DE4112254A1 - Gasfeder mit nicht stetiger kraftkennlinie - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Gasfeder mit einem zusätzlichen Ver­ stellbereich, bestehend aus einem Druckrohr, einer im Druckrohr axial verschiebbar angeordneten Kolbenstange und einem mit der Kolbenstange verbundenen Kolben, der das Druckrohr in zwei Ar­ beitsräume unterteilt, und ist dadurch gekennzeichnet, daß die Gasfeder innerhalb einer Gasfedereinheit als eine Gasfederpatrone in Wirkverbindung mit einem Federelement steht.

Einfache Gasfedern besitzen konstruktionsbedingt eine nahezu lineare Kennlinie. Für einige spezielle Anwendungsgebiete besteht jedoch der Wunsch nach einem von dieser Charakteristik abweichen­ den Kraftverlauf der Gasfeder. In diese Richtung zielt die Schrift DE 28 49 267, die eine Gasfeder beschreibt, die auf Grund der besonderen Ausführung des Kolbenstangen-Anschlußorganes einen Hublängenbereich ohne Ausschubkraft ermöglicht. Nachteilig an dieser Konstruktion kann für einige Anwendungsgebiete das unge­ dämpfte Hublängenende in maximaler Ausschubposition der Kolben­ stange sein. Diese Eigenart führt dann zu einer unerwünschten Belastung der Gasfeder oder des zu unterstützenden Bauteiles. Bei Anwendung der Gasfeder als Unterstützung für ein Cabriolet­ dach kann dieser Effekt z. B. in der Phase des Öffnens oder des Schließens des Cabrioletdaches vorliegen. Daraus resultiert, daß bei dieser Anwendung der Gasfeder der Fahrer die Dachlast ohne Hilfskraft heben muß oder bezüglich des Cabriodaches dieses unge­ dämpft in die maximale Öffnungs- oder Schließposition gebracht wird.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Gasfeder mit nicht stetiger Kraftkennlinie zu realisieren, wobei ein Kraftbe­ reich der Gasfeder vorhanden sein soll, der eine der Ausschub­ kraft der Gasfeder entgegengesetzte Kraftkomponente enthält, die einen ausschubkraftfreien Hubbereich aufweist, die aus weitgehend seriennahen Komponenten besteht, wenige Bauteile enthält und ein ansprechendes Design zeigt.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, indem die Gasfe­ der innerhalb einer Gasfedereinheit als eine Gasfederpatrone in Wirkverbindung mit einem Federelement steht.

Die Gasfederpatrone ist innerhalb eines mit mindestens einem An­ schlußorgan versehenen Hüllrohres axial verschiebbar, wobei sich ein mit der Kolbenstange verbundenes Anschlußorgan in jeder Hub­ lage der Gasfederpatrone außerhalb des Hüllrohres befindet. Als Kraftkomponente, die dem Ausschieben der Gasfederpatrone entgegen­ wirkt, dient ein Federelement. Der ausschubkraftfreie Hubbereich der Gasfedereinheit wird durch einen Abstand zwischen der Gasfe­ derpatrone und dem Federelement realisiert. Gemäß einem Unteran­ spruch kann man als Federelement eine einfache und preiswerte Spiralfeder verwenden. Die Gasfedereinheit verfügt über eine Kol­ benstangenführung an der Austrittsseite aus dem Hüllrohr, wodurch eine besonders große Führungslänge der Gasfederpatrone erzielt wird. Vorteilhafterweise übernimmt die Kolbenstangenführung als Zweitfunktion die Aufnahme der Stützkräfte mit einer Federanlage­ fläche für das Federelement.

In einer weiteren vorteilhaften Ausführung ist das Federelement als eine Gasfeder ausgebildet. Die Gasfeder besteht aus einem mit Dämpfmedium gefüllten Hüllrohrabschnitt einer mit dem Hüllrohr verbundenen Dichtungs-/Führungseinheit einer axial beweglichen abgedichteten Scheibe, die sich in der Ausgangsstellung der Gas­ federeinheit auf mindestens einer Stützfläche abstützt. In weite­ rer Ausgestaltung der Erfindung weist das Hüllrohr im Bereich des als Gasfeder ausgeführten Federelementes einen größeren Durchmes­ ser auf als im sich anschließenden Bereich des Hüllrohres.

Der Kraftverlauf der Gasfedereinheit ergibt sich im ersten Hubbe­ reich aus der Ausschubkraft der Gasfederpatrone. Der aus dem Ab­ stand zwischen der Gasfederpatrone und dem Federelement gebildete Leerweg erzeugt eine ausschubkraftlose Hublänge der Gasfederein­ heit. Sobald die Gasfederpatrone mit dem Federelement zur Anlage kommt, wirkt die Kraft des Federelementes entgegen dem Ausschieben der Gasfederpatrone, wodurch die Endlage der Gasfedereinheit gedämpft wird.

An Hand der folgenden Figurenbeschreibung soll die Erfindung nä­ her beschrieben und deren Vorteile verdeutlicht werden. Es zeigt:

Fig. 1 eine Gasfedereinheit mit einer Spiralfeder als Federele­ ment und

Fig. 2 eine Gasfedereinheit mit einer Gasfeder als Federelement.

Fig. 1 verdeutlicht den Aufbau einer Gasfedereinheit 1. Die Gas­ federeinheit 1 besteht im wesentlichen aus einem Hüllrohr 2, in dessen Innenraum eine Gasfederpatrone 3 und ein Federelement mon­ tiert ist. Bei dem Federelement handelt es sich um eine einfache, an sich bekannte Spiralfeder 4. Die Gasfederpatrone 3 entspricht einer seriennahen Gasfeder. Die Abweichung besteht darin, daß die Gasfederpatrone 3 nur an einer Kolbenstange 5 ein Anschluß­ organ 6 besitzt. Ein entsprechendes zweites Anschlußorgan 7 ist mit dem Hüllrohr 2 verbunden. An der Kolbenstangenaustrittsseite des Hüllrohres 2 besitzt die Gasfedereinheit 1 eine Kolbenstan­ genführung 8. Mit dieser Kolbenstangenführung 8 verfügt die Gas­ federeinheit 1 über eine sehr große Führungslänge. Die Hüllrohr­ innenlänge ist so ausgelegt, daß zwischen der Gasfederpatrone 3 und der Spiralfeder 4 ein Abstand 9 verbleibt.

Bei Verwendung der Gasfedereinheit 1 als ein Kraftunterstützungs­ element für ein Cabriodach ergibt sich folgender Bewegungsablauf:
Unter der Voraussetzung, daß das Anschlußorgan 7 drehbar mit ei­ ner Fahrzeugkarosserie verbunden ist und das Anschlußorgan 6 an einen Faltdachrahmen angeschlossen ist, befindet sich die Gasfe­ dereinheit in der zurückgeklappten Stellung des Daches in der maximalen Einschubposition. Will der Cabriofahrer das Dach schließen, erfährt er eine Hilfskraft auf Grund der Ausschubkraft der Gasfederpatrone 3. Nach einer definierten Hublänge der Gasfe­ derpatrone 3 erreicht das Dach eine Position, in der man keine Kraftunterstützung benötigt. In dieser Einbaulage der Gasfeder­ einheit 1 ist die Kolbenstange 5 der Gaspatrone 3 völlig aus dem Druckrohr der Gasfedereinheit ausgefahren. Während des weiteren Schließvorganges des Daches verschiebt sich die Gasfederpatrone 3 axial in Richtung der Spiralfeder 4. Dabei wird der Abstand 9 zwischen der Gasfederpatrone 3 und der Spiralfeder 4 ohne eine nach außen wirkende Ausschubkraft zurückgelegt. Hat das Cabrio­ dach diese Totpunktlage überschritten, verschiebt sich die Gasfe­ derpatrone 3 gegen die Federkraft der Spiralfeder 4. Diese stützt sich an einer Federanlagefläche 10 der Kolbenstangenführung 8 ab und bewirkt eine gedämpfte Schließbewegung. In der geschlossenen Dachstellung hat die Gasfederpatrone 3 die Spiralfeder 4 so weit vorgespannt, daß beim Öffnen des Daches die Vorspannkraft als Hilfskraft für den Fahrer zur Verfügung steht. Die Öffnungsbewe­ gung entspricht dem umgekehrten Schließvorgang.

Die Vorteile dieser Konstruktion liegen in den einfachen, robusten Teilen sowie in einer unproblematischen Montage. Alle Komponenten sind innerhalb des Hüllrohres 2 angeordnet, so daß das bekannte Design einer Gasfeder erhalten bleibt. Desweiteren kann durch die Verwendung einer seriennahen Gasfeder in Form der Gasfederpatrone 3 auf ein kostengünstiges Grundelement zurückgegriffen werden.

Die in Fig. 2 gezeigte Gasfedereinheit 1 entspricht im wesentli­ chen der Gasfedereinheit in Fig. 1. Der konstruktive Unterschied liegt in der Verwendung einer Gasfeder 11 als Federelement. Diese Gasfeder 11 befindet sich an der Kolbenstangenaustrittsseite des Hüllrohres 2 und besteht aus einer Kolbenstangen-Führungs- Dichtungseinheit 12, die fest mit dem Hüllrohr 2 verbunden ist. Als Boden für die Gasfeder 11 fungiert eine axial bewegliche, zum Hüllrohr 2 und zur Kolbenstange 5 hin abgedichtete Scheibe 13. Die Reibung zwischen der Hüllrohrdichtung 14 ist aus funktions­ technischen Gründen größer als die Reibung zwischen der Kolben­ stange 5 und der Kolbenstangendichtung 15. Damit soll sicherge­ stellt werden, daß die Kolbenstange 5 sich bewegen kann, ohne daß die Scheibe 13 mitgezogen wird. Auf der Gasfederlänge besitzt das Hüllrohr 2 einen größeren Durchmesser als im Bereich der Gasfe­ derpatrone 3. Der Übergang des Hüllrohres 2 zwischen der Gasfe­ der 11 und dem Hüllrohrbereich der Gasfederpatrone 3 erfolgt durch eine konusförmige Ausbildung des Hüllrohres 2. Die Längen­ begrenzung der Gasfeder 11 erfolgt an mindestens einer Stützflä­ che 16, die in dieser Ausführung aus dem Konusteil 17 des Hüll­ rohres 2 gebildet ist.

Während des Schließvorganges des in Fig. 1 beschriebenen Cabrio­ daches ergibt sich bis zum Überwinden des Bewegungstotpunktes kein Unterschied zu Fig. 1.

Nach dem Anschlag der Gasfederpatrone 3 an der Scheibe 13 ergibt sich aus dem weiteren Bewegungsablauf, daß die Gasfederpatrone 3 die Scheibe 13 axial in Richtung der Kolbenstangen-Führungs- Dichtungseinheit verschiebt und dabei das Dämpfmedium der Gasfe­ der 11 komprimiert. Die Gasfeder 11 wirkt dann als Endlagendämpfer bzw. beim Öffnen des Daches als ein Hilfselement.

Zusätzlich zu den in Fig. 1 beschriebenen Vorteilen erhält man für die Gasfederpatrone 3 eine rundum geschützte Kolbenstange 5, so daß die Korrosionsgefahr in diesem Längenbereich der Kolben­ stange 5 vermindert ist.

Claims (10)

1. Gasfeder mit einem zusätzlichen Verstellbereich, bestehend aus einem Druckrohr, einer im Druckrohr axial verschiebbar ange­ ordneten Kolbenstange und einem mit der Kolbenstange verbunde­ nen Kolben, der das Druckrohr in zwei Arbeitsräume unterteilt, dadurch gekennzeichnet, daß die Gasfe­ der innerhalb einer Gasfedereinheit (1) als Gasfederpatrone (3) in Wirkverbindung mit einem Federelement (5, 11) steht.

2. Gasfeder nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Gas­ federpatrone (3) innerhalb eines mit einem Anschlußorgan (7) versehenen Hüllrohres (2) axial verschiebbar ist, wobei sich ein mit der Kolbenstange (5) verbundenes Anschlußorgan (6) in jeder Hublage der Gasfederpatrone (3) außerhalb des Hüllrohres (2) befindet.

3. Gasfeder nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß innerhalb des Hüllrohres (2) das Federelement (4, 11) mon­ tiert ist.

4. Gasfeder nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen der Gasfederpatrone (3) und dem Federelement (4, 11) ein Abstand (9) in axialer Richtung besteht.

5. Gasfeder nach den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Federelement aus einer Spiralfeder (4) besteht.

6. Gasfeder nach den Ansprüchen 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Hüllrohr (2) an der Austrittsseite der Kolbenstange (5) eine Kolbenstangenführung (8) besitzt.

7. Gasfeder nach den Ansprüchen 1 bis 6, dadurch- gekennzeichnet, daß die Kolbenstangenführung (8) eine Federanlagefläche (10) besitzt.

8. Gasfeder nach den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Federelement als eine Gasfeder (11) ausgebildet ist.

9. Gasfeder nach den Ansprüchen 1 bis 4 und 8, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Gasfeder (11) aus einem mit Dämpfmedium ge­ füllten Hüllrohrabschnitt (18) einer mit dem Hüllrohr (2) verbundenen Dichtungs-/Führungseinheit (12) einer axial beweg­ lichen, abgedichteten Scheibe (13) besteht, die sich in der Ausgangsstellung auf mindestens einer Stützfläche (16) ab­ stützt.

10. Gasfeder nach den Ansprüchen 1 bis 4 sowie 8 und 9, dadurch gekennzeichnet, daß das Hüllrohr (2) im Bereich der Gasfeder (11) einen größeren Durchmesser aufweist als der sich an­ schließende Bereich des Hüllrohres (2).