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Heckklappe mit Gasdruckfedern
Zwei Gasdruckfedern, deren Kraft von Temperatur und Bewegungsrichtung abhängt, dazu eine Hutablage am Seil. ASOM zeigt alle Handkräfte für Öffnen und Schließen in einem Diagramm.
Wissen · Gewichtsausgleich
Gasdruckfedern auslegen
Eine Klappe soll sich leicht öffnen lassen, offen stehen bleiben und kontrolliert schließen – im Sommer wie im Winter. Hier lesen Sie, worauf es bei der Auslegung von Gasdruckfedern ankommt und wie ASOM Sie dabei unterstützt.
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Die Aufgabe
Feder und Gewicht müssen über den ganzen Weg zusammenpassen
Heckklappen, Motorhauben, Möbelklappen, Deckel, Sitze und Betten: Überall gleichen Gasdruckfedern das Gewicht eines Bauteils aus. Gewicht und Feder wirken über die ganze Bewegung, jeweils mit wechselndem Hebelarm. Ob sich die Klappe gut bedienen lässt, zeigt deshalb erst der ganze Verlauf, nicht eine einzelne Stellung.
Was eine gute Auslegung leistet
- Die Klappe lässt sich mit wenig Handkraft öffnen.
- Sie bleibt in der Offenstellung sicher stehen.
- Sie lässt sich mit angenehmer Kraft schließen und schlägt nicht zu.
- Das gilt bei Kälte und Hitze und über die ganze Lebensdauer.
- Die Feder passt in den Bauraum, ein- und ausgefahren.
Grundlagen
So verhält sich eine Gasdruckfeder
Im Druckrohr steht Stickstoff unter Druck. Auf der Seite der Kolbenstange ist die Kolbenfläche um den Querschnitt der Stange kleiner, deshalb schiebt der Druck die Stange heraus. Wie stark, legt der Fülldruck fest.
- Kennlinie: flach und annähernd gerade. Schon ausgefahren drückt die Feder kräftig, eingefahren etwas mehr. F1 (ausgefahren) und F2 (eingefahren) werden beim Ausfahren gemessen. Das Verhältnis F2/F1 heißt Federkennung.
- Reibung: Beim Einfahren ist die Kraft größer als beim Ausfahren.
- Temperatur: Bei Kälte sinkt die Kraft, bei Wärme steigt sie. Angegeben wird sie meist für 20 °C.
- Dämpfung: Öl bremst die Bewegung kurz vor der Endlage. Dafür und für die Schmierung der Dichtung wird die Feder möglichst mit der Kolbenstange nach unten eingebaut.
- Anschlüsse: Gelenkige Anschlüsse verhindern, dass die Feder verkantet oder auf Biegung belastet wird.
Zum Ausprobieren
Entscheidend sind die Anlenkpunkte
Die Kraft der Gasdruckfeder wirkt über ihren Hebelarm zum Drehpunkt. Liegt ihre Wirkungslinie nahe am Drehpunkt, trägt sie kaum zum Gewichtsausgleich bei. Schon wenige Zentimeter am Anlenkpunkt ändern den ganzen Handkraftverlauf.
Anlenkpunkt an der Klappe
Vereinfachtes Rechenbeispiel mit angenommenen Werten: Heckklappe 18 kg, Ausschubkraft F1 beider Gasdruckfedern zusammen 560 N bei 20 °C, ohne Reibung und Toleranzen. Die Federlänge ist jeweils an den Anlenkpunkt angepasst. Ohne Reibung zeigt die Kurve die Kraft zum Halten der Klappe: Zum Öffnen ist etwas mehr Kraft nach oben nötig, zum Schließen etwas mehr nach unten.
Mehr als eine Stellung
Warum eine Faustformel nicht reicht
Eine Überschlagsrechnung für die Offenstellung liefert einen ersten Wert für die Federkraft. Im Betrieb wirken weitere Einflüsse, und erst alle zusammen zeigen, ob sich die Klappe gut bedienen lässt.
Was zusätzlich zählt
- Der Verlauf zwischen geschlossen und offen, nicht nur die Endlagen.
- Kälte und Hitze, denn die Federkraft ändert sich mit der Temperatur.
- Reibung, die beim Öffnen und Schließen unterschiedlich wirkt.
- Toleranzen der Federkraft.
- Schräglage und Zusatzlasten, etwa ein Fahrzeug am Hang oder Schnee auf der Klappe.
Mit ASOM
Gasdruckfedern im Konzeptentwurf auslegen
Sie verschieben einen Anlenkpunkt, und ASOM rechnet alle Kräfte und Drehmomente über die ganze Bewegung sofort neu.
Die Gasdruckfeder als Bauteil
Längen, Kräfte und Kennlinie legen Sie selbst fest. ASOM berücksichtigt Temperatur, Reibung je Bewegungsrichtung und Toleranzen, auch bei Gasdruckfedern mit Temperaturkompensation.
Alle Handkräfte in einem Diagramm
Öffnen und Schließen, Sommer und Winter, Fahrzeug am Hang: Jedes Szenario zeigt ASOM als eigene Kurve. Mehr zur Kraftberechnung
Die passende Feder finden
Sie geben vor, welche Haltekraft in welcher Stellung gelten soll. ASOM passt Kraft und Längen der Feder daran an. Mit diesen Werten klären Sie mit Ihrem Lieferanten, ob er die Feder so bauen kann. Mehr zu den Synthesen
Beispiele
Alle Beispielvideos
Federn und Gasdruckfedern in ASOM und ASOMmini
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Küchenschrank-Klappe
Zugfedern am Siebengelenk-Scharnier so einstellen, dass sich die Klappe für 2–8 kg ab etwa 15–20° selbsttätig öffnet. ASOMmini zeigt den Handkraftverlauf, und Sie finden den passenden Einhängepunkt am Modell.
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Autositz im Motorbetrieb
Ein Elektromotor fährt den Sitz in alle Extremlagen. ASOM zeigt Drehmoment und Leistung für verschiedene Sitzbelegungen – und sofort, was eine Torsionsfeder ändert.
Fragen und Antworten
Häufige Fragen zu Gasdruckfedern
Wie finde ich die richtige Kraft für eine Gasdruckfeder?
Nicht aus dem Gewicht allein. Entscheidend ist, wie Gewicht und Feder über den ganzen Öffnungswinkel zusammenwirken. ASOM rechnet das für jede Stellung und jedes Szenario.
Brauche ich die Daten einer bestimmten Gasdruckfeder?
Nein. In ASOM legen Sie selbst fest, welche Feder Ihr Mechanismus braucht: Kraft, Kennlinie, Längen und Hub. Mit diesen Werten fragen Sie Ihren Lieferanten, ob er die Feder so bauen kann. So passt die Feder zur Klappe und nicht die Klappe zur Feder.
Warum bleibt die Klappe im Winter nicht mehr offen?
Bei Kälte sinkt der Gasdruck und damit die Federkraft. Ist die Feder nur für 20 °C ausgelegt, reicht die Kraft im Winter möglicherweise nicht, um die Klappe offen zu halten. Im Sommer lässt sie sich dagegen schwer schließen. In ASOM sehen Sie die Handkräfte bei Kälte und Hitze in einem Diagramm und erkennen das schon im Entwurf.
Eine oder zwei Gasdruckfedern?
Breite Klappen haben meist zwei Gasdruckfedern, links und rechts. Die Kraft teilt sich auf, und die Klappe wird gleichmäßig gestützt. In ASOM rechnen Sie beide Federn gemeinsam, auch schräg eingebaute.
Rechnet ASOM auch mit Zug-, Druck- und Torsionsfedern?
Ja. Neben Gasdruckfedern rechnet ASOM mit Zug-, Druck- und Torsionsfedern, dazu mit Reibung und Massenträgheit. Für einfache Klappen mit Federn genügt oft ASOMmini, wie das Beispiel Küchenschrank-Klappe zeigt.
Sie legen eine Klappe aus?
Beschreiben Sie uns Ihren Mechanismus. In der Online-Demo zeigen wir Ihnen ASOM an Ihrem Beispiel.