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Die
vorliegende Erfindung hat zum Gegenstand eine Stoßstange
und eine Kühlerverkleidung aus
Verbundmaterial für
mittelschwere Fahrzeuge.
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Die
Innovation findet ausschließliche
Anwendung auf dem Gebiet der Automobilbranche und insbesondere bei
der Herstellung von vorderen Bestandteilen aus Leichtmaterial mit ästhetisch-effizienten
Zweckbestimmungen.
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ANWENDUNGSGEBIET
DER ERFINDUNG
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Der
Ausdruck Stoßstange,
auf dem Gebiet der Automobilbranche, bedeutet hier allgemein eine Struktur,
zur Zeit aus Kunststoff, zum gegenseitigen Schutz des Fahrzeugs
und des Subjekt/Objekts, das darauf stößt oder worauf es stößt, bei
geringfügigen Stößen. Die
Stoßstange
ist prinzipiell an Unterstrukturen als zusammenwirkende Bestandteile
des Rahmens des Fahrzeugs befestigt und hat im allgemeinen verschiedenartigste
Formen, mit einem Vorsprung nach An eines Wickelbands entlang einer
im wesentlichen waagerechten Querachse im Vergleich zu dem Teil,
zum Beispiel Vorderteil, des Fahrzeugs. Nach herkömmlicher
Art kann die Stoßstange
Schlitze aufweisen, mit dem einzigen ästhetischen oder auch funktionalen
Zweck, den Durchlauf von Luftströmen
zu gestatten, oft mit seitlichen Öffnungen, um die traditionellen
optischen Gruppen einzuschließen.
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Auch
die Kühlerverkleidung,
auch bekannt als Kühlergrill,
ist aus Kunststoff. Zur Zeit besteht eine nicht zu vernachlässigende
Tendenz darin, recht große
Kühlergrille
im Vergleich zu früher
vorzusehen. Es ist auch bekannt, dass der Kühlergrill eines der faszinierenden
Elemente ist, die die gesamte ästhetische
Bewertung eines Fahrzeugs beeinflussen; er wird so sehr geschätzt, dass
er statistisch eines der ersten Teile des Fahrzeugs ist, die das
aufmerksame Auge der Öffentlichkeit
prüft.
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Es
ist zweifellos Teil des Standes der Technik, dass die verschiedenartig
geformten Grille, meistens mit verchromtem Effekt, an Unterstrukturen
am Vorderteil des Fahrzeugs fest befestigt werden. Diese Gitterstrukturen,
deren wichtigste Funktion die ist, einen aufgrund der Vorwärtsbewegung
erzeugten Luftstroms den ersten frontalen Teil des Fahrzeugs durchqueren
zu lassen, um dann in Richtung auf mindestens den dahinterliegenden
Kühler
befördert
zu werden, sind zu einem großen
Teil aus Kunststoff. Außerdem
bestehen sie aus einem Mittelteil mit einer Platte, meistens mit
Gitter oder Gitternetz, unter Verwendung von mehr oder weniger hochwertigen
geometrischen Formen, wie zum Beispiel mit symmetrischen Lamellen,
mit Vielecken, Rauten und anderen Varianten, in denen das Logo der
Firma steht, das das Fahrzeug identifiziert. Schließlich ist
besagte Grillplatte häufig
mit einem Profil am Umfang der Platte des Kühlergrills verbunden, die ebenfalls
verchromt ist und Rahmen genannt wird, bestehend aus einem kontinuierlichen
Rand, ebenfalls verschiedenartig geformt, um sich am besten an die ästhetische und
Gesamtform des Gitters anzupassen. Allgemein ist es auch korrekt,
zu behaupten dass das Kühlergitter
mit dem Stützunterbau
mittels Befestigungsschrauben verbunden ist, die mit Elementen zur
Absorption der mechanischen Beanspruchung zusammenwirken. Daher
ist der besagte Zuarbeitungsrahmen vorgesehen, der entlang der Umfangsfläche der besagten
Gitterplatte befestigt wird.
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Ebenfalls
ist eine immer stärkere
Neigung der Autofirmen zum Einsatz von leichten Materialien hin
bekannt, meistens diktiert von der Notwendigkeit, unser Ökosystem
zu schützen.
Im einzelnen bieten sowohl Aluminium als auch Kunststoffe eine konkrete Möglichkeit,
der Nachfrage nach leichteren Fahrzeugen entgegenzukommen, die weniger
Treibstoff verbrauchen und daher, weniger Verbrennungsgase in die
Atmosphäre
abgeben.
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Einigen
Beobachtern zufolge haben die Konkurrenz und die kontinuierliche
technische Perfektionierung der Fahrzeuge zu einer bemerkenswerten Steigerung
der Anzahl von Zubehör-
und Ausrüstungsteilen
für den
Komfort und die Sicherheit geführt,
mit einer dramatischen Zunahme des Gewichts. Auch die Vorhersagen
für die
Zukunft deuten an, dass diese Tendenz weitergeht, so dass eine Steigerung
der Leistung der Motoren und der Bremsanlage notwendig wird, da
der Benutzer heute auf Leistung gewiss nicht verzichten will, allenfalls wünscht er
eine Steigerung. Dies bedeutet eine Zunahme im Verbrauch von Kraftstoff
und daher eine höhere
Ausgabe von Schadstoffen. Um dieses Phänomen, besser bekannt als Spirale
der Gewichte, zu stoppen, strebten die Autofirmen danach, alternative Materialien
zu finden.
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Zum
Beispiel in der ITTV2004A000006 (Bicego et al.) wird ein strukturelles
Element aus Verbundmaterial beschrieben, für Rahmenteile von Kraftfahrzeugen,
besonders ein Armaturenbrett-Stützträger, der
mit den beiden entsprechenden Enden an den vorderen Verstrebungen-A
des Rahmens des Kraftfahrzeugs verbindbar ist, die sich vom Flachboden
des Rohkörpers
erheben, und der Befestigungsmittel für Kanäle, Ausrüstung für die Klimaanlage, elektrische
Instrumente, Elektrokästen
für Verkabelung
und Platten enthält
oder trägt
und aus Verbundmaterial ist, bestehend aus thermoplastischem Material
mit langer Faser und enthält
oder trägt
Befestigungsmittel für
die Lenksäule.
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In
der Anwendungspraxis von leichten Materialien für die Automobilbranche ist
daher der Einsatz von glasfaserverstärktem Kunststoff bekannt. Zum Beispiel
probierte schon 1963 Autobianchi (Informationen aus einem experimentellen
Text von Bayer aus dem Jahr 1967) eine Karosserienminiserie aus Kunststoff,
für einen
Spyder namens ""Stellina"". Es handelte sich um einen Rohkörper mit
glasfaserverstärkten
Kunststoffen, zusammengesetzt aus zwanzig Bestandteilen. Anderen
Lehren zufolge, im übrigen
ohne Fundstelle, scheint ein Verbundfahrzeugvorbau bekannt zu sein,
der durch die Injektion auf einen geformten metallischen Kern aus
faserverstärktem
thermoplastischem Material erhalten wird.
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STAND DER
TECHNIK
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Bis
heute ist bekannt, dass auf dem Gebiet der mittelschweren Fahrzeuge
sowohl die Stoßstangen
wie die Kühlerverkleidungen
im wesentlichen einteilig und aus duroplastischen Harzmassen sind, nämlich BMC
(Bulk Moulding Compound) oder Folie: SMC (Sheet Moulding Compound).
Man kann sagen, dass im großen
und ganzen bei mittelschweren Fahrzeugen zur Zeit nicht die Notwendigkeit
besteht, dieselbe Leistung zu erreichen, zum Beispiel bezüglich der
Verformungskapazität,
die dagegen in den derzeitige Normen für die leichten Fahrzeuge, wie
Autos, vorgesehen ist.
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CN2599052Y (Ding)
nennt eine schützende Abdeckung
für den
Kontakt für
Nutzfahrzeuge, aus Fiberglas.
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Die
Beschreibung ist nicht bekannt.
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JP7069243 (Shimizu) beschreibt
eine Stoßstange
aus mit langen Glasfasern verstärktem
Polypropylen und einen damit verbundenen Kühlergrill.
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US20022155251
(Renault) beschreibt eine Stoßstange
aus verstärktem
thermoplastischem Material, die Ankopplungseinrichtungen enthält.
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Die
Fasern bestehen aus einem Glasfaserstoff und das Harz ist ein Polypropylen.
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JP8002351 (Nakayama) schlägt eine
Verkleidung für
Stoßstange
für ein
Auto vor, mit einem Abschnitt für
die Absorption eines Aufpralls. Die Verkleidung für Stoßstange
ist mit einem Lastunterbau in Gestalt der eigentlichen Stoßstange
verbunden, aus Harz mit Fiberglas.
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CA2031317 (Seiler et al.)
schlägt
ein wiederverwertbares Stoßstangensystem
vor, mit einer Stützstoßstange
aus glasfaserverstärktem
Polypropylen, einem Polypropylen-Schaumkern und einer EP-Gummischale
aus modifiziertem Polypropylen, mit der es überzogen sein kann.
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JP63046947 (Saekino) beschreibt
eine Stoßstange,
die aus zwei Teilen ineinander besteht, beide aus mit langen Glasfasern
verstärktem
thermoplastischem Harz, wobei der mittlere Kern eine wabenförmige Struktur
aufweist und offenbar starrer ist als die Vorderfläche der
Stoßstange.
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NACHTEILE
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Man
hat gesehen dass, prinzipiell, Stoßstangen und Kühlerverkleidungen
für Nutzfahrzeuge
aus duroplastischen BMC- oder SMC-Materialien sind, mit hohem spezifischen
Gewicht. In der Praxis macht dieser Umstand die Produkte wenig umweltverträglich, da
sie nicht wiederverwertbar sind.
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Des
weiteren bringen derartige Bestandteile lange Umwandlungszeiten
mit sich, sind schwer und nicht flexibel, da sie nicht die Möglichkeit
bieten, verschiedene ästhetische
Formen anzubieten.
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Daher
die Notwendigkeit für
die Unternehmen, besonders des Sektors, Alternativlösungen aufzufinden,
die wirksamer sind als die bisherigen Lösungen.
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Ziel
der vorliegenden Erfindung ist es auch, den beschriebenen Nachteilen
abzuhelfen.
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KURZE BESCHREIBUNG
DER ERFINDUNG
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Dieses
und andere Ziele werden mit der vorliegenden Erfindung erreicht
gemäß den aus
den anhängenden
Patentansprüchen
hervorgehenden Merkmalen durch Lösung
der dargestellten Probleme mittels einer Stoßstange und einer Kühlerverkleidung für mittelschwere
Fahrzeuge, jeweils bestehend aus zwei durch Überlappung miteinander verbundenen Elementen,
die einander halten, und zwar ein erstes strukturelles Stützelement,
aus einem zweiten mit dem ersten verbundenen ästhetischen Element, wobei
das besagte erste strukturelle Stützelement ein Körper aus
Polypropylen mit langen Fasern ist, während das zweite mit dem ersten
verbundene ästhetische
Element aus Polypropylen ist.
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ZIELE
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Auf
diese Weise, durch den bemerkenswerten kreativen Beitrag, dessen
Wirkung zu einem bedeutenden technischen Fortschritt geführt hat,
werden mehrere Ziele und Vorteile erlangt.
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Ein
erstes Ziel war es, eine Stoßstange
und eine Kühlerverkleidung
zu erhalten, die miteinander verbunden sind und, aufgrund des besonderen
verwendeten Materials, jeweils ein geringeres Gesamtgewicht als
die früheren
Lösungen
aufweisen, die gemeinhin bei mittelschweren Fahrzeugen angewendet wurden.
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Ein
zweites Ziel war es, eine Stoßstange
und eine Kühlerverkleidung
zu verwirklichen, die im wesentlichen ähnlich wiederverwertbar sind
wie die mechanischen Bestandteile, und daher eine geringere Auswirkung
auf die Umwelt haben.
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Ein
drittes Ziel war es, eine Stoßstange
und eine Kühlerverkleidung
zu schaffen, die kürzere
Umwandlungszeiten erfordern und geringere Produktionskosten aufweisen.
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Ein
vierter und letzter Zweck schließlich besteht in einer insgesamt
guten Ästhetik
des Produkts, zusammen mit der Vielseitigkeit der Gesamtanlage, da
die Möglichkeit
besteht, zum Beispiel die Art der Zuarbeitung des ästhetischen
Elements auf dem strukturellen Element nach Belieben zu variieren, ohne
letzteres auswechseln zu müssen.
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VERGLEICH MIT DEN FRÜHEREN LÖSUNGEN.
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An
erster Stelle zeigt sich, dass auf dem Gebiet der mittelschweren
Fahrzeuge das Polypropylen mit langer Faser nie verwendet worden
ist. Andererseits seien Nachteile für diesen Einsatz feststellbar, da
die Herstellung von Bestandteilen, wie zum Beispiel die Stoßstange
und die Kühlerverkleidung,
für Fahrzeuge
dieser Art, angesichts der Maße
und der Tatsache, dass an des Leibung Rippungen vorgesehen werden
müssten
oder strukturelle Versteifungsrippen, unbefriedigende ästhetische
Ergebnisse mit sich bringen würde.
Mit anderen Worten, auf der Fläche
entgegengesetzt zu der, wo die Rippen herausgearbeitet werden würden, entstünden Söge, die früheren Lösungen aufweisen,
die gemeinhin bei mittelschweren Fahrzeugen angewendet wurden.
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Ein
zweites Ziel war es, eine Stoßstange
und eine Kühlerverkleidung
zu verwirklichen, die im wesentlichen ähnlich wiederverwertbar sind
wie die mechanischen Bestandteile, und daher eine geringere Auswirkung
auf die Umwelt haben.
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Ein
drittes Ziel war es, eine Stoßstange
und eine Kühlerverkleidung
zu schaffen, die kürzere
Umwandlungszeiten erfordern und geringere Produktionskosten aufweisen.
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Ein
vierter und letzter Zweck schließlich besteht in einer insgesamt
guten Ästhetik
des Produkts, zusammen mit der Vielseitigkeit der Gesamtanlage, da
die Möglichkeit
besteht, zum Beispiel die Art der Zuarbeitung des ästhetischen
Elements auf dem strukturellen Element nach Belieben zu variieren, ohne
letzteres auswechseln zu müssen.
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VERGLEICH MIT DEN FRÜHEREN LÖSUNGEN.
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An
erster Stelle zeigt sich, dass auf dem Gebiet der mittelschweren
Fahrzeuge das Polypropylen mit langer Faser nie verwendet worden
ist. Andererseits seien Nachteile für diesen Einsatz feststellbar, da
die Herstellung von Bestandteilen, wie zum Beispiel die Stoßstange
und die Kühlerverkleidung,
für Fahrzeuge
dieser Art, angesichts der Maße
und der Tatsache, dass an des Leibung Rippungen vorgesehen werden
müssten
oder strukturelle Versteifungsrippen, unbefriedigende ästhetische
Ergebnisse mit sich bringen würde.
Mit anderen Worten, auf der Fläche
entgegengesetzt zu der, wo die Rippen herausgearbeitet werden würden, entstünden Söge, die Diese
und andere Vorteile gehen aus der folgenden detaillierten Beschreibung
einer Vorzugslösung
mit Hilfe der beigefügten
schematischen Zeichnungen hervor, deren Ausführungseinzelheiten nicht als
einschränkend
zu verstehen sind, sondern nur als Beispiele.
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INHALT DER
ZEICHNUNG
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1 ist
eine axonometrische Ansicht der beiden Hauptelemente, aus denen
die Stoßstange besteht,
insbesondere eines ersten strukturellen Stützelement für ein zweites ästhetischen
Element, das mit besagtem ersten überlagerbar ist.
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2 ist
ein Querschnitt der Stoßstange
von 1 entlang der Achse A-A.
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3 ist
eine Ansicht des Details B von 2 bezüglich des
vorgesehenen mechanischen Halterungssystems für die Verbindung zwischen dem besagten
ersten strukturellen Element und dem Verkleidungselement zu ästhetischen
Zwecken.
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4 ist
eine Ansicht von Detail C von 2.
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5 ist
eine axonometrische Ansicht der beiden Hauptelemente, aus denen
die Kühlerverkleidung
besteht, insbesondere ein erstes strukturelles Stützelement
für ein
zweites ästhetisches
Element, das mit besagtem ersten überlagerbar ist.
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6 ist
ein Querschnitt der Kühlerverkleidung
von 5.
-
Schließlich ist 7 eine
Detailansicht des Details D von 5.
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VERWIRKLICHUNG
DER ERFINDUNG
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Mit
Bezug auch auf die 1 und 5 kann man
feststellen, dass mindestens ein Bestandteil für mittelschweres Fahrzeug,
wie eine Stoßstange 1 oder
eine Kühlerverkleidung 2,
aus einem ersten strukturelle Element 10, 20 als
Stütze
für ein
zweites ästhetische
Element 100, 200 besteht, das durch Überlappung
gekoppelt ist und befestigt mittels eines Mittels zur gegenseitigen
Halterung am ersten strukturellen Element 10, 20.
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Im
einzelnen, siehe Zeichnung 1, ist bei der Stoßstange 1 das strukturelle
Stützelement 10 aus Verbundmaterial,
bestehend aus einer verstärkten polymeren
Matrize mit Glasfasern, die zufällig
verteilt sind, in einem Maß zwischen
20% und 50% Gewichtsanteilen. Im einzelnen ist besagte Matrize thermoplastisch,
wie zum Beispiel PP-Polypropylen oder PA-Polyamid mit Fasern, zum
Beispiel Glasfasern, auf Länge
geschnitten und definiert lang. Die Faserdefinition lang bedeutet
im vorliegenden Fall eine Länge
von ca. 1mm bis 30mm, die Fasern können aus Glas sein, wie auch
Metall oder pflanzlicher Natur. In einer Vorzugslösung verwendet
man Polypropylen mit Glasfasern von ungefähr 12mm, die prinzipiell ca.
30% der Gesamt-Gewichtsanteile
repräsentieren,
aus denen die Fasern bestehen. Die Form des strukturellen Stützelements
weist mindestens eine geformte Außenseite 11 auf, die
zum Beispiel Lüftungslamellen 12, Öffnungen
für optische
Gruppen 13 und anderes umfassen kann. Mit dem strukturellen
Stützelement 10 ist
ein zweites Element zur ästhetischen
Zuarbeitung 100 nach Art einer Verkleidungshaut durch Überlappung
verbunden. Dieses Element zur ästhetischen
Zuarbeitung 100 ist aus einem herkömmlichen thermoplastischen
Material, wie zum Beispiel Polypropylen, und die Kopplungsseite 101 am
strukturellen Stützelement 10 ist
gegengeformt im Vergleich zu der geformten Außenseite 11, so dass
sie deren Profil kopiert. (siehe Zeichnung 2). In einem Fall (siehe
Zeichnung 4) weist die Kopplungsseite 101 längs des
Profils mindestens einen Zahn 102 auf, der die Aufnahme
des strukturellen Stützelements 10 definiert:
Da das ästhetische
Element 100 mit dem strukturellen Stützelement 10 verbunden
ist und befestigt mittels gegenseitiger Befestigungsmittel, können diese
durch Einschrauben, Vernieten, Schnappkupplungen oder Schnapper 4 (siehe
Zeichnung 3) erhalten werden.
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Betreffend
den Bau der Kühlerverkleidung 2 (siehe
Zeichnung 5) zeigt sich, dass sie ebenfalls ein erstes strukturelles
Element 20 zum Tragen des ästhetischen Elements 200 umfasst.
Das Material des ersten strukturellen Elements 20 ist analog
zu dem zum Herstellen des ersten strukturellen Elements 10 zum
Tragen des ästhetischen
Elements 100 der Stoßstange 1.
Im einzelnen handelt es sich um eine verstärkte polymere Matrize mit Glasfasern
mit langer Faser, zufällig
verteilt, in einem Maß zwischen 20%
und 50% Gewichtsanteilen. Das erste strukturelle Element 20 besteht
aus einer geformten Außenseite 21,
die in der Mitte eine herabgesetzte Gitterfläche 22 umfasst, und
deren Rand 23 in diesem Fall im wesentlichen eben ist.
Das besagte strukturelle Element 20 hat an der Oberseite
entlang dem Querteil des Rands 23 Bohrungen 25 und
eventuell Elemente 24, die Mittel zur Aufhängung oder
zur Befestigung der Kühlerverkleidung 2 am
Unterbau des Fahrzeugs darstellen, um sie zu entfernen oder hochzuheben. Auf
dem strukturellen Element 20 liegt ein zweites ästhetisches
Element 200, nur aus thermoplastischem Material, zum Beispiel
Polypropylen, mit Überzugsfunktion.
Das besagte zweite ästhetische
Element 200 besteht im wesentlichen aus nur einem Rahmen, so
dass in der Mitte eine Öffnung 201 verbleibt,
fast ein Quadrat, gleichwertig zur Fläche des Gitters 23, an
dem ersten strukturellen Element 20 herausgearbeitet. Die
innere Vorderseite 202 des ästhetischen Elements 200 ist
zu der geformten Fläche
der Außenseite 21 des
besagten strukturellen Elements 20 gegengeformt und insbesondere
zur Fläche
des Rands 23, so dass es mit seinem Profil verbunden ist.
In diesem Fall hat das ästhetische
Element 200 längs
des Randes mindestens einen Zahn 203 (siehe Zeichnung 6),
der die Aufnahme des Profils des strukturellen Elements 20 definiert.
Schließlich
können
zur Befestigung des ästhetischen
Elements 200 am strukturellen Stützelement 20 Griffe
vorgesehen sein, (siehe Zeichnung 7), die mittels durch besagtes
erste strukturelle Element 20 und zweite ästhetische
Element 200 durchgehende Schrauben 3 an den dazugehörigen Bohrungen 25 befestigt
werden.