DE2513302A1

DE2513302A1 - Blockierbare, pneumatische oder hydropneumatische feder

Info

Publication number: DE2513302A1
Application number: DE19752513302
Authority: DE
Inventors: Punoyotis Kaptanis
Original assignee: Stabilus GmbH
Current assignee: Stabilus GmbH
Priority date: 1975-03-26
Filing date: 1975-03-26
Publication date: 1976-10-07
Also published as: IT1057790B; DE2513302C2; FR2305645B1; JPS599776B2; JPS51120373A; FR2305645A1; GB1528820A; US4066279A

Description

STABILUS GMBH - KOBLENZ-NEUENDORF

PATENT- UND GEBRAUCHSMUSTERHILFSANMELDUNG

Blockierbare, pneumatische oder hydropneumatische Feder

Die Erfindung bezieht sich auf eine blockierbare, pneumatische oder hydropneumatische Feder, bestehend aus einem Zylinder, in welchem ein an einer Kolbenstange -befestigter Kolben gleitetund der eine unter Druck stehende Gas- oder Gas-Flüssigkeitsfüllung aufweisende Zylinder am kolbenstangenaustrittsseitigen Ende mit einer Dichtung und Führung für die Kolbenstange versehen ist, während durch absperrbare Überströmkanäle der Raum oberhalb des Kolbens mit dem Raum unterhalb des Kolbens verbindbar ist.

Gasfedern mit Blockierung in jeder gewünschten Stellung sind bekannt. Diese Gasfedern weisen Betätigungshebel auf, die manuell betätigt werden und ein Ventil über einen Ventilstößel öffnen. Diese Betätigung des Ventils öffnet den überströmkanal zwischen dem Raum unterhalb des Kolbens und dem Raum oberhalb des Kolbens, so daß die Blockierung in geöffnetem Zustand des Ventils aufgehoben ist.

Die einfachen Gasfedern ohne Blockierung werden beispielsweise als Gewichtsausgleich für Kraftfahrzeug-Heckklappen oder Motorhauben und sonstige um eine waagerecht angeordnete Drehachse schwenkbar ausgebildete Türen angewendet. Dabei haben diese Gasfedern außerdem die Aufgabe, die betreffenden Klappen oder Türen in geöffneter Stellung zu halten. Für die Arretierung der Klappen bei verschiedenen Öffnungswinkeln sind die zuletzt genannten Gasfedern nicht geeignet. Ebenso sind die manuell betätigbaren, in jeder gewünschten Stellung arretierbaren Gasfedern für diesen Verwendungszweck nur bedingt geeignet, denn in geschlossenem Zustand der Klappen, können die Blockierventile nur über außen angebrachte Betätigungshebel manuell betätigt werden und außerdem sind diese blockierbaren Gasfedern relativ teuer in der Herstellung.

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Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Gasfeder zu schaffen, die nach oben schwingende Klappen in verschiedenen, vorher bestimmbaren Öffnungswinkeln hält. Diese Gasfeder soll dabei einfach im Aufbau sein, eine einwandfreie und funktionssichere Blockierung im vorbestimmten öffnungswinkel gewährleisten, die Klappe in der geöffneten Stellung halten und eine einfache Handhabung für die Bedienungsperson aufweisen.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß die Blokkierung der Gasfeder durch eine hubabhängig wirkende Verschließeinrichtung für die Überströmkanäle gebildet wird. Dadurch wird eine genaue Vorbestimmung der öffnungswinkel von Klappen möglich und ebenso ist eine einfache Handhabung für die Bedienungsperson gewährleistet, denn es sind keinerlei Handhebel für die Blockierventilbetätigung erforderlich. Auch der Aufbau der Gasfeder ist sehr einfach, denn die Blockierung wird lediglich durch entsprechende Überströmkanäle gebildet.

Eine sehr einfache Ausbildung dieser Überströmkanäle erhält man gemäß einem weiteren Merkmal der Erfindung dadurch, daß diese durch im Zylinder angeordnete Nuten gebildet werden. Somit wird lediglich durch die Länge dieser Überströmkanäle der öffnungswinkel für die Klappe vorherbestimmbar. Verschiedene Öffnungswinke],, können auf einfache Weise dadurch erzielt werden, daß beispielsweise mehrere dieser Überströmkanäle in axialer Richtung in der Zylinderwand angeordnet sind und durch entsprechende Abschnitte, in denen kein überströmen zwischen dem Raum oberhalb des Kolbens und dem Raum unterhalb des Kolbens möglich ist, voneinander getrennt sind. Somit ist jeweils in diesen Abschnitten eine Blockierung möglich, die auf einfache Weise dadurch gelöst werden kann, daß von Hand die Klappe etwas angehoben wird, so daß der Kolben in den Bereich des nächsten Überströmkanals kommt. Dies ist insbesondere bei reinen Gasfedern mit einem relativ geringen Kraftaufwand der Bedienungsperson infolge der Kompressibilität des Gaspolsters möglich. Die hubabhängig wirkende Verschließeinrichtung bildet somit - wie die Erfindung zeigt - die zylindrische Außenfläche des Kolbens.

Eine weitere, sehr vorteilhafte Ausbildungsform erhält man merk-

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malsgemäß dadurch, daß die Verschließeinrichtung durch einen im Zylinder befestigten Stößel gebildet wird, der in der gewünschten Blockierstellung einen Abschnitt größeren Durchmessers aufweist und dieser Abschnitt mit einer Dichtung im Kolben zusammenwirkt und somit den in der Kolbenstange und/oder im Kolben angeordneten überströmkanal verschließt. Auch auf diese Weise wird eine sehr einfache, hubabhängig wirkende Blockiereinrichtung für pneumatische oder hydropneumatische Federn geschaffen, die eine Blockierstellung für einen vorherbestimmbaren Ausfahrweg der Kolbenstange ermöglichen und so um waagerechte Achsen schwingende Klappen oder Türen in verschiedenen Öffnungsstellungen gehalten werden können.

Eine Erleichterung in der Handhabung für die Bedienungsperson ergibt sich*gemäß einem weiteren Merkmal der Erfindung dadurch, daß parallel geschaltet zu der hubabhängigen Verschließeinrichtung ein mit einer Rückschlagventileinrichtung versehener Durchlaßquerschnitt angeordnet ist. Dabei gibt die Rückschlagventileinrichtung nur beim Schließen der Klappe den Durchlaßquerschnitt frei. Dadurch wird gewährleistet, daß auch beim Schließen der Klappe keine hohen Schließkräfte durch die einfache, hubabhängig wirkende Blockiereinrichtung auftreten. Entsprechend einem Merkmal der Erfindung besteht der parallelgeschaltete Durchlaßquerschnitt aus einer im Kolben angeordneten und in die Kolbenringnut mündende Bohrung, während der Kolbenring axial beweglich in dieser Kolbenringnut angeordnet ist und bei der Ausfahrbewegung der Kolbenstange den Durchlaßquerschnitt absperrt.

Weitere Ausbildungsmöglichkeiten und vorteilhafte Wirkungen ergeben sich aus der Beschreibung des Aufbaues und der Wirkungsweise der im nachfolgenden beispielsweise dargestellten Ausführungsformen der Erfindung. Es zeigt: _:

Fig. 1 eine Gasfeder mit hubabhängig wirkender Blockiereinrichtung im Längsschnitt, wobei die Überströmkanäle durch Nuten in der Zylinderwand gebildet werden;

Fig. 2 den Längsschnitt einer Gasfeder mit einer hubabhängig wirkenden Verschließeinrichtung, die durch einen im Zylinder befestigten Stößel gebildet wird;

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Fig. 3 einen Ausschnitt einer Gasfeder im Längsschnitt, wobei die Rückschlagventileinrichtung durch einen axial in der Kolbenringnut beweglichen Kolbenring gebildet wird.

Die in den Figuren dargestellten Gasfedern können beispielsweise in einem Kraftfahrzeug eingebaut sein und dienen zum Gewichtsausgleich und zum Halten der Klappe in der geöffneten Stellung. Hierzu ist die Gasfeder mit dem einen Befestigungsauge 1 oder 2 an der Klappe schwenkbar befestigt, während - ebenfalls schwenkbar - das andere Befestigungsauge 2 oder 1 an dem feststehenden Seitenteil angeordnet ist. Zum leichten Beladen des Kofferraumes mit großen Gegenständen wird oftmals die volle öffnung der Heckklappe erwünscht. Andererseits kann es auch wünschenswert sein, wenn auf dem Fahrzeugdach lange Gegenstände wie Skier o. ä. transportiert werden, daß die Heckklappe nicht voll geöffnet wird, um deren Anstoßen an den Skispitzen zu vermeiden. In solchen Fällen müssen die dem Gewichtsausgleich der Heckklappe dienenden Gasfedern in der Lage sein, die Heckklappe in verschiedenen Öffnungsstellungen zu halten. Ähnliche Forderungen bestehen für Möbel mit hoch angeordneten und um eine waagerechte Drehachse schwenkenden Türen. Das Festhalten dieser Türen in verschiedenen Öffnungswinkeln kann eine wesentliche Erleichterung sein, wenn beispielsweise bei geringem öffnungswinkel diese Türen - ohne eine Leiter zu benützen - wieder geschlossen werden können. Dagegen ist der größere öffnungswinkel dann erforderlich, wenn entsprechend voluminöse Gegenstände in diesen Möbeln unterzubringen sind.

Die Fig. 1 zeigt eine Gasfeder, wobei der Zylinder 6 einseitig durch den Deckel 3, welcher das Befestigungsauge 1 trägt, verschlossen ist. Auf der anderen Stirnseite des Zylinders 6 ist die Führung und Dichtung 9 für die Kolbenstange 4 vorgesehen. An ihrem aus dem Zylinder 6 ragenden Ende trägt die Kolbenstange 4 das Befestigungsauge 2 und ist im Zylinder fest mit dem Kolben 5 verbunden, der den mit Druckgas gefüllten Innenraum in die Arbeitsräume 10 und 11 trennt. Der Kolben 5 bildet mit der Abdeckscheibe 13 zur Aufnahme des Kolbenringes 12 eine Kolbenringnut, in welcher sich der Kolbenring 12 axial bewegen kann. In der Innenwand des Zylinders 6 sind in axialer Richtung sich erstreckende Nuten 7

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vorhanden, die durch nutfreie Abschnitte 8 unterbrochen werden.

Bei der Funktion der Gasfeder nach Fig. 1 wird davon ausgegangen, daß sich die Gasfeder in eingefahrenem Zustand befindet, d. h., die Klappe oder die Türe geschlossen ist. Wird nun beispielsweise die Heckklappe des Automobils geöffnet, so fährt die mit dem Kolben 5 verbundene Kolbenstange 4 aus, wobei Gas durch die Nut 7 vom Raum 10 in den Raum 11 strömt. Da der Fülldruck der Gasfeder so gewählt ist, daß durch diese das Klappengewicht überwunden wird, fährt der Kolben 5 so lange aus, bis der nutfreie Abschnitt 8 erreicht wird. In diesem Abschnitt 8 ist ein überströmen von Gas aus dem Raum 10 in den Raum 11 unterbrochen, so daß hier eine Blockierung des Kolbens im Zylinder erfolgt. Die Ausschubgeschwindigkeit des Kolbens 5 ist von der Zahl der Nuten 7 und dem Nutenquerschnitt abhängig.

Durch den vorbeschriebenen Vorgang wird die Klappe bei kleinem öffnungswinkel blockiert und gehalten. Soll jedoch die Heckklappe weiter geöffnet werden, so ist eine zusätzliche Kraft über die Klappe auf die Gasfeder in Ausfahrrichtung auszuüben, wodurch bedingt durch die Kompressibilität der Gasfüllung - der Kolben über den nutfreien Abschnitt 8 bewegt wird und wieder die Nuten wirksam werden, so daß aus dem Raum 10 in den Raum 11 das Gas fließen kann. Dabei fährt die Gasfeder selbsttätig aus, bis die Nuten 7 zu Ende sind. Das Ende dieser Nuten 7 kann dabei so gewählt werden, daß der Kolben 5 kurz vor Erreichen der Dichtung und Führung 9 der Kolbenstange nochmals blockiert wird, wodurch ein pneumatischer Anschlag entsteht.

Beim Schließen der Klappe muß von der Bedienungsperson eine die Gasfederkraft überwindende Kraft aufgebracht werden, wobei der Kolben 5 und die Kolbenstange 4 sich in Richtung des Zylinderbodens 3 bewegen. Gleichzeitig verschiebt sich der Kolbenring 12 axial in der Kolbenringnut und kommt an der Abdeckscheibe 13 zur Anlage, wodurch ein Durchströmquerschnitt durch den Kolben freigegeben wird. Somit wird bei der Einfahrbewegung eine wesentlich geringere Dämpfung erzielt als bei der Ausfahrbewegung. Die Anzahl und Lage der Blockierintervalle kann durch entsprechende

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Wahl der nutfreien Abschnitte 8 leicht den vorhandenen Forderungen angepaßt werden.

Eine weitere Ausführungsform einer hubabhängig wirkenden Blockiereinrichtung zeigt die Fig. 2. An dem den Zylinder 6 verschließenden Bodenstück 3, welches das Befestigungsauge 1 aufweist, ist ein Stößel 14 befestigt. In der gezeigten Ausführung besitzt der Stößel 14 einen Abschnitt größeren Durchmessers 15, jedoch können auch mehrere Abschnitte 15 auf dem Stößel 14 vorgesehen werden. Fest mit dem Kolben 5 ist die Kolbenstange 4 verbunden, die zur Aufnahme des Stößels 14 eine Zentralbohrung 16 besitzt. Auch der Kolben 5 ist mit einer zentralen Bohrung versehen, in welche ein oder mehrere Kanäle 17 münden. Außerdem führen Durchlaßöffnungen 18, die durch einen elastischen Ring 19 verschließbar sind, in die zentrale Bohrung des Kolbens 5· Ein weiterer Dichtring 20 befindet sich im Kolben 5» wobei der Innendurchmesser des Dichtringes 20 so gewählt ist, daß dieser nur eine Dichtwirkung mit dem Abschnitt größeren Durchmessers 15 des Stößels 14 erzielt.

Bei der nachfolgenden Funktionsbeschreibung wird davon ausgegangen, daß sich der Kolben in seiner eingefahrenen Stellung befindet. Beim öffnen der Klappe fährt - bedingt durch den Druck der Gasfüllung - der Kolben 5 und damit auch die Kolbenstange 4 aus, wobei Gas aus dem Arbeitsraum 10 über die Kanäle 17 und die zentrale Bohrung im Kolben 5 in den Arbeitsraum 11 strömt. Dieser Vorgang dauert so lange, bis der Dichtring 20 am Außendurchmesser des Abschnittes größeren Durchmessers 15 zur Anlage kommt. Nun ist die Verbindung vom Arbeitsraum 10 zum Arbeitsraum 11 geschlossen und die Gasfeder wird dadurch in dieser Stellung blockiert. Soll ein weiteres öffnen der Klappe vorgenommen werden, so muß auch hier - wie bei der bereits in Fig. 1 beschriebenen Ausführungsform - eine Ausziehkraft auf die Kolbenstange 4 ausgeübt werden, wodurch der Dichtring 20 den Abschnitt größeren Durchmessers 15 überfährt und wiederum die Verbindung zwischen dem Arbeitsraum und dem Arbeitsraum 11 hergestellt wird. Beim Schließen der Klappe, d. h., beim Einfahren der Kolbenstange, werden zusätzlich zu den Kanälen 17 die Durchlaßöffnungen 18 wirksam, indem der elastische Ring 19 abhebt und somit einen Durchfluß in den Arbeitsraum 10 freigibt. Erreicht der Dichtring 20 den Abschnitt größe-

ren Durchmessers 15, so ist durch einen zusätzlichen Kraftaufwand der Kolben über diese Blockierstellung zu drücken, während zum weiteren Einfahren lediglich die Gasfederkraft und die Drosselwirkung der Kanäle 17 und Durchlaßöffnungen 18 überwunden werden muß.

Die Ausführungsform nach Fig. 3 unterscheidet sich von der nach Fig. 2 dadurch, daß lediglich die Kanäle 17 zur Verbindung des Arbeitsraumes 10 mit dem Arbeitsraum 11 in die zentrale Bohrung des Kolbens 5 münden. Der nur bei der Einfahrbewegung des Kolbens 5 wirkende Durchlaßquerschnitt wird dabei ähnlich wie in Fig. 1 durch einen in der Kolbenringnut axial beweglichen Kolbenring 12 gebildet, wobei vom Arbeitsraum 10 ausgehende, als Bohrungen 21 ausgebildete Öffnungen in die Kolbenringnut münden. Durch diesen parallelgeschalteten Durchlaßquerschnitt strömt beim Einfahren des Kolbens Das Gas aus dem Arbeitsraum 11 über die Kolbenringnut und die Bohrungen 21 in den Arbeitsraum 10, ohne daß dieser parallelgeschaltete Durchlaßquerschnitt durch die Zwischenblockierung mittels des Abschnittes 15 beim Einfahren beeinflußt werden kann. Während des Einfahrvorganges ist daher kein zusätzlicher Kraftaufwand zur überbrückung des Blockierbereiches erforderlich.

In weiterer Ausgestaltung ist es ohne weiteres möglich, anstelle des Abschnittes mit größerem Durchmesser 15 auf dem Stößel lh diesen Stößel 14 als durchgehende, mit Nuten versehene Stange auszuführen, wobei lediglich in den Bereichen, in denen Blockierung eintreten soll, Abschnitte ohne Nuten angeordnet werden.

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Claims

PATENTANSPRÜCHE

1./ Blockierbare, pneumatische oder hydropneumatische Feder, bestehend aus einem Zylinder, in welchem ein an einer Kolbenstange befestigter Kolben gleitet und der eine unter Druck stehende Gas- oder Gas-Flüssigkeitsfüllung aufweisende Zylinder am kolbenstangenaustrittsseitigen Ende mit einer Dichtung und Führung für die Kolbenstange versehen ist, während durch absperrbare Überströmkanäle der Raum oberhalb des Kolbens mit dem Raum unterhalb des Kolbens verbindbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Blockierung der Gasfeder durch eine hubabhängig wirkende Verschließeinrichtung für die Überströmkanäle gebildet wird.

2. Blockierbare, pneumatische oder hydropneumatische Feder nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Überströmkanäle durch im Zylinder (6) angeordnete Nuten (7) gebildet werden.

3. Blockierbare, pneumatische oder hydropneumatische Feder nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die hubabhängig wirkende Verschließeinrichtung durch die die Nuten (7) unterbrechenden, nutfreien Abschnitte (8) sowie die Kolbenaußenfläche bzw. den Kolbenring (12) gebildet wird.

4. Blockierbare, pneumatische oder hydropneumatische Feder nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Verschließeinrichtung durch einen im Zylinder (6) befestigten Stößel (14) gebildet wird, der in der gewünschten Blockierstellung einen Abschnitt größeren Durchmessers (15) aufweist und dieser Abschnitt mit einer Dichtung (20) im Kolben (5) zusammenwirkt und somit den in der Kolbenstange (4) und/oder im Kolben (5) angeordneten überströmkanal (17) verschließt.

5. Blockierbare, pneumatische oder hydropneumatische Feder nach den Ansprüchen-1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß parallelgeschaltet zu der hubabhängig wirkenden Verschließeinrichtung ein mit einer Rückschlagventileinrichtung versehener Durchlaßquerschnitt (Durchlaßöffnungen 18, Bohrungen 21) angeordnet ist.

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Blockierbare, pneumatische oder hydropneumatische Feder nach
den Ansprüchen 1 bis 5» dadurch gekennzeichnet, daß der parallelgeschaltete Durchlaßquerschnitt aus im Kolben (5) angeordneten und in die Kolbenringnut mündenden Bohrungen (21) besteht, während der Kolbenring (12) axial beweglich in dieser Kolbenringnut angeordnet ist und bei der Ausfahrbewegung der Kolbenstange (4) den Durchlaßquerschnitt absperrt.

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