DE69900905T2

DE69900905T2 - Trittbrett für kraftfahrzeuge

Info

Publication number: DE69900905T2
Application number: DE69900905T
Authority: DE
Inventors: G. Pfotenhauer; E. Selland; L. Thompson
Original assignee: Aeroquip Corp
Current assignee: Eaton Aeroquip LLC
Priority date: 1998-04-21
Filing date: 1999-04-16
Publication date: 2002-10-24
Anticipated expiration: 2019-04-17
Also published as: CA2323050C; CA2323050A1; DE69900905D1; AU3566699A; ES2173736T3; CN1298355A; US6050579A; EP1071580B1; JP4232070B2; AU742893B2; JP2002512144A; WO1999054167A1; CN1098178C; EP1071580A1

Description

Technisches Gebiet

Die vorliegende Erfindung betrifft ein vollständig aus Kunststoff bestehendes Trittbrett für ein Kraftfahrzeug mit bei Druckbelastung verbessertem Biegeverhalten.

Stand der Technik

Bei der Herstellung von Kraftfahrzeugen gibt es eine kontinuierliche Entwicklung hin zur Verwendung von Kunststoff in verschiedenen Teilen und Komponenten. Die Verwendung von Kunststoff anstelle von Stahl für Fahrzeugteile erlaubt eine wünschenswerte Gewichtsverringerung in Verbindung mit möglichen Kosteneinsparungen. Fahrzeugteile, die statischen oder dynamischen Belastungen ausgesetzt sind, haben gewöhnlich wenigstens einige Bestandteile, die aus Metall gefertigt sind. Obwohl z. B. einige jetzt oder früher für Kraftfahrzeuge benutzte Trittbretter Kunststoffe wie glasfaserverstärkte Harze verwenden, wird dieser Kunststoff in Verbindung mit Stahl oder Holz verwendet, die als konstruktive Hauptkomponente für dieses Trittbrett dienen.
Die JP 09071186 A beschreibt ein Trittbrett, das eine Außenhaut umfasst, die in einem Gießverfahren aus Kunststoff hergestellt ist und einen Hohlraum umschließt, und das einen Kern aufweist. Das Brett hat eine Elastizität, die es ihm ermöglicht, in seine ursprüngliche Form zurückzukehren, nachdem es mit einer Kraft belastet und von dieser entlastet worden ist. Das Trittbrett erstreckt sich von einem ersten zu einem zweiten Ende und weist einen nach oben gerichteten Abschnitt zur Aufnahme einer darauf zu plazierenden Last auf.

Offenbarung der Erfindung

Das Trittbrett gemäß der vorliegenden Erfindung weist die Verbundfestigkeit auf, um den statischen und dynamischen Belastungen zu standzuhalten, denen Gegenstände dieser Art für gewöhnlich ausgesetzt sind. Zusätzlich zu den normalen Druckbelastungen, denen ein Trittbrett ausgesetzt ist, wenn eine Person darauf tritt, ist es zum Beispiel auch äußeren Belastungen unterworfen, die aus der Bewegung des Fahrzeugs resultieren, insbesondere den Auf- und Abwärtsbewegungen einschließlich Stößen, die normalerweise auf Straßen und Autobahnen auftreten. Wenn das Trittbrett und der Rest des Trittbrettsystems einschließlich den Verbindungselementen mit dem Fahrzeug den oben beschriebenen Belastungen ausgesetzt sind, erzeugt das Trittbrettsystem eine Antwort. Die Antwort eines solchen Systems auf äußere Belastungen hängt sowohl von den Eigenfrequenzen und der Dämpfung des Systems als auch von der Frequenz und der Amplitude der anregenden Kräfte ab. Wenn eine Frequenz einer harmonischen Anregung mit einer der Eigenfrequenzen des Systems zusammenfällt, kann die Amplitude der Schwingung sehr groß werden, möglicherweise groß genug, um das Trittbrettsystem zu beschädigen. Eigenfrequenzen sind charakteristische Eigenschaften des Trittbrettsystems, die auf seinen Steifigkeits- und Trägheitseigenschaften beruhen. Das Trittbrett gemäß der vorliegenden Erfindung ist so gestaltet, dass es eine Dämpfungswirkung aufweist, um eine übermäßige Überhöhung der Amplitude der Antwort auf die anregenden Kräfte, denen das Trittbrettsystem ausgesetzt ist, zu verhindern.
Zusätzlich zu dem konstruktiven Aufbau des Trittbretts im Hinblick auf seine Ausgestaltung haben die Bestandteile, aus denen sich das Trittbrett zusammensetzt, nämlich die im Blasverfahren hergestellte Außenhaut und der Schaumkern, eine spezifische strukturelle, elastische und chemische Beständigkeit und andere charakteristische Eigenschaften, die für ein solches System erforderlich sind, um unter extremer Kälte und Wärme zufriedenstellend zu funktionieren. Die Außenhaut sollte gute chemische Beständigkeit aufweisen.
Mit einer im Blasverfahren aus thermoplastischem Polycarbonat/Polyester-Kunststoff hergestellten Außenhaut, beispielsweise, hat der Schaumkern eine Dichte im Bereich von 110 kg/m³ bis 150 kg/m³ und weist eine ausreichende Elastizität auf, um dem Teil zu ermöglichen, nach dem Entfernen einer Last von vorbestimmter Größe im Wesentlichen in seine ursprüngliche Form zurückzukehren. Wenn die Dichte des Schaumes zu hoch ist, verbleibt eine permanente Durchbiegung oder Setzung des Schaums, wenn er gebogen wird.
Ein Schaum, der besonders zufriedenstellend ist, ist ein von Bayer hergestellter und verkaufter Schaum, wie Bayfill EA4007. Es ist wichtig, dass der Schaum gute thermisch-dynamische Eigenschaften hat, wie in den folgenden Beispielen gezeigt wird. Zusätzlich zeigt eine thermisch-mechanische Analyse des EA4007-Schaums eine Eindringtiefe (Penetration) von 1% bei 113ºC für den Beginn einer Phasenumwandlung. Schäume nach dem Stand der Technik erfahren eine Eindringung von 1% bei 80ºC, wobei die Eindringung bei 150ºC steil ansteigt. Dies kann erklären, warum der erfindungsgemäße Schaum unerwartete thermisch-mechanische Anforderungen erfüllt verglichen mit herkömmlichen Schäumen nach dem Stand der Technik.
Der energieabsorbierende Polyurethanschaum Bayfill EA4007 hat bei den folgenden Dichten die folgende Zugfestigkeit und Dehnung, wie durch ASTM D 3774 E gemessen.
Der EA4007-Schaum ist ein Hartschaum oder Strukturschaum aus Polyurethan. Er wird als Reaktionsprodukt aus zwei Flüssigkeiten, einem Polyisocyanat und einer Polyolmischung gebildet. Polyolmischungen sind Mischungen, die Polyhydroxylverbindungen, Amine, Katalysatoren, grenzflächenaktive Stoffe, Pigmentfarbstoffe, Entflammungshemmer, Füllstoffe und Wasser enthalten können. Die Polyolmischung wird derart gewählt, um die erforderlichen physikalischen Eigenschaften und das erforderliche Verhalten bei der Bearbeitung des Schaums zu erhalten.
Der Kunststoff für die blasgeformte Außenhaut kann in einem weiten Bereich variieren. Neben dem aus thermoplastischem Polycarbonat/Polyester gebildeten bevorzugten Kunststoff können eine Reihe anders geschaffener thermoplastischer Kunststoffe mit ähnlich geeigneten Funktionseigenschaften verwendet werden.
Der letzte Hauptbestandteil der Trittbrettanordnung gemäß der vorliegenden Erfindung ist eine Klammer, vorzugsweise aus Metall, die dem Trittbrett eine Stütze mit möglichst geringer Verbiegung bietet, wenn sie vorbestimmten Belastungen ausgesetzt wird. Für spezielle Querschnittsgrößen und -formen des Trittbretts einschließlich der Größe des Schaumkernquerschnitts sollten die Abstände zwischen den Klammern, die das Trittbrett halten, nicht einen vorbestimmten Wert überschreiten. Das Gießverfahren und die spezifischen Materialien für die Außenhaut und den Kern ermöglichen ein vollständiges Ausfüllen.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen

Fig. 1 ist eine Explosionsansicht, die das Trittbrett gemäß der vorliegenden Erfindung mit einem bruchstückhaften Abschnitt eines Kraftfahrzeugs und mit Klammern zur Befestigung des Trittbretts am Fahrzeug zeigt.
Fig. 2 ist ein Schnitt entlang der Linie 2-2 in Fig. 1.
Fig. 3 ist ein Schnitt entlang der Linie 3-3 in Fig. 1.
Fig. 4 ist eine Ansicht ähnlich Fig. 1, die ein abgewandeltes Trittbrett mit einem anderen Querschnitt zeigt, das mit anders gestalteten Befestigungsklammern verwendet wird.
Fig. 5 ist ein Schnitt entlang der Linie 5-5 in Fig. 4.
Fig. 6 ist ein Schnitt durch eine andere Ausführungsform des Trittbretts.
Fig. 7 ist eine Explosionsansicht, die das erfindungsgemäße Trittbrett und die offenen Hälften einer Gießform zeigt, die eine zu der Außenfläche des Trittbretts passende Formhöhlung aufweist.
Fig. 8 ist eine teilweise im Schnitt dargestellte Aufsicht, die die Einleitung schaumbildenden Kunststoffkernmaterials in eine im Blasformverfahren hergestellte äußere Haut zeigt, die sich in der geschlossenen Gießform befindet.
Fig. 9 ist ein Graph, der das bei Druckbelastung verbesserte Verformungsverhalten des erfindungsgemäßen Schaums für Fahrzeugteile nach der vorliegenden Erfindung veranschaulicht.
Fig. 10 ist ein Graph, der das bei Druckbelastung verbesserte Verformungsverhalten des erfindungsgemäßen Schaums für Fahrzeugteile nach der vorliegenden Erfindung zeigt.
Fig. 11 zeigt das verbesserte Ergebnis der thermisch- mechanischen Analyse der vorliegenden Erfindung.

Beschreibung der Erfindung

In den Fig. 1 bis 3 ist ein Trittbrett 10 dargestellt, das zum Einsatz an einem Kraftfahrzeug V durch Befestigung an einem Seitenblech 20 mit Hilfe einer Vielzahl von Metallklammern 30 geeignet ist. Das Trittbrett weist ein blasgeformtes Außenhautelement 12 und einen elastischen, geschlossenzelligen inneren Schaumkern 14 auf. Der Schaumkern sollte mindestens 85% geschlossene Zellen aufweisen. Die Außenhaut ist vorzugsweise aus einem thermoplastischen Polycarbonate/Polyester-Kunststoff gebildet, wie der von GE Plastics als GE Xenoy 1402B verkaufte Kunststoff. Der Kern 14 besteht aus einem geschlossenzelligen, energieabsorbierenden Polyurethanschaum, der am besten als Hartschaum oder Strukturschaum aus Polyurethan, wie der von Bayer Corp. als Bayfill EA4007 verkaufte Schaum, beschrieben werden kann. Wie noch im Einzelnen beschrieben wird, wird der Kern 14 durch Einleitung eines formbaren Kunststoffmaterials, wie des energieabsorbierenden Polyurethanschaums, als Flüssigkeit in eine vorher im Blasverfahren oder anders geformte Außenhaut 12 gebildet, die eine innere Oberfläche 12A und eine äußere Oberfläche 12B aufweist und die Flüssigkeit veranlasst, in dem Hohlraum der Außenhaut 12 aufzuschäumen und den durch die innere Oberfläche 12A gebildeten Hohlraum vollständig auszufüllen. Vorzugsweise haben die Materialien, aus denen die Außenhaut 12 und der Kern 14 bestehen, die Eigenschaft, dass ungeachtet der Hitze und des Drucks, die bei der Expansion des geschlossenzelligen Polyurethans gegen die innere Oberfläche 12A der Außenhaut 12 erzeugt werden, das Kunststoffschaummaterial des Kerns 14 leicht mit der inneren Oberfläche 12A verklebt oder verbunden wird. Die Außenhaut weist eine ausreichende Dicke und Härte auf, um der Hitze und dem Druck, die in ihrem Inneren während des Aufschäumprozesses des Polyurethans erzeugt werden, zu widerstehen. Eine durchschnittliche Wandstärke der Außenhaut von 3,5 mm hat sich als zufriedenstellend erwiesen.
Das Trittbrett 10 erstreckt sich von einem ersten Ende 23 bis zu einem zweiten Ende 25 und weist einen ausgebildeten Kanal 16 auf, der in Fig. 1 und 2 als nach oben weisend dargestellt ist, wenn das Trittbrett 10 an dem Fahrzeug V befestigt ist. Der vorrangige Zweck des Kanals 16 ist es, eine Ausnehmung bereitzustellen, in der eine Trittauflage aufgenommen und befestigt werden kann. Der Kanal 16 weist ein Paar im Abstand zueinander angeordnete Wände 16A mit einem Boden 16B auf, der sich zwischen diesen erstreckt und der bei dem in Fig. 2 dargestellten Querschnitt durch das Trittbrett einer leicht gekrümmten Form folgt. Der Kanal 16 und insbesondere die voneinander beabstandeten Wände 16A sorgen für einige Steifigkeit und Widerstandsfähigkeit gegen Biegung bei Belastung von oben, die durch eine auf die Trittbrettanordnung tretende Person herrührt. Der Kanal 16 erstreckt sich von einem ersten Ende 17 bis zu einem zweiten Ende 18.
Die Außenhaut 12 muss eine ausreichende Breite aufweisen, um ohne Weiteres den Fuß einer auf das Trittbrett 10 tretenden Person aufzunehmen. In der Ausführung gemäß Fig. 1 beträgt z. B. die Breite der Außenhaut 12 zwischen den am weitesten außen gelegenen Punkten in den Abschnitten zwischen den Klammern 30, wie zum Beispiel demjenigen, der sich auf der Linie 2-2 befindet, zwischen 103 und 104 Millimeter (mm).
Um ausreichende Festigkeit verbunden mit der nötigen Elastizität sicherzustellen, muss der Schaumkern 14 einen in den Bereichen an und zwischen den Klammern 30 einen ausreichend großen Querschnitt aufweisen. Die gesamte Dicke dieser Bereiche des Trittbretts 10 gemäß der Ausführung nach Fig. 1 liegt an der Außenfläche der Außenhaut 12 in der Größenordnung von 53 mm. Unter Berücksichtigung der Dicke der Außenhaut 12, des Vorhandenseins des Kanals 16 und der im Allgemeinen ovalen Form liegt die Größe der Querschnittsfläche des Schaumkerns 14 in der Größenordnung zwischen 36 und 37 Quadratzentimetern (cm²).
Eine Vielzahl im Abstand zueinander angeordneter Klammern 30, die den unteren Abschnitt des Trittbretts 10 halten, wird zur Befestigung des Trittbretts an dem Fahrzeug V verwendet.
Es ist wichtig, dass die Klammern 30 selbst ausreichende Festigkeit und Härte aufweisen, um die erwarteten Lasten, die auf das Trittbrett einwirken, ohne wesentliche Biegung zu tragen, weil übermäßige Biegung der Klammern zu übermäßiger Verbiegung und möglicherweise dauerhafter Verformung des Trittbretts führen könnte, was es wirtschaftlich unzufriedenstellend machen würde. Die Klammern sollten sich bei Messung am Ende der Klammer um nicht mehr als 5 mm durchbiegen, wenn eine direkte Last von 614 Pfund auf eine einzelne Klammer in der Mitte der das Trittbrett 10 tragenden Oberfläche einwirkt. Praktische Erfordernisse legen es nahe, dass der größte Abstand zwischen den Klammern 30 von Mittellinie zu Mittellinie für ein Trittbrett 10, das die hier beschriebene Breite, Dicke und Querschnittsgröße des Schaumkerns aufweist, 483 mm (19 Zoll) beträgt. Größerer Abstand könnte zu übermäßiger Durchbiegung und möglicherweise zu einer bleibenden Verformung der Abschnitte des Trittbretts zwischen den Klammern führen, wenn es den vorgesehenen Höchstbelastungen ausgesetzt wird. So ergänzen sich die Trittbrettanordnung und die Klammern, um eine wirtschaftlich zufriedenstellende Einheit zu bilden, die in der Lage ist, den für den Einsatz in einem Kraftfahrzeug erforderlichen harten Anforderungen zu genügen.
Es wird nun auf Fig. 4 und 5 verwiesen, in denen ein modifiziertes Trittbrett 50 veranschaulicht ist, das ein im Blasverfahren hergestelltes Außenhautelement 52 und einen elastischen geschlossenzelligen inneren Schaumkern 54 aufweist. Das Trittbrett ist dazu geeignet, um mit Hilfe mehrerer Metallklammern 50 an dem Seitenblech 20 des Kraftfahrzeugs V angebracht zu werden. In diesem Fall sind die Metallklammern 60 von einer anderen Art als die Klammern 30, die mit Bezug auf die Ausführungsform gemäß Fig. 1 bis 3 beschrieben worden sind. In Abhängigkeit von der Länge des Trittbretts können statt der lediglich drei Metallklammern 30 bzw. 60, die in den Ausführungsformen gemäß Fig. 1 bzw. 4 veranschaulicht sind, vier oder mehrere Klammern vorgesehen sein. Diese Ausführungsform des Trittbretts 50 ist ähnlich der in Bezug auf Fig. 1 bis 3 beschriebenen, mit der Ausnahme, dass es einen Boden 56 aufweist, der im Wesentlichen flach oder eben ist. Die Dicke des Trittbretts 50 ist geringfügig größer als die des Trittbretts 10 gemäß der Ausführungsform nach Fig. 1 und seine Querschnittsgröße liegt in den Bereichen, die durch die Klammern 60 gestützt sind sowie zwischen diesen liegen, in der Größenordnung zwischen 41 und 42 cm².
In Fig. 6, auf die nun verwiesen wird, ist eine weitere Ausführungsform eines Trittbretts 80 gezeigt, das eine im Blasverfahren oder anderweitig geformte Außenhaut 82 sowie einen Schaumkern 84 aufweist. Die im Querschnitt untere Struktur des Trittbretts 80 kann als gerippte Ausgestaltung bezeichnet werden. Sie weist eine Reihe von drei Rippen auf, die sich in den von dem Schaumkern 84 ausgefüllten Hohlraum hinein nach innen und von dem Boden aus nach oben erstrecken. Eine mittlere Rippe 85A erstreckt sich ausgehend von einem Paar voneinander beabstandeter länglicher Füße 87 nach oben, und ein Paar tieferer äußerer Rippen 85B, von denen jeweils eine auf jeder Seite der mittleren Rippe 85A angeordnet ist, erstrecken sich jeweils von einem der Füße 87 nach oben und nach außen. Der obere Abschnitt des Trittbretts ist mit einem Kanal 91 zur Aufnahme einer Trittauflage versehen, wie vorangehend beschrieben.
Die Außenhaut 82 ist derart geformt, um einen nach unten und nach außen sich erweitertenden Wandabschnitt 88 zu schaffen, der sich von jedem der Außenrippen 85B aus erstreckt. Jeder der sich nach außen erweiternden Wandabschnitte 88 verläuft bis zu einem äußeren Fuß 89, der diesen mit einem gekrümmten Seitenwandabschnitt 90 verbindet, und definiert damit eine nach unten ragende äußere Außenrippe.
Die Rippen 85A und 85B sorgen zusammen mit den sich nach außen erweiternden Wandabschnitten 88 und Füßen 89 für eine zusätzliche Versteifung der Außenhaut 82. Infolge dessen ist die Querschnittsgröße des Schaumkerns 84 in Bezug auf die Größe des Schaumkerns gemäß der Ausführungsform nach Fig. 2 und 5 reduziert, und es wird dennoch ein Trittbrett zur Verfügung gestellt, das die gewünschten Leistungsanforderungen erfüllt. Somit liegt der Querschnittsbereich des Schaumkerns 84 in der Größenordnung von 30 cm².
In den Fig. 7 und 8 ist nun eine Gießform 40 mit teilbaren Hälften veranschaulicht, wobei die Gießform eine erste Gießformhälfte 41 und eine zweite Gießformhälfte 42 beinhaltet, die durch Scharniere 43 miteinander verbunden sind, um zwischen einer in Fig. 7 gezeigten offenen Stellung und einer in Fig. 8 gezeigten geschlossenen Stellung bewegt zu werden. Die erste Gießformhälfte 41 weist eine darin ausgebildete Formaushöhlung 45 auf, und die zweite Gießformhälfte 42 hat eine darin ausgebildete Formaushöhlung 46. In die Aushöhlung 45 der ersten Gießformhälfte 41 erstreckt sich eine längliche Rippe 47 hinein, die eine Größe aufweist, um gut mit dem Kanal 16 der Außenhaut 12 zusammenzupassen. Wenn die Gießformhälften 41 und 42 verschlossen sind, tragen die Gießformaushöhlungen 45 und 46 zusammen dazu bei, um eine Kammer der Größe und Kontur zu definieren, so dass die Außenhaut 12 passend aufgenommen wird. Die erste Gießformhälfte 41 ist mit einem Paar Kanäle versehen, und zwar mit einem Einlasskanal 51 sowie einem Überlauf-/Entlüftungskanal 52. An den Gießformhälften 41 und 42 sind auch mehrere Durchflussöffnungen 54 zur Aufnahme eines Fluids vorgesehen, das eine gesteuerte/geregelte Temperatur aufweist, die die Aufrechterhaltung einer vorausgesagten Reaktion des Schaums und eine Kühlung ermöglicht, wenn der Schaum Wärme abgibt.
Wie in den Fig. 7 und 8 gezeigt, ist die blasgeformte Außenhaut 12 mit einer ersten Öffnung 13, die mit dem Einlass 51 der ersten Gießformhälfte 41 in einer Linie liegt, sowie einer zweiten Öffnung 15 versehen, die mit der Überlauf-/Entlüftungsöffnung 52 der ersten Gießformhälfte 41 ausgerichtet ist.
In Fig. 8 ist ein Mischkopf 60 veranschaulicht, der dazu dient, ein Isocyanat einer Polyurethanmischung, das dem Mischkopf durch eine Leitung 62 zugeführt wird, mit einem Polyol des Polyurethans zu vermischen, das dem Mischkopf durch eine Leitung 64 zugeführt wird. Der Mischkopf 60 weist eine Auslassöffnung 65 auf, die derart angeordnet ist, um mit dem Einlasskanal 51 der ersten Gießformhälfte 41 zu kommunizieren. Die Komponenten, z. B. mit 102,4 Teilen von Isozyanat und mit 100 Teilen von Polyol, werden vermischt und dann durch die Auslassöffnung 65 hindurch sowie durch den Einlasskanal 51 und die erste Öffnung 13 hindurch und in den Hohlraum 11 hinein befördert, der durch die Außenhaut 12 festgelegt ist. Vor dem Einleiten des vermischten schaumfähigen Materials werden die Gießformhälften 41 und 42 verschlossen und festgeklemmt. Bei einer Außenhaut 12, die einen Hohlraum 11 mit einem Volumen in der Größenordnung von 6.900 Kubikzentimeter aufweist, werden ungefähr 1.000 Gramm des Schaums in die Haut 12 hinein injiziert. Wenn die Flüssigkeit den Schäumprozess durchläuft, wird innerhalb des Hohlraums 11 der Außenhaut enthaltene Luft durch die zweite Öffnung 15 und den Überlaufkanal 52 und nach dem Einleiten der kompletten Charge des flüssigen Materials durch die erste Öffnung 13 und den Einlasskanal 51 abgezogen. Ein aus Gummi oder anderem nachgiebigen Dichtungsmaterial geformter Stopfen 70 ist an einem schwenkbaren Arm 71 befestigt und kann mit dem Überlauf-/Entlüftungskanal 52 in Eingriff gebracht werden, um ein Entweichen einer übermäßig großen Menge an Kunststoffschaummaterial während des Aufschäumprozesses zu verhindern. #
Das erfindungsgemäße Trittbrett wurde im Hinblick auf die Durchbiegung unter Druckbelastung bei Zimmertemperatur und bei Temperaturen von 88ºC und -40ºC gemäß einem Verfahren getestet, bei dem das Trittbrett anfänglich drei (3) Zyklen lang einer Last von 614 Pfund unterworfen wurde, wonach die Durchbiegung und die permanente Setzung gemessen wurden. Danach wurde das Trittbrett für ungefähr 20.000 Zyklen einer Belastung von 305 Pfund ausgesetzt. In jedem Fall wurde die Last in der Mitte zwischen benachbarten Klammern plaziert. Nach 20.000 Zyklen, wurden die Durchbiegung und die permanente Setzung gemessen. Zu jedem Zyklus gehörte ein Aufsetzen der Last für drei Sekunden, Halten der Last für eine Sekunde, Entlasten für eine Sekunde sowie fünf Sekunden mit der entfernten Last.
Es wurden Ergebnisse von Tests erhalten, die mit verschiedenen Ausführungsformen von vier beschriebenen Trittbrettern bei verschiedenen Temperaturen durchgeführt wurden. In einigen Tests wurde das Trittbrett von drei (3), um 25 Zoll voneinander beabstandeten Klammern gehalten, und in anderen Tests wurde es von vier (4) Klammern gestützt. Im Falle von vier Klammern betrug der Abstand zwischen den Klammern 16,5 Zoll, gemessen von Mittellinie zu Mittellinie. Als Ergebnis der Messung mit drei Klammern und 25 Zoll Abstand wird empfohlen, den Abstand nicht größer als 19 Zoll zu wählen.
Fig. 9 und 10 zeigen einen Graphen, der die Durchbiegung bei Druckbelastung in Abhängigkeit von der Temperatur veranschaulicht. Fig. 9 und 10 zeigen, dass der erfindungsgemäße Schaum (inventive foam, IF) dem Schaum nach dem Stand der Technik (prior art foam, PAF) bei allen Temperaturen überlegen ist. Fig. 9 zeigt überlegene Eigenschaften über die ersten 10% der Verformung. Fig. 10 zeigt Verbesserte Eigenschaften über größere Grade an Verformung. Die Kurven für die erfindungsgemäße Schäume sind in jeder Figur mit A, C und E bezeichnet, und die Kurven für die Schäume nach dem Stand der Technik tragen die Bezeichnungen B, D und F.
Die Graphen lassen für den erfindungsgemäßen Schaum ein höheres Elastizitätsmodul bei Druck erkennen, was die Grundlage dafür sein kann, warum das Verbundtrittbrett bei Dauertests gut funktioniert. Dies zeigt, dass das Elastizitätsmodul bei Druck sehr wichtig für die Fähigkeit der Form ist, das Trittbrett zu versteifen, weil ein höheres Elastizitätsmodul bedeutet, dass der Schaum hohen Lasten unterworfen werden kann und lediglich eine kleine Durchbiegung erleidet.
Fig. 11 zeigt das Ergebnis einer thermisch-mechanischen Analyse, das die überlegende Leistungsfähigkeit des erfindungsgemäßen Schaumes aufzeigt. Fig. 11 veranschaulicht das bei höheren Temperaturen bessere Verhalten des erfindungsgemäßen Schaumes in Bezug auf Eindringung (Penetration) bei einer konstanten Kraft.
Die Tabellen I und II veranschaulichen das verbesserte Verhalten dieser Trittbretter im Vergleich zu Trittbrettern mit OEM-Stahlrohr-Design nach dem Stand der Technik. Die Daten der Tabellen I und II veranschaulichen die verbesserte Durchbiegung und permanente Setzung der erfindungsgemäßen Trittbretter. Die Werte zeigen, dass die erfindungsgemäßen Trittbretter so gut wie die OEM-Stahl-Rohr-Trittbretter und in einigen Fällen besser als diese sind. Die Werte machen die verbesserte Aussteifung der Trittbretter anschaulich. Die höheren Druckfestigkeiten und besseren thermisch mechanischen Eigenschaften bedeuten, dass die Trittbretter hohen Lasten unterworfen werden können und lediglich eine geringe Durchbiegung mit minimaler permanenter Setzung erfahren.
Die maximale Durchbiegung des Trittbretts an einer Position in der Mitte zwischen den Klammern ist nicht größer als 15 mm (Millimeter). Die maximale permanente Setzung des Trittbretts an einer Position in der Mitte zwischen den Klammern beträgt nicht mehr als 5 mm (Millimeter). Tabelle I (GERIPPTE AUSGESTALTUNG/GERIPPTE KLAMMER) (Durchbiegung und permanente Setzung unter Belastung Position in der Mitte zwischen den Klammern) (AUSGESTALTUNG MIT FLACHEM BODENGERIPPTE KLAMMER) (Durchbiegung & Permanente Setzung unter Belastung Position in der Mitte zwischen den Klammern) Tabelle II Stand der Technik (OEM-STAHLROHR-DESIGN/OEM-KLAMMER) (Durchbiegung & Permanente Setzung unter Belastung Position in der Mitte zwischen den Klammern)
Beachte:
* 3 Klammern: Abstand = 25 Zoll
* 4 Klammern: Abstand = 16 1/2 Zoll
Obwohl die vorliegende Erfindung mit Bezug auf ein Trittbrett beschrieben worden ist, kann ihr weiter Gedanke selbstverständlich für eine Vielzahl unterschiedlicher Bauteile verwendet werden.
Die oben beschriebenen Ausführungsformen können vielen Modifizierungen unterworfen werden, ohne dass der Schutzbereich der vorliegenden Erfindung, wie er in den folgenden Ansprüchen definiert ist, verlassen wird.

Claims

1. Trittbrett (10) mit einer definierten Form und mit:

einer Außenhaut (12), die in einem Gießverfahren aus Kunststoff hergestellt ist und einen Hohlraum umschließt, und

einem Kern (14), der eine ausreichende Elastizität aufweist, um zu gestatten, dass das Trittbrett (10) im Wesentlichen in seine Originalform zurückkehrt, wenn eine Last mit vorbestimmter Größe entfernt wird,

wobei sich das Trittbrett (10) von einem ersten Ende (23) zu einem zweiten Ende (25) erstreckt und einen nach oben weisenden Abschnitt (16) aufweist, der so angeordnet ist, dass er eine darauf angeordnete Last aufnimmt, und das einen nach unten weisenden Abschnitt aufweist,

dadurch gekennzeichnet,

dass der Kern (14) aus Polyurethanschaum gefertigt ist und eine Dichte im Bereich von 110 kg/m³ bis 150 kg/m³ aufweist, wobei das Trittbrett (12), wenn es durch mehrere Klammern (30) gehalten und einer Vertikallast von 305 Pfund unterworfen ist, die an einer Stelle in der Mitte zwischen den Klammern auf den nach oben weisenden Abschnitt gesetzt ist, eine Maximaldurchbiegung aufweist, die nicht größer ist als 15 Millimeter, sowie eine maximale permanente Setzung von nicht mehr als 5 Millimetern.

2. Trittbrett nach Anspruch 1, bei dem der Plastikgießformling ein im Blasformverfahren hergestellter Thermoplastikformling ist.

3. Trittbrett nach Anspruch 1, bei dem der Kunststoffgießling ein blasgeformter Thermoplastikformling ist, der ein Polykarbonat enthält.

4. Trittbrett nach Anspruch 1, bei dem der Kunststoffformling aus einem blasgeformten thermoplastischen Polykarbonat/Polyester-Kunststoff gestaltet ist.

5. Trittbrett nach Anspruch 1, bei dem der Kunststoffgießling als blasgeformter, thermoplastischer Polykarbonat/Polybutylen-Terephthalatformling gestaltet ist.

6. Trittbrett nach Anspruch 1, bei dem der Polyurethanschaum ein energieabsorbierender Schaum ist.

7. Trittbrett nach Anspruch 1, bei dem die Vertikallast 614 Pfund beträgt.

8. Trittbrett nach Anspruch 1 mit mehreren voneinander beabstandeten Klammern (30), die das Trittbrett an voneinander beabstandeten Bereichen des nach unten weisenden Abschnitts tragen.

9. Trittbrett nach Anspruch 8, bei dem das Trittbrett, wenn eine direkte Last von 614 Pfund oberhalb einer einzelnen Klammer (30) an einem Mittelpunkt auf dem nach oben weisenden Abschnitt oberhalb der einzelnen Klammer (30) angeordnet wird, eine Durchbiegung von nicht mehr als 5 Millimetern (5 mm) aufweist, wenn an einem Endpunkt der einzelnen Klammer gemessen wird.

10. Trittbrett nach Anspruch 9, bei dem der Kern zwischen benachbarten Klammern (30) eine Querschnittsgröße von wenigstens 30 Quadratzentimetern aufweist.

11. Trittbrett nach Anspruch 9, bei dem die Klammern (30) voneinander um einen Abstand beabstandet sind, der 482,6 mm (19 Zoll) nicht übersteigt.

12. Trittbrett nach Anspruch 9, bei dem die Klammern voneinander um einen Abstand von 419,1 mm (16,5 Zoll) beabstandet sind.

13. Trittbrettanordnung nach Anspruch 9, bei dem der nach unten weisende Abschnitt der Außenhaut 12 in den Bereichen zwischen den Klammern (60) mehrere Längsrippen (85B) definiert.