KEM Konstruktion 04.2018

MASCHINENELEMENTE

MASCHINENELEMENTE EINZELBAUTEILE Komplexe Anforderungsprofile erfordern die individuelle Auslegung von Gasfedern Unterschiedliche Lasten heben, senken, dämpfen oder neigen Gasfedern müssen heute komplexen Anforderungsprofilen gerecht werden. Moderne Gasfedersysteme von Suspa werden von Grund auf so konzipiert, dass sie exakt auf individuelle Leistungscharakteristiken abgestimmt sind, um einen größtmöglichen Nutzen zu stiften und in der Anwendung eine maximale Funktionalität sicherzustellen. Deshalb ist ihre individuelle Auslegung wichtiger denn je. Marc Feihl, Leiter der Anwendungstechnik, Suspa GmbH, Altdorf Jede Einbausituation erfordert eine individuelle Auslegung und anwendungsgerechte Abstimmung einer Gasdruckfeder Bild: Suspa Entscheidungskriterien, nach denen Gasfedern für ihren konkreten Einsatz individuell ausgelegt werden, sind etwa Bauraum - anforderungen, Dämpfungscharakteristiken, spezifische Kraftunterstützung und Öffnungs- oder Haltebereiche, die eine Gasfeder in einer spezifischen Anwendung erfüllen muss. Charakteristisch für ihre Vielseitigkeit ist die vom Federweg unabhängige, nahezu indi - viduelle Einstellbarkeit der Federkraft, in Verbindung mit vergleichsweise geringen Bauraumanforderungen. Flache versus lineare Federkennlinie Gasfedern zeichnen sich dabei in der Regel durch eine flache Federkennlinie, stark veränderbare Kräfte bei gleichen Abmessungen, bestimmbare Ausschubgeschwindigkeit und Dämpfungseigenschaften aus. Eine klassische Druckfeder verfügt in der Regel dagegen über eine linear steigende Kennlinie. Um eine Federkraft zu erhalten, muss die Druckfeder zunächst zusammengedrückt, also vorgespannt werden. Da Gasfedern vorgespannte Systeme darstellen, 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 gilt folgende Formel: F = p x A. Gasfedern müssen unterschiedliche Lasten heben, senken, dämpfen oder neigen. Die mehr als 1500 verschiedenen Gasfedervari - anten der Liftline-Serie können Ausschubkräfte zwischen 50 und 2500 N abbilden. In modernen Klappenanwendungen kommen sie z. B. in Kombination mit Spiralfedern zum Einsatz. Diese Kombina - tionsfähigkeit eröffnet weitere Individualisierungspotenziale. Ergänzungssysteme erweitern den Einsatzbereich Es gibt Anwendungen, in denen die Kolbenstangen der Gasfedern nicht wie üblich nach unten weisend einzubauen sind, sondern nach oben weisend. 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 Kolbenstange nach oben weisend verbaut werden müssen. Mit Space-Mat ausgerüstete Gasfedern können bedenkenlos mit der Kolbenstange nach oben weisend montiert werden, ohne dabei einen erhöhten Verschleiß der Kolbenstangen- 142 K|E|M Konstruktion 04 2018

EINZELBAUTEILE MASCHINENELEMENTE Bild: Suspa Neuralgischer Punkt einer Gasdruckfeder: die Kolbenstange. Gasdruckfedernhersteller, die die Fertigungsprozesse dieser Bauteile verstehen und kontrollieren wollen, verfügen über eine eigene Kolbenstangenfertigung Bild: Suspa Für nach oben weisende Gasfedern gibt es Space-Mat: eine Lösung, die in technisch anspruchsvollen Anwendungen eine konstante und bedarfsgerechte Schmierung gewährleistet Im Vergleich zur Schraubfeder weist die Gasfeder (blaue Linie) eine sehr flache Kennlinie auf Bild: Suspa dichtung zu verursachen. Zusätzlich erhöht sich die Lebensdauer der Gasfeder insbesondere beim Einsatz in technisch anspruchsvoller Umgebung (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 stellt damit eine Hydraulik - stütze dar. Perfektioniert werden diese Grundfunktionen in den blockierbaren Gasfedern 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 wie z. B. das automatische Rückstellsystem TimeReset (TR), die an- und abschaltbare Blockierung (EasySwitch, ES), das automatische Ausfahrsystem (OverRide, OR), das umfangreiche Bedienmanagementsystem (ComfortRelease CH/CL) oder das AntiShock-System-Modul (AS), enthält. Dämpfung und Verzögerung Küchenschranktüren und -klappen oder Handgepäcksklappen in Flugzeugen stellen kinematische Herausforderungen dar, die Gas - federn mit einer spezialisierten Leistungscharakteristik meistern. In diesem Bereich sind Ästhetik und Anmutung von großer Bedeutung. Sie zeigen sich in der Beschleunigung bzw. Verzögerung während des Öffnungs-, Schließ- oder Neigungsvorgangs und bringen so eine optische, haptische und technische Wertigkeit zum Ausdruck. Um solche Leistungsprofile zu realisieren, ist eine gestaltbare Federkennlinie erforderlich, die eine adäquate individuelle Dämpfungs - charakteristik abbildet und die Verstellgeschwindigkeit über den Hub verändern kann. Mit der SoftStop-Technologie wurde dazu ein Standard entwickelt, der die exakte Einschub-, Ausschub- und Endlagendämpfung kontrolliert. Sie beruht auf gestaltbaren Dämpfungskennlinien, die individuelle Anforderungen zu 100 % erfüllen können. Gasfedern sind auf eine Lebensdauer von 50.000 Lastwechseln ausgelegt. In diesem Lebenszyklus unterliegt die Gasfeder einem natürlichen Verschleiß. Infolge des Ein- und Ausschiebens der Kolbenstange tritt, trotz Schmierung, eine gewisse Reibung auf. Die Dichtung stellt dabei ein zentrales Gasfeder-Bauteil dar. Sie sorgt für eine einwandfreie Funktion der Gasfeder und erhält den vorbe - füllten Gasdruck im Druckrohr. Eigene Kolbenstangenfertigung Eine zentrale Komponente der Gasfeder ist die Kolbenstange. Sie unterliegt in der Anwendung allen auftretenden Umwelteinflüssen. Diese wirken sich auf die Kolbenstangenoberfläche 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 die Qualität und die Lebensdauer der Kolbenstange und damit der ganzen Gasfeder aus. Von großer Bedeutung ist dabei auch ein ausdifferenziertes Finishing. Weiterverarbeitungsprozesse wie z. B. Nitrieren (das Aushärten von Stahl) oder das Verchromen machen Kolbenstangen extrem widerstandsfähig und haben eine positive Auswirkung auf Qualität und Lebensdauer. Die individuelle Auslegung von Gasfedern ist von hohem Stellenwert. Klar ist: Jede Anwendung muss spezifisch analysiert werden. Erst dann lässt sich eine profunde Leistungsdiagnostik erstellen, aus der komplementäre Speziallösungen abgeleitet werden können. Diese müssen unterschiedlichen und hochspezialisierten Anforderungsprofilen entsprechen, die der fränkische Gasfederspezialist Suspa als Entwicklungs- und Systempartner für technisch komplexe Anwendungen in der Automobilindustrie, Luftfahrt, Maschinenbau, Möbelindustrie, Weiße Ware, Medizintechnik und Gebrauchsgüterindustrie erbringt. bec www.suspa.com Detaillierte Informationen zu den Gasfedern: hier.pro/sZol5 K|E|M Konstruktion 04 2018 143