DE202015106065U1

DE202015106065U1 - Fahrzeug mit metallischem Bauteil und Schwingungstilgereinheit

Info

Publication number: DE202015106065U1
Application number: DE202015106065.3U
Authority: DE
Original assignee: Ford Global Technologies LLC
Current assignee: Ford Global Technologies LLC
Priority date: 2015-09-03
Filing date: 2015-11-11
Publication date: 2015-11-18
Anticipated expiration: 2025-11-12

Abstract

Fahrzeug mit einem Bauteil, das einen metallischen Grundkörper aufweist, der elektrisch leitend mit wenigstens einem metallischen Element in Kontakt steht, das elektrochemisch unedler ist als der metallische Grundkörper des Bauteils, gekennzeichnet durch wenigstens eine Schwingungstilgereinheit, die eine metallische Tilgermasse aufweist, die das metallische Element bildet.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Fahrzeug, insbesondere Kraftfahrzeug, mit einem einen metallischen Grundkörper aufweisenden Bauteil nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
Um den metallischen Grundkörper vor Korrosion zu schützen, ist es bekannt, diesen elektrisch leitend mit einem metallischen Element zu verbinden, das elektrochemisch unedler ist als der metallische Grundkörper des Bauteils, der beispielsweise aus Eisen oder Stahl gebildet ist. Das unedlere metallische Element, beispielsweise Zink, wird geopfert, um den metallischen Grundkörper vor Korrosion zu schützen.
So offenbart beispielsweise die CN 103572300 A die Verwendung einer aus einer Magnesiumlegierung gebildeten Opferanode für eine Abgasanlage eines Fahrzeugs, um die Abgasanlage vor Korrosion zu schützen. Hierzu ist die Opferanode auf der Innenseite eines Abgasrohres angebracht.
Des Weiteren ist in der CN 202808943 U eine Kraftfahrzeugwaage für Straßen beschrieben, bei der eine Opferanode mittels eines Kabels mit dem Waagenkörper verbunden ist und diesen vor Korrosion schützt.
Aus der DE 10 2008 062 902 A1 geht ein Schwingungsdämpfer hervor, der in einem Behälterrohr eine Opferanode aufweist, die elektrisch leitend mit dem Behälterrohr verbunden ist, um die Standhaftigkeit des Schwingungsdämpfers gegen Korrosion zu verbessern.
Die US 2014/0021039 A1 und die US 2015/0159282 A1 beschreiben jeweils einen Korrosionsschutz für in Beton eingearbeiteten Stahl.
Zur Verbesserung insbesondere der akustischen Eigenschaften eines Fahrzeugs werden im modernen Fahrzeugbau immer häufiger so genannte Schwingungstilger verwendet. Ein Schwingungstilger ist eine Art von Schwingungsdämpfer, der anders als gewöhnliche Schwingungsdämpfer nicht zwischen zwei Objekten befestigt ist, sondern nur an einem. Der Schwingungstilger umfasst eine schwingfähige Tilgermasse, mit welcher bestimmte Schwingungsfrequenzen des Objekts gedämpft werden können. Hierzu wird die Tilgermasse gewöhnlich über einen gummielastischen Körper mit dem zu bedämpfenden Objekt verbunden.
Insbesondere bei Personenwagen werden Schwingungstilger eingesetzt, um den Fahrkomfort zu verbessern, der durch störende Geräusche und Vibrationen im Kraftfahrzeug beeinträchtigt werden kann. Diese Einflüsse werden zusammengefasst als NVH (Noise, Vibration, Harshness) bezeichnet.
Es ist allgemein auch möglich, Schwingungstilger zur Verbesserung der Fahreigenschaften des Fahrzeugs einzusetzen, indem diese zum Beispiel am Fahrzeugaufbau befestigt werden und so abgestimmt sind, dass sie bei einer vorher festgelegten Frequenz mitschwingen und dadurch resonanten Fahrzeugvibrationen entgegenwirken.
Vor diesem Hintergrund liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Fahrzeug, insbesondere Kraftfahrzeug, mit verbesserten NVH-Eigenschaften bereitzustellen, das außerdem auch einen kosteneffizienten Korrosionsschutz aufweist.
Diese Aufgabe wird durch ein Fahrzeug mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Weitere besonders vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung offenbaren die Unteransprüche.
Es ist darauf hinzuweisen, dass die in der nachfolgenden Beschreibung einzeln aufgeführten Merkmale in beliebiger, technisch sinnvoller Weise miteinander kombiniert werden können und weitere Ausgestaltungen der Erfindung aufzeigen.
Erfindungsgemäß weist ein Fahrzeug, insbesondere Kraftfahrzeug, ein Bauteil auf, das einen metallischen Grundkörper aufweist, der beispielsweise aus Eisen oder Stahl gebildet sein kann. Ein derartiges Bauteil kann beispielsweise ein Fahrzeugaufbau, ein Hilfsrahmen zum Beispiel zur Anbindung von Radaufhängungsteilen an den Fahrzeugaufbau, ein Lenkgetriebe, ein Querstabilisator und/oder ein Radaufhängungsteil, wie zum Beispiel ein Radführungslenker, ein Radträger, eine Feder, ein Stoßdämpfer und dergleichen sein. Der metallische Grundkörper steht elektrisch leitend mit wenigstens einem metallischen Element in Kontakt, das elektrochemisch unedler ist als der metallische Grundkörper des Bauteils. Auf diese Weise verhindert das metallische Element wirksam eine Korrosion des metallischen Grundkörpers, da das metallische Element gemäß dem Funktionsprinzip einer Opferanode anstelle des metallischen Grundkörpers korrodiert wird. Des Weiteren weist das Fahrzeug wenigstens eine Schwingungstilgereinheit mit einer metallischen Tilgermasse zur Verbesserung der NVH-Eigenschaften des Fahrzeugs auf. Erfindungsgemäß bildet die metallische Tilgermasse das metallische Element, das heißt die Opferanode.
Dementsprechend kann die Erfindung sowohl einen effektiven Korrosionsschutz für den metallischen Grundkörper und somit für das Fahrzeug bereitstellen und gleichzeitig durch den Einsatz des wenigstens einen Schwingungstilgers am Fahrzeug dessen NVH-Eigenschaften verbessern. Durch die Verwendung der Tilgermasse des Schwingungstilgers auch als Opferanode lässt sich außerdem ein wesentlicher Gewichts- und Kostenvorteil erzielen.
Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist das metallische Element, das heißt die metallische Tilgermasse, aus einer Zinklegierung, Aluminiumlegierung oder Magnesiumlegierung gebildet. Diese Werkstoffe weisen allgemein ein geringeres Standardpotential auf als zum Beispiel ein aus Eisen oder Stahl gebildeter metallischer Grundkörper. Dementsprechend lässt sich ein effektiver Korrosionsschutz für den metallischen Grundkörper erzielen.
Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass die Tilgermasse mittels eines Kabels elektrisch leitend mit dem Bauteil verbunden ist. Dies ermöglicht eine räumlich voneinander unabhängige Anordnung der metallischen Tilgermasse und des metallischen Grundkörpers am Fahrzeug. Außerdem lassen sich auf diese Weise durch eine metallische Tilgermasse gleichzeitig auch mehrere metallische Grundkörper am Fahrzeug vor Korrosion schützen, indem diese über das jeweilige Kabel gemeinsam elektrisch leitend mit der Tilgermasse verbunden werden. Als Kabel wird bevorzugt ein ein- oder mehradriger Verbund von Adern bzw. Einzelleitungen zur Übertragung von elektrischer Energie zwischen der metallischen Tilgermasse und dem metallischen Grundkörper verwendet. Das Kabel kann mit einem Isolierstoff in allgemein bekannter Weise ummantelt sein.
Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist die Tilgermasse über ein gummielastisches Kopplungselement mechanisch mit dem metallischen Grundkörper verbunden. Mit anderen Worten ist der Schwingungstilger, der im Wesentlichen die Tilgermasse und das gummielastische Kopplungselement umfasst, in dieser Ausgestaltung unmittelbar mit dem vor Korrosion zu schützenden metallischen Grundkörper verbunden. Hierbei stellt nun das gummielastische Kopplungselement neben seiner Funktion als mechanisches, schwingungsfähiges Verbindungselement gleichzeitig auch die elektrisch leitende Verbindung der Tilgermasse zum metallischen Grundkörper bereit. Beispielsweise kann das Kopplungselement ein mit einem hohen Kohlenstoffanteil versehenes Gummielement sein, um die elektrisch leitende Verbindung zwischen der metallischen Tilgermasse und dem metallischen Grundkörper herzustellen.
Eine noch weitere vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass die elektrisch leitende Verbindung zwischen der Tilgermasse und dem Bauteil über einen in die elektrisch leitende Verbindung eingefügten elektrischen Schalter unterbrechbar ist. Auf diese Weise kann der durch die als Opferanode wirkende metallische Tilgermasse des Schwingungstilgers bereitgestellte Korrosionsschutz für den metallischen Grundkörper ein- bzw. ausgeschaltet werden. So lässt sich beispielsweise der „Verbrauch“ der Tilgermasse (= Opferanode) insbesondere im Hinblick auf eine längere Gesamtnutzungsdauer der Tilgermasse in positiver Weise beeinflussen.
In diesem Zusammenhang kann das Fahrzeug ferner eine elektronische Steuereinrichtung aufweisen, die dazu eingerichtet ist, die elektrisch leitende Verbindung zwischen der Tilgermasse und dem Bauteil mittels des Schalters abhängig von bestimmten Betriebsbedingungen des Fahrzeugs herzustellen und zu unterbrechen. So kann beispielsweise die metallische Tilgermasse lediglich dann elektrisch leitend mit dem metallischen Grundkörper verbunden werden, wenn bestimmte Betriebs- bzw. Umgebungsbedingungen des Fahrzeugs einen erhöhten Korrosionsschutz für den metallischen Grundkörper erforderlich machen, zum Beispiel bei Regen oder in den Wintermonaten, in denen mit einem hohen Salzgehalt auf den Straßen zu rechnen ist.
Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung umfassen die durch die elektronische Steuereinrichtung erfassten Betriebsbedingungen wenigstens eine Außentemperatur, eine Außenfeuchtigkeit und/oder einen Radschlupf. Die Außentemperatur kann der Steuereinrichtung beispielsweise durch einen in der Regel im Fahrzeug vorhandenen Außentemperatursensor bereitgestellt werden, die Außenfeuchtigkeit beispielsweise durch einen Regensensor und der Radschlupf beispielsweise durch entsprechende Radsensoren, die gewöhnlich Bestandteil eines Antiblockiersystems (ABS) oder einer Antischlupfregelegung (ASR) des Fahrzeugs sind. Aus diesen durch die jeweiligen Sensoren bereitgestellten Informationen kann dann auf die Außen- bzw. Betriebsbedingungen des Fahrzeugs geschlossen werden, insbesondere auf das Vorhandensein einer hohen Außenfeuchtigkeit (Regensensor) oder Schnee in den Wintermonaten (Radschlupf, Außentemperatur) mit einem zu erwartenden hohen Salzgehalt auf den Straßen. In vorteilhafter Weise kann somit sichergestellt werden, dass die metallische Tilgermasse des Schwingungstilgers nur zu vorher festgelegten Zeitenpunkten reduziert wird, so dass alle erforderlichen Funktionen wie Schwingungstilgung und Korrosionsschutz im kompletten Lebenszyklus des Fahrzeugs erhalten bleiben.
Gemäß einer noch weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung umfasst das Fahrzeug eine elektronische Steuereinrichtung, die dazu eingerichtet ist, einen elektrischen Strom zwischen der metallischen Tilgermasse und dem metallischen Grundkörper einzuprägen. Wenn zwischen der Tilgermasse und dem Grundkörper ein Strom fließt, kann der Prozess der Reduzierung der als Opferanode dienenden Tilgermasse beschleunigt werden und somit der Korrosionsschutz des metallischen Grundkörpers verstärkt werden.
Insbesondere kann die Steuereinrichtung in vorteilhafter Weise ferner dazu eingerichtet sein, den elektrischen Strom bzw. eine bestimmte Stromstärke abhängig von bestimmten Betriebsbedingungen des Fahrzeugs einzuprägen. So kann beispielsweise lediglich dann der elektrische Strom zwischen der metallischen Tilgermasse und dem metallischen Grundkörper eingeprägt werden, wenn bestimmte Betriebs- bzw. Umgebungsbedingungen des Fahrzeugs einen erhöhten Korrosionsschutz für den metallischen Grundkörper erforderlich machen, zum Beispiel bei Regen oder in den Wintermonaten, in denen mit einem hohen Salzgehalt auf den Straßen zu rechnen ist. Zur Bestimmung der Außen- bzw. Umgebungsbedingungen des Fahrzeugs können in vorteilhafter Weise auch bei dieser erfindungsgemäßen Ausgestaltung die zuvor beschriebenen Sensoren herangezogen werden.
Die elektronische Steuereinrichtung dieser erfindungsgemäßen Ausgestaltung und die elektronische Steuereinrichtung der zuvor beschriebenen erfindungsgemäßen Ausgestaltung können bevorzugt dieselben sein, das heißt als eine einzige Einheit ausgebildet sein.
Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung sieht eine Sensorik des Fahrzeugs vor, die den galvanischen Spannungsunterschied zwischen der metallischen Tilgermasse und dem metallischen Grundkörper misst. So kann das elektrische Potential des zu schützenden metallischen Grundkörpers lediglich bei Bedarf derart verändert werden, dass ein erhöhter Korrosionsschutz durch die metallische Tilgermasse bereitgestellt wird. Beispielsweise kann dieser Vorgang durch eine elektronische Steuereinheit, der die Sensorik das Ergebnis der Messung des galvanischen Spannungsunterschieds bereitstellt, durchgeführt werden.
Vorzugsweise kann die für die Sensorik und/oder den Korrosionsschutz notwendige elektrische Energie dem Bordnetz des Fahrzeugs, beispielsweise einer Fahrzeug- bzw. Starterbatterie, entnommen werden.
Bevorzugt beträgt die als Anode dienende metallische Tilgermasse des Schwingungstilgers wenigstens etwa 1,5 kg. So ist sichergestellt, dass die Tilgermasse ihre Funktion als Opferanode über die gesamte Nutzungsdauer bzw. den gesamten Lebenszyklus des Fahrzeugs aufrechterhalten kann.
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

CN 103572300 A [0003]
CN 202808943 U [0004]
DE 102008062902 A1 [0005]
US 2014/0021039 A1 [0006]
US 2015/0159282 A1 [0006]

Claims

Fahrzeug mit einem Bauteil, das einen metallischen Grundkörper aufweist, der elektrisch leitend mit wenigstens einem metallischen Element in Kontakt steht, das elektrochemisch unedler ist als der metallische Grundkörper des Bauteils, gekennzeichnet durch wenigstens eine Schwingungstilgereinheit, die eine metallische Tilgermasse aufweist, die das metallische Element bildet.
Fahrzeug nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Tilgermasse aus einer Zinklegierung, Aluminiumlegierung oder Magnesiumlegierung gebildet ist.
Fahrzeug nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Tilgermasse mittels eines Kabels elektrisch leitend mit dem Bauteil verbunden ist.
Fahrzeug nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Tilgermasse über ein gummielastisches Kopplungselement mechanisch mit dem metallischen Grundkörper verbunden ist, wobei das Kopplungselement gleichzeitig auch die elektrisch leitende Verbindung der Tilgermasse zum metallischen Grundkörper bereitstellt.
Fahrzeug nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die elektrisch leitende Verbindung zwischen der Tilgermasse und dem Bauteil über einen in die elektrisch leitende Verbindung eingefügten elektrischen Schalter unterbrechbar ist.
Fahrzeug nach dem vorhergehenden Anspruch, gekennzeichnet durch eine elektronische Steuereinrichtung, die dazu eingerichtet ist, die elektrisch leitende Verbindung zwischen der Tilgermasse und dem Bauteil mittels des Schalters abhängig von bestimmten Betriebsbedingungen des Fahrzeugs herzustellen und zu unterbrechen.
Fahrzeug nach dem vorhergehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass die bestimmten Betriebsbedingungen eine Außentemperatur, eine Außenfeuchtigkeit und/oder einen Radschlupf umfassen.
Fahrzeug nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch eine elektronische Steuereinrichtung, die dazu eingerichtet ist, einen elektrischen Strom zwischen der metallischen Tilgermasse und dem metallischen Grundkörper einzuprägen.
Fahrzeug nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch eine Sensorik, die den galvanischen Spannungsunterschied zwischen der metallischen Tilgermasse und dem metallischen Grundkörper misst.
Fahrzeug nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Bauteil ein Fahrzeugaufbau, ein Hilfsrahmen, ein Lenkgetriebe, ein Querstabilisator und/oder ein Radaufhängungsteil ist.