DE102019108434A1

DE102019108434A1 - Verbund-unterbodenstruktur für fahrzeuge

Info

Publication number: DE102019108434A1
Application number: DE102019108434.2A
Authority: DE
Inventors: Venkateshwar R. Aitharaju; Satvir Aashat; William R. Rodgers; Teresa U. Holiness-Stalling; Marc-Philippe TOITGANS; Adam Burley
Original assignee: GM Global Technology Operations LLC; Continental Structural Plastics Inc
Current assignee: GM Global Technology Operations LLC; Teijin Automotive Technologies Inc
Priority date: 2018-04-06
Filing date: 2019-04-01
Publication date: 2019-10-10
Also published as: CN110395320A; US20190308669A1

Abstract

Eine Unterbodenanordnung für ein Fahrzeug beinhaltet eine Vielzahl von Polymerfaser-Verbundkomponenten. Die Polymerfaser-Verbundkomponenten beinhalten eine Basis und eine erste Verstärkung. Die Basis beinhaltet eine erste Seite und eine zweite Seite. Die Basis ist so konfiguriert, dass sie sich in Längsrichtung zwischen einer Vorderseite des Fahrzeugs und einer Rückseite des Fahrzeugs erstreckt. Die erste Verstärkung ist mit der Basis gekoppelt. Die erste Verstärkung beinhaltet einen ersten länglichen Steg und eine erste längliche Mulde. Die erste längliche Mulde ist angrenzend an den ersten länglichen Steg angeordnet. Der erste längliche Steg und die erste längliche Mulde erstrecken sich jeweils quer zwischen der ersten Seite der Basis und der zweiten Seite der Basis. In verschiedenen Aspekten besteht die Unterbodenanordnung im Wesentlichen aus den Polymerfaser-Verbundkomponenten.

Description

EINLEITUNG
Dieser Abschnitt sieht Hintergrundinformationen in Bezug auf die vorliegende Offenbarung vor, bei denen es sich nicht notwendigerweise um den Stand der Technik handelt.
Die vorliegende Offenbarung bezieht sich auf eine zusammengesetzte Unterbodenstruktur für Fahrzeuge.
Fahrzeugunterbodenanordnungen dienen zur strukturellen Abstützung und für Montagestellen für andere Fahrzeugkomponenten. Unterbodenanordnungen können energieabsorbierende Komponenten beinhalten oder mit diesen gekoppelt sein, wie beispielsweise Kipphebelanordnungen auf gegenüberliegenden Seiten des Fahrzeugs. Typische Unterbodenanordnungen können eine große Menge an Metallkomponenten beinhalten und relativ schwer sein. Es ist jedoch vorteilhaft, dass Komponenten von Automobilen oder anderen Fahrzeugen leichtgewichtig sind, um die Kraftstoffeffizienz zu verbessern. Daher sind Fahrzeugkomponenten, wie beispielsweise Unterbodenanordnungen, von Vorteil, die sowohl eine ausreichende Festigkeit im Normalbetrieb als auch Energieabsorptionseigenschaften unter außergewöhnlichen Bedingungen, wie beispielsweise Kollisionen, aufweisen und gleichzeitig das Gewicht der Komponenten minimieren.
KURZDARSTELLUNG
Dieser Abschnitt sieht eine allgemeine Kurzdarstellung der Offenbarung vor und ist keine umfassende Offenbarung des vollständigen Schutzumfangs oder aller Merkmale.
In bestimmten Aspekten stellt die vorliegende Offenbarung eine Unterbodenanordnung für ein Fahrzeug bereit. Die Unterbodenanordnung beinhaltet Polymerfaser-Verbundkomponenten. Die Polymerfaser-Verbundkomponenten beinhalten eine Basis und eine erste Verstärkung. Die Basis beinhaltet eine erste Seite und eine zweite Seite. Die Basis ist so konfiguriert, dass sie sich in Längsrichtung zwischen einer Vorderseite des Fahrzeugs und einer Rückseite des Fahrzeugs erstreckt. Die erste Verstärkung ist mit der Basis gekoppelt. Die erste Verstärkung beinhaltet einen ersten länglichen Steg und eine erste längliche Mulde. Die erste längliche Mulde ist angrenzend an den ersten länglichen Steg angeordnet. Der erste längliche Steg und die erste längliche Mulde erstrecken sich jeweils quer zwischen der ersten Seite der Basis und der zweiten Seite der Basis.
In einem Aspekt greift die erste längliche Mulde in eine Oberfläche der Basis ein. Der erste längliche Steg wirkt mit der Oberfläche zusammen, um eine längliche Zelle zu definieren. Die längliche Zelle ist zwischen dem ersten länglichen Steg und der Basis angeordnet.
In einem Aspekt beinhaltet die Basis einen ersten Bereich, der eine erste Dicke definiert, und einen zweiten Bereich, der eine zweite Dicke definiert. Die zweite Dicke ist größer als die erste Dicke.
In einem Aspekt beinhaltet der Polymerfaser-Verbundwerkstoff der Basis eine erste Faserarchitektur. Der Polymerfaser-Verbundwerkstoff der ersten Verstärkung beinhaltet eine zweite Faserarchitektur, die sich von der ersten Faserarchitektur unterscheidet.
In einem Aspekt beinhaltet die Basis ferner einen länglichen erhöhten Abschnitt. Der längliche erhöhte Abschnitt ist zwischen einem ersten Abschnitt der Basis und einem zweiten Abschnitt der Basis angeordnet. Der längliche erhöhte Abschnitt definiert einen sich in Längsrichtung erstreckenden Längstunnel.
In einem Aspekt erstrecken sich der erste längliche Steg und die erste längliche Mulde jeweils zwischen der ersten Seite der Basis und dem länglichen erhöhten Abschnitt. Die Polymerfaser-Verbundkomponenten beinhalten ferner eine zweite Verstärkung. Die zweite Verstärkung ist mit der Basis gekoppelt und beinhaltet einen zweiten länglichen Steg und eine zweite längliche Mulde. Die zweite längliche Mulde ist angrenzend an den zweiten länglichen Steg angeordnet. Der zweite längliche Steg und die zweite längliche Mulde erstrecken sich jeweils quer zwischen dem länglichen erhöhten Abschnitt und der zweiten Seite der Basis.
In einem Aspekt beinhaltet die erste Verstärkung ferner eine erste Stirnwand, eine zweite Stirnwand, einen ersten Verstärkungsflansch und einen zweiten Verstärkungsflansch. Der erste längliche Steg und die erste längliche Mulde erstrecken sich jeweils zwischen der ersten Stirnwand und der zweiten Stirnwand. Der erste Verstärkungsflansch ragt von der ersten Stirnwand vor und der zweite Verstärkungsflansch ragt von der zweiten Stirnwand vor. Der erste Verstärkungsflansch und der zweite Verstärkungsflansch greifen in die Basis ein, um die erste Verstärkung mit der Basis zu koppeln.
In einem Aspekt ist der erste längliche Grat so konfiguriert, dass er mit einem Sitz des Fahrzeugs verbunden werden kann.
In einem Aspekt beinhaltet der erste längliche Steg eine Vielzahl von ersten länglichen Stegen. Die Vielzahl von ersten länglichen Stegen beinhaltet 1-6 erste längliche Stege. Die erste längliche Mulde beinhaltet eine Vielzahl von ersten länglichen Mulden. Die ersten länglichen Mulden sind im Wechsel mit den ersten länglichen Stegen in Längsrichtung angeordnet.
In einem Aspekt beinhalten die Polymerfaser-Verbundkomponenten ferner eine erste Kipphebelunterbaugruppe und eine zweite Kipphebelunterbaugruppe. Die erste Kipphebelunterbaugruppe ist mit der ersten Seite der Basis gekoppelt. Die erste Kipphebelunterbaugruppe beinhaltet ein erstes langgestrecktes Gehäuse und ein erstes energieabsorbierendes Element. Das erste langgestreckte Gehäuse definiert ein erstes Innenfach. Das erste energieabsorbierende Element ist innerhalb des ersten Innenfachs angeordnet. Die zweite Kipphebelunterbaugruppe ist mit der zweiten Seite der Basis gekoppelt. Die zweite Kipphebelunterbaugruppe beinhaltet ein zweites langgestrecktes Gehäuse und ein zweites energieabsorbierendes Element. Das zweite langgestreckte Gehäuse definiert ein zweites Innenfach. Das zweite energieabsorbierende Element ist innerhalb des zweiten Innenfachs angeordnet.
In einem Aspekt beinhaltet das erste energieabsorbierende Element eine Vielzahl von ersten energieabsorbierenden Elementen. Jedes erste energieabsorbierende Element beinhaltet eine erste längliche Hohlstruktur, die einen im Wesentlichen runden Querschnitt definiert. Das zweite energieabsorbierende Element beinhaltet eine Vielzahl von zweiten energieabsorbierenden Elementen. Jedes zweite energieabsorbierende Element beinhaltet eine zweite längliche Hohlstruktur, die einen im Wesentlichen runden Querschnitt definiert.
In einem Aspekt beinhaltet die erste Kipphebelunterbaugruppe ferner ein drittes energieabsorbierendes Element. Das erste langgestreckte Gehäuse definiert ferner ein drittes Innenfach. Das dritte energieabsorbierende Element ist innerhalb des dritten Innenfachs angeordnet. Die zweite Kipphebelunterbaugruppe beinhaltet ferner ein viertes energieabsorbierendes Element. Das zweite langgestreckte Gehäuse definiert ferner ein viertes Innenfach. Das vierte energieabsorbierende Element ist innerhalb des vierten Innenfachs angeordnet.
In einem Aspekt beinhalten die Basis und die erste Verstärkung unterschiedliche Polymerfaser-Verbundmateri alien.
In einem Aspekt beinhalten die Polymer-Faserverbundwerkstoffe der Basis und die erste Verstärkung jeweils multiaxiale Endlosfasern, die kein Stauchgewebe beinhalten.
In bestimmten weiteren Aspekten stellt die vorliegende Offenbarung eine Unterbodenanordnung für ein Fahrzeug bereit. Die Unterbodenanordnung besteht im Wesentlichen aus Polymerfaser-Verbundkomponenten. Die Polymerfaser-Verbundkomponenten beinhalten eine Basis, eine erste Kipphebelunterbaugruppe und eine zweite Kipphebelunterbaugruppe. Die Basis ist so konfiguriert, dass sie sich in Längsrichtung zwischen einer Vorderseite des Fahrzeugs und einer Rückseite des Fahrzeugs erstreckt. Die Basis beinhaltet eine erste Seite, eine zweite Seite und einen länglichen erhöhten Abschnitt. Der längliche erhöhte Abschnitt definiert einen Längstunnel und erstreckt sich in Längsrichtung zwischen der Vorderseite des Fahrzeugs und der Rückseite des Fahrzeugs. Die Basis beinhaltet einen ersten Bereich, der eine erste Dicke definiert, und einen zweiten Bereich, der eine zweite Dicke definiert. Die zweite Dicke ist größer als die erste Dicke. Die erste Kipphebelunterbaugruppe ist mit der ersten Seite der Basis gekoppelt. Die erste Kipphebelunterbaugruppe beinhaltet ein erstes langgestrecktes Gehäuse und ein erstes energieabsorbierendes Element. Das erste langgestreckte Gehäuse definiert ein erstes Innenfach. Das erste energieabsorbierende Element ist innerhalb des ersten Innenfachs angeordnet. Die zweite Kipphebelunterbaugruppe ist mit der zweiten Seite der Basis gekoppelt. Die zweite Kipphebelunterbaugruppe beinhaltet ein zweites langgestrecktes Gehäuse und ein zweites energieabsorbierendes Element. Das zweite langgestreckte Gehäuse definiert ein zweites Innenfach. Das zweite energieabsorbierende Element ist innerhalb des zweiten Innenfachs angeordnet.
In einem Aspekt ist der zweite Bereich zumindest teilweise auf dem länglichen erhöhten Abschnitt angeordnet. Die Basis beinhaltet ferner einen dritten Bereich und einen vierten Bereich. Der dritte Bereich weist eine dritte Dicke auf, die größer ist als die erste Dicke. Der dritte Bereich ist angrenzend an die erste Seite der Basis angeordnet. Der vierte Bereich weist eine vierte Dicke auf, die größer ist als die erste Dicke. Die vierte Dicke ist angrenzend an die zweite Seite der Basis angeordnet.
In noch anderen Aspekten stellt die vorliegende Offenbarung ein Verfahren zur Herstellung einer Unterbodenanordnung für ein Fahrzeug bereit. Das Verfahren beinhaltet das Bilden einer Basis, die einen Polymerfaser-Verbundwerkstoff beinhaltet. Die Basis beinhaltet eine erste Seite und eine zweite Seite. Die Basis ist so konfiguriert, dass sie sich in Längsrichtung zwischen einer Vorderseite des Fahrzeugs und einer Rückseite des Fahrzeugs erstreckt. Das Verfahren beinhaltet ferner das Bilden einer Verstärkung, die einen Polymerfaser-Verbundwerkstoff beinhaltet. Die Verstärkung beinhaltet einen länglichen Steg und eine längliche Mulde. Die längliche Mulde ist angrenzend an den länglichen Steg angeordnet. Das Verfahren beinhaltet ferner das Verbinden der Verstärkung mit der Basis, sodass sich der längliche Steg quer zwischen der ersten Seite der Basis und der zweiten Seite der Basis erstreckt.
In einem Aspekt beinhaltet das Verbinden der Verstärkung mit der Basis das Anbringen einer Klebeschicht zwischen der Basis und der Verstärkung und das Aushärten des Klebstoffs.
In einem Aspekt beinhalten das Bilden der Basis und das Bilden der Verstärkung jeweils ein Verfahren, ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus: Harzinjektionsverfahren (RTM), Hochdruck-Harztransferverfahren (HP-RTM), Druckharztransferverfahren (C-RTM), Vakuumunterstütztes Harzinjektionsverfahren (VARTM), Formpressen, Autoklavieren und Kombinationen derselben.
In einem Aspekt beinhaltet das Verfahren ferner das Bilden einer ersten länglichen Kipphebelkomponente, einer zweiten länglichen Kipphebelkomponente, einer dritten länglichen Kipphebelkomponente und einer vierten länglichen Kipphebelkomponente. Das Verfahren beinhaltet ferner das Verbinden der ersten länglichen Kipphebelkomponente mit der ersten Seite der Basis. Das Verfahren beinhaltet ferner das Verbinden der zweiten länglichen Kipphebelkomponente mit der zweiten Seite der Basis. Das Verfahren beinhaltet ferner das Verbinden der dritten länglichen Kipphebelkomponente mit der ersten länglichen Kipphebelkomponente. Die erste längliche Kipphebelkomponente und die dritte längliche Kipphebelkomponente wirken zusammen, um ein erstes Innenfach zu definieren. Das Verfahren beinhaltet ferner das Verbinden der vierten länglichen Kipphebelkomponente mit der zweiten länglichen Kipphebelkomponente. Die zweite längliche Kipphebelkomponente und die vierte längliche Kipphebelkomponente wirken zusammen, um ein zweites Innenfach zu definieren.
Weitere Anwendungsbereiche werden aus der hierin bereitgestellten Beschreibung ersichtlich. Die Beschreibung und spezifischen Beispiele in dieser Zusammenfassung dienen ausschließlich zur Veranschaulichung und sollen keinesfalls den Umfang der vorliegenden Offenbarung beschränken.
Figurenliste
Die hier beschriebenen Zeichnungen dienen ausschließlich der Veranschaulichung ausgewählter Ausführungsformen und stellen nicht die Gesamtheit der möglichen Realisierungen dar und sollen den Umfang der vorliegenden Offenbarung nicht beschränken.

Die 1A-1C stellen eine Unterbodenanordnung gemäß bestimmten Aspekten der vorliegenden Offenbarung dar; 1A ist eine isometrische Ansicht der Unterbodenanordnung; 1B ist eine Querschnittsansicht der Unterbodenanordnung, die an der Linie 1B-1B von 1A aufgenommen wurde; 1C ist eine Querschnittsansicht der Unterbodenanordnung, die an der Linie 1C-1C von 1A aufgenommen wurde;
Die 2A-2B stellen eine Basis für eine Unterbodenanordnung gemäß bestimmten Aspekten der vorliegenden Offenbarung dar; 2A ist eine isometrische Ansicht der Basis; 2B ist eine Querschnittsansicht der Basis aufgenommen an der Linie 2B-2B von 2A;
Die 3A-3C stellen eine weitere Unterbodenanordnung gemäß bestimmten Aspekten der vorliegenden Offenbarung dar; 3A ist eine isometrische Ansicht der Unterbodenanordnung; 3B ist eine Querschnittsansicht der Unterbodenanordnung, die an der Linie 3B-3B von 3A aufgenommen wurde; 3C ist eine Querschnittsansicht der Unterbodenanordnung, die an der Linie 3C-3C von 3A aufgenommen wurde;
4 ist eine teilweise Schnittansicht einer Unterbodenanordnung mit einer Basis und einer Verstärkung gemäß bestimmten Aspekten der vorliegenden Offenbarung;
5 ist eine teilweise Schnittansicht einer weiteren Unterbodenanordnung mit einer Basis und einer Verstärkung gemäß bestimmten Aspekten der vorliegenden Offenbarung;
6 ist eine teilweise Schnittansicht noch einer weiteren Unterbodenanordnung mit einer Basis und einer Verstärkung gemäß bestimmten Aspekten der vorliegenden Offenbarung;
7 ist eine teilweise Schnittansicht noch einer weiteren Unterbodenanordnung mit einer Basis und einer Verstärkung gemäß bestimmten Aspekten der vorliegenden Offenbarung;
8 ist eine teilweise Schnittansicht einer Unterbodenanordnung mit einer Basis und einer Kipphebelunterbaugruppe gemäß bestimmten Aspekten der vorliegenden Offenbarung; und
9 ist eine teilweise Schnittansicht einer weiteren Unterbodenanordnung mit einer Basis und einer Kipphebelunterbaugruppe gemäß bestimmten Aspekten der vorliegenden Offenbarung.

Ähnliche Bezugszeichen in den verschiedenen Ansichten der Zeichnungen bezeichnen ähnliche Teile.
AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG
Es werden exemplarische Ausführungsformen bereitgestellt, damit diese Offenbarung gründlich ist und den Fachleuten deren Umfang vollständig vermittelt. Es werden zahlreiche spezifische Details dargelegt, wie beispielsweise Beispiele für spezifische Zusammensetzungen, Komponenten, Vorrichtungen und Verfahren, beschrieben, um ein gründliches Verständnis von Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung zu ermöglichen. Fachleute werden erkennen, dass spezifische Details möglicherweise nicht erforderlich sind, dass exemplarische Ausführungsformen in vielen verschiedenen Formen ausgeführt werden können und dass keine der Ausführungsformen dahingehend ausgelegt werden soll, dass sie den Umfang der Offenbarung einschränkt. In manchen exemplarischen Ausführungsformen sind wohlbekannte Verfahren, wohlbekannte Vorrichtungsstrukturen und wohlbekannte Techniken nicht ausführlich beschrieben.
Die hier verwendete Terminologie dient ausschließlich der Beschreibung bestimmter exemplarischer Ausführungsformen und soll in keiner Weise einschränkend sein. Wie hierin verwendet, schließen die Singularformen „ein/eine“ und „der/die/das“ gegebenenfalls auch die Pluralformen ein, sofern der Kontext dies nicht klar ausschließt. Die Begriffe „umfasst“, „umfassend“, „beinhalteten“ und „aufweisen“ sind einschließend und geben daher das Vorhandensein der angegebenen Merkmale, Elemente, Zusammensetzungen, Schritte, Ganzzahlen, Vorgänge, und/oder Komponenten an, schließen aber nicht das Vorhandensein oder das Hinzufügen von einer oder mehreren anderen Merkmalen, Ganzzahlen, Schritten, Vorgängen, Elementen, Komponenten und/oder Gruppen hiervon aus. Obwohl der offen ausgelegte Begriff „umfasst“ als ein nicht einschränkender Begriff zu verstehen ist, der zum Beschreiben und Beanspruchen verschiedener, hier dargelegter Ausführungsformen verwendet wird, kann der Begriff unter bestimmten Gesichtspunkten alternativ verstanden werden, etwa stattdessen ein mehr begrenzender und einschränkender Begriff zu sein, wie „bestehend aus“ oder „bestehend im Wesentlichen aus“. Somit beinhaltet jegliche Ausführungsform, die Zusammensetzungen, Materialien, Komponenten, Elemente, Funktionen, ganze Zahlen, Operationen, und/oder Verfahrensschritte aufführt, der vorliegenden Offenbarung ausdrücklich auch Ausführungsformen bestehend aus, oder bestehend im Wesentlichen aus, so aufgeführte Zusammensetzungen, Materialien, Komponenten, Elementen, Funktionen, Zahlen, Operationen und/oder Verfahrensschritte. Bei „bestehend aus“ schließt die alternative Ausführungsform jegliche zusätzlichen Zusammensetzungen, Materialien, Komponenten, Elemente, Funktionen, Zahlen, Operationen, und/oder Verfahrensschritte aus, während bei „bestehend im Wesentlichen aus“ jegliche zusätzliche Zusammensetzungen, Materialien, Komponenten, Elemente, Funktionen, Zahlen, Operationen und/oder Verfahrensschritte, die stoffschlüssig die grundlegenden und neuen Eigenschaften beeinträchtigen, von einer solchen Ausführungsform ausgeschlossen sind, jedoch jegliche Zusammensetzungen, Materialien, Komponenten, Elemente, Funktionen, ganze Zahlen, Operationen und/oder Verfahrensschritte, die materialmäßig nicht die grundlegenden und neuen Eigenschaften beeinträchtigen, können in der Ausführungsform beinhaltet sein.
Alle hierin beschriebenen Verfahrensschritte, Prozesse und Vorgänge sind nicht dahingehend auszulegen, dass die beschriebene oder dargestellte Reihenfolge unbedingt erforderlich ist, sofern dies nicht spezifisch als Reihenfolge der Ausführung angegeben ist. Es sei außerdem darauf hingewiesen, dass zusätzliche oder alternative Schritte angewendet werden können, sofern nicht anders angegeben.
Wenn eine Komponente, ein Element oder eine Schicht als „an/auf“, „in Eingriff mit“, „verbunden mit“ oder „gekoppelt mit“ einer anderen Komponente bzw. einem anderen Element oder einer anderen Schicht beschrieben wird, kann es/sie sich entweder direkt an/auf der anderen Komponente, dem anderen Element oder der anderen Schicht befinden, damit in Eingriff stehen, damit verbunden oder damit gekoppelt sein oder es können dazwischenliegende Elemente oder Schichten vorhanden sein. Wenn, im Gegensatz dazu, ein Element als „direkt an/auf“, „direkt im Eingriff mit“, „direkt verbunden mit“ oder „direkt gekoppelt mit“ einem anderen Element oder einer anderen Schicht beschrieben wird, können keine dazwischen liegenden Elemente oder Schichten vorhanden sein. Andere Wörter, die zum Beschreiben des Verhältnisses zwischen Elementen verwendet werden, sind in gleicher Weise zu verstehen (z. B. „zwischen“ und „direkt zwischen“, „angrenzend“ und „direkt angrenzend“ usw.). Wie hier verwendet, schließt der Begriff „und/oder“ alle Kombinationen aus einem oder mehreren der zugehörigen aufgelisteten Elemente ein.
Obwohl die Begriffe erste, zweite, dritte usw. hier verwendet werden können, um verschiedene Schritte, Elemente, Komponenten, Bereiche, Schichten und/oder Abschnitte zu beschreiben, sollen diese Schritte, Elemente, Komponenten, Bereiche, Schichten und/oder Abschnitte nicht durch diese Ausdrücke einschränkt werden. Diese Begriffe werden nur verwendet, um einen Schritt, ein Element, eine Komponente, einen Bereich, eine Schicht oder einen Abschnitt von einem anderen Schritt, einem anderen Element, einem anderen Bereich, einer anderen Schicht oder einem anderen Abschnitt zu unterscheiden. Begriffe wie „erste“, „zweite“ und andere Zahlenbegriffe, wenn hierin verwendet, implizieren keine Sequenz oder Reihenfolge, es sei denn, durch den Kontext eindeutig angegeben. Somit könnte ein nachstehend erläuterter erster Schritt, diskutiertes erstes Element, diskutierte Komponente, diskutierter Bereich, diskutierte Schicht oder diskutierter Abschnitt als ein zweiter Schritt, ein zweites Element, eine zweite Komponente, ein zweiter Bereich, eine zweite Schicht oder ein zweiter Abschnitt bezeichnet werden, ohne von der Lehre der exemplarischen Ausführungsformen abzuweichen.
Raumbezogene oder zeitbezogene Begriffe, wie „davor“, „danach“, „innere“, „äußere“, „unterhalb“, „unter“, „untere“, „über“, „obere“ und dergleichen, können hier zur besseren Beschreibung der Beziehung von einem Element oder einer Eigenschaft zu anderen Element(en) oder Eigenschaft(en), wie in den Figuren dargestellt, verwendet werden. Raumbezogene oder zeitbezogene Begriffe können dazu bestimmt sein, verschiedene in Anwendung oder Betrieb befindliche Anordnungen der Vorrichtung oder des Systems zu umschreiben, zusätzlich zu der auf den Figuren dargestellten Ausrichtung.
In dieser Offenbarung repräsentieren die numerischen Werte grundsätzlich ungefähre Messwerte oder Grenzen von Bereichen, etwa kleinere Abweichungen von den bestimmten Werten und Ausführungsformen, die ungefähr den genannten Wert aufweisen, sowie solche mit genau dem genannten Wert zu umfassen. Im Gegensatz zu den am Ende der ausführlichen Beschreibung bereitgestellten Anwendungsbeispielen sollen alle numerischen Werte der Parameter (z. B. Größen oder Bedingungen) in dieser Spezifikation einschließlich der beigefügten Ansprüche in allen Fällen durch den Begriff „ungefähr“ verstanden werden, egal ob oder ob nicht „ungefähr“ tatsächlich vor dem Zahlenwert erscheint. „Ungefähr“ weist darauf hin, dass der offenbarte numerische Wert eine gewisse Ungenauigkeit zulässt (mit einer gewissen Annäherung an die Exaktheit im Wert; ungefähr oder realistisch nahe am Wert; annähernd). Falls die Ungenauigkeit, die durch „ungefähr“ bereitgestellt ist, in Fachkreisen nicht anderweitig mit dieser gewöhnlichen Bedeutung verständlich ist, dann gibt „ungefähr“, wie hierin verwendet, zumindest Variationen an, die sich aus gewöhnlichen Messverfahren und der Verwendung derartiger Parameter ergeben. So kann beispielsweise „etwa“ eine Variation von weniger als oder gleich 5 %, gegebenenfalls weniger als oder gleich 4 %, gegebenenfalls weniger als oder gleich 3 %, gegebenenfalls weniger als oder gleich 2 %, gegebenenfalls weniger als oder gleich 1 %, gegebenenfalls weniger als oder gleich 0,5 % und unter bestimmten Gesichtspunkten gegebenenfalls weniger als oder gleich 0,1 % umfassen.
Darüber hinaus beinhaltet die Angabe von Bereichen die Angabe aller Werte und weiter unterteilter Bereiche innerhalb des gesamten Bereichs, einschließlich der für die Bereiche angegebenen Endpunkten und Unterbereiche.
Es werden nun exemplarische Ausführungsformen unter Bezugnahme auf die beiliegenden Zeichnungen ausführlicher beschrieben.
Wie vorstehend erläutert, dienen Fahrzeugunterbodenanordnungen zur strukturellen Abstützung und Montagestellen für andere Fahrzeugkomponenten. Unterbodenanordnungen können energieabsorbierende Komponenten beinhalten oder mit diesen gekoppelt sein, wie beispielsweise Kipphebelanordnungen. Viele Unterbodenanordnungen bestehen vollständig aus Metallkomponenten, wie beispielsweise Stahlkomponenten. Diese Unterbodenanordnungen können als Metallunterbodenanordnungen bezeichnet werden. Metallische Unterbodenanordnungen beinhalten in der Regel über achtzig verschiedene Komponenten. Die hohe Anzahl von Komponenten kann zumindest teilweise auf den Wunsch zurückzuführen sein, die Festigkeit in hochbelasteten Bereichen der Unterbodenanordnung zu erhöhen. Aufgrund der Menge der einzelnen Komponenten kann die Herstellung und Montage einer metallischen Unterbodenanordnung komplex und zeitintensiv sein. Darüber hinaus können metallische Unterbodenanordnungen schwer sein, was zu einem geringeren Kraftstoffverbrauch im Fahrzeug führt. Einige andere Unterbodenanordnungen können sowohl leichtere Verbundkomponenten als auch Metallstrukturkomponenten beinhalten. Die Metallstrukturkomponenten, wie beispielsweise Querträger, können erforderlich sein, um eine gewünschte Seitenaufprallfestigkeit zu erreichen. Diese Unterbodenanordnungen können als Unterbodenanordnungen aus Metall und Verbundwerkstoff bezeichnet werden.
Die vorliegende Offenbarung sieht in verschiedenen Aspekten eine Unterbodenanordnung für ein Fahrzeug vor, die im Wesentlichen aus Polymerfaser-Verbundkomponenten besteht (die „Verbund-Unterbodenanordnung“). Die Verbund-Unterbodenanordnung kann im Allgemeinen eine Basis und eine Verstärkung beinhalten. Die Basis kann auf der Unterseite des Fahrzeugs angeordnet werden und kann eine erste Seite und eine zweite Seite gegenüber der ersten Seite beinhalten. Die Basis kann sich in Längsrichtung zwischen einer Vorderseite des Fahrzeugs und einer Rückseite des Fahrzeugs erstrecken. Die Verstärkung kann mit der Basis gekoppelt werden, um zusätzliche strukturelle Unterstützung bereitzustellen und die Leistung während eines Seitenaufpralls zu verbessern. Die Verstärkung kann einen länglichen Steg und eine längliche Mulde beinhalten. Der längliche Steg und die längliche Mulde können nebeneinander angeordnet sein und sich jeweils quer zwischen der ersten Seite der Basis und der zweiten Seite der Basis erstrecken.
Die Verbund-Unterbodenanordnung kann im Allgemeinen weniger komplex sein als die Metall-Unterbodenanordnung, einschließlich wesentlich weniger Komponenten (z. B., eine Neunkomponenten-Verbund-Unterbodenanordnung kann Folgendes beinhalten: eine Basis; erste und zweite Verstärkungen; und erste und zweite Kipphebelanordnungen mit jeweils drei Komponenten). Die Basis, die Verstärkungen und/oder die Kipphebelanordnungen können Wände beinhalten, die eine variable Dicke definieren, wie beispielsweise eine erhöhte Dicke in Bereichen mit hoher erwarteter Belastung. Die Verbund-Unterbodenanordnung kann auch eine auf jeder Seite angeordnete Kipphebelunterbaugruppe beinhalten, wobei jede Kipphebelunterbaugruppe ein Gehäuse und ein oder mehrere interne energieabsorbierende Elemente aufweist. Die Basis, Verstärkungen, Gehäuse und energieabsorbierenden Elemente können alle aus einem Polymerfaser-Verbundwerkstoff gebildet sein oder diesen beinhalten. Die Polymerfaser-Verbundkomponenten können mit Klebstoff miteinander verbunden werden, um die Spannungskonzentration an den Verbindungen zu minimieren und eine Anzahl von Komponenten zu reduzieren (z. B., eine Anzahl von Verbindungselementen eliminieren oder reduzieren).
In bestimmten Aspekten kann die Verbund-Unterbodenanordnung der vorliegenden Offenbarung im Vergleich zur Metall-Unterbodenanordnung ein geringeres Gewicht aufweisen. Die Fähigkeit, Verbundstrukturen mit variabler Dicke zu bilden, kann die Konsolidierung von Strukturkomponenten erleichtern. Wenn beispielsweise die typische Metall-Unterbodenanordnung unterschiedliche Verstärkungskomponenten in jedem Bereich mit hoher Belastung beinhaltet, kann die Verbund-Unterbodenanordnung der vorliegenden Offenbarung stattdessen Bereiche mit erhöhter Dicke in den Bereichen mit hoher Belastung definieren. Dadurch kann die Dicke auch in Bereichen mit geringerer Belastung minimiert werden, um eine zusätzliche Gewichtsreduzierung zu erreichen.
Im Gegensatz zur Metall-Verbund-Unterbodenanordnung kann die Verbund-Unterbodenanordnung der vorliegenden Offenbarung im Wesentlichen aus Polymerfaser-Verbundkomponenten bestehen, sodass sie frei von Metallstrukturkomponenten ist. Die Verbund-Unterbodenanordnung kann aufgrund der verdickten Bereiche und/oder der Verbundverstärkungen mit den querverlaufenden Stegen eine ausreichende Seitenaufprallfestigkeit ohne den Einsatz von Metallstrukturelementen aufweisen. Die Komponenten des verbund-intensiven Designs können in hochvolumigen Verfahren zur Herstellung von Verbundwerkstoffen hergestellt werden. Die geringere Anzahl von Komponenten im Vergleich zu typischen Unterbodenkonstruktionen (z. B., der Metall-Unterbodenanordnung oder der Metall-Verbund-Unterbodenanordnung) kann ebenfalls zu einem relativ einfachen Montageprozess führen.
Jede der Strukturkomponenten aus Polymerfaser-Verbundstrukturkomponenten (z. B., die Basis, die erste Verstärkung und die zweite Verstärkung) kann ein Polymer und eine Vielzahl von Verstärkungsfasern beinhalten. Die Polymerfaser-Verbundstrukturkomponenten können gleich oder unterschiedlich sein. Unterschiedliche Polymerfaser-Verbundwerkstoffe können eines oder mehrere der folgenden beinhalten: unterschiedliche Polymere, Fasern mit unterschiedlichen Zusammensetzungen (z. B., Kohlenstoff und Glas), unterschiedlich hergestellte Fasern (z. B., Gewebe und unterbrochene statistische Fasern) und unterschiedliche Volumenanteile der Verstärkungsfasern.
Das Polymer kann jedes geeignete thermoplastische Harz oder duroplastische Harz sein. Das thermoplastische Harz kann Folgendes beinhalten: Vinylchloridharz, Vinylidenchloridharz, Vinylacetatharz, Polyvinylalkoholharz, Polystyrolharz, Acrylnitrilstyrolharz, Acrylnitril-Butadien-Styrolharz, Acrylharz, Methacrylatharz, Polyethylenharz, Polypropylenharz, Polyamidharz (PA6, PA11, PA12, PA46, PA66, PA610), ganz oder teilweise aromatische Polyamidharze, Polyacetalharz, Polycarbonatharz, Polyethylenterephthalatharz, Polyethylennaphthalatharz, Polybutylenterephthalatharz, Polyacrylatharz, Polyphenylenetherharz, Polyphenylensulfidharz, Polysulfonharz, Polyethersulfonharz, Polyetheretherketonharz, Polylactidharz oder eine Kombination oder Copolymere dieser Harze. Das duroplastische Harz kann Folgendes beinhalten: Benzoxazin, ein Bis-Maleimid (BMI), einen Cyanatester, ein Epoxy, ein Phenol (PF), ein Polyacrylat (Acryl), ein Polyimid (PI), einen ungesättigten Polyester, ein Polyeurethan (PUR), einen Vinylester, ein Siloxan oder eine Kombination oder Copolymere dieser Harze.
Die Verstärkungsfasern können beinhalten: Kohlenstoffasern, Glasfasern (z. B. Glasfasern, Quarz), Basaltfasern, Aramidfasern (z. B. TWARON®, vertrieben durch Teijin Aramid B.V), Polyphenylenbenzobisoxazol (PBO), Polyethylenfasern (z. B. ultrahochmolekulares Polyethylen (UHMWPE)), Polypropylenfasern (z. B. hochfestes Polypropylen), Naturfasern (z. B. Baumwolle, Lein, Zellulose, Spinnenseide) und Kombinationen derselben. Die Verstärkungsfasern können als beispielsweise als Gewebe, kontinuierliches Zufallsgewebe, diskontinuierliche Zufallsfasern, abgeschnittener Zufallsstoff, unidirektionale Endlosstranglagen, multiaxiale Endlosfasern mit nicht gecrimpten Geweben, ausgerichtete, abgeschnittene Stranglagen, geflochtenes Gewebe und Kombinationen derselben hergestellt werden. In verschiedenen Aspekten beinhaltet jede Polymerfaser-Verbundstrukturkomponente multiaxiale Endlosfasern mit nicht gecrimpten Geweben.
Die Polymerfaser-Verbundkomponenten können durch Kleben miteinander verbunden werden. Geeignete Klebstoffe beinhalten beispielsweise Klebstoffe basierend auf Methacrylatharzen, Urethanharzen oder Epoxidharzen. Wie für Fachleute zu verstehen ist, kann der Verbundwerkstoff auch andere konventionelle Inhaltsstoffe, einschließlich anderer Verstärkungsmaterialien, funktionaler Füllstoffe oder Zusatzstoffe, wie organische/anorganische Füllstoffe, Brandschutzmittel, Mittel gegen ultraviolette Strahlung (UV-Stabilisatoren), Antioxidantien, Farbstoffe, Formentrennmittel, Weichmacher, Plastifizierungsmittel, oberflächenaktive Mittel und dergleichen beinhalten.
Unter Bezugnahme auf die 1A-1C ist eine Unterbodenanordnung 10 gemäß bestimmten Aspekten der vorliegenden Offenbarung vorgesehen. Die Unterbodenanordnung 10 kann eine Vielzahl von Polymerfaser-Verbundkomponenten beinhalten. Die Polymerfaser-Verbundkomponenten können eine Basis 12, eine erste Verstärkung 14 und eine zweite Verstärkung 16 sein oder beinhalten. In bestimmten Variationen kann die Unterbodenanordnung 10 auch eine erste Kipphebelunterbaugruppe 18 und eine zweite Kipphebelunterbaugruppe 20 beinhalten. Die ersten und zweiten Kipphebelunterbaugruppen 18, 20 können mehrere Komponenten beinhalten, wie im Folgenden näher beschrieben wird.
Die Unterbodenanordnung 10 kann im Wesentlichen aus Polymerfaser-Verbundkomponenten bestehen. In verschiedenen Aspekten ist die Unterbodenanordnung 10 frei von Strukturkomponenten, die aus Metall gebildet sind oder Metall beinhalten, wie beispielsweise Metallquerträger. Somit besteht die Unterbodenanordnung 10 in verschiedenen Aspekten im Wesentlichen aus Polymerfaser-Verbundstrukturkomponenten. Die Unterbodenanordnung 10 kann jedoch optional nicht-strukturelle Metallkomponenten beinhalten, wie beispielsweise Befestigungselemente und andere Hardware. In bestimmten Aspekten besteht die Unterbodenanordnung 10 im Wesentlichen aus der Basis 12, der ersten Verstärkung 14, der zweiten Verstärkung 16, der ersten Kipphebelunterbaugruppe 18 und der zweiten Kipphebelunterbaugruppe 20. Die Polymerfaser-Verbundkomponenten (z. B., die Basis 12, die ersten und zweiten Verstärkungen 14, 16 und die ersten und zweiten Kipphebelunterbaugruppen 18, 20) können unter Bildung der Unterbodenanordnung 10 miteinander verklebt werden. In verschiedenen Aspekten erleichtert die Klebeverbindung der Verbundkomponenten die Bildung von Verbindungen mit niedrigeren Spannungskonzentrationen im Vergleich zu Verbindungen, die nur mechanische Befestigungselemente beinhalten.
Eine exemplarische Basis ist in 2A ohne erste und zweite daran gekoppelte Verstärkungen dargestellt (siehe Basis 180). In Rückführung auf die 1A-1C kann sich die Basis 12 in Längsrichtung von einer Vorderseite des Fahrzeugs zu einer Rückseite des Fahrzeugs und zwischen den ersten und zweiten Seiten des Fahrzeugs (z. B., einer Fahrerseite und einer Beifahrerseite) erstrecken. Die Basis 12 kann an der Unterseite des Fahrzeugs angeordnet sein, beispielsweise unterhalb eines Bodens der Fahrgastkabine des Fahrzeugs. Die Basis 12 kann strukturelle Stütz- und Montagestellen für andere Fahrzeugkomponenten bereitstellen. Die Basis 12 kann eine selbsttragende Konstruktion aufweisen (d. h., kann einteilig sein). In verschiedenen alternativen Aspekten ist die Basis 12 jedoch aus mehreren Teilen gebildet oder beinhaltet mehrere Teile. Als Beispiel kann die Basis 12 zwei Teile beinhalten, die durch eine Naht getrennt sind, die sich von der ersten Seite des Fahrzeugs zur zweiten Seite des Fahrzeugs erstreckt, sodass die beiden Teile ein Vorderteil und ein Hinterteil beinhalten können.
Die Basis 12 kann einen Stützboden oder Bodenwand 30 beinhalten. In verschiedenen Aspekten ist die Bodenwand 30 im Wesentlichen planar. Die Basis 12 kann ferner eine erste Außenwand 32, die benachbart zu einer ersten Seite 33 der Basis 12 angeordnet ist, und eine zweite Außenwand 34, die benachbart zu einer zweiten Seite 35 der Basis 12 angeordnet ist, beinhalten. Die ersten und zweiten Außenwände 32, 34 können sich in Längsrichtung erstrecken. Die erste Außenwand 32 kann an oder nahe der ersten Seite des Fahrzeugs (z. B., eine Beifahrerseite) und die zweite Außenwand 34 kann gegenüber der ersten Außenwand 32, an oder nahe einer zweiten Seite des Fahrzeugs (z. B., eine Fahrerseite) angeordnet sein.
Die Basis 12 kann auch eine erste abgewinkelte Wand oder eine Vorderwand 36 und eine zweite abgewinkelte Wand oder Rückwand 38 beinhalten. Zwischen der Vorderwand 36 und der Bodenwand 30 kann ein Frontwinkel 40 definiert werden. Der Frontwinkel 40 kann größer als oder gleich etwa 20° bis kleiner als oder gleich etwa 90°, optional größer als oder gleich etwa 30° bis kleiner als oder gleich etwa 80°, optional größer als oder gleich etwa 40° bis kleiner als oder gleich etwa 75° und optional größer als oder gleich etwa 45° bis kleiner als oder gleich etwa 55° sein. Zwischen der Rückwand 38 und der Bodenwand 30 kann ein hinterer Winkel 42 definiert werden. Der hintere Winkel 42 kann größer als oder gleich etwa 20° bis kleiner als oder gleich etwa 90°, optional größer als oder gleich etwa 30° bis kleiner als oder gleich etwa 75°, optional größer als oder gleich etwa 40° bis kleiner als oder gleich etwa 60° und optional größer als oder gleich etwa 45° bis kleiner als oder gleich etwa 50° sein. Der Frontwinkel 40 und der hintere Winkel 42 können die gleiche Größe oder unterschiedliche Größen aufweisen.
In verschiedenen Aspekten definiert die Basis 12 ferner einen Längstunnel 43 ( 1C), der sich zwischen der Vorderseite des Fahrzeugs und der Rückseite des Fahrzeugs erstreckt. Der Längstunnel 43 kann beispielsweise Platz für andere Fahrzeugkomponenten und -systeme, wie beispielsweise ein Getriebe, bieten. Der Längstunnel 43 kann an einer Unterseite (d. h., einer dem Boden zugewandten Seite, offen sein, wenn die Unterbodenanordnung 10 mit dem Fahrzeug gekoppelt ist, die in den Boden eingreift). In bestimmten Aspekten kann der Längstunnel 43 zwischen den ersten und zweiten Seiten des Fahrzeugs zentriert sein.
Obwohl die Basis 12 der 1A-1C den Längstunnel 43 beinhaltet, kann in alternativen Aspekten der Längstunnel 43 entfallen. So kann beispielsweise der Längstunnel 43 entfallen, wenn er für die Verpackung von Fahrzeugkomponenten nicht erforderlich ist (z. B., bei einem Elektrofahrzeug ohne Getriebe). Wenn der Längstunnel 43 entfällt, kann sich die Bodenwand 30 zwischen der ersten Außenwand 32 und der zweiten Außenwand 34 erstrecken, wobei die ersten und zweiten Abschnitte 56, 58 im Wesentlichen koplanar sind. In anderen alternativen Aspekten kann die Basis 12 je nach Fahrzeug und Verpackungsanforderungen andere erhöhte Abschnitte, Vertiefungen, abgewinkelte Wände und/oder gekrümmte Wände beinhalten.
Der Längstunnel 43 kann zumindest teilweise durch einen länglichen erhöhten Abschnitt 44 definiert sein, der eine erste Innenwand 45, eine zweite Innenwand 46 und eine obere Wand 48 beinhaltet, die sich zwischen der ersten Innenwand 45 und der zweiten Innenwand 46 erstreckt. Die erste Innenwand 45, die zweite Innenwand 46 und die obere Wand 48 können zusammenwirken, um den länglichen erhöhten Abschnitt 44 zu definieren. Der längliche erhöhte Abschnitt 44 kann sich entlang einer Längsachse 52 erstrecken. Der längliche erhöhte Abschnitt 44 kann zwischen einem ersten Abschnitt 56 der Basis 12 und einem zweiten Abschnitt 58 der Basis 12 angeordnet sein.
Wie in 1C am besten dargestellt, kann die erste Außenwand 32 mit der Bodenwand 30 einen äußeren Winkel 60 bilden. Der äußere Winkel 60 kann beispielsweise größer als oder gleich etwa 90° bis kleiner als oder gleich etwa 110°, optional größer als oder gleich etwa 90° bis kleiner als oder gleich etwa 100°, und optional größer als oder gleich etwa 93° bis kleiner als oder gleich etwa 100° sein. Die zweite Außenwand 34 kann den äußeren Winkel 60 mit der Bodenwand 30 bilden. Die erste Innenwand 45 kann einen Innenwinkel 62 mit der Bodenwand 30 bilden. Der Innenwinkel 62 kann beispielsweise größer als oder gleich etwa 90° bis kleiner als oder gleich etwa 120°, größer als oder gleich etwa 93° bis kleiner als oder gleich etwa 110°, und optional größer als oder gleich etwa 100° bis kleiner als oder gleich etwa 110° sein. Die zweite Innenwand 46 kann den Innenwinkel 62 mit der Bodenwand 30 bilden. In bestimmten Aspekten kann die Basis 12 einen W-förmigen Querschnitt in einer Querrichtung in Bezug auf das Fahrzeug definieren (d. h., von der ersten Seite des Fahrzeugs bis zur zweiten Seite des Fahrzeugs).
In Rückführung auf 1A können die ersten und zweiten Verstärkungen 14, 16 mit der Basis 12 gekoppelt werden, um zusätzliche strukturelle Unterstützung bereitzustellen, insbesondere für die ersten und zweiten Kipphebelbaugruppen 18, 20 im Falle eines Seitenaufpralls. Die erste Verstärkung 14 kann eine erste Stirnwand 70 und eine zweite Stirnwand 72 beinhalten. Die erste Stirnwand 70 kann in die erste Außenwand 32 der Basis 12 eingreifen. Die zweite Stirnwand 72 kann in die erste Innenwand 45 der Basis 12 eingreifen. Die erste Verstärkung 14 kann ferner einen ersten Verstärkungsflansch 74 und einen zweiten Verstärkungsflansch 76 beinhalten. Der erste Verstärkungsflansch 74 kann von der ersten Stirnwand 70 weg von der zweiten Stirnwand 72 vorstehen. Der zweite Verstärkungsflansch 76 kann von der zweiten Stirnwand 72 weg von der ersten Stirnwand 70 vorstehen. Der erste Verstärkungsflansch 74 kann in einen ersten Basisflansch 78 eingreifen, der sich von der ersten Außenwand 32 der Basis 12 weg von der zweiten Seite 35 der Basis 12 erstreckt. Der zweite Verstärkungsflansch 76 kann in die obere Wand 48 der Basis 12 eingreifen.
Die erste Verstärkung 14 kann an der Basis 12 am ersten und zweiten Verstärkungsflansch 74, 76 befestigt werden. Insbesondere kann der Klebstoff zwischen jedem der ersten und zweiten Verstärkungsflansche 74, 76 und dem Boden 12 angeordnet werden. Die relativ große Oberfläche der Verbindungen kann im Vergleich zu Verbindungen, die nur mechanische Befestigungselemente beinhalten, niedrigere Spannungskonzentrationen ermöglichen. Darüber hinaus können die ersten und zweiten Verstärkungsflansche 74, 76 so bemessen sein, dass sie die zu erwartenden Seitenaufpralllasten effektiv übertragen. Vorteilhafterweise ermöglicht die Polymerfaser-Verbundkonstruktion der ersten Verstärkung 14 die Herstellung der ersten und zweiten Verstärkungsflansche 74, 76 als durchgehende Flansche, was mit den typischen Herstellungsverfahren für Metall-Unterbodenanordnungen nicht realisierbar wäre.
Die erste Verstärkung 14 kann mindestens einen ersten länglichen Steg beinhalten, der eine Vielzahl von ersten länglichen Stegen 80 sein kann. Jeder erste längliche Steg 80 kann eine erste Querachse 81 definieren und sich entlang dieser erstrecken. Die erste Verstärkung 14 kann auch mindestens eine erste längliche Mulde beinhalten, die aus einer Vielzahl von ersten länglichen Mulden 82 bestehen kann. Jeder erste längliche Steg 80 kann angrenzend an eine erste längliche Mulde 82 angeordnet sein. Die Vielzahl von ersten länglichen Stegen 80 und die Vielzahl von ersten länglichen Mulden 82 können sich quer zwischen der ersten Seite 33 der Basis 12 und der zweiten Seite 35 der Basis 12 (z. B., zwischen der ersten Außenwand 32 und der zweiten Außenwand 34) erstrecken. Die Vielzahl von ersten länglichen Stegen 80 und die Vielzahl von ersten länglichen Mulden 82 müssen sich nicht über eine gesamte Breite der Basis 12 erstrecken.
Die Vielzahl von ersten länglichen Mulden 82 kann in eine Oberfläche 83 der Bodenwand 30 der Basis 12 eingreifen. In verschiedenen Aspekten kann die Vielzahl von ersten länglichen Mulden 82 als Montageflansche zum Verbinden der ersten Verstärkung 14 mit der Basis 12 dienen. Die ersten länglichen Stege 80 und die ersten länglichen Mulden 82 können im Wechsel so angeordnet werden, dass die ersten länglichen Stege 80 zwischen den ersten länglichen Mulden 82 angeordnet sind. Die erste Verstärkung 14 kann drei erste längliche Stege 80 beinhalten. In alternativen Aspekten kann die erste Verstärkung 14 jedoch mehr oder gleich einem und weniger als oder gleich sechs ersten länglichen Stegen (1-6 erste längliche Stege), optional mehr als oder gleich zwei und weniger als oder gleich fünf ersten länglichen Stegen (2-5 erste längliche Stege) und optional drei (3) ersten länglichen Stegen beinhalten.
Wie in 1B am besten dargestellt, kann jeder erste längliche Steg 80 eine erste Seitenwand 84, eine zweite Seitenwand 86 und eine obere Wand 88 beinhalten, die sich zwischen der ersten Seitenwand 84 und der zweiten Seitenwand 86 erstreckt. Jede der ersten Seitenwand 84 und der zweiten Seitenwand 86 kann mit der oberen Wand 88 einen ersten Winkel 90 bilden. Der erste Winkel 90 kann größer als oder gleich etwa 90° bis kleiner als 180°, optional größer als oder gleich etwa 93° bis kleiner als oder gleich etwa 135°, und optional etwa 96° sein. Die Vielzahl von ersten länglichen Stegen 80 kann mit der Bodenwand 30 der Basis 12 zusammenwirken, um eine entsprechende Vielzahl von länglichen Zellen 92 zu definieren. Die Vielzahl von länglichen Zellen 92 kann offen sein (d. h., gefüllt mit Luft). In alternativen Variationen kann jedoch die Vielzahl von länglichen Zellen 92 mit einem anderen Material oder einer anderen Komponente, wie beispielsweise einer stoßfesten Komponente, gefüllt oder teilweise gefüllt sein.
Jeder erste längliche Steg 80 kann eine maximale Höhe 94 und eine maximale Breite 96 definieren. Die maximale Höhe 94 kann größer als oder gleich etwa 25 mm bis kleiner oder gleich etwa 200 mm sein, optional größer als oder gleich etwa 50 mm bis kleiner als oder gleich etwa 175 mm und optional größer als oder gleich etwa 75 mm bis kleiner als oder gleich etwa 150 mm sein. Die maximale Breite 96 kann größer als oder gleich etwa 75 mm bis kleiner als oder gleich etwa 150 mm und optional größer als oder gleich etwa 100 mm bis kleiner als oder gleich etwa 125 mm sein. Obwohl die ersten länglichen Stege 80 mit ähnlichen oder identischen Höhen, Breiten und Abständen dargestellt sind, sind alternative Konfigurationen möglich.
Die zweite Verstärkung 16 kann ähnlich zur ersten Verstärkung 14 sein. Die zweite Verstärkung 16 kann eine dritte Stirnwand 102 und eine vierte Stirnwand 104 ähnlich der ersten Stirnwand 70 bzw. der zweiten Stirnwand 72 der ersten Verstärkung 14 beinhalten. Die dritte Stirnwand 102 kann in die zweite Außenwand 34 der Basis 12 eingreifen. Die vierte Stirnwand 104 kann in die zweite Innenwand 46 der Basis 12 eingreifen. Die zweite Verstärkung 16 kann einen dritten Verstärkungsflansch 106 und einen vierten Verstärkungsflansch 108 beinhalten, die dem ersten Verstärkungsflansch 74 bzw. dem zweiten Verstärkungsflansch 76 der ersten Verstärkung 14 ähnlich sind. Der dritte Verstärkungsflansch 106 kann von der dritten Stirnwand 102 von der vierten Stirnwand 104 vorstehen und in einen zweiten Basisflansch 110 der Basis 12 eingreifen. Der zweite Basisflansch 110 kann von der zweiten Außenwand 34 der Basis 12 weg von der ersten Seite 33 der Basis 12 vorstehen. Der vierte Verstärkungsflansch 108 kann in die obere Wand 48 der Basis 12 eingreifen.
Die zweite Verstärkung 16 kann mindestens einen zweiten länglichen Steg beinhalten, der eine Vielzahl von zweiten länglichen Stegen 112 sein kann. Jeder zweite längliche Steg 112 kann eine zweite Querachse 113 definieren und sich entlang dieser erstrecken. Die zweite Verstärkung 16 kann ferner mindestens eine zweite längliche Mulde beinhalten, die eine Vielzahl von zweiten länglichen Mulden 114 sein kann. Die Vielzahl von zweiten länglichen Stegen 112 und die Vielzahl von zweiten länglichen Mulden 114 können der Vielzahl von ersten länglichen Stegen 80 bzw. der Vielzahl von ersten länglichen Mulden 82 ähnlich sein. Die Vielzahl von zweiten länglichen Stegen 112 kann daher mit der Bodenwand 30 der Basis 12 zusammenwirken, um eine entsprechende Vielzahl von zweiten länglichen Zellen (nicht dargestellt) zu definieren.
Obwohl die Unterbodenanordnung 10 zwei Verstärkungen (d. h., die erste Verstärkung 14 und die zweite Verstärkung 16) beinhaltet, wird ein Fachmann verstehen, dass im Rahmen der vorliegenden Offenbarung unterschiedliche Mengen von Verstärkungen in die Unterbodenanordnung 10 aufgenommen werden können. In einem Beispiel, wenn der Längstunnel 43 von der Basis 12 ausgenommen wird, wie vorstehend erläutert, kann die Unterbodenanordnung 10 eine einzelne Verstärkung beinhalten, die sich zwischen der ersten Seite 33 der Basis 12 und der zweiten Seite 35 der Basis 12 erstreckt (z. B., von der ersten Außenwand 32 bis zur zweiten Außenwand 34). In einem weiteren Beispiel beinhaltet die Unterbodenanordnung 10 mehr als eine Verstärkung, die mit jedem der ersten und zweiten Abschnitte 56, 58 der Basis 12 gekoppelt ist (z. B., eine erste Verstärkung, die mit dem ersten Abschnitt 56 gekoppelt ist und angrenzend an eine erste B-Säule angeordnet ist, eine zweite Verstärkung, die mit dem zweiten Abschnitt 58 gekoppelt ist und angrenzend an eine zweite B-Säule angeordnet ist, eine dritte Verstärkung, die mit dem ersten Abschnitt 56 gekoppelt ist und angrenzend an die Vorderwand 36 angeordnet ist, und eine vierte Verstärkung, die mit dem zweiten Abschnitt 58 gekoppelt und angrenzend an die Vorderwand 36 angeordnet ist). In noch einem weiteren Beispiel beinhaltet die Unterbodenanordnung 10 mehrere übereinander gestapelte Verstärkungen (z. B., in einer Richtung, die im Wesentlichen senkrecht zur Längsachse 52 und der ersten und zweiten Querachse 81, 113) verläuft. In einer derartigen Anordnung können entsprechende Vielzahlen von länglichen Stegen versetzt sein, um eine Wabenstruktur zu definieren.
Die ersten und zweiten Kipphebelunterbaugruppen 18, 20 der Unterbodenanordnung 10 können sich entlang der jeweiligen ersten und zweiten Seiten des Fahrzeugs erstrecken, um Energie bei einem Seitenaufprall zu absorbieren. Wie in 1C am besten dargestellt, kann die erste Kipphebelunterbaugruppe 18 ein erstes Gehäuse 130 und mindestens ein erstes energieabsorbierendes Element beinhalten, das eine Vielzahl von ersten energieabsorbierenden Elementen 132 sein kann. Das erste Gehäuse 130 und die Vielzahl von ersten energieabsorbierenden Elementen 132 können jeweils aus einem Polymerfaser-Verbundwerkstoff, wie den vorstehend beschriebenen, gebildet sein oder diesen beinhalten. Das erste Gehäuse 130 kann eine erste Komponente 133 (die „erste längliche Kipphebelkomponente“) und eine zweite Komponente 134 (die „zweite längliche Kipphebelkomponente“) beinhalten. Die erste Komponente 133 kann einen ersten länglichen C-förmigen Körper 135 definieren und kann erste sich nach außen erstreckende Flansche 136 beinhalten. Die zweite Komponente 134 kann einen zweiten länglichen C-förmigen Körper 137 definieren und kann zweite sich nach außen erstreckende Flansche 138 beinhalten. In verschiedenen Aspekten kann der erste längliche C-förmige Körper 135 eine größere Dicke definieren als der zweite längliche C-förmige Körper 137. Obwohl das erste Gehäuse 130 zwei Komponenten (d. h., die erste Komponente 133 und die zweite Komponente 134) beinhaltet, kann das erste Gehäuse 130 in verschiedenen alternativen Aspekten eine selbsttragende Struktur beinhalten (z. B., wenn das erste Gehäuse 130 durch ein Pultrusionsverfahren hergestellt wird). Die ersten und zweiten Komponenten 133, 134 können zusammenwirken, um ein erstes Innenfach 140 zu definieren. Die Vielzahl von ersten energieabsorbierenden Elementen 132 kann innerhalb des ersten Innenfachs 140 angeordnet und am ersten Gehäuse 130, wie beispielsweise an der ersten Komponente 133, befestigt werden.
Die ersten energieabsorbierenden Elemente 132 können diskontinuierlich sein, sodass sie sich keine Wände untereinander teilen. Jedes erste energieabsorbierende Element 132 kann jeweils eine längliche Hohlstruktur 142 beinhalten, die eine Mittelachse 144 definiert. Jede längliche Hohlstruktur 142 kann sich zwischen einem ersten Ende 146 und einem zweiten Ende 148 erstrecken. Das erste Ende 146 kann mit der ersten Komponente 133 des ersten Gehäuses 130 verbunden sein. Jede längliche Hohlstruktur 142 kann einen im Wesentlichen kreisförmigen Querschnitt in einer Richtung senkrecht zur Mittelachse 144 definieren. So kann beispielsweise „im Wesentlichen rund“ Kreise und Ovale beinhalten. In bestimmten Aspekten können die ersten energieabsorbierenden Elemente 132 optional im Wesentlichen symmetrisch um die Mittelachse 144 sein.
Jede längliche Hohlstruktur 142 kann eine erste Dicke 150 am ersten Ende 146 und eine zweite Dicke 152 am zweiten Ende 148 beinhalten. Die erste Dicke 150 und die zweite Dicke 152 können unterschiedlich sein. In verschiedenen Aspekten kann die zweite Dicke 152 kleiner sein als die erste Dicke 150. Somit kann unter bestimmten Seitenaufprallbedingungen das zweite Ende 148 so konstruiert sein, dass es vor dem ersten Ende 146 zerdrückt wird. In einem Beispiel kann eine Dicke jeder länglichen Hohlstruktur 142 zwischen dem ersten Ende 146 und dem zweiten Ende 148 linear verjüngt werden.
Zurück zu 1A, obwohl die erste Kipphebelunterbaugruppe 18 die Vielzahl von ersten energieabsorbierenden Elementen 132 beinhaltet, würde ein Fachmann es begrüßen, wenn jedes andere energieabsorbierende Element oder alle anderen energieabsorbierenden Elemente, die unter den erwarteten Lastbedingungen ausreichend funktionieren können, in den Anwendungsbereich der vorliegenden Offenbarung einbezogen werden könnten. In einem Beispiel beinhaltet die erste Kipphebelunterbaugruppe 18 energieabsorbierende Elemente mit unterschiedlichen Geometrien (z. B., Länge, Durchmesser, Wanddicke, Konstruktionsmaterial), Merkmale (z. B., einen Flansch zum Koppeln des ersten energieabsorbierenden Elements 132 mit dem ersten Gehäuse 130) oder Anordnungen (z. B., die innerhalb des ersten Gehäuses 130 gruppiert, in kleineren Anteilen gruppiert oder voneinander getrennt sind). In einem weiteren Beispiel beinhaltet die erste Kipphebelunterbaugruppe 18 eine Vielzahl von energieabsorbierenden Elementen, von denen jedes eine Querplatte (z. B., eine gewellte Platte) beinhaltet, die sich zwischen der ersten Komponente 133 des ersten Gehäuses 130 und der zweiten Komponente 134 des ersten Gehäuses 130 erstreckt. In noch einem weiteren Beispiel beinhaltet die erste Kipphebelunterbaugruppe 18 ein einzelnes energieabsorbierendes Element, beispielsweise mit einer Wabenstruktur (siehe, z. B., erstes energieabsorbierendes Element 310 von 3C).
Die zweite Kipphebelunterbaugruppe 20 kann der ersten Kipphebelunterbaugruppe 18 ähnlich sein. Die zweite Kipphebelunterbaugruppe 20 kann ein zweites Gehäuse 160 und mindestens ein zweites energieabsorbierendes Element beinhalten, das eine Vielzahl von zweiten energieabsorbierenden Elementen sein kann (nicht dargestellt). Das zweite Gehäuse 160 kann eine dritte Komponente 162 (die „dritte längliche Kipphebelkomponente“) ähnlich der ersten Komponente 133 des ersten Gehäuses 130 und eine vierte Komponente 164 (die „vierte längliche Kipphebelkomponente“) ähnlich der zweiten Komponente 134 des ersten Gehäuses 130 beinhalten. Die dritten und vierten Komponenten 162, 164 können ein zweites Innenfach 166 ähnlich zum ersten Innenfach 140 des Gehäuses 130 zusammenwirken. Die Vielzahl von zweiten energieabsorbierenden Elementen kann der Vielzahl von ersten energieabsorbierenden Elementen 132 der ersten Kipphebelunterbaugruppe 18 ähnlich sein.
Die ersten und zweiten Kipphebelunterbaugruppen 18, 20 können mit der Basis 12 so gekoppelt werden, dass sie sich entlang der jeweiligen ersten und zweiten Seiten des Fahrzeugs erstrecken. Die erste Kipphebelunterbaugruppe 18 kann mit der ersten Seite 33 der Basis 12 gekoppelt werden. Die zweite Kipphebelunterbaugruppe 20 kann mit der zweiten Seite 35 der Basis 12 gekoppelt werden. Insbesondere kann die erste Komponente 133 des ersten Gehäuses 130 der ersten Kipphebelunterbaugruppe 18 mit dem ersten Basisflansch 78 und/oder der ersten Außenwand 32 der Basis 12 verbunden sein. Die dritte Komponente 162 des zweiten Gehäuses 160 der zweiten Kipphebelunterbaugruppe 20 kann mit dem zweiten Basisflansch 110 und/oder der zweiten Außenwand 34 der Basis 12 verbunden sein. Die ersten und zweiten Kipphebelunterbaugruppen 18, 20 können beispielsweise durch Kleben mit der Basis 12 verbunden werden. Das ersten und zweiten Gehäuse 130, 160 können sich optional im Wesentlichen parallel zur Längsachse 52 erstrecken (d. h., wobei sich die ersten und zweiten Gehäuse 130, 160 in Längsrichtung erstrecken können).
Die Unterbodenanordnung 10 kann mit dem Fahrzeug gekoppelt sein (nicht dargestellt). Ist die Unterbodenanordnung 10 mit dem Fahrzeug gekoppelt, können die Sitze des Fahrzeugs mit der ersten Verstärkung 14 und/oder der zweiten Verstärkung 16 gekoppelt werden. In bestimmten Aspekten sind die Sitze direkt mit den ersten länglichen Stegen 80 und/oder den zweiten länglichen Stegen 112 gekoppelt. In einem Beispiel wird bei der Herstellung der ersten und zweiten Verstärkungen 14, 16 eine strukturelle Sitzkomponente, wie beispielsweise ein Rahmen oder Einsatz, zumindest teilweise innerhalb einer Form angeordnet, und die Verstärkung (wie beispielsweise die erste Verstärkung 14 oder die zweite Verstärkung 16) wird um die strukturelle Sitzkomponente herum gegossen.
Die erste Verstärkung 14 und die zweite Verstärkung 16 können zum strukturellen Abstützen in bestimmten Bereichen des Fahrzeugs angeordnet werden. In einem Beispiel ist die Vielzahl von ersten länglichen Stegen 80 der ersten Verstärkung 14 in der Nähe einer ersten B-Säule auf der ersten Seite des Fahrzeugs angeordnet. Die Vielzahl von zweiten länglichen Stegen 112 kann in der Nähe einer zweiten B-Säule auf der zweiten Seite des Fahrzeugs angeordnet sein. Die erste Verstärkung 14 kann zur Abstützung der ersten energieabsorbierenden Elemente 132 angeordnet werden. Die zweite Verstärkung 16 kann zur Abstützung der zweiten energieabsorbierenden Elemente angeordnet werden (nicht dargestellt). Somit können die ersten und zweiten energieabsorbierenden Elemente 132 während eines Aufpralls zur maximalen Energieabsorption mit der Unterbodenanordnung 10 gekoppelt bleiben. Im Gegensatz dazu können sich die Vielzahl der ersten und zweiten energieabsorbierenden Elemente ohne ausreichende strukturelle Abstützung vor der maximalen Energieabsorption während eines Belastungsereignisses von der Unterbodenanordnung 10 lösen.
Die ersten und zweiten Querachsen 81, 113 können sich im Wesentlichen senkrecht zur Längsachse 52 des länglichen erhöhten Abschnitts 44 erstrecken. In verschiedenen alternativen Aspekten erstrecken sich jedoch die ersten und zweiten Querachsen 81, 113 nicht senkrecht zur Längsachse 52, sodass sich die Vielzahl von ersten und zweiten länglichen Stegen 80, 112 auch nicht parallel zur Längsachse 52 erstrecken. Die ersten und zweiten Querachsen 81, 113 können so ausgerichtet sein, dass die Leistung der Unterbodenanordnung 10 während eines Seitenaufpralls optimiert wird. Obwohl jede der ersten Querachsen 81 parallel zur ersten Querachse 81 dargestellt ist, können sich die ersten Querachsen 81 in alternativen Aspekten nicht parallel zueinander erstrecken. Ebenso können sich die jeweiligen zweiten Querachsen 113 nicht parallel zueinander erstrecken.
Die Vielzahl von ersten energieabsorbierenden Elementen 132 der ersten Kipphebelunterbaugruppe 18 und die Vielzahl von zweiten energieabsorbierenden Elementen (nicht dargestellt) der zweiten Kipphebelunterbaugruppe 20 können so angeordnet werden, dass die Leistung der Unterbodenanordnung 10 während eines Seitenaufpralls optimiert wird. In einem Beispiel ist die Vielzahl von ersten energieabsorbierenden Elementen 132 nahe der ersten B-Säule angeordnet. Die Vielzahl von zweiten energieabsorbierenden Elementen ist nahe der ersten B-Säule angeordnet. Wie vorstehend erläutert, können die Vielzahl von ersten und zweiten energieabsorbierenden Elementen 132 nahe den jeweiligen ersten und zweiten Verstärkungen 14, 16 angeordnet werden.
Die Faserarchitektur, einschließlich der Ausrichtung der Verstärkungsfasern, kann bei den Polymerfaser-Verbundkomponenten die Struktur- und Schlagleistung der Unterbodenanordnung 10 beeinflussen. Die Faserarchitektur in jeder der Polymerfaser-Verbundkomponenten (z. B., die Basis 12, die erste Verstärkung 14, die zweite Verstärkung 16, die erste Komponente 133, die zweite Komponente 134, die dritte Komponente 162, die vierte Komponente 164, die Vielzahl von ersten energieabsorbierenden Elementen 132 und die Vielzahl von zweiten energieabsorbierenden Elementen (nicht dargestellt) können optimiert werden, um die Leistung der Unterbodenanordnung 10 zu verbessern, beispielsweise wenn sie einer äußeren Belastung ausgesetzt sind.
In einem Beispiel beinhaltet ein erster Polymerfaser-Verbundwerkstoff der Basis 12 eine erste mehrschichtige Struktur. Die zweiten und dritten Polymerfaser-Verbundwerkstoffe der ersten und zweiten Verstärkungen 14, 16 beinhalten jeweils eine zweite mehrschichtige Struktur. In verschiedenen Aspekten unterscheiden sich die erste Faserarchitektur und die zweite Faserarchitektur. Die ersten und dritten Komponenten 133, 162 der ersten und zweiten Kipphebelunterbaugruppen 18, 20 beinhalten jeweils vierte und fünfte Polymerfaser-Verbundwerkstoffe, die jeweils eine dritte mehrschichtige Struktur aufweisen. Die zweiten und vierten Komponenten 134, 164 der ersten und zweiten Kipphebelunterbaugruppen 18, 20 beinhalten sechste und siebte Polymerfaser-Verbundwerkstoffe, die jeweils eine vierte mehrschichtige Struktur aufweisen. In verschiedenen Aspekten können die dritten und vierten mehrschichtigen Strukturen gleich sein.
Wie zuvor beschrieben, beinhalten Unterbodenanordnungen gemäß bestimmten Aspekten der vorliegenden Offenbarung eine Basis (siehe, z. B., Basis 12) und mindestens eine Verstärkung (siehe, z. B., erste Verstärkung 14). Einige Unterbodenanordnungen können auch eine oder mehrere Kipphebelunterbaugruppen beinhalten (siehe z. B., die erste Kipphebelunterbaugruppe 18). Die spezifischen Geometrien der einzelnen Komponenten können jedoch so optimiert werden, dass sie den Struktur-, Verpackungs- und Belastungsanforderungen des Fahrzeugs entsprechen. Im Folgenden werden Beispiele für Variationen von Basis (2A-2B und 8-9), der Verstärkung (3A-7) und der Kipphebelunterbaugruppe (3A-3C und 8-9) beschrieben.
Unter Bezugnahme auf die 2A-2B ist eine weitere Basis 180 gemäß bestimmten Aspekten der vorliegenden Offenbarung vorgesehen. Die Basis 180 kann in eine Unterbodenanordnung mit mindestens einer Verstärkung (z. B., der ersten Verstärkung 14 der 1A-1C) und ersten und zweiten Kipphebelunterbaugruppen (z. B., den ersten und zweiten Kipphebelunterbaugruppen 18, 20 der 1A-1C) integriert werden. Die Basis 180 kann eine erste Außenwand 182 und eine zweite Außenwand 184 ähnlich der ersten Außenwand 32 und der zweiten Außenwand 34 der Basis 12 der 1A-1C beinhalten. Die Basis 180 kann ferner einen länglichen erhöhten Abschnitt 186 ähnlich dem länglichen erhöhten Abschnitt 44 der Basis 12 der 1A-1C beinhalten. Sofern im Folgenden nicht anders beschrieben, kann die Basis 180 der Basis 12 der 1A-1C ähnlich sein.
Die Basis 180 kann eine variable Dicke definieren. Die Basis 180 kann einen ersten Bereich 188, einen zweiten Bereich 190, einen dritten Bereich 192 und einen vierten Bereich 194 beinhalten. Der zweite Bereich 190 kann zumindest teilweise auf dem verlängerten erhöhten Abschnitt 186 angeordnet sein, beispielsweise nahe einer Mitte des verlängerten erhöhten Abschnitts 186 zwischen der Vorderseite und der Rückseite des Fahrzeugs. Der dritte Bereich 192 kann zumindest teilweise auf der ersten Außenwand 182 angeordnet sein. Der vierte Bereich 194 kann zumindest teilweise auf der zweiten Außenwand 184 angeordnet sein. Der erste Bereich 188 kann sich zwischen den zweiten, dritten und vierten Bereichen 190, 192, 194 erstrecken.
Wie am besten in 2B dargestellt, kann der erste Bereich 188 eine erste Dicke 196 aufweisen. Der zweite Bereich 190 kann eine zweite Dicke 198 aufweisen. Die zweite Dicke 198 kann sich von der ersten Dicke 196 unterscheiden. So kann beispielsweise die zweite Dicke 198 größer sein als die erste Dicke 196. Der dritte Bereich 192 kann eine dritte Dicke 200 aufweisen. Die dritte Dicke 200 kann sich von der ersten Dicke 196 unterscheiden. So kann beispielsweise die dritte Dicke 200 größer sein als die erste Dicke 196. Der vierte Bereich 194 kann eine vierte Dicke (nicht dargestellt) aufweisen. Die vierte Dicke kann sich von der ersten Dicke 196 unterscheiden. So kann beispielsweise die vierte Dicke größer sein als die erste Dicke 196. Die zweiten, dritten und vierten Bereiche 190, 192, 194 können zusammenfassend als „verdickte Bereiche“ bezeichnet werden.
Die erste Dicke 196 kann größer als oder gleich etwa 2 mm bis kleiner oder gleich etwa 10 mm sein, optional größer als oder gleich etwa 2,5 mm bis kleiner als oder gleich etwa 7,5 mm und optional größer als oder gleich etwa 2,5 mm bis kleiner als oder gleich etwa 6 mm sein. Die zweiten, dritten und vierten Dicken 198, 200 können jeweils größer als oder gleich bis größer als oder gleich als etwa 3 mm bis kleiner als oder gleich etwa 15 mm, optional größer als oder gleich etwa 3 mm bis kleiner als oder gleich etwa 10 mm und optional größer als oder gleich etwa 3 mm bis kleiner als oder gleich etwa 7,5 mm sein. Die zweiten, dritten und vierten Dicken 198, 200 können gleich oder unterschiedlich sein. Die Dicken 196, 198, 200 müssen nicht über jeden Bereich 188, 190, 192, 194 gleichmäßig sein. So kann beispielsweise eine Erhöhung der Dicke schrittweise erfolgen. Daher können die vorgenannten Dicken 196, 198, 200 in verschiedenen Aspekten den maximalen Dicken in jedem Bereich entsprechen.
Die Basis 180 kann aus einem Polymerfaser-Verbundwerkstoff, wie vorstehend erläutert, gebildet sein oder dieses beinhalten. In verschiedenen Aspekten kann der Polymerfaser-Verbundwerkstoff unterschiedliche Mengen von Verstärkungsfaserschichten in jedem der Bereiche (z. B., dem ersten Bereich 188, dem zweiten Bereich 190, dem dritten Bereich 192 und dem vierten Bereich 194) beinhalten. Die Faserausrichtung in jedem der Bereiche kann gleich sein. So können beispielsweise die zweiten, dritten und vierten Bereiche 190, 192, 194 zusätzliche Gewebeschichten im Vergleich zum ersten Bereich 188 beinhalten.
Im Allgemeinen können verdickte Bereiche in erwarteten Bereichen mit relativ hoher Spannungskonzentration vorhanden sein. Wie vorstehend erläutert, ermöglicht die Einbeziehung verdickter Bereiche in verschiedenen Aspekten eine Reduzierung der Anzahl der Komponenten in einer Unterbodenanordnung (wie z. B. der Unterbodenanordnung 10 der 1A-1C). Wenn eine typische Metall-Unterbodenanordnung zusätzliche Strukturkomponenten an hochbeanspruchten Bereichen beinhaltet, kann die Verbund-Unterbodenanordnung der vorliegenden Offenbarung alternativ die verdickten Bereiche an den hochbeanspruchten Bereichen beinhalten. Ein Fachmann wird erkennen, dass die Positionen und Größen der verdickten Bereiche auf die zu erwartenden Belastungen der Unterbodenanordnung angepasst werden können. Somit sind die ersten, zweiten, dritten und vierten Bereiche 188, 190, 192, 194 nur exemplarisch. Zusätzlich oder alternativ können verdickte Bereiche auf den Verstärkungen oder den Kipphebelunterbaugruppen (z. B., auf den Gehäusen) integriert sein.
Unter Bezugnahme auf die 3A-3C ist noch eine weitere Unterbodenanordnung 210 gemäß bestimmten Aspekten der vorliegenden Offenbarung vorgesehen. Die Unterbodenanordnung 210 kann eine Basis 212, eine erste Verstärkung 214, eine zweite Verstärkung 216, eine erste Kipphebelunterbaugruppe 218 und eine zweite Kipphebelunterbaugruppe 220 beinhalten. Die Basis 212 kann ähnlich zu der Basis 12 der Unterbodenanordnung 10 der 1A-1C sein.
Wie in 3C am besten dargestellt, kann die erste Verstärkung 214 eine erste Stirnwand 226 und eine zweite Stirnwand 228 beinhalten. Die erste Stirnwand 226 kann in eine erste Außenwand 230 der Basis 212 eingreifen. Die zweite Stirnwand 228 kann in die erste Innenwand 232 der Basis 212 eingreifen. Die erste Verstärkung 214 kann ferner einen ersten Verstärkungsflansch 234 und einen zweiten Verstärkungsflansch 236 beinhalten. Der erste Verstärkungsflansch 234 kann von der ersten Stirnwand 226 weg von der zweiten Stirnwand 228 vorstehen. Der zweite Verstärkungsflansch 236 kann von der zweiten Stirnwand 228 weg von der ersten Stirnwand 226 vorstehen. Der erste Verstärkungsflansch 234 kann in einen ersten Basisflansch 238 eingreifen, der sich von der ersten Außenwand 230 der Basis 212 erstreckt. Der zweite Verstärkungsflansch 236 kann in die obere Wand 240 der Basis 212 eingreifen.
Die erste Verstärkung 214 kann einen ersten länglichen Steg 242 beinhalten, der sich entlang einer ersten Querachse 244 erstreckt, und einen zweiten länglichen Steg 246, der sich entlang einer zweiten Querachse 248 erstreckt. Die erste Verstärkung 214 kann ferner eine Vielzahl von ersten länglichen Mulden 250 beinhalten, die zwischen den länglichen Stegen 242, 246 angeordnet sind. Die Vielzahl von ersten länglichen Mulden 250 kann in eine Oberfläche 252 der Basis 212 eingreifen. In verschiedenen Aspekten können die ersten länglichen Mulden 250 als Flansche dienen, um die erste Verstärkung 214 mit der Basis 212 zu verbinden.
Wie in 3B am besten dargestellt, kann der erste längliche Steg 242 eine erste Seitenwand 254, eine zweite Seitenwand 256 und eine erste obere Wand 258 beinhalten. Der zweite längliche Steg 246 kann eine dritte Seitenwand 260, eine vierte Seitenwand 262 und eine zweite obere Wand 264 beinhalten. Ein erster Winkel 266 kann zwischen der ersten Seitenwand 254 und der ersten oberen Wand 258 definiert sein. Ein zweiter Winkel 268 kann zwischen der dritten Seitenwand 260 und der zweiten oberen Wand 264 definiert sein. In verschiedenen Aspekten können die ersten und zweiten Winkel 266, 268 jeweils größer oder gleich etwa 90° bis kleiner oder gleich etwa 120° sein. Die ersten und zweiten Winkel 266, 268 können gleich oder unterschiedlich sein.
Der erste längliche Steg 242 kann eine erste maximale Höhe 270 definieren. Der zweite längliche Steg 246 kann eine zweite maximale Höhe 272 definieren. Die ersten und zweiten maximalen Höhen 270, 272 können unterschiedlich sein. So kann beispielsweise die erste maximale Höhe 270 größer sein als die zweite maximale Höhe 272. Der erste längliche Steg 242 kann mit der Basis 212 zusammenwirken, um eine erste längliche Zelle 274 zu definieren. Der zweite längliche Steg 246 kann mit der Basis 212 zusammenwirken, um eine zweite längliche Zelle 276 zu definieren. Die zweite Verstärkung 216 kann ähnlich zur ersten Verstärkung 214 sein.
Zurück zu den 3A und 3C, kann die erste Kipphebelunterbaugruppe 218 ein erstes Gehäuse 290 beinhalten und die zweite Kipphebelunterbaugruppe 220 kann ein zweites Gehäuse 292 beinhalten. Wie im Folgenden beschrieben, kann jedes der ersten und zweiten Gehäuse 290, 292 in energieabsorbierende Elemente mit unterschiedlichen Staucheigenschaften unterteilt werden. Das erste Gehäuse 290 kann eine erste Komponente 294 beinhalten, die zumindest teilweise ein erstes Innenfach 295 definiert. Die erste Komponente 294 kann einen ersten länglichen C-förmigen Körper 296 und erste sich nach außen erstreckende Flansche 297 definieren. Das zweite Gehäuse 292 kann eine zweite Komponente 298 beinhalten, die zumindest teilweise ein zweites Innenfach 300 (3A) definiert. Die zweite Komponente 298 des zweiten Gehäuses 292 kann ähnlich zu der ersten Komponente 294 des ersten Gehäuses 290 sein. Das erste Gehäuse 290 kann ferner eine dritte Komponente 301 beinhalten, die zumindest teilweise ein drittes Innenfach 302 definiert. Die dritte Komponente 301 kann einen zweiten länglichen C-förmigen Körper 303 definieren und kann zweite sich nach außen erstreckende Flansche 304 beinhalten. Die ersten und dritten Komponenten 294, 301 können an oder nahe den ersten und zweiten, sich nach außen erstreckenden Flanschen 297, 304 miteinander verbunden sein. Das zweite Gehäuse 292 kann ferner eine vierte Komponente 306 beinhalten, die zumindest teilweise einen vierten Innenraum 308 definiert. Die vierte Komponente 306 kann ähnlich zur zweiten Komponente 298 sein. Das erste energieabsorbierende Element 310 kann innerhalb des ersten Innenfachs 295 angeordnet werden. Das zweite energieabsorbierende Element 312 kann innerhalb des zweiten Innenfachs 300 angeordnet werden. Ein drittes energieabsorbierendes Element 314 kann innerhalb des dritten Innenfachs 302 angeordnet werden. Ein viertes energieabsorbierendes Element (nicht dargestellt) kann innerhalb des vierten Innenfachs 308 angeordnet werden.
Wie in 3C am besten dargestellt, können die ersten und dritten energieabsorbierenden Elemente 310, 314 wabenförmige Strukturen definieren. Das erste Gehäuse 290 kann ferner eine fünfte Komponente (nicht dargestellt) beinhalten, die mit der dritten Komponente 301 verbunden ist, um das dritte Innenfach 302 zu umschließen. Das zweite Gehäuse 292 kann ferner eine sechste Komponente (nicht dargestellt) beinhalten, die mit der vierten Komponente 306 verbunden ist, um das vierte Innenfach 308 zu umschließen. Obwohl jedes Innenfach 295, 300, 302, 308 jeweils ein einzelnes energieabsorbierendes Element 310, 312, 314 beinhaltet, können alternative energieabsorbierende Elemente verwendet werden. So kann beispielsweise das erste energieabsorbierende Element 310 durch eine Vielzahl von diskreten energieabsorbierenden Elementen ersetzt werden (siehe z. B., die Vielzahl der ersten energieabsorbierenden Elemente 132 der 1A-1C).
Die erste Kipphebelunterbaugruppe 218, einschließlich der ersten und dritten energieabsorbierenden Elemente 310, 314 kann für nieder- und hochenergetische Aufpralle unterteilt werden. So kann beispielsweise ein geringer Aufprall dazu führen, dass das dritte energieabsorbierende Element 314 unter Beibehaltung des ersten energieabsorbierenden Elements 310 zusammendrückt. Die Unterteilung der ersten Kipphebelunterbaugruppe 218 kann vorteilhafterweise nur einen teilweisen Austausch oder eine Reparatur der ersten Kipphebelunterbaugruppe 218 ermöglichen. Wird beispielsweise nur das dritte energieabsorbierende Element 314 bei einem stoßarmen Ereignis beschädigt, können die dritte Komponente 301 und das dritte energieabsorbierende Element 314 (und die fünfte Komponente, falls vorhanden) unabhängig von der ersten Komponente 294 und dem ersten energieabsorbierenden Element 310 repariert oder ausgetauscht werden. Die zweite Kipphebelunterbaugruppe 220 kann ähnlich zur ersten Kipphebelunterbaugruppe 218 sein.
Wie vorstehend erläutert, beinhaltet eine Verstärkung gemäß bestimmten Aspekten der vorliegenden Offenbarung einen oder mehrere längliche Stege. Die länglichen Stege können eine Vielzahl von Formen und Größen definieren. Unter Bezugnahme auf 4 ist eine teilweise Unterbodenanordnung 330 gemäß bestimmten Aspekten der vorliegenden Offenbarung vorgesehen. Die Unterbodenanordnung 330 kann eine Basis 332 und eine Verstärkung 334 beinhalten. Sofern nicht anders beschrieben, können die Basis 332 und die Verstärkung 334 ähnlich wie die Basis 12 und die erste Verstärkung 14 der Unterbodenanordnung 10 der 1A-1C sein.
Die Verstärkung 334 kann mindestens einen länglichen Steg beinhalten, der eine Vielzahl von länglichen Stegen 336 sein kann, und eine oder mehrere längliche Mulden, die eine Vielzahl von länglichen Mulden 338 sein können. Jeder längliche Steg 336 kann angrenzend an eine längliche Mulde 338 angeordnet werden, sodass die länglichen Stege 336 und die länglichen Mulden 338 abwechselnd angeordnet sind. Jeder längliche Steg 336 kann eine erste Seitenwand 340, eine zweite Seitenwand 342 und eine obere Wand 344 beinhalten. Zwischen der oberen Wand 344 und jeder der ersten und zweiten Seitenwand 340, 342 kann ein Winkel 346 ausgebildet werden. In bestimmten Aspekten ist der Winkel größer als oder gleich etwa 91° und kleiner als oder gleich etwa 135°. Die Vielzahl von länglichen Stegen 336 kann mit der Basis 332 zusammenwirken, um eine Vielzahl von länglichen Zellen 348 zu definieren. Jede längliche Zelle 348 kann einen im Wesentlichen trapezförmigen Querschnitt in einer Richtung senkrecht zu einer Querachse 349 des länglichen Stegs 336 definieren.
Unter Bezugnahme auf 5 ist eine weitere teilweise Unterbodenanordnung 350 gemäß bestimmten Aspekten der vorliegenden Offenbarung vorgesehen. Die Unterbodenanordnung 350 kann eine Basis 352 und eine Verstärkung 354 beinhalten. Sofern nicht anders beschrieben, können die Basis 352 und die Verstärkung 354 ähnlich wie die Basis 12 und die erste Verstärkung 14 der Unterbodenanordnung 10 der 1A-1C sein.
Die Verstärkung 354 kann mindestens einen ersten länglichen Steg beinhalten, der eine Vielzahl von ersten länglichen Stegen 356 sein kann, mindestens einen zweiten länglichen Steg, der eine Vielzahl von zweiten länglichen Stegen 358 sein kann, und mindestens eine längliche Mulde, die eine Vielzahl von länglichen Mulden 360 sein kann. Jeder erste längliche Steg 356 kann eine erste Seitenwand 362, eine zweite Seitenwand 364 und eine erste obere Wand 366 beinhalten. Die ersten und zweiten Seitenwände 362, 364 können jeweils im Wesentlichen senkrecht zur ersten oberen Wand 366 sein. Jeder zweite längliche Steg 358 kann eine dritte Seitenwand 368, eine vierte Seitenwand 370 und eine zweite obere Wand 372 beinhalten. Die dritten und vierten Seitenwände 368, 370 können jeweils im Wesentlichen senkrecht zur zweiten oberen Wand 372 sein. Die Vielzahl von ersten länglichen Stegen 356 kann mit der Basis 352 zusammenwirken, um eine Vielzahl von ersten länglichen Zellen 374 zu definieren. Die Vielzahl von zweiten länglichen Stegen 358 kann mit der Basis 352 zusammenwirken, um eine Vielzahl von zweiten länglichen Zellen 375 zu definieren. Jede der ersten und zweiten länglichen Zellen 374, 375 kann einen im Wesentlichen rechteckigen Querschnitt definieren.
Jeder erste längliche Steg 356 kann eine erste Höhe 376 definieren. Jeder zweite längliche Steg 358 kann eine zweite Höhe 378 definieren. Die ersten und zweiten Höhen 376, 378 können unterschiedlich sein. So kann beispielsweise die erste Höhe 376 größer sein als die zweite Höhe 378.
Unter Bezugnahme auf 6 ist eine noch eine weitere teilweise Unterbodenanordnung 380 gemäß bestimmten Aspekten der vorliegenden Offenbarung vorgesehen. Die Unterbodenanordnung 380 kann eine Basis 382 und eine Verstärkung 384 beinhalten. Sofern nicht anders beschrieben, können die Basis 382 und die Verstärkung 384 ähnlich wie die Basis 12 und die erste Verstärkung 14 der Unterbodenanordnung 10 der 1A-1C sein.
Die Verstärkung 384 kann mindestens einen länglichen Steg beinhalten, der eine Vielzahl von länglichen Stegen 386 sein kann, und mindestens eine längliche Mulde, die eine Vielzahl von länglichen Mulden 388 sein können. Jeder längliche Steg 386 kann angrenzend an eine längliche Mulde 388 angeordnet werden, sodass die länglichen Stege 386 und die länglichen Mulden 388 abwechselnd angeordnet sind. Jeder längliche Steg 386 kann eine erste Seitenwand 390, eine zweite Seitenwand 392 beinhalten. Die Vielzahl von länglichen Stegen 386 kann mit der Basis 382 zusammenwirken, um eine Vielzahl von länglichen Zellen 394 zu definieren. Jede längliche Zelle 394 kann einen im Wesentlichen dreieckigen Querschnitt in einer Richtung senkrecht zu einer Querachse 395 des länglichen Stegs 386 aufweisen. Die erste Seitenwand 390 und die zweite Seitenwand 392 können einen Winkel 396 definieren. Der Winkel 396 kann größer als 0° bis kleiner als 180°, optional größer als oder gleich etwa 30° bis kleiner als oder gleich etwa 135°, optional größer als oder gleich etwa 45° bis kleiner als oder gleich etwa 110° und optional größer als oder gleich etwa 60° bis kleiner als oder gleich etwa 90° sein.
Unter Bezugnahme auf 7 ist noch eine weitere teilweise Unterbodenanordnung 400 gemäß bestimmten Aspekten der vorliegenden Offenbarung vorgesehen. Die Unterbodenanordnung 400 kann eine Basis 402 und eine Verstärkung 404 beinhalten. Sofern nicht anders beschrieben, können die Basis 402 und die Verstärkung 404 ähnlich wie die Basis 12 und die erste Verstärkung 14 der Unterbodenanordnung 10 der 1A-1C sein.
Die Verstärkung 404 kann mindestens einen länglichen Steg beinhalten, der eine Vielzahl von länglichen Stegen 406 sein kann, und mindestens eine längliche Mulde, die eine Vielzahl von länglichen Mulden 408 sein können. Jeder längliche Steg 406 kann angrenzend an eine längliche Mulde 408 angeordnet werden, sodass die länglichen Stege 406 und die länglichen Mulden 408 abwechselnd angeordnet sind. Jeder längliche Steg 406 kann eine Wand 410 beinhalten. Die Wand 410 kann abgerundet sein. Die Vielzahl von länglichen Stegen 406 kann mit der Basis 402 zusammenwirken, um eine Vielzahl von länglichen Zellen 412 zu definieren. Jede längliche Zelle 412 kann einen Querschnitt definieren, der eine halbkreisförmige oder halbovale Form in einer Richtung senkrecht zu einer Querachse 413 des länglichen Stegs 406 aufweist.
In verschiedenen Aspekten beinhaltet eine Unterbodenanordnung gemäß bestimmten Aspekten der vorliegenden Offenbarung eine Basis, die einen Abschnitt einer Kipphebelunterbaugruppe bildet und/oder auf eine andere Weise mit der Kipphebelunterbaugruppe gekoppelt ist als vorstehend in Bezug auf die 1A-1C beschrieben. Unter Bezugnahme auf 8 ist eine teilweise Unterbodenanordnung 420 gemäß bestimmten Aspekten der vorliegenden Offenbarung vorgesehen. Die Unterbodenanordnung 420 kann eine Basis 422 und eine Kipphebelunterbaugruppe 424 beinhalten. Sofern nicht anders beschrieben, können die Basis 422 und die Kipphebelunterbaugruppe 424 ähnlich zur Basis 12 und ersten Kipphebelunterbaugruppe 18 der Unterbodenanordnung 10 der 1A-1C sein. Die Unterbodenanordnung 420 kann ferner eine oder mehrere Verstärkungen beinhalten (siehe z. B., die erste Verstärkung 14 der 1A-1C).
Die Basis 422 kann eine Bodenwand 425, eine Innenwand 426 und eine erste obere Wand 427 beinhalten. Zwischen der Bodenwand 425 und der Innenwand 426 kann sich eine erste abgewinkelte Wand 428 erstrecken. Die Kipphebelunterbaugruppe 424 kann ein Gehäuse 430 mit einer ersten Komponente 431 und einer zweiten Komponente 432 beinhalten. Die erste Komponente 431 kann eine zweite obere Wand 433, einen Flansch 434 und eine Außenwand 435 beinhalten. Die zweite Komponente 432 kann eine Bodenwand 436, eine Lippe 437 und eine zweite abgewinkelte Wand 438 beinhalten, die sich zwischen der Bodenwand 436 und der Lippe 437 erstreckt. Die erste Komponente 431, die zweite Komponente 432, die Innenwand 426, die erste obere Wand 427 und die zweite obere Wand 433 können zusammenwirken, um zumindest teilweise ein Innenfach 440 der Kipphebelunterbaugruppe 424 zu definieren. Mindestens ein energieabsorbierendes Element (siehe z. B., die Vielzahl der ersten energieabsorbierenden Elemente 132 der 1A-1C oder das erste energieabsorbierende Element 310 der 3A-3C) kann innerhalb des Innenfachs 440 angeordnet sein.
Unter Bezugnahme auf 9 ist eine weitere teilweise Unterbodenanordnung 450 gemäß bestimmten Aspekten der vorliegenden Offenbarung vorgesehen. Die Unterbodenanordnung 450 kann eine Basis 452 und eine Kipphebelunterbaugruppe 454 beinhalten. Sofern nicht anders beschrieben, können die Basis 452 und die Kipphebelunterbaugruppe 454 ähnlich zur Basis 12 und ersten Kipphebelunterbaugruppe 18 der Unterbodenanordnung 10 der 1A-1C sein. Die Unterbodenanordnung 450 kann ferner eine oder mehrere Verstärkungen beinhalten (siehe z. B., die erste Verstärkung 14 der 1A-1C).
Die Basis 452 kann eine Bodenwand 456, eine nach außen gerichtete Wand 458 und eine abgewinkelte Wand 460 beinhalten, die sich zwischen der Bodenwand 456 und der nach außen gerichteten Wand 458 erstreckt. Die Kipphebelunterbaugruppe 454 kann ein Gehäuse 462 beinhalten, das eine erste Komponente 464 und eine zweite Komponente 466 aufweist. Die erste Komponente 464 kann eine erste oder untere Wand 468, eine zweite oder innere Wand 470 und eine dritte oder obere Wand 472 beinhalten. Die zweite Wand 470 kann sich zwischen der ersten Wand 468 und der dritten Wand 472 erstrecken. Die zweite Komponente 466 kann eine vierte oder Außenwand 474, eine fünfte oder obere Wand 476 und eine Bodenwand oder einen Flansch 478 beinhalten. Die vierte Wand 474 kann sich zwischen der fünften Wand 476 und dem Flansch 478 erstrecken. Die zweite Wand 470, die dritte Wand 472, die vierte Wand 474 und die fünfte Wand 476 können zusammenwirken, um zumindest teilweise ein Innenfach 480 der Kipphebelunterbaugruppe 454 zu definieren. Mindestens ein energieabsorbierendes Element (siehe z. B., die Vielzahl der ersten energieabsorbierenden Elemente 132 der 1A-1C oder das erste energieabsorbierende Element 310 der 3A-3C) kann innerhalb des Innenfachs 480 angeordnet sein. Das Gehäuse 462 kann mit der Basis 452 gekoppelt sein. Insbesondere kann die erste Wand 468 des Gehäuses 462 in die nach außen gerichtete Wand 458 der Basis 452 eingreifen. Der Flansch 478 des Gehäuses 462 kann in die nach außen gerichtete Wand 458 der Basis 452 eingreifen.
Jede der hierin beschriebenen Unterbodenanordnungen und Unterbaugruppen kann in einem Fahrzeug verwendet werden. Die hierin beschriebene Methodik, einschließlich der Konsolidierung von Strukturkomponenten in einer Verbundstruktur mit variabler Dicke und der haftenden Kopplung von strategisch platzierten Verstärkungen, kann ebenfalls auf andere Strukturkomponenten, wie beispielsweise Motorhalterungen und Getriebeträger, anwendbar sein. Obwohl im Allgemeinen Automobilanwendungen erläutert werden, können die Unterbodenanordnungen auch in anderen Anwendungen wie anderen Fahrzeuganwendungen (z. B. Motorrädern und Freizeitfahrzeugen), in der Luft- und Raumfahrtindustrie (z. B. Flugzeuge, Hubschrauber, Drohnen), in der Schifffahrt (z. B. Schiffe, Privatboote, Docks), Landwirtschaftsgeräten, Industrieanlagen und dergleichen eingesetzt werden.
In verschiedenen Aspekten sieht die vorliegende Offenbarung auch ein Verfahren zur Herstellung einer Unterbodenanordnung gemäß bestimmten Aspekten der vorliegenden Offenbarung vor. Das Verfahren wird unter Bezugnahme auf die Unterbodenanordnung 10 der 1A-1C erläutert, wobei ein Fachmann jedoch verstehen wird, dass das Verfahren auch auf die anderen hierin beschriebenen Unterbodenanordnungen und Komponenten (z. B., die Basis, die Verstärkungen und die Kipphebelunterbaugruppen) anwendbar ist.
Das Verfahren kann das Bilden der Basis 12, der ersten Verstärkung 14, der zweiten Verstärkung 16, der ersten und zweiten Komponenten 133, 134 des ersten Gehäuses 130, der Vielzahl von ersten energieabsorbierenden Elementen 132, der dritten und vierten Komponenten 162, 164 des zweiten Gehäuses 160 und der Vielzahl von zweiten energieabsorbierenden Elementen beinhalten. Jede Basis 12, die erste Verstärkung 14, die zweite Verstärkung 16, die erste Komponente 133, die zweite Komponente 134, die Vielzahl von ersten energieabsorbierenden Elementen 132, die dritte Komponente 162, die vierte Komponente 164 und die Vielzahl von zweiten energieabsorbierenden Elementen können in einem Verfahren zur Herstellung von Verbundwerkstoffen gebildet werden, das unabhängig voneinander ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus: Harzinjektionsverfahren (RTM), Hochdruck-Harzinjektionsverfahren (HP-RTM), Kompressionsharzinjektionsverfahren (C-RTM), vakuumunterstütztes Harzinjektionsverfahren (VARTM), Formpressen, Autoklavformen, aus dem Autoklavformen heraus und Kombinationen derselben. In verschiedenen Aspekten können die Verfahren zur Herstellung von Verbundwerkstoffen, insbesondere das Harzinjektionsverfahren (RTM), das Hochdruck-Harztransferverfahren (HP-RTM), das Kompressionsharztransferverfahren (C-RTM), das vakuumunterstützte Harzinjektionsverfahren (VARTM) und das Formpressen die Großserienfertigung der verschiedenen Komponenten der Unterbodenanordnung ermöglichen.
Das Bilden der ersten und zweiten Verstärkungen 14, 16 kann in verschiedenen Aspekten optional das Anordnen einer strukturellen Sitzkomponente zumindest teilweise innerhalb einer Gussform und das Bilden der jeweiligen ersten Verstärkung 14 oder zweiten Verstärkung 16 um die Strukturkomponente beinhalten. Somit kann die strukturelle Sitzkomponente sicher mit der ersten Verstärkung 14 oder der zweiten Verstärkung 16 gekoppelt werden. Die ersten und zweiten Verstärkungen 14, 16 können, wie nachfolgend beschrieben, mit der Basis 12 gekoppelt werden, wodurch auch die strukturelle Sitzkomponente mit der Basis 12 gekoppelt wird.
Die ersten und zweiten Verstärkungen 14, 16 können durch Verkleben mit der Basis 12 verbunden werden. Der Klebstoff kann zwischen der Basis 12 und einem oder mehreren der folgenden angeordnet werden: dem ersten Verstärkungsflansch 74, der ersten Stirnwand 70, der Vielzahl von ersten länglichen Mulden 82, der zweiten Stirnwand 72 und dem zweiten Verstärkungsflansch 76, um die erste Verstärkung 14 mit der Basis 12 zu verbinden. Der Klebstoff kann zwischen der Basis 12 und einem oder mehreren der folgenden angeordnet werden: dem dritten Verstärkungsflansch 106, der dritten Stirnwand 102, der Vielzahl von zweiten länglichen Mulden 114, der vierten Stirnwand 104 und dem vierten Verstärkungsflansch 108, um die zweite Verstärkung 16 mit der Basis 12 zu verbinden. Der Klebstoff kann beispielsweise Klebstoffe auf Basis von Methacrylatharzen, Urethanharzen oder Epoxidharzen beinhalten. Zusätzlich oder alternativ können mechanische Befestigungselemente verwendet werden.
Die ersten und zweiten Kipphebelunterbaugruppen 18, 20 können mit der Basis 12 und/oder den jeweiligen ersten und zweiten Verstärkungen 14, 16 gekoppelt werden. In einem Beispiel ist die erste Komponente 133 des ersten Gehäuses 130 mit einem oder mehreren des ersten Basisflansches 78 und der ersten Außenwand 32 verklebt. Die dritte Komponente 162 des zweiten Gehäuses 160 ist mit mindestens einem des zweiten Basisflansches 110 und der zweiten Außenwand 34 verklebt. Darüber hinaus können bei einer thermoplastischen Polymeranordnung Fügeverfahren verwendet werden, wie beispielsweise Vibrationsschweißen, Heizelementschweißen und/oder Ultraschallschweißen.
Die Vielzahl von ersten energieabsorbierenden Elementen 132 und die Vielzahl von zweiten energieabsorbierenden Elementen können mit der ersten bzw. dritten Komponente 133, 162 durch Verkleben gekoppelt werden. Die zweiten und vierten Komponenten 134, 164 können mit den ersten und dritten Komponenten 133, 162 gekoppelt werden, um die ersten und zweiten Kipphebelunterbaugruppen 18, 20 zu bilden. In einem Beispiel können die ersten und zweiten Kipphebelunterbaugruppen 18, 20 vollständig montiert werden, bevor die ersten und zweiten Kipphebelunterbaugruppen 18, 20 mit der Basis 12 gekoppelt werden (d. h., die Vielzahl der ersten energieabsorbierenden Elemente 132 ist innerhalb des ersten Innenfachs 140 angeordnet, der durch die ersten und dritten Komponenten 133, 162 gebildet wird, und die Vielzahl der zweiten energieabsorbierenden Elemente ist innerhalb des zweiten Innenfachs befestigt, das durch die zweiten und vierten Komponenten 134, 164) definiert ist. In einem anderen Beispiel können die ersten und dritten Komponenten 133, 162 vor der Montage der ersten und zweiten Kipphebelunterbaugruppen 18, 20 mit der Basis 12 gekoppelt werden.
Die vorstehende Beschreibung der Ausführungsformen dient lediglich der Veranschaulichung und Beschreibung. Sie ist nicht dazu bestimmt, erschöpfend zu sein und soll die Offenbarung in keiner Weise beschränken. Einzelne Elemente oder Merkmale einer bestimmten Ausführungsform sind im Allgemeinen nicht auf diese bestimmte Ausführungsform beschränkt, sondern gegebenenfalls gegeneinander austauschbar und in einer ausgewählten Ausführungsform verwendbar, auch wenn dies nicht gesondert dargestellt oder beschrieben ist. Auch diverse Variationen sind denkbar. Diese Variationen stellen keine Abweichung von der Offenbarung dar, und alle Modifikationen dieser Art verstehen sich als Teil der Offenbarung und fallen in ihren Schutzumfang.

Claims

Unterbodenanordnung für ein Fahrzeug, umfassend: Polymerfaser-Verbundkomponenten, wobei die Komponenten Folgendes umfassen: eine Basis, umfassend eine erste Seite und eine zweite Seite, wobei die Basis so konfiguriert ist, dass sie sich in Längsrichtung zwischen einer Vorderseite des Fahrzeugs und einer Rückseite des Fahrzeugs erstreckt; und eine erste Verstärkung, die mit der Basis gekoppelt ist und einen ersten länglichen Steg und eine erste längliche Mulde umfasst, die angrenzend an den ersten länglichen Steg angeordnet ist, wobei sich der erste längliche Steg und die erste längliche Mulde jeweils quer zwischen der ersten Seite der Basis und der zweiten Seite der Basis erstrecken.
Unterbodenanordnung nach Anspruch 1, worin die Basis einen ersten Bereich beinhaltet, der eine erste Dicke definiert, und einen zweiten Bereich, der eine zweite Dicke definiert, wobei die zweite Dicke größer als die erste Dicke ist.
Unterbodenanordnung nach Anspruch 1, worin: der Polymerfaser-Verbundwerkstoff der Basis eine erste Faserarchitektur umfasst; und der Polymerfaser-Verbundwerkstoff der ersten Verstärkung eine zweite Faserarchitektur umfasst, die sich von der ersten Faserarchitektur unterscheidet.
Unterbodenanordnung nach Anspruch 1, worin die Basis ferner einen länglichen erhöhten Abschnitt umfasst, der zwischen einem ersten Abschnitt der Basis und einem zweiten Abschnitt der Basis angeordnet ist, wobei der längliche erhöhte Abschnitt einen in Längsrichtung verlaufenden Längstunnel definiert.
Unterbodenanordnung nach Anspruch 4, worin: sich der erste längliche Steg und die erste längliche Mulde jeweils zwischen der ersten Seite der Basis und dem länglichen erhöhten Abschnitt erstrecken; und die Polymerfaser-Verbundkomponenten ferner eine zweite Verstärkung umfassen, wobei die zweite Verstärkung mit der Basis gekoppelt ist und einen zweiten länglichen Steg und eine zweite längliche Mulde umfasst, die angrenzend an den zweiten länglichen Steg angeordnet sind, wobei der zweite längliche Steg und die zweite längliche Mulde sich jeweils quer zwischen dem länglichen erhöhten Abschnitt und der zweiten Seite der Basis erstrecken.
Unterbodenanordnung nach Anspruch 1, worin: die erste Verstärkung ferner eine erste Stirnwand, eine zweite Stirnwand, einen ersten Verstärkungsflansch und einen zweiten Verstärkungsflansch umfasst; sich der erste längliche Steg und die erste längliche Mulde jeweils zwischen der ersten Stirnwand und der zweiten Stirnwand erstrecken; und der erste Verstärkungsflansch von der ersten Stirnwand vorsteht und der zweite Verstärkungsflansch von der zweiten Stirnwand vorsteht, wobei der erste Verstärkungsflansch und der zweite Verstärkungsflansch in die Basis eingreifen, um die erste Verstärkung mit der Basis zu verbinden.
Unterbodenanordnung nach Anspruch 1, worin: der erste längliche Steg eine Vielzahl von ersten länglichen Stegen umfasst, wobei die Vielzahl von ersten länglichen Stegen 1-6 erste längliche Stege umfasst; und die erste längliche Mulde eine Vielzahl von ersten länglichen Mulden umfasst, wobei die ersten länglichen Mulden abwechselnd mit den ersten länglichen Stegen in Längsrichtung angeordnet sind.
Unterbodenanordnung nach Anspruch 1, worin die Polymerfaser-Verbundkomponenten ferner umfassen: eine erste Kipphebelunterbaugruppe, die mit der ersten Seite der Basis gekoppelt ist, wobei die erste Kipphebelunterbaugruppe ein erstes längliches Gehäuse umfasst, das ein erstes Innenfach definiert, und ein erstes energieabsorbierendes Element, das innerhalb des ersten Innenfachs angeordnet ist; und eine zweite Kipphebelunterbaugruppe, die mit der zweiten Seite der Basis gekoppelt ist, wobei die zweite Kipphebelunterbaugruppe ein zweites längliches Gehäuse umfasst, das ein zweites Innenfach definiert, und ein zweites energieabsorbierendes Element, das innerhalb des zweiten Innenfachs angeordnet ist.
Unterbodenanordnung nach Anspruch 8, worin: das erste energieabsorbierende Element eine Vielzahl von ersten energieabsorbierenden Elementen umfasst, wobei jedes erste energieabsorbierende Element eine erste längliche Hohlstruktur umfasst, die einen im Wesentlichen runden Querschnitt definiert; und das zweite energieabsorbierende Element eine Vielzahl von zweiten energieabsorbierenden Elementen umfasst, wobei jedes zweite energieabsorbierende Element eine zweite längliche Hohlstruktur umfasst, die einen im Wesentlichen runden Querschnitt definiert.
Unterbodenanordnung nach Anspruch 8, worin: die erste Kipphebelunterbaugruppe ferner ein drittes energieabsorbierendes Element umfasst und das erste längliche Gehäuse ferner ein drittes Innenfach definiert, wobei das dritte energieabsorbierende Element innerhalb des dritten Innenfachs angeordnet ist; und die zweite Kipphebelunterbaugruppe ferner ein viertes energieabsorbierendes Element umfasst und das zweite längliche Gehäuse ferner ein viertes Innenfach definiert, wobei das vierte energieabsorbierende Element innerhalb des vierten Innenfachs angeordnet ist.