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TECHNOLOGISCHER HINTERGRUND
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Technisches Gebiet
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Die
Erfindung bezieht sich auf eine Fahrzeughaubenstruktur und im Besonderen
auf eine Fahrzeughaubenstruktur zum Schutz eines Aufprallkörpers bei
einem Aufprall auf ein Fahrzeug, z. B. Kraftfahrzeug.
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Stand der Technik
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Was
derartige Fahrzeughaubenstrukturen betrifft, so zählt zum
Stand der Technik eine Struktur, bei der der in Längsrichtung
des Fahrzeugs hintere Haubenbereich dicker ist als der vordere Haubenbereich.
Folglich weist der vordere Haubenbereich eine geringere Steifigkeit
auf, wodurch ein Stoß schwächer ist,
den ein mit dem vorderen Haubenbereich kollidierender kleiner Aufprallkörper erfährt, während der
hintere Haubenbereich eine höhere
Steifigkeit besitzt, wodurch der Betrag der über die Haube absorbierten
Aufprallenergie höher
ist, wenn ein großer Aufprallkörper auf
den hinteren Haubenbereich auftrifft (siehe hierzu beispielsweise
die
JP 11-321713 A ).
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Jedoch
ist bei der Fahrzeughaubenstruktur der
JP 11-321713 A der Querschnitt in
Breitenrichtung des Fahrzeugs von Rippenstrukturen (Versteifungselementen)
am Innenblech im hinteren Haubenbereich größer als der Querschnitt (in
Breitenrichtung des Fahrzeugs) der Rippenstrukturen am Innenblech
im vorderen Haubenbereich. Im Ergebnis kann im Fall eines so genannten
Sekundärauf pralls,
bei dem ein großer
Aufprallkörper
auf den hinte ren Haubenbereich aufprallt und die Haube mit Komponenten
im Motorraum kollidiert, der hintere Haubenbereich kaum in sich
zusammenfallen. Aus diesem Grund erfährt der Aufprallkörper infolge
des Sekundäraufpralls über den
hinteren Haubenbereich einen starken Stoß.
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Eine
Fahrzeughaubenstruktur mit den Merkmalen des Oberbegriffs der Anspruchs
1 ist aus der
US 6,179,364
B1 bekannt.
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KURZDARSTELLUNG DER ERFINDUNG
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Hiervon
ausgehend liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Fahrzeughaubenstruktur
zu schaffen, mit der sich bei einem Aufprall eines Aufprallkörpers auf
den hinteren Haubenbereich den Stoß abschwächen lässt, den der Aufprallkörper infolge
eines Sekundäraufpralls
auf den hinteren Haubenbereich erfährt.
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Diese
Aufgabe wird durch den Gegenstand des Anspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte
Weiterbildung sind Gegenstand abhängiger Ansprüche.
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Der
Anspruch 1 betrifft eine Fahrzeughaubenstruktur mit: einem Außenblech,
einem unterhalb des Außenblechs
angeordneten Innenblech, und einer in Längsrichtung des Fahrzeugs am
Innenblech ausgebildeten Rippenstruktur, die einen Verbindungsbereich
aufweist, über
den die Rippenstruktur mit dem Außenblech verbunden ist, und
in einem hinteren Haubenbereich einen größeren Abstand zum Außenblech
aufweist als in einem vorderen Haubenbereich. Der Querschnitt in
Breitenrichtung des Fahrzeugs der Rippenstruktur bleibt mit Ausnahme
der Stelle, an der der Verbindungsbereich ausgebildet ist, in Längsrichtung
des Fahrzeugs im Wesentlichen konstant.
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Bei
einem Aufprall eines großen
Aufprallkörpers
auf den hinteren Haubenbereich knickt die in Längsrichtung des Fahrzeugs am
Innenblech ausgebildete (und als Ver steifung wirkende) Rippenstruktur gemeinsam
mit dem Außenblech
nach unten ein und erfährt
dadurch einen Sekundäraufprall
auf eine Komponente im Motorraum. Die in Längsrichtung des Fahrzeugs am
Innenblech ausgebildete Rippenstruktur, die über den Verbindungsbereich
mit dem Außenblech
verbunden ist, weist im hinteren Haubenbereich einen größeren Abstand
zum Außenblech
auf als im vorderen Haubenbereich. Im Ergebnis erfährt die
Rippenstruktur den Sekundäraufprall auf
der Komponente im Motorraum nach einer kurzen Zeit und fällt in sich
zusammen, da sie sich im hinteren Haubenbereich in der Nähe der Komponente
im Motorraum befindet. Auf diese Weise wird die Aufprallenergie
effektiv absorbiert. Darüber
hinaus ist der Querschnitt in Breitenrichtung des Fahrzeugs der Rippenstruktur
mit Ausnahme der am Außenblech befestigten
Verbindungsbereiche in Längsrichtung des
Fahrzeugs im Wesentlichen konstant. Durch diesen Aufbau fällt die
Rippenstruktur bei einem Sekundäraufprall
im hinteren Haubenbereich leichter in sich zusammen als bei einem
Aufbau, bei dem der Querschnitt der Rippenstruktur im hinteren Haubenbereich
größer ist
als im vorderen Haubenbereich und die Rippenstruktur in der Nähe der Komponente
im Motorraum liegt. Auf diese Weise wird ein Maximalwert des Stoßes, den
ein Aufprallkörper
infolge des Sekundäraufpralls
erfährt,
reduziert. Im Ergebnis kann bei einem Aufprall eines Aufprallkörpers auf
den hinteren Haubenbereich die Aufprallenergie zuverlässig absorbiert
und der Stoß,
den der Aufprallkörper
infolge der Sekundäraufprall
mit dem hinteren Haubenbereich erfährt, reduziert werden. Da der Querschnitt
in Breitenrichtung des Fahrzeugs der Rippenstruktur mit Ausnahme
des Verbindungsbereichs in Längsrichtung
des Fahrzeugs im Wesentlichen konstant ist, lässt sich des Weiteren im hinteren Haubenbereich
eine bestimmte Festigkeit und Reaktionskraft gewährleisten.
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Erfindungsgemäß lässt sich
die Aufprallenergie bei einem Aufprall eines Aufprallkörpers auf
den hinteren Haubenbereich effektiv reduzieren und der Stoß, den ein
Aufprallkörper
infolge eines Sekundäraufpralls
auf den hinteren Haubenbereich erfährt, effektiv reduzieren. Des
Weiteren lässt
sich erfindungsgemäß im hinteren
Haubenbereich eine bestimmte Festigkeit und Reaktionskraft gewährleisten.
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KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
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Nachfolgend
wird eine Ausführungsform
der Erfindung anhand der Zeichnungen dargestellt, in denen:
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1 einen
Querschnitt entlang einer Linie 1-1 in 5 zeigt,
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2 einen
Querschnitt entlang einer Linie 2-2 in 4 zeigt,
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3 einen
Querschnitt entlang einer Linie 3-3 in 4 zeigt,
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4 eine
Perspektivansicht diagonal von oben auf relevante Bereiche der Fahrzeughaubenstruktur
gemäß einer
Ausführungsform
der Erfindung darstellt,
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5 eine
Untersicht der Fahrzeughaubenstruktur gemäß der Ausführungsform der Erfindung zeigt,
und
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6 eine
Grafik zeigt, die anhand einer vereinfachten Wellenform die Beziehung
zwischen der Beschleunigung und dem Aufprallweg eines Aufprallkörpers für die Fahrzeughaubenstruktur
angibt.
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AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
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Anhand
der 1 bis 6 wird im Folgenden eine Ausführungsform
einer erfindungsgemäßen (Motor-
bzw. allgemein:) Fahrzeughaubenstruktur dargestellt.
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In
den Zeichnungen gibt der Pfeil OBEN die Aufwärtsrichtung, der Pfeil VORNE
die Vorwärtsrichtung
und der Pfeil INNEN die Einwärtsrichtung
des Fahrzeugs an.
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Wie
in 1 und 5 gezeigt ist, weist die (Motorhaube
bzw. allgemein:) Haube 10 der Ausführungsform ein Außenblech 12 auf,
das die Außenoberfläche der
Haube 10 bildet, und ein innenseitig (unterhalb) des Außenblechs 12 angeordnetes
Innenblech 14, das den inneren Bereich der Haube 10 bildet.
Der Außenumfangsabschnitt
des Außenblechs 12 ist
um den Außenumfangsabschnitt
des Innenblechs 14 herum gefalzt.
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Der
Außenumfangsrandabschnitt
des Innenblechs 14 wird durch den vorderen (frontseitigen) Randabschnitt 14A,
den hinteren (heckseitigen) Randabschnitt 14B sowie den
in Fahrzeugbreitenrichtung linken und rechten Außenrandabschnitt 14C bzw. 14D gebildet.
Der Bereich innerhalb des vorderen Randabschnitts 14A,
des hinteren Randabschnitts 14B und des linken und rechten
Außenrandabschnitts 14C bzw. 14D bildet
einen Mittelbereich 14E. Zwischen dem vorderen Randabschnitt 14A und
dem hinteren Randabschnitt 14B sind im Mittelbereich 14E des
Innenblechs 14 im Wesentlichen in Fahrzeuglängsrichtung
verlaufend und in Fahrzeugbreitenrichtung in bestimmten Abständen eine
Vielzahl von Rippenstrukturen (Versteifungen) 18 ausgebildet,
die als ein Gerüst
oder Rahmenwerk der Haube 10 fungieren. Die Rippenstrukturen 18 werden
erzeugt, indem ein Blechteil z. B. durch Pressen nach oben bzw.
unten entsprechend durchgebogen wird.
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Zwischen
den äußersten
Rippenstrukturen 18 und dem in Breitenrichtung des Fahrzeugs
linken und rechten Außenrandabschnitt 14C bzw. 14D des Innenblechs 14 sowie
zwischen benachbarten Rippenstrukturen 18 sind Durchbrüche 21 ausgebildet, deren
Längsrichtung
mit der Längsrichtung
des Fahrzeugs übereinstimmt.
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Wie
in 2 und 3 gezeigt ist, weist der Querschnitt
in Breitenrichtung des Fahrzeugs der Rippenstrukturen 18 des
Innenblechs 14 jeweils eine hutähnliche Form auf, deren Öffnung in
Fahrzeughöhenrichtung
nach oben zeigt. Die Rippenstrukturen 18 weisen im Besonderen
jeweils einen Bodenabschnitt 18A und Seitenwandabschnitte 18B und 18C auf,
die sich von den in Breitenrichtung des Fahrzeugs seitlichen Endabschnitten
des Bodenabschnitts 18A im Wesentlichen nach oben erstrecken. An
den oberen Endabschnitten der Seitenwandabschnitte 18B und 18C sind
Flansche 18D und 18E ausgebildet, die sich in
verschiedene Richtungen erstrecken.
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Der
Querschnitt der Rippenstrukturen 18 in Breitenrichtung
des Fahrzeugs ist über
die Längsrichtung
des Fahrzeugs hinweg jeweils im Wesentlichen konstant. Der Querschnitt
der Rippenstrukturen 18 in Breitenrichtung des Fahrzeugs
hat jeweils im Besonderen eine trapezförmige Form mit einer Höhe H1 von
der Unterseite des Bodenabschnitts 18A zu einer Verbindungslinie
zwischen den oberen Oberflächen
der Flansche 18D und 18E, eine Weite W1 der Unterseite
des Bodenabschnitts 18A und eine Öffnungsweite W2 einschließlich der
Blechdicke der Seitenwandabschnitte 18B und 18C.
Diese trapezförmige
Gestalt ist in Längsrichtung
des Fahrzeugs im Wesentlichen konstant.
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Mit ”Querschnitt,
der in Längsrichtung
des Fahrzeugs im Wesentlichen konstant bleibt” ist ein Querschnitt gemeint,
bei dem die Biegesteifigkeit und Biegefestigkeit der Rippenstrukturen 18 in
Längsrichtung
des Fahrzeugs innerhalb eines bestimmten Bereichs (–20% bis
+20%) liegen. Aus diesem Grund kann, sofern diese Bedingung erfüllt ist,
der Querschnitt in Längsrichtung
des Fahrzeugs auch etwas variieren oder aber konstant bleiben.
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Wie
in 1 gezeigt ist, ist in einem in Längsrichtung
des Fahrzeugs mittleren Abschnitt der Haube 10 eine Grenzlinie
R definiert. Ein vorderer Haubenbereich 22 liegt vor der
Grenzlinie R, während
ein hinterer Haubenbereich 24 hinter der Grenzlinie R liegt.
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Die
Grenzlinie R ist eine hypothetische Linie an der Stelle, an der
der Kopfbereich eines Aufprallkörpers
(z. B. eines Menschen) von bestimmter Größe (bestimmter Körpergröße) auf
die Haube trifft, wenn der Aufprallkörper von der Frontpartie eines sich
mit einer mit einer bestimmten Geschwindigkeit bewegenden Fahrzeugs
erfasst wird. Wie in 5 gezeigt ist, verläuft die
Grenzlinie R in einer Bogenform, die entlang des vorderen Randabschnitts 10A der
Haube 10 in Vorwärtsrichtung
des Fahrzeugs konvex gekrümmt
ist.
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Wie
in 1 gezeigt ist, verläuft die Grenzlinie R bei seitlicher
Betrachtung diagonal von oben nach unten entlang der Aufprallrichtung
des Aufprallkörpers
(d. h. bezüglich
der Fahrzeugkarosserie von vorne oben nach hinten unten).
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Wie
in 4 gezeigt ist, sind im Flansch 18D jeder
Rippenstruktur 18 in Längsrichtung
des Fahrzeugs in bestimmten Abständen
trapezförmige
konvexe Abschnitte 28 und 30 ausgebildet, die
als Verbindungsbereiche zur Befestigung am Außenblech 12 dienen.
Die konvexen Abschnitte 28 und 30 werden durch
Umformen des Flansches 18D z. B. durch Pressen ausgebildet.
Der konvexe Abschnitt 30 im hinteren Haubenbereich 24 ist
höher als
der konvexe Abschnitt 28 im vorderen Haubenbereich 22.
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Im
Flansch 18E jeder Rippenstruktur 18 sind in bestimmten
Abständen
in Längsrichtung
des Fahrzeugs trapezförmige
konvexe Abschnitte 32 und 34 ausgebildet, die
als Verbindungsbereiche zur Befestigung am Außenblech 12 dienen.
Die konvexen Abschnitte 32 und 34 werden durch
Umformen des Flansches 18E z. B. durch Pressen ausgebildet.
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Der
konvexe Abschnitt 34 im hinteren Haubenbereich 24 ist
höher als
der konvexe Abschnitt 32 im vorderen Haubenbereich 22.
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Die
konvexen Abschnitte 28 und 30 im Flansch 18D und
die konvexen Abschnitte 32 und 34 im Flansch 18E jeder
Rippenstruktur 18 sind in Längsrichtung des Fahrzeugs abwechselnd
(d. h. gestaffelt oder versetzt) angeordnet.
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Die
konvexen Abschnitte 28, 30, 32 und 34 weisen
Kopfabschnitte 28A, 30A, 32A und 34A auf, in
denen durch Umformen der Kopfabschnitte 28A, 30A, 32A und 34A z.
B. durch Pressen konkave Bereiche 38 ausgebildet sind.
Auf die konkaven Abschnitte 38 ist ein Klebemittel 36 zur
Befestigung der konvexen Abschnitte 28, 30, 32 und 34 an
die Unterseite des Außenblechs 12 aufgetragen.
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Aus
diesem Grund weisen die Rippenstrukturen 18 mit Ausnahme
der konvexen Abschnitte 30 und 34, wie in 1 gezeigt,
im hinteren Haubenbereich 24 einen größeren Abstand zum Außenblech 12 auf
als im vorderen Haubenbereich 22. Im Besonderen ist der
Abstand L1 von der Unterseite des Außenblechs 12 im hinteren
Haubenbereich 24 des Innenblechs 14 zur Unterseite
des Bodenabschnitts 18A jeder Rippenstruktur 18 größer als
der Abstand L2 von der Unterseite des Außenblechs 12 im vorderen Haubenbereich 22 zur
Unterseite des Bodenabschnitts 18A jeder Rippenstruktur 18.
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Im
vorderen Abschnitt des hinteren Haubenbereichs 24 weisen
die Rippenstrukturen 18 jeweils eine Abschrägung 18F auf,
die in Längsrichtung
der Fahrzeugkarosserie von vorne oben schräg nach hinten unten verläuft, wodurch
der Abstand L1 zunehmend größer wird.
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Eine
Komponente 40 im Motorraum, welche einen steifen Körper darstellt,
z. B. der Motor, ist unterhalb der Rippenstrukturen 18 des
Innenblechs 14 angeordnet.
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Anschließend wird
die Funktions- und Wirkungsweise der Ausführungsform erläutert.
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Wie
in 1 gezeigt, knicken die Rippenstrukturen 18 des
Innenblechs 14 in der Ausführungsform beim Aufprall eines
kleinen Aufprallkörpers
K1 auf den vorderen Bereich 22 der Haube 10 in Längsrichtung
der Fahrzeugkarosserie von vorne oben diagonal nach hinten unten
(in Richtung des Pfeils A) gemeinsam mit dem Außenblech 12 nach unten
ein, wodurch Aufprallenergie absorbiert wird.
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In
diesem Fall sieht die Beziehung GA zwischen dem Aufprallweg S des
Aufprallkörpers
K1 und der negativen Beschleunigung G, d. h. der Verzögerung des
Aufprallkörpers
K1, gemäß der durchgezogenen,
fettgedruckten Linie in 6 so aus, dass die Beschleunigung
G mit einer Zunahme des Aufprallwegs S ansteigt und nach Erreichen
eines Maximalwerts bei einem Aufprallweg SO mit einer weiteren Zunahme
des Aufprallwegs S wieder abfällt.
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Wie
in 1 gezeigt, knicken beim Aufprall eines großen Aufprallkörpers K2
auf den hinteren Bereich 24 der Haube 10 in Längsrichtung
der Fahrzeugkarosserie von vorne oben diagonal nach hinten unten
(in Richtung des Pfeils B) die Rippenstrukturen 18 des
Innenblechs 14 gemeinsam mit dem Außenblech 12 nach unten
ein.
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In
diesem Fall lässt
sich die Festigkeit und Reaktionskraft des hinteren Bereichs 24 der
Haube 10 dadurch sicherstellen, dass der Querschnitt in Breitenrichtung
des Fahrzeugs der Rippenstrukturen 18 in Längsrichtung
des Fahrzeugs im Wesentlichen konstant bleibt. Im Ergeb nis sieht
die Beziehung GC zwischen dem Aufprallweg S und der Beschleunigung
G des Aufprallkörpers
K2 gemäß der in
normaler Stärke
gezeigten Linie in 6 so aus, dass die Beschleunigung
G mit einer Zunahme des Aufprallwegs S ansteigt und nach Erreichen
eines Maximalwerts bei dem Aufprallweg SO mit einer weiteren Zunahme
des Aufprallwegs S wieder abfällt.
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Anschließend kollidieren
die Rippenstrukturen 18 im hinteren Bereich 24 der
Haube 10 sekundär mit
dem Teil 40 im Motorraum.
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Die
Rippenstrukturen 18 im hinteren Bereich 24 der
Haube 10 weisen aufgrund der konvexen Abschnitte 30 und 34,
die die Verbindungsbereiche zur Befestigung am Außenblech 12 darstellen,
einen großen
Abstand zum Außenblech 12 auf,
wodurch der Abstand zwischen den Rippenstrukturen 18 und
der Komponente 40 im Motorraum klein ist. Aus diesem Grund
erfolgt der Sekundäraufprall
früher
(Aufprallweg S1) als der Sekundäraufprall
(Aufprallweg S2), wenn die Rippenstrukturen 18 keinen Abstand
zum Außenblech 12 aufweisen,
wodurch die Aufprallenergie durch die in sich zusammenfallenden
Rippenstrukturen 18 effektiv absorbiert wird. Darüber hinaus ist
der Querschnitt in Breitenrichtung des Fahrzeugs der am Innenblech 14 in
Längsrichtung
des Fahrzeugs ausgebildeten Rippenstrukturen 18 in Längsrichtung
des Fahrzeugs im Wesentlichen konstant. Aufgrund dieses Aufbaus
lässt sich
erreichen, dass der Maximalwert G1 der Beschleunigung bei dem Stoß, den der
Aufprallkörper
K2 bei dem Sekundäraufprall
erfährt,
unter dem Maximalwert G2 der Beschleunigung für den Fall liegt, in dem der
Querschnitt in Breitenrichtung des Fahrzeugs der Rippenstrukturen
im hinteren Haubenbereich größer ist
als der Querschnitt in Breitenrichtung des Fahrzeugs der Rippenstrukturen
im vorderen Haubenbereich.
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Aus
diesem Grund kann in der Ausführungsform
die Aufprallenergie beim Aufprall des großen Aufprallkörpers K2
auf den hinteren Bereich 24 der Haube 10 zuverlässig absorbiert
und der Stoß,
den der Aufprallkörper
K2 infolge des Sekundäraufpralls auf
den hinteren Bereich 24 der Haube 10 erfährt, effektiv
reduziert werden.
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Da
der Querschnitt der Rippenstrukturen 18 in Längsrichtung
des Fahrzeugs jeweils konstant ist, ist die anfängliche Spitzenbeschleunigung
auch dann, wenn ein kleiner Aufprallkörper K1 auf den hinteren Bereich 24 der
Haube 10 aufprallt, die selbe wie die Spitzenbeschleunigung
am vorderen Bereich 22 der Haube 10. Auf diese
Weise lässt
sich im Vergleich zu dem Fall, in dem der Querschnitt des hinteren
Bereichs 24 der Haube 10 größer ist als der Querschnitt
des vorderen Bereichs 22 der Haube 10, ein Stoß sogar
reduzieren. Dies zeigt, dass bei einem Aufprall eines großen Aufprallkörpers oder
eines kleinen Aufprallkörpers
auf die selbe Stelle im hinteren Bereich 24 der Haube 10 ein
Stoßabsorptionseffekt erhalten
wird, und dass dieser Effekt auch im Grenzbereich bzw. der Schnittstelle
zwischen dem vorderen Bereich 22 und dem hinteren Bereich 24 der
Haube 10 erzielbar ist.
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Wenngleich
die Erfindung vorstehend anhand einer speziellen Ausführungsform
ausführlich beschrieben
wurde, gilt zu beachten, dass die Erfindung nicht auf diese Ausführungsform
beschränkt
ist, sondern dass sich für
den Fachmann verschiedene andere Ausführungsformen ergeben, die innerhalb des
Schutzbereichs der Ansprüche
liegen. So ist beispielsweise der Querschnitt in Breitenrichtung
des Fahrzeugs der Rippenstrukturen 18, obwohl er in der vorhergehenden
Ausführungsform
trapezförmig
ist, nicht auf eine Trapezform beschränkt, sondern er kann auch eine
an dere Form aufweisen, z. B. eine Halbkreis- oder Rechteckform.
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Obwohl
in der vorhergehenden Ausführungsform
das Innenblech 14 zwischen benachbarten Rippenstrukturen 18 Durchbrüche 21 aufweist, kann
die Erfindung des Weiteren auch so konfiguriert sein, dass benachbarte
Rippenstrukturen 18 im Innenblech 14 miteinander
verbunden sind, ohne dass Durchbrüche 21 ausgebildet
wären.