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Dokumentenidentifikation DE102006056666A1 27.12.2007
Titel Gasdruckfeder
Anmelder Krautkrämer, Hermann (verstorben), 56751 Polch, DE
Erfinder Krautkrämer, Hermann (verstorben), 56751 Polch, DE
Vertreter COHAUSZ DAWIDOWICZ HANNIG & SOZIEN, 40237 Düsseldorf
DE-Anmeldedatum 29.11.2006
DE-Aktenzeichen 102006056666
Offenlegungstag 27.12.2007
Veröffentlichungstag im Patentblatt 27.12.2007
IPC-Hauptklasse F16F 9/02(2006.01)A, F, I, 20061129, B, H, DE
IPC-Nebenklasse F16F 9/52(2006.01)A, L, I, 20061129, B, H, DE   
Zusammenfassung Gasdruckfeder, aufweisend zumindest zwei Kammern, wobei die erste Kammer durch ein Innenrohr (19) gebildet ist und eine axial verschiebbare Kolbenstange (1) mit einem Kolben (16) die erste Kammer abschließt und wobei die erste Kammer mit einer zweiten Kammer pneumatisch verbindbar ist, wobei die zweite Kammer durch ein zu dem Innenrohr (19) konzentrisches Außenrohr (18) gebildet ist, wobei ein axialkraftbeaufschlagter, insbesondere federkraftbeaufschlagter Ringkolben (14) die zweite Kammer abschließt.

Beschreibung[de]

Die Erfindung betrifft eine Gasdruckfeder, aufweisend zumindest zwei Kammern, wobei die erste Kammer durch ein Innenrohr gebildet ist und eine axial verschiebbare Kolbenstange mit einem Kolben die erste Kammer abschließt und wobei die erste Kammer mit einer zweiten Kammer pneumatisch verbindbar ist, wobei die zweite Kammer durch ein zum Innenrohr konzentrisches Außenrohr gebildet ist.

Eine derartige Gasdruckfeder ist bekannt aus der DE 197 56 557 A1.

Nachteilig bei dieser bekannten Gasdruckfeder mit zwei Kammern ist, dass der Gasdruck innerhalb der Gasdruckfeder in Abhängigkeit der Umgebungstemperatur in der Gasdruckfeder starken Schwankungen unterliegt. So kann bereits durch eine Sonneneinstrahlung auf eine derartige Gasdruckfeder ein Anstieg des Gasdrucks um über 20 Prozent erfolgen, woraus eine dementsprechend erhöhte Federkraft der Gasdruckfeder resultiert. Es kommt dann immer wieder vor, dass Deckel oder Klappen sehr schnell hoch schwingen. Dies hat bereits zu Unfällen geführt. Umgekehrt führt eine Absenkung der Umgebungstemperatur bei herkömmlichen Gasdruckfedern dazu, dass der Gasdruck absinkt und dementsprechend die Federkraft ebenfalls absinkt und somit die Wirksamkeit bzw. die Federkraft der Gasdruckfeder nachlässt.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Gasdruckfeder derart weiter zu bilden, dass Schwankungen der Umgebungstemperatur ausgeglichen werden können und diese sich nicht erheblich auf den Gasdruck in der Gasdruckfeder auswirken.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch eine Gasdruckfeder gemäß Anspruch 1.

Dadurch, dass ein axialkraftbeaufschlagter, insbesondere federkraftbeaufschlagter Ringkolben die zweite Kammer abschließt wird ein System geschaffen, durch das ein Temperaturausgleich bei einer Gasdruckfeder realisiert wird. Sofern die Gasdruckfeder einer erhöhten oder verminderten Umgebungstemperatur ausgesetzt ist und dies zu einem Druckanstieg bzw. Druckabfall im Inneren der Gasdruckfeder führt, wird der Ringkolben, der die zweite Kammer abschließt, in Abhängigkeit des Gasdruckes durch die den Ringkolben beaufschlagende Axialkraft verschoben, d.h. dass sich das Volumen der zweiten Kammer entsprechend vergrößert oder verkleinert. Durch diese Volumenanpassung, d.h. Volumenvergrößerung bei einem Temperaturanstieg bzw. Volumenverkleinerung bei einem Temperaturabfall, wird somit mit konstruktiv einfachen Mitteln ein effektiver Temperaturausgleich bei einer Gasdruckfeder realisiert.

Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.

So ist es vorteilhaft, wenn eine Schraubfeder angeordnet ist, die den Ringkolben beaufschlagt. Durch einen in Folge eines Temperaturanstieges erhöhten Gasdruck wird die Schraubenfeder, die den Ringkolben beaufschlagt, zusammengedrückt. Durch diesen Vorgang entspannt sich der erhöhte Gasdruck. Es kann somit kein Deckel oder keine Klappe ungewollt sehr schnell hoch schwingen in Folge einer unkontrollierten Erhöhung der Gasdruckfederkraft. Umgekehrt wird bei einem Temperaturabfall und einem infolgedessen absinkenden Gasdruckes die Schraubenfeder, die den Ringkolben beaufschlagt, entspannt, wodurch das Gasvolumen verkleinert wird bzw. der Gasdruck erhöht. Bei einem Temperaturabfall wird somit stets eine Mindestfederkraft der Gasdruckfeder gewährleistet.

Bevorzugt sind die erste Kammer und die zweite Kammer über Bohrungen und/oder Steuerschlitze miteinander verbindbar. Hierdurch kann auf konstruktiv einfache und effektive Weise ein Gasaustausch zwischen der ersten Kammer und der zweiten Kammer der Gasdruckfeder realisiert werden.

Vorzugsweise sind die Bohrungen und/oder Steuerschlitze mittels druckbetätigter Ventile schließbar und öffenbar. Vorzugsweise sind die druckbetätigten Ventile durch dehnbare Dichtringe, insbesondere Gummidichtungen, gebildet.

Entsteht in einer der beiden Kammern ein Überdruck gegenüber der anderen Kammer durch eine Verschiebung des Kolbens, respektive der Kolbenstange, so öffnen die druckbetätigten Ventile automatisch und gestatten einen Druckausgleich zwischen den beiden Kammern. Durch die Verwendung dehnbarer Dichtringe zur Schaffung der druckbetätigten Ventile kann dies auf konstruktiv sehr einfache und preiswerte Weise realisiert werden.

In einer bevorzugten Ausführungsform weist das Außenrohr zumindest eine Bohrung in der Seitenwand auf, durch die die Gasdruckfeder mit Gas befüllbar ist und die innenseitig durch ein flexibles Dichtelement verschließbar ist.

Hierdurch ist auf einfache Weise ein Befüllen der Gasdruckfeder mit Gas, vorzugsweise Stickstoff, möglich, wobei durch die Anordnung eines innenseitigen flexiblen Dichtelementes nach dem Abschluss des Befüllvorganges ein automatisches Verschließen erfolgt.

Vorzugsweise ist das Dichtelement durch einen dichtend innenseitig am Außenrohr anliegenden Ring, insbesondere Gummiring, gebildet, der im Bereich der Bohrung eine Einkerbung und/oder Nut aufweist. Durch die Verwendung eines Gummiringes wird gleichzeitig ein effektiver Berstschutz der Gasdruckfeder realisiert, da dieser im Falle eines Brandes schmilzt und somit die Bohrung, durch die das Gas entweichen kann, freigibt. Dadurch, dass im Bereich der Bohrung eine Einkerbung und/oder Nut vorgesehen ist, kann ein möglicher Grat an der Innenseite der Bohrung nicht zu Beschädigungen des Dichtungsringes führen.

In einer besonders bevorzugten Ausführungsform ist der Kolbenweg in Ausfahrrichtung des Kolbens durch eine Endlagendämpfung begrenzt. Vorzugsweise sind zur Endlagendämpfung mehrere, sich gegenseitig abstoßende Magnete, insbesondere Ringmagnete, angeordnet.

Alternativ können jedoch auch eine oder mehrere Schraubenfedern angeordnet sein. Durch die Anordnung einer Endlagendämpfung des Kolbens in Ausfahrrichtung wird auf effektive Weise schlagartigen Bewegungen, respektive einem abrupten Stehenbleiben der Kolbenstange beim Ausfahren entgegengewirkt.

Bevorzugt ist eine Betätigungshülse angeordnet, gegen die der Kolben in Ausfahrrichtung des Kolbens verfahrbar ist und die einen Kragen und/oder ringförmigen Bördel aufweist, der gegen eine Endlagendämpfung verfahrbar ist. Diese Betätigungshülse dient der mechanischen Kopplung von Kolbenoberseite und Endlagendämpfung. Die Betätigungshülse gewährleistet eine verschleißarme und stabile Kopplung des Kolbens mit der Endlagendämpfung.

Bevorzugt ist der Kolben mittels einer Dichtung gegen das Innenrohr abgedichtet, insbesondere kann dies mit einer Dichtmanschette oder einer O-Ringdichtung erfolgen. Auch die übrigen Bauteile können gegeneinander mittels üblicher O-Ringdichtungen auf einfache, preiswerte und effektive Weise gegeneinander abgedichtet werden.

Vorzugsweise sind an dem Außenrohr Aufhängungselemente, insbesondere axial verschiebbare und festlegbare Aufhängungselemente angeordnet, mittels derer die Gasdruckfeder in wählbarer Höhe des Außenrohres, insbesondere drehbar um eine Achse, die senkrecht zur Achse der Gasdruckfeder steht, befestigbar.

Bei herkömmlichen Gasdruckfedern erfolgt die Aufhängung immer an den beiden Enden der Gasdruckfeder, d.h. am Ausfahrende der Kolbenstange sowie an dem gegenüberliegenden Ende der Hülse.

Bei der erfindungsgemäßen Gasdruckfeder ist es jedoch auch möglich, durch die Verwendung eines Zweikammersystems mit einem Innenrohr und einem Außenrohr die Gasdruckfeder auf beliebiger Höhe des Außenrohres an einem Bauteil zu befestigen, insbesondere drehbar an einem Bauteil schwenkbar um eine Achse anzulenken. Hierdurch weist die erfindungsgemäße Gasdruckfeder eine erheblich erhöhte Flexibilität hinsichtlich ihrer Einsetzbarkeit auf.

Bevorzugt sind Mittel zum Festlegen der Kolbenstange in einer wählbaren axialen Position, insbesondere Klemmmittel angeordnet. Hierdurch wird eine Fixierung der Kolbenstange möglich, um beispielsweise Klappen oder dergleichen festzustellen.

Zwei Ausführungsformen der Erfindung sind in den Figuren dargestellt und werden im Folgenden näher erläutert. Es zeigen:

1 eine erste Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Gasdruckfeder in einem axialen Schnitt

2 eine zweite Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Gasdruckfeder in einem Axialschnittpunkt.

In den 1 und 2 sind dabei gleiche Bauteile mit identischen Bezugszeichen versehen.

In den 1 und 2 sind dargestellt zwei Ausführungsformen der Erfindung in axialen Schnitten, die sich dadurch unterscheiden, dass bei der Ausführungsform gemäß 1 die erste Kammer und die zweite Kammer der Gasdruckfeder über Steuerschlitze 24, 25 miteinander verbindbar sind, wobei bei der Ausführungsform nach 2 die erste Kammer und die zweite Kammer der Gasdruckfeder über Bohrungen 241, 251 miteinander verbindbar sind. Der grundsätzliche Aufbau ist jedoch identisch.

Die Gasdruckfeder ist als Zweirohrgasfeder mit einem Innenrohr 19 und einem konzentrisch zum Innenrohr 19 angeordneten Außenrohr 18 ausgebildet. In dem Innenrohr 19 ist axial verschieblich angeordnet die Kolbenstange 1 mit dem Kolben 16, der die erste Kammer abschließt. Kolbenstange 1 und Kolben 16 sind axial verschieblich. Dabei wird die Kolbenstange durch ein Führungsstück 8 und den Verschlussdeckel 2 der Gasdruckfeder geführt. Die Abdichtung zwischen Verschlussdeckel 2 und Kolbenstange 1 erfolgt mittels eines O-Ringes 3.

Beim Ausfahren der Kolbenstange 1 mit dem Kolben 16 fährt dieser in Ausfahrrichtung gegen die Betätigungshülse 9, die sodann ihrerseits axial in Ausfahrrichtung der Kolbenstange 1 verschoben wird. Die Betätigungshülse 9 weist an ihrem dem Kolben gegenüberliegenden Ende einen Bördel auf. Zwischen Bördel der Führungshülse 9 und dem Verschlussdeckel 2 sind angeordnet Ringmagnete 4, 5, 7, die derart eingebaut sind, dass diese sich gegenseitig abstoßen und somit eine Endlagendämpfung realisieren, da sich die Abstoßungswirkung der Ringmagnete 4, 5, 7 mit dem Verfahrweg der Betätigungshülse 9 entsprechend vergrößert. Zwischen Führungsstück 8 und Verschlussdeckel 2 ist ein Distanzstück 6 angeordnet.

Zum Befüllen der Gasdruckfeder mit Gas weist das Außenrohr 18 in seiner Wandung eine Bohrung auf, die innenseitig durch einen als Berstschutz ausgebildeten Dichtring 15 abgedichtet wird. Im Bereich der Bohrung weist der Dichtring 15 eine Nut auf, so dass ein Grat an der Bohrung in Folge der Einbringung der Bohrung in das Außenrohr 18 den Berstschutz 15 nicht beschädigen kann. Ist der Befüllvorgang der Gasdruckfeder mit Gas abgeschlossen, d.h. stehen erste und zweite Kammer unter einem gegenüber dem Umgebungsdruck erhöhten Druck, legt sich der durch den Gummiring 15 gebildete Berstschutz automatisch unter der Wirkung des Gasinnendruckes an das Außenrohr an und verschließt die Befüllungsbohrung von innen.

Sofern in der zweiten Kammer zwischen Innen- und Außenrohr ein höherer Druck herrscht als in der ersten Kammer zwischen Innenrohr 19 und Kolben 16, so öffnet unter dem Druck des Gases das als druckbetätigtes Ventil arbeitende Schlauchstück 30 und es erfolgt ein Überströmen von Gas aus der zweiten Kammer in die erste Kammer über den Steuerschlitz 24 (1), respektive über die Verbindungsbohrung 241 (2). Ist der Druckausgleich zwischen erster und zweiter Kammer hergestellt, so legt sich der Gummischlauch 30 wieder an und verschließt den Steuerschlitz 24 (1) bzw. die Verbindungsbohrung 241 (2).

Wird die Kolbenstange 1 mit dem Kolben 16 in das innere Rohr 19 eingefahren, d.h. der Druck in der ersten Kammer erhöht, so erfolgt ein umgekehrter Druckausgleichsvorgang zwischen erster Kammer und zweiter Kammer, indem das als druckbetätigtes Ventil arbeitende Dichtringelement 29 unter dem erhöhten Druck aus der ersten Kammer automatisch öffnet und ein Überströmen aus der ersten Kammer in die zweite Kammer über den Steuerschlitz 25 (1) bzw. die Verbindungsbohrung 251 (2) zur zweiten Kammer hin ermöglicht wird, solange bis ein Druckausgleich zwischen erster und zweiter Kammer hergestellt ist.

An dem der Kolbenstange 1 gegenüberliegendem Ende der Gasdruckfeder ist die Konstruktion mittels eines Endstückes 31, welches in das umgebördelte Außenrohr 18 eingesetzt ist, abgeschlossen. Eine Abdichtung der verschiedenen Bauteile gegeneinander erfolgt unter Verwendung üblicher O-Ringe 3, 13, 27, 28.

Die zweite Kammer ist begrenzt durch einen Ringkolben 14, der mittels Dichtringen 13 gegen das Innenrohr 19 und das Außenrohr 18 abgedichtet und axial verschiebbar ist. Der Ringkolben 14 wird durch eine (in Ausfahrrichtung) angeordnete Schraubenfeder 12 bzw. Ausgleichsfeder 12 von einer Axialkraft beaufschlagt.

Erhöht oder vermindert sich der Gasdruck in dem Kammersystem in Folge einer Temperaturerhöhung oder einer Temperaturabsenkung, so erfolgt eine axiale Verschiebung des Ringkolbens gegen die Kraft der Ausgleichsfeder 12 bzw. aufgrund der Kraft der Ausgleichsfeder 12, wodurch das Volumen der zweiten Kammer vergrößert respektive verkleinert wird und ein Druckausgleich herbeigeführt wird. Hierdurch wird ein zuverlässiger Temperaturausgleich bei der Gasdruckfeder realisiert, d.h. dass auch bei einem erheblichen Temperaturanstieg oder Temperaturabfall der Umgebungstemperatur dies nicht zu einer Erhöhung oder Verminderung der Federkraft der Gasdruckfeder wie bei herkömmlichen Gasdruckfedern führt.

Durch die Erfindung wird somit ein Temperaturausgleich einer Gasdruckfeder realisiert. Gleichzeitig wird durch eine Endlagendämpfung ein schlagartiges Abbremsen verhindert. Ein Druckausgleich zwischen der ersten Kammer und der zweiten Kammer ist dabei gewährleistet durch das Zentrier- und Steuerelement 23mit den Steuerschlitzen 24, 25, respektive den Verbindungsbohrungen 241, 251. Ein Druckausgleich erfolgt durch die als druckbetätigte Ventile arbeitenden Gummidichtungen 29, 30, die bei einem Überdruck automatisch öffnen und nach erfolgtem Druckausgleich zwischen den beiden Kammern auf Grund ihrer Rückstellkräfte automatisch schließen.

1
Kolbenstange
2
Verschlussdeckel
3
Dichtring
4
Ringmagnet
5
Ringmagnet
6
Distanzstück
7
Ringmagnet
8
Führungsstück
9
Betätigungshülse
10
Dichtring
11
Halte- und Druckring
12
Ausgleichsfeder
13
Dichtring
14
Ringkolben
15
Füll- und Berstschutzdichtung
16
Kolben
17
Nutringmanschette
18
Außenrohr
19
Innenrohr
20
Führungs- und Steuerelement
21
Dichtring
22
Steuerschlitz
23
Zentrier- und Steuerelement
24
Steuerschlitz
25
Steuerschlitz
26
Träger- und Verschlusselement
27
Dichtring
28
Dichtring
29
Dichtring
30
Gummidichtung
31
Endstück
241
Verbindungsbohrung
251
Verbindungsbohrung


Anspruch[de]
Gasdruckfeder aufweisend zumindest zwei Kammern, wobei die erste Kammer durch ein Innenrohr (19) gebildet ist und eine axial verschiebbare Kolbenstange (1) mit einem Kolben (16) die erste Kammer abschließt, und wobei die erste Kammer mit einer zweiten Kammer pneumatisch verbindbar ist, wobei die zweite Kammer durch ein zu dem Innenrohr (19) konzentrisches Außenrohr (18) gebildet ist, dadurch gekennzeichnet, dass ein axialkraftbeaufschlagter, insbesondere federkraftbeaufschlagter Ringkolben (14) die zweite Kammer abschließt. Gasdruckfeder nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass eine Schraubenfeder (12) angeordnet ist, die den Ringkolben (14) beaufschlagt. Gasdruckfeder nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Kammer und die zweite Kammer über Bohrungen (241, 251) und/oder Steuerschlitze (24, 25) miteinander verbindbar sind. Gasdruckfeder nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Bohrungen (241, 251) und/oder Steuerschlitze (24, 25) mittels druckbetätigter Ventile schließbar und öffenbar sind. Gasdruckfeder nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die druckbetätigten Ventile durch dehnbare Dichtringe (29, 30), insbesondere Gummidichtungen, gebildet sind. Gasdruckfeder nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Außenrohr (18) zumindest eine Bohrung in der Seitenwand aufweist, durch die die Gasdruckfeder mit Gas befüllbar ist und die innenseitig durch ein flexibles Dichtelement (15) verschließbar ist. Gasdruckfeder nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Dichtelement (15) durch einen dichtend innenseitig am Außenrohr (18) anliegenden Ring, insbesondere Gummiring, gebildet ist, der im Bereich der Bohrung eine Einkerbung und/oder Nut aufweist. Gasdruckfeder nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Kolbenweg in Ausfahrrichtung des Kolbens (16) durch eine Endlagendämpfung begrenzt wird. Gasdruckfeder Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass zur Endlagendämpfung mehrere sich gegenseitig abstoßende Magnete (4, 5), insbesondere Ringmagnete, angeordnet sind. Gasdruckfeder nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Betätigungshülse (9) angeordnet ist, gegen die der Kolben (10) in Ausfahrrichtung des Kolbens (16) verfahrbar ist und die einen Kragen und/oder ringförmigen Bördel aufweist, der gegen eine Endlagendämpfung verfahrbar ist. Gasdruckfeder nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen Kolben (16) und Innenrohr (19) eine Dichtung (17), insbesondere Dichtmanschette oder Dichtring, angeordnet ist. Gasdruckfeder nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass an dem Außenrohr (18) Aufhängungselemente, insbesondere axial verschiebbare und festlegbare Aufhängungselemente, angeordnet sind, mittels derer die Gasdruckfeder in wählbarer Höhe des Außenrohres (18) insbesondere drehbar um eine Achse, die senkrecht zur Achse der Gasdruckfeder steht, befestigbar ist. Gasdruckfeder nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass Mittel zum Festlegen der Kolbenstange (1) in einer wählbaren axialen Position, insbesondere Klemmmittel, angeordnet sind.






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