DE1800096A1

DE1800096A1 - Gasfeder

Info

Publication number: DE1800096A1
Application number: DE19681800096
Authority: DE
Inventors: Guenter Otto; Spieth Dipl-Ing Rudolf
Original assignee: ORUS AG
Current assignee: ORUS AG
Priority date: 1968-10-01
Filing date: 1968-10-01
Publication date: 1970-04-23
Also published as: US3589702A

Description

Patentanwalt Dipl.-Phys. GERHARD LIEDL · 8 München 22, SteinsdorfstraBe

T.lelon JIHtI FirmchreÜMr OS/22 2M

A 3793

ORUS A. G. Bahnhofstrasse 64, ZÜRICH /Schweiz

Gasfeder

Die Erfindung betrifft eine Gasfeder mit Druckgasfüllung, bei der in einem Zylinder eine Kolbenstange axial verschiebbar angeordnet ist, welche durch ein Zylinderende nach außen abgedichtet herausgeführt ist.

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Gasfedern der vorgenannten Art sind bekannt und weisen unter anderem den Nachteil auf, daß die Federungscharakteristik bei einer bestimmten Druckgasfüllung und einem bestimmten Kolbenstangenquerschnitt, d. h. Verdrängervolumen, konstant ist und deshalb nicht veränderlichen Verhältnissen angepaßt werden kann. Die Forderung nach einer Änderung der Federungscharakteristik besteht in vielen Fällen, insbe- _; sondere bei einer Verwendung einer Gasfeder zum Abfedern der Räder von Kraftfahrzeugen. Bei einer derartigen Verwendung einer Gasfeder wäre es nämlich sehr vorteilhaft, eine Änderung der Federungscharakteristik dahingehend vorzunehmen, daß die Feder am Hubende härter wird. Dies ist bei den bekannten Gasfedern nicht möglich, so daß zur Vergrößerung der Härte der Gasfeder am Hubende zusätzliche Federn, wie Gummifedern und -puffer, vorgesehen werden müssen.

Ausgehend von dem vorgenannten Stand der Technik ist es Aufgabe der Erfindung, den genannten Nachteilen abzuhelfen und eine verbesserte Gasfeder in Vorschlag zu bringen. Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß erfindungsgemäß die Federungscharakteristik hubabhängig veränderlich ist. Hierdurch ergibt sich der Vorteil, daß sich eine erfindungsgemäße Gasfeder selbsttätig den sich ändernden Federungsanforderungen anpaßt, was insbesondere die genannte Vergrößerung der Härte am Hubende betrifft.

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Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform weist die Kolbenstange einen sich in axialer Richtung ändernden, insbesondere in Richtung auf das außerhalb des Zylinders liegende Kolbenstangenende hin zunehmenden Querschnitt auf. Die Kolbenstange kann einen Abschnitt konstanten kleinen Querschnittes und einen weiteren Abschnitt konstanten großen Querschnittes haben. Es ist vorteilhaft, wenn die Kolbenstange aus zwei Teilen, einer Verdrängerstange und einer dieselbe μ umschließenden Hülse besteht, die beide abgedichtet aus dem Zylinder nach außen herausgeführt sind.

Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist mit der Verdrängerstange ein Anschlag fest verbunden, durch den beim Einfahren der Verdrängerstange in den Zylinder, beginnend bei einem bestimmten Teil des gesamten Hubweges, die Hülse in den Zylinder eingefahren wird. Es ist zweckmäßig, die Hülse gegenüber dem Kolbenstangenaustrittsende des Zylinders und gegenüber der Verdrängerstange abzudichten. Zum Abdichten der Verdrängerstange gegenüber der Hülse kann eine außerhalb des Zylinders liegende, mit der Hülse fest verbundene Gleitdichtung vorgesehen sein.

Gemäß einer anderen bevorzugten Ausführungsform ist eine erfindungsgemäße Gasfeder gleichzeitig auch als Stoßdämpfer ausgebildet, wobei

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in an sich bekannter Weise konzentrisch zu dem Zylinder ein äußerer Zylinder angeordnet ist. Der Innenraum des inneren Zylinders ist hierbei vollständig mit Flüssigkeit gefüllt, während ein von den beiden Zylindern gebildeter Ringraum teils mit Flüssigkeit, teils mit Druckgas gefüllt ist, die durch eine Gleitkolbendichtung voneinander abgedichtet sind. Der mit Flüssigkeit gefüllte Raum des inneren Zylinders steht durch eine Überströmöffnung mit dem mit Flüssigkeit gefüllten Teil des Ringraumes in Verbindung. Die Kolbenstange ist mit einem Kolben verbunden, der mit Drosselöffnungen für die Flüssigkeit versehen ist.

Weitere Einzelheiten und Merkmale der Erfindung sind aus der nachfolgenden Beschreibung einer bevorzugten, gleichzeitig als Stoßdämpfer ausgebildeten Ausführungeform und anhand der beiliegenden Zeichnung •rilchtlich.

Es zeigen:

Fig. 1 einen Längsschnitt betreffend die Darstellung eines Teilhubes, wobei die Hülse noch nicht in den Innenraum des Zylinders eingefahren ist;

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Fig. 2 einen Längsschnitt betreffend einen Teilhub, der dem Beginn des Einfahrens der Hülse in den Zylinder entspricht;

Fig. 3 die Federungscharakteristik der in den Fig. 1 und 2 dargestellten Gasfeder.

Eine Kolbenstange 1 mit einem Kolben 2 ist in einem Zylinder 3 axial "

verschieblich angeordnet. Der Kolben 2 ist in an sich bekannter Weise mit Drosselöffnungen 4 für eine in dem Innenraum des Zylinders 3 angeordnete Flüssigkeit versehen, welche mit federnden Ventilplatten zusammenarbeiten und somit eine geschwindigkeits- und richtungsabhängige Dämpfung vermitteln. Konzentrisch zu dem Zylinder 3 ist ein äußerer Zylinder 6 angeordnet. Ein von den Zylindern 3 und 6 gebildeter Ringraum ist teils mit Druckgas, teils mit Flüssigkeit gefüllt, die durch eine Gleitkolbendichtung 7 voneinander getrennt und abgedichtet sind. Der Teil des Ringraumes, der mit Flüssigkeit gefüllt ist, steht über eine nicht dargestellte Überströmöffnung mit dem die Kolbenstange nicht enthaltenden Teil des Innenraumes des Zylinders 3 in Verbindung.

Der Gleitkolben ist mit zwei eingelegten Dichtringen 7a und 7b versehen, die bevorzugt aus O-Ringen bestehen, wodurch in sehr einfacher

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Weise eine ausgezeichnete Dichtung hoher Lebensdauer erzielt wird, da jeder Dichtring nur gegenüber einer Dichtfläche abzudichten hat, d.h. der Dichtring 7a dichtet gegenüber dem Innenmantel des äußeren Zylinders 6 ab, während der Dichtring 7b gegenüber dem Außenmantel des Innenzylinders 3 abdichtet.

Bei der in der Zeichnung dargestellten Ausführungsform besteht die Kolbenstange 1 aus zwei Teilen, nämlich einer Verdrängerstange 8 und einer dieselbe umschließenden Hülse 9. Die Verdrängerstange 8, die den Kolben 2 trägt, ist gegenüber der Hülse 9 mittels einer Gleitdichtung 10 abgedichtet, die mit der Hülse 9 verbunden ist. Die Gleitdichtung 10 besteht aus einem ersten auf die Hülse 9 aufgeschraubten Ring 11, mit dem seinerseits ein Ring 12 verbunden ist. In einer Ausnehmung des Ringes 12 ist eine ringförmige Gleitdichtung 13 angeordnet, welche das eigentliche Dichtelement darstellt, das die Verdrängerstange 8 gegenüber der Hülse 9 abdichtet.

Aufgrund der Tatsache, daß die Verschraubung zwischen der Hülse 9 und dem Ring 11 einen Durchtritt der unter Druck stehenden Flüssigkeit nicht zu verhindern vermag, sind weitere Dichtungen 13a und 13b vorgesehen, welche in den Ring 11 eingelegt sind und gegenüber dem Ring 12 bzw. gegenüber der Hülse 9 abdichten.

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Die Hülse 9 ist gegenüber den Kolbenstangenaustrittsenden der Zylinder 3 und 6 abgedichtet. Hierzu ist ein in das Ende des Zylinders 3 teilweise eingesteckter Ring 14 vorgesehen, der gegenüber dem Innenmantel des Zylinders 3 abdichtet - Dichtung 15 - sowie gegenüber einem weiteren Ring 16 - Dichtung 17 -, der das Kolbenstangenaustrittsende des äußeren Zylinders 6 nach außen abschließt. Der Ring ist gegenüber dem Innenmantel des äußeren Zylinders 6 mittels einer Dichtung 18 abgedichtet. In einer Ausnehmung des Ringes 16 ist weiterhin eine Gleitringdichtung 1Θ vorgesehen, die gegenüber dem Außenmantel der Hülse 9 abdichtet.

Auf dem innerhalb des Innenraumeß des Zylinders 3 liegenden Ende der Hülse 9 ist ein Spreng- oder Federring 20 angeordnet, der als Anschlag dient und die Bewegung nach außen der Hülse 9 begrenzt.

Außerhalb des Innenraumei dtr beiden Zylinder 3 und β ist auf der Verdrängerstange 8 eine - in der Zeichnung - rechts von der Dichtung 10 liegende Scheibe 21 angeordnet, die als Anschlag und zum Einschieben der Hülse 9 dient, wie dies nachfolgend noch näher beschrieben wird.

Die beiden dem Kolbenstangenaustrittsende gegenüberliegenden Enden

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der Zylinder 3 und 6 sind in an sich bekannter Weise mit zylindrischen Verschlußstopfen 22 und 23 abgedichtet und verschlossen. Der Verschlußstopfen 23 ist mit einem hierin eingeschraubten Lagerauge verbunden, welches einen der beiden Aufhängungspunkte der Gasfeder darstellt. Der andere Aufhängungspunkt wird von einem gegenüberliegenden Lagerauge 25 gebildet, welches mit der Verdrängerstange 8 verbunden ist.

Die vorstehend beschriebene und in der Zeichnung dargestellte bevor-' zugte Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Gasfeder mit Stoßdämpfung arbeitet wie folgt.

Zu Beginn des Hubes, d. h. zu Beginn des Einfahrens der Kolbenstange 1 in den inneren Zylinder 3 wird das für die Federung wirksame Verdrängervolumen der Kolbenstange 1 nur von der Verdrängerstange 8 gebildet. Hierdurch ergibt sich in Abhängigkeit von Volumen und Druck der Druckgasfüllung eine bestimmte Federungscharakteristik. Bei fortschreitendem Einfahren der Verdrängerstange 8 kommt bei der in Fig. 2 dargestellten Hubstellung die als Anschlag dienende ringförmige Scheibe 21 an der Dichtung 10 zur Anlage, so daß bei weiter fortschreitendem Einfahren die Dichtung 10 nach links - in der Zeichnung - verschoben und hierbei die Hülse θ in den Innenraum des Zylinders 3 eingefahren wird. Hierdurch wird das

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wirksame Verdrängervolumen der Kolbenstange 1 vergrößert, welches nunmehr durch den Querschnitt der Verdrängerstange 8 und der Hülse 9 bestimmt wird. Diese Volumensvergrößerung hat eine Änderung der Federungscharakteristik, d. h. eine Verhärtung der Feder zur Folge, wie dies dem Diagramm gemäß Fig. 3 - siehe den steilen Anstieg der Kraft bei einem Hub von 150 - zu entnehmen ist. Beim weiteren Einfahren der KoI-benstange 1 kommt schließlich der Ring 11 der Dichtung gegen das Ende des Zylinders 6 und den hierin angeordneten Ring 16 zur Anlage. Hierdurch wird das Einfahren beendet. Der axiale Abstand zwischen der Dichtung und dem Kolbenstangenaustrittsende des äußeren Zylinders 6 - bezogen auf den ausgefahrenen Zustand der Hülse 9 - ist mit dem axialen Abstand der als Anschlag dienenden Scheibe 21 und mit der axialen Länge der Verdrängerstange 8 so abgestimmt, daß die Dichtung 10 zur Anlage an dem rechten Ende des äußeren Zylinders 6 kommt, bevor das linke Ende der Verdrängerstange 8 gegen den linken Verschlußstopfen 22 anstößt.

Wenn die auf die Kolbenstange 1 im Bereich des rechten Aufhängungspunktes einwirkende Druckkraft nachläßt, wird die in Fig. 3 dargestellte Federungscharakteristik von rechts nach links durchlaufen. Hierbei werden durch den Druck der Druckgasfüllung - dieser ist, abgesehen von vernachlässigbaren Druckverlusten, gleich dem Flüssigkeitsdruck - die Verdrängerstange 8 und die Hülse 9 bewegungssynchron aus dem Innenraum des

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Zylinders 3 herausgedrückt bis der als Anschlag dienende Federring 20 zur Anlage gegen den linken Rand des Ringes 14 kommt. Durch dieses Anliegen des Federringes 20 gegen den Ring 14 wird die Ausfahrbewegung der Hülse 9 beendet und nur die Verdrängerstange 8 allein wird noch weiterhin aus dem inneren Zylinder 3 herausgedrückt bis sie zur Anlage gegen das linke Ende der Hülse 9 kommt.

Wie ohne weiteres ersichtlich, weist eine erfindungsgemäß ausgebildete Gasfeder den großen Vorteil auf, daß die Federungscharakteristik in Abhängigkeit vom Hub geändert werden kann, wodurch eine äußerst zweckmäßige Anpassung an verschiedenartige Belastungen möglich ist. Diese hubabhängige Änderung der Federungscharakteristik wird zudem in denkbar einfacher Weise durch den sich in axialer Richtung ändernden Querschnittsverlauf der Kolbenstange erreicht.

Die dargestellte und beschriebene bevorzugte Ausführungsform der erfindungsgemäßen Gasfeder betrifft eine Anordnung, wie sie vorzugsweise im Automobilbau verwendet wird, weshalb die hubabhängige Änderung der Federungscharakteristik derart gewählt ist, daß gegen Hubende die erwünschte Verhärtung der Feder erreicht wird. Es liegt auf der Hand, daß bei anderen Belastungs- und Anwendungsiällen auch eine andere hubabhängige Änderung der Federungscharakteristik gewählt werden kann_$ was in sehr ein-

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fächer Weise durch eine entsprechende Änderung des axialen Querschnittsverlaufes des Verdrängervolumens der Kolbenstange erfolgt.

Aufgrund der Tatsache, daß, wie schon vorstehend erwähnt, das dargestellte Ausführungsbeispiel eine im Automobilbau verwendete Gasfeder betrifft, ist dieselbe mit einem Stoßdämpfer kombiniert, wodurch eine besonders zweckmäßige und raumsparende Anordnung erzielt wird. Abweichend hiervon können jedoch auch andere Anordnungen gewählt werden, deren einfachste Ausbildung aus einem druckgasgefüllten Zylinder ohne Flüssigkeit mit darin axial verschieblicher Kolbenstange mit axial veränderlichem Verdrängervolumen besteht. Ih Vereinfachung des dargestellten Ausfü hrungsbeispieles ist weiterhin d ne andere Ausbildung derart möglich, daß anstelle der beiden konzentrischen Zylinder nur ein einziger Zylinder vorgesehen werden soll, der außer der Druckgasfüllung noch eine Flüssigkeitsfüllung enthält, die in an sich bekannter Weise von dem Druckgas durch eine Gleitkolbendichtung abgedichtet und getrennt ist.

In Abwandlung von dem dargestellten Ausführungsbeispiel einer als Druckfeder wirkenden Gasfeder kann auch bei einer als Zugfeder wirkenden Gasfeder die erfindungsgemäße hubabhängige Änderung der Federungscharakteristik vorgenommen werden.

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Eine erfindungsgemäße Gasfeder ist auf die vorgenannte besonders vorteilhafte Verwendung im Automobilbau nicht beschränkt, sondern kann für beliebige technische Zwecke, bei denen eine hubabhängige Dämpfungs änderung von Vorteil ist, eingesetzt werden.

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Claims

Patentansprüche

1. Gasfeder mit Druckgasfüllung, bei der in einem Zylinder eine Kolbenstange axial verschiebbar angeordnet ist, welche durch ein Zylinderende nach außen abgedichtet herausgeführt ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Federungscharakteristik hubabhängig veränderlich ist.

2. Gasfeder gemäß Anspruch 1, dadurch g ekennzeichnet, daß die Kolbenstange (1) einen sich in axialer Richtung ändernden, insbesondere in Richtung auf das außerhalb des Zylinders (3) liegende Kolbenstangenende hin zunehmenden Querschnitt besitzt.

3. Gasfeder gemäß Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Kolbenstange (1) einen Abschnitt konstanten kleinen Querschnittes und einen Abschnitt konstanten großen Querschnittes aufweist.

4. Gasfeder gemäß einem oder mehreren der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Kolbenstange aus zwei Teilen, einer Verdrängerstange (8) und einer dieselbe umschließenden Hülse (9) besteht, die beide abgedichtet aus dem Zylinder (3) nach außen herausgeführt sind.

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5. Gasfeder gemäß einem oder mehreren der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß mit der Verdrängerstange (8) ein Anschlag (21) fest verbunden ist, durch den beim Einfahren der Verdrängerstange (8) in den Zylinder (3), beginnend bei einem bestimmten Teil des gesamten Hubes, die Hülse (9) in den Zylinder (3) eingefahren

^ wird.

6. Gasfeder gemäß einem oder mehreren der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Hülse (9) gegenüber dem kolbenstangenseitigen Zylinderende und die Verdrängerstange (8) gegenüber der Hülse (9) abgedichtet ist.

7. Gasfeder gemäß einem oder mehreren der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß zum Abdichten der Verdrängerstange (8) gegenüber der Hülse (9) eine außerhalb des Zylinders liegende, mit der Hülse (9) fest verbundene Gleitdichtung (10) vorgesehen ist.

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8. Gasfeder gemäß einem oder mehreren der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß in an sich bekannter Weise konzentrisch zu dem Zylinder (3) ein äußerer Zylinder (6) angeordnet ist, daß der Innenraum des Zylinders (3) vollständig mit Flüssigkeit gefüllt ist, während ein von den Zylindern (3,6) gebildeter Ringraum teils mit Flüssigkeit, teils mit Druckgas gefüllt ist, die durch eine Gleitkolbendichtung (7) voneinander abgedichtet und getrennt sind, und daß der mit Flüssigkeit gefüllte Teil des Ringraumes durch eine Überströmöffnung mit dem Zylinder (3) in Verbindung steht.

9. Gasfeder gemäß einem oder mehreren der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Verdrängerstange (8) in an sich bekannter Weise mit einem Kolben (2) verbunden ist, der Drosselöffnungen (4) für die Flüssigkeit aufweist.

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