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Die
Erfindung betrifft eine Gasfeder nach dem Oberbegriff des Anspruchs
1.
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Aus
der deutschen Patentschrift
DE
28 55 560 C2 ist eine Gasfeder mit einer vom Innendruck abhängig wirkenden,
mechanischen Blockiervorrichtung bekannt. Die Blockiervorrichtung
weist einen zwischen Zylinder und Kolbenstange wirksamen Klemmkörper auf.
Der Kolben umfasst zur Bildung der Blockiervorrichtung einen Druckgasraum,
der von einem Ringkolben und einem Kolbenzylinder gebildet ist,
die gegeneinander verschiebbar und mittels einer Dichtung abgedichtet
sind, während
die Kolbenstange mittels Dichtungen abgedichtet durch den Kolben
geführt
ist und dessen Ringkolben und Kolbenzylinder auf der Kolbenstange
verschiebbar sind und der Kolben über Federelemente an fest mit
der Kolbenstange verbundenen Anschlagkörpern abgestützt ist,
wobei ein mit der Innenwand des Zylinders zusammenwirkender Klemmkörper zwischengeschaltet
ist
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Die
DE 36 17 726 C2 zeigt
eine Gasfeder mit einer verformbaren Kammer, deren Innenraum über ein
Klappenventil mit den beiden Arbeitskammern der Gasfeder verbindbar
ist. Das Klappenventil ist geöffnet,
wenn der Druck in einer den Arbeitskammern größer ist als ein vorgegebener
Druckwert in der verformbaren Kammer. Das Klappenventil wird geschlossen,
wenn ein Druckabfall in den Arbeitskammern auftritt. Durch die dann
zwischen den Arbeitskammern der Gasfeder und der verformbaren Kammer
vorhandene Druckdifferenz wird die Wandung der verformbaren Kammer
entweder gegen die Kolbenstange oder die Innenwand der Arbeitskammern gedrängt, wodurch
die Kolbenstange bzw. der Kolben blockiert wird.
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Der
Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Gasfeder der eingangs
genannten Art zu schaffen, die eine bei einem Gasdruckabfall wirksam
werdende mechanische Ausfallsicherung bereitstellt und einen einfachen
Aufbau aufweist.
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Diese
Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch
gelöst,
dass ein erstes Sicherungselement und ein zweites Sicherungselement
die mechanische Blockiervorrichtung bilden, wobei am Kolben ein
Ausdehnungselement angeordnet ist, das sich bei zu niedrigem Druck
innerhalb des Zylinders ausdehnt und das zweite Sicherungselement
direkt oder indirekt in Anlage mit der Zylinderinnenwand bringt
und das Ausdehnungselement einen gasdichten Metallfaltenbalg umfasst.
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In
weiterer Ausgestaltung stützt
sich der Metallfaltenbalg an der dem Kolben gegenüberliegenden
Seite an einem konusförmigen
Keilelement ab.
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Dabei
bilden der Metallfaltenbalg und das Keilelement das erste Sicherungselement.
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In
weiterer Ausgestaltung erstreckt sich wenigstens ein Klemmelement
von dem Kolben in die erste Arbeitskammer.
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Jedes
Klemmelement weist an seinem dem Kolben abgewandten Ende einen der
Mittellängsachse
zugewandten Vorsprung auf, der sich zum Kolben hin verjüngt.
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Bei
einer alternativen Ausführungsform
sind die Stirnseiten des Metallfaltenbalges becherförmig ausgebildet.
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In
weiterer Ausgestaltung ist innerhalb des Metallfaltenbalges ein
Federelement in Form einer Schraubendruckfeder angeordnet, die sich
an beiden Stirnseiten des Metallfaltenbalges ausgebildeten Anlageelementen
abstützt
und in Axialrichtung den Metallfaltenbalg mit einer zusätzlichen
Kraft beaufschlagt.
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Von
dem Kolben erstrecken sich wenigstens zwei Stützarme in axialer Richtung
in die zweite Arbeitskammer.
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Bei
einer alternativen Ausführungsform
ist der Metallfaltenbalg quer zur Mittellängsachse angeordnet ist.
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In
weiterer Ausgestaltung ist an den beiden der Zylinderinnenwand zugewandten
Stirnseiten des Metallfaltenbalges jeweils ein Klemmelement angeordnet.
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Um
den Metallfaltenbalg in axialer Richtung zu fixieren, ist an den
freien Enden der Stützarme eine
Scheibe angeordnet.
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Ausführungsbeispiele
der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und werden im Folgenden näher beschrieben.
Es zeigen:
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1 einen
Längsschnitt
einer erfindungsgemäßen Gasfeder
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2 einen
Längsschnitt
einer zweiten erfindungsgemäßen Gasfeder
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3 einen
Längsschnitt
einer weiteren erfindungsgemäßen Gasfeder
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4 einen
Querschnitt durch die in 3 dargestellte Gasfeder
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In
der 1 ist ein Kolben-Zylinderaggregat 1 in
Form einer Gasfeder dargestellt, die einen Zylinder 2 mit
einem geschlossenen ersten Ende 3 und einem dem geschlossenen
Ende 3 gegenüberliegenden
zweiten Ende 4 umfasst. Durch das zweite Ende 4 ist
eine Kolbenstange 5 mittels einer Dichtungs- und Führungseinrichtung 6 konzentrisch
zu einer Mittellängsachse
A des Kolben-Zylinderaggregats 1 aus dem Zylinder 2 abgedichtet
herausgeführt.
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Am
geschlossenen Ende 3 des Zylinders 2 ist üblicherweise
ein hier nicht gezeigtes Anschlusselement in Form einer Kugelpfanne
oder eines Gelenkauges und an dem sich außerhalb des Zylinders 2 befindlichen
Ende der Kolbenstange 5 ein weiteres nicht gezeigtes Anschlusselement
angeordnet, mit denen das Kolben-Zylinderaggregat 1 zwischen
zwei relativ zueinander bewegbaren Teilen, beispielsweise eine Klappe
und eine Karosserie eines Kraftfahrzeugs, befestigt wird.
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An
dem im Zylinder 2 liegenden Ende der Kolbenstange 5 ist
ein Kolben 7 angeordnet, der den Zylinder 2 in
eine erste Arbeitskammer 8 und eine zweite Arbeitskammer 9,
durch die sich die Kolbenstange 5 erstreckt, teilt. Damit
das im Zylinder 2 befindliche, unter Druck stehende Gas
von einer Arbeitskammer in die andere strömen kann, können bei Gasfedern als bekannt
vorausgesetzte und hier nicht gezeigte Überströmeinrichtungen, beispielsweise eine
sich in axialer Richtung erstreckende Nut im Zylinder 2 oder
ein unterströmbarer
Kolbenring vorgesehen sein. Der in den 1 bis 3 dargestellte Kolbenring
ist als ein einfacher O-Ring 7a dargestellt.
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Von
dem Kolben 7 erstreckt sich ein Ausdehnungselement 10 in
Form eines gasdichten Metallfaltenbalges 11 in die erste
Arbeitskammer 8. An der dem Kolben 7 gegenüberliegenden
Seite stützt
sich der Metallfaltenbalg 11 an einem konusförmigen Keilelement 12 ab.
Der Metallfaltenbalg 11 weist eine definierte Vorspannung
auf und wird während
der Füllung
der Gasfeder komprimiert. Auf diese Weise wird der gekapselte Metallfaltenbalg 11 auf
ein definiertes Längenmaß verkleinert.
Der Metallfaltenbalg 11 und das Keilelement 12 bilden
zusammen ein erstes Sicherungselement 13.
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Von
dem Kolben 7 erstrecken sich ferner vorzugsweise zwei fingerförmige, ein
zweites Sicherungselement 14 bildende, Klemmelemente 15 in
die erste Arbeitskammer 8. Die Klemmelemente 15 weisen
an ihren dem Kolben 7 abgewandten Enden jeweils einen der
Mittellängsachse
A zugewandten Vorsprung 16 auf, der sich zum Kolben 7 hin
verjüngt, so
dass eine Schrägfläche 17 entsteht,
die mit dem ersten Sicherungselement 13 in Wirkverbindung steht.
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Bei
Gasverlust dehnt sich der Metallfaltenbalg 11 aus, wobei
das durch den Metallfaltenbalg 11 und das mit einem Außenkonus
versehenen Keilelement 12 gebildete erste Sicherungselement 13 durch die
Ausdehnungskraft des Metallfaltenbalgs 11 gegen die Schrägflächen 17 der
Klemmelemente 15 verschoben wird und die Klemmelemente 15 radial gegen
die Zylinderinnenwand 18 bewegt werden, so dass eine drastische
Reibungserhöhung
und somit eine Blockierung des Kolbens 7 und somit der
Kolbenstange 5 erfolgt.
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Bei
der in der 2 gezeigten Ausführungsform
sind die Stirnseiten des Metallfaltenbalges 11 becherförmig ausgebildet.
Auf die mit dem Kolben 7 gasdicht verbundene Fläche A1 wirkt nicht der in der Gasfeder wirksame
Druck, so dass ein Kraftvektor auf den Metallfaltenbalg 11 besteht,
der in Richtung des Kolbens 7 wirkt und den Metallfaltenbalg 11 bei Druckerhöhung zusammendrückt. Die
Wahl der Größe der Fläche A1 bestimmt neben den materialabhängigen Eigenschaften
des Metallfaltenbalges 11 dessen Kompression in Abhängigkeit
vom Druck.
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Innerhalb
des Metallfaltenbalgs 11 ist ein Federelement in Form einer
Schraubendruckfeder 19 angeordnet, die sich an beiden Stirnseiten
des Metallfaltenbalges 11 ausgebildeten Anlageelementen 20 abstützt und
in Axialrichtung den Metallfaltenbalg 11 mit einer zusätzlichen
Kraft beaufschlagt.
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Eine
Verminderung des Druckes innerhalb des Zylinders 2 führt zu einer
Dehnung in Längsrichtung
des Metallfaltenbalgs 10 und folglich zu einer Axialbewegung
des Keilelements 12 in Richtung erster Arbeitsraum 8.
Dadurch werden die Klemmelemente 15 radial gegen die Zylinderinnenwand 18 bewegt
und eine Blockierung des Kolbens 7 und somit der Kolbenstange 5 bewirkt.
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Die 3 und 4 zeigen
eine weitere Ausführungsform
der Erfindung. Von dem Kolben 7 erstrecken sich zwei Stützarme 21 in
axialer Richtung in die erste Arbeitskammer 8. Der Metallfaltenbalg 11 ist
quer zur Mittellängsachse
A angeordnet. An den beiden der Zylinderinnenwand 18 zugewandten Stirnseiten
des Metallfaltenbalges 11 ist jeweils ein Klemmelement 15' angeordnet.
An den freien Enden der Stützarme 21 ist
eine Scheibe 22 angeordnet, mit welcher der Metallfaltenbalg 10 in
axialer Richtung fixiert ist.
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Durch
die Anordnung des Metallfaltenbalgs 11 quer zur Mittellängsachse
A wird bei Gasverlust eine Ausdehnung des Metallfaltenbalges 10 unter Kraftwirkung
erreicht. Bei einem kritischen Gasdruck wird eine definierte Normalkraft
senkrecht auf die Zylinderinnenwand 18 erzielt. Durch die
Ausbildung von Klemmelementen 15', die zusätzlich auch mit Reibbelägen versehen
sein können,
in halbzylindrischer Form mit ausreichend hohem Reibungskoeffizienten wird
eine genügend
große
Reibungskraft realisiert, um ein Blockieren des Kolbens zu erzielen.
Durch eine erhöhte äußere Betätigungskraft
ist die Blockierkraft jedoch überwindbar,
so dass beispielsweise die Heckklappe eines Kraftfahrzeugs zwecks
Weiterfahrt zur Werkstatt geschlossen werden kann.
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- 1
- Kolben-Zylinderaggregat
- 2
- Zylinder
- 3
- erstes
Ende
- 4
- zweites
Ende
- 5
- Kolbenstange
- 6
- Dichtungs-
und Führungseinrichtung
- 7
- Kolben
- 7a
- O-Ring
- 8
- erste
Arbeitskammer
- 9
- zweite
Arbeitskammer
- 10
- Ausdehnungselement
- 11
- Metallfaltenbalg
- 12
- Keilelement
- 13
- erstes
Sicherungselement
- 14
- zweites
Sicherungselement
- 15
- Klemmelement
- 15'
- Klemmelement
- 16
- Vorsprung
- 17
- Schrägfläche
- 18
- Zylinderinnenwand
- 19
- Schraubendruckfeder
- 20
- Anlageelement
- 21
- Stützarm
- 22
- Scheibe
- A
- Mittellängsachse
- A1
- Fläche