DE102019113311A1

DE102019113311A1 - Schutzbarriere auf einer radkastenauskleidung

Info

Publication number: DE102019113311A1
Application number: DE102019113311.4A
Authority: DE
Inventors: David M. Connor; Douglas L. Wickham; David R. Cowger
Original assignee: GM Global Technology Operations LLC
Current assignee: GM Global Technology Operations LLC
Priority date: 2018-06-27
Filing date: 2019-05-20
Publication date: 2020-01-02
Also published as: US20200001931A1; CN110641559A

Abstract

Eine Schutzbarriere zum Verstärken eines Abschnitts einer Fahrzeug-Radkastenauskleidung beinhaltet die Radkastenauskleidung mit einem bogenförmig ausgebildeten geformten Hauptkörper mit gegenüberliegenden Enden, die zum Bereitstellen einer Barriere zwischen einem Reifen und einem Radkastenhohlraum konfiguriert sind. Ein ballistischer Materialflicken ist integral mit einem vorbestimmten Abschnitt des geformten Hauptkörpers vergossen und konfiguriert, um eine Schutzbarriere zwischen dem Reifen und einer Fahrzeugkarosseriestruktur zu bilden.

Description

TECHNISCHES GEBIET
Die vorliegende Offenbarung bezieht sich auf Fahrzeugradauskleidungen und insbesondere auf eine Schutzbarriere, die auf einer Radkastenauskleidung angeordnet ist.
HINTERGRUND
Es ist in der Technik bekannt, den äußeren Radkasten von Fahrzeugen mit einem Verkleidungsteil oder einer Verkleidung auszustatten, auch bekannt als äußere Radkastenabdeckung, Kotflügelauskleidung oder Radaußenverkleidung. Diese Radkastenauskleidungen können am vorderen und/oder hinteren Radkasten gegenüber dem Rad montiert werden, um die Karosserie des Fahrzeugs zu schützen.
Diese Radkastenauskleidungen können die Geräuschübertragung von Geräuschen, die während der Fahrt des Fahrzeugs entstehen, in den Fahrzeuginnenraum reduzieren. Diese Geräusche werden hauptsächlich durch die Drehung des Rades auf der Fahrbahnoberfläche verursacht, sowie durch Geräusche von Wasser und Steinen, die von den Reifen am Radkasten weggeschleudert werden. Die Radkastenauskleidung dient aber auch als Schutz vor Partikeln, die während der Fahrt durch das rotierende Rad, wie Sand und Kies, stark gegen den Radkasten beschleunigt werden, sowie zum Schutz vor Wasser und Schlamm.
Radkastenauskleidungen sind so geformt, dass sie der Form des Radgehäuses von Fahrzeugen folgen. Radkastenauskleidungen sind daher als 3-dimensionale halbkreisförmige Strukturteile ausgebildet. Die physikalischen Eigenschaften wie strukturelle Steifigkeit und Haltbarkeit von Radkastenauskleidungen können für den Schutz von Komponenten in (z. B. Reifen) oder B-Oberflächen von Komponenten, die den Radkasten des Fahrzeugs bilden, von Bedeutung sein.
In Ermangelung von Radkastenauskleidungen können diese Komponenten Steinschlag, Schmutz, Straßenschrott, Hitze, Kälte und/oder Nässe ausgesetzt sein und während des Gebrauchs mit Hindernissen unter dem Fahrzeug kollidieren. In einigen Fällen kann beispielsweise ein Fahrzeugreifen aufgrund architektonischer Raumbegrenzungen einen minimalen Abstand aufweisen, um zu verhindern, dass er eine unangenehme Schnittstelle (z. B. die Fahrzeugstruktur) kontaktiert, wenn die Grenzwerte für den Reifenpannenschaden überschritten werden, insbesondere wenn er bestimmten Straßengefahren wie Schlaglöchern ausgesetzt ist. Dieser Kontakt kann zu Schäden an einem Reifen oder der Fahrzeugstruktur führen, wenn kein geeigneter Schutz vorgesehen ist.
KURZDARSTELLUNG
Eine oder mehrere exemplarische Ausführungsformen lösen das vorgenannte Problem, indem sie eine Schutzbarriere bereitstellen, die auf einer Radkastenauskleidung angeordnet ist. Insbesondere eine Schutzbarriere, die auf einer Radkastenauskleidung angeordnet ist, und ein Verfahren zu deren Herstellung. Gemäß Aspekten einer exemplarischen Ausführungsform beinhaltet eine Schutzbarriere zum Verstärken eines Abschnitts einer Fahrzeug-Radkastenauskleidung die Radkastenauskleidung mit einem bogenförmig ausgebildeten geformten Hauptkörper mit gegenüberliegenden Enden, die zum Bereitstellen einer Barriere zwischen einem Reifen und einem Radkastenhohlraum konfiguriert sind, worin die Radkastenauskleidung eine Kontaktseite der Fahrzeugstruktur beinhaltet. Und ein weiterer Aspekt gemäß der exemplarischen Ausführungsform beinhaltet einen ballistischen Materialflicken, der integral mit einem vorbestimmten Abschnitt des geformten Hauptkörpers gegossen ist, der konfiguriert ist, um eine Schutzbarriere zwischen dem Reifen und einer Fahrzeugstruktur bereitzustellen. Und in noch einem weiteren Aspekt, worin der vorbestimmte Abschnitt des gegossenen Hauptkörpers mindestens eines der gegenüberliegenden Enden auf der Kontaktseite der Fahrzeugstruktur der Radkastenauskleidung ist. Und noch ein weiterer Aspekt, worin der ballistische Materialflicken aus einem oxidierten Polyacrylnitrilfasermaterial und Bindungsfasern gebildet ist.
Weitere Aspekte werden als exemplarische Ausführungsformen offenbart, worin der ballistische Materialflicken aus einem para-Aramidfasermaterial und Bindungsfasern gebildet ist, oder worin der ballistische Materialflicken ferner eine mittlere Schicht aus einem thermisch-plastischen Polyurethanfolienmaterial zwischen zwei Schichten aus oxidiertem Polyacrylnitrilfasermaterial und Bindungsfasern beinhaltet. Und eine weitere Ausführungsform, worin der ballistische Materialflicken ferner eine mittlere Schicht beinhaltet, die aus einem thermisch-plastischen Polyurethanfolienmaterial zwischen zwei Schichten aus para-Aramidfasermaterial und Bindefasern gebildet ist. Noch weitere Ausführungsformen, worin der ballistische Materialflicken weiterhin eine Verstärkungsschicht aus einem thermisch-plastischen Polyurethanfolienmaterial beinhaltet, die auf der Kontaktseite der Fahrzeugstruktur der Radkastenauskleidung angeordnet ist. Und ein weiterer Aspekt, worin die Fahrzeugstruktur der Gelenksäulenquetschschweißflansch ist.
Verfahren zur Herstellung einer Radhauskleidung, die mit einer Schutzbarriere angeordnet ist, beinhaltet das Anhaften eines ballistischen Materialflickens an einem vorbestimmten Abschnitt eines Rohmaterials der Radkastenauskleidung; das Wärmeformen des Rohmaterials der Radkastenauskleidung und des anhaftenden ballistischen Materialflickens zusammen, um eine Radkastenauskleidung mit einem bogenförmigen Hauptkörper mit gegenüberliegenden Enden zu bilden, worin die Radkastenauskleidung konfiguriert ist, um eine Barriere zwischen einem Reifen und einem Radkastenhohlraum bereitzustellen, und worin die Radkastenauskleidung eine Kontaktseite einer Fahrzeugstruktur beinhaltet; und Entfernen der geformten Radkastenauskleidung und des ballistischen Materialflickens aus der Form, worin der ballistische Materialflicken konfiguriert ist, um eine Schutzbarriere zwischen dem Reifen und einer Fahrzeugstruktur bereitzustellen.
Figurenliste
Das vorliegende Ausführungsbeispiel wird aus der nachfolgenden Beschreibung unter Bezugnahme auf die zugehörigen Zeichnungen besser verständlich, in denen Folgendes gilt:

1 ist eine Darstellung eines Fahrzeug-Radkastens.
2 ist ein Beispiel für eine Radkastenauskleidung in physischem Kontakt mit einer Fahrzeugstruktur.
3 ist eine Darstellung einer Radkastenauskleidung mit einem ballistischen Materialflicken, der auf einer Kontaktseite der Fahrzeugstruktur gemäß den Aspekten einer exemplarischen Ausführungsform angeordnet ist.
4 ist eine Darstellung der Radkastenauskleidung von 3 in physischem Kontakt mit der Fahrzeugstruktur von 2 gemäß den Aspekten der exemplarischen Ausführungsform.
Die 5A und 5B sind Darstellungen exemplarischer Ausführungsformen von ballistischen Materialflicken.
6 ist eine Darstellung eines Verfahrens zur Herstellung der Schutzbarriere auf einer Radkastenauskleidung gemäß den Aspekten der exemplarischen Ausführungsform.
7 ist eine Darstellung eines Algorithmus zur Durchführung des Verfahrens von 6 gemäß den Aspekten der exemplarischen Ausführungsform.

AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
Die folgende Beschreibung ist ihrer Art nach lediglich exemplarisch und soll die vorliegende Offenbarung, Anwendung oder Verwendungen davon in keiner Weise einschränken.
1 stellt eine Darstellung eines Fahrzeugradgehäuses 10 dar, das im Wesentlichen die Unterseite des Kotflügels eines Fahrzeugs ist. Der Hauptzweck des Radkastens 10 ist es zu verhindern, dass Sand, Schlamm, Steine, Flüssigkeiten und anderes Sprühgut durch den rotierenden Reifen in die Luft geschleudert wird. Zum Schutz der Unterseite der Fahrzeugkotflügel und anderer Unterseiten ist zwischen Fahrzeugreifen und Radkastenhohlraum eine Radkastenabdeckung angeordnet.
Neben der Barriere gegen Flugkörper, die durch die rotierenden Räder hervorgerufen werden, kann die Radkastenauskleidung zusätzliche Funktionen erfüllen, darunter akustische und ästhetische. Des Weiteren kann die Radhausverkleidung einige der unansehnlicheren Komponenten und/oder die Struktur des Fahrzeugs von der Außenseite des Fahrzeugs aus sichtbar machen. Einige Radkastenauskleidungen weisen eine freiliegende Außenkante auf. Andere Fahrzeuge beinhalten ein zusätzliches Formteil, um die Kante so abzudecken, dass sie nicht sichtbar ist.
Unter Bezugnahme auf 2 ist eine Radkastenauskleidung 12 im Allgemeinen so geformt, dass sie mit dem Radkasten 10 übereinstimmt. In diesem Fall weist die Radkastenauskleidung 12 einen gewölbten, geformten Hauptkörper mit gegenüberliegenden Enden (14, 16) auf, der konfiguriert ist, um eine Barriere zwischen einem Reifen und einem Radkastenhohlraum zu bilden. Die Radkastenauskleidung 12 beinhaltet eine Kontaktseite 13 der Fahrzeugstruktur, die an Abschnitten der Fahrzeugkarosserie anliegen kann, wie beispielsweise einen Karosseriegelenk-Säulenquetschschweißflansch 20. Eine Radummantelung 18 veranschaulicht alle Positionen, die ein Reifen während der Fahrt einnehmen kann.
Dabei werden der maximale Anschlag und der Rückprall, der durch das Aufhängungssystem und der maximale Dreh und Neigungswinkel, der durch den Lenkmechanismus ermöglicht wird, berücksichtigt. Diese Ummantelung 18 wird mit dem Radkasten 10 und anderen Komponenten im Bereich, wie beispielsweise der Karosseriegelenksäule oder dem Kotflügelumfang, verglichen, um eine Interferenz-/Kollisionsanalyse durchzuführen. Die Ergebnisse dieser Analyse können ein Hinweis darauf sein, ob dieser Fahrzeugreifen unter Fahrbedingungen auf das Gehäuse und die Komponenten trifft. In einigen Fällen kann ein Reifen aufgrund von Konstruktionsraumbegrenzungen einen minimalen Abstand aufweisen, um das Kontaktieren einer unangenehmen Schnittstelle (z. B. die Fahrzeugstruktur) kontaktiert, da er die Grenzwerte für die Reifenummantelung überschreitet, insbesondere wenn er bestimmten Straßengefahren wie Geschwindigkeitsbegrenzungen und Schlaglöchern ausgesetzt ist. Dieser Kontakt kann zu Schäden an einem Fahrzeugreifen oder der Fahrzeugstruktur führen, wenn kein geeigneter Schutz vorgesehen ist.
3 veranschaulicht eine Radkastenauskleidung 12 mit einem ballistischen Materialflicken 22, der auf einer Kontaktseite 13 der Fahrzeugstruktur gemäß den Aspekten einer exemplarischen Ausführungsform angeordnet ist. Der ballistische Materialflicken 22 ist mit einem vorbestimmten Abschnitt, z. B. mindestens einem gegenüberliegenden Ende (14, 16) oder bis zur gesamten Kontaktseite 13 der Fahrzeugstruktur des geformten Hauptkörpers der Radkastenauskleidung 12, integral vergossen. Der ballistische Materialflicken 22 ist konfiguriert, um eine Schutzbarriere zwischen dem Reifen und einer Fahrzeugstruktur bereitzustellen, wenn die Grenzwerte der Reifenummantelung überschritten werden. 4 veranschaulicht die Radkastenauskleidung 12 von 3 in physischem Kontakt mit der Fahrzeugstruktur 20 von 2 gemäß den Aspekten der exemplarischen Ausführungsform. In diesem Fall würde der ballistische Materialflicken 22 die Kontaktseite 13 der Radkastenauskleidung 12 der Fahrzeugstruktur verstärken, sodass, wenn der Fahrzeugreifen die Umschlagsgrenzen in diesem Bereich überschreitet, Reifenschäden verhindert werden können.
Unter Bezugnahme auf die 5A und 5B sind exemplarische Ausführungsformen von ballistischen Materialflicken (22A, 22B) veranschaulicht. Der ballistische Materialflicken 22 kann aus mehreren Materialien gebildet werden, die für maximale Haltbarkeit, Hitzebeständigkeit, Abriebfestigkeit und Penetrationsfestigkeit ausgelegt sind, wie beispielsweise Kevlar®. Bevorzugte Materialien beinhalten, sind aber nicht beschränkt auf, Darstellungen exemplarischer Ausführungsformen von ballistischen Materialflicken mit Bindungsfasern, ein para-Aramidfasermaterial und Bindungsfasern sowie ein Glasfasergewebe mit Bindungsfasern. Die Bindungsfasern gemäß den Aspekten der exemplarischen Ausführungsform sind vorzugsweise Polypropylenfasern, die einen niedrigeren Schmelzpunkt als das Gussmaterial aufweisen, z. B. Polyethylenterephthalat.
5A veranschaulicht eine Konfiguration für einen ballistischen Materialflicken 22A gemäß Aspekten exemplarischer Ausführungsformen, worin der ballistische Materialflicken 22A eine mittlere Schicht aus einem thermisch-plastischen Polyurethanfolienmaterial 26 zwischen zwei Schichten des ballistischen Materials 24 beinhaltet. Die Schichten können mittels geeigneter Bindefasern, Harze und Klebstoffe miteinander verbunden werden. 5B veranschaulicht eine alternative Konfiguration für einen ballistischen Materialpatch 22B, worin der ballistische Materialpatch eine Verstärkungsschicht aus einem thermisch-plastischen Polyurethanfolienmaterial 26 beinhaltet, das auf der Kontaktseite 13 der Fahrzeugstruktur der Radkastenauskleidung 12 angeordnet ist. Ebenso kann die Verstärkungsschicht 26 mit dem ballistischen Material 24 unter Verwendung von Bindefasern, Harzen und für diesen Zweck geeigneten Klebstoffen verbunden werden.
6 bietet eine Darstellung eines Verfahrens 50 zur Herstellung des ballistischen Materialflickens 22 auf einer Radkastenauskleidung 52 gemäß den Aspekten der exemplarischen Ausführungsform. Im Allgemeinen beinhaltet das Verfahren das Voranwenden des ballistischen Materialflickens 22 auf einen vorbestimmten Abschnitt eines Radkastenauskleidungsrohlings 52 und dann das Vorwärmen mit Heizelementen 53, bevor das Werkstück in eine Heißpressformvorrichtung eingebracht wird.
Anschließend wird das Werkstück zwischen die unteren 54 und oberen 56 Formen der Heißpressvorrichtung gelegt. Anschließend wird die obere Form 56 nach unten bewegt, sodass das Werkstück zwischen dem Kern der oberen Form 56 und dem Hohlraum der unteren Form 54 eingespannt wird. In diesem Zustand wird eine Erwärmung durchgeführt, während auf den Radkastenauskleidungsrohling 52 und den ballistischen Materialpatch 22 Druck ausgeübt wird, sodass ein Schmelzen auftritt, um die Gegenstände zwischen den oberen 16 und unteren 14 Formen miteinander zu verbinden. Nachdem die Gegenstände verklebt und ein Kühlprozess abgeschlossen ist, wird die mit dem ballistischen Materialflicken 22 angeordnete Radkastenauskleidung aus der Formvorrichtung entfernt.
7 ist eine Darstellung eines Algorithmus 100 zur Durchführung des Verfahrens von 6 gemäß den Aspekten der exemplarischen Ausführungsform. Das Verfahren beginnt bei 105 mit dem Aufkleben eines ballistischen Materialflickens auf einen vorbestimmten Abschnitt eines Radkastenauskleidungsmaterialrohlings und dem Vorwärmen des Werkstücks vor dem Einsetzen in die Formvorrichtung. Als nächstes fährt das Verfahren bei Block 110 mit dem Wärmeformen des Rohmaterials der Radkastenauskleidung und des verklebten ballistischen Materialflickens fort, um eine Radkastenauskleidung mit einem bogenförmigen Hauptkörper mit gegenüberliegenden Enden zu bilden, worin die Radkastenauskleidung konfiguriert ist, um eine Barriere zwischen einem Reifen und einem Radkastenhohlraum bereitzustellen, und worin die Radkastenauskleidung eine Kontaktseite der Fahrzeugstruktur beinhaltet. Schließlich endet das Verfahren bei Block 115 mit dem Entfernen der geformten Radkastenauskleidung und des ballistischen Materialflickens aus der Form, worin der ballistische Materialflicken konfiguriert ist, um eine Schutzbarriere zwischen dem Reifen und einer Fahrzeugstruktur bereitzustellen. Ein alternatives Verfahren zur Herstellung kann das Einsetzen eines ballistischen Materialflickens in eine Spritzgussvorrichtung und dann das Einspritzen von geschmolzenem Radkastenauskleidungsmaterial in eine Form sein. Nachdem das geschmolzene Radkastenauskleidungsmaterial abgekühlt und ausgehärtet ist, kann die Radkastenauskleidung mit dem integrierten ballistischen Materialflicken aus der Spritzgussvorrichtung entfernt werden.
Die Beschreibung der Erfindung ist nur als Beispiel zu verstehen und Variationen, die nicht vom Kern der Erfindung abweichen, werden als im Rahmen der Erfindung befindlich vorausgesetzt. Diese Variationen sollen nicht als eine Abweichung vom Sinn und Umfang der Erfindung betrachtet werden.

Claims

Schutzbarriere zum Verstärken eines Abschnitts einer Fahrzeug-Radkastenauskleidung, umfassend: die Radkastenauskleidung mit einem bogenförmig geformten gegossenen Hauptkörper mit gegenüberliegenden Enden, die zum Bereitstellen einer Barriere zwischen einem Reifen und einem Radkastenhohlraum konfiguriert sind, worin die Radkastenauskleidung eine Kontaktseite der Fahrzeugstruktur beinhaltet; und einen ballistischen Materialflicken, der integral mit einem vorbestimmten Abschnitt des gegossenen Hauptkörpers ausgebildet ist, um eine Schutzbarriere zwischen dem Reifen und einer Fahrzeugstruktur zu schaffen.
Schutzbarriere nach Anspruch 1, worin der vorbestimmte Abschnitt des geformten Hauptkörpers mindestens eines der gegenüberliegenden Enden auf der Kontaktseite der Fahrzeugstruktur der Radkastenauskleidung ist.
Schutzbarriere nach Anspruch 1, worin der ballistische Materialflicken aus einem oxidierten Polyacrylnitrilfasermaterial und Bindungsfasern gebildet ist.
Schutzbarriere nach Anspruch 1, worin der ballistische Materialflicken aus einem para-Aramidfasermaterial und Bindungsfasern gebildet ist.
Schutzbarriere nach Anspruch 3, worin der ballistische Materialflicken ferner eine mittlere Schicht umfasst, die aus einem thermisch-plastischen Polyurethanfolienmaterial zwischen zwei Schichten aus oxidiertem Polyacrylnitrilfasermaterial und Bindefasern gebildet ist.
Schutzbarriere nach Anspruch 4, worin der ballistische Materialflicken ferner eine mittlere Schicht umfasst, die aus einem thermisch-plastischen Polyurethanfolienmaterial zwischen zwei Schichten aus einem para-Aramidfasermaterial und Bindefasern gebildet ist.
Schutzbarriere nach Anspruch 3, worin der ballistische Materialflicken ferner eine Verstärkungsschicht umfasst, die aus einem thermisch-plastischen Polyurethanfolienmaterial gebildet ist, das auf der Kontaktseite der Fahrzeugstruktur der Radkastenauskleidung angeordnet ist.
Schutzbarriere nach Anspruch 4, worin der ballistische Materialflicken ferner eine Verstärkungsschicht umfasst, die aus einem thermisch-plastischen Polyurethanfolienmaterial gebildet ist, das auf der Kontaktseite der Fahrzeugstruktur der Radkastenauskleidung angeordnet ist.
Schutzbarriere nach Anspruch 1, worin die Fahrzeugstruktur der Scharniersäulen-Schweißflansch ist.
Verfahren zum Befestigen eines Abschnitts eines Radkastens mit einer Schutzbarriere, umfassend: das Anhaften eines ballistischen Materialflickens an einem vorbestimmten Abschnitt eines Rohmaterials der Radkastenauskleidung; das Wärmeformen des Rohmaterials der Radkastenauskleidung und des anhaftenden ballistischen Materialflickens zusammen, um eine Radkastenauskleidung mit einem bogenförmigen Hauptkörper mit gegenüberliegenden Enden zu bilden, worin die Radkastenauskleidung konfiguriert ist, um eine Barriere zwischen einem Reifen und einem Radkastenhohlraum bereitzustellen, und worin die Radkastenauskleidung eine Kontaktseite einer Fahrzeugstruktur beinhaltet; und Entfernen der geformten Radkastenauskleidung und des ballistischen Materialflickens aus der Form, worin der ballistische Materialflicken konfiguriert ist, um eine Schutzbarriere zwischen dem Reifen und einer Fahrzeugstruktur bereitzustellen.