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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 53 571 von ≥ 2, bevorzugt 2 bis 8 N/mm², einer
Dehnung nach DIN 53 571 von ≥ 300, bevorzugt
300 bis 700 % und einer Weiteneißfestigkeit nach DIN 53 515
von ≥ 8,
bevorzugt 8 bis 25 N/mm, mit einer Höhe (ii) von 77 mm bis 79 mm,
bevorzugt 78 mm, einem maximalen äußeren Durchmesser (iii) zwischen
56 mm und 58 mm, bevorzugt 57,2 mm, einem minimalen Durchmesser
(iv) des Hohlraums zwischen 20 mm und 24 mm, bevorzugt 22 mm, sowie
zwei umlaufenden Einschürungen
(vi) und (vii) auf der äußeren Oberfläche des
Dämpfungselementes
(i), die sich in einer Höhe
(ix) von 34 mm bis 40 mm, bevorzugt 36,5 mm, und in einer Höhe (x) von
55 mm und 60 mm, bevorzugt 57 mm befinden.
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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.
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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.
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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.
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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.
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Diese Anforderungen werden durch
die eingangs dargestellten Federelemente erfüllt. Die erfindungsgemäßen Federelemente
sind im Detail beispielhaft in den 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.
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In den Einschnürungen (vi) und (vii) beträgt der äußere Durchmesser
(xi) des Federelementes bevorzugt 42 mm bis 46 mm, besonders bevorzugt 43
mm bis 45 mm.
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Bevorzugt reduziert sich der Hohlraum
des Federelementes von einem Durchmesser (xiv) von 24 mm bis 26
mm, besonders bevorzugt 25 mm für eine
Höhe (xv)
von 2 mm bis 15 mm, besonders bevorzugt 5 mm auf den Durchmesser
(iv) von 20 mm bis 23 mm, bevorzugt 22 mm.
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Die erfindungsgemäßen Körper (i) basieren bevorzugt
auf Elastomeren auf der Basis von Polyisacyanat-Polyadditionsprodukten,
beispielsweise Polyurethanen und/oder Polyhamstoften, beispielsweise
Polyurethanelastomeren, die gegebenenfalls Harnstoffstrukturen enthalten
können.
Bevorzugt handelt es sich bei den Elastomeren um mikrozellige Elastomere
auf der Basis von Polyisocyanat-Polyadditionsprodukten, be vorzugt
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. Derartige 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.
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Die Herstellung erfolgt üblicherweise
durch Umsetzung von Isocyanaten mit gegenüber Isocyanaten reaktiven Verbindungen.
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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 Metallfonnen, 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:
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- (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.
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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.
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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.
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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.