DE102007012838B3

DE102007012838B3 - Gasfeder

Info

Publication number: DE102007012838B3
Application number: DE200710012838
Authority: DE
Inventors: Gerhard Wunderling; Thorsten Lehr
Original assignee: Suspa Holding GmbH
Current assignee: Suspa Holding GmbH
Priority date: 2007-03-17
Filing date: 2007-03-17
Publication date: 2008-06-19
Anticipated expiration: 2027-03-18

Abstract

Eine Gasfeder weist ein rohrförmiges Gehäuse (1) und ein unter Freilassung eines Ringraums (10) angeordnetes Innenrohr (9) auf. Aus einem Ende des Gehäuses (1) ist eine Kolbenstange (3) herausgeführt. An dem anderen Ende des Gehäuses (1) ist eine Ventil-Einheit (21) angeordnet, mittels derer der Innenraum des Innenrohrs (9) und der Ringraum (10) miteinander verbunden oder voneinander getrennt werden können. Zwischen der Ventil-Einheit (21) und der Kolbenstange (3) ist ein Anschlag-Kolben (15) angeordnet, der bei geöffneter Ventil-Einheit (21) mittels der Kolbenstange (3) in eine Position verschoben werden kann, in der er bei geschlossener Ventil-Einheit (21) verbleibt. Hierdurch kann der maximale Hub H der Kolbenstange (3) relativ zum Gehäuse (1) eingestellt werden.

Description

Die Erfindung betrifft eine Gasfeder nach dem Oberbegriff des Anspruches 1.
Derartige Gasfedern werden für vielerlei Zwecke eingesetzt. Wenn der Führungs-Kolben gegenüber dem Innenrohr abgedichtet ist, dann handelt es sich um eine längenverstellbare Gasfeder. Wenn die Fluid-Räume mit inkompressiblem Fluid, also Öl, gefüllt sind, dann handelt es sich um eine längeneinstellbare starr verriegelbare Gasfeder. Wenn sie nur mit Druckgas gefüllt ist, dann handelt es sich um eine längeneinstellbare Gasfeder, die aber auch bei einer bestimmten eingestellten Länge noch in geringem Maße einfedern kann.
Sowohl längeneinstellbare, als auch nicht einstellbare Gasfedern werden auch als Rückenlehnen-Gasfedern, insbesondere in Bürostühlen, eingesetzt, bei denen die Rückenlehne neigbar sein soll, aber bei Entlastung wieder nach vorne zurückkommen soll.
Aus der DE 102 44 671 A1 (entsprechend US 2004/0061266 A1 ) ist beispielsweise eine längenverstellbare Gasfeder der gattungsgemäßen Art bekannt, bei der der Führungs-Kolben die Teil-Innenräume des im Innen-Rohr befindlichen Innenraums dicht voneinander trennt. Es ist ein zusätzliches automatisches Ventil zwischen diesen Teil-Innenräumen vorgesehen, über das sich die Gasfeder unter Aufbringung einer bestimmten Kraft auch im blockierten Zustand in Ausschub-Richtung verstellen lässt. Diese Kraft ist mit der Ausschub-Kraft vergleichbar, welche durch den Druck des Druckgases in Ausschub-Richtung wirkt. Hierdurch werden die Anwendungsmöglichkeiten der längenverstellbaren Gasfeder erweitert.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Gasfeder zu schaffen, deren Hub einstellbar ist.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß bei einer Gasfeder der gattungsgemäßen Art durch die Merkmale im Kennzeichnungsteil des Anspruches 1 gelöst. Der Anschlag-Kolben kann bei geöffneter Ventil-Einheit mittels der Kolbenstange und des an ihr angebrachten Führungs-Kolbens in eine bestimmte Position im Innenrohr des Gehäuses geschoben werden. Nach dem Schließen der Ventil-Einheit verbleibt der Anschlag-Kolben entweder exakt in dieser Position oder zumindest angenähert in dieser Position. Damit ist – je nach Stellung des Anschlag-Kolbens – der Einschub-Weg der Kolbenstange in das Gehäuse begrenzt. Beim Einsatz in einer Rückenlehne eines Stuhls kann damit die maximale Neigung der Rückenlehne nach hinten begrenzt werden.
Die Ansprüche 2 bis 6 geben eine besonders vorteilhafte Ausgestaltung wieder, bei der der Anschlag-Kolben jeweils in einer starren Position festgelegt wird.
Anspruch 7 gibt eine weitere Ausgestaltung wieder, die die Gasfeder noch vielseitiger macht. Eine solche Ausgestaltung kommt primär bei langen Gasfedern in Betracht.
Weitere Merkmale, Vorteile und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen anhand der Zeichnung. Es zeigt:
1 eine Gasfeder nach der Erfindung im Längsschnitt mit geschlossener Ventil-Einheit und ausgefahrener Kolbenstange,
2 die Gasfeder nach 1 mit geöffneter Ventil-Einheit und zum Verschieben eines Anschlag-Kolbens teilweise eingeschobener Kolbenstange,
3 die Gasfeder nach den 1 und 2 bei geschlossener Ventil-Einheit und wieder ausgefahrener Kolbenstange und
4 eine abgewandelte Ausführungsform mit einem an der Kolbenstange angebrachten Ventil-Kolben.
Die in den 1 bis 3 dargestellte Gasfeder weist ein im Wesentlichen zylindrisches, also rohrförmiges Gehäuse 1 auf, das an einem Ende mit einer ringförmigen Führung 2 für eine im Gehäuse 1 und aus diesem heraus geführte Kolbenstange 3 verschlossen ist. Das Gehäuse 1 umschließt diese Führung 2 teilweise mittels einer Umbördelung 4. Innerhalb des Gehäuses 1 liegt an der Führung 2 eine Mehrfach-Lippen-Dichtung 5 an der Kolbenstange 3 an, die längs der Kolbenstange 3 eine gasdichte Abdichtung nach außen bildet. Anschließend an die Dichtung 5 ist eine Distanzhülse 6 vorgesehen, gegen die die Mehrfach-Lippen-Dichtung 5 ebenfalls anliegt. Die Distanzhülse 6 ist mittels einer Ringdichtung 7 gegenüber dem Gehäuse 1 gasdicht abgedichtet.
An die Distanzhülse 6 schließt sich wiederum ein Rohrträger 8 an, gegen den sich ein Innenrohr 9 abstützt. Zwischen dem Innenrohr 9 und dem Gehäuse 1 ist ein Ringraum 10 ausgebildet.
Am im Innenrohr 9 befindlichen Ende der Kolbenstange 3 ist ein Dämpfungs-Kolben 11 angeordnet, der gegenüber dem Innenrohr 9 nicht abgedichtet ist, sondern mit einem geringen Spiel 12 geführt ist. Der Kolben 11 weist einen Kolbenring 13 auf, mittels dessen die Führung am Innenrohr 9 sichergestellt wird. Dieser Kolbenring 13 weist eine Durchtrennung auf, so dass ein Durchlass 14 für Druckgas von einer Seite des Kolbens 11 auf dessen andere Seite möglich ist.
Im Innenrohr 9 ist ein verschiebbarer Anschlag-Kolben 15 vorgesehen, der mittels einer Ringdichtung 16 gegenüber dem Innenrohr 9 gas- und flüssigkeitsdicht abgedichtet ist. Der Anschlag-Kolben 15 unterteilt den Innenraum des Innenrohrs 9 in einen der Kolbenstange 3 zugewandten inneren Gas-Raum 17 und einen der Kolbenstange 3 abgewandten inneren Fluid- Raum 18. Der innere Gas-Raum 17 ist mittels eines im Rohrträger 8 ausgebildeten Verbindungs-Kanals 19 ständig mit dem Ringraum 10 und einer innerhalb der Distanzhülse 6 ausgebildeten Zusatz-Kammer 20 verbunden.
An dem dem Kolben-Stangen-Austritt entgegengesetzten Ende des Gehäuses 1 ist eine Ventil-Einheit 21 vorgesehen, die allgemein bekannt ist und beispielsweise in der DE 36 15 688 A1 dargestellt und beschrieben ist. Sie weist einen Ventil-Körper 22 auf, der zentrierend einerseits am Gehäuse 1 und andererseits am Innenrohr 9 anliegt. Die Abdichtung gegenüber dem Gehäuse 1 und gegenüber dem Innenrohr 2 erfolgt mittels Ringdichtungen 23 und 24. Im Ventil-Körper 22 ist ein in Richtung der Mittel-Längs-Achse 25 der Gasfeder verschiebbarer Ventil-Stift 26 angeordnet, der in seinem mittleren Bereich von einem ringförmigen Ventilraum 27 umgeben ist. Dieser Ventilraum 27 ist mittels eines Überström-Kanals 28 mit dem Ringraum 10 verbunden. Der Ventil-Stift 26 ist zum Einen mittels einer Ringdichtung 29 nach außen gas- und flüssigkeitsdicht abgedichtet im Ventil-Körper 22 geführt. Zum Anderen ist er benachbart zum Fluid-Raum 18 mittels einer weiteren Ringdichtung 30 abgedichtet. Bei einer Verschiebung des Ventil-Stiftes 26 ins Gehäuse 1 hinein, also in Richtung zum inneren Fluid-Raum 18, wird der Ventil-Stift 26 von der Ringdichtung 30 abgehoben, so dass der innere Fluid-Raum 18 über den Ventilraum 27 und den Überström-Kanal 28 mit dem Ringraum 10 verbunden wird.
An dem der Ventil-Einheit 21 zugeordneten Ende des Gehäuses 1 ist ein Lager- und Befestigungs-Element 31 angeordnet, das ebenfalls mittels einer Umbördelung 32 fest am Gehäuse 1 gehalten wird. In dem Element 31 ist ein Betätigungs-Hebel 33 schwenkbar gelagert, der sich über eine Kugel 34 am äußeren Ende des Ventil-Stiftes 26 abstützt. Der Betätigungs-Hebel 33 weist an seinem freien äußeren Ende einen Betätigungs-Griff 35 auf.
Wenn der Hebel 33 durch Druck auf den Griff 35 aus der in 1 dargestellten oberen Ruhelage in eine in 2 dargestellte untere Ventil-Öffnungs-Position verschwenkt wird, dann wird über die Kugel 34 der Ventil-Stift 26 in den Ventil-Körper 22 hinein geschoben, wodurch die bereits geschilderte Verbindung zwischen dem inneren Fluid-Raum 18 und dem Ringkanal 10 hergestellt wird.
Das Lager- und Befestigungs-Element 31 ist weiterhin mit einem Befestigungs-Abschnitt 36 versehen. Auch die Kolbenstange 3 ist an ihrem freien äußeren Ende mit einem Befestigungs-Element 37 versehen.
Im Ringraum 10 ist ein ringförmiger Trenn-Kolben 38 vorgesehen, der gegenüber dem Gehäuse 1 mittels einer Ringdichtung 39 und gegenüber dem Innenrohr 9 mittels einer Ringdichtung 40 gas- und flüssigkeitsdicht abgedichtet ist und der im Ringraum 10 in Richtung der Achse 25 verschiebbar ist. Zwischen dem Trenn-Kolben 38 und dem Überström-Kanal 28 der Ventil-Einheit 21 bildet der Ringraum 10 einen äußeren Fluid-Raum, der – wie geschildert – über die Ventil-Einheit 21 mit dem inneren Fluid-Raum 18 verbindbar, oder von diesem trennbar ist. Zwischen dem Trenn-Kolben 38 und dem Verbindungskanal 19 ist ein äußerer Gas-Raum 42 gebildet, der – wie ebenfalls bereits geschildert – mit dem inneren Gasraum 17 verbunden ist.
Im äußeren Gas-Raum 42 ist ein Federelement in Form einer vorgespannten Schrauben-Druck-Feder 43 angeordnet, die auf den Trenn-Kolben 38 in Richtung zum äußeren Fluid-Raum 41 hin wirkt. Bei dem Ausführungsbeispiel nach den 1 bis 3 sind der innere Gas-Raum 17 und der äußere Gas-Raum 42 mit Druckgas gefüllt. Der innere Fluid-Raum 18 und der äußere Fluid-Raum 41 sind mit einem inkompressiblen Fluid, also Öl, gefüllt.
Die Wirkungsweise ist wie folgt:
In der Position gemäß 1 ist die Kolbenstange 3 weitest möglich aus dem Gehäuse 1 ausgefahren, d. h. der Dämpfungskolben 11 liegt gegen den Rohrträger 8 an. Der Anschlag-Kolben 15 liegt am Dämpfungskolben 11 an; der innere Fluid-Raum 18 hat also sein größtmögliches Volumen, während der innere Gas-Raum 17 sein kleinstmögliches Volumen aufweist. Da die Ventil-Einheit 21 geschlossen ist und das Öl im inneren Fluid-Raum 18 praktisch inkompressibel ist, kann bei geschlossener Ventil-Einheit 21 die Kolbenstange 3 nicht in das Gehäuse 1 hinein geschoben werden, da sie über ihren Kolben 11 gegen den Anschlag-Kolben 15 anliegt.
Wenn gemäß 2 die Ventil-Einheit 21 in der bereits geschilderten Weise durch Betätigung des Betätigungs-Hebels 33 geöffnet wird, dann kann die Kolbenstange 3 in das Gehäuse 1 eingeschoben werden, wodurch sie gleichzeitig den Anschlag-Kolben 15 in Richtung zur Ventil-Einheit 21 verschiebt. Hierbei strömt Öl aus dem inneren Fluid-Raum 18 über den Überström-Kanal 28 in den äußeren Fluid-Raum 41 und drückt den Trenn-Kolben 38 gegen die Kraft der Feder 43 in Richtung zum Verbindungs-Kanal 19. Aufgrund der Inkompressibilität des Öls ist das Gesamtvolumen von innerem Fluid-Raum 18 und äußerem Fluid-Raum 41 konstant. Das Gesamtvolumen von innerem Gas-Raum 17 und äußerem Gas-Raum 42 wird hierbei verkleinert, da das Volumen der in das Gehäuse 1 hinein geschobenen Kolbenstange 3 Gas verdrängt, also komprimiert.
Wenn – entsprechend der Darstellung in 3 – die Ventil-Einheit 21 nach Loslassen des Betätigungs-Hebels 33 durch den Öl-Druck im inneren Fluid-Raum 18 sich wieder schließt, bleibt der Trenn-Kolben 38 in der Position, in die er bei geöffneter Ventil-Einheit 21 geschoben worden ist. Die Kolbenstange 3 wird aufgrund des im inneren Gas-Raum 17 und im äußeren Gas-Raum 42 herrschenden Gasdrucks in Richtung aus dem Gehäuse 1 heraus geschoben. Insofern liegt die Wirkung einer normalen nicht blockierbaren gedämpften Gasfeder vor. Die Kolbenstange 1 kann also zwischen der Anlage am Rohrträger 8 und dem Anschlag-Kolben 15 gedämpft verschoben werden. Durch die Einstellbarkeit bzw. Blockierbarkeit des Anschlag-Kolbens 15 in unterschiedlichen Positionen kann der maximale Hub H der Kolbenstange 3 verändert und jeweils für eine bestimmte Einstellung festgelegt werden.
Wenn der maximal mögliche Hub H gegenüber der Darstellungen in 2 und 3 wieder verringert werden soll, dann wird die Ventil-Einheit 21 in der geschilderten Weise geöffnet und die Kolbenstange 3 nicht in Richtung in das Gehäuse 1 hinein belastet. Durch die Kraft der Feder 43 wird der Trenn-Kolben 38 in Richtung zur Ventil-Einheit 21 hin verschoben und drückt das Öl in den inneren Fluid-Raum 18, wodurch wiederum der Anschlag-Kolben 15 unter Vergrößerung des inneren Fluid-Raums 18 und unter entsprechender Verkleinerung des inneren Gas-Raums 17 in Richtung auf die Kolbenstange 3 zu verschoben wird. Der Gasdruck in den Gas-Räumen 17 und 42 kann hierbei unterstützend wirken.
Die geschilderte Gasfeder kann bevorzugt in Bürostühlen mit neigbaren Rückenlehnen eingesetzt werden. Durch die Gasfeder wird die maximale Neigung der Rückenlehnen nach hinten eingestellt und in einer bestimmten Position blockiert. Wenn die Rückenlehne entlastet wird, bewegt sie sich gedampft nach vorn.
Das Ausführungsbeispiel nach 4 unterscheidet sich von dem nach den 1 bis 3 nur dadurch, dass an der Kolbenstange 3' ein Ventil-Kolben 44 als Dämpfungs-Kolben angebracht ist. Dieser ist als solcher allgemein bekannt und beispielsweise in der DE 102 52 711 A1 dargestellt und beschrieben, worauf insoweit verwiesen werden darf. Der Ventil-Kolben 44 ist mittels einer Ringdichtung 45 abgedichtet im Innenrohr 9 geführt und trennt den inneren Gas-Raum in einen inneren Teil-Gas-Raum 17a zwischen dem Ventil-Kolben 44 und dem Anschlag-Kolben 15 und einen inneren Teil-Gas-Raum 17b zwischen dem Ventil-Kolben 44 und dem Rohrträger 8. Der Ventil-Kolben 44 weist ein Ventil 46 auf, das ganz ähnlich der Ventil-Einheit 21 aufgebaut ist. Es weist einen Ventil-Stift 47 auf, der durch einen in der hohl ausgebildeten Kolbenstange 3' angeordneten Betätigungs-Stift 48 von außen betätigbar ist. Der Ventilstift 47 ist mittels einer Ringdichtung 49 gasdicht nach außen im Ventil-Kolben 44 abgedichtet geführt. Er ist weiterhin durch eine Ringdichtung 50 zum inneren Teil-Gas-Raum 17a abgedichtet. Im Ventil-Kolben 44 ist ebenfalls ein ringförmiger Ventilraum 51 ausgebildet, der durch einen Überström-Kanal 52 mit dem inneren Teil-Gas-Raum 17b ständig verbunden ist. Wenn durch Eindrücken des Betätigungs-Stiftes 48 in die Kolbenstange 3' hinein der Ventil-Stift 47 in Richtung zum inneren Teil-Gas-Raum 17a geschoben wird, dann hebt er von der Ring-Dichtung 50 ab, so dass der innere Teil-Gas-Raum 17a mit dem inneren Teil-Gas-Raum 17b verbunden wird. Die Kolbenstange 3' kann also bei geöffnetem Ventil 46 im inneren Gas-Raum 17 verschoben werden, und zwar maximal bis zum Anschlag an dem in der geschilderten Weise eingestellten Anschlag-Kolben 15. Bei geschlossenem Ventil 46 befindet sich die Kolbenstange 3' in einer relativ zum Gehäuse 1 fest eingestellten Position, die durch das Kräftegleichgewicht auf beiden Seiten des Ventil-Kolbens 44 vorgegeben ist. Sie kann aber gegen den Gasdruck im inneren Teil-Gehäuse-Raum 17a verhältnismäßig hart eingefedert werden.

Claims

Gasfeder – mit einem rohrförmigen Gehäuse (1) mit einer Mittel-Längs-Achse (25) und einem ersten Ende und einem zweiten Ende, – mit einem im Gehäuse (1) angeordneten Innenrohr (9) mit einem Innenraum, – mit einem Ringraum (10) zwischen dem Gehäuse (1) und dem Innenrohr (9), – mit einer am ersten Ende des Gehäuses (1) angeordneten Ventil-Einheit (21) zum Verbinden bzw. Voneinandertrennen des Ringraums (10) und des Innenraums, – mit einer aus dem zweiten Ende des Gehäuses (1) abgedichtet herausgeführten Kolbenstange (3, 3'), – mit einem an der Kolbenstange (3, 3') angebrachten, im Innenrohr (9) geführten Führungs-Kolben (11, 44), – mit einem im Bereich des zweiten Endes des Gehäuses (1) angeordneten, ständig offenen Überström-Kanals (28) zwischen dem Ringraum (10) und dem Innenraum des Innenrohrs (9) und – mit einem verschiebbar im Ringraum (10) angeordneten Trenn-Kolben (38), der gegenüber dem Gehäuse (1) und dem Innenrohr (9) abgedichtet ist, dadurch gekennzeichnet, – dass zwischen der Ventil-Einheit (21) und dem Führungs-Kolben (11, 44) im Innenraum des Innenrohrs (9) ein gegenüber dem Innenrohr (9) abgedichtet geführter Anschlag-Kolben (15) vorgesehen ist, – dass zwischen dem Anschlag-Kolben (15) und der Ventil-Einheit (21) ein innerer Fluid-Raum (18) gebildet ist, – dass zwischen dem Trenn-Kolben (38) und der Ventil-Einheit (21) ein äußerer Fluid-Raum (41) im Ringraum (10) gebildet ist, – dass zwischen dem Anschlag-Kolben (15) und dem Überström-Kanal (28) ein innerer Gas-Raum (17) gebildet ist, – dass zwischen dem Trenn-Kolben (38) und dem Überström-Kanal (28) im Ringraum (10) ein äußerer Gas-Raum (42) gebildet ist, – dass die Gas-Räume (17, 42) mit Druck-Gas gefüllt sind und – dass die Fluid-Räume (18) mit einem Druck-Fluid gefüllt sind.
Gasfeder nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Fluid-Räume (18, 41) mit inkompressiblem Fluid gefüllt sind.
Gasfeder nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass im äußeren Gas-Raum (42) ein den Trenn-Kolben (38) in Richtung zum äußeren Fluid-Raum (41) drückendes Federelement (43) angeordnet ist.
Gasfeder nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Federelement als vorgespannte Schrauben-Druck-Feder (43) ausgebildet ist.
Gasfeder nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Führungs-Kolben (11) einen ständig offenen Durchlass (12, 14) aufweist.
Gasfeder nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Führungs-Kolben als Führungs- und Dämpfungs-Kolben (11) ausgebildet ist.
Gasfeder nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Führungs-Kolben als Ventil-Kolben (44) mit einem durch die Kolbenstange (3') betätigbaren Ventil (46) zum Verbinden und Voneinandertrennen von beiderseits des Ventil-Kolbens (44) angeordneten inneren Teil-Gas-Räumen (17a, 17b) ausgebildet ist.