DE4035046A1 - Gaszugfeder - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Gaszugfeder mit einem rohrartigen Gehäuse, das im Bereich seines einen Endes einen Führungskörper für eine Kolbenstange enthält, deren im Inneren des Gehäuses liegendes Ende mit einem Kolben verbunden ist, welcher abdichtend in einem Zylinder verschiebbar ist, der den zwischen ihm und der Kolbenstange vorhandenen Innenraum von einem zwischen ihm und dem Gehäuse vorgesehenen, hohlzylindrischen Außenraum trennt, wobei letzterer über wenigstens einen Überströmkanal mit dem Innenraum in Verbindung steht. Bei den bekannten Gaszugfedern dieser Art sind sowohl der Innenraum als auch der Außenraum mit Gas gefüllt. Die Drosselwirkung, welche der Überströmkanal auf das durchströmende Gas ausübt, ist so gering, daß diese bekannte Gaszugfeder praktisch dämpfungsfrei ist.

Da es mit vertretbarem Fertigungsaufwand nicht möglich ist, den Überströmkanal so zu dimensionieren, daß eine nennenswerte und außerdem einen vorbestimmten Wert aufweisende Dämpfung er­ reichbar ist liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Gaszugfeder zu schaffen, bei der mit einfachen Mitteln und damit in wirtschaftlicher Weise eine effektive Dämpfung realisiert werden kann. Diese Aufgabe löst eine Gaszugfeder mit den Merk­ malen des Anspruches 1.

Da bei einer Zugbeanspruchung dieser Gaszugfeder das Gas nur komprimiert wird, ohne daß es einen Überströmkanal durchströmen muß, und der Überströmkanal nur von der Dämpfungsflüssigkeit durchströmt wird, läßt sich der Dämpfungskanal problemlos so dimensionieren, daß die gewünschte Dämpfung erreicht wird. Be­ sonders vorteilhaft ist auch, daß der Trennkolben zuverlässig das Gas von der Dämpfungsflüssigkeit trennt sowie wegen seiner Anordnung im Außenraum keine Vergrößerung der Abmessungen der Gaszugfeder erforderlich macht.

Der Überströmkanal ist vorzugsweise in einem Zylinderverschluß­ körper gemäß Anspruch 2 vorgesehen.

Bei einer vorteilhaften Ausführungsform weist der Zylinder wenig­ stens eine Überströmbohrung gemäß Anspruch 3 auf. Durch eine derartige Überströmbohrung wird nach einer anfänglichen Aus­ fahrbewegung der Kolbenstange der für das Überströmen der Dämp­ fungsflüssigkeit vom Innenraum zum Hydraulikraum zur Verfügung stehende Strömungsquerschnitt vergrößert. Es kann dann bei einer beschleunigten Ausfahrbewegung der Kolbenstange eine Dämpfung erzielt werden, die nicht oder zumindest nicht in gleichem Maße wie die Geschwindigkeit ansteigt.

Zwischen einer derartigen Überströmbohrung und dem mit dem Zy­ linderverschlußkörper verbundenen Ende ist vorzugsweise eine Dichtung zwischen dem Zylinder und dem Trennkolben vorgesehen.

Der Abstand dieser Dichtung von dem mit dem Zylinderverschluß­ körper verbundenen Ende des Zylinders ist vorzugsweise gemäß Anspruch 5 gewählt, wodurch in einfacher Weise beim Einfahren der Kolbenstange in das Gehäuse eine erhöhte Dämpfung erreicht wird, kurz bevor der Kolben seine Endlage erreicht.

Um bei einer hohen Ausfahrgeschwindigkeit des Kolbens oder einem ruckartigen Beschleunigen den für die durchströmende Dämpfungs­ flüssigkeit zur Verfügung stehenden Querschnitt so weit zu ver­ größern, daß die Dämpfung einen gewünschten Wert nicht über­ schreitet, sondern beispielsweise in der gleichen Größenord­ nung bleibt wie bei einem langsamen Ausfahren der Kolbenstange, ist bei einer bevorzugten Ausführungsform wenigstens eine Ent­ lastungsbohrung gemäß Anspruch 6 mit zugehörigem Dichtungsring vorgesehen. Diese Entlastungsbohrung wird oberhalb eines be­ stimmten Druckes der sich im Innenraum befindenden Dämpfungs­ flüssigkeit freigegeben. Beim Einfahren der Kolbenstange in das Gehäuse bleibt die Entlastungsbohrung geschlossen, weil dann der Druck der Dämpfungsflüssigkeit im Kompressionsraum zusätzlich zu der Vorspannung des Dichtringes wirksam ist und dadurch der Dichtring die Entlastungsbohrung verschlossen hält.

Im folgenden ist die Erfindung anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels im einzelnen erläutert.

Die einzige Figur zeigt einen Längsschnitt des Ausführungsbei­ spiels.

Eine hydropneumatische Gaszugfeder weist ein rohrförmiges Gehäuse 1 auf, in dessen einem Endabschnitt ein Kolbenstangenführungs­ körper 2 angeordnet ist. Eine in einer äußeren Ringnut des Kol­ benstangenführungskörpers 2 liegende Ringdichtung 3 liegt dicht an der Innenwandung des Gehäuses 1 an. Im anderen Endabschnitt des Gehäuses 1 ist ein Abschlußkörper 4 angeordnet, der auf seiner Außenseite in je einer Ringnut zwei Dichtungen 5 trägt, die dicht an der Innenwand des Gehäuses 1 anliegen. Der Abschluß­ körper 4 wird von einer Entlüftungsbohrung 6 in axialer Richtung durchdrungen, an die sich eine die Stirnwand des Gehäuses 1 durchdringende Verbindungsbohrung 7 anschließt. Mit dieser Stirn­ wand ist ein Anschlußkopf 8 fest verbunden.

Der gegen den Kolbenstangenführungskörper 2 weisende Endabschnitt des Abschlußkörpers 4 ist in seinem Durchmesser so weit redu­ ziert, daß auf ihn das eine Ende eines durch einen Rohrabschnitt gebilden Zylinders 9 aufgeschoben werden kann. Eine in einer Ringnut dieses im Durchmesser reduzierten Abschnittes liegende Dichtung 10 liegt dicht am Zylinder 9 und dem Abschlußkörper 4 an. In das dem Kolbenstangenführungskörper 2 benachbarte Ende des Zylinders 9 greift ein im Durchmesser reduzierter Endabschnitt eines Zylinderverschlußkörpers 11 ein, der am Kolbenstangenfüh­ rungskörper 2 anliegt und zusammen mit diesem eine radial nach innen offene Ringnut begrenzt, in der eine Kolbenstangendichtung 12 liegt. Axial unmittelbar neben dieser Dichtung 12 bildet der Zylinderverschlußkörper 11 eine Fettkammer 13. Zwischen dem das eine Ende des Zylinders 9 tragenden Endabschnitt des Zy­ linderverschlußkörpers 11 und dem an der Innenwand des Gehäuses 1 anliegenden anderen Endabschnitt weist der Zylinderverschluß­ körper 11 einen Mittelabschnitt auf, dessen Außendurchmesser gleich dem Außendurchmesser des Zylinders 9 ist. Eine Ringdich­ tung 14 in einer Ringnut des vom Zylinder 9 übergriffenen End­ abschnittes des Zylinderverschlußkörpers 11 sorgt für eine Ab­ dichtung zwischen dem Zylinder 9 und dem Zylinderverschlußkör­ per 11.

Im Zylinder 9 ist axial verschiebbar ein Kolben 15 angeordnet, der in zwei nach außen offenen Ringnuten je eine dynamische Dichtung 16 trägt, die andererseits an der Innenwand des Zylin­ ders 9 anliegen. Der Kolben 15 ist auf dem einen Endabschitt einer Kolbenstange 17 fest angeordnet, welche durch den Zylinder­ verschlußkörper 11 und den Kolbenstangenführungskörper 2 hindurch aus dem Gehäuse 1 herausgeführt ist und an dem außen liegenden Ende einen Anschlußkopf 18 trägt. Wenn die Kolbenstange 17 voll­ ständig in das Gehäuse 1 eingefahren ist, liegt das den Kolben 15 tragenden Ende am Abschlußkörper 4 an, wie die Figur zeigt.

Axial neben der Fettkammer 13 ist der Zylinderverschlußkörper 11 mit einer zur Kolbenstange 17 hin offenen Ringnut versehen, in der eine dynamische Ringdichtung 19 liegt. Von dieser Ring­ dichtung 19 aus bis zu dem im Zylinder 9 liegenden Ende des Zylinderverschlußkörpers 11 ist zwischen der Kolbenstange 17 und der Innenmantelfläche des Zylinderverschlußkörpers 11 ein so großes Spiel vorhanden, daß eine Dämpfungsflüssigkeit unge­ hindert hindurchströmen kann. In diesem Abschnitt wird der Zy­ linderverschlußkörper 11 in radialer Richtung von einer als Überströmkanal dienenden Düsenbohrung 20 durchdrungen, deren im Durchmesser größeres Ende in der Außenmantelfläche des Mittel­ abschnittes des Zylinderverschlußkörpers 11 mündet.

In dem ringzylindrischen Zwischenraum zwischen dem Zylinder 9 und dem Gehäuse 1 ist längsverschiebbar ein hohlzylindrischer Trennkolben 21 angeordnet, der dynamische Ringdichtungen 22 trägt, welche an der Außenmantelfläche des Zylinders 9 bzw. der Innenmantelfläche des Gehäuses 1 anliegen. Der Trennkolben 21 vermag deshalb vollständig dicht den Raum zwischen dem Zy­ linder 9 und dem Gehäuse 1 in einen Kompressionsraum 23 und einen Hydraulikraum 24 zu unterteilen, welche wegen der Ver­ schiebbarkeit des Trennkolbens 21 eine veränderbare Größe haben. Der mit Gas gefüllte Kompressionsraum 23 ist an dem dem Abschluß­ körper 4 benachbarten Ende von einem Fixierungsring 25 begrenzt.

Wie die Figur zeigt, befindet sich bei vollständig in das Ge­ häuse 1 eingefahrener Kolbenstange 17 der Trennkolben 21 in einer Stellung, in welcher sein gegen den Zylinderverschlußkörper 11 weisender Endabschnitt eine Ringzone des Zylinders 9 über­ deckt, in welcher dieser von wenigstens einer Überströmbohrung 26 durchdrungen wird. In dieser Ringzone ist der Zylinder 9 ferner in seiner Außenmantelfläche mit einer Ringnut versehen, in der eine Ringdichtung 27 liegt. Diese Ringdichtung 27 ist gegenüber der Überströmbohrung 26 in axialer Richtung gegen das vom Zy­ linderverschlußkörper 11 getragene Ende des Zylinders 9 hin versetzt.

Ferner zeigt die Figur, daß der Zylinder 9 in derjenigen Ring­ zone, die ständig mit der den Hydraulikraum 24 sowie den zwischen der Kolbenstange 17 und dem Zylinder 9 vorhandenen Innenraum 28 füllenden Dämpfungsflüssigkeit in Berührung ist, in ihrer Außenmantelfläche eine Ringnut aufweist, in die mehrere in Um­ fangsrichtung versetzt angeordnete, den Zylinder 9 radial durch­ dringende Entlastungsbohrungen 29 münden. In dieser Ringnut liegt mit Vorspannung O-Ring 30.

Eine mit Spiel gegenüber dem Zylinder 9 in diesem angeordnete Distanzbuchse 31, deren Länge gleich dem Abstand der Überström­ bohrungen 26 von der ihnen zugekehrten Stirnfläche des Zylinder­ verschlußkörpers 11 gewählt ist, verhindert, daß der Kolben 15 bei vollständig ausgezogener Kolbenstange 17 die Überströmboh­ rungen 26 und die Entlastungsbohrungen 29 abdecken kann. Zusam­ men mit dem Kolben 15 begrenzt die Distanzbuchse außerdem den Hub der Kolbenstange 17.

Wird die Kolbenstange 17 mit mäßiger Geschwindigkeit ausgefahren, dann wird zunächst vom Kolben 15 die sich im Innenraum 28 be­ findende Dämpfungsflüssigkeit nur über die Düsenbohrung 20 in den Hydraulikraum 24 gedrückt, weil zunächst der Trennkolben 21 die Überströmbohrungen 26 absperrt. Bei einer schnellen Aus­ fahrbewegung der Kolbenstange 17 strömt hingegen die Flüssigkeit zusätzlich durch die Entlastungsbohrungen 29 nach außen.

Die sich im Hydraulikraum 24 sammelnde Dämpfungsflüssigkeit verschiebt den Trennkolben 21 entgegen der Bewegungsrichtung des Kolbens 15, wodurch die Gaskompression im Kompressionsraum 23 vergrößert wird, so daß sich die wirksame Federkraft erhöht. Sobald der Trennkolben 21 so weit gegen den Fixierungsring 25 verschoben ist, daß er die Ringdichtung 27 freigibt, kann die Dämpfungsflüssigkeit durch die Überströmbohrungen 26 vom Innen­ raum 28 in den Hydraulikraum 27 überströmen.

Übersteigt beim Herausziehen der Kolbenstange 17 aus dem Gehäuse 1 der im Innenraum 28 entstehende Druck einen vorgegebenen Wert, was beispielsweise bei einer ruckartigen Zugbeanspruchung der Kolbenstange 17 oder einer sehr hohen Ausfahrgeschwindigkeit auftreten kann, dann wird der O-Ring 30 radial nach außen ab­ gehoben, so daß nunmehr die Dämpfungsflüssigkeit auch durch die Entlastungsbohrungen 29 vom Innenraum 28 in den Hydraulik­ raum 24 überströmen kann. Damit wird verhindert, daß bei einer stark beschleunigten Ausfahrbewegung der Kolbenstange 17 oder einer hohen Ausfahrgeschwindigkeit die Dämpfung sich über einen noch zulässigen Wert hinaus erhöht.

Beim Einfahren der Kolbenstange 17 in das Gehäuse 1 wird vom Kolben 15 die über die Entlastungsbohrung 6 und die Verbindungs­ bohrung 7 in den zwischen dem Kolben 15 und dem Abschlußkörper 4 vorhandenen Ausgleichsraum 32 eingeströmte Luft wieder nach außen gedrückt. Da sich außerdem der Innenraum 28 vergrößert und der Trennkolben 21 infolge des Gasdruckes den Hydraulikraum 24 verkleiner, strömt die Dämpfungsflüssigkeit durch die Düsen­ bohrung 20 und zunächst auch durch die Überströmbohrungen 26 in den Innenraum 28. Hingegen ist ein Durchtritt durch die Ent­ lastungsbohrungen 29 nicht möglich, da diese vom O-Ring 30 ver­ schlossen werden.

In einem Abstand des Kolbens 15 von der in Fig. 1 dargestellten Endlage, der beispielsweise 10 mm betragen kann, hat der Trenn­ kolben 21 eine Position erreicht, in welcher er an der Ring­ dichtung 27 anliegt und damit den Durchtritt von Dämpfungsflüs­ sigkeit durch die Überströmbohrungen 26 verhindert. Dies hat eine Erhöhung der Dämpfung zur Folge, weshalb nunmehr bis zum Erreichen der Endlage der Kolben 15, bedingt durch die auf ihn von dem komprimierten Gas über den Trennkolben 21 und die Dämp­ fungsflüssigkeit übertragenen Druck die Kolbenstange 17 nur noch mit verminderter Geschwindigkeit in das Gehäuse 1 einfahren kann.

Alle in der vorstehenden Beschreibung erwähnten sowie auch die nur allein aus der Zeichnung entnehmbaren Merkmale sind als weitere Ausgestaltungen Bestandteile der Erfindung, auch wenn sie nicht besonders hervorgehoben und insbesondere nicht in den Ansprüchen erwähnt sind.

Claims (6)

1. Gaszugfeder mit einem rohrartigen Gehäuse, das im Bereich seines einen Endes einen Führungskörper für eine Kolbenstange enthält, deren im Inneren des Gehäuses liegendes Ende mit einem Kolben verbunden ist, welcher abdichtend in einem Zy­ linder verschiebbar ist, der den zwischen ihm und der Kol­ benstange vorhandenen Innenraum von einem zwischen ihm und dem Gehäuse vorhandenen, hohlzylindrischen Außenraum trennt, wobei letzterer über wenigstens einen Überströmkanal mit dem Innenraum in Verbindung steht, dadurch gekennzeichnet, daß im Außenraum abdichtend und frei axial verschiebbar ein Trennkolben (21) angeordnet ist, der einen mit Gas gefüllten Kompressionsraum (23) von einem mit einer Dämpfungsflüssig­ keit geführten Hydraulikraum (24) trennt, und daß der Über­ strömkanal (20) den Hydraulikraum (24) mit dem ebenfalls mit der Dämpfungsflüssigkeit gefüllten Innenraum (28) ver­ bindet.

2. Gaszugfeder nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch einen Zy­ linderverschlußkörper (11), mit dem der eine Endabschnitt des Zylinders (9) dicht verbunden ist und den eine den Über­ strömkanal bildende Düsenbohrung (20) in radialer Richtung in einem den Hydraulikraum (24) begrenzenden Abschnitt durch­ dringt, zwischen dessen Innenmantelfläche und der Kolben­ stange (17) ein den Durchtritt der Dämpfungsflüssigkeit ge­ stattender Spalt vorhanden ist.

3. Gaszugfeder nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Zylinder (9) in axialem Abstand von dem mit dem Zy­ linderverschlußkörper (11) verbundenen Ende mit wenigstens einer radialen Überströmbohrung (26) versehen ist, die der Trennkolben (21) beim Ausfahren der Kolbenstange erst nach einer Verschiebung im Sinne einer Verkleinerung des Kompres­ sionsraumes (23) für einen Durchtritt der Dämpfungsflüssigkeit freigibt.

4. Gaszugfeder nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen der Überströmbohrung (26) und dem mit dem Zylinder­ verschlußkörper (11) verbundenen Ende des Zylinders (9) eine an dem Zylinder (9) und dem Trennkolben (21) anliegende Dich­ tung (27) vorgesehen ist.

5. Gaszugfeder nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Abstand der Dichtung (27) von dem mit dem Zylinderver­ schlußkörper (11) verbundenen Ende des Zylinders (9) so gewählt ist, daß der Trennkolben (21) beim Einfahren der Kolbenstange (17) in das Gehäuse (1) einen Durchtritt der Dämpfungsflüs­ sigkeit durch die Überströmbohrung (26) zum Zwecke einer erhöhten Enddämpfung sperrt, ehe der Kolben (15) seine Endlage erreicht hat.

6. Gaszugfeder nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der Zylinder (9) in einer Ringzone, deren beide Mantelflächen ständig mit der den Hydraulikraum (24) und den Innenraum (28) füllenden Dämpfungsflüssigkeit in Berühung sind, wenigstens eine Entlastungsbohrung (29) aufweist, die außen in einer Ringnut mündet, in der zur Bildung eines Rück­ schlagventils eine vorgespannte Ringdichtung (30) liegt.