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Vorliegende Erfindung betrifft eine Gasfeder mit einer Ausgleichskolbenanordnung gemäß dem Oberbegriff von Patentanspruch 1.
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Eine Gasfeder ist eine pneumatische Feder, die unter Hochdruck stehendes Arbeitsmedium (Gas) zur Bereitstellung der Federkraft nutzt, wobei dieses Medium üblicherweise Stickstoff ist. Sie umfasst üblicherweise einen Arbeitszylinder, der einen Innenraum definiert, in dem das Arbeitsmedium aufnehmbar ist, und in dem ein verschiebbarer Arbeitskolben angeordnet ist. Dieses Arbeitsmedium hat die Eigenschaft das sich sein Volumen bei Temperaturunterschieden ändert, d.h. bei Kälte hat es ein geringeres Volumen als bei Wärme. Das bedeutet aber auch, dass bei einer Temperaturänderung, sich der von dem Arbeitsmedium auf den Arbeitskolben aufgebrachte Druck ändern, was wiederum darin resultiert, dass sich auch die Federkraft der Gasfeder selbst ändert.
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Um diese Temperaturabhängigkeit der Gasfedercharakteristik zu kompensieren, ist im Stand der Technik, bspw. der
EP 1795777 B1 , vorgeschlagen worden, Gasdruckfedern mit einer Ausgleichskolbenanordnung auszustatten, die dafür sorgt, dass sich bei Temperaturerhöhung der Arbeitsraum des Arbeitskolbens vergrößert und bei Temperaturverringerung verkleinert.
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Dazu umgibt ein Ausgleichskolben den Arbeitszylinder zumindest teilweise so, dass der Arbeitszylinder in dem Ausgleichskolben aufgenommen ist und in diesem verschiebbar angeordnet ist, so dass der Arbeitsraum des Arbeitskolbens vergrößert oder verkleinert werden kann.
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Weiterhin ist ein Ausgleichszylinder vorgesehen, der den Ausgleichskolben und damit auch den Arbeitszylinder umgibt, und der zusammen mit dem Ausgleichskolben einen Rückstellraum definiert, in dem ein Federelement vorgesehen ist, das den Ausgleichskolben in einer Grundposition vorspannt. Ferner ist zwischen Ausgleichszylinder und Arbeitszylinder ein Ringraum ausgebildet ist, der einen Ausgleichsraum definiert, in dem ein Ausgleichsmedium aufgenommen ist, das auf den Ausgleichskolben wirkt und diesen entgegen der von dem Federelement aufgebrachten Kraft verschiebt, um den Arbeitsraum zu vergrößern.
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Durch Verschieben des Ausgleichskolbens mit Hilfe des Ausgleichsmediums und das entgegenwirkende Federelement kann das Volumen des Arbeitsraums vergrößert bzw. wieder verkleinert werden, wodurch sich der Druck trotz Temperaturunterschiede in dem inneren Volumen nur sehr wenig ändert und damit die Kraft an der Kolbenstange nahezu konstant bleibt.
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Um die verschiedenen Räume - Ausgleichsraum mit Ausgleichsmedium, Rückstellraum mit Federelement und Arbeitsraum mit Arbeitsmedium voneinander fluidisch zu trennen, sind weiterhin am Ausgleichskolben und am Arbeitszylinder O-Ring-Dichtungen vorgesehen, die verhindern, dass sich die verschiedenen Medien mischen.
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Nachteilig bei derartigen Ausgleichskolben ist jedoch, dass die O-Ring-Dichtungen, die die verschiedenen Bereiche voneinander abgrenzen, leicht verschleißen und, insbesondere bei hohen Drücken, nur eine sehr ungenügende Abdichtung bereitstellen. Darüber hinaus kann bei der Ausgestaltung nach dem Stand der Technik, das Ausgleichsmedium in einen Ringraum zwischen Ausgleichskolben und Arbeitszylinder eindringen, was zu einer Deformation des Arbeitszylinder und damit zu einer Undichtigkeit der O-Ring-Dichtungen führen kann.
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Es ist deshalb Aufgabe vorliegender Erfindung, eine Gasfeder mit einer verbesserten Dichtung bereitzustellen.
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Diese Aufgabe wird durch eine Gasfeder gemäß Patentanspruch 1 gelöst.
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Im Folgenden wird eine Gasfeder mit Ausgleichskolbenanordnung vorgestellt, wobei die Gasfeder einen Arbeitszylinder aufweist, der einen Innenraum definiert, in dem ein Arbeitsmedium aufnehmbar ist, und in dem ein verschiebbarer Arbeitskolben angeordnet ist. Der Arbeitskolben wiederum ist mit einer Kolbenstange der Gasfeder verbunden, die an einem Kolbenstangenaustrittsende aus dem Arbeitskolben herausragt. Weiterhin umfasst die Gasfeder einen Ausgleichskolben, der den Arbeitszylinder zumindest teilweise umgibt und topfförmig ausgebildet ist, und einen Topfboden und einen sich vom Topfboden in Richtung Kolbenstangenaustrittsende erstreckenden und den Arbeitszylinder zumindest teilweise aufnehmenden Zylinderabschnitt aufweist, so dass zwischen Arbeitszylinder und Zylinderabschnitt des Ausgleichskolben ein erster Ringraum ausgebildet ist, der zusammen mit dem Innenraum des Arbeitszylinders einen Arbeitsraum definiert. Außerdem umfasst die Gasfeder einen Ausgleichszylinder, der dazu ausgelegt ist, den Arbeitszylinder und den Ausgleichskolben aufzunehmen, und an einem dem Kolbenstangenaustrittsende gegenüberliegenden Ende sich über den Ausgleichskolben hinaus erstreckt und an diesem Ende geschlossen ist, so dass zwischen Ausgleichskolben und Ausgleichszylinder ein Rückstellraum ausgebildet ist, in dem ein Rückstellmedium vorgesehen ist. Weiterhin ist zwischen dem Zylinderabschnitt des Ausgleichskolben und dem Ausgleichzylinder ein zweiter Ringraum vorgesehen ist Ferner ist zwischen Ausgleichszylinder und Arbeitszylinder ein dritter Ringraum ausgebildet, der als Ausgleichsraum ausgebildet ist und der dazu ausgelegt ist, ein Ausgleichsmedium aufzunehmen. Dabei kann der zweite Ringraum als Teil des Rückstellraums oder als Teil des Ausgleichsraum ausgebildet sein.
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Der Zylinderabschnitt des Ausgleichskolbens hat eine Innenmantelfläche und eine Außenmantelfläche, wobei, um die drei Bereich Arbeitsraum, Ausgleichsraum und Rückstellraum zuverlässig voneinander abzudichten, vorgeschlagen wird, die Innenmantelfläche zumindest teilweise mit einer ersten Materialschicht aus einem elastomeren Material zu beschichten, und die Außenmantelfläche zumindest teilweise mit einer zweiten Materialschicht aus einem elastomeren Material zu beschichten. Dabei soll die erste Materialschicht in dem ersten Ringraum zwischen Arbeitszylinder und Ausgleichskolben angeordnet sein und sich zumindest in einem Ringraumbereich des ersten Ringraums bis zu dem Arbeitszylinder erstreckten, während die zweite Materialschicht in dem zweiten Ringraum zwischen Ausgleichszylinder und Ausgleichskolben angeordnet ist und sich zumindest in einem Ringraumbereich des zweiten Ringraums bis zu dem Ausgleichszylinder erstreckt, so dass der Ausgleichskolben den Arbeitsraum, den Ausgleichsraum und den Rückstellraum voneinander trennt.
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Dadurch, dass sich die elastomeren Materialschichten über einen größeren Bereich, nämlich zumindest teilweise über die Mantelflächen des Ausgleichskolbens, erstrecken, kann eine verbesserte Befestigung der Dichtung bereitgestellt werden. Darüber hinaus ermöglicht diese Art der Abdichtung, dass das Ausgleichsmedium nicht in einen Ringraum zwischen Ausgleichskolben und Arbeitszylinder eindringen kann und dadurch den Arbeitszylinder radial belastet, was zu einer Deformation des Arbeitszylinder und damit zu einer Undichtigkeit führen kann.
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Dabei kann die erste und/oder zweite Materialschicht auf die Mantelfläche des Ausgleichskolben aufgespritzt, angeformt oder angeklebt sein. Vorzugsweise kann die Materialschicht auch vorgefertigt sein und mittels Klebens oder Anvulkanisieren oder ähnlichen Befestigungsmöglichkeiten auf den Mantelflächen des Ausgleichszylinder befestigt sein, so dass die Mantelfläche mit der Materialschicht beschichtet ist. Alternativ oder zusätzlich kann die Beschichtung der Mantelfläche mit der ersten und/oder zweiten Materialschicht auch dadurch bereitgestellt werden, dass die Materialschicht auf die Mantelfläche aufgespritzt bzw. die Mantelfläche bzw. der Ausgleichzylinder umspritzt wird. Selbstverständlich ist auch möglich, dass die elastomere Materialschicht durch reinen Reibschluss auf der Mantelfläche hält. So kann beispielsweise die Materialschicht ohne weitere Hilfsmittel lediglich aufgrund ihrer elastischen Eigenschaften, den Reibschluss derart erhöhen, dass auch ohne zusätzliche Befestigungsmittel, wie beispielsweise ein Kleber, die Materialschicht auf der Mantelfläche befestigt ist.
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Gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel ist der zumindest eine von der ersten Materialschicht ausgefüllte Ringraumbereich des ersten Ringraums in einem dem Topfboden abgewandten Bereich des Zylinderabschnitts angeordnet. Dies stellt sicher, dass das Ausgleichsmedium nicht in den ersten Ringraum zwischen Ausgleichskolben und Arbeitszylinder eindringen kann und dadurch den Arbeitszylinder radial belastet, was zu einer Deformation des Arbeitszylinder und damit zu einer Undichtigkeit führen kann.
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Weiterhin ist bevorzugt, dass der zumindest eine von der zweiten Materialschicht ausgefüllte Ringraumbereich des zweiten Ringraums in einem dem Topfboden abgewandten Bereich des Zylinderabschnitts angeordnet ist, wobei vorzugsweise der von der ersten Materialschicht ausgefüllte Ringraumbereich und der der von der zweiten Materialschicht ausgefüllten Ringraumbereich einander gegenüberliegend angeordnet sind. Dadurch kann sichergestellt werden, dass das Ausgleichsmedium nicht nur nicht in den Ringraum zwischen Arbeitszylinder und Ausgleichskolben eindringen kann, sondern auch nicht in einen Ringraum zwischen Ausgleichskolben und Ausgleichzylinder, was zu einer radialen Belastung und Deformation des Ausgleichskolben und damit einer Verschlechterung der Abdichtung führen kann.
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Gemäß einem weiteren bevorzugten Ausführungsbeispiel ist der zumindest eine von der zweiten Materialschicht ausgefüllte Ringraumbereich des zweiten Ringraums in einem dem Topfboden zugewandten Bereich des Zylinderabschnitts angeordnet. Bei manchen Ausführungsbeispielen kann es bevorzugt sein, den einen Ringraum zwischen Ausgleichskolben und Ausgleichszylinder für das Eindringen des Ausgleichsmedium offen zu lassen. Dadurch kann eine radial nach innen wirkende Kraft auf den Ausgleichskolben aufgebracht werden, die im Zusammenspiel mit der ersten Dichtungsmaterialschicht dafür sorgt, dass die erste Dichtung besser an den Arbeitszylinder gedrückt wird wodurch eine verbesserte Dichtung erreicht wird.
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Vorteilhafterweise kann die erste Materialschicht in dem zumindest einen der von der ersten Materialschicht ausgefüllten Ringraumbereich als Materialverdickung ausgebildet sein, die dazu ausgelegt ist, den ersten Ringraum gegenüber dem dritten Ringraum abzudichten. Alternativ oder zusätzlich kann auch die zweite Materialschicht in dem zumindest einen von der zweiten Materialschicht ausgefüllten Ringraumbereich als Materialverdickung ausgebildet sein, die dazu ausgelegt ist, den zweiten Ringraum gegenüber dem dritten Ringraum abzudichten. Durch die Ausbildungen der Materialschicht mit Verdickungen kann eine Reibung zwischen der Materialschicht und dem Arbeitszylinder bzw. dem Ausgleichszylinder verringert werden, so dass die Drücke, die für eine Verschiebung des Ausgleichskolben nötig sind, nicht unnötig durch zu große Reibung erhöht werden. Gleichzeitig sorgt jedoch die Verdickung für ein sichere Abdichtung der entsprechenden Bereiche.
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Dabei ist insbesondere bevorzugt, wenn die Materialverdickung als Dichtlippe ausgebildet ist oder eine Dichtlippe trägt. Dichtlippen stellen bekanntermaßen eine besonders zuverlässige Abdichtung bei gleichzeitig minimaler Reibung bereit.
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Gemäß einem weiteren bevorzugten Ausführungsbeispiel sind die ersten Materialschicht und die zweite Materialschicht aus dem gleichen elastomeren Material hergestellt. Dabei kann insbesondere bevorzugt sein, wenn die erste und die zweite Materialschicht einstückig ausgebildet sind und der Zylinderabschnitt des Ausgleichskolbens an seinem dem Topfboden gegenüberliegenden Ende von der Materialschicht vollständig umgeben ist. Dabei ist insbesondere bevorzugt, dass die Materialschicht auf den Ausgleichskolben aufgespritzt ist. Dadurch kann besonders einfach eine dichtende Materialschicht auf der Mantelfläche ausgebildet werden.
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Dabei ist insbesondere bevorzugt, wenn der Ausgleichskolben vollständig von einer Materialschicht aus einem elastomeren Material umschlossen ist.
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Weitere Vorteile und vorteilhafte Ausführungsformen sind in der Beschreibung, den Zeichnungen und den Ansprüchen angegeben. Dabei sind insbesondere die in der Beschreibung und in den Zeichnungen angegebenen Kombinationen der Merkmale rein exemplarisch, so dass die Merkmale auch einzeln oder anders kombiniert vorliegen können.
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Im Folgenden soll die Erfindung anhand von in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispielen näher beschrieben werden. Dabei sind die Ausführungsbeispiele und die in den Ausführungsbeispielen gezeigten Kombinationen rein exemplarisch und sollen nicht den Schutzbereich der Erfindung festlegen. Dieser wird allein durch die anhängigen Ansprüche definiert.
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Es zeigen:
- 1: eine schematische Schnittansicht eines erstes Ausführungsbeispiels einer Gasfeder;
- 2: eine schematische Schnittansicht eines zweiten Ausführungsbeispiels einer Gasfeder;
- 3: eine schematische Schnittansicht eines dritten Ausführungsbeispiels einer Gasfeder;
- 4: eine schematische Schnittansicht durch den Ausgleichskolben des ersten in 1 gezeigten Ausführungsbeispiels einer Gasfeder;
- 5: eine schematische Schnittansicht durch den Ausgleichskolben des zweiten in 2 gezeigten Ausführungsbeispiels einer Gasfeder;
- 6: eine schematische Schnittansicht durch den Ausgleichskolben des dritten in 3 gezeigten Ausführungsbeispiels einer Gasfeder;
- 7: eine schematische Detailansicht des in 4 gezeigten Ausgleichskolbens des ersten in 1 gezeigten Ausführungsbeispiels einer Gasfeder;
- 8: eine schematische Detailansicht des in 5 gezeigten Ausgleichskolbens des zweiten in 2 gezeigten Ausführungsbeispiels einer Gasfeder;
- 9: eine schematische Detailansicht des in 6 gezeigten Ausgleichskolbens des dritten in 3 gezeigten Ausführungsbeispiels einer Gasfeder;
- 10: eine weitere schematische Detailansicht des in 4 gezeigten Ausgleichskolbens des ersten in 1 gezeigten Ausführungsbeispiels einer Gasfeder;
- 11: eine weitere schematische Detailansicht des in 5 gezeigten Ausgleichskolbens des zweiten in 2 gezeigten Ausführungsbeispiels einer Gasfeder;
- 12: eine weitere schematische Detailansicht des in 6 gezeigten Ausgleichskolbens des dritten in 3 gezeigten Ausführungsbeispiels einer Gasfeder;
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Im Folgenden werden gleiche oder funktionell gleichwirkende Elemente mit denselben Bezugszeichen gekennzeichnet.
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Die 1, 2 und 3 zeigen verschiedene Ausführungsbeispiele einer Gasfeder 100 mit einer Ausgleichskolbenanordnung 200. Die Gasfeder 1 selbst umfasst einen Arbeitszylinder 2 in dem verschiebbar ein Arbeitskolben 4 angeordnet ist. Der Arbeitskolben 4 weist wiederrum eine Kolbenstange 6 und einen Kolbenteller 8 auf, wobei der Kolbenteller 8 einen Innenraum 10 des Arbeitszylinders 2 in einen ersten Arbeitsraum 12 und einen zweiten Arbeitsraum 14 teilt. In dem Innenraum 10 ist ein Arbeitsmedium, insbesondere Stickstoff, unter hohem Druck eingebracht. Da die Fläche des Kolbentellers 8 auf der dem ersten Arbeitsraum 12 zugewandten Seite größer ist als die Fläche des Arbeitskolbentellers 8 auf der dem zweiten Arbeitsraum 14 zugewandten Seite, herrscht auf der Arbeitsraumseite 12 ein höherer Druck auf den Kolbenteller 8 als auf der Arbeitsraumseite 14, obwohl die beiden Arbeitsräume 12, 14 über einen Durchgang 16, der in dem Arbeitskolbenteller 8 ausgebildet ist miteinander verbunden sind, so dass das Arbeitsmedium auf beiden Seiten des Arbeitskolbentellers 8 mit dem gleichen Druck in dem Arbeitszylinder 2 aufgenommen ist.
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Weiterhin ist den 1 bis 3 zu entnehmen, dass auf der dem Kolbenteller 8 abgewandten Seite des Arbeitszylinders 2 die Kolbenstange 6 durch eine Dichtanordnung 18 geführt ist, die den Arbeitsraum 14 fluiddicht gegenüber der Kolbenstange 6 und damit den Innenraum 10 des Arbeitszylinders 2 fluiddicht gegenüber einer Außenumgebung abdichtet.
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Problematisch bei derartigen Gasfedern 100 ist jedoch, dass das als Arbeitsmedium verwendete Gas bei Temperaturunterschieden sein Volumen ändern, so dass der auf den Arbeitskolben 2 wirkende Druck bei unterschiedlichen Temperaturen variiert. Um diesem Phänomen zu begegnen, ist weiterhin eine Ausgleichskolbenanordnung 200 vorgesehen, die dazu ausgelegt ist, das Volumen des Innenraums 10 des Arbeitszylinders 2 und insbesondere des ersten Arbeitsraums 12 zu vergrößern oder zu verkleinern, um die Volumenänderung des Arbeitsmediums bei unterschiedlichen Temperaturen zu kompensieren.
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Dafür umfasst die Gasfeder 100 eine Ausgleichskolbenanordnung 200, die wiederum einen Ausgleichskolben 20 umfasst, der den Arbeitszylinder 2 radial außen umgibt. Weiterhin ist der Ausgleichskolben 20 verschiebbar an dem Arbeitszylinder 2 angeordnet ist, so dass der Innenraum 10 und insbesondere das erste Arbeitsraumvolumen 12, das durch den Arbeitszylinder 2 und den Ausgleichskolben 20 definiert ist, vergrößern bzw. verkleinern kann. Dazu ist der Arbeitszylinder 2 auf der Seite des ersten Arbeitsraums 12 offen ausgestaltet ist, so dass sich der erste Arbeitsraum 12 in den Ausgleichskolben 20 erstreckt.
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Wie den Detailansichten des Ausgleichskolben 20 der 4 bis 6 zu entnehmen, ist der Ausgleichskolben 20 selbst topfförmig ausgebildet und weist eine als Zylinderabschnitt 22 ausgebildete Topfwand 22 mit einer Außenmantelfläche 23 und einer Innenmantelfläche 24 auf. Die Topfwand 22 geht in einem Übergangsbereich 25 nahtlos in einen Topfboden 26 mit einer Außenfläche 27 und einer Innenfläche 28 über, während der Topf an einem dem Topfboden 26 abgewandten Ende 29 offen ist, so dass auch der Ausgleichskolben 20 offen ist. An dem offenen Ende 29 umschließt die Topfwand 22 den Arbeitszylinder 2 radial außen, während der Topfboden 26 den ersten Arbeitsraum 12 auf der Kolbenstange 6 abgewandten Seite abgrenzt.
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Wie weiterhin den 1 bis 3 zu entnehmen, umfasst die Ausgleichskolbenanordnung 200 zudem einen Ausgleichszylinder 30, der radial außen den Arbeitszylinder 2 und den Ausgleichskolben 20 aufnimmt und gegenüber dem Arbeitszylinder 2 und damit auch gegenüber einer Au-ßenumgebung mittels einer Abdichtung 32 abgedichtet ist.
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Auch der Ausgleichszylinder 30 ist topfförmig ausgestaltet und weist eine Topfwand 34 und einen Topfboden 36 auf, wobei sich die Topfwand 34 bis zu einem Ende des Arbeitszylinders 2 erstreckt und gegenüber diesem mittels der Abdichtung 32 fluiddicht abgedichtet sind. Der Topfboden 36 ist von dem Ausgleichskolbenboden 26 beabstandet und definiert so einen Rückstellraum 40, in dem ein Rückstellmedium 42 aufgenommen ist. Das Rückstellmedium 42 sorgt dafür, dass der Ausgleichskolben 20 in eine Grundposition vorgespannt ist. Dabei kann das Rückstellmedium ein Fluid oder auch ein mechanisches Element, wie beispielsweise eine Feder sein.
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Zwischen Ausgleichszylinder 20 und Arbeitszylinder 2 ist weiterhin ein Ringraum 44 (Ausgleichsraum) vorgesehen, der mit einem Ausgleichsmedium 46 gefüllt ist, das wiederrum für eine Verschiebung des Ausgleichskolbens 20 sorgt. Das Ausgleichsmedium kann ebenfalls ein Fluid, wie beispielsweise Paraffin sein. Damit der Ausgleichskolben verschiebbar ist, ist zwischen dem Ausgleichskolben 20 und dem Ausgleichszylinder 30 ein zweiter Ringraum 48 vorgesehen, der als separater Ringraum ausgebildet sein kann oder dem Ausgleichsraum 44 oder dem Rückstellraum 40 zugeschlagen werden kann, je nachdem wie die Abdichtung, auf die weiter unten eingegangen wird, ausgestaltet ist. Weiterhin ist auch zwischen dem Ausgleichskolben 20 und dem Arbeitszylinder 2 ein dritter Ringraum 50 vorgesehen, der als separater Ringraum ausgebildet sein kann oder dem Ausgleichsraum 44 oder dem Arbeitsraum 12 zugeschlagen werden kann, je nachdem, wie die Abdichtung, auf die weiter unten eingegangen wird, ausgestaltet ist.
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Damit die Funktionsweise der Gasfeder sichergestellt ist, ist weiterhin notwendig, dass die drei Medien aufnehmenden Räume, nämlich der Arbeitsraum 12 (bzw. Innenraum 10 des Arbeitszylinders 2), der Rückstellraum 40 und der Ausgleichsraum 44 hermetisch voneinander getrennt sind. Dazu ist der Ausgleichskolben 20 mit einer Dichtungsanordnung ausgestattet, die als eine oder mehrere elastomere Materialschicht(en) 52 auf den Ausgleichskolben 20 aufgebracht ist. Dabei kann die Dichtungsanordnung 50 bzw. die elastomere Materialschicht(en) 52 auf den Ausgleichskolben bspw. mittels Umspritzens oder Anklebens aufgebracht werden. Selbstverständlich ist auch möglich, dass die Materialschicht(en) 52 durch reinen Reibschluss auf dem Ausgleichskolben 20 hält.
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Die unterschiedlichen Ausführungsbeispiele der 1, 2 und 3 zeigen dabei verschiedene Ausgestaltungen der Dichtungsanordnung 50. Im Folgenden werden die verschiedenen Ausgestaltungen der 1, 2 und 3 im Detail mit Hilfe der zugehörigen Detailansichten der 4 bis 12 beschrieben, wobei die 4, 5 und 6 wie oben schon erwähnt lediglich den entsprechend verwendeten Ausgleichszylinder 20 mit der darauf angeordneten Dichtungsanordnung 50 darstellen, während die 7 bis 12 Details der Dichtungsanordnung 50 zeigen.
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Wie dem Ausführungsbeispiel der 1 und 4 zu entnehmen, umfasst der Ausgleichszylinder 20 des ersten Ausführungsbeispiels eine innen liegende Materialschicht 52, die die Innenmantelfläche 24 bedeckt und die gegenüber dem Arbeitszylinder 2 abdichtet und eine außenliegende Materialschicht 54, die die Außenmantelfläche 23 und die Außenfläche 27 des Topfbodens 26 bedeckt. In dem in 1 und 4 dargestellten Ausführungsbeispiel sind die innere und äußere Materialschicht als eine einzige elastomere Materialschicht aus einem ersten Material ausgebildet, die die gesamte Mantelfläche der Topfwand 22 und die Außenfläche 27 des Torfbodens 26 des Ausgleichskolbens 20 vollständig einhüllt, so dass der Ausgleichskolben 20 auf seiner Außenseite vollständig und auf seiner Innenseite teilweise mit einer elastomeren Materialschicht 55 beschichtet ist. Dabei kann beispielsweise die elastomere Materialschicht 55 durch ein Umspritzen des Ausgleichskolbens 22 bereitgestellt sein, es ist jedoch auch möglich, dass die elastomere Materialschicht 55 vorgefertigt ist und auf den Ausgleichskolben 20 aufgeklebt wird. Ebenfalls ist möglich, dass die Materialschicht 55 durch reinen Reibschluss also ohne weitere Hilfsmittel auf dem Ausgleichskolben 20 aufgebracht ist. Dabei kann die Haftreibung beispielsweise durch die elastischen Eigenschaften der elastomeren Materialschicht 55 verstärkt werden. So kann beispielsweise die Materialschicht 55 aufgedehnt und dann auf den Ausgleichskolben 20 aufgezogen werden, und hält dann lediglich durch Reibschluss.
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Wird die Materialschicht 55 auf den Ausgleichskolben 20 aufgespritzt, bzw. der Ausgleichskolben 20 mit dem elastomeren Material umspritzt, ist es zudem möglich, wie insbesondere die Ausführungsbeispiele der 2 und 5 zeigen, den Ausgleichskolben 20 vollständig mit einer einzigen durchgängigen elastomeren Materialschicht 55 zu umgeben. Dabei zeigt insbesondere das Ausführungsbeispiel der 2 und 5, dass fertigungsbedingt, in der Mitte des Topfbodens 26 des Ausgleichskolbens 22 eine Öffnung 60 vorgesehen sein kann, durch die sich die elastomere Materialschicht 55 erstreckt, wodurch eine besonders gute Befestigung der elastomeren Materialschicht 55 auf den Ausgleichskolben 20 bereitgestellt ist.
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Wie den Ausführungsbeispielen der 3 und 6 zu entnehmen, können statt einer durchgängigen Schicht 55, wie in den Ausführungsbeispielen der 1, 2, 4 und 5 dargestellt, die innenliegend Materialschicht 52 und die außenliegende Materialschicht 53 als diskrete Materialschichten vorgesehen sein. In dem in den 3 und 6 dargestellten Ausführungsbeispiel, ist eine innen liegende, gegen den Arbeitszylinder 2 abdichtende Materialschicht 52, an dem offenen Ende 29 der Ausgleichskolbentopfwand 22 angeordnet, während eine außen liegende, gegen den Ausgleichszylinder 30 abdichtende Materialschicht 54 an dem Übergangsbereich 25 von Topfwand 22 zu Topfboden 28 angebracht ist. Dabei erstreckt sich die zweite Materialschicht 54 von der Außenmantelfläche 23 des Topfwand 22 bis auf die Außenfläche 27 des Topfbodens 26, umschließt diesen aber nicht vollständig. An der offenen Seite 29 ist die Materialschicht 52 dagegen nur auf die Innenmantelfläche 24 des Ausgleichskolben 20 aufgebracht.
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Auch hier kann eine Befestigung der ersten Materialschicht 52 bzw. der zweiten Materialschicht 54 durch Anspritzen ankleben Reibschluss oder anvulkanisieren oder ähnlichen Befestigungsmöglichkeiten erreicht werden. Insbesondere kann bei dem Ausführungsbeispiel der 3 und 6 die innen liegende Materialschicht 52 und die außen liegende Materialschicht 54 aus einem unterschiedlichen Material gefertigt sein.
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Wie oben erwähnt, ist die Dichtungsanordnung 50 weiterhin dazu ausgelegt, dass insbesondere an dem offenen Ende 29 der Topfwand 22 eine Abdichtung gegenüber dem Arbeitszylinders 2 erfolgt, während in dem Übergangsbereich 25 von Topfwand 22 zu Topfboden 26 eine Abdichtung gegenüber dem außenliegenden Ausgleichszylinder 30 ausgestaltet ist. Dadurch verbleibt wie auch im Detail den 7, 8 und 9 zu entnehmen, zwischen der außenliegenden Materialschicht 52 (siehe 7 und 8) bzw. der Außenmantelfläche 23 (siehe 8), der Ringraum48, in den das Ausgleichsmedium 46 mit eintreten kann. Dabei übt das Ausgleichsmedium 46 einen radial nach innen wirkenden Druck auf das offenen Ende 29 des Ausgleichskolbens 20 aus, der dafür sorgt, dass die innen liegende Materialschicht 52 am Arbeitszylinder 2 dichtend anliegt.
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Um die Dichtwirkung zu erhöhen, aber eine übermäßige Reibung zwischen Dichtungsanordnung 50 und Arbeitszylinder 2 bzw. Ausgleichzylinder 30 zu verhindern, die die Bewegung bzw. Verschiebbarkeit des Ausgleichskolben 20 beeinträchtigen könnte, können die innenliegende Materialschicht 52, bzw. die außenliegende Materialschicht 54 mit geeignet angeordneten Verdickungen 56, 58 ausgestattet sein, die unter Vorspannung an dem Arbeitszylinder 2 bzw. dem Ausgleichszylinder 30 anliegen und dafür sorgen, dass die drei Bereiche Arbeitsraum 10, Rückstellraum 40 und Ausgleichsraum 44 hermetisch voneinander getrennt sind. Die Verdickungen 56, 58, oder zumindest eine der Verdickungen, können auch in Form von Dichtlippen (nicht dargestellt) ausgebildet sein. Die verschiedenen Ausgestaltungen der Verdickung 56, 58 und Anordnungsorte sind insbesondere 7 bis 12 zu entnehmen, wobei die 7 bis 9, die Abdichtung zum Arbeitszylinder 2 (innen liegende Materialschicht 52) darstellen und die 10 bis 12 die Abdichtung zum Ausgleichszylinder 30 (außen liegende Materialschicht 54) darstellen.
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Wie oben erwähnt, zeigen die Ausführungsbeispiele der 3, 6, 9 und 12 lediglich eine Teilbeschichtung des Ausgleichskolben 20. Dabei können weiterhin, wie den 9 und 12 gezeigt, die Dichtungen 52 und 54 Schrägen 62, 64 aufweisen, an denen das elastomere Material der Dichtungen ausläuft. Selbstverständlich ist es jedoch ebenfalls möglich, im Wesentlichen senkrechte zu den Mantelflächen ausgebildete Kanten vorzusehen.
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Selbstverständlich wäre es ebenfalls möglich, die Verdickung 58 der außenliegende Materialschicht 54 am offenen Ende 29 des Ausgleichszylinder 20 anzuordnen, beispielsweise gegenüberliegend zu der Verdickung 56. Dann würde der Ringraum 48 dem Rückstellraum 40 zugeschlagen sein. Weiterhin wäre es auch möglich, die Verdickung 56 der innen liegende Materialschicht 52 in einem Endbereich des Arbeitszylinders 2 anzuordnen. Dann müsste jedoch darauf geachtet werden, dass bei einem Verschieben des Ausgleichskolbens 20 die Verdickung 56 immer an dem Arbeitszylinder 2 anliegt. In diesem Fall würde zumindest ein Teil des Ringraums 50 auch dem Ausgleichsraum 44 zugeschlagen werden können.
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Insgesamt kann mit der vorgestellten Gasfeder und insbesondere der als Materialschichten ausgestaltet Abdichtung des Ausgleichskolben sichergestellt werden, dass die drei hermetisch voneinander zu trennenden Arbeitsräume der Gasfeder sicher abgedichtet sind, ohne dass eine Reibung des Dichtungen übermäßig erhöht ist und die Bewegung des Ausgleichskolben einschränken. Darüber hinaus kann durch die Beschichtung des Ausgleichskolben mit einer oder mehrere dichtenden elastomeren Materialschicht(en) eine besonders einfache und zuverlässige Montagemöglichkeit der Dichtungen erreicht werden. Die Materialschicht(en) kann/können auch einfach als vorgefertigte Elemente auf den Ausgleichskolben aufgebracht werden, oder dieser einfach mit dem/den entbrechendem/n Material/ien umspritzt werden.
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Bezugszeichenliste
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- 100
- Gasfeder
- 200
- Ausgleichskolbenanordnung
- 2
- Arbeitszylinder
- 4
- Arbeitskolben
- 6
- Kolbenstange
- 8
- Kolbenteller
- 10
- Innenraum Arbeitszylinder
- 12
- erster Arbeitsraum
- 14
- zweiter Arbeitsraum
- 16
- Durchgang Kolbenteller
- 18
- Abdichtung Arbeitszylinder
- 20
- Ausgleichskolben
- 22
- Topfwand
- 23
- Außenmantelfläche
- 24
- Innenmantelfläche
- 25
- Übergang Topfwand Topfboden
- 26
- Topfboden
- 27
- Außenfläche Topfboden
- 28
- Innenfläche Topfboden
- 29
- offenes Ende Ausgleichskolben
- 30
- Ausgleichszylinder
- 32
- Abdichtung Ausgleichszylinder
- 34
- Topfwand Ausgleichszylinder
- 36
- Topfboden Ausgleichszylinder
- 40
- Rückstellraum
- 42
- Rückstellmedium
- 44
- Ausgleichsraum (erster Ringraum)
- 46
- Ausgleichsmedium
- 48
- zweiter Ringraum
- 50
- dritter Ringraum
- 52
- innen liegende Materialschicht
- 54
- außenliegende Materialschicht
- 55
- durchgängige Materialschicht
- 56; 58
- Verdickung/Dichtlippe
- 60
- Öffnung
- 62, 64
- Schrägen
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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