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Gasfedern – oft auch als Gasstangen oder Gasschockdämpfer bezeichnet – arbeiten mit komprimiertem Stickstoffgas als elastischem Energiespeichermaterial in einem abgedichteten Metallzylinder. Damit dieser Aufbau reibungslos funktioniert, enthält der Zylinder zudem eine Mischung aus spezialisiertem Hydrauliköl (z. B. Transformatorenöl oder Turbinenöl). Dieses Öl erfüllt drei Schlüsselfunktionen:

• Abdichtung des Gases im Inneren

• Schmierung bewegter Teile zur Reduzierung von Abnutzung

• Gewährleistung einer gleichmäßigen Übertragung mechanischer Kräfte.

Wenn Sie die Kolbenstange in den Zylinder hineindrücken (dies ist der Kompressionsvorgang), verringert sich der verfügbare Raum für das Stickstoffgas. Genau wie das Zusammendrücken eines Ballons den Innendruck erhöht, führt dieses verkleinerte Volumen ebenfalls zu einem Anstieg des Gasdrucks im Zylinder – dies folgt dem Gesetz von Boyle.

Die Ausgabekraft der Gasfeder steigert sich, je weiter man die Stange hineindrückt, und ist am stärksten, wenn die Stange vollständig in den Zylinder hineingedrückt ist. Diese stabilere und zuverlässigere Kraft im Vergleich zu Schraubenfedern ist der Grund, warum Gasfedern in alltäglichen Gegenständen Verwendung finden – beispielsweise in Autohintenklappen (um sie sanft geöffnet zu halten), Industriemaschinen (zur Bewegungssteuerung) und ergonomischen Möbeln (wie verstellbaren Bürostühlen).

Wenn Sie sich das obige Diagramm ansehen, erkennen Sie, wie sich die Gasfeder verhält, wenn sich der Kolben bewegt.

Bei Gasfedern steigt die Kraft exponentiell, wenn sie komprimiert werden – hierfür wird weniger Anfangskraft zum Komprimieren benötigt. Sobald die Gasfeder sich dem Ende ihres Hubes nähert, steigt die erforderliche Kompressionskraft.

Zustand: Kolben vollständig ausgefahren

Wenn der Kolben vollständig ausgefahren ist, weist der Zylinder das größte Volumen für Gas auf.

Zustand: Kolben vollständig komprimiert

Wenn der Kolben sich in den vollständig komprimierten Zustand bewegt, verkleinert sich der Gasraum – folglich steigt der Druck (dies ist in der durchgezogenen Linie im Diagramm zu sehen). Die gestrichelte Linie zeigt gleichzeitig, wie sich das Zylindervolumen verringert.

Die Ausfahrkraft errechnet sich durch Multiplikation des Fülldrucks mit der Querschnittsfläche der Kolbenstange. Sowohl Größe als auch Kraft können nach Ihren Anforderungen angepasst werden.

DK-Standardgasfedern bieten Ausfahrkräfte von 10 N bis 5000 N mit einer Toleranz von ± 5-7%.

Die angegebene Kraft (F₁) wird stets bei 20°C ± 2°C gemessen, wobei die Kolbenstange nach unten gerichtet ist.

Physikalisch hängt die tatsächliche Kraft einer Gasfeder von der Temperatur ab. Pro 10°C ändert sich die Kraft um ca. 3,3%.

Um die Leistungsfähigkeit einer Gasfeder zu definieren, verwenden Ingenieure den sogenannten K-Faktor (auch Fortschreitungsrate der Gasfeder genannt). Vereinfacht ausgedrückt handelt es sich hierbei um die prozentuale Kraftänderung zwischen zwei Zuständen:

Unbelastet: Wenn der Kolben sich in Position P1 befindet (vollständig ausgefahren, Ausgangsposition der Feder).

Voll belastet: Wenn der Kolben sich in Position P2 befindet (vollständig komprimiert).

Gasfedern hoher Qualität weisen einen sehr niedrigen K-Faktor auf – normalerweise zwischen 1,05 und 1,8. Zum Vergleich: Mechanische Kompressionsfedern (wie die zuvor erwähnten Schraubenfedern) weisen deutlich höhere K-Faktoren auf. Ein niedriger K-Faktor bedeutet, dass die Kraft der Feder beim Komprimieren stabil bleibt – dies ist尤为 wichtig für Anwendungen, bei denen konstante Hebekraft oder Dämpfung erforderlich ist (z. B. Halten einer schweren Autohintenklappe in jeder Position).

Eine kurze Anmerkung zur Berechnung: Gasfedern werden in Position P1 auf eine bestimmte Kraft vorgespannt (diese Kraft nennen wir F1) – daher sollten Sie immer F1 als Ausgangspunkt verwenden, um die passende Gasfeder für einen Anwendungsfall zu ermitteln.