DE10117214B4

DE10117214B4 - Kopfaufpralloptimierte Motorhaube

Info

Publication number: DE10117214B4
Application number: DE2001117214
Authority: DE
Inventors: Dipl.-Ing. Süss Uwe
Original assignee: GM Global Technology Operations LLC
Current assignee: GM Global Technology Operations LLC
Priority date: 2001-04-06
Filing date: 2001-04-06
Publication date: 2012-04-26
Anticipated expiration: 2021-04-07
Also published as: DE10117214A1

Abstract

Kopfaufpralloptimierte Motorhaube (6) eines Kraftfahrzeuges, die sich horizontal von der Front des Fahrzeuges nach hinten erstreckt, wobei die Motorhaube (6) eine Schicht aus einem Kunststoffschaum (12) aufweist und so aufgebaut ist, dass sich bei einem Kopfaufprall ein bestimmtes Verzögerungsprofil einstellt, dem eine Steifigkeit der Motorhaube (6) an der Kopfaufschlagstelle entspricht und für das ein HIC-Wert berechenbar ist, wobei im vorderen Bereich (10) der Motorhaube (6) eine geringere Steifigkeit vorliegt als im hinteren Bereich (11) und die Steifigkeit im vorderen Bereich (10) einem simulierten Kinderkopfaufprall und im hinteren Bereich (11) einem simulierten Erwachsenenkopfaufprall entspricht, dadurch gekennzeichnet, dass die Schicht des Kunststoffschaums (12) in einer Oberschale (13) und einer Unterschale (14) gehalten ist und in jedem der genannten Bereiche (10, 11) einen Abschnitt bildet, der einen bestimmten Härtegrad aufweist.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine kopfaufpralloptimierte Motorhaube eines Kraftfahrzeuges gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1, die sich im Wesentlichen horizontal von der Front des Fahrzeuges nach hinten erstreckt, wobei die Motorhaube so aufgebaut ist, dass sich bei einem Kopfaufprall ein bestimmtes Verzögerungsprofil einstellt, dem eine Steifigkeit der Motorhaube an der Kopfaufschlagstelle entspricht und für das ein HIC-Wert berechenbar ist.
Die Entwicklungen in den letzten Jahren hatten zum Ziel, die Verletzungsschwere bei Fußgängern bei einer Fußgängerfahrzeugkollision zu minimieren. Gemäß einer Vorschrift des European Enhanced Vehicle-Safety Commitee (EEVC) soll die Motorhaube eines Fahrzeuges so gestaltet werden, dass der HIC-Wert bezogen auf eine bestimmte, einen Kopfaufprall simulierende Versuchsanordnung unter 1.000 bleibt.
Beim HIC-Wert handelt es sich um einen Wert, der sich aus der Auswertung des zeitlichen Verlaufs der Kopfverzögerung ergibt. Dazu wird eine bezogen auf ein Zeitintervall mittlere Verzögerung mit diesem Zeitintervall multipliziert, wobei die mittlere Verzögerung mit dem Exponenten 2,5 eingeht. Das Verzögerungsprofil wird mit verschiedenen Zeitintervallen abgetastet, und die sich dabei ergebenden Werte werden miteinander verglichen, wobei der größte Wert den HIC-Wert bildet. Der Formel liegt die Erkenntnis zugrunde, dass der Mensch durchaus hohe Verzögerungen erträgt, solange sie nur kurz wirken.
Gemäß der oben genannten Prüfvorschrift wird sowohl der Aufschlag eines Kinderkopfes als auch eines Erwachsenenkopfes simuliert, wobei der Impaktor, der den Kinderkopf simuliert, ein Gewicht von 2,5 kg hat und mit einer Geschwindigkeit von 40 km/h unter 50° zur Horizontalen auf die Motorhaube geschossen wird, während der Erwachsenenkopf-Impaktor ein Gewicht von 4,8 kg hat und mit einer Geschwindigkeit von 40 km/h unter einem Winkel von 65° auf die Motorhaube trifft.
Es hat sich gezeigt, dass Bereiche der Motorhaube, die hinsichtlich der Versuche mit dem Erwachsenenkopf-Impaktor optimiert sind, für den Kinderkopf zu hart sind und daher bei Versuchen mit dem Kinderkopf-Impaktor zu hohe HIC-Werte hervorrufen.
Um diesem Problem Rechnung zu tragen, ist in DE 199 29 048 A1 eine Motorhaube mit einem Dämpferbauteil aus einem Schaumwerkstoff vorgeschlagen worden, dessen Dämpfung in verschiedenen Flächenbereichen unterschiedlich ist. Insbesondere soll eine von hinten nach vorn abnehmend starke Dämpfung dadurch realisiert werden, dass das Dämpferbauteil eine von seiner Vorderkante nach hinten kontinuierlich zunehmende Dichte hat. Ein solches Dämpferbauteil ist aufwändig zu fertigen.
Die Erfindung beruht daher auf dem Problem, eine Motorhaube, die sowohl hinsichtlich eines Kinderkopf- als auch eines Erwachsenenkopfaufpralles optimiert ist, einfach und preiswert zu realisieren.
Die Aufgabe wird gelöst durch eine Motorhaube mit den Merkmalen des Anspruchs 1.
Indem im vorderen Bereich der Motorhaube eine kleinere Steifigkeit vorliegt als im hinteren Bereich, wobei die Steifigkeit im vorderen Bereich einem simulierten Kinderkopfaufprall und im hinteren Bereich einem simulierten Erwachsenenkopfaufprall entspricht, wird ein Ergebnis des HIC-Wertes von kleiner 1000 erreicht, so dass davon ausgegangen werden kann, dass nicht mit schweren Kopfverletzungen zu rechnen ist.
Die Erfindung beruht auf der Überlegung, dass im realen Unfallgeschehen der Kopf eines Kindes eher im vorderen Bereich der Motorhaube, während der Kopf eines Erwachsenen eher im hinteren Bereich aufschlägt.
Wenn im Vorstehenden von Steifigkeit bzw. Härte gesprochen wird, so ist damit ein komplexer Wert gemeint, in den dämpfende – d. h. geschwindigkeitsabhängige – und federnde – d. h. wegabhängige – Kraftkomponente einfließen. Für die vorliegende Betrachtung soll davon ausgegangen werden, dass die Härte einer bestimmten geschwindigkeitsabhängigen Energieaufnahme pro Wegeinheit entspricht.
Außerdem ist es wichtig, dass die Struktur bzw. der Kunststoffschaum nicht rückfedert, denn dies würde eine zusätzliche den HIC-Wert erhöhende Verzögerung bewirken. Der verwendete Schaum soll daher eine im Wesentliche nicht rückfedernde Struktur aufweisen. Erreicht werden kann dies, indem ein Kunststoffschaum eingesetzt wird, der oberhalb einer bestimmten Belastung kollabiert, d. h. dass die Brücken brechen, die die Poren des Schaumes bilden.
Der Kunststoffschaum wird vorzugsweise in einer Hülle aus Metall gehalten, wobei die Hülle durch eine Oberschale und eine Unterschale gebildet wird, die mit der Kunststoffschaumschicht verbunden sind, wobei diese Struktur insgesamt eine Biegesteifigkeit aufweist, die zusätzlich zur Steifigkeit des Kunststoffschaumes zur Kopfverzögerung beiträgt.
Vorzugsweise werden die Biegesteifigkeit der Gesamtstruktur und die Steifigkeit des Schaumes so aufeinander abgestimmt, dass zumindest in der Anfangsphase des Aufpralls der Kraftverlauf im Wesentlichen durch die Verformung des Kunststoffschaumes bestimmt wird. Diese lässt sich besser einstellen, so dass mit einiger Sicherheit erreicht werden kann, dass kein zu hoher HIC-Werte in der Anfangsphase der Verzögerung, die für den gezielten Geschwindigkeitsabbau besonders wichtig ist, auftritt.
Zur Erläuterung des Erfindungsgedankens wird im Folgenden ein Ausführungsbeispiel anhand einer Figur dargestellt.
In der Figur ist schematisch der Vorderbau 1 eines Fahrzeuges angedeutet sowie eine typische Fußgängerunfallsituation dargestellt. Ein Fußgänger 2 wird von der Front 3 des Fahrzeuges erfasst und schlägt dabei, wie dies die Bewegungsbahn 4 andeutet, mit dem Kopf 5 auf die Motorhaube 6. Die Kopfaufschlagstelle 7 ergibt sich aus der sogenannten Abwickellänge 8, die sich aus der Größe des Fußgängers und einem geschwindigkeitsabhängigen Zuschlag ergibt. Diese Abwickellänge wird gemessen von der Straßenoberfläche 9 entlang der Kontur des Vorderbaus 1 des Fahrzeuges bis hin zur Kopfaufschlagstelle 7.
Da die Körpergröße von Kindern kleiner ist als die von Erwachsenen, ergeben sich für Kinder kleinere Abwickellängen 8, so dass der Kopf eines Kindes im vorderen Bereich 10 der Motorhaube 6 aufschlägt, während der Kopf eines Erwachsenen den hinteren Bereich 11 erreicht. Deshalb sind – wie dies in der Querschnittdarstellung der Motorhaube 6 durch unterschiedliche Schraffierungen angedeutet ist – unterschiedliche Härtebereiche vorgesehen.
Die Motorhaube 6 ist dazu aus einem Kunststoffschaum 12 geformt, der von einer Oberschale 13 und einer Unterschale 13 sandwichartig umfasst wird. Die beiden Härtebereiche werden dadurch erzeugt, dass die Härte des Kunststoffschaumes 12 variiert. Diese ist im vorderen Bereich 10 geringer als im hinteren Bereich 11, was ebenfalls durch die unterschiedliche Schraffur des Kunststoffschaumes 12 angedeutet sein soll.

Claims

Kopfaufpralloptimierte Motorhaube (6) eines Kraftfahrzeuges, die sich horizontal von der Front des Fahrzeuges nach hinten erstreckt, wobei die Motorhaube (6) eine Schicht aus einem Kunststoffschaum (12) aufweist und so aufgebaut ist, dass sich bei einem Kopfaufprall ein bestimmtes Verzögerungsprofil einstellt, dem eine Steifigkeit der Motorhaube (6) an der Kopfaufschlagstelle entspricht und für das ein HIC-Wert berechenbar ist, wobei im vorderen Bereich (10) der Motorhaube (6) eine geringere Steifigkeit vorliegt als im hinteren Bereich (11) und die Steifigkeit im vorderen Bereich (10) einem simulierten Kinderkopfaufprall und im hinteren Bereich (11) einem simulierten Erwachsenenkopfaufprall entspricht, dadurch gekennzeichnet, dass die Schicht des Kunststoffschaums (12) in einer Oberschale (13) und einer Unterschale (14) gehalten ist und in jedem der genannten Bereiche (10, 11) einen Abschnitt bildet, der einen bestimmten Härtegrad aufweist.
Motorhaube nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Motorhaube (6) eine Schicht aus einem Kunststoffschaum (12) aufweist, wobei die Härte des verwendeten Kunststoffschaumes (12) im vorderen Bereich (10) geringer ist als die im hinteren Bereich (11).
Motorhaube nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Kunststoffschaum (12) eine nicht rückfedernde Struk- tur aufweist.
Motorhaube nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Kunststoffschaum (12) oberhalb einer bestimmten Belastung kollabiert und damit seine Verformung beibehält.
Motorhaube nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Steifigkeit des Kunststoffschaumes (12) und die Biegesteifigkeit der Struktur so aufeinander abgestimmt sind, dass zumindest in der Anfangsphase des Aufpralls der Kraftverlauf durch die Verformung des Kunststoffschaumes (12) bestimmt wird.