DE202004003835U1 - Zusatzfeder - Google Patents

Abstract

Federelement basierend auf einem hohlen zylindrischen Dämpfungselement (i) auf der Basis von Polyisocyanat-Polyadditionsprodukten mit einer Höhe (ii) von 75 mm bis 105 mm, einem maximalen äußeren Durchmesser (iii) zwischen 56 mm und 60 mm, in dem Hohlraum mit mindestens zwei umlaufenden Einschnürungen (v) in der zum Hohlraum gerichteten Oberfläche, wobei sich der Hohlraum an dem einen Ende des Dämpfungselementes (i) in einem Winkel α zwischen 45° und 70° erweitert und der äußere Rand des Dämpfungselementes (i) an diesem Ende, an dem sich der Hohlraum erweitert, in einem Winkel β zwischen 40° und 60° abgeschrägt ist.

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 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 75 mm bis 105 mm, einem maximalen äußeren Durchmesser (iii) zwischen 56 mm und 60 mm, bevorzugt 58 mm, in dem Hohlraum mit mindestens zwei umlaufenden Einschnürungen (v) in der zum Hohlraum gerichteten Oberfläche, wobei sich der Hohlraum an dem einen Ende des Dämpfungselementes (i) in einem Winkel α zwischen 45° und 70°, bevorzugt 60° erweitert und der äußere Rand des Dämpfungselementes (i) an diesem Ende, an dem sich der Hohlraum erweitert, in einem Winkel β zwischen 40° und 60°, bevorzugt 45° abgeschrägt ist. Der Winkel α wird dabei gebildet, wie in den 1 bis 3 dargestellt, zwischen der horizontalen Fläche des Endes des Dämpfungselementes (Deckfläche) und der geraden, schrägen Oberfläche des Hohlraums. Der Winkel β wird gebildet, wie in den 1 bis 3 dargestellt, zwischen der horizontalen Fläche des Endes des Dämpfungselementes (Deckfläche) und der geraden, schrägen Mantelfläche des Dämpfungselementes.
• 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 Charaktenstika 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. Dabei sind als Anforderungen insbesondere zu nennen:
• – Weicher Einsatz
• – Definierter Kraft-/Wegverlauf
• – Definierte Wegbegrenzung
• – Nutzung des begrenzten Bauraums
• 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 1 bis 5 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.
• Die erfindungsgemäßen Federelemente weisen auf ihrer äußeren Oberfläche bevorzugt drei umlaufenden Einschürungen (vi) auf. Der Hohlraum der Federelemente weist bevorzugt einen Durchmesser zwischen 20 mm und 30 mm auf.
• 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. 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.
• 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 Ver dichtungsgrade zur Herstellung der Formkörper liegen zwischen 1,1 und 8, vorzugsweise zwischen 2 und 6.

Claims (3)

1. Federelement basierend auf einem hohlen zylindrischen Dämpfungselement (i) auf der Basis von Polyisocyanat-Polyadditionsprodukten mit einer Höhe (ii) von 75 mm bis 105 mm, einem maximalen äußeren Durchmesser (iii) zwischen 56 mm und 60 mm, in dem Hohlraum mit mindestens zwei umlaufenden Einschnürungen (v) in der zum Hohlraum gerichteten Oberfläche, wobei sich der Hohlraum an dem einen Ende des Dämpfungselementes (i) in einem Winkel α zwischen 45° und 70° erweitert und der äußere Rand des Dämpfungselementes (i) an diesem Ende, an dem sich der Hohlraum erweitert, in einem Winkel β zwischen 40° und 60° abgeschrägt ist.
2. Federelement gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Dämpfungselement auf seiner äußeren Oberfläche drei umlaufenden Einschürungen (vi) aufweist.
3. Federelement gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Hohlraum einen Durchmesser zwischen 20 mm und 30 mm aufweist.