DE102004004548A1

DE102004004548A1 - Verkleidungselement und Verfahren zu dessen Herstellung

Info

Publication number: DE102004004548A1
Application number: DE102004004548A
Authority: DE
Inventors: Ansgar Scherf
Original assignee: ASE AUTOMOTIVE SYSTEMS ENGINEE; ASE-AUTOMOTIVE SYSTEMS ENGINEERING GmbH
Current assignee: SCHERF, ANSGAR, 82057 ICKING, DE
Priority date: 2004-01-29
Filing date: 2004-01-29
Publication date: 2005-08-25
Anticipated expiration: 2024-01-30
Also published as: DE102004004548B4

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verkleidungselement für den Unterboden eines Fahrzeuges sowie ein Verfahren zur Herstellung des Verkleidungselementes. Zur Verbesserung der Stabilitätseigenschaften weist das Verkleidungselement eine geformte Folie auf, welche auf einer Seite mit einer Schaumstoffschicht versehen wird.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verkleidungselement für den Unterboden eines Fahrzeuges sowie ein Verfahren zur Herstellung des Verkleidungselementes.

Bei modernen Fahrzeugen wird in immer stärkeren Maße eine Verkleidung des Unterbodens vorgesehen. Hierzu werden plattenförmige Verkleidungselemente an der Fahrzeugunterseite angebracht. Durch eine solche Unterbodenverkleidung kann der Luftwiderstandsbeiwert des Fahrzeuges verbessert werden, was zu einer Reduzierung des Kraftstoffverbrauches sowie zur Reduktion der Fahrgeräusche beiträgt. Zudem bieten solche Verkleidungselemente einen zusätzlichen Steinschlag- und Korrosionsschutz, was sich insgesamt positiv auf die Lebensdauer des Fahrzeuges auswirkt.

Bekannte Verkleidungselemente bestehen aus vorgeformten Kunststoffplatten, welche an der Fahrzeugunterseite befestigt werden. Diese Kunststoffplatten müssen dabei einerseits so stabil ausgebildet sein, dass sie sich aufgrund des bei größeren Geschwindigkeiten an der Fahrzeugunterseite bildenden Unterdrucks nicht übermäßig verformen. Hierdurch bestünde die Gefahr einer Beschädigung oder bleibenden Verformung. Andererseits muss die Verkleidungsplatte aber auch noch so elastisch sein, dass ein hinreichendes Rückstell verhalten besteht, durch welches Einformungen und Eindellungen aufgrund eines Kontaktes mit Steinen oder Fahrbahnunebenheiten kompensiert werden können.

Es ist bekannt, zum Unterbodenschutz PVC einzusetzen, welches unmittelbar auf den Unterboden aufgebracht wird. Zur Herstellung von Verkleidungselementen ist es weiter bekannt, z.B. PP oder GT einzusetzen. Bei den letztgenannten Materialien besteht die Tendenz zu einer stärkeren Plattendicke, um eine ausreichende Festigkeit zu gewährleisten.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein stabiles und gleichwohl leichtes Verkleidungselement sowie ein Verfahren anzugeben, mit welchem das Verkleidungselement wirtschaftlich gefertigt werden kann.

Die Aufgabe wird durch ein Verkleidungselement mit den Merkmalen des Anspruchs 1 bzw. durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 8 gelöst. Bevorzugte Ausführungsformen sind in den jeweils abhängigen Ansprüchen angegeben.

Das erfindungsgemäße Verkleidungselement ist dadurch gekennzeichnet, dass dieses eine geformte Folie aufweist, welche auf einer Seite mit einer Schaumstoffschicht versehen ist.

Die Kombination einer relativ dünnen Folie, welche vorzugsweise eine Dicke von 0,1 bis 1 mm hat, mit einer geschäumten Materialschicht führt zu hervorragenden Festigkeitsei genschaften bei einem relativ geringen Gewicht, wie es für ein Unterbodenverkleidungselement für ein Fahrzeug gewünscht ist. Die bei der Formgebung zumindest teilweise verfestigte Folie und die geschäumte Materialschicht ergeben zusammen die notwendige Stabilität bei der geforderten Elastizitätseigenschaft. Weiterhin hat das erfindungsgemäße Verkleidungselement auch noch die Vorteile einer sehr guten Lärmdämmung und thermischen Isolation. Die Schaumstoffschicht wirkt sich dabei insbesondere bei der Kapselung des Motorbereichs sehr günstig auf die Lärmemission aus. Das führt zu einem Fahrzeug mit verminderter Geräuschentwicklung sowohl innerhalb der Fahrgastzelle als auch in der Fahrzeugumgebung. Darüber hinaus führt die geschäumte Struktur zu einer erheblichen Schwingungsdämpfung gegenüber massiven Verkleidungselementen, was zudem die Befestigung vereinfacht.

Das Verkleidungselement kann nicht nur aus einer Folie und einer Schaumstoffschicht sondern aus mehreren Folien und Schaumstoffschichten in Art einer Laminatkonstruktion aufgebaut sein. Auch kann lediglich eine einzelne Schaumstoffschicht beidseitig von einer Folie umschlossen sein, so dass in die sozusagen versiegelte Schaumstoffschicht das Eindringen von Flüssigkeiten und Stoffen zuverlässig verhindert ist.

Nach der Erfindung ist es besonders bevorzugt, dass die Folie eine im Wesentlichen glattflächige Außenseite bildet und dass eine Oberseite der Schaumstoffschicht angepasst an den Unterboden ausgeformt ist. Die glattflächige Außenseite aus der zähen Folie schützt die Schaumstoffschicht vor Wassereintritt und bildet eine zähe, widerstandsfähige Außenhaut des Verkleidungselementes. Die unmittelbar daran angebrachte Schaumstoffschicht ist fest mit der Folie verbunden und an ihrer Oberseite entsprechend der vorgegebenen Kontur des Fahrzeugunterbodens geformt. Die Schaumstoffschicht ermöglicht eine Dicke des Verkleidungselementes von ca. 1 mm bis zu einigen Zentimetern bei einem geringen Gewicht. Diese größere Dicke erlaubt ein großflächiges Anliegen am Bodenblech, was zur Versteifung des Verkleidungselementes beiträgt. Die die Außenseite bildende Folie kann entsprechend der Farbe des Fahrzeuges gefärbt sein, vorzugsweise ist die Farbe schwarz.

Für eine zuverlässige Befestigung des Verkleidungselementes ist es nach der Erfindung vorgesehen, dass in der Folie Einbuchtungen für Befestigungselemente eingeformt sind. In diesen Einbuchtungen können Schraubbolzen oder andere Befestigungselemente eingesetzt werden, welche weiterhin von der Außenseite betätigbar sind, ohne jedoch vorzustehen. Dies wirkt sich positiv auf den Luftwiderstand sowie die Geräuschentwicklung des Fahrzeuges aus. Das Verkleidungselement wird direkt am Fahrzeugunterboden befestigt. Die Außenseite des Verkleidungselementes ist vorzugsweise bis zu 30 mm von der Unterseite des Bodenblechs entfernt, wobei der Raum im Wesentlichen mit der Schaumstoffschicht gefüllt sein kann. Diese sorgt für eine gute Isolierung gegen Schall. Gegebenenfalls können Entwässerungs- oder Lüftungskanäle am Verkleidungselement vorgesehen sein.

Grundsätzlich kann die Folie aus jedem geeigneten Material hergestellt werden. Nach der Erfindung ist es bevorzugt, dass die Folie aus einem thermoplastischen Kunststoff, insbesondere einem thermoplastischen PP (Polypropylen) oder PE (Polyethylen), gebildet ist. Die thermoplastische Folie erfährt bei der Formgebung eine Verfestigung auf einen vorgegebenen Festigkeitswert.

Die Festigkeit und Widerstandsfähigkeit der Folie kann nach der Erfindung noch dadurch erhöht werden, dass die Folie Fasern und/oder ein Gewebe aufweist. Als Fasermaterial können beispielsweise Glasfasern eingesetzt werden. Als Verstärkungsgewebe kann beispielsweise ein Kunststoffgewebe aus PP-Garnen vorgesehen sein, welche in die Folie eingelassen sind.

Weiter ist es erfindungsgemäß, dass die Schaumstoffschicht aus einem geschäumten oder extrudierten Kunststoff, insbesondere PP, PE oder PS (Polystyrol) gebildet ist. Der schmelzflüssige Kunststoff kann dabei mit einem Treibmittel versetzt werden, welches zur Bildung des Schaumstoffs entsprechende Hohlkammerungen im Material erzeugt. Es kann auch expandierbares PP oder PE eingesetzt werden, welches als EPP oder EPE bezeichnet wird. Es handelt sich hierbei um expandierbare, vorwiegend geschlossenzellige Schaumstoffpartikel, die in eine Form eingeleitet und zur Schaumstoffschicht verschweißt werden. Je nach der gewünschten Stabilität des Verkleidungselementes kann die Festigkeit der Schaumstoffschicht durch entsprechende Additive und Definierung des Hohlkammeranteils im Material eingestellt werden. Die Hohlräume können vorzugsweise 40% bis 80% des Volumens der Schaumstoffschicht ausmachen.

Bei einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist es bevorzugt, dass an vorgegebenen Stellen Einsätze, insbesondere zur Versteifung und/oder zum Temperaturschutz, vorgesehen sind. So können Versteifungselemente aus Kunststoff oder Metall nachträglich oder bereits während der Herstellung im Verkleidungselement angeordnet werden. Im Bereich der Abgasanlage, insbesondere des Katalysators, kann beispielsweise eine Metallfolie zur Temperaturisolation eingelegt werden.

Nach der Erfindung ist weiterhin ein Verfahren zur Herstellung eines Verkleidungselementes vorgesehen, bei dem eine Folie entsprechend einer gewünschten Kontur einer Außenseite des Verkleidungselementes geformt und anschließend mit einer Schaumstoffschicht verbunden wird. Hierdurch lässt sich das vorbeschriebene Verkleidungselement einfach und kostengünstig herstellen.

Grundsätzlich kann die Schaumstoffschicht separat hergestellt und mit der entsprechend vorgeformten Folie verklebt werden. Nach der Erfindung ist es jedoch besonders bevorzugt, dass zum Herstellen der Schaumstoffschicht Schaumstoffmaterial in eine Hohlform eingebracht wird, in welcher die geformte Folie angeordnet ist, wobei gleichzeitig die Folie fest mit der sich bildenden Schaumstoffschicht verschweißt werden kann. Hierbei wird das Bilden der Schaumstoffschicht sowie das Verbinden mit der Folie integriert ausgeführt.

Dabei ist es möglich, dass die Folie zunächst in einer separaten Vorrichtung vorgeformt und dann in die Hohlform eingelegt wird. Eine sehr wirtschaftliche Verfahrensvariante ergibt sich nach der Erfindung jedoch dadurch, dass die Folie selbst in der Hohlform, insbesondere durch Vakuumeinziehen, geformt wird. Die flexible Folie aus einem thermoplastischen Kunststoff wird dabei an einer Seite der Hohlform, welche die gewünschte Kontur der Folie aufweist, eingelegt, wobei dann die Folie durch entsprechende Ansaugöffnungen an der Hohlformwand an diese angesaugt wird. Durch entsprechenden Temperatureinfluss wird die Folie in dieser Form fixiert und verfestigt.

Nach der Erfindung ist es weiterhin vorteilhaft, dass das Schaumstoffmaterial als Schaum oder geschäumte Partikel in die Hohlform eingeleitet wird. Die Partikel können durch erhitzten Wasserdampf, insbesondere bei einer Temperatur von etwa ca. 140–160°C, miteinander verschweißt werden. Diese Verfahren sind besonders geeignet zur Erzeugung einer Schaumstoffstruktur der gewünschten Festigkeit bei einem geringen Gewicht. Die Verwendung von Wasserdampf ist dabei besonders umweltschonend.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand von bevorzugten Ausführungsbeispielen weiter erläutert, welche schematisch in den Zeichnungen dargestellt sind.
In den Figuren zeigen:
1 eine schematische Querschnittsansicht durch ein erfindungsgemäßes Verkleidungselement an einem Unterboden eines Fahrzeuges;
2 eine schematische Querschnittsansicht durch ein herkömmliches Verkleidungselement und
3 eine schematische Querschnittsansicht durch eine Hohlform zur Herstellung des erfindungsgemäßen Verkleidungselementes.
Gemäß 1 ist ein Unterboden 5 eines Fahrzeuges im Wesentlichen durch das sogenannte Bodenblech 7 gebildet, an dessen Unterseite sich Leitungen 8, beispielsweise für die hydraulische Bremsanlage, oder Abgasleitungs- und Reinigungssysteme befinden. Zur Bildung einer möglichst glattflächigen Unterseite am Unterboden 5 ist ein erfindungsgemäßes Verkleidungselement 10 am Bodenblech 7 befestigt.
Das erfindungsgemäße Verkleidungselement weist an seiner Unterseite eine geformte Folie 12 auf, welche eine glattflächige, widerstandsfähige Außenhaut bildet. Der wesentliche Teil der Wandstärke des Verkleidungselementes 10, welche im dargestellten Ausführungsbeispiel eine Dicke von etwa 5 bis 30 mm aufweist, ist durch eine Schaumstoffschicht 14 gebildet. Die Oberseite der Schaumstoffschicht 14 ist an die Kontur des Unterbodens 5 angepasst, so dass insgesamt eine relativ großflächige Anlage der Schaumstoffschicht 14 am Bodenblech 7 erreicht wird. Im Bereich der Leitungen 8 sind entsprechende Ausnehmungen in der Schaumstoffschicht 14 vorgesehen.
Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel wird durch die großflächige Anlage des Verkleidungselementes 10 am Bodenblech 7 trotz der dünnen geformten Folie 12 und der leichten Schaumstoffschicht 14 eine ausreichende Festigkeit erreicht, welche insbesondere unerwünschte Verformungen des Verkleidungselementes 10 entgegenwirkt. Zur Befestigung des Verkleidungselementes 10 am Bodenblech 7 mittels Schraubbolzen sind Einbuchtungen 16 an der Unterseite eingeformt, welche ein versenktes Anordnen der Schraubköpfe erlauben.
2 zeigt ein herkömmliches Verkleidungselement 1, welches aus einer massiven Kunststoffplatte geformt ist. Um die gewünschte Glättung gegenüber dem Bodenblech 7 zu erreichen, muss die Unterseite des Verkleidungselementes 1 einen hinreichenden Abstand aufweisen, so dass etwa die Leitungen 8 überdeckt werden. Hierbei entsteht ein Hohlraum 3 zwischen dem Bodenblech 7 und dem Verkleidungselement 1. Um eine ausreichende Stabilität gegenüber Schwingungen zu gewährleisten, muss das plattenförmige Verkleidungselement 1 massiv mit einer relativ großen Materialstärke ausgebildet werden. Derartige herkömmliche Verkleidungselemente haben ein spezifisches Gewicht von etwa 2.500 g/m Verkleidungsfläche.
Bei dem erfindungsgemäßen Verkleidungselement 10 kann durch die Verwendung der Schaumstoffschicht trotz der größeren Materialdicke ein deutlich geringeres spezifisches Gewicht von etwa 1.500 g/m² Verkleidungsfläche erreicht werden. Dies bedeutet eine Gewichtsersparnis von ca. 40% bei gleichen oder sogar verbesserten Stabilitätsverhältnissen. Darüber hinaus bietet das erfindungsgemäße Verkleidungselement noch eine verbesserte Schall- und Temperaturisolierung, wobei die Schaumstoffschicht auch noch das Schwingungsverhalten verbessert und zur Bedämpfung beiträgt.
Zur Herstellung des erfindungsgemäßen Verkleidungselementes 10 kann eine in 3 dargestellte Hohlform 20 verwendet werden. Die Hohlform 20 weist ein Unterteil 22 und ein Oberteil 26 auf, zwischen denen ein Hohlraum für das zu bildende Verkleidungselement 10 ausgebildet ist.
Zunächst wird auf der Oberseite des Unterteiles 22 eine Folie 12 angeordnet, welche durch Unterdruck über eine Vielzahl von Ansaugöffnungen 24 an die Kontur des Unterteiles angeformt wird. Unter Temperatureinfluss kann die Folie aus einem thermoplastischen Kunststoff in ihrer Form fixiert werden. Anschließend wird die Hohlform 20 durch Aufsetzen des Oberteiles 26 geschlossen. Zur Bildung der Schaumstoffschicht 24 können dann kleine geschäumte Partikel in die Hohlform 20 eingeleitet werden. Diese expandierenden Schaumpartikel werden dabei zur Schaumstoffschicht 14 verfestigt und gleichzeitig mit der Folie 12 fest verschweißt. Alternativ können bei Einsatz der vorgeschäumten Partikel diese durch Einleiten von heißem Wasserdampf noch zusätzlich expandiert werden und miteinander und auch mit der Folie 12 verschweißt werden. Die Kontur des Oberteiles 26 definiert dabei die Oberseite des Verkleidungselementes 10 entsprechend der Kontur des Unterbodens des Fahrzeuges. Nach Aushärtung der Materialien kann das geformte Verkleidungselement 10 der Hohlform 20 entnommen werden.

Claims

Verkleidungselement für den Unterboden (5) eines Fahrzeuges, dadurch gekennzeichnet, dass dieses eine geformte Folie (12) aufweist, welche auf einer Seite mit einer Schaumstoffschicht (14) versehen ist.
Verkleidungselement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Folie (12) eine im Wesentlichen glattflächige Außenseite bildet und dass eine Oberseite der Schaumstoffschicht (14) angepasst an den Unterboden (5) ausgeformt ist.
Verkleidungselement nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass in der Folie (12) Einbuchtungen (16) für Befestigungselemente eingeformt sind.
Verkleidungselement nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Folie (12) aus einem thermoplastischen Kunststoff, insbesondere PP oder PE, gebildet ist.
Verkleidungselement nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Folie (12) Fasern und/oder ein Gewebe aufweist.
Verkleidungselement nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Schaumstoffschicht (14) aus einem geschäumten oder extrudierten Kunststoff, insbesondere PP, PE oder PS, gebildet ist.
Verkleidungselement nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass an vorgegebenen Stellen Einsätze, insbesondere zur Versteifung und/oder zum Temperaturschutz, vorgesehen sind.
Fahrzeug mit einem Unterboden (5), an welchem mindestens ein Verkleidungselement (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 7 angeordnet ist.
Verfahren zur Herstellung eines Verkleidungselementes (10) für den Unterboden (5), insbesondere nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass eine Folie (12) entsprechend einer gewünschten Kontur einer Außenseite des Verkleidungselementes (10) geformt und anschließend mit einer Schaumstoffschicht (14) verbunden wird.
Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass zum Herstellen der Schaumstoffschicht (14) Schaumstoffmaterial in eine Hohlform (20) eingebracht wird, in welcher die geformte Folie (12) angeordnet ist, wobei gleichzeitig die Folie (12) fest mit der sich bildenden Schaumstoffschicht (14) verbunden wird.
Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Folie (12) selbst in der Hohlform (20), insbesondere durch Vakuumeinziehen, geformt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 9 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass das Schaumstoffmaterial als Schaum oder geschäumte Partikel in die Hohlform (20) eingeleitet wird.