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Die vorliegende Erfindung betrifft ein flächiges Karosserieteil, das an einer Kraftfahrzeugkarosserie freiliegt und in der Lage ist, mit einem Fußgänger in Kontakt zu kommen und dabei verformt zu werden. Insbesondere betrifft die Erfindung eine Fronthaube für ein Kraftfahrzeug.
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Um den gesetzlichen Anforderungen für den Fußgängerschutz zu genügen, müssen derartige Karosserieteile eine genau optimierte Steifigkeit aufweisen, um zwar einerseits bei einem Zusammenstoß mit einem Fußgänger nachgeben und so den Aufprall abmildern zu können, andererseits aber ein Durchschlagen des Fußgängers auf von dem Karosserieteil verdeckte, nicht nachgiebige Teile des Fahrzeugs wie etwa einen Motorblock zu verhindern.
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Aus
DE10109663A1 ist ein flächiges Karosserieteil nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 bekannt. Die in diesem Dokument beschriebene Motorhaube umfasst eine Sichtplatte bzw. ein Oberblech und eine darunter angeordnete Versteifungsstruktur. Die Versteifungsstruktur umfasst einen mit den Rändern der Sichtplatte verbundenen Rahmen sowie mehrere sich innerhalb des Rahmens erstreckende, die Sichtplatte unterstützende Spriegel. Die Spriegel haben jeweils einen hutförmigen Querschnitt mit an der Sichtplatte anliegenden Randstegen, einem von der Sichtplatte beabstandeten Mittelstück und Seitenwandungen, die jeweils das Mittelstück mit einem Randsteg verbinden und einknicken sollen, wenn die Haube stark belastet wird, etwa beim Kontakt mit einem Fußgänger. Um jeweils unterschiedliche benötigte Steifigkeitswerte in verschiedenen Bereichen der Motorhaube zu erreichen, wird vorgeschlagen, die Seitenwandungen der Spriegel, die einen Bereich der Haube unterstützen, bei dem eine größere Nachgiebigkeit gewünscht ist, entlang der Sollknicklinien mit Schlitzen zu versehen. Der Materialaufwand für die Fertigung der Spriegel ist daher im Verhältnis zu ihrer versteifenden Wirkung hoch. Die Materialkosten für die Fertigung der Haube sind daher beträchtlich, und ihr hohes Gewicht steigert den Kraftstoffverbrauch eines Fahrzeugs, in dem sie verbaut ist.
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Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist, ein flächiges Karosserieteil für ein Kraftfahrzeug zu schaffen, das eine benötigte Steifigkeit mit geringem Materialaufwand und dementsprechend niedrigen Kosten und niedrigem Gewicht zu erreichen erlaubt.
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Die Aufgabe wird gelöst, indem bei einem flächigen Karosserieteil mit einer Sichtplatte und einer an einer Innenseite der Sichtplatte befestigten, aus Flachmaterial geformten Versteifungsstruktur, die an ihrer von der Sichtplatte abgewandten Oberfläche wenigstens eine Konkavität aufweist, wenigstens ein zugfestes Element beiderseits der Konkavität an der Versteifungsstruktur befestigt ist und die Konkavität beabstandet überbrückt. Indem dieses Element bei Belastung des Karosserieteils, zum Beispiel durch einen aufprallenden Fußgänger, unter Spannung gesetzt wird, ist es in der Lage, an der überbrückten Konkavität eine vielfache Faltung des Flachmaterials der Versteifungsstruktur zu erzwingen und auf diese Weise auch bei geringer Wandstärke der Sichtplatte und der Versteifungsstruktur eine große Menge an Aufprallenergie zu dissipieren. Da das zugfeste Element das Karosserieteil lokal verstärkt, anstatt es lokal zu schwächen, kann dünnwandiges Flachmaterial für die Sichtplatte und die Versteifungsstruktur verwendet werden, und Materialkosten und Gewicht können eingespart werden.
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Die Versteifungsstruktur füllt die Innenseite der Sichtplatte im wesentlichen vollständig aus, um den im Belastungsfall von dem Zugband erzeugten, tangential zur Oberfläche des Karosserieteils wirkenden Kräften besser standhalten zu können.
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Das zugfeste Element kann einen zu versteifenden Bereich des Karosserieteils großflächig überdecken. Um das Gewicht des Karosserieteils zu minimieren, ist es jedoch vorzugsweise bandförmig ausgebildet.
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Ein solches bandförmiges zugfestes Element ist zweckmäßigerweise in Richtung einer bei Verformung des Karosserieteils auftretenden Dehnung orientiert, um diese zu erschweren, d. h. bei einer langgestreckten Konkavität, deren Ränder bei Verformung auseinanderstreben, sollte das zugfeste Element quer zur Konkavität orientiert sein.
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Einer ersten Ausgestaltung zufolge ist in der Versteifungsstruktur wenigstens eine Rippe mit zwei Seitenwänden und einem die Seitenwände verbindenden Mittelstück zwischen zwei die Sichtplatte abstützenden Bereichen geformt, und das Zugband ist an den beiden abstützenden Bereichen befestigt und quert die Rippe. Die oben erwähnte langgestreckte Konkavität ist in diesem Fall zweimal vorhanden und durch jeweils eine Seitenwand und den daran angrenzenden abstützenden Bereich der Versteifungsstruktur gebildet.
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Einer zweiten Ausgestaltung zufolge ist in der Versteifungsstruktur wenigstens eine Rippe mit zwei Seitenwänden und einem die Seitenwände verbindenden, hier allerdings die Sichtplatte abstützenden Mittelstück zwischen zwei von der Sichtplatte beabstandeten Bereichen geformt, und das Zugband ist an den beiden beabstandeten Bereichen die Rippe querend befestigt. D. h während bei der ersten Ausgestaltung die Rippe von der Sichtplatte abgewandt ist, ist sie ihr bei der zweiten Ausgestaltung zugewandt und liegt an ihr an.
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Die Rippen können parallel nebeneinander über die Innenseite der Sichtplatte verlaufen.
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Alternativ kommt auch eine sternförmige Anordnung der Rippen in Betracht. Eine solche sternförmige Anordnung ist insbesondere zweckmäßig, um zu verhindern, dass ein zentraler Bereich des flächigen Karosserieteils, der weit von an anderen Karosserieteilen abgestützten Rändern des flächigen Karosserieteils entfernt ist, unter Last leichter nachgibt als randnahe Bereiche.
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Um die Steifigkeit dieses zentralen Bereichs zusätzlich zu verbessern, kann ein Zugband einen Mittelpunkt dieser sternförmigen Anordnung überspannen.
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Um die Nachgiebigkeit von diesen Mittelpunkt umgebenden Bereichen des Karosserieteils zu kontrollieren, können Zugbänder in einem Bogen um den Mittelpunkt platziert sein.
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Um den Zusammenbau des Karosserieteils zu vereinfachen, kann vorgesehen sein, dass ein Zugband mehrere Rippen quert.
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Dieses Zugband kann an jeder gequerten Rippe befestigt sein, oder es kann beiderseits jeder gequerten Rippe an der Versteifungsstruktur befestigt sein.
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Um bei einem Aufprall eine starke Verformung der von dem Zugband überbrückten Bereiche der Verstärkungsstruktur zu erzwingen, ist das Zugband vorzugsweise inelastisch. Ein solches inelastisches Zugband besteht vorzugsweise aus Metall, zum Beispiel kann es aus Blech streifenförmig zugeschnitten sein.
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Im Interesse einer einfachen und preiswerten Fertigung ist bevorzugt, dass das Zugband aus demselben Werkstoff wie die Sichtplatte und/oder die Versteifungsstruktur besteht.
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Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die beigefügten Figuren. Es zeigen:
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1 eine schematische Ansicht von unten einer Kraftfahrzeug-Fronthaube als Beispiel für ein erfindungsgemäßes flächiges Karosserieteil;
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2 einen schematischen Schnitt durch die Haube der 1 entlang der mit II-II bezeichneten Schnittlinie der 1;
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3 einen schematischen Schnitt entlang der Linie III-III aus 1;
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4 eine zur 1 analoge Ansicht einer Kraftfahrzeug-Fronthaube gemäß einer zweiten Ausgestaltung der Erfindung;
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5 einen Schnitt durch die Haube der 4 entlang der mit V-V bezeichneten Linie; und
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6 einen zu 5 analogen Schnitt gemäß einer weiteren Ausgestaltung; und
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7 eine zur 1 analoge Ansicht einer Kraftfahrzeug-Fronthaube gemäß einer dritten Ausgestaltung der Erfindung.
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Eine erste Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Karosserieteils wird mit Bezug auf die 1 bis 3 beschrieben. 1 zeigt das Karosserieteil, eine Fronthaube 1, in einer Ansicht von unten, 2 zeigt sie im Längsschnitt entlang der Ebene II-II aus 1 und 3 im Querschnitt entlang der Ebene III-III. Die Fronthaube 1 umfasst eine nach dem Einbau der Fronthaube 1 in ein Kraftfahrzeug freiliegende Sichtplatte 2, die in der Ansicht der 1 nur dort nicht durch eine Verstärkungsstruktur 3 verdeckt ist, wo letztere Öffnungen, z. B. für die Anbringung eines Haubenschlosses, von Puffern oder dgl. aufweist. Sowohl die Sichtplatte 1 als auch die Verstärkungsstruktur 3 sind aus Stahl- oder Aluminiumblech geformt. In die Verstärkungsstruktur 3 eingedrückte Gräben 4, 5, 6 bilden einen Rahmen, der sich entlang der Ränder der Fronthaube 1 erstreckt. Die Gräben 4, 5, 6 sind jeweils beidseitig von Streifen 7, 8 flankiert, die an der Innenseite der Sichtplatte 2 anliegen und an dieser in beliebiger geeigneter Weise befestigt sind. Die Befestigung kann zum Beispiel durch Klebung erfolgen; im Falle der randseitigen Streifen 7 kommt auch eine Befestigung durch Umbördeln der Streifen 7 mit dem Rand der Sichtplatte 2 in Betracht.
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Der Streifen 8 umgibt einen zentralen Bereich 9 der Verstärkungsstruktur 3, in dem mehrere parallel zueinander in Fahrzeuglängsrichtung verlaufende Rippen 10 geformt sind. Mittelstücke 11 der Rippen 10 liegen an der Sichtplatte 2 an und sind in derselben Weise wie die Streifen 8 an dieser befestigt. Die Mittelstücke 11 flankierende Seitenwände 12 der Rippen 10 erstrecken sich schräg von der Sichtplatte 2 fort und sind untereinander sowie mit dem Streifen 8 durch von der Fronthaube 1 beabstandete Zonen 13 des zentralen Bereichs 9 verbunden. Ein Zugband 14, das wie die Verstärkungsstruktur 3 aus Stahl- oder Aluminiumblech geformt ist, überbrückt die Rippen 10 und ist beiderseits jeder Rippe 10 an den beabstandeten Zonen 13 durch z. B. Punktschweißungen 15 oder durch Prägefügen (Clinchen) befestigt.
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Wenn von oben, zum Beispiel auf einen in 3 mit 16 bezeichneten Punkt der Fronthaube 1, Druck einwirkt, so neigt die Fronthaube 1 dazu, unter diesem Druck nachzugeben. Dadurch wird das Zugband 14 unter Spannung gesetzt. So verhindert das Zugband 14, dass die Seitenwände 12 der unmittelbar unter dem Punkt 16 liegenden Rippe 10 dem Druck in seitlicher Richtung ausweichen. Ein inelastisches Nachgeben der Haube 1 unter dem Druck ist daher nur möglich, wenn die Seitenwände 12 dieser Rippe 10 unter dem Druck einknicken. Da diese Seitenwände schmal sind im Vergleich zu den an sie angrenzenden beabstandeten Zonen 13, ist zum Stauchen der Seitenwände 12 eine wesentlich höhere Kraft erforderlich, als wenn die Seitenwände 12 lediglich ausweichen und dabei die beabstandeten Zonen 13 verbiegen würden. Infolge dessen ist eine hohe Biegefestigkeit der Haube 1 auch bei geringer Materialstärke der Sichtplatte 2 und/oder der Verstärkungsstruktur 3 realisierbar. Des Weiteren resultiert aus der Befestigung des Zugbandes 14 an den beabstandeten Zonen 13, dass die am Punkt 16 einwirkende Kraft sich in Breitenrichtung der Haube 1 verteilt. Um ein Nachgeben der Haube 1 zu ermöglichen, müssen daher nicht nur die Seitenwände der ummittelbar zum Einwirkungspunkt 16 benachbarten Rippe 10 verformt werden, sondern auch die von entfernten Rippen 10. Auch dies trägt zur verbesserten Steifigkeit bei.
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In der Darstellung der 3 sind die Mittelstücke 11 deutlich schmaler als die beabstandeten Zonen 13. Die Mittelstücke 11 können aber auch genauso breit oder sogar breiter als die beabstandeten Zonen 13 sein, so dass man eine beabstandete Zone 13 und die an sie angrenzenden Seitenwände 12 als eine Rippe auffassen kann, die von einem im Wesentlichen an der Sichtplatte 2 anliegenden zentralen Bereich 9 der Verstärkungsstruktur absteht.
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4 zeigt eine zur 1 analoge Ansicht einer Fronthaube 1 gemäß einer zweiten Ausgestaltung der Erfindung. Diese Ausgestaltung trägt der Tatsache Rechnung, dass die Fronthaube 1 im allgemeinen über den umlaufenden Rahmen 4, 5, 6 der Verstärkungsstruktur 3 an anderen Karosserieteilen abgestützt ist und, wenn keine geeigneten Gegenmaßnahmen getroffen werden, unter einer von außen einwirkenden Kraft umso leichter nachgibt, je weiter der Einwirkpunkt 16 dieser Kraft von dem Rahmen entfernt ist. Indem bei dieser Ausgestaltung Rippen 10 mit an der Sichtplatte 2 anliegenden Mittelstücken 11 auf einen Mittelpunkt 17 der Haube 1 zulaufen beziehungsweise diesen kreuzen, ist die Nachgiebigkeit der Haube 1 in der Umgebung des Mittelpunkts 17 verringert.
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Als zusätzlicher Beitrag zur Versteifung der Haube 1 in der Umgebung des Mittelpunkts 17 ist hier ein Zugband 18 vorgesehen, das die den Mittelpunkt 17 kreuzende Rippe 10 überspannt und beiderseits von ihr an von der Sichtplatte 2 beabstandeten Zonen 13 der Verstärkungsstruktur 3 befestigt ist.
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Als eine Maßnahme zur Versteifung der Haube auch in der weiteren Umgebung des Mittelpunkts 17 können zusätzliche Zugbänder 19, 20 vorgesehen sein, die jeweils einen oder mehrere der aus verschiedenen Richtungen auf den Mittelpunkt 17 zulaufenden Rippen 10 queren. Da die Zugbänder jeweils am effektivsten sind, wenn sie die Rippen 10 rechtwinklig queren, bilden die jeweils nur eine einzelne Rippe 10 querenden Zugbänder 19 einen Bogen um den Mittelpunkt 17.
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Um den Zusammenbau der Haube 1 zu beschleunigen, können die Zugbänder 19, wie in der rechten Hälfte von 4 gezeigt, durch ein einziges bogenförmiges Zugband 21 ersetzt sein.
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Wie in 5 zu erkennen, ist die Anbringung des Zugbandes 18 an der den Mittelpunkt 17 kreuzenden zentralen Rippe 10 analog zum in 3 gezeigten Fall; Punktschweißungen 15 bzw. Prägefügungen (Clinchen) oder ähnliches fixieren das Zugband 18 an von der Sichtplatte 2 beabstandeten Zonen 13 beiderseits der Rippe 10. Auch in der 5 sind die Mittelstücke 11 deutlich schmaler als die beabstandeten Zonen 13. Die Mittelstücke 11 können aber auch genauso breit oder sogar breiter als die beabstandeten Zonen 13 sein
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6 zeigt einen zur 5 analogen Schnitt gemäß einer dritten Ausgestaltung der Fronthaube. Hier liegt der zentrale Bereich 9 der Verstärkungsstruktur 3 überwiegend unmittelbar an der Sichtplatte 2 an und lediglich die Rippen 10 – die wie in 1 oder 4 gezeigt verteilt sein können – sind von der Sichtplatte 2 beabstandet. Hier bilden jeweils eine Seitenwand 12 der Rippe 10 und ein an die Seitenwand angrenzender, die Sichtplatte 2 berührender Streifen 22 des zentralen Bereichs 9 eine Konkavität, über die sich ein beiderseits der Rippe 10 an der Verstärkungsstruktur 3 und eventuell auch am Mittelstück 11 der Rippe 10 verschweißtes Zugband 23 spannt. Wie bei den zuvor beschriebenen Ausgestaltungen zwingt das Zugband 23 die Seitenwand 12 dazu, unter Last kleinräumig unter hohem Kraftaufwand einzuknicken und trägt so zur Steifigkeit der Fronthaube 1 bei.
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Anstelle des in 6 gezeigten, eine einzige Rippe 10 überspannenden Zugbandes 23 kann auch ein im Querschnitt wellenförmiges, mehrere Rippen überbrückendes und zwischen den Rippen an der Verstärkungsstruktur 3 befestigtes Zugband zum Einsatz kommen.
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7 zeigt eine dritte Ausgestaltung der Fronthaube 1 in einer zu 1 und 4 analogen Ansicht. Die Vielzahl der Zugbänder der zweiten Ausgestaltung ist hier durch eine einzige Platte 24 ersetzt, die dieselben Bereiche der Versteifungsstruktur wie diese Zugbänder und zusätzlich noch dazwischenliegende Bereiche überdeckt. Die großflächige Überdeckung durch die Platte 24 erlaubt es, jeweils mehrere Paare von Schweißpunkten 15 oder Clinchverbindungen über die Länge der Rippen 10 verteilt anzubringen. Eine gedachte Verbindungslinie zwischen zwei Schweißpunkten 15 oder Clinchverbindungen eines solchen Paars erstreckt sich wie die zuvor beschriebenen Zugbänder quer zu der Rippe 10, die sie flankieren, so dass eine zwischen den beiden Schweißpunkten 15 oder Clinchverbindungen in der Platte 24 wirkende Zugkraft keine Belastung der Rippe 10 in ihrer Längsrichtung bewirkt.
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Grundsätzlich kann das Prinzip des Zugbandes unabhängig von der Gerippeform erfolgreich zur Optimierung des Deformationsverhaltens einer Fahrzeughaube angewendet werden, so dass bei gleicher oder besserer Fußgängerschutzleistung Haubengewicht eingespart werden kann.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Fronthaube
- 2
- Sichtplatte
- 3
- Versteifungsstruktur
- 4
- Graben
- 5
- Graben
- 6
- Graben
- 7
- Streifen
- 8
- Streifen
- 9
- Zentraler Bereich
- 10
- Rippe
- 11
- Mittelstück
- 12
- Seitenwand
- 13
- beabstandete Zone
- 14
- Zugband
- 15
- Punktschweißung
- 16
- Einwirkungspunkt
- 17
- Mittelpunkt
- 18
- Zugband
- 19
- Zugband
- 20
- Zugband
- 21
- Zugband
- 22
- Streifen
- 23
- Zugband
- 24
- Platte
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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