DE20213186U1

DE20213186U1 - Zylindrische Formteile

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Publication number: DE20213186U1
Application number: DE20213186U
Authority: DE
Original assignee: BASF SE
Current assignee: BASF SE
Priority date: 2002-08-23
Filing date: 2002-08-23
Publication date: 2003-01-09
Anticipated expiration: 2012-08-24

Description

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Zylindrische Formteile

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Die Erfindung bezieht sich auf zylindrische Formteile mit einer oder mehreren Kanten (v), die eine Aussparung, auch Hinterschnitt genannt, in dem Formteil definieren sowie einer oder mehreren parallel zur Längsachse des Formteils durch das gesamte Formteil bis zur Kante (v) verlaufenden Aussparungen (xiii), wobei die Kante(n) (v) in Richtung der Längsachse des zylindrischen Formteils in Verlängerung der Aussparungen (xiii) liegen und die Grundfläche(n) der Kante(n) (v) nicht über die Grundfläche(n) der Aussparung(en) (xiii) hinausragen. Die Erfindung betrifft außerdem zylindrische Formteile mit einer Gesamthöhe (i) von 40 mm bis 70 mm, bevorzugt 50 mm bis 65 mm, besonders bevorzugt 54 mm bis 60 mm, insbesondere 57 mm, und einem Durchmesser (ii) von 40 mm bis 80 mm, bevorzugt 45 mm bis 55 mm, besonders bevorzugt 49,8 mm bis 50,5 mm, insbesondere 50 mm, einem Durchmesser (iii) der Aussparung (iv) von 30 mm bis 70 mm, bevorzugt 40 mm bis 48 mm, besonders bevorzugt 43,8 mm bis 44,2 mm, insbesondere 44 mm, einer oder mehreren in die Aussparung (iv) ragenden Kante(n) (v), die die Aussparung (iv) auf einen Durchmesser (vi) von 20 mm bis 60 mm, bevorzugt 30 mm bis 40 mm, besonders bevorzugt 34,8 mm bis 35,2 mm, verringern, einer Höhe (vii) der Kante(n) (v) von 2 mm bis 15 mm, bevorzugt 2 mm bis 10 mm, besonders bevorzugt 3 mm bis 7 mm, insbesondere 4 mm, einem am der Aussparung (iv) gegenüberliegenden Ende des Formteils befindlichen Fortsatz (viii) mit einer Höhe (ix) von 10 mm bis 40 mm, bevorzugt 10 mm bis 30 mm, besonders bevorzugt 12 mm bis 20 mm, insbesondere 16 mm, und einem Durchmesser (x) an der breitesten Stelle von 10 mm bis 40 mm, bevorzugt 10 mm bis 30 mm, besonders bevorzugt 18 mm bis 19 mm, insbesondere 18,5 mm, und einem Durchmesser (xi) im Mittelteil (xii) von 10 mm bis 30 mm, bevorzugt 10 mm bis 20 mm, besonders bevorzugt 14 mm bis 15 mm, insbesondere 14,5 mm, sowie mindestens zwei parallel zur Längsachse des Formteils durch das gesamte Formteil verlaufenden Aussparungen (xiii). Des weiteren bezieht sich die Erfindung auf Federkonstruktionen enthaltend mindestens ein zylindrisches Federelement, bevorzugt auf der Basis von zelligen Polyurethanelastomeren, besonders bevorzugt auf der Basis von zelligen Polyurethanelastomeren 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 bis 8 N/mm², einer Dehnung nach DIN 53571 von > 300, bevorzugt bis 700 % und einer Weiterreißfestigkeit nach DIN 53515 von > 8, bevorzugt 8 bis 25 N/mm, das mittels einer Kante in der Aussparung (iv) hinter der oder den Kante(n) (v) mit dem erfindungs-

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gemäßen, eingangs dargestellten zylindrischen Formteil fixiert ist. 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 zylindrischen Formteile und/oder Federkonstruktionen.

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 Wankabstutzung 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. Diese Federelemente, auch Zusatzfedern genannt, werden häufig mittels Stütztöpfe innerhalb des Fahrwerks befestigt. Diese Stütztöpfe sind üblicherweise aus harten Materialien gefertigt und weisen im allgemeinen eine zylindrische, hohle Form zur Aufnahme der Zusatzfeder sowie üblicherweise geeignete Befestigungselemente zur Fixierung des Stütztopfes auf.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung war es, einen geeigneten Stütztopf zu entwickeln, der zur Aufnahme und Fixierung einer Zusatzfeder optimiert ist. Dabei sollte eine Geräuschentwicklung unter Belastung minimiert und die Lebensdauer maximiert werden. Zudem sollte der Stütztopf einfach herzustellen sein und über ein geringes Gewicht verfügen. Des weiteren sollte die Fixierung des Stütztopfes an externen Trägern, beispielsweise im Fahrwerk optimiert werden.

Diese Anforderungen werden durch die eingangs dargestellten zylindrischen Formteile und Federkonstruktionen erfüllt. Ein beispielhaftes erfindungsgemäßes Formteil ist im Detail in den Figuren 1 bis 8 dargestellt. In allen Figuren sind die angegebenen Maße in [mm] angegeben. Gerade diese dreidimensionalen Formen erwiesen 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. In der Figur 1 ist ein bevorzugtes Formteil in der Übersicht sowie in

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Seitenansicht dargestellt. Figur 2 stellt ein bevorzugtes Formteil in einer weiteren Seitenansicht dar. Figur 3 zeigt eine Draufsicht auf ein bevorzugtes Formteil und offenbart die Anordnung der Schnitte A-A und B-B. Das in der Figur 3 markierte Detail X ist der Figur 4 in Vergrößerung und Draufsicht zu entnehmen. Figur 5 beschreibt den Schnitt A-A gemäß Figur 3. Figur beschreibt den Schnitt B-B gemäß Figur 3. Figur 7 stellt das Formteil von unten dar, während Figur 8 das Detail Y in Vergrößerung aus Figur 7 skizziert.

Die Aussparung (iv) weist bevorzugt eine Höhe (xxii) von 8 mm bis 15 mm, besonders bevorzugt 11,8 mm bis 12,2 mm, insbesondere 12 mm auf.

Bevorzugt weist des erfindungsgemäße Formteil zusätzlich zu den Aussparungen (xiii) mindestens zwei, bevorzugt 4 bis 8, insbesondere 6 bevorzugt parallel zur Längsachse des Formteil angeordnete und bevorzugt zur Stirnseite, auf der der Fortsatz (viii) positioniert ist, offene Aussparungen (xiv) auf, die nicht durch das gesamte Formteil reichen und in Richtung der Mantelfläche des zylindrischen Formteil durch den Steg (xv) von den Aussparungen (xiii) getrennt sind. Der Steg (xv) ist bevorzugt zylindrisch ausgestaltet und seine Längsachse entspricht bevorzugt der Längsachse des zylindrischen Formteil, d.h. der zylindrische Steg ist konzentrisch um die Längsachse des zylindrischen Formteils angeordnet und verläuft parallel zur Längsachse des Formteils. Dabei liegen die Aussparungen (xiii) bevorzugt außerhalb des zylindrischen Stegs (xv), während sich die Aussparungen (xiv) bevorzugt innerhalb des zylindrischen Stegs (xv) befinden.

Bevorzugt liegen jeweils 6 Aussparungen (xiii) und (xiv) in dem erfindungsgemäßen Formteil vor. Bevorzugt verlaufen die Aussparungen (xiii) und (xiv) parallel zur Längsachse des Formteils.

Die Aussparungen (xiv) weisen bevorzugt eine Tiefe (xvi) von 20 mm bis 50 mm, bevorzugt 20 mm bis 35 mm, besonders bevorzugt 23 mm bis 30 mm, insbesondere 26,5 mm auf.

Der Fortsatz (viii) ist in der Draufsicht bevorzugt S-förmig ausgestaltet, wobei die Dicke (xvii) der Bögen bevorzugt 1,5 mm bis 3 mm, besonders bevorzugt 2 mm bis 2,5 mm, insbesondere 2,3 mm beträgt. Dabei befindet sich die S-förmige Ausgestaltung bevorzugt auf einem Stiel (xviii) mit einer Höhe (xix) von bevorzugt 5 mm bis 9 mm, besonders bevorzugt 6 mm bis 8 mm, insbesondere 7 mm. Bevorzugt befinden sich auf der Stirnfläche des Formteils, auf der der Fortsatz (viii) angeordnet ist, mindestens zwei, bevorzugt 2 bis 6, besonders bevorzugt 2 bis 4, insbesondere 3 Zungen (xx) bevorzugt mit einer Dicke (xxi) von 0,5 mm bis

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3 mm, bevorzugt 1 mm. Diese Zungen sind in beispielsweise in der Figur 1 in der unteren Abbildung dargestellt. Sie befinden sich bevorzugt am äußeren Rand der zylindrischen Formteils. Die Breite (xxv) der durch die Zunge (xx) gebildeten Aussparung beträgt bevorzugt 3 mm bis 15 mm, besonders bevorzugt 5 mm bis 10 mm, insbesondere 7 mm. Diese Zungen (xx) dienen bevorzugt der Fixierung des Stütztopfes, d.h. des zylindrischen Formkörpers, insbesondere gegen ein Verdrehen.

Aus der Figur 7 wird ersichtlich, wie die Kanten (v) in Draufsicht auf der zylindrische Formteil in direkter Verlängerung der Aussparungen (xiii) positioniert sind. Dabei ragen die Kanten (v) nicht über die Aussparungen hinaus. Diese Anordnung besitzt insbesondere den Vorteil, das der Hinterschnitt hinter der Kante (v), d.h. der Teil der Aussparung (iv) hinter der Kante (v) bei der Herstellung des Formteils beispielsweise mittels Spritzguss durch die Elemente des Spritzgusswerkzeugs gebildet werden können, die auch die Aussparungen (xiii) definieren. Dies führt zu einer besonders einfachen Herstellung des Formteils, da auch Zerfallskerne oder ähnlich aufwendige Verfahren zur Abbildung des Hinterschnitts verzichtet werden kann.

Das zylindrische Formteil kann aus allgemein bekannten Materialien gefertigt sein, z.B. Metallen wie z.B. Aluminium, Stahl, Kupfer, Eisen oder Kunststoffen, z.B. Polystyrol, Polyethylen, Polypropylen, Polyoxymethylen, thermoplastischen Polyurethanen, Polyamid. Die Herstellung kann beispielsweise nach dem Fachmann allgemein bekannten Verfahren erfolgen, z.B. durch Spritzguss der dargestellten Kunststoffe. Wie eingangs dargestellt liegt das zylindrische Formteil bevorzugt zusammen mit einem Federelement gemeinsam in einer Federkonstruktion vor. Dabei ist das Federelement bevorzugt mit einer Kante in den Hinterschnitt des zylindrischen Formteils geclipst. Dies ist aufgrund des elastischen Materials des Federelements möglich. Der Ausdruck Hinterschnitt ist dem Fachmann allgemein geläufig und bedeutet, dass das zylindrische Formteil eine Aushöhlung aufweist, die durch eine Verengung, z.B. Kante, nicht frei zugänglich ist. Wenn die Kante des Federelements etwas größer ausgebildet wird als der Hinterschnitt kann eine besonders gute Fixierung des Federelementes in dem zylindrischen Formteil erreicht werden.

Die erfindungsgemäßen Federelemente basieren bevorzugt auf Elastomeren auf der Basis von Polyisocyanat-Polyadditionsprodukten, beispielsweise Polyurethanen und/oder Polyharnstoffen, beispielsweise Polyurethanelastomeren, die gegebenenfalls Harnstoff strukturen enthalten können. Bevorzugt handelt es sich bei den Elastomeren um mikrozellige Elastomere auf der Basis von

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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, allgemein bekannten Ausgangsstoffe einsetzt:

(a) Isocyanat,
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(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.

Claims

1. Zylindrisches Formteil mit einer oder mehreren Kanten (v), die eine Aussparung in dem Formteil definieren sowie einer oder mehreren parallel zur Längsachse des Formteils durch das gesamte Formteil bis zur Kante (v) verlaufenden Aussparungen (xiii), dadurch gekennzeichnet, dass die Kante(n) (v) in Richtung der Längsachse des zylindrischen Formteils in Verlängerung der Aussparungen (xiii) liegen und die Grundfläche(n) der Kante(n) (v) nicht über die Grundfläche(n) der Aussparung(en) (xiii) hinausragen.

2. Zylindrisches Formteil mit einer Gesamthöhe (i) von 40 mm bis 70 mm und einem Durchmesser (ii) von 40 mm bis 80 mm, einem Durchmesser (iii) der Aussparung (iv) von 30 mm bis 70 mm, einer oder mehreren in die Aussparung (iv) ragenden Kante(n) (v), die die Aussparung (iv) auf einen Durchmesser (vi) von 20 mm bis 60 mm verringern, einer Höhe (vii) der Kante(n) (v) von 2 mm bis 15 mm, einem am der Aussparung (iv) gegenüberliegenden Ende des Formteils befindlichen Fortsatz (viii) mit einer Höhe (ix) von 10 mm bis 40 mm und einem Durchmesser (x) an der breitesten Stelle von 10 mm bis 40 mm und einem Durchmesser (xi) im Mittelteil (xii) von 10 mm bis 30 mm sowie mindestens zwei parallel zur Längsachse des Formteils durch das gesamte Formteil verlaufenden Aussparungen (xiii).

3. Zylindrisches Formteil gemäß Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass zusätzlich zu den Aussparungen (xiii) mindestens zwei Aussparungen (xiv) in dem Formteil vorliegen, die nicht durch das gesamte Formteil reichen und in Richtung der Mantelfläche des zylindrischen Formteil durch den Steg (xv) von den Aussparungen (xiii) getrennt sind.

4. Zylindrisches Formteil gemäß Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass jeweils 6 Aussparungen (xiii) und (xiv) vorliegen.

5. Zylindrisches Formteil gemäß Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Aussparungen (xiv) eine Tiefe (xvi) von 20 mm bis 50 mm aufweisen.

6. Zylindrisches Formteil gemäß Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Fortsatz (viii) in der Draufsicht S-förmig ausgestaltet ist.

7. Zylindrisches Formteil gemäß Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die S-förmige Ausgestaltung auf einem Stiel (xviii) mit einer Höhe (xix) von 5 mm bis 9 mm angeordnet ist.

8. Zylindrisches Formteil gemäß Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass sich auf der Stirnfläche des Formteils, auf der der Fortsatz (viii) angeordnet ist, mindestens zwei Zungen (xx) befinden.

9. Zylindrisches Formteil gemäß Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Aussparung (iv) eine Höhe (xxii) von 8 mm bis 15 mm aufweist.

10. Zylindrisches Formteil gemäß Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Formteil auf Polyoxymethylen, Polyamid, thermoplastischem Polyurethan, Polyethylen, Polypropylen, Polystyrol, Stahl, Aluminium und/oder Kupfer basiert.

11. Federkonstruktion enthaltend ein zylindrisches Federelement, das mittels einer Kante in der Aussparung (iv) hinter der oder den Kante(n) (v) mit einem zylindrischen Formteil gemäß einem der Ansprüche 1 bis 9 fixiert ist.

12. Federkonstruktion gemäß Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass das Federelement auf zelligen Polyurethanelastomeren basiert.

13. Federkonstruktion gemäß Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass das Federelement auf zelligen Polyurethanelastomeren mit einer Dichte nach DIN 53420 von 200 bis 1100 kg/m³, einer Zugfestigkeit nach DIN 53571 von 2 N/mm², einer Dehnung nach DIN 53571 von 300% und einer Weiterreißfestigkeit nach DIN 53515 von 8 N/mm basiert.

14. Automobile enthaltend zylindrische Formteile gemäß einem der Ansprüche 1 bis 10.

15. Automobile enthaltend Federkonstruktionen gemäß einem der Ansprüche 11 bis 13.