DE3818811A1 - Gasfeder mit mehreren hintereinander angeordneten druckraeumen - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Gasfeder mit mehreren hintereinander angeordneten Druckräumen gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 1.

Durch die DE-PS 22 28 302 ist eine Gasfeder bekannt, welche im Bereich eines Zylinderbodens einen Zylinderabschnitt besitzt, der im Vergleich zum Arbeitsraum der Gasfeder mit vermindertem Durch­ messer ausgebildet ist und in den ab einem vorbestimmten Einfahr­ hub der Kolbenstange diese abdichtend eindringt. Dadurch wird ei­ nerseits erreicht, daß beim Einfahren der Kolbenstange ab einem vorbestimmten Hub ein starker Anstieg der Einschubkraft erforder­ lich wird, wodurch der Hub der Kolbenstange bei der Einfahrbewe­ gung eine kraftabhängige Begrenzung erfährt. Andererseits wird beim Ausfahren der Kolbenstange zu Beginn des Hubes eine erhöhte Ausschubkraft auf die Kolbenstange ausgeübt. Bedingt durch den starken Druckanstieg beim Einfahren der Kolbenstange in den Zy­ linderabschnitt mit vermindertem Innendurchmesser wirkt diese Konstruktion eher als Druckanschlag, denn eine leichte Anpassung des beim Einfahrhub der Kolbenstange wirkenden Federkraftanstie­ ges ist nicht ohne eine umfassende konstruktive Änderung möglich. Dies geht schon daraus hervor, daß beim Austreten des Verdränger­ körpers aus dem Zylinderabschnitt mit vermindertem Innendurchmes­ ser in diesem Zylinderabschnitt derselbe Druck herrscht wie im Arbeitsraum der Gasfeder.

Eine weitere Gasfederkonstruktion ist durch die DE-PS 11 52 597 bekannt, wobei mehrere teleskopartig angeordnete Zylinder vorge­ sehen sind, die jeweils den Verdrängerkolben für den nächstgröße­ ren Zylinder bilden. Diese Zylinder sind druckdicht gegeneinander abgeschlossen und mit verschieden stark vorgespanntem Gas ange­ füllt, wobei jedem Zylinder ein Druckgas-Einlaßventil zugeordnet ist. Der Aufbau einer derartigen Gasfeder ist sehr kompliziert, wobei die miteinander zusammenwirkenden Zylinder sehr genau her­ gestellt sein müssen, damit die erforderliche Dichtheit gewähr­ leistet wird. Die Abdichtungen der einzelnen Zylinder sind je­ weils gegenüber der Atmosphäre vorzunehmen, so daß die auf die Dichtungen wirkenden Differenzdrücke sehr hoch sind.

Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Gasfeder zu schaffen, die ab einem vorbestimmten Einfahrhub der Kolbenstange einen Federkraftanstieg aufweist, der problemlos an gewünschte Werte anpaßbar ist.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß der zweite Druckraum vom ersten Druckraum durch eine im Zylinder axial fixierte Dichtungs- und Führungseinheit für eine einen zweiten Verdrängerkörper bildende zweite Kolbenstange abgeschlossen ist und der zweite Druckraum einen gegenüber dem ersten Druckraum hö­ heren Fülldruck aufweist und die zweite Kolbenstange über einen Anschlag mit der ersten Kolbenstange ab einem vorbestimmten Ein­ fahrhub zusammenwirkt. Der Fülldruck im zweiten Druckraum ist so­ mit ein Maß für den Federkraftanstieg der Gasfeder, wenn die zweite Kolbenstange mit der ersten Kolbenstange zusammenwirkt. Der Fülldruck im zweiten Druckraum ist dabei immer höher als der im ersten Druckraum. Der Aufbau der Gasfeder ist relativ einfach, da die beiden Druckräume denselben Durchmesser aufweisen, so daß beispielsweise dieselben Kolben und Kolbenstangendichtungen ver­ wendet werden können.

Wird ein stärkerer progressiver Federkraftanstieg ab einem vorbe­ stimmten Einfahrhub der Kolbenstange gewünscht, so ist dies ohne weiteres dadurch möglich, daß die zweite Kolbenstange erfin­ dungsgemäß einen im Vergleich zur ersten Kolbenstange größeren Durchmesser aufweist.

Eine besonders feinfühlige Einstellung der Ausschubkraft der zweiten Kolbenstange wird merkmalsgemäß dadurch geschaffen, daß der zweite Druckraum ein am Zylinderboden angeordnetes, separates Füllventil aufweist.

Um ein metallisches Anschlagen der Kolbenstangen aneinander zu vermeiden, wird entsprechend einem weiteren Merkmal der Erfin­ dung der Anschlag durch ein elastisches Bauteil gebildet. Dieses elastische Bauteil ist erfindungsgemäß ein auf der zweiten Kol­ benstange stirnseitig befestigter Gummipuffer.

An Hand der in der Zeichnung dargestellten Ausführungsformen wird die Erfindung nachfolgend näher erläutert. Es zeigt:

Fig. 1 einen Längsschnitt durch die erfindungsgemäße Gasfeder;

Fig. 2 eine Ausführungsform der Gasfeder im Längsschnitt, wobei die dem zweiten Druckraum zugeordnete Kolbenstange einen größeren Durchmesser aufweist.

Die Gasfeder gem. Fig. 1 besitzt einen Zylinder 1, an dessen obe­ rem Ende eine Kolbenstange 2 nach außen geführt ist. Hierzu ist am Zylinderende eine Kolbenstangendichtung 6 und eine Kolbenstan­ genführung 7 befestigt. Auf der Innenwand des Zylinders 1 gleitet ein mit der ersten Kolbenstange 2 fest verbundener Kolben 3. Dieser Kolben 3 ist mit einer Drosselbohrung 4 versehen und be­ sitzt in einer Kolbennut einen Kolbenring 5, der zumindest ge­ ringfügig axial beweglich in der Kolbennut angeordnet ist. Stirn­ seitig wird die Kolbennut durch eine Kolbenscheibe begrenzt, die einen zentralen Durchlaß bildet. Der Innenraum des Zylinders 1 weist einen ersten Druckraum 8 auf, der nach unten von einer Druckscheibe 9 begrenzt ist. Zwischen dieser Druckscheibe 9 und einer unteren Kolbenstangenführung 11 ist eine Kolbenstangendich­ tung 10 vorgesehen, die vorzugsweise aus zwei Dichtelementen be­ steht, die so eingebaut sind, daß die Dichtkanten einander gegen­ überliegend an einer zweiten Kolbenstange 14 abdichtend angeord­ net sind. Die Dichtelemente der zweiten Kolbenstangendichtung 10 entsprechen vorzugsweise denen der Kolbenstangendichtung 6. Die aus Druckscheibe 9, Kolbenstangendichtung 10 und Kolbenstangen­ führung 11 bestehende Baueinheit ist zwischen einer unteren Sicke 13 und einer oberen Sicke 12 im Zylinder 1 befestigt und bildet die untere Abschlußwand für den Druckraum 8 sowie Dichtung und Führung für die zweite Kolbenstange 14. Zwischen dem Boden des Zylinders 1 und der Kolbenstangenführung 11 befindet sich ein zweiter Druckraum 16, in welchem ein zweiter, mit der zweiten Kolbenstange 14 fest verbundener Kolben 15 axial verschiebbar an­ geordnet ist. Dieser zweite Kolben 15 entspricht dem Kolben 3, so daß diese Gasfeder mehrere gleiche Bauteile aufweist. Der zweite Druckraum 16 wird über das Füllventil 18 mit Gas gefüllt, wobei der Druck im Druckraum 16 höher ist als der im ersten Druck­ raum 8. Ab einer bestimmten Einfahrbewegung der ersten Kolben­ stange 2 stößt deren unteres Ende gegen einen von der Stirnfläche der zweiten Kolbenstange 14 gebildeten Anschlag 17 und nimmt bei weiterer Einschubbewegung diese zweite Kolbenstange 14 mit.

Bei der in Fig. 1 gezeichneten Position der ersten Kolbenstange 2 und der zweiten Kolbenstange 14 ist die Einschubrichtung darge­ stellt, wobei sich der Kolbenring 5 des Kolbens 3 an der oberen Kolbenscheibe anlegt und dadurch den Durchfluß zwischen Kolben und Innenwand des Zylinders 1 über die Kolbennut und die Durch­ brechung in der Kolbenscheibe freigibt. Entsprechend legt sich der Kolbenring des zweiten Kolbens 15 an der Kolbenscheibe an und gibt ebenfalls einen im wesentlichen ungedrosselten Durchfluß des Fluids vom Raum unterhalb des Kolbens in den Raum oberhalb des Kolbens frei. Zusätzlich zu der vom Druck im ersten Druckraum 8 auf die erste Kolbenstange 2 ausgeübten Ausschubkraft wird eine weitere Ausschubkraft auf die Kolbenstange 2 von der zweiten Kol­ benstange 14 ausgeübt, die der Querschnittsfläche der zweiten Kolbenstange 14 und der Druckdifferenz zwischen erstem Druckraum 8 und zweiten Druckraum 16 entspricht. Damit die zweite Kolben­ stange 14 überhaupt eine Ausschubkraft auf die erste Kolbenstan­ ge 2 ausüben kann, muß der Druck im zweiten Druckraum 16 größer als der im ersten Druckraum 8 sein. Die Größe der Ausschubkraft, die von der zweiten Kolbenstange 14 ausgeht und bis zu einem vor­ bestimmten Ausfahrhub wirksam ist, d. h., bis die erste Kolben­ stange 2 vom Anschlag 17 abhebt, wird durch den Fülldruck im zweiten Druckraum 16 bestimmt. Die Füllung des zweiten Druckrau­ mes 16 erfolgt dabei über das Füllventil 18, welches beispiels­ weise als nachfüllbares Ventil ausgebildet sein kann oder ledig­ lich eine Füllbohrung aufweist, die nach erfolgtem Füllvorgang durch einen Verschlußkörper verschlossen wird. Eine Gasdämpfung wird bei der Ausschubbewegung dadurch erreicht, daß sich dabei der Kolbenring 5 im Kolben 3 an die untere Anlagefläche der Kol­ bennut anlegt und dadurch den Durchfluß zwischen der Innenwand des Zylinders 1 und der Außenwand des Kolbens 3 verschlossen wird, so daß nur die Drosselbohrung 4 wirksam ist. Entsprechend ist auch die Drosselwirkung des zweiten Kolbens 15.

Die Ausführungsform gem. Fig. 2 unterscheidet sich von der gem. Fig. 1 im wesentlichen dadurch, daß die zweite Kolbenstange 19 einen größeren Durchmesser als die erste Kolbenstange 2 aufweist. Beim Einschieben der zweiten Kolbenstange 19 in den zweiten Druck­ raum 16 wird durch das einfahrende Kolbenstangenvolumen eine grö­ ßere Kompression im zweiten Druckraum 16 erzielt, so daß die Aus­ schubkraft der zweiten Kolbenstange 19 mit zunehmender Eintauch­ tiefe in den zweiten Druckraum 16 stärker ansteigt und dadurch ein progressiver Federkraftanstieg erzielt wird. Auch hier wird über das Füllventil 18 der zweite Druckraum 16 gefüllt, wobei der Druck im zweiten Druckraum 16 abzüglich des Druckes im ersten Druckraum 8 auf den Querschnitt der zweiten Kolbenstange 19 wirkt und sich daraus die Ausschubkraft der zweiten Kolbenstange 19 er­ gibt. Sowohl der erste Kolben 21 als auch der zweite Kolben 20 weist einen labyrinthförmigen Drosselkanal auf, der zur Dämpfung bei der Ausschubbewegung wirksam ist. Diese Ausschubbewegung ist in der Figur dargestellt, d. h., die Kolbenringe der Kolben 20 und 21 liegen an der unteren Fläche der Kolbennut an. Der beim Zusammenwirken der ersten Kolbenstange 2 mit der zweiten Kolben­ stange 19 wirksame Anschlag 17 wird durch einen Gummipuffer 22 gebildet, der stirnseitig auf der zweiten Kolbenstange 19 befe­ stigt ist.

Die beiden Ausführungsformen zeigen, daß durch den Fülldruck im zweiten Druckraum 16 ein entsprechender Federkraftanstieg für die erste Kolbenstange 2 ab einem bestimmten Einfahrhub geschaffen wird, wenn diese sich an der zweiten Kolbenstange 14 bzw. 19 an­ legt und diese bei der weiteren Einfahrbewegung mitnimmt. Die Art des Druckanstieges läßt sich ebenfalls ohne weiteres dadurch beeinflussen, daß der Querschnitt der zweiten Kolbenstange ent­ sprechend gewählt wird. Bei einem relativ großen Kolbenstangen­ querschnitt, wie dies beispielsweise die zweite Kolbenstange 19 in Fig. 2 zeigt, wird eine progressiv wirkende Ausschubkraft er­ zielt. Es ist dementsprechend bei einer solchen Gasfederkonstruk­ tion ohne weiteres durch entsprechenden Fülldruck im zweiten Druckraum 16 und den Querschnitt der zweiten Kolbenstange 14 bzw. 19 möglich, den Federkraftanstieg problemlos auf gewünschte Werte zu bringen.

Claims (5)

1. Gasfeder mit mehreren hintereinander angeordneten Druckräumen, in welche Verdrängerkörper eintauchen, wobei ein erster Druck­ raum von einem Zylinder gebildet ist, der an seinem einen Ende eine Dichtung und eine Führung für eine einen ersten Verdrän­ gerkörper bildende erste Kolbenstange aufweist, während der zweite Druckraum am anderen Ende des Zylinders angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, daß der zweite Druckraum (16) vom ersten Druckraum (8) durch eine im Zylinder (1) axial fixierte Dichtungs- und Führungseinheit (Kolbenstan­ gendichtung 10, Kolbenstangenführung 11) für eine einen zwei­ ten Verdrängerkörper bildende zweite Kolbenstange (14, 19) ab­ geschlossen ist und der zweite Druckraum (16) einen gegenüber dem ersten Druckraum (8) höheren Fülldruck aufweist und die zweite Kolbenstange (14, 19) über einen Anschlag (17) mit der ersten Kolbenstange (2) ab einem vorbestimmten Einfahrhub zu­ sammenwirkt.

2. Gasfeder nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Kolbenstange (19) einen im Vergleich zur ersten Kolben­ stange (2) größeren Durchmesser aufweist.

3. Gasfeder nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß der zweite Druckraum (16) ein am Zylinderboden angeordne­ tes, separates Füllventil (18) aufweist.

4. Gasfeder nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Anschlag (17) durch ein elastisches Bauteil gebildet ist.

5. Gasfeder nach den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das elastische Bauteil ein auf der zweiten Kolbenstange (14, 19) stirnseitig befestigter Gummipuffer (22) ist.