DE4115557A1 - Feder- oder daempferbein, insbesondere fuer kraftfahrzeuge - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Feder- oder Dämpferbein, insbesondere für Kraftfahrzeuge, der im Oberbegriff des Pa­ tentanspruchs 1 genannten Art, wie es allgemein bekannt ist.

Ein Feder- oder Dämpferbein für Kraftfahrzeuge, dessen Tele­ skopstoßdämpfer in seinem oberen Bereich über seine Kolben­ stange mit dem Fahrzeugaufbau oder dergleichen beweglich und in seinem unteren Bereich über sein Dämpferrohr an einem Radträger o. ä. starr befestigt ist, ist bekanntlich (z. B. Reimpell "Fahrwerktechnik" 2, 1975, Seiten 117 bis 122) i. a. einem von der jeweiligen Radaufstandskraft erzeugten Biegemo­ ment ausgesetzt. Am Dämpferkolben sowie an der das Dämpfer­ bzw. Zylinderrohr des Teleskopstoßdämpfers nach außen abdich­ tenden Kolbenstangenführung sind dabei Querkräfte wirksam, welche im Stoßdämpfer entsprechende Klemm- und Reibungskräf­ te, insbesondere aber hohe Haftreibungskräfte bewirken. Diese erhöhten Reibungskräfte führen zu einem erschwerten Anspre­ chen des Teleskopstoßdämpfers und können bei kleineren Fahr­ bahnunebenheiten, wie sie insbesondere auf guten Straßen vor­ kommen, unter Umständen das Ansprechen des Stoßdämpfers völ­ lig verhindern, so daß solche Fahrbahnstöße - zumindest kurz­ zeitig - quasi ungefedert bzw. ungedämpft auf den Fahrzeug­ aufbau übertragen werden, wodurch sich das Fahrverhalten und der Fahrkomfort des Fahrzeuges spürbar verschlechtert. Erst bei Überschreiten einer bestimmten (Losbrech) Kraft geht die - erhöhte - Haftreibung i. a. schlagartig in die niedrigere Gleitreibung über.

Bei Federbeinen mit Schraubenfedern ist es bekannt (z. B. DE- PS 14 30 586, DE-OS 15 05 615), diese störenden Mängel da­ durch zu verringern, daß die Schraubenfeder so weit nach außen verschoben oder aber derart schräg gestellt wird, daß die Verlängerung ihrer Längsachse (Wirklinie der Federkraft) mög­ lichst den Schnittpunkt zwischen der Wirkungslinie der Rad­ aufstandskraft und der Wirkungslinie des unteren Federbein- Querlenkers trifft.

Ein solches Schrägstellen oder Versetzen der Schraubenfeder ist in vielen Fällen wegen der i. a. beengten Einbauverhält­ nisse nur sehr beschränkt möglich.

Aus der EP-OS 00 64 594 sind auch Federbeinanordnungen be­ kannt, bei denen die aufbauseitigen gummielastischen Feder­ beinlager derart ausgebildet sind, daß der Kolbenstange beim Ein- und Ausfedern eine sich der axialen Kolbenstangenbewe­ gung überlagernde Drehbewegung aufgezwungen wird, wodurch die Reibungskräfte insbesondere in den "Totpunkten" der Kolben­ stangen-Hubbewegung durch Vermeiden der Haftreibung und Er­ zwingen der Gleitreibung (Kolbenstangendrehung) verringert werden sollen.

Vor diesem Hintergrund liegt der Erfindung die Aufgabe zu­ grunde, ein Feder- oder Dämpferbein der im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 genannten Art zu schaffen, das sich durch ein komfortförderndes besonders gutes Ansprechverhalten aus­ zeichnet.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale des Pa­ tentanspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen und Aus­ gestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen ange­ geben.

Erfindungsgemäß sind für die Führung der Kolbenstange in der eigentlichen Kolbenstangenführung mindestens drei gleichmäßig entlang dem Kolbenstangenumfang verteilte Linearkugellager mit in einer geschlossenen Kugelumlaufbahn umlaufenden Kugeln vorgesehen, die jeweils entlang den Mantellinien der Kolben­ stangenführung bzw. der Kolbenstange ausgerichtet sind.

Anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbei­ spiels wird die Erfindung nachstehend näher erläutert.

In der Zeichnung zeigen

Fig. 1 eine teilgeschnittene Teilansicht eines be­ kannten Federbeins mit ausgebauter Schrauben­ feder,

Fig. 2 einen Längsschnitt durch den in Fig. 1 mit II bezifferten Kolbenstangenführungsbereich eines Federbeins gemäß der Erfindung und

Fig. 3 einen Querschnitt entlang der in Fig. 2 mit III bezifferten Schnittführung dieses Kolben­ stangenführungsbereichs.

Das erfindungsgemäße Feder- oder Dämpferbein entspricht in seinem äußeren sowie inneren Aufbau im wesentlichen bekannten Dämpfer- oder Federbeinen. Es enthält also wie das in Fig. 1 dargestellte bekannte Federbein 1 u. a. eine dort nicht wei­ ter dargestellte Federvorrichtung, insbesondere eine mechani­ sche Schraubenfeder, sowie einen Teleskop-Stoßdämpfer mit ei­ nem von einer Kolbenstange 2 getragenen ventilbestückten Dämpferkolben 5, der in einem fluidgefüllten Zylinderrohr 4 des Teleskopstoßdämpfers axial verschieblich gelagert ist.

Die Kolbenstange 2 ist dabei mit ihrem aus dem Zylinderrohr 4 heraustretenden Ende in einer Kolbenstangenführung 7 gela­ gert, welche zum einen den Zylinderraum nach außen abdichtet und zum anderen an der Kolbenstange 2 angreifende Querkräfte abstützt.

Die Kolbenstangenführungen bekannter Federbeine enthalten i. a. Gleitbuchse aus einem Material mit vergleichsweise guten Gleiteigenschaften. In Fig. 1 ist ein solches Gleitlager an­ gedeutet und mit 19 beziffert.

Im Gegensatz zu solchen bekannten Anordnungen weist die Kol­ benstangenführung 7 des erfindungsgemäßen Feder- oder Dämp­ ferbeins 1 eine solches Gleitbuchse nicht auf. Wie die Schnittdarstellungen der Fig. 2 und 3 erkennen lassen, sind statt dessen mindestens drei gleichmäßig entlang dem Kolbenstangenumfang verteilte und jeweils entlang Mantelli­ nien ausgerichtete Linearkugellager 8 mit in einer geschlos­ senen Kugelumlaufbahn umlaufenden Kugeln 9 bis 9′′′ vorgese­ hen. Auf diese Weise wird auch bei in der Kolbenstangenfüh­ rung 7 wirksamen Querkräften eine außergewöhnlich reibungsar­ me, d. h. leichtgängige Führung der Kolbenstange 2 erzielt, da die Kugeln 9 bis 9′ auf der ein- und ausfahrenden Kolben­ stange 2 abrollen und somit nur eine - im Vergleich zur sonst auftretenden Reibung sehr geringe - Rollreibung auftritt.

Im dargestellten Ausführungsbeispiel sind vier solche Linear­ kugellager 4 vorgesehen, deren umlaufenden Kugeln 9 bis 9′′′ in der Schnittdarstellung der Fig. 3 erkennbar sind. Im Aus­ führungsbeispiel sind die Kugeln 9 bis 9′′′ nicht in einem starren Kugelkäfig, sondern in einem Kugelkäfig 10 in Form eines in sich geschlossenen und in bezug auf seine Außenkon­ tur flexiblen Bandes gehaltert. Die Verwendung solcher flexi­ bler Käfigbänder ermöglicht eine besonders einfache und kom­ pakte raumsparende Bauweise der Kolbenstangenführung.

Im Ausführungsbeispiel sind die flexiblen Kugelkäfige 10 in gleichmäßig entlang dem Innenumfang der Kolbenstangenführung 7 angeordneten, quasi doppelstöckigen Kammern 11 unterge­ bracht. Diese Kammern enthalten jeweils einen radial inneren ersten und einen radial äußeren zweiten Kammerteil. Der erste Kammerteil ist in Form einer zur Kolbenstange 2 hin offenen axialen Führungsnut 12 mit einem den mit der Kolbenstange 2 in Berührung stehenden belasteten Kugeln 9 als Laufbahn die­ nenden und sie radial abstützenden ebenen Nutengrund 13 aus­ gebildet. Der radial äußere zweite Kammerteil 14 liegt unter dem Nutengrund 13 des ersten Kammerteils und dient zur Auf­ nahme des die nicht belasteten Kugeln 9 führenden, rücklau­ fenden Teils des flexiblen Kugelkäfigs 10; er ist mit dem darüber befindlichen ersten Kammerteil über an den beiden En­ den der Führungsnut 12 angeordnete Verbindungsdurchlässe 16, durch die der flexible Kugelkäfig 10 hindurchgeführt ist, verbunden.

Der zweite Kammerteil 14 kann - wie im dargestellten Ausfüh­ rungsbeispiel angedeutet - derart bemessen sein, daß der rücklaufende Teil des flexiblen Kugelkäfigs 10 in ihm weitge­ hend berührungsfrei geführt wird, wodurch die Leichtgängig­ keit der Anordnung in vorteilhafter Weise weiter verbessert wird.

Im dargestellten Ausführungsbeispiel werden die die Linearku­ gellager 8 aufnehmenden doppelstöckigen Kammern 11 mit Hilfe einer axial in die Kolbenstangenführung 7 eingeschobenen zy­ lindrischen Lagerhülse 15 gebildet. Diese enthält entlang ih­ rem Innenumfang zur Kolbenstange 2 hin offene, axial begrenz­ te Längsnuten, welche die radial inneren Kammerteile, d. h. die axialen Führungsnuten 12 der Kammern 11 bilden. Die mit diesen über die radialen Verbindungsdurchlässe 16 in Verbin­ dung stehenden radial äußeren zweiten Kammerteile 14 sind in der Kolbenstangenführung 7 selbst als zur Lagerhülse 12 hin offene Taschen o. ä. ausgebildet.

Wenn es als erforderlich angesehen wird, ist es grundsätzlich natürlich auch möglich, die Kammern 11, d. h. deren radial äußeren zweiten Kammerteile 14 bezüglich ihrer Kontur derart auszubilden, daß der die unbelasteten rücklaufenden Kugeln enthaltende Teil des flexiblen Kugelkäfigs 10 geführt wird und nicht berührungsfrei verläuft. Der Fertigungsaufwand für die Kolbenstangenführung 7 bzw. für deren Kammern 11 ist dann natürlich spürbar größer, weil die Kammerwandungen der radial äußeren Kammerteile 14 dann sehr maßgenau und mit hoher Ober­ flächengüte hergestellt werden müssen, um eine verzwängungs­ freie und möglichst reibungsarme Führung der rücklaufenden Kugeln zu gewährleisten.

Durch die bevorzugte radiale Ausrichtung des dem Rücktrans­ port der unbelasteten Kugeln 9 dienenden zweiten Kammerteils 14 relativ zur die belasteten Kugeln führenden axialen Nut 12 können im Bedarfsfalle, d. h. wenn eine hohe Tragfähigkeit gefordert wird, entlang dem Kolbenstangenumfang vergleichs­ weise viele Linearkugellager untergebracht werden.

Die erfindungsgemäß eingesetzten Linearkugellager mit flexi­ blen Kugelkäfigen zeichnen sich durch ihren einfachen und be­ sonders bauraumsparenden Aufbau aus. Bekannte Linearkugella­ ger für Längsbewegungen (z. B. DE-OS 26 05 603, 26 49 245 oder 32 07 516), die allerdings nicht in Verbindung mit der Führung der Kolbenstange eines Feder- oder Dämpferbeins be­ kannt sind, stellen demgegenüber vergleichsweise große und aufwendige Bauelemente dar.

Die Fertigung der erfindungsgemäßen Kolbenstangenführung 7 ist ebenfalls vergleichsweise einfach. In dem die offenen Taschen der zweiten Kammerteile 14 enthaltenden Grundkörper der Kolbenstangenführung 7 wird von unten die zylindrische Lagerhülse 15 eingeschoben, wobei durch nicht weiter darge­ stellte Führungshilfen dafür gesorgt wird, daß die axialen Führungsnuten 12 und die Verbindungsdurchlässe 16 mit den die zweiten Kammerteile 14 bildenden offenen Taschen im Grundkör­ per der Kolbenstangenführung 7 zur Deckung kommen. Danach werden die flexiblen Kugelkäfige 10 in die doppelstöckigen Kammern 11 eingebracht, indem die die Kugeln 9 tragenden flexiblen Bänder jeweils mit ihrem einen Ende durch einen der beiden Verbindungsdurchlässe 16 in den radial äußeren zweiten Kammerteil 14 der Kammern eingeschoben wird und das dann aus dem anderen Verbindungsdurchlaß wieder heraustretenden Ende anschließend fest mit dem anderen Ende des flexiblen Bandes zum geschlossenen Käfig verbunden wird. Anschließend wird die Kolbenstangenführung 7 in üblicher Weise komplettiert, z. B. mit einer Vordichtung 18 und der eigentlichen Stangendichtung 17.

Claims (4)

1. Feder- oder Dämpferbein (1), insbesondere für Kraftfahr­ zeuge, mit einem Teleskop-Stoßdämpfer, dessen einen - in einem fluidgefüllten Zylinderrohr (4) axial verschieblich gelagerten - Dämpferkolben (5) tragende Kolbenstange (2) mit ihrem aus dem Zylinderrohr (4) heraustretenden Ende in einer den Zylinderraum nach außen abdichtenden Kolben­ stangenführung (7) gelagert ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Kolbenstangenführung (7) mindestens drei gleichmäßig entlang dem Kolbenstangenum­ fang verteilte und jeweils entlang Mantellinien ausge­ richtete Linearkugellager (8) mit in einer geschlossenen Kugelumlaufbahn umlaufenden Kugeln (9, 9′, 9′′, 9′′′) aufweist.

2. Feder- oder Dämpferbein nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Kugeln (9) in einem Ku­ gelkäfig (10) in Form eines in sich geschlossenen und in bezug auf seine Außenkontur flexiblen Bandes gehaltert sind.

3. Feder- oder Dämpferbein nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die flexiblen Kugelkäfige (10) in gleichmäßig entlang dem Innenumfang der Kolben­ stangenführung (7) angeordneten doppelstöckigen Kammern (11) aufgenommen sind, die jeweils einen radial inneren ersten Kammerteil in Form einer zur Kolbenstange (2) hin offenen axialen Führungsnut (12) mit einem den belaste­ ten, d. h. den mit der Kolbenstange (2) in Berührung ste­ henden Kugeln (9) als Laufbahn dienenden und sie radial abstützenden ebenen Nutengrund (13) enthalten, sowie je­ weils einen unter dem Nutengrund (13) des ersten Kammer­ teils liegenden radial äußeren zweiten Kammerteil (14) zur vorzugsweise weitgehend berührungsfreien Aufnahme des die nicht belasteten Kugeln (9) führenden, rücklaufenden Teils des flexiblen Kugelkäfigs (10) aufweisen, wobei an beiden Enden der Führungsnut (12) Verbindungsdurchlässe (16) zum darunter befindlichen zweiten Kammerteil (14) angeordnet sind.

4. Feder- oder Dämpferbein nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Kolbenstangenführung (7) eine axial in sie eingeschobene zylindrische Lagerhülse (15) enthält, entlang deren Innenumfang die als axiale Führungsnuten (12) ausgebildeten ersten Kammerteile sowie die Verbindungsdurchlässe (16) angeordnet sind, und daß die zweiten Kammerteile (14) als in der Kolben­ stangenführung (7) selbst angeordnete, zur Lagerhülse (12) hin offene Taschen o. ä. ausgebildet sind.