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Die Erfindung betrifft eine längenverstellbare Druckfeder nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1. Ferner betrifft die Erfindung einen Sitz mit einer derartigen Druckfeder.
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Derartige blockierbare Druckfedern sind als Gasfedern in großer Zahl bekannt. Beispielsweise sind sogenannte Zwei-Rohr-Gasfedern bekannt, bei denen zwei Rohre konzentrisch ineinander angeordnet sind und zwischen sich einen Ringkanal begrenzen. Beiderseits des Kolbens sind Teil-Gehäuseräume ausgebildet, die über den Ringkanal und ein an einem Ende des Gehäuses angeordnetes Ventil miteinander verbindbar sind. Derartige längenverstellbare Gasfedern sind beispielsweise aus der
DE 18 12 282 C3 (entsprechend
US 3,656,593 A ) bekannt.
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Weiterhin sind längenverstellbare Gasfedern bekannt, bei denen das Ventil im Kolben angeordnet ist und die durch eine in der hohl ausgebildeten Kolbenstange angeordnete Ventil-Betätigungs-Stange betätigbar sind. Derartige Gasfedern sind beispielsweise aus der
EP 0 353 550 B1 (entsprechend
US 4,949,941 A ) bekannt. Bei den letztgenannten Gasfedern können die Teil-Gehäuseräume auch mit Hydrauliköl gefüllt sein; die Druckgasfüllung befindet sich dann nur in einer dem geschlossenen Ende des Gehäuses zugeordneten Druckgas-Kammer, die von dem benachbarten Teil-Gehäuseraum durch einen abgedichtet an der Innenwand des Gehäuses geführten Schiebekolben abgetrennt ist.
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Aus der
EP 1 101 972 A2 ist eine Gas-Zugfeder bekannt, die ein Gehäuse mit einer konzentrisch in diesem geführten Kolbenstange aufweist. Auf der Kolbenstange ist ein im Gehäuse abgedichtet geführter Kolben angebracht, der eine Ölkammer in zwei Teil-Ölkammern untertrennt. Es ist weiterhin ein Ventil zum Miteinander-Verbinden der Teil-Ölkammern vorhanden, das einen Ventilstift aufweist, der von außerhalb des Gehäuses betätigbar ist und beim Einschieben in einer Ventil-Öffnungs-Richtung in Richtung einer Mittel-Längs-Achse in eine Öffnungsstellung des Ventils und durch eine Rückstellfeder entgegen der Ventil-Öffnungs-Richtung in eine Schließstellung verbracht wird. In dieser Schließstellung blockiert die Gas-Zugfeder. Im Anschluss an die Ölkammer ist eine Zug-Gasfeder in das Gehäuse integriert, in die die Kolbenstange geführt ist.
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Aus der
DE 35 22 722 A1 ist eine Hubvorrichtung zum stufenlosen Verstellen von Stuhlsitzen und Rückenlehnen bekannt, die ein Rückschlagventil aufweist, das einen Druckausgleich zwischen den Gehäuseräumen herstellt, wenn die Druckdifferenz zwischen den Gehäuseräumen einen Sicherheitsdruck-Schwellenwert übersteigt.
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Aus der
DE 39 24 309 A1 ist eine längenverstellbare Gasfeder bekannt, die einen Freikolben aufweist, der in einem Arbeitskolben axial verschiebbar geführt ist.
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Aus der
DE 39 31 448 A1 ist ein hydropneumatisches Hubaggregat bekannt, das mit einer Überdrucksicherung versehen ist.
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Aus der
DE 100 06 061 A1 ist eine längenverstellbare Gasfeder bekannt, die eine mit zwei Überströmkanälen versehene Ventil-Einrichtung aufweist, wobei die Überströmkanäle unterschiedliche Drosselwirkungen haben.
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Die bekannten blockierbaren Federn haben hinsichtlich ihrer Anwendungsflexibilität noch Verbesserungspotential. Insbesondere existieren Anwendungen, bei denen bei einer Betätigung des Ventils nicht sofort ein ansonsten unkontrolliertes Ausschieben der Kolbenstange der Druckfeder aus dem Gehäuse erfolgen soll.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Druckfeder der eingangs genannten Art derart weiterzubilden, dass nach Betätigung des Ventils die Aufhebung der Blockierung nicht automatisch erfolgt.
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Diese Aufgabe ist erfindungsgemäß gelöst durch die im Kennzeichnungsteil des Anspruchs 1 angegebenen Merkmale. Durch das erfindungsgemäße Verschlusselement wird erreicht, dass nach einer Ventilbetätigung die Druckfeder zunächst weiterhin blockiert bleibt, sodass zunächst ein ansonsten unkontrolliertes Ausschieben der Kolbenstange aus dem Gehäuse verhindert ist. Erst nach einer durch Druckunterschiede ausgelösten Verbringung des Verschlusselements in die Freigabestellung bei gleichzeitiger Auslösestellung des Ventilstifts wird die Blockierung aufgehoben. Dies ermöglicht einen definierten und kontrollierten Ausschiebevorgang der Druckfeder mittels des durch die Druckgas-Kammer gebildeten Kraftspeichers. Ein Verschlusselement kann als einfach herstellbarer Dichtkörper in der Überströmverbindung ausgeführt sein.
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Ein Verschlusselement nach Anspruch 2 ist kostengünstig herstellbar und kann aus verschleißarmem und trotzdem gut dichtendem Material gefertigt sein.
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Eine Betätigung des Verschlusselements gemäß Anspruch 3 ist besonders einfach und erfordert keine mechanische Anlenkung des Verschlusselements.
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Eine Ausgestaltung des Verschlusselements gemäß Anspruch 4 kann elegant in eine Druckfeder integriert werden und ist besonders bedienungsfreundlich.
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Ein Druck-Medium nach Anspruch 5 hat sich – je nach Einsatzgebiet – bewährt.
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Eine weitere Aufgabe der Erfindung ist es, einen Sitz anzugeben, bei dem die Vorteile der erfindungsgemäßen Druckfeder besonders zum Tragen kommen.
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Diese Aufgabe ist erfindungsgemäß gelöst durch einen Sitz gemäß Anspruch 6.
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Beim erfindungsgemäßen Sitz wird vermieden, dass die Rückenlehne nach einem Auslösen des Ventilstifts durch Ausschieben der Kolbenstange ohne weitere Bedingung unkontrolliert in eine aufgerichtete Position schnellt und dabei dem auf dem Sitz sitzenden Benutzer einen Stoß versetzt. Erst durch die Betätigung des Verschlusselements wird ein kontrolliertes Ausschieben der Kolbenstange und damit ein kontrolliertes Aufrichten der Rückenlehne des Sitzes erreicht. Die Druckfeder kann dabei so ausgeführt sein, dass ein Überströmen des Druck-Mediums zwischen dem Teil-Gehäuseräumen praktisch ungedrosselt erfolgt, sodass das Ausschieben der Kolbenstange einer Betätigung des Verschlusselements sofort folgt, was die Kontrolle über den Aufrichtvorgang der Rückenlehne erhöht.
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Ein Betätigungselement nach Anspruch 7 führt zu einem bequemen Auslösen des Ventilstifts.
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Bei einer Anordnung der Druckfeder nach Anspruch 8 betätigt der Benutzer durch Druck gegen die Lehnfläche der Rückenlehne des Sitzes das Verschlusselement. Bei ausgelöstem Ventilstift wird dadurch die Blockade der Druckfeder aufgehoben und es erfolgt, noch während der Rücken des Benutzers in Kontakt mit der Rückenlehne steht, ein Aufrichten der Rückenlehne. Da die Rückenlehne auf diese Weise in ständigem Kontakt mit dem Rücken des Benutzers steht, wird die oben angesprochene Stoßgefahr vermieden.
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Die erfindungsgemäße Druckfeder kommt bei Bürostühlen zum Einsatz. Alternativ kann sie zum Beispiel bei Fahrzeugsitzen, wie Bussitzen, Zugsitzen oder Flugzeugsitzen zur Anwendung kommen. Ein anderes Anwendungsbeispiel ist ein Kinositz.
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Weitere Merkmale, Vorteile und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispiels anhand der Zeichnung. Es zeigt:
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1 eine Druckfeder im Längsschnitt,
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2 eine schematische Darstellung eines Sitzes mit einer erfindungsgemäßen Druckfeder;
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3 eine Ausschnittsvergrößerung aus 2, welche in 2 nicht sichtbare Details einer Ventilbetätigung der Druckfeder darstellt; und
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4 bis 7 Momentaufnahmen eines Ausschnitts der Druckfeder im Bereich eines Kolbens von dieser, welche die Verlagerung eines Ventilstifts sowie eines Verschlusselements bei der Betätigung des Ventils der Druckfeder darstellen.
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Die in 1 dargestellte längenverstellbare, blockierbare Druck-Gasfeder weist ein im wesentlichen zylindrisches, aus einem Rohr hergestelltes Gehäuse 1 auf, das an einem Ende 2 mittels eines Bodens 3 gasdicht verschlossen ist, an dem ein Befestigungselement 4 angebracht ist. Am anderen Ende 5 des Gehäuses 1 ist eine ringförmig ausgebildete Führungs- und Dichtungs-Einheit 6 flüssigkeitsdicht befestigt, die zur Führung und Abdichtung einer im Gehäuse 1 konzentrisch zu dessen Mittel-Längs-Achse 7 verschiebbar angeordneten Kolbenstange 8 dient. Am außerhalb des Gehäuses 1 befindlichen freien Ende 9 der Kolbenstange 8 ist ebenfalls ein Befestigungselement 10 vorgesehen.
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Am im Gehäuse 1 befindlichen Ende 11 der Kolbenstange 8 ist ein Kolben 12 angebracht, der an der Innenwand 13 des Gehäuses 1 geführt ist und gegenüber dieser mittels einer Dichtung 14 flüssigkeitsdicht abgedichtet ist. Der Kolben 12 teilt den Innenraum des Gehäuses in ein zwischen Kolben 12 und Führungs- und Dichtungs-Einheit 6 befindlichen ersten Teil-Gehäuseraum 15 und einen hiervon abgewandten zweiten Teil-Gehäuseraum 16. Der Teil-Gehäuseraum 16 wiederum wird durch einen Schiebekolben 17 begrenzt, der an der Innenwand 13 des Gehäuses 1 geführt verschiebbar und gegenüber dieser mittels einer Dichtung 18 gas- und flüssigkeitsdicht abgedichtet ist. Zwischen dem Schiebekolben 17 und dem Boden 3 wiederum ist eine als Kraftspeicher dienende Druckgas-Kammer 19 angeordnet, in der sich Gas unter Druck befindet. Die Teil-Gehäuseräume 15, 16 sind mit einer Flüssigkeit, beispielsweise Hydrauliköl, gefüllt.
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Im Kolben 12 ist ein Blockier-Ventil 20 ausgebildet, mittels dessen die Teil-Gehäuseräume 15, 16 miteinander verbunden beziehungsweise voneinander getrennt werden können. Es weist einen Ventilkörper 21 auf, der sich auf der der Dichtungs- und Führungs-Einheit 6 zugewandten Seite des Kolbens 12 befindet. In den hohl ausgebildeten Ventilkörper 21 ist ein einen Überströmraum 22 begrenzender Überströmkörper 23 dicht eingeklebt, der von einem koaxial zur Achse 7 angeordneten und verschiebbaren Ventilstift 24 durchsetzt wird, der in 1 in einer Schließstellung dargestellt ist.
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Der Ventilstift 24 ist zwischen dem Überströmkörper 23 und der hohl ausgebildeten Kolbenstange 8 mittels einer Dichtung 25 nach außen abgedichtet. Der Überströmraum 22 ist mittels zweier im Überströmkanal 23 symmetrisch zur Mittel-Längs-Achse 7 ausgebildeter erster Überströmkanäle 26 und mittels zweier im Ventilkörper 21 symmetrisch zur Mittel-Längs-Achse 7 ausgebildeter zweiter Überströmkanäle 27 mit dem ersten Teil-Gehäuseraum 15 ständig verbunden.
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Der Ventilstift 24 weist an seinem zum zweiten Teil-Gehäuseraum 16 weisenden Ende einen sich zweistufig konusförmig erweiternden Ventilteller 28 auf, der in einer Verbindungsöffnung 29 des Ventils 20 zum Teil-Gehäuseraum 16 angeordnet ist.
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Eine am freien Ende des Ventilstifts 24 angeordnete Konuswand 30 des Ventiltellers 28 mit größerem Durchmesser dient als Bewegungsbegrenzung des Ventilstiftes 24 in Ausschubrichtung von diesem. Diese zweite Konuswand 30 arbeitet hierzu mit einer Gegenfläche 31 des Ventilkörpers 21 zusammen. Zwischen den beiden Konusflächen weist der Ventilstift 24 eine zylindrische Wand 32 auf. Diese Wand 32 dichtet gegen den Ventilkörper 21 über eine Dichtung 33 ab. Diese ist als O-Ring ausgebildet und stellt ein Verschlusselement des Blockier-Ventils 20 dar.
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Die Dichtung 33 liegt in der in 1 dargestellten Blockierstellung in Richtung auf den zweiten Teil-Gehäuseraum 16 zu an einer den Querschnitt des Überströmraums 22 verringernden Umfangsstufe 34 an und ist auf diese Weise in der Blockierstellung gegen eine weitere Verlagerung längs der Mittel-Längs-Achse 7 in Richtung auf den zweiten Teil-Gehäuseraum 16 zu gesichert. In Gegenrichtung, also in Pfeilrichtung des Pfeils 35, ist eine Verlagerungsbewegung der Dichtung 33 im Überströmraum 22 möglich, wie noch im Einzelnen dargestellt wird.
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Der Ventilstift 24 weist im Bereich zwischen dem Überströmraum 22 und dem Ventilteller 28 einen verjüngten Abschnitt 36 auf, zwischen dem und den benachbarten Teilen, nämlich dem Überströmkörper 23, der Dichtung 33 und der Gegenfläche 31 ein bis zum Ventilteller 28 führender ringförmiger Kanal 37 ausgebildet ist. In der hohl ausgebildeten Kolbenstange 8 ist eine in Richtung der Achse 7 verschiebbare, vom Ende 11 her durch Verschieben betätigbare Ventil-Betätigungs-Stange 38 angeordnet, die gegen den Ventilstift 24 anliegt. Das freie, aus der Kolbenstange 8 herausragende Ende der Ventil-Betätigungs-Stange 38 ist als Betätigungsknopf 39 ausgebildet.
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2 zeigt schematisch die Anordnung der Druck-Gasfeder gemäß 1 an einem ebenfalls schematisch dargestellten Sitz 40. Dieser weist eine Sitzfläche 41 und eine Rückenlehne 42 auf. Die Rückenlehne 42 ist gegen die Sitzfläche 41 um ein Schwenkgelenk 43 verschwenkbar.
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Beim Sitz 40 handelt es sich um einen Fahrzeug-Sitz, der zum Beispiel in einem Bus, in einem Zug oder in einem Flugzeug zum Einsatz kommen kann.
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Unterhalb der Sitzfläche 41 ist ein Tragrahmen 44 angeordnet, der die Sitzfläche mit einer Tragschiene 45, die am Boden 46 festgelegt ist, verbindet. Der Tragrahmen 44 ist dabei in bekannter Weise so mit der Tragschiene 45 verbunden, dass der Sitz 40 zur Veränderung des Abstands zwischen hintereinander angeordneten Sitzen 40 verstellt werden kann. Der Tragrahmen 44 weist drei in Verstellrichtung hintereinander angeordnete senkrechte Stützstreben 47 auf. Zwischen der mittleren Stützstrebe 47 und der dem Schwenkgelenk 43 benachbart angeordneten hinteren Stützstrebe 47 ist die Druck-Gasfeder gemäß 1 horizontal angeordnet. Hierbei ist das Befestigungselement 4 an der mittleren Stützstrebe 47 drehbar gelagert. Die Kolbenstange 8 ist in einer Führungsöffnung 48 in der hinteren Stützstrebe 47 axial geführt. Das freie Ende 9 der Kolbenstange 8 ist über das Befestigungselement 10 und einen Verbindungskörper 49 mit einer Verbindungsstange 50 verbunden, wobei zwischen dem Verbindungskörper 49 und der Verbindungsstange 50 ein Schwenkgelenk 51 mit zum Schwenkgelenk 43 paralleler Schwenkachse angeordnet ist. Die Verbindungsstange 50 stellt eine Verlängerung der Rückenlehne 42 über das Schwenkgelenk 43 hinaus dar und ist fest verbunden mit der Rückenlehne 42 ebenfalls um das Schwenkgelenk 43 schwenkbar.
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2 zeigt die Rückenlehne 42 durchgezogen in einer aufrechten Position, in der die Kolbenstange 8 der Druck-Gasfeder maximal aus dem Gehäuse 1 ausgeschoben ist. Gestrichelt zeigt 2 die Rückenlehne 42 in einer gegenüber der aufrechten Position stärker geneigten Position, in der die Rückenlehne 42 und damit auch die Verbindungsstange 50 um das Schwenkgelenk 43 verschwenkt sind und in der die Kolbenstange 8 und der mit dieser verbundene Kolben 12 in das Gehäuse 1 der Druck-Gasfeder eingeschoben sind.
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Der Detaildarstellung der 3 im Bereich der Verbindung zwischen der Verbindungsstange 50 und der Kolbenstange 8 ist zu entnehmen, dass zur Betätigung des Betätigungsknopfes 39 ein hierzu komplementär geformter Anlage-Abschnitt eines Betätigungskörpers 52 vorgesehen ist, der verschwenkbar am Verbindungskörper 49 angelenkt ist und, zum Beispiel über einen entsprechenden Bowdenzug, mit einem im Bereich der Unterseite der Sitzfläche 41 angeordneten Bedienhebel oder Druckknopf zur Betätigung der Ventil-Betätigungsstange 38 zusammenarbeitet.
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Anhand der Momentaufnahmen der 4 bis 7 während der Betätigung des Blockier-Ventils 20 wird nachfolgend die Arbeitsweise der Druck-Gasfeder nach 1 in der Einbausituation gemäß den 2 und 3 beschrieben:
4 zeigt das Blockier-Ventil 20 entsprechend 1 mit dem Ventilstift 24 in Schließstellung und der Verschlussdichtung 33 in Blockierstellung. In dieser in den 1 und 4 gezeigten Stellung des Blockier-Ventils 20 ist bei entlasteter Gas-Druckfeder der Druck des Hydrauliköls im Teil-Gehäuseraum 15 höher als im Teil-Gehäuseraum 16. Dies resultiert aus der Tatsache, dass die dem Teil-Gehäuseraum 16 zugewandte Querschnittsfläche des Kolbens 12 größer ist als die dem Teil-Gehäuseraum 15 zugewandte Querschnittsfläche, die um den Querschnitt der Kolbenstange 8 vermindert ist. Dieser höhere Druck im ersten Teil-Gehäuseraum 15 drückt die Verschluss-Dichtung 33 entgegen der Richtung des Pfeils 35 gegen die Umfangsstufe 34. In 4 ist die Druck-Gasfeder daher nicht ausgelöst und blockiert. Die Rückenlehne 42 ist dabei in der in 2 gestrichelt dargestellten geneigten Position.
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5 zeigt den Ventilstift 24 in gegenüber der Schließstellung nach links verlagerter Auslösestellung, in die der Ventilstift 24 durch Betätigung des Betätigungsknopfes 39 über den Betätigungskörper 52 und den mit diesem verbundenen Bedienhebel gebracht wurde. In dieser Stellung des Ventilstifts 24 einerseits und der Verschluss-Dichtung 33 andererseits dichtet die Verschluss-Dichtung 33 immer noch gegen die zylindrische Wand 32 ab, sodass keine Überströmverbindung 27, 26, 22 zwischen den Teil-Gehäuseräumen 15 und 16 besteht und der Kolben 12 im Gehäuse 1 dadurch weiterhin blockiert ist. In 5 ist die Druck-Gasfeder daher gleichzeitig ausgelöst und blockiert.
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Wenn nun der Benutzer zum Beispiel mit dem Rücken zusätzlichen Druck auf die Lehnfläche der Rückenlehne 42 ausübt, wird dieser Druck über das Schwenkgelenk 43, die Verbindungsstange 50, das Schwenkgelenk 51, den Verbindungskörper 49, das Befestigungselement 10, die Kolbenstange 8 und den Kolben 12 auf den zweiten Teil-Gehäuseraum übertragen. Dies führt ab einem gewissen auf die Rückenlehne 42 ausgeübten Druck dazu, dass der Druck im zweiten Teil-Gehäuseraum 16 größer wird als im ersten Teil-Gehäuseraum 15. Sobald dieser Zustand erreicht ist, wird aufgrund dieser Druckdifferenz die Verschluss-Dichtung 33 in Richtung des Pfeils 35 im Überströmraum 22 verschoben, bis die Verschluss-Dichtung 33 die Freigabestellung gemäß 6 erreicht. Während der Verlagerung der Verschluss-Dichtung 33 strömt, solange die Verschluss-Dichtung 33 noch gegen die zylindrische Wand 32 einerseits und nach außen gegen den Überströmraum 22 andererseits abdichtet, Hydrauliköl zwischen der Gegenfläche 31 und der zylindrischen Wand 32 in den Überströmraum 22 nach.
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6 zeigt die Verschluss-Dichtung 33 in der Freigabestellung, in der sie innerhalb des Überströmraums 22 in Richtung des Pfeils 35 maximal verlagert gegen eine der Umfangsstufe 34 gegenüberliegende Umfangsstufe des Überströmraums 22 anliegt. Der Ventilstift 24 ist auch in 6 noch in der Auslösestellung, das heißt der Benutzer betätigt weiterhin den Bedienhebel zur Betätigung des Betätigungsknopfes 39. In dieser Stellung des Ventilstifts 24 einerseits und der Verschluss-Dichtung 33 andererseits ist – wiederum bei entlasteter Druck-Gasfeder – ein Überströmen von Hydrauliköl zwischen dem ersten Teil-Gehäuseraum 15 und dem zweiten Teil-Gehäuseraum 16 durch die zweiten Überströmkanäle 27, die ersten Überströmkanäle 26, den ringförmigen Kanal 37 und den Überströmraum 22 möglich. Aufgrund der vom Druckgas in der Druckgas-Kammer 19 erzeugten Ausschiebekraft kann nun der Kolben 12 aus dem Gehäuse 1 ausgeschoben werden.
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Dieses Ausschieben erfolgt also dann, wenn der Benutzer nach kurzzeitigem Ausüben von Druck auf die Rückenlehne 42 diese wieder entlastet.
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Die Rückenlehne 42 gelangt dann in die in 2 durchgezogen dargestellte aufrechte Sitzposition. Da das Überströmen des Hydrauliköls vom ersten Teil-Gehäuseraum 15 in den zweiten Teil-Gehäuseraum 16 aufgrund der hohen Querschnitte im Überströmkanal praktisch nicht gedämpft ist, folgt die Rückenlehne 42 bei dieser Verstellung in die aufrechte Position sofort der Bewegung des Rückens des Benutzers, sodass die Rückenlehne 42 in Anlage am Rücken des Benutzers bleibt und ein als unangenehm empfundenes Anschlagen der Rückenlehne 42 an den Rücken des Benutzers beim Aufrechtstellen der Rückenlehne 42 vermieden ist.
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Wenn der Benutzer die Rückstellung der Rückenlehne 42 in die aufrechte Position anhalten will, gibt er während des Aufrichtvorgangs den Bedienhebel, welcher den Betätigungsknopf 39 betätigt, frei, sodass das Blockier-Ventil 20 in die in 7 gezeigte Stellung kommt. In dieser Stellung, in der der Ventilstift 24 in der Schließstellung und die Verschluss-Dichtung 33 noch in der Freigabestellung vorliegt, dichtet die Verschluss-Dichtung 33 den Überströmkanal zwischen dem Ventilstift 24 und dem Überströmraum 22 wieder vollständig ab. Das Ventil 20 ist also in der Stellung nach 7 schon blockiert. Aufgrund des wie oben schon ausgeführt höheren Drucks im ersten Teil-Gehäuseraum 15 verglichen mit dem zweiten Teil-Gehäuseraum 16 wird im Anschluss an die in 7 gezeigte Momentaufnahme die Verschluss-Dichtung 33 aus der Freigabestellung wieder selbsttätig in die Blockierstellung zurückverlagert. Hierbei fließt Hydrauliköl zwischen der Gegenfläche 31 und der Konuswand 30 vom Überströmraum 22 in den zweiten Teil-Gehäuseraum 16. Am Ende dieses Verlagerungsvorgangs ist wieder die in 4 gezeigte Stellung des Blockier-Ventils 20 erreicht.
