DE3445461C1 - Winkelbewegliches Führungslager, insbesondere für McPherson-Federbeine von Kraftfahrzeugen - Google Patents

Description

• Zur Lösung dieser Aufgabe ist erfindungsgemäß vorgesehen, daß die radiale Abstützung der Büchse gegenüber dem Zylinderdeckel durch ein in der Abstützebene angeordnetes Kugellager erfolgt, dessen Außenlauffläche durch die zylindrische Innenfläche des Zylinderdek- kels und dessen Innenlauffläche durch die zylindrische Außenfläche der Büchse gebildet ist und daß sich zu beiden Seiten in Axialrichtung jeweils gegen eine am Zylinderdeckel abgestützte Feder abstützt.
• Vorteilhaft ist bei dieser Ausführungsform, daß das Führungslager bei großen Biegekräften bzw. bei großen Amplituden eine Winkelbeweglichkeit ausführen kann und daß in der Konstruktionslage bei kleinen Amplituden eine Axialbewegung von mindestens + 4 mm möglich ist. Während dieser Axialbewegung findet auf Grund der Haftreibung zwischen der Führungsbüchse, der Büchse und der Kolbenstange keine Axialbewegung statt. Dabei wird nicht nur eine Verbesserung des Fahrkomforts erzielt, sondern zusätzlich ist beim Einsatz eines derartigen winkelbeweglichen Führungslagers an der Fahrzeugvorderachse auf Grund des Kugellagers eine rollende Reibung erzielbar. Eine drehbare Befestigung der Kolbenstange an der Karosserie kann dabei unter Umständen entfallen, da beim Lenkeinschlag die gleitende Reibung im Führungslager durch die rollende Reibung ersetzt werden kann.
• In Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, daß das Kugellager aus mehreren über den Umfang der Büchse angeordneten Kugeln besteht. Dabei sind mit Vorteil die Kugeln in einem Käfig geführt. Dieser Käfig kann zusammen mit den Kugeln als Baueinheit hergestellt werden und problemlos während der Montage des Stoßdämpfers im Fertigungsablauf mitaufgenommen werden.
• Nach einem weiteren wesentlichen Merkmal der Erfindung ist vorgesehen, daß die Federn über jeweils eine Scheibe am Kugellager abgestützt sind. Hierbei kann die Krafteinleitung der Federn über die Scheibe auf das Kugellager problemlos erfolgen, wobei die Federn so abgestimmt sein können, daß sie im Bereich der Konstruktionslage des Fahrzeuges das Kugellager in eine Mittelstellung bringen. Danach ist eine axiale Bewegung in beiden Richtungen möglich.
• In Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, daß die Federn auf der vom Kugellager abgewandten Seite über jeweils eine Zwischenscheibe gegen je einen ringförmigen Vorsprung am Zylinderdeckel und an der Büchse abgestützt sind. Diese Abstützung der Federn einerseits am Zylinderdeckel und andererseits an der Büchse gewährleistet eine relative Bewegungsfreiheit der Büchse gegenüber dem Zylinderdeckel.
• Ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel ist in der Zeichnung schematisch dargestellt.
• Die F i g. 1 zeigt ein Ausführungsbeispiel eines in einem Zweirohr-Gasdruckdämpfer eingebauten winkelbeweglichen Führungslagers.
• Der in F i g. 1 gezeigte Schwingungsdämpfer besteht im wesentlichen aus dem Mantelrohr 1, der durch einen Zylinderdeckel 4 verschlossen ist. Zwischen dem Zylinderrohr 2 und dem Mantelrohr 1 befindet sich der Gasraum 21, welcher zum Teil mit Öl und zum Teil mit Gas gefüllt ist. Das Zylinderrohr 2 umschließt einen ölgefüllten Arbeitsraum 18, in dem ein an einer Kolbenstange 3 befestigter Dämpfungskolben (nicht gezeigt) vorgesehen ist. Die Kolbenstange 3 ist durch eine in dem Zylinderdeckel 4 angeordnete Büchse 5, welche als Führungslager ausgebildet ist, geführt und über die Kolbenstangendichtung 6 nach außen abgedichtet. Der Zylinderdeckel 4 ist gegenüber dem Mantelrohr 1 durch einen O-Ring 16 gedichtet.
• Die Büchse 5 besitzt zur Führung der Kolbenstange 3 eine zusätzliche Führungsbüche 5a und an ihrem einen Ende einen Bund Sb, an dem sich die Zwischenscheibe 12 abstützt An dem dem Bund 5b entgegengesetzten Ende der Büchse 5 ist eine weitere Zwischenscheibe 12 über einen Sicherungsring 14 abgestützt Zwischen heiden Zwischenscheiben 12 sind die Federn 11 angeordnet, die wiederum über Scheiben 10 das Kugellager 9 halten.
• Das Kugellager 9 besteht aus mehreren über dem Umfang verteilt angeordneten Kugeln, die in einem Käfig 9a aufgenommen sind. Die Federn 11 werden zusammen mit den Zwischenscheiben 12 gegenüber dem Zylinderdeckel 4 einerseits über eine Schulter 15 des Zylinderdeckels 4 und an der gegenüberliegenden Seite über einen Sicherungsring 13, welcher in einer Nut des Zylinderdeckels 4 angeordnet ist, abgestützt. Das Kugellager 9 wird in radialer Richtung über die zylindrische Innenfläche 22 des Zylinderdeckels 4 und der zylindrischen Außenfläche 23 der Büchse 5 mit Spiel gelagert.
• Die axiale Bewegung des Führungslagers bei kleinen Amplituden wird durch das zwischen der Büchse 5 und dem Zylinderdeckel 4 eingelagerte Kugellager 9 erreicht. Die in F i g. 1 dargestellte Ausgangslage entspricht der statischen Konstruktionslage des Fahrzeuges. Die Vorspannkräfte der Federn 11 sind so abgestimmt, daß sie im dargestellten Bereich der Konstruktionslage des Fahrzeuges das Kugellager 9 in eine Mittelstellung bringen. Durch die axiale Beweglichkeit des Kugellagers 9 wirkt dieses im Sinne eines Linear-Kugellagers. Die Führungsbüchse 5 kann dabei bei großen Amplituden sowohl axiale wie auch Winkelbewegungen ausführen. Im Bereich von kleinen Amplituden wird aufgrund der Haftreibung zwischen der Führungsbüchse 5a und der Kolbenstange 3 keinerlei Bewegung ausgeführt, diese axiale Bewegung erfolgt dabei zwischen dem Zylinderdeckel 4 und der Büchse 5 unter Zuhilfenahme der Federn 11 und des Kugellagers 9.
• Der O-Ring 16 ist zwischen der Scheibe 17, der Kolbenstangendichtung 6 und dem Mantelrohr 1 eingelagert und übernimmt die statische Abdichtung zur Atmosphäre. Die Gasdichtung 7 sorgt dafür, daß zwar die aus dem Arbeitsraum 18 fließende Teilölmenge am Dichtring 8 vorbei über das Führungslager, die Nut 19 und den Ringraum 20 in den Gasraum (Ölreserveraum) 21 gelangen kann, jedoch eine Strömung des Druckgases vom Gasraum 21 in umgekehrter Richtung über den vorgenannten Weg zum Arbeitsraum 18 unterbunden wird.
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Claims (5)

1. Patentansprüche: 1. Winkelbewegliches Führungslager, insbesondere für McPherson-Federbeine von Kraftfahrzeugen, das in einem Zylinderdeckel eines zylindrischen Gehäuses angeordnet ist, als Querkräfte aufnehmendes Lager einer längsbeweglichen, durch den eine Kolbenstangendichtung aufnehmenden Zylinderdeckel nach außen tretenden Kolbenstange dient und als zylindrische Büchse ausgebildet ist, die gegenüber dem Zylinderdeckel in axialer Richtung gegen Federkraft bis zu einem vorgegebenen Weg verschiebbar angeordnet und in radialer Richtung in einer einzigen Abstützebene derart abgestützt ist, daß sie begrenzte Kippbewegungen ausführen kann, dadurch gekennzeichnet, daß die radiale Abstützung der Büchse (5) gegenüber dem Zylinderdeckel (4) durch ein in der Abstützebene angeordnetes Kugellager (9) erfolgt, dessen Außenlauffläche durch die zylindrische Innenfläche (22) des Zylinderdeckels (4) und dessen Innenlauffläche durch die zylindrische Außenfläche (23) der Büchse (5) gebildet ist und daß sich zu beiden Seiten in Axialrichtung jeweils gegen eine am Zylinderdeckel (4) abgestützte Feder (11) abstützt.
2. 2. Führungslager nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Kugellager (9) aus mehreren über den Umfang der Büchse (5) angeordneten Kugeln besteht
3. 3. Führungslager nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Kugeln in einem Käfig (9a) geführt sind.
4. 4. Führungslager nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Federn (11) über jeweils eine Scheibe (10) am Kugellager (9) abgestützt sind.
5. 5. Führungslager nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Federn (11) auf der vom Kugellager (9) abgewandten Seite über jeweils eine Zwischenscheibe (12) gegen je einen ringförmigen Vorsprung am Zylinderdeckel (4) und an der Büchse (5) abgestützt sind.

   Die Erfindung bezieht sich auf ein winkelbewegliches Führungslager, insbesondere für McPherson-Federbeine von Kraftfährzeugen, das in einem Zylinderdeckel eines zylindrischen Gehäuses angeordnet ist, als Querkräfte aufnehmendes Lager einer längs beweglichen, durch den eine Kolbenstangendichtung aufnehmenden Zylinderdeckel nach außen tretenden Kolbenstange dient und als zylindrische Büchse ausgebildet ist, die gegenüber dem Zylinderdeckel in axialer Richtung gegen Federkraft bis zu einem vorgegebenen Weg verschiebbar angeordnet und in radialer Richtung in einer einzigen Abstützebene derart abgestützt ist, daß sie begrenzte Kippbewegungen ausführen kann.

   Derartige winkelbewegliche Führungslager dienen bei McPherson-Federbeinen dazu, daß das plötzliche Einsetzen der Losbrechkraft in den Umkehrpunkten der Kolbenstangenbewegungen gemildert wird, und setzen deren Störwirkung herab.

   Winkelbewegliche Führungslager sind bereits bekannt (z. B. DE-PS 28 22 590), wobei das Führungslager aus einer mit einer ringförmigen, konischen inneren Spannfläche und einem Gewinde versehenen Büchse und einer Bogenmembran mit zwei Membranblättern besteht Die Bogenmembran ermöglicht der Büchse zum einen eine Winkelbeweglichkeit mit kleinen Rückstellmomenten, wodurch eine Klemmfreiheit des Füh rungslagers erreicht wird, und zum anderen im großen Amplitudenbereich eine axiale Beweglichkeit mit einer in beiden Richtungen weichen Federkennlinie, wodurch geringe Losbrechkräfte des Führungslagers erreicht werden. Diesem Vorteil einer Winkelbeweglichkeit und axialen Beweglichkeit im großen Amplitudenbereich wird der Nachteil überlagert, daß derartige winkelbe wegliche Führungslager zwecks Verminderung der Haftreibung und besserer Überwindung der Losbrechkräfte im kleinen Amplitudenbereich keine ausreichend große Axialbewegung zur Verbesserung des Fahrkomforts in sich vollführen können. Der Grund liegt darin, daß aus Festigkeitsgründen die Membranblätter der Bogenmembran zur Erzielung einer ausreichenden Abstützung der radial wirkenden Biegekräfte nicht belie big elastisch ausgebildet werden können.

   Darüber hinaus sind winkelbewegliche Führungslager bekannt, (z. B. DE-OS 2455 267), bei denen eine Membran einteilig mit einer zylindrischen Büchse ausgeführt ist. Bei diesen Membranen verursachen bereits geringe Auslenkungen hohe Membranspannungen durch die Verlängerungen der radialen Phasen, 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. Nachteilig ist, daß durch die axiale Elastizität der günstige Einfluß auf den Federungskomfort bei der Beeinflussung der Losbrechkräfte eines McPherson-Federbeines nur schwach zur Geltung kommt.

   Desweiteren sind Federbeine bekannt, (z. B. DE-GM 19 78 101), bei denen die Kolbenstange des Stoßdämpfers in einem oberen und unteren Lager geführt ist; dabei ist das obere Lager als Walzlager für eine geradlinige Bewegung ausgeführt Bei diesen Federbeinen wird zwar durch das Wälzlager die Gleitreibung und damit die zum Ansprechen der Radfederung aufzuwendende Losbrechkraft praktisch vollkommen aufgehoben, jedoch kann von dieser Kolbenstangenlagerung eine Winkelbeweglichkeit nicht ausgeführt werden. Bei einer Durchbiegung bzw. Schrägstellung der Kolbenstange unter wirkenden Biegekräften muß daher mit einer Beschädigung der verchromten Kolbenstangenoberfläche durch die Kugeln des Wälzlagers gerechnet werden.

   Außerdem sind winkelbewegliche Führungslager bekannt (DE-PS 7 39 014), bei denen die Winkelbeweglichkeit einer Büchse in Kipprichtung durch eine kugelige Stützfläche erzielt wird. Diese Buchse ist über die kugelige Stützfläche in Längsrichtung starr abgestützt, so daß zur Oberwindung der Losbrechkraft keine Axialbewgung der Büchse ausgeführt werden kann.

   Aufgabe der Erfindung ist es, ein Führungslager so weiterzubilden, daß unter Beibehaltung der Winkelbeweglichkeit bei großen Biegekräften bzw. großen Amplituden eine relativ große Axialbewegung des Führungslagers in sich bei kleinen Amplituden möglich ist, ohne daß auf Grund der vorhandenen Haftreibung eine Axialbewegung zwischen Büchse und Kolbenstange ausgeführt wird.