WO2017182460A1

WO2017182460A1 - Federelement für einen fahrzeugstossdämpfer, sowie fahrzeugstossdämpfer und fahrzeug mit selbigem

Info

Publication number: WO2017182460A1
Application number: PCT/EP2017/059168
Authority: WO
Inventors: Frank Thye-Moormann
Original assignee: Basf Se
Priority date: 2016-04-18
Filing date: 2017-04-18
Publication date: 2017-10-26
Also published as: CN109073032A; EP3445995A1; CN109073032B; JP2019513961A; BR112018071388A2; KR20180136503A; US20190113097A1; US11255402B2

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Federelement (1) für einen Fahrzeugstoßdämpfer. Erfindungsgemäß wird ein Federelement (1) vorgeschlagen mit einer Längsachse (L) und einem sich entlang der Längsachse erstreckenden Grundkörper (3), der elastisch zwischen einem unkomprimierten Grundzustand und einem in Richtung der Längsachse komprimierten Zustand verformbar ist, und der eine Stirnseite (9) mit einer zur Anlage an einer Dämpferkappe des Fahrzeugstoßdämpfers ausgebildeten Anschlagsfläche (15a,b) aufweist, wobei die Anschlagsfläche (15a,b) zumindest abschnittsweise strukturiert ist. Die Erfindung betrifft ferner einen Fahrzeugstoßdämpfer und ein Fahrzeug, insbesondere Personenkraftfahrzeug, mit einem solchen Federelement.

Description

Federelement für einen Fahrzeugstoßdämpfer, sowie Fahrzeugstoßdämpfer und Fahrzeug mit selbigem

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Federelement für einen Fahrzeugstoßdämpfer. Die Erfindung betrifft ferner einen Fahrzeugstoßdämpfer mit einem solchen Federelement, und ein Fahrzeug, insbesondere ein Personenkraftfahrzeug, mit einem solchen Stoßdämpfer.

Federelemente der vorbezeichneten Art sind allgemein bekannt. Sie werden in Automobilen beispielsweise innerhalb des Fahrwerks verwendet. Sie werden insbesondere als schwingungsdämpfende Federelemente eingesetzt. Fast immer werden neben dem Hauptstoßdämpfer, der häufig auf der Basis von Metallfedern und/oder Druckgaselementen basiert, noch weitere Federelemente (Zusatzstoßdämpfer), bevorzugt aus elastischem Material eingesetzt. Üblicherweise sind diese Federelemente Hohlkörper, die konzentrisch geformt sind und entlang der Federachse unterschiedliche Durchmesser und/oder Wandstärken aufweisen. Grundsätzlich könnten diese Federelemente auch als Hauptstoßdämpfer fungieren, sie übernehmen aber in Kombination mit dem Hauptstoßdämpfer häufig eine Endanschlagfunktion. Dabei beeinflussen sie die Kraft-Wegkennung des gefederten Rades durch das Ausbilden oder Verstärken einer progressiven Charakteristik der Fahrzeugfederung. So können die Nickeffekte des Fahrzeuges reduziert und die Wankabstützung verstärkt werden. Insbesondere durch die geometrische Gestaltung wird die Anlaufsteifigkeit optimiert, dies hat maßgeblichen Einfluss auf den Federungskomfort des Fahrzeuges. Durch dieseFunktion wird der Fahrkomfort erhöht und ein Höchstmaß an Fahrsicherheit gewährleistet. Durch die gezielte Auslegung der Geometrie ergeben sich über die Lebensdauer nahezu konstante Bauteileigenschaften. Eine Schwierigkeit in der dreidimensionalen Ausgestaltung der Zusatzfedern besteht in einem häufig gewünschten, besonders weichen Einsatz der Kraftaufnahme, was auch als weicher Anlauf des Federelementes bezeichnet wird. Um einen derartigen weichen Anlauf zu erreichen, werden z.B. in der Offenlegungsschrift DE 102004049638 umlaufende Biegelippen beschrieben, die auch als "Blütenform" bezeichnet wird. Der Ausdehnung der Biegelippe sind aber durch die Geometrie der Zusatzfeder Grenzen gesetzt, so dass auch der weiche Anlauf nur in sehr engen Grenzen variiert werden kann. Auch ist diese Formgebung mit einer Biegelippe für besonders hohe Belastungen nur bedingt geeignet. Weiterhin weist die Biegelippe in der Herstellung, die überwiegend im Schäumverfahren erfolgt, wesentliche Nachteile auf. Der Hohlraum des Federelementes wird beim Gießvorgang üblicherweise durch einen Kern definiert, von dem das Federelement nach der Aushärtung gezogen werden muss. Die dabei auftretenden Belastungen der eng anliegenden Biegelippe, führen zu einem nicht unwesentlichen Ausschuss. Ein weiterer Nachteil besteht in dem aufwändigen Entgraten der mit dem der Fertigung der Biegelippe einhergeht.

Neben dem Bestreben, ein möglichst weiches Anlaufverhalten des Federelements zu erreichen, gilt die Aufmerksamkeit in der Industrie im Allgemeinen und in der Fahrzeugindustrie insbesondere einer möglichst weitgehenden Eliminierung von Störgeräuschen. Störgeräusche werden unter anderem auch von Fahrwerk und den dort verbauten Stoßdämpfern hervorgerufen. Es hat sich im Stand der Technik als nachteilig bemerkbar gemacht, dass die Federelemente aufgrund ihrer extremen Kompression im Fall eines Maximalanschlags des Stoßdämpfers zur Emission von Quietschgeräuschen neigen können.

Vor diesem Hintergrund lag der Erfindung die Aufgabe zugrunde, das eingangs bezeichnete Federelement dahingehend zu verbessern, dass die Geräuschemission möglichst vermindert wird. Insbesondere lag der Erfindung ferner die Aufgabe zugrunde, das Anschlags- bzw. Anlaufverhalten des Federelements weiter zu verbessern.

Die Erfindung löst die ihr zugrunde liegende Aufgabe bei einem Federelement der eingangs bezeichneten Art gemäß einem ersten Aspekt, indem sie ein Federelement für einen Fahrzeugstoßdämpfer vorschlägt, mit einer Längsachse und einem sich entlang der Längsachse erstreckenden Grundkörper, der elastisch zwischen einem unkomprimierten Grundzustand und einem in Richtung der Längsachse komprimierten Zustand verformbar ist, und der eine Stirnseite mit einer zur Anlage an einer Dämpferkappe des Fahrzeugstoßkämpfers gebildeten Kontaktfläche aufweist, wobei wenigstens die Kontaktfläche, vorzugsweise die gesamte Oberfläche, abschnittsweise oder vollständig strukturiert ist.

Der Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, dass bei einer Kompression des Federelements Quietsch- oder Reibgeräusche insbesondere dann entstehen, wenn die am Federelement vorgesehene Kontaktfläche an der Dämpferkappe des Stoßdämpfers anliegt, und das Material des Federelementes infolge voranschreitender Kompression des Federelements quer zur Kompressionsrichtung, die im wesentlichen in Richtung der Längsachse erfolgt, radial nach innen und außen ausweicht. Die Kontaktfläche wird unter Einfluss von Scherkräften radial relativ zur Dämpferkappe bewegt, wodurch es zum Auftreten des Stick/Slip-Effektes kommt. Der Stick/Slip- Effekt bezeichnet das Ruckgleiten von gegeneinander bewegten Körpern. Er tritt insbesondere dann auf, wenn die Haftreibung merklich größer ist als die Gleitreibung. Es üben gedämpft gekoppelte Oberflächenteile der Reibpartner eine Folge aus Haftung, Verspannung, Trennung, und Abgleiten aus, wodurch sensorisch wahrnehmbare Schwingungen erzeugt werden. Durch die schnelle Abfolge von Haften und Gleiten entstehen als Quietschen wahrgenommene Störgeräusche. Hier setzt die Erfindung an, indem die Kontaktfläche zumindest abschnittsweise, besonders bevorzugt aber vollständig strukturiert wird. Durch die Strukturierung der Oberfläche wird gezielt eine Unregelmäßigkeit auf die Oberfläche aufgebracht, welche das Haftvermögen der Oberfläche verbessert. Die Kontaktfläche und die Dämpferkappe können sich gewissermaßen besser ineinander verkrallen, wodurch das Auftreten des Stick/Slip-Effektes deutlich minimiert wird. In der Folge treten deutlich geringere Geräuschemissionen auf.

In einer besonders bevorzugten Weiterbildung der Erfindung ist die Struktur der Kontaktfläche in Form einer unregelmäßigen Strukturierung ausgebildet, besonders bevorzugt in Form einer Narbung.

In einer alternativen bevorzugten Weiterbildung ist die Struktur der Kontaktfläche in Form einer regelmäßigen Strukturierung ausgebildet, besonders bevorzugt in Form einer einfachen oder kreuzweisen Rillierung, Noppung oder polygonalen Konturierung.

Weiter vorzugsweise weist die Struktur eine Vielzahl von Strukturerhebungen und Strukturvertiefungen auf, wobei die Strukturerhebungen mittels der Strukturvertiefungen voneinander getrennt sind. Vorzugsweise weist die Struktur eine gemittelte Rauhtiefe R_z im Bereich von 25 bis 500 μιη auf, vorzugsweise in einem Bereich zwischen 100 und 350 μιτι, besonders bevorzugt bei 250mm +/- 10%. Unter der gemittelten Rauhtiefe wird der Mittelwert aus den Einzelrauhtiefen von fünf aufeinanderfolgenden Einzelmessstrecken verstanden. Die mittlere Rauhtiefe R_z wird vorzugsweise nach EN ISO 25178, beispielsweise mittels optischer Messverfahren bestimmt.

In einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung weist die Stirnseite des Grundkörpers im Grundzustand eine umlaufende Endkante auf. Die Endkante definiert denjenigen Bereich der Kontaktfläche bzw. denjenigen Teil des Federelements, der als erstes in Kontakt mit der Dämpferkappe gelangt. Durch Ausbildung dieses Bereiches des Federelements als Kante wird die Fläche des Erstkontakts gegenüber bekannten Lösungen, bei denen eine größere Fläche auf die Dämpferkappe trifft, deutlich minimiert, was ein weiches Anlaufverhalten zur Folge hat. Die Endkante ist vorzugsweise nach innen und/oder außen hin abgerundet. Dies geschieht vorzugsweise mit gleichen oder voneinander unterschiedlichen Radien. Alternativ wird bevorzugt, die Endkante mit einer oder mehreren Phasen zu versehen, die ebenfalls gleich oder voneinander verschieden ausgebildet sein können.

Die strukturierte Kontaktfläche erstreckt sich gemäß einer bevorzugten Ausführungsform bezogen auf die Längsachse radial außerhalb und/oder innerhalb der Endkante. Es hat sich als besonders vorteilhaft herausgestellt, die Kontaktfläche auf beiden Seiten der Endkante auszubilden und zu strukturieren.

In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung weist der Grundkörper mindestens eine umlaufende, von der Stirnseite beabstandete Rille auf, wobei sich die strukturierte Kontaktfläche bis zu der Rille hin erstreckt. Die Rille, welche quer zur Längsachse ausgebildet ist, definiert zum einen das Ende des Endabschnitts, an dem die Stirnseite mit der Kontaktfläche angeordnet ist, und stellt zum anderen eine gezielte Strukturschwächung dar, die ein weicheres Kompressionsverhalten des Federelements zur Folge hat. Vorzugsweise ist diese Rille eine erste Rille, und das Federelement weist in jeweils weiteren Abständen eine oder mehrere weitere Querrillen auf, die ebenfalls die Funktion einer Strukturschwächung übernehmen.

Die maximale Einschnürung der Rille oder der Rillen liegt vorzugsweise in einem Bereich von 55% bis 75% des maximalen Durchmessers des Grundkörpers quer zur Längsachse, und ist weiter vorzugsweise in einem Abstand von 15% bis 25% der Länge des Grundkörpers in Richtung der Längsachse von der Stirnseite des Grundkörpers beabstandet.

Vorzugsweise ist der Grundkörper als Hohlkörper ausgebildet und weist in Richtung der Längsachse, vorzugsweise koaxial zu der Längsachse, eine Aushöhlung auf, wobei die Aushöhlung mindestens eine Querschnittsverjüngung aufweist, und sich die Kontaktfläche mindestens bis zu der Querschnittsfläche hin erstreckt.

In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung, die zugleich auch einen eigenständigen zweiten Erfindungsaspekt darstellt, sind in der Stirnseite des Grundkörpers mehrere Vertiefungen vorgesehen, welche in der Endkante eine Anzahl von beabstandeten Vorsprüngen in Richtung der Längsachse definieren. Dadurch, dass in der Endkante nun eine Anzahl von Vorsprüngen und benachbarten„Tälern" durch die Vertiefungen gebildet sind, wird eine Optimierung der Anlaufkontur des Federelements erreicht. Durch Reduktion der Fläche des„Erstkontakts" auf lediglich die Vorsprünge der Endkante wird die Kontaktsteifigkeit des Federelements beim Auftreffen der Dämpferkappe auf die Stirnseite des Grundkörpers weiter reduziert. Die Erfindung löst die ihr zugrunde liegende Aufgabe somit zusätzlich eigenständig durch ein Federelement für einen Fahrzeugstoßdämpfer, mit einer Längsachse und einem sich entlang der Längsachse erstreckenden Grundkörper, der elastisch zwischen einem unkomprimierten Grundzustand und einem in Richtung der Längsachse komprimierten Zustand verformbar ist, und der eine Stirnseite mit einer zur Anlage an einer Dämpferkappe des Fahrzeugstoßdämpfers ausgebildeten Kontaktfläche aufweist, wobei im Grundzustand die Stirnseite des Grundkörpers eine umlaufende Endkante aufweist, und in der Stirnseite des Grundkörpers mehrere Vertiefungen vorgesehen sind, welche in der Endkante eine Anzahl von beabstandeten Vorsprüngen in Richtung der Längsachse definieren. In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung gemäß dieses Aspekts sind in der Stirnseite des Grundkörpers mittels der Vertiefungen drei zueinander beabstandete Vorsprünge in Richtung der Längsachse ausgebildet, die eine auf drei Teilflächen reduzierte Fläche des Federelements zur Kontaktierung der Dämpferkappe definieren. Die Vorsprünge ragen relativ zu den Vertiefungen vorzugsweise um 2 mm oder mehr in Richtung der Längsachse hervor. Besonders bevorzugt ragen die Vorsprünge relativ zu den Vertiefungen um 4 mm +/- 15% in Richtung der Längsachse vor. Durch diese bevorzugte Dimensionierung wird der überraschende Vorteil erreicht, dass eine einsetzende Kompression nicht unmittelbar die Vorsprünge komplett zusammendrückt, sondern sich das gesamte Federelement zu komprimieren beginnt, während nach wie vor ein Restvorsprung an der Dämpferkappe verbleibt. Dies hat den Effekt, dass zwischen dem Federelement und der Dämpferkappe noch eingeschlossenes Gas entweichen kann. Ist der Vorsprung zu klein oder fehlt ganz, kann in bestimmten Konstellationen während der Kompression ein Zisch- oder Pfeifgeräusch wahrgenommen werden, was durch die entweichende Luft herbeigeführt wird. Dieses störende Geräusch wird mittels der erfindungsgemäß ausgebildeten Vorsprünge minimiert oder bestenfalls vermieden.

Die vorstehenden beschriebenen und nachfolgend beschriebenen bevorzugten Ausführungsformen sind zugleich vorteilhafte Weiterbildungen des Federelements des ersten Aspekts und des zweiten Aspekts.

In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform weist die Endkante konkav gekrümmte Abschnitte und konvex gekrümmte Abschnitte auf, die bevorzugt knickfrei ineinander übergehen. Die konvexen und konkaven Abschnitte sind vorzugsweise mittels gradlinig verlaufender Abschnitte verbunden, oder gehen unmittelbar ineinander über. Es können hierbei konkave und konvexe Abschnitt abwechseln angeordnet sein, oder auch konkave Abschnitte benachbart zu konkaven Abschnitten, sowie konvexe Abschnitte benachbart zu konvexen Abschnitten angeordnet sein.

Die konkaven und konvexen Krümmungen sind vorzugsweise kreisbogenförmig ausgebildet.

In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform des Federelements ist die Oberfläche der Vertiefungen abschnittsweise oder vollständig strukturiert. Die Strukturierung ist vorzugsweise wie vorstehend beschrieben ausgeführt. Ab einem bestimmten Grad der Kompression des Federelements kommen auch die Oberflächen der Vertiefungen in Kontakt mit der Dämpferkappe. Hier wirkt sich dann vorteilhaft aus, dass auch diese Oberflächen strukturiert sind, und an einer Geräuschminderung ihren Anteil haben. Sie sind dann Teil der Kontaktfläche. Das erfindungsgemäße Federelement wird dadurch weitergebildet, dass die Vertiefungen in einem Winkel von 20° bis 150° zu der Längsachse verlaufen, und vorzugsweise auf die Längsachse ausgerichtet sind.

In bevorzugten Ausführungsformen besteht der Grundkörper teilweise oder vollständig aus einem Elastomer, vorzugsweise aus einem Gummi und/oder Polyisocyanat- Polyadditionsprodukt. Dabei kann ein Federelement aus einem Elastomer bestehen, es kann aber auch aus mehreren Elastomeren bestehen, die schichtweise, schalenförmig oder in anderer Form, bzw. auch in Mischung miteinander vorliegen. Die Polyisocyanat-Polyadditionsprodukte sind bevorzugt auf der Basis von mikrozelligen Polyurethanelastomeren, auf der Basis von thermoplastischem Polyurethan oder aus Kombinationen aus diesen beiden Materialien aufgebaut, die ggf. Polyharnstoffstrukturen enthalten können.

Besonders bevorzugt sind mikrozellige Polyurethanelastomere, die in einer bevorzugten Ausführungsform eine Dichte nach DIN 53420 von 200 kg/m³ bis 1 100 kg/m³, bevorzugt 300 kg/m³ bis 800 kg/m³, eine Zugfestigkeit nach DIN 53571 von 2 N/mm², bevorzugt 2 N/mm² bis 8 N/mm², eine Dehnung nach DIN 53571 von 300 %, bevorzugt 300 % bis 700 % und eine Weiterreißfestigkeit nach DIN 53515 von bevorzugt 8 N/mm bis 25 N/mm haben.

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.

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-Polyadditionsprodukten 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 Konturelemente werden in einer Ausführungsform direkt in das Gießwerkzeug integriert, in einer weiteren Ausführungsform werden sie nachträglich in den konzentrischen Grundkörper eingearbeitet. In einer bevorzugten Ausführungsform wird das konzentrische Federelement hierzu bis zur Verfestigung gekühlt, bevorzugt mit flüssigem Stickstoff und in diesem Zustand bearbeitet. 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°C bis 95°C, bevorzugt 50°C 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 dicht schließendes Formwerkzeug gebracht werden. Die Formteile sind nach 5 Minuten 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°C bis 120°C, vorzugsweise von 30°C bis 1 10°C, in das Formwerkzeug eingebracht. Die Verdichtungsgrade zur Herstellung der Formkörper liegen zwischen 1 , 1 und 8, vorzugsweise zwischen 2 und 6. Die zelligen Polyisocyanat- Polyadditionsprodukte werden zweckmäßig erweise nach dem "one shof'-Verfahren mit Hilfe der Hochdrucktechnik, der Niederdruck-Technik oder insbesondere der Reaktionsspritzguss-Technik (RIM) in offenen oder vorzugsweise geschlossenen Formwerkzeugen, hergestellt. Die Reaktion wird insbesondere unter Verdichtung in einem geschlossenen Formwerkzeug durchgeführt. Die Reaktionsspritzguss-Technik wird beispielsweise beschrieben von H. Piechota und H. Röhr in "Integralschaumstoffe", Carl Hanser-Verlag, München, Wien 1975; DJ. Prepelka und J.L. Wharton in Journal of Cellular Plastics, März/April 1975, Seiten 87 bis 98 und U. Knipp in Journal of Cellular Plastics, März April 1973, Seiten 76-84.

Das erfindungsgemäße Federelement weist vorzugsweise Maße, d.h. Längen und Durchmesser, auf, die für die Verwendung als Zusatzfeder und/oder Hauptstoßdämpfer angepasst sind. Vorzugsweise weist das Federelement eine Länge in Längsrichtung in einem Bereich von 30 mm bis 200 mm, besonders bevorzugt in einem Bereich von 40 mm bis 120 mm auf. Weiter vorzugsweise liebt der maximale äußere Durchmesser quer zur Längsachse des Federelements in einem Bereich von 30 mm bis 100 mm, besonders bevorzugt in einem Bereich zwischen 40 mm und 70 mm. Die Aushöhlung des Federelements liegt vorzugsweise in einem Bereich zwischen 10 mm und 30 mm.

Die Erfindung löst die ihr zugrunde liegende, eingangs bezeichnete Aufgabe bei einem Fahrzeugstoßdämpfer der eingangs bezeichneten Art, indem dieser ein Dämpferlager, eine relativ zu dem Dämpferlager in Richtung einer Längsachse bewegbar gelagerten Dämpferkappe, und ein Federelement mit einem sich entlang der Längsachse erstreckenden Grundkörper aufweist, wobei der Grundkörper elastisch zwischen einem unkomprimierten Grundzustand und einem in Richtung der Längsachse komprimierten Zustand verformbar ist, und eine Stirnseite mit einer zur Anlage an der Dämpferkappe des Fahrzeugstoßdämpfers ausgebildeten Kontaktfläche aufweist, wobei die Kontaktfläche abschnittsweise oder vollständig strukturiert ist. Hinsichtlich der Vorteile, die durch den mit dem Federelement ausgestatteten erfindungsgemäßen Fahrzeugstoßdämpfer erreicht werden, wird auf die vorstehenden Ausführungen verweisen. Die bevorzugten Ausführungsformen des vorstehend beschriebenen Federelements sind zugleich auch bevorzugte Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Fahrzeugstoßdämpfers.

Die Erfindung löst die ihr zugrundeliegende Aufgabe ferner bei einem Fahrzeug der eingangs bezeichneten Art, welches eine Anzahl von Fahrzeugstoßdämpfern aufweist, indem mindestens einer, vorzugsweise mehrere oder sämtliche der Fahrzeugstoßdämp- fer nach einer der vorstehend beschriebenen bevorzugten Ausführungsformen ausgebildet sind, bzw. ein Federelement gemäß einer der vorstehend beschriebenen bevorzugten Ausführungsformen aufweisen.

Ferner betrifft die Erfindung eine Verwendung eines Federelements als Hauptstoßdämpfer oder als Zusatzfeder in einem Fahrzeugstoßdämpfer. Die Erfindung löst die ihr zugrundeliegende Aufgabe bei einer solchen Verwendung, indem das Federelement nach einer der vorstehend beschriebenen bevorzugten Ausführungsformen ausgebildet ist.

Die Erfindung wird nachfolgend unter Bezugnahme auf die beigefügten Figuren anhand eines bevorzugten Ausführungsbeispiels beschrieben. Hierbei zeigen: Fig. 1 eine schematische räumliche Darstellung eines Federelements gemäß einer bevorzugten Ausführungsform, Fig. 2 eine stirnseitige Draufsicht auf das Federelement gemäß Figur 1 ,

Fig. 3 eine erste Querschnittsansicht durch das Federelement gemäß den Figuren

1 und 2, und

Fig. 4 eine weitere Querschnittsansicht durch das Federelement gemäß den

Figuren 1 bis 3.

In Figur 1 ist zunächst ein Federelement 1 räumlich und schematisch dargestellt. Das Federelement 1 weist einen länglichen Grundkörper 3 auf. Der Grundkörper 3 weist eine Längsachse L auf, die sich von einem ersten Endabschnitt 5 bis zu einem zweiten Endabschnitt 7 erstreckt. An dem ersten Endabschnitt 5 ist eine Stirnseite 9 ausgebildet. An dem gegenüberliegenden Endabschnitt 7 ist eine zweite Stirnseite 10 gegenüberliegend angeordnet.

An der ersten Stirnseite 9 des Grundkörpers 3 ist eine Endkante 1 1 ausgebildet. Die Endkante 1 1 stellt denjenigen Teil des Federelements 1 dar, welcher zuerst in Kontakt mit einer Dämpferkappe eines Stoßdämpfers kommt, wenn das Federelement 1 in einem Fahrzeugstoßdämpfer eingebaut ist, und der Stoßdämpfer komprimiert wird.

In der Stirnseite 9 sind mehrere, im bevorzugten Ausführungsbeispiel drei, Vertiefungen 13 eingelassen. Die Einlassung der Vertiefungen 13 hat zur Folge, dass die Endkante 1 1 nicht streng ringförmig ausgebildet ist, sondern durch die Vertiefungen 13 mit einer korrespondierenden Anzahl von Vorsprüngen 14 ausgebildet wird. Die Vorsprünge 14 ragen in Richtung der Längsachse L relativ zu den Vertiefungen 13 hervor. Dies hat zur Folge, dass nicht die gesamte Endkante 1 1 , sondern lediglich der jeweilige Teil der Endkante 1 1 , der auf den Vorsprüngen 14 entlangläuft, den Erstkontakt mit der Dämpferkappe herstellt. Hierdurch wird das Anlaufverhalten des Federelements weicher gestaltet, weil die Kontaktsteifigkeit abnimmt. Die Reduktion des Kontakts zwischen Dämpferkappe und Federelement auf exakt drei Teilflächen hat sich als besonders vorteilhaft herausgestellt. Bei Erstkontakt zwischen Dämpferkappe und Federelement ist durch die Dreipunkt-Auflage unmittelbar eine statische Bestimmtheit hergestellt, welche ein besonders günstiges Einfederverhalten unterstützt.

Radial außerhalb der Endkante 1 1 ist ein erster Teil 15a einer Kontaktfläche ausgebildet, die bei fortschreitender Kompression in Kontakt mit der Dämpferkappe gelangt. Radial innerhalb der Endkante 1 1 ist ein zweiter Teil 15b der Kontaktfläche ausgebildet, der durch ein Auswölben und radiales Ausweichen des Materials des Federelements 1 ebenfalls in Kontakt mit der Dämpferkappe gelangen kann.

Entlang der seitlichen Mantelfläche des Grundkörpers 3 sind zumindest im ersten Endabschnitt 5 seitlich mehrere im Wesentlichen in Längsrichtung der Längsachse L verlaufende Längsrillen 16 angeordnet, die als gezielte Strukturschwächungen das Einfederverhalten ebenfalls positiv beeinflussen und für ein weiches Einfedern sorgen. Die Längsrillen 16 laufen vorzugsweise in einem spitzen Winkel von 15° oder weniger, besonders bevorzugt weniger als 10°, zur Längsachse L. Optional sind weitere Längsrillen 18 bzw. fluchtende Fortsetzungen der Längsrillen 16 auch jenseits von Endabschnitt 5 angeordnet. Sie übernehmen dieselbe Funktion wie die Längsrillen 16.

Wie sich weiter insbesondere aus Figur 2 ergibt, ist das Federelement 1 als Hohlkörper ausgebildet und weist eine koaxial zur Längsachse L ausgebildete Aushöhlung 17 auf. Vorzugsweise erstreckt sich die Aushöhlung 17 von der ersten Stirnseite 9 durch den Grundkörper 3 hindurch bis zur zweiten Stirnseite 10 (Figuren 3,4). In Figur 2 ist eine stirnseitige Draufsicht auf die erste Stirnseite 9 gezeigt. Während die Längsrillen 16 (und 18) im Wesentlichen achssymmetrisch, paarweise einander gegenüberliegend und gleichmäßig über den Umfang des Federelements 1 verteilt sind, sind die drei stirnseitigen Vertiefungen 13 in einem Winkel von 120° zueinander gleichmäßig über den Umfang verteilt. Grundsätzlich liegen auch abweichende Anzahlen der Vertiefungen 13 im Rahmen des Erfindungsgemäßen. Wie sich aus Figur 2 anschaulich ergibt, weist die Endkante 1 1 an ihren Vorsprüngen 14 jeweils zwei benachbarte konvexe Krümmungen 1 1 b auf, während die Vertiefungen jeweils eine konkave Krümmung 1 1a aufweisen. Die konvexen und konkaven Krümmungen 1 1a,b gehen ineinander entweder unmittelbar oder getrennt durch gerade Abschnitte knickfrei ineinander über. Die äußere Umlaufkontur des Grundkörpers 3 ist im Wesentlichen kegelstumpfförmig ausgebildet und von den Längsrillen 16, 18 sowie einer oder mehreren Querrillen 21 , 23, 25 (Figuren 3, 4) durchbrochen.

Die Figuren 3 und 4 legen die Struktur der Vertiefungen 13 und des Inneren des Grundkörpers 3 des Federelements 1 offen. Durch eine gestrichelte Linie 20 ist in den Figuren 3 und 4 die Strukturierung der Kontaktfläche 15a, b gezeigt. Die Strukturierung 20 erstreckt sich an dem äußeren Teil 15a der Kontaktfläche von der ersten Stirnseite 9 bis zum Beginn einer ersten Querrille 21. Die erste Querrille 21 ist in einem Abstand a zur ersten Stirnseite 9 angeordnet. An der Stelle der tiefsten Einschnürung hat die erste Querrille 21 einen Durchmesser d. Die Längsrillen 16 weisen vorzugsweise ebenfalls eine strukturierte Oberfläche in Verlängerung der Kontaktfläche 15a auf, die sich bis zu der ersten Querrille 21 hin erstreckt.

Auf der Innenseite in der Aushöhlung 17 des Grundkörpers 3 ist eine erste Querschnittsverjüngung 19 vorgesehen. Vorzugsweise erstreckt sich die strukturierte Oberfläche in Verlängerung der Kontaktfläche 15b mindestens bis zu der ersten Verjüngung. Weiter vorzugsweise ist eine zweite Querschnittsverjüngung 23 in der Aushöhlung 17 vorgesehen, wobei sich die Strukturierung 20 der Oberfläche mindestens bis zu dieser zweiten Querschnittsverjüngung hin erstreckt. Noch weiter bevorzugt setzt sich die Strukturierung der Oberfläche durch den gesamten Hohlraum 17 hindurch fort.

An der Außenseite des Grundkörpers 3 sind neben der ersten Querrille 21 vorzugsweise eine oder mehrere weitere Querrillen 25, 27 jeweils in Abständen zueinander angeordnet.

Der Durchmesser d der ersten Querrille 21 liegt vorzugsweise in einem Bereich von 55% bis 75% des maximalen Durchmessers D des Grundkörpers 3 in dem zweiten Endabschnitt 7. Der Abstand a der ersten Querrille 21 zur ersten Stirnseite 9 liegt vorzugsweise in einem Bereich von 15% bis 25% der maximalen Länge A des Grundkörpers 3 in Richtung der Längsachse L.

Wie sich insbesondere aus Figur 4 exemplarisch für eine der Vertiefungen 13 ergibt, sind diese in einem Winkel α relativ zur Längsachse L ausgerichtet. Der Winkel α liegt vorzugsweise in einem Bereich von 30° bis 150°. Er beträgt etwa 45° im gezeigten Ausführungsbeispiel. Die Vertiefungen sind in Richtung einer Achse V ausgerichtet. In Ausführungsformen, in denen die Achse V die Längsachse L nicht schneidet, wird der Winkel ausgehend von demjenigen Punkt auf der Achse V bestimmt, der den geringsten Abstand zur Längsachse L aufweist, wobei der Winkel in derjenigen Ebene aufgespannt wird, in der die Achse V liegt und welche senkrecht zu dem Lot vom Winkelursprung auf die Längsachse L liegt.

Die Vertiefungen 13 haben in Richtung der Achse V einen kreisbogenförmigen Querschnitt. In alternativen bevorzugten Ausführungsformen weisen die Vertiefungen 13 bezogen auf die Achse V einen ovalen, insbesondere elliptischen, oder polygonalen, insbesondere dreieckigen, rechteckigen, oder trapezförmigen Querschnitt auf, oder bestehen aus Kombinationen von vorstehend bezeichneten Grundformen. Im gezeigten Ausführungsbeispiel sind die Vertiefungen mit einem konstanten Querschnitt in Richtung der Achse V ausgebildet. In alternativen bevorzugten Ausgestaltungen weisen die Vertiefungen 13 einen sich in Richtung der Aushöhlung 17 zumindest abschnittsweise verjüngten oder zumindest abschnittsweise erweiterten Querschnitt auf.

Claims

Ansprüche:

1. Federelement (1 ) für einen Fahrzeugstoßdämpfer, mit einer Längsachse (L) und einem sich entlang der Längsachse erstreckenden Grundkörper (3), der elastisch zwischen einem unkomprimierten Grundzustand und einem in Richtung der Längsachse (L) komprimierten Zustand verformbar ist, und

der eine Stirnseite (9) mit einer zur Anlage an einer Dämpferkappe des Fahrzeugstoßdämpfers ausgebildeten Kontaktfläche (15a,b) aufweist,

wobei die Kontaktfläche abschnittsweise oder vollständig strukturiert ist, wobei die Stirnseite (9) des Grundkörpers (3) im Grundzustand eine umlaufende Endkante (1 1 ) aufweist, und

die strukturierte Kontaktfläche (15a,b) sich bezogen auf die Längsachse (L) radial außerhalb und innerhalb der Endkante (L) erstreckt.

2. Federelement (1 ) nach Anspruch 1 ,

dadurch gekennzeichnet, dass die Struktur der Kontaktfläche (15a,b) in Form einer unregelmäßigen Strukturierung ausgebildet ist, besonders bevorzugt in Form einer einer Narbung; oder

dadurch gekennzeichnet, dass die Struktur der Kontaktfläche in Form einer regelmäßigen Struktur ausgebildet ist, besonders bevorzugt in Form einer einfachen oder kreuzweisen Rillierung, Noppung, oder polygonalen Konturierung.

3. Federelement (1 ) nach Anspruch 1 oder 2,

dadurch gekennzeichnet, dass die Struktur eine

- Vielzahl von Strukturerhebungen und Strukturvertiefungen aufweist, wobei die Strukturerhebungen mittels der Strukturvertiefungen voneinander getrennt sind, und wobei vorzugsweise die Struktur eine

- gemittelte Rauhtiefe R_z im Bereich von 25 bis 500 μιτι aufweist, vorzugsweise im Bereich von 100 bis 350 μιτι.

4. Federelement (1 ) nach einem der vorstehenden Ansprüche,

dadurch gekennzeichnet, dass der Grundkörper (3) mindestens eine umlaufende, von der Stirnseite (9) beabstandete Rille (21 ) aufweist, wobei sich die strukturierte Kontaktfläche (25a,b) bis zu der Rille (21 ) erstreckt.

5. Federelement (1 ) nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Grundkörper (3) als Hohlkörper ausgebildet ist und in Richtung der Längsachse (L), vorzugsweise koaxial zu der Längsachse (L), eine Aushöhlung (17) aufweist, wobei

- die Aushöhlung (17) mindestens eine Querschnittsverjüngung (19) aufweist, und

sich die strukturierte Kontaktfläche (15a,b) mindestens bis zu der Querschnittsverjüngung (19) hin erstreckt.

6. Federelement (1 ) nach einem der vorstehenden Ansprüche,

dadurch gekennzeichnet, dass in der Stirnseite (9) des Grundkörpers (3) mehrere Vertiefungen (13) vorgesehen sind, welche in der Endkante (1 1 ) eine Anzahl von beabstandeten Vorsprüngen (14) in Richtung der Längsachse (L) definieren, welche vorzugsweise um 2 mm oder mehr in Richtung der Längsachse (L) hervor ragen.

7. Federelement (1 ) nach Anspruch 6,

wobei auf der Stirnseite (9) des Grundkörpers (3) insgesamt drei Vorsprünge (14) ausgebildet sind, welche eine auf drei Teilflächen reduzierte Fläche zur Kontaktierung der Dämpferkappe definieren.

8. Federelement (1 ) nach Anspruch 6 oder 7,

dadurch gekennzeichnet, dass die Oberfläche (15c) der Vertiefungen (13) abschnittsweise oder vollständig strukturiert ist.

9. Federelement (1 ) nach einem der Ansprüche 6 bis 8,

dadurch gekennzeichnet, dass die Vertiefungen (13) in einem Winkel (a) von 20° bis 150° zu der Längsachse (L) verlaufen, und vorzugsweise auf die Längsachse (L) ausgerichtet sind.

10. Federelement (1 ) nach einem der vorstehenden Ansprüche,

dadurch gekennzeichnet, dass der Grundkörper (3) teilweise oder vollständig aus einem Elastomer besteht, vorzugsweise aus einem Gummi und/oder einem Polyisocyanat- Polyadditionsprodukt.

1 1. Fahrzeugstoßdämpfer, mit

einem Dämpferlager,

einer relativ zu dem Dämpferlager in Richtung einer Längsachse (L) bewegbar gelagerten Dämpferkappe, und einem Federelement (1 ) mit einem sich entlang der Längsachse (L) erstreckenden Grundkörper (3), der elastisch zwischen einem unkomprimierten Grundzustand und einem in Richtung der Längsachse (L) komprimierten Zustand verformbar ist, und der eine Stirnseite (9) mit einer zur Anlage an der Dämpferkappe des Fahrzeugstoßdämpfers ausgebildeten Kontaktfläche (15a,b) aufweist,

wobei die Kontaktfläche (15a,b) abschnittsweise oder vollständig strukturiert ist, wobei die Stirnseite (9) des Grundkörpers (3) im Grundzustand eine umlaufende Endkante (1 1 ) aufweist, und

12. Fahrzeugstoßdämpfer nach Anspruch 1 1 ,

dadurch gekennzeichnet, dass das Federelement (L) nach einem der Ansprüche 2 bis 10 ausgebildet ist.

13. Fahrzeug, insbesondere Personenkraftfahrzeug, mit einer Anzahl von Fahrzeugstoßdämpfern,

wobei mindestens einer, vorzugsweise mehrere oder sämtliche der Fahrzeugstoßdämpfer nach einem der Ansprüche 1 1 oder 12 ausgebildet sind.

14. Verwendung eines Federelements als Hauptstoßdämpfer oder als Zusatzfeder in einem Fahrzeugstoßdämpfer, wobei das Federelement nach einem der Ansprüche 1 bis 1 1 ausgebildet ist.