DE4033185A1 - Gas, spring with integrated mechanical safety device - has displaceable piston arranged in cylindrical pressure container - Google Patents

Gas, spring with integrated mechanical safety device - has displaceable piston arranged in cylindrical pressure container

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DE4033185A1 DE19904033185 DE4033185A DE4033185A1 DE 4033185 A1 DE4033185 A1 DE 4033185A1 DE 19904033185 DE19904033185 DE 19904033185 DE 4033185 A DE4033185 A DE 4033185A DE 4033185 A1 DE4033185 A1 DE 4033185A1
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Abstract

The safety device incorporates a spring disc acting as brake body between a movable support unit and a static part connected to the cylinder. In the expanded state, the flat elastic spring disc (5) assumes a screened shape, determined by counterposedly directed bearing forces. Such forces engage alternately on the inner and outer dias. of the disc. The movable support unit (6) is formed as a casing with a conical cross-section and an axially displaceable sealing unit (7) operated by gas pressure. The static support unit is a component of the piston connecting rod guide (3). This guide has a circular ring-shaped step (13). USE - As a gas spring with an integrated mechanical safety device.

Description

Die Erfindung betrifft eine Gasfeder mit integrierter mechani­ scher Sicherheitseinrichtung gemäß dem Oberbegriff von An­ spruch 1.The invention relates to a gas spring with integrated mechani safety device according to the preamble of An saying 1.

Sicherheitseinrichtungen in Einschubrichtungen für Gasfedern sind schon länger bekannt. Sie werden überall dort eingesetzt, wo ein Druckverlust in der Gasfeder zu einem Risiko für die Funktionssicherheit der angrenzenden Bauteile führt aber auch eine Gefährdung der Benutzer und Anwender bei gasfederunter­ stützten Bauteilen droht, z. B. ein Herabfallen der Klappe bei einem PKW. Mechanische Sicherheitseinrichtungen, deren Brems­ körper gleichzeitig als Tellerfeder ausgebildet sind, werden in der DE-OS 28 09 203 vorgestellt. Die in dieser Schrift veröf­ fentlichte Sicherheitseinrichtung weist einige Nachteile auf, die auch für andere Einrichtungen dieser Art gelten. Zum einen sind die vielen, teilweise komplizierten und damit teueren Einzelteile zu nennen, des weiteren stört der relativ große Bauraum, der benötigt wird und die wenig seriennahe Einbaumög­ lichkeit.Safety devices in insertion directions for gas springs have been known for a long time. They are used everywhere where a pressure drop in the gas spring poses a risk to the Functional reliability of the adjacent components also leads a hazard to users and users with gas spring sub supported components, e.g. B. a fall of the flap a car. Mechanical safety devices, their brakes body are designed as a plate spring at the same time, in the DE-OS 28 09 203 presented. The published in this document published safety device has some disadvantages, which also apply to other facilities of this type. On the one hand are the many, sometimes complicated and therefore expensive To name individual parts, furthermore the relatively large one disturbs Installation space that is required and the installation option that is not very close to series production ease.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine einfache, raumsparende und funktionssichere Sicherheitseinrichtung zu schaffen, die auch in einer weitgehend serienmäßigen Gasfeder zur Anwendung kommen kann. The object of the present invention is to provide a simple space-saving and functionally reliable safety device create that even in a largely standard gas spring can be used.  

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die im entspannten Zustand ebene, elastische Federscheibe, bedingt durch entgegengesetzt gerichtete Lagerkräfte, im eingebauten Zustand eine geschirmte Form aufweist.The object is achieved in that the im relaxed state flat, elastic spring washer, limited due to opposing bearing forces in the built-in Condition has a shielded shape.

Die z. B. als Gewichtsausgleich eingesetzte Gasfeder besteht aus einem zylindrischen Druckbehälter und einer Kolbenstange mit Kolben, die dem Serienstand entspricht. Die Kolbenstangen­ führung weist gemäß einem Unteranspruch einen kreisförmigen Steg auf, der für die Federscheibe als Anlagefläche an ihren Außendurchmesser dient. Als axial bewegliche Lagerstelle, die am Innendurchmesser der Federscheibe angreift, dient eine Hülse, die sich an der Kolbenstange zentriert. Besonders vor­ teilhaft erweist es sich, die Hülse mit einem konusförmigen Querschnitt auszuführen, da damit die Schirmung der Federschei­ be definiert ist.The z. B. is used as a weight balance gas spring from a cylindrical pressure vessel and a piston rod with pistons that correspond to the series status. The piston rods leadership has a circular according to a dependent claim Web on that for the spring washer as a contact surface on their Outside diameter is used. As an axially movable bearing, the acts on the inner diameter of the spring washer, a Sleeve that is centered on the piston rod. Especially before it turns out to be partial, the sleeve with a conical Cross-section, because it protects the spring washer be defined.

Die Hülse wird von einer axial beweglichen druckbeaufschlagten Dichtung gegenüber der Federscheibe verschoben, bis sich zwi­ schen Federkraft und Druckkraft ein Kräftegleichgewicht ein­ stellt. Sinkt der Gasdruck im zylindrischen Druckbehälter auf ein kritisches Niveau, entspannt sich die Federscheibe, wobei die Hülse mit der Dichtung axial bewegt wird, bis sich die Dichtung mit der Hülse in Anlage zur Stützhülse bringt. Die Federscheibe klemmt am Innendurchmesser mit der Kolbenstange und erreicht damit eine Bremswirkung gegen Einschieben. Erfolg­ reich verlaufene Versuche bestätigen die Einsatzmöglichkeit in nachgerüsteten Gasfedern der Serienausführung.The sleeve is pressurized by an axially movable Seal moved relative to the spring washer until between between the spring force and the pressure force poses. If the gas pressure in the cylindrical pressure vessel rises a critical level, the spring washer relaxes, whereby the sleeve with the seal is moved axially until the Brings the seal with the sleeve into contact with the support sleeve. The The spring washer clamps on the inside diameter with the piston rod and thus achieves a braking effect against insertion. Success Rich trials confirm the possible application in retrofitted gas springs of the series version.

Man kann die Bremseinwirkung durch die Passungswahl zwischen Kolbenstangen-Durchmesser und Federscheiben-Innendurchmesser den Erfordernissen anpassen. Zusätzlich bietet sich die Mög­ lichkeit, die Federscheibe am Innendurchmesser mit einer Beschichtung zu versehen, die einen in Verbindung mit der Kolbenstange erhöhten Reibungsbeiwert aufweist, der die Brems­ wirkung wesentlich verstärkt. Desweiteren kann durch entspre­ chende Ausgestaltung der Mantelfläche der Federscheibenbohrung die Bremskraft in Abhängigkeit vom Druckabfall im Zylinderrohr einen Verlauf nach einer gewünschten Bremskraftkennlinie ein­ nehmen. Im Grenzfall läßt sich sogar eine selbstklemmende Sicherheitseinrichtung realisieren. Die gesamte Sicherheits­ einrichtung wird sehr einfach zwischen der Bördelung des zylin­ drischen Druckbehälters und einer Sicke sicher positioniert. Die Doppelfunktion der Kolbenstangenführung als Lagerung der Kolbenstange und gleichzeitig Lagerfläche für die Federscheibe sowie die flachbauenden Einzelteile sorgen für einen sehr ge­ ringen Raumbedarf. Anzahl und Einfachheit der Teile stellen einen wichtigen wirtschaftlichen Vorzug dar.You can brake the action by choosing between Piston rod diameter and spring washer inner diameter adapt to the requirements. In addition, the Mög the spring washer on the inside diameter with a To provide a coating in connection with the Piston rod has increased coefficient of friction, which the brake effect significantly increased. Furthermore, can correspond by appropriate design of the outer surface of the spring washer bore the braking force depending on the pressure drop in the cylinder barrel a course according to a desired braking force characteristic  to take. In the borderline case, there is even a self-locking one Realize safety device. The whole security Setup becomes very easy between the flanging of the cylinder pressure tank and a bead securely positioned. The double function of the piston rod guide as storage of the Piston rod and at the same time bearing surface for the spring washer as well as the low-profile parts ensure a very ge wrestle space. Make number and simplicity of parts an important economic asset.

Ein Ausführungsbeispiel und dessen Wirkung in Verbindung mit den Vorteilen werden im folgenden anhand von bildlichen Dar­ stellungen erklärt.An embodiment and its effect in connection with The advantages are shown below with the help of pictorial Dar positions explained.

Es zeigt:It shows:

Fig. 1 Ausschnitt aus einer Gasfeder mit gelöster Sicher­ heitseinrichtung; Fig. 1 section of a gas spring with safety device released;

Fig. 2 Ausschnitt aus einer Gasfeder mit in Eingriff befind­ licher Sicherheitseinrichtung; Fig. 2 section of a gas spring with engaged safety device;

Fig. 3 Ausführungsvariante einer Kolbenstangenführung; Fig. 3 embodiment of a piston rod guide;

Fig. 4 Federscheibe mit konischem Innendurchmesser; Fig. 4 spring washer with a conical inner diameter;

Fig. 5 Federscheibe mit einer gewölbten Innenmantelfläche. Fig. 5 spring washer with a curved inner surface.

Fig. 1 stellt einen Ausschnitt einer Gasfeder 1 dar, bei der der Fülldruck größer ist als der zur Funktion benötigte Min­ destdruck. Fig. 1 shows a section of a gas spring 1 , in which the filling pressure is greater than the minimum pressure required for the function.

In den zylindrischen Druckbehälter 3 taucht eine Kolbenstange 2 durch die Kolbenstangenführung 4 in den mit Dämpfmedium ge­ füllten Arbeitsraum ein. Die Kolbenstangenführung 4 verfügt über einen kreisringförmigen Steg 13, der sich in Richtung Gas­ raum erstreckt. Auf diesen Steg 13 stützt sich die Federscheibe 5 ab. Die Federscheibe 5 stellt sich als eine im entspannten Zustand ebene Scheibe dar. Als Gegenlager dient eine Hülse 6, die am Innendurchmesser der Federscheibe 5 angreift. Die Lager­ stellen bilden eine Hebeleinrichtung. Je nach Durchmesserver­ hältnis von Kolbenstangenführungssteg 13 und Hülsendurchmesser kann die Federkraft dem kritischen Druck angepaßt werden. Eine weitere Möglichkeit liegt in der Werkstoffwahl und der Feder­ scheibenstärke.In the cylindrical pressure vessel 3 , a piston rod 2 plunges through the piston rod guide 4 into the working space filled with damping medium. The piston rod guide 4 has an annular web 13 which extends in the direction of the gas space. The spring washer 5 is supported on this web 13 . The spring washer 5 is presented as a plane in the relaxed state the disc. A sleeve 6 serving as an abutment which engages the internal diameter of the spring washer 5. The bearings represent a lever device. Depending on the diameter ratio of piston rod guide web 13 and sleeve diameter, the spring force can be adapted to the critical pressure. Another option is the choice of material and the spring washer thickness.

In diesem Ausführungsbeispiel verfügt die Hülse 6 über einen konusförmigen Querschnitt. Damit kann man vorteilhafterweise die Schirmung der Federscheibe 5 exakt bestimmen und erhält gleichzeitig eine große Anlagefläche für die Dichtung 7. Die Dichtung 7 wird auf ihrer freiliegenden Seite vom Dämpfmedium druckbeaufschlagt. Die Druckkraft verschiebt die Dichtung 7 mit der Hülse 6 und schirmt somit die Federscheibe 5. Die Schirmung der Federscheibe 5 verändert die Durchmesserverhält­ nisse am äußeren und inneren Rand. Der Außendurchmesser verrin­ gert sich und der Innendurchmesser weitet sich auf. Dadurch erzielt man eine ungebremste Kolbenstangenbewegung.In this embodiment, the sleeve 6 has a conical cross section. This advantageously allows the shielding of the spring washer 5 to be exactly determined and at the same time receives a large contact surface for the seal 7 . The seal 7 is pressurized on its exposed side by the damping medium. The compressive force shifts the seal 7 with the sleeve 6 and thus shields the spring washer 5 . The shielding of the spring washer 5 changes the diameter ratio at the outer and inner edge. The outside diameter decreases and the inside diameter widens. This results in an unbraked piston rod movement.

Fig. 2 stellt eine Gasfeder 1 dar, deren Dämpfmedium im zylin­ drischen Druckbehälter 3 einen Druck aufweist, der unterhalb des kritischen Grenzwertes liegt. Fig. 2 shows a gas spring 1 , the damping medium in the cylindrical pressure vessel 3 has a pressure which is below the critical limit.

Die sich an der Bördelung 10 des zylindrischen Druckbehälters 3 abstützende und damit ortsfeste Kolbenstangenführung 4 dient als Lagerstelle für den Außendurchmesser der Federscheibe 5. Am Innendurchmesser greift die Hülse 6 als axial bewegliches Stützelement in Zusammenwirkung mit der Dichtung 7 an. Im gebremsten Zustand der Sicherheitseinrichtung weist die Feder­ scheibe 5 einen größeren Außendurchmesser auf als im ungebrem­ sten. Der Innendurchmesser hingegen verkleinert sich und legt sich an die Kolbenstange 2, wobei die Normalkomponenten der Federkraft eine Reibkraft ausüben, die gegen die Einschubrich­ tung der Kolbenstange 2 wirkt.The piston rod guide 4 , which is supported on the flange 10 of the cylindrical pressure vessel 3 and is therefore stationary, serves as a bearing point for the outer diameter of the spring washer 5 . On the inside diameter, the sleeve 6 acts as an axially movable support element in cooperation with the seal 7 . In the braked state of the safety device, the spring washer 5 has a larger outer diameter than in the unbraked most. The inner diameter, on the other hand, shrinks and rests on the piston rod 2 , the normal components of the spring force exerting a friction force which acts against the insertion direction of the piston rod 2 .

Mit der Passungswahl zwischen Federscheiben-Innendurchmesser und Kolbenstange 2 läßt sich die Bremskraft variabel gestal­ ten. Eine andere Möglichkeit besteht darin, die Innenmantelflä­ che der Federscheibe 5 mit einer Materialbeschichtung zu verse­ hen, die in Zusammenwirkung mit der Kolbenstange 2 einen höhe­ ren Reibungskoeffizienten aufweist.With the choice of fit between the inner diameter of the spring washer and the piston rod 2 , the braking force can be varied. Another possibility is to provide the inner jacket surface of the spring washer 5 with a material coating which, in cooperation with the piston rod 2, has a higher coefficient of friction.

Die Hülse 6 mit der Dichtung 7 wird von der Stützhülse 8 gehalten, die sich über die Scheibe 9 auf der Sicke 11 trägt. Der Abstand 12 zwischen Dichtung 7 und Hülse 8 ist als Bewe­ gungsraum für die Hülse 6 ausgelegt. Fehlte die Stützhülse 8 mit der Scheibe 9, könnte es passieren, daß die gesamte Sicher­ heitseinrichtung beim Einfahren der Kolbenstange 2 in den zylindrischen Druckbehälter 3 mitgeführt wird und so keine kontrollierte Bremsung erfolgt.The sleeve 6 with the seal 7 is held by the support sleeve 8 , which is supported on the bead 11 via the disk 9 . The distance 12 between the seal 7 and the sleeve 8 is designed as a movement space for the sleeve 6 . Missing the support sleeve 8 with the disc 9 , it could happen that the entire safety device is carried along when the piston rod 2 is retracted into the cylindrical pressure vessel 3 and so there is no controlled braking.

Im gebremsten Zustand der Kolbenstange 2 stützt sich die Feder­ scheibe 5 indirekt über die Sicke 11 sowie die Bördelung 10 des zylindrischen Druckbehälters 3 ab.In the braked state of the piston rod 2 , the spring washer 5 is supported indirectly via the bead 11 and the flange 10 of the cylindrical pressure vessel 3 .

Die in Fig. 3 dargestellte Kolbenstangenführung 4 verfügt über einen Konus 14 an der der Federscheibe 5 zugewandten Seite. Hauptgedanke dieser Ausführungsvariante ist der radial nach außen verlagerte Anlagepunkt der Federscheibe 5 im Vergleich zu den in Fig. 1 und Fig. 2 gezeigten Versionen. Das hat vorteil­ hafterweise zur Folge, daß sich der von Kolbenstangenführung 4 und Hülse 6 gebildete Hebelarm vergrößert. Dieser Punkt kommt besonders dann zum Tragen, wenn bei der Gasfeder 1 beengte Bauraumverhältnisse vorliegen.The piston rod guide 4 shown in FIG. 3 has a cone 14 on the side facing the spring washer 5 . Main idea of this embodiment is radially outwardly displaced point of abutment of the spring washer 5 as compared to those shown in Fig. 1 and Fig. 2 versions. This advantageously has the consequence that the lever arm formed by the piston rod guide 4 and sleeve 6 increases. This point is particularly relevant when there is limited space available in the gas spring 1 .

Fig. 4 und 5 stellen Sonderformen der Federscheibe 5 dar. Die Mantelflächen 15, die als Bremsflächen an der Kolbenstange 2 wirken, sind den Erfordernissen gemäß optimiert. So kann durch entsprechende Ausgestaltung eine Bremskraftkennlinie erzeugt werden, die linear, degressiv, progressiv oder sogar kombi­ niert aus diesen Formen verläuft. Die dargestellten Federschei­ ben 5 verfügen über einen progressiven Bremskraftanstieg, der sich aus dem Winkel α oder dem Radius R ergibt. FIGS. 4 and 5 provide special shapes of the spring washer 5. The lateral surfaces 15, which act as braking surfaces of the piston rod 2, are optimized according to the requirements. Thus, a braking force characteristic curve can be generated by appropriate design, which runs linear, degressive, progressive or even combi ned from these forms. The spring washers shown ben 5 have a progressive increase in braking force, which results from the angle α or the radius R.

Claims (18)

1. Gasfeder mit integrierter mechanischer Sicherheitseinrich­ tung, deren verschiebbarer Kolben im zylindrischen Druckbe­ hälter angeordnet ist, bei der die Sicherheitseinrichtung mindestens eine als Bremskörper ausgeführte Federscheibe zwischen einem beweglichen Stützelement und einem ortsfe­ sten, mit dem Zylinder verbundenen Bauteil aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß die im entspannten Zustand ebene elastische Federscheibe (5), be­ dingt durch entgegengesetzt gerichtete Lagerkräfte, im ein­ gebauten Zustand eine geschirmte Form aufweist.1. Gas spring with integrated mechanical Sicherheitseinrich device, the displaceable piston of which is arranged in the cylindrical pressure vessel, in which the safety device has at least one spring washer designed as a brake body between a movable support element and a most stationary component connected to the cylinder, characterized in that the in the relaxed state flat elastic spring washer ( 5 ), be caused by oppositely directed bearing forces, in a built state has a shielded shape. 2. Gasfeder nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Lagerkräfte wechselseitig im wesentlichen am Innen- und Außendurchmesser der Federscheibe (5) angreifen.2. Gas spring according to claim 1, characterized in that the bearing forces mutually attack essentially on the inner and outer diameter of the spring washer ( 5 ). 3. Gasfeder nach Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Federscheibe (5) auf Unterstützungsflächen positio­ niert ist.3. Gas spring according to claims 1 and 2, characterized in that the spring washer ( 5 ) is positio ned on support surfaces. 4. Gasfeder nach Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das bewegliche Stützelement als eine Hülse (6) ausge­ führt ist.4. Gas spring according to claims 1 to 3, characterized in that the movable support element leads out as a sleeve ( 6 ). 5. Gasfeder nach Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Hülse (6) einen konischen Querschnitt aufweist. 5. Gas spring according to claims 1 to 4, characterized in that the sleeve ( 6 ) has a conical cross section. 6. Gasfeder nach Ansprüchen 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß das bewegliche Stützelement eine axial verschiebbare Dichtungseinheit (7) aufweist.6. Gas spring according to claims 1 to 5, characterized in that the movable support element has an axially displaceable sealing unit ( 7 ). 7. Gasfeder nach Ansprüchen 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Dichtungseinheit (7) gasdruckbeaufschlagt ist.7. Gas spring according to claims 1 to 6, characterized in that the sealing unit ( 7 ) is pressurized with gas. 8. Gasfeder nach Ansprüchen 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß das ortsfeste Stützelement Bestandteil der Kolbenstan­ genführung (3) ist.8. Gas spring according to claims 1 to 7, characterized in that the stationary support element is part of the piston rod gene guide ( 3 ). 9. Gasfeder nach Ansprüchen 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Kolbenstangenführung (3) einen kreisringförmigen Steg (13) aufweist.9. Gas spring according to claims 1 to 8, characterized in that the piston rod guide ( 3 ) has an annular web ( 13 ). 10. Gasfeder nach Ansprüchen 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß der kreisringförmige Steg (13) der Kolbenstangenfüh­ rung (3) an deren Außendurchmesser angeordnet ist.10. Gas spring according to claims 1 to 9, characterized in that the annular web ( 13 ) of the piston rod guide ( 3 ) is arranged on its outer diameter. 11. Gasfeder nach Ansprüchen 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Kolbenstangenführung einen Konus (14) aufweist.11. Gas spring according to claims 1 to 10, characterized in that the piston rod guide has a cone ( 14 ). 12. Gasfeder nach Ansprüchen 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Bohrung der Federscheibe (5) konisch ausgeführt ist.12. Gas spring according to claims 1 to 11, characterized in that the bore of the spring washer ( 5 ) is conical. 13. Gasfeder nach Ansprüchen 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Innenmantelfläche (15) der Federscheibe (5) eine gewölbte Kontur besitzt.13. Gas spring according to claims 1 to 12, characterized in that the inner circumferential surface ( 15 ) of the spring washer ( 5 ) has an arched contour. 14. Gasfeder nach Ansprüchen 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Differenzlänge der Halbmesser der Unterstützungs­ flächen der Federscheibe (5) einen Hebelarm bildet.14. Gas spring according to claims 1 to 13, characterized in that the differential length of the radius of the support surfaces of the spring washer ( 5 ) forms a lever arm. 15. Gasfeder nach Ansprüchen 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß dem beweglichen Stützelement ein in einer Richtung fixiertes zusätzliches Stützelement beigeordnet ist. 15. Gas spring according to claims 1 to 14, characterized in that the movable support element one in one direction fixed additional support element is assigned.   16. Gasfeder nach Ansprüchen 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß das zusätzliche Stützelement aus einer Stützhülse (8) und einer Stützscheibe (9) besteht.16. Gas spring according to claims 1 to 15, characterized in that the additional support element consists of a support sleeve ( 8 ) and a support disc ( 9 ). 17. Gasfeder nach Ansprüchen 1 bis 16, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem beweglichen Stützelement und dem beige­ ordneten in einer Richtung fixierten Stützelement ein definierter Abstand (12) vorliegt.17. Gas spring according to claims 1 to 16, characterized in that there is a defined distance ( 12 ) between the movable support element and the beige arranged support element fixed in one direction. 18. Gasfeder nach Ansprüchen 1 bis 17, dadurch gekennzeichnet, daß die gesamte Sicherungseinrichtung zwischen der Börde­ lung (11) und einer umlaufenden Sicke (10) angeordnet ist.18. Gas spring according to claims 1 to 17, characterized in that the entire securing device between the Börde treatment ( 11 ) and a circumferential bead ( 10 ) is arranged.
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