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Die Erfindung betrifft eine Unterbodenanordnung für ein Kraftfahrzeug, mit deren Hilfe ein Unterboden des Kraftfahrzeugs aerodynamisch gestaltet werden kann.
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Aus
EP 1 270 382 A2 ist ein Kraftfahrzeug mit einem relativ zu einem Fahrschemel einer Kraftfahrzeugkarosserie in vertikaler Richtung nachgiebigen Unterboden bekannt. Hierzu ist eine Schraube mit einer Befestigungslasche des Fahrschemels befestigt und zwischen einem Schraubenkopf der Schraube und der Befestigungslasche ist eine Druckfeder abgestützt. Der Unterboden ist zwischen dem Schraubenkopf und der Druckfeder vorgesehen, so das der Unterboden bei einem Aufschlagen auf einem Untergrund gegen die Federkraft der Druckfeder nach oben ausweichen kann und nachfolgend von der Druckfeder wieder in die untere Ausgangsposition zurückgedrückt werden kann.
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Es besteht ein ständiges Bedürfnis eine Beschädigung eines Unterbodens zu vermeiden ohne signifikante aerodynamische Beeinträchtigungen des Unterbodens in Kauf nehmen zu müssen.
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Es ist die Aufgabe der Erfindung Maßnahmen aufzuzeigen, die es ermöglichen eine Beschädigung eines Unterbodens zu vermeiden ohne signifikante aerodynamische Beeinträchtigungen des Unterbodens in Kauf nehmen zu müssen.
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Die Lösung der Aufgabe erfolgt erfindungsgemäß durch eine Unterbodenanordnung mit den Merkmalen des Anspruchs 1. Bevorzugte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen und der nachfolgenden Beschreibung angegeben, die jeweils einzeln oder in Kombination einen Aspekt der Erfindung darstellen können.
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Erfindungsgemäß ist eine Unterbodenanordnung für ein Kraftfahrzeug vorgesehen mit einem Unterbodenelement zur aerodynamischen Gestaltung eines Unterbodens des Kraftfahrzeugs, einem mit einer Stützstruktur, insbesondere Fahrschemel, einer Kraftfahrzeugkarosserie verbindbaren Haltelasche zur Abstützung des Unterbodenelements, einer mit dem Unterbodenelement verbundenen und durch eine Führungsöffnung der Haltelasche hindurchgeführte Bolzeneinheit zur Führung des Unterbodenelements an der Haltelasche entlang einer im Wesentlichen vertikalen Relativbewegung, wobei die Bolzeneinheit einen in radialer Richtung abstehenden Begrenzungskragen zur Begrenzung eines maximalen vertikalen Abstands des Unterbodenelements relativ zur Haltelasche aufweist, und einem aus einem elastomeren Material hergestellten und zwischen der Haltelasche und dem Unterbodenelement eingespannten Dämpferelement zum elastischen Dämpfen einer Relativbewegung des Unterbodenelements auf die Haltelasche zu.
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Wenn das Unterbodenelement auf einem Untergrund anschlagen sollte, kann das Unterbodenelement relativ zur Haltelasche in im Wesentlichen vertikaler Richtung nach oben verlagert werden und hierbei das Dämpferelement elastisch komprimieren. Das Dämpferelement ist hierbei insbesondere aus einem elastomeren Kunststoff und/oder Gummimaterial, beispielsweise natürlicher oder synthetischer Kautschuk, hergestellt. Das Unterbodenelement kann dadurch bei einem Aufliegen auf einem Untergrund nach oben einfedern. Das Dämpferelement kann hierbei ein hartes Anschlagen an der Haltelasche oder einem anderen Teil des Kraftfahrzeugs verhindern. Gleichzeitig kann das Dämpferelement in seinem elastisch deformierten Zustand eine Federkraft auf das Unterbodenelement ausüben und das Unterbodenelement automatisch in seine maximal weit untere Ausgangsstellung zurückdrücken, wenn das Unterbodenelement nicht mehr auf einem Untergrund aufliegt. Dadurch kann die aerodynamisch optimale Lage des Unterbodenelements wiederhergestellt werden. Die maximal weit untere Ausgangsstellung des Unterbodenelements wird hierbei durch den an der vom Unterbodenelement weg weisenden Seite der Haltelasche anschlagenden Begrenzungskragen der mit dem Unterbodenelement befestigten Bolzeneinheit definiert. Vorzugsweise ist das Dämpferelement in der maximal weit unteren Ausgangsstellung des Unterbodenelements elastisch vorgespannt, so dass eine unnötige Relativbewegung des Unterbodenelements unter aerodynamischer Last vermieden werden kann.
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Bei hohen Geschwindigkeiten des Kraftfahrzeugs können hohe aerodynamische Lasten an dem Unterbodenelement angreifen. Durch das zwischen der Haltelasche und dem Unterbodenelement eingespannten Dämpferelement kann ein Nachgeben des Unterbodenelements nach oben blockiert werden. Dadurch ist sichergestellt, dass nur bei einem Anschlagen des Unterbodenelements auf einem Untergrund, wenn eine aerodynamische Lasten deutlich übersteigende entsprechend hohe Aufprallkraft auf das Unterbodenelement einwirkt, das Unterbodenelement nach oben ausweichen kann. Ein Absenken des Unterbodenelements durch einen an dem Unterbodenelement angreifenden Unterdruck kann durch den Begrenzungskragen formschlüssig blockiert werden. Im Vergleich zu einer Schraubenfeder ist das aus dem elastomeren Material hergestellte Dämpferelement im Wesentlichen massiv und/oder blockartig ausgestaltet. Das Material des Dämpferelements in vertikaler Richtung kann als durchgängiges Kontinuum, das heißt ohne Unterbrechungen und/oder Hohlstellen, ausgestaltet sein. Dadurch kann im Vergleich zu einer Schraubenfeder ein Verkippen des Unterbodenelements blockiert werden, da das massiv ausgeführte Dämpferelement im Gegensatz zu einer Schraubenfeder eine Verbiegung kaum oder zumindest in einem deutlich geringeren Ausmaß mitmachen kann. Zudem kann das Dämpferelement im Gegensatz zu einer Schraubenfeder bei einer horizontalen Verschiebung des Unterbodenelements bei einer Scherbelastung umgehend an der Bolzeneinheit anschlagen und blockieren, sofern das Material des Dämpferelements nicht sowieso bereits einen ausreichenden Widerstand gegen eine Scherbelastung entgegensetzt. Durch das zwischen der Haltelasche und dem Unterbodenelement eingespannte massiv ausgeführte Dämpferelement kann somit eine beliebige Relativbewegung des Unterbodenelements bei aerodynamischen Lasten blockiert werden und eine aerodynamisch günstige Relativlage des Unterbodenelements eingehalten werden, während bei einem Aufliegen des Unterbodenelements auf einem Untergrund ein Einfedern des Unterbodenelements nach oben zugelassen werden kann, um eine Beschädigung des Unterbodenelements zu vermeiden. Das eingespannte Dämpferelement kann das Unterbodenelement bei beliebigen aerodynamischen Lasten in Position halten aber bei einem Aufliegen elastisch nachgeben, so dass es ermöglicht ist eine Beschädigung eines Unterbodens zu vermeiden ohne signifikante aerodynamische Beeinträchtigungen des Unterbodens in Kauf nehmen zu müssen.
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Insbesondere liegt das Dämpferelement an einer im Wesentlichen nach vertikal oben weisenden Oberseite flächig an der Haltelasche und an einer im Wesentlichen nach vertikal unten weisenden Unterseite flächig an dem Unterbodenelement und/oder der Bolzeneinheit an. Durch das flächige Anliegen des Dämpferelements kann ein Verkippen des Dämpferelements leicht blockiert werden, während bei einem Anschlagen des Unterbodenelements an einem Untergrund ein Einfedern des Unterbodenelements entlang der Längsrichtung der Bolzeneinheit in im Wesentlichen vertikaler Richtung zugelassen werden kann.
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Vorzugsweise ist die Fläche der Oberseite mindestens so groß wie eine Querschnittsfläche der Bolzeneinheit in der Ebene der Oberseite und/oder die Fläche der Unterseite mindestens so groß wie eine Querschnittsfläche der Bolzeneinheit in der Ebene der Unterseite. Dadurch ergibt sich eine hinreichend große Anlagefläche für das Dämpferelement, um ein Verkippen oder sonstige Schrägstellungen des Unterbodenelements bei aerodynamischen Lasten zu blockieren.
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Besonders bevorzugt ist das Dämpferelement ringförmig ausgestaltet, wobei die Bolzeneinheit durch das Dämpferelement hindurchgeführt ist. Das Dämpferelement kann dadurch koaxial zur Bolzeneinheit angeordnet sein. Bei aerodynamischen Lasten, die mit einem Anteil in horizontaler Richtung an dem Unterbodenelement angreifen, kann das Dämpferelement an der Bolzeneinheit anschlagen und dadurch eine Relativbewegung des Unterbodenelements blockieren.
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Insbesondere ist zwischen der Bolzeneinheit und dem Dämpferelement eine Spielpassung ausgebildet, die insbesondere größer als H7/h6 oder H8/h9 ist. Durch die in horizontalter Richtung zueinander beabstandeten Anlagebereiche des Dämpferelements ist eine enge Spielpassung oder eine Übergangspassung nicht erforderlich, um ein Verkippen oder Verschieben des Unterbodenelements relativ zur Haltelasche zu blockieren. Dadurch ergibt sich eine kostengünstige Fertigungs- und Montagetoleranz sowie eine einfache Montage des Unterbodenelements.
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Vorzugsweise ist zwischen der Bolzeneinheit und der Führungsöffnung der Haltelasche eine Spielpassung ausgebildet, die insbesondere größer als H7/h6 oder H8/h9 ist. Da das flächig und/oder massiv ausgestaltete Dämpferelement bei aerodynamischen Lasten Relativbewegungen des Unterbodenelements bereits blockieren kann, ist eine enge Spielpassung für die Bolzeneinheit in der Führungsöffnung nicht erforderlich, um Relativbewegungen des Unterbodenelements bei aerodynamischen Lasten zu blockieren. Dadurch ergibt sich eine kostengünstige Fertigungs- und Montagetoleranz sowie eine einfache Montage des Unterbodenelements.
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Besonders bevorzugt weist die Bolzeneinheit eine den Begrenzungskragen ausbildende Führungshülse zur Führung des Unterbodenelements an der Führungsöffnung der Haltelasche und ein Verbindungsmittel, insbesondere Befestigungsschraube, zur lagefesten Verbindung der Führungshülse mit dem Unterbodenelement auf. Die Bolzeneinheit kann dadurch aus zwei, insbesondere genau zwei, Teilen zusammengesetzt werden, die als genormte Standardbauteile vorliegen oder kostengünstig hergestellt werden können. Die Herstellungskosten sind dadurch gering gehalten.
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Insbesondere ragt die Bolzeneinheit nach vertikal unten über das unterste Niveau des Unterbodenelements heraus. Wenn ein Aufliegen des Unterbodenelements droht kann dadurch die Bolzeneinheit zuerst anschlagen und das Unterbodenelement nach oben einfedern lassen. Das Risiko eines direkten mechanischen Einwirkens des Untergrunds an dem Unterbodenelement kann dadurch reduziert werden. Eine Beschädigung des Unterbodenelements kann dadurch vermieden werden.
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Vorzugsweise weist das Unterbodenelement eine Verbindungsöffnung zur Verbindung der Bolzeneinheit mit dem Unterbodenelement auf, wobei insbesondere die Verbindungsöffnung ein in die Bolzeneinheit eingreifendes Innengewinde aufweist. Die Bolzeneinheit kann dadurch mit einem Teil durch das Unterbodenelement hindurchgeführt sein. Dies ermöglicht es die Bolzeneinheit von unten her beispielsweise mit einer Schraubenmutter oder einem Nietkopf zu versehen. Die Bolzeneinheit, insbesondere eine Befestigungsschraube der Bolzeneinheit, kann auch mit einem in vertikaler Richtung hinreichend langen Teil des Unterbodenelements verschraubt sein. Dies ermöglicht eine leichte Montage des Unterbodenelements.
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Besonders bevorzugt ist eine Stützstrebe, die insbesondere Teil einer Stützstruktur einer Kraftfahrzeugkarosserie ist, vorgesehen, wobei die Haltelasche von der Stützstrebe ausgebildet ist oder mit der Stützstrebe, insbesondere durch Schweißen, verbunden ist. Die Stützstrebe bildet hierbei ein Bauteil aus, das die bei einem Aufliegen des Unterbodenelements auf einen Untergrund auftretenden Kräfte abtragen kann. Die Stützstrebe ist hierbei im Wesentlichen unbeweglich, so dass die Stützstrebe für die Haltelasche einen lagefesten Referenzpunkt ausbilden kann, um das Unterbodenelement an der richtigen Stelle zu positionieren. Dadurch kann eine aerodynamisch besonders günstige Positionierung des Unterbodenelements sichergestellt werden.
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Nachfolgend wird die Erfindung unter Bezugnahme auf die anliegenden Zeichnungen anhand bevorzugter Ausführungsbeispiele exemplarisch erläutert, wobei die nachfolgend dargestellten Merkmale sowohl jeweils einzeln als auch in Kombination einen Aspekt der Erfindung darstellen können. Es zeigen:
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1: eine schematische perspektivische Ansicht einer Unterbodenanordnung,
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2: eine schematische Schnittansicht eines Details der Unterbodenanordnung aus 1 in einer Ausgangsstellung und
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3: eine schematische Schnittansicht eines Details der Unterbodenanordnung aus 1 in einer eingefederten Stellung.
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Die in 1 dargestellte Unterbodenanordnung 10 weist ein Unterbodenelement 12 auf, das über eine Haltelasche 14 mit einer Stützstrebe 16 einer Stützstruktur eines Kraftfahrzeugs verbunden ist. Die Stützstruktur ist beispielweise Teil eines Fahrschemels, eines Tragrahmens oder sonstigen im wesentlichen starr ausgeführten Bereichs der Kraftfahrzeugkarosserie.
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Wie in 2 dargestellt ist mit dem Unterbodenelement 12 eine Bolzeneinheit 18 verbunden. Hierzu kann die Bolzeneinheit 18 eine Befestigungsschraube 20 aufweisen, die in einer Verbindungsöffnung 22 des Unterbodenelements 12 eingeschraubt sein kann. Die Bolzeneinheit 18 weist zudem eine Führungshülse 24 auf, die mit Hilfe der Befestigungsschraube 20 lagefest mit dem Unterbodenelement 12 verklemmt sein kann. Die in vertikaler Richtung ausgerichtete Bolzeneinheit 18 ist durch eine Führungsöffnung 26 der Haltelasche 14 hindurchgeführt. Die Führungshülse 24 weist einen in horizontaler Richtung abstehenden Begrenzungskragen 28 auf, der nicht durch die Führungsöffnung 26 hindurch passt und dadurch die Befestigungslasche 14 verliersicher zwischen dem Begrenzungskragen 28 und dem Unterbodenelement 12 aufnimmt. Zwischen der Befestigungslasche 14 und dem Unterbodenelement 12 ist ein ringförmiges massives Dämpfungselement 30 verspannt. Die koaxial zum Dämpfungselement 30 angeordnete Bolzeneinheit 18 ist durch das Dämpfungselement 30 hindurchgeführt. Das Dämpfungselement 30 ist aus einem elastomeren Material hergestellt und liegt flächig sowohl an der Befestigungslasche 14 als auch an dem Unterbodenelement 12 an. Das Dämpfungselement 30 und die Bolzeneinheit 18 können dadurch ein Verschieben und/oder ein Verkippen des Unterbodenelements 12 relativ zur Befestigungslasche 14 leicht blockieren, so dass bei aerodynamischen Lasten das Unterbodenelement 12 in einer aerodynamisch optimalen Relativlage verbleibt.
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Wie in 3 dargestellt kann bei einem Aufliegen des Unterbodenelements 12 beziehungsweise der Befestigungsschraube 20 der Bolzeneinheit 18 an einem Untergrund eine so hohe Kraft in vertikaler Richtung aufgeprägt werden, dass das Dämpfungselement 30 in vertikaler Richtung elastisch komprimiert werden kann. Das Unterbodenelement 12 kann dadurch nach vertikal oben einfedern und dadurch eine Beschädigung des Unterbodenelements 12 vermeiden.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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