DE20218893U1

DE20218893U1 - Federkonstruktion

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Publication number: DE20218893U1
Application number: DE20218893U
Authority: DE
Original assignee: BASF SE
Current assignee: BASF SE
Priority date: 2002-12-05
Filing date: 2002-12-05
Publication date: 2003-02-13
Anticipated expiration: 2012-12-06

Description

BASF Aktiengesellschaft; 20&207.83 .*·..··. PF 54121 DE

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Beschreibung
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Die Erfindlang betrifft Federkonstruktionen mit einer Höhe (xx) von 40 nun bis 60 mm, bevorzugt 45 mm bis 55 mm, besonders bevorzugt 48,5 mm bis 51,5 mm, insbesondere 50 mm, enthaltend ein hohles zylindrisches 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 53420 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) von 35 mm bis 50 mm, bevorzugt 40 mm bis 45 mm, besonders bevorzugt 41,5 mm bis 44,5 mm, insbesondere 43 mm, und einem äußeren Durchmesser (iii) von 45 mm bis 60 mm, bevorzugt 50 mm bis 55 mm, besondere bevorzugt 52,7 mm bis 53,3 mm, an dessen einen Ende sich eine bevorzugt um den gesamten Umfang umlaufende Kante (iv) befindet, an der ein hohler Befestigungstopf (v) befestigt ist. Außerdem betrifft die Erfindung Automobile enthaltend die erfindungsgemäße Federkonstruktion.

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.

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

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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 Federkonstruktion mitden 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 Federkonstruktionen erfüllt. Die erfindungsgemäßen Federkonstruktionen bzw. die Federelemente und Befestigungstöpfe sind im Detail in den Figuren 1 bis 8 dargestellt. Die Figuren 1 und 2 zeigen die Federkonstruktionen enthaltend das Federelement (i) und den Befestigungstopf (v). Die Figuren 3 bis 5 zeigen ein besonders bevorzugtes Federelement (i). Die Figuren 6 bis 8 stellen einen besonders bevorzugen Befestigungstopf (v) dar. 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.

Das Dämpfungselement (i) weist die folgenden bevorzugten Merkmale auf:

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Bevorzugt weist das Dämpfungselement (i) eine umlaufende Einschnürung (vi) auf der äußeren Oberfläche auf. Bevorzugt besitzt das Dämpfungselement (i) an dem der Kante (iv) abgewandten Ende eine umlaufende Lippe (vii). Der Hohlraum des Dämpfungselementes (i) weist bevorzugt einen Durchmesser (viii) von 10 mm bis 17 mm, besonders bevorzugt 13 mm bis 14 mm, insbesondere 13,5 mm auf. Der Durchmesser (ix) des Dämpfungselementes in Höhe der Kante (iv) beträgt bevorzugt 30 mm bis 40 mm, besonders bevorzugt 33 mm bis 37 mm, insbesondere 35 mm. Der Durchmesser (x) des Dämpfungselementes direkt unterhalb der Kante (iv) beträgt bevorzugt 25 mm bis 35 mm, besonders bevorzugt 28 mm bis 32 mm, insbesondere 30 mm.

Zum Befestigungstopf, der bevorzugt aus festen Materialien gefertigt sein kann, beispielsweise Metallen oder harten Kunststoffen, z.B. Polyoxymethylen sind folgende bevorzugte Merkmale anzufügen:

Der Befestigungstopf (v) ist hohl ausgestaltet. Dabei befindet sich der Hohlraum des Befestigungselementes (v) bevorzugt in direkter Verlängerung des Hohlraums des Dämpfungselementes (i). Der Hohlraum von (v) weist bevorzugt einen Durchmesser (xiii) von 10 mm bis 20 mm, besonders bevorzugt 15,8 mm bis 16,2 mm auf. Die Höhe (xi) des Befestigungstopfes (v) beträgt bevorzugt 10 mm bis 20 mm, besonders bevorzugt 14,8 mm bis 15,2 mm, insbesondere 15 mm. Der Befestigungstopf (v) weist bevorzugt einen äußeren Durchmesser (xii) von 50 mm bis 60 mm, besondere bevorzugt 56,2 mm bis 56,8 mm, insbesondere 56,5 mm auf.

Die Befestigung des Befestigungstopfes (v) mit der Kante (iv) von

(i) kann bevorzugt derart erfolgen, dass die Kante (iv), die bevorzugt aus elastischem Material besteht, hinter eine oder mehrere entsprechende Kante(n) (xxi) des Befestigungstopfes (v) geklemmt oder eingeclipst wird. Dabei kann die Kante (xxi) durchgehend um den Hohlraum des Befestigungstopfes (v) umlaufend oder unterbrochen angeordnet sein. Der in den Figuren dargestellte Befestigungstopf weist beispielsweise eine Kante (xxi) auf, die aus acht einzelnen Kanten besteht. Bevorzugt erfolgt die Befestigung des Befestigungstopfes (v) mit dem Dämpfungselement derart, dass die Hohlräume von (i) und (v) entlang einer gemeinsamen Achse verlaufen, d.h. der eine Hohlraum in direkter Fortsetzung des anderen Hohlraums angeordnet ist. Mit dem Befestigungstopf kann die Federkonstruktion beispielsweise an das Fahrwerk eines Automobils befestigt werden.

Die erfindungsgemäßen Körper (i) basieren bevorzugt auf Elastomeren auf der Basis von Polyisocyanat-Polyadditionsprodukten, beispielsweise Polyurethanen und/oder Polyharnstoffen, beispiels-

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weise 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 beschrieben, 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 9O⁰C.

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 Ausgangskompo-

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nenten werden üblicherweise mit einer Temperatur von 15 bis 120⁰C, vorzugsweise von 30 bis 110⁰C, in das Formwerkzeug eingebracht. Die Verdichtungsgrade zur Herstellung der Formkörper liegen zwischen 1,1 und 8, vorzugsweise zwischen 2 und

Claims

1. Federkonstruktion mit einer Höhe (xx) von 45 mm bis 55 mm enthaltend ein hohles zylindrisches Dämpfungselement (i) auf der Basis von Polyisocyanat-Polyadditionsprodukten mit einer Höhe (ii) von 35 mm bis 50 mm und einem äußeren Durchmesser (iii) von 45 mm bis 60 mm, an dessen einen Ende sich eine Kante (iv) befindet, an der ein hohler Befestigungstopf (v) befestigt ist.

2. Federkonstruktion gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Dämpfungselement (i) eine umlaufende Einschnürung (vi) auf der äußeren Oberfläche aufweist.

3. Federkonstruktion gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Dämpfungselement (i) an dem der Kante (iv) abgewandten Ende eine umlaufende Lippe (vii) aufweist.

4. Federkonstruktion gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Hohlraum des Dämpfungselementes (i) einen Durchmesser (viii) von 10 mm bis 17 mm aufweist.

5. Federkonstruktion gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Durchmesser (ix) des Dämpfungselementes in Höhe der Kante (iv) 30 mm bis 40 mm beträgt.

6. Federkonstruktion gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Durchmesser (x) des Dämpfungselementes direkt unterhalb der Kante (iv) 25 mm bis 35 mm beträgt.

7. Federkonstruktion gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Befestigungstopf (v) eine Höhe (xi) von 10 mm bis 20 mm aufweist.

8. Federkonstruktion gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Befestigungstopf (v) einen äußeren Durchmesser (xii) von 50 mm bis 60 mm aufweist.

9. Federkonstruktion gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Hohlraum des Befestigungstopfes (v) einen Durchmesser (xiii) von 10 mm bis 20 mm aufweist.

10. Federkonstruktion nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das hohle zylindrische Dämpfungselement (i) auf zelligen Polyurethanelastomeren basiert.

11. Federkonstruktion gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das hohle zylindrische Dämpfungselement (i) auf zelligen Polyurethanelastomeren mit einer Dichte nach DIN 53420 von 200 bis 1100, 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.

12. Automobile enthaltend Federkonstruktion gemäß einem der Ansprüche 1 bis 11.