DE20311243U1 - Helper spring for automobiles based on a hollow cylindrical damping element comprises polyurethane - Google Patents
Helper spring for automobiles based on a hollow cylindrical damping element comprises polyurethaneInfo
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Abstract
Description
Zusatzfeder
BeschreibungAdditional spring
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. Polyhamstoffstrukturen 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 2, bevorzugt 2 bis 8 N/mm2, einer Dehnung nach DIN 53571 von ä 300, bevorzugt 300 bis 700 % und einer Weiterreißfestigkeit nach DIN 53515 von 2 8, bevorzugt 8 bis 25 N/mm, mit einer Höhe (ii) von 78 mm bis 82 mm, bevorzugt 78,5 mm bis 81,5 mm, besonders bevorzugt 79 mm bis 81 mm, insbesondere 80 mm, und einem äußeren Durchmesser (iii) von 59 mm bis 63 mm, bevorzugt 60 mm bis 62 mm, besonders bevorzugt 61 mm, dessen eine Ende in Form einer umlaufenden Lippe (iv) ausgestaltet ist und wobei der Hohlraum des Dämpfungselementes (i) einen Durchmesser (v) von 20 mm bis 24 mm, bevorzugt 21 mm bis 23 mm, besonders bevorzugt 21,3 mm bis 22,7 mm, insbesondere 22 mm, aufweist. Außerdem betrifft die Erfindung Automobile enthaltend die erfindungsgemäßen Federelemente.The invention relates to spring elements based on a hollow cylindrical damping element (i) based on polyisocyanate polyaddition products, preferably based on cellular polyurethane elastomers, which may optionally contain polyurea structures, particularly preferably based on cellular polyurethane elastomers, preferably with a density according to DIN 53 420 of 200 to 1100, preferably 300 to 800 kg/m 3 , a tensile strength according to DIN 53571 of 2 2, preferably 2 to 8 N/mm 2 , an elongation according to DIN 53571 of ä 300, preferably 300 to 700% and a tear resistance according to DIN 53515 of 2 8, preferably 8 to 25 N/mm, with a height (ii) of 78 mm to 82 mm, preferably 78.5 mm to 81.5 mm, particularly preferably 79 mm to 81 mm, in particular 80 mm, and an outer diameter (iii) of 59 mm to 63 mm, preferably 60 mm to 62 mm, particularly preferably 61 mm, one end of which is designed in the form of a circumferential lip (iv) and wherein the cavity of the damping element (i) has a diameter (v) of 20 mm to 24 mm, preferably 21 mm to 23 mm, particularly preferably 21.3 mm to 22.7 mm, in particular 22 mm. The invention also relates to automobiles containing the spring elements according to the invention.
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.Suspension elements made from polyurethane elastomers are used in automobiles, for example in the chassis, and are well known. They are used in particular in motor vehicles as vibration-damping spring elements. The spring elements take on an end stop function, influencing the force-displacement characteristic of the wheel by developing or strengthening a progressive characteristic of the vehicle suspension. The pitching effects of the vehicle can be reduced and the roll support is increased. The geometric design in particular optimizes the starting stiffness, which has a significant influence on the suspension comfort of the vehicle. The targeted design of the geometry results in almost constant component properties over the service life. This function increases driving comfort and ensures the highest level of driving safety.
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 BauraumsDue to the very different characteristics and properties of individual car models, the spring elements must be individually adapted to the various car models in order to achieve an ideal chassis setup. For example, when developing the spring elements, the weight of the vehicle, the chassis of the specific model, the intended shock absorbers and the desired spring characteristics can be taken into account. In addition, for different cars, due to the available installation space,
individuelle, auf die Baukonstruktion abgestimmte Einzellösungen erfunden werden müssen.Individual solutions tailored to the building construction must be invented.
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:
10For the reasons mentioned above, the known solutions for the design of individual spring elements cannot generally be transferred to new automobile models. With each new development of an automobile model, a new form of spring element must be developed that meets the specific requirements of the model. The requirements in particular include:
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• Weicher Einsatz• Soft insert
• Definierter Kraft-/Wegverlauf• Defined force/displacement curve
• Definierte Wegbegrenzung• Defined path limitation
• Nutzung des begrenzten Bauraums
15• Use of limited installation space
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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.The object of the present invention was therefore to develop a suitable additional spring with the above-mentioned functions for a special, new automobile model, which meets the specific requirements of this model and ensures the best possible driving comfort and excellent driving safety.
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.In particular, the spatial design of the spring elements, i.e. their three-dimensional shape, has a decisive influence on their function in addition to their material. The above-mentioned functions are controlled in a targeted manner via the shape of the spring elements. This three-dimensional shape of the spring element must therefore be developed individually for each automobile model.
Diese Anforderungen werden durch die eingangs dargestellten Federelemente erfüllt. Die erfindungsgemäßen Federelemente sind im Detail beispielhaft in den Figuren 1 und 2 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.These requirements are met by the spring elements presented at the beginning. The spring elements according to the invention are shown in detail as examples in Figures 1 and 2. In all figures, the dimensions given are given in [mm]. This three-dimensional shape in particular proved to be particularly suitable for meeting the specific requirements of the special automobile model, particularly with regard to the specific spatial requirements and the required spring characteristics.
Bevorzugt befinden sich zwei umlaufende Einschürungen (vi) auf der äußeren Oberfläche des Dämpfungselementes (i).Preferably, two circumferential constrictions (vi) are located on the outer surface of the damping element (i).
Bevorzugt weist der Hohlraum in seinem überwiegenden Teil einen Durchmesser (vii) von 23 mm bis 30 mm, besonders bevorzugt 25 mm bis 28 mm, insbesonderePreferably, the cavity has in its predominant part a diameter (vii) of 23 mm to 30 mm, particularly preferably 25 mm to 28 mm, in particular
26,5 mm auf. D.h. der erfindungsgemäße Durchmesser (v) des Hohlraums liegt nur in einem begrenzten Bereich des Hohlraums vor, bevorzugt am der umlaufenden Lippe gegenüberliegenden Ende des Dämpfungselementes.26.5 mm. This means that the diameter (v) of the cavity according to the invention is only present in a limited area of the cavity, preferably at the end of the damping element opposite the circumferential lip.
Bevorzugt weist das Dämpfungselement (i) bevorzugt zwei bis zehn, besonders bevorzugt vier bis acht, insbesondere sechs bevorzugt konzentrisch auf der äußeren Oberfläche angeordnete Ausstülpungen (viii) auf, die bevorzugt an dem der Lippe abgewandten Ende des Dämpfungselementes angeordnet sind.Preferably, the damping element (i) preferably has two to ten, particularly preferably four to eight, in particular six, preferably concentrically arranged protuberances (viii) on the outer surface, which are preferably arranged at the end of the damping element facing away from the lip.
Dabei beträgt der Abstand (ix) zwischen den Ausstülpungen (viii) 5 mm bis 15 mm, bevorzugt 10 mm.The distance (ix) between the protuberances (viii) is 5 mm to 15 mm, preferably 10 mm.
Die bevorzugten umlaufenden Einschnürungen (vi) befinden sich bevorzugt in einer Höhe (x) von 30 mm bis 50 mm, besonders bevorzugt 35 mm bis 45 mm, insbesondere 40 mm und in einer Höhe (xi) von 51 mm bis 70 mm, besonders bevorzugt 55 mm bis 65 mm, insbesondere 60 mm und die äußeren Durchmesser (xii) und (xiii) in den Einschnürungen betragen bevorzugt zwischen 35 mm und 40 mm, besonders bevorzugt 37,5 mm und zwischen 38 mm und 44 mm, besonders bevorzugt 41 mm.The preferred circumferential constrictions (vi) are preferably located at a height (x) of 30 mm to 50 mm, particularly preferably 35 mm to 45 mm, in particular 40 mm and at a height (xi) of 51 mm to 70 mm, particularly preferably 55 mm to 65 mm, in particular 60 mm and the outer diameters (xii) and (xiii) in the constrictions are preferably between 35 mm and 40 mm, particularly preferably 37.5 mm and between 38 mm and 44 mm, particularly preferably 41 mm.
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.The bodies (i) according to the invention are preferably based on elastomers based on polyisocyanate polyaddition products, for example polyurethanes and/or polyureas, for example polyurethane elastomers, which may optionally contain urea structures. The elastomers are preferably microcellular elastomers based on polyisocyanate polyaddition products, preferably with cells having a diameter of 0.01 mm to 0.5 mm, particularly preferably 0.01 to 0.15 mm. The elastomers particularly preferably have the physical properties described at the outset. Elastomers based on polyisocyanate polyaddition products and their production are generally known and described in many ways, for example in EP-A 62 835, EP-A 36 994, EP-A 250 969, DE-A 195 48 770 and DE-A 195 48 771.
Die Herstellung erfolgt üblicherweise durch Umsetzung von Isocyanaten mit gegenüber Isocyanaten reaktiven Verbindungen.The production is usually carried out by reacting isocyanates with compounds that are reactive towards isocyanates.
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.The elastomers based on cellular polyisocyanate polyaddition products are usually produced in a mold in which the reactive starting components are reacted with one another. Generally common molds can be used as molds, for example metal molds, which, due to their shape, ensure the three-dimensional shape of the spring element according to the invention.
Die Herstellung der Polyisocyanat-Polyadditionsprodukte kann nach allgemein bekannten Verfahren erfolgen, beispielsweise indem man in einem ein- oder zweistufigen Prozess die folgenden Ausgangsstoffe einsetzt:The polyisocyanate polyaddition products can be prepared by well-known methods, for example by using the following starting materials in a one- or two-stage process:
a) Isocyanat,a) isocyanate,
b) gegenüber Isocyanaten reaktiven Verbindungen,b) compounds reactive towards isocyanates,
c) Wasser und gegebenenfallsc) water and, if necessary,
d) Katalysatoren,d) catalysts,
e) Treibmittel und/odere) propellants and/or
f) Hilfs- und/oder Zusatzstoffe, beispielsweise Polysiloxane und/oder Fettsäuresulfonate. f) Auxiliaries and/or additives, for example polysiloxanes and/or fatty acid sulfonates.
Die Oberflächentemperatur der Forminnenwand beträgt üblicherweise 40 bis 950C, bevorzugt 50 bis 900C. 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 1200C, vorzugsweise von 30 bis 11O0C, in das Formwerkzeug eingebracht. Die Verdichtungsgrade zur Herstellung der Formkörper liegen zwischen 1,1 und 8, vorzugsweise zwischen 2 und 6.The surface temperature of the inner wall of the mold is usually 40 to 95 ° C, preferably 50 to 90 ° C. The molded parts are advantageously produced at an NCO/OH ratio of 0.85 to 1.20, the heated starting components being mixed and introduced into a heated, preferably tightly sealed mold in an amount corresponding to the desired molded part density. The molded parts are cured after 5 to 60 minutes and can therefore be demolded. The amount of reaction mixture introduced into the mold is usually such that the resulting molded bodies have the density already shown. The starting components are usually introduced into the mold at a temperature of 15 to 120 ° C, preferably 30 to 110 ° C. The degrees of compaction for producing the molded bodies are between 1.1 and 8, preferably between 2 and 6.
Die zelligen Polyisocyanat-Polyadditionsprodukte werden zweckmäßigerweise nach dem one shot-Verfahren mit Hilfe 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.The cellular polyisocyanate polyaddition products are advantageously produced by the one-shot process using low-pressure technology or, in particular, reaction injection molding (RIM) in open or preferably closed molds. The reaction is carried out in particular with compression in a closed mold. The reaction injection molding technique is described, for example, by H. Piechota and H. Röhr in "Integralschaumstoffe", Carl Hanser-Verlag, Munich, Vienna 1975; DJ. Prepelka and J.L. Wharton in Journal of Cellular Plastics, March/April 1975, pages 87 to 98 and U. Knipp in Journal of Cellular Plastics, March/April 1973, pages 76-84.
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
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R207 | Utility model specification |
Effective date: 20031016 |
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R021 | Search request validly filed |
Effective date: 20031202 |
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R163 | Identified publications notified |
Effective date: 20040712 |
|
R150 | Utility model maintained after payment of first maintenance fee after three years |
Effective date: 20060731 |
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R081 | Change of applicant/patentee |
Owner name: BASF SE, DE Free format text: FORMER OWNER: BASF AG, 67063 LUDWIGSHAFEN, DE Effective date: 20080421 |
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R151 | Utility model maintained after payment of second maintenance fee after six years |
Effective date: 20090910 |
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R152 | Utility model maintained after payment of third maintenance fee after eight years | ||
R152 | Utility model maintained after payment of third maintenance fee after eight years |
Effective date: 20111130 |
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R071 | Expiry of right | ||
R071 | Expiry of right |