DE102016100344A1

DE102016100344A1 - Druckventil für Gasfeder

Info

Publication number: DE102016100344A1
Application number: DE102016100344.1A
Authority: DE
Inventors: Joel Colombo; Michael P. Balogh
Original assignee: GM Global Technology Operations LLC
Current assignee: GM Global Technology Operations LLC
Priority date: 2015-01-12
Filing date: 2016-01-11
Publication date: 2016-07-14
Anticipated expiration: 2036-01-12
Also published as: US9593737B2; CN105782318B; US20160201754A1; CN105782318A; DE102016100344B4

Abstract

Eine Druckluftfederbeinbaugruppe umfasst eine Zylinderwand, die ein Innenvolumen definiert, das ein Arbeitsende und eine Druckerhöhungskammer benachbart dem Arbeitsende aufweist, wobei das Arbeitsende ein erstes Gasvolumen aufweist und die Druckerhöhungskammer ein zweites Gasvolumen aufweist, eine Kolbenbaugruppe, die zur Hubbewegung in dem Arbeitsende des Innenvolumens angeordnet ist, eine Kolbenstange mit einem proximalen Ende, das an dem Kolben angebracht ist, und einem distalen Ende, das von dem Innenvolumen nach außen vorragt, einer Temperatursteuerventil-Baugruppe, die in dem Innenvolumen angeordnet ist, das Arbeitsende von der Druckerhöhungskammer trennt und einen konstruierten Abschnitt aufweist, der derart ausgelegt ist, eine Fluidströmung zwischen dem Arbeitsende und der Druckerhöhungskammer zu verhindern, während das erste Gasvolumen in dem Arbeitsende vorhanden ist, und um eine Fluidströmung zwischen dem Arbeitsende und der Druckerhöhungskammer zuzulassen, sollte das Arbeitsende von dem ersten Gasvolumen evakuiert sein.

Description

GEBIET DER ERFINDUNG
Die vorliegende Erfindung betrifft temperaturkompensierte Gasfederbeine mit mehreren Kammern und insbesondere eine temperaturkompensierende Ventilbaugruppe mit einer Übertemperaturkompensation.
HINTERGRUND
Gasdruckfederbeine (Gasfedern) werden breit verwendet, um für Motorhauben, Kofferraumdeckel, Heckfenster und Heckklappen von Fahrzeugen entweder teilweise oder vollständig ein Gegengewicht bereitzustellen, um eine Öffnung derselben sowie ein Offenhalten derselben zu unterstützen. Die Kraftausgänge von Gasfedern können mit Umgebungstemperaturschwankungen beträchtlich variieren. Dies bedeutet, dass bei geringen Umgebungstemperaturen die Gasfeder eine Kraft erzeugt, die signifikant geringer als die Kraft sein kann, die bei höheren Umgebungstemperaturen erzeugt wird. Um diesen Effekt zu kompensieren, wird eine Baugruppe mit temperaturkompensierendem Ventil (TCV) in Druckluftfederbeinkörper eingebaut. Die TCV-Baugruppe trennt die Gaskammer der Gasfeder in zwei separate Druckkammern. Wenn das Ventil geschlossen ist, beispielsweise bei Temperaturen über 4 Grad C, funktioniert die Gasfeder nur unter Verwendung einer Hauptdruckkammer. Bei kalten Umgebungstemperaturen, beispielsweise bei Temperaturen unterhalb von 4 Grad C öffnet das Ventil, wodurch ermöglicht wird, dass die Gasfeder basierend auf dem Volumen des Gases in der Hauptdruckkammer und eines zusätzlichen Volumens arbeitet und eine Ausgangs- oder Hubkraft bereitstellt. Das zusätzliche Volumen ist in einer Sekundärdruckkammer enthalten.
In einigen Fällen, wie nach einem Schaden des Fahrzeugs nach einem Unfall, kann Gas in der Hauptdruckkammer von dem Druckluftfederbein aufgrund einer Leckage um die Hubstangendichtung entweichen. In Fällen, wenn die Temperaturen des Druckluftfederbeins erhöht sind, ist es erwünscht, den Gasdruck in der Sekundärdruckkammer freizugeben, um zu verhindern, dass dieser die TCV-Baugruppe aus ihrer aufgesetzten Position in dem Druckluftfederbeinkörper entfernt wird.
ZUSAMMENFASSUNG
Bei einer beispielhaften Ausführungsform umfasst eine Druckluftfederbeinbaugruppe eine Zylinderwand, die ein Innenvolumen definiert, das ein Arbeitsende sowie eine Druckerhöhungskammer benachbart dem Arbeitsende aufweist, wobei das Arbeitsende ein erstes Gasvolumen enthält und die Druckerhöhungskammer ein zweites Gasvolumen enthält, eine Kolbenbaugruppe, die zur Hubbewegung in dem Arbeitsende des Innenvolumens angeordnet ist, eine Kolbenstange mit einem proximalen Ende, das an dem Kolben angebracht ist, und einem distalen Ende, das aus dem Innenvolumen vorragt, einer Temperatursteuerventil-Baugruppe, die in dem Innenvolumen angeordnet ist, das Arbeitsende von der Druckerhöhungskammer trennt und einen konstruierten Abschnitt aufweist, der derart ausgelegt ist, eine Fluidströmung zwischen dem Arbeitsende und der Druckerhöhungskammer zu verhindern, während das erste Gasvolumen in dem Arbeitsende vorhanden ist, und um eine Fluidströmung zwischen dem Arbeitsende und der Druckerhöhungskammer zuzulassen, sollte das Arbeitsende von dem ersten Gasvolumen evakuiert sein.
Bei einer anderen beispielhaften Ausführungsform umfasst eine Druckluftfederbeinbaugruppe für eine Fahrzeughubtür eine Zylinder- und Kolbenbaugruppe, die in dem Zylinder zur Hubbewegung in einem Arbeitsende angeordnet ist. Der Kolben weist eine Kolbenstange auf, die an einem Ende des Kolbens angebracht ist und von dem Zylinder an einem zweiten Ende vorragt. Eine Temperatursteuerventil-Baugruppe trennt das Arbeitsende des Zylinders von einer benachbarten Druckerhöhungskammer und umfasst eine Abteilungswandbuchseneinheit, die innerhalb des Zylinders fixiert ist, um die Druckerhöhungskammer und das Arbeitsende zu definieren, und weist einen Körper, eine Kappe, eine Wand und einen konstruierten Abschnitt auf, der derart konfiguriert ist, eine Integrität beizubehalten, während druckbeaufschlagtes Gas in dem Arbeitsende und der Druckerhöhungskammer vorhanden ist, und um eine Fluidströmung zwischen der Druckerhöhungskammer und dem Arbeitsende zu ermöglichen, sollte das Arbeitsende von druckbeaufschlagtem Gas evakuiert sein.
Bei einer noch weiteren Ausführungsform umfasst eine Druckluftfederbeinbaugruppe für eine Fahrzeugtafel eine Zylinderwand, die ein Innenvolumen mit einem Arbeitsende und einer Druckerhöhungskammer benachbart dem Arbeitsende definiert, wobei das Arbeitsende ein erstes Gasvolumen aufweist und die Druckerhöhungskammer ein zweites Gasvolumen aufweist, eine Kolbenbaugruppe, die zur Hubbewegung in dem Arbeitsende des Innenvolumens angeordnet ist, eine Kolbenstange mit einem proximalen Ende, das an dem Kolben angebracht ist, und einem distalen Ende, das aus dem Innenvolumen vorragt, einer Temperatursteuerventil-Baugruppe, die in dem Innenvolumen angeordnet ist, das Arbeitsende von der Druckerhöhungskammer trennt und einen konstruierten Abschnitt aufweist, der derart konfiguriert ist, eine Fluidströmung zwischen dem Arbeitsende und der Druckerhöhungskammer zu verhindern, während das erste Gasvolumen in dem Arbeitsende vorhanden ist, und um eine Fluidströmung zwischen dem Arbeitsende und der Druckerhöhungskammer zuzulassen, sollte das Arbeitsende von dem ersten Gasvolumen evakuiert sein.
Die obigen Merkmale und Vorteile wie auch weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung werden leicht aus der folgenden detaillierten Beschreibung der Erfindung in Verbindung mit den begleitenden Zeichnungen offensichtlich.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
Andere Merkmale, Vorteile und Einzelheiten werden nur beispielhaft in der folgenden detaillierten Beschreibung von Ausführungsformen offensichtlich, wobei die detaillierte Beschreibung Bezug auf die Zeichnungen nimmt, in welchen:
1 eine Schnittdraufsicht eines Druckluftfederbeins gemäß Merkmalen der Erfindung ist;
2 eine Schnittansicht einer temperaturkompensierenden Ventilbaugruppe gemäß Merkmalen der Erfindung ist; und
3 eine andere Ausführungsform einer temperaturkompensierenden Ventilbaugruppe gemäß Merkmalen der Erfindung ist.
BESCHREIBUNG DER AUSFÜHRUNGSFORMEN
Die folgende Beschreibung ist lediglich beispielhafter Natur und nicht dazu bestimmt, die vorliegende Offenbarung, ihre Anwendung oder Gebräuche zu beschränken. Es sei zu verstehen, dass in den Zeichnungen entsprechende Bezugszeichen gleiche oder entsprechende Teile und Merkmale angeben. Der hier verwendete Begriff ”Fahrzeug” ist nicht nur auf ein Kraftfahrzeug, einen Lastwagen, einen Lieferwagen oder Geländewagen beschränkt, sondern umfasst jegliche selbst angetriebene oder gezogene Beförderungseinrichtung, die zum Transport einer Last geeignet ist. Die gezeigten Ausführungsformen sind auf Fahrzeugkomponenten anwendbar, jedoch ist das hier offenbarte System in beliebigen geeigneten Anwendungen verwendbar, bei denen ein Druckluftfederbein Anwendung findet (z. B. Transport-, Energie- und Luftfahrtanwendungen, Haushaltsanwendungen, Heimgeräte sowie insbesondere mit vielen anderen Fahrzeugkomponenten und -anwendungen).
Bezug nehmend auf 1 weist bei einer beispielhaften Ausführungsform eine Druckluftfederbeinbaugruppe 10 zur Verwendung bei der Unterstützung eines Öffnens und Offenhaltens einer Fahrzeugtafel einen Zylinder 20 auf, der eine Zylinderwand 78 besitzt, die ein Innenvolumen 25 definiert und deren Länge durch den Typ von Ausstattung bestimmt ist, mit dem die Federbeinbaugruppe 10 zu verwenden ist. Eine Kolbenbaugruppe 22 ist in dem Zylinder 20 zur Hubbewegung an einem ersten Arbeitsende 24 angeordnet. Das erste Arbeitsende 24 ist von der Kolbenbaugruppe 22 in zwei Fächer 26 und 28 getrennt, die mit einem ersten Gasvolumen (z. B. Luft, Stickstoff oder irgendeinem anderen Inertgas) unter Druck gefüllt sind. Die Kolbenbaugruppe 22 kann ein freipassender Kolben 30, ein Kolbenring 32 und eine Kolbenstange oder -schaft 34 sein, die/der an einem ersten proximalen Ende 36 an dem Kolben durch Schmieden oder Nieten bei 38 angebracht ist.
Der Kolbenschaft 34 ragt durch ein erstes Ende 40 des Zylinders 20 vor; das zweite Ende 42 davon ist geschlossen. Das zweite distale Ende 44 des Schaftes 34 weist ein Verbindungsglied 46, das starr daran befestigt ist, auf, und ein zweites Verbindungsglied 48 ist an dem zweiten Ende 42 des Zylinders 20 fixiert. Innerhalb des Zylinders 20 läuft der Kolbenschaft 34 durch eine große Dichtung 50 und Führungspackung 52. Das erste Ende 40 des Zylinders 20 ist um die Dichtung 50 und die Führungspackung gekrimpt, und ein innerer Gasdruck hilft, die Dichtung in der Position beizubehalten.
Das Konzept einer Temperaturkompensation betrifft die Verwendung einer Baugruppe 56 für ein Temperatursteuerventil (TCV), um ein erstes Arbeitsende 24 des Zylinders 20, in welchem der Kolben eine Hubbewegung ausführt, von einer benachbarten Druckerhöhungskammer 58 zu trennen, die ein zweites Gasvolumen unter Druck enthält. Nun Bezug nehmend auf 2 und mit fortgesetztem Bezug auf 1 umfasst die TCV-Baugruppe 56 eine Abteilungswandbuchseneinheit 60, die an einer vorbestimmten Stelle innerhalb des Zylinders 20 fixiert ist, um die vorher erwähnte Druckerhöhungskammer 58 zu definieren. Die Abteilungswandbuchseneinheit oder das Buchsenventil 60 kann aufgebaut sein, wie in 2 gezeigt ist, und umfasst einen Körper 62 und eine Kappe 64. Ein Ventilelement, wie ein bimetallisches Federelement 66, ist zwischen dem Körper 62 und der Kappe 64 gehalten. Ein O-Ring 68 ist unterhalb des bimetallischen Federelements 66 angeordnet und dichtet die bimetallische Feder, wenn sich die TCV-Baugruppe 56 in der geschlossenen Position befindet, gegen einen Ventilsitz 86 ab, wie in 2 gezeigt ist. In der offenen Position (nicht gezeigt) biegt sich das bimetallische Federelement 66 von dem O-Ring 68 und dem Ventilsitz 86 weg und löst sich von diesen, wobei eine Öffnung für den Hohlrohrabschnitt 70 bereitgestellt wird, die zu einem Fach 28 des Arbeitsendes 24 des Zylinders 20 führt. Wenn die Umgebungstemperatur abnimmt, beispielsweise unter 4 Grad C, krümmt sich das bimetallische Federelement 66 weg von dem O-Ring 68 und dem Ventilsitz 86 in der offenen Position (nicht gezeigt) und löst sich von diesen.
Die TCV-Baugruppe 56 ist in den Zylinder 20 eingebaut. Wie in 2 gezeigt ist, umfasst der Körper 62 einen Sitz 72, der sich um den Umfang einer Außenwand 74 erstreckt, in dem ein zweiter O-Ring 76 angeordnet ist. Der zweite O-Ring bildet eine Dichtung mit der Zylinderwand 78 des Zylinders 20. Der Zylinder 20 kann eine Rohrnut 80 aufweisen, die typischerweise nach dem Einsetzen der TCV-Baugruppe in den Zylinder darin geformt ist. Die Rohrnut 80 koppelt mit einer sich um den Umfang erstreckenden Haltenut 82 in der Außenwand 74 und dient dazu, die TCV-Baugruppe 56 an der Stelle in dem Zylinder 20 zu halten und eine zusätzliche Dichtung mit der Zylinderwand 78 des Zylinders 20 beizubehalten. Bei einer anderen Ausführungsform (nicht gezeigt) kann die TCV-Baugruppe 56 in dem Zylinder 20 mittels Presspassung befestigt sein.
Bei einer Ausführungsform umgibt eine ringförmige Ausnehmung 84 den Ventilsitz 86, an dem das bimetallische Federelement 66 funktional positioniert ist. Eine Wand 88 trennt die Druckerhöhungskammer 58 von dem Arbeitsende 24 des Zylinders 20. Ein konstruierter Abschnitt 90 ist in der Wand 88 angeordnet und weist eine Dicke auf, die derart konfiguriert ist, eine Integrität während des Normalbetriebs der Druckluftfederbeinbaugruppe 10 beizubehalten. Somit wird, wenn druckbeaufschlagtes Gas an beiden Seiten der Wand 88 in dem Fach 28 und der Druckerhöhungskammer 58 vorhanden ist, eine Fluidströmung von druckbeaufschlagtem Gas zwischen dem ersten Arbeitsende 24 und der Druckerhöhungskammer 58 verhindert. Jedoch wird, sollte das Fach 28 aufgrund einer Leckage einer Dichtung 50 oder eines anderen Leckageereignisses von druckbeaufschlagtem Gas evakuiert werden, der konstruierte Abstand 90 sich dehnen oder öffnen (3), um den Gasdruck in der Druckerhöhungskammer 58 freizusetzen, wodurch eine Druckdifferenz über die Abteilungswandbuchseneinheit 60 vermieden wird, die in ihrem Trennen von einer aufgesetzten Position resultieren könnte. Durch Dehnung definiert der konstruierte Abschnitt 90 eine Durchbrechung 92 in der Abteilungswandbuchseneinheit 60, die eine Fluidströmung zwischen dem ersten Arbeitsende 24 und der Druckerhöhungskammer 58 zulässt, wodurch das unschädliche Entweichen des verdichteten Gases von der Druckerhöhungskammer 58 unterstützt wird.
Die Druckdifferenz, bei der sich der konstruierte Abschnitt 90 dehnt oder öffnet, kann auf einen Bereich aus der Differenz zwischen den beiden Kammern 26, 58 zum Zeitpunkt der Evakuierung bis zu der Differenz vor dem Ereignis, das erforderlich ist, um die Abteilungswandbuchseneinheit 60 von ihrer aufgesetzten Position in dem Zylinder 20 zu trennen, gewählt sein. Der konstruierte Abschnitt 90 kann in die Abteilungswandbuchseneinheit 60 gegossen oder nach dem Gießen eingearbeitet sein. Zusätzlich ist, während die Abteilungswandbuchseneinheit 60 mit einer ringförmigen Ausnehmung 84 gezeigt ist, die den Ventilsitz 86 umgibt, ein derartiges Merkmal für einen richtigen Betrieb des konstruierten Abschnitts 90 nicht unbedingt erforderlich, der ohne Reduzierung seiner Wirksamkeit in einem dickeren Abschnitt der Einheit angeordnet sein kann. Zusätzlich ist, während der konstruierte Abschnitt 90 hier mit einem Typ von Berstwand gezeigt worden ist, ein vorgespanntes Rückschlagventil, wie ein federbelastetes Kugellager in dem Ventilsitz, das in die Wand 88 konstruiert ist, ebenfalls als in den Schutzumfang der Erfindung fallend zu betrachten.
Während die Erfindung unter Bezugnahme auf beispielhafte Ausführungsformen beschrieben worden ist, sei dem Fachmann zu verstehen, dass verschiedene Änderungen und Äquivalente gegen Elemente davon ohne Abweichung von dem Schutzumfang der Erfindung ersetzt werden können. Zusätzlich können viele Modifikationen durchgeführt werden, um eine bestimmte Situation oder Material an die Lehren der Erfindung ohne Abweichung von dem wesentlichen Schutzumfang davon anzupassen. Daher ist es beabsichtigt, dass die Erfindung nicht auf die bestimmten Ausführungsformen, die offenbart sind, beschränkt ist, sondern dass die Erfindung alle Ausführungsformen umschließt, die in den Schutzumfang der Anmeldung fallen.

Claims

Druckluftfederbeinbaugruppe, umfassend: eine Zylinderwand, die ein Innenvolumen mit einem Arbeitsende und eine Druckerhöhungskammer benachbart des Arbeitsendes definiert, wobei das Arbeitsende ein erstes Gasvolumen aufweist und die Druckerhöhungskammer ein zweites Gasvolumen aufweist; eine Kolbenbaugruppe, die zur Hubbewegung in dem Arbeitsende des Innenvolumens angeordnet ist, wobei eine Kolbenstange ein proximales Ende, an dem Kolben angebracht ist, und ein distales Ende aufweist, das von dem Innenvolumen vorragt; eine Temperatursteuerventil-Baugruppe, die in dem Innenvolumen angeordnet ist und das Arbeitsende von der Druckerhöhungskammer trennt; und mit einem konstruierten Abschnitt, der so konfiguriert ist, eine Fluidströmung zwischen dem Arbeitsende und der Druckerhöhungskammer zu verhindern, während das erste Gasvolumen in dem Arbeitsende vorhanden ist, und um eine Fluidströmung zwischen dem Arbeitsende und der Druckerhöhungskammer zuzulassen, sollte das Arbeitsende von dem ersten Gasvolumen evakuiert sein.
Druckluftfederbeinbaugruppe nach Anspruch 1, wobei eine Wand in der Temperatursteuerventil-Baugruppe die Druckerhöhungskammer von dem Arbeitsende trennt.
Druckluftfederbeinbaugruppe nach Anspruch 2, wobei der konstruierte Abschnitt in der Wand angeordnet ist und einen Abschnitt mit reduzierter Dicke umfasst.
Druckluftfederbeinbaugruppe nach Anspruch 3, wobei durch Dehnen der konstruierte Abschnitt eine Durchbrechung in der Wand definiert, die ein Entweichen des zweiten Gasvolumens von der Druckerhöhungskammer zulässt.
Druckluftfederbeinbaugruppe nach Anspruch 3, wobei der konstruierte Abschnitt in die Wand gegossen oder nach dem Gießen eingearbeitet sein kann.
Druckluftfederbeinbaugruppe für eine Fahrzeugtafel, umfassend: einen Zylinder; eine Kolbenbaugruppe, die in dem Zylinder zur Hubbewegung in einem Arbeitsende angeordnet ist, wobei der Kolben eine Kolbenstange aufweist, die an einem Ende des Kolbens gesichert ist und von dem Zylinder an einem zweiten Ende vorragt; eine Temperatursteuerventil-Baugruppe, die das Arbeitsende des Zylinders von einer benachbarten Druckerhöhungskammer trennt, wobei das Temperatursteuerventil umfasst: eine Abteilungswandbuchseneinheit, die in dem Zylinder fixiert ist, um die Druckerhöhungskammer und das Arbeitsende zu definieren, und mit einem Körper, einer Kappe, einer Wand und einem konstruierten Abschnitt, der derart konfiguriert ist, eine Integrität beizubehalten, während druckbeaufschlagtes Gas in dem Arbeitsende und der Druckerhöhungskammer vorhanden ist, und um eine Fluidströmung zwischen der Druckerhöhungskammer und dem Arbeitsende zuzulassen, sollte das Arbeitsende von druckbeaufschlagtem Gas evakuiert werden.
Druckluftfederbeinbaugruppe nach Anspruch 6, wobei der konstruierte Abschnitt in der Wand angeordnet ist und einen Abschnitt mit reduzierter Dicke umfasst.
Druckluftfederbeinbaugruppe nach Anspruch 6, wobei durch Dehnen der konstruierte Abschnitt eine Durchbrechung in der Wand definiert, die das Entweichen des druckbeaufschlagten Gases von der Druckerhöhungskammer zulässt.
Druckluftfederbeinbaugruppe nach Anspruch 6, wobei der konstruierte Abschnitt in die Abteilungswandbuchseneinheit gegossen oder nach dem Gießen darin eingearbeitet sein kann.
Druckluftfederbeinbaugruppe für eine Fahrzeugtafel, umfassend: eine Zylinderwand, die ein Innenvolumen mit einem Arbeitsende und einer Druckerhöhungskammer benachbart dem Arbeitsende definiert, wobei das Arbeitsende ein erstes Gasvolumen aufweist und die Druckerhöhungskammer ein zweites Gasvolumen aufweist; eine Kolbenbaugruppe, die zur Hubbewegung in dem Arbeitsende des Innenvolumens angeordnet ist, wobei die Kolbenstange ein proximales Ende, das an dem Kolben angebracht ist, und ein distales Ende aufweist, das von dem Innenvolumen nach außen vorragt; eine Temperatursteuerventil-Baugruppe, die in dem Innenvolumen angeordnet ist und das Arbeitsende von der Druckerhöhungskammer trennt; und mit einem konstruierten Abschnitt, der derart ausgelegt ist, eine Fluidströmung zwischen dem Arbeitsende und der Druckerhöhungskammer zu verhindern, während das erste Gasvolumen in dem Arbeitsende vorhanden ist, und um eine Fluidströmung zwischen dem Arbeitsende und der Druckerhöhungskammer zuzulassen, sollte das Arbeitsende von dem ersten Gasvolumen evakuiert sein.