DE102004039333A1 - Federkonstruktion - Google Patents

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Abstract

Federkonstruktion, enthaltend Federauflage (i), Spiralfeder (ii), Zusatzfeder (iii) und Schutzrohr (iv), dadurch gekennzeichnet, dass ein Rand (x) der Zusatzfeder (iii) zwischen Federauflage (i) und einem Rand (xi) des Schutzrohres (iv) positioniert ist, das Schutzrohr (iv) die Spiralfeder (ii) von der Zusatzfeder (iii) trennt und die Ränder (x) und (xi) des Schutzrohres (iv) und der Zusatzfeder (iii) zwischen Spiralfeder (ii) und Federauflage (i) fixiert sind.

Description

  • Die Erfindung betrifft Federkonstruktionen, insbesondere in Automobilfahnnrerken, enthaltend Federauflage (i), Spiralfeder (ii), eine bevorzugt zylindrische, bevorzugt hohle bevorzugt elastische Zusatzfeder (iii), bevorzugt auf der Basis von zelligen Polyisocyanat-Polyadditionsprodukten, 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, und Schutzrohr (iv), wobei ein Rand (x) der Zusatzfeder (iii) zwischen Federauflage (i) und einem Rand (xi) des Schutzrohres (iv) positioniert ist, das Schutzrohr (iv) die Spiralfeder (ii) von der Zusatzfeder (iii) trennt und die Ränder (x) und (xi) des Schutzrohres (iv) und der Zusatzfeder (iii) zwischen Spiralfeder (ii) und Federauflage (i) fixiert sind. Außerdem betrifft die Erfindung Automobile, d.h. Kraftfahrzeuge aller Art, z.B. Personenkraftfahrzeuge, Lastkraftfahrzeuge oder Busse, aber auch Motorräder und Fahrräder, bevorzugt aber Kraftfahrzeuge, enthaltend die erfindungsgemäßen Federelemente und/oder Federkonstruktionen, insbesondere im Fahrwerk.
  • Aus Polyurethanelastomeren hergestellte Federungselemente werden in Automobilen beispielsweise innerhalb des Fahrwerks verwendet und sind allgemein bekannt. Übliche Federkonstruktionen sind derart aufgebaut, dass auf die Kolbenstange des Stoßdämpfers eine Zusatzfeder aus Polyurethan-Elastomeren fixiert wird. Zusätzlich liegt üblicherweise eine Spiralfeder vor, die auf einer Federunterlage fixiert wird. Die Federunterlage ist wiederum mit dem Federteller verbunden. Die Federunterlage wird im allgemeinen durch einen Metalltopf von der Zusatzfeder getrennt, die zumindest teilweise in der Spiralfeder positioniert wird.
  • Aufgabe der vorliegenden Erfindung war es, eine Federkonstruktion für Automobilfahrwerke zu entwickeln, die mehrere Aufgaben im Dämpfungssystem übernehmen kann. Dabei sollte die Federkonstruktion einen möglichst unkomplizierten Aufbau aufweisen und Beschädigungen im Gebrauch möglichst vermieden werden, d.h. die Konstruktion sollte über eine möglichst lange Lebensdauer verfügen.
  • Diese Aufgabe konnte durch die eingangs dargestellten Federkonstruktionen und Federelemente gelöst werden.
  • Diese Federkonstruktionen bieten den Vorteil, dass nur ein Bauteil montiert werden muss, welches mehrere Funktionen beinhaltet. Durch diese Bauweise können die Montagezeiten gering gehalten werden. Das Zusatzfedermodul und die Federauflage, wel che zur Reduzierung resonanzbedingter Kraftspitzen und zur Isolierung des Körperschalls eingesetzt wird werden in einem Bauteil integriert. Zusätzlich ist noch eine Schutzrohraufnahme integriert ist. Als Auflagefläche für die Federkonstruktion wird in dieser Aufgabe das obere Dämpferlager verwendet, welches üblicherweise mit der Karoserie verbunden wird.
  • Des weiteren ist an der Zusatzfeder ein Schutzrohr befestigt. Dieses hat die Aufgabe das Zusatzfederelement vor Verunreinigungen zu schützen, die Querdehnung aufzunehmen und es dient der Stahlspiralfeder als Auflage und soll das PUR Bauteil vor Einstanzungen schützen, die durch die Stahlspiralfeder verursacht werden können. Für die unkomplizierte Montage des kompletten Federbein kann bevorzugt ein „Festsitz" im Inneren des PUR-Bauteils eingebracht werden. Durch diesen ist die axiale Positionierung auf der Kolbenstange des Stoßdämpfers und die Anbindung an den Federteller gewährleistet. Im Zusammenbau übernimmt die Stahlspiralfeder die Befestigung und Positionierung des PUR-Bauteils und des Schutzrohres.
  • Als Spiralfedern (ii) kommen allgemein aus dem Kraftfahrzeugfahrwerksbau bekannte Spiralfedern in Betracht. Erfindungsgemäß liegt das eine Ende der Spiralfeder (ii) an der Unterseite des Randes (xi) des Schutzrohres (iv) an. Anders formuliert, der Rand (xi) liegt auf der letzten Windung der Spiralfeder, wobei das mit dem Rand (xi) des Schutzrohres (iv) in Kontakt stehende Ende der Spiralfeder (ii) abgeflacht ausgestaltet sein kann, um einen größere Kontaktfläche zwischen Spiralfeder und Schutzrohr zu ermöglichen. Bevorzugt liegt erfindungsgemäß somit kein direkter Kontakt zwischen Spiralfeder (ii) und Zusatzfeder (iii) bzw. Spiralfeder (ii) und Federauflage (i) vor.
  • Die Zusatzfeder (iii) ist bevorzugt hohl, zylindrisch und elastisch ausgestaltet. In dem Hohlraum der Zusatzfeder (iii) ist bevorzugt die Kolbenstange (vii) eines Stoßdämpfers platziert, wobei die Zusatzfeder (iii) aufgrund der Konturierung ihres Hohlraums zumindest teilweise auf der Kolbenstange fixiert ist. Die Zusatzfeder (iii) weist bevorzugt eine Höhe (viii) zwischen 40 mm und 70 mm, besonders bevorzugt 47 mm oder 57 mm auf. Die Höhe (xv) des Randes (x) der Zusatzfeder (iii) beträgt bevorzugt zwischen 10 mm und 15 mm, besonders bevorzugt 12 mm. Der Hohlraum der Zusatzfeder (iii) weist bevorzugt einen minimalen Durchmesser (xvii) zwischen 10 mm und 15 mm, besonders bevorzugt 12,5 mm auf.
  • Die erfindungsgemäße Zusatzfeder basiert 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 Fettsäuresul fonate.
  • Bevorzugt weisen die zelligen Polyisocyanat-Polyadditionsprodukten einen Druckverformungsrest kleiner 25 % nach DIN 53572, wobei als Prüfkörper Würfel der Abmessung 40 mm × 40 mm × 30 mm ohne Silikonanstrich verwendet werden, die Prüfung bei konstanter Verformung erfolgt, wobei die Prüfkörper um 40 % zusammengedrückt und 22 Stunden bei 80°C im Umluftschrank gehalten werden, die Prüfeinrichtung nach der Entnahe aus dem Wärmeschrank 2 Stunden im zusammengedrückten Zustand auf Raumtemperatur abgekühlt wird, anschließend der Prüfkörper aus der Prüfeinrichtung entnommen wird und 10 min ± 30 s nach der Entnahme der Prüfkörper aus der Prüfeinrichtung die Höhe der Prüfkörper auf 0,1 mm genau gemessen wird. Die Zusatzfedern haben bevorzugt eine Höhe von 20 mm bis 150 mm und eine Breite, die gleich oder geringfügig größer ist als die Breite des Hohlraums der Federauflage, in dem die Zusatzfeder positioniert werden soll.
  • Bevorzugt wird die Zusatzfeder (iii) von einem Ring (v) umfasst. Der Ring (v) kann aus allgemein bekannten Materialien gefertigt sein, beispielsweise Gummi, Metallen, Kunststoffen, z.B. thermoplastischen Polyurethanen, Polyethylen, Polypropylen und insbesondere Polyoxymethylen.
  • Das Schutzrohr weist bevorzugt eine Höhe (vi) zwischen 100 mm und 150 mm, besonders bevorzugt 130 mm auf. Der Durchmesser (xii) des Hohlraums des Schutzrohres (iv) beträgt bevorzugt zwischen 50 mm und 70 mm, bevorzugt zwischen 55 mm und 60 mm. Der Rand (xi) des Schutzrohres (iv) weist bevorzugt eine Höhe (xvi) zwischen 2 mm und 5 mm, besonders bevorzugt zwischen 3 mm und 4 mm, insbesondere 3,5 mm auf. Das Schutzrohr, das gegebenenfalls auch als Faltenbalg ausgestaltet sein kann, basiert üblicherweise auf bekannten elastischen Kunststoffen. Das Schutzrohr dient dazu, die Kolbenstange des Stoßdämpfers, die mit der Zusatzfeder verbunden ist, und insbesondere deren Einlass in den Stoßdämpfer vor Schutz und Staub zu schützen.
  • Bevorzugt ist das Schutzrohr mittels einer Nase oder Kante auf seiner Innenseite, die in einer entsprechenden Aussparung (ix) auf der Mantelfläche der Zusatzfeder (iii) fixiert ist, mit der Zusatzfeder (iii) verbunden. Dies kann z.B. derart erfolgen, dass die Nase oder Kante aufgrund des elastischen Materials der Zusatzfeder (iii) in die dargestellte Aussparung geclipst wird. Zusatzfeder (iii) und Schutzrohr (iv) weisen bevorzugt einen maximalen äußeren Durchmesser (xxi) zwischen 90 mm und 105 mm, besonders bevorzugt zwischen 95 mm und 100 mm, insbesondere 98 mm auf.
  • Zwei erfindungsgemäße Federkonstruktionen sind beispielhaft in den 1 und 2 dargestellt. In den 3, 4 sind zwei beispielhafte Zusatzfeder abgebildet, die Teil der in den 1 und 2 dargestellten Federkonstruktionen sind. In den 5 und 6 ist ein beispielhaftes Schutzrohr abgebildet. Die in den Figuren angegebenen Längenmasse haben die Einheit [mm].

Claims (11)

  1. Federkonstruktion enthaltend Federauflage (i), Spiralfeder (ii), Zusatzfeder (iii) und Schutzrohr (iv), dadurch gekennzeichnet, dass ein Rand (x) der Zusatzfeder (iii) zwischen Federauflage (i) und einem Rand (xi) des Schutzrohres (iv) positioniert ist, das Schutzrohr (iv) die Spiralfeder (ii) von der Zusatzfeder (iii) trennt und die Ränder (x) und (xi) des Schutzrohres (iv) und der Zusatzfeder (iii) zwischen Spiralfeder (ii) und Federauflage (i) fixiert sind.
  2. Federkonstruktion gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Zusatzfeder von einem Ring (v) umfasst wird.
  3. Federkonstruktion gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Schutzrohr eine Höhe (vi) zwischen 100 mm und 150 mm aufweist.
  4. Federkonstruktion gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass Zusatzfeder (iii) und Schutzrohr (iv) einen maximalen äußeren Durchmesser (xxi) zwischen 90 mm und 105 mm aufweisen.
  5. Federkonstruktion gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Zusatzfeder (iii) hohl, zylindrisch und elastisch ausgestaltet ist und in dem Hohlraum der Zusatzfeder (iii) die Kolbenstange (vii) eines Stoßdämpfers platziert ist.
  6. Federkonstruktion gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Zusatzfeder (iii) eine Höhe (viii) zwischen 40 mm und 70 mm aufweist.
  7. Federkonstruktion gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Schutzrohr mittels einer Nase oder Kante auf seiner Innenseite, die in einer entsprechenden Aussparung (ix) auf der Mantelfläche der Zusatzfeder (iii) fixiert ist, mit der Zusatzfeder (iii) verbunden ist.
  8. Federkonstruktion gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Schutzrohr (iv) einen Durchmesser (xii) seines Hohlraums zwischen 50 mm und 70 mm aufweist.
  9. Federkonstruktion gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Rand (x) der Zusatzfeder (iii) eine Höhe (xv) zwischen 10 mm und 15 mm aufweist.
  10. Federkonstruktion gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Rand (xi) des Schutzrohres (iv) eine Höhe (xvi) zwischen 2 mm und 5 mm aufweist.
  11. Federkonstruktion gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Hohlraum der Zusatzfeder (iii) einen minimalen Durchmesser (xvii) zwischen 10 mm und 15 mm aufweist.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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