DE3422241A1 - Vorrichtung zum anbringen an einem fahrzeug, um dessen aerodynamische eigenschaften zu veraendern und verfahren zur herstellung dieser vorrichtung - Google Patents

Vorrichtung zum anbringen an einem fahrzeug, um dessen aerodynamische eigenschaften zu veraendern und verfahren zur herstellung dieser vorrichtung

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DE3422241A1
DE3422241A1 DE19843422241 DE3422241A DE3422241A1 DE 3422241 A1 DE3422241 A1 DE 3422241A1 DE 19843422241 DE19843422241 DE 19843422241 DE 3422241 A DE3422241 A DE 3422241A DE 3422241 A1 DE3422241 A1 DE 3422241A1
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William E. Sterling Heights Mich. Gordon
Norman Warren Mich. Loren
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LADNEY M JR
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Description

Michae<L Ladney, Jr.
Sterling Heights, Michigan 48077 V.St.A.
"Verrichtung zum Anbringen an einem Fahrzeug, um dessen aerodynamische Eigenschaftejn zu verändern und Verfahren zur Her- * stellung dieser Vorrichtung w
Die Erfindung betrifft Im allgemeinen hohle Kunststoffteile und insbesondere einen Luftleitflügel für ein Fahrzeug.
Luftleitflügel sind häufig an der hinteren Verschlußklappe, beispielsweise dem Kofferraumdeckel, eines Fahrzeuges angebracht. Solche Flügel dienen gewöhnlich einem !funktionellen Zweck in Verbindung mit der über das Dach des Fahrzeugs strömenden Luft und verschönern, nach ijnsicht vieler Kraftfahrer, auch das Aussehen des Fährzeuges. Fahrzeugluftflügel sind im allgemeinen als höhle,rohrförmige Elemente ausgebildet, die einen stromlinienförmigen Querschnitt haben. Sie erstrecken sich quer zum Fahrzeug und haben an den entgegengesetzt fliegenden Enden aufwärts gerichtete Stege, um an dei£ hinteren Verschlußklappe des Fahrzeuges ange-
brach^ werden zu können. Derartige Luftblätter oder
j Luftflügel umfassen gewöhnlich zwei dünne, spritzge-
formte Kunststoff-Halbschalen, die an ihren Anschlag-Umfangsrändern miteinander verklebt sind, um eine leichteHohlkonstruktion zu bilden.
Derart hergestellte LuftflUgel haben einige Nachteile. Da die Halbschalen einer stärkeren Beanspruchung nicht gewachsen sind und ihre Anschlagränder relativ lang und sehr schmal sind, ist es schwierig, die beiden Halbschalen so zu formen, daß dann, wenn sie zusammengefügt sind, die Ränder um den gesamten Umfang des Luftflügels genau aufeinander passen. Daraus ergibt sich, daß es manchmal extrem schwierig ist, eine ununterbrochene Dauerdichtung zu erhalten, wenn diese Ränder miteinander verklebt werden. Es ist nicht ungewöhnlich, schmale Spalten zwischen Randbereichen der beiden Halbschalen festzustellen. Ist dies der Fall, sickert Wasser in das Innere des Luftflügels. Wegen ihrer leichten und hohlen Konstruktion sind derartige LuftflUgel darüber hinaus einer stärkeren
Beanspruchung nicht gewachsen und flexibel, selbst wenn sie zusammengefügt sind. Als Folge davon neigen sie dazu, insbesondere bei hohen Fahrzeuggeschwindigkeiten sich zu verdrallen und zu vibrieren. Wegen
ihrer hohlen Konstruktion sind sie auch Ursprung von 25
Geräuschen. Darüber hinaus führt die sehr schmale Kleboberfläche solcher Luftflügel häufig zu einer Trennung der geklebten Ränder.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen FahrzeugluftflUgel und ähnliche Spritzgußgeformte Artikel von starrer Konstruktion zu schaffen, ohne die Herstellungskosten unnötig zu erhöhen.
Ferner soll die Herstellung solcher Luftflügel wesentlich vereinfacht werden.
Eine spezielle Aufgabe, die der Erfindung zugrundeliegt, besteht darin, die Leckprobleme zu eliminieren, die dann auftreten, wenn versucht wird, die schmalen langen Umfangsränder von zwei im Spritzgußverfahren hergestellten Halbschalen miteinander zu verkleben, um einen Hohlkörper^ zu schaffen.
Weitere Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden anhand der Beschreibung eines Ausführungsbeispiels erläutert, das in der Zeichnung dargestellt ist. In dieser zeigen:
Fig. 1 eine perspektivische Ansicht auf das hintere Ende eines Fahrzeuges, an dem
. ■
ein Luftflügel angebracht ist;
Fig. 2 eine Draufsicht auf ein Ende des Luftflügels;
Fig. 3 eine Seitenansicht des Luftflügels;
Fig. 4 einen Schnitt längs der Linie 4-4 in Fig. 2 und
· -
Fig. 5 einen Schnitt längs der Linie 5—5
in Fig. 2.
In Fig. 1 ist ein Fahrzeug 10 dargestellt, an dem ein
Luftflügel 12 angebracht ist. Bei dem in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiel ist.der Luftflügel 12 an der hinteren Verschlußklappe 14 eines Fahrzeuges vom Hatchbacktyp angebracht. Ein Luftspoiler 16 ist an der hinteren Verschlußklappe 14 unterhalb und hinter dem Luftflügel 12 angeordnet. Der Luftflügel
12 ist dazu bestimmt, Luft abwärts gegen den Spoiler 16 zu richten und auf diese Weise eine abwärts gerichtete, auf die Fahrbahn drückende Kraft am hinteren Ende des Fahrzeuges zu erzeugen.
Der Luftflügel 12 besteht im wesentlichen aus einem flachen, dünnen, hohlen Bereich, also einem Hohlkörper 18, der sich quer über das Fahrzeug erstreckt. An . jedem Ende des Hohlkörpers 18 sind Stützen oder Stege 20 ausgebildet, durch die der Luftflügel an einem Fahrzeug angebracht werden kann, beispielsweise durch Befestigungselemente, die sich durch Montageöffnungen 21 hindurch erstrecken. Der zenrale, durch den Hohl-, körper 18 gebildete Bereich und vorzugsweise auch die
Stege sind aus einer oberen und einer unteren Halbschale 22 und 24 gebildet, die im Spritzgußverfahren aus einem geeigneten Kunststoff hergestellt und längs ihrer Umfangsränder 26 miteinander verbunden sind.
Zur Zeit wird das Spritzgießen dieser Halbscha len aus 20
einem Polykarbonatharz bevorzugt.
Gemäß der Erfindung werden die beiden Halbschalen 22, 24, die relativ dünn sind und die dann, wenn sie zusammengefügt sind, den zentralen Bereich des Luftflügels von rohrförmiger Gestalt bilden, mit einem Kunststoffschaum angefüllt, vorzugsweise einer selbst eine Haut bildenden Art, so daß die beiden Halbschalen einen Schaumkern 25 einschließen. Der Kunststoffschaum ist vorzugsweise ein Polyurethanschaum. Der Luftflügel wird mit dem aufschäumbaren Kunststoff gefüllt durch Eingießen einer vorbestimmten Menge in eine der Halbschalen und einem sich daran anschließenden Aufbringen der zweiten Halbschale derart, daß dann, wenn der Kunststoff aufschäumt, dieser den Hohlraum zwischen den beiden Halbschalen fast vollständig ausfüllt. Die
beiden J3albschalen können jedoch auch zusammengefügt werden !und erforderlichenfalls an einem Ende geöffnet werden,; worauf eine vorbestimmte Menge von geschmolzenem, aufschäumendem Kunststoff in das offene Ende des Luftflügels gegossen wird.
Die meisten Kunststoffschäume sind mit vielen Spritzgußharzen derart kompatibel, daß sie einstückig mit diesen abbinden. Dies trifft beispielsweise im Falle von Poiyurethanschaum und Polykarbonatformteilen zu. Wenn die Halbschalen 22, 24 im Spritzgußverfahren aus einem Harz hergestellt werden, mit dem sich der Schaum leicht verbindet, ist es nicht erforderlich, einen Klebstoff entweder auf die Umfangsränder 26 oder auf die inneren Oberflächen der beiden Halbschalen aufzubringen. Andererseits, d. h. wenn die Halbschalen aus Harzen wie Polypropylen oder Polyäthylen geformt sind, an denen Kunststoffschäume nicht leicht-ankleben, müssen die inneren Oberflächen dieser
* ■
Halbschalen vorzugsweise in geeigneter Weise behandelt werden1, so daß der Schaum an diesen Oberflächen anhaften' wird oder diese inneren Oberflächen müssen mit einem |ü.ebstoff versehen werden. Viele derartige Klebstoffe stehen zur Verfügung. Harze, an denen Schäume
: ·
nicht leicht haften, können durch Oberflächenbehandlungen, haftfähig gemacht werden, beispielsweise durch Oxidation oder durch das Aufbringen eines geeigneten Primers(Grundierfarbe).
ao · ;.
Die Steifigkeit des Schaumkernes 25 kann durch die Verwendung von üblichen Zusätzen zu der aufschäumenden Kunststoffverbindung in gewünschter Weise variiert werden. Ein halbstarrer Schaumkern wird bevorzugt, da dieser die Festigkeit des Luftflügels unterstützt und diesem dadurch eine ausreichende Steifigkeit ver-
leiht, um dessen Vibrieren bei hohen Geschwindigkeiten zu verhindern. Ein sehr starrer Schaum wird normalerweise nicht empfohlen, da der Luftflügel dann zu steif wird und zu leicht brechen kann.
5
Wenn bei Fahrzeugluftflügeln oder anderen Produkten das äußerliche Aussehen und die Ornamentierung extrem wichtig sind, wird ein Schaum bevorzugt, der selbst eine Haut bildet. Wenn ein solcher selbst eine Haut bildender Schaum verwendet wird, und wenn Spalten zwischen den Umfangsrändern der beiden Halbschalen vorhanden sind (es ist häufig unmöglich oder undurchführbar, die beiden Halbschalen so zusammenzufügen, daß dabei kein Abheben zwischen den Rändern erfolgt), wird der Schaum in die Spalten fließen, wie dies bei 28 in Fig. 4 der Zeichnung dargestellt ist, und eine feste, dichte Oberfläche an der Außenseite des Luftflügels bilden, die dann fertiggestellt und dekoriert
werden kann, beispielsweise durch Sandstrahlen, An-20
streichen usw., so daß der Spalt 28 an den voneinander abgehobenen Rändern der beiden Halbschalen beim fertigen Produkt nicht wahrnehmbar ist.
In einigen Fällen hat in Abhängigkeit von der Form und
der Gestalt des Luftflügels das Schrumpfen des Schaumkernes, der mit den äußeren Schalen verbunden ist, die Tendenz, große flache Oberflächen der Halbschalen einzudrücken und auf diese Weise eine konkave Verformung
3Q an der äußeren Oberfläche des Luftflügels zu bilden. Bei dem in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiel hat die Halbschale 22 eine breite, flache Oberfläche. Um dem beim Schrumpfen des Kerns auftretenden Nachteil entgegenzuwirken, ist eine HaIbschale oder vorzugsweise beide Halbschalen mit entgegengesetzt gerichteten Rippen 30, 32 ausgebildet, die
dann, wenn die Halbschalen zusammengefügt sind, eine Verstärkungsstrebe bilden, die sich zwischen den benachbarten Wänden des Luftflügels erstreckt und gegen ein Zusammenfallen abstützt.
Aus dem Vorstehenden ergibt sich, daß die Erfindung zur Anwendung an Hohlkörpern geeignet ist, die aus zwei Halbschalen gebildet sind, und besonders zur Herstellung von Fahrzeugluftflügeln geeignet ist. Wenn der Hohlkörper,wie vorbeschrieben, mit dem Kunststoffschaum gefüllt ist, wird die Steifigkeit des gesamten Teiles erhöht. Dies ist extrem wichtig bei Luftflügeln. Schaum, der in die Spalten zwischen den aneinanderliegenden Rändern der beiden Halbschalen eindringt,
dichtet den Luftflügel gegen den Eintritt von Wasser ab. Ist der Schaum dann noch von einer selbst eine Haut bildenden Art, so kann der in die Spalten zwischen voneinander abgehobenen Randteilen der beiden Halbschalen eingedrungene Schaum in einfachster Art und
Weise einer Endbehandlung und einem Dekorieren unterzogen werden, so daß das ornamentale Aussehen des fertigen Teiles nicht durch Spalten in den aneinanderliegenden Rändern beeinträchtigt wird.
- Leerseite -

Claims (22)

DipL-lng. H.-J. Lippert Patentanwälte 14# Juni 1984 Frankehforster Straße 137 D-Hg/Ma Bergisch GIadbach 1 Michael Ladney, Jr. Sterling Heights, Michigan 48077 V.St.A. Patentansprüche
1. Verfahren zum Herstellen einer an ein Fahrzeug anbringbaren Vorrichtung zum Verändern der aerodynamischen Eigenschaften des Fahrzeuges, dadurch gekennzeichnet, daß zur Bildung eines Hohlkörpers mit der gewünschten äußeren aerodynamischen Gestalt zwei Halbschalen
formgespritzt werden, dann diese Halbschalen zusammengefügt werden und danach das gesamte innere Volumen des Hohlkörpers mit einem Kunststoffschaumkern ausgefüllt wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch
gekennz ei chnet, daß das Füllen des Hohlkörpers durch Einbringen einer vorbestimmten Menge von flüssigem,aufschäumendem Kunststoff in 3Q eine Öffnung des Körpers bewirkt wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der aufschäumende Kunststoff in einen halbstarren Zustand ausgehärtet wird.
4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der aufschäumende Kunststoff so ausgehärtet wird, daß eine einstückige Verbindung zwischen dem Schaumkern und der inneren Oberfläche des Hohlkörpers bewirkt wird.
5· Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der aufschäumende Kunststoff so ausgehärtet wird, daß er eine Haut bildet.
6. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß vor dem Füllen des inneren Volumens des Hohlkörpers dessen innere Oberfläche zur Bildung einer Klebverbindung mit dem Schaumkern vorbereitet wird.
7. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch
gekennzeichnet, daß das Formen der
Halbschalen durch Spritzgießen bewirkt wird.
8. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die äußere Oberfläche des Hohlkörpers endbehandelt wird.
9. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß dem in den Hohlkörper eingebrachten aufschäumenden Kunststoff solange die Möglichkeit des Ausdehnens gegeben wird, bis das gesamte innere Volumen des Hohlkörpers völlig ausgefüllt ist.
10. Vorrichtung, die an einem Fahrzeug anbringbar ist, um dessen aerodynamische Eigenschaften zu verändern, hergestellt nach dem Verfahren gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch einen
Hohlkörper (18.) von aerodynamischer äußerer Gestalt, einen in diesem ausgebildeten und das gesamte innere Volumen des Hohlkörpers im wesentlichen ausfüllenden Schaumkern (25)» und durch Befestigungseinrichtungen, die mit dem Hohlkörper verbunden sind und der Befestigung des Hohlkörpers an dem Fahrzeug an einer vorbestimmten Stelle dienen, um die gewünschte aerodynamische Wirkung zu erzielen.
11. Vorrichtung nach Anspruch 10,dadurch gekennzeichnet, daß der Schaumkern (25) in Klebverbindung mit den Innenwänden des Hohlkörpers (18) steht.
. . .
12. Vorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß der Schaumkern (25) chemisch mit den Innenwänden verbunden ist.
13. Vorrichtung nach Anspruch 11 ,dadurch gekennzeichnet, daß die Klebverbindung des Schaumkerns mit den Innenwänden des Hohlkörpers sowohl durch chemisches Verbinden als auch durch
Aufbringen eines Klebstoffes bewirkt ist. 25
14. Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß der Schaumkern (25) ausreichend starr ist, um dem Hohlkörper die erforderliche Steifheit zu geben, jedoch nachgiebig genug ist, um den aerodynamischen Kräften zu widerstehen.
15. Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch
gekennzeichnet, daß der Schaumkern (25) aus einem Schaum gefertigt ist, der selbstätig eine Haut bildet.
16. Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Befestigungseinrichtungen Stege (20) umfassen, die als einstückige VorSprünge des Hohlkörpers (18) ausgebildet sind.
17. Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß der Hohlkörper (25) zwei vorgeformte, aneinander passende Halbschalen (22, 24) umfaßt.
18. Vorrichtung nach Anspruch 17» dadurch gekennzeichnet, daß die Halbschalen Kunststoffteile sind.
19. Vorrichtung nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens eine der Halbschalen (22, 24) einstückig mit dieser geformte Innenrippen (30, 32) aufweist.
20. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch
gekennzeichnet, daß die Halbschalen (22, 24) aus Polykarbonatharz und der Schaumkern (25) aus aufgeschäumtem Polyurethan bestehen.
21. Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch
gekennzeichnet, daß der Hohlkörper (18) die Form eines Luftleitflügels hat.
22. Vorrichtung nach Anspruch 21, dadurch gekennzeichnet, daß der Hohlkörper (18) eine im wesentlichen längliche Form hat und quer zur Längsachse eines Kraftfahrzeuges an diesem anbringbar ist.
DE19843422241 1983-07-01 1984-06-15 Vorrichtung zum anbringen an einem fahrzeug, um dessen aerodynamische eigenschaften zu veraendern und verfahren zur herstellung dieser vorrichtung Withdrawn DE3422241A1 (de)

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