DE112020000624T5

DE112020000624T5 - Monolithisches aufhängungsmodul

Info

Publication number: DE112020000624T5
Application number: DE112020000624.7T
Authority: DE
Inventors: Rod Hadi
Original assignee: Driv Automotive Inc
Current assignee: Driv Automotive Inc
Priority date: 2019-01-31
Filing date: 2020-01-30
Publication date: 2021-10-28
Also published as: CN113396071B; WO2020160248A1; US20200247205A1; CN113396071A; US11331972B2

Abstract

Ein Fahrzeugaufhängungssystem weist einen Aufhängungsarm auf, der mit einem Fahrzeugrahmen oder Körper verbunden ist. Ein Rad wird durch den Aufhängungsarm getragen und ein Stoßdämpfer ist zwischen dem Fahrzeugrahmen oder Körper und dem Aufhängungsarm angeschlossen. Der Stoßdämpfer weist eine erste Befestigungsarmatur mit einer ersten Verbindungsstruktur, eine zweite Befestigungsarmatur mit einer zweiten Verbindungsstruktur und einen monolithischen Elastomerkörper auf, der um die erste Verbindungsstruktur und um die zweite Verbindungsstruktur gegossen ist.

Description

Querbezug zu verwandten Anmeldungen
Diese Anmeldung beansprucht die Priorität und die Rechte der U.S. Provisional Application 62/799,303 , die am 31.Januar 2019 eingereicht wurde. Die Offenbarung der obigen Anmeldung ist hier durch Bezugnahmen mit aufgenommen.
Gebiet
Die vorliegende Offenbarung bezieht sich auf Fahrzeugradaufhängungssysteme.
Hintergrund
Die Aussagen in diesem Abschnitt bieten nur Hintergrundinformation bezüglich der vorliegenden Offenbarung und können keinen Stand der Technik bilden.
Bei einem Fahrzeug werden Stoßdämpfer in Kombination mit Federn verwendet, um den Effekt von Unebenheiten auf der Straße zu reduzieren, wodurch eine verbesserte Fahrqualität und Fahrzeughandhabung vorgesehen wird. Stoßdämpfer werden in Kombination mit Aufhängungsfedern verwendet, so dass der Stoßdämpfer die Federoszillationen dämpft. Übliche Stoßdämpfer verwenden hydraulisches Strömungsmittel und/oder Pneumatikkammern zusammen mit Ventilen, um übermäßige Energie von den Federn zu absorbieren. Stoßdämpfer sind tendenziell schwer und erfordern eine Strömungsmittelabdichtung, was eine periodische Instandhaltung oder Reparatur zur Folge haben kann.
Diese Probleme mit Bezug auf Stoßdämpfer werden neben weiteren Problemen bezüglich Geräusch, Schwingung und Härte (NVH = noise, vibration, harshness) und Gewicht bei Motorfahrzeugen durch die vorliegende Offenbarung angesprochen.
ZUSAMMENFASSUNG
Dieser Abschnitt sieht eine allgemeine Zusammenfassung der Offenbarung vor und ist nicht eine vollständige Offenbarung ihres vollen Umfangs und all ihrer Merkmale.
Gemäße einer Form der vorliegenden Offenbarung weist ein Stoßdämpfer einen monolithischen Elastomerkörper auf, der ein erstes Ende und ein zweites Ende hat. Das erste Ende ist nahe einem Rad angeordnet, und das zweite Ende ist nahe einem Fahrzeugchassis angeordnet. Der monolithische Elastomerkörper ist konfiguriert, um Lasten zu übertragen und eine variable Dämpfung und eine variable Steifigkeit vom ersten Ende zum zweiten Ende vorzusehen.
Bei einer Variation weist der monolithische Elastomerkörper eine Vielzahl von Öffnungen auf, die in der Nähe des zweiten Endes angeordnet sind.
In einer weiteren derartigen Variation weist der monolithische Elastomerkörper eine Vielzahl von Rippen auf, die in der Nähe des ersten Endes angeordnet sind.
Bei einer weiteren Variation hat eine erste Befestigungsarmatur eine erste Verbindungsstruktur, und eine zweite Befestigungsarmatur hat eine zweite Verbindungsstruktur. Der monolithische Elastomerkörper ist um die erste Verbindungsstruktur und die zweite Verbindungsstruktur gegossen. In anderen solcher weiteren Variationen weist die erste Verbindungsstruktur eine plattenartige Struktur auf, die in dem monolithischen Elastomerkörper eingebettet ist. In noch anderen solcher weiteren Variationen weist die zweite Verbindungsstruktur eine plattenartige Struktur auf, die in dem monolithischen Elastomerkörper eingebettet ist. In noch anderen solcher weiteren Variationen ist die plattenartige Struktur mit der ersten Befestigungsarmatur durch eine Halsregion mit verringertem Durchmesser verbunden.
Bei noch einer weiteren Variation weist der Elastomerkörper weiter Öffnungen auf, die in der Nähe des zweiten Endes angeordnet sind, und die Öffnungen definieren eine Honeycomb- bzw. Wabengeometrie. In noch einer weiteren solchen Variation hat eine erste Befestigungsarmatur eine erste Verbindungsstruktur, und eine zweite Befestigungsarmatur hat eine zweite Verbindungsstruktur. Der monolithische Elastomerkörper ist um die erste Verbindungsstruktur und um die zweite Verbindungsstruktur gegossen. In anderen solcher weiteren Variationen weist die erste Verbindungsstruktur eine plattenartige Struktur auf, die in dem monolithischen Elastomerkörper eingebettet ist. In noch anderen solcher weiteren Variationen weist die zweite Verbindungsstruktur eine plattenartige Struktur auf, die innerhalb des monolithischen Elastomerkörpers eingebettet ist. In noch anderen solcher weiteren Variationen ist die plattenartige Struktur mit der ersten Befestigungsarmatur durch einen Halsteil mit verringertem Durchmesser verbunden.
In noch einer weiteren Variation ist der Stoßdämpfer zwischen dem Fahrzeugchassis und einem Aufhängungsarm angeschlossen. In noch einer weiteren solchen Variation hat der monolithische Elastomerkörper eine Vielzahl von Öffnungen, die in der Nähe der zweiten Verbindungsstruktur angeordnet sind.
Weitere Anwendungsgebiete werden aus der hier vorgesehenen Beschreibung offensichtlich werden. Es sei bemerkt, dass die Beschreibung und die speziellen Beispiele nur zu Veranschaulichungszwecken vorgesehen sind und nicht den Umfang der vorliegenden Offenbarung einschränken sollen.
Figurenliste
Damit die Offenbarung gut verständlich wird, werden nun verschiedene Formen beispielhaft beschrieben, wobei auf die beigefügten Zeichnungen Bezug genommen wird, in denen:

1 eine perspektivische Ansicht eines Fahrzeugradaufhängungssystems mit einem monolithischen Aufhängungsmodul gemäß den Prinzipien der vorliegenden Offenbarung ist; und
2 eine Querschnittsansicht eines beispielhaften monolithischen Aufhängungsmoduls gemäß den Prinzipien der vorliegenden Offenbarung ist.

Die hier beschriebenen Zeichnungen sind nur zu Veranschaulichungszwecken vorgesehen und sollen nicht den Umfang der vorliegenden Offenbarung in irgendeiner Weise einschränken.
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
Die vorliegende Beschreibung ist nur beispielhafter Natur und soll nicht die vorliegende Offenbarung, Anwendung oder Verwendungen einschränken. Es sei bemerkt, dass entsprechende Bezugszeichen in den gesamten Zeichnungen gleiche oder entsprechende Teile und Merkmale anzeigen.
Mit Bezug auf 1 ist ein Fahrzeugradaufhängungssystem 10 gezeigt, welches einen unteren Aufhängungsarm 12 und einen oberen Aufhängungsarm 14 aufweist, die ausgebildet sind, um an einem Fahrzeugkörper oder Rahmen 16 befestigt zu werden (was hier auch als ein Fahrzeugchassis bezeichnet wird). Ein Achsschenkel 18 kann in schwenkbarer Weise durch die oberen und unteren Aufhängungsarme 14, 12 getragen werden. Eine Radnabe 20 wird durch den Achsschenkel 18 getragen. Die Radnabe 20 ist ausgebildet, um ein Rad 22 zu tragen.
Ein monolithisches Aufhängungsmodul 30 (hier auch als Stoßdämpfer bezeichnet) ist mit dem unteren Aufhängungsarm 12 und dem Fahrzeugkörper oder Rahmen 16 verbunden. Wie am besten in 2 gezeigt, kann das monolithische Aufhängungsmodul 30 eine erste Befestigungsarmatur 32 zur Verbindung mit dem unteren Aufhängungsarm 12 und eine zweite Befestigungsarmatur 34 zur Verbindung mit dem Fahrzeugkörper oder Rahmen 16 aufweisen. Die ersten und zweiten Befestigungsarmaturen 32, 34 können jeweils ein Befestigungsmerkmal 36 zur Befestigung an dem unteren Aufhängungsarm 12 bzw. an dem Fahrzeugkörper oder Rahmen 16 aufweisen. Die Befestigungsmerkmale 36 können verschiedene alternative Formen annehmen, was Öffnungen, Platten, Klemmen und andere Strukturen einschließt, welche Befestigungselemente oder Verbindungsstifte tragen oder aufnehmen können, und zwar zur Befestigung an dem Fahrzeugkörper oder Rahmen 16 und an dem Aufhängungsarm 12. Die ersten und zweiten Befestigungsarmaturen 32, 34 weisen jeweils weiter eine Verbindungsstruktur 40 auf, die in einem monolithischen Elastomerkörper 42 eingebettet ist, so dass der monolithische Elastomerkörper 42 um die erste Verbindungsstruktur und um die zweite Verbindungsstruktur gegossen ist. Eine oder beide der ersten Verbindungsstrukturen 40 kann bzw. können eine plattenartige Struktur aufweisen, die in dem monolithischen Elastomerkörper 42 eingebettet ist. Weiterhin kann die erste Befestigungsarmatur 32 an einem ersten Ende 52 des monolithischen Elastomerkörpers 42 angeordnet sein, und die zweite Befestigungsarmatur 34 kann an einem zweiten Ende 54 des monolithischen Elastomerkörpers 42 angeordnet sein. Die Verbindungsstrukturen 40 können eine plattenartige Struktur aufweisen, die an den ersten und zweiten Befestigungsarmaturen 32, 34 durch einen Halsteil 44 mit verringertem Durchmesser angeschlossen ist.
Der monolithische Elastomerkörper 42 kann irgendein Material aufweisen, welches elastische oder gummiartige Eigenschaften zeigt, was verschiedene Formen von Gummi, Silikon und Schäumen einschließen kann, jedoch nicht darauf eingeschränkt ist: echtes Gummi, Isopropen-Kautschuk, Butadien-Kautschuk, Chloropren-Kautschuk, Butyl-Kautschuk, Styrenbutadien-Kautschuk, Nitril-Kautschuk, hydrogenierte Nitril-Kautschuke, Ethylenpropylen-Kautschuk, Ethylenpropylendien-Kautschuk, Epichlorohydrin-Kautschuk, Polyacryl-Kautschuk, Silikon-Kautschuk, Fluorsilikon-Kautschuk, Fluorelastomere, Perfluorelastomere und offen- und geschlossenzellige Schäume.
Der monolithische Elastomerkörper 42 kann in einer Form eines quadratischen oder rechteckigen Blocks, eines Zylinders oder in einer anderen Form sein. Der monolithische Elastomerkörper 42 kann Öffnungen 46 und Rippen 48 aufweisen, die zwischen Ausnehmungen 50 angeordnet sind, wie in 1 gezeigt, um den monolithischen Elastomerkörper 42 einzustellen, so dass er erwünschte Steifigkeits- und Dämpfungscharakteristiken aufweist. Bei einer Variation weist der monolithische Elastomerkörper 42 eine Vielzahl von Öffnungen 46 auf. Die Vielzahl von Öffnungen 46 in einer Form sind in der Nähe des zweiten Endes 54 angeordnet. In einer anderen Form weist der monolithische Elastomerkörper 42 eine Vielzahl von Rippen 48 auf, die in der Nähe des ersten Endes 52 angeordnet sind. Die Vielzahl von Öffnungen 46 kann eine Honey Comb- bzw. Wabengeometrie definieren.
Durch Änderung der Merkmale des monolithischen Elastomerkörpers 42 können die Steifigkeits- und Dämpfungscharakteristiken des monolithischen Elastomerkörpers 42 gesteuert werden. Als ein Beispiel kann, wenn das erste Ende 52 nahe dem Rad 22 angeordnet ist und das zweite Ende 54 nahe dem Fahrzeugkörper oder Rahmen 16 angeordnet ist, der monolithische Elastomerkörper 42 konfiguriert sein, um Lasten zu übertragen und eine variable Dämpfung und eine variable Steifigkeit vom ersten Ende 52 zum zweiten Ende 54 vorzusehen. Insbesondere können durch Vorsehen von Ausnehmungen 50 und/oder Rippen 48 nahe dem ersten Ende 52 des monolithischen Elastomerkörpers 42 geringere Steifigkeitscharakteristiken am ersten Ende 52 realisiert werden. In ähnlicher Weise kann durch Vorsehen von Öffnungen 46 nahe dem zweiten Ende 54 des monolithischen Elastomerkörpers 42 andrerseits eine höhere Dämpfungskonstante erreicht werden. In dieser Weise kann der monolithische Elastomerkörper 42 konfiguriert sein, um Lasten zu absorbieren, die an das Rad 22 geliefert werden, und um vordefinierte erwünschte Dämpfungs- und Steifigkeitscharakteristiken vorzusehen, wobei der monolithische Elastomerkörper 42 nahe der ersten Verbindungsstruktur 40 eine geringere Steifigkeit hat und nahe der zweiten Verbindungsstruktur 40 eine höhere Dämpfungskonstante hat. Vor diesem Hintergrund wird angenommen, dass eine Verbesserung der Dämpfungscharakteristiken auf Kosten verringerter Steifigkeitscharakteristiken und umgekehrt vorkommen kann.
Bei noch anderen Variationen hat der monolithische Elastomerkörper 42 ein erstes Ende 52 und ein zweites Ende 54, und das erste Ende 52 weist mindestens eines von einer Öffnung 46 und einer Rippe 48 auf, und das zweite Ende 54 weist mindestens eines von einer Öffnung 46 und einer Rippe 48 auf. Bei einer solchen Konfiguration kann das erste Ende 52 konfiguriert sein, um Lasten zu absorbieren, die auf das Rad 22 aufgebracht werden, während das zweite Ende 54 konfiguriert sein kann, um Dämpfungscharakteristiken vorzusehen. Bei einer weiteren Variation kann das erste Ende 52 eine Vielzahl von Öffnungen 46 aufweisen, und das zweite Ende 54 kann auch eine Vielzahl von Öffnungen 46 aufweisen. Wie oben erwähnt, können durch Vorsehen von Ausnehmungen 50 und/oder Rippen 48 nahe dem ersten Ende 52 des monolithischen Elastomerkörpers 42 geringere Steifigkeitscharakteristiken am ersten Ende 52 realisiert werden. In ähnlicher Weise kann durch Vorsehen von Öffnungen 46 nahe dem zweiten Ende 54 des monolithischen Elastomerkörpers 42 andrerseits eine höhere Dämpfungskonstante erreicht werden. In dieser Weise kann der monolithische Elastomerkörper 42 konfiguriert sein, um Lasten zu absorbieren, die an das Rad 22 geliefert werden bzw. auf dieses aufgebracht werden, und um vordefinierte erwünschte Dämpfungs- und Steifigkeitscharakteristiken vorzusehen, wobei der monolithische Elastomerkörper 42 nahe der ersten Verbindungsstruktur 40 eine geringere Steifigkeit hat und nahe der zweiten Verbindungsstruktur 40 eine höhere Dämpfungskonstante hat. Es sei somit bemerkt, dass irgendeine Kombination von geometrischen Merkmalen (wie beispielsweise Öffnungen, Ausnehmungen, Rippen unter anderem) und Materialien eingesetzt werden kann, um die variable Dämpfung und Steifigkeit entlang der Länge des monolithischen Elastomerkörpers 42 zu erreichen. Als ein weiteres Beispiel kann der monolithische Elastomerkörper 42 Verstärkungen (beispielsweise durch Formen eines Komposit- bzw. Verbundmaterials) in der Nähe der zweiten Verbindungsstruktur 40 aufweisen, um eine höhere Dämpfungskonstante zu erreichen. Entsprechend sollte der Ausdruck „monolithischer Elastomerkörper” so angesehen werden, dass er einen einteiligen Körper meint, der ein Elastomermaterial oder eine Kombination von Elastomermaterialien zusätzlich zu anderen optionalen Füllstoffen aufweist.
Das monolithische Aufhängungsmodul 30 der vorliegenden Offenbarung ersetzt eine schwere Metallfeder und ein Dämpfersystem, welches üblicherweise mit Strömungsmittel gefüllt ist und teure Dichtungen und Ventile erfordert, um ordnungsgemäß zu arbeiten. Die Ventile und Dichtungen können lecken und können eine Instandhaltung erfordern. Entsprechend sieht der monolithische Elastomerkörper 42 eine signifikante Gewichtsreduktion vor und eliminiert die Notwendigkeit für teure Dichtungen und Ventile.
Außer wenn dies in anderer Weise ausdrücklich hierin angezeigt wird, sollen alle numerischen Werte, welche mechanische/thermische Eigenschaften, Zusammensetzungsprozentsätze, Dimensionen und/oder Toleranzen oder andere Charakteristiken anzeigen, als durch das Wort „ungefähr“ oder „etwa“ modifiziert verstanden werden, wenn der Umfang der vorliegenden Offenbarung beschrieben wird. Diese Modifikation ist aus verschiedenen Gründen erwünscht, was industrielle Praxis, Material, Herstellung und Montagetoleranzen und Testfähigkeiten einschließt.
Wie hier verwendet, soll der Ausdruck mindestens eines von A, B und C so verstanden werden, dass dies ein logisches (A ODER B ODER C) bedeutet und zwar unter Verwendung eines nicht exklusiven logischen ODERs, und soll nicht so verstanden werden, dass dies bedeutet „zumindest eines von A, zumindest eines von B und zumindest eines von C“.
Die Beschreibung der Offenbarung ist nur von beispielhafter Natur, und somit sollen Variationen, die nicht vom Wesen der Offenbarung abweichen, innerhalb des Umfangs der Offenbarung sein. Solche Variationen sollen nicht als Abweichung vom Geiste und Umfang der Offenbarung angesehen werden.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

US 62/799303 [0001]

Claims

Stoßdämpfer, der Folgendes aufweist: einen monolithischen Elastomerkörper, der ein erstes Ende und ein zweites Ende aufweist, wobei das erste Ende nahe einem Rad angeordnet ist, und wobei das zweite Ende nahe einem Fahrzeugchassis angeordnet ist, wobei der monolithische Elastomerkörper konfiguriert ist, um Lasten zu übertragen und eine variable Dämpfung und eine variable Steifigkeit vom ersten Ende zum zweiten Ende vorzusehen.
Stoßdämpfer nach Anspruch 1, wobei der monolithische Elastomerkörper eine Vielzahl von Öffnungen aufweist, die in der Nähe des zweiten Endes angeordnet sind.
Stoßdämpfer nach Anspruch 2, wobei der monolithische Elastomerkörper eine Vielzahl von Rippen aufweist, die in der Nähe des ersten Endes angeordnet sind.
Stoßdämpfer nach Anspruch 1, wobei der monolithische Elastomerkörper eine Vielzahl von Rippen aufweist, die in der Nähe des ersten Endes angeordnet sind.
Stoßdämpfer nach Anspruch 1, der weiter eine erste Befestigungsarmatur mit einer ersten Verbindungsstruktur und eine zweite Befestigungsarmatur mit einer zweiten Verbindungsstruktur aufweist, wobei der monolithische Elastomerkörper um die erste Verbindungsstruktur und um die zweite Verbindungsstruktur gegossen ist.
Stoßdämpfer nach Anspruch 5, wobei die erste Verbindungsstruktur eine plattenartige Struktur aufweist, die in dem monolithischen Elastomerkörper eingebettet ist.
Stoßdämpfer nach Anspruch 6, wobei die zweite Verbindungsstruktur eine plattenartige Struktur aufweist, die in dem monolithischen Elastomerkörper eingebettet ist.
Stoßdämpfer nach Anspruch 6, wobei die plattenartige Struktur mit der ersten Befestigungsarmatur durch einen Halsteil mit verringertem Durchmesser verbunden ist.
Stoßdämpfer nach Anspruch 1, wobei der monolithische Elastomerkörper weiter Öffnungen aufweist, die in der Nähe des zweiten Endes angeordnet sind, wobei die Öffnungen eine Honey-Comb- bzw. Wabengeometrie definieren.
Stoßdämpfer nach Anspruch 9, der weiter eine erste Befestigungsarmatur mit einer ersten Verbindungsstruktur und eine zweite Befestigungsarmatur mit einer zweiten Verbindungsstruktur aufweist, wobei der monolithische Elastomerkörper um die erste Verbindungsstruktur und um die zweite Verbindungsstruktur gegossen ist.
Stoßdämpfer nach Anspruch 10, wobei die erste Verbindungsstruktur eine plattenartige Struktur aufweist, die in dem monolithischen Elastomerkörper eingebettet ist.
Stoßdämpfer nach Anspruch 11, wobei die zweite Verbindungsstruktur eine plattenartige Struktur aufweist, die in dem monolithischen Elastomerkörper eingebettet ist.
Stoßdämpfer nach Anspruch 11, wobei die plattenartige Struktur mit der ersten Befestigungsarmatur durch eine Halsteil mit verringertem Durchmesser verbunden ist.
Stoßdämpfer nach Anspruch 1, wobei der Stoßdämpfer zwischen dem Fahrzeugchassis und einem Aufhängungsarm angeschlossen ist.
Stoßdämpfer nach Anspruch 14, wobei der monolithische Elastomerkörper eine Vielzahl von Öffnungen aufweist, die in der Nähe der zweiten Verbindungsstruktur angeordnet sind.