DE10038430A1 - Motorhaube an einem Fahrzeug zur Aufnahme eines Aufpralls - Google Patents
Motorhaube an einem Fahrzeug zur Aufnahme eines AufprallsInfo
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Abstract
Die Erfindung betrifft eine Motorhaube an einem Fahrzeug zur Aufnahme eines Aufpralls, mit einem Oberblech und einer Unterstruktur sowie mit wenigstens einer Tilgermasse in wenigstens einem vorbestimmten Bereich der Motorhaube. Sie löst die Aufgabe, bei einer derartigen Motorhaube das Kopfverletzungskriterium HIC in vorbestimmten Bereichen durch eine Verringerung der Schwingung der Beschleunigung des dort aus einem Impaktor und der Motorhaube gebildeten Schwingungssystems zu reduzieren, um das Energieaufnahmevermögen der Motorhaube zu erhöhen. Dazu ist in dem vorbestimmten Bereich (I, II) der Motorhaube (1/2) eine den Zwischenraum zwischen dem Oberblech (1) und der Unterstruktur (2) ausfüllende Dämpfungsschicht (3, 7) angeordnet, und die Tilgermasse (4, 8) ist in der Dämpfungsschicht (3, 7) oder auf der dieser (3, 7) abgewandten Seite der Unterstruktur (2) angeordnet.
Description
Die Erfindung betrifft eine Motorhaube an einem Fahrzeug zur Aufnahme von
Aufprallenergie, insbesondere von solcher, die durch einen den aufprallenden Kopf eines
Fußgängers simulierenden Impaktor eingebracht wird.
Um die Schwere von Kopfverletzungen bei Fußgängern zu reduzieren, deren Kopf im
Falle einer Kollision auf die Motorhaube aufschlägt, sind Motorhaubenkonstruktionen
bekannt geworden, die in vorbestimmten Bereichen besonders wirksam Aufprallenergie
aufnehmen und abbauen können. Diese Bereiche werden mit Aufprallvorrichtungen mit
den Kopf eines Fußgängers simulierenden Impaktoren durch Aufprallversuche ermittelt,
in denen die Impaktoren mit bestimmter Geschwindigkeit auf die vorbestimmten Bereiche
geschossen werden. Um mit zielgerichteten Maßnahmen ein Fahrzeug
fußgängerfreundlich auslegen zu können, werden anhand eines optimalen
Verzögerungsverlaufs die relevanten geometrischen und Materialparameter der
Motorhaube bewertet. Dieser optimale Verzögerungsverlauf ermöglicht es mit einem
praktisch erreichbaren Kraft/Weg-Verlauf die Impaktorenergie mit möglichst kleinem
Deformationsweg umzuwandeln. Es hat sich ergeben, daß neben diesem
Deformationsweg die geometrische Steifigkeit der Motorhaube, die Massenträgheit und
die Streckgrenze der Materialien für den Kraft/Weg-Verlauf des Impaktors bestimmend
sind.
Zur Verringerung des sog. Kopfverletzungskriteriums HIC (Head Injury Criterion) muß die
beim Zusammenstoß durch den Impaktor eingebrachte Aufprallenergie in bekannter
Weise weitestgehend entsprechend einer idealen Kurve der Beschleunigung über der
Zeit (a-t-Kurve), abgebaut werden, wobei die Kurve auf einer Berechnung auf der
Grundlage des Betrages an Aufprallenergie, der beim Zusammenstoß aufgenommen
werden muß, beruht. Die wesentlichen Zusammenhänge sind in der DE 195 14 324 A1
dargestellt. In dieser Schrift ist eine Motorhaube offenbart, die eine vordere, obere
Außentafel (Oberblech) und eine unter dieser angeordnete Vorrichtung zur Aufnahme
des Stoßes (Aufprallaufnahmevorrichtung), der auf die Außentafel durch einen Impaktor
ausgeübt wird und durch den diese verformt wird, aufweist und die mit einem sog.
Aufprallstörkörper, z. B. dem Motor, korrespondiert, der die verformte
Aufprallaufnahmevorrichtung auffängt bzw. anhält. Dabei sind eine Aufnahmerate an
Aufprallenergie dieser Vorrichtung und ein Gesamthohlspalt, der zwischen der
Außentafel und dem Aufprallstörkörper ausgebildet ist, derart festgelegt, daß die beim
Zusammenstoß eingebrachte Aufprallenergie entsprechend der idealen Beschleunigungs
(a)-Zeit (t)-Kurve aufgenommen werden kann, um das Kopfverletzungskriterium HIC
bei dem kürzestmöglichen Hub (kleinstmöglichem Deformationsweg) der Außentafel zu
verringern, so daß auch der Abstand der Außentafel zum Aufprallstörkörper klein
gehalten werden kann. In der Schrift sind dazu zahlreiche Ausführungen von
Motorhauben beschrieben.
Des weiteren ist es aus den Dokumenten JP 7 165 120 und JP 6 239 268 bekannt, zur
Verringerung des Deformationsweges der Motorhaube in vorbestimmten Bereichen über
dem Aufprallstörkörper deren Massenträgheit lokal zu erhöhen, indem in dem durch die
Motorhaube und den Aufprallstörkörper gegebenen Zwischenraum eine an dieser
angeordnete Trägheitsmasse (Tilgermasse) angeordnet ist.
Aufgabe der Erfindung ist es, das Kopfverletzungskriterium HIC bei einer Motorhaube
nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 in vorbestimmten Bereichen durch eine
Verringerung der Schwingung der Beschleunigung des dort aus einem Impaktor und der
Motorhaube gebildeten Schwingungssystems zu reduzieren, um das
Energieaufnahmevermögen der Motorhaube zu erhöhen.
Diese Aufgabe wird bei einer Motorhaube nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 durch
dessen kennzeichnende Merkmale gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind in den
Unteransprüchen aufgeführt.
Die Erfindung besteht darin, daß bei einer aus einem Oberblech und einer Unterstruktur
gebildeten Motorhaube mit wenigstens einer Tilgermasse in wenigstens einem
vorbestimmten Bereich der Motorhaube, in diesem Bereich eine den Zwischenraum
zwischen dem Oberblech und der Unterstruktur ausfüllende Schicht zur mechanischen
Schwingungsdämpfung (Dämpfungsschicht) angeordnet ist, und daß die Tilgermasse in
dieser Schicht oder/und auf der der Schicht abgewandten Seite der Unterstruktur
angeordnet ist. Dabei wirkt die Tilgermasse als Schwingungstilger in dem aus der
Impaktormasse bzw. der Masse des aufschlagenden Kopfes, der anteiligen Masse der
aus dem Oberblech und der Unterstruktur gebildeten Motorhaube im genannten Bereich,
und der Tilgermasse selbst gebildeten Schwingungssystems. Dieses ist über die
Parameter eines Schwingers - Masse, Feder und Dämpfer - einstellbar. Über die
Dämpfungsschicht werden im vorbestimmten Bereich Anteile der Gesamtmasse von
Oberblech und Unterstruktur der Motorhaube aneinandergekoppelt und die Dämpfung
und Steifigkeit an der Auftreffstelle des Impaktors bestimmt. Während des Aufpralls
desselben biegt sich die Motorhaube um den Auftreffpunkt. Damit wird im Auftreffpunkt
eine Rückstellkraft in der Größe der Kontaktkraft des Impaktors hervorgerufen, die sich
aus der Massenträgheit der Motorhaube und wegen deren beschränkter
Bewegungsfreiheit infolge ihrer seitlichen Befestigungen auch aus deren Elastizität bzw.
Federung und der Dämpfung ergibt. Die Rückstellkraft auf den Impaktor bestimmt den
Verzögerungsverlauf desselben und damit den HIC.
Über die genannten Parameter ist das Schwingungssystem einstellbar, wobei über die
Geometrie und die Blechdicke der Unterstruktur und die Wahl der eingesetzten
Materialien Einfluß auf den Verzögerungsverlauf (Beschleunigung) in Abhängigkeit von
der Zeit (a-t-Kurve) genommen werden kann. Dabei bleibt der Deformationsweg der
Motorhaube gering, und ein sog. Aufprallstörkörper, der die deformierte Motorhaube
auffängt bzw. anhält, ist nicht erforderlich. Die zwischen dem Oberblech und der
Unterstruktur angeordnete Dämpfungsschicht trägt durch ihr Energieaufnahmevermögen
zur Tilgung von Schwingungsenergie wesentlich bei und erhöht in erheblichem Maße die
Verzögerung. In dem Fall, daß der Impaktor in dem vorbestimmten Bereich auf das
Oberblech trifft, ist im wesentlichen eine Hintereinanderanordnung (Reihenschaltung)
von Feder und Dämpfer wirksam, während in dem Fall, daß der Impaktor neben diesem
Bereich auftrifft, mehr eine Parallelanordnung (Parallelschaltung) von Feder und
Dämpfer gegeben ist, die jedoch ebenfalls zu einer anfänglichen Verzögerungsspitze in
der a-t-Kurve führt. Unabhängig von der vorbeschriebenen Wirkung der Schicht als
mechanischer Schwingungsdämpfer wirkt die Schicht in vorteilhafter Weise auch
schalldämpfend während des Betriebes des Fahrzeugs.
Die auf der dem Oberblech abgewandten Seite der Unterstruktur angeordnete
Tilgermasse kann vorteilhaft in eben einer solchen Schicht zur Schwingungsdämpfung
eingebettet sein. Die einbettende Dämpfungsschicht dient dann auch bei entsprechender
Ausbildung als Kraftbegrenzer, wenn es bei einem Aufprall zu einem Berührungskontakt
derselben mit einer unter der Motorhaube befindlichen Komponente kommt, wobei die
Dämpfungsschicht von der Komponente aufgefangen und angehalten wird. Die
Dämpfungsschicht(en) besteht(en) aus einem Schaumstoff, insbesondere aus einem
aufgeschäumten harten Kunststoff, der sich durch einen hohen Verformungswiderstand
und eine geringe elastische Verformbarkeit auszeichnet und überdies schalldämmend
wirkt.
Zur Erhöhung der Massenträgheit kann das Oberblech in dem Bereich dicker als in den
benachbarten Bereichen ausgebildet sein. Werden an der Motorhaube verschiedene
Aufprallbereiche vorgesehen, die auf die jeweils zu erwartende Aufprallsituation
abgestimmt sind, insbesondere Aufprallbereiche für einen Erwachsenenkopf, einen
Kinderkopf oder für einen Oberschenkel, sind unterschiedliche Schwingungssysteme mit
unterschiedlichen Tilgermassen zu gestalten. Das kann durch eine segmentierte
Motorhaube mit unterschiedlichen Blechstärken in den genannten Bereichen erfolgen,
indem beispielsweise am Oberblech ein oder mehrere Unterbleche, auch aus
unterschiedlichen Blechdicken, aufgeschweißt, - gewalzt oder - geklebt sind.
Auch die Unterstruktur selbst kann bereichsweise verschieden gestaltet sein,
beispielsweise zur Erzielung einer höheren Massenträgheit und Steifigkeit aus einem
Doppelblech, auch mit unterschiedlicher Blechdicke, oder aus unterschiedlichen
Materialien in den einzelnen Bereichen.
Zusätzlich kann die Unterstruktur mit Deformationselementen, auch aus Kunststoff und
mit einer Wabenstruktur, versehen sein, um deren Masse und Massenträgheit, die in
dem Schwingungssystem wirken, zu erhöhen und das Energieaufnahmevermögen zu
verbessern. Auf einfache Weise wird Bleikleber zur lokalen Erhöhung der Massenträgheit
aufgebracht.
Die Erfindung wird nachstehend anhand eines Ausführungsbeispiels erläutert. In den
zugehörigen Zeichnungen zeigen:
Fig. 1 einen Schnitt durch eine Motorhaube, schematisch,
Fig. 2 ein in einem vorbestimmten Bereich an der Motorhaube gebildetes
Schwingungssystem, schematisch, und
Fig. 3 Eine Beschleunigungs (a)-Zeit (t)-Kurve.
In Fig. 1 ist eine aus einem Oberblech 1 und einer Unterstruktur 2 gebildete originale
(herkömmliche) Motorhaube im Querschnitt dargestellt. An dieser ist in einem
vorbestimmten Bereich I ein schwingungstilgendes Schwingungssystem für einen
Aufprall eines Impaktors K ausgebildet, in dem zwischen dem Oberblech 1 und der
Unterstruktur 2 eine eingeklebte Dämpfungsschicht 3 aus Schaumstoff, insbesondere
Polyurethan, strukturiert, angeordnet ist, die die Unterstruktur an das Oberblech 1
ankoppelt. Die Dämpfungsschicht 3 umgibt eine Tilgermasse 4 aus Stahlblech. Anstelle
des Stahlbleches können beliebige andere Materialien mit hoher Dichte eingesetzt
werden. Auf der dem Oberblech 1 abgewandten Seite der Unterstruktur 2 ist eine zweite
Tilgermasse 5, ebenfalls aus Stahlblech, angeordnet, die in eine Dämpfungsschicht 6
aus Polyurethan, strukturiert, eingebettet ist. Im Abstand neben diesem
Schwingungssystem ist in einem vorbestimmten Bereich II ein weiteres
schwingungstilgendes Schwingungssystem ausgebildet, in dem zwischen dem
Oberblech 1 und der Unterstruktur 2 eine von diesen (1, 2) durch eine Dämpfungsschicht
7 aus Polyurethan getrennte Tilgermasse 8 aus Stahlblech angeordnet ist. Fig. 1 zeigt
weiterhin zwei Impaktor-Auftreffpunkte K.1 und K.2. Der Auftreffpunkt K.1 liegt im
Bereich I, so daß die Komponenten des Schwingungssystems, also die aus der
Impaktormasse mK, der anteiligen Masse der Motorhaube (1/2) im Bereich I mM, der
Tilgermassen 4 und 5 mT und der Masse der Dämpfungsschichten 3 und 6
(vernachlässigt) gebildete Schwingungsmasse, die durch die Dämpfungsschichten 3 und
6 gegebene Schwingungsdämpfung und die elastische Motorhaube (1/2) als Feder
hintereinander (in Reihe) angeordnet sind. Der Auftreffpunkt K.2 liegt außerhalb des
Bereiches I, so daß die durch die Motorhaube (1/2) gebildete Feder zu den übrigen
Komponenten des Schwingers parallelgeschaltet ist.
In Fig. 2 ist das Prinzip des durch die Ausbildung der Motorhaube im Bereich I bei
Auftreffen des Impaktors K gebildeten Schwingungssystems dargestellt. In diesem ist die
schwingungstilgende Komponente mT durch die Tilgermassen 4 und 5 gebildet.
Fig. 3 zeigt ein Diagramm mit zwei a-t-Kurven. Die (Schwingungs-)Kurve A ergibt
sich beim Aufprall eines Impaktors K ohne Ankopplung einer Tilgermasse an die
originale Motorhaube, und die Kurve B bei Ankopplung der Tilgermassen 4 und 5 über
die Dämpfungsschichten 3 und 6 nach Fig. 1. Die erste Amplitude der Kurve B ist mehr
als doppelt so groß als die der Kurve A und zeigt deutlich, daß der Verzögerungsverlauf
optimiert ist.
1
Oberblech
2
Unterstruktur
3
Dämpfungsschicht
4
Tilgermasse
5
Tilgermasse
6
Dämpfungsschicht
7
Dämpfungsschicht
8
Tilgermasse
I Bereich
II Bereich
A Kurve
B Kurve
K Impaktor
K.1 Auftreffpunkt
K.2 Auftreffpunkt
mK Impaktormasse
mM anteilige Motorhaubenmasse
mT Tilgermasse
I Bereich
II Bereich
A Kurve
B Kurve
K Impaktor
K.1 Auftreffpunkt
K.2 Auftreffpunkt
mK Impaktormasse
mM anteilige Motorhaubenmasse
mT Tilgermasse
Claims (10)
1. Motorhaube an einem Fahrzeug zur Aufnahme eines Aufpralls, mit einem
Oberblech und einer Unterstruktur sowie mit wenigstens einer Tilgermasse in
wenigstens einem vorbestimmten Bereich der Motorhaube, dadurch
gekennzeichnet, daß in dem vorbestimmten Bereich (I, II) eine den Zwischenraum
zwischen dem Oberblech (1) und der Unterstruktur (2) ausfüllende
Dämpfungsschicht (3, 7) angeordnet ist, und daß die Tilgermasse (4, 8) in der
Dämpfungsschicht (3, 7) oder auf der dieser (3, 7) abgewandten Seite der
Unterstruktur (2) angeordnet ist.
2. Motorhaube nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in der
Dämpfungsschicht (3) und auf der dem Oberblech (1) abgewandten Seite der
Unterstruktur (2) jeweils eine Tilgermasse (4, 5) angeordnet ist.
3. Motorhaube nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die auf der
der Dämpfungsschicht (3) abgewandten Seite der Unterstruktur (2) angeordnete
Tilgermasse (5) in einer Dämpfungsschicht (6) eingebettet ist.
4. Motorhaube nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die
Dämpfungsschicht (3, 6, 7) aus einem Schaumstoff gebildet ist.
5. Motorhaube nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Oberblech (1)
in dem Bereich (I, II) dicker als in den benachbarten Bereichen ausgebildet ist.
6. Motorhaube nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die
Unterstruktur (2) in dem Bereich (I, II) aus einem Doppelblech gebildet ist.
7. Motorhaube nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Bleche
unterschiedlich dick sind.
8. Motorhaube nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die
Unterstruktur (2) in dem Bereich (I, II) mit Verrippungen und
Deformationselementen versehen ist.
9. Motorhaube nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die
Deformationselemente eine Wabenstruktur aufweisen.
10. Motorhaube nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch
gekennzeichnet, daß an der Unterstruktur (2) Bleikleber zur lokalen Erhöhung der
Massenträgheit aufgebracht ist.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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DE2000138430 DE10038430A1 (de) | 2000-08-07 | 2000-08-07 | Motorhaube an einem Fahrzeug zur Aufnahme eines Aufpralls |
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Publications (1)
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DE10038430A1 true DE10038430A1 (de) | 2002-02-21 |
Family
ID=7651549
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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DE2000138430 Ceased DE10038430A1 (de) | 2000-08-07 | 2000-08-07 | Motorhaube an einem Fahrzeug zur Aufnahme eines Aufpralls |
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