-
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 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 (ii) zwischen 120 mm und
124 mm, bevorzugt 121,4 mm, einem maximalen äußeren Durchmesser (iii) zwischen
54 mm und 56 mm, bevorzugt 55 mm, einem minimalen Durchmesser (iv)
des Hohlraums zwischen 19,5 mm und 20,5 mm, bevorzugt 20 mm, der
sich auf einen Durchmesser (v) zwischen 21 mm und 25 mm, bevorzugt
23 mm erweitert, wobei das Federelement (i) in einer Höhe (xv) zwischen
70 mm und 80 mm, bevorzugt 74 mm von einem Ring (ix) umfasst wird,
der eine Höhe
(vii) zwischen 13 mm und 15 mm, bevorzugt 14 mm und einen äußeren Durchmesser
(xx) zwischen 55 mm und 60 mm, bevorzugt 57 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 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.
-
Aufgabe der vorliegenden Erfindung
war es somit, für
ein spezielles, neues Automobilmodell eine geeignete Zusatzfeder
mit einer optimierten Kennlinie zu entwickeln, die den spezifischen
Anforderungen gerade dieses Modells gerecht wird und einen möglichst
guten Fahrkomfort und eine ausgezeichnete Fahrsicherheit gewährleistet.
-
Diese Anforderungen werden durch
die eingangs dargestellten Federelemente erfüllt. Die erfindungsgemäßen Federelemente
sind im Detail in den 1 bis 3 beispielhaft dargestellt.
In der Figur sind die angegebenen Maße in [mm] angegeben. Gerade diese
bevorzugte dreidimensionale Form erweis 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.
-
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.
-
Bevorzugt befinden sich vier umlaufende Einschürungen (x)
auf der äußeren Oberfläche des Dämpfungselementes
(i) befinden, wobei sich die Einschnürungen (x) in einer Höhe (xi)
von 24 mm bis 28 mm, bevorzugt 26 mm, mit einem äußeren Durchmesser (xii) in
dieser Einschnürung
von 42 mm bis 45 mm, bevorzugt 43,5 mm, in einer Höhe (xiii)
von 50 mm bis 54 mm, bevorzugt 52 mm, mit einem äußeren Durchmesser (xiv) in
dieser Einschnürung
von 42 mm bis 45 mm, bevorzugt 43,5 mm, in einer Höhe (xv)
von 72 mm bis 76 mm, bevorzugt 74 mm, und in einer Höhe (xvi)
von 95 mm bis 105 mm, bevorzugt 100 mm, mit einem äußeren Durchmesser
(xvii) in dieser Einschnürung
von 38 mm bis 40 mm, bevorzugt 39 mm, befinden. Der erfindungsgemäße Ring (ix)
ist bevorzugt in einer der umlaufenden Einschnürungen (x) platziert, bevorzugt
in der Höhe
(xv).
-
Der Ring (ix) kann aus allgemein
bekannten Materialien gefertigt sein, beispielsweise Gummi, Metallen,
Kunststoffen, z.B. thermoplastischen Polyurethanen, Polyethylen,
Polypropylen und insbesondere Polyoxymethylen.
-
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.
-
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 Verdichtungsgrade zur Herstellung der Formkörper liegen
zwischen 1,1 und 8, vorzugsweise zwischen 2 und 6.