DE102008017885A1 - Plastic undercarriage covering for motor vehicle, has plate shape sandwich-shaped base component made of light-weight reinforced thermoplastic and plate shaped local trucker - Google Patents
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Abstract
Description
Die Erfindung betrifft eine Unterbodenverkleidung aus Kunststoff für ein Kraftfahrzeug. Sie betrifft ferner ein Verfahren zur Herstellung einer Unterbodenverkleidung aus Kunststoff für ein Kraftfahrzeug.The The invention relates to a plastic underbody covering a motor vehicle. It further relates to a process for the preparation a plastic underbody covering for a motor vehicle.
Unterbodenverkleidungen dienen der aerodynamischen Verkleidung sowie des Schutzes der Unterbodenstruktur von Fahrzeugen. Insbesondere Sportfahrzeuge, die hohe maximale Endgeschwindigkeiten erreichen, profitieren von einer möglichst ebenen Unterbodenverkleidung. Auf die Unterbodenverkleidung wirken sowohl aerodynamische Flächenlasten als auch Schlagbeanspruchungen, z. B. beim Überfahren von Schneehindernissen, Wasserdurchfahrt sowie Aufsätzen bei Rampenüberfahrt. Damit wird die Unterbodenverkleidung überwiegend auf Biegung beansprucht, muss jedoch auch eine ausreichende Schlagzähigkeit aufweisen.Underbody panels serve the aerodynamic disguise as well as the protection of the underbody structure of vehicles. In particular, sports vehicles that have high maximum end speeds reach, benefit from as level as possible underbody cladding. On the underbody cladding both aerodynamic surface loads act as well as impact stresses, z. B. when driving over Snow obstacles, water passage and essays at Ramp crossing. Thus, the underbody paneling becomes predominant However, it also needs sufficient impact resistance exhibit.
Oberhalb der vorderen Unterbodenverkleidung befindet sich bei aus der Praxis bekannten Sportwagen der Kraftstofftank, der durch ein separates Bauteil, den Überfahrschutz für den Tank, vor Beschädigungen beim Überfahren von Hindernissen geschützt wird. Die Unterbodenverkleidung besteht dabei aus glasfaserverstärktem Polypropylen, vorzugsweise aus langfaserverstärkten Thermoplasten (LFT), insbesondere nach dem D-LFT Verfahren hergestellten Thermoplasten (D-LFT), ferner aus glasmattenverstärkten Thermoplasten (GMT) oder LWRT-Thermoplasten (LWRT – Light weight reinforced thermoplastics). Der Tankunterfahrschutz besteht ebenfalls aus der gleichen Werkstoffgruppe, insbesondere D-LFT, GMT oder GMTex, einer Schnittglasfasermatte mit Gewebe der Firma Quadrant AG, CH-5600 Lenzburg.Above the front underbody paneling is out of practice known sports car of the fuel tank, by a separate Component, the collision protection for the tank before Damage when driving over obstacles protected becomes. The underbody cladding consists of fiberglass reinforced Polypropylene, preferably made of long-fiber-reinforced thermoplastics (LFT), especially thermoplastics produced by the D-LFT process (D-LFT), also made of glass mat reinforced thermoplastics (GMT) or LWRT-Thermoplastics (LWRT - Light weight reinforced thermo plastics). The tank underride protection also consists of the same material group, in particular D-LFT, GMT or GMTex, a chopped glass fiber mat with tissue of the company Quadrant AG, CH-5600 Lenzburg.
Das Bestreben nach Leichtbau hat in der Praxis zur Entwicklung von Sandwichwerkstoffen für Unterbodenverkleidungen von Kraftfahrzeugen aus glasfaserverstärktem Po lypropylen nach dem LWRT-Verfahren geführt. Als Beispiele für diese Werkstoffgruppe kann ”Seeberlite 2” der Firma Röchling Automotive oder ”Symalite” der Firma Quadrant AG genannt werden. Diese bestehen aus einem glasfaserverstärktem Polypropylen (PP-GF)-Kern mit einem hohen Luftanteil (sogenanntes unkonsolidiertes GMT) und Deckschichten aus kompaktem GF-PP oder PP-faserverstärktem PP. Die Bauteilherstellung geschieht durch das Umformen dieses plattenförmigen Halbzeuges. Dieser Aufbau ermöglicht die Realisierung einer großen Biegesteifigkeit bei geringem Gewicht. Sind jedoch lokal erhöhte Anforderungen an die Biegesteifigkeit oder Schlagzähigkeit, beispielsweise unter dem Aspekt des Steinschlages oder einem Ausreißen der Anbindungspunkte der Unterbodenverkleidung gefordert, muss bisher das gesamte Sandwichhalbzeug aufgedickt werden. Dies führt zu höheren Flächengewichten mit mehr Materialeinsatz und dazu steiferen und festeren Bauteilen.The Effort for lightweight construction has in practice for the development of sandwich materials for underbody panels of motor vehicles of glass fiber reinforced Polypropylene led by the LWRT method. As examples For this group of materials "Seeberlite 2" may be the Company Röchling Automotive or "Symalite" the Company Quadrant AG. These consist of a glass fiber reinforced Polypropylene (PP-GF) core with a high proportion of air (so-called unconsolidated GMT) and cover layers of compact GF-PP or PP fiber reinforced PP. The component manufacturing happens by forming this plate-shaped semi-finished product. This Construction allows the realization of a large Bending stiffness with low weight. However, they are locally elevated Flexural strength or impact resistance requirements, For example, in terms of stone impact or tearing the connection points of the underbody paneling required so far the entire sandwich semifinished product are thickened. this leads to to higher basis weights with more material use and to stiffer and stronger components.
Eine
Unterbodenverkleidung aus Kunststoff für ein Kraftfahrzeug
sowie ein Verfahren zur Herstellung einer solchen Unterbodenverkleidung
ist aus der
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Unterbodenverkleidung aus Kunststoff für ein Kraftfahrzeug und ein Verfahren zur Herstellung einer Unterbodenbodenverklei dung aus Kunststoff für ein Kraftfahrzeug anzugeben, bei der bzw. bei dem eine lokale Erhöhung der Biegesteifigkeiten und/oder der Bauteilfestigkeiten bei minimalem Mehrgewicht gewährleistet ist.task It is the object of the present invention to provide an underbody paneling Plastic for a motor vehicle and a method for Production of a Unterbodenbodenverklei tion of plastic for a Specify motor vehicle, in which or at a local increase the bending stiffnesses and / or the component strengths at minimum More weight is guaranteed.
Die Erfindung schlägt eine Unterbodenverkleidung aus Kunststoff für ein Kraftfahrzeug vor, wobei die Unterbodenverkleidung ein plattenförmiges, sandwichartiges Grundbauteil aus einem LWRT-Kunststoff und einen plattenförmigen lokalen Einleger aufweist, der mit dem Grundbauteil verbunden ist.The Invention proposes a plastic underbody cover for a motor vehicle before, wherein the underbody paneling a plate-shaped, sandwich-like basic component made of a LWRT plastic and a plate-shaped local inserter, the connected to the basic component.
Der lokale Einleger dient somit dem Zweck, das Grundbauteil zu versteifen. Die erfindungsgemäße Unterbodenverkleidung zeichnet sich somit durch die lokale Versteifung und/oder Erhöhung der Festigkeit und/oder Erhöhung der Energieaufnahme aus. Der lokale Einleger bzw. mehrere solcher Einleger ist/sind nur an der Stelle/an den Stellen mit dem Grundbauteil verbunden, an der/an denen eine Versteifung der Unterbodenverkleidung erforderlich ist.Of the local depositors thus serves the purpose of stiffening the basic component. The underbody panel according to the invention is characterized thus by the local stiffening and / or increase the strength and / or increase the energy intake. Of the local depositors or several such depositors is / are only at the Place / at the points connected to the basic component, on / on where a stiffening of the underbody paneling is required.
Der lokale Einleger stellt sich somit als separates Bauteil dar, das in einem bestimmten Bereich des Grundbauteils, zu diesem positioniert, auf dieses aufgelegt wird sowie mit dem Grundbauteil verbunden wird. Der lokale Einleger stellt insbesondere einen Doppler dar, in dem Sinne, dass die Unterbodenverkleidung in dem Bereich, in dem die Verstärkung vorzusehen ist, aufgedoppelt ist, wobei es nicht notwendig ist, dass das Grundbauteil und der Einleger dieselbe Dicke aufweisen.The local inserter thus presents itself as a separate component which is positioned in a specific region of the basic component, positioned thereon, and connected to the basic component. In particular, the local depositor represents a Doppler, in the sense that the underbody paneling is in the area where the reinforcement is to be provided is doubled, wherein it is not necessary that the base member and the insert have the same thickness.
Grundsätzlich kann der lokale Einleger auch durch mehr als ein Teil ausgebildet sein, die, aufeinanderliegend, mit dem Grundbauteil verbunden sind. Auch eine solche Anordnung wird nachfolgend unter den Begriff des Dopplers bzw. der Doppelung subsumiert.in principle The local depositor can also be trained by more than one part be, which, connected to each other, are connected to the basic component. Also such an arrangement is hereinafter referred to as the concept of the Doppler or doubling subsumed.
Der lokale Einleger dient insbesondere der Verstärkung der Unterbodenverkleidung im Bereich der Befestigung der Unterbodenverkleidung am Unterboden des Fahrzeugs und/oder als Überfahrschutz für den Tank des Fahrzeugs.Of the local depositor serves in particular to reinforce the Underbody paneling in the area of the underbody paneling on the underbody of the vehicle and / or as a rollover protection for the tank of the vehicle.
Als Einleger eignet sich ein solcher aus dem gleichen Werkstoff wie der Grundwerkstoff, somit aus einem LWRT-Kunststoff als auch GMT oder gewebeverstärktes GMT (z. B. GMTex, Firma Quadrant AG).When Insert is one of the same material as the base material, thus from a LWRT plastic as well as GMT or fabric-reinforced GMT (eg GMTex, Quadrant AG).
Die Erfindung schlägt ferner ein Verfahren zur Herstellung einer Unterbodenverkleidung aus Kunststoff für ein Kraftfahrzeug vor, wobei die Unterbodenverkleidung ein plattenförmiges, sandwichartiges Grundbauteil aus einem LWRT-Kunststoff aufweist, und ein plattenförmiger lokaler Einleger mit dem Grundbauteil verbunden ist, mit folgenden Verfahrensmerkmalen vor:
- a. Aufheizen des Grundbauteils bis auf dessen Verarbeitungstemperatur,
- b. Aufheizen des lokalen Einlegers bis auf dessen Verarbeitungstemperatur,
- c. Gemeinsames Umformen von Grundbauteil und lokalem Einleger,
- d. Verschweißen von Grundbauteil und lokalem Einleger im Randbereich des lokalen Einlegers.
- a. Heating the basic component up to its processing temperature,
- b. Heating the local inlay to its processing temperature,
- c. Joint forming of basic component and local depositor,
- d. Welding of basic component and local inserter in the edge area of the local inserter.
Das Aufheizen von Grundbauteil und Einleger erfolgt insbesondere separat, kann aber durchaus auch gemeinsam im gleichen Ofen erfolgen. Als Heizeinrichtungen finden insbesondere Aufheizstationen, die mit Umluft oder Infrarot arbeiten, Verwendung. In diesen werden das Grundbauteil und der lokale Einleger auf Verarbeitungstemperatur aufgeheizt und anschließend in einer Presse umgeformt. Insbesondere wird das Grundbauteil und der lokale Einleger bis über die Schmelztemperatur des Matrixpolymers des jeweiligen Werkstoffs erwärmt. Vorzugsweise werden das Grundbauteil und der Einleger in-line umgeformt und miteinander verschweißt. Bei einer bevorzugten integrierten Umformung wird ein zusammen mit dem Grundbauteil, somit dem Grundhalbzeug oder separat dazu bis über die Schmelztemperatur des Matrixpolymers erwärmter Einleger, vor der Umformung in das Werkzeug oder auf das Grundhalbzeug eingelegt und zusammen mit diesem umgeformt. Dadurch wird eine lokale Versteifung durch den in-line umgeformten und verschweißten Einleger realisiert.The Heating of basic component and insert takes place in particular separately, But it can also be done together in the same oven. As heaters find in particular heating stations, with circulating air or infrared work, use. In these, the basic component and the local depositors heated to processing temperature and then transformed in a press. In particular, the basic component and the local depositor above the melting temperature of the Matrix polymer of the respective material heated. Preferably The basic component and the insert are transformed in-line and with each other welded. In a preferred integrated forming becomes one together with the basic component, thus the basic semi-finished product or separately to above the melting temperature of the matrix polymer heated insert, before forming in the tool or on inserted the semi-finished semi-finished and reshaped together with this. Thereby a local stiffener is reshaped and welded by the in-line Deposit realized.
Diese Fertigungstechnologie wird insbesondere zur Erhöhung der lokalen Bauteilsteifigkeit angewandt. Hierbei ist durch die lokale Doppelung eine lokal höhere Sandwichdicke realisierbar, die eine signifikante Erhöhung der Bauteilbiegesteifigkeit ermöglicht.These Manufacturing technology is used in particular to increase the local component stiffness applied. Here is by the local Doubling a locally higher sandwich thickness feasible, a significant increase in component bending stiffness allows.
Eine weitere Anwendung kann die Aufdoppelung im Bereich der Anschraubpunkte der Unterbodenverkleidung sein, um unter dem Aspekt der Krafteinleitung in die Unterbodenverkleidung die Ausreißkräfte des Bauteils zu erhöhen.A further application can be the doubling in the area of the screw points the underbody cladding to under the aspect of force application in the underbody panel the pull-out forces to increase the component.
Zur Integration der Funktion des Überfahrschutzes des Tanks kann sowohl das Sandwichwerkstoff – vorstehend der LWRT-Kunststoff – aufgedoppelt werden, als auch ein ebenes Halbzeug mit hoher Energieabsorption verwendet werden (z. B. GMT oder GMTex). Das Grundbauteil/Grundhalbzeug kann dabei sowohl mit als auch ohne Spannrahmen umgeformt werden. Das Grundhalbzeug muss je nach Halbzeugwahl mittels Spannrahmen gehalten werden, es gibt aber auch LWRT-Halbzeuge, die ohne Spannrahmen aufgeheizt und umgeformt werden. Der Aufdoppler muss jedoch ohne Spannrahmen umformbar sein. Um eine exakte Positionierung des Dopplers im Werkzeug sicherzustellen, wird vorteilhaft umlaufend zur aufgedoppelten Fläche eine Fließsperre in das Werkzeug integriert. Diese kann in Form einer umlaufenden Kante ausgeführt werden, in der die Wanddicke lokal dünner als die theoretische vollkonsolidierte Gesamtbauteildicke ausgeführt wird. Dies verhindert, dass der Aufdoppler während des Pressprozesses nicht aus den vorgesehenen Bereichen herausfließt. Eine weitere Fixierung der Halbzeuge – Grundbauteil und lokale Einleger – im Werkzeug als Einlegehilfe kann über Nadelfixierungen, die in eine Werkzeughälfte integriert sind, erfolgen.to Integration of the overrun protection function of the tank can both the sandwich material - above the LWRT plastic - doubled as well as a flat semi-finished product with high energy absorption used (eg GMT or GMTex). The basic component / semi-finished product can can be transformed both with and without clamping frame. The Semi-finished semi-finished products must be held by means of clamping frames, depending on the choice of semi-finished products but there are also LWRT semi-finished products that are heated without clamping frames and be reshaped. The Aufdoppler must, however, without tenter be deformable. For exact positioning of the Doppler in the tool ensure is advantageous to wrap around the doubled area a flow barrier integrated into the tool. This can be executed in the form of a circumferential edge in the the wall thickness locally thinner than the theoretical fully consolidated Total component thickness is executed. This prevents that the Aufdoppler during the pressing process not from the drains out. Another fixation of Semi-finished products - basic component and local depositors - im Tool as an insertion aid can be about needle fixings, the are integrated in a mold half done.
Vorzugsweise sind die Halbzeuge an allen Beschnittkanten konsolidiert (verpresst), um ein Austreten offener Glasfasern zu vermeiden. Die Ausformung von dreidimensionalen Geometrien ist ebenfalls möglich. Zur Vermeidung von Faltenbildung ist hierbei der Umformbereich ebenfalls zu konsolidieren.Preferably if the semi-finished products are consolidated (pressed) at all trimming edges, to avoid leakage of open glass fibers. The shape of three-dimensional geometries is also possible. To avoid wrinkling in this case the forming area is also to consolidate.
Die erfindungsgemäße Gestaltung der Unterbodenverkleidung und das Verfahren zu deren Herstellung beinhaltet folgende wesentliche Vorteile:
- – lokale Erhöhungen der Biegesteifigkeiten und/oder lokale Erhöhungen der Bauteilfestigkeiten von Unterbodenverkleidung unter Verwendung von LWRT-Kunststoff mit minimalem Mehrgewicht,
- – lokale Erhöhung der Energieaufnahme einer Unterbodenverkleidung, insbesondere zur Integration der Funktion des Überfahrschutzes für den Tank mit minimalem Mehrgewicht,
- – wirtschaftlich vorteilhafte Integration des Umform- und Fügeprozesses in den bestehenden Umformprozess des LWRT-Bauteils.
- Local increases in flexural stiffness and / or local increases in structural integrity of underbody paneling using LWRT plastic with minimal added weight,
- - Local increase in the energy consumption of a subfloor lining, especially for Inte tion of the function of the anti-collision protection for the tank with a minimum additional weight,
- - Economically advantageous integration of the forming and joining process in the existing forming process of the LWRT component.
Bevorzugte Ausführungsbeispiel der Erfindung sind in der Zeichnung näher dargestellt und werden im folgenden näher erläutert. Es zeigt:preferred Embodiment of the invention are in the drawing shown in more detail and will be closer in the following explained. It shows:
Beim
Verfahrensschritt b1. ist das Grundbauteil
Anschließend
wird der aufgeheizte Einleger
Bei
der beschriebenen integrierten Umformung wird somit ein separat
oder zusammen mit dem Grundhalbzeug/Grundbauteil
Bei
dem verstärkten LWRT-Bauteil handelt es sich um eine Unterbodenverkleidung
Eine
weitere Anwendung kann die Aufdopplung im Bereich der Anschraubpunkte
Die
Zur
Integration der Funktion des Überfahrschutzes des Tanks,
kann, wie der Darstellung der
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