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PATENT- UND GEBRAUCHSMUSTERHILPSANMELDUNG
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Gasfeder mit temperaturabhängig gesteuerter Ausschubkraft Die Erfindung
bezieht sich auf eine Gasfeder, hestehend aus einem Behälter, dessen Innenraum eine
unter Druck stehende Gasfüllung aufweist und einen Arbeitsraum bildet, in welchen
eine Kolbenstange eintaucht, die im Behälter geführt und nach außen abgedichtet
ist und deren Ausschubkraft dem Produkt aus Druck im Arbeitsraum und Kolbenstangen-
Querschnittsfläche entspricht.
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Durch die DE-OS 2 526 437 ist ein Türschließer bekannt, der eine mit
einem temperaturabhängig veränderbaren Drosselventil versehene Gasfeder aufweist.
Dadurch wird lediglich erreicht, daß die Ausschubbewegung der Kolhenstange eine
gleichmäßige Geschwindigkeit über ein Temperaturintervall aufweist, Die Ausschubkraft
der Kolbenstange wird bei dieser bekannten Konstruktion nicht temperaturabhängig
gesteuert. Eine Temperaturerhöhung bewirkt einen Druckanstieg im Arbeitsraum und
dadurch eine proportional dem Temperaturanstieg zunehmende Ausschubkraft.
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Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Gasfeder zu schaffen,
wobei die Ausschubkraft der Kolbenstange bei Temperaturänderung in gewünschten Grenzen
gehalten werden kann.
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Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß der Arbeitsraum
von einer temperaturabhängig gesteuerten und das Volumen des Arbeitsraumes verändernden
Trennwand begrenzt wird, wobei ein Temperaturanstieg eine Vergrößerung des Arbeitsraumes
bewirkt. Damit ist es ohne weiteres möglich, die Ausschubkraft der Gasfeder bei
Temperaturänderung in gewünschten Grenzen zu halten, So kann ohne weiteres eine
Kompensation erzielt werden, indem die Trennwand so gesteuert wird, daß sich das
Volumen des Arbeitsraumes bei Temperaturanstieg so vergrößert, daß im Arbeitsraum
immer derselbe Druck herrscht, so daß die Ausschubkraft der Kolbenstange bei Temperaturänderung
gleich bleibt* Wird eine gewisse Degression
der Ausschubkraft ge#4naXt,
so kann dies durch überproportionale Volumenvergrößerung des Arbeitsraumes bei Temperaturanstieg
erzielt werden.
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Die temperaturabhängig gesteuerte Trennwand wird, wie ein Merkmal
der Erfindung zeigt, auf einfache Weise dadurch gebildet, daß diese aus einem Trennkolben
besteht, der axial beweglich zum Behälter angeordnet und gegenüber diesem abgedichtet
ist, wobei dieser Trennkolben mit einem einen Ausdehnungsstoff enthaltenden Raum
in Wirkverbindung steht. Als Ausdehnungsstoff dient vorteil hafterweise eine spezielle
Flüssigkeit, doch kann dieser auch durch andere geeignete, temperaturabhängig Volumenändernde
oder längenändernde Bauteile gebildet sein. So ist es ohne weiteres möglich, daß
der Trennkolben mit Dehnstoff- oder Bimetallelementen in Wirkverbindung steht, Eine
einfache Wirkverbindung des Trennkolbens mit dem den Ausdehnungsstoff enthaltenden
Raum wird merhmalsgemäß dadurch erhalten, daß der Trennkolben zentrisch eine Verbindungsstange
trägt und diese Verbindungsstange in den den Ausdehnungastoff enthaltenden Raum
eintaucht und gegenüber diesem Raum abgedichtet ist.
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Da der Trennkolben unter Einwirkung des im Arbeitsraum herrschenden
Gasdruckes steht, wird erfindungsgemäß einer ungewollten druckabhängigen Volumenänderung
des Arbeitsraumes dadurch begegnet, daß der Trennkolben unter Einwirkung einer Feder
steht deren Federkraft dem Gasdruck im Arbeitsraum entgegenwirkt, Die auf den Trennkolben
wirkende Feder kann beispielsweise als Gasfeder, als Schraubenfeder, Tellerfeder
oder eine andere geeignete Feder ausgebildet sein, wobei die Federkraft so ausgelegt
ist, daß diese zweckmäßigerweise die vom Druck im Arbeitsraum auf den Trennkolben
ausgeübte Kraft übersteigt.
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Wie ein weiteres Merkmal der Erfindung zeigt, trägt die am Trennkolben
befestigte Verbindungsstange an dem dem Trennkolben gegenüberliegenden Ende einen
Scheibenkolben, welcher eine bewegliche und abgedichtete Begrenzungswand für den
mit dem Ausdehnungsstoff gefüllten Raum bildet, Dabei wird erfinddungsgemäß eine
vorteilhafte Auführungsform dadurch. erhalten, daß der Trennkolben zwischen Arbeitsraum
und einem als Feder wirkenden Gasraum angeordnet ist,
wobei dieser
Gasraum eine unter Druck stehende Gasfüllung aufweist und mittels einer behälterfesten
Trennwand von dem mit Ausdehnungsstoff gefüllten Raum begrenzt wird, während die
Verbindungsstange axial beweglich in der behälterfesten Trennwand geführt und abgedichtet
ist Bei einer weiteren Ausführungsform ist der Trennkolben zwischen Arbeitsraum
und einem mit einer Entlüftungsöffnung versehenen Gasraum angeordnet, wobei dieser
Gasraum durch die behälterfeste Trennwand von dem mit Ausdehnungsstoff gefüllten
Raum begrenzt ist, während der die bewegliche und abgedichtete sowie über die Verbindungsstange
mit dem Trennkolben verbundene Scheibenkolben auf der dem Ausdehnungsstoff abgewandten
Kolbenseite von einer Feder beaufschlagt ist Diese Feder kann, wie bereits erwähnt,
durch eine Gasfeder, eine Schraubenfeder oder eine Tellerfeder gebildet sein. In
weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist merkmals gemäß die temperaturabhängig gesteuerte
Trennwand mit einem topfförmigen, den Behälter umgebenden Bauteil verbunden, während
der Behälter an seinem kolbenstangenaustrittsseitigen Ende einen Außenzylinder trägt
wobei die Trennwand an der Außenfläche des Behälters und der Innenfläche des Außenzylinders
abdichtend geführt ist und seinerseits den den Ausdehnungsstoff enthaltenden Raum
begrenzt sowie andererseits von einer Feder beaufschlagt ist Eine weitere Ausführungsvariante
der Erfindung weist merkmalsgemäß einen Behälter auf5 der innerhalb eines Außenzylinders
angeordnet ist, wobei dieser Außenzylinder eine größere axiale Länge besitzt als
der Behälter und mit diesem einen zur Aufnahme von Ausdehnungsstoff dienenden Ringraum
bildet Hierbei ist es, wie ein Merkmal der Erfindung zeigt, zweckmäßig, wenn der
Scheibenkolben auf der Innenwand des Außenzylinders abdichtend geführt ist, wührend
der Trennkolben auf der Innenwand des Behälters gleitet und der den Ausdehnungsstoff
enthaltende Raum von Trennkolben und Scheibenkolben begrenzt wird.
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Eine vorteilhafte Ausführungsform der Erfindung wird merkmalsgemäß
dadurch erhalten, daß die behälterfeste Trennwand mit Durchlaßöffnungen für die
unter Druck stehende Gasfüllung des Arbeitsraumes versehen ist und den den Ausdehnungsstoff
enthaltenden Raum trägt während die mit den Trennkolben verbundene Verbindungsstange
auf
der der Trennwand gegenüberliegenden Stirnseite in den Ausdehnungsstoff
gefüllten Raum eintaucht, wobei der Trennkolben einerseits vom Druck im Arbeitsraum
und andererseits von der Feder beauf schlagt ist.
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An Hand der in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiele wird
nachfolgend die Erfindung näher erläutert. Es zeigt: Fig. 1 die schematische Darstellung
einer Gasfeder im Längsschnitt; Fig. 2 eine schematisch dargestellte Gasfeder, wobei
deren den Aus dehnungsstoff begrenzende Scheibenkolben andererseits von einer Feder
beaufschlagt. ist, Fig. 3 eine temperaturkompensierte Gasfeder mit einem kreisringförmig
ausgebildeten Trennkolben; Fig, @ eine AusfUhrungsform einer temperaturkompensierten
Gasfeder, wobei der mit dem Trennkolben in Verbindung stehende Scheibenkolben einerseits
von einer Schraubenfeder beaufschlagt ist; Fig. 5 eine Gasfeder im Längsschnitt,
wobei der Behälter von ei nem Außenzylinder umgeben ist und einen Ringraum zur Aufnahme
des Ausdehnungsstoffes bildet; Fig, 6 eine Gasfeder, auf deren Scheibenkolben einen
unter Gasdruck stehenden Raum begrenzt, und Fig. 7 eine Gasfeder im Längsschnitt,
wobei eine feststebende und mit Durchlaßßffnungen versehene Trennwand den den Ausdehnungsstoff.
enthaltenden Raum trägt, Die in Fig, 1 gezeigte Gasfeder besteht aus dem Behälter
1, an dessen Innenwand der mit der Kolbenstange 2 verbundene Kolben 3 gleitet, Ein
im Innenraum dieses Behälters 1 angeordneter Arbeitsraum 5 besitzt eine unter Druck
stehende Gasfüllung, wodurch auf die Kolbenstange 2 eine Ausschubkraft ausgeübt
wird, die dem Produkt aus Gasdruck im Arbeitsraum 5 und Kolbenstangen-Querschnittsfläche
entspricht.
Mittels einer am kolbenstangenaustrittsseitigen Ende des Behälters befindlichen
Dichtung 4 ist die Kolbenstange 2 abgedichtet. Zur temperaturabhängig wirkenden
Steuerung der Ausschubkraft wird der Arbeitsraum 5 von einem Trennkolben 6 begrenzt.
Dieser Trennkolben 6 ist mit einer Verbindungsstange 7 und einem Scheibenkolben
8 verbunden. In einer behälterfesten Trennwand 10 ist die Verbindungsstange 7 gelagert
und abgedichtet.
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Zwischen dem Trennkolben 6 und der behälterfesten Trennwand 10 befindet
sich im Behälter 1 ein Gasraum 11 mit einer unter Druck stehenden Gasfüllung, wobei
der Druck dieser Gasfüllung so gewählt ist, daß die von dieser auf den Trennkolben
6 ausgeübte Kraft gleich oder etwas größer ist als die von der Gasfüllung des Arbeitsraumes
5 auf den Trennkolben 6 ausgeübte Kraft. Ein mit. Ausdehnungsstoff gefüllter Raum
9 befi-ndet sich zwischen der behälterfesten Trennwand 10 und dem Scheibenkolben
8, wobei dieser Scheibenkolben 8 die bewegliche Trennwand für diesen mit Ausdehnungsstoff
gefüllten Raum 9 darstellt. Auf der dem Ausdehnungsstoff gegenüberliegenden Kolbenseite
des Trennkolbens 8 ist ein belüfteter Raum 12 vorgesehen, der mittels eines ständig
geöffneten Durchlaßquerschnittes mit der Atmosphäre in Verbindung steht.
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Der Gasdruck im Arbeitsraum 5 ist so gewählt, daß die Kolbenstange
2 die gewünschte Ausschubkraft erreicht. Bei Temperaturerhöhung dehnt sich der im
Raum 9 befindliche Ausdehnungsstoff aus und bewirkt, daß sich der Scheibenkolben
8 von der behälterfesten Trennwand 10 weiter entfernt. Zugleich führt der über die
Verbindungsstange 7 mit dem Scheibenkolben 8 verbundene Trennkolben 6 dieselbe Bewegung
aus und vergrößert damit den Arbeitsraum 5, wodurch der infolge der Temperaturerhöhung
entstandene Druckanstieg im Arbeitsraum kompensiert wird und die Kolbenstange dieselbe
Ausschubkraft aufweist, Durch entsprechende Wahl des Ausdehnungsstoffes und Volumen
des Raumes 9 ist es ohne weiteres möglich« eine vollständige Kompensation der Ausschubkraft
bei Temperaturänderung zu erzielen oder eine leicht progressive oder degressive
Kennlinie für die Ausschubkraft der Kolbenstange 2 zu schaffen.
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Als Ausdehnungsstoff wird vorzugsweise eine spezielle Flüssigkeit
gewählt5 jedoch ist es ohne weiteres möglich, hierfür auch andere geeignete Stoffe
zu verwenden.
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Bei Abkühlung verringert sich das Volumen des Ausdehnungsstoffes im
Raum 9, wodurch sich der Scheibenkolben 8 in Richtung auf die behälterfeste Trennwand
10 bewegt und dementsprechend der Trennkolben 6 den Arbeitsraum 5 verkleinert. Dabei
wirkt die federnde Eigenschaft des mit einer unter Druck stehenden Gasfüllung versehenen
Gasraumes 11 auf den Trennkolben 6, und zwar entgegengesetzt zum Druck im Arbeitsraum
5. Auf diese Weise läßt sich die Ein- und Ausschubkraft der Gasfeder temperaturabhängig
steuern, wobei die Ausschubgeschwindigkeit der Kolbenstange durch die im Kolben
3 befindliche Dämpfeinrichtung, die als Drosselbohrung dargestellt ist erzielt wird.
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Bei der Ausführungsform nach Fig. 2 wird der im Behälter 1 befindliche
Arbeitsraum 5 ebenfalls durch den Trennkolben 6 begrenzt.
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Der Trennkolben 6 ist hier in einem Raum des Behälters untergebracht,
der einen größeren Durchmesser aufweist, und steht wiederum über die Verbindungsstange
7 mit dem Scheibenkolben 8 in Verbindung. Zwischen der behälterfesten Trennwand
10 und dem Trennkolben 8 befindet sich ein Gasraum 13, der mittels einer Entlüftungsöffnung
14 mit der Atmosphäre verbunden ist Bei Temperaturerhöhung dehnt sich der Ausdehnungsstoff
im Raum 9 aus und bewirkt eine Bewegung des Scheibenkolbens 8 entgegen der Kraft
des unter Gasdruck stehenden Raumes 15. Der Gasdruck im Raum 15 wirkt somit als
Feder auf den Scheibenkolben 8, wobei die Federkraft entgegengesetzt gerichtet ist
zu der Kraft, die vom Arbeitsraum 5 auf den Trennkolben 6 ausgeübt wird. Dieses
temperaturabhängige Verschieben des Trennkolbens 6 und damit die Volumenänderung
des Arbeitsraumes 5 bewirkt auch hier die temperaturabhängige Steuerung der Ausschubkraft
der Kolbenstange 2.
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Die Gasfeder nach Fig, 3 besitzt den Behälter 1, der mit einem Außenzylinder
18 verbunden ist. Zwischen der Innenwand des Außenzylinders 18 und der Außenwand
des Behälters 1 ist der ringförmig ausgebildete Trennkolben 16 angeordnet. Dieser
Trennkolben 16 ist mit einem topfförmigen Bauteil 17 verbunden, welches den Behälter
1 umgibt. Der mit einer unter Druck stehenden Gasfüllung versehene Arbeitsraum 5
besteht bei dieser Ausführungsform aus dem Innenraum des Behälters 1 und dem Ringraum
zwischen dem Behälter 1 und dem topfförmigen Bauteil 17. Der den Ausdehnungsstoff
enthaltende Raum 9 befindet sich zwischen der Außenfläche des Behälters 1,
der
Innenfläche des Außenzylinders 18 und der kolbenstangenaustrittsseitigen Stirnfläche.
Begrenzt wird dieser Raum 9 vom Trennkolben 16, auf dessen andere Kolbenseite der
Gasdruck im Raum 15 wirkt. Mittels der Kolbenstangendichtung 4 ist die Kolbenstange
2 zum Arbeitsraum 5 hin abgedichtet.
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Bei Temperaturerhöhung dehnt sich der im Raum 9 befindliche Ausdehnungsstoff
aus und bewirkt eine Bewegung des Trennkolbens 16 entgegen der vom Gasdruck im Raum
15 herrührenden Kraft, Dadurch wird mit der Verschiebung des Trennkolbens 16 und
des topfförmigen Bauteiles 17 eine Vergrößerung des Arbeitsraumes 5 bewirkt und
somit einem Druckaufbau infolge Temperaturerhöhung im Raum 5 entgegengearbeitet.
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Die Gasfeder nach Fig. 4 ist mit einem rohrförmigen Behälter 1 versehen,
dessen Durchmesser auf der gesamten Länge konstant gehalten ist. Am kolbenstangenaustrittsseitigen
Ende ist die Kolbenstange 2 mittels der Kolbenstangendichtung 4 abgedichtet. Der
mit einer unter Druck stehenden Gasfüllung versehene Arbeitsraum 5 wird durch den
mit der Kolbenstange 2 verbundenen und mit einer Drosselbohrung versehenen Kolben
3 unterteilt. Zur temperaturabhängigen Steuerung der Ausschubkraft der Kolbenstange
2 wird der Arbeitsraum 5 durch den Trennkolben 6 begrenzt, der gegenüber der Innenwand
des Behälters abgedichtet ist, Zwischen einer im Behälter 1 durch Sicken befestigten
Trennwand 10 und dem Trennkolben 6 befindet sich der Gasraum 13 mit der Entlüftungsbohrung
14. Andererseits ist zur behälterfesten Trennwand 10 der den Ausdehnungsstoff enthaltende
Raum 9 vorgesehen, der vom Scheibenkolben 8 begrenzt wird und dieser Scheibenkolben
8 an seiner dem Raum 9 gegenüberliegenden Fläche von einer Schraubenfeder 21 beaufschlagt
ist. Diese Gasfeder entspricht Somit in ihrem. Aufbau im wesentlichen der nach Fig,
2. Auch hier wird bei Temperaturerhöhung durch VolumenvergrÖßerung des Ausdehnungsstoffes
iR Raum 9 durch den Trennkolben 6 eine entsprechende Vergrößerung des Arbeitsraumes
5 erzielt und dadurch eine Temperaturkompensation der Ausschubkraft für die Kolbenstange
2 geschaffen.
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Die Gasfedern nach den Figuren 5 und 6 besitzen rohrförmige Außenzylinder
18, welche die Behälter 1 umgeben. Auch hier ist im Behälter 1 der Arbeitsraum 5
vorgesehen., in welchen die Kolbenstange
2 eintaucht. Zwischen
der Außenwand des Behälters 1 und der Innenwand des Außenzylinders 18 wird ein Ringraum
gebildet, welcher den den Ausdehnungsstoff enthaltenden Raum 9 darstellt* Der gegenüber
dem Scheibenkolben 8 mit einer relativ kleinen Kolbenfläche versehene Trennkolben
6 ist mit dem Scheibenkolben 8 über die Verbindungsstange 7 verbunden und abdichtend
auf der Innenwand des Behälters 1 geführt. Der Scheibenkolben 8 steht bei der Ausführungsform
nach Fig. 5 unter Einwirkung einer Schraubenfeder 21 und bei der Ausführungsform
nach Fig, 6 unter Einwirkung einer Feder, die durch den unter Gasdruck stehenden
Raum 15 gebildet wird. Bei Temperaturerhöhung dehnt sich der Ausdehnungsstoff im
Raum 9 aus und bewirkt eine Bewegung des Scheibenkolbens 8 entgegen der Kraft der
Feder - Schraubenfeder 21 bzw. Federraum 15 -, so daß auch hier das Volumen des
Arbeitsraumes 5 in Abhängigkeit der Temperatur verändert wird und dementsprechend
die Ausschubkraft der Kolbenstange 2 über einen Temperaturbereich konstant bleibt,
oder in einem gewünschten Verlauf geändert werden kann.
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Die Fig. 7 zeigt eine Gasfeder, bei welcher der eine unter Druck stehende
Gasfüllung aufweisende Arbeitsraum 5 durch die in der behälterfesten Trennwand 10
angeordneten Durchlaßöffnungen 19 vergrößert ist. In den im Behälter 1 befindlichen
Arbeitsraum 5 taucht die Kolbenstange 2 ein und der Druck des Arbeitsraumes 5 wirkt
auf den Trennkolben 6. Die andere Kolbenseite des Trennkolbens 6 ist von einer durch
Tellerfedern 20 gebildeten Feder beaufschlagt. Von der behälterfesten Trennwand
10 wird der den Ausdehnungsstoff enthaltende Raum 9 getragen, in welchen die mit
dem Trennkolben 6 verbundene Verbindungsstange 7 eintaucht. Bei Temperaturerhöhung
wird die in den Raum 9-ragende Verbindungsstange 7 durch Volumenvergrößerung des
Ausdehnungsstoffes verdrängt und bewirkt eine Verschiebung des Trennkolbens 6 entgegen
der Kraft der Tellerfeder 20, wodurch gleichzeitig eine Volumenvergrößerung des
Arbeitsraumes 5 und damit eine Temperaturkompensation erzielt wird,
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e e r s e i t e