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Die Erfindung betrifft eine Medienfedereinrichtung für eine verschwenkbare Klappe eines Kraftfahrzeugs, insbesondere Heckklappe oder Motorhaube, mit einem Zylinder, der mit einem ersten Ende an einem Karosserieelement des Kraftfahrzeugs oder der Klappe befestigbar ist und mit einem in dem Zylinder längsverschieblich gelagerten Kolben, der einendig durch eine aus dem Zylinder herausgeführte Kolbenstange an der Klappe oder dem Karosserieelement befestigbar ist und mit dem Zylinder zumindest einen mit einem Druckmedium gefüllten Druckraum einschließt, und mit einer Sicherheitseinrichtung, die dazu ausgebildet ist, bei Auftreten einer kritischen Bewegungsgeschwindigkeit des Kolbens beziehungsweise einer kritischen Druckveränderung in dem Druckraum die Bewegung der Kolbenstange in dem Zylinder zu erschweren oder zu verhindern.
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Weiterhin betrifft die Erfindung eine Klappenanordnung für ein Kraftfahrzeug, mit einer an einem Karosserieelement verschwenkbar gelagerten Klappe, insbesondere Heckklappe oder Motorhaube, und mit einer mit der Klappe und dem Karosserieelement verbundenen Medienfedereinrichtu ng.
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Medienfedereinrichtungen der eingangs genannten Art sind aus dem Stand der Technik bekannt. So offenbart beispielsweise die Offenlegungsschrift
EP 1 719 931 A1 eine Gasfedereinrichtung mit einem in einem Zylinder längsverschieblich gelagerten Kolben. Der Kolben ist mit einer Kolbenstange verbunden, die aus dem Zylinder stirnseitig herausgeführt ist, sodass die Kolbenstange mit dem Kolben relativ zu dem Zylinder axial verschiebbar ist. Ist beispielsweise die Kolbenstange an einer Klappe eines Kraftfahrzeugs und der Zylinder an dem Karosserieelement desselben Kraftfahrzeugs befestigt, so wirkt die Gasfeder dämpfend auf die Bewegung der Klappe relativ zu dem Karosserieelement. Dadurch wird beispielsweise erreicht, dass eine Klappe in einer nach oben geschwenkten Offenstellung durch die Medienfedereinrichtung gehalten bleibt. Aufgrund der Größe von Heckklappen und deren Gewicht, werden häufig zwei derartige Gasfedereinrichtungen verwendet, die an jeweils einer Längsseite der Klappe angeordnet sind, um diese zu stützen und zu führen.
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Fällt eine dieser Gasfedereinrichtungen aus, so besteht die Gefahr, dass aufgrund der reduzierten Stützkraft die Klappe selbsttätig in die Geschlossenstellung nach unten schwenkt, weil ihre Gewichtskraft die Haltekraft der verbliebenen Gasfedereinrichtung übersteigt. In der oben genannten Offenlegungsschrift ist daher eine Sicherheitseinrichtung vorgeschlagen worden, welche bei einer insbesondere signifikanten Druckveränderung in einem Druckraum, der zwischen Kolben und Zylinder eingeschlossen wird, mechanisch die Kolbenstange in dem Zylinder verspannt und dadurch eine Weiterbewegung des Kolbens beziehungsweise der damil gestützten Klappe verhindert. Dadurch ist ein ungewolltes Schließen oder Verlagern der Klappe bei einer insbesondere plötzlich auftretenden Druckveränderung vermeidbar. Die hierzu in der Offenlegungsschrift offenbarte Lösung bedarf jedoch daher einer sehr präzisen Toleranzeinhaltung in der Konstruktion und Fertigung sowie einer regelmäßigen Wartung, um eine Fehlfunktion zu vermeiden.
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Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine verbesserte Medienfedereinrichtung zu schaffen, welche bei einer insbesondere kritischen oder signifikanten Druckveränderung beziehungsweise bei Auftreten einer dadurch resultierenden kritischen Bewegungsgeschwindigkeit des Kolbens eine Weiterbewegung des Kolbens in dem Zylinder verhindert oder zumindest erschwert, und gleichzeitig wartungsarm und kostengünstig realisierbar ist.
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Die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe wird durch eine Medienfedereinrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Diese hat den Vorteil, dass anstelle einer mechanischen Sicherheitseinrichtung eine hydraulische oder pneumatische Sicherheitseinrichtung zur Verfügung gestellt wird, welche bei einem plötzlichen Druckabfall selbsttätig eine Weiterbewegung des Kolbens verhindert oder erschwert. Aufgrund der Ausnutzung pneumatischer oder hydraulischer Eigenschaften werden die zuvor genannten Nachteile kostengünstig überwunden und eine einfache, wartungsarme und robuste Lösung geboten. Erfindungsgemäß wird dies dadurch erreicht, dass die Sicherheitseinrichtung einen den Druckraum mit einem auf der vom Kolben zu dem Druckraum abgewandten Seite liegenden Nebenraum verbindende Medienleitung aufweist, welcher ein betätigbares Ventilelement zum Einstellen, insbesondere Freigeben und Verschließen, ihres Durchströmungsquerschnitts zugeordnet ist, wobei das Ventilelement in Abhängigkeit von einer Bewegungsgeschwindigkeit des Kolbens in dem Zylinder beziehungsweise von der Durchströmungsgeschwindigkeit des Mediums durch den Medienkanal den Durchströmungsquerschnitt verkleinert oder verschließt. Durch die Medienleitung sind der Druckraum und der Nebenraum, also die beidseits des Kolbens liegenden und von dem Kolben voneinander getrennten Räume innerhalb des Zylinders fluidtechnisch miteinander verbunden, sodass das Medium von dem Druckraum in den Nebenraum und zurück strömen kann, je nachdem in welche Richtung der Kolben bewegt wird. Die Verbindung wird durch die genannte Medienleitung gewährleistet, die gemäß einer bevorzugten Ausführungsform als einfache Durchströmungsöffnung oder als Durchströmungskanal in dem Kolben selbst ausgebildet ist. Dieser Medienleitung ist das Ventilelement zugeordnet, welches den Durchströmungsquerschnitt der Medienleitung einstellen kann. Weil das Ventilelement den Durchströmungsquerschnitt in Abhängigkeit von der Bewegungsgeschwindigkeit beziehungsweise Durchströmungsgeschwindigkeit einstellt, wird bei Auftreten einer erhöhten, also über ein vorgebbares Maß hinausgehenden Durchströmungsgeschwindigkeit der Durchströmungsquerschnitt reduziert und dadurch das Verhalten der Gasfedereinrichtung in vorteilhafter Weise angepasst, indem es den Durchströmungsquerschnitt verkleinert oder verschließt, sodass ein Druckausgleich zwischen Druckraum und Nebenraum verhindert wird und damit eine Weiterbewegung des Kolbens erschwert oder verhindert wird. Durch die erfindungsgemäße Ausbildung der Medienfedereinrichtung wird erreicht, dass bei einer zu schnellen Kolbenbewegung die Bewegungsgeschwindigkeit reduziert wird. Dies ist insbesondere dann von Vorteil, wenn beispielsweise die Klappe durch zwei derartige Medienfedereinrichtungen gestützt ist und eine der Medienfedereinrichtungen einen Druckverlust aufweist und dadurch die Klappe nicht mehr stützen kann. Dies hat zur Folge, dass das Klappengewicht insgesamt auf die verbleibende Medienfedereinrichtung wirkt und dadurch den Kolben in dem Zylinder stärker beschleunigt. Durch die erfindungsgemäße Ausbildung wird erreicht, dass die verbleibende Medienfedereinrichtung dann aufgrund der erhöhten Bewegungsgeschwindigkeit des Kolbens den Medienkanal und damit den Druckausgleich zwischen dem Druckraum und dem Nebenraum drosselt beziehungsweise reduziert oder verschließt, sodass der Kolben abgebremst und ein unerwünschtes Zufallen der Klappe sicher verhindert wird.
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Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung der Erfindung ist das Ventilelement als durchflussgeregeltes Ventilelement ausgebildet, das in Abhängigkeit von dem Durchfluss des Mediums durch die Medienleitung den Durchströmungsquerschnitt verändert. Dadurch ist das Ventilelement direkt von der Strömungsgeschwindigkeit des Mediums durch den Medienkanal betätigt und benötigt keinen Aktuator oder dergleichen zu seiner Betätigung. Das Ventilelement ist somit mechanisch beziehungsweise hydraulisch/pneumatisch betätigt.
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Insbesondere ist das Ventilelement derart angeordnet und/oder ausgebildet, dass es mit zunehmender Durchströmungsgeschwindigkeit beziehungsweise mit zunehmendem Durchfluss den Durchströmungsquerschnitt verkleinert. Dadurch ergibt sich der zuvor genannte Vorteil. Damit reagiert das Ventilelement auf die Druckveränderung im Druckraum und verkleinert oder verschließt den Durchströmungsquerschnitt.
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Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung der Erfindung ist das Ventilelement als Ventilscheibe ausgebildet und koaxial zu dem Kolben in dem Zylinder angeordnet. Dadurch ist das Ventilelement einfach und kostengünstig in dem Zylinder gelagert und gewährleistet eine einfache Durchströmungsquerschnitteinstellung durch eine axiale Verlagerung.
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Bevorzugt weist das Ventilelement einen Außendurchmesser auf, der insbesondere nur geringfügig kleiner als der Innendurchmesser des Zylinders ist. Dadurch ist radial zwischen dem Ventilelement und dem Zylinder ein Durchfluss von Medium an dem Ventilelement vorbei gewährleistet. Der Abstand ist dabei insbesondere derart gewählt, dass bei einer normalen Betriebsgeschwindigkeit das Ventilelement mit dem Kolben mitbewegt wird, ohne dass es sich relativ zu dem Kolben verlagert. Erst dann, wenn die Bewegungsgeschwindigkeit oder die Durchströmungsgeschwindigkeit einen vorgebbaren Grenzwert überschreitet, reicht der Abstand nicht mehr dazu aus, dass das aufgrund der hohen Geschwindigkeit an dem Ventilelement vorbeigedrängte Medium an dem Ventilelement vorbei gelangt, ohne dieses mit einer Bewegungskraft zu beaufschlagen, sodass das Ventilelement beispielsweise von der den Durchströmungsquerschnitt freigebenden Stellung in eine den Durchströmungsquerschnitt verschließende Stellung durch das Medium selbst bewegt wird.
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Weiterhin ist bevorzugt vorgesehen, dass der Medienkanal in einer dem Ventilelement axial gegenüberliegenden Stirnseite eine erste Öffnung aufweist. Durch das Verlagern des Ventilelements in Richtung auf die Stirnseite des Kolbens zu, kann das Ventilelement die erste Öffnung vollständig oder zumindest nahezu vollständig verschließen, wodurch ein Eindringen oder Austreten von Medium in oder aus der Medienleitung sicher verhindert ist. Weil die erste Öffnung dem Ventilelement gegenüberliegt, liegt die erste Öffnung auf einem Durchmesser auf Höhe des Ventilelements, insbesondere der Ventilscheibe, sodass die Ventilscheibe durch flächige Anlage an der Stirnseite des Kolbens die erste Öffnung verschließt. Bevorzugt ist eine zweite Öffnung des Medienkanals auf der von dem Ventilelement abgewandten Stirnseite des Kolbens ausgebildet. Besonders bevorzugt ist die zweite Öffnung als Radialöffnung in einer Mantelaußenwand des Kolbens ausgebildet, wobei die Mantelaußenwand des Kolbens einen Durchmesser aufweist, der kleiner ist als der Innendurchmesser des Zylinders, sodass das durch den Medienkanal strömende Medium durch die Radialöffnung den radialen Freiraum zwischen Kolben und Zylinder in den Nebenraum strömen kann.
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Weiterhin ist bevorzugt vorgesehen, dass zwischen dem Kolben und dem Ventilelement zumindest eine Rückstellfeder vorgespannt gehalten ist. Die Rückstellfeder drängt aufgrund ihrer Vorspannung das Ventilelement von der ersten Stirnseite des Kolbens, in welcher die erste Öffnung ausgebildet ist, weg, sodass im unbelasteten Zustand die Medienleitung beziehungsweise die erste Öffnung freigeben ist. Durch die Federkraft der Rückstellfeder sowie den radialen Abstand zwischen Ventilelement und Zylinder ist die zulässige Bewegungsgeschwindigkeit des Kolbens in dem Zylinder vorteilhaft einstellbar. Vorzugsweise ist die Rückstellfeder als koaxial zu dem Kolben angeordnete Schraubenfeder ausgebildet, die sich einendig an den Kolben und anderendig an dem Ventilelement abstützt.
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Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung der Erfindung sind der Kolben und das Ventilelement auf einer in dem Zylinder verschiebbar gelagerten Kolbenstange angeordnet. Der Kolben ist dabei entweder einstückig mit der Kolbenstange ausgebildet oder als separates Bauteil auf der Kolbenstange angeordnet. In beiden Fällen ergibt sich eine einfache Konstruktion und Montage der Medienfedereinrichtung.
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Besonders bevorzugt ist das Ventilelement auf der Kolbenstange verschiebbar gelagert. Dadurch ist eine vorteilhafte und sichere Führung des Ventilelements relativ zu dem Kolben auf der Kolbenstange sicher und dauerhaft gewährleistet.
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Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist der Kolben einstückig mit der Kolbenstange oder separat zu der Kolbenstange ausgebildet. Die einstückige Ausbildung erlaubt einen vorteilhaft sicheren Sitz des Kolbens auf der Kolbenstange, die separate Ausbildung erleichtert hingegen die Montage. Weiterhin ist bevorzugt vorgesehen, dass der Kolben mehrteilig und zumindest teilweise separat von der Kolbenstange ausgebildet ist. Durch die mehrteilige Ausbildung ist es insbesondere kostengünstig darstellbar, dass die Medienleitung sich nicht nur axial durch den Kolben erstreckt, sondern beispielsweise auch zumindest einen Abschnitt aufweist, der sich radial erstreckt, wie zuvor bereits erwähnt. Insbesondere erstreckt sich der Radialabschnitt dabei zwischen zwei Kolbenteilen. Alternativ wird der Radialabschnitt durch eine Radialbohrung und ein Axialabschnitt der Medienleitung durch eine Axialbohrung realisiert. Besonders bevorzugt ist der axiale Abschnitt der Medienleitung als nutförmige Vertiefung in einer Kolbenstangenaufnahme des Kolbens ausgebildet, sodass die Medienleitung einerseits durch den Kolben oder ein Kolbenteil und die Kolbenstange andererseits gebildet ist.
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Gemäß einer alternativen Ausführungsform der Erfindung ist die Durchflussregelung elektrisch/elektronisch ausgebildet. Dadurch ist die Durchflussregelung einfach an unterschiedliche Randbedingungen anpassbar und kostengünstig realisierbar.
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Bevorzugt ist dabei dem Ventilelement zumindest ein ansteuerbarer Aktuator zugeordnet, der das Ventilelement betätigt, um den Durchströmungsquerschnitt zu vergrößern oder zu verkleinern. Dadurch ist eine einfache Verlagerung des Ventilelements gewährleistet.
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Weiterhin ist bevorzugt der Medienleitung, dem Druckraum und/oder dem Nebenraum zumindest ein Sensor zum Überwachen des Durchfluss zugeordnet. Mittels des Sensors lässt sich beispielsweise der Druck im Druckraum und/oder im Nebenraum überwachen, oder ein Volumenstrom in der Medienleitung direkt als Durchfluss erfassen. Dadurch ergibt sich der Vorteil einer schnellen und genauen Durchflussregelung.
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Besonders bevorzugt ist das Medium ein Gas oder eine Flüssigkeit. Hierdurch ist eine sichere Abstützung durch die Medienfedereinrichtung gewährleistet, wobei auf bekannte Federsysteme, wie beispielsweise das einer Gasfeder, zurückgegriffen werden kann, um die Medienfedereinrichtung herzustellen. Dadurch werden Herstellungskosten und der Herstellungsaufwand reduziert.
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Die erfindungsgemäße Klappenanordnung mit den Merkmalen des Anspruchs 15 zeichnet sich durch die erfindungsgemäße Medienfedereinrichtung aus. Es ergeben sich dadurch die bereits genannten Vorteile.
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Weitere Vorteile und bevorzugte Merkmale und Merkmalskombinationen ergeben sich insbesondere aus dem zuvor Beschriebenen sowie aus den Ansprüchen. Im Folgenden soll die Erfindung anhand der Zeichnung näher erläutert werden. Dazu zeigen
- 1 eine Klappenanordnung eines Kraftfahrzeugs in einer vereinfachten Darstellung,
- 2 eine Medienfedereinrichtung der Klappenanordnung in einer vereinfachten Längsschnittdarstellung, und
- 3 eine perspektivische Explosionsdarstellung der Medienfedereinrichtung gemäß einem vorteilhaften Ausführungsbeispiel.
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1 zeigt einer vereinfachten Darstellung eine Rückansicht auf ein Kraftfahrzeug 1, das am Heck eine Klappe 2 aufweist, die an einem heckseitigen Karosserieelement 3 des Kraftfahrzeugs 1 durch ein Schwenkgelenk 4 zwischen einer Offenstellung, wie sie in der 1 gezeigt ist, und einer Geschlossenstellung, in welcher sie eine Fahrzeugöffnung 5 des Karosserieelements 3 verschließt, verschwenkbar gelagert ist. Um sicherzustellen, dass die Klappe 2 in der Offenstellung nicht selbsttätig durch ihr Eigengewicht in die Geschlossenstellung nach unten fällt, und um den Benutzer beim Betätigen der Klappe 2 zu unterstützen, sind dieser beidseitig jeweils eine Medienfedereinrichtung 6 zugeordnet. Die jeweilige Medienfedereinrichtung 6 weist einen Zylinder 7 auf, in welchem eine Kolbenstange 8 mit einem in 1 nicht erkennbaren Kolben verschiebbar gelagert ist.
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2 zeigt hierzu in einer vereinfachten Längsschnittdarstellung eine der Medienfedereinrichtungen 6.
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In dem Zylinder 7 ist der fest mit der Kolbenstange 8 verbundene Kolben 9 längsverschieblich beziehungsweise axial verlagerbar angerordnet. Dabei weist der Kolben 9 ein Dichtungspacket 10 auf, sowie eine Sicherheitseinrichtung 11, die noch näher erläutert werden soll. Der Kolben 9 ist fest mit der Kolbenstange 8 verbunden, die an einer Stirnseite des Zylinders 7 aus diesem heraustritt. An dem heraustretenden Ende ist die Kolbenstange 8 gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel von 1 mit der Klappe gelenkig verbunden. Dazu weist die Kolbenstange 8 an ihrem freien Ende ein Befestigungsmittel 12 zur Lagerung an der Klappe 2 auf. Bei dem Befestigungsmittel 12 kann es sich beispielsweise um einen Bolzen oder eine Bolzenaufnahme handeln, die mit einer Bolzenaufnahme oder einem Bolzen der Klappe zusammenwirkt, um die Medienfedereinrichtung 6 schwenkbar an der Klappe 8 zu lagern.
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Der Zylinder 7 weist auf der von dem freien Ende der Kolbenstange 8 abgewandten Stirnseite selbst Befestigungsmittel 13 zur Befestigung, vorliegend an dem Karosserieelement 3, auf. Die Befestigungsmittel 13 können dabei den Befestigungsmitteln 12 entsprechen.
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Bei einer Bewegung der Klappe 2 von der Offenstellung in die Geschlossenstellung wird die Kolbenstange 8 in den Zylinder 7 hinein oder aus diesem heraus gezogen, wie durch einen Doppelpfeil 14 in 2 gezeigt, je nachdem, wie die Gasfedereinrichtung 6 an Klappe 8 und Karosserieelement 3 befestigt ist.
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Die Sicherheitseinrichtung weist ein verlagerbares Ventilelement 15 auf, eine dem Ventilelement zugeordnetes Rückstellfeder 16 sowie eine durch den Kolben 9 führende Medienleitung, die in 2 lediglich durch einen Strömungsverlaufspfeil 17 angedeutet ist. Der Kolben 9 unterteilt den Innenraum des Zylinders 7 in einen Druckraum 18, der zwischen dem Kolben 9 und dem geschlossenen Ende des Zylinders 7 ausgebildet ist, und einen Nebenraum 19, durch welchen sich die Kolbenstange 8 hindurch erstreckt. Durch die Medienleitung sind der Druckraum 18 und der Nebenraum 19 fluidtechnisch miteinander verbunden.
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3 zeigt den Kolben 9 mit der Sicherheitseinrichtung 11 in einer vereinfachten Explosionsdarstellung. Das Ventilelement 15 ist als Ventilscheibe, insbesondere als Ventilringscheibe ausgebildet, die eine mittige Lageraufnahme 20 aufweist, deren Innendurchmesser zumindest im Wesentlichen dem Außendurchmesser der Kolbenstange 8 an ihrem freien Ende entspricht, sodass die Ventilscheibe axial auf die Kolbenstange 8 aufschiebbar und dadurch verschiebbar auf der Kolbenstange 8 gelagert ist. Vorzugsweise ist die Ventilscheibe dabei axial auf der Kolbenstange 8 gesichert, insbesondere formschlüssig, beispielsweise durch ein Verkrimpen des freien Endes der Kolbenstange 8 oder durch einen Sicherheitsspannring, sodass das Ventilelement 15 sicher auf der Kolbenstange 8 verbleibt.
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Der Kolben 9 ist gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel mehrteilig ausgebildet, wobei der Kolben 9 das Dichtungspaket 10 mitbildet. Dabei weist der Kolben 9 ein erstes Kolbenelement 21 auf, das fest auf der Kolbenstange 8 gelagert ist. Das Kolbenelement 21 ist kreisringscheibenförmig ausgebildet und koaxial zur Kolbenstange 8 angeordnet, sodass die Kolbenstange 8 das Kolbenelement 21 mittig durchgreift. Das Kolbenelement 21 weist einen maximalen Außendurchmesser auf, der geringfügig kleiner ist als der Innendurchmesser des Zylinders 7, sodass das Medium durch den Freiraum radial zwischen dem Kolbenelement 21 und dem Zylinder 7 durchströmen kann. Zur Vergrößerung des Durchströmungsquerschnitts weist das Kolbenelement 21 dazu außerdem mehrere Radialvertiefungen 21' auf, die insbesondere gleichmäßig über den Umfang des Kolbenelements 21 verteilt angeordnet sind. Weiterhin weist das Kolbenelement 21 auf seiner dem Ventilelement 15 zugewandten Stirnseite mehrere nutförmige sich radial erstreckende Vertiefungen 22 auf, die ebenfalls gleichmäßig über den Umfang des Kolbenelements 21 verteilt angeordnet sind. Die Vertiefungen 22 sind dabei in einem Kreisringvorsprung 23 des Kolbenelements 21 ausgebildet, dessen Außendurchmesser kleiner ist als der maximale Außendurchmesser des Kolbenelements 21. Außerdem ist der Innendurchmesser des Kreisrings 23 größer als der Außendurchmesser der Kolbenstange 8, sodass ein radialer Freiraum zwischen Kolbenstange 8 und Kreisringelement 23 besteht. Die Vertiefungen 22 erstrecken sich dabei jeweils von dem innenliegenden Freiraum bis zur Mantelaußenwand des Kreisringelements 23, sodass eine fluidtechnische Verbindung radial zwischen dem Freiraum und der Außenseite des Kolbenelements 21 hergestellt ist.
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Das Dichtungspaket 10 weist einen elastisch verformbaren Dichtring 24 auf, dessen Innendurchmesser zumindest im Wesentlichen dem Außendurchmesser des Kreisringelements 23 entspricht und der auf das Kreisringelement 23 axial aufgeschoben ist. Der Außendurchmesser ist vorteilhafterweise ebenfalls kleiner gewählt als der Innendurchmesser des Zylinders 7, sodass das Fluid, wie in 2 gezeigt, an der radialen Außenseite des Kolbens 9, an dem Ventilelement 15 vorbei strömen kann. Durch den verbleibenden Durchströmungsquerschnitt ist die Bewegungsgeschwindigkeit des Kolbens 9 beziehungsweise der Kolbenstange 8 in dem Zylinder 7 einstellbar.
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Der Kolben 9 weist ein weiteres Kolbenelement 25 auf, das ebenfalls axial auf die Kolbenstange 8 aufgeschoben ist. Das Kolbenelement 25 weist einen ersten Kreisringabschnitt 26 auf, der axial den Dichtring 24 gegen das Kolbenelement 21 verspannt. Der Abschnitt 26 weist an seinem Außenumfang ebenfalls mehrere Radialvertiefungen 27 auf, die gleichmäßig über den Umfang verteilt angeordnet sind. Der Außenumfang des Kreisringabschnitts 26 weist einen Außendurchmesser auf, der kleiner, insbesondere nur geringfügig kleiner, ausgebildet ist, als der Innendurchmesser des Zylinders 7. Beispielsweise weisen die Kolbenelemente 25 und 21 den gleichen maximalen Außendurchmesser auf.
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Ein zweiter Abschnitt 28 des Kolbenelements 25 weist einen deutlich geringeren Außendurchmesser auf, sodass das Kolbenelement 25 im Längsschnitt T-förmig ausgebildet ist. Das Kolbenelement 25 weist weiterhin eine axial durchgehende Lageröffnung 29 auf, welche von der Kolbenstange 8 durchgriffen wird. In der Aufnahmeöffnung 29 sind mehrere sich axial erstreckende Radialvertiefungen 30 ausgebildet, die gleichmäßig über den Umfang verteilt angeordnet sind. Die Vertiefungen 30 erstrecken sich von einer dem Ventilelement 15 zugewandten Stirnseite 31 des Kolbenelements 25 bis zu der dem Kolbenelement 21 zugewandten Stirnseite. Auf der dem Ventilelement 15 zugewandten Stirnseite bilden die Vertiefungen 30 somit erste Öffnungen 32, die radial auf Höhe des Ventilelements 15 liegen.
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Die Rückstellfeder 16 ist als Schraubenfeder ausgebildet, die koaxial auf das Kolbenelement 25 bis zu dem Abschnitt 26 aufgeschoben ist, und dadurch zwischen Ventilelement 15 und Kolben 9 axial verspannt beziehungsweise vorgespannt derart gehalten ist, wie in 2 gezeigt, sodass das Ventilelement 15 beabstandet zu dem Kolbenelement 25 beziehungsweise dem Kolben 9 auf der Kolbenstange 8 angeordnet ist.
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Die Kolbenelemente 21 und 25 sind dabei derart zueinander ausgerichtet, dass die Vertiefungen 30 in den radialen Freiraum zwischen Kolbenelement 21 und Kolbenstange 8 und/oder in die Vertiefungen 22 münden, sodass eine fluidtechnische Verbindung von den ersten Öffnungen 32 zu radial außen angeordneten zweiten Öffnungen 33 der Vertiefungen 22 in Form der zuvor bereits erwähnten Medienleitung 34 gebildet ist.
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Im Normalbetrieb wird also das Ventilelement 15 auf Abstand zu dem Kolben 9 gehalten, wie in 2 gezeigt. Das in dem Druckraum 18 befindliche Medium kann dann gemäß der Durchströmungspfeile 17 radial an Ventilelement 15 und Kolben 9 vorbei in den Nebenraum 19 strömen, wenn der Kolben 9 durch die Verlagerung der Klappe 2 in dem Zylinder 7 durch die Kolbenstange 8 verschoben wird. Auch kann das Medium durch die dann freigegebenen ersten Öffnungen 32 und die sich daran anschließende Medienleitung 34 strömen, sodass ein verhältnismäßig großer Gesamt-Durchströmungsquerschnitt des Kolbens 9 gewährleistet ist, sodass ein Bewegen des Kolbens 9 mit einer Gegenkraft, die zum Stützen der Klappe 3 reicht, eine Bewegung jedoch nicht verhindert, sicher möglich ist.
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Dabei sind die Medienfedereinrichtungen 6 vorliegend derart ausgebildet oder dimensioniert, dass sie gemeinsam die Klappe 2 sicher stützen und führen.
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Ist eine der Medienfedereinrichtungen 6 beschädigt, sodass sie einen Druckverlust beispielsweise im Druckraum 18 aufweist, oder verloren oder entfernt, so wird das Gesamtgewicht der Klappe nur noch durch die verbleibende Medienfedereinrichtung 6 gehalten. Dadurch beschleunigt sich die Bewegung des Kolbens 9 in dem Zylinder 7. Dies hat zur Folge, dass aufgrund der höheren Durchströmungsgeschwindigkeit des Mediums von dem Druckraum 18 in den Druckraum 19 das Ventilelement 15 in Richtung des Kolbens 9 auf der Kolbenstange 8 verschoben wird, bis die Ventilscheibe 15 dichtend an der Stirnseite 31 des Kolbens 9 anliegt und dadurch die ersten Öffnungen 32 verschließt und damit die Medienleitung 34 versperrt. Das hat zur Folge, dass das Medium nur noch durch die radialen Freiräume zwischen Kolben 9 und Ventilelement 15 in den Nebenraum 19 strömen kann. Der Durchströmungsquerschnitt ist somit insgesamt beschränkt worden. Dies hat zur Folge, dass die Bewegung des Kolbens 9 in dem Zylinder 7 aufgrund des verringerten Durchströmungsquerschnitts abgebremst und eine höhere Gegenkraft für das Stützen der Klappe 2 zur Verfügung gestellt wird, sodass die Klappe 2 auch weiterhin nicht selbstständig in die Geschlossenstellung fällt, sondern insbesondere langsam in die Geschlossenstellung absinkt.
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Die vorliegende Sicherheitseinrichtung 11 ist mechanisch arbeitend ausgebildet. Alternativ ist die Sicherheitseinrichtung 11 gemäß einem weiteren, hier nicht dargestellten Ausführungsbeispiel elektrisch/elektronisch ausgebildet, wobei dem Ventilelement 15 ein ansteuerbarer Aktuator und der Medienleitung 34 ein Sensor zur Überwachung der Durchflussgeschwindigkeit zugeordnet ist, in Abhängigkeit von der erfassten Durchflussgeschwindigkeit den Aktuator zum Verlagern des Ventilelements 15 von der Freigabestellung in die Schließstellung oder andersherum anzusteuern.
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Optional ist gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel eine der in 1 gezeigten Medienfedereinrichtungen 6 als elektrischer, hydraulischer und/oder pneumatischer Aktuator ausgebildet.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Kraftfahrzeug
- 2
- Klappe
- 3
- Karosserieelement
- 4
- Schwenkgelenk
- 5
- Fahrzeugöffnung
- 6
- Medienfedereinrichtung
- 7
- Zylinder
- 8
- Kolbenstange
- 9
- Kolben
- 10
- Dichtungspacket
- 11
- Sicherheitseinrichtung
- 12
- Befestigungsmittel
- 13
- Befestigungsmittel
- 14
- Doppelpfeil
- 15
- Ventilelement
- 16
- Federelement
- 17
- Durchströmungspfeil
- 18
- Druckraum
- 19
- Nebenraum
- 20
- Durchströmungsöffnung
- 21
- Kolbenelement
- 22
- Vertiefung
- 23
- Kreisringelement
- 24
- Dichtring
- 25
- Kolbenelement
- 26
- Kreisringabschnitt
- 27
- Radialvertiefung
- 28
- Abschnitt
- 29
- Aufnahmeöffnung
- 30
- Radialvertiefung
- 31
- Stirnseite
- 32
- Öffnung
- 33
- Öffnung
- 34
- Medienleitung
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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