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2026-04-07T17:29:18Z

Funktionsweise und Bauformen: Dateigröße angepasst

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Eine '''Gasdruckfeder''' (auch kurz als '''Gasfeder''' bezeichnet) ist eine [[Pneumatik|pneumatische]] [[Feder (Technik)|Feder]], die unter Hochdruck stehendes [[Gas]] zur Bereitstellung der [[Federkraft]] nutzt. Vorteile gegenüber [[Feder (Technik)|Schraubenfedern]] sind die vom Federweg nahezu unabhängige [[Kraft]], der geringe Platzbedarf und die Möglichkeit, einen [[Dämpfung]]s<nowiki/>mechanismus zu integrieren.<ref>{{Internetquelle |url=https://www.industrial-production.de/antriebstechnik/maschinenelemente---gasfedern-und-schraubendruckfedern.htm |titel=Kraftvolle Kombination |datum=2007-02-28 |sprache=de |abruf=2026-04-03}}</ref>

[[Datei:Gas-spring numbered 120.png|miniatur|'''3D-Schnittdarstellung einer Gasdruckfeder''' 1) Plungerkolben 2) Kopfstück 3) Plungerkolben-Abstreifer 4) Führungsbuchse 5) Stützring (zur Vermeidung von Spaltextrusion für den O-Ring (6)) 6) [[O-Ring]] (Dichtung) 7) Plungerkolbendichtung [[Wellendichtring|Wellendichtring (RWDR)]] 8) Zylinder 9) Dämpfungskolben 10) Öffnung (im Kolben (9)) 11) Führungsbuchse 12) [[Ventil]] 13) Verschluss-Schraube]]

== Anwendungen ==
Gasdruckfedern dienen häufig dem Gewichtsausgleich und sind beispielsweise bei [[Bürostuhl|Bürostühlen]]<ref>{{Internetquelle |url=https://ergonomie-am-arbeitsplatz.de/gasdruckfeder-buerostuhl/ |titel=Gasdruckfeder für den Bürostuhl – Die richtige finden! |datum=2025-01-30 |sprache=de |abruf=2026-04-03}}</ref>, als unterstützende Öffnungs- und Haltevorrichtung von Klappen in [[Fahrzeug]]en ([[Motorhaube]], '''Heckklappendämpfer''' für [[Kofferraum]]klappe)<ref>{{Internetquelle |url=https://www.stabilus.com/de/branchen-und-anwendungen/automobilindustrie/automobil-gasfeder/klappen-und-wartungsklappen |titel=Automobiltechnik: Gasfedern für Klappen und Wartungsklappen |sprache=de |archiv-url=http://web.archive.org/web/20260117082149/https://www.stabilus.com/de/branchen-und-anwendungen/automobilindustrie/automobil-gasfeder/klappen-und-wartungsklappen |archiv-datum=2026-01-17 |abruf=2026-04-03}}</ref> oder in den Gepäckklappen im [[Fluggastraum]] von Flugzeugen vorzufinden<ref>{{Internetquelle |url=https://www.gasspringsshop.com/gas-spring-applications/ |titel=Discover all the gas spring applications {{!}} Gasspringsshop |werk=Gasspringsshop.com |sprache=en-US |abruf=2026-04-03}}</ref>. Im [[Werkzeugbau]] ersetzen Gasdruckfedern aufgrund ihrer hohen Leistungsdichte herkömmliche Druckfedern aus Stahl.<ref>{{Internetquelle |autor=Dietmar Kuhn |url=https://www.maschinenmarkt.vogel.de/gasdruckfedern-bieten-dem-werkzeugbau-hohe-federkraefte-auf-kleinstem-raum-a-51505/ |titel=Gasdruckfedern bieten dem Werkzeugbau hohe Federkräfte auf kleinstem Raum |datum=2007-01-23 |sprache=de |abruf=2026-04-03}}</ref>

Sie sollten keinesfalls von Laien geöffnet werden, da im Inneren ein sehr hoher Druck herrscht.<ref>{{Internetquelle |url=https://www.buerostuhl24.com/ratgeber/kaufberatung-service-demontage-einer-gasdruckfeder#:~:text=Eine%20Gasdruckfeder%20kann%20gef%C3%A4hrlich%20werden,Extremf%C3%A4llen%20sogar%20die%20H%C3%BClle%20durchbricht. |titel=Gasdruckfeder Demontage {{!}} So funktioniert's |abruf=2026-04-03}}</ref>

== Funktionsweise und Bauformen ==
Die Gasdruckfeder ist ein hydropneumatisches Verstellelement und besteht aus dem Druckrohr und dem [[Kolben (Technik)|Kolben]] sowie geeigneten Anschlüssen. Sie ist mit einem komprimierten Gas gefüllt, dessen Menge den voreingestellten Innendruck bestimmt. Der Kolben erfüllt zwei Aufgaben: Der längere Teil hat den kleineren Durchmesser und läuft in einer Dichtung am Druckrohr (Plungerkolben). Der Druck wirkt auf seine Querschnittsfläche. Daraus resultiert eine Kraft in Ausschubrichtung. Der stärkere Teil des Kolbens mit seiner Überströmöffnung dient zur Dämpfung und Führung. Die Ausschubkraft kann innerhalb physikalischer Grenzen durch die geeignete Wahl des Fülldruckes und der Durchmesser von Druckrohr und Plungerkolben exakt festgelegt werden.<ref name=":0">{{Internetquelle |url=https://www.gas-spring.com/index.php/technik-gasfedern/ |titel=Technik – Gasfeder – TSC Gasfedern – Gas-Spring.com |sprache=de-DE |abruf=2026-04-03}}</ref>

Gasdruckfedern bestehen immer aus einem [[Zylinder (Technik)|Zylinder]] und einem darin beweglichen [[Kolben (Technik)|Kolben]]. Aufwendigere Konstruktionen sind mit einem Trennkolben versehen, der zwei mit Gas und [[Öle|Öl]] gefüllte Räume trennt. Dann läuft der Dämpfungskolben in Öl.<ref>{{Internetquelle |url=https://www.kilensprings.com/federn-produktion/konstruktion-der-gasdruckfeder.asp |titel=Kilen - Konstruktion der Gasdruckfeder |abruf=2026-04-03}}</ref>

Bei der einfachsten und am häufigsten eingesetzten Bauform ist der gesamte Innenraum mit Gas – meist [[Stickstoff]] – gefüllt. Der Dämpfungskolben hat eine kleine Öffnung, durch die das Gas durchströmen kann und deren Querschnitt das Maß der Dämpfung bestimmt. Das Bauteil enthält ferner eine kleine Menge an Öl, das der Dämpfung und Schmierung dient. Die Dichtung gegen Gasverlust befindet sich an der Führung des Plungerkolbens.<ref name=":0" />

Durch das Eindringen der Kolbenstange in den Innenraum verringert sich dort das Volumen <math>V_\text{aus}</math> (bei ausgefahrener Kolbenstange) um <math>V_\text{ein}</math>. Der Dämpfungskolben trägt (wegen der Überströmöffnung 10) nicht zur Volumenänderung bei. Weil kein Gas entweichen kann, bleibt die Stoffmenge des Gases konstant.

Für die Berechnung der Kräfte bzw. Drücke muss die Betriebssituation berücksichtigt werden. Grundsätzlich kann sowohl das Ein- wie auch das Ausfedern als [[Adiabatische Zustandsänderung|adiabate Zustandsänderung]] betrachtet werden.

Bei gelegentlicher Betätigung, beispielsweise bei Hauben von Kraftfahrzeugen, ist das Einfedern adiabat, aber wegen der Abkühlung der Feder muss der Ausgangsdruck für das adiabate Ausfedern zunächst aus der [[ideales Gas|idealen Gasgleichung]] berechnet werden. Dieser Druck ist niedriger, weil mit der Abkühlung der Feder auch der Innendruck abgenommen hat.

Der Druck nach einer adiabaten Zustandsänderung von Zustand 1 (ausgefahren oder eingefahren) in Zustand 2 (Umgekehrt zu Zustand 1) ist:

: <math>p_2 = p_1 \cdot \bigg(\frac{V_1}{V_2}\bigg) ^ \kappa</math>,

wobei der [[Isentropenexponent]] κ bei zweiatomigen Gasen (Luft, Stickstoff und andere) bei 1,4 und bei [[Edelgas]]füllung (einatomig) bei 1,6 liegt.<ref>{{Internetquelle |url=https://www.schoolphysics.co.uk/age16-19/Thermal%20physics/Gas%20laws/text/Adiabatic_change_equation/index.html |titel=schoolphysics ::Welcome:: |abruf=2026-04-03}}</ref>

Wenn sich das Gas abkühlen kann, sinkt der Innendruck ab und kann aus der idealen Gasgleichung berechnet werden (Änderungen der Umgebungstemperatur werden vernachlässigt):

: <math>p_\text{ein} = p_\text{aus} \cdot \frac{V_\text{aus}}{V_\text{aus} - V_\text{ein}}</math>,

Die reale Rückstellkraft ist wegen der hohen Reibung in den Dichtungen kleiner, als es dem Druck in der Gasdruckfeder entspricht. Dazu können auch noch Elemente zur [[Endlagendämpfung]] vorhanden sein.<ref>[https://www.ludwigmeister.de/mediadata/datasheets/662b509c4a6c-norelem-doc_26200_26201-technischer-hinweis-fuer-gasdruckfedern_de.pdf Technische Hinweise zu Gasdruckfedern] (PDF; 0,2 MB), auf ludwigmeister.de</ref>

<gallery>
Plynove vzpery.jpg|Gasdruckfedern
Heckklappendämpfer.JPG|Gasdruckfeder an einer Autoheckklappe
</gallery>

== Einzelnachweise ==
<references />

[[Kategorie:Pneumatik]]
[[Kategorie:Zylinder]]
[[Kategorie:Elastisches Maschinenelement]]

Gasdruckfeder - Versionsgeschichte

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