DE2526437C2

DE2526437C2 - Kraftspeicher mit Dämpfungseinrichtung

Info

Publication number: DE2526437C2
Application number: DE19752526437
Authority: DE
Inventors: Dieter Dr.-Ing. 8720 Schweinfurt Lutz
Original assignee: Sachs Systemtechnik GmbH
Current assignee: Sachs Systemtechnik GmbH
Priority date: 1975-06-13
Filing date: 1975-06-13
Publication date: 1985-10-17
Also published as: DE2526437A1

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen Kraftspeicher mit Dämpfungseinrichtung gemäß dem Oberbegriff von Anspruch I.

Durch das DE-GM 19 76 494 ist ein mit hydraulischer Dämpfung arbeitender Kraftspeicher für Türschließer bekannt, wobei ein in einem Kolben angeordnetes Drosselventil über einen in der Kolbenstange befindlichen Stößel im Durchlaßquerschnitt veränderbar ist. Dieser in der Kolbenstangc befindliche Stößel bewirkt keine oder zumindest keine nennenswerte temperaturabhängige Querschnittsänderung des Drosselquerschnittes, da die temperaturabhängige Längenänderung in etwa der der Kolbenstange entspricht. Somit weist diese bekannte Konstruktion infolge der temperaturabhängigen Zähigkeitsänderung der Dämpfflüssigkeit eine Abhängigkeit der Dämpfkraft von der Umgebungstemperatur auf. Die Folge ist, daß bei niederen Temperaturen die Türe nicht einwandfrei geschlossen wird, während bei hohen Temperaturen die Schließbewegung zu schnell erfolgt, so daß die Türe zugeschlagen wird. Dementsprechend ist eine ständige Anpassung bei Temperaturänderungen mittels des auf den Stößel wirkenden Gewindestiftes erforderlich.

Aus der DE-AS 10 38 391 ist eine Dämpfeinrichtung für Türschließer bekannt, wobei der Durchflußquerschnitt eines Ventils temperaturabhängig mittels eines aus Kunststoff bestehenden Dehnstabes veränderbar ist. Da die Ausdehnungskoeffizienten von Kunststoffen üblicherweise linear oder nahezu linear verlaufen, ist mit einer solchen Dämpfeinrichtung ein gleichmäßiger

ίο Dämpfkraftverlauf über ein relativ großes Temperaturintervall, welches die Sommer- und Wintertemperaturen berücksichtigt, nicht ohne Nachjustierung zu verwirklichen.

Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, einen Kraftspeicher zu schaffen, der einen gleichmäßigen Dämpfkraftverlauf über ein die Sommer- und Wintertemperaturen berücksichtigendes Temperaturintervall Desitzt und einfach im Aufbau ist und ohne Nachzujustieren funktionssicher über einen langen Zeitraum arbeitet.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß die Verstelleinrichtung mehrere in axialer Richtung hintereinander angeordnete, bei verschiedenen Temperaturen ansprechende Verstellelemente aufweist, die aus unterschiedlichen Stoffen gebildet sind. Durch eine solche Verstelleinrichtung wird für den vorgegebenen Temperaturbereich eine gleichmäßig wirkende hydraulische Dämpfung geschaffen, indem die auf den Ventilkörper wirkende Verstelleinrichtung durch mehrere bei verschiedenen Temperaturen ansprechende Verstellelemente gebildet wird. Durch die Verwendung unterschiedlicher Stoffe mit unterschiedlicher Ausdehnung für die Versteile!e;nente wird die wirksame Drosselquerschnittsfläche des Ventils auf die jeweilige Zähigkeit der Dämpfflüssigkeit optimal abgestimmt. Je mehr Verstellelemente in der Verstelleinrichtung integriert sind, umso besser kann die wirksame Drosselquerschnittsfläche dem für die jeweils herrschende Temperatur erforderlichen Drosselquerschnitt angeglichen werden, damit eine gleichmäßige Dämpfkraft über das geforderte Temperaturintervall von beispielsweise — 20"C bis +4O⁰C erhalten wird, tu: Nachjustieren in dem genannten Temperaturintervall wird dadurch vermieden.

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist zwischen der Verstelleinrichtung und dem Ventilkörper sowie einer Justierschraube je eine Dichtung angeordnet und

. die Verstellelemente liegen mit ihrer Mantelfläche an der Innenwand der in der Kolbenstange befindlichen Bohrung an. Durch die Anordnung der Verstellelemente wird erreicht, daß »jeh der Verstellweg des einen Verstellelementes zu den Verstellwegen der bereits aufgrund der Umgebungstemperatur ausgedehnten Verstellelemente addiert. Als Stoffe für die Verstellelemente eignen sich besonders solche, die bei Aggregatzustandsänderung von fest in flüssig eine erhebliche Volumenveränderung besitzen.

Eine sehr einfache und licht montierbare Konstruktion wird dadurch erhalten, daß die Verstelleinrichtung aus zwei ineinander verschiebbaren und nach außen abgedichteten konzentrischen Hülfen besteht, in denen die Verstellelemente angeordnet sind, wodurch diese Verstelleinrichtung als Baueinheit ausgebildet und in die Bohrung eingeführt ist und die Enden der Hülsen die Anlageflächen für den Ventilkörper und eine Justierschraube bilden.

Gemäß einer weiteren vorteilhaften Maßnahme weist das Drosselventil eine mit der Drosselbohrung versehe-

ne federbelastete Platte auf, welche axial beweglich im Kolben angeordnet ist. Dabei ist es zweckmäßig, die Federkraft der Feder so zu bemessen, daß bei Überschreiten eines vorbestimmten Druckes im kolbenstangenaustrittsseitigen Arbeitsraum eine Vergrößerung des Drosselquerschnittes durch Abheben der Platte von den Anschlägen im Kolben geschaffen wird. Auf diese Weise wird ein sehr einfaches gleichzeitig auf Überdruck im kolbenstangenseitigen Arbeitsraum ansprechendes Drosselventil erhalten.

Anhand der in der Zeichnung dargestellten Ausführungsform wird nachfolgend die Erfindung näher erläutert. Es zeigt

F i g. 1 den Verlauf der Ventilverstellung in Abhängigkeit des Temperaturintervalies von — 20⁰C bis + 40⁰C;

Fig. 2 einen Längsschnitt durch den mit hydraulischer Dämpfung versehenen Kraftspeicher, wobei die Verstellelemente direkt in die Bohrung der Kolbenstange eingeführt sind;

F i g. 3 eine aus zwei ineinander verschiebbaren und nach außen abgedichteten, konzentrischen Hülsen bestehende Ventileinrichtung in der Bohrung der Kolbenstange;

F i g. 4 einen Längsschnitt durch den Kraftspeicher, wobei die Drosselventilplatte federbelastet ist und die Gasfeder ohne Trennelement über der Dämpfflüssigkeit steht.

Das Diagramm nach Fig. 1 zeigt die Abhängigkeit des Ventilhubes von der Umgebungstemperatur. Um für das geforderte Temperaturintervall von —20⁼C bis +40⁼C eine gleichmäßige Dämpfkraft zu erzielen, wurden der Verstelleinrichtung sechs Verstellelemente zugeordnet, die jeweils bei 10° Temperaturdifferenz nacheinander ansprechen. Auf diese Weise wird ein treppenförmiger Verlauf des Ventilhubes über der Temperatur erzielt. Der einen vollkommen konstanten Dämpfkraftverlauf über der Temperatur ergebende Ventilhub ist als strichpunktierte Linie eingezeichnet. Durch die Wahl der Volumina der einzelnen Verstellelemente wird eine weitgehende Annäherung der treppenförmigen Ventilhubkurve mit der strichpunktierten, theoretischen Ventiihublinie erzielt.

Die in F i g. 2 bis 4 dargestellten Kraftspeicher mit hydraulischer Dämpfung können beispielsweise über entsprechende An'enkteile mit der Türe und dem Abstützteil wie dem Türrahmen verbunden sein. Beim Öffnen der Türe wird die Kolbenstange in den Zylinder eingefahren und. bedingt durch das Volumen der einfahrenden Kolbenstange, d'e Feder vorgespannt.

Der Kraftspeicher mit hydraulischer Dämpfung entspr. Fig. 2 besteht au? dem Zylinder 1, in welchem die Kolbenstange 2 geführt und nach außen abgedichtet ist. Fest mit der Kolbenstange 2 ist der Kolben 4 verbunden, welcher einen axial in der Kolbennut beweglichen Kolbenring 5 besitzt. Der zwischen dem Trennkolben 12 und dem Kolben 4 befindliche Arbeitsraum 8 ist mit dem kolbenstangenseitigen Arbeitsraum 9 über Kanäle 6 und das aus Ventilkörper 10 und Drossclbohrung 7 bestehende Drosselventil verbunden. Dabei sind die Arbeitsräume 8 und 9 mit Dämpfflüssigkeit gefüllt und durch den Trennkolben 12 vom Federraum 13. der eine unter Druck stehende Gasfüllung besitzt, getrennt. Mittels der Dichtung 11 ist der Ventilkörper zu der Bohrung 3 in der Kolbenstange 2 hin abgedichtet. In dieser Bohrung 3 der Kolbenstange 2 befindet sich außerdem die temperaturabhängig wirkende Verstelleinrichtung, die aus den Verstellelementen 14 gebildet ist und in axialer Richtung von den Dichtungen 15 begrenzt wird. Über eine dieser Dichtungen 15 stützt sich das Verstellelement a.i der Justierschraube 16 ab und wirkt mit dein anderen Dichtelement auf den Ventilkörper 10. Die einzelnen Verstellelemente 14 der Verstelleinrichtung sind entsprechend der Zeichnung hintereinander angeordnet und hinsichtlich ihrer Volumina so aufeinander abgestimmt, daß eine Ventilhubkurve entsteht, die eine weitgehende Annäherung zum gewünschten theoretischen

ίο Verlauf aufweist, wie dies zu F i g. 1 erläutert wurde.

Bei der nachfolgenden Beschreibung der Wirkungsweise wird davon ausgegangen, daß zunächst beim Öffnen der Türe die Kolbenstange 2 und damit auch der Kolben 4 in Richtung auf den Trennkolben 12 bewegt wird. Infolge der Reibung zwischen dem Kolbenring 5 und der Innenwand des Zylinders 1 bewegt sich der Kolbenring 5 in der Kolbennut nach links, so daß von diesem Kolbenring ein Durchtrittsquerschnitt freigegeben wird, der Dämpfflüssigkeit aus dem Raum 8 in den Raum 9 fließen läßt. Gleichzeitig fließt die Dämpfflüssigkeit auch durch die von Drossel! »nrung und Ventilkörper freigegebenen Querschnitte un''. die Kanäle 6 vom Raum 8 in den Raum 9. Infolge des beim Öffnen der Türe einfahrenden Kolbenstangenvolumens gleitet der Trennkolben 12 im Zylinder 1 nach links, wodurch der Gasdrrok im Federraum 13 erhöht wird.

Das selbsttätige Schließen der Türe bewirkt, daß unter der Einwirkung des Druckes der Gasfüllung im Federraum 13 der Trennkolben 12 diesen Druck auf den Arbeitsraum 8 ausübt, wodurch eine dem Kolbenstangenquerschnitt entsprechende Ausschubkraft auf die Koibenstange 2 ausgeübt wird. Diese nun eintretende Ausfahrbewegung der Kolbenstange 2 aus dem Zylinder 1 bewirkt, daß der Kolbenring 5 an der rechten Schulter der Kolbennut anliegt und somit den Druchtritt von Flüssigkeit über den Außenumfang des Kolbens vom Raum 9 in den R;iunt 8 verhindert. Sonnt wirkt dieser Kolbenring 5 im Zusammenhang mit den Durchtrittsöffnungen im Kolben 4 als RücKschla^ventil und läßt nur beim Einfahren der Kolbenstange 2 in den Zylinder 1 Flüssigkeit vom Raum 8 in den Raum 9 fließen, während beim Ausfahren der Kolbenstange der Kolbenring 5 diesen Durchtritt versperrt, d. h., es kann nur Flüssigkeit aus dem Raum 9 in den Raum 8 über den vom Ventilkörper 10 und der Drosselbohrung 7 freigegebenen Querschnitt fließen und. die Dämpfwirkung wird durch diesen freien Querschnitt bestimmt. Dieser freie Querschnitt zwischen dem Ventilkörper 10 und der Drosselbohrung 7 wird temperaturabhängig durch die Verstellelemente 14 gesteuert, indem sich diese bei steigender Temperatur ausdehnen und eine Kraft über die Dichtung 15 auf den Ventilkörper 10 ausüben, so daß der Ventilkörper 10 bei Temperaturanstieg eine Verl"lei(,.:r.jng des Durchtrittsquerschnittes erzeugt.

Die Justierschraube 16 dient dabei lediglich zur einmaligen Einstellung der gewünschten Dämpfkraft und braucht nach einmal erfolgter Einstellung nicht mehr betätigt zu werden, denn hierfür sorgen die temperaturabhängig wirkenden Verstellelemente 14.

bo Die Ausführungsform nach F i g. 3 unterscheidet sich von der nach Fig, 2 dadurch, daß die Verstelleinrichtung aus den zwei ineinander verschiebbaren Hülsen 17 und 18 besteht, in denen die temperaturabhängig wirkenden Verstellelemente 14 angeordnet sind. Um ein

b"> Ausfließen des Stofes. aus dem die Verstellelemente 14 gebildel sind, aus den Hülsen 17 und 18 zu verhindern, isl die Dichtung 19 /wischen diesen beiden Hülsen vorhanden. Der wesentliche Vorteil dieser Ausführiings-

form besteht darin, daß die Verstelleinrichtung als Ganzes montiert in die Bohrung 3 der Kolbenstangc 2 eingeführt werden kann und die Enden dieser Hülsen 17 und 18 einerseits auf den Ventilkörper 10 wirken und sich andererseits auf der Justierschraube 16 abstützen. >

Die F i g. 4 zeigt eine Ausführungsform, wobei die auf die Arbeitsräume 8 und 9 wirkende Druckgasfüllung 20 ohne Trennelemente direkt auf die Dämpfflüssigkeit in den Arbeitsräumen 8 und 9 wirkt. Als weiterer Unterschied zu den Ausführungen entsprechend den F i g. 2 in und 3 ist eine die Drosselbohrung 7 aufweisende dünne Platte 21 vorhanden, die durch die Feder 22 gegen Anschläge des Kolbens 4 gedrückt wird. Diese federbelastete Platte 21 ist dabei axial beweglich im Kolben 4 geführt, wahrend die Federkraft der Feder 22 so bemes- ι i sen ist, daß bei Überschreiten eines vorbestimmten Druckes im kolbcnstangenaustrittsseitigen Arbeitsraum 9 die Platte 21 von ihren Anschlägen im Kolben 4 abhebt und dadurch eine Vergrößerung des Drosselquerschnittes erzielt wird. :o

Die Arbeitsweise der Ausführungsform nach F i g. 4 unterscheidet sich von den bisher beschriebenen Ausführungsformen dadurch, daß beim öffnen der Türe der größte Anteil des Gasvolumens in den Arbeitsraum 9 verdrängt wird, so daß beim Schließen der Türe zunächst der Differenzdruck zwischen den Arbeitsräumen 8 und 9 langsam aufgebaut wird. Die Folge ist, daß zunächst eine rasche Schließbewegung der Tür eintritt und erst nach Verdrängen des Gasvolumens aus dem Arbeitsraum 9 die volle Funktion der Dämpfkraft vorhanden ist. Da dieser Übergang nicht sprunghaft, sondern entsprechend dem Druckaufbau linear verläuft, wird auf diese Weise eine gewünschte, wegabhängige Dämpfung erzielt, ohne hierzu hubabhängig veränderliche Durchflußquerschnitte anwenden zu müssen. J5

Durch die federbelastete Platte 21 wird ein Überdruckventil geschaffen, welches beim Zuziehen der Türe infoige des dadurch im Arbeitsraum 9 sich aumauenden, höheren Druckes von seinem Sitz, abhebt und einen größeren Durchflußquerschnitt freigibt. Somit wirkt die Platte 21 zusammen mit der Feder 22 als Überdruckventil und verhindert, daß beim Zuziehen der Türe von Hand zu hohe Kräfte auf die Befestigungselemente des Türschließers an der Türe und am Türrahmen ausgeübt werden.

Die Erfindung beschränkt sich nicht auf Verstelleinrichtungen, bei denen die Verstellelemente eindeutig voneinander getrennt sind, sondern beinhaltet entsprechend dem Sinn der Erfindung auch, daß die Verstellelemente bei verschiedenen Temperaturen ansprechen. Beispielsweise ist es bei Anwendung von Paraffinen für Verstellelemente nicht ohne weiteres möglich, eine einwandfreie räumliche Trennung der Verstellelemente zu gewährleisten, denn diese werden nach relativ kurzer Zeit eine Art Gemisch darstellen. Ebenso ist eine derartige temperaturabhängig verstellbare Drossel nicht nur auf Türschließer beschränkt, sondern kann bei beliebigen in Abhängigkeit von der Temperatur zu verstellenden Drosseln angewendet werden, wobei außer der starren Versteilung auch eine elastische Verstellung denkbar ist.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

65

Claims

Patentansprüche:

1. Kraftspeicher mit Dämpfungseinrichtung, insbesondere für Türschließer, wobei ein mit einer Kolbenstange versehener Kolben einen vor einer Feder beaufschlagten, flüssigkeitsgefüllren Zylinderinnenraum in zwei Arbeitsräume unterteilt und im Kolben zwischen den Arbeitsräumen eine Dämpfeinrichtung vorgesehen ist, die ein Drosselventil aufweist, welches aus einer Drosselbohrung und einem mit einer Verstelleinrichtung zusammenwirkenden Ventilkörper besteht und die Verstelleinrichtung in einer Bohrung der Kolbenstange angeordnet und gegenüber den flüssigkeitsgefüllten Arbeitsräumen abgedichtet ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Verstelleinrichtung mehrere in axialer Richtung hintereinander angeordnete, bei verschiedenen Temperaturen ansprechende Verstellelemente (14) aufweist, die aus unterschiedlichen Stoffen gebildet sind.

2. Kraftspeicher nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen der Verstelleinrichtung und dem Ventilkörper (10) sowie einer Justierschraube (16) je eine Dichtung (15) angeordnet ist und die Verstellelemente (14) mit ihrer Mantelfläche an der Innenwand der in der Kolbenstange (2) befindlichen Bohrung (3) anliegen.

3. Kraftspeicher nach Anspruch 1. dadurch gekennzeichnet, daß die Verstelleinrichtung aus zwei ineinander verschiebbaren und nach außen abgedichteten konzentrischen Hülsen (17, 18), in denen die Verstellelemente (14) angeordnet sind, besteht, wodurch diese Verstelleinrichtung als Baueinheit ausgebildet und in die Bohrur -j (3) eingeführt ist und die Enden der Hülsen ()7, 18) die Anlagefiächen für den Ventilkörper (10) und eine Justierschraube (16) bilden.

4. Kraftspeicher nach einem der Ansprüche i bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Drosselventil eine mit der Drosselbohrung (7) versehene federbelastete Platte (21) aufweist, welche axial beweglich im Kolben (4) angeordnet ist.