DE102014105025A1

DE102014105025A1 - Gasfederanordnung

Info

Publication number: DE102014105025A1
Application number: DE102014105025.8A
Authority: DE
Inventors: Ulrich Probst
Original assignee: Stabilus GmbH
Current assignee: Stabilus GmbH
Priority date: 2014-04-09
Filing date: 2014-04-09
Publication date: 2015-10-15
Anticipated expiration: 2034-04-10
Also published as: DE102014105025B4

Abstract

Die Erfindung bezieht sich auf eine Gasfederanordnung mit einer Gasfeder 5, die einen Zylinder 6 aufweist, dessen Innenraum durch einen verschiebbaren Kolben 11 in eine erste Arbeitskammer 9 und eine zweite Arbeitskammer 10 unterteilt und an ihrem ersten Ende durch einen Boden 7 geschlossen ist. Dabei ist die erste Arbeitskammer 9 über ein Ventil 12 mit der zweiten Arbeitskammer 10 verbindbar. Mit einer einseitig am Kolben 11 angeordneten Kolbenstange 14, die durch die zweite Arbeitskammer 10 hindurch und durch einem Verschluß 8 am zweiten Ende des Zylinders 6 abgedichtet nach außen geführt ist. Mit einem Zusatzfederelement, das den Zylinder 6 in Ausschubrichtung der Kolbenstange 14 beaufschlagt und zum einen an dem Zylinder 6 und zum anderen an einem Abstützteil 3 axial abgestützt ist, das um einen bestimmten Federweg von dem Zylinder 6 axial wegbewegbar ist. Dabei ist der Zylinder 6 durch das Zusatzfederelement von dem Abstützteil 3 axial wegbewegbar kraftbeaufschlagt. Das Zusatzfederelement ist an dem Boden 7 des Zylinders 6 abgestützt und das Ventil 12 ist ab Beaufschlagung mit einer bestimmten Öffnungskraft in Öffnungsrichtung öffenbar, wobei die Federkraft des zumindest weitgehend entspannten Zusatzfederelements geringer ist als die bestimmte Öffnungskraft des Ventils 12 und die Federkraft des zumindest weitgehend gespannten Zusatzfederelements die bestimmte Öffnungskraft des Ventils 12 überschreitet.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Gasfederanordnung mit einer Gasfeder, die einen Zylinder aufweist, dessen Innenraum durch einen verschiebbaren Kolben in eine erste Arbeitskammer und eine zweite Arbeitskammer unterteilt und an ihrem ersten Ende durch einen Boden geschlossen ist, wobei die erste Arbeitskammer über ein Ventil mit der zweiten Arbeitskammer verbindbar ist, mit einer einseitig am Kolben angeordneten Kolbenstange, die durch die zweite Arbeitskammer hindurch und durch einem Verschluß am zweiten Ende des Zylinders abgedichtet nach außen geführt ist, mit einem Zusatzfederelement, das den Zylinder in Ausschubrichtung der Kolbenstange beaufschlagt und zum einen an dem Zylinder und zum anderen an einem Abstützteil axial abgestützt ist, das um einen bestimmten Federweg von dem Zylinder axial wegbewegbar ist, wobei der Zylinder durch das Zusatzfederelement von dem Abstützteil axial wegbewegbar kraftbeaufschlagt ist.
Bei einer derartigen Gasfederanordnung ist es bekannt, daß in der eingefahrenen Position der Kolbenstange das Zusatzfederelement über das Abstützteil auf das freie Ende der Kolbenstange wirkt. Zum Ausfahren wird dadurch zu Beginn des Ausfahrhubes von dem Zusatzfederelement über das Abstützteil die Kolbenstange um den bestimmten Federweg der Zusatzfeder in Ausfahrrichtung bewegt, ehe nur noch der Differenzdruck der beiden Arbeitskammern den Kolben und damit die Kolbenstange weiter in Ausfahrrichtung bewegt. Damit erfolgt eine Kraftbeaufschlagung der Kolbenstange an zwei voneinander axial beabstandeten Stellen und eine Führung an drei voneinander axial beabstandeten Stellen, was zu einem Verklemmen der Kolbenstange bei herstellungstoleranzbedingten Koaxialabweichungen dieser drei Führungsstellen führt. Dies bedeutet, daß ein Teil der aufgebrachten Ausfahrkraft zum Überwinden dieser Klemmung benötigt wird und die Klemmung einen erhöhten Verschleiß und Leckage an der Durchführung der Kolbenstange durch den Verschluß des Zylinders bewirkt.
Aufgabe der Erfindung ist es daher eine Gasfederanordnung der eingangs genannten Art zu schaffen, die diese Nachteile vermeidet und mit möglichst geringem Kraftverlust ein Ausfahren der Kolbenstange bewirkt.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß das Zusatzfederelement an dem Boden des Zylinders abgestützt und das Ventil ab Beaufschlagung mit einer bestimmten Öffnungskraft in Öffnungsrichtung öffenbar ist, wobei die Federkraft des zumindest weitgehend entspannten Zusatzfederelements geringer ist als die bestimmte Öffnungskraft des Ventils und die Federkraft des zumindest weitgehend gespannten Zusatzfederelements die bestimmte Öffnungskraft des Ventils überschreitet.
Durch diese Ausbildung ist die Kolbenstange nur an zwei Stellen radial geführt, nämlich mit dem Kolben im Zylinder und an der Durchführung der Kolbenstange durch den Verschluß des Zylinders. Ein Klemmen der Kolbenstange an dem Verschluß des Zylinders und damit ein erhöhter Verschleiß und Leckage an dieser Stelle werden somit vermieden.
Durch die höhere Öffnungskraft des Ventils als die Federkraft des Zusatzfederelements wird bei der Einfahrbewegung der Kolbenstange diese zunächst zusammen mit dem Zylinder bewegt und dadurch das Zusatzfederelement komprimiert ehe nach Erreichen der eingefahrenen Endlage von Kolben und Kolbenstange der nun ansteigende Druck in der ersten Arbeitskammer das Ventil öffnet und ein Überströmen von der ersten in die zweite Arbeitskammer sowie damit ein Einfahren der Kolbenstange in den Zylinder ermöglicht.
Sind an dem Boden des Zylinders und an dem diesem Boden gegenüberliegenden Abstützteil Mittel zu einer gegenseitigen Verriegelung zwischen Zylinder und Abstützteil bei zumindest annähernd vollständig eingefahrener Position des Kolbens angeordnet, wobei die Verriegelung durch eine Relativzueinanderbewegung von Kolben und Abstützteil öffenbar ist, so sind Zylinder und Abstützteil nach dem Komprimieren des Zusatzfederelements so lange miteinander verriegelt, bis auch Kolben und Kolbenstange ihre eingefahrene Endposition erreicht haben. Ist diese erreicht, so wird diese Verriegelung wieder gelöst. Damit kann das Zusatzfederelement nur dann eine Ausfahrbewegung unterstützen, wenn diese Ausfahrbewegung aus der eingefahrenen Endposition von Kolben und Kolbenstange heraus erfolgt.
Eine einfach funktionierende Arbeitsweise wird dabei damit erreicht, daß die Mittel zu gegenseitigen Verriegelung durch eine erste axiale Relativbewegung von Zylinder und Abstützteil zueinander verriegelbar und durch eine darauf folgende zweite axial Relativbewegung von Zylinder und Abstützteil zueinander entriegelbar sind.
Ist an der dem Boden des Zylinders zugewandten Seite des Kolbens ein axial hervorstehender Anschlag angeordnet, dem zumindest annähernd koaxial gegenüberliegend am Boden des Zylinders ein axial hervorstehender Gegenanschlag angeordnet ist, so definiert das Anschlagen des Anschlags an dem Gegenanschlag das Erreichen der eingefahrenen Endposition von Kolben und Kolbenstange. Gleichzeitig wird ein Anschlagen des Kolbens unmittelbar an dem Boden des Zylinders und damit eine mögliche Beschädigungen an im Kolben ausgebildeten Verbindungen zwischen erster und zweiter Arbeitskammer vermieden.
In einfacher Ausbildung ist das die erste Arbeitskammer mit der zweiten Arbeitskammer verbindende Ventil ein federbelastetes Rückschlagventil, wobei die Federbelastung die bestimmte Öffnungskraft des Rückschlagventils bewirkt.
Ist in dem Kolben ein die zweite Arbeitskammer mit der ersten Arbeitskammer verbindendes zweites Ventil angeordnet, so kann bei einer Ausfahrbewegung von Kolben und Kolbenstange Gas von der zweiten Arbeitskammer in die erste Arbeitskammer strömen.
Das Zusatzfederelement kann jede geeignete Art von Feder sein. Eine einfache und kostengünstige Ausbildung besteht darin, daß das Zusatzfederelement eine Schraubendruckfeder ist.
Im Einfahrendbereich von Kolben und Kolbenstange steigen die zu überwindenden Einschubkräfte kurz vor Erreichen der Endlage stark an, was insbesondere von Nachteil ist, wenn die Einschubkräfte manuelle Einschubkräfte sind. Diese Einschubkräfte werden im Einfahrendbereich erheblich reduziert, wenn im Einfahrendbereich des Kolbens eine zumindest annähernd drosselfreie den Kolben umgehende Bypassverbindung zwischen der ersten Arbeitskammer und der zweiten Arbeitskammer besteht, die in einfacher Ausbildung eine Axialnut in der Innenwand des Zylinders sein kann.
Ist das Abstützteil an dem einen Ende eines den Zylinder mit radialem Abstand umschließenden Außenrohrs angeordnet, das an seinem anderen Ende eine zum Verschluß des Zylinders parallele Anschlagscheibe mit einer konzentrischen Durchführbohrung aufweist, durch die die Kolbenstange hindurchragt, so bildet das Außenrohr einen Schutz für die Gasfeder, das Zusatzfederelement und die Mittel zu einer gegenseitigen Verriegelung zwischen Zylinder und Abstützteil gegen Verschmutzung und Beschädigung von außen. Die Anschlagscheibe bildet dabei einen Anschlag, durch dessen Anschlagen an dem Verschluß des Zylinders der bestimmte Federweg des Zusatzfederelements definiert wird.
Dabei kann die Kolbenstange abgedichtet durch die Durchführbohrung hindurchgeführt sein um den Innenraum des Außenrohres nach außen abzudichten.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird im Folgenden näher beschrieben. Die einzige Figur der Zeichnung zeigt eine Gasfederanordnung in Ausfahrstellung im Längsschnitt.
Die dargestellte Gasfederanordnung weist einen zylindrischen Behälter 1 auf, der aus einem Außenrohr 2 besteht, das an seinem einen Ende durch ein plattenartiges Abstützteil 3 und an seinem anderen Ende durch eine Anschlagscheibe 4 verschlossen ist.
Im Innenraum des zylindrischen Behälters 1 ist eine Gasfeder 5 geringerer Länge als der inneren Länge des zylindrischen Behälters 1 angeordnet. Die Gasfeder weist einen Zylinder 6 auf, der an seinem unteren Ende durch einen Boden 7 verschlossen ist. Das obere Ende des Zylinders 6 ist durch einen Verschluß 8 verschlossen.
Der mit einem unter Druck stehenden Gas gefüllte Innenraum des Zylinders 6 ist durch einen axial im Zylinder 6 verschiebbaren Kolben 11 in eine erste Arbeitskammer 9 und eine zweite Arbeitskammer 10 unterteilt. Durch ein federbelastetes Rückschlagventil 12 im Kolben 11 ist die erste Arbeitskammer 9 mit der zweiten Arbeitskammer 10 verbindbar. Die zweite Arbeitskammer 10 ist durch ein einfaches Rückschlagventil 13 im Kolben 11 mit der ersten Arbeitskammer 9 verbindbar.
An dem Kolben 11 ist koaxial einseitig eine Kolbenstange 14 angeordnet, die durch die zweite Arbeitskammer 10 und ein Führungs- und Dichtelement 15 sowie eine Durchgangsbohrung 16 im Verschluß 8 nach außen geführt ist. Dabei durchragt sie eine konzentrische Durchführbohrung 17 in der Anschlagscheibe 4 und ein zweites Führungs- und Dichtelement 18 an der Außenseite der Anschlagscheibe 4.
An der dem Boden 7 des Zylinders 6 zugewandten Seite des Kolbens 11 ist ein koaxial hervorstehender Anschlag 19 angeordnet, dem ein am Boden 7 des Zylinders 6 angeordneter, in die zweite Arbeitskammer 10 ragender Gegenanschlag 20 koaxial gegenüberliegt. Der Gegenanschlag 20 weist an seiner freien Stirnseite eine kegelstumpfartige Kontur 21 auf, der eine Vertiefung 22 entsprechender Kontur an der freien Stirnseite des Anschlags 19 entspricht.
Im Einfahrendbereich des Kolbens 6 ist in der Innenwand des Zylinders 6 eine Axialnut 27 größerer Länge als der axialen Erstreckung des Kolbens 6 ausgebildet, die eine Bypassverbindung zwischen der ersten Arbeitskammer 9 und der zweiten Arbeitskammer 10 bildet, wenn sich der Kolben 6 in ihrem Bereich befindet.
Eine zweite Axialnut 28 ist im Ausfahrendbereich in der Innenwand des Zylinders 6 ausgebildet.
In dem Innenraum des zylindrischen Behälters 1 ist eine vorgespannte Schraubendruckfeder 23 angeordnet, die sich mit ihrem einen Ende an dem Abstützteil 3 abstützt und mit ihrem anderen Ende den Boden 7 des Zylinders 6 kraftbeaufschlagt.
Weiterhin sind an dem Boden 7 des Zylinders 6 und an dem diesem Boden 7 gegenüberliegenden Abstützteil 3 Mittel 24 zu einer gegenseitigen Verriegelung zwischen Zylinder 6 und Abstützteil 3 angeordnet, die bei weitgehend zum Abstützteil 3 bewegtem Zylinder 6 Zylinder 6 und Abstützteil 3 miteinander verriegeln und bei anschließender vollständiger Bewegung des Zylinders 6 zum Abstützteil 3 hin diese Verriegelung wieder lösen.
Symbolisch sind diese Mittel 24 durch einen Fanghaken 25 am Boden 7 des Zylinders 6 und einen Doppelfanghaken 26 am Abstützteil 3 dargestellt, die koaxial einander zugewandt und ineinander verhakbar und voneinander enthakbar sind.
Die Gasfederanordnung ist in weitgehend ausgefahrener Stellung der Kolbenstange 14 und von der Schraubendruckfeder 23 in Anlage an die Anschlagscheibe 4 des Behälters 1 bewegtem Zylinder 6 dargestellt. Wird nun die Kolbenstange 14 in Einfahrrichtung kraftbeaufschlagt, so bleibt zunächst das federbelastete Rückschlagventil 12 geschlossen, da seine zur Öffnung erforderliche Öffnungskraft größer ist als die Federkraft der in dieser Position entspannten Schraubendruckfeder 23. Es wird also mit der Kolbenstange 14 der gesamte Zylinder 6 zum Abstützteil 3 des Behälters 1 hin im Behälter 1 verschoben und dabei die Schraubendruckfeder 23 so weit komprimiert, daß die Mittel 24 zu einer Verriegelung von Zylinder 6 und Abstützteil 3 führen und die Federkraft der Schraubendruckfeder 23 die Öffnungskraft des federbelasteten Rückschlagventils 12 überschreitet.
Dadurch kann nun das federbelastete Rückschlagventil 23 öffnen und der Kolben 6 und die Kolbenstange 14 sich zum Boden 7 des Zylinders 6 hin verschieben.
Gelangt der Kolben 11 in den Bereich der Axialnut 27, so kann das Gas über die Axialnut 27 an dem Kolben 11 und dem federbelasteten Rückschlagventil 23 vorbei weitgehend ungedrosselt von der ersten Arbeitskammer 9 in die zweite Arbeitskammer 10 strömen, so daß die erforderliche Einschubkraft sich verringert.
Wird nun nach Anschlagen des Anschlags 19 an den Gegenanschlag 20 der Zylinder 6 bis in seine absolute Endstellung zum Abstützteil 3 hin verschoben, so wird die Verriegelung der Mittel 24 zu einer gegenseitigen Verriegelung zwischen Zylinder 6 und Abstützteil 3 wieder gelöst und die Gasfederanordnung ist wieder zum Ausfahren bereit.
Ist die Gasfederanordnung an einer Klappe insbesondere eines Kraftfahrzeugs zum Öffnen der Klappe angeordnet, so wird die Gasfederanordnung durch einen Verschluß der Klappe in ihrer zum Ausfahren bereiten Stellung gehalten. Soll die Klappe geöffnet werden, so wird der Verschluß geöffnet und die Klappe von der Gasfederanordnung in ihre Offenposition bewegt.
Bezugszeichenliste

1: zylindrischer Behälter
2: Außenrohr
3: Abstützteil
4: Anschlagscheibe
5: Gasfeder
6: Zylinder
7: Boden
8: Verschluß
9: erste Arbeitskammer
10: zweite Arbeitskammer
11: Kolben
12: federbelastetes Rückschlagventil
13: Rückschlagventil
14: Kolbenstange
15: Führungs- und Dichtelement
16: Durchgangsbohrung
17: Durchführbohrung
18: zweites Führungs- und Dichtelement
19: Anschlag
20: Gegenanschlag
21: Kontur
22: Vertiefung
23: Schraubendruckfeder
24: Mittel
25: Fanghaken
26: Doppelfanghaken
27: Axialnut
28: zweite Axialnut

Claims

Gasfederanordnung mit einer Gasfeder (5), die einen Zylinder (6) aufweist, dessen Innenraum durch einen verschiebbaren Kolben (11) in eine erste Arbeitskammer (9) und eine zweite Arbeitskammer (10) unterteilt und an ihrem ersten Ende durch einen Boden (7) geschlossen ist, wobei die erste Arbeitskammer (9) über ein Ventil (12) mit der zweiten Arbeitskammer (10) verbindbar ist, mit einer einseitig am Kolben (11) angeordneten Kolbenstange (14), die durch die zweite Arbeitskammer (10) hindurch und durch einem Verschluß (8) am zweiten Ende des Zylinders (6) abgedichtet nach außen geführt ist, mit einem Zusatzfederelement, das den Zylinder (6) in Ausschubrichtung der Kolbenstange (14) beaufschlagt und zum einen an dem Zylinder (6) und zum anderen an einem Abstützteil (3) axial abgestützt ist, das um einen bestimmten Federweg von dem Zylinder (6) axial wegbewegbar ist, wobei der Zylinder (6) durch das Zusatzfederelement von dem Abstützteil (3) axial wegbewegbar kraftbeaufschlagt ist, dadurch gekennzeichnet, daß das Zusatzfederelement an dem Boden (7) des Zylinders (6) abgestützt und das Ventil (12) ab Beaufschlagung mit einer bestimmten Öffnungskraft in Öffnungsrichtung öffenbar ist, wobei die Federkraft des zumindest weitgehend entspannten Zusatzfederelements geringer ist als die bestimmte Öffnungskraft des Ventils (12) und die Federkraft des zumindest weitgehend gespannten Zusatzfederelements die bestimmte Öffnungskraft des Ventils (12) überschreitet.
Gasfederanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß an dem Boden (7) des Zylinders (6) und an dem diesem Boden (6) axial gegenüberliegenden Abstützteil (3) Mittel (24) zu einer gegenseitigen Verriegelung zwischen Zylinder (6) und Abstützteil (3) bei zumindest annähernd vollständig eingefahrener Position des Kolbens (11) angeordnet sind, wobei die Verriegelung durch eine Relativzueinanderbewegung von Kolben (6) und Abstützteil (3) entriegelbar ist.
Gasfederanordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Mittel (24) zu gegenseitigen Verriegelung durch eine erste axiale Relativbewegung von Zylinder (6) und Abstützteil (3) zueinander verriegelbar und durch eine darauf folgende zweite axial Relativbewegung von Zylinder (6) und Abstützteil (3) zueinander entriegelbar sind.
Gasfederanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß an der dem Boden (7) des Zylinders (6) zugewandten Seite des Kolbens (11) ein axial hervorstehender Anschlag (19) angeordnet ist, dem zumindest annähernd koaxial gegenüberliegend am Boden (7) des Zylinders (6) ein axial hervorstehender Gegenanschlag (20) angeordnet ist.
Gasfederanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das die erste Arbeitskammer (9) mit der zweiten Arbeitskammer (10) verbindende Ventil ein federbelastetes Rückschlagventil (12) ist.
Gasfederanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß in dem Kolben (11) ein die zweite Arbeitskammer (10) mit der ersten Arbeitskammer (9) verbindendes zweites Ventil (13) angeordnet ist.
Gasfederanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Zusatzfederelement eine Schraubendruckfeder (23) ist.
Gasfederanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß im Einfahrendbereich des Kolbens (11) eine zumindest annähernd drosselfreie den Kolben (11) umgehende Bypassverbindung zwischen der ersten Arbeitskammer (9) und der zweiten Arbeitskammer (10) besteht.
Gasfederanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Abstützteil (3) an dem einen Ende eines den Zylinder (6) mit radialem Abstand umschließenden Außenrohrs (2) angeordnet ist, das an seinem anderen Ende eine zum Verschluß (8) des Zylinders (6) parallele Anschlagscheibe (4) mit einer konzentrischen Durchführbohrung (17) aufweist, durch die die Kolbenstange (14) hindurchragt.
Gasfederanordnung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Kolbenstange (14) abgedichtet durch die Durchführbohrung (17) hindurchgeführt ist.