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Die vorliegende Erfindung betrifft ein Schubfeld für ein Kraftfahrzeug mit guten mechanischen Eigenschaften und einer Anbindungsstruktur zum lösbaren Anbinden des Schubfelds, einen Achsträger sowie ein Kraftfahrzeug, die ein solches Schubfeld umfassen und auch ein Verfahren zu Herstellung eines Schubfelds.
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Zur Versteifung eines Kraftfahrzeugs, zur Erhöhung dessen Torsionssteifigkeit und damit zur Verbesserung der Fahrdynamik des Kraftfahrzeugs, werden sogenannte Schubfelder eingesetzt. Ein Schubfeld ist ein flächiges Element und wird bislang, um es für Wartungsarbeiten einfach entfernen zu können und einen Zugang zu den unter dem Schubfeld liegenden Komponenten, wie Ölwanne, Ölfilter und dergleichen, bereitzustellen, üblicherweise mit den Achsträgern des Kraftfahrzeugs verschraubt. Nachteilig an herkömmlichen Schubfeldern ist, dass zur Vermeidung von Rissbildungen bei der Befestigung des Schubfelds an entsprechenden Kraftfahrzeugteilen, nur partiell vorsehbare Verschraubungen des Schubfelds an der Fahrzeugkarosserie und insbesondere an den Achsträgern, möglich sind, und folglich keine dauerhaft stabile Befestigung des Schubfelds, insbesondere bei einwirkenden Torsionskräften erfolgen kann. Zudem ist die Montage des Schubfelds unter Ausbildung von Schraubverbindungen aufwendig, zeitintensiv und damit mit hohen Kosten beaufschlagt. Alternative Verbindungsmöglichkeiten eines Schubfelds mit einem Achsträger, wie beispielsweise ein Verschweißen oder Verkleben, haben den Nachteil, dass das Schubfeld dadurch nicht lösbar befestigt wird und damit die Wartungsarbeiten erschwert und einen zusätzlichen Reparaturaufwand unter hohen Kosten bedingt.
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Ausgehend von diesem Stand der Technik ist es eine Aufgabe der vorliegender Erfindung, ein hoch steifes Schubfeld für ein Kraftfahrzeug anzugeben das eine optimale Lastleitung und Lastübertragung ermöglicht, dabei kostengünstig herstellbar und lösbar anordenbar ist. Ferner ist es Aufgabe der Erfindung, einen Achsträger sowie ein Kraftfahrzeug anzugeben, die sich durch eine sehr gute mechanische Stabilität, eine hohe Steifigkeit und Torsionssteifigkeit bei einwirkenden Kräften auszeichnen, damit eine betriebssichere Funktion gewährleisten, eine gute Fahrdynamik aufweisen und im Servicefall einfach handhabbar sind. Es ist eine weitere Aufgabe der Erfindung ein Verfahren zur Herstellung eines Schubfelds anzugeben, das ohne hohen technischen Aufwand und damit kostengünstig umsetzbar ist und die Serienfertigung von reversibel befestigbaren Schubfeldern erlaubt.
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Die Lösung der Aufgabe erfolgt durch die Merkmale der Ansprüche 1, 8, 11 und 12.
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Somit wird die Aufgabe erfindungsgemäß durch ein Schubfeld für ein Kraftfahrzeug gelöst, das ein Flächenelement umfasst, wobei das Flächenelement einen ersten Klettverschlussbestandteil zur Anbindung des Schubfelds an einem Kraftfahrzeugteil aufweist. Das Flächenelement ist als Versteifungselement ausgebildet und dient der Erhöhung der Steifigkeit und Torsionssteifigkeit und trägt damit essentiell zur Verbesserung der Fahrdynamik eines Kraftfahrzeugs, insbesondere bei einseitig auftretenden Lasten, wie beispielsweise bei einer Kurvenfahrt, bei. Das Schubfeld stützt die sich gegenüberliegenden Fahrzeugseiten gegeneinander ab und erhöht damit auch den Fahrkomfort eines Kraftfahrzeugs.
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Klettverschlüsse sind insbesondere aus der Textilindustrie als lösbare Verbindungselemente und eine Alternative zu Knöpfen oder Reißverschlüssen bekannt. Klettverschlüsse sind Oberflächen mit Haftvermögen, beispielsweise mit Hakencharakter, und umfassen immer einen ersten Klettverschlussbestandteil und einen komplementär dazu ausgebildeten zweiten Klettverschlussbestandteil, der mit dem ersten Klettverschlussbestandteil in Eingriff gebracht werden kann und somit eine stabile aber lösbare Verbindung bereitstellt. Erfindungsgemäß umfasst das Flächenelement einen ersten Klettverschlussbestandteil zur Anbindung des Schubfelds an einem Kraftfahrzeugteil, das mit einem komplementären zweiten Klettverschlussbestandteil ausgestattet ist. Durch die üblicherweise sehr eng beabstandete, homogene Anordnung von Klettverschlussstrukturen oder Klettstrukturen in dem ersten Klettverschlussbestandteil, wird nicht nur eine gute, flächendeckendere Anbindungsoption an umgebende Kraftfahrzeugteile bereitgestellt, sondern auch eine hohe Steifigkeit und Torsionssteifigkeit gefördert. Während mittels Verschraubung befestigte Schubfelder bezüglich der hohen Verschraubungskräfte ausgelegt werden müssen, kann das erfindungsgemäße Schubfeld durch die flächige Anbindungsoption mehr Last tragen bzw. bei gleichem Tragverhalten dünner bzw. leichter ausgeführt werden. Ferner ist eine Montage bzw. Demontage im Servicefall einfach ohne hohen technischen Aufwand möglich, ohne dass das Schubfeld oder das Kraftfahrzeugteil, an dem das Schubfeld mittels der Klettverschlussverbindung befestigt ist, beschädigt werden. Das erfindungsgemäße Schubfeld zeichnet sich damit durch eine sehr gute mechanische Stabilität und hohe Funktionalität aus.
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Die Unteransprüche haben bevorzugte Weiterbildungen und Ausgestaltungen der Erfindung zum Inhalt.
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Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist der erste Klettverschlussbestandteil an mindestens einem Teil einer Umfangsfläche des Flächenelements, vorzugsweise an der gesamten Umfangsfläche des Flächenelements, vorgesehen. Dies ermöglicht eine gute Verbindbarkeit mit insbesondere in Profilbauweise ausgeführten Achsträgerstrukturen und ferner eine zur Aufnahme von auftretenden Schubbeanspruchungen durch die Liniengestalt sehr geeignete Art der Lasteinleitung.
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Weiter vorteilhaft ist das Flächenelement aus einem metallischen Werkstoff oder einem Faserverbundkunststoff gebildet, da sich dieser Werkstoffe durch eine besonders hohe Stabilität auszeichnen, die den hohen Anforderungen an die Steifigkeit eines Schubfelds genügen. Zudem lässt sich hieran sehr einfach ein erster Klettverschlussbestandteil anbringen.
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Ferner vorteilhaft ist der erste Klettverschlussbestandteil aus einem metallischen Werkstoff und/oder einem kunststoffhaltigen Werkstoff gebildet. Da die Klettstrukturen des ersten Klettverschlussbestandteils, um eine ausreichende Haftstruktur bereitzustellen, sehr feinstrukturiert ausgebildet sind, sind metallischen Werkstoff und/oder kunststoffhaltige Werkstoffe aufgrund ihrer hohen Eigenstabilität sehr gut geeignet. Der kunststoffhaltige Werkstoff kann insbesondere auch ein faserverstärkter Kunststoff sein. Ferner sind auch Kombinationen aus metallischen Werkstoffen und kunststoffhaltigen Werkstoffen zur Ausbildung des ersten Klettverschlussbestandteils möglich.
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Um eine stabile Verbindung zwischen dem ersten Klettverschlussbestandteil und dem Flächenelement bereitzustellen, sind der erste Klettverschlussbestandteil und das Flächenelement mittels einer Nietverbindung, einer Klebeverbindung, einer Schweißverbindung oder einer Verschraubung miteinander verbunden.
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Alternativ dazu ist, gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung, der erste Klettverschlussbestandteil auf einer Oberfläche des Flächenelements gebildet. Diese Ausgestaltung umfasst die Optionen, entsprechende Klettverschlussstrukturen beispielsweise direkt auf eine Oberfläche des Flächenelements zu applizieren oder bereits bei der Herstellung des Flächenelements auf einer Oberfläche desselben, entsprechende Klettverschlussstrukturen vorzusehen. In beiden Fällen kann auf ein separates Verbinden des ersten Klettverschlussbestandteils und des Flächenelements verzichtet werden, wodurch Kosten bei der Herstellung des erfindungsgemäßen Schubfelds eingespart werden können. Zudem sind aufgrund des Fehlens von Verbindungsgliedern zwischen dem ersten Klettverschlussbestandteil und dem Flächenelement die Lastleitung und Lastübertragung besonders gleichmäßig ausführbar.
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Eine weitere vorteilhafte Weiterbildung sieht vor, dass das Flächenelement aus einem Faserverbundkunststoff und der erste Klettverschlussbestandteil durch ein an der Oberfläche des Flächenelements freiliegendes Fasermaterial gebildet ist oder dass das Flächenelement aus einem metallischen Werkstoff und der erste Klettverschlussbestandteil durch metallische Klettverschlussstrukturen auf der Oberfläche des Flächenelements gebildet wird. Beide Ausgestaltungen ermöglichen ein direkt auf ein mit dem Schubfeld zu verbindendes Kraftfahrzeugteil abgestimmtes Vorsehen von Klettverbindungsstrukturen, so dass eine sehr gute Anbindung des Schubfelds und damit auch eine gute Lasteinleitung und Lastübertragung durch das Schubfeld erfolgen kann.
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Ebenfalls erfindungsgemäß wird auch ein Verfahren zur Herstellung eines wie vorstehend offenbarten Schubfelds für ein Kraftfahrzeug beschrieben. Das Verfahren umfasst die Schritte:
- – Bereitstellen eines Flächenelements und
- – Vorsehen eines ersten Klettverschlussbestandteils an mindestens einem Teil des Flächenelements, vorzugsweise an mindestens einem Teil der Umfangsfläche des Flächenelements und insbesondere an der gesamten Umfangsfläche des Flächenelements.
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Durch das erfindungsgemäße Verfahren wird die Herstellung eines hoch funktionalen Schubfelds unter Verwendung von Standardprozessen ohne hohen technischen Aufwand ermöglicht, so dass die Herstellkosten des Schubfelds niedrig sind. Sowohl Flächenelemente als auch erste Klettverschlussbestandteile sind in Serienfertigung fertigbar, was den Produktionsprozess weiter vereinfacht und den logistischen Aufwand minimiert.
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Die für das erfindungsgemäße Schubfeld beschriebenen Effekte, Vorteile und bevorzugten Weiterbildungen finden auch Anwendung auf das erfindungsgemäße Verfahren zur Herstellung eines Schubfelds.
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Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens wird der erste Klettverschlussbestandteil mittels Nieten, Schweißen, Verkleben, Verschrauben oder durch Bilden von Klettverschlussstrukturen auf einer Oberfläche des Flächenelements, insbesondere durch Auftragsschweißen oder Lasersintern, an dem Flächenelement vorgesehen. Bei der ersten Variante wird der erste Klettverschlussbestandteil separat hergestellt. Dies birgt den Vorteil, dass der erste Klettverschlussbestandteil bevorratet und erst im Bedarfsfall dem erfindungsgemäßen Verfahren zugeführt werden kann. Ein Verbinden des ersten Klettverschlussbestandteils mit dem Flächenelement ist durch die angegebenen Verbindungsverfahren einfach ohne hohen technischen Aufwand möglich. Bei der zweiten Variante werden auf der vorgesehenen Oberfläche des Flächenelements Klettverschlussstrukturen gebildet, entweder durch Applikation der Strukturen auf eine bereitgestellte Oberfläche des Flächenelements oder durch integrierende Anordnung bereits bei der Herstellung des Flächenelements. Durch diese Ausgestaltung des ersten Klettverschlussbestandteils entfallen separate Verbindungsschritte zwischen dem ersten Klettverschlussbestandteil und dem Flächenelement, was den Herstellprozess des Schubfelds vereinfacht. Zudem wird durch das Integrieren von Klettstrukturen direkt an oder in die Oberfläche des Flächenelements die Lastleitungsfunktionalität und Lastübertragungsfunktionalität des Schubfelds verbessert.
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Weiter vorteilhaft ist das Verfahren dadurch gekennzeichnet, dass das Flächenelement aus einem Faserverbundkunststoff gebildet und der erste Klettverschlussbestandteil dadurch vorgesehen wird, dass ein an der Oberfläche des Flächenelements vorgesehenes Fasermaterial nicht mit Kunststoff umgeben wird. So können auf einfache Art und Weise sehr gut in das Flächenelement integriert Klettverschlussstrukturen bereitgestellt werden.
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Die vorliegende Erfindung betrifft ebenfalls einen Achsträger für ein Kraftfahrzeug, der ein wie vorstehend beschriebenes Schubfeld und einen zu dem ersten Klettverschlussbestandteil komplementär ausgebildeten zweiten Klettverschlussbestandteil umfasst, wobei der zweite Klettverschlussbestandteil in den ersten Klettverschlussbestandteil des Schubfelds eingreift. Der zweite Klettverschlussbestandteil kann mit dem Achsträger genauso verbunden sein oder der zweite Klettverschlussbestandteil kann genauso in den Achsträger integriert sein, wie es für die erste Klettverschlussverbindung und das Flächenelement beschrieben ist.
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Der erfindungsgemäße Achsträger ist durch die gleichförmige und flächendeckende Klettverschlussverbindung durch eine gute Steifigkeit, Festigkeit sowie eine hohe Torsionssteifigkeit gekennzeichnet. Hierdurch wird die Fahrdynamik eines Kraftfahrzeugs effektiv verbessert, was sich insbesondere bei einseitig auftretenden Lasten, wie sie beispielsweise bei einer Kurvenfahrt einwirken, vorteilhaft auswirkt, wobei die sich gegenüberliegenden Fahrzeugseiten sehr gut gegeneinander abgestützt werden. Der Achsträger gewährleistet damit eine betriebssichere und den Fahrkomfort unterstützende Funktion. Durch die Lösbarkeit der Klettverbindung ist ferner eine Demontage des Schubfelds, beispielsweise im Servicefall, einfach umsetzbar ohne das Schubfeld oder umliegende Bauteile zu beschädigen.
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Achsträger werden meist in Profilbauweise ausgeführt und bilden eine Rahmenkonstruktion, wobei Längsträger durch Querträger verbunden werden. Vorzugsweise ist der zweite Klettverschlussbestandteil an Umfangsbereichen und insbesondere entlang der gesamten Umfangsfläche des Achsträgers vorgesehen. Wird sodann ein Schubfeld angeordnet, das komplementär dazu entlang seiner Umfangsfläche einen ersten Klettverschlussbestandteil aufweist, wird eine optimale und gleichmäßige Verbindung zwischen dem Schubfeld und den Achsträgerkomponenten bereitgestellt. Ein auf diese Weise gebildeter Achsträger zeichnet sich durch eine besonders hohe mechanische Belastbarkeit aus, wobei einwirkende Kräfte optimal abgeleitet und auf die Fahrzeugkarosserie übertragen werden.
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Die für das erfindungsgemäße Schubfeld und das Verfahren zur Herstellung eines Schubfelds beschriebenen Effekte, Vorteile und bevorzugten Weiterbildungen finden auch Anwendung auf den erfindungsgemäßen Achsträger.
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Ferner betrifft die Erfindung ein Kraftfahrzeug, das mindestens einen wie oben beschriebenen, ein erfindungsgemäßes Schubfeld enthaltenen Achsträger umfasst. Ein derartiges Kraftfahrzeug zeichnet sich durch eine hohe Festigkeit, Steifigkeit und Torsionssteifigkeit aus. Das Kraftfahrzeug weist steife, ausgeprägte Lastpfade auf, die das Fahrverhalten des Kraftfahrzeugs optimieren. Das erfindungsgemäße Kraftfahrzeug ist damit betriebssicher gebildet und bietet ferner einen hohen Fahrkomfort und eine ausgezeichnete Fahrdynamik. Zudem ist eine Reparatur unter Demontage des Schubfelds aufgrund der einfach lösbaren Klettverschlussverbindung ohne großen technischen und zeitlichen Aufwand durchführbar.
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Die für das erfindungsgemäße Schubfeld, das Verfahren zur Herstellung eines Schubfelds und den erfindungsgemäßen Achsträger beschriebenen Effekte, Vorteile und bevorzugten Weiterbildungen finden auch Anwendung auf das erfindungsgemäße Kraftfahrzeug.
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Infolge der erfindungsgemäßen Ausgestaltungen und Weiterbildungen ergeben sich insbesondere folgende Vorteile:
- • Die mechanischen Eigenschaften des Schubfelds, wie insbesondere statische und dynamische Steifigkeit, werden verbessert.
- • Die Festigkeit des Schubfelds ist erhöht.
- • Fahrdynamik, aerodynamische Eigenschaften, Akustik und damit der Fahrkomfort werden durch das erfindungsgemäße Schubfeld verbessert.
- • Das erfindungsgemäße Schubfeld ist einfach und reversibel montierbar und demontierbar.
- • Die Materialkosten des erfindungsgemäßen Schubfelds werden reduziert.
- • Der Herstellprozess des Schubfelds wird vereinfacht und die Herstellkosten damit gesenkt.
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Weitere Einzelheiten, Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung und den Figuren. Es zeigen:
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1 eine beispielhafte Klettverschlussverbindung und
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2 einen Achsträger gemäß einer Weiterbildung der Erfindung.
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In den Figuren sind nur die hier interessierenden Teile und Komponenten dargestellt, alle übrigen Elemente sind der Übersichtlichkeit halber weggelassen. In den Figuren beziffern gleiche Bezugszeichen gleiche Bauteile.
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Im Detail zeigt 1 einen ersten Klettverschlussbestandteil 1 und einen zweiten Klettverschlussbestandteil 2. Beide Klettverschlussbestandteile 1 und 2 sind aus einem metallischen Werkstoff gebildet. Zur Ausbildung einer Klettverschlussverbindung 3 greifen jeweils in dem im ersten Klettverschlussbestandteil 1 und im zweiten Klettverschlussbestandteil 2 vorgesehene, komplementär ausgebildete Klettverschlussstrukturen 4 ineinander. Hierdurch wird bei sehr guter Verbindungsbildung eine reversibel lösbare Verbindung zwischen den Klettverschlussbestandteilen 1, 2 bereitgestellt.
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2 zeigt einen Achsträger 10 gemäß einer Weiterbildung der Erfindung. Der Achsträger 10 umfasst einen ersten Längsträger 6 und einen zweiten Längsträger 7, die jeweils an ihren Enden Befestigungsvorrichtungen 8 zur Befestigung des Achsträgers 10 an einer Fahrzeugkarosserie enthalten. Die Längsträger 6, 7 sind durch einen Querträger 9 miteinander verbunden. Weitere Querträger können vorgesehen sein.
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Der Achsträger 10 ist im Wesentlichen von einem Schubfeld 5 bedeckt, das sich über einen Großteil der Längsträger 6, 7 und den Querträger 9 erstreckt. Das Schubfeld 5 ist durch Klettverschlussverbindungen 3 mit den Längsträgern 6, 7 und dem Querträger 9 verbunden. Hierzu weist das Schubfeld 5 ein Flächenelement auf, an dem ein erster Klettverschlussbestandteil angeordnet ist. Dieser erste Klettverschlussbestandteil ist vorzugsweise entlang der gesamten Umfangsfläche des Flächenelements, die mit den Längsträgern 6, 7 und dem Querträger 9 in Kontakt gelangt, vorgesehen. Komplementär dazu ist vorzugsweise auch die gesamte Umfangsfläche des Achsträgers 10, die mit dem Schubfeld 5 in Kontakt gelangt, mit einem zweiten Klettverschlussbestandteil ausgestattet. Der erste Klettverschlussbestandteil und der zweite Klettverschlussbestandteil greifen somit vollständig ineinander ein, so dass eine sehr gute Verbindungsbildung zwischen dem Schubfeld 5 und den Achsträgerbestandteilen besteht und sich der Achsträger 10 durch eine hohe Steifigkeit, gute Torsionssteifigkeit und optimale Lastpfadbildung auszeichnet.
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Die vorhergehende Beschreibung der vorliegenden Erfindung dient nur zu illustrativen Zwecken und nicht zum Zwecke der Beschränkung der Erfindung. Im Rahmen der Erfindung sind verschiedene Änderungen und Modifikationen möglich, ohne den Umfang der Erfindung sowie ihre Äquivalente zu verlassen.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- erster Klettverschlussbestandteil
- 2
- zweiter Klettverschlussbestandteil
- 3
- Klettverschlussverbindung
- 4
- Klettverschlussstrukturen
- 5
- Schubfeld
- 6
- erster Längsträger
- 7
- zweiter Längsträger
- 8
- Befestigungsvorrichtung
- 9
- Querträger
- 10
- Achsträger
