DE10059795A1

DE10059795A1 - Aufpralldämpfende Motorhaube an einem Fahrzeug

Info

Publication number: DE10059795A1
Application number: DE2000159795
Authority: DE
Inventors: Juergen Cordes
Original assignee: Volkswagen AG
Current assignee: Volkswagen AG
Priority date: 2000-12-01
Filing date: 2000-12-01
Publication date: 2002-06-13

Abstract

Die Erfindung betrifft eine aufpralldämpfende Motorhaube an einem Fahrzeug, mit einem Oberblech und einer mit diesem verbundenen Unterstruktur, die einen Rahmen und eine innerhalb desselben ausgebildete Versteifungsstruktur aufweist. Sie löst die Aufgabe, einer derartige Motorhaube so zu gestalten, daß diese ein erhöhtes Energieaufnahmevermögen bei einfacher Konstruktion der Unterstruktur hat. Dazu ist zwischen der Unterstruktur (2) oder vorbestimmten Bereichen derselben und dem Oberblech (1) ein diese beiden Komponenten (1, 2) verbindender fester, deformierbarer Schaumstoff (6, 9) angeordnet.

Description

Die Erfindung betrifft eine aufpralldämpfende Motorhaube mit unterschiedlicher Steifigkeit 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.

Um die Schwere von Kopfverletzungen bei Fußgängern oder anderen Aufprallbeteiligten 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 dem 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 Motorhaube 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. 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 mit dem Impaktor eingebrachte Aufprallenergie in bekannter Weise entsprechend einer idealen Kurve der Beschleunigung über der Zeit (a-t-Kurve) weitestgehend 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 beschrieben, die eine obere Außentafel (Oberblech) und eine unter dieser angeordnete Vorrichtung (Unterstruktur) zur Aufnahme des Stoßes, der auf die Außentafel durch einen Impaktor ausgeübt und durch den diese verformt wird, aufweist und die mit einem sog. Aufprallstörkörper, z. B. dem Motor, korrespondiert, der die verformte Unterstruktur auffängt bzw. anhält. Dabei sind eine Aufnahmerate an Aufprallenergie dieser Unterstruktur und ein Gesamthohlspalt, der zwischen dem Oberblech 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) des Oberblechs zu verringern, so daß auch der Abstand des Oberblechs zum Aufprallstörkörper klein gehalten werden kann. In der Schrift sind dazu zahlreiche Ausführungen von Motorhauben beschrieben.

Des weiteren ist aus der DE 199 29 048 A1 eine aufprallweiche Frontklappe bekannt, die aus einem dünnwandigen Außenblech (Oberblech), einem rahmenartigen Innenblech, das an seiner Außenrandkontur mit der des Außenblechs verbunden ist, und einem innerhalb des Innenblechrahmens angeordneten flächenförmigen Dämpfungsbauteil aus Schaumwerkstoff gebildet ist, wobei dessen Außenkontur der Innenkontur des Innenblechrahmens entspricht. Das Dämpfungsbauteil kann an seiner Unterseite eine Topographie aufweisen, die den Bauteilen angepaßt ist, die sich unterhalb desselben im Motorraum befinden und an denen sich das Dämpfungsbauteil im Fall eines Impaktoraufpralls abstützen kann. Um in verschiedenen Bereichen des Oberbleches unterschiedlichen Anforderungen gerecht werden zu können, hat der Schaumwerkstoff des Dämpfungsbauteils in verschiedenen Flächenbereichen eine unterschiedliche Dichte, und zwar eine von seiner Vorderkante zur Windschutzscheibe hin zunehmende Dichte. Damit wird erreicht, daß die Frontklappe im Bereich ihrer Vorderkante ein geringeres Dämpfungsvermögen aufweist als im Bereich der Windschutzscheibe. Das Energieaufnahmevermögen des Schaumstoffs wird auch durch dessen Material und Dicke bestimmt und kann in Abhängigkeit von diesem Material nur bei einer entsprechend dick ausgelegten Dämpfungsschicht zufrieden stellen.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine aufpralldämpfende Motorhaube an einem Fahrzeug nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 mit einem erhöhten Energieaufnahmevermögen bei einfacher Konstruktion der Unterstruktur zu schaffen.

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 Motorhaube, die ein Oberblech und eine mit diesem verbundene versteifende Unterstruktur aufweist und diese aus einem Rahmen und einer innerhalb desselben ausgebildeten Versteifungsstruktur gebildet ist, zwischen der Unterstruktur und dem Oberblech oder zwischen vorbestimmten Bereichen der Unterstruktur und dem Oberblech ein diese beiden Komponenten verbindender fester, deformierbarer offen- oder geschlossenporiger Schaum, insbesondere aus PUR oder PP, in einer Dichte von 5 bis 60 g/l angeordnet ist. Dieser deformierbare Schaumstoff ist in der Lage, bei einem Aufprall eines Impaktors auf die Motorhaube, simulierend den Aufprall des Kopfes eines Fußgängers, zusätzlich zum Oberblech und der Unterstruktur Energie aufzunehmen, so daß die durch den Impaktor- bzw. den Kopf des Fußgänger eingebrachte Energie mit einem verringerten Deformationsweg umgewandelt und dadurch der Verzögerungsverlauf optimiert wird. Das Kopfverletzungskriterium wird verringert. In technologisch vorteilhafter Weise ist der Schaumstoff mit dem Oberblech und der Unterstruktur durch Klebung verbunden. Als vorteilhafter Nebeneffekt tritt durch die Anordnung des festen Schaumstoffs zwischen dem Oberblech und der Unterstruktur eine Geräuschdämpfung an der Motorhaube auf, so daß der Schaumstoff auch als Motorraumdämmung dient, insbesondere dann, wenn die Schaumstoffschicht durchgängig und nicht unterbrochen ist.

In einer bevorzugten Ausführungsform weist die Versteifungsstruktur Spriegel auf, die durch Flansche gebildete Stirnflächen aufweisen, die dem Oberblech zugewandt sind. Auch der Rahmen ist mit derartigen Stirnflächen versehen. Jeweils zwischen diesen und dem Oberblech ist der Schaumstoff angeordnet. Dieser kann auch in Form von festen Schaumstoffelementen in den zwischen den Flanschen gegebenen und dem Oberblech abgewandten Einsenkungen angeordnet sein.

Von weiterem Vorteil ist, daß die Einbringung des Schaumstoffs in die Unterstruktur mit einer erheblichen Reduzierung der Wandstärke, zumindest der Versteifungsstruktur, gegenüber dem Oberblech einhergehen kann. Der Vorteil liegt in einer Materialeinsparung und Gewichtsreduzierung.

Die Versteifungsstruktur kann auch in einem am vorderen Teil der Motorhaube definierten Kinderkopfaufschlagbereich von einem am hinteren Teil der Motorhaube gegebenen Erwachsenenkopfaufschlagbereich separat ausgebildet und unterschiedlich dimensioniert sein, um unterschiedliche HIC-Werte zu realisieren. Daher kann es von Vorteil sein, das Oberblech lediglich in einem dieser Bereiche über den Schaumstoff mit der jeweiligen Versteifungsstruktur zu verbinden, beispielsweise nur im Kinderkopfaufschlagbereich, während dieses im jeweils anderen Bereich in bekannter Weise direkt mit der Versteifungsstruktur verbunden ist. Auch ist es möglich, den Schaumstoff in beiden genannten Bereichen unterschiedlich dimensioniert einzusetzen, um verschiedene HIC-Werte einzustellen.

Die Erfindung wird nachstehend anhand von Ausführungsbeispielen erläutert. In den zugehörigen Zeichnungen zeigen:

Fig. 1: eine Motorhaube in Explosionsdarstellung mit Schaumstoffelementen,

Fig. 2: die Motorhaube in einem Vertikalschnitt II-II in Y-Richtung,

Fig. 3: die Schaumstofflage einer weiteren Ausführungsform einer Motorhaube und

Fig. 4: eine Motorhaube mit dieser Schaumstofflage in einem Vertikalschnitt II-II.

In Fig. 1 ist eine aus einem Oberblech 1 aus 0,8 mm Stahlblech und einer einstückigen Unterstruktur 2 aus 0,6 mm Stahlblech gebildete Motorhaube dargestellt. Die Unterstruktur 2 weist einen Rahmen 3 und eine innerhalb desselben ausgebildete Versteifungsstruktur 4 auf. Die Unterstruktur 2 ist im montierten Zustand in bekannter Weise an ihren Außenkonturen mit dem Rand des Oberbleches 1 durch eine Bördelung verbunden. Zwischen dem Oberblech 1 und den diesem zugewandten Stirnflächen 5 des Rahmens 2 und der Versteifungsstruktur 4 sind 5 mm dicke, mit den Stirnflächen 5 korrespondierende deformierbare Schaumstoffelemente 6 rechteckigen Querschnitts aus geschlossenporigem PUR-Schaum der Dichte 30 g/l angeordnet und mit den beiden Komponenten (1, 2) verklebt, wobei die Montage der Motorhaube derart erfolgt, daß zunächst die Schaumstoffelemente 6 auf die Stirnflächen 5 der durch einen Stanz- und Tiefziehprozeß hergestellten Unterstruktur 2 geklebt und anschließend das Oberblech 1 auf die Schaumstoffelemente 6 aufgeklebt werden. Die Versteifungsstruktur 4 wird durch Längs- und Querspriegel 7 _L und 7 _Q gebildet. Es sei angemerkt, daß die Dicke der Schaumstoffelemente größer und im wesentlichen bis zu 40 mm gewählt werden kann.

An der Unterstruktur sind Querlinien A und B eingezeichnet, von denen die Querlinie A die an der Motorhaube festgelegte vordere Grenze des Kinderkopfaufschlagbereiches K und die Querlinie B die hintere Grenze desselben und zugleich die vordere Grenze des Erwachsenenkopfaufschlagbereiches E kennzeichnet, wobei die Querlinie A im vorgegebenen Abstand von 1000 mm, gemessen von der Projektions-/Standfläche des Fahrzeugs über die Vorderkante der Motorhaube zu dieser bzw. der Unterstruktur 2 (wrap arround distance) verläuft und die Querlinie B im Abstand von 500 mm von der Querlinie A, womit die beiden Bereiche definiert sind. Entlang der Querlinie B ist der Querspriegel 7 _Q ausgebildet und so angeordnet, daß dieser mit seiner Vorderkante mit dieser Trennlinie (Querlinie B) zusammenfällt und somit vollständig im Erwachsenenkopfbereich E angeordnet ist. Dadurch ist die Steifigkeit der Unterstruktur 2 und der mit dieser gebildeten Motorhaube in diesem Bereich ebenfalls erheblich größer. Überdies kann die Versteifungsstruktur 4 im Kinderkopfaufschlagbereich K separat von der des Erwachsenenkopfbereiches E ausgebildet sein und lediglich in diesem Bereich mit dem Oberblech 1 durch einen deformierbaren Schaumstoff (6 oder 9), wie vorbeschrieben, verbunden sein.

Fig. 2 zeigt einen Querschnitt II-II durch die Motorhaube im Bereich der Längsspriegel 7 _L. Deutlich sind die zwischen dem Oberblech 1 und der aus dem Rahmen 3 und der Versteifungsstruktur 4 gebildeten Unterstruktur 2 im Bereich der an dieser gegebenen Stirnflächen 5 eingeklebten rechteckigen deformierbaren Schaumstoffelemente 6 zu erkennen. Die Einzelheit Y zeigt die Anordnung von Klebestellen 8, die zu einen festen Verbund zwischen dem Oberblech 1 und der Unterstruktur 2 sicherstellen.

Eine weitere Ausführung einer Motorhaube ist in Fig. 3 in Verbindung mit Fig. 1 gezeigt, wobei diese Motorhaube mit dem gleichen Oberblech 1 und der gleichen Unterstruktur 2 gebildet ist, jedoch anstelle der in der Fig. 1 gezeigten Schaumstoffelemente 6, die an den Stirnflächen 5 der Unterstruktur 2 angeklebt sind (Fig. 2), eine Schaumstofflage 9 aus dem gleichen Material aufweist, die in den Einsenkungen 10 der Quer- und Längsspriegel 7 _Q und 7 _L angeordnet ist und die über die Stirnflächen 5 der Unterstruktur 2 hinausragt, so daß die Unterstruktur 2 nicht mit dem Oberblech 1 in Berührung kommt. Die Schaumstofflage 9 ist 10 mm dick (und kann bis zu im wesentlichen 40 mm betragen) und ragt 5 mm über die Unterstruktur 2 hinaus, so daß der Abstand zwischen dem Oberblech 1 und den Stirnflächen der Unterstruktur 2 ebenfalls im wesentlichen 5 mm beträgt. Fig. 4 zeigt einen Querschnitt II-II durch die Motorhaube im Bereich der Längsspriegel 7 _L, wobei in der Einzelheit X die Anordnung von Klebestellen 11 angegeben ist. Gegenüber der Motorhaube nach Fig. 1 und 2 ist diese Ausführung technologisch weniger aufwendig.

BEZUGSZEICHENLISTE

1

Oberblech

2

Unterstruktur

3

Rahmen

4

Versteifungsstruktur

5

Stirnfläche

6

Schaumstoffelement

7 _L

Längsspriegel

7 _Q

Querspriegel

8

Klebestelle

9

Schaumstofflage

10

Einsenkung

11

Klebestelle
A Querlinie
B Querlinie
K Kinderkopfaufschlagbereich
E Erwachsenenkopfaufschlagbereich

Claims

1. Aufpralldämpfende Motorhaube an einem Fahrzeug, mit einem Oberblech und einer mit diesem verbundenen Unterstruktur, die einen Rahmen und eine innerhalb desselben ausgebildete Verstreifungsstruktur aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen der Unterstruktur (2) oder vorbestimmten Bereichen derselben und dem Oberblech (1) ein diese beiden Komponenten (1, 2) verbindender fester, deformierbarer Schaumstoff (6, 9) angeordnet ist.

2. Motorhaube nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Schaumstoff (6, 9) mit dem Oberblech (1) und der Unterstruktur (2) oder Bereichen der Unterstruktur (2) verklebt ist.

3. Motorhaube nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Versteifungsstruktur (4) Spriegel (7 _L, 7 _Q) aufweist, daß am Rahmen (3) und an den Spriegeln (7 _L, 7 _Q) dem Oberblech (1) zugewandte Stirnflächen (5) ausgebildet sind, und daß der Schaumstoff (6) zwischen diesen Stirnflächen (5) und dem Oberblech (1) angeordnet ist.

4. Motorhaube nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Versteifungsstruktur (4) Spriegel (7 _L, 7 _Q) aufweist, und daß an den Spriegeln (7 _L, 7 _Q) dem Oberblech (1) abgewandte versteifende Einsenkungen (10) ausgebildet sind, in denen der Schaumstoff (9) angeordnet ist.

5. Motorhaube nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Blechdicke der Versteifungsstruktur (4) und/ oder des Rahmens (3) in den Bereichen der Schaumstoffanordnung erheblich geringer als die des Oberbleches (1) ist.

6. Motorhaube nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Versteifungsstruktur (4) in einem am vorderen Teil der Motorhaube definierten Kinderkopfaufschlagbereich (K) von einem am hinteren Teil der Motorhaube gegebenen Erwachsenenkopfaufschlagbereich (E) separat ausgebildet ist, und daß nur im Kinderkopfaufschlagbereich (K) zwischen der Versteifungsstruktur (4) und dem Oberblech (1) deformierbarer Schaumstoff (6, 9) angeordnet ist.