Federkonstruktion Beschreibung Die Erfindung betrifft Federkonstruktionen enthaltend ein hohles bevorzugt zylindrisches Dämpfungselement (i) bevorzugt auf der Basis von Gummi oder besonders bevorzugt zelligen Polyisocyanat- Polyadditionsprodukten, bevorzugt auf der Basis von zelligen Polyurethanelastomeren, die ggf. Polyharnstoffstrukturen enthal- ten 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, bevorzugt mit einer Zugfestigkeit nach DIN 53571 von 2 2, bevorzugt 2 bis 8 N/mm2, einer Dehnung nach DIN 53571 von 2 300, bevorzugt 300 bis 700 % und einer Weiterreißfestigkeit nach DIN 53515 von : 8, bevorzugt 8 bis 25 N/mm, mindestens ein Rundlager (ii) enthaltend mindestens ein bevorzugt zylindrisches, hohles, elastisches Lagerelement (iii), bevorzugt auf der Basis von Gummi oder besonders bevorzugt zelligen Polyisocyanat-Polyadditionsprodukten, insbesondere Mate- rialien, die für (i) als besonders bevorzugt dargestellt werden, das einen bevorzugt hohlen bevorzugt zylindrischen Einleger (iv) umfasst, sowie mindestens eine untere Abdeckung (v) und minde- stens eine obere Abdeckung (vi), zwischen denen das Rundlager (ii) positioniert ist. Außerdem bezieht sich die Erfindung auf Verfahren zur Montage von Federkonstruktionen enthaltend minde- stens ein Rundlager (ii) enthaltend mindestens ein zylindrisches, hohles, elastisches Lagerelement (iii), das einen Einleger (iv) umfasst, sowie mindestens eine untere Abdeckung (v) und minde- stens eine obere Abdeckung (vi) in einer Automobilkarosserie. Des weiteren betrifft die Erfindung Automobile, beispielsweise Perso- nenkraftwagen, Lastkraftwagen, Busse, bevorzugt Automobilfahr- werke enthaltend die erfindungsgemäße Federkonstruktion.

Aus Polyurethanelastomeren hergestellte Federungselemente werden in Automobilen beispielsweise innerhalb des Fahrwerks verwendet und sind allgemein bekannt. Sie werden insbesondere in Kraftfahr- zeugen als schwingungsdämpfende Federelemente eingesetzt. Dabei übernehmen die Federelemente eine Endanschlagfunktion, beeinflus- sen die Kraft-Weg-Kennung des Rades durch das Ausbilden oder Ver- stärken einer progressiven Charakteristik der Fahrzeugfederung.

Die Nickeffekte des Fahrzeuges können reduziert werden und die Wankabstützung wird verstärkt. Insbesondere durch die geometri- sche Gestaltung wird die Anlaufsteifigkeit optimiert, dies hat maßgeblichen Einfluss auf den Federungskomfort des Fahrzeuges.

Durch die gezielte Auslegung der Geometrie ergeben sich über die Lebensdauer nahezu konstante Bauteileigenschaften. Durch diese

Funktion wird der Fahrkomfort erhöht und ein Höchstmaß an Fahr- sicherheit gewährleistet.

Häufig können zusätzlich zu sogenannten Zusatzfedern, die übli- cherweise auf der Kolbenstange des Stoßdämpfers platziert werden, Dämpferlager, auch als Rundlager bezeichnet, zum Einsatz, die die Kolbenstange elastisch mit der Karosserie verbinden. Aufgrund des elastischen und damit empfindlichen Materials des Lagerelementes des Rundlagers stellt die Montage dieses Dämpferlagers einen kri- tischen Schritt für die anschließende Funktionsfähigkeit der ge- samten Federkonstruktion dar. Zudem wird die Funktionalität der Federkonstruktion entscheidend vom Aufbau, d. h. der Fixierung des Rundlagers und der Anordnung von den Bauteilen zueinander ge- prägt.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung war es somit, eine neue Feder- konstruktion enthaltend ein hohles zylindrisches Dämpfungselement (i), mindestens ein Rundlager (ii) enthaltend mindestens ein zylindrisches, hohles, elastisches Lagerelement (iii), das einen Einleger (iv) umfasst, sowie mindestens eine untere Abdeckung (v) und mindestens eine obere Abdeckung (vi), zwischen denen das Rundlager (ii) positioniert ist, zu entwickeln, bei der ins- besondere die Anordnung und die Montage des Lagerelementes (iii) und damit des Rundlagers (ii) verbessert ist. Außerdem sollten Beschädigung des Lagerelementes (iii) in der neuen Federkonstruk- tion sowohl bei der Montage als auch beim Einsatz möglichst ver- ringert werden.

Diese Aufgaben konnten dadurch gelöst werden, dass die untere Abdeckung (v) über mindestens einen seitlichen Fortsatz (vii) verfügt und die obere Abdeckung (vi) über mindestens einen seit- lichen Fortsatz (viii) verfügt und eine Befestigung, bevorzugt Vernietung, Verklebung und/oder Verschraubung, besonders bevor- zugt Verschraubung, der unteren Abdeckung (v) mit der oberen Abdeckung (vi) über die Fortsätze (vii) und (viii) vorliegt.

Die Vorteile der erfindungsgemäßen Federkonstruktionen bestehen darin, dass eine schnelle und gleichmäßige Fixierung des Lager- elementes (iii) des Rundlagers mit den Befestigungsteilen (untere Abdeckung (v) und obere Abdeckung (vi)) erreicht wird, die das Rundlager mit der Karosserie befestigen. Durch die einfache Mon- tage des Rundlagers zwischen der unteren und oberen Abdeckung kann das Lagerelement unter einem über den gesamten Umfang gleichmäßigen Druck zwischen diesen Abdeckungen fixiert werden.

Beschädigung sowohl bei der Montage als auch im Betrieb, z. B. durch auftretende Spannungen, wird deutlich vermindert. Außer- dem kann die Montage der Federkonstruktion mit der Montage der

Federkonstruktion an die Karosserie eines Automobils kombiniert werden, wodurch eine Vereinfachung des gesamten Montageprozesses erreicht wird. Eine Verformung des Gehäuserandes, in dem das Rundlager positioniert wird, und somit Gefügeveränderungen, die zu Spannungsrissen und dem kompletten Ausfall des Rundlagers und ggf. zum Bruch des Dämpferlagergehäuses führen können, werden erfindungsgemäß vermieden.

Es ist aber auch möglich das Rundlager (ii) zwischen den Abdek- kungen (v) und (vi) vorzumontieren und erst anschließend die Federkonstruktion bevorzugt über die Fortsätze (vii) und (viii) an der Karosserie zu befestigen.

Eine weitere Aufgabe bestand darin, ein verbessertes Verfahren zur Montage von Federkonstruktionen enthaltend mindestens ein Rundlager (ii) enthaltend mindestens ein zylindrisches, hohles, elastisches Lagerelement (iii), das einen Einleger (iv) umfasst, sowie mindestens eine untere Abdeckung (v) und mindestens eine obere Abdeckung (vi) in einer Automobilkarosserie zu entwickeln, das sowohl einfach ist als auch zu Federkonstruktionen führt, die die oben dargestellten Vorteile aufweisen.

Diese Aufgabe konnte dadurch gelöst werden, dass man das Rund- lager zwischen der unteren Abdeckung (v) und der oberen Abdeckung (vi) positioniert und anschließend die untere Abdeckung (v) mit der oberen Abdeckung (vi) sowie der Automobilkarosserie über Boh- rungen (ix) in Fortsätzen. (vii) der unteren Abdeckung (v) sowie Fortsätzen (viii) der oberen Abdeckung (vi) verschraubt, verklebt oder vernietet, bevorzugt verschraubt oder vernietet. Dabei ist der Einleger (iv) bevorzugt mit der Kolbenstange eines Stoßdämp- fers montiert, auf der sich ein hohles zylindrisches Dämpfungse- lement (i) befindet, wobei das Dämpfungselement (i) bevorzugt in der unteren Abdeckung (v) positioniert ist.

Beispielhafte, bevorzugte erfindungsgemäße Federkonstruktionen sind im Detail in den Figuren 1 bis 4 dargestellt. Die Figur 1 zeigt eine Federkonstruktion, bei der die Zusatzfeder, d. h. das Dämpfungselement (i) von unten in die untere Abdeckung positioniert wird und von dem Lagerelement (iii) durch einen Rand, auch Trennelement (vii) genannt, der unteren Abdeckung (v) getrennt ist. Durch diesen Rand (xxx) wird ein stabiler Sitz sowohl des Dämpfungselementes (i) als auch des Lagerelementes (iii) unterstützt. Die Figur 2 stellt die in Figur 1 dargestellte Federkonstruktion im Querschnitt dar. Die Figur 3 offenbart eine Federkonstruktion, bei der das Dämpfungselement (i) von oben in die untere Abdeckung (v) gesteckt wird und durch eine Kante (xxxv) des Dämpfungselementes (i), die auf einem entsprechenden

Absatz (xxxvi) der unteren Abdeckung positioniert wird, in der unteren Abdeckung fixiert wird. Bei dieser Ausgestaltungsform liegt zwischen Dämpfungselement (i) und Lagerelement (iii) bevor- zugt ein Trennelement (vii) vor, das nicht Teil der unteren Abdeckung (v) ist sondern nach dem Einfügen des Dämpfungs- elementes (i) in die untere Abdeckung (v) auf dem oberen Rand des Dämpfungselementes (i) positioniert wird. Figur 4 stellt die Federkonstruktion der Figur 3 im Querschnitt dar.

Als Fortsätze kommen beispielsweise entsprechende Ränder oder Ausstülpungen auf der äußeren Oberfläche der Abdeckungen in Frage, wobei der oder die Fortsätze (vii) bevorzugt am oberen Rand der unteren Abdeckung (v) positioniert ist und der oder die Fortsätze (viii) bevorzugt am unteren Rand der oberen Abdeckung (vi). Bei den Abdeckungen (v) und (vi) handelt es sich bevorzugt um zylindrische Formkörper, die jeweils auf der äußeren Ober- fläche die erfindungsgemäßen Fortsätze (vii) und (viii) auf- weisen. Bevorzugt liegen die Fortsätze (vii) und (viii) in der Federkonstruktion, d. h. im montierten zustand, in direkten Kon- takt zueinander vor, besonders bevorzugt direkt übereinander, insbesondere deckungsgleich übereinander. Die Dicke der Fortsätze (d. h. die Abmessung in axiale Richtung) beträgt bevorzugt zwi- schen 2 mm und 20 mm. Die Fortsätze (vii) und (viii) sind hori- zontal oder in einem Winkel zur axialen Ausrichtung, bevorzugt horizontal, d. h. insbesondere senkrecht zur axialen Ausrichtung der Federkonstruktion ausgerichtet. Dabei ist die axiale Ausrich- tung definiert durch die Richtung des Hohlraums des Dämpfungsele- mentes (i), insbesondere die Ausrichtung einer Kolbenstange. Bei den Fortsätzen (vii) und (viii) kann es sich jeweils um einen Fortsatz handeln, der um den gesamten Umfang der jeweiligen Ab- deckung läuft oder um begrenzte Fortsätze wie in den Figuren 1 bis 4 dargestellt. In den Figuren werden Abdeckungen offenbart, die jeweils über zwei Fortsätze verfügen. Bevorzugt können die Abdeckungen (v) und (vi) jeweils über mindestens eine, bevorzugt 2 bis 8, besonders bevorzugt 2 bis 4 Fortsätze verfügen. Die Be- festigung der unteren Abdeckung mit der oberen Abdeckung kann beispielsweise derart erfolgen, das die Fortsätze (vii) und (viii) miteinander verklebt werden, beispielsweise in Abhängig- keit vom gewählten Material für die Abdeckungen (v) und (vi) mit Klebstoffe, die für diese Materialien üblich und bekannt sind.

Bevorzugt wird die untere Abdeckung (v) mit der oberen Abdeckung (vi) durch Nieten oder Schrauben, die durch Bohrungen (ix) in den Fortsätzen (v) und (vi) geführt werden, befestigt.

In der oder den Fortsätzen (vii) bzw. (viii) befinden sich somit bevorzugt Bohrungen (ix), die sowohl der Montage der unteren mit der oberen Abdeckung dienen können als auch der Montage der

Federkonstruktion mit der Karosserie, beispielsweise durch Ver- nieten oder Verschrauben durch diese entsprechenden Bohrungen (ix). Bevorzugt liegen in den jeweiligen Fortsätzen (vii) und (viii) jeweils mindestens zwei, bevorzugt 2 bis 8, besonders bevorzugt 2 bis 4 Bohrungen (ix) vor. Dabei sind die Bohrungen (ix) der oberen Abdeckung (vi) in axialer Verlängerung der Boh- rungen (ix) der unteren Abdeckung (v) angeordnet sind, d. h. die Bohrungen sind übereinander angeordnet. Bevorzugt erfolgt die Verbindung der unteren Abdeckung mit der oberen Abdeckung, indem man durch die Bohrungen (ix) eine Schraube führt und entweder mit einem Gewinde in der Bohrung oder in der Karosserie oder durch eine entsprechende Mutter verschraubt und somit fixiert. Alter- nativ ist es möglich, durch die Bohrungen Nieten zu treiben und zu fixieren.

Bevorzugt liegt das Lagerelement (iii) durch das Vernieten oder bevorzugt das Verschrauben der unteren Abdeckung (v) mit der obe- ren Abdeckung (vi) zwischen der unteren Abdeckung (v) und der oberen Abdeckung (vi) unter Druck fixiert vor, d. h. unter Vor- spannung, insbesondere in einer Vorspannung, die 5 bis 30 % der Rundlagerhöhe in axialer Richtung beträgt.

Bevorzugt wird lediglich das Lagerelement zwischen der unteren Abdeckung (v) und der oberen Abdeckung (vi), bevorzugt durch direkten Kontakt mit der unteren Abdeckung (v) und der oberen Abdeckung (vi), fixiert. Der Einleger (iv) wird bevorzugt ledig- lich über das Lagerelement (iii) mit der unteren bzw. oberen Abdeckung-befestigt und ist entsprechend bevorzugt elastisch in den Abdeckungen gelagert. An dem Einleger (iv) kann bevorzugt die Kolbenstange des Stoßdämpfers verschraubt werden, was bevorzugt dazu führt, dass auftretende Kräfte des Stoßdämpfers über das Lagerelement gedämpft in die Karosserie gehen. Bevorzugt ist somit das Lagerelement (iii), nicht aber der Einleger (iv) durch die Befestigung der unteren Abdeckung (v) mit der oberen Abdek- kung (vi) mit Kontakt zwischen dem Lagerelement (iii) und der unteren Abdeckung (v) sowie der oberen Abdeckung (vi) fixiert.

In einer besonders bevorzugten Ausgestaltungsform der Erfindung kann die Federkonstruktion eine Kolbenstange eines Stoßdämpfers enthalten. Dabei wird die Kolbenstange bevorzugt in den Hohlräu- men des Dämpfungselementes (i), der unteren Abdeckung (v) und des Einlegers (iv) positioniert und besonders bevorzugt an dem Ein- leger (iv) befestigt. Der gemeinsame Hohlraum, in dem die Kolben- stange zum Liegen kommt, ist den Figuren 2 und 4 deutlich zu ent- nehmen. Bevorzugt weist somit die untere Abdeckung (v) einen Hohlraum auf und besonders bevorzugt bilden die Hohlräume des Einlegers (iv), der unteren Abdeckung (v) und des Dämpfungsele-

mentes (i) einen durchgehenden Hohlraum bevorzugt in axialer Richtung, wobei bevorzugt in diesem Hohlraum eine Kolbenstange positioniert ist, die mit dem Einleger (iv) befestigt ist.

Wie bereits in Erklärungen zu den Figuren dargestellt, liegt zwi- schen dem Dämpfungselement (i) und dem Lagerelement (iii) bevor- zugt eine Trennelement (vii) vor. Dieses Trennelement dient so- wohl dem besseren Sitz des Dämpfungselementes in der unteren Ab- deckung als auch einer Entkopplung der beiden elastischen Ele- mente (i) und (iii). Das Trennelement (vii) kann sowohl Teil der unteren Abdeckung (v) sein als auch als externes Teil in die un- tere Abdeckung (v) eingefügt werden. Bevorzugt ist das Trennele- ment Teil der unteren Abdeckung (v), beispielsweise ein Rand (xxx). Um einen möglichst sicheren Sitz des Dämpfungselementes (i) in der unteren Abdeckung (v) zu ermöglichen, kann die untere Abdeckung (v) einen Rand (xxv) aufweisen, der bevorzugt passgenau einen Teil des Dämpfungselementes (i) umschließt und damit das Dämpfungselement (i) in der unteren Abdeckung (v) fixiert. Bevor- zugt ist somit, dass das Dämpfungselement (i) zumindest teilweise von einem Rand (xxv) der unteren Abdeckung (v) umfasst wird.

Zu den einzelnen Elementen der erfindungsgemäßen Federkonstruk- tion ist ansonsten Folgendes auszuführen : Die untere Abdeckung (v) und die obere Abdeckung (vi), die ge- schlossen oder wie die untere Abdeckung (v) mit einer mittigen Bohrung vorliegen kann, können auf allgemein bekannten bevorzugt harten Materialien basieren, beispielsweise Metallen oder harten Kunststoffen, z. B. thermoplastischem Polyurethan, Polyamid, Poly- ethylen, Polypropylen, Polystyrol oder bevorzugt Polyoxymethylen.

Der äußere Durchmesser der unteren und oberen Abdeckung beträgt bevorzugt zwischen 30 mm und 200 mm. Die Gesamthöhe der unteren Abdeckung (v) und der oberen Abdeckung (vi) im montierten Zustand beträgt bevorzugt zwischen 70 mm und 200 mm.

Der Einleger (iv) kann auf allgemein bekannten bevorzugt harten Materialien basieren, beispielsweise Metallen oder harten Kunst- stoffen, z. B. thermoplastischem Polyurethan, Polyamid, Poly- ethylen, Polypropylen, Polystyrol oder bevorzugt Polyoxymethylen, besonders bevorzugt Metallen, insbesondere Stahl oder Aluminium.

Der äußere Durchmesser des Einlegers (iv) beträgt bevorzugt zwischen 30 mm und 90 mm, besonders bevorzugt zwischen 15 mm und 60 mm.

Bevorzugt weist das Dämpfungselement (i) mindestens eine umlau- fende Einschnürung (x) auf der äußeren Oberfläche auf. Bevorzugt besitzt das Dämpfungselement (i) an dem dem Befestigungstopf (v)

abgewandten Ende eine umlaufende Lippe (xi). Der Durchmesser des Dämpfungselementes (i) beträgt bevorzugt zwischen 30 mm und 80 mm. Die Höhe des Dämpfungselementes (i) beträgt bevorzugt zwischen 15 mm und 100 mm, besonders bevorzugt zwischen 15 mm und 60 mm.

Die erfindungsgemäßen Dämpfungselemente (i) und die Lagerelemente (iii) basieren bevorzugt auf Elastomeren zum Beispiel Gummi und/oder auf der Basis von Polyisocyanat-Polyadditionsprodukten, beispielsweise Polyurethanen und/oder Polyharnstoffen, beispiels- weise Polyurethanelastomeren, die gegebenenfalls Harnstoffstruk- turen enthalten können. Bevorzugt handelt es sich bei den Elasto- meren um mikrozellige Elastomere auf der Basis von Polyisocyanat- Polyadditionsprodukten, bevorzugt mit Zellen mit einem Durch- messer 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 Her- stellung 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 Iso- cyanaten mit gegenüber Isocyanaten reaktiven Verbindungen.

Die Elastomere auf der Basis von zelligen Polyisocyanat-Polyaddi- tionsprodukte 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 gewähr- leisten. 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 95OC, bevorzugt 50 bis 90°C.

Die Herstellung der Formteile wird bevorzugt bei einem NCO/OH- Verhältnis von 0,85 bis 1,20 durchgeführt, wobei die erwärmten Ausgangskomponenten gemischt und in einer der gewünschten Form- teildichte 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 Ausgangs- komponenten werden üblicherweise mit einer Temperatur von 15 bis 120°C, vorzugsweise von 30 bis 110°C, in das Formwerkzeug einge- bracht. Die Verdichtungsgrade zur Herstellung der Formkörper lie- gen zwischen 1,1 und 8, vorzugsweise zwischen 2 und 6.

Der äußere Durchmesser des Lagerelementes (iii) beträgt bevorzugt zwischen 60 mm und 120 mm. Der innere Durchmesser, d. h. der Durchmesser des Hohlraumes des Lagerelementes (iii) beträgt bevorzugt zwischen 10 mm und 80 mm. Der Einleger (iv) kann bevor- zugt in das Lagerelement (iii) geclipst werden, beispielsweise in eine Kerbe, die auf der inneren Oberfläche des Lagerelementes (iii) vorliegt.

Die Durchmesser der Hohlräume in (iv), (v) und (i) sowie gegebe- nenfalls (vii) betragen bevorzugt zwischen 10 mm und 80 mm.