DE10247425A1

DE10247425A1 - Fronthaubenstruktur für ein Kraftfahrzeug

Info

Publication number: DE10247425A1
Application number: DE2002147425
Authority: DE
Inventors: Thomas Dipl.-Ing. Frank; Matthias Dr. Nohr; Klaus Dipl.-Ing. Rathje; Kai Dipl.-Ing. Visel
Original assignee: DaimlerChrysler AG
Current assignee: Mercedes Benz Group AG
Priority date: 2002-10-11
Filing date: 2002-10-11
Publication date: 2004-04-22

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Fronthaubenstruktur 1 für ein Kraftfahrzeug mit einer nach außen gerichteten Deckschicht 2, einer einem Innenraum zugewandten Unterstruktur 4 und einer energieabsorbierenden Zwischenlage 3, welche zwischen Deckschicht 2 und Unterstruktur 4 angeordnet ist. Um den Fußgängerschutz zu erhöhen, wird vorgeschlagen, bei einer derartigen Fronthaubenstruktur 1 die Unterstruktur 4 mit lokalen Sollbruchstellen 7 zu versehen.

Description

Die Erfindung betrifft eine Fronthaubenstruktur für ein Kraftfahrzeug nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Eine solche Fronthaubenstruktur ist beispielsweise aus der DE 199 02 311 A1 bekannt. Diese bekannte Fronthaubenstruktur weist eine Deckschicht, eine Unterstruktur und eine energieabsorbierende Zwischenlage auf. In der Deckschicht befinden sich lokale Materialschwächungen. Bei einer Krafteinwirkung auf die Fronthaube, wird die Deckschicht im Bereich der Krafteinwirkung verformt und je nach Stärke der Krafteinwirkung an den lokalen Materialschwächungen aufgerissen. Dadurch kann die Kraft lokal in die Zwischenlage eingeleitet werden, wodurch Energie absorbiert wird. Als nachteilig hat sich erwiesen, daß beim Aufreißen der Deckschicht scharfe Kanten entstehen können.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Fronthaubenstruktur für ein Kraftfahrzeug der eingangs genannten Art zu schaffen, welche den Fußgängerschutz erhöht.

Diese Aufgabe wird durch eine Fronthaubenstruktur mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.

Die erfindungsgemäße Fronthaubenstruktur, beispielsweise eine Motorhaubenstruktur, ist sandwichartig aus drei Materialschichten, einer Deckschicht, einer Unterstruktur und einer Zwischenlage, zusammengesetzt. Die Deckschicht der Fronthaubenstruktur bildet gleichzeitig deren Außenhaut. Die Unterstruktur ist einem Innenraum zugewandt und weist erfindungsgemäß örtliche Sollbruchstellen auf. Wenn im Zusammenhang mit der Erfindung von Sollbruchstellen die Rede ist, so sind damit Bereiche der Unterstruktur gemeint, die bei Krafteinwirkungen auf die Fronthaubenstruktur zu einem Werkstoffversagen führen. Dieses Versagen aktiviert andere Schichten der Sandwichstrüktur, die Energie absorbieren können, wie beispielsweise die energieabsorbierende Zwischenlage. Im Falle einer Krafteinwirkung auf die Fronthaube, wird die Fronthaube gegen darunterliegende Bauteile gedrückt. Bei einer Krafteinwirkung, die ein vorbestimmtes Maß überschreitet, versagt die Unterstruktur im Bereich der Krafteinwirkung an den materialgeschwächten Stellen, sobald die Bauteile ihr einen bestimmten Widerstand entgegensetzen. Das Versagen der Unterstruktur ermöglicht das Einleiten der Kraft in die Zwischenlage, wobei diese zusammengestaucht wird. Dabei wird Aufprallenergie absorbiert. Da die Unterstruktur mit den Sollbruchstellen dem Innenraum zugewandt ist, entstehen bei einem Aufprall an der Außenhaut der Fronthaube keine scharfen Kanten. Dadurch wird die Verletzungsgefahr bei einem Fußgängeraufprall erheblich reduziert.

Nach dem Brechen der Unterstruktur wird die Aufprallenergie hauptsächlich durch die Zwischenlage absorbiert. So wird es möglich, eine örtlich gezielte Energieabsorption durchzuführen, welche durch die Sollbruchstellen begrenzt ist. Sollbruchstellen haben darüber hinaus den Vorteil, daß sie leicht auszulegen sind, wodurch auf einfache Weise das Kraftniveau eingestellt werden kann, ab dem die Zwischenlage aktiviert wird. Es können auch Sollbruch- und Sollknickstellen in die Unterstruktur eingebracht werden. In diesem Fall findet bei Krafteinleitung auch eine Verformung der Unterstruktur statt.

Vorteilhafte Ausgestaltungen sind den Unteransprüchen zu entnehmen.

Die Deckschicht kann aus einem Faserverbundwerkstoff, wie beispielsweise einer Glasfasermatte, Kunststoff und/oder Metall bestehen. Wenn die Deckschicht die Außenhaut darstellt, hat Metall den Vorteil, daß es gut lackierbar ist und durch Tief ziehen geformt werden kann. Bei faserverstärkten Werkstoffen können die Werkstoffeigenschaften individuell auf bekannte Art und Weise, beispielsweise über die Ausrichtung der eingebrachten Fasern, gestaltet und an die gewünschten Anforderungen angepaßt werden. Kunststoffe haben ein gutes Verformungsverhalten und ein geringes Gewicht, was ebenfalls erhebliche Vorteile bei der Auslegung von Fronthaubenstrukturen mit sich bringt.

Für die Unterstruktur kommen ebenfalls Materialien, wie Faserverbundwerkstoff, Kunststoff und/oder Metall in Frage.

Die Zwischenlage kann beispielsweise aus Metall und/oder Kunststoff gefertigt werden. Die Form kann schaum-, waben- oder rippenförmig sein. Metalle und Kunststoffe bieten den Vorteil, daß sich Stegformen und Abstände einzelner Rippen bzw. Waben einfach variieren lassen. So kann über die Struktur der Zwischenlage auf besonders einfache Art und Weise das Maß der Energieabsorption der Zwischenlage eingestellt werden. Bei Schäumen läßt sich das Maß der Energieabsorption beispielsweise ohne großen Aufwand über deren Dichte verändern. Es sind auch andere Materialien denkbar, wie beispielsweise Pappe.

Bei einer Unterstruktur aus faserverstärkten Kunststoffen können die lokalen Materialschwächungen über lokal veränderte Faserstrukturen entstehen. Durch eine bestimmte Ausrichtung oder eine Unterbrechung der in die faserverstärkten Kunststoffe eingebrachten Fasern können auf einfache Art und Weise Materialschwächungen hergestellt werden. Bei einer Faserunterbrechung werden beispielsweise Fasermatten in Streifen oder Rechtecke geschnitten. Diese Streifen bzw. Rechtecke werden nebeneinander gelegt, ohne daß sie sich überdecken, so daß Bereiche ohne Fasern entstehen, und anschließend mit Harz getränkt. Die Fasermatten können vor dem Tränken mit Harz auch eingeritzt werden, so daß Bereiche mit weniger Fasern entstehen.

Desweiteren können sowohl bei Unterstrukturen aus Faserverbundwerkstoffen als auch aus Kunststoff oder Metall die Materialschwächungen durch verringerte Querschnitte, wie beispielsweise eingeritzte oder eingeätzte Nuten, realisiert werden. Es können auch tiefere Vorschädigungen/Schwächungen in die Unterstruktur eingebracht werden als durch Ritzen oder Ätzen. Die lokalen Sollbruchstellen können durch diese Verfahrensschritte nach der Fertigstellung der Fronthaubenstruktur in die Unterstruktur eingebracht werden. So kann die Fronthaube auf einfache Art und Weise individuell an verschiedenste Anforderungen angepaßt werden, wie beispielsweise unterschiedliche Aggregate im Innenraum.

Im folgenden wird die erfindungsgemäße Fronthaubenstruktur anhand des in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert. Es zeigen:
1 eine Schnittdarstellung einer erfindungsgemäßen Fronthaubenstruktur vor einem Aufprall;
2 eine Schnittdarstellung einer erfindungsgemäßen Fronthaubenstruktur nach einem Aufprall; und
3 ebenfalls eine Schnittdarstellung einer erfindungsgemäßen Fronthaubenstruktur nach einem Aufprall.
In 1 ist ein Schnitt durch eine Fronthaubenstruktur 1, welche aus einer Deckschicht 2, einer energieabsorbierenden Zwischenlage 3 und einer Unterstruktur 4 besteht, dargestellt. Die einzelnen Schichten 2, 3, 4 sind parallel zueinander ausgerichtet, wobei die Deckschicht 2 nach außen gerichtet ist und die Unterstruktur 4 einem Innenraum, beispielsweise einem Motorraum, zugewandt ist. Die Deckschicht 2 besteht aus Metall, die energieabsorbierende Zwischenlage 3 aus einem Kunststoffschaum und die Unterstruktur 4 aus mit Harz 5 getränkten Glasfasermatten 6. In der Unterstruktur 4 befinden sich Sollbruchtellen 7 in Form von Faserunterbrechungen 7' und verringerten Querschnitten 7''. Für die Faserunterbrechungen 7' wird die Glasfasermatte 6 in einzelne Streifen geschnitten bevor sie mit Harz 5 getränkt wird. Die verringerten Querschnitte 7'' entstehen durch ein Anritzen der Glasfasermatte 6 nach dem Tränken mit Harz 5. Unterhalb der Unterstruktur 4 – im Innenraum – befindet sich ein Aggregat 8, beispielsweise ein Motor.
In 2 und 3 ist jeweils ein Schnitt durch eine sandwichförmige Fronthaubenstruktur 1 mit einer Deckschicht 2, einer Zwischenlage 3 und einer mehrteiligen Unterstruktur 4 nach einer Krafteinwirkung F dargestellt. Unterhalb der Fronthaubenstruktur 1 befindet sich ein Aggregat 8. Die Unterstruktur 4 ist durch die Krafteinwirkung F in mehrere Teile gebrochen.
Im folgenden wird die Funktionsweise der Fronthaubenstruktur 1 anhand der 2 erläutert.
Im Falle einer Krafteinwirkung F von außen auf die Fronthaubenstruktur 1 wird die Fronthaubenstruktur 1 nach unten in Richtung Innenraum, beispielsweise einem Motorraum, gedrückt. Da sich in der Unterstruktur 4 Sollbruchstellen 7 befinden, reißt die Unterstruktur 4 an den materialgeschwächten Stellen 7', 7'' auf, sobald sie auf einen Widerstand im Innenraum, beispielsweise ein Aggregat 8, stößt. Die Unterstruktur 4 zerbricht in mehrere Abschnitte. Die Abschnitte der Unterstruktur 4, die sich oberhalb des Aggregats 8 befinden, werden in Richtung der Zwischenlage 3 verschoben. Dabei wird die Zwischenlage 3 zusammengepreßt und Energie absorbiert. Durch das lokale Versagen der Unterstruktur 4 kann die Zwischenlage 3 gezielt an der Stelle aktiviert werden, an der die Unterstruktur 4 auf das Aggregat 8 stößt, wodurch gezielt Energie absorbiert wird. Folglich wird die Verletzungsgefahr reduziert. Die beim Versagen der Unterstruktur 4 entstehenden scharfen Kanten befinden sich auf der dem Innenraum zugewandten Seite und stellen somit kein Verletzungspotential dar.
Trifft die Unterstruktur 4 nach einer Krafteinwirkung F nicht auf ein darunterliegendes Aggregat 8, so kann es trotzdem aufgrund der Biegung der Deckschicht 2 und der Zwischenlage 3 zu einem Brechen der Unterstruktur 4 kommen (3). Dadurch werden die elastischen Eigenschaften der Fronthaubenstruktur reduziert. Dies wirkt sich positiv auf die Kopfbelastung aus, weil das Maß an Energieabsorption bei einem Aufprall erhöht wird.

Claims

Fronthaubenstruktur für ein Kraftfahrzeug mit – einer nach außen gerichteten Deckschicht, – einer einem Innenraum zugewandten Unterstruktur und – einer energieabsorbierenden Zwischenlage, welche zwischen Deckschicht und Unterstruktur angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Unterstruktur (4) lokale Sollbruchstellen (7) aufweist.
Fronthaubenstruktur nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Deckschicht (2) aus Faserverbundwerkstoff, Kunststoff und/oder Metall besteht.
Fronthaubenstruktur nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Unterstruktur (4) aus Faserverbundwerkstoff, Kunststoff und/oder Metall besteht.
Fronthaubenstruktur nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die energieabsorbierende Zwischenlage (3) aus Metall und/oder Kunststoff besteht.
Fronthaubenstruktur nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die energieabsorbierende Zwischenlage (3) eine schaum-, waben- und/oder rippenförmige Struktur hat.
Fronthaubenstruktur nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die lokalen Sollbruchstellen (7) durch veränderte Faserstrukturen (7') gebildet sind.
Fronthaubenstruktur nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die lokalen Sollbruchstellen (7) durch verringerte Querschnitte (7'') gebildet sind.