-
Die
Erfindung betrifft eine Fronthaube für eine Karosserie, gemäß Oberbegriff
des Anspruchs 1.
-
Fronthauben
für eine
Karosserie eines Personenkraftwagens mit einem Tragstrukturelement und
mit einem Beplankungselement, welche unter Ausbildung eines Zwischenraums
miteinander verbunden sind, sind hinlänglich bekannt. Derartige Fronthauben
weisen den Nachteil auf, dass im Falle eines Unfalls des Personenkraftwagens
mit einem Fußgänger dieser
mit seinem Kopf auf die Fronthaube aufprallen und infolgedessen
schwere Verletzungen davontragen kann. Ein Maßstab für die Verletzungsschwere eines
Fußgängers und
insbesondere im Falle eines Kopfaufpralls auf eine Fronthaube ist der
so genannte Head-Injury-Criterion (HIC). Herkömmliche Fronthauben weisen
einen hohen HIC-Wert auf, da der Kopf ungehindert auf harte Fahrzeugstrukturen
im Bereich der Fronthaube und auf die Fronthaube selbst aufschlagen
kann.
-
Es
ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Fronthaube der
eingangs genannten Art derart weiter zu entwickeln, dass ein höheres Schutzpotential
für den
Fußgänger im
Falle eines Unfalls realisiert ist.
-
Diese
Aufgabe wird durch eine Fronthaube für eine Karosserie eines Personenkraftwagens
mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen
mit zweckmäßigen und nicht-trivialen
Weiterbildungen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.
-
Eine
erfindungsgemäße Fronthaube
für eine Karosserie
eines Personenkraftwagens mit einem Tragstrukturelement und mit
einem Beplankungselement, welche unter Ausbildung eines Zwischenraums
miteinander verbunden sind, weist im Zwischenraum zwischen dem Tragstrukturelement
und dem Beplankungselement zumindest ein energieabsorbierendes Element
auf.
-
Durch
dieses energieabsorbierende Element wird bei einem Unfall des Personenkraftwagens
mit einem Fußgänger im
Falle eines Kopfaufpralls des Fußgängers auf die Fronthaube eine
Verletzungsschwere des Fußgängers und
insbesondere seines Kopfs vermindert. Dabei wird eine Aufprallenergie des
auf die Fronthaube aufprallenden Kopfs des Fußgängers durch das energieabsorbierende
Element in eine Verformungsenergie desselbigen umgewandelt. Damit
vorteilhaft einher geht eine Reduzierung des HIC-Werts.
-
Vorteilhaft
ist das Anordnen von energieabsorbierenden Elementen oberhalb steifer,
unter der Beplankung befindlicher Strukturen.
-
In
einer vorteilhaften Ausführungsform
der Erfindung ist das energieabsorbierende Element in einem seitlichen
Randbereich der Fronthaube angeordnet. Besonders in diesem seitlichen
Randbereich der Fronthaube existieren harte Fahrzeugstrukturen, die
dem Fußgänger und
insbesondere dessen Kopf besonders schwere Verletzungen zuführen können. Eine
Anordnung eines oder mehrerer energieabsorbierender Elemente in
diesem Bereich mindert diese Verletzungsschwere stark ab.
-
Ein
besonders kritischer Punkt der Fronthaube bezüglich der Verletzungsschwere
im Falle eines Unfalls des Personenkraftwagens mit einem Fußgänger ist
beispielsweise eine Anbindungsstelle eines Scharniers der Fronthaube.
Um diese kritische Stelle bzw. diese kritischen Stellen zu entschärfen, erweist es
sich als vorteilbehaftet, ein bzw. mehrere energieabsorbierende
Elemente in Bereichen von Anbindungsstellen von Scharnieren der
Fronthaube anzubringen. Gerade diese Bereiche sind durch das Scharnier
besonders steif, wodurch es zu schweren Kopfverletzungen im Falle
eines Aufpralls des Kopfs des Fußgängers kommen kann. Eine Anordnung
eines energieabsorbierenden Elements in solch einem Bereich mindert
die Schwere der Verletzung erheblich.
-
In
einer besonders vorteilhaften Ausführungsform der erfindungsgemäßen Fronthaube
weist das energieabsorbierende Element zumindest bereichsweise eine
Wellenform auf. Besonders infolge dieser Formgebung ist das energieabsorbierende Element
sehr gut in der Lage, die Aufprallenergie des Kopfs des Fußgängers in
Verformungsenergie umzuwandeln und damit eine Härte des Aufpralls abzubauen,
um schwere Verletzungen zu vermeiden. Eine Ausbreitungsrichtung
der Wellenform kann dabei beliebig gestaltet sein. Mit anderen Worten
bedeutet das, dass sich das so geformte energieabsorbierende Element
in Fahrzeuglängsrichtung
oder aber auch quer zu dieser erstrecken kann.
-
Weiterhin
kann das energieabsorbierende Element, welches beispielsweise als
wellenförmiges Blech
ausgebildet ist, mit einer oder mehreren Wellen gestaltet sein.
Alternativ ist denkbar, das energieabsorbierende Element aus einem
Kunststoff oder einem Crash-Schaum zu bilden, wodurch es eine gewisse
Porosität
aufweist, was ebenfalls zur Umwandlung von Aufprallenergie in Verformungsenergie
sehr positiv beiträgt.
Darüber
hinaus ist eine Ausbildung des energieabsorbierenden Elements aus
einem Hybridwerkstoff, d. h. aus mindestens zwei unterschiedlichen
Werkstoffen, denkbar.
-
In
jeglicher Form werden durch den Einsatz eines energieabsorbierenden
Elements im Zwischenraum zwischen dem Tragstrukturelement und dem
Beplankungselement der Fronthaube Kennwerte wie beispielsweise der
HIC-Wert im Lastfall Kopfaufprall der Disziplin Fußgängerschutz
deutlich reduziert und somit gesetzliche Grenzwerte erfüllt und eine
verbesserte Euro-NCAP-Bewertung erzielt.
-
In
einer vorteilhaften Ausführungsform
ist das energieabsorbierende Element mittels einer Nietverbindung
mit dem Tragstrukturelement und/oder mit dem Beplankungselement
verbunden. Daraus ergibt sich der Vorteil, dass das energieabsorbierende
Element schnell und kostengünstig
verbaut werden kann. Darüber
hinaus kann das energieabsorbierende Element beispielsweise in eine
ohnehin vorgesehene Nietverbindung eingefügt werden, wodurch keine neue
Nietverbindung und damit keine neuen Teile und/oder neue Montageschritte
geschaffen werden müssen,
was Montagekosten nicht weiter erhöht.
-
In
einer alternativen Ausführungsform
ist das energieabsorbierende Element mittels einer Schweißverbindung
mit dem Tragstrukturelement und/oder mit dem Beplankungselement
verbunden. Eine mögliche
diesbezügliche
Verbindungstechnik ist beispielsweise das Punktschweißen, das
schnell und unaufwändig
beispielsweise per Roboter durchführbar ist, wodurch eine Montagezeit
des energieabsorbierenden Elements und damit der Fronthaube insgesamt
nicht sonderlich ansteigt. In jedem Fall ist der durch das energieabsorbierende
Element gewonnene höhere
Fußgängerschutz
und damit ein einhergehender höherer
Kundenwert weitaus positiver zu gewichten.
-
Zur
Vermeidung zusätzlicher
Montageschritte und/oder zusätzlicher
Verbindungselemente bzw. Zusatzwerkstoffe beispielsweise in Form
von Schweißzusatzwerkstoffen
sind in einer alternativen Ausführungsform
der Erfindung das energieabsorbierende Element und das Tragstrukturelement
oder das Beplankungselement einstückig ausgebildet. Durch die
beschriebene einstückige
Ausbildung werden Zeit und Kosten gespart, bei gleichzeitiger Erhaltung
der beschriebenen Vorteile bezüglich
der Herabsetzung der Verletzungsschwere eines Fußgängers und insbesondere des
Kopfs des Fußgängers im
Falle eines Unfalls des Personenkraftwagens mit einem Fußgänger, bei
dem dessen Kopf auf die Fronthaube aufprallt.
-
Wie
bereits angedeutet, kann das energieabsorbierende Element aus einem
metallischen Werkstoff und/oder einem Kunststoff und/oder aus einem Crash-Schaum
gebildet sein. Weitere alternative Werkstoffe sind aber ebenso denkbar.
In jeglichem Fall wird durch die günstige Positionierung eines
energieabsorbierenden Elements in kritischen Bereichen des Zwischenraums
zwischen dem Tragstrukturelement und dem Beplankungselement der
Fronthaube der Fußgängerschutz
stark erhöht.
-
Weitere
Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus
den nachfolgenden Beschreibungen mehrerer Ausführungsbeispiele sowie anhand
der Zeichnungen. Die vorstehend in der Beschreibung genannten Merkmale
und Merkmalskombinationen sowie die nachfolgend in der Figurenbeschreibung
genannten und/oder in den Figuren alleine gezeigten Merkmale und
Merkmalskombinationen sind nicht nur in der jeweils angegebenen
Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung
verwendbar, ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen.
-
Die
Zeichnungen zeigen in:
-
1 abschnittsweise
eine perspektivische Ansicht einer Fronthaube mit einem von einem
Beplankungselement verdeckten Tragstrukturelement und einem Scharnier
in einem seitlichen Randbereich der Fronthaube;
-
2 abschnittsweise
eine perspektivische Ansicht der Fronthaube aus 1 ohne
das Beplankungselement mit einem in einem Zwischenraum zwischen
dem nicht dargestellten Beplankungselement und dem Tragstrukturelement
in einem seitlichen Randbereich einer Anbringungsstelle des Scharniers
angeordneten energieabsorbierenden Element;
-
3 die
Ausführungsform
der Motorhaube aus 2 in einer Längsschnittdarstellung durch
die Anbindungsstelle des Scharniers;
-
4 abschnittsweise
eine vergrößerte perspektivische
Ansicht der Ausführungsform
der Fronthaube aus 3.
-
5 eine
schematische Darstellung eines Längsschnitts
der Ausführungsform
der Fronthaube aus 1 bis 3 durch
die Anbindungsstelle des Scharniers;
-
6 abschnittsweise
eine perspektivische Darstellung einer alternativen Ausführungsform
der Fronthaube aus den vorhergehenden Figuren;
-
7 eine
schematische Darstellung eines Querschnitts der Fronthaube aus 6 durch
das energieabsorbierende Element;
-
8 abschnittsweise
eine perspektivische Darstellung einer alternativen Ausführungsform
der Fronthaube aus den vorhergehenden Figuren; und
-
9 eine
schematische Darstellung eines Querschnitts der Fronthaube aus 8 durch
das energieabsorbierende Element.
-
Während 1 eine
Ausgangssituation mit einer Fronthaube mit einem Tragstrukturelement,
einem Beplankungselement und einem Scharnier zeigt, sind in 2, 3, 4 und 5 eine Ausführungsform
einer Fronthaube sowohl in perspektivischen Ansichten als auch in
einem schematischen Längsschnitt
dargestellt, bei der in einem Zwischenraum zwischen dem Tragstrukturelement
und dem Beplankungselement ein energieabsorbierendes Element im
Bereich einer Anbindungsstelle des Scharniers angeordnet ist. 6 und 7 zeigen eine
zu der in den vorhergehenden Figuren gezeigten Ausführungsform
alternative Ausführungsform
einer Fronthaube, bei der das energieabsorbierende Element eine
alternative Orientierungsrichtung aufweist, sowohl in einer perspektivischen
als auch in einer schematischen Querschnittsansicht. In 8 und 9 ist
eine dritte Ausführungsform
der Fronthaube dargestellt, bei der das energieabsorbierende Element
mit dem Tragstrukturelement einstückig ausgebildet ist, es ist
also in das Tragstrukturelement integriert.
-
1 zeigt
eine Fronthaube 10 für
eine Karosserie eines Personenkraftwagens, mit einem Tragstrukturelement
und mit einem Beplankungselement 12, wobei das erwähnte Tragstrukturelement durch
das Beplankungselement 12 verdeckt ist. Das Beplankungselement 12 ist
mit dem Tragstrukturelement unter Ausbildung eines Zwischenraums
in 1 verbunden.
-
2 zeigt
die Fronthaube 10 aus 1, wobei
in dieser Darstellung das Beplankungselement 12 nicht dargestellt,
quasi demontiert, ist. Man erkennt, dass ein energieabsorbierendes
Element 16, das eine Wellenform aufweist, mit dem Tragstrukturelement 13 verbunden
ist. Die Art dieser Verbindung ist in 3 nicht
näher dargestellt,
sie kann beispielsweise über
eine Schweiß-
und/oder eine Nietverbindung erfolgen. Wie in 2 zu
erkennen ist, ist das wellenförmige
energieabsorbierende Element 16 im Bereich einer Anbindungsstelle
eines Scharniers 14 angeordnet. Besonders der Bereich der
Anbindungsstelle des Scharniers 14 an das Tragstrukturelement 13 weist
eine hohe Steifigkeit auf, wodurch es zu schweren Kopfverletzungen
kommen kann, im Falle eines Unfalls eines Personenkraftwagens, an den
eine derartige Fronthaube 10 verbaut ist, mit einem Fußgänger.
-
Durch
eine entsprechende dünne
Gestaltung der Wandstärken
des energieabsorbierenden Elements 16 kann eine Aufprallenergie
des Kopfs des Fußgängers in
Verformungsenergie des energieabsorbierenden Elements 16 umgewandelt
werden. Somit stellt das energieabsorbierende Element 16 ein Deformationselement
dar, das sich im Falle eines Unfalls in seiner Form ändert und
dadurch Energie abbaut, was eine Verletzungsschwere des Fußgängers deutlich
herabsetzt.
-
Wie
in 2 zu sehen ist, ist das energieabsorbierende Element 16 als
Streifen ausgebildet, welcher sich in Fahrzeuglängsrichtung und damit in Längsrichtung
der Fronthaube 10 erstreckt.
-
Weiterhin
ist denkbar, dass mehrere derartige energieabsorbierende Elemente 16 an
dem Tragstrukturelement 13 angeordnet sind, so beispielsweise
im Bereich eines dem Scharnier 14 gegenüberliegenden Scharniers an
einem anderen seitlichen Randbereich des Tragstrukturelements 13. Nichtsdestoweniger
ist auch denkbar, dass weitere energieabsorbierende Elemente an
anderen Bereichen und in anderen Orientierungsrichtungen wie etwa
quer oder schräg
zur Fahrzeuglängsrichtung angeordnet
sein können.
-
3 zeigt
die Fronthaube aus 1 und 2 in einem
Schnitt durch eben die Anbindungsstelle des Scharniers 14 an
das Tragstrukturelement 13. In 3 sind Anbindungsstellen 18 an
der Motorhaube ersichtlich, mit denen das Scharnier 14 gekoppelt
ist. Dieser Bereich ist besonders steif und damit kritisch für einen
Aufprall des Kopfs des Fußgängers. Die
Anordnung des energieabsorbierenden Elements 16 in diesem
Bereich ist daher besonders vorteilhaft.
-
4 zeigt
den Bereich der Anbindungsstelle des Scharniers 14 an das
Tragstrukturelement 13 und damit die Anordnung des energieabsorbierenden
Elements 16 in diesem Bereich in einer vergrößerten Darstellung.
Wie zu sehen ist, erstreckt sich das energieabsorbierende Element 16 sowohl
in seiner Längs-
als auch in seiner Querrichtung exakt über die Anbindungsstelle des
Scharniers 14 an das Tragstrukturelement 13. In
dieser Ansicht ebenfalls zu sehen ist die Anbindung des energieabsorbierenden
Elements 16 an das Tragstrukturelement 13, welche
hier in Form von Punktschweißverbindungen 20 realisiert
ist.
-
5 zeigt
einen schematischen Längsschnitt
durch die Anbindungsstelle des Scharniers 14 und damit
durch das energieabsorbierende Element 16. In 5 ist
besonders deutlich die Anordnung des energieabsorbierenden Elements 16 in
dem Zwischenraum 22 zwischen dem Beplankungselement 12 und
dem Tragstrukturelement 13 im Bereich der Anbindungsstelle 18 des
nicht dargestellten Scharniers zu erkennen.
-
Trifft
ein Kopf eines Fußgängers in 5 von oben
auf den Bereich des energieabsorbierenden Elements 16 auf,
so wird sich das energieabsorbierende Element 16 verformen,
und dadurch eine Aufprallenergie des Kopfs in eine Verformungsenergie umwandeln,
wodurch die Härte
des Aufpralls und damit folgenschwere Verletzungen abgemildert werden.
-
6 zeigt
eine alternative Ausführungsform
der Fronthaube 10 aus den vorangegangenen Figuren in Form
einer Fronthaube 10',
bei der ein Beplankungselement demontiert ist, weswegen in 6 ein
Tragstrukturelement 13' abschnittsweise zu
sehen ist. Mit dem Tragstrukturelement 13' ist ein energieabsorbierendes
Element 16' mittels
Nietverbindungen 24 verbunden.
-
Das
energieabsorbierende Element 16' der Fronthaube 10' in 6 weist
ebenso eine Wellenform auf wie das energieabsorbierende Element 16 der 1 bis 5.
Ist eine Ausbreitungsrichtung der Wellenform des energieabsorbierenden
Elements 16 in 1 bis 5 in Fahrzeuglängsrichtung
gestaltet, so ist die Ausbreitungsrichtung der Wellenform des energieabsorbierenden
Elements 16' der
Fronthaube 10' in 6 in
eine Fahrzeugquerrichtung und damit in eine Querrichtung der Fronthaube 10' gestaltet.
Weiterhin ist das energieabsorbierende Element 16' bei dieser
alternativen Ausführungsform
nicht in einem Bereich einer Anbindungsstelle eines Scharniers,
sondern in einem anderen Randbereich der Fronthaube 10' angebracht.
-
7 zeigt
einen Querschnitt durch die Fronthaube 10' aus 6 und damit
durch das energieabsorbierende Element 16'.
-
In 7 gut
zu erkennen ist die Anbindung des energieabsorbierenden Elements 16' mittels Nietverbindungen 24 an
das Tragstrukturelement 13'. Wie
auch in den 1 bis 5 ist das
energieabsorbierende Element 16' bei dieser Ausführungsform in
einem Zwischenraum 22' zwischen
dem Tragstrukturelement 13' und
dem Beplankungselement 12' angeordnet.
Die Verbindung des energieabsorbierenden Elements 16' mit dem Tragstrukturelement 13' wurde derart
realisiert, dass ohnehin existierende Nietverbindungen 24,
die eine Verbindung des Tragstrukturelements 13' mit einem Verstärkungselement 26' herstellen,
genutzt sind. Dadurch sind die Schaffung einer speziellen zusätzlichen
Nietverbindung und damit zusätzliche
Montageschritte und damit wiederum zusätzliche Montagekosten vermeidbar.
-
Auch
in 7 ist gut zu erkennen, dass im Falle eines Aufpralls
eines Kopfes eines Fußgängers im
Bereich des energieabsorbierenden Elements 16' sich dieses
verformen und somit eine Härte
des Aufpralls des Kopfes auf das Beplankungselement 12' abmildern kann.
-
8 zeigt
eine weitere alternative Ausführungsform
einer Fronthaube 10'', wobei ein
Beplankungselement nicht dargestellt ist. In dieser alternativen
Ausführungsform
ist ein energieabsorbierendes Element 16'' einstückig mit
einem Tragstrukturelement 13'' ausgebildet.
Im Gegensatz zu den vorhergehenden Figuren bildet das energieabsorbierende Element 16'' also kein separates Bauteil, sondern
ist in das Tragstrukturelement 13'' integriert,
wodurch eine Teileanzahl gesenkt und damit Kosten eingespart werden.
Nichtsdestotrotz weist das energieabsorbierende Element 16'' ebenfalls eine Wellenform für eine gute
Verformbarkeit zur Umwandlung einer Aufprallenergie in eine Verformungsenergie
auf.
-
Auch
in dieser Ausführungsform
der Fronthaube 10'' ist – wie in 6 und 7 schon
beschrieben – das
energieabsorbierende Element 16'' in
eine Querrichtung der Fronthaube 10'' und
damit in eine Fahrzeugquerrichtung ausgebildet. Durch die einstückige Ausbildung
sind zusätzliche
Verbindungselemente wie beispielsweise Nieten vermeidbar.
-
9 zeigt
die Ausführungsform
der Fronthaube 10'' aus 8 in
einem Querschnitt durch das energieabsorbierende Element 16''.
-
Analog
zu der Ausführungsform
der Fronthaube 10' in 6 und 7 ist
das energieabsorbierende Element 16'' über einem
Versteifungselement 26'' angeordnet,
wobei das energieabsorbierende Element 16'' nun
allerdings einstückig
mit dem Tragstrukturelement 13'' ausgebildet
ist.
-
Das
energieabsorbierende Element 16'' ist dabei
aber auch in dieser Ausführungsform
so gestaltet, dass es in einen Zwischenraum 22'' zwischen dem Tragstrukturelement 13'' und einem Beplankungselement 12'' hineinragt. Auch in 9 ist
gut zu erkennen, dass im Falle eines Aufpralls eines Kopfes eines
Fußgängers in
dem Bereich des energieabsorbierenden Elements 16'' sich dieses sehr gut verformen
und somit eine Verletzungsschwere reduzieren und damit einen Fußgängerschutz
steigern kann.