DE202016101209U1 - Thin-walled magnesium die-cast shock absorber bridge for use in a vehicle - Google Patents
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Abstract
Stoßdämpferbrückenbaugruppe für ein Fahrzeug, umfassend: einen gegossenen Stoßdämpferbrückenkörper, zusammengesetzt aus einem Material, ausgewählt aus der Gruppe, bestehend aus Magnesium und Magnesiumlegierung; eine Stahl-Überbrückungshalterung; eine Haftschicht, gebildet zwischen dem Körper und der Halterung; und ein mechanisches Befestigungsteil zum Befestigen des Körpers und der Halterung.A shock absorber bridge assembly for a vehicle, comprising: a molded shock absorber bridge body composed of a material selected from the group consisting of magnesium and magnesium alloy; a steel bridging bracket; an adhesive layer formed between the body and the holder; and a mechanical fixing member for fixing the body and the bracket.
Description
TECHNISCHES GEBIETTECHNICAL AREA
Das offenbarte erfinderische Konzept betrifft Stoßdämpferbrücken für Kraftfahrzeuge. Insbesondere betrifft das offenbarte erfinderische Konzept dünnwandige Druckguss-Stoßdämpferbrücken, gebildet aus entweder Magnesium oder Magnesiumlegierung.The disclosed inventive concept relates to shock absorber bridges for motor vehicles. In particular, the disclosed inventive concept relates to thin-walled die-cast shock absorber bridges formed of either magnesium or magnesium alloy.
HINTERGRUND DER ERFINDUNGBACKGROUND OF THE INVENTION
Gewichtsreduzierung zum Erreichen verbesserter Kraftstoffwirtschaftlichkeit ist heute vielleicht das kritischste Ziel von Fahrzeugherstellern. Erreichen dieses Ziels muss unternommen werden, ohne die strukturelle Integrität des Fahrzeugs aufzugeben, während das Fahrzeug gleichzeitig erschwinglich gemacht werden muss.Weight reduction to achieve improved fuel economy is perhaps the most critical goal of vehicle manufacturers today. Achieving this goal must be done without sacrificing the structural integrity of the vehicle while at the same time making the vehicle affordable.
Der zentrale Ansatz für verbesserte Kraftstoffwirtschaftlichkeit, der heute von Herstellern unternommen wird, war die Reduktion von Materialgewicht. Zu diesem Zweck werden Anstrengungen unternommen, Aluminium in Fahrzeugstrukturen zu inkorporieren, die einst Stahl waren.The key approach to improved fuel economy that is being undertaken by manufacturers today has been to reduce material weight. To this end, efforts are being made to incorporate aluminum into vehicle structures that were once steel.
Eine strukturelle Komponente, die traditionellerweise aus Stahl gebildet wurde, ist die Stoßdämpferbrücke. Die häufigste Stoßdämpferbrücke ist eine mehrteilige Baugruppe aus gepresstem Stahl. Diese Konstruktion bietet ein sehr kostengünstiges Verfahren zum Erfüllen der NVH-Anforderungen, Haltbarkeit und Sicherheitsanforderungen des Fahrzeugs. Aus gepresstem Stahl gebildete Stoßdämpferbrücken sind jedoch sehr schwer und sind folglich keine Lösung für das Ziel der gesamten Gewichtsreduzierung des Fahrzeugs.One structural component traditionally made of steel is the bumper bridge. The most common shock absorber bridge is a multi-piece assembly made of pressed steel. This design provides a very cost effective method of meeting the NVH requirements, durability and safety requirements of the vehicle. However, shock absorber bridges formed of pressed steel are very heavy and are therefore not a solution to the goal of the overall weight reduction of the vehicle.
Ein weniger häufiger Ansatz für Stoßdämpferbrücken-Konstruktion besteht darin, dass die Stoßdämpferbrücke durch Vakuumhochdruckguss (VHPDC) aus Aluminium gebildet wird. Während dies in einer Stoßdämpferbrücke resultiert, die leichter als Stahl ist, ist das Produkt teurer als sein Gegenstück aus Stahl. Insbesondere ist der Prozess zur Herstellung einer Aluminium-Stoßdämpferbrücke durch VHPDC sehr intensiv, da das Produktionsverfahren auf einer vakuumgestützten HPDC-Maschine beruht. Das resultierende Produkt muss einer Röntgenuntersuchung zur Überprüfung von Porosität unterzogen werden. Das Produkt muss außerdem wärmebehandelt werden, um die Eigenschaften zu verbessern, begradigt werden, um die Verziehung zu entfernen, die während der Wärmebehandlung vorkommt, und dann hinsichtlich etwaiger Bohrungen und Befestigungsflächen bearbeitet werden.A less common approach for shock tower construction is that the shock tower is formed by vacuum high pressure (VHPDC) aluminum casting. While this results in a shock tower that is lighter than steel, the product is more expensive than its steel counterpart. In particular, the process of making an aluminum shock absorber bridge by VHPDC is very intense because the production process is based on a vacuum-assisted HPDC machine. The resulting product must be subjected to an X-ray examination to verify porosity. The product must also be heat treated to improve the properties, straightened to remove the distortion that occurs during the heat treatment, and then machined for any drilling and attachment surfaces.
Zusätzlich zu einem beschwerlichen und arbeitsintensiven Herstellungsprozess sind Aluminium-Stoßdämpferbrücken typischerweise überdimensioniert, um die Herausforderungen, die im VHPDC-Prozess anstehen, auszugleichen. Spezifisch erfordert der Prozess, dass minimale Wandvorrat ungefähr 2,5 mm in der Dicke beträgt, vorausgesetzt, dass Verrippung hinzugefügt wird, um die minimale strukturelle Integrität bereitzustellen. Die minimale Dicke resultiert jedoch in einer schwereren und daher teureren Stoßdämpferbrücke, wodurch genau der Nutzen untergraben wird, den aluminiumbasierte Produktion erreichen sollte.In addition to a cumbersome and labor-intensive manufacturing process, aluminum shock absorber bridges are typically oversized to offset the challenges involved in the VHPDC process. Specifically, the process requires that minimum wall stock be approximately 2.5 mm in thickness, provided that ribbing is added to provide the minimum structural integrity. However, the minimum thickness results in a heavier and therefore more expensive shock tower, which undermines the very benefits that aluminum based production should achieve.
Während bekannte Fahrzeug-Stoßdämpferbrücken funktionieren, um die meisten Erwartungen zu erfüllen, leiden sie darunter, dass sie entweder im Fall von Stahl-Stoßdämpferbrücken zu schwer sind oder im Fall von Aluminium-Stoßdämpferbrücken zu teuer in der Produktion sind. Dementsprechend wird eine praktische Alternative zu bekannten Stoßdämpferbrücken erwünscht.While known vehicle shock absorber bridges work to meet most expectations, they suffer from either being too heavy in the case of steel shock absorber bridges or being too expensive to produce in the case of aluminum shock absorber bridges. Accordingly, a practical alternative to known shock absorber bridges is desired.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNGSUMMARY OF THE INVENTION
Das offenbarte erfinderische Konzept überwindet die Probleme, die mit bekannten Stoßdämpferbrücken assoziiert sind, durch Bereitstellen einer Stoßdämpferbrückenbaugruppe, die einen gegossenen Stoßdämpferbrückenkörper enthält, zusammengesetzt aus Magnesium oder Magnesiumlegierung, und mindestens einer Überbrückungshalterung aus Stahl. Eine isolierende Haftschicht wird zwischen dem gegossenen Stoßdämpferbrückenkörper und der Überbrückungshalterung aus Stahl gebildet. Ein mechanisches Befestigungsteil wird zum Befestigen des gegossenen Stoßdämpferbrückenkörpers an die Stahl-Überbrückungshalterung verwendet. Eine oder mehrere strukturelle Verrippungen zum Hinzufügen von Festigkeit können auf dem gegossenen Stoßdämpferbrückenkörper gebildet werden.The disclosed inventive concept overcomes the problems associated with known shock absorber bridges by providing a shock absorber bridge assembly including a molded shock absorber bridge body composed of magnesium or magnesium alloy and at least one steel bridging mount. An insulating adhesive layer is formed between the molded shock absorber bridge body and the steel bridging bracket. A mechanical fastener is used to attach the molded shock absorber bridge body to the steel bridging bracket. One or more structural ribs for adding strength may be formed on the molded damper bridge body.
Das mechanische Befestigungsteil kann aus beliebigen von mehreren mechanischen Befestigungsteilen ausgewählt werden, obwohl ein Niet, insbesondere ein Stanzniet, bevorzugt wird. Als eine Alternative oder zusätzlich kann ein Schraubenwulst auf entweder dem gegossenen Stoßdämpferbrückenkörper oder der Stahl-Überbrückungshalterung zum Aufnehmen einer Schraube gebildet werden.The mechanical fastener may be selected from any of a variety of mechanical fasteners, although a rivet, particularly a punch rivet, is preferred. As an alternative or in addition, a screw bead may be formed on either the molded shock absorber bridge body or the steel bridging bracket for receiving a bolt.
Der Stanzniet kann von der Stahl-Überbrückungshalterung in den gegossenen Stoßdämpferbrückenkörper oder von dem gegossenen Stoßdämpferbrückenkörper in die Stahl-Überbrückungshalterung eingeführt werden. Insofern der typische Stanzniet aus Stahl ist, wird, um eine galvanische Reaktion zu vermeiden, eine Schicht aus Isoliermaterial wie Band zwischen dem Kopf des Stanzniets und dem gegossenen Stoßdämpferbrückenkörper positioniert, wenn der Niet von dem gegossenen Stoßdämpferbrückenkörper in die Stahlhalterung eingeführt wird.The punch rivet may be inserted from the steel bridging bracket into the cast shock absorber bridge body or from the molded shock absorber bridge body into the steel bridging bracket. Insofar as the typical rivet is made of steel, to avoid a galvanic reaction, a layer of insulating material such as tape between the head of the rivet and positioned the molded shock absorber bridge body, when the rivet is inserted from the molded shock absorber bridge body in the steel bracket.
Die Stahl-Überbrückungshalterung kann eine beliebige von mehreren Halterungen wie eine Flintenhalterung, eine Montagequerträgerhalterung und eine Trägerhalterung sein, ist aber nicht darauf begrenzt. Ein Dichtungsmittel wird vorzugsweise entlang der Grenzfläche des gegossenen Stoßdämpferbrückenkörpers und der Stahl-Überbrückungshalterung gebildet.The steel bridging bracket may be any of a variety of brackets such as, but not limited to, a shotgun bracket, a mounting bracket bracket, and a bracket bracket. A sealant is preferably formed along the interface of the molded damper bridge body and the steel bridging mount.
Die vorstehenden Vorteile und andere Vorteile und Merkmale werden aus der folgenden ausführlichen Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen, wenn sie in Verbindung mit den beigefügten Zeichnungen genommen wird, leicht ersichtlich.The foregoing advantages and other advantages and features will become more readily apparent from the following detailed description of the preferred embodiments, taken in conjunction with the accompanying drawings.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGENBRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS
Für ein vollständigeres Verständnis dieser Erfindung sollte jetzt auf die Ausführungsformen Bezug genommen werden, die detaillierter in den beigefügten Zeichnungen veranschaulicht und nachstehend anhand von Beispielen der Erfindung beschrieben werden, wobei:For a more complete understanding of this invention, reference should now be made to the embodiments illustrated in more detail in the accompanying drawings and described by way of examples of the invention, in which:
AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMDETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENT
In den folgenden Figuren werden die gleichen Bezugszeichen zur Bezugnahme auf die gleichen Komponenten verwendet. In der folgenden Beschreibung werden verschiedene Betriebsparameter und Komponenten für verschieden konstruierte Ausführungsformen beschrieben. Diese spezifischen Parameter und Komponenten sind als Beispiele enthalten und sollen nicht einschränkend sein.In the following figures, the same reference numerals are used to refer to the same components. In the following description, various operating parameters and components for variously constructed embodiments will be described. These specific parameters and components are included as examples and are not intended to be limiting.
Das offenbarte erfinderische Konzept ist nachstehend als für eine Stoßdämpferbrückenbaugruppe seiend beschrieben. Es versteht sich jedoch, dass die folgende Beschreibung und die beigefügten Figuren auch in anderen Bereichen des Kraftfahrzeugs Nutzen haben können, wie in anderen Bereichen des Fahrzeugrahmens oder der Fahrzeugkarosserie. Des Weiteren versteht es sich, dass die Form und Konfiguration der veranschaulichten Stoßdämpferbrücke nur insofern vorschlagend sein sollen, als erwartet wird, dass andere Formen und Konfigurationen für die vollständige Ausführung des offenbarten erfinderischen Konzepts geeignet sein können.The disclosed inventive concept is described below as being for a bumper bridge assembly. It should be understood, however, that the following description and attached figures may be useful in other areas of the motor vehicle, such as in other areas of the vehicle frame or the vehicle body. Further, it should be understood that the shape and configuration of the illustrated shock absorber bridge are intended to be suggestive only insofar as it is anticipated that other shapes and configurations may be suitable for the fuller implementation of the disclosed inventive concept.
Wie vorstehend angeführt, kombiniert die typische Stoßdämpferbrückenbaugruppe sieben einzeln gepresste Komponenten zu einer Baugruppe. Diese Anordnung erfordert eine substanzielle Investition in den Rohbau in der Form von Werkzeugen und Arbeit. Eine typische herkömmliche Stoßdämpferbrückenbaugruppe ist in
Das offenbarte erfinderische Konzept überwindet die Probleme, die bekannte Stoßdämpferbrückenbaugruppen ausgesetzt sind, durch Bereitstellen einer Stoßdämpferbrückenbaugruppe, die leicht ist, sich relativ einfach zusammenbauen lässt und die eine minimale Anzahl individueller Komponenten nutzt. Die Stoßdämpferbrücke selbst wird aus entweder Magnesium oder Magnesiumlegierung gebildet, wodurch eine Komponente bereitgestellt wird, die zwischen etwa 4,0 und 6,0 kg leichter als Stahl ist und zwischen etwa 0,8 und 1,0 kg leichter als Aluminium ist. Dieses niedrigere Gewicht wird ermöglicht, weil sowohl Magnesium als auch Magnesiumlegierung geringere Dichten und eine bessere Gussleistung als Aluminium aufweisen. Außerdem lassen sich Magnesium und Magnesiumlegierung einfacher gießen als Aluminium, da diese Materialien keine Vakuumunterstützung erfordern. Des Weiteren erfordern aus Magnesium und Magnesiumlegierung gebildete Komponenten kein Röntgen und keine Wärmebehandlung, Begradigung oder Bearbeitung nach dem Gießen, wodurch sie einen beträchtlichen Produktionsvorteil gegenüber Aluminium bereitstellen. Die Gussformen, die beim Gießen von Magnesium und Magnesiumlegierung verwendet werden, halten 150 % länger als Gussformen, die beim Gießen von Aluminiumkomponenten verwendet werden.The disclosed inventive concept overcomes the problems experienced with prior art shock absorber bridge assemblies by providing a shock absorber bridge assembly which is lightweight, relatively easy to assemble, and which utilizes a minimum number of individual components. The shock tower itself is formed from either magnesium or magnesium alloy, providing a component that is between about 4.0 and 6.0 kg lighter than steel and is between about 0.8 and 1.0 kg lighter than aluminum. This lower weight is made possible because both magnesium and magnesium alloy have lower densities and better casting performance than aluminum. In addition, magnesium and magnesium alloy are easier to cast than aluminum because these materials do not require vacuum support. Further, components formed of magnesium and magnesium alloy do not require X-ray and no heat treatment, straightening or post-molding processing, thereby providing a significant production advantage over aluminum. The molds used in the casting of magnesium and magnesium alloys last 150% longer than molds used in the casting of aluminum components.
Diese Vorteile resultieren in einer Stoßdämpferbrückenbaugruppe, die zwischen etwa 4,0 und 6,0 kg pro Fahrzeug einspart und gegenüber herkömmlichen Stahl-Stoßdämpferbrücken eine geringe Kostensteigerung repräsentiert, aber dieser Betrag wird leicht kompensiert, wenn der verminderte Kraftstoffverbrauch berücksichtigt wird. Dagegen repräsentieren die Produktionskosten bei Verwendung von Magnesium oder Magnesiumlegierung im Vergleich mit aus Aluminium gebildeten Stoßdämpferbrücken Einsparungen von etwa der Hälfte der Kosten pro Fahrzeug. Aus Magnesium oder Magnesiumlegierung produzierte Stoßdämpferbrücken zeigen außerdem eine größere Vibrationen absorbierende Fähigkeit und weisen somit eine beträchtliche Dämpfungskapazität auf.These benefits result in a shock absorber bridge assembly that saves between about 4.0 and 6.0 kg per vehicle and represents a small cost increase over conventional steel shock absorber bridges, but this amount is easily compensated if the reduced fuel consumption is taken into account. In contrast, the cost of using magnesium or magnesium alloy in comparison with shock absorber bridges formed from aluminum represents savings of about half the cost per vehicle. Magnesium or magnesium alloy shock absorber bridges also exhibit greater vibration absorbing capability and thus have a significant damping capacity.
Die Stoßdämpferbrückenbaugruppe des offenbarten erfinderischen Konzepts ist in den
Bezug nehmend auf
Ein Streben-Befestigungsanschluss
Erneut auf
Die gegossene Magnesium- oder Magnesiumlegierung-HPDC-Stoßdämpferbrücke ist leichter und daher effizienter als eine Aluminium- oder Aluminiumlegierung-VHPDC-Stoßdämpferbrücke, weil sie dünnere Wände, dünnere Verrippung und mehr Verrippung mit kleineren Aushebewinkeln aufweist. Alle diese positiven Merkmale resultieren in einem leichteren, stärkeren und weniger teuren Druckgussstück. Diese Attribute sind mit einer VHPDC-Stoßdämpferbrücke aus entweder Aluminium oder Aluminiumlegierung aufgrund der Viskosität des Aluminiummaterials nicht erreichbar. Demgemäß ist die effiziente Konstruktion des offenbarten erfinderischen Konzepts durch die Verwendung von entweder Aluminium oder Aluminiumlegierung einfach nicht verfügbar.The cast magnesium or magnesium alloy HPDC bumper bridge is lighter and therefore more efficient than an aluminum or aluminum alloy VHPDC shock tower because it has thinner walls, thinner ribbing, and more ribbing with smaller lift angles. All of these positive features result in a lighter, stronger and less expensive die cast. These attributes are not achievable with a VHPDC shock absorber bridge of either aluminum or aluminum alloy due to the viscosity of the aluminum material. Accordingly, the efficient construction of the disclosed inventive concept is simply not available through the use of either aluminum or aluminum alloy.
Die Stoßdämpferbrückenbaugruppe
Die Flintenhalterung
Die Flintenhalterung
Eine Ansicht der Stoßdämpferbrückenbaugruppe
Eine Ansicht der Stoßdämpferbrückenbaugruppe
Die dargestellten Überbrückungshalterungen, die Flintenhalterung
Bezug nehmend auf
Nachdem die Überbrückungshalterungen unter Verwendung der Stanznieten an den gegossenen Magnesium-Stoßdämpferbrückenkörper
Während
Da der Stanzniet
Die
Zum Beispiel, und wie in
Die Stoßdämpferbrückenbaugruppe
Während die beigefügten Figuren und die assoziierte Diskussion eine Stoßdämpferbrückenbaugruppe betreffen, die sowohl Stahlkomponenten als auch einen gegossenen Magnesium-Stoßdämpferbrückenkörper enthält, versteht es sich, dass die vorgeschlagene Kombination von Stahlkomponenten und anderen gegossenen Magnesium-Fahrzeugrahmenteilen gemäß dem offenbarten erfinderischen Konzept produziert werden kann.While the attached figures and associated discussion relate to a shock tower assembly incorporating both steel components and a molded magnesium shock absorber bridge body, it will be understood that the proposed combination of steel components and other molded magnesium vehicle frame members may be produced in accordance with the disclosed inventive concept.
Aus mindestens den obigen Gründen überwindet die offenbarte Erfindung, wie vorstehend ausgeführt, die Herausforderungen, die bei der Herstellung bekannter Stoßdämpferbrücken für Fahrzeuge auftreten. Ein Fachmann im Fachgebiet wird jedoch leicht aus einer derartigen Diskussion und aus den beigefügten Zeichnungen und Ansprüchen erkennen, dass verschiedene Veränderungen, Abwandlungen und Variationen darin vorgenommen werden können, ohne vom wahren Wesen und fairen Schutzumfang der Erfindung abzuweichen, wie durch die folgenden Ansprüche definiert.For at least the above reasons, as disclosed above, the disclosed invention overcomes the challenges encountered in producing known vehicle shock absorber bridges. However, one skilled in the art will readily recognize from such discussion and from the accompanying drawings and claims that various changes, modifications and variations can be made therein without departing from the true spirit and fair scope of the invention as defined by the following claims.
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
R207 | Utility model specification | ||
R150 | Utility model maintained after payment of first maintenance fee after three years | ||
R151 | Utility model maintained after payment of second maintenance fee after six years | ||
R152 | Utility model maintained after payment of third maintenance fee after eight years |