DE10247492B4

DE10247492B4 - Kraftfahrzeugkarosserie

Info

Publication number: DE10247492B4
Application number: DE2002147492
Authority: DE
Inventors: Rainer Dipl.-Ing. Joest; Jürgen Dipl.-Ing. Ochs; Ali Dipl.-Ing. Özkan
Original assignee: Dr Ing HCF Porsche AG
Current assignee: Dr Ing HCF Porsche AG
Priority date: 2002-10-11
Filing date: 2002-10-11
Publication date: 2006-10-26
Anticipated expiration: 2022-10-12
Also published as: DE10247492A1

Abstract

Kraftfahrzeugkarosserie mit einem Rahmengestell mit mehreren mit Abstand zueinander liegenden Rahmenträgern und mit wenigstens einem in dem Rahmengestell angeordneten Dämpfungselement, das zwei ineinander angeordnete Dämpferteile aufweist und das zwischen zwei Orten am Rahmengestell aufgespannt ist, bei denen im Fahrbetrieb aufgrund von Torsions- und Biegeschwingungen eine große Relativbewegung auftritt, wobei zwischen den beiden Dämpferteilen ein Spalt ausgebildet ist, in dem wenigstens abschnittsweise ein viskoelastischer Kunststoff angeordnet ist, in dem in das Dämpfungselement eingeleitete Schwingungen durch innere Reibung in Wärme umwandelbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass jedes Dämpferteil (16, 17) eine Kammstruktur (25, 26) mit mehreren Zähnen (27, 28) aufweist, dass die Kammstrukturen (25, 26) ineinander greifen und Zähne (27, 28) einer Kammstruktur (25, 26) jeweils den Spalt (20) zwischen sich aufweisen, und dass in den Spalten (20) der viskoelastische Kunststoff (21) angeordnet ist.

Description

Bei der Erfindung wird ausgegangen von einer Kraftfahrzeugkarosserie gemäß Oberbegriff des Anspruchs 1.

Die US 2002 0056969 A1 beschreibt eine gattungsbildende Kraftfahrzeugkarosserie, die ein Rahmengestell mit mehreren mit Abstand zueinander liegenden Rahmenträgen aufweist. In das Rahmengestell, hier zwischen zwei Federbeindome, ist ein Dämpfungselement eingesetzt, das zwei ineinander angeordnete Dämpferteile umfasst. Das Dämpfungselement ist demnach zwischen zwei Orten am Rahmengestell aufgespannt, bei denen aufgrund von Torsions- und Biegeschwingungen im Fahrbetrieb eine Relativbewegung auftritt. Zwischen den beiden Dämpferteilen, von denen eines als Rohr und das andere als darin eingesetzte Kolbenstange ausgeführt ist, liegt ein Spalt vor, in dem zumindest abschnittsweise ein viskoelastischer Kunststoff angeordnet ist. Durch die Relativbewegung beider Dämpferteile zueinander werden die in das Dämpfungselement eingeleiteten Schwingungen durch Reibung in Wärme umgewandelt, wodurch letztlich die Dämpfungseigenschaft erreicht wird.

Eine Kraftfahrzeugkarosserie ist aus der DE 100 40 673 A1 bekannt. Diese umfasst ein Rahmengestell mit mehreren mit Abstand zueinander liegenden Rahmenträgern und mit wenigstens einem in dem Rahmengestell angeordneten Dämpfungselement. Das bekannte Rahmengestell besitzt mehrere Längs- und Querträger, die aneinander befestigt sind. Das Dämpfungselement weist zwei ineinander angeordnete Dämpferteile auf, die durch eine Kolben-/Zylindereinheit gebildet sind. Derartige Dämpfungselemente sollen das Torsions- bzw. Biegeverhalten des Rahmengestells beeinflussen.

Aus der DE 40 30 990 C2 geht ein Schwingungstilger hervor, der als Feder-Masse-System ausgeführt ist und der in einem quer verlaufenden Abschnitt eines Windschutzscheibenrahmens angeordnet ist. Die Masse ist dabei zwischen zwei Federn, die hier als Elastomerkörper ausgeführt sind, aufgehängt.

In der DE 100 49 323 A1 ist ein Verbindungselement gezeigt, das eine Hülse, ein darin aufgenommenes Lagerelement und einen in dem Lagerelement angeordneten Kern umfasst. Durch die konturierten Oberflächen der Hülse, des Lagerelements und des Kerns kann eine Kraftübertragung zwischen diesen Bauteilen erfolgen, ohne dass es dabei zu Verspannungen kommt, da das Lagerelement aus einem Elastomer hergestellt ist.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Kraftfahrzeugkarosserie anzugeben, die hinsichtlich ihres Torsions – bzw. Biegeverhaltens und der Körperschalldämpfung optimiert ist.

Gelöst wird diese Aufgabe mit einer Kraftfahrzeugkarosserie mit den in Anspruch 1 genannten Merkmalen. Weitere Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.

Die mit der Erfindung hauptsächlich erzielten Vorteile sind darin zu sehen, dass mit dem den viskoelastischen Kunststoff aufweisenden Dämpfungselement sowohl Karosseriehauptmoden (Torsions- und Biegeschwingformen) als auch lokale Karosserieschwingformen zu bedämpfen sind, so dass außerdem mit dem Dämpfungselement dem Rahmengestell Körperschallenergie entzogen werden kann. In das Dämpfungselement eingeleitete Schwingungen werden in dem viskoelastischen Kunststoff durch innere Reibung in Wärme umgewandelt. Außerdem zeichnet sich das vorgeschlagene Dämpfungselement durch einen einfachen Aufbau aus und bietet Dämpfungseigenschaften über einen großen Frequenzbereich (ca. 20Hz bis 30kHz) der Schwingformen. Die Dämpferteile weisen jeweils eine Kammstruktur auf, die unter Bildung mehrere Spalte mit ihren Zähnen ineinander greifen, und in den so gebildeten Spalträumen ist der viskoelastische Kunststoff angeordnet. Dadurch wird die Oberfläche an der Kontaktfläche mit dem viskoelastischen Kunststoff vergrößert, wodurch höhere Energiemengen in Wärme umsetzbar sind.

Als Werkstoff für die Dämpferteile wird entsprechend Anspruch 5 ein Körperschall leitendes Material, bspw. Stahl, Aluminium und/oder Kunststoff aufweisend, vorgeschlagen, wodurch der Körperschall in den viskoelastischen Kunststoff des Dämpfungselements geleitet wird.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines Ausführungsbeispieles mit Bezug auf die Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:
1 eine Kraftfahrzeugkarosserie mit ausschnittweise dargestelltem Rahmengestell mit Dämpfungselementen in verschiedenen Anordnungsvarianten,
2 ein Dämpfungselement nach dem Stand der Technik und
3 ein einziges Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Dämpfungselements.
1 zeigt von einem Kraftfahrzeug, insbesondere Personenwagen, eine Kraftfahrzeugkarosserie, im Folgenden als Karosserie 1 bezeichnet, die ein teilweise dargestelltes Rahmengestell 2 mit mehreren Rahmenträgern 3 und Anbauteile 4, beispielsweise die Außenhaut bildende Kotflügel 5, eine Dachplatte 6, Seitenteile 7, Klappdeckel 8, Türen 9 usw., aufweist. Denkbar wäre es auch, das der Personenwagen als offener Wagen (Cabriolet) ohne Dachplatte 6 oder mit einer verschließbaren Öffnung in der Dachplatte 6 ausgeführt ist.
Mehrere der Rahmenträger 3 des Rahmengestells 2 sind als Längsträger 10, zwischen den Längsträgern 10 angeordnete Querträger 11, aufrechte Säulen 12 und als schräg verlaufende Verbindungsträger 13 ausgebildet. Parallel zueinander verlaufende Rahmenträger 3 liegen mit Abstand zueinander und sind über quer dazu verlaufende Rahmenträger 3 miteinander verbunden, so dass Verbindungsknoten 14 entstehen. An mindestens einem Verbindungsknoten 14 können außerdem eine aufrechte Säule 12 und/oder ein Verbindungsträger 13 oder weitere, ggf. auch hier nicht dargestellte Rahmenträger des Rahmengestells 2 befestigt sein.
Um Torsions – und/oder Biegeschwingungen der Karosserie 1 um die Fahrzeuglängsachse FL und/oder Fahrzeugquerachse FQ und/oder Fahrzeughochachse FH sowie innerhalb der Karosserie auftretenden Körperschall zu bedämpfen, ist innerhalb des Rahmengestells 2 wenigstens ein Dämpfungselement 15 angeordnet, das zwischen zwei Rahmenträger 3 eingesetzt ist und ggf. mit seinen Enden in Verbindungsknoten 14 befestigt ist. Vorzugsweise wird ein Dämpfungselement 15 zwischen zwei Orten am Rahmengestell 2 aufgespannt, bei denen im Betrieb des Fahrzeugs aufgrund der Torsions – bzw. Biegeschwingungen eine große Relativbewegung auftritt.
In 1 sind mehrere Anordnungsvarianten für ein Dämpfungselement 15 gezeigt. In einer ersten Variante liegt ein Dämpfungselement 15A zwischen zwei Längsträgern 10 und verläuft parallel zur Fahrzeugquerachse FQ. Das Dämpfungselement 15A mit seinen beiden Dämpferteilen 16 und 17 erstreckt sich in der gezeigten Variante über den gesamten Abstand zwischen diesen beiden Längsträgern 10. Dieses Dämpfungselement 15A kann somit einen Rahmenträger 3 bilden oder parallel zu einem Rahmenträger angeordnet sein. In einer zweiten Variante befindet sich ein Dämpfungselement 15B ( 1) in einem aufgetrennten Rahmenträger 3, insbesondere Längsträger 10, und verbindet parallel zur Fahrzeuglängsachse FL verlaufend die beiden freien Enden 18 und 19 dieses Rahmenträgers 3. Nach einer dritten in 1 eingezeichneten Variante ist ein Dämpfungselement 15C diagonal bzw. unter einem Winkel zur Fahrzeuglängsachse FL zwischen zwei Rahmenträgern 3 ausgerichtet und verbindet diese. In den aufgezeigten Varianten liegen die Dämpfungselemente 15A, 15B und 15C parallel zu oder in einer von der Fahrzeugquerachse FQ und der Fahrzeuglängsachse FL aufgespannten Ebene EB. Denkbar wäre es in einer hier nicht gezeigten Variante, dass die Dämpfungselemente 15A, 15B und/oder 15C diese Ebene EB durchstoßen. Selbstverständlich können innerhalb des Rahmengestells 2 mehrere Dämpfungselemente 15A, oder 15B oder 15C einer einzigen Anordnungsvariante oder ggf. auch in Kombination mit wenigstens einem anderen Dämpfungselement 15A oder 15B oder 15C einer anderen Variante vorgesehen sein.
Mit Bezug auf die 2 und 3 wird das Dämpfungselement 15 beschrieben: Es umfasst die zwei Dämpferteile 16 und 17, die ineinander greifen und zwischen sich einen Spalt 20 aufweisen, in dem ein viskoelastischer Kunststoff 21 angeordnet ist, der den Spalt 20 zumindest teilweise ausfüllt. In 2 ist eines der Dämpferteile 16 als Rohr 22 mit kreisförmigem oder eckigem inneren Querschnitt IQ ausgeführt und das andere Dämpferteil 17 greift in das Rohr 22 ein und liegt mit Abstand AB zur Rohrinnenwand 23, so dass der Spalt 20 vorliegt. Das Dämpferteil 17 kann ebenfalls als Rohr mit in den inneren Querschnitt FQ des Rohrs 22 passenden äußeren Querschnitt AQ ausgeführt sein. Der Spalt 20 ist in 2 als umlaufender Spaltraum 24A bzw. Ringraum ausgebildet, in den der Kunststoff 21 eingebracht ist.
Beim erfindungsgemäßen Ausführungsbeispiel des Dämpfungselements 15 gemäß 3 besitzt jedes Dämpferteil 16 und 17 eine Kammstruktur 25 bzw. 26, die jeweils mehrere Zähne 27 bzw. 28 aufweisen, die zwischen sich jeweils den mit Kunststoff 21 gefüllten Spalt 20 begrenzen, so dass mehrere Spalträume 24B mit dem viskoelastischen Kunststoff 21 ausgebildet sind. Bei dieser Ausführungsform wird die Kontaktfläche zwischen den Zähnen 27 und 28 und dem viskoelastischen Kunststoff 21 vergrößert.
Bei einer Schwingungsanregung der Dämpferteile 16 und/oder 17 bewegen diese sich relativ zueinander, wodurch innere Reibung in dem Kunststoff 21 in Wärme umgewandelt und die in das Dämpfungselement 15 eingeleitete Schwingung über einen großen Frequenzbereich bedämpft wird. Die Dämpfungseigenschaft des Dämpfungselements 15 kann beeinflusst werden über die Größe des Spalt 20, das heißt über den Abstand AB beider Dämpferteile 16 und 17 zueinander und über die Länge LE des mit Kunststoff gefüllten Spalts 20 sowie über die entsprechende viskoelastische Eigenschaft des Kunststoffes 21, also das Vermögen, eine bestimmte Bewegungsenergiemenge einer Schwingung in Wärme umzusetzen. Bei dem gezeigten Dämpfungselement 15 ist der Spalt 20 über die gesamte Spaltlänge LE mit dem Kunststoff 21 ausgestattet. Alternativ ist es jedoch möglich, den bzw. die Spalte 20 abschnittsweise mit Kunststoff zu füllen. Als Werkstoff für die Dämpferteile 16, 17 und ggf. die Kammstrukturen 25, 26 wird ein Körperschall leitendes Material, wie Stahl, Aluminium, Kunststoff oder andere im Karosseriebau eingesetzte Materialien verwendet. Die Dämpferteile 16, 17 könnten auch aus schalenartigen Blechformteilen zusammengesetzt sein.

Claims

Kraftfahrzeugkarosserie mit einem Rahmengestell mit mehreren mit Abstand zueinander liegenden Rahmenträgern und mit wenigstens einem in dem Rahmengestell angeordneten Dämpfungselement, das zwei ineinander angeordnete Dämpferteile aufweist und das zwischen zwei Orten am Rahmengestell aufgespannt ist, bei denen im Fahrbetrieb aufgrund von Torsions- und Biegeschwingungen eine große Relativbewegung auftritt, wobei zwischen den beiden Dämpferteilen ein Spalt ausgebildet ist, in dem wenigstens abschnittsweise ein viskoelastischer Kunststoff angeordnet ist, in dem in das Dämpfungselement eingeleitete Schwingungen durch innere Reibung in Wärme umwandelbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass jedes Dämpferteil (16, 17) eine Kammstruktur (25, 26) mit mehreren Zähnen (27, 28) aufweist, dass die Kammstrukturen (25, 26) ineinander greifen und Zähne (27, 28) einer Kammstruktur (25, 26) jeweils den Spalt (20) zwischen sich aufweisen, und dass in den Spalten (20) der viskoelastische Kunststoff (21) angeordnet ist.
Kraftfahrzeugkarosserie nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Dämpfungselement (15, 15A, 15B, 15C) zwischen zwei mit Abstand zueinander liegenden Rahmenträgern (3) diagonal verlaufend angeordnet ist.
Kraftfahrzeugkarosserie nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Dämpfungselement (15, 15A, 15B, 15C) einen Rahmenträger (3) bildet oder parallel dazu verläuft.
Kraftfahrzeugkarosserie nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Dämpfungselement (15, 15A, 15B, 15C) in einen aufgetrennten Rahmenträger (3) eingesetzt ist und dessen freie Enden (18, 19) miteinander verbindet.
Kraftfahrzeugkarosserie nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Dämpferteile (16, 17) aus einem Körperschall leitenden Material hergestellt sind.