Gasdruckfedern

Petra Born,

Dämpfung – immer anders!

Auslegung von Gasdruckfedern. Gasdruckfedern müssen komplexen Anforderungsprofilen gerecht werden. Moderne Gasfedersysteme von Suspa sind von Grund auf so konzipiert, dass sie exakt auf individuelle Leistungscharakteristiken abgestimmt werden, um in der Anwendung eine maximale Funktionalität sicherzustellen.

Jede Einbausituation erfordert eine individuelle Auslegung und anwendungsgerechte Abstimmung einer Gasdruckfeder. © (Bild: Suspa)

Die individuelle Auslegung von Gasfeder sei wichtiger denn je, sagt Suspa. Entscheidungskriterien, nach denen Gasfedern für ihren konkreten Einsatz ausgelegt werden, sind etwa Bauraumanforderungen, Dämpfungscharakteristiken, spezifische Kraftunterstützung und Öffnungs- oder Haltebereiche, die eine Gasdruckfeder in einer spezifischen Anwendung erfüllen muss. Charakteristisch für ihre Vielseitigkeit ist die vom Federweg unabhängige, nahezu individuelle Einstellbarkeit der Federkraft in Verbindung mit vergleichsweise geringen Bauraumanforderungen.

Flache oder lineare Federkennlinie
Gasfedern sind üblicherweise durch eine flache Federkennlinie gekennzeichnet, stark veränderbare Kräfte bei gleichen Abmessungen, bestimmbare Ausschubgeschwindigkeit und Dämpfungseigenschaften. Eine klassische Druckfeder zeigt hingegen eine linear steigende Kennlinie. Um eine Federkraft zu erhalten, muss die Druckfeder zunächst zusammengedrückt, also vorgespannt werden. Da Gasfedern vorgespannte Systeme sind, steht die Federkraft F1 im Vergleich zur klassischen Druckfeder im vollständig ausgeschobenen Zustand zur Verfügung. Ermöglicht wird das aufgrund des mit Stickstoff vorbefüllten Druckrohrs. Im Inneren einer Gasfeder wirkt der Fülldruck auf die beiden Flächen des Kolbens. Nachdem dieser fest mit der Kolbenstange verbunden ist, ist die kolbenstangenseitige Kolbenfläche um den Querschnitt der Kolbenstange vermindert. Dadurch ergibt sich eine Differenzkraft auf den Kolben, die in Ausschubrichtung wirkt. Die Größe der Kraft (F) ist gleich dem Produkt aus dem Fülldruck (p) und der Kolbenstangenquerschnittsfläche (A). Es also gilt folgende Formel: F = p x A.

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Gasfedern müssen unterschiedliche Lasten heben, senken, dämpfen oder neigen. Die mehr als 1.500 unterschiedlichen Gasfeder-Varianten der Liftline-Serie können Ausschubkräfte zwischen 50 und 2.500 Newton abbilden. In modernen Klappenanwendungen kommen sie beispielsweise in Kombination mit Spiralfedern zum Einsatz. Diese Kombinationsfähigkeit eröffnet weitere Individualisierungspotenziale.

Im Vergleich zur Schraubfeder weist die Gasfeder (blaue Linie) eine flache Kennlinie auf. © (Bild: Suspa)

Ergänzungssysteme erweitern Einsatzbereich
Es gibt Anwendungen, in denen die Kolbenstange der Gasfedern nicht wie üblich nach unten weisend einzubauen sind, sondern nach oben. Unter dieser Voraussetzung könnte die Kolbenstange dann beim Aus- und Einfahren unzureichend geschmiert werden. Dieses Problem löst Space-Mat für solche Gasfedern, die anwendungsbedingt mit der Kolbenstange nach oben weisend verbaut werden müssen. Mit Space-Mat ausgerüstete Gasfedern lassen sich bedenkenlos mit der Kolbenstange nach oben weisend montieren, ohne dabei einen erhöhten Verschleiß der Kolbenstangendichtung zu verursachen. Zusätzlich erhöht sich die Lebensdauer der Gasfeder insbesondere beim Einsatz in technisch anspruchsvoller Umgebung, etwa bei Schmutz und Staub. Während des Aus- und Einfahrens der Feder wird so eine konstante Schmierung der Kolbenstange und der Dichtung gewährleistet.

Um die Marktnachfrage nach stufenlos verstellbaren Applikationen zu bedienen, wurde das in der Gasfeder zusätzlich verbaute hydraulische Ventilsystem Hydroline entwickelt. Es erhöht den Bedienkomfort von Endanwendungen, ermöglicht eine stufenlose Verstellung in einem definierten Hubbereich und eine Hydraulikstütze. Perfektioniert werden diese Grundfunktionen in den blockierbaren Gasdruckfedern der Varilock-Serie. Der Nutzer erhält hier nicht nur eine Gasfeder, die sich stufenlos arretieren lässt, sondern vielmehr ein intelligentes System, das viele Sonder- und Zusatzfunktionen hat, zum Beispiel das automatische Rückstellsystem Time Reset (TR), die an- und abschaltbare Blockierung (Easy Switch, ES), das automatische Ausfahrsystem (Over Ride, OR), das umfangreiche Bedienmanagementsystem (Comfort Release CH / CL) oder das Anti-Shock-System-Modul (AS).

Für nach oben weisende Gasfedern gibt es Space-mat für eine konstante und bedarfsgerechte Schmierung. © (Bild: Suspa)

Gestaltbare Dämpfungskennlinien
Küchenschranktüren und -klappen oder Handgepäcksklappen in Flugzeugen sind kinematische Herausforderungen, die Gasfedern mit einer spezialisierten Leistungscharakteristik meistern. In diesem Bereich sind Ästhetik und Anmutung bedeutend; sie zeigen sich in der Beschleunigung und Verzögerung während des Öffnungs-, Schließ- oder Neigungsvorgangs und bringen eine optische, haptische und technische Wertigkeit zum Ausdruck. Um solche Leistungsprofile zu realisieren, ist eine gestaltbare Federkennlinie erforderlich, die eine adäquate, individuelle Dämpfungscharakteristik abbildet und die Verstellgeschwindigkeit über den Hub verändern kann. Mit der Soft-Stop-Technologie wurde ein Standard entwickelt, der die exakte Einschub-, Ausschub- und Endlagendämpfung kontrolliert. Sie beruht auf gestaltbaren Dämpfungskennlinien, die individuelle Anforderungen voll erfüllen kann.

Gasdruckfedern sind auf eine Lebensdauer von 50.000 Lastwechsel ausgelegt. In diesem Lebenszyklus unterliegen sie einem natürlichen Verschleiß. Infolge des Ein- und Ausschiebens der Kolbenstange tritt trotz Schmierung eine gewisse Reibung auf. Die Dichtung ist ein zentrales Bauteil; sie sorgt für eine einwandfreie Funktion der Gasfeder und erhält den vorbefüllten Gasdruck im Druckrohr.

„In-house“-Kolbenstangenfertigung
Ein weitere zentrale Komponente ist die Kolbenstange. Sie unterliegt in der Anwendung allen auftretenden Umwelteinflüssen. Diese wirken sich auf die Kolbenstangeoberfläche sowie auf die Dichtung aus und beeinflussen damit die Lebensdauer der Gasfeder insgesamt. Aus diesem Grund fertigt Suspa die Kolbenstangen im Haus. Prozesse der Kolbenstangenherstellung zu kennen und zu kontrollieren, wirkt sich positiv auf Qualität und Lebensdauer der Kolbenstange und damit der ganzen Gasdruckfeder aus. Wichtig ist auch ein ausdifferenziertes Finishing. Weiterverarbeitungsprozesse wie Nitrieren oder Verchromen machen Kolbenstangen widerstandsfähig und wirken sich positive auf Qualität und Lebensdauer aus.

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