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TECHNISCHES GEBIET
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Die vorliegende Offenbarung betrifft einen Struktursubwoofer, der ein lasttragendes Element einer Fahrzeugkarosseriestruktur bildet.
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ALLGEMEINER STAND DER TECHNIK
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Fahrzeuge weisen eine Karosseriestruktur auf, die aus einer Vielzahl einzelner Komponenten gebildet ist, die miteinander verbunden sind, um eine Rahmenstruktur für das Fahrzeug zu erzeugen. Viele Fahrzeuge beinhalten Audiosysteme mit einem Subwoofer. Subwoofer beinhalten einen Lautsprecher und sonstige Elektronik, die in einem Gehäuse angeordnet sind. Das Gehäuse ist typischerweise aus Kunststoff mit geringer Festigkeit ausgebildet, der dazu ausgelegt ist, lediglich das Gewicht des Lautsprechers zu tragen.
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Subwoofer sind relativ groß und erfordern, dass Designer die Fahrzeugkarosseriestruktur genau so konstruieren, dass ein großer Einbauraum für die Aufnahme des Subwoofers zwischen den Komponenten der Karosseriestruktur bereitgestellt wird. In vielen Fällen hätte eine optimierte Karosseriestruktur ein lasttragendes Element, das sich durch den Subwoofereinbauraum erstreckt. Um den Subwoofer einzubauen, wird dieses lasttragende Element jedoch weggelassen und die Karosseriestruktur auf weniger effiziente Weise derart umgestaltet, dass sich die Lastpfade der Karosseriestruktur um den Subwoofereinbauraum herum erstrecken. Die vorliegende Offenbarung nimmt diese und andere Probleme in Angriff.
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KURZDARSTELLUNG
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Gemäß einer Ausführungsform weist ein Fahrzeug eine Karosseriestruktur mit einer ersten Strukturkomponente und einer zweiten Strukturkomponente auf, die beabstandet sind, um einen Raum zu definieren. Ein Struktursubwoofer ist in dem Raum angeordnet und weist ein Gehäuse auf, das aus einem Material mit einem hohen Elastizitätsmodul ausgebildet ist. Das Gehäuse weist eine erste Befestigung, die mit der ersten Komponente verbunden ist, und eine zweite Befestigung, die mit der zweiten Komponente verbunden ist, auf, um eine Strukturbrücke zu bilden, die sich zwischen den Komponenten erstreckt und einen Lastpfad von der ersten Komponente durch das Gehäuse und in die zweite Komponente definiert.
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Gemäß einer anderen Ausführungsform beinhaltet eine Fahrzeugkarosseriestruktur eine Radkastenbaugruppe und eine D-Säule. Ein Subwoofer ist zwischen der D-Säule und der Radkastenbaugruppe angeordnet. Der Subwoofer weist ein Kohlefasergehäuse mit einer ersten Anbringung auf, die an der Baugruppe angebracht ist, und einer zweiten Anbringung, die an der D-Säule angebracht ist, um eine Strukturbrücke zu bilden, die sich zwischen der D-Säule und der Baugruppe erstreckt und einen Lastpfad von der Baugruppe durch das Gehäuse und in die D-Säule definiert.
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Gemäß einer anderen Ausführungsform beinhaltet eine Fahrzeugkarosseriestruktur eine erste Strukturkomponente und eine zweite Strukturkomponente. Ein Subwoofer ist zwischen den Komponenten angeordnet und beinhaltet ein Gehäuse mit einer erste und einer zweiten Befestigung, die mit der ersten bzw. der zweiten Komponente verbunden ist. Das Gehäuse weist ferner eine Verstärkungsplatte auf, deren erster Abschnitt an der ersten Anbringung angebracht ist und deren zweiten Abschnitt an der zweiten Anbringung angebracht ist, um einen Lastpfad von der ersten Komponente durch die Platte und in die zweite Komponente zu definieren.
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Figurenliste
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- 1 ist eine perspektivische Ansicht eines hinteren Abschnitts einer Karosseriestruktur eines Fahrzeugs aus dem Inneren des Fahrzeugs betrachtet und einer Vorderseite eines an der Karosseriestruktur angebrachten Struktursubwoofers.
- 2 ist eine perspektivische Ansicht der Fahrzeugkarosseriestruktur von außerhalb des Fahrzeugs betrachtet und an der Rückseite des Struktursubwoofers.
- 3 ist eine perspektivische Ansicht eines Verstärkers, der an der Rückseite des Subwoofers angebracht ist.
- 4 ist eine perspektivische Ansicht eines weiteren Struktursubwoofers, der eine Verstärkungsplatte beinhaltet.
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DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
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Je nach Bedarf werden hier detaillierte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung offenbart; dabei versteht es sich jedoch, dass die offenbarten Ausführungsformen lediglich beispielhaft für die Erfindung sind, die in verschiedenen und alternativen Formen ausgeführt sein kann. Die Figuren sind nicht zwingend maßstabsgetreu; einige Merkmale können vergrößert oder verkleinert dargestellt sein, um Einzelheiten bestimmter Komponenten zu zeigen. Dementsprechend sind hier offenbarte konkrete strukturelle und funktionelle Einzelheiten nicht als einschränkend auszulegen, sondern lediglich als repräsentative Grundlage, um einen Fachmann eine vielfältige Verwendung der vorliegenden Erfindung zu lehren.
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In Bezug auf die 1 und 2 weist ein Fahrzeug 20 wie zum Beispiel ein Geländewagen eine Fahrzeugkarosseriestruktur 22 auf. Die Fahrzeugkarosseriestruktur 22 kann eine selbsttragende Konstruktion aufweisen, bei der die Rahmenschienen 24 in die Karosseriestruktur 22 integriert sind. Die Fahrzeugkarosseriestruktur 22 weist eine Vielzahl von Strukturkomponenten wie eine Dachschiene 26 und eine Vielzahl von Säulen auf, die sich von der Dachschiene 26 nach unten in Richtung des Rahmens 24 erstrecken. Zum Beispiel kann die Fahrzeugkarosseriestruktur 22 eine C-Säule 28 nahe dem hinteren Teil der Fahrgastzelle und eine D-Säule 30 nahe der Rückseite des Fahrzeugs 20 aufweisen. Die C-Säule und die D-Säule sind voneinander in Längsrichtung des Fahrzeugs beabstandet. Eine Gürtellinienverstärkung 32 ist zwischen der C-Säule 28 und der D-Säule 30 angebracht. Eine hintere Radkastenbaugruppe 34 ist zwischen der D-Säule 30 und der C-Säule 28 angeordnet.
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Die verschiedenen Komponenten der Karosseriestruktur 22 wie zum Beispiel die Dachschiene 26, die Säulen 28 und 30, die Radkastenbaugruppe 34 und die Gürtellinienverstärkung 32 sind typischerweise aus einer Vielzahl von Metallstanzteilen ausgebildet, die zusammengebaut und durch Schweißen, Befestigungselemente oder sonstige fachbekannte Mittel aneinander befestigt werden. In manchen Ausführungsformen handelt es sich bei einer oder mehreren der Karosseriestrukturkomponenten um ein exotisches Material wie zum Beispiel Kohlefaser oder Glasfaser. Andere Arten von Karosseriestrukturdesigns sind ebenfalls bekannt, zum Beispiel Gitterrahmen, doch die vorliegende Offenbarung ist nicht auf ein konkretes Karosseriestrukturdesign beschränkt.
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Die C-Säule 28 kann eine obere Komponente 39 beinhalten, die an der Dachschiene 26 angebracht ist, und eine untere Mittelkomponente 40, die an der Rahmenschiene 24 angebracht ist. Die Radkastenbaugruppe 34 kann eine Radkasteninnenseite 36 und eine Radkastenaußenseite 38 aufweisen, die jeweils mit der C-Säule 28 verbunden sind. Die Radkasteninnenseite 36 kann eine Rückplatte 42 und eine Mittelplatte 44 aufweisen, die entlang eines Flansches 46 miteinander verbunden sind. Die Rückplatte 42 kann entlang des Flansches 51 mit der Radkastenaußenseite 38 verbunden sein. Die Gürtellinienverstärkung 32 weist ein vorderes Ende 48 auf, das mit der C-Säule 28 verbunden ist, und erstreckt sich nach hinten zu einem hinteren Ende 50, das mit der D-Säule 30 verbunden ist. Die Gürtellinienverstärkung 32 ist darüber hinaus mit der Radkasteninnenseite 36 und der Radkastenaußenseite 38 verbunden.
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Wie oben angeführt benötigen Subwoofer einen großen Einbaubereich, der das Karosseriestrukturdesign beeinträchtigt. Um die Steifigkeit der Karosseriestruktur 22 zu verbessern, beinhaltet das Fahrzeug 20 eine Struktursubwooferbaugruppe 60, die sich in einem Subwoofereinbauraum 62 befindet, der zwischen der Radkastenbaugruppe 34 und der D-Säule 30 definiert ist. Die Subwooferbaugruppe 60 bildet eine lasttragende Komponente der Karosseriestruktur 22, fast so wie die Säulen 28, 30 und die anderen Komponenten der Karosseriestruktur 22. Durch Bereitstellen der Struktursubwooferbaugruppe 60 erstreckt sich ein lasttragendes Element durch den Einbauraum 62, um eine Strukturbrücke zwischen den Komponenten der Karosseriestruktur 22 zu erzeugen. Im Gegensatz zu vorherigen Designs, bei denen dem Einbauraum eine Struktur fehlt. Die Struktursubwooferbaugruppe 60 kann eine Verringerung in Bezug auf die Karosseriestrukturkomponenten und/oder Dicke der Komponenten ohne Einschränkung der Festigkeit und Steifigkeit ermöglichen, was eine Verringerung des Gewichts des Fahrzeugs 20 zur Folge haben kann, die zu einer verbesserten Kraftstoffeffizienz und Fahrzeugleistung führt.
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Die Subwooferbaugruppe 60 weist ein Außengehäuse 64 auf, das viele der Komponenten der Baugruppe 60 unterbringt. Beispielsweise sind ein Lautsprecher 65 und zugehörige elektronische Komponenten in dem Gehäuse 64 angeordnet. Ein Rahmen (nicht dargestellt) kann in dem Gehäuse 64 angeordnet sein und den Lautsprecher 65 in dem Gehäuse 64 tragen. Das Gehäuse 64 kann eine Öffnung, die an den Lautsprecher 65 angrenzt, definieren, um eine Dämpfung der von dem Lautsprecher erzeugten Schallwellen zu verringern.
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Das Gehäuse 64 ist die Hauptstrukturkomponente der Subwooferbaugruppe 60. Das Strukturgehäuse 64 kann aus einem Material mit einem hohen Elastizitätsmodul (auch als Young-Modul bekannt) ausgebildet sein. Im vorliegenden Zusammenhang bezieht sich „hoch“ auf einen Elastizitätsmodul größer oder gleich 69 Gigapascal (GPa). In manchen Ausführungsformen kann es besonders vorteilhaft sein, ein Material mit einem Elastizitätsmodul größer oder gleich 150 GPa zu verwenden. Zu Materialien mit einem hohen Elastizitätsmodul zählen Stahl, Kohlefaser, Titanlegierung, Aluminiumlegierung und viele andere. Kohlefaser weist ein höheres Festigkeits-Gewichts-Verhältnis auf als die meisten Metalle und ist unter Umständen ein für ein Struktursubwoofer-Gehäuse besonders gut geeignetes Material.
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Das Gehäuse 64 kann ein vorderes Teil 66 und ein hinteres Teil 68 aufweisen, die miteinander verbunden sind. Das Gehäuse 64 kann durch Befestigungselemente, Schweißen oder sonstige fachbekannte Techniken an verschiedenen Komponenten der Karosseriestruktur 22 angebracht sein. In der veranschaulichten Ausführungsform ist das Gehäuse 64 aus Kohlefaser ausgebildet und weist eine erste Lasche 70, eine zweite Lasche 72, eine dritte Lasche 74 und eine vierte Lasche 76 auf. Die erste, die zweite und die vierte Lasche 70, 72, 76 können Teil des vorderen Teils 66 sein, und die dritte Befestigung 74 kann Teil des hinteren Teils 68 sein. Die erste Anbringung 70 und die zweite Lasche 72 können an einer Innenseite 80 der Gürtellinienverstärkung 32 angebracht sein. Die Gürtellinienverstärkung 32 weist einen Mittelpunkt 82 auf, der eine vordere Hälfte 84 und eine hintere Hälfte 86 definiert. Die erste Lasche 70 ist an der hinteren Hälfte 86 angebracht und die zweite Lasche 72 ist an der vorderen Hälfte 84 angebracht. Die Laschen können jeweils ein Loch zum Aufnehmen eines Befestigungselements, zum Beispiel einer Schraube, definieren, das das Gehäuse 64 an der Gürtellinienverstärkung 32 befestigt. Die vierte Lasche 76 kann an der D-Säule 30 angebracht sein und die dritte Lasche 74 kann an der Radkasteninnenseite 36 und der Radkastenaußenseite 38 angebracht sein. Diese Laschen können außerdem ein Loch zum Aufnehmen eines Befestigungselements definieren.
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In der veranschaulichten Ausführungsform ist das Gehäuse 64 mit der Radkastenbaugruppe 34, der D-Säule 30 und der Verstärkung 32 verbunden, doch in anderen Ausführungsformen kann das Gehäuse 64 an anderen Komponenten angebracht sein, je nach Design der Karosseriestruktur und der Platzierung des Subwoofers. Das Gehäuse 64 ist eine lasttragende Komponente und bildet durch den Einbauraum 62 zwischen den Komponenten, die den Raum 62 umgeben, Lastpfade. Beispielsweise überträgt ein erster Lastpfad Last zwischen der Radkastenbaugruppe 34 und der D-Säule 30. Der erste Lastpfad erstreckt sich von der Radkastenbaugruppe 34 in die dritte Lasche 74, durch das Gehäuse 64 von der dritten Lasche 74 zu der vierten Lasche 76 und in die D-Säule 30. Der erste Lastpfad ist darüber hinaus in der Lage, Lasten von der D-Säule 30 zu der Radkastenbaugruppe 34 zu übertragen.
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Ein zweiter Lastpfad überträgt Last zwischen der Radkastenbaugruppe 34 und der Gürtellinienverstärkung 32. Der zweite Lastpfad erstreckt sich von der Radkastenbaugruppe 34 in die dritte Lasche 74, durch das Gehäuse 64 von der dritten Lasche 74 zu der ersten Lasche 70 und in die hintere Hälfte 86 der Gürtellinienverstärkung 32. Der zweite Lastpfad ist darüber hinaus in der Lage, Lasten von der Gürtellinienverstärkung 32 zu der Radkastenbaugruppe 34 zu übertragen.
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Ein dritter Lastpfad überträgt Last zwischen der D-Säule 30 und der Gürtellinienverstärkung 32. Der dritte Lastpfad erstreckt sich von der D-Säule 30 in die vierte Lasche 76, durch das Gehäuse 64 von der vierten Lasche 76 zu der zweiten Lasche 72 und in die vordere Hälfte 84 der Gürtellinienverstärkung 32. Der dritte Lastpfad ist darüber hinaus in der Lage, Lasten von der Gürtellinienverstärkung 32 zu der D-Säule 30 zu übertragen.
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Ein vierter Lastpfad überträgt Last zwischen der D-Säule 30 und der Gürtellinienverstärkung 32. Der vierte Lastpfad erstreckt sich von der D-Säule 30 in die vierte Lasche 76, durch das Gehäuse 64 von der vierten Lasche 76 zu der ersten Lasche 70 und in die hintere Hälfte 86 der Gürtellinienverstärkung 32. Der vierte Lastpfad ist darüber hinaus in der Lage, Lasten von der Gürtellinienverstärkung 32 zu der D-Säule 30 zu übertragen.
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Ein fünfter Lastpfad überträgt Last zwischen der Radkastenbaugruppe 34 und der Gürtellinienverstärkung 32. Der fünfte Lastpfad erstreckt sich von der Radkastenbaugruppe 34 in die dritte Lasche 74, durch das Gehäuse 64 von der dritten Lasche 74 zu der zweiten Lasche 72 und in die vordere Hälfte 84 der Gürtellinienverstärkung 32. Der fünfte Lastpfad ist darüber hinaus in der Lage, Lasten von der Gürtellinienverstärkung 32 zu der Radkastenbaugruppe 34 zu übertragen.
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In Bezug auf 3 kann ein Verstärker 100 an dem hinteren Teil 68 des Subwoofergehäuses 64 angebracht sein. Verstärker sind relativ schwere Komponenten und werden typischerweise an einem Strukturelement angebracht. Da das Subwoofergehäuse 64 ein Strukturelement ist, kann der Verstärker 100 im Gegensatz zu vorherigen Designs, bei denen der Verstärker von dem Subwoofer entfernt angeordnet ist, direkt an dem hinteren Teil 68 angebracht sein, das einen Kompakteinbau bildet.
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Verstärker sind typischerweise aus Metall gebildet und relativ steif. Die Steifigkeit des Gehäuses 64 kann durch Befestigen des Verstärkers 100 an dem hinteren Stück 68 erhöht werden. Der Verstärker 100 kann durch ein oder mehr Befestigungselemente an dem Gehäuse 64 angebracht sein. In einigen Ausführungsformen ist der Verstärker 100 lediglich an dem Gehäuse 64 direkt angebracht, doch in anderen Ausführungsformen kann der Verstärker auch direkt an der Karosseriestruktur 22 angebracht sein. Zum Beispiel kann der Verstärker 100 eine erste Befestigungslasche 102 beinhalten, die durch ein Befestigungselement 106 an der dritten Lasche 74 sowie der Radkastenbaugruppe 34 angebracht ist. Der Verstärker 100 kann darüber hinaus eine zweite Befestigungslasche 104 beinhalten, die an einer der ersten Befestigungslasche 102 gegenüberliegenden Seite des Verstärkers 100 angeordnet ist. Die zweite Befestigungslasche 104 kann durch ein Befestigungselement 108 mit der D-Säule 30 verbunden sein. Bei Anordnung auf diese Weise bildet der Verstärker eine Strukturbrücke zwischen der D-Säule 30 und der Radkastenbaugruppe 34, um die Drehsteifigkeit der Karosseriestruktur 22 in dem Subwoofereinbauraum weiter zu erhöhen.
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In Bezug auf 4 beinhaltet ein Subwoofer 120 ein Gehäuse 122, das eine Vorderseite 124 und eine Rückseite 126 aufweist. Das Gehäuse 122 weist darüber hinaus eine erste Lasche 138, eine zweite Lasche 140 und eine dritte Lasche 142 auf. Diese Laschen werden verwendet, um das Gehäuse 122 mit einer oder mehreren Komponenten der Fahrzeugkarosseriestruktur wie zum Beispiel der C-Säule, der D-Säule, der Radkastenbaugruppe, der Gürtellinienverstärkung und sonstigen zu verbinden. Beispielsweise können die erste Lasche 138 und die zweite Lasche 140 an der Gürtellinienverstärkung angebracht sein und kann die dritte Lache an der Radkastenbaugruppe angebracht sein.
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Der Subwoofer 120 ist eine Strukturkomponente, doch anders als bei den vorstehenden Ausführungsformen ist das Gehäuse 122 unter Umständen nicht aus einem Material mit einem hohen Elastizitätsmodul ausgebildet. Stattdessen wird eine Verstärkungsplatte 128 verwendet, um die Lasten über den Subwoofer 120 zu tragen. Die Verstärkungsplatte 128 kann einen mittleren Abschnitt 130, einen ersten Arm 132, einen zweiten Arm 134 und einen dritten Arm 136 aufweisen. Bei den Armen kann es sich um jene Abschnitte der Verstärkungsplatte handeln, die direkt an dem Gehäuse 122 angebracht sind. Beispielsweise kann der erste Arm 132 an der ersten Lasche 138 angebracht sein, der zweite Arm 134 an der zweiten Lache 140 angebracht sein und der dritte Arm 136 an der dritten Lasche 142 angebracht sein. Die Arme können durch Befestigungselemente oder dergleichen angebracht sein. Beispielsweise kann jeder Arm einen Endabschnitt beinhalten, der ein Loch zum Aufnehmen eines Befestigungselements definiert. Die Verstärkungsplatte 128 kann aus einem Material mit einem hohen Elastizitätsmodul wie zum Beispiel Stahl, Kohlefaser, Titanlegierung und sonstigen ausgebildet sein.
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Die Verstärkungsplatte 128 bildet eine Strukturbrücke zwischen den Komponenten der Karosseriestruktur, an der sie angebracht wird. Ein oder mehr Lastpfade sind in der Verstärkungsplatte 128 zwischen den Karosseriestrukturkomponenten definiert. Die Lastpfade der Verstärkungsplatte 128 können den vorstehend beschriebenen Lastpfaden ähneln. Beispielsweise kann sich ein erster Lastpfad von dem dritten Arm 136 durch den mittleren Abschnitt 130 und in den zweiten Abschnitt 134 erstrecken, um Lasten von der an dem dritten Arm 136 angebrachten Karosseriestruktur an die an dem zweiten Arm 134 angebrachte Karosseriestruktur und umgekehrt zu übertragen. Der Subwoofer 120 kann sonstige Lastpfade definieren, die sich zwischen den anderen Armen erstrecken.
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Wenngleich vorstehend beispielhafte Ausführungsformen beschrieben sind, ist nicht beabsichtigt, dass diese Ausführungsformen alle möglichen Formen der Erfindung beschreiben. Die in der Beschreibung verwendeten Ausdrücke sind vielmehr beschreibende Ausdrücke als einschränkende Ausdrücke, und es versteht sich, dass verschiedene Änderungen vorgenommen werden können, ohne vom Geist und Schutzumfang der Erfindung abzuweichen. Zusätzlich dazu können die Merkmale unterschiedlicher umsetzender Ausführungsformen miteinander kombiniert werden, um weitere erfindungsgemäße Ausführungsformen zu bilden.
