DE202004008993U1

DE202004008993U1 - Federelement

Info

Publication number: DE202004008993U1
Application number: DE200420008993
Authority: DE
Original assignee: BASF SE
Current assignee: BASF SE
Priority date: 2004-06-07
Filing date: 2004-06-07
Publication date: 2004-08-05
Anticipated expiration: 2014-06-08

Abstract

Federelement basierend auf einem hohlen zylindrischen Dämpfungselement (i) auf der Basis von Polyisocyanat-Polyadditionsprodukten mit einer Höhe (ii) zwischen 120 mm und 124 mm, einem maximalen äußeren Durchmesser (iii) zwischen 54 mm und 56 mm, einem minimalen Durchmesser (iv) des Hohlraums zwischen 19,5 mm und 20,5 mm, der sich auf einen Durchmesser (v) zwischen 21 mm und 25 mm erweitert, wobei das Federelement (i) in einer Höhe (xv) zwischen 70 mm und 80 mm von einem Ring (ix) umfasst wird, der eine Höhe (vii) zwischen 13 mm und 15 mm und einen äußeren Durchmesser (xx) zwischen 55 mm und 60 mm aufweist.

Description

Die Erfindung betrifft Federelemente basierend auf einem hohlen zylindrischen Dämpfungselement (i) auf der Basis von Polyisocyanat-Polyadditionsprodukten, bevorzugt auf der Basis von zelligen Polyurethanelastomeren, die ggf. Polyharnstoffstrukturen enthalten können, besonders bevorzugt auf der Basis von zelligen Polyurethanelastomeren bevorzugt mit einer Dichte nach DIN 53 420 von 200 bis 1100, bevorzugt 300 bis 800 kg/m³, einer Zugfestigkeit nach DIN 53571 von ≥ 2, bevorzugt 2 bis 8 N/mm², einer Dehnung nach DIN 53571 von ≥ 300, bevorzugt 300 bis 700 % und einer Weiterreißfestigkeit nach DIN 53515 von ≥ 8, bevorzugt 8 bis 25 N/mm, mit einer Höhe (ii) zwischen 120 mm und 124 mm, bevorzugt 121,4 mm, einem maximalen äußeren Durchmesser (iii) zwischen 54 mm und 56 mm, bevorzugt 55 mm, einem minimalen Durchmesser (iv) des Hohlraums zwischen 19,5 mm und 20,5 mm, bevorzugt 20 mm, der sich auf einen Durchmesser (v) zwischen 21 mm und 25 mm, bevorzugt 23 mm erweitert, wobei das Federelement (i) in einer Höhe (xv) zwischen 70 mm und 80 mm, bevorzugt 74 mm von einem Ring (ix) umfasst wird, der eine Höhe (vii) zwischen 13 mm und 15 mm, bevorzugt 14 mm und einen äußeren Durchmesser (xx) zwischen 55 mm und 60 mm, bevorzugt 57 mm aufweist. Außerdem betrifft die Erfindung Automobile enthaltend die erfindungsgemäßen Federelemente.
Aus Polyurethanelastomeren hergestellte Federungselemente werden in Automobilen beispielsweise innerhalb des Fahrwerks verwendet und sind allgemein bekannt. Sie werden insbesondere in Kraftfahrzeugen als schwingungsdämpfende Federelemente eingesetzt. Dabei übernehmen die Federelemente eine Endanschlagfunktion, beeinflussen die Kraft-Weg-Kennung des Rades durch das Ausbilden oder Verstärken einer progressiven Charakteristik der Fahrzeugfederung. Die Nickeffekte des Fahrzeuges können reduziert werden und die Wankabstützung wird verstärkt. Insbesondere durch die geometrische Gestaltung wird die Anlaufsteifigkeit optimiert, dies hat maßgeblichen Einfluss auf den Federungskomfort des Fahrzeuges. Durch die gezielte Auslegung der Geometrie ergeben sich über der Lebensdauer nahezu konstante Bauteileigenschaften. Durch diese Funktion wird der Fahrkomfort erhöht und ein Höchstmaß an Fahrsicherheit gewährleistet.
Aufgrund der sehr unterschiedlichen Charakteristika und Eigenschaften einzelner Automobilmodelle müssen die Federelemente individuell an die verschiedenen Automobilmodelle angepasst werden, um eine ideale Fahrwerksabstimmung zu erreichen. Beispielsweise können bei der Entwicklung der Federelemente das Gewicht des Fahrzeugs, das Fahrwerk des speziellen Modells, die vorgesehenen Stoßdämpfer sowie die gewünschte Federcharakteristik berücksichtigt werden. Hinzu kommt, dass für verschiedene Automobile aufgrund des zur Verfügung stehenden Bauraums individuelle, auf die Baukonstruktion abgestimmte Einzellösungen erfunden werden müssen.
Aus den vorstehend genannten Gründen können die bekannten Lösungen für die Ausgestaltung einzelner Federelemente nicht generell auf neue Automobilmodelle übertragen werden. Bei jeder neuen Entwicklung eines Automobilmodells muss eine neue Form des Federelements entwickelt werden, das den spezifischen Anforderungen des Modells gerecht wird.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung war es somit, für ein spezielles, neues Automobilmodell eine geeignete Zusatzfeder mit einer optimierten Kennlinie zu entwickeln, die den spezifischen Anforderungen gerade dieses Modells gerecht wird und einen möglichst guten Fahrkomfort und eine ausgezeichnete Fahrsicherheit gewährleistet.
Diese Anforderungen werden durch die eingangs dargestellten Federelemente erfüllt. Die erfindungsgemäßen Federelemente sind im Detail in den 1 bis 3 beispielhaft dargestellt. In der Figur sind die angegebenen Maße in [mm] angegeben. Gerade diese bevorzugte dreidimensionale Form erweis sich als besonders geeignet, den spezifischen Anforderungen durch das spezielle Automobilmodell gerecht zu werden, insbesondere auch im Hinblick auf die spezifischen räumlichen Anforderungen und die geforderte Federcharakteristik.
Gerade die räumliche Ausgestaltung der Federelemente, d.h. ihre dreidimensionale Form, hat neben ihrem Material eine entscheidenden Einfluss auf ihre Funktion. Über die Form der Federelemente werden die oben genannten Funktionen gezielt gesteuert. Diese dreidimensionale Form des Federelements muss somit individuell für jedes Automobilmodell entwickelt werden.
Bevorzugt befinden sich vier umlaufende Einschürungen (x) auf der äußeren Oberfläche des Dämpfungselementes (i) befinden, wobei sich die Einschnürungen (x) in einer Höhe (xi) von 24 mm bis 28 mm, bevorzugt 26 mm, mit einem äußeren Durchmesser (xii) in dieser Einschnürung von 42 mm bis 45 mm, bevorzugt 43,5 mm, in einer Höhe (xiii) von 50 mm bis 54 mm, bevorzugt 52 mm, mit einem äußeren Durchmesser (xiv) in dieser Einschnürung von 42 mm bis 45 mm, bevorzugt 43,5 mm, in einer Höhe (xv) von 72 mm bis 76 mm, bevorzugt 74 mm, und in einer Höhe (xvi) von 95 mm bis 105 mm, bevorzugt 100 mm, mit einem äußeren Durchmesser (xvii) in dieser Einschnürung von 38 mm bis 40 mm, bevorzugt 39 mm, befinden. Der erfindungsgemäße Ring (ix) ist bevorzugt in einer der umlaufenden Einschnürungen (x) platziert, bevorzugt in der Höhe (xv).
Der Ring (ix) kann aus allgemein bekannten Materialien gefertigt sein, beispielsweise Gummi, Metallen, Kunststoffen, z.B. thermoplastischen Polyurethanen, Polyethylen, Polypropylen und insbesondere Polyoxymethylen.
Die erfindungsgemäßen Körper (i) basieren bevorzugt auf Elastomeren auf der Basis von Polyisocyanat-Polyadditionsprodukten, beispielsweise Polyurethanen und/oder Polyharnstoffen, beispielsweise Polyurethanelastomeren, die gegebenenfalls Harnstoffstrukturen enthalten können. Bevorzugt handelt es sich bei den Elastomeren um mikrozellige Elastomere auf der Basis von Polyisocyanat-Polyadditionsprodukten, bevorzugt mit Zellen mit einem Durchmesser von 0,01 mm bis 0,5 mm, besonders bevorzugt 0,01 bis 0,15 mm. Besonders bevorzugt besitzen die Elastomere die eingangs dargestellten physikalischen Eigenschaften. Elastomere auf der Basis von Polyisocyanat-Polyadditionsprodukten und ihre Herstellung sind allgemein bekannt und vielfältig beschreiben, beispielsweise in EP-A 62 835, EP-A 36 994, EP-A 250 969, DE-A 195 48 770 und DE-A 195 48 771.
Die Herstellung erfolgt üblicherweise durch Umsetzung von Isocyanaten mit gegenüber Isocyanaten reaktiven Verbindungen.
Die Elastomere auf der Basis von zelligen Polyisocyanat-Polyadditionsprodukte werden üblicherweise in einer Form hergestellt, in der man die reaktiven Ausgangskomponenten miteinander umsetzt. Als Formen kommen hierbei allgemein übliche Formen in Frage, beispielsweise Metallformen, die aufgrund ihrer Form die erfindungsgemäße dreidimensionale Form des Federelements gewährleisten.
Die Herstellung der Polyisocyanat-Polyadditionsprodukte kann nach allgemein bekannten Verfahren erfolgen, beispielsweise indem man in einem ein- oder zweistufigen Prozess die folgenden Ausgangsstoffe einsetzt:

(a) Isocyanat,
(b) gegenüber Isocyanaten reaktiven Verbindungen,
(c) Wasser und gegebenenfalls
(d) Katalysatoren,
(e) Treibmittel und/oder
(f) Hilfs- und/oder Zusatzstoffe, beispielsweise Polysiloxane und/oder Fettsäuresulfonate.

Die Oberflächentemperatur der Forminnenwand beträgt üblicherweise 40 bis 95°C, bevorzugt 50 bis 90°C. Die Herstellung der Formteile wird vorteilhafterweise bei einem NCO/OH-Verhältnis von 0,85 bis 1,20 durchgeführt, wobei die erwärmten Ausgangskomponenten gemischt und in einer der gewünschten Formteildichte entsprechenden Menge in ein beheiztes, bevorzugt dichtschließendes Formwerkzeug gebracht werden. Die Formteile sind nach 5 bis 60 Minuten ausgehärtet und damit entformbar. Die Menge des in das Formwerkzeug eingebrachten Reaktionsgemisches wird üblicherweise so bemessen, dass die erhaltenen Formkörper die bereits dargestellte Dichte aufweisen. Die Ausgangskomponenten werden üblicherweise mit einer Temperatur von 15 bis 120°C, vorzugsweise von 30 bis 110°C, in das Formwerkzeug eingebracht. Die Verdichtungsgrade zur Herstellung der Formkörper liegen zwischen 1,1 und 8, vorzugsweise zwischen 2 und 6.

Claims

Federelement basierend auf einem hohlen zylindrischen Dämpfungselement (i) auf der Basis von Polyisocyanat-Polyadditionsprodukten mit einer Höhe (ii) zwischen 120 mm und 124 mm, einem maximalen äußeren Durchmesser (iii) zwischen 54 mm und 56 mm, einem minimalen Durchmesser (iv) des Hohlraums zwischen 19,5 mm und 20,5 mm, der sich auf einen Durchmesser (v) zwischen 21 mm und 25 mm erweitert, wobei das Federelement (i) in einer Höhe (xv) zwischen 70 mm und 80 mm von einem Ring (ix) umfasst wird, der eine Höhe (vii) zwischen 13 mm und 15 mm und einen äußeren Durchmesser (xx) zwischen 55 mm und 60 mm aufweist.
Federelement gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass sich vier umlaufende Einschürungen (x) auf der äußeren Oberfläche des Dämpfungselementes (i) befinden, wobei sich die Einschnürungen (x) in einer Höhe (xi) von 24 mm bis 28 mm mit einem äußeren Durchmesser (xii) in dieser Einschnürung von 42 mm bis 45 mm, in einer Höhe (xiii) von 50 mm bis 54 mm mit einem äußeren Durchmesser (xiv) in dieser Einschnürung von 42 mm bis 45 mm, in einer Höhe (xv) von 72 mm bis 76 mm und in einer Höhe (xvi) von 95 mm bis 105 mm mit einem äußeren Durchmesser (xvii) in dieser Einschnürung von 38 mm bis 40 mm befinden.
Federelement gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Dämpfungselement (i) auf zelligen Polyurethanelastomeren basiert.
Federelement gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Dämpfungselement (i) auf zelligen Polyurethanelastomeren mit einer Dichte nach DIN 53420 von 200 bis 1100 kg/m³, einer Zugfestigkeit nach DIN 53571 von ≥ 2 N/mm², einer Dehnung nach DIN 53571 von ≥ 300 % und einer Weiterreißfestigkeit nach-DIN 53515 von ≥ 8 N/mm basiert.