Kraftvolle Kombination

Die Gasfeder ist ein geschlossenes System und besteht aus einem Druckrohr und einer Kolbenstange mit Kolben, komprimiertem Stickstoff als Energieträger und Öl zur Geschwindigkeitssteuerung der Anwendung sowie zur Schmierung des Dichtungssystems. Grundsätzlich unterschieden werden nicht blockierbare und blockierbare Gasfedern. Bei letzterer ist eine stufenlose Arretierung der Gasfeder möglich.

Eine Standardgasfeder ist so ausgelegt, dass sie bei Umgebungstemperaturen von -30°C bis + 80°C eingesetzt werden kann. Nicht blockierbare Gasfedern werden in der Regel so ausgelegt, dass sie 30.000 Lastwechsel über den gesamten Hub problemlos erreichen. Je nach Anforderung werden Gasfedern aber auch mit speziellen Dichtungssystemen für höhere oder niedrigere Temperaturen versehen oder um höhere Lastwechselzahlen (bis zu einer Million) zu erreichen. Neben der kompakten Bauart liegen die Vorteile der Gasfeder vor allem in ihrer flachen Federkennung (geringer Kraftanstieg auch bei großen Lasten und großen Hüben) und in der Möglichkeit, die Verstellgeschwindigkeit der Anwendung zu steuern. Bei gleicher äußerer Bauform kann der Anwender zwischen linearer, progressiver oder degressiver Federkennlinie wählen. Als weitere Pluspunkte lassen sich die einfache und schnelle Montage durch zahlreiche verschiedene Anschlusstechniken wie die Endlagenarretierung sowie die stufenlose Arretierung (federndes oder starres Verhalten im arretierten Zustand) nennen. Das Dämpfen der Verstellbewegung ist sowohl in bestimmten Bereichen als auch durchgehend möglich. Auch die Schraubendruckfeder hat Vorteile zu bieten. Sie arbeitet temperaturunabhängig und erlaubt eine extrem hohe Anzahl von Lastwechseln. Zudem halten gesetzte Federn die Kraft über die Einsatzdauer. Für verschiedene Anwendungen ist es daher sinnvoll, die Vorteile der Gasfeder mit jenen der Schraubendruckfeder zu kombinieren. Das geschieht in der Praxis bei Gasfedern mit innenliegender Schraubendruckfeder und Gasfedern mit außenliegender Schraubendruckfeder – sogenannten Federbeinen. Manche Einsatzfälle erfordern keinen linearen, sondern einen speziell abgestimmten, hubabhängigen Kraftbedarf. Oft sind es die Endlagen der Anwendung, die im Vergleich zum Hauptverstellbereich besonders große beziehungsweise kleine Federkräfte erfordern. Dies wird dadurch erreicht, dass in dem Druckrohr eine Schraubendruckfeder eingelegt wird, was ein optimales Anpassen der Federkennlinie ermöglicht. Dabei bewirkt eine Schraubenfeder zwischen Kolben und Druckrohrboden eine progressive Federkennlinie. Die Gasfeder wird durch die Kraft der Schraubenfeder unterstützt, wodurch sich die Gasfederkraft bei eingeschobener Kolbenstange erhöht. Diese Lösung bietet sich dort an, wo eine besonders hohe Ausschubkraft in eingeschobener Position der Gasfeder benötigt wird – wie etwa zum Öffnen schwerer Klappen.

Wird die Schraubendruckfeder auf der Kolbenstange zwischen Kolben und Dichtung angeordnet, so vermindert sich die Gasfederkraft um die Kraft der Schraubendruckfeder. Es ergibt sich eine degressive Federkennlinie.

Die Federkraft der ausgeschobenen Gasfeder ist dabei entsprechend kleiner als die der Standard-Gasfeder. Diese Funktion ist sinnvoll, wenn die Schließkraft einer Klappe reduziert werden soll. Die Federkennlinie beider Kennlinienvarianten ist bei gegebener Gasfeder durch die Auswahl der Schraubenfederlänge (sie bestimmt den Knickpunkt s3 der Federkennlinie) und der Schraubenfederkraft (sie bestimmt die Steigung der Federkennlinie im Knickpunkt s3) variierbar.

Bestimmte Anwendungen benötigen die Grundfunktionen der Gasfeder bei einer gleichzeitigen Reduzierung des Temperatureinflusses auf die Ausschubkraft. Dies wird durch eine Parallelschaltung von Gasfeder und Schraubendruckfeder erreicht, in dem die Schraubendruckfeder auf dem Gasfederdruckrohr liegt und sich an beiden Enden der Gasfeder abstützt. Hierdurch können die erforderlichen Schließkräfte bei +20°C und insbesondere bei höheren Temperaturen erheblich reduziert werden, ohne die Haltekräfte bei Kälte (-30°C) zu reduzieren. Außerdem können durch die Parallelschaltung insgesamt höhere Kräfte erreicht werden, so dass auch mit kleinen Hebelarmen gearbeitet werden kann.

Die Kombination der Gasfeder mit einer Schraubendruckfeder hat sich bereits in vielen Anwendungen erfolgreich bewährt. Im Automobilsektor wird das so genannte Federbein insbesondere bei Kombi-Fahrzeugen zur Öffnung der Heckklappe verwendet. Bei der Verwendung in Deichseln von Elektrohubwagen kommt der Vorteil der Temperaturunabhängigkeit besonders dann zum Tragen, wenn der Betrieb bei wechselnden Temperaturen statt findet, wie zum Beispiel beim Einsatz in und außerhalb von Kühlhäusern. Des Weiteren leisten Federbeine auch erfolgreiche Stelldienste im „Himmel“ von Solarien. Fazit: Der Einsatz von Gasfedern und Schraubendruckfedern schließt sich keineswegs aus. Vielmehr ist die Kombination dieser beiden Konstruktionselemente bei Anwendungen mit anspruchsvollen Einbau- und Temperaturverhältnissen durchaus sinnvoll, um die gewünschte Kraftunterstützung sicher und komfortabel zu realisieren.

Ralph Huber, Martino Dilenge , Stabilus/ms