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Hydraulisches Element
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Die Erfindung betrifft ein hydraulisches Element (entsprechend dem
Oberbegriff des Anspruches 1) das insbesondere für Stoßdämpfer oder höhenverstellbare
Säulen geeignet ist.
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Es sind bereits hydraulische Stoßdämpfer bekannt, bei denen die zu
beiden Seiten des Kolbens liegenden Zylinderkammern über zwei im Kolben angeordnete,
gegensinnig wirkende Rückschlagventile miteinander verbunden sind, wobei in der
der Kolbenstange abgewandten Zylinderkammer ein Ausgleichsraum in Form einer gasgefüllten
elastischen Blase vorgesehen ist.
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Bei derartigen Stoßdämpfern ist es schwierig, auf einfache Weise eine
unterschiedliche Dämpfungskennlinie (d.h. eine unterschiedliche Dämpfung in Abhängigkeit
vom Hub) zu erzielen. Ungünstig ist weiterhin für manche Anwendungszwecke die durch
den Einbau des Ausgleichsraumes in der einen Zylinderkammer bedingte große Bauhöhe
sowie die schlechte Zugänglichkeit des gasgefüllten Ausgleichsraumes.
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Zum Stand der Technik auf dem Gebiet der höhenverstellbaren Säulen,
insbesondere für Stühle und Sessel, gehören ferner Gasdruckfedern, bei denen das
von der Säule getragene Gewicht durch den in einer Zylinderkammer herrschenden Gasdruck
aufgenommen wird. Ein willkürlich betätigbares Ventil ermöglicht dabei ein gedrosseltes
Ablassen
von Gas aus dieser Zylinderkammer zwecks Absenkens der
Säule.
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Der wesentliche Nachteil dieser bekannten Gasdruckfedern besteht in
ihrem hohen Arbeitsdruck (von ca. 4,3 N/mm2), der im Schadensfall zu einer explosionsartigen
erheblichen Volumenvergrößerung führt, die eine starke Gefährdung der Benutzer mit
sich bringen kann.
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Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein insbesondere für
Stoßdämpfer oder höhenverstellbare Säulen geeignetes hydraulisches Element (der
im Oberbegriff des Anspruches 1 vorausgesetzten Art) so auszubilden, daß sich eine
einfache und kompakte Bauweise, eine hohe Betriebssicherheit sowie eine gute Zugänglichkeit
des Ausgleichsraumes ergeben und auf einfache Weise unterschiedliche Dämpfungskennlinien
erzielt werden können.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die kennzeichnenden Merkmale
des Anspruches 1 gelöst.
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Die Verbindung der beiden Zylinderkammern über einen den Zylinder
umgebenden Ringraum ermöglicht es, durch geeignete Wahl der Lage der die beiden
Zylinderkammern mit diesem Ringraum verbindenden Bohrungen jede gewünschte Dämpfungskennlinie
(Veränderung der Dämpfung in Abhängigkeit vom Hub des Kolbens) zu erzielen. Zugleich
ergibt sich durch die Anordnung des Ringraumes um den Zylinder herum eine einfache
und kompakte Bauweise, insbe-
sondere eine für manche Anwendungsfälle
sehr erwünschte kurze Baulänge.
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Der durch diesen Ringraum gebildete Ausgleichsraum, insbesondere die
ihn begrenzende, elastisch verformbare Wand,ist bei dem erfindungsgemäßen hydraulischen
Element von außen gut zugänglich, was Wartungs- und Reparaturarbeiten wesentlich
erleichtert.
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Wird das erfindungsgemäße hydraulische Element für eine höhenverstellbare
Säule verwendet, so zeichnet es sich gegenüber den bisher hierfür üblichen Gasdruckfedern
durch einen wesentlich geringeren Betriebsdruck aus, woraus sich im Schadensfalle
nur eine kleine Volumenvergrößerung ergibt. Eine Gefährung der Benutzer ist damit
ausgeschlossen.
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Zweckmäßige Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche
und werden im Zusammenhang mit der Erläuterung einiger in der Zeichnung veranschaulichter
Ausführungsbeispiele beschrieben. In der Zeichnung zeigen Fig.1 einen Schnitt durch
eine erfindungsgemäße höhenverstellbare Säule, Fig.2 einen Teilschnitt durch eine
Variante der Ausführung nach Fig.1, Fig.3 einen Schnitt durch einen erfindungsgemäßen
Stoßdämpfer,
Fig.4 einen Schnitt durch ein weiteres Ausführungsbeispiel
eines erfindungsgemäßen Stoßdämpfers.
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Die in Fig. 1 dargestellte höhenverstellbare Säule 1 enthält in einem
Gehäuse 2 einen Zylinder 3 mit einem darin gleitbeweglichen Kolben 4, der von einer
Kolbenstange 5 getragen wird. Die gegeneinander in ihrer Höhenlage zu verstellenden
Teile, beispielsweise das Ober- und Unterteil eines Stuhles, sind mit dem Gehäuse
2 bzw. der Kolbenstange 5 der Säule 1 verbunden.
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Der Zylinder 3 ist von einem Ringraum 6 umgeben, der einerseits über
eine Bohrung 7 mit der unterhalb des Kolbens 4 liegenden Zylinderkammer 8 und andererseits
über eine Bohrung 9 und ein Ventil 10 mit der oberhalb des Kolbens 4 befindlichen
Zylinderkammer 11 in Verbindung steht. Das genannte Ventil 10 ist bei dem dargestellten
Ausführungsbeispiel als Tellerventil ausgebildet und läßt sich mittels einer Betätigungsstange
12 willkürlich betätigen. Im Bereich der Bohrung 9 ist ferner eine Düse 13 angeordnet,
durch die die Strömungsgeschwindigkeit eingestellt werden kann.
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Der Ringraum 6 wird nach außen hin durch eine elastisch verformbare
Wand 14 begrenzt, die beispielsweise aus einem Chloropren-Polymerisat oder aus Polyäthylen
bestehen kann. Diese elastisch verformbare Wand 14 wird auf der Außenseite mit Abstand
von einem Führungsrohr15 umgeben, das mit
Belüftungsbohrungen 16
versehen ist.
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Die Funktion der höhenverstellbaren Säule gemäß Fig.1 ist damit wie
folgt: Die Zylinderkammern 8 und 11 sowie der Ringraum 6 sind mit öl gefüllt, wobei
in der oberen Stellung des Kolbens 4 die elastisch verformbare Wand 14 eine etwa
zylindrische Form besitzt.
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Soll nun die Höhe der Säule vergrößert werden (beispielsweise, um
einen von der Säule getragenen Stuhlsitz anzuheben), so wird durch Niederdrücken
der Betätigungsstange 12 das Ventil 10 geöffnet und gleichzeitig das Gehäuse 2 nach
oben gezogen.
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Die hierbei aus der Zylinderkammer 8 verdrängte Flüssigkeit strömt
über den Ringraum 6 in die obere Zylinderkammer 11, wobei sich die elastisch verformbare
Wand 14 zum Ausgleich des sich ändernden Kolbenstangenvolumens nach innen wölbt
(vgl.
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die gestrichelte Linie 14'). Durch Schließen des Ventiles 10 wird
die Säule 1 in der gewünschten Höhe arretiert.
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Zum Absenken der Säule wird das Ventil 10 mittels der Betätigungsstange
12 geöffnet. Die nunmehr aus der Zylinderkammer 11 verdrängte Flüssigkeit strömt
über die Bohrung 9 und die Düse 13 in den Ringraum 6 ab und wird teilweise durch
die untere Zylinderkammer 8 und im übrigen durch den sich nunmehr über die elastisch
verformbare Wand 14
vergrößernden Ringraum 6 aufgenommen.
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Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel arbeitet die elastisch verformbare
Wand 14 über die äußeren Belüftungsbohrungen 16 gegen Atmosphärendruck.
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Statt dessen ist es selbstverständlich auch möglich, in dem zwischen
der elastisch verformbaren Wand 14 und dem äußeren Führungsrohr 15 vorhandenen Ringraum
einen bestimmten Überdruck zu erzeugen.
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Bei der in Fig.2 nur in einem Ausschnitt verander schaulichten Variante
ist im Zylinder 3' gleitbewegliche Kolben 4' der höhenverstellbaren Säule mit einem
Rückschlagventil 17 versehen, das selbsttätig öffnet, wenn sich bei einer gewünschten
Vergrößerung der Höhe der Säule (d.h. bei einem Anheben des Stuhlsitzes) die Kolbenstange
5' relativ zum Zylinder 3' abwärts bewegt. In diesem Falle kann die aus der unteren
Zylinderkammer 8' verdrängte Flüssigkeit über das Rückschlagventil 17 und die im
Kolben 4' vorgesehenen Bohrungen 18 unmittelbar in die obere Zylinderkammer 11'
überströmen. Auf diese Weise wird die Drosselung der Strömung durch die Düse 13
vermieden. Bei der Alternative gemäß Fig.2 ist demgemäß für eine Höhenvergrößerung
der Säule (Anheben des Stuhlsitzes) eine Betätigung des Ventiles 10 nicht notwendig.
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Fig.3 veranschaulicht ein Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäß
ausgebildeten Stoßdämpfers 21. Im Gehäuse 22 ist ein Zylinder 23 vorgesehen,
in
dem ein von einer Kolbenstange 25 getragener Kolben 24 gleitbeweglich ist. Die in
ihrer Schwingungsbewegung gegeneinander abzudämpfenden (nicht dargestellten) Bauteile
sind mit dem Gehäuse 22 und der Kolbenstange 25 verbunden.
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Ein den Zylinder 23 umgebender Ringraum 26 verbindet über Bohrungen
27, 29 die obere Zylinderkammer 28 mit der unteren Zylinderkammer 31.
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Der Ringraum 26 wird nach außen hin durch eine elastisch verformbare
Wand 34 begrenzt, die auch bei diesem Ausführungsbeispiel entweder gegen Atmosphärendruck
oder gegen äußeren Überdruck arbeiten kann.
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Die Funktion des Stoßdämpfers gemäß Fig.3 dürfte aufgrund der Ausführungen
zu dem hydraulischen Element gemäß Fig.1 ohne weiteres verständlich sein.
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Bei Hubbewegungen des Kolbens 24 wird Flüssigkeit (regelmäßig öl)
zwischen den Zylinderkammern 28 und 31 über den Ringraum 26 verdrängt, der als Ausgleichsraum
wirkt und dessen Volumen sich durch die elastisch verformbare Wand 34 entsprechend
der Kolbenbewegung ändert. Es versteht sich, daß die Bohrungen 27, 29 als einstellbare
Düsen ausgebildet sein können, um die Strömungsgeschwindigkeit und damit die Dämpfung
entsprechend einzustellen. Ebenso ist es möglich, in der Wand des Zylinders 23 mehr
als nur zwei Bohrungen vorzusehen, um eine gewünschte Änderung der Dämpfung in Abhängigkeit
vom Hub des Kolbens 24 zu erzielen.
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Bei dem in Fig.4 dargestellten weiteren Ausführungsbeispiel eines
erfindungsgemäßen Stoßdämpfers 41 ist in dem Gehäuse 42 ein Zylinder 43 vorgesehen,
in dem ein Kolben 44 gleitbeweglich ist.
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Ein Ringraum 46 verbindet auch hier über Bohrungen- 47, 49 die obere
Zylinderkammer 48 mit der unteren Zylinderkammer 51.
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Bei diesem Ausführungsbeispiel ist im Ringraum 46 ein Körper 55 aus
elastisch kompressiblem, geschlossenporigem Schaumstoff vorgesehen, dessen Zellwände
die den Flüssigkeitsraum nach außen begrenzende, elastisch verformbare Wand bilden.
Der Schaumstoffkörper 55 kann beispielsweise aus zelligem Polyurethan-Elastomer
bestehen und stellt ein Federelement mit progressiver Kennlinie dar. Er stützt sich
bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel mit seiner Außenseite an der äußeren Gehäusewand
56 ab.
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Bewegt sich der Kolben 44 nach oben, so wird die au s der Zylinderkammer
48 verdrängte Flüssigkeit teilweise von der unteren Zylinderkammer 51 und teilweise
vom Ringraum 46 aufgenommen, dessen Flüssigkeitsvolumen sich in diesem Falle durch
die Kompression des Schaumstoffkörpers 55 vergrößert.
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Bedingt durch die verhältnismäßig große wirksame Fläche des Schaumstoffkörpers
55 erreicht der im Stoßdämpfer 41 auftretende Flüssiqkeitsdruck nur mäßige Werte.
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Die anhand von Fig.4 erläuterte Variante (Verwendung eines elastisch
kompressiblen, geschlossenporigen Schaumstoffkörpers zur Bildung der elastisch verformbaren
Wand des Ausgleichs-Ringraumes) ist selbstverständlich auch bei einer höhenverstellbaren
Säule (entsprechend dem Grundaufbau gemäß Fig.1) möglich.
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Es kann ferner vorteilhaft sein, bei einer höhenverstellbaren Säule
gemäß Fig.1 in die Zylinderkammer 11 zusätzlich zur Flüssigkeitsfüllung einen oder
mehrere Füllkörper aus elastisch kompressiblem, geschlossenporigem Schaumstoff einzubringen.
Dadurch wird bei fixierter Höheneinstellung der Säule (d.h. bei geschlossener Zylinderkammer
11) eine gewisse Federung des Volumens der Zylinderkammer 11 erreicht.
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