DE3432605A1

DE3432605A1 - Temperaturkompensierte gasfeder

Info

Publication number: DE3432605A1
Application number: DE19843432605
Authority: DE
Inventors: Herbert 5400 Koblenz Freitag; Castor Dipl.-Ing.(FH) 5441 Brachtendorf Fuhrmann; Bernd Dipl.-Ing.(FH) 5488 Adenau Körtgen; Peter 6107 Reinheim Schlottermüller
Original assignee: Stabilus GmbH
Current assignee: Stabilus GmbH
Priority date: 1984-09-05
Filing date: 1984-09-05
Publication date: 1986-03-13
Also published as: ES546717A0; GB8521508D0; GB2164118A; IT8567752A0; GB2164118B; IT8553742V0; IT1183941B; AU4691585A; ES8701936A1; AU567405B2; JPS6165927A; BR8504282A; FR2569801A1

Description

STABILUS GMBH, 5^00 Koblenz Patent- und Gebrauchsmusterhilfsanmeldung

Register 12 399

Temperaturkompensierte Gasfeder

Die Erfindung betrifft eine temperaturkompensierte Gasfeder, welche einen Hauptdruckraum und einen HI1fsdruckraum aufweist entsprechend dem Oberbegriff von Anspruch 1.

Eine derartige temperaturkompensierte Gasfeder Ist durch die 1. DE-OS 33 24 214 bekannt. Hierbei wird der Hauptdruckraum vom HNfsdruckraum durch den abgedichtet Im Zylinder geführten Kolben getrennt, wobei zusätzlich zum Zylinder ein diesen umgebenden Behälter erforderlich Ist. Eine Dämpfung der Ein- und Ausschubbewegung der Kolbenstange ist nicht vorgesehen und auch nicht mit einfachen Mitteln bei dieser Konstruktion zu erzielen. Im übrigen Ist die dynamische Abdichtung der beiden Gasräume nur mit einem sehr aufwendig ausgebildeten Dichtelement beherrschbar, wobei die zwischen der Kolbendichtung und dem Zylinder auftretende Refbung nicht ohne weiteres in engeren Grenzen gehalten werden kann.

Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine temperaturkompensierte Gasfeder zu schaffen, welche die Nachtelle der bekannten Konstruktionen vermeldet, einfach im Aufbau und preiswert In der Herstellung ist sowie eine hohe Funktionssicherheit aufweist und auf einfache Welse eine Dämpfung für die Kolbenstangenbewegung ermöglicht.

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Diese Aufgabe wird durch die Erfindung dadurch gelöst, daß im Zylinder zwischen dem Hauptdrückraum und dem H I Ifsdruckraum eine axial fixierte, von der Kolbenstange durchsetzte Trennwand und Dichtung angeordnet Ist und die Kolbenstange aus zwei zylindrischen Abschnitten gebildet wird, wobei der dem Hauptdruckraum zugeordnete zylindrische Abschnitt eine größere Querschnittsfläche aufweist als der dem HI1fsdruckraum zugeordnete zylindrische Abschnitt, während der mit der Kolbenstange verbundene Kolben als Dämpfkolben ausgebildet ist. Dadurch wird es auf einfache Weise möglich, die temperaturkompensierte Gasfeder in Einrohrausführung auszubilden, wobei lediglich ein Dichtelement vorgesehen werden muß, welches einerseits die dynamische Dichtung zur Kolbenstange bildet und andererseits als statische Dichtung an der Zylinderwand wirksam Ist. Hierbei wirkt der im Hauptdruckraum herrschende Druck, multipliziert mit der Kolbenstangen-Querschnittsfläche, als Ausschubkraft, während der Im H11fsdruckraum herrschende Gasdruck die Differenzfläche zwischen den zylindrischen Abschnitten der Kolbenstange beaufschlagt und der vom Hauptdruckraum erzeugten Ausschubkraft entgegenwirkt. Dabei sind die infolge Temperaturänderung Im Hauptdruckraum und HIlfsdruckraum auf die Kolbenstange ausgeübten Kräfte so aufeinander abgestimmt, daß in einem relativ großen Temperaturbereich keine oder zumindest keine nennenswerte Kraftänderung an der Kolbenstange entsteht. Des weiteren wird auf einfache Weise ermöglicht, daß Insbesondere für die Ausschubbewegung der Kolbenstange eine DämpfeinrIchtung vorgesehen werden kann, die durch einen Dämpfkolben gebildet Ist. Dieser Dämpfkolben kann sowohl Im Hauptdruckraum als auch Im HI1fsdruckraum angeordnet sein.

Eine sehr einfache und funktionssichere Ausbildung der temperaturkompensierten Gasfeder wird merkmalsgemäß dadurch erhalten, daß die zwischen dem Hauptdruckraum und dem Hi1fsdruckraum angeordnete Trennwand als Kolbenstangenführung ausgebildet ist. Hierdurch wird eine gute Zentrierung des Kolbenstangenabschnittes und dadurch eine geringe Beanspruchung der dynamisch wirkenden Kolbenstangendichtung erzielt. Außerdem wird merk-

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malsgemäß die Abdichtung zwischen dem Hauptdruckraum und dem HI1fsdruckraum erreicht, in dem, wie die Erfindung zeigt, die zwischen den Druekräumen angeordnete Dichtung durch einen Dichtring gebildet ist, der mit dem Inneren Durchmesser die Kolbenstangendichtung bildet, während der äußere Durchmesser abdichtend an der Innenwand des Zylinders anliegt.

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung besteht die aus zwei zylindrischen Abschnitten gebildete Kolbenstange aus zwei Kolbenstangenbauteilen, die mittels einer axial festen Verbindung zusammengefügt sind. Um eine gute Funktionssicherheit der Gasfeder bei möglichst geringer Reibung zu erhalten, Ist die axial feste Verbindung der KoIbenstangenbauteI1e als Gelenk ausgebildet, wobei das die größere Querschnittsfläche aufweisende Kolbenstangenbauteil einen hülsenförmigen Ansatz aufweist, in welchen ein an dem anderen Kolbenstangenbauteil angeordneter Verbindungskopf eingreift. Ein Verspannen und damit eine erhöhte \ Reibung zwischen den relativ zueinander beweglichen Gasfeder-

bauteilen wird hiermit auf einfache Welse vermieden.

Eine sehr gute Abdichtung zwischen dem Hauptdruckraum und dem HI1fsdruckraum wird erfindungsgemäß dadurch erzielt, daß hauptdruckraumseItIg eine ölvorlage Im Bereich des Dichtringes angeordnet Ist, wobei merkmalsgemäß die ölvorlage mittels eines Trennkolbens zum Hauptdruckraum abgedichtet wird. Der Dichtring kann auf diese Weise sehr einfach ausgeführt werden, wobei eine äußerst reibungsarme und verschleißfeste dynamische Abdichtung der Kolbenstange erzielt wird. Um das Einbringen des Öles in die ölvorlage bei der Montage einfach zu gestalten, wird erfindungsgemäß zwischen dem Trennkolben und dem Dichtring ein Abstandsring angeordnet.

Eine weitere Verbesserung der Führung für die Kolbenstange wird, wie die Erfindung zeigt, dadurch erzielt, daß das mit kleinerem Durchmesser versehene Kolbenstangenbauteil Im Bereich der Verbindungsstelle mit einem Führungsring versehen ist. Wie bereits

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erwähnt, kann dieser Führungsring als Dämpfkolben ausgebildet sein.-Ebenso ist es ohne weiteres denkbar, daß be! Gasfedern, die gleichzeitig aT^s—belter für elektrischen Strom dienen, der Führungsring mit einem auf der Innenwand des Zylinders gleitenden Schleifkontakt versehen wird.

Anhand der In der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiele wird nachfolgend d l-e—E-r-f-1-ndung näher erläutert. Es zeigt:

FIg. 1 eine temperaturkompensierte Gasfeder Im Längsschnitt;

Fig. 2 einen Ausschnitt einer temperaturkompensierten Gasfeder im Bereich der Trennwand zwischen Hauptdruckraum und Hi1fsdruckraum.

Die In Fig. 1 gezeigte temperaturkompensierte Gasfeder weist einen Zylinder 1 auf, In welchem ein mit einer Kolbenstange 3 verbundener Kolben 2 gleitet. Diese Kolbenstange 3 besitzt einen zylindrischen Abschnitt k mit größerem Durchmesser als ein we I terer zylindrischer Abschnitt 5. Zwischen einem Hauptdruckraum 6, der vorzugsweise eine unter Druck stehende StIckstoff-Gasfüllung aufweist, und einem HI1fsdruckraum 7 Ist eine vom zylindrischen Abschnitt 4 der Kolbenstange 3 durchsetzte Trennwand 8 und eine Dichtung 9 angeordnet. Am kolbenstangenaustrIttsseItigen Ende Ist Im Zylinder 1 eine Kolbenstangenführung sowie eine Kolbenstangendichtung für den zylindrischen Abschnitt 5 vorgesehen. Der HI1fsdruckraum 7 ist mit einem Zweiphasensystem gefüllt, welches vorzugsweise durch sogenanntes Flüsslgkeltsgas gebildet Ist und bei dem die flüssige Phase und die Dampfphase im Gleichgewicht sind. Vom Hauptdruckraum 6 wird eine Ausschubkraft auf die Kolbenstange 3 ausgeübt, die dem Produkt aus Druck mal Querschnittsfläche des zy1Indrisehen Abschnittes 4 entspricht. Dieser Ausschubkraft wird vom Hi1fsdruckraum 7 eine Kraft entgegengerichtet, die der Differenzquerschnittsfläche der zylindrischen Abschnitte h und 5 mal dem Druck Im HI1fsdruckraum 7 entspricht. Die Abmessungen sind dabei so aufeinander abge-

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stimmt, daß die Druckänderungen im Hauptdruckraum 6 und Hllfsdruckraum 7 infolge Temperaturänderung In einem Bereich von -30 — ⁰C bis +80 ⁰C keine oder zumindest keine nennenswerte Kraftänderung bezüglich der Ausschubkraft der Kolbenstange 3 ergeben. Die Kolbenstange 3 besteht vorzugsweise aus zwei Kolbenstangenbauteilen, wobei das eine Kolbenstangenbauteil den zylindrischen 'Abschnitt 4 bildet und einen hülsenförmigen Ansatz 12 aufweist, In welchem ein Verbindungskopf 13 des zweiten, den zylindrischen Abschnitt 5 darstellenden Bauteils eingreift und die beiden Kolbenstangenbauteile an dieser Stelle eine axial feste Verbindung

11 aufweisen, die beispielsweise durch Umbördeln des Hülsenendes

12 gebildet Ist. Die Verbindung zwischen dem hülsenförmlgen Ansatz 12 und dem Verbindungskopf 13 kann In Grenzen gelenkig ausgebildet sein, so daß dadurch geringfügige Fluchtungsfehler des zylindrischen Abschnittes h zum zylindrischen Abschnitt 5 ausgeglichen werden können. Da die Trennwand 8 mit einer dem Außendurchmesser des zylindrischen Abschnittes 4 angepaßten

S Führungsbohrung 10 versehen Ist, muß durch die Dichtung 9, die

als Dichtring ausgebildet ist, keine nennenswerte Bewegung in radialer Richtung des zylindrischen Abschnittes 4 aufgenommen werden. Um den Hauptdruckraum 6 zum HI1fsdruckraum 7 einwandfrei abzudichten, ohne daß hohe Anforderungen an die Dichtung 9 gestellt werden müssen, Ist eine ölvorlage 14 vorgesehen, die zum Hauptdruckraum 6 hin mittels eines Trennkolbens 15 abgedichtet wird. Um bei der Montage das Einbringen des Öles In die ölvorlage 14 zu erleichtern, Ist zwischen der Dichtung 9 und dem Trennkolben 15 ein Abstandsring 16 vorgesehen. Zur exakten Führung des zylindrischen Abschnitts 5 der Kolbenstange 3 im Zylinder 1 Ist ein Führungsring 17 vorgesehen, der' im Bereich der axial festen Verbindung 11 mit dem zylindrischen Abschnitt 5 verbunden Ist.

Insbesondere zur Dämpfung der Ausschubbewegung der Kolbenstange 3 aus dem ZyIinder 1 Ist der Dämpfkolben 2 am Ende des zylindrischen Abschnitts 4 befestigt. Dieser Dämpfkolben 2 weist eine ständig geöffnete labyrinthartige Verbindungsöffnung auf, wäh-

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rend ein axial In der Kolbennut beweglicher Kolbenring nur beim Einschieben der Kolbenstange in den Zylinder einen weiteren größeren QuerschnItt—öffnet. Beim Ausschieben der Gasfeder verschlleßt dieser Kolbenring den zusätzlichen Querschnitt, so daß nur die ständig geöffnete labyrinthartige Verbindung zwischen dem kolbenstangense111 gen Hauptdruckraum und dem zy1Inderbodenseltlgen Hauptdruckraum wirksam ist und dadurch die Ausschubbewegung der Kolbenstange gedämpft wird.

Mittels eines Schleifkontakts 18, welcher am Kolben 2.angeordnet ist, kann diese temperaturkompensierte Gasfeder auch alä Leiter für den elektrischen Strom verwendet werden. Diese bei den üblichen Gasfedern bekannte Doppel funkt Ion, nämlich Gasfeder und Stromleiter, Ist dementsprechend auch bei einer solcherart aufgebauten temperaturkompensierenden Gasfeder ohne weiteres möglich. Eine weitere Ausführung für die Anordnung des Schleifkontaktes zeigt FIg. 2. Hierbei ist ein Schleifkontakt 19 mittels eines Befestigungsringes 20 mit dem Führungsring 17 verbunden. Eine solche Ausführung Ist besonders günstig, da auf der Innenwand des Zylinders 1 In dem Bereich, In welchem der Führungsring 17 und damit auch der Schleifkontakt 19 gleitet, kein abdichtendes Bauteil gleitet.

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Claims

3A32S05 PATENTANSPRÜCHE

1. Temperaturkompensierte Gasfeder, welche einen Hauptdruckraum und einen HIlfsdruckraum aufweist, die gegeneinander abgedichtet sind, wobei· ein" in einem Zylinder angeordneter Kolben mit einer Kolbenstange verbunden ist und der Hauptdruckraum eine arrtei—Druck stehende Gasfüllung aufweist, die eine größere Kraft auf die Kolbenstange ausübt als der Im Hi 1 fsdruckraum herrschende Gasdruck, der vorzugsweise durch ein Zweiphasensystem gebildet wird, bei welchem die flüssige Phase und die Dampfphase Im Gleichgewicht sind, wobei Infolge Temperaturänderung die Druckänderungen im Hauptdruckraum und Im HI1fsdruckraum so aufeinander abgestimmt sind, daß keine oder zumindest keine, nennenswerte Kraftänderung an der Kolbenstange entsteht, dadure,h;fgekennzeichnet, daß im Zylinder CD zwischen dem Hauptdruckraum (6) und dem Hi1fsdruckraum (7) eine axial fixierte, von der Kolbenstange (3) durchsetzte Trennwand (8) und Dichtung (9) angeordnet ist und die Kolbenstange (3) aus zwei zylindrlsehen Abschnitten O, 5) gebildet wird, wobei der dem Hauptdruckraum (6) zugeordnete zylindrische Abschnitt CO eine größere Querschnittsfläche aufweist als der dem Hilfsdruckraum C7) zugeordnete zylindrische Abschnitt C5), während der mit der Kolbenstange C3) verbundene Kolben C2) als Dämpfkolben ausgebildet Ist.

2. Temperaturkompensierte Gasfeder nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die zwischen dem Hauptdruckraum C6) und dem Hi1fsdruckraum (7) angeordnete Trennwand C8) als Kolbenstangenführung CFührungsbohrung 10) ausgebildet ist.

3. TemperaturkompensIerte Gasfeder nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die zwischen dem Hauptdruckraum C6) und dem HI1fsdruckraum C7) angeordnete Dichtung C9) durch einen Dichtring gebildet Ist, der mit dem inneren Durchmesser eine Kolbenstangendichtung bildet, während der

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äußere Durchmesser abdichtend an der Innenwand des Zylinders

(I) anilegt.

4. Temperaturkompensierte Gasfeder nach den Ansprüchen 1 bis

3, dadurch gekennze lehnet^, _daß die aus zwei zylindrischen Abschnitten (4, 5) gebildete Kolbenstange (3) aus zwei Kolbenstangen-Bauteilen besteht, die mittels einer axial festen Verbindung ClO zusammengefügt sind.

5. Temperaturkompensierte Gasfeder nach den Ansprüchen 1 bis

4, dadurch gekennzeichnet, daß die axial feste Verbindung

(II) als Gelenk ausgebildet ist, wobei das die größere Querschnittsfläche aufweisende Kolbenstangen-Bauteil (zylindrischer Abschnitt 4) einen hülsenförmlgen Ansatz (12) aufweist, in welchen ein an dem anderen Kolbenstangen-Bauteil (zylindrischer Abschnitt 5) angeordneter Verbindungskopf (13) eingreift.

6. Temperaturkompensierte Gasfeder nach den Ansprüchen 1 bis

5, dadurch gekennzeichnet, daß hauptdruckraumseitJg eine ölvorlage (14) Im Bereich des Dichtringes (Dichtung 9) angeordnet Ist. _

7. Temperaturkompensierte Gasfeder nach den Ansprüchen 1 bis

6, dadurch gekennzeichnet, daß die ölvorlage (14) mittels eines Trennkolbens (15) zum Hauptdruckraum (6) abgedichtet Ist.

8. Temperaturkompensierte Gasfeder nach den Ansprüchen 1 bis

7, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem Trennkolben (15) und dem Dichtring (Dichtung 9) ein Abstandsring (16) angeordnet ist.

9. Temperaturkompensierte Gasfeder nach den Ansprüchen 1 bis

8, dadurch gekennzeichnet, daß das mit kleinerem Durchmesser versehen Kolbenstangen-Bauteil (zylindrischer Abschnitt 5)

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Im Bereich der axial festen Verbindung ClD mit einem Führungsring C17) versehen Ist.

10. Temperaturkompensierte Gasfeder nach den Ansprüchen 1 bis 9/ dadurch gekennzeichnet, daß der Führungsring (17) mit einem auf der Innenwand.des^Zylinders CD gleitenden Schleifkontakt (19) versehen ist.

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