DE10102187A1

DE10102187A1 - Aufpralldämpfender Kotflügel für ein Fahrzeug

Info

Publication number: DE10102187A1
Application number: DE2001102187
Authority: DE
Inventors: Sven Lange; Pia Weber; Stefan Schinke; Hans-Uwe Fehr; Juergen Stein; Thomas Ehlers; Ralf Goedecke; Christian Strube
Original assignee: Volkswagen AG
Current assignee: Volkswagen AG
Priority date: 2001-01-16
Filing date: 2001-01-16
Publication date: 2002-08-01

Abstract

Die Erfindung betrifft einen aufpralldämpfenden Kotflügel für ein Fahrzeug, mit einer der Motorhaube zugewandten oberen Begrenzungskante, entlang der fahrzeuginnenseitig wenigstens über eine Teillänge des Kotflügels ein Aufprallenergie aufnehmendes Stützelement angeordnet und mit dem steifen Fahrzeugaufbau fest verbunden ist. Sie löst die Aufgabe, einen derartigen Kotflügel so zu gestalten, daß dieser bei einem Aufprall eines Fußgängerkopfes, simuliert durch einen Impaktor, eine hohe Anfangssteifigkeit, verbunden mit einer hohen Verzögerung desselben, aufweist, die jedoch rasch sinkt. Dazu besteht das Stützelement (4) aus einem harten, unbiegsamen Material, ist stegförmig ausgebildet und im Profil mit einer im wesentlichen parallel zur Begrenzungskante (3) ausgebildeten Abwinklung (Kehle K) versehen, wobei die beiden durch die Abwinklung (Kehle K) gebildeten Stützelementbereiche (4.1, 4.2) auf der der Motorhaube (2) abgewandten Seiten einen stumpfen Winkel (alpha) einschließen, und daß das Stützelement (4) mit einer im Abstand zur Begrenzungskante (3) ausgebildeten Sollbruchlinie (S) versehen ist.

Description

Die Erfindung betrifft einen aufpralldämpfenden Kotflügel für ein Fahrzeug, bei dem dieser zur Erhöhung des Energieaufnahmevermögens bei einem Unfall, insbesondere mit einem Fußgänger oder einem anderen Unfallbeteiligten, im Bereich seiner der Motorhaube zugewandten Begrenzungskante mit Stützelementen am festen Fahrzeugaufbau abgestützt ist.

Aufpralldämpfende Kotflügel, die besonders wirksam Aufprallenergie aufnehmen und abbauen können, wodurch die Schwere von Verletzungen bei aufprallenden Fußgängern oder anderen Aufprallbeteiligten im Falle einer Kollision mit diesen reduziert wird, sind bekannt. Bei diesen wird die beim Zusammenstoß mit einem Fußgängerkopf die in den Kotflügel eingebrachte Aufprallenergie, in bekannter Weise simuliert durch einen Impaktoraufschlag, weitgehend einer idealen Kurve der Beschleunigung über der Zeit (a - t-Kurve) entsprechend, abgebaut und so zur Verringerung des sog. Kopfverletzungskriteriums HIC (Head Injury Criterion) beigetragen, wobei die Kurve auf einer Berechnung auf der Grundlage des Betrages an Aufprallenergie, die beim Zusammenstoß aufgenommen werden muß, beruht. Die Bereiche und Konstruktionen, die besonders wirksam Aufprallenergie aufnehmen können, werden mit Aufprallvorrichtungen und den genannten Impaktoren durch Aufprallversuche ermittelt. Dabei werden die Impaktoren mit bestimmter Geschwindigkeit auf die vorbestimmten Bereiche geschossen und die relevanten geometrischen und Materialparameter anhand eines optimalen Verzögerungsverlaufs bewertet.

In der DE 29 34 060 A1, der DE 30 47 969 A1 und in der DE 44 01 023 C1 sind Kotflügel beschrieben, bei denen im Bereich zwischen deren der Motorhaube zugewandten oberen Begrenzungskante und dem unter dieser angeordneten steifen Fahrzeugaufbau, also beispielsweise einem Radhaus oder einem Längsträger, Aufprallenergie aufnehmende Stützelemente angeordnet und mit den beiden Komponenten fest verbunden sind.

Beim Aufprall eines Fußgängers auf das Frontend des Fahrzeugs werden zunächst die Beine des Fußgängers vom Stoßfänger erfaßt, und der Fußgänger schlägt mit seinem Oberkörper und dem Kopf von oben her auf die Fronthaube bzw. den seitlich von dieser verlaufenden Längsbereich des Kotflügels auf. Durch die Stützelemente wird sichergestellt, daß ein Teil der Aufprallenergie in Verformungsarbeit umgesetzt und damit das Verletzungsrisiko (Kopfverletzungskriterium HIC) des Fußgängers verringert wird. Die in den genannten Dokumenten beschriebenen Stützelemente sind bleibend verformbare Deformationsglieder, die auch durch einen eingebogenen Randbereich des Kotflügels selbst gebildet sein können. Dabei kann durch eine entsprechende Formgebung und durch eine entsprechende Wahl der Härte des Materials des jeweiligen Deformationsgliedes eine verhältnismäßig genau definierte Steifigkeit des Kotflügels im Bereich der Begrenzungskante erreicht werden.

Es ist auch schon vorgeschlagen worden (siehe DE 199 48 732.4), das jeweils im wesentlichen vertikal verformbare Deformationsglied als Scherelement auszubilden, das beispielsweise schräg verlaufende offene Rinnen aufweist, die bei einer vertikalen Belastung durch einen aufprallenden Fußgänger zusammenbrechen, oder dasselbe mit Sollbruchstellen zu versehen.

Es ist Aufgabe der Erfindung, einen aufpralldämpfenden Kotflügel für ein Fahrzeug nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 so zu gestalten, daß dieser bei einem Aufprall eines Fußgängerkopfes, insbesondere simuliert durch einen Impaktor, eine hohe Anfangssteifigkeit, verbunden mit einer hohen Verzögerung desselben, aufweist, die jedoch rasch sinkt.

Diese Aufgabe wird bei einem Kotflügel nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 durch dessen kennzeichnende Merkmale gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind in den nachfolgenden Unteransprüchen aufgeführt.

Die Erfindung besteht darin, daß bei einem aufpralldämpfenden Kotflügel für ein Fahrzeug mit einer der Motorhaube zugewandten oberen Begrenzungskante, entlang der innenseitig wenigstens über eine Teillänge des Kotflügels ein Aufprallenergie aufnehmendes Stützelement angeordnet und am steifen Fahrzeugaufbau abgestützt ist, dieses Stützelement aus einem harten, unbiegsamen Material besteht, stegförmig ausgebildet und im Profil mit einer Abwinklung versehen ist. Die Abwinklung verläuft dabei entlang einer im wesentlichen parallel zur Begrenzungskante ausgebildeten Linie, und die durch die Abwinklung gebildeten Stützelementbereiche schließen auf der der Motorhaube abgewandten Seite einen stumpfen Winkel ein. Zudem ist das Stützelement mit einer ebenfalls im wesentlichen zur Begrenzungskante parallel verlaufenden Sollbruchlinie versehen.

Der abgestützte Kotflügel ist einerseits ausreichend steif, um die Betriebsbeanspruchungen und auch normale Stoß- oder Druckbeanspruchungen ohne Verformung und Schwingungen aushalten zu können, und andererseits ausreichend weich, um den Aufprall eines Fußgängers in dem der Motorhaube zugekehrten Bereich, insbesondere im Bereich der Begrenzungskante, dämpfend aufnehmen zu können. Bei dem Aufprall eines Fußgängers bzw. des Kopfes eines Fußgängers auf den Kotflügel in im wesentlichen vertikaler Richtung wird eine hohe Aufprallenergie im Bereich des Stützelementes in den Kotflügel eingeleitet, verbunden mit einer hohen Belastungsspitze am Stützelement und mit einer hohen Verzögerung des Kopfes, die dieser jedoch aushält. Die Ausbildung des Stützelementes mit einem von der Begrenzungskante schräg nach unten zur Sollbruchstelle angeordneten Stützelementbereich führt dabei zu einer Schiebe- und Knickbelastung an der Sollbruchlinie, die in der Folge nachgibt und bricht, verbunden mit einer nur noch geringen Verzögerung des Kopfes. Damit wird das Kopfverletzungskriterium (HIC) gesenkt.

Die Sollbruchlinie ist zweckmäßigerweise in den Bereich der Abwinklung gelegt und durch eine durchgängige Materialschwächung gebildet.

Das Stützelement besteht vorzugsweise aus Kunststoff, insbesondere aus Polypropylen oder einem Acrylnitril-Butadien-Styrol-Polymer, einem thermoplastischen Kunststoff von hoher Schlagfestigkeit und weist eine Dicke von 1,5 mm bis 2,5 mm, insbesondere jedoch 2 mm auf. Die Materialschwächung kann vorteilhaft durch eine Nut oder Einkerbung gebildet sein, die über die gesamte Länge des Stützelementes ausgebildet ist und die den gewünschten Bruch gezielt in einem eng begrenzten Bereich herbeiführt. Die Dicke des Restmaterials am Nut- bzw. Kerbgrund beträgt bevorzugt zwischen 30% und 50% der vollen Stützmaterialdicke.

Das Stützelement ist am festen Fahrzeugaufbau im wesentlichen vertikal angeordnet und durch im Abstand voneinander angeordnete Rippen quer zur Fahrzeuglängsrichtung stabilisiert. Hingegen ist der im Bereich der Begrenzungskante des Kotflügels befestigte Stützelementbereich schräg nach unten und nach dem Fahrzeuginneren zu ausgebildet und stützt sich entlang der Sollbruchlinie an dem vertikalen Stützelementbereich ab.

Zur Befestigung an der Begrenzungskante ist das Stützelement dabei vorteilhaft über eine Rastverbindung mit dem freien Rand des Kotflügels verbunden. Die Rastverbindung kann derart gestaltet sein, daß begrenzungskantenseitig im Stützelement parallel zu dessen Außenflächen ein durchgängiger Längsschlitz angeordnet ist, in dem Rastnasen angeformt sind und in dem der freie Rand des Kotflügels mit diesen korrespondierenden Rastausnehmungen zur Anordnung gelangt. In Verbindung mit einer festen Verbindung des Stützelementes am Fahrzeugaufbau ist damit eine montagetechnisch wenig aufwendige Befestigungsanordnung gegeben.

Die Erfindung wird nachstehend anhand eines Ausführungsbeispiels erläutert. In den zugehörigen Zeichnungen zeigen schematisch:

Fig. 1 einen Schnitt durch einen Kotflügel quer zur Fahrzeuglängsrichtung mit einem Stützelement,

Fig. 2a die Einzelheit X, vergrößert,

Fig. 2b diese in der Draufsicht,

Fig. 2c die Einzelheit Y, vergrößert, und

Fig. 3 eine perspektivische Ansicht einer Teillänge des Stützelementes.

Fig. 1 zeigt einen Kotflügel 1 an einem Fahrzeug mit einer der Motorhaube 2 zugewandten Begrenzungskante 3, entlang der fahrzeuginnenseitig über die Länge des Kotflügels 1 hier ein Aufprallenergie aufnehmendes Stützelement 4 aus Polypropylen in einer Dicke von 2 mm angeordnet ist. Das Stützelement 4 ist stegförmig ausgebildet und weist zwei im stumpfen Winkel α von 135° auf der der Motorraumhaube abgewandten Seite zueinander angeordnete Stützelementbereiche 4.1 und 4.2 auf, die eine Kehle K ausbilden, die parallel zur Begrenzungskante 3 und im Abstand der Breite des Stützelementbereiches 4.1 von der Begrenzungskante 3 verläuft. Der Stützelementbereich 4. 2 ist auf einem Abdeckblech 5 für einen oberen Längsträger 6 eines festen Fahrzeugaufbaus abgestützt und vertikal angeordnet, wohingegen der zwischen der Kehle K und der Begrenzungskante 3 ausgebildete Stützelementbereich 4.1 im Winkel von 45° zum Stützelementbereich 4.2 angeordnet ist. Das Stützelement 4 dient in dieser Ausbildung zugleich als Verblendung für den durch den Kotflügel 4 gebildeten Hohlraum 7. In der Kehle K ist über die gesamte Länge des Stützelementes 4 eine U-förmige Nut 8 angeordnet, die eine Sollbruchlinie S ausbildet. Die am Nutgrund verbliebene Restmaterialdicke des Stützelementes 4 beträgt 0,8 mm. Das Stützelelement 4 ist längsträgerseitig T-förmig gestaltet, liegt auf dem Abdeckblech 5 auf und ist über angeformte Gewindebolzen 9 mit diesem verschraubt und somit mit dem Fahrzeugaufbau fest verbunden. Der vertikale Stützelementbereich 4.2 ist durch Rippen 10 stabilisiert.

Begrenzungskantenseitig ist das Stützelement 4 bzw. der Stützelementbereich 4.1 entlang der Begrenzungskante 3 mit dem freien Rand des Kotflügels 1 verrastet, wie in der Einzelheit X in Fig. 2a gezeigt und durch Fig. 2b verdeutlicht ist. Dazu ist das Stützelement 4 an seinem freien Rand mit einem Längsschlitz 11 versehen, in dem an der oberen Schlitzwand 11.1 im Abstand Rastnasen 12 angeformt sind, die mit im Rand des Kotflügels 1 im Abstand angeordneten Rastausnehmungen 13 korrespondieren und mit diesen in Eingriff stehen. In der Einzelheit Y in Fig. 2c ist die Sollbruchstelle S vergrößert dargestellt. Insbesondere ist die Ausbildung der Nut 8 verdeutlicht.

Fig. 3 zeigt einen Abschnitt des Stützelementes 4 in perspektivischer Darstellung mit zwei gegenüberliegend angeordneten Rippen 10, die mit weiteren, im Abstand von 150 m entlang des Längsträgers 6 angeordneten, jedoch nicht dargestellten Rippen 10 die Stabilität des Stützelementes erhöhen. Deutlich sind der Längsschlitz 11 und ein Gewindebolzen 9 zu erkennen.

Bei einem Vertikalaufschlag eines einen Kopf eines Fußgängers simulierenden Impaktors auf die Begrenzungskante 3 wird in den Kotflügel 1 und in das Stützelement 4 Aufprallenergie eingeleitet, durch die das Stützelement 4 im Bereich der Sollbruchlinie S durch einen Kraftvektor auf Schub und Biegung beaufschlagt und infolge der gegebenen Materialdickenverdünnung besonders hoch belastet wird und bricht, wodurch der anfangssteife Kotflügel nachgibt und deformiert wird. Durch die damit verbundene Verringerung der Verzögerung des Impaktors wird das Kopfverletzungskriterium (HIC) gesenkt.

Für die Auslegung des Stützelements 4 als nahezu unbiegsam wird hier bevorzugt eine Werkstoffauswahl und Geometriegestaltung derart gewählt, daß bei bei normaler statischer Belastung des Stützelementes 4 an diesem selbst praktisch keine Verformungen erkennbar sind, also keinesfalls lastbedingte Maßabweichungen von mehr als 5% zur Sollkontur auftreten. Erst bei dynamischen Belastungen, die beispielsweise aus einem Fußgängeraufprall resultieren, kommt es ohnen nennenswerte plastische Verformung zum gezielt gewünschten Bruch wie vorstehend beschrieben.

BEZUGSZEICHENLISTE

1

Kotflügel

2

Motorhaube

3

Begrenzungskante

4

Stützelement

5

Abdeckblech

6

Längsträger

7

Hohlraum

8

Nut

9

Gewindebolzen

10

Rippe

11

Längsschlitz

11.1

Schlitzwand

12

Rastnase

13

Rastausnehmung
K Kehle
S Sollbruchstelle
α Winkel

Claims

1. Aufpralldämpfender Kotflügel für ein Fahrzeug, mit einer der Motorhaube zugewandten oberen Begrenzungskante, entlang der fahrzeuginnenseitig wenigstens über eine Teillänge des Kotflügels ein Aufprallenergie aufnehmendes Stützelement angeordnet und mit dem steifen Fahrzeugaufbau fest verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, daß das Stützelement (4) aus einem harten, nahezu unbiegsamen Material gebildet, stegförmig ausgebildet und im Profil mit einer im wesentlichen parallel zur Begrenzungskante (3) ausgebildeten Abwinklung (Kehle K) versehen ist, wobei die beiden durch die Abwinklung (Kehle K) gebildeten Stützelementbereiche (4.1, 4.2) auf der der Motorhaube (2) abgewandten Seite einen stumpfen Winkel (α) einschließen, und daß das Stützelement (4) mit einer im Abstand zur Begrenzungskante (3) ausgebildeten Sollbruchlinie (S) versehen ist.

2. Kotflügel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Sollbruchlinie (S) im Bereich der Abwinklung (Kehle K) ausgebildet ist.

3. Kotflügel nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Sollbruchlinie (S) durch eine durchgängige Materialschwächung gebildet ist.

4. Kotflügel nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Sollbruchlinie (S) eine über die gesamte Länge des Stützelementes (4) ausgebildete Nut (8) ist, und daß die Dicke des Stützelementes (4) am Nutgrund zwischen 30% und 50% der vollen Stützelementdicke beträgt.

5. Kotflügel nach Anspruch 1 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Stützelement (4) aus Polypropylen besteht und eine Dicke von 1,5 mm bis 2,5 mm, insbesondere jedoch 2 mm, aufweist.

6. Kotflügel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der am Fahrzeugaufbau (Längsträger 6) befestigte Stützelementbereich (4.2) im wesentlichen vertikal angeordnet und fahrzeugaufbauseitig durch im Abstand angeordnete Rippen (10) stabilisiert ist.

7. Kotflügel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der an der Begrenzungskante (3) des Kotflügels (1) angeordnete Stützelementbereich (4.1) mit dem Kotflügel (1) verrastet und schräg nach unten ausgebildet ist (Winkel 90° minus α).