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Diese Anmeldung beansprucht den Vorteil der vorläufigen US-Patentanmeldung mit der Seriennummer S/N 61/977182, eingereicht am 9. April 2014, der vorläufigen US-Patentanmeldung mit der Seriennummer S/N 61/977185, eingereicht am 9. April 2014, der vorläufigen US-Patentanmeldung mit der Seriennummer S/N 61/977178, eingereicht am 9. April 2014, die alle durch Verweis ausdrücklich vollständig hier aufgenommen sind.
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ALLGEMEINER STAND DER TECHNIK
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Fahrzeugrahmen und Konstruktionen dafür werden zunehmend komplexer, da Fahrzeughersteller nach neuen Möglichkeiten suchen, die strukturelle Integrität des Fahrzeugrahmens zu verbessern und gleichzeitig das Gesamtgewicht des Fahrzeugrahmens zu halten und/oder zu reduzieren. Dabei handelt es sich oft um konkurrierende Belange. Das bedeutet, dass die Steigerung der strukturellen Integrität des Fahrzeugrahmens (z. B. die Verbesserung der Unfallleistung) oft ein Hinzufügen an Gewicht zum Fahrzeugrahmen beinhaltet. Umgekehrt muss die Reduzierung des Gewichts des Fahrzeugrahmens vorsichtig erfolgen, um eine negative Veränderung der strukturellen Integrität des Fahrzeugrahmens zu vermeiden. Es ist eine Anzahl von Technologien und Verfahren zur Verbesserung der Integrität des Fahrzeugrahmens bekannt und einige davon betreffen auch die Reduzierung der Menge an Gewicht, die dem Fahrzeugrahmen hinzugefügt wird.
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KURZDARSTELLUNG
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Gemäß einem Aspekt beinhaltet eine Fahrzeugrahmenkonstruktion ein längliches hohles Rahmenelement mit einer Vielzahl von Innenseiten und einem Verstärkungselement. Das Verstärkungselement ist aus einem thermoplastischen Polymer gebildet und ist in dem länglichen hohlen Rahmenelement angeordnet, um jede Innenseite des länglichen hohlen Rahmenelements in einer relativ zu einer Längsachse des länglichen hohlen Rahmenelements orthogonal ausgerichteten Ebene zu verstärken, wobei in dem Verstärkungselement Aussparungen definiert sind, sodass das Verstärkungselement entlang Abschnitten davon von jeder Innenseite beabstandet ist.
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Gemäß einem weiteren Aspekt beinhaltet eine Fahrzeugrahmenelementanordnung ein längliches hohles Rahmenelement und ein in dem länglichen hohlen Rahmenelement angeordnetes Nylonverstärkungselement, um jede Innenseite des länglichen hohlen Rahmenelements in einer relativ zu einer Längsachse des länglichen hohlen Rahmenelements orthogonal ausgerichteten Ebene zu verstärken. Das Verstärkungselement weist eine von einer N-Form oder einer Y-Form in der Ebene auf.
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Gemäß noch einem weiteren Aspekt beinhaltet ein Fahrzeugrahmenkonstruktionsverfahren das Bereitstellen eines länglichen hohlen Rahmenelements mit einer Vielzahl von Innenseiten, das Bereitstellen eines aus einem thermoplastischen Polymer gebildeten Verstärkungselements und das Anbringen des Verstärkungselements in dem länglichen hohlen Rahmenelement. Das Verstärkungselement weist eine Vielzahl von sich in Längsrichtung erstreckenden Aussparungen auf, und die Anbringung des Verstärkungselements in dem länglichen hohlen Rahmenelement verstärkt jede Innenseite des länglichen hohlen Rahmenelements in einer relativ zu einer Längsachse des länglichen hohlen Rahmenelements orthogonal ausgerichteten Ebene. Auch beabstanden die Aussparungen Abschnitte des Verstärkungselements von den Innenseiten des länglichen hohlen Rahmenelements.
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Gemäß noch einem weiteren Aspekt beinhaltet eine Fahrzeugrahmenkonstruktion ein längliches hohles Rahmenelement mit einer Vielzahl von Innenseiten und einem Verstärkungselement. Das Verstärkungselement ist aus einem thermoplastischen Polymer gebildet und ist in dem länglichen hohlen Rahmenelement angeordnet, um jede Innenseite des länglichen hohlen Rahmenelements in einer relativ zu einer Längsachse des länglichen hohlen Rahmenelements orthogonal ausgerichteten Ebene zu verstärken. Das Verstärkungselement weist Kontaktabschnitte auf, die neben jeder von der Vielzahl von Innenseiten angeordnet sind.
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Gemäß noch einem weiteren Aspekt beinhaltet ein Fahrzeugrahmenkonstruktionsverfahren das Bereitstellen eines länglichen hohlen Rahmenelements mit einer Vielzahl von Innenseiten, das Bereitstellen eines aus einem thermoplastischen Polymer gebildeten Verstärkungselements und das Anbringen des Verstärkungselements in dem länglichen hohlen Rahmenelement. Das Anbringen des Verstärkungselements in dem länglichen hohlen Rahmenelement verstärkt jede Innenseite des länglichen hohlen Rahmenelements in einer relativ zu einer Längsachse des länglichen hohlen Rahmenelements orthogonal ausgerichteten Ebene. Das Verstärkungselement weist Kontaktabschnitte auf, die neben jeder von der Vielzahl von Innenseiten angeordnet sind.
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Gemäß noch einem weiteren Aspekt beinhaltet eine Fahrzeugrahmenelementanordnung ein längliches hohles Rahmenelement und eine Vielzahl von in einem beabstandeten Muster in dem länglichen hohlen Rahmenelement angeordneten Nylonverstärkungselementen, um jede Innenseite des länglichen hohlen Rahmenelements in einer relativ zu einer Längsachse eines länglichen hohlen Rahmenelements orthogonal ausgerichteten Ebene zu verstärken. Jedes Verstärkungselement weist Kontaktabschnitte auf, die neben jeder von der Vielzahl von Innenseiten angeordnet sind.
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Gemäß einem weiteren Aspekt beinhaltet ein Fahrzeugrahmenkonstruktionsverfahren ein längliches hohles Rahmenelement mit einer Vielzahl von Innenseiten, einem Strukturschaumelement und Akustikschaum. Das Strukturschaumelement ist komplementär in dem länglichen hohlen Rahmenelement geformt, um jede Innenseite des länglichen hohlen Rahmenelements zu verstärken. Das Strukturschaumelement definiert ein längliches Durchgangsloch. Der Akustikschaum ist in das längliche Durchgangsloch des Strukturschaumelements spritzgegossen.
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Gemäß noch einem weiteren Aspekt beinhaltet ein Fahrzeugrahmenkonstruktionsverfahren das Bereitstellen eines länglichen hohlen Rahmenelements mit einer Vielzahl von Innenseiten und das komplementäre Formen eines Strukturschaumelements in dem länglichen hohlen Rahmenelement, um jede Innenseite des länglichen hohlen Rahmenelements zu verstärken. Das Strukturschaumelement definiert ein längliches Durchgangsloch. Das Verfahren beinhaltet weiter das Spritzgießen eines Akustikschaums in dem länglichen Durchgangsloch des Strukturschaumelements.
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Gemäß noch einem weiteren Aspekt beinhaltet ein Verfahren zum Verstärken eines Fahrzeugrahmenelements das Anbringen eines Strukturschaumelements in einem assoziierten länglichen hohlen Rahmenelement, um das assoziierte längliche hohle Rahmenelement zu verstärken. Das Strukturschaumelement definiert ein längliches Durchgangsloch. Das Verfahren beinhaltet auch das Spritzgießen eines Akustikschaums in dem länglichen Durchgangsloch des Strukturschaumelements.
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KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
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1A ist eine perspektivische Ansicht eines Fahrzeugrahmens mit einem Säulenelement, das sich von einem Seitenschwellerelement nach oben zu einem Dachschienenelement erstreckt.
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1B ist eine schematische perspektivische Ansicht, die einen Abschnitt des Säulenelements des Fahrzeugrahmens aus 1A mit einem darin angeordneten Verstärkungselement gemäß einem Ausführungsbeispiel zeigt.
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2 ist eine perspektivische Ansicht, die das aus dem Säulenelement entfernte Verstärkungselement, gezeigt von einem Ende gegenüber dem in 1B gezeigten Ende zeigt.
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3 ist eine perspektivische Ansicht, die 2 ähnlich ist, aber auf das Verstärkungselement umgespritzten Strukturschaum zeigt.
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4 ist eine perspektivische Ansicht, die 3 ähnlich ist, aber das Verstärkungselement mit dem in dem Säulenelement angeordneten umgespritzten Strukturschaum zeigt.
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5A ist eine Querschnittsansicht entlang der Linie 5A-5A aus 4.
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5B ist eine Querschnittsansicht, die 5A ähnlich ist, aber vor der Wärmeaktivierung des Strukturschaums gezeigt wird.
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6 ist ein schematisches Prozessflussdiagramm, das ein Fahrzeugrahmenkonstruktionsverfahren gemäß einem Ausführungsbeispiel zeigt.
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7 ist eine perspektivische Ansicht eines Verstärkungselements gemäß einem alternativen Ausführungsbeispiel.
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8 ist eine Ansicht, die 7 ähnlich ist, aber einen auf das Verstärkungselement aus 7 umgespritzten Strukturschaum zeigt.
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9 ist eine perspektivische Ansicht, die 8 ähnlich ist, aber das Verstärkungselement mit dem in einem Säulenelement angeordneten umgespritzten Strukturschaum zeigt.
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10a ist eine Querschnittsansicht entlang der Linie 10A-10A aus 9.
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10B ist eine Querschnittsansicht, die 10A ähnlich ist, aber vor der Wärmeaktivierung des Strukturschaums gezeigt wird.
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11A ist eine perspektivische Ansicht eines Fahrzeugrahmens, die 1A ähnlich ist.
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11B ist eine schematische perspektivische Ansicht, die einen Abschnitt eines Seitenschwellerelements des Fahrzeugrahmens aus 9A mit einer Vielzahl von darin angeordneten beabstandeten Verstärkungselementen zeigt.
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12 ist eine schematische perspektivische Ansicht, die 9B ähnlich ist, aber Verstärkungselemente gemäß einem alternativen Ausführungsbeispiels beabstandet in dem Seitenschwellerelement zeigt.
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13A ist eine perspektivische Ansicht eines Fahrzeugrahmens, die 1A ähnlich ist.
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13B ist eine schematische perspektivische Ansicht, die einen Abschnitt des Seitenschwellerelements des Fahrzeugrahmens aus 13A mit einer Vielzahl von in Bezug aufeinander beabstandeten Verstärkungselementen gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel zeigt.
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14 ist eine perspektivische Ansicht von einem der Verstärkungselemente betrachtet von einer ersten Seite des Verstärkungselements.
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15 ist eine perspektivische Ansicht des gleichen Verstärkungselements wie in 14 dargestellt, aber betrachtet von einer anderen Seite des Verstärkungselements.
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16 ist eine perspektivische Ansicht, die 14 ähnlich ist, aber auf das Verstärkungselement umgespritzten Strukturschaum zeigt.
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17 ist eine perspektivische Ansicht, die 15 ähnlich ist, aber auf das Verstärkungselement umgespritzten Strukturschaum zeigt.
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18A ist eine Querschnittsansicht, die eines von den in dem Seitenschwellerelement angebrachten Verstärkungselementen zeigt.
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18B ist eine Ansicht, die 18A ähnlich ist, aber vor der Wärmeaktivierung des Strukturschaums gezeigt wird.
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19 ist ein schematisches Prozessflussdiagramm, das ein Fahrzeugrahmenkonstruktionsverfahren gemäß einem Ausführungsbeispiel zeigt.
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20 ist eine perspektivische Ansicht eines Verstärkungselements gemäß einem alternativen Ausführungsbeispiel.
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21 ist eine perspektivische Ansicht eines anderen Verstärkungselements gemäß einem weiteren alternativen Ausführungsbeispiel.
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22 ist eine schematische perspektivische Ansicht, die einen Abschnitt des Säulenelements des Fahrzeugrahmens aus 1 gemäß einem alternativen Ausführungsbeispiel zeigt, wobei ein Strukturschaumelement in dem Säulenelement angebracht ist und ein Akustikschaum in das Strukturschaumelement eingespritzt ist.
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23 eine Querschnittsansicht entlang der Linie 23-23 aus 22.
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24 ist eine perspektivische Ansicht des Strukturschaumelements in Isolation gezeigt.
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25 ist eine Querschnittsansicht, die 23 ähnlich ist, aber das in dem Rahmenelement angebrachte Strukturschaumelement vor der Wärmeaktivierung davon und vor dem Spritzgießen des Akustikschaums darin zeigt.
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26 ist eine schematische perspektivische Ansicht eines temporären Füllelements zum Wahren der Integrität des länglichen Durchgangsloches im Strukturschaumelement während der Wärmeaktivierung davon.
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27 ist ein schematisches Prozessflussdiagramm, das ein Fahrzeugrahmenkonstruktionsverfahren gemäß einem Ausführungsbeispiel zeigt.
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28 ist ein schematisches Prozessflussdiagramm, das weitere Schritte für das Verfahren aus 27 darstellt.
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DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
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Nun Bezug nehmend auf die Zeichnungen, in denen die Darlegungen zum Zwecke der Darstellung von einer oder mehreren Ausführungsbeispielen und nicht zum Zwecke der Beschränkung derselbigen dienen, zeigt 1A eine Fahrzeugrahmenkonstruktion 10 mit einem Fahrzeugrahmen 12, der aus einer Vielzahl von länglichen hohlen Rahmenelementen besteht. Eines der länglichen hohlen Rahmenelemente ist ein vertikales Säulenelement 14, das sich von einem Seitenschwellerelement 16 nach oben zu einem Dachschienenelement 18 erstreckt, die beide optional als zusätzliche längliche hohle Rahmenelemente des Fahrzeugrahmens 12 gebildet sind. Somit wird das längliche hohle Rahmenelement 14 in 1A als das Fahrzeugsäulenelement (z. B. B-Säulenelement) gezeigt. Alternativ kann das längliche hohle Rahmenelement 14 ein anderes Rahmenelement an dem Fahrzeug wie zum Beispiel das A-Säulen- oder ein anderes Säulenelement, das Dachschienen-, Vorder- oder Rückrahmenanordnungsseitenelement, Unterseitenrahmenelement (z. B. Querelemente) usw. sein.
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Zusätzlich in Bezug auf 1B beinhaltet die Fahrzeugrahmenkonstruktion 10 zusätzlich ein Verstärkungselement 20, das aus einem thermoplastischen Polymer gebildet und in dem länglichen hohlen Rahmenelement 14 angeordnet ist. Insbesondere, und wie nachfolgend detaillierter beschrieben wird, weist das längliche hohle Rahmenelement 14 eine Vielzahl von Innenseiten auf (z. B. die Seiten 30, 32, 34 und 36, die in den 4–6 gezeigt werden). Das Verstärkungselement 20 ist darin angeordnet, um jede Innenseite des länglichen hohlen Rahmenelements 14 in einer in Bezug zu einer Längsachse 22 des länglichen hohlen Rahmenelements 14 orthogonal ausgerichteten Ebene zu verstärken, wobei im Verstärkungselement 20 Aussparungen (z. B. die Aussparungen 46, 54, 64 und 66, die in den 2 und 3 gezeigt werden) definiert sind, sodass das Verstärkungselement 20 entlang Abschnitten davon von jeder Innenseite beabstandet ist.
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Spezifischer, und mit zusätzlicher Bezugnahme auf die 2 und 3, ist das Verstärkungselement 20 in der in den 1A–5B gezeigten Ausführungsform länglich und ist entlang eines wesentlichen Abschnitts einer Längsausdehnung des länglichen hohlen Rahmenelements 14 angeordnet, obwohl dies nicht erforderlich ist. Die Fahrzeugrahmenkonstruktion 10 beinhaltet weiter Strukturschaum 24, der auf das Verstärkungselement 20 umgespritzt ist. Wie in 3 gezeigt, kann der Strukturschaum 24 als Streifen (z. B. Streifen 24a, 24b, 24c, 24d, 24e und 24f) bereitgestellt werden, die entlang Kontaktbereichen (z. B. den Kontaktbereichen 40a, 42a, 42b, 50a, 60a und 60b) des Verstärkungselements 20 angeordnet sind, wie nachfolgend detaillierter beschrieben wird. In einer Ausführungsform ist der Strukturschaum 24 ein wärmeaktivierter Epoxidschaum, der anfänglich auf das Verstärkungselement 20 umgespritzt und später wärmeaktiviert wird, um zu expandieren und das Verstärkungselement 20 an das längliche hohle Rahmenelement 14 zu binden.
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Zusätzlich in Bezug auf die 4, 5A und 5B, wobei das längliche hohle Rahmenelement 20, das Verstärkungselement 20 und der Strukturschaum 24 von einem Ende gegenüber dem in 1B gezeigten gezeigt werden, kann der Strukturschaum 24 zwischen das Verstärkungselement 20 und jede Innenseite aus der Vielzahl von Innenseiten des länglichen hohlen Rahmenelements 14 eingefügt werden. Spezifischer ist das längliche hohle Rahmenelement 14 in der dargestellten Ausführungsform so konstruiert, dass es vier Innenseiten aufweist, obwohl andere Konfigurationen angewandt werden können. Spezifischer beinhaltet das längliche hohle Rahmenelement 14, wie für die dargestellte Ausführungsform gezeigt, ein Außenelement 26 mit zusammenpassenden Flanschen 26a, 26b und ein Innenelement 28 mit zusammenpassenden Flanschen 28a, 28b. Die zusammenpassenden Flansche 26a, 28a und 26b, 28b können jeweils aneinander gelegt und geschweißt oder anderweitig aneinander befestigt werden, wie einem einschlägigen Fachmann bekannt und ersichtlich ist, um das längliche hohle Rahmenelement 14 zu bilden. Bei dieser Konstruktion beinhaltet die Vielzahl von Innenseiten des länglichen hohlen Rahmenelements 14 mindestens vier Seiten, die in zwei Sätzen angeordnet sind, beinhaltend einen ersten Satz an beabstandeten Seiten 30, 32 und einen zweiten Satz an beabstandeten Seiten 34, 36, der ungefähr senkrecht in Bezug auf den ersten Satz an beabstandeten Seiten 30, 32 angeordnet ist. In der dargestellten Ausführungsform werden die Seiten 30, 34 durch das Innenelement 28 bereitgestellt und werden die Seiten 32, 36 durch das Außenelement 26 bereitgestellt. Wie gezeigt, ist der Strukturschaum 24 und sind insbesondere die Streifen 24a–24f zwischen dem Verstärkungselement 20 und jeder Innenseite 30, 32, 34, 36 des länglichen hohlen Rahmenelements 14 eingefügt.
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Das Verstärkungselement 20 der dargestellten Ausführungsform beinhaltet einen ersten Schenkel 40, der sich in Richtung der ersten Innenseite des ersten Satzes 30 erstreckt. Der erste Schenkel 40 weist einen Kontaktabschnitt der ersten Innenseite des ersten Satzes 40a auf, der angeordnet ist, um sich zumindest einen Teil entlang der ersten Innenseite des ersten Satzes 30 zu erstrecken. Der Streifen 24a des Strukturschaums 24 ist auf den Kontaktabschnitt der ersten Innenseite des ersten Satzes 40a umgespritzt. Das Verstärkungselement 20 beinhaltet zusätzlich einen zweiten Schenkel 42, der sich in Richtung einer Kreuzung 44 zwischen der zweiten Innenseite des ersten Satzes 32 und der ersten Innenseite des zweiten Satzes 34 erstreckt. Der zweite Schenkel 42 weist einen Kontaktabschnitt der zweiten Innenseite des ersten Satzes 42a auf, der angeordnet ist, um sich zumindest einen Teil entlang der zweiten Innenseite des ersten Satzes 32 zu erstrecken und einen Kontaktabschnitt der ersten Innenseite des zweiten Satzes 42b, der angeordnet ist, um sich zumindest einen Teil entlang der ersten Innenseite des zweiten Satzes 34 zu erstrecken. Eine erste Aussparung 46 ist zwischen dem ersten Schenkel 40 und dem zweiten Schenkel 42 angeordnet und erstreckt sich entlang eines Teils der ersten Innenseite des zweiten Satzes 34. Die Streifen 24b, 24c sind jeweils auf die Kontaktabschnitte 44a, 44b umgespritzt. Wie am besten in den 2 und 3 gezeigt, kann eine Vielzahl der beabstandeten Verstärkungsrippen 48 entlang der länglichen Länge des Verstärkungselements 20 in der Aussparung 46 bereitgestellt werden, obwohl diese nicht erforderlich sind.
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Das Verstärkungselement 20 beinhaltet weiter einen dritten Schenkel 50, der sich in Richtung einer Kreuzung 52 zwischen der zweiten Innenseite des ersten Satzes 32 und der zweiten Innenseite des zweiten Satzes 36 erstreckt. Der dritte Schenkel 50 weist einen Kontaktabschnitt der zweiten Innenseite des ersten Satzes 50a auf, der angeordnet ist, um sich zumindest einen Teil entlang der zweiten Innenseite des ersten Satzes 32 zu erstrecken. Der Streifen 24d des Strukturschaums 24 ist auf den Kontaktabschnitt 50a umgespritzt. Eine zweite Aussparung 54 ist zwischen dem zweiten Schenkel 42 und dem dritten Schenkel 50 angeordnet und erstreckt sich entlang eines Teils der zweiten Innenseite des ersten Satzes 32. Eine Vielzahl von beabstandeten Verstärkungsrippen 56 kann entlang der länglichen Länge des Verstärkungselements 20 in der Aussparung 54 bereitgestellt werden, obwohl diese nicht erforderlich sind.
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Das Verstärkungselement 20 kann auch einen vierten Schenkel 60 beinhalten, der sich in Richtung einer Kreuzung 62 zwischen der ersten Innenseite des ersten Satzes 30 und der zweiten Innenseite des zweiten Satzes 36 erstreckt. Der vierte Schenkel 60 weist einen Kontaktabschnitt der ersten Innenseite des ersten Satzes 60a auf, der angeordnet ist, um sich zumindest einen Teil entlang der ersten Innenseite des ersten Satzes 30 zu erstrecken und einen Kontaktabschnitt der zweiten Innenseite des zweiten Satzes 60b, der angeordnet ist, um sich zumindest einen Teil entlang der zweiten Innenseite des zweiten Satzes 36 zu erstrecken. Die Streifen 24e, 24f des Strukturschaums 24 sind jeweils auf die Kontaktabschnitte 60a, 60b umgespritzt, um zwischen das Verstärkungselement 20 und die Seiten 30, 36 eingefügt zu werden. Eine dritte Aussparung 64 ist zwischen dem dritten Schenkel 50 und dem vierten Schenkel 60 angeordnet und erstreckt sich entlang eines Teils der Innenseitenoberfläche des zweiten Satzes 36. Eine vierte Aussparung 66 ist zwischen dem vierten Schenkel 60 und dem ersten Schenkel 40 angeordnet und erstreckt sich entlang eines Teils der ersten Innenseite des ersten Satzes 30. Obwohl nicht gezeigt, kann eine Vielzahl von Verstärkungsrippen wie die Rippen 48 und/oder 56 entlang der länglichen Länge des Verstärkungselements 20 in einer oder beiden der Aussparungen 64 und 66 bereitgestellt werden.
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Wie am besten in den 5A und 5B gezeigt, weist das Verstärkungselement 20 der dargestellten Ausführungsform ein im Allgemeinen N-förmiges Profil in einer Ebene auf, die in Bezug auf die Längsachse 22 des länglichen hohlen Rahmenelements 14 orthogonal ausgerichtet ist, wobei sich die vier Schenkel 40, 42, 50 und 60 in Richtung der vier Innenseiten des Rahmenelements 14 erstrecken. Es ist jedoch anzumerken, dass andere Profile verwendet werden könnten und andere Anzahlen an Schenkeln (z. B. weniger als vier oder mehr als vier) für das Verstärkungselement 20 bereitgestellt werden könnten. Während außerdem das Rahmenelement 14 nur schematisch als einen relativ einfachen rechteckigen Innenquerschnitt aufweisend dargestellt wird, sollte ein einschlägiger Fachmann anerkennen, dass das auf einem tatsächlichen Fahrzeug eingesetzte Rahmenelement 14 einen komplexeren Querschnitt aufweisen kann, der entlang seiner länglichen Länge nicht zwingend einheitlich und nicht zwingend rechteckig wie in der dargestellten Ausführungsform gezeigt ist. Weiter kann die Anzahl an von dem Rahmenelement präsentierten Innenseiten und/oder die Anzahl an durch das Verstärkungselement über den dazwischen angeordneten Strukturschaum 24 verstärkten Innenseiten variieren.
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Vorteilhafterweise ermöglicht die vorstehend hier beschriebene Fahrzeugrahmenkonstruktion eine Verstärkung aller Innenseiten 30, 32, 34, 36 des Rahmenelements 14 und stellt Kontaktoberflächen 40a, 42a, 42b, 50a, 60a und 60b bereit, um zu ermöglichen, dass der Strukturschaum 24 ausreichend darauf umgespritzt und für eine Bindung dazwischen zwischen das Verstärkungselement 20 und das Rahmenelement 14 eingefügt wird, während gleichzeitig wesentlich ausgesparte Abschnitte bereitgestellt werden, darunter die Aussparungen 46, 54, 64 und 66, um das Gesamtgewicht des Verstärkungselements 20 zu reduzieren. In einer Ausführungsform ist das Verstärkungselement 20 eines von Nylon oder faserverstärktem Nylon, das bevorzugte strukturelle Eigenschaften bereitstellt, während ein angemessenes Gewicht für ein Verstärkungselement aufrechterhalten wird (d. h. das Gewicht des Fahrzeugrahmens 12 nicht unnötig erhöht wird). Entsprechend kann das nylonbasierte Verstärkungselement 20 in dem Rahmenelement 14 angeordnet werden, um jede Innenseite des Rahmenelements 14 in einer Ebene, die in Bezug auf die Längsachse 22 des Rahmenelements 14 orthogonal ausgerichtet ist, zu verstärken.
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In Bezug auf 6 wird nun ein Fahrzeugrahmenkonstruktionsverfahren beschrieben. Insbesondere kann das Verfahren aus 6 mit der vorstehend hier beschriebenen Fahrzeugrahmenkonstruktion 10 verwendet werden und wird in Bezug darauf beschrieben, obwohl dies nicht erforderlich ist und andere Fahrzeugrahmenkonstruktionen verwendet werden können. In dem Verfahren aus 6 wird bei 70 ein längliches hohles Rahmenelement mit einer Vielzahl von Innenseiten bereitgestellt, das das längliche hohle Rahmenelement 14 sein kann. Als nächstes wird bei 72 ein aus einem thermoplastischen Polymer gebildetes Verstärkungselement bereitgestellt, wobei das Verstärkungselement eine Vielzahl von sich länglich erstreckenden Aussparungen aufweist. Zum Beispiel kann das Verstärkungselement 20 bereitgestellt werden. Wie vorstehend beschrieben, kann das Verstärkungselement 20 aus einem thermoplastischen Polymer gebildet sein (z. B. Nyon oder faserverstärktem Nylon) und weist das Verstärkungselement 20 die Vielzahl von sich länglich erstreckenden Aussparungen in der Form der Aussparungen 46, 56, 64 und 66 auf. Als nächstes kann bei 74 ein Epoxidschaum auf Kontaktabschnitte des Verstärkungselements 20 umgespritzt werden. Zum Beispiel kann der Strukturschaum 24 in der Form von Streifen 24a–24f auf die Kontaktabschnitte 40a, 42a, 42b, 50a, 60a und 60b des Verstärkungselements 20 umgespritzt werden. Optional kann der Schritt 74, das Umspritzen betreffend, bereits in Schritt 72 stattgefunden haben (d. h. die Bereitstellung des Verstärkungselements 20 in Schritt 72 kann die Bereitstellung des Verstärkungselements 20 mit dem bereits darauf umgespritzten Strukturschaum 24 beinhalten).
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Als nächstes, wie bei 76 gezeigt, kann das Verstärkungselement in dem länglichen hohlen Rahmenelement angebracht werden, um jede Innenseite des hohlen Rahmenelements in einer relativ zu einer Längsachse des länglichen hohlen Rahmenelements orthogonal ausgerichteten Ebene zu verstärken. Sobald sie vollständig angebracht sind, beabstandet jede der Aussparungen des Verstärkungselements Abschnitte des Verstärkungselements von den Innenseiten des länglichen hohlen Rahmenelements. Ein solches Anbringen des Verstärkungselements in dem länglichen hohlen Rahmenelement bei 76 kann das Positionieren des Verstärkungselements in dem länglichen hohlen Rahmenelement wie bei 78 gezeigt und das anschließende Anwenden von Wärme auf den Epoxidschaum, um den Epoxidschaum zu expandieren und die Kontaktabschnitte des Verstärkungselements an das längliche hohle Rahmenelement zu binden, wie bei 80 gezeigt, beinhalten.
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Angewandt auf die Fahrzeugrahmenkonstruktion 10, kann das Positionieren des Verstärkungselements 20 in dem länglichen hohlen Rahmenelement 14 das Positionieren des Verstärkungselements 20 mit dem bereits darauf umgespritzten Strukturschaum 24 auf einem der Teile, die das Rahmenelement 14 umfassen, beinhalten, und dann kann das andere von den Teilen, die das Rahmenelement 14 umfassen, kombiniert werden, um das Verstärkungselement 20 einzuschließen. Zum Beispiel kann das Innenelement 28 das Verstärkungselement 20 darauf aufnehmen und dann kann das Außenelement 26 auf das Innenelement 28 gelegt werden, während das Verstärkungselement 20 eingeschlossen wird. In dieser Stufe, und mit Bezug auf 5B, ist noch keine Wärme für die Wärmeaktivierung davon auf den Strukturschaum 24 angewandt worden und dieser funktioniert somit nicht vollständig, um die Innenseiten 30, 32, 34, 36 des Rahmenelements 14 zu verstärken, und auch die Schenkel 40, 42, 50, 60 des Verstärkungselements 20 sind nicht an das Rahmenelement 14 gebunden. In Schritt 80 jedoch, wenn Wärme auf den Epoxidschaum angewandt wird (z. B. während der Fahrzeugrahmen 12 verschiedene Heizvorrichtungen, z. B. Öfen, durchläuft, um die Oberflächenbehandlung des Fahrzeugkörpers anzusprechen, expandiert der Strukturschaum 24 und bindet die Kontaktabschnitte des Verstärkungselements 20 an das Rahmenelement 14 wie in 5A gezeigt. In dieser Stufe ist das Verstärkungselement 20 vollständig im länglichen hohlen Rahmenelement 14 angebracht und jede Innenseite 30, 32, 34 und 36 des länglichen hohlen Rahmenelements 14 ist durch das Verstärkungselement 20 in der Ebene, die in Bezug auf die Längsachse 22 des länglichen hohlen Rahmenelements 14 orthogonal ausgerichtet ist, verstärkt. Insbesondere die Aussparungen 46, 54, 64 und 66 beabstanden wesentliche Abschnitte des Verstärkungselements 20 von den Innenseiten 30, 32, 34 und 36 des länglichen hohlen Rahmenelements 14.
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In Bezug auf die 7 und 8 wird ein Verstärkungselement 120 gemäß einem alternativen Ausführungsbeispiel gezeigt. Das Verstärkungselement 120 kann wie das Verstärkungselement 20 aus 2 sein, außer wie nachfolgend angegeben. Zum Beispiel ist das Verstärkungselement 120 in der in den 7–10B gezeigten Ausführungsform länglich und kann entlang eines wesentlichen Abschnitts einer Längsausdehnung eines länglichen hohlen Rahmenelements angeordnet sein, wie zum Beispiel dem Rahmenelement 14, obwohl dies nicht erforderlich ist. Ebenso kann das Verstärkungselement 120 wie das Verstärkungselement 20 in einer Fahrzeugrahmenkonstruktion verwendet werden, die zusätzlich Strukturschaum 124 beinhaltet, der auf das Verstärkungselement 120 umgespritzt ist. Wie in 8 gezeigt, kann der Strukturschaum 124 als Streifen (z. B. Streifen 124a, 124b, 124c, 124d, 124e) bereitgestellt werden, die entlang Kontaktbereichen (z. B. den Kontaktbereichen 140a, 142a, 142b, 150a, 150b) des Verstärkungselements 120 angeordnet sind, wie nachfolgend detaillierter beschrieben wird. Der Strukturschaum 24 kann der gleiche wie der Strukturschaum 24 sein (z. B. ein wärmeaktivierter Epoxidschaum, der anfänglich auf das Verstärkungselement 120 umgespritzt und später wärmeaktiviert wird, um zu expandieren und das Verstärkungselement 120 an ein Rahmenelement zu binden, in dem das Verstärkungselement 120 angebracht ist). Wie in den 9, 10A und 10B gezeigt, kann das Verstärkungselement 120 mit dem darauf geformten Strukturschaum 124 in einem länglichen hohlen Rahmenelement angebracht sein, welches das gleiche längliche hohle Rahmenelement 14, das in der früheren Ausführungsform beschrieben wurde, sein kann. Entsprechend kann der Strukturschaum 124 zwischen dem Verstärkungselement 120 und jeder Innenseite aus der Vielzahl von Innenseiten 30, 32, 34, 36 des länglichen hohlen Rahmenelements 14 eingefügt sein.
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In der dargestellten Ausführungsform beinhaltet das Verstärkungselement 120 einen ersten Schenkel 140, der sich in Richtung der ersten Innenseite des ersten Satzes 30 des Rahmenelements 14 erstreckt. Der erste Schenkel 140 weist einen Kontaktabschnitt der ersten Innenseite des ersten Satzes 140a auf, der angeordnet ist, um sich zumindest einen Teil entlang der ersten Innenseite des ersten Satzes 30 zu erstrecken. Der Streifen 124a des Strukturschaums 124 ist auf den Kontaktabschnitt der ersten Innenseite des ersten Satzes 140a umgespritzt. Das Verstärkungselement 120 beinhaltet zusätzlich einen zweiten Schenkel 142, der sich in Richtung einer Kreuzung 44 zwischen der zweiten Innenseite des ersten Satzes 32 und der ersten Innenseite des zweiten Satzes 34 erstreckt. Der zweite Schenkel 142 weist einen Kontaktabschnitt der zweiten Innenseite des ersten Satzes 142a auf, der angeordnet ist, um sich zumindest einen Teil entlang der zweiten Innenseite des ersten Satzes 32 zu erstrecken und einen Kontaktabschnitt der ersten Innenseite des zweiten Satzes 142b, der angeordnet ist, um sich zumindest einen Teil entlang der ersten Innenseite des zweiten Satzes 34 zu erstrecken. Besonders für die in den 7–10A dargestellte Ausführungsform wird der Kontaktabschnitt 142b an einem abhängigen Abschnitt 142c bereitgestellt, der sich in den 10A und 10B entlang der Seite 34 nach unten in Richtung der Seite 30 erstreckt. Eine erste Aussparung 146 ist zwischen dem ersten Schenkel 140 und dem zweiten Schenkel 142 angeordnet. Die Streifen 124b, 124c sind jeweils auf die Kontaktabschnitte 144a, 144b umgespritzt. Optional, obwohl in der dargestellten Ausführungsform nicht enthalten, kann eine Vielzahl von beabstandeten Verstärkungsrippen (z. B. ähnlich den Rippen 48) entlang der länglichen Länge des Verstärkungselements 120 in der Aussparung 146 bereitgestellt werden.
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Das Verstärkungselement 120 kann weiter einen dritten Schenkel 150 beinhalten, der sich in Richtung der Kreuzung 52 zwischen der zweiten Innenseite des ersten Satzes 32 und der zweiten Innenseite des zweiten Satzes 36 erstreckt. Der dritte Schenkel 150 weist einen Kontaktabschnitt der zweiten Innenseite des ersten Satzes 150a auf, der angeordnet ist, um sich zumindest einen Teil entlang der zweiten Innenseite des ersten Satzes 32 zu erstrecken. Der dritte Schenkel 150 weist ebenfalls einen Kontaktabschnitt der zweiten Innenseite des zweiten Satzes 150b auf, der angeordnet ist, um sich zumindest einen Teil entlang der zweiten Innenseite des zweiten Satzes 36 zu erstrecken. Eine zweite Aussparung 154 ist zwischen dem zweiten Schenkel 142 und dem dritten Schenkel 150 angeordnet und erstreckt sich entlang eines Teils der zweiten Innenseite des ersten Satzes 32. Wie gezeigt, kann eine Vielzahl von beabstandeten Verstärkungsrippen 156 entlang der länglichen Länge des Verstärkungselements 120 in der Aussparung 154 bereitgestellt werden, obwohl diese nicht erforderlich sind. Die Streifen 124d, 124e sind jeweils auf die Kontaktabschnitte 150a, 150b umgespritzt. Der Kontaktabschnitt 150b kann an einem abhängigen Abschnitt 150c des dritten Schenkels 150 bereitgestellt werden, der sich in den 10A und 10B entlang der Seite 36 nach unten in Richtung der Seite 30 erstreckt. Eine dritte Aussparung 164 ist zwischen dem dritten Schenkel 150 und dem ersten Schenkel 140 angeordnet und erstreckt sich entlang eines Teils der Innenseitenoberfläche des zweiten Satzes 36 und der Innenseitenoberfläche des ersten Satzes 30. Obwohl in der dargestellten Ausführungsform nicht enthalten, könnte eine Vielzahl von Verstärkungsrippen (z. B. ähnlich den Rippen 48) entlang der länglichen Länge des Verstärkungselements 120 in der Aussparung 164 bereitgestellt werden.
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Wie am besten in den 10A und 10B gezeigt, weist das Verstärkungselement 120 der dargestellten Ausführungsform ein im Allgemeinen Y-förmiges Profil in einer Ebene auf, die in Bezug auf eine Längsachse 22 des länglichen hohlen Rahmenelements 14 orthogonal ausgerichtet ist, wobei sich die drei Schenkel 140, 142 und 150 in Richtung der vier Innenseiten des Rahmenelements 14 erstrecken. Wie bei dem Verstärkungselement 20, ist bei dem Verstärkungselement 120 anzumerken, dass andere Profile verwendet werden könnten und andere Anzahlen an Schenkeln (z. B. weniger als drei oder mehr als drei) für das Verstärkungselement 120 bereitgestellt werden könnten. Vorteilhafterweise, und wie das Verstärkungselement 20, ermöglicht eine Fahrzeugrahmenkonstruktion mit dem Verstärkungselement 120 und dem Strukturschaum 124 eine Verstärkung aller Innenseiten 30, 32, 34, 36 des Rahmenelements 14 und stellt Kontaktoberflächen 140a, 142a, 142b, 150a, 150a und 150b bereit, um zu ermöglichen, dass der Strukturschaum 124 ausreichend darauf umgespritzt und für eine Bindung dazwischen zwischen das Strukturelement 120 und das Rahmenelement 14 eingefügt wird, während gleichzeitig wesentlich ausgesparte Abschnitte bereitgestellt werden, darunter die Aussparungen 146, 154 und 164, um das Gesamtgewicht des Verstärkungselements 120 zu reduzieren. Ebenso wie das Verstärkungselement 20 kann das Verstärkungselement 120 ein Nylon oder ein faserverstärktes Nylon sein, das bevorzugte strukturelle Eigenschaften bereitstellt, während ein angemessenes Gewicht für ein Verstärkungselement beibehalten wird. Optional kann das Verstärkungselement 120 wie das Verstärkungselement in dem Verfahren aus 6 verwendet werden.
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In Bezug auf die 11A und 11B wird eine andere alternative Ausführungsform gezeigt, wobei das längliche Verstärkungselement 20 durch eine Vielzahl von gleichen Verstärkungselementen 220a, 220b und 220c ersetzt wird, die an beabstandeten Stellen entlang einer Längsausdehnung eines länglichen Rahmenelements angeordnet sind. In der gezeigten Ausführungsform ist das Rahmenelement das Seitendichtungselement 16. In den meisten, wenn nicht allen anderen Hinsichten, kann jedes der Verstärkungselemente 220a, 220b und 220c wie das Verstärkungselement 20 sein, obwohl die Breite reduziert ist (d. h. nicht länglich ist) und die Verstärkungselemente 220a, 220b, 220c in einer beabstandeten Anordnung wie gezeigt verwendet werden. In einem nicht einschränkenden Beispiel könnte sich das Verstärkungselement 20 entlang einer wesentlichen Länge des Säulenelements 14 erstrecken (z. B. einen Meter). Ähnlich könnten die beabstandeten Verstärkungselemente 220a, 220b, 220c entlang des Seitendichtungselements 16 bereitgestellt werden, obwohl jedes Verstärkungselement 220a, 220b, 220c relativ in seiner Abmessung, die sich entlang des Seitendichtungselements 16 erstreckt, reduziert werden könnte (z. B. könnte jedes eine Länge von 6–10 Zentimetern aufweisen).
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Während die gezeigte Ausführungsform drei Verstärkungselemente aufweist, ist anzumerken, dass eine beliebige Anzahl an Verstärkungselementen verwendet werden könnte. Es ist ebenfalls anzumerken, dass variierende Längen der Verstärkungselemente 20 oder 220a, 220b und 220c auf dem Fahrzeugrahmen 12 verwendet werden könnten. Im Allgemeinen ist jedoch herausgefunden worden, dass die Verwendung einer Vielzahl von beabstandeten Verstärkungselementen 220a, 220b, 220c Vorteile bei horizontal angeordneten Elementen bereitstellen kann (z. B. Seitendichtungselementen, Dachschienenelementen, Querträgern, Heckklappenquerträgern usw.), wohingegen längliche Verstärkungselemente, wie zum Beispiel das Verstärkungselement 20, besser für die Verwendung bei vertikal angeordneten hohlen Rahmenelementen, wie zum Beispiel Säulenelementen, geeignet sein können. Dies ist natürlich nicht zwingend und jede Art von Verstärkung, länglich oder nicht länglich, könnte bei jeder Art von vertikal oder horizontal angeordneten Rahmenelementen verwendet werden.
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In Bezug auf 12 wird eine weitere alternative Ausführungsform gezeigt. In dieser Ausführungsform werden die Verstärkungselemente 320a, 320b und 320c als eine Vielzahl von gleichen Verstärkungselementen gezeigt, die an beabstandeten Stellen entlang einer Längsausdehnung des Seitendichtungselements 16 angeordnet sind. Die Verstärkungselemente 320a, 320b, 320c können gleich oder ähnlich dem Verstärkungselement 120 sein, obwohl die Breiten reduziert sind. Wie das vorstehend beschriebene Verstärkungselement könnte eine beliebige Anzahl oder Länge solcher beabstandeter Verstärkungselemente verwendet werden und die in 11 dargestellte Ausführungsform dient lediglich illustrativen Zwecken.
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Nun wird in Bezug auf die 13A bis 18B noch eine weitere alternative Ausführungsform gezeigt, wobei eine Fahrzeugrahmenkonstruktion 1010 einen Fahrzeugrahmen 1012 beinhaltet, der aus einer Vielzahl von länglichen hohlen Rahmenelementen besteht. Eines der länglichen hohlen Rahmenelemente ist ein Seitenschwellerelement 1014, das sich entlang einer lateralen Seite des Fahrzeugrahmens 1012 in eine Richtung parallel zu einer Vorwärtsbewegungsrichtung für den Fahrzeugrahmen 1012 erstreckt. Beim dargestellten Fahrzeugrahmen 1012 erstreckt sich ein vertikales Säulenelement 1016 nach oben von einem Mittelabschnitt des Seitenschwellerelements 1014 zu einem Dachschienenelement 1018. Die Elemente 1014, 1016, 1018 definieren zumindest teilweise Türöffnungen 1016a, 1016b auf dem Fahrzeugrahmen 1012. Mit spezifischem Bezug auf 13B beinhaltet die Fahrzeugrahmenkonstruktion 1010 zusätzlich eine Vielzahl von Verstärkungselementen 1020a, 1020b und 1020c, die in einem beabstandeten Muster in dem länglichen hohlen Rahmenelement 1014 angeordnet sind. Während es in der dargestellten Ausführungsform als Seitenschwellerelement gezeigt wird, kann das hohle Rahmenelement 1014 alternativ als Säulenelement, Dachschienen-, Vorder- oder Rückrahmenseitenelement, Unterseitenrahmenelement (z. B. Querelement) usw. verwendet werden.
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Insbesondere, und wie nachfolgend detaillierter beschrieben wird, weist das längliche hohle Rahmenelement 1014 eine Vielzahl von Innenseiten auf (z. B. die Seiten 1030, 1032, 1034, 1036, die in den 18A und 18B gezeigt werden). Die Verstärkungselemente 1020a, 1020b, 1020c sind in dem länglichen hohlen Rahmenelement 1014 angeordnet, um jede Innenseite des länglichen hohlen Rahmenelements 1014 in einer Ebene, die in Bezug auf eine Längsachse 1022 des länglichen hohlen Rahmenelements 1014 orthogonal ausgerichtet ist, zu verstärken. Jedes der Verstärkungselemente 1020a, 1020b und 1020c kann aus einem thermoplastischen Polymer gebildet werden und jedes weist Kontaktabschnitte auf (z. B. die Kontaktabschnitte 1040, 1042, 1044 und 1046, die in den 14 und 15 gezeigt werden), die neben jeder aus der Vielzahl von Innenseiten des länglichen hohlen Rahmenelements 1014 angeordnet sind. Die Verstärkungselemente 1020a, 1020b und 1020c können einander identisch sein, aber können in einem rotierenden Muster in dem länglichen hohlen Rahmenelement 1014 angeordnet sein. Zum Beispiel kann das zweite Verstärkungselement 1020b wie gezeigt in Bezug auf das erste Verstärkungselement 1020a um 180 Grad gedreht in dem Rahmenelement 104 angeordnet sein. Ebenso kann das dritte Verstärkungselement 1020c in die gleiche Winkelposition wie das erste Verstärkungselement 1020a gedreht sein. Wenn zusätzliche Verstärkungselemente verwendet werden, kann ein ähnliches alternierendes Rotationsmuster verwendet werden.
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Das Verstärkungselement 1020a wird in den 14–17 gezeigt und weitere Details der Verstärkungselemente werden in Bezug auf das Verstärkungselement 1020a besprochen. Da die Verstärkungselemente 1020b und 1020c mit dem Verstärkungselement 1020a identisch sein können, ist anzumerken, dass die Details in Bezug auf das Verstärkungselement 1020a auf die Verstärkungselemente 1020b und 1020c anwendbar sind. Die 14 und 15 zeigen das Verstärkungselement 1020a isoliert von verschiedenen Seiten. Die 16 und 17 zeigen einen Strukturschaum 1024, der auf das Verstärkungselement 1020a umgespritzt ist. Wie gezeigt, kann der Strukturschaum 1024 als Streifen (z. B. Streifen 1024a, 1024b, 1024c, 1024d, 1024e Streifen) bereitgestellt werden, die entlang Kontaktbereichen (z. B. Kontaktbereichen 1040, 1042, 1044, 1046) des Verstärkungselements 1020a angeordnet sind. In einer Ausführungsform ist der Strukturschaum 1024 ein wärmeaktivierter Epoxidschaum, der anfänglich auf das Verstärkungselement 1020a umgespritzt und später wärmeaktiviert wird, um zu expandieren und das Verstärkungselement 1020a an das längliche hohle Rahmenelement 1014 zu binden.
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Zusätzlich in Bezug auf die 18A und 18B kann der Strukturschaum 1024 zwischen das Verstärkungselement 1020a und jede Innenseite aus der Vielzahl von Innenseiten des länglichen hohlen Rahmenelements 1014 eingefügt werden. Spezifischer ist das längliche hohle Rahmenelement 1014 in der dargestellten Ausführungsform so konstruiert, dass es vier Innenseiten aufweist, obwohl andere Konfigurationen angewandt werden können. Spezifischer beinhaltet das längliche hohle Rahmenelement 1014, wie für die dargestellte Ausführungsform gezeigt, ein Außenelement 1026 mit zusammenpassenden Flanschen 1026a, 1026b und ein Innenelement 1028 mit zusammenpassenden Flanschen 1028a, 1028b. Die zusammenpassenden Flansche 1026a, 1028a und 1026b, 1028b können jeweils aneinander gelegt und geschweißt oder anderweitig aneinander befestigt werden, wie einem einschlägigen Fachmann bekannt und ersichtlich ist, um das längliche hohle Rahmenelement 1014 zu bilden.
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Bei dieser Konstruktion beinhaltet die Vielzahl von Innenseiten des länglichen hohlen Rahmenelements 1014 mindestens vier Seiten, die in zwei Sätzen angeordnet sind, beinhaltend einen ersten Satz an voneinander beabstandeten Seiten 1030, 1032 und einen zweiten Satz an voneinander beabstandeten Seiten 1034, 1036, der ungefähr senkrecht in Bezug auf den ersten Satz an voneinander beabstandeten Seiten 1030, 1032 angeordnet ist. In der dargestellten Ausführungsform werden die Seiten 1030, 1034 durch das Innenelement 1028 bereitgestellt und werden die Seiten 1032, 1036 durch das Außenelement 1026 bereitgestellt. Wie gezeigt, ist der Strukturschaum 1024 und sind insbesondere die Streifen 1024a 1024b, 1024c, 1024d und 1024e zwischen dem Verstärkungselement 1020a und jeder Innenseite 1030, 1032, 1034, 1036 des länglichen hohlen Rahmenelements 1014 eingefügt. In 18A und 18B wird die Seite 1032 als eine obere Seite gezeigt und wird die Seite 1030 als die untere Seite gezeigt, wobei die Seiten 1034, 1036 als erste und zweite laterale Seiten gezeigt werden.
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Das Verstärkungselement 1020a weist Kontaktoberflächen oder -abschnitte auf, die neben jeder von der Vielzahl von Innenseiten 1030, 1032, 1034 und 1036 angeordnet sind. Jeder dieser Kontaktabschnitte erstreckt sich im Wesentlichen entlang einer Gesamtheit der benachbarten Innenseite in einer Ebene, die in Bezug auf die Längsachse 1022 orthogonal ausgerichtet ist. Insbesondere beinhalten die Kontaktabschnitte des Verstärkungselements 1020a in der dargestellten Ausführungsform einen oberen Kontaktabschnitt 1040, der komplementär neben der oberen Seite 1032 von der Vielzahl von Innenseiten des länglichen hohlen Rahmenelements 1014 angeordnet ist, und einen unteren Kontaktabschnitt 1042, der komplementär neben der unteren Seite 1030 von der Vielzahl von Innenseiten des länglichen hohlen Rahmenelements 1014 angeordnet und vom oberen Kontaktabschnitt 1040 beabstandet ist. Insbesondere wird in der dargestellten Ausführungsform der untere Kontaktabschnitt 1042 aus einem Paar Flansche 1042a, 1042b gebildet. Ein Streifen 1024a des Strukturschaums 1024 ist auf den oberen Kontaktabschnitt 1040 umgespritzt und die Streifen 1024b und 1024c des Strukturschaums 1024 sind jeweils auf die Paare Flansche 1042a, 1042b, die den unteren Kontaktabschnitt 1042 bilden, umgespritzt.
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Die Kontaktabschnitte des Verstärkungselements 1020a beinhalten zusätzlich einen Kontaktabschnitt einer ersten Seite 1044, der komplementär neben einer ersten Seite 1034 aus der Vielzahl von Innenseiten des länglichen hohlen Rahmenelements 1014 angeordnet und ungefähr senkrecht in Bezug auf den oberen Kontaktabschnitt 1040 und den unteren Kontaktabschnitt 1042 angeordnet ist. Insbesondere wird in der dargestellten Ausführungsform der Kontaktabschnitt der ersten Seite 1044 der dargestellten Ausführungsform aus einem Paar Flansche 1044a, 1044b gebildet. Die Streifen 1024c und 1024d des Strukturschaums 1024 sind jeweils auf das Paar Flansche 1044a, 1044b, die den Kontaktabschnitt der ersten Seite 1044 bilden, umgespritzt. Noch weiter beinhalten die Kontaktabschnitte des Verstärkungselements 1020a einen Kontaktabschnitt einer zweiten Seite 1046, der komplementär neben einer zweiten Seite 1036 aus der Vielzahl von Innenseiten des länglichen hohlen Rahmenelements 1014 angeordnet und ungefähr senkrecht in Bezug auf den oberen Kontaktabschnitt 1040 und den unteren Kontaktabschnitt 1042 angeordnet ist. Zusätzlich ist der Kontaktabschnitt der zweiten Seite 1046 vom Kontaktabschnitt der ersten Seite 1044 beabstandet. Ein Streifen 1024e des Strukturschaums 1024 ist auf den Kontaktabschnitt der zweiten Seite 1046 umgespritzt.
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Das Verstärkungselement 1020a beinhaltet weiter mindestens einen Stützabschnitt, der sich von dem oberen Kontaktabschnitt 1040 zum unteren Kontaktabschnitt 1042 erstreckt und sich von dem Kontaktabschnitt der ersten Seite 1044 zum Kontaktabschnitt der zweiten Seite 1046 erstreckt. Im Verstärkungselement 1020a wird der mindestens eine Stützabschnitt aus einem Paar Stützschenkel 1048, 1050 gebildet, die in Bezug aufeinander beabstandet angeordnet sind. In der dargestellten Ausführungsform beinhaltet das Paar Flansche 1042a, 1042b, das den unteren Kontaktabschnitt 1042 bildet, einen ersten Flansch 1042a, der sich von einem ersten oder Schenkel 1048 von dem Paar Stützschenkel 1048, 1050 erstreckt und zweiten Flansch 1042b, der sich von einem zweiten oder Schenkel 1050 von dem Paar Stützschenkel 1048, 1050 erstreckt. Eine Aussparung 1052 kann zwischen den Stützschenkeln 1048, 1050 bereitgestellt werden, die das Verstärkungselement 1020a als eine relativ hohle Struktur mit verbesserten Gewichtseigenschaften präsentiert (d. h. die ausgehöhlte Struktur weist im Vergleich zu einer festen Struktur ein reduziertes Gewicht auf).
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Wie gezeigt, weist das Verstärkungselement 1020a eine Form auf, die Kontaktabschnitte 1040, 1042, 1044 und 1046 neben jeder von der Vielzahl von Innenseiten 1030, 1032, 1034, 1036 des Rahmenelements 1014 bereitstellt. Dies ermöglicht, dass der Strukturschaum 1024 ausreichend darauf umgespritzt und zwischen das Verstärkungselement 1020a und das Rahmenelement 1014 eingefügt wird. Eine solche Verstärkung aller Innenseiten des Rahmenelements 1014 findet statt, ohne dass dem Fahrzeugrahmen 1012 wesentlich Gewicht hinzugefügt wird. Außerdem kann das Verstärkungselement 1020a aus einem thermoplastischen Polymer gebildet werden. In einer Ausführungsform ist das thermoplastische Polymer eines von Nylon oder faserverstärktem Nylon. In alternativen Ausführungsformen, nicht gezeigt, kann das Verstärkungselement 1020a so rotiert werden, dass einer von den anderen Kontaktabschnitten 1042, 1044 oder 1046 neben der oberen Seite 1030 des Rahmenelements 1014 angeordnet ist.
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Mit Bezug auf 19 wird nun ein Fahrzeugrahmenkonstruktionsverfahren beschrieben. Insbesondere kann das Verfahren aus 19 mit der vorstehend hier in Bezug auf die 13A–18B beschriebenen Fahrzeugrahmenkonstruktion 1010 verwendet werden und wird in Bezug darauf beschrieben, obwohl dies nicht erforderlich ist und andere Fahrzeugrahmenkonstruktionen verwendet werden können. In dem Verfahren aus 19 wird bei 1070 ein längliches hohles Rahmenelement mit einer Vielzahl von Innenseiten bereitgestellt, das das längliche hohle Rahmenelement 1014 sein kann. Als nächstes können bei 1072 ein oder mehrere Verstärkungselemente, die aus einem thermoplastischen Polymer gebildet sind, bereitgestellt werden. In einer Ausführungsform ist jedes bereitgestellte Verstärkungselement eines aus einer Vielzahl von gleichen Verstärkungselementen. Zum Beispiel können die Verstärkungselemente 1020a, 1020b und 1020c bereitgestellt werden und wie vorstehend beschrieben kann jedes dieser Verstärkungselemente 1020a, 1020b und 1020c aus einem thermoplastischen Polymer gebildet sein (z. B. Nylon oder faserverstärktes Nylon).
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Als nächstes kann bei 1074 ein Epoxidschaum auf Kontaktabschnitte des Verstärkungselements umgespritzt werden. Zum Beispiel kann der Strukturschaum 1024 in der Form von Streifen 1024a–1024e auf die Kontaktabschnitte 1040, 1042, 1044 und 1046 des Verstärkungselements 1020a umgespritzt werden. Optional kann der Schritt 1074, das Umspritzen betreffend, bereits in Schritt 1072 stattgefunden haben (d. h. die Bereitstellung des Verstärkungselements 1020a in Schritt 1072 kann die Bereitstellung des Verstärkungselements 1020a mit dem bereits darauf umgespritzten Strukturschaum 1024 beinhalten). Dann, wie bei 1076 gezeigt, kann das/können die Verstärkungselement oder -elemente in dem länglichen hohlen Rahmenelement angebracht werden, um jede Innenseite des hohlen Rahmenelements in einer relativ zu einer Längsachse des länglichen hohlen Rahmenelements orthogonal ausgerichteten Ebene zu verstärken. Ein solches Anbringen des Verstärkungselements oder der -elemente in dem länglichen hohlen Rahmenelement bei 1076 kann das Positionieren des Verstärkungselements oder der -elemente in dem länglichen hohlen Rahmenelement wie bei 1078 gezeigt und das anschließende Anwenden von Wärme auf den Epoxidschaum, um den Epoxidschaum zu expandieren und Kontaktabschnitte des Verstärkungselements oder der -elemente an das längliche hohle Rahmenelement zu binden, wie bei 1080 gezeigt, beinhalten.
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Angewandt auf die Fahrzeugrahmenkonstruktion 1010, kann das Positionieren der Verstärkungselemente 1020a, 1020b, 1020c in dem länglichen hohlen Rahmenelement 1014 das Positionieren der Verstärkungselemente 1020a, 1020b, 1020c mit dem bereits darauf umgespritzten Strukturschaum 1024 auf einem der Teile, die das Rahmenelement 1014 umfassen, beinhalten, und dann kann das andere von den Teilen, die das Rahmenelement 1014 umfassen, kombiniert werden, um die Verstärkungselemente 1020a, 1020b, 1020c einzuschließen. Zum Beispiel kann das Innenelement 1028 die Verstärkungselemente 1020a, 1020b, 1020c darauf aufnehmen und dann kann das Außenelement 1026 auf das Innenelement 1028 gelegt werden, während die Verstärkungselemente 1020a, 1020b, 1020c eingeschlossen werden.
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In dieser Stufe und mit Bezug auf 18B ist auf den Strukturschaum 1024 zur Wärmeaktivierung davon noch keine Wärme angewandt worden und er funktioniert somit nicht vollständig, um die Innenseiten 1030, 1032, 1034, 1036 des Rahmenelements 1014 zu verstärken. In Schritt 1080 jedoch, wenn Wärme auf den Epoxidschaum angewandt wird (z. B. während der Fahrzeugrahmen 1012 verschiedene Heizvorrichtungen, z. B. Öfen, durchläuft, um die Oberflächenbehandlung des Fahrzeugkörpers anzusprechen), expandiert der Strukturschaum 1024 und bindet die Kontaktabschnitte der Verstärkungselemente 1020a, 1020b, 1020c an das Rahmenelement 1014 wie in Bezug auf das Verstärkungselement 1020a in 18A gezeigt. In dieser Stufe sind die Verstärkungselemente 1020a, 1020b, 1020c jeweils vollständig im länglichen hohlen Rahmenelement 1014 angebracht und jede Innenseite 1030, 1032, 1034, 1036 des länglichen hohlen Rahmenelements 1014 ist durch jedes der Verstärkungselemente 1020a, 1020b, 1020c in der Ebene, die in Bezug auf die Längsachse 1022 des länglichen hohlen Rahmenelements 1014 orthogonal ausgerichtet ist, verstärkt.
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Mit Bezug auf 20 wird ein Verstärkungselement 1120 gemäß einer alternativen beispielhaften Ausführungsform gezeigt. In einer beispielhaften Anwendung kann das Verstärkungselement 1120 anstelle von jedem der vorstehend hier beschriebenen Verstärkungselemente 1020a, 1020b und 1020c in der Fahrzeugrahmenkonstruktion 1010 und/oder in dem Verfahren aus 19 verwendet werden. Wie die Verstärkungselemente 1020a, 1020b, 1020c kann das Verstärkungselement 1120 darauf umgespritzten Strukturschaum 1024 aufweisen, obwohl dies nicht gezeigt wird. Das Verstärkungselement 1120 weist Kontaktabschnitte auf, die neben jeder aus der Vielzahl von Innenseiten des länglichen hohlen Rahmenelements 1014 angeordnet sein können.
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Insbesondere, wie gezeigt, können die Kontaktabschnitte des Verstärkungselements 1120 einen oberen Kontaktabschnitt 1140, der komplementär neben der oberen Seite 1032 von der Vielzahl von Innenseiten des länglichen hohlen Rahmenelements 1014 angeordnet sein kann, und einen unteren Kontaktabschnitt 1142, der komplementär neben einer unteren Seite 1030 von der Vielzahl von Innenseiten des länglichen hohlen Rahmenelements 1014 angeordnet und vom oberen Kontaktabschnitt 1140 beabstandet ist, beinhalten. Zusätzlich können die Kontaktabschnitte des Verstärkungselements 1120 einen Kontaktabschnitt der ersten Seite 1142, der komplementär neben der ersten Seite 1034 aus der Vielzahl von Innenseiten des länglichen hohlen Rahmenelements 1014 angeordnet und ungefähr senkrecht in Bezug auf den oberen Kontaktabschnitt 1140 und den unteren Kontaktabschnitt 1142 ausgerichtet ist, und einen Kontaktabschnitt der zweiten Seite 1146, der komplementär neben der zweiten Seite 1036 aus der Vielzahl von Innenseiten des länglichen hohlen Rahmenelements 1014 angeordnet und ungefähr senkrecht in Bezug auf den oberen Kontaktabschnitt 1140 und den unteren Kontaktabschnitt 1142 ausgerichtet ist, beinhalten. Wie gezeigt, ist der Kontaktabschnitt der zweiten Seite 1146 auch vom Kontaktabschnitt der ersten Seite 1142 beabstandet.
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Das Verstärkungselement 1120 beinhaltet weiter mindestens einen Stützabschnitt 1048, der sich von dem oberen Kontaktabschnitt 1140 zum unteren Kontaktabschnitt 1142 erstreckt und sich von dem Kontaktabschnitt der ersten Seite 1144 zum Kontaktabschnitt der zweiten Seite 1146 erstreckt. In der dargestellten Ausführungsform ist ein Durchgangsloch 1154 in dem mindestens einen Stützabschnitt 1148 definiert. In dieser Ausführungsform, wie gezeigt, ist der mindestens eine Stützabschnitt 1148 eine Einzelwandstruktur, die ungefähr orthogonal in Bezug auf jeden von dem oberen Kontaktabschnitt 1140, dem unteren Kontaktabschnitt 1142, dem Kontaktabschnitt der ersten Seite 1144 und dem Kontaktabschnitt der zweiten Seite 1146 angeordnet ist.
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Zusätzlich, und insbesondere bei der dargestellten Ausführungsform, erstrecken sich mindestens zwei von dem oberen Kontaktabschnitt 1140, dem unteren Kontaktabschnitt 1142, dem Kontaktabschnitt der ersten Seite 1144 und dem Kontaktabschnitt der zweiten Seite 1146 in eine erste Richtung weg von dem mindestens einen Stützabschnitt 1148 und erstrecken sich die übrigen beiden von dem oberen Kontaktabschnitt 1140, dem unteren Kontaktabschnitt 1142, dem Kontaktabschnitt der ersten Seite 1144 und dem Kontaktabschnitt der zweiten Seite 1146 in eine zweite, gegenüberliegende Richtung weg von dem mindestens einen Stützabschnitt. Auch können die zwei, die sich in die erste Richtung erstrecken, benachbart zu dem oberen Kontaktabschnitt 1140, dem unteren Kontaktabschnitt 1142, dem ersten Kontaktabschnitt 1144 und dem Kontaktabschnitt der zweiten Seite 1146 sein. Zum Beispiel werden in der dargestellten Ausführungsform der obere Kontaktabschnitt 1140 und der Kontaktabschnitt der zweiten Seite 1146 gezeigt, wie sie sich in eine erste Richtung weg von dem mindestens einen Stützabschnitt 1148 erstrecken und der untere Kontaktabschnitt 1142 und der Kontaktabschnitt der ersten Seite 1144 erstrecken sich in eine zweite, gegenüberliegende Richtung weg von dem mindestens einen Stützabschnitt 1148. Das heißt, dass sich die Abschnitte 1140, 1146 in eine Richtung weg von dem mindestens einen Stützabschnitt 1148 erstrecken und sich die Kontaktabschnitte 1142, 1144 in eine zweite gegenüberliegende Richtung weg von dem mindestens einen Stützabschnitt 1148 erstrecken.
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Mit Bezug auf 21 wird eine weitere alternative Ausführungsform gezeigt. In dieser Ausführungsform wird ein längliches Verstärkungselement 1220 gezeigt, das aus Verstärkungselementen (z. B. den Verstärkungselementen 1020a, 1020b und 1020c) besteht, die nicht voneinander beabstandet sind, aneinander anlehnen können und/oder integral gebildet und/oder miteinander kombiniert sein können. Entsprechend kann jedes Verstärkungselement oder jeder Abschnitt, das/der das Verstärkungselement 1220 bildet, eines aus einer Vielzahl von gleichen Verstärkungselementen sein, die Rücken an Rücken ohne Beabstandung dazwischen angeordnet sind. Solch ein Verstärkungselement 1220 kann verwendet werden, um eine verstärkende Stütze in einem länglichen hohlen Rahmenelement bereitzustellen und kann eine einheitliche Stütze entlang einer Längsausdehnung oder eines Abschnitts des länglichen hohlen Rahmenelements bereitstellen. Zum Beispiel kann das Verstärkungselement 1220 anstelle der Verstärkungselemente 1020a, 1020b und 1020c in der Fahrzeugrahmenkonstruktion 1010 und/oder in dem Verfahren aus 19 verwendet werden.
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Nun wird in Bezug auf die 22 bis 26 noch eine weitere alternative Ausführungsform gezeigt, wobei das vertikale Säulenelement 2014 durch das Fahrzeugsäulenelement 14 des Fahrzeugrahmens 12 der in 1 gezeigten Fahrzeugrahmenkonstruktion 10 ersetzt werden kann. Alternativ oder zusätzlich kann das Element 2014 als Seitenschwellerelement 16 in 1 und/oder für ein anderes längliches Rahmenelement (z. B. das Dachschienenelement 18 aus 1) verwendet werden. Zusätzlich in Bezug auf 22 kann die Fahrzeugrahmenkonstruktion mit dem Element 2014 zusätzlich ein Strukturschaumelement 2020 und einen Akustikschaum 2032 beinhalten.
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Insbesondere ist das Strukturschaumelement 2020 komplementär in dem länglichen hohlen Rahmenelement 2014 geformt, um jede Innenseite (z. B. die Seiten 2022, 2024, 2026 und 2028 in der dargestellten Ausführungsform) des länglichen hohlen Rahmenelements 2014 zu verstärken. Wie in den 22 und 23 gezeigt, definiert das Strukturschaumelement 2020 ein längliches Durchgangsloch 2030, das eine zylindrische Form aufweist, die sich entlang einer gesamten Längsausdehnung des Strukturschaumelements 2020 in der dargestellten Ausführungsform erstreckt. Das Strukturschaumelement 2020 ist in der gezeigten Ausführungsform länglich und ist entlang eines wesentlichen Abschnitts einer Längsausdehnung des länglichen hohlen Rahmenelements 2014 angeordnet, obwohl dies nicht erforderlich ist. In einer Ausführungsform ist das Strukturschaumelement 2020 aus einem wärmehartbaren Schaummaterial gebildet. Dieses wärmehärtbare Schaummaterial kann auch ein wärmeaktiviertes expandierendes Schaummaterial sein. Wie gezeigt, kann der Akustikschaum 2032 in das längliche Durchgangsloch 2030 des Strukturschaumelements 2020 spritzgegossen sein.
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In der dargestellten Ausführungsform ist das längliche hohle Rahmenelement 2014 so konstruiert, dass es vier Innenseiten aufweist, obwohl andere Konfigurationen angewandt werden können. Spezifischer beinhaltet das längliche hohle Rahmenelement 2014, wie für die dargestellte Ausführungsform gezeigt, ein Außenelement 2034 mit zusammenpassenden Flanschen 2034a, 2034b und ein Innenelement 2036 mit zusammenpassenden Flanschen 2036a, 2036b. Die zusammenpassenden Flansche 2034a, 2036a und 2034b, 2036b können jeweils aneinander gelegt und geschweißt oder anderweitig aneinander befestigt werden, wie einem einschlägigen Fachmann bekannt und ersichtlich ist, um das längliche hohle Rahmenelement 2014 zu bilden. Bei dieser Konstruktion beinhaltet die Vielzahl von Innenseiten des länglichen hohlen Rahmenelements 2014 mindestens vier Seiten, die in einer rechteckigen Konfiguration angeordnet sind, wobei benachbarte Seiten in Bezug aufeinander ungefähr senkrecht ausgerichtet sind. In der dargestellten Ausführungsform werden die Seiten 2022, 2026 durch das Innenelement 2028 bereitgestellt und werden die Seiten 2024, 2028 durch das Außenelement 2026 bereitgestellt.
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Wie in 26B gezeigt, weist das Strukturschaumelement 2020 anfänglich einen Querschnitt auf, der kleiner als ein Innenquerschnitt des länglichen hohlen Rahmenelements 2014 ist. Jedoch expandiert das Strukturschaumelement 2020 nach der Wärmeaktivierung in dem länglichen hohlen Rahmenelement 2014, um den Innenquerschnitt zu füllen und bindet sich an die Seiten 2022, 2024, 2026, 2028, die den Innenquerschnitt des länglichen hohlen Rahmenelements 2014 bilden, wie in 26A gezeigt. Durch diese Anordnung verstärkt das Strukturschaumelement 2020 jede Innenseite 2022, 2024, 2026, 2028 des länglichen hohlen Rahmenelements 2014 in einer Ebene, die in Bezug auf eine Längsachse des länglichen hohlen Rahmenelements orthogonal ausgerichtet ist. Mit kurzem Bezug auf 26 kann ein temporäres Füllelement 2066 während der Wärmeaktivierung des länglichen hohlen Rahmenelements 2014 in das längliche Durchgangsloch 2030 eingesetzt werden, um die Integrität des länglichen Durchgangsloches 2030 zu wahren (d. h. zu verhindern, dass das Strukturschaumelement 2020 das längliche Durchgangsloch 2030 während der Wärmeaktivierung schließt oder erheblich zusammenbricht). Das temporäre Füllelement 2066 kann nach der Wärmeaktivierung und dem Härten des Strukturschaumelements entfernt werden und dann kann der Akustikschaum 2032 in das längliche Durchgangsloch 2030 spritzgegossen werden.
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Während in der dargestellten Ausführungsform der Querschnitt des länglichen hohlen Rahmenelements 2014 in 22 als konstant oder einheitlich gezeigt wird, ist anzumerken, dass das längliche hohle Rahmenelement 2014 bei der tatsächlichen Anwendung des Fahrzeugrahmens 2012 einen variierenden Querschnitt aufweisen kann. Zum Beispiel kann der Querschnitt entlang eines länglichen Abschnitt des länglichen hohlen Rahmenelements 2014 variieren. Das Strukturschaumelement 2020 kann auf dieselbe Weise wie hier in Bezug auf die dargestellte Ausführungsform beschrieben komplementär in dem länglichen Abschnitt geformt sein, der einen variierenden Querschnitt aufweist. Die Expansion des Strukturschaumelements kann Hohlräume zwischen dem Strukturschaumelement und dem länglichen hohlen Rahmenelement füllen, unabhängig davon, ob der Querschnitt einheitlich ist oder nicht. Alternativ kann das Strukturschaumelement 2020 so geformt sein, dass es einen variierenden Querschnitt aufweist, der demjenigen des länglichen hohlen Rahmenelements 2014 entspricht.
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Nun wird in Bezug auf die 27 ein Fahrzeugrahmenkonstruktionsverfahren beschrieben und wird insbesondere in Verbindung mit der vorstehend hier in Bezug auf die 22-26 beschriebenen Fahrzeugrahmenkonstruktion beschrieben, obwohl von einem einschlägigen Fachmann anzuerkennen ist, dass in dem Verfahren andere Rahmenkonstruktionen verwendet werden könnten. In dem dargestellten Verfahren wird bei 2050 ein längliches hohles Rahmenelement mit einer Vielzahl von Innenseiten bereitgestellt, das das längliche hohle Rahmenelement 2014 sein kann. Alternativ kann das längliche hohle Rahmenelement ein anderes hohles Rahmenelement des Fahrzeugrahmens 2012 sein, wie zum Beispiel das Seitenschwellerelement 2016 oder das Dachschienenelement 2018.
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Als nächstes wird, wie bei 2052 angegeben, ein Strukturschaumelement komplementär in dem in Schritt 2050 bereitgestellten länglichen hohlen Rahmenelement geformt, um jede Innenseite des länglichen hohlen Rahmenelements zu verstärken. Das Strukturschaumelement kann ein längliches Durchgangsloch definieren, das angepasst ist, um den spritzgegossenen Akustikschaum aufzunehmen. In der Fahrzeugrahmenkonstruktion 2010 kann das Strukturschaumelement das Strukturschaumelement 2020 sein, das das längliche Durchgangsloch 2030 definiert. Sobald das Strukturschaumelement 2020 komplementär im länglichen hohlen Rahmenelement 2014 geformt ist, um jede Innenseite 2022, 2024, 2026, 2028 des länglichen hohlen Rahmenelements 2014 zu verstärken, kann der Akustikschaum. 2032 in das längliche Durchgangsloch 2030 des Strukturschaumelements 2020 wie bei 2054 angegeben spritzgegossen werden.
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Zusätzlich in Bezug auf 28 kann der Schritt 2052 des komplementären Formens des Strukturschaumelements das Anbringen des Strukturschaumelements in dem länglichen hohlen Rahmenelement (Schritt 2060) und das Wärmeaktivieren des Strukturschaumelements zum Expandieren des Strukturschaumelements für die komplementäre Eingriffnahme des länglichen hohlen Rahmenelements nach dem Anbringen des Strukturschaumelements (Schritt 2062) beinhalten. Angewandt auf die Fahrzeugrahmenkonstruktion 2010 wird das Strukturschaumelement 2020 zuerst in dem länglichen hohlen Rahmenelement 2014 angebracht. Insbesondere kann in Bezug auf 24 das Strukturschaumelement aus einer zuvor definierten Form geformt sein und kann in dem länglichen hohlen Rahmenelement 2014 angebracht sein. In einer Ausführungsform wird das Strukturschaumelement 2020 auf das Innenelement 2036 gelegt und wird dann in dem länglichen hohlen Rahmenelement 2014 eingeschlossen, in dem das Außenelement 2034 auf das Innenelement 2036 gelegt wird, wenn das längliche hohle Rahmenelement 2014 gebildet wird.
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Insbesondere, wie in 25 gezeigt, kann das Strukturschaumelement 2032 einen Querschnitt aufweisen, der kleiner als ein von den Seiten 2022, 2024, 2026, 2028 gebildeter Innenquerschnitt des länglichen hohlen Rahmenelements 2014 ist. Nach dem Anbringen wird das Strukturschaumelement 2020 wärmeaktiviert, um das Strukturschaumelement zur komplementären Eingriffnahme des länglichen hohlen Rahmenelements 2014 zu expandieren, wie in den 22 und 23 gezeigt. Insbesondere bewirkt die Wärmeaktivierung des Strukturschaumelements 2020 die Expansion des Strukturschaumelements 2020 und bewirkt, dass sich das Strukturschaumelement 2020 an die Seiten 2022, 2024, 2026 und 2028 des länglichen hohlen Rahmenelements 2014 bindet. Das Wärmeaktivieren des Strukturschaumelements 2020 in dem länglichen hohlen Rahmenelement 2014 expandiert das Strukturschaumelement 2020 zur Eingriffnahme mit dem länglichen hohlen Rahmenelement 2014. Nach einer solchen Eingriffnahme wird das Strukturschaumelement 2020 gehärtet (z. B. durch Kühlung). Ein solches Härten kann nach dem Wärmeaktivieren und vor dem Spritzgießen des Akustikschaums 2032 stattfinden.
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Außerdem kann der Schritt 2052 des komplementären Formens des Strukturschaumelements in dem länglichen hohlen Rahmenelement weiter das Einfügen eines temporären Füllelements 2066 (26) in das Strukturschaumelement 2020 vor dem Wärmeaktivieren des Strukturschaumelements 2020 zum Hemmen der Füllung des länglichen Durchgangslochs 2030 (Schritt 2064) beinhalten. Nach dem Wärmeaktivieren des angebrachten Strukturschaumelements 2020 kann das temporäre Füllelement 2066 wie bei 2068 angegeben entfernt werden, um das Spritzgießen des Akustikschaums 2032 in dem länglichen Durchgangsloch 2030 in Schritt 2054 zu ermöglichen. Wie in 26 dargestellt, ist das temporäre Füllelement 2066 in einer beispielhaften Ausführungsform ein Dübelelement. Dieses Dübelelement 2066 kann mit einem Antihaftmaterial beschichtet sein, um das Entfernen des Dübelelements 2066 nach dem Wärmeaktivieren des Strukturschaumelements 2020 zu vereinfachen.
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In allen hier gezeigten und/oder beschriebenen Ausführungsformen werden wesentliche Vorteile bei den Fahrzeugrahmenkonstruktionen bereitgestellt, insbesondere in Bezug auf die Erhöhung der maximalen Last für eine bestimmte Fahrzeugrahmenkomponente und/oder die Erhöhung der maximalen Menge an Energieabsorption im Verglich zur Gewichtserhöhung für die Fahrzeugrahmenkomponente, wenn die maximale Last und/oder die maximale Menge an Energieabsorption erhöht wird. Spezifischer stellen die Fahrzeugrahmenkonstruktionen der gegenständlichen Offenbarung ein verbessertes Ladeverhältnis bereit, wobei das Ladeverhältnis als die Biegelast (z. B. kN) pro Stückgewicht definiert ist. Ebenso stellen die Fahrzeugrahmenkonstruktionen der gegenständlichen Offenbarung ein verbessertes Energieverhältnis bereit, wobei das Energieverhältnis als die absorbierte Energie (KN-mm) pro Stückgewicht definiert ist. Dies steht im Gegensatz zu einigen konventionellen Techniken zur Verbesserung der Ertragsladung und/oder Energieabsorption, wobei zusätzliche Strukturverstärkungen hinzugefügt werden (z. B. Stahl- oder Aluminiumhalterungen), die die Biegelast und/oder Energieabsorption verbessern, aber gleichzeitig (und unerwünschterweise) das Gewicht der Rahmenkomponente erhöhen.
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Es ist ersichtlich, dass verschiedene der vorstehend offenbarten und anderen Merkmale und Funktionen, oder Alternativen oder Varianten davon, wünschenswert zu vielen weiteren unterschiedlichen Systemen oder Anwendungen kombiniert werden können. Es können nachfolgend auch verschiedene derzeit unvorhergesehene oder unerwartete Alternativen, Modifikationen, Varianten oder Verbesserungen daran durch einen einschlägigen Fachmann hergestellt werden, die auch dazu bestimmt sind, in den folgenden Ansprüchen eingeschlossen zu sein.
