DE2822590A1

DE2822590A1 - Winkelbewegliches fuehrungslager, insbesondere fuer mc pherson federbeine von kraftfahrzeugen

Info

Publication number: DE2822590A1
Application number: DE19782822590
Authority: DE
Inventors: Albrecht Ing Grad Nachtigall
Original assignee: Boge GmbH
Current assignee: ZF Boge GmbH
Priority date: 1978-05-24
Filing date: 1978-05-24
Publication date: 1979-11-29
Also published as: IT1114027B; FR2426841A1; FR2426841B1; IT7922928A0; DE2822590B2; DE2822590C3; MX148464A; BR7903211A

Description

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Winkelbewegliches Führungslager, insbesondere für Mc Pherson Federbeine von Kraftfahrzeugen

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 längs beweglichen, durch den Zylinderdeckel nach außen tretenden Kolbenstange dient und als durch eine flanschartige Membran gehaltene zylindrische Büchse ausgebildet ist, wobei die Membran zwischen ringförmigen äußeren Spannflächen des Zylinderdeckels eingespannt ist und die zylindrische Büchse keine weitere Berührung mit dem Zylindei— deckel hat.

Die axiale Elastizität derartiger, aus der DT 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 stoßartigen Kraftänderungen in ein Reibungsdiagramm von Parallelogramm form 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 DT 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.

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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 Führungslagers auf die Losbrechkräfte eines Mc Pherson Federbeins in nachteiliger Weise nur schwach zur Geltung kommen.

Aus der DT OS 24 55 267 sind auch Führungslager mit einer mit der zylindrischen Büchse einteilig ausgeführten flachkonischen Membran bekannt. Bei flachkonischen Membranen ist die axiale Federkennlinie bei Auslenkungen gegen die Richtung der Konusspitze weiche 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 und günstig für die Losbrechkräfte ist. Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß eine oder mehrere Mem br an blätter eine zwischen ringförmige innere Spannflächen der zylindrischen Büchse eingespannte Bogenmembran bilden, wobei die innere und die äußere Spannfläche entgegengesetzt konisch verlaufen. Dabei ist mit Bogenmembran ein Rotationskörper bezeichnet, dessen Erzeugende ein gebogener Radius ist.

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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 Radialschnitt gesehen - der Bogen gestreckt wird. Innerhalb dieser Grenzen kann das Verhalten der Bogenmembran mit dem einer axialen Bewegungen 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 Mem bran blätter ebene Federscheiben zu verwenden, die durch den Einspannungsvorgang zwischen die Spannflächen die Form der Bogenmembran erhalten. Zweckmäßig sind die Spannflächen in Richtung auf die radiale Mitte der Membran mit einem lippenartigen Auslauf versehen, der eine Abwälzfläche für die Membranblätter bildet, um einer Zerstörung der Mem br an blätter entgegenzuwirken, wenn die Bogenmembran in höherem Maße, beispielsweise bei einem als hydraulischer Dämpfer ausgebildeten Federbein, hydraulisch belastet wird.

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

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

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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 Führungslagers mit einer flachkontschen Membran,

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

Bei dem Zweirohrdämpfer bekannter Art nach Fig. 1 ist ein zylindrisches Gehäuse 1 durch einen Zylinderdeckel 2 verschlossen, der durch einen Schraubring 3 gegen die Stirnfläche eines Zylinderrohres 4 gespannt ist. Zwischen dem Zylinderrohr 4 und dem Gehäuse 1 ist ein zum Teil mit Luft und zum Teil mit Öl 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 geführt und durch eine Gleitdichtung 9 nach außen gedichtet. Der Zylinderdeckel 2 ist gegenüber dem Gehäuse 1 durch einen O-Ring 10 gedichtet. Ringräume 11 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

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zylindrischen Büchse 14 und einer Bogenmembran 17 mit zwei Membranblättern 17' und 17»» die mittels einer der Spannfläche 15 angepassten Schraubhülse 18 gegen die 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 verseheren,den Zylinderdeckel 2 bildenden Ringkörper 2a und 2b eingespannt. Die innere Spannfläche 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 Mem br an blätter 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 Mittellage gezeichneten Büchse 14 zum 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. Die radiale Steifheit kann ausreichend groß für die Aufnahme der bei einem Mc Pherson Federbein auftretenden Querkräfte ausgelegt werden, wobei eine radiale Beweglichkeit der Büchse 14 praktisch in der Stellung der Bogenmembran 17 begrenzt ist, in der die jeweils unter Zug stehende Membranhälfte straff und faltenfrei 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 zwischen einer inneren Spannfläche 45 einer zylindrischen Büchse 44 und einer äußeren Spannfläche 49 eines Zylinderdeckels 32 eingespannt.

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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. Über 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 Auslenkungen 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 Büsche 64 und einer äußeren Spannfläche 69 eines Zylinderdeckels 52 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 radialen Fasern eine entgegengesetzt konische Form 67* mit gerundeten Übergängen 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 konischen Membran 67 nach unten sind die Federkräfte wegen der sofort erzwungenen Verlängerungen der radialen Fasern von Anfang an groß und steigen

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progressiv weiter. Die Fig. 5 mit Federkräften auf einer Abszisse 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 einen harten Bereich 73. Bei einer Auslenkung nach unten hat die Federkennlinie 76 von Anfang an ausschließlich einen harten Bereich 75.

Die Einzelheiten eines Führungslagers nach Fig. 4 mit einer konischen Membran sind in die Beschreibung aufgenommen, um die Besonderheiten und Vorteile des erfindungsgemäßen Führungslagers deutlicher hervortreten zu lassen.

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Claims

Patentansprüche

Winkel bewegliches 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 durch eine flanschartige Membran gehaltene zylindrische Büchse ausgebildet ist, wobei die Membran zwischen ringförmigen äußeren Spannflächen des Zylinderdeckels eingespannt ist, dadurch gekennzeichnet, daß eine oder mehrere Membranblätter (17* und 17") eine zwischen ringförmige innere Spannflächen (15) der zylindrischen Büchse (14) eingespannte Bogenmembran (17) bilden, wobei die innere Spannfläche (15) und die äußere Spannfläche (19) entgegengesetzt konisch verlaufen.
2. Führungslager nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Mem bran blätter (17* und 17") ebene Fede 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, 19) in Richtung auf die radiale Mitte der Bogenmembran (17) lippenartig auslaufen und Abwälzflächen (20 und 20', 21 und 21^s) für die Membranblätter (17* und 17") bilden.

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