DE20311243U1 - Zusatzfeder - Google Patents

Description

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Zusatzfeder
Beschreibung

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. Polyhamstoffstrukturen 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 2, bevorzugt 2 bis 8 N/mm², einer Dehnung nach DIN 53571 von ä 300, bevorzugt 300 bis 700 % und einer Weiterreißfestigkeit nach DIN 53515 von 2 8, bevorzugt 8 bis 25 N/mm, mit einer Höhe (ii) von 78 mm bis 82 mm, bevorzugt 78,5 mm bis 81,5 mm, besonders bevorzugt 79 mm bis 81 mm, insbesondere 80 mm, und einem äußeren Durchmesser (iii) von 59 mm bis 63 mm, bevorzugt 60 mm bis 62 mm, besonders bevorzugt 61 mm, dessen eine Ende in Form einer umlaufenden Lippe (iv) ausgestaltet ist und wobei der Hohlraum des Dämpfungselementes (i) einen Durchmesser (v) von 20 mm bis 24 mm, bevorzugt 21 mm bis 23 mm, besonders bevorzugt 21,3 mm bis 22,7 mm, insbesondere 22 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

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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. Dabei sind als Anforderungen insbesondere zu nennen:
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• Weicher Einsatz

• Definierter Kraft-/Wegverlauf

• Definierte Wegbegrenzung

• Nutzung des begrenzten Bauraums
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Aufgabe der vorliegenden Erfindung war es somit, für ein spezielles, neues Automobilmodell eine geeignete Zusatzfeder mit den oben genannten Funktionen zu entwickeln, die den spezifischen Anforderungen gerade dieses Modells gerecht wird und einen möglichst guten Fahrkomfort und eine ausgezeichnete Fahrsicherheit gewährleistet.

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.

Diese Anforderungen werden durch die eingangs dargestellten Federelemente erfüllt. Die erfindungsgemäßen Federelemente sind im Detail beispielhaft in den Figuren 1 und 2 dargestellt. In allen Figuren sind die angegebenen Maße in [mm] angegeben. Gerade diese dreidimensionale Form erwies 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.

Bevorzugt befinden sich zwei umlaufende Einschürungen (vi) auf der äußeren Oberfläche des Dämpfungselementes (i).

Bevorzugt weist der Hohlraum in seinem überwiegenden Teil einen Durchmesser (vii) von 23 mm bis 30 mm, besonders bevorzugt 25 mm bis 28 mm, insbesondere

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26,5 mm auf. D.h. der erfindungsgemäße Durchmesser (v) des Hohlraums liegt nur in einem begrenzten Bereich des Hohlraums vor, bevorzugt am der umlaufenden Lippe gegenüberliegenden Ende des Dämpfungselementes.

Bevorzugt weist das Dämpfungselement (i) bevorzugt zwei bis zehn, besonders bevorzugt vier bis acht, insbesondere sechs bevorzugt konzentrisch auf der äußeren Oberfläche angeordnete Ausstülpungen (viii) auf, die bevorzugt an dem der Lippe abgewandten Ende des Dämpfungselementes angeordnet sind.

Dabei beträgt der Abstand (ix) zwischen den Ausstülpungen (viii) 5 mm bis 15 mm, bevorzugt 10 mm.

Die bevorzugten umlaufenden Einschnürungen (vi) befinden sich bevorzugt in einer Höhe (x) von 30 mm bis 50 mm, besonders bevorzugt 35 mm bis 45 mm, insbesondere 40 mm und in einer Höhe (xi) von 51 mm bis 70 mm, besonders bevorzugt 55 mm bis 65 mm, insbesondere 60 mm und die äußeren Durchmesser (xii) und (xiii) in den Einschnürungen betragen bevorzugt zwischen 35 mm und 40 mm, besonders bevorzugt 37,5 mm und zwischen 38 mm und 44 mm, besonders bevorzugt 41 mm.

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.

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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 95⁰C, bevorzugt 50 bis 90⁰C. 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 120⁰C, vorzugsweise von 30 bis 11O⁰C, in das Formwerkzeug eingebracht. Die Verdichtungsgrade zur Herstellung der Formkörper liegen zwischen 1,1 und 8, vorzugsweise zwischen 2 und 6.

Die zelligen Polyisocyanat-Polyadditionsprodukte werden zweckmäßigerweise nach dem one shot-Verfahren mit Hilfe der Niederdruck-Technik oder insbesondere der Reaktionsspritzguss-Technik (RIM) in offenen oder vorzugsweise geschlossenen Formwerkzeugen, hergestellt. Die Reaktion wird insbesondere unter Verdichtung in einem geschlossenen Formwerkzeug durchgeführt. Die Reaktionsspritzguss-Technik wird beispielsweise beschrieben von H. Piechota und H. Röhr in "Integralschaumstoffe", Carl Hanser-Verlag, München, Wien 1975; DJ. Prepelka und J.L. Wharton in Journal of Cellular Plastics, März/April 1975, Seiten 87 bis 98 und U. Knipp in Journal of Cellular Plastics, März/April 1973, Seiten 76-84.

Claims (9)

1. Federelement basierend auf einem hohlen zylindrischen Dämpfungselement (i) auf der Basis von Polyisocyanat-Polyadditionsprodukten mit einer Höhe (ii) von 78 mm bis 82 mm und einem äußeren Durchmesser (iii) von 59 mm bis 63 mm dessen eine Ende in Form einer umlaufenden Lippe (iv) ausgestaltet ist und wobei der Hohlraum des Dämpfungselementes (i) einen Durchmesser (v) von 20 mm bis 24 mm aufweist.

2. Federelement gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass sich zwei umlaufende Einschürungen (vi) auf der äußeren Oberfläche des Dämpfungselementes (i) befinden.

3. Federelement gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Hohlraums in seinem überwiegenden Teil einen Durchmesser (vii) von 23 mm bis 30 mm aufweist.

4. Federelement gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Dämpfungselement (i) Ausstülpungen (viii) aufweist.

5. Federelement gemäß Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Abstand (ix) zwischen den Ausstülpungen (viii) 5 mm bis 15 mm beträgt.

6. Federelement gemäß Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass sich die umlaufenden Einschnürungen in einer Höhe (x) von 30 mm bis 50 mm und in einer Höhe (xi) von 51 mm bis 70 mm befinden und die äußeren Durchmesser (xii) und (xiii) in den Einschnürungen zwischen 35 mm und 40 mm und zwischen 38 mm und 44 mm betragen.

7. Federelement gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Dämpfungselement (i) auf zelligen Polyurethanelastomeren basiert.

8. 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.

9. Automobile enthaltend Federelemente gemäß einem der Ansprüche 1 bis 8.