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Gasfeder mit einer durch das Verhältnis zweier Durchmesser bestimmten
Federkonstanten.
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Die Erfindung bezieht sich auf eine Gasfeder mit einer durch das
Verhältnis zweier Durchmesser bestimmten Federkonstanten, von denen der eine Durchmesser
dem Innenmantel eines mit Druckgas gefüllten Gehäuses und der andere Durchmesser
einem in die Gasfüllung eintauchenden Verdränger zugeordnet isto Bereits aus der
USA-Patentschrift 168 980 geht die Lehre hervor, daß die Federkonstante einer Gasfeder
von dem Verhältnis der Durchmesser des Gehäuses und des in das Druckgas des Gehäuses
eintauchenden Verdrängers abhängig ist und gegebenenfalls iiber dieses Verhältnis
geändert werden kann0 Die Leistung der Gasfeder kann dagegen nur durch Änderung
des Gasdruckes beeinflußt werden0 Das sich aus dieser Lehre ergebende Konstruktionsprinzip
ist bisher so verwirklicht worden, daß gleicher Gasdruck und Federweg vorausgesetzt
Je nach der gewünschten Charakteristik bzw. Federkonstanten der Gasfeder das vorwiegend
zylindrische Gehäuse eine entsprechelld grol3en Durchmesser für einen flacheren
Verlauf der Federkonstanten und dementsprechend
einen kleineren
Durchmesser für einen steileren Verlauf der Federkonstanten erhalten hat0 Eine nach
diesen Gesichtspunkten hergestellte Gasfeder ist dann aber immer nur für den zu
Grunde gelegten Belastungsfall geeignet und hat die sich aus dem erläuterten Durchmesserverhältnis
ergebende unveränderliche Federkonstante, für welche dann die erwarteten guten Federungseigenschaften
eintreten. Eine nachträgliche Anpassung an einen anderen Belastungsfall ist jedoch
nicht möglich.
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Allerdings ist eine Anpassung an einen anderen Belastungsfall bei
mechanischen Federn z.B. aus Schraubenfedern im gewissen Umfange ohne weiteres möglich.
Werden beispielsweise solche Federn zum Abfedern der Fahrersitze in den verschiedensten
Kraftfahrzeugen wie Lastwagen, Omnibusse, Traktoren, Panzer, Baumaschinen uodglo
verwendet, so kann bei diesen hinsichtlich ihres Federweges reichlich bemessenen
Federn unter Verringerung des gesamten Federweges die Vorspannung verändert und
beispielsweise an das jeweilige Gewicht des Fahrers angepaßt werden. Die Charakteristik
d.h. der Verlauf der Federkonstanten bzw. Federkennlinie im Kraft-Weg Diagramm bleibt
aber in unerwünschter Weise gleich.
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Es besteht daher die Aufgabe der Erfindung darin, eine -Gasfeder mit
einer durch das Verhiltnis zweier Durchmesser bestimmten Federkonstanten entsprechend
den Merkmalen der eingangs im ersten Absatz erläuterten Gattung so auszubilden,
daß bei Änderung des Belastungsfalles ihre Federkonstante unter Beibehaltung der
Vorspannung und des gesamten Federweges
an diesen neuen Belastungsfall
anpaßbar ist.
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Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß zur Veränderung
der Federkonstanten dem den Verdränger aufweisenden Gehäuse weitere mit Druckgas
gefüllte sowie für sich abgeschlossene Nebengehäuse zugeordnet sind, die den gleichen
Gasdruck wie das Gehäuse aufweisen und diesem zuschaltbar ausgebildet sind.
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Im Einzelnen kann hierbei die Ausbildung so durchgeführt werden, daß
die dem Gehäuse zuschaltbaren Nebengehäuse als selbständige, eine unterschiedliche
Größe aufweisende Einzelgehäuse ausgebildet und über eine durchlaufende Rohrleitung,
einen Kanal od.dgl. mittels Ventile in beliebiger Reihenfolge zuschaltbar sind.
Vorzugsweise ist das den Verdränger aufnehmende Gehäuse als Zylinder ausgebildet,
um welchen die zugeordneten, ebenfalls zylindrisch ausgebildeten Nebengehäuse konzentrisch
angeordnet sind, die an einer jeweils gleichliegenden Stirnseite durch einen gemeinsamen
Deckel abgeschlossen sind, in welchem ein in axialer Richtung hohl gebohrter, in
dem Deckel etwa radial gelagerter sowie mit der Axialbohrung in das Gehäuse einmündender
Drehschieber gelagert ist, dessen Axialbohrung über Querlöcher des Schiebermantels
und Deckels nacheinander mit den zylindrischen Nebengehäusen verbindbar ist. Bei
konzentrischer Anordnung der Nebengehäuse um das Hauptgehäuse wird der gemeinsame,
das eine Ende der Gehäuse abschließende Deckel auf der Unterseite in ringförmigen,
die Nebengehäuse aufnehmenden
Stufen abgesetzt und mit einer axial
verschiebbaren Ventilspindel versehen, mittels welcher die Nebengehäuse über radial
im Deckel verlaufenden Kanäle nacheinander mit dem Hauptgehäuse verbindbar sind.
Bei einer Anordnung der Nebengehäuse etwa über den halben Querschnittsumfang des
Hauptgehäuses herum wird im gemeinsamen, das eine Ende der Gehäuse abschließenden
Deckel für jedes Nebengehäuse ein mit dem Schaft herausragendes sowie einen zum
Hauptgehäuse führenden Kanal abschließendes Ventil vorgesehen, denen auf dem Deckel
eine drehbare Wählscheibe zugeordnet ist, die zum aufeinanderfolgenden Niederdrücken
der Ventilschäfte auf der Unterseite etwa über den halben Umfang um den Ventilhub
verdickt ist.
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Durch die Maßnahmen wird eine Gasfeder geschaffen, deren Federkonstante
entsprechend dem jeweils vorliegenden Belastungsfall angepaßt werden kann und die-ihre
jeweilige Charakteristik dann über den gesamten Federweg beibehält. Im Kraft-Weg
Diagramm gehen die den verschiedenen Belastungsfällen entsprechenden Federkonstanten
somit alle strahlenförmig von einem auf der Ordinate liegenden Punkt aus, der vom
Koordinatennullpunkt einen der Vorspannung des Gasdruckes entsprechenden Abstand
hat. Dadurch steht bei jedem Belastungsfall der gesamte Federweg für die Federung
zur Verfügung, so daß diese beim Sitzen als äußerst angenehm empfunden wird.
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In der Zeichnung sind mehrere Ausführungsbeispiele des Erfindungsgegenstandes
rein schematisch dargestellt. Es zeigen
Figol eine Ansicht einer
Gasfeder mit einzelnen zuschaltbaren selbständigen Nebengehäus en eines ersten Ausführungsbeispielest
Fig.2 einen Längsschnitt durch eine Gasfeder mit zuschaltbaren konzentrisch zum
Hauptgehäuse angeordneten Nebengehäusen eines zweiten Ausführungsbeispieles, Fig.3
einen- Längs schnitt durch eine der Fig*2 entsprechende Gasfeder eines dritten Ausführungsbeispieles,
Figo4 einen Längsschnitt eine andere Ausführungsform einer Gasfeder mit zuschaltbaren
Nebengehäusen eines vierten Ausführungsbeispieles, Fig.5 die Draufsicht auf die
Gasfeder nach Fig.4 Der Aufbau einer Gasfeder ist an sich bekannt und bedarf daher
hinsichtlich ihrer Gestaltung und Wirkungsweise keiner besonderen Erläuterung. Sie
ist deshalb unter Fortfall von konstruktiven Einzelheiten auch nur rein schematisch
dargestellt und nur soweit erklärt, daß ihre Weiterbildung gemäß der Erfindung verständlicher
wird. Grundsätzlich wird jede Gasfeder von einem langgestreckten Gehäuse bzw. Hauptgehäuse
1 mit einer beliebigen Querschnittsform gebildet, das mit Druckgas gefüllt ist und
in welchem der sogenannte Verdränger 2 gasdicht und axial verschiebbar geführt ist.
Am -freien Ende des Verdrängers 2 ist eine Anlenkstelle
welcher die Gasfeder an dem einen Teil zweier gegeneinander beweglicher Teile angelenkt
wird. Das gegenüberliegende Ende
der Gasfeder wird alsdann an dem
zweiten Teil abgestützt.
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Dem in das Haupt gehäuse hineingepreßten inerten Gas wird ein Überdruck
aufgedrückt, welcher der gewünschten Vorspannung der Gasfeder entspricht.
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Um die durch das Durchmesserverhältnis von Hauptgehäuse 1 und Verdränger
2 bestimmte Federkonstante den verschiedenen Belastungsfällen anpassen zu können,
werden dem Volumen des Hauptgehäuses weitere Volumen einzeln nacheinander oder gleichzeitig
zugeschaltet. Diese zuschaltbaren Volumen beinhalten ebenfalls ein inertes Druckgas,
dessen Druck genau so groß ist wie der Druck des Gases im Hauptgehäuse0 Beim Ausführungsbeispiel
nach Fig.1 sind die zuschaltbaren Volumen besonderen Nebengehäusen 4, 5 und 6 zugeordnet,
die jeweils einen selbständigen Behälter unterschiedlicher Größe bilden, Die Nebengehäuse
sind mittels einer durchlaufenden Rohrleitung 7 mit dem Hauptgehäuse über Ventile
8 verbunden und in gleicher Weise wie das Hauptgehäuse mit Druckgas von gleichem
Überdruck gefüllt. Durch Öffnen eines Ventils kann entsprechend der jeweils gewünschten
Volumenvergrößerung das entsprechend zugeordnete Nebengehäuse 4 bzwo 5 bzwo 6 dem
Hauptgehäuse 1 zugeschaltet werden.
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Anstelle über eine als Sammelleitung ausgebildete Rohrleitung 7 können
die Nebengehäuse 4 5 und 6 unmittelbar durch kurze Rohrleitungen miteinander verbunden
werden, in denen je ein Ventil 8 angeordnet wird. In einem solchen Falle sind
jedoch
die Nebengehäuse nur in der dargestellten Anordnung bzwe Reihenfolge nacheinander
an das Hauptgehäuse anschaltbar.
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Ein anderes Ausführungsbeispiel zeigt Fig. 2. Vorzugsweise wird hierbei
das den Verdränger 2 führende Hauptgehäuse 1 zylindrisch ausgebildet. Konzentrisch
um dieses Hauptgehäuse herum werden die ebenfalls zylindrisch gestalteten Nebengehäuse
9 bis 12 angeordnet. Diese den gleichen Gasdruck wie das Hauptgehäuse aufweisende
Nebengehäuse 9 bis 12 können jeweils das gleiche oder ein voneinander unterschiedliches
Volumen haben. An den einen zueinander gleichliegenden Stirnseiten sind sämtliche
Gehäuse z.B. durch eine Platte 13 und an den gegenüberliegenden Stirnseiten durch
einen gemeinsamen Deckel 14 gasdicht abgeschlossen. In dem Deckel 14 ist ein in
axialer Richtung hohl gebohrter Drehschieber 15 drehbar gelagert, dessen axiale
Bohrung 16 sich über die radiale Ausdehnung der Nebengehäuse 9 bis 12 erstreckt.
Sie ist über einen Kanal 17 fortgesetzt und mündet in das Innere des Hauptgehäuses
1. Die axiale Bohrung 16 des Drehschiebers 15 ist durch Querbohrungen 18 mit dem
Innenraum der Nebengehäuse verbindbar. Hierzu sind im Deckel 14 für jedes Nebengehäuse
9 bis 12 je eine Bohrung 18 vorgesehen, deren Achsen mit Bez zug auf den Drehschieber
auf der gleichen Nantellinie enden.
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Im Drehschieber selbst sind dagegen in jeweils gleicher Teilung für
das eine Nebengehäuse z.B. 9 vier, für das Nebengehäuse to drei, für folgende Nebengehäuse
11 zwei und schließlich für das Nebengehäuse 12 eine Bohrung 18 vorgesehen. Die
im
Drehschieber für die Nebengehäuse 9 bis ii vorgesehenen Querbohrungen liegen stets
auf einem Teilkreis, auf dem die Achse der zugeordneten Querbohrung des Deckels
endet.
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Wird nun z.B0 das Handrad'-19 des Drehschiebers 15 aus einer Schließlage
bis zur Deckung der beiden Querbohrungen im Deckel und im Drehschieber für das Nebengehäuse
9 verdreht, so ist letzteres an das Hauptgehäuse angeschaltet0 Beim Weiterdrehen
des Handrades um eine Teilung wird nicht das Nebengehäuse 9 wiede
dazu noch das benachbarte Nebengehäuse 1o an das Hauptgehäuse 1 angeschaltet und
so fort, bis nach Verdrehen des Handrades 19 um drei Lochteilungen alle vier Ntebengehäuse
9 bis 12 an das Hauptgehäuse 1 angeschaltet sind.
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Beim dritten Ausführungsbeispiel einer Gasfeder nach Figo3 ist die
Anordnung und Ausbildung von Hauptgehäuse und Nebengehäusen etwa wie beim Ausführungsbeispiel
nach Figo2 gestaltet. Es sind allerdings nur zwei Nebengehäuse 9 und 10 vorgesehen.
Der weitere Unterschied besteht noch darin, daß der das eine Ende der Gehäuse abschließende
Deckel 20 auf der Unterseite in ringförmigen, Jeweils ein Nebengehäuse 9 bzwo 1o
aufnehmenden Stufen 21- und 22 abgesetzt und in der Längsmitte mit einer axial verschiebbaren
Ventilspindel versehen ist, mittels welcher die Nebengehäuse über etwa radial und
axial verlaufenden Kanälen 24 und 25 mit dem Hauptgehäuse 1 verbindbar sind. Hierzu
sind beispielsweise auf der Ventilspindel 23 im gegenseitigen Abstand von etwa einem
doppelten
Ventilhub zwei ringförmige Nuten 26 und 27 vorgesehen von denen die untere Nut 26
eine auf der Ventilspindel gemessene Länge aufweist, die etwa dem doppelten Ventilhub
entspricht. Die obere ringförmige Nut 27 hat nur eine einen Ventilhub entsprechende
Länge0 Beide Ringnuten sind beispielsweise durch eine axial in der Ventilspindel
23 verlaufende Bohrung 28 über je eine Querbohrung 29 mit dem Hauptgehäuse 1 verbunden.
Die untere ringförmige Nut 26 befindet sich bei abgeschlossenen Nebengehäusen unmittelbar
oberhalb des unteren und unmittelbar unterhalb des oberen radialen, in die Nebengehäuse
9 und 1o einmündenden Kanales 24, deren anderes Ende durch die Ventilspindel 23
verschlossen isto Wird die Ventilspindel 23 beispielsweise mittels einer einstellbaren
Vorrichtung um eine Hublänge niedergedrückt, so gelangt die halbe Länge der unteren
ringförmigen Nut 26 vor die Ausmündung des unteren radialen Kanales 24, so daß das
innere Nebengehäuse 9 über die Querbohrung 29 dieser Nut und über die Axialbohrung
28 der Ventil spindel 23 mit dem Hauptgehäuse 1 verbunden wird. Die obere Ringnut
27 ist dabei unmittelbar oberhalb des oberen radialen Kanales 2 angelangt. Beim
nochmaligen Niederdrücken der Ventilspindel bleibt das Nebengehäuse 9 infolge der
doppelten, einem Ventilhub entsprechenden Länge der unteren Ringnut zugeschaltet
und die obere Ringnut 27 tritt nunmehr vor die Ausmündung des oberen radialen Kanales
24, so daß jetzt auch das Nebengehäuse lo an das Hauptgehäuse 1 angeschaltet ist.
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Auch beim Ausführungsbeispiel nach Fig0 4' ist ein Hauptgehäuse 1-
und zwei Nebengehäuse 9 und lo vorgesehen, deren Querschnitt vorwiegend kreisringförmig
sein kann. Es können aber auch eine größere Anzahl von Nebengehäusen verwendet werden.
Die Gehäuse können auch einen rechteckförmigen oder quadratischen Querschnitt aufweisen
und als Einzelgehäuse ausgebildet sein, die beispielsweise anschließend zusammengeschraubt
werden. Beim Ausführungsbeispiel ist ein gemeinsamer Deckel 30 und für jedes Nebengehäuse
9 und 1o ein in diesem gelagertes Ventil 31 vorgesehen. Jedes Ventil 31-verbindet
das zugeordnete Nebengehäuse mit einem im Deckel 30 angeordneten Kanal 32, der über
eine axiale verlaufende Bohrung 33 in das Hauptgehäuse 1 mündet. Durch Niederdrücken
eines Ventiles 31 wird das jeweils zugeordnete Nebengehäuse über den Kanal 32 und
die axiale Bohrung 33 des Deckels 30 mit dem Hauptgehäuse verbunden0 Sämtliche Ventile
werden vorzugsweise auf einem Kreisbogen angeordnet, der etwas kleiner als der halbe
Umfang des vollen Kreises isto Zum Niederdrücken der Ventile ist auf dem Deckeln
z.B, auf einem Lagerauge 34 eine Wählscheibe 35 drehbar gelagert, die eine Handhabe
36 aufweisen kann.
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Die Wählscheibe 5 kann auch nur halbkreisförmig ausgebildet seine
Bei kreisförmiger Ausbildung haben die freien Enden der hochstehenden Schäfte der
Ventile 31 praktisch nur einen unbedeutenden Abstand von der Unterseite etwa der
einen Hälfte dieser Wählscheibe. Die sich etwa über
den hal-ben
Umfang erstreckenden andere Hälfte der Scheibe ist jedoch um die Höhe eines Ventilhubes
verdickt. Die etwa radialen Enden dieser Verdickung 37 sind rampenförmig auslaufend
ausgebildet. Wird nunmehr die Wählscheibe 35 über einen rampenförmigen Auslauf hinweg
gedreht, so wird ein Ventil 31 niedergedrückt und das zugeordnete Nebengehäuse mit
dem Hauptgehäuse verbunden. Beim Weiterdrehen der Wählscheibe um eine Ventilteilung
wird alsdann das zweite Nebengehäuse an das Hauptgehäuse angeschaltet u.s.w., wobei
die Verbindung der jeweils vorhergehenden Nebengehäuse mit dem Hauptgehäuse aufrechterhalten
bleibt0