DE202005021900U1

DE202005021900U1 - Fahrzeugbodenschale

Info

Publication number: DE202005021900U1
Application number: DE202005021900U
Authority: DE
Original assignee: MacNeil IP LLC
Current assignee: MacNeil IP LLC
Priority date: 2004-10-29
Filing date: 2005-10-31
Publication date: 2011-02-10
Anticipated expiration: 2015-11-01
Also published as: US20090230717A1; GB0625355D0; GB2432551B; US7784848B2; DE102005052041A1; GB0522091D0; GB2419565A; JP4804879B2; DE202005021899U1; JP2011079526A; US7686371B2; JP5220145B2; JP2006123906A; GB2432551A; GB0625353D0; DE102005063448B4; JP5329579B2; DE102005063596B3; US7607713B2; US20090092795A1

Abstract

Fahrzeugbodenschale (100), bestehend aus einem thermoplastischen Polymermaterial im wesentlichen einheitlicher Dicke, umfassend:
– einen Boden (102), der im Wesentlichen mit einem Boden des Fahrzeugfußraums übereinstimmt, wobei der Boden (102) mindestens einen längs angeordneten Seitenrand und mindestens einen quer angeordneten Seitenrand aufweist;
– eine erste Wand (130), die einstückig mit dem Boden (102) geformt ist und sich von dem ersten Seitenrand aufwärts erstreckt,
– eine zweite Wand (132), die einstückig mit dem Boden (102) und der ersten Wand (130) geformt ist und sich von dem zweiten Seitenrand aufwärts erstreckt,
wobei der Boden (102) der Schale (100) eine Oberseite mit einem allgemeinen Abschnitt (106) und einem Reservoirabschnitt (108) aufweist,
– mehrere Kanäle (104), die in den allgemeinen Abschnitt (106) der Oberseite der Schale (100) eingeformt sind,
wobei die Kanäle (104) so wirken, dass sie Tropfwasser in den Reservoirabschnitt (108) leiten,
dadurch gekennzeichnet, dass...

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG
Fahrzeuge werden fast immer im Außenbereich betrieben und werden häufig dort geparkt. Daher geschieht es sehr oft, dass ihre Insassen feuchte oder schmutzige Füße haben – wenn die Insassen nicht gerade eine Aktivität im Freien beendet haben, so mussten sie doch mindestens über eine möglicherweise feuchte, schneeige oder schmutzige Fläche gehen, um zu ihren Fahrzeugen zu gelangen. Seit Jahrzehnten haben daher Fahrzeughalter versucht, den umschlossenen Innenraum ihrer Fahrzeuge (Autos, Lastwagen, Geländewagen) vor dem zu schützen, was sie selbst hineintragen. Die herkömmliche Lösung dafür war bisher, eine Fahrzeugbodenmatte bereitzustellen, die von dem Halter regelmäßig entfernt und gereinigt werden kann.
Menschen neigen dazu, ihre Füße umherzubewegen, und Fußbewegungen sind eine absolute Notwendigkeit für die Bedienung der meisten Fahrzeuge. Dies hat insofern ein Problem verursacht, als die Insassen eines Fahrzeugs dazu neigen, die Bodenmatten mit ihren Füßen umherzuschieben. Die Bodenmatten liegen dann schließlich nicht mehr zentriert auf dem zu schützenden Bereich oder sind auf die Gas-, Brems- oder Kupplungspedale hinaufgeschoben oder sind zusammengeschoben oder zusammengefaltet – all dies unerwünschte Zustände. Es war daher bisher ein Ziel der Bodenmattenhersteller, eine Bodenmatte bereitzustellen, die an ihrem Ort bleibt und welche die Bedienung des Fahrzeugs nicht beeinträchtigt.
Die Fußräume von Autos, Lastwagen und Geländewagen variieren in Größe und in Form von einem Fahrzeugmodell zum anderen. Bodenmattenhersteller haben bemerkt, dass Bödenmatten, die sich mindestens in etwa der Form der Bodenfläche des Fußraums anpassen, besser an ihrem Ort bleiben und mehr Schutz bieten. Es ist auch üblich bei solchen Bodenmatten, wo sie für die Fußräume der Vordersitze bereitgestellt werden, dass sie Abschnitte aufweisen, die an den Brandschotten (Feuerschutzblechen) oder vorderen Oberflächen des Fußraums anliegen sollen. Selbst so erweitert ist es nicht zu schwierig, eine Bodenmatte aus flexiblem Material bereitzustellen, die sich in etwa diesen beiden Flächen anpasst, da der Konstrukteur lediglich eine zweidimensionale Außenlinie der Matte markieren muss, um eine Matte bereitzustellen, die angemessen passt.
Seit kürzerer Zeit sind Fahrzeugbodenschalen auf dem Markt. Die meisten Fußräume der Fahrzeugvordersitze sind eigentlich dreidimensionale konkave Formen, typischerweise mit komplexen gewölbten Flächen. Bodenschalen weisen Seitenwände auf, die verbesserten Schutz für die Flächen um den Fahrzeugboden herum bieten, wie er möglicherweise für Träger sehr schmutziger oder schneeiger Schuhe notwendig ist.
Herkömmliche Fahrzeugbodenschalen versuchen, sich in diese dreidimensionalen Hohlräume einzupassen, doch ist bisher ihre Passform auf die Flächen, die sie schützen sollen, weniger als optimal. Eine herkömmliche Fahrzeugbodenschale ist typischerweise aus einem einlagigen Kautschuk- oder Kunststoffmaterial geformt, zeigt genug Steifigkeit, um eine dreidimensionale Form zu erhalten, ist aber auch mindestens ein wenig flexibel. Eine solche Schale der komplexen dreidimensionalen Oberfläche eines Fahrzeugfußraums anzupassen hat sich als schwierig erwiesen und viele Produkte, die derzeit auf dem Markt sind, weisen wegen ihres lockeren Sitzes innerhalb des Fußraums eingeschränkte Verbraucherakzeptanz auf. Häufig und an vielen Stellen gibt es einen beträchtlichen Abstand zwischen der Außenwand dieser herkömmlichen Schalen und der Innenfläche des Fußraums. Dies führt dazu, dass sich die Wand merklich verformt, wenn der Fuß des Insassen sie berührt. Fahrzeughalter neigen dazu, Bodenschalen abzulehnen, die klappern, sich verformen, verrutschen oder umherhüpfen.
Es wird angenommen, dass bei einem herkömmlichen Schalenformungsprozess ein Abguss oder Abdruck der Oberfläche des Fahrzeugfußraums genommen wird und eine Matrize auf der Grundlage dieses Abgusses hergestellt wird. Dieser Abguss macht das beträchtliche und gleichmäßige Verdichten des Fahrzeugteppichflors notwendig und verursacht nachfolgend eine ungenaue Passform. Bodenschalen, die mit diesem Verfahren hergestellt wurden, sind bisher auch relativ flach, vielleicht aufgrund von Einschränkungen, die mit der Verwendung einer Abgussflüssigkeit einhergehen, die dann fest wird. Dieses Verfahren ist nicht verwendet worden, um einen Abdruck einer Türschwelle oder einer Schwellenwölbung neben dem Fußraum abzunehmen oder um eine Bodenschale zu erstellen, die diese Oberflächen schützt.
Daher besteht weiterhin Bedarf an einer Bodenschale, die eine genauere Passform in dem Fahrzeugfußraum aufweist, für den sie bereitgestellt wird, die an ihrem Platz bleibt, wenn sie einmal installiert wurde, und die dem Fuß des Insassen ein festeres und sichereres Gefühl vermittelt.
Einige Fahrzeugbodenmatten, die derzeit auf dem Markt sind, weisen eingebaute Fluidreservoire bzw. Flüssigkeitsreservoire auf. Insbesondere in kaltem oder feuchtem Klima hat schmutziges Wasser die Tendenz, auf die Bodenmatte abgeschieden zu werden, wo es verbleibt, bis es verdunstet. Ist es genug Wasser, sickert es von der Bodenmatte und befleckt den Teppichboden des Fußraums, den die Matte schützen sollte. Diese Reservoire sind typischerweise ausgesparte Bereiche in den Matten, die den Matten eine verbesserte Fähigkeit zur Rückhaltung von Schmelzwasser oder ähnlichem geben, bis das Wasser verdunstet oder von dem Fahrzeughalter oder -nutzer beseitigt werden kann. Ein fortgeschrittenes Design ordnet Trittflächen in der Mitte des Reservoirs an, so dass die Füße des Insassen oberhalb einem etwaigen Fluid bzw. Flüssigkeit gehalten werden, die sich in dem Reservoir gesammelt hat. Doch ist das Integrieren eines solchen Reservoirs in eine Bodenschale, die sonst eine akzeptable Passform an die dreidimensionalen Oberfläche eines Fahrzeugfußraums aufweist, noch nicht vorgenommen worden, da es Probleme bei dem Integrieren eines dreidimensionalen Flüssigkeitsbehälters in ein Produkt gibt, das sich in idealer Weise mit seiner Unterseite an die Oberfläche des Bodenbereichs anpasst. Außerdem wird ein Reservoir, das Tropfwasser von einer großen Oberfläche wie der einer Fahrzeugbodenschale auffängt, größere Probleme dabei zeigen, das gesammelte Fluid am Umherschwappen in einem sich bewegenden Fahrzeug zu hindern als ein Reservoir in einer Matte mit beschränkterer Fläche.
Herkömmliche Fahrzeugbodenmatten und -schalen sind aus einem einzigen Kautschuk- oder Kunststoffmaterial geformt. Die Wahl dieses Materials wird von seinen Kosten, seinem Widerstand gegen Scherkräfte, seiner Zugfestigkeit, seiner Abriebbeständigkeit, seiner Fähigkeit zur Anpassung an die Oberfläche des Fahrzeugfußraums, seinen Schalldämmungseigenschaften und davon bestimmt, wie rutschig oder rutschfest es im Verhältnis zu den Füßen der Insassen ist, wobei Rutschfestigkeit (einen relativ hohen Reibungskoeffizienten aufweisend) vorteilhaft ist. Oft muss der Konstrukteur Abstriche an diesen verschiedenen Designvorgaben vornehmen, wenn er das Material festlegt, aus dem die Schale oder die Matte hergestellt werden soll.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Gemäß einem Aspekt der Erfindung wird eine Fahrzeugbodenabdeckung, -matte oder -schale bereitgestellt, die von einem Konsumenten herausnehmbar installiert werden kann und die aus mindestens drei Schichten geformt ist, die aneinander gebunden bzw. gebondet sind, vorzugsweise durch Coextrusion. Die drei Schichten umfassen eine mittlere Schicht, deren Zusammensetzung sich von der einer unteren Schicht und einer oberen Schicht unterscheidet. Vorzugsweise sind alle drei Schichten aus thermoplastischen Polymermaterialien geformt. Unter einem anderen Aspekt der Erfindung weist die obere Schicht einen kinetischen Reibungskoeffizienten von mindestens etwa 0,82 auf, bezogen auf eine Probe, die eine typische Schuhaußensole (Neoprengummi, Shore A Durometer 60) simuliert.
Vorzugsweise ist ein Hauptanteil der mittleren Schicht ein Polyolefin. Insbesondere ist das Polyolefin entweder ein Polypropylen oder ein Polyethylen. Am besten ist das Polyolefin ein hochmolekulares Polyethylen (HMPE) wie hierin definiert. In einer alternativen Ausführungsform kann die mittlere Schicht ein Styrenacrylnitril-Copolymer (SAN) oder eine Acrylnitrilbutadienstyren (ABS)-Polymermischung sein.
Vorzugsweise ist ein Hauptanteil der oberen Schicht ein thermoplastisches Elastomer, wie z. B. eine der öffentlich erhältlichen, aber gewerblich geschützten Zusammensetzungen, die unter den Warenzeichen SANTOPRENE^®, GEOLAST^® und VYRAM^® vertrieben werden.
VYRAM^® wird besonders bevorzugt. In einer weiteren Ausführungsform kann ein Hauptanteil der oberen Schicht eine ABS-Polymermischung sein. Wird ABS sowohl in der oberen als auch in der mittleren Schicht verwendet, so wird bevorzugt, dass die Menge der Polybutadien-Phase in der oberen Schicht größer ist als die Menge dieser Phase in der mittleren Schicht.
Es wird ferner bevorzugt, dass ein Hauptanteil der unteren Schicht ebenfalls ein thermoplastisches Elastomer ist, und es kann günstigerweise, muss aber nicht, von derselben Zusammensetzung sein wie der Hauptanteil der oberen Schicht.
Vorzugsweise ist eine oder mehrere der Schichten überhaupt eine Polymermischung, in der ein geringer Anteil vorab aufgrund seiner Coextrusionskompatibilität mit der/n benachbarten Schicht(en) ausgewählt wurde. So kann ein nachrangiger bzw. geringerer Anteil der oberen und der unteren Schicht aus einem Polyolefin bestehen, während ein nachrangiger bzw. geringerer Anteil der mittleren Schicht aus einem thermoplastischen Elastomer bestehen kann. In jedem Fall wird es bevorzugt, dass der nachrangige bzw. geringere Anteil nicht mehr als ein Gewichtsanteil von vier Anteilen jeder Schicht beträgt bzw. einem Massenverhältnis von 1:3 entspricht. Werden alle drei Schichten vorab als ABS-Mischungen gewählt, so ist der Anteil von Polybutadien in der Mischung in der mittleren Schicht vorzugsweise gegenüber der oberen und der unteren Schicht vermindert.
Während die bevorzugte Ausführungsform der Fahrzeugbodenabdeckung aus drei einstückigen Schichten besteht, kann sich jede der genannten Schichten tatsächlich aus zwei oder mehr Unterschichten zusammensetzen, so dass die Gesamtanzahl an Unterschichten in der resultierenden Matte oder Schale größer als drei sein kann.
In einer weiteren Ausführungsform kann der thermoplastische Elastomer Bestandteil in der oben beschriebenen oberen, mittleren und/oder unteren Schicht durch einen natürlichen oder synthetischen Kautschuk ersetzt sein, zu denen Styren-Butadien-Kautschuk, Butadienkautschuk, Acrylnitril-Butadien-Kautschuk (NBR) oder Ethylen-Propylen-Dien-Monomer-Kautschuk (EPDM) gehören.
Gemäß einem verwandten Aspekt der Erfindung wird eine Fahrzeugbodenabdeckung bereitgestellt, die drei Schichten aufweist, die aneinander gebunden bzw. gebondet sind, vorzugsweise durch Coextrusion. Hauptanteile der oberen und der unteren Schicht bestehen aus thermoplastischem/n Elastomer(en). Die obere und die untere Schicht weisen Zusammensetzungen auf, die sich von der der mittleren Schicht unterscheiden, welche aufgrund ihrer relativ geringen Kosten ausgewählt werden kann. Es wird bevorzugt, dass ein Hauptanteil der mittleren Schicht ein Polyolefin ist und dass die Hauptanteile der oberen und der unteren Schicht ein oder mehrere thermoplastische Elastomere sind. Das Polyolefin kann aus der Gruppe gewählt sein, die aus Polypropylen und Polyethylen besteht und ist vorzugsweise ein hochmolekulares Polyethylen (HMPE). Das thermoplastische Elastomer kann beispielsweise SANTOPRENE^®, GEOLAST^® oder VYRAM^® sein, wobei insbesondere VYRAM^® bevorzugt wird. Es wird auch bevorzugt, dass jede der Schichten eine Polymermischung ist, wobei ein nachrangiger Anteil jeder Schicht aufgrund seiner Coextrusionskompatibilität mit den benachbarten Schichten gewählt wurde. Beispielsweise können die obere und die untere Schicht aus VYRAM^®/HMPE im Massenverhältnis 3:1 und die mittlere Schicht aus HMPE/VYRAM^® im Massenverhältnis 3:1 bestehen.
In einer alternativen Ausführungsform zu der obigen können die obere und die untere Schicht aus ABS-Polymermischungen bestehen, und die mittlere Schicht kann aus SAN oder einem ABS bestehen, in dem die Polybutadienphase in geringerer Konzentration vorliegt als in der oberen und der unteren Schicht.
In wieder einer anderen Ausführungsform kann das in diesem Aspekt der Erfindung erwähnte thermoplastische Elastomer durch einen natürlichen oder synthetischen Kautschuk wie z. B. Styren-Butadien-Kautschuk (SBR), Butadienkautschuk, Acrylnitril-Butadien-Kautschuk (NBR) oder Ethylen-Propylen-Kautschuk (EPDM) ersetzt sein.
In einem weiteren Aspekt der Erfindung besteht eine Fahrzeugbodenschale oder -matte gemäß der Erfindung aus drei Schichten, wobei eine obere und eine untere Schicht (eine) Zusammensetzung(en) aufweisen, die sich von der der mittleren Schicht unterscheiden, und wobei mindestens eines von Scherfestigkeit pro Querschnittsfläche, Zugfestigkeit pro Querschnittsfläche und Steifigkeit pro Querschnittsfläche größer ist als jene der drei Schichten, aus denen sich die Schale oder Matte zusammensetzt. Es wurde festgestellt, dass eine dreifachextrudierte Fahrzeugmatte oder Bodenschale gemäß der Erfindung eine Streckspannung, eine Reißspannung, einen Zug-Modul, eine Scherfestigkeit und einen Biegemodul (Steifigkeit) zeigen, die sowohl einer von einem Polyolefin dominierten Einfachextrusion als auch einer von einem thermoplastischen Elastomer dominierten Einfachextrusion überlegen ist. Die dreifachextrudierte Schale zeigt diese verbesserten physikalischen Eigenschaften und bietet gleichzeitig den Füßen des Insassen einen verbesserten Reibungskoeffizienten und verbesserte taktile Eigenschaften. Durch die Darbietung einer solchen Oberfläche gegenüber dem Schuh des Fahrers oder Insassen wird der Halt des Fahrers oder Insassen sicherer und bequemer.
In einem weiteren Aspekt der Erfindung wird eine Fahrzeugfußraumschale als Teil eines Systems bereitgestellt, das den Fahrzeugfußraum als seine andere Hauptkomponente aufweist. Die Schale weist eine deutlich verbesserte Anpassung an die Oberfläche des Fahrzeugfußraums auf, für den sie bereitgestellt wird. Mindestens zwei aufragende Wände der Schale, die sich beide von dem Schalenboden bis zu einem oberen Rand erstrecken, entsprechen den entsprechenden Oberflächen des Fahrzeugfußraums solcherart, dass mindestens innerhalb des einen Drittels der Fläche der Außenfläche dieser aufragenden Wände der Schale, welches benachbart zum oberen Rand liegt, 90% dieses oberen Flächendrittels um nicht mehr als ein Achtel eines Inches (0,317 cm) von den Fußraumoberflächen, an die sie angepasst sind, abstehen. Diese aufragenden Schalenoberflächen können gegenüberliegende Flächen oder benachbarte Flächen sein und sind vorzugsweise beides. In einer Ausführungsform, in der die Schale eine Fahrzeugtürschwelle bedeckt, steht die Schale von einer Türschwellenoberfläche des Fahrzeugfußraums und/oder von einer Schwellenwölbung des Fahrzeugfußraums um etwa 0,025 Inch (0,064 cm) ab. Die aufragenden Seitenwände der Bodenschale entsprechen selbst dort den Oberflächen des Fußraums, die sie bedecken, wo diese Fußraumsoberflächen sowohl konkave als auch konvexe Oberflächenelemente darbieten.
In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung ist eine Schale solcherart in einen Fahrzeugfußraum eingepasst, dass, wenn ein Oberflächenmodell des Fahrzeugfußraums, welches die Fußraumoberfläche wiedergibt, vorzugsweise wie sie in einem im wesentlichen nicht verdichteten Zustand vorliegt so darüber gelagert wird, dass es optimal auf die untere Oberfläche der Schale passt, mindestens 90% der Unterseite der Schale innerhalb von 0,25 Inch (0,64 cm) von dem Oberflächenmodell des Fahrzeugfußraums liegen. Vorzugsweise kommen mindestens fünfzig Prozent dieser Schalenunterseite innerhalb von 0,125 Inch (0,317 cm) dieses Modells zu liegen. Die Schale umfasst ein Reservoir in ihren hinteren zwei Dritteln, das zwischen zehn und fünfzig Prozent der Schalenoberseite einnimmt. Eine umlaufende Wand des Schalenreservoirs ist mindestens 0,050 Inch (0,13 cm) tief und ist insbesondere 0,25 Inch (0,64 cm) tief.
In noch einem weiteren Aspekt der Erfindung ist ein oberer Rand einer Fahrzeugbodenschale bei mindestens zwei ihrer aufragenden Seitenwände im Wesentlichen koplanar Vorzugsweise ist der obere Rand der Schale im Wesentlichen bei drei oder sogar vier durchgehenden aufragenden Seitenwänden koplanar. Dies erleichtert die Konstruktion der Bodenschale, erhöht die Ringfestigkeit und stellt sicher, dass alle aufragenden Oberflächen des Fahrzeugfußraums angemessenen Schutz vor schmutziger Fußbekleidung erhalten. In einer insbesondere bevorzugten Ausführungsform ist die Ebene des oberen Randes gegenüber einem horizontalen Boden nach vorn und nach oben gekippt. Dies gibt verbesserten Schutz des Fahrzeugfußraums genau an der Stelle, an der schmutzige Fußbekleidung zu erwarten ist, in der Nähe des Gas-, des Brems- und des Kupplungspedals oder des Brandschotts (Feuerschutzblechs), während gleichzeitig eine Bewegung des Sitzes ermöglicht wird. In einer bevorzugten Ausführungsform ist die Schale an ihrer tiefsten Stelle mindestens vier Inch (10,1 cm) tief.
In noch einem weiteren Aspekt der Erfindung werden die oben genannten knappen Toleranzen durch ein neuartiges Fertigungsverfahren und -system für Fahrzeugbodenschalen ermöglicht. In einem ersten Schritt gemäß der Erfindung werden Punkte an einer Oberfläche des Fahrzeugfußraums mit einer Koordinaten-Messmaschine (CMM) digital vermessen. Diese Punkte werden in einem Computer gespeichert. Es wird eine Fußraumoberfläche erzeugt, die diese Punkte umfasst, vorzugsweise, indem lineare Gruppen dieser Punkte mit Hilfe von B-Splines miteinander verbunden werden und durch Lofting zwischen den B-Splines, um Flächenabschnitte der Fußraumoberfläche zu erstellen. Mit Hilfe dieser typischerweise komplexen dreidimensionalen, überwiegend konkaven Oberfläche, die mehrere konkav und konvex gewölbte Abschnitte aufweisen kann, wird eine entsprechende, im Wesentlichen konvexe Außen- oder Unterseite der Bodenschale solcherart erstellt, dass in vielen Bereichen der Abstand zwischen der Außenfläche der Schale und der Oberfläche des Fußraums nicht mehr als etwa ein Achtel eines Inches (0,317 cm) beträgt und so eine eng anliegende Passform sichergestellt wird.
In einer Ausführungsform der Erfindung ist ein Reservoir in den Schalenboden integriert, als Sammel- und Verdunstungsbereich für Tropfwasser von den Füßen und Beinen des Insassen. Es sind kombinierte Trennwände/Trittflächen in dem Reservoir bereitgestellt, um die Seitwärtsbewegung des gesammelten Fluids zu erschweren. Längs und quer verlaufende Abschnitte dieser Trennwände sind miteinander verbunden. In einen anderen Abschnitt des mittleren bzw. zentralen Bereichs der Schale sind solcherart Kanäle geschnitten, um Fluid in das Reservoir zu leiten, dass der Boden der Kanäle unterhalb einer allgemeinen Schalenbodenoberfläche, aber oberhalb des Bodens des Reservoirs liegt. In einer bevorzugten Ausführungsform für die Fahrerseite sind die Kanäle in einem Abschnitt der Oberseite der Bodenschale weggelassen, um einen freien Raum zu lassen, wo die Ferse des Fahrers während der Bedienung des Gas- und des Bremspedals ruht.
In einem zweiten Verfahren und System gemäß der Erfindung wird ein Oberflächenmodell des Fahrzeugfußraums durch das digitale Vermessen und Speichern von Punkten an einer tatsächlichen Fahrzeugfußraumoberfläche, vorzugsweise an einer im Wesentlichen nicht verdichteten, konstruiert. Der Schritt des digitalen Vermessens ist vorzugsweise einer, der die zu vermessende Oberfläche nicht verdichtet. Dieses Oberflächenmodell des Fußraums wird reproduziert, um das Erstellen einer allgemeinen Unterseite der Fahrzeugbodenschale zu beginnen. Innerhalb eines vorab bestimmten Reservoirbereichs wird das Oberflächenmodell des Fahrzeugfußraums um mindestens 0,050 Inch (0,13 cm) und insbesondere um etwa 0,25 Inch (0,64 cm) von der allgemeinen Unterseite der Schale nach unten projiziert, um eine Unterseite des Schalenabbildes mit einem Reservoirbereich zu erstellen. Vorzugsweise und innerhalb eines benachbarten, vorab bestimmten Kanalbereichs werden mehrere längliche, beabstandete, parallele Kanäle definiert, und diese Kanäle werden um eine Tiefe nach unten projiziert, die geringer ist als die Tiefe der Reservoirbegrenzung. So modifiziert wird das dreidimensionale Abbild der Unterseite der Schale benutzt, um eine Matrize bzw. Form zu konstruieren. Die Matrize bzw. Form wiederum wird verwendet, um Fahrzeugbodenschalen aus Platten thermoplastischen Materials zu formen.
In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wird die Verdichtbarkeit der Fahrzeugfußraumoberfläche (die typischerweise von einem Teppichflor gebildet wird) ausgenutzt, indem eine Unterseite der Fahrzeugbodenschale erstellt wird, die sich an vielen Stellen absichtlich in ”negativem Abstand” zu dem Modell der Fahrzeugbodenoberfläche, an die sie bestimmungsgemäß angepasst sein soll, befindet. Das heißt, wenn ein Abbild der Unterseite der Fahrzeugbodenschale mathematisch solcherart dem Oberflächenmodell des Fahrzeugbodens überlagert wird, dass die optimale Passform zwischen den beiden erzielt wird, werden einige Bereiche der Unterseite der Bodenschale oberhalb der Oberfläche des Oberflächenmodells des Fahrzeugbodens liegen, und einige Bereiche werden unterhalb davon liegen. Der ”negative Abstand” wird vorteilhafter Weise genutzt, um das Reservoir und die Kanäle in die Konstruktion zu integrieren, und kann auch in Bereichen der Schale genutzt werden, wo eine sehr enge Passform an die tatsächliche Bodenoberfläche gewünscht wird, wie z. B. im Bereich um das Gas- und das Bremspedal. Das System und Verfahren der Erfindung erlaubt diese absichtliche Verwendung des ”negativen Abstands”, während ältere Konstruktionsverfahren dies nicht tun. Da der Fahrzeugteppichflor von einem Bereich zum anderen uneinheitlich und unterschiedlich verdichtet sein kann, führt die Verwendung des ”negativen Abstands” zu einer geformten bzw. durch Umformen gefertigten Bodenschale mit Kanal- und Reservoirstrukturen, die in der Tat besser auf den Fahrzeugfußraum passt, für den sie konstruiert wurde, als wenn dieses Konzept nicht genutzt wird.
KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
Weitere Aspekte der Erfindung und ihre Vorteile können der nachfolgenden detaillierten Beschreibung entnommen werden, in der gleiche Bezugszeichen gleiche Bestandteile bezeichnen und in der:
1 eine isometrische Ansicht einer Ausführungsform einer Fahrzeugbodenschale gemäß der Erfindung ist;
2 eine Aufsicht auf die in 1 dargestellten Bodenschale ist;
3 eine isometrische und Querschnittsansicht der in 1 und 2 dargestellten Bodenschale ist, wobei der Schnitt im Wesentlichen entlang der Linie 3-3 in 2 verläuft;
4 eine isometrische und Längsschnittansicht der in 1 und 2 dargestellten Bodenschale ist, wobei der Schnitt im Wesentlichen entlang der Linie 4-4 in 2 verläuft;
5 eine Seitenansicht der in 1 dargestellten Schale, von außen gesehen, ist;
6 ein stark vergrößertes Schnittdetail einer Fahrzeugbodenschale ist, das dreifachextrudierte Schichten zeigt;
7 ein schematisches Blockdiagramm ist, das Schritte in einem ersten Konstruktions- und Fertigungsverfahren gemäß der Erfindung zeigt; und
8 eine isometrische und schematische Ansicht einer digital erstellten Bodenoberfläche des Fahrzeugfußraums ist, nach der die dargestellte Bodenschale hergestellt wurde;
9 eine teils Querschnitts-, teils isometrische Ansicht sowohl der in 2 dargestellten Bodenschale als auch der in 8 dargestellten Fahrzeugfußraumoberfläche ist, wobei der Schnitt im Wesentlichen entlang der Linie 9-9 in 2 und im Wesentlichen entlang der Linie 9-9 in 8 verläuft;
10 eine teils Querschnitts-, teils isometrische Ansicht sowohl der in 2 dargestellten Bodenschale als auch der in 8 dargestellten Fahrzeugfußraumoberfläche ist, wobei der Schnitt im Wesentlichen entlang der Linie 10-10 in 2 und im Wesentlichen entlang der Linie 10-10 in 8 verläuft;
11 ein Detail eines Brandschottbereichs in 10 ist;
12 ein Detail eines Sitzsockelbereichs in 10 ist;
13 eine teils Längsschnitt-, teils isometrische Ansicht sowohl der in 2 dargestellten Bodenschale als auch der in 8 dargestellten Fahrzeugfußraumoberfläche ist, wobei der Schnitt im Wesentlichen entlang der Linie 13-13 in 2 und im Wesentlichen entlang der Linie 13-13 in 8 verläuft;
14 ein Detail eines Trittplattenbereichs in 13 ist;
15 eine isometrische Ansicht einer zweiten Ausführungsform einer Fahrzeugbodenschale gemäß der Erfindung ist, die schattiert ist, um Bereiche der Schale anzuzeigen, wo die untere Oberfläche der Schale außerhalb einer ersten vorbestimmten Toleranz, bezogen auf eine modellierte Fahrzeugfußraumoberfläche, liegt;
16 eine isometrische Ansicht der in 15 dargestellten Bodenschale ist, aus einer anderen Perspektive dargestellt;
17 eine isometrische Ansicht der in 15 und 16 dargestellten Bodenschale ist, jedoch schattiert, um Bereiche der Schale anzuzeigen, wo die Unterseite der Schale außerhalb einer zweiten vorbestimmten Toleranz, bezogen auf die modellierte Fahrzeugfußraumoberfläche, liegt;
18 eine isometrische Ansicht der Schale ist, so wie in 17 schattiert, aber aus der in 18 dargestellten Perspektive;
19 eine teils isometrische, teils Querschnittsansicht, im Wesentlichen entlang der Linie 19-19 in 17, ist, einem gleichen Abschnitt der modellierten Fahrzeugfußraumoberfläche überlagert;
20 eine teils isometrische, teils Querschnittsansicht, im Wesentlichen entlang der Linie 20-20 in 17, ist, einem gleichen Abschnitt der modellierten Fahrzeugfußraumoberfläche überlagert, der in derselben Schnittebene auftritt;
20A ein Detail der 20 ist;
21 eine teils isometrische, teils Längsschnittansicht, im Wesentlichen entlang der Linie 21-21 in 17, ist, einem gleichen Abschnitt der modellierten Fahrzeugfußraumoberfläche überlagert;
21A und 21B Details der 21 sind;
22 eine teils isometrische, teils Längsschnittansicht, im Wesentlichen entlang der Linie 22-22 in 17, ist, einem gleichen Abschnitt der modellierten Fahrzeugfußraumoberfläche überlagert;
22A ein Detail der 22 ist;
23 eine isometrische Ansicht der in 15–22A dargestellten Fahrzeugbodenschale ist, schattiert, um solche Abschnitte der Unterseite der Fahrzeugbodenschale anzuzeigen, die sich in ”negativem Abstand” gegenüber der modellierten Fahrzeugfußraumoberfläche befinden, nachdem die Unterseite der Schale optimal an das Modell angepasst wurde;
24 eine isometrische Ansicht der Fahrzeugbodenschale wie in 23 schattiert ist, aber aus der in 16 dargestellten Perspektive; und
25 ein schematisches Flussdiagramm von Schritten in einem zweiten Konstruktions- und Fertigungsverfahren gemäß der Erfindung ist.
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
Eine isometrische Ansicht einer kommerziellen Ausführungsform ist in 1 dargestellt. Die dargestellte Fahrzeugbodenschale, die allgemein mit 100 bezeichnet wird, ist vorzugsweise aus einem Rohling, in Plattenform, aus wasserundurchlässigem thermoplastischem Polymermaterial mit im Allgemeinen einheitlicher Dicke geformt, obschon die vorliegende Erfindung in einem anderen Prozess wie z. B. Spritzgießen hergestellt sein kann. Die Bodenschale 100 ist vorzugsweise aus einem dreifachextrudierten thermoplastischen Material solcherart geformt, dass die Eigenschaften einer mittleren oder Kernschicht verschieden von den Eigenschaften der äußeren oder Mantelschichten sein kann, oder solcherart, dass die Dreifachextrusion stärker und steifer pro Dicke der Einheit ist als jede der Schichten, aus denen sie hergestellt ist, wie unten ausführlicher beschrieben wird.
Die Bodenschale oder -abdeckung 100 soll den Boden und mindestens den unteren Teil der Seiten eines Fahrzeugfußraums schützen und nimmt so eine viel dreidimensionalere Form an als es für Bodenmatten nach dem Stand der Technik typisch ist. Die Bodenschale 100 umfasst eine Boden- oder Mitteltafel 102, die in der dargestellten Ausführungsform mehrere, von vorn nach hinten verlaufende oder längs verlaufende, parallele, gerade Kanäle 104 umfasst, die in einem vorderen Bereich 106 der Bodentafel 102 angeordnet sind. Vorzugsweise sind diese Kanäle etwa ein Achtel eines Inches (0,317 cm) tief, so dass sie Abfließendes richtig kanalisieren, und sie können etwa ein Viertel eines Inches (0,64 cm) breit sein. In 1 entspricht vorderer) einer Richtung nach oben links, während rückwärtig oder nach hinten der Richtung nach unten rechts entspricht, und die Begriffe werden in Übereinstimmung mit der Richtung des Fahrzeugs gebraucht, für das die Schale konstruiert wurde. In der vorliegenden Beschreibung bezeichnet ”längs verlaufend” vorn-hinten oder entlang der Achse der Fahrtrichtung des Fahrzeugs, während ”quer verlaufend” einen Neunzig-Grad-Winkel zu einer solchen Achse bzw. von Seite zu Seite bezeichnet.
Ein rückwärtiger, rückseitiger oder hinterer Bereich 108 der Bodentafel 102 wird hauptsächlich von einem Reservoir 110 eingenommen, dessen Boden (in dieser Ausführungsform) von einer im Wesentlichen ebenen allgemeinen Oberfläche 112 gebildet wird. Die allgemeine Oberfläche 112 ist so angeordnet, dass sie sich unterhalb einer allgemeinen Oberfläche 114 des vorderen Bereichs 106 befindet. Vorzugsweise liegt die allgemeine Oberfläche des Bodenreservoirs 112 auch unterhalb der tiefstgelegenen Punkte der Reservoirkanäle 104, beispielsweise um etwa ein Achtel eines Inches (0,317 cm), so dass Fluid in den Kanälen 104 sich in das Reservoir 110 entleeren wird.
Die Kanäle 104 sind vorgesehen, um von den Schuhen oder der Fußbekleidung des Nutzers ablaufende Flüssigkeit in das Reservoir 110 zu kanalisieren. In vielen Fahrzeugen ist der Abschnitt des Fahrzeugbodens (in dieser Figur nicht dargestellt, siehe 8–11), der unter dem vorderen Bereich 106 liegt, von vorn nach hinten geneigt, und so wird die Schale 100, einfach dadurch, dass sie der Kontur des darunter liegenden Fahrzeugbodenabschnitts anpasst ist, Fluid in das Reservoir kanalisieren. Bei solchen Fahrzeugkonstruktionen, bei denen der darunter liegende Fahrzeugboden nicht in dieser Weise geschrägt ist, kann die Schale 100 vorteilhaft so gestaltet werden, dass sie diesen Fluidfluss erzeugt, beispielsweise indem das Material in dem Bereich 106 dicker als im Bereich 108 gemacht wird oder indem die Böden der Kanäle 104 mit einer Neigung von vorn nach hinten versehen werden.
Die Kanäle 104 nehmen den Großteil des vorderen Bereichs 106 ein, obschon in dieser und anderen kommerziellen Ausführungsformen für die Fahrerseite auf der rechten Seite vorn ein Raum 116 frei gelassen wurde, zur Aufnahme des Fußes des Fahrers, der das Gas- und das Bremspedal bedient. In der dargestellten Ausführungsform ist dieser Raum oder Freibereich 116 durch einen 180-Grad-Bogen eines Kreises mit einem Radius von etwa 4 Inch (mit gestrichelter Linie dargestellt) begrenzt. Der Freibereich 116 wird bereitgestellt, so dass sich die Ferse des Fahrerschuhs nicht in den relativ tiefen Kanälen 104 verfängt. In anderen Ausführungsformen kann der Freibereich 116 andere Formen oder Positionen einnehmen, solange die Fersen fast aller Fahrer innerhalb seiner Begrenzungen ruhen, wenn das Gas- und das Bremspedal des Fahrzeugs, für das die bestimmte Schale konstruiert wurde, bedient werden.
Das Reservoir 110 ist durchsetzt mit mehreren Trittflächen oder Trennwänden 118, die zwei Zwecke erfüllen. Der erste Zweck besteht darin, den Schuh oder Fuß des Insassen über etwaiges Fluid, das sich in dem Reservoir 110 angesammelt hat, zu erheben. Der zweite Zweck besteht darin, dieses angesammelte Fluid am Umherschwappen zu hindern. Zu diesem Zweck haben die meisten der Trittflächen/Trennwände 118 sowohl von vorn nach hinten verlaufende oder längs verlaufende Abschnitte 120 als auch von Seite zu Seite verlaufende oder quer verlaufende Abschnitte 122. Dies verhindert große Fluidbewegung in eine Richtung nach vorn oder hinten, die sonst während der Beschleunigung oder des Abbremsens des Fahrzeugs auftreten würde, sowie auch große Fluidbewegung von Seite zu Seite, die sonst auftreten würde, wenn das Fahrzeug abbiegt. Vorzugsweise sind alle oder mindestens die meisten der von vorn nach hinten verlaufenden Abschnitte 120 mit den entsprechenden von Seite zu Seite verlaufenden Abschnitten verbunden. Dies unterteilt und begrenzt weiter die Bewegung angesammelten Fluids. Fluid in einem Abschnitt des Reservoirs 110 kann nur langsam und über eine komplizierte Bahn zu einem anderen entfernten Abschnitt des Reservoirs 110 gelangen, durch die Kanäle 114 um die Enden der Trittflächen oder Trennwände 118 herum. Die Reservoirgestaltung erzeugt so eine große Oberflächenausdehnung, welche die Verdunstung des Fluids begünstigt, während gleichzeitig die Bewegung des Fluids vor dieser Verdunstung eingeschränkt wird.
Um die Mittel- oder Bodentafel 102 herum angeordnet und einstückig mit dieser geformt befinden sich mehrere aufragende Seitentafeln, die in Anzahl und Anordnung von einem Fahrzeugmodell zum anderen variieren werden. In dieser dargestellten Ausführungsform umfassen diese aufragenden Tafeln eine hintere Tafel 130, die benachbart zum Boden eines Fahrzeugvordersitzes oder zum Fahrzeugsockel zur Aufnahme dieses Sitzes angeordnet ist; eine innere Seitentafel 132, die eng an einem Transmissionstunnel (Mitteltunnel) oder ”Buckel” in diesem Fahrzeug anliegt; eine vordere Tafel 134, die eng an einem Fahrzeugbrandschott (Fahrzeugfeuerschutzblech) anliegt; und eine äußere Seitentafel 136. In den meisten Ausführungsformen erstreckt sich die äußere Seitentafel oder Trittplattentafel 136 nur von ihrem Übergang zu Tafel 134 bis zu einer Ecke 138, an welchem Punkt eine Türschwellenwölbung 208 beginnt, die in eine Türschwellentafel 140 übergeht. Im Unterschied zu den anderen Tafeln ist die Schwellentafel 140 nicht allgemein aufragend, sondern ist stattdessen an die Schwelle einer Fahrzeugtür angepasst und liegt in einer im Wesentlichen horizontalen Ebene. Auf diese Weise wird das Ein- und Aussteigen des Insassen nicht behindert. In vielen Ausführungsformen, einschließlich der in 1–14 dargestellten Ausführungsform, befindet sich die Schwellentafel 140 in einer Höhe, unter der allgemeinen Oberfläche 114 des vorderen Bodenbereichs 106 und sogar unter der allgemeinen Oberfläche (Boden) 112 des Reservoirs 110. Sehr große Mengen an Fluid (welche die Kapazität des Reservoirs übersteigen) werden daher direkt aus dem Fahrzeug fließen, ohne Gelegenheit zur Beschädigung des Fahrzeuginnenraums zu haben. Es sollte angemerkt werden, dass in diesen FIGURen die Linien, die die Tafeln trennen, lediglich konzeptionell sind und in dem fertigen Werkstück nicht erscheinen. Wie unten ausführlicher beschrieben wird, ist die Schale 100 vorzugsweise einstückig als einteilige Konstruktion geformt.
In einem wichtigen Aspekt der Erfindung ist die Schale 100 eng an den Fahrzeugfußraum angepasst, für den eingesetzt werden zu sollen sie konstruiert ist. Tafeln 130, 132, 134, 136 und 140 sind alle so geformt, dass sie so eng an die Fahrzeugoberflächen, an denen sie positioniert werden, anpasst sind, wie dies in diesem Ausmaß bei Fahrzeugbodenschalen nach bisherigem Stand der Technik nicht festgestellt wird. In einer bevorzugten Ausführungsform liegen mindestens in dem gesamten oberen Drittel der Bereiche dieser Tafeln, das zu einem oberen Rand 150 der Fahrzeugschale benachbart liegt, mindestens neunzig Prozent der Punkte an der Außenfläche der peripheren oder Seitentafeln 130–136 nichtweiter als etwa ein Achtel eines Inches (0,317 cm) von den entsprechenden Punkten entfernt, mit denen sie ausgebildet sind, überein zu stimmen. Diese enge Übereinstimmung tritt selbst dort auf, wo die darunter liegende Fahrzeugoberfläche komplex gewölbt oder gewinkelt ist. Bestimmte Abschnitte der Fahrzeugfußraumoberfläche, wie z. B. die Trittplattenübergangsplatte 214, können sowohl konvex als auch konkav gewölbte Elemente aufweisen. Die bevorzugte Toleranz zwischen Türschwellenwölbung 208 und Schwellenplatte 140 ist noch knapper, etwa 0,025 Inch (0,064 cm).
Die enge Übereinstimmung der Schalenseitentafeln mit entsprechenden Oberflächen des Fahrzeugfußraums erzeugt eine Schutzschale, die sich nicht horizontal unter seitlichen Kräften verschiebt, die von den Füßen des Insassen oder von der Bewegung des Fahrzeugs erzeugt werden. Einander gegenüberliegende Paare der peripheren Tafeln ”schmiegen” und ”sperren” die Schale 100 ”ein” und verhindern so ihre seitliche Bewegung. So hat die äußere Seitentafel oder Trittplattentafel 136, die an dieser Position eng an einer Fahrzeugseitenwand anliegt, als Gegenstück einen Abschnitt 142 der inneren Seitentafel 132. Jede Tendenz der Schale 100, nach links zu verrutschen, wird durch Tafel 136 gestoppt, jede Tendenz der Schale 100, nach rechts zu verrutschen, wird von dem Tafelabschnitt 142 gestoppt. Auf ähnliche Weise kooperieren die aufragenden rückwärtigen und vorderen Tafeln 130 und 134, um jede Vorwärts- oder Rückwärtsbewegung der Schale 100 innerhalb des Fahrzeugfußraums zu ”sperren”.
Die enge Übereinstimmung der Außen- oder Unterseiten der Tafeln 130–136, 218, 140 mit den ihnen entsprechenden Oberflächen des Fahrzeugfußraums erhöht auch die Reibungskraft, die einer seitlichen Bewegung entgegensteht. Das Ergebnis dieser engen Übereinstimmung ist das Bereitstellen einer Bodenschale, die nicht unerwünscht ihre Position verändern wird und die den Füßen der Insassen eine ruhige und sichere Unterlage bietet.
In den meisten kommerziellen Ausführungsformen der Fahrzeugbodenschale 100 werden die Seitentafeln 130–136, 140 nicht so geformt sein, dass sie sich abrupt von der Bodentafel 102 erstrecken, sondern sind eher durch Übergänge mit der Boden- oder Mitteltafel 102 verbunden. Diese Übergänge können geneigt oder gewölbt sein und weisen verschiedene Abstufungsgrade auf. Gemäß der Erfindung stimmen diese Übergänge zwischen den Außen- und Unterseiten der Schale 100 wo immer möglich mit den darunter liegenden Oberflächen des Fahrzeugfußes, der benachbart zu diesen Übergängen liegt, überein.
In 2 beispielsweise ist eine große Übergangs- oder Subtafel 200 ersichtlich, die sich von dem vorderen Bereich 106 her erstreckt. Eine weitere Subtafel 202 verbindet die Übergangssubtafel 202 mit der vorn gelegenen Seitenwand 134. Die innere oder Transmissionstunnelseitenwand (Mitteltunnelseitenwand) 132 ist mit der Pfanne 102 durch eine gewölbte Übergangsleiste 204 verbunden. Die hintere aufragende Tafel 130 ist mit dem hinteren Abschnitt der Bodentafel 102 durch einen kleinen Übergang 206 verbunden. Eine Übergangs- oder Schwellenwölbung 208 zwischen der äußeren Seitenwand 136 und der Schwellentafel 140 hat die Form einer allmählich gewölbten Oberfläche.
Die vorliegende Erfindung setzt auch (typischerweise) gewölbte Übergänge zwischen benachbarten Seitentafeln ein. Beispielsweise verbindet ein gewölbter Übergang 210 die hintere Tafel 130 mit der inneren Seitentafel 132.
Ein gewölbter Übergang 212 verbindet den Transmissionstunnel bzw. die innere Seitentafel 132 mit der vorderen oder Brandschotttafel (Feuerschutzblechtafel) 134. Ein Übergang 214, der in der dargestellten Ausführungsform die Form einer S-Kurve hat und einem Abschnitt des Fahrzeugradraums angepasst ist, verbindet die vorn gelegene Tafel 134 mit der äußeren Seitentafel 136. Die enge Übereinstimmung (vorzugsweise mit einer Toleranz von etwa einem Achtel eines Inch oder 0,317 cm) der Außenfläche der Schale 100, wo immer möglich, mit den Übergängen der Oberfläche des Fahrzeugfußraums verbessert eine genaue Passform.
In der dargestellten Ausführungsform wurde die Schale gemäß der Erfindung hergestellt, indem eine Platte dreifachextrudierten thermoplastischen Materials mit im Wesentlichen einheitlicher Dicke bis zum Weichwerden erwärmt und dann die erweichte Platte mittels eines Unterdrucks in eine Matrize gesaugt wurde. Wenn dieser Prozess verwendet wird, können separate Schichten mit unterschiedlichen Eigenschaften bis in das fertige Produkt erhalten bleiben, wie unten detaillierter beschrieben wird. Andererseits wird es durch die Nutzung dieses Prozesses schwierig, die Struktur mit Kanälen und Reservoir gemäß eines Aspekts der Erfindung bereitzustellen und gleichzeitig die Unterseite 300 (3 und 4) an die entsprechende Oberfläche des Fahrzeugfußraums anzupassen. In diesem mittleren Bereich und gemäß einem ersten Herstellungsverfahren wird von der Toleranz von einem Achtel eines Inches (0,0317 cm) abgewichen, um den oben beschriebenen Nutzen des Fluidflusses und der Rückhaltung des Fluids zu erzielen. Da jedoch die Seitentafeln 130–136, 140 und ihre Übergänge weiterhin mit den meisten der verbleibenden Oberflächen des Fahrzeugfußraums übereinstimmen, wird die Schale 100 weiterhin an ihrem Platz fixiert.
9–14 lagern eine Bodenschale 100 über eine Oberfläche 802 eines Fahrzeugfußraums, für den die Schale gemäß der Erfindung konstruiert ist. In der in 10 sichtbaren, teils isometrischen, teils Längsschnittansicht wird ersichtlich, dass an dem Schnitt eine recht enge Übereinstimmung der Unterseite 300 der Schale 100 mit der modellierten Oberfläche 802 des Fahrzeugfußraums besteht. Wie am besten in 11 sichtbar, bleibt die Außenseite der Brandschott-Seitenwand (Feuerschutzblech-Seitenwand) 134 innerhalb eines Achtels eines Inches (0,317 cm) von der Brandschottoberfläche 826 über mindestens drei Viertel der Länge der Oberfläche 826, gemessen vom oberen Rand 150 der Schale. In den Bereichen 1000, 1002 und 1004 (10) liegt die modellierte Oberfläche 802 des Fahrzeugfußraums tatsächlich über oder an dem Innenraum der Schale 100. Diese negative Überlagerung oder dieser Abstand ist tolerierbar und in einigen Fällen sogar wünschenswert, weil in den meisten Anwendungen die Oberfläche 802 die eines Fahrzeugteppichs ist, der bei dem Einbau der Schale 100 in den Fahrzeugfußraum selektiv verdichtet werden kann oder sogar sollte. Solch eine enge Passform ist beispielsweise besonders wünschenswert in dem Bereich der Schale um das Gaspedal.
12 ist ein Detail von 10 in dem Bereich des Sitzsockels und eines Teils des Reservoirs 110. Wiederum gibt es sehr enge Übereinstimmung der äußeren Oberfläche der hinteren Tafel 130 mit der modellierten Sitzsockeloberfläche 828 über den Großteil ihrer Länge an dieser Schnittlinie, gut innerhalb eines Achtels eines Inches (0,317 cm).
13 zeigt einen Schnitt von Seite zu Seite oder einen Querschnitt an einer relativ weit vorn gelegenen Stelle, so dass er durch die Oberflächen der Trittplattenschale und des Fußraum 136, 830 auf der einen Seite und die Oberflächen der Schale und des Transmissionstunnels (Mitteltunnels) des Fußraums 132, 810 auf der andren Seite verläuft. Wie ersichtlich ist, wird die Toleranz von innerhalb eines Achtels eines Inches (0,317 cm) über mindestens das obere Drittel des Oberflächenbereichs dieser zusammengehörigen Oberflächen eingehalten. Die Bereiche 1000, 1002 (teilweise in 13 dargestellt) und 1006 sind Bereiche negativen Abstands oder Überlagerung, in denen die modellierte Oberfläche 802 des Fahrzeugfußraums auf der Innenseite der Außen- oder Unterseite der Fahrzeugschale 100 angeordnet ist. Wie oben erläutert, ist dieses Nicht-Passen insbesondere dann zulässig, wenn es innerhalb eines Achtels eines Inches (0,317 cm) oder weniger gehalten wird, und es ist sogar an einigen Punkten wünschenswert, da die Modelloberfläche 802 das Abbild eines Fahrzeugteppichs und nicht einer festen Oberfläche ist.
In 14 ist bei 1400 eine absichtliche Vergrößerung des Radius des Übergangs zwischen der Trittplattentafel 136 und der Bodenwand 102 zu sehen. Dies wird vorgenommen, da bei dem dargestellten Modell die Trittplattenoberfläche des Fußraums 830 sowohl senkrecht als auch relativ tief ist. Daher muss die Seitenwand 136 eine Neigung von mindestens zwei Grad (und insbesondere fünf Grad) gegenüber der senkrechten Fläche 830 haben, um sicherzustellen, dass die Wand der Schale 100, wenn sie geformt wird, akzeptabel dick genug am Treffpunkt der Wände 136, 102 bleibt. Dies wird mit der Vergrößerung des Radius 1400 erzielt. Dennoch bleibt selbst bei diesem Schnitt die äußere Oberfläche der Trittplatte 136 innerhalb eines Achtels eines Inches (0,317 cm) von der Trittplattenoberfläche 830 über mindestens ein Drittel der Länge, gemessen vom oberen Rand 150.
Allgemeiner bleiben mindestens etwa 90% des oberen Drittels der Oberfläche jeder Seitenwand 130–136, das benachbart zu dem oberen Rand 150 liegt, innerhalb eines Achtels eines Inches (0,317 cm) von den Fahrzeugfußraumoberflächen, mit denen sie gemäß Konstruktion ein Paar bilden sollen. Alternativ liegen etwa neunzig Prozent oder mehr der oberen Hälfte der Außenseite aller aufragenden Seitenwände innerhalb einer Toleranz von einem Achtels eines Inches (0,317 cm) von den entsprechenden Fußraumoberflächen. In einer noch weiteren alternativen Toleranzabmessung wird es bevorzugt, dass mindestens etwa fünfzig Prozent der äußeren Flächen der aufragenden Seitenwände 130–136 innerhalb eines Achtels eines Inches (0,317 cm) von den Fahrzeugfußräumen, denen sie entsprechen, liegen, ungeachtet ihrer Position im Verhältnis zum oberen Rand 150.
Wie am besten in 1, 5 und 10 ersichtlich, liegt ein oberer Rand 150 der Schale 100, der alle aufragenden Seitenwände 130, 132, 134, 136, und 138 abschließt, im Wesentlichen in einer einzigen Ebene, die gegenüber der Horizontalen nach vorne hin nach oben hin geneigt ist. Die durchgängige Beschaffenheit des oberen Randes 150 bedeutet, dass die hergestellte Schale 100 eine höhere Ringfestigkeit aufweist und den Fahrzeugteppich besser vor Schmutz oder Schlamm an den Seiten der Füße der Insassen schützt. Die Füße der Insassen nehmen tendenziell Positionen in dem vorderen Bereich 106 ein, doch ist die Position des oberen Randes 150 in diesem Bereich hoch und ist an seinem entferntesten Punkt mindestens vier Inch (10,1 cm) und in einigen Ausführungsformen fünf Inch (12,7 cm) vom Boden der Schale entfernt.
ZUSAMMENSETZUNG
Gemäß einem Aspekt der Erfindung wird es bevorzugt, dass die Schale oder Abdeckung 100 nicht durchgängig von einheitlicher Zusammensetzung sondern eher ein Laminat mit mindestens drei Schichten, die aneinander gebunden sind, ist. Eine bevorzugte Zusammensetzung der Schale 100 ist in der stark vergrößerten Schnittdetailansicht in 6 gezeigt. In dieser dargestellten Ausführungsform besteht die Schale 100 aus einer oberen Schicht 600, einer mittleren oder Kernschicht 602 und einer unteren Schicht 604. Alle drei Schichten 600–604 bestehen vorzugsweise aus einem oder mehr wasserundurchlässigen thermoplastischen Polymer(en), doch weisen Schichten 600 und 604 Eigenschaften auf, die mindestens verschieden von denen der Kernschicht 602 sind, und sie können sogar Eigenschaften aufweisen, die verschieden voneinander sind. Die dreischichtige Abdeckung ist in den Zeichnungen als eine dreidimensionale Bodenschale dargestellt, doch kann sie auch eine eher zweidimensionale Bodenmatte mit beschränkterer Abdeckung sein. Die obere Schicht 600 ist aus einem Material hergestellt, dass nach seinen taktilen Eigenschaften gewählt wurde, nach seinen relativ hohen statischen und dynamischen Reibungskoeffizienten gegenüber typischer Fußbekleidung, nach seiner Widerstandfähigkeit gegen chemische Einwirkung durch Streusalz und andere Substanzen, mit denen sie eventuell in Berührung kommt. Die obere Schicht 600 umfasst vorzugsweise einen Hauptanteil eines thermoplastischen Elastomers wie z. B. VYRAM^®, SANTOPRENE^® oder GEOLAST^®, die gewerblich geschützte Zusammensetzungen sind, die von Advanced Elastomer Systems bezogen werden können. VYRAM^® wird bevorzugt, insbesondere Sorte (Grad) 101 – 75 (was eine Shore-A-Härte von 75 anzeigt). Eine Oberseite 606 der oberen Schicht 600 kann durch ein ”Haarzellen”-Muster oder ähnliches strukturiert sein, um ein angenehmes taktiles Gefühl und visuelles Erscheinungsbild bereitzustellen; selbiges gilt auch für die Unterseite der unteren Schicht 604.
Es wird bevorzugt, dass die obere Schicht 600 eine Polymermischung ist, in welchem Fall ein nachrangiger Anteil der Zusammensetzung der oberen Schicht 600 nach seiner Coextrusionskompatibilität mit der Kernschicht 602 gewählt wird. Ein Polyolefin-Polymer wird bevorzugt, wie z. B. Polypropylen oder insbesondere Polyethylen, besonders bevorzugt ein hochmolekulares Polyethylen (HMPE).

In vorliegender Verwendung des Begriffs soll HMPE ein Handelsprodukt bezeichnen, das von vielen Quellen beziehbar ist, und in der Branche anhand seiner ungefähren Eigenschaften von niedrigdichtem Polyethylen (LDPE) und hochdichtem Polyethylen (HDPE) unterschieden wird:

Merkmal	LDPE	HDPE	HMPE
Spezifisches Gewicht, ASTM D-792	0,918	0,96	0,95
Zugmodul, ASTM D-638, psi	22.500	95.000	125.000
Streckspannung, ASTM D-638, psi	1.800	4.500	3.600–3.700
Biegemodul, ASTM D-790, psi		225.000	165.000–175.000
Härte, ASTM D 2240, Shore D	45	66	68

In der oben stehenden Tabelle sind die Testverfahren, nach denen die Eigenschaften bestimmt wurden, zum Zweck der Reproduzierbarkeit angegeben.
Insbesondere wenn als das thermoplastische Elastomer und als das Polyolefin VYRAM^® bzw. HMPE gewählt werden, wird 'das Massenverhältnis des thermoplastischen Elastomers zu dem Polyolefinmaterial in der Schicht 600 vorzugsweise etwa 3:1 gewählt. Es wurde festgestellt, dass für die Coextrusionskompatibilität mit der mittleren Schicht 602 etwas Polyolefinmaterial in der Schicht 600 vorhanden sein muss, in dem Fall, dass ein Hauptanteil der Schicht 602 ebenfalls ein Polyolefin ist.
In einer alternativen Ausführungsform kann die Komponente des thermoplastischen Elastomers in der oberen Schicht 600 durch ein Elastomer wie natürlicher Kautschuk, Acrylnitril-Butadien-Kautschuk (NBR), Styren Butadien-Kautschuk (SBR) oder Ethylen-Propylen-Dien-Monomer-Kautschuk (EPDM) ersetzt sein.
In einer weiteren alternativen Ausführungsform kann die Schicht 600 eine Acrylnitrilbutadienstyren (ABS)-Mischung sein. ABS ist ein Material, in dem submikroskopische Partikel aus Polybutadien in einer Phase aus Styrenacrylnitril(SAN)-Copolymer dispergiert sind. Für die Schicht 600 sollte der Gewichtsprozentsatz an Polybutadien, das dem Material Elastomereigenschaften verleiht, relativ hoch gewählt werden.
Die Kern- oder mittlere Schicht 602 ist vorzugsweise aus einem thermoplastischen Material zusammengesetzt, das eher nach seiner Zähigkeit, Steifigkeit und Kostengünstigkeit als nach seinen taktilen oder Reibungseigenschaften gewählt wird. Vorzugsweise ist der Hauptanteil der Schicht ein Polyolefin wie z. B. Polypropylen oder Polyethylen. Besonders bevorzugt ist ein Hauptanteil der Schicht 602 aus HMPE, wie es oben definiert wurde, zusammengesetzt.
Es wird bevorzugt, dass die mittlere Schicht 602 eine Mischung ist, und in diesem Fall setzt sich ein nachrangiger Anteil der Schicht 602 aus einem Material zusammen, das nach seiner Coextrusionskompatibilität mit der oberen Schicht 600 (und der unten beschriebenen unteren Schicht 604) ausgewählt wird. In der dargestellten Ausführungsform ist dieser nachrangige Anteil ein thermoplastisches Elastomer wie z. B. SANTOPRENE^®, GEOLAST^® oder VYRAM^®. VYRAM^® Sorte 101 – 75 wird besonders bevorzugt. Für die Schicht 602 und insbesondere, wenn als das Polyolefin und als das thermoplastische Elastomer HMPE bzw. VYRAM^® gewählt wird, wird als Massenverhältnis des Polyolefins zu dem thermoplastischen Elastomer etwa 3:1 bevorzugt. Allgemeiner werden die Prozentsätze der nachrangigen Anteile in den Schichten 600 und 602 (und Schicht 604) so gewählt, dass sie das benötigte Minimum für gute Coextrusionskompatibilität sind.
In einer alternativen Ausführungsform, in der die Schicht 600 als eine Polybutadien-reiche Schicht aus ABS gewählt wurde, ist die Schicht 602 als eine ABS-Sorte mit einem geringeren Gewichtsprozentsatz an Polybutadien oder überhaupt keinem Polybutadien gewählt (mithin Styrenacrylnitril-Copolymer oder SAN).
Die untere Schicht 604 weist eine Unterseite 300 auf, die benachbart zur Oberseite des Fahrzeugfußraums liegen wird. Typischerweise ist diese Oberfläche mit Teppichboden ausgelegt. Die untere Schicht 604 ist ein thermoplastisches Polymermaterial, das nach seinen Verschleißeigenschaften gewählt wird wie auch nach seinen Schalldämmungsqualitäten und einer Nachgiebigkeit, die es der Schicht 604 ermöglicht, besser an ”harten Punkten” in der Oberfläche des Fahrzeugfußraums zu greifen und sich Unregelmäßigkeiten in der Fußraumoberfläche anzupassen. Vorzugsweise ist ein Hauptanteil der Schicht 604 aus einem thermoplastischen Elastomer wie z. B. SANTOPRENE^®, GEOLAST^® oder bevorzugt VYRAM^® zusammengesetzt. VYRAM^® Sorte 101 – 75 wird insbesondere bevorzugt.
Es wird bevorzugt, dass die untere Schicht 604 eine Polymermischung ist. In diesem Fall wird ein nachrangiger Anteil der unteren Schicht 604 nach ihrer Coextrusionskompatibilität mit der Kernschicht 602 gewählt. Wenn die Kernschicht 602 zum größten Teil aus einem Polyolefinmaterial besteht, wird es bevorzugt, dass ein Polyolefin als der nachrangige Anteil der unteren Schicht 604 eingesetzt wird. Dieses Polyolefin kann beispielsweise Polypropylen oder Polyethylen sein, und ist vorzugsweise HMPE. Die Menge des nachrangigen Anteils ist so gewählt, dass sie die benötigte Mindestmenge ist, die gute Coextrusionskompatibilität sicherstellt. Wenn als das Polyolefin und als das thermoplastische Elastomer HMPE bzw. VYRAM^® gewählt wird, wurde festgestellt, dass das Massenverhältnis des Polyolefins zu dem thermoplastischen Elastomer in der Schicht 604 etwa 3:1 betragen sollte.
In einer alternativen Ausführungsform kann die Komponente des thermoplastischen Elastomers der Schicht 604 durch einen Kautschuk, wie z. B. natürlichen Kautschuk, NBR, SBR oder EPDM ersetzt sein.
In einer weiteren alternativen Ausführungsform, in der die mittlere Schicht 602 als ABS oder SAN gewählt wurde, kann die Schicht 604 als eine ABS-Sorte gewählt sein, die einen höheren Gewichtsprozentsatz an Polybutadien aufweist als die mittlere Schicht 602.
Die untere Mantelschicht 604 kann günstigerweise dieselbe Zusammensetzung haben wie die obere Mantelschicht 600, doch müssen die beiden Mantelschichten nicht ähnlich sein. Wichtig ist, dass, wenn die Schale 100 in einer Dreifachextrusion geformt werden soll (wie es bevorzugt wird), die Schichten 600, 602 und 604 hinreichend kompatibel sind, um als einzelne Platte dreifachextrudiert werden zu können.
Es wird bevorzugt, dass der größte Teil der Dicke der Schale 100 durch die mittlere Schicht 602 gebildet wird, die als die strukturelle Hauptkomponente der Schale 100 benutzt wird. Die Kernschicht 602 weist mindestens minimal akzeptable Zugfestigkeit, Scherfestigkeit und einen hohen Biegemodul auf, während sie gleichzeitig wesentlich kostengünstiger ist als die von dem thermoplastischen Polymer dominierten Mantelschichten 600, 604. Die Mantelschichten 600 und 604 werden so gewählt, dass sie gute Verschleißoberflächen darbieten und eine gute Widerstandsfähigkeit gegen chemische Einwirkung durch Substanzen wie Streusalz aufweisen. Die obere Schicht 600 wird so gewählt, dass sie einen relativ hohen Reibungskoeffizienten gegenüber typischer Fußbekleidung der Insassen zeigt. Die Zusammensetzung der unteren Schicht 604 wird nach ihrer Schalldämmung und Nachgiebigkeit gewählt.
Die Gesamtdicke der Schale 100 ist die Summe der Abmessungen a, b und c. In der dargestellten Ausführungsform betragen die Mantelschichtdicken a und c je etwa 12,5 der Gesamtdicke, während die Kernschichtdicke b etwa 75 beträgt. In einer Ausführungsform beträgt die Gesamtdicke der Schale 100 (oder, genauer gesagt, der Rohlingsplatte, die zur Formung der Schale 100 verwendet wird) etwa 0,120 Inch (0,305 cm). Davon beträgt die Kernschicht 602 etwa 0,09 Inch (0,23 cm), während die Mantelschichten 600 und 604 jeweils etwa 0,0150 Inch (0,038 cm) dick sind. In einer alternativen Ausführungsform kann die Schicht 600 so gestaltet sein, dass sie nennenswert dicker als die Schicht 604 ist, da die Oberseite 606 eine Verschleißoberfläche für die Schuhe des Insassen ist und in typischen Anwendungen mehr abreibenden Schmutz und mehr Verschleiß aushalten muss als die Oberfläche 300. In einer weiteren alternativen Ausführungsform kann die Dicke der Schicht 604 erhöht sein, was es ihr ermöglicht, sich noch besser an die Oberfläche des Fahrzeugfußraums, mit der sie ein Paar bilden soll, anzupassen und die Schalldämmung zu erhöhen.
Eine bevorzugte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung kombiniert den hohen Reibungskoeffizienten, die taktilen Qualitäten, die Schalldämmung und die Nachgiebigkeit, die mit einem thermoplastischen Elastomer erzielbar sind, mit den moderaten Kosten eines Polyolefins. Um die technischen Vorteile einer dreifachextrudierten Schale gegenüber den einfachextrudierten Strukturen nach Stand der Technik zu demonstrieren, wurden Tests zur Messung der Zugfestigkeit, der Scherfestigkeit, des Biegemoduls und des Reibungskoeffizienten an (1) einem gemäß der Erfindung hergestellten und verwendeten dreifachextrudierten Plattenmaterial, an (2) einer einfachextrudierten Platte mit 75 Gew.% VYRAM^®/25 Gew.% HMPE und an (3) einer einfachextrudierten Platte mit 25 Gew.% VYRAM^®/75 Gew.% HMPE durchgeführt. Die konkreten Tests und ihre Ergebnisse sind unten beschrieben.
Die ersten beiden durchgeführten Tests betreffen den statischen und den dynamischen Reibungskoeffizienten.
Beispiel 1

Diese Tests bestimmten den statischen und den dynamischen Reibungskoeffizienten einer Platte aus dreifachextrudiertem Material gegenüber einem Objekt, das eine typische Schuhaußensohle eines Insassen simulieren sollte. Dieser ”Schuh” setzte sich aus Neoprengummi Shore-Härte 60A zusammen, der zu einem ”Schlitten” mit den Maßen 2,5 Inch (6,4 cm) × 2,5 Inch (6,4 cm) × 0,238 Inch (0,605 cm) geformt war. Diese ”Schuhe” wurden über eine obere, strukturierte Oberfläche einer 0,120 Inch (0,305 cm) dicken dreifachextrudierten Platte gezogen, die gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung geformt wurde und 4 Inch (10,2 cm) × 12 Inch (30,5 cm) maß, wobei der Test gemäß der in ASTM D 1894-01 festgelegten Prozedur durchgeführt wurde. Die dreifachextrudierte Platte wies als ihre obere Schicht eine Mischung aus 75 Gew.% VYRAM^® Sorte 101 – 75/25 Gew.% HMPE auf. Die Kernschicht bestand aus 75 Gew.% HMPE/25 Gew.% VYRAM^® Sorte 101 – 75. Die untere Schicht bestand aus einer Mischung aus 25 Gew.% HMPE/75 Gew.% VYRAM^® Sorte 101 – 75. Die untere und die obere Schicht umfasste jeweils etwa 12,5 der Plattendicke, während die mittlere Kernschicht etwa 75 der Plattendicke umfasste. Die Ergebnisse sind wie folgt aufgelistet.

Test Nr.	Statische Last (g)	Schlittengewicht (g)	Statischer Reibungskoeffizient	Kinetische Last (g)	Schlittengewicht (g)	Kinetischer Reibungs koeffizient
1	166	199,9	0,830	189	199,9	0,945
2	155	199,9	0,775	166	199,9	0,830
3	171	200,0	0,855	179	200,0	0,895
4	145	199,9	0,725	160	199,9	0,800
5	150	199,9	0,750	163	199,9	0,815
Durchschnitt			0,787			0,857
Std.-Abw.			0,054			0,061

Beispiel 2

Fünf wie oben hergesetellte Neoprengummi-”Schlitten” wurden gemäß ASTM D 1894-01 über eine 4 Inch (10,1 cm) × 12 Inch (30,5 cm) große Platte aus einem einfachextrudierten 75 Gew.% HMPE/25 Gew.% VYRAM^® Sorte 101 – 75 gezogen. Die Ergebnisse sind unten aufgelistet.

Test Nr.	Statische Last (g)	Schlittengewicht (g)	Statischer Reibungskoeffizient	Kinetische Last (g)	Schlittengewicht (g)	Kinetischer Reibungskoeffizient
1	157	200,1	0,785	162	200,1	0,810
2	151	200,0	0,755	148	200,0	0,740
3	163	200,1	0,815	170	200,0	0,850
4	146	200,1	0,730	148	200,1	0,740
5	154	200,1	0,770	155	200,1	0,775
Durchschnitt			0,771			0,783
Std.-Abw.			0,032			0,047

Die oben stehenden Tests zeigen, dass gegenüber einer typischen Zusammensetzung einer Schuhsohle ein Material, das hauptsächlich aus einem thermoplastischen Elastomer wie z. B. VYRAM^® besteht, einen höheren Reibungskoeffizienten zeigt als ein Material, das hauptsächlich aus einem hochmolekularen Polyolefin besteht.
Beispiel 3

Diese Tests verglichen die Zugfestigkeit einer Platte aus dreifachextrudiertem Material wie oben beschrieben mit einer Platte aus einer einfachextrudierten Materialmischung, bestehend aus 75 Gew.% VYRAM^® Sorte 101 – 75 und 25 Gew.% HMPE und ferner mit einer Platte aus einer einfachextrudierten Materialmischung, bestehend aus 75 Gew.% HMPE und 25 Gew.% VYRAM^® Sorte 101 – 75. Die getestete einfachextrudierte VYRAM^®-dominierte Platte war etwa 0,070 Inch (0,178 cm) dick, während die HMPE-dominierte Platte etwa 0,137 Inch (0,348 cm) dick war. Die dreifachextrudierte Platte war etwa 0,120 Inch (0,305 cm) dick. Die dreifachextrudierte Platte, die einfachextrudierte, VYRAM^®-dominierte Platte und die einfachextrudierte, HMPE-dominierte Platte wurden in Proben mit einer durchschnittlichen Breite von 0,250 Inch (0,635 cm) gestanzt. Der Test wurde gemäß dem Teststandard ASTM D 638-03 durchgeführt. Es wurde eine Traversengeschwindigkeit von 20 Inch (50,8 cm)/min benutzt. Das Extensiometer wurde auf 1000% auf der Grundlage einer Kalibrierlänge von 1,0 Inch (2,54 cm) gesetzt. Die Proben wurden für 40 Stunden bei 23° Celsius und 50% relativer Luftfeuchte konditioniert, bevor sie bei diesen Bedingungen getestet wurden. Die Testergebnisse sind unten aufgelistet.

	Test Nr.	Streckspannung (psi)	Streckdehnung (%)	Reißspannung (psi)	Reißdehnung (%)	Zug-Modul (Youngscher) (psi)
Dreifachextrusion	1	1680	24	1530	730	30800
	2	1710	21	1610	710	30100
	3	1700	21	1620	730	32200
	4	1740	19	1660	770	32700
	5	1690	17	1630	700	24400
	Durchschnitt	1700	20	1610	730	30000
	Std.-Abw.	23	3	48	27	3320
75% Vyram/	1	1040	53	1400	620	15900
25% HMPE	2	1010	45	1430	630	17100
	3	1050	98	1390	640	17100
	4	1010	62	1430	620	16700
	5	1030	88	1420	610	17100
	Durchschnitt	1030	69	1410	620	16800
	Std.-Abw.	18	23	18	11	522
75% HMPE/	1	919	63	1130	630	30200
25% Vyram	2	914	61	1110	630	34100
	3	925	69	1120	650	29500
	4	910	67	1110	650	21500
	5	912	68	1140	700	24000
	Durchschnitt	916	66	1120	650	27900
	Std.-Abw.	6	3	13	29	5060

Die oben stehenden Daten verdeutlichen, dass ein dreifachextrudiertes Material gemäß der Erfindung deutlich größere Zugfestigkeit zeigt als ein von einem thermoplastischen Elastomer dominiertes einfachextrudiertes Material. Von Interesse ist auch, dass das dreischichtige Laminat eine größere Streckspannung und größere Reißspannung zeigte als das HMPE-dominierte Material, während es einen vergleichbaren Youngschen Zug-Modul zeigte.
Beispiel 4

Die Tests auf Scherfestigkeit wurden an den oben genannten drei Materialien gemäß dem Teststandard ASTM D 732-02 durchgeführt. In diesen Tests wurde ein 2,00-Inch (5,1 cm)-Quadrat des Materials mit einem Scherstempel mit einem Durchmesser von 1,00 Inch (2,54 cm) belastet, bis es abscherte. Die Traverse bewegte sich mit 0,05 Inch (0,13 cm)/min. Die Testproben wurden für mindestens 40 Stunden bei 23° Celsius und 50% relativer Luftfeuchtigkeit vorkonditioniert, was die Bedingungen waren, unter denen die Tests durchgeführt wurden. Die Testsergebnisse sind unten aufgelistet.

Name d. Probe	Test Nr.	Dicke (Inch)	Scherkraft (lbf)	Scherfestigkeit (psi)
Dreifachextrusion	1	0,119	747	2000
	2	0,122	783	2040
	3	0,119	747	2000
	4	0,121	757	1990
	5	0,117	734	2000
	Durchschnitt		754	2010
	Std.-Abw.		18	19
75% Vyram/	1	0,072	423	1870
25% HMPE	2	0,070	416	1890
	3	0,073	489	2130
	4	0,072	481	2130
	5	0,073	455	1980
	Durchschnitt		453	2000
	Std.-Abw.		33	126
75% HMPE/	1	0,135	680	1600
25% Vyram	2	0,137	688	1600
	3	0,134	687	1630
	4	0,136	724	1690
	5	0,137	687	1600
	Durchschnitt		693	1620
	Std.-Abw.		18	39

Die oben stehenden Testdaten zeigen, dass, für die verschiedenen getesteten Dicken normiert, das Dreifachextrusionsmaterial in der Scherfestigkeit der Einfachextrusionsmischung mit 75 Gew.% VYRAM^®/25 Gew.% HMPE ähnlich ist und in der Scherfestigkeit der Einfachextrusionsmischung mit 75 Gew.% HPME/25 Gew.% VYRAM^® überlegen ist.
Beispiel 5

Es wurden Tests durchgeführt, um die Biegeeigenschaften von Proben eines dreifachextrudierten Materials der oben genannten Formulierung, eines Materials mit 75 Gew.% VYRAM^®/25 Gew.% HMPE und eines Materials mit 75 Gew.% HPME/25 Gew.% VYRAM^® zu bestimmen (in allen Tests war das benutzte thermoplastische Elastomer VYRAM^® Sorte 101 – 75). Die Tests wurden gemäß dem Testverfahren ASTM D 790-03, Verfahren I (Test I), Prozedur A durchgeführt. Bei dem dreifachextrudierten Material betrugen die Abmessungen der Proben im Durchschnitt 0,490 Inch (1,24 cm) × 0,119 Inch (0,302 cm) × 5,00 Inch (12,70 cm), der Auflagerabstand betrug 1,904 Inch (4,836 cm), und die Traversengeschwindigkeit betrug 0,051 Inch (0,13 cm)/min. Bei dem Material mit 75 Gew.% VYRAM^®/25 Gew.% HMPE betrugen die Abmessungen der Proben im Durchschnitt 0,484 Inch (1,23 cm) × 0,072 Inch (0,18 cm) × 5,00 Inch (12,70 cm), der Auflagerabstand betrug 1,152 Inch (2,926 cm), und die Traversengeschwindigkeit betrug 0,031 Inch (0,078 cm)/min. Bei dem Material mit 75 Gew.% HPME/25 Gew.% VYRAM^® betrugen die Abmessungen der Proben im Durchschnitt 0,50 Inch (1,27 cm) × 0,138 Inch (0,350 cm) × 5,00 Inch (12,70 cm), der Auflagerabstand betrug 2,208 Inch (5,608 cm), und die Traversengeschwindigkeit betrug 0,059 Inch (0,150 cm)/min. In allen Tests betrug das Verhältnis Auflagerabstand zu Tiefe 16 +/– 1:1, der Radius der Auflagen betrug 0,197 Inch (0,500 cm), und der Radius der Lastnase (des Beitels) betrug 0,197 Inch (0,500 cm). Die Tests wurden bei 23° Celsius und 50% relativer Luftfeuchtigkeit durchgeführt, und die Proben wurden für 40 Stunden bei dieser Temperatur und Luftfeuchtigkeit konditioniert, bevor die Tests durchgeführt wurden. Die Ergebnisse sind unten aufgelistet.

Name d. Probe	Test Nr.	Biegespannung bei 5 Durchbiegung (psi)	Biege-Elastizitätsmodul (Tangente*) (psi)
Dreifachextrusion	1	294	33400
	2	317	36000
	3	304	33500
	4	318	35700
	5	305	33200
	Durchschnitt	308	34400
	Std.-Abw.
75% Vyram/	1	234	15400
25% HMPE	2	238	16400
	3	230	14500
	4	225	14300
	5	228	14300
	Durchschnitt	231	15000
	Std.-Abw.	5	915
75% HMPE/	1	508	13000
25% Vyram	2	505	13800
	3	496	13100
	4	497	12900
	5	518	13800
	Durchschnitt	505	13300
	Std.-Abw.	9	444

Das Sternchen in der Tabelle zeigt an, dass die berichteten Werte durch computergenerierte Kurvenanpassung ermittelt wurden. Diese Daten zeigen, dass die Dreifachextrusion wesentlich steifer ist als jede der einfachextrudierten Platten. Insgesamt zeigt die Dreifachextrusion überlegene Eigenschaften hinsichtlich Zugfestigkeit, Scherfestigkeit und Steifigkeit pro Einheit Querschnittsfläche im Vergleich zu den Eigenschaften jeder der Schichten von Materialien, aus denen das Laminat besteht, und zeigt, dass eine dreifachextrudierte Schale oder Matte zäher und steifer sein wird als eine, die aus einer der einfachextrudierten Mischungen allein hergestellt ist.
VERFAHREN
7 und 8 geben einen Überblick über ein erstes Verfahren zur Herstellung der Fahrzeugbodenschalen oder -abdeckungen gemäß der Erfindung. Die Fahrzeugbodenschalen und -abdeckungen werden für einzelne Fahrzeugmodelle speziell angefertigt. In Schritt 700 werden Punkte an dem Fahrzeugfußraum, für den die Bodenschale gefertigt werden soll, digital vermessen und gespeichert. Vorzugsweise benutzt dieser Schritt eine Koordinaten-Messmaschine (CMM), die jeden Punkt einer Vielzahl von Punkten an der Oberfläche des Fahrzeugfußraums, auf den die Bodenschale angepasst werden soll, aufzeichnet. Der Erfinder hat festgestellt, dass ein FARO^®-Arm nützlich bei der Gewinnung dieser Daten mittels eines Tastverfahrens war. Es wurde festgestellt, dass das Anordnen von Punkten in linearen Gruppen, wie z. B. durch Markieren der zu vermessenden Stellen auf einem Band vor der Vermessung, nützlich für das Gewinnen ausreichend vieler Datenpunkte ist, um später die Oberfläche zu reproduzieren, von denen sie ein Teil sind.
Die so gesammelten Daten werden in einer Datei gespeichert. Die Punkte von Oberflächendaten werden in Abhängigkeit von der Komplexität der Oberfläche, an der sie liegen, voneinander beabstandet. Wenige Datenpunkte sind vonnöten, um große Oberflächenebenen zu erstellen. Es werden mehr Datenpunkte zum Definieren von gewölbten Oberflächen benutzt, wobei die Dichte der Datenpunkte entsprechend der Schärfe der Kurve variiert. In 8 sind repräsentative Punkte durch kleine ”x” bei 800 auf einer Oberfläche 802 dargestellt, die mit Hilfe der unmittelbar nachfolgend beschriebenen Technik wieder zusammengesetzt oder modelliert ist. Eine typische Datendatei enthält etwa tausend Punkte, die über eine abgebildete Fläche einer Fahrzeugfußraumoberfläche von etwa zehn Quadratfuß (ein Quadratmeter) verteilt sind.
Die CMM-Datendatei wird in ein CAD-Programm importiert, das von einem Konstrukteur zur Rekonstruktion einer Fahrzeugfußraumoberfläche aus den gesammelten Punkten benutzt wird. Zuerst werden in Schritt 701 verschiedene ”Linien” dieser Punkte miteinander durch B-Splines 804 verbunden. Die Splines 804, die das CAD-Programm automatisch generieren kann, werden verwendet, um alle Punkte auf der Linie außer den gesammelten Datenpunkten dieser Linie zu berechnen. Die Splines 804 sind in Abhängigkeit von der topographischen Komplexität des Abschnitts der Oberfläche, die sie bedecken, voneinander getrennt. Für große flache Bereiche wie z. B. die Schwellenplatte 806 können die Splines 804 weit voneinander entfernt sein, da eine Ebene zwischen den Splines eine gute Abschätzung der Oberfläche in diesem Bereich ist. Für komplexe oder eng gewölbte Bereiche, wie z. B. die Schwellenwölbung 832 oder der Übergangsbereich der Trittplatte 833 sind die Splines 804 dicht zusammengedrängt, weil die Oberflächensegmente klein sein müssen, um diese gewölbten Oberflächen des Fußraums mit annehmbarer Genauigkeit zu reproduzieren.
Sind erst die Splines 804 angeordnet, loftet der Konstrukteur einen Bereich zwischen jedem Paar paralleler Splines 804, um verschiedene Flächensegmente 808 zu erstellen. Der ”Lofting”-Prozess wird stückweise entlang jeder der Hauptoberflächen des Werkstücks fortgesetzt, bis diese Oberfläche vollständig nachgebildet ist. Beispielsweise wird die Oberfläche einer Transmissionstunnel-Seitenwand 810 durch Lofting eines Bereichs 812 zwischen einem Spline 814 und einem benachbarten Spline 816 entlang derselben Oberfläche nachgebildet. Danach, loftet der Konstrukteur den nächsten Bereich 818 von Spline 816 bis Spline 820. Danach wird ein Bereich 822 von Spline 820. bis Spline 824 hinzugefügt, und so weiter für den Rest der Transmissionstunneloberfläche 810, bis diese gesamte Komponente der Oberfläche des Fahrzeugfußraums erstellt wurde. In ähnlicher Weise werden die anderen Hauptflächen hinzugefügt: ein kombiniertes Brandschott/Boden-Bereichssegment 826, eine Sockelseitenwand 828, ein Trittplattensegment 830, eine Schwellenplattenwölbung 832 und die Schwellenplatte 806.
Die daraus resultierende rekonstruierte Oberfläche des Fahrzeugfußraums 802 in den Schritten 703–707, 709, 711 benutzt, um eine Fahrzeugbodenschale zu konstruieren, die in einem erhöhten Maß an Präzision auf die Oberfläche 802 passt. In Schritt 703 wählt der Konstrukteur obere und untere Bildebenen aus, welche die Oberfläche 802 an der oberen und der unteren Höhenlinie der zu konstruierenden Schale durchschneiden. Eine obere Bildebene durchschneidet Oberfläche 802 an einer Ortskurve weit oben an den Seitenwänden 810, 828, 830, 832 und 834. Diese Ortskurve ist in 1 als ein oberer Rand 150 der aufragenden Seitenwände 130, 132, 134, 136 und der Übergänge zwischen ihnen sichtbar. In der bevorzugten Ausführungsform ist die obere Bildebene gekippt und neigt sich in einer Vorwärtsrichtung nach oben. Dies erzeugt eine Schale, die in der Nähe des Brandschotts tiefer ist als in der Nähe des Sitzes, wobei vorzugsweise eine Schale erzeugt wird, die an ihrer tiefsten Stelle mindestens vier Inch (10,1 cm) und in einigen Ausführungsformen fünf Inch (12,7 cm) tief ist. Dies schützt den Fußraumteppich vor den möglicherweise schmutzigen Seiten der Schuhe oder Stiefel eines Insassen. Eine untere Bildebene wird so definiert, dass sie in einer Ebene mit der Unterseite der Schwellenplatte der Schale 140 liegt, von der Schwellenplatte des Fahrzeugfußraums 806 mit einer knappen Toleranz wie z. B. 0,025 Inch (0,064 cm) beabstandet. Diese untere Bildebene schneidet nicht den Rest der Struktur, sondern ist stattdessen aufwärts auf die Oberfläche des Fahrzeugfußraums projiziert, um eine Ortskurve zu erzeugen, die sich dem Randumriss des Boden/Brandschott-Segments 826 annähert.
In Schritt 704 werden Seitenwände eingezeichnet, um die obere und die untere Bildebene aufzuspannen. Diese prototypischen Seitenwände werden erstellt, indem zunächst mehrere gerade Linien, jeweils von einem Punkt auf der oberen Bildebene zu einem Punkt auf der unteren Bildebene, eingezeichnet werden. Da die obere Bildebene großflächiger ist und eine andere Form hat als die untere Bildebene, sind die Seitenränder der oberen und der unteren Ebene nicht kongruent, und die geraden Linien, die von der oberen Bildebene aus eingezeichnet werden, können gegeneinander in verschiedenen Winkeln geneigt sein. Im Allgemeinen verlaufen diese Linien von der oberen Bildebene zur unteren Bildebene schräg nach innen. Die Bereiche zwischen diesen Linien können geloftet werden, um polygonale Oberflächen eines vervollständigten Schalenvollkörpers zu erstellen.
Der daraus resultierende Vollkörper weist eine ebene obere Oberfläche, eine fast ebene Bodenfläche und Seitenwände, die scharfe Ecken mit ihnen bilden, auf. Die tatsächlichen Übergänge zwischen den Seitenwandoberflächen des Fahrzeugfußraums und dem Boden sind fast immer mehr oder weniger gewölbt, in Abhängigkeit von dem fraglichen Bereich und dem Fahrzeugmodell. Daher werden in Schritt 705 Kurven an die rekonstruierte Oberfläche des Fahrzeugfußraums angepasst, und mit diesen Kurven werden die vorherigen scharfen eckigen Formen ersetzt. Die größte dieser Kurven tritt quer über die Wand des Brandschotts 834 auf, um sich der geneigten und typischerweise gewölbten Oberfläche und nicht an eine horizontale Erweiterung der unteren Bildebene anzupassen. Kurven werden auch verwendet, um die Übergänge zwischen dem Boden 102 und der Transmissionstunneloberfläche 132, der Trittplatte 136 und der Seitenwand des Sitzsockels zu modifizieren.
Die oben genannten Techniken zielen darauf ab, sich so weit wie möglich der Form der aufragenden Seitenwände 810, 828, 830 und 834 bis hin zu einem Null-Abstand von der Fußraumoberfläche anzunähern. In einigen Fällen kann sich die Außenseite der Schale 100 sogar etwas über die abgebildeten Seitenwände des Fahrzeugfußraums hinaus erstrecken (siehe Abschnitte 1000–1006 in 10–14) und somit einen negativen Abstand bilden. Dies ist in gewissem Maße zulässig, weil die Oberfläche, für die die Schale geformt wird, mit Teppichboden ausgelegt ist und der Flor absichtlich an bestimmten Punkten verdichtet werden kann.
Die Türschwelle 806 und die Schwellenwölbung 832 sind typischerweise harte Oberflächen, die knappe Herstellertoleranzen einhalten müssen. Eine Fahrzeugtür wird so gestaltet, dass sie diesen Oberflächen entspricht. Deshalb ist es wichtig, sich diesen Oberflächen sorgfältig anzupassen, und vorzugsweise wird dies in diesem Verfahren auf einen vorab bestimmten Abstand von 0,025 Inch (0,064 cm) vorgenommen.
In Schritt 704 und bei bestimmten Fahrzeugmodellen werden bestimmte Radien der Übergangsflächen erhöht, in absichtlicher Abweichung von der Fußraumoberfläche. Dies wird beispielsweise vorgenommen, wenn es sich bei dem gewölbten Übergang um einen Übergang von einer tiefen vertikalen Oberfläche zum Boden handelt, wie es zwischen einer vertikalen Trittplatte und Brandschottoberfläche-Segmenten 836, 838 auftreten kann. Siehe Übergang 1400 in 14. Dies wird vorgenommen um sicherzustellen, dass der bevorzugte Vakuumumformprozess, der eine Matrize verwendet, nicht an den tiefen Ecken eine dünne Stelle in dem geformten Werkstück erzeugt. Wo die Seitenwandoberflächen um mehr als fünf Grad nach innen geneigt sind, ist eine solche Radiusanpassung unnötig.
In Schritt 707, der vor, während oder nach den Schritten 704 und 705 erfolgen kann, wird der Schalenvollkörper zusätzlich so modifiziert, dass er Unregelmäßigkeiten in der rekonstruierten Fußraumoberfläche berücksichtigt. Beispielsweise kann der Fahrzeugteppich Wellen oder Falten gehabt haben, die nicht in einer Schale reproduziert werden sollten, die in das Fahrzeug passen soll. Dieser Schritt glättet auch Oberflächenunregelmäßigkeiten, die Artefakte aus den Schritten zur Oberflächenerfassung und -rekonstruktion 700–702 darstellen.
Ist erst eine grundlegende Form für die Fahrzeugboden schale erstellt, wird sie in 709 modifiziert, um das Reservoir 110 und die Kanäle 104 (siehe 1–4) zu erstellen. Diese Modifizierung ist notwendig, weil – wie bereits erläutert wurde -, obschon eine enge Übereinstimmung oder Zuordnung zwischen dem Großteil der Außen- oder Unterseite der Bodenschale einerseits und der Ober- oder Innenseite der Oberflächen des Fahrzeugfußraums andererseits besteht, in dieser Ausführungsform von dieser engen Übereinstimmung abgewichen werden muss, um das für das Reservoir und die Kanäle notwendige Profil zu erzeugen. In einer bevorzugten Ausführungsform wird eine vorab festgelegte Datei, welche die Außenseite des Reservoirs und die Kanaloberfläche enthält, in den Boden des Schalenvollkörpers integriert. Das Importieren dieser Konstruktion in den Boden des Schalenvollkörpers wird zu einer Abweichung von der abgebildeten Fahrzeugbodenoberfläche bis zu einem Viertel eines Inches (0,64 cm) in den Bereichen um die Reservoirperipherie verursachen. Diese Abweichung verringert sich in Abhängigkeit vom Abstand von dem importierten Muster. Die produzierte Fahrzeugbodenschale wird dennoch straff in dem Fahrzeugfußraum sitzen, weil (1) der Bodenteppich unter dem Reservoir in höherem Maße verdichtet wird als in den peripheren Bereichen (siehe z. B. Bereich 1004 in 10) und (2) die aufragenden Seitenwände sich weiterhin eng an die korrespondierenden Oberflächen des Fahrzeugfußraums anpassen.
In Schritt 711 und zum Zweck der Erzeugung des SLA-Modells oder Prototyps wie unten erläutert wird der in den Schritten 703–707, 709 entwickelte Schalenvollkörper ”geschält”. Dies bedeutet, dass der Vollkörper herausgeschnitten wird, um eine dünne Schicht mit einer einheitlichen Dicke (vorzugsweise etwa 0,120–0,125 Inch) von der Außenseite aus zu hinterlassen.
Das Ergebnis ist eine Schalendatendatei 708, die eine vollständige Darstellung sowohl der Oberseite als auch der Unterseite der Bodenschale ist, mit einer Genauigkeit, die ausreicht, um eine Abweichung von nur einem Achtel eines Inches (0,317 cm) oder weniger von einem großen Teil der entsprechenden Oberflächen des Fahrzeugfußraums zu erzeugen. Diese Datendatei, typischerweise in ein .stl-Format überfuhrt, das sich Oberflächen über eine Vielzahl von kleinen Dreiecken annähert, wird in 710 verwendet, um eine Stereolithographie-Anlage (SLA) zu steuern. Die SLA erzeugt ein festes plastisches Abbild, Modell oder einen Prototypen der Konstruktion, indem ein flüssiges Photopolymer selektiv mit einem Laser verfestigt wird. Der SLA-Prototyp wird benutzt, um die Passform in einem tatsächlichen Fahrzeugfußraum zu bestimmen und eventuell notwendige Anpassungen vorzunehmen.
Mit den entsprechend den Erkenntnissen der Anprobe des SLA-Prototyps vorgenommenen Modifizierungen wird in Schritt 712 die geschälte Bodenschalen-Datendatei (die nur eine Unter- oder Oberseite der Bodenschale definiert) benutzt, um eine kommerzielle Vakuummatrize für die Produktion der Fahrzeugbodenschalen oder -abdeckungen anzufertigen. Dreifachextrudierte Platten oder Rohlinge 714 werden in die Form gelegt und erhitzt, um die Fahrzeugbodenschalen in 716 zu produzieren.
Mit Hilfe dieses Verfahrens können schnell und genau dreidimensionale Fahrzeugbodenschalen für viele verschiedene Fahrzeugmodelle gefertigt werden. Das Verfahren kann auch abgewandelt werden, um Doppelschalen zu produzieren, wobei eine einzelne Schale bereitgestellt wird, die sowohl die Fußräume des Fahrers und des Beifahrers als auch den dazwischen liegenden Transmissionstunnel bedeckt. Die Technik kann genutzt werden, um auch andere Fahrzeugbodenabdeckungen zu erstellen, wie z. B. Schalen für die Rückbänke oder Einfassungen zur Anwendung in den Frachtbereichen von Minivans und SUVs (sport utility vehicles).
15–24 illustrieren eine repräsentative Fahrzeugbodenschale 1500 für ein anderes Fahrzeugmodell als die in 1–14 dargestellte, und nach einem etwas anderen Verfahren hergestellt. Wie zuvor ist Schale 1500 vorzugsweise ein einstückiges Werkstück, das aus einem flachen Rohling aus thermoplastischem, vorzugsweise dreifachextrudierten Material mit im Wesentlichen einheitlicher Dicke, in dieser dargestellten Ausführungsform 0,125 Inch (0,317 cm) oder 0,120 Inch (0,305 cm), geformt ist. Die Schale 1500 hat eine Unterseite 1502 und eine Oberseite 1504. Die Schale 1500 ist im Allgemeinen in eine Richtung von vorn nach hinten entlang Achse 1506 ausgerichtet, die parallel zur Fahrtrichtung des Fahrzeugs liegt. Die illustrierte Schale 1500 weist einen Bodenabschnitt 1508 und aufragende, periphere Seitenwände 1510, 1512, 1514 und 1516 auf.
Die Oberseite 1504 der Schale 1500 hat ein Reservoir 1522, in das sich mehrere im Wesentlichen parallele, längliche, längs gerichtete Kanäle 1524 entleeren. Die seitliche Ausdehnung des Reservoirs 1522 wird durch eine umlaufende Begrenzungswand 1526 definiert. Die Wand 1526 hat eine vorab bestimmte Tiefe zwischen den angrenzenden Abschnitten der allgemeinen Schalenoberseite 1504 und der Oberseite 1528 der Bodenschale innerhalb des Reservoirs 1522 (wobei Oberseite 1528 den Reservoir-”Boden” bildet). Diese Tiefe oder Stufe beträgt vorzugsweise 0,25 Inch (0,64 cm), kann aber so gering wie 0,050 Inch (0,13 cm) sein. Das Reservoir ist in den hinteren zwei Dritteln der Schale angeordnet, eher zum Sitz hin als zum Brandschott, und vorzugsweise in der hinteren Hälfte davon. Das Reservoir nimmt zwischen zehn und fünfzig Prozent der Schalenoberseite 1504 ein, noch typischer etwa 25%–45%. Die Form und Ausdehnung des Reservoirs 1524 werden von einem Fahrzeugmodell zum anderen beträchtlich variieren. Es wird bevorzugt, dass die Reservoirbegrenzung seitlich von der hinteren Innenwand 1510 (dem Sitzsockel am nächsten) und allen Strukturen an den Seiten abgesetzt ist; in einer insbesondere bevorzugten Ausführungsform verläuft die Begrenzung des Reservoirs nicht näher zum Rand der Schale als in einem vorab bestimmten Abstand.
Jeder der Böden 1530 der Kanäle 1524 ist gegenüber der allgemeinen Schalenoberseite 1504 mit einer vorab gewählten, vorzugsweise einheitlichen Tiefe eingedrückt, die so gewählt ist, dass sie kleiner als die Tiefe der Reservoirwand 1526 ist. Vorzugsweise wird als diese Tiefe 0,125 Inch (0,317 cm) gewählt. Wie zuvor weist das Reservoir 1522 mehrere aufrechte kombinierte Trittflächen und Trennwände 1532 auf, von denen alle oder die meisten sowohl einen längs verlaufenden Abschnitt 1534 als auch einen quer verlaufenden Abschnitt 1536, der mit dem längs verlaufenden Abschnitt 1534 verbunden ist, aufweisen, und die so angeordnet sind, dass sie das Umherschwappen von Fluid, das in das Reservoir abgelaufen ist, verhindern.
Die Unterseite 1502 der Schale 1500 stimmt im Wesentlichen mit einem aufgenommenen digitalen Modell der Oberfläche des Fahrzeugfußraums überein, für den sie spezifisch konstruiert wird. Fast alle Punkte an der Unterseite der Schale 1500 liegen nicht weiter als 0,5 Inch (1,3 cm) von dem nächst gelegenen Punkt des Modells entfernt, und in den meisten Fällen liegen sie viel näher wie z. B. 0,25 Inch (0,64 cm) oder 0,125 Inch (0,317 cm). In 15 und 16 sind schattierte Abschnitte 1538, 1540 dargestellt, in denen die Unterseite nicht innerhalb einer vorab bestimmten Toleranz von einem Achtel eines Inches (0,317 cm) von einem digital aufgenommenen und gespeicherten Modell der Oberfläche des Fahrzeugfußraums liegen, wenn dieses Modell so über die Unterseite 1502 der Schale gelagert wird, dass ihre optimale Passform darauf erzielt wird. Die nicht schattierten Abschnitte (ein Großteil der unteren Schalenoberfläche) liegen innerhalb dieser Toleranz. Es wird bevorzugt, dass mindestens neunzig Prozent der Schalenunterseite 1502 innerhalb von 0,25 Inch (0,64 cm) von dem Abbild des Fahrzeugbodens liegen und dass mindestens fünfzig Prozent der Schalenunterseite innerhalb von 0,125 Inch (0,317 cm) von dem Abbild des Fahrzeugbodens liegen. Das Oberflächenmodell des Fahrzeugfußraums selbst ist in 15 und 16 nicht dargestellt. Die Abschnitte außerhalb der Toleranz umfassen typischerweise Bereiche 1538 an den tiefen Ecken des Bodens 1508 und Wänden wie den Wänden 1516 und 1512 und Bereiche 1540, die benachbart zum Reservoir 1522 und zu einigen der Kanäle 1524 liegen. Regionen 1538 sind absichtliche Abweichungen von einer knappen Toleranz, um den Schwierigkeiten beim Formen tiefer, vertikaler Wände zu begegnen. Regionen 1540 sind das Ergebnis davon, dass Kanäle 1524, Rippen 1532 und das Reservoir 1522 in einem Werkstück enthalten sind, das aus einem Rohling mit im Wesentlichen einheitlicher Plattendicke hergestellt wird.
17 und 18 zeigen dieselbe Schale 1500, aber mit schattierten Bereichen 1700, 1702, die eine vorab gewählte, großzügigerer Toleranz wie z. B. ein Viertel eines Inches (0,64 cm) nicht einhalten, wobei die nicht schattierten Bereiche der Unterseite 1502 der Schale 1500 innerhalb dieser Toleranz gegenüber dem Oberflächenmodell des Fahrzeugfußraums (nicht direkt in diesen FIGURen dargestellt) liegen. Es ist anzumerken, dass die Bereiche außerhalb der Toleranz in ihrer Größe gegenüber den schattierten Bereichen in 15 und 16 sehr reduziert sind.
19–22 sind Schnittansichten der Schale 1500 entlang verschiedener längs und quer verlaufender Ebenen. In jedem Fall ist die Schale 1500 als Überlagerung auf ein Oberflächenmodell des Fahrzeugfußraums 1900 dargestellt, das in diesen Schnittansichten als eine einzelne durchgängige gekrümmte Linie dargestellt ist. Die Überlagerung ist solcherart vorgenommen, dass das mathematische Konstrukt oder Modell 1900 der Fahrzeugfußraumoberfläche, das aus einer CMM-Aufnahme der tatsächlichen Oberfläche in einem konkreten Fahrzeug gewonnen wurde, der Schalenunterseite 1502 optimal angepasst ist. Wie später im Zusammenhang mit 23 und 24 erklärt wird, führt diese Überlagerung auf die optimale Passform dazu, dass einige Bereiche der Unterseite der Fahrzeugbodenschale 1502 oberhalb der Modelloberfläche 1900 liegen, während andere Abschnitte darunter oder in Überlagerung oder in negativem Abstand zur Modelloberfläche 1900 liegen.
Insbesondere ist 19 ein Querschnitt der Schale 1500, der in Vorwärtsrichtung vor dem Reservoir 1522 verläuft, so dass er durch die längs verlaufenden Kanäle 1524 schneidet. Weil in einer bevorzugten Ausführungsform die Schale 1500 aus einem Rohling aus thermoplastischem Material mit im Wesentlichen einheitlicher Dicke geformt ist und weil dieser Rohling zum Formen der Schale erhitzt und in eine Matrize gesaugt wird, ist die Form der Oberseite 1504 immer ein Abbild der Form der Unterseite 1502. Daher liegt unter jedem Kanalboden 1530 ein Abschnitt der Unterseite 1902, der von der allgemeinen Unterseite 1502 durch einen Abstand abgesetzt ist, der gleich der Tiefe des Kanals 1524 ist. In der dargestellten Ausführungsform beträgt dieser Abstand ein Achtel eines Inches (0,317 cm), und in anderen Ausführungsformen beträgt der Abstand 0,120 Inch (0,305 cm).
Wenn das Oberflächenmodell des Fahrzeugfußraums 1900 optimal an die Schalenunterseite 1502 angepasst ist, besteht bei den Unterseitenabschnitten 1902 die Tendenz, sehr nahe oder bis unterhalb der Oberfläche des mathematischen Modells 1900 verschoben zu sein, während die anderen Bereiche der Schalenunterseite 1502 an oder oberhalb der Modelloberfläche 1900 zu liegen kommen. In dieser konkreten Schnittansicht liegt die Schalenunterseite 1502 an dem oder oberhalb des Bodenmodells 1900. Wie zuvor wird die Oberfläche 1900 aus einer CMM-Vermessung einer Schicht von Teppichflor gewonnen, einer nachgiebigen Schicht, die, wenn eine Matte, eine Schale oder eine andere erhebliche Last auf sie gelegt wird, dazu neigt, sich an einigen Stellen zu verdichten, an anderen aber nicht. Die Erkenntnis, dass Teppichflor nachgiebig ist (und keine harte Oberfläche, mit der für den Optimalfall exakte Übereinstimmung notwendig ist), ermöglicht die Konstruktion einer Bodenschale, die aus einem Rohling aus thermoplastischem Material mit im Wesentlichen einheitlicher Dicke gefertigt werden kann, die gut auf den Fußraum tatsächlicher Fahrzeuge passt und die gleichzeitig wünschenswerte, vertiefte Merkmale der Oberseite wie z. B. Kanäle 1524, Reservoir 1522 und Trittflächen 1532 umfasst. Wie in 23 und 24 dargestellt erzeugt das Verfahren gemäß der Erfindung absichtlich Bereiche mit negativem Abstand oder Überlagerung gegenüber dem Modell der mit Teppich ausgelegten Fahrzeugoberfläche 1900. Das Verfahren nutzt die Eigenschaften des Fahrzeugteppichs der selektiven und lokalen Verdichtbarkeit aus, um eine besser sitzende Schale zu erstellen, die dennoch wünschenswerte Merkmale wie z. B. ein Fluidreservoir und Ablaufkanäle einschließt.
Der in 20 dargestellte Schnitt verläuft in Querrichtung oder von Seite zu Seite durch das Reservoir 1522. 20A ist ein vergrößertes Detail der 20, das die Beziehung zwischen der Schalenunter- und -oberseite 1502, 1504 und dem Horizont des Modells des Fahrzeugbodens 1900 besser illustriert. Die Tieflage des Reservoir-”Bodens” 1528 unterhalb der allgemeinen Oberseite 1504 der Schale 1500 ist das Ergebnis eines relativ tief gelegenen Abschnitts 2000 der Schalenunterseite im Verhältnis zur allgemeinen Schalenunterseite 1502. In der dargestellten Ausführungsform beträgt das Maß dieser Tieflage 0,25 Inch (0,64 cm). Wenn das Oberflächenmodell des Fahrzeugfußraums 1900 über die Schale 1500 solcherart gelagert wird, dass eine optimale Passform erzielt wird, befinden sich die tief gelegenen Abschnitte 2000 typischerweise unterhalb oder in Überlagerung mit dem Horizont des Modells 1900. Die Abschnitte der Unterseite 2002, die sich direkt unter den längs verlaufenden Rippenabschnitten 1534 befinden, kommen näher an der mathematischen Oberfläche 1900 zu liegen und werden in einigen Fällen darüber liegen (nicht in dieser FIGUR dargestellt; siehe Abschnitte 2300 in 23 und 24). Wird die Schale 1500 an einen tatsächlichen, mit Teppichboden ausgelegten Fahrzeugboden angepasst, so wird der Teppichflor (und eventuelle Polsterung darunter) unter den Bereichen 2000 selektiv verdichtet, unter den Bereichen 2002 jedoch nicht so stark. Der Großteil der dargestellten Abweichung der Oberfläche 1502 von der rekonstruierten Oberfläche 1900 verschwindet.
21 ist ein Längsschnitt entlang eines Kanals 1524 und eines Abschnitts einer längs verlaufenden Rippe 1534 (in den dargestellten Ausführungsformen sind diese Strukturen absichtlich in Linie ausgerichtet, damit die Kraft des Ablaufenden in einem Kanal 1524 durch eine Trittfläche oder Trennwand 1534 gebrochen wird). Dieser Schnitt und seine Details in 21A und 21B zeigen die enge Übereinstimmung der allgemeinen Unterseite 1502 der Schale 1500 mit dem mathematisch rekonstruierten Oberflächenmodell des Fahrzeugfußraums 1900. Insbesondere ist 21A ein Detail, das die vordere Reservoirwand 1526 umfasst. Es wird ersichtlich, dass sich in dieser Schnittebene die Modelloberfläche 1900 oberhalb des Reservoirbodens 1528 befindet. Die Modelloberfläche ist sonst sehr nahe der Schalenunterseite 1502 unter Kanal 1524 und Rippe oder Trittfläche 1534.
21B zeigt im Detail einen Bereich, der das vordere Ende des Kanals 1524 und den Übergang der Schale 1500 vom Boden zum Brandschott umfasst. Wie ersichtlich wird, verläuft das Oberflächenmodell des Fahrzeugfußraums 1900 im Verlaufe des Anstiegs der vorderen Tafel 1514 durch die Unterseite 1502 und sogar durch die Oberseite 1504. Dieser absichtliche negative Abstand wird an diesem Punkt den Teppich des Fahrzeugbodens verdichten und wünschenswerterweise eine sehr enge Passform in dem Bereich des Gas- und des Bremspedals erzeugen.
22 ist ein Längsschnitt durch Schale 1500 und das überlagerte Oberflächenmodell des Fahrzeugfußraums 1900 zwischen den Kanälen 1524 und zwischen den Trittflächen 1532. Wie am besten in diesem Detail ersichtlich ist, befindet sich auf dieser Schnittebene der Reservoirboden 1528 unterhalb der mathematischen Oberfläche 1900, wenn die Oberfläche 1900 optimal an die Schale 1500 angepasst wird, während die allgemeine Schalenunterseite 1502 in dem Bereich vor dem Reservoir 1522 über dieser Modelloberfläche liegt.
23 und 24 sind isometrische Ansichten der Schale 1500 aus verschiedenen Perspektiven, die solcherart dem Oberflächenmodell des Fahrzeugfußraums 1900 überlagert ist, dass eine optimale Passform zwischen den beiden erreicht wird. Die äußeren Ränder des Oberflächenmodells 1900 sind sichtbar. Innerhalb der seitlichen Begrenzungen der Schale 1500 zeigt die Schattierung an, wo sich die Modelloberfläche 1900 in ”negativem Abstand” gegenüber der Unterseite 1502 der Schale befindet. Diese Bereiche umfassen den Großteil des Reservoirs 1522, aber auch den Großteil der vorderen Tafel 1514, wo eine besonders gute Passform gewünscht ist.
In einem zweiten Verfahren gemäß der Erfindung und mit Verweis auf 25 wird in Schritt 2500 ein Oberflächenmodell des Fahrzeugfußraums 1900 in einer ähnlichen Weise erstellt wie mit den im Zusammenhang mit 7 beschriebenen Schritten. Das Verfahren, das zur Gewinnung der Daten verwendet wird, nach denen dieses Modell gebaut wird, ist vorzugsweise eines, das die zu vermessende Oberfläche, die für gewöhnlich ein Fahrzeugteppichflor ist, nicht verdichtet. Die kann durch Benutzung einer Laser-CMM-Maschine erreicht werden.
In Schritt 2502 wird das Oberflächenmodell des Fahrzeugfußraums 1900 benutzt, um eine beginnende untere Schalenoberfläche, z. B. durch die Verwendung von B-Splines und Lofting, zu konstruieren. In Schritt 2504 wird eine obere Bildebene gewählt. Diese Bildebene wird den oberen Rand der Schale bilden. Wie zuvor wird es bevorzugt, dass diese Bildebene nach vorn aufwärts geneigt ist, so dass die daraus resultierende Schale in der Nähe des Brandschotts tiefer ist als neben dem Sitzsockel. Das Neigen der oberen Bildebene auf diese Weise erzeugt verbesserten Schutz der Seiten des Fahrzeugfußraums, während gleichzeitig sichergestellt wird, dass die Schale nicht die Einstellung des Sitzes durch Vorwärts- und Rückwärtsverschieben des Sitzes auf seinem Sockel beeinträchtigt.
Diese Schalenunterseite, die als ein exaktes Abbild des Oberflächenmodells 1900 beginnt, wird dann auf jede von mehreren Weisen modifiziert. Zunächst werden in Schritt 2506 alle vertikalen Wände, die mehr als eine vorab bestimmte Tiefe haben (wie z. B. die Trittplatte), vom oberen Rand zum Boden hin nach innen schräg abgewinkelt, so dass sie nicht mehr senkrecht sind und sie mittels des bevorzugten Umformprozesses in einer Matrize ohne unannehmbare Verdünnung reproduziert werden können. In Schritt 2508 werden scharfe Ecken in der ursprünglichen Unterseite 2502 im Radius angepasst, und Oberflächenunregelmäßigkeiten (wie sie durch Teppichfalten verursacht sein könnten) werden geglättet.
In Schritt 2510 wird die Größe, Form und Position des Reservoirs in der Schale festgelegt, zusammen mit der Größe, Form und Position der Rippen oder Trittflächen in dem Reservoir. In einer Ausführungsform weisen das Reservoir und die Trittflächen oder Trennwände darin ein im Wesentlichen einheitliches Aussehen von einem Fahrzeugmodell zum anderen auf. Eine vorab gespeicherte Datei kann benutzt werden, die eine grundlegende Reservoirform enthält, die dann abgeändert wird, um zu dem betreffenden Fahrzeugfußraum zu passen. Beispielsweise kann das Reservoir so gestaltet sein, dass es stets eine konvex-bogenförmige vordere Wand aufweist (siehe z. B. Wand 1526 in 15), und die Abstände und die Form der Trittflächen kann einheitlich gehalten werden. Vorzugsweise jedoch hat das Reservoir hintere und andere Ränder, die an den Seiten durch einen vorab bestimmten Abstand vom Rand der Schale abgesetzt sind, und dies erfordert die Modifizierung der vorab gespeicherten Reservoirschablone, um auf das betreffende Fahrzeug zu passen.
Sind erst die seitlichen Begrenzungen des Reservoirs festgelegt, wird in 2512 die allgemeine Schalenunterseite um eine einheitliche Stufe wie z. B. 0,25 Inch (0,64 cm), in jedem Fall jedoch um mindestens 0,05 Inch (0,13 cm) orthogonal nach unten projiziert, um Unterseiten 2000 zu erzeugen, die den Reservoir ”Boden” 1528 definieren werden, wenn der Umformprozess abgeschlossen ist. Wie beispielsweise in 20A sichtbar, sind die nach unten projizierten Abschnitte der Unterseite 2000 in jeder Schnittrichtung um zwei Plattendicken breiter als die Merkmale in der Oberseite 1504, die sie erzeugen werden. Die nach unten projizierten Abschnitte 2000 sind daher so bemessen, dass sie zwei Schichtdicken breiter als die Dicke der dazugehörigen ”Täler” in dem daraus resultierenden Reservoirboden 1528 sind. Damit einhergehend sind die Abschnitte 2002 unter den Rippen 1534 zwei Plattendicken dünner als die seitliche Dicke der Rippen 1534 selbst.
In Schritt 2514 in 25 werden die Kanäle 1524 in ähnlicher Weise gekennzeichnet und angeordnet. In einer bevorzugten Ausführungsform sind der Abstand und die Tiefe der Kanäle 1524 einheitlich von einem Fahrzeugstil zum anderen gehalten, und daher können diese Details vorab als eine elektronische Vorlage gespeichert werden. In einer Ausführungsform kann die elektronische Vorlage, die die grundlegende Reservoirform speichert, auch die grundlegende Anordnung von Kanälen 1524 speichern, da sie mit dem Reservoir von einem Fahrzeugmodell zum anderen auf dieselbe Weise eine Einheit bilden.
Während Abstand, Breite und Parallelität der Kanäle 1524 weitgehend gleich gehalten werden, wird der vordere Bereich der Oberseite 1504, den sie bedecken, sehr von einem Fahrzeug zum anderen variieren. Die Länge der Kanäle 1524 und die Positionierung ihrer vorderen Enden müssen daher spezifisch gewählt werden. Gemäß der in 1–14 dargestellten Ausführungsform und in Schritt 2516 wird für die linksseitige (fahrerseitige) Schale ein kreisrunder Raum in der Nähe des Gaspedals frei von den Kanälen 1524 gelassen, um jede Möglichkeit des ”Sich-Verfangens der Ferse” auszuschließen.
In Schritt 2518 werden die ordnungsgemäß festgelegten Kanäle 1524 von der allgemeinen Schalenunterfläche 1502 um eine festgelegte und vorzugsweise einheitliche Strecke ”nach unten projiziert”, um nach unten projizierte Abschnitte 1902 zu erzeugen. Vorzugsweise wird diese Strecke so festgelegt, dass sie kürzer ist als die Strecke der Nach-unten-Projizierung, mit der der Reservoirboden 1528 erstellt wurde, wie z. B. 0,125 Inch (0,317 cm), wenn die Reservoirtiefe 0,25 Inch (0,64 cm) beträgt. Wie am besten in 20A sichtbar, werden diese nach unten projizierten Abschnitte 1902 absichtlich seitlich breiter gehalten als die Breite der Kanäle 1524, die sie erzeugen werden. Der Unterschied zwischen der Breite eines nach unten projizierten Abschnitts 1902 und der eines dazugehörigen Kanals 1524 beträgt etwa zwei Dicken des Plattenrohlings, der zur Formung des Werkstück verwendet wird. Dieser Schritt des Nach-unten-Projizierens vervollständigt eine Entwurfs- oder Versuchsdatei 2520 für die Unterseite des Werkstücks.
In Schritt 2522 wird aus der Entwurfs- oder Versuchsdatei eine SLA-Datei erstellt. Die Entwurfs- oder Versuchsdatei 2520 muss nur eine Unterseite enthalten, da die Merkmale der Oberseite automatisch durch die thermoplastische Anpassung des Plattenrohlings an die einseitige Matrize erzeugt werden. Die SLA-Datei jedoch hat eine Oberseite, die separat festgelegt werden muss. Dies kann beispielsweise durch das ”Schälen” der Werkstückoberfläche erfolgen, um die Werkstückoberseite zu erstellen, beispielsweise durch das Projizieren der Werkstückunterseite nach oben und nach innen um eine Strecke, die gleich der SLA-Plattendicke ist.
Unter Verwendung der SLA-Datei wird in Schritt 2524 ein Prototyp gefertigt und zum Testen in den Fahrzeugfußraum eingepasst, und jegliche notwendige Veränderungen werden vorgenommen. Die endgültige Datei entsteht in Schritt 2526. Die endgültige Datei wird verwendet, um in Schritt 2528 die Innenseite der Matrize zu erzeugen. In Schritt 2530 werden der Matrize 2528 Platten oder Rohlinge aus thermoplastischem Material mit einheitlicher Dicke und vorzugsweise dreifachextrudiert gemäß dem im Vorhergehenden beschriebenen Verfahren zugeführt. Das Ergebnis sind dreidimensionale Schalen 1500. Den Oberseiten der Platten oder Rohlinge in Schritt 2530 kann vor dem Umformen ein Haarzell- oder ein anderes strukturiertes Muster eingeprägt werden. Dieses Muster bleibt trotz der thermoplastischen Anpassung der Platte an die Erhebungen und Vertiefungen der Form erhalten.
Zusammenfassend wurden neuartige Fahrzeugbodenschalen aufgezeigt und beschrieben, die innerhalb knapper Toleranzen an den Fahrzeugfußraum, für den sie konstruiert wurden, angepasst sind. Die Bodenschale gemäß der Erfindung umfasst ein Reservoir- und Kanalsystem zum Zurückhalten ablaufenden Fluids solcherart, dass es nicht in dem Fußraum umherschwappt. Durch die Verwendung eines dreifachextrudierten Plattenrohlings kombiniert die Schale den wünschenswerten Reibungskoeffizienten und die Nachgiebigkeitseigenschaften eines thermoplastischen Elastomers, die geringeren Kosten eines Polyolefins und eine Zähigkeit, die die jedes Materials für sich übersteigt. Die Verwendung eines ursprünglichen erstellten Abbildes des Fahrzeugfußraums, um die Form der Unterseite der Bodenschale elektronisch festzulegen, führt zu einer besseren Passform. Die Verwendung negativer Abstände, um die Eigenschaft der selektiven Verdichtbarkeit des Fahrzeugteppichs auszunutzen, erlaubt die Konstruktion eines Reservoirs, von Kanälen und straff sitzenden Oberflächen in dem geformten Werkstück.
Obschon dargestellte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung beschrieben und in den beigefügten Zeichnungen illustriert wurden, ist die vorliegende Erfindung nicht auf diese beschränkt, sondern nur auf den Geltungsbereich und den Sinn der beigefügten Ansprüche.
Zusammenfassend offenbart das vorliegende Dokument eine Fahrzeugbodenschale mit tiefen Seiten, die aus einer Platte aus mehrfachextrudiertem thermoplastischem Material vakuumgeformt wird, so dass sie eine hohe Scher- und Zugfestigkeit, einen annehmbaren Grad an Steifigkeit und einen hohen Reibungskoeffizienten an ihrer Oberseite aufweist. Die Konstruktion der Bodenschale wird dem Fußraum eines bestimmten Fahrzeugmodells digital so angepasst, dass selbst nachdem ein Reservoir in die Konstruktion eingefügt wurde, mindestens neunzig Prozent der Unterseite der Schale nicht mehr als ein Viertel eines Inches (0,64 cm) von einem digital gewonnenen Modell der Fußraumoberfläche entfernt sind, wenn das Modell so der Konstruktion überlagert wird, dass eine optimale Passform erzielt wird.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Nicht-Patentliteratur

ASTM D-792 [0081]
ASTM D-638 [0081]
ASTM D-790 [0081]
ASTM D 2240 [0081]
ASTM D 1894-01 [0098]
ASTM D 1894-01 [0099]
ASTM D 638-03 [0101]
ASTM D 732-02 [0103]
ASTM D 790-03 [0105]

Claims

Fahrzeugbodenschale (100), bestehend aus einem thermoplastischen Polymermaterial im wesentlichen einheitlicher Dicke, umfassend: – einen Boden (102), der im Wesentlichen mit einem Boden des Fahrzeugfußraums übereinstimmt, wobei der Boden (102) mindestens einen längs angeordneten Seitenrand und mindestens einen quer angeordneten Seitenrand aufweist; – eine erste Wand (130), die einstückig mit dem Boden (102) geformt ist und sich von dem ersten Seitenrand aufwärts erstreckt, – eine zweite Wand (132), die einstückig mit dem Boden (102) und der ersten Wand (130) geformt ist und sich von dem zweiten Seitenrand aufwärts erstreckt, wobei der Boden (102) der Schale (100) eine Oberseite mit einem allgemeinen Abschnitt (106) und einem Reservoirabschnitt (108) aufweist, – mehrere Kanäle (104), die in den allgemeinen Abschnitt (106) der Oberseite der Schale (100) eingeformt sind, wobei die Kanäle (104) so wirken, dass sie Tropfwasser in den Reservoirabschnitt (108) leiten, dadurch gekennzeichnet, dass die allgemeine Oberfläche (112) des Reservoirabschnitts (108) tiefer liegt als die allgemeine Oberfläche (114) des allgemeinen Abschnitts (106) der Schale (100) und von dieser umgeben ist; und Böden der Kanäle (104), die in den allgemeinen Abschnitt (106) auf der Oberseite der Schale (100) eingeformt sind, tiefer liegen als die allgemeine Oberfläche (114) des allgemeinen Abschnitts (106) der Schale (100), aber höher liegen als die allgemeine Oberfläche (112) des Reservoirabschnitts (108).
Fahrzeugbodenschale (100) für einen Fahrzeugfußraum, wobei die Fahrzeugbodenschale (100) umfasst: – einen Boden (102), wobei der Boden (102) mindestens einen längs angeordneten Seitenrand und mindestens einen quer angeordneten Seitenrand aufweist; – eine erste Wand (130), die einstückig mit dem Boden (102) geformt ist und sich von dem ersten Seitenrand aufwärts erstreckt, – eine zweite Wand (132), die einstückig mit dem Boden (102) und der ersten Wand (130) geformt ist und sich von dem zweiten Seitenrand aufwärts erstreckt, wobei der Boden (102) der Schale (100) eine Oberseite mit einem allgemeinen Abschnitt (106) und einem Reservoirabschnitt (108) aufweist, wobei die Fahrzeugbodenschale hergestellt wurde durch: Bereitstellen einer Platte eines thermoplastischen Polymermaterials im Wesentlichen einheitlicher Dicke; Erweichender Platte; und Formen der erweichten Platte in eine Fahrzeugbodenschale (100) derart, dass der Boden (102) der Schale (100) im Wesentlichen mit einem Boden des Fahrzeugfußraums übereinstimmt, beinhaltend Einformen mehrerer Kanäle (104) in den allgemeinen Abschnitt (106) der Oberseite der Schale (100), wobei während des Schritts des Formens der erweichten Platte die Oberseite mit dem allgemeinen, Abschnitt (106) und dem Reservoirabschnitt (108) so eingeformt wird, dass die allgemeine Oberfläche (112) des Reservoirabschnitts (108) tiefer liegt als die allgemeine Oberfläche (114) des allgemeinen Abschnitts (106) der Schale (100) und von dieser umgeben ist; und Böden der Kanäle (104) so eingeformt werden, dass sie tiefer liegen als die allgemeine Oberfläche (114) des allgemeinen Abschnitts (106) der Schale (100), aber höher liegen als die allgemeine Oberfläche (112) des Reservoirabschnitts (108), wobei die Kanäle (104) so wirken, dass sie Tropfwasser in den Reservoirabschnitt (108) leiten.
Fahrzeugbodenschale (100) gemäß Anspruch 1 oder 2, weiter umfassend: – mehrere längs gerichtete Trennwände (118), die in dem Reservoirabschnitt (108) angeordnet sind, wobei die Trennwände (118) so wirken, dass sie seitliche Bewegungen des Tropfwassers, die aufgrund der Fahrzeugbewegung auftreten, behindern.
Fahrzeugbodenschale (100) gemäß Anspruch 1, 2 oder 3, weiter umfassend: – mehrere quer gerichtete Trennwände (124), die in dem Reservoirabschnitt (108) angeordnet sind, wobei die Trennwände (124) so wirken, dass sie seitliche Bewegungen des Tropfwassers, die aufgrund der Fahrzeugbewegung auftreten, behindern.
Fahrzeugbodenschale (100) gemäß Anspruch 1 oder 2, weiter umfassend: – mehrere längs gerichtete Trennwände (118), die in dem Reservoirabschnitt (108) angeordnet sind, und mehrere quer gerichtete Trennwände (124), die in dem Reservoirabschnitt (108) angeordnet sind und die mit den längs gerichteten Trennwänden (118) verbunden sind, wobei die Trennwände (118, 124) so wirken, dass sie seitliche Bewegungen des Tropfwassers, die aufgrund der Fahrzeugbewegung auftreten, behindern.
Fahrzeugbodenschale (100) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei die Fahrzeugbodenschale (100) so konstruiert ist, dass sie herausnehmbar in dem fahrerseitigen Fußraum installierbar ist, wobei das Fahrzeug, für das die Bodenschale konstruiert ist, ein Gas- und ein Bremspedal aufweist, die von einem Fuß des Fahrers betätigbar sind, und ein frei gelassener Bereich (116) im allgemeinen Abschnitt der Oberseite der Schale (100) gebildet ist, der so bemessen ist, dass er die Ferse, des rechten Fußes des Fahrers aufnimmt, und der frei gelassene Bereich (116) keinen der Kanäle (104) aufweist.
Fahrzeugbodenschale (100) gemäß Anspruch 6, wobei der frei gelassene Bereich (116) durch einen Kreisbögen begrenzt ist.
Fahrzeugbodenschale (100) gemäß Anspruch 7, wobei der Radius des Kreises etwa vier Inch (10,1 cm) beträgt.