DE102016106173A1

DE102016106173A1 - Gasdruckfeder-stangensystem

Info

Publication number: DE102016106173A1
Application number: DE102016106173.5A
Authority: DE
Inventors: Joel Colombo; Michael P. Balogh; Graham S. Foulkes
Original assignee: GM Global Technology Operations LLC
Current assignee: GM Global Technology Operations LLC
Priority date: 2015-04-07
Filing date: 2016-04-05
Publication date: 2016-10-13
Anticipated expiration: 2036-04-06
Also published as: DE102016106173B4; CN106051027B; US9416570B1; CN106051027A

Abstract

Eine Federstrebenbaugruppe umfasst einen Zylinder mit einer Wand, die ein Innenvolumen definiert, das ein arbeitendes Ende und eine Verstärkungskammer umfasst; das arbeitende Ende umfasst ein erstes Gasvolumen, und die Verstärkungskammer umfasst ein zweites Gasvolumen. Eine Kolbenbaugruppe ist für eine Hubbewegung in dem arbeitenden Ende des Innenvolumens angeordnet. Eine Kolbenstange weist ein proximales Ende, das an dem Kolben befestigt ist, und ein distales Ende auf, das aus einem ersten Ende des Zylinders herausragt. Eine Temperatursteuerungs-Ventilbaugruppe ist in dem Innenvolumen angeordnet und trennt das arbeitende Ende von der Verstärkungskammer, und eine Stoßdämpferbaugruppe ist in dem Innenvolumen zwischen der Kolbenbaugruppe und dem ersten Ende des Zylinders angeordnet und durch die Kolbenbaugruppe komprimierbar, wenn das Temperatursteuerventil durch den Druck in der Verstärkungskammer abgelöst wird, wodurch die Kolbenbaugruppe in das Stoßdämpferelement getrieben wird.

Description

GEBIET DER ERFINDUNG
Der Gegenstand der Erfindung betrifft bezüglich der Temperatur kompensierte pneumatische Hebestreben mit mehreren Kammern und insbesondere eine bezüglich der Temperatur kompensierte pneumatische Hebestrebe, die einen Übertemperaturschutz aufweist.
HINTERGRUND
Pneumatische Hebestreben (Gasfedern) werden weithin verwendet, um Motorhauben, Kofferraumdeckel, Heckscheiben und Heckklappen von Fahrzeugen entweder teilweise oder vollständig auszubalancieren, um das Öffnen von diesen zu erleichtern und um diese offen zu halten. Die Kraftausgabe von Gasfedern kann beträchtlich mit Änderungen in der Umgebungstemperatur schwanken. Das heißt, dass eine Gasfeder bei niedrigen Umgebungstemperaturen eine Kraft erzeugt, die signifikant geringer sein kann als die Kraft, die bei höheren Umgebungstemperaturen erzeugt wird. Um diesen Effekt auszugleichen, wird eine bezüglich der Temperatur kompensierte Ventilbaugruppe (TCV-Baugruppe) in Gehäuse pneumatischer Hebestreben eingebaut. Die TCV-Baugruppe trennt die Gaskammer der Gasfeder in zwei separate Druckkammern. Wenn das Ventil geschlossen ist (beispielsweise bei Temperaturen oberhalb 4 Grad C), wirkt die Gasfeder unter Verwendung einer Hauptdruckkammer, die auf eine Kolben- und Stangenbaugruppe wirkt. Bei niedrigeren Umgebungstemperaturen (beispielsweise bei Temperaturen unterhalb 4 Grad C) öffnet das Ventil und ermöglicht, dass die Gasfeder basierend auf dem Gasvolumen in der Hauptdruckkammer und basierend auf einem zusätzlichen Volumen arbeitet und eine Ausgabe oder Hebekraft an der Kolben- und Stangenbaugruppe bereitstellt. Das zusätzliche Volumen ist in einer sekundären Druckkammer enthalten.
In einigen Fällen, beispielsweise nach einer Beschädigung des Fahrzeugs bei einem Aufprall, kann das Gas in der Hauptdruckkammer aufgrund einer Leckage an einer Hebestangendichtung aus der pneumatischen Hebestrebe entweichen. In den Fällen, in denen die Temperaturen der pneumatischen Hebestrebe erhöht sind, kann der Gasdruck in der sekundären Druckkammer die Haltekräfte überwinden, welche die TCV-Baugruppe in dem Gehäuse der pneumatischen Hebestrebe in Position halten, wodurch bewirkt wird, dass sie sich von ihrer Sitzposition ablöst. Die Bewegung der TCV-Baugruppe kann an einem Ende des Gehäuses der pneumatischen Hebestrebe schnell gestoppt werden, was zu einer Beschädigung der Kolben- und Stangenbaugruppe führt, beispielsweise zu einer Trennung der Komponenten voneinander.
ZUSAMMENFASSUNG
Bei einer beispielhaften Ausführungsform umfasst eine pneumatische Federstrebenbaugruppe einen Zylinder mit einer Wand, die ein Innenvolumen definiert, das ein arbeitendes Ende und eine Verstärkungskammer umfasst, die an das arbeitende Ende angrenzt; das arbeitende Ende umfasst ein erstes Gasvolumen, und die Verstärkungskammer umfasst ein zweites Gasvolumen. Eine Kolbenbaugruppe ist für eine Hubbewegung in dem arbeitenden Ende des Innenvolumens angeordnet. Eine Kolbenstange mit einem proximalen Ende ist an dem Kolben befestigt, und ein distales Ende ragt aus einem ersten Ende des Zylinders heraus. Eine Temperatursteuerungs-Ventilbaugruppe ist in dem Innenvolumen angeordnet und trennt das arbeitende Ende von der Verstärkungskammer, und eine Stoßdämpferbaugruppe ist in dem Innenvolumen zwischen der Kolbenbaugruppe und dem ersten Ende des Zylinders angeordnet und durch die Kolbenbaugruppe komprimierbar, wenn das Temperatursteuerventil durch den Druck in der Verstärkungskammer abgelöst wird, wodurch die Kolbenbaugruppe in das Stoßdämpferelement getrieben wird.
Bei einer anderen Ausführungsform umfasst ein Fahrzeug-Karosserieteil zum Öffnen einen Zylinder mit einer Wand, die ein Innenvolumen definiert, das ein arbeitendes Ende und eine Verstärkungskammer umfasst, die an das arbeitende Ende angrenzt; das arbeitende Ende umfasst ein erstes Gasvolumen, und die Verstärkungskammer umfasst ein zweites Gasvolumen. Eine Kolbenbaugruppe ist für eine Hubbewegung in dem arbeitenden Ende des Innenvolumens angeordnet. Eine Kolbenstange mit einem proximalen Ende ist an dem Kolben befestigt, und ein distales Ende ragt aus einem ersten Ende des Zylinders heraus. Eine Temperatursteuerungs-Ventilbaugruppe ist in dem Innenvolumen angeordnet und trennt das arbeitende Ende von der Verstärkungskammer, und eine Stoßdämpferbaugruppe ist in dem Innenvolumen zwischen der Kolbenbaugruppe und dem ersten Ende des Zylinders angeordnet und durch die Kolbenbaugruppe komprimierbar, wenn das Temperatursteuerventil durch den Druck in der Verstärkungskammer abgelöst wird, wodurch die Kolbenbaugruppe in das Stoßdämpferelement getrieben wird.
Die vorstehenden Merkmale und Vorteile sowie weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung werden anhand der nachfolgenden ausführlichen Beschreibung der Erfindung leicht offensichtlich, wenn die Beschreibung mit den begleitenden Zeichnungen in Verbindung gebracht wird.
KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
Andere Merkmale, Vorteile und Details erscheinen lediglich beispielhaft in der nachfolgenden ausführlichen Beschreibung der Ausführungsformen, wobei sich die ausführliche Beschreibung auf die Zeichnungen bezieht, von denen:
1 eine Draufsicht einer pneumatischen Federstrebe im Schnitt ist, welche Merkmale der Erfindung verkörpert;
2 eine Draufsicht der pneumatischen Federstrebe von 1 im Schnitt in einem anderen Betriebsmodus ist;
3 eine Draufsicht einer anderen Ausführungsform einer pneumatischen Federstrebe im Schnitt ist, welche Merkmale der Erfindung verkörpert; und
4 eine teilweise schematische Ansicht eines Fahrzeugs mit einer Karosserieteilbaugruppe zum Öffnen ist, welche Merkmale der Erfindung verkörpert.
BESCHREIBUNG DER AUSFÜHRUNGSFORMEN
Die nachfolgende Beschreibung ist nur beispielhafter Natur und nicht dazu gedacht, die vorliegende Offenbarung, ihre Anwendungsmöglichkeit oder Verwendungen einzuschränken. Es versteht sich, dass entsprechende Bezugszeichen überall in den Zeichnungen gleiche oder entsprechende Teile und Merkmale angeben. Wenn er hierin verwendet wird, ist der Begriff Fahrzeug nicht nur auf einen Personenkraftwagen, einen Lastkraftwagen, einen Kleinlastwagen oder einen Sportgeländewagen beschränkt, sondern er umfasst eine beliebige selbst angetriebene oder geschleppte Transporteinrichtung, die zum Transportieren einer Last geeignet ist. Die gezeigten Ausführungsformen sind auf Fahrzeugkomponenten anwendbar, das hierin offenbarte System kann jedoch in beliebigen geeigneten Anwendungen verwendet werden, in denen eine pneumatische Federstrebe eine Anwendung aufweist (beispielsweise in Transport-, Energie- und Luftfahrtanwendungen, bei Haushaltsgeräten, im Haushalt und insbesondere einschließlich vieler anderer Typen von Fahrzeugkomponenten und -anwendungen).
Nun auf 1 und 4 Bezug nehmend, weist eine pneumatische Federstrebenbaugruppe 10 zur Verwendung beim Unterstützen des Öffnens und Offenhaltens einer Fahrzeug-Karosserieteilbaugruppe 12 eines Fahrzeugs 14 bei einer beispielhaften Ausführungsform einen Zylinder 20 auf, der eine Zylinderwand 18 aufweist, die ein Innenvolumen 25 definiert, und dessen Länge durch den Typ der Ausrüstung bestimmt ist, mit der die Federstrebenbaugruppe 10 verwendet werden soll. Eine Kolbenbaugruppe 22 ist für eine Hubbewegung in einem ersten arbeitenden Ende 24 in dem Zylinder 20 angeordnet. Das erste arbeitende Ende 24 ist durch die Kolbenbaugruppe 22 in zwei Räume 26 und 28 geteilt, die unter Druck mit einem ersten Volumen eines Gases gefüllt sind (z. B. mit Luft, Stickstoff oder einem beliebigen anderen reaktionsträgen Gas). Die Kolbenbaugruppe 22 kann einen Kolben 30 mit freier Passung, einen Kolbenring 32 und eine Kolbenstange 34 umfassen, die an einem ersten proximalen Ende 36 durch Stauchen über das Ende bei 38 oder durch Nieten an diesem befestigt ist.
Der Kolbenschaft 34 ragt durch ein erstes Ende 40 des Zylinders 20 heraus; dessen zweites Ende 42 ist geschlossen. Das zweite distale Ende 44 des Schafts 34 weist ein erstes Verbindungselement 46 auf, das an diesem fest angebracht ist, und ein zweites Verbindungselement 48 ist an dem zweiten Ende 42 des Zylinders 20 befestigt. Innerhalb des Zylinders 20 tritt der Kolbenschaft 34 durch eine große Dichtung 50, eine Führungspackung 52 und eine Stoßdämpferbaugruppe 54 hindurch, die zwischen dem ersten Ende 40 des Zylinders und der Kolbenbaugruppe 22 angeordnet sind. Das erste Ende 40 des Zylinders 20 ist um die Dichtung 50 herum gequetscht, und der Druck des reaktionsträgen Gases trägt dazu bei, die Dichtung in Position zu halten.
Eine Temperatursteuerungs-Ventilbaugruppe (TCV-Baugruppe) 56 trennt das erste arbeitende Ende 24 des Zylinders 20, in welchem die Kolbenbaugruppe 22 eine Hubbewegung ausführt, von einer angrenzenden Verstärkungskammer 58, die ein zusätzliches Gasvolumen unter Druck enthält. Die TCV-Baugruppe 56 umfasst eine Trennwand-Hülseneinheit 60, die im Inneren des Zylinders 20 an einer vorbestimmten Position befestigt ist, um die zuvor erwähnte Verstärkungskammer 58 zu begrenzen. Die Trennwand-Hülseneinheit oder das Hülsenventil 60 umfasst ein Ventilelement, wie beispielsweise ein Bimetall-Federelement 62, und einen Ventilsitz 64. In der offenen Position (nicht gezeigt), beispielsweise dann, wenn die Umgebungstemperaturen abnehmen, biegt sich das Bimetall-Federelement 62 von dem Ventilsitz 64 weg und löst sich von diesem, wodurch eine Öffnung zu dem hohlen Rohrabschnitt 66 geschaffen wird, der zu dem Raum 28 in dem erste Ende 24 des Zylinders 20 führt.
Die TCV-Baugruppe 56 ist in den Zylinder 20 eingebaut. Die Trennwand-Hülseneinheit 60 umfasst einen Sitz 68, der sich um den Umfang der Außenwand 70 erstreckt, in welchem sich ein O-Ring 72 befindet. Der O-Ring bildet eine Dichtung für das Innere 74 des Zylinders 20. Der Zylinder 20 kann eine Rohrvertiefung 76 aufweisen, die darin gebildet ist; und zwar typischerweise nach dem Einfügen der TCV-Baugruppe 56 in den Zylinder. Die Rohrvertiefung 76 grenzt an eine sich umlaufend erstreckende Halteeinkerbung 78 in der Außenwand 70 und dient dazu, die TCV-Baugruppe 56 in dem Zylinder 20 in Position zu halten und eine Dichtung für dessen Innenraum 74 zu bilden. Bei einer anderen Ausführungsform (nicht gezeigt) kann sich die TCV-Baugruppe 56 in dem Zylinder 20 im Presssitz befinden.
Sollte das erste Ende 24 des Zylinders 20 evakuiert werden, da unter Druck stehendes Gas aufgrund einer Leckage der Dichtung 50 oder eines anderen Leckageereignisses austritt, kann der Druck in der Verstärkungskammer 58 unter bestimmten Umständen auf ein Niveau ansteigen, das die Haltekräfte überwinden kann, die durch die Rohrvertiefung 76 auf die Trennwand-Hülseneinheit 60 der TCV-Baugruppe 56 ausgeübt werden. In einem solchen Fall kann die TCV-Baugruppe 56 abgelöst werden und die Kolbenbaugruppe 22 in Richtung des ersten Endes 40 des Zylinders 20 treiben. Bei einer Ausführungsform umfasst die Stoßdämpferbaugruppe 54 ein komprimierbares Element, wie beispielsweise ein helikales Federelement 80, das zwischen der Kolbenbaugruppe 22 und dem ersten Ende 40 des Zylinders 20 sitzt. Ein optionaler Stoßfänger 82 kann an dem helikalen Federelement sitzen, um eine Stoßfläche für die Kolbenbaugruppe 22 zu definieren. Wie in 2 dargestellt ist, kann die TCV-Baugruppe 56 dann, wenn sie durch den Druck in der Verstärkungskammer 58 abgelöst wird, auf die Kolbenbaugruppe 22 wirken und diese in die Richtung des ersten Endes 40 des Zylinders 20 bewegen. Beim Erreichen des ersten Endes 40 des Zylinders 20 stößt die Kolbenbaugruppe 22 gegen die Stoßdämpferbaugruppe 54 und bewirkt, dass das Federelement 80 komprimiert wird. Die Kompression des Federelements 80 der Stoßdämpferbaugruppe 54 verlangsamt die Kolbenbaugruppe 22 und verhindert ein abruptes Abstoppen, das ansonsten beim Erreichen des ersten Endes 40 des Zylinders 20 auftreten würde, sowie ein mögliches Ablösen der Kolbenstange 34 von der Kolbenbaugruppe 22.
Bei einer anderen Ausführungsform, die in 3 dargestellt ist, umfasst die Stoßdämpferbaugruppe 54 ein Energieabsorptionselement 84, wie beispielsweise ein komprimierbares Hülsenelement, das zwischen der Kolbenbaugruppe 22 und dem ersten Ende 40 des Zylinders 20 sitzt. Das Energieabsorptionselement 84 kann aus einem beliebigen geeigneten Material konstruiert sein, wie beispielsweise Kautschuk, Polymerschaum, Metallschaum, einem flexiblen Verbundwerkstoff, einem Superfaltungselement, einer Gitter- und Strebenstruktur, einer Hybridsandwich-Verbundwerkstoffstruktur oder einem anderen geeigneten Energieabsorptionsmaterial, das für die spezielle Anwendung geeignet ist, und es ist durch die Kolbenbaugruppe 22 komprimierbar, wenn diese das erste Ende 40 des Zylinders 20 erreicht und gegen die Stoßdämpferbaugruppe 54 stößt. Die Kompression des Energieabsorptionselements 84 der Stoßdämpferbaugruppe 54 verlangsamt die Kolbenbaugruppe 22 und verhindert ein abruptes Abstoppen, das ansonsten beim Erreichen des ersten Endes 40 des Zylinders 20 auftreten würde, sowie ein mögliches Ablösen der Kolbenstange 34 von der Kolbenbaugruppe 22 durch Abscheren der Stauchung oder der Nietverbindung an dem Ende 38.
Obgleich die Erfindung unter Bezugnahme auf beispielhafte Ausführungsformen beschrieben wurde, werden Fachleute verstehen, dass verschiedene Änderungen ausgeführt werden können und Elemente von diesen durch Äquivalente ersetzt werden können, ohne von dem Umfang der Erfindung abzuweichen. Zusätzlich können viele Modifikationen ausgeführt werden, um eine spezielle Situation oder ein spezielles Material an die Lehren der Erfindung anzupassen, ohne von deren wesentlichem Umfang abzuweichen. Daher ist beabsichtigt, dass die Erfindung nicht auf die speziellen offenbarten Ausführungsformen beschränkt ist, sondern dass die Erfindung alle Ausführungsformen umfasst, die in den Umfang der Anmeldung fallen.

Claims

Pneumatische Federstrebenbaugruppe, die umfasst: einen Zylinder mit einer Wand, die ein Innenvolumen definiert, das ein arbeitendes Ende und eine Verstärkungskammer angrenzend an das arbeitende Ende umfasst, wobei das arbeitende Ende ein erstes Gasvolumen aufweist und die Verstärkungskammer ein zweites Gasvolumen aufweist; eine Kolbenbaugruppe, die für eine Hubbewegung in dem arbeitenden Ende des Innenvolumens angeordnet ist, und eine Kolbenstange, die ein proximales Ende, das an dem Kolben befestigt ist, und ein distales Ende aufweist, das aus einem ersten Ende des Zylinders herausragt; eine Temperatursteuerungs-Ventilbaugruppe, die in dem Innenvolumen angeordnet ist und das arbeitende Ende von der Verstärkungskammer trennt; und eine Stoßdämpferbaugruppe, die in dem Innenvolumen zwischen der Kolbenbaugruppe und dem ersten Ende des Zylinders angeordnet ist und durch die Kolbenbaugruppe komprimierbar ist, wenn das Temperatursteuerungsventil durch den Druck in der Verstärkungskammer abgelöst wird, wodurch die Kolbenbaugruppe in das Stoßdämpferelement getrieben wird.
Pneumatische Federstrebenbaugruppe nach Anspruch 1, wobei die Stoßdämpferbaugruppe ferner ein helikales Federelement umfasst.
Pneumatische Federstrebenbaugruppe nach Anspruch 2, wobei die Stoßdämpferbaugruppe ferner einen Stoßfänger umfasst, der an dem helikalen Federelement sitzt, um eine Stoßfläche für die Kolbenbaugruppe zu definieren.
Pneumatische Federstrebenbaugruppe nach Anspruch 2, wobei die Kolbenstange an einem ersten Ende durch eine Stauchung über das Ende oder durch eine Nietverbindung an diesem an dem Kolben befestigt ist.
Pneumatische Federstrebenbaugruppe nach Anspruch 1, wobei die Stoßdämpferbaugruppe ferner ein Energieabsorptionselement umfasst.
Pneumatische Federstrebenbaugruppe nach Anspruch 5, wobei das flexible Energieabsorptionselement Kautschuk, Polymerschaum, Metallschaum, einen flexiblen Verbundwerkstoff, ein Superfaltungselement, eine Gitter- und Strebenstruktur oder eine Hybridsandwich-Verbundwerkstoffstruktur umfasst.
Pneumatische Federstrebenbaugruppe nach Anspruch 5, wobei die Kolbenstange an einem ersten Ende durch eine Stauchung über das Ende oder durch eine Nietverbindung an diesem an dem Kolben befestigt ist.
Fahrzeug-Karosserieteilbaugruppe zum Öffnen mit einer pneumatischen Federstrebenbaugruppe, umfassend: einen Zylinder mit einer Wand, die ein Innenvolumen definiert, das ein arbeitendes Ende und eine Verstärkungskammer angrenzend an das arbeitende Ende umfasst, wobei das arbeitende Ende ein erstes Gasvolumen aufweist und die Verstärkungskammer ein zweites Gasvolumen aufweist; eine Kolbenbaugruppe, die für eine Hubbewegung in dem arbeitenden Ende des Innenvolumens angeordnet ist, und eine Kolbenstange, die ein proximales Ende, das an dem Kolben befestigt ist, und ein distales Ende aufweist, das aus einem ersten Ende des Zylinders herausragt; eine Temperatursteuerungs-Ventilbaugruppe, die in dem Innenvolumen angeordnet ist und das arbeitende Ende von der Verstärkungskammer trennt; und eine Stoßdämpferbaugruppe, die in dem Innenvolumen zwischen der Kolbenbaugruppe und dem ersten Ende des Zylinders angeordnet ist und durch die Kolbenbaugruppe komprimierbar ist, wenn das Temperatursteuerungsventil durch den Druck in der Verstärkungskammer abgelöst wird, wodurch die Kolbenbaugruppe in das Stoßdämpferelement getrieben wird.
Fahrzeug-Karosserieteilbaugruppe zum Öffnen nach Anspruch 8, wobei die Stoßdämpferbaugruppe ferner ein helikales Federelement umfasst.
Fahrzeug-Karosserieteilbaugruppe zum Öffnen nach Anspruch 9, wobei die Stoßdämpferbaugruppe ferner einen Stoßfänger umfasst, der an dem helikalen Federelement sitzt, um eine Stoßfläche für die Kolbenbaugruppe zu definieren.