DE10248795B4

DE10248795B4 - Aufpralldämpfende Fronthaube für ein Fahrzeug und Beulstrebe

Info

Publication number: DE10248795B4
Application number: DE2002148795
Authority: DE
Inventors: Dr. Cordes Jürgen; Joris Spronck; Rainer Lindenlaub; Martin Schmücker; Horst Müller
Original assignee: Volkswagen AG
Current assignee: Volkswagen AG
Priority date: 2002-10-19
Filing date: 2002-10-19
Publication date: 2014-07-10
Anticipated expiration: 2022-10-20
Also published as: FR2845963B1; FR2845963A1; DE10248795A1

Abstract

Aufpralldämpfende Fronthaube für ein Fahrzeug, mit einem Oberblech und einer mit diesem verbundenen Unterstruktur mit einem Trägerrahmen und wenigstens einer größerflächigen Ausnehmung innerhalb desselben, wobei die Unterstruktur (1) mindestens eine zum Oberblech (2) vorstehende, die Ausnehmung (5) im vertikalen Abstand von der Unterstruktur (1) überbrückende und mit wenigstens einer Sicke (10) versehene Beulstrebe (8, 9.1, 9.2) aufweist, die beidendig fest an der Unterstruktur (1) angekoppelt und in ihrem mittleren Bereich fest mit dem Oberblech (2) verbunden ist, und wobei die Sicke (10) entlang der Längsausdehnung der Beulstrebe (8, 9.1, 9.2) und nach der dem Oberblech (2) abgewandten Seite ausgebildet ist und eine Höhe (h) aufweist, die um ein Vielfaches größer als die Dicke des Materials der Beulstrebe (8, 9.1, 9.2) ist.

Description

Die Erfindung betrifft eine aufpralldämpfende Fronthaube für ein Fahrzeug zur Aufnahme von Aufprallenergie, die durch einen Fußgänger oder einen anderen Aufprallbeteiligten, insbesondere auch durch einen den aufprallenden Kopf eines Fußgängers simulierenden Impaktor, eingebracht wird, sowie eine Beulstrebe.
Um die Schwere von Verletzungen, insbesondere Kopfverletzungen, bei Fußgängern und anderen Aufprallbeteiligten zu reduzieren, deren Kopf im Falle eines Aufprallunfalls auf die Fronthaube aufschlagt, sind Fronthauben entwickelt geworden, die zumindest in vorbestimmten Bereichen besonders wirksam Aufprallenergie aufnehmen können. Diese Bereiche werden mit Aufprallvorrichtungen mit den Kopf eines Fußgängers simulierenden Impaktoren durch Aufprallversuche ermittelt, bei denen die Impaktoren mit bestimmter Geschwindigkeit auf die vorbestimmten Bereiche geschossen und die relevanten geometrischen und Materialparameter der Front anhand eines optimalen Verzögerungsverlaufs bewertet werden. Dieser optimale Verzögerungsverlauf ermöglicht es mit einem praktisch erreichbaren Kraft/Weg-Verlauf, die Impaktorenergie mit möglichst kleinem Deformationsweg umzuwandeln. Eine Fronthaube ist danach so zu konstruieren, daß die beim Zusammenstoß eingebrachte Aufprallenergie entsprechend einer idealen Beschleunigungs (a)-Zeit (t)-Kurve aufgenommen werden kann, um das Kopfverletzungskriterium HIC (Head Injury Criterion) bei einem kleinstmoglichen Eindringweg klein zu halten. Dazu sind in der DE 195 14 324 A1 zahlreiche Motorhauben mit einem Oberblech und einer Unterstruktur beschrieben, mit denen dieses erreicht werden soll. Die dort beschriebenen Konstruktionen sind aufwendig und stehen allesamt mit einem sog. Aufprallstörkörper, z. B. dem Motor, in Wirkverbindung, der die verformte Unterstruktur auffängt.
Des Weiteren beschreibt die DE 101 09 663 A1 eine aufpralldämpfende Motorhaube an einem Fahrzeug, mit einem Oberblech und einer mit diesem verbundenen Unterstruktur. Diese Unterstruktur weist einen Rahmen und eine innerhalb desselben ausgebildeten Versteifungsstruktur auf. Dabei ist wenigstens der Rahmen mit dem Oberblech verbunden und die Unterstruktur in einem am vorderen Teil der Motorhaube gegebenen Kinderkopfaufschlagbereich erheblich weniger steif als in einem angrenzenden, am hinteren Teil der Motorhaube gegebenen Erwachsenenkopfaufschlagbereich. Dazu ist die Versteifungsstruktur durch Spriegel gebildet und diese und/oder der Rahmen sind in vorbestimmten Bereichen, in den vom Oberblech abstehenden Seitenwandungen, mit wenigstens einer parallel zum Oberblech ausgebildeten Sollknicklinie versehen. Die geringere Steifigkeit der Unterstruktur im Kinderkopfaufschlagbereich ist durch einen erheblich größeren Anteil von Bereichen mit einer Sollknicklinie an den Spriegeln und/oder dem Rahmen als im Erwachsenenkopfaufschlagbereich gegeben.
Ferner gibt es eine Reihe von Vorschlägen zur Gestaltung der Unterstruktur, die ohne einen sog. Aufprallstörkörper auskommen und bei denen die Unterstruktur nicht in Wirkverbindung mit einem solchen steht, beispielsweise die DE 100 38 812 A1 , die DE 100 62 155 A1 oder die DE 100 64 345 A1 .
Ein verringerter HIC bei einem kleinen Eindringweg kann auch durch eine Reduzierung der Torsionssteifigkeit der Fronthaube erreicht werden, indem die Unterstruktur größerflächige Ausnehmungen aufweist. Dabei wird jedoch infolge einer verringerten Beulfestigkeit das Risiko eingegangen, daß das Oberblech bei einer schon geringeren Belastung, wie sie beispielsweise beim Ab-/Aufstützen des Oberkörpers einer Person mit einer Hand auf dem Oberblech auftritt, elastisch eingebeult wird (Knackfrosch-Effekt). Der Vorteil liegt in einer gewichtsreduzierten Fronthaube.
Es ist daher Aufgabe der Erfindung, eine aufpralldämpfende Fronthaube nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 so zu gestalten, daß deren Beulfestigkeit erhöht ist.
Diese Aufgabe wird bei einer Fronthaube nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 durch dessen kennzeichnende Merkmale gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind in den Unteransprüchen aufgeführt.
Die Erfindung besteht darin, daß eine aus einem Oberblech und einer mit diesem verbundenen Unterstruktur mit einem Trägerrahmen gebildete aufpralldämpfende Fronthaube für ein Fahrzeug, bei der die Unterstruktur innerhalb des Trägerrahmens wenigstens eine größerflächige Ausnehmung ausbildet, im Bereich dieser Ausnehmung mindestens eine an der Unterstruktur angeordnete, das Oberblech verstärkende Beulstrebe mit wenigstens einer Sicke aufweist. Die Beulstrebe ist dabei beidendig fest mit der Unterstruktur verbunden, steht zum Oberblech vor und überbrückt die Ausnehmung im vertikalen Abstand von der Unterstruktur. In ihrem mittleren Bereich ist sie fest mit dem Oberblech verbunden, insbesondere verklebt. Die Sicke ist entlang ihrer Längsausdehnung und nach der dem Oberblech abgewandten Seite ausgebildet und weist eine Höhe auf, die um ein Vielfaches größer als die Dicke des Materials der Beulstrebe ist.
Die Beulstrebe erhöht die Beulfestigkeit der Fronthaube und reduziert den Eindringweg eines Kopfimpaktors bzw. eines auf die Fronthaube aufprallenden Kopfes eines Aufprallbeteiligten im Falle eines Aufprallunfalls und trägt somit zur Verbesserung des Fußgängerschutzes bei. Dabei liegt der Vorteil der Beulstrebe im Abbau von Aufprallenergie. Schon beim ersten Aufprallkontakt eines Kopfimpaktors mit der Fronthaube wird durch die Beulstrebe ein hoher Anfangspeak in der Beschleunigungs (a)-Zeit (t)-Kurve erreicht. Dadurch wird die bei einem möglichen Sekundärkontakt mit dem Motorraumpackage zur Verfügung stehende Restenergie erheblich vermindert. Der HIC (Head Injury Criterion) wird verbessert. Ein weiterer Vorteil der Anordnung oder Ausbildung einer oder mehrerer Beulstreben liegt in derem geringen Gewicht, so daß diese eine einfache und effektive Maßnahme zur Verbesserung des Fußgängerschutzes darstellen.
Es sei ausdrücklich bemerkt, daß die Beulstrebe auch zur Verhinderung von Einbeulungen an anderen Außenblechen eines Fahrzeugs als am Oberblech einer Fronthaube eingesetzt werden kann, sofern diese in einem möglichen Aufprallbereich liegen, beispielsweise an einem Kotflügel. Für diese Einsatzfälle kann die Beulstrebe statt an einer abstützenden Innenblech-Unterstruktur auch an einer anderen tragenden Struktur angeordnet sein.
In einer bevorzugten, steifigkeitsoptimierten Ausführung weist die Beulstrebe nur eine Sicke auf und ist in derem Bereich wannenförmig ausgebildet. Die dem Oberblech zugewandten Randbereiche neben der Sicke dienen der Verbindung der Beulstrebe mit dem Oberblech. Dabei nimmt die Sicke etwa die halbe Breite der Beulstrebe ein.
Der mittlere Bereich der Beulstrebe, in dem die wenigstens eine Sicke angeordnet ist, kann einen vertikalen Abstand von ihrer beidendigen Ankopplungsebene an der Unterstruktur haben, der wenigstens dem Doppelten der Höhe der Sicke entspricht. Dadurch ist sichergestellt, daß das mit der Beulstrebe versehene Oberblech im Falle eines Aufpralls nicht auf das Motorraumpackage stößt.
Die Beulstrebe ist vorzugsweise aus einem Stahlblech gefertigt. Sie kann jedoch auch aus einem Leichtmetall oder auch aus Kunststoff gefertigt sein.
Die Anordnung einer Beulstrebe an der Unterstruktur einer Fronthaube im Bereich einer von dieser umschlossenen Ausnehmung kann sowohl zwischen zwei gegenüberliegenden Rändern des die Unterstruktur mitbildenden Trägerrahmens als auch zwischen einem solchen Rand und einem die Unterstruktur mitbildenden Versteifungsspriegel oder auch zwischen zwei Spriegeln erfolgen.
Die Erfindung wird nachstehend anhand eines Ausführungsbeispiels erläutert. In den zugehörigen Zeichnungen zeigen schematisch:
1: eine perspektivische Ansicht einer Unterstruktur für eine Fronthaube eines PKW,
2: einen Schnitt II-II durch die Fronthaube im Bereich einer Beulstrebe,
3a: eine weitere Ausführung einer Beulstrebe,
3b: eine Seitenansicht dieser Beulstrebe,
3c: einen Querschnitt III-III durch diese und
4: ein Diagramm mit einer Beschleunigungs-/Zeitkurve (a-t-Kurve) bei einer Fronthaube ohne und mit einer Beulstrebe.
In den 1 und 2 ist die Unterstruktur 1 einer aufpralldämpfenden Motorhaube aus Stahlblech in einer Dicke von 0,6 mm eines PKW dargestellt, die mit ihrer sichtbaren Oberseite mit einem Oberblech 2 aus Stahl in einer Dicke von 0,7 mm (2) verbunden wird. Die Unterstruktur 1 weist einen (nicht detailliert dargestellten) Trägerrahmen 3 auf, der mit seinem äußeren Rand mit dem Rand des Oberblechs 2 durch Bördeln verbunden ist. Innerhalb des Trägerrahmens 3 sind beidseits eines mittig und in Fahrzeuglängsrichtung ausgebildeten Steges 4 großflächige Ausnehmungen 5 ausgebildet, an deren innerem Rand zum Oberblech 2 vorstehende Abwinklungen 6 mit parallel zu diesen abgewinkelten Verbindungsflächen 7 für dieses (2) angeformt sind. Im Bereich der beiden Ausnehmungen 5 sind jeweils zwei 39 mm breite Beulstreben 8, 9.1 und 9.2 in der Blechdicke der Unterstruktur angeformt, die im Abstand voneinander und im Abstand vom Rand der Ausnehmungen 5 diese in im wesentlichen in Fahrzeuglängsrichtung überbrücken. Die Beulstreben 8, 9.1 und 9.2 sind einstückig mit dem inneren Rand des Trägerrahmens 3 verbunden. Sie weisen jeweils eine Sicke 10 auf, die entlang ihrer Längsausdehnung nach der dem Oberblech 2 abgewandten Seite ausgebildet ist und eine Höhe h von 5,1 mm hat. Im Bereich der nach dem Oberblech 2 zu offenen Sicke 10 ist der Querschnitt der Beulstreben 8, 9.1 und 9.2 wannenförmig, und der dem Oberblech 2 zugewandte Randbereich neben der jeweiligen Sicke 10 bildet oberblechseitig eine Klebefläche 11 zur Verbindung mit dem Oberblech 2 aus, auf der eine Kleberschicht 12 angeordnet ist. Der mittlere, die Sicke 10 aufweisende Bereich der Beulstreben 8, 9.1 und 9.2 hat einen vertikalen Abstand a von im wesentlichen 10 mm von deren Ankopplungsstelle am Trägerrahmen 3.
In den 3a, b und c ist die Beulstrebe 9.1 in drei Ansichten dargestellt. Die Draufsicht zeigt zwei Abwinklungen 12 in entgegengesetzter Richtung parallel zum Oberblech 2. Im Schnitt III-III in 3c sind die Querschnittsform und die Größe der Sicke an der Beulstrebe zu erkennen. Ihre Breite b beträgt im wesentlichen 25 mm.
Die Beulsteifigkeit des Oberblechs 2 ist durch die Anordnung der Beulstreben 8, 9.1 und 9.2 derart erhöht, daß dieses infolge eines Aufstützens auf dasselbe nicht eingedrückt wird. Die in der 4 gezeigten (errechneten) Kurven der Beschleunigung über der Zeit für die Fronthaube lassen erkennen, daß diese ohne die Beulstreben 8, 9.1 und 9.2 ein Kopfverletzungskriterium HIC (Head Injury Criterion) von 1025 und mit den Beulstreben einen verbesserten HIC von 999 hat. Ein Impaktor bzw. der Kopf eines Aufprallbeteiligten kann die Fronthaube bzw. das Oberblech 2 im Bereich der mit den Beulstreben 8, 9.1 und 9.2 versehenen Ausnehmungen nur noch um 51 mm tief einbeulen bzw. um diesen Betrag in die Fronthaube eindringen (Eindringtiefe I) gegenüber einer Eindringtiefe von 56 mm ohne die genannten Beulstreben (Eindringtiefe II), was eine Verringerung um 10% entspricht und damit erheblich ist. Die Verringerung der Eindringtiefe um 5 mm wiederum bringt vorteilhaft mit sich, daß das Motorraumpackage unter der Fronthaube um 5 mm höher gebaut werden kann, ohne daß die Unterstruktur 1 bei einem Aufprallunfall auf dieses auftrifft.
Bezugszeichenliste

1: Unterstruktur
2: Oberblech
3: Trägerrahmen
4: Steg
5: Ausnehmung
6: Abwinklung
7: Verbindungsflächen
8: Beulstrebe
9.1: Beulstrebe
9.2: Beulstrebe
10: Sicke
11: Klebefläche
12: Kleberschicht
a: Abstand
b: Breite
h: Höhe
I: Eindringtiefe
II: Eindringtiefe

Claims

Aufpralldämpfende Fronthaube für ein Fahrzeug, mit einem Oberblech und einer mit diesem verbundenen Unterstruktur mit einem Trägerrahmen und wenigstens einer größerflächigen Ausnehmung innerhalb desselben, wobei die Unterstruktur (1) mindestens eine zum Oberblech (2) vorstehende, die Ausnehmung (5) im vertikalen Abstand von der Unterstruktur (1) überbrückende und mit wenigstens einer Sicke (10) versehene Beulstrebe (8, 9.1, 9.2) aufweist, die beidendig fest an der Unterstruktur (1) angekoppelt und in ihrem mittleren Bereich fest mit dem Oberblech (2) verbunden ist, und wobei die Sicke (10) entlang der Längsausdehnung der Beulstrebe (8, 9.1, 9.2) und nach der dem Oberblech (2) abgewandten Seite ausgebildet ist und eine Höhe (h) aufweist, die um ein Vielfaches größer als die Dicke des Materials der Beulstrebe (8, 9.1, 9.2) ist.
Fronthaube nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Beulstrebe (8, 9.1, 9.2) im Bereich der wenigstens einen Sicke (10) wannenförmig ausgebildet ist, und daß die dem Oberblech (2) zugewandten Randbereiche neben der Sicke (10) fest mit dem Oberblech (2) verbunden sind.
Fronthaube nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Sicke (10) etwa die halbe Breite der Beulstrebe (8, 9.1, 9.2) einnimmt.
Fronthaube nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Beulstrebe (8, 9.1, 9.2) mit dem Oberblech (2) durch eine Klebeverbindung verbunden ist.
Fronthaube nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der mit der Sicke (10) versehene Bereich der Beulstrebe (8, 9.1, 9.2) einen vertikalen Abstand (a) von der Ankopplungsebene an der Unterstruktur (1) hat, der wenigstens dem Doppelten der Höhe (h) der Sicke (10) entspricht.
Fronthaube nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Beulstrebe (8, 9.1, 9.2) aus einem Stahlblech der Dicke 0,5 bis 0,8 mm besteht.
Beulstrebe zur Verhinderung von Einbeulungen von Fahrzeugblechen, wobei diese (8, 9.1, 9.2) brückenartig ausgebildet und mit wenigstens einer Sicke (10) entlang ihrer Längsausdehnung versehen ist, wobei sie beidendig an einer tragenden Struktur (1) fest angekoppelt und in ihrem mittleren Bereich mit einem aufprallseitigen Außenblech (2) verbunden ist, und wobei die Sicke (10) nach der dem Außenblech (1) abgewandten Seite ausgebildet ist und eine Höhe (h) aufweist, die um ein Vielfaches größer als die Dicke des Materials der Beulstrebe (8, 9.1, 9.2) ist.
Beulstrebe nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß diese (8, 9.1, 9.2) im Bereich der wenigstens einen Sicke (10) wannenförmig ausgebildet ist, und daß die dem Außenblech (2) zugewandten Randbereiche neben der Sicke (10) für eine feste Verbindung mit dem Außenblech (2) vorgesehen sind.
Beulstrebe nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Sicke (10) etwa die halbe Breite der Beulstrebe (8, 9.1, 9.2) einnimmt.
Beulstrebe nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, daß der mit der Sicke (10) versehene Bereich der Beulstrebe (8, 9.1, 9.2) einen Abstand (a) von der Ankopplungsebene an der Unterstruktur (1) hat, der wenigstens dem Doppelten der Höhe (h) der Sicke (10) entspricht.
Beulstrebe nach einem oder mehreren der Ansprüche 7 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Beulstrebe (8, 9.1, 9.2) aus einem AI-Blech oder einem Stahlblech der Dicke 0,5 bis 0,8 mm besteht.