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Die
vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Motorhaube für ein Kraftfahrzeug,
welche den Grad von Kopfverletzungen bei einem Aufprall mit dem
Kopf eines Fußgängers verringert
und somit eine hohe Sicherheit für
Fußgänger ermöglicht.
Die vorliegende Motorhaube für
ein Kraftfahrzeug kann den Grad von Kopfverletzungen verringern,
egal auf welche Stelle der Motorhaube der Kopf des Fußgängers aufprallt.
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Herkömmlicherweise
werden verbreitet Verbundbleche in Motorhauben für Kraftfahrzeuge verwendet.
Ein typisches Verbundblech besteht aus einem Motorhaubenaußenblech
(häufig
auch als äußeres Blech
oder Außenblech
bezeichnet und im Weiteren vereinfacht als "Außenblech" bezeichnet) und
einer Innenblech (häufig
auch als inneres Blech oder Innenblech bezeichnet und im Weiteren
vereinfacht als "Innenblech" bezeichnet), welches
dem Außenblech
als Verstärkung
folgt. Die zwei Bleche sind miteinander verbunden und lassen einen
Raum dazwischen.
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Um
ein leichtgewichtiges Verbundblech herzustellen, werden jetzt die
in den Verbundblechen, insbesondere in den Innenblechen, früher verwendeten
Stahlbleche durch Bleche aus Aluminiumlegierungen, wie z. B. die
aus den 3000er-, 5000er-, 6000er- und 7000er-Serien, ersetzt, welche
sehr fest und verformbar sind und die JIS- oder AA-Standards erfüllen.
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"Träger"-Bleche, in welchen
der Träger
so zugeschnitten (beseitigt) ist, dass er dem Anschein nach aus
einer Vielzahl von Trägern
besteht, werden zur Zeit beim Entwurf von Innenblechen aus Aluminiumlegierungen
verwendet, um das Gewicht der Innenbleche zu minimieren. Diese Strategie
des Zuschnitts ist früher
in den Innenblechen aus Stahl verwendet worden.
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Eine
andere Gestaltung bei der Herstellung von Innenbleche aus Aluminiumlegierungen
ist das "Kegel"-Blech. Diese Art des Blechs hatte vielfache Vorsprünge auf
der Blechoberfläche.
Wie besonders in 7 durch eine Motorhaube 11 einer
Fahrzeugs 12 dargestellt, enthält ein Innenblech 1 der
Motorhaube 11 eine Vielzahl von einzelnen kegelförmigen Vorsprüngen 2,
wovon jeder vom anderen beabstandet ist und dessen Kegelspitze auf
das Außenblech 5 gerichtet
ist, welches sich an der Außenseite
des Fahrzeugs 12 befindet. Der kegelförmige Vorsprung 2, wie
in der perspektivischen Ansicht in 8 gezeigt, ist
ein relativ großer,
eigenständiger
Vorsprung, welcher im Grunde ein abgeschnittener Kegel (mit einem trapezförmigen Querschnitt)
mit einer im Wesentlichen flachen Spitzenwerte und einer Kegelfläche 7 ist.
Eine flache oder vertiefte Fläche 3 erstreckt
sich zwischen den kegelförmigen
Vorsprüngen.
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Zur
Zeit besteht ein Bedarf für
dünne,
leichtgewichtige und feste Motorhaubenbleche für ein Kraftfahrzeug, welche
verbesserte Eigenschaften aufweisen, inklusive Biege- und Torsionssteifigkeit sowie
Zugfestigkeit (Einbeulungswiderstandsfähigkeit).
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Ein
typisches Kegel-Innenblech hat eine etwa 1,2-fach höhere Torsionssteifigkeit
als ein Träger-Innenblech.
Deshalb ermöglicht
die Gestaltung eines Kegel-Innenblechs den Entwurf dünnerer,
aber steiferer Verbundbleche, die für den Gebrauch in Motorhauben
für Kraftfahrzeuge
geeignet sind, als es durch die Gestaltung eines Träger-Innenblechs oder eines
flachen Blechs möglich
ist. Diese Bauweise ist somit effektiv bei der Gewichtsreduzierung
von Verbundblechen.
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In
letzter Zeit jedoch entstehen neben der Gestaltung leichtgewichtiger
und fester Motorhauben für
Kraftfahrzeuge neue Bedenken, nämlich
dass die Sicherheit der Fußgänger bei
einem Aufprall mit Fahrzeugen gewährleistet werden muss. Besonders der
Sicherheitsstandard hinsichtlich eines Kopfaufpralls erfordert eine
Motorhaube für
ein Kraftfahrzeug mit einem niedrigen Kopfverletzungsbemessungswert
(HIC). Um dieses Erfordernis zu erfüllen und die Sicherheit der
Fußgänger bei
einem Kopfaufprall sicherzustellen, werden verbesserte Kegel-Bleche
mit einem niedrigen HIC-Wert benötigt.
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Unter
Bezug auf die 6A und 6B, welche
die vorteilhaften Wirkungen einer Ausführungsform der vorliegenden
Erfindung zeigen, wird die Beziehung zwischen der bei einem Aufprall
auf den Kopf eines Fußgängers ausgeübten Beschleunigung
und dem Stoß (Verformungsweg)
des Kopfes beschrieben (6A) sowie
die Beziehung zwischen der auf den Kopf wirkenden Beschleunigung
und der Zeit (6B).
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Jede
der in den 6A und 6B gezeigten
Kurven zeigen zwei Spitzenwerte: einen ersten Spitzenwert (erste
Welle) P1 und einen zweiten Spitzenwert (zweite Welle) P2. Der Spitzenwert
P1 tritt auf, wenn der Kopf eines Fußgängers auf die Motorhaube eines
Kraftfahrzeugs aufprallt und dabei eine Verformung der Motorhaube
verursacht. Der Spitzenwert P2 deutet die Gegenkraft an, welche
beim zweiten Aufprall des verformten Motorhaubenblechs eines Kraftfahrzeugs
auf eine formfeste Motorraumkomponente (im Weiteren vereinfacht
als "Motor" bezeichnet) entsteht.
Der HIC-Wert wird in jedem Fall durch Integration der jeweiligen
in 6B gezeigten Beschleunigung-Zeit-Kurven ermittelt.
Wenn die Motorkomponente nahe (in Entfernung) dem Motorhaubenblech
ist und gewünscht
ist, den HIC-Wert bei 1000 und weniger zu halten, müssen die
Spitzenwerte P1 erhöht
und die entsprechenden Spitzenwerte P2 heruntergesetzt werden.
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Im
Vergleich zum Träger-Innenblech
liefert das Kegel-Innenblech
beim ersten Aufprall des Kopfs des Fußgängers einen höheren Spitzenwert
P1, was auf eine größere auf
den Kopf wirkende Beschleunigung hindeutet. Dies kommt daher, weil
die kegelförmigen
Vorsprünge
der Kegel-Innenbleche
dazu dienen, den Aufprall des Kopfes zu verteilen und zu dämpfen.
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Nichtsdestoweniger
kann auch ein Kegel-Innenblech versagen, für Sicherheit zu garantieren, wenn
der Aufprall des Kopfes in einem Bereich der Motorhaube eines Kraftfahrzeugs
auftritt, bei dem der Zwischenraum zwischen dem Innenblech und dem
formfesten Gegenstand im Motorraum relativ klein ist, insbesondere
im Bereich des Innenblechs direkt über dem Motor (der Bereich,
der in 7 von einer gepunkteten Linie umgeben und mit
dem Bezugszeichen 13 bezeichnet ist). Besonders wenn der Kopf
des Fußgängers mit
diesem Bereich des Innenblechs zusammenstößt, kann ein zweiter Aufprall zwischen
dem verformten Innenblech (Motorhaube) und dem formfesten Motor
auftreten, was zu einem hohen Spitzenwert P2 führt. Anders gesagt, der Spitzenwert
P2 kann auch bei einem Kegel-Innenblech erheblich sein, wenn der
Aufprall im Bereich direkt über
dem Motor (Bezugszeichen 13) auftritt und der Zwischenraum
zwischen dem Innenblech und dem Motor beispielsweise kleiner oder
gleich 50 mm ist.
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Eine
beträchtliche
Blechverformung kann auch auftreten, wenn der Kopf des Fußgängers in
einem weniger steifen Bereich auf die Motorhaube prallt, z. B. zwischen
den kegelförmigen
Vorsprüngen des
Kegel-Innenblechs (d. h. ein in den 6A und 6B gezeigter
flacher oder vertiefter Bereich 3). Ein zweiter Aufprall
kann dann zwischen dem verformten Blech und dem formfesten Motor,
insbesondere im Bereich des Innenblechs direkt über dem Motor, wo der Zwischenraum
klein ist, auftreten. Dies führt
zu einem hohen Spitzenwert P2. Angesichts dieses Risikos eines Kopfaufpralls
im Bereich des Blechs mit kleinem Zwischenraum oder zwischen den
kegelförmigen
Vorsprüngen,
bieten selbst die Kegel-Innenbleche immer noch viel Raum für Verbesserungen
hinsichtlich Sicherheit bei einem Aufprall.
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Entsprechend
sind mehrere Verbesserungen an Kegel-Innenblechen durchgeführt worden.
Gemäß einem
Stand der Technik wird die Verbesserung durch Anordnen von niedrigeren
kegelförmigen
Vorsprüngen
(d. h. mit einer größeren Grübchentiefe)
in dem Bereich des Innenblechs, der dem Motor oder anderen formfesten
Gegenständen
gegenüberliegt, als
in anderen Bereichen des Innenblechs, die nicht formfesten Gegenständen gegenüberliegen.
Diese Bauweise sieht einen größeren Zwischenraum
zwischen dem Motor und anderen formfesten Gegenständen und
ein Kegel-Innenblech
vor (siehe japanische Offenlegungsschrift Nr.
JP 2000-168622 A , Seiten
1 bis 3 und
1).
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In
einem anderen Stand der Technik ist die obere Oberfläche jedes
kegelförmigen
Vorsprungs (Vorsprungsoberfläche),
welche normalerweise glatt ist, derart geformt, dass sie eine Vertiefung,
eine Stufe, eine Einkerbung, einen Schlitz, einen dünneren Abschnitt
oder teilweise unebene Besonderheiten (unebene Besonderheiten) aufweisen.
Diese herkömmliche
Bauweise erlaubt eine verringerte Kraft, die auf die Vorsprungsoberfläche (obere
Oberfläche des
Vorsprungs) aufgebracht wird, wenn der Kopf des Fußgängers auf
das Karosserieblech und der zweite Aufprall zwischen dem Blech und
einer formfesten Komponente innerhalb der Fahrzeugkarosserie auftritt,
und führt
zu einer Verformung (Zusammenbrechen) der Blechvorsprünge. Diese
Vorsprünge
dienen dazu, die bei einem zweiten Aufprall durch die lokale Verformung
der Vorsprünge
auf den Kopf des Fußgängers ausgeübte Gegenkraft
zu verringern (siehe japanische Offenlegungsschrift Nr.
JP 2003-054449 A ,
Seiten 1 bis 3 und
1).
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In
einem weiteren Stand der Technik ist eine Vielzahl von Durchgangslöchern um
jeden kegelförmigen
Vorsprung des Kegel-Innenblechs derart ausgebildet, dass der HIC-Wert niedrig bleibt,
egal an welcher Stelle ein Fußgänger auf
die Motorhaube prallt (siehe japanische. Offenlegungsschrift Nr.
JP 2003-191865 A ,
Seiten 1 bis 3 und
2).
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In
einem anderen Stand der Technik ist ein Stoßdämpfer, wie z. B. Glaswolle,
zwischen dem Außenblech
und dem Innenblech zur Verstärkung
des Motorhaubenblechs und zur Verringerung oder Dämpfung des
Aufpralls bei einem Zusammenstoß angeordnet.
In einem ähnlichen
Beispiel, wird ein Gewichtsmaterial, wie z. B. ein "melsheet" (Dämpfungschicht)
oder ein α-Gel,
welches nicht steif ist, aber ein bestimmtes Gewicht hat, auf der
Oberfläche
des Außenblechs
angebracht (siehe japanische Offenlegungsschrift Nr.
JP 06-239268 A , Seiten
1 bis 3 und
2).
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In
diesen Beispielen wird jedoch die Trägheitskraft, die auf den Kopf
des Fußgängers wirkt (welche
von der Masse und der Steifigkeit des Blechs abhängt), verringert, wenn ein
Blech aus einer Aluminiumlegierung sowohl im Außenblech als auch im Innenblech
verwendet wird, um das Gewicht der Motorhaube eines Kraftfahrzeugs
zu minimieren. Folglich ist der Energiebetrag, welcher bei einem
Aufprall des Kopfs eines Fußgängers absorbiert
wird, tendenziell unzureichend, was zu einem ungeeignet niedrigen Spitzenwert
P1 der Kopfbeschleunigung führt.
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Darüber hinaus
ist es überaus
schwierig ein planes Blech zu einem Kegel-Innenblech zu pressen, welches
kegelförmige
Vorsprünge
unterschiedlicher Höhen
oder solche mit teilweise unebenen Eigenschaften aufweisen, um die
gewünschten
Wirkungen zu leisten, wie sie in den japanischen Offenlegungsschriften
Nr.
JP 2000-168622
A und
JP
2003-054449 A beschriebenen Techniken erforderlich sind.
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Auch
die in der japanischen Offenlegungsschrift Nr.
JP 2003-191865 A beschriebene
Technik, welche eine Ausbildung von mehrfachen Durchgangslöchern um
jeden kegelförmigen
Vorsprung des Kegel-Innenblechs erfordert, führt zu einer verringerten Steifigkeit
an den Stellen, wo die Durchgangslöcher ausgebildet sind. Dies
führt zu
einer deutlichen Verformung dieses Bereich bei einem Aufprall des
Kopfs des Fußgängers. Somit
kann es zu einem zweiten Aufprall zwischen dem verformten Karosserieblech
und dem formfesten Motor in dem Bereich kommen, der sich direkt über dem
Motor befindet und in dem der Zwischenraum klein ist.
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Die
Technik, die das Anbringen eines Stoßdämpfers erfordert, hat ebenfalls
einen Nachteil, nämlich
dass eine beträchtliche
Gegenkraft bei dem Zusammenstoß von
Motorhaubenblech und Motor entstehen kann, wenn der Abstand zwischen
Motorhaube und dem Motor klein ist. Ferner muss eine wesentliche
Menge des Materials zum Auffüllen
des Raums zwischen dem Außenblech
und dem Innenblech verwendet werden, um ausreichende Wirkungen bei
alleiniger Verwendung des Stoßdämpfers zu erzielen.
Die Auswahl des Materials ist ebenfalls wichtig. Dieser Ansatz geht
zu Lasten des Fahrzeuggewichts und ist mit einem Kostenzuwachs sowie
einem komplizierten Verfahren zum Befüllen des Stoßdämpfers verbunden.
Die Technik, die in der japanische Offenlegungsschriften Nr.
JP 06-239268 A beschrieben
ist, stellt ähnliche
Probleme.
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Aus
dem Dokument
EP 1 357
018 A1 ist eine Motorhaube gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs
1 bekannt geworden. Gemäß der Lehre
dieses Dokuments können
Innenbleche entweder mit Sicken oder mit kegelförmigen Vorsprüngen versehen
sein. Der Fachmann entnimmt somit der Druckschrift, dass Sicken
und kegelförmige
Vorsprünge
alternative Lösungen
zur Erhöhung
der Steifigkeit des Innenblechs darstellen.
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Aufgabe
der vorliegenden Erfindung ist es deshalb, eine Motorhaube für ein Kraftfahrzeug
zu schaffen, welches für
deren Innenblech ein leichtgewichtiges Blech aus einer Aluminiumlegierung
verwendet, aber immer noch einen sicheren Schutz für den Kopf
eines Fußgängers bei
einem Aufprall des Kopfes auf der Motorhaube und somit eine hohe
Sicherheit für
Fußgänger bietet.
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Die
Motorhaube für
ein Kraftfahrzeug gemäß der vorliegenden
Erfindung weist ein Außenblech, welches
die Außenseite
der Motorhaube bildet, und ein Innenblech aus einer Aluminiumlegierung
auf, welches die einem Motorraum zugewandte Innenseite des Außenblechs
verkleidet. Das Innenblech weist eine Vielzahl von einzelnen, von
einander beabstandeten, kegelförmigen
Vorsprüngen
auf, deren Spitzen zum Außenblech
hin zeigen, und eine Vielzahl von Sicken, die auf dem Innenblech
zwischen den kegelförmigen
Vorsprüngen
ausgebildet sind und benachbarte kegelförmige Vorsprünge mit
einander verbinden.
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Vorzugsweise
ist das Außenblech
ebenfalls aus einer Aluminiumlegierung hergestellt.
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Gemäß der vorliegenden
Erfindung verbinden die zwischen den kegelförmigen Vorsprüngen ausgebildeten
Sicken benachbarte kegelförmige
Vorsprünge.
Das Kegel-Innenblech
ist so ausgeführt, dass
eine hohe Steifigkeit erreicht wird, ohne dabei die Dicke zu erhöhen.
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Folglich
kann die Motorhaube einen ausreichenden Betrag an Energie beim ersten
Aufprall des Kopfs des Fußgängers absorbieren.
Dies führt
zu einem hohen Spitzenwert P1 der Kopfbeschleunigung.
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In
der vorliegenden Erfindung dienen die Sicken auch dazu, die Steifigkeit
des Kegel-Innenblechs in den Bereichen zwischen den kegelförmigen Vorsprüngen zu
erhöhen.
Darüber
hinaus dienen die Sicken selbst dazu, den Aufprall bei einem Zusammenstoß des Kopfs
des Fußgängers mit
dem Karosserieblech zu absorbieren. Folglich kann die Verformung
des Karosserieblechs auch dann minimiert werden, wenn der Kopf des
Fußgängers auf
diese Bereiche prallt. Dies reduziert erheblich das Risiko eines
zweiten Aufpralls zwischen dem verformten Karosserieblech und dem
Motor, auch in dem Bereich der Motorhaube, der sich direkt über dem
Motor befindet und bei dem der Zwischenraum klein ist. Deshalb kann
der zweite Beschleunigungspitzenwert P2 herabgesetzt und der HIC-Wert
niedrig gehalten werden.
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Auf
diese Weise kann die Motorhaube eines Kraftfahrzeugs gemäß der vorliegenden
Erfindung den Aufprall, der auf den Kopf eines Fußgängers bei einem Zusammenstoß des Kopfs
mit der Motorhaube ausgeübt
wird, vermindern und somit einen erhöhten Sicherheitsgrad bieten.
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Auch
in einem Aufbau gemäß Anspruch
2, in welchem sowohl das Außenblech
als auch das Innenblech der Motorhaube des Kraftfahrzeugs aus einem
leichtgewichtigen Blech aus einer Aluminiumlegierung hergestellt
werden, dienen Sicken, die auf dem Innenblech zwischen den kegelförmigen Vorsprüngen ausgebildet
sind und die benachbarten kegelförmigen
Vorsprünge
miteinander verbinden, dazu, die Trägheitskraft, die auf den Kopf
des Fußgängers bei
einem Aufprall wirkt, beizubehalten. Dementsprechend kann die Motorhaube
einen ausreichenden Betrag an Energie bei einem ersten Aufprall des
Kopfs des Fußgängers absorbieren,
was zu einem hohen Spitzenwert P1 der Kopfbeschleunigung führt. Zur
Herstellung des Innenblechs können
die Sicken und die kegelförmigen
Vorsprünge
gleichzeitig, z. B. durch Pressen, auf einem planen Blech ausgebildet
werden.
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1 ist
eine perspektivische Ansicht einer ersten Ausführungsform einer Motorhaube
für ein Kraftfahrzeug
(Innenblech) gemäß der vorliegenden Erfindung.
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2A und 2B zeigen
vergrößerte Teilansichten
der Motorhaube für
ein Kraftfahrzeug (Innenblech) aus 1, von denen 2A eine
perspektivische Ansicht der Sicken und 2B eine
perspektivische Ansicht eines Teilquerschnitts einer der Sicken
darstellen.
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3A und 3B zeigen
vergrößerte Teilansichten
einer weiteren Ausführungsform
der Sicken, von denen 3A eine perspektivische Ansicht
der kegelförmigen
Vorsprünge und 3B eine Teilquerschnittsansicht
der Sicken darstellen.
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4 ist
eine Querschnittsansicht, die den Zwischenraum zwischen der Motorhaube
des Kraftfahrzeugs der vorliegenden Erfindung und einem formfesten
Gegenstand innerhalb eines Motorraums zeigen.
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5 ist
eine perspektivische Ansicht einer ersten Ausführungsform, in welcher die
Motorhaube des Kraftfahrzeugs der 1 an eine
Fahrzeugkarosserie befestigt ist.
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6A und 6B zeigen
Diagramme, wovon 6A ein Diagramm ist, welches
die Beziehung zwischen der bei einem Aufprall auf den Kopf eines
Fußgängers ausgeübte Beschleunigung
und dem Stoß (Verformungsweg)
des Kopfs zeigt, und 6B ein Diagramm ist, welches
die Beziehung zwischen der bei einem Aufprall auf den Kopf eines Fußgängers ausgeübte Beschleunigung
und der Zeit zeigt.
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7 ist
eine perspektivische Ansicht eines typischen Kegel-Innenblechs,
welche in einer herkömmlichen
Motorhaube für
ein Kraftfahrzeug verwendet wird.
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8 ist
eine vergrößerte perspektivische Ansicht
eines der in 7 gezeigten kegelförmigen Vorsprünge.
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Eine
Motorhaube für
ein Kraftfahrzeug gemäß einer
Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung wird im Folgenden detailliert mit Bezug
auf die beigefügten 1 bis 5 beschrieben.
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1 ist
eine perspektivische Ansicht eines in einer Motorhaube eines Kraftfahrzeugs
verwendeten Innenblechs gemäß der Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung. 2A ist
eine perspektivische Teilansicht einer ersten Ausführungsform
von Sicken. 2B ist eine perspektivische
Querschnittsansicht einer der Sicken. 3A ist
eine perspektivische Ansicht einer weiteren Ausführungsform der Sicken. 3B ist
eine perspektivische Querschnittsansicht der Sicken von 3A. 4 ist
eine Querschnittsansicht entlang der Linie A-A in 1 (ein Teil
des Innenblechs ist zusammengefügt
mit einem Außenblech
gezeigt). 5 ist eine perspektivische Ansicht
der an eine Fahrzeugkarosserie montierten Motorhaube der vorliegenden
Erfindung.
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Bezugnehmend
auf 1 weist ein Innenblech 1 zur Verwendung
in der Motorhaube der vorliegenden Erfindung eine Vielzahl von einzelnen
kegelförmigen
Vorsprüngen 2 auf,
von denen jeder vom anderen beabstandet ist und dessen Spitze 6 auf
ein Außenblech
gerichtet ist. Ein flacher oder vertiefter Bereich 3 erstreckt
sich zwischen den benachbarten kegelförmigen Vorsprüngen 2.
Eine Vielzahl von Sicken 4 sind auf dem Innenblech 1 in
den Bereichen 3 ausgebildet, um die benachbarten kegelförmigen Vorsprünge 2 miteinander
zu verbinden.
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Die
vorliegende Erfindung ist auf ein Kegel-Blech gerichtet, das ein
Innenblech mit einer Vielzahl von darauf ausgebildeten einzelnen
kegelförmigen
Vorsprüngen 2 enthält. Jeder
der kegelförmigen Vorsprünge ist
von den anderen beabstandet und so angeordnet, dass dessen Spitze 6 auf
das Außenblech
zeigt. Wie oben beschrieben, hat das Kegel-Blech eine höhere Torsionssteifigkeit
als das Träger-Blech
und kann die Steifigkeit der in den Motorhauben der Kraftfahrzeuge
verwendeten Verbundbleche verbessern und gleichzeitig eine Leichtbauweise
der Motorhaube ermöglichen.
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Wie
oben mit Bezug auf die 7 und 8 beschrieben,
enthält
jeder kegelförmige
Vorsprung 2 auf dem Kegel-Innenblech eine im Wesentlichen
abgeflachte Spitze 6 und eine Kegelfläche 7. Eine Vielzahl
von einzelnen Vorsprüngen 2,
welche aus im Wesentlichen identischen oder ähnlichen Vorsprüngen bestehen,
sind auf dem Innenblech ausgebildet. Die Vorsprünge sind voneinander beabstandet.
Jedoch enthalten mögliche
Anordnungen der kegelförmigen
Vorsprünge
gemäß der vorliegenden
Erfindung teilweise überlappende
Vorsprünge,
Vorsprünge
unterschiedlicher Höhen
und Durchmessern in verschiedenen Bereichen des Innenblechs und
Kombinationen dieser Vorsprünge.
Es sollte beachtet werden, dass neben der Kegelform die Vorsprünge jede
andere gewünschte
Form haben können,
welche eine Kegelfläche
aufweist, wie z. B. eine noppenartige Form.
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Die
Kegelfläche 7 des
kegelförmigen
Vorsprungs 2 kann also jede gewünschte Kegelfläche haben
and kann ein gerades, konvexes oder konkaves Profil oder eine Kombination
dieser Profile oder jedes andere gewünschte Profil haben. Der kegelförmige Vorsprung
kann anstatt der geneigten Oberfläche eine vertikale Oberfläche oder
eine im Wesentlichen zum Innenblech senkrechte Seitenwand haben. Es
sollte beachtet werden, dass Vorsprünge in der Form von Rippen,
Sicken und andere nicht-eigenständige
Merkmale, die ganz aus vermischten Vorsprüngen bestehen, aus dem Bereich
der Erfindung fallen.
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Gemäß der vorliegenden
Erfindung sind die Anordnungen der kegelförmigen Vorsprünge (d.
h. die Anzahl der Vorsprünge,
der Abstand zwischen den benachbarten Vorsprüngen, und andere Eigenschaften)
im Wesentlichen die gleichen als bei herkömmlichen Kegel-Innenblechen.
Der Ausdruck "eine
Vielzahl von kegelförmigen
Vorsprüngen" bedeutet mindestens
zwei kegelförmige
Vorsprünge.
Die Anordnung und die Anzahl der kegelförmigen Vorsprünge werden
abhängig
vom Entwurf des Karosserieblechs, der erforderlichen Steifigkeit,
und anderer relevanten Bedingungen passend ausgewählt. Es
ist jedoch notwendig, die kegelförmigen
Vorsprünge
mit einer bestimmten oder höheren
Dichte anzuordnen, so dass der Kopf eines Fußgängers geschützt wird, egal an welcher Stelle
er auf das Karosserieblech aufprallt. Zu diesem Zweck werden die
Voraussetzungen hinsichtlich der Anordnung der kegelförmigen Vorsprünge, einschließlich des
Abstands zwischen den kegelförmigen
Vorsprüngen
und der Anzahl der Vorsprünge,
so ausgewählt,
dass die erwartete Art des Zusammenstoßes zwischen dem Kopf des Fußgängers und
der Motorhaube, welcher abhängig
von der Größe der Motorhaube
des Kraftfahrzeugs, dem Abstand der Motorhaube vom Boden, dem Winkel,
den die Motorhaube mit dem Boden bildet, variieren kann. Auf diese
Art und Weise wird ein optimaler Schutz für den Fußgänger erreicht.
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Die
kegelförmigen
Vorsprünge
brauchen nicht notwendigerweise über
die gesamte Oberfläche des
Innenblechs ausgebildet sein. Sie können teilweise nur dort auf
dem Innenblech ausgebildet sein, wo sie notwendig sind. Die kegelförmigen Vorsprünge können teilweise
auf dem Innenblech in einem Bereich ausgebildet sein, der dem Teil
der Karosserieblech entspricht, bei dem der Abstand zwischen dem
Motor und dem Karosserieblech relativ klein ist, da der in diesem Bereich
des Karosserieblechs auftretende Aufprall des Kopf des Fußgängers von
besonderer Sicherheitsbedeutung ist.
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Wie
in den 2A, 2B, 3A und 3B dargestellt,
ist die Sicke 4 gemäß der vorliegenden
Erfindung eine längliches,
steg- oder sickenähnliches
Merkmal, das in Richtung des Außenblechs
vorspringt und im Wesentlichen einen halbkreis- oder bogenförmigen Querschnitt
hat. Die Sicke 4 kann als einzelne Sicke 4 – wie in
den 2A und 2B gezeigt – oder als
mehrfache Sicke 4, bestehend aus mehr als zwei parallelen
Sicken – wie
in den 3A und 3B gezeigt – vorgesehen
sein. Eine erhöhte
Anzahl von Sicken kann zur Erhöhung der
Steifigkeit des Innenblechs verwendet werden, wenn es eine technische
Grenze für
die Höhe
der Sicke gibt.
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Neben
dem im Wesentlichen halbkreis- oder bogenförmigen Querschnitt kann die
Sicke 4 jede andere gewünschte
Querschnittsform haben, die formgepresst werden kann und effektiv
zur Erhöhung
der Steifigkeit des Innenblech dient. Der Stegabschnitt 4a der
Sicke 4 braucht nicht notwendigerweise zum Außenblech
hin vorstehen. Der Stegabschnitt 4a kann teilweise oder
zur Gänze
zum Motorraum hin vorstehen, um die Steifigkeit des Innenblechs
zu verbessern. Es kann abhängig
vom Profil des Blechs um die Sicke oder von der Stelle, an der die
Sicke ausgebildet wird, technisch schwierig sein, die Sickenoberfläche so zu
formen, dass sie zum Außenblech
hin vorsteht. In so einem Fall, kann die Sickenoberfläche so ausgebildet
werden, dass sie zum Motorraum hin vorsteht. Eine solche Sickenoberfläche kann
ebenfalls zur Verbesserung der Steifigkeit der Innenblech dienen.
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Wie
in den 1, 2A und 3A dargestellt,
ist jeder der kegelförmigen
Vorsprünge 2,
die in einem zentralen Bereich des Innenblechs oder in dem Bereich
des Innenblech angeordnet sind, der sich direkt über dem Motor befindet und
in dem der Zwischenraum relativ klein ist, von anderen kegelförmigen Vorsprüngen umgeben
und diese sind über
die entsprechenden Sicken 4 mit den umgebenden kegelförmigen Vorsprüngen verbunden.
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Vergleichsweise
sind weniger kegelförmige Vorsprünge 2 im
Randbereich des Innenblechs oder in einem außer dem zuvor genannten Bereich
direkt über
dem Motor, wo der Zwischenraum relativ klein ist, angeordnet. Somit
ist jeder der kegelförmigen Vorsprünge 2 in
diesen Bereichen von weniger kegelförmigen Vorsprünge 2 umgeben
und zu diesen umgebenden kegelförmigen
Vorsprüngen über entsprechend
weniger Sicken verbunden. Die Sicken 4 brauchen nicht alle
der benachbarten kegelförmigen
Vorsprünge 2 auf
dem Innenblech miteinander verbinden. Beispielsweise können die
Sicken 4 nur zwischen den kegelförmigen Vorsprüngen im
zentralen Bereich der Motorhaube angeordnet sein, wo der Aufprall
mit dem Kopf des Fußgängers wahrscheinlicher
auftritt. Jeder kegelförmige
Vorsprung 2 muss also nicht mit allen seiner benachbarten
kegelförmigen
Vorsprünge 2 über die
Sicken 4 verbunden sein.
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Im
Weiteren wird eine Beschreibung der Funktionen der Sicken 4 geliefert.
Bei einem Aufprall mit einem Kopf eines Fußgängers verformt sich das Außenblech
und das Innenblech, und somit die Motorhaube des Kraftfahrzeugs,
in Richtung des Motorraums. Die Sicken 4 dienen zur Erhöhung der
Steifigkeit des Kegel-Innenblechs 1 selbst, sowie der Steifigkeit
des Innenblechs 1 in den Bereichen zwischen den benachbarten
kegelförmigen
Vorsprünge 2.
Zusätzlich
kollabiert der Stegabschnitt 4a jeder Sicke 4 vertikal,
um den Aufprall, der bei einem Zusammenstoß des Kopfs des Fußgängers mit
dem Karosserieblech entsteht, zu absorbieren. Somit verringert sich
nicht die Trägheitskraft,
die auf den Kopf des Fußgängers wirkt,
und ein ausreichender Betrag an Energie kann bei einem ersten Aufprall
des Kopfs des Fußgängers absorbiert
werden, auch wenn das Außenblech
und das Innenblech der Motorhaube des Kraftfahrzeugs beide aus einem
leichtgewichtigen Blech aus einer Aluminiumlegierung hergestellt
werden. Dies stellt einen hohen Spitzenwert P1 der Kopfbeschleunigung
sicher. Ferner kann die Verformung des Karosserieblechs klein gehalten
werden, auch wenn der Aufprall mit dem Kopf des Fußgängers in dem
Bereich zwischen den kegelförmigen
Vorsprünge 2 auftritt,
so dass das Risiko des zweiten Aufpralls zwischen dem verformten
Karosserieblech und dem Motor auch in dem Teil der Motorhaube direkt über dem
Motor, wo der Zwischenraum klein ist, deutlich reduziert werden
kann. Deshalb kann der zweite Beschleunigungsspitzenwert P2 herabgesetzt
und der HIC-Wert niedrig gehalten werden. Um für die Sicke die gewünschten
Funktionen vorzusehen, müssen die
Formen und die Größen der
Sicken, wie Höhe und
Breite, ebenso bedacht werden, wie die zuvor genannten Anordnungen
der Sicken. Die Sicke muss also eine effektive Größe. aufweisen.
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Eine
beispielhafte Anwendung des Innenblechs in einer Motorhaube für ein Kraftfahrzeug
wird im Folgenden mit Bezug auf die 4 und 5 beschrieben. 4 ist
eine Querschnittsansicht einer Ausführungsform der Motorhaube für ein Kraftfahrzeug
gemäß der vorliegenden Erfindung,
in welcher das Innenblech 1 der 1 mit einem
Außenblech zusammengefügt ist.
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Bezugnehmend
auf 4 sind kegelförmige Vorsprünge 2 und
Sicken 4 durch Pressen auf einem Innenblech 4 ausbildet.
Das Innenblech 1 ist mit einem Außenblech 5 zusammengefügt, um eine
Motorhaube für
ein Kraftfahrzeug 11 zu bilden. Das Außenblech 5 hat eine
der Fahrzeugkarosserie entsprechende Krümmung.
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Wie
gezeigt, ist eine Harzschicht 9 an jedem kegelförmigen Vorsprung 2 des
Innenblechs 1 an dessen Spitze angeordnet. Die Spitzen 6 der
jeweiligen kegelförmigen
Vorsprünge 2 des
Innenblechs 1 sind mit der Innenoberfläche des Außenblechs 5 über die
Harzschichten 9 verbunden. Das Innenblech 1 ist mit
dem Außenblech 5 also über den
Eingriff dessen Randabschnitts mit einem Biegeabschnitt 8a verbunden,
der gebildet wird, indem ein Randabschnitt 8 des Außenblechs 5 eingefasst
wird. In 4. bezeichnet das Bezugszeichen 10 eine
Motorraumkomponente, wie einen Motor, und der Zwischenraum S den
Abstand zwischen dem unteren Abschnitt (flacher Abschnitt 3)
des Innenblechs 1 und der Motorraumkomponente 10.
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Bezugnehmend
auf 5 ist die Motorhaube eines Kraftfahrzeugs von 4 an
ein Fahrzeug 12 montiert und in einer perspektivischen
Ansicht gezeigt. In der Motorhaube für ein Kraftfahrzeug 11 der vorliegenden
Erfindung können
bekannte Techniken zum Zusammenfügen
von Fahrzeugkarosserieblechen sowie bekannte Motorhaubenstrukturen
für Kraftfahrzeuge
verwendet werden, um die notwendigen Sicken und Spannvorrichtungen,
Bleche, und andere Karosserieteile und Bleche zusammenzufügen.
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Obwohl
das Innenblech gemäß der vorliegenden
Erfindung aus einer Aluminiumlegierung hergestellt werden muss,
kann das Außenblech
aus einem anderen Material als einer Aluminiumlegierung, wie einer
Stahlplatte oder Harzplatte, gebildet sein. Die Motorhaube für ein Kraftfahrzeug
gemäß der vorliegenden
Erfindung kann die gewünschten
Wirkungen zur Verfügung
stellen, ungeachtet des im Außenblech
verwendeten Materialtyps. Somit können das Außenblech und das Innenblech
aus verschiedenen Materialen hergestellt werden. In einem Beispiel
wird eine Aluminiumlegierung für
das Innenblech und ein Stahlblech für das Außenblech verwendet. Ein Vorteil,
sowohl das Außenblech
als auch das Innenblech aus einem Blech aus einer Aluminiumlegierung
herzustellen, ist, dass die Motorhaube des Kraftfahrzeugs noch leichter
gemacht und ein höherer
Schutz für
die Fußgänger bereitgestellt
werden kann.
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Wie
oben erwähnt,
müssen
die Außenbleche und
die Innenbleche dünn,
leichtgewichtig und fest sein und verbesserte Leistungen, einschließlich Biegesteifigkeit,
Torsionssteifigkeit und Zugfestigkeit (Einbeulungswiderstandsfähigkeit)
haben. Wenn diese Bleche zu dick sind oder das Außenblech
und das Innenblech eine zu hohe Festigkeit haben, kann der Aufbau,
bei dem die kegelförmigen
Vorsprünge 2 durch
die Sicke 4 verbunden sind, zu einer übermäßig hohen Gesamtsteifigkeit
des Verbundblechs (d. h. der Motorhaube) führen. Demzufolge kann der Spitzenwert
der erste Welle bei einem Aufprall zwischen dem Fußgänger und
dem Blech unangemessen hoch werden und kann der HIC-Wert zunehmen. Es
ist somit vorzuziehen, dass, wenn die Sicke 4 auf dem Innenblech
ausgebildet wird, sowohl das Außenblech
als auch das Innenblech eine Dicke und eine Festigkeit aufweisen,
die nicht zu einem zu hohe Spitzenwert der ersten Welle führen. Dieser
Aufbau führt,
wenn er bei einem typischen Außenblech
angewendet wird, bei einem ersten Aufprall zu einem HIC-Wert von
mehr als 1000, wenn die Gesamtdicke von Außen- und Innenblech mehr als
3 mm beträgt.
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Wenn
verschiedene Bleche aus Aluminiumlegierungen zur Herstellung des
Innenblechs benutzt werden, werden insbesondere solche aus einer Al-Mg-Si
Serie (6000er-Serie)
und einer Al-Mg Serie (5000er-Serie) mit einer Dicke von 1,2 mm
und weniger bevorzugt. Solche Bleche aus Aluminiumlegierungen dienen
zur Reduzierung des Blechgewichts, ohne dabei einen Kompromiss hinsichtlich
Formbarkeit und Festigkeit (Fließfestigkeit) einzugehen, und sind
besonders für
die Verwendung in dem Innenblech geeignet. Neben den Blechen der
6000er-Serie und der 5000er-Serie können auch Bleche aus anderen
Aluminiumlegierungen, einschließlich
der 3000er-Serie und der 7000er-Serie, verwendet werden, solange
die Anforderungen für
das Blech erfüllt werden.
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Bezugnehmend
auf 6 sind die Ergebnisse einer Analyse
der Beschleunigung-Verformungsweg-Kurven gezeigt, welche von dem
Kegel-Innenblech der 1 (vorliegende Erfindung) und
dem Kegel-Innenblech der 7 (herkömmliche Technik) erhalten werden.
Jede Kurve wird unter der Annahme erhalten, dass der Aufprall eines
Kopfes eines Fußgängers auf
dem Innenblech in einem zentralen Bereich zwischen den kegelförmigen Vorsprüngen 2 (d. h.
dem flachem Bereich 3) auftritt. Der Abstand zwischen dem
Motor innerhalb der Motorraums und dem Innenblech wird mit 40 mm
angenommen.
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Die
Analyse wurde mittels einer FEM-Analyse durchgeführt. Speziell wurde ein Model
benutzt, bei dem ein Aufprallgegenstand das Innenblech zwischen
zwei benachbarten kegelförmigen
Vorsprüngen 2 in
einem schiefen Winkel trifft. Die Anzahl und die Anordnung kegelförmigen Vorsprünge 2 auf
jedem der Innenbleche war so, wie in jeder Figur gezeigt, und mit
einem Abstand von 160 mm zwischen den Mittelpunkten der benachbarten
Vorsprünge.
Jedes Innenblech hatte die kegelförmigen Vorsprünge – wie in 8 gezeigt – als Kegelstümpfe ausgebildet. Der
Kegel hatte einen unteren Durchmesser L2 von 140 mm, einen oberen
Durchmesser von L1 von 20 mm und eine Höhe h von 30 mm.
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Die
Sicke 4 in dem Kegel-Innenblech der vorliegenden Erfindung
war so angeordnet, dass sie – wie
in 1 gezeigt – alle
benachbarten kegelförmigen
Vorsprüngen 2 miteinander
verband. Jede Sicke hatte einen im Wesentlichen halbkreisförmigen Querschnitt,
der 20 mm breit und 5 mm hoch war.
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Jedes
Kegel-Innenblech war aus einem 0,8 mm dicken Blech aus einer 6016-Aluminiumlegierung
gebildet, welches einer Lösungsbehandlung und
Abschreckverfahren, gefolgt von einer Vergütung, unterzogen wurde, um
eine Beschichtungs-/Lackierungsbehandlung zu simulieren. Das resultierende
Blech aus Aluminiumlegierung hatte die folgenden mechanischen Eigenschaften:
Zugfestigkeit von 287 MPa, Fließfestigkeit
von 200 MPa und Dehnung von 26,3%.
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Die
Ergebnisse dieser Analyse sind in den 6A und 6B gezeigt. 6A zeigt
die Beziehung zwischen der auf einen Kopf eines Fußgängers bei
einem Aufprall ausgeübte
Kraft und den Stoß (Verformungsweg)
des Kopfes und 6B zeigt die Beziehung zwischen
der auf den Kopf wirkenden Beschleunigung und der Zeit. In den 6A und 6B ist
ein Beispiel 1 des Stands der Technik durch eine strichpunktierte
Linie angedeutet, welches einem herkömmlichen Kegel-Innenblech ohne
Sicke 4 entspricht. Obwohl das Beispiel 1 des Stands der Technik
einen relativ hohen ersten Spitzenwert P1 zeigt, ist der zweite
Spitzenwert P2 ebenfalls hoch, was auf eine erhebliche auf den Kopf
wirkende Beschleunigung hindeutet (d. h. eine erhebliche auf den Kopf
ausgeübte
Gegenkraft). Somit kann in diesem Beispiel der HIC-Wert nicht auf
kleiner oder gleich 1000 vermindert werden, wenn der Abstand zwischen
dem Karosserieblech (d. h. dem Motorhaubenblech) und der Motorraumkomponente,
wie einem Motor, klein ist.
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Ein
durch eine gepunktete Linie angedeutetes Beispiel 2 des Stands der
Technik entspricht einem Fall, bei dem der Kopf eines Fußgängers ein herkömmliches
Träger-Innenblech auf dem
Träger trifft.
Das Beispiel 2 des Stands der Technik zeigt einen relativ niedrigen
Spitzenwert P1, was auf keine ausreichende Absorption der Energie
des Aufpralls hindeutet. Folglich hatte die Kurve einen hohen zweiten
Spitzenwert P2, was bedeutet, dass der HIC-Wert kaum auf einen Wert
kleiner oder gleich 1000 verringert werden kann, wenn der Abstand
zwischen dem Karosserieblech und dem Motor klein ist.
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Vergleichsweise
zeigt ein Kegel-Innenblech der vorliegenden Erfindung, welches durch
eine durchgezogenen Linie angedeutet ist und alle benachbarten kegelförmigen Vorsprünge durch
die Sicke 4 miteinander verbunden hat, einen höheren Spitzenwert
P1 als das Beispiel 1 des Stands der Technik und einen niedrigeren
zweiten Spitzenwert P2 als das Beispiel 1 des Stands der Technik.
Somit kann das Kegel-Innenblech, bei dem die kegelförmigen Vorsprünge 2 durch
die Sicke 4 miteinander verbunden sind, den HIC-Wert auf
einem Wert von 1000 und weniger halten und somit die Sicherheit
eines Fußgängers bei
einem Kopfaufprall auch dann sicherstellen, wenn der Kopf des Fußgängers auf
das Karosserieblech zwischen den benachbarten kegelförmigen Vorsprünge 2 aufprallt
und der Abstand zwischen dem Karosserieblech und dem Motor klein
ist.
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Wie
ausgeführt,
kann eine Motorhaube für ein
Kraftfahrzeug, wie sie gemäß der vorliegenden Erfindung
vorgesehen ist, den HIC-Wert bei einem Wert von 1000 und weniger
halten und somit die Sicherheit eines Fußgängers bei einem Kopfaufprall
sicherstellen, wenn die Motorhaube für ein Kraftfahrzeug zur Gänze aus
Aluminium hergestellt ist, wenn der Aufprall mit dem Kopf des Fußgängers auf
der Motorhaube zwischen den kegelförmigen Vorsprüngen 2 auftritt
oder wenn der Abstand zwischen dem Karosserieblech und einem Motor
oder anderen Motorraumkomponenten klein ist.