DE202018104149U1

DE202018104149U1 - Federbeindomstrebe

Info

Publication number: DE202018104149U1
Application number: DE202018104149.5U
Authority: DE
Original assignee: Ford Global Technologies LLC
Current assignee: Ford Global Technologies LLC
Priority date: 2017-07-20
Filing date: 2018-07-18
Publication date: 2018-08-13
Anticipated expiration: 2028-07-19
Also published as: US10144456B1; CN208789791U

Abstract

Fahrzeug, umfassend:
einen Windlauf;
Federbeindome; und
eine Strebe, beinhaltend:
ein Paar Federbeindombefestigungspunkte, die mit den Federbeindomen verbunden sind,
einen vorderen und einen hinteren Querträger, die sich zwischen den Befestigungspunkten erstrecken, wobei der hintere Querträger an dem Windlauf befestigt ist, und
eine Gitterstruktur, welche die Querträger miteinander verbindet und Rippen aufweist, die jeweils an einer anderen der Rippen an einem zwischen dem vorderen und dem hinteren Querträger beabstandeten Knotenpunkt befestigt sind.

Description

TECHNISCHES GEBIET
Die vorliegende Offenbarung betrifft Strukturstreben für Kraftfahrzeuge und insbesondere Federbeindomstreben, die Federbeindome miteinander und mit einem Windlauf des Fahrzeugs verbinden.
ALLGEMEINER STAND DER TECHNIK
Motorfahrzeuge mit selbsttragenden Karosserien beinhalten Federbeindome, die als obere Befestigungspunkte für Fahrwerkstreben dienen. In vielen Motorfahrzeugen wird eine Federbeindomstrebe verwendet, die sich zwischen den Federbeindomen erstreckt, um die Seitensteifigkeit der selbsttragenden Karosserie zu verbessern.
KURZDARSTELLUNG
Gemäß einer Ausführungsform beinhaltet ein Fahrzeug einen Windlauf, Federbeindome und eine Strebe zum Versteifen der Federbeindome. Die Strebe beinhaltet ein Paar Federbeindombefestigungspunkte, das mit den Federbeindomen verbunden ist. Ein vorderer und ein hinterer Querträger erstrecken sich zwischen den Befestigungspunkten, und der hintere Querträger ist an dem Windlauf befestigt. Eine Gitterstruktur verbindet die Querträger miteinander und weist Rippen auf, die jeweils an einer anderen der Rippen an einem zwischen dem vorderen und dem hinteren Querträger beabstandeten Knotenpunkt befestigt sind.
Gemäß einer anderen Ausführungsform beinhaltet ein Fahrzeug eine Fahrzeugkarosserie, die einen Windlauf und Federbeindome aufweist, die vor dem Windlauf positioniert sind. Eine Federbeindomstrebe weist einen Magnesium-Gusslegierungskörper auf. Der Magnesium-Gusslegierungskörper beinhaltet ein Paar Federbeindombefestigungselemente, das mit den Federbeindomen verbunden ist, und einen vorderen Querträger, der sich zwischen den Befestigungspunkten erstreckt. Ein hinterer Querträger erstreckt sich zwischen den Befestigungspunkten und ist an dem Windlauf befestigt. Eine Gitterstruktur ist zwischen den Querträgern angeordnet und verbindet diese miteinander. Die Gitterstruktur beinhaltet Rippen, die an einem Knotenpunkt miteinander verbunden sind. Jede der Rippen weist ein mit einem von dem vorderen und hinteren Querträger verbundenes erstes Ende und ein mit dem Knotenpunkt verbundenes zweites Ende auf. Der Knotenpunkt ist zwischen dem vorderen und dem hinteren Querträger angeordnet und ist von diesen beabstandet.
Gemäß noch einer weiteren Ausführungsform beinhaltet eine Federbeindomstrebe ein Paar Federbeindombefestigungspunkte und einen vorderen und einen hinteren Querträger, die sich zwischen den Befestigungspunkten erstrecken. Der hintere Querträger weist einen Flansch auf, der konfiguriert ist, um mit einem Windlauf des Fahrzeugs verbunden zu sein. Eine Gitterstruktur verbindet die Querträger miteinander und weist Rippen auf, die jeweils an einer anderen der Rippen an einem zwischen dem vorderen und dem hinteren Querträger beabstandeten Knotenpunkt befestigt sind.
Figurenliste

1 ist eine Draufsicht auf einen Motorraum eines Fahrzeugs mit einer Federbeindomstrebe gemäß einer Ausführungsform dieser Offenbarung.
2 ist eine Ansicht der Federbeindomstrebe von unten.
3 ist eine Ansicht der Federbeindomstrebe von vorn.
4 ist eine Querschnittsansicht der Federbeindomstrebe von der Seite entlang der Schnittlinie 4-4.

DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
Die veranschaulichten Ausführungsformen sind unter Bezugnahme auf die Zeichnungen offenbart. Es versteht sich jedoch, dass die offenbarten Ausführungsformen lediglich Beispiele sind, die in unterschiedlichen und alternativen Formen ausgeführt sein können. Die Figuren sind nicht notwendigerweise maßstabsgetreu und einige Merkmale können vergrößert oder verkleinert sein, um Details bestimmter Komponenten darzustellen. Die konkreten Details zu Struktur und Funktion sind nicht als einschränkend auszulegen, sondern als repräsentative Grundlage, um den Fachmann die Umsetzung der offenbarten Konzepte zu lehren.
Unter Bezugnahme auf 1 beinhaltet ein Fahrzeug 20 eine Karosseriestruktur 22 mit einem Paar Rahmenträger 24, das sich in Längsrichtung erstreckt, d. h. über eine Länge des Fahrzeugs, und einem Windlauf 28, der durch die Rahmenträger 24 getragen wird und sich in lateraler Richtung erstreckt, d. h. über eine Breite des Fahrzeugs 20. Der Windlauf 28 trennt den Motorraum von der Fahrgastzelle. Ein Armaturenbrett 26 (teilweise gezeigt) ist mit dem Windlauf 28 verbunden und erstreckt sich nach hinten in die Fahrgastzelle. Ein Halter 34 kann einen oberen Abschnitt 29 des Windlaufs 28 mit dem Armaturenbrett 26 verbinden. Ein Paar Shotgun-Schienen 31 ist mit dem Windlauf 28 verbunden und erstreckt sich nach vorn entlang gegenüberliegenden oberen Seiten des Motorraums. Ein auf der Beifahrerseite liegender Federbeindom 30 und ein auf der Fahrerseite liegender Federbeindom 32 befinden sich an gegenüberliegenden Seiten des Motorraums und sind jeweils mit einer der Schienen 24 und einer der Shotgun-Schienen 31 verbunden. Die Federbeindome 30, 32 stellen Befestigungspunkte für die rechte und die linke Fahrwerkstrebe (nicht gezeigt) bereit.
Unter Bezugnahme auf die 1 und 2 beinhaltet das Fahrzeug 20 eine Federbeindomstrebe 36, die die Federbeindome 30, 32 miteinander verbindet und die Federbeindome 30, 32 und den Windlauf 28 miteinander verbindet. Die Federbeindomstrebe 36 reduziert die Ablenkung der Federbeindome, wodurch die Seitensteifigkeit und die Torsionssteifigkeit der Federbeindome und des Fahrzeugvorbaus gesteigert wird. Die Strebe 36 beinhaltet ein Paar Federbeindombefestigungspunkte 38, 39, die jeweils mit einer Oberfläche 40 eines entsprechenden Federbeindoms 30, 32 verbunden sind. Die Befestigungspunkte 38, 39 können Löcher 52 zum Aufnehmen von Befestigungselementen 54 definieren, die die Befestigungspunkte 38, 39 an den Federbeindomen 30, 32 sichern. Ein vorderer Querträger 42 erstreckt sich zwischen den Befestigungspunkten 38, 39. Ein hinterer Querträger 46 erstreckt sich ebenfalls zwischen den Befestigungspunkten 38, 39 und definiert im Allgemeinen ein hinteres Ende 48 der Strebe 36. Der hintere Querträger 46 kann einen Flansch 50 definieren, der sich mit dem Windlauf 28 verbindet. Der Flansch 50 definiert ein hinteres Ende 48 der Strebe 36. Der Flansch 50 definiert eine Vielzahl von Löchern 56, die jeweils ein Befestigungselement 58 aufnehmen, um den Flansch 50 an dem Windlauf 28 und an dem Halter 34 zu sichern. Während sich der vordere Querträger 42 im Allgemeinen gerade über den Motorraum zwischen den Federbeindomen 30, 32 erstreckt, weist der hintere Querträger 46 eine gebogene Form auf, um mit dem Windlauf 28 verbunden zu sein. Dadurch werden der vordere und der hintere Querträger 42, 46 um einen Abstand voneinander beabstandet, der entlang einer längsverlaufenden Mittellinie der Strebe variiert. Dieser Abstand wird senkrecht zu einer lateralen Richtung des Fahrzeugs gemessen. Der Abstand zwischen den Querträgern ist in der Mitte der Strebe 36 größer als nahe der Befestigungspunkte 38 und 39. Nahe der Befestigungspunkte bezieht sich auf jeden beliebigen Abschnitt der Querträger mit 20 Zentimetern Entfernung von den Befestigungspunkten.
Eine Gitterstruktur 60 verbindet den vorderen Querträger 42 und den hinteren Querträger 46 miteinander. Die Gitterstruktur 60 kann eine Vielzahl von Rippen 62 beinhalten, die durch zumindest einen Knotenpunkt 64 miteinander verbunden ist. Die Rippen 62 können angeordnet sein, um sich diagonal zwischen dem Knotenpunkt 64 und den Querträgern 42, 46 zu erstrecken, um einen oder mehrere dreieckige Räume mit der Strebe 36 zu bilden. Ein mittlerer Querträger 66 kann sich durch die Gitterstruktur 60 erstrecken und sich mit den Knotenpunkten 64 und mit dem hinteren Querträger 46 verbinden.
In der dargestellten Ausführungsform beinhaltet die Gitterstruktur 60 einen ersten Knotenpunkt 68 und einen zweiten Knotenpunkt 70. Der Knotenpunkt 68 kann vier damit assoziierte Rippen aufweisen: eine erste Rippe 72, eine zweite Rippe 74, eine dritte Rippe 76 und eine vierte Rippe 78. Die erste und die zweite Rippe 72, 74 können sich zwischen dem vorderen Querträger 42 und dem Knotenpunkt 68 erstrecken, und die dritte und die vierte Rippe 76, 78 können sich zwischen dem hinteren Querträger 46 und dem Knotenpunkt 68 erstrecken. Der Knotenpunkt 70 kann ebenso vier damit assoziierte Rippen aufweisen: eine fünfte Rippe 84, eine sechste Rippe 86, eine siebte Rippe 88 und eine achte Rippe 90. Die fünfte und die sechste Rippe 84, 86 können sich zwischen dem vorderen Querträger 42 und dem Knotenpunkt 70 erstrecken, und die siebte und die achte Rippe 88, 90 können sich zwischen dem hinteren Querträger 46 und dem Knotenpunkt 70 erstrecken. Jede der Rippen kann ein mit einem von dem vorderen oder hinteren Querträger verbundenes erstes Ende und ein zweites Ende aufweisen, das mit einem von den Knotenpunkten 68, 70 verbunden ist. Die erste Rippe 72 beinhaltet beispielsweise ein erstes Ende 80, das mit dem vorderen Querträger 42 verbunden ist, und ein zweites Ende 82, das mit dem Knotenpunkt 68 verbunden ist. Der mittlere Querträger 66 kann mit den Knotenpunkten 68, 70 verbunden sein. Der mittlere Querträger 66 kann ein mit einem Abschnitt des hinteren Querträgers 46 verbundenes erstes Ende 92 und ein mit einem zweiten Abschnitt des hinteren Querträgers 46 verbundenes zweites Ende 94 beinhalten.
Unter Bezugnahme auf die 1, 3 und 4 wird Motoraufladung, d.h. Kompressoraufladung oder Turboladen, in modernen Sportfahrzeugen immer populärer. Motoraufladung und insbesondere Kompressoraufladung kann die Höhe des Motors auf ein Niveau über der Oberfläche 40 der Federbeindome steigern. Die herkömmlicherweise verwendete gerade Strebe kann in vielen modernen Sportfahrzeugen nicht verwendet werden, da der Motor im Weg ist. Die Federbeindomstrebe 36 kann gewölbt werden, um einen Motor mit größerer Höhe unterzubringen. Die Befestigungspunkte 38, 39 können die niedrigsten Abschnitte der Strebe 36 sein und die Knotenpunkte 68, 70 können die höchsten Komponenten der Strebe 36 sein. Die hintere Hälfte der Strebe 36 kann nach unten abfallen, um den Flansch 50 unter den Knotenpunkten 68, 70 zu positionieren.
Die Federbeindomstrebe 36 kann ebenfalls etwas nach hinten in Richtung des Windlaufs 28 versetzt sein, um einen Kompressor, der sich durch die Motorhaube erstreckt, unterzubringen. Das Zurücksetzen ermöglicht der Strebe 36 hinter dem Kompressor zu sitzen. Der vordere Querträger 42 kann ein Paar sich nach hinten erstreckender Partien 100 und eine im Allgemeinen gerade Partie 102 beinhalten, die zwischen den sich nach hinten erstreckenden Partien 100 verbunden ist. Der Winkel der Partien 100 kann optimiert werden, um die gewünschte Zurücksetzung für die Strebe 36 bereitzustellen, was von den bestimmten Abmessungen des Motors, der Position der Federbeindome und anderen Faktoren abhängt.
Anstatt aus Unterbauteilen hergestellt zu sein, die separat ausgeformt und dann aneinander befestigt werden, kann die Strebe 36 als ein einziges Druckgussteil hergestellt sein. In einer Ausführungsform ist die Strebe 36 aus einer Magnesium-Druckgusslegierung hergestellt. Eine Magnesiumlegierung ist um 33 % leichter als eine Aluminiumlegierung und hat einen vergleichbaren Preis, was sie zu einem geeigneten Material für die Federbeindomstrebe 36 macht. Eine Magnesiumlegierung ist jedoch um 33 % nachgiebiger als eine Aluminiumlegierung. Die Federbeindomstrebe 36 überwindet diese reduzierte Materialstärke durch den Einsatz der oben beschriebenen Gitterstruktur 60, welche Lasten zwischen den Querträgern 42, 46 über die Rippen 62 verteilt.
Zum Optimieren der Lastverteilung stellt die Gitterstruktur 60 darüber hinaus Öffnungen 106 bereit, die zwischen den Rippen 62 und Querträgern 42, 46, 66 definiert sind, was einen Luftstrom durch die Strebe 36 ermöglicht. Die Öffnungen 106 ermöglichen ebenfalls, dass auf unter der Strebe positionierte Motorkomponenten mit der Hand zugegriffen werden kann. Die Gitterstruktur 60 kann des Weiteren Befestigungsbereiche für Fahrzeugkomponenten bereitstellen, wie zum Beispiel den Ausgleichsbehälter, den Flüssigkeitsbehälter und den Ölpeilstab.
Galvanische Korrosion kann auftreten, wenn Magnesium mit Stahl direkt in Kontakt kommt. In Isolator muss eingesetzt werden, um an Magnesium-Stahl-Schnittstellen Korrosion zu verhindern. Unter Bezugnahme auf Figur 2 können Isolierplatten 108 zwischen den Federbeindomen 30, 32 aus Stahl und den Federbeindombefestigungspunkten 38, 39 aus Magnesium installiert sein. Die Isolierplatten 108 können dünne Metallstanzteile sein, die aus einem Material ausgebildet sind, das nicht mit Magnesium oder Stahl reagiert, wie zum Beispiel Aluminium. Die Isolierplatten 108 können Befestigungslöcher 110 definieren, die mit den Löchern 52 ausgerichtet sind, welche in den Befestigungspunkten 38, 39 definiert sind. Obwohl dies nicht gezeigt ist, kann eine andere Isolierplatte zwischen dem Windlauf 28 und dem Flansch 50 angeordnet sein, wenn der Windlauf 28 aus Stahl besteht.
Die vorstehend beschriebenen Ausführungsformen sind konkrete Beispiele, die nicht alle möglichen Formen der Offenbarung beschreiben. Die Merkmale der veranschaulichten Ausführungsformen können kombiniert werden, um weitere Ausführungsformen der offenbarten Konzepte zu bilden. Die in der Beschreibung verwendeten Wörter dienen der Beschreibung und nicht der Einschränkung. Der Umfang der folgenden Patentansprüche ist breiter als die konkret offenbarten Ausführungsformen und beinhaltet auch Modifikationen der veranschaulichten Ausführungsformen.

Claims

Fahrzeug, umfassend: einen Windlauf; Federbeindome; und eine Strebe, beinhaltend: ein Paar Federbeindombefestigungspunkte, die mit den Federbeindomen verbunden sind, einen vorderen und einen hinteren Querträger, die sich zwischen den Befestigungspunkten erstrecken, wobei der hintere Querträger an dem Windlauf befestigt ist, und eine Gitterstruktur, welche die Querträger miteinander verbindet und Rippen aufweist, die jeweils an einer anderen der Rippen an einem zwischen dem vorderen und dem hinteren Querträger beabstandeten Knotenpunkt befestigt sind.
Fahrzeug nach Anspruch 1, wobei die Rippen eine erste Rippe mit einem mit dem vorderen Querträger verbundenen ersten Ende und einem mit dem Knotenpunkt verbundenen zweiten Ende und eine zweite Rippe mit einem mit dem hinteren Querträger verbundenen ersten Ende und einem mit dem Knotenpunkt verbundenen zweiten Ende beinhalten.
Fahrzeug nach Anspruch 1, wobei die Rippen eine erste, zweite, dritte und vierte Rippe beinhalten, die alle an dem Knotenpunkt miteinander verbunden sind, und wobei sich die erste und die zweite Rippe zwischen dem vorderen Querträger und dem Knotenpunkt erstrecken und sich die dritte und vierte Rippe zwischen dem hinteren Querträger und dem Knotenpunkt erstrecken.
Fahrzeug nach Anspruch 3, wobei die Rippen ferner eine fünfte, sechste, siebte und achte Rippe beinhalten, die an einem zweiten Knotenpunkt miteinander verbunden sind, wobei sich die fünfte und die sechste Rippe zwischen dem vorderen Querträger und dem zweiten Knotenpunkt erstrecken und sich die siebte und achte Rippe zwischen dem hinteren Querträger und dem zweiten Knotenpunkt erstrecken.
Fahrzeug nach Anspruch 4, ferner umfassend einen mittleren Querträger, der sich durch die Gitterstruktur erstreckt und den Knotenpunkt und den zweiten Knotenpunkt schneidet.
Fahrzeug nach Anspruch 5, wobei der mittlere Querträger gegenüberliegende Enden aufweist, die jeweils mit dem hinteren Querträger verbunden sind.
Fahrzeug nach Anspruch 1, wobei der Knotenpunkt höher als die Befestigungspunkte und höher als der hintere Querträger ist.
Fahrzeug nach Anspruch 1, wobei die Strebe ferner einen mittleren Querträger beinhaltet, der sich zwischen dem hinteren Querträger erstreckt und den Knotenpunkt schneidet.
Fahrzeug nach Anspruch 1, wobei der vordere und der hintere Querträger um Abstände voneinander beabstandet sind, die entlang einer längsverlaufenden Mittellinie der Strebe variieren.
Fahrzeug nach Anspruch 1, wobei sich jede der Rippen schräg von einem des vorderen oder hinteren Querträgers erstreckt und mit einer anderen der Rippen zusammenwirkt und der eine von dem vorderen und hinteren Querträger damit einen dreieckigen Raum innerhalb der Strebe definiert.
Fahrzeug nach Anspruch 1, wobei die Strebe aus einer Magnesium-Gusslegierung ausgebildet ist.
Fahrzeug, umfassend: eine Fahrzeugkarosserie, welche einen Windlauf und Federbeindome beinhaltet, die vor dem Windlauf positioniert sind; und eine Federbeindomstrebe, welche einen Magnesium-Gusslegierungskörper aufweist, beinhaltend: ein Paar Federbeindombefestigungspunkte, die mit den Federbeindomen verbunden sind, einen vorderen Querträger, der sich zwischen den Befestigungspunkten erstreckt, einen hinteren Querträger, der sich zwischen den Befestigungspunkten erstreckt und an dem Windlauf befestigt ist, und eine Gitterstruktur, die zwischen den Querträgern angeordnet ist und diese miteinander verbindet, wobei die Gitterstruktur an einem Knotenpunkt miteinander verbundene Rippen beinhaltet, wobei jede der Rippen ein mit einem von dem vorderen und hinteren Querträger verbundenes erstes Ende und ein mit dem Knotenpunkt verbundenes zweites Ende aufweist, wobei der Knotenpunkt zwischen dem vorderen und hinteren Querträger angeordnet ist und von diesen beabstandet ist.
Fahrzeug nach Anspruch 12, wobei die Rippen eine erste Rippe mit einem mit dem vorderen Querträger verbundenen ersten Ende und einem mit dem Knotenpunkt verbundenen zweiten Ende und eine zweite Rippe mit einem mit dem hinteren Querträger verbundenen ersten Ende und einem mit dem Knotenpunkt verbundenen zweiten Ende beinhalten.
Fahrzeug nach Anspruch 13, wobei die Gitterstruktur ferner einen zweiten Knotenpunkt und zusätzliche Rippen beinhaltet, die jeweils ein mit einem von dem vorderen und hinteren Querträger verbundenes erstes Ende und ein mit dem Knotenpunkt verbundenes zweites Ende aufweisen.
Fahrzeug nach Anspruch 12, ferner umfassend Isolierplatten, die jeweils zwischen den Befestigungspunkten und den Federbeindomen angeordnet sind, wobei die Isolierplatten aus einem Material ausgebildet sind, das sich von der Federbeindomstrebe und den Federbeindomen unterscheidet.