DE19548139A1 - Gasfeder mit einstellbarer Endposition - Google Patents
Gasfeder mit einstellbarer EndpositionInfo
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Description
Die Erfindung betrifft eine Gasfeder, die einerseits drehbar an einer
Fahrzeugkarosserie und andererseits an einer zu öffnenden Fahrzeugklappe
befestigt ist, wobei die Gasfeder als Huborgan für einen Öffnungsbereich der
Heckklappe dient und einen Zylinder aufweist, der eine unter Druck stehende
Gasfüllung besitzt, wobei der Zylinder an seinem einen Ende einen Boden und an
seinem anderen Ende eine Dichtungs-Führungseinheit besitzt, eine Kolbenstange,
die axial verschiebbar und von der Dichtungs-Führungseinheit konzentrisch zum
Zylinder positioniert ist, ein Kolben an der Kolbenstange, der den Zylinder in zwei
Arbeitsräume unterteilt, wobei die Axialverschiebung der Kolbenstange in einem
ersten Abschnitt einen ersten Öffnungswinkelbereich der Fahrzeugklappe
entspricht, wobei im Zylinder auf den Kolbenstangenquerschnitt eine
Ausschubkraft ausgehend vom Gasdruck im ersten Öffnungswinkelbereich der
Fahrzeugklappe wirksam ist, wobei sich ein zweiter Öffnungswinkelbereich
anschließt, in den die Fahrzeugklappe über den ersten Öffnungswinkelbereich
bewegbar ist und die Kolbenstange abhängig davon entsprechend in einen
zweiten Abschnitt axial verschiebbar ist, wobei die Fahrzeugklappe im zweiten
Öffnungswinkelbereich in jeder Position arretierbar ist, die beiden Arbeitsräume
über ein Ventilsystem miteinander verbunden sind, eine Bypass-Öffnung in
Abhängigkeit in Abhängigkeit der Kolbenstangenstellung im ersten
Verschiebungsabschnitt wirksam ist, wobei zwischen den beiden Arbeitsräumen
einerseits ein zweiter Verbindungskanal mit einem richtungsabhängigen
Schaltventil und andererseits ein zusätzliches Kolbenventil vorliegt.
Eine solche Gasfeder ist aus der DE 33 01 544 bekannt. Sinn einer solchen
Gasfeder ist es, daß stark unterschiedlich große Personen die Fahrzeugklappe für
ihre individuellen Bedürfnisse öffnen können. Bei der vorliegenden Gasfeder ist
jedoch als Nachteil anzusehen, daß am Ende des ersten Öffnungswinkelbereichs
eine zusätzliche Öffnungskraft von der Person aufgebracht werden muß, um das
Kolbenventil zu öffnen und somit den Öffnungswinkel der Fahrzeugklappe zu
vergrößern. Man könnte von der einfachen Tatsache ausgehen, daß größere
Menschen wahrscheinlich kräftig genug sind, diese Öffnungskraft aufzubringen.
Jeder, der schon einmal eine defekte Gasfeder an seinem Fahrzeug zu bemängeln
hatte, kann sich vorstellen, daß es lästig es, bei jeder Klappenbetätigung selbst
Hand anzulegen.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist, eine Gasfeder zu realisieren, die
mindestens zwei Öffnungswinkelbereich aufweist und die aus dem Stand der
Technik bekannten Nachteile vermeidet.
Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, indem das Kolbenventil
mittels einer äußeren Ansteuerung über einen Ventilstößel willkürlich betätigt
werden kann.
Die die Fahrzeugklappe öffnende Person kann dadurch den Öffnungswinkel der
Fahrzeugklappe mit Gaskraftunterstützung ausnutzen, ohne daß von dieser
Person eine Öffnungskraft aufgebracht werden muß. Der damit verbundene
Komfortgewinn ist deutlich spürbar.
Besonders bequem wird die Handhabung, da das schaltbare Kolbenventil in einer
gewünschten Schaltposition arretierbar ist. Wenn beispielsweise stets der
gesamte Öffnungswinkel genutzt werden soll, kann durch Arretierung des
Kolbenventils in Öffnungsstellung dieses Öffnungsverhalten der Fahrzeugklappe
bzw. der Gasfeder in einem einmaligen Vorgang festgelegt werden.
So kann die Ansteuerung über eine Betätigungseinrichtung der Fahrzeugklappe
erfolgen, indem beispielsweise das Heckschloß mit dem Kolbenventil gekoppelt
ist. Dazu ist vorgesehen, daß zur Übertragung der Auslösebetätigung Hilfsenergie
verwendet wird. Als eine Variante ist es denkbar, daß als Hilfsenergie
elektrischer Strom zur Anwendung kommt, der einen in Wirkverbindung mit dem
Kolbenventil stehenden Elektromagneten beeinflußt. Alternativ kann als
Hilfsenergie Druckluft zur Anwendung kommen, die eine in Wirkverbindung mit
dem Kolbenventil stehende Ventilstößel beeinflußt. Die Wahl der Hilfsenergie
sollte mit der Übertragungsenergie einer eventuell installierten Zentralverriegelung
abgestimmt sein, um den baulichen Aufwand zu minimieren. Als weitere
vorteilhafte Möglichkeit kann eine Kraftübertragung mittels eines Bowdenzuges
vorgesehen sein.
Besonders einfach im Aufbau ist eine Betätigungseinrichtung, bei der die
Ansteuerung über ein Exzenternocken in Verbindung mit einem Drehhebel erfolgt.
Anhand der vorliegenden Figurenbeschreibung soll die Erfindung näher
beschrieben werden.
Es zeigt:
Fig. 1 Fahrzeug mit Heckklappe,
Fig. 2 Gasfeder als Einzelteil,
Fig. 3 Teilausschnitt der Gasfeder,
Fig. 4-6 Auslösevorrichtungen.
Die Fig. 1 zeigt einen Ausschnitt von einem Fahrzeug 1, das eine um eine Achse
schwenkbare Fahrzeugklappe 3 aufweist. Diese Fahrzeugklappe wird von einer
Gasfeder 5 kraftunterstützt. Um den Öffnungswinkel der Fahrzeugklappe der
Personengröße des Benutzers oder örtlichen Gegebenheiten, wie niedrige
Garagendecken anzupassen, ist vorgesehen, daß der Öffnungswinkel mindestens
zwei Öffnungswinkelbereiche α; β aufweist. Der erste Öffnungswinkelbereich α
ist so ausgelegt, daß eine ausreichende Zugriffsmöglichkeit in das Fahrzeug
gewährleistet ist. Durch die konstruktive Ausgestaltung der Gasfeder wird der
erste Öffnungswinkelbereich immer ausgenutzt. Bei Bedarf kann durch eine
Ansteuerung eines Ventils in der Gasfeder der zweite Öffnungswinkelbereich β
ausgenutzt werden.
Die Fig. 2 zeigt die unter Gasdruck stehende Gasfeder 5 als Einzelteil mit
Anschlußorganen 7 für die Fahrzeugklappe 3 und einer Fahrzeugkarosserie 9 (s.
Fig. 1). Innerhalb eines Zylinders 11 ist eine Kolbenstange 13 mit einem
Kolben 15 axial verschiebbar angeordnet, wobei eine Dichtungs-
Führungseinheit 17 den Zylinder endseitig verschließt und die Kolbenstange
zentriert. Ausgehend von einem Boden 19 des Zylinders erstreckt sich
mindestens eine Bypass-Öffnung 21 über eine definierte Weglänge des Kolbens.
Diese Weglänge entspricht dem ersten Verschiebungsweg 23 des Kolbens bei der
Öffnung der Fahrzeugklappe 3 bis zum Ende des ersten
Öffnungswinkelbereichs α. Am Ende der Bypass-Öffnung ist der weitere
Verschiebungsweg 25 abhängig von einem Kolbenventil 27 (s. Fig. 3), das
willkürlich ansteuerbar ist. Der Gesamtverschiebungsweg 29 entspricht der
Summe der einzelnen Verschiebungswege 23; 25. In diesem Ausführungsbeispiel
greift ein Hebel 31 mit einem Exzenternocken 33 auf einen Ventilstößel 35, der
das in der Fig. 3 beschriebene Kolbenventil 27 öffnet. Der Hebel ermöglicht, daß
die das Kolbenventil in einer gewünschten Position arretierbar ist. Dadurch kann
festgelegt werden, daß die maximale Öffnungswinkelposition stets, nie oder eine
Zwischenposition mit Blockierung eingestellt werden kann.
Die Fig. 3 zeigt einen Teilausschnitt der Gasfeder 5 mit Kolben 15 im Bereich des
Endes der Bypass-Öffnung 21. Mit der hohlen Kolbenstange 13 ist der Kolben,
der selbst eine Durchgangsöffnung 37 aufweist, fest verbunden. Innerhalb der
Durchgangsöffnung ist ein Ventilstift 39 angeordnet, der über den
Ventilstößel 35 axial bewegt werden kann. Der Ventilstift verfügt über eine
eigene Lagerstelle 41 am Ende der hohlen Kolbenstange. Am anderen Ende des
Ventilstifts ist eine Ventilscheibe 43 befestigt, die sich bei geschlossener Position
des Kolbenventils 27 an einer Anschlagscheibe 45 abstützt. Die Anschlagscheibe
ist mit dem Kolben verstemmt und damit ortsfest. Zwischen dem Kolben und der
Anschlagscheibe ist eine Ventildichtung 47 gekammert. Der Innendurchmesser
der Ventildichtung bildet mit dem Ventilstift das eigentliche Ventil. Im Bereich
zwischen der Ventildichtung und der Lagerstelle weist der Ventilstift eine
Einschnürung 49 auf, die mittels Axialverschiebung des Ventilstößels 35 und
damit des Ventilstifts in Überdeckung mit der Ventildichtung gebracht werden
kann. Dadurch kann die Gasfüllung in die Durchgangsöffnung 37 des Kolbens
einströmen und über eine Anzahl von Queröffnungen 51 zwei
Arbeitsräume 53; 55 miteinander verbinden, die von dem Kolben 15 im
Zylinder 11 getrennt werden. In dieser geschlossenen Schaltstellung des
Kolbenventils 27 kann die Gasfeder nicht weiter ausfahren. Auf den
Ventilstift 39 wirkt der Gasdruck, so daß zwischen dem Ventilstift und dem
Ventilstößel stets der Kontakt besteht und das Kolbenventil das Bestreben hat,
zu schließen.
Die Gasfeder verfügt neben dem Kolbenventil 27 und der Bypass-Öffnung 21
über ein drittes Ventil in Form eines axial beweglichen Schaltringes 57 innerhalb
einer Kolbennut 59. Der Schaltring steht unter radialer Vorspannung zur
Innenwandfläche 61 des Zylinders 11, wodurch eine Reibkraft zwischen dem
Zylinder und dem Schaltring wirksam ist. In radialer Richtung nach innen verfügt
der Schaltring über einen Durchtrittsquerschnitt 63 zum Kolbennutgrund 65.
Innerhalb des Kolbens ist mindestens eine Anschlußöffnung 67 ausgebildet, die
den oberen Arbeitsraum 53 mit der Kolbennut 65 verbindet. Die beiden
Arbeitsräume 53; 55 des Zylinders werden durch den Schaltring 57 in
Abhängigkeit seiner Stellung getrennt. Der Kolben 15 selbst bildet mit der
Innenwandfläche des Zylinders einen Spalt 69, der ausreicht, um eine
Überströmung von Gas zwischen den beiden Arbeitsräumen zu erreichen.
Die Anschlußöffnungen 67 sind in die Oberseite des Kolbens 15 eingearbeitet.
Folglich kann das Gas bei einer Einschubbewegung des Kolbens über den
Spalt 69 zwischen dem Kolben und der Innenwandfläche des Zylinder in die
Kolbennut 59 einströmen, zwischen dem Schaltring 57 und der dem unteren
Arbeitsraum zugewandten Nutseitenwand 71 den kreisringförmigen
Durchtrittsquerschnitt 63 passieren und über die Anschlußöffnungen 67 in den
oberen Arbeitsraum 53 übertreten. Bei entsprechender Bemessung der
Strömungsquerschnitte treten kaum Drossel- oder Dämpfkräfte auf. Der
Schaltring ist zwangsgesteuert und gibt stets in Einschubrichtung einen Übertritt
zwischen den beiden Arbeitsräumen frei.
Umgekehrt verschiebt sich der Schaltring bedingt durch die zwischen dem
Schaltring und der Innenwandfläche des Zylinders wirksame Reibkraft in Richtung
der unteren Nutenseitenwand 71. Beide Kontaktfläche 73; 75 des
Schaltringes 57 verhindern einen Übertritt von Gas aus der Kolbennut in den
unteren Arbeitsraum 55, so daß bei Ausschub der Kolbenstange 13 bzw. des
Kolbens 15 das Schaltventil geschlossen ist.
Hinsichtlich der Ausgestaltung des Schaltringes 57 ergeben sich die zwei in den
Fig. 3b und 3c dargestellten Varianten. In Fig. 3b kommt ein Schaltring mit
Rechteckquerschnitt zur Anwendung, der in einer angenäherten Rechtecknut 59
zwischen den beiden Nutseitenwänden 71; 77 beweglich ist. Die Pfeilen
symbolisieren den Gasstrom.
In der Fig. 3c wird ein Schaltring 57 mit einem Kreisquerschnitt eingesetzt. Ein
solcher Schaltring läßt sich besonders leicht montieren. Zu Steigerung der
Vorspannkraft des Schaltringes, insbesondere bei Sperrstellung des Schaltventils,
dient eine Konusfläche 79 am Kolbennutgrund 65, die bedingt durch den
Gasdruck und die Reibkraft eine nach radial außen gerichtete Kraftkomponente
auf den Schaltring ausübt.
Die Wirkungsweise der Gasfeder unterteilt sich bedingt durch den
Verschiebeweg 29 des Kolbens in zwei Prinzipien. Im Bereich der Bypass-
Öffnung 21, die beispielsweise als eine Längsnut ausgeführt ist, werden das
Schaltventil mit dem Schaltring 57 und das Kolbenventil 27 einfach überbrückt
und sind in ihrer Funktion wirkungslos. Die Gasfeder wirkt in diesem
Verschiebeweg 23 bzw. Öffnungswinkelbereich α wie jede andere Gasfeder ohne
Schaltring und/oder Kolbenventil.
Erreicht der Kolben 15 das Ende der Bypass-Öffnung 21, so setzen die
Wirkungen des Schaltringes 57 und des Kolbenventils 27 ein. Wird oder ist der
Ventilstößel 35 nicht betätigt, so ist das Kolbenventil geschlossen. Das
Schaltventil ist in Ausschubrichtung bedingt durch die Reibkraft immer
geschlossen. Folglich bleibt der Kolben am Ende der Bypass-Öffnung stehen. Der
weitere Öffnungsweg ist dann davon abhängig, ob der Benutzer das Kolbenventil
nach seinen Bedürfnissen betätigt oder auch nicht. Deshalb kann der zweite
Öffnungswinkelbereich β in dem durch den weiteren Verschiebeweg 25
vorgegebenen Grenzen individuell genutzt werden.
Ein wesentlichen Einfluß auf die Nutzung einer solchen Gasfeder 5 liegt in der Art
der Betätigung. In der Fig. 4 ist eine Gasfeder mit einer
Betätigungseinrichtung 81 gezeichnet, bei der die Gasfeder über einen
Bowdenzug 83 mit einem Betätigungshebel 85 verbunden ist. Wird der
Betätigungshebel um eine Drehachse 87 eines Aufnahmegehäuses 89
verschwenkt, setzt ein Winkelhebel im Aufnahmegehäuse diese
Schwenkbewegung in eine Zugbewegung des Bowdenzuges um, der an einem
Auslösehebel 91 eines Auslösekopfes 93 angreift und dadurch den Ventilstift im
Kolbenventil über den Ventilstößel ansteuert. Selbstverständlich kann der
Betätigungshebel auch in einer Kulisse in einer Dauerstellung arretiert werden
und/oder Teil eines nicht dargestellten Fahrzeugklappenöffnungsmechanismus
sein.
In der Fig. 5 kommt eine Auslösevorrichtung 95 für die Gasfeder 5 nach der
Beschreibung zur Fig. 3 zur Anwendung, die im wesentlichen aus einem
Adaptergehäuse 97 besteht, dessen Innengewinde 99 auf ein
Außengewinde 101 der Kolbenstange 13 geschraubt wird. In dem
Adaptergehäuse ist eine Kammer 103 vorgesehen, die mit Druckmedium gefüllt
ist. Die Kammer wird durch einen Gehäusedeckel 105 verschlossen. Durch den
Gehäusedeckel ist ein erster Kolben 107 geführt, der mit einem
Kolbenstößel 109 in die Kammer eingeschoben werden kann. Der Kolben ist
durch einen Außendichtring 111 gegenüber dem Gehäusedeckel abgedichtet.
Dem ersten Kolben 107 in axialer Richtung gegenüberliegend ist ein zweiter
Kolben 113 vorgesehen, der mit einem Kolbenkopf 115 mit dem Ventilstößel 35
in Wirkverbindung gebracht werden kann. Der zweite Kolben 113 ist durch einen
Innendichtring 117 gegenüber dem Adaptergehäuse abgedichtet. Der in die
Kammer ein- und ausfahrbar erste Kolben 107 weist einen größeren Durchmesser
als der zweite Kolben 113 auf. Durch das Einfahren des ersten Kolbens wird der
zweite Kolben aus der Kammer verdrängt und mit dem Ventilstößel in
Wirkverbindung gebracht.
Als Druckmedium kann Druckluft oder Hydrauliköl dienen. Wird eine im Fahrzeug
installiert Zentralverriegelung mit Druckluft betrieben, so bietet sich dieses
Druckmedium auch für diese Anwendung an. Sinnvollerweise sollte die
Betätigungseinrichtung, beispielsweise der Türschließer, für die
Auslösevorrichtung 95 zwei Schaltstellungen aufweisen, um das Kolbenventil
nach Bedarf aktivieren zu können.
In der Fig. 6 ist in dem Adaptergehäuse 97 der Betätigungseinrichtung 81 ein
Elektromagnet 119 angeordnet, der über einen ersten Stromanschluß 121 und
einen zweiten Stromanschluß 123 mit Strom beaufschlagt werden kann. In dem
Elektromagneten ist ein Magnetkern 125 vorgesehen, der axial verschiebbar ist.
Durch Anlegen einer Spannung an die Stromanschlüsse kann der Magnetkern
gegen den Ventilstößel 35 verschoben werden. Eine Auslösekraft für das
Ventil 25 (s. Fig. 3) ist nicht erforderlich, da die Auslösung durch den
Elektromagneten erfolgt.
Über die Drehrichtung eines Schlüssels 127 kann der Benutzer entscheiden, ob
der Elektromagnet mit Spannung versorgt werden soll. In diesem Fall öffnet das
Kolbenventil und der gesamte Öffnungswinkel α+β der Fahrzeugklappe wird
ausgenutzt. Wird der Schlüssel beispielsweise gegen den Uhrzeigersinn gedreht,
wird zwar die Fahrzeugklappe aufgeschlossen, doch das Kolbenventil bleibt
gesperrt, so daß nur der erste Öffnungswinkelbereich α zur Verfügung steht.
Claims (7)
1. Gasfeder, die einerseits drehbar an einer Fahrzeugkarosserie und andererseits
an einer zu öffnenden Fahrzeugklappe befestigt ist, wobei die Gasfeder als
Huborgan für einen Öffnungsbereich der Heckklappe dient und einen Zylinder
aufweist, der eine unter Druck stehende Gasfüllung besitzt, wobei der Zylinder
an seinem einen Ende einen Boden und an seinem anderen Ende eine
Dichtungs-Führungseinheit besitzt, eine Kolbenstange, die axial verschiebbar
und von der Dichtungs-Führungseinheit konzentrisch zum Zylinder positioniert
ist, ein Kolben an der Kolbenstange, der den Zylinder in zwei Arbeitsräume
unterteilt, wobei die Axialverschiebung der Kolbenstange in einem ersten
Abschnitt einen ersten Öffnungswinkelbereich der Fahrzeugklappe entspricht,
wobei im Zylinder auf den Kolbenstangenquerschnitt eine Ausschubkraft
ausgehend vom Gasdruck im ersten Öffnungswinkelbereich der
Fahrzeugklappe wirksam ist, wobei sich ein zweiter Öffnungswinkelbereich
anschließt, in den die Fahrzeugklappe über den ersten Öffnungswinkelbereich
bewegbar ist und die Kolbenstange abhängig davon entsprechend in einen
zweiten Abschnitt axial verschiebbar ist, wobei die Fahrzeugklappe im zweiten
Öffnungswinkelbereich in jeder Position arretierbar ist, die beiden Arbeitsräume
über ein Ventilsystem miteinander verbunden sind, eine Bypass-Öffnung in
Abhängigkeit der Kolbenstangenstellung im ersten Verschiebungsabschnitt
wirksam ist, wobei zwischen den beiden Arbeitsräumen einerseits ein zweiter
Verbindungskanal mit einem richtungsabhängigen Schaltventil und andererseits
ein zusätzliches Kolbenventil vorliegt, dadurch gekennzeichnet, daß das
Kolbenventil (27) mittels einer äußeren Ansteuerung auf einen
Ventilstößel (35) willkürlich betätigt werden kann.
2. Gasfeder nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das schaltbare
Kolbenventil (27) in einer gewünschten Schaltposition arretierbar ist.
3. Gasfeder nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Ansteuerung
über eine Betätigungseinrichtung (81) der Fahrzeugklappe (3) erfolgt.
4. Gasfeder nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zur Übertragung der
Auslösebetätigung Hilfsenergie verwendet wird.
5. Gasfeder nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Hilfsenergie
elektrischer Strom zur Anwendung kommt, der einen in Wirkverbindung mit
dem Kolbenventil stehenden Elektromagneten (119) beeinflußt.
6. Gasfeder nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet daß als Hilfsenergie
Druckluft zur Anwendung kommt, die eine in Wirkverbindung mit dem
Kolbenventil stehenden Ventilstößel (35) beeinflußt.
7. Gasfeder nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Ansteuerung
über ein Exzenternocken (33) in Verbindung mit einem Drehhebel (31) erfolgt.
Priority Applications (4)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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