DE19512486A1

DE19512486A1 - Verfahren und Vorrichtung zum Ausgleich von Temperatureinflüssen an Gasfedern

Info

Publication number: DE19512486A1
Application number: DE1995112486
Authority: DE
Inventors: Rainer Dr Ing Gerlach
Original assignee: Individual
Current assignee: Gerlach Elisabeth Maria Gisela 09127 Chemnitz D
Priority date: 1995-04-04
Filing date: 1995-04-04
Publication date: 1996-10-10

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Ausgleich von Temperatureinflüssen an Gasfedern, die aus einem Gasfederzylinder und einer verlagerbaren Kolbenstange mit Kolben bestehen. Das Volumen des Arbeitsraumes ist hierbei in Abhängig keit der jeweiligen Stellung der Kolbenstange veränderbar.

Die zahlreichen technischen Anwendungen von Gasfedern zum sta tischen Ausgleich von Kräften, zur Massenabfederung und zur Tempe raturanpassung mit einem konstanten oder einem veränderlichen Gas volumen beziehen sich auf die Längenverstellbarkeit der Gasfeder (DE 26 38 363), auf die Niveauregelung veränderlicher Lasten sowie auf die Anpassung der Gasfederkennlinie an die Belastung (DE 34 27 902; DE 34 47 750) und auf die Entgegenwirkung der Temperaturein flüsse (EP 195 490).

Die letztgenannte Fundstelle zum Stand der Technik (EP 195 490) erreicht zwar eine teilweise Entgegenwirkung auf Temperaturein flüsse, allerdings ergeben sich bei Anwendung dieser technischen Lösung wesentliche Nachteile:

Mit dem durch einen verstellbaren Zylinderdeckel veränderlichen Arbeitsvolumen, unabhängig von der Kolbenstellung, wird dem Tempe ratureinfluß entgegengewirkt, wobei aber die Kennlinie der Gas feder für unterschiedliche Temperaturen unterschiedlich ist, weil die Gasmenge im Arbeitsraum konstant bleibt. Hinzu kommt die auf wendige konstruktive Ausführung und die umständliche praktische Handhabung der Verstelleinrichtung für den verschiebbaren Kolben deckel, der darüber hinaus eine zusätzliche Abdichtung erfordert.

Aufgabe der Erfindung ist es, für einen festgelegten Temperatur bereich vollständigen Ausgleich des Temperatureinflusses bei gleichbleibender Federkennlinie zu erreichen, wobei der kon struktive Aufwand gering und die praktische Handhabung einfach ist.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst, indem bei einer Ände rung der Betriebstemperatur und der hierbei im Arbeitsraum sowie in einem Speicherraum auftretenden Änderung des Gasdruckes die Kolbenstange zunächst derart definiert verlagert wird, daß im Ar beitsraum eine Druck- und Volumenänderung des Arbeitsgases ent stehen, danach dem veränderten Arbeitsvolumen ein konstantes Spei chervolumen zugeschaltet wird, wobei gleichzeitig ein Druckaus gleich zwischen Arbeitsraum und Speicherraum erfolgt, nach Druck ausgleich das Speichervolumen vom Arbeitsvolumen abgeschaltet wird und nachfolgend die Kolbenstange in die ursprüngliche, vor Ände rung der Betriebstemperatur, vorhandene Stellung zurückgeführt wird, wobei sich gleiche Druck- und Volumenverhältnisse wie vor der Betriebstemperaturänderung einstellen.

Die Volumenänderung V₃ im Arbeitsraum wird unter Berücksichtigung der Volumina und Temperaturen definiert als:

Die Grundidee der erfindungsgemäßen Verfahrensdurchführung besteht also darin, daß zum veränderlichen Arbeitsvolumen (V₁) einer Gas feder ein konstant bleibendes Speichervolumen (V₂) bei sich än dernden Betriebstemperaturen von (T₁→T₂) zu- und abgeschaltet werden kann, wodurch ein Gasmengenaustausch zwischen den Volumina (V₁) und (V₂) ermöglicht wird, der durch ein definiertes Arbeits volumen (V₃) so vorzunehmen ist, damit für unterschiedliche Be triebstemperaturen (T₂<<T₁) für das Arbeitsvolumen (V₁) gleiche Druck- und Volumenverhältnisse (p₁; V₁) wie vor der Betriebstempe raturänderung erzeugt werden, die eine gleichbleibende Kennlinie der Gasfeder zur Folge haben. Somit wird ein vollständiger Aus gleich des Temperatureinflusses mit geringem konstruktiven Aufwand und einfacher Handhabung möglich.

Für die Anwendung des Verfahrens wird eine Gasfeder vorgeschlagen, bei der im Gasfederzylinder neben dem, der Kolbenstange zuge ordneten Arbeitsraum ein weiterer Arbeitsraum mit Speicherfunktion ausgestaltet ist, der ein konstantes Volumen aufweist und über ein, in einer Trennwand zwischen den Arbeitsräumen angeordnetes Ventil mit dem ersten Arbeitsraum verbindbar ist.

Eine besonders einfache Handhabung des Druckausgleiches zwischen den Arbeitsräumen wird erreicht, wenn die Kolbenstange eine Skala aufweist, der die in Abhängigkeit der jeweiligen Betriebstempera turänderungen notwendigen Lageänderungen der Kolbenstange zum Druckausgleich zugeordnet sind.

Das Prinzip der erfindungsgemäßen Einrichtung an Gasfedern zum Ausgleich des Temperatureinflusses wird in der Zeichnung (Fig. 1 bis Fig. 5) dargestellt und nachfolgend beschrieben.

Die in der Zeichnung dargestellte Gasfeder besteht aus einem Gas federzylinder 4 mit zugeordneter Kolbenstange 5. Die Kolbenstange ist in einem ersten Arbeitsraum 6 verlagerbar angeordnet. Weiter hin ist im Gasfederzylinder ein zweiter Arbeitsraum vorgesehen, der volumenkonstante Speicherraum 7. Arbeitsraum 6 und Speicher raum 7 können durch ein in der Trennwand 3 befindliches Ventil 1 verbunden oder getrennt werden.

Fig. 1 zeigt eine Druckgasfeder mit dem Arbeitsvolumen V₁ und dem Speichervolumen V₂, die durch eine Trennwand 3 mit dem von außen zugänglichen Ventil 1 getrennt sind. Beide Volumina werden bei offenem Ventil und der Betriebstemperatur T₁ mit dem Arbeitsgas unter dem Druck p₁ gefüllt, wodurch bei einem mittleren Kolbenweg s₁ die Kolbenstangenkraft P₁ erzeugt wird.

Fig. 2 zeigt die bei der Betriebstemperatur T₁ arbeitsbereite Druckgasfeder mit dem geschlossenen Ventil 1.

Fig. 3 zeigt die Vorgangs beschriebene Druckgasfeder bei einer Betriebstemperatur T₂<T₁. Der Gasdruck in den Volumina V₁ und V₂ ist von p₁→p₂ angestiegen, d. h. die Kolbenstangenkraft hat sich äquivalent von P₁→P₂ erhöht.

Fig. 4 zeigt die Druckerhöhung von p₂→p₃ in einem von den Betriebstemperaturen T₁ und T₂ sowie den Volumina V₁ und V₂ definierten Arbeitsvolumen

und im Speichervolumen V₂ bei der Umgebungstemperatur T₂, die eine Gasmengenerhöhung im Speichervolumen V₂ zur Folge hat und die Kolbenstangenkraft (P₃) indiziert.

Fig. 5 zeigt die Druckverhältnisse im Arbeitsvolumen V₁ bei der Betriebstemperatur T₂, wie sie in Fig. 2 dargestellt sind, was durch Schließen des Ventils 1 nach der Druckerhöhung auf p₃ und dem Kolbenweg von s₃ nach s₁ ermöglicht wird. Die gleichen Druck- und Volumenverhältnisse p₁; V₁, wie in Fig. 2, erzeugen die gleiche Kolbenstangenkraft P₁ und die gleiche Federkennlinie, wie in Fig. 2 beschrieben. Im Speichervolumen V₂ herrscht der Gasdruck p₃.

Wird die Kolbenstange mit einer geeichten Skala 2 versehen, so kann der Ausgleich des Temperatureinflusses mit ihr gegenüber dem Gasfederzylinder vorgenommen werden, indem die Gasfeder entspre chend der Betriebstemperatur T₂ nach der Skala 2 zusammengedrückt oder gestreckt und danach das Ventil 1 geöffnet und geschlossen wird.

Für T₂ < T₁ wird V₃ < V₁, da eine Gasmenge dem Speichervolumen V₂ entnommen werden muß, wenn die vorgenannten Wirkungen erzielt werden sollen.

Die Anwendung der erfinderischen Lösung auf Zuggasfedern ist ana log der Lösung für Druckgasfedern.

Bezugszeichenliste

p₁: Ausgangsgasdruck
P₁: Kolbenstangenkraft infolge von p₁
p₂: Gasdruck nach der Temperaturerhöhung von (T₁→T₂)
P₂: Kolbenstangenkraft infolge von p₂
p₃: Gasdruck nach der Kompression von (V₂→V₃)
P₃: Kolbenstangenkraft infolge von p₂
s₁: mittlerer Weg des Arbeitskolbens
s₂: Länge des Speicherzylinders
s₃: Kompressionsweg des Arbeitskolbens
V₁: Arbeitsvolumen
V₂: Speichervolumen
V₃: komprimiertes Arbeitsvolumen
T₁: Betriebsausgangstemperatur
T₂: Betriebstemperatur
1: Ventil
2: Skala
3: Trennwand
4: Gasfederzylinder
5: Kolbenstange mit Kolben
6: erster Arbeitsraum (Volumen veränderlich)
7: zweiter Arbeitsraum, Speicherraum (Volumen konstant)

Claims

1. Verfahren und Vorrichtung zum Ausgleich von Temperaturein flüssen an Gasfedern, die aus einem Gasfederzylinder und einer verlagerbaren Kolbenstange mit Kolben bestehen, wobei das Volumen des Arbeitsraumes in Abhängigkeit der jeweiligen Stel lung der Kolbenstange veränderbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß bei einer Änderung der Betriebstemperatur (T₁→T₂) und der hierbei im Arbeitsraum (6) sowie in einem Speicherraum (7) auftretenden Änderung des Gasdruckes (p₁→p₂) die Kolben stange (5) zunächst derart verlagert wird, daß im Arbeits raum (6) eine Druckänderung (p₂→p₃) und eine Volumenänderung (V₁→V₃) des Arbeitsgases entstehen, danach dem veränderten Arbeitsvolumen (V₃) ein konstantes Speichervolumen (V₂) zuge schaltet wird, wobei gleichzeitig ein Druckausgleich (p₃) zwischen Arbeitsraum (6) und Speicherraum (7) erfolgt, nach dem Druckausgleich das Speichervolumen (V₂) vom Arbeitsvolumen (V₃) abgeschaltet wird und nachfolgend die Kolbenstange (5) in die ursprüngliche, vor der Änderung der Betriebstemperatur (T₁) vorhandene Stellung zurückgeführt wird, wobei sich gleiche Druck- und Volumenverhältnisse (p₁; V₁) wie vor der Änderung der Betriebstemperatur einstellen.

2. Verfahren zum Ausgleich von Temperatureinflüssen an Gasfedern nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Volumenänderung (V₁→V₃) im Arbeitsraum (6) bestimmt ist als:

3. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1 zum Ausgleich von Temperatureinflüssen an Gasfedern, die aus einem Gasfederzylinder und einer verlagerbaren Kolbenstange mit Kolben bestehen, wobei das Volumen des Arbeitsraumes in Abhängigkeit der jeweiligen Stellung der Kolbenstange verän derbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß im Gasfederzylinder (4) neben dem, der Kolbenstange (5) zugeordneten Arbeitsraum (6), ein weiterer Arbeitsraum (7) als Speicherraum ausgestaltet ist, der ein konstantes Volumen (V₂) aufweist und über ein, in der Trennwand (3) zwischen den Arbeitsräumen (6; 7) angeordnetes Ventil (1) mit dem ersten Arbeitsraum verbindbar ist.

4. Vorrichtung zum Ausgleich von Temperatureinflüssen an Gas federn nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Kolbenstange (5) eine Skala (2) aufweist, der die in Abhän gigkeit der jeweiligen Betriebstemperaturänderungen (T₁→T_n) notwendigen Lageänderungen der Kolbenstange (5) zum Druck ausgleich zugeordnet sind.