DE4101567A1 - Verstellelement - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verstellelement entsprechend dem Oberbegriff von Anspruch 1.

Zur Gewichtskompensation und als Arbeitsspeicher werden pneuma­ tische, hydropneumatische oder hydraulische Verstellelemente in vielen Bereichen eingesetzt. Insbesondere bei Kraftfahrzeu­ gen werden pneumatische Verstellelemente zur leichten Handha­ bung für die Kofferraumklappe bzw. die Motorhaube eingesetzt, denn diese Verstellelemente übernehmen den Gewichtsausgleich für diese Teile. Die Ausschubkraft der Verstellelemente wird hierbei auf die zu betätigenden Teile abgestimmt. Bauartbe­ dingt kann sich durch Erhitzung oder Deformation des Zylinder­ rohres der Druck in solchen Verstellelementen erhöhen, z. B. durch hohe Temperatur bei einem Brand. Um einen unzulässig hohen Druckanstieg auszuschließen, ist es durch die DE-OS 24 57 938 bekannt, als Ventileinrichtung für Verstellelemente Sollbruchstellen am Zylinder bzw. an der Kolbenstange vorzuse­ hen. Derartige Sollbruchstellen schließen nicht aus, daß bei Überbeanspruchung, d. h. bei zu hohen Innendruck, Teile des Verstellelementes abgetrennt werden und unkontrolliert umher­ fliegen.

Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Verstellele­ ment zu schaffen, welches bei Überschreitung einer vorgegebe­ nen Temperatur oder bei starker Deformation explosionsartige Unfälle vermeidet, und in jedem Falle sichergestellt ist, daß bei unzulässig hohem Druckanstieg keine Teile vom Verstellele­ ment abgetrennt werden.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Ventileinrichtung durch mindestens einen die Atmosphäre mit dem Innenraum verbindbaren Durchtrittskanal und einen druck- bzw. temperaturabhängig damit zusammenwirkenden Ventilschieber gebildet ist. Dadurch wird auf einfache Weise erreicht, daß bei Überdruck im Innenraum des Zylinders, der insbesondere als Folge viel zu hoher Umgebungstemperatur, beispielsweise bei einem Brand entsteht, eine Verbindungsöffnung zur Atmosphäre freigegeben wird und lediglich das unter Druck stehende Füllme­ dium entweichen kann.

Wie die Erfindung zeigt, ist der Ventilschieber durch ein an der Innenwand des Zylinders anliegendes Dichtelement gebildet, welches einerseits vom Druck im Innenraum und andererseits von einem druckabhängig nachgebenden Anlageteil beaufschlagt ist. Hierbei ist die druckabhängige Nachgiebigkeit des Anlageteils so ausgelegt, daß ab einem vorbestimmten Innendruck das Dicht­ element die Aussparung im Zylinder freigibt.

Eine sehr einfache Ausführungsform erhält man erfindungsgemäß dadurch, daß das Dichtelement durch die Kolbenstangendichtung gebildet ist. Außer der üblichen Funktion der Kolbenstangen­ dichtung, nämlich Abdichtung der Kolbenstange und Abdichtung an der Zylinderinnenwand, wird eine weitere Funktion ausgeübt, nämlich die des Ventilschiebers.

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung wird bei einer Ausfüh­ rungsvariante die Aussparung durch eine Bohrung gebildet und bei einer anderen Ausführungsform ist die Aussparung durch eine Längsnut ausgeführt. Hierbei ist es ohne weiteres möglich, wie die Erfindung zeigt, mehrere Aussparungen anzuordnen, wobei diese in einer Querschnittsebene an der Zylinderinnenwand enden.

Die weiteren Ansprüche beziehen sich auf die vorteilhafte Ausgestaltung des nachgiebigen Anlageteils. So wird dieses erfindungsgemäß durch eine Berstbuchse gebildet, welche ab einer vorgebenen Axialkraft einen axialen Verschiebeweg für die Kolbenstangendichtung freigibt, wodurch über die freigege­ benen Aussparungen eine Verbindung des Innenraumes mit der Atmosphäre erfolgt. Eine sehr einfache Ausführung dieser Berstbuchse wird erfindungsgemäß dadurch erhalten, daß diese zwei Rohrabschnitte aufweist, die mittels eines Verbindungsste­ ges verbunden sind, wobei dieser Verbindungssteg so bemessen ist, daß er ab einer vorbestimmten Kraft bricht, wodurch die Rohrabschnitte teleskopartig zusammenschiebbar sind.

Um insbesondere im Falle eines Brandes den entstehenden unzu­ lässig hohen Druckanstieg abzubauen, ist es, wie die Erfindung zeigt, vorteilhaft, das Anlageteil aus einem temperaturabhän­ gig nachgiebigen Werkstoff zu bilden. Vorzugsweise ist erfin­ dungsgemäß das Anlageteil aus einem thermoplastischen Kunst­ stoff gebildet, dessen Nachgiebigkeit bei einer vorbestimmten Temperatur so groß ist, daß die Kolbenstangendichtung den Durchtrittskanal freigibt.

Bei einer weiteren Ausführungsform wird die Kolbenstangendich­ tung auf der dem Innenraum abgekehrten Stirnseite über eine vorgespannte Feder abgestützt. Erfindungsgemäß ist diese Feder durch Tellerfedern gebildet, wobei sich diese einerseits auf der Kolbenstangenführung und andererseits auf einem mit dem Anlageteil zusammenwirkenden Anlagering abstützt und die Bewe­ gung des Anlageringes zum Innenraum hin durch einen zylinderfe­ sten Anschlag begrenzt ist.

Eine vorteilhafte Ausführung des Verstellelementes wird erfin­ dungsgemäß dadurch erhalten, daß das mit der Kolbenstangendich­ tung zusammenwirkende Anlageteil durch eine Berstscheibe gebil­ det ist, welche zwischen dem an der Kolbenstange und dem an der Innenwand des Zylinders anliegenden Dichtungsteil angeord­ net ist. Dadurch daß diese Berstscheibe eine mit geringerem Querschnitt versehene Sollbruchstelle aufweist, wird eine gute Bemessung für die gewünschte Berstkraft ermöglicht. Die Verbin­ dung des Innenraumes mit der Atmosphäre bei unzulässig hohem Druckanstieg ist merkmalsgemäß dadurch gebildet, daß der Durch­ trittskanal aus einer von der Kolbenstange abgedeckten Axial­ nut besteht, in welche ein radial verlaufender Kanal mündet und einen Teilraum mit der Atmosphäre verbindet.

Anhand der in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiele wird die Erfindung nachfolgend näher erläutert. Es zeigt:

Fig. 1 einen Längsschnitt durch ein pneumatisches Verstell­ element mit einer Berstbuchse;

Fig. 2 den Ausschnitt eines Verstellelementes im Bereich der Kolbenstangendichtung mit einem temperaturabhängig nachgiebigen Anlageteil;

Fig. 3 den Bereich der Kolbenstangendichtung eines Verstell­ elementes mit einem eine Feder aufweisenden Anlageteil;

Fig. 4 den Bereich der Kolbenstangendichtung eines Verstell­ elements, wobei der Durchtrittskanal durch eine Längs­ nut gebildet ist;

Fig. 5 eine weitere Ausführungsform, bei welcher die Kolben­ stangendichtung mit einer Berstscheibe versehen ist;

Fig. 6 das Verstellelement nach Fig. 5 mit gebrochener Berst­ scheibe und Kolbenstangendichtung.

Bei Anwendung derartiger Verstellelemente im Kraftfahrzeugbau zur Bedienungserleichterung für die Kofferraumklappe bzw. die Motorhaube werden vorzugsweise pneumatische oder hydropneumati­ sche Ausführungen bevorzugt. Hierzu ist das Verstellelement einerseits an der Klappe bzw. Haube und andererseits an einem chassisfesten Teil gelenkig gelagert. Das Verstellelement nach Fig. 1 weist einen Zylinder 1 auf, in dessen Innenraum 2 eine unter Druck stehende Füllung, vorzugsweise eine Gasfüllung, vorhanden ist, während eine mit einem Kolben 3 versehene Kol­ benstange 4 durch eine Kolbenstangenführung 5 und eine Kolben­ stangendichtung 6 im Zylinder 1 geführt und nach außen abge­ dichtet ist. Zur Schmierung der Kolbenstange 4 ist im Innen­ raum 2 zumindest eine geringe Menge flüssiges Schmiermittel vorgesehen. Eine Abstandsbuchse 7 stützt sich einerseits an einer als Anschlag wirkenden Sicke 8 ab und dient andererseits als Anlagefläche für die Kolbenstangendichtung 6. Zwischen der Kolbenstangenführung 5 und der Kolbenstangendichtung 6 befin­ det sich eine Berstbuchse 9, die aus einem inneren Rohrab­ schnitt 10 und einem äußeren Rohrabschnitt 11 besteht, wobei diese Rohrabschnitte 10 und 11 durch einen Verbindungssteg 12 verbunden sind. Dieser Verbindungssteg 12 ist so bemessen, daß er ab einer vorbestimmten auf die Berstbuchse 9 einwirkenden Axialkraft bricht. In diesem Falle schiebt sich der äußere Rohrabschnitt 11 über den inneren Rohrabschnitt 10, so daß sich die Kolbenstangendichtung 6 axial nach oben bewegen kann und hierbei im Zylinder 1 angeordnete Bohrungen 13 überfährt und freigibt, wodurch infolge der Verschiebung der Kolbenstan­ gendichtung 6 das unter Druck stehende Medium im Innenraum 2 über diese Bohrungen 13 in die Atmosphäre entweichen kann. Auf diese Weise wird eine Überdrucksicherung geschaffen, die einen unzulässig hohen Druckanstieg im Innenraum 2 vermeidet. Der Verbindungssteg 12 der Berstbuchse 9 ist so ausgelegt, daß dieser nur dann bricht, wenn der Druck im Innenraum 2 einen vorgegebenen dem Betriebsdruck entsprechenden Druck unzulässig übersteigt, was beispielsweise bei einem Brand des Fahrzeuges eintreten kann.

Bei der Ausführungsform nach Fig. 2 ist das zwischen der Kol­ benstangenführung 5 und der Kolbenstangendichtung 6 angeordne­ te Anlageteil als Anlagebuchse 14 ausgebildet, die aus einem thermoplastischen Kunststoff besteht. Die Nachgiebigkeit die­ ser Anlagebuchse 14 ist bei einer vorbestimmten Temperatur so groß, daß die Kolbenstangendichtung 6 die Bohrungen 13 frei­ gibt und dadurch der Innenraum 2 zur Atmosphäre hin geöffnet wird, so daß bei einer unzulässig hohen Temperatur des Ver­ stellelementes der Druck aus dem Innenraum 2 abgeblasen werden kann. Mit den übrigen Bezugszeichen sind Teile bezeichnet, die denen in Fig. 1 gleichen.

Die Ausführungsform nach Fig. 3 zeigt die Kolbenstangendich­ tung 6, die gegenüber dem Druck im Innenraum 2 über eine vorge­ spannte von Tellerfedern 18 gebildete Feder abgestützt wird. Diese Tellerfedern 18 stützen sich einerseits auf der Stirnflä­ che der Kolbenstangenführung 5 ab und wirken auf einen Anlage­ ring 17, dessen Axialbewegung durch einen von einer Anschlag­ sicke 19 gebildeten Anschlag begrenzt ist. Mit dem Anlagering 17 wirkt das an der Kolbenstangendichtung 6 anliegende Anlage­ teil 16 zusammen, wodurch bei unzulässig hohem Druckanstieg im Innenraum 2 die Kolbenstangendichtung 6 entgegen der Kraft der Tellerfeder 18 nach oben verschoben wird und dadurch die Ver­ bindung des Innenraumes 2 über die Bohrungen 13 zur Atmosphäre hergestellt wird. Zur axialen Begrenzung der Kolbenstangendich­ tung 6 zum Arbeitsraum 2 hin ist ein Abstützring 15 vorgese­ hen, der sich auf der Sicke 8 des Zylinders 1 abstützt.

Die in Fig. 4 gezeigte Ausführungsform unterscheidet sich von der nach Fig. 1 im wesentlichen dadurch, daß mit der Kolben­ stangendichtung 6 eine im Zylinder 1 befindliche Längsnut 20 zusammenwirkt. Diese Längsnut 20 überbrückt die Berstbuchse 9 und die Kolbenstangenführung 5 und mündet in die Atmosphäre. Bei Anstieg des Druckes im Innenraum 2 über einen max. zulässi­ gen Höchstdruck wird durch Bruch des Verbindungssteges die Berstbuchse 9 zusammengeschoben und die Kolbenstangendichtung 6 überfährt die Längsnut 20. Auf diese Weise wird dann die Verbindung des Innenraumes 2 über die Längsnut 20 zur Atmosphä­ re hergestellt. Die Längsnut 20 wird vorteilhafterweise durch eine Kaltumformung gebildet, so daß keinerlei Späne oder Grate entstehen, welche die Funktion des Verstellelementes beein­ trächtigen könnten.

Eine weitere in den Fig. 5 und 6 gezeigte Ausführungsform des Verstellelementes weist eine Berstscheibe 21 auf, die vorzugs­ weise mit der Kolbenstangendichtung 6 fest verbunden ist. Die kolbenstangenaustrittsseitige Stirnfläche der Kolbenstangen­ dichtung 6 liegt auf einem Stützring 26, der mit der Innenwand des Zylinders 1 einen Teilraum 25 bildet. Dieser Teilraum 25 steht über mindestens einen radiallaufenden Kanal 24 und eine Axialnut 23 mit der Atmosphäre in Verbindung, wobei die Axial­ nut auch durch ein Spiel zwischen der Kolbenstange 4 und dem Stützring 26 bzw. der Kolbenstangenführung 5 gebildet werden kann, wodurch ein im Querschnitt kreisringförmiger Axialkanal entsteht. Die Berstscheibe 21 weist eine Sollbruchstelle 22 auf, die so ausgelegt ist, daß die Berstscheibe bei Überschrei­ tung eines höchstzulässigen Druckes im Innenraum 2 bricht. Hierbei teilt sich auch die Kolbenstangendichtung 6, wobei das an der Innenwand des Zylinders 1 anliegende Dichtungsteil mit dem zugehörigen Teil der Berstscheibe 21 In den Teilraum 25 gedrückt wird, wie dies Fig. 6 zeigt. Dadurch wird die Verbin­ dung des Innenraums 2 mit der Atmosphäre hergestellt und das Füllmedium kann aus dem Innenraum 2 über den radial verlaufen­ den Kanal 24 und die Axialnut 23 In die Atmosphäre entweichen, wodurch der Innendruck des Verstellelementes abgebaut wird.

Claims (17)

1. Verstellelement, welches aus einem Zylinder besteht, des­ sen Innenraum eine unter Druck stehende Füllung aufweist und in diesen Innenraum eine mit einem Kolben verbundene Kolbenstange axial beweglich angeordnet ist, wobei am kolbenstangenaustrittseitigen Ende des Zylinders eine Dichtung und eine Führung für die Kolbenstange vorgesehen ist, während eine bei Überbeanspruchung des Verstellelemen­ tes wirkende Ventileinrichtung den Innenraum zur Atmosphä­ re öffnet, dadurch gekennzeichnet, daß die Ventileinrich­ tung durch mindestens einen die Atmosphäre mit dem Innen­ raum (2) verbindbaren Durchtrittskanal und einen druck- bzw. temperaturabhängig damit zusammenwirkenden Ventil­ schieber gebildet ist.

2. Verstellelement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Ventilschieber durch ein an der Innenwand des Zylinders (1) anliegendes Dichtelement gebildet ist, wel­ ches einerseits vom Druck im Innenraum (2) und anderer­ seits von einem druckabhängig nachgebenden Anlageteil (Berstbuchse 9, Anlagebuchse 14, Tellerfedern 18, Berst­ scheibe 21) beaufschlagt ist.

3. Verstellelement nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch ge­ kennzeichnet, daß das Dichtelement durch die Kolbenstangen­ dichtung (6) gebildet ist.

4. Verstellelement nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch ge­ kennzeichnet, daß der Durchtrittskanal durch eine das Zylinderrohr durchsetzende Bohrung (13) gebildet ist.

5. Verstellelement nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch ge­ kennzeichnet, daß der Durchtrittskanal durch eine Längsnut (20) gebildet ist.

6. Verstellelement nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch ge­ kennzeichnet, daß der Durchtrittskanal zwischen der Kolben­ stangenführung (5) und der Kolbenstange (4) angeordnet ist.

7. Verstellelement nach den Ansprüchen 1 bis 3 und 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Durchtrittskanal durch mindestens eine von der Kolbenstange (4) abgedeckte Axialnut (23) gebildet ist, in welche ein radial verlaufender Kanal (24) mündet und einen Teilraum (25) mit der Atmosphäre verbin­ det.

8. Verstellelement nach den Ansprüchen 1 bis 7, dadurch ge­ kennzeichnet, daß bei Anordnung von mehreren Durchtritts­ kanälen (Bohrung 13, Längssicke 20, Axialnut 23, radial verlaufender Kanal 24) diese in einer Querschnittsebene des Zylinders (1) enden.

9. Verstellelement nach den Ansprüchen 1 bis 8, dadurch ge­ kennzeichnet, daß das Anlageteil durch eine Berstbuchse (7) gebildet ist, welche ab einer vorgebenen Axialkraft einen axialen Verschiebeweg für die Kolbenstangendichtung (6) freigibt, wodurch über den Durchtrittskanal (Bohrung 13, Längsnut 20, Axialnut 23, radial verlaufender Kanal 24) eine Verbindung des Innenraumes (2) mit der Atmosphäre erfolgt.

10. Verstellelement nach den Ansprüchen 1 bis 9, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Berstbuchse (9) zwei Rohrabschnitte (10, 11) aufweist, die mittels eines Verbindungssteges (12) verbunden sind, wobei dieser Verbindungssteg (12) so bemessen ist, daß er ab einer vorbestimmten Kraft bricht, wodurch die Rohrabschnitte (10, 11) teleskopartig zusammen­ schiebbar sind.

11. Verstellelement nach den Ansprüchen 1 bis 8, dadurch ge­ kennzeichnet, daß das Anlageteil eine aus einem temperatur­ abhängig nachgiebigen Werkstoff bestehende Anlagebuchse (14) ist.

12. Verstellelement nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Anlagebuchse (14) aus einem thermoplastischen Kunststoff gebildet ist, dessen Nachgiebigkeit bei einer vorbestimmten Temperatur so groß ist, daß die Kolbenstan­ gendichtung (6) den Durchtrittskanal (Bohrung 13, Längsnut 20) freigibt.

13. Verstellelement nach den Ansprüchen 1 bis 8, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Kolbenstangendichtung (6) auf der den Innenraum (2) abgekehrten Stirnseite über eine vorge­ spannte Feder abgestützt ist.

14. Verstellelement nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Feder durch Tellerfedern (18) gebildet ist, wobei sich diese einerseits auf der Kolbenstangenführung (5) und andererseits auf einem mit dem Anlageteil (16) zusammenwir­ kenden Anlagering (17) abstützt und die Bewegung des Anla­ geringes (17) zum Innenraum (2) hin durch einen zylinderfe­ sten Anschlag (Anschlagsicke 19) begrenzt ist.

15. Verstellelement nach den Ansprüchen 1 bis 8, dadurch ge­ kennzeichnet, daß das mit der Kolbenstangendichtung (6) zusammenwirkende Anlageteil durch eine Berstscheibe (21) gebildet ist, welche zwischen dem an der Kolbenstange (4) und dem an der Innenwand des Zylinders (1) anliegenden Dichtungsteil angeordnet ist.

16. Verstellelement nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß die Berstscheibe (21) eine mit geringerem Querschnitt versehene Sollbruchstelle (22) aufweist.

17. Verstellelement nach den Ansprüchen 1 bis 8, 15 und 16, dadurch gekennzeichnet, daß der aus Axialnut (23) und radial verlaufendem Kanal (24) gebildete Durchtrittskanal in einem Stützring (26) angeordnet ist.