DE19649836C2 - Gasfeder mit Bremseinrichtung - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Gasfeder entsprechend dem Oberbegriff von Patentan­ spruch 1 und Patentanspruch 6.

Gasfedern werden in der Regel als Hubhilfe eingesetzt, um die Handkraft für ei­ nen Benutzer möglichst gering zu halten.

Besonders an Fahrzeugklappen sind Gasfedern als Hubhilfe weit verbreitet. Aus der DE 33 01 544 A1 ist eine Gasfe­ der als Huborgan zum Öffnen von nach oben schwenkbaren Klappen bekannt, bei der ein Kolben den Zylinder der Gasfeder in zwei Arbeitsräume unterteilt. Eine Bypassnut definiert einen ersten Öffnungswinkelbereich der Fahrzeugklappe, den die Gasfeder grundsätzlich freigibt. Im weiteren Hubweg wird ein Überdruckventil wirksam, das mittels einer zusätzlichen Handkraft mittelbar geöffnet werden kann, so daß die Blockierfunktion der Gasfeder aufgehoben ist. Diese Gasfeder bietet sich insbesondere für Fahrzeuge mit einer großen Fahrzeugklappe an, bei der die Möglichkeit besteht, daß sie in einer Garage an die Decke anschlagen oder aber von kleingewachsenen Personen nicht mehr geschlossen werden kön­ nen.

Bei einigen Anwendungen mit Gasfedern, z. B. bei Fahrzeugklappen, besteht der Wunsch, daß nach einem nicht ordnungsgemäßen Schließvorgang die Fahrzeug­ klappe durch den Fahrtwind oder vergleichbare äußere Kräfte nicht unkontrolliert geöffnet werden kann. Ähnliche Gegebenheiten treten auch bei Klappfenstern auf. Dabei werden die äußeren Kräfte von der Ausschubkraft der Gasfeder unter­ stützt.

Die DE 38 13 402 A1 beschreibt einen hydraulischen Schwingungsdämpfer, welcher eine geschwindigkeitsabhängige, stark progressive Dämpfkraft aufweist. Seine sehr einfache Dämpfventilkonstruktion wird dadurch erreicht, daß federnde Ventilscheiben mit Durchlaßbohrungen des Ventilkörpers im Ruhezustand des Schwingungsdämpfers einen geöffneten Durchlaßquerschnitt bilden. Dieser ge­ öffnete Durchlaßquerschnitt wird ab einer bestimmten Kolbengeschwindigkeit durch Auflage der Ventilscheiben auf Bohrungen verschlossen, wobei dann ggf. ein ventilunabhängiger ständig geöffneter Durchlaß wirksam ist.

Die DE-OS 20 24 749 offenbart eine blockierbare, hydropneumatische Verstellein­ richtung mit einem Bodenventil, bestehend aus einem zylinderförmigen Behälter, der zu einem Teil mit Flüssigkeit und zum anderen Teil mit Gas angefüllt ist, und in dem ein gegenüber der Behälterinnenwand abgedichteter Kolben geleitet, wo­ durch ein Durchlaß im Kolben, der von außen sperrbar ist, diese Teilung des Ar­ beitsraumes aufgehoben werden kann, wobei in den zylinderförmigen Behälter eine Trennwand dicht und unverschiebbar eingesetzt ist, die hintereinander ge­ schaltet eine Drosselbohrung und ein federbelastetes Rückschlagventil trägt, wo­ bei das die Drosselbohrung aufnehmende Teil und das Rückschlagventil miteinan­ der verbunden sind, und das Rückschlagventil im Normalzustand der Verstellein­ richtung durch Federn offengehalten ist.

Aus der DE 27 21 933 C3 ist eine Ventileinrichtung, insbesondere für hydraulische Teleskopschwingungsdämpfer von Kraftfahrzeugen bekannt, mit einer in einem Arbeitskolben oder einem Ventilboden angeordnetem, für eine Durchströmungs­ richtung von einem stromaufwärts gelegenen Arbeitsraum bestimmte Gruppe von axial verlaufenden Durchtrittskanälen, die durch eine oder mehrere ringförmige, am Innenumfang fest eingespannte, auf einer Dichtfläche liegende und von dieser unter Bildung eines Ventilspaltes abhebbare, mittels Stützscheibe hubbegrenzte Federscheibe abgedeckt sind, wobei im Bereich des Ventilspaltes ein durch die Stützscheibe und eine Umfangswand gegenüber dem stromabwärts gelegenen Arbeitsraum abgeschlossener Ringraum vorgesehen ist und die Stützscheibe von einen den Federscheiben zugewandten Stirnfläche ausgehende, aus dem Rin­ graum in den stromabwärts gelegenen Arbeitsraum führende Durchbrüche auf­ weist, wobei die Federscheiben mit der Stützscheibe einen Ringspalt bilden, der bei einer hubbegrenzten Anlage der Federscheiben an der Stützscheibe geschlos­ sen ist, und der Arbeitskolben oder der Ventilboden und die Stützscheibe durch einen zentralen Bolzen verspannt sind.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es eine Lösung für die beschriebene Pro­ blematik zu finden.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe in einer ersten Variante durch den Patentan­ spruch 1 gelöst.

Ein ganz wesentlicher Vorteil dieser Gasfeder liegt darin, daß die Blockierung we­ gunabhängig erfolgt. Man muß keinen Mindestöffnungswinkel in Kauf nehmen. Des weiteren werden Festanschläge bei der normalen Betätigung der Gasfeder vermieden. Der Staudruck ist proportional der Bewegungsgeschwindigkeit und kann als direkte Größe für die Bremseinrichtung verwendet werden. Man kann die völlige Blockierung oder auch eine verminderte Hubgeschwindigkeit in Abhängig­ keit der verbleibenden Querschnittsgröße erreichen.

Gemäß einem vorteilhaften Unteranspruch weist der Hülsenabschnitt eine Rast­ nut auf, wobei in diese Rastnut eine ortsfeste Rastscheibe eingreift.

In weiterer Ausgestaltung ist eine Druckfeder zwischen dem druckbeaufschlagten Boden und der Rastscheibe axial verspannt. Die Druckfeder ermöglicht die Ver­ wendung einer relativ kleinen Staudruckfläche. Zusätzlich wird die Temperatu­ rempfindlichkeit der gesamte Bremseinrichtung verringert, da der Staudruck einen kleineren Anteil an der Schließkraft der Abdeckscheibe übernimmt.

Für eine zuverlässige und vom Kraftaufwand vertretbare Lösung der Rastverbin­ dung ist der Hülsenabschnitt zumindest im Bereich der Rastnut radial beweglich ausgeführt. Dabei wird die radiale Beweglichkeit des Hülsenabschnitts durch mindestens einen Schlitz im Hülsenabschnitt realisiert.

Bei einer weiteren erfindungsgemäßen Variante ist zwischen dem Zylinder und der Einheit aus Kolben und Kolbenstange die Bremseinrichtung angeordnet, die eine zur Gasfederlängsachse schräg gestellte Klemmscheibe aufweist, die von einer Feder in einer Freigangposition gehalten wird, wobei ab einer definierten Bewegungsgeschwindigkeit der Staudruck innerhalb des Arbeitsraumes die Klemmscheibe eine Kippbewegung ausführen läßt, wodurch ein Kontakt zwi­ schen der Klemmscheibe und dem Zylinder hergestellt wird.

Für eine besonders raumsparende Feder ist vorgesehen, daß die Schrägstellung der Klemmscheibe von einer einseitig an der Klemmscheibe angreifenden Feder­ zunge erzeugt wird.

Anhand der folgenden Figurenbeschreibung soll die Erfindung näher erläutert werden.

Es zeigt:

Fig. 1 Beispielhafte Einbausituation einer Gasfeder mit Bremseinrichtung,

Fig. 2 u. 3 Ausführungsbeispiele der Bremseinrichtung innerhalb der Gasfeder.

Die Fig. 1 zeigt stark vereinfacht einen Ausschnitt aus einem Kraftfahrzeug, des­ sen Fronthaube 1 von zwei Gasfedern 3 kraftunterstützt geöffnet werden kann. Die Gasfeder 3 umfaßt u. a. einen Zylinder 5 in dem eine Kolbenstange 7 axial beweglich geführt ist. Anschlußorgane 9, 11 verbinden die Gasfeder mit der Fahrzeugkarosserie und der Fronthaube 1.

Jedes Fahrzeug hat ein Haubenschloß 13, das in der Regel zwei Schließstufen aufweist, damit während der Fahrt ein ungewolltes Öffnen der Haube unterbun­ den ist. Wie man aus dieser Figur erkennen kann, bietet eine teilgeöffnete Haube schon eine beachtliche Windangriffsfläche, so daß die ungewollte Öffnungsbe­ wegung, beispielsweise bei einem defekten Haubenschloß, sehr rasch ablaufen könnte.

Damit diese ungewollte Öffnungsbewegung verhindert wird, verfügen die Gasfe­ dern über Bremseinrichtungen 15, die in den weiteren Figuren detaillierter be­ schrieben werden.

Die Fig. 2 zeigt einen Ausschnitt aus der Gasfeder 3. An der Kolbenstange 7 ist ein Kolben 17 befestigt, der den Zylinder 5, der mit Gas gefüllt ist, in zwei Ar­ beitsräume 19, 21 unterteilt. Die beiden Arbeitsräume sind über mindestens eine Durchströmungsöffnung 23 miteinander verbunden, damit ein Gasaustausch zwi­ schen den beiden Arbeitsräumen stattfinden kann. Aufgrund der Gasfüllung wirkt als Resultierende eine Ausschubkraft auf den Querschnitt der Kolbenstange. Die­ se Ausschubkraft definiert eine maximale Ausfahrgeschwindigkeit.

Sollte einmal der Fall eintreten, daß die Fronthaube nicht ordnungsgemäß ver­ schlossen ist und äußere Kräfte, beispielsweise durch den Fahrtwind bedingt, eine Öffnungsbewegung der Fronthaube auslösen, so wird der Gasdruck im Ar­ beitsraum 19 plötzlich ansteigen.

Einer starren Abdeckscheibe 25, die axial beweglich auf einem Kolbenstangen­ zapfen 31 geführt ist, ist unmittelbar ein Boden 33 als Teil eines topfförmigen Sicherungselementes nachgeordnet, der eine Staudruckfläche bereitstellt. Der Boden 33 verfügt über einen Hülsenabschnitt 35, der als Teil einer Rastverbin­ dung eine Rastnut 37 aufweist. Eine ortsfeste Rastscheibe 39 greift in die Rast­ nut 37 ein und hält den Boden 33 damit im Normalbetrieb fest. Eine Druckfe­ der 41 wird innerhalb des Hülsenabschnitts geführt und ist zwischen der Rast­ scheibe 39 und dem Boden 33 axial verspannt, also vollständig gekammert.

Der Boden 33 wird nicht nur vom Staudruck im Arbeitsraum 19, sondern auch von der Druckfeder 41 in Schließrichtung der Abdeckscheibe 25 belastet. Da­ durch ergibt sich eine resultierende Schließkraft aus Staudruck × Staudruckfläche überlagert mit der Kraft der Druckfeder 41. Ist die resultierende Schließkraft grö­ ßer als die Haltekraft der Rastverbindung, so werden die Durchströmungsöffnun­ gen 23 im Kolben der Gasfeder blockiert. Über die Rastverbindung zwischen der Rastnut und der Rastscheibe wird eine Haltekraft erzeugt, die eine exakte Tren­ nung zwischen dem Normalbetrieb und der Notsituation schafft. Ein Schlitz 35a im Hülsenabschnitt 35 sorgt für eine ausreichende radiale Aufweitbarkeit, damit sich die Rastverbindung aus Rastscheibe und Rastnut zuverlässig lösen kann.

Die Fig. 3 zeigt eine Bremseinrichtung zwischen der Kolbenstange und dem Zy­ linder, bei der eine Klemmscheibe 53 schräg zur Gasfederlängsachse angeordnet ist. Die Klemmscheibe wird von einer Feder in Form einer Federzunge 55 in einer Freigangposition gehalten, solange der Druck oberhalb der Klemmscheibe im normalen Bereich liegt. In der vorbeschriebenen Notsituation drückt der Stau­ druck die Klemmscheibe 53 gegen die Federzunge 55 in eine Position, bei der die Klemmscheibe mit der Innenwandung des Zylinders in Reibkontakt steht. In Abhängigkeit des Ausgangswinkels kann auch eine völlige Blockierung der Kol­ benstangenbewegung erreicht werden.

Claims (7)

1. Gasfeder, umfassend einen Zylinder, in dem eine Kolbenstange axial beweg­ lich angeordnet ist, wobei in dem Zylinder eine Gasfüllung enthalten ist, die auf die Kolbenstange eine Ausschubkraft bewirkt, die eine maximale Aus­ fahrgeschwindigkeit der Kolbenstange definiert und eine Bremseinrichtung, die die Kolbenstangengeschwindigkeit begrenzt, wenn die maximale Ausfahr­ geschwindigkeit infolge äußerer Kräfte überschritten wird, wobei an der Kol­ benstange ein Kolben befestigt ist, der den Zylinder in zwei Arbeitsräume un­ terteilt, die über mindestens eine Durchströmungsöffnung verbunden sind, wobei die Durchströmungsöffnung(en) durch den Staudruck im Arbeitsraum von einer Abdeckscheibe gegen eine Offenhaltekraft zumindest teilweise ver­ schlossen wird/werden, dadurch gekennzeichnet, daß die Abdeckscheibe (25) in Verbindung mit einem topfförmigen, einen vom Staudruck beaufschlagte Boden (33) und einen Hülsenabschnitt (35) aufweisenden Sicherungselement steht, das die Abdeckscheibe (25) unter­ halb der maximalen Ausfahrgeschwindigkeit von der/den Durchströmungsöff­ nung(en) (23) abgehoben hält, und das sich oberhalb der maximalen Ausfahr­ geschwindigkeit löst und die Abdeckscheibe die Durchströmungsöffnung(en) zumindest teilweise verschließt, und daß der Hülsenabschnitt (35) als ein Teil mit einem ortsfest zum Kolben (17) angeordneten anderen Teil eine lösbare Rast­ verbindung bildet.

2. Gasfeder nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Hülsenabschnitt (35) eine Rastnut (37) aufweist, in die eine ortsfeste Rastscheibe (39) eingreift.

3. Gasfeder nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß eine Druckfeder (41) zwischen dem druckbeaufschlagten Boden (33) und der Rastscheibe (39) axial verspannt ist.

4. Gasfeder nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Hülsenabschnitt (35) zumindest im Bereich der Rastnut (37) radial beweglich ausgeführt ist.

5. Gasfeder nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die radiale Beweglichkeit des Hülsenabschnitts (35) durch mindestens ei­ nen Schlitz (35a) im Hülsenabschnitt realisiert wird.

6. Gasfeder, umfassend einen Zylinder, in dem eine Kolbenstange axial beweg­ lich angeordnet ist, wobei in dem Zylinder eine Gasfüllung enthalten ist, die auf die Kolbenstange eine Ausschubkraft bewirkt, die eine maximale Aus­ fahrgeschwindigkeit der Kolbenstange definiert und eine Bremseinrichtung, die die Kolbenstangengeschwindigkeit begrenzt, wenn die maximale Ausfahr­ geschwindigkeit infolge äußerer Kräfte überschritten wird, wobei an der Kol­ benstange ein Kolben befestigt ist, der den Zylinder in zwei Arbeitsräume un­ terteilt, dadurch gekennzeichnet, daß die Bremseinrichtung (15) zwischen dem Zylinder (5) und der Einheit aus Kolben (17) und Kolbenstange (7) angeordnet ist, und eine zur Gasfeder­ längsachse schräg gestellte Klemmscheibe (53) aufweist, die von einer Fe­ der (55) in einer Freigangposition gehalten wird, wobei oberhalb der maxima­ len Ausfahrgeschwindigkeit der Staudruck innerhalb des Arbeitsraumes (19) die Klemmscheibe (53) eine Kippbewegung ausführen läßt, wodurch ein Kon­ takt zwischen der Klemmscheibe (53) und dem Zylinder (5) hergestellt wird.

7. Gasfeder nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Schrägstellung der Klemmscheibe (53) von einer einseitig an der Klemmscheibe angreifenden Federzunge (55) erzeugt wird.