DE102018108330A1

DE102018108330A1 - Aktiver Drillknick- und Seitenschermechanismus für Trittbretthalterungen

Info

Publication number: DE102018108330A1
Application number: DE102018108330.0A
Authority: DE
Inventors: John W. Jensen; Mahmoud Yousef Ghannam; Brian Michael Siler; Satish Chandra Patne
Original assignee: Ford Global Technologies LLC
Current assignee: Ford Global Technologies LLC
Priority date: 2017-04-12
Filing date: 2018-04-09
Publication date: 2018-10-18
Also published as: CN108688571A; US20180370442A1; CN108688571B; US10518705B2; US10099621B1; US20180297529A1

Abstract

Eine Halterung, die ausgelegt ist, um ein Trittbrett an einem Schweller eines Fahrzeugs zu befestigen, enthält einen Körper mit einer Vielzahl von eine Trittbrettbiegung veranlassenden Abschnitten. Der Körper kann einen ein Drillknicken veranlassenden Abschnitt enthalten, der einen Schwellermontageabschnitt umfasst, der einen eingeschlossenen Winkel zu einer Fahrzeug-y-Achse und zu einer Fahrzeug-x-Achse definiert, wenn er am Schweller montiert ist. Der Körper kann ferner einen Drehmoment erzeugenden Abschnitt enthalten, der ein abgestuftes Segment umfasst, das zwischen dem Schwellermontageabschnitt und einem Trittbrettträgerabschnitt eingefügt ist. Der Drehmoment erzeugende Abschnitt kann ferner eine Schwellermontagelasche, die neben dem abgestuften Segment angeordnet ist, und einen Flansch enthalten, der an einer Kontaktfläche des abgestuften Segments und des Trittbrettträgerabschnitts angeordnet ist.

Description

TECHNISCHES GEBIET
Diese Offenbarung betrifft allgemein Trittbretter für Kraftfahrzeuge. Insbesondere betrifft diese Offenbarung eine Montagehalterung für Trittbretter, die für eine geregelte Biegung des Trittbretts im Fall einer seitlichen Aufprallbelastung sorgt.
STAND DER TECHNIK
Fahrzeugtrittbretter bieten Benutzern großen Komfort, insbesondere Führern von großen Lastkraftwagen, Geländewagen und ähnlichen Fahrzeugen mit erhöhter Bodenfreiheit. Trittbretter verbessern auch die ästhetische Erscheinung von damit ausgerüsteten Fahrzeugen.
Eine Hinzufügung von Originalausstattungs- und Nachrüsttrittbrettern zu einem Fahrzeug stellt jedoch Herausforderungen bei Design und Konstruktion. Der Grund dafür ist, dass unterschiedliche Trittbrettdesigns unterschiedliche Längsträgerstrukturen (massive Platten, hohle Rohre, Vorsprünge, andere offene oder geschlossene Profilelemente) erfordern können, aus unterschiedlichen Materialien mit unterschiedlichen Gewichten, unterschiedlicher Schlagfestigkeit usw. gefertigt sein können (beispielsweise aus Glasfaser, Stahl, Aluminium oder Verbundstoffen). Darüber hinaus können unterschiedliche Trittbrettdesigns unterschiedliche, oft maßgeschneiderte Montageverfahren/-vorrichtungen erfordern, zum Beispiel Fahrzeugkarosseriestrukturhalterungen, Bremsen, hochentwickeltere Systeme wie Druckschnappsysteme und Ähnliches. Als Ergebnis können unterschiedliche Trittbrettdesigns eine Fahrzeugsicherheitsleistung, d. h. eine Seitenaufprallleistung, unterschiedlich beeinflussen.
Aus diesem Grund erfordert das Hinzufügen von Trittbrettern zu einem Fahrzeug oft wesentliches zusätzliches Testen und eine Neukalibrierung von Seitenaufprallsystemen, zum Beispiel von Systemen, die Seitenaufprallsensoren enthalten. Solche Neukalibriermaßnahmen tragen zusätzliche Zeit und Herstellungskosten bei, was eine Erstellung von wesentlichen zusätzlichen Unfalldaten auf Fahrzeugebene notwendig macht, um einen neuen Seitenaufprall - Neukalibrierungsprozess zu unterstützen, wenn ein neues Trittbrettdesign implementiert wird.
Um diese und andere Aufgaben zu lösen, betrifft die vorliegende Offenbarung eine Trittbrettmontagehalterung und zugehörige Anordnungen und Verfahren. Vorteilhafterweise kann die beschriebene Montagehalterung auf mehrere Trittbrettdesigns und -fabrikate angewandt werden, vermeidet aber die Notwendigkeit einer Neukalibrierung von Seitenaufprallparametern/-vorrichtungen beim Wechsel zwischen Trittbrettdesigns. Deshalb kann eine einzige Halterung verwendet werden, um mehrere unterschiedliche Trittbrettdesigns an einem Fahrzeug zu montieren, alles ohne eine Neukalibrierung der FahrzeugSeitenaufprallsysteme zu erfordern.
KURZDARSTELLUNG DER ERFINDUNG
In Übereinstimmung mit den hierin beschriebenen Zwecken und Vorteilen wird in einem Aspekt der vorliegenden Offenbarung eine Halterung bereitgestellt, die ausgelegt ist, um ein Trittbrett an einem Schweller eines Fahrzeugs zu befestigen, wobei die Halterung einen Körper mit einer Vielzahl von eine Trittbrettbiegung veranlassenden Abschnitten umfasst. In Ausführungsformen enthält der Körper einen ein Drillknicken veranlassenden Abschnitt, der einen Schwellermontageabschnitt umfasst, der einen eingeschlossenen Winkel zu einer Fahrzeug-y-Achse und zu einer Fahrzeug-x-Achse definiert, wenn er am Schweller montiert ist. In anderen Ausführungsformen enthält der Körper ferner einen Drehmoment erzeugenden Abschnitt, der ein abgestuftes Segment umfasst, das zwischen dem Schwellermontageabschnitt und einem Trittbrettträgerabschnitt eingefügt ist.
Der Drehmoment erzeugende Abschnitt kann ferner eine Schwellermontagelasche enthalten, die neben dem abgestuften Segment angeordnet ist. Der Drehmoment erzeugende Abschnitt kann auch einen Flansch enthalten, der an einer Kontaktfläche des abgestuften Segments und des Trittbrettträgerabschnitts angeordnet ist.
In anderen Aspekten wird eine Trittbrettanordnung für ein Fahrzeug bereitgestellt, die mindestens eine Halterung wie oben beschrieben, die ausgelegt ist, um an einem Schweller eines Fahrzeugs befestigt zu werden, und ein mit der mindestens einen Halterung am Fahrzeug montiertes Trittbrett umfasst.
In noch anderen Aspekten werden Verfahren zum Befestigen eines Trittbretts an einem Schweller eines Fahrzeugs beschrieben, die ein Befestigen eines Trittbretts am Schweller mit einer Montagehalterung mit einer Vielzahl von eine Trittbrettbiegung veranlassenden Abschnitten umfasst. Die Montagehalterung kann einen im Wesentlichen wie oben beschriebenen Halterungskörper enthalten, der einen ein Drillknicken veranlassenden Abschnitt, der einen Schwellermontageabschnitt umfasst, der einen eingeschlossenen Winkel zu einer Fahrzeug-y-Achse und zu einer Fahrzeug-x-Achse definiert, wenn er am Schweller montiert ist, und einen Drehmoment erzeugenden Abschnitt enthält, der ein abgestuftes Segment umfasst, das zwischen dem Schwellermontageabschnitt und einem Trittbrettträgerabschnitt eingefügt ist.
In der folgenden Beschreibung werden Ausführungsformen der offenbarten Trittbrettmontagehalterung und zugehörige Anordnungen und Verfahren gezeigt und beschrieben. Wie erkannt werden sollte, sind die Vorrichtungen und Verfahren anders, unterschiedlich ausführbar und ihre verschiedenen Details können auf unterschiedliche, offensichtliche Weisen modifiziert werden, ohne von den Vorrichtungen und Verfahren abzuweichen, wie sie in den folgenden Ansprüchen dargelegt und beschrieben sind. Dementsprechend sollten die Zeichnungen und Beschreibungen als veranschaulichend und nicht als einschränkend angesehen werden.
Figurenliste
Die beigefügten Zeichnungsfiguren, die hierin enthalten sind und einen Teil der Beschreibung bilden, veranschaulichen mehrere Aspekte der offenbarten Trittbrettmontagehalterung und der zugehörigen Baugruppen und Verfahren und dienen zusammen mit der Beschreibung dazu, bestimmte Prinzipien davon zu erklären. In den Figuren:

1A zeigt eine Draufsicht einer Trittbrettmontagehalterung nach der vorliegenden Offenbarung;
1B zeigt eine Rückansicht der Trittbrettmontagehalterung von 1A;
1C zeigt eine linke Seitenansicht der Trittbrettmontagehalterung von 1A;
2 zeigt ein Fahrzeug, das ein Trittbrett aufweist, das mit der Montagehalterung von 1 A an einem Schweller auf der linken Seite montiert ist;
3 zeigt ein Drillknicken eines Trittbretts bei Empfang eines seitlichen Aufpralls, das von der Montagehalterung von 1A auferlegt wird; und
4 zeigt ein Drehmoment an einem Trittbrett bei Empfang eines seitlichen Aufpralls mit höherer Energie, das von der Montagehalterung von 1A auferlegt wird.

Es wird nun im Detail auf Ausführungsformen der offenbarten Trittbrettmontagehalterung und der zugehörigen Anordnungen und Verfahren Bezug genommen, von denen Beispiele in den beigefügten Zeichnungsfiguren dargestellt sind.
AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG
Herkömmliche Montagehalterungen für Trittbretter definieren, wenn sie an einem Fahrzeugschweller montiert sind, eine Ebene, die im Wesentlichen senkrecht auf die Schwellerstruktur (d. h. die Fahrzeug-x-Achse) steht. Bei Erhalt einer seitlichen Aufprallbelastung am Trittbrett tendiert die herkömmliche Montagehalterung dazu, die Energie des Aufpralls direkt in die Fahrzeugseitenstruktur zu übertragen, wobei begleitende Auswirkungen auf Fahrzeugseitenaufprallsysteme eine umfangreiche Neukalibrierung notwendig machen.
Unter Bezugnahme auf 1A-C wird eine Montagehalterung 100 nach der vorliegenden Offenbarung zum Befestigen eines Trittbretts (nicht gezeigt) an einem Schweller (nicht gezeigt) eines Fahrzeugs (nicht gezeigt) bereitgestellt. Die Montagehalterung 100 enthält einen Körper 102, der eine Vielfalt von eine Trittbrettbiegung veranlassenden Abschnitten aufweist, wie beschrieben werden wird. Der Körper 102 enthält eine Vielzahl von Schwellermontagepunkten 104, die durch Öffnungen definiert ist. Gleichermaßen enthält der Körper 102 eine Vielzahl von Trittbrettmontagepunkten 106, die durch Öffnungen definiert ist. Wie gezeigt und wie unten beschrieben wird, definiert der Körper 102, wenn er an einem Fahrzeugschweller (nicht gezeigt) montiert ist, einen eingeschlossenen Winkel A relativ zu einer durch den Schweller (die Fahrzeug-x-Achse) definierten Ebene, d. h., er steht nicht senkrecht zu der Schwellerebene, wenn er am Schweller montiert ist. Der Körper kann auch eine Scherlasche 108 enthalten, die einen Schwellermontagepunkt 110 enthält, der durch eine Öffnung definiert ist, wobei der Zweck der Scherlasche unten beschrieben wird.
Unter Bezugnahme auf 1B enthält der Körper 102 ferner einen oberen Abschnitt 112, der einen eingeschlossenen Winkel B relativ zu einer durch den Schweller (nicht gezeigt) definierten Ebene definiert. Der Körper 102 kann ferner einen abgestuften Abschnitt 114 aufweisen. Wie gezeigt ist die Scherlasche 108 auf dem Körper 102 im Wesentlichen neben einem unteren Abschnitt des abgestuften Abschnitts 114 angeordnet. Der Körper enthält ferner einen Trittbrettmontageabschnitt 116, der ein daran befestigtes Trittbrett (nicht gezeigt) stützt. Wie in 1C gezeigt, kann der Körper 102 ferner einen Flansch 118 enthalten.
2 zeigt ein Fahrzeug 120, das ein Trittbrett 122 aufweist, das mit Montagehalterungen 100 an einem Schweller auf der linken Seite 124 montiert ist, wie oben beschrieben. Wie gezeigt tragen die Montagehalterungen 100 das Trittbrett 122 in einer Ebene, die im Wesentlichen parallel zur Fahrzeug-x-Achse ist. Andererseits definiert der Halterungskörper 102, wenn er am Fahrzeug 120 montiert ist, eine Ebene, die in einem eingeschlossenen Winkel A relativ zur Fahrzeug-x-Achse gehalten ist. Gleichermaßen definiert der Schwellermontageabschnitt 112 einen eingeschlossenen Winkel relativ zur Fahrzeug-y-Achse, wenn er am Schweller 124 montiert ist, wie oben beschrieben.
Vor einer seitlichen Aufprallbelastung wird eine vertikale (Fahrzeug-z-Achse) strukturelle Stützung für das Trittbrett 122 bewahrt. Die Montagehalterungen 100, die in einem eingeschlossenen Winkel A relativ zur Fahrzeug-x-Achse gehalten werden, rufen bei Erhalt einer Seitenaufprallbelastung I ein Drillknicken des Trittbretts 122 hervor, was eine strukturelle Transformation der Halterung 100 hervorruft. Da der Montagehalterungswinkel A nicht parallel zum Belastungspfad der Aufprallbelastung I ist und den oberen Abschnitt 112 enthält, der einen eingeschlossenen Winkel B relativ zu einer vom Schweller 124 definierten Ebene definiert, d. h., der nicht senkrecht zu dem Schweller und der y-Achse des Fahrzeugs 120 steht, bewirkt dies, dass sich das Trittbrett 122 unter der Karosseriestruktur des Fahrzeugs 120 bei Erhalt eines solchen Aufpralls dreht (siehe den Pfeil in 3, der ein Drillknicken eines Trittbretts 122 um eine neutrale Achse 126 zeigt). Dieses Drillknicken ist eine Reaktion auf die auferlegte Belastung in Längsrichtung X'.
Vorteilhafterweise ist eine Energieabsorption durch Strukturen des Fahrzeugs 120 durch dieses Drillknicken während eines Seitenaufpralls minimal. Tatsächlich führt der Energiebeitrag des Trittbretts 122 im Vergleich zu dem der Seitenstruktur des Fahrzeugs 120 zu einer vernachlässigbaren Aufprallsignatur (d. h. zu einer druckerfassenden Volumenänderungssteuerung oder einer Beschleunigungserfassung (Beschleunigungskraft)). Sobald die strukturelle Integrität der Montagehalterung 100 beeinträchtigt wurde, ist die Energie, die erforderlich ist, um das Trittbrett 122 seitwärts zu bewegen, unwesentlich. Aufgrund dieser minimalen Energieabsorption sind die Messwerte von Aufprallsensoren (nicht gezeigt) des Fahrzeugs 120 gering und beeinflussen vorherige Kalibriereingaben nicht. Nach einem solchen Seitenaufprall I ist nur eine rechnergestützte Entwicklung (CAE) oder eine physische Validierungsprüfung anstatt einer vollständigen Neukalibrierung der Seitenaufprallsysteme des Fahrzeugs 120 erforderlich.
Wie oben bei der Besprechung von 1B beschrieben, enthält die Montagehalterung 100 ferner einen oberen Abschnitt 112, der einen eingeschlossenen Winkel B relativ zu einer durch den Schweller definierten Ebene definiert, einen abgestuften Abschnitt 114, eine Scherlasche 108, die beim Montieren der Halterung an einem Fahrzeugschweller 124 hilft, und einen Flansch 118 (in dieser Ansicht nicht sichtbar, aber siehe 1C), der auf einem Trittbrettmontageabschnitt 116 angeordnet ist. Bei Erhalt einer Seitenaufprallbelastung I' mit höherer Energie (siehe 4) erzeugt die Kombination aus erhöhter Stabilität/Beanspruchbarkeit, die dem oberen Abschnitt 112 durch die Schwellermontagepunkte 104, 110 geboten wird, und verringerter struktureller Stabilität, die durch das abgestufte Element 114 und den Flansch 118 geboten wird, einen Scherpunkt 128 im Halterungskörper 102. Das abgestufte Element 114 ruft bei Erhalt eines Seitenaufpralls I' mit hinreichend hoher Energie an der Montagehalterung 100 ein Biegemoment hervor. Die Höhe des Flansches 118 kann angepasst werden, um dem Design zu ermöglichen, die plastische Deformation der Halterung 100 zu regeln, wodurch der strukturelle Prozess der Halterungen unter seitlicher Belastung gedämpft wird. Wenn die Steifigkeit des Flansches 118 überwunden ist, dreht sich das Trittbrett 122 unter der Karosseriestruktur des Fahrzeugs 120 wie beschrieben. Deshalb ruft eine hinreichend hohe Seitenaufprallbelastung I' ein Scheren der Montagehalterung 100 an diesem Scherpunkt 128 hervor, was bewirkt, dass sich das Trittbrett 122 unter der Karosseriestruktur des Fahrzeugs 120 dreht, anstatt seitlich in die Fahrzeugkarosseriestruktur getrieben zu werden.
Das heißt, das abgestufte Element 114 ruft ein Drehmoment (siehe Pfeil) um die Längsachse der Montagehalterung 100 hervor. Dieses Dreh- oder Biegemoment ruft am Scherpunkt 128 einen Riss im Material der Montagehalterung 100 hervor. Nochmals, durch dieses hervorgerufene Drehmoment wird die Energieabsorption auch während eines Seitenaufpralls I' mit höherer Energie minimiert, die Messwerte des Aufprallsensors des Fahrzeugs 120 sind gering und vorherige Sensorkalibrierergebnisse werden übernommen, wobei nur eine CAE oder eine physische Validierungsprüfung notwendig ist.
Wie ersichtlich ist, erzeugen die oben beschriebenen, eine Trittbrettbiegung veranlassenden Abschnitte beim Erhalt einer Seitenaufprallbelastung anstatt der seitlichen Bewegung, die man in herkömmlichen Montagehalterungsdesigns findet, eine geregelte Biegung eines Trittbretts 122. Durch diese geregelte Biegung wird die strukturelle Integrität der Montagehalterung 100 bei Erhalt einer Seitenaufprallbelastung auf geregelte Weise geändert, ohne eine vertikale Belastungsintegrität der Halterung oder eines an der Halterung montierten Trittbretts zu beeinflussen. Durch die geregelte Ablenkung werden wiederum seitliche Energiebeiträge des Trittbretts 122 während einer Seitenaufprallbelastung abgeleitet, was ein Eindringen des Trittbretts in eine Seite des Fahrzeugs 120 reduziert. Da ein solches Eindringen reduziert ist, wird die Notwendigkeit einer Neukalibrierung von Seitenaufprall-Sicherheitssystemen beim Ändern von Trittbrettdesigns vermindert, da ein Eindringen des Trittbretts 122 in die Seite des Fahrzeugs 120 bei einem Seitenaufprall unabhängig vom Design verringert wird. Anders ausgedrückt wird die Energiesignatur des mit der beschriebenen Montagehalterung montierten Trittbretts bei Erhalt einer Seitenaufprallbelastung im Vergleich zur Energiesignatur eines Trittbretts, das mit einer Montagehalterung ohne die beschriebenen, eine Biegung veranlassenden Abschnitte montiert ist, vernachlässigbar gemacht.
Angesichts der obigen Lehren sind offensichtliche Modifikationen und Variationen möglich. Die oben beschriebenen Drillknick- und Drehmomentwirkungen können beispielsweise durch Regeln anderer Faktoren wie einer Materialdicke der Halterung 100 am Scherpunkt 128 oder anderswo, einer Höhe des Flansches 118 usw. verstärkt/verringert werden. Alle diese Modifikationen und Variationen fallen in den Geltungsbereich der beigefügten Ansprüche, wenn sie in Übereinstimmung mit der Breite interpretiert werden, zu der sie angemessen, rechtlich und gerecht berechtigt sind.

Claims

Halterung, die ausgelegt ist, um ein Trittbrett an einem Schweller eines Fahrzeugs zu befestigen, wobei die Halterung einen Körper mit einer Vielzahl von eine Trittbrettbiegung veranlassenden Abschnitten umfasst.
Halterung nach Anspruch 1, wobei der Körper einen ein Drillknicken veranlassenden Abschnitt enthält, der einen Schwellermontageabschnitt umfasst, der einen eingeschlossenen Winkel zu einer Fahrzeug-y-Achse und zu einer Fahrzeug-x-Achse definiert, wenn er am Schweller montiert ist.
Halterung nach Anspruch 2, wobei der Körper ferner einen Drehmoment erzeugenden Abschnitt enthält, der ein abgestuftes Segment umfasst, das zwischen dem Schwellermontageabschnitt und einem Trittbrettträgerabschnitt eingefügt ist.
Halterung nach Anspruch 2 oder 3, wobei der Drehmoment erzeugende Abschnitt ferner eine Schwellermontagelasche enthält, die neben dem abgestuften Segment angeordnet ist.
Halterung nach Anspruch 4, wobei der Drehmoment erzeugende Abschnitt ferner einen Flansch enthält, der an einer Kontaktfläche des abgestuften Segments und des Trittbrettträgerabschnitts angeordnet ist.
Trittbrettanordnung, die die Halterung nach Anspruch 1 umfasst.
Fahrzeug, das die Trittbrettanordnung nach Anspruch 6 umfasst.
Trittbrettanordnung für ein Fahrzeug, umfassend: mindestens eine Halterung, die ausgelegt ist, um an einem Schweller eines Fahrzeugs befestigt zu werden, wobei die Halterung einen Halterungskörper mit einer Vielzahl von eine Trittbrettbiegung veranlassenden Abschnitten umfasst; und ein Trittbrett, das mit der mindestens einen Halterung am Fahrzeug montiert ist.
Trittbrettanordnung nach Anspruch 8, wobei der Halterungskörper einen ein Drillknicken veranlassenden Abschnitt enthält, der einen Schwellermontageabschnitt umfasst, der einen eingeschlossenen Winkel zu einer Fahrzeug-y-Achse und zu einer Fahrzeug-x-Achse definiert, wenn er am Schweller montiert ist.
Trittbrettanordnung nach Anspruch 9, wobei der Halterungskörper ferner einen Drehmoment erzeugenden Abschnitt enthält, der ein abgestuftes Segment umfasst, das zwischen dem Schwellermontageabschnitt und einem Trittbrettträgerabschnitt eingefügt ist.
Trittbrettanordnung nach Anspruch 9 oder 10, wobei der Drehmoment erzeugende Abschnitt ferner eine Schwellermontagelasche enthält, die neben dem abgestuften Segment angeordnet ist.
Trittbrettanordnung nach Anspruch 11, wobei der Drehmoment erzeugende Abschnitt ferner einen Flansch enthält, der an einer Kontaktfläche des abgestuften Segments und des Trittbrettträgerabschnitts angeordnet ist.
Fahrzeug, das die Trittbrettanordnung nach Anspruch 8 umfasst.