert
wird. Sofern die Gasdruckfeder einer erhöhten oder verminderten Umgebungstemperatur
ausgesetzt ist und dies zu einem Druckanstieg bzw. Druckabfall im
Inneren der Gasdruckfeder führt,
wird der Ringkolben, der die zweite Kammer abschließt, in Abhängigkeit
des Gasdruckes durch die den Ringkolben beaufschlagende Axialkraft
verschoben, d.h. dass sich das Volumen der zweiten Kammer entsprechend
vergrößert oder
verkleinert. Durch diese Volumenanpassung, d.h. Volumenvergrößerung bei
einem Temperaturanstieg bzw. Volumenverkleinerung bei einem Temperaturabfall, wird
somit mit konstruktiv einfachen Mitteln ein effektiver Temperaturausgleich
bei einer Gasdruckfeder realisiert.
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Vorteilhafte
Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.
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So
ist es vorteilhaft, wenn eine Schraubfeder angeordnet ist, die den
Ringkolben beaufschlagt. Durch einen in Folge eines Temperaturanstieges
erhöhten
Gasdruck wird die Schraubenfeder, die den Ringkolben beaufschlagt,
zusammengedrückt.
Durch diesen Vorgang entspannt sich der erhöhte Gasdruck. Es kann somit
kein Deckel oder keine Klappe ungewollt sehr schnell hoch schwingen
in Folge einer unkontrollierten Erhöhung der Gasdruckfederkraft. Umgekehrt
wird bei einem Temperaturabfall und einem infolgedessen absinkenden
Gasdruckes die Schraubenfeder, die den Ringkolben beaufschlagt, entspannt,
wodurch das Gasvolumen verkleinert wird bzw. der Gasdruck erhöht. Bei
einem Temperaturabfall wird somit stets eine Mindestfederkraft der
Gasdruckfeder gewährleistet.
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Bevorzugt
sind die erste Kammer und die zweite Kammer über Bohrungen und/oder Steuerschlitze
miteinander verbindbar. Hierdurch kann auf konstruktiv einfache
und effektive Weise ein Gasaustausch zwischen der ersten Kammer
und der zweiten Kammer der Gasdruckfeder realisiert werden.
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Vorzugsweise
sind die Bohrungen und/oder Steuerschlitze mittels druckbetätigter Ventile
schließbar
und öffenbar.
Vorzugsweise sind die druckbetätigten
Ventile durch dehnbare Dichtringe, insbesondere Gummidichtungen,
gebildet.
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Entsteht
in einer der beiden Kammern ein Überdruck
gegenüber
der anderen Kammer durch eine Verschiebung des Kolbens, respektive
der Kolbenstange, so öffnen
die druckbetätigten
Ventile automatisch und gestatten einen Druckausgleich zwischen
den beiden Kammern. Durch die Verwendung dehnbarer Dichtringe zur
Schaffung der druckbetätigten
Ventile kann dies auf konstruktiv sehr einfache und preiswerte Weise
realisiert werden.
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In
einer bevorzugten Ausführungsform
weist das Außenrohr
zumindest eine Bohrung in der Seitenwand auf, durch die die Gasdruckfeder
mit Gas befüllbar
ist und die innenseitig durch ein flexibles Dichtelement verschließbar ist.
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Hierdurch
ist auf einfache Weise ein Befüllen der
Gasdruckfeder mit Gas, vorzugsweise Stickstoff, möglich, wobei
durch die Anordnung eines innenseitigen flexiblen Dichtelementes
nach dem Abschluss des Befüllvorganges
ein automatisches Verschließen erfolgt.
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Vorzugsweise
ist das Dichtelement durch einen dichtend innenseitig am Außenrohr
anliegenden Ring, insbesondere Gummiring, gebildet, der im Bereich
der Bohrung eine Einkerbung und/oder Nut aufweist. Durch die Verwendung
eines Gummiringes wird gleichzeitig ein effektiver Berstschutz der
Gasdruckfeder realisiert, da dieser im Falle eines Brandes schmilzt
und somit die Bohrung, durch die das Gas entweichen kann, freigibt.
Dadurch, dass im Bereich der Bohrung eine Einkerbung und/oder Nut
vorgesehen ist, kann ein möglicher
Grat an der Innenseite der Bohrung nicht zu Beschädigungen
des Dichtungsringes führen.
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In
einer besonders bevorzugten Ausführungsform
ist der Kolbenweg in Ausfahrrichtung des Kolbens durch eine Endlagendämpfung begrenzt. Vorzugsweise
sind zur Endlagendämpfung
mehrere, sich gegenseitig abstoßende
Magnete, insbesondere Ringmagnete, angeordnet.
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Alternativ
können
jedoch auch eine oder mehrere Schraubenfedern angeordnet sein. Durch die
Anordnung einer Endlagendämpfung
des Kolbens in Ausfahrrichtung wird auf effektive Weise schlagartigen
Bewegungen, respektive einem abrupten Stehenbleiben der Kolbenstange
beim Ausfahren entgegengewirkt.
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Bevorzugt
ist eine Betätigungshülse angeordnet,
gegen die der Kolben in Ausfahrrichtung des Kolbens verfahrbar ist
und die einen Kragen und/oder ringförmigen Bördel aufweist, der gegen eine
Endlagendämpfung
verfahrbar ist. Diese Betätigungshülse dient
der mechanischen Kopplung von Kolbenoberseite und Endlagendämpfung.
Die Betätigungshülse gewährleistet
eine verschleißarme
und stabile Kopplung des Kolbens mit der Endlagendämpfung.
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Bevorzugt
ist der Kolben mittels einer Dichtung gegen das Innenrohr abgedichtet,
insbesondere kann dies mit einer Dichtmanschette oder einer O-Ringdichtung
erfolgen. Auch die übrigen
Bauteile können
gegeneinander mittels üblicher
O-Ringdichtungen
auf einfache, preiswerte und effektive Weise gegeneinander abgedichtet
werden.
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Vorzugsweise
sind an dem Außenrohr
Aufhängungselemente,
insbesondere axial verschiebbare und festlegbare Aufhängungselemente
angeordnet, mittels derer die Gasdruckfeder in wählbarer Höhe des Außenrohres, insbesondere drehbar
um eine Achse, die senkrecht zur Achse der Gasdruckfeder steht,
befestigbar.
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Bei
herkömmlichen
Gasdruckfedern erfolgt die Aufhängung
immer an den beiden Enden der Gasdruckfeder, d.h. am Ausfahrende
der Kolbenstange sowie an dem gegenüberliegenden Ende der Hülse.
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Bei
der erfindungsgemäßen Gasdruckfeder ist
es jedoch auch möglich,
durch die Verwendung eines Zweikammersystems mit einem Innenrohr
und einem Außenrohr die
Gasdruckfeder auf beliebiger Höhe
des Außenrohres
an einem Bauteil zu befestigen, insbesondere drehbar an einem Bauteil schwenkbar
um eine Achse anzulenken. Hierdurch weist die erfindungsgemäße Gasdruckfeder
eine erheblich erhöhte
Flexibilität
hinsichtlich ihrer Einsetzbarkeit auf.
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Bevorzugt
sind Mittel zum Festlegen der Kolbenstange in einer wählbaren
axialen Position, insbesondere Klemmmittel angeordnet. Hierdurch
wird eine Fixierung der Kolbenstange möglich, um beispielsweise Klappen
oder dergleichen festzustellen.
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Zwei
Ausführungsformen
der Erfindung sind in den Figuren dargestellt und werden im Folgenden näher erläutert. Es
zeigen:
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1 eine
erste Ausführungsform
einer erfindungsgemäßen Gasdruckfeder
in einem axialen Schnitt
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2 eine
zweite Ausführungsform
einer erfindungsgemäßen Gasdruckfeder
in einem Axialschnittpunkt.
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In
den 1 und 2 sind dabei gleiche Bauteile
mit identischen Bezugszeichen versehen.
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In
den 1 und 2 sind dargestellt zwei Ausführungsformen
der Erfindung in axialen Schnitten, die sich dadurch unterscheiden,
dass bei der Ausführungsform
gemäß 1 die
erste Kammer und die zweite Kammer der Gasdruckfeder über Steuerschlitze 24, 25 miteinander
verbindbar sind, wobei bei der Ausführungsform nach 2 die
erste Kammer und die zweite Kammer der Gasdruckfeder über Bohrungen 241, 251 miteinander
verbindbar sind. Der grundsätzliche
Aufbau ist jedoch identisch.
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Die
Gasdruckfeder ist als Zweirohrgasfeder mit einem Innenrohr 19 und
einem konzentrisch zum Innenrohr 19 angeordneten Außenrohr 18 ausgebildet.
In dem Innenrohr 19 ist axial verschieblich angeordnet
die Kolbenstange 1 mit dem Kolben 16, der die
erste Kammer abschließt.
Kolbenstange 1 und Kolben 16 sind axial verschieblich.
Dabei wird die Kolbenstange durch ein Führungsstück 8 und den Verschlussdeckel 2 der
Gasdruckfeder geführt.
Die Abdichtung zwischen Verschlussdeckel 2 und Kolbenstange 1 erfolgt
mittels eines O-Ringes 3.
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Beim
Ausfahren der Kolbenstange 1 mit dem Kolben 16 fährt dieser
in Ausfahrrichtung gegen die Betätigungshülse 9,
die sodann ihrerseits axial in Ausfahrrichtung der Kolbenstange 1 verschoben wird.
Die Betätigungshülse 9 weist
an ihrem dem Kolben gegenüberliegenden
Ende einen Bördel
auf. Zwischen Bördel
der Führungshülse 9 und
dem Verschlussdeckel 2 sind angeordnet Ringmagnete 4, 5, 7,
die derart eingebaut sind, dass diese sich gegenseitig abstoßen und
somit eine Endlagendämpfung realisieren,
da sich die Abstoßungswirkung
der Ringmagnete 4, 5, 7 mit dem Verfahrweg
der Betätigungshülse 9 entsprechend
vergrößert. Zwischen
Führungsstück 8 und
Verschlussdeckel 2 ist ein Distanzstück 6 angeordnet.
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Zum
Befüllen
der Gasdruckfeder mit Gas weist das Außenrohr 18 in seiner
Wandung eine Bohrung auf, die innenseitig durch einen als Berstschutz ausgebildeten
Dichtring 15 abgedichtet wird. Im Bereich der Bohrung weist
der Dichtring 15 eine Nut auf, so dass ein Grat an der
Bohrung in Folge der Einbringung der Bohrung in das Außenrohr 18 den
Berstschutz 15 nicht beschädigen kann. Ist der Befüllvorgang
der Gasdruckfeder mit Gas abgeschlossen, d.h. stehen erste und zweite
Kammer unter einem gegenüber
dem Umgebungsdruck erhöhten
Druck, legt sich der durch den Gummiring 15 gebildete Berstschutz
automatisch unter der Wirkung des Gasinnendruckes an das Außenrohr
an und verschließt
die Befüllungsbohrung
von innen.
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Sofern
in der zweiten Kammer zwischen Innen- und Außenrohr ein höherer Druck
herrscht als in der ersten Kammer zwischen Innenrohr 19 und
Kolben 16, so öffnet
unter dem Druck des Gases das als druckbetätigtes Ventil arbeitende Schlauchstück 30 und
es erfolgt ein Überströmen von
Gas aus der zweiten Kammer in die erste Kammer über den Steuerschlitz 24 (1),
respektive über
die Verbindungsbohrung 241 (2). Ist
der Druckausgleich zwischen erster und zweiter Kammer hergestellt,
so legt sich der Gummischlauch 30 wieder an und verschließt den Steuerschlitz 24 (1)
bzw. die Verbindungsbohrung 241 (2).
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Wird
die Kolbenstange 1 mit dem Kolben 16 in das innere
Rohr 19 eingefahren, d.h. der Druck in der ersten Kammer
erhöht,
so erfolgt ein umgekehrter Druckausgleichsvorgang zwischen erster
Kammer und zweiter Kammer, indem das als druckbetätigtes Ventil
arbeitende Dichtringelement 29 unter dem erhöhten Druck
aus der ersten Kammer automatisch öffnet und ein Überströmen aus
der ersten Kammer in die zweite Kammer über den Steuerschlitz 25 (1)
bzw. die Verbindungsbohrung 251 (2) zur zweiten
Kammer hin ermöglicht
wird, solange bis ein Druckausgleich zwischen erster und zweiter Kammer
hergestellt ist.
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An
dem der Kolbenstange 1 gegenüberliegendem Ende der Gasdruckfeder
ist die Konstruktion mittels eines Endstückes 31, welches in
das umgebördelte
Außenrohr 18 eingesetzt
ist, abgeschlossen. Eine Abdichtung der verschiedenen Bauteile gegeneinander
erfolgt unter Verwendung üblicher O-Ringe 3, 13, 27, 28.
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Die
zweite Kammer ist begrenzt durch einen Ringkolben 14, der
mittels Dichtringen 13 gegen das Innenrohr 19 und
das Außenrohr 18 abgedichtet
und axial verschiebbar ist. Der Ringkolben 14 wird durch eine
(in Ausfahrrichtung) angeordnete Schraubenfeder 12 bzw.
Ausgleichsfeder 12 von einer Axialkraft beaufschlagt.
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Erhöht oder
vermindert sich der Gasdruck in dem Kammersystem in Folge einer
Temperaturerhöhung
oder einer Temperaturabsenkung, so erfolgt eine axiale Verschiebung
des Ringkolbens gegen die Kraft der Ausgleichsfeder 12 bzw.
aufgrund der Kraft der Ausgleichsfeder 12, wodurch das
Volumen der zweiten Kammer vergrößert respektive
verkleinert wird und ein Druckausgleich herbeigeführt wird.
Hierdurch wird ein zuverlässiger
Temperaturausgleich bei der Gasdruckfeder realisiert, d.h. dass
auch bei einem erheblichen Temperaturanstieg oder Temperaturabfall
der Umgebungstemperatur dies nicht zu einer Erhöhung oder Verminderung der
Federkraft der Gasdruckfeder wie bei herkömmlichen Gasdruckfedern führt.
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Durch
die Erfindung wird somit ein Temperaturausgleich einer Gasdruckfeder
realisiert. Gleichzeitig wird durch eine Endlagendämpfung ein
schlagartiges Abbremsen verhindert. Ein Druckausgleich zwischen
der ersten Kammer und der zweiten Kammer ist dabei gewährleistet
durch das Zentrier- und Steuerelement 23 mit den Steuerschlitzen 24, 25,
respektive den Verbindungsbohrungen 241, 251.
Ein Druckausgleich erfolgt durch die als druckbetätigte Ventile
arbeitenden Gummidichtungen 29, 30, die bei einem Überdruck
automatisch öffnen
und nach erfolgtem Druckausgleich zwischen den beiden Kammern auf
Grund ihrer Rückstellkräfte automatisch schließen.
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- 1
- Kolbenstange
- 2
- Verschlussdeckel
- 3
- Dichtring
- 4
- Ringmagnet
- 5
- Ringmagnet
- 6
- Distanzstück
- 7
- Ringmagnet
- 8
- Führungsstück
- 9
- Betätigungshülse
- 10
- Dichtring
- 11
- Halte-
und Druckring
- 12
- Ausgleichsfeder
- 13
- Dichtring
- 14
- Ringkolben
- 15
- Füll- und
Berstschutzdichtung
- 16
- Kolben
- 17
- Nutringmanschette
- 18
- Außenrohr
- 19
- Innenrohr
- 20
- Führungs-
und Steuerelement
- 21
- Dichtring
- 22
- Steuerschlitz
- 23
- Zentrier-
und Steuerelement
- 24
- Steuerschlitz
- 25
- Steuerschlitz
- 26
- Träger- und
Verschlusselement
- 27
- Dichtring
- 28
- Dichtring
- 29
- Dichtring
- 30
- Gummidichtung
- 31
- Endstück
- 241
- Verbindungsbohrung
- 251
- Verbindungsbohrung