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Technisches Gebiet
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Die Erfindung betrifft ein Isolationsmodul für den Einsatz in einem Kraftfahrzeug sowie ein Kraftfahrzeug, das mit einem solchen Isolationsmodul ausgestattet ist.
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Hintergrund
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Kraftfahrzeuge sind im Innenraum üblicherweise auf ihrem Boden mit einem Teppich ausgekleidet. Unter einem solchen Teppich befindet sich zudem für gewöhnlich ein Isolationsmodul, das den Teppich in Bezug auf Temperatur und Schall gegen die Fahrzeugkarosserie isoliert, um so für eine angenehme Atmosphäre im Innenraum des Kraftfahrzeugs zu sorgen.
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Es gibt im Stand der Technik prinzipiell verschiedene Arten von derartigen Isolationsmodulen, solche aus einem Schaum und solche aus Fasermaterialien.
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Im Fall der Verwendung einer Isolierung aus Schaum wird diese zumeist bei der Herstellung direkt an den Teppich, mit dem die Bodenseite auszulegen ist, angeschäumt.
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Im Fall eines Isolationsmoduls aus Fasermaterial (unter dem Begriff „Fasermaterial“ sind im Rahmen der Erfindung auch Mischungen zu verstehen, welche neben Fasermaterial auch weitere Stoffe wie Schaumpartikel und Bindefasern enthalten) wird ein solches für gewöhnlich getrennt vom Teppich gefertigt. Hierzu wird in ein Formwerkzeug, das bereits die Form des herzustellenden Isolationsmoduls aufweist, mit einem Fasermaterial gefüllt und die Füllung in dem Werkzeug geformt / gebunden. Nach dem Herausnehmen weist das Isolationsmodul bereits eine Form auf, welche an eine Kontur des Bodens des Kraftfahrzeugs, in welches das Isolationsmodul eingesetzt werden soll, angepasst ist. Mit anderen Worten verlässt das Isolationsmodul als fertig vorgeformtes Element das Formwerkzeug.
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Der genannte Füllvorgang erweist sich jedoch an solchen Stellen des Formwerkzeugs, welche senkrecht oder näherungsweise senkrecht zueinander verlaufenden Flächen beinhalten, als schwierig, da sich an diesen Stellen das Fasermaterial nicht uneingeschränkt ablegen lässt. Dies hat zur Folge, dass sich häufig keine einheitliche Dichte in dem Isolationsmodul erzeugen lässt.
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Des Weiteren tritt beim Schließen des Formwerkzeugs das Problem auf, dass das Fasermaterial verschoben wird und so nicht in die gewünschte Position prozesssicher verformt werden kann.
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Beschreibung
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Es ist deshalb eine Aufgabe der Erfindung, ein Isolationsmodul anzugeben, welches sich einfach und und präzise herstellen lässt.
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Diese Aufgabe wird durch ein Bodenisolationsmodul nach Anspruch 1 sowie ein Kraftfahrzeug nach Anspruch 6 gelöst. Beispielhafte Ausgestaltungen sind in den Unteransprüchen angegeben.
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Gemäß Ausführungsformen der Erfindung weist ein Isolationsmodul für einen Boden eines Kraftfahrzeugs eine Platte aus einem geformten und gebundenen Faserstoff, wobei die Platte sich entlang einer Längsachse X erstreckt und mindestens eine Einkerbung in Dickenrichtung D der Platte aufweist, welche sich unter einem Winkel α zwischen 0° und ±30° zur Längsachse X erstreckt, sowie mindestens einen Einschnitt in eine äußere Kante der Platte, welcher Einschnitt sich unter einem Winkel β zwischen 80° und 100° zur Längsachse X der Platte erstreckt.
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Der Ausdruck „geformten und gebundenen Faserstoff”, wie er im Rahmen der Erfindung verwendet wird, umfasst beispielsweise Mischungen, die neben Fasern aus Polyethylen (PET) unter anderem folgende Bestandteile enthalten können: Baumwollfasern, Bindefasern, Schaumflocken, insbesondere aus Polyurethan (PUR). Es ist anzumerken, dass die genannten Bestandteile nur beispielhaft angeführt sind und dass die Mischung zusätzlich weitere Bestandteile enthalten kann.
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Die mindestens eine Einkerbung erstreckt sich unter einem Winkel α zwischen 0° und ±30° zur Längsachse X der Platte. Dies bedeutet, dass sie sich parallel oder näherungsweise parallel zur Längsachse erstreckt oder unter einem sehr geringen Winkel gegen diese geneigt ist. Mit anderen Worten handelt es sich um eine näherungsweise in Längsrichtung verlaufende Einkerbung. Entlang der Einkerbung kann die Platte geknickt werden, ohne zu zerbrechen. Dies hat zur Folge, dass senkrechte oder näherungsweise senkrechte Formverläufe nicht mehr bereits beim Pressen ausgebildet werden müssen. Vielmehr wird bei dem Isolationsmodul gemäß den Ausführungsformen der Erfindung an denjenigen Stellen, an denen eine senkrechte oder näherungsweise senkrechte Biegung im Isolationsmodul ausgebildet sein soll, bei der Herstellung eine Einkerbung an dieser Stelle ausgeführt, so dass beim Einsetzen des Isolationsmoduls in ein Kraftfahrzeug an dieser Stelle das Isolationsmodul geknickt werden kann. Mit anderen Worten wird durch die Einkerbung ein Scharnierbereich geschaffen, an welchem das Isolationsmodul von Hand biegbar ist.
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Diese Ausgestaltung hat insbesondere den Vorteil, dass bei der Herstellung die genannten Probleme beim Befüllen des Formwerkzeugs mit dem Fasermaterial an jenen Stellen vermieden werden können, da das Formwerkzeug keine solchen senkrechten oder näherungsweise senkrechten Wände mehr aufweisen muss.
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Zudem ist das Isolationsmodul, wenn es aus dem Formwerkzeug kommt, flacher als die Isolationsmodule des Standes der Technik, bei denen senkrecht oder näherungsweise senkrecht zueinander verlaufende Teile schon bei der Herstellung ausgeformt werden. Dies hat den Vorteil, dass das Verpacken des Isolationsmoduls platzsparend erfolgen kann, wodurch sich eine Packungsdichte beim Transport optimieren lässt. Hierdurch lasen sich die Transportkosten eines fertigen Isolationsmoduls reduzieren.
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Darüber hinaus weist ein Isolationsmodul nach den Ausführungsformen der Erfindung mindestens einen Einschnitt in eine äußere Kante der Platte, welcher Einschnitt sich unter einem Winkel β zwischen 80° und 100° zur Längsachse X der Platte erstreckt. Der mindestens eine Einschnitt erstreckt sich also senkrecht oder näherungsweise senkrecht von einer äußeren Kante der Platte aus nach innen. Dieser mindestens eine Einschnitt dient dem Ausgleich der beim Biegen des fertigen Isolationsmoduls an der mindestens einen Einkerbung entstehenden Formveränderung der Platte.
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Ferner können auch Einkerbungen vorhanden sein, die sich in etwa senkrecht zur Längsachse X erstrecken. Diese weiteren Einkerbungen sind vorzugsweise so angeordnet, dass sie sich nach dem Einlegen des Isolationsmoduls in ein Kraftfahrzeug beispielsweise in einem hinteren Bereich des Kraftfahrzeugs befinden.
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Gemäß einer Ausgestaltung ist an der mindestens einen Einkerbung die Dicke D der Platte soweit reduziert, dass sich die Platte entlang der Einkerbung von Hand knicken lässt. Somit benötigt eine Arbeitskraft, die das fertige Isolationsmodul an einen Boden eines Kraftfahrzeugs anlegt, kein zusätzliches Werkzeug, um das Isolationmodul einzupassen.
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Was die Form des Isolationsmoduls betrifft, so kann die Platte aus zwei Längsplatten aufgebaut sein, welche über mindestens eine Querplatte miteinander verbunden sind, wobei die Längsplatten und die mindestens Querplatte einstückig miteinander ausgebildet sind. Diese grobe Form eines Isolationsmoduls entspricht der Form, in welcher das Isolationsmodul als Ganzes auf den Boden eines Kraftfahrzeugs aufgebracht werden kann. Es müssen also nicht für die Fahrerseite und die Beifahrerseite separate Module angefertigt werden.
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Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung kann die mindestens eine Einkerbung zumindest teilweise an mindestens einen Einschnitt angrenzen. In diesem Fall wird die durch ein Biegen der Isolationsmatte an der Stelle der mindestens einen Einkerbung auftretende Spannung bzw. Verwerfung optimal ausgeglichen.
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Insbesondere können bei dieser Ausführungsform des Isolationsmoduls die Einkerbung oder die Einkerbungen in Draufsicht je zwei Schmalseiten aufweisen, wobei mindestens eine Einkerbung mit jeder Schmalseite an jeweils einen Einschnitt angrenzt. Durch die von zwei Einschnitten begrenzte Einkerbung entsteht eine Art Klappe, welche dazu führt, dass sich ein zwischen den beiden Einschnitten liegender Bereich gut nach oben (aus der Sicht eines im Fahrzeug liegenden Isolationsmoduls) klappen lässt.
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Wie bereits erwähnt, betreffen Ausführungsformen der Erfindung auch ein Kraftfahrzeug mit einem Innenraum sowie einem Boden, welcher den Innenraum nach unten begrenzt, wobei auf dem Boden ein Isolationsmodul nach einer der vorstehenden Ausführungsformen aufgebracht ist, wobei die Platte des Isolationsmoduls an mindestens einer Einkerbung nach oben geknickt ist. Das Isolationsmodul auf dem Boden des Kraftfahrzeugs sorgt dafür, dass der Innenraum gegen Schall und Temperatur isoliert ist.
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Auf dieses Isolationsmodul wird üblicherweise ein Teppichelement gelegt, dessen Form in etwa derjenigen des Isolationsmoduls entspricht, der jedoch geringfügig größer ist als das Isolationsmodul, so dass er an seinen Kanten etwas über das Isolationsmodul hinaus vorsteht, um das Isolationsmodul vor dem Benutzer zu verbergen und dem Boden des Kraftfahrzeugs eine einheitliche Optik zu verleihen.
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Die Platte ist bei dieser Ausgestaltung somit zumindest teilweise von einem Teppichelement bedeckt ist
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Gemäß einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist die äußere Kante des Isolationsmoduls zumindest teilweise von einem Verkleidungselement des Kraftfahrzeugs bedeckt. Somit ist die äußere Kante an diesen Teilen für einen Benutzer des Kraftfahrzeugs nicht sichtbar, wodurch der Innenraum leicht zu reinigen ist und einen gepflegten Anblick bietet.
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Die Erfindung wird nunmehr auf der Basis nicht beschränkender Beispiele anhand von Zeichnungen beschrieben. In den Zeichnungen zeigen:
- 1 eine Querschnittsansicht eines Kraftfahrzeugs in schematischer Darstellung;
- 2a ein Isolationsmodul des Standes der Technik unmittelbar nach seiner Herstellung in perspektivischer Ansicht;
- 2b ein Teppichelement, das zum Auskleiden eines Kraftfahrzeugbodens gedacht ist, in perspektivischer Darstellung;
- 3 ein Isolationsmodul gemäß einer Ausführungsform der Erfindung in Draufsicht in schematischer Darstellung;
- 4 ein Isolationsmodul nach einer Ausführungsform der Erfindung im Zustand seines Einsetzens in ein Kraftfahrzeug in perspektivischer Ansicht;
- 5a eine Teilansicht des Isolationsmoduls von 3 entlang der Schnittlinie B-B; und
- 5b eine Teilansicht eines eingesetzten Isolationsmoduls entlang der Schnittlinie A-A von 4.
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In 1 ist in schematischer Darstellung in Schnittansicht ein Kraftfahrzeug 1 gezeigt, welches einen Innenraum 2 und einen Boden 3 aufweist. Mit „Boden“ ist hier eine innere Oberfläche der unteren Begrenzung des Innenraums gemeint, wie dies durch das Bezugszeichen 3 verdeutlicht ist.
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Es ist anzumerken, dass das Kraftfahrzeug 1 nur beispielhaft skizziert ist und nicht beschränkend ausgelegt werden soll. Bei dem Kraftfahrzeug kann es sich sowohl um jede Art von Personenkraftwagen, Cabriolet, Lastkraftwagen, Transporter und dergleichen handeln.
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Auf den Boden 3 des Kraftfahrzeugs 1 kann ein Isolationsmodul 10' gelegt werden, wie es in der perspektivischen Darstellung von 2a zu sehen ist. Das Isolationsmodul 10' ist im Stand der Technik bekannt und als ein einstückiges Element ausgebildet. Es ist zu erkennen, dass das Isolationsmodul 10' räumlich strukturiert ist und insbesondere in Randbereichen steil nach oben ragende Wandstücke aufweist.
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Der Herstellungsprozess solcher steilen Wände ist, wie bereits erwähnt, mit Schwierigkeiten behaftet. Zudem baut das fertige Modul hoch auf, was die Kosten für den Transport derartiger Module erhöht. Das Isolationsmodul des Standes der Technik wird so, wie es in 2a gezeigt ist, auf den Boden 3 des Kraftfahrzeugs 1 im Innenraum 2 aufgebracht. Anschließend wird auf das Isolationsmodul 10' ein Teppichelement 4 gesetzt, wie es in 2b beispielhaft dargestellt ist. Wie dies zu erkennen ist, ist das Teppichelement 4 hier ebenfalls einstückig und steif ausgebildet, so dass es als Ganzes in das Kraftfahrzeug 1 eingesetzt werden kann.
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Mit nunmehrigem Bezug auf 3 wird ein Isolationsmodul 10 gemäß einer Ausführungsform der Erfindung beschrieben. Das Isolationsmodul 10, das hier vereinfacht, d.h. ohne die in 2a gezeigten feinen Strukturen, in Draufsicht zu sehen ist, ist aus einer Platte 11 aus einem geformten und gebundenen Fasermaterial aufgebaut. Die Platte 11 umfasst hier drei Teilbereiche, nämlich zwei Längsplatten 11a, 11b sowie eine Querplatte 11c. Die Platte 11 ist hier einstückig aus den drei Teilbereichen aufgebaut. Gemäß einer Alternative können jedoch auch die einzelnen Längs- und Querplatten 11a, 11b, 11c separat hergestellt und anschließend zusammengefügt, z.B. geklebt, werden.
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Vor allem in der Näher von Randbereichen finden sich mehrere Einkerbungen 12, 12', hier insgesamt zehn Einkerbungen 12, 12', von denen eine Mehrzahl (hier acht Einkerbungen 12) im Wesentlichen in Richtung einer Längsachse X des Isolationsmoduls 10 verlaufen. Mit anderen Worten ist ein Winkel α zwischen den jeweiligen Einkerbungen 12 und der Richtung der Längsachse X hier gleich 0°. Diese Einkerbungen 12 verlaufen hier also parallel zur Längsachse X des Isolationsmoduls. Ferner können, wie hier dargestellt, Einkerbungen 12' vorhanden sein, welche in etwa senkrecht zur Längsachse X verlaufen. Mit dem Ausdruck „in etwa“ ist hier ein Winkel zwischen 80° und 100° zur Längsachse gemeint ist.
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Dies ist jedoch nicht zwingend. Die Einkerbungen können auch unter einem kleinen Winkel α zur Richtung der Längsachse X verlaufen, der beispielsweise in einem Bereich zwischen 0° und 30° liegen kann.
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Die Einkerbungen 12, 12' sind hier in durchbrochenen Linien dargestellt, wodurch angedeutet werden soll, dass an diesen Stellen eine Dicke der Platte 11 reduziert ist. Mit anderen Worten stellen die Einkerbungen 12, 12' keine Durchbrüche durch das Fasermaterial der Platte 11 dar, sondern sind nur als Vertiefungen im Fasermaterial ausgeführt.
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Wie später noch verdeutlicht werden wird, sind die Einkerbungen 12 an denjenigen Stellen vorhanden, an denen das Isolationsmodul 10 beim Einlegen auf den Boden 3 eines Kraftfahrzeugs 1 an eine steile Wand stößt. An diesen Stellen kann die Platte 11 nach oben umgebogen werden, um das fertige Isolationsmodul 10 an die Struktur des Innenraums 2 des Kraftfahrzeugs 1 anzupassen.
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An einer äußeren Kante 13 der Platte 11 sind darüber hinaus mehrere Einschnitte 14 vorhanden, die sich von der äußeren Kante 13 unter einem Winkel β zur Richtung der Längsachse X nach innen erstrecken. Wie im gezeigten Beispiel zu erkennen ist, beträgt der Winkel β hier 90°, wobei jedoch auch andere Winkel nahe an 90° denkbar sein können, beispielsweise 70° bis 120° oder 80° bis 110°.
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Die Einschnitte 14 dienen dazu, Spannungen und Aufwerfungen, die in der Platte durch das Knicken an den Einkerbungen 12 entstehen, auszugleichen. Hierfür sind die Einschnitte 14 häufig insbesondere den Einkerbungen 12 benachbart bzw. stoßen an diese an.
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Während in 3 das Isolationsmodul 10 nach einer Ausführungsform der Erfindung in seinem Zustand unmittelbar nach der Herstellung gezeigt wird, ist in 4 das Isolationsmodul 10 so gezeigt, wie es in das Kraftfahrzeug 1 (in der 4 nicht dargestellt) eingebaut wird.
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Wie dies zu erkennen ist, ist das Material der Platte 11 an den Stellen, an denen die Einkerbungen 12 ausgebildet sind, nach oben umgebogen, so dass steil nach oben vorstehende Wandabschnitte 15 ausgebildet sind.
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An den Stellen der Einschnitte 14, welche Stellen in dieser Abbildung schematisch zur besseren Kenntlichmachung durch dicke Balken angedeutet sind, erfolgt ein Ausgleich für die Aufstellung des Materials der Platte 11 an den Einkerbungen 12.
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Mit der Ausführungsform der Erfindung kann somit ein Isolationsmodul 10 geschaffen werden, welches im eingebauten Zustand dem Isolationsmodul 10' des Standes der Technik weitgehend gleich ist. Jedoch kann das Isolationsmodul 10 nach der Ausführungsform der Erfindung noch im flachen Zustand, in dem noch keine Knickungen an den Einkerbungen 12 vorgenommen wurden, transportiert werden, wodurch sich die Transportkosten verringern lassen. Zudem können die Press/Formwerkzeuge für die Herstellung des Isolationsmoduls vereinfacht werden, da in ihnen keine senkrechten oder steilen Wände ausgebildet sein müssen. Auch ist der Vorgang des Befüllens des Press/Formwerkzeugs mit dem Fasermaterial, aus dem die Platte 11 auszubilden ist, einfacher zu steuern, da das Füllmaterial sich in den nun flachen Werkzeugbereichen prozesssicherer ablegen lässt und so geringere Dichteschwankungen des Bauteils an den Stellen, an denen steile Wände vorhanden sind, drohen.
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In 5a ist ein Querschnitt durch einen Teil der Platte 11 des Isolationsmoduls 10 an der Stelle B-B von 3 gezeigt. Zu sehen ist, wie an der Einkerbung 12 eine Stärke der Platte 11 in Dickenrichtung D der Platte 11 lokal verringert ist. Die Einkerbung 12 ist vorzugsweise so auszulegen, dass an dieser Stelle die Platte 11 von Hand gebogen bzw. geknickt werden kann, ohne dass sie dabei zerbricht.
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Mit Bezug auf die Darstellung der 5b wird nun das Prinzip des Einbaus des Isolationsmoduls 10 in ein Kraftfahrzeug beschrieben. 5b zeigt die Platte 11 des Isolationsmoduls 10 im Schnitt an der Stelle A-A von 4. Die Platte 11 liegt hier auf dem Boden 3 eines Kraftfahrzeugs 1 auf, wobei der Boden 3 seitlich in eine Schwelle 5 übergeht. Wie dies zu erkennen ist, verläuft der Boden 3 auf die Schwelle 5 zu in einem steilen Winkel nach oben. Um diese Stelle im Isolationselement 10 der Ausführungsform der Erfindung abzubilden, ist dort eine Einkerbung 12 vorhanden. In der gezeigten Darstellung, in welchem das Isolationsmodul 10 bereits eingelegt ist, ist an der Stelle der Einkerbung 12 die Platte 11 nach oben gebogen bzw. geknickt, um dem Verlauf des Bodens 3 zu folgen. Die Einkerbung 12 fungiert somit als ein in die Platte 11 eingebautes Scharnier.
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Auf dem Isolationsmodul 10 befindet sich im eingebauten Zustand ein Teppichelement 4 welches ebenfalls dem Verlauf des Bodens 3 folgt. An einem oberen Bereich 4a des Teppichelements 4 steht dieses über die Platte 11 des Isolationsmoduls 10 hinaus vor, so dass hierdurch der Blick von oben auf das Isolationsmodul 10 versperrt ist.
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Bei dem in 5b strichliert gezeigten Abschnitt handelt es sich um Zusatzmaterial 11d der Platte 11. Es ist anzumerken, dass dieses Zusatzmaterial 11d nicht tatsächlich über den Boden/Schwellerblech 3 hinaus vorsteht, wie es hier dargestellt ist. Vielmehr soll mit dieser Art der Darstellung deutlich gemacht werden, dass die Platte 11 an dieser Stelle verdickt, d.h. mit einer größeren Stärke in Dickenrichtung D ausgebildet sein kann, um den Aufbau aus Platte 11 und Teppichelement 4 an dieser Stelle noch kompakter zu machen um eine Spaltfreies Erscheinungsbild zwischen Teppich und Verkleidungselement sicherzustellen.
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Ebenso ist eine Abstimmung des Spaltmaßes zu dem Verkleidungselement ohne spätere Werkzeugänderung möglich, da über den Füllprozess und den Füllgrad (Dichte) das Spaltbild durch den entstehenden Gegendruck gesteuert werden kann.
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In einem Randbereich wird der Aufbau aus Isolationsmodul 10 und Teppichelement 4 durch ein Verkleidungselement 6 gehalten. Das Verkleidungselement 6 ist hier an einem Befestigungsabschnitt 6a mit der Schwelle 5 des Kraftfahrzeugs 1 verbunden bzw. an dieser verankert. An einem zum Boden 3 gerichteten Bereich des Verkleidungselements 6 befindet sich ein Klemmabschnitt 6b, welcher den Aufbau aus Isolationsmodul 10 und Teppichelement 4 gegen den Boden 3 festklemmt. Auf diese Weise wird der Aufbau außerhalb des Sichtfeldes eines Benutzers des Kraftfahrzeugs gehalten.
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Es ist anzumerken, dass die gezeigten und beschriebenen Ausführungsformen lediglich beispielhaft angeführt wurden, um die Details der Erfindung verständlich zu erläutern.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Kraftfahrzeug
- 2
- Innenraum
- 3
- Boden
- 4
- Teppichelement
- 4a
- oberer Bereich
- 5
- Schwelle
- 6
- Verkleidungselement
- 6a
- Befestigungsabschnitt
- 6b
- Klemmabschnitt
- 10'
- Isolationsmodul des Standes der Technik
- 10
- Isolationsmodul
- 11
- Platte
- 11a/b
- Längsplatten
- 11c
- Querplatte
- 11d
- Zusatzmaterial
- 12
- Einkerbung
- 12'
- Einkerbung
- 12a
- Schmalseite
- 13
- äußere Kante
- 14
- Einschnitt
- 15
- Wandabschnitt