DE20314768U1

DE20314768U1 - Federelement

Info

Publication number: DE20314768U1
Application number: DE20314768U
Authority: DE
Original assignee: BASF SE
Current assignee: BASF SE
Priority date: 2003-09-22
Filing date: 2003-09-22
Publication date: 2004-01-08
Anticipated expiration: 2013-09-23

Abstract

Federelement basierend auf einem hohlen zylindrischen Dämpfungselement (i) auf der Basis von Polyisocyanat-Polyadditionsprodukten mit einer Höhe (vi) von 62 mm bis 66 mm, und einem Durchmesser (vii) von 46 mm bis 50 mm, wobei (i) auf der äußeren Oberfläche in einer Höhe (v) zwischen 10 mm und 12 mm über den gesamten Umfang von (i) eine Einschnürung (iv) aufweist.

Description

Die Erfindung betrifft Federelement 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 53420 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 (vi) von 73,5 bis 76,5 mm, bevorzugt 75 mm, und einem Durchmesser (vii) von 53 bis 55 mm, bevorzugt 54 mm, wobei das hohle zylindrische Dämpfungselement (i) eine Höhe (vi) von 62 mm bis 66 mm, bevorzugt 63 mm bis 65 mm, besonders bevorzugt 64 mm, und einem Durchmesser (vii) von 46 mm bis 50 mm, bevorzugt 47 mm bis 49 mm, besonders bevorzugt 48 mm aufweist und wobei (i) auf der äußeren Oberfläche in einer Höhe (v) zwischen 10 mm und 12 mm, bevorzugt 11 mm, über den gesamten Umfang von (i) eine Einschnürung (iv) aufweist. Des weiteren bezieht sich die Erfindung auf Federkonstruktionen, die zusätzlich zu (i) einen Ring (ii) beinhaltet, der (i) umfasst und in der Einschnürung (iv) plaziert ist. Außerdem betrifft die Erfindung Automobile enthaltend die erfindungsgemäßen Federelemente oder Federkonstruktionen.
Aus Polyurethanelastomeren hergestellte Federungselemente werden in Automobilen beispielsweise innerhalb des Fahrwerks verwendet und sind allgemein bekannt. Sie werden insbesondere in Kraftfahrzeugen als Schwingungsdämpfer oder Federelemente eingesetzt. Dabei übernehmen die Federelemente in heutigen Radaufhängungen die Anbindung des Stoßdämpfers an die Karosserie. Durch eine solche elastische Ankopplung 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 für die Stoßdämpferanbindung 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 übertra gen 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 Anbindung des Stoßdämpfers an die Karosserie 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 Federwege in Dämpfer Zug und Druckrichtung und Radialrichtung sowie den entsprechende Dämpfercharakteristik gezielt gesteuert. Diese dreidimensionale Form des Federelements muss somit individuell für jedes Automobilmodell entwickelt werden.
Diese Anforderungen werden durch die eingangs dargestellten Federelemente und Federkonstruktionen erfüllt. Ein bevorzugtes erfindungsgemäßes Federelement (i) ist im Detail in den 3, 4 und 5 dargestellt. In allen Figuren sind die angegebenen Maße in [mm] angegeben. Die erfindungsgemäße Federkonstruktion ist in den 1 und 2 abgebildet. Die 6 stellt den erfindungsgemäß bevorzugten Ring (ii) dar. Der Faltenbalg ist in den 7, 8 und 9 dargestellt. 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.
Die erfindungsgemäßen Einschnürungen (iv) sind bevorzugt als halbkreisförmige Einbuchtungen in (i) ausgebildet und weisen bevorzugt einen Durchmesser von 3 bis 8 mm und eine Tiefe von 1,5 bis 6 mm auf.
Bevorzugt befinden sich die Dämpfungselemente (i) in einer eingangs dargestellten Federkonstruktion, die zusätzlich zu (i) einen Ring (ii) beinhaltet, der (i) umfasst und in der Einschnürung (iv) plaziert ist. Dieser Ring basiert üblicherweise auf bekannten elastischen Materialien, beispielsweise üblichen Kunststoffen, insbesondere Polyoxymethylen (POM). Bevorzugt weist der Ring (ii) einen äußeren Durchmesser (xv) zwischen 57 mm und 61 mm, besonders bevorzugt zwischen 58 mm und 60 mm, insbesondere 58,9 mm, einen inneren Durchmesser (xx) zwischen 40 mm und 42 mm, besonders bevorzugt zwischen 40,5 und 41,5 mm, insbesondere 41,2 mm und eine Höhe (xxv) zwischen 15 mm und 17 mm, besonders bevorzugt zwischen 15,8 mm und 16,2 mm, insbesondere 16 mm auf.
Besonders bevorzugt sind Federkonstruktionen, die zusätzlich zu (i) und (ii) einen Faltenbalg (iii) enthalten, dessen eine Ende an dem Ring (ii) befestigt ist. Besonders bevorzugt wird mit dem Ring (ii) ein Faltenbalg (iii) an (i) befestigt, z.B. in dem man (iii) mittels (ii) an der Einschnürung (iv) von (i) festklemmt. Besonders bevorzugt sind entsprechend Federkonstruktionen, die zusätzlich zu (i) und (ii) einen Faltenbalg (iii) enthalten, der an seinem oberen Ende zwischen (i) und (ii) angeordnet ist. Der Faltenbalg (iii) basiert üblicherweise auf allgemein bekannten Kunststoffen, beispielsweise Polyethylen, Polypropylen oder bevorzugt thermoplastischem Polyurethan.
Bevorzugt weist die Federkonstruktion enthaltend (i), (ii) und (iii) eine Gesamthöhe (xi) von (i), (ii) und (iii) von 155 mm bis 175 mm, besonders bevorzugt zwischen 160 mm und 170, insbesondere 163,5 mm auf. Die Gesamthöhe bezieht sich auf die Abmessungen der Federkonstruktion in unbelastetem Zustand, d.h. weder gestreckt noch gestaucht.
Die erfindungsgemäßen Dämpfungselemente (i) basieren bevorzugt auf Elastomeren auf der Basis von Polyisocyanat-Polyaddionsprodukten, 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/0H-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.
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 N. Röhr in "Integralschaumstoffe", Carl Hanser-Verlag, München, Wien 1975; D.J. 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

Federelement basierend auf einem hohlen zylindrischen Dämpfungselement (i) auf der Basis von Polyisocyanat-Polyadditionsprodukten mit einer Höhe (vi) von 62 mm bis 66 mm, und einem Durchmesser (vii) von 46 mm bis 50 mm, wobei (i) auf der äußeren Oberfläche in einer Höhe (v) zwischen 10 mm und 12 mm über den gesamten Umfang von (i) eine Einschnürung (iv) aufweist.
Federkonstruktion enthaltend ein Dämpfungselement (i) gemäß Anspruch 1 sowie einen Ring (ii), der (i) umfasst und in der Einschnürung (iv) platziert ist.
Federkonstruktion gemäß Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Ring (ii) einen äußeren Durchmesser (xv) zwischen 57 mm und 61 mm, einen inneren Durchmesser (xx) zwischen 40 mm und 42 mm und eine Höhe (xxv) zwischen 15 mm und 17 mm aufweist.
Federkonstruktion gemäß Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Federkonstruktion zusätzlich zu (i) und (ii) ein Faltenbalg (iii) enthält, dessen eine Ende an dem Ring (ii) befestigt ist.
Federkonstruktion gemäß Anspruch 4 mit einer Gesamthöhe (xi) von (i), (ii) und (iii) von 155 mm bis 175 mm.
Automobile enthaltend Federelemente gemäß Anspruch 1.
Automobile enthaltend Federkonstruktion gemäß einem der Ansprüche 2 bis 5.