DE1902323A1

DE1902323A1 - Gasfederelement

Info

Publication number: DE1902323A1
Application number: DE19691902323
Authority: DE
Inventors: Wilhelm Wingen
Original assignee: Georg Fritzmeier GmbH and Co KG
Current assignee: Georg Fritzmeier GmbH and Co KG
Priority date: 1969-01-17
Filing date: 1969-01-17
Publication date: 1971-03-04

Description

Gasfederelement Die Erfindung bezieht sich auf ein Gasfederelement, insbesondere zur Abfederung von Fahrzeugsitzen mit einem in einem Zylinder gegen ein eingeschlossenes Gasvolumen verschiebbaren gedämpften Kolben.
Aufgabe der Erfindung ist'es, ein kompaktes Federelement zu schaffen, das Federungs- und Dämpfungseinrichtung auf kleinstem Raum aufnimmt.
Diese Aufgabe ist gelöst durch einen zwischen Kolben und Zylinder ausgebildeten Ringraum mit einem mittels des Kolbens durch ein im Zylinder ortsfestes ringförmiges Drosselventil verdrängbaren eingeschlossenen Flüssigkeitsvolumen, das am freien Kolbenende mittels einer längs des Kolbens verschiebbaren Ringdichtung gegen das Gasvolumen abgedichtet ist.
Als Drosselventil eignet sich besonders ein Ringförper mit längs des Umfangs verteil-ten Axialbohrungen, die auf der beim Arbeitshub vorn liegenden Seite im Abstand von einer elastischen, mit einer längs des Umfangs verteilten Anzahl kleinerer Bohrungen versenenen Ringlippe überdeckt sind. Beim Arbeitshub wird diese Ringlippe von den größeren Axialbohrungen abgehoben, so daß ein im wesentlichen ungeninderter Durchfluß der Flüssigkeit möglich ist. Beim Rückhub legt sich die Lippe auf die größeren Axialbohrungen, so daß die Flüssigkeit durch die kleineren Bohrungen der Ringlippe gepreßt werden muß und hierdurch eine wirksame Dämpfung erzielt wird. Anstelle der Ringlippe kann auch ein loser Lochteller verwendet werden, der aus zwei Ringflächen mit verschieden großen Bohrungen besteht, wobei die Ringflächen mittels Stäben durch die Drosselbohrungen verbunden sind. Als Material für das Drosselventil eignet sich insbesondere Kunststoff, wobei das Ventil vorzugsweise mit. Klemmsitz in eine radiale Umfangsnut des Zylinders eingesetzt ist. Dabei kann das Drosselventil eine oder mehrere Umfangsnuten besitzen, um die ausreichende elastische Nachgiebigkeit für das Einschnappen in die Umfangs nut des Zylinders oder Anpressung an den Zylindermantel zu gewährleisten. An Auõenumfang kann hierbei eine sich in wesentlichen über die ganze axiale Länge erstreckende flache konkave Umfangsnut vorgesehen sein.
Das Drosselventil wird vorteilhaft im Zylinder axial an einer Stelle angeordnet, bei der bei vollständig ausgefahrenem Kolben ein kleiner Restringraum zwischen DO55CCfltil und Ringdichtung des freien Kolbenendes verbleibt. Dieser kleine Restraum dient zum Ausgleich von Ölverlusten oder ten peraturbeuingten Volumenänderungen und kann durch Verringerung des Kolbenaußendurchmessers eine gegenüber dem Ringraum größere radiale Breite besitzen.
Zweckmäßig geht der Kolben mit einem Stumpfkegelabschnitt in seine im Durchmesser geringere Kolbenstange über, wobei der Zylinder am Offenende mit einem sich gegen den Stumpfkegelabschnitt anlegenden Sprengring zur kolbensicherung versehen ist; Noch zweckmäßiger ist es, wenn der Kolben im Übergangsbereich zur Kolbenstange axial abgerundet und der Abrundungsradius vorzugsweise gleich dem halben Zylinderdurchmesser ist, so da begrenzte Kippbewegungen des freien Kolbenendes um diesen Ohergangsbereich für Spielausgleich möglich sind.
Zur Vergrößerung des Luftvolumens des Gasfederelements ist vorteilhaft der Kolben als Hohlkolben ausgebildet, wobei im Kolbenboden ein Kegelventil vorgesehen ist, das durch entsprechende Ausbildung Füllen mit Gas und Abdichten ermöglicht, Die Erfindung wird im folgenden anhand schematischer Zeichnungen an zwei Ausführungsbeispielen näher erläutert.
Es zeigen: Fig. 1 einen Axialschnitt durch ein erfindungsgemässes Gasfederelement und Fig. 2 einen axialen Teilschnitt durch eine abgewandelte Ausführungsform.
Das Gasfederelement besteht aus einem Zylinder 1, in dem ein Kolben 2 gleitend verschiebbar ist. Der Kolben ist ausgehend von einer dem Innendurchmesser des Zylinders entsprechenden Radialschulter 3 gegenüber der Innenwand des Zylinders abgesetzt, so daß ein Ringraum 4 gebildet wird. Der Ringraum ist am kolbenstangenseitigen Ende 5 durch eine an der Radialschulter 3 anliegende Lippendichtung 6 abgedichtet, die zwischen der Radialschulter und einem Ringwulst 7 in ihrer Lage gehalten ist. Am freien Kolbenende bei 8 ist der Ringraum mittels einer Ringdichtung 9 abgedichtet, die längs des Kolbens begrenzt gleitend verschiebbar ist und durch einen Sprengring 10 gegen Abstreifen vom Kolbenende gesichert ist. Die Ringdichtung hat im Querschnitt Doppel-T-Profil mit zum Kolbenmantel parallelem Steg 11, wobei zwischen den Flanschen 12 zu beiden Seiten des Stegs je eine O-Ringdichtung 13 vorgesehen ist.
Der Ringraum 4 ist mit Öl gefüllt und von einem Drosselventil 14 unterbrochen, das etwa an der Stelle des maximalen Kolbenhubs in einer Umfangsnut 15 der Zylinderinnenwand elastisch verankert ist. Das Drosselventil 14 besitzt einen Ventilring mit längs des Umfangs verteilten Axialbohrungen 16, die auf der beim Arbeitshub hinten liegenden Seite im Abstand von einer elastischen Ringlippe 17 mit einer längs des Umfangs verteilten Anzahl kleinerer Bohrungen 20 überdeckt sind. Das Drosselventil besteht aus Kunststoff.
Der Kolben 1 ist als Hohlkolben ausgebildet, um das wirksame Gasvolumen zu vergrößern und am Boden mit einem Kegelventil gegenüber atmosphärischem Druck abgedichtet. Auf der Kolbenaußenseite dient ein Sprengring 19 zur Aufnahme des gesamten Gasdruckes und damit gegen das Herauswandern des Kolbens 2 aus dem Zylinder, wobei der Kolben zur Kolbenstange 18 einen konischen Übergang besitzt, an den sich der Sprengring 19 anlegt In der Zeichnung ist unten der Übergang zwischen Kolbenstange 28 und Kolben 2 als stumpfkegliger Übergang dargestellt. Sofern eine gewisse Kippbarkeit des Kolbens innerhalb des Zylinders möglich sein soll, kann dieser Übergang in der in der Zeichnung oben dargestellten Weise mit einem dem halben Innendruchmesser des Zylinders entsprechenden Radius R abgerundet sein.
Gefüllt wird der Ringraum mit Plüssigkeit über die Bohrung 23 im Zylindermantel, indem der Kolben 2 gegenüber dem Zylinder 1 so weit zurückgezogen wird, daß die Lippendichtung 6 oberhalb der Bohrung 23 liegt und durch diese das öl eingefüllt wird. Die Luft im Ringraum 4 kann durch Bohrung 28 entweichen. Sobald der Ringraum 4 gefüllt ist, wird der Kolben 2 in den Zylinder 1 so weit eingeschoben, daß der Sicherungsring 19 montiert werden kann. Anschließend wird dann der Gasraum 25 gefüllt.
Beim Arbeitshub verdränkt gemäß Fig. 1 der Kolben 2 die im Ringraum 4 enthaltene Flüssigkeit durch- das Drosselventil 14, wobei die Ringlippe 17 unter dem Druck der Flüssigkeit auf die Axialbohrungen 16 gedrückt, so daß sie diese bis auf die eigenen Bohrungen 20 verschließt. Auf diese Weise wird eine wirksame Drosselung erreicht. Die schwimmende verschiebbare Anordnung der Ringdichtung 9 sorgt im übrigen dafür, daß stets zwischen dem mit Flüssigkeit gefüllten Ringraum 4 und dem eigentlichen Gasraum 25 gleicher Druck herrscht, so daß sich durch die Lippendichtung 6 eine zuverlässige Dichtung nach außen ergibt, da auch stets die Flüssigkeit unter Druck steht.
In den Gasraum 25 zwischen dem Boden des Zylinders 1 und des Kolbens 2 kann eine Druckfeder 28 eingebaut werden, die vorzugsweise einen Teil der Gesantdruckhraft übernimmt, was zur Abstimmung der Federcharakteristik dient, sowie als Sicherheizsreserve bei Undichtigkeiten. Der Gasraum 25 kann aucn an ein Gasdruck-Regelsystem angeschlossen werden; stattdessen ist es aucn möglich, im Gasraum (Helium) eine elektrische Widerstandaneizung einzubauen, um eine Druckerhöhung bewirken zu können.
Im übrigen ist es zweckmäßig, einen elastischen @ingschlauch 27 zwischen Kolben 2 und Zylinder 1 vorzusehen, der den Eintritt von Fremdkörpern verhindert.
Bei der Ausführungsform nach Fig. 2 ist anstelle der Ringdichtung 9 und der Lippendichtung 6 eine einstûückige, aus Kunststoff bestehende, etwa doppel-T-förmige Dichtung 30 verwendet, wobei anstelle eines Sprengrings 10 und des Ringwulstes 7 auf den Kolben aufgeklemmte Spreizringe 31 dienen können. Das Drosselventil hat in diesem Fall einen entsprechenden etwa doppel-T-förmigen Ventilring 32 mit Axialbohrungen 33, wobei anstelle der Ringlippe 17 nach Fig.1 ei loser, auswechselbarer Lochteller 34 aus zwei Ringflächen vcrgesehen ist, die durch die Bohrungen 33 passierende Stäbe 38 verbunden sind. Die Lochteller weisen je nach dem gewünschten Dämpfungsgrad und Richtung verschieden große Bohrungen 32 auf.
Ein weiterer Unterschied zwischen den Figuren 1 und 2 besteht darin, daß gemäß Fig. 1 der Kolben am freien Ende radial verjüngt ist, während er im Falle der Fig. 2 mit gloichbleibenden Außendurchmesser durchläuft.
Im übrigen sind die beiden Ausführungsformen gleich und auch in der Wirkungsweise nicht voneinander unterschieden.
Die Anordnung ist im übrigen in beiden Fällen so getrofffen, daß bei völlig ausgefahrenem Kolben 2 ein Restraum 37 zwischen der Ringdichtung 9 bzw. 30 und dem Drosselventil 14 bzw. 32 verbleibt, der zum Ausgleich von Leckverlusten und temperaturbedingten Volumenänderungen dient.
Ferner kann man auf die lagebestimmende Ringnut 15 des Zylinders 1 verzichten, wenn der Ventilring ces Drosselventils 14 oder 32 mit verhältnismäßig großer Radialpressung am Zylinderinnenmantel und geringerer Pressung am Kolben 2 anliagt, so daß der Ventilring unter keinen Umständen vom Kol-Den durch Reibung mitgenommen werden kann. Zu diesem Zweck erhält der Ventilring einen gegenüber dem Zylinderinnendurchmesser größeren Außendurchmesser und wird die am Kolben anliegende Innenfläche zum Kolben konvex ausgebildet, so daß diese Innenfläche bei Betrieb unter dem Druck von Öl- und Gasraum mit von der Mitte axial nach außen abnehmendem Druck am Kolben anliegt.
Bei der Vereinigung von Kolben und Zylinder wird so vorgegangen, daß Drosselventil 14, 32 und kolbenseitige RIngdichtung 9, 30 auf den Kolben aufgeschoben und dann mittels der unteren Dichtung 6 bzw. 30 in den Zylinder oingeschoben werden. Im Falle der Ausführungsform nach den Figuren schnappt dann das Drosselventil 14, 32 in die Ringnut 15 des Zylinder mantels. Im Falle einer Ausführungsform ohne Ringnut 15 wird nach dem Einschieben bis zur richtigen Lage des Drosselventils der Kolben langsam zurückgezogen, wobei das Drosselventil wegen des geringeren Andrucks am Kolbenmantel nicht vom Kolben zurückgenommen wird.

Claims

Patentansprüche

1. Gasfederelement, insbesondere zur Abfederung von Fahrzeugsitzen mit einem in einem Zylinder gegen ein eingeschlossenes Gasvolumen verschiebbaren gedämpften Kolben, gekennzeichnet durch einen zwischen Kolben (2) und Zylinder (1) ausgebildeten Ringraum (4) mit einem mittels des Kolbens durch ein im Zylinder ortsfestes ringförmiges Drosselventil (14, 32) verdrängbares eingeschlossenes Flüssigkeitsvolumen, das am freien Kolbenende mittels einer längs des Kolbens begrenzt verschiebbaren Ringdichtung (9; 30) gegen das Gasvolumen abgedichtet ist.

2. Gasfederelement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Drosselventil (14, 32) von einem Ventilring mit längs des Umfangs verteil angeordneten Axialbohrungen (16) gebildet ist, die auf der beim Arbeitshub hinten liegenden Seite im Abstand von einer elastischen, mit einer längs des Umfangs verteilten Reihe kleinerer Bohrungen (18) versehenen und mit dem Ventilring verbundenen Ringlippe (17) überdeckt sind.

3. Gasfederelement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Drosselventil (32) von einem Ventilring mit längs des Umfangs angeordneten Axialbohrungen (33) gebildet ist, die auf beiden Seiten jeweils mit einem auswechselbaren Lochteiler (34) mit kleineren Löchern überdeckt sind, wobei beide Teller durch den Ventilring durchquerende Stäbe (35) miteinander verbunden sind, deren Länge etwas größer als die axiale Länge des Ventilrings ist.

4. Gasfederelement nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Ventilring aus Kunststoff besteht.

5. Gasfederelement nach Anspruch Ii, dadurch gekennzeichnet, daß der Ventilring mit Klemmsitz in einer Radialum fangsnut (15) des Zylinders sitzt.

6. Gasfederelement nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Ventilring mit Klemmsitz am Zylindermantel sitzt und auf der dem Kolben zugewandten Seite konvex ist.

7. Gasfederelement nach Anspruch 2 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Ventilring des Drosselventils (14, 32) am Außenumfang eine sich im wesentlichen über die ganze axiale Höhe erstreckende flache konkave Umfangsnut besitzt.

8. Gasfederelement nach Anspruch 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Drosselventil (14, 32) im Zylinder (1) axial an einer Stelle angeordnet ist, bei der bei vollständig ausgefahrenem Kolben (2) ein kleiner estringraum zwischen Drosselventil (14, 32) und Ringdichtung (9;30) des freien Kolbenendes verbleibt.

9. Gasfederelement nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Restringraum durch Verringerung des Kolbenaußendurchmessers eine gegenüber dem Ringraum (4) größere radiale Breite besitzt.

10. Gasfederelement nach Anspruch 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die bewegliche Ringdichtung (9) Doppel-T-Querschnitt mit zum Kolbenumfang parallelem Steg (11) besitzt, wobei zu beiden Seiten des Stegs zwischen den Flanschen (12) je eine einerseits am Kolben andererseits am Zylinder anliegende O-Ringdichtung (13) vorgesehen ist.

11. Gasfederelement nach Anspruch 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die kolbenstangenseitige Dichtung (6) von einer zwischen eine Radialschulter des Kolbens und einem Kolbenringwulst (7) eingefaßten Lippendichtung (6) gebildet ist.

12. Gasfederelement nach Anspruch 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Ringdichtung (30) und/oder kolbenstangenseitige Dichtung (30) von einem im Querschnitt im wesentlichen doppel-T-förmigen, vorzugsweise aus Kunststoff bestehenden elastischen Dichtungskörper gebildet ist, dessen Flansche parallel zur Kolben- bzw. Zylinderwand liegen und der vorzugsweise mit Hilfe von Spreizringen (31) auf dem Kolben gesichert ist.

13. Gasfederelement nach Anspruch 1 bis 9, dadurch gckennzeichnet, daß der Ventilring des Drosselventils (14; 32) von einem im Querscnitt im wesentlichen doppel-T-förmigen, vorzugsweise aus Kunststoff bestehenden elastischen Dichtungskörper gebildet ist, dessen Flansche parallel zur Kolben- bzw.

Zylinderwand liegen.

14. Gasfederelement nach fispruch 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß der Kolben (1) mit einem Stumpfkegelabschnitt in seine im Durchmesser geringere Kolbenstange (18) übergeht und der Zylinder am Offenende mit einem sich gegen den Stumpfkegelabschnitt anlegenden Sprengring (19) zur Kolbensicherung versehen ist.

15. Gasfederelement nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß der Stumpfkegelabschnitt an seinem Übergang zur Radialschulter (3) axial abgerundet ist, wobei der Abrundungsradius vorzugsweise gleich dem halben Zylinderinnendurchmesser ist.

18. Gasfederelement nach Anspruch 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Kolben (2) zum Gasraum (25) als offener Hohlkolben ausgebildet ist, wobei der Kolbenhohlraum auf der Kolbenstangenseite ein Kegelventil aufweist.

17. Gasfederelement nach Anspruch 1 bis lo, dadurch gekennzeichnet, daß der Gasraum (25) an ein Gasdruck-Regelsystem anschließbar ist.

18. Gasfederelement nach Anspruch 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß in den Gasraum (25) eine elektrIscher Widerstandsheizung zur Druckveränderung eingebaut ist.

19. Gasfederelement nach Anspruch 1 bis 18, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen Kolben und Zylinder im Gasraum (25) ein mechanisches Federelement, vorzugsweise eine Schraubenfeder (28) vorgesehen ist.

20. -Gasfederelement nach Anspruch i bis 19, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen Kolben (2) und Zylinder (1) ein elastischer Ringschlauch (27) vorgesehen ist.