KR101647157B1

KR101647157B1 - 축방향으로 연장하는 윤곽 형성 요소를 갖는 보조 스프링

Info

Publication number: KR101647157B1
Application number: KR1020107006713A
Authority: KR
Inventors: 모르 만 프랑크 티
Original assignee: 바스프 에스이
Priority date: 2007-09-14
Filing date: 2008-09-12
Publication date: 2016-08-09
Also published as: CN101802438B; EP2201261B1; BRPI0816815A2; US9982735B2; US20100025903A1; WO2009037207A1; JP2010539402A; JP2014074497A; CN101802438A; EP2201261A1; JP5731197B2; KR20100063094A; ES2620093T3

Abstract

본 발명은, 적어도 하나의 탄성중합체를 포함하고 스프링 축선(2)을 따라 동심을 이루는 기하학적 형상을 갖는 스프링 요소(1)로서, 상기 스프링 축선(2)을 중심으로 동심을 이루는 상기 기하학적 형상은 스프링 축선을 따라 축 대칭의 수축부 및/또는 확장부들을 포함하는 것인 스프링 요소에 관한 것이다.

Description

축방향으로 연장하는 윤곽 형성 요소를 갖는 보조 스프링{SUPPLEMENTARY SPRING WITH AXIALLY EXTENDING CONTOUR ELEMENTS}

본 발명은 탄성 재료에 기초한 스프링 요소에 관한 것이다.

서스펜션 요소가 자동차, 예컨대 셰시 내에 이용되고, 일반적으로 공지되어 있다. 이들은 특히 진동 감쇠 스프링 요소로서 이용된다. 흔히 금속 스프링 및/또는 압축 가스 요소에 기초한 메인 쇼크 업쇼버 외에도, 바람직하게는 탄성 재료로 이루어진 추가적인 스프링 요소(보조 쇼크 업쇼버)가 거의 항상 이용된다. 이들 스프링 요소는 보통 동심으로 형성된 중공체로서 스프링 축선을 따라 변하는 직경 및/또는 벽 두께를 갖는다. 원칙적으로, 이들 스프링 요소는 또한 메인 쇼크 업쇼버로서 작동할 수 있지만, 흔히 엔드 스탑 기능(end-stop function)을 취하도록 메인 쇼크 업쇼버와 함께 작동한다. 이 경우, 이들 스프링 요소는 차량 서스펜션의 프로그레시브 특성(progressive characteristic)을 형성하거나 강화함으로써 튀는 바퀴의 힘-변위 특성에 영향을 준다. 차량의 피칭 효과(pitching effect)가 감소될 수 있고 롤링의 억제가 증가된다. 특히, 그 기하학적 구조로 인해, 이는 차량 서스펜션의 안락함에 결정적인 영향을 주는 초기 강성이 최적화된다. 이러한 기능은 주행의 안락함을 증가시키고 도로에서의 높은 안전성을 보장한다. 특별하게 선택된 기하학적 구조는 그 사용 수명에 걸쳐 실질적으로 일정한 부품 특성을 야기한다.

흔히 보조 스프링의 3차원 구성하는데 있어서의 하나의 어려움은, 스프링 요소의 부드러운 시동으로도 지칭되는, 힘 흡수(force take-up)의 흔히 요구되는 특히 부드러운 개시이다. 이러한 부드러운 시동을 이루기 위한, 페탈 형상(petal form)으로서도 지칭되는 주변 벤딩 립(bending lip)이 예컨대 독일 특허 제102004049638호에 기술되어 있다. 그러나, 보조 스프링의 기하학적 형상은 벤딩 립의 연장을 제한하여, 부드러운 시동이 또한 매우 좁은 범위 내에서 변경될 수 있다. 또한, 벤딩 립을 갖는 그러한 형태의 경우, 특히 놓은 하중에 대해서는 단지 제한된 정도로만 적합하다. 또한, 벤딩 립은 제조시의 큰 단점을 갖는데, 이는 발포 공정에 의해 두드러진다. 성형 작업시에, 보통 스프링 요소의 중공 공간이 코어에 의해서 획정되고, 경화 후에 그 코어로부터 스프링 요소를 뽑아내야 한다. 이에 의해 밀착하게 접촉한 벤딩 립에 발생하는 하중은 현저한 불합격률을 야기한다. 다른 단점은 벤딩 립의 제조에서 수반하는 수고스러운 거스러미(flash)의 제거이다.

이용되는 다른 공지의 형태는 림을 파형으로, 즉 축방향으로 스프링 요소의 길이를 가변적으로 구성하는 것을 포함한다. 이러한 형태의 스프링 요소도 역시 매우 제한된 범위로 설정되는데, 이는 첨단부가 감쇠 축선에 대하여 반경 방향으로 쉽게 변형되어 더 이상 재현 가능하게 힘을 흡수할 수 없을 수 있음으로 인해 축방향에서의 스프링 요소의 길이를 단지 제한된 범위 내에서만 변화시킬 수 있기 때문이다.

따라서, 본 발명의 목적은, 가능한 가장 부드러운 개시 작동을 허용하고 제조시 증가된 안정성과 개선된 특성을 갖는 3차원 형상의 스프링 요소, 바람직하게는 자동차 섀시의 보조 스프링을 개발하는 것이다.

놀랍게도, 그러한 요건은, 스프링 축선(2)을 따라 동심으로 이루어지고 스프링 축선을 따라 축 대칭의 수축부 및/또는 확장부들을 포함하는 기본적인 기하학적 형상을 갖는, 적어도 하나의 탄성중합체로 이루어진 스프링 요소(1)에 의해 충족된다.

또한, 본 발명은 본 발명에 따른 스프링 요소를 포함하는 쇼크 업쇼버를 포함하고, 이 스프링 요소는 쇼크 업쇼버의 피스톤 로드에 위치 설정되며, 바람직한 일실시예에서, 피스톤 로드는 중공 스프링 요소의 축선에 위치 설정된다.

또한, 본 발명은 본 발명에 따른 스프링 요소가 장착되는, 예컨대 승용차, 트럭, 버스 및 다른 차량과 같은 차량이나 다른 장치에 관한 것이다.

이러한 스프링 요소의 이점은 많고 다양하다. 기존의 스프링 요소에 기초하여, 힘 흡수의 사실상 임의의 원하는 시동이 축방향으로의 재료 수축부를 매우 다양하게 형성함으로써 설정될 수 있다. 가장 넓은 의미에서, 수축부가 보통 동심 구조의 스프링 요소 운동 축선에 평행하게 배치되는 점은, 골조식 건축(크레인, 전봇대 등)으로부터 알려진 방식으로, 본 발명에 따른 스프링 요소가, 스프링 요소의 동심의 균일한 수축에 의해 힘 흡수의 상응하는 시동을 달성하는 스프링 요소와 비교할 때 더 큰 안정성을 제공한다는 점을 의미한다. 또한, 보통 실제로 발포에 의해 생성되는 스프링 요소의 벽 두께의 수축은 성형 재료의 낮은 점도값에 대해 한정된다. 본 발명에 따른 스프링 요소의 경우, 더 두꺼운 영역일수록 탄성중합체가 더 빨리 채워지고, 이는 스프링 요소(= 중공체)의 축방향 개구중 하나로부터 보통 발생한다. 그러한 더 두꺼운 영역은 성형 중에 단위 시간당 더 많은 탄성중합체를 부을 수 있게 하는 충전 채널(filling channel)과 같이 작용한다. 이러한 더 두꺼운 "충전 채널"로부터, 수축되는 영역이 성형체의 수축이 360°를 커버하는 형태와 비교할 때, 더 쉽게 채워질 수 있다.

도 1은 실질적으로 동심으로 이루어진 중공체, 즉 기본적인 기하학적 형상이 동심으로 이루어진 중공체를 포함하고, 이 중공체의 측면에 본 예의 경우 중공체의 수축부를 제공하는 윤곽 형성 요소(3: contour element)가 마련되어 있는 스프링 요소(1)를 도시한다.
도 2는 동심의 중공체 형상을 취하는 스프링 요소(1)를 통과하는 단면을 도시하고 있다.
도 3은 하측 1/3부분에서 각각 쌍으로 축대칭을 이루는 6개의 윤곽 형성 요소를 포함하고 있는 바람직한 스프링 요소에 대한 기하학적 형상 데이터를 나타내고 있는 단면도를 도시하고 있다.
도 4는 스프링 요소(1)의 특성 곡선을 결정하는데 이용된 테스트 장치를 도시한다.
도 5는 도 4를 참조하여 설명한 장치로 기록한 힘-변위 특성 곡선의 기록 결과를 도시한다.

도 1은 실질적으로 동심으로 이루어진 중공체, 즉 기본적인 기하학적 형상이 동심으로 이루어진 중공체를 포함하고, 이 중공체의 측면에 본 예의 경우 중공체의 수축부를 제공하는 윤곽 형성 요소(3: contour element)가 마련되어 있는 스프링 요소(1)를 도시한다. 도 1a는 측면도를 도시하고, 도 1b는 반경 방향의 단면도를 도시하며, 도 1c는 축방향의 단면도를 도시하며, 도 1d는 상부 단부(O) 및 하부 단부(U)를 구비한 스프링 요소(1)의 사시도를 도시한다. 스프링 축선(2) 및 윤곽 형성 요소(3)를 구비하고, 높이(7), 외경(10) 및 내경(11)을 갖는 중공형 스프링 요소(1)가 도시되어 있다. 또한, 도 1a는 윤곽 형성 요소의 가장 긴 범위를 통해 진행하고 바람직한 경우에 스프링 축선(2)과 끼인각을 형성하지 않는 직선을 라인 d로 도시한다. 축선 d'은 윤곽 형성 요소(3)의 가장 긴 범위의 가상 위치를 나타내고, 이는 스프링 축선(2)와 끼인각(e)을 형성한다.

도 2는 동심의 중공체 형상을 취하는 스프링 요소(1)를 통과하는 단면을 도시하고 있고, 내측 및 외측 직경이 스프링 축선(2)을 따라 변하며, 스프링 요소의 부드러운 시동을 제공하는 적어도 두 개의 윤곽 형성 요소(3), 여기서는 수축부가 하측 1/3부분에서 축대칭으로 마련된다. 도 2a는 전체 스프링 요소를 도시하고, 도 2b는 부분 확대도를 도시한다. 이 경우, 윤곽 형성 요소(3), 즉 수축부는 스프링 요소의 하측 1/3부분에 배치됨으로써 획정된다. 본 실시예에서, 수축부는 직경 c를 갖는 원통부에 의해 획정되고, 원통부의 중심 축선(4)은 점 A에서 스프링 축선(2)에 대한 수직선(5)과 교차한다. 교차점은 스프링 축선으로부터 a/2 만큼 떨어져 있고 수직선(4)과의 사이에 끼인각(b)을 형성한다. 축 대칭으로 서로 대향하게 위치한 두 개의 교차점(A)들 사이의 거리가 a로 표시된다. 이는 축 대칭인 수축부의 위치를 기술한다. 각 b는 수축부가 소망의 부드러운 시동을 허용하도록, 바람직한 실시예에서는 스프링 요소의 표면과 평행하도록 선택된다. 도면에서는 바람직한 윤곽 형성 요소를 매우 쉽게 획정할 수 있고 그에 따라 쉽고 재현 가능하게 제조할 수 있는 방법을 나타내고 있다. 윤곽 형성 요소는 이 윤곽 형성 요소가 없다면 실질적으로 동심의 기본 기하학적 형상을 취하는 스프링 요소(1)에 각각 쌍으로 축대칭으로 배치된다.

도 3은 하측 1/3부분에서 각각 쌍으로 축대칭을 이루는 6개의 윤곽 형성 요소를 포함하고 있는 바람직한 스프링 요소에 대한 기하학적 형상 데이터를 나타내고 있는 단면도를 도시하고 있다. 도 3에서 직경은, 위에서부터 아래 방향의 순서로, 58.3 mm, 48.4 mm, 24 mm, 35 mm, 32 mm, 34.6 mm, 28.5 mm, 12 mm, 20 mm, 33.5 mm, 37 mm, 38 mm, 39.6 mm이다. 윤곽 형성 요소에 관련한 각(b)는 100°이다. 윤곽 요소를 생성하는 원통부의 직경(c)은 12 mm이다. 스프링 요소의 우측에 표시한 스프링 요소의 외측 치수는, 안쪽에서 바깥쪽으로, 45.3 mm, 71 mm, 84.5 mm, 117.5 mm, 132 ±2.5 mm이다. 이 치수는 예시로서 주어지며 개개의 스프링 요소의 요구에 따라 개개의 실시예에서 매우 다양하게 변경될 수 있다. 다른 바람직한 실시예에서, 서로에 대한 상기 치수의 비율은 크기가 변경될 때에도 동일하게 유지된다.

도 4는 스프링 요소(1)의 특성 곡선을 결정하는데 이용된 테스트 장치를 도시한다. 이 장치는 지지 포트(7), 피스톤 로드(8), 스프링 축선(2)을 갖는 스프링 요소(1), 보호 튜브(4) 및 업쇼버 캡(6)을 포함한다. 보조 스프링에는 축방향으로, 즉 스프링 축선을 따라 하중이 가해지고, 이 하중을 받는 동안 힘-변위 특성 곡선이 기록된다.

도 5는 도 4를 참조하여 설명한 장치로 기록한 힘-변위 특성 곡선의 기록 결과를 도시한다. 힘이 kN 단위로 0 kN 내지 0.3 kN 범위에 걸쳐 y방향에 도시되어 있고, 스프링 요소의 압축량이 mm 단위로 0 mm 내지 30 mm 범위에 걸쳐 x방향에 도시되어 있다. 특성 곡선(k)은 도 3에 도시한 스프링 요소를 나타내는 것이고, 특성 곡선(σ)은 윤곽 형성 요소(3)가 없다는 점에서만 도 3에 설명한 스프링 요소와 상이한 스프링 요소를 나타낸다. 이들 스프링 요소 모두는 45의 밀도 RD를 갖는 폴리이소시아네이트 폴리어디션 제품 Celasto L로부터 제조하였다. 이러한 측정에서 추가로 도입된 윤곽 형성 요소(3)(수축부 또는 홈부)가 12 kN의 최대 하중하에서의 보조 스프링의 필요한 잔류 높이(완전하게 압축된 상태)를 크게 감소시키지 않도록, 초기 강성의 뚜렷한 감소를 야기한다는 점을 발견하였다. 완전하게 압축된 상태는 압축 스프링 요소의 길이를 나타내는 것으로, 본 예의 경우에 각각 36 mm였다. 0 에서부터 0.3 kN까지 하중이 증가하는 초기 범위가 도시되어 있다.

따라서, 이러한 신규의 요소는 부드러운 시동, 즉 아주 적은 힘(접촉)으로 큰 스프링 변위를 허용하는데 유효한 도움을 준다.

도 6은 하측 1/3부분에서 각각 쌍으로 축대칭을 이루는 6개의 윤곽 형성 요소를 포함하고 있는 바람직한 스프링 요소에 대한 기하학적 형상 데이터를 나타내고 있는 서로 수직한 2개의 단면도(단면 A-A 및 단면 B-B)를 도시하고 있다.

도 6a에 표시한 직경은, 위에서부터 아래 방향의 순서로, 35 mm, 24 mm, 32 mm, 15.5 mm, 20 mm, 25.8 mm, 39.6 mm이다. 도면에 표시한 각은 위에서부터 아래로 35°, 9°, 90°, 90°, 80°, 90°, 90°이다. 윤곽 형성 요소와 관계있는 각(b)는 180°- 80°= 100°이다. 윤곽 형성 요소를 생성하는 원통부의 직경(c)는 12 mm이다. 스프링 요소의 좌측 및 우측에 대한 외부 치수는 왼쪽에서 오른쪽으로 가면서 3.5 mm, 40 mm, 63 mm, 78 mm, 107 mm, 122 ± 2.5 mm이다. R3은 3 mm이다. 상세 A는 도 6c에 다시 한번 도시한다.

도 6b는 단면 B-B에서 감쇠 요소에 대한 보조 데이터를 나타낸다. 직경은 위에서부터 아래로 58.3 mm, 51.7 mm, 12 mm, 48.4 mm, 20 mm, 28.5 mm, 33.5 mm 및 37 mm이다. 스프링 요소의 우측에 표시된 치수는 두 개의 라운드부 R6 사이의 거리에 대하여 3 mm, 33.5 mm, 78 mm 및 88 mm 이다.

각은 위에서 아래로 가면서 45°, 3°, 15°, 36°이다.

라운드부 R은 이하의 직경, R2: 2 mm, R3: 3 mm, R5: 3 mm, R6: 6 mm, R10: 10 mm, R15: 15 mm를 갖는다.

도 6c는 1 : 2의 축척으로 도 6a의 상세 A를 나타낸다. 도면상의 직경 표시는 위에서부터 아래로 38.6 mm 및 34.6 mm이고, 각은 위에서 아래로 14°및 14°이다. R1은 1 mm이다. R2는 2 mm이다.

이러한 치수는 각 스프링 요소의 요건에 따라 각각의 경우 다양하게 변경 가능하다. 바람직한 실시예에서, 서로에 대한 상기 치수의 비율은 크기가 변경될 때 동일하게 유지된다.

본 발명에 따른 스프링 요소(1)는, 적어도 하나의 탄성중합체를 포함하고 본 발명에 따라 축방향으로 진행하는 윤곽 형성 요소에 의해 중단되는 동심의 기본 기하학적 형상을 갖는다. 동심의 기하학적 형상은 스프링 요소(1)가 스프링 축선(2)을 중심으로 하는 원형이도록 형성되고, 해당 원들의 직경(x)이 스프링 축선(2)을 따라가면서 변할 수 있음을 의미한다. 본 발명의 범위는 중실(full- volume) 스프링 요소뿐만 아니라 도 1의 예에 나타난 것처럼 중공체 형상을 취하는 스프링 요소를 포함한다. 중실 스프링 요소와 달리, 중공체 형상을 취하는 스프링 요소는 동시에 외경(x)이기도 한 직경(x)을 가질 뿐만 아니라, 내경(11)에 의해서 내측에서 범위가 정해져서, 스프링 축선(2)을 따라 스프링 축선과 내경 사이에 탄성중합체가 존재하지 않는다. 바람직한 실시예에서, 내경, 외경 또는 이들 직경 모두 스프링 특성에 대한 각 특정 요건에 상응하도록 스프링 축선을 따라 변화한다.

본 발명에 따라, 동심으로 구성되었을 스프링 요소의 형상을 중단시키는 수축부(3) 또는 확장부가 스프링 요소(1)의 스프링 축선(2)의 주 방향을 따라 또는 주 방향에 배치된다. 또한, 이러한 특성은 "스프링 축선을 따라 실질적으로 동심을 이루는 기하학적 형상"이라는 표현에 의해 이루어진다. 하나의 위치에서 기준으로서 취한 동심의 기하학적 형상보다 탄성중합체가 적다면, 이는 스프링 요소(1)의 수축부를 나타내고; 하나의 위치가 추가의 탄성중합체를 갖는다면, 이는 스프링 요소의 확장부를 나타낸다. 또한 수축부 또는 확장부는 포괄적으로 윤곽 형성 요소로 지칭된다. 중공체의 형태를 취한 스프링 요소의 경우, 윤곽 형성 요소(3)는 내측에서, 또는 외측에서, 또는 내측 및 외측에서 스프링 요소(1)의 동심의 기본 형상을 중단시킬 수 있다. 중실 스프링 요소의 경우, 윤곽 형성 요소는 물론 단지 외측에 마련될 수 있다. 스프링 요소의 안정성을 보장하기 위해서, 이들 수축부(3) 및/또는 확장부(3)는 스프링 축선에 대하여 축 대칭으로 배치되어야 한다. 따라서, 동심의 기본 형상의 경우, 스프링 축선을 중심으로 180°만큼 회전할 때마다 동일한 윤곽 형성 요소(3)가 존재한다. 직선 (d)를 윤곽 형성 요소의 가장 긴 범위를 통해 그리는 경우, 바람직한 실시예에서 그 직선은 스프링 축선(2)에 대하여 반경 방향으로 바라보면 스프링 축선에 대하여 평행하다. 그러나, 또한 가장 긴 범위를 통한 직선이 스프링 축선(2)과 끼인각(d')을 형성할 수 있다. 바람직한 실시예에서, 각(e)은 0°내지 45°사이에 놓인다. 다른 바람직한 실시예에서, 각(e)은 0°내지 1°, 1°내지 5°, 5°내지 15°, 15°내지 30°, 30° 내지 45°사이에 놓인다. 0°, 22.5°및 45°가 특히 바람직하다.

바람직한 실시예에서, 윤곽 형성 요소(3)는 실질적으로 동심의 스프링 요소에서 2번, 4번, 6번, 8번, 10번, 12번 또는 2로 나뉘어질 수 있는 임의의 횟수로 발생한다. 이들 윤곽 형성 요소(3)는 동일한 형상 또는 상이한 형상을 가질 수 있고, 축방향으로 볼 때 서로 반대로 180°위치에 각각 놓여 있는 두 개의 윤곽 형성 요소는 바람직한 실시예에서 각각 동일한 형상을 갖는다. 두 개의 각각 관련된 축 대칭의 윤곽 형성 요소들 사이의 오프셋이 임의의 원하는 각으로 균일하거나 불균일할 수 있다. 바람직한 실시예에서, 그러나, 윤곽 형성 요소는 축방향으로 볼 때 360°에 걸쳐 균일하게 분포된다.

스프링 요소(1)의 스프링 특성은 윤곽 형성 요소(3)의 형상에 의해 영향받는다. 바람직한 실시예에서, 윤곽 형성 요소(3)는 스프링 요소(1)의 부드러운 시동을 얻는데 이용된다. 바람직하게는, 윤곽 형성 요소는 반경 방향으로 볼 때 보다 얇은 스프링 요소의 부분을 따라 위치 설정된다. 다른 바람직한 실시예에서, 윤곽 형성 요소는 반경 방향으로 볼 때 스프링 요소의 처음 1/3부분 및/또는 말단의 1/3부분에 존재하는데, 즉 윤곽 형성 요소는 스프링 요소의 상단(O) 쪽의 1/3부분(처음 1/3부분)에만 존재하거나, 스프링 요소의 하단(U) 쪽의 1/3부분(말단의 1/3부분)에만 존재하거나, 처음 1/3부분 및 말단의 1/3부분 모두에 존재한다. 다른 바람직한 실시예에서, 구조 요소는 전체 스프링 축선을 따라 제공된다. 다른 실시예에서, 다수의 윤곽 형성 요소가 스프링 요소에 조합된다. 특히 바람직한 실시예에서, 적어도 두 개의 축방향 대칭인 윤곽 형성 요소가 스프링 요소(1)의 하측, 즉 말단의 1/3부분 및/또는 상측, 즉 처음 1/3부분에 마련되고, 특히 바람직하게는 축방향으로 볼 때 균일하게 분포된 6개 또는 8개의 윤곽 형성 요소를 포함한다.

바람직한 실시예에서, 윤곽 형성 요소가 표면에 평행하게 배치된다. 또한, 스프링 요소의 수축부는 노치, 가공된 요철로서 지칭될 수도 있다. 윤곽 형성 요소는 반경 방향에서 볼 때 직사각형, 타원형, 사다리꼴 또는 삼각형일 수 있거나 이들 기본 형상의 임의의 소망의 조합으로 이루어질 수 있다. 몇몇 실시예에서, 윤곽 형성 요소(3)는 스프링 요소(1)의 동심의 기본 형상의 균일한 수축부 및/또는 확장부를 나타내고, 다른 실시예에서 수축부(3) 및/또는 확장부(3)는 스프링 축선(2)을 따라 변화한다. 스프링 요소(3)의 이러한 변형예는 또한 스프링 요소의 스프링 특성과 직접 관련되어 있고 각각의 요건에 적합하게 되어 미리 정해진 기하학적 형상의 스프링 요소의 경우에 유리한 감쇠 특성을 허용한다.

스프링 요소는 일반적으로 보조 스프링에 대하여 통상적인 치수, 즉 길이 및 직경을 취할 수 있다. 바람직하게는, 스프링 요소(1)는 30 mm 내지 200 mm 사이의, 특히 바람직하게는 40 mm 내지 120 mm의 높이(12)를 갖는다. 바람직하게는, 스프링 요소(1)의 외경(10)은 30 mm 내지 100 mm, 특히 바람직하게는 40 mm 내지 70 mm 이다. 스프링 요소(1)의 중공 공간의 내경(11)은 바람직하게는 10 mm 내지 30 mm 이다.

바람직한 실시예에서, 본 발명에 따른 스프링 요소(1)는 예컨대 고무 또는 폴리이소시아네이트 폴리어디션 제품과 같은 통상적으로 공지된 탄성중합체에 기초한다. 이 경우, 스프링 요소는 하나의 탄성중합체를 포함할 수 있지만, 또한 층 또는 셸 형태의 또는 몇몇 다른 형태의, 또는 서로 혼합된 다수의 탄성중합체를 포함할 수 있다. 폴리이소시아네이트 폴리어디션 제품은 바람직하게는 셀룰러 폴리우레탄 탄성중합체에 기초하거나, 열가소성 폴리우레탄에 기초하거나 이들 두 개의 재료의 조합으로부터 구성되며, 이들은 적절하게는 폴리우레아 구조를 포함할 수 있다. 셀룰러 폴리우레탄 탄성중합체가 특히 바람직하며, 이 탄성중합체는, 바람직한 실시예에서 DIN 53420에 따른 200 kg/m³ 내지 1100 kg/m³의, 바람직하게는 300 kg/m³ 내지 800 kg/m³의 밀도, DIN 53571에 따른 2 N/mm²의, 바람직하게는 2 N/mm² 내지 8 N/mm²의 인장 강도, DIN 53571에 따른 300%의, 바람직하게는 300% 내지 700%의 연신률, 및 DIN 53515에 따른 바람직하게는 8 N/mm 내지 25 N/mm의 인열 파급 저항성을 갖는다.

바람직하게는, 탄성중합체는 바람직하게는 0.01 mm 내지 0.5 mm, 특히 바람직하게는 0.01 mm 내지 0.15 mm의 직경을 갖는 셀을 구비한 폴리이소시아네이트 폴리어디션 제품을 기초로 한 마이크로셀룰러 탄성중합체이다. 특히 바람직하게는, 탄성중합체는 전술한 물리적 특성을 갖는다.

본 발명의 다른 요소는 본 발명에 따른 스프링 요소 중 적어도 하나를 포함하는 쇼크 업쇼버이다. 본 발명에 따른 스프링 요소 자체는 적절한 장치에서 쇼크 업쇼버로서 이용될 수 있다. 그러나, 흔히, 스프링 요소가 통상의 스프링 및/또는 감쇠 요소와 조합된다. 바람직하게는, 축선이 스프링 축선과 일치하도록 위치 설정된 중공체의 스프링 요소가 본 명세서에서 이용된다.

또한, 본 발명은 본 발명에 따른 스프링 요소를 포함하는 장치 및 차량을 포함한다.

폴리이소시아네이트 폴리어디션 제품에 기초한 탄성중합체 및 그 제조 방법이 예컨대 EP-A 62 835, EP-A 36 994, EP-A 250 969, DE-A 195 48 770 및 DE-A 195 48 771에 일반적으로 공지되어 있고 다양하게 기술되어 있다.

이소시아네이트를 이소시아네이트와 반응하는 화합물과 반응시킴으로써 보통 제조된다.

셀룰러 폴리이소시아네이트 폴리어디션 제품에 기초한 탄성중합체는 보통 반응성 시동 성분이 서로 반응되는 몰드에서 제조된다. 그 형상에 의해 본 발명에 따른 스프링 요소의 3차원 형상을 보장하는 종래의 몰드, 예컨대 금형이 일반적으로 몰드로서 본 발명에서 고려된다. 윤곽 형성 요소는 하나의 실시예에서는 몰드에 직접 일체화되고 다른 실시예에서는 나중에 동심의 기본 중공체에 병합된다. 바람직한 실시예에서, 이를 위해 동심의 스프링 요소가 바람직하게는 액체 질소를 이용하여 응고될 때까지 냉각되고 이 상태로 처리된다.

폴리이소시아네이트 폴리어디션 제품이 통상적으로 알려진 방법을 기초로, 예컨대 이하의 시동 재료를 1 단계 또는 2 단계의 공정에서 이용함으로써 제조될 수 있다:

(a) 이소시아네이트

(b) 이소시아네이트에 반응하는 화합물

(c) 물, 그리고, 적절하다면

(d) 촉매

(e) 발포제 및/또는

(f) 보조제 및/또는 첨가제, 예컨대 폴리실록산 및/또는 지방산 설포네이트.

몰드 내벽의 표면 온도는 보통 40°내지 95°, 바람직하게는 50°내지 90°이다.

성형된 부품의 제조는 유리하게는 0.85 내지 1.20의 NCO/OH 비율을 이용하여 실시되고, 가열된 시동 성분이 혼합되어 성형된 부품의 소망의 밀도에 상응하는 양으로, 가열되고, 바람직하게는 기밀하게 밀폐된 몰드 내로 주입된다.

성형된 부품을 5분 내지 60분 후에 경화되어, 이형시킬 수 있다.

몰드 내로 주입된 반응 혼합물의 양은 보통 얻어지는 성형 부품이 상기의 밀도를 갖도록 설정된다.

시동 성분은 보통 15 내지 120℃, 바람직하게는 30 내지 110℃의 온도에서 몰드 내로 주입된다. 성형 부품을 제조하기 위한 압축 정도는 1.1 내지 8, 바람직하게는 2 내지 6이다.

셀룰러 폴리이소시아네이트 폴리어디션 제품은 개방 몰드 또는 바람직하게는 폐쇄 몰드에서 저압 기법, 특히, 반응 사출 성형 기법(RIM)의 도움으로 1회 공정(one-shot process)에 의해 적절하게 제조된다. 이 반응은 특히 닫힌 몰드에서 압축으로 실시된다. 반응 사출 성형 기법은 예컨대, H. Piechota와 H Roehr의 "Integralschaumstoffe(integral foams)"(Carl Hanser-Verlag, Munich, Vienna 1975), D.J. Prepelka와 J.L. Wharton의 Journal of Cellular Plastics(March/April 1975, 87 ~ 98 페이지) 및 U. Knipp의 Journal of Cellular Plastics(March/April 1973, 76 ~ 84 페이지)에 기술되어 있다.

1: 스프링 요소 2: 스프링 축선
3: 윤곽 형성 요소 4: 보호 튜브
6: 업쇼버 캡 7: 지지 포트
8: 피스톤 로드

Claims

적어도 하나의 탄성중합체를 포함하고 스프링 축선(2)을 따라 실질적으로 동심을 이루는 기하학적 형상을 갖는 스프링 요소(1)로서,
상기 스프링 축선(2)을 중심으로 실질적으로 동심을 이루는 상기 기하학적 형상은, 스프링 축선을 따라 축 대칭이고 그리고 반경 방향으로 볼 때 스프링 요소(1)의 보다 얇은 부분에 있는 수축부들을 포함하고,
상기 수축부들은 축방향으로 진행하는 윤곽 형성 요소에 의해 형성되며, 상기 윤곽 형성 요소의 가장 긴 범위를 통해 그려진 직선은 상기 스프링 축선(2)과 끼인각을 형성하며,
상기 스프링 요소의 외주면에는 스프링 축선 방향으로 연속하는 볼록부와 오목부가 형성되고, 수축부들의 상하단은 스프링 요소의 볼록부를 넘어 오목부에 연속하는 것인 스프링 요소.
제1항에 있어서, 상기 스프링 요소(1)는 상기 스프링 축선(2)을 따라 중공체로 이루어지는 것인 스프링 요소.
제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 탄성중합체는 고무 및/또는 폴리이소시아네이트 폴리어디션 제품인 것인 스프링 요소.
제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 축 대칭의 수축부들은 직사각형, 사다리꼴, 또는 타원형이거나 이들 개개 요소의 혼합된 형상을 포함하는 것인 스프링 요소.
제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 수축부들은 적어도 스프링 요소의 최종 1/3부분에 놓이는 것인 스프링 요소.
적어도 하나의 탄성중합체를 포함하고 스프링 축선을 따라 실질적으로 동심을 이루는 기하학적 형상을 갖는 적어도 하나의 스프링 요소를 포함하는 쇼크 업쇼버로서,
상기 스프링 축선을 중심으로 실질적으로 동심을 이루는 상기 기하학적 형상은, 스프링 축선을 따라 축 대칭이고 그리고 반경 방향으로 볼 때 스프링 요소(1)의 보다 얇은 부분에 있는 수축부들을 포함하고,
상기 수축부들은 축방향으로 진행하는 윤곽 형성 요소에 의해 형성되며, 상기 윤곽 형성 요소의 가장 긴 범위를 통해 그려진 직선은 상기 스프링 축선(2)과 끼인각을 형성하며,
상기 스프링 요소의 외주면에는 스프링 축선 방향으로 연속하는 볼록부와 오목부가 형성되고, 수축부들의 상하단은 스프링 요소의 볼록부를 넘어 오목부에 연속하는 것인 쇼크 업쇼버.
적어도 하나의 탄성중합체를 포함하고 스프링 축선을 따라 실질적으로 동심을 이루는 기하학적 형상을 갖는 스프링 요소를 포함하는 차량 또는 장치로서,
상기 스프링 요소는, 스프링 축선을 따라 축 대칭이고 그리고 반경 방향으로 볼 때 스프링 요소(1)의 보다 얇은 부분에 있는 수축부들을 갖고,
상기 수축부들은 축방향으로 진행하는 윤곽 형성 요소에 의해 형성되며, 상기 윤곽 형성 요소의 가장 긴 범위를 통해 그려진 직선은 상기 스프링 축선(2)과 끼인각을 형성하며,
상기 스프링 요소의 외주면에는 스프링 축선 방향으로 연속하는 볼록부와 오목부가 형성되고, 수축부들의 상하단은 스프링 요소의 볼록부를 넘어 오목부에 연속하는 것인 차량 또는 장치.