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Gasfedern
werden in der Technik in vielfältiger
Weise eingesetzt. Beispielhaft sei hier lediglich auf den Fahrzeugbau
verwiesen. Hier werden Gasfedern vielfach für Heckklappen von Kraftfahrzeugen zum
Einsatz gebracht.
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Dem
DE 20 2004 015 535 U1 ist ein Fahrzeug zu entnehmen, aufweisend
eine Karosserie, eine über
mindestens ein Scharnier daran angeschlossene schwenkbare Öffnungsklappe
und eine Feder aus elastischem Federmaterial, die derart angeordnet
ist, dass sie die Bewegung der Öffnungsklappe
unterstützt
sowie ferner aufweisend einen Fluiddämpfer, der zum Dämpfen der
Bewegung der Öffnungsklappe
angeschlossen ist, wobei der Fluiddämpfer als eine Zylinder-Kolben-Einheit ausgebildet ist,
und wobei die Zylinder-Kolben-Einheit als ein offenes System mit
zwei durch den Kolben getrennten Kammern und einer Drosselpassage
zwischen den Kammern gebildet ist, wobei eine der Kammern gegen
die Umgebung abgeschlossen ist und sich die zweite Kammer in Fluidverbindung
mit der Umgebung befindet.
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Ebenfalls
denkbar ist, Gasfedern im Bereich mechanischer Vorrichtungen zum
Heben eines auf Eckrungen ruhenden Dachs eines Nutzfahrzeugaufbaus
einzusetzen.
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Beispielhaft
wird auf die
DE 198
42 844 C1 verwiesen, bei welcher die Vorrichtung oben an
einer Eckrunge befestigt wird. Die Vorrichtung selber besteht aus
einer Führung,
in der ein Hubglied mit Dachanbindung auf- und abbeweglich geführt ist
und aus einem mechanischen Antrieb, der zwischen dem Hubglied und
einer Abstützung
im unteren Bereich der Runge wirkt. Der mechanische Antrieb kann
aus einem Kniehebel und aus einer Handhabe bestehen. Zwischen dem
Hubglied und der Verlängerung
der Führung
kann sich mindestens eine Gasfeder erstrecken, die bezüglich ihres
Druckvermögens
so bemessen ist, dass sie den Druck des Dachs auf den Antrieb möglichst
weitgehend verringert.
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In
den beispielhaft genannten Anwendungsfällen kann es geschehen, dass
bei Ausfall der Gasfeder, beispielsweise durch Dichtungsversagen,
die Funktion der Gasfeder nicht mehr gegeben ist und die damit in
Wirkverbindung stehende Bauteile (Heckklappen, Hubglieder oder dergleichen)
zu durch ungebremste Schwenk- oder Fallbewegung verursachte Personenschäden führen können.
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Der
DE 40 33 185 A1 ist
eine Gasfeder mit integrierter Sicherheitseinrichtung zu entnehmen,
deren verschiebbarer Kolben in einem zylindrischen Druckbehälter angeordnet
ist, bei der die Sicherheitseinrichtungen mindestens eine als Bremskörper ausgeführte Federscheibe
zwischen einem beweglichen Stützelement
und einem ortsfesten, mit dem Zylinder verbundenen Bauteil aufweist.
Die im entspannten Zustand ebene elastische Federscheibe weist,
bedingt durch entgegengesetzt gerichtete Lagerkräfte, im eingebauten Zustand
eine geschirmte Form auf.
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In
der
DE 28 55 560 C2 ist
eine Gasfeder mit einer vom Innendruck abhängig wirkenden mechanischen
Blockiervorrichtung beschrieben, bestehend aus einem Zylinder, der
eine unter Druck stehende Gasfüllung
aufweist und in dem eine einen Kolben aufweisende Kolbenstange axial
beweglich geführt und
nach außen
abgedichtet ist, während
die Blockiervorrichtung einen zwischen Zylinder und Kolbenstange
wirksamen Klemmkörper
aufweist. Zur Bildung der Blockiervorrichtung weist der Kolben einen
Druckgasraum auf, der von einem Ringkolben und einem Kolbenzylinder
gebildet ist, die gegeneinander verschiebbar und mittels einer Dichtung
abgedichtet sind, während
die Kolbenstange, mittels Dichtungen abgedichtet, durch den Kolben
geführt
ist und dessen Ringkolben und Kolbenzylinder auf der Kolbenstange
verschiebbar sind sowie der Kolben über Federelemente an fest mit
der Kolbenstange verbundenen Anschlagkörpern abgestützt ist,
wobei ein mit der Innenwand des Zylinders zusammenwirkender Klemmkörper zwischengeschaltet
ist.
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In
der
DE 25 40 402 A1 wird
eine Gasfeder mit mechanischer Blockierung beschrieben, bestehend
aus einem Zylinder, welcher eine unter hohem Druck stehende Gasfüllung aufweist,
während
ein fest mit einer Kolbenstange verbundener Kolben in diesem Zylinder
angeordnet und die Kolbenstange am zylinderaustrittsseitigen Ende
geführt
und abgedichtet ist, wobei die Blockiereinrichtung zwischen zwei
relativ zueinander beweglichen Teilen vorgesehen ist. Die Blockiereinrichtung
weist eine einseitig vom Innendruck des Zylinders beaufschlagte,
axial im Zylinder bewegliche Trennwand auf, auf deren dem Innenraum
der Gasfeder abgewandten Stirnseite eine Feder angeordnet und diese
Trennwand mit einem Teil verbunden ist, welches mit einem im Zylinder
befestigten Gegenlager zum Eingriff kommt.
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Der
Erfindung liegt die allgemeine Aufgabe zugrunde, eine bekannte Gasfeder
dahingehend weiterzubilden, dass sie selbst bei Druckverlust noch eine
definierte Sicherheitsfunktion beinhaltet, so dass Unfälle. mit
Personenschäden
weitestgehend vermieden sind.
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Diese
Aufgabe wird gelöst
durch eine Gasfeder, beinhaltend einen Zylindermantel, eine innerhalb des
Zylindermantels vorgesehene und eine Kolbenstange aufnehmende Führung, eine
mit der Kolbenstange in Wirkverbindung stehende Drosselscheibe, die
innerhalb eines mit Gas gefüllten
Druckraumes relativ bewegbar ist sowie eine innerhalb des Zylindermantels
vorgesehene, zumindest ein Anschlagelement, ein federbelastetes
Klemmelement sowie ein Auslöseelement
umfassende, Sicherheitseinrichtung, mittels derer bei Druckverlust
im Bereich des Druckraums die Kolbenstange in definierter Position relativ
zum Zylindermantel festsetzbar ist, wobei das Auslöseelement
durch einen außerhalb
der Drosselscheibe vorgesehenen Auslösekolben gebildet ist, der
mit einem zylindrisch ausgebildeten Stützkörper zur Abstützung des
Klemmelementes zusammenwirkt, und wobei das Klemmelement in funktionsfähigem Zustand
der Gasfeder mit vorgebbarem Abstand außerhalb des geneigt verlaufenden
Führungsabschnittes
auf dem freien Ende des Stützkörpers aufliegt
und bei Druckverlust im Druckraum das Klemmelement samt Stützkörper und
Auslösekolben durch
die Kraft des zugeordneten, sich zwischen Klemmelement und Führung erstreckenden
Federelementes in Richtung des geneigt verlaufenden Führungsabschnittes
des Anschlagelementes bewegbar und durch elastische Verformung des
Klemmelementes die Festsetzung der Kolbenstange, relativ zum umgebenden
Zylindermantel, herbeiführbar
ist.
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Vorteilhafte
Weiterbildungen der erfindungsgemäßen Gasfeder sind den zugehörigen Unteransprüchen zu
entnehmen.
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Mit
dem Erfindungsgegenstand wird somit eine allgemein einsetzbare Gasfeder
bereitgestellt, die einen hohen Sicherheitsstandard gewährleistet und
somit Unfallrisiken im Einsatzbereich der Gasfeder reduziert, so
dass Personenschäden
weitgehend ausgeschlossen sind.
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Für den jeweiligen
Anwendungsbereich wird sichergestellt, dass durch Arretierung der
Kolbenstange bei auftretendem Druckverlust kein weiteres Absenken
der betroffenen Bauteile mehr gegeben ist, die zu möglichen
Personenschäden
führen
könnte.
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Mit
dem Erfindungsgegenstand sind eine Vielzahl von Ausführungsmöglichkeiten
denkbar, von denen einige beispielhaft in der Zeichnung dargestellt
sind. Es zeigen:
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1 Mechanische
Vorrichtung zum Heben eines auf Eckrungen ruhenden Dachs eines Nutzfahrzeugaufbaus
als Prinzipskizze in verschiedenen Ansichten;
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2 und 3 Teildarstellung
einer Gasfeder mit konstruktiv unterschiedlich ausgestalteten Sicherheitseinrichtungen,
jeweils dargestellt an einer funktionsfähigen und einer defekten Gasfeder;
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4 Teildarstellung
eines in 3 abgebildeten Klemmelementes
in verschiedenen Ansichten.
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1 zeigt
eine mechanische Vorrichtung
1 zum Heben eines auf Eckrungen
ruhenden nicht weiter dargestellten Dachs eines Nutzfahrzeugaufbaus in
verschiedenen Ansichten. Der besseren Übersicht halber werden lediglich
die wesentlichen Funktionsteile der mechanischen Vorrichtung
1 angesprochen. Erkennbar
ist eine Führung
2,
eine damit in Wirkverbindung stehende Verlängerung
3, ein Hubglied
4 sowie
eine hier nur angedeutete Gasfeder
5. Der konstruktive
Aufbau der mechanischen Vorrichtung kann beispielsweise entsprechend
dem Stand der Technik gemäß
DE 198 42 844 C1 vorgesehen
werden, wobei dies lediglich eine beispielhafte Anordnung darstellt.
Die Verlängerung
3 beinhaltet
einen unteren Verlagerungsbereich
6 (nutzfahrzeugaufbauseitig), während das
Hubglied
4 mit einem dachseitig vorgesehenen Anbindungsbereich
7 ausgerüstet ist.
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Die 2 und 3 zeigen
jeweils Schnitte gemäß der Linie
A-A der 1, wobei konstruktiv unterschiedlich
ausgebildete Sicherheitseinrichtungen dargestellt sind, die im Folgenden
näher beschrieben werden.
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2 zeigt
die in 1 angedeutete Gasfeder 5 im Teilschnitt,
wobei das linke Bild eine funktionsfähige Gasfeder 5 und
das rechte Bild eine defekte Gasfeder 5 zeigt. Die Gasfeder 5 besteht
aus einem äußeren Zylindermantel 8,
einer Führung 9 samt Dichtelement 10.
Die Führung 9 ist
fest mit dem Zylindermantel 8 verbunden. Die Führung 9 nimmt
eine Kolbenstange 11 auf, die im Bereich ihres freien Endes 12 über eine
Schraubenmutter 13 mit einer Drosselbohrungen 14 aufweisenden
Drosselscheibe 15 in Wirkverbindung steht. Unterhalb der
Drosselscheibe 15 wird ein mit Gas gefüllter Druckraum 16 gebildet. Zwischen
der Drosselscheibe 15 und der Führung 9 erstreckt
sich die erfindungsgemäße Sicherheitseinrichtung,
die aus folgenden Bauteilen gebildet ist:
einem Anschlagelement 17,
einem in diesem Beispiel als Klemmring ausgebildeten Klemmelement 18,
einer als Schraubenfeder ausgebildeten Druckfeder 19, einem
als Auslösekolben
ausgebildeten Auslöseelement 20 sowie
einem zylindrisch ausgebildeten Stützkörper 21, der in diesem
Beispiel einstückig mit
dem Auslösekolben 20 hergestellt
ist. Der Auslösekolben 20 ist
sowohl gegenüber
dem Zylindermantel 8 als auch gegenüber der Kolbenstange 11 mittels Dichtungen 22 abgedichtet.
Das Anschlagelement 17 ist mit einem geneigt verlaufenden
Führungsabschnitt 23 versehen.
Der Stützkörper 21 nimmt
in seinem freien Endbereich 21' den unter Federkraft stehenden
Klemmring 18 auf. Bei der im linken Bild der 2 dargestellten
funktionsfähigen
Gasfeder 5 ist der im Druckraum 16 gegebene Gasdruck
größer als die
Kraft der Druckfeder 19, so dass selbige im Betriebszustand
der Gasfeder 5 nicht wirksam ist und zwischen Klemmring 18 und
oberer Begrenzungskante 24 des Anschlagelementes 17 ein
definierter Spalt gegeben ist. Das Anschlagelement 17 ist,
in gleicher Weise wie die Führung 9,
fest mit dem Zylinderrohr 8 verbunden. Der mit dem Auslösekolben 20 einstückig hergestellte
Stützkörper 21 ist
in axialer Richtung innerhalb des Anschlagkörpers 17 relativ bewegbar.
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Der
rechte Teil der 1 zeigt eine defekte Gasfeder 5,
jedoch in gesicherter Position, so dass Personenschäden, beispielsweise
durch herab fallende Bauteile vermieden werden. Wird der Gasdruck
im Bereich des Druckraumes 16 geringer, beispielsweise
durch Ausfall eines Dichtelementes 22,10 kann
es geschehen, dass bei der Bewegung eines nicht weiter dargestellten
Bauteiles die Kolbenstange 11 unter der Gewichtsbelastung
des Bauteiles schlagartig innerhalb des Druckraums 16 einfährt. Hier
beginnt nun die Federkraft der Druckfeder 19 zu wirken
und bewegt über
den Klemmring 18 den Stützkörper 21 und
damit auch den Auslösekolben 20 relativ
zur Kolbenstange 11 nach unten. Sobald der Klemmring 18 auf
dem Bereich der oberen Begrenzungskante 24 des Anschlagelementes 17 zur
Auflage kommt, wird selbiger in der dargestellten Form tordiert
und arretiert die Kolbenstange 11 relativ zum Zylindermantel 8,
so dass ein weiteres Einfahren der Kolbenstange 11 in den
Druckraum 16 nicht mehr möglich ist. Die defekte Gasfeder 5 kann
gegen ein neues Bauteil ausgetauscht werden.
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3 zeigt
die in 2 abgebildete Gasfeder 5, wobei im Wesentlichen
gleiche Bauteile zum Einsatz gelangen, so dass gleiche Bezugszeichen verwendet
werden. Lediglich die Sicherheitseinrichtung ist konstruktiv etwas
anders ausgeführt.
Das Anschlagelement 17' weist
einen geneigt verlaufenden Führungsabschnitt 23' auf, der in
diesem Beispiel durch einen Einführkonus
gebildet ist. Zum Einsatz gelangt ein Klemmelement 18', das in diesem
Beispiel gebildet wird durch einen topfartig ausgebildeten Klemmkörper, der über einen
geschlitzt ausgebildeten Klemmkonus 25 verfügt, wobei
das als Druckfeder ausgebildete Federelement 19 auf einem
zylindrisch ausgebildeten Abschnitt 26 des Klemmkörpers 18' abgestützt ist.
Auch hier zeigt die linke Darstellung der 3 eine funktionsfähige Gasfeder 5,
deren Wirkungsweise im Wesentlichen der in 2 beschriebenen
Gasfeder 5 entspricht. Ist der Gasdruck im Druckraum 16 normal,
ist das Federelement 19 wirkungslos, so dass ein definierter
Spalt zwischen dem zylindrischen Abschnitt 26 und der oberen
Begrenzungskante 27 des Anschlagelementes 17' gegeben ist.
Analog zu 2 verfügt der Auslösekolben 20' über einen
angeformten zylindrisch ausgebildeten Stützkörper 21, der jedoch
in diesem Beispiel axial kürzer
baut als in 2 angegeben. Das freie Ende 28 des
Stützkörpers 21 nimmt
das freie Ende 29 des mit einer Profilierung 30 versehenen
Klemmkonus 25 auf, wobei eine Klemmung zwischen Klemmkonus 25 und
Kolbenstange 11 im normalen Betriebszustand der Gasfeder 5 nicht
gegeben ist.
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Zwischen
dem freien Ende 29 und dem Anschlagelement 17' einerseits
und zwischen Ende 29 und der Kolbenstange 11 andererseits
ist im normalen Betriebszustand ein geringer Arbeitsspalt (nicht dargestellt)
gegeben. Somit kann die Kolbenstange 11 problemlos betätigt werden.
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Das
rechte Bild der 3 zeigt eine defekte Gasfeder 5.
Der Spalt zwischen dem zylindrischen Abschnitt 26 und der
oberen Begrenzungskante 27 des Anschlagelementes 17' ist nun reduziert,
was dadurch herbeigeführt
wird, dass der Gasdruck im Druckraum 16 geringer ist als
die Federkraft des Federelementes 19. Das Federelement 19 wirkt über den
zylindrischen Abschnitt 26 auf den Stützkörper 21 und somit
auf den Auslösekolben 20' ein und verschiebt
selbigen in Richtung des Druckraumes 16. Der Klemmkonus 25 wird
in den geneigt verlaufenden Führungsabschnitt 23' eingedrückt, wodurch
nun über
die Profilierung 30 eine Klemmung der Kolbenstange 11 relativ
zum umgebenden Anschlagelement 17', respektive zu dem damit verbundenen
Zylindermantel 8, herbeigeführt wird.
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Wie
bereits eingangs ausgeführt,
kann die erfindungsgemäße Gasfeder
beispielsweise auch beim Stand der Technik gemäß DE 20 2004 015 535 U1 zum
Einsatz gebracht werden. Gleiches gilt für andersartige technische Anwendungsfälle, bei
denen Gasfedern üblicherweise
zum Einsatz gelangen. Der Erfindungsgegenstand ist somit nicht auf
eine mechanische Vorrichtung zum Heben eines auf Eckrungen ruhenden
Dachs eines Nutzfahrzeugaufbaus beschränkt, sondern vielmehr universell
einsetzbar.
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4 zeigt
das in 3 lediglich angedeutete Klemmelement 18'. Erkennbar
ist der zylindrisch ausgebildete Abschnitt 26 sowie der
mit Schlitzen 25' versehene
Klemmkonus 25. Am Innenumfang 31 verfügt der Klemmkonus 25 über die
bereits angedeutete Profilierung 30, über welche die entsprechende
Klemmkraft auf die Kolbenstange (hier nicht dargestellt) übertragen
wird.
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- 1
- mechanische
Vorrichtung
- 2
- Führung
- 3
- Verlängerung
- 4
- Hubglied
- 5
- Gasfeder
- 6
- unterer
Verlagerungsbereich
- 7
- dachseitiger
Anbindungsbereich
- 8
- äußerer Zylindermantel
- 9
- Führung
- 10
- Dichtelement
- 11
- Kolbenstange
- 12
- freies
Ende
- 13
- Schraubenmutter
- 14
- Drosselbohrung
- 15
- Drosselscheibe
- 16
- Druckraum
- 17
- Anschlagelement
- 17'
- Anschlagelement
- 18
- Klemmelement
(Klemmring)
- 18'
- Klemmelement
(topfartiger Klemmkörper)
- 19
- Schraubenfeder
- 20
- Auslöseelement
(Auslösekolben)
- 20'
- Auslöseelement
(Auslösekolben)
- 21
- Stützkörper
- 21'
- freier
Endbereich
- 22
- Dichtung
- 23
- Führungsabschnitt
- 23'
- Führungsabschnitt
- 24
- obere
Begrenzungskante
- 25
- Klemmkonus
- 25'
- Schlitz
- 26
- zylindrischer
Abschnitt
- 27
- obere
Begrenzungskante
- 28
- freies
Ende
- 29
- freies
Ende
- 30
- Profilierung
- 31
- Innenumfang