-
Die Erfindung betrifft eine Anordnung eines Verkleidungsbauteils für eine Achskomponente an einem Fahrzeugs gemäß der Gattung des Patentanspruchs 1. Des Weiteren betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Herstellen eines solchen Verkleidungsbauteils.
-
Verkleidungsbauteile für Achskomponenten von Fahrzeugen sind in zahlreichen Variationen bekannt. Insbesondere bei batterieelektrisch angetriebenen Fahrzeugen steigen die Anforderungen an die Fahrzeugaerodynamik. Durch eine Verbesserung der Fahrzeugaerodynamik lässt sich entweder die Reichweite dieser Fahrzeugklasse steigern oder es können bei gleichbleibender Reichweite Batteriekosten eingespart werden. Die Hinterachse ist bei aktuellen Fahrzeuggenerationen aus aerodynamischer Sicht nicht optimal verkleidet. Die Unterbodenverkleidung ist im Bereich des Achsträgers ausgeschnitten und es kann zu Luftverwirbelungen kommen, die sich negativ auf den Widerstandsbeiwert des Fahrzeugs auswirken können.
-
Aus der
DE 10 2010 018 779 A1 ist eine Anordnung wenigstens eines Verkleidungsteils an einem Kraftwagen, insbesondere einem Personenkraftwagen bekannt, bei welcher das Verkleidungsteil im Bereich wenigstens eines schwenkbar an dem Kraftwagen gehaltenen Lenkerelements einer Radaufhängung des Kraftwagens gehalten ist, wobei das Lenkerelement in Fahrzeughochrichtung nach unten hin zumindest bereichsweise mittels des Verkleidungsteils abgedeckt ist, wobei das Verkleidungsteil in Abhängigkeit von einer Schwenkbewegung des Lenkerelements bewegbar an dem Kraftwagen gehalten ist.
-
Aus der
DE 10 2013 225 083 A1 ist eine Unterbodenverkleidung für ein zweispuriges Kraftfahrzeug mit radführenden Lenkern als Teil einer Hinterachse zur Verkleidung des Unterbodens sowie ein zweispuriges Kraftfahrzeug mit einer solchen Unterbodenverkleidung bekannt. Die Unterbodenverkleidung erstreckt sich zumindest teilweise in einer im Wesentlichen horizontalen Ebene und reicht in Richtung fahrzeugaußen bis nahe an eine Innenseite eines Hinterrades heran. Die Unterbodenverkleidung ist in drei Abschnitte unterteilt, einen vorderen Abschnitt, einen mittleren Abschnitt und einen hinteren Abschnitt, wobei der mittlere Abschnitt sich wenigstens über einen Bereich unterhalb der radführenden Lenker erstreckt und zumindest über einen Teil seiner Breite mit dem vorderen Abschnitt und/oder dem hinteren Abschnitt verbunden ist. Der mittlere Abschnitt ist derart ausgebildet, dass er zumindest teilweise einer vertikalen Bewegung der radführenden Lenker folgen und/oder nachgeben kann, wobei der vordere und der hintere Abschnitt der Unterbodenverkleidung jeweils ortsfest am Kraftfahrzeug angeordnet werden können und einer vertikalen Bewegung der radführenden Lenker nicht folgen und/oder nachgeben können.
-
Aus der
DE 10 2014 114 092 A1 ist eine Unterbodenverkleidung für ein Kraftfahrzeug mit einem Unterboden zur aerodynamischen Ableitung von Fahrtwind, einem Befestigungselement zur Befestigung des Unterbodens mit einem schwingend aufgehängten Kraftfahrzeugmotor und/oder mit einem schwingend aufgehängten Kraftfahrzeuggetriebe, einem mit dem Befestigungselement und dem Unterboden befestigten Entkoppelelement zum Ausgleich von Relativschwingungen des Befestigungselements zum Unterboden bekannt.
-
Aus der
DE 32 39 946 A1 ist eine aerodynamische Verkleidung für die Unterseite von Kraftwagen bekannt. Die Verkleidung besteht aus einem biegsamen Material, wie beispielsweise einer Kunststofffolie, welche den Bewegungen von Radführungsgliedern ausweichen kann.
-
Aus der
EP 0 888 956 A1 ist ein hinterachsnaher Bodenbereich eines Kraftfahrzeugs mit einem gattungsgemäßen Verkleidungsbauteil bekannt. Der Bodenbereich umfasst Bodenteile, welche vor und hinter einem Aufnahmeraum für die Hinterachse ebene strömungsgünstige Bodenunterflächen ausbilden, und Mittel zum Verschließen des Aufnahmeraums. Diese Mittel erlauben zeitweilige Bewegungen der Hinterachse unter die Bodenunterfläche.
-
Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, eine Anordnung eines Verkleidungsbauteils für eine Achskomponente an einem Fahrzeug sowie ein Verfahren zum Herstellen eines solchen Verkleidungsbauteils bereitzustellen, welches die Achskomponente schützt und die Fahrzeugaerodynamik verbessert sowie kostengünstig hergestellt und montiert werden kann.
-
Diese Aufgabe wird durch eine Anordnung eines Verkleidungsbauteils für eine Achskomponente an einem Fahrzeug mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 und durch ein Verfahren zum Herstellen eines solchen Verkleidungsbauteils mit den Merkmalen des Patentanspruchs 10 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen mit zweckmäßigen Weiterbildungen der Erfindung sind in den abhängigen Patentansprüchen angegeben.
-
Um ein Verkleidungsbauteil für eine Achskomponente eines Fahrzeugs bereitzustellen, welches die Achskomponente schützt und die Fahrzeugaerodynamik verbessert sowie kostengünstig hergestellt und montiert werden kann, ist eine Schutzkomponente aus einem Hartmaterial starr mit der beweglich gelagerten Achskomponente verbunden und umschließt diese zumindest teilweise. Hierbei ist die Schutzkomponente an ihrer äußeren Umrandung über einen Übergangsbereich mit einer hochelastischen membranähnlichen Abdeckkomponente aus einem Weichmaterial verbunden, wobei die Abdeckkomponente an ihrem Außenbereich mit einer Unterbodenverkleidung verbunden ist, so dass eine Aussparung in der Unterbodenverkleidung geschlossen ist. Zudem werden Relativbewegungen zwischen der Schutzkomponente und der Unterbodenverkleidung durch die hochelastische membranartige Abdeckkomponente ausgeglichen. Die Achskomponente des Fahrzeugs ist zumindest vertikal beweglich im Bereich der Aussparung der Unterbodenverkleidung angeordnet.
-
Zudem wird ein Verfahren zum Herstellen eines solchen Verkleidungsbauteils mittels eines zweistufigen Spritzgussprozesses in einem Werkzeug vorgeschlagen, welches folgende Schritte umfasst: Ausformen der mindestens einen Hartkomponente aus einem geeigneten thermoplastischen Grundwerkstoff, und Ausformen der hochelastischen Weichkomponente aus einem geeigneten thermoplastischen Elastomer.
-
Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Verkleidungsbauteils schließen die Aussparung für die Achskomponente in der Unterbodenverkleidung unter Verbesserung des aerodynamischen Verhaltens des Fahrzeugs und unter Zulassung von Bewegungen der Achskomponente in unterschiedliche Raumrichtungen, insbesondere in Fahrzeughochrichtung. Durch den zweistufigen Spritzgussprozess ist eine einfache und kostengünstige Herstellung des erfindungsgemäßen Verkleidungsbauteils möglich.
-
Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Verkleidungsbauteils vereinen durch die Ausführung der Schutzkomponente aus einem Hartmaterial den Schutz der Achskomponente vor Umwelteinflüssen, wie beispielsweise mechanischen Belastungen und korrosiven Medien, mit der aerodynamisch günstigen Abdeckung der Aussparung in der Unterbodenverkleidung durch die Nutzung der hochelastischen membranähnlichen Abdeckkomponente, welche zudem in der Lage ist, die Bewegungen der mit der Achskomponente verbundenen Schutzkomponente auszugleichen. Vorzugsweise kann die Schutzkomponente als eigensteife Hartkomponente ausgeführt werden und eine aerodynamische günstige Form aufweisen. Wie oben bereits ausgeführt ist, kann die hochelastische membranähnliche Abdeckkomponente durch Anspritzen in einem zweistufigen Spritzgussprozess an die Schutzkomponente angebunden werden. Die Abdeckkomponente deckt den nicht von der Schutzkomponente bereits abgedeckten Bereich der Aussparung in der Unterbodenverkleidung ab, so dass die Aussparung für die Achskomponente in der Unterbodenverkleidung durch Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Verkleidungsbauteils vollständig geschlossen ist.
-
In vorteilhafter Ausgestaltung des Verkleidungsbauteils kann der Außenbereich der Abdeckkomponente aus einem Hartmaterial gefertigt werden. Hierbei kann das Weichmaterial der Abdeckkomponente über einen weiteren Übergangsbereich mit dem Hartmaterial des Außenbereichs der Abdeckkomponente verbunden werden. Durch die Ausführung des Außenbereichs der Abdeckkomponente aus einem Hartmaterial können herkömmliche Verbindungstechniken eingesetzt werden.
-
In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung des Verkleidungsbauteils kann am korrespondierenden Übergangsbereich das Hartmaterial der äußeren Umrandung oder des Außenbereichs über eine stoffschlüssige und/oder formschlüssige Verbindung mit dem Weichmaterial der Abdeckkomponente verbunden werden. Durch eine solche Ausführung können die Anbindungen der Weichmaterialkomponenten an die Hartmaterialkomponenten über die Fahrzeuglebensdauer zyklische Lasten ertragen.
-
In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung des Verkleidungsbauteils kann am korrespondierenden Übergangsbereich das Hartmaterial der äußeren Umrandung oder des Außenbereichs beispielsweise mit einer Lippe ausgeführt werden, welche mit dem Weichmaterial der Abdeckkomponente umspritzt ist. Ein solche umspritzte Lippe ermöglicht eine Homogenisierung der zyklischen Lasteinleitung und stellt eine lange Flanschlänge zur Bereitstellung von Haftfläche zur Verfügung. Zudem kann eine solche Lippe einfach und kostengünstig umgesetzt werden. Zur Umsetzung eines einfachen Formschlusses kann mindestens ein Durchbruch in die Lippe eingebracht werden, welcher mit Weichmaterial der Abdeckkomponente ausgefüllt werden kann.
-
In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung des Verkleidungsbauteils kann zur Spannungshomogenisierung bei Lastwechseln in positiver und negativer Fahrzeughochrichtung die Lippe ein kugelförmiges Ende aufweisen, welches mit dem umspritzten Weichmaterial der Abdeckkomponente ein Drehgelenk ausbilden kann.
-
In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung des Verkleidungsbauteils kann das Hartmaterial der äußeren Umrandung oder des Außenbereichs eine Verrundung aufweisen, welche mit dem umspritzten Weichmaterial der Abdeckkomponente ein Scharnier ausbilden kann. Die Verrundung der Hartkomponente führt zur Homogenisierung der Lasten bei zyklischer Auslenkung in positiver und negativer Fahrzeughochrichtung. Zudem kann die Lippe ein kreuzförmiges Ende aufweisen, welches den Formschluss zwischen dem Hartmaterial und dem umspritzten Weichmaterial der Abdeckkomponente erhöhen kann. Gleichzeitig ist der Formschluss zwischen dem Hartmaterial und dem umspritzten Weichmaterial der Abdeckkomponente durch eine geringere Wandstärke des umspritzten Weichmaterials flexibel bei Auslenkungen in positiver und negativer Fahrzeughochrichtung.
-
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. Es sind somit auch Ausführungen als von der Erfindung umfasst und offenbart anzusehen, die in den Figuren nicht explizit gezeigt oder erläutert sind, jedoch durch separierte Merkmalskombinationen aus den erläuterten Ausführungen hervorgehen und erzeugbar sind.
-
Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und werden in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. In der Zeichnung bezeichnen gleiche Bezugszeichen Komponenten bzw. Elemente, die gleiche bzw. analoge Funktionen ausführen. Hierbei zeigen:
- 1 eine schematische Darstellung eines Ausführungsbeispiels einer Unterbodenverkleidung mit einem Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Verkleidungsbauteils für eine Achskomponente eines Fahrzeugs von unten;
- 2 eine schematische und ausschnittsweise Schnittdarstellung der Unterbodenverkleidung aus 1;
- 3 eine schematische und ausschnittsweise Schnittdarstellung einer Unterbodenverkleidung mit einem weiteren Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Verkleidungsbauteils für eine Achskomponente eines Fahrzeugs;
- 4 eine schematische Schnittdarstellung eines ersten Ausführungsbeispiels eines Übergangsbereichs zwischen einer Hartmaterialkomponente und einer Weichmaterialkomponente für das erfindungsgemäße Verkleidungsbauteil für eine Achskomponente eines Fahrzeugs aus 1 bis 3;
- 5 eine schematische Schnittdarstellung eines zweiten Ausführungsbeispiels eines Übergangsbereichs zwischen einer Hartmaterialkomponente und einer Weichmaterialkomponente für das erfindungsgemäße Verkleidungsbauteil für eine Achskomponente eines Fahrzeugs aus 1 bis 3;
- 6 eine schematische Schnittdarstellung eines dritten Ausführungsbeispiels eines Übergangsbereichs zwischen einer Hartmaterialkomponente und einer Weichmaterialkomponente für das erfindungsgemäße Verkleidungsbauteil für eine Achskomponente eines Fahrzeugs aus 1 bis 3; und
- 7 eine schematische Schnittdarstellung eines vierten Ausführungsbeispiels eines Übergangsbereichs zwischen einer Hartmaterialkomponente und einer Weichmaterialkomponente für das erfindungsgemäße Verkleidungsbauteil für eine Achskomponente eines Fahrzeugs aus 1 bis 3.
-
Wie aus 1 bis 7 ersichtlich ist, umfasst ein Verkleidungsbauteil 10, 10A, 10B für eine Achskomponente 5 eines Fahrzeugs, welche zumindest vertikal beweglich im Bereich einer Aussparung 3 einer Unterbodenverkleidung 1 angeordnet ist, erfindungsgemäß eine Schutzkomponente 12, 12A, 12B, 12C, 12D aus einem Hartmaterial HM, welche starr mit der beweglich gelagerten Achskomponente 5 verbunden ist und diese zumindest teilweise umschließt. Die Schutzkomponente 12, 12A, 12B, 12C, 12D ist an ihrer äußeren Umrandung 12.1 über einen Übergangsbereich 18, 18A, 18B, 18C, 18D mit einer membranähnlichen Abdeckkomponente 14, 14A, 14B, 14C, 14D aus einem Weichmaterial WM verbunden. Die Abdeckkomponente 14, 14A, 14B, 14C, 14D ist an ihrem Außenbereich 14.1 mit der Unterbodenverkleidung 1 verbunden, so dass die Aussparung 3 in der Unterbodenverkleidung 1 geschlossen. Hierbei werden Relativbewegungen zwischen der Schutzkomponente 12, 12A, 12B, 12C, 12D und der Unterbodenverkleidung 1 durch die hochelastische membranartige Abdeckkomponente 14, 14A, 14B, 14C, 14D ausgeglichen.
-
Wie aus 1 bis 3 weiter ersichtlich ist, ist der Außenbereich 14.1 der Abdeckkomponente 14 in den dargestellten Ausführungsbeispielen über herkömmliche Befestigungselemente 7, welche beispielsweise als Bolzen, Schrauben, Nieten usw. ausgeführt sind, mit der Unterbodenverkleidung 1 verbunden. Die Schutzkomponente 12 ist in den dargestellten Ausführungsbeispielen ebenfalls über herkömmliche Befestigungselemente 7 starr mit der Achskomponente 5 verbunden.
-
Wie aus 1 weiter ersichtlich ist, umfasst die Unterbodenverkleidung 1, welche im Bereich einer vorderen Fahrzeugachse angeordnet ist, im dargestellten Ausführungsbeispiel zwei Aussparungen 3, von denen eine in 1 unten dargestellte Aussparung 3 von einem ersten Ausführungsbeispiel des Verkleidungsbauteils 10A verschlossen ist. Eine in 1 oben dargestellte Aussparung 3 ist freigelassen, um die Wirkung des Verkleidungsbauteils 10A zu verdeutlichen. Ein in 1 gestrichelt dargestelltes Rad 9 zeigt schematisch die Lage der unteren Aussparung 3 in der Unterbodenverkleidung 1. Wie aus 1 und 2 weiter ersichtlich ist, ist der Außenbereich 14.1 der Abdeckkomponente 14 im dargestellten ersten Ausführungsbeispiel des Verkleidungsbauteils 10A aus einem Hartmaterial HM gefertigt. Dadurch wird die mechanische Verbindung des Außenbereichs 14.1 der Abdeckkomponente 14 mit der Unterbodenverkleidung 1 erleichtert. Wie aus 1 und 2 weiter ersichtlich ist, ist das Weichmaterial WM der Abdeckkomponente 14 über einen weiteren Übergangsbereich 18 mit dem Hartmaterial HM des Außenbereichs 14.1 der Abdeckkomponente 14 verbunden.
-
Wie aus 3 weiter ersichtlich ist, ist der Außenbereich 14.1 der Abdeckkomponente 14 im dargestellten zweiten Ausführungsbeispiel des Verkleidungsbauteils 10B ebenfalls aus dem Weichmaterial WM gefertigt.
-
Wie aus 4 bis 7 weiter ersichtlich ist, ist das Hartmaterial HM der äußeren Umrandung 12.1 oder des Außenbereichs 14.1 am korrespondierenden Übergangsbereich 18, 18A, 18B, 18C, 18D über eine stoffschlüssige und/oder formschlüssige Verbindung mit dem Weichmaterial WM der Abdeckkomponente 14, 14A, 14B, 14C, 14D verbunden.
-
Nachfolgend werden unter Bezugnahme auf 4 bis 7 verschiedene Ausführungsformen des Übergangsbereichs 18, 18A, 18B, 18C, 18D beschrieben.
-
Wie aus 4 weiter ersichtlich ist, ist am dargestellten ersten Ausführungsbeispiel des Übergangsbereichs 18A das Hartmaterial HM der äußeren Umrandung 12.1 oder des Außenbereichs 14.1 mit einer Lippe 12.2 ausgeführt, welche mit dem Weichmaterial WM der Abdeckkomponente 14A umspritzt ist.
-
Wie aus 5 weiter ersichtlich ist, sind im dargestellten zweiten Ausführungsbeispiel des Übergangsbereichs 18B zwei Durchbrüche 12.3 in die Lippe 12.2 eingebracht, welche mit Weichmaterial WM der Abdeckkomponente 14B ausgefüllt sind, so dass ein einfacher Formschluss zwischen der Abdeckkomponenten 14B und der Schutzkomponente 12B entsteht.
-
Wie aus 6 weiter ersichtlich ist, weist im dargestellten dritten Ausführungsbeispiel des Übergangsbereichs 18C die Lippe 12.2 ein kugelförmiges Ende 12.4 auf, welches mit dem umspritzten Weichmaterial WM der Abdeckkomponente 14C ein Drehgelenk ausbildet. Zudem ist im dargestellten Ausführungsbeispiel zur Verbesserung des Formschlusses zwischen der Schutzkomponente 12C und der Abdeckkomponente 14C optional ein Durchbruch 12.3 in die Lippe 12.2 eingebracht, welcher mit Weichmaterial WM der Abdeckkomponenten 14C ausgefüllt ist.
-
Wie aus 7 weiter ersichtlich ist, weist im dargestellten vierten Ausführungsbeispiel des Übergangsbereichs 18D das Hartmaterial HM der äußeren Umrandung 12.1 oder des Außenbereichs 14.1 eine Verrundung 12.6 auf, welche mit dem umspritzten Weichmaterial WM der Abdeckkomponente 14D ein Scharnier ausbildet. Zur Erhöhung des Formschlusses zwischen dem Hartmaterial HM der Schutzkomponente 12D und dem umspritzten Weichmaterial WM der Abdeckkomponente 14D weist die Lippe 12.2 im dargestellten Ausführungsbeispiel ein kreuzförmiges Ende 12.5 auf.
-
Gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren wird ein solches Verkleidungsbauteil 10, 10A, 10B mittels eines zweistufigen Spritzgussprozesses in einem Werkzeug hergestellt. Hierbei wird in einem ersten Schritt die mindestens eine Hartkomponente HM aus einem geeigneten thermoplastischen Grundwerkstoff ausgeformt. In einem anschließenden Schritt wird dann die Weichkomponente WM aus einem geeigneten thermoplastischen Elastomer ausgeformt.
-
Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Verkleidungsbauteils für eine Achskomponente eines Fahrzeugs verbessern in vorteilhafter Weise die Gesamtfahrzeugaerodynamik. Zudem ermöglicht die Integration von Teilfunktionen in ein einziges Bauteil eine Realisierung bei geringem Mehraufwand, so dass sich nur geringe Mehrkosten in der Fertigung ergeben. Durch den Einsatz bekannter Verbindungstechnologien können die Mehrkosten in der Montage in vorteilhafter Weise reduziert werden.
-
Bezugszeichenliste
-
- 1
- Unterbodenverkleidung
- 3
- Aussparung
- 5
- Achskomponente
- 7
- Befestigungselement
- 9
- Rad
- 10, 10A, 10B
- Verkleidungsbauteil
- 12, 12A, 12B, 12C, 12D
- Schutzkomponente
- 12.1
- Umrandung
- 12.2
- Lippe
- 12.3
- Durchbruch
- 12.4
- kugelförmiges Ende
- 12.5
- kreuzförmiges Ende
- 12.6
- Verrundung
- 14, 14A, 14B, 14C, 14D
- Abdeckkomponente
- 14.1
- . Außenbereich
- 18, 18A, 18B, 18C, 18D
- Anbindungsbereich
- HM
- Hartmaterial
- WM
- Weichmaterial
