AT7743U1

AT7743U1 - Motorhaube aus verbundmaterial

Info

Publication number: AT7743U1
Application number: AT0051304U
Authority: AT
Inventors: Wolfgang Ing Dietz; Adolf Ing Ornig
Original assignee: Magna Steyr Fahrzeugtechnik Ag
Priority date: 2004-07-20
Filing date: 2004-07-20
Publication date: 2005-08-25
Also published as: DE102005033949A1

Abstract

Eine Motorhaube (1) für Kraftfahrzeuge besteht aus einer Aussenhaut (6), inneren Decklagen (7) und dazwischen Kernteilen (8) aus Hartschaum oder Waben. Um den Anforderungen beider Kollisionsarten (hie Fahrzeug, da Fußgänger) bei einfacher Fertigung und geringstem Gewicht optimal zu genügen, bilden die Kernteile Zonen (2,3) verschiedener Härte und/oder Dicke und ist quer über die ganze Breite der Motorhaube (1) eine Sollknickzone (5) vorgesehen, die durch Schwächung der Struktur erzielt ist. Die Sollknickzone (5) ist die Grenze zwischen einer vorderen Zone (3) mit weicheren Kernteilen (20) und einer hinteren Zone (2) mit Kernteilen (22) höherer Festigkeit.

Description

AT 007 743 U1

Die Erfindung betrifft eine Motorhaube für Kraftfahrzeuge, bestehend aus einer Aussenhaut, inneren Decklagen und dazwischen Kernteilen aus Hartschaum oder Waben. In dieser mehr oder weniger zutreffend als Sandwichbauweise bezeichneten Art werden Motorhauben aufgebaut, um nebst der Forderung nach niederen Herstellungskosten und geringem Gewicht den Sicherheitsan-5 forderungen im Kollisionsfall zu genügen. Dabei ist sowohl an die Sicherheit der Insassen, als auch an den Schutz von Fußgängern bei Kollisionen mit diesen gedacht.

Aus der DE 35 46 050 C2 ist ein Kunststoffbauteil für Kraftfahrzeuge bekannt, der aus einer Innendeckschicht und einer Aussendeckschicht und dazwischen einer Kernschicht aus Papierstegen, Waben oder Hartschaum besteht. Zur Optimierung des Energieaufnahmevermögens im io Kollisionsfall ist die Klebeverbindung zwischen der Kernschicht und einer der Deckschichten stellenweise unterbrochen. Damit wird in diesen Bereichen ein energieverzehrendes Abschälen der Deckschicht erreicht. Dieses Abschälen findet aber nur bei einem Aufprall mit einer Komponente in der Fläche der Deckschichten statt, was im Falle eines Kotflügels, um den es sich hier handelt, auch zutrifft. 15 Bei Motorhauben sind die Kräfte im Kollisionsfall aber andere: Bei der Kollision mit einem Fahrzeug oder mit einem festen Hindernis soll sich die Motorhaube aufwärts falten, um nicht in den Passagierraum geschleudert zu werden. Bei der Kollision mit einem Fußgänger klappt dessen Körper um die Vorderkante der Motorhaube, sodass dessen Kopf ungefähr rechtwinkelig zur Fläche der Motorhaube auf diese auftrifft. Ein Abschälen findet bei diesem Belastungsfall nicht 20 statt. Die Stelle, an der der Kopf des Unfallopfers auf der Motorhaube auftrifft, hängt nicht zuletzt von dessen Körpergröße ab.

Es ist Aufgabe der Erfindung, eine Motorhaube anzugeben, die den Anforderungen beider Kollisionsarten (hie mit einem Fahrzeug, da mit einem Fußgänger) optimal genügt, und das bei einfacher Fertigung und geringstem Gewicht. Erfindungsgemäß bilden die Kernteile Zonen verschiede-25 ner Härte und/oder Dicke und ist quer über die ganze Breite der Motorhaube eine Sollknickzone vorgesehen, die durch Schwächung der Struktur erzielt ist. So können die Eigenschaften der Zonen den jeweils verschiedenen Anforderungen bei der Kollision mit einem Fußgänger angepasst werden. Die Kernteile können vorgefertigt, insbesondere vorgeschnitten und dank ihrer (ohne Deckschichten) geringen Biegesteifigkeit der Form der Aussenhaut folgend gebogen und an dieser 30 angeklebt werden. So kann eine Aussenhaut, beispielsweise zu Testzwecken, unverändert bleiben, während die Eigenschaften der Motorhaube durch Einlegen verschiedener Kernteile variiert werden.

Die Kernteile sind entweder Wabenplatten, die nur aus miteinander verbundenen Wänden bestehen (Anspruch 2), welche auch zur Normalen auf die Grundebene der Platte geneigt sein kön-35 nen (Anspruch 3), um beim Aufprall eines Kopfes nachgiebiger zu sein. Sie können aber auch aus einem Hartschaum (Anspruch 4), beispielsweise einem Metallschaum, bestehen.

Die Sollkickzone soll bei der Kollision mit einem Fahrzeug ein aufwärts Falten der Motorhaube bewirken. Dieses aufwärts Falten beziehungsweise aufwärts Knicken kann durch entsprechende Ausführung der Kernteile gefördert werden. Vorzugsweise ist die Sollknickzone die Grenze zwi-40 sehen einer vorderen Zone mit weicheren Kernteilen und einer hinteren Zone mit Kernteilen höherer Festigkeit (Anspruch 5). So kann dem Umstand Rechnung getragen werden, dass ein (weicherer und kleinerer) Kinderkopf wahrscheinlich am vorderen Teil der Motorhaube auftrifft. Er wird weicher aufgefangen.

Die Sollknickzone besteht entweder in einer Unterbrechung der inneren Decklagen (Anspruch 45 6) oder in einer Unterbrechung zwischen einzelnen Kernteilen (Anspruch 7). Je nach der Gestalt und dem Krümmungsverlauf der Motorhaube ist das eine oder das andere vorzuziehen.

Dadurch, dass die Kernteile vor ihrer Anbringung im Inneren der Aussenhaut in der Ebene zugeschnitten werden, können in den Randzonen die Kernteile keilförmig spitz zulaufen und dort in Verstärkungslagen übergehen (Anspruch 8). so Eine weitere erhebliche Ersparnis an Fertigungs- und Werkzeugkosten wird erreicht, wenn die Decklagen, insbesondere die inneren Decklagen, aus vorgefertigten Mattenteilen bestehen (Anspruch 9). Diese bereits mit einer aushärtenden Matrix getränkten Mattenteile (auch Prepregs genannt) können dann einfach auf die Aussenhaut oder als innere Decklage auf die Kernteile aufgelegt werden, wobei sie sich der Form der Aussenhaut oder der Kernteile, deren Dicke variie-55 ren kann, anpassen. Damit erübrigt sich die kostspielige passgenaue Anfertigung einer Innenhaut. 2 AT 007 743 U1

In Weiterbildung der Erfindung können die Zonen in Subzonen abgestufter Dicke beziehungsweise Festigkeit unterteilt sein (Anspruch 10). Damit können die Festigkeitseigenschaften der einzelnen Subzonen noch besser dem voraussichtlichen Kollisionsverlauf und der Form der Motorhaube angepasst werden. In der Folge können in einzelnen Subzonen mehrere Kernteile überein-5 ander, getrennt durch eine Zwischenlage, angeordnet sein (Anspruch 11). So können etwa Randteile der Motorhaube den wegen ihrer Krümmung oder der Befestigung von Beschlägen erhöhten Anforderungen an die Festigkeit angepasst werden. Die Befestigungsteile für die Beschläge und/oder dergleichen können dann einfach an der Innenseite der Motorhaube durch Kleben befestigt sein (Anspruch 12). Dann ist es weiter förderlich, wenn in den Randbereichen der Motorhaube 10 an Stelle der Kernteile Verstärkungslagen angebracht sind (Anspruch 13). So können die Befestigungsteile an einer der Decklagen angeklebt sein.

In Weiterführung des Erfindungsgedankens lässt sich noch eine weitere Gewichts-, Bauraumund Kostenersparnis erzielen, wenn die Kernteile noch zur Dämpfung des Motorgeräusches herangezogen werden. Dazu sind die inneren Decklagen perforiert, sodass die Kernteile schallabsor-15 bierende Kammern bilden (Anspruch 11).

Im folgenden wird die Erfindung anhand von Abbildungen beschrieben und erläutert. Es stellen dar:

Fig. 1:Eine axonometrische Ansicht einer erfindungsgemäßen Motorhaube in einer ersten Ausführungsform, 20 Fig. 2:Einen Schnitt nach ll-ll in Fig. 1,

Fig. 3:Detail IV in Fig. 2, vergrößert,

Fig. 4:Einen Schnitt nach lll-lll in Fig. 1,

Fig. 5:Eine axonometrische Ansicht einer erfindungsgemäßen Motorhaube in einer zweiten Ausführungsform, 25 Fig. 6:Einen Schnitt nach Vl-Vl in Fig. 5,

Fig. 7:Eine schematische Darstellung der Wirkung bei lokalem Impakt,

Fig. 8:Eine axonometrische Ansicht einer erfindungsgemäßen Motorhaube in einer dritten Ausführungsform, vom Fahrzeuginneren aus gesehen,

Fig. 9:Einen Schnitt nach IX-IX in Fig. 8. 30 In Fig. 1 ist eine beispielsweise Motorhaube 1 nur durch ihre Konturen dargestellt. Die Raumform kann beinahe beliebig sein. Die Motorhaube 1 gliedert sich in eine hintere Zone 2, eine vordere Zone 3, einer die Grenze zwischen diesen beiden Zonen bildenden Sollknickzone 5 und einer im wesentlichen rundum verlaufenden Randzone 4.

In Fig. 2 ist der Aufbau der Motorhaube erkennbar. Sie besteht allgemein aus einer Außenhaut 35 6, Kernteilen 8 und inneren Decklagen 7. Die Außenhaut 6 kann aus Metall oder aus einem geeig neten Kunststoff hergestellt sein. Die Kernteile 8 bestehen aus einem harten Schaum oder aus Waben, die als Ausgangsmaterial in ebenen Platten vorliegen und entsprechend zugeschnitten werden. Wenn es sich um Waben handelt, so sind diese nur aus Wänden gebildet, deren geometrische Konfiguration quadratisch, hexagonal, kreisförmig oder sonst wie sein kann. Hier stehen sie 40 normal zur Plattenebene. Die innere Decklage 7 beziehungsweise die inneren Decklagen bestehen vorzugsweise aus faserverstärktem Kunststoff, insbesondere Kunstharz, das in vorbereiteten und formbaren Schichten vorliegt und erst nach dem Aufbringen aushärtet beziehungsweise ausgehärtet wird. Die Verbindung zwischen Kernteilen 8 und einerseits der Außenhaut 6 und andererseits der inneren Decklagen 7 erfolgt durch Klebung. 45 Wenn in einer Zone der Motorhaube besondere Festigkeit oder abgestufte Verformung erwünscht ist, so kann über dem Kernteil 8 noch ein zusätzlicher Kernteil 9 vorgesehen sein. Ein solcher ist über eine Zwischenlage 12 mit dem darunter liegenden Kernteil 8 verbunden. Die Kernteile 8 können vor ihrer Befestigung auf der Außenhaut 6 mit Vertiefungen 14 und Verjüngungen 15 versehen werden. Wenn ein Befestigungsteil 13 für einen Beschlag oder sonstiges benötigt wird, 50 kann er innen entweder an der Außenhaut 6 oder an einer inneren Decklage 7 angeklebt sein.

Fig. 3 zeigt den Aufbau etwas genauer. Von außen nach innen ist zuerst die Außenhaut 6 erkennbar, daran schließt innen ein Wabenkern 8 an, der zur Randzone 4 hin eine Verjüngung 15 aufweist. An der Innenseite sind hier mehrere Decklagen 7 angebracht. Der Wabenkern 8 ist mit den beiderseits anschließenden Lagen verklebt. Zusätzlich schließen in der Randzone 4 mehrere 55 Verstärkungslagen 18 an, die dem Randbereich die entsprechende Festigkeit verleihen. An gewis- 3

Claims

AT 007 743 U1 sen besonders beanspruchten Stellen können auch zwischen dem Wabenkern 8 und den Decklagen 7 weitere Verstärkungslagen 17 vorgesehen sein. In dem Wabenkern 8 sind die Wände der Waben 8' ungeachtet ihrer geometrischen Konfiguration angedeutet. Fig. 4 zeigt den Schnitt durch die Sollknickzone 5. Rechts ist der härtere Kernteil 22 der hinte-5 ren Zone 2 der Motorhaube, links der weichere Kernteil 20 der vorderen Zone 3. Die Kernteile 20, 22 sind bei 21 miteinander verklebt. Zur Bildung der Sollknickzone 5 sind die inneren Decklagen 7 bei 23 unterbrochen. Wenn zwischen dem Kernteil 20, 22 und der Außenhaut 6 eine weitere Verstärkungslage 17 ist, so kann auch diese unterbrochen sein. Wie viele und welche Lagen unterbrochen sind, damit sich im Kollisionsfall das erwünschte Aufwärtsfalten der Motorhaube einstellt, 10 hängt im Detail von deren Raumform ab. Die Motorhaube 51 in Fig. 5 ist wieder in eine hintere Zone 52 und in eine vordere Zone 53 mit dazwischen einer Sollknickzone 55 unterteilt. Sie unterscheidet sich von der vorhergehenden Motorhaube vor allem dadurch, dass die beiden Zonen 52, 53 in Subzonen unterteilt sind, und zwar die hintere Zone 52 in die Subzonen 70, 71, 72 und die vordere Zone 53 in die Subzonen 73, 15 74, 75. Die Subzonen sind hier zur Fahrzeuglängsachse symmetrisch angeordnet und haben abgestufte Festigkeit beziehungsweise Härte beziehungsweise Dicke. In Fig. 6 ist ein weiterer Unterschied gegenüber der ersten Ausführungsform auszumachen. Die Subzone 71 besteht aus zwei übereinander angeordneten Kernteilen 71, 71' mit einer Zwischenlage 62 und die Subzone 74 aus übereinander angeordneten Kernteilen 74, 74' mit einer 20 Zwischenlage 62. Zwischen den Kernteilen in der Sollknickzone 55 ist eine kleine Unterbrechung oder ein nicht geklebter Stoß zwischen den Kernteilen 71,71',74,74' der beiden Zonen. Die Außenhaut 56 und die inneren Decklagen 57 sind nicht unterbrochen, aber der Zwischenraum 55 zwischen den Kernteilen 71,71' auf der einen und 74, 74' auf der anderen Seite bewirkt, bei geeigneter Raumform der Motorhaube, deren Aufwärtsfalten. 25 Fig. 7 veranschaulicht die Wirkung der beiden übereinander angeordneten Kernteile 74, 74', wobei diese wieder eine abgestufte Festigkeit aufweisen, dass heißt der Kernteil 74' ist druckfester als der weichere Kernteil 74, welcher hier aus Waben besteht, deren Wände 76 nicht normal zur Ebene sind, sondern geneigt. Zur Veranschaulichung ist der Kopf 80 eines verunglückenden Fußgängers zu sehen. Bei geringer Aufprallgeschwindigkeit wird die Außenhaut 6 bei nur mäßigem 30 Widerstand des Kernteiles 74 eingedrückt (linkes Bild). Bei höherer Aufprallgeschwindigkeit wird auch die Zwischenlage 62 und der darunter liegende härtere Kernteil 74' verformt. Die Motorhaube 101 der Fig. 8 unterscheidet sich von den vorhergehenden dadurch, dass die inneren Decklagen 107 Löcher 108 aufweisen, die in einer bestimmten geometrischen Beziehung zu den Wänden 108' der Kernteile 108 stehen, welche dergestalt Kammern 110 bilden (siehe 35 Fig. 9). Des Weiteren ist in Fig. 9 angedeutet, wie die von einem nicht dargestellten Motor abgestrahlten Schallwellen in den Kammern 110 absorbiert werden. Die Schallwellen sind hier nur durch Linien 113 bis 118 in Ausbreitungsrichtung versinnbildlicht, die nach jeder Reflexion schwächer werden. Entsprechend werden die geraden Linien 113 bis 118 in Fig. 9 immer dünner. Insgesamt kann Dank der Erfindung eine Motorhaube beliebiger Gestalt über ihre ganze Flä-40 che für optimales Kollisionsverhalten abgestimmt werden, bei einfacher und flexibler Fertigung und geringstem Gewicht. ANSPRÜCHE: 45 50 1. Motorhaube (1;51;101) für Kraftfahrzeuge, bestehend aus einer Aussenhaut (6; 56; 106), inneren Decklagen (7; 57; 107) und dazwischen Kernteilen (8, 108) aus Hartschaum oder Waben, dadurch gekennzeichnet, dass die Kernteile Zonen (2,3; 52,53) verschiedener Härte und/oder Dicke bilden und dass quer über die ganze Breite der Motorhaube (1;51;101) eine Sollknickzone (5;55) vorgesehen ist, die durch Schwächung der Struktur erzielt ist.
2. Motorhaube nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Kernteile (8;20,22; 71,71'; 74,74') Wabenplatten sind, die nur aus miteinander verbundenen Wänden bestehen.
3. Motorhaube nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Kernteile (74) Waben- 4 55 5 10 15 20 25 AT 007 743 U1 platten sind, deren Wände (75 in Fig.7) zur Normalen auf ihre Grundebene geneigt sind.
4. Motorhaube nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Kernteile aus einem Hartschaum bestehen.
5. Motorhaube nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Sollknickzone (5;55) die Grenze zwischen einer vorderen Zone (3;53) mit weicheren Kemteilen (20; 73,74,75) und einer hinteren Zone (2;52) mit Kernteilen (22; 70,71,72) höherer Festigkeit ist.
6. Motorhaube nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Sollknickzone (5) in einer Unterbrechung (23) der inneren Decklagen (7) besteht.
7. Motorhaube nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Sollknickzone (55) in einer Unterbrechung zwischen einzelnen Kernteilen (73,74, 75, 70,71,72) besteht.
8. Motorhaube nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass in deren Randzonen (4) die Kernteile (8) keilförmig spitz zulaufen und in Verstärkungslagen (18) übergehen.
9. Motorhaube nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Decklagen (7; 57; 107) aus vorgefertigten Mattenteilen bestehen.
10. Motorhaube nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Zonen (52, 53) in Subzonen (73,74,75,70,71,72) abgestufter Dicke beziehungsweise Festigkeit unterteilt sind.
11. Motorhaube nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass in einzelnen Randzonen (4) beziehungsweise Subzonen (72) mehrere Kernteile (8,9; 72,72') übereinander, getrennt durch eine Zwischenlage (12;62), angeordnet sind.
12. Motorhaube nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass Befestigungsteile (13) für Beschläge und dergleichen an der Innenseite der Motorhaube durch Kleben befestigt sind.
13. Motorhaube nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass in deren Randzonen (4) an Stelle der Kernteile Verstärkungslagen (18) angebracht sind.
14. Motorhaube nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die inneren Decklagen (107) perforiert sind, sodass die Kernteile (108) schallabsorbierende Kammern (110) bilden. HIEZU 4 BLATT ZEICHNUNGEN 30 35 40 45 50 5 55