DE3410309A1

DE3410309A1 - Kraftveraenderbare gasfeder

Info

Publication number: DE3410309A1
Application number: DE19843410309
Authority: DE
Inventors: Leo Dipl.-Ing. 5449 Steinbach Lauderbach; Willi Schäfer; Winfried 5400 Koblenz Wirges
Original assignee: Stabilus GmbH
Current assignee: Stabilus GmbH
Priority date: 1984-03-21
Filing date: 1984-03-21
Publication date: 1985-10-03
Also published as: IT8567270A0; FR2561737B1; IT8567270A1; JPS60211138A; DE3410309C2; US4632371A; AU578073B2; AU3966285A; IT1184913B; JPH0610488B2; FR2561737A1; CA1231989A; ES541474A0; BR8501244A; ES8607497A1; IT8553157V0

Description

Ar-STABILUS GMBH, Koblenz

Reg. 12 228

Patent— und Gebrauchsmusterhilfsanmeldung

Kraftveränderbare Gasfeder

Die Erfindung betrifft eine kraftveränderbare Gasfeder gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 1.

Zur Anpassung der Ausschubkraft einer Gasfeder ist es durch die DE-PS 1 264 879 bekannt, ab einem vorbestimmten Ausfahrweg entgegen der Kraft einer Feder den Innenraum der Gasfeder mit der Atmosphäre zu verbinden. Auf diese Weise kann die Ausschubkraft der Gasfeder verringert werden. Weiter zeigt diese Schrift, daß zur Erhöhung der Ausschubkraft einer Gasfeder im Innenraum der Gasfeder ein Vorratsraum mit unter hohem Druck stehender Gasfüllung angeordnet sein kann und über ein Ventil mit dem Arbeitsraum der Gasfeder verbindbar ist und dieses Ventil von einem mit einer Kolbenstange verbundenen Kolben betätigbar ist. Nachteilig bei diesen Ausführungen Ist, daß die Veränderung der Ausschubkraft der Gasfeder nur In bestimmten Kolbenstellungen möglIch wi rd.

Weiter ist es durch die DE-PS 1 282 364 bekannt, zur Anpassung der Gasfeder an die gewünschte Ausschubkraft einen unter höherem Druck stehenden Vorratsraum vorzusehen. Dieser Vorratsraum Ist einerseits über ein vom Kolben betätigbares Ventil mit dem kolbenstangenfernen Arbeitsraum verbindbar, so daß bei aufgestoßenem Ventil Druckmedium aus dem Vorratsraum In den Arbeitsraum fließt und dadurch die Ausschubkraft erhöht wird. Ein zwei-

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tes Ventil verbindet einen kolbenstangense111 gen Pumpraum mit dem Vorratsraum, wodurch In nahezu ausgefahrener Stellung der Kolbenstange entgegen der Kraft einer Feder bei weiterem Ausziehen der Kolbenstange Dämpfmittel aus dem kolbenstangenseitigen Arbeltsraum In den Vorratsraum gepumpt wird und dadurch die Ausschubkraft der Gasfeder eine Verringerung erfährt. Nachteilig bei dieser Konstruktion Ist, daß eine unsachgemäße Bedienung der Gasfeder, d. h., zu weites Einschieben oder zu weites Ausziehen der Kolbenstange zu einer ungewollten Ausschubkraftänderung führen kann.

Die Anordnung einer kraftveränderbaren Gasfeder In einem Sprungstab ist durch die DE-OS 27 04 170 bekannt. Hierzu Ist im Zylinderboden der Gasfeder ein Ventil vorgesehen, welches sowohl ein Ablassen des Druckes im Gasfederzylinder als auch ein Aufpumpen ermöglicht. Nachteilig bei dieser Konstruktion Ist, daß das Druckablassen nicht feinfühlig vorgenommen werden kann und zum Druckerhöhen eine separate Pumpe erforderlich Ist. Eine exakte Einstellung der Abstützkraft auf den gewünschten Wert ist bei dieser Gasfederkonstruktion nur schwer durchführbar und erfordert eine große Geschicklichkeit der Bedienungsperson.

Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung Ist es, die Nachteile der bekannten Konstruktionen zu vermeiden und eine kraftveränderbare Gasfeder zu schaffen, deren Abstützkraft der geforderten Belastung exakt und ohne Schwierigkeiten angepaßt werden kann. Die Gasfeder soll dabei einfach Im Aufbau sein und eine hohe Funktionssicherheit auch bei voller Ausnutzung des Kolbenhubes gewährleIsten.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß das zwischen dem kolbenstangenfernen Arbeitsraum und dem Zusatzraum angeordnete Ventil unabhängig von der Stellung des Kolbens im Zylinder willkürlich mittels eines Betätigungsstößels betätigbar Ist. Diese Anordnung und Betätigung des Ventils gewährleistet eine hohe Funktionssicherheit der Gasfeder bei voller Ausnutzung

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des Kolbenhubes, da eine ungewollte Änderung der Abstützkraft Infolge zu weit eingefahrener Kolbenstange oder zu weit ausgezogener Kolbenstange nicht erfolgen kann. Die Gasfeder selbst Ist sehr einfach Im Aufbau und kann leicht an die geforderte Belastung angepaßt werden, da beispielsweise beim Verringern der Abstützkraft das abgelassene Gas nicht In die Atmosphäre, sondern In einen Zusatzraum entweicht oder beim Erhöhen der Abstützkraft von diesem Zusatzraum in den Arbeitsraum strömen kann. Die Kraftveränderung kann dabei ohne eine separate Luftpumpe vorgenommen werden.

In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung weist der die Arbeltsräume trennende Kolben lediglich ein bewegungsrlchtungsabhäng Ig wirkendes, bei der Einfahrbewegung der Kolbenstange In den Zylinder geschlossenes Ventil auf. Durch diese Maßnahme wird die Funktionssicherheit der Gasfeder erhöht, da die Führung und Dichtung für die Kolbenstange am zyllnderaustrIttsse111 gen Ende angeordnet wird, wodurch geringfügige Und I'chthe I ten zwischen Kolben und Zylinder während des Betriebs der Gasfeder zu keinem Gasverlust führen und somit die Abstützkraft erhalten bleibt. Dies resultiert Im wesentlichen daraus, daß bei der Ausfahrbewegung der Kolbenstange durch das bewegungsrlchtungsabhängIg wirkende Ventil evtl. aufgetretene Leckverluste zwischen Kolben und Zylinder aus dem kolbenstangenseltIgen Arbeitsraum in den kolbenstangenfernen Arbeltsraum zurückgeführt werden.

Wie ein Merkmal der Erfindung zeigt, Ist der Zusatzraum außerhalb des Zylinders angeordnet und mit dem Zylinderboden fest verbunden und weist einen von außen über eine Pumpenkolbenstange betätigbaren Pumpenkolben auf, während über ein Im Zylinderboden angeordnetes Rückschlagventil dieser Zusatzraum mit dem kolbenstangenfernen Arbeitsraum verbindbar Ist. Der Zusatzraum bildet auf diese Weise den Pumpraum, wobei sich ein besonders einfacher Aufbau dadurch ergibt, daß erfindungsgemäß der Betätigungsstößel in der Pumpenkolbenstange axial verschiebbar angeordnet 1st und

einen ab einem vorbestimmten Einfahrweg des Pumpenkolbens mit dem Rückschlagventil zusammenwirkenden Ansatz aufweist. Durch diese Merkmale wird erreicht, daß das Ablassen von Gas aus der Gasfeder portionsweise erfolgen kann, während ebenfalls zur Druckerhöhung des Arbeltsraumes ein feinfühliges Zuführen von Druckmittel durch die Pumpe ermöglicht wird.

Eine weitere vorteilhafte Ausführungsform der kraftveränderbaren Gasfeder wird dadurch erhalten, daß der Zusatzraum im Zylinder angeordnet ist und durch einen axial Im Zylinder fixierten Trennkolben begrenzt wird, wobei im Trennkolben ein von außerhalb des Zylinders betätigbares, den kolbenstangenfernen Arbeitsraum mit dem Zusatzraum verbindbares Ventil angeordnet Ist. Zur Führung und Abdichtung des Betätigungsstößels wird auf einfache Welse erfindungsgemäß der Trennkolben mit einer den Zylinderboden durchsetzenden rohrförmigen Trennkolbenstange verbunden, wobei Im Hohlraum dieser Trennkolbenstange der Betätigungsstößel für das Ventil angeordnet Ist. Diese Konstruktion ermöglicht erfindungsgemäß auf einfache Weise, daß die Trennkolbenstange eine außerhalb des Zylinders veränderbare und mit dem Zylinderboden verbindbare Befestigungseinrichtung aufweist. Auf diese Weise wird ermöglicht, daß der zwischen dem kolbenstangenfernen Arbeltsraum und dem Zusatzraum befindliche Trennkolben axial Im Zylinder verschoben werden kann, d. h., der Arbeitsraum kann Im Volumen geändert werden, wobei auch der Zusatzraum eine Volumenänderung erfährt.

Bei Anordnung der erfindungsgemäßen kraftveränderbaren Gasfeder In einem Sprungstab wird der Zylinder der kraftveränderbaren Gasfeder in einem mit einem Griffteil und einer Fußstütze versehenen Rohrteil befestigt, während die Kolbenstange nach unten austritt und an Ihrem Ende einen elastischen und rutschfesten Puffer trägt. Zum Schutz der Kolbenstange Ist diese erfindungsgemäß von einem Faltenbalg umgeben. Die Anordnung der Betätigungselemente für die Kraftveränderung der Gasfeder Ist erfindungsgemäß bei einem derartigen Sprungstab ohne weiteres auf

einfache Welse dadurch möglich, daß das Röhrtet 1 zur Aufnahme von nach außen ragenden Betätigungshebeln für die willkürliche Ventil- und Pumpenbetätigung mit einer entsprechenden Aussparung versehen ist.

Anhand der zeichnerisch dargestellten Ausführungsformen wird nachfolgend die Erfindung näher erläutert. Es zeigt:

Fig. 1 eine kraftveränderbare Gasfeder im Längsschnitt, bei welcher der Zusatzraum außerhalb des Zylinders angeordnet ist;

Fig. 2 eine kraftveränderbare Gasfeder mit Innerhalb des Zylinders angeordnetem Zusatzraum;

Fig. 3 eine Ausführungsform einer kraftveränderbaren Gasfeder, bei welcher der zwischen dem kolbenstangenfernen Arbeitsraum und dem Zusatzraum angeordnete Trennkolben axial veränderlich einstellbar 1st;

FIg. h die Anordnung einer kraftveränderbaren Gasfeder in einem Hüpfstab.

Die kraftveränderbare Gasfeder nach Flg. 1 besteht aus einem Zylinder 1, der einerseits durch einen Zylinderboden 2 verschlossen ist und andererseits eine Kolbenstangenführung 6 und eine Kolbenstangendichtung 7 aufweist. Ein auf der Innenwand des Zylinders 1 gleitender Kolben h Ist mit einer nach außen geführten Kolbenstange verbunden, wobei durch den Kolben 't der mit einer unter Druck stehenden Gasfüllung versehene Innenraum des Zylinders 1 in den kolbenstangenfernen Arbeitsraum 8 und den kolbenstangense111 gen Arbeltsraum 9 unterteilt wird. Ein Zusatzraum 10 Ist außerhalb des Zylinders angeordnet und wird druckdicht durch einen mit dem Zylinderboden 2 verbundenen Zusatzraum-Zylinder 11 und einen Pumpenkolben 12 begrenzt. Der Pumpenkolben 12 Ist auf einer Pumpenkolbenstange 13 befestigt, die

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rohrförmig ausgebildet ist. Im Innenraum der Pumpenkolbenstange 13 befindet sich ein Betätigungsstößel 15, der am unteren Ende mit einem Ansatz 16 versehen Ist und einen Abschnitt 17 mit geringerem Durchmesser aufweist, welcher mit einem zwischen der Stirnseite der Pumpenkolbenstange und dem Pumpenkolben eingespannten Dichtring 18 zusammenwirkt. Der kolbenstangenferne Arbeitsraum 8 Ist über ein im Zylinderboden 2 angeordnetes Rückschlagventil lh mit dem Zusatzraum 10 verbindbar. Bei Bewegung der Kolbenstange 3 in den Zylinder 1 legt sich der In einer Nut des Kolbens angeordnete und darin axial bewegliche Kolbenring an der Kolbenscheibe an und sperrt dadurch den kolbenstangenfernen Arbeitsraum 8 gegenüber dem kolbenstangenseitigen Arbeitsraum 9 ab. Beim Ausfahren der Kolbenstange 3 aus dem Zylinder 1 legt sich der das bewegungsrIchtungsabhängig wirkende Ventil 5 bildende Kolbenring an der oberen Kolbennutflanke an und gibt den durch die Axial bohrungen im Kolben gebildeten Durchlaßquerschnitt vom kolbenstangenfernen Arbeitsraum 8 zum kolbenstangense111 gen Arbeltsraum 9 frei. Dadurch kann sich Im Arbeitsraum 9 ein Gasdruck aufbauen, der, je welter die Kolbenstange 3 ausfährt, ein Druckgaspolster bildet und dadurch die Ausfahrbewegung der Kolbenstange 3 dämpft.

Wird eine Erhöhung der Abstützkraft der Gasfeder nach Fig. 1 · erforderlich, so geschieht dies mittels der im Zusatzraum-Zy-1 Inder 11 befindlichen und aus Pumpenkolben 12 und Pumpenkolben 13 bestehenden Pumpe. Durch Einschieben der Pumpenkolbenstange 13 bewegt sich der Pumpenkolben 12 nach unten, wobei durch den axial beweglichen Pumpenkolbenring der Zusatzraum 10 nach außen abgedichtet wird. Durch den Im Zusatzraum 10 entstehenden Überdruck gegenüber dem kolbenstangenfernen Arbeitsraum 8 wird bei der Pumpbewegung das Rückschlagventil 14 geöffnet und die Luft kann vom Zusatzraum 10 in den kolbenstangenfernen Arbeltsraum strömen. Diese Pumpbewegung wird solange fortgesetzt, bis der Druck im kolbenstangenfernen Arbeitsraum 8 so weit angestiegen ist, daß die gewünschte Abstützkraft an der Kolbenstange erreicht ist.

Soll die Abstützkraft an der Kolbenstange 3 verringert werden, so wird der Betätigungsstößel 15 axial in der Pumpenkolbenstange 13 nach unten verschoben, wobei der Abschnitt 17 mit geringerem Durchmesser den Dichtring 18 überfährt. Durch den Ansatz 16 des Betätigungsstößels 15 wird das Rückschlagventil lh aufgestoßen, wodurch aus dem kolbenstangenfernen Arbeitsraum 8 Gas in den Zusatzraum 10 abströmen kann. Nun wird der Betätigungsstößel 15 losgelassen, wodurch dieser infolge der Kraft der Rückholfeder*) in die Ausgangslage zurückgeführt wird und dabei der Abschnitt 17 mit geringerem Durchmesser den Dichtring 18 überfährt. Dabei strömt die Im Zusatzraum 10 befindliche Gasfüllung Ins Freie ab. Dieser Vorgang, welcher ein portionsweises Ablassen von Druckgas aus dem kolbenstangenfernen Arbeitsraum ermöglicht, wird solange wiederholt, bis die gewünschte Ausschubkraft der Kolbenstange eIngestelIt i st.

Bei der in Fig. 2 dargestellten Ausführungsform einer kraftveränderbaren Gasfeder Ist ein Zusatzraum 19 im Innern des Zylinders 1 angeordnet, der keine Verbindung nach außen aufweist. Dieser Zusatzraum 19 ist von dem kolbenstangenfernen Arbeitsraum durch einen im Zylinder 1 mittels Sicken 22 befestigten Trennkolben 21 abgetrennt. Im Trennkolben 21 Ist ein mit dem Betätigungsstößel 15 betätigbarer Ventilkörper 20 vorgesehen, welcher einen Überströmkanal 23 öffnen und schließen kann. Der Betätigungsstößel ist dabei Im Innenraum einer mit dem Trennkolben verbundenen und den Zylinderboden 2 durchsetzenden Trennkolbenstange 2k axial verschiebbar und nach außen abgedichtet angeordnet. Die höchste mit dieser Ausführungsform erzielbare Abstützkraft ist bestimmt durch den Fülldruck in den Arbeitsräumen 8 und 9 sowie dem Zusatzraum 19. Ist eine geringere Abstützkraft an der Kolbenstange 3 erwünscht, so wird über den Betätigungsstößel 15 der Ventil körper 20 nach unten verschoben, wodurch der Zusatzraum 19 über den Überströmkanal 23 und das geöffnete Ventil mit dem kolbenstangenfernen Arbeitsraum 9 verbunden wird. Durch Einschieben der Kolbenstange 3 in den Zylinder 1 wird das Füllmedium aus dem Arbeitsraum 8 in den Zu-

*) und der Gaskraft

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satzraum 19 gedrückt und anschließend durch den Vent I!körper 20 der überströmkanal 23 verschlossen. Diese Verdrängung von Gas aus dem Arbeltsraum 8 in den Zusatzraum 19 bewirkt, daß der mittlere Druqk In den Arbeltsräumen 8 und 9 abnimmt und somit eine geringere Abstützkraft an der. Kolbenstange eingestellt ist.

Die Ausführungsform nach Flg. 3 unterscheidet sich von der nach FIg. 2 im wesentlichen dadurch, daß der Trennkolben 21 über die damit verbundene Trennkolbenstange 2k axial verschiebbar im Zylinder 1 angeordnet ist. Die Trennkolbenstange 2k weist an Ihrem oberen Ende eine Befestigungseinrichtung auf, die Im wesentlichen aus einem Gewinde 25 besteht, welches In einem entsprechenden Gegengewinde des Zylinderbodens zum Eingriff kommt. Bei Erreichen der gewünschten Stellung des Trennkolbens 21 wird mittels einer Kontermutter 26 diese Stellung fixiert. Durch den einstellbaren Trennkolben 21 wird die Möglichkeit geschaffen, den kolbenstangenfernen Arbeltsraum 8 volumenmäßig zu verändern, wobei allerdings der Zusatzraum 19 entsprechend verkleinert wird. Durch diese Maßnahme wird eine weitere Möglichkeit der Druckregulierung geschaffen, wobei diese bei einem einmal eingestellten Trennkolben 21 entsprechend der in Flg. 2 geschilderten erfolgt.

In Fig. k ist die Anordnung einer kraftveränderbaren Gasfeder In einem Sprungstab 27 gezeigt. Dieser Sprungstab 27 weist ein Rohrteil 28 auf, in welchem der Zylinder 1 der kraftveränderbaren Gasfeder befestigt Ist. Am Rohrteil 28 des Sprungstabes 27 ist einerseits ein Griffteil 29 vorgesehen, während am unteren Ende eine Fußstütze 30 befestigt Ist. Die Kolbenstange 3 der Gasfeder ragt am unteren Ende aus dem Rohrteil 28 des Sprungstabes 27 und 1st an Ihrem freien Ende mit einem elastischen rutschfesten Puffer 31 versehen. Zum Schutz der Kolbenstange 3 befindet sich zwischen dem Puffer 31 und dem unteren Ende des Rohrteils 28 ein Faltenbalg 32. Bei diesem Ausführungsbeispiel für die Verwendung einer kraftveränderbaren Gasfeder ist eine solche gemäß Fig. 1 angeordnet. Dabei ist ein mit der Pumpenkolbenstange verbundener

Betätigungshebel 34 und ein mit dem Betätigungsstößel verbundener Betätigungshebel 35 durch eine Aussparung 33 Im Rohrtell 28 nach außen geführt. Gerade bei solchen Sprungstäben Ist es erforderlich, daß die Abstützkraft der Gasfeder dem Gewicht des Benutzers leicht anpaßbar Ist. Dies erfolgt über die Betätigungshebel 34 und 35 In der Welse, wie sie bei der Ausführungsform nach FIg. 1 beschrieben ist.

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Claims

PATENTANSPRÜCHE

1. Kraftveränderbare Gasfeder, bestehend aus einem Zylinder mit einer unter Druck stehenden Gasfüllung und einem mit einer nach außen abgedichteten Kolbenstange verbundenen Kolben, welcher den Zy11nderinnenraum in zwei Arbeitsräume unterteilt, während ein vom Arbeitsraum mittels eines Ventils absperrbarer Zusatzraum zur Zu- oder Abfuhr von Gas vorgesehen ist, dadurch gekennzeichnet, daß das zwischen dem kolbenstangenfernen Arbeitsraum C8) und dem Zusatzraum ClO,

19) angeordnete Ventil (Rückschiagventi1 lh, Ventilkörper

20) unabhängig von der Stellung des Kolbens (¹O im Zylinder CD willkürlich mittels eines Betätigungsstößels (15) betätigbar ist.

2. Kraftveränderbare Gasfeder nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der die Arbeitsräume C8, 9) trennende Kolben C⁴O lediglich ein bewegungsrIchtungsabhängig wirkendes, bei der Einfahrbewegung der Kolbenstange C3) in den Zylinder Cl) geschlossenes Ventil (5) aufweist.

3. Kraftveränderbare Gasfeder nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Zusatzraum (10) außerhalb des Zylinders (1) angeordnet und mit dem Zylinderboden (2) fest verbunden ist und einen von außen über eine Pumpenkolbenstange (13) betätigbaren Pumpenkolben (12) aufweist und über ein im Zylinderboden (2) angeordnetes Rückschlagventil (IO mit dem kolbenstangenfernen Arbeitsraum (8) verbindbar ist.

h. Kraftveränderbare Gasfeder nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Betätigungsstößel (15) in der Pumpenkolbenstange (13) axial verschiebbar angeordnet Ist und einen ab einem vorbestimmten Einfahrweg des Pumpenkolbens (12) mit dem Rückschlagventil (14) zusammenwirkenden Ansatz (16) aufweist.

5. Kraftveränderbare Gasfeder nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Zusatzraum (19) Im Zylinder (1) angeordnet ist und durch einen axial im Zylinder CD fixierten Trennkolben (21) begrenzt wird, wobei im Trennkolben (21) ein von außerhalb des Zylinders betätigbares, den kolbenstangenfernen Arbeitsraum (8) mit dem Zusatzraum (19) verbindbares Ventil (Venti1 körper 20) angeordnet Ist.

6. Kraftveränderbare Gasfeder nach den Ansprüchen 1, 2 und 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Trennkolben (21) mit einer den Zylinderboden (2) durchsetzenden rohrförmigen Trennkolbenstange (24) verbunden und Im Hohlraum der Trennkolbenstange (24) der Betätigungsstößel (15) für das Ventil (Vent 11 körper 20) angeordnet Ist.

7. Kraftveränderbare Gasfeder nach den Ansprüchen 1, 2, 5 und 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Trennkolbenstange (24) eine außerhalb des Zylinders (1) veränderbare und mit dem Zylinderboden (2) verbindbare Befestigungseinrichtung (Gewinde 25, Kontermutter 26) aufweist.

8. Kraftveränderbare Gasfeder, dadurch gekennzeichnet, daß diese in einem Sprungstab (27) angeordnet Ist.

9. Kraftveränderbare Gasfeder nach den Ansprüchen 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Kolbenstange (3) von einem Faltenbalg (32) umgeben Ist.

10. Kraftveränderbare Gasfeder nach den Ansprüchen 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß ein Rohrteil (28) des Sprungstabes (27) zur Aufnahme von nach außen ragenden Betätigungshebeln (34, 35) für die willkürliche Ventil- und Pumpenbetätigung mit einer entsprechenden Aussparung (33) versehen ist.

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