Kopfteil einer Federbeinaufhängung und Federbeinaufhängung

Beschreibung

Gebiet der Erfindung

Die Erfindung betrifft ein Kopfteil einer Federbeinaufhängung, das Kopfteil bestehend aus wenigstens einem elastischen Lager, einem Stützelement, aus einer Führung für eine Kolbenstange eines Stoßdämpfers sowie aus einem Befestigungselement zur fahrzeugseitigen Befestigung des Kopfteils, wobei das elastische Lager aus wenigstens einem gummielastischen Element gebildet ist, die Führung mit dem gummielastischen Element verbunden ist, das Stützelement zumindest ein Federbeinlager an dem gummielastischen Element zumindest stützt, das Stützelement mit dem gummielastischen Element verbunden ist und das Befestigungselement an dem gummielastischen Element fest ist und die Erfindung betrifft weiter eine Federbeinaufhängung mit einem Kopfteil, bei der das Federbeinlager mittels wenigstens eines Dichtelementes abgedichtet ist.

Hintergrund der Erfindung

Das Kopfteil ist ein fahrzeugseitiges Anschlussmittel für die Federbeinaufhängung. Die Federbeinaufhängung wird häufig auch Top-Mount genannt und stützt und hält die Kolbenstange des Stoßdämpfers sowie stützt und führt die Feder des Federbeins zum Fahrzeug hin. Die Feder ist mittels des Federbein- lagers in der Federbeinaufhängung um die Schwenkachse des Federbeinlagers schwenkbar gelagert. Dazu stützt sich die Feder an einem so genannten Federteller oder am Federbeinlager direkt ab. Dabei kann sich die Feder direkt an einer gehäuseartigen Schale abstützen, die aus Kunststoff oder Metall ist oder

stützt sich über eine Federaufnahme aus Kunststoff bzw. aus einem Elastomer an dem Gehäuse des Federtellers ab.

Der Federteller nimmt einen Lagerring des Federbeinlagers auf, oder ist alter- nativ Bestandteil des eines Federbeinlagers mit integriertem Federteller, wenn die Feder direkt an dem Federbeinlager abgestützt ist. Der Federteller ist beispielsweise einteilig als Stahlblech- oder Leichtmetallbauteil ausgeführt bzw. ist zwei oder mehrteilig gehäuseartig ausgelegt und liegt am Federbeinlager an.

Stöße und Schwingungen aus dem Fahrbetrieb werden von dem elastischen Lager gedämpft oder vollständig absorbiert. Das elastische Lager ist zumeist ein Gummi-Metall-Lager zur Aufnahme beliebig gerichteter Kräfte und beliebig angreifender Momente, das wenigstens ein gummielastisches Element in Form eines elastischen Blockes aus Gummi, aus anderen Elastomeren bzw. aus gummielastischen Werkstoffen aufweist.

Die Stoßdämpferführung und die napf- oder tellerartigen Befestigungselemente sowie die tellerartigen oder napfartig ausgebildeten Stützelemente sind zumindest an dem gummielastischen Element abgestützt, aber zumeist unlösbar aber auch lösbar mit diesem verbunden. Mittels der Stoßdämpferführung ist die Kolbenstange an dem elastischen Lager fest, mittels der oder des Befestigungs- elemente(s) ist das Kopfteil zum Fahrzeug hin befestigt oder abgestützt, und mittels der oder des Stützelemente(s) ist das Federbeinlager an dem/den gummielastischen Element(en) abgestützt. Dabei ist das Stützelement oft selbst Teil des Federbeinlagers.

Das Federbeinlager ist in der Regel ein Wälzlager oder ist ein Gleitlager und von seiner Wirkrichtung her weitestgehend axial wirkend. Die axialen Komponenten aus Stützkraftangriffen, die sich aus einem Kraftwinkel um die 15° und auch größer ergeben, werden weitestgehend in dem Federbeinlager axial abgestützt. Die axiale Richtung ist die Richtung, die gleichgerichtet mit der Schwenkachse des Federbeinlagers sind.

Die Funktion des Federbeinlagers ist über lange Zeit nur abgesichert, wenn dieses vor Schmutz aus der Umgebung der Federbeinaufhängung geschützt ist. Da die Federbeinaufhängung oft durch Umwelteinflüsse, wie Spritzwasser- und Schlamm stark belastet ist, ist die Abdichtung der Federbeinlager problema- tisch. Funktionsfähige Dichtungen sind hinsichtlich Funktion, Gestalt und Vielzahl der Teile sehr komplex und kompliziert, deshalb teuer und beanspruchen viel Platz. Da die Dichtungen hinsichtlich ihrer Funktion dem Federbeinlager zur Umgebung hin vorgeschaltet sind, ist der Durchmesser des Kopfteils und damit der Federbeinaufhängung relativ groß.

DE 199 21 695 A1 zeigt eine Federbeinaufhängung, bei der ein komplex gestalteter Lagerring des Federbeinlagers den Federteller umgreift und mit einer Dichtlippe versehen ist. Die an dem Federteller anliegende Dichtung dichtet zusammen mit einer Spaltdichtung zwischen Lagerring und Federteller. Eine derartige Dichtung beansprucht radial viel Bauraum, der für Federbeinaufhängungen moderner kompakter Radaufhängungen nicht in jedem Fall zur Verfügung steht. Die Herstellungskosten für einen derartig gestalteten Außenring sind relativ hoch.

Zusammenfassung der Erfindung

Die Aufgabe der Erfindung ist es daher eine einfache, kostengünstige und Bauraum sparende Federbeinaufhängung zu schaffen.

Diese Aufgabe ist nach dem Gegenstand des Anspruches 1 und weiterer abhängiger Ansprüche gelöst. Das gummielastische Element des elastischen Lagers an dem Kopfteil weist wenigstens ein Dichtelement auf. Das Dichtelement ist ringförmig ausgebildet und an dem gummielastischen Element fest.

Mit einem weiteren unabhängigen Anspruch ist vorgesehen, dass die Federbeinaufhängung wenigstens eine Dichtung aus dem Dichtelement an dem Kopfteil und aus einer Dichtfläche an dem Federteller aufweist. In diesem Fall ist die Dichtung beispielsweise an dem Stützelement oder an dem Befestigungsele-

ment oder vorzugsweise an dem elastischen Lager, bevorzugt an dem gummielastischen Element, ausgebildet.

Eine derartige Dichtung ist einfach und ohne zusätzlichen Aufwand in die Ferti- gung beispielsweise des elastischen Lagers integrierbar. Die Anzahl der Teile und damit z.B. der Aufwand für Lagerung und Logistik ist reduziert. Für die Dichtung wird kein gesonderter Bauraum beansprucht, da diese in das Kopfteil integriert ist. Zusätzliche Kosten für das fertigungstechnische Anbringen eines entsprechenden Dichtelements an ein Blechteil entfallen.

Das Dichtelement ist mit dem gummielastischen Element lösbar oder vorzugsweise unlösbar verbunden. Das Dichtelement ist aus anderem Material als das des gummielastischen Elements hergestellt und dann mit dem Material des gummielastischen Elements verbunden. Alternativ ist das Dichtelement vor- zugsweise aus dem Material des gummielastischen Elements und, wie eine Ausgestaltung der Erfindung vorsieht, mit diesem einteilig ausgebildet. Es ist zum Beispiel vorgesehen, das Dichtelement beim Herstellen des elastischen Blocks zeitgleich anzuspritzen oder anzupressen. Insbesondere dann, wenn das Dichtelement oder die Dichtelemente einteilig mit dem Material des gummi- elastischen Elements ausgebildet sind, entstehen nur geringe oder keine Mehrkosten für die Dichtung

Als Materialien für die einteilige Gestalt des gummielastischen Elements und des Dichtelements sind alle Materialien, deren Verbundwerkstoffe oder deren Mixturen vorgesehen, die geeignet sind dauerhaft zu Dämpfen, elastisch nachzugeben und deren Charakteristik auch für Dichtungen geeignet ist.

Das Dichtelement sind zum Beispiel Vorsprünge, Erhebungen und Vertiefungen für Labyrinth bzw. Spaltdichtungen. Eine Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass das Dichtelement mindestens eine Dichtlippe ist, wobei die Dichtlippe ringförmig radial beabstandet um die Schwenkachse des Federbeinlagers verläuft und, bezogen auf die Schwenkachse, zumindest in mit der Ausrichtung der Schwenkachse gleichgerichtete axiale Richtung aus dem gummielastischen

Element hervorsteht. Die Dichtlippe weist die charakteristischen Gestaltungsmerkmale aller üblichen bekannten Dichtlippen auf und ist bevorzugt an den elastischen Block angespritzt oder an diesem auf andere Art zeitgleich mit seiner Herstellung angeformt.

Die Dichtung selbst ist eine Spaltdichtung, bei der sich das Dichtelement und die Dichtfläche an einem Dichtspalt einander gegenüberliegen oder dichtet ab, indem das Dichtelement dichtend an der Dichtfläche anliegt. Je nach Gestaltung der Dichtungsanordnung sind sowohl in axiale Richtung oder in radiale Richtung zur Schwenkachse bzw. in beide Richtungen wirkende Dichtungswirkungen zu erzielen.

Das Dichtelement schließt die Trennstelle der Federbeinaufhängung, an der der Federteller relativ zum festen Kopfteil schwenkbeweglich ist, dichtend ab und verläuft deshalb radial zur Schwenkachse betrachtet außen liegend mit gleich bleibenden radialen Abstand zur Schwenkachse des Federbeinlagers. Das Federbeinlager liegt radial näher an der Schwenkachse als die Dichtung.

Detaillierte Beschreibung der Zeichnung

Die Erfindung wird in Figur 1 und Figur 2 nachfolgend anhand jeweils eines Teilschnitts eines Ausführungsbeispiels einer Federbeinaufhängung näher erläutert.

Figur 1 zeigt eine Federbeinaufhängung 1 mit einem Kopfteil 2, einem Stützelement 20 und einem Federbeinlager 3. Das Kopfteil 2 weist ein elastisches Lager 4 in Form eines Gummimetall-Lagers auf, mit dem die Federbeinaufhängung 1 fahrzeugsseitig anzubinden ist. Wesentlicher Bestandteil des elastischen Lagers 4 ist zumindest ein gummielastisches Element 30 in Form eines ein- oder mehrteiligen gummielastischen Blockes 5 zur chassisseitigen elastischen Lagerung eines nicht dargestellten Stoßdämpfers sowie zur chassisseitigen Abstützung des Federbeinlagers 3.

Das Kopfteil 2 ist weiterhin mit einer Kolbenstangenaufnahme 6 aus Blech versehen, die mit dem gummielastischen Block 5 mittels zum Beispiel Vulkanisieren oder alternativ Umsphtzen fest verbunden ist. Die Kolbenstangenaufnahme 6 weist eine hülsenförmige Führung 7 für eine nur angedeutet dargestellte KoI- benstange 8 des Stoßdämpfers auf. Die Kolbenstangenaufnahme ist alternativ aus Leichtmetallen oder deren Legierungen oder aus Kunststoff hergestellt. Es gibt auch Anwendungen, in denen die Kolbenstangenaufnahme nicht fest mit dem gummielastischen Block verbunden ist, sondern als separates Teil nur an dem Block abgestützt ist.

Der gummielastischer Block 5 kann wahlweise auch mit Hohlkammern versehen sein und verbindet die Kolbenstangenaufnahme 6 mit einem Befestigungselement 10 in diesem Fall in Form eines tellerartigen Befestigungsbleches 9 zur fahrzeugseitigen Befestigung der Federbeinaufhängung 1. Das Befestigungs- element 10 und der gummielastischer Block 5 sind durch Vulkanisieren, Kleben oder umsphtzen unlösbar miteinander verbunden. Denkbar ist auch, dass das Befestigungselement und der gummielastische Block lösbar miteinander verbunden sind.

Die Kolbenstangenaufnahme 6 setzt sich bei diesem Ausführungsbeispiel einteilig in dem Stützelement 20 in Form eines kragenartigen Stützabschnittes 11 fort. An dem Stützabschnitt 11 ist ein Lagerring 12 des Federbeinlagers 3 abgestützt. Das Federbeinlager 3 ist ein Wälzlager aus Kugeln 13 und aus Lagerringen 12. Denkbar ist, dass das Federbeinlager 3 ein Gleitlager ist. An den Lager- ringen 12 und 15 sind die Laufbahnen 14 der Kugeln 13 ausgebildet. Denkbar ist auch, dass die Laufbahn 14 nicht in dem oberen Lagerring 12 sondern direkt in dem Stützabschnitt 11 ausgebildet ist und der Lagerring somit entfällt.

Der untere Lagerring 15 ist in dem Gehäuse 16a des zweiteilig aus dem Ge- häuse 16a und der Federaufnahme 16b gebildeten unteren Federtellers 16 aufgenommen und seitlich mit Borden 17 und 18 an dem Federteller 16 geführt. Die Federaufnahme 16b ist ein Zusatzelement, mit dem weiter Schwingungen gedämpft sind. Es gibt auch Anwendungen ohne dieses zusätzliche Dämp-

fungselement. An der wahlweise aus Kunststoff, aus Elastomer(en) oder aus Metall gebildeten Federaufnahme 16b liegt das obere Ende 43 einer nicht weiter dargestellten Schraubenfeder an.

Der Federteller 16, der auch einteilig ausgebildet sein kann, ist mittels der Schnappverbindung 19 in das Kopfteil 2 eingehakt, so dass die Federbeinaufhängung 1 eine transportsichere Einheit aus dem Kopfteil 2, aus dem Federbeinlager 3 und zumindest aus dem Federteller 16 ist.

Das Federbeinlager 3 ist gegen die Umgebung mittels einer Labyrinthdichtung 21 und einer Dichtung 22 in Form einer Lippendichtung abgedichtet. Die Labyrinthdichtung 21 ist durch ineinander greifende Strukturen des Federtellers 16 und einer Einlage 23 des Kopfteils 2 gebildet. Die Einlage 23 ist aus Kunststoff wahlweise aus Metall oder Elastomer. Die Dichtung 22 ist der Labyrinthdichtung 21 hinsichtlich der Schutzwirkung gegen Umgebungseinflüsse vorgeschaltet und weist als Dichtelement 40 wenigstens eine Dichtlippe 24 auf. Die Dichtlippe 24 ist einteilig mit dem gummielastischen Block 5 ausgebildet und geht von dem Kopfteil 2 in Richtung des Federtellers 16 ab, verläuft um die Schwenkachse 44 und liegt leicht vorgespannt an einer Dichtfläche 25 des Gehäuses 16a dichtend an. Alternativ ist zwischen der Dichtlippe 24 und der Dichtfläche 25 ein Spalt zur Bildung einer Spaltdichtung ausgebildet. Die Dichtlippe 24 und der Bord 18 schließen eine Ringkammer 26 zwischen sich ein, die zwecks zusätzlicher Dichtwirkung wahlweise mit Fett befüllt sein kann.

Figur 2 zeigt eine Federbeinaufhängung 27 mit einem Kopfteil 28, mit einem Stützelement 20 und mit einem Federbeinlager 3. Das Kopfteil 28 weist ein e- lastisches Lager 35 in Form eines Gummimetall-Lagers auf, mit dem Federbeinaufhängung 27 fahrzeugsseitig abgestützt ist. Wesentlicher Bestandteil des elastischen Lagers 35 ist zumindest ein ein- oder mehrteiliges gummielasti- sches Element 30 in Form eines oder mehrerer gummielastischer Blöcke 36 zur chassisseitigen elastischen Lagerung eines nicht dargestellten Stoßdämpfers sowie zur chassisseitigen Abstützung des Federbeinlagers 3.

Das Kopfteil 28 ist weiterhin mit einer Kolbenstangenaufnahme 37 aus Blech oder anderen Werkstoffen und mit einem Stützelement 20 in Form eines napfartig ausgebildeten und gelochten Stützringes 38 aus Blech und mit dem Befestigungselement 10 aus Blech versehen. Diese Bauteile aus Blech sind mit dem gummielastischer Block 36 mittels zum Beispiel Vulkanisieren, Kleben oder umspritzen in diesem Fall unlösbar miteinander fest verbunden, kann aber auch lösbar mit diesem verbunden oder nur eingelegt sein. Die Kolbenstangenaufnahme 37 ist zumindest eine hülsenförmige Führung 7 für eine nur angedeutet dargestellte Kolbenstange 8 des Stoßdämpfers.

Der gummielastischer Block 36 verbindet die Kolbenstangenaufnahme 37 und den Stützring 38 mit dem in diesem Fall tellerartig aus Blech gebildeten Befestigungselement 10 zur fahrzeugseitigen Befestigung der Federbeinaufhängung 27.

An dem zur Kolbenstangenaufnahme 37 separaten Stützring 38 ist ein Lagerring 12 des Federbeinlagers 3 abgestützt. Das Federbeinlager 3 ist ein Wälzlager aus Kugeln 13 und aus Lagerringen 12. Denkbar ist, dass das Federbeinlager 3 ein Gleitlager ist. An den Lagerringen 12 und 15 sind die Laufbahnen 14 der Kugeln 13 ausgebildet. Denkbar ist auch, dass die Laufbahn 14 direkt in dem Stützring 38 ausgebildet ist.

Der untere Lagerring 15 ist in dem Gehäuse 29a des zweiteilig aus dem Gehäuse 29a und der Federaufnahme 16b gebildeten unteren Federtellers 29 auf- genommen und seitlich mit Borden 39 und 34 an dem Federteller 29 geführt.

Das Federbeinlager 3 ist gegen die Umgebung mittels einer Spaltdichtung 33 und einer Dichtung 32 in Form einer Lippendichtung abgedichtet. Die Spaltdichtung 33 ist durch einander gegenüberliegende Bereiche des Stützabschnitts 38 und des Bordes 39 mit einem Ringspalt 41 zwischen sich gebildet. Die Dichtung 32 ist der Spaltdichtung 33 hinsichtlich der Schutzwirkung gegen Umgebungseinflüsse vorgeschaltet und weist als Dichtelement 40 wenigstens zwei Dichtlippen 31 auf. Die Dichtlippen 31 sind einteilig mit dem gummielastischen Block 36

ausgebildet und stehen von dem Kopfteil 28 in Richtung des Federtellers 29 ab, verlaufen um das Federbeinlager 3 und liegen an einer Dichtfläche 25 des Gehäuses 29a dichtend an. Alternativ ist zwischen wenigstens einer der Dichtlippen 31 und der Dichtfläche 25 ein Spalt zur Bildung einer Spaltdichtung ausgebildet. Die dem Federbeinlager 3 am nächsten liegende der Dichtlippen 31 und der Bord 18 schließen eine Ringkammer 42 zwischen sich ein, die zwecks zusätzlicher Dichtwirkung wahlweise mit Fett befüllt sein kann.

Bezugszeichen

Federbeinaufhängung 26 Ringkammer

Kopfteil 27 Federbeinaufhängung

Federbeinlager 28 Kopfteil elastisches Lager 29 Federteller gummielastischer Block 30 gummielastisches Element

Kolbenstangenaufnahme 31 Dichtlippe hülsenförmige Führung für die

Dichtung Kolbenstange

Kolbenstange 33 Spaltdichtung

Befestigungsblech 34 Bord

Befestigungselement 35 elastisches Lager

Stützabschnitt 36 gummielastischer Block

Lagerring 37 Kolbenstangenaufnahme

Kugel 38 Stützring

Laufbahn 39 Bord

Lagerring 40 Dichtelement

Federteller 41 Ringspalt a Gehäuse 42 Ringkammer oberes Ende einer Schrauben b Federaufnahme 43 feder

Bord 44 Schwenkachse

Bord

Schnappverbindung

Stützelement

Labyrinthdichtung

Dichtung

Einlage

Dichtlippe

Dichtfläche