DE6946812U

DE6946812U - Gasfeder mit einer durch das verhaeltnis zweier durchmesser bestimmten federkonstanten.

Info

Publication number: DE6946812U
Application number: DE19696946812
Authority: DE
Inventors: Bauer Fritz
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1969-12-03
Filing date: 1969-12-03
Publication date: 1970-08-13

Description

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113 2.Dezember I969

Fritz Bauer, Ingenieur 85o3 Altdorf bei Nürnberg Schulzstraße 1U

Gasfeder mit einer durch das Verhältnis zweier Durchmevser bestimmten Federkonstanten·

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 ist.

Bereits aus der USA-Patentschrift I68 980 geht die Lehre hervor, daß die Federkonstante einer Gaafeder von dem Verhältnis der Durchmesser des Gehäuses und des in das Druckgas des Gehäuses eintauchenden Verdrängers abhängig ist und gegebenenfalls über dieses Verhältnis geändert werden kann« Die Leistung der Gasfeder kann dagegen nur durch Änderung des Gasdruckes beeinflußt werden.

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 einen entsprechend großen öärohmesser

für einen flacheren Verlauf der Federkonstanten und dementsprech nd einen kleineren Durchmesser für einen steileren Verlauf der Federkonstanten erhalten hat« 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 Durchines serverhält· nie ergebende unveränderliche Federkonstante, für welche dann die erwarteten guten Federungseigenschaften eintreten« Eine nachträgliche Anpassung an einen anderen Belastungsfall ist jedoch nicht möglich.

Allerdings ist eine Anpassung an einen anderen Belastungsfall bei mechanischen Federn z.B. aus Schranibenfedern im gewissen Umfange ohne weiteres möglich. Werden beispielsweise eolthfc Federn zum Abfedern der Fahrersitze in den verschiedensten Kraftfahrzeugen wie Lastwagen, Omnibusse, Traktorm, Panzer, Baumaschinen u.dgl« verwendet, so kann bei diesen hinsichtlich ihres Federwegeβ reichlich bemessenen Federn unter Verringerung des gesamten Federweges die Vorspannung verändert und beispielsweise an das jeweilige Gewicht des Fahrers angepaßt werden, Die Charakteristik d.ho der Verlauf der Federkonstanten bzw« Federkennlinie im Kraft-Weg Diagramm bleibt aber in unerwünschter Weise gleich.

Es besteht daher die Aufgabe der Erfindung darin, eine Gasfeder mit einer durch das Verhältnis zweier Durchmesser bestimmten Federkonstanten entsprechend den Merkmalen der eingangs im ersten Absatz erläuterten Gattung so auszubil-

694681213.8.70 IV

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] den, daß bei Änderung des BeIa tungsfalles Ihre Federkon

stante unter Beibehaltung der Vorspannung und des gesamten Federweges an diesen neuen Belastungsfall anpaßbar ist·

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß zur Veränderung der Federkonstanten dem den Verdränger aufweisenden Gehäuse weitere mit Druckgas gefüllte sowie für sich abgeschlossene Nebfcigehäuse zugeordnet sind, die den gleichen Gasdruck wie das Gehäuse aufweisen und diese* zuschalt bar ausgebildet sind«

Im Einzelnen kann hierbei die Ausbildung so durchgeführt werden, daß die dem Gehäuse zuschaltbaren Nebengebäude als selbständige, eine unterschiedliche Größe aufweisende Binzelgehäuse ausgebildet und über eine durchlaufende Rohrlei« tung, 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 zylindrische 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 nacheinandBr mit den zylindrischen Nebengehäusen verbindbar ist· Bei konzentrischer Anordnung der Nebengehäuse um das Hauptgehäuse

wird der gameinsame, 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 Quer schnitt sumfang des Hauptgehäuses herum wird im gemeinsamen, das eine Ende der Gehäuse abschließanden Deckel für j^des Nebengehäuse ein mit dem Schaft her ε.ν.3 ragendes sowie ei en zum Hauptgehäuse führenden Kanal abschließendes Venti. vorgesehen, denen auf dem Deckel ein., drehbare Wählscnaibe zugeordnet ist, die zum aufeinanderfc^:wanden Niederdrücken der Ventilschäfte auf der Unterseite etwa über den halben Umfang um den Ventilhub verdickt isto

Durch die Haßnahmen wird eine Gasfeder geschafi ->._s deren Pederkonstante entsprechend dem jeweils vorliegenden BaIastungsfall angepaßt werden kann urxd die ihre jeweilige Charakteristik dann über den gesamten Federweg beibehält, "" Kraft-Weg Diagramm gehen die den verschiedenen Belastungsfällen entsprechenden Federkonstanten somit alle strahlenförmig von einem auf der Ordinate liegenden Pun... au·-., der vom Koordinatennullpunkt einen der Vorspannung des Gasdruckes entsprechenden Abstand hat. Dadurch steht bei e~ dem BelastungsTall der gesamte Federweg Tür die Peeler ι. g zur Verfügunf so daß diese beim Sitzen als äußerst ange-

nehm empfunden wird·

In der 7elohnung sind mehrere Ausführungsbeispiele des Erfindungegegenstandes rein schematisch dargestellt. Es zeigen

Pig·1 eine Ansicht einer Gasfeder mit einzelnen

zuschaltbaren selbständigen Nebengehäusen

eines ersten Ausführungsbeispieles, Fig·2 einen Längsschnitt durch eine Gasfeder mit zus haltbarer konzentrisch zum Hauptgehäuse angeordneten Nebtaigehäusen eines zweiten

Ausführungsbeispielee,
Fi₁ 3 einen Längsschnitt durch eine ¹^r l-:Lg_e2 eiitsj. ecb m Gar^eder .i as dritte,:. Ausführungs-

beispit ..es
F '-j,-. ^ einer Länrsi shnitt durch e xiie andere Aa -±'[Llrungs Ό: eine. G afc er ':lt zuschaltb'reE Ne engt Hausen e^:nos vierten Aus- ihrungsbeispie··

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?g. die ^raufrichc u.- dia ia. ^eder nach Fi.^_ei| „

Der Aufbau jiner Gasf^de ist ..η ε ■· ei ekanr;^ ui..d t- dar.; daher hinsi htlicli. '.hi-er (. est^itung und iiirkungswej.se kainer besc ideren ^ läuterung. Si ο -.st ashalt un^;r Fox tf all von konstruktiven Ein ollieiten auch nur rein £chemat..3ch i^-^fcji. i.lt und. nur :oveit er?.:" art _ä daß lire Weitai ...l.uung geniale der Z^ f ladung ver-- indlioiier wird Grundcilti... _oh wird jade Gasfeder von einem langgestreckten Gehäuse bzw.

bzw» Hauptgehäuse 1 mit einer beliebigen Querschnitteform 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 Anlenkstel-Ie 3 vorgesehen mittels 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. Dem in das Hauptgehäuse hineingepreßten inerten Gas wird ein Überdruck aufgedrückt, welcher der geviins cht en Vorspannung der Gasfeder entspricht«

Um die durch das Durchmesserverhältnis von Hauptgehäuse 1 u- d Verdränger 2 bestimmte Federkonstante den verschiedenen Belastungsfäl] rn anpassen zu können, weraen dem Volumen ues Hauptgehäuses v/eitere Volumen ei zein nacheinander oder , gleichzeitig zugeschaltet. Diese zuschalTiaren Volumen be-

\ iahalten ebenfalls ein inertes Druckgas, dessen Druck ge-

nau so groß ist wie car Druck des Grses im Ha:aptgehäusc.

■ Bei;:i Au.:füήrungsbeispiel räch Fig_c 1 sind die zusei Itbaren

j Volumen besonderer Nebengehäusen h 5 '' '.d 6 zugeordnet, die

^ -jÄ-tj-gi-5_ \ ca eixieri sθ 1 £>s"^Hnci i----^:i E- HHlter iintez*sc!~*ieclüc!!er GrO^

ße bilden= Die Nebcig^häuse sind mittels eil ar durchlaufenden Rohrleitung ? mit dein HauptgehäuLe über Ventile 8 ver-

j bunder und. ±n gleicher Weise viü das Ha^ir 'S^c- äuse mit Druck

gas von gleichem Überdruck gefüllt. Durch Öffnen eines Ventils kann entsprechend der jeweils gewünschten Volumenver-

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größe rung das entsprechend zugeordnete Nebengenättee k bsv. 5 bzw· 6 dom Haupt gehäuse 1 zugeschaltet werden*

Anstelle über eine als Sammelleitung ausgebildete Rohrleitung 7 können die Rebengehäuse k, 5 und 6 unmittelbar durch kurze Rohrleitungen miteinander verbunden werden» in denen je ein Ventil 8 angeordnet w^J d. In einem solchen Falle sind jedoch die Nebengehäuse nur in der dargestellten Anordnung bzw. Reihenfolge nacheinander an das Hauptgehäuse anschalt bar.

Ein anderes Ausführungsbeispiel zeigt Pig«2. Vorzugsweise wird hierbei das den Verdränger 2 führende Hauptgehäuse 1 zylindrisch ausgebildet. Konzentrisch um dieses Hauptgehäuse herum werden die ebenfalls zylindrisch gestalteten Neben— gehäuse 9 bis 12 angeordnet. Diese den gleichen Gasdruck wie das Hauptgehäuse aufweisende Nebengehäut3 9 hie 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 I²* gasdicht abgeschlossen. In dem Deckel \k ist ein in axialer Richtung hoi gebohrter Drehschieber 15 drehbar gelagert, dessen axiale Bohrung Io sich über die radiale Ausdehnung der Nebex-gehäuse 9 bis 12 erstreckt· Sie ist über einen Kanal 17 fortgesetzt und mündet in das Innere des Hauptgehäuses 1. Die axiale Bohrung I6 des Dreh— Schiebers 15 ist durch Querbohrungen 18 mit dem Innenraum

der Nebengehäuse verbindbar. Hierzu sind im Deckel "\k für jedes Nebengehäuse 9 bis 12 je eine Bohrung 18 vorgesehen, deren Achsen mit Bezug auf den Drehschieber auf der gleichen Mantellinie enden. Im Drehschieber selbst sind dagegen in jeweils gleicher Teilung für das eine Nebengehäuse z.B. 9 vier, für das Nebengehäuse Io drei, für folgende Nebengehäuse 1 1 zwei und schließlich für das Nebengehäuse 12 eine Bohrung 18 vorgesehen· Die im Drehschieber für die Nebengehäuse 9 bis 11 vorgesehenen Querbohrungen liegen stets auf einem Teilkreis, auf dem die Achse der zugeordneten Querbohrung des Deckels endet«

Vird nun z.B. 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 angeschaltet. Beim Veiterdrehen des Handrades um eine Teilung wird nicht das Nebengehäuse 9 wieder abgeschaltet sondern dazu noch das benachbarte Nebengehäuse Io an das Hauptgehäuse 1 angeschaltet und so fort, bis nach Verdrehen des Handrades 19 um drei Lochteilungen alle vier Nebengehäuse 9 bis 12 an das Hauptgehäuse 1 angeschaltet sind.

Beim dritten Ausführungsbeispiel einer Gasfeder nach Fig.3 ist die Anordnung und Ausbildung von Hauptgehäuse und Nebengehäuss etwa wie beim Ausführungsbeispiel nach Fig.2 ge= staltet. Es sind allerdings nur zwei Nebengehäuse 9*und 1o vorgesehen. Der weitere Unterschied besteht noch darin, daß

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der das eine Ende der Gehäuse abschließende Deckel 2o auf der Unterseite in ringförmigen, jeweils eijj Nebengehäuse 9' bzw· 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 2k 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 Länge. 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 Io einmündenden Kanales 2k, deren anderes Ende durch die Ventilspindel 23 verschlossen ist·

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 2k_f so daß das innere Nebengehäuse 9 über die Querbohrung 29 dieser Nut und über die Axialbohrung 28 der Ventilspindel 23 mit dem

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Hauptgehäuse 1 verbunden wird. Die obere Ringnut 27 ist dabei unmittelbar oberhalb des oberen radialen Kanäles 2k 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 Ausmiindung des oberen radialen Kanales 2k, so daß jetzt auch das Nebengehäuse lo¹ an das Hauptgehäuse 1 angeschaltet ist«

Auch beim Ausführungsbeispiel nach Pig·k ist ein Hauptgehäuse 1 und zwei Nebengehäuse 9*und 1o^fvorgesehen« deren Quer» schnitt 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 zusammenge- . schraubt werden· Beim Ausfuhrungebeispiel ist ein gemeinsamer Deckel 3o und für jedes Nebengehäuse 9 und lo' ein in diesem gelagertes Ventil 31 vorgesehen. Jedes Ventil 31 verbindet das zugeordnete Nebengehäuse mit einem im Deckel 3o angeordneten Kanal 32, der über eine axiale verlaufend· 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 3o mit dem Hauptgehäuse verbunden«

Sämtliche Ventile werden vorzugsweise auf einem Kreisbogen

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angeordnet« der etwas kleiner als der halbe Umfang des vollen Kreises ist. Zum Nie erdrücken der Ventile ist auf dem Deckel, z.B. auf ■ einem Lagerauge 3k eine Wählscheibe 35 drehbar gelagert« die eine Handhabe 36 aufweisen kann« Die Wählscheibe 35 kann auch nur halbkreisförmig ausgebildet sein. 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. Sie sich etwa über den halben Umfang erstreckenden andere Hälfte der Scheibe ist jedoch um die Höhe eines Ventilhubes verdickt· Di· etwa radialen Enden dieser Verdickung 37 sind rampenförmig auslaufend ausgebildet. Wird nunmehr die Wählscheibe 35 über einen rampenfönniger» Auslauf hinweg gedreht« so wird ein Ventil 31 niedergedrückt und das zugeordnete Nebenge— häuse 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 bleibt.

Claims

113 2.12.1969 Schutzaneprüche ι

1. Gasfeder mit einer durch das Verhältnis zweier Durchmesser bestimmten Federkonst^nten, von denen der eine Durchmesser dem Innenmantel eines mit Druckgas gefüllten Gehäuses und der andere Durchmesser einem in die Gasfüllung eintauchenden Verdränger zugeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, daß ^ur Veränderung der Pederkonstanten dem den Verdränger (2) aufweisenden Gehäuse (i) weitere mit Druckgas gefüllte sowie für dich abgeschlossene Nebengehäuse (4 bis 6, bzw« 9 bis 12, b:\-,Ws 9'* lo^f ) zugeordnet sind, die den gleichen Gasdruck wie das lehäuse auf reisen und dieseai zuschaltbar ausgebildet sindo

2. Gasfeder räch AnspruoL 1, dadurch gekennzeichnet, daß die des Gehäuse (i) uschaltbaren r^bengahäuse als selbständige j eine unterschiedliche Größe aufweisende Eirisel^jhc'use {h ., 5 "-nd 6) ausgebildet und über e .e durchlaufende Rohrleitung (7) mitt Is " ^r ile (8) in bcli-Soigss* Reüiexifo.= ge s. = = da_ ßeiiäuse anschaltbar sind.

3. G-asiTed&r naoi Äuspruch 1, dadurch ge .ennzeicl· let ₉ daß das d r> "Verdränger (2) aufnehmende Gehär &· ^r ) als Zylinder ausgobildet ist, uai welchen die zugeordneten ebenfalls zylindrisch ausgebildeten Nebengehäuse (9 bis 12) konzentrisch angeordnet sind, die an einer jeweils

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^l ei erliegenden Stirnseite durch einen kel (1U) ^geschlossen sind, in welch·» ein in axialer Richtung hohl gebohrter, in de« Deckel radial gslagertsr 8owd * nit der Axialbohrung (i6) in das Hauptgehause ein mündender Drehschieber (15) gelagert ist, dessen Axialbohrung über Querlöcher (i8) des Schiebermantels und Deckels nacheinander mit den ylindrisehen Nebengehausen verbindbar ist·

k. Gasfeder nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß bei kon"snt»ischer Anordnung der Nebengehäuse (9' 1o') um das Hauptgehäuse (1) der geneinsame, das eine Ende der Gehäuse abschließende Deckel (2c) auf der Unter« seite in ringförmigen, die Nebengehäuse aufnehmenden Stufen (21 und 22) abgesetzt und mit einer axial verschiebbaren ventilspindel (23) versehen ist, mittels welcher die Nebengehäuse über axial und ra.di il im Deckel verlaufejden Kanälen (zh und 25) nacheinander mit dem Hauptgehäuse verbindbar aAnd.

5ο Gasfeder nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß bei einer Anordnung der Nebengehäuse (°'und 1o') etwa über den halben Querschnittsumfan des "auptgeiiäueöö (i) herum im gemeinsamem, uas eine Ende der Gehäuse abschließenden Deckel (3o) Tür jedas Nebengehäuse ein mit dem Schaft herausragendes sowie einen zum Hauptgehäuse führenden Kanal (32) abschließendes Ventil (31)

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vorgesehen ist, denen auf dem Deckel eine drehbare Wählscheibe (35) zugeordnet ist, die zum aufeinanderfolgenden Niederdrücken der Ventilschäfte auf der Unterseite über den halben Umfang um den Ventilhub verdickt ist«