DE3600845A1

DE3600845A1 - Gasfeder-gewichtsausgleichseinrichtung

Info

Publication number: DE3600845A1
Application number: DE19863600845
Authority: DE
Inventors: Lawther O. Doylestown Pa. Smith
Original assignee: Fichtel and Sachs AG; Fichtel and Sachs Industries Inc
Current assignee: ZF Friedrichshafen AG; ZF North American Inc
Priority date: 1985-02-27
Filing date: 1986-01-14
Publication date: 1986-08-28
Also published as: BR8600793A; FR2578017B1; GB8601544D0; JPS61200283A; FR2578017A1; KR860006651A; GB2171755B; AU558865B2; IT8667104A0; IT8652976V0; DE3600845C2; DE8600733U1; ES8701892A1; JPH0260834B2; GB2171755A; ES551752A0; KR900003115B1; US4623132A; AU5266786A; IT1187905B

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ganz allgemein gasfederuntersützte Gewichtsausgleichseinrichtungen der im Oberbegriff des Anspruches 1 genannten Art.

W Gasfedern der gattungsgemäßen, durch US-PS 3 207 498 bekannten Art haben in vielen Industriezweigen eine weite Verbreitung als gängige und wirkungsvolle Einrichtungen gefunden, um einen pneumatischen Gewichstausgleich für Lasten, wie z. B. das Gewicht von Türen, Fenstern und anderen Verschlußklappen während deren öffnungsund/oderSchließbewegung zu bilden. Das gilt insbesondere für die Automobilindustrie, in der Gasfedern in großem Umfang als Gewichtsausgleichseinrichtungen für Kofferraumdeckel, Heckklappen und -fenster, Motorraumdeckel usw. verwendet werden.

Obwohl Gasfedern in diesen Anwendungsbereichen gut funktionieren, funktionieren sie jeweils nur solange, wie die Hochdruckgasdichtungs- und Dichtflächenanordnung unverletzt ist. Derartige Dichtungs- und Dichtflächenanordnungenhaben jedoch eine begrenzte Lebensdauer und neigen zu vorzeitigem Versagen, wenn sie nicht vorgesehenen Schwingungen der Gasfeder unterworfen werden (Längsbewegung der Kolbenstange relativ zur Dichtungsund Dichtflächenanordnung). Es wurde gefunden, daß dieser Fall bei bestimmten Fahrzeugeinbauten gegeben ist, beispielsweise dort, wo durch die Straße verursachte Vibrationen zu einer unerwünscht hohen Zahl von kurzen Schwingungen der Gasfeder führen. Ein anderes Beispiel ergibt sich dadurch, daß die Hersteller von Heckklappen-Modellen gelegentlich vorsehen, daß sich die Heck-

klappen ein wenig Öffnen, um dann, wenn eine Fahrgasttüre geschlossen wird, einen Druckabbau innerhalb des Wagens zu ermöglichen und auf diese Weise ein leichtes Schließen der Türen zu gewährleisten. Als Folge davon machen die mit der Heckklappe verbundene Gasfeder oder Gasfedern jedesmal, wenn eine Fahrgasttüre betätigt wird, eine Hin- und Herbewegung (Zyklus) mit dem Ergebnis, daß die Zyklus-Lebensdauer der Gasfedern gemäß ihrer Auslegung sehr viel früher überschritten wird, als dies sonst der Fall wäre.

Es ist zwar bereits bekannt, Fluiddämpfer und Gasfedern über elastomere Buchsen am Anlenkpunkt zu isolieren; diese Technik ist jedoch für die obengenannten Anwendungsfälle nicht zufriedenstellend. Derartige Buchsen haben einen zusätzlichen, mit den Gasfedern in Reihe geschalteten Federungseffekt, der immer wirksam ist und zu unerwünschten Stößen im gesamten Federungssystem bei deren ausgefahrener Stellung führen kann. Außerdem ist der Auslenkweg der elastischen Buchse zu gering, um eine Anpassung an andere Systemvariable, wie Herstellungs-und Montagetoleranzen, die Forderung, die Endlagen überfahren zu können usw., zu bieten, was die Distanz zwischen den Anlenkpunkten der Gasfeder in der eingefahrenen Stellung derselben beeinflußt.

A₁ Es ist die Aufgabe der Erfindung, eine gasfederunterstützte Gewichtsausgleichseinrichtung zu schaffen, bei der die Gasfeder selbst von unerwünschten, sich wiederholenden kurzen Zyklen, welche die nutzbare Lebensdauer der Feder beeinträchtigen, isoliert wird.

Diese Aufgabe ist durch die im Kennzeichen des Anspruches 1 enthaltenen Merkmale gelöst.

Gemäß der Erfindung umfaßt die Gasfeder-Gewichtsausgleichseinrichtung einen Tragrahmen, eine am Rahmen zwischen einer offenen und einer geschlossenen Stellung schwenkbar angeordnete Verschlußklappe, eine zwischen der Verschlußklappe und dem Rahmen angeordnete Gasfeder zur Unterstützung der Bewegung der Verschlußklappe in die und/oder aus der geöffneten Stellung, und eine Zusatzfeder, die zwischen wenigstens einem Ende der Gasfeder und der Verschlußklappe bzw. dem Rahmen angeordnet ist. Die Gasfeder ist im Verhältnis zur Distanz zwischen den Anlenkpunkten derselben mit der Verschlußklappe einerseits und dem Rahmen andererseits so bemessen und angeordnet, daß ihr Arbeitshub ausgeschöpft, d. h. die Feder voll eingefahren wird, bevor die Verschlußklappe ihre geschlossene Stellung erreicht. Die Verschlußklappe wird dann gegen die Federkraft der Zusatzfeder in ihre geschlossene Stellung bewegt. Auf diese Weise werden alle kurzen Zyklen oder Vibrationen innerhalb des gesamten Federsystems durch die Zusatzfeder absorbiert, so daß diese nicht auf die Kolbenstange und die diese umgebende Hochdruckdichtungs- und Dichtflächenanordnung der Gasfer übertragen werden.

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist an der Gasfeder beispielsweise ein Anschlag vorgesehen, welcher an der Kolbenstange befestigt ist und gegen das Zylinderende zur Anlage kommt, um auf diese Weise die voll eingefahrene Stellung der Gasfeder zu begrenzen, und der zur von dem pneumatischen Fluid unabhängigen Übertragung von Kräften direkt über die mechanischen Federelemente ausgelegt ist. Der Anschlag kann einstellbar sein, falls erforderlich.

Die Zusatzfeder ist vorzugsweise eine mechanische Druckfeder, kann jedoch auch andere geeignete Ausgestaltungen haben, beispielsweise als elastomeres Bauteil oder als Luftkissen. Die Zusatzfeder weist vorzugsweise eine Vorspannung auf, die gleich oder etwas größer als die auf die Kolben-

Stange wirkende Ausstoßkraft ist, die die Gasfeder kurz vor Erreichen der voll eingefahrenen Stellung aufbringt. Dadurch wird sichergestellt, daß die Zusatzfeder auf ein mittleres Maß zusammengedrückt wird, bevor die Verschlußklappe ganz geschlossen ist, so daß Vibrations- und andere Kräfte von der Kolbenstange fern gehalten werden, wenn die Gasfeder ihre eingefahrene Stellung einnimmt. Die Vorspannung gewährleistet auch eine sichere Unterstützung der Verschlußklappe, wenn die Gasfeder ihre ausgefahrene Stellung einnimmt. Außerdem ist der Hub der Zusatzfeder in bevorzugter Ausgestaltung ausreichend, um auch dann, wenn die Feder in der oben beschriebenen Weise zusammengedrückt ist, kurze Bewegungen der Gewichtsausgleichseinrichtung aufzunehmen, wie sie sich aus der Forderung, die Endlagen des Gesamtsystems überfahren zu können, und beliebigen zusätzlichen, auf die Gasfeder in ihrer eingefahrenen Stellung wirkenden Längsschwingungen ergeben.

In einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung wird die Gasfeder-Gewichtsausgleichseinrichtung in Verbindung mit der Rückklappe eines Kraftfahrzeuges, beispielsweise eines Heckklappenmodels, verwendet, bei welchem die Rückklappe immer dann, wenn eine Fahrgasttüre geschlossen wird, etwas geöffnet wird, um einen Innendruck abzubauen. Die Hübe der Gasfeder und der Zusatzfeder sind jeweils so gewählt, daß die Gasfeder bis zur Anlage eines Anschlages voll eingefahren wird und die Zusatzfeder auf ein mittleres Maß komprimiert wird, bevor die Heckklappe ihre geschlossene Stellung erreicht. Mit dieser Anordnung wird die geringe Öffnungsbewegung der Heckklappe, die beim Betätigen einer Fahrgasttüre auftritt, durch die Zusatzfeder aufgenommen, so daß kein Bewegungszyklus der Gasfeder auftritt und auf diese Weise die Arbeits-Lebensdauer der Gasfeder verlängert wird.

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«7 Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und im folgenden näher beschrieben. Es zeigen:

Fig. 1 eine schematische Darstellung einer Gasfeder, die in einer Gewichtsausgleichseinrichtung für die Heckklappe eines Kraftfahrzeuges eingebaut ist;

Fig. 2 in einer vergrößerten Darstellung eine Zusatzfeder, die mit der Gasfeder gemäß Fig. 1 in Reihe geschaltet ist.

Die Erfindung ist im folgenden an einem Ausführungsbeispiel erläutert, welches in einem als Heckklappenmodell ausgeführten Kraftfahrzeug installiert ist. Es versteht sich jedoch von selbst, daß die Erfindung nicht auf ein derartiges Ausführungsbeispiel begrenzt sondern ganz allgemein bei Gewichtsausgleichseinrichtungen verwendbar ist, in denen es erwünscht ist, eine Gasfeder gegen Arbeitsbedingungen zu isolieren, die kurze, die Lebensdauer der Feder verringernde Federzyklen erzeugen.

Wie Fig. 1 zeigt, umfaßt das Heckklappen-Kraftfahrzeug 10 eine Heckklappe 12, die mit ihrem oberen Ende an der Autokarosserie schwenkbar angeordnet ist, so'daß sie sich zwischen einer bezüglich des Rahmens 14 unteren, geschlossenen Stellung und einer oberen, gestrichelt dargestellten offenen Stellung bewegen kann. Die Karosserie ist teilweise weggeschnitten dargestellt, um die Befestigungsweise einer Gasfeder 16 zwischen Gelenkpunkten 18 und 20 an der Klappe 12 bzw. der Karosserie 10 zu zeigen. Wie bei derartigen Anordnungen üblich ist, nimmt die Gasfeder 16 ihre eingefahrene Stellung ein, d. h., die Kolbenstange 22 ist in den Zylinder 24 eingefahren, wenn die Klappe 12 geschlossen ist; die Gasfeder 16 ist ausgefahren, wenn die Klappe 12 geöffnet ist, wie gestrichelt dargestellt wurde.

Die in Fig. 1 mit durchgehenden Linien dargestellte Stellung der Klappe 12 ist eine teilweise geschlossene Stellung, in der die Klappe noch geringfügig aufklafft. Das entspricht beispielsweise der Klappenstellung, wenn diese geringfügig geöffnet ist, um beim Schließen einer Fahrgasttüre den Innendruck abbauen zu können. Die Klappe 12 könnte auch von der oberen, gestrichelt dargestellten Stellung in die mit durchgehenden Linien dargestellte Stellung von Hand verschwenkt worden sein, bevor diese dann vollständig geschlossen wird. Eine herkömmliche, durch einen Stellmotor betätigte Verriegelungseinrichtung 26 dient dazu, in ein Halteglied an der Klappe einzugreifen, wenn diese ihre teilweise geschlossene Stellung einnimmt, und sodann die Klappe automatisch in ihre vollständig geschlossene Stellung zu bewegen, ohne daß die Bedienungsperson nochmals eingreifen muß. Eine derartige automatische, kraftbetriebene Verriegelungseinrichtung ist vor allem dann nützlich und üblich, wenn die Klappe 12 jedesmal dann, wenn eine Fahrgasttüre geschlossen wird, gelöst wird; die vorliegende Erfindung ist insbesondere für Einrichtungen von Nutzen, die eine derartige Vorrichtung aufweisen, insofern, als die kurzen Zyklen, die als Folge der Wirkung einer derartigen Vorrichtung auf die Gasfeder 16 übertragen würden, ausgeschaltet werden.

Die Gasfeder 16 weist eine Zusatzfeder 28 auf, die an deren Kolbenstangenende angeordnet und zwischen dieser und dem Anlenkpunkt 20 der Karosserie eingesetzt ist. Die dargestellte Feder 28 ist eine mechanische Druckfeder; es versteht sich von selbst, daß andere Federarten, beispielsweise elastomere Federglieder oder ein Luftkissen ebenfalls verwendbar sind, wenn nur die erwünschten, im folgenden beschriebenen Federcharachteristiken gegeben sind. In einer anderen Ausgestaltung kann die Feder 28 am Zylinderende der Gasfeder 16 vorgesehen sein oder es können Zusatzfedern an beiden Enden vorgesehen sein.

Wie mehr im einzelnen in Fig. 2 dargestellt wurde, ist die mechanische Feder 28 von einer Schmutzabdeckung 30 umgeben, die sich außen über den Zylinder 24 schieben kann. Die Feder 28 ist vorzugsweise mit einer Kraft vorgespannt, die wenigstens so groß oder in geeigneter Weise geringfügig größer als die Ausstoßkraft ist, die durch die Gasfeder auf die Kolbenstange 22 ausgeübt wird, wenn die Gasfeder in eine Stellung unmittelbar vor der voll eingefahrenen Stellung eingefahren ist. Zu diesem Zweck ist die Feder 28 zwischen einem mechanischen Anschlag 32 auf der Kolbenstange 22 und dem Ende 34 der Schmutzabdeckung 30 eingespannt, um die erwünschte Vorspannung der Feder 28 aufrechtzuerhalten. Der Anschlag 32 dient auch dazu, den Weg der Kolbenstange 22 in den Zylinder 24 dadurch zu begrenzen, daß er zur Anlage mit dem Zylinderende kommt; dadurch wird die vollständig eingefahrene Stellung der Gasfeder definiert, die der in den Fig. 1 und 2 mit durchgehenden Linien dargestellten Stellung entspricht.

Der Anschlag 32 kann entlang der Kolbenstange 22 verstellbar sein, beispielsweise über Gewinde, um eine Optimierung der Leistung des Gesamtsystems entweder durch eine Einstellung der Vorspannung der Zusatzfeder 28, des Verschiebeweges der Kolbenstange 22 im Zylinder 24 oder beider Größen zu ermöglichen. Nicht dargestellte Beilagstücke können auf einer oder beiden Seiten des Anschlages 32 für den gleichen Zweck eingesetzt werden.

Wenn die Feder 28 in der vorbeschriebenen Weise vorgespannt ist, so daß sie beispielsweise eine Federkraft erzeugt, die gleich oder etwas größer als die Ausstoßkraft der Gasfeder 16 ist, wenn diese annähernd ganz eingefahren ist, dann wird die Feder 28 auf ein mittleres Maß komprimiert, wenn die Gasfeder die voll eingefahrene,in der Zeichnung darge-

stellte Stellung erreicht. Da der mechanische Anschlag dann in Kontakt mit dem Zylinder 24 steht, werden alle Längsschwingungen oder andere auf das Gasfedersystem wirkenden Kräfte von der Kolbenstange und dem pneumatischen Fluid ferngehalten und durch die mechanische Feder 28 absorbiert. Es versteht sich, daß die Feder 28 einen ausreichenden Federhub hat, um auch dann, wenn sie auf ihr mittleres Maß komprimiert ist, derartige Längsschwingungen oder andere Kräfte sowie ein überfahren der Endstellungen des Federsystems zu ermöglichen, wenn die Klappe ihre geschlossene Position einnimmt. Die bevorzugte Vorspannung der Feder 28 stellt auch sicher, daß die mechanische Feder nicht komprimiert wird, bis die Gasfeder fast vollständig eingefahren ist, so daß sie eine sichere Abstützung für die Klappe 12 bei der ausgefahrenen Stellung der Gasfeder 16 gewährleistet.

Mit einer derartigen Reihenschaltung der Gasfeder 16 und der mechanischen Feder 28 absorbiert die mechanische Feder nicht nur Längsschwingungen, welche im anderen Fall zu viele kurze Zyklen auf die Gasfeder bewirken würden, sondern sie nimmt auch andere kurze Bewegungen des Gewichtsausgleichssystems auf, wie die, die sich aus der leichten Öffnung der Heckklappe 12 zum Abbauen des Innendruckes ergeben. Auf diese Weise wird ein unerwünschter Verschleiß der Hochdruckdichtungs- und Dichtflächenanordnung der Gasfeder vermieden.

Obwohl die Erfindung hiermit Bezug auf ein bestimmtes Ausführungsbeispiel beschrieben und dargestellt wurde, versteht es sich, daß auch Änderungen und Abweichungen dieses Ausführungsbeispiels möglich sind, ohne daß der Bereich der offenbarten Erfindung verlassen wird. Derartige Änderungen und Variationen fallen in den Umfang der Patentansprüche.

Claims

Patentanwälte Dipl.-Ing. FI. Weickmann, Dh>l.-Phys. Dr. K. Fincke Dipl.-Ino. F. Λ.WiHCKMANN., Dipl.-Chem. B. Huber Dr.-Ing. H. Liska, Dipl.-Phys. Dr. J. Prechtel 8000MÜNCHEN 86 ϊ----- ''--._ POSTFACH 860 820 MDHLSTRASSE 22 TELEFON (019)990352 TELEX 522621 TELEGRAMM PATENTWEICKMANN MÜNCHEN Fichtel & Sachs Industries, Inc. 92 County Line Road Colmar, Pennsylvania 18915 / USA Gasfeder-Gewichtsausgleichseinrichtung Patentansprüche

1. Gasfeder-Gewichtsausgleichseinrichtung für eine an einem Tragrahmen (14) schwenkbar angeordnete Verschlußklappe (12), die sich bezüglich einer im Tragrahmen (14) ausgebildeten öffnung zwischen einer offenen und einer geschlossenen Stellung bewegen kann, wobei die Einrichtung eine Gasfeder (16) umfaßt, die mit einem Ende mit der Verschlußklappe (12) und mit dem anderen Ende mit dem Tragrahmen (14) verbunden ist, um die Schwenkbewegung der Verschlußklappe um das Schwenkgelenk zu unterstützen,

dadurch gekennzeichnet , daß der Arbeitshub der Gasfeder (16) im Verhältnis zur Distanz zwischen den Verbindungspunkten (18, 20) der Gasfeder (16) mit der Verschlußklappe (12) einerseits

und dem Tragrahmen (14) andererseits so gewählt ist, daß die Gasfeder (16) ihre voll eingefahrene Lage erreicht, bevor die Verschlußklappe (12) ihre geschlossene Stellung erreicht,

daß die Gasfeder (16) Anschläge aufweist, die die voll eingefahrene Stellung der Gasfeder (16) begrenzen und die zur von dem in der Gasfeder (16) enthaltenen Fluid unabhängigen übertragung von Kräften über die Gasfeder (16) ausgelegt sind,

und daß zusätzliche Federmittel (28) zwischen wenigstens einem Ende der Gasfeder (16) und ihrem jeweiligen Verbindungspunkt (20) mit dem Tragrahmen oder der Verschlußklappe (12) angeordnet sind, die infolge eines federnden Nachgebens ein Bewegen der Verschlußklappe (12) von der Stellung, bei welcher die Gasfeder voll eingefahren ist, in ihre geschlossene Stellung erlaubt und sodann die Gasfeder (16) federnd gegen relative Längsbewegungen zwischen dieser Gasfeder (16) und der Verschlußklappe (12) oder dem Tragrahmen (14) isoliert, wenn die Verschlußklappe (12) ihre geschlossene Stellung einnimmt.

2. Einrichtung nach Anspruch 1,

dadurch gekennzeichnet , daß die zusätzlichen Federmittel (28) eine Vorspannung aufweisen, die gleich oder etwas größer als die von der Gasfeder (16) aufgebrachte Ausstoßkraft ist, wenn diese eine Stellung kurz vor der voll eingefahrenen Stellung einnimmt, wobei die zusätzlichen Federmittel (28) bis zum Erreichen der voll eingefahrenen Stellung der Gasfeder (16) zunächst nicht weiter komprimiert werden und danach, wenn die Gasfeder ihre voll eingefahrene Stellung einnimmt, auf ein mittleres Maß komprimiert werden.

3. Einrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet , daß die zusätzlichen Federmittel (28) eine mechanische Druckfeder (28) umfassen.

4. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet , daß der Arbeitshub der zusätzlichen Federmittel (28) ausreichend groß ist, um kurze Hübe der Gewichtsausgleichseinrichtung, die durch Längsschwingungen oder ein überfahren der Endlagen verursacht werden, zu absorbieren, ohne diese Hübe auf die Gasfeder (16) zu übertragen .

5. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet , daß sie außerdem kraftbetätigte Verriegelungsmittel (26) zum Bewegen der Verschlußklappe (12) aus einer teilweise geschlossenen Stellung in die geschlossene Stellung aufweist, daß die Abmessungen und die Anordnung der Gasfeder (16) im Verhältnis zum Tragrahmen (14) und zur Verschlußklappe (12) so getroffen sind, daß die Gasfeder (16) ihre voll eingefahrene Stellung einnimmt, wenn die Verschlußklappe (12) ihre teilweise geschlossene Stellung einnimmt,

und daß die kraftbetätigten Verriegelungsmittel (26) die Verschlußklappe (12) aus der teilweise geschlossenen Stellung in die ganz geschlossene Stellung gegen die Kraft der zusätzlichen Federmittel (23) bewegen.

6. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet , daß die Verschlußklappe (12) die Rückklappe eines Automobile (10) ist.

7. Einrichtung nach Anspruch 6,

dadurch gekennzeichnet, daß die zusätzlichen Federmittel (28) eine Vorspannung aufweisen, die gleich oder etwas größer als die von der Gasfeder (16) aufgebrachte Ausstoßkraft in ihrer kurz vor der ganz eingefahrenen Stellung liegenden Stellung ist, wobei die zusätzlichen Federmittel (28) bis zum Erreichen der voll eingefahrenen Stellung der Gasfeder (16) nicht weiter komprimiert und danach, wenn die Gasfeder (16) diese voll eingefahrene Stellung erreicht hat, auf ein mittleres Maß komprimiert werden.