DE102017115303A1

DE102017115303A1 - Extrudiertes mehrschichtig geformtes trittbrett

Info

Publication number: DE102017115303A1
Application number: DE102017115303.9A
Authority: DE
Inventors: Paul Kenneth Dellock; Stuart C. Salter; Michael Musleh; Talat Karmo; David Brian Glickman; Harry Lobo; Joseph Myszka
Original assignee: Ford Global Technologies LLC
Current assignee: Ford Global Technologies LLC
Priority date: 2016-07-11
Filing date: 2017-07-07
Publication date: 2018-01-11
Also published as: US20180009384A1; CN107599336B; MX2017009068A; CN107599336A; US9950671B2; US10442361B2; US20180194289A1; US9707898B1

Abstract

Ein Fahrzeugtrittbrett weist einander gegenüberliegende vertikale Wände auf, die sich entlang einer Länge einer röhrenförmigen Struktur erstrecken und eine Kohlefaserkomponente beinhalten. Einander gegenüberliegende horizontale Wände erstrecken sich zwischen den einander gegenüberliegenden vertikalen Wänden und beinhalten eine Glaskomponente. Die einander gegenüberliegenden vertikalen und die einander gegenüberliegenden horizontalen Wände bilden die röhrenförmige Struktur, die einen im Allgemeinen geradlinigen Querschnitt aufweist. Ein äußerer Polymerbelag erstreckt sich über die einander gegenüberliegenden vertikalen und die einander gegenüberliegenden horizontalen Wände.

Description

GEBIET DER ERFINDUNG
Die vorliegende Erfindung betrifft im Allgemeinen Trittbretter für Fahrzeuge und insbesondere ein mehrschichtig extrudiertes Trittbrett.
HINTERGRUND DER ERFINDUNG
Viele Fahrzeuge, insbesondere größere Geländewagen (Sport Utility Vehicle – SUV) und Lastkraftwagen, weisen Trittbretter auf, die eine Trittfläche aufweisen, die es dem Insassen des Fahrzeugs ermöglicht, auf das Trittbrett zu treten, um das Betreten oder Verlassen des Fahrzeugs zu erleichtern. Derartige Trittbretter bestehen aus Komponenten, die stabil genug sind, um das Gewicht mindestens einer Person zu tragen.
KURZDARSTELLUNG DER ERFINDUNG
Gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung weist ein Fahrzeugtrittbrett einander gegenüberliegende vertikale Wände auf, die sich entlang einer Länge einer röhrenförmigen Struktur erstrecken und eine Kohlefaserkomponente umfassen. Einander gegenüberliegende horizontale Wände erstrecken sich zwischen den einander gegenüberliegenden vertikalen Wänden und umfassen eine Glaskomponente. Die einander gegenüberliegenden vertikalen und die einander gegenüberliegenden horizontalen Wände bilden die röhrenförmige Struktur, die einen im Allgemeinen rechteckigen Querschnitt aufweist. Ein äußerer Polymerbelag erstreckt sich über die einander gegenüberliegenden vertikalen und die einander gegenüberliegenden horizontalen Wände.
Gemäß einem anderen Aspekt der vorliegenden Erfindung beinhaltet ein Verfahren zum Bilden eines Fahrzeugtrittbretts ein zweifaches Extrudieren eines vertikal ausgerichteten Kohlefaserverstärkungsmaterials mit einem seitlich ausgerichteten Glasverstärkungsmaterial zur Bildung eines röhrenförmigen Vorformlings, ein Koextrudieren eines äußeren Polymerbelags mit dem röhrenförmigen Vorformling und ein Formen des röhrenförmigen Vorformlings und des äußeren Polymerbelags zur Bildung einer röhrenförmigen Trittbrettstruktur.
Gemäß einem anderen Aspekt der vorliegenden Erfindung weist ein Fahrzeugtrittbrett einander gegenüberliegende vertikale Wände auf, die sich über eine Länge einer röhrenförmigen Struktur erstrecken. Die einander gegenüberliegenden vertikalen Wände umfassen eine Kohlefaserkomponente, die frei von einer Glaskomponente ist. Die einander gegenüberliegenden horizontalen Wände erstrecken sich zwischen den einander gegenüberliegenden vertikalen Wänden und umfassen die Glaskomponente und sind frei von der Kohlefaserkomponente. Ein äußerer Polymerbelag erstreckt sich über die einander gegenüberliegenden vertikalen und die einander gegenüberliegenden horizontalen Wände.
Diese und andere Aspekte, Aufgaben und Merkmale der vorliegenden Erfindung sind für den Fachmann nach der Lektüre der folgenden Beschreibung, der Ansprüche und der beigefügten Zeichnungen verständlich und nachvollziehbar.
KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
Beschreibung der Zeichnungen:
1 ist eine perspektivische Seitenansicht eines Fahrzeugs, in das ein Aspekt des dreifach extrudierten mehrschichtigen Trittbretts integriert ist;
2 ist eine perspektivische Draufsicht von zwei Aspekten des dreifach extrudierten mehrschichtigen Trittbretts;
3 ist eine Querschnittansicht eines Aspekts des mehrschichtigen dreifach extrudierten Trittbretts aus 2 entlang der Linie III-III;
4 ist eine Querschnittansicht eines Aspekts des dreifach extrudierten mehrschichtigen Trittbretts aus 2 entlang der Linie IV-IV;
5 ist eine schematische Querschnittansicht eines dreifach extrudierten Kerns, der dazu ausgelegt ist, zu einem Aspekt des dreifach extrudierten mehrschichtigen Trittbretts blasgeformt zu werden;
6 ist eine Querschnittansicht eines Aspekts des dreifach extrudierten Kerns aus 5, der in eine Form zum Blasformen eingesetzt ist, um zu einem Aspekt des dreifach extrudierten mehrschichtigen Trittbretts gefertigt zu werden;
7 ist eine Querschnittansicht einer Form zur Dreifachextrusion zum Formen eines Aspekts des dreifach extrudierten mehrschichtigen Trittbretts;
8 ist eine schematische Aufrissansicht einer Fertigstellungsbaugruppe zum Verwandeln des dreifach extrudierten Aspekts des dreifach extrudierten mehrschichtigen Trittbretts in ein für die Montage in einem Fahrzeug fertiggestelltes Produkt;
9 ist ein schematisches Flussdiagramm, das ein Verfahren zum Bilden eines dreifach extrudierten mehrschichtigen Trittbretts darstellt; und
10 ist ein schematisches Flussdiagramm, das ein Verfahren zum Bilden eines dreifach extrudierten mehrschichtigen Trittbretts darstellt.
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
Im Sinne der Beschreibung in diesem Dokument beziehen sich die Begriffe „oberes“, „unteres“, „rechtes“, „linkes“, „hinteres“; „vorderes“, „vertikales“, „horizontales“ und Ableitungen davon auf die Erfindung in ihrer Ausrichtung in 1. Es versteht sich jedoch, dass die Erfindung verschiedene alternative Ausrichtungen annehmen kann, sofern nicht ausdrücklich das Gegenteil vorgegeben ist. Zudem versteht es sich, dass die in den beigefügten Zeichnungen veranschaulichten und in der nachstehenden Patentschrift beschriebenen konkreten Vorrichtungen und Verfahren lediglich beispielhafte Ausführungsformen der in den beigefügten Ansprüchen definierten erfindungsgemäßen Konzepte sind. Somit sind konkrete Abmessungen und andere physikalische Eigenschaften im Zusammenhang mit den hier offenbarten Ausführungsformen nicht als einschränkend zu betrachten, sofern die Patentansprüche nicht ausdrücklich anderes vorgeben.
Wie in den 1–4 dargestellt bezieht sich das Bezugszeichen 10 im Allgemeinen auf ein Trittbrett für ein Fahrzeug 12, das an einem Rahmen 14 eines Fahrzeugs 12 befestigt ist, um einem Insassen eine Austrittshilfe zum Betreten und Verlassen der Fahrgastzelle 16 des Fahrzeugs 12 bereitzustellen. Das Trittbrett 10 für das Fahrzeug 12 umfasst einander gegenüberliegende vertikale Wände 18, die sich über eine Länge der röhrenförmigen Struktur 26 erstrecken, wobei die einander gegenüberliegenden vertikalen Wände 18 eine Kohlefaserkomponente 20 umfassen. Die einander gegenüberliegenden horizontalen Wände 22 sind so ausgelegt, dass sie sich zwischen den einander gegenüberliegenden vertikalen Wänden 18 erstrecken. Die einander gegenüberliegenden horizontalen Wände 22 umfassen eine Glaskomponente 24. Es ist vorgesehen, dass die einander gegenüberliegenden vertikalen und die einander gegenüberliegenden horizontalen Wände 22, die die röhrenförmige Struktur 26 bilden, einen im Allgemeinen rechteckigen Querschnitt aufweisen. Ein äußerer Polymerbelag 28 erstreckt sich über die einander gegenüberliegenden vertikalen und die einander gegenüberliegenden horizontalen Wände 22, um einen dekorativen Außenbelag 28 für das Trittbrett 10 zu bilden.
Erneut in Bezug auf die 1–4 kann das Trittbrett 10 mindestens eine vertikale Innenwand 40 aufweisen, die sich über die Länge der röhrenförmigen Struktur 26 erstreckt. Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann es sich bei der mindestens einen vertikalen Innenwand 40 um eine zusätzliche vertikale Wand handeln, die die Kohlefaserkomponente 20 umfasst und aus im Wesentlichen dem gleichen Material oder aus dem gleichen Material wie die einander gegenüberliegenden vertikalen Wände 18 hergestellt ist. Es ist darüber hinaus vorgesehen, dass es sich bei der mindestens einen vertikalen Innenwand 40 um einen geformten Teil einer unteren horizontalen Wand 42 der einander gegenüberliegenden horizontalen Wände 22 handeln kann. In einer derartigen Ausführungsform kann die untere horizontale Wand 42 eine darin definierte konturierte Verstärkungsstruktur 44 umfassen, die zumindest teilweise die vertikalen Innenwände 40 der röhrenförmigen Struktur 26 bildet. Es ist ferner vorgesehen, dass die konturierte Verstärkungsstruktur 44 als rechteckiger Kanal 46 definiert sein kann, der sich über die Länge der röhrenförmigen Struktur 26 erstreckt, um eine oder mehrere vertikale Innenwände 40 des Trittbretts 10 zu bilden. Wenn eine konturierte Verstärkungsstruktur 44 vorgesehen ist, kann die konturierte Verstärkungsstruktur 44 eine beliebige von mehreren Querschnittsformen definieren, zu denen, ohne jedoch darauf beschränkt zu sein, rechteckige, bogenförmige, polygonale, unregelmäßige, Kombinationen davon und sonstige ähnliche Formen zählen können.
Erneut in Bezug auf die 1–4 ist vorgesehen, dass jede der einander gegenüberliegenden vertikalen Wände 18 und die mindestens eine vertikale Innenwand 40 aus einem mit Kohlefaser gefülltem Polypropylen hergestellt sein können. Zusätzlich dazu kann jede der einander gegenüberliegenden horizontalen Wände 22 aus mit Glas gefülltem Polypropylen hergestellt sein. Es ist vorgesehen, dass weitere Materialien in Verbindung mit der Kohlefaserkomponente 20 der einander gegenüberliegenden vertikalen Wände 18 und der Glaskomponente 24 der einander gegenüberliegenden horizontalen Wände 22 verwendet werden können, wobei zu derartigen Materialien, ohne jedoch auf diese beschränkt zu sein, verschiedene Polymere, Verbundmaterialien, Metalle, sonstige Kohlefasermaterialien, sonstige auf Glas basierende Materialien, Kombinationen davon und sonstige ähnliche formbare Materialien zählen können.
Gemäß den verschiedenen Ausführungsformen kann der Einschluss der Kohlefaserkomponente 20 in die einander gegenüberliegenden vertikalen Wände 18 und der in den einander gegenüberliegenden horizontalen Wänden 22 angeordneten Glaskomponente 24, den Einschluss stärkerer Materialien ermöglichen, die dort angeordnet werden können, wo sie benötigt werden, um die erforderliche strukturelle Integrität des Trittbretts 10 bereitzustellen. Dementsprechend können die vertikalen Komponenten wie die einander gegenüberliegenden vertikalen Wände 18 und möglicherweise die vertikalen Innenwände 40, die ungefähr 20 %–30 % des Trittbretts 10 ausmachen, aus der stärkeren und leichteren Kohlefaserkomponente 20 hergestellt sein. Die Verwendung dieser stärkeren und leichteren Kohlefaserkomponenten 20 ermöglicht eine dünnere Herstellung dieser Abschnitte des Trittbretts 10, ohne strukturelle Integrität in Bezug auf die Stärke des Trittbretts 10 zu verlieren. Gleichzeitig schließen andere Komponenten des Trittbretts 10 einschließlich der einander gegenüberliegenden Wände 22 und möglicherweise der vertikalen Innenwände 40 die Glaskomponente 24 und sonstige Materialien ein, zu denen, ohne jedoch auf diese beschränkt zu sein, Polypropylen und/oder Polymere und sonstige Materialien wie die vorstehend beschriebenen zählen, wobei diese Materialien eine geringere strukturelle Integrität als die der Kohlefaserkomponente 20 bieten. Zusätzlich dazu verringert die strategische Verwendung der Kohlefaserkomponente 20 das Gewicht des Trittbretts 10, ohne die strukturelle Integrität, Robustheit und Gesamtstärke des Trittbretts 10 aufzugeben. Dementsprechend kann die Verwendung dieser Materialkombinationen an bestimmten Positionen des Trittbretts 10 Gewichtseinsparungen von ungefähr 30 %–60 % bereitstellen. Das verringerte Gewicht des Trittbretts 10 bietet ein insgesamt verringertes Gewicht des Fahrzeugs 12 und eine bessere Kraftstoffeffizienz. Die Gesamtkosten für das Trittbrett 10 können darüber hinaus durch strategisches Anordnen der teureren Kohlefaserkomponente 20 an bestimmten Positionen des Trittbretts 10 verringert werden, während die kostengünstigeren Materialien einschließlich der Glaskomponente 24 am Rest des Trittbretts 10 angeordnet werden.
In Bezug auf die 3 und 4 können die Auslegungen der vertikalen Innenwände 40, die eine konturierte Verstärkungsstruktur 44 des Trittbretts 10 bilden, auf Grundlage des Typs Fahrzeug 12, an dem das Trittbrett 10 befestigt ist, und des Gesamtzwecks, auf den das Fahrzeug 12 ausgerichtet ist, ausgelegt sein. Dementsprechend kann ein Fahrzeug 12, das typischerweise bei raueren Bedingungen verwendet wird und größeren Gewichts- und Aufpralltoleranzen ausgesetzt ist, das in 4 veranschaulichte Trittbrett 10 umfassen, wobei die vertikalen Innenwände 40 die Kohlefaserkomponente 20 umfassen. Dementsprechend können die einander gegenüberliegenden vertikalen Wände 18 und mindestens eine vertikale Innenwand 40 aus der stärkeren Kohlefaserkomponente 20 hergestellt sein, um der Gesamtröhrenstruktur 26 des Trittbretts 10 eine größere Stärke und Robustheit zu verleihen. Alternativ dazu können Fahrzeuge 12, die geringeren Gewichts- und Aufpralltoleranzen ausgesetzt sind oder für zwanglosere Fahrbedingungen gedacht sind, zum Beispiel kleine Geländewagen und Mittelklasse-Geländewagen, vertikale Innenwände 40 aufweisen, die aus dem gleichen Material wie die einander gegenüberliegenden horizontalen Wände 22 mit der Glaskomponente 24 hergestellt sind. Es ist darüber hinaus vorgesehen, dass diese zwei Aspekte des Trittbretts 10 je nach den Wünschen und Bedürfnissen des Benutzers des konkreten Fahrzeugs 12 als Optionen für Fahrzeuge 12 vermarktet werden können.
In Bezug auf die 3–6 ist vorgesehen, dass die einander gegenüberliegenden vertikalen Wände 18 und die einander gegenüberliegenden horizontalen Wände 22 unter Verwendung von Spritzguss zweifach extrudiert werden können, um die röhrenförmige Struktur 26 zu bilden, und der äußere Polymerbelag 28 kann mit der röhrenförmigen Struktur 26 koextrudiert werden, um über der Außenfläche 60 der röhrenförmigen Struktur 26 angeordnet zu werden. In einer derartigen Ausführungsform wird davon ausgegangen, dass die Kohlefaserkomponente 20, die Glaskomponente 24 und der äußere Polymerbelag 28 zu einem extrudierten oder spritzgegossenen Vorformling 62 geformt werden können. Dieser Vorformling 62 kann die Form eines Grundrohrs 64 aufweisen, das in einer Blasform 66 angeordnet sein kann, wo der extrudierte Vorformling 62 anschließend in die letztendliche Form oder eine im Wesentlichen letztendliche Form des Trittbretts 10 blasgeformt wird. In einer derartigen Ausführungsform umfasst der extrudierte Vorformling 62 einander gegenüberliegende Kohlefaserabschnitte 68 des Grundrohrs 64, die die Kohlefaserkomponenten 20 umfassen, und benachbart dazu einander gegenüberliegende Glasabschnitte 70, die die Glaskomponente 24 umfassen. Diese Komponenten des extrudierten Vorformlings 62 werden anschließend in der Blasform 66 in einer Ausrichtung angeordnet, die im Wesentlichen mit der letztendlichen Auslegung des Trittbretts 10 übereinstimmt, wobei die Kohlefaserkomponente 20 schließlich in den einander gegenüberliegenden vertikalen Wänden 18 des Trittbretts 10 angeordnet ist und die Glaskomponente 24 schließlich in den einander gegenüberliegenden horizontalen Wänden 22 des Trittbretts 10 angeordnet ist. Nach dem Blasformen kann das Trittbrett 10 zusätzliche Formverfahren wie zusätzliche Extrusions- oder Materialformungsprozesse durchlaufen, bei denen die vertikalen Innenwände 40 montiert, geformt oder anderweitig in die röhrenförmige Struktur 26 des Trittbretts 10 aufgenommen werden können. Die Verwendung des Begriffs „Extrusion“ soll sowohl Spritzgussprozesse als auch Prozesse des Extrusionstyps einschließen.
Erneut in Bezug auf die 3–6 stellt diese Ausführungsform des Trittbretts 10, bei der ein Blasformvorgang verwendet wird, eine gleichzeitige Extrusion der Kohlefaserkomponente 20, der Glaskomponente 24 und des äußeren Polymerbelags 28 zu dem extrudierten Vorformling 62 bereit, der anschließend zu der letztendlichen Form oder der im Wesentlichen letztendlichen Form des Trittbretts 10 blasgeformt wird.
In Bezug auf 5 kann die gleichzeitige Extrusion der drei Materialien über verschiedene Eingießstrukturen 80 erzielt werden, die Material aus dazugehörigen Speichern 82 in unterschiedliche Extrusionskammern 84 der Extrusionsstruktur einspritzen können, um den extrudierten Vorformling 62 zu bilden. Ein erster Speicher 86 und eine entsprechend erste Eingießstruktur 88 können eine Extrusion der Kohlefaserkomponente 20 bieten, wobei die Kohlefaserkomponente 20 in einer ersten Extrusionskammer 90 angeordnet ist, die einander gegenüberliegenden Kohlefaserabschnitten 68 des extrudierten Vorformlings 62 entspricht, sodass die einander gegenüberliegenden vertikalen Wände 18 schließlich durch das Blasformverfahren gebildet werden können. Auf ähnliche Weise kann die Glaskomponente 24 aus einem zweiten Speicher 92 über eine zweite Eingießstruktur 94 in eine zweite Extrusionskammer 96 extrudiert werden, um die Glaskomponente 24 in dem extrudierten Vorformling 62 zum schließlichen Blasformen in die Form der einander gegenüberliegenden horizontalen Wände 22 anzuordnen. Der äußere Polymerbelag kann aus einem dritten Speicher 98 über eine dritte Eingießstruktur 100 in eine dritte Extrusionskammer 102 um sowohl die Kohlefaserkomponente 20 als auch die Glaskomponente 24 herum eingespritzt werden, um gleichzeitig jede der drei Komponenten zu dem extrudierten Vorformling 62 zu formen, der anschließend zum weiteren Formen in die Form des Trittbretts 10 in der Blasform 66 angeordnet werden kann. Mit anderen Worten kann die Extrusion der Kohlefaserkomponente 20 und der Glaskomponente 24 für den extrudierten Vorformling 62 als Zweifachextrusionsprozess beschrieben werden, wobei die zwei Materialien gleichzeitig und in einer einzelnen ersten Schicht 110 extrudiert werden, wobei die Kohlefaserkomponente 20 und die Glaskomponente 24 in unterschiedlichen Abschnitten der einzelnen ersten Schicht 110 angeordnet sind. Gleichzeitig kann der äußere Polymerbelag 28 koextrudiert werden, um eine andere, zweite Schicht 112 zu definieren, die sich um die Außenfläche 60 der Kohlefaserkomponente 20 und der Glaskomponente 24 erstreckt.
Die hier beschriebenen Prozesse zur Zweifachextrusion und Koextrusion laufen gleichzeitig ab, sodass jedes der drei Materialien dreifach extrudiert und zur gleichen Zeit wie die anderen zwei Materialien geformt wird. Durch dieses Verfahren zur Dreifachextrusion jeder der drei Komponenten zur gleichen Zeit wird das Verfahren zum Formen des Trittbretts 10 effizienter, wobei mehrere Extrusionsprozesse nicht zwingend der Bildung des Trittbretts 10 dienen.
Gemäß den verschiedenen Ausführungsformen ist die Verwendung des äußeren Polymerbelags 28 dazu ausgelegt, einen äußeren Schutzbelag bereitzustellen und das Auftreten von Materialausblutung zwischen der Kohlefaserkomponente 20 und der Glaskomponente 24 zu verdecken. Durch den Extrusionsprozess und das anschließende Blasformverfahren ist es möglich, dass Abschnitte der Kohlefaserkomponente 20 sich in zumindest einen Teil der einander gegenüberliegenden horizontalen Wände 22 erstrecken können und sich ein Abschnitt der Glaskomponente 24 in einen Abschnitt der einander gegenüberliegenden vertikalen Wände 18 erstrecken kann. Die Verwendung des äußeren Polymerbelags 28 kann der Verdeckung dieser Ungenauigkeiten, Makel und sonstiger Probleme dienen, die zwischen der Formung der ersten Innenschicht 110 der Kohlefaserkomponente 20 und der Glaskomponente 24 vorliegen.
Gemäß den verschiedenen Ausführungsformen kann der äußere Copolymerbelag 28 aus verschiedenen Materialien hergestellt sein, zu denen, ohne jedoch auf diese beschränkt zu sein, ungefülltes Polypropylen, mit Talk gefülltes Polypropylen, TPO, Kombinationen davon oder sonstiges geeignetes Polymermaterial zählen können, die dazu in der Lage sind, sich an die Kohlefaserkomponente 20 und die Glaskomponente 24 zu binden, um eine ansehnliche und einheitliche Außenfläche 120 bereitzustellen, die gegenüber Alterung und sonstiger Schädigung durch ultraviolette Strahlung widerstandsfähig oder im Wesentlichen widerstandsfähig sein können. Zusätzlich dazu kann der äußere Polymerbelag 28 leicht gefärbt oder mit verschiedenen Beschichtungen versehen werden, die häufig bei Fahrzeugen 12 anzutreffen sind. Zu derartigen Beschichtungen können, ohne jedoch auf diese beschränkt zu sein, Chrom-, Metallic-, verschiedene Farb- und Strukturbeschichtungen für Trittbeläge 172, Kombinationen davon und sonstige fertiggestellte Materialien zählen, die in verschiedenen Farben, Beschichtungen und/oder Strukturen der Außenfläche 120 des Trittbretts 10 gebildet werden können.
In Bezug auf die 3, 4 und 7 ist vorgesehen, dass das Trittbrett 10 als Teil eines Dreifachextrusionsprozesses geformt werden kann, wobei die Kohlefaserkomponente 20, die Glaskomponente 24 und der äußere Polymerbelag gleichzeitig in einer Dreifachextrusionsform 130 extrudiert werden, die eine letztendliche Querschnittsform des Trittbretts 10 und möglicherweise eine letztliche Gesamtform des gesamten Trittbretts 10 definiert. In einer derartigen Ausführungsform sind anschließende Blasformverfahren nicht notwendig, um die Querschnittsform des Trittbretts 10 zu definieren. In diesem Dreifachformverfahren kann eine Extrusionsform verschiedene Eingießstrukturen 80 zur Ineingriffnahme der Kohlefaserkomponente 20, der Glaskomponente 24 und des äußeren Polymerbelags 28 in die Dreifachextrusionsform 130 umfassen. Die Dreifachextrusionsform 130 kann drei Sätze Kammern umfassen, die die letztendlichen Positionen für die einander gegenüberliegenden vertikalen Wände 18, die letztendlichen Positionen für die einander gegenüberliegenden horizontalen Wände 22 sowie die letztendlichen Positionen für die vertikalen Innenwände 40 und den äußeren Polymerbelag 28 definieren. Die Dreifachextrusionsform 130 kann darüber hinaus verwendet werden, um unmittelbar und gleichzeitig verschiedene innere Strukturen zu bilden, die unter Verwendung der oben beschriebenen Blasformtechniken nicht verfügbar oder formbar sind. Dementsprechend können innere Strukturen, die in einem zwischen den einander gegenüberliegenden vertikalen Wänden 18 und den einander gegenüberliegenden horizontalen Wänden 22 definierten inneren Hohlraum angeordnet sind, während des Dreifachformverfahrens extrudiert werden.
Wie vorstehend erörtert können die vertikalen Innenwände 40 eine oder beide der Kohlefaserkomponente 20 und der Glaskomponente 24 umfassen, je nach den strukturellen Anforderungen an das konkrete Trittbrett 10. Während des Dreifachformverfahrens wird Formmasse, die den Kohlefaserkomponente 20, die Glaskomponente 24 und das Material für den äußeren Polymerbelag 28 umfasst, aus drei entsprechenden Extrudern 140, die jeweils aus einem Speicher 82 und einer entsprechenden abgeschlossenen Struktur 80 bestehen, eingespritzt. Ein erster Materialstrom 142 für das Material, das die Kohlefaserkomponente 20 umfasst, wird aus einem ersten Speicher 86 über die ersten abgeschlossenen Strukturen 88 in eine erste Extrusionskammer 90 der Dreifachextrusionsform 130 gespritzt, um zumindest die einander gegenüberliegenden vertikalen Wände 18 und gegebenenfalls mindestens eine vertikale Innenwand 40 zu formen. Ein zweiter Materialstrom 144, der das Material beinhaltet, das die Glaskomponente 24 umfasst, wird aus einem zweiten Speicher 92 über zweite Eingießstrukturen 94 der zweiten Extrusionskammer 96 zugeführt, um zumindest die einander gegenüberliegenden vertikalen Wände 18 und, wie vorstehend erörtert, gegebenenfalls möglicherweise mindestens eine der vertikalen Innenwände 40 zu definieren. Auf diese Weise wird der zweite Speicher 92 verwendet, um geschmolzenen Kunststoff, der eine Glaskomponente 24 aufweist, in ein System aus Anschnittkanal und Anschnitt einzuspritzen, um Kammern zu füllen, die die einander gegenüberliegenden Wände 22 darstellen. Der erste Speicher 86 spritzt den geschmolzenen Kunststoff einschließlich des Kohlefasermaterials in ein System aus Anschnittkanal und Anschnitt ein, das die erste Eingießstruktur 88 definiert, um die Kammern zu füllen, die die einander gegenüberliegenden vertikalen Wände 18 darstellen. Der dritte Speicher 98 spritzt das Polymermaterial, das den äußeren Polymerbelag darstellt, über einen dritten Materialstrom 146 ein, um die dritte Extrusionskammer 102 zu füllen, die durch eine Außenhautkammer definiert ist, um die dekorative Außenfläche 120 des Trittbretts 10 zu bilden. Der erste, der zweite und der dritte Speicher 86, 92 und 98 werden gleichzeitig betrieben, um die entsprechenden Materialien über den entsprechenden ersten, zweiten und dritten Materialstrom 142, 144, 146 über eine erste zweite und dritte Eingießstruktur 88, 94 und 100 in die erste, zweite und dritte Extrusionskammer 90, 96, 102 der Dreifachextrusionsform 130 zu spritzen, um das Trittbrett 10 gleichzeitig zu extrudieren.
In Bezug auf 8 kann der extrudierte Vorformling 62 nach der Extrusion in der Dreifachextrusionsform 130 durch ein Kühlbad 150 geleitet werden, um die einst geschmolzenen Materialien, die in die Dreifachextrusionsform 130 gespritzt wurden, abzukühlen. Eine Reihe von Bemessungsplatten 152 kann in dem Kühlbad 150 angeordnet sein, um die Form des extrudierten Vorformlings 62 während des Kühlvorgangs beizubehalten, sodass das Abkühlen nicht zu einer Verformung des extrudierten Vorformlings 62 führt, der die Kohlefaserkomponente 20, die Glafaserkomponente 24 und den äußeren Polymerbelag umfasst. Es ist vorgesehen, dass diese Materialien unterschiedliche Abkühlgeschwindigkeiten aufweisen, sodass eine Verformung während des Kühlvorgangs möglich sein kann, da ein Material möglicherweise schneller oder langsamer abkühlt als ein anderes. Der extrudierte Vorformling 62 verläuft anschließend durch eine Reihe von Walzen 154 in eine Abschneidemaschine 156 zur letztendlichen Formung des Trittbretts 10. Die Walzen 154 und die Abschneidemaschine 156 können verwendet werden, um die Endstücke 158 des extrudierten Vorformlings 62 zu bilden, um die letztendliche Form des Trittbretts 10 zu bilden. Es ist vorgesehen, dass die verschiedenen Beschichtungsanwendungen während des Extrusionsprozesses vorgenommen werden können oder im Anschluss an den Extrusionsprozess vorgenommen werden können, sodass verschiedene Beschichtungen wie eine Chrombeschichtung oder sonstige Applikation während anschließender Herstellungsprozesse des Trittbretts 10 aufgebracht werden können. Gemäß den verschiedenen Ausführungsformen können zu diesen anschließenden Beschichtungsprozessen für das Trittbrett 10, ohne jedoch auf diese beschränkt zu sein, Strukturbildung, Lackierung, Metallplattierung, Aufbringen von Strukturbauteilen 170, Aufbringen von Trittbelägen 172, Aufbringen von Trittflächen, Aufbringen von Endstücken 158, Aufbringen dekorativer Akzente, Kombinationen davon und sonstige ähnliche Verfahren für den letztendlichen Zusammenbau zählen.
In Bezug auf die 3, 5, 6 und 9 ist, nachdem verschiedene Aspekte des Trittbretts 10, das die Kohlefaserkomponente 20, die Glaskomponente 24 und den äußeren Polymerbelag 28 aufweist, beschrieben wurden, ein Verfahren 400 zum Bilden eines Trittbretts 10 für ein Fahrzeug 12 offenbart. Gemäß dem Verfahren 400 wird ein Kohlefaserverstärkungsmaterial mit der Kohlefaserkomponente 20 in einer vertikal ausgerichteten Auslegung mit einem seitlich ausgerichteten Glasverstärkungsmaterial, das die Glaskomponente 24 umfasst, zweifach extrudiert, um einen extrudierten röhrenförmigen Vorformling 62 zu bilden (Schritt 402). Gleichzeitig wird ein Polymermaterial mit dem röhrenförmigen Vorformling 62 koextrudiert, um den äußeren Polymerbelag 28 zu bilden (Schritt 404). Der röhrenförmige Vorformling 62 mit dem äußeren Polymerbelag 28 wird anschließend unter Bildung der röhrenförmigen Struktur 26 des Trittbretts 10 geformt (Schritt 406).
Gemäß den verschiedenen Ausführungsformen kann der Formschritt 406 über einen Dreifachextrusionsprozess, bei dem das zweifach extrudierte vertikal ausgerichtete Kohlefaserverstärkungsmaterial mit der Kohlefaserkomponente 20 und das seitlich ausgerichtete Glasverstärkungsmaterial mit der Glaskomponente 24 mit dem äußeren Polymerbelag 28 koextrudiert werden, erzielt werden. Diese Zweifachextrusion und diese Koextrusion können gleichzeitig über eine Dreifachextrusionsform 130 erfolgen, wie im Wesentlichen vorstehend beschrieben. Es wird darüber hinaus davon ausgegangen, dass die Formung des röhrenförmigen Vorformlings 62, der einen äußeren Polymerbelag 28 aufweist, über eine erste Extrusion, um eine kreisförmige röhrenförmige Struktur 26 zu bilden, und im Anschluss dann über Blasformung des kreisförmigen röhrenförmigen Vorformlings 62 in die im Wesentlichen letztendliche Form des Trittbretts 10 gebildet werden kann. In dem vorstehend beschriebenen Blasformprozess kann ein gestrecktes Grundrohr 64 aus dem röhrenförmigen Vorformling 62, der einen äußeren Polymerbelag 28 aufweist, hergestellt werden und das Grundrohr 64 kann blasgeformt werden, um die letztendliche Struktur des Trittbretts 10 zu bilden.
In Bezug auf die 3–4, 8 und 10 ist ein Verfahren 500 zum Bilden eines Fahrzeugtrittbretts 10 beschrieben. Gemäß Verfahren 500 kann ein Material, das eine Glaskomponente 24 aufweist, in einem ersten Speicher 86 angeordnet sein (Schritt 502). Ein zweites Material, das die Kohlefaserkomponente 20 aufweist, kann in dem zweiten Speicher 92 angeordnet sein (Schritt 504). Ein drittes Material, das eine Polymerkomponente aufweist und zum schließlichen Formen des äußeren Polymerbelags 28 gedacht ist, kann in einem dritten Speicher 98 angeordnet sein (Schritt 406). Der erste, der zweite und der dritte Speicher 86, 92, 98 können anschließend die entsprechenden Materialien in eine Dreifachextrusionsform 130 einspritzen (Schritt 508). Die Dreifachextrusionsform 130 kann einen ersten Hohlraum in Form der ersten Extrusionskammer 90 aufweisen, die die einander gegenüberliegenden vertikalen Wände 18 darstellt, in die das Material, das die Kohlefaserkomponente 20 aufweist, eingespritzt wird. Die Dreifachextrusionsform 130 kann einen zweiten Hohlraum in Form der zweiten Extrusionskammer 96 aufweisen, die die einander gegenüberliegenden horizontalen Wände 22 darstellt, in die das Material, das die Glaskomponente 24 aufweist, eingespritzt wird. Die Dreifachextrusionsform 130 kann einen Außenhauthohlraum in Form der dritten Extrusionskammer 102 aufweisen, in die das Material, das schließlich den äußeren Polymerbelag 28 bildet, eingespritzt wird. Diese drei Materialien werden gleichzeitig eingespritzt, um die röhrenförmige Struktur 26 des Trittbretts 10 ohne anschließendes Blasformen oder sonstige ähnliche Prozesse zu formen.
Gemäß den verschiedenen Ausführungsformen ist vorgesehen, dass sich die einander gegenüberliegenden Wände 18 des Trittbretts 10 über die Länge der röhrenförmigen Struktur 26 für das Trittbrett 10 erstrecken und eine Kohlefaserkomponente 20 aufweisen, die frei von der Glaskomponente 24 ist. Auf ähnliche Weise können die einander gegenüberliegenden horizontalen Wände 22 der röhrenförmigen Struktur 26 zum Bilden des Trittbretts 10 die Glaskomponente 24 aufweisen, wobei die Glaskomponente 24 frei von der Kohlefaserkomponente 20 ist. Dementsprechend wird während der verschiedenen Extrusionsprozesse das Material, das die Kohlefaserkomponente 20 aufweist, mit dem Material, das die Glaskomponente 24 aufweist, fusioniert, sodass diese Materialien im Wesentlichen nicht miteinander vermischt werden, um den extrudierten Vorformling 62 zu bilden, der in der Form des Trittbretts 10 entsteht. Der äußere Polymerbelag 28 erstreckt sich anschließend über die einander gegenüberliegenden vertikalen und die einander gegenüberliegenden horizontalen Wände 22, um das Trittbrett 10 zu bilden. Auf diese Weise können das Material, das die Kohlefaserkomponente 20 aufweist, das Material, das die Glaskomponente 24 aufweist, und das Material, das den äußeren Polymerbelag 28 bildet, gleichzeitig und bei einer einzigen Extrusion extrudiert werden, um die im Wesentlichen letztendliche Form oder die letztendliche Form des Trittbretts 10 für das Fahrzeug 12 zu bilden. Wie vorstehend erörtert, umfasst diese Konfiguration des Trittbretts 10, dass etwa 20 %–30 % des Trittbretts 10 ein leichteres und stärkeres Kohlefaserverstärkungsmaterial verwenden, das möglicherweise teurer als das Material, das die Glaskomponente 24 aufweist, ist. Durch diese Struktur wird das Gesamtgewicht des Trittbretts 10 gegebenenfalls durch die selektive Verwendung der Kohlefaserkomponente 20 reduziert. In den veranschaulichten Ausführungsformen erhöht die Verwendung der Kohlefaserkomponente 20 in den einander gegenüberliegenden Wänden 18 die Stärke und Robustheit des Trittbretts 10, um vertikale Kräfte aufzunehmen, wenn ein oder mehrere Insassen auf die Oberfläche des Trittbretts 10 treten können, um das Fahrzeug 12 zu betreten und zu verlassen. Zusätzlich dazu stellt die Verwendung eines äußeren Polymerbelags eine Fläche bereit, auf die eine Chrom- oder eine Lackbeschichtung aufgetragen werden und die auf geeignete Wiese aufgenommen werden kann, um eine haltbare Beschichtung für die Außenfläche 120 bereitzustellen.
Gemäß den verschiedenen Ausführungsformen kann das hier beschriebene Trittbrett 10 in verschiedenen Formen hergestellt werden, zu denen, ohne jedoch auf diese beschränkt zu sein, kreisförmige, rechteckige, unregelmäßige, bogenförmige, Kombinationen davon und sonstige ähnliche Formen zählen können, je nach den Bedürfnissen und Wünschen des Benutzers sowie des Designs des Fahrzeugs 12.
Es versteht sich, dass Variationen und Modifikationen der vorstehenden Struktur erfolgen können, ohne von den Konzepten der vorliegenden Erfindung abzuweichen, und es versteht sich ferner, dass derartige Konzepte dazu bestimmt sind, von den folgenden Ansprüchen abgedeckt zu werden, sofern diese Ansprüche durch ihren Wortlaut nicht ausdrücklich etwas anderes vorgeben.

Claims

Fahrzeugtrittbrett, umfassend: einander gegenüberliegende vertikale Wände, die sich über eine Länge einer röhrenförmigen Struktur erstrecken und eine Kohlefaserkomponente beinhalten; einander gegenüberliegende horizontale Wände, die sich zwischen den einander gegenüberliegenden vertikalen Wände erstrecken und eine Glaskomponente beinhalten, wobei die einander gegenüberliegenden vertikalen und die einander gegenüberliegenden horizontalen Wände die röhrenförmige Struktur bilden, die einen im Allgemeinen rechteckigen Querschnitt aufweist; und einen äußeren Polymerbelag, der sich über die einander gegenüberliegenden vertikalen und die einander gegenüberliegenden horizontalen Wände erstreckt.
Fahrzeugtrittbrett nach Anspruch 1, ferner umfassend: mindestens eine vertikale Innenwand, die sich über eine Länge der röhrenförmigen Struktur erstreckt und die Kohlefaserkomponente beinhaltet.
Fahrzeugtrittbrett nach Anspruch 2, wobei jede der einander gegenüberliegenden Wände und der mindestens einen vertikalen Innenwand aus mit Kohlefaser gefülltem Polypropylen hergestellt ist und wobei jede der einander gegenüberliegenden horizontalen Wände aus mit Glas gefülltem Polypropylen hergestellt ist.
Fahrzeugtrittbrett nach Anspruch 1, wobei die einander gegenüberliegenden vertikalen Wände und die einander gegenüberliegenden horizontalen Wände zweifach extrudiert sind, um die röhrenförmige Struktur zu bilden, und der äußere Polymerbelag mit der röhrenförmigen Struktur koextrudiert ist, um über einer Außenfläche der röhrenförmigen Struktur angeordnet zu sein.
Fahrzeugtrittbrett nach Anspruch 2, wobei jede der einander gegenüberliegenden vertikalen Wände, die mindestens eine vertikale Innenwand, jede der einander gegenüberliegenden horizontalen Wände und der äußere Polymerbelag dreifach extrudiert sind, um gleichzeitig die röhrenförmige Struktur mit einer einheitlichen Außenfläche zu bilden.
Fahrzeugtrittbrett nach Anspruch 1, wobei eine untere horizontale Wand der einander gegenüberliegenden horizontalen Wände eine darin definierte konturierte Verstärkungsstruktur aufweist.
Fahrzeugtrittbrett nach Anspruch 6, wobei es sich bei der konturierten Verstärkungsstruktur um einen geradlinigen Kanal handelt, der sich über die Länge der röhrenförmigen Struktur erstreckt.
Fahrzeugtrittbrett nach Anspruch 4, wobei die röhrenförmige Struktur und der äußere Polymerbelag unter Verwendung von Blasformung in eine letztendliche Form geformt sind.
Fahrzeugtrittbrett nach Anspruch 5, wobei die röhrenförmige Struktur und der äußere Polymerbelag unter Verwendung von Spritzguss geformt sind.
Verfahren zum Formen eines Fahrzeugtrittbretts, wobei das Verfahren die folgenden Schritte umfasst: zweifaches Extrudieren eines vertikal ausgerichteten Kohlefaserverstärkungsmaterials mit einem seitlich ausgerichteten Glasverstärkungsmaterial, um einen röhrenförmigen Vorformling zu bilden; Koextrudieren eines äußeren Polymerbelags mit dem röhrenförmigen Vorformling, und Formen des röhrenförmigen Vorformlings und des äußeren Polymerbelags, um eine röhrenförmige Trittbrettstruktur zu bilden.
Verfahren nach Anspruch 10, wobei die Schritte des zweifachen Extrudierens des vertikal ausgerichteten Kohlefaserverstärkungsmaterials und des Koextrudierens des seitlich ausgerichteten Glasverstärkungsmaterials gleichzeitig über einen Dreifachextrusionsprozess ablaufen.
Verfahren nach Anspruch 10, wobei das vertikal ausgerichtete Kohlefaserverstärkungsmaterial extrudiert wird, um mindestens einander gegenüberliegende vertikale Wände zu bilden.
Verfahren nach Anspruch 12, wobei das vertikal ausgerichtete Kohlefaserverstärkungsmaterial extrudiert wird, um ferner mindestens eine vertikale Innenwand zu bilden.
Verfahren nach Anspruch 10, wobei das seitlich ausgerichtete Glasverstärkungsmaterial extrudiert wird, um einander gegenüberliegende horizontale Wände zu bilden, die sich zwischen den einander gegenüberliegenden vertikalen Wänden erstrecken.
Verfahren nach Anspruch 14, wobei eine untere horizontale Wand der einander gegenüberliegenden horizontalen Wände eine konturierte Verstärkungsstruktur aufweist.
Verfahren nach Anspruch 10, wobei der Schritt des Formens des röhrenförmigen Vorformlings und des äußeren Polymerbelags, um eine röhrenförmige Trittbrettstruktur zu bilden, Folgendes umfasst: Formen eines Grundrohrs, das aus dem röhrenförmigen Vorformling und dem äußeren Polymerbelag hergestellt ist; und Blasformen des Extrusionsrings zu der röhrenförmigen Trittbrettstruktur.
Fahrzeugtrittbrett, umfassend: einander gegenüberliegende vertikale Wände, die sich über eine Länge einer röhrenförmigen Struktur erstrecken und eine Kohlefaserkomponente beinhalten und frei von einer Glaskomponente sind; einander gegenüberliegende horizontale Wände, die sich zwischen den einander gegenüberliegenden vertikalen Wänden erstrecken und die Glaskomponente beinhalten und frei von der Kohlefaserkomponente sind; und einen äußeren Polymerbelag, der sich über die einander gegenüberliegenden vertikalen und die einander gegenüberliegenden horizontalen Wände erstreckt.
Fahrzeugtrittbrett nach Anspruch 17, ferner umfassend: mindestens eine vertikale Innenwand, die sich über eine Länge der röhrenförmigen Struktur erstreckt und nur eine von der Kohlefaserkomponente und der Glaskomponente beinhaltet.
Fahrzeugtrittbrett nach Anspruch 18, wobei jede der einander gegenüberliegenden Wände und der mindestens einen vertikalen Innenwand aus mit Kohlefaser gefülltem Polypropylen hergestellt ist und wobei jede der einander gegenüberliegenden horizontalen Wände aus mit Glas gefülltem Polypropylen hergestellt ist.
Fahrzeugtrittbrett nach Anspruch 18, wobei die einander gegenüberliegenden vertikalen Wände, die einander gegenüberliegenden horizontalen Wände, die mindestens eine vertikale Innenwand und der äußere Polymerbelag gleichzeitig unter Verwendung von mindestens einem von Spritzguss und Blasformung gebildet werden.