DE102019115420B4

DE102019115420B4 - Trittplatte zum absorbieren von energie

Info

Publication number: DE102019115420B4
Application number: DE102019115420.0A
Authority: DE
Inventors: Venkateshwar R. Aitharaju; Hamid G. Kia
Original assignee: GM Global Technology Operations LLC
Current assignee: GM Global Technology Operations LLC
Priority date: 2018-11-09
Filing date: 2019-06-06
Publication date: 2024-05-02
Anticipated expiration: 2039-06-07
Also published as: CN111169385A; US10723271B2; CN111169385B; US20200148121A1; DE102019115420A1

Abstract

Trittplatte (10), die zum Absorbieren von Energie konfiguriert ist, die Trittplatte (10) umfassend:einen Befestigungsabschnitt (24), der sich entlang einer Längsachse (26) erstreckt;einen Stufenhilfsabschnitt (30), der sich vom Befestigungsabschnitt (24) entlang einer Breitenachse (32) erstreckt, die senkrecht zur Längsachse (26) verläuft;worin der Befestigungsabschnitt (24) eine Vielzahl von Hohlräumen (56) darin definiert, die jeweils entlang einer Vielzahl von horizontalen Achsen (58) angeordnet sind, die senkrecht zur Längsachse (26) sind; undeine Vielzahl von Rohren (60), die jeweils innerhalb eines jeweiligen der Vielzahl von Hohlräumen (56) angeordnet sind;wobei der Befestigungsabschnitt (24) und der Stufenhilfsabschnitt (30) einen aus einem Strukturschaum ausgebildeten Kern (52) beinhalten.

Description

EINLEITUNG
Die Offenbarung bezieht sich auf ein Trittbrett, das zum Absorbieren von Energie, einer Vorrichtung mit dem Trittbrett und ein Verfahren zum Bilden des Trittbretts konfiguriert ist.
Fahrzeuge mit hoher Bodenfreiheit verfügen typischerweise über einen Fahrzeugboden mit hoher Höhe. Bestimmte Arten von Hochbodenfahrzeugen, wie Geländewagen und Pickup-Trucks mit einer verlängerten Kabine, beinhalten oft sowohl eine Vordertür und eine Hintertür auf einer Seite des Fahrzeugs und sind so ausgelegt, dass sie mehrere Insassen tragen. Aufgrund der hohen Höhe des Fahrzeugbodens, des Ein- und Aussteigens von Fahrzeugen mit hoher Bodenfreiheit und/oder Zugang zu einem Dach des Fahrzeugs kann für einige Insassen umständlich sein. Um die hohe Höhe zu kompensieren, können Fahrzeuge mit hoher Bodenfreiheit das Trittbrett zum Unterstützen der Insassen beim Ein- und Aussteigen des Fahrzeugs und/oder zum Bereitstellen des Zugangs zum Dach des Fahrzeugs beinhalten.
US 6 267 398 B1 beschreibt eine abnehmbare Mehrzweck-Trittplattenanordnung für ein Kraftfahrzeug, wobei die Trittplatte aus extrudiertem Material besteht und mit einem Paar Querbuchsen zur Aufnahme von Stützstiften versehen ist. Ein Paar Klemmen, die am Fahrzeug befestigt werden können, stellen Verankerungsöffnungen bereit, an denen die Stützstifte montiert werden, um eine Trittplatte abnehmbar in Position zu halten, wenn die Stützstifte in den Fassungen angeordnet sind.
DE 10 2014 211 492 A1 beschreibt eine Trittstufe für Kraftfahrzeuge, insbesondere für das Heck von Kleintransportern, bestehend im Wesentlichen aus einer an das jeweilige Fahrzeug anbringbaren Tragvorrichtung und einer daran befestigten, quer zur Fahrtrichtung des jeweiligen Fahrzeugs verlaufenden, sich im Wesentlichen über die Breite des Heckeinstiegs erstreckenden Auftrittsplatte, wobei die Auftrittsplatte in Längsrichtung des Fahrzeugs verschiebbar ausgebildet ist, wobei die Tragvorrichtung im Wesentlichen aus zwei mit Abstand zueinander parallel angeordneten, in Längsrichtung des Fahrzeugs verfahrbaren Linearantrieben besteht, die einerseits mit der Karosserie des jeweiligen Fahrzeugs verbunden sind und an denen anderseits die Auftrittsplatte befestigt ist, wobei über die Linearantriebe die Auftrittsplatte aus einer Parkstellung in eine Funktionsstellung und zurück bewegbar ist.
US 2005 / 0 093 266 A1 beschreibt eine Trittplatte für einen Personenkraftwagen oder leichten Lastkraftwagen. Die Trittplatte wird aus einem oberen geformten thermoplastischen Abschnitt oder Bauteil mit einer Automobillackierung der Klasse A und einem unteren Bauteil oder Abschnitt mit Verstärkungsrippen und Montagehalterungen zusammengesetzt. Der obere Abschnitt besteht aus drei Schichten: einem Lackfilm mit einer Automobillackierung der Klasse A, einer dünnen Schicht aus thermoplastischem Polyolefin (TPO) und einer dicken Schicht aus Polypropylen. Der untere Abschnitt ist homogen und kann beispielsweise aus einem Kunststoff wie TPO, Polypropylen oder hochdichtem Polyethylen (HDPE) bestehen, welcher gehackte, zufällig orientierte Glasfasern zur Verstärkung enthalten kann. Die beiden Abschnitte sind an ihren Rändern durch autogenes Kleben aneinander befestigt.
Ausgehend vom Stand der Technik kann es als eine Aufgabe der Erfindung angesehen werden, die Energieabsorptionsfähigkeit einer Trittplatte zu verbessern.
KURZDARSTELLUNG
Erfindungsgemäß beinhaltet eine Trittplatte, die zum Absorbieren von Energie konfiguriert ist, einen Befestigungsabschnitt, der sich entlang einer Längsachse erstreckt, und einen Stufenhilfeabschnitt, der sich von dem Befestigungsabschnitt entlang einer Breitenachse erstreckt, die senkrecht zur Längsachse verläuft. Der Befestigungsabschnitt definiert eine Vielzahl von Hohlräumen darin, die jeweils entlang einer Vielzahl von horizontalen Achsen angeordnet sind, die senkrecht zur Längsachse sind. Die Trittplatte beinhaltet auch eine Vielzahl von Rohren, die innerhalb eines jeweiligen der Vielzahl von Hohlräumen angeordnet sind.
In einem Aspekt können benachbarte der Vielzahl von Rohren entlang der Längsachse voneinander beabstandet sein. Ferner kann eine der Vielzahl von Rohren in jedem der Vielzahl von Hohlräumen angeordnet sein.
Jedes der Vielzahl von Rohren kann aus einem Verbundwerkstoff gebildet sein. In einem weiteren Aspekt kann jedes der Vielzahl von Rohren zylindrisch sein. Ferner kann jedes der Vielzahl von Rohren hohl sein.
In einem weiteren Aspekt kann der Stufenhilfsabschnitt ein festes Ende und ein freies Ende aufweisen. Zusätzlich kann der Befestigungsabschnitt eine erste Dicke aufweisen, das befestigte Ende kann eine zweite Dicke aufweisen, die kleiner als die erste Dicke ist, und das freie Ende kann eine dritte Dicke aufweisen, die kleiner als die zweite Dicke ist.
Der Befestigungsabschnitt kann eine obere Oberfläche und eine Bodenfläche aufweisen, die von der Oberseite beabstandet und parallel zur Oberfläche beabstandet ist. Der Stufenhilfsabschnitt kann eine Stufenfläche aufweisen, die von der Oberseite weg geneigt ist, und eine Unterseite, die von der Stufenfläche beabstandet und parallel zur Bodenfläche beabstandet ist.
Erfindungsgemäß beinhalten der Befestigungsabschnitt und der Stufenhilfsabschnitt einen aus einem Strukturschaum ausgebildeten Kern. Zusätzlich können der Befestigungsabschnitt und der Stufenhilfsabschnitt ferner eine äußere Schicht beinhalten, die auf dem Kern angeordnet ist und diesen umschließt und aus einem Material gebildet ist, das eine Faser beinhaltet. Die Faser kann mindestens entweder aus Kohlenstoff oder Glas bestehen.
In einem Aspekt kann der Kern eine Vielzahl von Vertiefungen darin definieren, die jeweils um 35 mm bis 110 mm voneinander beabstandet sind und jeweils eine Tiefe von 1 mm bis 5 mm aufweisen.
Die Trittplatte kann ferner eine Vielzahl von Befestigungselementen beinhalten, die in den Befestigungsabschnitt eingebettet und zum Anbringen der Trittplatte an einer Vorrichtung konfiguriert sind.
Eine Vorrichtung beinhaltet einen Rahmen, der einen Raum darin definiert, und eine Batterie, die innerhalb des Raums angrenzend an den Rahmen angeordnet und zum Bereitstellen von Antriebskraft für die Vorrichtung konfiguriert ist. Die Vorrichtung beinhaltet auch eine am Rahmen befestigte Trittplatte. Die Trittplatte ist zum Absorbieren von Energie konfiguriert, die auf den Rahmen bei Kontakt zwischen der Trittplatte und einem Objekt außerhalb des Rahmens übertragen wird. Die Trittplatte beinhaltet einen Befestigungsabschnitt, der sich entlang einer Längsachse erstreckt, und einen Stufenhilfeabschnitt, der sich vom Befestigungsabschnitt entlang einer Breitenachse erstreckt, die senkrecht zur Längsachse verläuft. Der Befestigungsabschnitt definiert eine Vielzahl von Hohlräumen darin, die jeweils entlang einer Vielzahl von horizontalen Achsen angeordnet sind, die senkrecht zur Längsachse sind. Die Trittplatte beinhaltet auch eine Vielzahl von Rohren, die jeweils innerhalb eines jeweiligen der Vielzahl von Hohlräumen angeordnet sind.
In einem Aspekt kann der Rahmen einen Schweller beinhalten, der parallel zur Längsachse angeordnet ist, und die Trittplatte kann ferner eine Vielzahl von Befestigungselementen beinhalten, die an dem Befestigungsabschnitt und dem Schweller befestigt sind.
Ein Verfahren zum Bilden einer Trittplatte, die zum Absorbieren von Energie konfiguriert ist, beinhaltet das Bilden eines Kerns mit einem Befestigungsabschnitt, der sich entlang einer Längsachse erstreckt, und einen Stufenhilfeabschnitt, der sich von dem Befestigungsabschnitt entlang einer Breitenachse erstreckt, die senkrecht zur Längsachse verläuft. Das Verfahren beinhaltet ferner das Definieren einer Vielzahl von Hohlräumen im Befestigungsabschnitt, die jeweils entlang einer Vielzahl von horizontalen Achsen angeordnet sind, die senkrecht zur Längsachse sind. Das Verfahren beinhaltet auch das Einbetten jedes einer Vielzahl von Rohren innerhalb eines jeweiligen der Vielzahl von Hohlräumen. Ferner beinhaltet das Verfahren das Umspritzen des Kerns mit einer Außenschicht, um dadurch die Trittplatte zu bilden.
In einem Aspekt kann das Formen das Bearbeiten eines Strukturschaums beinhalten. In einem weiteren Aspekt kann das Formen eines Strukturschaums beinhalten.
In einem weiteren Aspekt kann das Umspritzen das Umwickeln des Kerns mit der Außenschicht beinhalten, sodass die Außenschicht mit dem Kern integral ist.
In einem weiteren Aspekt kann das Formen das Definieren einer Vielzahl von Vertiefungen im Kern beinhalten, die jeweils um 35 mm bis 110 mm voneinander beabstandet sind und jeweils eine Tiefe von 1 mm bis 5 mm aufweisen.
Die vorstehend aufgeführten Merkmale und Vorteile sowie andere Merkmale und Vorteile der vorliegenden Offenbarung werden aus der folgenden detaillierten Beschreibung der Ausführungsform/en und der besten Art/en zum Ausführen der beschriebenen Offenbarungen unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen und angehängten Patentansprüche ersichtlich.
KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN

1 ist eine schematische Darstellung einer perspektivischen Querschnittsansicht einer Trittplatte, das zum Absorbieren von Energie konfiguriert ist.
2 ist eine schematische Darstellung einer perspektivischen Querschnittsansicht der Trittplatte von 1 mit einer Vielzahl von Befestigungselementen.
3 ist eine schematische Darstellung einer Draufsicht einer Unterseite einer Vorrichtung einschließlich der Trittplatte der 1 und 2.
4 ist eine schematische Darstellung einer perspektivischen Ansicht eines Abschnitts der Vorrichtung von 3.
5 ist ein Flussdiagramm eines Verfahrens zum Bilden der Trittplatte aus 1 und 2.

AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG
Unter Bezugnahme auf die Figuren, in denen sich gleiche Bezugszeichen auf gleiche Elemente beziehen, wird im Allgemeinen eine Trittplatte 10 für eine Vorrichtung 12 in den 1 und 3 dargestellt, und ein Verfahren 14 zum Bilden der Trittplatte 10 ist allgemein in 5 dargestellt. Die Trittplatte 10, die Vorrichtung 12 und das Verfahren 14 können für Anwendungen nützlich sein, die eine ausgezeichnete Energieabsorption bei Kontakt mit einem Objekt 16 (4) außerhalb der Vorrichtung 12 erfordern. Insbesondere ist die Trittplatte 10 zum Absorbieren von Energie konfiguriert, sodass die Trittplatte 10 nicht in ein Batteriefach 18 (3) eindringt, das durch einen Rahmen 20 der Vorrichtung 12 definiert ist, und kann eine Batterie 22 (3) der Vorrichtung 12 um mehr als 5 mm nicht verformen, sobald die Trittplatte 10 das Objekt 16 kontaktiert. Als solches kann die Trittplatte 10 eine hervorragende Energieableitung und eine Vereinfachung von Komponenten bereitstellen. Des Weiteren kann das Verfahren 14 im Vergleich zu anderen Herstellungsverfahren vereinfacht werden und kann auf Serienproduktionsvorgänge skalierbar sein. Daher können die Trittplatte 10, die Vorrichtung 12 und das Verfahren 14 hinsichtlich der Fertigungszeit und der Kosten wirtschaftlich sein.
Dementsprechend können die Trittplatte 10, die Vorrichtung 12 und das Verfahren 14 für Fahrzeuganwendungen nützlich sein, wie beispielsweise, jedoch nicht beschränkt auf Automobile, Busse, Gabelstapler, Züge, Trajektorien, Straßenräder, landwirtschaftliche Geräte, landwirtschaftliche Geräte, Kurbeln, Transporteinrichtungen und dergleichen. Alternativ können die Trittplatte 10, die Vorrichtung 12 und das Verfahren 14 für nichtfahrzeugbezogene Anwendungen nützlich sein, die hervorragende Energieabsorptions- und - unterstützungsfähigkeiten, wie beispielsweise behindertenunterstützende Produkte, erfordern. Als nicht einschränkendes Beispiel können die Trittplatte 10, die Vorrichtung 12 und das Verfahren 14 für Lastwagen- und Geländewagen-Anwendungen für nicht autonome, autonome oder teilautonome Fahrzeuganwendungen nützlich sein, für die kinetische Energie zumindest teilweise von der Batterie 22 bereitgestellt wird (3).
Unter Bezugnahme auf 1 beinhaltet die Trittplatte 10, die zum Absorbieren von Energie konfiguriert ist, einen Befestigungsabschnitt 24, der sich entlang einer Längsachse 26 erstreckt. Der Befestigungsabschnitt 24 kann im Allgemeinen als ein Rechteck ausgebildet sein, das sich entlang der Längsachse 26 erstreckt und zum Befestigen an der Vorrichtung 12 (4) konfiguriert sein kann. Wie insbesondere am besten in 2 dargestellt, kann die Trittplatte 10 eine Vielzahl von Befestigungselementen 28 beinhalten, die in den Befestigungsabschnitt 24 eingebettet sind und zum Anbringen der Trittplatte 10 an der Vorrichtung 12 konfiguriert sind. So kann beispielsweise der Befestigungsabschnitt 24 eine Vielzahl von Schrauben oder Schrauben beinhalten, die den Befestigungsabschnitt 24 an der Vorrichtung 12 befestigen können, wie im Folgenden näher ausgeführt wird.
Unter erneuter Bezugnahme auf 1 und 2 beinhaltet die Trittplatte 10 auch einen Stufenhilfsabschnitt 30, der sich vom Befestigungsabschnitt 24 entlang einer Breitenachse 32 erstreckt, die senkrecht zur Längsachse 26 verläuft. Der Stufenhilfsabschnitt 30 kann integraler Bestandteil des Befestigungsabschnitts 24 sein und sich vom Befestigungsabschnitt 24 entlang der Breitenachse 32 weg erstrecken. Der Stufenhilfsabschnitt 30 kann als ein Schritt konfiguriert sein, der geeignet bemessen ist, einen Benutzer beim Ein- und Aussteigen aus der Vorrichtung 12, z. B. Ein- und Aussteigen aus einem Fahrgastraum (nicht dargestellt) der Vorrichtung 12, zu unterstützen.
Genauer gesagt, wie am besten in 4 dargestellt, kann der Stufenhilfsabschnitt 30 ein festes Ende 34 und ein freies Ende 36 aufweisen. Das heißt, das befestigte Ende 34 kann integraler Bestandteil des Befestigungsabschnitts 24 sein und das freie Ende 36 kann vom Befestigungsabschnitt 24 beabstandet sein. Zusätzlich kann der Befestigungsabschnitt 24 eine erste Dicke 38 aufweisen, das befestigte Ende 34 kann eine zweite Dicke 40 aufweisen, die kleiner als die erste Dicke 38 ist, und das freie Ende 36 kann eine dritte Dicke 42 aufweisen, die kleiner ist als die zweite Dicke 40. Das heißt, der Stufenhilfsabschnitt 30 kann sich allmählich vom Befestigungsabschnitt 24 wegdrehen.
Weiterhin, wie unter fortgesetzter Bezugnahme auf 1 beschrieben, kann der Befestigungsabschnitt 24 eine obere Fläche 44 und eine untere Fläche 46 aufweisen, die von der Oberseite 44 beabstandet und parallel dazu angeordnet sind. Der Stufenhilfsabschnitt 30 kann eine Stufenfläche 48 aufweisen, die von der Oberseite 44 weg geneigt ist, und eine Unterseite 50, die von der Stufenfläche 48 und parallel zur Bodenfläche 46 beabstandet ist. Das heißt, die Stufenfläche 48 kann allmählich von dem Befestigungsabschnitt 24 weggebogen werden, um Fluid und Schmutz aus der Trittplatte 10 und einem ergonomischen Schritt in oder aus der Vorrichtung 12 abzulassen.
Wie am besten in 1 dargestellt, können der Befestigungsabschnitt 24 und der Stufenhilfsabschnitt 30 einen aus einem Strukturschaum gebildeten Kern 52 beinhalten. So kann beispielsweise der Strukturschaum ein Schaum mit niedriger Dichte sein, der eine Dichte von 0,1 g/cm aufweist.³ bis 1 g/cm³, z. B. von 0,2 g/cm³ bis 0,5 g/cm³ oder 0,3 g/cm³. Der Strukturschaum kann beispielsweise ein Polyurethanschaum oder ein Polyisocyanurschaum sein und geschlossene Zellen darin definieren. Der Strukturschaum kann auch als vergleichsweise hochenergieabsorbierender Schaum charakterisiert werden und kann leicht sein. Das heißt, der Strukturschaum kann ausgewählt werden, um Energie zu absorbieren und kann eine vergleichsweise hohe Steifigkeit aufweisen.
Zusätzlich, unter erneuter Bezugnahme auf die 1 und 2, kann der Kern 52 eine Vielzahl von Vertiefungen 74 definieren, die jeweils voneinander um 35 mm bis 110 mm voneinander beabstandet sind und jeweils eine Tiefe von 1 mm bis 5 mm aufweisen. Das heißt, die Vielzahl von Vertiefungen 74 kann eine Vielzahl von Vertiefungen oder Vertiefungen im Kern 52 sein, die beispielsweise eine halbkugelförmige Form, eine längliche Form, eine unregelmäßige Form, eine Rautenform oder eine andere Form aufweisen können, die zum Verankern oder Befestigen einer Außenschicht 54 am Kern 52 geeignet ist, wie im Folgenden näher ausgeführt wird. Die Vielzahl von Vertiefungen 74 kann in einem Muster angeordnet sein, sodass jede Vertiefung 74 von einem benachbarten Vertiefungen 74 um 35 mm bis 110 mm, z. B. von 50 mm bis 105 mm oder von 65 mm bis 90 mm oder etwa 75 mm beabstandet ist. Ferner kann jede der Vielzahl von Vertiefungen 74 vergleichsweise flach sein und eine Tiefe von 1 mm bis 5 mm, z. B. von 2 mm bis 4 mm oder etwa 3 mm aufweisen.
Unter erneuter Bezugnahme auf 1 und 2 beinhalten der Befestigungsabschnitt 24 und der Stufenhilfsabschnitt 30 ferner die Außenschicht 54, die auf dem Kern 52 angeordnet ist und dieses umschließt und aus einem Material gebildet ist, das eine Faser beinhaltet. Das heißt, die Außenschicht 54 kann den Kern 52 so verkapselt, dass die Trittplatte 10 ein leichter Verbundwerkstoff ist. Anders ausgedrückt, können der Befestigungsabschnitt 24 und der Stufenhilfsabschnitt 30 integral mit der Außenschicht 54 ausgebildet sein und eine einheitliche oder einteilige Trittplatte 10 bilden. Die Außenschicht 54 kann den Kern 52 schützen und kann beispielsweise Traktion, Warmbeständigkeit und Haltbarkeit für die Stufenfläche 48 bereitstellen. Ferner kann die Faser mindestens aus Kohlenstoff und Glas bestehen, sodass die äußere Schicht 54 aus einem faserverstärkten Material gebildet ist. Eine derartige Faserverstärkung kann der äußeren Schicht 54 und der Trittplatte 10 Festigkeit und Haltbarkeit verleihen.
Genauer gesagt kann die Außenschicht 54 in jede der Vielzahl von Vertiefungen 74 eingreifen, um die Außenschicht 54 weiter am Kern 52 zu verankern, um die Festigkeit der Trittplatte 10 zu erhöhen. Das heißt, während der Bildung der Trittplatte 10, wie nachfolgend ausführlicher dargelegt, kann das Material der Außenschicht 54 jede der Vielzahl von Vertiefungen 74 füllen, die wiederum die Trennung der Außenschicht 54 vom Kern 52 minimieren und die Festigkeit der Trittplatte 10 verbessern kann.
Unter erneuter Bezugnahme auf 1 kann der Befestigungsabschnitt 24 eine Vielzahl von Hohlräumen 56 definieren, die jeweils entlang einer jeweiligen einer Vielzahl von horizontalen Achsen 58 angeordnet sind, die senkrecht zur Längsachse 26 verlaufen, d. h. parallel zueinander. Das heißt, die Vielzahl von Hohlräumen 56 kann entlang der Längsachse 26 voneinander beabstandet sein und kann sich in den Befestigungsabschnitt 24 erstrecken. Jedoch kann sich die Vielzahl von Hohlräumen 56 nicht in den Stufenhilfsabschnitt 30 erstrecken.
Zusätzlich, wie unter fortgesetzter Bezugnahme auf 1 beschrieben, beinhaltet die Trittplatte 10 auch eine Vielzahl von Rohren 60, die jeweils innerhalb eines jeweiligen der Vielzahl von Hohlräumen 56 angeordnet sind. Die Vielzahl der Rohre 60 kann dazu konfiguriert sein, zu komprimieren und zu verformen, wenn die Trittplatte 10 das Objekt 16 berührt (4). Das heißt, bei Kontakt mit dem Objekt 16 kann der Stufenhilfsabschnitt 30 zumindest teilweise Energie entlang der Breitenachse in Richtung des Befestigungsabschnitts 24 übertragen und übertragen. Die Vielzahl von Rohren 60 kann jedoch die Energie durch Kompression und Verformung absorbieren und ableiten, sodass der Befestigungsabschnitt 24 und der Stufenhilfsabschnitt 30 eine andere Komponente der Vorrichtung 12 um mehr als 5 mm nicht verformen können, wie im Folgenden näher ausgeführt wird.
Angrenzende der Vielzahl von Rohren 60 können entlang der Längsachse 26 voneinander beabstandet sein. Ferner kann eine der Vielzahl von Rohren 60 in jedem der Vielzahl von Hohlräumen 56 angeordnet sein. Genauer gesagt kann jedes der Vielzahl von Rohren 60 an den Kern 52 des Befestigungsabschnitts 24 innerhalb des jeweiligen der Vielzahl von Hohlräumen 56 anliegen, sodass die Vielzahl von Rohren 60 den Befestigungsabschnitt 24 verstärken und einen Auslass für die vom Stufenhilfsabschnitt 30 übertragene Energie bereitstellen.
Jedes der Vielzahl von Rohren 60 kann aus einem Verbundwerkstoff gebildet sein. So kann beispielsweise jedes der Vielzahl von Rohren 60 aus Kohlefaser, glasfaserverstärktem Verbundwerkstoff und dergleichen gebildet werden, sodass die Rohre 60 stark verformbar sind. Ferner kann die Vielzahl von Rohren 60 hohl sein und eine ausgezeichnete Steifigkeit aufweisen. In einem Beispiel kann die Vielzahl von Rohren 60 zylindrisch sein. In einem anderen Beispiel, obwohl nicht dargestellt, kann die Vielzahl von Rohren 60 konisch sein und einen vergleichsweise größeren Durchmesser an einem Ende aufweisen, das von dem Stufenhilfsabschnitt 30 beabstandet ist. Das heißt, die Vielzahl von Rohren 60 kann eine konische Form aufweisen, die vom Befestigungsabschnitt 24 in Richtung des Stufenhilfsabschnitts 30 geneigt ist.
Unter Bezugnahme auf 3 beinhaltet die Vorrichtung 12 einen Rahmen 20, der den Raum 18 darin definiert. Der Rahmen 20 kann ein Fahrzeugrahmen sein, auf den andere Komponenten der Vorrichtung 12 angebracht sind, wie beispielsweise ein Motor, ein Getriebe, ein Gehäuse und dergleichen. Insbesondere kann der Rahmen 20 einen Schweller 62 beinhalten, der parallel zur Längsachse 26 angeordnet ist, und die Trittplatte 10 kann die Vielzahl von Befestigungselementen 28 beinhalten, die am Befestigungsabschnitt 24 und am Schweller 62 befestigt sind. Das heißt, dass die Trittplatte 10 an der Vorrichtung 12 so angebracht sein kann, dass die Längsachse 26 parallel zu mindestens einem Teil des Rahmens 20 und einer Bewegungsrichtung der Vorrichtung 12 ist.
Zusätzlich beinhaltet die Vorrichtung 12 die Batterie 22, die innerhalb des Raums 18 angrenzend an den Rahmen 20 angeordnet und zum Bereitstellen von Antriebskraft für die Vorrichtung 12 konfiguriert ist. So kann beispielsweise die Batterie 22 eine sekundäre oder wiederaufladbare Batterie sein, die zum Umwandeln von Energie und zur Stromversorgung eines elektrischen Antriebsstrangs der Vorrichtung 12 konfiguriert ist. In einem Beispiel kann die Batterie 22 einen elektrischen Antriebsmotor mit Strom versorgen. So kann beispielsweise die Batterie 22 eine elektrochemische Lithium-Ionen-Zelle sein. In einem anderen Beispiel kann die Batterie 22 elektronische Komponenten der Vorrichtung 12 mit Strom versorgen.
In noch einem weiteren Beispiel kann die Batterie 22 ein sekundäres Batteriemodul oder -pack (nicht dargestellt) sein, das für den Betrieb durch Elektronenübertragung konfiguriert ist, der mehrere elektrochemische Lithium-Ionen-Zellen beinhaltet. Daher kann die Batterie 22 für Automobilanwendungen nützlich sein, wie beispielsweise Plug-in-HybridElektrofahrzeuge (PHEV), Hybridelektrofahrzeuge (HEV), batteriebetriebene Elektrofahrzeuge (BEV), Elektrofahrzeuge (AEV) und Brennstoffzellenelektrofahrzeuge (FCEV). Darüber hinaus kann, obgleich nicht dargestellt, eine Vielzahl von Sekundärbatteriemodulen zu einer sekundären Batterie bzw. einem Sekundärbatteriepack kombiniert werden. Das heißt, das Sekundärbatteriemodul kann mit einem oder mehreren anderen Sekundärbatteriemodulen verbunden sein, um die Sekundärbatterie zu bilden. So kann beispielsweise das Sekundärbatteriemodul ausreichend bemessen sein, um eine für den Antrieb eines eines Plug-in-Hybridfahrzeugs (PHEV), eines Hybrid-Elektrofahrzeugs (HEV), eines Elektrofahrzeugs (EV), batteriebetriebenen Elektrofahrzeugs (BEV), eines vollelektrischen Fahrzeugs (AEV) und dergleichen erforderliche Spannung von z. B. 300 bis 400 Volt oder mehr bereitzustellen.
Wie im Allgemeinen in den 3 und 4 dargestellt, ist die Trittplatte 10 am Rahmen 20 befestigt und ist zum Absorbieren von Energie konfiguriert, die auf den Rahmen 20 bei Kontakt zwischen der Trittplatte 10 und dem Objekt 16 außerhalb des Rahmens 20 übertragen wird. Insbesondere kann der Befestigungsabschnitt 24 nicht um mehr als 5 mm in das Fach 18 eindringen und die Batterie 22 um mehr als 5 mm nicht verformen. Des Weiteren kann der Stufenhilfsabschnitt 30 nicht um mehr als 5 mm in das Fach 18 eindringen und die Batterie 22 um mehr als 5 mm nicht verformen. Stattdessen kann, wenn der Stufenhilfsabschnitt 30 das Objekt 16 kontaktiert, Energie durch den Stufenhilfsabschnitt 30 zum Befestigungsabschnitt 24 übertragen werden, sodass die Vielzahl von Rohren 60 verformt wird, um die auf den Rahmen 20 übertragene Energie abzuleiten oder zu absorbieren, z. B. den Schweller 62.
Unter Bezugnahme auf 5 beinhaltet das Verfahren 14 zum Bilden der Trittplatte 10, die zum Absorbieren von Energie konfiguriert ist, das Formen 64 des Mittelteils 52. Wie oben dargelegt, weist der Kern 52 den Befestigungsabschnitt 24 auf, der sich entlang der Längsachse 26 erstreckt, und der Stufenhilfsabschnitt 30 erstreckt sich vom Befestigungsabschnitt 24 entlang der Breitenachse 32, die senkrecht zur Längsachse 26 verläuft. In einem Beispiel kann das Formen 64 das Bearbeiten des Strukturschaums beinhalten. Das heißt, der Strukturschaum kann in die oben dargelegte gewünschte Form geschnitten oder schert werden. In einem anderen Beispiel kann das Formen 64 das Formen des Strukturschaums beinhalten. Das heißt, der Strukturschaum kann innerhalb eines Hohlraums (nicht dargestellt) gebildet werden, der durch eine Form (nicht dargestellt) definiert und in die gewünschte Form geformt wird, einschließlich des Befestigungsabschnitts 24 und des Stufenhilfsabschnitts 30. Ein solches Formen des Strukturschaums kann für Serienproduktionsvorgänge geeignet sein.
Die Formung 64 kann auch das Definieren der Vielzahl von Vertiefungen 74 im Kern 52 beinhalten, die jeweils voneinander um 35 mm bis 110 mm beabstandet sind und jeweils eine Tiefe von 1 mm bis 5 mm aufweisen. So kann beispielsweise das Formen 64 das Bearbeiten der Vielzahl von Vertiefungen 74 in den Kern 52 beinhalten. Das heißt, die Vielzahl von Vertiefungen 74 kann in das gewünschte Muster im Kern 52 geschnitten oder geneigt sein. In einem anderen Beispiel kann die Vielzahl von Vertiefungen 74 während des Formens des Strukturschaums in den Kern 52 eingeformt werden. Das heißt, das Definieren der Vielzahl von Vertiefungen 74 kann das Konstruieren des Kerns 52 um eine Vielzahl von Vorsprüngen (nicht dargestellt) innerhalb des Hohlraums der Form beinhalten, um die Vielzahl von Vertiefungen 74 während der Formung 64 des Mittelteils 52 zu reservieren.
Das Verfahren 14 beinhaltet auch das Definieren 66 der Vielzahl von Hohlräumen im Befestigungsabschnitt 24, die jeweils entlang der jeweiligen der Vielzahl von horizontalen Achsen 58 angeordnet sind, die senkrecht zur Längsachse 26 sind. So kann beispielsweise das Definieren 66 das Ausspannen der Vielzahl von Hohlräumen 56 aus dem Kern 52 beinhalten, die aus dem Strukturschaum am Befestigungsabschnitt 24 gebildet sind. Alternativ kann das Definieren 66 das Konstruieren des Kerns 52 um eine Vielzahl von Vorsprüngen (nicht dargestellt) innerhalb des Hohlraums der Form beinhalten, um die Vielzahl von Hohlräumen 56 während der Formung 64 des Mittelteils 52 zu reservieren.
Wie unter fortgesetzter Bezugnahme auf 5 beschrieben, beinhaltet das Verfahren 14 ferner das Einbetten 68 jedes der Vielzahl von Rohren 60 innerhalb des jeweiligen der Vielzahl von Hohlräumen 56. Das heißt, die Vielzahl von Rohren 60 kann innerhalb der Vielzahl von Hohlräumen 56 angeordnet sein. So kann beispielsweise die Vielzahl von Rohren 60 innerhalb der Vielzahl von Hohlräumen 56 geklebt werden. Alternativ oder zusätzlich kann die Vielzahl von Rohren 60 in die Vielzahl von Hohlräumen 56 eingepresst werden. Das heißt, die Vielzahl von Rohren 60 kann sich nicht innerhalb des jeweiligen der Vielzahl von Hohlräumen 56 bewegen oder verschieben, sondern kann stattdessen in Vorbereitung auf die Aufnahme von Energie fixiert werden, die vom Stufenhilfsabschnitt 30 durch den Befestigungsabschnitt 24 übertragen wird.
Zusätzlich beinhaltet das Verfahren 14 auch das Umspritzen 70 des Mittelteils 52 mit der Außenschicht 54, um dadurch die Trittplatte 10 zu bilden. Das heißt, der geformte Kern 52 oder die Vorform, die den Befestigungsabschnitt 24, den Stufenhilfsabschnitt 30 und die Vielzahl von Rohren 60 beinhalten, die innerhalb der Vielzahl von Hohlräumen 56 angeordnet sind, können auf eine zweite Form (nicht dargestellt) übertragen werden. Ein Harz oder das faserverstärkte Material kann über den Kern 52 innerhalb der zweiten Form spritzgegossen werden, um die Außenschicht 54 zu bilden. Umspritzung 70 kann ermöglichen, dass der Kern 52 und die Außenschicht 54 in der fertigen Trittplatte 10 kombiniert werden. Das heißt, das Umspritzen 70 kann das Umwickeln des Kerns 52 mit der Außenschicht 54 beinhalten, sodass die Außenschicht 54 mit dem Kern 52 integral ist und die Trittplatte 10 ein Verbundwerkstoff ist. Da die Außenschicht 54 integraler Bestandteil des Kerns 52 sein kann, kann die Trittplatte 10 leicht, aber vergleichsweise fest und steif sein.
Nach dem Umspritzen 70 kann das Verfahren 14 ferner das Befestigen 72 der Vielzahl von Befestigungselementen 28 an dem Befestigungsabschnitt 24 zwischen der Vielzahl von Rohren 60 beinhalten. So kann beispielsweise die Vielzahl von Befestigungselementen 28 an oder in den Befestigungsabschnitt 24 geklebt oder in diesen eingesetzt werden. In einem nicht einschränkenden Beispiel kann die Vielzahl von Befestigungselementen 28 in den Befestigungsabschnitt 24 eingeschraubt werden.
Daher können die Trittplatte 10, die Vorrichtung 12 und das Verfahren 14 für Anwendungen nützlich sein, die eine ausgezeichnete Energieabsorption erfordern, wenn sie sich außerhalb der Vorrichtung 12 mit dem Objekt 16 in Kontakt befinden. Insbesondere ist die Trittplatte 10 zum Absorbieren von Energie konfiguriert, sodass die Trittplatte 10 die Batterie 22 der Vorrichtung 12 nicht um mehr als 5 mm bei Kontakt der Trittplatte 10 mit dem Objekt 16 verformen kann. Als solches kann die Trittplatte 10 eine hervorragende Energieableitung und eine Vereinfachung von Komponenten bereitstellen. Weiterhin kann die Trittplatte 10 ein leichter, aber steifer und starker Verbundwerkstoff sein, der Gewicht und mehrere Komponenten aus der Vorrichtung 12 eliminieren kann. Zusätzlich kann das Verfahren 14 auch im Vergleich zu anderen Herstellungsverfahren vereinfacht werden und kann auf Serienproduktionsvorgänge skalierbar sein. Daher können die Trittplatte 10, die Vorrichtung 12 und das Verfahren 14 hinsichtlich der Fertigungszeit und der Kosten wirtschaftlich sein.
Während die besten Arten der Ausführung der Offenbarung ausführlich beschrieben wurden, werden die mit der hier beschriebenen Technik vertrauten Fachleute diverse alternative Ausgestaltungen und Ausführungsformen erkennen, mit denen die Offenbarung im Rahmen der nachfolgend aufgeführten Patentansprüche ausgeführt werden kann.

Claims

Trittplatte (10), die zum Absorbieren von Energie konfiguriert ist, die Trittplatte (10) umfassend: einen Befestigungsabschnitt (24), der sich entlang einer Längsachse (26) erstreckt; einen Stufenhilfsabschnitt (30), der sich vom Befestigungsabschnitt (24) entlang einer Breitenachse (32) erstreckt, die senkrecht zur Längsachse (26) verläuft; worin der Befestigungsabschnitt (24) eine Vielzahl von Hohlräumen (56) darin definiert, die jeweils entlang einer Vielzahl von horizontalen Achsen (58) angeordnet sind, die senkrecht zur Längsachse (26) sind; und eine Vielzahl von Rohren (60), die jeweils innerhalb eines jeweiligen der Vielzahl von Hohlräumen (56) angeordnet sind; wobei der Befestigungsabschnitt (24) und der Stufenhilfsabschnitt (30) einen aus einem Strukturschaum ausgebildeten Kern (52) beinhalten.
Trittplatte (10) nach Anspruch 1, worin benachbarte der Vielzahl von Rohren (60) entlang der Längsachse (26) voneinander beabstandet sind.
Trittplatte (10) nach Anspruch 2, worin eine der Vielzahl von Rohren (60) in jedem der Vielzahl von Hohlräumen (56) angeordnet ist.
Trittplatte (10) nach Anspruch 1, worin jedes der Vielzahl von Rohren (60) aus einem Verbundwerkstoff gebildet ist.
Trittplatte (10) nach Anspruch 1, worin jedes der Vielzahl von Rohren zylindrisch ist.
Trittplatte nach Anspruch 1, worin jedes der Vielzahl von Rohren hohl ist.
Trittplatte (10) nach Anspruch 1, worin der Befestigungsabschnitt (24) und der Stufenhilfsabschnitt (30) ferner eine äußere Schicht (54) beinhalten, die auf dem Kern (52) angeordnet ist und diesen umschließt und aus einem Material gebildet ist, das eine Faser beinhaltet.
Trittplatte (10) nach Anspruch 1, worin der Kern eine Vielzahl von Vertiefungen (74) darin definiert, die jeweils voneinander um 35 mm bis 110 mm voneinander beabstandet sind und jeweils eine Tiefe von 1 mm bis 5 mm aufweisen.
Vorrichtung (12) umfassend: einen Rahmen (20), der einen Raum (18) darin definiert, eine Batterie (22), die innerhalb des Raums (18) angrenzend an den Rahmen (20) angeordnet und zum Bereitstellen von Antriebskraft für die Vorrichtung konfiguriert ist; eine Trittplatte (10), die am Rahmen (20) befestigt ist, worin die Trittplatte (10) zum Absorbieren von Energie konfiguriert ist, die auf den Rahmen (20) bei Kontakt zwischen der Trittplatte (10) und einem Objekt außerhalb des Rahmens (20) übertragen wird, wobei die Trittplatte (10) umfasst: einen Befestigungsabschnitt (24), der sich entlang einer Längsachse (26) erstreckt; einen Stufenhilfsabschnitt (30), der sich vom Befestigungsabschnitt (24) entlang einer Breitenachse (32) erstreckt, die senkrecht zur Längsachse (26) verläuft; worin der Befestigungsabschnitt (24) eine Vielzahl von Hohlräumen (56) darin definiert, die jeweils entlang einer Vielzahl von horizontalen Achsen (58) angeordnet sind, die senkrecht zur Längsachse (26) sind; und eine Vielzahl von Rohren (60), die jeweils innerhalb eines jeweiligen der Vielzahl von Hohlräumen (56) angeordnet sind; wobei der Befestigungsabschnitt (24) und der Stufenhilfsabschnitt (30) einen aus einem Strukturschaum ausgebildeten Kern (52) beinhalten.