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Patent Searching and Data


Title:
GAS SPRING HAVING GREASE LUBRICATION
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2010/142645
Kind Code:
A1
Abstract:
The invention relates to a gas spring comprising an annular space filled with grease in the end piece through which the piston rod passes. In order to keep the grease in contact with the piston rod even if the annular space gradually drains, an annular piston in the form of an o-ring sits in the annular space and is in friction-closed connection with the piston rod. The grease is compressed on the respective side of the piston and thus pressed against the piston rod due to the motion of the piston rod. A corresponding arrangement is provided for a piston in a tension gas spring.

Inventors:
BARTHELT HANS-PETER (DE)
Application Number:
PCT/EP2010/057931
Publication Date:
December 16, 2010
Filing Date:
June 07, 2010
Export Citation:
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Assignee:
BARTHELT HANS-PETER (DE)
International Classes:
F16F9/32; F16F9/36
Domestic Patent References:
WO2006005330A12006-01-19
Foreign References:
US4108423A1978-08-22
US4548389A1985-10-22
Other References:
None
Attorney, Agent or Firm:
RÜGER, BARTHELT & ABEL (DE)
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Claims:
Ansprüche :

1. Fluidzylinderanordnung

mit einem Zylinderkörper (2), der eine Zylinderkammer (3) bildet, die an wenigstens einem Ende fluiddicht verschlossen ist, mit wenigstens einer Kolbenstange (9) , die in die Zylinderkammer (3) führt, mit wenigstens einem Verschlussstück (8) , das eine Durchgangsbohrung (10) für die Kolbenstange (9) enthält und das an einem Ende des Zylinderkörpers (2) vorhanden ist, um dort den fluiddichten Abschluss der Zylinderkammer (3) zu schaffen, mit einem Schmiermittelraum (23), der in dem Verschlussstück (8) enthalten ist, der als Ringraum (23) die Kolbenstange (9) vorzugsweise konzentrisch umgibt und der in Längsrichtung von zwei ringförmigen Stirnflächen (25,26) begrenzt ist, die die Kolbenstange (9) umgeben, und mit einem Ringkolben (27), der sich innerhalb des Schmiermittelraums (23) befindet, durch den Kolbenstange (9) hindurchführt und der vorzugsweise nur mit der Kolbenstange (9) reibschlüssig zusammenwirkt.

2. Fluidzylinderanordnung

mit einem Zylinderkörper (2), der eine Zylinderkammer (3) bildet, die an wenigstens einem Ende fluiddicht verschlossen ist, mit wenigstens einer Kolbenstange (9) , die in die Zylinderkammer (2) führt und in der Zylinderkammer (2) einen Kolben (35) trägt, dessen Außenumfangsfläche der Wand der Zylinderkammer (3) zugekehrt ist und der gegen die Wand der Zylinderkämmer (3) abgedichtet ist, mit einem Schmiermittelraum (42), der als Ringnut (37) in der Außenumfangsflache des Kolbens (35) enthalten ist, der in Längsrichtung von zwei ringförmigen Stirnflächen (43,44) begrenzt ist und dessen Bodenfläche (45) eine Fläche mit einer geraden Erzeugenden ist, die parallel zu der Längsachse der Zylinderkammer (3) verläuft , und mit einem Ringkolben (46) , der sich innerhalb des Schmiermittelraums (42) befindet und der vorzugsweise nur lediglich mit der Wand der Zylinderkammer (3) reibschlüssig zusammenwirkt.

3. Fluidzylinderanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Schmiermittelräum (23) an beiden Enden gegen die Kolbenstange (9) abgedichtet ist.

4. Fluidzylinderanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Ringkolben (27) von einem O-Ring gebildet ist.

5. Fluidzylinderanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Ringkolben (27) mit der Wand des Schmiermittelraums (24) einen Ringspalt bildet.

6. Fluidzylinderanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Ringkolben (27) mit der Wand (24) des Schmiermittelraums (23) reibschlüssig in Verbindung steht, wobei die Reibkraft dieser reibschlüssigen Verbindung kleiner ist als die Reibkraft, die zwischen der Kolbenstange (9) und dem Ringkolben (27) wirkt.

7. FluidzylInderanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die FluidzylInderanordnung eine Gasdruckfeder ist .

8. FluidzylInderanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass sie zum Arbeiten mit Gas eingerichtet ist.

9. Fluidzylmderanordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Ringkolben (46) von einem O-Ring gebildet ist.

10. Fluidzylmderanordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Ringkolben (46) mit der Wand (45) des Ringeraums (42) einen Ringspalt bildet.

11. FluidzylInderanordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Ringkolben (46) mit der Wand (45) der Ringraums (42) reibschlüssig in Verbindung steht, wobei die Reibkraft dieser reibschlüssigen Verbindung kleiner ist als die Reibkraft, die zwischen dem Kolben (35) und dem Ringkolben (46) wirkt.

12. Fluidzylmderanordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Fluidzylinderanordnung eine Gas- zugfeder ist.

13. FluidzylInderanordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass sie zum Arbeiten mit Gas eingerichtet ist.

Description:
Gasfeder mit Fettschmierung

Gasfedern weisen eine üblicherweise zylindrische Zylinderrohr auf, das an beiden Enden mit Verschlussstücken versehen ist. Das eine Verschlussstück enthält eine Bohrung, durch die eine Kolbenstange in das Innere des Zylinderrohrs hineinführt. Auf diesem innen liegenden Ende der Kolbenstange sitzt ein Kolben, der im Wesentlichen die Aufgabe hat zu verhindern, dass der Gasdruck, der im Inneren des Zylinderrohrs herrscht, die Kolbenstange nach außen herausschleudert. Er wirkt insoweit im Wesentlichen als Anschlag und nicht, wie man zunächst vermuten sollte, tatsächlich als Kolben. Die Ausschubkraft der Gasfeder entsteht vielmehr durch die Volumenänderung, die entsteht, wenn die Kolbenstange in das Zylinderrohr eindringt oder aus diesem sich herausbewegt .

Damit das Gas aus dem Zylinderraum nicht entweichen kann, sitzen in dem Verschlussstück mit der Durchgangsbohrung Dichtungen, die gegen die Kolbenstange abdichten. Diese Dichtungen müssen geschmiert werden. Üblicherweise geschieht dies, indem der Zylinderraum eine geringe Menge Öl enthält. Dieses Öl benetzt die Kolbenstange, vorausgesetzt der Einbau der Gasfeder ist so, dass das Zylinderrohr über der Kolbenstange steht. Nur dann kann das in dem Zylinderraum enthaltene Öl die Kolbenstange benetzen und die Dichtung oder Dichtungen im Verschlussstück schmieren. Ein überwiegend liegender Einbau ist nicht möglich, weil dann eine Schmierung der Dichtung unmöglich ist.

Bei mangelnder Schmierung der Dichtung werden die Dichtungen trotz besonderer Oberflächenbearbeitung der Kolbenstange verhältnismäßig schnell abgerieben und es leidet auch die Dichtwirkung.

Ähnliche Verhältnisse herrschen bei einer Gaszugfeder. Bei dieser ist jedoch der Kolben tatsächlich als Kolben ausgeführt, der gegen die Zylinderwand abgedichtet ist.

Ausgehend hiervon ist es Aufgabe der Erfindung eine Fluidzylinderanordnung zu schaffen, die auch einen liegenden Einbau ermöglicht.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß mit der Fluidzylinderanordnung nach Anspruch 1 oder der Fluidzylinderanordnung nach Anspruch 2 gelöst.

Bei der Fluidzylinderanordnung nach Anspruch 1 ist das Verschlussstück, durch das die Kolbenstange hindurch führt, mit einem Ringraum versehen, der die Kolbenstange vorzugsweise konzentrisch umgibt. In diesem Ringraum sitzt ein entsprechender Ringkolben, der reibschlüssig zumindest mit der Kolbenstange zusammenwirkt . Dadurch kann der Ringkolben bei einer Bewegung der Kolbenstange in dem Ringraum zwischen den beiden Stirnenden hin und her bewegt werden.

Der Ringraum enthält eine Fettfüllung, und zwar entweder auf beiden Seiten des Ringkolbens oder nur auf einer Seite des Ringkolbens. Aufgrund des mit der Kolbenstange reibschlüssig zusammenwirkenden Ringkolbens wird bei der Bewegung der Kol ¬ benstange die Fettfüllung zwischen dem Ringkolben und der in Bewegungsrichtung liegenden Stirnfläche des Ringraums zusammengedrückt. Dadurch wird das Fett allseitig an die Kolbenstange heran gedrückt und sorgt für eine Schmierung der Kolbenstange .

Ohne den Ringkolben, der die Fettfüllung in Bewegungsrichtung komprimiert, würde die Situation eintreten, dass durch die Bewegung der Kolbenstange, das die Kolbenstange benetzende Fett bei jedem Hub allmählich aus der Fettkammer an den Dichtungen vorbei weg transportiert wird. Nach einer entsprechenden Anzahl von Hüben wird der Kontakte zwischen dem Fett und der Kolbenstange verloren gehen, womit die Schmierwirkung ebenfalls verschwindet.

Der auf der Kolbenstange sitzende Ringkolben verhinderte diesen Effekt, weil er das Fett, wie oben erläutert gegen die in Bewegungsrichtung liegende Stirnwand zusammendrückt und damit dann das Fett auch wieder gegen die Kolbenstange bewegt .

Wenn bei einer Fluidzylinderanordnung eine wirkungsvolle Abdichtung zwischen dem Kolben und der Zylinderwand erfolgen soll, wird der oben beschriebene Ringraum in dem Kolben untergebracht. Dieser Ringraum ist ebenfalls in beide Richtungen durch Stirnflächen begrenzt. Ferner ist der Kolben außerhalb dieses Ringraums gegen die Wand der Zylinderkammer abgedichtet. Der Ringkolben wirkt in diesem Falle reibschlüssig mit der Wand der Zylinderkämmer zusammen. Die in der Ringkammer enthaltene Fettfüllung wird in der gleichen oben beschriebenen Weise gegen die Wand der Zylinder- kammer gedrückt, wenn der Kolben längs des Zylinders bewegt wird. Auf diese Weise wird ständig dafür gesorgt, dass die Wand der Zylinderkammer mit einer dünnen Fettschicht benetzt ist, die die Reibung gegenüber den Dichtungen im Kolben vermindert und die Lebensdauer der Dichtungen erhöht .

In beiden Fällen kann die radial außen liegende Wand des Ringraums mit der benachbarten Fläche des Ringkolbens einen kleinen Spalt bilden. Wenn hierdurch Fett auf die andere Seite des Ringkolbens gelangt, wird das Fett bei der umgekehrten Bewegung wieder zurück transportiert. Allerdings ist die Wirkung umso besser, je kleiner der Ringspalt ist, vorzugsweise ist die Anordnung so getroffen, dass praktisch kein Ringspalt entsteht. Es ist auch möglich ohne Ringspalt an dieser Stelle zu arbeiten vorausgesetzt dass die Reibkraft, die der Ringkolben an der Wand der Ringkammer erzeugt, kleiner ist als die Reibung, die zwischen dem Ringkolben und der Kolbenstange bzw. der Zylinderwand wirksam ist. In diesem Falle wird verhindert, dass Fett am Ringkolben vorbei auf die andere Seite des Ringkolbens gelangt, wenn das Fett bei der Bewegung komprimiert wird.

Im einfachsten Falle besteht der Ringkolben aus einem O-Ring, der entsprechend reibschlüssig angeordnet ist.

Bei der erfindungsgemäßen Fluidzylinderanordnung kann es sich um eine Gasdruckfeder oder eine Gaszugfeder handeln. Es ist auch denkbar eine Gasdruckfeder mit Dämpfungs- charakteristik zu erzeugen, bei der der Kolben tatsächlich gegen die Zylinderwand abgedichtet ist und eine Drosselbohrung enthält.

Im Übrigen sind Weiterbildungen der Erfindung Gegen- stand von Unteransprüchen.

Die nachfolgende Figurenbeschreibung erläutert Aspekte zum Verständnis der Erfindung. Weitere nicht beschriebene Details kann der Fachmann in der gewohnten Weise den Zeichnungen entnehmen, die insoweit die Figurenbeschreibung ergänzen. Es ist klar, dass die Erfindung nicht auf das erläuterte Ausführungsbeispiel beschränkt ist, sondern alle Abwandlungen umfasst, die dem Fachmann beim Studium der Figurenbeschreibung geläufig sind.

Die nachfolgenden Zeichnungen sind nicht unbedingt maßstäblich. Zur Veranschaulichung von Details können möglicherweise bestimmte Bereiche übertrieben groß dargestellt sein. Darüber hinaus sind die Zeichnungen plakativ vereinfacht und enthalten nicht jedes bei der praktischen Ausführung gegebenenfalls vorhandene Detail.

In der Zeichnung sind Ausführungsbeispiele des Gegenstandes der Erfindung dargestellt.

Fig. 1 zeigt die erfindungsgemäße Gasfeder in einer Seitenansicht .

Fig. 2 veranschaulicht das Verschlussstück der Gasfeder, durch das die Kolbenstange hindurchführt, in einem Längsschnitt .

Fig. 3 zeigt einen vergrößerten Ausschnitt aus einer Gaszugfeder mit abgedichtetem Kolben.

Fig. 1 zeigt in einer Seitenansicht eine Gaszugfeder 1. Zu der Gaszugfeder 1 gehört ein Zylinderrohr 2, das ei- nen zylindrischen Innenraum 3 (Fig. 2) begrenzt.

Am linken Ende ist das Zylinderrohr 2 durch ein einge- stekctes Verschluss- oder Endstück 4 abgedichtet verschlossen. Das Endstück 4 trägt an seiner Außenseite eine Befestigungslasche 5.

Die Befestigung des Endstücks 4 geschieht mit Hilfe von zwei eingedrückten Rillen 6, 7, durch die das Material des Zylinderrohrs 2 in entsprechende Ringnuten des Endstücks 4 verdrängt ist. Die Abdichtung geschieht in bekannter Weise durch O-Ringe, entweder in den Ringnuten für die Sicken 6, 7 oder durch O-Ringe an separater Stelle.

In dem in Fig. 1 rechten Ende des Zylinderrohrs 2 sitzt ebenfalls ein End- oder Verschlussstück 8, durch das eine Kolbenstange 9 hindurch führt . Die Kolbenstange 9 läuft durch eine entsprechende Bohrung 10 in dem End- oder Verschlussstück 8. Sie trägt auf dem außen liegenden Ende ein Gewinde 11. Die Gestaltung des Verschluss- oder Endstücks 8 ergibt sich aus der Schnittdarstellung von Fig. 2.

Das Verschluss- oder Endstück 8 besteht aus zwei Einsatzstücken 12 und 13. Das Einsatzstück 12 hat die Gestalt etwa eines Bechers mit einem Boden 14 und einem umlaufenden Kragen 15, der mit einer planen Stirnfläche endet. Oder anders ausgedrückt, das Einsatzstück 12 ist ein Zylinderstück, in das eine Stufenbohrung eingesenkt ist. Ein Teil der Stufenbohrung ist die Bohrung 10 für die Kolbenstange 9.

Zur Befestigung in dem Zylinderrohr 2 weist das Einsatzstück 12 eine umlaufende Ringnut 16 auf, in der eine Polymerdichtung 17 liegt. Eine umlaufende eingeprägte Sicke 18 verdrängt das Material des Zylinderrohrs 2 in die Ringnut 16 um so das Einsatzstück 12 axial zu sichern und gleichzeitig mit Hilfe der Elastomerdichtung 17 eine gasdichte Abdichtung zu bewirken.

Das Einsatzstück 13 ist bei dem gezeigten Ausführungsbeispiel eine im Wesentlichen einfache plane Ringscheibe 13 mit der Bohrung 10. Das Einsatzstück 13 enthält eine umlaufende Ringnut 19 mit einer darin sitzenden Polymerdichtung 21.

Eine in das Zylinderrohr 2 eingeprägte umlaufende Sicke 22 ragt wie die Sicke 18 an ihrer Innenseite in die Ringnut 19 vor, um dort die axiale Sicherung sowie die Abdichtung zu erreichen.

Aufgrund der Gestalt des Einsatzstücks 12 entsteht ein zylindrischer Ringraum 23, der konzentrisch die Kolbenstange 9 umgibt. Der Ringraum 23 wird von einer zu der Achse der Kolbenstange 9 konzentrischen zylindrischen Wand 24 und zwei Stirnflächen 25 und 26 begrenzt. Die Stirnfläche 25 ist wie gezeigt in dem Einsatzstück 12 ausgebildet, während die plane Stirnfläche 26 die benachbarte Stirnseite des Einsatzstücks 13 ist.

Der Ringraum 23 ist nach außen hin im Wesentlichen abgedichtet. Wozu das Einsatzstück 12 mit einer planen Stirnfläche versehen ist, an der die benachbarte plane Stirnfläche des Einsatzstücks 13 anliegt.

Im Inneren des Ringraums 23 befindet sich ein Ringkolben in Gestalt eines O-Rings 27, der reibschlüssig auf der Kolbenstange 9 sitzt. Der O-Ring 27 bildet gegebenenfalls mit der Wand 24 einen Ringspalt oder liegt an dieser nur leicht an. In jedem Falle ist die Reibkraft zwischen dem O- Ring 27 und der Kolbenstange 9 größer als die Reibkraft zwischen dem O-Ring 27 und der Wand 24.

In Fig. 2 ist die Anordnung so gezeigt, dass der O- Ring 27 im Wesentlichen in der Mitte zwischen den beiden Stirnflächen 25 und 26 steht. Dadurch wird der Ringraum 23 in zwei Kammern aufgeteilt. Beide Kammern sind jeweils mit einer Fettfüllung versehen. Diese Fettfüllung soll die Kolbenstange 9 schmieren um Kolbenstangendichtungen 29 und 31 zu schmieren, die schematisch als O-Ringe angedeutet sind. Die Dichtungen 29 und 31 sollen den unter Druck stehenden Innenraum der Gasfeder 2 gegen die Außenatmosphäre bzw. gegen die Kolbenstange 9 abdichten. Sie sitzen in entsprechenden Ringnuten.

Beim Bewegen der Kolbenstange 9, beispielsweise nach rechts, wird der reibschlüssig auf der Kolbenstange 9 sitzende O-Ring 23 in Bewegungsrichtung mitgenommen. Er hat dadurch die Tendenz sich gegen die Stirnfläche 26 zu bewegen und sorgt dafür, dass das dort vorhandene Fett unter Druck gesetzt wird. Auf diese Weise wird sicher gestellt dass das in diesem Bereich befindliche Fett immer gegen die Kolbenstange 9 angedrückt wird, und zwar auch dann, wenn im Laufe der Benutzung der Gasfeder 1 allmählich durch die Bewegung der Kolbenstange 9 das Fett aus der Ringkammer 23 heraus transportiert wird.

Dieselbe Wirkung tritt ein beim Einschieben der Kolbenstange. Hierbei wird der als Ringkolben wirkende O-Ring 27, bezogen auf Fig. 2, nach links verschoben. Dadurch wird das links von dem O-Ring 27 befindliche Fett komprimiert und gegen die Kolbenstange 9 angedrückt .

Das Fett, das allmählich bei der Bewegung nach links aus der Ringkammer 23 heraus transportiert würde, würde ohne den O-Ring 27 in dem Ringraum 23 einen freien Raum hinterlassen mit der Folge, dass das Fett nicht mehr mit der Kolbenstange 9 in Berührung steht und diese Schmieren kann. Da der Ringkolben in Gestalt des O-Rings 27 jedoch reibschlüssig mit der Kolbenstange 9 mitgenommen wird, wird dieser entstehende Raum durch den Druck, den der O-Ring 27 ausübt, jeweils geschlossen und das Fett gegen die Kolbenstange 9 angedrückt .

Sinngemäß die gleiche Anordnung ist auch im Bereich eines abgedichteten Kolbens möglich wie dies Fig. 3 zeigt.

Der in dem Zylinderrohr 2 verschiebliche Kolben 35 ist mit dem innenliegenden Ende der Kolbenstange 9 verbunden. Er enthält insgesamt 3 umlaufende Ringnuten 36, 37 und 38. Die Ringnuten 36 und 38 dienen der Aufnahme von Dichtungen 39 bzw. 41, die den Kolben 35 gegen die Innenwand des Zylinderrohrs 2 bei der Bewegung abdichtet. Die Ringnut 37 hingegen bildet einen Ringraum 42, der von zwei zueinander parallelen Stirnenden oder Stirnflächen 43, 44 und einer zylindrischen Bodenfläche 45 begrenzt wird. Die Bodenfläche

45 umgibt konzentrisch die Achse der Kolbenstange 9 bzw. ist konzentrisch zu der Innenfläche des Zylinderrohrs 2. In der so enthaltenen Kammer 42 sitzt wiederum ein Ringkolben

46 in Gestalt eines O-Rings. Dieser Ringkolben 46 liegt reibschlüssig an der Innenseite des Zylinderrohrs 2 an, während er mit dem Boden 45 der Ringnut 37 einen geringfügigen Spalt bildet. Dieser Spalt kann auch verschwinden, vorausgesetzt die Reibkraft, die der O-Ring 46 an der Wand des Zylinderrohrs 2 erfährt, ist größer als die Reibkraft, die zwischen dem O-Ring 46 und dem Nutenring 37 wirksam ist.

Der O-Ring 46 teilt wiederum den Ringraum 42 in zwei Kammern, die jeweils mit Fett gefüllt sind. Bei der Bewegung des Kolbens wird der O-Ring entgegen der Bewegungs- richtung verschoben und komprimiert so das Fett in der Fettkammer, die aus der Sicht des O-Rings 46 entgegen der Bewegungsrichtung liegen. Hierdurch wird sichergestellt, dass das enthaltene Fett ständig gegen die Innenwand des Zylinderrohrs 2 angepresst wird, um diese Fläche für die Dichtung 41 geschmiert zu halten.

Bei der entgegengesetzten Richtung, nämlich der Bewegung des Kolbens 35 nach rechts wird das Fett auf der linken Seite des O-Rings 46 zusammengedrückt und damit auch gegen die Innenwand des Zylinderrohrs 2.

Bei jeder Bewegungsrichtung wird also das auf der betreffenden Seite des O-Rings 46 befindliche Fett auch gegen die Zylinderwand gepresst, um diese mit Fett benetzt zu halten.

Eine Gasfeder weist in dem Endstück, durch das die Kolbenstange hindurch führt, einen Ringraum auf, der mit Fett gefüllt ist. Um das Fett auch dann mit der Kolbenstange in Berührung zu halten, wenn sich der Ringraum allmählich entleert, sitzt in dem Ringraum ein Ringkolben in Gestalt eines O-Rings, der reibschlüssig mit der Kolbenstange in Verbindung steht. Durch die Bewegung der Kolbenstange wird das Fett auf der betreffenden Seite des Kolbens komprimiert und somit gegen die Kolbenstange gedrückt . Eine sinngemäße Anordnung ist für einen Kolben in einer Gaszugfeder vorgesehen.