Zusatzfeder Beschreibung Die Erfindung betrifft zylindrische, bevorzugt hohle elastische Federelemente (i), die auf mindestens einer Stirnseite einen bevorzugt umlaufenden, bevorzugt konzen- trischen Rand (ii) aufweisen, wobei die Höhe des Randes (ii) variiert. Unter dem Ausdruck"Stirnseite"ist nicht die Mantelfläche des Zylinders zu verstehen, sondern mindestens eine, bevorzugt beide Endflächen, die sich bevorzugt senkrecht zu der Mantelfläche an den beiden axialen Enden des Zylinders befinden. Unter dem Aus- druck, dass"die Höhe des Randes (ii) variiert"ist zu verstehen, dass der Rand (ii) in axiale Richtung des Federelementes eine unterschiedliche, d. h. variable Ausdehnung aufweist. Unter"axiale Richtung"ist die Richtung parallel zur Höhe des Zylinders zu verstehen. Außerdem betrifft die Erfindung Automobilfahrwerke enthaltend die erfindungsgemäßen Federelemente, insbesondere Automobilfahrwerk, bei denen das erfindungsgemäße Federelement auf der Kolbenstange des Stoßdämpfers positioniert wird, d. h. die Kolbenstange in dem durchgängigen axial ausgerichteten Hohlraum des Federelementes (i) positioniert wird. Des weiteren bezieht sich die Erfindung auf Auto- mobile, beispielsweise Personenkraftfahrzeuge, Lastkraftwagen, Busse, enthaltend die erfindungsgemäßen Federelemente.

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, beein- flussen 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 Bauteileigen- schaften. Durch diese Funktion wird der Fahrkomfort erhöht und ein Höchstmaß an Fahrsicherheit gewährleistet.

Eine Schwierigkeit in der dreidimensionalen Ausgestaltung der Zusatzfedern besteht in einem häufig gewünschten, besonders weichen Einsatz der Kennlinie. Um diesen möglichst weichen Anlauf zu erreichen, ist es bekannt, mindestens ein Ende des Federelementes in Form einer umlaufenden Biegelippe auszugestalten, die einen Hohlraum weitgehend umschließt. Diese Ausgestaltung, die man auch"Blütenform" bezeichnen kann, bewirkt zwar einen sehr weichen Einsatz der Zusatzfeder, weist

aber auch einige Nachteile auf. So ist diese Form beispielsweise für besonders hohe Belastungen nur bedingt geeignet. Außerdem weist die Blütenform in der Herstellung wesentliche Nachteile auf, da der Hohlraum des Federelementes üblicherweise durch einen Kern definiert wird, von dem das Federelement nach der Aushärtung gezogen werden muss. Die dabei auftretenden Belastungen führen zu einem deutlichen Aus- schuss. Ein weiterer Nachteil besteht in dem aufwendigen Entgraten.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung war es somit, für eine Zusatzfeder, bevorzugt für eine Zusatzfeder für ein Automobilfahrwerk, eine dreidimensionale Form zu entwickeln, die einen möglichst weichen Einsatz ermöglicht und andererseits über deutlich ver- besserte Eigenschaften in der Fertigung, insbesondere einen geringen Ausschuss, verfügt.

Diese Anforderungen werden durch die eingangs dargestellten Federelemente erfüllt.

Die erfindungsgemäßen Federelemente sind beispielhaft im Detail in den Figuren 1,2 und 3 dargestellt, wobei sich die Figuren 1 und 2 auf eine Form beziehen. Im Vergleich zu diesen erfindungsgemäßen Formen ist in der Figur 4 eine Vergleichsfeder darge- stellt, die über die"Blütenform"und die umlaufende Biegelippe verfügt, die in der Figur mit (xx) gekennzeichnet ist. In allen Figuren sind die angegebenen Maße in [mm] angegeben. Anhand der Figur wird insbesondere die besondere, erfindungsgemäße Ausgestaltung des Randes (ii) deutlich. Dieser Rand weist in axialer Richtung, in der die Federung erfolgt, eine unterschiedliche, d. h. variable Ausdehnung auf, durch die das wellenförmige Erscheinungsbild des Randes geprägt wird. Aufgrund dieser wellen- förmigen Ausgestaltung wird erreicht, dass bei der Einfederung am Anfang nur ein kleinerer Teil des Randes, d. h. die Wellenberge dämpfend wirken, während die Wellen- täler erst dann zum Einsatz kommen, wenn das Federelement soweit gestaucht ist, dass auch diese in Kontakt mit dem abzufedernden Werkzeug kommen.

Bevorzugt sind somit Federelemente, bei denen die Stirnseite (x) des Randes (ii) wellenförmig, d. h. ohne Ecken und Kanten, beispielsweise sinusförmig, ausgebildet ist.

Dabei weist der Rand (ii) bevorzugt zwischen 4 und 16 Wellenberge (iv) und Wellen- täler (v) auf. Unter dem Ausdruck, dass die Stirnseite wellenförmig ausgestaltet ist, ist zu verstehen, dass die zylindrischen Federelemente in der Seitenansicht, d. h. in der Ansicht senkrecht auf die Mantelfläche des Zylinders, an mindestens einem axialen Ende eine Kontur, d. h. ein Profil aufweisen, das nicht"eben ist, sonders bevorzugt in axiale Richtung Erhebungen und Vertiefungen aufweist.

Alternativ kann das Federelement derart ausgestaltet sein, dass in der Seitenansicht, d. h. in der Ansicht auf die Mantelfläche des Zylinders, die Kontur von mindestens einem Ende nicht wellenförmig ausgestaltet ist, sondern eckige, z. B. rechteckige oder trapezförmige Erhebungen in axiale Richtung aufweist. Bevorzugt kann somit der Rand (ii) in der Seitenansicht ein eckiges Profil aufweist, d. h. beispielsweise eine rechteckige und/oder trapezförmige Kontur.

Beispielhafte Konturen sind in den Figuren 2a, 2b und 2c in der Seitenansicht dar- gestellt. Die Figur 2a beschreibt rechteckige Erhebungen auf der Stirnseite, die Figur 2b eine wellenförmige Kontur und die Figur 2c trapezförmige Erhebungen.

Die variable Ausdehnung des Randes (ii) kann auch durch den bevorzugten Unter- schied in der maximalen Höhe des Randes und der minimalen Höhe des Randes, d. h. in der axialen Ausdehnung des Federelementes (i) beschrieben werden. Bevorzugt beträgt die Differenz (vi) zwischen der maximalen Höhe des Randes (ii), d. h. z. B. die Höhe des Wellenberges, und der minimalen Höhe (vii) des Randes (ii), d. h. die Höhe des Randes in Wellental, zwischen 2 mm und 10 mm, bevorzugt 3 mm und 8 mm, besonders bevorzugt 3 mm und 4 mm.

Der Rand (ii) weist bevorzugt einen Durchmesser (iii), d. h. eine Dicke zwischen 4 mm und 20 mm auf. Der Raum, der von dem Rand (ii) umfasst wird, besitzt bevorzugt einen Durchmesser (viii) zwischen 10 mm und 40 mm, besonders bevorzugt 10 mm bis 30 mm. Der Rand (ii) ist bevorzugt derart ausgestaltet, dass seine axiale Aus- dehnung in Abhängigkeit vom Winkel variiert, in radialer Ausdehnung aber gleich bleibt. Bevorzugt weist somit die Stirnseite des Rande (ii) in radialer Richtung eine gleichbleibende Höhe auf, d. h. der Rand ist in radialer Richtung eben, wobei der gegenüberliegende Rand durchaus eine unterschiedliche Höhe aufweisen kann.

Das Federelement kann für Zusatzfedern allgemein übliche Maße, d. h. Längen und Durchmesser annehmen. Bevorzugt beträgt die Höhe (ix) des Federelementes (i), d. h. seine Länge in axialer Richtung, zwischen 30 mm und 200 mm, besonders bevorzugt 40 mm und 150 mm. Der Durchmesser (xi) des Federelementes (i) beträgt bevorzugt zwischen 30 mm und 100 mm, besonders bevorzugt 40 mm und 100 mm.

Bevorzugt ist das Federelement hohl ausgestaltet, d. h. besonders bevorzugt weist das Federelement einen Hohlraum auf, der sich in axialer Richtung durch das gesamte Federelement zieht. Besonders bevorzugt beträgt der Durchmesser des Hohlraums zwischen 10 mm und 40 mm, besonders bevorzugt 10 mm bis 30 mm.

Die erfindungsgemäßen Federelemente (i) basieren bevorzugt allgemein bekannten Elastomeren, beispielweise Gummi oder Polyisocyanat-Polyadditionsprodukten, bevorzugt auf der Basis von zelligen Polyurethanelastomeren, die ggf. Polyharnstoff- strukturen enthalten können, besonders bevorzugt auf der Basis von zelligen Poly- urethanelastomeren 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 s 300, bevorzugt 300 bis 700 % und einer Weiterreißfestigkeit nach DIN 53515 von ä 8, bevorzugt 8 bis 25 N/mm.

Die erfindungsgemäßen Körper (i) basieren bevorzugt auf Elastomeren auf der Basis von Polyisocyanat-Polyadditionsprodukten, beispielsweise Polyurethanen und/oder Polyharnstoffen, beispielsweise Polyurethanelastomeren, die gegebenenfalls Harn- stoffstrukturen 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. 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 Ausgangs- komponenten miteinander umsetzt. Als Formen kommen hierbei allgemein übliche Formen in Frage, beispielsweise Metallformen, die aufgrund ihrer Form die erfindungs- gemäße dreidimensionale Form des Federelements gewährleisten.

Die Herstellung der Polyisocyanat-Polyadditionsprodukte kann nach allgemein bekannten Verfahren erfolgen, beispielsweise indem man in einem ein-oder zwei- stufigen 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 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 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 120°C, vorzugsweise von 30 bis 110°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 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"Integralschaum- stoffe", Carl Hanser-Verlag, München, Wien 1975 ; D. J. 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.