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Die Erfindung bezieht sich auf eine Objektträgersäule mit einer Gasfeder, die ein beidseitig geschlossenes Führungsrohr aufweist, dessen mit einem Druckgas oder Druckgas-/Ölgemisch gefüllter Innenraum von einem verschiebbaren ersten Kolben in eine erste Arbeitskammer und eine zweite Arbeitskammer unterteilt ist, mit einer an dem ersten Kolben mit ihrem einen Ende fest angeordneten Kolbenstange, die durch die zweite Arbeitskammer hindurch und abgedichtet nach außen geführt ist, mit einer manuell betätigbaren Ventileinrichtung, durch die die erste Arbeitskammer mit der zweiten Arbeitskammer den ersten Kolben umgehend verbindbar ist, mit einem an dem ersten Kolben angeordneten Zylinder, in dessen koaxialem Zylinderraum ein an der Kolbenstange angeordneter zweiter Kolben in Längserstreckungsrichtung der Kolbenstange bewegbar angeordnet ist.
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Derartige Objektträgersäulen werden insbesondere als Stuhlsäulen verwandt.
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Durch Öffnen des Ventildurchgangs der Ventileinheit ist die Länge der Objektträgersäule verstellbar.
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Durch das Gaspolster in den Arbeitskammern und die Kompressiblität dieser Gaspolster weist die Objektträgersäule bei geschlossenem Ventildurchgang eine Federwirkung auf.
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Die Federwirkung wird aber um so kleiner, je weiter die Kolbenstange in das Führungsrohr eingeschoben ist, da dann das Gaspolster zwischen dem Kolben und der Ventileinheit klein ist.
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Insbesondere bei einer großen Verstellbarkeit des Kolbens in dem Führungsrohr ist die Federwirkung über den Verstellweg gesehen stark unterschiedlich.
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Aus der
DE 25 42 182 A1 ist eine Objektträgersäule mit einer Gasfeder bekannt, die ein beidseitig geschlossenes Führungsrohr aufweist, dessen mit einem Druckgas gefüllter Innenraum von einem verschiebbaren ersten Kolben in eine erste Arbeitskammer und eine zweite Arbeitskammer unterteilt ist. Eine Kolbenstange ist durch die zweite Arbeitskammer hindurch und abgedichtet nach außen geführt. Durch eine Ventileinrichtung ist die erste Arbeitskammer mit der zweiten Arbeitskammer den ersten Kolben umgehend verbindbar. An dem ersten Kolben ist ein Zylinder angeordnet, in dessen koaxialem Zylinderraum ein an der Kolbenstange angeordneter zweiter Kolben in Längserstreckungsrichtung der Kolbenstange bewegbar angeordnet ist, wobei der mit Fluid gefüllte Zylinderraum über eine Drossel mit einem Speicherraum verbunden ist.
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Aufgabe der Erfindung ist es eine Objektträgersäule der eingangs genannten Art zu schaffen, bei der bei einfachem Aufbau der Objektträgersäule das Einfederungsverhalten unabhängig von dem Grad des Einschubs von erstem Kolben und Kolbenstange in das Führungsrohr weitgehend gleichmäßig ist.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der mit einem Fluid gefüllte Zylinderraum über eine Drossel mit einem Speicherraum verbunden ist.
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Bei einer Belastung der Objektträgersäule wird dabei die Einschubbewegung des Kolbens in das Führungsrohr durch zwei sich addierende Maßnahmen gedämpft.
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Zum einen wirkt das Gas in der ersten Arbeitskammer als dämpfende Feder, deren Federkraft abhängig von der eingesetzten Einschubtiefe des Kolbens ist.
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Zum anderen erfolgt eine Dämpfung der Einschubbewegung durch die Verdrängung des Fluids über die Drossel aus dem Zylinderraum in den Speicherraum.
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Diese zweite Dämpfung ist unabhängig von der eingestellten Einschubtiefe des Kolbens und somit weitgehend gleichmäßig.
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Der zurückzulegende Weg des zweiten Kolbens in dem Zylinderraum und damit der Dämpfweg der zweiten Dämpfung bleibt immer konstant.
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Durch die Addition der beiden Dämpfungen weist die Gesamtdämpfung bei großer und bei geringer eingestellter Einschubtiefe des ersten Kolbens im Führungsrohr nur geringe Unterschiede zueinander auf.
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Die Integration des zweiten Zylinderraums und des zweiten Kolbens in dem ersten Kolben führt zu einer geringen Baugröße und damit zu einem geringen Bauraumbedarf.
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Ist der Speicherraum über ein Ventil mit dem Zylinderraum verbindbar, das eine Verbindung von dem Zylinderraum zum Speicherraum sperrt, so kann nach einem Entlasten der Objektträgersäule ein zumindest weitgehend ungedrosseltes Zurückströmen des Fluids vom Speicherraum in den Zylinderraum erfolgen.
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Ein hartes Anschlagen des ersten Kolbens an dem zweiten Kolben am Ende von dessen Dämpfungshub wird dadurch vermieden, daß in dem Zylinderraum zwischen dem ersten Kolben und dem zweiten Kolben eine Druckfeder angeordnet ist, wobei die Druckfeder zwischen dem ersten Kolben und dem zweiten Kolben eine vorgespannte Schraubendruckfeder oder ein an dem ersten Kolben abgestütztes Elastomerelement sein kann.
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Das Fluid im Zylinderraum kann eine Flüssigkeit sein.
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Ist das Fluid im Zylinderraum aber ein Druckgas, so wird kein separater Speicherraum benötigt.
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Der Speicherraum kann Bauteile und Bauraum sparend in Doppelfunktion von der zweiten Arbeitskammer gebildet sein.
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Da die Wirkfläche des zweiten Kolbens auf der dem ersten Kolben zugewandten Seite um den Kolbenstangenquerschnitt größer ist als auf der dem ersten Kolben abgewandten Seite des zweiten Kolbens, wird der zweite Kolben nach einer Entlastung der Objektträgersäule selbsttätig wieder in seine dem ersten Kolben entfernte Ausgangsstellung bewegt, ohne daß dazu irgendwelche Rückstellelemente benötigt werden.
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Das Ventil ist vorzugsweise ein Rückschlagventil, das in einer Verbindung zwischen dem Zylinderraum und der dem Zylinderraum abgewandten und mit der zweiten Arbeitskammer verbundenen Seite des Zylinders angeordnet ist.
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Dabei kann das Rückschlagventil Bauraum sparend in dem zweiten Kolben angeordnet sein.
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Ein einfach aufgebautes Ventil mit großem Ventildurchgang wird dadurch erreicht, daß der zweite Kolben eine radial umlaufende Ringnut aufweist, in der eine Ringdichtung geringerer axialer Breite als der axialen Breite der Ringnut und größerem Innendurchmesser als dem Durchmesser am Grund der Ringnut angeordnet ist, die mit ihrer äußeren radial umlaufenden Ringfläche in dichtender Anlage an der Innenwand des Zylinderraums ist, wobei die dem Zylinderraum zugewandte Seitenwand ein oder mehrere Radialnuten oder ein oder mehrere axiale Durchlässe vom Bereich des Grundes der Ringnut zum Zylinderraum aufweist und wobei vorzugsweise der Außendurchmesser des zweiten Kolbens geringer als der Innendurchmesser des Zylinderraums ist.
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Die Drossel kann in einfacher Weise eine die Wand des Zylinders radial durchragende Drosselbohrung sein, die im axial dem ersten Kolben nahen Endbereich des Zylinderraums angeordnet ist.
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Die Drossel kann aber auch eine in der Innenwand des Zylinders sich im wesentlichen axial über die Länge des Zylinderraums erstreckende Nut sein.
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Durch Variation des Nutquerschnitts über den Hub des zweiten Kolbens kann über den Hub auch eine Variation der Dämpfung erfolgen.
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So ist es möglich, daß sich der Nutquerschnitt an dem dem ersten Kolben näheren Nutende sukzessive verringert und damit die Dämpfwirkung erhöht. Dies führt dazu, daß die Bewegung des zweiten Kolbens beim Annähern an den ersten Kolben ansteigend gedämpft wird.
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Eine weitere einfache Ausbildung der Drossel besteht darin, daß in der dem ersten Kolben entfernteren Seitenwand der Ringnut eine oder mehrere radiale Drosselnuten ausgebildet sind, die sich vom Bereich des Grundes der Ringnut bis zur Öffnung der Ringnut erstrecken.
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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 Objektträgersäule
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2 ein erstes Ausführungsbeispiel eines Ausschnitts einer Gasfeder der Objektträgersäule nach 1 im Längsschnitt
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3 ein zweites Ausführungsbeispiel eines Ausschnitts einer Gasfeder der Objektträgersäule nach 1 im Längsschnitt
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4 ein drittes Ausführungsbeispiel eines Ausschnitts einer Gasfeder der Objektträgersäule nach 1 im Längsschnitt
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5 eine Stirnansicht eines Führungskörpers der Gasfeder nach den 3 und 4
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6 einen Längsschnitt des Führungskörpers nach 5
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7 einen Längsschnitt einer Ventileinrichtung der Objektträgersäule nach 1.
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Die dargestellte Objektträgersäule für einen Stuhl besitzt ein Standrohr 1, an dessen unteren Bereich reduzierten Durchmessers nicht dargestellte Stuhlfüße angeordnet werden können.
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An dem unteren Ende des Standrohres 1 ist ein Stützboden 2 fest eingesetzt, an dem das freie Ende einer Kolbenstange 3 einer Gasfeder 4, 4', 4'' um ihre Längsachse 5 drehbar axial abgestützt befestigt ist.
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Die Gasfeder 4, 4', 4'' besitzt einen Druckzylinder 6, der in einer in das obere Ende des Standrohres 1 eingesetzten Führungsbuchse 7 axial verschiebbar geführt ist und aus dem oberen Ende des Standrohres 1 herausragt. Das aus dem Standrohr 1 herausragende Ende des Druckzylinders 6 ist als Konus 8 zur Aufnahme eines nicht dargestellten Sitzträgers ausgebildet.
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Koaxial innerhalb des Druckzylinders 6 ist ein mit einem Druckgas gefülltes Führungsrohr 9 derart fest angeordnet, daß zwischen Druckzylinder 6 und Führungsrohr 9 ein Ringspalt 10 gebildet ist.
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Der Ringspalt 10 ist an dem kolbenstangenaustrittseitigen Ende der Gasfeder 4, 4', 4'' mit dem Innenraum des Führungsrohres 9 verbunden.
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Die Kolbenstange 3 ist abgedichtet in das Führungsrohr 9 hineingeführt und trägt an ihrem in das Führungsrohr 9 ragenden Ende einen ersten Kolben 11, 11', 11'' der den Innenraum des Führungsrohres 9 in eine erste Arbeitskammer 12 und eine zweite Arbeitskammer 13 unterteilt und verschiebbar in dem Führungsrohr 9 geführt ist.
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Das obere Ende des Führungsrohres 9 ist von einer Verschlußwand 14 verschlossen.
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Von dem Ringspalt 10 führt in der Verschlußwand 14 eine Radialbohrung 15 zu einer in der Verschlußwand 14 angeordneten, als Absperrventil 16 ausgebildeten ersten Ventileinheit, durch die eine Bypassleitung von der ersten Arbeitskammer 12, über die Radialbohrung 15 und den Ringspalt 10 zur zweiten Arbeitskammer 13 herstellbar ist.
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Das Absperrventil 16 besitzt einen koaxial in einer Bohrung 17 der Verschlußwand 14 verschiebbaren Ventilschieber 18, der aus seiner Schließposition durch einen Betätigungsstößel 19 zur ersten Arbeitskammer 12 hin in seine Öffnungsposition beaufschlagbar ist.
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Der koaxial verschiebbar geführte Betätigungsstößel 19 ragt mit seinem dem Ventilschieber 18 entgegengesetzten Ende nach außen und ist entgegen der auf den Ventilschieber 18 axial wirkenden Druckkraft des Druckgases in der ersten Arbeitskammer 12 in Öffnungsrichtung manuell beaufschlagbar.
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Der Kolben 11, 11', 11'' weist an seiner zylindrischen Mantelfläche eine radial umlaufende Nut 20 auf, in der ein Dichtring 21 eingesetzt ist, der mit seinem radial aus der Nut 20 herausragenden Bereich im dichtender Anlage an der Innenwand des Führungsrohres 9 ist.
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An der der Kolbenstange 3 zugewandten Seite des Kolbens 11, 11', 11'' ist ein Zylinder 22 geringeren Außendurchmessers als dem Innendurchmesser des Führungsrohres 9 mit einem koaxialen Zylinderraum 23 dicht befestigt.
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In dem Zylinderraum 23 ist ein zweiter Kolben 24 axial verschiebbar angeordnet, der an dem in die Gasfeder 4, 4', 4'' ragenden Ende der Kolbenstange 3 befestigt ist.
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Der zweite Kolben 24 unterteilt den Zylinderraum 23 in einen dem ersten Kolben 11, 11', 11'' zugewandten ersten Arbeitsraum 25 und einen dem ersten Kolben 11, 11', 11'' abgewandten zweiten Arbeitsraum 26.
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An dem dem ersten Kolben 11, 11', 11'' abgewandten Ende des Zylinders 22 ist ein ringartiger Führungskörper 27 angeordnet, der einen radial hervorstehenden Flansch 28 aufweist, mit dem er an der Innenwand des Führungsrohres 9 axial verschiebbar geführt ist.
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Über Verbindungsnuten 29 an der radial umlaufenden Mantelfläche des Flansches 28 ist der Außenbereich des Zylinders 22 mit der zweiten Arbeitskammer 13 verbunden. Der Flansch 28 weist eine Koaxialbohrung 30 auf, durch die die Kolbenstange 3 mit Spiel hindurchgeführt ist.
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Über Axialnuten 31 in der Wandung der Koaxialbohrung 30 ist der zweite Arbeitsraum 26 permanent mit der zweiten Arbeitskammer 13 verbunden.
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Der zweite Kolben 24 weist eine radial umlaufende Ringnut 32 auf, in der eine Ringdichtung 33 geringerer axialer Breite als der Breite der Ringnut 32 angeordnet ist.
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Der Innendurchmesser der Ringdichtung 33 ist größer als der Durchmesser der Ringnut 32 an deren Grund, so daß die Ringdichtung 33 unterströmbar ist.
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Mit ihrer äußeren radial umlaufenden Ringfläche ist die Ringdichtung 33 in dichtender Anlage an der Innenwand des Zylinderraums 32.
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Wie in 4 zu sehen ist, ist der Zylinderraum 23 durch mehrere axiale Durchlässe 34 vom Bereich des Grundes der Ringnut 32 zum Zylinderraum 23 mit der Ringnut 32 verbunden.
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In 2 erstreckt sich axial im wesentlichen über die Länge des Zylinderraums 23 eine eine Drossel bildende Nut 35, die in ihrem dem ersten Kolben 11 näheren Endbereich einen sukzessive sich reduzierenden Querschnitt besitzt.
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In 3 ist im axial dem ersten Kolben 11' nahen Endbereich des Zylinderraums 23 eine radial durchgehende Drosselbohrung 36 in Zylinder 22 ausgebildet, die den Zylinderraum 23 mit dem den Zylinder 22 umschließenden und mit der zweiten Arbeitskammer 13 verbundenen Ringraum 37 verbindet.
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In 4 ist in der dem ersten Kolben 11'' entfernteren Seitenwand der Ringnut 32 eine radiale Drosselnut 38 ausgebildet, die sich vom Bereich des Grundes der Ringnut 32 bis zur Öffnung der Ringnut 32 erstreckt.
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In den 2 und 4 ist zur Dämpfung der Einschubbewegung des zweiten Kolbens 24 in seinem Hubendbereich in dem Zylinderraum 23 ein ringförmiges, an dem ersten Kolben 11, 11'' anliegendes Elastomerelement 39 angeordnet.
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Bei dem Ausführungsbeispiel der 3 ist zu dem gleichen Zweck in dem Zylinderraum zwischen dem ersten Kolben 11' und dem zweiten Kolben 24 eine Schraubendruckfeder 40 angeordnet.
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Der in den 2 und 4 dargestellte Kolben 11, 11'' besteht aus einem Block mit einer in die erste Arbeitskammer 12 mündenden zentrischen Grundbohrung 41, in die bei eingefahrenem zweiten Kolben 24 der Ventilschieber 18 des Absperrventils 16 eintauchen kann.
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In 3 ist der erste Kolben 12 als Sandwichbauteil ausgebildet, das durch einen zentrischen Niet des dem Zylinderraum 23 zugewandten Endbauteils des ersten Kolbens 11' zusammengehalten wird.
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Setzt sich eine Person auf den Stuhl, so wird diese Belastung durch die Kompressibilität des Gases in den Arbeitskammern 12 und 13 der Gasfeder 4, 4', 4'' gefedert, wobei die Kolbenstange 3 mit dem Kolben 11, 11', 11'' etwas in das Führungsrohr 9 einfährt.
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Durch diese Belastung fährt aber auch der zweite Kolben 24 aus seiner unteren Position in seine dem ersten Kolben 11, 11', 11'' nähere obere Position, wobei durch die sich in ihrer unteren Position befindliche Ringdichtung 33 eine Verbindung des Zylinderraums 23 mit dem zweiten Arbeitsraum 26 und der zweiten Arbeitskammer 13 abgesperrt wird.
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Nur über die Nut 35 oder die Drosselbohrung 36 oder die Drosselnut 38 kann das dem Zylinderraum 23 befindliche Gas zur zweiten Arbeitskammer strömen, so daß diese Einschubbewegung des zweiten Kolbens 24 in den Arbeitsraum 23 gedämpft erfolgt.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Standrohr
- 2
- Stützboden
- 3
- Kolbenstange
- 4
- Gasfeder
- 4'
- Gasfeder
- 4''
- Gasfeder
- 5
- Längsachse
- 6
- Druckzylinder
- 7
- Führungsbuchse
- 8
- Konus
- 9
- Führungsrohr
- 10
- Ringspalt
- 11
- erster Kolben
- 11'
- erster Kolben
- 11''
- erster Kolben
- 12
- erste Arbeitskammer
- 13
- zweite Arbeitskammer
- 14
- Verschlußwand
- 15
- Radialbohrung
- 16
- Absperrventil
- 17
- Bohrung
- 18
- Ventilschieber
- 19
- Betätigungsstößel
- 20
- Nut
- 21
- Dichtring
- 22
- Zylinder
- 23
- Zylinderraum
- 24
- zweiter Kolben
- 25
- erster Arbeitsraum
- 26
- zweiter Arbeitsraum
- 27
- Führungskörper
- 28
- Flansch
- 29
- Verbindungsnuten
- 30
- Koaxialbohrung
- 31
- Axialnuten
- 32
- Ringnut
- 33
- Ringdichtung
- 34
- Durchlässe
- 35
- Nut
- 36
- Drosselbohrung
- 37
- Ringraum
- 38
- Drosselnut
- 39
- Elastomerelement
- 40
- Schraubendruckfeder
- 41
- Grundbohrung
