Gas spring i.e. piston-cylinder equipment, has extension element extended during low pressure, and safety element brought directly or indirectly into system with cylinder inner wall, and extension element comprising metallic rubber gaiter

Die Erfindung betrifft eine Gasfeder nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Aus der deutschen Patentschrift DE2855560DE 28 55 560 C2C2 ist eine Gasfeder mit einer vom Innendruck abhängig wirkenden, mechanischen Blockiervorrichtung bekannt. Die Blockiervorrichtung weist einen zwischen Zylinder und Kolbenstange wirksamen Klemmkörper auf. Der Kolben umfasst zur Bildung der Blockiervorrichtung einen Druckgasraum, 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 und der Kolben über Federelemente an fest mit der Kolbenstange verbundenen Anschlagkörpern abgestützt ist, wobei ein mit der Innenwand des Zylinders zusammenwirkender Klemmkörper zwischengeschaltet ist

Die DE3617726DE 36 17 726 C2C2 zeigt eine Gasfeder mit einer verformbaren Kammer, deren Innenraum über ein Klappenventil mit den beiden Arbeitskammern der Gasfeder verbindbar ist. Das Klappenventil ist geöffnet, wenn der Druck in einer den Arbeitskammern größer ist als ein vorgegebener Druckwert in der verformbaren Kammer. Das Klappenventil wird geschlossen, wenn ein Druckabfall in den Arbeitskammern auftritt. Durch die dann zwischen den Arbeitskammern der Gasfeder und der verformbaren Kammer vorhandene Druckdifferenz wird die Wandung der verformbaren Kammer entweder gegen die Kolbenstange oder die Innenwand der Arbeitskammern gedrängt, wodurch die Kolbenstange bzw. der Kolben blockiert wird.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Gasfeder der eingangs genannten Art zu schaffen, die eine bei einem Gasdruckabfall wirksam werdende mechanische Ausfallsicherung bereitstellt und einen einfachen Aufbau aufweist.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass ein erstes Sicherungselement und ein zweites Sicherungselement die mechanische Blockiervorrichtung bilden, wobei am Kolben ein Ausdehnungselement angeordnet ist, das sich bei zu niedrigem Druck innerhalb des Zylinders ausdehnt und das zweite Sicherungselement direkt oder indirekt in Anlage mit der Zylinderinnenwand bringt und das Ausdehnungselement einen gasdichten Metallfaltenbalg umfasst.

In weiterer Ausgestaltung stützt sich der Metallfaltenbalg an der dem Kolben gegenüberliegenden Seite an einem konusförmigen Keilelement ab.

Dabei bilden der Metallfaltenbalg und das Keilelement das erste Sicherungselement.

In weiterer Ausgestaltung erstreckt sich wenigstens ein Klemmelement von dem Kolben in die erste Arbeitskammer.

Jedes Klemmelement weist an seinem dem Kolben abgewandten Ende einen der Mittellängsachse zugewandten Vorsprung auf, der sich zum Kolben hin verjüngt.

Bei einer alternativen Ausführungsform sind die Stirnseiten des Metallfaltenbalges becherförmig ausgebildet.

In weiterer Ausgestaltung ist innerhalb des Metallfaltenbalges ein Federelement in Form einer Schraubendruckfeder angeordnet, die sich an beiden Stirnseiten des Metallfaltenbalges ausgebildeten Anlageelementen abstützt und in Axialrichtung den Metallfaltenbalg mit einer zusätzlichen Kraft beaufschlagt.

Von dem Kolben erstrecken sich wenigstens zwei Stützarme in axialer Richtung in die zweite Arbeitskammer.

Bei einer alternativen Ausführungsform ist der Metallfaltenbalg quer zur Mittellängsachse angeordnet ist.

In weiterer Ausgestaltung ist an den beiden der Zylinderinnenwand zugewandten Stirnseiten des Metallfaltenbalges jeweils ein Klemmelement angeordnet.

Um den Metallfaltenbalg in axialer Richtung zu fixieren, ist an den freien Enden der Stützarme eine Scheibe angeordnet.

Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und werden im Folgenden näher beschrieben. Es zeigen:

1 einen Längsschnitt einer erfindungsgemäßen Gasfeder

2 einen Längsschnitt einer zweiten erfindungsgemäßen Gasfeder

3 einen Längsschnitt einer weiteren erfindungsgemäßen Gasfeder

4 einen Querschnitt durch die in 3 dargestellte Gasfeder

In der 1 ist ein Kolben-Zylinderaggregat 1 in Form einer Gasfeder dargestellt, die einen Zylinder 2 mit einem geschlossenen ersten Ende 3 und einem dem geschlossenen Ende 3 gegenüberliegenden zweiten Ende 4 umfasst. Durch das zweite Ende 4 ist eine Kolbenstange 5 mittels einer Dichtungs- und Führungseinrichtung 6 konzentrisch zu einer Mittellängsachse A des Kolben-Zylinderaggregats 1 aus dem Zylinder 2 abgedichtet herausgeführt.

Am geschlossenen Ende 3 des Zylinders 2 ist üblicherweise ein hier nicht gezeigtes Anschlusselement in Form einer Kugelpfanne oder eines Gelenkauges und an dem sich außerhalb des Zylinders 2 befindlichen Ende der Kolbenstange 5 ein weiteres nicht gezeigtes Anschlusselement angeordnet, mit denen das Kolben-Zylinderaggregat 1 zwischen zwei relativ zueinander bewegbaren Teilen, beispielsweise eine Klappe und eine Karosserie eines Kraftfahrzeugs, befestigt wird.

An dem im Zylinder 2 liegenden Ende der Kolbenstange 5 ist ein Kolben 7 angeordnet, der den Zylinder 2 in eine erste Arbeitskammer 8 und eine zweite Arbeitskammer 9, durch die sich die Kolbenstange 5 erstreckt, teilt. Damit das im Zylinder 2 befindliche, unter Druck stehende Gas von einer Arbeitskammer in die andere strömen kann, können bei Gasfedern als bekannt vorausgesetzte und hier nicht gezeigte Überströmeinrichtungen, beispielsweise eine sich in axialer Richtung erstreckende Nut im Zylinder 2 oder ein unterströmbarer Kolbenring vorgesehen sein. Der in den 1 bis 3 dargestellte Kolbenring ist als ein einfacher O-Ring 7a dargestellt.

Von dem Kolben 7 erstreckt sich ein Ausdehnungselement 10 in Form eines gasdichten Metallfaltenbalges 11 in die erste Arbeitskammer 8. An der dem Kolben 7 gegenüberliegenden Seite stützt sich der Metallfaltenbalg 11 an einem konusförmigen Keilelement 12 ab. Der Metallfaltenbalg 11 weist eine definierte Vorspannung auf und wird während der Füllung der Gasfeder komprimiert. Auf diese Weise wird der gekapselte Metallfaltenbalg 11 auf ein definiertes Längenmaß verkleinert. Der Metallfaltenbalg 11 und das Keilelement 12 bilden zusammen ein erstes Sicherungselement 13.

Von dem Kolben 7 erstrecken sich ferner vorzugsweise zwei fingerförmige, ein zweites Sicherungselement 14 bildende, Klemmelemente 15 in die erste Arbeitskammer 8. Die Klemmelemente 15 weisen an ihren dem Kolben 7 abgewandten Enden jeweils einen der Mittellängsachse A zugewandten Vorsprung 16 auf, der sich zum Kolben 7 hin verjüngt, so dass eine Schrägfläche 17 entsteht, die mit dem ersten Sicherungselement 13 in Wirkverbindung steht.

Bei Gasverlust dehnt sich der Metallfaltenbalg 11 aus, wobei das durch den Metallfaltenbalg 11 und das mit einem Außenkonus versehenen Keilelement 12 gebildete erste Sicherungselement 13 durch die Ausdehnungskraft des Metallfaltenbalgs 11 gegen die Schrägflächen 17 der Klemmelemente 15 verschoben wird und die Klemmelemente 15 radial gegen die Zylinderinnenwand 18 bewegt werden, so dass eine drastische Reibungserhöhung und somit eine Blockierung des Kolbens 7 und somit der Kolbenstange 5 erfolgt.

Bei der in der 2 gezeigten Ausführungsform sind die Stirnseiten des Metallfaltenbalges 11 becherförmig ausgebildet. Auf die mit dem Kolben 7 gasdicht verbundene Fläche A₁ wirkt nicht der in der Gasfeder wirksame Druck, so dass ein Kraftvektor auf den Metallfaltenbalg 11 besteht, der in Richtung des Kolbens 7 wirkt und den Metallfaltenbalg 11 bei Druckerhöhung zusammendrückt. Die Wahl der Größe der Fläche A₁ bestimmt neben den materialabhängigen Eigenschaften des Metallfaltenbalges 11 dessen Kompression in Abhängigkeit vom Druck.

Innerhalb des Metallfaltenbalgs 11 ist ein Federelement in Form einer Schraubendruckfeder 19 angeordnet, die sich an beiden Stirnseiten des Metallfaltenbalges 11 ausgebildeten Anlageelementen 20 abstützt und in Axialrichtung den Metallfaltenbalg 11 mit einer zusätzlichen Kraft beaufschlagt.

Eine Verminderung des Druckes innerhalb des Zylinders 2 führt zu einer Dehnung in Längsrichtung des Metallfaltenbalgs 10 und folglich zu einer Axialbewegung des Keilelements 12 in Richtung erster Arbeitsraum 8. Dadurch werden die Klemmelemente 15 radial gegen die Zylinderinnenwand 18 bewegt und eine Blockierung des Kolbens 7 und somit der Kolbenstange 5 bewirkt.

Die 3 und 4 zeigen eine weitere Ausführungsform der Erfindung. Von dem Kolben 7 erstrecken sich zwei Stützarme 21 in axialer Richtung in die erste Arbeitskammer 8. Der Metallfaltenbalg 11 ist quer zur Mittellängsachse A angeordnet. An den beiden der Zylinderinnenwand 18 zugewandten Stirnseiten des Metallfaltenbalges 11 ist jeweils ein Klemmelement 15' angeordnet. An den freien Enden der Stützarme 21 ist eine Scheibe 22 angeordnet, mit welcher der Metallfaltenbalg 10 in axialer Richtung fixiert ist.

Durch die Anordnung des Metallfaltenbalgs 11 quer zur Mittellängsachse A wird bei Gasverlust eine Ausdehnung des Metallfaltenbalges 10 unter Kraftwirkung erreicht. Bei einem kritischen Gasdruck wird eine definierte Normalkraft senkrecht auf die Zylinderinnenwand 18 erzielt. Durch die Ausbildung von Klemmelementen 15', die zusätzlich auch mit Reibbelägen versehen sein können, in halbzylindrischer Form mit ausreichend hohem Reibungskoeffizienten wird eine genügend große Reibungskraft realisiert, um ein Blockieren des Kolbens zu erzielen. Durch eine erhöhte äußere Betätigungskraft ist die Blockierkraft jedoch überwindbar, so dass beispielsweise die Heckklappe eines Kraftfahrzeugs zwecks Weiterfahrt zur Werkstatt geschlossen werden kann.

1

Kolben-Zylinderaggregat

2

Zylinder

3

erstes Ende

4

zweites Ende

5

Kolbenstange

6

Dichtungs- und Führungseinrichtung

7

Kolben

7a

O-Ring

8

erste Arbeitskammer

9

zweite Arbeitskammer

10

Ausdehnungselement

11

Metallfaltenbalg

12

Keilelement

13

erstes Sicherungselement

14

zweites Sicherungselement

15

Klemmelement

15'

Klemmelement

16

Vorsprung

17

Schrägfläche

18

Zylinderinnenwand

19

Schraubendruckfeder

20

Anlageelement

21

Stützarm

22

Scheibe

A

Mittellängsachse

A1

Fläche