DE3900817A1

DE3900817A1 - Gasfeder

Info

Publication number: DE3900817A1
Application number: DE19893900817
Authority: DE
Inventors: Hans-Peter Bauer; Hans Juergen Bauer; Erwin Koeltsch; Helge Siegner
Original assignee: Fritz Bauer and Sohne OHG
Current assignee: Suspa Compart AG
Priority date: 1989-01-13
Filing date: 1989-01-13
Publication date: 1990-07-19

Description

Die Erfindung betrifft eine Gasfeder nach dem Oberbegriff des Anspruches 1. Bei Gasfedern, insbesondere als Hubhilfen oder Abstützelemente für Heckklappen, Motorhauben, Kofferraumdeckel o. dgl. ist es erwünscht, eine Enddämpfung bzw. eine Anschlagdämpfung vorzusehen. Hierdurch soll vermieden werden, daß am Ende der Ausfahrbewegung der Kolbenstange der Kolben bzw. die Kolbengruppe hart gegen die Führung der Kolbenstange am kolben stangenaustrittsseitigen Ende der Gasfeder anschlägt. Zur Lösung dieses Problems sind zahlreiche Ausgestal tungen bekannt geworden. Insbesondere ist es bekannt geworden, bei etwa vertikalem Einbau der Gasfeder mit nach unten herausgeführter Kolben stange das sich vor der Führung sammelnde Öl am Ende der Ausfahrbewegung durch die für eine pneumatische Dämpfung ausgelegten Dämpfungseinrich tungen in der Kolbengruppe hindurchzupressen, wodurch eine hydraulische Enddämpfung, d.h. ein hydraulisch gedämpfter Endanschlag, geschaffen wird. Diese zu Schmierungszwecken notwendige Ölmenge füllt den Innenraum der Gasfeder mit einem Volumenanteil von wenigen Prozent, und zwar im Bereich von etwa 3 bis 5% und höchstens 10%. In einer Gasfeder mit einem mittleren freien Volumen im Innenraum von etwa 50 cm³ befinden sich üblicherweise mindestens 2 cm³ Schmieröl. Die geschilderte Art der Enddämpfung funktioniert bei einem waagerechten Einbau der Gasfeder nicht.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Gasfeder der gattungsgemäßen Art so auszuge stalten, daß bei angenähert waagerechtem Einbau eine gute Enddämpfung erreicht wird.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale im Kennzeichnungsteil des Anspruches 1 gelöst. Durch die erfindungsgemäßen Maßnahmen wird erreicht, daß beim Ausfahren der Kolbenstange aus der etwa waagerecht angeordneten Gasfeder das Öl sich im Bereich zwischen dem kolbenstangen austrittsseitigen Ende der Gasfeder und dem Kolben bzw. der Kolbengruppe staut, da es nicht im Bereich des Außenumfangs der Kolbengruppe hindurchtreten kann. Es wird vielmehr erst am Ende der Ausfahr bewegung der Kolbenstange durch den im unmittelbaren Bereich der Kolbenstange befindlichen Dämpfungskanal hindurchgepreßt.

Weitere Merkmale, Vorteile und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung zweier Ausführungsbeispiele anhand der Zeichnung. Es zeigt

Fig. 1 eine als Hub- bzw. Abstützelement für eine Kraftfahrzeug-Heckklappe dienende, waagerecht eingebaute Gasfeder nach der Erfindung,

Fig. 2 die Gasfeder im Längsschnitt,

Fig. 3 die Kolbengruppe der Gasfeder in vergrößer tem Maßstab,

Fig. 4 eine Draufsicht auf den Kolben der Kolben gruppe der Gasfeder nach Fig. 3,

Fig. 5 eine abgewandelte Ausführungsform einer Kolbengruppe einer erfindungsgemäßen Gasfeder im Längsschnitt und

Fig. 6 eine Draufsicht auf eine Dämpfungsscheibe der Kolbengruppe nach Fig. 5.

Fig. 1 zeigt den hinteren Teil eines Kraftfahrzeu ges, das eine Heckklappe 1 aufweist, die um eine obere Schwenkachse 2 in Öffnungsrichtung 3 hoch schwenkbar an der Karosserie 4 des Kraftfahrzeugs angelenkt ist. In der Nähe der Schwenkachse 2 ist eine im wesentlichen waagerecht angeordnete Gasfeder 5 angelenkt, deren im wesentlichen zylin drisches Gehäuse 6 an seinem geschlossenen Ende 7 mit einem Befestigungselement 8 an der Karosserie 4 schwenkbar angelenkt ist. Die aus dem dem geschlos senen Ende 7 entgegengesetzten Ende 9 des Gehäuses 6 austretende Kolbenstange 10 weist an ihrem freien äußeren Ende ebenfalls ein Befestigungselement 11 auf, das in der Nähe der Schwenkachse 2 an der Heckklappe 1 angelenkt ist. Wie Fig. 1 entnehmbar ist, befindet sich die Gasfeder 5 bei geöffneter Heckklappe 1 in einer waagerechten Stellung; es ist aber auch erkennbar, daß sie in geschlosse ner, also entgegen der Öffnungsrichtung 3 nach unten geklappter Stellung, sich in einer waage rechten Stellung befindet, in der die Kolbenstan ge 10 weitgehend in das Gehäuse 6 eingefahren ist.

Wie Fig. 2 entnehmbar ist, ist die Kolbenstange 10 konzentrisch zur Mittel-Längs-Achse 12 des Gehäu ses 6 angeordnet und im Bereich des Endes 9 abge dichtet aus diesem herausgeführt. Hierzu ist im Bereich des Endes 9 eine Führungsbüchse 13 vorgesehen. Vom Innenraum 14 des Gehäuses 6 her gesehen ist vor der Führungsbüchse 13 ein die Kolbenstange 10 ebenfalls weitgehend spielfrei umgebender Zwischenring 15 vorgesehen, gegen den sich eine Dichtung 16 abstützt, die zum einen dichtend gegen die Innenwand 17 des Gehäuses 6 und zum anderen dichtend gegen die Kolbenstange 10 anliegt. Zum Innenraum 14 des Gehäuses 6 hin stützt sich die Dichtung 16 gegen einen Haltering 18 ab, der mittels einer Sicke 19 im Gehäuse 6 axial fest gehalten wird.

Der Innenraum 14 des Gehäuses 6 ist mit Druckgas und einer kleinen Menge Öl gefüllt. Die Dichtung 16 schließt den Innenraum 14 nach außen gasdicht und flüssigkeitsdicht ab.

Am im Innenraum 14 des Gehäuses 6 befindlichen Ende der Kolbenstange 10 ist an dieser eine Führungs- und Dämpfungs-Kolbengruppe 20 angebracht, die in den Fig. 3 und 4 genauer dargestellt ist. Diese Kolbengruppe 20 ist auf einem am freien Ende der Kolbenstange 10 ausgebildeten Haltezap fen 21 befestigt, dessen Durchmesser d deutlich kleiner ist als der Durchmesser d′ der Kolben stange 10. An dem am Übergang zwischen Kolben stange 10 und Haltezapfen 21 gebildeten Anschlag 22 liegt der eigentliche Kolben 23 an, der hauptsäch lich in Form einer Ringzylinderscheibe 24 ausgebil det ist, deren zylindrischer Außenumfang 25 einen Durchmesser D aufweist, der nur um maximal einige Zehntel Millimeter kleiner ist als der Innendurch messer D′ des Gehäuses 6. Mittels dieses Außen umfangs 25 wird also die Kolbengruppe 20 an der Innenwand 17 des Gehäuses 5 geführt. Im Außenum fang 25 ist eine Ringnut 26 ausgebildet, in der eine Ringdichtung 27, und zwar insbesondere eine O-Ringdichtung, angeordnet ist, so daß der Außen umfang 25 gegenüber der Innenwand 17 abgedichtet ist. An die Ringzylinderscheibe 24 des Kolbens 23 schließt sich ein Zylinderabsatz 28 an, gegen den eine Dämpfungsscheibe 29 anliegt, die zur Innenwand 17 des Gehäuses 6 einen schmalen Ring kanal 30 freiläßt. Gegen diese Dämpfungsschei be 29 liegt eine Nietscheibe 31 an, gegen die der Haltezapfen 21 mittels eines Nietkopfes 32 ver nietet ist.

In der von der Ringzylinderscheibe 24, dem Zylinder absatz 28 und der Dämpfungsscheibe 29 begrenzten Ringnut 33 ist ein Kolbenring 34 angeordnet, dessen axiale Erstreckung a geringer ist als die axiale Erstreckung b dieser Ringnut 33, so daß er je nach Bewegungsrichtung der Kolbenstange 10 relativ zum Gehäuse 6 in Richtung der Achse 12 entweder an der Ringzylinderscheibe 24 oder aber an der Dämpfungsscheibe 29 anliegt.

In dem Kolben 23 sind mehrere - im vorliegenden Fall vier - in gleichen Winkelabständen angeord nete Durchlaßkanäle 35 ausgebildet, die - wie Fig. 4 erkennen läßt - bezogen auf den Querschnitt des Kolbens 23 und damit des Gehäuses 6 einen kleinen Querschnitt aufweisen. Diese Durchlaßka näle 35 sind im Bereich der Kolbenstange 10 nur unmittelbar an deren Fläche geöffnet, während der um die Kolbenstange 10 herum befindliche Bereich durch die Ringzylinderscheibe 24 geschlossen ist. Um unmittelbar in der Nähe der Kolbenstange 10 einen Einlaß 36 in die Durchlaßkanäle 35 zu schaffen, ist die Kolbenstange 10 am Übergang zum Anschlag 22 mit einer Fase 37 versehen. Die Durchlaßkanäle 35 erstrecken sich nach innen bis zum Haltezapfen 21 und im Bereich des Zylinderabsatzes 28 bis zur Ringnut 33 und bis zur Dämpfungsscheibe 29. Sie sind also zur Ringnut 33 hin offen. In der Dämpfungs scheibe 29 ist auf der der Ringnut 33 zugewandten Seite ein zu einem Durchlaßkanal 35 hin offener Dämpfungskanal 38 ausgebildet, der radial nach innen über die Ringnut 33 vorsteht. Wenn die Kolbenstange 10 aus dem Gehäuse 6 beim Öffnen der Heckklappe 1 entsprechend dem Bewegungsrichtungs pfeil 39 ausgefahren wird, dann liegt der Kolben ring 34 gegen die Dämpfungsscheibe 29 an und verschließt weitgehend den Ringkanal 30. Dieser ist dann nur noch über den vom Kolbenring 34 abgedeckten Dämpfungskanal 38 mit dem einen zuge ordneten Durchlaßkanal 35 verbunden. Das im Gehäuse raum 40 zwischen dem Ende 9 und der Kolbengruppe 20 befindliche Druckgas kann dann nur unter starker Drosselung durch den Einlaß 36, den Durchlaßka nal 35, den Dämpfungskanal 38 und den Ringkanal 30 in den zwischen der Kolbengruppe 20 und dem geschlos senen Ende 7 befindlichen Gehäuseraum 41 strömen, was durch den Strömungsrichtungspfeil 42 in Fig. 3 angedeutet ist. Bei dieser Bewegung entsprechend dem Bewegungsrichtungspfeil 39 wird das gesamte unterhalb des Einlasses 36 befindliche Öl gestaut. Wenn die Kolbengruppe 20 in die Nähe des Endes 9, also des Halterings 18, kommt, dann wird das in der geschilderten Weise aufgestaute Öl aus dem dann sehr klein gewordenen Gehäuseraum 40 durch den Dämpfungskanal 38 unter starker hydrauli scher Drosselung in den entsprechend groß gewor denen Gehäuseraum 41 gepreßt. In dieser Endphase der Bewegung der Kolbenstange 10 aus dem Gehäuse 6 erfolgt also nicht mehr nur eine pneumatische Drosselung dieser Ausfahrbewegung, sondern mit den für eine pneumatische Drosselung vorgesehenen Dämpfungseinrichtungen eine hydraulische Drosselung. Hierdurch wird die Funktion einer Anschlagdämpfung oder Anschlagdrosselung in der Endphase der Ausfahr bewegung der Kolbenstange 10 aus dem Gehäuse 6 erreicht. In Fig. 4 ist mit einer gestrichelten Linie der minimale Ölspiegel 43 angedeutet, der sich beim Ausfahren der Kolbenstange 10 einstellt, wenn der Dämpfungskanal 38 mit dem zugeordneten Durchlaßkanal 35 sich unten befindet. Es ist weiterhin strichpunktiert der maximale Ölspiegel 44 angedeutet, der sich einstellt, wenn der Dämpfungs kanal 38 mit dem zugeordneten Durchlaßkanal 35 sich in der oberen Lage befindet.

Das Volumen der Ölfüllung im Innenraum 14 ist um mindestens eine Zehnerpotenz, in der Regel sogar um zwei Zehnerpotenzen größer als das Gesamt volumen der Durchlaßkanäle 35.

Wenn beim Absenken der Heckklappe 1 die Kolbenstan ge 10 entgegen dem Bewegungsrichtungspfeil 39 in das Gehäuse 6 eingeschoben wird, liegt während dieser Bewegung der Kolbenring 34 an der Ringzy linderscheibe 24 an und gibt so einen Ringkanal zwischen dem Kolbenring 34 und der Dämpfungsschei be 29 frei, durch den das Gas entgegen dem Strömungs richtungspfeil 42 weitgehend ungedrosselt in den Gehäuseraum 40 zurückströmen kann. Gleiches gilt für das im Gehäuseraum 41 befindliche Öl.

In den Fig. 5 und 6 ist eine andere Ausführungs form einer Führungs- und Dämpfungs-Kolbengruppe 20′ dargestellt. Soweit mit den Fig. 3 und 4 iden tische Teile vorhanden sind, werden diese mit identischen Bezugsziffern versehen. Soweit konstruk tiv ähnliche, aber funktionell identische Teile vorhanden sind, werden diese mit derselben Bezugs ziffer bezeichnet, die mit einem hochgesetzten Strich versehen ist. Eine gesonderte Beschreibung muß insoweit nicht zwingend erfolgen.

Der Kolben 23′ läßt zwischen seinem Außenumfang 25′ und der Innenwand 17 des Gehäuses 6 einen Ring kanal 45 frei. In der Ringzylinderscheibe 24′ sind Durchlaßkanäle 35′ ausgebildet, die zum Gehäuseraum 40 hin offen sind, wobei deren Einlaß 36′ ebenfalls im Bereich der Kolbenstange 10 sich befindet. Diese Durchlaßkanäle 35′ münden zum einen in die den Kolbenring 34 aufnehmende Ringnut 33′ und zum anderen in eine innere Ringnut 46, die in den Zylinderabsatz 28′ von der Dämpfungs scheibe 29′ her eingestochen ist, und in der ein innerer Kolbenring 47 angeordnet ist. Der innere Kolbenring 47 liegt axial verschiebbar, aber weitgehend dicht an der inneren Umfangsfläche 48 der inneren Ringnut 46 an. Der Durchmesser da einer die innere Ringnut 46 begrenzenden äußeren Umfangsfläche 49 ist etwas kleiner oder maximal gleich dem Durchmesser d′ der Kolbenstange 10, wobei zwischen dieser äußeren Umfangsfläche 49 der inneren Ringnut 46 und dem inneren Kolbenring 47 ein innerer Ringkanal 50 gebildet wird.

In der Dämpfungsscheibe 29′ ist auf der dem inneren Kolbenring 47 zugewandten Seite ein Dämpfungs kanal 51 ausgebildet, der mit einem von mehreren Axialkanälen 52 der Dämpfungsscheibe 29′ in Verbin dung steht, die in dieser benachbart zum Halte zapfen 21 ausgebildet sind. Auf der gegen die Nietscheibe 31 anliegenden Seite ist die Dämpfungs scheibe 29′ mit weiteren Dämpfungskanälen 53 versehen, durch die die Verbindung von den Axial kanälen 52 zum Gehäuseraum 41 hergestellt wird.

Wenn bei dieser Ausführungsform die Kolbenstange 10 aus dem Gehäuse 6 entsprechend dem Bewegungsrich tungspfeil 39 ausgefahren wird, dann liegt der Kolbenring 34 dicht gegen die Dämpfungsscheibe 29′ an und verschließt den Ringkanal 45 vollständig. Demzufolge kann das Gas aus dem Gehäuseraum 40 nur entsprechend dem Strömungsrichtungspfeil 42′ durch den Durchlaßkanal 35′, den inneren Ringka nal 50, den Dämpfungskanal 51, den Axialkanal 52 und den Dämpfungskanal 53 in den Gehäuseraum 41 strömen. Das im Gehäuseraum 40 befindliche Öl staut sich hierbei bis zu einer Höhe auf, die zwischen dem in Fig. 6 gestrichelt angedeuteten minimalen Ölspiegel 43′ und dem dort strichpunktiert angedeuteten maximalen Ölspiegel 44′ liegt. Auch hierbei wird also in der Endphase der Ausfahrbe wegung der Kolbenstange 10 aus dem Gehäuse 6 eine hydraulische Enddämpfung erreicht. Durch den Druck des Gases bzw. des Öles während dieser Ausfahrbewegung der Kolbenstange wird der innere Kolbenring 47 gegen die Dämpfungsscheibe 29′ gedrückt, so daß tatsächlich nur der Dämpfungs kanal 51 frei ist. Wenn die Kolbenstange 10 entgegen dem Bewegungsrichtungspfeil 39 in das Gehäuse 6 hineingefahren wird, wird der Kolbenring 34 von der Dämpfungsscheibe 29′ abgehoben, wodurch der Ringkanal 45 freigegeben wird und Gas und Öl durch die Ringnut 33′ und alle Durchlaßkanäle 35′ in den Gehäuseraum 40 strömen kann. Außerdem wird hierbei der innere Kolbenring 47 von der Dämpfungsscheibe 29′ abgehoben, so daß auch ein Ringkanal freigegeben wird, durch den Gas und Öl weniger oder gar nicht gedrosselt aus dem Gehäuseraum 41 über die Dämpfungskanäle 53, die Axialkanäle 52, die innere Ringnut 46 und die Durchlaßkanäle 35′ in den Gehäuseraum 40 strömen kann.

Alternativ kann bei dieser Ausgestaltung nach den Fig. 5 und 6 auch der Kolben 23′ - wie bei dem Ausführungsbeispiel nach den Fig. 3 und 4 - an seinem Außenumfang 25′ geschlossen ausgebildet und mit einer Dichtung 27 versehen sein, wobei dann der Kolbenring 34 weggelassen ist, so daß Gas und/oder Öl nur über den Bereich des inneren Kolbenrings strömen könnte.

Die Ölfüllung macht etwa 3 bis 5%, maximal 10% des mittleren Volumens des Innenraums 14 des Gehäuses 6 aus.

Claims

1. Gasfeder mit einem im wesentlichen zylindrischen, an einem Ende geschlossenen, einen mit Druckgas und etwas Öl gefüllten Innenraum aufweisenden Gehäuse, in dem koaxial eine einen deutlich geringe ren Durchmesser als das Gehäuse aufweisende Kol benstange angeordnet ist, die am anderen Ende des Gehäuses axial verschiebbar und abgedichtet aus diesem herausgeführt ist, und die an ihrem im Innenraum befindlichen Ende mit einer Führungs- und Dämpfungs-Kolbengruppe versehen ist, die mit einem Dämpfungskanal verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Dämpfungskanal unmittel bar benachbart zur Kolbenstange (10) im deutlichen Abstand zur Innenwand (17) des Gehäuses (6) angeord net ist, und daß die Kolbengruppe mindestens bei Bewegung der Kolbenstange (10) in einer Bewe gungsrichtung (39) gegenüber der Innenwand (17) des Gehäuses (6) abgedichtet geführt ist.

2. Gasfeder nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Einlaß (36, 36′) des Dämpfungskanals unmittelbar an der Kolbenstange (10) angeordnet ist.

3. Gasfeder nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Kolbenstange (10) am Übergang zum Einlaß (36, 36′) mit einer Fase (37) versehen ist.

4. Gasfeder nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß ein Kolben (23) der Kolbengruppe (20) an seinem Außenumfang (25) mit einer Dichtung (27) gegenüber der Innenwand (17) des Gehäuses (6) abgedichtet geführt ist.

5. Gasfeder nach Anspruch 4, dadurch gekennzeich net, daß der Kolben (23) auf seiner dem kolben stangenaustrittsseitigen Ende (9) des Gehäuses (6) zugewandten Seite bis an die Kolbenstange (10) heran als geschlossene Ringzylinderscheibe (24) ausgebildet ist, und daß unmittelbar an der Kol benstange (10) der Einlaß (36) eines Durchlaß kanals (35) ausgebildet ist.

6. Gasfeder nach Anspruch 5, dadurch gekennzeich net, daß der Durchlaßkanal (35) zu einem zur Innenwand (17) des Gehäuses (6) hin offenen Dämp fungskanal (38) führt, der bei einer Bewegung der Kolbenstange (10) aus dem Gehäuse (6) heraus die einzige Verbindung zwischen einem von der Kolbenstange (10) durchsetzten Gehäuseraum (40) und einem jenseits der Kolbengruppe (20) befind lichen, nicht von der Kolbenstange (10) durchsetzten Gehäuseraum (21) ist.

7. Gasfeder nach Anspruch 6, dadurch gekennzeich net, daß an der Innenwand (17) des Gehäuses (6) ein Kolbenring (34) anliegt, der in einer Ring nut (33) der Kolbengruppe (20) axial verschieb bar angeordnet ist, der bei einer Bewegung der Kolbenstange (10) in das Gehäuse (6) hinein eine Verbindung zwischen dem Durchlaßkanal (35) und einem die Kolbengruppe (20) umgebenden Ringka nal (30) bis auf den Dämpfungskanal (38) schließt und bei einer Bewegung der Kolbenstange (10) aus dem Gehäuse (6) heraus diese Verbindung öffnet.

8. Gasfeder nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß eine innere, der Kolbenstange (10) zugeordnete Dämpfungseinrichtung vorgesehen ist, die einen inneren Kolbenring (47) aufweist, der beim Einfahren der Kolbenstange (10) in das Gehäuse (6) eine innere Verbindung freigibt, und der diese Verbindung bei einer Bewegung der Kolbenstange (10) aus dem Gehäuse (6) heraus bis auf einen inneren Dämpfungskanal (51) ver schließt.