DE2822590B2

DE2822590B2 - Winkelbewegliches Führungslager, insbesondere für Mc-Pherson-Federbeine von Kraftfahrzeugen

Info

Publication number: DE2822590B2
Application number: DE2822590A
Authority: DE
Inventors: Albrecht Ing.(Grad.) 5208 Eitorf Nachtigall
Original assignee: Boge GmbH
Current assignee: ZF Boge GmbH
Priority date: 1978-05-24
Filing date: 1978-05-24
Publication date: 1980-11-27
Also published as: MX148464A; BR7903211A; IT1114027B; DE2822590A1; DE2822590C3; IT7922928A0; FR2426841A1; FR2426841B1

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein winkelbewegliches Führungslager, insbesondere für Mc-Pherson-Federbeine von Kraftfahrzeugen, das in einem Zylinderdeckel eines zylindrischen Gehäuses angeordnet ist, als Querkräfte aufnehmendes Lager einer längsbeweglichen, durch den Zylinderdeckel nach außen tretenden Kolbenstange dient und als zylindrische Buchse ausgebildet ist, die nur durch eine aus einem oder mehreren Membranblättern gebildete flanschartige Membran gehalten ist, welche zwischen ringförmigen inneren Spannflächen der zylindrischen Büchse und zwischen ringförmigen äußeren Spannflächen des Zylinderdeckels eingespannt ist.

Die axiale Elastizität derartiger, aus der DE-OS 24 55 267 bekannter, winkelbeweglicher Führungslager mildert das plötzliche Einsetzen der Losbrechkraft in den Umkehrpunkten der Kolbenstangenbewegungen und setzt deren Störwirkung herab, indem ein ohne axiale Elastizität rechteckiges Reibungsdiagramm mit stoßirtigen Kraftänderungen in ein Reibungsdiagramm von Parallelogrammform mit zeitlich gedehnten Kraftänderungen verwandelt wird. Auf diese Weise hat die axiale Elastizität einen günstigen Einfluß auf den Federungskomfort einer mit einem Mc-Pherson-Federbein ausgerüsteten Radaufhängung eines Kraftfahrzeugs.

Aus der DE-OS 24 55 267 sind winkelbewegliche Führungslager der eingangs genannten Art mit einer ebenen Membran bekannt, wobei die Membran einteilig mit der zylindrischen Büchse ausgeführt ist oder als besonderes Teil in ihrem inneren Bereich mittels eines Schraubrings gegen eine Schulter der zylindrischen Büchse gespannt ist.

Bei ebenen Membranen verursachen bereits geringe Auslenkungen hohe Membranspannungen durch die Verlängerungen der radialen Fasern, so daß die axialen Federkennlinien von ebenen Membranen stark progressiv sind und die axialen Federkräfte schon bei Auslenkungen von der Größenordnung der Membranstärke groß sind. Dadurch kann der beschriebene günstige Einfluß der axialen Elastizität des Fühmngslagers auf die Losbrechkräfte eines Mc-Pherson-Federbeins in nachteiliger Weise nur schwach zur Geltung kommen.

Aus der DE-OS 24 55 267 sind auch Führungslager mit einer mit der zylindrischen Büchse einteilig pusgeführten flachkonischen Membran bekannt. Bei

is flachkonischen Membranen ist die axiale Federkennlinie bei Auslenkungen gegen die Richtung der Konusspitze weich und günstig für die Losbrechkräfte, da die Verkürzung der radialen Fasern durch ausweichende Biegung kompensiert werden kann und sich entsprechende Falten bilden können, während die axiale Federkennlinie bei Auslenkungen in Richtung der Konusspitze wie bei der ebenen Membran sehr hart ist Dadurch kann der günstige Einfluß der axialen Elastizität nur in einer Richtung im gewollten Sinne, in der anderen Richtung jedoch in nachteiliger Weise nur schwach zur Geltung·kommen.

Die Erfindung befaßt sich mit der Aufgabe, ein Führungslager der eingangs genannten Art zu schaffen, bei dem die axiale Federkennlinie in beiden Bewegungsrichtungen weich and günstig für die Losbrechkräfte ist Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß die Membranblätter eine torusförmig gewölbte Bogenmembran bilden, deren innere Spannfläche und äußere Spannfläche zueinander entgegengesetzt konisch verlaufen.

Bei einem diese Maßnahmen aufweisenden Führungslager setzt die axiale Federkennlinie weich ein und wird erst dann progressiv härter, wenn bei Überschreitung einer entsprechenden axialen Auslenkung in der einen oder der anderen Richtung — im Radtalschnitt gesehen — der Bogen gestreckt wird. Innerhalb dieser Grenzen kann das Verhalten der Bogenmembran mit dem einer axialen Bewegung einen geringen Widerstand entgegensetzenden Rollmembran verglichen werden. Die Abmessungen und die Anzahl der Membranblätter können jeweils so gewählt werden, daß die axialen Auslenkungen des Führungslagers in den Umkehrpunkten der Kolbenstangenbewegungen bei allen normalen Betriebsbedingungen eines Mc-Pherson-Federbeins im weichen Bereich der Federkennlinie liegen und dadurch in vorteilhafter Weise ein optimaler Federungskomfort der zugehörigen Radaufhängung erzielt wird.

Die Membranblätter können im ausgebauten Zustand eine dem eingebauten Zustand gleiche Form haben und spannungsfrei zwischen der inneren und der äußeren Spannfläche liegen. Einfacher und billiger ist es, als Membranblätter ebene Federscheiben zu verwenden, die durch die Einspannung zwischen die Spannflächen die Form der Bogenmembran annehmen. Zweckmäßig sind die Spannflächen in Richtung auf die radiale Mitte

6(5 der ßögenfHembräff mit einem' lippenartigen Auslauf versehen, der eine Abwälzfläche für die Membranblätter bildet, um einer Zerstörung der Membranblätter entgegenzuwirken, wenn die Bogenmembran in höherem Maße, beispielsweise bei einem als hydraulischer

fj'> Dämpfer ausgebildeten Federbein, hydraulisch belastet wird.

Auf der Zeichnung sind Beispiele für durch eine Membran gehaltene zylindrische Büchsen dargestellt.

Es zeigt

Fig. 1 ein Ausführungsbeispiel eines in einem hydraulischen Zweirohrdämpfer eingebauten Führungs-Iagers nach der Erfindung mit einer aus zwei Membranblättern bestehenden Bogenmembran in einem Teilschnitt,

Fig.2 ein schematisches Bild eines Führungslagers mit einer aus einem Membranblatt bestehenden Bogenmembran,

Fig.3 eine Federkennlinie des Führungslagers nach Fig. 2,

Fig.4 ein schematisches Bild eines nicht zur Erfindung gehörenden Führungslagers mit einer flachkonischen Membran,

Fig.5 eine Federkennlinie des Führungslagers nach F ig. 4.

Bei dein Zweirohrdämpfer bekannter Art nach F i g. 1 ist ein zylindrisches Gehäuse 1 durch einen Zylinderdekkel 2 verschlossen, der durch einen Schraubring 3 gegen die Stirnfläche eines Zylinderrohres 4 gespannt ist Zwischen dem Zylinderrohr 4 und dem Gehäuy·· 1 ist ein zum Teil mit Luft und zum Teil mit Ol gefüllter Ausgleichsraum 5 gebildet Das Zylinderrohr 4 umschließt einen ölgefüllten Arbeitsraum 6 und dient zugleich als Führung für einen am Ende einer aus dem Gehäuse 1 tretenden Kolbenstange 7 befestigten, nicht gezeichneten Arbeitskolben. Die Kolbenstange 7 ist durch ein in dem Zylinderdeckel 2 angeordnetes Führungslager 8 geführt und durch eine Gleitdichtung 9 nach außen gedichtet Der Zylinderdeckel 2 ist jo gegenüber dem Gehäuse 1 durch einen O-Ring 10 gedichtet Ringräume U und 11' zu beiden Seiten des Führungslagers 8 sind dadurch von den im Arbeitsraum 6 auftretenden dynamischen Drücken entlastet, daß sie über Kanäle 12 mit dem Ausgleichsraum 5 in offener « Verbindung stehen und durch einen im Zylinderdeckel 2 angeordneten, auf der Kolbenstange 7 gleitenden und dem Ringraum 11' vorgeschalteten Dichtring 13 von dem Arbeitsraum 6 getrennt sind.

Das Führungslager 8 besteht aus einer mit einer ringförmigen, konischen inneren Spannfläche 15 und einem Gewinde 16 versehenen zylindrischen Büchse 14 und einer Bogenmembran 17 mit zwei Membranblättern 17' und 17", die mittels einer der Spannfläche 15 angepaßten Schraubliülse 18 gegen d'e Spannfläche 15 gespannt sind Die auf diese Weise zwischen inneren Spannflächen 15 eingespannte Bogenmembran 17 ist außen zwischen zwei mit ringförmigen, konischen äußeren Spannflächen 19 versehenen, den Zylinderdekkel 2 bildanden Ringkörpern 2a und 2b eingespannt. Die innere Sparnfläche 15 und die äußere Spannfläche 19 verlaufen entgegengesetzt konisch, wobei die Mantellinien der Spannflächen 15 und 19 sich etwa in der radialen Mitte der Bogenmembran 17 schneiden. Die Membranblätter 17' und 17" können im ausgebauten Zustand ebene Federscheiben sein, die durch die Einspannung zwischen die Spannflächen 15 und 19 die Form der Bogenmembran 17 erhalten.

Die Bogenmembran 17 ermöglicht der in einer Miltellage gezeichneten Buchse 14 zürn einen eine Winkelbeweglichkeit mit kleinen Rückstellmomenten, wodurch eine Klemmfreiheit des Führungslagers erreicht wird, und zum anderen eine axiale Beweglichkeit mit einer in beiden Richtungen weichen Federkennlinie, wodurch geringe Losbrechkräfte des Führungslagers erreicht werden. Oie radiale Steifheit kann ausreichend groß für die Aufnahme der bei einem Mc-Pherson-Federbein auftretenden Querkräfte ausgelegt werden, wobei eine radicle Beweglichkeit der Büchse 14 praktisch in der Stellung der Bogenmembran 17 begrenzt ist, in der die jeweils unter Zug stehende Membranhälfte straff und faltenfrel gespannt ist

Die Spannflächen 15 und 19 laufen lippenartig aus und bilden innere Abwälzflächen 20 und 20' bzw. äußere Abwälzflächen 21 und 21' für die Bogenmembran 17.

Bei dem Führungslager nach Fig.2 ist eine dünne Bogenmembran 47 zwischen einer inneren Spannfläche 45 einer zylindrischen Büchse 44 und einer äußeren Spannfläche 49 eines Zylinderdeckels 32 eingespannt

Bei einer axialen Auslenkung der Büchse 44 gegenüber dem Zylinderdeckel 32 nach oben sind die Federkräfte der Bogenmembran 47 gering bis zu einer Auslenkung a, bei der die Bogenmembran 47 eine — gestrichelt gezeichnete — etwa in Richtung der inneren Spannfläche 45 gestreckte Form 47' annimmt Ebenso sind die Federkräfte bei einer Auslenkung nach unten gering bis zu einer Auslenkung b, bei der die Bogenmembran eine etwa in Richtung der äußeren Spannfläche 49 gestreckte Form 47" annimmt Ober die Auslenkungen a und b hinaus nehmen die Federkräfte progressiv stark zu, da nunmehr durch die erzwungenen Verlängerungen der radialen Fasern hohe Membranspannungen auftreten. Die Fig.3 zeigt qualitativ die zugehörige Federkennlinie 56 in einer Darstellung, bei der die Federkräfte auf einer Abszisse 50 und die axialen Ausienkungen auf einer Ordinate 51 aufgetragen sind. Bis zu der Auslenkung a hat die Federkennlinie 56 einen weichen Bereich 52 und darüber hinaus einen progressiv ansteigenden harten Bereich 53. Ebenso hat die Federkennlinie 56 bis zu der Auslenkung b einen weichen Bereich 54 und darüber hinaus einen harten Bereich 55.

Bei dem Führungslager nach Fig.4 ist eine dünne konische Membran 67 zwischen einer inneren Spannfläche 65 einer zylindrischen Büchse 64 und einer äußeren Spannfläche 69 eines Zylinderdeckels 62 eingespannt Bei einer Auslenkung der Zylinderbüchse nach oben sind die Federkräfte der konischen Membran gering bis zu einer Auslenkung c, bei der die konische Membran 67 bei gleich bleibender Länge der radialer: Fasern eine entgegengesetzt konische Form 67' mit gerundeten Obergängen zu den Spannflächen 65 und 69 annimmt Über die Auslenkung c nach oben hinaus nehmen die Federkräfte wegen der nun erzwungenen Verlängerung der radialen Fasern progressiv stark zu. Bei einer Auslenkung der konuchen Membran 67 nach unten sind die Federkräfte wegen der sofort erzwungener, Verlängerungen der radialen Fasern von Anfang an groß und steigen progressiv weiter. Die Fig.5 mit Federkräften auf einer Abszisse 70 und Auslenkungen auf einer Ordinate 71 zeigt qualitativ die dazugehörige Federkennlinie 76. Bis zu der Auslenkung c nach oben hat die Federkennlinie 76 einen weichen Bereich 72 und darüber hinaus eirin harten Bereich 73. Bei einer Auslenkung nach unten hat die Federkennlinie 76 von Anfang an ausschließlich einen haften Bereich 73.

Die Einzelheiten des nicht zur Erfindung gehörenden Führungslagers nach Fig.4 mit einer konischen Membran sind zum Vergleich mit in die Beschreibung aufgenommen, um die Besonderheiten und Vorteile des erfindungsgemäßen Führungslagers deutlicher hervortreten zu lassen.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche;

1. Winkelbewegliches FQhrungslager, insbesondere für Mc-Pherson-Federbeine von Kraftfahrzeugen, das in einem Zylinderdeckel eines zylindrischen Gehäuses angeordnet ist, als Querkräfte aufnehmendes Lager einer längsbeweglichen, durch den Zylinderdeckel nach außen tretenden Kolbenstange dient und als zylindrische Büchse ausgebildet ist, die nur durch eine aus einem oder mehreren Membranblättern gebildete flanschartige Membran gehalten ist, welche zwischen ringförmigen inneren Spannflächen der zylindrischen Büchse und zwischen ringförmigen äußeren Spannflächen des Zylinderdeckels eingespannt ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Membranblätter (17' und 17") eine torusförmig gewölbte Bogenmembran (17) bilden, deren innere Spannfläche (15) und äu3ere Spannfläcbi (19) zueinander entgegengesetzt konisch verlaufen.

2. Führungslager nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Membranblätter (17' und 17") ebene Federscheiben verwendet sind, die durch die Einspannung zwischen die Spannflächen (15 und 19) die Form der Bogenmembran (17) annehmen.

3. Führungslager nach den Ansprüchen 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Spannflächen (15 und 19) in Richtung auf die radiale Mitte der Bogenmembran (17) lippenartig auslaufen und Abwälzflächen (20 und 20' bzw. 21 und 21') für die Membranblätter (17' und 17") bilden.