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Die Erfindung betrifft eine Gasfeder der im Oberbegriff des Anspruchs 1 angegebenen Gattung.
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Gasfedern werden in Geräten und Anlagen mit relativ zueinander verstellbaren Bauteilen verwendet, wobei die Baugröße und die Abstimmung der Bauteile der Gasfeder auf den konkreten Anwendungsfall der Gasfeder abgestimmt werden kann. Bei bestimmten Einsatzzwecken wie beispielsweise bei Sitz- oder Liegemöbeln sollten Maßnahmen getroffen werden, um dem Umstand Rechnung zu tragen, dass diese von leichten und schweren Personen benutzt werden.
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Aus der
DE 20 2005 006 935 U1 ist eine Gasfederanordnung für Stühle bekannt. Diese Gasfederanordnung umfasst ein Außenrohr, in dem axial verschiebbar ein zylindrisches Druckrohr angeordnet ist. Das Druckrohr ist mit seiner Außenwandung in einer Druckrohrführung des Außenrohres gelagert, die das Druckrohr ringartig umschließt. Das Druckrohr ist mit einem Druckrohrende aus dem Außenrohr herausgeführt, wobei in axialer Richtung zwischen der Druckrohrführung des Außenrohres und dem Druckrohrende eine ringartig das Druckrohr umschließende Abstreifeinrichtung für die Außenwandung des Druckrohres angeordnet ist. Dieser Stand der Technik befasst sich mit dem Schutz vor Verunreinigungen, nicht jedoch mit der individuellen Anpassung an unterschiedliche Erfordernisse.
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Die
DE 1 650 634 A beschreibt eine Stellvorrichtung mit einem Zylindermantel, in dem ein Hohlkolben axial verschieblich gelagert ist. Der Hohlkolben tragt einen Innenzylinder, in dem ein Verschiebekolben axial verschiebbar gelagert ist. Der Verschiebekolben ist mit einer Kolbestange verbunden, die dichtend in einem Zylinderdeckel gefuhrt ist, und in der eine nach außen ragende Betatigungsstange angeordnet ist. Zwischen dem Hohlkolben und dem Zylinderdeckel befindet sich ein Zylinderraum, der uber eine Bohrung mit einem zwischen dem Verschiebekolben und dem Innenzylinder gebildeten Ausgleichsraum in Verbindung bringbar ist, sobald das in der Bohrung befindliche Ventil geoffnet wird. Der Zylinderraum und der Ausgleichsraum sind mit einer Druckflüssigkeit gefüllt. Auf der dem Ausgleichsraum abgewandten Seite des Innenzylinder befindet sich innerhalb des Zylinders ein mit einem Gaspolster gefullter Raum. Das in der Bohrung befindliche Ventil ist mittels der Betätigungsstange zu öffnen bzw. zu schließen, wobei die Betätigungsstange in Ruhelage im Abstand vom Schließglied des Ventils angeordnet ist und die Betätigungsstange von einer Feder in diese Ruhelage beaufschlagt ist. Eine auf das Schließglied des Ventils wirkende Feder versucht, das Schließglied in Schließlage zu halten, bis die Betätigungsstange nach Überwinden des Abstandes zum Schließglied das Ventil Öffnet.
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Aus der
DE 101 63 996 A1 ist eine längsverstellbare, starr blockierbare Gasfeder bekannt, die ein aus einem Rohr hergestelltes Gehäuse und einen darin verschieblichen Kolben mit einer am Ende des Rohres aus diesem herausragenden Kolbenstange umfasst. Die Kolbenstange ist in einer Führungs- und Dichtungseinheit gelagert. Ein Zylinderraum wird von der der Kolbenstange abgewandten Seite des Kolbens und einem Schiebekolben begrenzt, und ein Ausgleichsraum befindet sich zwischen der Mantelfläche der Kolbenstange und der Innenwandung des Rohres. In dem Kolben sind zwei Ventile angeordnet, die einen Durchlass zwischen Ausgleichsraum und Zylinderraum steuern. Ein Rückschlagventil, das den Durchlass von dem Zylinderraum zum Ausgleichsraum steuert, ist von einem Tellerfederpaket beaufschlagt. Das andere Ventil wird von einer in der Kolbenstange längsverschieblich gelagerten Auslösestange betätigt. Der Zylinderraum und der Ausgleichsraum sind mit einem Hydrauliköl gefüllt. Auf der dem Zylinderraum abgewandten Seite begrenzt der Schiebekolben eine Druckgaskammer.
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Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, eine Gasfeder der eingangs genannten Gattung zu schaffen, bei der auf einfache Weise eine individuelle Einstellung der Betätigungskräfte möglich ist.
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Diese Aufgabe wird durch eine Gasfeder mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.
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Durch die vorliegende Erfindung ist es möglich, die Einschubkraft der Gasfeder stufenlos einzustellen, wobei auch eine Blockierung der Gasfeder in allen Positionen möglich ist. Dies wird dadurch erreicht, dass in der Kolbenstange ein Übertragungsstift angeordnet ist, der über das äußere Ende der Kolbenstange hervorsteht und über den eine Vorspannkraft auf das Ventilschließglied einleitbar oder einstellbar ist. Auf diese Weise kann von außen auf die Federanordnung und das Ventilschließglied eingewirkt werden. Durch die einstellbare Einschubkraft kann die Gasfeder so abgestimmt werden, dass beispielsweise eine eine Sitz- oder Liegemöbel benutzende Person mit einer als angenehm empfundenen Rückenkraft die Verstellung der Rückenlehne vornehmen kann. Damit wird Komfortbedürfnissen in großem Maße Rechnung getragen. Im Übrigen kann durch die Einstellmöglichkeit auch anderen auf die Gasfeder wirkenden Einflüssen Rechnung getragen werden, wie beispielsweise Hebelverhältnissen, Temperaturen und Gewichten.
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Zur Ausführung der Erfindung kommen grundsätzlich mehrere Arten von Federn in Betracht wie beispielsweise Spiralfedern, Drahtfedern, Schraubenfedern, elastomere Kunststoffe und dgl.. Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung umfasst die Federanordnung mindestens eine Tellerfedersäule. Wegen des erforderlichen Federweges sind hier Tellerfedersäulen bevorzugt, es können jedoch auch Kombinationen aus Tellerfedersäulen mit Tellerfederpaketen in Betracht kommen.
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Es ist vorteilhaft, dass benachbart zum Ende des Übertragungsstiftes ein Abstützelement angeordnet ist und die Lage des Abstützelementes bezogen auf die Längsachse der Kolbenstange begrenzt verschiebbar ist. Auf diese Weise kann auf die Feder im Sinne ihrer Vorspannung und Einstellung des Federweges eingewirkt werden. Gemäß einer zweckmäßigen Ausführungsform besteht dabei die Möglichkeit, dass das Ende des Übertragungsstiftes unmittelbar an dem Abstützelement anliegt.
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Gemäß einer zweckmäßigen Ausgestaltung ist zwischen dem Übertragungsstift und dem Ventilschließglied ein Stößel vorgesehen, der mit einem seiner Enden an dem Übertragungsstift anliegt. Dabei weist vorteilhafterweise der Stößel an seinem anderen Ende einen zylindrischen Abschnitt auf, auf dem das Ventilschließglied gleitverschieblich gelagert ist. Dabei ist es außerdem vorteilhaft, dass an dem zylindrischen Abschnitt ein Ringbund vorgesehen ist, an dem sich die Federanordnung einerseits abstützt und die andererseits mit dem Ventilschließglied in Wechselwirkung steht. Eine einfache Ausgestaltung besteht darin, dass der Ringbund durch einen in eine Ringnut neben dem Abschnitt eingesetzte Ringscheibe gebildet ist.
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Eine alternative Ausgestaltung besteht darin, dass der Stößel mit dem Ventilschließglied fest verbunden ist. Dabei ist es weiterhin vorteilhaft, dass die Federanordnung zwischen dem aus der Kolbenstange hervorstehenden Ende des Übertragungsstiftes und dem Abstützelement eingesetzt ist. Der Vorteil dieser Variante besteht darin, dass der Bauraum für diese Federanordnung nicht so beengt ist wie innerhalb des Druckkolbens, so dass hier eine größere gestalterische Freiheit besteht.
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Darüber hinaus ist es selbstverständlich auch möglich, dass sowohl auf dem zylindrischen Abschnitt des Stößels als auch am Ende des Übertragungsstiftes eine Federanordnung vorgesehen ist.
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In weiterer Ausgestaltung des Erfindungsgegenstandes ist das Abstützelement ein mit seinen Enden in einer Hülse gelagerter Querstift, wobei die Hülse ein Innengewinde aufweist, mit dem diese auf einem Gewindeabschnitt eines Kolbenstangenanschlussstückes schraubbar gelagert ist. Die Verschiebung des Querstiftes in Richtung der Längsachse der Kolbenstange bewirkt ebenso eine Verschiebung des Übertragungsstiftes, wodurch auf die Tellerfedersäule eingewirkt und damit der Federweg und die Federkraft eingestellt wird. Eine gegenüber der Lösung mit dem Querstift einfachere Anordnung besteht darin, dass das Abstützelement durch den Boden eines Sacklochs in einem Kolbenstangenanschlussstück gebildet ist. Eine weitere alternative Ausführungsform besteht darin, dass das Abstützelement durch eine in einem Kolbenstangenanschlussstück justierbar gelagerte Schraube, insbesondere eine Madenschraube, gebildet ist.
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Zur Änderung der Krafteinwirkung auf den Übertragungsstift besteht eine weitere Möglichkeit darin, dass das Ende des Übertragungsstiftes in einen abgedichteten Hohlraum ragt und in diesem die Querschnittsfläche des Übertragungsstiftes vom Druck eines Fluids beaufschlagt ist. Um eine Betätigungseinrichtung an einer gut zugänglichen Stelle platzieren zu können, ist es dabei zweckmäßig, dass der Hohlraum über eine Fluidleitung mit einem Zylinder in Verbindung steht, dessen Volumen veränderbar ist.
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Der Ventilsitz ist zweckmäßigerweise durch einen im Druckkolben befestigten Ring gebildet, der vorzugsweise mit einem elastischen Überzug versehen ist. Um den Ventilsitz auf einfache Weise befestigen zu können, wird vorgeschlagen, dass der Ring auf seiner dem Ventilschließglied abgewandten Seite mittels einer im Druckkolben fixierten, vorzugsweise verstemmten Scheibe gehalten ist.
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Ausführungsbeispiele der Erfindung sind nachstehend anhand der Zeichnung näher erläutert. In der Zeichnung zeigt:
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1 einen Längsschnitt durch eine Gasfeder,
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2 eine vergrößerte Darstellung der Einzelheit II in 1,
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3 eine Anordnung zur Einwirkung auf einen Übertragungsstift,
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4 eine Ausführungsvariante zu 3,
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5 eine weitere Ausführungsvariante zu 3,
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6 einen Schnitt durch eine Gasfeder mit räumlich getrennter Betätigungseinrichtung,
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7 einen Schnitt durch eine Ausführungsvariante zu 1,
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8 in vergrößerter Darstellung die Einzelheit VIII in 7,
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9 eine vergrößerte Darstellung der Einzelheit IX in 7.
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Die 1 zeigt einen Längsschnitt durch eine Gasfeder 1, bei der in einem Rohrkörper 2 ein Druckkolben 3 längsverschieblich gelagert ist. Der Druckkolben ist mit einer Kolbenstange 4 verbunden, die auf einer Seite aus dem Rohrkörper 2 herausragt und in einem Führungsstück 5 gelagert und abgedichtet ist. An seinem anderen Ende ist der Rohrkörper 2 mittels eines Verschlussstückes 6 gasdicht verschlossen. Der Druckkolben 3 ist mittels einer Dichtung 13 gegen den Rohrkörper 2 abgedichtet und unterteilt den Innenraum des Rohrkörpers 2 in einen Zylinderraum 7 und einen Ausgleichsraum 8, welcher sich ringförmig um einen Abschnitt des Kolbens 3 erstreckt. Der Zylinderraum 7 und Ausgleichsraum 8 sind mit einem unter Druck stehenden Gas gefüllt.
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In dem Druckkolben 3 befindet sich eine zentrische Bohrung, in der ein Rückschlagventil 10 angeordnet ist. Das Rückschlagventil 10 umfasst ein Ventilschließglied 17, das mittels einer Federanordnung 19 gegen einen Ventilsitz 18 belastet ist. Abströmseitig des Rückschlagventils 10 wird in der Längsbohrung des Kolbens 3 eine Zwischenkammer 11 gebildet, die über radiale Bohrungen 12 mit dem Ausgleichsraum 8 in Verbindung steht. Die Federanordnung 19 befindet sich auf einem Stößel 16, der an einem Übertragungsstift 9 anliegt, dessen äußeres Ende 9' aus dem Ende der Kolbenstange 4 herausragt. An diesem Ende der Kolbenstange 4 ist ein Außengewinde 14 vorgesehen, das u. a. zum Aufschrauben einer Kontermutter 15 vorgesehen ist.
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Die Einzelheit II in 1 ist in 2 vergrößert dargestellt. Für gleiche Teile stimmen die Bezugszeichen mit denjenigen der 1 überein. Aus 2 ist ersichtlich, dass der Druckkolben 3 im Bereich seines rechten Endes mit seinem Umfang an die Innenwandung des Rohrkörpers 2 ragt. In diesem Umfangsbereich ist ein Ringraum 20 vorgesehen, in dem die Dichtung 13 angeordnet ist. Der Ringraum 20 ist über Rückströmöffnungen 21 mit dem Zylinderraum 7 verbunden, so dass bei Bewegung des Kolbens 3 in 2 gesehen nach links ein Teil des in dem Ausgleichsraum 8 befindlichen Gases in den Zylinderraum 7 zurückgeführt werden kann. Dies ist dadurch möglich, dass bei Bewegung des Druckkolbens 3 nach links die Dichtung 13 an der rechten Begrenzung des Ringraumes 20 liegt und somit der Spalt zwischen dem äußeren Umfang des Druckkolbens 3 und dem Rohrkörper 2 freigegeben ist.
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Der Druckkolben 3 ist mit der Kolbenstange 4 durch eine radiale Einschnürung 22 formschlüssig verbunden. An dem Übertragungsstift 9 liegt der Stößel 16 an, den eine Dichtung 23 umgibt, so dass aus der Zwischenkammer 11 am Stößel 16 kein Gas entweichen kann. Auf der dem Rückschlagventil 10 zugewandten Seite weist der Stößel 16 einen zylindrischen Abschnitt 25 auf, der in eine Öffnung des Ventilschließgliedes 17 ragt, wodurch das Ventilschließglied 17 gleitverschieblich auf dem Abschnitt 25 geführt ist. An dem Ende des zylindrischen Abschnitts 25, das dem Rückschlagventil 10 abgewandt liegt, befindet sich eine Ringnut 24, in der eine Ringscheibe 26 angeordnet ist. An dieser Ringscheibe 26 stützt sich die Federanordnung 19 ab, die andererseits an dem Ventilschließglied 17 anliegt und dieses gegen den Ventilsitz 18 belastet. In dem dargestellten Ausführungsbeispiel besteht die Federanordnung 19 aus einer Tellerfedersäule. Der Ventilsitz 18 wird durch einen Ring 27 gebildet, der mit einem elastischen Überzug 28 versehen ist. Zur Fixierung des Ventilsitzes 18 dient eine Scheibe 29, die im Kolbenende durch Verstemmen gehalten ist.
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Sofern der Druckkolben 3 und somit auch die Kolbenstange 4 in den Rohrkörper 2 eingeschoben werden soll, wird eine auf die Kolbenstange 4 im Sinne des Richtungspfeils A wirkende Kraft benötigt. Sofern diese Kraft größer ist als die durch die Federanordnung 19 vorgegebene Schließkraft des Rückschlagventils 10, wird das Ventilschließglied 17 von dem Ventilsitz 18 abgehoben und Gas aus dem Zylinderraum 7 strömt in die Zwischenkammer 11 und von dort durch die Radialbohrungen 12 in den Ausgleichsraum 8. Sobald die auf die Kolbenstange 4 wirkende Kraft geringer wird als die Vorspannkraft, die die Federanordnung 19 auf das Ventilschließglied 17 ausübt, wird das Rückschlagventil 10 wieder geschlossen. Die Vorspannkraft der Federanordnung 19 kann dadurch eingestellt werden, dass der Übertragungsstift 9 in Längsrichtung nach rechts bewegt wird, um die Federkraft zu erhöhen, oder nach links bewegt wird, um die Vorspannkraft zu reduzieren.
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Die 3 zeigt eine erste Ausführungsform einer geeigneten Anordnung zur Einwirkung auf das Ende 9' des Übertragungsstiftes 9. Diese Anordnung umfasst ein Kolbenstangenanschlussstück 30, das an einem Fußabschnitt 30' eine Bohrung aufweist, die mit einem Innengewinde 31 versehen ist. Mittels dieses Innengewindes 31 ist das Kolbenstangenanschlussstück 30 durch Aufschrauben auf den Gewindeabschnitt 14 an der Kolbenstange 4 befestigt und durch die Kontermutter 15 gesichert. Das Kolbenstangenanschlussstück 30 umfasst an seinem äußeren Ende eine Montageöse 32. An seiner Mantelfläche ist das Kolbenstangenanschlussstück 30 mit einem Außengewinde 33 versehen, auf das eine Hülse 35 mit einem entsprechenden Gewinde 34 geschraubt ist.
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In der Hülse 35 sind die Enden eines Querstiftes 36 aufgenommen, der sich durch Radialöffnungen 38 des Kolbenstangenanschlussstückes 30 erstreckt und an dem Übertragungsstiftende 9' anliegt. Die Hülse 35 ist mit einem sich daran anschließenden Mantel 37 versehen, dessen axiale Erstreckung ausreichend ist, um die Öffnung an dem Kolbenstangenanschlussstück 30 zu überdecken und somit eine Verschmutzung zu verhindern. Durch Drehen der Hülse gemäß Richtungspfeil B erfolgt eine axiale Verschiebung der Hülse 35 und somit auch des Querstiftes 36, wodurch wiederum der Übertragungsstift 9 in Längsrichtung verschoben wird. Wie zuvor anhand der 1 und 2 erläutert, wirkt sich diese axiale Bewegung des Übertragungsstiftes 9 auf den Stößel 16 aus, wodurch die Federanordnung 19 mehr oder weniger gespannt wird.
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Die 4 zeigt eine alternative Ausführung eines Kolbenstangenanschlussstückes 40, das eine zentrale Bohrung mit einem Innengewinde 39 aufweist. Dieses Innengewinde ist geeignet, um auf den Gewindeabschnitt 14 der Kolbenstange 4 aufgeschraubt zu werden. Außerdem befindet sich in dem Innengewinde 39 eine Justierschraube 41, die als Anlage des Endes 9' des Übertragungsstiftes dient, wobei durch Drehen der Justierschraube 41 die Position, das heißt die axiale Lage des Übertragungsstiftes eingestellt werden kann. An dem der Kolbenstange 4 abgewandten Ende umfasst das Kolbenstangenanschlussstück 40 zwei sich parallel erstreckende Schenkel 42, in denen jeweils deckungsgleiche Öffnungen 43 angeordnet sind.
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In 5 ist eine weitere Ausführungsvariante eines Kolbenstangenanschlussstückes 44 gezeigt, wobei in dem Anschlussstück eine Sacklochbohrung 46 mit einem Innengewinde 45 vorgesehen ist. Mit diesem Innengewinde ist das Anschlussstück 44 auf den Gewindeabschnitt 14 der Kolbenstange 4 geschraubt und mittels der Kontermutter 15 fixiert. Das Ende 9' des Übertragungsstiftes liegt an einem Boden 47 der Sacklochbohrung 46 an, so dass durch das Maß des Aufschraubens des Kolbenstangenanschlussstückes 44 die Lage des Übertragungsstiftes bestimmt wird. In dem Kolbenstangenanschlussstück 44 ist auch eine Bohrung 48 vorgesehen, die zur Montage der Gasfeder dient.
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Die 6 zeigt einen Längsschnitt durch eine Gasfeder 1, die abgesehen von dem äußeren Ende der Kolbenstange 4 mit der Ausführung gemäß 1 und 2 übereinstimmt, so dass auch die Bezugszeichen für gleiche Teile übernommen wurden. Das äußere Ende der Kolbenstange 4 ist mit einem Kolbenstangenanschlussstück 50 verbunden, wobei das Ende des Übertragungsstiftes 9 in einen abgedichteten Fluidraum innerhalb des Kolbenstangenanschlussstückes 50 ragt. Dieser abgedichtete Fluidraum steht über eine Fluidleitung 49 mit einem Zylinder 51 in Verbindung, in dem ein Druckraum 52 ausgebildet ist. Der Zylinder 51 ist mit einem Innengewinde 56 versehen, in das eine Spannschraube 53 mit ihrem Gewindeabschnitt 54 gedreht ist. An den Gewindeabschnitt 54 der Spannschraube 53 schließt sich zur Außenseite hin ein zylindrischer Abschnitt an, der mit einer Dichtung versehen ist, um den Druckraum 52 gegen die Außenseite abzudichten. Außerdem weist die Spannschraube einen Rändelgriff 55 auf, an dem durch Drehen in Richtung des Pfeils C eine axiale Bewegung in Richtung des Pfeils D erfolgt, wodurch das Volumen des Druckraumes 52 verringert wird. Diese Volumenänderung führt dazu, dass in dem Kolbenstangenanschlussstück 50 auf das Ende des Übertragungsstiftes 9 eine größere Kraft ausgeübt wird, so dass sich der Übertragungsstift 9 in seiner Längsrichtung zum Stößel 16 hin verschiebt. Diese Wirkung entspricht der zu 2 beschriebenen Einstellung der Vorspannkraft der Federanordnung 19.
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In 7 ist der Längsschnitt durch eine Gasfeder 61 gezeigt, wobei sich diese Ausführung von der in 1 gezeigten Darstellung dadurch unterscheidet, dass die Federanordnung nicht innerhalb des Druckkolbens 3, sondern außerhalb angeordnet ist. Zur Justierung bzw. Längsverschiebung des Übertragungsstiftes 9 ist eine Anordnung vorgesehen, die derjenigen gemäß 3 entspricht, so dass für gleiche Teile die Bezugszeichen der 3 übereinstimmen. Wie aus 7 ersichtlich ist, befindet sich zwischen dem Querstift 36 und dem Ende 9' des Übertragungsstiftes 9 eine Federanordnung 19*, die über ein Abstützelement 58 auf das Ende 9' wirkt. In der Längsbohrung des Druckkolbens 3 ist ein modifiziertes Ventilschließglied 17* angeordnet, wie dies insbesondere aus 8 ersichtlich ist. Dieses Ventilschließglied 17* liegt unmittelbar an der Ringscheibe 26 an, so dass an dieser Stelle keine federnde Abstützung vorgesehen ist.
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Wird bei Krafteinleitung auf die Kolbenstange 4 der Druck in dem Zylinderraum 7 erhöht, so bewirkt der auf das Ventilschließglied 17* wirkende Gasdruck eine Verschiebung des Ventilschließgliedes 17* und somit auch des Stößels 16 und des Übertragungsstiftes 9 nach links, wenn die Vorspannkraft der Federanordnung 19* durch den Gasdruck am Ventilschließglied 17* überwunden wird. Im Übrigen stimmt die Ausführung der Gasfeder 1* mit derjenigen der 1 überein, so dass für gleiche Teile die Bezugszeichen ebenfalls übereinstimmen. In 9 ist vergrößert die Einzelheit IX dargestellt, woraus hervorgeht, dass zwischen dem Querstift 36 und dem Ende 9' des Übertragungsstiftes 9 die Federanordnung 19* und das Abstützelement 58 angeordnet sind. Aus 9 ist außerdem ersichtlich, dass es sich bei der Federanordnung 19* um eine Tellerfedersäule aus mehreren Tellerfedern 57 handelt. Im übrigen stimmen die Bezugszeichen für gleiche Teile mit denjenigen der 1 bis 3 überein.
