DE60122184T2 - Verstärkung für eine säule eines kraftfahrzeugs - Google Patents

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Description

  • Bereich der Erfindung
  • Die vorliegende Erfindung bezieht sich im Allgemeinen auf ein verstärktes Strukturelement zur Verwendung beim Verstärken der Steifigkeit und Festigkeit verschiedener Abschnitte eines Kraftfahrzeugs. Insbesondere bezieht sich die vorliegende Erfindung auf ein Strukturverstärkungssystem zur Verwendung in einer Kraftfahrzeugsäule, insbesondere einer "B"-Säule eines Automobils, welches dazu dient, Energie in einer Fahrzeugkarosserie und einer Säulenstruktur im Falle eines versetzten Frontaufpralls auf das Kraftfahrzeug zu absorbieren und zwar durch die Verwendung eines verstärkten Elements, welches über einen Abschnitt seiner Oberfläche mit einem expandierbaren Material bedeckt ist, wobei die Kombination daraus verwendet werden kann, um die strukturelle Steifigkeit und Festigkeit des Kraftfahrzeugs zu erhöhen.
  • Hintergrund der Erfindung
  • Für viele Jahre hat sich die Transportindustrie mit der Konstruktion von verstärkten Strukturelementen befasst, die nicht wesentlich zum Gewicht eines Fahrzeugs beitragen. Beispielsweise beschreiben die US-Patente mit den Nummern 5,755,486; 4,901,500; und 4,751,249 Verstärkungsvorrichtungen vom Stand der Technik. Während diese Vorrichtungen vom Stand der Technik in einigen Fällen vorteilhaft sein können, ist eine einfache, billige Struktur oder ein System erforderlich, welches erlaubt, das Verstärkungselement mit einer Vielzahl von Strukturen mit variierenden geometrischen Konfigurationen zu koppeln. Darüber hinaus erzeugen sich verändernde Entwicklungen sowohl in der Verbrauchernachfrage als auch bei Kraftfahrzeugherstellungsprozessen kontinuierlich neue und verschiedene Arten an Fahrzeugen und Fahrzeugsegmenten für den Verbrauchermarkt. Viele dieser neuen Fahrzeugkonstruktionen, wie beispielsweise "crew/club-cab-trucks" (Pickups mit großer oder sehr großer Kabine), Auto-/Pickup-Hybridfahrzeuge und Autos mit "dritten" Türen präsentieren beispielsweise eine Anzahl an einzigartigen Anwendungen und Herausforderungen für das Bereitstellen von Strukturverstärkungssystemen, welche die gewünschte Sektion eines Kraftfahrzeugs verstärken, während sie nach wie vor Geräusch und Vibrationseigenschaften bereitstellen und zwar alles in einer Art und Weise, die in einer Produktionsstraße in einem Produktionsprozess eines Kraftfahrzeugherstellers in einer kosteneffizienten Art und Weise umgesetzt werden kann.
  • In der Kraftfahrzeugindustrie besteht ebenso ein Bedarf nach einem relativ billigen System zur Verstärkung von Kraftfahrzeugsäulenstrukturen in einem Fahrzeug, die dazu dienen können, Energie bei einem versetzten Frontaufprall auf das Fahrzeug zu absorbieren, indem die Säule verstärkt wird, so dass die Säulenbewegung bei einem Aufprall umgelenkt wird.
  • US 5,766,719 offenbart (27) ein Verstärkungssystem für eine Hohlstruktur eines Kraftfahrzeugs, mit: (a) einer Kraftfahrzeugstruktur mit einer Vielzahl von Paneelelementen, welche einen Hohlraum definieren; (b) einem massiven Trägerelement, welches innerhalb des Hohlraums angeordnet ist, wobei das Trägerelement eine erste Oberfläche und eine zweite Oberfläche enthält, wobei die erste Oberfläche so ausgelegt ist, dass sie einem Ersten der Vielzahl von Paneelelementen gegenüberliegt, und die zweite Oberfläche so ausgelegt ist, dass sie einem Zweiten der Vielzahl von Paneelelementen gegenüberliegt, wobei die erste und zweite Oberfläche durch die Dicke des Trägerelementes getrennt sind; (c) einem expandierbaren Strukturmaterial, welches in Abdichtkontakt mit der ersten Oberfläche und der zweiten Oberfläche des Trägerelements ist, und welches angepasst ist, auf das Expandieren hin in Abdichtkontakt mit dem Ersten und dem Zweiten aus der Vielzahl von Paneelelementen zu kommen, und wobei das Trägerelement durch Spritzgießen von Polymer hergestellt wird und eine einstückig gegossene Einrichtung zum Anbringen an eines der Paneelelemente aufweist.
  • Zusammenfassung der Erfindung
  • Die Erfindung betrifft ein Verstärkungssystem gemäß Anspruch 1, ein Verfahren gemäß Anspruch 10 und eine Verstärkungsstruktur gemäß Anspruch 11.
  • Die vorliegende Erfindung ist auf ein Strukturverstärkungssystem gerichtet, und insbesondere auf eines zum Verstärken einer Kraftfahrzeugsäule, wie beispielsweise einer "B"-Säule in einem Automobil, wie beispielsweise (ohne Beschränkung darauf) Fahrzeugdach- und Säulenstrukturen, Türholmen und Türholmbaugruppen, Rahmenbaugruppen, Strukturschienen, Türschwellern und anderen Türanschlaganwendungen. Allgemein gesprochen können diese Kraftfahrzeuganwendungen eine Technologie und Prozesse nutzen, wie beispielsweise jene, die in den US-Patenten mit den Nummern 4,922,596; 4,978,562; 5,124,186 und 5,884,960 und WO 01/58741 und WO 01/68394 (Art. 54(3) EPÜ) offenbart sind. Das System verwendet im Allgemeinen ein Gerüstelement, das angepasst ist, die zu verstärkende Struktur zu versteifen, und das hilft, angelegte Lasten umzulenken. Bei der Verwendung ist das Gerüstelement über zumindest einen Abschnitt seiner Außenfläche in Kontakt mit einem energieabsorbierenden Medium, welches insbesondere ein hitze- bzw. wärmeaktiviertes Klebematerial ist. Das Element ist ein spritzgegossener Nylonträger oder ein spritzgegossener Polymerträger. Das ausgewählte Element ist zumindest teilweise mit einem schäumbaren oder expandierbaren Material bedeckt, welches ein epoxydbasiertes Harz, wie beispielsweise L5204-, L5206-, L5207-, L5208- oder L5209-Strukturschaum umfassen kann, der im Handel von L&L Products aus Romeo, Michigan erhältlich ist. Zusätzliche schäumbare oder expandierbare Materialien, die in der vorliegenden Erfindung verwendet werden können, enthalten andere Materialien, welche als Klebemedien geeignet sind und welche wärmeaktivierte Schäume sein können, welche sich aktivieren und expandieren, um einen gewünschten Hohlraum auszufüllen oder einen gewünschten Raum oder eine Funktion einnehmen, wenn sie Temperaturen ausgesetzt werden, denen man typischerweise bei einer Kraftfahrzeug-E-Beschichtung und anderen Lackiervorgängen begegnet. Zusätzlich wird vorgesehen, dass das Gerüstelement ein Nylon- oder anderes Polymermaterial umfassen könnte, wie in dem gemeinsam innehabenden US-Patent Nr. 6,103,341 dargelegt.
  • Obwohl andere hitze- bzw. wärmeaktivierte Materialien möglich sind, ist ein bevorzugtes wärmeaktiviertes Material eine expandierbare oder fließfähige polymere Formulierung und vorzugsweise eine, die zum Schäumen, Fließen oder einer sonstigen Zustandsänderung aktiviert wird, wenn sie einem Wärmevorgang eines typischen Kraftfahrzeugbaugruppen-Lackiervorgangs ausgesetzt wird. Beispielsweise basiert in einem Ausführungsbeispiel, ohne sich darauf zu beschränken, der polymere Schaum auf einem Ethylencopolymer oder Terpolymer, welcher ein Alpha-Olefin besitzen kann. Bei einem Copolymer oder Terpolymer besteht der Polymer aus zwei oder drei verschiedenen Monomeren, d.h. kleinen Molekülen mit hoher chemischer Reaktivität, die in der Lage sind, sich mit ähnlichen Molekülen zu verbinden. Beispiele von besonders bevorzugten Polymeren schließen ein Ethylenvinylacetat, EPDM oder eine Mischung davon ein. Ohne sich darauf zu beschränken, enthalten andere Beispiele bevorzugter Schaumformulierungen, die im Handel erhältlich sind, polymerbasierte, im Handel verfügbare Materialien von L&L Products, Inc. aus Romeo, Michigan, mit den Bezeichnungen L-2105, L- 2100, L-7005, L-2018, L-7101, L-7102, L-2411, L-2412, L-4141, usw., und können entweder offenes oder geschlossenes Zellenpolymerbasismaterial umfassen.
  • Eine Anzahl anderer geeigneter Materialien sind aus dem Stand der Technik bekannt und können ebenso zur Vibrationsverringerung verwendet werden. Ein solcher Schaum enthält vorzugsweise ein polymeres Basismaterial, wie beispielsweise ein ethylenbasiertes Polymer, welches, wenn mit geeigneten Zutaten vermischt (typischerweise ein Bläh- oder Aushärtemittel), auf das Anlegen von Hitze bzw. Wärme oder dem Auftreten eines bestimmten Umgebungszustandes hin in einer zuverlässigen und vorhersehbaren Art und Weise expandiert und aushärtet. Vom chemischen Standpunkt wird für ein thermisch aktiviertes Material, der Vibrationsverringerungsschaum gewöhnlich anfänglich als fließfähiges thermoplastisches Material verarbeitet, bevor es ausgehärtet wird. Auf das Aushärten hin wird es sich vernetzen, was das Material beständig gegenüber Fließen oder einer Veränderung einer endgültigen Form macht. Beispielsweise füllt in der vorliegenden Erfindung, die sich auf eine Kraftfahrzeugsäule bezieht, das wärmeaktivierte expandierbare Material eine Spalte zwischen einem karosserieseitigen Außenpaneel und einem Verstärkungspaneel.
  • Es ist ebenso vorgesehen, dass schäumbares oder expandierbares Material in Kontakt mit dem Gerüstelement oder einer Fahrzeugkomponente, wie beispielsweise einer Kraftfahrzeugsäule angeordnet oder platziert werden könnte, und zwar über eine Vielzahl von Anordnungssystemen, welche folgendes einschließen, aber nicht darauf begrenzt sind: eine mechanische Einschnappbaugruppe, Extrusionstechniken, die im Stand der Technik allgemein als Miniapplikatortechnik gemäß der Lehren des gemeinsam innehabenden US-Patents Nr. 5,358,397 ("Apparatus for Extruding Flowable Materials") bekannt ist. In diesem nicht beschränkenden Ausführungsbeispiel ist das Material oder Medium zumindest teilweise mit einem aktiven Polymer, der Dämpfungseigenschaften aufweist, oder einem anderen wärmeaktivierten Polymer bedeckt (z.B. einem formbaren Heißkleber-basierten Polymer oder einem expandierbaren Strukturschaum, wobei Beispiele von diesem folgendes enthalten: Olefinpolymere, Vinylpolymere, thermoplastische Kautschuk aufweisende Polymere, Epoxyde, Urethane oder dergleichen). Dabei kann das schäumbare oder expandierbare Material auf die ausgewählte Oberfläche oder das Substrat aufgeschnappt werden; in Kügelchen oder Perlen zur Platzierung entlang des ausgewählten Substrats oder Elements mittels Extrusion platziert werden; entlang des Substrats durch die Verwendung von Baffle-Technologie platziert werden; eine Druckgussaufbringung gemäß der aus dem Stand der Technik gut bekannten Lehren sein; durch pumpfähige Aufbringsysteme, welche die Verwendung eines Baffle- und Blasensystems einschließen können, aufgebracht werden; und durch sprühfähige Anwendungen aufgebracht werden.
  • In einem Ausführungsbeispiel wird das Gerüstelement zusammen mit einer geeigneten Menge an Klebe- oder Lastübertragungsmedium in einem Hohlraum platziert, der in einem Kraftfahrzeug definiert ist, wie beispielsweise einer Fahrzeugdachstruktur, einer Säulenstruktur, einer Türstrebenbaugruppe, einem Heckklappensystem oder einem anderen Bereich oder Substrat, der/das in einem Kraftfahrzeug zu finden ist, welcher/welches von den Strukturverstärkungs-, Vibrationsverringerungs- und Geräuschverringerungseigenschaften, die in der vorliegenden Erfindung zu finden sind, profitieren könnte. Insbesondere könnte die vorliegende Erfindung in Verbindung mit einem spezifischen Substrat verwendet werden, welches in vielen Kraftfahrzeugtürbaugruppenanwendungen verwendet wird, die gegenwärtig in der Kraftfahrzeugindustrie als Türanschlag bekannt sind. Allgemein gesprochen ist ein Türanschlag in eine Karosserieseite eines Fahrzeugs eingebracht und wird als Kraftfahrzeugsäulenstruktur verwendet, um das Schließen oder Einklinken einer Tür in eine steife Platzierung zu erleichtern, die für die Bewegung des Fahrzeugs geeignet ist. Es ist vorgesehen, dass das Klebemedium in einer Vielzahl von Mustern, Formen und Dicken an das Substrat angebracht werden könnte, um die bestimmte Größe, Form und Dimensionen des Hohlraums entsprechend zur ausgewählten Fahrzeuganwendung anzupassen. Das Klebemedium wird aktiviert, um ein Expandieren des Harzes in dem Raum zu verwirklichen, der zwischen dem Gerüstelement und der Wandstruktur oder dem karosserieseitigen Außenpaneel definiert ist, welches den Hohlraum definiert. Die resultierende Struktur enthält die Wandstruktur, die mit dem Gerüstelement mit Hilfe von Strukturschaum verbunden ist.
  • Detaillierte Beschreibung der Zeichnungen
  • Die Merkmale und erfinderischen Aspekte der vorliegenden Erfindung werden nach dem Lesen der folgenden detaillierten Beschreibung, der Ansprüche und der Zeichnungen, von denen eine kurze Beschreibung folgt, ersichtlich:
  • 1 ist eine Ansicht eines Fahrzeuginsassenabteils.
  • 2 ist eine Schnittdarstellung einer herkömmlichen Säulenstruktur ohne erfindungsgemäßes Säulenverstärkungssystem.
  • 3 ist eine Schnittdarstellung der herkömmlichen Säulenstruktur aus 2 nach einem versetzten Frontaufprall, welche die Deformation und Beeinträchtigung der Säulenstruktur darstellt.
  • 4 ist eine Schnittdarstellung einer Kraftfahrzeugsäule, die ein Gerüstelement mit dem angebrachten expandierbaren Material nach dem Aktivieren und Expandieren des Materials darstellt.
  • 5 ist eine räumliche Darstellung des erfindungsgemäßen Kraftfahrzeugsäulenverstärkungssystems vor der Expansion des Materials.
  • Detaillierte Beschreibung des bevorzugten Ausführungsbeispiels
  • 1 veranschaulicht ein Beispiel eines Kraftfahrzeugs, welches Abschnitte einer Karosseriestruktur 10, und insbesondere eine Tür- oder Säulenstruktur 12, darstellt, die in der Türstruktur 10 angeordnet ist. Wie ersichtlich sein wird, ist es bei Säulenstrukturen üblich, eine Vielzahl von hohlen Fahrzeugkarosseriepaneelelementen einzubinden, die verbunden sind, um die Karosseriestruktur auszubilden. Eine solche Struktur ist zum Zwecke der Veranschaulichung (nicht darauf beschränkt) ein Fahrzeugdach- und eine Säulenstruktur, aber kann auch Türholme, Türholmbaugruppen, Rahmen, Schienen, Türanschläge, Gelenke, Türschweller, Ladetüren, Fließhecks, Hecktüren und andere Abschnitte von Kraftfahrzeugen umfassen. Wie zu erkennen sein wird, können in der Dach- und Säulenstruktur auch Fenster, Sonnendächer oder andere entfernbare Verdecke, Fahrzeugtüren oder Türkomponenten, Dachinnenverkleidungen (mit oder ohne Überkopfzubehör) oder dergleichen enthalten sein. Wie später beschrieben wird, sind auch andere Fahrzeugelemente oder -oberflächen und Anbringungssysteme für das expandierbare Material auch als innerhalb des Rahmens der vorliegenden Erfindung vorgesehen.
  • 2 veranschaulicht eine Säulenstruktur 12 der vorliegenden Erfindung ohne Säulenverstärkungssystem. In einigen Fällen kann die Kraft eines versetzten Frontaufpralls die Fahrzeugtür nach hinten in die Karosseriestruktur 10 an einer Position versetzen, die allgemein als die "B"-Säule bekannt ist. Wie in 3 dargestellt, kann die Deformation der Karosseriestruktur an der "B"-Säule in Folge des versetzten Frontaufpralls auftreten. In bestimmten Fällen kann diese Deformation der Struktur möglicherweise in einer Beeinträchtigung der Karosseriestruktur 10 resultieren. Dementsprechend, wie in 4 dargestellt, stellt die vorliegende Erfindung ein Säulenverstärkungssystem bestehend aus einem Gerüstelement oder einem Träger 14 zur Platzierung mittels Aufschnappbefestigungsmitteln, wie beispielsweise Befestigungselementen, Pfeilspitzen-Befestigungselementen und dergleichen in dem Hohlraum oder der Spalte bereit, der/die in der Säulenstruktur 12 definiert ist, wobei ein hoch-druckfestes, wärmeaktiviertes expandierbares Material entlang oder auf dem Element 14 platziert oder angebracht ist. Das Material 16 ist im Allgemeinen berührungstrocken und kann in jeder Form an gewünschtem Muster, Platzierung oder Dicke, abhängig von der Platzierung des Türanschlags, entlang des Elementes 14 oder einem anderen gewünschten Bereich zur Verstärkung und Ableitung einer Kraft von einem Außenaufprall platziert werden. Sobald das Material 16 durch den Vorgang eines E-Beschichtungsprozesses oder eines anderen Lackiervorgangs, dem man typischerweise bei der Produktion eines Kraftfahrzeugs begegnet, wärmeaktiviert wird, expandieret das Material und klebt an das karosserieseitige Außenpaneel, wodurch es strukturell an das Material und den gewünschten Bereich der Verstärkung klebt.
  • In einem bestimmten bevorzugtem Ausführungsbeispiel, das sich auf eine "B"-Säule eines Kraftfahrzeugs bezieht, dient das Expandieren des Materials 16 effektiv dazu, Energie zu absorbieren, was potentiell die Beeinträchtigung der Säule und der Verstärkung verhindert. 5 veranschaulicht das Säulenverstärkungssystem der vorliegenden Erfindung, wobei das Element oder der Träger 14 zumindest teilweise mit einem expandierbaren Material 16 beschichtet ist, welches an den Träger mittels herkömmlicher Befestigungselemente angebracht ist. In einem bevorzugten Ausführungsbeispiel besteht der Träger 14 aus einem gegossenen glasgefüllten Nylon, welches mittels Pfeilkopf-Befestigungselementen das expandierbare Material 16 sichert, wie beispielsweise L-5204-Strukturschaum, der über L&L Products, Inc. aus Romeo, Michigan, verfügbar ist.
  • Diese Verstärkung der Säulenstruktur 12 wird durch erfindungsgemäßes Anordnen eines oder mehrerer Gerüstelemente oder Träger 14 in einem hohlen Abschnitt oder einem Hohlraumabschnitt der Säulenstruktur 12 und dem karosserieseitigen Außenpaneel (nicht dargestellt) verwirklicht. 4 veranschaulicht Beispiele davon, durch Darstellen eines Elementes 14 mit Material 16, welches an solch einem Ort an dieses befestigt ist. Das Element 14 ist vorzugsweise abdichtend an zumindest einen der Säulenabschnitte durch Klebematerial gesichert, welches nach Wärmeaktivierung eine Klebung an das Gerüstelement erzeugt, um dabei zu helfen, die Elemente und Wände, welche den Hohlraum definieren, an der Bewegung in dem Hohlraumabschnitt zu sichern.
  • Obwohl andere wärmeaktivierte Materialien möglich sind, ist ein bevorzugtes Wärmematerial ein expandierbares Plastik und vorzugsweise eines, welches schäumbar ist. Ein besonders bevorzugtes Material ist ein epoxydbasierter Strukturschaum. Beispielsweise ist, ohne darauf beschränkt zu sein, in einem Ausführungsbeispiel der Strukturschaum ein epoxydbasiertes Material, einschließlich eines Ethylencopolymers oder Terpolymers, der ein Alpha-Olefin besitzen kann. Als ein Copolymer oder Terpolymer besteht der Polymer aus zwei oder drei verschiedenen Monomeren, d.h. kleinen Molekülen mit hoher chemischer Reaktivität, die in der Lage sind, sich mit ähnlichen Molekülen zu vernetzen.
  • Eine Anzahl an epoxydbasierten Strukturverstärkungsschäumen ist aus dem Stand der Technik bekannt und kann auch verwendet werden, um den Strukturschaum herzustellen. Ein typischer Strukturschaum enthält ein polymeres Basismaterial, wie beispielsweise ein Epoxydharz oder einen ethylenbasierten Copolymer, welcher, wenn er mit geeigneten Zutaten vermischt wird (typischerweise ein Bläh- und Aushärtemittel), in einer zuverlässigen und vorhersehbaren Art und Weise auf das Anlegen von Wärme oder das Auftreten eines bestimmten Umgebungszustandes hin expandiert und aushärtet. Von einem chemischen Standpunkt aus, wird für ein thermisch aktiviertes Material der Strukturschaum gewöhnlich anfangs vor dem Aushärten als ein fließfähiges thermo plastisches Material verarbeitet. Auf das Aushärten hin wird es sich vernetzen, wodurch das Material nicht mehr in der Lage ist, weiterhin zu fließen.
  • Ein Beispiel einer bevorzugten Strukturschaumformulierung ist ein epoxydbasiertes Material, welches im Handel von L&L Products aus Romeo, Michigan unter den Bezeichnungen L5206, L5207, L5208 und L5209 verfügbar ist. Ein Vorteil der bevorzugten Strukturschaummaterialien 16 gegenüber den Materialien vom Stand der Technik ist, dass die bevorzugten Materialien auf verschiedene Arten verarbeitet werden können. Die bevorzugten Materialien können durch Spritzgießen, Extursionsformpressen oder mit einem Miniapplikator verarbeitet werden. Dies ermöglicht das Ausbilden und Erzeugen von Teilkonstruktionen, die das Vermögen der meisten Materialien vom Stand der Technik übersteigen. In einem bevorzugten Ausführungsbeispiel ist der Strukturschaum (in seinem ungehärteten Zustand) im Allgemeinen berührungstrocken oder bei Berührung relativ frei von Klebrigkeit und kann leicht an den Träger oder das Element 14 durch Befestigungsmittel, welche aus dem Stand der Technik gut bekannt sind, angebracht werden.
  • Während die bevorzugten Materialien zum Herstellen des Strukturschaums offenbart wurden kann der Strukturschaum aus anderen Materialien ausgebildet werden, vorausgesetzt, dass das ausgewählte Material wärmeaktiviert oder anderweitig durch einen Umgebungszustand (z.B. Feuchtigkeit, Druck, Zeit oder dergleichen) aktiviert wird und in einer vorhersehbaren und zuverlässigen Art und Weise bei geeigneten Bedingungen für die ausgewählte Anwendung aushärtet. Ein solches Material ist das epoxydbasierte Harz, welches in WO 00/55444 offenbart ist. Einige andere mögliche Materialien enthalten, sind aber nicht darauf beschränkt, Polyolefinmaterialien, Copolymere und Terpolymere mit zumindest einem Alpha-Olefin der Monomer-Art, Phenol/Formaldehyd-Materialien, Phenoxymaterialien und Polyurethanmaterialien mit hohen Glasübergangstemperaturen. Siehe ebenso US-Patente 5,766,719; 5,755,486; 5,575,526; und 5,932,680. Im Allgemeinen enthalten die gewünschten Eigenschaften des Strukturschaums eine relativ hohe Steifigkeit, eine hohe Festigkeit, eine hohe Glasübergangstemperatur (typischerweise größer als 70 Grad Celsius) und ein gutes Korrosionswiderstandsverhalten. Auf diese Art und Weise beeinträchtigt das Material im Allgemeinen nicht die Materialsysteme, welche von Kraftfahrzeugherstellern verwendet werden.
  • Bei Anwendungen, wo ein wärmeaktiviertes thermisch expandierendes Material verwendet wird, ist eine wichtige Überlegung, die in die Auswahl und Formulierung des Materials involviert wird, welches den Strukturschaum umfasst, die Temperatur, bei der eine Materialreaktion oder ein Expandieren und möglicherweise ein Aushärten stattfindet. Beispielsweise ist in den meisten Anwendungen nicht wünschenswert, dass das Material bei Raumtemperatur oder anderweitig bei der Umgebungstemperatur in einer Produktionslinienumgebung reaktiv ist. Weiter ist kennzeichnend, dass der Strukturschaum bei einer höheren Verarbeitungstemperatur reaktiv wird, wie jene, denen man in einer Kraftfahrzeugmontageanlage begegnet, wenn der Schaum zusammen mit den Kraftfahrzeugkomponenten bei erhöhten Temperaturen oder bei höheren angelegten Energieniveaus, z.B. während der Lackierungsvorbereitungsschritte, verarbeitet wird. Während Temperaturen, denen man in einem Kraftfahrzeugmontagevorgang begegnet in dem Bereich von ungefähr 148,89°C bis 204,44°C (ungefähr 300°F bis 400°F) liegen können, finden Karosserie- und Lackierhalleneinsätze gewöhnlich bei 93,33°C (ungefähr 200°F) oder geringfügig höher statt. Falls erforderlich, können Blähmittelaktivatoren in die Zusammensetzung eingebunden werden, um ein Expandieren bei verschiedenen Temperaturen außerhalb der obigen Bereiche zu veranlassen.
  • Im Allgemeinen haben geeignete expandierbare Schäume einen Bereich des Expandierens, der von ungefähr 0 bis über 1000 Prozent reicht. Das Niveau des Expandierens des Strukturschaums 14 kann auf ein 1500 Prozent oder mehr erhöht werden. Typischerweise wird Festigkeit von Produkten erlangt, die ein niedrigeres Expandieren aufweisen.
  • Einige andere mögliche Materialien enthalten, sind aber nicht darauf beschränkt, Polyolefinmaterialien, Copolymere und Terpolymere mit zumindest einem Alpha-Olefin der Monomer-Art, Phenol-Formaldehyd-Materialien, Phenoxy-Materialien und Polyurethan. Siehe ebenso, US-Patente 5,266,133; 5,766,719; 5,755,486; 5,575,526; 5,932,680 und WO 00/27920. Im Allgemeinen enthalten die gewünschten Eigenschaften des resultierenden Materials einen relativ niedrigen Glasübergangspunkt und ein gutes Korrossionswiderstandsverhalten. Auf diese Art und Weise beeinträchtigt das Material im Allgemeinen nicht die Materialsysteme, die von Kraftfahrzeugherstellern verwendet werden. Darüber hinaus wird es beständig gegenüber den Verarbeitungsbedingungen sein, denen man typischerweise bei der Herstellung eines Fahrzeugs begegnet, wie beispielsweise dem E-Beschichtungsgrundieren, Reinigen und Entfetten und anderen Beschichtungsvorgängen, sowie den Lackiervorgängen, denen man bei der abschließenden Fahrzeugmontage begegnet.
  • In einem anderen Ausführungsbeispiel wird das Material 16 in einer eingekapselten oder teilweise eingekapselten Form bereitgestellt, welche ein Kügelchen umfassen kann, welches ein expandierbares schäumbares Material enthält, welches in einer Klebehülle eingekapselt oder teilweise eingekapselt ist. Ein Beispiel eines solchen Systems ist in WO 01/68342 (Art. 54(3) EPÜ) offenbart.
  • Zusätzlich, wie vorstehend beschrieben, können ebenso vorgeformte Muster verwendet werden, wie jene, die durch Extrudieren einer Platte (mit einer flachen oder gewellten Oberfläche) und durch deren Ausstanzen gemäß einer vorbestimmten Konfiguration in Übereinstimmung mit der ausgewählten Säulenstruktur 12 oder des Türholms hergestellt werden und an diese angebracht werden.
  • Dem Fachmann ist ersichtlich, dass das System in Kombination mit oder als eine Komponente einer herkömmlichen Geräuschsperrwandung oder eines Fahrzeugstrukturverstärkungssystems verwendet werden kann.
  • Etliche Vorteile werden erfindungsgemäß realisiert, einschließlich aber nicht darauf begrenzt, die Fähigkeit eine integrierte Säulenstruktur herzustellen, die bereit für die Lieferung oder Montage an/in eine Fahrzeugmontageanlage ist, ohne das Erfordernis der Anbringung von pumpfähigen Produkten, nassen chemischen Produkten und mehreren Werkzeugsätzen, wie für anderen Stand der Technik.
  • Das bevorzugte Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung wurde offenbart. Ein Durchschnittsfachmann würde jedoch realisieren, dass gewisse Modifikationen innerhalb der Lehre dieser Erfindung liegen. Deshalb sollten die folgenden Ansprüche studiert werden, um den wahren Rahmen und Inhalt der Erfindung zu bestimmen.

Claims (11)

  1. Verstärkungssystem für eine Hohlstruktur eines Kraftfahrzeugs, umfassend: a. eine Kraftfahrzeugstruktur mit einer Vielzahl von Paneelelementen, die einen Hohlraum definieren; b. ein massives Trägerelement, welches in dem Hohlraum angeordnet ist, wobei das Trägerelement eine erste Oberfläche und eine zweite Oberfläche aufweist, wobei die erste Oberfläche so konfiguriert ist, dass sie einem Ersten aus der Vielzahl von Paneelelementen gegenüberliegt und konform zu diesem ist, und die zweite Oberfläche so konfiguriert ist, dass sie einem Zweiten aus der Vielzahl von Paneelelementen gegenüberliegt und konform zu diesem ist, wobei die erste Oberfläche und die zweite Oberfläche durch die Dicke des Trägerelements getrennt sind; c. ein expandierbares Strukturmaterial, welches in Abdichtkontakt mit nur einem Teil der Oberfläche der ersten Oberfläche und einem Teil der Oberflä che der zweiten Oberfläche von dem Trägerelement ist, welches angepasst ist, auf das Expandieren hin in Abdichtkontakt mit dem Ersten aus der Vielzahl von Paneelelementen und dem Zweiten aus der Vielzahl von Paneelelementen zu kommen; und wobei das Trägerelement durch Spritzgießen von Polymer angefertigt wird und einstückig gegossene Mittel zum Anbringen an eines der Paneelelemente aufweist, und sich das Trägerelement in eine Richtung parallel zu den Paneelelementen erstreckt.
  2. System gemäß Anspruch 1, wobei das expandierbare Material ein Polymermaterial ist.
  3. System gemäß Anspruch 1 oder 2, wobei das expandierbare Material ein epoxydbasiertes Polymermaterial ist.
  4. System gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das expandierbare Material ein wärmeaktiviertes expandierbares Material ist.
  5. System gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das expandierbare Material ein expandierbares Polymermaterial ist, welches im Allgemeinen bei Berührung klebefrei ist.
  6. System gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das expandierbare Material ein expandierbares Plastikmaterial ist, welches bei einer Temperatur aktiviert werden kann, der man bei einem Kraftfahrzeuglackiervorgang begegnet.
  7. System gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Trägerelement mit Mitteln zum Anbringen an eines oder mehrere Paneelelemente versehen ist.
  8. System gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Hohlstruktur eine Säule ist.
  9. System gemäß einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei die Hohlstruktur eine Dachsektion ist.
  10. Verwendung, für das Verstärken von einer Kraftfahrzeugstruktur umfassend eine Vielzahl von Elementen, welche einen Hohlraum definieren, von a. einem massiven Trägerelement, welches in dem Hohlraum angeordnet ist, wobei das Trägerelement eine erste Oberfläche und eine zweite Oberfläche aufweist, wobei die erste Oberfläche so konfiguriert ist, dass sie einem Ersten aus der Vielzahl von Paneelelementen gegenüberliegt und konform zu diesem ist, und die zweite Oberfläche so konfiguriert ist, dass sie einem Zweiten aus der Vielzahl von Paneelelementen gegenüberliegt und konform zu diesem ist, wobei die erste Oberfläche und die zweite Oberfläche durch die Dicke des Trägerelements getrennt sind; b. einem expandierbaren Strukturmaterial, welches in Abdichtkontakt mit nur einem Teil der Oberfläche der ersten Oberfläche und einem Teil der Oberfläche der zweiten Oberfläche von dem Trägerelement ist, welches angepasst ist, auf das Expandieren hin in Abdichtkontakt mit dem Ersten aus der Vielzahl von Paneelelementen und dem Zweiten aus der Vielzahl von Paneelelementen zu kommen; und wobei das Trägerelement durch Spritzgießen von Polymer angefertigt wird und einstückig gegossene Mittel zum Anbringen an eines der Paneelelemente aufweist, und sich das Trägerelement in eine Richtung parallel zu den Paneelelementen erstreckt.
  11. Verstärkte Kraftfahrzeugstruktur, wobei die Struktur eine Vielzahl von Paneelelementen umfasst, die einen Hohlraum definieren, wobei die Verstärkung umfasst: a. ein massives Trägerelement, welches in dem Hohlraum angeordnet ist, wobei das Trägerelement eine erste Oberfläche und eine zweite Oberfläche aufweist, wobei die erste Oberfläche so konfiguriert ist, dass sie einem Ersten aus der Vielzahl von Paneelelementen gegenüberliegt und konform zu diesem ist, und die zweite Oberfläche so konfiguriert ist, dass sie einem Zweiten aus der Vielzahl von Paneelelementen gegenüberliegt und konform zu diesem ist, wobei die erste Oberfläche und die zweite Oberfläche durch die Dicke des Trägerelements getrennt sind; b. ein expandierbares Strukturmaterial, welches in Abdichtkontakt mit einem Teil der Oberfläche der ersten Oberfläche und einem Teil der Oberfläche der zweiten Oberfläche von dem Trägerelement ist, welches angepasst ist, auf das Expandieren hin in Abdichtkontakt mit dem Ersten aus der Vielzahl von Paneelelementen und dem Zweiten aus der Vielzahl von Paneelelementen zu kommen; und wobei das Trägerelement durch Spritzgießen von Polymer angefertigt wird und einstückig gegossene Mittel zum Anbringen an eines der Paneelelemente aufweist, und sich das Trägerelement in eine Richtung parallel zu den Paneelelementen erstreckt.
DE60122184T 2000-09-29 2001-09-26 Verstärkung für eine säule eines kraftfahrzeugs Expired - Lifetime DE60122184T2 (de)

Applications Claiming Priority (3)

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