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Die Erfindung betrifft eine Unterbodenverkleidung für einen Kraftwagen der im Patentanspruch 1 angegebenen Art. Ferner betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Herstellen einer solchen Unterbodenverkleidung gemäß Patentanspruch 4.
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Die
DE 10 2004 004 548 A1 offenbart ein Verkleidungselement für den Unterboden eines Fahrzeugs, wobei dieses eine geformte Folie aufweist, welche auf einer Seite mit einer Schaumstoffschicht versehen ist.
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Die
DE 10 2016 120 923 A1 offenbart eine Unterbodenschutzplatte für ein Kraftfahrzeug mit einer Karosseriebeplankung, die einen aus einer offenen Rippenstruktur konstruierten vorderen Bereich aufweist, und mit einer aerodynamischen Abdeckung, die an der Karosseriebeplankung getragen wird und sich über die offene Rippenstruktur erstreckt.
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Ferner sind aus Polypropylen hergestellte und teilweise mit Fasern verstärkte Unterbodenverkleidungen bekannt, welche mittels Haltern an einer Bodenstruktur eines Kraftwagens angebracht sind. Verfahrensbedingt werden bei einem Spritzen der Unterbodenverkleidung Nähte erzeugt, welche aerodynamisch besonders ungünstig sind. Unterbodenverkleidungen, welche mittels eines Pressens hergestellt sind, sind besonders biegeschlaff, sodass, um eine ausreichende Steifigkeit realisieren zu können, diese Unterbodenverkleidungen mit Stegen ausgeformt werden müssen, welche wiederum besonders ungünstig für Luftströmungsverhältnisse unterhalb des Kraftwagens sind. Dadurch ist ein Luftwiderstand des Kraftwagens besonders hoch. Ein besonders hoher Luftwiderstand führt unweigerlich bei einem Fahrbetrieb des Kraftfahrzeugs zu einem besonders hohen Kraftstoffverbrauch.
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Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine aerodynamisch besonders günstige Unterbodenverkleidung mit einer besonders hohen Verformungssteifigkeit zu schaffen.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine Unterbodenverkleidung mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 sowie durch ein Verfahren zum Herstellen einer solchen Unterbodenverkleidung gemäß Patentanspruch 5 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen mit zweckmäßigen Weiterbildungen der Erfindung sind in den übrigen Patentansprüchen angegeben. Vorteile vorteilhafte Ausgestaltungen der erfindungsgemäßen Unterbodenverkleidung sind als Vorteile und vorteilhafte Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen Verfahrens zum Herstellen einer Unterbodenverkleidung anzusehen und umgekehrt.
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Erfindungsgemäß ist eine Unterbodenverkleidung für einen Kraftwagen, mit einem Verkleidungselement, welches mittels einer Halteanordnung zumindest bereichsweise in einem Abstand zu einer Bodenstruktur des Kraftwagens an dieser befestigbar ist, vorgesehen. Um nun eine aerodynamisch besonders günstige Unterbodenverkleidung mit einer besonders hohen Verformungssteifigkeit zu schaffen, ist vorgesehen, dass das Verkleidungselement aus einem EPP-Werkstoff und mit zumindest im Wesentlichen glatter Unterseite ausgebildet ist. Bei dem EPP-Werkstoff handelt es sich um ein expandiertes bzw. expandierbares Polypropylen. Synonym dazu kann auch der Ausdruck geschäumtes bzw. schaumbares Polypropylen und/oder eine alternative Abkürzung PP-E (Polypropylen expandierbar) genutzt werden. Unter „expandiert” ist in diesem Zusammenhang zu verstehen, dass aus dem Polypropylen gefertigte Bauteile jeweils eine schaumartige, poröse Struktur aufweisen. Das bedeutet, dass jeweilige Volumina solcher Bauteile einen hohen Anteil von Hohlräumen (z. B. Blasen, Poren) und einen relativ geringen Anteil des eigentlichen Werkstoffs aufweisen. Diese Bauteile aus einem derart verarbeiteten bzw. zu verarbeitenden, das heißt schaumbaren bzw. geschäumten, Kunststoff weisen dementsprechend eine besonders hohe Steifigkeit bei besonders geringer Masse auf. Demzufolge sind solche Bauteile aus dem EPP (expandierten Polypropylen) aufgrund deren geringeren Dichte bei ähnlicher Festigkeit wesentlich leichter im Vergleich zu Bauteilen aus einem gepressten oder gespritzten Polypropylen.
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Durch die Verwendung des EPP-Werkstoffs, welcher vereinfacht auch nur als EPP bezeichnet werden kann, kann die Unterbodenverkleidung als gegenüber herkömmlichen Unterbodenverkleidung massereduzierte Unterbodenverkleidung, insbesondere in Leichtbau, ausgebildet werden, wobei zum Beispiel eine Massereduktion von 50 Prozent darstellbar ist. Gleichzeitig ist eine aus dem EPP hergestellte Unterbodenverkleidung mit dementsprechend poröser Struktur um ein Vielfaches steifer als eine herkömmliche Unterbodenverkleidung gleicher Masse, deren Struktur nicht porös, sondern massiv ist. Dementsprechend wird nicht nur dem Leichtbaugedanken in besonderer Weise Rechnung getragen, sondern aufgrund der besonders hohen Stabilität der Unterbodenverkleidung ist auch ein Schutz des Kraftwagens, zum Beispiel gegen Steinschlag, gewährleistet.
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Dadurch, dass das Verkleidungselement mit zumindest im Wesentlichen glatter Unterseite ausgebildet ist, ist eine aerodynamisch besonders günstige Form des Verkleidungselements realisiert. Mit anderen Worten entfallen im Gegensatz zu einer mittels Spritzens und/oder Pressens hergestellten Unterbodenverkleidung verfahrensbedingte Nähte, Stege etc., sodass die Unterbodenverkleidung aus EPP eine besonders glatte, das heißt ebenmäßig und/oder gleichmäßig geformte Unterseite aufweist. Eine derart ebene, glatte bzw. gleichmäßig geformte Unterseite wirkt sich besonders vorteilhaft auf aerodynamische Verhältnisse unterhalb des Kraftwagens aus, wodurch ein Gesamtluftwiderstand des Kraftwagens besonders gering ausfallen kann. Der Kraftwagen mit einem besonders geringen Gesamtluftwiderstand ist besonders umwelt- bzw. ressourcenschonend, das heißt kraftstoffeffizient und emissionsarm, betreibbar.
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Um ein Verfahren zum Herstellen einer Unterbodenverkleidung für einen Kraftwagen der im Oberbegriff des Patentanspruchs 4 angegebenen Art derart weiterzuentwickeln, dass eine aerodynamisch besonders günstige Unterbodenverkleidung mit einer besonders hohen Verformungssteifigkeit geschaffen werden kann, ist es erfindungsgemäß vorgesehen, dass das Verkleidungselement aus einem EPP-Werkstoff und mit zumindest im Wesentlichen glatter Unterseite ausgebildet wird. Bei einem solchen Verfahren ist es insbesondere vorteilhaft, dass der zur Herstellung der Unterbodenverkleidung eingesetzte EPP-Werkstoff an eine Werkzeugform, zum Beispiel Gesenkform, anpassbar ist. Mit anderen Worten ist das EPP an die Werkzeugform insbesondere konturidentisch daran anformbar. Dementsprechend ist es mittels eines solchen Verfahrens besonders einfach möglich, eine zumindest im Wesentlichen glatte Unterseite des Verkleidungselements auszubilden. Im Gegensatz zu herkömmlichen Unterbodenverkleidungen, welche gespritzt und/oder gepresst sein können, können Abdeckelemente, mittels welchen verfahrensbedingte Unebenheiten, beispielsweise Nähte, Stege etc., der herkömmlichen Unterbodenverkleidungen auszugleichen sind, entfallen. Ein derartiges Abdeckelement kann beispielsweise eine Folie oder ein entsprechend geformtes weiteres Kunststoffteil sein. Hieraus resultiert erstens eine geringere Fahrzeugmasse im Vergleich zu einem herkömmlichen, mit einer konventionellen Unterbodenverkleidung ausgerüsteten Kraftwagen, als auch eine Vereinfachung des Herstellungsprozesses gegenüber einem Herstellungsprozess der konventionellen Unterbodenverkleidung. Insbesondere kann ein besonders aufwändiges Verbinden des üblicherweise als Abdeckfolie ausgebildeten Abdeckelements an der herkömmlichen Unterbodenverkleidung entfallen.
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Es ist ferner vorteilhaft, dass Werkzeuge, mittels welchen aus dem EPP-Werkstoff die Unterbodenverkleidung hergestellt wird, im Vergleich zu Metallverarbeitungswerkzeugen besonders kostengünstig sind. Darüber hinaus ist es besonders vorteilhaft, wenn die Unterbodenverkleidung einstückig mit der Halteanordnung ausgebildet ist, da bei einem Montagevorgang der Unterbodenverkleidung somit eine geringere Anzahl von Bauteilen bzw. Elementen zu montieren sind. Dies schlägt sich in einem aufwandsärmeren, zum Beispiel kürzeren, Montageprozess, bei welchem die Unterbodenverkleidung an der Bodenstruktur des Kraftwagens montiert wird nieder. Infolgedessen erfolgt ein kürzerer Fertigungsprozess des gesamten Kraftwagens, wodurch Produktionskosten einsparbar sind.
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Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels sowie anhand der Zeichnung. Die vorstehend in der Beschreibung genannten Merkmale und Merkmalskombinationen sowie die nachfolgend in der Figurenbeschreibung genannten und/oder in den Figuren alleine gezeigten Merkmale und Merkmalskombinationen sind nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar, ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen.
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1 eine schematische und perspektivische Ansicht einer Unterbodenverkleidung mit Blick auf eine Oberseite der Unterbodenverkleidung; und
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2 eine schematische und perspektivische Ansicht der Unterbodenverkleidung mit Blick auf eine Unterseite der Unterbodenverkleidung.
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In den Figuren sind gleiche oder funktionsgleiche Elemente mit gleichen Bezugszeichen versehen.
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1 zeigt in einer schematischen und perspektivischen Ansicht eine Unterbodenverkleidung 1 mit Blick auf eine Oberseite 2 der Unterbodenverkleidung 1. Eine derartige Unterbodenverkleidung 1 kommt an einem Kraftwagen, insbesondere Personenkraftwagen, beispielsweise im Bereich eines Heckwagens des Kraftwagens zum Einsatz. Mittels der Unterbodenverkleidung 1 ist eine Bodenstruktur des Kraftwagens zumindest teilweise abdeckbar, sodass eine beispielsweise durch eine Fahrgeschwindigkeit verursachte Luftströmung in nur besonders geringem Maße in einen Bereich der Bodenstruktur einströmen kann. Dadurch unterliegt der Kraftwagen während eines Fahrbetriebs desselben einem besonders geringen Luftwiderstand. Ferner kann die Unterbodenverkleidung 1 dazu dienen, beispielsweise durch Steinschlag verursachbare Beschädigungen an der Bodenstruktur des Kraftwagens zu vermeiden, indem Steine oder andere Gegenstände an dem Verkleidungselement 3 abprallen und somit nicht die Bodenstruktur des Kraftwagens beschädigen.
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Die Unterbodenverkleidung 1 umfasst ein Verkleidungselement 3, über welches die Bodenstruktur des Kraftwagens, zumindest bereichsweise, abdeckbar ist. Ferner umfasst die Unterbodenverkleidung 1 eine Halteanordnung 4 über welche das Verkleidungselement 3 in einem Abstand zu der Bodenstruktur des Kraftwagens an dieser befestigbar ist. Das Verkleidungselement 3 und die Halteanordnung 4 sind miteinander einstückig ausgebildet. Mit anderen Worten bilden das Verkleidungselement 3 und die Halteanordnung 4 zusammen die Unterbodenverkleidung 1.
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In Einbaulage ist die Oberseite 2 der Unterbodenverkleidung 1 bzw. des Verkleidungselements 3 von einer Fahrbahn, worauf der Kraftwagen aufgestellt ist, abgewendet. Anders ausgedrückt weist die Oberseite 3 zu dem Kraftwagen hin. Wieder anders ausgedrückt sind die Oberseite 2 und die Bodenstruktur einander gegenüberliegend und einander entgegengesetzt. Dahingegen weist in Einbaulage eine Unterseite 5 der Unterbodenverkleidung 1 bzw. des Verkleidungselements 3 zu der Fahrbahn hin und von dem Kraftwagen weg. Das bedeutet, dass die Unterseite 5 und die Fahrbahn einander gegenüberliegen und einander entgegengesetzt sind. Mit anderen Worten weist die Unterseite 5 von der Bodenstruktur weg.
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Indem die Halteanordnung 4 mit dem Verkleidungselement 3 einstückig ausgebildet ist, kann eine separat ausgebildete Halteanordnung zum Befestigen des Verkleidungselements 3 entfallen. Dies ist vorteilhaft, da ein Montageprozess, bei welchem die Unterbodenverkleidung 1 an dem Kraftwagen angebracht wird, weniger Einzelschritte aufweist, wodurch Zeit in besonders geringem Maße zur Montage der Unterbodenverkleidung 1 an dem Kraftwagen einzusetzen ist.
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Um die Biegesteifigkeit der Unterbodenverkleidung 1 noch weiter zu erhöhen, ist an der Oberseite 2 zumindest ein Verstärkungselement 6 vorgesehen. Insbesondere ist das zumindest eine Verstärkungselement 6 einstückig mit dem Verkleidungselement 3 bzw. einstückig mit der Unterbodenverkleidung 1 ausgebildet. Bevorzugt ist an der Oberseite 2 eine Vielzahl von Verstärkungselementen 6 angeordnet. Ein jeweiliges Verstärkungselement 6 kann beispielsweise als eine Rippe 7, eine Sicke etc. ausgebildet sein. Die einstückig mit dem Verkleidungselement 3 ausgebildeten Verstärkungselemente 6 verleihen dem Verkleidungselement 3 ein besonders hohes Flächenträgheitsmoment und/oder eine besonders hohe Biegesteifigkeit bzw. einen besonders hohen mechanischen Widerstand gegen Biegung. Hierdurch ist das Verkleidungselement 6 und somit die Unterbodenverkleidung 1 besonders verformungsstabil ausgebildet.
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Bevorzugt kann an der Oberseite des Verkleidungselements 3 wenigstens ein nicht gezeigtes Verbindungselement vorgesehen sein, mittels welchem wenigstens eine Funktionskomponente des Kraftwagens halterbar ist. Insbesondere kann das Verbindungselement einstückig mit der Halteanordnung 4 ausgebildet sein. Es ist aber auch denkbar, dass das Verbindungselement einstückig mit dem Verkleidungselement 3 ausgebildet ist. Mit anderen Worten ist das Verbindungselement einstückig mit der Unterbodenverkleidung 1 ausgebildet. Die Funktionskomponente des Kraftwagens kann beispielsweise als Teil einer Sensoreinrichtung, beispielsweise Reifenfülldruck-Sensoreinrichtung etc. ausgebildet sein. Es ist besonders bevorzugt, dass eine Vielzahl von Verbindungselementen einstückig mit der Unterbodenverkleidung 1 ausgebildet ist. Indem separat zu der Halteanordnung 4 bzw. zu der Unterbodenverkleidung 1 ausgebildete Verbindungselemente zum Haltern von Funktionskomponente des Kraftwagens entfallen können, ist durch die Unterbodenverkleidung 1 erneut die Gesamtmasse des damit ausgestatteten Kraftwagens gegenüber einem Kraftwagen mit konventioneller Unterbodenverkleidung reduziert.
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2 zeigt eine schematische und perspektivische Ansicht der Unterbodenverkleidung 1 mit Blick auf deren Unterseite 5. Hieraus ist erkennbar, dass das Verkleidungselement 3 eine besonders glatte Luftleitfläche 8 aufweist. Eine derart glatte, das heißt harmonisch und/oder gleichmäßig geformte, Luftleitfläche 8 ist aerodynamisch besonders günstig. Das bedeutet, dass der mit der Unterbodenverkleidung 1 ausgestattete Kraftwagen einen besonders niedrigen Luftwiderstand aufweist. Je niedriger der Luftwiderstand des Kraftwagens ist, desto niedriger ist ein Kraftstoffverbrauch bzw. Emissionsausstoß des Kraftwagens, wodurch dieser besonders umweltfreundlich betreibbar ist. Besonders wesentlich für die Erfindung ist, dass die Luftleitfläche 8 einstückig mit dem Verkleidungselement 3 ausgebildet ist. Das bedeutet, dass die Luftleitfläche 8 einen integralen Bestandteil des Verkleidungselements 3 und somit der Unterbodenverkleidung 1 darstellt.
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In 1 und 2 ist des Weiteren eine Vielzahl von Hilfshalteelementen 9 gezeigt, wobei das jeweilige Hilfshalteelement 9 beispielsweise als ein Loch, insbesondere Schraubenloch, Nietloch etc., ausgebildet sein kann. Vorliegend sind die jeweiligen Hilfshalteelemente 9 in einem Bereich eines äußeren Rands des Verkleidungselement 3 bzw. der Unterbodenverkleidung 1 angeordnet. Über diese Hilfshalteelemente 9 ist es, insbesondere möglich, die Unterbodenverkleidung 1, insbesondere das Verkleidungselement 3 an weiteren Teilen des Kraftwagens, insbesondere an einer Kraftwagenkarosserie, zu befestigen. Hierzu kann die Unterbodenverkleidung 1 bzw. das Verkleidungselement 3 über das Loch mit der Kraftwagenkarosserie mithilfe einer Schraube verschraubt sein.
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Die Unterbodenverkleidung 1 ist dabei zumindest teilweise aus einem Kunststoff, insbesondere einem Thermoplast, gebildet. Das bedeutet, dass das Verkleidungselement 3 und/oder die Halteanordnung 4 jeweils aus dem Kunststoff bzw. Thermoplast gebildet sein können. Insbesondere können das Verkleidungselement 3 und die Halteanordnung 4 aus dem gleichen Kunststoff bzw. Thermoplast und einstückig miteinander ausgebildet sein. Um nun eine aerodynamisch besonders günstige Unterbodenverkleidung 1 mit einer besonders hohen Verformungssteifigkeit zu schaffen, wird als der Kunststoff, das heißt als das Thermoplast, ein EPP-Werkstoff (EPP – expandiertes oder expandierbares Polypropylen) verwendet. Der EPP-Werkstoff wird auch vereinfacht als EPP bezeichnet oder alternativ als PP-E (Polypropylen expandiert, bzw. expandierbar).
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Die aus EPP gefertigte Unterbodenverkleidung 1 weist eine günstige Steifigkeit bei geringem Gewicht auf. Insbesondere weist die aus EPP hergestellte Unterbodenverteilung 1 im Gegensatz zu einer konventionell hergestellten Unterbodenverkleidung eine besonders hohe Biegesteifigkeit auf. Ferner ist über die aus EPP gefertigte Unterbodenverkleidung 1 im Gegensatz zu einer konventionell, das heißt beispielsweise mittels Pressens und/oder Gießens hergestellten Unterbodenverkleidung, ein Massevorteil, beispielsweise von einschließlich 30 bis einschließlich 40 Prozent, von einschließlich 40 bis einschließlich 50 Prozent, von einschließlich 50 bis einschließlich 60 Prozent usw., erreichbar. Hierdurch sinkt im Gegensatz zu einem Kraftwagen mit herkömmlicher Unterbodenverkleidung die Gesamtmasse des mit der Unterbodenverkleidung 1 ausgestatteten Kraftwagens, wodurch dieser besonders kraftstoffeffizient und/oder emissionsarm betreibbar ist.
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Indem die Halteanordnung 4 mit dem Verkleidungselement 3 einstückig ausgebildet ist, kann – wie bereits beschrieben – eine separat ausgebildete Halteanordnung zum Befestigen des Verkleidungselements 3 entfallen. Dies ist vorteilhaft, da konventionelle Halteanordnungen üblicherweise aus einem metallischen Werkstoff hergestellt sind, wodurch diese konventionellen Halteranordnungen besonders schwer sind. Dadurch dass die Halteanordnung 4 und das Verkleidungselement 3 miteinander einstückig, das heißt aus dem gemeinsamen EPP, hergestellt sind, sinkt im Vergleich zu einer herkömmlichen Halteanordnung-Verkleidungselement-Baugruppe die Gesamtmasse der Unterbodenverkleidung 1, sodass die Gesamtmasse des Kraftwagens erneut sinkt, wodurch dieser noch kraftstoffeffizienter und/oder emissionsärmer betreibbar ist.
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Im Rahmen eines Verfahrens zum Herstellen der Unterbodenverkleidung 1 wird diese beispielsweise mittels eines Schaumverfahrens aus dem EPP-Werkstoff hergestellt. Hierbei wird im plastischen oder thermisch erweichten Zustand des EPP-Werkstoffs dieser mittels eines Gases, insbesondere unter einem Überdruck, aufgeschäumt. Das bedeutet, dass mittels des Schaumverfahrens, insbesondere in einem Arbeitsgang, dass Verkleidungselement 3 und die Halteanordnung 4 miteinander aus dem EPP ausgebildet werden, wodurch die Unterbodenverkleidung 1 aus dem EPP gebildet wird. Der EPP-Werkstoff, also das expandierte Polypropylen, wird konturidentisch an einem Produktionswerkzeug, zum Beispiel Gesenk, angeformt, wodurch die besonders glatte, das heißt gleichmäßig bzw. harmonisch geformte Luftleitfläche 8 des Verkleidungselements 3 bzw. der Unterbodenverkleidung 1 ausgeformt wird. Insbesondere daher ist es besonders aufwandsarm möglich, die zumindest im Wesentlichen glatte Luftleitfläche 8 des Verkleidungselements 3 bzw. der Unterbodenverkleidung 1 auszubilden. Das Verkleidungselement 3 wird zumindest im Bereich der Luftleitfläche 8 anstatt mit einer Kanten, Knicke etc. aufweisenden Fläche mit einer stetig geformten Fläche versehen, welche aerodynamisch besonders günstig geformt ist.
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Es ist besonders vorteilhaft, dass Werkzeuge, mittels welchen der EPP-Werkstoff zu verarbeiten ist, im Vergleich zu Metallverarbeitungswerkzeugen besonders kostengünstig sind. Ferner ist es besonders vorteilhaft, wenn die Unterbodenverkleidung 1 einstückig mit der Halteanordnung 4 ausgebildet ist, da bei einem Montagevorgang der Unterbodenverkleidung 1 somit weniger Bauteile zu montieren sind. Dies schlägt sich in einem kürzeren Montageprozess, bei welchem die Unterbodenverkleidung 1 an der Bodenstruktur des Kraftwagens montiert wird und somit in einem kürzeren Fertigungsprozess des gesamten Kraftwagens nieder.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102004004548 A1 [0002]
- DE 102016120923 A1 [0003]
