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Die
Erfindung betrifft Verkleidungen unterhalb des Motors für Kraftfahrzeuge.
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Im
Stand der Technik sind die Verschlussteile unterhalb des Motors,
die im allgemeinen als Motor-Unterverkleidungen bezeichnet werden
und die bei zahlreichen Kraftfahrzeugen vorkommen, einfache Platten,
die aus formbarem verstärktem
thermoplastischem Material ausgeführt sind oder aus SMC oder
auch aus eingespritztem Polypropylen und die am unteren Ende der
Stoßstange
und unter dem Motor gegen den Motorträger abgestützt befestigt sind.
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Die
Aufgabe solcher Verschlussteile ist es, wie ihr Name bereits aussagt,
den unteren Teil des Motorträgers
zu verschließen,
um den Motor von der Umgebung abzukapseln und ihn so vor möglichen Schädigungen,
beispielsweise beim Überfahren
einer Bürgersteigkante,
und vor Wasser- und Dreckspritzern beim Fahren des Fahrzeugs zu
schützen. Ein
solches Verschlussteil gestattet es ebenfalls, es zu vermeiden,
dass vom Motor herrührende Ölverluste
auf den Boden gelangen.
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Kürzlich wurde
es in Betracht gezogen ein solches Verschlussteil unterhalb des
Motors dazu zu verwenden, einen Teil der kinetischen Energie im
Fall eines frontalen, schrägen
oder seitlichen Aufpralls des Fahrzeugs zu absorbieren.
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Die
Anmeldung EP-0 847 912 beschreibt gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs
1 eine Motor-Unterverkleidung, die einen ebenen Abschnitt hat, der
zwei Lagen umfasst, die aus einem Gewebe von Fäden bestehen, das in Polypropylen
getränkte Glasfasern
umfasst, sowie eine zentrale Lage aus einem verstärkten Thermoplastmaterial,
die zwischen den beiden zuvor genannten Lagen angeordnet ist. Die
Verkleidung hat auch zwei Längsträger.
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Dieses
Teil hat den Nachteil ein Material zu verwenden, das bei hohem Druck
(250·105 Pa) in einer Presse mit 2500 Tonnen für eine Fläche von
1 m2 eingesetzt wird, und eine mittlere
Dichte von 1,2 zu haben, das heißt ein Gewicht von 3 kg pro
m2 bei einer Dicke von 2,5 mm.
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Dieses
Teil ist daher teuer in der Herstellung und relativ schwer nach
seiner Fertigstellung. Außerdem
kann sich seine Steifigkeit als unzureichend herausstellen. Eine
gute Steifigkeit ist jedoch wünschenswert,
um die Anzahl der Befestigungen des Teils am Fahrzeug zu begrenzen
und um eine bessere Stabilität
der Verkleidung bei einem Unfall mit 56 oder 65 km/h bereitzustellen.
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Ein
Ziel der Erfindung ist es, eine leichtere und steifere Verkleidung
bereitzustellen, die vorzugsweise auch wirtschaftlicher herzustellen
ist.
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Zum
Erreichen dieses Ziels ist gemäß der Erfindung
eine Verkleidung unterhalb eines Motors für ein Fahrzeug vorgesehen,
die einen im wesentlichen ebenen Abschnitt und wenigstens ein Profil
aufweist, wobei der eine von dem ebenen Abschnitt und dem Profil
ein erstes Material aufweist, das zwei Schichten aus einem verstärkten, thermoplastischen
Material umfasst, zwischen denen sich eine Zwischenschicht erstreckt,
und der andere von dem ebenen Abschnitt und dem Profil ein zweites
Material verschieden zum ersten Material aufweist, dadurch gekennzeichnet,
dass die Zwischenschicht eine Schicht aus einem zelligen Material
ist.
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So
erhält
man ohne Schwierigkeiten eine Verkleidung einer Dicke von 5 mm mit
einem Gewicht von 1600 bis 1700 g/m2. Außerdem kann
diese Verkleidung mittels eines Niedrigdruckverfahrens erhalten
werden, das beispielsweise eine Presse von 200 Tonnen (und nicht
mehr von 2500 Tonnen) einsetzt: Schließlich ist die Steifigkeit dieser
neuen Verkleidung höher.
Sie hat beispielsweise eine Biegesteifigkeit von 1 N·m2 bei einer Dicke von 5 mm gegenüber 0,4
N·m2 für
eine herkömmliche
Verkleidung mit einer Dicke von 2,5 mm.
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Die
Verkleidung gemäß der Erfindung
kann außerdem
wenigstens eine der folgenden Eigenschaften aufweisen:
- – das
Material weist wenigstens eine Schicht aus einem thermoplastischen
Material auf;
- – der
ebene Abschnitt weist das erste Material auf;
- – das
Profil weist das erste Material auf;
- – das
zellige Material hat eine Bienenwabenstruktur;
- – im
ebenen Abschnitt weist wenigstens eine der Schichten aus dem thermoplastischen
Material thermoplastische Fasern und Glasfasern auf;
- – die
thermoplastischen Fasern und die Glasfasern sind gewebt;
- – das
Profil erstreckt sich quer zu einer Richtung des Teils, die bestimmungsgemäß der Fahrtrichtung
des Fahrzeuges entspricht;
- – sie
umfasst wenigstens zwei Profile, die sich parallel zu einer Richtung
des Teils erstrecken, die bestimmungsgemäß der Fahrtrichtung des Fahrzeuges
entspricht;
- – das
oder jedes Profil umfasst einen Stapel aus zwei Schichtenpaaren
aus einem thermoplastischen Material und aus zwei Schichten aus
einem zelligen Material, die sich jeweils zwischen den Schichten
jedes Paares erstrecken, und
- – der
ebene Abschnitt hat Welligkeiten.
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Weitere
Eigenschaften und Vorteile der Erfindung werden noch aus der folgenden
Beschreibung einer bevorzugten Ausführungsform ersichtlich, die nur
beispielhaft und nicht einschränkend
zu verstehen ist. Für
die beigefügten
Figuren gilt.
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die 1, 2 und 3 stellen
drei perspektivische Ansichten von oben und von der Seite einer
Verkleidung gemäß einer
bevorzugten Ausführungsform
der Erfindung dar;
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4 stellt
eine schematische Ansicht der Stapel dar, die die Materialien der
Verkleidung der 1 bilden;
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5 stellt
eine perspektivische Ansicht dar, die eine Variante dieser Verkleidung
veranschaulicht;
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6 stellt
eine Querschnittansicht des Einbaus einer Verkleidung gemäß einer
zweiten Ausführungsform
in einem Fahrzeug dar, wobei die Figur außerdem in schematischer Weise
ein Fußgängerbein darstellt;
und
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7 stellt
eine perspektivische Explosionszeichnung der Karosserie des Fahrzeugs
in 6 ohne den Stoßabsorber dar.
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In
den 1 bis 4 ist eine erste Ausführungsform
der Erfindung dargestellt.
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Die
Verkleidung 12 umfasst eine Wand 14 allgemein
rechteckiger und nicht streng ebener Form sowie zwei Profil-Längsträger 16, die sich nahe
der jeweiligen Seitenränder
der Wand in der Richtung erstrecken, die der Fahrtrichtung des Fahrzeugs
entspricht. Die Verkleidung 12 umfasst außerdem ein vorderes
Querprofil 18 in Form eines Balkens, der sich in der Nähe eines
vorderen Rands der Wand 14 erstreckt. In der Draufsicht
bildet das Profilteil 18 mit den Längsträgern 16 ein nach hinten
offenes "U". Die zwei Längsträger 16 und
das Profilteil 18 sind hier miteinander verbunden. Sie
sind auf der Oberseite der Wand 14 angebracht.
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Die
Längsträger 16 und
der Balken 18 haben als Querschnitt ein nach unten offenes "U"-Profil. Die Öffnung dieses Profils ist durch
die Wand verschlossen. Die drei Profilteile sind hohl.
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Die
Längsträger 16 haben
ein offenes vorderes Ende 60 und ein hinteres Ende 62,
das durch eine Wand verschlossen ist. Die Längsträger 16 haben hintere
Endabschnitte, die näher
beieinander sind als die anderen Abschnitte der Längsträger.
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Der
Balken 18 hat leichte Bogenform und bildet in der Verkleidungsebene
einen Kreisbogen, wobei der Krümmungsmittelpunkt
in Richtung des hinteren Teils der Verkleidung und des Fahrzeugs
liegt.
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Die
Wand oder der ebene Abschnitt 14 hat hinten einen abgesetzten
Teil 64 in Form einer als "S"-Profil
ausgelegten Welligkeit, der einen vorderen Abschnitt 14a der
Wand von einem hinteren Abschnitt 14b abtrennt, wobei letzterer
gegenüber
dem vorderen Abschnitt leicht nach oben geneigt ist.
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Außerdem hat
die Wand 14 eine gekrümmte Verstärkung 76,
die sich vom Zentrum aus bis zum hinteren Rand der Verkleidung erstreckt.
Die Verstärkung
durchschneidet insbesondere die Welligkeit 64. Die Verstärkung, die
auf der Unterseite der Wand einen Vorsprung ausbildet, gestattet
es, das Volumen bereitzustellen, das für den Platzbedarf bestimmter Abschnitte
des Fahrzeugauspuffs notwendig ist.
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Die
in den Figuren dargestellte Verkleidung ist mittels vier Platten
hergestellt, wie im Dokument EP-0 847 912 auf den Namen des Anmelders
beschrieben. Eine der Platten dient dazu die Wand 14 zu
bilden, während
die drei anderen Platten dazu dienen die Längsträger 16 beziehungsweise
den Balken 18 zu formen.
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Die
Platten werden durch Gesenkformen geformt, um diese Teile zu bilden.
Das Gesenkformen findet entweder in der selben Presse oder in verschiedenen
Pressen statt. Im letzteren Fall werden die Längsträger und der Balken auf der
Wand 14 in einer zweiten Phase angebracht.
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Mit
Bezug auf 4 wird der ebene Abschnitt 14 ausgehend
von einem Stapel 1 gebildet, der zwei Außenschichten 3 und
eine zwischen den Außenschichten
liegende Zwischenschicht 5 umfasst. Jede Außenschicht 3 umfasst
ein durch Glasfasern verstärktes
thermoplastisches Material. Im gegebenen Fall kann die Außenschicht
durch eine Mischung aus Polypropylenfasern und Glasfasern gebildet
werden, beispielsweise durch den unter dem Markennamen THE bekannten
Werkstoff. Eine weitere Möglichkeit
besteht darin, die Außenschicht
mittels eines Gewebes aus verwobenen Polypropylenfasern und Glasfasern
zu bilden, beispielsweise dem unter dem Markennamen Twintex bekannten
Gewebe. Die Zwischenschicht 5 wird durch eine Zellstruktur
gebildet. Es handelt sich beispielsweise um einen Kunststoff mit
Wabenstruktur. Die Außenschichten
haben beispielsweise ein Flächengewicht
von 500 bis 700 g/m2 und die Zwischenschicht
hat beispielsweise eine Dicke von 5 mm.
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Der
aus diesen drei Schichten gebildete Stapel wird wie eine einzelne
Schicht geformt, beispielsweise entsprechend den Ausführungen
des Dokuments EP-0 649 736 auf den Namen des Anmelders. Im Verlauf
dieses Formungsvorgangs erleidet die Zellstruktur lokale Stauchungen,
die es gestatten, sie zu verformen ohne ihre Gesamtfestigkeit wesentlich zu
beeinträchtigen.
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Im
Fall der Längsträger 16 und/oder
des Balkens 18 können
diese ausgehend von einem Stapel geformt werden, der die beiden
Außenschichten
und die Zwischenschicht sowie wenigstens eine zusätzliche
Schicht umfasst. Diese Schicht kann beispielsweise eine zusätzliche
Außenschicht
sein, die identisch mit den beiden anderen Außenschichten ist. Ein solcher
Stapel ist passend, wenn die anliegende Druckkraft zwischen 20 und
40 kN liegt. Dem Stapel kann vor dem Formungsvorgang eine Dicke
von 5 bis 10 mm gegeben werden.
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Falls
die Kraft etwa 40 kN beträgt,
kann ein Stapel verwendet werden, der durch ein doppeltes Sandwich
gebildet wird, das das zuvor genannte Sandwich zweimal enthält. Es liegen
somit von unten nach oben eine Außenschicht, eine Zellschicht,
zwei Außenschichten,
eine Zellschicht und eine Außenschicht
vor. Dieser Stapel mit sechs Schichten wird in die Druckform gegeben.
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Für Kräfte zwischen
40 und 70 kN können die
Profilteile mittels eines Stapels geformt werden, der eine oder
mehrere Schichten aus formbarem verstärktem thermoplastischen Material
umfasst, wobei dem Ganzen vor dem Stapeln beispielsweise eine Dicke
von 3 bis 8 mm gegeben wird. Im gegebenen Fall umfasst der jedes
Profilteil bildende Stapel 9 zwei Außenschichten 11 aus
Gewebe mit verwobenen thermoplastischen Fasern und Glasfasern, zwischen denen
sich eine Schicht 13 aus formbarem verstärktem thermoplastischem
Material erstreckt.
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Bei
Fehlen des Balkens 18 können
entweder zwei Werkzeuge verwendet werden (eines für den ebenen
Teil und eines für
die Längsträger) mit
einem anschließenden
Zusammenbau oder nur ein einziges Druckwerkzeug mit dem Stapel für den ebenen
Teil in der Mitte und denen für
die Längsträger an den
Seiten mit einer Kompressionskammer zum Formen der Längsträger bei
hohem Druck.
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Die
Profilteile können
auf der Basis von Polypropylen geformt werden, das mit langen Fasern
verstärkt
ist.
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Sie
können
aus SMC (Sheet Molding Compound: Formen von vorimprägniertem
Material) bestehen.
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In
einer weiteren Ausführungsform
kann vorgesehen werden, dass die Träger 16 und/oder der Balken 18 mittels
des Stapels 1 ausgeführt
werden, der die beiden Außenschichten
und die Zellzwischenschicht umfasst, wobei die Wand 14 aus
einem Stapel gebildet wird, bei dem eine solche Zellschicht fehlt.
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In
der in den 1 bis 4 dargestellten Ausführungsform
kann die Verkleidung vorne am unteren Teil des Fahrzeugschilds,
an den Seiten an einer Rippe und hinten am Motorträger befestigt
werden. Es ist möglich,
die Verkleidung als Träger
für den
Kühlungskasten
zu verwenden.
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Das
Zellmaterial kann ein Schaum sein. Die Wabenstruktur kann aus Polypropylen
oder aus Polycarbonat sein. Crashversuche haben gezeigt, dass es
die Rolle der Verschlusswand 14 beim Aufprall ist, ausreichend
steif zu sein, um die Längsträger in Position
zu halten. Die weiteren Funktionen der Wand 14 sind diejenigen
einer herkömmlichen
Verkleidung, das heißt
die Verbesserung der Aerodynamik des Fahrzeugs und das Wahrnehmen
einer akustischen Funktion, wobei sie gleichzeitig den aggressiven
Einwirkungen der Umgebung widersteht (Schutz gegen Flüssigkeiten
der Motorumgebung, Schutz gegen Rollsplitt).
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In 5 ist
eine Variante dieser Ausführungsform
dargestellt. Hier weist der ebene Teil eine zweite Vertiefung 78 auf,
wobei diese seitlich verschoben ist.
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In
den 6 und 7 ist eine zweite Ausführungsform
der Verkleidung gemäß der Erfindung dargestellt.
Die Verkleidung besteht aus denselben Materialien wie bei der ersten
Ausführungsform
und sie ist sehr ähnlich
derjenigen der ersten Ausführungsform.
Es sind eine Karosserie und ein Fahrzeugchassis teilweise dargestellt,
wobei die Verkleidung gemäß der Erfindung
eingeschlossen ist. Das Chassis umfasst zwei in Längsrichtung
verlaufende Längsträger 2 eines
herkömmlichen
Typs, die sich entlang der Fahrtrichtung des Fahrzeugs erstrecken und
die beispielsweise aus Metall sind.
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Die
Karosserie umfasst einen Profilbalken 4 der Stoßstange,
der sich quer zur Fahrtrichtung erstreckt und der einem vorderen
Ende der Längsträger 2 gegenüber liegt,
von einem Längsträger zum anderen.
Dieser Balken 4 besteht hier aus einem thermoplastischen
Material, das durch Glasfasern verstärkt ist. Er ist durch Formen
hergestellt. Der Balken hat ein "U"-förmiges Querprofil,
das in Richtung des Fahrzeughecks in Bezug auf die Hauptfahrtrichtung
des Fahrzeugs offen ist. Er umfasst zwei Ausstülpungen 6 allgemein
zylindrischer Form, die sich im Bereich zweier Öffnungen 8 der Vorderseite
des Balkens erstrecken und die nach hinten gerichtet sind. Die Ausstülpungen 6 sind
mit dem Balken in einem Stück
gefertigt. Sie sind dafür
ausgelegt, in den offenen vorderen Enden der Längsträger 2 aufgenommen
zu werden, um den Balken an diesen zu befestigen.
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Die
Karosserie umfasst einen oberen Stoßabsorber 10 in Profilform,
der aus einem deformierbaren Zellmaterial, wie etwa einem Schaum,
realisiert ist. Dieser Absorber 10 ist vor dem Balken 4 und parallel
zu diesem montiert, wobei er sich gegen die Vorderseite des Balkens
abstützt.
Dieser Absorbertyp ist als solcher bekannt.
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Die
Verkleidung 12 weist außerdem zwei gerade Profilteile 20 mit
einem trapezförmigen
Profil auf, die sich von der Mitte des vorderen Profilteils 18 schräg bis zur
Mitte der Längsträger 16 erstrecken. Die
Platte hat an ihrem hinteren Rand eine Einkerbung 22. Die
Verkleidung hat die mittlere vertikale Längsebene des Fahrzeugs als
Symmetrieebene.
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Die
Längsträger 16 haben
an ihrem hinteren Ende einen ebenen Anschlag 24 in Form
einer Wand, die die Längsträger verschließt. Diese
Anschläge,
die senkrecht zur Fahrtrichtung des Fahrzeugs sind, kommen gegen
entsprechende Anschläge 26 des Motorträgers des
Fahrzeugs in Anschlag. Die Verkleidung ist hier mit ihrem hinteren
Rand an zwei horizontalen Laschen 28 befestigt, die vom
Motorträger kommen,
und mit ihren seitlichen Rändern
an zwei oberen Laschen 30, die von Karosserieteilen kommen,
die als solche bekannt sind und die von den Längsträgern 2 verschieden
und nicht direkt an diesen befestigt sind, und mit ihrem vorderen
Rand an der Außenschicht
des Stoßfängers, wie
noch zu sehen sein wird. Es handelt sich dabei nur um ein Beispiel
der Befestigung der Verkleidung am Fahrzeug und es ist klar, dass
weitere Befestigungsarten möglich
sind. Vorzugsweise wird die Verkleidung nicht mit den Längsträgern 2 verbunden,
damit ein Stoß auf die
Verkleidung nicht zu deren Biegung führt.
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Die
Karosserie umfasst einen unteren Stoßabsorber 32 in Profilform,
der aus einem deformierbaren Zellmaterial, wie etwa einem Schaum,
realisiert ist. Dieser Absorber ist vor dem Querbalken 18 der
Verkleidung 12 montiert, wobei er sich gegen diesen und
auf dem vorderen Rand der Platte abstützt. Er ist hier an diesen
festgeklebt. Alternativ kann er am Profil 18 durch Clipverschluss
oder durch Verschweißen
angebracht sein.
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Das
querlaufende Profilteil 18 erstreckt sich im wesentlichen
senkrecht unter dem Stoßstangenbalken 4.
Genauso erstreckt sich der untere Absorber 32 im wesentlichen
in der Senkrechten des oberen Absorbers 10.
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Die
Karosserie umfasst eine Stoßstangen-Außenschicht 34,
die als Profilteil ausgeführt und
von herkömmlicher
Bauart ist und die sich vor den beiden Absorbern 10, 32 erstreckt,
von einem zum anderen der beiden, wobei sie deren Vorderseite bedeckt
und diese in der Vorderansicht des Fahrzeugs verbirgt. Die Außenschicht 34 ist
an jedem Absorber in herkömmlicher
Weise befestigt, beispielsweise für den unteren Absorber 32 mittels
Bolzen 34, die ebenfalls die Wand 14 der Verkleidung
durchstoßen.
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Diese
Verkleidung 12 hat bei einem Aufprall mit 56 km/h eine
gute Stabilität.
Bei einem Fußgängeraufprall
dient das Profilteil 18 als unterer Kontaktpunkt im Bereich
des Schienbeins 36, dessen Schwerpunkt sich am Punkt 38 befindet.
Das Schienbein wird vom Oberschenkel 40 durch das Knie 42 getrennt.
Vorzugsweise wird die Verkleidung ausreichend tief angeordnet, damit
der Aufprall meistens unterhalb des Schienbeinschwerpunkts 38 stattfindet,
um den Anfang der Rotation des Beins zu erleichtern.
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Falls
noch mehr Energie absorbiert werden soll (mehr als 20 kJ pro Seite),
können
weitere Längsträger auf
dem Teil hinzugefügt
werden, beispielsweise die Längsträger 20 in 6.
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Der
Verkleidung kann auch eine Wellblechform gegeben werden und es kann
auf der ganzen Rückseite
der Verkleidung (hinterer Teil) eine Abstützung erzeugt werden, damit
im Fall eines Aufpralls über
die ganze Breite der Verkleidung Energie absorbiert wird.
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Selbstverständlich können an
der Erfindung zahlreiche Veränderungen
vorgenommen werden ohne den deren Rahmen zu verlassen.
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So
kann vorgesehen werden, falls wenigstens ein Profilteil ein Material
hat, das von demjenigen des ebenen Teils verschieden ist, dass wenigstens
ein weiteres Profilteil aus einem identischen Material zu demjenigen
des ebenen Teils gebildet ist und beispielsweise mit diesem in einem
Stück ausgeführt ist.
Beispielsweise kann dieses Profilteil, nach dem Formen des Profilteils
aus einem Stück
mit dem ebenen Teil und an einer Stelle, die mit letzterem benachbart
ist, durch einen Gelenkeffekt zwischen dem Profilteil und dem ebenen
Teil auf den ebenen Teil zurückgebogen
werden (um seine "U"-förmige Öffnung zu
verschließen).